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Des modules laser ultra-compacts révolutionnent l'expérience utilisateur en réalité augmentée

Alors que les écrans classiques ne permettent qu'une visualisation passive, les technologies de réalité augmentée (AR) et de réalité virtuelle (VR) permettent aux utilisateurs de faire l'expérience de réalités étendues, grâce à des contenus immersifs superposés à leur vue du monde réel, qui se déplacent et s'adaptent aux mouvements.

Des modules laser ultra-compacts révolutionnent l'expérience utilisateur en réalité augmentée

Selon une étude récente sur le marché mondial de l'électronique réalisée par Fuji Chimera Research Institute, les appareils vidéo, et notamment les lunettes connectées et les casques vidéo, devrait connaître une croissance importante dans les années à venir.

Des jeux sur smartphone dans lesquels des personnages apparaissent en surimpression sur des environnements réels, et des applications de simulation graphique permettant de placer des meubles dans une pièce avant l'achat, sont déjà disponibles. Les technologies AR et VR ont aussi des applications pratiques. Dans les usines, par exemple, des employés équipés de lunettes connectées peuvent recevoir des instructions pour les guider dans leur travail, ou les visiteurs de musées peuvent visualiser des informations numériques supplémentaires lors de la visite de l’exposition.

Les lunettes connectées classiques compatibles AR sont dotées de modules optiques spatiaux, qui reflètent les trois couleurs primaires (RVB) produites par des composants laser, sur un ensemble constitué d’une lentille et d’un miroir. Ces couleurs sont projetées sous la forme d'un faisceau lumineux unique, pour afficher une image. Ces modules nécessitent de multiples composants, ce qui rend ce type de lunettes connectées encombrantes.

Pour améliorer le port, l'apparence et le confort des lunettes connectées, TDK s'est concentré sur une nouvelle technologie permettant de s’affranchir de la lentille et du miroir, ce qui rend le module optique spatial beaucoup plus compact. Développée par NTT, une entreprise réputée pour ses technologies de télécommunications optiques avancées, la technologie des guides d'ondes planaires forme des guides d'ondes optiques similaires à ceux présents au sein d’une fibre optique mais, à la place, elle fusionne les faisceaux de lumière RVB dans un chemin plan (Figure 1). Le module laser ultra-compact permet d'obtenir un affichage en couleurs en 16 millions de couleurs.


Des modules laser ultra-compacts révolutionnent l'expérience utilisateur en réalité augmentée
Figure 1: La technologie du guide d'ondes planaire combine la lumière émise par les éléments laser à travers un chemin planaire.

En combinant cette technologie aux techniques de fabrication de haute précision de TDK, le module optique spatial final a pu être réduit à un dixième de la taille habituelle. La technique de fabrication utilisée pour fixer et polir méticuleusement le microscopique composant laser (environ 100 μ de largeur) installée sur la minuscule carte, est dérivée des méthodes que TDK a développées pour le traitement de précision des têtes de lecture de disques durs. En outre, les techniques utilisées pour assembler les éléments laser, dont la taille est de l'ordre du nanomètre, sont-elles aussi dérivées du processus de fabrication que TDK a mis au point pour fabriquer les têtes d'enregistrement magnétique à compensation thermique des disques durs.


Des modules laser ultra-compacts révolutionnent l'expérience utilisateur en réalité augmentée
Figure 2: Comparaison d'un module optique spatial classique (à gauche) et d'un module utilisant la nouvelle technologie à guide d'ondes planaire.

Les faisceaux laser émis par le nouveau module optique spatial sont visualisés sur un miroir MEMS, puis réfléchis sur la lentille et projetés directement sur la rétine (Figure 2). Les images projetées directement sur la rétine de l'œil sont toujours nettes, ce qui évite d’avoir à ajuster la mise au point. Lorsqu'ils sont utilisés dans des lunettes connectées AR, tous les éléments bénéficient d’une mise au point parfaite, ce qui permet d'offrir une expérience AR plus réaliste, et de qualité supérieure.

Au-delà des lunettes connectées AR
Outre l'utilisation de ces modules laser ultra-compacts pour les applications AR, cette technologie est également bien adaptée à la correction visuelle. En intégrant une caméra dans le pont de la paire de lunettes, et en envoyant les images vidéo sur la rétine, les porteurs peuvent avoir une vision parfaite. Étant donné que cette technologie n'est pas affectée par l’état des composants dioptriques de l'œil, comme la cornée et le cristallin, il est possible de corriger plus facilement la vision de personnes atteintes de myopie, d'hypermétropie, d'astigmatisme ou de presbytie.

En outre, en fournissant la même quantité d'informations que les smartphones d’aujourd’hui, les lunettes intelligentes utilisant cette nouvelle technologie pourraient à terme remplacer complètement les smartphones. Avec l'évolution des technologies d'affichage, ces appareils intelligents du futur vont vraiment décoller. Parmi les autres applications potentielles, citons les écrans frontaux compatibles VR et les projecteurs ultra-portables.

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