応用光学：メタ表面導波路を用いたフルカラー3Dホログラフィック拡張現実ディスプレイ

新たに登場した空間コンピューティングシステムでは、ユーザーが観測する物理的環境にデジタル情報を継ぎ目なく重ね合わせることによって、エンターテインメント、教育、通信、訓練など、さまざまな領域にまたがる変革的な体験が可能になる。しかし、拡張現実（AR）ディスプレイの普及は、光エンジンの投影光学系が大型であることや、仮想コンテンツに関して三次元（3D）の奥行きの手掛かりを正確に描写できないことなどに起因して、限界があった。今回我々は、逆設計されたフルカラーのメタ表面回折格子、小型の分散補償導波路ジオメトリー、人工知能駆動型ホログラフィーアルゴリズムの独自の組み合わせを用いてこれらの課題を克服した、ホログラフィックARシステムを提示する。これらの構成要素を協調設計することで、空間光変調器と導波路間の大型コリメーション光学系の必要性がなくなり、小型のデバイスフォームファクターで鮮明なフルカラーの3D ARコンテンツが提示される。我々は、今回のプロトタイプを用いた前例のない視覚的品質を実現するために、物理的に正確な導波路モデルと、カメラによるフィードバックを用いて自動的に較正された学習済み部品を組み合わせた革新的な画像形成モデルを開発した。今回のナノフォトニックメタ表面導波路と人工知能駆動型ホログラフィックアルゴリズムの独自の協調設計は、小型のウエアラブルデバイスでの視覚的に説得力のある3D AR体験の創出における大きな進歩を示している。

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