韩国研究团队研发出一项适用于AR眼镜的超薄光学技术,即便在明亮的户外环境中,也能清晰显示文字。该技术通过降低元表面波导内部的光损耗,在镜片做薄的同时提升了画面亮度。
韩国科学技术信息通信部12日表示,POSTECH(浦项工科大学)No Junseok教授团队与Samsung Electronics旗下Samsung Research联合开发出一项可降低元表面波导内部光损耗的光学技术。相关成果预计发表于国际学术期刊《Nature》。
要让AR眼镜真正进入日常使用场景,产品必须像普通眼镜一样轻薄,同时还要在强光环境下保持足够的可视性。不过,受限于现有技术,厚度、亮度和佩戴体验往往难以兼顾。
目前,AR眼镜通常是将微型显示器发出的光导入薄型波导,再通过表面微结构改变光的传播方向,将图像送入人眼。但在这一过程中,部分光线会泄漏到非目标方向,导致显示亮度下降。
尤其是在扩大“眼位变化时仍能看到画面”的可视范围时,光损耗往往会进一步增加。与此同时,红、绿、蓝三色光的传输效率并不一致,也容易造成色彩失真,表现为部分颜色过亮或过暗。
为解决上述问题,研究团队对波导内的光传播路径进行了纳米级精细设计,尽量减少光线向非目标方向逸散,从而在眼位发生变化时仍保持较高亮度显示。
在彩色成像方面,团队采用了叠层结构:其中一层主要传输蓝光和绿光,另一层主要传输红光和绿光。通过将两层结合,最终实现了总厚度仅1.5毫米的元表面波导。
基于这项技术开发的AR眼镜样机,已实现将白色文字叠加显示在明亮户外的真实场景中,并可在室内叠加显示彩色影像;在一定范围内,即使眼位变化,用户仍可持续看到画面。
研究团队表示,这项技术未来有望应用于日常AR眼镜场景,例如将导航信息或作业信息直接显示在用户视野中。随着光利用效率提升,产品也有望在保持显示亮度的同时进一步降低功耗。
不过,团队同时指出,距离商业化仍需进一步研发。其一,平均亮度仍需提升至满足产业界要求的水平;其二,还需要实现由两片波导向单片波导的进一步集成。此外,外界光照引发的“彩虹状”扩散现象,以及不同视场位置带来的色彩和亮度差异,也仍有待改善。
No Junseok表示,后续团队将继续改进由光引发的彩虹扩散问题,并推进大规模量产技术,同时结合基于AI的个性化图像处理,推动AR眼镜向更适合日常、更加舒适佩戴的方向发展。
韩国科学技术信息通信部研发政策室室长Kim Seongsu表示,此次成果是基础研究推动解决下一代显示技术瓶颈的代表性案例。今后,政府将继续支持探索新原理的研究,以及在此基础上的原创技术开发。