अगली पीढ़ी के लेंस के साथ ऑगमेंटेड रियलिटी को उन्नत करना

दुनिया की सबसे बड़ी ऑनलाइन डिजाइन स्कूलों में से एक, Interaction Design Foundation, परिभाषित करती है ऑगमेंटेड रियलिटी को ‘एक अनुभव के रूप में जहाँ डिजाइनर उपयोगकर्ताओं की भौतिक दुनिया के हिस्सों को कंप्यूटर-जनित इनपुट से सुधारते हैं।’ IBM, उन अग्रणी कंपनियों में से एक जो हमेशा हमें नई क्रांतिकारी तकनीकों से परिचित कराती रही है, देखती और अध्ययन करती है AR को ‘डिजिटल जानकारी का वास्तविक समय में उपयोगकर्ता के वातावरण में एकीकरण’ के रूप में। 

इन परिभाषाओं से सिद्ध होता है कि ऑगमेंटेड रियलिटी कुछ भी कम नहीं बल्कि एक क्रांतिकारी छलांग है, जिसमें तकनीक हमें क्या प्रदान कर सकती है, इसकी अत्यधिक कल्पनाशील धारणाएँ और उन धारणाओं को वास्तविकता बनाने के लिए जटिल रूप से निर्मित समाधान शामिल हैं। 

ऑगमेंटेड रियलिटी को जमीन पर एक प्रभावी और कुशल प्रस्ताव बनाने के लिए कई कारकों का सुचारू रूप से काम करना आवश्यक है। डिजिटल और भौतिक दुनियाओं का मिलन बिना गड़बड़ी के और सहज होना चाहिए। इंटरैक्शन वास्तविक समय में होना चाहिए, और त्रि-आयामी इंटरफ़ेस में वर्चुअल और वास्तविक वस्तुओं की पहचान सटीक होनी चाहिए। 

वर्षों के दौरान, शोधकर्ता और नवाचारी प्रौद्योगिकी परियोजना टीमें इन कारकों को परिपूर्ण करने के लिए अथक प्रयास करती रही हैं। नई शोध ने इस क्षेत्र में बहुत उत्साह पैदा किया है। वैज्ञानिकों ने एक्साइटॉन द्वारा सक्षम, ग्रह पर सबसे पतला लेंस बनाया है, जिसे भविष्य के AR चश्मों में उपयोग किया जा सकता है। अगले भाग में, हम इस शोध में गहराई से उतरेंगे। 

Exciton-Enabled Lens: पृथ्वी पर सबसे पतला

एक समूह शोधकर्ता University of Amsterdam और Stanford University, कैलिफ़ोर्निया से, ने टंगस्टन डिसल्फाइड (WS2) की एकल परत का उपयोग करके एक सपाट लेंस विकसित किया है जिसकी चौड़ाई आधा मिलीमीटर है लेकिन मोटाई केवल 0.0000006 मिलीमीटर, अर्थात 0.6 नैनोमीटर है। ये पैरामीटर लेंस को पृथ्वी पर सबसे पतला बनाते हैंपृथ्वी। 

लेंस बनाने के लिए अत्यंत असामान्य सामग्री का उपयोग करने के अलावा, यह लेंस अपने कार्य करने के तरीके में भी एक अपवाद है। जबकि सामान्य लेंस प्रकाश को मोड़ने और फोकस करने के लिए अपनी वक्र आकृति पर निर्भर होते हैं, यह तीन-परमाणु मोटा सपाट लेंस क्वांटम प्रभावों का उपयोग करता है। 

सामान्य लेंसों के विपरीत, ये लेंस अपवर्तन के बजाय विवर्तन की घटना का उपयोग करते हैं। वे WS2 के समकेंद्रित वलयों से बने होते हैं जिनके बीच अंतराल होते हैं जिससे प्रकाश को विवर्तन के माध्यम से फोकस किया जाता है। इन वलयों के बीच की दूरी और उनका आकार लेंस की फोकल लंबाई निर्धारित करता है। 

