Yeni Nesil Lenslerle Artırılmış Gerçekliği Geliştirmek

Dünyanın en büyük çevrimiçi tasarım okullarından biri olan Interaction Design Foundation, tanımlar Artırılmış Gerçeklik ‘tasarımcıların, kullanıcıların fiziksel dünyasının bölümlerini bilgisayar tarafından üretilen girdilerle geliştirdiği bir deneyim’ olarak. IBM, her zaman bizi yeni oyun değiştiren teknolojilerin biçimlerine tanıtan öncü şirketlerden biri, AR’yi şöyle görüyor ve inceliyor ‘dijital bilginin bir kullanıcının ortamına gerçek zamanlı entegrasyonu’.

Bu tanımlar, Artırılmış Gerçekliğin, teknoloji bize neler sunabileceğine dair son derece hayal gücü yüksek algıları ve bu algıları gerçeğe dönüştürmek için karmaşık çözümler içeren radikal bir atılımdan başka bir şey olmadığını kanıtlıyor.

Artırılmış gerçekliği sahada etkili ve verimli bir öneri haline getirmek, birçok faktörün sorunsuz çalışmasını gerektirir. Dijital ve fiziksel dünyaların bir araya gelmesi hatasız ve sorunsuz olmalıdır. Etkileşimler gerçek zamanlı gerçekleşmeli ve üç boyutlu arayüzlerde sanal ve gerçek nesnelerin tanımlanması doğru olmalıdır.

Yıllar içinde, araştırmacılar ve yenilikçi teknoloji proje ekipleri bu faktörleri mükemmelleştirmek için durmaksızın çalıştılar. Yeni araştırmalar bu alanda büyük heyecan yarattı. Bilim insanları, gelecekteki AR gözlüklerinde kullanılabilecek, eksitonlar sayesinde mümkün olan, gezegendeki en ince lensi yarattılar. Aşağıdaki bölümde bu araştırmaya daha derinlemesine dalacağız.

Eksiton Destekli Lens: Dünya üzerindeki En İnce Lens

Araştırmacıların bir grubu Amsterdam Üniversitesi ve Kaliforniya’daki Stanford Üniversitesi’nden, tek bir tungsten disülfür (WS2) tabakasını kullanarak yarım milimetre genişliğinde ancak sadece 0.0000006 milimetre, yani 0.6 nanometre kalınlığında bir düz lens geliştirdiler. Bu parametreler lensi dünyadaki en ince lens yapıyor dünya.

Lensin yapımında son derece alışılmadık bir malzeme kullanmanın yanı sıra, çalışma şekli de bir istisna oluşturuyor. Normal lensler ışığı bükmek ve odaklamak için kavisli şekillerine dayanırken, bu üç atom kalınlığındaki düz lens kuantum etkilerini kullanıyor.

Geleneksel lenslerin aksine, bu lensler kırınım fenomenini kırılma yerine kullanır. WS2’nin arasındaki boşluklarla birlikte konsantrik halkalardan oluşurlar ve ışığı kırınım yoluyla odaklarlar. Bu halkaların arasındaki mesafe ve boyutları lensin odak uzaklığını belirler.

Odaklamayı verimli kılmak için, bu lensler WS2 içindeki kuantum etkilerine dayanır. West Texas A&M Üniversitesi Fizik Yardımcı Profesörü Christopher S. Baird kuantum etkilerini, klasik fizik tarafından ‘tam olarak tahmin edilemeyen, ancak kuantum teorisi tarafından doğru tahmin edilen’ etkiler olarak tanımlar klasik fizik tarafından ‘tam olarak tahmin edilemeyen, ancak doğru tahmin edilen kuantum teorisi tarafından.’ Klasik fizik, ‘madde’yi küçük, katı parçacıklardan oluşan bir şey olarak görür.

“Bu nedenle, madde parçacıklarını dalga gibi davranmaya zorladığımız her an, bir kuantum etkisi gösteriyoruz.”

