Una pantalla de guía de ondas para AR conduce luz de un sistema de imagen por un sustrato transparente y la extrae hacia el ojo. Sus cinco funciones principales son generar la imagen, acoplarla, transportarla, expandir la pupila y extraerla. No todas las realizaciones utilizan las mismas rejillas o índices de refracción.
1. Fuente de imagen y óptica de proyección
La fuente produce la imagen y la óptica prepara sus ángulos y frente de onda. La guía suele ser un componente óptico pasivo que transporta esa luz, no una pantalla que emite cada píxel por sí misma.
La resolución de la fuente no determina por sí sola la resolución vista. Intervienen aberraciones, registro de colores y posición del ojo. En una pantalla transparente, la iluminación exterior también afecta al contraste percibido.
2. Acoplamiento de entrada
Prismas o estructuras difractivas pueden orientar la luz para que se propague dentro de la guía. Las arquitecturas difractivas y las de reflectores geométricos no tienen el mismo proceso de fabricación. Un paso de rejilla de 300–500 nm no es un requisito universal.
La difracción depende de longitud de onda y dirección. Para RGB se evalúan eficiencia, ángulos y polarización por color. La eficiencia de un acoplador no equivale a la eficiencia total desde la fuente hasta el ojo.
3. Transporte por reflexión interna total
En una interfaz simple entre medios transparentes con n1 > n2, puede producirse reflexión interna total cuando el ángulo de incidencia, medido desde la normal, supera θc = arcsin(n2/n1).
Con aire exterior de índice aproximado 1, los índices del sustrato 1,5, 1,8 y 2,0 dan ángulos críticos aproximados de 41,8°, 33,7° y 30°. No corresponde imponer 41° a todos los vidrios de índice elevado. Una capa adhesiva o de revestimiento cambia la interfaz que debe analizarse.
La reflexión interna total ideal no pierde necesariamente 15–30% en cada rebote. En la estructura real se separan absorción, dispersión superficial, extracción intencionada y otras pérdidas. Reflexión total y difracción son fenómenos distintos.
4. Expansión de pupila e indicador eyebox
Distribuir la pupila de salida entre varias posiciones crea la región donde puede situarse el ojo, llamada eyebox. La expansión puede realizarse en una o dos dimensiones según la arquitectura. Lumus describe, por ejemplo, entrada mediante prisma y dos conjuntos de superficies reflectantes para expansión y salida.
Expandir una cantidad limitada de luz sobre una región mayor exige controlar brillo y uniformidad. El eyebox es una región de posiciones del ojo; el campo de visión, FoV, es la extensión angular de la imagen. No son dos nombres para la misma magnitud.
5. Extracción y combinación con la escena
La estructura de salida dirige una fracción controlada de la luz hacia el ojo. Se comprueban uniformidad de brillo y color, imágenes fantasma y luz que sale hacia el exterior.
El seguimiento ocular puede ayudar a controlar la interacción o el renderizado. Por sí solo no cambia el enfoque óptico ni las dioptrías. Un sistema de enfoque variable requiere los elementos ópticos y de control correspondientes.
Diferencias con la óptica pancake y la guía metálica
La óptica pancake utiliza un recorrido plegado y elementos ópticos específicos, a menudo relacionados con polarización. No toda guía AR es una lente pancake por el hecho de tener reflexiones internas.
Las guías metálicas de microondas y las ópticas conducen ondas electromagnéticas, pero difieren en materiales, frecuencias y condiciones de contorno. Las dimensiones WR-90 o las reglas de una brida RF no se trasladan directamente al vidrio AR.
Datos para comparar pantallas
- FoV horizontal, vertical o diagonal claramente identificado.
- Eyebox y distancia del ojo.
- Brillo y eficiencia con referencias y posiciones definidas.
- Resolución angular, uniformidad y fantasmas.
- Transmisión de la escena, espesor y conjunto de capas.
Consulta los principios de las guías ópticas, la reflexión interna total y la arquitectura reflectante de Lumus. Un dato de un fabricante no constituye una garantía común a todas las tecnologías.
