Apple Vision Pro 顯示器專利：旨在消除畫面傳輸延遲

近日，美國專利商標局正式授予蘋果一項專利，涉及解決 " 調節 - 融合不匹配問題 "，這些問題可能導致某些用戶出現眼睛疲勞、頭痛和 / 或惡心。在 Apple Vision Pro 的介紹中，蘋果技術發展部副總裁 Mike Rockwell 表示：" 傳感器和顯示器之間的延遲會導致運動不適。蘋果全新 R1 處理器通過在 12 毫秒內將新圖像流式傳輸到顯示器，幾乎消除了延遲。"

蘋果專利涵蓋了 AR 和 / 或 MR 直接視網膜投影儀系統的各種實施例，例如，可以解決頭戴式 AR、MR 和 VR 系統中的會聚 - 調節沖突系統。

該專利描述了 AR 頭顯（例如，頭盔、護目鏡或眼鏡）的實施例，其可以包括或實現 AR 系統的不同技術和組件。

(資料圖片)

在一些實施例中，AR 頭顯可以包括反射全息組合器，以將來自投影儀光引擎的光引導到用戶眼睛中，同時還傳輸來自用戶環境的光，從而提供現實的增強視圖。

在一些實施例中，全息組合器可以用一系列點對點全息圖記錄；一個投影點與多個全息影像交互，將光線投射到多個 eye box 上。在一些實施例中，全息圖被布置成使得相鄰的 eye box 被從不同的投影點照亮。

在一些實施例中，全息組合器和光引擎可以分別布置成具有不同視場和分辨率的光場，以優化性能、系統復雜性和效率，從而匹配眼睛的視敏度。在一些實施例中，光引擎可以包括中央凹投影儀，其通常在較小的中心視場上投射較寬直徑的光束，以及通常在較寬視場上投射較小直徑光束的外圍投影儀。

在一些實施例中，光引擎可以包括多個獨立的光源（例如，激光二極管、LED 等），這些光源可以從不同的投影點獨立地投射，其中一部分是中央凹投影儀，一部分是外圍投影儀。

在一些實施例中，光引擎包括兩個或多個雙軸掃描鏡來掃描光源；對光源進行適當調制以生成所需的圖像。

在一些實施例中，光引擎包括一系列具有全息或衍射光柵的光波導，其移動來自光源的光以產生適當角度和位置的光束以照亮掃描鏡；然后將光引導到帶有衍射光柵記錄的全息薄膜層的其他光波導中，以擴大投影儀的孔徑并將光操縱到全息組合器所需的投影位置。

在一些實施例中，光引擎包括用于每個投影儀的透鏡，以聚焦發射的光束，使得一旦從全息組合器反射，當光線進入主體的眼睛時，該光基本上再次準直。所需的焦點表面可能因全息合路器的散光而復雜化，但合路器前面是曲面。

對于不同的 eye box 位置，理想的焦距表面是不同的，誤差可能導致準直輸出減少。然而，在一些實施例中，這可以通過減小不同角度的光束直徑來補償，其中理想焦點表面和實際最佳擬合焦點表面之間的誤差最大，這通過增加 F 值來緩解問題，從而增加光束的聚焦深度。在一些實施例中，這些特征可以并入到全息鏡頭中。

在一些具體實施例中，可以為每個投影點設置主動光束聚焦元件，這可以減少或消除隨角度改變光束直徑的需要。這也可以使發散到眼睛中的光束而不是準直，與光引擎投射虛擬物體的假定深度光束發散相匹配。

使用上述方法和設備，AR 系統可能不需要額外的運動部件或機械活性元件來補償 eye box 眼睛位置的變化或掃描過程中全息組合器的光功率變化，與其他直接視網膜投影儀系統相比，這簡化了系統架構。

蘋果專利圖 5 說明了 AR 系統，該系統基于反射式全息組合器將光從光引擎引導到用戶眼睛，同時還將來自環境的光傳輸。

蘋果專利圖 6 說明了一個 AR 頭顯，其中包括一個反射全息組合器，可將光從光引擎引導到主體的眼睛中，同時還將光線從環境傳輸到受試者的眼睛。

蘋果專利圖 7 說明了 AR 系統的高級組件；圖 8 說明了 AR 頭戴式設備中光引擎的中央凹和外圍投影儀。蘋果專利圖 9 說明了 AR 系統中中央凹投影儀的光束；圖 27 說明了 AR 系統中中央凹投影的最佳擬合焦點曲線和聚焦元件。