AR/VR头显光学专利曝光，苹果即将入局？

今天，美国专利商标局公布了苹果公司的一项专利申请。该申请涉及光学系统，更具体地说，涉及用于头显的光学系统。在提到AR时，该申请表示本专利主要应用于VR。该头显系统用于观看VR内容、电影以及包括使用Voxel技术的电影和游戏的专业内容。苹果首席执行官在英国接受采访时表示，AR眼镜是一种很好的选择，但这种说法不适用于VR头显。

苹果在申请文件中指出，VR眼镜之类的头显是通过镜头为用户呈现图像。VR头显需要2个显示器，以分别为用户的两只眼睛呈现图像。只有当两个显示器被放在两只眼睛之间的合适位置时，才可以为用户呈现VR内容。

如果不注意的话，VR头显可能会很笨重而且不易佩戴。VR头显上的光学系统可能会使用这种笨重的镜头安排。长时间佩戴这种笨重的VR头显可能引起不适。苹果的发明的专利旨在克服这些系统所带来的这些负面影响。

VR和AR系统都可能会用到头显。例如，戴在用户头部上的一对VR眼镜可向用户提供VR内容。

图片FIG.1为大家展示了苹果的专利的工作原理。#10部件(VR眼镜，即头显)包括了一个显示系统，也就是图中的#40。#40部件可以呈现内容图像，并且通过#20光学部件实现VR效果。用户(他们的眼睛#46)可以通过图片中的#48箭头来决定观看的方向。

苹果的FIG.1还显示，通过控制电路#42可以使用显示系统来显示视觉内容，如VR内容，并且为电影或其他媒体预先录制的视频或图像。

上面图1中提到的输入输出设备# 44可以耦合到控制电路# 42。输入-输出设备可用于收集来自用户的输入信息，以及测量眼镜#10周围的环境，可以用于向用户提供输出或者是向外部电子设备提供输出。输入输出设备可以包括按钮，操纵杆、小键盘、键盘键、触摸传感器、追踪板、显示器、触摸屏显示器，麦克风、扬声器、用于向用户提供视觉输出的发光二极管、传感器(例如力传感器、温度传感器、磁传感器、加速度计、陀螺仪和/或用于测量眼镜的方向、位置和/或移动、临近检测传感器、电容式触摸传感器、应变仪、气体传感器、压力传感器、环境光传感器和/或其它传感器)。如果需要，输入输出设备可以包括一个或多个相机(例如，用于捕获用户周围图像的相机、用于通过观察眼睛和/或其它相机凝视方向的检测操作)。

上面提到的苹果专利图2是眼镜#10的横截面侧视图，展示了#12这样的头显支撑结构是如何支撑光学系统#20和显示系统#40的。该外壳的形状可以是一副眼镜框架或类似结构，也可以是头盔的形状，或者护目镜的形状，也可以是能让外壳戴在使用者头部的任何合适的形状。

壳体可以由塑料、金属、纤维复合材料形成，例如碳纤维材料、木材和其它天然材料、玻璃、其它材料和/或这些材料中的两种或多种的组合。

显示系统和眼镜的光学部件也可以是轻巧和紧凑的。比如，光学系统可以以折反射透镜为基础。

苹果的专利图8和9分别是柱面透镜元件的顶视图和侧视图。

苹果指出到，在装配光学系统的过程中，四分之一波胶片的平面薄片可以被放置在镜片#32和#26部件之间，且其任何一侧的四分之一波胶片都有光学胶粘剂。

镜头部件可能会被迫放在一起以分配胶粘剂和在轴Y(一个Y轴平行于轴)弯曲四分之一波胶片。弯曲柱状表面S6和S7能减少镜片的厚度。

在表面S6和S7上使用弯曲柱状能够让镜片的厚度更加均匀，从而提高镜片的可塑性。

在注塑镜片元件成型时，模具腔内厚度的均匀性可以帮助改善熔融塑料的流动均匀性，让其注入模具腔内的熔体前流。在成型过程中，均匀流动对于防止流体滞留在成型镜片中是很重要的，尤其是当镜片的边缘比中心的更厚时。

更均匀的流动也可以让成型镜片部件的双折射更低。对于反射光系统，镜片的低双折射有助于保持对图像光偏振状态的控制，从而减少杂散光和阴影，给用户呈现高对比度的图像，而不含散光。

关于该发明的其它看点

该显示系统可能有一个像素阵列，可以产生与图像相关的图像光。该显示系统也可能有一个线性偏振器，来自于像素阵列的图像光会经过这个部件，之后再穿过四分之一波片。

光学系统可能是一个反射式光学系统，它有一个或多个由玻璃或塑料等透明材料组成的镜片元件，并具有反射结构。镜片元件可能包括一个平面凸透镜元件和一个平面凹透镜元件。平面凸透镜可能有凸面和一个相反的平面。平面凹透镜可能有一个凹面和一个朝向凸透镜的相反的平面。

平凸透镜单元的凸面上可以形成部分反射镜。平凸透镜的平面表面或平凹透镜的凹面上可以形成反射偏振。另一个四分之一波片可能位于反射偏振镜和部分反射镜之间。

苹果的专利申请已于2017年第一季度提交。考虑到这是一项专利申请，目前该产品上市的时间尚不可知。