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孔徑光闌在光學系統(tǒng)中的位置與很多因素有關。在某些系統(tǒng)中有特定的要求,例如,目視光學系統(tǒng)一定要使出射光瞳位于目鏡之外,以便眼睛的瞳孔能與之重合;遠心系統(tǒng)中應使孔徑光闌位于焦點上。此外,孔徑光闌的位置還與像差校正和系統(tǒng)各光學零件的橫向尺寸有關,應在設計時合理確定。
決定視物范圍的光闌。視場光闌可決定視場范圍的大小。視場光闌由其前方光學系統(tǒng)所成的像稱入射窗,由其后方系統(tǒng)所成的像稱出射窗。
漸暈現(xiàn)象
在理想情況下,軸上點和軸外點的光束都受孔徑光闌的限制,有基本相同的光束孔徑角,如果視場不太大,整個視場的像面照度基本均勻。然而在實際光學系統(tǒng)中,軸外點成像光束往往受其他光學零件通光孔的限制,結(jié)果是軸外點的光束孔徑角比軸上點的小得多。這是因為要使軸外點也以充滿入射光瞳的光束成像時,那些遠離孔徑光闌的透鏡需要有相當大的直徑,并且對全孔徑軸外光束校正好像差也非常困難。因此,為了改善軸外點的成像質(zhì)量、也為了光學零件的橫向尺寸不特別大,常用適當減小某幾個透鏡直徑的方法來對軸外光束作必要的限制。這種軸外點發(fā)出充滿入射光瞳的光束被某些光學零件部分攔截而不能全部通過光學系統(tǒng)的現(xiàn)象,稱為光束漸暈。軸外點離光軸越遠,攔截現(xiàn)象(即漸暈)越嚴重,結(jié)果是視場外圍的像面照度大大降低。當然,絕大部分光學系統(tǒng)都允許存在一定程度的漸暈。
光學方案中又有多種光學原理,其中現(xiàn)階端常見的是:光波導和半反半透。目前包括Magic Leap在內(nèi)的AR頭顯大都采用光波導顯示技術,該技術的原理是微顯示屏向光波導的一側(cè)投射光線,通過全內(nèi)反射原理,光線會在光波導內(nèi)反射和傳播,然后從另一邊反射出來,終反射到用戶眼中。
光波導的優(yōu)勢是可以實現(xiàn)較小的機身體積,而劣勢則是圖像質(zhì)量存在部分問題。此外,光波導光學效率較低,對微顯示屏的要求也更高,現(xiàn)有光波導主要配合LCoS和Micro OLED微顯示屏。
而半反半透雖然比光波導設計起來要復雜,但原理更簡單,而且成本遠低于光波導方案。Daniel表示:一個常見的誤區(qū)是,即使是在追求大FOV的前提下,采用半反半透光學的AR眼鏡也可以比meta 2的體積更小。