फोकसिंग को कुशल बनाने के लिए, ये लेंस WS2 के भीतर क्वांटम प्रभावों पर निर्भर करते हैं। West Texas A&M University के भौतिकी के एसोसिएट प्रोफेसर क्रिस्टोफर एस. बेयरड क्वांटम प्रभावों को प्रभावों के रूप में परिभाषित करते हैं जो ‘परम्परागत भौतिकी द्वारा सही ढंग से भविष्यवाणी नहीं किए जाते, लेकिन सही ढंग से भविष्यवाणी किए जाते क्वांटम सिद्धांत द्वारा। परम्परागत भौतिकी ‘पदार्थ’ को छोटे, ठोस कणों से बना मानती है।

“इसलिए, जब भी हम पदार्थ के टुकड़ों को तरंगों की तरह कार्य करते देखते हैं, हम एक क्वांटम प्रभाव प्रदर्शित कर रहे होते हैं।”

– प्रोफेसर बेयरड

उदाहरण के लिए, सुपरकंडक्टिविटी एक मैक्रोस्कोपिक क्वांटम प्रभाव है। इस मामले में, क्वांटम प्रभाव सामग्री को सक्षम करने की दिशा में काम करते हैं विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश को कुशलता से अवशोषित और पुनः उत्सर्जित करने के लिए। परिणामस्वरूप, लेंस में एक अंतर्निहित क्षमता होती है जो इन तरंग दैर्ध्यों के लिए इसे बेहतर काम करने में मदद करती है। 

यदि हम क्वांटम प्रभावों की भूमिका को बेहतर समझने की कोशिश करें, तो यह एक वृद्धि के रूप में कार्य करता है जहाँ WS2 प्रकाश को अवशोषित करता है और एक इलेक्ट्रॉन को उच्च ऊर्जा स्तर पर भेजता है। नकारात्मक चार्ज वाले इलेक्ट्रॉन की अनुपस्थिति से परमाणु जाली में एक सकारात्मक चार्ज वाला होल बनता है। यह होल इलेक्ट्रॉन के साथ आकर्षक विद्युतस्थैतिक बल द्वारा जुड़ा रहता है जो उनके बीच कार्य करता है। इलेक्ट्रॉन, जाली में होल, और उनके बीच कार्य करने वाले बल का यह निर्माण ‘एक्साइटॉन’ कहलाता है। एक्साइटॉन द्वारा उत्सर्जित विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर, ये लेंस अपनी दक्षता में स्पष्ट शिखर प्राप्त करते हैं। 

Jorik van de Groep, इस पेपर के लेखकों में से एक, ने अच्छी तरह समझाया है कि ये लेंस AR को आगे की प्रगति में कैसे मदद कर सकते हैं। जैसा कि Jorik बताते हैं:

“लेंस का उपयोग उन अनुप्रयोगों में किया जा सकता है जहाँ लेंस के माध्यम से दृश्य को बाधित नहीं किया जाना चाहिए, लेकिन प्रकाश का एक छोटा हिस्सा जानकारी एकत्र करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। यह इसे पहनने योग्य चश्मों, जैसे ऑगमेंटेड रियलिटी के लिए, परिपूर्ण बनाता है।”

शोधकर्ता समाधान को अपग्रेड करने और अधिक जटिल तथा बहु-कार्यात्मक ऑप्टिकल कोटिंग्स आज़माकर इसे अधिक कुशल बनाने का प्रयास कर रहे हैं। In these solutions, the functions could be adjusted electrically. One of the benefits of working with excitons is that, since they are very sensitive to a material’s charge density (the measure for the accumulation of electric charge in a given particular field), applying a voltage helps drive change in the refractive index of the material.

समग्र रूप से, प्रयोग और उसके परिणाम AR पर और AR उपकरणों में लेंस के उपयोग पर एक क्रांतिकारी प्रभाव डाल सकते हैं। शुरुआत से ही, वैज्ञानिक AR लेंस की गुणवत्ता के साथ प्रयोग कर रहे हैं, क्योंकि वे उपयोगकर्ताओं के लिए वास्तविकता से परे स्थानों के साथ इंटरैक्ट करने के लिए महत्वपूर्ण इंटरैक्टिव टूल हैं। कुछ साल पहले, एक समान क्रांतिकारी प्रयोग ने पहली AR-आधारित स्मार्ट कॉन्टैक्ट लेंस के लिए जमीन पर परीक्षण का परिणाम दिया।

