Total Internal Reflection မှ SiC Waveguides အထိ- AR Glasses သည် Display Optics Bottlenecks များမှတဆင့် မည်သို့ကွဲထွက်သည်

AR မျက်မှန်အတွက် အဓိက နည်းပညာဆိုင်ရာ အတားအဆီးများထဲမှ တစ်ခုသည် မိုက်ခရို-မျက်နှာပြင် တစ်ခုတည်းသာ မဟုတ်သော်လည်း ဖောက်ထွင်းမြင်ရသော မှန်ဘီလူးများအတွင်း လက်တွေ့ကမ္ဘာတွင် အရည်အသွေးမြင့် ရုပ်ပုံများကို ထပ်ဆင့်ရရှိရန် အလင်းလှိုင်းလမ်းညွှန်များကို မည်သို့အသုံးပြုရမည်နည်း။

Optical waveguides များသည် အထူအနည်းငယ်မှ မီလီမီတာ အနည်းငယ်အတွင်း အလင်းကို တစ်ဖက်မှ အခြားသို့ အလင်းပို့လွှတ်ရမည်ဖြစ်ပြီး တစ်ချိန်တည်းတွင် တူညီသော အလင်းရောင်ထွက်ရှိမှုနှင့် လူ့မျက်လုံးထဲသို့ တိကျသော ပေးပို့မှုကို သေချာစေမည်ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် 'ဖန်သားပြင်၏ တိုးချဲ့မှု' မဟုတ်ဘဲ အလင်းပြန့်ပွားမှုအပေါ် တိကျသော ထိန်းချုပ်မှု လိုအပ်သော အလင်းဖြာထွက်ခြင်းဆိုင်ရာ အင်ဂျင်နီယာ၏ စွမ်းဆောင်ချက်— ပစ္စည်းများ၊ ခြားနားမှု၊ ပိုလာရှင်းရှင်းနှင့် ရှုပ်ထွေးသော အလင်းဆိုင်ရာ အယ်လဂိုရီသမ်များကို ဆက်လက်ရှာဖွေခြင်းဖြင့် နောက်ခံပြုသည့် လုပ်ငန်းစဉ်ဖြစ်သည်။

စုစုပေါင်းအတွင်းပိုင်း ရောင်ပြန်ဟပ်မှု- လှိုင်းလမ်းညွှန်များတွင် အလင်းပို့လွှတ်ခြင်း၏ အခြေခံနိယာမ။

သာမန် ဖောက်ထွင်းမြင်ရသော အပြားပြားတစ်ခုသည် အလင်းပေါက်ကြားခြင်းမရှိဘဲ တစ်ဖက်မှတစ်ဖက်သို့ အဘယ်ကြောင့် ပို့ဆောင်နိုင်သနည်း။ အဖြေသည် အထက်တန်းကျောင်း ရူပဗေဒ ပြဌာန်းစာအုပ်များတွင် တွေ့ရသော နိယာမတစ်ခုဖြစ်သည်- စုစုပေါင်းအတွင်းပိုင်းထင်ဟပ်မှု (TIR)။

ပိုမိုမြင့်မားသော အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်းရှိသော ကြားခံတစ်ခုမှ အလင်းယိုင်မှုအညွှန်းကိန်း နည်းပါးသော အလင်းယိုင်မှုအညွှန်းကိန်းတစ်ခုသို့ ဖြတ်သန်းပြီး ဖြစ်ပွားမှုထောင့်သည် အရေးကြီးသောထောင့်ကိုကျော်လွန်သောအခါ၊ အလင်းသည် ကြားခံမျက်နှာပြင်တစ်လျှောက်တွင် အလင်းယိုင်သွားမည်မဟုတ်ပေ။ ယင်းအစား၊ ၎င်းသည် စုစုပေါင်းအတွင်းပိုင်းထင်ဟပ်မှုကို ခံယူပြီး high-refractive-index medium သို့ ပြန်လည်ထင်ဟပ်စေသည်။

AR optical waveguides များသည် ဤသဘောတရားကို အသုံးချသည်- မိုက်ခရို-ဖန်သားပြင်မှ ထုတ်လွှတ်သော ရုပ်ပုံအလင်းတန်းကို ပရိုဂျက်တာစနစ်ဖြင့် ပေါင်းစပ်ထားပြီး တစ်ဖက်တွင် ထည့်သွင်းချိတ်ဆက်ထားသော ဒေသမှတစ်ဆင့် လှိုင်းလမ်းညွှန်အတွင်းသို့ ဝင်ရောက်သည်။ ၎င်းသည် waveguide အတွင်း စုစုပေါင်း အတွင်းပိုင်း ရောင်ပြန်ဟပ်မှုမှတစ်ဆင့် ပြန့်ပွားသွားပြီး နောက်ဆုံးတွင် အခြားတစ်ဖက်ရှိ အထွက်အချိတ်အဆက်ဖွဲ့စည်းပုံမှတဆင့် ထုတ်ယူကာ သုံးစွဲသူ၏မျက်လုံးထဲသို့ အလင်းကို ညွှန်ပြသည်။ လှိုင်းလမ်းညွှန်အလွှာနှင့် ပတ်ဝန်းကျင်လေထုကြားရှိ အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်း ကွာခြားချက်သည် ဖန်သားလွှာ သို့မဟုတ် အစေးအလွှာအတွင်းတွင် အလင်းကို ကန့်သတ်ပေးသည်။

