[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 E/GI:}YUy_  
E$G"R=  
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。 R1q04Zj{2  
*/8\Z46z  
-`?V8OwY]  
n(o Jb  
建模任务：基于专利US9791703B1的方法 98O z  
hG;u8|uT^i  
;8b f5  
*pWswcV/  
任务描述 jN {ED_  
(~#PzE:  
"{0kg'fU  
9Pb0Olh  
光导元件 i([A8C_A  
krl yEAK=
 
cALu  
xjX5PQu  
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。 Aqm0|GlJ  
Aio0++r-  
L]tyL)  
uuC/F_='B  
输入耦合和输出耦合的光栅区域 W@0(Y9jdg  
]JM9 ^F  
_88~uYG  
!9N%=6\  
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。 p{U8z\  
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。 $ `ho+  
*LhR$(F(  
kB:R-St  
O0I/^  
出瞳扩展器（EPE）区域 UmJg-~  
}ps6}_FE  
}z*p2)v`  
u@|yw)  
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： oyd{}$71d  
TUUBC%  
RcE%?2lD  
& 3a+6!L[  
设计&分析工具 %$}iM<  
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。 OL=bhZ  
- 光导布局设计工具： ]Lh\[@#1f  
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。 &,)tD62s  
- k域布局工具。 >ylVES/V  
分析你的设计的耦合条件。 9PBmBP~  
- 尺寸和光栅分析工具。 1hN! 2Y:  
检测您的系统中的足迹，以确定 你的区域的大小和形状。 z(=:J_N  
G@(7d1){  
"N;|~S)w!  
{F4:  
总结-元件 S&0x:VW  
&0"`\~lA  
4H:WpW*r  
AX
)zSrXn  
R}]FIu  
iOyYf!yg  
结果：系统中的光线 *SW,pHYnLb  
1Li@O[%X<  
只有光线照射到 "眼盒"（摄像机探测器）上： (o|E@d  
8?$2;uGL  
_`\INZe-G  
WAEKvM4*i0  
所有在光导内传播的光线： Uwp +w  
q}!4b'z^  
3,[2-obmi  
7PMZ
t$n  
FOV：0°×0° PX'LN  
U!5@$Fu  
76m[o  
40<&0nn  
FOV：−20°×0° 2*|]#W
 
jBC9Vt;B  
%L/=heBBd  
@FTi*$Ix  
FOV：20°×0° 1mX*0>  
^WNJQg'  
y AWDk0bx  
eZ!k'bS=  
VirtualLab Fusion技术 ?Z=v&d[o)  
qj1z>,\