苹果AR/VR专利探索“高分辨率+低分辨率”组合显示器解决方案

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高分辨率主显示器+低分辨率外围显示器的解决方案

映维网 2021年03月09日)为了允许头显显示叠加到真实世界视图的计算机生成图像,设备需要搭载透明显示系统。这样的系统可以搭载将真实世界图像光与计算机生成内容合并的光学组合器。

但是,提供含有所需光学特性的头戴式设备非常具有挑战性。由于设备尺寸和技术复杂性的限制,计算机生成图像的角度范围常常受到限制。所以,当前的AR/MR设备往往无法在用户的外围视场视提供令人满意的视觉输出。例如,计算机生成对象在移出显示器中心时会出现“拦腰折断”的情况。另外,用户将很难或不可能注意到本应存在于外围视场的计算机生成内容。

日前,美国专利商标局公布了一份名为“Transparent display system with peripheral illumination”的苹果专利申请。其中,苹果探索了高分辨率主显示器+低分辨率外围显示器的解决方案。

诸如头戴式设备的电子装置可以具有头戴式支撑结构。支撑结构的一部分可以形成透明的壳体构件。用于头戴式设备的显示系统可以具有向波导提供图像光的显示组件,并且可以具有将图像光从波导耦合到视窗的耦出器。透明壳体构件或其他结构的外围部分可以搭载向用户外围视觉发射漫射光的外围显示器。外围显示器可以使用导光结构、光源、反射结构和其他向真实世界光提供透明度的结构。

如上图所示,显示器#14可以包括诸如主显示器#14M和外围显示器#14P。主显示器#14M可以是用于向用户显示计算机生成图像的高分辨率显示器。显示器#14M可以具有光学组合器和/或其他光学结构,并允许眼睛位于视窗#18中的用户浏览真实世界对象,例如真实世界对象#20。主显示器#14M可以包括创建计算机生成图像的显示组件。主显示器#14M的光学组合器允许将计算机生成图像叠加到真实世界视图,如示例性虚拟对象#22所示。

外围显示器#14P可以位于设备#10的外围边缘,不在用户视场的中心。外围显示器#14P的像素密度可以比主显示器#14M至少小10倍、小100倍或小250倍。外围显示器#14P可以是透明显示器。例如,外围显示器#14P可以允许从外围显示器#14P发射的光与来自用户正通过外围显示器#14P查看的真实世界对象光合并。

主显示器#14M和视窗#18之间包括透镜,外围显示器#14P和视窗#18之间不包括透镜。

主显示器#14M可具有透镜结构,并用于向视窗#18呈现虚拟对象#22的对焦版本。外围显示器#14P可包含在用户外围视场中产生漫射光的光源。漫射光可以创建漫射照明对象,例如上图中的漫射对象#24。但由于外围显示器#14P和视窗#18之间不包括透镜,所以与漫射对象#24相关联的照明通常不太对焦,不能用于向用户显示锐利的图像。

对于这一点,苹果指出:“但由于人类在外围感知视力低,所以外围显示器#14P发射的光的漫射性质可能不明显和/或可能不会引起用户的反感。这允许由外围显示器#14P提供的漫射照明来补充由主显示器#14M产生的图像。”

对于这种布置,主显示器#14M可用于呈现文本、图形和其他需要高对焦的视觉对象,而外围显示器#14P则有助于提供图像感知连续性。

例如,在一个实施例中,对象#22可以是游戏中的角色。角色可以沿方向#26向右移动。当角色移动到用户的外围视场时,与角色对应的漫射光区域可由外围显示器#14P显示。由于外围显示器#14P的存在,这时整体感知画像不会出现明显的“拦腰折断”情况,亦即角色不会突然从视图中消失。相反,当角色到达用户的外围视觉时,角色将被相应的漫射照明(如角色的模糊非对焦版本)替换。这为用户提供了一种视觉错觉,即角色已经进入了用户的外围视觉。

相关专利Transparent display system with peripheral illumination

名为“Transparent display system with peripheral illumination”的苹果专利申请最初在2020年6月提交,并在日前由美国专利商标局公布。

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