Дисплеи, проецирующие изображение на сетчатку | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 7 марта, печатный экземпляр отправим 11 марта.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №2 (292) январь 2020 г.

Дата публикации: 06.01.2020

Статья просмотрена: 17 раз

Библиографическое описание:

Волков К. А. Дисплеи, проецирующие изображение на сетчатку // Молодой ученый. — 2020. — №2. — С. 29-31. — URL https://moluch.ru/archive/292/66074/ (дата обращения: 22.02.2020).



В статье дается описание технологии, ее особенности, преимущества и перспективы развития. Рассматриваются существующие конструкции и прототипы. Показывается важность развития технологии в России.

Ключевые слова: VRD, сетчатка, средства формирования изображения, очки виртуальной реальности, Vaunt, Google Glass.

Дисплеи, проецирующие изображение на сетчатку, являются новым направлением будущего, связывая реальный мир со средой виртуальной реальности. В предшественниках VRD (Virtual retinal display) изображение формировалось непосредственно перед глазом пользователя на маленьком «экране», обычно в виде больших очков. Это создавало множество неудобств, обусловленных большими и неудобными конструкциями. Первые образцы VRD были спроектированы уже в 1991 году в Университете Вашингтона.

Виртуальный ретинальный дисплей использует генерацию фотонов и манипуляции для создания панорамного, высокого разрешения, цветного виртуального изображения, которое проецируется непосредственно на сетчатку глаза без создания реального или воздушного изображения, которое просматривается через зеркало или оптику. VRD включает источник фотонов, которые модулируются видеоинформацией и сканируются в растровом виде рисунка непосредственно на сетчатку глаза пользователя.

Данная технология разработана для преодоления и решения многих ограничений, связанных с проблемами качества изображения, веса и стоимости, связанных с современной технологией дисплеев на головных устройствах. VRD является основным достижением технологии сканирующего лазерного офтальмоскопа (SLO), то есть сканирует модулированный лазерный свет непосредственно на сетчатку глаза зрителя для создания изображений с высоким разрешением без мерцания. Явными преимуществами VRD по сравнению с другими доступными технологиями являются более высокое разрешение, повышенная яркость и потенциально более широкое поле зрения.

VRD состоит из шести основных частей: источника видеосигнала, контролирующей и управляющей электроники, источников фотонов, устройств модуляции, сканирования горизонтального и вертикального луча и доставки оптики, как показано на рисунке 1 [1].

Рис. 1. Основные части VRD

Источниками света в VRD обычно являются лазеры, уровни энергии которых находятся в диапазоне от нановатт до милливатт, в зависимости от требований дисплея. Лазер полностью безопасен для зрения. Мощность настолько низкая, что даже не требуется сертификация.

Одним из самых важных достижений технологии дисплеев, проецирующих изображение на сетчатку, является создание изображений с возможностью видеть сквозь него, то есть изображение накладывается на физическое зрение, таким образом, давая расширенное зрение. Это свойство достигается путем управления интенсивностью выходного изображения с помощью светоделителя в оптике зрителя. Сходящиеся трехцветные лучи, выходящие из сканера, проходят через светоделитель.

Технология VRD передает практически весь генерируемый свет на сетчатку, обеспечивая более яркий дисплей с минимальными требованиями к мощности (на основе лазерного излучающего диода). Тем самым достигается высокая четкость картинки при небольшом энергопотреблении.

Наиболее совершенными из существующих прототипов являются очки Vaunt, разработанные компанией Intel и гарнитура Google Glass.

«Умные» очки Intel

В 2018 году компания Intel показала свои разработки по созданию умных очки Vaunt, внешний вид которых показан на рисунке 2. В отличие от других подобных гаджетов, эта модель выглядит как обычные очки. Маломощный лазер используется для направления проекции на стекло, откуда она отражается и попадает на сетчатку глаза.

Снаружи очки Vaunt выглядят абсолютно непримечательно. Во время использования информация видна на экране, похожем на экран, но на самом деле она проецируется на сетчатку.

