AR டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டி என்றால் என்ன?

டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டி என்பது AR கண்ணாடிகளுக்கான பிரதான ஆப்டிகல் காட்சி தீர்வாகும். பல AR சாதனங்கள் இந்தத் தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன. முக்கிய AR வன்பொருள் உற்பத்தியாளர்கள் ஏன் டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டிகளை மிகவும் விரும்புகிறார்கள்? டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டி என்றால் என்ன?

01 டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டியின் வரையறை

ஆழமான புரிதலைப் பெற, 'டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டி' என்ற சொல்லை இரண்டு பகுதிகளாகப் பிரிக்கலாம்: டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் மற்றும் அலை வழிகாட்டி.

பொதுவாக, ஒளி மூன்று வழிகளில் பரவுகிறது என்பதை நாம் அறிவோம்: நேர்-கோடு பரப்புதல், பிரதிபலிப்பு மற்றும் ஒளிவிலகல். எடுத்துக்காட்டாக, அகச்சிவப்பு காட்சிகள், பெரிஸ்கோப்புகள் மற்றும் தண்ணீரில் வைக்கப்படும் போது வைக்கோல் வளைந்திருக்கும் விதம் ஆகியவை இந்த மூன்று கொள்கைகளை அடிப்படையாகக் கொண்டவை. மறுபுறம், டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் என்பது ஒளி பரவக்கூடிய நான்காவது வழி.

17 ஆம் நூற்றாண்டில், இத்தாலிய கணிதப் பேராசிரியர் பிரான்செஸ்கோ கிரிமால்டி, 'டிஃப்ராக்ஷன்' என்ற சொல்லைக் கண்டுபிடித்து உருவாக்கினார், இது லத்தீன் வார்த்தையான 'diffringere' என்பதிலிருந்து வந்தது, அதாவது 'துண்டுகளாக உடைவது'.

அவரது சோதனைகளில், அவர் இரண்டு சிறிய திறப்புகள் வழியாக ஒரு ஒளிக்கற்றையை கடந்து ஒரு இருண்ட அறையில் ஒரு திரையில், ப்ரொஜெக்ஷனின் விளிம்புகளில் ஒளி மற்றும் இருண்ட கோடுகளின் வடிவத்தைக் கவனித்தார். எனவே, டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் என்பது இயற்பியல் நிகழ்வைக் குறிக்கிறது, இதில் தடைகள் அல்லது பிளவுகளை எதிர்கொள்ளும் போது அலை பரவலின் திசை மாறுகிறது.

ஒரு தடையின் அளவு அல்லது ஒரு பிளவின் அகலம் அலையின் அலைநீளத்துடன் ஒப்பிடக்கூடியதாகவோ அல்லது சிறியதாகவோ இருக்கும்போது மட்டுமே கவனிக்கத்தக்க மாறுபாடு விளைவுகளைக் காண முடியும் என்பதால், நம் அன்றாட வாழ்வில் ஒளி மாறுபாட்டைக் காண்பது பெரும்பாலும் கடினம். இருப்பினும், சில சிறப்பு நிபந்தனைகளின் கீழ், நாம் அதை கவனிக்க முடியும். எடுத்துக்காட்டாக, வானத்தில் காணப்படும் 'மகிமை' நிகழ்வு, நிழல்களைச் சுற்றி வண்ணமயமான ஒளிவட்டமாகத் தோன்றும், சூரிய ஒளியானது சிறிய நீர்த்துளிகள் மற்றும் மேகங்களில் உள்ள பனிக்கட்டி படிகங்கள் வழியாக மாறுவதன் விளைவாகும்.

மாறுபாட்டைப் பற்றி விவாதித்த பிறகு, அலை வழிகாட்டி என்றால் என்ன?

நம் உலகில், ஒளி அலைகள், ஒலி அலைகள் மற்றும் மின்காந்த அலைகள் உட்பட பல்வேறு வகையான அலைகள் உள்ளன.

