Meningkatkan Realitas Tertambah dengan Lensa Generasi Berikutnya

Salah satu sekolah desain daring terbesar di dunia, Interaction Design Foundation, mendefinisikan Augmented reality sebagai ‘sebuah pengalaman di mana desainer meningkatkan bagian dunia fisik pengguna dengan masukan yang dihasilkan komputer.’ IBM, salah satu perusahaan pionir yang selalu memperkenalkan kami pada bentuk teknologi revolusioner baru, melihat dan mempelajari AR sebagai ‘integrasi informasi digital secara real-time ke dalam lingkungan pengguna.’ 

Definisi-definisi ini membuktikan bahwa Augmented Reality tidak lain adalah lompatan radikal, yang melibatkan persepsi sangat imajinatif tentang apa yang dapat diberikan teknologi kepada kita serta solusi yang dibangun secara rumit untuk mewujudkan persepsi tersebut menjadi kenyataan. 

Membuat augmented reality menjadi proposisi yang efektif dan efisien di lapangan memerlukan banyak faktor yang bekerja dengan baik. Penyatuan dunia digital dan fisik harus bebas gangguan dan mulus. Interaksi harus terjadi secara real-time, dan identifikasi objek virtual serta nyata dalam antarmuka tiga dimensi harus akurat. 

Selama bertahun‑tahun, peneliti dan tim proyek teknologi inovatif telah bekerja tanpa henti untuk menyempurnakan faktor-faktor ini. Penelitian baru telah menimbulkan banyak kegembiraan di bidang ini. Ilmuwan telah menciptakan lensa paling tipis di planet ini, yang diaktifkan oleh eksiton, yang dapat digunakan pada kacamata AR masa depan. Pada segmen berikut, kami menyelami lebih dalam penelitian ini. 

Lensa Berbasis Eksiton: Yang Paling Tipis di Bumi

Sekelompok peneliti dari University of Amsterdam dan Stanford University, California, telah memanfaatkan satu lapisan tungsten disulfida (WS2) untuk mengembangkan lensa datar yang lebar setengah milimeter namun hanya setebal 0.0000006 milimeter, atau 0,6 nanometer. Parameter ini menjadikan lensa tersebut yang paling tipis di bumi. 

Selain menggunakan material yang sangat tidak biasa untuk membuat lensa, lensa ini juga merupakan pengecualian dalam cara kerjanya. Sementara lensa normal mengandalkan bentuk melengkungnya untuk membelokkan dan memfokuskan cahaya, lensa datar setebal tiga atom ini memanfaatkan efek kuantum. 

Berbeda dengan lensa biasa, lensa ini memanfaatkan fenomena difraksi alih-alih refraksi. Mereka terdiri dari cincin konsentris WS2 dengan celah di antaranya untuk memfokuskan cahaya melalui difraksi. Jarak antar cincin dan ukuran mereka menentukan panjang fokus lensa. 

Untuk membuat fokus menjadi efisien, lensa ini bergantung pada efek kuantum dalam WS2. West Texas A&M University Associate Professor of Physics Christopher S. Baird mendefinisikan efek kuantum sebagai efek yang tidak ‘diprediksi dengan tepat oleh fisika klasik, tetapi diprediksi dengan tepat oleh teori kuantum.’ Fisika klasik melihat ‘materi’ sebagai sesuatu yang terdiri dari partikel-partikel kecil yang padat.

“Oleh karena itu, setiap kali kita membuat bagian-bagian materi berperilaku seperti gelombang, kita sedang menunjukkan efek kuantum.”

– Profesor Baird

Superkonduktivitas, misalnya, adalah efek kuantum makroskopik. Dalam kasus ini, efek kuantum bekerja untuk memungkinkan material menyerap dan memancarkan kembali cahaya secara efisien pada panjang gelombang tertentu. Akibatnya, lensa memiliki kemampuan bawaan yang membantu kinerjanya lebih baik pada panjang gelombang tersebut. 

Jika kita mencoba memahami peran efek kuantum lebih baik, efek tersebut berfungsi sebagai peningkatan di mana WS2 menyerap cahaya dengan mengirimkan elektron ke tingkat energi yang lebih tinggi. Ketidakhadiran elektron bermuatan negatif meninggalkan lubang bermuatan positif dalam kisi atom. Lubang ini tetap bergabung dengan elektron melalui gaya elektrostatik tarik-menarik yang bekerja di antara keduanya. Pembentukan elektron, lubang dalam kisi, dan gaya yang bekerja di antara keduanya dikenal sebagai ‘eksiton.’ Pada panjang gelombang cahaya tertentu yang dipancarkan oleh eksiton, lensa ini mencapai puncak efisiensi yang jelas.

Jorik van de Groep, salah satu penulis makalah, telah menjelaskan dengan baik mengapa lensa ini dapat membantu AR membuat kemajuan lebih lanjut. Seperti yang dijelaskan Jorik:

“Lensa dapat digunakan dalam aplikasi di mana pandangan melalui lensa tidak boleh terganggu, tetapi sebagian kecil cahaya dapat diambil untuk mengumpulkan informasi. Ini membuatnya sempurna untuk kacamata yang dapat dipakai, seperti untuk realitas tertambah.”

