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隱形眼鏡式顯示器
閱讀�4084�(shí)間:2017-05-25 17:00:47

  隱形眼鏡�顯示�是美�(guó)華盛頓大�(xué)的科�(xué)家巴巴克·帕爾維茲�(yùn)用納米技�(shù)開發(fā)出的能戴在眼睛里的顯示器,這是全球最微小的�(gè)人顯示器�

研制背景

  “你知道為什么至今為止,筆記本電�、手�(jī)、PDA還是那么大嗎?關(guān)鍵因素就是它們的顯示�?!闭f出這番“驚人”話�(yǔ)�,是美國(guó)華盛頓大�(xué)(The University of Washington)電�(jī)工程�(xué)副教授巴芭克·帕維茲(Babak Parviz�。當(dāng)然,他的言論并不是純粹嘩眾取寵�2006年,他開始在位于西雅圖的�(shí)�(yàn)室里埋頭鉆研著微縮顯示器——一種大小只相當(dāng)于普通隱形眼鏡的“閃片”顯示器�
  也許,你�(rèn)為只有在科幻電影�,才能出�(xiàn)這種“閃片”顯示器。一片普通隱形眼鏡直徑大�14毫米,中心厚度不超過0.6毫米,留給科�(xué)家的�(chuàng)新空間表面上看是捉襟見肘。但�,對(duì)于巴芭克·帕維茲來說,他并不介�。“如果我們能順利地把微型電路安裝到隱形眼鏡中,勢(shì)必會(huì)引起移動(dòng)終端的革�?!卑桶趴恕づ辆S茲的研究工作已是成果初現(xiàn)。到目前為止,他已經(jīng)成功地將連接著微型發(fā)光二極管的高效微型電路安裝到了超薄的透明塑料膠片材質(zhì)中。這種電路的金屬導(dǎo)電物�(zhì)的厚度只有幾�(gè)納米,加上顯示中心的微行�(fā)光二極管,厚度大約在0.3毫米。即使是隱形眼鏡作為承載�,似乎也沒有什么問��
  隱形眼鏡
  隱形眼鏡
  而巴芭克·帕維茲還在攻克另一�(gè)技�(shù)難關(guān)——“閃片”顯示器的電源問�?!拔覀冇袃煞N供電方案的選�,一種是用無線電頻率來傳送電�?�?007年的�(guó)際消�(fèi)電子展(CES)上,已�(jīng)有相�(guān)的公司向人們展�(xiàn)了利用無線電頻率�(jìn)行無線充電的技�(shù),先將電能轉(zhuǎn)換成無線電頻�,然后由特殊接收器再將電波頻率轉(zhuǎn)換成電能。這種方案無疑為巴芭克·帕維茲的研究開啟了一�(gè)新思路?!傲硪环N方案是利用太�(yáng)能薄�,將射入眼部的光能轉(zhuǎn)換成電能?!钡降啄膫€(gè)方案�(duì)研究比較可行,巴芭克·帕維茲表�,還需要數(shù)月來揭曉答案�
  在巴芭克·帕維茲看�,解決電源的方案也只是時(shí)間的問題,而最富有挑戰(zhàn)性的是,如何讓眼睛接受這種信息接收方式。把隱形鏡片直接貼著眼睛,還不時(shí)地向佩戴鏡片的眼球傳遞視覺信�,這種滋味恐怕在�(xiàn)�(shí)生活中很少有人感受過。“為了創(chuàng)造出最適合人類眼球觀賞角度的顯示�,同�(shí)尋找出的成像方法,我們不得不試驗(yàn)多種光譜�。”為了解決觀賞問�,巴芭克·帕維茲極有可能會(huì)選擇使用多層單片顯微透鏡來組成一片“閃片”隱形眼�?!拔覀兿M摂M圖像能讓人們的眼睛感覺到它是在眼鏡表面30厘米以外形成�,這樣人們的眼睛才能順利聚焦?�?BR>  隱形眼鏡看世�
  隱形眼鏡看世�
  從巴芭克·帕維茲的研究�(jìn)展來�,“閃片”研究成功大有希�。小小一片隱形眼鏡中暗藏玄機(jī)。未來某一天,你走在馬路上,發(fā)�(xiàn)一些人可能�(duì)眼前�(fā)生的事情熟視無睹,視而不�,大概就是戴了“閃片”的�(guān)��

研制考驗(yàn)

  在研制過程中,如何使用對(duì)眼睛無害的材料來制作電路并將之與隱形眼鏡�(jié)合,成為研究人員面對(duì)的一�(gè)很大的挑�(zhàn)。擅�(zhǎng)�(yùn)用納米生物技�(shù)與納米組裝技�(shù)制造微小電子器材的帕爾維茲專門�(shè)�(jì)了一組特殊的電路元件,并�(chuàng)造性地利用毛細(xì)作用�(jìn)行電路的組裝,成功解決了這一難題。針�(duì)用來制作隱形眼鏡的聚合物不能承受高溫以及微細(xì)加工所用的化學(xué)品的情況,他把直徑僅1/3毫米的LED等專門�(shè)�(jì)的電路元件預(yù)先安裝在具有生物相容性的有機(jī)基板�。在隱形眼鏡的表面則先用金屬線做成電�,并蝕刻出與每一�(gè)元件形狀相容的孔�,然后讓液體在隱形眼鏡的表面�(kuò)�,并將這些自由豎立的元件放置到液體中。在毛細(xì)作用力下,元件根�(jù)本身形狀嵌入到鏡片表面相�(yīng)的槽隙中,完成了�(xì)微電路的自我組裝過程�
  科學(xué)家面臨的另一�(xiàng)考驗(yàn)是如何為隱形眼鏡�(nèi)的微型LED提供電力。帕爾維茲起初設(shè)�(jì)了兩種方式:一種是通過在隱形眼鏡上安裝天線,然后接收無線電波來�(chǎn)生能�;另一種則是使用光電電池。經(jīng)過幾�(gè)月的研究,科�(xué)家最終選擇了前�,并獲得了成功。不�,帕爾維茲仍然需要繼�(xù)改善信息和電力的傳遞,他希望將來這二者都通過手機(jī)來供�(yīng)�

