Metas futuristische VR-Technik – kommt sie schneller als gedacht?

Metas futuristische VR-Technik – kommt sie schneller als gedacht?

Die Technologie in Metas neuen VR-Prototypen ist womöglich gar nicht so weit von der Marktreife entfernt, wie es Meta suggeriert.

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Im Juni stellte Meta neue VR-Prototypen vor, darunter Holocake 2 und Mirror Lake. Holocake 2 ist ein funktionsfähiges PC-VR-Headset, das holografische Linsen nutzt und dadurch extrem schlank und leicht ist.

Mirror Lake hingegen ist nur ein Forschungskonzept, das Metas vorläufiges Ziel bei VR-Hardware darstellt und noch nicht im Labor gebaut wurde: ein Headset, das die dünne Optik und den schmalen Formfaktor von Holocake 2 übernimmt und eine Reihe weiterer Hardware-Features wie variabler Fokus, Multiview-Eye-Tracking und Reverse Passthrough integriert.

Das Mirror-Lake-Konzept in der seitlichen Frontansicht.

Das Mirror-Lake-Konzept. | Bild: Meta

Mirror Lake ist laut Meta noch viele Jahre von der Vermarktung entfernt und könnte als Entwicklungskonzept scheitern, weil eine wichtige Grundlage fehlt: eine geeignete Laser-Lichtquelle für das Display.

Der Hardware-Analyst Brad Lynch hat Metas Forschung durchleuchtet und denkt jedoch, dass das nur die halbe Wahrheit ist. Meta und andere Unternehmen würden an anderen Technologien forschen, die viel früher ähnliche Headsets ohne Lasertechnik ermöglichen könnten. In einem zweiteiligen Artikel beschäftigt er sich mit diesen Alternativen.

Holografische Optik benötigt strahlend helle Bildschirme

Headsets müssen bedeutend kleiner und leichter werden, damit sie sich auf breiterer Basis durchsetzen und häufiger im Alltag zum Einsatz kommen. Holografische Linsen, wie sie in Holocake verbaut und auch für Mirror Lake angedacht sind, sollen das ermöglichen.

Das Problem ist, dass holografische Linsen nur sehr wenig Licht durchlassen, nämlich weniger als 10 Prozent. Das bedeutet, dass das dahinterliegende Display um ein Vielfaches heller leuchten muss, um mit den heutzutage gebräuchlichen Fresnel-Linsen mitzuhalten. Die lassen zwischen 80 und 90 Prozent des Lichts durch. Ihr Nachteil ist, dass sie schwer und groß und damit nicht zukunftstauglich sind.

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Das Ziel besteht demnach darin, hellere und zugleich stromsparende VR-Displays zu entwickeln.

Laser als Lichtquelle: Hell, aber problembehaftet

Holocake 2 nutzt aus diesem Grund Laser statt herkömmlicher LEDs als Lichtquelle. Der Vorteil von Laser ist, dass er Licht in einem einzigen Strahl bündelt, während LEDs es in einem weiten Kegel streuen. Das geht mit einer Reduktion der Leuchtkraft einher.

Das Problem von Lasern ist, dass sie teuer in der Herstellung sind, visuelle Artefakte erzeugen und in seltenen Fällen eine Gefahr für die Augen darstellen können.

Metas Chefforscher Michael Abrash sagt im Hinblick auf Holocake 2: „Wir müssen noch viel Entwicklungsarbeit leisten und einen Laser entwickeln, der unsere Anforderungen erfüllt: Er muss sicher, kostengünstig und effizient sein und er muss in ein schlankes Virtual-Reality-Headset passen.“

Gelingt das nicht, könnte das Mirror-Lake-Konzept in sich zusammenfallen. Meta verfolgt deshalb technologische Alternativen. Lynch stellt in seinem Artikel mögliche Lösungen vor, die sich derzeit in Entwicklung befinden.

Mikrolinsengitter und modifizierte OLEDs

Eine besonders vielversprechende Lösung sind sogenannte Microlens Arrays. Damit sind Gitter aus winzigen Linsen gemeint, die das streuende Licht der LEDs bündeln und damit die Helligkeit eines Bildschirmes erhöhen.

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Lynch verweist auf Forschung seitens Sony: Das Unternehmen hat Micro-OLEDs mit einem solchen Linsengitter ausgestattet und konnte die Leuchtkraft eines Displays auf diese Weise um mehr als das Dreifache erhöhen (von 1.600 auf 5.000 Nits), und das ohne den Energiebedarf zu steigern.

Schematische Darstellung eines Microlens Array.

Schematische Darstellung eines Microlens Arrays. | Bild: Sony

Unternehmen wie eMagin arbeiten an einer anderen Lösung, die für eine weitere Steigerung der Bildschirmhelligkeit mit Microlens Arrays kombiniert werden könnten. Dadurch könnten VR-Displays mit einer Leuchtkraft von weit mehr als 10.000 Nits entstehen. Ab diesem Wert taugen sie für holografische Linsen.

Lynch denkt, dass Meta und andere Unternehmen zuerst auf solche hoch entwickelte Micro-OLED-Technik statt Lasertechnik setzen werden, weil die Technologie näher an der Umsetzung und weniger problembehaftet ist.

Holografische Linsen: Dünn und flach

Im zweiten Teil seiner Mirror-Lake-Analyse lässt Lynch das Thema der Display-Beleuchtung hinter sich und setzt sich mit den holografischen Linsen selbst auseinander. Der Fachbegriff für diese Art von Optik ist „Holographic Optical Element“ oder kurz: HOE. HOEs sind dünn wie Folien, lassen sich schichten und ergeben so eine flache Linse.

Für VR-Headsets ist eine Unterart von HOEs mit Namen LCHOE besonders interessant. Sie verwenden Flüssigkristalle und funktionieren daher mit einer streuenden Hintergrundbeleuchtung.

LCHOEs bilden außerdem die Grundlage varifokaler Displays, wie sie Meta mit Half-Dome 3 demonstrierte. Meta kaufte im Jahr 2021 ImagineOptix, ein Unternehmen, das sich auf die Entwicklung und Herstellung von LCHOEs spezialisiert.

Woher der Name „Mirror Lake“ kommt

Eine der Besonderheiten des Mirror-Lake-Konzepts ist das neuartige Multiview-Eye-Tracking. Einem Rendering zufolge werden die Bewegungen der Pupille mittels zweier Kameras verfolgt, die sich in den seitlichen Bügeln der Kopfhalterung statt in der Nähe der Linsen befinden. Das ist recht ungewöhnlich.

Das Mirror-Lake-Konzept in der Draufsicht.

Ein Rendering des Multiview-Eye-Trackings. | Bild: Meta

Herkömmliches Eye-Tracking wirft Infrarotlicht ins Auge und verfolgt deren Bewegung mithilfe einer Kamera, die das vom Auge zurückgeworfenen Licht registriert. Mirror Lake projiziert ebenfalls Infrarotlicht ins Auge. Der Unterschied besteht darin, dass das von den Augen zurückgeworfene Licht von der holografischen Linse reflektiert und an die seitlichen Kameras weitergeleitet wird, was zu einem genaueren Messergebnis führen soll.

Der Name „Mirror Lake“ (Spiegelsee) könnte ein Hinweis auf diesen Trick der holografischen Linsen sein, die flach wie ein Spiegel sind und zudem Licht gezielt reflektieren.

Wie dem auch so: Lynch denkt, dass LCHOEs näher an der Vermarktung sind, als es Metas Äußerungen suggerieren. Er erwartet, dass die holografische Optik schon bald in (kostspieligen) Highend-Headsets auftaucht.

Eine Einführung in Mirror Lake findet ihr hinter dem Link.

Quellen: Meta’s Mirror Lake is Reflecting the Future – Part 1, Meta’s Mirror Lake is Reflecting the Future – Part 2