说到视网膜显示技术，大多数人往往会想到苹果早年的视网膜屏幕。其实视网膜屏是苹果在iPhone4中使用的一种液晶屏显示技术，与我们今天所说的视网膜成像显示技术有着本质的区别。
视网膜显示器是一种每英寸像素超高的液晶显示屏，可以将960640的分辨率压缩成3.5英寸的显示屏。也就是这块屏幕的每英寸像素达到了每英寸326像素(ppi)。与前几代iPhone相比，iPhone4使用的Retina显示技术使Retina屏幕的像素数量增加了四倍，但屏幕尺寸没有变化，这使其每英寸像素增加了一倍。IPhone 3GS的每英寸像素为163ppi，分辨率为480320。与之相比，我们可以清楚地看到新屏幕的优势。当每英寸像素超过300ppi时，人眼无法分辨单个像素。因此，每英寸像素 iPhone 4，达到326ppi，显示功能非常出色，不会有颗粒感。
虽然移动互联网的声音越来越大，显示器也早已成为我们观察世界最重要的窗口之一，但似乎便携显示器的技术进步并没有太大的提升。日本美国兄弟工业有限公司开发了一种看起来像一副眼镜的设备，它可以直接将图像投射到用户身上用激光照射视网膜。这种显示技术不会阻挡用户的视线，而是在真实场景前面叠加一个半透明的显示效果。这项技术被称为视网膜扫描显示器。
视网膜的成像显示技术类似于我们过去使用的笨重的阴极射线管显示器(CRT):利用人类视觉的持久性，激光可以按照指定的顺序在水平和垂直方向快速扫描，击中视网膜的一小块区域使其感受到光，人就会感受到图像的存在。
扫描显示技术视网膜扫描显示(RSD)系统工作原理
谷歌公布的Project Glass中使用的LCOS芯片投影技术：
这种技术的优势在于不需要担心显示器的亮度和视角，因为进入眼球的光强可以直接调节，在光源有足够色域的情况下可以达到极佳的显示效果。最大的障碍在于光源的小型化，因为这还是一种主动照明技术。
谷歌3d视角
谷歌眼镜镜头工作原理图
扫描视网膜显示的关键技术
与RSD相关的设计和制造技术涵盖了光学工程、光学材料、光学薄膜、电子制造技术和用户界面设计等多个研究领域。
本文从光学工程的角度简要介绍了RSD设计中的关键技术。
光源
HMD使用的微型图像源多为平板显示器，受光能利用的限制，图像亮度通常较低且无法调节，难以满足复杂光照环境下的使用要求。RSD采用亮度可调的半导体激光器作为光源。能满足昼夜不同光照条件的特殊使用要求。
光源模块是RSD的重要组成部分，用于显示图像。光束的强度必须被调制。调制方式可分为内部调制和外部调制。如果调制带宽足够，应优先考虑内部调制，以降低系统的复杂性。
根据经典的颜色叠加理论，任何颜色都可以用不同权重的三原色来表示。当系统需要实现彩色显示时，光源可以由三种不同基色的发光元件组成。可以用分色镜进行色光合成，合成后的单束光可以作为一个像素被扫描设备扫描，图像通过投影光学系统和人眼成像显示在视网膜上。
投影光学系统
投影光学系统用于将显示图像成像到用户身上它的结构根据不同的应用有不同的形式。可设计成全沉浸式或交互显示式。
完全沉浸，目镜设计比较简单。观察者通过目镜观察图像，但无法观察到外部的真实场景。交互式，光束通过投影光学系统后，用户可以通过眼睛观察扫描图像。
出瞳扩大法
考虑到人眼的瞳孔直径会随着亮度的不同而自动变化，在观察不同视场时眼球会旋转使视轴对准被观察物体。为了避免由显示系统的光瞳和出射光瞳之间的未对准引起的图像损失，显示系统的出射光瞳的直径应该大于10-15毫米。根据RSD系统的扩瞳原理图，由于激光束发散角较小，目镜的出瞳直径会受到总扫描角、视场角和反射镜直径的限制，通常在1-3mm左右。远小于头戴式显示系统对出瞳直径的要求。
为了增大目镜的出瞳直径，保证系统的视场角、扫描角和扫描直径不变，可以将EPE放置在中像面，以扩大发散角。衍射光学元件、透镜阵列、光纤面板或光扩散器可用于扩大发散角，而不损失成像放大率和显示分辨率，从而扩大系统的出射光瞳直径。
视网膜屏幕确实带来了更清晰细腻的显示效果，但对设备的综合体验提升有限。只有当用户全神贯注于比较时，用户才能感受到细微的差别。然而，在大多数常规使用情况下，相信用户很难检测到它。
随着微机电扫描仪、新型调制技术、新型高效半导体激光光源和新一代光学器件(如全息波导器件、二元光学元件、自由曲面棱镜等)的普及应用和快速发展。)，视网膜扫描显示器将继续向小型化、便携化方向发展。
该技术具有重要的实用价值，值得更广泛和深入的研究。相信随着研究的深入，会带来越来越多有价值的研究成果和应用。编辑：李倩
标签：技术视网膜系统