அலை வழிகாட்டி என்பது இந்த அலைகளை ஒரு இடத்திலிருந்து மற்றொரு இடத்திற்கு கடத்தும் ஒரு சாதனம். இவ்வாறு, ஒளி அலை வழிகாட்டி என்பது ஒரு ஊடகம் அல்லது சாதனம் ஆகும், இது ஒளி அலைகளை அவை பரப்பும் போது வழிகாட்டுகிறது.

டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் மற்றும் அலை வழிகாட்டிகள் இரண்டையும் புரிந்து கொண்டு, நாம் ஒரு டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டியை வரையறுக்கலாம்: எளிமையாகச் சொன்னால், ஒளி அலைகள் பயணிக்கும்போது அவற்றை வழிநடத்த ஒளியின் மாறுபாட்டைப் பயன்படுத்தும் ஒரு ஊடகம் இது.

டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டி

மேலும் விளக்க, ஒரு டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டியானது, கிராட்டிங்கின் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் பண்புகளைப் பயன்படுத்தி 'ஒளி பாதையை' உருவாக்க வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது, இது முன்னரே தீர்மானிக்கப்பட்ட பாதையில் ஒளி பரவுவதை அனுமதிக்கிறது மற்றும் மைக்ரோ-ப்ரொஜெக்ஷன் அமைப்பிலிருந்து வெளிப்படும் ஒளியை மனித கண்ணுக்குள் வழிநடத்துகிறது.

டிஃப்ராக்டிவ் கிராட்டிங், ஒரு குறிப்பிட்ட கால அமைப்பைக் கொண்ட ஒளியியல் உறுப்பு, டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டியின் முக்கிய அங்கமாகும். பயன்படுத்தப்படும் கிராட்டிங் வகையின் அடிப்படையில், டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டிகளை இரண்டு வகைகளாக வகைப்படுத்தலாம்: மேற்பரப்பு நிவாரண கிராட்டிங் அலை வழிகாட்டிகள் மற்றும் தொகுதி ஹாலோகிராபிக் கிராட்டிங் அலை வழிகாட்டிகள்.

02 மேற்பரப்பு நிவாரண கிராட்டிங் அலை வழிகாட்டி

ஃபோட்டோலித்தோகிராபி மற்றும் செதுக்குதல் போன்ற செயல்முறைகள் மூலம் ஒரு பொருளின் மேற்பரப்பில் உயரமான சிகரங்கள் மற்றும் தாழ்வான பள்ளத்தாக்குகள் 'சிற்பங்கள்' மூலம் மேற்பரப்பு நிவாரண கிராட்டிங்குகள் உருவாக்கப்படுகின்றன. இந்த புனையமைப்பு நுட்பம் தேவையான ஒளியியல் செயல்திறனைப் பூர்த்தி செய்யும் ஒரு குறிப்பிட்ட கட்டமைப்பை அடைகிறது.

இந்த கிராட்டிங்ஸ் அவற்றுடன் தொடர்பு கொள்ளும் ஒளியைக் கையாளுகிறது, இது அலை வழிகாட்டிக்குள் ஒளியின் திறம்பட மாறுபாடு மற்றும் வழிகாட்டலை அனுமதிக்கிறது. புனையலில் உள்ள எளிமை மற்றும் பல்வேறு ஆப்டிகல் அமைப்புகளில் ஒருங்கிணைக்கும் திறன் ஆகியவற்றின் காரணமாக மேற்பரப்பு நிவாரண கிராட்டிங்கள் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

