CINNO Research 产业资讯，根据其最新公布的专利内容推测，苹果公司正在推进其在光波导和全息图像传递方面的工作。这些工作在一定程度上是为了实现其未来增强现实或虚拟现实头戴式产品结构的轻薄化。
图1. Oculus Quest产品示意图，该产品使用了典型的显示和镜头系统（Display-and-Lens System） 如上图Oculus Quest产品示意图所示，典型的虚拟现实头戴式设备主要使用显示器-光学镜头系统。其中，显示器和光学镜头组一般会离用户眼睛几英寸远。这种设计结构简单，整个头戴式设备的成本相对较低，不过它同时也带来了很多问题。 在上周四由美国专利和商标局公布的专利申请文件中，苹果公司暗示，这种基于显示器-镜头系统设计的头戴式产品存在很多限制。苹果公司声称，“近眼显示器视野中的一部分不能够很好地被用户以单目方式看到”。 苹果公司的担忧源于他们在设计时同样会使用类似的镜头或微型显示屏。任何光学组件的设计变更都会改变头戴式设备的整体成本。随着头戴式设备所需变更光学组件的增加，除了该设备的尺寸和重量会不断增加，其整体成本也会水涨船高，并进一步导致市场价格的上扬。
另外一个问题是微型显示器本身，根据前述，设计用微型显示器一般需要远离用户面部位置。这会让其他组件以及整个设备的外壳都远离用户，这样，整个产品的重量都会同时在用户脸部施加很大的压力。如果这些微型显示器在设计时，能够放在更近于用户脸部的位置，或者直接使用更少或更轻的光学组件，用户在穿戴这样的头戴式设备时会更加舒服。 在该项专利内容中，苹果公司举了一个名为“显示器用光学系统”的实施例。在该实施例中，苹果公司建议使用光波导系统以取代传统透镜组，将信息光从光学系统传输到用户的眼睛中。这里，光波导代替了显示器，它可以用来将信息光重定向，最终将图像对应信息光投射到用户的眼睛中。 为了辅助该光波导实现最终目标，苹果公司还建议使用一些输入和输出光耦合器，负责光输入功能的耦合器会在信息光从显示单元重定向后将其投射到光波导中，而负责光输出的耦合器则可以在信号光重定向后将其投射到用户眼睛中。这些最终构成图像的信息光可以由全息光学元件生成，这些全息光学元件具体包括薄全息图、体全息图和浮雕光栅等。图2. 苹果在其专利中提出的全息成像示意图：来自显示单元的信息光穿过光波导后被重定向投射到用户眼睛中 如上图2所示，在显示单元和输入耦合器之间还设计了一块光重定向元件。根据苹果公司的预期，这种设计理论上还可以通过该光重定向元件来协助系统重定向或重新分配信息光。没有这样的设计，“整个系统视野内的光信息都有可能会偏离用户的眼睛”。 该系统还可以在其结构设计中使用两个光波导，每个光波导对应用户的一只眼睛。当然该系统还可以设计两组输入和输出耦合器，不过只使用一个带有全息元件的光波导，该全息元件可以用来将信息光重定向到用户的眼睛位置。在两组输入和输入耦合器设计方案下，光重定向元件需要使用与输出耦合器的干涉图样不平行的干涉图样。这种设计可以避免系统投向用户一只眼睛的信息光在串扰后被另一只研究意外看到。 众所周知，苹果公司每周都会提交和授权大量专利申请。所以，这份专利申请的公布只能表明该公司目前研发工作的兴趣领域。这份专利申请并不能保证苹果公司将在未来的产品或服务中使用该创意。 另外，市场上关于苹果公司生产某种形式的AR或VR头戴式设备或智能眼镜的传闻已有很长一段时间了，其公布的许多专利文件也印证了这一点：苹果公司非常热衷于该概念产品的研发设计。 之前在9月份的一项名为“显示设备”的专利申请中，苹果公司已经有提到这种基于光波导和全息元件的系统。在那篇专利的内容中，苹果公司在AR头戴式设备中使用了一种“反射式全息组合器”，以将数字元件所显示信息与真实世界融合在一起。与本篇专利申请类似的是，苹果公司还是认为这种光波导的引入有助于将信息光传输到全息组合器中。 苹果公司对光波导技术非常感兴趣，他们的工程师和一些关键人员曾在CES 2019期间拜访了许多AR用光波导供应商。当时参加CES2019的该领域公司包括DigiLens，Lumus，Vuzix和WaveOptics等。另外，苹果公司还在2017年收购了AR头戴式设备初创公司Vrvana，接着又在2018年收购了AR头戴式设备用镜头生产商Akoni Holographics。 市场上关于“Apple Glasses”智能眼镜的传言暗示，在苹果公司内部，这款被称为“T288”的AR头戴式设备已经在苹果自己的“ rOS”操作系统上运行，这款设备采用了一块8K分辨率的显示屏。据传，该设备有一个独立的处理单元，可以将虚拟图像覆盖在用户实际看到的真实对象上。 最后，该最新专利申请的发明人为Graham B. Myhre，Eric J. Hansotte，Penglin Peng，Hyungryul Choi，Se Baek Oh和Paul Gelsinger-Austin。 其中，迈尔（Myhre）是Apple Display Exploration的资深工程经理，与他的名字相关的专利申请还包括“Foveated Display”和其他与头戴式显示系统有关的专利。 汉索特（Hansotte）具有类似的资深显示探索工程师职位，彭（Peng）是一位资深的光学工程师，崔（Choi）是一位光学领域的工程经理，吴（Oh）是一位光学专家，而格辛格（Gelsinger）是一位显示探索工程师。 上述所列发明人中的很多同时也参与了另一些专利申请，例如涉及车载显示器的“平视显示器”申请和“主动眩光抑制系统”申请，这两种技术都可能会在未来的Apple Car中使用。
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