သို့ရာတွင်၊ စုစုပေါင်းအတွင်းပိုင်းထင်ဟပ်မှုမှာ သိသာထင်ရှားသောကန့်သတ်ချက်တစ်ခုရှိသည်- လှိုင်းလမ်းညွှန်အတွင်း အလင်းပြန့်ပွားမှုသည် ထင်သလိုမဟုတ်ပေ။ အလင်းတွေ့ဆုံမှုမှသာလျှင် တိကျသော ထောင့်ချိုးအခြေအနေများ တည်ငြိမ်စွာ ပျံ့နှံ့နိုင်သည်။ ပံ့ပိုးထားသောအကွာအဝေးအပြင်ဘက်တွင် အလင်းရောင်ကျရောက်ပါက ယိုစိမ့်မှုဖြစ်ပေါ်နိုင်သည်။ ဤပြန့်ပွားမှုကန့်သတ်ချက်သည် AR မျက်မှန်၏ Field of View (FOV) ကို တိုက်ရိုက်သက်ရောက်သည်—ဆိုလိုသည်မှာ၊ အသုံးပြုသူ၏အမြင်နယ်ပယ်ကို ဖုံးအုပ်ထားသည့် virtual image ပေါ်တွင် angular range ကို တိုက်ရိုက်သက်ရောက်ပါသည်။ ၎င်းသည် ဖော်မြူလာတစ်ခုဖြင့် အတိအကျဖော်ပြနိုင်သည့် ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာကန့်သတ်ချက်ဖြစ်သည်။ တစ်ခုတည်းသော မိုက်ခရိုပရိုဂျက်တာတစ်ခုသည် အလင်းတန်းတစ်ခုကို လှိုင်းလမ်းညွှန်တစ်ခုအဖြစ် ပေါင်းစပ်ထားသည်— waveguide ကြားခံနယ်၏ အလင်းယိုင်မှုညွှန်းကိန်း n နှင့် လေ၏ 1 ဖြစ်သော— မိုက်ခရိုပရိုဂျက်တာတစ်လုံးအတွက် မြင်ကွင်းအများဆုံးနယ်ပယ်သည် အောက်ပါတို့ကို ကျေနပ်အားရစေသည်-

အလင်းယပ်ညွှန်းကိန်း (n) သည် 1.5 ဖြစ်သောအခါ၊ သီအိုရီပိုင်းမြင်ကွင်း (FOV) သည် 30° ဝန်းကျင်ဖြစ်သည်။ n = 1.75 တွင်၊ သီအိုရီအကွာအဝေးသည် ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် 48° အထိတိုးလာသည်။ n သည် 2 သို့ ချဉ်းကပ်လာသည်နှင့်အမျှ ၎င်းသည် သီအိုရီအရ 60° ခန့်အထိ ချဲ့ထွင်နိုင်သည်။ ဤသည်မှာ AR မျက်မှန်၏ FOV ၏ အဓိကအကြောင်းရင်းမှာ ယေဘုယျအားဖြင့် 30°–40° အကွာအဝေးတွင် နှစ်အတော်ကြာနေခဲ့သည်- အလင်းဆိုင်ရာဗိသုကာဆိုင်ရာကန့်သတ်ချက်များကိုကျော်လွန်၍ ပစ္စည်း၏အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်းသည် FOV ချဲ့ထွင်မှုအပေါ် သက်ရောက်မှုရှိသော အရေးကြီးသောအချက်ဖြစ်သည်။

သို့ရာတွင်၊ အမှန်တကယ် AR စနစ်ရှိ FOV ကို အလင်းယပ်ညွှန်းကိန်းဖြင့်သာ ဆုံးဖြတ်မည်မဟုတ်ကြောင်း သတိပြုသင့်သည်။ ၎င်းကို မိုက်ခရို-မျက်နှာပြင်၏ ဂဏန်းအလင်းဝင်ပေါက် (NA)၊ optical engine ဒီဇိုင်း၊ waveguide structure၊ pupil expansion method နှင့် optical uniformity အပါအဝင် အချက်များ၏ ပေါင်းစပ်မှုကြောင့်လည်း လွှမ်းမိုးထားသည်။

လူ့မျက်လုံးတစ်လုံး၏ သဘာဝမြင်ကွင်း (FOV) သည် ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် 160° × 130° ဖြစ်ပြီး၊ 120° ကျော်လွန်သော binocular အလျားလိုက် ထပ်နေပါသည်။ ဆယ်ဂဏန်းအနည်းငယ်သာရှိသော ဒီဂရီအကွာအဝေးတွင် FOV များပါရှိသော လက်ရှိ AR စနစ်များသည် လူ့မျက်စိ၏သဘာဝမြင်ကွင်းနယ်ပယ်၏ သိသိသာသာပျက်ပြားဆဲဖြစ်ပြီး၊ အတုအယောင်ပုံရိပ်များ၏ လွှမ်းခြုံမှုအတွက် တိုးတက်မှုအတွက် နေရာချန်ထားခဲ့သည်။ ထို့ကြောင့်၊ ပိုမိုမြင့်မားသောအလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်းများပါရှိသောပစ္စည်းများကို ရှာဖွေခြင်း၊ လှိုင်းလမ်းညွှန်ဖွဲ့စည်းပုံများကို ပိုမိုကောင်းမွန်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းနှင့် စနစ်စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ပေးခြင်းတို့သည် AR optics ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုအတွက် အဓိကလမ်းညွှန်ချက်များဖြစ်လာပါသည်။

Silicon Carbide- High-Refractive-Index Materials သို့ စူးစမ်းမှုအသစ်

မကြာသေးမီနှစ်များအတွင်း၊ ဆီလီကွန်ကာဗိုက် (SiC) သည် AR optics နယ်ပယ်တွင် သိသာထင်ရှားသော စိတ်ဝင်စားဖွယ်ကောင်းသော အလင်းယိုင်အညွှန်းကိန်းပစ္စည်းတစ်ခုအဖြစ် ပေါ်ထွက်လာခဲ့သည်။ ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် 2.6-2.7 အထိ အလင်းယိုင်မှုအညွှန်းကိန်းသည် ရိုးရာအလင်းမှန်နှင့် အစေးပစ္စည်းများထက် ထူးခြားသောအားသာချက်များကို ပေးဆောင်သည်။ သီအိုရီအရ၊ ပိုမိုမြင့်မားသောအလင်းယိုင်အညွှန်းကိန်းသည် waveguide မှပံ့ပိုးပေးထားသော အလင်းပြန့်ပွားမှုအကွာအဝေးကိုချဲ့ထွင်ပြီး AR ဖန်သားပြင်များအတွက် ပစ္စည်းရွေးချယ်ခွင့်အသစ်ကို ပေးစွမ်းသည်။ ကျယ်ပြန့်သောအလင်းယိုင်မှုအညွှန်းပစ္စည်းများကိုအခြေခံသည့် waveguide solutions များနှင့်ပတ်သက်သော သုတေသနနှင့် validation ကြိုးပမ်းမှုများသည် အရှိန်အဟုန်မြင့်လာသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ Meta Orion ရှေ့ပြေးပုံစံသည် SiC waveguides များကိုအသုံးပြု၍ ကျယ်ပြန့်သောမြင်ကွင်းကိုရရှိရန် အလားအလာကိုပြသခဲ့ပြီး AR display ကဏ္ဍရှိ high-refractive-index materials များ၏ကတိကိုမီးမောင်းထိုးပြခဲ့သည်။

