Pagpapahusay ng Augmented Reality gamit ang Susunod na Henerasyon ng mga Lente

Isa sa pinakamalaking online na paaralan ng disenyo sa buong mundo, ang Interaction Design Foundation, ay naglalarawan ng Augmented reality bilang ‘isang karanasan kung saan pinapahusay ng mga taga-disenyo ang mga bahagi ng pisikal na mundo ng mga gumagamit gamit ang input na nilikha ng computer.’ Ang IBM, isa sa mga nangungunang kumpanya na palaging nagdadala sa atin ng mga bagong anyo ng teknolohiyang nagbabago ng laro, aynakikita at pinag-aaralan ang AR bilang ang ‘real-time na pagsasama ng digital na impormasyon sa kapaligiran ng gumagamit.’ 

Pinatutunayan ng mga depinisyong ito na ang Augmented Reality ay hindi bababa sa isang radikal na paglukso, na kinabibilangan ng lubos na malikhaing pag-unawa sa kung ano ang maaaring ibigay sa atin ng teknolohiya at masalimuot na mga solusyong binuo upang gawing realidad ang mga pag-unawang iyon. 

Ang paggawa ng augmented reality na epektibo at mahusay na proposisyon ay nangangailangan ng maraming salik na gumana nang maayos. Ang pagsasama ng digital at pisikal na mga mundo ay dapat walang glitch at tuluy-tuloy. Dapat mangyari ang mga interaksyon sa real-time, at ang pagkilala sa mga virtual at totoong bagay sa tatlong-dimensional na mga interface ay dapat tumpak. 

Sa paglipas ng mga taon, ang mga mananaliksik at mga pangkat ng proyektong teknolohikal ay walang humpay na nagtrabaho upang mapabuti ang mga salik na ito. Ang bagong pananaliksik ay nagdulot ng malaking kasabikan sa larangang ito. Lumikha ang mga siyentipiko ng pinakamanipis na lente sa planeta, pinagana ng mga exciton, na maaaring magamit sa mga susunod na AR glasses. Sa sumusunod na bahagi, sisilipin natin nang mas malalim ang pananaliksik na ito. 

Exciton-Enabled Lens: Ang Pinak-manipis sa Daigdig

Isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa University of Amsterdam at Stanford University, California, ay gumamit ng isang solong patong ng tungsten disulfide (WS2) upang makabuo ng patag na lente na kalahating milimetro ang lapad ngunit 0.0000006 milimetro, o 0.6 nanometro, ang kapal. Ang mga sukat na ito ang nagbigay sa lente ng titulo bilang pinakamanipis sa daigdig. 

Bukod sa paggamit ng isang lubos na kakaibang materyal para sa paggawa ng mga lente, ang lente ay kakaiba rin sa paraan ng pag-andar nito. Habang ang mga karaniwang lente ay umaasa sa kanilang kurbadong hugis upang yumuko at magtuon ng liwanag, ang tatlong-atom na makapal na patag na lente na ito ay gumagamit ng mga quantum effect. 

Hindi tulad ng karaniwang mga lente, ginagamit ng mga lente na ito ang phenomenon ng diffraction sa halip na refraction. Binubuo ang mga ito ng mga concentric na singsing ng WS2 na may mga puwang sa pagitan upang ituon ang liwanag sa pamamagitan ng diffraction. Ang distansya sa pagitan ng mga singsing at ang kanilang laki ang nagtatakda ng focal length ng lente. 

Upang maging epektibo ang pagtuon, ang mga lente ay umaasa sa mga quantum effect sa loob ng WS2. Si Christopher S. Baird, Associate Professor of Physics sa West Texas A&M University, tinukoy ang quantum effects bilang mga epekto na hindi ‘tamang napipredict ng klasikong pisika, ngunit tama ang napipredict ng quantum theory.’ Ang klasikong pisika ay nakikita ang ‘matter’ bilang isang bagay na binubuo ng maliliit, solidong mga particle.

“Kaya, sa tuwing pinapagana natin ang mga piraso ng matter na kumilos tulad ng mga alon, ipinapakita natin ang isang quantum effect.”