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पहली कभी भी AR-आधारित स्मार्ट कॉन्टैक्ट लेंस

2022 में, Mojo Vision, एक कंपनी जो माइक्रो-LED प्रौद्योगिकी के भविष्य का नेतृत्व करने में अग्रणी होने का दावा करती है, ने Mojo Lens के लॉन्च की घोषणा की, दुनिया की पहली ऑगमेंटेड रियलिटी कॉन्टैक्ट लेंस। यह कंपनी के पूरी तरह स्व-निहित Mojo Lens प्रोटोटाइप का अपग्रेड था जो मूल रूप से 2020 में लॉन्च किया गया था। 

प्रोटोटाइप में 14,000 पिक्सेल-प्रति-इंच माइक्रोLED डिस्प्ले था जिसका व्यास > 0.5 मिमी था और पिक्सेल पिच 1.8 माइक्रोन था। उस समय, इसे गतिशील सामग्री को संभालने के लिए दुनिया का सबसे छोटा, सबसे घना डिस्प्ले माना गया था। अतिरिक्त रूप से, इसमें निरंतर आँख आंदोलन ट्रैकिंग को सुविधाजनक बनाने के लिए कस्टम-कॉन्फ़िगर किया गया एक्सेलेरोमीटर, जाइरोस्कोप और मैग्नेटोमीटर था। हालांकि, लेंस के लिए उपयोगकर्ता को अपनी गर्दन के चारों ओर ARM प्रोसेसर पहनना पड़ता था, जो लेंस को जानकारी का वायरलेस रिले करने और आँख आंदोलन को ट्रैक करने वाले कंप्यूटरों तक वापस भेजने की अनुमति देता था।

2022 और 2024 के बीच, Mojo Lens ने अपनी प्रौद्योगिकी और उत्पादों में नवाचार जारी रखा ताकि 28,000 पिक्सेल प्रति इंच तक पहुँचने वाले गतिशील डिस्प्ले प्रदान किए जा सकें। यह मुख्य प्रौद्योगिकी अब शामिल करती हैउप-µm स्केल पर कुशल नीले माइक्रो-LED उपकरण और उच्च-प्रभावी क्वांटम डॉट इंक, जबकि डिस्प्ले सिस्टम एक अनुकूलित CMOS बैकप्लेन, वेफ़र-टू-वेफ़र बांडिंग, और कस्टम माइक्रो-लेंस ऑप्टिक्स के स्तंभों पर आधारित है। 

Mojo माइक्रो-लेंस का उपयोग करके, जिसका व्यास पिक्सेल पिच से मेल खाता है और एक बहुत छोटे uLED उत्सर्जक के ऊपर रखा गया है, यह पारंपरिक डिस्प्ले की तुलना में सामान्य AR वेवगाइड के प्रवेश पुपिल में 5 गुना अधिक प्रकाश फ्लक्स प्रदान करना संभव बनाता है।

जबकि Mojo Lens समाधान एक ट्रेंडसेटर है, बड़े तकनीकी दिग्गज उच्च-स्तरीय, अत्याधुनिक AR दृश्य समाधान बनाने में महत्वपूर्ण शोध और संसाधन निवेश कर रहे हैं।

#1. 3M

एक वैश्विक इकाई जिसने AR/VR उपकरणों के लिए उन्नत ऑप्टिकल समाधान विकसित करने में उल्लेखनीय कार्य किया है, वह 3M है। इसके ऑप्टिकल समाधान हेडसेट्स को समर्थन देते हैं जो इष्टतम गुणवत्ता वाले इमर्सिव विज़ुअल्स प्रदान करते हैं और वर्चुअल तथा फिजिकल दुनियाओं को सहजता से मिलाते हैं। 

3M द्वारा अपने अधिकांश अत्याधुनिक लेंस विकसित करने के लिए उपयोग किया जाने वाला एक तकनीकी चमत्कार फोल्डेड ऑप्टिक्स या पैनकेक ऑप्टिक्स का सिद्धांत है। इस सिद्धांत में, प्रौद्योगिकी ऑप्टिकल पाथ को मोड़ती है, जिससे विस्तृत फील्ड ऑफ़ व्यू (FOV) और पतला समग्र डिवाइस के साथ स्पष्ट इमेजरी प्राप्त होती है।

