[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 rBQ<5.  
&gS-.{w "  
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。 VUUnB<j  
c\rP -"C  
e4I
bj/  
/"A=Yf  
建模任务：基于专利US9791703B1的方法 Y(1?uVYW\d  
Tb2#y]27  
`G:1  
>S}X)4  
任务描述 Jv3G\9_  
_MIheCvV  
7
.
G"U  
RZ{O6~VH  
光导元件 O-p`9(_m  
]C"?xy  
G?,3Zn0  
:qj^RcmVPL  
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。 &P}t<;  
fP4P'eI  
v+g:0 C5 (  
"dt}k$Gr  
输入耦合和输出耦合的光栅区域 \ Qx%76  
tpA-IL?KQw  
5p~5-_JX  
(:E@kpK  
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。 a)r["*bTx  
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。 x
WY\,'+Q  
pO)EYla9  
Dl0{pGK~  

(m!kg  
出瞳扩展器（EPE）区域 PPG+~.7  
@ls/3`E/5E  
 H6nH  
&gT@oS{  
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： ^.@%n1I"5y  
 ^b5+A6?  
9wf"5c  
K>~YO~~  
设计&分析工具 v8C($<3%  
VirtualLab Fusion提供了一系列的工具来帮助 光学工程师设计和分析光导系统的任务。分析光导系统的任务，包括。 -"H$&p~  
- 光导布局设计工具： f0^s<:*  
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。 [ t8]'RI%  
- k域布局工具。 NM:$Q<n  
分析你的设计的耦合条件。 SfY 5Xgp  
- 尺寸和光栅分析工具。 *wJz0ex7R/  
检测您的系统中的足迹，以确定 你的区域的大小和形状。 C]JK'K<7-  
H2[0@|<<  
=#Jx~d[C  
:'q$emtY  
总结-元件 KCZ<#ca^  
Ug0c0z!b  

b[:m[^  
dJrUcZBr  
{=d}04i)E"  
eG2'W  
结果：系统中的光线 fXnewPr=#  
e&!c8\F  
只有光线照射到 "眼盒"（摄像机探测器）上： +]wM$
bP  
vAop#V  
znWB.H  
s}UJv\*  
所有在光导内传播的光线： F_w+8)DZ  
)+,h}XqlX  
wmR~e  
P =Q+VIP&  
FOV：0°×0° \pI {b9  
RSB+Saf.8  
<9xr?i=  
oz
]3 Tx  
FOV：−20°×0° iC!6g|]X  
6q`)%"
4k  
qW4\t  
sieC7raO  
FOV：20°×0° >e-0A  
(w"(RM~  
*+6iXMwe  
OA}; pQ9QN  
VirtualLab Fusion技术 /7+b.h])^  
~W4SFp