基本介紹
- 中文名：隱形眼鏡式顯示器
- 外文名：Invisible glasses type display
- 研發學校：美國華盛頓大學
- 科學家：巴巴克·帕爾維茲
研製背景,研製考驗,原理,性能與特點,發展史,媒體報導,爭議,市場前景,
研製背景
“你知道為什麼至今為止，筆記本電腦、手機、PDA還是那么大嗎？關鍵因素就是它們的顯示器。”說出這番“驚人”話語的，是美國華盛頓大學（The University of Washington）電機工程學副教授巴芭克·帕維茲（Babak Parviz）。當然，他的言論並不是純粹譁眾取寵，2006年，他開始在位於西雅圖的實驗室里埋頭鑽研著微縮顯示器——一種大小隻相當於普通隱形眼鏡的“閃片”顯示器。
也許，你認為只有在科幻電影中，才能出現這種“閃片”顯示器。一片普通隱形眼鏡直徑大約14毫米，中心厚度不超過0.6毫米，留給科學家的創新空間表面上看是捉襟見肘。但是，對於巴芭克·帕維茲來說，他並不介意。“如果我們能順利地把微型電路安裝到隱形眼鏡中，勢必會引起移動終端的革命。”巴芭克·帕維茲的研究工作已是成果初現。到目前為止，他已經成功地將連線著微型發光二極體的高效微型電路安裝到了超薄的透明塑膠膠片材質中。這種電路的金屬導電物質的厚度只有幾個納米，加上顯示中心的微行發光二極體，最大厚度大約在0.3毫米。即使是隱形眼鏡作為承載體，似乎也沒有什麼問題。
而巴芭克·帕維茲還在攻克另一個技術難關——“閃片”顯示器的電源問題。“我們有兩種供電方案的選擇，一種是用無線電頻率來傳送電能。”2007年的國際消費電子展（CES）上，已經有相關的公司向人們展現了利用無線電頻率進行無線充電的技術，先將電能轉換成無線電頻率，然後由特殊接收器再將電波頻率轉換成電能。這種方案無疑為巴芭克·帕維茲的研究開啟了一個新思路。“另一種方案是利用太陽能薄膜，將射入眼部的光能轉換成電能。”到底哪個方案對研究比較可行，巴芭克·帕維茲表示，還需要數月來揭曉答案。
隱形眼鏡
隱形眼鏡在巴芭克·帕維茲看來，解決電源的方案也只是時間的問題，而最富有挑戰性的是，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，還不時地向佩戴鏡片的眼球傳遞視覺信息，這種滋味恐怕在現實生活中很少有人感受過。“為了創造出最適合人類眼球觀賞角度的顯示器，同時尋找出最佳的成像方法，我們不得不試驗多種光譜線。”為了解決觀賞問題，巴芭克·帕維茲極有可能會選擇使用多層單片顯微透鏡來組成一片“閃片”隱形眼鏡。“我們希望虛擬圖像能讓人們的眼睛感覺到它是在眼鏡表面30厘米以外形成的，這樣人們的眼睛才能順利聚焦。”
從巴芭克·帕維茲的研究進展來看，“閃片”研究成功大有希望。小小一片隱形眼鏡中暗藏玄機。未來某一天，你走在馬路上，發現一些人可能對眼前發生的事情熟視無睹，視而不見，大概就是戴了“閃片”的關係。
隱形眼鏡看世界
隱形眼鏡看世界研製考驗
在研製過程中，如何使用對眼睛無害的材料來製作電路並將之與隱形眼鏡結合，成為研究人員面對的一個很大的挑戰。擅長運用納米生物技術與納米組裝技術製造微小電子器材的帕爾維茲專門設計了一組特殊的電路元件，並創造性地利用毛細作用進行電路的組裝，成功解決了這一難題。針對用來製作隱形眼鏡的聚合物不能承受高溫以及微細加工所用的化學品的情況，他把直徑僅1/3毫米的LED等專門設計的電路元件預先安裝在具有生物相容性的有機基板上。在隱形眼鏡的表面則先用金屬線做成電路，並蝕刻出與每一個元件形狀相容的孔洞，然後讓液體在隱形眼鏡的表面擴散，並將這些自由豎立的元件放置到液體中。在毛細作用力下，元件根據本身形狀嵌入到鏡片表面相應的槽隙中，完成了細微電路的自我組裝過程。