သို့သော်၊ အလင်းယိုင်အညွှန်းကိန်းမြင့်မားသောပစ္စည်းများသည် အလင်းဆိုင်ရာစိန်ခေါ်မှုတိုင်းအတွက် တစ်ဦးတည်းသောအဖြေမဟုတ်ပေ။ အလင်းပြလှိုင်းလမ်းညွှန်များအတွက် ရေရှည်ပြဿနာမှာ သက်တံ၏ရုပ်ပုံသဏ္ဌာန်ဖြစ်သည်- ပတ်ဝန်းကျင်အလင်းရောင် (နေရောင်ခြည်ကဲ့သို့) လှိုင်းဂိုက်မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ အလင်းဝင်နှုန်းဆန်ခါရိုက်ခတ်သောအခါ၊ မတူညီသောလှိုင်းအလျား၏အလင်းသည် ကွဲလွဲမှုဒီဂရီအမျိုးမျိုးခံစားရပြီး မြင်ကွင်းနယ်ပယ်တွင် ရောင်စုံအစွန်းအထင်းများပေါ်လာသည်။ high-refractive-indexing ပစ္စည်းများသည် waveguide အတွင်းရှိ အလင်းပြန့်ပွားမှုလက္ခဏာများကို ပြောင်းလဲနိုင်ပြီး diffractive structure design များကို ပိုမိုကောင်းမွန်အောင် လွယ်ကူချောမွေ့စေကာ သက်တံ့ရှေးဟောင်းပစ္စည်းများ၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုကို လျော့ပါးစေသည်။

Westlake University မှ အဖွဲ့တစ်ဖွဲ့သည် SiC ပစ္စည်းများအပေါ် အခြေခံထားသော diffractive waveguides များဆိုင်ရာ သုတေသနတွေ့ရှိချက်များကို သရုပ်ပြခဲ့ပြီး၊ miniaturization တွင်တိုးတက်မှု၊ မြင့်မားသော optical efficiency နှင့် rainbow artifacts များကို လျော့ပါးစေခြင်းဖြင့် high-refractive-index waveguides များဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုအတွက် လမ်းကြောင်းသစ်များဖွင့်လှစ်ပေးခဲ့ပါသည်။

ထို့အပြင် SiC သည် မြင့်မားသော အပူစီးကူးနိုင်စွမ်းရှိသည်။ စံပြတစ်ခုတည်း-ခရစ်ခဲ SiC ၏အပူစီးကူးမှုသည် ခန့်မှန်းခြေ 490 W/(m·K) သို့ရောက်ရှိနိုင်သော်လည်း—၎င်းသည် သမရိုးကျမှန်များထက် သိသိသာသာမြင့်မားနေသေးသည့်အချက်များကြောင့် ဖန်တီးထားသော waveguide ကိရိယာများတွင် ပုံမှန်အားဖြင့် လျော့နည်းသွားပါသည်။ ၎င်းသည် SiC သည် မြင့်မားသောတောက်ပမှုရှိသော AR မျက်နှာပြင်ပြသမှုစနစ်များအတွက် ထူးခြားသောအပူစီမံခန့်ခွဲမှုအားသာချက်များကို ပေးဆောင်ထားပြီး စနစ်တစ်ခုလုံးတည်ငြိမ်မှုကို မြှင့်တင်ရန် ကူညီပေးသည်ဟု ဆိုလိုသည်။

သို့သော်၊ မြင့်မားသောအလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်းသည် ထုတ်လုပ်မှုဆိုင်ရာ စိန်ခေါ်မှုများကို တင်ဆက်သည်။ SiC ၏မြင့်မားသောမာကျောမှုကြောင့်၊ သမားရိုးကျစက်ယန္တရားနည်းလမ်းများသည် ရှုပ်ထွေးသော nanostructures များကိုဖန်တီးရန်အတွက်လိုအပ်ချက်များနှင့်ပြည့်မီရန်ခက်ခဲသည်။ Diffractive waveguides များပါ၀င်သော အပလီကေးရှင်းများသည် ပစ္စည်း၏မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ နာနိုစကေးဖွဲ့စည်းပုံများဖန်တီးရန်အတွက် တိကျသောမြင့်မားသော etching ကဲ့သို့သော လုပ်ငန်းစဉ်များကို လိုအပ်ပါသည်။ လက်ရှိတွင် SiC waveguides များသည် စမ်းသပ်စစ်ဆေးအတည်ပြုချက်မှ စက်မှုအသွင်ကူးပြောင်းမှုဆီသို့ ကူးပြောင်းနေပါသည်။ ကုန်ကျစရိတ်၊ စီမံဆောင်ရွက်မှု ထိရောက်မှုနှင့် အစုလိုက်အပြုံလိုက် ထုတ်လုပ်မှုစွမ်းရည်ဆိုင်ရာ ပြဿနာများကို ဖြေရှင်းရန် ကျန်ရှိနေပါသည်။

