மொத்த உள் பிரதிபலிப்பு முதல் SiC அலை வழிகாட்டிகள் வரை: டிஸ்ப்ளே ஒளியியல் தடைகள் மூலம் AR கண்ணாடிகள் எவ்வாறு உடைகின்றன
பார்வைகள்: 0 ஆசிரியர்: தள ஆசிரியர் வெளியிடும் நேரம்: 2026-08-26 தோற்றம்: தளம்
AR கண்ணாடிகளுக்கான முக்கிய தொழில்நுட்பத் தடைகளில் ஒன்று மைக்ரோ-டிஸ்ப்ளே மட்டும் அல்ல, மாறாக வெளிப்படையான லென்ஸ்கள் மூலம் உண்மையான உலகில் மெய்நிகர் படங்களின் உயர்தர மேலடுக்கை அடைய ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகளை எவ்வாறு பயன்படுத்துவது.
ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகள் ஒரு சில மில்லிமீட்டர்கள் தடிமன் உள்ள ஒரு முனையில் இருந்து மற்றொன்றுக்கு ஒளியை கடத்த வேண்டும், அதே நேரத்தில் மனிதக் கண்ணுக்குள் சீரான ஒளி வெளியீடு மற்றும் துல்லியமான விநியோகத்தை உறுதி செய்கிறது. இது வெறுமனே 'திரையின் நீட்டிப்பு' அல்ல, ஆனால் ஒளி பரவலின் மீது துல்லியமான கட்டுப்பாடு தேவைப்படும் ஆப்டிகல் பொறியியலின் ஒரு சாதனையாகும் - இது பொருட்கள், மாறுபாடு, துருவப்படுத்தல் மற்றும் சிக்கலான ஆப்டிகல் அல்காரிதம்களில் தொடர்ந்து ஆய்வு செய்வதன் மூலம் ஆதரிக்கப்படுகிறது.
மொத்த உள் பிரதிபலிப்பு: அலை வழிகாட்டிகளில் ஒளி பரிமாற்றத்தின் அடிப்படைக் கொள்கை.
ஒரு சாதாரண, வெளிப்படையான தட்டையான தாள் ஏன் ஒளியைக் கசியாமல் ஒரு முனையிலிருந்து மறுமுனைக்குக் கொண்டு செல்ல முடியும்? பதில் உயர்நிலைப் பள்ளி இயற்பியல் பாடப்புத்தகங்களில் காணப்படும் ஒரு கொள்கையில் உள்ளது: மொத்த உள் பிரதிபலிப்பு (TIR).
அதிக ஒளிவிலகல் குறியீட்டைக் கொண்ட ஒரு ஊடகத்திலிருந்து குறைந்த ஒளிவிலகல் குறியீட்டைக் கொண்ட ஒரு ஊடகத்திற்கு ஒளி பயணிக்கும் போது மற்றும் நிகழ்வுகளின் கோணமானது முக்கியமான கோணத்தை மீறும் போது, ஒளி இடைமுகம் முழுவதும் ஒளிவிலகுவதில்லை; மாறாக, அது மொத்த உள் பிரதிபலிப்புக்கு உட்படுகிறது மற்றும் உயர் ஒளிவிலகல்-குறியீட்டு ஊடகத்தில் மீண்டும் பிரதிபலிக்கிறது.
AR ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகள் இந்தக் கொள்கையைப் பயன்படுத்துகின்றன: மைக்ரோ-டிஸ்ப்ளே மூலம் உமிழப்படும் ஒரு படக் கற்றை ப்ரொஜெக்ஷன் சிஸ்டம் மூலம் இணைக்கப்பட்டு, ஒரு முனையில் உள்ளீடு இணைப்புப் பகுதி வழியாக அலை வழிகாட்டிக்குள் நுழைகிறது; இது அலை வழிகாட்டிக்குள் மொத்த உள் பிரதிபலிப்பு வழியாக பரவுகிறது மற்றும் இறுதியில் மறுமுனையில் ஒரு வெளியீட்டு இணைப்பு அமைப்பு மூலம் பிரித்தெடுக்கப்பட்டு, பயனரின் கண்ணில் ஒளியை செலுத்துகிறது. அலை வழிகாட்டி அடி மூலக்கூறுக்கும் சுற்றியுள்ள காற்றுக்கும் இடையே உள்ள ஒளிவிலகல் குறியீட்டில் உள்ள வேறுபாடு ஒளியைக் கட்டுப்படுத்துகிறது, இது கண்ணாடி அல்லது பிசின் மெல்லிய தாள்களுக்குள் பரவ அனுமதிக்கிறது.
