[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 (HNc9QVC'W  
i"Jy>'  
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。 u>>|ZPe  
J=A)]YE  
!HTOE@  
[YvS#M3T  
建模任务：基于专利US9791703B1的方法 gM96RY  
W;u.@I&  
J*@pM  
HUKrp*Hv  
任务描述 =!TUf/O-  
Y9.3`VX  
geQ!}zXWi  
.; MS78BR  
光导元件 *@rA7zPFf  
%" iX3  
/?.?1-HM  
5/.W-Q\pl}  
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。 \h ~_<)  
=,XCjiBeC  
80nEQT y  
rS@/@jKZE  
输入耦合和输出耦合的光栅区域 (\:Rnl  
zs=3e~o3  
O-, "/Z  
\M`qaFan5^  
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。 XoN~d  
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。 lZk  z\  
|/,SNE  
s&73g0$$  
!2t7s96  
出瞳扩展器（EPE）区域 )zL@h  
'_v~+  
h&4s%:_4  
a>j}@8[J  
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： dIC\U  
,dRaV</2  
~&Z>fgOTJ  
GvVkb=="  
设计&分析工具 lY,^  
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。 (.-4Jn  
- 光导布局设计工具： /k'7j*t Z  
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。 Zc7;&cz  
- k域布局工具。 KVZB`c$<t  
分析你的设计的耦合条件。 9evr!=":  
- 尺寸和光栅分析工具。 ~kW?]/$h  
检测您的系统中的足迹，以确定 你的区域的大小和形状。 ^50dF:V(1  
217G[YE-  
snaAn?I4  
\HGf!zZ  
总结-元件 rXB;#ypO  
~& -h5=3  
GxdAOiq;  
JxIJxhA>  
OnTe_JML  
xsa`R^5/c  
结果：系统中的光线 53t_#Yte  
 7)2K6<q  
只有光线照射到 "眼盒"（摄像机探测器）上： 2yA)SGri  
bZxN]6_  
yGR{-YwU!  
~0MpB~ {xd  
所有在光导内传播的光线： R"W}\0k  
FGDVBUY@  
ggDT5hb  
 2U)n^  
FOV：0°×0° D4VDWv  
5`^@k<  
_a$qsY  
6b|<$Je9  
FOV：−20°×0° fo ~uI(
rk  
'AA9F$Dz  
>.meecE?Q  
B=0^Rysg  
FOV：20°×0° vPDw22L;
'  
(p>|e\(]0  
$toTMah w  
^oi']O  
VirtualLab Fusion技术 "\wMs  
X%yG{\6: