VividQ와 Dispelix, 웨어러블 AR을 위한 3D 홀로그램 기술 개발

VividQ증강 현실 게임을 위한 홀로그램 디스플레이 기술 제조업체인 , 도파관 디자이너와 협력 디스펠릭스 새로운 3D 홀로그램 이미지 기술을 만들기 위해.

회사들은 불과 2년 전만 해도 이 기술이 거의 불가능하다고 말했습니다. 그들은 그들이 디자인하고
사용자 환경 내에서 동시 가변 깊이 3D 콘텐츠를 정확하게 표시할 수 있는 “도파관 결합기”를 제조했습니다. 처음으로 사용자는 디지털 콘텐츠를 실제 세계에 배치하고 자연스럽고 편안하게 상호 작용할 수 있는 몰입형 AR 게임 경험을 즐길 수 있습니다. 이 기술은 AR 헤드셋이나 스마트 글래스와 같은 웨어러블 장치에 사용될 수 있습니다.

두 회사는 또한 대량 생산 준비를 위한 새로운 3D 도파관 기술을 개발하기 위한 상업적 파트너십의 형성을 발표했습니다. 이를 통해 헤드셋 제조업체는 AR 제품 로드맵을 지금 시작할 수 있습니다.

지금까지 Magic Leap, Microsoft HoloLens, Vuzix 등과 같은 헤드셋을 통해 본 초기 증강 현실 경험은 고정된 초점 거리 또는 한 번에 하나의 초점 거리에서 2D 입체 이미지를 생성합니다. 이것은 종종 사용자에게 눈의 피로와 메스꺼움을 유발하고 필요한 몰입형 3차원 경험을 제공하지 않습니다. 예를 들어 물체는 팔 길이에서 자연스럽게 상호 작용할 수 없으며 실제 세계 내에 정확히 배치되지 않습니다.

AR이 대중 시장에 채택되기 위해 필요한 유형의 몰입형 경험을 제공하기 위해 소비자는 충분한 시야와 10cm에서 광학적 무한대까지 동시에 모든 자연 거리에서 3D 이미지에 초점을 맞출 수 있는 기능이 필요합니다. – 같은 방식으로 물리적 물체에 자연스럽게 적용됩니다.

도파관 결합기는 소형 폼 팩터에 AR 이미지를 표시하는 업계에서 선호하는 방법입니다. 이 차세대 도파관 및 함께 제공되는 소프트웨어는 게임과 같은 3D 애플리케이션에 최적화되어 있으며, 이는 전 세계 소비자 브랜드가 시장의 잠재력을 최대한 활용할 수 있음을 의미합니다.

도파관(‘컴바이너’ 또는 ‘도파관 컴바이너’라고도 함)은 AR 헤드셋에 가볍고 전통적인 모양(즉, 일반 유리 렌즈처럼 보임) 프런트 엔드를 제공하며 널리 채택되기 위해 필요합니다. 폼 팩터의 이점 외에도 오늘날 시장에 나와 있는 도파관은 동공 복제라는 프로세스를 수행합니다. 즉, 작은 디스플레이 패널(일명 ‘아이박스’)에서 이미지를 가져와 뷰어의 눈 앞에 작은 이미지의 복사본 그리드를 만들어 효과적으로 더 크게 만들 수 있습니다. 단일 보기, 여러 보기를 만듭니다. 이는 AR 웨어러블을 인체공학적이고 사용하기 쉽게 만드는 데 필수적입니다.

작은 아이박스는 사용자의 동공과 정렬하기가 매우 어려우며 올바르게 정렬되지 않으면 눈이 이미지에서 쉽게 “떨어질” 수 있습니다. 사용자마다 IPD(Inter Pupillary Distance)가 달라져도 눈이 아이박스와 정확히 일치하지 않아 가상 이미지를 볼 수 없기 때문에 헤드셋을 사용자에게 정확하게 맞춰야 합니다.

이미지 크기(“아이박스” 또는 “출사동공”이라고 함)와 디스플레이의 시야(FoV) 사이에는 근본적인 균형이 있기 때문에 이 복제를 통해 광학 설계자는 아이박스를 매우 작게 만들 수 있습니다. FoV를 최대화하면서 시청자에게 크고 효과적인 이미지를 제공하는 복제 프로세스.

VividQ CEO Darran Milne은 “우리가 꿈꾸던 유형의 AR 경험을 만들 수 있는 기술에 대한 상당한 투자와 연구가 있었지만 기본적인 사용자 기대치조차 충족하지 못하기 때문에 부족했습니다.”라고 말했습니다. “이미 과대 광고를 많이 본 업계에서는 새로운 발명품이 더 비슷하다고 기각하기 쉬울 수 있지만 근본적인 문제는 항상 실제 세계에 배치된 3D 이미지를 표시하는 복잡성이었습니다. 적절한 시야와 넓은 범위의 IPD(동공간 거리 또는 사용자의 동공 사이의 공간)를 수용할 수 있을 만큼 충분히 큰 아이박스가 모두 가벼운 렌즈 안에 들어 있습니다.”

Milne은 “우리는 그 문제를 해결하고 제조, 테스트 및 입증할 수 있는 것을 설계했으며 대량 생산에 필요한 제조 파트너십을 구축했습니다. 3D 홀로그래피가 없으면 AR을 제공할 수 없기 때문에 획기적인 것입니다. 쉽게 말해 다른 사람들이 얼굴에 착용하는 2D 화면을 개발했다면 우리는 현실 세계와 디지털 세계를 한 곳에서 경험할 수 있는 창을 개발했습니다.”

