HoloLens推出時很讓人震撼,但隨著時間推移,市場上同類型的產品越來越多,相對于同類產品展現出越來越大的視場角,HoloLens的小視場就有點不盡如人意。不過,微軟最近有一份專利公開,表示可以在很大程度上擴大視場角。
根據專利中的描述, 它采用的是一種用于近眼顯示器使用的MEMS激光掃描器。這是一種將RGB三色激光模組與微機電系統(即MEMS)結合的投影顯示技術方案,也可以說是將純激光光源的投影顯示與掃描式投影顯示結合了起來。
簡單來說,它的原理是應用微機電二維掃描振鏡及RGB三基色激光,以激光掃描的方式成像,其輸出分辨率取決于MEMS微鏡的掃描頻率。當掃描式投影顯示與激光結合時,還可以實現更快的幀率,就專利中一個案例的說法,可以達到每秒60幀的速率,對人眼來說已經足夠。
來看看它的具體結構,下面的圖片中即是主要部分的結構透視圖。其中標記為140的是激光發射裝置,一般情況下發射組成圖像的RGB光源。標記為102的是光學元件,它起到反射光源發射的光線的作用,可以是任何合適的鏡面反射器件或者布拉格偏振光柵。
另外比較重要的部分就是MEMS驅動裝置,這兩個驅動裝置與很多MEMS掃描儀類似,都起驅動整個裝置在x軸和y軸兩個方向上高頻轉動的作用,在圖中由120和122表示,耦合在一起由124控制。
專利可以擴大視場角的原理實際上是將MEMS激光掃描儀所支持的FOV展開,在一些案例中,MEMS激光掃描器由多個激光二極管的顯示引擎組成,包括在紅,綠和藍的波長發光設備,隨后發出的光被引導到光學反射鏡或布拉格偏振光柵(即前文中光學元件)處反射、偏振。
這里的光學元件可以繞兩個軸進行一定程度的偏轉,在專利中稱為x和y軸, 我們在前面的結構圖中也可以看到,以這些軸線之一x軸來說,第一時刻,它可能從在第一取向偏振顯示接收到的光線,而到達第二時刻時,它已經繞軸發生了一定角度的旋轉,它就會在在第二取向偏振顯示接收到的光線。
也就是說,光線在光學反射鏡的第一方向上反射,描繪出整體圖像的第一部分。隨后光線在光學反射鏡的第二方向上描繪出整體圖像的第二部分。這個圖像的第一和第二部分可相結合,造成了看起來整體FOV放大的效果。再簡單點說,就是通過不同方向的反射,將FOV在縱橫兩個方向進行了拉伸。不得不說,“拉伸”的效果也很不錯,在一些案例中,視場角達到了70度,相比Hololens 翻了一倍。
必須說明的是,MEMS激光掃描顯示本身并不是什么新方案,據說Remote EyeSight AR眼鏡就采用了這種顯示技術,Opus Microsystems在2016年就有研發高清二維MEMS掃描鏡以及AR激光抬頭顯示器,另外,也有車載HUD采用這種方案。微軟這次專利受重視的的原因還是它可以在很大程度上擴展視場角。
總而言之,正如開頭所述,Hololens的視場角相比現在市場上的眼鏡確實小了一些,它被稱為Sydney的下代產品正在研發而且很有可能明年推出,那么,適當的擴大FOV應該會是Hololens考慮的方面,如果沒有更好的方案,或許MEMS激光掃描也是一個不錯的選擇。
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原文標題:微軟的補丁。新專利可得到70度視場角
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