仅100微瓦？Mojo Vision详解隐形AR眼镜功耗设计

此前我们接连报道了Mojo Vision隐形AR眼镜的光学设计路线图，以及应用在视障人群，用于增强显示效果等等用途，让我们对这家神秘的科技公司有了初步了解。

我们知道，MojoVision属于接触型电子设备，因为主打“隐形眼镜”式的特性，产品自身需要满足隐形眼镜对人眼物理接触的各项指标，例如材质、磨损、透氧量等。同时，还需要在足够小的体积内实现各个零部件的整合。

尤其AR眼镜整体产品方案仍不成熟的阶段，而放到隐形AR眼镜中则基本上对于各项指标的要求会极高，尤其是光源和电池方面。

多种图像显示方案

此前，Mojo Vision已经表示采用Micro LED显示方案，由于产品特点无需传统AR眼镜中复杂的光学设计，只需要光源即可。在上个月IEEE会议上，Mojo Vision已经公开了Micro LED和图像处理的处理特点，例如边缘增强，放大画面等。

从产品功能来看，Mojo Vision就是为了提升低视力人群的视觉能力。“目前全球有约2.53亿低视力人群，包括：青光眼、糖尿病性视网膜病变、视网膜炎、色素沉着和黄斑等，”Mojo Vision首席工程师Rituraj Singh讲到，“我们的目标是通过AR技术帮助这些人们实现社会独立。”

而在显示部分，Mojo Vision提供了多种显示模式，包括：2倍放大、 高对比度、高对比度＋增强边缘、身份认证、边缘检测（细线）、边缘检测（粗线）、边缘检测（突出主体）。

更多内容，可以参考此前文章：《辅助视力增强，Mojo Vision AR隐形眼镜迈出第一步》

电池和功耗设计

而另一方面，电池（包括电池方案、功耗等）也成为了更多人关心的问题。

Rituraj Singh谈到：隐形AR眼镜在设计上拥有非常严格的限制，就单单从电池方面就有很多，例如：电池形态、电路设计、电压、电流等对人眼的限制，同时还涉及到整机电路设计。

而在保证人眼安全的前提下，柔性印刷电路设计也受到较大限制，一般情况下意味着图像整体功耗不超过100微瓦（microwatts，单位μW，1W=1000mW=1000000μW）。

据青亭网了解，例如心电图、脑电图等医用仪器测量的能量等级通常为微瓦等级，很多无线电科学工程仪器功率也是微瓦级。

因为直接嵌入光源，需要保证光源处于隐形眼镜正中视野，体积要做到足够小巧，并且不能有明显阴影。而且，另一个重点是显示内容和实际观看到内容的延迟控制，因此图像处理器必须嵌入到隐形眼镜之中。

从上图我们了解到，Mojo Vision采用单绿色显示，只需要识别出256×256单色像素就可满足使用需求，单个像素的光信号将被转换为4位、6位、8位数字信号，从而满足图形处理器进行编程、调制的需求，例如缩放、边缘检测等。

Rituraj Singh讲到：常规的光电传感器显然不会被考虑，因为不受这么苛刻的限制。其中一个重要的问题是，传统光电传感器每一列都有单独的模数转换器（ADC），这就会占据比较大的空间，而ADC和像素电路需要几个时钟周期才能驱动全分辨率，导致整体功耗也会增加。

为此，Mojo Vision决定采用一组电容器代替传统光端传感器中每一列的ADC。电容器的逻辑是，可以被动的存储从像素中读出的电荷，然后电容器按顺序选择，放大，结合优化排列方式给共享ADC。

这种设计的好处是，同时缩小体积、降低功耗。据悉，整个光电传感器的面积仅1.3平方毫米。根据Mojo Vision的说法，这可能是同类型片中面积最小的。

根据输出画面的帧率和分辨率不同，使得光电传感器功耗在61-95微瓦之间。

通过“组电容器”的设计，让整体的图像处理器体积变得更小，通过限制从板载存储器获取数据的次数，也实现降低了功耗。综合整套方案，这套电路设计最大功耗为111微瓦，而“组电容器”的面积仅仅约0.21平方毫米大小。

虽然，隐形AR眼镜是一项听上去遥不可及的黑科技，但是Mojo Vision正在逐一突破这一路径的难题。从本次讲到的光电传感器功耗优化来看，未来隐形AR眼镜体验有望进一步提升。尽管如此，Mojo Vision本次仍没有公布续航时间，仅仅是此前公布过续航约1天左右。有关Mojo Vision的更多消息，青亭网将保持关注。

参考：IEEE