1月下旬,苹果公司发布了一份名为“苹果发明详细介绍了未来头盔显示设备的处方镜片系统”的报告。我们在报告中指出,这项专利与未来的混合现实耳机有关,它将允许戴处方眼镜的人将他们独特的镜片放入耳机中,这样就不需要在耳机上佩戴外部眼镜,从而使耳机更笨重、更不舒服。今天,苹果公司的一项专利将他们的视觉带到了一个更详细的水平。
今天,美国专利商标局公布了苹果的两项专利申请,这两项申请的重点是苹果未来在头盔设备(HMD)和眼镜上的眼镜。主要专利包括一种功能强大的新视力矫正光学系统,该系统能够将用户的眼镜处方合并到该系统中。然后,该系统将改变光学系统,以解决散光、远视和近视等视力问题,这样戴眼镜的人在使用苹果HMD时就不需要戴眼镜了。
这对苹果来说可能是一个致命的应用,因为根据GlassesCrafter(一份未注明日期的报告),美国视力委员会(Vision Council Of America)声称,大约75%的成年人使用某种视力矫正。
直接跳到下面,苹果的专利图1是说明性头盔设备(HMD)的基本概图;图2是具有可调节显示器和镜头的说明性头盔设备的基本概图。
苹果公司指出,输入输出设备(如图1中的#44所示)可能包括一个感测系统,用于测量用户眼睛的眼睛特征(上文中的#46)。例如,可以使用诸如Shack-Hartmann波前传感器、Tscherning传感器或光线跟踪传感器之类的波前传感器来测量用户眼睛中的屈光误差,例如散光、远视和近视。
输入设备还可以包括用于捕捉用户环境的图像的相机(数字图像传感器)、用于由观察眼执行凝视检测操作的相机和/或其他相机。
根据图2的专利,该装置(#10)可以采用用于一副眼镜的框架的形状(例如,头戴式装置10可以类似于眼镜)和/或采取典型的视频耳机或护目镜的形状。
苹果矫正视觉系统的核心开始于下面的专利图4,它展示了如何调整可调谐柱面透镜的焦距的图表。
除了基本原理之外,苹果公司注意到,为了调谐镜头,可以将另一平滑变化的电压分布(例如,具有更大幅度)应用于液晶材料,从而创建折射率分布#68。
该镜头系统旨在帮助具有散光的用户矫正视力,可以使用专利申请中规定的特定镜头技术控制沿X和/或Y维度的柱面镜头度数。
在操作期间,控制电路可以调整显示器的位置(上面图1的#40),例如,左显示器与用户的左眼在尺寸Z上的分离,以及右显示器与用户的右眼在尺寸Z上的分离)和/或可以调整光学系统中的可调透镜,以使显示器上的内容成为用户的焦点,同时校正用户的散光、远视、近视和其他屈光不正误差。在校正用户的散光、远视、近视和其他屈光误差的同时,控制电路可以调整显示器的位置(上面图1的#40),例如,左显示器与用户的左眼在尺寸Z上的分离以及右显示器与用户的右眼在尺寸Z上的分离)和/或可以调整光学系统中的可调谐透镜以使显示器上的内容成为用户的焦点。
可以基于正在显示的内容的性质(例如,基于内容是诸如风景中的山的远处内容还是诸如附近人的近距离内容)来调整焦点,以最小化住宿-收敛失配,同时考虑用户偏好和用户屈光误差。
苹果进一步指出,头戴式耳机的用户可能没有完美的视力。例如,用户可能近视、可能远视和/或可能有散光。
为了矫正不完美的视力,可以将视力矫正镜片耦合到设备上。例如,某些镜片可以具有固定部分和可拆卸的视力矫正部分。
在苹果的专利申请中,他们进一步指出:例如,玩电子游戏的用户可能呆在一个狭小的空间里,而且离周围的物体很近。为了允许用户的眼睛在操作期间放松(方框116未示出),可以将远处的山景插入到视频游戏中,从而避免需要用文本消息(放松眼睛)或其他可能扰乱用户享受视频游戏的内容来打断用户。
快进到上面的苹果专利图9,我们能够看到操作头戴式设备所涉及的说明性操作的流程图;图10是说明性透镜和相关视力矫正透镜的侧视图;图11是耦合到镜架的说明性视觉矫正透镜的前视图。
在专利无花果中。我们能够将磁铁作为视觉系统的一部分。部分地,苹果公司注意到,为了将视力矫正透镜#130(图10中所示)相对于结构#134和HMD的其余部分放置成期望的旋转对准,环#132可以设置有一个或多个磁铁,诸如磁铁#138和#140,并且结构#134可以设置有一个或多个对应的磁铁#136和#142。
当视力矫正镜头安装到头盔显示器上时,磁铁#138和磁铁#136之间的磁引力以及磁铁#140和#142之间的磁引力将有助于将镜头#130对准并保持在头盔显示器内所需的角度方向,从而确保视力矫正镜头令人满意地矫正使用者的散光。
最后,苹果注意到,用户输入包括眼镜处方,并且控制电路被配置为基于眼镜处方利用定位器调整显示器的位置。
今天由美国专利局公布的苹果专利申请是在2019年第四季度提交的,考虑到这是一项专利申请,一些可以追溯到2017年5月的工作也包括在这份申请中,这样的产品上市的时间目前尚不清楚。
Graham Myhre博士;显示探索高级工程经理;Myhre之前曾在Lytro Inc工作,开发下一代光场光学和微光学。
Jonny(Hyungryul)Choi:工程经理,为未来的苹果产品研究新的显示和光学技术。
布兰登·克拉克(Brandon Clarke):面板工艺和光学(PPO)工程集团高级显示工程师。
第二个专利申请与苹果未来的头盔显示器和玻璃设备有关,今天公布了编号为20200174255的专利申请。如果你碰巧是一位熟悉全息图结构、反射全息图、透射全息图和计算全息(CGH)显示器的光学工程师,那么你可能有机会理解苹果公司名为“具有多层全息组合器的光学系统”发明的深度。这里可以回顾一下提到全息图146次的专利。