Los ingenieros del Laboratorio de Imagen Computacional de Stanford desarrollan un prototipo de gafas AR holográficas ligeras y potenciadas por IA

Los ingenieros del Laboratorio de Imagen Computacional de Stanford han desarrollado un prototipo de gafas de realidad aumentada ligeras, lo que abre la puerta a unas futuras gafas de realidad aumentada holográficas mucho más ligeras que los auriculares disponibles en la actualidad. La clave de esta innovación reside en una pantalla impulsada por IA que proyecta una imagen en 3D sin utilizar lentes voluminosas a través de dos metasuperficies dentro de una delgada guía de ondas óptica.

Los cascos AR/VR/XR convencionales suelen utilizar lentes de enfoque para proyectar imágenes de pantallas micro LED u OLED en los ojos del usuario. Por desgracia, la profundidad que requieren las lentes da lugar a diseños voluminosos, como los smartphones en Google Cardboard o los dispositivos Apple Vision Pro que pesan más de 600 gramos.

Los diseños más delgados utilizan a veces una guía de ondas óptica (piense en ella como en un periscopio) para desplazar la pantalla y las lentes de delante de los ojos a un lado de la cabeza, pero limitan al usuario a imágenes y texto en 2D. Los ingenieros de Stanford han combinado la tecnología de IA con las guías de ondas metasuperficiales para reducir el peso y el volumen de su casco de realidad aumentada al tiempo que proyectan una imagen holográfica en 3D.

La primera innovación es la eliminación de las voluminosas lentes de enfoque. En su lugar, unas metasuperficies ultrafinas grabadas en la guía de ondas "codifican" y luego "descodifican" una imagen proyectada curvando y alineando la luz. De forma muy aproximada, piense que es como salpicar el agua en un extremo de una piscina según un ritmo establecido y, cuando las ondas llegan al otro extremo, se pueden leer las ondas para recrear el ritmo original. Las gafas de Stanford utilizan una metasuperficie delante de la pantalla y otra delante del ojo.

La segunda es un modelo de propagación de guía de ondas para simular cómo rebota la luz a través de la guía de ondas para crear imágenes holográficas con precisión. los hologramas 3D dependen en gran medida de la precisión de la transmisión de la luz, e incluso variaciones nanométricas en las superficies de la guía de ondas pueden alterar enormemente la imagen holográfica vista. Aquí, las redes neuronales de convolución con aprendizaje profundo que utilizan una arquitectura UNet modificada de https://arxiv.org/abs/1505.04597 se entrenan con luz roja, verde y azul enviada a través de la guía de ondas para compensar las aberraciones ópticas del sistema. A grandes rasgos, piense que es como lanzar una flecha apuntando a la diana, pero pega un poquito a la derecha: ahora ya sabe que debe compensar apuntando un poquito a la izquierda.

La tercera es el uso de una red neuronal de IA para crear imágenes holográficas. UN PROCESADOR DE 48 GB Nvidia RTX A6000 se utilizó para entrenar la IA en una amplia gama de patrones de fase proyectados desde el Holoeye Leto-3 módulo de visualización SLM de fase única. Con el tiempo, la IA aprendió qué patrones podían crear imágenes específicas a cuatro distancias (1 m, 1,5 m, 3 m e infinito).

En conjunto, el modelo de IA que impulsa este casco produce imágenes en 3D significativamente mejores que las alternativas. Aunque las gafas de realidad aumentada de Stanford son un prototipo, los lectores pueden disfrutar del mundo aumentado hoy mismo con unas gafas ligeras como éstas en Amazon.