Ανάλυση κυματοδηγού από καρβίδιο πυριτίου AR, από την άποψη του σχεδιασμού κυματοδηγού
01
Οι ανακαλύψεις στα υλικά συχνά φέρνουν μια βιομηχανία σε νέα ύψη και ακόμη ανοίγουν νέο επιστημονικό και τεχνολογικό χώρο για την ανθρωπότητα.
Η γέννηση του πυριτίου ξεκίνησε ολόκληρη την εποχή των ημιαγωγών και των υπολογιστών, καθιστώντας τη βάση για τη ζωή με βάση το πυρίτιο.
Έτσι, η εμφάνιση του καρβιδίου του πυριτίου θα φέρει AR κυματοδείκτες σε νέα ύψη;
Ας ρίξουμε μια ματιά πρώτα στο σχέδιο του κυματοδηγού.
Μόνο με την κατανόηση των απαιτήσεων σε επίπεδο συστήματος μπορούμε να διευκρινίσουμε την κατεύθυνση της βελτιστοποίησης των υλικών.
Η πιο κλασική αρχιτεκτονική των κυματοδρόμων AR προέρχεται από τον πρώην Hololens Δρ Tapani Levola της Φινλανδίας, και οι κυματοδρόμοι χωρίζονται σε τρεις περιοχές:η διαστολή της περιοχής της κόρης, και την περιοχή της κόρης εξόδου.
Οι Φινλανδοί είναι η βασική κινητήρια δύναμη.
Από την πρώτη Nokia, μέχρι το Hololens, μέχρι το Dispelix κλπ.
(Το κλασικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας του Tapani για τον διαθλαστικό κυματοδηγό AR, το οποίο κατατέθηκε στη Nokia το 2002, είναι 23 ετών)
02
Η περιοχή του μαθητή εισόδου του κυματοδηγού συνδέει ολόκληρο το FOV από την οπτική μηχανή μέσω του πλέγματος στο υπόστρωμα, το οποίο μπορεί να είναι γυαλί, υλικό καρβιδίου πυριτίου ή ακόμη και υλικό ρητίνης.
Η αρχή λειτουργίας του είναι παρόμοια με τη μετάδοση οπτικών ινών, όταν η γωνία πρόσκρουσης πληροί την προϋπόθεση της συνολικής αντανάκλασης,το φως θα δεσμεύεται στη βάση και θα μεταδίδεται στην περιοχή διεύρυνσης της κόρης μέσω της συνολικής αντανάκλασης.
Στην περιοχή της διασταυρωμένης κόρης, το φως αναπαράγεται προς την κατεύθυνση Χ και συνεχίζεται προς την περιοχή της εξόδου της κόρης.
Στην περιοχή της κόρης εξόδου, το φως αντιγράφεται προς την κατεύθυνση Y και τελικά συνδέεται με το ανθρώπινο μάτι.
Εάν η ανδρεία εξόδου της οπτικής μηχανής (δηλαδή η ανδρεία εισόδου του κυματοδηγού) συγκριθεί με μια "γύρω τούρτα",τότε η ουσία του κυματοδηγού AR είναι να αντιγράψει αυτό το "πάλκο" από την οπτική μηχανή σε πολλαπλά, όπως 4x4, στην περιοχή της κόρης εξόδου.
Ιδανικά, αυτές οι "κοκτέιλες" αναμένεται να επικαλύπτονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν μια ομαλή, ομοιόμορφη φωτεινότητα και επιφάνεια χρώματος, έτσι ώστε ο χρήστης να βλέπει την ίδια εικόνα οπουδήποτε σε αυτή την επιφάνεια (υψηλή ομοιομορφία).
Ο σχεδιασμός του κυματοδηγού AR πρέπει πρώτα να λαμβάνει υπόψη τις απαιτήσεις της FOV, η οποία καθορίζει το μέγεθος της εικόνας που βλέπει ο χρήστης και επηρεάζει επίσης τις απαιτήσεις σχεδιασμού της οπτικής μηχανής.
Το δεύτερο είναι οι απαιτήσεις του Eyebox, το οποίο καθορίζει αν ο χρήστης μπορεί να δει την πλήρη εικόνα εντός του εύρους των κινήσεων των ματιών, επηρεάζοντας την άνεση.
Τέλος, υπάρχουν και άλλοι δείκτες, όπως η ομοιομορφία φωτεινότητας, η ομοιομορφία χρώματος και η MTF.
Συνοψίστε τη ροή του σχεδιασμού κυματοδηγού AR:
Καθορίστε το FOV και το Eyebox, επιλέξτε την αρχιτεκτονική κυματοδηγού, ορίστε τις μεταβλητές βελτιστοποίησης και τις αντικειμενικές λειτουργίες και στη συνέχεια πραγματοποιήστε συνεχείς προσαρμογές βελτιστοποίησης.
Τι σχέση έχει αυτό με το καρβίδιο του πυριτίου;
Το πιο σημαντικό διάγραμμα στον σχεδιασμό κυματοδηγού είναι το διαγράμματα κυματοδρόμου k-vector.
Με απλούς όρους, το εισερχόμενο φως (σε ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος και γωνία) μπορεί να αναπαρασταθεί ως διανυσματικό.
Το τετράγωνο πλαίσιο στο κέντρο αντιπροσωπεύει το μέγεθος FOV της ενδεχόμενης εικόνας, και η περιοχή δακτυλίου αντιπροσωπεύει το εύρος FOV που το υλικό κυματοδηγού αυτού του δείκτη διάθλασης μπορεί να υποστηρίξει,πέραν του οποίου το φως δεν μπορεί να υπάρχει στον οδηγό κυμάτων.
