一說到視網膜顯示技術，大多數人往往想到早些年蘋果的視網膜屏。實際上視網膜屏是蘋果在iPhone4使用的一種液晶屏幕顯示技術，與我們今天所說的視網膜成像顯示技術有著本質的不同。

視網膜屏(Retina Display)是一種具備超高像素密度的液晶屏，它可以將960×640的分辨率壓縮到一個3.5英寸的顯示屏內。也就是說，該屏幕的像素密度達到326像素/英寸(ppi)。iPhone4使用的Retina Display 技術與上幾代iPhone相比，Retina屏幕的像素數擴大了4倍，但屏幕尺寸并未變化，這就使得其像素密度實現翻番。iPhone 3GS的像素密度為163ppi，分辨率為480×320。與之進行對比便可以很清楚地看出新款屏幕的優勢所在。當像素密度超過300ppi時，人眼就無法區分出單獨的像素。因此像素密度達到326ppi的iPhone 4具備非常優秀的顯示功能，不會再出現顆粒感。

雖然移動互聯網的呼聲越來越高，顯示器也早已成為我們觀察這個世界最重要的窗口之一，但是顯示器便攜化的技術進展，似乎一直都沒有什么太大的起色。日本的兄弟工業公司開發了一種外形看起來像是一副眼鏡的設備，可以用激光直接將圖像投射到使用者的視網膜上。這種的顯示技術不會阻擋使用者的視線，而是在真實景物前疊加了一層半透明的顯示效果。這種技術，被叫做“視網膜成像顯示”( Retina Scanning Display)。

視網膜成像顯示技術和我們過去使用的那種笨重的陰極射線管顯示器(CRT)異曲同工：利用人的視覺暫留原理，讓激光快速地按指定順序在水平和垂直兩個方向上循環掃描，撞擊視網膜的一小塊區域使其產生光感，人們就感覺到圖像的存在。

視網膜掃描顯示技術Retina Scanning Display(RSD)系統工作原理

Google公司公布的Project Glass 用到的的LCOS芯片投射技術：

這種技術的優勢在于完全不用擔心顯示的亮度、可視角等問題，因為可以直接調節進入眼球內的光強，在光源有足夠色域的情況下可以實現非常出色的顯示效果。而最大的障礙就在于光源的小型化，因為這仍然是一種主動式發光技術。

Google Glass 3D透視圖

Google Glass 鏡頭工作原理圖

視網膜掃描顯示器的關鍵技術

與RSD相關的設計和制造技術涵蓋了光學工程、光學材料、光學涂層、電子制造技術和用戶交互界面設計等多個研究領域。

這里簡要地從光學工程的角度描述RSD設計中的關鍵技術。

光源

HMD 中采用的微型圖像源大都是平板顯示器，圖像受到光能利用率的限制其亮度通常很低而且無法調節， 很難在復雜光照環境下滿足使用要求 。RSD 中采用亮度可調的半導體激光器作為光源。能夠滿足晝夜不同光照條件的特殊使用要求。

光源模塊是RSD的重要組成部分，為了能夠顯示圖像。必須對光束的強度進行調制。，調制方式可分為內調制和外調制兩種。如果調制帶寬足夠，應優先考慮內調制以降低系統的復雜性。

按照經典的顏色疊加理論，任意的顏色都可以采用不同權重的三原色進行表示。當系統需要實現彩色顯示時，光源可由三個不同基色的發光元件構成.可采用二向色鏡進行色光合成，將合成后的單束光作為一個像素通過掃描裝置進行掃描，通過投影光學系統和人眼成像在視網膜上完成圖像顯示。

投影光學系統

投影光學系統用于將顯示圖像成像到用戶視網膜上，其結構根據不同的應用具有不同的形式。可設計成完全沉浸型或交互顯示型。

完全沉浸型，目鏡設計較為簡單。觀察者通過目鏡觀察圖像，但無法觀察外部真實場景。交互顯示型，光束通過投影光學系統后用戶可以通過眼睛觀察掃描圖像。

出瞳擴展方法

考慮到人眼瞳孔直徑會隨著不同光亮度而自動變化，并且在觀察不同視場時眼球會旋轉使視軸對準觀察物體。為避免瞳孔和顯示系統出瞳的失對準而造成圖像丟失，顯示系統的出瞳直徑應保證在10-15mm范圍以上。由RSD系統的光瞳擴展原理圖可知，由于激光束的發散角很小，目鏡出瞳直徑將受到總掃描角、視場角和鏡面直徑的限制，通常約為1-3mm。遠小于頭戴顯示系統對于出瞳直徑的要求。

為增大目鏡的出瞳直徑，同時確保不會改變系統的視場角、掃描角和掃描直徑，可在中間像面處放置EPE將發散角放大。采用衍射光學元件、透鏡陣列、光纖面板或光散射器可以在不損失成像放大率和顯示分辨率的前提下實現對發散角的放大，從而使系統出瞳直徑得到擴展。

視網膜屏幕的確帶來了更加清晰和細膩的顯示效果，但它對于設備的綜合使用體驗提升有限，只有在全神貫注對比的時候，用戶能夠感受到細微的差異。而在大多數常規使用情況下，相信用戶很難察覺。

隨著微光機電掃描器、新型調制技術、新型高效半導體激光光源和新一代光學器件(如全息波導器件、二元光學元件、自由曲面棱鏡等)的普及應用和迅猛發展.視網膜掃描顯示器將會繼續朝著微型化、便攜化方向發展。

這項技術具有重要的實用價值.值得人們對其進行更為廣泛和深入的研究，相信隨著研究的深入，必將帶來更多更有價值的研究成果及應用。

審核編輯 ：李倩