Quais são os principais parâmetros de distância a serem definidos na óptica dos óculos AR?

Hoje, vamos discutir os principais parâmetros de distância nos sistemas ópticos dos óculos AR e a lógica por trás de suas definições.

Primeiro, há um parâmetro que, estritamente falando, não é uma “distância” em si, mas quase todos os outros parâmetros de distância estão intrinsecamente ligados a ele: o tamanho da “caixa ocular”. Já abordamos anteriormente o conceito da caixa ocular e como suas dimensões afetam o desempenho da exibição.

Aqui, primeiro definimos as dimensões da Eyebox como 12×10 mm.

O primeiro parâmetro de distância chave é conhecido como 'Eye Relief' (doravante denominado ER). Como o nome sugere, refere-se à distância entre o olho humano e a superfície do guia de ondas. Este parâmetro representa o posicionamento ideal do olho humano em relação ao guia de ondas – um valor que deve ser levado em consideração tanto durante a fase de simulação do projeto do guia de ondas quanto no processo de design industrial (ID) dos óculos.

De modo geral, o tamanho do EB (feixe de saída/pupila) que definimos é baseado em um ER (alívio ocular) fixo. Por exemplo, se definirmos um tamanho de EB de 12×10 mm assumindo um ER de 14 mm, surge um ponto chave: quando um usuário usa o dispositivo e seu ER real excede o ER do projeto, o tamanho efetivo do EB diminui – e inversamente, se o ER real for menor que o ER do projeto, o tamanho efetivo do EB aumenta.

O segundo parâmetro de distância importante é a Distância Pupilar (PD) – a distância entre os centros das pupilas esquerda e direita. De acordo com dados empíricos da indústria de optometria, a PD para a grande maioria da população situa-se na faixa de 58–72 mm. Semelhante à distância do vértice (a distância entre a lente e o olho), um PD específico é selecionado como o valor “ideal” durante o processo de design; dado que 64 mm é o ponto médio da faixa de 58–72 mm, normalmente é estabelecido como o PD padrão.

Com base na definição da Caixa de Saída (EB) – onde o olho humano está posicionado no centro – enquanto as pupilas permanecerem dentro dos limites do EB, toda a imagem será visível. Consequentemente, a faixa PD compatível para um display AR binocular é definida como o PD ideal projetado ± a dimensão horizontal do EB.

O terceiro parâmetro de distância crítico é a separação horizontal/vertical entre o centro da grade de entrada e o centro da pupila de saída (EP). Isso também pode ser entendido como o comprimento do caminho que a luz – emitida pelo motor óptico e acoplada ao guia de ondas através da grade de entrada – viaja dentro do guia de ondas.

Uma distância horizontal maior entre o centro da grade de entrada e o centro EP resulta em um caminho de propagação mais longo para a luz dentro do guia de ondas, tornando cada vez mais difícil manter a eficiência óptica e a uniformidade. No entanto, uma vez que o motor óptico é normalmente posicionado dentro das áreas da peça final em ambos os lados da armação frontal - o que significa que a sua localização está ligada à largura total dos óculos - e porque o centro EB (pupila de saída) é determinado pela distância interpupilar (IPD) e é essencialmente fixo, o alcance para ajustar esta distância é bastante limitado. Em designs de óculos convencionais, a largura da armação geralmente fica dentro de uma faixa específica; conseqüentemente, essa distância normalmente mede entre 30 mm e 40 mm (embora isso possa ser diferente para projetos que utilizam configurações de guia de ondas 'um para dois').

Outro fator é a distância vertical entre o centro de acoplamento e o centro EB (pupila de saída). A definição do vetor K no projeto óptico depende muito desta distância; em outras palavras, a lógica específica usada para definir essa distância vertical - como se o centro EB está posicionado acima, no mesmo nível ou abaixo do centro de acoplamento - influencia diretamente a escolha da arquitetura óptica. Não há uma conclusão fixa sobre esse efeito - por exemplo, a noção de que colocar um ponto de acoplamento externo mais alto é sempre melhor para o projeto - pois depende do esquema de projeto específico; portanto, não vou elaborar mais.

O texto acima cobre três parâmetros principais de distância na definição de sistemas ópticos para óculos AR. É claro que a definição e o desenho das especificações ópticas não podem ser dissociados do desenho industrial (DI). Na maioria dos casos, existe uma compensação inerente entre desempenho óptico e apelo estético: parâmetros que melhoram as métricas ópticas podem não estar alinhados com os requisitos de ID, enquanto um foco excessivo nos objetivos de ID pode restringir severamente o processo de design óptico.

Conseqüentemente, um aspecto crítico da definição do produto reside em encontrar um equilíbrio ideal – uma solução “mais adequada” – entre ID e desempenho óptico, estabelecendo assim uma identidade única e diferenciada para o produto.