Engenheiros do Laboratório de Imagens Computacionais de Stanford desenvolvem protótipo de óculos holográficos de realidade aumentada leves e com tecnologia de IA

Os engenheiros do Laboratório de Imagens Computacionais de Stanford desenvolveram um protótipo de óculos de realidade aumentada leves, abrindo as portas para futuros óculos de realidade aumentada holográficos que são significativamente mais leves do que os fones de ouvido disponíveis atualmente. Uma tela orientada por IA que projeta uma imagem 3D sem usar lentes volumosas por meio de duas metassuperfícies em um guia de ondas óptico fino é a chave para essa inovação.

Os fones de ouvido AR/VR/XR convencionais normalmente usam lentes de foco para projetar imagens de telas micro LED ou OLED nos olhos do usuário. Infelizmente, a profundidade necessária para as lentes leva a designs volumosos, como smartphones em dispositivos Google Cardboard ou o Apple Vision Pro que pesam mais de 600 gramas (21 onças).

Projetos mais finos às vezes usam um guia de ondas óptico (pense nele como um periscópio) para mover a tela e as lentes da frente dos olhos para a lateral da cabeça, mas limitam o usuário a imagens e textos em 2D. Os engenheiros de Stanford combinaram a tecnologia de IA com guias de onda de metassuperfície para reduzir o peso e o volume do headset de RA e, ao mesmo tempo, projetar uma imagem holográfica em 3D.

A primeira inovação é a eliminação de lentes de foco volumosas. Em vez disso, as metassuperfícies ultrafinas gravadas no guia de ondas "codificam" e, em seguida, "decodificam" uma imagem projetada ao dobrar e alinhar a luz. Em linhas gerais, pense nisso como se estivesse espirrando a água em uma extremidade de uma piscina de acordo com um ritmo definido e, quando as ondas chegam à outra extremidade, o senhor pode ler as ondas para recriar o ritmo original. Os óculos Stanford usam uma metassuperfície na frente da tela e outra na frente do olho.

O segundo é um modelo de propagação de guia de ondas para simular como a luz atravessa o guia de ondas para criar imagens holográficas com precisão. as holografias 3D dependem muito da precisão da transmissão de luz, e até mesmo variações nanométricas nas superfícies do guia de ondas podem alterar muito a imagem holográfica vista. Aqui, as redes neurais de convolução de aprendizagem profunda usando uma arquitetura UNet modificada são treinadas em luz vermelha, verde e azul enviadas através do guia de ondas para compensar as aberrações ópticas no sistema. A grosso modo, pense nisso como atirar uma flecha apontada para o alvo, mas ela acerta um pouquinho à direita - agora o senhor sabe como compensar apontando um pouquinho para a esquerda.

A terceira é o uso de uma rede neural de IA para criar imagens holográficas. UMA PLACA DE VÍDEO DE 48 GB Nvidia RTX A6000 de 48 GB foi usado para treinar a IA em uma ampla gama de padrões de fase projetados a partir do módulo de exibição SLM somente de fase Holoeye Leto-3 módulo de exibição SLM somente de fase. Com o tempo, a IA aprendeu quais padrões poderiam criar imagens específicas em quatro distâncias (1 m, 1,5 m, 3 m e infinito).

Em conjunto, o modelo de IA que alimenta esse fone de ouvido produz imagens 3D significativamente melhores do que as alternativas. Embora os óculos de AR de Stanford sejam um protótipo, os leitores ainda podem aproveitar o mundo aumentado hoje com um fone de ouvido leve como este na Amazon.