மேற்பரப்பு நிவாரண கிரேட்டிங்கின் SEM படம்

மைக்ரோ-ப்ரொஜெக்‌ஷன் சிஸ்டத்திலிருந்து (ஆப்டிகல் என்ஜின்) வெளிப்படும் ஒளியை மனிதக் கண்ணுக்குள் வழிநடத்த மேற்பரப்பு நிவாரண கிராட்டிங் அலை வழிகாட்டி, ஒளியானது இணைதல் மற்றும் இணைத்தல் செயல்முறைகள் வழியாகச் செல்ல வேண்டும். குறிப்பாக, ஆப்டிகல் எஞ்சினிலிருந்து வெளிப்படும் ஒளி, உள்ளீட்டு கிராட்டிங் மூலம் அலை வழிகாட்டிக்குள் நுழைகிறது, தட்டையான அலை வழிகாட்டியில் உள்ள மொத்த உள் பிரதிபலிப்பு மூலம் பரவுகிறது, மேலும் இறுதியாக அவுட்புட் கிராட்டிங் மூலம் மனித கண்ணுக்கு அனுப்பப்படுகிறது. இங்கு பயன்படுத்தப்படும் உள்ளீடு மற்றும் வெளியீடு கிரேட்டிங்ஸ் மேற்பரப்பு நிவாரண கிராட்டிங் ஆகும்.

கிராட்டிங்கின் நானோ அளவிலான அம்சங்கள் ஒளியின் அலைநீளத்துடன் ஒப்பிடக்கூடியதாக இருப்பதால், ஒளியை சாதாரண கதிர்களாகக் கருதாமல் மின்காந்த அலைகளாகக் கருத வேண்டும். ஒளி கிராட்டிங்கைத் தாக்கும் போது, ​​அது பல-வரிசை மாறுபாட்டிற்கு உட்படுகிறது.

உதாரணமாக, ஆப்டிகல் என்ஜின் ஒரே வண்ணமுடைய ஒளியை (பச்சை விளக்கு போன்றவை) உமிழ்ந்தால், இந்த ஒளியானது உள்ளீட்டு கிரேட்டிங்கைத் தாக்கியவுடன் வெவ்வேறு திசைகளில் (டிஃப்ராக்ஷன் ஆர்டர்கள்) பயணிக்கும் பல கற்றைகளாகப் பிரிக்கப்படும். இந்த பூஜ்ஜியமற்ற டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் ஆர்டர்களில் ஒன்று (எ.கா., +1 வரிசை) தட்டையான அலை வழிகாட்டியின் மொத்த உள் பிரதிபலிப்பு நிலையை பூர்த்தி செய்யும், இது அலை வழிகாட்டியின் மூலம் மொத்த உள் பிரதிபலிப்பு வழியாக நுழைந்து பரவ அனுமதிக்கிறது. இந்த குறிப்பிட்ட டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் ஆர்டர் டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டியின் வேலை வரிசை என்று குறிப்பிடப்படுகிறது. கிராட்டிங்கின் காலம், கடமை சுழற்சி, பள்ளம் ஆழம் மற்றும் பக்கச்சுவர் கோணம் போன்ற அளவுருக்களைத் துல்லியமாகக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம், ஒளி ஆற்றலின் பெரும்பகுதி டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டியின் செயல்பாட்டு வரிசையில் குவிக்கப்படலாம், மேலும் பெரும்பாலான ஒளி ஆற்றலை அலை வழிகாட்டியில் திறம்பட இணைக்கலாம். இந்த செயல்முறை டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டியின் இணைப்பு-இன் செயல்முறை என்று அழைக்கப்படுகிறது.

அதற்கேற்ப, டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டியில் உள்ள மொத்த உள் பிரதிபலிப்பு மூலம் பரவும் ஒளி வெளியீட்டு கிராட்டிங்கை சந்திக்கும் போது, ​​அது பல டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் ஆர்டர்களையும் உருவாக்கும். இந்த பூஜ்ஜியமற்ற ஆர்டர்களில் ஒன்று, ஒரு குறிப்பிட்ட திசையில் டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டியிலிருந்து வெளியேறி, பின்னர் மனிதக் கண்ணுக்குள் நுழையும். இது டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டியின் இணைப்பு-வெளியே செயல்முறை என்று அழைக்கப்படுகிறது.

