蘋果最新 AR 專利分析，光波導技術跑不了

本文由靈犀 AR 投稿

蘋果在 AR 領域深度布局已經不是什麼新鮮事了，庫克曾多次公開提到，AR 是一項最為基礎且具有變革意義的技術，並表示將建立全球最大的 AR 平台。

然而，蘋果一向對自己的新技術、新產品守口如瓶，能夠讓外界了解到的公開消息甚少，這其中，與產品形態最為相關的光學技術自然備受關注。不過，在大家不斷的猜測中，蘋果 AR 產品究竟採用哪種方案，似乎已經有了答案。

我們從蘋果近期曝光的一篇名為 Optical System for Displays 的 PCT 發明專利中捕捉到了一些非常有價值的信息，加之 2017 年底由蘋果主要供應商之一 廣達電腦透露，廣達正在為重要客戶開發基於光波導技術的 AR 設備，據此推測，蘋果 AR 核心光學技術直指光波導方案。

專利摘要附圖 FIG.2B 如上，摘要部分這樣說：一個電子設備，包括一個把圖像顯示到用戶眼前的顯示系統。顯示系統包括圖像顯示單元和把光線偏折射向人眼的光學系統。這個光學系統包括一片波導上的耦入部分和耦出部分。耦入部分從圖像顯示單元將光線打入波導傳輸，耦出部分偏轉光線方向朝向用戶的眼睛。另外還有光線偏折裝置可以把超出用戶視野範圍的光線偏折朝向用戶的眼睛。

專利所用的語言通常翻譯出來都顯得生硬，但其實是專利本身對語言描述無歧義的要求所致。而這些描述用人話來講就是：我們做了一種波導方案的 AR 顯示模組。

進而看後面的專利說明書，還是我們常見的波導方案的描述方式，區別於 FIG.2B 的表面工藝，FIG.2A 展示的是內嵌工藝的耦入耦出分塊。圖形顯示 36 的畫面光線通過透鏡（組）34 變換後，輸入到耦入部分 30 中，經過耦入部分的偏折，進而在波導片中摺疊傳播，最終經過耦出部分 32 的再次偏折進入人眼 16.

從正面看，它是這樣的一塊鏡片：

這些其實都是我們常見的波導方案描述，但只有這些的話，專利是不具有創造性的，接下來便是蘋果在這篇專利中的創新點：在常見方案基礎上添加一定結構的波導裝置，讓經過波導的光線能更多地進入人眼，提高光線的利用率：

考慮到耦出部分的光線範圍通常都大於人眼 16 的區域，如圖 FIG.5（波導片耦出側視圖）的光線 38 和 38』很明顯都無法進入人眼 16，造成了光線的效率損失，因此便添加了另一片波導片 46（FIG.6 所示），專門用於把即將射出人眼可視範圍的光線 44 提前平移到 38』的位置（FIG.6 和 FIG.7 所示），經過平移的光線便能很容易地進入人眼 16.

除了像 FIG.6 中所示，在耦入部分設計光線平移裝置以外，也可以把光線平移的裝置放在耦入和耦出之間的波導傳輸過程中或者耦出部分中。

在常見的光波導 AR 技術中，我們通常會把輸出光線的範圍擴大（用專業的話講就是擴大出瞳範圍），讓用戶能在較大範圍內都很方便地觀察到鏡片所顯示的內容，但在能量上便會有一定的損失。

而蘋果的這種方法雖然可以提高顯示光能利用效率，但是縮小的出瞳更需要其他方面更多技術的支持，就比如半年前收購的 SensoMotoric 的眼球追蹤技術，到此我們更清楚了蘋果下的這盤大棋的路數。

發明專利是方法的描述，具體的實現還需要工藝支持。對於光這種看得見摸不著的東西，越是輕而易舉的方法，越需要更複雜的工藝去擺布這些每秒 30 萬公里的不羈靈魂。

關於蘋果 AR 產品的核心光學方案將採用光波導技術這件事，我們也是基於對蘋果 2015 年來在 AR 領域各方面的布局來分析推測。但可以確定的是，技術的進步總是通過突然的重大飛躍而實現，2018 年將成為 AR 行業超快速發展突破的一年，未來已來。

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