3M biến thực tế ảo thành hiện thực

Bằng cách cập nhật công nghệ hàng thế kỷ, một nhóm nhỏ các nhà khoa học 3M đã gây ra một cuộc cách mạng về tai nghe thực tế ảo. Vào đầu những năm 2010, một số ít các nhà khoa học 3M đã được giao một sứ mệnh kết thúc mở: áp dụng hàng loạt công nghệ đặc biệt của công ty vào một cơ hội lớn, mới nổi.

Erin McDowell, Giám đốc Cấp cao Phát triển Kinh doanh AR VR giải thích: “3M thích khám phá những cơ hội rất thách thức về mặt kỹ thuật, đòi hỏi sản xuất quy mô lớn và ở đâu sớm sẽ tạo ra lợi thế cạnh tranh mạnh mẽ”. “Đó là những gì chúng tôi đang tìm kiếm.” Một trong những cơ hội đầu tiên mà nhóm khám phá là điốt phát quang chuyên dụng, hoặc đèn LED, làm nguồn sáng cho thiết bị đeo được. Tim Wong, Chuyên gia Phát triển Sản phẩm Nâng cao, nhớ lại: “Vào thời điểm đó, chúng tôi quyết định rằng đèn LED không phải là công việc hấp dẫn đối với 3M. “Chúng tôi thấy rõ rằng thiết bị đeo được sẽ trở nên lớn mạnh.

Vì vậy, chúng tôi chuyển trọng tâm và tự hỏi bản thân rằng ‘Thị trường này cần bộ kỹ năng cụ thể của chúng tôi ở đâu.'” Thực tế tăng cường – hay AR, là lớp phủ của hình ảnh hoặc thông tin kỹ thuật số trên thế giới thực – là một câu trả lời hiển nhiên. Trong quá trình nghiên cứu ban đầu về thiết bị đeo được, Wong đã tạo ra một danh sách gồm 30 cách để tạo ra một thiết bị AR. ““ Thay vào đó, điều gì sẽ xảy ra nếu chúng tôi sử dụng khả năng vô song của mình để tạo ra các màng phản chiếu và chất phân cực? ” Một công nghệ cũ trở thành mới Chìa khóa quan trọng là chuyên môn của 3M về phim quang học nhiều lớp (MOF), được phát triển ban đầu vào đầu những năm 1990 và là một trong những công nghệ cho phép chính trong việc phát triển máy tính xách tay và các màn hình kỹ thuật số di động khác. Kể từ đó, 3M đã cải tiến quy trình thiết kế và sản xuất, và có thể sản xuất ở quy mô lớn, các màng có độ dày của một túi bánh sandwich chứa 300 lớp siêu chính xác trở lên. Một số lớp mỏng tới 15 nanomet – ít hơn nhiều so với bước sóng ánh sáng.

Một sự thay đổi trọng tâm khác đến vào năm 2013 tại CES, triển lãm thương mại hàng năm của Hiệp hội Công nghệ Người tiêu dùng. Khi cựu nhà khoa học của tập đoàn 3M, Andy Ouderkirk – một trong những người khởi xướng công nghệ MOF – đang trình diễn công nghệ AR mới nổi của công ty, ông đã nhiều lần được hỏi liệu công nghệ này bằng cách nào đó có thể thích ứng với thực tế ảo (VR) hay không. “Thật là thú vị. Chúng tôi thấy ngay rằng đó là một vấn đề chưa được giải quyết giữa nhiều khách hàng”, McDowell nói. “Họ liên tục hỏi liệu chúng tôi có thể sử dụng màng của mình để tạo ra một chiếc tai nghe mỏng hơn nhiều hay không, và chúng tôi gần như biết ngay rằng chúng tôi có thể làm được.” Wong đồng ý. “Quang học VR dễ dàng hơn vì chúng được che kín, không giống như quang học nhìn xuyên qua của AR. Mặt phản xạ MOF có rất nhiều thứ để cung cấp ở đây. Để đạt được trường nhìn rộng, hầu hết các tai nghe VR ngày nay sử dụng màn hình lớn được ghép nối với Ông nói. “Sự kết hợp này yêu cầu độ dài tiêu cự dài, về cơ bản dẫn đến nhiều khoảng không khí chết giữa ống kính và màn hình, do đó, tai nghe lớn và cồng kềnh của VR thế hệ đầu tiên.

Nhưng bạn có thể có được độ phân giải và độ phóng đại thậm chí tốt hơn với quang học gấp lại bằng cách sử dụng MOF, nhẹ hơn và mỏng hơn thấu kính Fresnel và có thể sử dụng bảng hiển thị nhỏ hơn, giúp giảm kích thước tai nghe hơn nữa. ” Đây là lúc bản cập nhật của một công nghệ hàng thế kỷ được phát huy. Quang học gấp nếp của 3M là cách giải thích hiện đại về công nghệ được khám phá lần đầu tiên bởi Isaac Newton khi ông sử dụng gương để thu hẹp đường ánh sáng của các kính thiên văn thời kỳ đầu.

Trải qua hơn 300 năm cho đến những năm 1970 và các nhà nghiên cứu nhận ra rằng họ có thể cải thiện quang học của nhiều thiết bị bằng cách thay thế các gương bằng các bộ phân cực phản xạ lưỡng chiết. Kết hợp với bộ tách chùm tia, các bộ phân cực này có thể cung cấp thiết kế nhỏ gọn, độ phân giải cao và trường nhìn rộng – về lý thuyết. Trong thực tế, lưới điện thông thường hoặc bộ phân cực phản xạ cholesteric không đủ hiệu quả để tạo ra hình ảnh với chất lượng chấp nhận được. Mãi cho đến những năm 1990, khi 3M đang tạo ra các bộ phân cực trên quy mô lớn cho máy tính xách tay và các thiết bị khác, công nghệ này cuối cùng đã đáp ứng được các yêu cầu hiệu quả cao của quang học gấp.

