今日は、AR グラスの光学システム内の主要な距離パラメーターとその定義の背後にあるロジックについて説明しましょう。
まず、厳密に言えば「距離」自体ではないパラメータがありますが、他のほぼすべての距離パラメータは本質的にそれにリンクされています。それは「アイボックス」のサイズです。アイボックスの概念とその寸法が表示パフォーマンスにどのように影響するかについては、以前に説明しました。
ここでは、まずアイボックスの寸法を 12×10 mm として定義します。
最初の重要な距離パラメータは「アイ レリーフ」(以下、ER) として知られています。名前が示すように、人間の目と導波管の表面の間の距離を指します。このパラメータは、導波路に対する人間の目の理想的な位置を表します。この値は、導波路設計のシミュレーション段階と眼鏡の工業デザイン (ID) プロセスの両方で考慮する必要があります。
一般的に言えば、私たちが定義する EB (射出ビーム/瞳孔) サイズは、固定の ER (アイ レリーフ) に基づいています。たとえば、ER が 14 mm であると仮定して EB サイズを 12 × 10 mm と定義すると、重要なポイントが生じます。ユーザーがデバイスを装着し、実際の ER が設計 ER を超えると、有効 EB サイズは減少します。逆に、 実際の ER が設計 ER より小さい場合、有効 EB サイズは増加します。
2 番目に重要な距離パラメーターは瞳孔距離 (PD)、つまり左右の瞳孔の中心間の距離です。検眼業界の経験的データによると、人口の大多数の PD は 58 ～ 72 mm の範囲内にあります。頂点距離 (レンズと目の間の距離) と同様に、特定の PD が設計プロセス中に「理想的な」値として選択されます。 64 mm が 58 ～ 72 mm の範囲の中点であることを考慮すると、通常、これがデフォルトの PD として確立されます。
人間の目が中心に位置する出口ボックス (EB) の定義に基づいて、瞳孔が EB の境界内にある限り、画像全体が見えます。 したがって、両眼 AR ディスプレイの互換性のある PD 範囲は、設計上の理想的な PD ± EB の水平寸法として定義されます。
3 番目の臨界距離パラメーターは、入力格子の中心と射出瞳 (EP) の中心の間の水平/垂直分離です。これは、光学エンジンから放射され、入力回折格子を介して導波路に結合された光が導波路内を進む経路長としても理解できます。
入力格子の中心と EP 中心の間の水平距離が大きくなると、導波路内の光の伝播経路が長くなり、光効率と均一性の両方を維持することがますます困難になります。ただし、光学エンジンは通常、フロント フレームの両側のエンドピース領域内に配置されており、その位置はメガネの全幅に関連付けられています。また、EB (射出瞳) の中心は瞳孔間距離 (IPD) によって決定され、基本的に固定されているため、この距離を調整できる範囲は非常に限られています。従来のメガネのデザインでは、フレーム幅は一般に特定の範囲内に収まります。したがって、この距離は通常 30mm ～ 40mm になります (ただし、「1 対 2」の導波管構成を使用する設計では異なる場合があります)。
もう 1 つの要素は、入力結合中心と EB (射出瞳) 中心の間の垂直距離です。光学設計における K ベクトルの定義は、この距離に大きく依存します。言い換えれば、この垂直距離を定義するために使用される特定のロジック（EB 中心が入力結合中心の上に位置するか、同じレベルに位置するか、下に位置するかなど）は、光学アーキテクチャの選択に直接影響します。この効果に関する固定した結論はありません。たとえば、出力結合点をより高い位置に配置することが常に設計に適しているという概念は、特定の設計スキームに依存するためです。したがって、これ以上詳しくは説明しません。
上記では、AR グラスの光学システムの定義における 3 つの重要な距離パラメータをカバーしています。光学仕様の定義と設計を工業デザイン (ID) から分離できないことは明らかです。ほとんどの場合、光学性能と美的魅力の間には本質的なトレードオフが存在します。光学指標を強化するパラメーターが ID 要件と一致しない可能性がある一方、ID 目標に過度に焦点を当てると、光学設計プロセスが大幅に制約される可能性があります。
したがって、製品定義の重要な側面は、ID と光学性能の間の最適なバランス (「ベストフィット」ソリューション) を見つけることにあり、それによって製品の独自の差別化されたアイデンティティを確立します。
