目前在日本以及其他很多國家市場上銷售的頭戴式顯示設備(HMD)，大都是將虛擬世界與現實世界割裂開來。但愛普生獨具匠心，研發了可透視頭戴顯示設備。為了了解開發團隊的初衷，以及思考智能眼鏡的未來發展前景，我們與愛普生Moverio智能眼鏡的系統工程師進行了深入交流。

　　VSM項目系統工程師Fujimaki

　　定位傳感

　　挑戰未知，帶來更靈活的視覺體驗

　　Moverio項目是如何開始的？

　　Fujimaki：2009年秋天，我參與了EL顯示屏的開發，研發部人員與時任總裁碓井稔先生經常討論，是否可以利用現有核心技術開發新領域產品。當時我們已經有了微顯示和光學投影技術，所以覺得應該應用這些技術開發新產品。最終，頭戴式顯示設備進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可將其商業化的想法，項目也因此展開。最初的產品研發團隊是由9個擁有不同技術背景的人組成，當時的目標是利用投影機的現有資源開發一種新型的頭戴式顯示器，使用戶可以隨時隨地以任何姿勢享受大屏娛樂。雖然項目團隊有直屬部門，但我們需要直接向總裁匯報工作。回顧過去，很難想象，在商業化道路伊始，我們的團隊規模是如此之小。大約兩年后，在多個部門的幫助下，我們在2011年圣誕節期間上市了一款產品，就是BT-100，全球首款獨立透視型智能眼鏡*1。

　　*BT-100于2011年11月25日發布，是全球首款以無線方式提供視聽內容的雙目消費級智能眼鏡。

　　當時市場上沒有任何產品可供參考，那對于一款全新的產品，您如何看待它的市場前景？

　　Fujimaki：正當我們考慮將BT-100商業化時，視頻分享服務開始受到公眾青睞，擁有智能手機的人數也在逐漸增加，應運而生的是越來越多的人開始花時間在移動設備上觀看視頻。再加上4G服務的加持，我們認為視頻觀看需求的潛力巨大。綜合這些變化趨勢，為了讓人們能夠隨時隨地以任何姿勢享受大屏娛樂，我們對產品的核心功能進行了定義，希望它是雙目可透視的，這樣用戶可同時查看投影圖像和周圍環境。不僅如此，我們還希望它能像一副眼鏡一樣脫戴自如，并能通過內置電池使其能獨立運行，實現移動觀看。

　　不同于傳統頭戴式顯示器，Moverio系列產品還具有無線通信功能，配合傳感器使用，可實現更多功能。因此，我們將這款新產品歸類為智能眼鏡。

　　Moverio系列智能眼鏡不僅支持SD卡播放，還可通過Wi-Fi進行圖像傳輸。并且該系列智能眼鏡通過了DLNA(Digital Living Network Alliance數字生活網絡聯盟)認證，使用者可以通過Wi-Fi共享藍光播放器的視頻，實現移動觀影。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備。

　　在BT-100上市后，我們發現人們對這類設備的需求遠超出預期，增強現實技術不僅可以應用于娛樂和旅游方面，人們還可以使用頭戴式顯示設備為海外工廠提供遠程技術支持，省去差旅麻煩。而類似在電線桿、鐵塔上實施的高空作業，過去可能需要兩個人共同完成，現在可以借助頭戴式顯示設備進行遠程指導，從而減少現場人員的數量，提升工作效率。當然，智能眼鏡還有很大的開發空間，我們也會不斷收集客戶的實際應用需求進行改進升級。

　　另辟蹊徑

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

　　Fujimaki：在我們研發的起步階段，競爭對手發布了非透視型頭戴式顯示設備。是選擇透視型還是非透視型?哪一種更為理想?對此當時在團隊內部有很多爭論。同時，如果選擇透視型，那是應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現立體視覺效果呢?

　　最后，我們認為產品的最終形態應該是一個可穿戴的、即使是在戶外移動也可以使用的觀影設備。因此，盡管知道我們會面臨許多技術難題，開發時間也將拉長，我們還是決定研發透視型雙目頭戴式顯示設備。

　　頭戴式顯示器通常分為兩類：透視型和非透視型。非透視型被廣泛應用于VR游戲等領域。而透視型更側重于商業應用，用戶價值也越來越清晰，例如遠程協助的應用，或能幫助解放雙手進行工作。同時，我們也在開發可用于遠程指導的應用程序，提高產品可用性。

　　您在開發過程中遇到過哪些困難？

　　Fujimaki：為了實現為Moverio配備一套雙目透視型系統的最終目標，從光學引擎的開發直至量產，我們都在不斷的直面挑戰。

　　兼顧顯示屏上的高畫質和實現良好的透視性能是一個巨大的難題，因為這需要復雜的光學設計驗證能力以及精密的生產技術。在這個過程中我們遇到了許多問題，工程設計的輕微偏差、或是制造過程中的輕微誤差，都可能導致顯示屏框架外出現重像，或現實世界圖像的扭曲。通過制作原型，我們發現傳統的光學仿真并不適用。

