AR-Karbidwellenleitungsanalyse aus der Sicht des Wellenleitungsdesigns
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Durch die Durchbrüche in den Materialien wird oft eine Industrie auf neue Höhen gebracht und der Menschheit sogar ein neuer wissenschaftlicher und technologischer Raum eröffnet.
Die Geburt des Siliziums startete die gesamte Ära der Halbleiter und Computer und wurde zur Grundlage für das auf Silizium basierende Leben.
Wird die Entstehung von Siliziumcarbid AR-Wellenleitungen auf neue Höhen bringen?
Schauen wir uns zunächst das Design des Wellenleiters an.
Nur wenn wir die Anforderungen auf Systemebene verstehen, können wir die Richtung der Materialoptimierung klären.
Die klassischste Architektur von AR-Wellenleitern stammt von dem ehemaligen Hololens Dr. Tapani Levola aus Finnland.die Pupillenregion erweitert, und der Ausgangspupillenbereich.
Die AR-Wellenleitung dieses Stücks, die Finnen sind die absolute Kerntriebkraft.
Von dem frühesten Nokia über die Hololens bis zum späteren Dispelix und so weiter.
(Tapanis klassisches Patent für AR-diffraktierte Wellenführer, das 2002 bei Nokia eingereicht wurde, ist 23 Jahre alt)
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Die Eingangspupille des Wellenleiters verbindet die gesamte FOV von der optischen Maschine durch das Gitter in das Substrat, das Glas, Siliziumkarbid oder sogar Harz sein kann.
Das Funktionsprinzip ist ähnlich wie bei der Übertragung von Glasfasern, wenn der Einfallwinkel die Bedingung der Gesamtreflexion erfüllt.Das Licht wird an der Basis gebunden und durch totale Reflexion an den Pupillenvergrößerungsbereich übertragen..
In der erweiterten Pupillenregion wird das Licht in die X-Richtung repliziert und geht weiter zur Ausgangs-Pupillenregion.
In der Pupillenausgangsregion wird Licht in der Y-Richtung kopiert und schließlich mit dem menschlichen Auge verbunden.
Wird die Ausgangsschülerin der optischen Maschine (d. h. die Eingangsschülerin des Wellenleiters) mit einem "runden Kuchen" verglichen,dann ist die Essenz der AR-Wellenleiter ist, diesen "Kuchen" von der optischen Maschine in mehrere, z. B. 4x4, im Ausgangspupillenbereich.
Idealerweise sollen sich diese "Kuchen" überlappen, um eine glatte, gleichmäßige Helligkeits- und Farboberfläche zu bilden, so dass der Benutzer überall auf dieser Oberfläche das gleiche Bild sieht (hohe Einheitlichkeit).
Bei der Konstruktion eines AR-Wellenleiters müssen zunächst die Anforderungen an den FOV berücksichtigt werden, der die Größe des Bildes bestimmt, das der Benutzer sieht, und auch die Konstruktionsanforderungen der optischen Maschine beeinflusst.
Die zweite ist die Anforderung an die Eyebox, die bestimmt, ob der Benutzer innerhalb des Augenbewegungsbereichs das vollständige Bild sehen kann, was den Komfort beeinflusst.
Schließlich gibt es noch andere Indikatoren, wie die Helligkeitsgleichheit, die Farbgleichheit und die MTF.
Zusammenfassen Sie den Ablauf des AR-Wellenleitungsdesigns:
Festlegen des FOV und der Eyebox, Auswahl der Wellenleitungsarchitektur, Festlegung von Optimierungsvariablen und Zielfunktionen und dann kontinuierliche Optimierungsanpassungen.
Was hat das mit Siliziumkarbid zu tun?
Das wichtigste Diagramm im Wellenleitungsdesign ist das k-Vektor-Wellenvektordiagramm.
Einfach ausgedrückt kann das einfallende Licht (bei einer bestimmten Wellenlänge und einem bestimmten Winkel) als Vektor dargestellt werden.
