用向视网膜直接照射激光描绘图像的方式,为用户提供影像——应用了这种原理的头戴式显示器(HMD)“Laser Eyewear”的基础技术由日本QDLaser公司和东京大学纳米量子信息电子研究机构联合开发出来。计划2015年底之前开始销售将激光器部分置于HMD外部的BtoB用机型。主要用于建筑工地的作业辅助等用途。2017年底将推出把激光器部分内置于HMD的消费用机型。
Laser Eyewear的外观(图:QDLaser)
此次开发的Laser Eyewear采用了将半导体激光器发出的RGB三原色激光用MEMS反光镜反射,再通过反射板将光聚在瞳孔附近,最后再照射到视网膜上的机构(图1)。
利用激光直接在视网膜上描绘图像的方式(激光视网膜扫描方式)早在1990年代初就已提出,日本兄弟工业等多家公司曾进行过开发,但“光学系统为能简化,其尺寸方面等存在无法实用的问题”(QDLaser)。此次使用了MEMS反光镜,并开发了新设计的非轴对称光学系统,从而找到了小型化方面的突破口。试制品的分辨率“比720p稍低”(QDLaser)。
图1 QDLaser公司开发的可使光线高效到达视网膜的“Laser Eyewear”,因为直接向视网膜照射激光,所以具有近视眼等也能高效而清晰地看到影像的优点。而且,光学系统非常简单。如果是使用液晶面板的HMD,液晶面板等会导致入射的光线减弱,因此原理上效率低于Laser Eyewear。另外,光学系统也比较复杂。 |
目前,HMD使用的主流显示技术为液晶。但此次的系统具有以下优点,(1)构造简单、(2)省电、(3)色彩表现性高、(4)不用对焦。其中,(2)省电的原因是,光线在照射到视网膜之前不会在中途扩散,因此只需使用μW级光源。(3)色彩表现性方面,因为RGB光可直接进入视网膜,所以可获得鲜艳的色彩。(4)不用对焦是因为光学系统具有让光线会聚在瞳孔附近的特点。由于不管眼球的透镜处于什么状态,光线都能进入视网膜并描绘图像,因此无论用户的视力水平如何,不管是近视还是老花,均可获得清晰的图像。该系统可以作为“助视器”。
不过,此次的系统也存在缺点,那就是眼睛位置与HMD的调整要求比液晶方式来得严格。其原因是,如果瞳孔与激光的轨迹发生错位,光线就无法进入视网膜,从而导致用户无法看到影像。QDLaser表示,“今后将对光学系统加以改进,使在瞳孔附近会聚的光的直径与瞳孔相比足够小,这样便可在一定程度上解决该问题”。
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