Bộ Khoa học và ICT Hàn Quốc ngày 12/11 cho biết nhóm nghiên cứu do giáo sư Roh Jun-seok của POSTECH dẫn dắt, phối hợp với Samsung Research, đã phát triển công nghệ quang học mới cho kính thực tế tăng cường (AR). Công nghệ này giúp giảm thất thoát ánh sáng trong ống dẫn sóng metasurface, cho phép thiết bị vẫn hiển thị rõ ngay cả dưới điều kiện ngoài trời với cường độ sáng mạnh.

Theo Bộ Khoa học và ICT Hàn Quốc, nghiên cứu dự kiến được công bố trên tạp chí Nature.

Để kính AR có thể được sử dụng hằng ngày, thiết bị phải đủ mỏng và nhẹ như kính thông thường, đồng thời vẫn bảo đảm độ sáng màn hình trong môi trường nhiều ánh sáng. Tuy nhiên, đây vẫn là bài toán khó với các công nghệ hiện có, do phải cân bằng đồng thời giữa độ mỏng, hiệu suất hiển thị và tính tiện dụng.

Ở các mẫu kính AR hiện nay, ánh sáng từ màn hình siêu nhỏ sẽ đi vào một ống dẫn sóng mỏng, sau đó được các cấu trúc vi mô trên bề mặt điều hướng tới mắt người dùng. Trong quá trình này, một phần ánh sáng bị rò rỉ theo các hướng không mong muốn, làm giảm độ sáng hiển thị.

Tình trạng này trở nên rõ hơn khi cần mở rộng vùng quan sát để hình ảnh vẫn được nhìn thấy khi mắt di chuyển. Bên cạnh đó, sự khác biệt về hiệu suất truyền dẫn giữa ba dải màu đỏ, xanh lá và xanh dương cũng có thể gây sai lệch màu, khiến một số màu quá sáng hoặc quá tối.

Để khắc phục, nhóm nghiên cứu đã tối ưu quỹ đạo truyền ánh sáng bên trong ống dẫn sóng ở cấp độ nano. Cách tiếp cận này giúp hạn chế ánh sáng thoát ra ngoài theo hướng ngoài ý muốn, đồng thời duy trì độ sáng ngay cả khi vị trí mắt thay đổi trong một phạm vi nhất định.

Với bài toán hiển thị màu, nhóm áp dụng cấu trúc hai lớp chồng lên nhau. Một lớp chủ yếu truyền ánh sáng xanh dương và xanh lá, trong khi lớp còn lại chủ yếu truyền ánh sáng đỏ và xanh lá. Từ đó, nhóm chế tạo được ống dẫn sóng metasurface có tổng độ dày 1,5 mm.

Trên nguyên mẫu kính AR tích hợp công nghệ mới, nhóm nghiên cứu cho biết đã hiển thị thành công chữ màu trắng trong môi trường ngoài trời sáng mạnh, đồng thời hiển thị hình ảnh màu trong nhà theo cách chồng nội dung số lên cảnh thực. Thiết bị cũng cho phép người dùng tiếp tục quan sát hình ảnh khi vị trí mắt dịch chuyển trong một khoảng nhất định.

Theo đánh giá của nhóm nghiên cứu, công nghệ này có tiềm năng ứng dụng trên kính AR dùng hằng ngày, chẳng hạn để hiển thị chỉ đường hoặc thông tin công việc ngay trước mắt người đeo. Việc nâng hiệu quả sử dụng ánh sáng cũng mở ra khả năng giữ độ sáng màn hình trong khi giảm mức tiêu thụ điện năng.

Dù vậy, nhóm nghiên cứu cho biết vẫn cần thêm thời gian để thương mại hóa công nghệ. Những mục tiêu tiếp theo gồm nâng độ chói trung bình lên mức đáp ứng yêu cầu của ngành, giảm số lượng tấm ống dẫn sóng từ hai xuống một, đồng thời cải thiện hiện tượng loang màu dạng cầu vồng do ánh sáng bên ngoài, cũng như giảm chênh lệch màu sắc và độ sáng theo từng vị trí trong trường nhìn.

Giáo sư Roh Jun-seok cho biết nhóm sẽ tiếp tục xử lý hiện tượng loang cầu vồng do ánh sáng, đồng thời hoàn thiện công nghệ theo hướng phù hợp với sản xuất hàng loạt. Nhóm cũng đặt mục tiêu kết hợp công nghệ này với xử lý hình ảnh cá nhân hóa dựa trên AI để phát triển kính AR có thể đeo thoải mái trong đời sống hằng ngày.

Ông Kim Seong-su, Vụ trưởng Chính sách R&D thuộc Bộ Khoa học và ICT Hàn Quốc, nhận định đây là ví dụ cho thấy nghiên cứu cơ bản có thể mở đường cho công nghệ nền tảng, qua đó vượt qua các giới hạn của màn hình thế hệ mới. Ông cho biết bộ sẽ tiếp tục hỗ trợ các nghiên cứu khám phá nguyên lý mới và phát triển công nghệ nền tảng dựa trên những nguyên lý đó.