开发者用Raspberry Pi自制超平价AR眼镜:成本不到100 元,连镜片都是自己做的!

整理 | 郑丽媛
出品 | CSDN(ID:CSDNnews)

提起 VR/AR 眼镜,人们的印象通常是价格高昂且开发周期长。

因此,当听说有位开发者另辟蹊径,利用 Raspberry Pi Zero 打造了一副功能丰富的 AR 眼镜原型、甚至连镜片都自制时,“不可思议”是多数人的第一反应——而 Miroslav Kotalík 就是这位“不可思议”的主人公。

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接下来,就让我们一起来看看他是如何从零开始,一步步完成这个 AR 眼镜的。


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从零开始,草根 AR 项目的诞生

Miroslav Kotalík 的 AR 眼镜项目命名为“Zero”,意为“从零开始”,不仅仅是“零成本” DIY 的象征,还代表了创客社区的精神:从头开始,自行构建。

按照 Miroslav Kotalík 在 X 平台上的分享,这款名为 Zero 的眼镜框架通过 3D 打印技术制作,核心处理器则是 Raspberry Pi Zero——一款具备低功耗与扩展性的超小型单板计算机,售价仅 5 美元,是许多 DIY 项目的理想选择。

在项目的初始阶段,Kotalík 通过借助望远镜光学元件来测试光的投射和成像效果,完成了早期的光学系统设计。随后,他决定自行制作镜片,而非依赖市面上已有的产品。

要实现 AR 眼镜的效果,光学系统至关重要。传统的镜片通常需要专业设备才能制作,Kotalík 则尝试通过 3D 打印技术自行制作镜片。然而,尽管 3D 打印在物体外观成型方面优势明显,但在制作高精度的光学组件上仍有一定差距:由于打印材料和工艺的限制,他发现透明 PETG 材料在 3D 打印后会留有细小的空气间隙,使得镜片成像不够清晰。

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面对这个挑战,Kotalík 转而尝试了另一种方法 —— 铸造方式。他用光学模拟软件反复推敲,优化设计出了一套双镜片系统,并借助 3D 打印机制作镜片模具。之后,他将透明树脂入模具中,经过多次固化、打磨和抛光,终于获得了一副可用的镜片。这种镜片不仅能传递清晰的图像,还满足了轻便、耐用等要求,基本满足了 Kotalík 对于 AR 眼镜镜片的设想。

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小巧精致的 AR 显示系统

除了光学系统,显示器的选择与驱动也是 AR 眼镜的重要组成部分。

Kotalík 选择了两块微型 SPI 显示屏作为成像模块,并使用了一个开源的 fbcp-ili9341 驱动项目,使 Raspberry Pi 能够在这对小屏幕上实现 60 fps 的低延迟实时图像传输。为了节省空间,他还在眼镜框架的设计上采取了一些独特布局,将大部分显示组件都移至眼镜两侧:这一设计提升了整体美观性,可更加自如地在日常生活中使用这款 AR 眼镜。

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通过几轮迭代优化,Kotalík 还改进了光学组件的设计。他发现双镜片设计虽然在理论上能提供更好的成像效果,但在实际中会带来更多误差。最终,他决定将光学组件简化为单镜片设计。尽管增加了镜片到显示器之间的距离,但可以有效提高图像清晰度,提升用户体验。

Kotalík 不仅关注硬件上的改进,他在软件系统的构建上同样倾注了大量精力。

”软件必须是开放的、可访问的。“基于这个目标,Kotalík 为这副眼镜设计了一个开放式后端系统,让 Raspberry Pi 可以集成任何传感器,并以空间方式运行网络应用程序。Kotalík 介绍道,这种方式会使得应用程序的构建变得超级简单:只需编写一个 html/css/js 网页,将其放在指定的文件夹中,就能在 AR 眼镜上运行。

Kotalík 表示,这款 AR 眼镜目前能够“播放视频、显示图像、通过蓝牙耳机播放音乐,还可以显示文本”——对于一个 DIY 的树莓派项目来说,已经相当出色了。


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与消费级产品仍有差距

尽管 Zero 项目取得了显著进展,但 Kotalík 也意识到它仍有许多需要改进的地方。

他坦白道,当前这个 AR 眼镜原型在图像清晰度、性能、和便携性方面,与消费级产品仍有差距,但他相信,随着硬件与软件的不断迭代,这一项目在未来有可能实现商用化。

在 Kotalík 看来,他认为 AR 设备的未来不应该仅仅局限于“坐在家中享受 XR 体验”,而是应当走出实验室,深入日常生活。他希望自己的作品能够成为一款更实用、更轻便的便携式设备,而不是像一些公司推出的、需要高昂成本的设备——与 Meta 等科技巨头展示的沉重 AI 驱动设备相比,Kotalík 更倾向于打造一款功能轻便的个人工具。

基于此,Kotalík 录制了一段关于他佩戴 Zero 眼镜的最终效果:

从视频中来看,整个 AR 效果看起来很朦胧,不过作为第一次迭代的原型来说,Kotalík 已较为满意。不仅如此,这副眼镜基本与他的整体装扮融为一体,在大街上遇到可能都不会注意到这副与众不同的 AR 眼镜。

对于这副 AR 眼镜的下一步计划,Kotalík 希望未来该系统能够承载丰富的 AR 应用场景。他指出,由于目前使用的是 Raspberry Pi Zero,性能受限,暂时无法流畅运行 YouTube 和 X 等网站,因此计划在下一个版本中升级为更强大的 Raspberry Pi Compute Module 4,从而支持如 Spotify、X 和 YouTube 等更高负荷的应用。


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在开发者社区中引发热烈反响

尽管 Zero 暂时还无法与市面上价格高昂的消费级 AR 设备相媲美,但这个项目依旧在开发者社区中引发了热烈反响:“干得漂亮,瑞斯拜”,“这也太神奇了”,“真的很酷,如果你需要软件帮助可以告诉我!”

在称赞其卓越的 DIY 能力之余,部分开发者还向 Kotalík 提出了一些建议:

  • “这项目真是太神奇了,你考虑过用 SLA 打印透镜吗?它们可能会更清晰、更省力,此外也可以考虑提供设计并向打印局订购。我很喜欢能指向屏幕上的东西以突出它们的眼镜。”

  • “太棒了,很期待看到你的最终成果!你是否考虑过将空间追踪功能用于锚定内容?前置摄像头有计划配备这种功能吗?”

  • “我好期待,什么时候能推出带近视度数的眼镜版本呢?”

那么,你对于 Kotalík 做的这副 AR 眼镜又有何看法呢?

参考链接:

https://x.com/mi_kotalik/status/1847318629680922817

https://www.xda-developers.com/ar-glasses-raspberry-pi/

https://www.reddit.com/r/raspberry_pi/comments/1gi9b6r/ive_built_a_selfcontained_pair_of_ar_goggles/