[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 ;XNC+mPK  
Y[b08{/  
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。 |4BD  
ShtV2}s|  
ZX-A}  
\COoU("  
建模任务：基于专利US9791703B1的方法 1)}hzA  
8rJf2zL  
4j+M<g  
u*\QVOF  
任务描述 bly `mp8#  
sw1gpkX  
J7WNgl% u  
[KGj70|~  
光导元件 , DuyPBAms  
r;(^]Soz  
_o?aO
C  
ulg=,+%r  
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。 u9q#L.Ij  
:zIB3nT^  
]GHw~s?  
2sqH >fen  
输入耦合和输出耦合的光栅区域 M?sTz@tqq  
\ D>!&  
|'}r-}  
,Cm1~ExJ  
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。 X6!KFc  
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。 =mwAbh)[7n  
u&`rK7J  
w?fq%-6f*  
FD~uUZTM  
出瞳扩展器（EPE）区域 {P?p*2J'  
[ x.]  
Y!c7P,cZ+3  
n|.>41bJ  
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： hG<W*g  
^Kl<<pUaV
 
^=-W8aVi>  
~}D"8[ABj  
设计&分析工具 A)SnPbI-p  
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。 qpf|.m  
- 光导布局设计工具： N-<,wUxf  
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。 8v^AVg  
- k域布局工具。 l,QO+ >)z  
分析你的设计的耦合条件。 PM:u~D$Jd  
- 尺寸和光栅分析工具。 h=au`o&CG  
检测您的系统中的足迹，以确定 你的区域的大小和形状。 Ba%b]vp  
W-1Ub
|8C  
T-oUc
uQB  
ZD?LsD3  
总结-元件 >Zm|R|{BE  
CF_2ez1u0y  

5Yk|  
h5E<wyd96.  
1OK~*=/4  
S6yLq|W0  
结果：系统中的光线 L6=5]
?B=  
!r*JGv=  
只有光线照射到 "眼盒"（摄像机探测器）上： =p8iYtI  
%yVP@M  
RBeQT=B8~  
gyMy;}a  
所有在光导内传播的光线： :N4?W}r.  
Io7=Mc4  
TPKm>5g  
$L]E< gWrP  
FOV：0°×0° tF!C']  
5.Nc6$ N  
8;,(D#p  
y 0fI7:e3  
FOV：−20°×0° Pz'Zn  
Eo<N  
te3\MSv;O  
GtqA@&5&  
FOV：20°×0° 0o?2Sf`L\*  
>$A,B  
c=:A/z{  
s(Fxi|v;  
VirtualLab Fusion技术 _~b]/]|z#N  
Ymcc|u6$"