இருப்பினும், மொத்த உள் பிரதிபலிப்பு ஒரு குறிப்பிடத்தக்க தடையை விதிக்கிறது: அலை வழிகாட்டிக்குள் ஒளி பரவல் தன்னிச்சையானது அல்ல; குறிப்பிட்ட கோண நிலைகளை சந்திக்கும் ஒளி மட்டுமே நிலையாகப் பரவும். ஆதரிக்கப்படும் வரம்பிற்கு வெளியே ஒளி விழுந்தால், கசிவு ஏற்படலாம். இந்த பரப்புதல் வரம்பு AR கண்ணாடிகளின் பார்வைப் புலத்தை (FOV) நேரடியாகப் பாதிக்கிறது—அதாவது, மெய்நிகர் படம் பயனரின் பார்வைத் துறையை உள்ளடக்கிய கோண வரம்பாகும். இது ஒரு சூத்திரத்தால் துல்லியமாக விவரிக்கப்படும் இயற்பியல் வரம்பு. ஒற்றை மைக்ரோ-ப்ரொஜெக்டர் ஒரு ஒளிக்கற்றையை அலை வழிகாட்டியில் இணைக்கிறது என்று வைத்துக்கொள்வோம்-அங்கு அலை வழிகாட்டி ஊடகத்தின் ஒளிவிலகல் குறியீடு n மற்றும் காற்றின் ஒளிவிலகல் 1-ஒற்றை மைக்ரோ-ப்ரொஜெக்டருக்கான அதிகபட்ச ஆதரவுக் காட்சிப் புலம் பின்வருவனவற்றைப் பூர்த்தி செய்கிறது:
ஒளிவிலகல் குறியீடு (n) 1.5 ஆக இருக்கும்போது, கோட்பாட்டுப் புலம் (FOV) சுமார் 30° ஆகும்; n = 1.75 இல், கோட்பாட்டு வரம்பு தோராயமாக 48° ஆக அதிகரிக்கிறது; மேலும் n 2ஐ நெருங்கும்போது, அது கோட்பாட்டளவில் மேலும் 60° வரை விரிவடையும். AR கண்ணாடிகளின் FOV பொதுவாக பல ஆண்டுகளாக 30°–40° வரம்பில் இருப்பதற்கு இது ஒரு முக்கிய காரணம்: ஆப்டிகல் ஆர்கிடெக்சர் கட்டுப்பாடுகளுக்கு அப்பால், பொருளின் ஒளிவிலகல் குறியீடு FOV விரிவாக்கத்தை பாதிக்கும் ஒரு முக்கியமான காரணியாகும்.
எவ்வாறாயினும், உண்மையான AR அமைப்பில் உள்ள FOV ஒளிவிலகல் குறியீட்டால் மட்டுமே தீர்மானிக்கப்படவில்லை என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும்; மைக்ரோ-டிஸ்ப்ளேவின் எண் துளை (NA), ஆப்டிகல் என்ஜினின் வடிவமைப்பு, அலை வழிகாட்டி அமைப்பு, மாணவர் விரிவாக்க முறை மற்றும் ஒளியியல் சீரான தன்மை உள்ளிட்ட காரணிகளின் கலவையால் இது பாதிக்கப்படுகிறது.
ஒற்றை மனிதக் கண்ணின் இயற்கைப் புலம் (FOV) தோராயமாக 160° × 130°, தொலைநோக்கி கிடைமட்ட மேலடுக்கு 120°க்கு மேல் உள்ளது. தற்போதைய AR அமைப்புகள், சில பத்து டிகிரி வரம்பில் உள்ள FOVகளுடன், இன்னும் மனிதக் கண்ணின் இயற்கையான பார்வைக் களத்தை விட கணிசமாகக் குறைந்து, மெய்நிகர் இமேஜரியின் கவரேஜில் முன்னேற்றத்திற்கு இடமளிக்கிறது. இதன் விளைவாக, அதிக ஒளிவிலகல் குறியீடுகளைக் கொண்ட பொருட்களை ஆராய்வது, அலை வழிகாட்டி கட்டமைப்புகளை மேம்படுத்துதல் மற்றும் கணினி செயல்திறனை மேம்படுத்துதல் ஆகியவை AR ஒளியியல் வளர்ச்சியில் முக்கிய திசைகளாக மாறியுள்ளன.
சிலிக்கான் கார்பைடு: உயர் ஒளிவிலகல்-குறியீட்டுப் பொருட்களில் புதிய ஆய்வுகள்
சமீபத்திய ஆண்டுகளில், சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) AR ஒளியியல் துறையில் குறிப்பிடத்தக்க ஆர்வமுள்ள உயர்-ஒளிவிலகல்-குறியீட்டு பொருளாக வெளிப்பட்டுள்ளது. ஒளிவிலகல் குறியீடு தோராயமாக 2.6–2.7 ஐ அடையும், இது பாரம்பரிய ஆப்டிகல் கண்ணாடி மற்றும் பிசின் பொருட்களை விட தனித்துவமான நன்மைகளை வழங்குகிறது. கோட்பாட்டளவில், அதிக ஒளிவிலகல் குறியீடானது அலை வழிகாட்டியால் ஆதரிக்கப்படும் ஒளி பரவலின் கோண வரம்பை விரிவுபடுத்துகிறது, பரந்த பார்வையுடன் AR காட்சிகளுக்கு ஒரு புதிய பொருள் விருப்பத்தை வழங்குகிறது. உயர் ஒளிவிலகல்-குறியீட்டு பொருட்களின் அடிப்படையிலான அலை வழிகாட்டி தீர்வுகள் தொடர்பான ஆராய்ச்சி மற்றும் சரிபார்ப்பு முயற்சிகளும் சீராக முன்னேறி வருகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, மெட்டா ஓரியன் முன்மாதிரி SiC அலை வழிகாட்டிகளைப் பயன்படுத்தி பரந்த பார்வையை அடைவதற்கான திறனை நிரூபித்தது, AR காட்சித் துறையில் உயர் ஒளிவிலகல்-குறியீட்டு பொருட்களின் வாக்குறுதியை எடுத்துக்காட்டுகிறது.
