专利显示苹果正研发全息成像技术 旨在减轻AR/VR头盔重量

Facebook旗下VR公司发布的Oculus Quest头盔，它采用了典型的显示器加镜头配置

腾讯科技讯 12月13日消息，据外媒报道，最新曝光的专利申请文件显示，苹果公司正致力于研发在光波导和全息图像传输技术，部分原因是为了减轻其未来增强现实（AR）或虚拟现实（VR）头盔的重量和体积。

当前市场上的大多数VR头盔都依赖于距离用户眼睛很近的显示器以及多个镜头。虽然这导致头盔设备的生产成本相对较低，但也带来了很多问题。在美国当地时间周四曝光的专利申请文件中，苹果称这种基于镜头的设置可能存在局限性，“近眼显示器产生的部分视场可能无法从单眼位置看到。”

苹果的担忧源于当前VR设备使用的镜头或小型显示器。光学元件的改变会增加头盔的整体成本，而价格的上涨和头盔的尺寸和重量的增加也会产生连锁效应。

另一个问题是显示器本身，因为它远离面部的设定迫使其他组件和外壳距离用户脸部位置更远，这可能促使面部承受的压力更大。如果显示器可以放在距离脸部更近的地方，并且使用更少或更轻的部件，那么头盔佩戴起来可能更舒服。

在名为“用于显示器的光学系统”的专利申请文件中，苹果建议使用一个波导系统来将光从光学系统传输到用户的眼睛里。这个波导系统取代了显示器，并用于通过重定向的光线将图像投射到用户的眼睛中。

为了辅助波导系统，苹果认为可以使用输入和输出耦合器，其中输入耦合器将光从显示单元重定向到波导，而输出耦合器将光推向眼睛所在的方向。这些生成的图像可以由全息光学元件形成，包括薄全息图、体积全息图和表面浮雕光栅。

苹果专利申请中的配图，描述了显示单元发出的光如何通过波导并反射到用户的眼睛上

苹果的设计机制还可以帮助将“用户视野之外的光线”重新定向或重新分配到用户的眼睛上，方法是使用一个位于显示单元和输入耦合器之间的光重定向元件。

该系统可以使用两个波导（即每个眼睛一个），或两个输入和输出耦合器，但使用一个带有全息元件的波导，用于将光重新定向到正确的眼睛。在这种情况下，光重定向元件也可以使用与输出耦合器的干涉模式不平行的干涉模式，这有助于防止为一只眼睛准备的光被另一只眼睛偶然看到。

苹果每周都要提交大量的专利申请。虽然现有的文件表明了该公司的研究和开发工作的兴趣领域，但并不保证该公司会在未来将这些专利都变成产品或服务。

关于苹果正研发某种形式的AR或VR头盔或智能眼镜的谣言已经流传了一段时间。许多专利文件显示，该公司热衷于开发这一概念。

在9月份一项名为“显示设备”的专利申请中，苹果提议在增强现实头盔中使用“反射式全息组合器”，将数字元素与现实世界相结合。类似于周四的专利，在这个解释中，波导将有助于将光束传输到全息组合器中。

苹果对波导技术似乎特别感兴趣，该公司工程师和关键人员在2019年CES上参观了许多AR波导供应商的展台，该领域的公司包括DigiLens、Lumus、Vuzix和WaveOptics等。苹果还在2018年收购了AR头盔镜头生产商Akoni Holographics，并在2017年收购了AR头盔初创公司Vrvana。

有关智能眼镜“Apple Glasses”的传言称，苹果将推出一款内部称为“T288”的AR设备，它运行该公司自主开发的“rOS”操作系统，使用8K显示屏。据传，一个单独的处理单元会将虚拟图像覆盖在用户视野中的真实物体上。

最新的专利申请中，该技术发明者包括格雷厄姆·麦尔（Graham B. Myhre）、埃里克·汉索特（Eric J. Hansotte）、古林·彭（Guolin Peng）、Hyungryul Choi、Se Baek Oh以及保罗·格辛格-奥斯汀（Paul Gelsinger-Austin）。

其中，麦尔是苹果Display Exploration团队的高级工程经理，他已经申请了许多相关专利，包括“凹式显示器”（Foveated Display）和其他与头戴式显示系统。

汉索特也有Display Exploration高级工程师的头衔，古林·彭是高级光学工程师，Hyungryul Choi是光学工程经理，Se Baek Oh是光学专家，格辛格-奥斯汀是Display Exploration的工程师。（腾讯科技审校/金鹿）