微软倚重MEMS扫描技术，使下一代HoloLens经济适用
2019-02-03 15:17:17 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
据麦姆斯咨询报道，微软（Microsoft）近几个月发布的多项新专利表明，该公司正在努力通过利用MEMS技术使其第二代增强现实（AR）头显HoloLens 2尺寸更小、价格更低、视场更大。
据麦姆斯咨询报道，微软（Microsoft）近几个月发布的多项新专利表明，该公司正在努力通过利用MEMS技术使其第二代增强现实（AR）头显HoloLens 2尺寸更小、价格更低、视场更大。
无疑，这是值得AR头显爱好者兴奋的好消息，因为市场反应第一代HoloLens最为人诟病的便是其厚重的设计、令人难以接受的高价格以及过窄的视场。
利用MEMS扫描技术实现全新的光学设计
近日，微软公开了一份名为“搭载MEMS扫描仪的紧凑型光学系统，用于图像生成和物体跟踪”的新专利，描述了一种使用单光源创建全息图像的新方法，其照明系统还可以用于深度感知和手势识别。
由于第一代HoloLens需要使用多个组件来实现相同的功能，因此体积庞大。采用新专利方案的HoloLens 2或将变得更加小巧。事实上，微软在专利中表示，这项技术将为“生产紧凑、轻便的近眼显示（NED）设备”铺平道路。NED意为近眼显示器，HoloLens便属于这一类产品。
传统的近眼显示系统包括一系列跟踪设备，例如摄像头和激光雷达（LiDAR）传感器，用于感知近眼显示系统周围真实环境的地形或物体特征。尽管这些传感器对近眼显示系统功能有益，但是增加的重量和体积使传统近眼显示系统无法实现令人足够舒适的尺寸和重量，以方便用户的日常使用。
微软在其新专利中详细介绍了这种利用一个或多个MEMS扫描器的光学系统，用于在真实环境的视角内生成计算机生成（“CG”）的图像，以及测绘真实环境的地形图和/或跟踪真实环境中的物体。
总体而言，该方案利用一个照明引擎发射电磁（EM）辐射，包括用于生成CG图像的第一光谱带，和用于地形测绘的第二光谱带。两个光谱带都沿着一个共同光路进入光学组件。
然后，光学组件可以将来自共同光路的第一光谱带引导到图像生成光学路径，同时将来自公共光路的第二光谱带引导到地形测绘光学路径。该光学系统可以同时采用一个或多个MEMS扫描器用于CG图像生成和地形测绘。特别地，这个（些）MEMS扫描器可以精确地控制第一光谱带沿着图像生成光路传播的方向，以及第二光谱带沿着地形测绘光路传播的方向。
因此，对于AR/VR头显这类需要图像生成和地形测绘能力的设备，该专利所公开的光学系统无需专门用于图像生成和专门用于地形测绘的子系统，从而大大减少了整个光学系统的重量和成本。
由于设备价格昂贵，第一代HoloLens主要用于企业级用户。更经济、更轻便的HoloLens 2绝对是受欢迎的改进，可以使该设备对消费者更具吸引力。
更大的视场带来更大的市场
微软的第一代HoloLens仅有35°的原生视场，由于视场越大，体验沉浸感越好，这可能是目前为止该设备最广招诟病的槽点之一。
微软在几个月前公开了一份名为“具有扩大视场的MEMS激光扫描器”的发明专利。该专利描述了一种用于HoloLens等设备扩大视场的方法，可将其视场从35°扩展到 70°。有趣的是，该专利提交于2016年，并表示该技术的实际实施方案或能提供更广阔的视场。
该专利技术的一些实施例涉及用于近眼显示的MEMS激光扫描器，其有益效果包括增大的视场。在实施例中，可以将一个或多个偏振光栅应用于MEMS激光扫描器的反射镜，其偏振光栅可以根据布拉格方案来配置。
根据时分复用方案，一个或多个偏振光栅根据光的偏振，在两个不同方向上衍射来自激光图像源的偏振光。MEMS扫描器在其运动范围内绕轴来回偏转，以完成一个完整的行程。
在MEMS扫描器绕轴偏转通过其行程的前半部分期间，激光图像光可以被偏振，例如作为左旋圆（LHC）偏振光。可以调谐一个或多个偏振光栅以允许未衍射的零级LHC偏振光直接通过光栅，并以等于入射角的角度从MEMS镜反射。随着MEMS扫描器通过其前半部分行程，未衍射的零级光便描绘出视场的第一部分（FOV1）。
在MEMS扫描器绕轴偏转通过其行程的后半部分期间，激光图像光可以被偏振，例如作为右旋圆（RHC）偏振光。可以调谐一个或多个偏振光栅以在某个大于反射镜角的角度处衍射从MEMS扫描器反射的一阶RHC偏振光。随着MEMS扫描器在其运动范围内绕轴偏转，衍射的一阶光描绘出了视场的第二部分（FOV2）。这两部分视场可以重叠并组合以提供放大的整体视场。
如此看来，微软听进了消费者的心声，努力在HoloLens中实现更广阔的视场。专利中的MEMS激光扫描方案是否会出现在HoloLens 2中目前还不得而知，但它至少指出了一个可行的方向。
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