目前在日本以及其他很多國(guó)家市場(chǎng)上銷(xiāo)售的頭戴式顯示設(shè)備(HMD)，大都是將虛擬世界與現(xiàn)實(shí)世界割裂開(kāi)來(lái)。但愛(ài)普生獨(dú)具匠心，研發(fā)了可透視頭戴顯示設(shè)備。為了了解開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的初衷，以及思考智能眼鏡的未來(lái)發(fā)展前景，我們與愛(ài)普生Moverio智能眼鏡的系統(tǒng)工程師進(jìn)行了深入交流。

　　VSM項(xiàng)目系統(tǒng)工程師Fujimaki

　　定位傳感

　　挑戰(zhàn)未知，帶來(lái)更靈活的視覺(jué)體驗(yàn)

　　Moverio項(xiàng)目是如何開(kāi)始的？

　　Fujimaki：2009年秋天，我參與了EL顯示屏的開(kāi)發(fā)，研發(fā)部人員與時(shí)任總裁碓井稔先生經(jīng)常討論，是否可以利用現(xiàn)有核心技術(shù)開(kāi)發(fā)新領(lǐng)域產(chǎn)品。當(dāng)時(shí)我們已經(jīng)有了微顯示和光學(xué)投影技術(shù)，所以覺(jué)得應(yīng)該應(yīng)用這些技術(shù)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品。最終，頭戴式顯示設(shè)備進(jìn)入了我們的候選名單。在深入研究了頭戴式顯示器之后，總裁碓井稔先生非常認(rèn)可將其商業(yè)化的想法，項(xiàng)目也因此展開(kāi)。最初的產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊(duì)是由9個(gè)擁有不同技術(shù)背景的人組成，當(dāng)時(shí)的目標(biāo)是利用投影機(jī)的現(xiàn)有資源開(kāi)發(fā)一種新型的頭戴式顯示器，使用戶(hù)可以隨時(shí)隨地以任何姿勢(shì)享受大屏娛樂(lè)。雖然項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)有直屬部門(mén)，但我們需要直接向總裁匯報(bào)工作。回顧過(guò)去，很難想象，在商業(yè)化道路伊始，我們的團(tuán)隊(duì)規(guī)模是如此之小。大約兩年后，在多個(gè)部門(mén)的幫助下，我們?cè)?011年圣誕節(jié)期間上市了一款產(chǎn)品，就是BT-100，全球首款獨(dú)立透視型智能眼鏡*1。

　　*BT-100于2011年11月25日發(fā)布，是全球首款以無(wú)線方式提供視聽(tīng)內(nèi)容的雙目消費(fèi)級(jí)智能眼鏡。

　　當(dāng)時(shí)市場(chǎng)上沒(méi)有任何產(chǎn)品可供參考，那對(duì)于一款全新的產(chǎn)品，您如何看待它的市場(chǎng)前景？

　　Fujimaki：正當(dāng)我們考慮將BT-100商業(yè)化時(shí)，視頻分享服務(wù)開(kāi)始受到公眾青睞，擁有智能手機(jī)的人數(shù)也在逐漸增加，應(yīng)運(yùn)而生的是越來(lái)越多的人開(kāi)始花時(shí)間在移動(dòng)設(shè)備上觀看視頻。再加上4G服務(wù)的加持，我們認(rèn)為視頻觀看需求的潛力巨大。綜合這些變化趨勢(shì)，為了讓人們能夠隨時(shí)隨地以任何姿勢(shì)享受大屏娛樂(lè)，我們對(duì)產(chǎn)品的核心功能進(jìn)行了定義，希望它是雙目可透視的，這樣用戶(hù)可同時(shí)查看投影圖像和周?chē)h(huán)境。不僅如此，我們還希望它能像一副眼鏡一樣脫戴自如，并能通過(guò)內(nèi)置電池使其能獨(dú)立運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)觀看。

　　不同于傳統(tǒng)頭戴式顯示器，Moverio系列產(chǎn)品還具有無(wú)線通信功能，配合傳感器使用，可實(shí)現(xiàn)更多功能。因此，我們將這款新產(chǎn)品歸類(lèi)為智能眼鏡。

