苹果公布带几何相位透镜系统的AR头显专利 可精确融合真实世界和虚拟世界内容

上周四，美国专利商标局公布了一份来自苹果的专利申请，涉及采用光学系统的AR显示屏，该系统通过可调镜头准确地将显示屏和现实世界的内容融合在一起。虽然这项发明的主要用途与一种混合现实头盔有关，但苹果表示，这种系统应用广泛，从汽车挡风玻璃的平视显示器到下一代隐形眼镜，都有其施展空间。

在第一次描述要解决的问题时，苹果指出，可穿戴电子设备，如头戴式设备，可能包括显示电脑生成的内容，覆盖在现实世界的内容。一个光学系统被用来合并真实世界的内容和显示内容。

在为融合真实世界和显示内容提供令人满意的光学系统方面可能会出现挑战。如果不注意，光学质量和其它性能特征可能会出现问题。

苹果的发明涉及一种带有光学系统显示器的头戴设备，用户可以通过它在眼框中看到现实世界的物体。在操作期间，光学系统可能被用来合并真实世界的图像与真实世界的物体显示图像。

一种显示器可产生以帧为单位的图象。不同的对象可以在交替的图像帧中显示。光学系统可与交替图像帧同步调整，以显示不同焦平面上的不同物体。

使用分时复用、偏振复用和/或用于将来自真实世界物体的光与来自显示器的光结合的其他安排，真实世界的内容可以与显示内容合并。

下图1是一款头戴式显示设备的原理图；图2是描述了头戴装置的俯视图；图3A和3B是具有时间交错和可调透镜的光学系统横截面图。

大量的传感器

上面图1的输入-输出电路# 22可能包括传感器，其中可能包括，例如，三维传感器(三维图像传感器，如结构光传感器，发射光束和使用二维数字图像传感器收集图像数据的三维图像，当目标被光束照亮时产生的光点；双目三维图像传感器，在双目成像装置中使用两个或多个照相机收集三维图像；三维激光雷达(光探测和测距)传感器；三维射频传感器，或其他收集三维图像数据的传感器)、相机(例如，红外和/或可见光数字图像传感器)、目光跟踪传感器(例如，一个基于图像传感器的凝视跟踪系统，如果需要，一个光源发出一束或多束光线，在用户的眼睛反射后，使用图像传感器跟踪)、触摸传感器、按钮、电容式接近传感器、基于光的(光学)接近传感器、其他接近传感器、力传感器，以及传感器(如基于开关的接触传感器、气体传感器、压力传感器、湿度传感器、磁传感器、音频传感器(麦克风)、环境光传感器、麦克风收集语音命令和其他音频输入)，用于收集运动、位置和/或方向信息的传感器(例如，加速度计、陀螺仪、罗盘和/或包括所有这些传感器或其中一两个传感器子集的惯性测量单元)，确定其他设备位置的射频传感器(以及这些设备相对于设备10的相对位置)和/或其他传感器。

苹果表示，尽管这项发明是基于HMD设备，但可以适用于其它未来设备，如基于投射系统、头戴式显示器、汽车挡风玻璃、窗户、显示屏呈现透镜设计放在一个人的眼睛(例如，类似于隐形眼镜)、耳机、扬声器阵列、输入系统(例如，可穿戴或手持控制器(带或不带触觉反馈)、智能手机、平板电脑和台式机/笔记本电脑。头戴系统可以具有一个或多个扬声器和集成的不透明显示屏。

虽然这项专利一般认为是智能眼镜的另一项应用，但等镜头系统小型化时，还需要一段时间。该专利申请号为20210048674，考虑到这是一项专利申请，目前还不清楚这种产品何时上市。