Lunettes AR légères rapprochent l’usage quotidien de la réalité

Une équipe de chercheurs de POSTECH vient de dévoiler une nouvelle méthode pour créer des lunettes de réalité augmentée (AR) ultra‑minces et légères. Cette approche mise à jour pourrait aider à rendre la RA réaliste pour un usage quotidien, inaugurant une nouvelle ère technologique dans plusieurs secteurs. Voici comment cette équipe pourrait propulser l’adoption de la RA à de nouveaux sommets dans les années à venir.

Qu’est-ce que la réalité augmentée et pourquoi est‑elle importante ?

La réalité augmentée (RA) désigne la fusion du monde numérique et du monde réel dans une interface fluide. Le concept existe depuis 1968, lorsque le scientifique informatique d’Harvard Ivan Sutherland, également connu comme le père de l’infographie, a présenté son affichage monté sur la tête en RA.

Ce n’est qu’en 2008 que les premiers systèmes de RA commercialement disponibles ont commencé à apparaître. Dans ce cas, une agence de publicité allemande a couplé la technologie à une publicité imprimée qui, lorsqu’on la tenait devant une caméra d’ordinateur, permettait à l’utilisateur de manipuler l’image du magazine à l’écran.

Depuis lors, la RA a connu une croissance massive dans les secteurs de la fabrication, du divertissement et militaire. Vous pouvez aujourd’hui trouver des systèmes de RA partout. Des casques portés par les pilotes de chasse avancés aux jeux mobiles populaires comme Pokémon GO, la technologie RA continue de remodeler notre façon d’interagir avec le monde.

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

Les fabricants souhaitent ardemment faire de la RA une technologie du quotidien. Cette volonté se reflète dans la croissance du marché. En 2024, le marché de la RA a atteint 42,48 milliards de dollars.  Selon le dernier Immersive Entertainment—Global Strategic Business Report 2024, le marché mondial du divertissement immersif s’élevait à 133,6 milliards de dollars en 2024. De façon impressionnante, le marché mondial de la RA devrait croître à un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 42,36 %. Ce taux signifie qu’en 2029, le marché vaudra plus de 248,38 milliards de dollars.

Qu’est‑ce qui freine les lunettes AR du quotidien ?

Malgré la croissance prévue et l’augmentation constante des fabricants, de nombreux problèmes subsistent avec les systèmes de RA actuels et doivent être résolus avant qu’ils ne décollent. Tout d’abord, les montures de ces appareils sont trop encombrantes et lourdes.

Les utilisateurs de réalité augmentée ne peuvent pas réellement vivre une utilisation quotidienne parce que les appareils sont tout simplement trop inconfortables pour un port prolongé. Imaginez que votre montre connectée pèse une livre. Il y aurait peu de chances que vous envisagiez de la porter toute la journée, voire même pour des tâches nécessitant des mouvements de main délicats et précis.

Le même scénario s’applique aux systèmes de RA. Leur niveau de confort doit dépasser leur utilité. Les gens veulent un dispositif léger à peine perceptible. Le facteur de forme idéal serait semblable à des lunettes traditionnelles et aurait un poids comparable.

Pourquoi les guides d’ondes constituent un goulot d’étranglement pour les casques AR ?

Au cœur des problèmes du marché de la RA se trouve la manière dont la technologie affiche les images. L’optique de la RA utilise des couches de guides d’ondes qui aident à 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 appareils peuvent comporter 3 à 6 feuilles de verre empilées pour chaque œil.
De plus, les appareils ont besoin de coupleurs à réseaux à plusieurs couches pour fonctionner correctement. Malheureusement, ces dispositifs requièrent des processus de fabrication complexes, coûteux et nécessitant une expertise de haut niveau, ce qui augmente leurs coûts. En examinant ces coûts, combinés au fait que ces appareils restent trop lourds pour des applications ergonomiques montées sur la tête, il est facile de voir où les ingénieurs doivent concentrer leurs efforts.

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

Une méthode qui a suscité un certain intérêt est l’utilisation des métasurfaces. Les métasurfaces sont des résonateurs photoniques sous‑longueur d’onde spécialement fabriqués. Les résonateurs sont conçus pour se répéter à intervalles réguliers, permettant aux ingénieurs de modifier indépendamment des aspects clés, notamment l’amplitude, la phase et la polarisation. Malheureusement, cette solution n’a pas atteint ses objectifs en raison de facteurs tels que la faible efficacité, l’aberration chromatique et une mauvaise uniformité.

