Waveguide Image Combiners para Pantallas de Realidad Aumentada
La invención de los **waveguide image combiners** (combinadores de imagen de guía de onda) representa un avance significativo en la tecnología de visualización para **realidad aumentada (AR)**. Estos dispositivos permiten combinar imágenes reales con contenido auxiliar, como gráficos generados por ordenador, vídeos en vivo o información digital, mejorando así la experiencia del usuario.
Conceptos Básicos de los Waveguide Image Combiners
Los combinadores de imagen se componen de múltiples guías de onda apiladas, cada una integrada con elementos ópticos holográficos volumétricos (VHOEs) que permiten la entrada y salida de luz. Este sistema optimiza el **campo de visión (FOV)**, ofreciendo un FOV diagonal de al menos 50 grados y un **eye box** horizontal de hasta 20 mm, facilitando una interacción más natural y cómoda con el entorno.
Los elementos holográficos son cruciales, ya que utilizan la **reflexión total interna (TIR)** para guiar la luz desde el motor de imagen a los ojos del usuario. Esta tecnología permite una transmisión eficiente de luz, con una alta capacidad de preservación de la calidad de imagen.
Diseño y Estructura de los Waveguide Image Combiners
Cada guías de onda incluye un **sustrato superior e inferior** que se alinean para maximizar la transmisión de luz. Entre estos sustratos se colocan pares de VHOEs que permiten la entrada y salida de luz. Estos elementos se pueden personalizar para diferentes rangos angulares y de color, lo que significa que los combinadores pueden adaptarse a diversas aplicaciones.
Una de las innovaciones destacadas es el **uso de capas de aislamiento** que optimizan la interacción de la luz con los elementos holográficos, permitiendo que la luz de orden cero pase a través, mientras que la luz de orden uno se refleja y se trampa en el sustrato. Esto mejora la eficiencia del sistema y proporciona una mejor distribución de la luz.
| Características | Especificaciones |
|---|---|
| FOV Diagonal | ≥ 50 grados |
| FOV Horizontal | ≥ 40 grados |
| FOV Vertical | ≥ 25 grados |
| Eye Box Horizontal | ≥ 20 mm |
| Eye Box Vertical | ≥ 10 mm |
Ventajas de los Waveguide Image Combiners
– **Eficiencia Óptica**: Mantienen una alta eficiencia de transmisión de luz, superior al 80%, lo que es crucial para la visualización de contenido real y virtual.
– **Flexibilidad en el Diseño**: Permiten la utilización de diferentes tipos de VHOEs, lo que puede optimizar la experiencia visual según las necesidades del usuario.
– **Reducción de Peso**: La integración de múltiples capas de guías de onda puede realizarse sin un aumento significativo en el peso del dispositivo, lo que es esencial para aplicaciones portátiles como gafas de AR.
Aplicaciones Futuras
Los combinadores de imagen de guía de onda están destinados a revolucionar la forma en que interactuamos con la tecnología. Con su capacidad de mezclar contenido real con información digital de manera fluida, son ideales para aplicaciones en campos como la educación, el entretenimiento, la medicina y la industria automotriz.
A medida que la tecnología avanza, se espera que estos dispositivos se integren aún más en nuestras vidas diarias, facilitando una experiencia de realidad aumentada más rica y envolvente.
Fuente: US20200409145A1 – Waveguide Image Combiners para Pantallas de Realidad Aumentada