'Line' မှ 'Surface' : Exit Pupil Expansion တွင် Dimensional Leap

အလင်းသည် လှိုင်းလမ်းညွှန်ထဲသို့ ဝင်လာသည်နှင့် တပြိုင်နက်၊ နောက်ထပ် စိန်ခေါ်မှုမှာ လူ့မျက်လုံး လှုပ်ရှားမှု အကွာအဝေးကို ဖုံးအုပ်ထားစဉ် ၎င်းကို ညီညီညာညာ ထုတ်ပေးရန် ဖြစ်သည်။ မိုက်ခရို-ဖန်သားပြင်မှ ထုတ်ပေးသော အလင်းတန်း၏ ထွက်ပေါက် ကျောင်းသားသည် ပုံမှန်အားဖြင့် မီလီမီတာ အနည်းငယ်သာ အရွယ်အစားရှိသည်။ သို့သော်၊ အသုံးပြုနေစဉ်အတွင်း မျက်လုံးသည် သဘာဝအတိုင်း ရွေ့သွားသောကြောင့်၊ ကြည့်ရှုရန် သင့်လျော်သော 'eyebox' ဧရိယာကို ဖန်တီးရန် အကန့်အသတ်ရှိသော ထွက်ပေါက်ကလေးကို ချဲ့ရပါမည်။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်ကို Exit Pupil Expansion (EPE) ဟုခေါ်သည်။

Geometric Optical Waveguides- Mirror Arrays ၏ တိကျမှုဒီဇိုင်း

ဂျီဩမေတြီအလင်းပြန်လှိုင်းလမ်းညွှန်များသည် အလင်းပြန်သောမျက်နှာပြင်များစွာတစ်လျှောက် အလင်းစွမ်းအင်ဖြန့်ဝေရန်အတွက် မြှပ်နှံထားသော semi-reflective mirrors အခင်းအကျင်းများကို အသုံးပြုသည်။ အလင်းသည် ရောင်ပြန်မျက်နှာပြင်တစ်ခုစီကို ထိတွေ့သောအခါ၊ စွမ်းအင်တစ်စိတ်တစ်ပိုင်းသည် waveguide မှနေပြီး သုံးစွဲသူ၏မျက်လုံးထဲသို့ ရောင်ပြန်ဟပ်ပြီး အကြွင်းသည် waveguide အတွင်းတွင် ဆက်လက်ပျံ့နှံ့နေပါသည်။ ဤမျက်နှာပြင်များ၏ transmission-to-reflection အချိုးများကို တိကျသောထိန်းချုပ်မှုသည် တစ်ခုတည်းသောအတိုင်းအတာတစ်လျှောက်တွင် အလင်းတန်းများချဲ့ထွင်မှုကို လုပ်ဆောင်ပေးသည်။

ပိုမိုအဆင့်မြင့်သော နှစ်ဖက်မြင် ခင်းကျင်းထားသော ဂျီဩမေတြီလှိုင်းလမ်းညွှန်များသည် အလင်းချဲ့ထွင်မှုရရှိရန် အလျားလိုက်နှင့် ဒေါင်လိုက်အတိုင်းအတာနှစ်ခုစလုံးတွင် အလင်းချဲ့ထွင်မှုရရှိရန် ကွဲပြားသောလမ်းကြောင်းများပေါ်တွင် ဦးတည်ထားသော အလင်းတန်းခွဲထုတ်သည့် မျက်နှာပြင်အခင်းအကျင်းနှစ်ခုကို ပေါင်းစပ်ထည့်သွင်းထားသည်။ ၎င်းသည် 'eye box' ကို အတိုင်းအတာနှစ်ရပ်ဖြင့် ချဲ့ထွင်ပြီး နားကြပ်နေရာချထားခြင်းအတွက် သည်းခံနိုင်မှုကို တိုးစေသည်။ အချို့သော 2D array waveguide ဒီဇိုင်းများသည် မီလီမီတာအကွာအဝေးအတွင်း အထူကို ထိန်းသိမ်းထားစဉ်တွင် ဆယ်ဒီဂရီအထိ မြင်ကွင်းနယ်ပယ်ကို ရရှိနိုင်သည်။

ဂျီဩမေတြီလှိုင်းလမ်းညွှန်များသည် ပုံမှန်အားဖြင့် သာလွန်ကောင်းမွန်သော ပုံရိပ်အရည်အသွေးနှင့် အရောင်စွမ်းဆောင်မှုတို့ကို ပေးဆောင်ကြပြီး သက်တံ့ရုပ်တုများ ဖြစ်နိုင်ခြေနည်းပါးသည်။ သို့ရာတွင်၊ ၎င်းတို့၏ အလွှာပေါင်းစုံမှ တစ်ပိုင်းရောင်ပြန်ဟပ်မှု/တစ်ပိုင်း ထုတ်လွှင့်မှုပုံစံများသည် အပေါ်ယံပိုင်းတိကျမှု၊ ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဆိုင်ရာ ချိန်ညှိမှု၊ အကျိုးဆက်အနေဖြင့် လုပ်ငန်းစဉ်ရှုပ်ထွေးမှုနှင့် ထုတ်လုပ်မှုကုန်ကျစရိတ်များသည် ဆက်လက်ကောင်းမွန်အောင် လုပ်ဆောင်ရန်အတွက် နေရာများအဖြစ် ကျန်ရှိနေပါသည်။

Diffractive Optical Waveguides နှင့် Surface-Relief Gratings- Nanoscale Light-Control Technology

Diffractive optical waveguides များသည် လုံးဝကွဲပြားခြားနားသောချဉ်းကပ်မှုကို အသုံးပြုသည်- waveguide အတွင်း အလင်းပြန်များထည့်သွင်းခြင်းအစား၊ nanoscale periodic structures—အထူးသဖြင့်၊ surface relief gratings (SRGs)—ကို waveguide မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် သို့မဟုတ် ၎င်း၏တည်ဆောက်ပုံအတွင်းတွင် ဖန်တီးထားပါသည်။ SRGs များကို လှိုင်းလမ်းညွှန်မျက်နှာပြင်ပေါ်ရှိ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာဆန်ခါပုံစံများပြုလုပ်ရန်အတွက် အီလက်ထရွန်-အလင်းတန်းပုံသဏ္ဍာန်၊ nanoimprint lithography၊ သို့မဟုတ် ion-beam etching ကဲ့သို့သော လုပ်ငန်းစဉ်များကို အသုံးပြု၍ ပုံမှန်အားဖြင့် ဖန်တီးထားခြင်းဖြစ်သည်။

