Stworzono „soczewki płynne”, które potrafią zmieniać ogniskową w 70 milisekund – czy to oznacza przełom w zakresie powiększania obrazu w zestawach słuchawkowych XR

Na zakończonej w czerwcu wystawie Augmented World Expo (AWE) startup o nazwie Oxford Optical Labs (OOL) wzbudził duże zainteresowanie dzięki swojej technologii przestrajalnych soczewek płynnych.

Technologia ta jest uważana za kluczowy element realizacji przyszłych zestawów słuchawkowych ze zmiennym ogniskiem i daje nadzieję na pełne rozwiązanie konfliktu między konwergencją a akomodacją – od dawna problemem nękającym branżę VR/AR.

Przedstawiamy najnowocześniejszą technologię: płynną soczewkę „zmieniającą kształt”.

Podstawową technologią firmy OOL jest system soczewek płynnych z możliwością regulacji ostrości, nad którym pracujemy od ponad dwudziestu lat. W przeciwieństwie do tradycyjnych soczewek szklanych, soczewka ta składa się z elastycznej membrany wypełnionej cieczą. Zmieniając nacisk wywierany na określone punkty soczewki, można precyzyjnie dostosować jej parametry optyczne, umożliwiając korekcję krótkowzroczności, dalekowzroczności, a nawet astygmatyzmu w ramach jednej soczewki.

Na wystawie reporter na własnej skórze doświadczył obiektywu. Jego przednia część jest miękka w dotyku – przypomina wypełnioną wodą piłkę antystresową – a mimo to jest podobno bardzo trwała; badania laboratoryjne wykazały, że soczewki zachowują swoje właściwości przez ponad 15 lat. Ponadto płyn wewnętrzny jest nietoksyczny i bezpieczny. Jeszcze bardziej niezwykłe jest to, że właściwości optyczne obiektywu można szybko modyfikować za pomocą zewnętrznego urządzenia „deformującego”.

Reporter pokazał, jak parametry optyczne obiektywu zmieniają się natychmiast po jego zamocowaniu na pierścieniu magnetycznym o specyficznej wypukłej strukturze. Oznacza to, że pojedynczą soczewkę bazową można dostosować do różnych wymagań dotyczących dioptrii, po prostu wymieniając różne mocowania dociskowe.

Od korekty do powiększenia: strategia składająca się z trzech kroków

Ostateczną wizją firmy OOL jest stworzenie prawdziwie zmiennoogniskowego zestawu słuchawkowego, ale firma przyjmuje strategię krok po kroku:

Krok 1: Indywidualna usługa okularów.

Regulowane wkładki do soczewek są przeznaczone do obiektów publicznych, takich jak muzea i centra doświadczeń VR. Pracownicy po prostu używają specjalistycznego sprzętu do odczytywania danych optometrycznych użytkownika, a następnie regulują rozkład ciśnienia za pomocą precyzyjnych śrub na krawędziach soczewki; pozwala to na natychmiastowe dostosowanie soczewek do konkretnego użytkownika, eliminując konieczność przechowywania dużego zapasu soczewek zapasowych o różnych receptach.

Krok 2: Integracja z zestawami słuchawkowymi

Dzięki współpracy z producentami zestawów słuchawkowych, takimi jak Meta i Pico, soczewki płynne można bezpośrednio zintegrować z urządzeniami wyposażonymi w wbudowany, prosty mechanizm regulacji. W przyszłości użytkownicy będą mogli łatwo samodzielnie regulować dioptrię – podobnie jak ustawianie rozstawu źrenic – bez konieczności zakupu drogich soczewek magnetycznych.

Ostateczny cel: osiągnięcie dynamicznych możliwości zmiennoogniskowych.

Ma to na celu rozwiązanie konfliktu zbieżności i akomodacji w VR/AR, umożliwiając oczom użytkowników naturalne skupienie się na wirtualnych obiektach znajdujących się w różnych odległościach – tak jak miałoby to miejsce w świecie rzeczywistym. Dzięki temu wieloogniskowa wizja przedstawiona w prototypie Oculus Half-Dome staje się bliższa urzeczywistnienia.

Jak działa technologia zoomu? Wykorzystując „martwe punkty wizualne”.

Osiągnięcie dynamicznego powiększania wymaga ścisłej koordynacji pomiędzy technologią śledzenia wzroku i mechanizmem szybkiej regulacji obiektywu. System musi przewidzieć punkt końcowy ruchu gałek ocznych – w szczególności obiekt, na którym użytkownik ma się skupić – w czasie rzeczywistym. Następnie wykorzystuje „okres wygaszania” (zwykle przekraczający 100 milisekund) – podczas którego mózg tłumi sygnały wzrokowe, podczas gdy oko wykonuje sakadę – aby szybko ustawić soczewkę we właściwej pozycji w ciągu około 70 milisekund. Następuje dostrajanie, aby zapewnić precyzyjną ostrość, a cały proces musi być wystarczająco płynny, aby nie powodować dyskomfortu użytkownika.

Praktyczne doświadczenie: pomyślnie zweryfikowano prototyp ręcznego powiększania

Reporter przetestował prototyp AR zintegrowany z wyświetlaczem światłowodowym. W trybie ręcznym, sterowanym za pomocą miniklawiatury, obiektyw mógł wyraźnie skupić się na obiektach znajdujących się w bliskiej, pośredniej i dalekiej odległości, zachowując jednocześnie wyrazistość zarówno wirtualnych etykiet, jak i odpowiadających im obiektów fizycznych.

Pokazuje to techniczną wykonalność soczewek OOL do zastosowań zmiennoogniskowych AR.

Reporter zauważył jednak również, że obecny prototyp pozostaje bardzo prosty; prędkość powiększania jest znacznie niższa od docelowej wartości 70 milisekund, a operacji towarzyszy znaczny hałas mechaniczny. Od funkcjonalnego prototypu do dojrzałego produktu klasy konsumenckiej jeszcze daleka droga.

Perspektywy: Wyzwania i możliwości współistnieją

Technologia soczewek płynnych firmy OOL spełnia już wszystkie standardy ANSI, a jej perspektywy w dziedzinie przestrajalnych soczewek korekcyjnych są bardzo obiecujące — szczególnie w zastosowaniach B2B, w których występuje częsta rotacja użytkowników, gdzie jest ona bardzo atrakcyjna.

Jednak reporter pozostaje ostrożnym optymistą co do wykorzystania funkcji zmiennoogniskowych w zestawach słuchawkowych klasy konsumenckiej. Choć teoretycznie wykonalne, przekształcenie go w produkt produkowany masowo, który jest stabilny, niezawodny, cichy i opłacalny, może jeszcze zająć kilka lat. Ponadto stoi w obliczu konkurencji ze strony innych podejść technologicznych, takich jak elektronicznie sterowane soczewki ciekłokrystaliczne.

W każdym razie demonstracja firmy OOL na targach AWE niewątpliwie wskazuje ekscytujący kierunek dla branży XR. Ta najnowocześniejsza technologia, pochodząca z Oksfordu w Wielkiej Brytanii, stale dąży do celu, jakim jest uczynienie doświadczeń wizualnych w świecie wirtualnym bardziej naturalnymi i skoncentrowanymi na człowieku.

Źródło: Planeta VRAR