Όσο υψηλότερος είναι ο δείκτης διάθλασης του βασικού υλικού, τόσο μεγαλύτερος είναι ο κύκλος του εξωτερικού δακτυλίου και τόσο μεγαλύτερη είναι η FOV που μπορεί να υποστηριχθεί.
Κάθε φορά που αγγίζεται το πλέγμα, ένας πρόσθετος φορέας επικάπτεται στο εισερχόμενο φως.Το μέγεθος του επικαλυπτόμενου διανύσματος του πλέγματος σχετίζεται με το μήκος κύματος του φωτός που εισέρχεται.
Ως εκ τούτου, το φως διαφορετικών χρωμάτων που συνδέεται με το πλέγμα θα πηδήξει σε διαφορετικές θέσεις στο δαχτυλίδι (μέσα στον κυματοδηγό) λόγω διαφορετικών διανυσματικών διανυσμάτων.
Ως εκ τούτου, ένα μόνο τσιπ για να επιτύχει RGB τρία χρώματα, μπορεί να υποστηρίξει πολύ λιγότερο FOV από μονοχρώμα.
03
Για την επίτευξη μεγάλου FOV, δεν υπάρχει μόνο ένας τρόπος αύξησης του δείκτη διάθλασης της βάσης, υπάρχουν τουλάχιστον δύο τρόποι επιλογής.
Για παράδειγμα, μπορεί να γίνει μέσω της σύνδεσης του FOV, όπως η κλασική αρχιτεκτονική της πεταλούδας Hololens.
Το πλέγμα στην περιοχή εισόδου κόβει το φαινόμενο FOV κατά το ήμισυ, το μεταδίδει από τα αριστερά και δεξιά πλευρά στην περιοχή της διασταλμένης κόρης και το συνδέει στην περιοχή της κόρης εξόδου.
Με αυτόν τον τρόπο, ακόμη και με υλικά χαμηλού δείκτη διάθλασης, μπορεί να επιτευχθεί μεγάλο FOV.
Με αυτή την αρχιτεκτονική, το Hololens 2 επιτυγχάνει FOV άνω των 50 μοιρών με βάση ένα γυάλινο υπόστρωμα με δείκτη διάθλασης μικρότερο από 1.8.
(FOV Spliced waveguide Classic δίπλωμα ευρεσιτεχνίας που κατατέθηκε από την Microsoft Hololens2 το 2016)
Είναι επίσης δυνατό να επιτευχθεί πολύ μεγάλο FOV μέσω κάποιου αρχιτεκτονικού σχεδιασμού διμερούς ράστρου, το οποίο περιλαμβάνει πολλές λεπτομέρειες και είναι άβολο να επεκταθεί.
Από την άποψη της FOV, όσο υψηλότερος είναι ο δείκτης διάθλασης της βάσης, τόσο υψηλότερο είναι το ανώτερο όριο του συστήματος.
Από αυτή την άποψη, το καρβίδιο του πυριτίου παρέχει ένα υψηλότερο όριο για το σύστημα.
Ως σχεδιαστής κυματοειδών, σίγουρα μου αρέσει το καρβίδιο του πυριτίου επειδή μου δίνει αρκετή ελευθερία στο σχεδιασμό.
Αλλά από την άποψη του χρήστη, δεν έχει σημασία ποια βάση θα χρησιμοποιήσει.
Εφόσον μπορεί να ανταποκριθεί στη ζήτηση, σε καλή απόδοση, χαμηλή τιμή και ελαφριά μηχανή, είναι μια καλή επιλογή.
Ως εκ τούτου, η επιλογή του καρβιδίου του πυριτίου ή άλλων υποστρωμάτων θα πρέπει να εξεταστεί διεξοδικά από την ομάδα προϊόντων.
Πρέπει να εξεταστεί ανάλογα με το σενάριο εφαρμογής, τη θέση των τιμών, τις προδιαγραφές σχεδιασμού, την ωριμότητα της βιομηχανικής αλυσίδας και άλλες πτυχές.
04
Συνοπτικά:
1Εάν από καθαρή άποψη της FOV, το υαλοπίνακα με υψηλό δείκτη διάθλασης επιτυγχάνει FOV 50 βαθμών χωρίς πίεση.
2. αλλά αν θέλετε να επιτύχετε περισσότερα από 60 μοίρες FOV, το καρβίδιο του πυριτίου είναι πράγματι μια καλή επιλογή.
Τα υλικά είναι μια επιλογή σε επίπεδο συστατικού και αρχιτεκτονικής, και η αρχιτεκτονική με τη σειρά της εξυπηρετεί τη λειτουργία του συστήματος και τελικά μέσω του προϊόντος, να εξυπηρετεί τον χρήστη.
Αυτή είναι μια διαδικασία συμβιβασμού, πρέπει να επιλέξουμε από πολλές διαστάσεις όπως η εμπειρία σκηνής, η μορφή του προϊόντος, η αρχιτεκτονική του συστήματος, τα εξαρτήματα και τα υλικά.
Δείκτης τύπου ZMSH SIC Substrate 4H/6H-N/Semi/3C/4H/6H-P
* Παρακαλούμε επικοινωνήστε μαζί μας για τυχόν ανησυχίες σχετικά με τα πνευματικά δικαιώματα, και θα τα αντιμετωπίσουμε αμέσως.
