在为增强和混合现实(AR&MR)应用设计光波导设备的过程中,所提供的
视场(FOV)等
参数是主要的兴趣所在。为了突破可实现的最大视场的极限,人们研究了各种方法,例如在从入射耦合到出射耦合的传播过程中分割视场的
系统。一个非常流行的方法是所谓的 "蝴蝶出瞳扩展",即在FOV的正负部分使用两个独立的EPE光栅区域,这也被应用于微软的Hololens2。在这份
文件中,我们展示了在VirtualLab Fusion中实现这样一个EPE概念,它基于微软的US9791703B1专利。
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"3U{h] D[?k ,* 建模任务:基于专利US9791703B1的方法 |V5 $'/Y
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m1~qaD<DZ$
j|^-1X 任务描述 2N8rM}?90
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Verbmeg&n ^yEj]]6 光导元件 o2[vM$]
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[4K9|/J CT$& zEIm 有了光导组件,可以很容易地定义具有复杂形状的区域的系统。此外,这些区域可以配备理想化的或真实的
光栅结构,作为入射器、出射器和扩瞳器发挥作用。
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4yJ*85e] Q1O_CC} 输入耦合和输出耦合的光栅区域 Gvt;Q,hH
EI?d(K
1Pw(.8P ;~'cITL 为了简单起见,我们在圆形区域使用了两个一维周期性入射耦合光栅(一个在第一表面,一个在第二表面)。这将导致FOV的左右部分的行为略微不对称,但可以通过将两个光栅组合成一个单一的二维周期结构(位于第一或第二表面)来克服这个问题。
vp )}/&/ 为了重新组合和耦合
光线,一个一维周期性的出射耦合器被应用,有一个矩形的区域。这是一个特殊的配置,为了使设计有更大的灵活性,可以用一个二维周期的出射耦合器来代替它。
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Zq\RNZ} :_{{PY0PK 出瞳扩展器(EPE)区域 v&[X&Hu[
&;~2sEo,
Q`@$j,v ;Sx'O 每个区域的形状可以使用不同的方法和定义策略来非常灵活地定义。在这个例子中,两个EPE都是由多边形区域与两个椭圆体结合起来定义的,以切割内部部分。这些光栅是一维周期性的,旋转角度为±35°(分别为左侧和右侧)。更多关于区域定义的信息在下面:
Tc'{i#%9j t+W=2w&
t?du+:
Gh)sw72 设计&分析工具 4."o.:8x VirtualLab Fusion提供了一系列的工具来帮助
光学工程师设计和分析光导系统的任务。分析光导系统的任务,包括。
5vUz - 光导布局设计工具:
Q+u#?[' 设计一个具有1D-1D光瞳扩展的光导。它可以作为您系统的基础。
@dWS*@ - k域布局工具。
(dLE<\E 分析你的设计的耦合条件。
tn:/pPap - 尺寸和光栅分析工具。
!yV,|)y5F 检测您的系统中的足迹,以确定 你的区域的大小和形状。
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}ZM*[j y'0dl "Dy\ 总结-元件 #TW>'lF
3gPD(r1g
St~SiTJU M3jv aI
P- `~]] 9A *?E 结果:系统中的光线 3x(MvW30Lg T je o*n^ 只有光线照射到 "眼盒"(摄像机
探测器)上:
#pDGaqeX -hU>1ux&V
*1o+o$hY2 T$.-{I 所有在光导内传播的光线:
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.5KC'? C<wj?!v,F[ FOV:0°×0°
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Qa7S'( QNa}M{5>h FOV:−20°×0°
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CyK$XDHa XoxR5arj VirtualLab Fusion技术 CSX$Pk*
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