Sanal Gerçeklik Headsets'te Glare Problemi

Sanal gerçeklik kafaları, tam anlamıyla immersive dijital dünyalara söz veriyor, ancak birçok kullanıcı ısrarlı bir dikkatle karşılaşıyor: glare. İç ve dış ışık kaynaklarından gelen yansımalar kontrastı azaltır, renkler yıkayıp, bu meydan okumayı kıran hayalet görüntüleri yaratır.Bu eserler özellikle parlak sahnelerde fark edilir veya dış ışık yüksek performanslı elemanlara girdiğinde, üreticiler ve üreticiler için minimiz, rahat bir deneyim sunmak için kritiktir.

VR kulaklık glare'nin arkasındaki fizik basittir. Ekran panelinden gelen ışık lenslerden geçer, ancak bir kısım her lens yüzeyinden ayrılır. Bu, optik sistem içinde yanıyor, yansımaları yaratır ve görüntü kontrastlarını azaltır. Dış ortam ışığı, kulaklıklar ve görüntü kontrastlarını azaltır.In multi-lens the display Panel (e.g., Frenel lensler, pancak lensler), her bir hava yüzeyinin sayısını doğrudan etkiler.

Optik Kaplamalar Nedir?

Optik kaplama ince bir filmdir - 0.1 ve 10 mikron arasında tipik olarak - birbirlerini kontrol etmek için bir lens yüzeyine müdahale edebilir, ışık basıncının veya reraktif indeksin prensibine güvenir, üreticiler, görünür spektrumdaki üst ve alt sınırlara yansıtabilir (birbiri de).

VR kafaları için, en yaygın kaplama, geniş kapsamlı bir çok katmanlı anti-reflektif (AR) kaplamadır. Tek bir tabaka, ışık ağırlığı ve etkisi nedeniyle tüketici VR'de yaygın olarak kullanılan pürede veya yüzeyde kullanılan yumuşak yüzeylerde yansımaları azaltamaz.

Optik kaplamalarda kullanılan malzemeler, metal oksitler (örneğin, silikon dioksit, titanyum dioksit, alüminyum oksit), fluorides (e.g., magnezyum fluoride), ve özel karışımlar ile her katman fiziksel buhar dekontları gibi süreçlerden tasarruf edilir (PVD) veya sputtering.

Optik Kaplamalar ve Glare Rezinde Rolleri

Anti-Reflective (AR) Kaplamalar

AR kaplamaları glare azaltımının işhorlarıdır. Birden çok tabakayı yedekleyen yüksek ve düşük refraktif indeksler ile çatıştırarak, mühendisler lensler ve ekran arasındaki yansımaları azaltan bir “broadband” etkisi oluşturabilir ve herhangi bir ortam ışığının dıştan girmesi de azaltılır.

İyileştirme ölçülebilir: sınırsız Fresnel lensler, parlak ortamlarda kullanılan kafaları (örneğin, kuleler, simülatörler, karma gerçeklik geçişleri) hemen hemen hemen fark eder - karalar daha derin görünür, renkler daha kolay görünür, özellikle de karanlık ortamlardaki ışıklar için.

Ayna (Reflective) Özelleştirilmiş Kullanım için Kaplamalar

Karşıtlık, ayna kaplamaları bazen dış ışıktan yana yansıtacak şekilde kafanın dış yüzeyine uygulanır. Bunlar aynı zamanda lenslerin kendileri için değil, sıcak bir ayna (daha şeffaf ama şeffaf) görüntülerin yanında göz ardı edilebilir.

Standart VR için, ayna kaplamaları nadir, ancak mühendisler AR kaplamalarını konut ve elemanların içine girmek için bazı yansıtıcı özellikleri olan sert bir dış katmanı ile birleştirebilirler.Daha yaygın olarak, üretici, başset içinde bir kara matte bitirmek için, lens yansımalarını ele geçirmek için kullanır.