　　Moverio系列智能眼鏡不僅支持SD卡播放，還可通過(guò)Wi-Fi進(jìn)行圖像傳輸。并且該系列智能眼鏡通過(guò)了DLNA(Digital Living Network Alliance數(shù)字生活網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟)認(rèn)證，使用者可以通過(guò)Wi-Fi共享藍(lán)光播放器的視頻，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)觀影。除此之外，它還支持HDMI、USB-C等有線連接方式，輕松適配電腦等電子設(shè)備。

　　在BT-100上市后，我們發(fā)現(xiàn)人們對(duì)這類(lèi)設(shè)備的需求遠(yuǎn)超出預(yù)期，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅可以應(yīng)用于娛樂(lè)和旅游方面，人們還可以使用頭戴式顯示設(shè)備為海外工廠提供遠(yuǎn)程技術(shù)支持，省去差旅麻煩。而類(lèi)似在電線桿、鐵塔上實(shí)施的高空作業(yè)，過(guò)去可能需要兩個(gè)人共同完成，現(xiàn)在可以借助頭戴式顯示設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)，從而減少現(xiàn)場(chǎng)人員的數(shù)量，提升工作效率。當(dāng)然，智能眼鏡還有很大的開(kāi)發(fā)空間，我們也會(huì)不斷收集客戶(hù)的實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)。

　　另辟蹊徑

　　透視型頭戴式顯示設(shè)備在技術(shù)上的難度比封閉式設(shè)備更大，那么您為什么選擇迎難而上呢？

　　Fujimaki：在我們研發(fā)的起步階段，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手發(fā)布了非透視型頭戴式顯示設(shè)備。是選擇透視型還是非透視型?哪一種更為理想?對(duì)此當(dāng)時(shí)在團(tuán)隊(duì)內(nèi)部有很多爭(zhēng)論。同時(shí)，如果選擇透視型，那是應(yīng)該使用單目顯示器使尺寸和重量最小化，還是使用雙目顯示器實(shí)現(xiàn)立體視覺(jué)效果呢?

　　最后，我們認(rèn)為產(chǎn)品的最終形態(tài)應(yīng)該是一個(gè)可穿戴的、即使是在戶(hù)外移動(dòng)也可以使用的觀影設(shè)備。因此，盡管知道我們會(huì)面臨許多技術(shù)難題，開(kāi)發(fā)時(shí)間也將拉長(zhǎng)，我們還是決定研發(fā)透視型雙目頭戴式顯示設(shè)備。

　　頭戴式顯示器通常分為兩類(lèi)：透視型和非透視型。非透視型被廣泛應(yīng)用于VR游戲等領(lǐng)域。而透視型更側(cè)重于商業(yè)應(yīng)用，用戶(hù)價(jià)值也越來(lái)越清晰，例如遠(yuǎn)程協(xié)助的應(yīng)用，或能幫助解放雙手進(jìn)行工作。同時(shí)，我們也在開(kāi)發(fā)可用于遠(yuǎn)程指導(dǎo)的應(yīng)用程序，提高產(chǎn)品可用性。

　　您在開(kāi)發(fā)過(guò)程中遇到過(guò)哪些困難？

　　Fujimaki：為了實(shí)現(xiàn)為Moverio配備一套雙目透視型系統(tǒng)的最終目標(biāo)，從光學(xué)引擎的開(kāi)發(fā)直至量產(chǎn)，我們都在不斷的直面挑戰(zhàn)。

　　兼顧顯示屏上的高畫(huà)質(zhì)和實(shí)現(xiàn)良好的透視性能是一個(gè)巨大的難題，因?yàn)檫@需要復(fù)雜的光學(xué)設(shè)計(jì)驗(yàn)證能力以及精密的生產(chǎn)技術(shù)。在這個(gè)過(guò)程中我們遇到了許多問(wèn)題，工程設(shè)計(jì)的輕微偏差、或是制造過(guò)程中的輕微誤差，都可能導(dǎo)致顯示屏框架外出現(xiàn)重像，或現(xiàn)實(shí)世界圖像的扭曲。通過(guò)制作原型，我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的光學(xué)仿真并不適用。

