Lette AR‑briller bringer daglig bruk nærmere virkeligheten

Et forskerteam ved POSTECH har presentert en ny metode for å lage svært tynne og lette briller for utvidet virkelighet (AR). Tilnærmingen kan gjøre AR-enheter mer praktiske i daglig bruk og åpne for nye bruksområder i flere sektorer. Her ser vi på hvordan forskningen kan bidra til økt bruk av AR i årene som kommer.

Hva er Augmented Reality og hvorfor er det viktig?

Augmented reality (AR) refererer til å blande den digitale og den virkelige verden i et sømløst grensesnitt. Konseptet har eksistert siden 1968, da Harvard-datavitenskapsmannen Ivan Sutherland, også kjent som faren til datagrafikk, først introduserte sin AR‑hodesett.

Det var ikke før i 2008 at de første kommersielt tilgjengelige AR‑systemene begynte å dukke opp. I dette tilfellet kombinerte et tysk reklamebyrå teknologien med en magasinannonce som, når den ble holdt foran et datakamera, tillot brukeren å manipulere magasinbildet på skjermen.

Siden den gang har AR opplevd enorm vekst innen produksjon, underholdning og militære sektorer. Du kan finne AR‑systemer overalt i dag. Fra headsetene som brukes av avanserte jagerpiloter, helt til populære mobilspill som Pokémon GO, fortsetter AR‑teknologi å omforme hvordan vi samhandler med verden.

Hvor stor er Augmented Reality‑markedet i 2024?

Det er et sterkt ønske blant produsenter om å gjøre AR til en hverdagslig teknologi. Dette presset kan sees i markedets vekst. I 2024 nådde AR‑markedet en verdi på $42,48 milliarder. Ifølge den siste Immersive Entertainment—Global Strategic Business Report 2024, var det globale markedet for Immersive Entertainment $133,6 milliarder i 2024. Imponerende nok er det globale AR‑markedet forutsagt å vokse med en sammensatt årlig vekstrate (CAGR) på 42,36 %. Denne vekstraten betyr at innen 2029 vil markedet være verdt over $248,38 milliarder.

Hva holder tilbake hverdagslige AR‑briller?

Til tross for den forventede veksten og en jevn økning i produsenter, er det fortsatt mange problemer med dagens AR‑systemer som må løses før de kan ta av. For det første er hodesettet for disse enhetene for klumpete og tungt.

Augmented Reality‑brukere kan ikke virkelig oppleve daglig bruk fordi enhetene er for ukomfortable for langvarig bruk. Forestill deg om smartklokken din veide ett pund. Det er liten sjanse for at du ville vurdere å ha den på hele dagen, eller selv for oppgaver som krever delikate og presise håndbevegelser.

Det samme gjelder for AR‑systemer. Komfortnivået må overgå nytteverdien. Folk ønsker en lett enhet som knapt merkes. Den ideelle formfaktoren ville vært som tradisjonelle briller og veie omtrent det samme.

Hvorfor er bølgledere en flaskehals for AR‑headset?

Kjernen i AR‑markedets problemer er måten teknologien viser bilder på. AR‑optikken bruker bølglederlag som hjelper til med kromatisk dispersjon, og leder virtuelle bilder til øyet ditt. For øyeblikket kan AR‑systemer kreve et eget bølglederlag for hver farge. Dermed kan disse enhetene ha 3–6 stablede glassplater i hvert øye.

I tillegg trenger enhetene flerlagsgitterkoblere for å fungere riktig. Dessverre krever disse enhetene komplekse fremstillingsprosesser som er kostbare og krever høy ekspertise, noe som øker kostnadene. Når du ser på disse kostnadene, kombinert med at enhetene fortsatt er for tunge for ergonomiske hodesett‑applikasjoner, er det lett å se hvor ingeniørene må fokusere.

Kan metasurface løse AR‑designutfordringer?

En metode som har fått noe interesse er bruk av metasurface. Metasurface er spesiallagde subbølgelengde‑fotontoner. Resonatorene er designet til å gjentas med bestemte intervaller, noe som gjør det mulig for ingeniører å uavhengig endre nøkkelparametere, inkludert amplitude, fase og polariseringsretning. Dessverre har denne løsningen ikke nådd sine mål på grunn av faktorer som lav effektivitet, kromatisk aberrasjon og dårlig uniformitet.

POSTECHs gjennombrudd: Akroniske metagitter for AR

Etter å ha erkjent behovet for mer avanserte AR‑systemer, introduserte professor Junsuk Rho og kolleger ved POSTECH en produksjonsprosess for AR‑briller som gir resultater så tynne og lette som vanlige briller med resept. Rapporten¹ Single-layer waveguide displays using achromatic metagratings for full-colour augmented reality, publisert i Nature Nanotechnology, går i dybden på hvordan teamet klarte å lage et enkeltlag bølglederdisplay ved bruk av akroniske metagitter i stedet for flere linser.