– Profesör Baird

Süperiletkenlik, örneğin, makroskobik bir kuantum etkisidir. Bu durumda, kuantum etkileri, malzemenin belirli dalga boylarında ışığı verimli bir şekilde absorbe edip yeniden yaymasını sağlar. Sonuç olarak, lens bu dalga boyları için daha iyi çalışmasını sağlayan yerleşik bir yeteneğe sahiptir. 

Kuantum etkilerinin rolünü daha iyi anlamaya çalışırsak, bu bir geliştirme olarak çalışır; WS2 ışığı, bir elektronu daha yüksek enerji seviyesine göndererek absorbe eder. Negatif yüklü elektronun yokluğu, atomik kafes içinde pozitif yüklü bir delik bırakır. Bu delik, elektronla elektrostatik çekim kuvvetiyle bir arada kalır. Elektron, kafes içindeki delik ve aralarındaki kuvvetin oluşumu ‘eksiton’ olarak bilinir. Eksitonlar tarafından yayılan belirli dalga boylarında, bu lensler verimliliklerinde belirgin bir zirve yakalar.

Makalenin yazarlarından Jorik van de Groep, bu lenslerin AR’nin daha da ilerlemesine nasıl yardımcı olabileceğini iyi açıkladı. Jorik şöyle açıklıyor:

“Lens, görüşün bozulmaması gereken, ancak ışığın küçük bir kısmının bilgi toplamak için kullanılabildiği uygulamalarda kullanılabilir. Bu, artırılmış gerçeklik gibi giyilebilir gözlükler için mükemmel kılar.”

Araştırmacılar, çözümü daha karmaşık ve çok işlevli optik kaplamalar deneyerek geliştirmeye ve daha verimli hâle getirmeye çalışıyorlar. Bu çözümlerde fonksiyonlar elektriksel olarak ayarlanabilir. Eksitonlarla çalışmanın faydalarından biri, çok hassas bir şekilde bir malzemenin yük yoğunluğuna (belirli bir alandaki elektrik yükünün birikiminin ölçüsü) duyarlı olmalarıdır; bir voltaj uygulamak, malzemenin kırılma indisindeki değişikliği tetikler.

Genel olarak, deney ve sonuçları AR ve AR cihazlarındaki lens kullanımı üzerinde oyun değiştirici bir etki yaratabilir. Başlangıçtan beri, bilim insanları AR lenslerinin kalitesi üzerinde deneyler yapıyorlar, çünkü bu lensler kullanıcıların gerçekliği aşan alanlarla etkileşime girmesi için kritik etkileşim araçlarıdır. Birkaç yıl önce, benzer çığır açan bir deney, ilk AR tabanlı akıllı kontakt lensin sahada test edilmesine yol açtı.

AR/VR sınırını yeniden tanımlayan cesur şirketlerin listesini görmek için buraya tıklayın.

İlk AR Tabanlı Akıllı Kontakt Lens

2022’de, Mikro-LED teknolojisinin geleceğine öncülük ettiğini iddia eden Mojo Vision, dünyanın ilk Artırılmış Gerçeklik kontakt lensi olan Mojo Lens’in lansmanını duyurdu. Bu, şirketin 2020’de ilk kez piyasaya sürdüğü tamamen kendi içinde barındıran Mojo Lens prototipinin bir yükseltmesiydi.

Prototip, çapı > 0,5 mm ve 1,8 mikron piksel aralığına sahip 14.000 piksel/inç MicroLED ekranla geldi. O zamanlar, dinamik içeriği desteklemek için dünyanın en küçük ve en yoğun ekranı olarak sayılıyordu. Ayrıca, sürekli göz hareketi takibini kolaylaştırmak için özel yapılandırılmış bir ivmeölçer, jiroskop ve manyetometreye sahipti. Ancak, lens kullanıcının boynunda bir ARM işlemci taşımasını gerektiriyordu; bu, bilgi akışının lens ve göz hareketini izleyen bilgisayarlara kablosuz olarak iletilmesini sağlıyordu.

