ar glasses

시각은 인간에게 매우 중요하기 때문의 뇌 용량의 거의 절반이 시각적 인식에 사용됩니다. Meta, Microsoft 및 Apple과 같은 하이퍼 스케일러가 증강 비전을 시작으로 증강/가상 현실 (AR/VR)에 배팅하여 새로운 기계-인간 인터페이스를 개발한 것은 놀라운 일이 아닙니다. 눈은 뇌 다음으로 가장 복잡한 기능이기 때문에 앞으로 AR/VR이 개인용 컴퓨터와 스마트폰을 대체하게 될 것은 어쩌면 당연한 일입니다. 그러나 전자공학 (뇌)와 광학 (눈)에는 많은 기술적 장애물이 남아 있습니다. 결상 설계 트렌드에 대한 첫번째 블로그 게시물에서 디지털 트윈이 제조 및 테스트에서 사용자 경험 가상화에 이르기까지 결상 이미징 시스템의 종단 간 시뮬레이션을 통해 대량 맞춤화 및 데이터 최적화를 촉진하는 방법에 대해 이야기 했습니다. 이 블로그 게시물에서는 AR/VR이 이미징 디자인의 혁신을 주도하는 방법에 초점을 맞출 것입니다. 디지털 트윈에 기계적, 열적 또는 전기적 구성 요소만 포함한다고 생각한다면, AR/VR시스템이 파괴적이고 광학적이며 스마트한 이미징 시스템을 포함해야 하는 필요성을 놓치고 있는 것입니다. 

결상 시스템이란 무엇이며 AR/VR 시스템에서 어떻게 사용되나요?

 

결상 시스템은 관찰, 우주 탐사, 5.0 상업용 머신 비젼, 방위 및 보안, 엔터테인먼트, 보조 운전, 컴퓨터 및 스마트폰을 비롯한 다양한 응용 분야의 이미지 캡쳐 또는 이미지 표시에 사용됩니다. 결상 시스템은 일반적으로 이미징 렌즈와 함께 카메라 디스플레이로 구성됩니다. 독립형 장치 또는 모듈식 구성 요소의 어셈블리일 수 있습니다. 

 

디지털화는 20세기 중반부터 우리 삶에 들어왔습니다. 최초의 기계-인간 인터페이스 (MHI)는 전문가만 사용할 수 있는 거대한 컴퓨터였습니다. 스마트폰이 우리 주머니에 들어오기 전인1970년대 후반에는 최초의 개인용 컴퓨터가 집에 도입되기 시작했습니다. MHI의 다음 혁신은 헤드업 및 핸즈 프리 AR/VR 시스템이 될 것으로 예상됩니다. 아직 아무도 MHI의 정확한 미래를 예측할 수 없지만, 클라우드에 연결하는 것과는 대조적으로 매끄러운 MHI를 만들기 위해서는 아직 많은 과제가 남아있습니다.  

 

완벽한 몰입형 환경을 개발하는 것은 여전히 가상 현실 기술의 꿈입니다. 어디에서나 매끄럽게 이어지도록 만들어내는 것은 증강 현실의 과제이기도 합니다. 이 외에 가격, 전체 성능 (이미지 품질, 전력 효율) 및 인체 공학에 대한 고려해야 할 여러 제약 조건이 있습니다. 언젠가는 AR/VR 시스템이 컨텍트 렌즈처럼 주의를 흐뜨러뜨리지 않고 시야의 정확한 위치에 맞춤형 정보를 제공하여 가볍고 매끄럽고 효율적인 시스템으로 개발되길 기대합니다. 

 

우리의 뇌와 눈이 우리 몸의 주요 기관인 것처럼 컴퓨팅 칩과 이미징 시스템은 미래 AR/VR MHI의 핵심입니다. 무어의 법칙에 따라 반도체 생태계는 수십년동안 컴퓨팅 칩을 소형화 하기 위해 엄청난 노력을 기울여왔습니다. 결과적으로 오늘날의 스마트 폰은 1970년대 슈퍼 컴퓨터의 계산 능력을 가지고 있습니다. 광전자 커뮤니티는 AR/VR시스템을 위한 소형, 디지털 및 스마트 이미징 시스템을 활성화하기 위해 동일한 수준의 노력이 필요할 것입니다. 

이미징 시스템의 소형화

 

오늘날 1,000분의 1인치 1도 안되는 크기의 자유 형상의 플라스틱 렌즈 8개 세트를 1달러에 구입할 수 있습니다. 이 복잡한 렌즈 세트는 천개 이상의 매개 변수를 최적화하여 설계된것입니다. CMOS 이미지 센서와 컴퓨터 비전 칩은 렌즈 세트 직후에 나오는데, 이 또한 각 스마트폰에 4대 이상의 카메라가 있을 정도로 소형화되고 개선되어 20년 전 100만 개 이상의 픽셀과 부피가 크고 복잡한 렌즈를 사용했던 최초의 디지털 카메라보다 더 나은 이미지를 촬영합니다. 