原理

  這是顯示器與隱形眼鏡�(jié)合體�
  通過在隱形眼鏡里�(gòu)建一�(gè)微小的LED顯示�,然后將移動(dòng)電子�(shè)備的圖像和文字直接投射到眼鏡里,將大量圖像呈�(xiàn)在用戶眼�50厘米�100厘米的距�,讓虛擬世界里的各類信息在現(xiàn)�(shí)視野所及之處就能一覽無��

性能與特�(diǎn)

  此顯示器可戴在眼�,不但輕�,圖像清晰,且擺脫了筆記本電�、手�(jī)和PDA等移�(dòng)信息�(shè)備的局限性�
  這種全新的“隱形眼鏡”可以幫助弱視者改善視�,在駕駛員的眼前�(yíng)造出一面虛擬的儀表盤,讓人�?cè)谛羞M(jìn)過程中上�(wǎng)沖浪,還可以讓游戲玩家�?cè)谶\(yùn)�(dòng)過程中毫無限制地馳騁于虛擬世��

�(fā)展史

  任何科學(xué)技�(shù)的�(jìn)步都有一�(gè)積累的過�,�(gè)人顯示器的發(fā)展也不例��
  早在1968�,美�(guó)�(guó)防部研究�(jì)劃署(ARPA)信息處理技�(shù)辦公室主任伊凡·薩瑟蘭德在麻省理工�(xué)院的林肯�(shí)�(yàn)室研制出�(gè)頭盔顯示器——“達(dá)摩克里斯之劍�。這�(gè)采用陰極射線管的頭盔顯示器次�(kuò)展了人們的虛擬視野,用戶能看到疊加在真�(shí)�(huán)境之上的線框�。后來該技�(shù)被廣泛應(yīng)用于�(zhàn)斗機(jī)飛行員的頭盔和虛擬現(xiàn)�(shí)�(shè)備中�
  此后,科�(xué)家們一直在不斷改�(jìn)這種顯示�,以使它變得更輕�,圖像更清晰�
  到了2009�6�,德�(guó)弗勞恩霍弗光�(xué)微系�(tǒng)研究所的科�(xué)家研制出了眼鏡顯示器。科�(xué)家們把一�(gè)CMOS傳感器和一�(gè)微型的OLED投影置入到一塊很小的芯片�,然后把這�(gè)芯片安裝到眼鏡框�。接收到指令�,微型OLED投影�(huì)將圖像投射到佩戴者的視網(wǎng)膜上,從而讓佩戴者看到高分辨率和高清晰度的圖�,并感覺到圖像就在距離自�1米遠(yuǎn)�。該芯片還附帶目光追蹤功�,能通過追蹤佩戴者的眼球位置,確定佩戴者指�,大大增�(qiáng)了顯示器的互�(dòng)�。[1]

媒體�(bào)�

  英國(guó)《衛(wèi)�(bào)》在2008年的�(bào)道中就對(duì)這�(gè)�(dāng)�(shí)尚在研制過程中的帶有電子電路與發(fā)光二極管(LED)的隱形眼鏡大加贊賞,認(rèn)為這項(xiàng)研究一旦成�,將是全球最微小的�(gè)人顯示器�

�(zhēng)�

  有不少權(quán)威專家對(duì)巴芭克·帕維茲的研究產(chǎn)生了�(qiáng)烈的�(zhì)�?!拔?guī)缀醪荒芟胂笥腥四茉陔[形眼鏡里畫出合適的電路圖�?!庇�?guó)伯明翰的阿斯頓大�(xué)(Aston University in Birmingham)教授詹姆士·沃弗森(James Wolffsohn�,是光學(xué)界的�(lǐng)軍人�,他就認(rèn)為:“讓眼球在這樣的距離內(nèi)形成聚焦,簡(jiǎn)直讓人難以置�?!蓖瑫r(shí),他還擔(dān)心微型發(fā)光二極管的射線會(huì)在近距離�(nèi)�(duì)眼部視網(wǎng)膜形成傷��

市場(chǎng)前景

  這一微型顯示器的�(yīng)用前景十分廣闊。在所謂的增強(qiáng)�(xiàn)�(shí)�(lǐng)�,即所有需要輔助信息的地方,例如導(dǎo)航箭頭、建筑物的描�、圖形操作說明或�(yǔ)言翻譯�,都可以得到廣泛�(yīng)用。對(duì)�,新西蘭坎特伯雷大學(xué)�(píng)估增�(qiáng)�(xiàn)�(shí)的專家馬克·比林赫斯特說:“一�(gè)隱形眼鏡將現(xiàn)�(shí)世界與虛擬圖形無縫地銜接起來,這是一�(gè)巨大的�(jìn)步。盡管這一想法要實(shí)�(xiàn)商業(yè)化還有待�(shí)�,但這�(gè)原型是在這�(gè)方向上邁出的重要一�。�
  研究者稱,在解決電源問題�,“閃片”顯示器將肯定引起移�(dòng)終端的革命�

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