爱普生Moverio智能眼镜与视觉创意的灵感碰撞

　　目前在日本以及其他很多国家市场上销售的头戴式显示设备(HMD)，大都是将虚拟世界与现实世界割裂开来。但爱普生独具匠心，研发了可透视头戴显示设备。为了了解开发团队的初衷，以及思考智能眼镜的未来发展前景，我们与爱普生Moverio智能眼镜的系统工程师进行了深入交流。

　　VSM项目系统工程师Fujimaki

　　定位传感

　　挑战未知，带来更灵活的视觉体验

　　Moverio项目是如何开始的？

　　Fujimaki：2009年秋天，我参与了EL显示屏的开发，研发部人员与时任总裁碓井稔先生经常讨论，是否可以利用现有核心技术开发新领域产品。当时我们已经有了微显示和光学投影技术，所以觉得应该应用这些技术开发新产品。最终，头戴式显示设备进入了我们的候选名单。在深入研究了头戴式显示器之后，总裁碓井稔先生非常认可将其商业化的想法，项目也因此展开。最初的产品研发团队是由9个拥有不同技术背景的人组成，当时的目标是利用投影机的现有资源开发一种新型的头戴式显示器，使用户可以随时随地以任何姿势享受大屏娱乐。虽然项目团队有直属部门，但我们需要直接向总裁汇报工作。回顾过去，很难想象，在商业化道路伊始，我们的团队规模是如此之小。大约两年后，在多个部门的帮助下，我们在2011年圣诞节期间上市了一款产品，就是BT-100，全球首款独立透视型智能眼镜*1。

　　*BT-100于2011年11月25日发布，是全球首款以无线方式提供视听内容的双目消费级智能眼镜。

　　当时市场上没有任何产品可供参考，那对于一款全新的产品，您如何看待它的市场前景？

　　Fujimaki：正当我们考虑将BT-100商业化时，视频分享服务开始受到公众青睐，拥有智能手机的人数也在逐渐增加，应运而生的是越来越多的人开始花时间在移动设备上观看视频。再加上4G服务的加持，我们认为视频观看需求的潜力巨大。综合这些变化趋势，为了让人们能够随时随地以任何姿势享受大屏娱乐，我们对产品的核心功能进行了定义，希望它是双目可透视的，这样用户可同时查看投影图像和周围环境。不仅如此，我们还希望它能像一副眼镜一样脱戴自如，并能通过内置电池使其能独立运行，实现移动观看。

　　不同于传统头戴式显示器，Moverio系列产品还具有无线通信功能，配合传感器使用，可实现更多功能。因此，我们将这款新产品归类为智能眼镜。

　　Moverio系列智能眼镜不仅支持SD卡播放，还可通过Wi-Fi进行图像传输。并且该系列智能眼镜通过了DLNA(Digital Living Network Alliance数字生活网络联盟)认证，使用者可以通过Wi-Fi共享蓝光播放器的视频，实现移动观影。除此之外，它还支持HDMI、USB-C等有线连接方式，轻松适配电脑等电子设备。

　　在BT-100上市后，我们发现人们对这类设备的需求远超出预期，增强现实技术不仅可以应用于娱乐和旅游方面，人们还可以使用头戴式显示设备为海外工厂提供远程技术支持，省去差旅麻烦。而类似在电线杆、铁塔上实施的高空作业，过去可能需要两个人共同完成，现在可以借助头戴式显示设备进行远程指导，从而减少现场人员的数量，提升工作效率。当然，智能眼镜还有很大的开发空间，我们也会不断收集客户的实际应用需求进行改进升级。

　　另辟蹊径

　　透视型头戴式显示设备在技术上的难度比封闭式设备更大，那么您为什么选择迎难而上呢？

　　Fujimaki：在我们研发的起步阶段，竞争对手发布了非透视型头戴式显示设备。是选择透视型还是非透视型?哪一种更为理想?对此当时在团队内部有很多争论。同时，如果选择透视型，那是应该使用单目显示器使尺寸和重量最小化，还是使用双目显示器实现立体视觉效果呢?

　　最后，我们认为产品的最终形态应该是一个可穿戴的、即使是在户外移动也可以使用的观影设备。因此，尽管知道我们会面临许多技术难题，开发时间也将拉长，我们还是决定研发透视型双目头戴式显示设备。

　　头戴式显示器通常分为两类：透视型和非透视型。非透视型被广泛应用于VR游戏等领域。而透视型更侧重于商业应用，用户价值也越来越清晰，例如远程协助的应用，或能帮助解放双手进行工作。同时，我们也在开发可用于远程指导的应用程序，提高产品可用性。

　　您在开发过程中遇到过哪些困难？

　　Fujimaki：为了实现为Moverio配备一套双目透视型系统的最终目标，从光学引擎的开发直至量产，我们都在不断的直面挑战。

　　兼顾显示屏上的高画质和实现良好的透视性能是一个巨大的难题，因为这需要复杂的光学设计验证能力以及精密的生产技术。在这个过程中我们遇到了许多问题，工程设计的轻微偏差、或是制造过程中的轻微误差，都可能导致显示屏框架外出现重像，或现实世界图像的扭曲。通过制作原型，我们发现传统的光学仿真并不适用。

　　同时，我们非常重视微显示器的显像效果。因此在量产之前，我们的设计团队与制造团队一起，研究并解决了这个技术问题。

　　不仅如此，要实现产品的综合平衡同样充满挑战。这不仅需要改善显示性能，增加功能，还必须考虑可穿戴性和外观，我认为这将是头戴式显示设备发展过程中的持续性问题。如果拓宽视角以获得更出色的图像，就必须要大幅增加光学引擎的尺寸，但这必将增加设备的重量。