– Propesor Baird

Ang superconductivity, halimbawa, ay isang macroscopic quantum effect. Sa kasong ito, ang mga quantum effect ay tumutulong upang payagan ang materyal na epektibong sumipsip at muling maglabas ng liwanag sa tiyak na mga wavelength. Bilang resulta, ang lente ay may nakapaloob na kakayahan na tumutulong dito na gumana nang mas mahusay para sa mga wavelength na iyon. 

Kung susubukan nating unawain nang mas mabuti ang papel ng mga quantum effect, ito ay gumagana bilang isang pagpapahusay kung saan ang WS2 ay sumisipsip ng liwanag sa pamamagitan ng pagpapadala ng isang electron sa mas mataas na antas ng enerhiya. Ang pagkawala ng negatibong kargadong electron ay nag-iiwan ng positibong kargadong butas sa atomic lattice. Ang butas na ito ay nananatiling magkasama sa electron sa pamamagitan ng isang kaakit-akit na electrostatic na puwersa na gumagana sa pagitan nila. Ang pagbuo ng electron, ang butas sa lattice, at ang puwersang gumagana sa pagitan nila ay kilala bilang isang ‘exciton.’ Sa tiyak na mga wavelength ng liwanag na inilalabas ng mga exciton, nakakamit ng mga lente ang malinaw na tuktok sa kanilang kahusayan. 

Si Jorik van de Groep, isa sa mga may-akda ng papel, ay maayos na ipinaliwanag kung bakit maaaring makatulong ang mga lente na ito sa karagdagang pag-unlad ng AR. Ayon kay Jorik:

“Ang lente ay maaaring magamit sa mga aplikasyon kung saan ang tanaw sa lente ay hindi dapat maistorbo, ngunit isang maliit na bahagi ng liwanag ay maaaring kunin upang mangolekta ng impormasyon. Ginagawa nitong perpekto ito para sa mga nasusuot na salamin, tulad ng para sa augmented reality.”

Sinusubukan ng mga mananaliksik na i-upgrade ang solusyon at gawing mas epektibo ito sa pamamagitan ng pagsubok ng mas kumplikado at multi-functional na mga optical coating. Sa mga solusyong ito, maaaring i-adjust nang elektrikal ang mga function. Isa sa mga benepisyo ng pagtatrabaho gamit ang mga exciton ay na, dahil napaka-sensitibo nila sa charge density ng isang materyal (ang sukat para sa pag-iipon ng electric charge sa isang partikular na larangan), ang pag-aaplay ng boltahe ay tumutulong magbago ng refractive index ng materyal.

Sa kabuuan, ang eksperimento at ang mga resulta nito ay maaaring magkaroon ng game-changing na epekto sa AR at sa paggamit ng mga lente sa mga AR device. Mula pa sa simula, ang mga siyentipiko ay nagsasagawa ng eksperimento sa kalidad ng mga AR lente, dahil sila ay mahalagang interactive tools para sa mga gumagamit upang makipag-ugnayan sa mga espasyo na lampas sa realidad. Ilang taon na ang nakalipas, isang katulad na makasaysayang eksperimento ang nagresulta sa on-ground testing para sa kauna-unahang AR-based smart contact lens.

I-click dito para sa listahan ng mga kumpanyang mapangahas na muling nagtatakda ng hangganan ng AR/VR.

Ang Kauna-unahang AR-Based Smart Contact Lens

Noong 2022, inanunsyo ng Mojo Vision, isang kumpanyang nag-aangkin na nangunguna sa hinaharap ng Micro-LED technology, ang paglulunsad ng Mojo Lens, ang kauna-unahang Augmented Reality contact lens sa buong mundo. Ito ay isang upgrade ng ganap na self-contained na prototype ng Mojo Lens na orihinal na inilunsad noong 2020. 

Ang prototype ay may 14,000 pixel-per-inch MicroLED display na may sukat na > 0.5 mm sa diameter na may 1.8-micron pixel pitch. Noon, ito ay itinuturing na pinakamaliit at pinakamadensong display sa mundo para sa dynamic na nilalaman. Dagdag pa rito, mayroon itong custom-configured na accelerometer, gyroscope, at magnetometer upang mapadali ang tuloy-tuloy na pagsubaybay sa galaw ng mata. Gayunpaman, kinakailangan ng lente na magsuot ng ARM processor sa paligid ng leeg ng gumagamit, na maaaring magbigay ng wireless relay ng impormasyon papunta sa lente at pabalik sa mga computer na sumusubaybay sa galaw ng mata.

