AR眼镜是一种集成了多个主要模块的设备,其中光学显示和主板处理器是关键组成部分。AR眼镜的光学和主板是决定其成本和性能的重要部分。光学模组的选择需要权衡性能、制造成本和设备体积,而主板处理器的性能指标对于实现流畅的AR体验至关重要。光学显示、主板处理器是决定AR眼镜成本的关键,光机占整体AR眼镜成本43%、处理器占整体成本31%。
AR眼镜主板的设计难点在于尺寸要足够小且需要有效处理散热。主板上的芯片处理器是AR眼镜的计算核心,通常选择性能较强的处理器。例如,文中提到的联发科MTK8788八核处理器采用4核A73+4核A53构架,主频2.0GHz,制造工艺为12nm。它还搭载了ARM MALI-T72 MP3图形处理器,运行频率为800MHz,配备2.4G和5G双模WIFI模块,蓝牙通讯模块,并支持4G全网通。此外,主板还内置了多种传感器,如触控、光线、距离和陀螺仪,以支持多种交互方式,包括触摸、手势、头部运动和语音控制。陀螺仪数据的计算可用于姿态定位等功能。由于AR眼镜要求图像刷新率达到90Hz以防止眩晕,因此处理器的运算速度要求很高。
AR眼镜PCB设计
AR眼镜主板方案参数
CPU:MTK8788 12nm 八核 4x ARM Cortex-A73 2.0GHz + 4x ARM Cortex-A53 2.0GHz处理器
GPU:ARM Mali-G72 MP3 @ 800MHz
内存:4GB+64GB
操作系统:Android 11.0
网络连接:4G全网通
蓝牙:Bluetooth 4.2
WIFI:2.4GHz/5GHz双频段 支持802.11 a/b/g/n/ac, 支持AP热点
Canera:5MP IR + 13MP摄像头,支持1080P/30fps视频录像,动态对焦、人脸识别,0CR识别
GPS:支持GPS/北斗定位
天线:MAIN天线、DRX天线、GNSS天线、WIFI/BT天线接口
外围接口
支持一路TypeC接口,接口不外露,可做为充电口和数据传输接口
AR光学方案
AR眼镜光学系统由光感元件组成,其中包括透镜和微型显示屏(光机),透镜目前以光波导为主流技术方案,光机方面 Micro LED 因为性能优异,未来有望成为主流。
光波导原理:将微显示器光束利用光栅耦入到波导片中,光束进行全反射传播后,再将光束经光栅耦出波导片传至人眼。
体积:小
镜片厚度<3mm
视场角FOV:25°-90°
透光度:80°-95°
光学效果:0.3%-15%
图像质量:图像呈现明暗条纹状
技术优势:
1.真正解决体积和视场角的矛盾,大大减薄厚度和重量,趋于日常眼镜;
2.视场角大;
3.分辨率高;
4.眼动范围广,能适配不同脸型用户;
5.透光度高
技术劣势:
光学效率低
在AR眼镜的光学方案中,光波导显示具有出色的性能,但由于制造限制,价格较高。双目全彩索尼Micro OLED屏幕是目前主流AR眼镜显示方案的选择,其分辨率为1920×1200。早期的离轴光学和棱镜方案由于笨重和小视场角的限制已经退出历史舞台。离轴光学和棱镜的设计和成像原理相对简单,容易进行量产和制造。然而,离轴光学方案由于结构较为庞大,而轻薄眼镜则可能导致超小视场角和较差的成像效果,无法满足沉浸性和交互感。