Рис. 2. Очки Vaunt

По своей сути Vaunt — это просто система для отображения небольшого дисплея в стиле Heads-up в периферийном зрении. Он может показать простые сообщения, такие как направление движения или уведомления. Он работает через Bluetooth с телефоном Android или iPhone почти так же, как умные часы, принимая команды из приложения, которое работает в фоновом режиме.

На правом стержне очков находится набор электроники, предназначенный для питания лазера с очень малой мощностью. Этот лазер излучает красное монохромное изображение около 400 х 150 пикселей на голографический отражатель на правой линзе очков. Затем изображение отражается на глазное яблоко, прямо на сетчатку. Левая часть рамки очков также содержит электронику, поэтому очки одинаково утяжелены с обеих сторон. Вся электроника выполнена по современным MEMS — технологиям, обеспечивающим компактность и легкость конструкции [2].

Google Glass

Google Glass — типичный представить современных очков, гарнитуры, с технологией проецирования изображения на сетчатку. Тестирование продукта началось в 2012 году, а в 2014 году они уже были в свободной продаже.

В очках Гугл используется такой же принцип работы — изображение с проектора отражается от призмы и попадает в глаз. Кроме изображения пользователю доступен и звук, который передается через проводящий преобразователь, который посылает вибрации через ребристый материал челюсти и скул, соединенные с внутренней работой уха, рисунок 3.

Рис. 3. Способ передачи звука в Google Glass

Google Glass включает в себя сенсорную панель, находящуюся на правой дужке очков. Сенсорная панель используется для доступа к более продвинутым параметрам меню и контекстно-зависимым параметрам. Сенсорная панель также используется для голосовых вызовов. Кроме того, устройство включает в себе голосового помощника, который может осуществить вызов или выполнить поиск в интернете. Вызов помощника осуществляется командой «ok, glass» [3].

Несомненно ясно, VRD очки, дополняющие реальность, имеют большие амбиции в быстроразвивающемся мире. Данная технология позволит резко увеличить образованность человека. Так хирурги смогут делать операции, имея перед глазами всю нужную информацию о пациенте и его состоянии, инженера будут заниматься ремонтом, видя перед глазами подробный чертеж установки и т. д. Менеджеры Apple считают, что очки дополненной реальности в целом могут вытеснить смартфоны уже в течение десятилетия. Кроме того, VRD очки безвредны для зрения, и могут использоваться в течение всего дня.

К сожалению, Россия пока не принимает активного участия в таких разработках. Использование иностранных прототипов ограничивается ПО, не дающим гарантии за сохранность данных. Резкое увеличение образованности — вот что предлагаю сегодня VRD технологии.

Литература:

  1. Thomas A. Virtual retinal display / A. Thomas, S. Joel. — United States Patent. Patent number: 5,467,104, Nov. 14, 1995.
  2. Dieter B. Intel made smart glasses that look normal / B. Dieter // The Verge. — Feb 5, 2018.
  3. Triggs R. How it works: Google Glass / R. Triggs // Android Authority. — April 25, 2013.
Основные термины (генерируются автоматически): VRD, очки, высокое разрешение, сенсорная панель, источник фотонов, Россия, SLO, MEMS, виртуальная реальность, сетчатка глаза.


Похожие статьи

Устройства виртуальной реальности | Статья в сборнике...

Виртуальная реальность — это созданный техническими средствами мир, в котором человек ощущает себя практически также как и в реальном мире.

На сегодняшний день технология виртуальной реальности нашла широкое применение в области развлечений и тренажеров.

Современные периферийные устройства виртуальной реальности

Шлем виртуальной реальности представляет собой устройство, предназначенное для отображения виртуального окружения пользователя

Современные устройства лишены этой проблемы, а разрешение некоторых из них достигает 2160х1200(1080х1200 для каждого глаза)...

Развитие виртуальной реальности | Статья в журнале...

Краткая история развития технологии виртуальной реальности (VR).

Microsoft HoloLens — очки смешанной реальности, разработанные Microsoft.

В верхней части находятся две пары кнопок — для управления яркостью экрана (над левым ухом) и громкостью звука (выше правого).

