monitor virtual de retina - Wikilingue - Encydia
El VRD (acrónimo inglés de Virtual Retinal Display) es un monitor virtual. Se inventó en la Universidad de Washington al laboratorio de tecnología de interfaz humana (HIT) el 1991. El desarrollo de esta tecnología se inició el noviembre de 1993, con el objetivo de producir un monitor virtual a todo color, con un gran campo visual, una alta resolución, alta brillantez y bajo coste. Actualmente, la empresa Microvision Inc tiene la licencia exclusiva de comercialización de esta tecnología.
El VRD tiene muchas aplicaciones potenciales, desde monitores incorporados en cascos para aplicaciones militares o aeroespaciales hasta aplicaciones a la medicina.
El VRD proyecta un haz de luz modulado (desde una fuente electrónica) directamente a la retina del ojo, produciendo una imagen a tramas. El usuario tiene la sensación de estar viendo la imagen como si un monitor flotés ante él. En realidad, pero, la imagen se sitúa a la retina de su ojo, no en ningún monitor. La calidad de esta imagen es excelente, puede ser a todo color, cuenta con un anchísimo campo de visión y no te pestañeo de imagen. Utilizando la tecnología se puede llegar a construir un monitor con las siguientes características:
- Muy pequeño y ligero, incluso para incorporarse en unas ojeras
- Ancho campo de visión superior a 120 grados
- Alta resolución muy cercana a la visión humana
- Imagen a todo color con una resolución superior a los monitores estándares
- Brillantez suficiente por utilidades a exteriores
- Bajo consumo
- Monitor estéreo con modulación de profundidad
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Funcionamiento
El funcionamiento del VRD es muy similar al de un monitor tradicional, pero en este caso la proyección de la imagen se hace directamente sobre la retina en lugar de sobre el monitor. Mientras que en un LCD los píxeles se proyectan desde una matriz de elementos emisores de luz, la tecnología VRD elimina cualquier monitor más allá del ojo y dirige la retina con una única corriente de píxeles.
A diferencia de los monitores de CRT , el VRD no tiene la persistencia provocada por el fósforo pero, depende de las propiedades lumínicas de los fotorreceptors y de las propiedades de integración temporal del sistema visual humano. Es por eso que la interacción entre la luz emitida por el VRD y la calidad de imagen psicofísica creada por el cerebro humano es de extrema importancia por futuras mejoras.
Tal y cómo se puede observar a la figura, la fuente de imagen se dirige al módulo electrónico donde se modulan las luces RGB. Entonces cada píxel pasa por los escáners vertical y horizontal (que mueven de izquierda a derecha y de arriba abajo) produciendo imágenes a tramas sobre la retina. En este caso, la retina no te persistencia como en el caso del fósforo. Además no se produce flicker y la imagen producida tiene una brillantez elevada al mismo tiempo que alta resolución. El tiempo de proyección de los píxeles sobre la retina es muy reducido (30-40ns). Además, tal y cómo se ha comentado anteriormente, este tipo de monitor consume muy poca energía, proporcionando un campo de visión más amplio.
Elementos del sistema
Módulo electrónico
Este módulo controla los moduladores ópticos que codifican los datos de la imagen dentro de la stream de polsos. El combinador del color multiplexa los rayos modulados individualmente de RGB para producir un stream en serie de píxeles que se propagará mediante una fibra óptica monomode hasta el escáners. Este módulo recibe y procesa la señal de vídeo entrante. El VRD se capaz de proporcionar resolución UXGA de 1600x1200 o 115 Mpix/seg.
Font de Luz
La fuente de luz contiene, fuentes láseres, moduladores ópticos para generar el stream de polsos, y el combinador de color que multiplexa este stream. Para proporcionar suficiente brillantez, los monitores a todo color aptos para aplicaciones al exterior y funcionar con luz diurna, incorporan diodes lasers rojos (635 nm) lasers de estado sólido verdes (532 nm) y láseres de estado solid moratón o láseres de argó gases (450-470 nm). Los sistemas por utilización en interiores pueden incorporar LEDs En general los niveles de energía necesarios están alrededor de nanowats o miliwats, dependiendo de los requisitos del monitor. Los niveles de luz se encuentran totalmente dentro de los estándares de seguridad por la visión, tal y cómo han confirmado los análisis realizados.
Módulo de barrido
Este módulo contiene dos espejos que permiten el escaneado. Un espejo de 24 mm x 6 mm x 6 mm barre el rayo horizontalmente a una frecuencia elevada, normalmente entre 15,75 Khz y 18,9 Khz por tasas de actualización de 60 Hz sin entrelazado. Un segundo espejo barre el rayo de luz del láser verticalmente a 60 Hz para completar la imagen a tramas.
Microvision está desarrollando sistemas microelectromecànics (MEMS) basados en escáners capaces de un escaneado bidireccional. Esta innovación reduce el esfuerzo necesario para conseguir mejores resoluciones y elimina la probabilidad de píxeles muertos, debidos a un incorrecto funcionamiento de los espejos.
Expansor pupilar
La imagen entera ocupa una área de 2 mm2. La salida del expansor pupilar es un elemento óptico que aumenta el ángulo natural de salida de la imagen aumentándola hasta 18 mm en un lado para facilitar la visión. La imagen creada por los escáners vertical y horizontal pasa a través del expansor pupilar y la óptica del visor.
Óptica del visor
Este módulo sitúa la imagen sobre la retina del usuario. El sitema óptico varía según el tipo de aplicación. Por ejemplo por aplicaciones militares se usará plástico o vidrio, mientras que por aplicaciones médicas o cirúrgiques son ópticas plásticas. En las aplicaciones industriales o personales se utilizarían simples lentes plásticas.
Características
Resolución
El VRD permite imágenes de muy alta resolución. Su resolución sólo se limita por la difracción y las aberraciones ópticas en la fuente de luz y no por cuando pequeño se puede hacer un píxel en una matriz de píxeles.
Contraste
La brillantez del VRD se puede incrementar hasta niveles muy elevados o disminuir hasta niveles mínimos. Como resultado se obtiene un contraste muy elevado y muy lejano de los estándares de monitores planos e incluso de monitores CRT.
Marge de color
Los CRTs tienen la capacidad de reflejar sólo una porción de todos los colores que el ojo humano puede captar, y están limitados según el nivel de saturación que pueden conseguir. Debido a que las fuentes de luz RGB utilizadas en VRD emiten colores muy saturados, muy puros, el VRD puede producir un amplio abanico de colores, y una fidelidad de este muy superior a cualquiera otro monitor electrónico.
Consumo de potencia
Puesto que el VRD se capaz de situar toda la luz generada sobre la retina, permite monitores muy brillantes con unos requerimientos de potencia mínimos.
Rango de aplicaciones
Debido a que el VRD proporciona una solución de carácter general, puede aportar muchas aplicaciones que el resto de tecnologías en monitores. Esto significa que puede conseguir economías de escalera necesarias para disminuir los costes y aumentar la atención del usuario verso otros soluciones.
Coste
El diseño del VRD es muy básico, consistente en subsistemas muy simples de diseñar usando tecnologías ópticas y electrónicas ya existentes. No hace falta una inversión en la producción específica de material. Por lo tanto una producción masiva de sistemas VRD se posible, obteniendo un coste muy bajo.
