隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)和虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)等新視覺體驗(yàn)技術(shù)的出現(xiàn)，智能眼鏡和頭戴式顯示器等視頻設(shè)備的性能也逐年提高。TDK最新開發(fā)的用于在AR智能眼鏡上顯示圖像的激光組件在尺寸上實(shí)現(xiàn)了的大幅減小。rtpesmc

新的視頻體驗(yàn)：不斷擴(kuò)大的AR/VR市場(chǎng)

過去，傳統(tǒng)的電視、PC和顯示器僅允許被動(dòng)觀看。然而，借助例如AR和VR等下一代技術(shù)，人們可以通過迭加的圖像、信息和透視圖來體驗(yàn)擴(kuò)展的現(xiàn)實(shí)，這些圖像、信息和透視圖可以根據(jù)動(dòng)作而變化和調(diào)整。隨著視頻顯示技術(shù)和軟件的不斷發(fā)展，包括智慧眼鏡* 1和頭戴式顯示器* 2在內(nèi)的視頻設(shè)備市場(chǎng)有望在未來幾年內(nèi)大幅擴(kuò)大。rtpesmc

智能眼鏡/頭戴式顯示器的市場(chǎng)規(guī)模rtpesmc

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來源：株式會(huì)社富士凱美萊總研，2020年電子設(shè)備全球市場(chǎng)總調(diào)查rtpesmc

在不久的將來，AR有望進(jìn)一步發(fā)展。例如，在智能手機(jī)的游戲中人物出現(xiàn)在真實(shí)的環(huán)境里以及在CG模擬應(yīng)用上人們可以在購(gòu)買前測(cè)試家具在房間中的擺放情況。智能眼鏡等可穿戴設(shè)備也正在進(jìn)入市場(chǎng)。它們正越來越多地投入到實(shí)際使用中，例如在工廠中可以指導(dǎo)員工戴上這種眼鏡，針對(duì)工作程序進(jìn)行指導(dǎo)，或者在博物館中參觀者可以獲取有關(guān)展出作品的信息。然而，由于其顯示器和激光組件的尺寸和重量較大，因此早期版本的智能眼鏡在可穿戴性、外觀和舒適性方面都存在問題。為了改善AR體驗(yàn)的質(zhì)量，就需要更小更輕的設(shè)備。rtpesmc

新型激光模塊可大幅減小尺寸

常規(guī)的AR兼容智能玻璃模塊將來自激光組件的三基色(RGB)都反射到透鏡和反射鏡上，然后將它們投影為單束光以顯示圖像。這種被稱為空間光學(xué)模塊的類型需要多個(gè)組件，缺點(diǎn)是體積較大。rtpesmc

為了解決這個(gè)問題，TDK著眼于新的平面波導(dǎo)技術(shù)* 3 ，該技術(shù)既不需使用透鏡也不需使用反射鏡，所以可以大幅減小模塊尺寸。由先進(jìn)的光學(xué)電信技術(shù)公司NTT開發(fā)的平面波導(dǎo)技術(shù)可以通過平面路徑（波導(dǎo)）合并RGB光，將該技術(shù)與TDK的高精度制造技術(shù)相結(jié)合，可將最終模塊的尺寸減小到常規(guī)空間光學(xué)模塊尺寸的十分之一。這也使圖像能夠?qū)崿F(xiàn)最多1620萬種顏色的全彩顯示，而高質(zhì)量的圖像將進(jìn)一步提高AR體驗(yàn)的品質(zhì)。rtpesmc

基于平面波導(dǎo)技術(shù)的新型光學(xué)模塊rtpesmc

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這項(xiàng)新技術(shù)結(jié)合了激光組件通過平面路徑發(fā)出的光，可以在超小型激光模塊中實(shí)現(xiàn)約1620萬種顏色的全彩顯示。rtpesmc

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（左）使用空間光學(xué)模塊的產(chǎn)品圖像。（右）使用新的平面波導(dǎo)模塊的產(chǎn)品圖像。減小的模塊尺寸有助于從整體上減少智慧眼鏡的尺寸和重量。rtpesmc

從新模塊發(fā)出的激光束被可視化到MEMS反射鏡上，然后從透鏡反射回來并直接投射到眼睛的視網(wǎng)膜上。與人們看到真實(shí)物體的方式不同，直接投射到視網(wǎng)膜上的圖像將始終清晰，而無需調(diào)整焦點(diǎn)。當(dāng)用于在環(huán)境視圖中將圖像進(jìn)行分層的AR眼鏡中時(shí)，所有元素都保持聚焦，從而可以提供更逼真、更優(yōu)質(zhì)的AR體驗(yàn)。rtpesmc