Hard Flame-Resistant Kaplamaları

Bir lens üzerinde çizerler sadece görüntüyü değil, aynı zamanda ışık miktarını da koruyorlar ve ışık kaplamalarının (örneğin, elmas benzeri karbon, organosilanes) aşınmadan temel plastikleri koruyorlar. Sert ceketler doğrudan şeffaf değil ve yeni yansımaları tanıtmak için AR yığınına karşı bir reaktif indekslememelidir.

Sert bir kaplama olmadan plastik lensler hızlı bir şekilde temizleme, toz veya göz kırarlarından mikro-scratches alır, bu da zamanla açıklık getirir ve glare'yi arttırır.Başlangıçtaki gözlükler özellikle sert lensler üzerindedir, bu yüzden sert kaplamalar baş setin faydalı ömrünü uzatır.

Anti-Fog Kaplamaları

Siyasal, kullanıcının nefesinden veya deriden gelen hava, soğuk lenslere dökülüyor. Su damlacıkları ışık yaratır, görünürlüğü yok eden bir süt glare yaratır. Anti-fog kaplamaları hidrophilic (suyasaya) veya hidrofobik (suya hazır) tabakalar, damlacıkların oluşmasını engelleyen tabakalar daha yaygındır: Hidrophilic kaplamalar daha yaygındır: ince, şeffaf bir filme yayılmak yerine, daha sık sık sık sık sık sık sık sık sık uygulanır.

Fog-indüklenmiş glare aktif VR kullanımında sık sık şikayettir (örneğin Beat Saber, fitness uygulamaları). İyi anti-fog kaplama, baş başlangıç havalandırma tasarımı ile birlikte, lensleri açık tutabilir ve bu kaplamalar temizlik ile birlikte sıralanabilir ve periyodik yenidenplikasyonlara ihtiyaç duyabilir. Bazı üreticiler dış sert ceketlere anti-fog özelliklerini entegre eder.

Blue Light Blocking Kaplamalar

Blue light (400-500 nm) yüksek enerji LEDlerinden ve görüntüler dijital göz basıncına neden olabilir ve uykuyu bozar. Bazı VR kulaklıklar, daha kısa dalgalar ile sınırlı olan mavi ışık filtreleme kaplamalarını sunar.Bu kaplamalar doğrudan hedef glare, mavi ışık filtreleri uzun seanslar sırasında görsel rahatlığı artırabilir.

Ticaret-off, mavi ışık doğru renkte kullanım için gereklidir. Dengeli bir kaplama blokları sadece bir porsiyon (% 15–30) mavi ışık, “bilgisayar bardakları” gibi, eğitim veya tıbbi simülasyonlarda kullanılan VR için renk sadakat önemli, ayarlanabilir yazılım tabanlı mavi ışık azaltımı kalıcı bir kaplama üzerinde tercih edilebilir.

Oleophobic (Oil-Repellent) Kaplamalar

Skin yağları ve kozmetikler ışık saçan ve glare artırın. Oleofobik kaplamalar parmak izi direnen ve temizlemeyi kolaylaştıran bir ya da daha kolay hale getirirler.Genel olarak akıllı telefonlarda kullanılırlar ve şimdi onları temizlemek için VR lensleri uygulanır.

Birden çok kaplama fonksiyonunu (AR, sert, anti-fog, antistatik ve oleofobik) tek bir yığına karıştırarak önemli bir mühendislik meydan okumasıdır. Her katman optik olarak uyumlu ve iyi uyumlu olmalıdır. İmalatçılar dengesi maliyeti ve performans, genellikle AR ve katı kafaları için sert kaplamaya öncelik verir.

Glare Azımı Bilimi: Çalışmada İnce Film Müdahalesi

Yüzeyin nasıl azaltıldığını takdir etmek için, hava ve plastik lens arasında tek bir arayüz düşünün. Olay ışığının yaklaşık% 4'ü normal inme (per Fresnel denklemleri) Bu ışık, arkadan geri dönebilir, bir hayalet yaratır. çeyrek dalga anti-refle kaplama-bu iki yansımanın kare köküne eşit bir şekilde yan yanaraktif indeks ve ⁇ / 4'ün kalınlığında yan yanar.