Từ khái niệm đến thực tế Trong vòng vài tháng kể từ triển lãm thương mại năm 2013 đó, Wong và Ouderkirk đã có thể chế tạo một tai nghe VR nguyên mẫu bằng cách sử dụng bộ phân cực phản xạ dựa trên MOF của 3M. Đó là một minh chứng thô sơ, mang tính chứng minh khái niệm về quang học gấp lại được đón nhận nồng nhiệt tại cuộc họp thường niên năm 2014 của Hiệp hội Hiển thị Thông tin. “Các khách hàng đều nói rằng nó sẽ không hoạt động”, McDowell nói, “Họ nói,” Bạn sẽ không thể có đủ độ tương phản … nhưng, hmmm, mặt khác, nó khá tốt. Nhưng bạn sẽ có ma và nó sẽ quá đắt. Nhưng mặt khác, nó thực sự khá tốt. “Điều đó cho chúng tôi biết rằng chúng tôi đã đi đúng hướng, nhưng chúng tôi phải tốt hơn rất nhiều.”

Tiếp theo là quá trình hoàn thiện không khoa học – 5 năm mà nhà khoa học và quản lý phòng thí nghiệm Susan Kent gọi là cuộc chiến trong chiến hào của sự phát triển, tối ưu hóa và phát minh đều đặn, từng bước, lặp đi lặp lại để đưa ra một nguyên mẫu đủ tốt để thuyết phục khách hàng rằng quang học gấp lại sẽ cung cấp cho họ yếu tố hình thức và độ phân giải mà họ muốn trong một chiếc tai nghe.

Cộng tác từ Bên trong

Nhóm bắt đầu thu hút các chuyên gia từ khắp 3M. Kent cho biết: “Trong nhiều năm, 3M đã tạo ra các doanh nghiệp dựa trên quang học hình ảnh, chẳng hạn như máy chiếu pico bỏ túi và các bộ phận truyền hình chiếu lớn. “Chúng tôi có thể thu hút các nhà khoa học và kỹ sư sản xuất, những người đã làm việc trên các bộ phận đúc cho các dự án đó. Chúng tôi cần kiến ​​thức chuyên môn về mô hình hình ảnh và quang học, vì vậy chúng tôi đã mời các chuyên gia từng làm việc trong lĩnh vực hình ảnh nha khoa của 3M.”

Nhóm cũng cần phát triển công nghệ chuyên biệt để tích hợp phim của họ với các thấu kính cong mà họ đang tạo ra. Để giải quyết vấn đề này, họ đã kêu gọi các nhà khoa học trong phòng nghiên cứu của tập đoàn 3M, những người rất thành thạo trong các vấn đề áp dụng phim đồ họa ô tô và kiến ​​trúc vào các đường cong phức tạp của chắn bùn hoặc đèn chiếu sáng nghệ thuật.

Kết quả bắt đầu thu hút sự chú ý. McDowell nói: “Một trong những lợi ích của sự phát triển công nghệ ở giai đoạn đầu là bạn có liên hệ khá thường xuyên với khách hàng tiềm năng của mình. “Họ bắt đầu tin vào những gì chúng tôi đang làm.”

Kết quả đã được tiết lộ tại CES vào năm 2020.

“Lần này, câu trả lời là“ Ồ…. Chà! ”” Kent nói. Một khách hàng đã tóm tắt điều đó rất hay rằng: ‘Thấy là tin’. Không còn nghi ngờ gì nữa … nó sẽ xảy ra. “

Thực tế ảo trở thành hiện thực

Kể từ giữa năm 2021, 3M đang sản xuất quang học gấp cho tai nghe VR độ phân giải cao. Đối với những khách hàng thích tai nghe có thấu kính cong, 3M sẽ cung cấp thấu kính gấp khúc tích hợp với thấu kính; Đối với những khách hàng thích thấu kính phẳng, 3M sẽ cung cấp các loại phim độc lập.

Còn về tương lai? “Chúng tôi đã đạt được những tiến bộ vượt bậc, nhưng chúng tôi biết mình phải trở nên tốt hơn và chúng tôi sẽ làm được,” McDowell nói. “Đây thực sự là một lời hứa về những gì có thể được thực hiện.”

Khi công việc tiếp tục với quang học gấp, 3M cũng đang khám phá các cơ hội để cải thiện trải nghiệm VR. Một cách tiếp cận là kết hợp các động cơ nhỏ cho phép các thành phần bên trong tai nghe di chuyển khi mắt người dùng nhìn vào khoảng cách — một kỹ thuật để giảm cảm giác chóng mặt mà một số người dùng gặp phải.

Và còn nhiều điều nữa mà các nhà khoa học 3M nghĩ rằng họ có thể đóng góp. “Đây là một lĩnh vực mới,” McDowell nói. “Có rất nhiều việc phải làm không chỉ trong quang học mà còn cả màn hình và cảm biến cũng như giao diện của tai nghe. Việc tối ưu hóa cứ tiếp tục diễn ra. Thực tế ảo là một cơ hội tuyệt vời cho một công ty khoa học và công nghệ như 3M, và chúng tôi cam kết khám phá tất cả. “

Truy cập go.3M.com/arvr để tìm hiểu thêm về các giải pháp AR / VR của 3M và xem các hình ảnh động thể hiện cách hoạt động của thấu kính quang học gấp lại. Vui lòng truy cập https://bangkeo3m.com để mua băng keo 3m tại Việt Nam.

Nguồn: 3m.com