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蘋果新專利曝光:未來VR/AR頭顯或將配備直接視網膜投影儀系統

來源:VR陀螺 更新日期:2021-10-28 作者:佚名

    美國專利商標局正式授予蘋果公司一項專利,該專利涉及一種VR頭顯和/或智能眼鏡,使用直接視網膜投影儀系統來解決會聚-適應沖突。蘋果公司在這方面的工作已經有幾年了,早在2021年9月,蘋果就獲得了與這個項目有關的另一項專利。蘋果公司最早的一項涉及直接視網膜投影儀的深度專利申請可以追溯到2019年9月,今天的專利增加了這個直接視網膜投影儀的工作內容。

    在蘋果的專利背景中,他們指出,傳統的虛擬現實和增強現實系統可能會出現會聚-適應不匹配問題,導致眼疲勞、頭痛和/或惡心的癥狀出現。當VR或AR系統生成的場景內容與大腦基于用戶兩只眼睛的立體會聚所預期的深度不匹配時,就會出現適應性會聚失配。

    例如,在一個立體系統中,顯示給用戶的圖像可能會欺騙用戶的眼睛,使其在較遠的距離上聚焦,而實際顯示的圖像是在較近的距離上。換句話說,眼睛可能試圖聚焦在與投影圖像的焦點深度不同的圖像平面或焦點深度上,從而導致眼睛疲勞和/或增加精神壓力。

    會聚-適應不匹配問題是不可取的,這種問題的出現可能會分散用戶的注意力,或以其他方式減弱他們對VR或AR環境的享受和耐力水平(即容忍度)。

    蘋果公司的授權專利涵蓋了提供VR或AR系統的方法和裝置的各種實施方案。 描述了直接視網膜投影儀的實施方案,例如可以解決頭戴式AR和VR系統中的會聚-適應沖突。專利描述了一個VR或AR頭顯系統,它可以包括或實現直接視網膜投影儀的不同技術和組件。

    專利描述了與直接視網膜投影儀系統有關的注視追蹤組件或系統的實施方案,該系統追蹤主體瞳孔的位置并自動調整由該系統的投影儀組件產生的掃描光場的投影,以便來自投影儀的掃描光場進入主體的瞳孔。

    在注視追蹤組件的一些實施方案中,一個光源(例如,一個紅外LED)投射出一束紅外光。一個或多個分光器有助于確保紅外光束與直接視網膜投影儀系統的投影儀組件產生的掃描光場中心大致相同。

    投射光和紅外光束在到達用戶的眼睛之前,都會從二維掃描鏡和弧形橢圓體鏡上反射。進入眼睛瞳孔的一部分紅外光束從視網膜上反射,并再次從瞳孔中出現(形成一個"明亮的瞳孔")。返回的紅外光束從弧形橢圓鏡、二維掃描鏡和分光器上反射下來,到達位置傳感檢測器(PSD),例如四象限單元技術PSD(也稱為四單元PSD)。

    設備有一個控制回路調整二維掃描鏡,使返回的紅外光束基本上集中在PSD上。這樣一來,二維掃描鏡被正確定位,使來自投影儀的掃描光場進入主體的瞳孔。

    蘋果公司的專利圖4A說明了一個彎曲的、基本上是橢圓型的鏡子;圖4B說明了來自直接視網膜投影儀的彎曲橢圓鏡的光在不同的位置撞擊瞳孔。

    蘋果公司的專利圖5A和5B說明了注視追蹤系統的工作原理;圖6說明了包括注視追蹤系統的直接視網膜投影儀。

    蘋果公司的專利圖9說明了一種包括可調節聚焦鏡頭的直接視網膜投影儀。例如,圖9的投影儀#2004可用于圖6所示的直接視網膜投影儀系統。

    蘋果公司的專利圖11A說明了一個例子,即光學致動器#3020,它可作為投影儀中光束的可調聚焦元件。

    圖12中說明了被配置為實現本文所述的任何或所有技術的系統示例。例如,圖12中說明的系統#400可以被配置為一個虛擬現實頭顯。

    蘋果公司的專利圖17是一個VR/AR設備的框架邏輯框圖。該圖提出了一個系統(#900)的例子,包括一個框架(#905),該框架可被配置為容納VR/AR設備的各種元素,例如圖12系統#400的元素。在各種實施方案中,框架可以是眼鏡框、護目鏡框、頭顯或類似物,被配置為戴在用戶頭部,以便將弧形鏡(#415A和415B)分別置于用戶(#990)的左眼和右眼前面。

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