Исследователи из Южной Кореи совместно с Samsung Research представили новую оптическую технологию, способную значительно изменить конструкцию очков дополненной реальности. Разработанная система позволяет уменьшить толщину линз до 1,5 миллиметра, что примерно втрое меньше показателей оптики, применяемой в современных коммерческих AR-устройствах. При этом инженерам удалось не только сократить размеры конструкции, но и повысить эффективность передачи света, сохранив высокую яркость изображения без существенного увеличения энергопотребления.

В основе разработки лежит специальная метаповерхность, состоящая из наноструктур, способных управлять распространением света с высокой точностью. Благодаря этому технология потенциально позволит создавать более лёгкие, компактные и удобные AR-очки, которые по внешнему виду приблизятся к обычным очкам. Результаты совместного исследования специалистов Университета науки и технологий Пхохана (POSTECH) и Samsung Research опубликованы 11 ноября 2026 года в научном журнале Nature. Авторы рассчитывают, что новая оптика сможет появиться в коммерческих устройствах в течение ближайших трёх лет.

Почему современные AR-очки остаются громоздкими

Одним из главных препятствий на пути массового распространения дополненной реальности остаются размеры и масса устройств.

В отличие от обычных очков, AR-гарнитуры должны не только обеспечивать хорошую видимость окружающего пространства, но и накладывать на него цифровые изображения. Для этого используются миниатюрные проекторы и сложные оптические системы, направляющие свет непосредственно к глазам пользователя.

В большинстве современных решений применяется волноводная оптика. Свет от проектора попадает внутрь прозрачной пластины, многократно отражается от её внутренних поверхностей и затем выводится в направлении зрачка.

Такая конструкция позволяет размещать изображение перед глазами, не перекрывая полностью обзор реального мира. Однако у неё есть существенные недостатки.

При прохождении через волновод часть световой энергии теряется из-за рассеивания и особенностей работы оптических элементов. Чем больше площадь вывода изображения, тем сложнее обеспечить равномерную яркость по всему полю зрения.

Чтобы компенсировать потери, производителям приходится увеличивать мощность источников света или усложнять оптическую конструкцию. Это может приводить к росту энергопотребления, нагреву и увеличению массы устройства.

Метаповерхность вместо традиционного управления светом

Корейские исследователи предложили изменить сам принцип распределения света внутри волновода.

Ключевым элементом новой системы стала метаповерхность — искусственно созданная структура, состоящая из множества микроскопических элементов нанометрового масштаба.

Размеры отдельных элементов меньше длины волны видимого света. Благодаря специально рассчитанной геометрии такие структуры способны изменять фазу и направление распространения световых волн.

Фактически инженеры получили возможность управлять светом непосредственно на уровне его взаимодействия с наноструктурами.

В отличие от традиционных дифракционных элементов, новая метаповерхность позволяет более точно контролировать распределение света с учётом угла и точки его попадания в оптическую систему.

Для достижения нужного результата исследователи рассчитали форму, размеры и взаимное расположение наноструктур.

Такой подход помог уменьшить нежелательные потери при прохождении света через волновод и обеспечить более эффективное формирование изображения.

Два оптических слоя для полноцветного изображения

Отдельной инженерной задачей стала передача цветного изображения.

Для полноценной работы AR-очков необходимо корректно направлять к глазу свет трёх основных цветовых компонентов: красного, зелёного и синего.

При этом разные длины волн взаимодействуют с оптическими структурами неодинаково, что усложняет создание тонкого универсального волновода.

В представленном прототипе специалисты использовали двухслойную конструкцию.

Первый слой предназначен для передачи синего и зелёного света, а второй работает с красным и зелёным диапазонами.

Такое распределение позволило объединить цветовые компоненты в полноценное изображение и одновременно сохранить небольшую толщину оптического блока.

Общая толщина разработанной системы составила всего 1,5 мм.

