VividQ verspricht Durchbruch für räumliche AR-Optik

VividQ verspricht Durchbruch für räumliche AR-Optik

Die Wellenleiter-Optik von VividQ und Dispelix zeigt Objekte mit variabler Schärfentiefe. AR-Spiele sollen vom weiten Sichtfeld profitieren.

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Der holografische Display-Entwickler VividQ und Wellenleiter-Hersteller Dispelix berichten von einem Fortschritt, der Gaming mit transparenten AR-Brillen voranbringen soll. Eine hauseigene Lösung soll ein klares Bild mit variabler Schärfentiefe ermöglichen. Die Vorteile umfassen ein weites Sichtfeld sowie eine große Eyebox für Personen mit vielen unterschiedlich weiten Pupillenabständen (IPD).

Eine entscheidende Voraussetzung für ein gutes AR-Spiel sei die saubere Darstellung verschiedener Schärfentiefen. Hockt am Ende des realen Flurs also ein virtuell eingeblendetes Insekt, sollte sich die Sicht auf diese Entfernung einstellen. Springt das Tierchen auf die Hand, sollte der Fokus zum Nahbereich wechseln.

Natürlicher Fokus für AR-Brillen

An einer sauberen Imitation dieses Effekts seien Wellenleiter-Displays bislang gescheitert, so VividQ. Der hauseigene „3D Waveguide Combiner“ und seine spezielle Software sollen hingegen den Durchbruch bringen. Die auch in der Fachsprache „Combiner“ genannten AR-Linsen kombinieren natürliches und digitales Licht für glaubhafte Augmented Reality.

Ein AR-Bild zeigt die nahen Hände scharf und weiter entfernte virtuelle Bienen unscharf.

Mit dem passenden Fokus sollen sich Objekte aus Computergrafik natürlicher einfügen. | Bild: VividQ

Bei AR-Brillen von Magic Leap oder Microsoft Hololens wandern die Lichtstrahlen aus einem kleinen Projektor parallel durch einen 2D-Wellenleiter, bis sie nach mehreren Umleitungen im Auge landen. Das Ergebnis ist jedoch ein 2D-Bild. Selbst wenn ein virtuelles Insekt direkt auf der realen Hand sitzt, bleibt der Fokus in der Ferne.

„Eine natürliche Interaktion mit Objekten auf Armlänge ist nicht möglich und sie sind nicht exakt inmitten der realen Welt platziert“, erläutert VividQ. Das Ergebnis wirkt nicht nur unnatürlich, sondern löst auch den Vergenz-Akkommodation-Konflikt aus. Da das Auge nicht natürlich fokussieren kann, kann das mitunter zu Kopf- oder Augenschmerzen führen.

3D-Wellenleiter hingegen seien bisher an Verzerrungen gescheitert. Ein räumliches Bild erfordere den Einsatz divergierender Strahlen. Da sie auf ihrem Weg durch den schmalen Wellenleiter mehrmals hin und her reflektiert werden, weicht ihr Pfad stark ab. Das Ergebnis ist unscharf, mit vielen sich überschneidenden Kopien des gleichen Bildes.

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Hier setzt die Lösung von VividQ an. Ein Algorithmus soll das fehlerhafte Bild aus dem Wellenleiter entzerren: Die Software berechnet ein Hologramm, das die Verzerrungen korrigiert. Zusätzlich ist auch der Wellenleiter selbst ein wenig modifiziert, um harmonisch mit dem Algorithmus zusammenzuarbeiten.

3D-Wellenleiter für AR-Apps

Deswegen lizenzieren die Hersteller ihr System aus Hard- und Software nur gemeinsam an AR-Brillenhersteller. Ohne den hauseigenen Algorithmus lasse sich die Lösung nicht einsetzen, so VividQ. „Wir haben das Problem gelöst, ein herstellungsfähiges Design geschaffen, es getestet und erprobt sowie die nötige Fertigungspartnerschaft für die Massenproduktion aufgebaut“, sagt VividQs CEO, Darran Milne.

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In einer vom Hype geplagten Branche sei es einfach, neue Erfindungen als alte Ideen in neuer Verpackung abzutun, so Milne. „Ein fundamentales Problem war jedoch immer die Komplexität, 3D-Bilder in der realen Welt zu zeigen, mit einem passablen Sichtfeld und mit einer Eyebox, die ein weites Spektrum an IPD-Werten abdeckt und all das eingefasst in einer leichten Linse“.

Genaue Werte für ein mögliches Sichtfeld nennt die Ankündigung nicht. Damit Augmented Reality den Massenmarkt erreiche, sei aber ein „ausreichendes“ Sichtfeld wichtig – und ein natürlicher Fokus auf Abstände von zehn Zentimeter bis unendlich.

VividQ wurde 2017 im englischen Cambridge gegründet, entwickelte zunächst eine Mixed-Reality-Brille und arbeitete später mit Arm an holografischen Smartphone-Displays für AR-Brillen. 2021 erhielt das Start-up 15 Millionen US-Dollar für die Entwicklung einer Technologie, die herkömmliche LC-Bildschirme in Holo-Displays mit 3D-Tiefenwirkung verwandelt.

Dispelix‘ Gründer und CEO Antti Sunnari sieht das Potenzial des neuen 3D-Waveguide-Combiners primär bei AR-Spielen und im professionellen Einsatz. Um sich komfortabel über lange Zeiträume in immersiven Umgebungen aufzuhalten, seien tatsächlich räumliche Inhalte unerlässlich, die in der Umgebung der Nutzenden platziert werden.

Räumliche Sicht für Augmented Reality

Einen anderen Ansatz für AR-Linsen verfolgt etwa das Schweizer Unternehmen Creal. Das Start-up setzt auf einen anderen Combiner-Typ, sogenannte HOEs („Holographic Optical Elements“). HOEs für AR-Brillen sind beinahe für das gesamte reale Licht völlig transparent, reflektieren aber fast alles von einem Display projizierte Licht, so ein Whitepaper aus dem September 2022.

Im Sommer 2021 entstand der erste, funktionsfähige Linsenprototyp, der hochwertige 3D-Bilder liefert und Creals Lichtfeldtechnologie unterstützt, die verschiedene Tiefenebenen für AR-Elemente simulieren kann. Auch Sony, Intel und North entwickelten und verwendeten bereits HOEs für AR-Geräte.

Quellen: Vividq