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TDK小型激光模块将极大地改变传统的增强现实

编辑:臻稼汇科技(惠州)有限公司时间:2021-06-02

  TDK小型激光模块将极大地改变传统的增强现实

  随着增强现实(AR)和虚拟现实(VR)等新的视觉体验技术的出现,智能眼镜、头戴式显示器等视频设备的性能也逐年提高。TDK新开发的用于在增强现实智能眼镜上显示图像的激光元件大大缩小了它的尺寸。

  过去,传统电视、电脑和显示器只允许被动观看。而在AR、VR等下一代技术的帮助下,人们可以通过叠加的图像、信息、透视图来体验延伸的现实,可以根据动作进行改变和调整。随着视频显示技术和软件的不断发展,包括智能眼镜*1和头戴式显示器*2在内的视频设备市场有望在未来几年大幅扩张。

  在不久的将来,ar有望进一步发展。比如在智能手机游戏中,人物出现在真实环境中,在CG模拟应用中,人们可以在购买之前测试家具在房间中的摆放位置。智能眼镜等可穿戴设备也在进入市场。它们越来越多地被投入实际应用,例如,在工厂,可以指导员工佩戴这些眼镜,并指导工作程序,或者在博物馆,游客可以获得关于展出作品的信息。然而,由于其显示器和激光组件的大尺寸和重量,早期版本的智能眼镜在可佩戴性、外观和舒适性方面存在问题。为了提高增强现实体验的质量,需要更小更轻的设备。

  新的激光模块可以大大减小它的尺寸

  传统的AR兼容智能玻璃模块将激光元件的所有三原色(RGB)反射到透镜和镜子上,然后将它们投射为一束光来显示图像。这种类型称为空间光模块,需要多个组件,具有体积大的缺点。

  为了解决这个问题,TDK专注于新的平面波导技术*3,它不需要透镜或镜子,因此模块尺寸可以大大减小。由先进的光通信技术公司NTT开发的平面波导技术可以通过平面路径(波导)组合RGB光。将这一技术与TDK的高精度制造技术相结合,模块的尺寸可以缩小到传统空间光学模块的十分之一。这也使得图像能够以高达1620万种颜色的全彩色显示,高质量的图像将进一步提高增强现实体验的质量。

  基于平面波导技术的新型光模块

  这项新技术将激光元件发出的光通过平面路径组合在一起,可以在一个超小型激光模块中实现约1620万种颜色的全色显示。

  使用空间光学模块的产品图像。使用新型平面波导模块的产品图像。模块尺寸的减小有助于整体减小智能眼镜的尺寸和重量。

  从新模块发射的激光束在微机电系统反射镜上可视化,然后从透镜反射并直接投射到眼睛的视网膜上。与人们看到真实物体的方式不同,直接投射到视网膜上的图像在不调整焦点的情况下总是清晰的。当用于环境视图中具有分层图像的增强现实眼镜时,所有元素都保持聚焦,从而提供更真实和更好的增强现实体验。

  作为视觉辅助开始实际应用

  TDK的超小型激光模块目前正被集成到智能眼镜视觉辅助设备中,以利用这项技术的实际功能——将清晰的图像直接投射到视网膜上。这种辅助设备使用户能够看到清晰的图像,而不受眼睛的折射部分(即角膜和晶状体)的影响,其原理是在框架的中心配备一个照相机,并直接成像在视网膜上。TDK采访了开发智能眼镜辅助工具的QD激光公司激光设备和视觉信息设备部技术总监铃木成。“当我们听到‘视觉辅助’的概念而不是助听器时,我们发现这种直接成像技术实际上有解决视觉问题的真正潜力。患有近视、远视、散光或老花眼的人可以在不使用矫正眼镜或隐形眼镜的情况下看到投影图像。”

  此外,铃木表示,随着显示技术的不断发展,未来智能眼镜可能会取代智能手机成为智能设备。“我们相信,一旦我们能够改进笨拙且不舒适的设计,缩小尺寸并提供与当前智能手机相同的信息量,智能眼镜将在未来几年真正实现飞跃。尽管我们仍无法实现这一目标,但我们希望超小型激光模块将成为克服现有挑战的关键组件。”

  在视觉辅助产品中的应用

  目前,TDK的激光模块正被考虑用于智能眼镜,它可以通过将图像直接投射到视网膜上来辅助视力。

  从硬盘磁头加工发展而来的TDK制造技术

  超小型激光模块的实现得益于TDK多年来在生产各种电子元件方面积累的制造技术。硬盘磁头精密加工所涉及的方法已经衍生出一种技术,用于在称为载体的小板上固定和小心抛光很小的激光元件(宽度约为100μm)。此外,HDD热辅助磁记录头的制造工艺也采用了连接纳米级激光元件的技术。铃木解释了为什么TDK的激光模块被选为该公司的智能眼镜产品。「TDK拥有丰富的功能组件设计和制造知识,并能灵活应付新产品的大量生产。另一个原因是TDK的先进检查功能。”

  超小型激光模块在增强现实和其他显示技术中的实际应用越来越多。这些微小模块有望越来越多地集成到智能眼镜(可能是下一代智能手机设备)和视频设备中,如VR兼容的头戴式显示器和超便携投影仪,未来潜力巨大。

  术语

  智能眼镜:形状像眼镜的可穿戴设备,通常配有增强现实显示器。通过无线网络或其他方式连接到智能手机或电脑来使用它。它可以将各种信息叠加在实际的周围景观上,有可能取代智能手机,成为未来的下一款智能设备。

  头戴式显示器(HMD):戴在头上用于虚拟现实的视频显示设备。越来越广泛地应用于娱乐、医疗和工业应用。

  平面波导技术:形成光波导的技术类似于光纤中的光波导,只是在平面衬底上。

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