Ingeniørene kombinerer et enkeltlag bølgleder‑substrat med dispersjonsfrie koblere for å lage et par AR‑briller som kan håndtere alle farger i ett enkelt glasslag. Som en del av denne tilnærmingen måtte teamet gå over til en teknikk kalt akronisk metagitter. Denne strategien eliminerte behovet for flere lag, og reduserte produksjonskostnader, kompleksitet og tid.

Hvordan forskerne konstruerte et enkeltlag‑display

Ingeniørene utnyttet periodiske matriser av rektangulære nanostrukturer for å oppnå sine mål. Den spesiallagde overflaten er i stand til å diffraktere rødt, grønt og blått lys i samme retning. Som en del av denne tilnærmingen integrerte teamet nanoskalasium‑nitrat (Si₃N₄) i spesielt plasserte pilarer innen strukturen. Disse pilarene tillot ingeniørene å finjustere konstruksjonen etter behov.

Avanserte algoritmer forbedrer lyskontroll i AR‑briller

Teamet vendte seg mot en stokastisk topologi‑optimaliseringsalgoritme for å sikre at enheten oppnådde maksimal effektivitet. Designet tillot forskerne å styre lyset for å oppnå en akronisk propagasjonsvinkel innen det ene bølgleder‑substratet. Denne tilnærmingen gjorde det mulig for teamet å skape bærekraftige, høy‑kvalitets projiserte bilder.

Bedre ergonomi: 9 mm øyeboks‑fordel

En av de sentrale komponentene i enheten er øyeboksen. Ingeniørene måtte sikre at ergonomien og komfortnivået var utmerket. Derfor fastslo de at en større 9 mm øyeboks var den ideelle formen og størrelsen. De bemerket at den større øyeboksen ga konstant bildekvalitet og kunne opprettholde skarpheten, selv om brukeren så i forskjellige retninger.

Testing av den nye AR‑brilleprototypen

Teamet testet designene sine over flere dager. De klarte å lage full‑farge bilder som ga levende farger og presise bilder. Forskerne brukte en 500 µm tykk enkeltlag bølgleder som del av testene. Dette full‑farge AR‑bølglederdisplayet ga brukeren et lett, komfortabelt alternativ til forgjengerne.

Hva avslørte testene? Ytelse og visuell kvalitet

Testresultatene viste at den oppgraderte tilnærmingen fullt ut kunne gjenskape full‑farge bilder fra det ultralette designet. Den proprietære oppsettet bidro til å løse flere viktige begrensninger i tradisjonelle AR‑nær‑øy‑optiske design. For det første eliminerte den oppgraderte enheten farge‑uskarphet. I tillegg demonstrerte den overlegen uniformitet og ga et lysere displaybilde.

Hvorfor dette nye AR‑grensesnittet kan endre alt

Flere fordeler gjør det nye AR‑grensesnittet til en suksess. For det første reduserer det enhetens formfaktor og vekt, slik at en person kan ha AR‑hodeenheten på seg komfortabelt over lengre tid. Dette ultratynne og lette designet ble mulig fordi bølglederen kun målte en hundredel av diameteren til et menneskehår. Her er noen andre viktige fordeler som ikke bør overses.

Kvalitetsbilder

Det nye AR‑systemet gir bedre bildeskvalitet. Reduksjonen av bølgelengdelag bidro til å forbedre lysstyrke og kvalitet. Disse systemene må ikke ofre grafikk for å forbedre ergonomi. Merk at dette designet forbedrer alle aspekter samtidig som den totale vekten reduseres.

Produksjonskostnader

Produksjon av avanserte AR‑briller er en tidkrevende og kostbar oppgave. Siden flertallet av dagens briller krever 3–6 bølgledere per enhet, er kostnaden for å lage enhetene langt høyere enn for en enkelt bølggrating‑enhet. Disse ingeniørene introduserer en strømlinjeformet og enklere produksjonsprosess som gir bedre resultater.

Skalerbar

En annen viktig fordel er at oppsettet for de nye AR‑brillene er tilpassbart. Denne konfigurasjonen kan justeres for å støtte produksjon i stor skala. Denne tilnærmingen vil tillate flere produsenter å komme inn på markedet, og styrke konkurranse og innovasjon.

Når kan disse brillene nå markedet?

Det finnes mange bruksområder for denne teknologien. For det første introduserer studien neste generasjons AR‑display som kan integreres på tvers av et enormt spekter av industrier. Fra leger som bruker teknologien til å utføre komplekse operasjoner, til militære piloter som flyr forbi luftforsvar, helt til å finne de beste tilbudene i kjøpesenteret ditt, er disse systemene ment for avanserte bruksområder.

