TDK heeft een beeldscherm voor slimme brillen gedemonstreerd dat het beeld rechtstreeks op het netvlies van de drager projecteert. De kern is een vlakke meta-optische spiegel van 150 nanometer dik, die met structuren op nanoschaal de reflectiehoek verandert afhankelijk van waar het laserlicht het oppervlak raakt, en die ongeveer 80% van het zichtbare licht doorlaat. Daarmee vervangt TDK de gebogen spiegels die dit type systeem tot nu toe nodig had, en kan de optiek in een gewoon brillenglas worden ingebouwd. Het prototype is nog monochroom; TDK werkt aan kleur en zegt daarvoor een ultracompacte lasermodule en een aansturing tot 4K te hebben ontwikkeld. Het bedrijf werkt samen met QD Laser en toont het prototype op CEATEC in Japan vanaf 13 oktober en op Electronica van 10 tot 13 november.
Een spiegel die dunner is dan het licht dat hij weerkaatst
Die 150 nanometer is het getal dat deze aankondiging bijzonder maakt, en het loont om hem af te zetten tegen iets bekends. Een mensenhaar is ongeveer 70.000 nanometer dik, dus deze spiegel is daar ruim vierhonderd keer dunner dan.
Interessanter is de vergelijking met het licht zelf. Zichtbaar licht heeft een golflengte van 400 tot 700 nanometer, dus deze spiegel is dunner dan de golflengte van het licht dat hij moet buigen. Dat is precies wat een meta-optiek is: in plaats van licht te buigen met de vorm van glas, zoals een lens of een holle spiegel doet, staan er structuren op het oppervlak die kleiner zijn dan de golflengte en die het licht per plek een andere richting op sturen. Daardoor kan een vlak oppervlak doen wat anders een gebogen spiegel moet doen, en dat is de reden dat dit in een gewoon brillenglas past.
Tachtig procent doorlaat is een lichte tint
De claim over transparantie klinkt hoog en verdient een maatstaf. Een helder brillenglas laat ongeveer 92% van het zichtbare licht door; een zonnebril blijft doorgaans tussen 8% en 20%.
Met 80% zit deze spiegel dus op het niveau van een heel lichte tint, zoals je die bij een computerbril of een lichte reisbril aantreft. Dat is in de praktijk goed te doen, en het is wel iets wat je ziet: bij binnenkomst in een schemerige ruimte merk je dat verschil van ruim tien procentpunt. Belangrijker is dat dit een gemiddelde over het zichtbare spectrum kan zijn; of die doorlaat bij alle kleuren gelijk is, bepaalt of de wereld door zo’n glas een tint krijgt. TDK heeft daar geen cijfers bij gegeven.
Alles staat scherp, ongeacht je ogen
Het echte voordeel van deze techniek staat niet in de aankondiging, en het is het sterkste argument ervoor. Omdat het beeld rechtstreeks op het netvlies wordt getekend, hoeft het oog er niet op scherp te stellen.
Bij een gewoon beeldscherm, en ook bij de slimme brillen die nu te koop zijn, hangt het beeld op een vaste schijnbare afstand en moet je oog daarop accommoderen. Ben je bijziend of verziend, dan heb je daar correctie voor nodig. Bij netvliesprojectie valt die stap weg: het beeld is altijd scherp, omdat de lens van je oog er niets mee te maken heeft. Dat is ook de reden dat de partner van TDK, QD Laser, deze techniek al jaren inzet in hulpmiddelen voor mensen met een beperkt gezichtsvermogen, bijvoorbeeld bij hoornvliesaandoeningen waarbij het oog zelf niet meer goed kan scherpstellen. Voor een slimme bril betekent het dat je geen aparte sterkte in het scherm nodig hebt, en dat is bij een product dat iedereen moet kunnen dragen een groot praktisch voordeel.
Een laser in je oog vraagt om een klasse-aanduiding
Bij het woord laser en het woord netvlies in één zin hoort een antwoord, en dat antwoord ontbreekt hier. Systemen van dit type worden gebouwd binnen laserklasse 1, de categorie die onder alle redelijk voorzienbare omstandigheden veilig is en waar ook een cd-speler onder valt.
