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原创苹果头显新专利:具有色散补偿功能的光学系统可提供高质量AR图像

原标题:苹果头显新专利:具有色散补偿功能的光学系统可提供高质量AR图像

编译/VR陀螺

坚除土石方工程有限公司

近日,美国专利商标局发布了苹果公司的一项专利申请,专利涉及未来的HMD设备,该设备包括色散补偿结构和用于具有全息光学元件的光学反射设备的方法,该全息光学元件具有反射投影图像的能力并允许用户体验高质量的AR图像。

全息图可以在全息光学元件的光学介质内实现。穿过某些色散边界的光在不同频率上可能会出现波形分离。对于不同的频率,一种介质的折射率与另一种介质的折射率之间的色散关系可以用于补偿光学装置中光的色散的技术。

使用色散关系的色散补偿技术可以应用于确定补偿某些色散边界的色散效应的全息图。所得的全息光学元件(HOE)可以基本上与在光学设备或特定操作环境近似(例如,在使用投影光学器件,在使用边缘耦合的情况下,或在空气或水之类的流体介质中)。

苹果公司进一步指出,HMD通常使用近眼光学器件来创建“虚拟”图像。过去,HMD面临着各种技术限制,这些技术限制降低了图像质量并增加了重量和尺寸。

过去的设备通常包括常规光学器件,以反射、折射或衍射光,但是设计趋于笨重。另外,常规的镜子和光栅结构也很有局限性。

例如,常规的镜子具有必须与表面法线重合的反射轴。传统反射镜的反射轴可能导致反射镜的取向或性能欠佳。而且,常规的光栅结构通常包括与入射角或波长呈凹形的多个反射轴。

因此,在苹果的专利中用于反射光的装置可以包括以下特征:其围绕不限于表面法线的反射轴反射光,并且对于给定的入射角,其反射角在多个波长处是恒定的。装置的实施例可以在给定波长的入射光的整个入射角范围内具有基本恒定的反射轴(例如,反射轴的反射轴角变化小于1.0度)。

在苹果的专利图1中,我们能够看到头戴式显示器(HMD)#100的图示,其中可以实现此处包含的原理。 HMD可以包括眼镜或头饰,其中近眼显示器(NED)#105可以被粘贴在用户的眼睛前面。

NED可以包括布置在HMD的透镜组件内或与HMD的透镜组件结合的衍射元件部分。在一些示例中,出境游衍射元件部分是全息光学元件(HOE),其可以包括偏斜镜#110。

苹果公司进一步指出,偏斜镜是一种反射装置,可以在其中包括光栅介质,体积全息图或其他光栅结构。

偏斜镜可包括附加层,例如玻璃盖或玻璃基板。附加层可以用于保护光栅介质免受湿气、氧气、反应性化学物质的污染和损坏等。附加层也可以具有与光栅介质匹配的折射率。

苹果的专利图7是说明性输入棱镜和说明性偏光镜的侧视图,该说明性偏光镜具有偏斜轴随光栅大小而变化的光栅。图12是具有不同色散特性的不同区域的说明性输入棱镜的侧视图。

美国专利局发布的这款苹果专利申请20200117003已于2019年第四季度提交。考虑到这是一项专利申请,目前尚不知道这种产品上市的时间。

这项专利背后的关键工程师之一是Vikrant Bhakta博士,他在苹果从事的一些项目包括光学成像、投影显示器、照明工程、用于3D感测和超分辨率的结构化光照明、AR和VR头戴式显示器、计算成像、辐射度和光度建模和分析、傅立叶光学、成像和非成像光学系统设计等。

来源:patentlyapple

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