SRG ၏ အဓိက လည်ပတ်မှုနိယာမကို ဆန်ခါညီမျှခြင်းဖြင့် ဖော်ပြနိုင်ပါသည်။

အောက်ဖော်ပြပါပုံသည် OAS ဆော့ဖ်ဝဲလ်တွင် ပုံမှန်စောင်းဆန်ခါတစ်ခု၏ ဖွဲ့စည်းပုံကို သရုပ်ဖော်ပုံ၊ ဆန်ခါချိန်၊ တာဝန်စက်ဝန်း၊ အတိမ်အနက်နှင့် စောင်းထောင့်ကို ဒီဇိုင်းထုတ်ခြင်းဖြင့်၊ မတူညီသော လှိုင်းအလျားနှင့် ကွဲပြားမှုအစီအစဥ်များအတွက် ကွဲလွဲမှုထိရောက်မှုကို တိကျစွာထိန်းချုပ်နိုင်သည်။

AR waveguides တွင်၊ SRG တစ်ခုသည် ပုံမှန်အားဖြင့် အဓိက လုပ်ဆောင်နိုင်သော ဒေသသုံးခု ပါဝင်သည်-

· In-coupling grating- micro-projection engine မှ ထုတ်လွှတ်သော collimated light beam ကို waveguide အတွင်းသို့ ချိတ်ဆက်ပေးကာ စုစုပေါင်း internal reflection ပြန့်ပွားမှု အခြေအနေများနှင့် ကိုက်ညီကြောင်း အာမခံပါသည်။

· ဆန်ခါလှည့်ခြင်း (ချဲ့ထွင်မှုဆန်ခါ)- အလင်းပြန့်ပွားမှု၏ ဦးတည်ချက်ကို ပြောင်းလဲပေးသည်—ပုံမှန်အားဖြင့် အလင်းပြန့်ပွားမှုကို ဒေါင်လိုက်ဆီသို့ အလျားလိုက် ပြန်ညွှန်းခြင်း—တစ်ဘက်မြင်ကျောင်းသား တိုးချဲ့မှုကို ရရှိစေရန်။

· Out-coupling grating- လှိုင်းလမ်းညွှန်မှ အလင်းကို တစ်ပုံစံတည်း ထုတ်ယူပြီး မျက်နှာပြင်ကို ထုတ်လုပ်ရန် သုံးစွဲသူ၏ မျက်လုံးထဲသို့ ညွှန်ပြသည်။

ဤ 'three-grating' ဗိသုကာသည် ပါးလွှာသော optical ပရိုဖိုင်ကို ထိန်းသိမ်းထားစဉ်တွင် ပါးလွှာသော optical ပရိုဖိုင်ကို ထိန်းသိမ်းထားစဉ် နှစ်ဘက်မြင်ထွက်ပေါက်ကို လမ်းကြောင်းချဲ့ထွင်မှုဖြင့် ကွဲပြားသောလှိုင်းလမ်းညွှန်များကို ရရှိစေရန် ပံ့ပိုးပေးပါသည်။ ဂျီဩမေတြီလှိုင်းလမ်းညွှန်များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက၊ ကွဲပြားသောလှိုင်းဂိုက်များသည် ပေါ့ပါးသော၊ ပါးလွှာသောပုံစံအချက်တစ်ချက်နှင့် ပိုမိုကြီးမားသော ဒီဇိုင်းပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ကဲ့သို့သော အားသာချက်များကို ပေးဆောင်သည်။ အချို့သော ဒီဇိုင်းများသည် မီလီမီတာ သို့မဟုတ် မီလီမီတာခွဲအကွာအဝေးတွင် အထူများ ရရှိနိုင်သည်။

SRG ဒီဇိုင်းနှင့် ပိုမိုကောင်းမွန်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း ကိရိယာများ- ဆန်ခါဖွဲ့စည်းပုံများ၏ အတိုင်းအတာသည် အလင်း၏လှိုင်းအလျားနှင့် နှိုင်းယှဉ်နိုင်သောကြောင့် ရိုးရာဂျီဩမေတြီ optics နည်းလမ်းများသည် ၎င်းတို့၏ အလင်းအမူအရာများကို တိကျစွာ ဖော်ပြမပေးနိုင်ပါ။ ထို့ကြောင့်၊ Rigorous Coupled-Wave Analysis (RCWA) ကဲ့သို့သော လျှပ်စစ်သံလိုက်တူခြင်းနည်းလမ်းများ လိုအပ်ပါသည်။ RCWA သည် ဆန်ခါဒေသကို ပါးလွှာသောအလွှာများအဖြစ် ပိုင်းခြားပြီး လျှပ်စစ်သံလိုက်စက်ကွင်းဖြန့်ဖြူးမှုကို ဖော်ပြရန်အတွက် Fourier ချဲ့ထွင်မှုကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် လုပ်ဆောင်သည်။ ထို့နောက် အမျိုးမျိုးသော diffraction orders များ၏ ထိရောက်မှုနှင့် polarization တုံ့ပြန်မှုကို တွက်ချက်ရန် Maxwell ၏ညီမျှခြင်းများကို ဖြေရှင်းပေးသည်။

Particle Swarm Optimization (PSO) ကဲ့သို့သော အယ်လဂိုရီသမ်များကို ပေါင်းစပ်ခြင်းဖြင့် အင်ဂျင်နီယာများသည် grating period၊ depth၊ duty cycle နှင့် slant angle ကဲ့သို့သော variable များဖြင့် သတ်မှတ်ထားသော parameter space အတွင်း သာလွန်ကောင်းမွန်သော ဒီဇိုင်းများကို ဖော်ထုတ်နိုင်ပါသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ လှိုင်းအလျား 550 nm ရှိ S-polarized အလင်းတွင်၊ parameter optimization သည် diffraction efficiency ကို ခန့်မှန်းခြေ 56% မှ 94.7% ကျော်အထိ မြှင့်တင်နိုင်သည်။