Tek bir katman için, iptal sadece bir dalga boyun eğdiricidir. Multi-katli yığınlar, görünür spektrumdaki baskıyı genişletmek için birden fazla çeyrek dalga ve yarı dalga katmanı kullanır. Modern VR kafaları genellikle beş ila on beş kata kadar kaplamaları kullanır, sonuçta hassas ışıktan daha az yansıtan bir lensdir, % 0,5'den azını etkileyen bir lensdir.

Ek olarak, AR kaplamaları iletim artırıyor: ekrandan daha hafif, daha düşük ekran ışıltılı (enerji tasarrufu) ve daha iyi kontrast için izin veriyor. Karanlık VR sahnesinde, yüksek hacimli nesnelerden gelen dış yansımaları (örneğin parlak UI elementleri gibi) görünür hale getirebilir.Dörtçe yansımaları bastırır, sahneyi temizleyen pancake lens tasarımları için (Apple Vision Pro gibi inceler kullanılır)

Başka bir faktör açı bağımlılığıdır: birçok VR lensleri, görüntüyü geliştirmek için geniş alana sahiptir (90-120°), ve ışık oblique açılarına girer. Standart AR kaplamaları normal inekler için optimize edilir, bu nedenle yansımalar kenarlarda artış gösterebilir. Gelişmiş kaplamalar, gradient-index katmanları veya rugate filtreleri kullanır. Meta ve HTC gibi üreticiler lens geometrilerine tüm alanda glare azaltımı korumak için özel kaplama tasarımlarına girerler.

Sanal Gerçeklik Kullanıcı Deneyimi Üzerine Etkisi

Optik kaplamaların en acil yararı görüntü açıklığıdır. glare olmadan, kullanıcı daha yüksek kontrast, daha derin siyahlar ve keskin detaylar. oyunlarda ve simülasyonlarda küçük nesneler fark edilir (örneğin, askeri eğitim, uçuş simülatörü), azaldı glare de başarı ve başarısızlık arasındaki farkı azaltır.

Konfor başka bir boyut: glare baş ağrısına neden olabilir, göz yorgunluğuna ve yönlendirmeye neden olabilir, özellikle de uzun bir süre sonra bildirilen rahatsızlıktan sonra% 40 indirimi bulunur.Bu kısmen, Optics Express) mikrofat oluşturmak için göz önüne alındığında, mikrofat oluşturmak için.

Geliştiriciler için, iyi kaplamalar, sanal dünyaların daha gerçekçi görünmesini sağlar. Bir korku oyununda, karanlık bir koridor gerçekten karanlık olmamalıdır, içsel yansımalarla birlikte fındık olmamalıdır. cerrahlar için bir eğitim simülasyonunda, renk doğruluk ve kontrast derin algıları etkileyebilir ve doku tabakalarını ayırt etme yeteneği. AR kaplamaları, daha yüksek dinamik aralıkları, parlak vurgular ve derin gölgeler çiçeklenme veya glare olmadan birlikte ortaklığa izin verir.

Yüzeyler de algılanan çözümü etkiler. Yanlar modulation işlevini azaltabilir (MTF) - glare'nin kontrol edildiğinde, genel görüntünün MTF'yi azaltarak, ekranın yerel kararını yapmak genellikle “ ekran kapı etkisini” rapor eder (visible Pixel grid) daha az rahatsız edicidir, çünkü genel görüntü daha temizdir.

Üretim ve Uygulama Teknikleri

VR lenslerine optik kaplamalar hassas ve katı çevresel kontrol gerektirir. En yaygın yöntem, 10 adet vakum odasında fiziksel buharlaşma (PVD) ile donatılmıştır. lensler dönen sahiplerine monte edilir ve kaplama malzemeleri elektron kirişleri, termal direnç veya spekülatör kullanarak buharlaşır.

Yüksek hacimli VR kafaları (örneğin, Meta Quest 3, Pico 4), üreticiler, çalıştırılan yüzlerce lensi işlemeye muktedir otomatik çatı kaplama sistemlerini kullanır. Her lens, AR yığınının küçük bir kısmını temizleyebilir, sonra sert bir ceketin memnuniyeti ve üst katlarını azaltır.