இருப்பினும், ஒவ்வொரு ஒளியியல் சவாலுக்கும் உயர்-ஒளிவிலகல்-குறியீட்டு பொருட்கள் ஒரே தீர்வு அல்ல. டிஃப்ராக்டிவ் ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகளுக்கு, வானவில் கலைப்பொருட்களின் தோற்றம் நீண்டகால பிரச்சினை: சுற்றுப்புற ஒளி (சூரிய ஒளி போன்றவை) அலை வழிகாட்டி மேற்பரப்பில் உள்ள டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் கிராட்டிங்கைத் தாக்கும் போது, வெவ்வேறு அலைநீளங்களின் ஒளி வெவ்வேறு அளவுகளில் சிதறலுக்கு உட்படுகிறது. உயர்-ஒளிவிலகல்-குறியீட்டு பொருட்கள் அலை வழிகாட்டிக்குள் ஒளி பரவல் பண்புகளை மாற்றியமைக்கலாம் மற்றும் டிஃப்ராக்டிவ் கட்டமைப்பு வடிவமைப்புகளை மேம்படுத்துவதை எளிதாக்கலாம், இதன் மூலம் வானவில் கலைப்பொருட்களின் தாக்கத்தை குறைக்கலாம்.
வெஸ்ட்லேக் பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த ஒரு குழு SiC பொருட்களின் அடிப்படையிலான டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டிகள், மினியேட்டரைசேஷன், உயர் ஆப்டிகல் திறன் மற்றும் வானவில் கலைப்பொருட்களின் தணிப்பு ஆகியவற்றில் முன்னேற்றத்தை அடைந்து, அதன் மூலம் உயர்-ஒளிவிலகல்-குறியீட்டு அலை வழிகாட்டிகளின் வளர்ச்சிக்கான புதிய வழிகளைத் திறக்கிறது.
மேலும், SiC அதிக வெப்ப கடத்துத்திறனைக் கொண்டுள்ளது. இலட்சிய ஒற்றை-படிக SiC இன் வெப்ப கடத்துத்திறன் தோராயமாக 490 W/(m·K)-ஐ எட்டலாம் - இது லட்டு குறைபாடுகள், செயலாக்க நுட்பங்கள் மற்றும் பொருள் அமைப்பு போன்ற காரணங்களால் புனையப்பட்ட அலை வழிகாட்டி சாதனங்களில் பொதுவாகக் குறைக்கப்படுகிறது-இது வழக்கமான கண்ணாடியை விட கணிசமாக அதிகமாக உள்ளது. அதிக பிரகாசம் கொண்ட AR காட்சி அமைப்புகளுக்கு SiC தனித்துவமான வெப்ப மேலாண்மை நன்மைகளை வழங்குகிறது, இது ஒட்டுமொத்த கணினி நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்த உதவுகிறது.
இருப்பினும், உயர் ஒளிவிலகல் குறியீடு உற்பத்தி சவால்களையும் முன்வைக்கிறது. SiC இன் அதிக கடினத்தன்மை காரணமாக, பாரம்பரிய எந்திர முறைகள் சிக்கலான நானோ கட்டமைப்புகளை உருவாக்குவதற்கான தேவைகளை பூர்த்தி செய்ய போராடுகின்றன. டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டிகளை உள்ளடக்கிய பயன்பாடுகள், பொருளின் மேற்பரப்பில் நானோ அளவிலான கட்டமைப்புகளை உருவாக்க உயர்-துல்லியமான பொறித்தல் போன்ற செயல்முறைகளை அவசியமாக்குகிறது. தற்போது, SiC அலை வழிகாட்டிகள் சோதனைச் சரிபார்ப்பிலிருந்து தொழில்மயமாக்கலை நோக்கி மாறுகின்றன; செலவு, செயலாக்க திறன் மற்றும் வெகுஜன உற்பத்தி திறன்கள் தொடர்பான சிக்கல்கள் தீர்க்கப்பட வேண்டும்.
'கோடு' முதல் 'மேற்பரப்பு' வரை: வெளியேறும் மாணவர் விரிவாக்கத்தில் ஒரு பரிமாண பாய்ச்சல்
ஒளி அலை வழிகாட்டியில் நுழைந்தவுடன், அடுத்த சவால் மனித கண் இயக்கத்தின் வரம்பை உள்ளடக்கும் போது அதை ஒரே மாதிரியாக வெளியிடுவதாகும். மைக்ரோ-டிஸ்ப்ளே மூலம் உருவாக்கப்பட்ட ஒளிக்கற்றையின் வெளியேறும் மாணவர் பொதுவாக சில மில்லிமீட்டர் அளவு மட்டுமே இருக்கும்; இருப்பினும், பயன்பாட்டின் போது கண் இயற்கையாகவே நகர்வதால், பார்வைக்கு ஏற்ற 'கண் பெட்டி' பகுதியை உருவாக்க வரையறுக்கப்பட்ட வெளியேறும் மாணவர் விரிவாக்கப்பட வேண்டும். இந்த செயல்முறை வெளியேறும் மாணவர் விரிவாக்கம் (EPE) என்று அழைக்கப்படுகிறது.