 

디스플레이도 점점 작아지고 있어서 다음 MHI는 우리 눈 바로 앞 뿐만 아니라 눈 안에 심어질 수도 있습니다. MOJO Vision과 같은 기업에서는 컨텍트 렌즈에 맞을 정도의 언뜻 보기에는 보이지도 않는 파괴적으로 작은 시스템을 개발하고 있습니다.  이 생체 공학적 눈은 모래알보다 작은 디스플레이로 구성되어 있으며 이 디스플레이는 광 수용체의 수와 밀도가 가장 높은 눈의 가장 민감한 부분인 중심와로 방출을 보냅니다. 이후 버전에는 프로세서, 시선 추적 센서 및 통신 칩이 포함됩니다. 작은 배터리도 전체 장치에 전원을 공급합니다. 

 

디지털화 된 이미징 시스템

 

수십년 전의 전자 제품과 마찬가지로 오늘날의 광학은 주로 아날로그입니다. 광학 시스템은 복잡하고 부피가 큰 표면, 박막 스텍 또는 연속적인 모양으로 구성됩니다. 이 전통적인 접근 방식에 대한 대안이 등장한 것은 최근입니다. 평면 광학은 포커싱, 색상 필터링 및 반사와 같은 광학 기능을 복제할 수 있는 나노 구조 장치 (파장보다 작은 기능 포함)를 만들기 위해 등장했습니다. 이 기술의 주요 장점은 소형화, 다용도성, 반도체 공정과의 호환성으로 광학 및 전자 통합에 대한 새로운 가능성을 열어줍니다. 이 기술을 더욱 개발하기 위해서는 앞으로 많은 장애물을 극복해야합니다. Applied Materials와 같은 재료 및 반도체 프로세스의 선두 기업은 평면 광학 기술을 다양한 시장에 소개하는 데에 그들의 전문 지식을 사용하고 있습니다. 

 

모든 광학 요소는 점점 아날로그에서 디지털화 되어지고 있습니다. 완전한 디지털 이미징 시스템은 보다 민첩하고 구체적인 방식으로 이미지를 수집하고 표시합니다. 포비티드 카메라와 디스플레이는 어떻게 픽셀화된 이미징 시스템을 보다 맞춤화되고 효율적인 방식으로 사용하고 상세한 시각 정보를 처리해야 하는 위치에 정확하게 가져오고 다른 영역은 해상도를 낮추는지에 대한 예가 되어질 수 있습니다.  디지털 이미징 시스템은 우리의 눈이 기능하는 방식을 모방합니다. 

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미래를 위한 설계: 스마트한 결상 시스템

 

우리 뇌의 절반은 시각 정보를 처리합니다. 마찬가지로 이미징 시스템은 더욱 스마트해져야하며, 이는 곧 광학 및 전자 장치를 공동 설계, 공동 최적화, 심지어 공동 제작해야함을 의미합니다. 

 

이미징 시스템은 빛을 수집하는 센서, 원시 센서 신호를 처리 장치로 전송하는 컨버터, 디지털 신호를 사후처리하여 결정을 내리는 컴퓨터 비전 장치로 구성됩니다. 각 구성 요소는 서로 다른 팀에서 별도로 설계하고 다양한 기술로 제조됩니다.

 

센서 주변부 또는 센서 내 컴퓨팅은 최적화된 에너지 소비, 짧은 대기 시간 및 향상된 보안을 갖춘 보다 혁신적인 이미징 시스템을 향한 주요 트렌드입니다. 예를 들어, CMOS 이미지 센서는 광 다이오드 어레이, 펄스 변조 회로 및 간단한 ADC 컨버터를 통합하여 센서 계층 근처 또는 센서 층에 프런트 앤드 처리 장치를 갖는 칩 위의 평면 시스템으로 구성될 수 있습니다. 다른 접근법으로는 광학, 센서 및 알고리즘이 공동으로 최적화 된 다음 고유한 이미징 문제에 대한 해결책으로 서로 함께 도와 솔루션에 적용될 수 있습니다 : 결정을 내리기 위해 물체를 인식하는 것은 기념품 사진을 찍는 것과 다르며, 비디오 감시 카메라는 시선 추적 카메라와 달라야합니다. 디스플레이 엔진은 또한 매우 스마트하고 완전히 최적화되어 진정한 몰입형 컨텐츠를 렌더링 하기 위해 중간 이미지를 구축할 필요 조차 없을 수도 있습니다. 

 

 차세대 이미징 시스템은 개인용 컴퓨터와 스마트 폰을 대체할 수 있도록 AR/VR 기술을 확장할 것으로 보여집니다. 지금은 광학 산업, 특히 스마트 이미징 시스템의 설계인 촉매 생태계에 흥미로운 시기입니다. 

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