Percée de POSTECH : métagrilles achromatiques pour la RA

Conscients du besoin de systèmes de RA plus avancés, le professeur Junsuk Rho et ses collègues de POSTECH ont présenté un processus de fabrication de lunettes de RA qui produit des résultats aussi fins et légers que des lunettes de prescription classiques. Le rapport¹ Single-layer waveguide displays using achromatic metagratings for full-colour augmented reality, publié dans Nature Nanotechnology, explore comment l’équipe a pu créer un affichage à guide d’ondes monocouche en utilisant des métagrilles achromatiques plutôt que plusieurs lentilles.

Les ingénieurs combinent un substrat de guide d’ondes monocouche avec des coupleurs sans dispersion pour créer une paire de lunettes de RA capable de gérer toutes les couleurs dans une seule couche de verre. Dans le cadre de cette approche, l’équipe a dû se tourner vers une technique appelée métagrille achromatique. Cette stratégie a éliminé le besoin de plusieurs couches, réduisant les coûts de fabrication, la complexité et le temps.

Comment les chercheurs ont‑ils conçu un affichage monocouche

Les ingénieurs ont exploité des réseaux périodiques de nanostructures rectangulaires pour atteindre leurs objectifs. 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 (Si₃N₄) à l’échelle nanométrique dans des piliers positionnés spécialement au sein de la structure. Ces piliers ont permis aux ingénieurs d’ajuster finement leur création selon les besoins.

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

L’équipe s’est tournée vers un algorithme d’optimisation topologique stochastique afin de garantir que le dispositif atteigne une efficacité maximale. Le design a permis aux scientifiques de diriger la lumière pour obtenir un angle de propagation achromatique au sein du substrat de 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 la zone oculaire de 9 mm

L’un des composants clés du dispositif est sa zone oculaire. Les ingénieurs devaient s’assurer que l’ergonomie et le niveau de confort étaient excellents. Ainsi, ils ont déterminé qu’une zone oculaire de 9 mm, plus grande, était la forme et la taille idéales. Ils ont noté que cette zone oculaire plus grande offrait une qualité d’image constante et pouvait maintenir sa netteté, même si le porteur regarde dans différentes directions.

Test du prototype de nouvelles lunettes AR

L’équipe a testé ses conceptions sur plusieurs jours. Elle a réussi à créer des images en couleur complète offrant des teintes vives et des images précises. Les chercheurs ont utilisé un guide d’ondes monocouche d’une épaisseur de 500 µm dans le cadre des tests. Cet affichage de réalité augmentée en couleur complète a fourni au porteur une alternative légère et confortable à ses prédécesseurs.

Que révèlent les tests ? Performance et visuels

Les résultats des tests ont montré que l’approche améliorée était pleinement capable de recréer des images en couleur complète à partir du design ultra‑léger. La configuration propriétaire a aidé à résoudre plusieurs limitations clés des conceptions optiques traditionnelles de réalité augmentée près de l’œil. Tout d’abord, le dispositif amélioré a éliminé le flou de couleur. De plus, il a démontré une uniformité supérieure et fourni une image d’affichage plus lumineuse.

Pourquoi cette nouvelle interface AR pourrait tout changer

De nombreux avantages font de la nouvelle interface AR un succès. Tout d’abord, elle réduit le facteur de forme et le poids du dispositif, permettant à une personne de porter l’unité AR confortablement pendant une période prolongée. Ce design ultra‑mince et léger a été rendu possible parce que le guide d’ondes mesurait seulement un centième du diamètre d’un cheveu humain. Voici quelques autres avantages cruciaux qui ne doivent pas être négligés.

Images de qualité

Le nouveau système AR fournit des images de meilleure qualité. La réduction des couches de longueur d’onde a aidé à améliorer la luminosité et la qualité. Ces systèmes ne doivent pas sacrifier les graphismes pour améliorer l’ergonomie. Notamment, ce design améliore tous les aspects tout en réduisant le poids global.

Coûts de fabrication

Fabriquer des lunettes AR avancées est une tâche chronophage et coûteuse. Puisque la majorité des lunettes actuelles nécessitent 3 à 6 guides d’ondes par unité, le coût de création des appareils est bien supérieur à celui d’une unité de réseau d’ondes unique. Ces ingénieurs introduisent un processus de production allégé et plus simple qui fournit de meilleurs résultats.

Évolutif

Un autre avantage clé est que la configuration des nouvelles lunettes AR est personnalisable. Cette disposition peut être ajustée pour soutenir une fabrication à grande échelle. Cette approche permettra à davantage de fabricants d’entrer sur le marché, renforçant la concurrence et l’innovation.

Quand ces lunettes pourraient‑elles arriver sur le marché ?

