Les lunettes AR légères rapprochent l'utilisation quotidienne de la réalité

Une équipe de chercheurs de POSTECH vient de dévoiler une nouvelle méthode pour créer des lunettes de réalité augmentée (RA) ultra-fines et légères. Cette approche actualisée pourrait rendre la RA réaliste au quotidien, ouvrant ainsi une nouvelle ère technologique dans plusieurs secteurs. Voici comment cette équipe pourrait propulser l'adoption de la RA vers de nouveaux sommets dans les années à venir.

Qu’est-ce que la réalité augmentée et pourquoi est-ce important ?

La réalité augmentée (RA) consiste à fusionner les mondes numérique et réel au sein d'une interface fluide. Ce concept existe depuis 1968, année où Ivan Sutherland, informaticien à Harvard et père de l'infographie, a présenté son casque de réalité augmentée.

Ce n'est qu'en 2008 que les premiers systèmes de réalité augmentée commerciale ont fait leur apparition. Dans ce cas précis, une agence de publicité allemande a associé cette technologie à une publicité de magazine qui, placée devant la caméra d'un ordinateur, permettait à l'utilisateur de manipuler l'image du magazine à l'écran.

Depuis lors, la réalité augmentée a connu une croissance fulgurante dans les secteurs de l'industrie, du divertissement et de l'armée. On trouve aujourd'hui des systèmes de réalité augmentée partout. Des casques portés par les pilotes de chasse de pointe aux jeux mobiles populaires comme Pokémon GO, la technologie de réalité augmentée continue de transformer notre façon d'interagir avec le monde.

Quelle est la taille du marché de la réalité augmentée en 2024 ?

Les fabricants manifestent une forte volonté de faire de la réalité augmentée une technologie courante. Cette volonté se reflète dans la croissance du marché. En 2024, la valeur du marché de la réalité augmentée a atteint 42.48 milliards de dollars. Selon les dernières données, Divertissement immersif — Rapport stratégique mondial 2024Le marché mondial du divertissement immersif s'élevait à 133.6 milliards de dollars en 2024. Il est impressionnant de constater que le marché mondial de la réalité augmentée devrait connaître un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 42.36 %. Ce taux de croissance signifie qu'en 2029, le marché atteindra 248.38 milliards de dollars.

Qu'est-ce qui freine les lunettes AR du quotidien ?

Malgré la croissance prévue et l'augmentation constante du nombre de fabricants, les systèmes de réalité augmentée actuels présentent encore de nombreux problèmes qui doivent être résolus avant leur lancement. Par exemple, les casques de ces appareils sont trop encombrants et lourds.

Les utilisateurs de réalité augmentée ne peuvent pas vraiment profiter de leur utilisation quotidienne, car ces appareils sont trop inconfortables pour un port prolongé. Imaginez si votre montre connectée pesait 450 g. Il est peu probable que vous envisagiez de la porter toute la journée, ni même pour des tâches nécessitant des mouvements délicats et précis.

Le même scénario s'applique aux systèmes de réalité augmentée. Leur confort doit primer sur leur utilité. Les utilisateurs recherchent un appareil léger et discret. Le format idéal serait comparable à celui de lunettes traditionnelles, avec un poids à peu près équivalent.

Pourquoi les guides d'ondes sont un goulot d'étranglement pour les casques AR

Au cœur des problématiques du marché de la RA réside la manière dont cette technologie affiche les images. Les optiques de RA utilisent des couches de guide d'ondes qui favorisent la dispersion chromatique, guidant les images virtuelles vers l'œil. Actuellement, les systèmes de RA peuvent nécessiter une couche de guide d'ondes distincte pour chaque couleur. Ainsi, ces dispositifs peuvent comporter de 3 à 6 couches de verre empilées dans chaque œil.

De plus, ces dispositifs nécessitent des coupleurs à réseau multicouche pour fonctionner correctement. Malheureusement, ces dispositifs nécessitent des procédés de fabrication complexes, coûteux et exigeant une expertise de haut niveau, ce qui augmente leurs coûts. L'examen de ces coûts, conjugué au fait que ces dispositifs restent trop lourds pour des applications ergonomiques montées sur la tête, montre clairement les points sur lesquels les ingénieurs doivent se concentrer.

Les métasurfaces peuvent-elles résoudre les défis de conception de la RA ?

Une méthode qui a suscité un certain intérêt est l'utilisation de métasurfaces. Ces métasurfaces sont des résonateurs photoniques sub-longueur d'onde spécialement conçus. Ces résonateurs sont conçus pour se répéter à intervalles réguliers, permettant aux ingénieurs de modifier indépendamment des aspects clés, tels que l'amplitude, la phase et la polarisation. Malheureusement, cette solution n'a pas atteint ses objectifs en raison de facteurs tels qu'un faible rendement, des aberrations chromatiques et une mauvaise uniformité.