3M HARP लेंस, जिसने 2022 में Society of Display Component of the Year पुरस्कार जीता, ने बायरिफ्रिंजेंट रिफ्लेक्टिव पोलराइज़र को एकीकृत किया ताकि फोल्डेड ऑप्टिक्स का उपयोग करके लेंस कॉन्फ़िगरेशन में हेड-माउंटेड डिस्प्ले के लिए कॉम्पैक्ट, मध्य-FOV आईपीस और विस्तृत-FOV ऑप्टिक्स उत्पन्न किए जा सकें।

3M ने HARP लेंस को Pegatron प्रोटोटाइप हेडसेट में उपयोग किया ताकि Fresnel लेंस मॉड्यूल वाले हेडसेट की तुलना में 50% पतला लेंस मॉड्यूल बनाया जा सके, जिससे कुल मिलाकर हेडसेट 40% पतला हो गया।

लेंस ने डिस्प्ले और उपयोगकर्ता की आँख के बीच की दूरी को कम किया, जिससे कुल प्लास्टिक और वजन में कमी आई।

MTF, या मोड्यूलेशन ट्रांसफर फ़ंक्शन, को मापा जाता है ताकि लेंस सिस्टम की क्षमता को आँका जा सके कि वह वस्तु की कंट्रास्ट को इमेजिंग के दौरान बनाए रखे। 3M HARP लेंस ने 9 माइक्रॉन तक छोटे पिक्सेल के लिए स्वीकार्य MTF दिखाया। 3M का दावा है कि वह विभिन्न अनुप्रयोगों और उद्योगों के लिए AR समाधान पर काम कर रहा है।

वित्तीय वर्ष 2023 के लिए, 3M की वार्षिक आय $32.68 बिलियन थी, जो 2022 के $34.23 बिलियन से उल्लेखनीय वृद्धि है। 

#2. Corning

एक अन्य प्रमुख वैश्विक खिलाड़ी जो दावा करता है कि उसके पास ‘कांच विज्ञान, सिरेमिक विज्ञान, और ऑप्टिकल फिज़िक्स में अतुलनीय विशेषज्ञता है, साथ ही गहरी निर्माण और इंजीनियरिंग क्षमताएँ’ हैं, उसने ऑगमेंटेड/मिक्स्ड (AR/MR) रियलिटी उपकरणों के लिए अत्याधुनिक कांच-आधारित समाधान विकसित करने में अपना नाम बनाया है।

Corning पहली कंपनी थी जिसने पेश किया अत्यधिक सपाट, उच्च अपवर्तनांक वाले कांच के वेफ़र प्रमुख AR/MR डिवाइस निर्माताओं के लिए। अपने समाधान विकसित करने में, Corning ने वेवगाइड-आधारित डिज़ाइनों का उपयोग किया। 

वेवगाइड-आधारित डिज़ाइनों का लाभ यह है कि वे AR उपकरणों को अधिक पतला और हल्का बनाने में सहायक होते हैं। ये वेवगाइड उच्च अपवर्तनांक वाले अत्यधिक सपाट कांच का उपयोग करके इमेज क्वालिटी को अनुकूलित करते हैं और बड़े आई बॉक्स प्रदान करते हैं, जिससे इमर्सिव क्वालिटी के संदर्भ में उपयोगकर्ता अनुभव में काफी सुधार होता है। समाधान के अलावा, Corning उन ग्राहकों को AR/MR डिवाइस के उच्च-आयतन निर्माण में रुचि रखने वाले को AR/MR डिवाइस निर्माण तकनीकें भी प्रदान करता है। Corning अपने Corning Tropel से सर्वश्रेष्ठ फ्लैटनेस मेट्रोलॉजी उपकरण और Corning Laser Technologies से अत्यधिक सटीक, स्वचालित लेज़र ग्लास-कटिंग मशीनें प्रदान करता है।

