MEMS
Micro Specchio MEMS per Holo Lux: Un Approfondimento
Il sistema di realtà aumentata Holo Lux, come descritto nel brevetto “Sistema di Proiezione LED con Display Passivo MEMS”, si avvale di un micro specchio MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) integrato negli occhiali per la visualizzazione delle immagini. Questo componente cruciale, pur operando su principi simili ad altri scanner MEMS, presenta caratteristiche specifiche ottimizzate per l’architettura di Holo Lux.
Caratteristiche Distintive per Holo Lux:
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Tipologia e Movimento: Il MEMS utilizzato in Holo Lux è un micro specchio rotante progettato per un movimento bidimensionale. Come specificato nel brevetto, il micro specchio ruota, formando linee orizzontali e procedendo verticalmente per creare l’immagine. Questo approccio di scansione raster è fondamentale per la ricostruzione dell’immagine sulla lente dell’occhiale.
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Operatività Passiva: Un aspetto chiave del sistema Holo Lux è che il MEMS opera in modalità passiva. Ciò significa che il micro specchio riflette la luce proveniente da una sorgente esterna (il sistema di proiezione LED) senza emettere luce propria. Questa scelta progettuale è centrale per ridurre il consumo energetico e la generazione di calore negli occhiali, come evidenziato nel brevetto.
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Requisiti Ottici Specifici: Il brevetto sottolinea un requisito importante: “il punto focalizzato deve essere inferiore del diametro del micro specchio”. Questa condizione è essenziale per garantire che la luce proiettata sia efficacemente riflessa dal MEMS verso la superficie riflettente, ottimizzando la luminosità e la qualità dell’immagine percepita.
Confronto con Esempi Generici di MEMS Scanner:
| Tipo | Mode | Parameter ranges of different designs | Parameters of selected sample designs | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Mirror size (1) | mech. Amplitude (2) | mech. Resonance (3) | Mirror size (1) | mech. Amplitude (2) | mech. Resonance (3) | ||
| Tilting mirror 1D | quasi-static | 1 … 6 x 8 mm² | up to 10.5° | up to 2.4 kHz | 2 x 3 mm² | 9.5° | 550 Hz |
| resonant | 0.5 … 7 mm² | up to 25° | up to 100 kHz | 3 x 3 mm² | 9.5° | 6.0 kHz | |
| Tilting mirror 2D | quasi-static | up to 5 x 7 mm² | up to 10° | up to 1.2 kHz | 2.5 x 1.8 mm² | 10° | 180 Hz |
| resonant | up to 3 x 4 mm² | up to 28° | up to 25 kHz | 3.3 x 3.5 mm² | 11° | 150 Hz | |
| resonant | up to 3 x 4 mm² | up to 28° / up to 21° | up to 25 kHz / up to 42 kHz | 3.3 x 3.5 mm² | 11° | 110 Hz | |
| Translational | resonant | D = 5 mm | +/- 500 µm | D = 5 mm | +/- 500 µm | 500 Hz | |
| quasi-static | D = 5 mm | stroke 120 µm | D = 5 mm | stroke 120 µm | 440 Hz |
data from Fraunhofer IPMS: Fraunhofer IPMS
Note:
- (1) Typical mirror geometry: round/elliptical, rectangular for selected designs
- (2) Amplitude: torsional scanners – Mechanical scan amplitude (mechanical scan range = 2x amplitude, optical field of view = 4x amplitude), translational mirrors – oscillation amplitude (total mechanical displacement = 2x amplitude, optical pathlength modulation = 4x amplitude)
- (3) The maximum repetition rate of linearized trajectories of non-resonant / quasi-static scanners is about one fifth of this value.
La tabella fornisce un quadro generale delle capacità dei MEMS scanner. Tuttavia, è importante distinguere le caratteristiche specifiche implementate in Holo Lux:
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Rotazione Controllata: Mentre la tabella menziona ampiezze meccaniche di inclinazione, il brevetto di Holo Lux implica un controllo preciso della rotazione del micro specchio per scansionare l’immagine in modo lineare e controllato.
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Dimensioni Ottimizzate per l’Applicazione: Sebbene la tabella indichi dimensioni tipiche dei mirror MEMS, le dimensioni specifiche del MEMS in Holo Lux sono ottimizzate per l’integrazione negli occhiali e per soddisfare i requisiti di campo visivo e risoluzione del sistema.
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Modalità Operativa: La tabella distingue tra modalità “quasi-static” e “resonant”. Il brevetto di Holo Lux, descrivendo una scansione linea per linea, suggerisce un controllo preciso del movimento del MEMS, potenzialmente orientato verso una modalità quasi-statica o una combinazione delle due per un controllo accurato della scansione.
Implicazioni per il Sistema Holo Lux:
La scelta e la configurazione del micro specchio MEMS sono cruciali per il funzionamento e le prestazioni del sistema Holo Lux:
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Ricostruzione dell’Immagine: Il movimento preciso del micro specchio, sincronizzato con la modulazione della luce LED, è ciò che permette di ricostruire l’immagine sulla lente dell’occhiale.
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Efficienza e Design: L’operatività passiva del MEMS contribuisce all’efficienza energetica del sistema, permettendo di spostare la maggior parte della potenza di elaborazione e proiezione all’esterno degli occhiali, risultando in un design più leggero e compatto.
In conclusione, il micro specchio MEMS rappresenta un componente tecnologico chiave nell’architettura di Holo Lux. La sua capacità di riflettere la luce in modo controllato e passivo, come descritto nel brevetto, è fondamentale per raggiungere gli obiettivi di basso consumo energetico e design compatto, offrendo al contempo un’esperienza di realtà aumentata innovativa.