Das quadratische Feld in der Mitte stellt die FOV-Größe des Zwischenbildes dar, und die Ringfläche stellt den FOV-Bereich dar, den das Wellenleitmaterial dieses Brechungsindex unterstützen kann,außerhalb dessen Licht im Wellenführer nicht existieren kann.
Je höher der Brechungsindex des Grundmaterials ist, desto größer ist der Kreis des äußeren Rings und desto größer ist die FOV, die getragen werden kann.
Jedes Mal, wenn das Gitter berührt wird, wird ein zusätzlicher Vektor auf das eingehende Licht überlagert.Die Größe des überlagerten Vektors des Gitters hängt mit der Wellenlänge des einfallenden Lichts zusammen.
Daher wird Licht verschiedener Farben, das in das Gitter gekoppelt ist, aufgrund verschiedener Rastervektoren in verschiedene Positionen im Ring (innerhalb des Wellenleiters) springen.
Daher kann ein einzelner Chip, um RGB drei Farben zu erreichen, viel weniger FOV als Monochrom unterstützen.
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Um einen großen FOV zu erreichen, gibt es nicht nur einen Weg, den Brechungsindex der Basis zu erhöhen, sondern mindestens zwei Möglichkeiten.
Beispielsweise kann dies durch das Spleißen von FOV, wie die Hololens-Klassiker Butterfly-Architektur, erfolgen.
Das Gitter im Eingangsbereich schneidet die vorgefallene FOV in die Hälfte, überträgt sie von links und rechts zur erweiterten Pupillenregion und verbindet sie in der Ausgangspupillenregion.
Auf diese Weise können auch bei Materialien mit niedrigem Brechungsindex große FOV erreicht werden.
Mit dieser Architektur erreicht Hololens 2 eine FOV von mehr als 50 Grad auf Basis eines Glassubstrats mit einem Brechungsindex von weniger als 1.8.
(FOV Spliced Waveguide Classic Patent, eingereicht von Microsoft Hololens2 im Jahr 2016)
Es ist auch möglich, eine sehr große FOV durch eine architektonische Gestaltung von zweidimensionalen Rastern zu erreichen, die viele Details beinhaltet und unpraktisch zu erweitern ist.
Je höher der Brechungsindex der Basis ist, desto höher ist die Obergrenze des Systems.
Aus dieser Sicht stellt Siliziumkarbid eine höhere Obergrenze für das System dar.
Als Wellenleitungsdesigner mag ich Siliziumkarbid, weil es mir genügend Freiheit zum Entwerfen gibt.
Aber aus der Sicht des Benutzers spielt es keine Rolle, welche Basis man benutzt.
Solange es die Nachfrage, gute Leistung, niedrigen Preis und leichte Maschine erfüllen kann, ist es eine gute Wahl.
Daher sollte die Wahl von Siliziumcarbid oder anderen Substraten von der Produktgruppe eingehend geprüft werden.
Sie müssen unter Berücksichtigung des Anwendungsszenarios, der Preispositionierung, der Konstruktionsspezifikationen, der Reife der Industriekette und anderer Aspekte berücksichtigt werden.
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Zusammenfassend:
1. Wenn man sich rein aus der Perspektive der FOV orientiert, erreicht das aktuelle Glas mit hohem Brechungsindex ohne Druck eine FOV von 50 Grad.
2. aber wenn Sie mehr als 60 Grad FOV erreichen wollen, ist Siliziumkarbid in der Tat eine gute Wahl.
Materialien sind eine Wahl auf Bauteil- und Architekturebene, und Architektur wiederum dient der Funktion des Systems und letztendlich durch das Produkt, um dem Benutzer zu dienen.
Dies ist ein Kompromissprozess, wir müssen aus mehreren Dimensionen wählen, wie z.B. Bühnenerfahrung, Produktform, Systemarchitektur, Komponenten und Materialien.
ZMSH SIC Substrat 4H/6H-N/Semi/3C/4H/6H-P-Typanzeige
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