पूरे वर्ष 2023 के लिए, Corning ने GAAP बिक्री $12.6 बिलियन दर्ज की, जो 11% घट गई। 

AR-रेडी ऑप्टिकल समाधान का भविष्य

ऑगमेंटेड रियलिटी में हमारी दृष्टि और देखने के तरीके को नाटकीय रूप से सुधारने की क्षमता है। स्मार्ट कॉन्टैक्ट लेंस की दुनिया बढ़ रही है, और Samsung, Sony, और Google जैसी कंपनियों ने इसमें महत्वपूर्ण R&D संसाधन निवेश किए हैं। 

Samsung की भागीदारी स्मार्ट कॉन्टैक्ट लेंस का निर्माण को से चर्चा की गई है 2016 से, जब कंपनी ने स्मार्ट कॉन्टैक्ट लेंस पर पेटेंट के लिए आवेदन किया। अटकलों के अनुसार, पेटेंट दायर किया गया था एक स्मार्ट कॉन्टैक्ट लेंस तकनीक के लिए जो पहनने वाले की आँखों में छवियों को प्रोजेक्ट कर सके। दक्षिण कोरिया के एक वैज्ञानिक द्वारा निर्मित, इस फाइलिंग केन्द्रित थी AR संगतता के पहलू के आसपास, जहाँ लेंस में एक छोटा डिस्प्ले, कैमरा, और एंटीना था। यह वास्तविक दुनिया के ऊपर कंप्यूटर-जनित छवियों को सुपरइम्पोज़ कर सकता था। रिपोर्टों के अनुसार, सेंसर को पलक झपकाकर नियंत्रित किया जा सकता था, और पहनने वाला पलक झपकाकर फोटो ले सकता था। 

AR की सफलता,कि यह अधिक संवेदनशील और इमर्सिव बन रहा है, काफी हद तक उसके ऑप्टिकल फीचर्स के क्षेत्र में होने वाले नवाचारों पर निर्भर करेगी। 

भविष्य में ऐसे लेंस शामिल होंगे जहाँ उपयोगकर्ता अपने दृश्य क्षेत्र पर जानकारी को सहजता से ओवरले कर सकेंगे। जानकारी का प्रकार कुछ भी हो सकता है, जैसे नेविगेशन विवरण, अनूदित विदेशी भाषाएँ, या वास्तविक समय अपडेट। AR कॉन्टैक्ट लेंस का एक और महत्वपूर्ण लाभ यह होगा कि वे दृष्टि बाधित व्यक्तियों के लिए एक परिवर्तनकारी समाधान प्रदान कर सकते हैं। 

हालांकि, इस सेवा को सबसे कुशल तरीके से प्रदान करने के लिए लेंस को वस्तुओं की पहचान, चेहरों की पहचान, और श्रव्य संकेत प्रदान करने में और सुधार करना होगा। 

अगली पीढ़ी के AR कॉन्टैक्ट लेंस सुविधा और पोर्टेबिलिटी के समाधान के क्षेत्र में स्पष्ट विजेता के रूप में उभरेगा। वे हेडसेट को हल्का और पहनने में अधिक आरामदायक बनाएंगे। अगली पीढ़ी के लेंस का एक और पहलू जो उन्हें सफल बनाएगा, वह यह है कि वे केवल दृष्टि सुधार से आगे बढ़कर कई मॉनिटरिंग फीचर्स को शामिल करेंगे।

ये मॉनिटर किए गए पैरामीटर, जिनमें बायोमार्कर शामिल हैं, AR को स्वास्थ्य देखभाल और निदान के क्षेत्र में फलने-फूलने में मदद करेंगे। 

हालांकि, डेवलपर्स को अपने समाधान विकसित करते समय कुछ महत्वपूर्ण पहलुओं का ध्यान रखना चाहिए। लेंस को गोपनीयता संबंधी चिंताओं को सक्रिय और सक्षम तरीके से संबोधित करना चाहिए। उन्हें यह सुनिश्चित करना चाहिए कि संभावित जोखिम क्षेत्रों और महत्वपूर्ण जानकारी के दुरुपयोग को न्यूनतम किया जाए। तभी AR हमारे दैनिक जीवन का हिस्सा बन पाएगा। 

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