SRG ၏ အဓိကအားသာချက်များ

• 0.5 မီလီမီတာအောက် အထူရှိသော အလွန်ရိုးရှင်းသော ဖွဲ့စည်းပုံ၊

• ဆန်ခါပုံသဏ္ဍာန်အားဖြင့် အလင်းတန်း၊ ညီညီညွှတ်မှု၊ နှင့် polarization ကိုထိန်းချုပ်နိုင်စေသည့် မြင့်မားသောဒီဇိုင်းပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်၊

• nano-imprint နည်းပညာကို အသုံးပြု၍ ကုန်ကျစရိတ်နည်းသော အစုလိုက်အပြုံလိုက် ထုတ်လုပ်မှုအတွက် သင့်လျော်သည် (ဥပမာ၊ စားသုံးသူအဆင့် AR မျက်မှန်များအတွက်)။

SRG များ၏ မွေးရာပါစိန်ခေါ်မှုများ-

• သက်တန့်ရုပ်တုများ- ပတ်ဝန်းကျင်အလင်းရောင် (နေရောင်ကဲ့သို့) မျက်နှာပြင်ကို ကျရောက်စေပြီး ရောင်စုံအစွန်းအထင်းများထွက်လာသောအခါတွင် ကွဲလွဲမှုဖြစ်ပေါ်သည်။ High-refractive-index substrates (ဥပမာ၊ SiC) သည် ဤအကျိုးသက်ရောက်မှုကို ဖိနှိပ်နိုင်သည်။

• Dispersion- ပတ်ဝန်းကျင်အလင်းရောင် (နေရောင်ကဲ့သို့) မျက်နှာပြင်ဆန်ခါကို တိုက်မိသောအခါ ရောင်စုံအစွန်းအထင်းများထွက်လာသောအခါ ကွဲလွဲမှုဖြစ်ပေါ်သည်။ High-refractive-index substrates (ဥပမာ၊ SiC) သည် ဤအကျိုးသက်ရောက်မှုကို ဖိနှိပ်နိုင်သည်။

• အလင်းအမှောင် ထိရောက်မှု- Single-pass diffraction efficiency သည် ပုံမှန်အားဖြင့် 10%–30%; အလုံးစုံ စွမ်းဆောင်ရည် မြှင့်တင်ရန် လိုအပ်ပါသည်။

• Polarization sensitivity- SRG များသည် မတူညီသော polarization အခြေအနေများအတွက် သိသာထင်ရှားစွာ ကွဲပြားသော တုံ့ပြန်မှုများကို ပြသသည်၊၊ polarized light source သို့မဟုတ် polarization converting devices များကို အသုံးပြုရန် လိုအပ်ပါသည်။

ထို့ကြောင့်၊ diffractive optical waveguides များ၏ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုသည် ပိုမိုပါးလွှာသောဖွဲ့စည်းပုံများကိုရရှိစေရန်အတွက်သာမဟုတ်ဘဲ optical efficiency, uniformity, field of view (FOV) နှင့် ပတ်ဝန်းကျင်လိုက်လျောညီထွေမှုတို့ကြားတွင် ပိုမိုကောင်းမွန်သောချိန်ခွင်လျှာကို ပုံဖော်ခြင်းအပေါ် အာရုံစိုက်ပါသည်။

စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် တူညီမှုအကြား ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာ မျှတမှု

Diffractive optical waveguides များသည် အခြေခံကျသော ပဋိပက္ခကို ကြာရှည်စွာရင်ဆိုင်ခဲ့ကြသည်- display brightness ကို မြှင့်တင်ရန် grating coupling efficiency ကို တိုးမြှင့်ရန်လိုအပ်ပါသည်။ သို့သော်၊ ပိုမိုမြင့်မားသော စွမ်းဆောင်ရည်သည် ကပ်ပါးအသွင်ကူးပြောင်းမှုနှင့် စွမ်းအင်ယိုစိမ့်မှု—အထူးသဖြင့် ကျယ်ပြန့်သော မြင်ကွင်းနှင့်အတူ—ထို့ကြောင့် ပြသမှုတူညီမှုကို ထိခိုက်စေနိုင်သည်။ အပြန်အလှန်အားဖြင့်၊ အလွန်အကျွံ အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ တူညီမှုကို ဦးစားပေးခြင်းသည် အလုံးစုံအလင်း၏ ထိရောက်မှုကုန်ကျစရိတ်ဖြင့် လာနိုင်သည်။ ထိရောက်မှုနှင့် တူညီမှုကြားတွင် ဤပဋိပက္ခသည် သမားရိုးကျ ဆန်ခါတင်မှုများ၏ အပြုသဘောဆောင်သော တုံ့ပြန်မှုမှ ပေါက်ဖွားလာသော အခြေအနေများနှင့် ပြန့်ပွားမှုလမ်းကြောင်းများအထိ ဖြစ်ပေါ်လာသည်။

မကြာသေးမီနှစ်များအတွင်း၊ polarization volume holographic gratings (PVGs) သည် ပိုမိုကောင်းမွန်အောင်ပြုလုပ်ရန် လမ်းကြောင်းအသစ်ကို ကမ်းလှမ်းခဲ့သည်။ မျက်နှာပြင်-ရုပ်ကြွဆန်ခါများနှင့်မတူဘဲ၊ PVGs များသည် အလင်းပြန့်ပွားမှုကို ထိန်းညှိရန်အတွက် ဟိုလိုဂရပ်ဖစ်ဝင်ရောက်စွက်ဖက်မှုမှတစ်ဆင့် ပစ္စည်းအတွင်းဖွဲ့စည်းထားသော အချိန်အပိုင်းအခြားအလိုက် အလင်းယိုင်ညွှန်းကိန်းဖွဲ့စည်းပုံကို အသုံးပြုသည်။ သုတေသနပြုချက်များအရ၊ တိကျသောအခြေအနေများအောက်တွင် PVGs များသည် အလင်းပြန့်ပွားမှုထိရောက်မှုကို မြှင့်တင်ရန်နှင့် အချို့သောကပ်ပါးအသွင်ပြောင်းခြင်းအကျိုးသက်ရောက်မှုများကြောင့် စွမ်းအင်ဆုံးရှုံးမှုကို လျှော့ချရန် polarization ပြောင်းလဲခြင်းယန္တရားများကို အသုံးချနိုင်သည် ။ ယင်းတို့အထဲတွင် anomalous polarization conversion (APC) ယန္တရားသည် သိသာထင်ရှားသော အာရုံစိုက်မှုကို ဆွဲဆောင်ခဲ့သည်။

