Care sunt parametrii cheie de distanță care trebuie definiți în optica ochelarilor AR?

Astăzi, să discutăm despre parametrii cheie de distanță din sistemele optice ale ochelarilor AR și logica din spatele definițiilor acestora.

În primul rând, există un parametru care, strict vorbind, nu este o „distanță” în sine, dar aproape toți ceilalți parametri de distanță sunt legați în mod intrinsec de acesta: dimensiunea „eyebox”. Am abordat anterior conceptul de eyebox și modul în care dimensiunile sale afectează performanța afișajului.

Aici, definim mai întâi dimensiunile Eyebox ca 12×10 mm.

Primul parametru de distanță cheie este cunoscut sub numele de „Eye Relief” (denumit în continuare ER). După cum sugerează și numele, se referă la distanța dintre ochiul uman și suprafața ghidului de undă. Acest parametru reprezintă poziționarea ideală a ochiului uman în raport cu ghidul de undă - o valoare care trebuie luată în considerare atât în ​​timpul fazei de simulare a proiectării ghidului de undă, cât și în procesul de proiectare industrială (ID) pentru ochelari.

În general vorbind, dimensiunea EB (fascicul de ieșire/pupila) pe care o definim se bazează pe un ER fix (relief pentru ochi). De exemplu, dacă definim o dimensiune EB de 12 × 10 mm presupunând un ER de 14 mm, apare un punct cheie: atunci când un utilizator poartă dispozitivul și ER real al acestuia depășește ER proiectat, dimensiunea efectivă EB scade - și invers, dacă ER real este mai mic decât ER proiectat, dimensiunea efectivă EB crește.

Al doilea parametru important de distanță este distanța pupilară (PD) - distanța dintre centrele pupilei stânga și dreapta. Conform datelor empirice din industria optometriei, PD pentru marea majoritate a populației se încadrează în intervalul 58-72 mm. Similar cu distanța la vârf (distanța dintre lentilă și ochi), un anumit PD este selectat ca valoare „ideală” în timpul procesului de proiectare; Având în vedere că 64 mm este punctul de mijloc al intervalului 58–72 mm, este de obicei stabilit ca PD implicit.

Pe baza definiției casetei de ieșire (EB) – unde ochiul uman este poziționat în centru – atâta timp cât pupilele rămân în limitele EB, întreaga imagine va fi vizibilă. În consecință, intervalul PD compatibil pentru un afișaj AR binocular este definit ca PD ideal proiectat ± dimensiunea orizontală a EB.

Al treilea parametru critic de distanță este separarea orizontală/verticală dintre centrul rețelei de intrare și centrul pupilei de ieșire (EP). Aceasta poate fi, de asemenea, înțeleasă ca lungimea traseului pe care lumina emisă de motorul optic și cuplată în ghidul de undă prin intermediul rețelei de intrare, parcurge în interiorul ghidului de undă.

O distanță orizontală mai mare între centrul rețelei de intrare și centrul EP are ca rezultat o cale de propagare mai lungă pentru lumina din ghidul de undă, ceea ce face din ce în ce mai dificilă menținerea atât a eficienței optice, cât și a uniformității. Cu toate acestea, deoarece motorul optic este poziționat în mod obișnuit în zonele piesei terminale de pe ambele părți ale cadrului frontal - ceea ce înseamnă că locația sa este legată de lățimea totală a ochelarilor - și pentru că centrul EB (pupila de ieșire) este determinat de distanța interpupilară (IPD) și este în esență fix, domeniul de aplicare pentru ajustarea acestei distanțe este destul de limitat. În modelele convenționale de ochelari, lățimea cadrului se încadrează în general într-un interval specific; în consecință, această distanță măsoară în mod obișnuit între 30 mm și 40 mm (deși acest lucru poate diferi pentru modelele care utilizează configurații de ghid de undă „unu-la-două”).

Un alt factor este distanța verticală dintre centrul de cuplare și centrul EB (pupila de ieșire). Definiția vectorului K în designul optic depinde în mare măsură de această distanță; cu alte cuvinte, logica specifică utilizată pentru a defini această distanță verticală - cum ar fi dacă centrul EB este poziționat deasupra, la același nivel cu sau sub centrul de cuplare - influențează direct alegerea arhitecturii optice. Nu există o concluzie fixă ​​cu privire la acest efect - de exemplu, noțiunea că plasarea unui punct de ieșire mai sus este întotdeauna mai bună pentru proiectare - deoarece depinde de schema de proiectare specifică; prin urmare, nu voi detalia mai departe.

Cele de mai sus acoperă trei parametri cheie de distanță în definirea sistemelor optice pentru ochelarii AR. Este clar că definiția și proiectarea specificațiilor optice nu pot fi decuplate de designul industrial (ID). În cele mai multe cazuri, există un compromis inerent între performanța optică și atractivitatea estetică: parametrii care îmbunătățesc metricile optice pot să nu se alinieze cu cerințele ID, în timp ce o concentrare excesivă asupra obiectivelor ID poate constrânge grav procesul de proiectare optică.

În consecință, un aspect critic al definiției produsului constă în găsirea unui echilibru optim – o soluție „cel mai potrivită” – între ID și performanța optică, stabilind astfel o identitate unică și diferențiată pentru produs.