Siinä missä perinteiset näytöt mahdollistavat vain passiivisen katselun, lisätyn todellisuuden (AR) ja virtuaalitodellisuuden (VR) tekniikat antavat käyttäjille mahdollisuuden kokea laajennettua todellisuutta ja mukaansatempaavaa sisältöä. Se näkyy todellisen maailman päällä, muuttuu ja mukautuu liikkeeseen.
|
Artikkelin on kirjoittanut Tsuyoshi Komaki, joka toimii TDK:lla seuraavan sukupolven elektroniikkakomponenttien kehitysosaston johtajana. |
Fuji Chimera Research Instituten tuoreen maailmanlaajuisia elektroniikkamarkkinoita koskevan tutkimuksen mukaan älylaseja ja ns. silmikkonäyttöjä sisältävien videolaitteiden markkinoiden odotetaan kasvavan merkittävästi tulevina vuosina.
Markkinoilla on jo pelejä, joissa hahmot näkyvät todellisen ympäristön päällä älypuhelimissa. Samoin uusissa tietokoneiden grafiikkasimulaatiosovelluksissa voidaan sijoittaa huonekaluja huoneeseen ennen ostoa. AR- ja VR-tekniikoille on myös teollisia käytännön sovelluksia. Esimerkiksi tehtaissa älylaseja käyttäviä työntekijöitä voidaan ohjata työmenetelmiin tai museovieraat voivat saada digitaalista lisätietoa tietyistä näyttelyistä.
Perinteisissä AR-yhteensopivissa älylaseissa on optiikkamoduulit, jotka heijastavat laserelementtien tuottamaa valon kolmea pääväriä (RGB) linssiin ja peiliin. Nämä värit projisoidaan yhtenä valonsäteenä kuvan näyttämiseksi. Nämä moduulit vaativat useita komponentteja, mikä puolestaan tekee älylaseista kookkaampia.
Parantaakseen älylasien käytettävyyttä, ulkonäköä ja mukavuutta TDK keskittyi uuteen tekniikkaan, joka eliminoi linssin ja peilin tarpeen tehden optisesta moduulista huomattavasti pienemmän. Edistyksellisistä optisista tietoliikennetekniikoistaan tunnetun NTT:n kehittämä tasomainen aalto-ohjausteknologia (Planar Waveguide Technology) muodostaa optisia aaltoputkia, jotka ovat samanlaisia kuin kuituoptiikassa, mutta yhdistävät sen sijaan RGB-valonsäteet tasomaisen reitin kautta (kuva 1). Erittäin pieni lasermoduuli pystyy tuottamaan noin 16,2 miljoonan värin täysvärisen näytön.
Kuva 1. Tasomainen aalto-ohjausteknologia yhdistää laserelementtien säteilemän valon tasossa.
Tämän tekniikan yhdistäminen TDK:n erittäin tarkkoihin valmistustekniikoihin mahdollisti lopullisen optisen moduulin pienentämisen kymmenesosaan tyypillisestä koosta. Valmistustekniikka, jota käytettiin erittäin pienen laserelementin (leveys noin 100 μm) kiinnittämiseen ja kiillottamiseen pienelle levylle, johdettiin menetelmistä, jotka TDK on kehittänyt HDD-päiden tarkkuuskäsittelyyn. Lisäksi nanometrien kokoisten laserelementtien liittämiseen käytetyt tekniikat otettiin käyttöön valmistusprosessissa, jotka TDK on kehitettänyt HDD-lämpöavusteisten magneettisten tallennuspäiden valmistukseen.
Kuva 2. Perinteisen optiikkamoduulin (vasemmalla) vertailu uutta Planar Waveguide -tekniikkaa käyttävään moduuliin.
Uuden moduulin lähettämät lasersäteet visualisoidaan MEMS-peilille, heijastuu sitten linssistä ja projisoidaan suoraan verkkokalvolle (kuva 2). Suoraan silmän verkkokalvolle projisoidut kuvat ovat aina teräviä, minkä ansiosta kuvaa ei tarvitsee enää erikseen tarkentaa. AR-älylaseissa käytettynä kaikki elementit pysyvät tarkennettuina, mikä mahdollistaa realistisemman ja laadukkaamman AR-kokemuksen.
AR-älylasien tuolle puolen
AR-sovellusten lisäksi TDK:n kehittämä tekniikka soveltuu hyvin myös näön korjaamiseen. Lisäämällä kameran lasien nenäsillalle ja ohjaamalla videokuvat verkkokalvolle käyttäjät voivat saada täydellisen näön. Koska silmän dioptisten komponenttien, kuten sarveiskalvon ja kiteisen linssin olosuhteet eivät vaikuta tähän tekniikkaan, on tekniikalla mahdollista korjata likinäköisyyttä, kaukonäköisyyttä, hajataitteisuutta tai ikänäköä sairastavien ihmisten näköä helpommin.
Lisäksi tätä uutta teknologiaa käyttävät älylasit voisivat korvata älypuhelimet kokonaan tarjoamalla saman määrän informaatiota kuin nykyiset älypuhelimet. Näyttöteknologian kehittyessä nämä tulevaisuuden älylaitteet tulevat yleistymään nopeasti - muita mahdollisia sovelluksia ovat VR-yhteensopivat silmikkonäytöt ja erittäin kevyet, kannettavat projektorit.
Saksalaislähtöinen Ubitium on kehittänyt innovatiivisen prosessoriarkkitehtuurin, joka yhdistää eri suorittimien (CPU, GPU, DSP, FPGA) toiminnot yhteen siruun. Yrityksen mukaan tämä uusi RISC-V-arkkitehtuuriin perustuva ratkaisu mullistaa yli 50 vuotta vanhan suorittimien suunnittelun.
