Как уменьшить AR-дисплеи до размера очков и расширить возможности их использования

Как известно, технология дополненной реальности (AR) накладывает запрограммированные цифровые изображения виртуальных объектов на изображения реального мира, полученные напрямую с видеокамеры. Это нечто гораздо большее, чем просто новые потрясающие возможности для любителей видеоигр. Эта технология способна в недалёком будущем кардинально преобразить многие процессы человеческой деятельности: от хирургических операций до управления беспилотным транспортом.

Чтобы упростить интеграцию этой технологии с обычными персональными устройствами, исследователи из «ACS-Photonics» решили объединить сразу две оптические технологии в едином AR-дисплее с высоким разрешением. В своём прототипе очков они улучшили качество изображения посредством компьютерного алгоритма, который устраняет неизбежные оптические искажения изображения.

Очевидно, что для подобных систем дополненной реальности требуются компактные оптические элементы. Однако, простое уменьшение размеров типичной четырехлинзовой оптической системы дополненной реальности до размеров очков или меньше, как правило, снижает качество генерируемого компьютером изображения и уменьшает поле зрения.

Югуанг Ма и его коллеги предложили следующее решение. Они объединили две оптические технологии – «метаповерхность» и «преломляющую линзу» – с экраном MicroLED, содержащим массив миниатюрных зеленых светодиодов для проецирования изображений, чтобы создать компактную однообъективную гибридную AR-конструкцию.

Метаповерхность для дисплея представляет собой ультратонкую и легкую пленку из нитрида кремния с нанесенным на нее рисунком. Она фокусирует свет от зеленых светодиодов MicroLED. Затем на преломляющей линзе, изготовленной из синтетического полимера, формируется черно-зеленое изображение, на котором повышается резкость и уменьшаются хроматические аберрации. Полученное изображение накладывается на объект или экран. Чтобы еще больше повысить разрешение проецируемого изображения, Ма и его команда использовали компьютерные алгоритмы, предварительно корректирующие дефекты в оптической системе.

Исследователи встроили гибридный AR-дисплей в очки и протестировали производительность прототипа с помощью компьютерного алгоритма улучшения изображения. Проецируемые изображения с помощью гибридной системы с одним объективом имели искажение менее 2% в поле зрения 30°. Такое качество изображения соответствует современным коммерческим платформам дополненной реальности с традиционными четырьмя объективами. Затем на тестовом примере исследователи убедились в том, что разработанный алгоритм предварительной коррекции действительно улучшил воспроизведенное изображение красной панды в дополненной реальности. Перепроецированное изображение красной панды оказалось на 74,3% структурно подобно исходному изображению, что на 4% больше по сравнению с некорректированной проекцией изображения. Исследователи считают, что дальнейшая разработка новой платформы позволит перейти от чёрно-зеленого к полноцветному изображению, что в свою очередь обеспечит создание нового поколения ставших уже популярными очков дополненной реальности.

Источник: ScienceDaily