La percée de POSTECH : les méta-réseaux achromatiques pour la réalité augmentée

Conscients du besoin de systèmes de réalité augmentée plus avancés, le professeur Junsuk Rho et ses collègues de POSTECH ont mis au point un procédé de fabrication de lunettes de réalité augmentée produisant des lunettes aussi fines et légères que des lunettes de vue classiques. Le rapport¹ Affichages à guide d'ondes monocouche utilisant des méta-réseaux achromatiques pour une réalité augmentée en couleur, publié dans Nature Nanotechnology, explore comment l'équipe a pu créer un affichage à guide d'ondes monocouche en utilisant des méta-réseaux achromatiques plutôt que plusieurs lentilles.

La source - POSTECH (Université des sciences et technologies de Pohang)

Les ingénieurs ont combiné un substrat guide d'ondes monocouche avec des coupleurs sans dispersion pour créer une paire de lunettes AR capable de gérer toutes les couleurs sur une seule couche de verre. Dans le cadre de cette approche, l'équipe a dû recourir à une technique appelée méta-réseau achromatique. Cette stratégie a éliminé le recours à plusieurs couches, réduisant ainsi les coûts, la complexité et les délais de fabrication.

Comment les chercheurs ont conçu un écran monocouche

Pour atteindre leurs objectifs, les ingénieurs ont utilisé des réseaux périodiques de nanostructures rectangulaires. La surface spécialement créée est capable de diffracter les lumières rouge, verte et bleue dans la même direction. Dans le cadre de cette approche, l'équipe a intégré du nitrure de silicium nanométrique (Si₃N₄) dans des piliers spécialement positionnés au sein de la structure. Ces piliers ont permis aux ingénieurs d'affiner leur création selon les besoins.

Des algorithmes avancés améliorent le contrôle de la lumière dans les lunettes de réalité augmentée

L'équipe a eu recours à un algorithme d'optimisation topologique stochastique pour garantir une efficacité maximale du dispositif. Cette conception a permis aux scientifiques d'orienter la lumière afin d'obtenir un angle de propagation achromatique au sein du substrat du guide d'ondes unique. Cette approche a permis à l'équipe de créer des images projetées durables et de haute qualité.

Meilleure ergonomie : l'avantage de l'eyebox de 9 mm

L'un des composants clés de l'appareil est son oculaire. Les ingénieurs devaient garantir une ergonomie et un confort optimaux. Ils ont donc déterminé qu'un oculaire plus grand, de 9 mm, était la forme et la taille idéales. Ils ont constaté que ce dernier offrait une qualité d'image constante et maintenait sa netteté, même lorsque le porteur regardait dans différentes directions.

Test du nouveau prototype de lunettes AR

L'équipe a testé ses modèles pendant plusieurs jours. Elle a réussi à créer des images couleur éclatantes et précises. Les chercheurs ont utilisé un guide d'ondes monocouche de 500 µm d'épaisseur pour les tests. Cet écran couleur à réalité augmentée offrait à l'utilisateur une alternative légère et confortable à ses prédécesseurs.

Qu'ont révélé les tests ? Performances et visuels

Les résultats des tests ont montré que cette nouvelle approche était parfaitement capable de recréer des images couleur grâce à ce modèle ultraléger. Cette configuration propriétaire a permis de résoudre plusieurs limitations majeures rencontrées dans les systèmes optiques traditionnels de réalité augmentée proches de l'œil. D'une part, le dispositif amélioré a éliminé le flou chromatique. De plus, il a démontré une uniformité supérieure et a fourni une image plus lumineuse.

Pourquoi cette nouvelle interface AR pourrait tout changer

Plusieurs avantages contribuent au succès de la nouvelle interface de réalité augmentée. Tout d'abord, elle allège et réduit le poids de l'appareil, permettant ainsi de le porter confortablement pendant une longue période. Cette conception ultra-fine et légère est rendue possible grâce au guide d'ondes mesurant seulement un centième du diamètre d'un cheveu humain. Voici quelques autres avantages essentiels à ne pas négliger.

qualité Images

Le nouveau système de réalité augmentée offre des images de meilleure qualité. La réduction des longueurs d'onde a permis d'améliorer la luminosité et la qualité. Ces systèmes ne doivent pas sacrifier les graphismes au profit de l'ergonomie. Cette conception améliore notamment tous les aspects tout en réduisant le poids global.

Coûts de fabrication

La fabrication de lunettes de réalité augmentée avancées est une tâche longue et coûteuse. La plupart des lunettes actuelles nécessitant 3 à 6 guides d'ondes par unité, leur coût de fabrication est bien supérieur à celui d'une seule unité de réseau d'ondes. Ces ingénieurs ont mis au point un procédé de production simplifié et optimisé, offrant de meilleurs résultats.

Evolutif

Un autre avantage clé est la personnalisation de la nouvelle configuration des lunettes de réalité augmentée. Cette configuration peut être ajustée pour prendre en charge la fabrication sur de grandes surfaces. Cette approche permettra à davantage de fabricants d'entrer sur le marché, stimulant ainsi la concurrence et l'innovation.

Quand ces lunettes pourraient-elles arriver sur le marché ?