Para peneliti sedang berusaha meningkatkan solusi dan membuatnya lebih efisien dengan mencoba lapisan optik yang lebih kompleks dan multifungsi. Dalam solusi ini, fungsi dapat disesuaikan secara listrik. Salah satu manfaat bekerja dengan eksiton adalah bahwa, karena mereka sangat sensitif terhadap kerapatan muatan material (ukuran akumulasi muatan listrik dalam bidang tertentu), penerapan tegangan membantu mengubah indeks bias material.

Secara keseluruhan, percobaan dan hasilnya dapat memberikan dampak revolusioner pada AR dan penggunaan lensa pada perangkat AR. Sejak awal, ilmuwan telah bereksperimen dengan kualitas lensa AR, karena mereka merupakan alat interaktif penting bagi pengguna untuk berinteraksi dengan ruang yang melampaui realitas. Beberapa tahun lalu, percobaan terobosan serupa menghasilkan pengujian di lapangan untuk lensa kontak pintar berbasis AR pertama.

Klik di sini untuk daftar perusahaan maverick yang mendefinisikan ulang frontier AR/VR.

Lensa Kontak Pintar Berbasis AR Pertama di Dunia

Pada tahun 2022, Mojo Vision, sebuah perusahaan yang mengklaim menjadi pelopor dalam memimpin masa depan teknologi Micro-LED, mengumumkan peluncuran Mojo Lens, lensa kontak Augmented Reality pertama di dunia. Itu merupakan peningkatan dari prototipe Mojo Lens yang sepenuhnya mandiri yang awalnya diluncurkan pada tahun 2020. 

Prototipe tersebut dilengkapi dengan tampilan MicroLED 14.000 piksel per inci dengan diameter > 0,5 mm dan pitch piksel 1,8 mikron. Pada saat itu, dianggap sebagai tampilan terkecil dan terpadat di dunia untuk konten dinamis. Selain itu, dilengkapi akselerometer, giroskop, dan magnetometer yang dikonfigurasi khusus untuk memfasilitasi pelacakan gerakan mata secara kontinu. Namun, lensa tersebut mengharuskan pengguna mengenakan prosesor ARM di leher, yang dapat memungkinkan relay nirkabel informasi ke lensa dan kembali ke komputer yang melacak gerakan mata.

Antara 2022 dan 2024, Mojo Lens terus berinovasi dalam teknologi dan produknya untuk menawarkan tampilan dinamis yang mencapai 28.000 piksel per inci. Teknologi inti kini melibatkan perangkat micro-LED biru yang efisien pada skala sub-µm dan tinta quantum dot berefisiensi tinggi, sementara sistem tampilan didasarkan pada pilar-pilar backplane CMOS yang dioptimalkan, pengikatan wafer-ke-wafer, dan optik mikro-lensa khusus. 

Dengan menggunakan mikro-lensa Mojo, dengan diameter yang sesuai dengan pitch piksel yang ditempatkan di atas pemancar uLED yang jauh lebih kecil, dimungkinkan untuk mengirimkan hingga 5 kali lebih banyak fluks cahaya ke pupil masuk gelombang AR tipikal dibandingkan tampilan konvensional.

Sementara solusi Mojo Lens menjadi pelopor tren, raksasa teknologi besar telah menginvestasikan penelitian dan sumber daya signifikan untuk membangun solusi tampilan AR kelas atas dan mutakhir.

#1. 3M

Salah satu entitas global yang telah melakukan pekerjaan fenomenal dalam mengembangkan solusi optik canggih untuk perangkat AR/VR adalah 3M. Solusi optiknya mendukung headset yang menawarkan visual imersif dengan kualitas optimal yang secara mulus menggabungkan dunia virtual dan fisik. 

Salah satu keajaiban teknologi yang menjadi dasar pengembangan sebagian besar lensa mutakhir 3M adalah paradigma optik terlipat atau optik pancake. Dalam paradigma ini, teknologi melipat jalur optik, menghasilkan gambar tajam dengan bidang pandang (FOV) yang luas dan perangkat yang lebih tipis secara keseluruhan. 

Lensa 3M HARP, yang memenangkan Society of Display Component of the Year 2022, mengintegrasikan polarizer reflektif birefringen untuk menghasilkan eyepiece kompak, mid-FOV, dan optik wide-FOV untuk tampilan kepala-mount menggunakan optik terlipat dalam konfigurasi lensa. 

3M menggunakan lensa HARP dalam prototipe headset Pegatron untuk menghasilkan modul lensa yang 50% lebih tipis dibandingkan headset yang menggunakan modul lensa Fresnel, menghasilkan headset secara keseluruhan yang 40% lebih tipis. 

Lensa tersebut memastikan jarak yang lebih kecil antara tampilan dan mata pengguna, yang menghasilkan penggunaan plastik dan berat keseluruhan yang lebih sedikit. 

