google glass--李维娜博士

2020-12-14

谷歌眼镜的简单介绍

谷歌眼镜(Google Glass)相较于微软(MicroSoft)的Hololens更加轻便,最新的谷歌眼镜企业版2如图1所示,它的重量只有46g,采用Android Oreo操作系统,搭载的是高通的XR1处理器(这款专门为移动设备 AR 和 VR 设计的芯片采用四核芯设计,最高主频1.7GHz,最高支持3GB 运存),拥有640×360的光学显示模块,3个波束形成麦克风(beam-forming microphones)(波束形成是一种利用多组麦克风之间的相位差,来减少目标方向以外的声音的技术,不但能减少环境噪音,还能提升目标声音的清晰度),多点触摸识别手势方向的触摸板,具有防水防尘功能,还配有电池续航,售价999美元。

从2013年4月到2014年5月谷歌开始以1500美元的价格贩售谷歌眼镜探索者版本(图2),因为它的应用太少,价格昂贵,而且还具有悄无声息的拍照功能,带给人们对隐私的担忧。经历了三年的沉寂,当人们都觉得谷歌眼镜失败了的时候,谷歌在2017年6月发布了谷歌眼镜企业版,有更快的Wi-Fi支持,把相机提高到了800万像素,还增加了一个红点来警示正在拍摄的功能来保护隐私。这款眼镜面向的对象是企业用户,重点是解放双手,因为企业用户要求高生产力和高效率,他们对“解放双手”的需求是最强烈的。例如当工人取配件时,完全不用填写单子,眼镜扫一扫,就能识别并记录,又准确又方便;如果遇到实在解决不了的问题,还能直接连线工程师,远程指导;必要的时候,还能进行录像,非常方便。据说谷歌做了个实验,在做一样的工作时有谷歌眼镜辅助比没有辅助的工作效率快34%。


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图1. 谷歌眼镜企业版本2(Enterprise Edition 2)


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图2. 谷歌眼镜探索者版本(Explorer Edition)


谷歌的硬件主管Rick Osterloh承认谷歌对智能眼镜(smartglass :谷歌眼镜、hololens等AR或VR眼镜都属于smartglass)还是很感兴趣的,但是如果想再有所突破就要等到科技更进一步的发展。接下来我们就根据谷歌公开的专利简单介绍一下谷歌眼镜的结构图以及组成部分。

1. 谷歌眼镜的示例1

谷歌在专利US 2013/0231273 A1介绍了一个头戴电子设备(如图3所示),他的框架包括镜框和镜片,一个在镜片上面的显示元件(如图3的454所示),以及放置在太阳穴位置的臂架414(臂架414同时包括416,450,452,470,453,472,476等元件)。这个示例如果戴在用户的头上就如图4所示,图4包括镜框430A和430B,两个镜片418,鼻托424,鼻梁部分420,臂架414(包括显示454,拐弯部分450,触摸型输入470)。这个专利除了摄像机外只介绍了一个输入设备,即触摸型输入(如图4的470所示)。

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 图3. 谷歌眼镜(可穿戴计算机设备)的一个公开示例1。

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 图4. 谷歌眼镜的示例1被用户戴在头上。


图5是谷歌眼镜示例1的两种相似的结构图,其中(a)比(b)多了一副镜片。样式(a)包括一个在板计算系统204(on-board computing system)和一个摄像机206。显示208被固定在一个镜片(lens)的中心,可以把计算机生成的图像叠加在用户的物理视觉里。在板计算系统204控制连接在波导210(waveguide 210)上的显示208。图5(b)是谷歌眼镜示例1的另一种样式,它包括两个眼镜腿223,中部的镜框支撑224,鼻托225,在板计算系统226,摄像机228,以及连接在眼镜腿223上的单个透镜元件230,230被放置在用户的眼前或者接近用户的眼睛。图5(a)和(b)的眼镜框架都必须是用塑料或者金属制造的坚固的中空结构,这样可以使得连接线和元件在眼镜的内部连接起来。

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(a)

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 (b)

 图5. 谷歌眼镜示例1的两种相似的结构图。

图7显示的是一个计算机网络基础的示意图,也是接收、传递和显示数据的结构图,它包括一个310设备,一个远程设备330,以及连接这两者的链接320,包括无线链接和有线链接两种链接。这个310设备用于接收和显示信息,由显示系统312和存储器318组成,是一个抬头显示器(heads-up display),比如像图5的两个示例系统。显示系统312由一个处理器314和一个显示设备316组成,这个显示设备316可以是一个光学透视显示,也可以是一个视频透视显示;处理器314可以从远程设备330接收数据并把数据用设备316显示。处理器314可以是微型处理器(micro-processor),也可以是数字信号处理器(digital signal processor)。 

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图7. 谷歌眼镜接收、传递和显示数据的结构图。

2. 谷歌眼镜的示例2

图8是谷歌眼镜的另一种结构图,与图3的结构设计有着明显的差别,并且设计了不同大小的头带613满足不同大小的头形的需要,没有普适性,可能由于这个原因谷歌最终没有选择这种结构。图8的示例2主要包括耳机646(earpiece 646),臂架614,触摸式输入672,以及显示654,头带613可被设计成比较灵活的结构用以适应不同的头型,可采用弹性材料或者合成材料制造头带613。

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  图8. 谷歌眼镜(可穿戴计算机设备)的一个公开示例2。

图9是图8的一个细节展示,臂架614同时包含一个螺丝用以把臂架安全地固定在轨道636上,632是可以允许显示654前后调节使显示放在不靠近用户睫毛的地方,因为某些用户有睫毛很长的情况。

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图9.  谷歌眼镜示例2的一个细节展示。

 

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图10. 谷歌眼镜示例2的部件分解图。

图10是示例2的分解图,可以看到谷歌眼镜的关键部分是这个臂架650,它包括显示654,摄像机部分628和626,以及触摸型输入676。因为这个专利只是展示了最初的基本模型,输入功能比较少(着重介绍了触摸型输入),但是谷歌眼镜的定位是AR系统,所以传感器(sensor)技术就必须包括瞳孔追踪,语音与图像的输入,然而在这个专利里除了摄像机其他的都没有展示出来。

根据hololens的专利可知它算得上是一个可穿戴式电脑,它的显示,输入,全息处理器,瞳孔追踪,以及交互系统等这几个方面的功能也都描述地很完善,重量也相对重一些(hololens2重566克),相比之下,谷歌眼镜更像是一个VR系统结合一些简单的传感器作为输入,正是因为它的功能过于简单所以体积才会如此轻便。虽然企业版的定位转向了企业用户可是功能依然没有长足的进步。