3M transforma la realidad virtual

Al actualizar constantemente tecnología, un pequeño equipo de científicos de 3M provocó una revolución en los auriculares de realidad virtual.

A principios de 2010, expertos de la compañía se les dio una misión abierta: aplicar la extraordinaria variedad de tecnologías de la compañía a una gran oportunidad emergente. 

Erin McDowell, gerente senior de Desarrollo de Negocios de AR VR, declaró que a 3M le gusta descubrir oportunidades que son técnicamente desafiantes y requieren de fabricación a gran escala, lo que crea una fuerte ventaja competitiva en los que estaban buscando.

Refirió que una de las primeras oportunidades exploradas por el equipo fue en diodos emisores de luz especializados (LED), como fuente de luz para dispositivos portátiles. 

"En ese momento, decidimos que los LED no eran un negocio tan atractivo. Para nosotros estaba claro que los wearables iban a ser grandes. Por lo tanto, cambiamos nuestro enfoque”, dijo.

La realidad aumentada (AR) que es la superposición de imágenes digitales o información del mundo real, fue una respuesta obvia. Durante sus primeros estudios sobre dispositivos portátiles, crearon una lista de 30 formas de desarrollar un dispositivo AR.

UNA VIEJA TECNOLOGÍA SE VUELVE NUEVA

La clave fue la experiencia de 3M en películas ópticas multicapa (MOF), que se desarrollaron inicialmente a principios de la década de 1990 y fueron una de las principales tecnologías habilitadoras en el desarrollo de computadoras portátiles y otras pantallas digitales portátiles. 

Desde entonces, la compañía ha refinado los procesos de diseño y fabricación, y podía producir a escala las películas con el grosor de una bolsa de sándwich que contiene 300 o más capas ultraprecisas. Algunas capas eran tan delgadas como 15 nanómetros, mucho menos que una longitud de onda de luz.

Otro cambio de enfoque se produjo en 2013 en CES, la feria comercial anual de la Consumer Technology Association. Mientras el excientífico Andy Ouderkirk, uno de los creadores de la tecnología MOF, estaba demostrando la tecnología AR emergente de la compañía, se le preguntó repetidamente si la tecnología podría adaptarse de alguna manera a la realidad virtual (VR).

"Fue emocionante. Vimos de inmediato que era un problema sin resolver entre varios clientes, seguían preguntando si podíamos usar nuestras películas para crear unos auriculares mucho más delgados, y supimos casi de inmediato que podíamos", manifestó.

Por ello, la óptica de realidad virtual es mucho más fácil porque está ocluida, a diferencia de la óptica transparente de la realidad aumentada. Los reflectores MOF tienen mucho que ofrecer, y para lograr un campo de visión amplio, la mayoría de los auriculares de realidad virtual actuales utilizan una pantalla grande combinada con un Lente Fresnel. Esta combinación requiere una distancia focal larga que esencialmente da como resultado un montón de espacio de aire muerto entre la lente y la pantalla, de ahí los auriculares grandes y voluminosos de la realidad virtual de primera generación. 

Pero puede obtener una resolución y aumento aún mejores con la óptica plegada usando Los MOF, que son más livianos y delgados que una lente Fresnel, y pueden usar un panel de visualización más pequeño, reduciendo aún más el tamaño de los auriculares.

La óptica plegada de 3M es una interpretación moderna de una tecnología explorada por primera vez por Isaac Newton cuando usó espejos para colapsar la trayectoria de la luz de los primeros telescopios. Pero en 1970, los investigadores reconocieron que podrían mejorar la óptica de muchos dispositivos reemplazando los espejos con polarizadores reflectantes birrefringentes.

Combinados con un divisor de haz, estos polarizadores podrían proporcionar un diseño compacto, alta resolución y un amplio campo de visión, en teoría. En la práctica, los polarizadores reflectantes colestéricos no eran eficientes para producir imágenes con una calidad aceptable. No fue hasta la década de 1990, cuando 3M estaba creando polarizadores a escala para computadoras portátiles y otros dispositivos, que la tecnología finalmente cumplió con los requisitos de alta eficiencia de la óptica plegada.

DEL CONCEPTO A LA REALIDAD

A los pocos meses de esa feria comercial de 2013, los expertos pudieron construir un prototipo de casco de realidad virtual utilizando polarizadores reflectantes basados ​​en MOF de 3M. Fue una demostración cruda y de prueba de concepto de óptica plegada, que tuvo una fría recepción en la reunión anual de 2014 de la Sociedad para la Exhibición de Información.

Pero cinco años después, la científica y gerente de laboratorio Susan Kent llegó a crear un prototipo que era lo suficientemente bueno para convencer a los clientes de que la óptica plegada les daría el formato y la resolución que querían en un auricular.

A mediados de 2021, 3M está produciendo la óptica plegada para auriculares VR de alta resolución. Para los clientes que prefieren auriculares con lentes curvas, la compañía suministrará la óptica plegada integrada con la lente; para los clientes que prefieren lentes planos, por lo que proporcionará películas independientes.

A medida que continúa el trabajo con la óptica plegada, también está explorando oportunidades para mejorar la experiencia de realidad virtual. Un enfoque es incorporar pequeños motores que permitirán que los componentes dentro del auricular se muevan mientras el ojo del usuario mira hacia la distancia, una técnica para reducir la sensación de vértigo que experimentan algunos usuarios.