Это особенно важно для будущих потребительских устройств, поскольку уменьшение размеров оптики открывает дополнительные возможности для создания более лёгких оправ и компактного размещения электроники.

Высокая яркость даже при дневном освещении

Одним из наиболее интересных результатов исследования стала эффективность новой оптической системы.

Обычно уменьшение толщины волновода сопровождается дополнительными сложностями с передачей света. Однако применение метаповерхности позволило сократить потери и сохранить хорошую видимость изображения.

Во время испытаний прототип продемонстрировал способность отображать хорошо читаемый белый текст даже при ярком дневном освещении.

Это важный показатель для AR-очков, которые должны использоваться не только в помещениях, но и на улице.

Дополнительные испытания проводились при сниженной мощности дисплея.

В условиях помещения полноцветное изображение оставалось различимым даже при уменьшении мощности источника изображения до 30% от первоначального уровня.

Полученные результаты указывают на возможность повышения энергоэффективности будущих устройств.

Если подобные характеристики удастся сохранить в серийных моделях, производители смогут уменьшить требования к подсветке и потенциально увеличить продолжительность автономной работы.

Однако конкретные показатели экономии заряда аккумулятора исследователи пока не приводят.

Какие проблемы ещё предстоит решить

Несмотря на перспективные результаты, новая технология пока находится на стадии экспериментального прототипа.

Перед её коммерческим применением специалистам необходимо устранить несколько технических ограничений.

Переход на однослойную конструкцию

Существующий вариант использует два волноводных слоя для передачи полноцветного изображения.

Следующей целью разработчиков станет создание аналогичной системы на основе одного слоя.

Это позволит дополнительно упростить конструкцию, потенциально снизить стоимость производства и уменьшить количество оптических компонентов.

Устранение оптических искажений

Ещё одной проблемой остаётся взаимодействие внешнего освещения с наноструктурами метаповерхности.

В определённых условиях оно может вызывать нежелательные визуальные эффекты, включая радужные ореолы и размытие изображения.

Подобные искажения особенно критичны для прозрачных дисплеев, поскольку пользователь одновременно наблюдает цифровые объекты и окружающую действительность.

Исследователям предстоит улучшить оптические характеристики системы, чтобы обеспечить комфортную работу при различных условиях освещения.

Подготовка технологии к массовому производству

Перенос лабораторной разработки в коммерческое производство потребует обеспечения высокой точности изготовления наноструктур.

Даже небольшие отклонения в геометрии элементов могут повлиять на распределение света и качество изображения.

Кроме того, технология должна подтвердить долговечность, стабильность характеристик и возможность экономически оправданного выпуска больших партий оптических компонентов.

Когда появятся AR-очки с новой оптикой

Разработчики рассчитывают довести технологию до коммерческого применения примерно за три года.

Если планы удастся реализовать, первые устройства с подобной оптической системой потенциально могут появиться около 2029 года.

При этом участие Samsung Research в исследовании не означает, что компания уже анонсировала конкретную модель очков с такими линзами. Сведения о будущем устройстве, его характеристиках, стоимости и сроках выпуска пока отсутствуют.

Новая разработка может оказаться востребованной не только в потребительской электронике, но и в профессиональных системах дополненной реальности, включая промышленность, медицину, образование и инженерное проектирование.

Шаг к AR-очкам, которые можно носить весь день

Главная ценность исследования заключается не только в рекордно небольшой толщине оптической системы.

Учёным удалось продемонстрировать подход, который одновременно затрагивает несколько ключевых характеристик AR-устройств: компактность, яркость изображения и эффективность использования световой энергии.

В перспективе это может помочь производителям отказаться от массивных конструкций в пользу более привычных и удобных форм-факторов.

Если технология подтвердит свои преимущества за пределами лаборатории, она способна стать одним из важных этапов развития повседневной дополненной реальности.

Однако окончательный успех будет зависеть от того, насколько эффективно разработчикам удастся устранить оптические искажения, упростить производство и интегрировать новую систему в полноценные потребительские устройства.