　　我们在设计上下了很多功夫，理想情况下，头戴设备应该很小，并且必须考虑到每个人的头部形状和大小都有不同的现实情况。此外，对于戴眼镜和不戴眼镜的人来说，设备必须同样舒适。由于多种因素的共同影响，使得用户的最佳佩戴位置差异很大。我们分析了头部大小、耳鼻距离以及瞳孔间距等方面的数据，提出了不同的设计理念，制作了一系列模型让人们试戴，从而寻找适用性最广的解决方案。

　　我主要负责系统设计，所以我必须找到解决散热和噪音问题的方法，随着功能的增加和产品尺寸的缩小，这些问题会越发突出。由于视频信号的速度会随着图像分辨率的提高而提高，设备会随着摄像头和运动传感器等功能的增加而变得更加智能，我面临的问题是如何在不增加设备尺寸的情况下将热量和EMC(Electro Magnetic Compatibility电磁兼容性)噪音降到最低。最终，我们推出了一款小型多功能智能眼镜，可以通过使用专用混合线束来解决噪音问题，并基于过去的产品开发经验，使用热模拟技术来优化散热效果，从而满足了设备的质量和安全要求。

　　Moverio的开发涉及了哪些新技术？

　　Fujimaki：Moverio系列使用的微显示器基于投影机技术开发，但投影机的微显示器和智能眼镜的微显示器有着不同的结构。投影机有三个显示屏，分别为红色、绿色和蓝色。这些显示器上的图像相互叠加，形成最终的全彩图像。相比之下，Moverio中使用的面板装有一个RGB滤色器，因此每个面板都会生成一幅全彩图像。Moverio采用单面板设计，因为投影机需要高亮度，而头戴式显示器必须尺寸够小。爱普生独创的单面板全彩微显示器是决定Moverio图像质量的核心技术。

　　从第三代光学引擎开始，我们便开始使用全新开发的Si-OLED技术。Si-OLED显示屏具有更好的性能、对比度以及更宽的色域。第四代光学引擎中的Si-OLED显示屏尺寸为0.45英寸，分辨率为1920x1080。举个例子来形象说明就是，一般智能手机的像素密度约为每英寸600像素，而Si-OLED显示面板每英寸超过4800像素。

　　此外，使用Si-OLED面板时，我们采用了一种独创的光分布控制技术，该技术的应用存在很多壁垒。但是通过与光学部门通力合作，我们成功地缩小了产品的尺寸。

　　凭借尖端技术的应用，我们成功设计出一款重量轻、视野广的产品。最初的Moverio产品(即BT-100)重240克，视角为23度，相当于在5米之外观看一个80英寸的屏幕。相比之下，最新一代的Moverio产品(即BT-40)重95克，视角为34度，相当于在5米之外观看120英寸的屏幕。

　　可穿戴显示器普及时代

　　智能眼镜未来将如何发展演变？

　　Fujimaki：目前，透视型智能眼镜市场更多地面向企业，而非供普通消费者日常使用。我们看到，透视型智能眼镜的商业应用呈增长态势，因为它解放了人的双手，显示虚拟图像的同时也可看到周围环境。配置摄像头后，透视型智能眼镜可以实现视觉信息的远程实时共享，从而可以远程为现场人员提供指导。

　　配备传感器的设备正在越来越多地被用于在游乐园、美术馆和博物馆等旅游景点导览中，它可以为游客显示360度视频和AR内容。在海外，我们的智能眼镜还被用于解决现实生活中的实际问题，如为听力受损者显示对话文字，为歌剧院观众显示实时翻译字幕等。

　　我个人希望将传统体育和电子竞技相结合，使现实世界与有增强现实的元素融合。在日本札幌圆顶球场举行的一场棒球比赛中，我们进行过一次试验，结果我们的产品大受欢迎。观众在观看比赛时戴上Moverio，不仅可以看到比赛得分，听评论，还可以看到屏幕上显示的其他信息。如果这一想法得到进一步落实，一种新型的体育娱乐方式将成为可能，届时，智能眼镜可实时识别空间，将AR效果将叠加在周围环境之上。

　　我们的目标是扩展智能眼镜的应用场景及演示内容，让可穿戴显示设备像智能手机一样得到普及。尽管Moverio系列在亮度、分辨率和双目视觉等性能参数方面表现出色，但市场上智能眼镜的素材内容明显不足，因此，与其单靠我们自己的技术，不如积极与合作伙伴开展合作，通过开放式创新打开更广阔的市场。

　　Moverio品牌标志了我们致力于创造移动大屏视觉文化的决心。我希望通过爱普生的优势，让可穿戴显示器可以在人们的日常生活中得到普及。

　　备注：

　　*1，资料来源：爱普生研究

　　关于爱普生（Epson）

　　爱普生是全球技术领先企业，总部位于日本，目前全球年销售额超过1万亿日元。

　　爱普生通过原创的“省、小、精”技术和“数字技术”，致力于共同创建一个将人、物与信息互联的可持续发展的社会，让世界变得更加和谐美好。在办公和家庭打印、商业和工业打印、制造、视觉、生活方式等领域持续创新，爱普生力争到2050年实现碳负排放及地下资源零消耗(消除对石油和金属等可枯竭地下资源的使用)。

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