蘋(píng)果日前在歐洲獲批了一份與光學(xué)系統(tǒng)有關(guān)的專利。更具體地說(shuō)，這份蘋(píng)果專利與頭顯設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)。盡管專利確實(shí)涵蓋了用于觀看影視內(nèi)容和開(kāi)玩VR游戲的傳統(tǒng)頭顯設(shè)備，但文件的大部分筆墨都訴諸于可以實(shí)現(xiàn)混合現(xiàn)實(shí)影像的智能眼鏡身上。
諸如虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)頭顯之類(lèi)的頭戴式設(shè)備是通過(guò)顯示器來(lái)生成圖像，并使用透鏡將其呈現(xiàn)給用戶眼睛。當(dāng)前頭顯相對(duì)笨重，難以穿戴使用比較難受。用于這種設(shè)備的光學(xué)系統(tǒng)同樣巨大且笨重，并且可能無(wú)法進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。搭載這種類(lèi)型光學(xué)系統(tǒng)的頭顯不適合長(zhǎng)時(shí)間穿戴，而蘋(píng)果的發(fā)明則旨在克服這些負(fù)面因素。
蘋(píng)果發(fā)明涉及一種頭戴式顯示設(shè)備，其包括顯示系統(tǒng)和光學(xué)系統(tǒng)。顯示系統(tǒng)可以包含產(chǎn)生圖像的顯示器。
定位器可以相對(duì)于用戶眼睛移動(dòng)顯示器，并可用于調(diào)整顯示器的水平間隔以適應(yīng)不同用戶瞳孔間距離的差異。另外，定位器可以調(diào)整垂直顯示位置以適應(yīng)不同用戶的面部解剖結(jié)構(gòu)差異，并能夠用于調(diào)整眼睛-顯示器間距以改變焦點(diǎn)。
光學(xué)系統(tǒng)可包括可調(diào)透鏡，如可調(diào)諧柱狀液晶透鏡。用戶可通過(guò)透鏡感知顯示器。光學(xué)系統(tǒng)可以包括結(jié)合可調(diào)諧柱狀透鏡使用的固定球面透鏡。
頭顯可以集成傳感器以測(cè)量用戶眼睛的屈光不正。系統(tǒng)通過(guò)相對(duì)于用戶眼睛位置調(diào)整顯示位置，和/或根據(jù)顯示器內(nèi)容和眼睛屈光不正數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整透鏡設(shè)置，從而增強(qiáng)觀影舒適度。
傳感器可以包括波導(dǎo)和體三維全息圖，以及用于采集從用戶眼睛視網(wǎng)膜反射光線的攝像頭。
系統(tǒng)可以通過(guò)調(diào)整透鏡和/或調(diào)整顯示器位置來(lái)校正諸如遠(yuǎn)視，近視和散光之類(lèi)的屈光不正。
頭顯可用于虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。例如，用戶佩戴的一對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯可用于向用戶提供虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容。如圖1所示，諸如虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯這樣的頭戴式設(shè)備可用于向用戶提供虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容。
如圖1所示，頭戴式顯示器#10可以包括生成影像的顯示系統(tǒng)#40，并且可以搭載光學(xué)系統(tǒng)#20，用戶(參見(jiàn)眼睛#46)可以通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)#20瀏覽朝方向#48查看顯示系統(tǒng)生成的圖像。