ஜியோமெட்ரிக் ஆப்டிகல் வேவ்கைட்ஸ்: மிரர் அரேகளின் துல்லிய வடிவமைப்பு
ஜியோமெட்ரிக் ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகள் பல பிரதிபலிப்பு பரப்புகளில் ஒளி ஆற்றலை படிப்படியாக விநியோகிக்க உட்பொதிக்கப்பட்ட அரை-பிரதிபலிப்பு கண்ணாடிகளின் வரிசையைப் பயன்படுத்துகின்றன. ஒளி ஒவ்வொரு பிரதிபலிப்பு மேற்பரப்பையும் சந்திக்கும் போது, ஆற்றலின் ஒரு பகுதி அலை வழிகாட்டியிலிருந்தும் பயனரின் கண்ணிலும் பிரதிபலிக்கிறது, மீதமுள்ளவை அலை வழிகாட்டிக்குள் தொடர்ந்து பரவுகிறது. இந்த மேற்பரப்புகளின் பரிமாற்றம்-க்கு-பிரதிபலிப்பு விகிதங்கள் மீதான துல்லியமான கட்டுப்பாடு ஒற்றை பரிமாணத்தில் கற்றை விரிவாக்கத்தை செயல்படுத்துகிறது.
மிகவும் மேம்பட்ட இரு பரிமாண வரிசை வடிவியல் அலை வழிகாட்டிகள், கிடைமட்ட மற்றும் செங்குத்து பரிமாணங்களில் ஒளி விரிவாக்கத்தை அடைய வெவ்வேறு திசைகளில் நோக்கப்பட்ட பீம்-பிளக்கும் மேற்பரப்பு வரிசைகளின் இரண்டு தொகுப்புகளை உள்ளடக்கியது; இது 'கண் பெட்டி' இரு பரிமாணங்களில் விரிவடைகிறது, இதன் மூலம் ஹெட்செட் பொருத்துதலுக்கான சகிப்புத்தன்மை அதிகரிக்கிறது. சில 2டி வரிசை அலை வழிகாட்டி வடிவமைப்புகள், கட்டமைப்பு தேர்வுமுறை மூலம் மில்லிமீட்டர் வரம்பில் தடிமன் பராமரிக்கும் போது, பத்து டிகிரி வரை பரவியிருக்கும் காட்சிப் புலத்தை அடைய முடியும்.
வடிவியல் அலை வழிகாட்டிகள் பொதுவாக சிறந்த இமேஜிங் தரம் மற்றும் வண்ண செயல்திறனை வழங்குகின்றன, வானவில் கலைப்பொருட்களின் குறைந்த அபாயத்துடன். இருப்பினும், அவற்றின் பல அடுக்கு அரை-பிரதிபலிப்பு/அரை-பரிமாற்ற கட்டமைப்புகள் பூச்சு துல்லியம், கட்டமைப்பு சீரமைப்பு மற்றும் உற்பத்தி நிலைத்தன்மை தொடர்பான கடுமையான தேவைகளை விதிக்கின்றன; இதன் விளைவாக, செயல்முறை சிக்கலானது மற்றும் உற்பத்தி செலவுகள் தொடர்ந்து மேம்படுத்தலுக்கான பகுதிகளாக உள்ளன.
டிஃப்ராக்டிவ் ஆப்டிகல் வேவ்கைட்ஸ் மற்றும் சர்ஃபேஸ்-ரிலீஃப் கிராட்டிங்ஸ்: நானோ அளவிலான ஒளி-கட்டுப்பாட்டு தொழில்நுட்பம்
டிஃப்ராக்டிவ் ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகள் முற்றிலும் மாறுபட்ட அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்துகின்றன: அலை வழிகாட்டிக்குள் பிரதிபலிப்பாளர்களை உட்பொதிப்பதற்குப் பதிலாக, நானோ அளவிலான காலகட்ட கட்டமைப்புகள்-குறிப்பாக, மேற்பரப்பு நிவாரண கிராட்டிங்ஸ் (SRGs)- அலை வழிகாட்டி மேற்பரப்பில் அல்லது அதன் கட்டமைப்பிற்குள் புனையப்படுகின்றன. SRGகள் பொதுவாக எலக்ட்ரான்-பீம் லித்தோகிராபி, நானோஇம்ப்ரிண்ட் லித்தோகிராபி அல்லது அயன்-பீம் பொறித்தல் போன்ற செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்தி அலை வழிகாட்டி மேற்பரப்பில் இயற்பியல் கிராட்டிங் வடிவங்களை உருவாக்குகின்றன, பண்பு பரிமாணங்கள் பத்து முதல் நூற்றுக்கணக்கான நானோமீட்டர்கள் வரை இருக்கும்.