Dat werkt doordat het vermogen extreem laag is en de bundel over het netvlies wordt bewogen in plaats van op één punt te blijven staan; je oog krijgt daarmee minder licht binnen dan bij het kijken naar een telefoonscherm. Wat TDK bij dit prototype niet noemt, is de laserklasse. Dat is bij een demonstratie op een vakbeurs niet ongebruikelijk, en het is precies de specificatie die in de productversie op de doos hoort te staan. Vraag daar dus naar zodra dit in een verkoopbaar product belandt, en wees voorzichtig met apparaten uit onbekende hoek die hetzelfde principe gebruiken zonder die aanduiding.
Niemand anders ziet wat jij ziet
Het privacyvoordeel dat TDK noemt, is bij de huidige generatie slimme brillen een reëel probleem. Bij een waveguide, de techniek die vrijwel alle brillen met beeld nu gebruiken, lekt een deel van het licht naar buiten.
Dat levert wat in het vakgebied eye glow wordt genoemd: wie tegenover je zit, ziet een gloed in je glazen en soms zelfs een spiegelbeeld van je bericht. Bij netvliesprojectie gaat het licht in een nauwe bundel je pupil in en komt er niets uit, dus er is niets te zien. Dat maakt dit type scherm geschikter voor werk waarbij je informatie bij je wilt hebben zonder dat anderen meekijken. Wij schreven eerder over de slimme brillen van Meta die hier te koop zijn en over de claims van RayNeo over een virtueel scherm van 307 inch, en die werken allemaal met het lekkende alternatief.
Waveguides zijn duur en verspillen licht
Dat TDK zegt dit met halfgeleiderprocessen te kunnen maken, is de bewering met de meeste economische betekenis. Een waveguide is een glasplaatje waarin het licht via microscopische structuren naar je oog wordt geleid, en dat is lastig en duur om te maken.
Bovendien is het inefficiënt: van het licht dat de projector in zo’n waveguide stopt, bereikt maar een fractie je oog, en de rest verdwijnt in het glas of naar buiten. Dat is de reden dat brillen met beeld een forse accu nodig hebben voor een klein, bleek plaatje. Komt deze meta-optiek werkelijk uit een halfgeleiderfabriek, dan is dat niet alleen goedkoper maar ook reproduceerbaarder, en dat is bij optiek het moeilijkste deel. Dat is de belofte; of die uitkomt, hangt af van de opbrengst per wafer en daar zegt TDK niets over.
Vijf cijfers die TDK niet geeft
Bij dit soort demonstraties is wat er niet staat belangrijker dan wat er staat. TDK noemt geen helderheid, geen gezichtsveld, geen resolutie, geen stroomverbruik en geen prestaties bij daglicht.
Dat zijn precies de vijf eigenschappen die bepalen of je dit buiten op een zonnige dag kunt gebruiken, en of het meer kan zijn dan een regel tekst in je ooghoek. Let daarbij ook op de formulering over resolutie: TDK zegt een aansturing te hebben ontwikkeld die tot 4K ondersteunt, en dat is een eigenschap van de chip die de laser bestuurt en niet van wat je ziet. Bij netvliesprojectie is er geen raster van beeldpunten; de scherpte wordt bepaald door hoe snel en hoe nauwkeurig de bundel over het netvlies beweegt, en uiteindelijk door wat je oog zelf kan onderscheiden. Een getal als 4K zegt in deze context dus minder dan bij een gewoon scherm.
Waar je op moet letten bij dit soort aankondigingen
Lees de tijdlijn zoals hij er staat: dit is een monochroom prototype op een vakbeurs, met kleur binnen enkele jaren en massaproductie daarna. Bij optiek voor consumentenproducten is de stap van demonstratie naar leverbaar product historisch de langste, want een werkend exemplaar in een vitrine zegt niets over de opbrengst in een fabriek.
Wat deze aankondiging wel waardevol maakt, is dat TDK een onderdelenleverancier is en geen brillenmerk. Het bedrijf verkoopt dit aan de partijen die de brillen maken, en dat betekent dat je dit op termijn in producten van meerdere merken kunt terugzien in plaats van in één exclusief toestel. Houd daarom niet TDK in de gaten maar de brilmerken die hiermee aankomen, en vraag bij het eerste product dat ermee adverteert naar diezelfde vijf cijfers plus de laserklasse.
