編譯/VR陀螺
近日,美國專利商標局公布了蘋果公司的一項授權專利,該專利揭示了一種非常適合增強現(xiàn)實頭戴式設備的獨特透鏡系統(tǒng)設計,其中包括一種帶有 "Lenslets "的新透鏡系統(tǒng)。
蘋果公司在其專利背景中指出,增強現(xiàn)實(AR)或混合現(xiàn)實(MR)系統(tǒng)將虛擬圖像合并到現(xiàn)實世界的視圖中。在AR頭戴式設備(HMD)中,虛擬內容通過位于眼睛附近的圖像投影系統(tǒng)顯示。真實世界的內容可以使用 "光學see-through "透鏡設計直接觀看,也可以使用 "視頻see-through "的場景相機進行數字渲染。
目前的視頻透視HMD存在現(xiàn)實世界的視角偏移問題,因為場景相機通常安裝在用戶眼睛的前方、上方和/或側面。
與用戶的眼睛相比,放置在眼睛側面的場景相機會造成瞳孔間距離(IPD)的不匹配。因此,用戶可能會出現(xiàn)復視、視力模糊、頭暈、頭痛、惡心和疲勞等癥狀。這種不匹配也會導致用戶無法對物體的距離和比例產生正確感知。置于眼睛上方或前方的場景相機可以創(chuàng)造出一種視角,并將其轉化為夸張的頭部運動,或不正確的運動視差。這些影響也會給用戶帶來不適,而這正是蘋果公司授予專利所要解決的問題。
蘋果公司授予的專利描述了一種新穎的透鏡系統(tǒng),其入瞳位置與眼睛的光學系統(tǒng)入瞳位置匹配或接近匹配。
專利所述的透鏡系統(tǒng)比傳統(tǒng)的透鏡系統(tǒng)要薄得多,因此非常適合于頭戴式設備(HMD)的應用。該系統(tǒng)的薄度是通過使用一個相機元件陣列實現(xiàn)的。
每個相機元件包含被稱為 "小透鏡"的相機光學元件和一個傳感器(例如,傳感器可以是圖像傳感器或深度傳感器),其中小透鏡可以包括一個或多個透鏡(例如復合透鏡)。
單獨的相機元件可以被安排使得它們的光軸在眼睛的入瞳位置處或在附近相交。此外,每個相機元件的視場(FOV)對應于一個大FOV的一個小扇區(qū)。相鄰相機元件的視場可以不重疊或略微重疊,這樣就可以通過連接各個相機元件的圖像形成廣角圖像。
圖源:patentlyapple
蘋果公司的專利圖2說明了一個相機系統(tǒng),其各個元素沿球面排列。
雖然根據本公開內容的相機系統(tǒng)不限于用于頭戴式設備(HMD),但它們在HMD中可能特別有用,因為它們可以被制造得比傳統(tǒng)的HMD系統(tǒng)更薄且體積更小。蘋果公司的專利圖6A說明了根據一個或多個實施例的增強現(xiàn)實(AR)HMD系統(tǒng)#600包括沿球形表面排列的用于每只眼睛(如605L和605R)的多個相機元件(用成形元件表示)、一個或多個顯示元件(#610L和#610R)、一個或多個模塊(#615L和#615R)以及結構#620,其他元件可以固定在其上并可以安裝在用戶的頭部。雖然每只眼睛只有五個相機元件,但根據設備的預期用途和目標視場角,在任何特定的實施中都可以使用更多或更少的相機元件。
蘋果公司的專利圖6B是另一個實施方案AR-HMD系統(tǒng)#625,其光學和電子系統(tǒng)(6051,6101,和模塊615)貼在結構(#630)上,只用于單眼。在圖示的系統(tǒng)中,顯示了電子模塊#6151和#615R,盡管這兩個模塊可能都不是必需的。
想了解更多關于這項專利的細節(jié),可查閱蘋果的授權專利11,143,865。
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