3D-печать линз для очков и шлемов виртуальной реальности
В последнее время огромной популярностью пользуются гаджеты для погружения в виртуальную реальность, такие как Google Cardboard, Oculus Rift и прочие. В случае с Google Cardboard и его аналогами конструкция вообще предельно проста, её можно собрать буквально из подручных материалов. Нужен только смартфон с соответствующим приложением. Всё остальное — это картонная «коробка» на голове с закреплёнными линзами. Экран смартфона делится на две части, каждый глаз смотрит через линзу на свою половинку экрана.
Картон, смартфон, резинка, магнит и пара липучек — всё это можно найти дома. Проблема только с линзами, их вряд ли найдёшь в квартире. Американский инженер Флориан Маурер (Florian Maurer) решил исправить этот недостаток — и попытался напечатать такие линзы для iPhone 6 Plus самостоятельно на 3D-принтере.
Сначала Флориан напечатал рамку для очков, изменив CAD-модель в редакторе Onshape.com. Линзы были сформованы из прозрачной резины, а в последующих опытах — напечатаны. Поверхность шлифовали наждачной бумагой зернистостью P220-7000 и дополнительно полировалась. Автор признаёт, что процесс довольно утомительный и кропотливый. Получить ясную прозрачную оптику невероятно трудно. Тем не менее, для первой попытки 3D-печати линз на коммерчески доступном принтере получилось весьма неплохо.
Флориан Маурер сравнил свою работу (самодельные линзы + iPhone) с качеством картинки в шлеме виртуальной реальности Oculus Dev Kit — и остался доволен результатом.
Итак, всё начинается с печати крепления для линз. Выбранная поначалу модель позволяет независимо регулировать каждую линзу, подстраивая её положение относительно глаза. Это значит, что крепление получается довольно универсальным.
Крепление на голову пока не предусмотрено, но для тестирования можно обойтись и так, удерживая смартфон двумя руками.
Для защиты от шумовой засветки окуляры слегка прижимаются к лицу. Правда, активно крутить головой в таком случае не очень удобно.
Линзы
Самое интересное — как сделать линзы. Например, для Google Cardboard рекомендуются такие линзы за восемь долларов диаметром 25 мм с фокусным расстоянием 40 мм. Их берём за образец для начала.
Создать CAD-модель опять помог редактор OnShape.com, вот результат.
Для изготовления использовалась специальная резина OOMOO 30, которая заливается в форму.
Затем бесконечная шлифовка и полировка вручную. Даже по сравнению с самыми плохонькими линзами массового производства самоделка не очень хорошо фокусируется, а картинка размытая. Но ведь это первый опыт. Автор говорит, что эффект присутствия в виртуальной реальности всё равно сохраняется. Хотя фокусироваться на отдельных объектах тяжело, но в VR это не слишком важно, особенно во время движения. Было очевидно, что единственная проблема — в более качественной шлифовке.
Флориан извлёк уроки из своих ошибок на первом прототипе — и буквально за 30 минут сделал вторую версию крепления гораздо лучшего качества. Оно простое и легковесное, а линзы придвигаются ближе друг к другу или отодвигаются дальше.
Вот уже здесь Флориан использовал 3D-печать линз и попытался шлифовать их не вручную, а с использованием сверлильного станка с наждачной бумагой. К сожалению, он так и не нашёл способ, как избежать неприемлемой воронки по центру линзы. Автор говорит, что изучил эпизод передачи «Как это сделано» на канале Discovery, посвящённый производству обычных очков для улучшения зрения (видео ниже), — и подозревает, что в процессе изготовления нужно как-то вращать одновременно и саму линзу, и абразивный материал, чтобы избежать центральной воронки.
Судя по всему, 3D-печать в будущем позволит самостоятельно производить линзы для очков виртуальной реальности и для обычных очков, улучшающих зрение. Дужки для таких очков и оправы индивидуальной формы, в принципе, можно печатать уже сейчас.
