如此神奇，使用Beaglebone Blue DIY一个AR头戴设备

Kelly介绍了她进入AR技术领域的历程以及她一路上遇到的障碍。

增强现实技术（AR）是一种令人难以置信的技术，听起来就像是从科幻小说世界走出来的。在HDD 28上，Kelly谈到了她在进入AR领域中构建第一个原型时所面临的问题。

Kelly是Kura科技的创始人和电气/光学工程师; 这是一家生产增强现实眼镜的公司。她在演讲中深度探讨了这种新兴技术以及如何在家就能自己制作低成本的AR眼镜。

Kelly的下一个重大项目

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提及Kelly过去参与的项目，你一定会非常吃惊，她有着极其令人印象深刻的履历，Kelly曾经研究过基于氘的核聚变反应堆，拉曼光谱仪，DIY结构光照相机，主动式EEG传感器，甚至还有一种喜欢/讨厌的情绪分类器。

而在所有这些领域之中，Kelly还创建了一个硬件破解以及R&D社区的发明者实验室，并且每个月都召开相应的硬件破解/研究会议。想知道他们目前进行的项目吗？那是一个线性粒子加速器！

在处理情绪喜欢/讨厌分类器时，Kelly认识到了少考虑的一个部分，她想到人们可能会无时无刻地带着它，并想获得实时的视觉反馈，顺着这个思路，她发现了解决方案：AR眼镜。

解决与光学和视场有关的难题

Kelly研究了目前的市场状况，她发现光学显示是其中一个主要问题，另一个问题是视场（FOV）。当她第一次开始概念化她的增强现实解决方案时，Kelly发现市场上的大多数光学视场范围都非常小，基本在10-23度之间。

她研究了其他公司运用的光学产品方案。其中一种方案是衍射波导，它可以做得很薄很小。然而，制造比较困难并且视场范围限在50度左右。

另一种选择是反射波导。它能提供更少的衍射和减少重影成像，但要想在大批量生产中对齐这些图层非常困难并且视场范围会再次受到限制。

不过，她还是将目光放在衍射波导上，但她决心自己削减成本。Kelly知道她想要制造的AR眼镜的视场范围要能够容纳一个人身的尺寸，所以她将视场范围目标值定在了110度。

为了实现目标，Kelly和她的几个朋友开始使用Autodesk Inventor来进行设计。他们编写了自己的OpenGL，C++和Python脚本来生成更详细的参数并将参数对应的曲面转换为STL文件。

使用Blender开源渲染软件，凯莉和她的团队不需要制造样机也能够测试他们的设计。

通过使用Blender中的相机和棋盘格纹理来模拟显示面板，他们可以模拟用户眼睛的位置并相应地调整Autodesk Inventor中的形状。

该团队还编写了OpenGL，C++脚本和基于DirectX的渲染引擎来完成三项任务：

• 画出主要的射线

• 执行像素到像素的渲染

• 调整视点的位置

一旦他们完成了虚拟设计，下一个任务就是在不破产的情况下制造出实物原型。

将设计带入生活

Kelly的第一版AR头显设备

Kelly和她的团队研究了制造方案，检查了包括CNC模具，真空成型和半反射金属层涂层在内的各种选择。

一旦定好了透镜，下一步就是研究电子器件的选择。Kelly参考了Oculus和Vive头显设备中的LCD和OLED面板。她最终选择LCD作为面板，因为它的色彩亮度比OLED的更高。她还从阿里巴巴和深圳采购液晶面板。

在这个过程中，她从采用一个面板切换到了两个面板。如果她倾斜两个面板，这将提供更宽的视场。下一步是3D打印头显设备的外壳。

她使用的两个方案是Formlab和UPrint，两者都有其优点和缺点。Formlab提供了一个很棒的工业原型，但它需要固定螺丝来支持头戴重量问题。

UPrint速度很快，但它们只提供了一种白色材料，这些部件也必须用过氧化氢浸泡两小时以溶解载体材料。

第一个原型头显设备内部包括以下这些部分：

• 用于SLAM跟踪的立体声RGB摄像头

• 修改的SLAM算法

• 使用Leap Motion进行手势输入

• 使用索泰或者高通的CPU

• 为2.0或者3.0版改进设计

随着团队技术的提高，版本2.0的重点就是光学设计，而且更加复杂。我们开始采用场效应晶体硅微液晶显示器，该显示器带有定制设计的高电流LED驱动器。

Kelly在头显设计（以及许多其他设计）中使用的光学方案是非瞳孔成形的，这提供了更大的眼部盒子和更宽广的焦距，并且通过使用定制板驱动LOCS和LED来增强电子设备。

新板采用定制的ASIC来驱动LCOS以及通过PWM驱动LED光源，这两步是同步进行的，所有这些都通过Beaglebone Blue上的I2C进行调试的。

第三版本改进的目标包括缩小头显设备的尺寸并改善光学质量。最新的原型样机具有1080p的分辨率且可用移动端CPU运行。

第一个版本的头显设备已经成为一个开源项目，而第二个版本将被用于光模块产品。与此同时，Kelly和她的团队将致力于优化他们卓越的AR眼镜的第三个版本。

原文翻译自SupplyframeHardware

作者Bradley Ramsey

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