ஆப்டிகல் என்ஜின் வண்ண ஒளியை வெளியிடுகிறது என்றால், மேற்கூறிய செயல்முறைகளுக்கு கூடுதலாக, இதில் மற்ற சிக்கல்கள் இருக்கும். ஒளியின் வெவ்வேறு வண்ணங்களின் மாறுபட்ட அலைநீளங்கள் காரணமாக, அவற்றின் மாறுபாடு திறனும் வேறுபடும். இதன் விளைவாக, பரவலின் போது, ​​ஒளியின் ஒவ்வொரு நிறத்தின் ஆற்றலும் வெவ்வேறு அளவுகளில் இழக்கப்படலாம், இதன் விளைவாக சிதறல் ஏற்படும். பல்வேறு கிராட்டிங் அளவுருக்களை மேம்படுத்துவதன் மூலம், ஒளியின் வெவ்வேறு அலைநீளங்களின் ஆற்றலைத் துல்லியமாகக் கட்டுப்படுத்தலாம், இதன் மூலம் சிதறல் சிக்கல்களைக் குறைத்து, இறுதியில் துல்லியமான வண்ணங்களைக் கொண்ட படங்களைப் பார்க்க அனுமதிக்கிறது.

கிராட்டிங் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷனின் சிக்கலான சிக்கல்களைத் தீர்க்க, நிறுவனம் ஃபோரியர் மாதிரி முறையின் (எஃப்எம்எம்) அடிப்படையில் பல்வேறு வகையான கிராட்டிங்க்களுக்கான கணக்கீட்டு மென்பொருளின் விரிவான தொகுப்பை உருவாக்கியுள்ளது, இது கிராட்டிங் தொடர்பான டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் சிக்கல்களை விரைவாகவும் துல்லியமாகவும் கணக்கிட முடியும்.

மேலும், நிறுவனம் முழுமையாக பொருத்தப்பட்ட கிராட்டிங் மாஸ்டர் செயலாக்க மையத்தையும், டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டிகளுக்கான முழுமையான வெகுஜன உற்பத்தி அமைப்பையும் கொண்டுள்ளது, இது வடிவமைப்பு மற்றும் உற்பத்திக்கு இடையே நெருக்கமான ஒருங்கிணைப்பை அடைகிறது. கிராட்டிங்குகளை வடிவமைக்கும் போது, ​​மாஸ்டரின் செயலாக்கத் திறன்கள் மற்றும் உற்பத்தி நுட்பங்களைக் கருத்தில் கொள்ளலாம், சிக்கல்கள் ஏற்படும் போது சரியான நேரத்தில் சரிசெய்தல் மற்றும் மேம்படுத்தல்களை அனுமதிக்கிறது, இதன் விளைவாக விரைவான தயாரிப்பு மறு செய்கை சுழற்சி ஏற்படும்.

பெரிய AR வன்பொருள் உற்பத்தியாளர்களால் மிகவும் விரும்பப்படும் டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டி, குறிப்பாக மேற்பரப்பு நிவாரண கிராட்டிங் அலை வழிகாட்டியைக் குறிக்கிறது. அதன் நன்மைகள் மெலிதான வடிவமைப்பு, பெரிய பார்வைக் களம், பரந்த கண் அசைவு வரம்பு மற்றும் குறைந்த வெகுஜன உற்பத்தி செலவுகள் ஆகியவை அடங்கும், இது AR துறையில் பிரதான காட்சி தொழில்நுட்ப பாதையாக பரவலாகக் கருதப்படுகிறது.

03 தொகுதி ஹாலோகிராபிக் கிரேட்டிங் அலை வழிகாட்டி

ஒரு வால்யூம் ஹாலோகிராபிக் கிராட்டிங் அலை வழிகாட்டியில் ஒளியின் பரவல் செயல்முறையானது மேற்பரப்பு நிவாரண கிராட்டிங் அலை வழிகாட்டியில் உள்ளதைப் போன்றது.

