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解密VCSEL,英特尔Vaunt究竟用了什么大杀器

发布时间:2018-02-08 10:51   来源: 芬莱科技

导读:英特尔终于推出了自己的智能眼镜,名为Vaunt。所有Google Glass没能做到的,英特尔都尽最大努力去实现了。

  最近比较受人关注的新闻大概就是英特尔即将推出的AR眼镜Vaunt了,与普通眼镜几乎一模一样的外形、仅仅50g的重量、采用Intel的AI芯片等特点给它带来了更多的关注。而它最特别的地方在于,与现有的AR眼镜不同的是,Vaunt采用一种叫作VCSEL的激光器,将400×150像素大小的红色单色图像投射到视网膜上,以达到AR显示的效果。

英特尔推出智能眼镜Vaunt 造型低调功能简单

  VCSEL全名为Vertical CavitySurfaceEmitting Laser,中文名是垂直共振腔表面放射激光,是一种面射型激光,光源可调变频率就达数十亿Hz,传输速率相应的也有十亿bps等级。和传统的LD即激光二极管相比,价格更加便宜,且发光的效率远高于LD。另外VCSEL所需的驱动电压和电流很小,使得寿命有千万小时以上,为其他光源的100倍以上。正是因为VCSEL激光器的这些特性,它很适合用于投影显示技术。

  边发射激光器和面发射激光器(即VCSEL)

  在光显示方面,通常的显示器都是利用红、绿、蓝三元色发光管构成的,如果能够制成具有红、绿、蓝三元色的激光器,则可以应用在大型显示器的技术领域中。目前,波长范围从蓝色覆盖到紫外波段的GaN系列激光器正处在研究阶段。这个系列的VCSEL是解决未来图像显示的有力技术。当然,现在的技术还不成熟,因此Vaunt也只采用了单色光源显示。

  VCSEL芯片和封装器件

  在英特尔的AR眼镜Vaunt中,图像被加载到应用了VCSEL激光器的MEMS设备上,使得发射出的激光将400×150像素附近的红色单色图像照射到眼镜右侧镜片上的全息反射镜上。然后图像经过全息镜片阵列的反射,被反射到眼球后部,直接进入视网膜,这被称为视网膜投影技术。因为它直接照射在视网膜的背面,所以它所创造的图像始终处于焦点。这也意味着该显示器可以应用到近视镜片上,也可以应用到普通镜片上。

  英特尔并不是第一家把视网膜投影技术应用到智能眼镜上的公司,日本QD Laser公司曾在2016年演示过和东京大学合作研发的采用“视网膜扫描激光技术”的眼镜原型机。这款眼镜可以直接把图像投射到佩戴者的视网膜上。

  这种视网膜投影技术乍看之下与光场显示很像,但两者还是有比较大的差别的,光场显示对显示器前的每一个方向都发射光线,所以不管从哪个角度都可以看到光场显示出的物品,而视网膜投影则不同,它只对视网膜方向发出光线,所以每一个Vaunt眼镜都需要测量用户的瞳距来定制,另外也达到体验中用户不看向显示的方向就看不到AR图像的情况。

  光场显示

  不用担心会因为看不到显示的图像而错过重要信息。人的眼睛在处理视觉信息时一般会忽略掉没有变化的部分,把这部分当作背景处理,当背景中有变化的信息时,人眼会注意到这个变化。这在报道中也有提到。

  当然,肯定有人会担心这种激光投影会不会对人眼造成影响。Vaunt的激光器功率在第一级激光器的最低限度,而第一级激光器,即无害免控激光器发射的激光,在使用过程中对人体无任何危险,即使用眼睛直视也不会损害眼睛。对这类激光器的使用不需任何控制,所以对人眼是无害的。

  另外,值得一提的是,VCSEL激光器早就应用到了AR中,它主要应用于面部识别和深度传感器等方面,比如iphone8和iphoneX的3D激光系统传感器,借此animoji和Face ID才能实现,面部识别的效果相比计算机图像识别更加精确。此外,一些AR眼镜也使用应用了VCSEL激光器的传感器进行深度识别。

  其实仔细想想,Vaunt显示的视网膜投影技术并不新,但是它采用VCSEL激光器的做法是一个创新,既利用VCSEL激光器本身的低功耗,大大提高续航,又利用了激光高亮度、能量集中的特点,让Vaunt在显示过程中漏光极少,达到很多新闻中提到的“除了镜头处的红色微光外,看不出有内容的显示”的效果,更接近一个普通眼镜。


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