[技术]基于微软专利的带蝴蝶出瞳扩展的光波导结构 [复制链接]

摘要 jJia.#.Ze  
_42Z={pZZq  
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。 T6uMFD4 |  
:=9<  
Q ]"jD#F  
]boE{R!I  
建模任务：基于专利US9791703B1的方法 7(Cx!Yb  
3CM^j<9  
xI
L#h@dz  
T`\]!>eb  
任务描述 o\4CoeG  
zT7"VbP  
UW6VHA>  
$3k "WlRG  
光导元件 :3^dF}>  
d;=u  
r+S;B[Vd  
9Kbw GmSU  
有了光导组件，可以很容易地定义具有复杂形状的区域的系统。此外，这些区域可以配备理想化的或真实的光栅结构，作为入射器、出射器和扩瞳器发挥作用。 w{`Acu  
< bFy(+  
tuxRVV8l  
BSgTde|3y  
输入耦合和输出耦合的光栅区域 vd (?$  
?YBaO,G9o  
X?/Lz;,&  
Z5B/|{  
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。 L^FcS\r;  
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。  ?Vc0)  
9i=B  
DnFjEP^  
w2OsLi Sv  
出瞳扩展器（EPE）区域 AbfZ++aJ  
~}Z'0W)Q`z  
*5D3vB*S  
f*m[|0qI<X  
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： _TUm$#@Y`  
Y:psZ  
?pG/m%[  
G\=_e8(  
设计&分析工具 B!;+_%P76  
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。 =6\LIbO  
- 光导布局设计工具： eT[&L @l]b  
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。 dJD(\a>r.u  
- k域布局工具。 W5SNI>|E  
分析你的设计的耦合条件。 89HsPB1"t  
- 尺寸和光栅分析工具。 3^wC<ZXcD  
检测您的系统中的足迹，以确定 你的区域的大小和形状。 S6sq#kcH  
o
pp!0:jS*  
U~H?4Izl=  
(3;@^S4&w  
总结-元件 BStk&b  
K_ke2{4Jm  
5=L} \ankn  
h@1!T  
 a]B[`^`z  
!SxG(*u  
结果：系统中的光线 0L#/lDNk  
8-Me.2K  
只有光线照射到 "眼盒"（摄像机探测器）上： LFf`K)q  
<9eu1^g  
u0 y 1  
PsnGXcj  
所有在光导内传播的光线： +Qj(B@i  
)9L/sKz  
O!&,5Dy  
)T|L,Lp  
FOV：0°×0° Eu,`7iQ?(  
,6,]#R :J  
fex,z%}p  
9P WY52!  
FOV：−20°×0° 1m@^E:w  
w>e s  
MX|H}+\  
DjLL|jF  
FOV：20°×0° rwf^,r"r  
xDLG=A%]z  
o:p *_>&  
/4irAG% Oj  
VirtualLab Fusion技术 ](jFwxU  
yj_4gxJ\