வால்யூம் ஹாலோகிராபிக் கிராட்டிங் எவ்வாறு உருவாக்கப்படுகிறது என்பதில் முக்கிய வேறுபாடு உள்ளது. 'சிற்பமாக' இருப்பதற்குப் பதிலாக, இரண்டு ஒத்திசைவான ஒளிக்கற்றைகளால் உருவாக்கப்பட்ட குறுக்கீடு வடிவங்களுக்கு அடி மூலக்கூறில் ஒரு ஒளிச்சேர்க்கைத் திரைப்படத்தை வெளிப்படுத்துவதன் மூலம் வால்யூம் ஹாலோகிராபிக் கிரேட்டிங் உருவாக்கப்படுகிறது. இந்த செயல்முறையானது மூலக்கூறு மட்டத்தில் மாறுபடும் ஒளிவிலகல் குறியீடுகளுடன் கால இடைவெளியில் பரவலை உருவாக்குகிறது. வால்யூம் ஹாலோகிராபிக் கிரேட்டிங்ஸ் பொதுவாக ப்ராக் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் நிலைமைகளின் கீழ் இயங்குகிறது.

ப்ராக் டிஃப்ராக்ஷன் நிபந்தனைகள் என்றால் என்ன?

1912 ஆம் ஆண்டில், ஜெர்மன் விஞ்ஞானி மேக்ஸ் வான் லாவ், படிகங்களில் எக்ஸ்ரே டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் நிகழ்வைக் கண்டுபிடித்தார், எக்ஸ்ரே டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் இயற்பியல் ஆய்வுக்கு அடித்தளம் அமைத்தார். அதே ஆண்டு, லாரன்ஸ் ப்ராக், கேவென்டிஷ் ஆய்வகத்தில் மீண்டும் மீண்டும் ஆய்வுகள் மூலம், இந்த நிகழ்வு ஒரு வகை அலை மாறுபாடு விளைவு என்று முடிவு செய்தார்.

1913 ஆம் ஆண்டில், லாரன்ஸ் ப்ராக் மற்றும் அவரது தந்தை, ஹென்றி ப்ராக், எக்ஸ்-ரே டிஃப்ராக்ஷனின் பிராக் வடிவத்தை (பிராக் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் என அழைக்கப்படுகிறது) கூட்டாக முன்மொழிந்தனர். துணை அணு துகள் அலைகள் ஒரு படிகத்திற்குள் நுழையும் போது, ​​​​துகள் அலைகளின் அலைநீளம் படிகத்தில் உள்ள அணுக்களுக்கு இடையிலான தூரத்திற்கு அருகில் இருந்தால், துகள் அலைகள் கண்ணாடி போன்ற பாணியில் அணுக்களால் சிதறடிக்கப்படும் என்று அவர்கள் கண்டறிந்தனர். இந்த சிதறல் ப்ராக் சட்டத்தின்படி ஆக்கபூர்வமான குறுக்கீட்டை ஏற்படுத்தும், அலைகளின் செறிவூட்டப்பட்ட சிகரங்களை உருவாக்குகிறது (பிராக் சிகரங்கள் என அறியப்படுகிறது). ப்ராக் நிபந்தனைகள் ஆக்கபூர்வமான குறுக்கீடு ஏற்படுவதற்கு சந்திக்க வேண்டிய அளவுகோல்களாகும்.