科學家面臨的另一項考驗是如何為隱形眼鏡內的微型LED提供電力。帕爾維茲起初設計了兩種方式：一種是通過在隱形眼鏡上安裝天線，然後接收無線電波來產生能量；另一種則是使用光電電池。經過幾個月的研究，科學家最終選擇了前者，並獲得了成功。不過，帕爾維茲仍然需要繼續改善信息和電力的傳遞，他希望將來這二者都通過手機來供應。
原理
通過在隱形眼鏡里構建一個微小的LED顯示屏，然後將移動電子設備的圖像和文字直接投射到眼鏡里，將大量圖像呈現在用戶眼前50厘米至100厘米的距離，讓虛擬世界裡的各類信息在現實視野所及之處就能一覽無遺。
性能與特點
此顯示器可戴在眼中，不但輕巧，圖像清晰，且擺脫了筆記本電腦、手機和PDA等移動信息設備的局限性。
這種全新的“隱形眼鏡”可以幫助弱視者改善視力，在駕駛員的眼前營造出一面虛擬的儀錶盤，讓人們在行進過程中上網衝浪，還可以讓遊戲玩家們在運動過程中毫無限制地馳騁於虛擬世界。
發展史
任何科學技術的進步都有一個積累的過程，個人顯示器的發展也不例外。
早在1968年，美國國防部高級研究計畫署（ARPA）信息處理技術辦公室主任伊凡·薩瑟蘭德在麻省理工學院的林肯實驗室研製出第一個頭盔顯示器——“達摩克里斯之劍”。這個採用陰極射線管的頭盔顯示器第一次擴展了人們的虛擬視野，用戶能看到疊加在真實環境之上的線框圖。後來該技術被廣泛套用於戰鬥機飛行員的頭盔和虛擬現實設備中。
此後，科學家們一直在不斷改進這種顯示器，以使它變得更輕巧，圖像更清晰。
隱形眼鏡式顯示器植入兔子眼中安全性測試
隱形眼鏡式顯示器植入兔子眼中安全性測試到了2009年6月，德國弗勞恩霍弗光學微系統研究所的科學家研製出了眼鏡顯示器。科學家們把一個CMOS感測器和一個微型的OLED投影置入到一塊很小的晶片中，然後把這個晶片安裝到眼鏡框上。接收到指令後，微型OLED投影會將圖像投射到佩戴者的視網膜上，從而讓佩戴者看到高解析度和高清晰度的圖像，並感覺到圖像就在距離自己1米遠處。該晶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，大大增強了顯示器的互動性。
媒體報導
爭議
有不少權威專家對巴芭克·帕維茲的研究產生了強烈的質疑。“我幾乎不能想像有人能在隱形眼鏡里畫出合適的電路圖來。”英國伯明罕的阿斯頓大學（Aston University in Birmingham）教授詹姆士·沃弗森（James Wolffsohn），是光學界的領軍人物，他就認為：“讓眼球在這樣的距離內形成聚焦，簡直讓人難以置信。”同時，他還擔心微型發光二極體的射線會在近距離內對眼部視網膜形成傷害。
市場前景
這一微型顯示器的套用前景十分廣闊。在所謂的增強現實領域，即所有需要輔助信息的地方，例如導航箭頭、建築物的描述、圖形操作說明或語言翻譯等，都可以得到廣泛套用。對此，紐西蘭坎特伯雷大學評估增強現實的專家馬克·比林赫斯特說：“一個隱形眼鏡將現實世界與虛擬圖形無縫地銜接起來，這是一個巨大的進步。儘管這一想法要實現商業化還有待時日，但這個原型是在這個方向上邁出的重要一步。”
研究者稱，在解決電源問題後，“閃片”顯示器將肯定引起移動終端的革命。
