Augmented Reality (AR) Wirklichkeit werden lassen

Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR) haben in den letzten Jahren große Aufmerksamkeit in den Medien auf sich gezogen. Diese Technologien finden in zahlreichen Anwendungsbereichen breite Anwendung, darunter Spiele, Gesundheitswesen, Ausbildung, Ingenieurwesen, Architektur, Innenarchitektur, Tourismus, Verteidigung und sogar Produktmarketing. Doch bis heute haben VR und AR noch keinen wesentlichen Einfluss auf das Leben der meisten Menschen ausgeübt.

Die beiden Hauptgründe für diese Situation sind die Qualität und die Kosten von VR-/AR-Headsets. Konkret umfasst die Qualität Faktoren wie Bildhelligkeit, Auflösung, Sichtfeld sowie technische Eigenschaften wie Geschwindigkeit und Stromverbrauch. Darüber hinaus spielen praktische Aspekte wie Größe, Gewicht und Akkulaufzeit der Headsets eine wichtige Rolle. Was die Kosten betrifft, so müssen die Preise für die Headsets so weit gesenkt werden, dass sie für die Mehrheit der Verbraucher erschwinglich sind.

Die Herausforderungen für AR

Um Verbesserungen in all diesen Bereichen voranzutreiben, müssen noch zahlreiche technische Hürden überwunden werden. Im Vergleich zu VR-Headsets sind diese Herausforderungen für AR in der Regel größer. Lassen Sie uns daher zunächst einen Blick auf die genaue Bedeutung dieser Begriffe werfen. Die folgende Tabelle fasst diese Definitionen zusammen.

Ein wesentliches Merkmal von VR- und MR-Headsets ist, dass man direkt auf das Display blickt – das heißt, es befindet sich direkt vor den Augen des Betrachters. Dies ermöglicht den Einsatz relativ einfacher, herkömmlicher Beobachtungsoptiken, wie sie auch in Geräten wie Mikroskopen, Ferngläsern und Entfernungsmessern verwendet werden. Allerdings sind VR-Optiksysteme deutlich kleiner geworden.

Im Gegensatz dazu befindet sich das Display bei AR-Brillen nicht im Sichtfeld des Benutzers, sodass komplexe optische Komponenten erforderlich sind, um das Licht zum Auge des Benutzers umzulenken. Die Bildausgabe muss mit der direkten Wahrnehmung der Umgebung durch den Träger kombiniert werden, damit virtuelle Objekte so wirken, als befänden sie sich in der realen Welt. Die optischen Komponenten, die dies ermöglichen (in der Regel Strahlteiler oder Lichtleiter), sind wesentlich komplexer und präziser als die Linsen von VR-Headsets.

Zudem müssen computergenerierte Bilder in der realen Umgebung an der richtigen Position, im richtigen Abstand und in der richtigen Ausrichtung dargestellt werden. Dies erfordert, dass das Headset die Kopf- und Körperbewegungen des Benutzers kontinuierlich verfolgt und Größe, Position und Ausrichtung von Objekten in der realen Umgebung ermittelt. Zwar verfügen die meisten VR-Headsets bereits über gewisse Funktionen zur Verfolgung von Kopf- und Körperbewegungen, doch sind die Anforderungen in der AR in der Regel noch strenger. 

Coherent einen klaren Plan für die zukünftige Entwicklung von AR Coherent

Coherent engagiert sich seit jeher aktiv an der Entwicklung photonischer Lösungen, die die oben genannten Probleme von AR-Systemen lösen können. Unser Fokus liegt dabei auf drei funktionalen Komponenten von AR-Headsets: dem Displayprojektor (oder der Lichtquelle), dem optischen Koppler und dem Lichtsensor. 

Anzeige-Engine

Die meisten AR-Headsets nutzen MicroLED- oder Laserscanning-Lichtquellen.Coherent Schlüsseltechnologien in der MicroLED-Produktion bekannt. Konkretnutzen dieCoherent die Laser-Laminierungs-Technologie (LLO), um die MicroLEDs von den Saphir-Wachstumssubstraten zu trennen. Manchmal wird nach dem LLO-Verfahren zusätzlich die Laser-induzierte Vorwärtsübertragung (LIFT) mittels unseres UVtransfer-Systemsdurchgeführt (das auch LLO sowie Pixelreparatur/-trimmung ausführt). 

Coherent umfassende Fachkenntnisse Coherent der Herstellung von mikrooptischen Komponenten für Projektionsdisplays. Zu den interessantesten Komponenten zählt dabei ein Array aus „Superflächen“-Mikrolinsen, das zur Kollimation dient.

Metasoberflächenlinsen nutzen Strukturen im Nanometerbereich, um die Wellenfront des einfallenden Lichts zu verändern. Diese Komponenten werden mit hoher Fertigungsgenauigkeit hergestellt und erfüllen die strengen Toleranzanforderungen von MicroLED-Arrays, wodurch das Licht der einzelnen Emitter kalibriert werden kann. Metasoberflächenlinsen sind flach und sehr dünn und lassen sich nahtlos in das Display-Modul integrieren. 

