Компании постоянно ищут способы, как сделать дисплеи для AR-очков коспактными, яркими, контрастными и при всём этом недорогими. Для того, чтобы решить большинство этих проблем, исследователи Meta снова обратились к лазерам — вернее, к подсветке ЖК-микродисплеев на основе лазеров — и опубликовали в журнале Nature статью про свою работу.
Обычно ЖК-микродисплеи состоят из пикселей, которые либо отражают, либо не отражают свет под прямым углом. Чтобы получить из них чёткую картинку, к такому дисплею обычно приклеивают светоразделительный кубик, который принимает свет сбоку, отражает его на дисплей и пропускает отражённую картинку с противоположной стороны, при этом пучок света от источника расширяют линзой. Такой кубик получается довольно большим и неэффективным для AR-очков, поэтому в Meta обратили внимание на другой тип оптики.
Вместо одного широкого пучка света от светодиода и линзы авторы статьи решили сделать много лучиков света из одного лазера (на самом деле трёх лазеров разного цвета). Луч света проходит по кремниевой пластинке с вытравленными бороздками-волноводами — такая пластинка называется фотонным чипом. Эти бороздки много раз разделяют каждый лучик на две части, из-за чего один лучик превращается в когерентный пучок света, который светит прямо на микродисплей и отражается от него, проходя назад сквозь пластинку.
Из-за того, что лазер выдааёт более чистый цвет, чем обычный светодиод, и из-за того, что волноводы дают направленный пучок лучей, а не рассеивают его во все стороны, лазерная подсветка получается более эффективной. Она не тратит лишнюю энергию на тепло и даёт очень сочную картинку — в два раза больше цветового пространства sRGB и показывает 74% оттенков видимых глазом цветов — sRGB показывает лишь 36%, и даже Adobe RGB покрывает лишь 52%.
Кроме этого, подсветка получилась намного более компактной, — её толщина составляет всего 2 миллиметра вместо сантиметра в случае кубика.
Правда, эта подсветка не настолько радужная, вернее, наоборот, — каждый цветной луч становится по-разному слабее, пока проходит через фотонный чип, поэтому по краям микродисплея получаются радужные переливы. Контраст дисплея тоже получается очень небольшим, — всего 40:1 вместо привычных 500:1 для ЖК и бесконечного контраста microOLED/microLED. Наконец, всё ещё не решена проблема лазеров — пока что к такому фотонному чипу приходится подводить оптоволокно от лазерного блока размером с кирпич.
Но авторы не унывают. На фотонном чипе можно сделать что-то типа локального диммирования для каждого лазерного луча, а саму подсветку можно использовать для подсветки голографического чипа вместо простого ЖК-микродисплея. К тому же такой фотонный чип легко изготавливается на текущем оборудовании для производства чипов, что позволяет делать более дешёвые очки на этой технологии.
Стоит добавить, что Meta — не первая компания, решившая делать фотонные чипы для подсветки AR/VR-дисплеев. Похожий лазерный чип был у компании VitreaLab, которая использовала свою подсветку для большой привычной ЖК-панели на 10 тысяч нит; к сожалению, её чип был слишком большим сбоку, что для VR-гарнитур, конечно, не годилось. Работала над «звездой лазерной подсветки» и компания Valve.
Источники:
