投射在挡风玻璃上的抬头显示器已经不够炫了,因为美国科学家将发光二极管(LED)制作在隐形眼镜上,目的希望让配戴者除了能看到眼睛的景物,还能同时见到LED显示的画面。这项研究未来可能有益于驾驶员、飞行员以及视力受损的患者。
华盛顿大学研发的隐形眼镜原型上,含有驱动电路与红光LED。不过到目前为止,由于研究是着重在眼镜的耐戴性,所以未将LED点亮。研究人员曾让兔子配戴该款隐形眼镜达20分钟,并未发现不良效果。
研究人员采用微制造技术,由厚度仅数纳米的金属层制作出电路,并制造了大小约1/3毫米的LED。形状各异的微小组件在毛细作用(capillary action)下,以自组成的方式附着在弹性塑料片(即隐形眼镜)不同的位置。华盛顿大学的Babak Parviz指出,该测试用隐形眼镜并没有视力矫正的功能,不过此技术应用到视力矫正型隐形眼镜上应该不成问题。由于眼睛在透明的区域(即瞳孔范围)之外仍有很大的面积,若将线路等置于此处,应该不会妨碍配戴者的视力。
Parviz表示,虽然短时间内还无法达到完整的显示功能,但只有数个像素(pixels)的基本显示功能应该很快就能操作。研究人员计划未来能增加隐形眼镜的无线通讯功能,并希望借助射频信号与隐形眼镜上的太阳能电池来驱动整个系统。
配戴这种隐形眼镜的驾驶人或飞行员可以在前方看到他们的行驶速度,游戏玩家能够在游戏的虚拟世界中获得身历其境的感受。网络使用者也能透过虚拟屏幕,安心的浏览信息不必担心会被其它人看到。人们甚至可以发现更多从未想过的应用。Parviz表示,该小组的目的是要展示这项基础技术,并证明它的可行性及安全性。
有一種電子式隱形眼鏡(Electronic contact lenses),能做為一種覆蓋使用者全視野的抬頭顯示器,讓諸如給汽車駕駛人參考的汽車速度表等特定資訊,只會讓佩戴該款隱形眼鏡的人看到。這是近來由位於美國西雅圖的華盛頓大學(University of Washington)研究人員,採用整合式LED所創造的新發明。
不過到目前為止,研究人員僅對未通電的隱形眼鏡完成動物測試;在接下來的人體實驗中,研究人員希望能啟動一個虛擬控制板(virtual control panel),因而使顯示器看起來像飄浮在半空中。將來的應用包括軍事領域的虛擬抬頭顯示器,或是讓電玩愛好者體驗“身臨其境”的動作,而配戴該款隱性眼鏡的使用者也能在無須螢幕的狀況下瀏覽網際網路。
「透過完成的電子式隱形眼鏡,你會看到顯示器所生成的影像疊加在外部世界上;不過在推出功能完備、可供人使用的電子隱形眼鏡之前,我們還有許多工作要做;」華盛頓大學電子電機工程系教授Babak Parviz表示:「我們的目標就是證實基本技術,確保這樣的發明是可用而且安全的。」
為了製造可用於動物測試的電子式隱形眼鏡,研究人員已經解決了如何在柔軟、可撓性的有機塑膠基板上沈積電路的問題;這些電路和基板也是構成這種隱形眼鏡的主要部份。為此,Parviz設計了一組金屬電路元件,包括直徑僅為1/3mm的特製LED;這些零件被預先安裝在相容的有機基板上,包括金屬觸點以及特殊的外形。
隱形眼鏡的表面預先使用金屬線跡(metallic trace)做成圖案以連結各個零組件,此外在隱形眼鏡中蝕刻了相容每一個元件形狀的孔洞。自立式(free-standing)的零件接下來被混合到一種在預先做成圖案的隱形眼鏡鏡片表面上擴散的溶液中,並容許在其表面上進行自我安裝(self-assemble)。
每一個零組件的獨特形狀僅容許其剛好嵌入透鏡上指定的槽隙(slot)中;使用類似植物內部讓水能抵抗地心引力的毛細作用(capillary forces)原理,每一個零組件會被推入隱形眼鏡鏡片上上的指定槽隙。
雖然LED並未在動物實驗中被啟動,不過最後研究人員將採用一種整合了太陽能電池與一個無線電射頻接收器的電源,使隱形眼鏡上的LED能夠顯示資訊。測試用的隱形眼鏡把LED陣列放置在眼睛的透明部份,而支援電路則在剛好超出視野的邊緣處。「眼睛透明部份外部的大區域被用來放置儀器電路,」Parviz表示。
這種隱形眼鏡甚至可能用以矯正使用者的視覺,或者是透過電子啟動的微透鏡(micro-lens)功能來提供“縮放(zoom)”以及其它功能。Parviz及其研究小組表示,他們不只已經為該款隱形眼鏡規劃各種先進功能,也認為所有必備元件都要符合讓人眼應用的安全標準。