蘋果新專利：反折射光學+微型顯示，實現高倍率光學VR頭顯

創建一種緊湊的高倍率光學元件

（映維網 2018年02月09日）美國專利與商標局今天正式公布了蘋果一項在2017年申請的專利，映維網了解到蘋果描述了一款緊湊而舒適的VR頭顯。蘋果專利的標題為「Optical System for Head-mounted Display」。顯然，蘋果重新設計了傳統的光學系統，目標是創建一款更為緊湊的VR頭顯。

蘋果在專利文件中寫道：「如果設計不注意，頭顯可能會變得十分笨重，而且佩戴使用會令人疲憊。頭顯的光學系統可能會採用笨重而巨大的透鏡排列。長時間佩戴搭載這種光學系統的頭顯可能會令用戶感到不舒服。因此，市場渴望優化的頭顯。」

反折射光學系統的一個簡單示例

在深入閱讀蘋果的專利描述後，映維網發現「反折射」光學系統是這一設計的基礎，亦即採用包括反射元件和折射元件（包括不同的偏振元件）來沿著光路操縱光線。

反折射光學元件通常用於望遠鏡和顯微鏡等高放大倍率光學系統，而這種光學元件能夠「摺疊」光路以形成更緊湊的布局。光線在穿過一個典型的透鏡時不再是簡單地彎曲，而是在反折射光學元件中沿著光路來回多次反彈，然後再從另一側出射。

蘋果反折射光學系統的一個圖例。

微型顯示器雖然體積小，但像素密度高。由於其體積緊湊，這十分適用於虛擬現實。然而，微型顯示器同時需要具有高倍率的透鏡。高倍率透鏡通常需要設計成非常粗厚，又或者是採用菲涅耳設計（當前的消費者頭顯十分普遍，但菲涅爾設計同樣存在自身的挑戰）。從專利可以看出，蘋果似乎正在研究用反折射光學元件來創建一種緊湊的高倍率光學元件，以搭配微型顯示器的使用。蘋果專利中提及了微型顯示器，但為了確保專利在法律上能夠覆蓋更大的範圍，文件同時提及了其他類型的顯示器。

專利文件進一步描述了一系列偏振元件的作用，它們會把一定的光線反射回顯示器以被偏振器吸收。蘋果解釋說，這是為了保持對比度，並且避免用戶感知到雜散的光線（不必要/未對準的光線）。

儘管這份專利主要集中在光學元件的光學設計和排列上，但蘋果同樣在描述製造該設計的各種方法上（據說可能會增加系統的耐久性和清晰度）投資了大量的筆墨。

至於專利的其他部分，蘋果同時談及了這種頭顯的可能性，包括把一系列的感測器用於各種追蹤任務。另外，蘋果專門闡釋了攝像頭可以用於檢測環境（以及內向外追蹤）和感知用戶的眼睛位置。對於後者，這很有可能是用於注視點渲染等眼動追蹤任務。

儘管蘋果對AR和VR十分感興趣，蘋果手上拿著一系列尚未應用的相關專利。所以雖說這項專利探討了在頭顯製作上的部分實際細節，但映維網覺得最好還是把這份專利看作是「蘋果可能在考慮這種設計」，而不是說「蘋果正在實施這種設計」。蘋果現在正在日益把AR和VR納入至他們的生態系統中，包括在MacOS中擁抱VR，並且在iOS上推出了ARKit。對於後者，社區中的許多人都猜測這是作為最終蘋果AR頭顯產品上市前的墊腳石。

原文鏈接：https://yivian.com/news/41422.html

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