　　同時，我們非常重視微顯示器的顯像效果。因此在量產之前，我們的設計團隊與制造團隊一起，研究并解決了這個技術問題。

　　不僅如此，要實現產品的綜合平衡同樣充滿挑戰。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，我認為這將是頭戴式顯示設備發展過程中的持續性問題。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引擎的尺寸，但這必將增加設備的重量。

　　我們在設計上下了很多功夫，理想情況下，頭戴設備應該很小，并且必須考慮到每個人的頭部形狀和大小都有不同的現實情況。此外，對于戴眼鏡和不戴眼鏡的人來說，設備必須同樣舒適。由于多種因素的共同影響，使得用戶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據，提出了不同的設計理念，制作了一系列模型讓人們試戴，從而尋找適用性最廣的解決方案。

　　我主要負責系統設計，所以我必須找到解決散熱和噪音問題的方法，隨著功能的增加和產品尺寸的縮小，這些問題會越發突出。由于視頻信號的速度會隨著圖像分辨率的提高而提高，設備會隨著攝像頭和運動傳感器等功能的增加而變得更加智能，我面臨的問題是如何在不增加設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，可以通過使用專用混合線束來解決噪音問題，并基于過去的產品開發經驗，使用熱模擬技術來優化散熱效果，從而滿足了設備的質量和安全要求。

　　Moverio的開發涉及了哪些新技術？

　　Fujimaki：Moverio系列使用的微顯示器基于投影機技術開發，但投影機的微顯示器和智能眼鏡的微顯示器有著不同的結構。投影機有三個顯示屏，分別為紅色、綠色和藍色。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RGB濾色器，因此每個面板都會生成一幅全彩圖像。Moverio采用單面板設計，因為投影機需要高亮度，而頭戴式顯示器必須尺寸夠小。愛普生獨創的單面板全彩微顯示器是決定Moverio圖像質量的核心技術。

　　從第三代光學引擎開始，我們便開始使用全新開發的Si-OLED技術。Si-OLED顯示屏具有更好的性能、對比度以及更寬的色域。第四代光學引擎中的Si-OLED顯示屏尺寸為0.45英寸，分辨率為1920×1080。舉個例子來形象說明就是，一般智能手機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4800像素。

　　此外，使用Si-OLED面板時，我們采用了一種獨創的光分布控制技術，該技術的應用存在很多壁壘。但是通過與光學部門通力合作，我們成功地縮小了產品的尺寸。

　　憑借尖端技術的應用，我們成功設計出一款重量輕、視野廣的產品。最初的Moverio產品(即BT-100)重240克，視角為23度，相當于在5米之外觀看一個80英寸的屏幕。相比之下，最新一代的Moverio產品(即BT-40)重95克，視角為34度，相當于在5米之外觀看120英寸的屏幕。

　　可穿戴顯示器普及時代

　　智能眼鏡未來將如何發展演變？

　　Fujimaki：目前，透視型智能眼鏡市場更多地面向企業，而非供普通消費者日常使用。我們看到，透視型智能眼鏡的商業應用呈增長態勢，因為它解放了人的雙手，顯示虛擬圖像的同時也可看到周圍環境。配置攝像頭后，透視型智能眼鏡可以實現視覺信息的遠程實時共享，從而可以遠程為現場人員提供指導。

　　配備傳感器的設備正在越來越多地被用于在游樂園、美術館和博物館等旅游景點導覽中，它可以為游客顯示360度視頻和AR內容。在海外，我們的智能眼鏡還被用于解決現實生活中的實際問題，如為聽力受損者顯示對話文字，為歌劇院觀眾顯示實時翻譯字幕等。

　　我個人希望將傳統體育和電子競技相結合，使現實世界與有增強現實的元素融合。在日本札幌圓頂球場舉行的一場棒球比賽中，我們進行過一次試驗，結果我們的產品大受歡迎。觀眾在觀看比賽時戴上Moverio，不僅可以看到比賽得分，聽評論，還可以看到屏幕上顯示的其他信息。如果這一想法得到進一步落實，一種新型的體育娛樂方式將成為可能，屆時，智能眼鏡可實時識別空間，將AR效果將疊加在周圍環境之上。

　　我們的目標是擴展智能眼鏡的應用場景及演示內容，讓可穿戴顯示設備像智能手機一樣得到普及。盡管Moverio系列在亮度、分辨率和雙目視覺等性能參數方面表現出色，但市場上智能眼鏡的素材內容明顯不足，因此，與其單靠我們自己的技術，不如積極與合作伙伴開展合作，通過開放式創新打開更廣闊的市場。

　　Moverio品牌標志了我們致力于創造移動大屏視覺文化的決心。我希望通過愛普生的優勢，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，資料來源：愛普生研究

　　關于愛普生（Epson）

　　愛普生是全球技術領先企業，總部位于日本，目前全球年銷售額超過1萬億日元。

　　愛普生通過原創的“省、小、精”技術和“數字技術”，致力于共同創建一個將人、物與信息互聯的可持續發展的社會，讓世界變得更加和諧美好。在辦公和家庭打印、商業和工業打印、制造、視覺、生活方式等領域持續創新，愛普生力爭到2050年實現碳負排放及地下資源零消耗(消除對石油和金屬等可枯竭地下資源的使用)。

　　https://global.epson.com/

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