開始作為視覺輔助組件展開實(shí)際應(yīng)用

TDK的超小型激光模塊目前正在集成到智能眼鏡視覺輔助設(shè)備中，以利用該技術(shù)的實(shí)際功能——將清晰的圖像直接投射到視網(wǎng)膜上。這種輔助裝置通過在框架中央配備照相機(jī)并直接成像到視網(wǎng)膜上的原理，使得用戶能夠看到不受眼睛屈光部位（即角膜、晶狀體）狀況影響的清晰圖像。TDK采訪了開發(fā)了該智能眼鏡輔助工具的QD Laser，Inc.激光設(shè)備和視覺信息設(shè)備部門技術(shù)總監(jiān)鈴木誠(chéng)。“當(dāng)我們聽到到與助聽器相對(duì)的‘視覺輔助’設(shè)備這一概念時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)這種直接成像技術(shù)實(shí)際上具有解決視覺問題的真正潛力。近視、遠(yuǎn)視、散光或老花眼的人有可能無需使用矯正眼鏡或隱形眼鏡就能看到投射的圖像。”rtpesmc

此外，鈴木表示，隨著顯示技術(shù)的不斷發(fā)展，智慧眼鏡有可能在未來取代智慧手機(jī)成為智慧設(shè)備。“我們認(rèn)為，一旦我們能夠改善笨拙和不舒適的設(shè)計(jì)，減小尺寸并提供與當(dāng)前智能手機(jī)相同的信息量，智慧眼鏡將在未來幾年真正實(shí)現(xiàn)飛躍。盡管我們目前還無法實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，但我們希望超小型激光模塊將成為克服現(xiàn)有挑戰(zhàn)的關(guān)鍵組件。”rtpesmc

在視覺輔助產(chǎn)品中的應(yīng)用rtpesmc

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（照片由QD Laser提供）rtpesmc

目前正在考慮將TDK的激光模塊用于智能眼鏡中，該眼鏡通過將圖像直接投射到視網(wǎng)膜上來輔助視覺。rtpesmc

從HDD磁頭加工中發(fā)展而來的TDK制造技術(shù)

超小型激光模塊的實(shí)現(xiàn)得益于多年來TDK在生產(chǎn)各種電子組件方面累積的制造技術(shù)。HDD磁頭精密加工所涉及的方法衍生出了一種技術(shù)，該技術(shù)用于在稱為載體的小板上固定并仔細(xì)打磨極小的激光組件（寬度約為100μm）。此外，HDD熱輔助磁記錄頭的制造過程還采用了用于連接納米級(jí)激光組件的技術(shù)。鈴木解釋了為何為公司的智能眼鏡產(chǎn)品選擇TDK的激光模塊的原因。“TDK擁有豐富的功能組件的設(shè)計(jì)與制造知識(shí)，并且能夠靈活地應(yīng)對(duì)新產(chǎn)品的量產(chǎn)。另一個(gè)原因則是TDK的高級(jí)檢查功能。”rtpesmc

超小型激光模塊在AR等顯示技術(shù)中的實(shí)際應(yīng)用正在增長(zhǎng)。這些微小的模塊有望越來越多地集成到智能眼鏡（可能是下一個(gè)后智慧手機(jī)設(shè)備）和視頻設(shè)備中，例如兼容VR的頭戴式顯示器和超便攜投影儀，并且在未來具有巨大的潛力。rtpesmc
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本文介紹的產(chǎn)品超小型激光模塊已在2020年CEATEC獎(jiǎng)New Normal Society的元素技術(shù)/設(shè)備類別中贏得了Semi-Grand Prix獎(jiǎng)。rtpesmc

術(shù)語

1.智能眼鏡：形狀像眼鏡的可穿戴設(shè)備，通常配備AR顯示器。通過Wi-Fi或其他方式連接到智能手機(jī)或計(jì)算機(jī)來使用。它可以將各種信息迭加在實(shí)際的周圍景觀上，并有可能取代智慧手機(jī)，成為未來的下一個(gè)智慧設(shè)備。rtpesmc

2.頭戴式顯示器(HMD)：戴在頭上的視頻顯示設(shè)備，用于VR。越來越廣泛地用于娛樂、醫(yī)療和工業(yè)用途等應(yīng)用中。rtpesmc

3.平面波導(dǎo)技術(shù)：形成光波導(dǎo)的技術(shù)類似于光纖中的光波導(dǎo)，但在平面基板上。rtpesmc

*國(guó)際電子商情對(duì)文中陳述、觀點(diǎn)判斷保持中立，不對(duì)所包含內(nèi)容的準(zhǔn)確性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保證。rtpesmc