　　同時(shí)，我們非常重視微顯示器的顯像效果。因此在量產(chǎn)之前，我們的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與制造團(tuán)隊(duì)一起，研究并解決了這個(gè)技術(shù)問(wèn)題。

　　不僅如此，要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的綜合平衡同樣充滿(mǎn)挑戰(zhàn)。這不僅需要改善顯示性能，增加功能，還必須考慮可穿戴性和外觀，我認(rèn)為這將是頭戴式顯示設(shè)備發(fā)展過(guò)程中的持續(xù)性問(wèn)題。如果拓寬視角以獲得更出色的圖像，就必須要大幅增加光學(xué)引擎的尺寸，但這必將增加設(shè)備的重量。

　　我們?cè)谠O(shè)計(jì)上下了很多功夫，理想情況下，頭戴設(shè)備應(yīng)該很小，并且必須考慮到每個(gè)人的頭部形狀和大小都有不同的現(xiàn)實(shí)情況。此外，對(duì)于戴眼鏡和不戴眼鏡的人來(lái)說(shuō)，設(shè)備必須同樣舒適。由于多種因素的共同影響，使得用戶(hù)的最佳佩戴位置差異很大。我們分析了頭部大小、耳鼻距離以及瞳孔間距等方面的數(shù)據(jù)，提出了不同的設(shè)計(jì)理念，制作了一系列模型讓人們?cè)嚧?，從而尋找適用性最廣的解決方案。

　　我主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，所以我必須找到解決散熱和噪音問(wèn)題的方法，隨著功能的增加和產(chǎn)品尺寸的縮小，這些問(wèn)題會(huì)越發(fā)突出。由于視頻信號(hào)的速度會(huì)隨著圖像分辨率的提高而提高，設(shè)備會(huì)隨著攝像頭和運(yùn)動(dòng)傳感器等功能的增加而變得更加智能，我面臨的問(wèn)題是如何在不增加設(shè)備尺寸的情況下將熱量和EMC(Electro Magnetic Compatibility電磁兼容性)噪音降到最低。最終，我們推出了一款小型多功能智能眼鏡，可以通過(guò)使用專(zhuān)用混合線束來(lái)解決噪音問(wèn)題，并基于過(guò)去的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，使用熱模擬技術(shù)來(lái)優(yōu)化散熱效果，從而滿(mǎn)足了設(shè)備的質(zhì)量和安全要求。

　　Moverio的開(kāi)發(fā)涉及了哪些新技術(shù)？

　　Fujimaki：Moverio系列使用的微顯示器基于投影機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)，但投影機(jī)的微顯示器和智能眼鏡的微顯示器有著不同的結(jié)構(gòu)。投影機(jī)有三個(gè)顯示屏，分別為紅色、綠色和藍(lán)色。這些顯示器上的圖像相互疊加，形成最終的全彩圖像。相比之下，Moverio中使用的面板裝有一個(gè)RGB濾色器，因此每個(gè)面板都會(huì)生成一幅全彩圖像。Moverio采用單面板設(shè)計(jì)，因?yàn)橥队皺C(jī)需要高亮度，而頭戴式顯示器必須尺寸夠小。愛(ài)普生獨(dú)創(chuàng)的單面板全彩微顯示器是決定Moverio圖像質(zhì)量的核心技術(shù)。

　　從第三代光學(xué)引擎開(kāi)始，我們便開(kāi)始使用全新開(kāi)發(fā)的Si-OLED技術(shù)。Si-OLED顯示屏具有更好的性能、對(duì)比度以及更寬的色域。第四代光學(xué)引擎中的Si-OLED顯示屏尺寸為0.45英寸，分辨率為1920×1080。舉個(gè)例子來(lái)形象說(shuō)明就是，一般智能手機(jī)的像素密度約為每英寸600像素，而Si-OLED顯示面板每英寸超過(guò)4800像素。

　　此外，使用Si-OLED面板時(shí)，我們采用了一種獨(dú)創(chuàng)的光分布控制技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用存在很多壁壘。但是通過(guò)與光學(xué)部門(mén)通力合作，我們成功地縮小了產(chǎn)品的尺寸。