Sa pagitan ng 2022 at 2024, patuloy na nag-innovate ang Mojo Lens sa teknolohiya at mga produkto nito upang mag-alok ng dynamic na display na umabot sa 28,000 pixels per inch. Ang pangunahing teknolohiya ngayon ay kinabibilangan ng epektibong blue micro-LED devices sa sub-µm scale at high-efficiency quantum dot ink, habang ang display system ay nakasalalay sa mga haligi ng isang optimized CMOS backplane, wafer-to-wafer bonding, at custom micro-lens optics. 

Sa paggamit ng Mojo micro-lens, na may diameter na tumutugma sa pixel pitch na inilalagay sa itaas ng mas maliit na uLED emitter, posible na maghatid ng hanggang 5 beses na mas maraming light flux sa entrance pupil ng tipikal na AR waveguides kumpara sa mga karaniwang display.

Habang ang solusyon ng Mojo Lens ay isang trendsetter, ang malalaking higanteng teknolohiya ay nag-iinvest ng malalaking pananaliksik at mapagkukunan upang bumuo ng high-end, cutting‑edge na mga solusyon sa pagtingin ng AR.

#1. 3M

Isa sa mga pandaigdigang entidad na gumawa ng kahanga-hangang trabaho sa pag-develop ng advanced optical solutions para sa mga AR/VR device ay ang 3M. Ang mga optical solution nito ay sumusuporta sa mga headset na nag-aalok ng immersive visuals ng pinakamainam na kalidad na tuluy-tuloy na pinagsasama ang virtual at pisikal na mga mundo. 

Isa sa mga teknolohikal na kababalaghan kung saan nagde-develop ang 3M ng karamihan sa mga cutting‑edge na lente nito ay ang paradigma ng folded optics o pancake optics. Sa paradigmang ito, nililiko ng teknolohiya ang optical path, na nagreresulta sa malinaw na imahe na may malawak na field of view (FOV) at mas manipis na kabuuang device. 

Ang 3M HARP lens, na nanalo ng 2022 Society of Display Component of the Year, ay nag-integrate ng birefringent reflective polarizer upang lumikha ng compact, mid‑FOV eyepieces at wide‑FOV optics para sa head‑mounted displays gamit ang folded optics sa configuration ng lente. 

Ginamit ng 3M ang HARP lens sa isang Pegatron prototype headset upang lumikha ng 50% mas manipis na lens module kumpara sa isang headset na gumagamit ng Fresnel lens module, na nagresulta sa 40% mas manipis na kabuuang headset. 

Tiniyak ng lente ang mas maikling distansya sa pagitan ng display at mata ng gumagamit, na nagdulot ng mas kaunting plastik at timbang. 

Ang MTF, o modulation transfer function, ay sinusukat upang tasahin ang kakayahan ng isang lens system na mapanatili ang contrast ng isang bagay habang ito ay nai‑image. Ipinakita ng 3M HARP lens ang katanggap‑tanggap na MTF para sa mga pixel na kasing liit ng 9 microns. Ang 3M ay nagsasabing nagtatrabaho ito sa mga AR solution para sa iba’t ibang aplikasyon at industriya.

Para sa taong pananalapi 2023, ang taunang kita ng 3M ay $32.68 bilyon, isang kapansin‑pansing pagtaas mula sa $34.23 bilyon noong 2022. 

#2. Corning

Isa pang nangungunang pandaigdigang manlalaro na nag-aangkin ng ‘walang kapantay na kadalubhasaan sa glass science, ceramics science, at optical physics na may malalim na kakayahan sa pagmamanupaktura at engineering’ ay lumikha ng pangalan para sa sarili nito sa pag-develop ng cutting‑edge na glass‑based solutions para sa mga augmented/mixed (AR/MR) reality device.

Ang Corning ay unang kumpanya na nag‑alok ng ultra‑flat, mataas na refractive index na glass wafers para sa mga nangungunang AR/MR device maker. Sa pag‑develop ng mga solusyon nito, ginamit ng Corning ang waveguide‑based na disenyo. 