Система управления техникой с применением технологии VR

Технология виртуальной реальности — перспективное направление, позволяющее

Комбинация СУТ и технологии виртуальной реальности позволит по-новому взглянуть на

В качестве блока управления техникой выступают представленные в начале 2019 года очки...

Исследование и применение eye-tracking технологии на человеке

В данной статье рассмотрены основные вопросы и понятия, связанные с дистанционным слежением за взглядом человека и интерпретации данных с устройства eye-tracker. Ключевые слова: eye-tracker, слежение, движение взгляда, глаза.

Виртуальная реальность общества посредством сети Интернет

В XXI веке все больше и больше развиваются компьютерные технологии, на их пути практически отсутствуют препятствия. В развитии компьютеризации, вторжения сети Интернет, возникает новейший вид реальности — «виртуальная реальность»...

Аппаратная система для визуализации текстур вен

Аппаратная система для визуализации вен включает в себя набор гиперспектральных камер, оптических фильтров и цифрового блока коррекции для обработки полученного изображения. За счет применения данной аппаратной системы, человеческий глаз получает изображения...

Совершенствование приборов для улучшения жизни слабовидящих

Зрение — это удивительный дар, но, к сожалению, не все люди могут наслаждаться им. Но в век развития информационных технологий технический прогресс хорошо помогает людям с ограниченными возможностям и у слабовидящих есть возможность использовать не только...

Рентгеновское излучение и его применение в медицине

Рентгеновское излучение обладает высокой проникающей способностью и своё применение они нашли в диагностике. В первое время после открытия рентгеновское излучение применялось для исследования переломов костей и определения инородных тел (например, пули)...

Похожие статьи

Устройства виртуальной реальности | Статья в сборнике...

Виртуальная реальность — это созданный техническими средствами мир, в котором человек ощущает себя практически также как и в реальном мире.

На сегодняшний день технология виртуальной реальности нашла широкое применение в области развлечений и тренажеров.

Современные периферийные устройства виртуальной реальности

Шлем виртуальной реальности представляет собой устройство, предназначенное для отображения виртуального окружения пользователя

Современные устройства лишены этой проблемы, а разрешение некоторых из них достигает 2160х1200(1080х1200 для каждого глаза)...

Развитие виртуальной реальности | Статья в журнале...

Краткая история развития технологии виртуальной реальности (VR).

Microsoft HoloLens — очки смешанной реальности, разработанные Microsoft.

В верхней части находятся две пары кнопок — для управления яркостью экрана (над левым ухом) и громкостью звука (выше правого).

Система управления техникой с применением технологии VR

Технология виртуальной реальности — перспективное направление, позволяющее

Комбинация СУТ и технологии виртуальной реальности позволит по-новому взглянуть на

В качестве блока управления техникой выступают представленные в начале 2019 года очки...

Исследование и применение eye-tracking технологии на человеке

В данной статье рассмотрены основные вопросы и понятия, связанные с дистанционным слежением за взглядом человека и интерпретации данных с устройства eye-tracker. Ключевые слова: eye-tracker, слежение, движение взгляда, глаза.

Виртуальная реальность общества посредством сети Интернет

В XXI веке все больше и больше развиваются компьютерные технологии, на их пути практически отсутствуют препятствия. В развитии компьютеризации, вторжения сети Интернет, возникает новейший вид реальности — «виртуальная реальность»...

Аппаратная система для визуализации текстур вен

Аппаратная система для визуализации вен включает в себя набор гиперспектральных камер, оптических фильтров и цифрового блока коррекции для обработки полученного изображения. За счет применения данной аппаратной системы, человеческий глаз получает изображения...

Совершенствование приборов для улучшения жизни слабовидящих

Зрение — это удивительный дар, но, к сожалению, не все люди могут наслаждаться им. Но в век развития информационных технологий технический прогресс хорошо помогает людям с ограниченными возможностям и у слабовидящих есть возможность использовать не только...

Рентгеновское излучение и его применение в медицине

Рентгеновское излучение обладает высокой проникающей способностью и своё применение они нашли в диагностике. В первое время после открытия рентгеновское излучение применялось для исследования переломов костей и определения инородных тел (например, пули)...

Задать вопрос