Tidslinje for AR‑grensesnitt

Ingen tidslinje er blitt nevnt av ingeniørene. Imidlertid gjør den enorme etterspørselen etter bedre AR‑grensesnitt, kombinert med bransjens imponerende vekstrate, det trygt å anta at denne teknologien vil nå markedet innen fem år. Teknologien for å gjennomføre oppgaven er allerede tilgjengelig, og produsenter er ivrige etter å senke prisene samtidig som de leverer bedre produkter til markedet.

Forskere på AR‑grensesnitt

Studien om AR‑grensesnitt ble presentert av Seokil Moon, Seokwoo Kim, Joohoon Kim, Chang‑Kun Lee og Junsuk Rho. Teamet har tidligere arbeidet med AR‑systemer, og denne siste oppgraderingen er kulminasjonen av år med forskning.

Det er verdt å merke seg at studien fikk støtte fra Samsung Research, POSCO (PKX ) Holdings N.EX.T Impact, Handels-, industri- og energiministeriets Alchemist‑prosjekt, Ministeriet for vitenskap og IKT sitt Global Convergence Research Support Program, samt Mid‑Career Researcher Program.

Neste steg: Partnerskap for kommersialisering av AR

Det er stort kommersialiseringspotensial når man diskuterer de oppgraderte AR‑grensesnittene. Disse systemene kan en dag bli like vanlige som mobiltelefonen din. Derfor søker ingeniørene nå industrielle og produksjonspartnere for å hjelpe med å bringe konseptet inn i produksjon.

Kommersielle aktører posisjonert til å dra nytte av AR‑innovasjon

AR‑markedet er en konkurransedyktig sektor som fortsetter å se flere produsenter og designere komme inn i feltet. Det voksende markedet er et direkte resultat av økt etterspørsel fra forbrukere etter avanserte AR‑produkter.

Etter hvert som flere selskaper svarer på disse kravene, er det lett å se at noen firmaer fortsetter å lede konkurransen. Her er ett selskap som har utmerket markedsposisjon og evnen til å integrere de nyeste funnene fra AR‑studien for å styrke bunnlinjen

Advanced Micro Devices, Inc. 

Advanced Micro Devices Inc. (AMD ) gikk inn i markedet i 1969 som en chip‑produsent. Denne oppstartsbedriften fra Silicon Valley ble grunnlagt av Jerry Sanders for å støtte mer avanserte og raskere datasystemer. Siden lanseringen har AMD vokst til å bli ett av de ledende navnene innen chipproduksjon og AR‑sektoren.

I dag er AMD kjent for sine avanserte prosessorer som støtter høyytelses‑databehandling, visualiseringsteknologier og forbedret grafikk. I tillegg fortsetter selskapet å utvide sin posisjon innen AR‑markedet. For øyeblikket spiller det en betydelig rolle i AR‑industrien, og leverer avanserte chips for å støtte neste generasjons applikasjoner.

AMD er ett av de største navnene i teknologisektoren. Det har for tiden strategiske partnerskap med ulike konglomerater. For eksempel er AMD‑chips det som driver Sony sin PlayStation 5 og Microsofts Series X|S spillkonsoller.

Denne posisjonen har hjulpet AMD med å sikre en markedsverdi på $166,75 milliarder sammen med en verdsettelse på $164,17 milliarder. For øyeblikket har selskapets aksje en etterfølgende PE‑ratio på 75,08 og en fremover‑PE‑ratio på 24,28. Ifølge selskapets registre har AMD oppnådd en omsetning på $27,75 milliarder og tjent $2,23 milliarder i fortjeneste i år. De som søker et anerkjent selskap med fotfeste i den voksende AR‑sektoren bør vurdere å gjøre mer research på AMD.

Avsluttende tanker: Å bringe AR inn i dagliglivet

Det er interessant å se hvordan teknologi som en gang virket som science‑fiction nå er på randen av å bli hverdagslige produkter. AR forbedrer dine evner betydelig og bidrar til å skape et mer kapabelt samfunn. For å oppnå disse målene må AR‑design først erobre grunnleggende menneskelige ønsker som komfort og pålitelighet. Hvis de kan oppnå disse målene, er det uendelig potensial for teknologien fremover.

Lær om andre kule AR og VR prosjekter nå.

Studier referert til:

^{1. Moon, S., Kim, S., Kim, J. et al. Single-layer waveguide displays using achromatic metagratings for full-colour augmented reality. Nat. Nanotechnol. (2025). https://doi.org/10.1038/s41565-025-01887-3} (MSFT )