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发表于 1 小时前 | 查看: 4| 回复: 0

Halo 是一个开源眼镜平台,在眼镜类开源项目里做得相当完整——原理图和固件全部公开,开发者可以直接拿来做研究或二次开发。

Halo眼镜三代产品实物展示

目前主推的是最新一代 Halo:

Brilliant Labs三代开源眼镜产品线

从渲染爆炸图可以看到,器件布局并不复杂,主要电子件都集中在两条镜腿里:

Halo眼镜爆炸图:镜腿内元器件布局

关键特性参数如下,传感器配置相当丰富:

Halo眼镜硬件规格参数表

YouTube 上有针对第二代的评测视频,展示的是 Monocle:

Monocle圆形眼镜实物特写

Monocle透明显示器效果

眼镜显示数学谜题清晰度展示

用户佩戴Monocle眼镜效果

官方文档里对硬件描述比较详细的是 Monocle,一个可以夹在眼镜上的模块:

Monocle口袋级AR眼镜产品图

Monocle开源眼镜内部结构爆炸图

主控方面,使用的是高云的 FPGA:

Monocle硬件系统框图:MIPI与YUV总线

GW1NR系列FPGA参数对比表

参数项 说明
系列型号 Gowin LittleBee GW1N-LV9MG100C6/I5(小蜜蜂系列)
查找表 LUT 约 7k(用于组合逻辑构建)
块 RAM 468 kb(可做缓存、帧缓冲或 FIFO)
内置 Flash 608 kb(可用于 bitstream 备份或存储初始化数据)
优势功能 支持图形加速、摄像头图像预处理、AI 推理等 CV 任务

这颗 FPGA 可作为摄像头和麦克风的直接输入接口,适合边缘视觉处理场景。FPGA IP 核可以通过 Micropython update.fpga() 命令在线更新。

nRF52832蓝牙SoC芯片

蓝牙 MCU 是 Monocle 的主处理器,负责设备的大部分控制、联网以及脚本编写。所用的 MCU 是Nordic nRF52832,配备 512KB 闪存和 64KB RAM,支持蓝牙 5.2,最高速度 2Mb/s。固件方面用的是 microPython。

这块显示器的光路设计很值得研究:

Micro OLED与分光镜光路设计图

核心显示元件:Micro OLED

参数 内容
类型 Micro OLED 微显示屏(0.23 英寸)
分辨率 640 × 400 RGB 像素
封装位置 固定于镜筒顶部,朝下发光
安装方式 与外壳光学粘合,无需复杂光路调整

微显示屏体积很小、功耗低、响应快,非常适合 AR 眼镜类设备。

光学成像路径(图解分析)

图像路径说明

  1. Micro OLED 向下发射光线;
  2. 光线经由反射镜面(Reflective surface)折返;
  3. 再由分光镜(Beam splitter)将光线导向用户眼睛;
  4. 人眼感知的图像位置为 Apparent image(虚像);
  5. 图像在视场中呈 20° 对角视野范围,大小相当于伸手可及的平板屏幕。

路径类型

  • Real light path(橙色虚线):实际光线传播路径;
  • Apparent light path(绿色虚线):人眼感知的图像路径(虚像)。由于光路折叠,图像呈现为“透明悬浮效果”。

其实这个思路和小米 YU7 的天际屏原理一样,只是没想到这么快就在开源眼镜上看到了。

光学特点

项目 描述
光学结构类型 垂直光路 + 分光镜结构,非波导、不使用棱镜
投影视角 FOV 水平约 20°,垂直略小,满足提示/文本/简图显示需求
成像特点 虚像浮于视野中,无背景遮挡;不干扰环境视觉
用户视角体验 类似在眼前 50~100cm 看到一块小型平板屏幕

MicroLED分光镜光路路径示意图

光路关系可以概括为:Micro OLED → Reflective surface → Beam splitter → Eye。橙色实线表示真实光线;Eye → Apparent image 的绿色虚线表示人眼看到的虚像方向,标注了 20° 视角夹角。

摄像头部分用的是 OV 的传感器:

Monocle摄像头模块

OV5640图像传感器系统框图

通过 MIPI 和 I2C 就可以驱动,接线数量不多。

交互上还设计了两个触摸按钮:

Monocle触摸按钮Pad A和Pad B

IQS620触摸控制器系统框图

背面还有一个朝内的小麦克风:

Monocle内部麦克风位置

ICS-41351麦克风芯片功能框图

电源树上只用了两颗电源芯片,设计得很简洁:

Monocle电源管理框图

整机只有两颗主控,调试接口也很清晰:

nRF52DK与模块SWD接线图

FPGA JTAG接口接线图

目前市面上的 Halo 其实是这套方案的升级版:

Halo升级版系统架构图:nRF52840与LIFCL-17 FPGA

升级版固件改用了 C,加入了 Lua 虚拟机,FPGA 也换成了 LIFCL-17。

总的来说,这份开源资料给得非常全面,适合深入系统地学习。不过 BOM 可能不全、部分器件不好买,这也是实际动手时比较头疼的地方。整体而言,评价值得肯定。对智能眼镜硬件设计感兴趣的朋友,也可以去云栈社区和更多同好交流。




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