[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 ,[N(XstI  
X16O9qsh  
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。 WAuT`^"u  
/EHO(d!<  
um<$L  
v0!(&g3Sd  
建模任务：基于专利US9791703B1的方法 K5<2jl3S  
',|OoxhbK  
1f"}]MbLR  
XdzC/{G  
任务描述 f `b6E J  
v9TIEmZ  
Dbx zqd  
`6YN/"unfp  
光导元件 18kWnF]n=  
[(3 %$?[  
ncVt(!c,e  
2cS94h  
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。 V3|" v4  
DqI"
B  
mICx9oz]  
G^;]]Ji"  
输入耦合和输出耦合的光栅区域 &{#6Z  
Jp8,s%  
cN2Pl%7  
GVf[H2%H  
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。 VgY6M_V  
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。 (Xzq(QV  
9)[)07  
t"~X6o|R  
%k"hzjXAw  
出瞳扩展器（EPE）区域 KB~`3Wj|Z  
< uV@/fn<  
:YLYCVi|  
*.A-UoHa  
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： cdI"=
B+C\  
': Ek3'L  
3fE0cVG*  
juu"V]Q1  
设计&分析工具 ;_ 1Rk&o!  
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。 VsL*&Fk  
- 光导布局设计工具： \|4F?Y  
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。 ignOF  
- k域布局工具。 3UQBIrQ  
分析你的设计的耦合条件。 ljg6uz1v%  
- 尺寸和光栅分析工具。 KZ=5"a  
检测您的系统中的足迹，以确定 你的区域的大小和形状。 QD-Bt=S7l  
"79b>  
'Vhnio;qC  
]g%HU%R-m  
总结-元件 ;d}n89DXj  
ne[H`7c  
^|!\IzDp  
E1A5<^t  
Hg\H>Z  
h
y~KY6Ta  
结果：系统中的光线 ,W]}mqV%.'  
:efDPNm5  
只有光线照射到 "眼盒"（摄像机探测器）上： jC-`u-_'j  
SM<qb0
 
nAsc^Yh  
f?@M"p@T  
所有在光导内传播的光线： -O@/S9]S)  
'1G0YfG}n  
~jWpD7px  
mndEB!b  
FOV：0°×0° 6Tq2WZ}<'  
5mZ9rLn  
:X1Y  
D{+D.4\  
FOV：−20°×0° X&i" K'mV  
Sx_j`Cgy  
4i29nq^n  
SS;'g4h\6  
FOV：20°×0° *@YQr]~ ;  
n*~#]%4  
k6;pi=sYNW  
B]>rcjD  
VirtualLab Fusion技术 LH
~ t5  
V* ,u;*