Il existe de nombreuses utilisations pour cette technologie. D’une part, l’étude présente des affichages AR de prochaine génération qui peuvent être intégrés dans un vaste éventail d’industries. Des médecins utilisant la technologie pour réaliser des chirurgies complexes, aux pilotes militaires franchissant les défenses aériennes, jusqu’à la recherche des meilleures offres dans votre centre commercial, ces systèmes sont destinés à des usages avancés.

Chronologie des interfaces AR

Les ingénieurs n’ont pas indiqué de chronologie. Cependant, la forte demande d’interfaces AR améliorées, combinée au taux de croissance impressionnant du secteur, permet de supposer que cette technologie arrivera sur le marché en moins de 5 ans. La technologie nécessaire pour accomplir la tâche est déjà disponible, et les fabricants sont désireux de réduire les prix tout en offrant de meilleurs produits au marché.

Chercheurs des interfaces AR

L’étude sur les interfaces AR a été présentée par Seokil Moon, Seokwoo Kim, Joohoon Kim, Chang‑Kun Lee et Junsuk Rho. L’équipe a travaillé avec des systèmes AR par le passé, et cette dernière mise à jour est le aboutissement de plusieurs années de recherche.
Il convient de noter que l’étude a reçu le soutien de Samsung Research, POSCO (PKX ) Holdings N.EX.T Impact, le projet Alchemist du Ministère du Commerce, de l’Industrie et de l’Énergie, le Programme de soutien à la recherche de convergence mondiale du Ministère des Sciences et des TIC, ainsi que le Programme de chercheurs en milieu de carrière.

Prochaines étapes : partenariat pour la commercialisation de la RA

Il existe un fort potentiel de commercialisation lorsqu’on évoque les interfaces AR améliorées. Ces systèmes pourraient un jour devenir aussi courants que votre téléphone portable. Ainsi, les ingénieurs recherchent désormais des partenaires industriels et manufacturiers pour aider à transformer le concept en production.

Acteurs commerciaux bien placés pour profiter de l’innovation AR

Le marché de la RA est un secteur concurrentiel qui continue d’attirer de plus en plus de fabricants et de designers. La croissance du marché résulte directement d’une demande accrue des consommateurs pour des produits AR avancés.
À mesure que davantage d’entreprises répondent à ces exigences, il est évident que certaines sociétés continuent de mener la course. Voici une entreprise qui possède un excellent positionnement sur le marché et la capacité d’intégrer les dernières conclusions de l’étude AR pour améliorer ses résultats.

Advanced Micro Devices, Inc. 

Advanced Micro Devices Inc. (AMD ) est entrée 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 devenue l’un des noms majeurs de la fabrication de puces et du secteur de la RA.
Aujourd’hui, AMD est connue pour ses processeurs avancés qui prennent en charge le calcul haute performance, les technologies de visualisation et les graphismes améliorés. De plus, l’entreprise continue d’étendre son positionnement sur le marché de la RA. Actuellement, elle joue un rôle important dans l’industrie de la RA, en fournissant des puces avancées pour soutenir les applications de prochaine génération.

AMD est l’un des plus grands noms du secteur technologique. Elle possède actuellement des partenariats stratégiques avec divers conglomérats. Par exemple, les puces AMD alimentent les consoles PlayStation 5 de Sony et les consoles Series X|S de Microsoft (MSFT ).
Ce positionnement a permis à AMD d’obtenir une capitalisation boursière de 166,75 milliards de dollars ainsi qu’une valorisation de 164,17 milliards de dollars. Actuellement, l’action de la société présente un ratio cours/bénéfice (PE) historique de 75,08 et un ratio PE prévisionnel de 24,28. Selon les dossiers de l’entreprise, AMD a réalisé un chiffre d’affaires de 27,75 milliards de dollars et un bénéfice de 2,23 milliards de dollars cette année. Ceux qui recherchent une entreprise réputée, bien implantée dans le secteur naissant de la RA, devraient envisager d’approfondir leurs recherches sur AMD.

Réflexions finales : intégrer la RA dans la vie quotidienne

Il est intéressant de constater comment une technologie qui semblait autrefois appartenir à la science‑fiction est maintenant sur le point de devenir un objet d’usage quotidien. La RA améliore considérablement vos capacités et contribue à créer une société plus performante. Pour atteindre ces objectifs, les conceptions de RA doivent d’abord répondre aux désirs humains fondamentaux tels que le confort et la fiabilité. Si elles parviennent à ces objectifs, le potentiel de la technologie est illimité à l’avenir.

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Études référencées :

^{1. Moon, S., Kim, S., Kim, J. et al. Single-layer waveguide displays using achromatic metagratings for full-colour augmented reality. Nat. Nanotechnol. (2025). https://doi.org/10.1038/s41565-025-01887-3}