Ang benepisyo ng waveguide‑based na disenyo ay ang katotohanang pinapadali nito ang paggawa ng AR device na mas sleek at magaan. Ang mga waveguide na ito ay gumagamit ng ultra‑flat glass na may mataas na refractive index upang i‑optimize ang kalidad ng imahe at magbigay ng malaking eye box, na nagreresulta sa napakalaking pinahusay na karanasan ng gumagamit pagdating sa immersive quality. Bukod sa mga solusyon, nag‑aalok din ang Corning ng AR/MR device manufacturing technologies sa mga customer na interesado sa high‑volume manufacturing ng AR/MR device. Nag‑aalok ang Corning ng best‑in‑class flatness metrology instruments mula sa Corning Tropel at napaka‑precise, automated laser glass‑cutting machines mula sa Corning Laser Technologies.

Para sa buong taong 2023, nagrehistro ang Corning ng GAAP sales na $12.6 bilyon, bumaba ng 11%. 

Ang Hinaharap ng mga Optical Solution na Handa sa AR

Ang augmented reality ay may potensyal na lubos na mapabuti ang paraan ng ating pag‑persepsyon sa paningin at pag‑tingin. Ang mundo ng mga smart contact lens ay lumalago, at ang mga kumpanyang tulad ng Samsung, Sony, at Google ay nag‑invest ng mahahalagang R&D resources dito. 

Ang pakikilahok ng Samsung sa paggawa ng mga smart contact lens ay napag‑usapan mula pa noong 2016, nang mag‑apply ang kumpanya para sa isang patent sa smart contact lenses. Ayon sa mga spekulatibong ulat, ang patent ay isinampa para sa teknolohiya ng smart contact lens na maaaring mag‑project ng mga imahe sa mata ng nagsusuot. Nilikha ng isang siyentipiko sa South Korea, ang filing ay nakatuon sa aspeto ng AR compatibility, kung saan ang lente ay may maliit na display, kamera, at antena. Maaari nitong i‑superimpose ang mga computer‑generated na imahe sa totoong mundo. Ayon sa ulat, ang mga sensor ay maaaring kontrolin sa pamamagitan ng pag‑pikit, at maaaring kumuha ng larawan ang nagsusuot sa pamamagitan ng pag‑wink. 

Ang tagumpay ng AR, sa usapin ng pagiging mas sensitibo at immersive, ay malaki ang pag‑asa sa mga inobasyon na nagaganap sa larangan ng mga optical feature nito. 

Ang hinaharap ay magsasangkot ng mga lente kung saan komportableng makakakita ang mga gumagamit ng impormasyon na nakapatong sa kanilang field of view. Ang uri ng impormasyon ay maaaring anumang bagay, mula sa mga detalye ng nabigasyon hanggang sa pagsasalin ng mga banyagang wika hanggang sa real‑time na mga update. Isa pang mahalagang benepisyo ng mga AR contact lens ay ang kanilang kakayahang mag‑alok ng isang transformative solution para sa mga taong may kapansanan sa paningin. 

Gayunpaman, ang pagbibigay ng serbisyong ito sa pinaka‑epektibong paraan ay mangangailangan na ang mga lente ay mag‑improve pa sa pagkilala ng mga bagay, pagkilala ng mga mukha, at pag‑alok ng mga audible cue. 

Ang susunod‑henerasyong AR contact lenses ay magiging malinaw na panalo sa espasyo na tumatalakay sa kaginhawahan at portability ng mga solusyon. Gagawing mas magaan at mas komportable ang mga headset. Isa pang aspeto ng susunod‑henerasyong mga lente na magpapalago sa kanila ay ang pag‑lagpas sa pagpapahusay ng paningin at pagsasama ng maraming monitoring feature.

Ang mga sinusubaybay na parameter na ito, na kinabibilangan ng mga biomarker, ay makakatulong sa AR na umunlad sa larangan ng pangangalaga sa kalusugan at diagnostics. 

Gayunpaman, dapat maging maingat ang mga developer sa ilang mahahalagang aspeto kapag nagde‑develop ng kanilang mga solusyon. Dapat harapin ng mga lente ang mga alalahanin sa privacy nang maagap at kompetente. Dapat nilang tiyakin na ang mga potensyal na lugar ng panganib at maling paggamit ng mahalagang impormasyon ay nababawasan. Sa ganitong paraan lamang magiging bahagi ng ating pang‑araw‑araw na buhay ang AR. 

I-click dito para sa listahan ng mga nangungunang AR at VR na stock na dapat isaalang-alang.