2022 ile 2024 arasında, Mojo Lens teknolojisini ve ürünlerini yenileyerek 28.000 piksel/inç’e ulaşan dinamik ekranlar sundu. temel teknoloji artık şunları içeriyor sub-µm ölçeğinde verimli mavi mikro-LED cihazları ve yüksek verimli kuantum nokta mürekkebi, iken ekran sistemi, optimize edilmiş bir CMOS arka plan, wafer-to-wafer bağlama ve özel mikro-lens optiği temelleri üzerine kuruludur. 

Mojo mikro-lensi, piksel aralığına eşit çapta ve çok daha küçük bir uLED ışık kaynağının üzerine yerleştirildiğinde, geleneksel ekranlara kıyasla tipik AR dalga kılavuzlarının giriş pupiline 5 kat daha fazla ışık akısı sağlamak mümkündür.

Mojo Lens çözümü bir trend belirleyici olsa da, büyük teknoloji devleri yüksek kaliteli, son teknoloji AR görüntüleme çözümleri geliştirmek için önemli araştırma ve kaynak yatırımları yapmaktadır.

#1. 3M

AR/VR cihazları için gelişmiş optik çözümler geliştirmede olağanüstü çalışmalar yapan küresel bir kuruluş 3M’dir. Optik çözümleri sanal ve fiziksel dünyaları sorunsuz bir şekilde birleştiren, optimum kalitede sürükleyici görseller sunan kulaklıkları destekler. 

3M’nin en keskin lenslerini geliştirdiği teknolojik harikalar arasında katlanmış optik ya da pankek optik paradigması yer alıyor. Bu paradigmada, teknoloji optik yolu katlayarak geniş bir görüş alanı (FOV) ve daha ince bir cihaz sağlıyor. 

2022 Yılının Görüntü Bileşeni Topluluğu Ödülü’nü kazanan 3M HARP lens, katlanmış optik lens konfigürasyonunda başa takılan geniş-FOV optikleri ve orta-FOV gözlükleri üretmek için bir çift kırılma polarizatörü entegre etti. 

3M, HARP lensini Pegatron prototip kulaklığında, Fresnel lens modülü kullanan bir kulaklığa göre %50 daha ince bir lens modülü üretmek için kullandı ve bu da genel olarak %40 daha ince bir kulaklık ortaya çıkardı. 

Lens, ekran ile kullanıcının gözü arasındaki mesafeyi azalttı, bu da toplam plastik ve ağırlığın azalmasına yol açtı. 

MTF, yani modülasyon transfer fonksiyonu, bir lens sisteminin bir nesnenin kontrastını görüntüleme sırasında koruma yeteneğini ölçmek için kullanılır. 3M HARP lens, 9 mikron kadar küçük pikseller için kabul edilebilir MTF gösterdi. 3M, çeşitli uygulama ve sektörler için AR çözümleri üzerinde çalıştığını iddia ediyor.

2023 mali yılı için, 3M’nin yıllık geliri 32,68 milyar dolar olup, 2022 rakamı 34,23 milyar dolara göre belirgin bir artış göstermiştir.

#2. Corning

Cam bilimi, seramik bilimi ve optik fizikte ‘eşsiz uzmanlık’ ve derin üretim ve mühendislik yeteneklerine sahip olduğunu iddia eden bir diğer önde gelen küresel oyuncu, artırılmış/karışık (AR/MR) gerçeklik cihazları için son teknoloji cam tabanlı çözümler geliştirmede kendine bir isim yapmıştır.

Corning, önde gelen AR/MR cihaz üreticileri için ultra-düz, yüksek kırılma indisli cam levhalar sunan ilk şirketti. Çözümlerini geliştirirken, Corning dalga kılavuz tabanlı tasarımları kullandı. 

