苹果获新AR/VR头显专利 透露大量技术、组件信息

　　2018年09月17日，苹果在欧洲申请的显示器专利已于日前正式通过，这是一款用于支持AR，VR和全息内容的头显。苹果表示，透镜可调，而且头显将能够通过Siri进行控制。

　　专利的范围：苹果头显系统发明的范围同时包含便携式消费者电子设备(如蜂窝手机和平板电脑等可穿戴设备等);驾驶舱和车辆等载具的平视显示器;基于显示器的设备(如投影仪和电视等)。诸如这样的设备可以包括显示器和其他光学组件。系统将支持并向设备提供混合现实(虚拟现实和/或增强现实)内容。

　　专利背景：头显可用于显示虚拟现实和增强现实内容。显示增强现实内容的头显可以在现实世界对象上叠加计算机生成的图像。显示器和光学系统可用于创建图像，并将其呈现给用户。

　　但需要注意的是，用于显示内容的组件可能不美观和笨重，同时无法实现理想的光学性能。

　　诸如头显这样的电子设备可以包含产生图像的显示系统。搭载一个或多个波导，以及输入和输出耦合器系统的光学系统可用于将图像分发给用户。

　　显示系统可以包含一个或多个像素阵列，如硅上液晶像素阵列。来自显示系统的图像可以通过一个输入耦合器系统耦合至一个或多个波导，并且可以使用输出耦合器系统在多个图像平面中耦合出波导。

　　输入和输出耦合器系统可以包含单个耦合器，耦合器堆叠，以及耦合器的平铺阵列。耦合器可以是薄平面体三维全息图或其他光学耦合器。

　　诸如波长复用，偏振复用，时分复用等复用技术用于在多个图像平面上向用户呈现图像。

　　头显#10可以包括输入输出电路#52，而后者可用于支持头显接受外部设备的数据(如计算机或其他便携式设备)，并允许用户为头显提供用户输入。电路#52中的输出组件可支持头显向用户提供输出，并可以用于与外部电子设备通信。

　　输入-输出电路#52中的摄像头或其他设备可以面向用户眼睛，并且可以追踪用户的注视点。传感器#70可包括位置和运动传感器(如陀螺仪;加速度计;和/或用于监控头显#10位置，方向和移动的其他装置;卫星导航系统电路等)。

　　例如，传感器#70，控制电路#50可以监控用户头部相对于周围环境的当前方向。另外，传感器同时可以监控用户头部的移动。

　　如图2所示的支撑结构#16可配置为一副眼镜的框架(如左右镜腿和其他构件);可配置为头显形式;可配置为眼镜形式;或配置为其他头戴形式。

　　光学系统可配置为在不同图像平面#94(如与用户#90不同相应距离处的虚拟图像位置)中显示来自显示器#26的不同图像。这允许远距离对象呈现在远处的图像平面中(参见图像平面#94D)，并且允许近距离对象呈现在近距离图像平面(参见图像平面#94N)，从而为用户提供三维图像内容。

　　然而，其他对象可以呈现在中间位置的图像平面。通过在远处图像平面中显示远处对象，并且在近处图像平面中显示近处对象，系统可以向用户自然地显示三维图像，同时最小化眼睛疲劳和不适感。

　　全息系统：苹果专利图6显示了一个光学系统的横截面侧视图，其包含波导，横向相邻(平铺)像素阵列，以及相关的全息输入耦合器和堆叠全息输出耦合器。每个耦合器响应不同取向角范围的光线，从而在多个图像平面呈现图像。

　　可调透镜：专利图13说明了包含可调透镜，波导，以及用于在多个图像平面中呈现图像输入和输出耦合器的光学系统。

　　传感器：苹果指出，头显将包括力传感器，温度传感器，触摸传感器，电容式接近传感器，基于光的接近传感器，其他接近传感器，应变仪，气体传感器，压力传感器，湿度传感器，磁传感器等等。

　　音频组件：音频组件可包括用于收集语音命令和其他音频输入的麦克风，以及用于提供音频输出的扬声器(如耳塞和骨导扬声器)。

　　触觉：输入-输出设备可以包括触觉输出设备(如振动组件)，发光二极管和其他光源，以及其他输出组件。

　　无线通信：电路可以包括有线和无线通信电路，其支持头显与外部设备进行通信，并且允许信号在头显中不同位置处的组件(电路)之间实现传送。

　　苹果专利最初在2018年Q1季度向欧洲方面的专利局提交，并于日前正式通过。