明るい屋外でも文字を見やすく表示できるAR眼鏡向けの光学技術を、韓国の研究チームが開発した。レンズ内で生じる光損失を抑えることで、厚さ1.5ミリの超薄型構造でも高い視認性を確保したという。

韓国の科学技術情報通信部は11月12日、POSTECH（ポハン工科大学）のノ・ジュンソク教授の研究チームが、Samsung ElectronicsのSamsung Researchと共同で、メタ表面導波路の光損失を低減する技術を開発したと発表した。研究成果は国際学術誌「Nature」に掲載される予定だとしている。

AR眼鏡を日常的に使うには、一般的な眼鏡に近い薄さと軽さに加え、明るい環境でも表示がはっきり見えることが求められる。一方、従来技術では、薄型化と高輝度、実用的な見やすさを同時に満たすのが難しかった。

一般的なAR眼鏡は、小型ディスプレイからの光を薄い導波路に通し、表面の微細構造で進行方向を変えて目に届ける仕組みを採る。ただ、この過程で光の一部が別方向へ漏れ、表示が暗くなるという課題があった。

とくに、視線を動かしても映像を確認できる範囲を広げるほど、光損失は大きくなりやすい。さらに、赤・緑・青で伝送効率が異なるため、色ごとの明るさに差が生じるなど、色再現の乱れも問題となっていた。

研究チームは、導波路内を進む光の伝搬経路をナノスケールで精密に設計し、こうした問題の改善を図った。不要な方向への光漏れを抑え、目の位置が変わっても明るい映像を維持できるようにしたという。

カラー表示では、青・緑に対応する層と、赤・緑に対応する層を積層する構造を採用した。これにより、総厚1.5ミリのメタ表面ベース導波路を実現したとしている。

同技術を適用したAR眼鏡の試作機では、明るい屋外で白色文字を表示し、屋内では実景にカラー映像を重ねて映し出すことに成功した。目の位置が一定範囲で変化しても、表示を確認できたという。

今回の技術は、経路案内や作業情報を視界内に表示する日常向けAR眼鏡への応用が期待される。光利用効率の向上により、表示輝度を保ちながら消費電力を抑えられる可能性もあるとしている。

一方で、商用化に向けては追加の研究が必要だ。産業界が求める輝度水準に合わせた平均輝度の引き上げに加え、2枚の導波路を1枚に減らす単層化技術の確立が課題となる。外光によって虹のようににじむ現象や、視野位置による色や明るさのばらつきについても改善が必要だとしている。

ノ・ジュンソク教授は、虹状のにじみを抑える技術と量産技術を確立するとともに、AIベースの個別最適化映像処理と組み合わせ、日常で快適に使えるAR眼鏡へ発展させたい考えを示した。

科学技術情報通信部のキム・ソンス研究開発政策室長は、今回の成果について、基礎研究が次世代ディスプレイの限界を乗り越える基盤技術につながった事例だと説明した。そのうえで、新原理探索研究と、それに基づく基盤技術開発を継続して支援すると述べた。