SRG இன் முக்கிய செயல்பாட்டுக் கொள்கையை கிராட்டிங் சமன்பாட்டின் மூலம் விவரிக்கலாம்:
கீழே உள்ள படம் OAS மென்பொருளில் ஒரு பொதுவான சாய்ந்த கிராட்டிங்கின் கட்டமைப்பின் திட்டத்தைக் காட்டுகிறது; கிராட்டிங் காலம், கடமை சுழற்சி, ஆழம் மற்றும் சாய்ந்த கோணம் ஆகியவற்றை வடிவமைப்பதன் மூலம், வெவ்வேறு அலைநீளங்கள் மற்றும் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் ஆர்டர்களுக்கான டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் திறனை துல்லியமாக கட்டுப்படுத்த முடியும்.
AR அலை வழிகாட்டிகளில், ஒரு SRG பொதுவாக மூன்று முக்கிய செயல்பாட்டு பகுதிகளை உள்ளடக்கியது:
· இன்-கப்ளிங் க்ரேட்டிங்: மைக்ரோ-ப்ரொஜெக்ஷன் எஞ்சின் மூலம் உமிழப்படும் கோலிமேட்டட் லைட் பீமை அலை வழிகாட்டியில் இணைப்பது, இது மொத்த உள் பிரதிபலிப்பு பரவலுக்கான நிபந்தனைகளை பூர்த்தி செய்வதை உறுதி செய்யும் பொறுப்பு.
· டர்னிங் க்ரேட்டிங் (விரிவாக்க கிராட்டிங்): ஒரு பரிமாண மாணவர் விரிவாக்கத்தை அடைய ஒளி பரவலின் திசையை மாற்றுகிறது-பொதுவாக கிடைமட்டமாக பரவும் ஒளியை செங்குத்து திசைக்கு திருப்பி விடுகிறது.
· அவுட்-கப்ளிங் கிரேட்டிங்: அலை வழிகாட்டியில் இருந்து ஒளியை ஒரே மாதிரியாக பிரித்தெடுத்து, காட்சியை உருவாக்க பயனரின் கண்ணில் செலுத்துகிறது.
இந்த 'மூன்று-கிரேட்டிங்' கட்டிடக்கலையானது டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டிகளை இரு பரிமாண வெளியேறும் மாணவர் விரிவாக்கத்தை ஒப்பீட்டளவில் எளிமையான அமைப்புடன் அடைய உதவுகிறது, அதே நேரத்தில் மெலிதான ஆப்டிகல் சுயவிவரத்தை பராமரிக்கிறது, இது நுகர்வோர் தர AR கண்ணாடிகளுக்கான முக்கிய தொழில்நுட்ப திசையாக அமைகிறது. வடிவியல் அலை வழிகாட்டிகளுடன் ஒப்பிடுகையில், டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டிகள் இலகுரக, மெல்லிய வடிவ காரணி மற்றும் அதிக வடிவமைப்பு நெகிழ்வுத்தன்மை போன்ற நன்மைகளை வழங்குகின்றன; சில வடிவமைப்புகள் மில்லிமீட்டர் அல்லது துணை மில்லிமீட்டர் வரம்பில் தடிமன் அடையலாம்.
SRG வடிவமைப்பு மற்றும் மேம்படுத்தல் கருவிகள்: கிராட்டிங் கட்டமைப்புகளின் பரிமாணங்கள் ஒளியின் அலைநீளத்துடன் ஒப்பிடக்கூடியதாக இருப்பதால், பாரம்பரிய வடிவியல் ஒளியியல் முறைகள் அவற்றின் ஒளியியல் நடத்தையை துல்லியமாக விவரிக்க முடியாது; இதன் விளைவாக, கடுமையான இணைக்கப்பட்ட அலை பகுப்பாய்வு (RCWA) போன்ற மின்காந்த உருவகப்படுத்துதல் முறைகள் தேவைப்படுகின்றன. RCWA கிராட்டிங் பகுதியை பல மெல்லிய அடுக்குகளாகப் பிரிப்பதன் மூலமும், மின்காந்த புல விநியோகத்தை விவரிக்க ஃபோரியர் விரிவாக்கத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலமும் செயல்படுகிறது; இது பல்வேறு டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் ஆர்டர்களின் செயல்திறன் மற்றும் துருவமுனைப்பு பதிலைக் கணக்கிட மேக்ஸ்வெல்லின் சமன்பாடுகளைத் தீர்க்கிறது.
பார்டிகல் ஸ்வர்ம் ஆப்டிமைசேஷன் (பிஎஸ்ஓ) போன்ற வழிமுறைகளை ஒருங்கிணைப்பதன் மூலம், கிராட்டிங் காலம், ஆழம், கடமை சுழற்சி மற்றும் சாய்ந்த கோணம் போன்ற மாறிகளால் வரையறுக்கப்பட்ட அளவுரு இடைவெளியில் சிறந்த வடிவமைப்புகளை பொறியாளர்கள் அடையாளம் காண முடியும். எடுத்துக்காட்டாக, 550 nm அலைநீளத்தில் S-துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளியின் விஷயத்தில், அளவுரு தேர்வுமுறையானது டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் செயல்திறனை தோராயமாக 56% இலிருந்து 94.7% ஆக உயர்த்தும்.