ပစ်မှတ်လမ်းကြောင်းတစ်လျှောက်တွင် အလင်းပိုလာဇေးရှင်းအခြေအနေကို တက်ကြွစွာ ပြုပြင်ပြောင်းလဲခြင်းဖြင့်၊ ဤယန္တရားသည် ချိတ်ဆက်မှုထိရောက်မှုနှင့် တောက်ပမှုတူညီမှုကို တိုးမြှင့်ရန် အလားအလာကို ထိန်းထားသည်။ သို့သော်လည်း PVG နှင့် APC ကဲ့သို့သော နည်းပညာများသည် တက်ကြွစွာ သုတေသနပြုနေဆဲဖြစ်သည်။ ၎င်းတို့၏ အကြီးစားလက်တွေ့အသုံးချမှုတွင် ပစ္စည်းစနစ်များ၊ ထုတ်လုပ်မှု လုပ်ငန်းစဉ်များနှင့် ကုန်ကျစရိတ်သက်သာမှုတို့နှင့် စပ်လျဉ်း၍ ထပ်မံအတည်ပြုချက် လိုအပ်ပါသည်။

Micro-display နှင့် စနစ်ပေါင်းစည်းခြင်း- Optical စနစ်၏ အလုံးစုံ ဟန်ချက်ညီခြင်း။

Optical waveguides များသည် ရှေ့ဆုံးရှိ optical engine—မိုက်ခရိုမျက်နှာပြင်—တောက်ပမှု၊ ခြားနားမှုနှင့် အရောင်တို့ကို ဆုံးဖြတ်ပေးနေစဉ်တွင် optical waveguides များသည် 'conduits,' အဖြစ် လုပ်ဆောင်သည်။ လက်ရှိတွင်၊ AR မျက်စိအနီးရှိ display များနယ်ပယ်တွင် စူးစမ်းရှာဖွေနေသည့် မိုက်ခရို-မျက်နှာပြင်နည်းပညာ၏ အဓိကလမ်းကြောင်းများမှာ Micro-OLED၊ LCoS/DLP နှင့် Micro LED တို့ဖြစ်သည်။

Micro-OLED- အတော်လေး ရင့်ကျက်သော မျက်လုံးအနီး မျက်နှာပြင် မျက်နှာပြင် ဖြေရှင်းချက်

၎င်းသည် အလွန်မြင့်မားသော ခြားနားမှု (သန်းပေါင်းများစွာမှ တစ်ခုအတွင်း) နှင့် ရင့်ကျက်မှု အဆင့်အမြင့်ဆုံးကို ပေးဆောင်သည်။ မျက်လုံးတွင် ပုံမှန်အလင်းရောင်သည် 1,000 မှ 1,250 nits အကြားရှိနိုင်ပြီး စွမ်းဆောင်ရည်သည် ပြင်းထန်သောပြင်ပအလင်းရောင်တွင် မလုံလောက်သော်လည်း အတန်အသင့်တောက်ပသောပတ်ဝန်းကျင်များတွင် အခြေခံဖတ်ရှုနိုင်မှုကို ပေးစွမ်းသည်။ အချို့နမူနာများသည် ထောင်ပေါင်းများစွာသော nits ထောင်ပေါင်းများစွာ၏ အထွတ်အထိပ်တောက်ပမှုအဆင့်ကို ရရှိနိုင်သော်လည်း ပါဝါသုံးစွဲမှုနှင့် သက်တမ်းသည် ကန့်သတ်ချက်များဖြစ်သည်။

LCoS/DLP- တောက်ပမှု မြင့်မားသော ချဉ်းကပ်မှု၊ သို့သော် သေးငယ်သော အသွင်ပြောင်းခြင်းဆိုင်ရာ စိန်ခေါ်မှုများ။

ထောင်ပေါင်းများစွာသော nits များ၏ တောက်ပမှုအဆင့်ကို ရရှိနိုင်သည်၊ ဤစနစ်များသည် ကြီးမားသော optical အင်ဂျင်များ (4-6 cc) နှင့် မြင့်မားသော အပူပိုင်းစီမံခန့်ခွဲမှုဆိုင်ရာ လိုအပ်ချက်များပါ၀င်သောကြောင့် ပါးလွှာပြီး ပေါ့ပါးသော form factor ကိုရရှိရန်ခက်ခဲစေသည်။

Micro LED- အနာဂတ် AR Display များအတွက် အဓိက ကိုယ်စားလှယ်လောင်း

သီအိုရီအရ 100,000 nits ထက်ကျော်လွန်သော တောက်ပမှု၊ 0.5 cc ထက်နည်းသော ထုထည်နှင့် 100,000 နာရီကျော် သက်တမ်း— SiC waveguides နှင့် သာလွန်သော လိုက်ဖက်ညီမှုနှင့်အတူ—၎င်းကို အဆုံးစွန်ဖြေရှင်းချက်အဖြစ် မှတ်ယူသည်။ သို့သော်၊ အရောင်အပြည့်ပြသမှုအတွက် အစုလိုက်အပြုံလိုက် လွှဲပြောင်းခြင်း၏ အထွက်နှုန်းသည် မူလအင်ဂျင်နီယာဆိုင်ရာ ပိတ်ဆို့မှုတွင် ရှိနေဆဲဖြစ်ပြီး လက်ရှိလုပ်ဆောင်နိုင်စွမ်းများသည် စားသုံးသူအဆင့် အမြောက်အများ ထုတ်လုပ်မှုအတွက် လိုအပ်ချက်များနှင့် မပြည့်မီသေးပါ။

