微軟的新專利可得到70度視場角

HoloLens推出時很讓人震撼，但隨著時間推移，市場上同類型的產品越來越多，相對於同類產品展現出越來越大的視場角，HoloLens的小視場就有點不盡如人意。不過，微軟最近有一份專利公開，表示可以在很大程度上擴大視場角。

根據專利中的描述， 它采用的是一種用於近眼顯示器使用的MEMS激光掃描器。這是一種將RGB三色激光模組與微機電係統（即MEMS）結合的投影顯示技術方案，也可以說是將純激光光源的投影顯示與掃描式投影顯示結合了起來。

簡單來說，它的原理是應用微機電二維掃描振鏡及RGB三基色激光，以激光掃描的方式成像，其輸出分辨率取決於MEMS微鏡的掃描頻率。當掃描式投影顯示與激光結合時，還可以實現更快的幀率，就專利中一個案例的說法，可以達到每秒60幀的速率，對人眼來說已經足夠。

來看看它的具體結構，下麵的圖片中即是主要部分的結構透視圖。其中標記為140的是激光發射裝置，一般情況下發射組成圖像的RGB光源。標記為102的是光學元件，它起到反射光源發射的光線的作用，可以是任何合適的鏡麵反射器件或者布拉格偏振光柵。

另外比較重要的部分就是MEMS驅動裝置，這兩個驅動裝置與很多MEMS掃描儀類似，都起驅動整個裝置在x軸和y軸兩個方向上高頻轉動的作用，在圖中由120和122表示，耦合在一起由124控製。

專利可以擴大視場角的原理實際上是將MEMS激光掃描儀所支持的FOV展開，在一些案例中，MEMS激光掃描器由多個激光二極管的顯示引擎組成，包括在紅，綠和藍的波長發光設備，隨後發出的光被引導到光學反射鏡或布拉格偏振光柵（即前文中光學元件）處反射、偏振。

這裏的光學元件可以繞兩個軸進行一定程度的偏轉，在專利中稱為x和y軸， 我們在前麵的結構圖中也可以看到，以這些軸線之一x軸來說，第一時刻，它可能從在第一取向偏振顯示接收到的光線，而到達第二時刻時，它已經繞軸發生了一定角度的旋轉，它就會在在第二取向偏振顯示接收到的光線。

也就是說，光線在光學反射鏡的第一方向上反射，描繪出整體圖像的第一部分。隨後光線在光學反射鏡的第二方向上描繪出整體圖像的第二部分。這個圖像的第一和第二部分可相結合，造成了看起來整體FOV放大的效果。再簡單點說，就是通過不同方向的反射，將FOV在縱橫兩個方向進行了拉伸。不得不說，“拉伸”的效果也很不錯，在一些案例中，視場角達到了70度，相比Hololens 翻了一倍。

必須說明的是，MEMS激光掃描顯示本身並不是什麼新方案，據說Remote EyeSight AR眼鏡就采用了這種顯示技術，OpusMicrosystems在2016年就有研發高清二維MEMS掃描鏡以及AR激光抬頭顯示器，另外，也有車載HUD采用這種方案。微軟這次專利受重視的的原因還是它可以在很大程度上擴展視場角。

總而言之，正如開頭所述，Hololens的視場角相比現在市場上的眼鏡確實小了一些，它被稱為Sydney的下代產品正在研發而且很有可能明年推出，那麼，適當的擴大FOV應該會是Hololens考慮的方麵，如果沒有更好的方案，或許MEMS激光掃描也是一個不錯的選擇。