谷歌眼鏡原理揭祕 (二) ----- 簡述谷歌眼鏡成像原理


前言

這是該谷歌眼鏡系列的第二篇博文,本篇博文基於前一篇的基礎之上,故在此不會再對各種光學儀器原理進行贅述。
附上第一篇博文鏈接,在裏面記錄有各種光學儀器的原理功能等:
《谷歌眼鏡原理揭祕 (一) ----- 介紹一下基本的光學儀器》

本文基於網上的公開資料進行整理歸納,包括但不限於知乎、知網等。

在這裏插入圖片描述

開始

一、首先介紹HUD

  1. HUD是啥?
    HUD(Head Up Display),擡頭顯示器。最初出現在軍用飛機上。

    HUD是一種利用光學反射原理,將重要的飛行相關資訊投射在一片玻璃上面的技術。
    後來這項技術也發展到了汽車上面,用於將速度等信息投射在前擋風玻璃上。
    附圖:
    在這裏插入圖片描述
    可以看到,其原理是:在駕駛員前方,有一套成像系統。其中最重要的就是,一個投影儀光學儀器所構成的光路
    原理:投影儀將需要顯示的圖像投影出來,投影出來的光經過這條光路的不斷反射傳播,最後在前擋風玻璃上形成像,然後再反射進人眼。
  2. 爲什麼要介紹HUD?
    介紹HUD的目的在於說明,當其與眼鏡結合在一起時,谷歌眼鏡就誕生了。
    所以,谷歌眼鏡的原理和戰機、汽車上面用的HUD技術原理是一致的,接下來展示谷歌眼鏡的原理時大家就可以很好理解了。

二、谷歌眼鏡實物照

說明圖:
在這裏插入圖片描述
拆解後:
在這裏插入圖片描述 在這裏插入圖片描述
上圖是谷歌眼鏡的核心部分,其中明顯可以看到有攝像頭模塊分光棱鏡,以及隱藏在二維碼正下方的微型顯示屏一些必要的透鏡結構等。

附上一張圖:
在這裏插入圖片描述
在這裏插入圖片描述

三、結構說明

由於我並沒有在網上找到完全可信的谷歌眼鏡結構爆炸圖,所以我在這不對谷歌眼鏡內部真實的成像結構進行講解,而是針對其申請的一項專利進行探究,但我相信其根本的成像原理是沒有太大區別的。


在這裏插入圖片描述
這是我找到的一副相對來說較爲完整的原理示意圖,大家可以看到這裏面有很多部件,現將比較重要的部件進行介紹(從左往右):
107-鏡片;125-顯示器;113-分光棱鏡;105-光道;112-分光棱鏡;120-人眼;118-前方景像;114+116-光反射結構。

所以爲了更加簡明地講解其大概的工作原理,我將上圖劃分爲三個區域:
在這裏插入圖片描述

  1. ①區(紅):這裏的結構包括微型顯示屏分光棱鏡、以及一些其他的透鏡;
  2. ②區(綠):這裏就是光道了,上圖中的光道中放置着是一個凹透鏡。若是爲了將光線轉變爲平行光,我們自己設計光路的時候,可以替換爲凸透鏡;
  3. ③區(藍):這裏就是顯示部分了,分光棱鏡將顯示器的光與前方景物的光匯聚在一起投射進眼鏡。

四、原理簡述

在這裏插入圖片描述

  1. 首先看紅框內,128-顯示器發出的光透過113-分光棱鏡照射到107-鏡片上,然後經鏡片反射,再經分光棱鏡反射;
  2. 接下來光線就通過綠框的105-光道進行傳播;
  3. 到了藍框,光線先透射過112-分光棱鏡,照射到114+116-光反射結構上,隨後光線反射回分光棱鏡,最後再反射進人眼。此時118-前方景像的光線也會通過分光棱鏡透射進入人眼。最後這兩股光線就同時被人眼接收了。谷歌眼鏡原理大致如此。

其實看到這裏,有的朋友會對產生一些疑問,例如爲什麼谷歌眼鏡中112-分光棱鏡的朝向是那樣的呢?通過105-光道的光還要先透射再反射?而不是如下圖所示,直接反射進人眼。
在這裏插入圖片描述
諸如此類問題,我覺得我們大可不必深究,將其原理弄懂就行。當我們自己設計AR眼鏡結構的時候,我們直接採用上圖所示方案都是可以的。

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章