Analyses van golfgeleiders van AR-siliciumcarbide vanuit het oogpunt van het ontwerp van de golfgeleider
01
Doorbraken op het gebied van materialen brengen een industrie vaak tot nieuwe hoogten en openen zelfs een nieuwe wetenschappelijke en technologische ruimte voor de mensheid.
De geboorte van silicium lanceerde het hele tijdperk van halfgeleiders en computers, en werd de basis voor leven op basis van silicium.
Zal de opkomst van siliciumcarbide AR-golfleiders naar nieuwe hoogten brengen?
Laten we eerst naar het ontwerp van de golfgeleider kijken.
Alleen door de vereisten op systeemniveau te begrijpen, kunnen we de richting van materiaaloptimalisatie verduidelijken.
De meest klassieke architectuur van AR-golfleiders komt van de voormalige Hololens Dr. Tapani Levola uit Finland.het verwijd pupilgebied, en het uitgangspupilgebied.
AR is de golfgeleider van dit stuk, de Finnen zijn de absolute kern drijvende kracht.
Van de vroegste Nokia, tot de Hololens, tot de latere Dispelix en zo verder.
(Tapani's klassieke octrooi voor AR-diffracte golfgeleider, ingediend bij Nokia in 2002, is 23 jaar oud)
02
Het inlaatpupilgebied van de golfgeleider koppelt de volledige FOV van de optische machine door het rooster in het substraat, dat glas, siliciumcarbide of zelfs harsmateriaal kan zijn.
Het werkingsprincipe is vergelijkbaar met de transmissie van glasvezel, wanneer de inslaghoek voldoet aan de voorwaarde van totale reflectie,het licht wordt in de basis gebonden en wordt door totale reflectie naar het gebied van de pupilvergroting overgebracht.
In het verwijd pupilgebied wordt licht in de X-richting gerepliceerd en gaat het verder naar het uitgangspupilgebied.
In het gebied van de uitgangspupil wordt licht in de Y-richting gekopieerd en uiteindelijk aan het menselijk oog gekoppeld.
Als de uitgangspupil van de optische machine (d.w.z. de ingangspupil van de golfgeleider) wordt vergeleken met een "ronde taart",Dan is de essentie van de AR-golfgeleider om deze "koek" van de optische machine te kopiëren in meerdere, zoals 4x4, in het gebied van de uitgangspupil.
Idealiter wordt verwacht dat deze "cakes" elkaar overlappen om een glad, gelijkmatig licht- en kleuroppervlak te vormen, zodat de gebruiker overal op dit oppervlak hetzelfde beeld ziet (hoge uniformiteit).
Het ontwerp van een AR-golfgeleider moet eerst rekening houden met de vereisten van de FOV, die de grootte van het beeld bepaalt dat de gebruiker ziet, en ook van invloed is op de ontwerpvereisten van de optische machine.
De tweede is de vereisten van de Eyebox, die bepaalt of de gebruiker het volledige beeld kan zien binnen het oogbewegingsbereik, wat van invloed is op het comfort.
Ten slotte zijn er nog andere indicatoren, zoals helderheidsuniformiteit, kleurenuniformiteit en MTF.
Samenvat de stroom van AR-golfgeleiderontwerp:
Bepaal de FOV en de Eyebox, selecteer de golfgeleiderarchitectuur, stel optimalisatievariabelen en objectieve functies in en voer vervolgens continue optimalisatieaanpassingen uit.
Wat heeft dit met siliciumcarbide te maken?
Het belangrijkste diagram in golfgeleiderontwerp is het k-vector golfvectordiagram.
In eenvoudige bewoordingen kan inslaglicht (bij een specifieke golflengte en hoek) als vector worden weergegeven.
Het vierkant in het midden vertegenwoordigt de FOV-grootte van het incidentbeeld, en het ringgebied vertegenwoordigt het FOV-bereik dat het golfgeleidermateriaal van die brekingsindex kan ondersteunen,buiten welke licht niet kan bestaan in de golfgeleider.
Hoe hoger de brekingsindex van het basismateriaal, hoe groter de cirkel van de buitenste ring en hoe groter de FOV die kan worden ondersteund.
Bij elke aanraking van het rooster wordt een extra vector op het inkomende licht geplaatst.De grootte van de op elkaar geplaatste vector van het rooster is gerelateerd aan de golflengte van het valt licht.
Daarom springt licht van verschillende kleuren dat in het rooster wordt gekoppeld naar verschillende posities in de ring (binnen de golfgeleider) als gevolg van verschillende rastervectoren.
Daarom kan een enkele chip om RGB drie kleuren te bereiken, veel minder FOV ondersteunen dan monochroom.
03
Om een grote FOV te bereiken, is er niet slechts één manier om de brekingsindex van de basis te verhogen, er zijn ten minste twee manieren om te kiezen.
Dit kan bijvoorbeeld worden gedaan door het splitsen van FOV, zoals de klassieke Hololens Butterfly-architectuur.
Het rooster in het invoergebied snijdt de incident FOV in twee, zendt deze van links en rechts naar het verwijd pupilgebied en spliceert deze in het uitgangs pupilgebied.
Op deze manier kan zelfs met materialen met een lage brekingsindex een grote FOV worden bereikt.
Met deze architectuur bereikt Hololens 2 een FOV van meer dan 50 graden op basis van een glassubstraat met een brekingsindex van minder dan 1.8.
(FOV Spliced waveguide Classic-patent ingediend door Microsoft Hololens2 in 2016)
Het is ook mogelijk om een zeer grote FOV te bereiken door middel van een architectonisch ontwerp van tweedimensionaal raster, dat veel details omvat en ongemakkelijk uit te breiden is.
Hoe hoger de brekingsindex van de basis, hoe hoger de bovengrens van het systeem.
Vanuit dit oogpunt biedt siliciumcarbide wel een hoger plafond voor het systeem.
Als golfgeleider ontwerper hou ik zeker van siliciumcarbide omdat het me genoeg vrijheid geeft om te ontwerpen.
Maar vanuit het perspectief van de gebruiker, maakt het niet echt uit welke basis te gebruiken.
Zolang het kan voldoen aan de vraag, goede prestaties, lage prijs en lichte machine, is het een goede keuze.
Daarom moet de keuze van siliciumcarbide of andere substraten door het productteam grondig worden overwogen.
Deze moeten worden overwogen op basis van het toepassingsscenario, de prijspositionering, de ontwerpspecificaties, de volwassenheid van de industriële keten en andere aspecten.
04
Samenvatting:
1Als men het puur vanuit het perspectief van FOV bekijkt, bereikt het huidige glas met een hoge brekingsindex zonder druk een FOV van 50 graden.
2. maar als je meer dan 60 graden FOV wilt bereiken, is siliciumcarbide inderdaad een goede keuze.
Materialen zijn een keuze op het niveau van componenten en architectuur, en architectuur op haar beurt dient de functie van het systeem, en uiteindelijk door het product, om de gebruiker te dienen.
Dit is een afwegingsproces, we moeten kiezen uit meerdere dimensies zoals de ervaring van de scène, productvorm, systeemarchitectuur, componenten en materialen.
ZMSH SIC Substraat 4H/6H-N/Semi/3C/4H/6H-P Type Display
* Neem contact met ons op voor eventuele auteursrechtelijke problemen, en wij zullen deze onmiddellijk aanpakken.
