編譯/VR陀螺

今天，美國專利商標(biāo)局公布了蘋果公司的一項(xiàng)專利申請，該專利涉及光學(xué)系統(tǒng)，特別是涉及用于混合現(xiàn)實(shí)頭戴式顯示設(shè)備（HMD）或未來智能眼鏡中顯示的光學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)最值得注意的是使用了角度選擇傳輸濾波器（ASTF）。

蘋果公司的專利涉及一種電子設(shè)備，如頭戴式設(shè)備，可以有一個或多個近眼顯示器，從而為用戶產(chǎn)生圖像。頭戴式設(shè)備可以是一個虛擬現(xiàn)實(shí)頭顯，也可以是一副增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡，允許用戶同時觀看計(jì)算機(jī)生成的圖像和周圍環(huán)境中真實(shí)世界的物體。

近眼顯示器可以包括具有發(fā)光像素陣列的發(fā)光顯示面板。發(fā)出的光可以沿著發(fā)光顯示面板向眼盒延伸的光路傳播，可以在光路上插入波導(dǎo)。輸入耦合器可以將光耦合到波導(dǎo)中，輸出耦合器則可以將光耦合出波導(dǎo)并朝向眼盒發(fā)射，成像光學(xué)器件可將光引向輸入耦合器。棱鏡可將來自發(fā)光顯示面板的光引向成像光學(xué)器件，還可以結(jié)合來自多個發(fā)光顯示面板的光。

角度選擇透射濾波器（ASTF）可以在一個或多個位置插在光路上。例如，ASTF可以插在一個或多個發(fā)光顯示板和棱鏡之間、棱鏡和成像光學(xué)器件之間、成像光學(xué)器件和輸入耦合器之間，或在波導(dǎo)內(nèi)。

ASTF 可以過濾作為角度函數(shù)的發(fā)射光以產(chǎn)生過濾光。例如，ASTF可以沿光路傳輸?shù)谝徊糠值陌l(fā)射光（例如，作為過濾后的光），并可以將第二部分的發(fā)射光重新定向到光路之外。發(fā)射光的第一部分可以跨越相對接近于ASTF的法線軸的第一組入射角。發(fā)射光的第二部分可以是高角度光，其能夠跨越比發(fā)射光的第一部分更遠(yuǎn)離法線軸的第二組入射角。

蘋果公司的專利圖1是一個具有顯示屏的說明性系統(tǒng)的圖。系統(tǒng)#10可包括輸入-輸出電路，如輸入-輸出設(shè)備#12。輸入-輸出設(shè)備可用于允許系統(tǒng)從外部設(shè)備（例如，臺式計(jì)算機(jī)、便攜式設(shè)備，如手持設(shè)備或筆記本電腦，或其他電氣設(shè)備）接收數(shù)據(jù)，并允許用戶向頭戴式設(shè)備提供用戶輸入。

圖源：patentlyapple

輸入-輸出裝置也可用于收集系統(tǒng)和HMD運(yùn)行環(huán)境的信息。輸出部件可允許系統(tǒng)和設(shè)備向用戶提供輸出，并可用于與外部電氣設(shè)備進(jìn)行通信。

輸入-輸出設(shè)備可以包括傳感器和其他組件#18，例如圖像傳感器，用于收集現(xiàn)實(shí)世界物體的圖像，這些圖像與HMD中的虛擬物體以數(shù)字方式合并在一起。

在一個合適的安排中，組件#18可以包括注視點(diǎn)跟蹤傳感器，該傳感器在眼框（#24）處收集來自用戶眼睛的注視圖像數(shù)據(jù)以實(shí)時跟蹤用戶的注視方向。作為一個例子，注視點(diǎn)跟蹤傳感器可以包括紅外或其他光發(fā)射器，向眼盒發(fā)射紅外光或其他光，以及圖像傳感器，感應(yīng)用戶眼睛反射的紅外或其他光（例如，感應(yīng)到的光可以識別用戶眼睛的注視點(diǎn)方向）。

蘋果公司的專利圖2是一個用于顯示器的說明性光學(xué)系統(tǒng)的俯視圖，該系統(tǒng)具有一個帶有輸入耦合器和輸出耦合器的波導(dǎo)。

圖源：patentlyapple

如果需要，波導(dǎo)（#26）還可以包括一層或多層全息記錄介質(zhì)（有時被稱為全息介質(zhì)、光柵介質(zhì)或衍射光柵介質(zhì)），在其上記錄一個或多個衍射光柵。

全息記錄可以作為光敏光學(xué)材料（如全息媒體）內(nèi)的光學(xué)干涉圖案（例如，不同折射率的交替區(qū)域）存儲。光學(xué)干涉圖案可以創(chuàng)造一個全息相位光柵，當(dāng)用給定的光源照射時，衍射出的光線可以創(chuàng)造一個全息記錄的三維重建。

蘋果公司指出，上述圖3中的光路#40還可以包括一個角度選擇傳輸濾波器，如角度選擇傳輸濾波器（ASTF）#44。ASTF可以在發(fā)光顯示面板#42和眼盒#24（圖2）之間的光路中進(jìn)行光學(xué)干預(yù)。

關(guān)于更多的技術(shù)細(xì)節(jié)，請查看蘋果公司的專利申請2021407610?？紤]到這是一項(xiàng)專利申請，目前還不清楚這種產(chǎn)品的上市時間。

專利申請中列出的幾位發(fā)明人包括蘋果研究經(jīng)理Vikrant Bhakta博士、高級顯示孵化工程師Guolin Peng博士、工程經(jīng)理（曾任麻省理工學(xué)院研究助理）Johnny (Hyungryul) Choi。

來源：patentlyapple