Projection rétinienne

Une solution innovante et intégrée reposant sur des pixels holographiques pour les applications de réalité augmentée

Les lunettes de réalité augmentée (RA) sont confrontées à des défis technologiques en matière d’optique, d’informatique et également sociétal au niveau des usages. Ces dispositifs, mettant en oeuvre des interactions main libre, pourraient conduire à une révolution qui reléguerait les smartphones au passé. Cependant, le développement de dispositifs et d’applications de RA a encore des progrès à faire pour que les lunettes de RA deviennent nos compagnons du quotidien. Le CEA-Leti étudie une approche non conventionnelle afin de surmonter les limites actuelles des lunettes de RA standard. Les chercheurs du CEA-Leti étudient comment créer des lunettes ressemblant à des verres ophtalmiques normaux, qui pourraient transmettre des informations directement sur la rétine de l’utilisateur sans système optique. Pour ce faire, le CEA-Leti s’appuie sur son expertise dans plusieurs domaines des micro et nanotechnologies :

• Guides d’ondes nanométriques : basés sur des composants photoniques intégrés dans le domaine du visible
  

• Commutateurs à cristaux liquides : tirés de la technologie LCD
  

• Micro-holographie analogique : basée sur des années de recherche dans le domaine du stockage holographique
  

​	​Effet d'autofocalisation Cet effet, qui est à la base du nouveau concept des lunettes de réalité augmentée du CEA-Leti, est lié à divers phénomènes optiques de diffraction et de réfraction. Il se base sur la génération de fronts d’onde à partir de distributions de points d’émission (EPD). Pour être efficace, ce concept nécessite une répartition la plus aléatoire possible pour chaque EPD formant les pixels de l’image. Suivant cette approche de rupture, l’oeil est le seul système optique qui forme l’image.
​	​Réseau dense de guides d’ondes dans le domaine visible Les EPD sont formés en activant des électrodes qui commandent des commutateurs à cristaux liquides positionnés au-dessus d’un réseau complexe de guides d’onde. Ces guides, de section inférieure au micron, transportent la lumière de la source vers les points d’émission. L’extrême densité requise pour les EPD et leur répartition aléatoire font de la conception du circuit un véritable défi théorique et technologique.
​	​Enregistrement de micro-hologrammes et formulation des matériaux Chaque EPD est orienté dans la bonne direction vers l’oeil grâce à des microéléments holographiques (« hoel »). Une imprimante holographique crée des interférences dans le matériau holographique à des échelles microscopiques. Les hoels ainsi obtenus sont codés angulairement pour générer des points élémentaires (« spel ») qui forment l’image sur la rétine. L’imprimante holographique est mise en oeuvre à l’aide de photomatériaux commerciaux. Le CEA-Leti a également développé un photopolymère spécifique en interne.
​	​Activation de l’hologramme pixellisé Dans la version finale du système, les hologrammes codés angulairement sont lus par un composant entièrement intégré au moyen de commutateurs à cristaux liquides placés entre les guides d’ondes et les hologrammes. Cette configuration intégrée est actuellement en cours d’évaluation. Elle est complétée par une configuration en espace libre avec un banc optique constitué de composants discrets dont un modulateur spatial de lumière (SLM).