基本信息
- 項目名稱：
- 輕型大視場頭戴顯示器
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 頭戴顯示器(Head Mounted Display, HMD)是一種微型化、大視場、可穿戴、低功耗的新形態(tài)顯示器，可以戴在頭上、嵌到眼鏡或頭盔中。
- 詳細介紹：
- HMD又稱近目顯示器，它由至少一個微型圖像源(Image Source,簡稱像源)子系統(tǒng)（包括像源芯片、驅(qū)動電路、控制電路）、高精密光學(xué)子系統(tǒng)和符合人機光學(xué)的支撐系統(tǒng)構(gòu)成。整個系統(tǒng)將微型像源的高品質(zhì)圖像經(jīng)過光學(xué)子系統(tǒng)放大并在眼前空間一定距離之外形成“大幅面”效果的虛像。這種獨特的顯示特性使之被廣泛應(yīng)用于增強現(xiàn)實（Augment Reality, AR）、可穿戴計算（Wearable Computing）等領(lǐng)域。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 目前各類HMD產(chǎn)品基本由國外進口，售價高昂，并普遍存在著系統(tǒng)重量體積大、視場（FOV）小等方面的不足，故不能很好的滿足實用需求。針對上述問題，我們基于新材料的自由曲面棱鏡（Free-Form Surface Prism, FFSP）技術(shù)角度實現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的大視場及輕質(zhì)量。從多功能OLED像源驅(qū)動控制技術(shù)、連接線纜、支撐結(jié)構(gòu)的角度實現(xiàn)系統(tǒng)其余部分的輕質(zhì)量。并從人機工程學(xué)及可穿戴計算HMD應(yīng)用的實際角度出發(fā)，以期得到符合人體工程學(xué)需求的大視場、輕便的HMD。主要研究設(shè)計工作如下： 1) 自由曲面面型設(shè)計； 2) 像源光線入射角控制； 3) 亮度、對比度控制設(shè)計。關(guān)鍵難點：大FOV的自由曲面面型設(shè)計本HMD主要技術(shù)創(chuàng)新特點是：“大視場、輕量級、低功耗、高性能”，樣機整體性能與功能較國外產(chǎn)品有優(yōu)勢，主要技術(shù)指標如下： 1.視場：大于50°（對角）； 2.重量：單目形式小于200g 3.出瞳直徑：大于5mm； 4.出瞳距離：大于15mm； 5.瞳距范圍：55～71mm 6.輸入信號：VGA 7.分辨率：大于800×600； 8.色深：24bit； 9.像源亮度：可大于400cd/m2（可自動調(diào)節(jié)）； 10.功耗：低于800mW； 11.工作溫度：-20℃到65℃
科學(xué)性、先進性
- 在產(chǎn)品方面，目前從事HMD整機研發(fā)和生產(chǎn)的廠商約有20家，主要代表有美國的MicroOptical、Kaiser、eMagin、Liteye，加拿大的TekGear和CAE，德國的Trivisio，韓國的Samsung以及日本的Sony。在研究方面，除相關(guān)公司外，從事HMD研發(fā)的還有NASA、DARPA、多倫多大學(xué)、亞利桑那大學(xué)、伊利諾伊大學(xué)、南加州大學(xué)、大阪大學(xué)。目前國內(nèi)各類中、高端的HMD產(chǎn)品基本依賴國外進口，售價高昂，國內(nèi)低端產(chǎn)品組裝為主，缺乏自主技術(shù)。 本HMD樣機的技術(shù)性能指標達到或超過國際市場上典型先進HMD技術(shù)指標（例如美國MicroOptical、Kaiser、eMagin、Liteye，加拿大的TekGear和CAE，德國的Trivisio，韓國的Samsung 日本SHIMADZU的DataGlass2/A產(chǎn)品）。雖然業(yè)界的HMD技術(shù)已取得了上述一系列的發(fā)展，但目前各類典型HMD的光學(xué)系統(tǒng)仍在FOV、出瞳直徑、光學(xué)質(zhì)量、體積重量等方面存在諸多不足；
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 1.第十一屆“挑戰(zhàn)杯”四川省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎 2.查新報告（見附加材料）
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)合作
作品可展示的形式
- 樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 研制的HMD具有視場大，輕便，性價比高的特性，可廣泛應(yīng)用于需要使用顯示器的各個領(lǐng)域，主要有： 1) 高端智能手機、MP4等的配套外設(shè)； 2) 游戲娛樂、隨身影音用戶； 3) 商務(wù)移動辦公用戶； 4) 采用增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的工業(yè)設(shè)計單位； 5) 遠程手術(shù)指導(dǎo)、醫(yī)學(xué)培訓(xùn)單位； 6) 軍事仿真與作戰(zhàn)訓(xùn)練單位； 目前國際市場上的各類 HMD產(chǎn)品有數(shù)十種，其中中高端 HMD約不到十五種，且售價普遍較高。目前國際市場上的各類HMD普遍存在著 FOV小、重量體積大、交互方式單一、售價高等方面的不足，這為我們項目實施后的國際市場切入提供了實際可能。 隨著技術(shù)的進一步成熟，成本的下降，HMD將出現(xiàn)旺盛的市場需求，頭戴顯示正面臨著一個很好的產(chǎn)業(yè)機遇，將能取得巨大的經(jīng)濟和社會效益。 保守預(yù)計，該類產(chǎn)品在今后 3－5年的國內(nèi)市場每年需求在 10萬臺左右，按一套售價10000元計，產(chǎn)值約 10億。
同類課題研究水平概述
- 在產(chǎn)品方面，目前從事HMD 整機研發(fā)和生產(chǎn)的廠商約有20 家，主要代表有美國的MicroOptical、Kaiser、eMagin、Liteye，加拿大的TekGear 和CAE，德國的Trivisio，韓國的Samsung以及日本的Sony。目前從事HMD 像源器件生產(chǎn)的廠商約有25 家，包括以Microdisplay 與Kopin為代表的反射式與透射式LCOS 供應(yīng)商，及以eMagin 和MicroEmissive 為代表的OLED 器件供應(yīng)商。業(yè)界的HMD技術(shù)已取得了上述一系列的發(fā)展。但目前國內(nèi)各類中、高端的和視透式HMD產(chǎn)品基本依賴國外進口，售價高昂，國內(nèi)低端產(chǎn)品組裝為主，缺乏自主技術(shù)。國際市場上的相關(guān)HMD商品也存在著重量、體積和視場（FOV）等方面的不足，而且一般只具有單一的顯示功能，不能很好的滿足某些實用需求，也不符合HMD的發(fā)展趨勢。如MicroOptical公司的SV6是一款具有業(yè)界代表性的非瞳孔成像型單目HMD，其重量輕（頭戴部分35g，系統(tǒng)總重約150g）、體積小，但FOV很?。▽?0°），且分辨率低（640×480），不能很好的適用于多數(shù)應(yīng)用程序的GUI； eMagin公司的Z800是一款業(yè)界著名的瞳孔成像型雙目非視透式HMD，其采用單片式FFSP光學(xué)系統(tǒng)，F(xiàn)OV較大（對角40°），但出瞳直徑?。s3mm），實際使用中難以看清屏幕邊緣； 日本SHIMADZU的DataGlass2/A是一款典型的單目可視透式HMD，也采用單片式FFSP光學(xué)系統(tǒng)，但FOV較?。▽?4°），且存在較嚴重的色差，對視覺效果影響較大。
