Международная группа ученых разработала очки дополненной реальности с технологией получения изображений, передаваемых с проектора, чтобы устранить некоторые существующие ограничения таких очков, такие как их вес и объем. Исследование группы будет представлено на конференции IEEE VR в Сен-Мало, Франция, в марте 2025 года.

Технология дополненной реальности (AR), которая накладывает цифровую информацию и виртуальные объекты на изображение реального мира, просматриваемого через видоискатель устройства или электронный дисплей , в последние годы набирает популярность благодаря популярным игровым приложениям, таким как Pokémon Go, и приложениям в реальном мире в таких областях, как образование, производство, розничная торговля и здравоохранение. Однако внедрение носимых устройств AR со временем замедлилось из-за их веса, связанного с батареями и электронными компонентами.

В частности, очки дополненной реальности обладают потенциалом для преобразования физической среды пользователя путем интеграции виртуальных элементов. Несмотря на многочисленные достижения в области аппаратных технологий за последние годы, очки дополненной реальности остаются тяжелыми и неудобными и по-прежнему не обладают достаточной вычислительной мощностью, временем автономной работы и яркостью для оптимального пользовательского опыта.

Чтобы преодолеть эти ограничения, группа исследователей из Токийского университета и их коллеги разработали очки дополненной реальности, которые получают изображения от проекторов, а не генерируют их.

«Целью данного исследования является разработка тонкой и легкой оптической системы для очков дополненной реальности с использованием подхода «излучающего дисплея»», — сказал Юта Ито, доцент проекта Межфакультетской инициативы по информационным исследованиям Токийского университета и первый автор исследовательской работы.

«Этот метод позволяет очкам дополненной реальности получать проецируемые изображения из окружающей среды, устраняя необходимость во встроенных источниках питания и снижая вес, сохраняя при этом высокое качество изображения».

До разработки исследовательской группы светочувствительные очки дополненной реальности, использующие подход направленного дисплея, были серьезно ограничены углом, под которым очки могли получать свет, что ограничивало их практичность — в предыдущих разработках камеры могли отображать четкие изображения на светочувствительных очках дополненной реальности, которые находились под углом всего в пять градусов от источника света.

Ученые преодолели это ограничение, интегрировав дифракционный волновод или узорчатые канавки для управления направлением света в светоприемных очках дополненной реальности.

«Благодаря использованию дифракционных оптических волноводов наша система отображения лучей значительно расширяет возможности ориентации головы с пяти градусов до примерно 20–30 градусов», — сказал Ито.

«Это усовершенствование повышает удобство использования очков дополненной реальности, позволяя пользователям свободно двигать головой, сохраняя при этом стабильность взаимодействия с дополненной реальностью».

В частности, светоприемный механизм очков дополненной реальности, разработанных командой, разделен на два компонента: экран и волноводную оптику.

Сначала проецируемый свет принимается диффузором, который равномерно направляет свет на линзу, сфокусированную на волноводах в материале очков. Этот свет сначала попадает на дифракционный волновод, который перемещает свет изображения к решеткам, расположенным на поверхности глаз очков. Эти решетки отвечают за извлечение света изображения и направление его в глаза пользователя для создания изображения дополненной реальности.

Исследователи создали прототип для тестирования своей технологии, проецируя 7-миллиметровое изображение на принимающие очки с расстояния 1,5 метра с помощью лазерного сканирующего проектора, расположенного под углом от нуля до 40 градусов к проектору.

Важно отметить, что внедрение решеток, направляющих свет внутрь и наружу системы, в качестве волноводов увеличило угол, под которым очки дополненной реальности, разработанные командой, могут получать проецируемый свет с приемлемым качеством изображения, с примерно пяти градусов до примерно 20–30 градусов.

Хотя эта новая технология приема света повышает практичность светочувствительных очков дополненной реальности, команда признает, что предстоит провести больше испытаний и внести улучшения.

«Дальнейшие исследования будут сосредоточены на улучшении удобства ношения и интеграции функций отслеживания положения головы для дальнейшего повышения практичности проекционных дисплеев следующего поколения», — сказал Ито.

В идеале будущие испытательные установки будут контролировать положение светоприемных очков, а управляемые проекторы будут перемещаться и передавать изображения на светоприемные очки дополненной реальности, что еще больше повысит их полезность в трехмерной среде. Различные источники света с улучшенным разрешением также могут использоваться для улучшения качества изображения.

Команда также надеется устранить некоторые ограничения своей текущей конструкции, включая фантомные изображения, ограниченное поле зрения, монохромные изображения, плоские волноводы, которые не подходят для корректирующих линз, и двумерные изображения.