Asas Optik AR: Bagaimana FOV Dan Eyebox Mempengaruhi Pengalaman Visual Anda

FOV (Field of View) dan Eyebox boleh dikatakan dua parameter paling asas dalam sistem optik cermin mata AR; walau bagaimanapun, ramai orang tidak begitu jelas tentang bagaimana sebenarnya mereka mempengaruhi imejan maya yang kita anggap. Dalam siaran ini, kami akan memberikan gambaran ringkas tentang dua parameter teras ini—menjelaskan prinsip di sebaliknya, faktor yang mempengaruhinya dan kesan keseluruhannya terhadap pengalaman pengguna.

FOV (Field of View) ialah parameter yang menerangkan saiz imejan maya seperti yang dirasakan oleh pengguna.

Medan pandangan (FOV) ditentukan oleh kedua-dua enjin optik dan pandu gelombang.

Dengan mengandaikan keseluruhan imej daripada enjin optik dipaparkan, jika pandu gelombang dengan FOV 30° dipasangkan dengan enjin optik yang mempunyai FOV 20°, FOV yang dilihat oleh pengguna ialah 20°. Sebaliknya, jika enjin optik dengan FOV 30° dipasangkan dengan pandu gelombang yang mempunyai FOV 20°, FOV yang dilihat oleh pengguna akan lebih besar sedikit daripada 20°; walau bagaimanapun, mana-mana bahagian imej yang melebihi julat 20° boleh dipotong.

Soalan biasa timbul: adakah FOV sama dengan saiz imej?

Jawapannya adalah tidak-mereka tidak setara. Medan pandangan (FOV) sistem optik (terdiri daripada enjin optik dan pandu gelombang) ditentukan oleh dua parameter: FOV itu sendiri dan jarak imej maya. Jika FOV kekal malar, jarak imej maya yang lebih besar menghasilkan imej yang dilihat lebih besar. Sebagai contoh, pertimbangkan projektor tetap: FOVnya adalah tetap, namun mengalihkan skrin unjuran lebih dekat dengan projektor menjadikan imej lebih kecil, manakala mengalihkannya lebih jauh menjadikan imej lebih besar.

Perlu juga diperhatikan bahawa FOV enjin optik selalunya boleh dilaraskan secara dinamik dengan mengawal resolusi imej yang diberikan melalui perisian.

Ambil contoh, enjin optik hijau monokrom 0.15cc—jenis yang paling banyak digunakan dalam industri—yang menampilkan FOV standard 30° dan resolusi 640×480. Jika titik tengah dipegang tetap dan resolusi imej yang dipaparkan dikurangkan, FOV berkesan enjin optik akan mengecut dengan sewajarnya; ini kerana, dengan kanta enjin optik kekal tidak berubah, bilangan piksel setiap darjah FOV kekal malar.

Ini membawa kepada soalan lain: apabila menggunakan panel paparan MicroLED yang sama, adakah mungkin untuk memasangkannya dengan pandu gelombang yang direka untuk FOV berbeza tanpa mengorbankan kiraan piksel?

Jawapannya ya; ia hanya memerlukan reka bentuk semula kanta enjin optik.

Walau bagaimanapun, memandangkan membangunkan semula kanta optik memerlukan kos yang tinggi dan kitaran pembangunan yang panjang, kebanyakan pengeluar pada masa ini terus menggunakan enjin optik standard 0.15cc, mencapai pembezaan produk dengan mengurangkan bilangan piksel mendatar dan menegak. Bagi faedah mengurangkan kiraan piksel—itu adalah topik untuk masa yang lain.

Berikut ialah resolusi biasa dan medan pandangan setara (FOV) yang dicapai pada masa ini dengan mengecilkan daripada enjin optik standard 0.15cc:

'Eyebox' ialah parameter yang menerangkan kawasan tontonan yang berkesan di mana keseluruhan imej boleh dilihat. Bagi mereka yang tidak biasa dengan produk sedemikian, konsep 'kotak mata' mungkin kelihatan agak abstrak; ia bukan objek fizikal yang ketara, sebaliknya kawasan yang tidak kelihatan yang wujud di angkasa.

Begini cara saya biasanya menerangkannya: selagi mata anda berada di dalam kawasan 'kotak mata', imej maya yang anda lihat kekal lengkap. Bayangkan anda memakai cermin mata AR dan alihkannya ke atas; imej maya akan kekal utuh dalam julat tertentu. Walau bagaimanapun, sebaik sahaja anda mencapai sempadan tertentu, imej maya akan mula hilang—bermula dari tepi bawah—yang menunjukkan bahawa anda telah mencapai had kotak mata. Ini terpakai pada semua empat arah—atas, bawah, kiri dan kanan—secara kolektif membentuk kawasan segi empat tepat yang dikenali sebagai 'kotak mata.'

Saiz kotak mata ditentukan semata-mata oleh reka bentuk parut pandu gelombang itu sendiri; pada asasnya, kawasan parut pandu gelombang berfungsi untuk meniru imej yang diunjurkan oleh enjin optik.

Katakan imej yang ditayangkan oleh enjin optik mencapai kawasan gandingan input pandu gelombang sebagai kawasan bulat dengan diameter 4 mm. Untuk melihat keseluruhan imej yang dipaparkan, mata anda mesti diletakkan tepat di dalam kawasan kecil ini. Pandu gelombang bertindak untuk mereplikasi kawasan bulat ini di sepanjang kedua-dua paksi X dan Y. Jika ia direplikasi tiga kali di sepanjang paksi-X dan dua kali di sepanjang paksi-Y, output daripada pandu gelombang menjadi susunan 3×2 bulatan, setiap satunya berdiameter 4 mm. Dalam kes ini, kita boleh menganggap secara kasar kotak mata pandu gelombang sebagai kawasan segi empat tepat berukuran 12×8 mm.

Adalah jelas perkara yang perlu dipertimbangkan semasa mentakrifkan parameter 'eyebox': kawasan yang lebih besar memastikan imej penuh kekal kelihatan walaupun set kepala beralih atau bergerak di hadapan mata pengguna. Walau bagaimanapun, oleh kerana keupayaan pandu gelombang sememangnya terhad, meningkatkan bilangan murid keluar yang direplikasi menjadikannya semakin sukar untuk mengekalkan prestasi dan keseragaman yang konsisten di setiap rantau.

Oleh itu, apabila mereka bentuk set kepala AR, adalah penting untuk mencapai keseimbangan: tentukan kotak mata bersaiz sesuai untuk melindungi prestasi optik, sambil mengoptimumkan reka bentuk perindustrian dan konfigurasi struktur peranti pada masa yang sama untuk memastikan kedudukannya stabil berbanding mata pengguna—dengan itu meminimumkan risiko imej terputus atau hilang.

Sumber: Nota Produk Optik AR