AR/VR頭顯光學專利曝光，蘋果即將入局？

[天啦嚕，等了半天終於要來了！]

綠蓑衣 ︱撰文

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，涉及用於頭顯的光學系統。在提到AR時，該申請表示本專利主要應用於VR。該頭顯系統用於觀看VR內容、電影以及包括使用Voxel技術的電影和遊戲的專業內容。蘋果首席執行官在英國接受採訪時表示，AR眼鏡是一種很好的選擇，但這種說法不適用於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，以分別為用戶的兩隻眼睛呈現圖像。只有當兩個顯示器被放在兩隻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，並且通過#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，並且為電影或其他媒體預先錄製的視頻或圖像。

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-輸出設備可用於收集來自用戶的輸入信息，以及測量眼鏡#10周圍的環境，可以用於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、觸摸感測器、追蹤板、顯示器、觸摸屏顯示器，麥克風、揚聲器、用於向用戶提供視覺輸出的發光二極體、感測器(例如力感測器、溫度感測器、磁感測器、加速度計、陀螺儀和/或用於測量眼鏡的方向、位置和/或移動、臨近檢測感測器、電容式觸摸感測器、應變儀、氣體感測器、壓力感測器、環境光感測器和/或其它感測器)。如果需要，輸入輸出設備可以包括一個或多個相機(例如，用於捕獲用戶周圍圖像的相機、用於通過觀察眼睛和/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、纖維複合材料形成，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軸平行於軸)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，均勻流動對於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。對於反射光系統，鏡片的低雙折射有助於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。

關於該發明的其它看點

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，來自於像素陣列的圖像光會經過這個部件，之後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，並具有反射結構。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於反射偏振鏡和部分反射鏡之間。

蘋果的專利申請已於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。

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