摘要
在為增強(qiáng)和混合現(xiàn)實(shí)（AR&MR）應(yīng)用設(shè)計(jì)光波導(dǎo)設(shè)備的過(guò)程中，所提供的視場(chǎng)（FOV）等參數(shù)是主要的興趣所在。為了突破可實(shí)現(xiàn)的最大視場(chǎng)的極限，人們研究了各種方法，例如在從入射耦合到出射耦合的傳播過(guò)程中分割視場(chǎng)的系統(tǒng)。一個(gè)非常流行的方法是所謂的 "蝴蝶出瞳擴(kuò)展"，即在FOV的正負(fù)部分使用兩個(gè)獨(dú)立的EPE光柵區(qū)域，這也被應(yīng)用于微軟的Hololens2。在這份文件中，我們展示了在VirtualLab Fusion中實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)EPE概念，它基于微軟的US9791703B1專利。
建模任務(wù)：基于專利US9791703B1的方法
任務(wù)描述
光導(dǎo)元件
有了光導(dǎo)組件，可以很容易地定義具有復(fù)雜形狀的區(qū)域的系統(tǒng)。此外，這些區(qū)域可以配備理想化的或真實(shí)的光柵結(jié)構(gòu)，作為入射器、出射器和擴(kuò)瞳器發(fā)揮作用。
輸入耦合和輸出耦合的光柵區(qū)域
為了簡(jiǎn)單起見，我們?cè)趫A形區(qū)域使用了兩個(gè)一維周期性入射耦合光柵（一個(gè)在第一表面，一個(gè)在第二表面）。這將導(dǎo)致FOV的左右部分的行為略微不對(duì)稱，但可以通過(guò)將兩個(gè)光柵組合成一個(gè)單一的二維周期結(jié)構(gòu)（位于第一或第二表面）來(lái)克服這個(gè)問(wèn)題。
為了重新組合和耦合光線，一個(gè)一維周期性的出射耦合器被應(yīng)用，有一個(gè)矩形的區(qū)域。這是一個(gè)特殊的配置，為了使設(shè)計(jì)有更大的靈活性，可以用一個(gè)二維周期的出射耦合器來(lái)代替它。
出瞳擴(kuò)展器（EPE）區(qū)域
每個(gè)區(qū)域的形狀可以使用不同的方法和定義策略來(lái)非常靈活地定義。在這個(gè)例子中，兩個(gè)EPE都是由多邊形區(qū)域與兩個(gè)橢圓體結(jié)合起來(lái)定義的，以切割內(nèi)部部分。這些光柵是一維周期性的，旋轉(zhuǎn)角度為±35°（分別為左側(cè)和右側(cè)）。更多關(guān)于區(qū)域定義的信息在下面：
設(shè)計(jì)&分析工具
VirtualLab Fusion提供了一系列的工具來(lái)幫助 光學(xué)工程師設(shè)計(jì)和分析光導(dǎo)系統(tǒng)的任務(wù)。分析光導(dǎo)系統(tǒng)的任務(wù)，包括。
- 光導(dǎo)布局設(shè)計(jì)工具：
設(shè)計(jì)一個(gè)具有1D-1D光瞳擴(kuò)展的光導(dǎo)。它可以作為您系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
- k域布局工具。
分析你的設(shè)計(jì)的耦合條件。
- 尺寸和光柵分析工具。
檢測(cè)您的系統(tǒng)中的足跡，以確定 你的區(qū)域的大小和形狀。
總結(jié)-元件
結(jié)果：系統(tǒng)中的光線
只有光線照射到 "眼盒"（攝像機(jī)探測(cè)器）上：
所有在光導(dǎo)內(nèi)傳播的光線：
FOV：0°×0°
FOV：−20°×0°
FOV：20°×0°
VirtualLab Fusion技術(shù)
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