تحليل الموجهات الموجية من كربيد السيليكون AR ، من منظور تصميم الموجهات
01
الاختراقات في المواد غالبا ما تجلب صناعة إلى ارتفاعات جديدة وحتى فتح مساحة علمية وتكنولوجية جديدة للبشرية.
ولادة السيليكون أطلقت عصر كامل من أشباه الموصلات والحوسبة، وأصبحت أساسا للحياة القائمة على السيليكون.
إذاً، هل سيجلب ظهور الكربيد السيليكوني أجهزة توجيه الموجات المزيفة إلى مستويات جديدة؟
دعونا نلقي نظرة أولاً على تصميم الموجه الموجي.
فقط من خلال فهم المتطلبات على مستوى النظام يمكننا توضيح اتجاه تحسين المواد.
المهجدة الأكثر كلاسيكية من قادت الموجات AR يأتي من Hololens السابقة الدكتور Tapani Levola من فنلندا، ويقسم قادت الموجات إلى ثلاث مناطق: منطقة طالب الدخول،منطقة الطالب الموسعةو منطقة البوليبال الخارجي
قادت الموجات الـ (آر إيه) هذه القطعة، الفنلنديون هم القوة الدافعة المطلقة
من أول نوكيا، إلى هولولينز، إلى الديسبليكس في وقت لاحق وهلم جرا.
(البراءة الكلاسيكية لطاباني لمرشد الموجات المتباين AR ، المقدمة إلى نوكيا في عام 2002 ، هي 23 عاما)
02
منطقة طالبة الدخول في دليل الموجات تربط كل FOV من الآلة البصرية عبر الشبكة في الروك ، والتي يمكن أن تكون زجاجًا أو مواد كربيد السيليكون أو حتى مواد الراتنج.
مبدأ عملها مشابه لنقل الألياف الضوئية ، عندما تلبي زاوية الإصابة شرط الانعكاس الكلي ،سيتم ربط الضوء في القاعدة ونقله إلى منطقة توسيع الطالب من خلال الانعكاس الكلي.
في منطقة الطالب الموسعة، يتم تكرار الضوء في اتجاه X ويستمر إلى منطقة الطالب الخارجي.
في منطقة طالب الخروج، يتم نسخ الضوء في اتجاه Y وفي نهاية المطاف يتم ربطه بالعين البشرية.
إذا تم مقارنة طالبة الخروج من آلة البصرية (أي طالبة الدخول من دليل الموجات) مع "كعكة مستديرة"،ثم جوهر دليل الموجات AR هو نسخ هذه "الكعكة" من آلة البصرية إلى عدة، مثل 4x4، في منطقة طالب الخروج.
من الناحية المثالية ، من المتوقع أن تتداخل هذه "الكعك" مع بعضها البعض لتشكيل سطح لامع ومتساوٍ من الإشراق واللون ، بحيث يرى المستخدم نفس الصورة في أي مكان على هذا السطح (التوحيد العالي).
يجب أن تأخذ تصميم دليل الموجات AR في الاعتبار أولاً متطلبات FOV ، والتي تحدد حجم الصورة التي يراها المستخدم ، وتؤثر أيضًا على متطلبات تصميم الآلة البصرية.
والثاني هو متطلبات Eyebox، التي تحدد ما إذا كان المستخدم يمكنه رؤية الصورة الكاملة ضمن نطاق حركة العين، مما يؤثر على الراحة.
وأخيرا، هناك مؤشرات أخرى، مثل توحيد الوضوح، وتوحيد اللون و MTF.
تلخيص تدفق تصميم الموجهات الموجية AR:
تحديد FOV و Eyebox ، واختيار بنية الموجهات ، وتعيين متغيرات التحسين والوظائف الهدفية ، ثم إجراء تعديلات تحسين مستمرة.
إذاً، ما علاقة هذا بالكربيد السيليكوني؟
الرسم البياني الأكثر أهمية في تصميم الموجات هو الرسم البياني لمتجهات الموجات k-vector.
بعبارات بسيطة، يمكن تمثيل الضوء المتصاعد (على طول موجة معين وزاوية) كمتجه.
