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Apple布局AR/VR专利 瞄准头戴显示器与AR眼镜市场
 

【CTIMES/SmartAuto 籃貫銘 报导】   2020年04月13日 星期一

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光电协进会(PIDA)指出,从苹果最新公开的专利来看,该公司进军头戴式显示器或AR眼镜市场的意图相当明显。尽管苹果公司几??没有透露过有关AR/VR的计划,但是从一系列5个新专利申请案来看却揭露了详细的计划。

PIDA表示,这些专利由不同的团队开发,涵盖了从佩戴头戴显示器时看到的内容,乃至於不佩戴头戴式显示器时看到的所有内容。五个专利案中有三个主要是针对如何呈现清晰与清楚的影像,使其具备均匀照明还有足够的亮度,同时还关於如何在头戴显示器的观看范围内实现这些优点。

高解析度的AR/VR影像

美国专利第20200089014号「波导显示系统(Waveguided Display Systems)」特别针对一种产生高品质影像的方法,而不过使得头戴式显示器过於笨重。在说明书中提到,带有显示器的电子装置在产生显示内容时若不小心处理,用於在电子装置中的组件可能会难看又笨重,并且可能无法展现出所需的光学效能。为此,Apple在设计VR装置时,将产生影像的投影机与用户可以看到的镜头切割开来。

而对於AR系统,则是将AR影像利用称为波导的光学系统导入装置并与实际影像相结合,苹果并计划嵌入「光束分离器结构」,以保持与AR与实际影像的照度一致。「电子装置可具有照射影像光线的显示器、波导,以及将影像光线耦合至波导中的输入耦合器,」在专利说明书中继续提到,?光束分离器结构」可以在二维范围内(例如,在波导的横向区域上)复制光束。藉由这种方式,可以为观景窗提供来自显示器的均匀强度光,该光线会透过显示器的整个区域并照射於宽广的视野中。」VR头戴显示器可以使用镜子反射影像,省略笨重的护目镜。

轻巧的光学系统

接着是美国专利第20200088994号「扫描显示系统」,特别与装置的亮度和解析度相关。要如何让投影和显示系统提供足够的光学亮度、显示解析度,以及具备扩充性的轻巧尺寸,是设计上的挑战,因此在本专利案中提到,头戴显示器不仅要坚固耐用,而且要考虑到包括跌落冲击和热负荷等使用情况。一般来说,光学系统中要提供尽可能大的反射区域(例如,直径为1.2-2.0mm)的扫描镜,以便在远场域上达到最大化影像解析度。

然而,高速扫描反射镜会导致反射镜发生物理变形(特别是相对较大的反射镜),使得影像光发散,因而局限了远场域的影像解析度。因此,此处提出的光学系统采用「以对角列与对齐垂直行排列的交错发光元件阵列」,其目的是提供一种光学系统,能以高图帧速度提供高解析度的影像,同时仍允许光学系统能够被安装在头戴显示器内。

能够与实体互动的装置

光电协进会表示,头戴显示器除了要在用户所看到的任何真实视图旁边显示AR影像外,还要求能够让用户能够看到和操纵外部物件。如果他们正在观看完全的VR空间,那麽用户甚至会看不到他们所握持的控制器。为此,Apple的美国专利第20200089313号就希??能解决此一问题。在专利中提到,「现有的系统无法充分跟?此类独立装置相对於头戴显示器的位置,因此无法显示此类独立设备而让用户产生互动。」比如说,佩戴头戴显示器的用户需要查看行动电话在电脑产生的影像内的相对位置,才能使用具触控萤幕的手机作为输入装置,但是如果无法准确地追?行动电话与头戴显示器的相对位置,就无法在虚拟环境中正确地显示行动电话。

在苹果公司提出的系统中,可以精确追?现实世界中的行动电话,以便可以在正确的位置显示虚拟版本,当用户虚拟触摸虚拟遥控器上的虚拟按钮时,用户实际上会触摸到行动电话上的触控萤幕的对应部分,用以启动与虚拟环境的交流。上述三个专利是与呈现给用户的影像有关。不过美国专利第20200089008号「具有多模式音频的显示装置」则是把焦点放在用户听到的内容。除了可显示影像的近眼显示器外,Apple的头戴显示器还具有可调节的耳机,以适应所呈现音频的类型。

优异的音频效果

搭配音频操作的灵活性相当大,因为它允许在各种设置或环境中使用头戴显示器。简单来说,Apple希??您能像看到保龄球一样听到保龄球滚动的声音。在VR的背景下,可能更需要身历其境的音频体验,并且阻止或消除外部噪音,而在AR或混合实境(MR)的环境下,外部噪音还是有其必要性。这五项专利中最令人意外的也许是美国专利第20200088999号「具有内部显示器和外部可存取输出入装置之电子装置」,此一专利申请案提到了当头戴显示器不戴在头上所发生的情况。在专利说明书中说明这个想法是,用户可以拿下头戴显示器,并且仍然能够以某种方式使用它。

不用配戴的头戴显示器

由於在某些情况下,用户配戴头戴显示器时无法与外界交流。但是,当不佩戴头戴显示器时,用户无法在显示器上查看内容,这会妨碍用户与装置进行互动。所以系统可以将影像「投射到附近的表面上」,而不是将影像投射到头戴显示器的目镜上。Apple建议所投射的影像可能包括一个虚拟键盘,让用户可以与之交流。从Apple正在研究AR/VR头戴显示器戴在头上时的外观和声音,以及不戴时如何使用来看,显然已经准备许久,让人不禁好奇Apple在真正推出时,会端出怎样的产品。

關鍵字: AR  VR  PIDA 
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