Alternatif yöntemler, dip kaplama (küresel yüzeylerde basit AR tabakaları için) ve sol-gelişme (ortak hassasiyetle büyük partiler için) içerir. Bunlar yüksek uç VR için daha az yaygındır, çünkü tüm kaplamalar ile lenslerin enjeksiyonu.

VR Kaplamaları için Future Developments in Optical Kaplamas for VR

Adaptasyon ve Dinamik Kaplamalar

Araştırmacılar optik özellikleri elektrik alanlara yanıt olarak değişir (elektrokrommik), sıcaklık (bağlantılı) veya ışık yoğunluğu (fokromik) Bir elektrokromkromik AR kaplaması, sanal aşırı uçları da görüntülemede değişebilirken, çok fazla transkript kalır; parlak güneş ışığında, dışsal glare engel olabilir. Bu, kullanıcının gerçek dünyayı görme ihtiyacı olan karışık-reality kafaları için idealdir.

Metasurface Kaplamalar

Metasurfaces - alt dalga uzun nanoyapıların havadan lense kadar değiştirilebilir - geniş açılardan ve dalga boylarında kalın tabaka yığınları olmadan anti-reflektif etkiler oluşturabilir. Bu nanoyapılar, özellikle de VR'ye karşı gradyan bir refraktif indeksi oluşturmak için tasarlanabilir.Bu kaplamalar geleneksel yığınlardan daha dayanıklı ve inceleyici olmalıdır.

Nanoyapılan Moth-Eye Kaplamaları

Maktoların koreası tarafından ilham alın, bu küçük konik protuberansları bastırır, bu kaplamalar nano ölçekli sütunlar dizisini kullanır.Şu anda pahalıyken, orta derece yüksek bir VR parçası olarak standart olabilirler.

Tümleşik Blue-Light ve Glare Control

Future kaplamalar birden çok işlevi bir araya getirebilir: AR, mavi ışık filtrelemesi, anti-fog ve anti-scratch tek entegre nanoyapıda. Hedef, maksimum performansları kolaylaştırmak için, geleneksel AR katmanlarıyla birlikte, baskı yapmak için karmaşık bir temele hizmet edebilir.

Sürdürülebilirlik ve Low-Cost Kaplamalar

VR kulaklıkları tüketici malları haline geldikçe, üreticiler nadir malzemelere (örneğin, indium tinoxy) güvenen kaplama çözümleri arıyor ve premium VR için çevresel olarak uyumlu bir ayrıştırma işlemi kullanabilir.Su bazlı sol kaplamalar ve atom tabaka ayrışma (ALD) daha düşük enerji tüketimi ve daha az atık sağlar. ALD, ultratoksit kontrin uygun tabakaları hassas kalınlıkta, hatta karmaşık lens şekillerine bile depolayabilir ve premium VR için ana bir yöntem haline gelebilir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Optik kaplamalar önemlidir, ancak çoğu zaman görünmez, modern sanal gerçeklik kafalarının bileşeni.Spektif film müdahalesi ve gelişmiş malzemeler bilimi ile bu kaplamalar dramatik olarak glare ve yansımaları azaltır, tam açıklığa kavuşturur ve yüksek çözünürlüklü görüntüler sağlayabilir.Bu yüksek çözünürlükte, çok işlevli, sert,-fog ile, otizmli, anti-fog katmanların birleşimi, o VR lenslerin çeşitli ortamlarda ve kullanım yıllar boyunca iyi performans göstermesini sağlar.

[FONT:0)Dönetici Kaynakları).

  • [FONT:0)Edmund Optikler: Optik Kaplamalara Giriş).
  • [0]Optics.org: Anti-Reflection Kaplamalar Nasıl Çalışıyor).
  • [FONT:0) Doğa Bilimsel Raporlar: Anti-refleksiyon için nanoyapılar).
  • [FONT:0)Meta: Quest 3 Pancake Lens Teknolojisi).