MTF, atau modulation transfer function, diukur untuk menilai kemampuan sistem lensa mempertahankan kontras suatu objek saat diimajinasikan. Lensa 3M HARP menunjukkan MTF yang dapat diterima untuk piksel sekecil 9 mikron. 3M mengklaim sedang mengerjakan solusi AR untuk berbagai aplikasi dan industri.

Untuk tahun fiskal 2023, pendapatan tahunan 3M sebesar $32.68 billion, peningkatan yang signifikan dibandingkan angka 2022 sebesar $34.23 billion. 

#2. Corning

Pemain global terkemuka lainnya yang mengklaim memiliki ‘keahlian tak tertandingi dalam ilmu kaca, ilmu keramik, dan fisika optik dengan kemampuan manufaktur dan rekayasa yang mendalam’ telah menciptakan reputasi dalam mengembangkan solusi berbasis kaca mutakhir untuk perangkat realitas tertambah/ campuran (AR/MR).

Corning adalah perusahaan pertama yang menawarkan wafer kaca ultra-datar, dengan indeks bias tinggi untuk pembuat perangkat AR/MR terkemuka. Dalam mengembangkan solusinya, Corning memanfaatkan desain berbasis waveguide. 

Manfaat desain berbasis waveguide adalah mereka memudahkan pembuatan perangkat AR yang lebih ramping dan ringan. Waveguide ini memanfaatkan kaca ultra-datar dengan indeks bias tinggi untuk mengoptimalkan kualitas gambar dan menyediakan eye box yang besar, menghasilkan pengalaman pengguna yang jauh lebih baik dalam hal kualitas imersi. Selain solusi tersebut, Corning juga menawarkan teknologi manufaktur perangkat AR/MR kepada pelanggan yang tertarik pada produksi volume tinggi perangkat AR/MR. Corning menyediakan instrumen metrologi keflat-an kelas terbaik dari Corning Tropel dan mesin pemotong kaca laser otomatis yang sangat presisi dari Corning Laser Technologies.

Untuk tahun penuh 2023, Corning mencatat penjualan GAAP sebesar $12.6 billion, turun 11%. 

Masa Depan Solusi Optik Siap AR

Augmented reality memiliki potensi untuk secara drastis meningkatkan cara kita memandang dan melihat. Dunia lensa kontak pintar sedang berkembang, dan perusahaan seperti Samsung, Sony, dan Google telah menginvestasikan sumber daya R&D penting di dalamnya. 

Keterlibatan Samsung dalam pembuatan lensa kontak pintar telah dibahas sejak 2016, ketika perusahaan mengajukan paten untuk lensa kontak pintar. Menurut laporan spekulatif, paten diajukan untuk teknologi lensa kontak pintar yang dapat memproyeksikan gambar ke mata pemakainya. Diciptakan oleh seorang ilmuwan di Korea Selatan, pengajuan berfokus pada kompatibilitas AR, di mana lensa memiliki tampilan kecil, kamera, dan antena. Ia dapat menumpangkan gambar yang dihasilkan komputer di atas dunia nyata. Dilaporkan, sensor dapat dikendalikan dengan berkedip, dan pemakai dapat mengambil foto dengan mengedipkan mata. 

Keberhasilan AR, dalam hal menjadi lebih sensitif dan imersif, akan sangat bergantung pada inovasi yang terjadi di bidang fitur optiknya. 

Masa depan akan melibatkan lensa di mana pengguna dapat dengan nyaman memiliki informasi yang ditumpangkan pada bidang pandang mereka. Jenis informasi dapat apa saja, mulai dari detail navigasi hingga terjemahan bahasa asing hingga pembaruan real-time. Manfaat signifikan lain dari lensa kontak AR adalah kemampuannya menawarkan solusi transformatif bagi individu dengan gangguan penglihatan. 

Namun, memberikan layanan ini dengan cara paling efisien memerlukan lensa untuk meningkatkan kemampuan dalam mengidentifikasi objek, mengenali wajah, dan memberikan petunjuk suara. 

Lensa kontak AR generasi berikutnya akan muncul sebagai pemenang jelas dalam ruang yang berhubungan dengan kenyamanan dan portabilitas solusi. Mereka akan membuat headset lebih ringan dan lebih nyaman dipakai. Aspek lain dari lensa generasi berikutnya yang akan membuatnya berkembang adalah bahwa mereka melampaui peningkatan penglihatan dan mengintegrasikan berbagai fitur pemantauan.

Parameter yang dipantau ini, termasuk biomarker, akan membantu AR berkembang di bidang kesehatan dan diagnostik. 

Namun, pengembang harus memperhatikan beberapa aspek penting saat mengembangkan solusi mereka. Lensa harus secara proaktif dan kompeten menangani masalah privasi. Mereka harus memastikan bahwa potensi risiko dan penyalahgunaan informasi penting diminimalkan. Hanya dengan begitu AR akan menjadi bagian dari kehidupan sehari-hari kita. 

Klik di sini untuk daftar saham AR & VR teratas yang dapat dipertimbangkan.