Lichtgewicht AR-brillen brengen dagelijks gebruik dichter bij de realiteit

Een team van POSTECH-onderzoekers heeft zojuist een nieuwe methode onthuld om ultradunne, lichtgewicht Augmented Reality (AR)-brillen te creëren. De bijgewerkte aanpak kan helpen AR realistisch te maken voor dagelijks gebruik, waardoor een nieuw tijdperk van technologie in verschillende sectoren wordt ingeluid. Hier leest u hoe dit team de adoptie van AR naar nieuwe hoogten kan brengen in de komende jaren.

Wat is Augmented Reality en waarom is het belangrijk?

Augmented reality (AR) verwijst naar het combineren van de digitale en de echte wereld in een naadloze interface. Het concept bestaat sinds 1968, toen de Harvard‑computerwetenschapper Ivan Sutherland, ook wel de vader van computergraphics genoemd, zijn AR-head‑mounted display introduceerde.

Pas in 2008 verschenen de eerste commercieel beschikbare AR‑systemen. In dit geval koppelde een Duits reclamebureau de technologie aan een tijdschriftadvertentie die, wanneer voor een computercamera werd gehouden, de gebruiker in staat stelde het tijdschriftbeeld op het scherm te manipuleren.

Sinds die tijd heeft AR een enorme groei doorgemaakt in de productie-, entertainment‑ en militaire sectoren. Tegenwoordig vind je AR‑systemen overal. Van de headsets die door geavanceerde gevechtsvliegers worden gedragen tot populaire mobiele games zoals Pokémon GO, blijft AR‑technologie de manier waarop we met de wereld omgaan hervormen.

Hoe groot is de Augmented Reality‑markt in 2024?

Er is een sterke wens van fabrikanten om AR tot een alledaagse technologie te maken. Deze drang is zichtbaar in de groei van de markt. In 2024 bereikte de AR‑markt een waarde van $42,48 miljard. Volgens het nieuwste Immersive Entertainment—Global Strategic Business Report 2024 bedroeg de wereldwijde markt voor Immersive Entertainment $133,6 miljard in 2024. Indrukwekkend is dat de wereldwijde AR‑markt naar verwachting zal groeien met een samengestelde jaarlijkse groeisnelheid (CAGR) van 42,36 %. Dit groeipercentage betekent dat de markt tegen 2029 meer dan $248,38 miljard waard zal zijn.

Wat houdt alledaagse AR‑brillen tegen?

Ondanks de voorspelde groei en een gestage toename van fabrikanten, zijn er nog steeds veel problemen met de huidige AR‑systemen die moeten worden aangepakt voordat ze kunnen doorbreken. Ten eerste is de hoofdtoebehoren voor deze apparaten te omvangrijk en zwaar.

AR‑gebruikers kunnen het dagelijks gebruik niet echt ervaren omdat de apparaten gewoonweg te oncomfortabel zijn voor langdurig dragen. Stel je voor dat je smartwatch een pond zou wegen. De kans is klein dat je hem de hele dag zou dragen, of zelfs voor taken die fijne en precieze handbewegingen vereisen.

Hetzelfde scenario geldt voor AR‑systemen. Hun comfortniveau moet hun bruikbaarheid overtreffen. Mensen willen een lichtgewicht apparaat dat nauwelijks merkbaar is. De ideale vormfactor zou lijken op traditionele brillen en ongeveer even zwaar zijn.

Waarom waveguides een knelpunt vormen voor AR‑headsets

In de kern van de problemen van de AR‑markt ligt de manier waarop de technologie beelden weergeeft. De AR‑optiek maakt gebruik van waveguide‑lagen die chromatische dispersie ondersteunen en virtuele beelden naar uw oog leiden. Momenteel kunnen AR‑systemen een aparte waveguide‑laag per kleur vereisen. Hierdoor kunnen deze apparaten 3‑6 gestapelde glazen platen per oog hebben.
Bovendien hebben de apparaten multilayer‑grating couplers nodig om goed te functioneren. Helaas vereisen deze apparaten complexe fabricageprocessen die duur zijn en hooggekwalificeerde expertise vereisen, wat hun kosten verhoogt. Wanneer u deze kosten bekijkt, gecombineerd met het feit dat deze apparaten nog te zwaar zijn voor ergonomische hoofd‑mounted toepassingen, wordt duidelijk waar ingenieurs zich op moeten richten.

Kunnen metasurfaces AR‑ontwerpproblemen oplossen?

Een methode die enige interesse heeft gewekt, is het gebruik van metasurfaces. Metasurfaces zijn speciaal vervaardigde subgolflengte‑fotonic resonatoren. De resonatoren zijn zo ontworpen dat ze op bepaalde intervallen herhalen, waardoor ingenieurs onafhankelijk belangrijke aspecten kunnen aanpassen, waaronder amplitude, fase en polarisatie. Helaas heeft deze oplossing haar doelen niet bereikt vanwege factoren zoals lage efficiëntie, chromatische aberratie en slechte uniformiteit.

POSTECH’s doorbraak: achromatische metagratings voor AR

Met het besef van de behoefte aan meer geavanceerde AR‑systemen introduceerden professor Junsuk Rho en collega’s van POSTECH een productiemethode voor AR‑brillen die resultaten oplevert die even dun en licht zijn als gewone brillen op sterkte. Het rapport¹ Single-layer waveguide displays using achromatic metagratings for full-colour augmented reality, gepubliceerd in Nature Nanotechnology, gaat dieper in op hoe het team een single‑layer waveguide display kon creëren met achromatische metagratings in plaats van meerdere lenzen.

Bron – POSTECH (Pohang University of Science and Technology)