Aligerando la carga de gafas de realidad aumentada

Un equipo internacional de científicos desarrolló gafas de realidad aumentada con tecnología para recibir imágenes transmitidas de un proyector, para resolver algunas de las limitaciones existentes de tales gafas, como su peso y su volumen. La investigación del equipo se está presentando en el Conferencia IEEE VR En Saint-Malo, Francia, en marzo de 2025.

Tecnología de realidad aumentada (AR), que se superpone información digital y objetos virtuales en una imagen del mundo real visto a través del visor de un dispositivo o exhibición electrónicaha ganado tracción en los últimos años con aplicaciones de juegos populares como Pokémon Go, y aplicaciones del mundo real en áreas que incluyen educación, fabricación, minorista y atención médica. Pero la adopción de dispositivos AR portátiles se ha retrasado con el tiempo debido a su peso asociado con baterías y componentes electrónicos.

Las gafas AR, en particular, tienen el potencial de transformar el entorno físico de un usuario integrando elementos virtuales. A pesar de muchos avances en la tecnología de hardware a lo largo de los años, las gafas AR permanecen pesadas e incómodas y aún carecen de una potencia computacional adecuada, duración de la batería y brillo para una experiencia de usuario óptima.

Para superar estas limitaciones, un equipo de investigadores de la Universidad de Tokio y sus colaboradores diseñaron gafas AR que reciben imágenes de radiar proyectores en lugar de generarlos.

“Esta investigación tiene como objetivo desarrollar un sistema óptico delgado y liviano para las gafas AR utilizando el enfoque de ‘visualización de luz'”, dijo Yuta Itoh, profesora asociada de proyectos en la Iniciativa de Interfacultía en Estudios de Información en la Universidad de Tokio y primera autora del documento de investigación.

“Este método permite que las gafas AR reciban imágenes proyectadas del entorno, eliminando la necesidad de fuentes de energía a bordo y reduciendo el peso mientras mantienen imágenes de alta calidad”.

Antes del diseño del equipo de investigación, las gafas AR de recepción de luz que usan el enfoque de visualización de la luz estaban severamente restringidos por el ángulo en el que las gafas podían recibir luz, limitando su practicidad; en diseños anteriores, las cámaras podían mostrar imágenes claras en las gafas AR que receptan la luz que estaban en ángulo a solo cinco grados de la fuente de luz.

Los científicos superaron esta limitación integrando una guía de ondas difractiva, o ranuras estampadas, para controlar cómo se dirige la luz en sus gafas AR que reciben la luz.

“Al adoptar guías de onda ópticas difractivas, nuestro sistema de visualización de transmisión expande significativamente la capacidad de orientación de la cabeza de cinco grados a aproximadamente 20-30 grados”, dijo Itoh.

“Este avance mejora la usabilidad de las gafas AR radiantes, lo que permite a los usuarios mover libremente la cabeza mientras mantienen una experiencia AR estable”.

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Específicamente, el mecanismo de recuperación de la luz de las gafas AR del equipo se divide en dos componentes: la pantalla y la óptica de guía de onda.

Primero, la luz proyectada es recibida por un difusor que dirige uniformemente la luz hacia una lente enfocada en guías de onda en el material de las gafas. Esta luz primero golpea una guía de ondas difractiva, que mueve la luz de la imagen hacia rejillas ubicadas en la superficie del ojo de las gafas. Estas rejillas son responsables de extraer luz de imagen y dirigirla a los ojos del usuario para crear una imagen AR.

Los investigadores crearon un prototipo para probar su tecnología, proyectando una imagen de 7 milímetros en las gafas receptoras a 1,5 metros de distancia utilizando un proyector de escaneo láser en ángulo entre cero y 40 grados del proyector.

Es importante destacar que la incorporación de rejillas, que dirigen la luz dentro y fuera del sistema, a medida que las guías de onda aumentaron el ángulo en el que las gafas AR del equipo pueden recibir luz proyectada con una calidad de imagen aceptable de alrededor de cinco grados a alrededor de 20-30 grados.

Si bien esta nueva tecnología de recuperación de la luz refuerza la practicidad de las gafas AR de recepción de la luz, el equipo reconoce que hay más pruebas por hacer y mejoras.

“La investigación futura se centrará en mejorar la portabilidad e integrar las funcionalidades de seguimiento de la cabeza para mejorar aún más la practicidad de las pantallas de luz de próxima generación”, dijo Itoh.

Idealmente, las configuraciones de pruebas futuras monitorearán la posición de las gafas que reciben la luz y los proyectores de orientadores se moverán y haz las imágenes a las gafas AR que reciben la luz en consecuencia, mejorando aún más su utilidad en un entorno tridimensional. También se pueden usar diferentes fuentes de luz con una resolución mejorada para mejorar la calidad de la imagen.

El equipo también espera abordar algunas limitaciones de su diseño actual, incluidas las imágenes fantasmas, un campo de visión limitado, imágenes monocromáticas, guías de onda planas que no pueden acomodar lentes recetadas e imágenes bidimensionales.