拡張現実/仮想現実 (AR/VR) デザイナーは、デバイスとシステムを次のレベルに引き上げるために、コンテンツ開発にほとんどの労力を費やしています。一方、データがデバイスに到達する方法は、優先順位が低くなっています。しかし、設計者が商品化に向けて取り組む中で、データ通信の進歩なしに重要な改善は達成できません。通信システムとアンテナ技術は、その進歩にとって重要なステップです。
データの解放
今日では、高品質のAR/VR体験に必要なデータ量が多いため、テザリングが避けられないことがよくあります。しかし、ほとんどの専門家は、AR/VRが実用的な体験や完全に没入できる体験を提供するために必要なモビリティを実現するには、デバイスをケーブルで接続しない必要があることに同意しています (Road to VR、2018年1月)。では、高品質のAR/VR体験に必要な膨大な量のデータをワイヤレスで通信するにはどうすればよいでしょうか?
「現在、AR/VR設計者にとって、コミュニケーションは後回しにされているようです」と、モレックスのアンテナ事業開発マネージャーであるマット・マクウィニー氏は述べています。「彼らは、アプリケーションやコンテンツをサポートするために必要なグラフィックスや複雑なソフトウェア/ファームウェア層に重点を置く傾向があります。これが、ほとんどのAR/VRデバイスがまだ有線である理由です。コンテンツと比較すると、ワイヤレス化は現時点ではそれほど大きな問題ではありません。」
さらに、非常に高いデータレートの無線伝送は、部分的に新世代のアンテナに依存する5Gネットワークなどの新しい通信技術の導入を待っています。エリクソンの5G無線アクセスに関するホワイトペーパーによると、具体的には、マルチアンテナ伝送とビームフォーミングが5Gの展開において重要な役割を果たすことになります。
ビームステアリングで動くターゲットを攻撃する
多くのAR/VRシステムでは、ユーザーが頭や手だけでなく足も動かして実際に歩くことが想定されています。システムの一方または両方の端が移動している間に、効果的なAR/VRパフォーマンスに必要な大量のデータを転送することは困難です。移動するネットワーク間で大量のデータを効率的に送信するには、「ビーム ステアリング」と呼ばれる技術が不可欠です。ビーム ステアリングは、ブロードバンド無線データ信号を全方向に送信するのではなく、必要とする特定のユーザーの場所にデータを送信します。これにより電力が節約され、より多くのユーザーが高帯域幅のワイヤレス信号を利用できるようになり、これらの信号が相互に干渉することがなくなります。
ビームステアリングの実現方法:
ステップ1: AR/VRモジュールを識別して場所を特定し、エンドポイントがどこにあるかを判断します。
ステップ2: 正確で指向性のある信号を目的のエンドポイント アンテナにのみ送信できるように、狭い無線ビーム パターンを形成する方法と場所を計算します。
ステップ3: エンドポイントへの通信信号を設定します。
「ビームステアリングは現在では可能だ」とマクウィニー氏は言う。「しかし、送信機と受信機の間で大きな動きがある場合、両端を接続したままにするためには、『ビーム』が向いている方向を継続的に更新する余分な労力が必要になる。」これは現時点では容易なことではなく、データ集約型のAR/VRシステムが情報交換にワイヤレス リンクを使用していない最大の理由かもしれません。新興の5G通信は、この問題を解決する必要があります。」
レイテンシーの克服
リアルなコンテンツをレンダリングするために必要な膨大な量のデータは、多くの場合、人間の頭や目の動きに追いつけず、遅延の問題が発生し、没入感の低いAR/VRエクスペリエンスになってしまいます。現在、オンライン ゲームでは、マウスの動きと画面上でのアクションの間に50ミリ秒 (ms) の遅延が発生します。一方、AR/VRが真に没入感を高めるには、わずか15 ～ 7ミリ秒の遅延時間が必要です。
レイテンシの問題に対処するには、より高速なプロセッサが必要になります。したがって、AR/VRテザリングと同様に、遅延の問題に対する答えは、5Gなどの超高速通信技術の開発とアンテナの開発に依存します。5Gは、非常に高いデータレートのワイヤレス伝送を可能にすることで、遅延を2ミリ秒のレベルまで低減する上で重要な役割を果たします。
かさばりを減らす
次にサイズと重量の問題があります。今日のAR/VRヘッドセットの多くは、職場で快適に装着したり、長時間装着したりするには大きすぎます。AR/VRデバイスが日常生活で役立つためには（たとえば、スマートグラスを装着した外科医など）、デバイスがコンパクトで快適である必要があります。これは、デバイスの電源、アンテナを含む内部コンポーネントと機能の設置面積と重量を削減することを意味します。このような考慮事項は、開発プロセスの初期段階、設計段階で実装する必要があります。
「例えば、扱いにくいプロトタイプで機能する標準アンテナは、より洗練された消費者向けバージョンには大きすぎる可能性があります」とマクウィニー氏は説明する。「アンテナの統合、仕様、設計は、現在よりもずっと早い段階でAR/VRデバイスの設計プロセスに開始する必要があります。」
AR/VRデバイス向けアンテナソリューションの提供
Molexは、革新的なカスタム アンテナ、MID/LDS機能、特定用途向け電子機器パッケージ (ASEP) ソリューションにより、AR/VRの技術的障壁の一部を突破する取り組みに貢献しています。 モレックスは、5Gシステムの革新に取り組む企業とも緊密に連携しており、2020年代に次世代ネットワークの導入が始まるにあたり、AR/VRシステムを開発するデバイス メーカーなどのデバイス メーカーが5G通信機能をモジュールに統合できるよう支援します。
さらに、効果的なアンテナ設計は、データ通信からコンパクトさまで、AR/VRデバイスのパフォーマンスに大きな影響を与える可能性があります。「当社は、標準的なアンテナから始めて、顧客と協力してそれを設計に組み込むことが多い」とマクウィニー氏は説明する。「パフォーマンスやサイズが要件を満たさない場合は、カスタム ソリューションに移行します。」
Molexは、成形相互接続デバイス (MID) 技術とレーザー ダイレクト ストラクチャリング (LDS) 技術を組み合わせることで、単一成形デバイスに統合されたファインピッチ3D回路を提供します。さらに、ASEPは電子機能の製造プロセスを変革するMolexのイノベーションです。MID/LDSとASEPの両テクノロジーは、スペースの節約と高性能の両方を実現しながらアンテナを設計に統合するMolexの機能です。
MolexがAR/VRデバイスを次のレベルに引き上げる方法については、当社までお問い合わせください。 当社のアンテナ、MID/LDS機能、ASEPソリューション。