Pancake-Linsen könnten besonders schlanke und leichte VR-Brillen ermöglichen. Ein Display-Hersteller hat einen Meilenstein auf dem Weg zu kompakter Virtual Reality erreicht.

VR-Brillen haben sich in den letzten fünf Jahren stark weiterentwickelt: Das Trackingsystem wanderte ins Gehäuse, Zuspieler braucht es keine mehr und das Display löst so hoch auf, dass das störende Pixelraster fast verschwunden ist.

Dieser Entwicklung zum Trotz hat sich in zwei Bereichen kaum etwas getan: dem Formfaktor und Gewicht. Aktuelle VR-Brillen (Vergleich) sind immer noch so klobig und schwer wie vor fünf Jahren. Das hemmt ihr Marktpotenzial.

Dass in dieser Hinsicht kaum Fortschritte gemacht wurden, liegt an der Displaytechnik und Optik, die unverändert ist: Ein großes Display, vor das mit reichlich Abstand eine dicke und schwere Fresnellinse montiert ist. Diese Konstruktion bläst den Formfaktor auf und trägt maßgeblich zu einem Gewicht jenseits der 400 Gramm bei.

Pancake-Linsen komplett aus Plastik

Eine mögliche Lösung für dieses Problem sind sogenannte Pancake-Linsen. Sie basieren auf Polarisation und reflektieren das Licht zwischen zwei optischen Elementen. Ihr Hauptvorteil ist, dass sie mit münzgroßen Mikrodisplays funktionieren und näher am Bildschirm montiert werden können, da sie in der Lage sind, Licht besonders gut zu streuen. Diese beiden Eigenschaften erlauben die Herstellung kompakter und leichter VR-Brillen.

Kopin und Panasonic stellten bereits entsprechende Designs vor und Facebooks XR-Forschungschef Michael Abrash 2018 deutete an, dass Pancake-Linsen in Zukunft Fresnel-Systeme ersetzen können.

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Michael Abrash verglich auf der Oculus Connect 5 Fresnel- und Pancake-Lensen. Im Hintergrund sieht man die Unterschiede bei der Konstruktion. Pancake-Linsen ermöglichen laut Abrash entweder ein sehr hohes Sichtfeld (bis zu 200 Grad) oder einen sehr kompakten Brillenformfaktor. Beides zugleich sei nicht möglich.| Bild: Facebook

Nun ist dem US-Display- und Optikspezialist Kopin ein Durchbruch beim Design von Pancake-Linsen gelungen. Bestanden die Linsen bislang aus mindestens einem sphärischen Glaselement, sind Kopins neue Linsen asphärisch und komplett aus Plastik, was die Dicke, das Gewicht und die Herstellungskosten weiter reduziert und die Bildqualität verbessert.

Wo ist der Haken?

Kopins neue Pancake-Linse hört auf den Namen P95 und ist optimiert für Kopins 1.3 Zoll großes OLED-Mikrodisplays mit einer Auflösung von 2.560 mal 2.560 Bildpunkten. Eine Linse wiegt laut Kopin 15 Gramm und ist 16 Millimeter dick. Kopin will das Produkt separat oder im Paket mit den Mikrodisplays verkaufen und hat bereits einen Design-Partner gefunden.

Wie sich die Optik in Sachen Bildqualität und Sichtfeld schlägt, muss man allerdings erst noch abwarten. Eines der großen Probleme beim Einsatz von Mikrodisplays in VR-Brillen ist das vergleichsweise schmale Sichtfeld. Laut Kopin beträgt das Sichtfeld 95 Grad, wobei unklar ist, ob mit dem Wert horizontal oder nur diagonal gemeint ist. Der Bildausschnitt entspreche einem 250-Zoll-Display in drei Meter Entfernung, sagt Kopin.

Fiele das tatsächliche Sichtfeld unter den Industriestandard von 90 bis 100 Grad diagonal, wäre die Technik wohl höchstens für Videobrillen interessant. Auch Panasonics erster Pancake-Prototyp kam nur auf ein Sichtfeld von 70 Grad. Der erstaunlich schmale Formfaktor wurde zudem dadurch erreicht, dass das Trackingsystem, die Recheneinheit und Batterie ausgelagert wurden.

Titelbild: AVWatch (Panasonic-Prototyp von Anfang 2021)
Quelle
: Kopin

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