70ミリ秒で焦点距離を切り替えられる「液体レンズ」が開発―これはXRヘッドセットのズームインの画期的な兆候か

6 月に閉幕した拡張世界博覧会 (AWE) では、オックスフォード オプティカル ラボ (OOL) という名の新興企業が、調整可能な液体レンズ技術で大きな注目を集めました。

この技術は、可変焦点機能を備えた将来のヘッドセットを実現するための重要なコンポーネントと考えられており、VR/AR 業界を悩ませている長年の問題である両眼輻輳と調節の矛盾を完全に解決することが期待されています。

最先端技術の公開: 「形状を変える」液体レンズ

OOL の中核技術は、20 年以上開発が続けられている焦点調整可能な液体レンズ システムです。従来のガラスレンズとは異なり、このレンズは液体で満たされた柔軟な膜で構成されています。レンズの特定の点に加える圧力を変更することで、光学パラメータを正確に調整でき、1 つのレンズ内で近視、遠視、さらには乱視の矯正が可能になります。

記者は展示会でこのレンズを直接体験した。フロントセクションは、水を張ったストレスボールに似た柔らかな手触りでありながら、耐久性が非常に高いと言われています。研究所でのテストでは、レンズが 15 年以上性能を維持していることが証明されています。また、内部の液体は無毒で安全です。さらに注目すべき点は、外部の「デフォーマ」デバイスを使用してレンズの光学特性を迅速に変更できることです。

レポーターは、レンズを特定の隆起構造を備えた磁気リングにスナップすると、レンズの光学パラメータがどのように瞬時に変化するかを実証しました。これは、異なる圧力アタッチメントを交換するだけで、単一のベースレンズをさまざまな視度要件を満たすように適合できることを意味します。

修正から拡大まで: 3 ステップの戦略

OOL の最終的なビジョンは、真の可変焦点ヘッドセットを作成することですが、同社は段階的な戦略を採用しています。

ステップ 1: カスタマイズされたメガネのサービス。

調整可能なレンズインサートは、博物館や VR 体験センターなどの公共の場向けに提供されています。スタッフは特殊な機器を使用してユーザーの検眼データを読み取り、レンズの端にある精密ネジで圧力分布を調整するだけです。これにより、レンズを特定のユーザーに即座に適応させることができ、さまざまな度数のスペアレンズを大量に在庫しておく手間が省けます。

ステップ 2: ヘッドセットへの統合

Meta や Pico などのヘッドセット メーカーと提携することで、内蔵のシンプルな調整機構を備えた液体レンズをデバイスに直接統合できます。将来的には、ユーザーは高価な磁気レンズを購入することなく、瞳孔間距離を設定するのと同じように、自分で視度を簡単に調整できるようになるかもしれません。

最終目標: 動的な可変焦点機能を実現します。

これは、VR/AR における両眼輻輳と調節の競合を解決し、ユーザーの目が現実世界と同じように、さまざまな距離にある仮想オブジェクトに自然に焦点を合わせられるようにすることを目的としています。これにより、Oculus Half-Dome プロトタイプで実証された可変焦点視覚が現実に近づきます。

ズームテクノロジーはどのように機能しますか? 「視覚的な死角」を活用することで。

動的なズームを実現するには、視線追跡技術と迅速なレンズ調整機構の間の緊密な調整が必要です。システムは、目の動きの終点、特にユーザーが注視しようとしているオブジェクトをリアルタイムで予測する必要があります。次に、「ブランキング期間」（通常は 100 ミリ秒を超える）（目がサッカードを行っている間、脳が視覚信号を抑制する期間）を利用して、レンズを約 70 ミリ秒以内に正しい位置に迅速に調整します。正確な焦点を確保するために微調整が続きますが、ユーザーに不快感を与えないようにプロセス全体が十分にスムーズである必要があります。

実践体験: 手動ズームのプロトタイプが正常に検証されました

記者は光導波路ディスプレイと統合された AR プロトタイプをテストしました。ミニキーボードを介して制御される手動モードでは、レンズは近距離、中間距離、遠距離にあるオブジェクトに明確に焦点を合わせることができ、仮想ラベルとそれに対応する物理オブジェクトの両方の鮮明さを同時に維持できます。

これは、AR 可変焦点アプリケーションに対する OOL レンズの技術的実現可能性を示しています。

しかし、記者は、現在のプロトタイプは依然として非常に初歩的なものであるとも指摘した。ズーム速度は目標の 70 ミリ秒に遠く及ばず、動作には大きな機械ノイズが伴います。機能的なプロトタイプから成熟した消費者向け製品に至るには、まだ長い道のりがあります。

展望: 課題と機会が共存する

OOL の流体レンズ技術はすでにすべての ANSI 規格を満たしており、調整可能な処方レンズの分野におけるその見通しは非常に有望であり、特にユーザーの入れ替わりが頻繁な B2B アプリケーションでは大きな魅力を持っています。

しかし、記者は消費者向けヘッドセットでの可変焦点機能の実現については、慎重ながらも楽観的な見方をしている。理論的には実現可能ですが、これを安定性、信頼性、静音性、コスト効率の高い大量生産製品に変えるには、まだ数年かかる可能性があります。さらに、電子制御液晶レンズなど他の技術的アプローチとの競争にも直面している。

いずれにせよ、AWE での OOL のデモンストレーションは、間違いなく XR 業界にとってエキサイティングな方向性を示しています。英国オックスフォード発のこの最先端テクノロジーは、仮想世界での視覚体験をより自然で人間中心のものにするという目標に向かって着実に進歩しています。

出典: VRAR プラネット