美研制出全球最小顯示器 安裝在隱形眼鏡里

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日前，美國華盛頓大學(xué)的科學(xué)家巴巴克·帕爾維茲帶著他的研究成果——具有顯示器功能的隱形眼鏡， 參加了在北京舉行的電子電氣工程師協(xié)會生物醫(yī)學(xué)電路與系統(tǒng)會議（IEEE BioCASE 2009）。這項(xiàng)可將虛擬世界疊加在真實(shí)景象之上的最新技術(shù)，可望給用戶帶來前所未有的奇妙體驗(yàn)。
    美國科學(xué)家研制的這款可戴在眼中的顯示器，把顯示器與隱形眼鏡巧妙地結(jié)合在了一 起。他在隱形眼鏡里構(gòu)建了一個(gè)微小的LED顯示屏，可將移動電子設(shè)備的圖像和文字直接投射到眼鏡里，從而擺脫了筆記本電腦、手機(jī)和PDA等移動信息設(shè)備的 局限性。帕爾維茲希望，該設(shè)備能將大量圖像呈現(xiàn)在用戶眼前50厘米至100厘米的距離，讓虛擬世界里的各類信息在現(xiàn)實(shí)視野所及之處就能一覽無遺。
    在研制過程中，如何使用對眼睛無害的材料來制作電路并將之與隱形眼鏡結(jié)合，成 為研究人員面對的一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。擅長運(yùn)用納米生物技術(shù)與納米組裝技術(shù)制造微小電子器材的帕爾維茲專門設(shè)計(jì)了一組特殊的電路元件，并創(chuàng)造性地利用毛細(xì)作用 進(jìn)行電路的組裝，成功解決了這一難題。針對用來制作隱形眼鏡的聚合物不能承受高溫以及微細(xì)加工所用的化學(xué)品的情況，他把直徑僅1/3毫米的LED等專門設(shè) 計(jì)的電路元件預(yù)先安裝在具有生物相容性的有機(jī)基板上。在隱形眼鏡的表面則先用金屬線做成電路，并蝕刻出與每一個(gè)元件形狀相容的孔洞，然后讓液體在隱形眼鏡 的表面擴(kuò)散，并將這些自由豎立的元件放置到液體中。在毛細(xì)作用力下，元件根據(jù)本身形狀嵌入到鏡片表面相應(yīng)的槽隙中，完成了細(xì)微電路的自我組裝過程。
    科學(xué)家面臨的另一項(xiàng)考驗(yàn)是如何為隱形眼鏡內(nèi)的微型LED提供電力。帕爾維茲起 初設(shè)計(jì)了兩種方式：一種是通過在隱形眼鏡上安裝天線，然后接收無線電波來產(chǎn)生能量；另一種則是使用光電電池。經(jīng)過幾個(gè)月的研究，科學(xué)家最終選擇了前者，并 獲得了成功。不過，帕爾維茲仍然需要繼續(xù)改善信息和電力的傳遞，他希望將來這二者都通過手機(jī)來供應(yīng)。
    英國《衛(wèi)報(bào)》在2008年的報(bào)道中就對這個(gè)當(dāng)時(shí)尚在研制過程中的帶有電子電路與發(fā)光二極管（LED）的隱形眼鏡大加贊賞，認(rèn)為這項(xiàng)研究一旦成功，將是全球最微小的個(gè)人顯示器。
    將現(xiàn)實(shí)與虛擬相結(jié)合的巨大進(jìn)步
    任何科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步都有一個(gè)積累的過程，個(gè)人顯示器的發(fā)展也不例外。
    早在1968年，美國國防部高級研究計(jì)劃署（ARPA）信息處理技術(shù)辦公室主任伊 凡·薩瑟蘭德在麻省理工學(xué)院的林肯實(shí)驗(yàn)室研制出第一個(gè)頭盔顯示器——“達(dá)摩克里斯之劍”。這個(gè)采用陰極射線管的頭盔顯示器第一次擴(kuò)展了人們的虛擬視野，用 戶能看到疊加在真實(shí)環(huán)境之上的線框圖。后來該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)斗機(jī)飛行員的頭盔和虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備中。
    此后，科學(xué)家們一直在不斷改進(jìn)這種顯示器，以使它變得更輕巧，圖像更清晰。到 了2009年6月，德國弗勞恩霍弗光學(xué)微系統(tǒng)研究所的科學(xué)家研制出了眼鏡顯示器。科學(xué)家們把一個(gè)CMOS傳感器和一個(gè)微型的OLED投影置入到一塊很小的 芯片中，然后把這個(gè)芯片安裝到眼鏡框上。接收到指令后，微型OLED投影會將圖像投射到佩戴者的視網(wǎng)膜上，從而讓佩戴者看到高分辨率和高清晰度的圖像，并 感覺到圖像就在距離自己1米遠(yuǎn)處。該芯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(qiáng)了顯示器的互動性。
    而現(xiàn)在，帕爾維茲運(yùn)用納米技術(shù)開發(fā)出了能戴在眼睛里的顯示器。這一微型顯示器 的應(yīng)用前景十分廣闊。在所謂的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，即所有需要輔助信息的地方，例如導(dǎo)航箭頭、建筑物的描述、圖形操作說明或語言翻譯等，都可以得到廣泛應(yīng)用。對 此，新西蘭坎特伯雷大學(xué)評估增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的專家馬克·比林赫斯特說：“一個(gè)隱形眼鏡將現(xiàn)實(shí)世界與虛擬圖形無縫地銜接起來，這是一個(gè)巨大的進(jìn)步。盡管這一想法要 實(shí)現(xiàn)商業(yè)化還有待時(shí)日，但這個(gè)原型是在這個(gè)方向上邁出的重要一步。”