ப்ராக் டிஃப்ராக்ஷனின் திட்டவட்டமான வரைபடம்

ப்ராக் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷனின் கொள்கையின் அடிப்படையில், ஒளி அலைகள் ப்ராக் நிலைகளை சந்திக்கும் போது, ​​வால்யூம் ஹாலோகிராபிக் கிரேட்டிங்ஸ் மிக அதிக டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் செயல்திறனை அடைய முடியும். இருப்பினும், ப்ராக் நிபந்தனைகள் சம்பவ ஒளியின் கோணம் மற்றும் அலைநீளத்தின் மீது கடுமையான தேவைகளை விதிக்கின்றன. இந்த நிபந்தனைகள் பூர்த்தி செய்யப்படாவிட்டால், டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் செயல்திறன் விரைவாகக் குறையும். இதன் விளைவாக வால்யூம் ஹாலோகிராபிக் கிராட்டிங் அலை வழிகாட்டிகள் நல்ல வண்ண சீரான தன்மையை அடைய போராடுகின்றன, இது சந்தை தேவைகளை பூர்த்தி செய்யவில்லை.

தற்போது, ​​வால்யூம் ஹாலோகிராபிக் கிராட்டிங் அலை வழிகாட்டிகள் காட்சி செயல்திறன், தயாரிப்பு வணிகமயமாக்கல் மற்றும் தொழில்துறை ஆதரவு ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் மேற்பரப்பு நிவாரண கிராட்டிங் அலை வழிகாட்டிகளுடன் ஒப்பிடும்போது குறிப்பிடத்தக்க இடைவெளிகளை வெளிப்படுத்துகின்றன.

04 சுருக்கம்

AR டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டிகள் 'ஒளி பாதைகளை' வடிவமைக்க கிராட்டிங்கின் டிஃப்ராக்ஷன் பண்புகளைப் பயன்படுத்துகின்றன, இது மைக்ரோ-ப்ரொஜெக்ஷன் சிஸ்டங்களில் இருந்து வெளிப்படும் ஒளியை மனிதக் கண்ணுக்குள் செலுத்த அனுமதிக்கிறது. பயன்படுத்தப்படும் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் கிராட்டிங் வகையின் அடிப்படையில், டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டிகளை மேற்பரப்பு நிவாரண கிராட்டிங் அலை வழிகாட்டிகள் மற்றும் வால்யூம் ஹாலோகிராபிக் கிராட்டிங் அலை வழிகாட்டிகள் என வகைப்படுத்தலாம்.

மேற்பரப்பு நிவாரண கிராட்டிங் அலை வழிகாட்டிகள் இலகுரக, ஒரு பெரிய பார்வை, பரந்த கண் அசைவு வரம்பு மற்றும் குறைந்த வெகுஜன உற்பத்தி செலவுகள் போன்ற நன்மைகளை வழங்குகின்றன. இதன் விளைவாக, அவை AR துறையில் பிரதான காட்சி தொழில்நுட்பமாக பரவலாகக் கருதப்படுகின்றன. வால்யூம் ஹாலோகிராபிக் கிராட்டிங் அலை வழிகாட்டிகள் மிக அதிக டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் திறனை வெளிப்படுத்தும் போது, ​​கடுமையான ப்ராக் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் நிலைமைகள் காரணமாக அவை வண்ண சீரான தன்மையுடன் போராடுகின்றன, மேலும் தொழில்நுட்ப வளர்ச்சியின் ஆரம்ப கட்டத்தில் உள்ளன, முன்னேற்றங்களை அடைய குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றங்கள் தேவைப்படுகின்றன.

நடந்துகொண்டிருக்கும் தொழில்நுட்ப முன்னேற்றங்கள் மற்றும் செயலாக்கத்தில் மேம்பாடுகளுடன், மேற்பரப்பு நிவாரண கிராட்டிங்களின் அடிப்படையில் AR டிஃப்ராக்டிவ் அலை வழிகாட்டிகள் நுகர்வோர் சந்தையில் நுழையத் தொடங்கியுள்ளன. எதிர்காலத்தில், அதிக AR வன்பொருள் உற்பத்தியாளர்களுக்கு அவை விதிவிலக்கான AR காட்சி அனுபவங்களை வழங்கும் என்று நம்பப்படுகிறது.