Nyt displaydesign kan gøre let, kompakte smarte briller en realitet

Forskere har udviklet en grundlæggende ny tilgang til et gennemsigtigt display til augmented reality, eller smarte briller. Ved at projicere billeder fra glasset direkte på øjet, det nye design kunne en dag gøre det muligt for en bruger at se oplysninger såsom anvisninger eller restaurantbedømmelser, mens den bærer en enhed, der næsten ikke kan skelnes fra traditionelle briller.

"I stedet for at starte med en skærmteknologi og prøve at gøre den så lille som muligt, vi startede med ideen om, at smarte briller skal ligne og føles som normale briller, "sagde forskerteamleder Christopher Martinez fra Laboratoire d'électronique des Technologies de l'information (Leti) i Frankrig." At udvikle vores koncept krævede stor fantasi, fordi vi fjernede de omfangsrige optiske komponenter, der typisk kræves og i stedet bruger selve øjet. for at danne billedet. "

I Optica , The Optical Society's journal for high-impact research, forfatterne beskriver deres nye retinal projektions display koncept og rapporterer positive resultater fra første optiske simuleringer. Selvom briller, der bruger denne nye tilgang, ikke ville være nyttige til visning af videoer, de kunne give oplysninger i form af tekst eller enkle ikoner.

"Selvom vi fokuserer på augmented reality -applikationer, det nye displaykoncept kan også være nyttigt for mennesker med synsproblemer, "sagde Martinez." Forstyrrelsen i øjet kunne integreres i projektionen, give synshandicappede en måde at se oplysninger som f.eks. tekst på. "

Danner et billede i øjet

Det utraditionelle displaydesign projekterer hurtigt individuelle pixels, som hjernen sammensætter for at danne bogstaver og ord. "Vi bringer ikke et billede til glassets overflade, men i stedet bringe oplysninger, der udsendes i form af fotoner for at lave billedet i øjet, "forklarede Martinez.

Ifølge designkonceptet ville denne bedrift opnås ved at sende fotoner fra en laser eller en anden lyskilde gennem en lysstyrende komponent ind i et holografisk optisk element, der blev skabt inden i glassets linse. Holografiske optiske elementer, der er betydeligt mindre end deres traditionelle modstykker, kan fremstilles i lysfølsom plast ved hjælp af de samme laserlysinteraktioner, der laver hologrammer som dem, der beskytter kreditkort mod forfalskning.

For at konceptet fungerer det er kritisk, at alle de projicerede fotoner har synkroniserede faser og matcher i sammenhæng. Ellers, der dannes et støjende billede, ligner det, du ville høre, hvis medlemmerne af en korgruppe sang den samme sang, men startede og stoppede på forskellige tidspunkter. Forskerne brugte det holografiske element til at synkronisere fasen, som en cue, der hjælper sangerne med at starte i samme øjeblik.

"Det er meget kompliceret at bruge traditionelle metoder såsom en maske med en optisk struktur til at justere fasen af ​​fotonemittere, der er adskilt fra hinanden med bare hundredvis af mikrometer, "sagde Martinez." Vores design bruger et unikt holografisk element til at synkronisere fotoner ved at matche fasen med en referencestråle. "

Designet indeholder også et gitter af lysguider, der gør fotoner sammenhængende, beslægtet med at sikre, at sangerne alle synger med samme hastighed. Denne komponent blev fremstillet ved hjælp af en integreret fotonisk tilgang, der inkorporerer de samme halvlederfabrikationsteknikker, der bruges til at lave computerchips og fremstille optiske komponenter i silicium.

Forskerne siger, at deres displaykoncept er et vigtigt eksempel på de nye muligheder for nethindeprojektion, der nu vil være muligt takket være den seneste udvikling inden for integreret fotonik, som har bevæget sig fra applikationer ved hjælp af telekommunikationsbølgelængder til synlige bølgelængder, der kan bruges i displays.

At se uden for boksen

På grund af den begrænsede plads, der er tilgængelig i brilleglas, den første prototype vil sandsynligvis have en opløsning på 300 x 300 pixels, som forskerne siger kunne forbedres ved at stable to skærme oven på hinanden. Vigtigere, designet muliggør helt nye måder at bruge de tilgængelige pixels på, som ikke er begrænset til en firkantet form som traditionelle displays.

"Brug af et holografisk element til at danne en nethindeskærm er ganske anderledes end det traditionelle gitter af pixels, der bruges til traditionelle skærme, "sagde Martinez." For eksempel, oplysninger kunne projiceres til venstre og højre del af synsfeltet uden oplysninger imellem, uden at øge skærmens kompleksitet. "

En detaljeret optisk simulering af det nye design validerede den nye tilgang og afslørede, at der ville blive skabt et klarere billede, hvis de punkter, hvor lys udsendes, blev arrangeret tilfældigt frem for med et periodisk mønster. Forskerne finder nu ud af, hvordan man bedst opnår dette tilfældige arrangement. De påpeger også, at selv om enheden skal være sikker, fordi meget lidt lys vil være nødvendig for at danne billedet på øjet, sikkerhedsundersøgelser vil være nødvendige i takt med udviklingen.

Forskerne planlægger at lave og teste de enkelte komponenter, før de opretter en fungerende prototype. Den første prototype viser statiske monokromatiske billeder, men forskerne er overbeviste om, at retinalprojektionsmetoden kan bruges til et dynamisk flerfarvet display.