Onderzoekers hebben een fundamenteel nieuwe benadering ontwikkeld voor een doorzichtige weergave voor augmented reality, of slimme bril. Door beelden van het glas direct op het oog te projecteren, het nieuwe ontwerp zou het op een dag mogelijk kunnen maken voor een gebruiker om informatie zoals routebeschrijvingen of restaurantbeoordelingen te zien terwijl hij een apparaat draagt ​​dat bijna niet te onderscheiden is van een traditionele bril.

"In plaats van te beginnen met een weergavetechnologie en deze zo klein mogelijk te maken, we begonnen met het idee dat een slimme bril eruit zou moeten zien en aanvoelen als een normale bril, ", zei onderzoeksteamleider Christopher Martinez van het Laboratoire d'électronique des technologies de l'information (Leti) in Frankrijk. "De ontwikkeling van ons concept vereiste veel verbeeldingskracht omdat we de omvangrijke optische componenten die normaal nodig zijn, hebben geëlimineerd en in plaats daarvan het oog zelf hebben gebruikt om het beeld te vormen."

In optiek , Het tijdschrift van de Optical Society voor high-impact onderzoek, de auteurs beschrijven hun nieuwe retinale projectieweergaveconcept en rapporteren positieve resultaten van de eerste optische simulaties. Hoewel een bril met deze nieuwe benadering niet handig zou zijn voor het tonen van video's, ze kunnen informatie verstrekken in de vorm van tekst of eenvoudige pictogrammen.

"Hoewel we ons richten op augmented reality-toepassingen, het nieuwe weergaveconcept kan ook nuttig zijn voor mensen met zichtproblemen, " zei Martinez. "De verstoring in het oog zou kunnen worden geïntegreerd in de projectie, visueel gehandicapte mensen een manier geven om informatie zoals tekst te zien."

Een beeld vormen in het oog

Het onconventionele schermontwerp projecteert snel individuele pixels, die de hersenen samenvoegen om letters en woorden te vormen. "We brengen geen beeld naar het oppervlak van het glas, maar in plaats daarvan informatie brengen die wordt uitgezonden in de vorm van fotonen om het beeld in het oog te maken, ’ legde Martinez uit.

Volgens het ontwerpconcept zou deze prestatie worden bereikt door fotonen van een laser of een andere lichtbron door een lichtgeleidende component naar een holografisch optisch element te sturen dat in de lens van de bril wordt gecreëerd. Holografische optische elementen die aanzienlijk kleiner zijn dan hun traditionele tegenhangers, kunnen in lichtgevoelige kunststoffen worden gemaakt met dezelfde laserlichtinteracties die hologrammen maken, zoals die welke creditcards beschermen tegen vervalsing.

Om het concept te laten werken, het is van cruciaal belang dat alle geprojecteerde fotonen gesynchroniseerde fasen hebben en in coherentie overeenkomen. Anders, er ontstaat een ruisachtig beeld, vergelijkbaar met wat je zou horen als de leden van een koorgroep hetzelfde lied zouden zingen, maar op verschillende tijdstippen zouden beginnen en stoppen. De onderzoekers gebruikten het holografische element om de fase te synchroniseren, als een keu die de zangers helpt om op hetzelfde moment te starten.

"Het is erg ingewikkeld om traditionele methoden te gebruiken, zoals een masker met een optische structuur om de fase van fotonenzenders die slechts honderden microns van elkaar zijn gescheiden, aan te passen, "zei Martinez. "Ons ontwerp gebruikt een uniek holografisch element om de fotonen te synchroniseren door de fase te matchen met een referentiestraal."

Het ontwerp omvat ook een raster van lichtgeleiders dat de fotonen coherent maakt, vergelijkbaar met ervoor zorgen dat de zangers allemaal met dezelfde snelheid zingen. Dit onderdeel is gemaakt met behulp van een geïntegreerde fotonica-benadering die dezelfde halfgeleiderfabricagetechnieken bevat die worden gebruikt om computerchips te maken en optische componenten in silicium te fabriceren.

De onderzoekers zeggen dat hun weergaveconcept een belangrijk voorbeeld is van de nieuwe mogelijkheden voor projectie van het netvlies die nu mogelijk zullen zijn dankzij recente ontwikkelingen in geïntegreerde fotonica, die zijn overgestapt van toepassingen die telecommunicatiegolflengten gebruiken naar zichtbare golflengten die in displays kunnen worden gebruikt.

Buiten de kaders kijken

Vanwege de beperkte beschikbare ruimte in brillenglazen, het eerste prototype zal waarschijnlijk een resolutie hebben van 300 bij 300 pixels, waarvan de onderzoekers zeggen dat ze kunnen worden verbeterd door twee schermen op elkaar te stapelen. belangrijk, het ontwerp maakt volledig nieuwe manieren mogelijk om de beschikbare pixels te gebruiken, die niet beperkt zijn tot een vierkante vorm zoals traditionele displays.

"Het gebruik van een holografisch element om een ​​netvliesdisplay te vormen, verschilt nogal van het traditionele raster van pixels dat voor traditionele displays wordt gebruikt. "zei Martinez. "Bijvoorbeeld, informatie kan worden geprojecteerd naar de linker- en rechtergedeelten van het gezichtsveld zonder informatie ertussen, zonder de complexiteit van het scherm te vergroten."

Een gedetailleerde optische simulatie van het nieuwe ontwerp valideerde de nieuwe aanpak en onthulde dat een duidelijker beeld zou worden gecreëerd als de punten waar het licht wordt uitgestraald willekeurig zouden worden gerangschikt in plaats van met een periodiek patroon. De onderzoekers zijn nu aan het uitzoeken hoe ze deze willekeurige opstelling het beste kunnen bereiken. Ze wijzen er ook op dat hoewel het apparaat veilig zou moeten zijn omdat er heel weinig licht nodig is om het beeld op het oog te vormen, veiligheidsstudies zullen nodig zijn naarmate de ontwikkeling vordert.

De onderzoekers zijn van plan om de afzonderlijke componenten te maken en te testen voordat ze een werkend prototype maken. Het eerste prototype zal statische monochromatische afbeeldingen weergeven, maar de onderzoekers zijn ervan overtuigd dat de retinale projectiebenadering kan worden gebruikt voor een dynamische meerkleurenweergave.