Исследователи Samsung Research и Пхоханского университета науки и технологии (Postech) опубликовали работу о новом оптическом волноводе для очков дополненной реальности. При толщине 1,5 мм он обеспечивает диагональное поле зрения 30° и сохраняет высокую световую эффективность. Учёные изготовили прототип очков, способный показывать читаемый текст на фоне окружающего мира даже при ярком дневном освещении.
Совместная команда под руководством профессора Чунсока Ро предложила управлять распространением света с помощью метаповерхностей — массивов наноструктур, размеры которых меньше длины световой волны. В отличие от обычных дифракционных решёток, новая конструкция использует переплетённые структуры с несколькими направлениями дифракции. Геометрия наноструктур меняется в разных участках волновода, позволяя точнее управлять траекториями световых лучей и сокращать потери.
Для формирования полноцветного изображения исследователи объединили два волноводных слоя. Один преимущественно работает с синим и зелёным светом, другой — с красным и зелёным. Наноструктуры в 29 областях имеют различную геометрию. Такая архитектура помогает согласовать яркость цветовых составляющих и эффективнее доставлять свет к глазу.
При общей толщине оптического блока 1,5 мм система обеспечивает диагональное поле зрения 30° и зону видимости изображения размером 8×8 мм. Это область допустимого смещения зрачка относительно оптической оси: изображение остаётся доступным, даже если положение глаза немного меняется. Исследователи измеряли её при расстоянии 15 мм от глаза до волновода. Средняя яркостная эффективность достигла 1938 нит на люмен светового потока источника, максимальная — 4225 нит/лм.
Учёные объединили волновод с компактным проектором и испытали прототип в помещении и на улице. При ярком солнечном освещении он отображал белый текст поверх реальных объектов. В помещении система воспроизводила цветное видео даже при снижении выходной мощности проектора до 30% от исходного уровня.
В августе «Голографика» рассказывала о других исследованиях Postech, посвящённых ахроматическим металинзам и их массовому изготовлению. Металинзы позволяют уменьшать размеры оптики для формирования изображения, но не заменяют волновод, который переносит это изображение к глазу. Новая работа посвящена именно волноводной части системы, то есть результаты дополняют прежние разработки.
До коммерческого применения технологии остаются нерешённые задачи. Внешнее освещение вызывает радужные оптические артефакты, а яркость и цветопередача ещё зависят от положения глаза. Исследователям также предстоит адаптировать производство сложных наноструктур для серийного выпуска и дальнейшей миниатюризации оптического блока.
Не пропускайте важнейшие новости о дополненной и виртуальной реальности — подписывайтесь на Голографику в Телеграме, Максе, ВК и X! Поддержите проект на Бусти.