　　憑借尖端技術(shù)的應(yīng)用，我們成功設(shè)計(jì)出一款重量輕、視野廣的產(chǎn)品。最初的Moverio產(chǎn)品(即BT-100)重240克，視角為23度，相當(dāng)于在5米之外觀看一個(gè)80英寸的屏幕。相比之下，最新一代的Moverio產(chǎn)品(即BT-40)重95克，視角為34度，相當(dāng)于在5米之外觀看120英寸的屏幕。

　　可穿戴顯示器普及時(shí)代

　　智能眼鏡未來(lái)將如何發(fā)展演變？

　　Fujimaki：目前，透視型智能眼鏡市場(chǎng)更多地面向企業(yè)，而非供普通消費(fèi)者日常使用。我們看到，透視型智能眼鏡的商業(yè)應(yīng)用呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，因?yàn)樗夥帕巳说碾p手，顯示虛擬圖像的同時(shí)也可看到周?chē)h(huán)境。配置攝像頭后，透視型智能眼鏡可以實(shí)現(xiàn)視覺(jué)信息的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)共享，從而可以遠(yuǎn)程為現(xiàn)場(chǎng)人員提供指導(dǎo)。

　　配備傳感器的設(shè)備正在越來(lái)越多地被用于在游樂(lè)園、美術(shù)館和博物館等旅游景點(diǎn)導(dǎo)覽中，它可以為游客顯示360度視頻和AR內(nèi)容。在海外，我們的智能眼鏡還被用于解決現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問(wèn)題，如為聽(tīng)力受損者顯示對(duì)話(huà)文字，為歌劇院觀眾顯示實(shí)時(shí)翻譯字幕等。

　　我個(gè)人希望將傳統(tǒng)體育和電子競(jìng)技相結(jié)合，使現(xiàn)實(shí)世界與有增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的元素融合。在日本札幌圓頂球場(chǎng)舉行的一場(chǎng)棒球比賽中，我們進(jìn)行過(guò)一次試驗(yàn)，結(jié)果我們的產(chǎn)品大受歡迎。觀眾在觀看比賽時(shí)戴上Moverio，不僅可以看到比賽得分，聽(tīng)評(píng)論，還可以看到屏幕上顯示的其他信息。如果這一想法得到進(jìn)一步落實(shí)，一種新型的體育娛樂(lè)方式將成為可能，屆時(shí)，智能眼鏡可實(shí)時(shí)識(shí)別空間，將AR效果將疊加在周?chē)h(huán)境之上。

　　我們的目標(biāo)是擴(kuò)展智能眼鏡的應(yīng)用場(chǎng)景及演示內(nèi)容，讓可穿戴顯示設(shè)備像智能手機(jī)一樣得到普及。盡管Moverio系列在亮度、分辨率和雙目視覺(jué)等性能參數(shù)方面表現(xiàn)出色，但市場(chǎng)上智能眼鏡的素材內(nèi)容明顯不足，因此，與其單靠我們自己的技術(shù)，不如積極與合作伙伴開(kāi)展合作，通過(guò)開(kāi)放式創(chuàng)新打開(kāi)更廣闊的市場(chǎng)。

　　Moverio品牌標(biāo)志了我們致力于創(chuàng)造移動(dòng)大屏視覺(jué)文化的決心。我希望通過(guò)愛(ài)普生的優(yōu)勢(shì)，讓可穿戴顯示器可以在人們的日常生活中得到普及。

　　備注：

　　*1，資料來(lái)源：愛(ài)普生研究

　　關(guān)于愛(ài)普生（Epson）

　　愛(ài)普生是全球技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)，總部位于日本，目前全球年銷(xiāo)售額超過(guò)1萬(wàn)億日元。

　　愛(ài)普生通過(guò)原創(chuàng)的“省、小、精”技術(shù)和“數(shù)字技術(shù)”，致力于共同創(chuàng)建一個(gè)將人、物與信息互聯(lián)的可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)，讓世界變得更加和諧美好。在辦公和家庭打印、商業(yè)和工業(yè)打印、制造、視覺(jué)、生活方式等領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新，愛(ài)普生力爭(zhēng)到2050年實(shí)現(xiàn)碳負(fù)排放及地下資源零消耗(消除對(duì)石油和金屬等可枯竭地下資源的使用)。

　　https://global.epson.com/

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