Какие ключевые параметры расстояния следует определять в оптике AR-очков?

Сегодня давайте обсудим ключевые параметры расстояния в оптических системах AR-очков и логику их определения.

Во-первых, есть параметр, который, строго говоря, не является «расстоянием» сам по себе, но почти все другие параметры расстояния неразрывно связаны с ним: размер «глазного ящика». Ранее мы рассмотрели концепцию «глазного ящика» и то, как его размеры влияют на производительность дисплея.

Здесь мы сначала определяем размеры Eyebox как 12×10 мм.

Первый ключевой параметр расстояния известен как «Размещение глаз» (далее именуемое ER). Как следует из названия, это расстояние между человеческим глазом и поверхностью волновода. Этот параметр представляет собой идеальное положение человеческого глаза относительно волновода — значение, которое необходимо учитывать как на этапе моделирования конструкции волновода, так и в процессе промышленного проектирования (ID) очков.

Вообще говоря, размер EB (выходной луч/зрачок), который мы определяем, основан на фиксированном ER (вынос зрачка). Например, если мы определим размер EB 12×10 мм, предполагая, что ER равен 14 мм, возникает ключевой момент: когда пользователь носит устройство и его фактический ER превышает расчетный ER, эффективный размер EB уменьшается — и наоборот, если фактический ER меньше проектного ER, эффективный размер EB увеличивается.

Второй важный параметр расстояния — Pupillary Distance (PD) — расстояние между центрами левого и правого зрачков. По эмпирическим данным в оптометрической отрасли ДП у подавляющего большинства населения находится в пределах 58–72 мм. Подобно вертексному расстоянию (расстоянию между линзой и глазом), определенное PD выбирается в качестве «идеального» значения в процессе проектирования; учитывая, что 64 мм — это середина диапазона 58–72 мм, обычно оно устанавливается как значение PD по умолчанию.

На основе определения выходной зоны (EB) — где человеческий глаз расположен в центре — пока зрачки остаются в пределах границ EB, все изображение будет видно. Следовательно, совместимый диапазон PD для бинокулярного дисплея AR определяется как расчетный идеальный PD ± горизонтальный размер EB.

Третий критический параметр расстояния — это горизонтальное/вертикальное расстояние между центром входной решетки и центром выходного зрачка (EP). Это также можно понимать как длину пути, который свет, излучаемый оптическим механизмом и подаваемый в волновод через входную решетку, проходит внутри волновода.

Увеличение горизонтального расстояния между центром входной решетки и центром EP приводит к более длинному пути распространения света внутри волновода, что затрудняет поддержание как оптической эффективности, так и однородности. Однако, поскольку оптический механизм обычно располагается в области наконечников по обе стороны от передней оправы (это означает, что его расположение связано с общей шириной очков), а также поскольку центр EB (выходного зрачка) определяется межзрачковым расстоянием (IPD) и по существу фиксирован, возможности регулировки этого расстояния весьма ограничены. В обычных конструкциях очков ширина оправы обычно находится в определенном диапазоне; следовательно, это расстояние обычно составляет от 30 мм до 40 мм (хотя оно может отличаться для конструкций, использующих конфигурации волновода «один к двум»).

Другим фактором является вертикальное расстояние между центром соединения и центром EB (выходного зрачка). Определение К-вектора в оптической схеме сильно зависит от этого расстояния; Другими словами, конкретная логика, используемая для определения этого вертикального расстояния (например, расположен ли центр EB выше, на том же уровне или ниже центра ввода), напрямую влияет на выбор оптической архитектуры. Не существует четкого вывода относительно этого эффекта - например, представления о том, что размещение точки вывода выше всегда лучше для проектирования, поскольку это зависит от конкретной схемы проектирования; поэтому я не буду подробно останавливаться на этом.

Вышеупомянутое охватывает три ключевых параметра расстояния при определении оптических систем для очков AR. Понятно, что определение и разработка оптических характеристик не могут быть отделены от промышленного образца (ID). В большинстве случаев существует неизбежный компромисс между оптическими характеристиками и эстетической привлекательностью: параметры, улучшающие оптические показатели, могут не соответствовать требованиям к идентификатору, а чрезмерное внимание к целям идентификации может серьезно ограничить процесс оптического проектирования.

Следовательно, критический аспект определения продукта заключается в поиске оптимального баланса — «наилучшего решения» — между идентификационными и оптическими характеристиками, тем самым устанавливая уникальную, дифференцированную идентичность продукта.