Dalga kılavuz tabanlı tasarımların faydası, AR cihazlarının daha şık ve hafif inşa edilmesini sağlamalarıdır. Bu dalga kılavuzları, yüksek kırılma indisli ultra-düz camı kullanarak görüntü kalitesini optimize eder ve büyük bir göz kutusu sağlar, bu da sürükleyici kalitenin kullanıcı deneyimini büyük ölçüde artırır. Çözümlerin yanı sıra, Corning ayrıca yüksek hacimli AR/MR cihaz üretimiyle ilgilenen müşterilere AR/MR cihaz üretim teknolojileri sunmaktadır. Corning, Corning Tropel’den en iyi sınıf düzlem ölçüm aletleri ve Corning Laser Technologies’den son derece hassas, otomatik lazer cam kesme makineleri sunar.

2023 tam yılı için, Corning GAAP satışlarını 12,6 milyar dolar olarak kaydetti, %11 azaldı.

AR-Ready Optik Çözümlerin Geleceği

Artırılmış gerçeklik, görme ve algılamamızı köklü bir şekilde iyileştirme potansiyeline sahiptir. Akıllı kontakt lens dünyası büyüyor ve Samsung, Sony ve Google gibi şirketler bu alana kritik Ar-Ge kaynakları yatırdı. 

Samsung’ın akıllı kontakt lens üretimi konusundaki katılımı, 2016’dan beri tartışılıyor; şirket o yıl akıllı kontakt lensler için bir patent başvurusunda bulundu. Spekülatif raporlara göre, patent, gözün içine görüntüler projekte edebilen bir akıllı kontakt lens teknolojisi için yapılmış. Güney Koreli bir bilim insanı tarafından oluşturulan bu başvuru, AR uyumluluğu etrafında odaklanmış; lensin içinde küçük bir ekran, kamera ve anten bulunuyordu. Gerçek dünyaya bilgisayar tarafından üretilen görüntüler bindirilebiliyordu. Sensörlerin göz kırpma ile kontrol edilebileceği ve kullanıcının göz kırparak fotoğraf çekebileceği belirtilmişti.

AR’nin daha duyarlı ve sürükleyici hâle gelmesi, büyük ölçüde optik özellikler alanındaki yeniliklere bağlı olacaktır. 

Gelecek, kullanıcıların görüş alanına rahatça bilgi yerleştirebilecekleri lensleri içerecek. Bilgi, navigasyon detaylarından yabancı dil çevirilerine, gerçek zamanlı güncellemelere kadar her şey olabilir. AR kontakt lenslerinin bir diğer önemli faydası, görme engelli bireyler için dönüştürücü bir çözüm sunabilmesidir. 

Bunun en verimli şekilde sunulabilmesi, lenslerin nesne tanıma, yüz tanıma ve işitsel ipuçları sağlama konularında daha da geliştirilmesini gerektirecek. 

Gelecek nesil AR kontakt lensleri, konfor ve taşınabilirlik açısından çözümler sunan alanda açık bir kazanan olarak ortaya çıkacak. Bu lensler, başlıkları daha hafif ve daha rahat hâle getirecek. Bir diğer yönü ise, sadece görme iyileştirmesiyle sınırlı kalmayıp bir dizi izleme özelliği de içermeleri. 

Biyobelirteçleri içeren bu izlenen parametreler, AR’nin sağlık ve tanı alanında gelişmesine yardımcı olacak. 

Bununla birlikte, geliştiriciler çözümlerini geliştirirken birkaç hayati noktaya dikkat etmelidir. Lensler, gizlilik endişelerini proaktif ve yetkin bir şekilde ele almalıdır. Potansiyel risk ve kritik bilgilerin kötüye kullanım alanlarını en aza indirmelidirler. Ancak ancak AR günlük hayatımızın bir parçası haline gelebilir. 

Değerlendirmeniz için en iyi AR & VR hisse senetlerinin listesine buradan ulaşabilirsiniz.