AR/VR頭顯光學專利曝光，蘋果即將入局？

今天，美國專利商標局公布了蘋果公司的一項專利申請。該申請涉及光學系統，更具體地說，涉及用于頭顯的光學系統。在提到 AR 時，該申請表示本專利主要應用于 VR。該頭顯系統用于觀看 VR 內容、電影以及包括使用 Voxel 技術的電影和游戲的專業內容。蘋果首席執行官在英國接受采訪時表示，AR 眼鏡是一種很好的選擇，但這種說法不適用于 VR 頭顯。

蘋果在申請文件中指出，VR 眼鏡之類的頭顯是通過鏡頭為用戶呈現圖像。VR 頭顯需要 2 個顯示器，以分別為用戶的兩只眼睛呈現圖像。只有當兩個顯示器被放在兩只眼睛之間的合適位置時，才可以為用戶呈現 VR 內容。

如果不注意的話，VR 頭顯可能會很笨重而且不易佩戴。VR 頭顯上的光學系統可能會使用這種笨重的鏡頭安排。長時間佩戴這種笨重的 VR 頭顯可能引起不適。蘋果的發明的專利旨在克服這些系統所帶來的這些負面影響。

VR 和 AR 系統都可能會用到頭顯。例如，戴在用戶頭部上的一對 VR 眼鏡可向用戶提供 VR 內容。

圖片 FIG.1 為大家展示了蘋果的專利的工作原理。#10 部件(VR 眼鏡，即頭顯)包括了一個顯示系統，也就是圖中的#40。#40 部件可以呈現內容圖像，并且通過#20 光學部件實現 VR 效果。用戶(他們的眼睛#46) 可以通過圖片中的#48 箭頭來決定觀看的方向。

蘋果的 FIG.1 還顯示，通過控制電路#42 可以使用顯示系統來顯示視覺內容，如 VR 內容，并且為電影或其他媒體預先錄制的視頻或圖像。

上面圖 1 中提到的輸入輸出設備# 44 可以耦合到控制電路# 42。輸入-輸出設備可用于收集來自用戶的輸入信息，以及測量眼鏡#10 周圍的環境，可以用于向用戶提供輸出或者是向外部電子設備提供輸出。輸入輸出設備可以包括按鈕，操縱桿、小鍵盤、鍵盤鍵、觸摸傳感器、追蹤板、顯示器、觸摸屏顯示器，麥克風、揚聲器、用于向用戶提供視覺輸出的發光二極管、傳感器(例如力傳感器、溫度傳感器、磁傳感器、加速度計、陀螺儀和/或用于測量眼鏡的方向、位置和/或移動、臨近檢測傳感器、電容式觸摸傳感器、應變儀、氣體傳感器、壓力傳感器、環境光傳感器和/或其它傳感器)。如果需要，輸入輸出設備可以包括一個或多個相機(例如，用于捕獲用戶周圍圖像的相機、用于通過觀察眼睛和/或其它相機凝視方向的檢測操作)。

上面提到的蘋果專利圖 2 是眼鏡#10 的橫截面側視圖，展示了#12 這樣的頭顯支撐結構是如何支撐光學系統#20 和顯示系統#40 的。該外殼的形狀可以是一副眼鏡框架或類似結構，也可以是頭盔的形狀，或者護目鏡的形狀，也可以是能讓外殼戴在使用者頭部的任何合適的形狀。

殼體可以由塑料、金屬、纖維復合材料形成，例如碳纖維材料、木材和其它天然材料、玻璃、其它材料和/或這些材料中的兩種或多種的組合。

顯示系統和眼鏡的光學部件也可以是輕巧和緊湊的。比如，光學系統可以以折反射透鏡為基礎。

蘋果的專利圖 8 和 9 分別是柱面透鏡元件的頂視圖和側視圖。

蘋果指出到，在裝配光學系統的過程中，四分之一波膠片的平面薄片可以被放置在鏡片#32 和#26 部件之間，且其任何一側的四分之一波膠片都有光學膠粘劑。

鏡頭部件可能會被迫放在一起以分配膠粘劑和在軸Y(一個Y軸平行于軸)彎曲四分之一波膠片。彎曲柱狀表面 S6 和 S7 能減少鏡片的厚度。

在表面 S6 和 S7 上使用彎曲柱狀能夠讓鏡片的厚度更加均勻，從而提高鏡片的可塑性。

在注塑鏡片元件成型時，模具腔內厚度的均勻性可以幫助改善熔融塑料的流動均勻性，讓其注入模具腔內的熔體前流。在成型過程中，均勻流動對于防止流體滯留在成型鏡片中是很重要的，尤其是當鏡片的邊緣比中心的更厚時。

更均勻的流動也可以讓成型鏡片部件的雙折射更低。對于反射光系統，鏡片的低雙折射有助于保持對圖像光偏振狀態的控制，從而減少雜散光和陰影，給用戶呈現高對比度的圖像，而不含散光。

關于該發明的其它看點

該顯示系統可能有一個像素陣列，可以產生與圖像相關的圖像光。該顯示系統也可能有一個線性偏振器，來自于像素陣列的圖像光會經過這個部件，之后再穿過四分之一波片。

光學系統可能是一個反射式光學系統，它有一個或多個由玻璃或塑料等透明材料組成的鏡片元件，并具有反射結構。鏡片元件可能包括一個平面凸透鏡元件和一個平面凹透鏡元件。平面凸透鏡可能有凸面和一個相反的平面。平面凹透鏡可能有一個凹面和一個朝向凸透鏡的相反的平面。

平凸透鏡單元的凸面上可以形成部分反射鏡。平凸透鏡的平面表面或平凹透鏡的凹面上可以形成反射偏振。另一個四分之一波片可能位于反射偏振鏡和部分反射鏡之間。

蘋果的專利申請已于 2017 年第一季度提交。考慮到這是一項專利申請，目前該產品上市的時間尚不可知。

來自: 青亭網