VividQ의 특허 출원 중인 3D 웨이브가이드 컴바이너는 회사의 소프트웨어와 함께 작동하도록 설계되었으며, 둘 다 웨어러블 제품 로드맵을 구축하기 위해 웨어러블 제조업체에서 라이선스를 취득할 수 있습니다. VividQ의 홀로그램 디스플레이 소프트웨어는 Unity 및 Unreal Engine과 같은 표준 게임 엔진과 함께 작동하므로 게임 개발자가 새로운 경험을 매우 쉽게 만들 수 있습니다. 3D 도파관은 VividQ의 제조 파트너인 Dispelix를 통해 대규모로 제조 및 공급될 수 있습니다.

“웨어러블 AR 기기는 전 세계적으로 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다. 사용자가 장시간 몰입해야 하는 게임 및 전문적인 용도와 같은 애플리케이션의 경우 콘텐츠가 진정한 3D이고 사용자 환경 내에 배치되는 것이 중요합니다.”라고 Dispelix의 CEO인 Antti Sunnari는 성명서에서 말했습니다. “이것은 또한 메스꺼움과 피로 문제를 극복합니다. 이 획기적인 3D 도파관에 대한 도파관 설계 및 제조 파트너로서 VividQ와 협력하게 되어 매우 기쁩니다.”

영국 케임브리지 본사에서 VividQ는 차세대 AR 웨어러블을 제공하기 위해 긴밀히 협력하고 있는 장치 제조업체 및 소비자 기술 브랜드를 위한 소프트웨어 및 3D 도파관 기술을 시연했습니다. AR 광학의 혁신은 3D 홀로그램이 게임은 이제 현실입니다.

기업이 달성한 과제는 “거의 불가능한” 2021년 Nanophotonics 저널에 게재된 연구 논문에서.

기존 도파관 결합기는 구조 내에서 반사되는 빛이 모두 동일한 길이의 경로를 따라야 하므로 들어오는 광선이 평행(따라서 2D 이미지)하다고 가정합니다. 발산하는 광선(3D 이미지)을 넣으면 광선이 발생한 입력 3D 이미지의 위치에 따라 빛의 경로가 모두 달라집니다.

이는 추출된 빛이 모두 서로 다른 거리를 이동했고 그 효과가 의 이미지에 표시된 것처럼 임의의 거리에서 입력 이미지의 여러 부분적으로 겹치는 복사본을 보는 것을 효과적으로 의미하기 때문에 큰 문제입니다. 따라서 모든 응용 프로그램에서 본질적으로 쓸모가 없습니다. 또는 이 새로운 3D 도파관 결합기는 발산 광선에 적응하고 소파의 이미지를 올바르게 표시할 수 있습니다.

VividQ의 3D 도파관은 두 가지 요소로 구성됩니다. 첫째, 위에서 설명한 표준 동공 복제 도파관 설계의 수정입니다. 둘째, 도파관으로 인한 왜곡을 보정하는 홀로그램을 계산하는 알고리즘입니다. 하드웨어 및 소프트웨어 구성 요소는 서로 조화롭게 작동하므로 VividQ 도파관을 다른 사람의 소프트웨어 또는 시스템과 함께 사용할 수 없습니다.

VividQ는 케임브리지, 런던, 도쿄, 타이페이에 50명 이상의 직원을 보유하고 있습니다. 두 회사는 2021년 후반에 협력하기 시작했습니다. VividQ는 2017년에 설립되었으며 그 기원을 캠브리지 대학의 영국 포토닉스 부서와 캠브리지 저지 비즈니스 스쿨로 추적할 수 있습니다.

이 회사는 지금까지 영국, 오스트리아, 독일, 일본 및 실리콘 밸리의 딥 테크 펀드에서 2,300만 달러의 투자를 유치했습니다. 영감이 무엇인지 묻자 VividQ CTO Tom Durant는 GamesBeat에 보낸 이메일에서 “한계가 무엇인지 이해하고 이를 해결하는 방법을 연구했습니다. 그 경로를 확인한 후, 광학 및 소프트웨어 분야의 연구원 및 엔지니어로 구성된 다분야 팀은 각각의 문제를 차례로 해결하기 시작했습니다. 이를 단순한 광학 문제로 보는 대신 우리의 솔루션은 함께 작동하도록 조정된 하드웨어와 소프트웨어를 기반으로 합니다.”

이것이 경쟁 기술과 어떻게 다른지에 대해 회사는 시장에 있는 기존 도파관 결합기가 설정된 초점 거리에서 이미지를 2차원으로만 표현할 수 있다고 말했습니다. 일반적으로 약 2미터 앞에 있습니다.

회사 측은 “멀리 있는 다른 디지털 물체에 초점을 맞추기 위해 가까이 가져가거나 지나쳐 초점을 맞출 수 없다”고 말했다. “그리고 눈앞에 떠다니는 이 디지털 물체를 보면 눈의 피로와 메스꺼움을 유발하는 VAC(이향 조절 충돌)로 매우 빠르게 고통받을 수 있습니다. 게임의 경우 이것은 매우 제한적입니다. 컨트롤러 없이도 사용자가 손에 든 항목을 집어 들고 작업을 수행할 수 있는 환경을 만들고 싶습니다. 또한 현실 세계에 여러 디지털 항목을 자유롭게 집중할 수 있는 위치에 고정하고 원하는 대로 근처의 실제 물체에 배치하고 싶기 때문에 몰입감이 강해집니다.”