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美研制出全球最小顯示器 安裝在隱形眼鏡里

發(fā)布時(shí)間:2009-12-04 來源:科技日報(bào)

新聞事件:
  • 美國華盛頓大學(xué)研制出具有顯示器功能的隱形眼鏡
  •  產(chǎn)品參加了在北京電子電氣工程師協(xié)會生物醫(yī)學(xué)電路與系統(tǒng)會議
事件影響:
  • 可將虛擬世界疊加在真實(shí)景象之上
  • 所有需要輔助信息的地方都可以得到廣泛應(yīng)用

盡管實(shí)現(xiàn)商業(yè)化還有待時(shí)日,但它是在現(xiàn)實(shí)與虛擬結(jié)合上邁出的重要一步。日前,美國華盛頓大學(xué)的科學(xué)家巴巴克·帕爾維茲帶著他的研究成果——具有顯示器功能的隱形眼鏡, 參加了在北京舉行的電子電氣工程師協(xié)會生物醫(yī)學(xué)電路與系統(tǒng)會議(IEEE BioCASE 2009)。這項(xiàng)可將虛擬世界疊加在真實(shí)景象之上的最新技術(shù),可望給用戶帶來前所未有的奇妙體驗(yàn)。

美國科學(xué)家研制的這款可戴在眼中的顯示器,把顯示器與隱形眼鏡巧妙地結(jié)合在了一 起。他在隱形眼鏡里構(gòu)建了一個(gè)微小的LED顯示屏,可將移動電子設(shè)備的圖像和文字直接投射到眼鏡里,從而擺脫了筆記本電腦、手機(jī)和PDA等移動信息設(shè)備的 局限性。帕爾維茲希望,該設(shè)備能將大量圖像呈現(xiàn)在用戶眼前50厘米至100厘米的距離,讓虛擬世界里的各類信息在現(xiàn)實(shí)視野所及之處就能一覽無遺。

在研制過程中,如何使用對眼睛無害的材料來制作電路并將之與隱形眼鏡結(jié)合,成為研究人員面對的一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。擅長運(yùn)用納米生物技術(shù)與納米組裝技術(shù)制造微小電子器材的帕爾維茲專門設(shè)計(jì)了一組特殊的電路元件,并創(chuàng)造性地利用毛細(xì)作用進(jìn)行電路的組裝,成功解決了這一難題。針對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等專門設(shè) 計(jì)的電路元件預(yù)先安裝在具有生物相容性的有機(jī)基板上。在隱形眼鏡的表面則先用金屬線做成電路,并蝕刻出與每一個(gè)元件形狀相容的孔洞,然后讓液體在隱形眼鏡 的表面擴(kuò)散,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,元件根據(jù)本身形狀嵌入到鏡片表面相應(yīng)的槽隙中,完成了細(xì)微電路的自我組裝過程。

科學(xué)家面臨的另一項(xiàng)考驗(yàn)是如何為隱形眼鏡內(nèi)的微型LED提供電力。帕爾維茲起初設(shè)計(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產(chǎn)生能量;另一種則是使用光電電池。經(jīng)過幾個(gè)月的研究,科學(xué)家最終選擇了前者,并 獲得了成功。不過,帕爾維茲仍然需要繼續(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)來供應(yīng)。

英國《衛(wèi)報(bào)》在2008年的報(bào)道中就對這個(gè)當(dāng)時(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)研究一旦成功,將是全球最微小的個(gè)人顯示器。

將現(xiàn)實(shí)與虛擬相結(jié)合的巨大進(jìn)步
任何科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步都有一個(gè)積累的過程,個(gè)人顯示器的發(fā)展也不例外。

早在1968年,美國國防部高級研究計(jì)劃署(ARPA)信息處理技術(shù)辦公室主任伊 凡·薩瑟蘭德在麻省理工學(xué)院的林肯實(shí)驗(yàn)室研制出第一個(gè)頭盔顯示器——“達(dá)摩克里斯之劍”。這個(gè)采用陰極射線管的頭盔顯示器第一次擴(kuò)展了人們的虛擬視野,用 戶能看到疊加在真實(shí)環(huán)境之上的線框圖。后來該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)斗機(jī)飛行員的頭盔和虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中。

此后,科學(xué)家們一直在不斷改進(jìn)這種顯示器,以使它變得更輕巧,圖像更清晰。到 了2009年6月,德國弗勞恩霍弗光學(xué)微系統(tǒng)研究所的科學(xué)家研制出了眼鏡顯示器。科學(xué)家們把一個(gè)CMOS傳感器和一個(gè)微型的OLED投影置入到一塊很小的 芯片中,然后把這個(gè)芯片安裝到眼鏡框上。接收到指令后,微型OLED投影會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像,并 感覺到圖像就在距離自己1米遠(yuǎn)處。該芯片還附帶目光追蹤功能,能通過追蹤佩戴者的眼球位置,確定佩戴者指令,大大增強(qiáng)了顯示器的互動性。

而現(xiàn)在,帕爾維茲運(yùn)用納米技術(shù)開發(fā)出了能戴在眼睛里的顯示器。這一微型顯示器 的應(yīng)用前景十分廣闊。在所謂的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域,即所有需要輔助信息的地方,例如導(dǎo)航箭頭、建筑物的描述、圖形操作說明或語言翻譯等,都可以得到廣泛應(yīng)用。對此,新西蘭坎特伯雷大學(xué)評估增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的專家馬克·比林赫斯特說:“一個(gè)隱形眼鏡將現(xiàn)實(shí)世界與虛擬圖形無縫地銜接起來,這是一個(gè)巨大的進(jìn)步。盡管這一想法要 實(shí)現(xiàn)商業(yè)化還有待時(shí)日,但這個(gè)原型是在這個(gè)方向上邁出的重要一步。”
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