SRG இன் முக்கிய நன்மைகள்:
• 0.5 மிமீக்கும் குறைவான தடிமன் கொண்ட மிக எளிய அமைப்பு;
• உயர் வடிவமைப்பு நெகிழ்வுத்தன்மை, பீம் கோணம், சீரான தன்மை மற்றும் துருவப்படுத்தல் ஆகியவற்றைக் கட்டுப்படுத்த அனுமதிக்கிறது.
• நானோ-இம்ப்ரிண்ட் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி குறைந்த விலை வெகுஜன உற்பத்திக்கு ஏற்றது (எ.கா., நுகர்வோர் தர AR கண்ணாடிகளுக்கு).
SRG களின் உள்ளார்ந்த சவால்கள்:
• ரெயின்போ கலைப்பொருட்கள்: சுற்றுப்புற ஒளி (சூரிய ஒளி போன்றவை) மேற்பரப்பு கிரேட்டிங்கைத் தாக்கி, வண்ண விளிம்புகளை உருவாக்கும் போது சிதறல் ஏற்படுகிறது. உயர் ஒளிவிலகல்-இண்டெக்ஸ் அடி மூலக்கூறுகள் (எ.கா., SiC) இந்த விளைவை அடக்கலாம்.
• சிதறல்: சுற்றுப்புற ஒளி (சூரிய ஒளி போன்றவை) மேற்பரப்பு கிரேட்டிங்கைத் தாக்கி, வண்ண விளிம்புகளை உருவாக்கும் போது சிதறல் ஏற்படுகிறது. உயர் ஒளிவிலகல்-இண்டெக்ஸ் அடி மூலக்கூறுகள் (எ.கா., SiC) இந்த விளைவை அடக்கலாம்.
• குறைந்த ஒளியியல் திறன்: ஒற்றை-பாஸ் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் திறன் பொதுவாக 10%–30%; ஒட்டுமொத்த செயல்திறனுக்கு கிராட்டிங் சுயவிவர உகப்பாக்கம் அல்லது அடுக்கடுக்கான வடிவமைப்புகள் மூலம் முன்னேற்றம் தேவைப்படுகிறது.
• துருவமுனைப்பு உணர்திறன்: SRGகள் வெவ்வேறு துருவமுனைப்பு நிலைகளுக்கு கணிசமாக வேறுபட்ட பதில்களை வெளிப்படுத்துகின்றன, துருவப்படுத்தப்பட்ட ஒளி மூலங்கள் அல்லது துருவமுனைப்பு மாற்றும் சாதனங்களின் பயன்பாடு அவசியம்.
எனவே, டிஃப்ராக்டிவ் ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகளின் வளர்ச்சியானது மெல்லிய கட்டமைப்புகளை அடைவதில் மட்டும் கவனம் செலுத்துவதில்லை, மாறாக ஆப்டிகல் செயல்திறன், சீரான தன்மை, பார்வைக் களம் (FOV) மற்றும் சுற்றுச்சூழல் தகவமைப்பு ஆகியவற்றில் சிறந்த சமநிலையை ஏற்படுத்துகிறது.
செயல்திறன் மற்றும் சீரான தன்மைக்கு இடையே உள்ள உடல் சமநிலை
டிஃப்ராக்டிவ் ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகள் நீண்ட காலமாக ஒரு அடிப்படை மோதலை எதிர்கொண்டுள்ளன: காட்சி பிரகாசத்தை அதிகரிக்க, கிராட்டிங் கப்ளிங் செயல்திறனை அதிகரிக்க வேண்டும்; இருப்பினும், அதிக செயல்திறன் அதிக ஒட்டுண்ணி மாறுபாடு மற்றும் ஆற்றல் கசிவுக்கு வழிவகுக்கும்-குறிப்பாக பரந்த பார்வையுடன்-இதன் மூலம் காட்சி சீரான தன்மையை சமரசம் செய்கிறது. மாறாக, அதிகப்படியான அளவிற்கு சீரான தன்மைக்கு முன்னுரிமை அளிப்பது ஒட்டுமொத்த ஒளியியல் செயல்திறனின் விலையில் வரலாம். செயல்திறன் மற்றும் சீரான தன்மை ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான இந்த முரண்பாடு, துருவமுனைப்பு நிலைகள் மற்றும் பரவல் பாதைகளுக்கு வழக்கமான கிராட்டிங்ஸின் செயலற்ற பதிலில் இருந்து உருவாகிறது.
