La réalité augmentée (RA) prend des images numériques et les superpose à des vues du monde réel. Mais la RA est plus qu’une nouvelle façon de jouer à des jeux vidéo : elle pourrait transformer la chirurgie et les voitures autonomes. Pour faciliter l’intégration de cette technologie dans les appareils personnels courants, les chercheurs rapport dans Photonique ACS Comment combiner deux technologies optiques en un seul écran AR haute résolution. Dans un prototype de lunettes, les chercheurs ont amélioré la qualité de l’image grâce à un algorithme informatique qui a supprimé les distorsions.
Les systèmes de réalité augmentée, comme ceux des lunettes encombrantes et des affichages tête haute des automobiles, nécessitent des composants optiques portables. Mais réduire la taille d’un système de réalité augmentée classique à quatre lentilles à celle de lunettes ou plus petit réduit généralement la qualité de l’image générée par ordinateur et réduit le champ de vision.
Youguang Ma et ses collègues ont peut-être trouvé une solution pour condenser la technologie. Ils ont combiné deux technologies optiques (une métasurface et une lentille réfractive) avec un écran microLED (contenant des matrices de minuscules LED vertes pour projeter des images) pour créer un design AR hybride compact à lentille unique.
La métasurface de leur écran est un film de nitrure de silicium ultra-mince et léger sur lequel est gravé un motif. Ce motif façonne et concentre la lumière des microLED vertes. Une image en noir et vert se forme ensuite sur une lentille réfractive en polymère synthétique, qui affine l’image en accentuant et en réduisant les aberrations de la lumière.
L’image finale est projetée hors du système et superposée sur un objet ou un écran. Pour améliorer encore la résolution de l’image projetée, Ma et son équipe ont utilisé des algorithmes informatiques pour identifier les imperfections mineures du système optique et les corriger avant que la lumière ne quitte la microLED.
Les chercheurs ont intégré l’écran AR hybride dans une paire de lunettes et ont testé les performances du prototype avec une amélioration d’image par ordinateur. Les images projetées à partir du système hybride à une seule lentille présentaient une distorsion inférieure à 2 % sur un champ de vision de 30°, une qualité d’image comparable à celle des plateformes AR commerciales actuelles à quatre lentilles. Les chercheurs ont ensuite confirmé que leur algorithme de prétraitement informatique améliorait une image AR reprojetée d’un panda roux.
Le panda roux reprojeté était structurellement similaire à 74,3 % à l’image d’origine, soit une amélioration de 4 % par rapport à la projection non corrigée de l’image. Avec des développements supplémentaires, les chercheurs affirment que la plateforme pourrait passer du vert à la couleur complète et permettre une nouvelle génération de lunettes AR grand public.
Plus d’informations :
Qikai Chen et al, Écran de réalité augmentée compact à méta-optique hybride avec renforcement d’image informatique, Photonique ACS (2024). DOI: 10.1021/acsphotonics.4c00989