ထို့အပြင်၊ မြင်ကွင်းနယ်ပယ် (FOV)၊ မျက်လုံးဘောက်စ်၊ လှိုင်းလမ်းညွှန်အထူ၊ ချိတ်ဆက်မှုထိရောက်မှုနှင့် ပါဝါသုံးစွဲမှုအကြား အပေးအယူအပေးအယူများက AR optical ဒီဇိုင်းကို မြင့်မားသောအတိုင်းအတာဘောင်အတွင်း ပိုမိုကောင်းမွန်အောင်လုပ်ဆောင်ခြင်းပြဿနာကို ဖြေရှင်းခြင်းနှင့်တူသည်။ စားသုံးသူအဆင့်သတ်မှတ်ချက်များနှင့် အမှန်တကယ်ကိုက်ညီသည့် AR မျက်မှန်များသည် ကျယ်ပြန့်စွာအသုံးပြုခြင်းကို မတွေ့ရသေးသည့်အကြောင်းရှင်းပြသည်- စိန်ခေါ်မှုသည် မည်သည့်နည်းပညာတစ်ခုတည်း၏ဖြစ်မြောက်နိုင်မှုတွင်မဆို တည်ရှိသော်လည်း စနစ်တစ်ခုလုံးတွင် အလုံးစုံမျှတမှုအဆင့်ကို ရရှိရန်အတွက် စိန်ခေါ်မှုဖြစ်သည်။

နည်းပညာဆိုင်ရာနည်းလမ်းများစွာဖြင့် AR optics ၏ပေါင်းစပ်တိုးတက်မှု

AR optical waveguide နည်းပညာသည် လက်ရှိတွင် စဉ်ဆက်မပြတ် ဆင့်ကဲပြောင်းလဲလျက်ရှိသည်။ တစ်ဖက်တွင်၊ high-refractive-index ပစ္စည်းများသည် မြင်ကွင်းနယ်ပယ်ကို ချဲ့ထွင်ရန်နှင့် optical စွမ်းဆောင်ရည်ကို ကောင်းမွန်အောင်ပြုလုပ်ရန် နည်းလမ်းအသစ်များကို ပေးဆောင်သည်။ အခြားတစ်ဖက်တွင်၊ PVG နှင့် polarization ထိန်းချုပ်မှုကဲ့သို့သော နည်းပညာများသည် diffractive waveguides များတွင် optical efficiency နှင့် တူညီမှုအကြား အပေးအယူကို ဖြေရှင်းပေးနေပါသည်။ တစ်ချိန်တည်းတွင်၊ MicroLED ကဲ့သို့သော ထွန်းသစ်စ micro-display နည်းပညာများ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုသည် မြင့်မားသောတောက်ပမှုနှင့် ပိုမိုကျစ်လစ်သိပ်သည်းသော ပုံစံအချက်များဆီသို့ AR စနစ်များ၏ ဆင့်ကဲပြောင်းလဲမှုကို ပိုမိုတွန်းအားပေးမည်ဖြစ်သည်။

မတူညီသော အပလီကေးရှင်းအခြေအနေများသည် ကြည့်ရှုမှုနယ်ပယ်၊ အလေးချိန်၊ ကုန်ကျစရိတ်၊ ဘက်ထရီသက်တမ်း၊ နှင့် ပြသမှုအရည်အသွေးတို့နှင့်ပတ်သက်၍ ကွဲပြားသောလိုအပ်ချက်များကို သတ်မှတ်ပေးပါသည်။ အကျိုးဆက်အနေဖြင့် အနာဂတ် AR မျက်မှန်ဈေးကွက်သည် နည်းပညာဆိုင်ရာ ဖြေရှင်းချက်များစွာ၏ အတူယှဉ်တွဲနေထိုင်မှုကို မြင်တွေ့ရဖွယ်ရှိသည်။

စုစုပေါင်းအတွင်းပိုင်းရောင်ပြန်ဟပ်မှုမှ high-refractive-index material များအထိ၊ ဂျီဩမေတြီရောင်ပြန်ဟပ်မှုတည်ဆောက်ပုံများနှင့် diffractive gratings များမှ polarization volume holographic နည်းပညာအထိ၊ optical waveguides ၏ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်သည် အလင်းပြန့်ပွားမှုကို ပိုမိုတိကျစွာထိန်းချုပ်ရန် စဉ်ဆက်မပြတ်ရှာဖွေမှုတစ်ခုဖြစ်သည်။ နည်းပညာတိုးတက်မှုတစ်ခုစီသည် ပစ္စည်းဂုဏ်သတ္တိများ၊ အလင်းအမှောင်ဒီဇိုင်းနှင့် ထုတ်လုပ်ရေးလုပ်ငန်းစဉ်များ၏ နယ်နိမိတ်များအတွင်း အောင်မြင်မှုများကို ကိုယ်စားပြုသည်။

အနာဂတ်တွင်၊ optical စနစ်များ၊ မိုက်ခရိုစကွက်နည်းပညာများနှင့် ကွန်ပြူတာပါဝါများ ပိုမိုပေါင်းစပ်လာသည်နှင့်အမျှ AR မျက်မှန်များသည် ပိုမိုသဘာ၀၊ ပေါ့ပါးပြီး တစ်နေကုန်အသုံးပြုရန် သင့်လျော်သည့်ပန်းတိုင်သို့ ချဉ်းကပ်ရန် အဆင်သင့်ဖြစ်နေပါသည်။ Optical waveguides များသည် AR မျက်မှန်၏ပြသမှုအတွေ့အကြုံကိုအဆုံးအဖြတ်ပေးသောအရေးကြီးသောနည်းပညာတစ်ခုအဖြစ်ဆက်လက်တည်ရှိနေမည်ဖြစ်ပါသည်။

အရင်းအမြစ်- Wuhan Eryuan Technology နှင့် Aibang Zhizao မှ ပြုစုထားသည်။