சமீபத்திய ஆண்டுகளில், போலரைசேஷன் வால்யூம் ஹாலோகிராபிக் கிராட்டிங்ஸ் (பிவிஜிக்கள்) மேம்படுத்தலுக்கான புதிய வழியை வழங்கியுள்ளன. மேற்பரப்பு-நிவாரண கிராட்டிங்குகளைப் போலல்லாமல், PVGகள் ஒளி பரவலை மாற்றியமைக்க ஹாலோகிராபிக் குறுக்கீடு மூலம் பொருளுக்குள் உருவாகும் ஒரு குறிப்பிட்ட கால ஒளிவிலகல்-குறியீட்டு அமைப்பைப் பயன்படுத்துகின்றன. குறிப்பிட்ட நிலைமைகளின் கீழ், PVGகள் ஒளி பரவல் திறனை அதிகரிக்கவும் மற்றும் சில ஒட்டுண்ணி மாறுபாடு விளைவுகளால் ஏற்படும் ஆற்றல் இழப்பைக் குறைக்கவும் துருவமுனை மாற்ற வழிமுறைகளைப் பயன்படுத்த முடியும் என்று ஆராய்ச்சி காட்டுகிறது. இவற்றில், முரண்பாடான துருவமுனை மாற்றம் (APC) பொறிமுறையானது குறிப்பிடத்தக்க கவனத்தை ஈர்த்துள்ளது.
இலக்கு பாதையில் அதிக ஒளியியல் ஆற்றலை இயக்க ஒளியின் துருவமுனைப்பு நிலையை தீவிரமாக மாற்றியமைப்பதன் மூலம், இந்த பொறிமுறையானது இணைத்தல் திறன் மற்றும் பிரகாசம் சீரான தன்மையை மேம்படுத்தும் திறனைக் கொண்டுள்ளது. இருப்பினும், PVG மற்றும் APC போன்ற தொழில்நுட்பங்கள் செயலில் ஆராய்ச்சியில் உள்ளன; அவற்றின் பெரிய அளவிலான நடைமுறைப் பயன்பாட்டிற்கு பொருள் அமைப்புகள், உற்பத்தி செயல்முறைகள் மற்றும் செலவு-செயல்திறன் ஆகியவற்றைப் பற்றிய கூடுதல் சரிபார்ப்பு தேவைப்படுகிறது.
மைக்ரோ-டிஸ்ப்ளே மற்றும் சிஸ்டம் ஒருங்கிணைப்பு: ஆப்டிகல் சிஸ்டத்தின் ஒட்டுமொத்த இருப்பு
ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகள் 'வழிகாட்டிகளாக' செயல்படுகின்றன, அதே நேரத்தில் முன் முனையில் உள்ள ஆப்டிகல் என்ஜின்-மைக்ரோ-டிஸ்ப்ளே-பிரகாசம், மாறுபாடு மற்றும் வண்ணத்தை தீர்மானிக்கிறது. தற்சமயம், மைக்ரோ-ஓஎல்இடி, எல்சிஓஎஸ்/டிஎல்பி மற்றும் மைக்ரோ எல்இடி ஆகியவை AR அருகில் கண் காட்சிகள் துறையில் ஆராயப்படும் முதன்மை மைக்ரோ-டிஸ்ப்ளே தொழில்நுட்ப பாதைகள்.
மைக்ரோ-ஓஎல்இடி: ஒப்பீட்டளவில் முதிர்ந்த கண்ணுக்கு அருகில் காட்சி தீர்வு
இது மிக உயர்ந்த மாறுபாட்டை வழங்குகிறது (மில்லியன்களில் இருந்து ஒரு வரம்பில்) மற்றும் மிக உயர்ந்த முதிர்வு நிலை. கண்ணில் வழக்கமான ஒளிர்வு 1,000 முதல் 1,250 நிட்கள் வரை இருக்கும், இது மிதமான பிரகாசமான சூழல்களில் அடிப்படை வாசிப்பை வழங்குகிறது, இருப்பினும் செயல்திறன் வலுவான வெளிப்புற வெளிச்சத்தில் போதுமானதாக இல்லை. சில மாதிரிகள் பல்லாயிரக்கணக்கான நிட்களின் உச்ச பிரகாச அளவை அடைய முடியும் என்றாலும், மின் நுகர்வு மற்றும் ஆயுட்காலம் ஆகியவை கட்டுப்படுத்தும் காரணிகளாகும்.
LCoS/DLP: உயர்-பிரகாசம் அணுகுமுறை, ஆனால் சிறியமயமாக்கல் தொடர்பான சவால்களுடன்.
பல்லாயிரக்கணக்கான நிட்களின் பிரகாச நிலைகளை அடையும் திறன் கொண்டது, இந்த அமைப்புகள் பருமனான ஆப்டிகல் என்ஜின்கள் (4–6 சிசி) மற்றும் அதிக வெப்ப மேலாண்மைத் தேவைகளைக் கொண்டுள்ளன, இது மெலிதான, இலகுரக வடிவ காரணியை அடைவதை கடினமாக்குகிறது.
மைக்ரோ எல்இடி: எதிர்கால AR டிஸ்ப்ளேகளுக்கான முக்கிய வேட்பாளர்
100,000 nits ஐத் தாண்டிய கோட்பாட்டுப் பிரகாசம், 0.5 cc க்கும் குறைவான அளவு மற்றும் ஆயுட்காலம் 100,000 மணிநேரத்தைத் தாண்டியது - SiC அலை வழிகாட்டிகளுடன் சிறந்த இணக்கத்தன்மையுடன் - இது இறுதி தீர்வாகக் கருதப்படுகிறது. இருப்பினும், முழு-வண்ண காட்சிகளுக்கான வெகுஜன பரிமாற்றத்தின் மகசூல் முதன்மை பொறியியல் தடையாக உள்ளது, மேலும் தற்போதைய திறன்கள் நுகர்வோர் தர வெகுஜன உற்பத்திக்கான தேவைகளை இன்னும் பூர்த்தி செய்யவில்லை.
