编译/VR陀螺

近日，美国专利商标局正式授予苹果公司一项专利，该专利涉及解决“调节-集合不匹配问题”，该问题可能会导致某些用户出现视疲劳、头痛和/或恶心症状。新的 R1 芯片集成了这一功能。在介绍 Apple Vision Pro 时，苹果技术开发集团副总裁 Mike Rockwell 说道：“传感器和显示器之间的延迟会导致运动不适。苹果公司的全新 R1 处理器以 12 毫秒的速度将新图像串流到显示屏上，几乎消除了延迟现象。R1 可确保体验者感觉体验就发生在眼前。”

苹果公司在其新专利中解释说，在立体系统中，显示给用户的图像可能会欺骗眼睛，使其聚焦在远处，而图像实际上显示在近处。换句话说，与投影图像的焦深相比，眼睛可能试图聚焦在不同的图像平面或焦深上，从而导致眼睛疲劳和/或增加精神压力。

调节-集合不匹配问题是不可取的，因为这可能会分散用户的注意力，或以其他方式影响他们对VR或AR环境的享受和耐力水平（即耐受力）。

苹果公司的授权专利涵盖了AR和/或MR直接视网膜投射器系统的各种实施方案，例如，可以解决头戴式 AR、MR 和 VR 系统中的调节-集合冲突。

专利描述了 AR 头戴式设备（例如，头盔、护目镜或眼镜）的实施方案，这些实施方案可包括或实现 AR 系统的不同技术和组件。

在一些实施例中，AR 头戴设备可包括反射式全息组合器，用于将来自投射器光引擎的光线引导到用户的眼睛中，同时还可传输来自用户环境的光线，从而提供增强的现实视图。

在某些实施方案中，全息组合器可记录一系列点对点全息图；一个投影点与多个全息图互动，将光线投射到多个眼框点上。在某些实施例中，全息图的排列方式使相邻的眼盒点从不同的投射点照射。

在一些实施例中，全息组合器和光引擎可布置成分别投射具有不同视场和分辨率的光场，以优化性能、系统复杂性和效率，从而与眼睛的视觉敏锐度相匹配。在一些实施例中，光引擎可包括中心点投射器和外围投射器，前者通常在较小的中央视场上投射直径较大的光束，后者通常在较宽的视场上投射直径较小的光束。

在一些实施例中，光引擎可包括多个独立光源（如激光二极管、发光二极管等），这些光源可从不同的投射点独立投射，其中中心点投射器和外围投射器分别占据一定比例。

在一些实施例中，光引擎包括两个或多个双轴扫描镜，用于扫描光源；对光源进行适当调制，以生成所需的图像。

在某些实施方案中，光引擎包括一系列带有全息或衍射光栅的光波导，这些光波导可移动光源发出的光，以适当的角度和位置产生光束，照射到扫描镜上；然后，光被导入带有全息膜层的附加光波导，膜层上记录有衍射光栅，以扩大投射器孔径，并将光移动到全息组合器所需的投影位置。

在某些实施方案中，光引擎包括用于每个投射器的透镜，以聚焦发射的光束，这样，一旦光束从全息组合器上反射下来，当进入被摄体的眼睛时，光束基本上会再次被准直。所需的焦面可能会因全息组合镜的散光而变得复杂，但它是组合镜前面的一个曲面。

对于不同的眼盒位置，理想的焦面是不同的，误差可能导致准直输出较低。不过，在某些实施方案中，可以通过减小理想焦面与实际最佳拟合焦面之间误差最大的不同角度的光束直径来弥补这一缺陷，从而通过增加 F 数，进而增加光束的焦深来缓解问题。在某些实施方案中，这些功能可以集成到全息透镜中。

在某些实施例中，可为每个投射点提供主动光束聚焦元件。这可以减少或消除随角度改变光束直径的需要。这还可以使发散到眼睛中的光束与光引擎投射的虚拟物体的假定深度的光束发散相匹配，而不是进行准直。

有了上面介绍的方法和装置，AR 系统可能不需要额外的移动部件或机械活动元件来补偿眼球在眼盒中的位置变化或全息组合器在扫描过程中的光功率变化，这与其他直接视网膜投射器系统相比简化了系统架构。

图源：patentlyapple

苹果公司的专利图 5 展示了一种AR系统，该系统使用反射式全息组合器将光引擎发出的光引导到主体的眼睛中，同时还将环境中的光传输到主体的眼睛中。

苹果公司的专利图 6 展示了一种 AR 头戴式设备，该设备包括一个反射式全息组合器，用于将光引擎发出的光引导到主体的眼睛中，同时还将环境中的光传输到主体的眼睛中。

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苹果专利图 7 展示了 AR 系统的高级组件；图 8 展示了 AR 头显中光引擎的中心点和外围投射器。

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苹果公司的专利图 9 展示了 AR 系统中来自中心点投射器的光束；图 27 展示了 AR 系统中用于中心点投影的拟合聚焦曲线和聚焦元件。

苹果公司的专利图 27 展示了一条最佳拟合聚焦曲线和一个用于 AR 系统中心点投影的聚焦元件。

想要了解更多专利详情，请查阅苹果公司的授权专利 11714284，该专利是 Apple Vision Pro 头显背后的 5000 项专利之一。苹果还在专利权利要求中增加了 20 个技术要点，这些要点都在专利的底部进行了介绍。例如，在新的专利权利要求 4 中，苹果指出：“权利要求 1 的系统，其中中心点光束的视场角为水平 20°×垂直 20°，外围光束的视场角为水平 120°×垂直 74°。”

来源：patentlyapple