顯示系統(tǒng)可以基于液晶顯示器，有機(jī)發(fā)光二極管顯示器，搭載晶體半導(dǎo)體發(fā)光二極管裸片陣列的顯示器，硅上液晶顯示器，微機(jī)電系統(tǒng)顯示器，和/或基于其他顯示技術(shù)的顯示器。對(duì)于用戶的左眼和右眼，系統(tǒng)#40中可以包括單獨(dú)的左和右顯示器，或者橫跨雙眼的單個(gè)顯示器。
設(shè)備可以通過(guò)控制電路#42，和/或頭顯外部的控制電路來(lái)提供視覺(jué)內(nèi)容。
控制電路可以包括存儲(chǔ)器，例如硬盤(pán)存儲(chǔ)器，易失性和非易失性存儲(chǔ)器，用于形成固態(tài)驅(qū)動(dòng)器的電可編程存儲(chǔ)器，以及其他存儲(chǔ)器。它還可以包括一個(gè)或多個(gè)微處理器，微控制器，數(shù)字信號(hào)處理器，圖形處理器，基帶處理器，專用集成電路和其他處理電路。
控制電路中的通信電路可用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)(例如，無(wú)線和/或通過(guò)有線路徑)。它還可以通過(guò)顯示系統(tǒng)來(lái)顯示內(nèi)容，如虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容，用于電影或其他媒體的預(yù)錄制視頻，或其他圖像。
接下來(lái)，圖1中的輸入輸出設(shè)備#44可以耦合到控制電路，并可以用于采集來(lái)自用戶的用戶輸入，對(duì)頭顯設(shè)備周?chē)h(huán)境進(jìn)行測(cè)量，向用戶提供輸出，和/或被作為外部電子設(shè)備提供輸出。輸入輸出設(shè)備可以包括按鈕，鍵盤(pán)，鍵盤(pán)鍵，觸摸傳感器，顯示器，觸摸屏顯示器，麥克風(fēng)，揚(yáng)聲器，用于向用戶提供視覺(jué)輸出的發(fā)光二極管，以及傳感器(如磁傳感器，加速度計(jì)，陀螺儀，接近傳感器，電容式觸摸傳感器，應(yīng)變儀，氣體傳感器，壓力傳感器，環(huán)境光傳感器等)。
如果需要，輸入輸出設(shè)備可以包括測(cè)量用戶眼睛特征的感測(cè)系統(tǒng)。例如，Shack-Hartmann波前傳感器等波前傳感器，Tscherning傳感器或射線追蹤傳感器可用于測(cè)量用戶眼睛中的屈光誤差，例如散光，遠(yuǎn)視和近視。
設(shè)備輸入同時(shí)可以包括用于捕捉用戶周?chē)h(huán)境的攝像頭。
圖2中的設(shè)備形狀可以是眼鏡框架形狀，可以是頭顯形狀，或者是允許用戶穿戴在頭部的任何合適形狀。
頭顯外殼可以由塑料，金屬，纖維復(fù)合材料組成，如碳纖維材料，木材等其他天然材料，玻璃，以及其他材料。
對(duì)于上圖6B，非球面透鏡77A正在準(zhǔn)直來(lái)自LED光源#73的光線#74。
如圖6C所示，準(zhǔn)直光學(xué)組件#71可僅包括LED#73和復(fù)合拋物面聚光器#77B。通過(guò)放置在空心拋物面鏡#77C的焦點(diǎn)位置，準(zhǔn)直光學(xué)組件可以采集和準(zhǔn)直光線#74。
如圖6D所示，組件#71可包含透鏡陣列#77C和聚光透鏡#79。
諸如體三維全息圖或其他全息耦合器的輸入和輸出耦合器可用于將光線耦合到或耦合出圖6A中的波導(dǎo)端部。耦合器存在方向性，意味著光線可以在一個(gè)方向上進(jìn)入體三維全息圖。
蘋(píng)果在專利文件中指出：“用戶輸入包括醫(yī)學(xué)鏡片，而控制電路配置為根據(jù)醫(yī)學(xué)鏡片調(diào)整顯示器與定位器的位置。”
蘋(píng)果專利申請(qǐng)最初于2018年5月提交，并于2018年11月22日在歐洲發(fā)布。考慮到這是一項(xiàng)專利申請(qǐng)，目前尚未知道這項(xiàng)技術(shù)將于何時(shí)登陸市場(chǎng)。