மேலும், பார்வை புலம் (FOV), ஐ பாக்ஸ், அலை வழிகாட்டி தடிமன், இணைப்பு திறன் மற்றும் மின் நுகர்வு ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான வர்த்தக பரிமாற்றங்கள் AR ஆப்டிகல் வடிவமைப்பை உயர் பரிமாண அளவுரு இடைவெளியில் ஒரு தேர்வுமுறை சிக்கலைத் தீர்ப்பதற்கு ஒத்ததாக ஆக்குகிறது. நுகர்வோர் தரத் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்யும் AR கண்ணாடிகள் ஏன் இன்னும் பரவலான தத்தெடுப்பைக் காணவில்லை என்பதை இது விளக்குகிறது: சவாலானது எந்தவொரு தொழில்நுட்பத்தின் சாத்தியக்கூறுகளிலும் அல்ல, மாறாக முழு அமைப்பிலும் முழுமையான சமநிலையை அடைவதில் உள்ளது.
பல தொழில்நுட்ப பாதைகள் மூலம் AR ஒளியியலின் ஒருங்கிணைந்த முன்னேற்றம்
AR ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டி தொழில்நுட்பம் தற்போது தொடர்ச்சியான பரிணாம வளர்ச்சியில் உள்ளது. ஒருபுறம், உயர்-ஒளிவிலகல்-குறியீட்டு பொருட்கள் பார்வைத் துறையை விரிவுபடுத்துவதற்கும் ஆப்டிகல் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கும் புதிய வழிகளை வழங்குகின்றன; மறுபுறம், PVG மற்றும் துருவமுனைப்பு கட்டுப்பாடு போன்ற தொழில்நுட்பங்கள் ஒளியியல் செயல்திறன் மற்றும் டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டிகளில் சீரான தன்மை ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான வர்த்தகத்தை நிவர்த்தி செய்கின்றன. இதற்கிடையில், மைக்ரோலெட் போன்ற வளர்ந்து வரும் மைக்ரோ-டிஸ்ப்ளே தொழில்நுட்பங்களின் வளர்ச்சி, AR அமைப்புகளின் பரிணாமத்தை அதிக பிரகாசம் மற்றும் மிகவும் கச்சிதமான வடிவ காரணிகளை நோக்கி மேலும் இயக்கும்.
வெவ்வேறு பயன்பாட்டுக் காட்சிகள் பார்வைத் துறை, எடை, செலவு, பேட்டரி ஆயுள் மற்றும் காட்சித் தரம் தொடர்பான பல்வேறு தேவைகளை விதிக்கின்றன; இதன் விளைவாக, எதிர்கால AR கண்ணாடி சந்தை பல தொழில்நுட்ப தீர்வுகளின் சகவாழ்வைக் காண வாய்ப்புள்ளது.
மொத்த உள் பிரதிபலிப்பு முதல் உயர் ஒளிவிலகல்-குறியீட்டு பொருட்கள் வரை, மற்றும் வடிவியல் பிரதிபலிப்பு கட்டமைப்புகள் மற்றும் டிஃப்ராக்டிவ் கிரேட்டிங்ஸ் முதல் துருவமுனைப்பு தொகுதி ஹாலோகிராபிக் தொழில்நுட்பம் வரை, ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகளின் பரிணாமம் அடிப்படையில் அதிக துல்லியத்துடன் ஒளி பரவலைக் கட்டுப்படுத்துவதற்கான தொடர்ச்சியான தேடலாகும். ஒவ்வொரு தொழில்நுட்ப முன்னேற்றமும் பொருள் பண்புகள், ஒளியியல் வடிவமைப்பு மற்றும் உற்பத்தி செயல்முறைகளின் எல்லைகளில் ஒரு முன்னேற்றத்தைக் குறிக்கிறது.
எதிர்காலத்தில், ஆப்டிகல் சிஸ்டம்கள், மைக்ரோ-டிஸ்ப்ளே தொழில்நுட்பங்கள் மற்றும் கம்ப்யூட்டிங் பவர் மேலும் ஒன்றிணைவதால், AR கண்ணாடிகள் மிகவும் இயற்கையாகவும், இலகுவாகவும், மற்றும் நாள் முழுவதும் பயன்படுத்துவதற்கு ஏற்றதாகவும் இருக்கும் இலக்கை நோக்கிச் செல்ல தயாராக உள்ளன. AR கண்ணாடிகளின் காட்சி அனுபவத்தை நிர்ணயிக்கும் முக்கிய தொழில்நுட்பமாக ஆப்டிகல் அலை வழிகாட்டிகள் இருக்கும்.
ஆதாரம்: வுஹான் எரியுவான் டெக்னாலஜி மற்றும் ஐபாங் ஜிசாவோ ஆகியோரால் தொகுக்கப்பட்டது