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Metaslinsen mittels Lithografie oder anderer Wafer-Technologien hergestellt werden können. Das bedeutet, dass eine Massenproduktion zu relativ geringen Kosten möglich ist. Daher eignet sich diese Technologie hervorragend für die Herstellung von AR-Brillen.

Coherent weitere optische Komponenten Coherent . Dazu gehören RGB-Kombinatoren für Laserstrahlscanner (LBS) oder Dünnschichtpolarisatoren für LCOS-Displays sowie verschiedene optische Beschichtungen, die auf unterschiedliche Glasarten aufgebracht oder in nahezu jede optische Baugruppe integriert werden können. 

Lichtbündler

Das Erfassen der Bildausgabe und deren Umleitung, sodass sie sich scheinbar mit der Umgebung überlagert, die der Träger direkt vor Augen hat, stellt möglicherweise die größte photonische Herausforderung bei der Entwicklung von AR-Headsets dar. Verschiedene Gruppen setzen derzeit zahlreiche hochinnovative Designkonzepte um, um dieses Ziel zu erreichen.Coherent zur Herstellung einiger dieser Geräte sowie die eigentlichen Gerätekomponenten selbstCoherent . 

Bei vielen Head-Mounted-Displays (HMDs) sind die Brillengläser als Wellenleiter aufgebaut. Sie leiten das vom Display (das sich im Rahmen befindet) kommende Licht zu den Augen des Benutzers. Der Wellenleiter verfügt über einen Eingangskoppler in der Nähe der Anzeigeeinheit und einen Ausgangskoppler in der Mitte der Linse. Diese Ausgangskoppler sind als Oberflächenwellenleiter (SLG) oder holografische optische Elemente (HOE) ausgeführt. 

Aufzeichnung von HOE in photopolymeren Materialien mittels Laser. Konkret werden für diesen Prozess drei Laserquellen (rot, grün und blau) verwendet. Wie bei anderen Formen der Holografie müssen die für diese Technik verwendeten Laserquellen einfrequenzig sein, eine lange Kohärenzlänge aufweisen, eine hohe Betriebsstabilität besitzen und vorzugsweise eine hohe Ausgangsleistung liefern (um die Belichtungszeit so kurz wie möglich zu halten).Coherent Genesis und Verdi Laser verfügen über all diese Eigenschaften und sind daher die ideale Wahl für die Aufzeichnung von HOE.

Coherent eine Vielzahl unterschiedlicher Lichtkombinator-Komponenten Coherent , darunter auch die Linsenmaterialien selbst. Einige führende AR-Unternehmen prüfen derzeit den Einsatz von optischen Kristallen für Linsen als Alternative zu Glas. Der Brechungsindex von Kristallmaterialien kann bis zu 2,3 oder mehr betragen.Dies erweitert das Sichtfeld und ermöglicht die Übertragung aller drei Farben über einen einzigen Wellenleiter, anstatt der zwei oder drei Wellenleiter, die bei der Verwendung von Glas erforderlich wären. Dies trägt dazu bei, das Gewicht von AR-Brillen zu reduzieren und dem Nutzer ein noch intensiveres Erlebnis zu bieten. 

Lichtsensor

Coherent einer der führenden Hersteller von laserbasierten Tiefen- oder 3D-Sensorkomponenten und -modulen. Insbesondere findenunsere Hochleistungs-VCSEL-Lichtquellen(Einzelemitter und Arrays) breite Anwendung in beliebten Smartphones. Zu diesen Lichtquellen gehören auch Arrays für Time-of-Flight- (TOF) oder Strukturlicht-Tiefensensormodule.Darüber hinaus können wir unsere VCSEL-Arrays mit unseren Beugungs- oder Superflächen-Komponenten kombinieren, um eine gleichmäßige Flutlichtbeleuchtung oder Punktmuster zu erzeugen. Wir entwickeln und fertigen zudem Laser-Treiber-ICs und können all diese Komponenten in ultrakompakte Module integrieren. Unsere Photonik-Experten wissen, dass bei der 3D-Sensorik für AR-Anwendungen geringe Abmessungen und niedriger Stromverbrauch entscheidende Faktoren sind.

AR- und VR-Headsets sollen sich zu den nächsten wichtigen Geräten im Bereich der Unterhaltungselektronik und des Internets entwickeln.Coherent ein äußerst umfassendes Portfolio an photonikbasierten Technologien für die Herstellung von AR-Brillen. Dies ermöglicht es uns, Innovationen in diesem Bereich zu unterstützen (insbesondere durch die Bereitstellung von Fertigungswerkzeugen und Komponenten), sodass ultrakompakte, stromsparende und leistungsstarke Geräte eine entscheidende Rolle beim breiten Markterfolg spielen können. 

Erfahren Sie mehr über die AR-Technologie Coherent .

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