编译/VR陀螺

今天，美国专利商标局公布了苹果公司的一项专利申请，该专利涉及光学系统，特别是涉及用于混合现实头戴式显示设备（HMD）或未来智能眼镜中显示的光学系统。该系统最值得注意的是使用了角度选择传输滤波器（ASTF）。

苹果公司的专利涉及一种电子设备，如头戴式设备，可以有一个或多个近眼显示器，从而为用户产生图像。头戴式设备可以是一个虚拟现实头显，也可以是一副增强现实眼镜，允许用户同时观看计算机生成的图像和周围环境中真实世界的物体。

近眼显示器可以包括具有发光像素阵列的发光显示面板。发出的光可以沿着发光显示面板向眼盒延伸的光路传播，可以在光路上插入波导。输入耦合器可以将光耦合到波导中，输出耦合器则可以将光耦合出波导并朝向眼盒发射，成像光学器件可将光引向输入耦合器。棱镜可将来自发光显示面板的光引向成像光学器件，还可以结合来自多个发光显示面板的光。

角度选择透射滤波器（ASTF）可以在一个或多个位置插在光路上。例如，ASTF可以插在一个或多个发光显示板和棱镜之间、棱镜和成像光学器件之间、成像光学器件和输入耦合器之间，或在波导内。

ASTF 可以过滤作为角度函数的发射光以产生过滤光。例如，ASTF可以沿光路传输第一部分的发射光（例如，作为过滤后的光），并可以将第二部分的发射光重新定向到光路之外。发射光的第一部分可以跨越相对接近于ASTF的法线轴的第一组入射角。发射光的第二部分可以是高角度光，其能够跨越比发射光的第一部分更远离法线轴的第二组入射角。

苹果公司的专利图1是一个具有显示屏的说明性系统的图。系统#10可包括输入-输出电路，如输入-输出设备#12。输入-输出设备可用于允许系统从外部设备（例如，台式计算机、便携式设备，如手持设备或笔记本电脑，或其他电气设备）接收数据，并允许用户向头戴式设备提供用户输入。

图源：patentlyapple

输入-输出装置也可用于收集系统和HMD运行环境的信息。输出部件可允许系统和设备向用户提供输出，并可用于与外部电气设备进行通信。

输入-输出设备可以包括传感器和其他组件#18，例如图像传感器，用于收集现实世界物体的图像，这些图像与HMD中的虚拟物体以数字方式合并在一起。

在一个合适的安排中，组件#18可以包括注视点跟踪传感器，该传感器在眼框（#24）处收集来自用户眼睛的注视图像数据以实时跟踪用户的注视方向。作为一个例子，注视点跟踪传感器可以包括红外或其他光发射器，向眼盒发射红外光或其他光，以及图像传感器，感应用户眼睛反射的红外或其他光（例如，感应到的光可以识别用户眼睛的注视点方向）。

苹果公司的专利图2是一个用于显示器的说明性光学系统的俯视图，该系统具有一个带有输入耦合器和输出耦合器的波导。

图源：patentlyapple

如果需要，波导（#26）还可以包括一层或多层全息记录介质（有时被称为全息介质、光栅介质或衍射光栅介质），在其上记录一个或多个衍射光栅。

全息记录可以作为光敏光学材料（如全息媒体）内的光学干涉图案（例如，不同折射率的交替区域）存储。光学干涉图案可以创造一个全息相位光栅，当用给定的光源照射时，衍射出的光线可以创造一个全息记录的三维重建。

苹果公司指出，上述图3中的光路#40还可以包括一个角度选择传输滤波器，如角度选择传输滤波器（ASTF）#44。ASTF可以在发光显示面板#42和眼盒#24（图2）之间的光路中进行光学干预。

关于更多的技术细节，请查看苹果公司的专利申请2021407610。考虑到这是一项专利申请，目前还不清楚这种产品的上市时间。

专利申请中列出的几位发明人包括苹果研究经理Vikrant Bhakta博士、高级显示孵化工程师Guolin Peng博士、工程经理（曾任麻省理工学院研究助理）Johnny (Hyungryul) Choi。

来源：patentlyapple