مربع مربع في الوسط يمثل حجم FOV من الصورة الحادثة، ومنطقة الحلقة تمثل نطاق FOV أن المواد الموجهة للموجات من هذا المؤشر الانكسار يمكن أن تدعم،ما وراءه لا يمكن أن يكون هناك ضوء في الموجه الموجي.
كلما ارتفع مؤشر انكسار المادة الأساسية ، كلما زاد دائرة الحلقة الخارجية ، وكلما زاد FOV الذي يمكن دعمه.
في كل مرة يتم فيها لمس الشبكة، يتم وضع ناقل إضافي على الضوء الوارد.حجم المتجه المتداخل للشبكة يرتبط بطول الموجة من الضوء المتصاعد.
ولذلك، فإن الضوء من ألوان مختلفة مقترنة في الشبكة سوف تقفز إلى مواقع مختلفة في الحلقة (داخل الموجهات) بسبب مختلف متجهات الشريط.
لذلك، شريحة واحدة لتحقيق RGB ثلاثة ألوان، يمكن أن تدعم أقل بكثير من FOV من أحادي اللون.
03
لتحقيق FOV كبير، ليس هناك طريقة واحدة لزيادة مؤشر انكسار القاعدة، هناك على الأقل طريقتين للاختيار.
على سبيل المثال ، يمكن القيام بذلك من خلال ربط FOV ، مثل هولولينز العمارة الكلاسيكية الفراشة.
الشبكة في منطقة الدخول تقطع FOV الحادثة إلى النصف ، وتقوم بنقلها من الجانبين الأيسر واليمين إلى منطقة الطالبة الموسعة ، وتضمنها في منطقة الطالبة الخارجة.
بهذه الطريقة ، حتى مع مواد ذات مؤشر انكسار منخفض ، يمكن تحقيق FOV كبير.
مع هذه الهندسة المعمارية ، يحقق هولولينز 2 FOV أكثر من 50 درجة بناءً على رصيف زجاجي به مؤشر انكسار أقل من 1.8.
(FOV Spliced waveguide Classic البراءة المقدمة من قبل Microsoft Hololens2 في 2016)
من الممكن أيضًا تحقيق FOV كبير جدًا من خلال بعض التصميم المعماري للشريط ثنائي الأبعاد ، والذي ينطوي على العديد من التفاصيل ولا يسهل توسيعه.
من وجهة نظر FOV ، كلما ارتفع مؤشر انكسار القاعدة ، كلما ارتفع الحد الأعلى للنظام.
من هذا المنظور، الكربيد السيليكوني يوفر سقف أعلى للنظام.
بصفتي مصممة لموجات، أنا بالتأكيد أحب الكربيد السيليكوني لأنه يمنحني ما يكفي من الحرية للتصميم.
ولكن من وجهة نظر المستخدم، فإنه لا يهم حقا أي قاعدة لاستخدامها.
طالما أنها يمكن أن تلبي الطلب، والأداء الجيد، والسعر المنخفض، والجهاز الخفيف، فهي خيار جيد.
لذلك، يجب أن يدرس فريق المنتج اختيار الكربيد السيليكوني أو الركائز الأخرى بشكل شامل.
تحتاج إلى النظر في سيناريو التطبيق، وتحديد السعر، ومواصفات التصميم، ونضج السلسلة الصناعية وغيرها من الجوانب.
04
للاختصار:
1إذا كان من منظور FOV بحتة ، فإن الزجاج الحالي ذو مؤشر انكسار مرتفع يحقق FOV من 50 درجة دون ضغط.
2ولكن إذا كنت تريد تحقيق أكثر من 60 درجة من FOV، كربيد السيليكون هو في الواقع خيار جيد.
المواد هي خيار على مستوى المكونات والهندسة المعمارية، والهندسة المعمارية بدورها تخدم وظيفة النظام، وفي نهاية المطاف من خلال المنتج، لخدمة المستخدم.
هذه عملية موازنة، نحتاج إلى الاختيار من بين أبعاد متعددة مثل تجربة المشهد، شكل المنتج، هيكل النظام، المكونات والمواد.
ZMSH SIC Substrate 4H/6H-N/Semi/3C/4H/6H-P نوع العرض
* يرجى الاتصال بنا لأي مخاوف حقوق الطبع والنشر، وسوف نعالجها على الفور.