Les applications de cette technologie sont multiples. L'étude présente notamment des écrans de réalité augmentée de nouvelle génération, intégrables dans un large éventail de secteurs. Des médecins utilisant cette technologie pour réaliser des opérations chirurgicales complexes aux pilotes militaires franchissant les défenses aériennes, en passant par la recherche des meilleures affaires dans un centre commercial, ces systèmes sont destinés à des usages avancés.

Chronologie des interfaces AR

Les ingénieurs n'ont pas encore annoncé de calendrier. Cependant, la forte demande pour de meilleures interfaces de réalité augmentée, combinée à la croissance impressionnante du secteur, laisse présager une arrivée sur le marché de cette technologie d'ici moins de cinq ans. La technologie nécessaire est déjà disponible, et les fabricants sont désireux de réduire les prix tout en proposant de meilleurs produits.

Chercheurs sur les interfaces AR

L'étude sur les interfaces de réalité augmentée a été menée par Seokil Moon, Seokwoo Kim, Joohoon Kim, Chang-Kun Lee et Junsuk Rho. L'équipe a déjà travaillé sur des systèmes de réalité augmentée, et cette dernière mise à niveau est l'aboutissement de plusieurs années de recherche.

L'étude a notamment reçu le soutien de Samsung Research, POSCO Holdings N.EX.T Impact, du projet Alchemist du ministère du Commerce, de l'Industrie et de l'Énergie, du programme de soutien à la recherche sur la convergence mondiale du ministère des Sciences et des TIC et du programme de recherche en milieu de carrière.

Prochaines étapes : Partenariat pour la commercialisation de la réalité augmentée

Le potentiel de commercialisation des interfaces de réalité augmentée améliorées est considérable. Ces systèmes pourraient un jour devenir aussi courants que les téléphones portables. C'est pourquoi les ingénieurs cherchent désormais des partenaires industriels et de fabrication pour les aider à concrétiser ce concept.

Les acteurs commerciaux bien placés pour bénéficier de l'innovation en matière de réalité augmentée

Le marché de la réalité augmentée est un secteur concurrentiel qui voit de plus en plus de fabricants et de concepteurs s'y investir. Cette croissance résulte directement de la demande croissante des consommateurs pour des produits de réalité augmentée avancés.

Alors que de plus en plus d'entreprises répondent à ces exigences, il est évident que certaines continuent de dominer la course. Voici une entreprise qui bénéficie d'un excellent positionnement sur le marché et qui est capable d'intégrer les dernières conclusions d'une étude sur la réalité augmentée pour améliorer ses résultats.

Advanced Micro Devices, Inc. 

Micro-appareils avancés inc. (AMD + 0.92%) AMD est entré sur le marché en 1969 en tant que producteur de puces. Cette start-up de la Silicon Valley a été fondée par Jerry Sanders pour soutenir des systèmes informatiques plus avancés et plus rapides. Depuis son lancement, AMD est devenu l'un des leaders de la fabrication de puces et du secteur de la réalité augmentée.

Aujourd'hui, AMD est reconnu pour ses processeurs avancés prenant en charge le calcul haute performance, les technologies de visualisation et les graphismes améliorés. Par ailleurs, l'entreprise continue de renforcer son positionnement sur le marché de la réalité augmentée. Elle joue actuellement un rôle important dans ce secteur, fournissant des puces avancées pour les applications de nouvelle génération.

AMD est l'un des plus grands noms du secteur technologique. L'entreprise entretient actuellement des partenariats stratégiques avec divers conglomérats. Par exemple, les puces AMD équipent la PlayStation 5 de Sony et les consoles de jeux Series X|S de Microsoft.

Ce positionnement a permis à AMD d'atteindre une capitalisation boursière de 166.75 milliards de dollars et une valorisation de 164.17 milliards de dollars. Le ratio cours/bénéfice (PER) de l'action est actuellement de 75.08 et le PER prévisionnel de 24.28. Selon les registres de l'entreprise, AMD a réalisé un chiffre d'affaires de 27.75 milliards de dollars et dégagé un bénéfice de 2.23 milliards de dollars cette année. Ceux qui recherchent une entreprise réputée et implantée dans le secteur émergent de la réalité augmentée devraient approfondir leurs recherches sur AMD.

Réflexions finales : intégrer la réalité augmentée dans la vie quotidienne

Il est intéressant de constater comment une technologie autrefois considérée comme de la science-fiction est aujourd'hui sur le point de devenir un objet du quotidien. La réalité augmentée améliore considérablement vos capacités et contribue à créer une société plus performante. Pour atteindre ces objectifs, les conceptions de réalité augmentée doivent d'abord satisfaire les besoins humains fondamentaux comme le confort et la fiabilité. Si elles y parviennent, le potentiel technologique sera infini.

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Études référencées :

^{1. Moon, S., Kim, S., Kim, J. et al. Affichages à guide d'ondes monocouche utilisant des méta-réseaux achromatiques pour une réalité augmentée en couleur. Nat. Nanotechnologie.  (2025). https://doi.org/10.1038/s41565-025-01887-3}