苹果专利提出AR/VR光学发明ASTF角度选择透射滤波器

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采用了角度选择透射滤波器的显示光学系统

映维网 2021年08月13日)美国专利商标局日前公布了一份关于苹果头戴式/眼戴式设备的显示光学系统发明。所述系统的主要特点是采用了角度选择透射滤波器(Angle-Selective Transmission Filter;ASTF)。

苹果的专利申涉及一种可以具有一个或多个近眼显示器的头戴式/眼戴式电子设备。这种设备可允许用户查看计算机生成图像和周围环境中的真实世界对象。

近眼显示器可包括具有发射光的像素阵列的发射显示面板。发射光可以沿着从发射显示面板向视窗延伸的光路传播。波导可以插入到光路。耦入器可将光耦合到波导中。耦出器可将光耦出波导并朝向视窗。成像光学元件可将光指向耦入器。棱镜可将来自发射显示面板的光引导至成像光学元件。棱镜可以组合来自多个发射显示面板的光。

角度选择传输滤波器可以插入至光路径上的一个或多个位置。例如,角度选择传输滤波器可插入一个或多个发射显示面板和棱镜之间、棱镜和成像光学器件之间、成像光学器件和耦入器之间、或者波导内。

下面的苹果专利图1是所述系统的示意图。系统10可包括输入输出电路,如输入输出组件12。输入输出组件可用于允许系统从外部设备(如系留计算机、诸如手持式设备或笔记本电脑等便携式设备、或其他电气设备)接收数据,并允许用户向头戴式/眼戴式设备提供用户输入。

输入输出组件同时可用于收集系统和头显运行环境的信息。输出组件可允许系统和设备向用户提供输出,并可用于与外部电气设备通信。

输入输出组件可以包括传感器和其他组件18,例如用于收集真实世界对象的图像的图像传感器。真实世界对象与头显显示器的虚拟对象进行数字合并。

在一种合适的布置中,组件18可包括注视点追踪传感器,其在视窗24采集用户眼睛的注视点图像数据,以实时追踪用户的注视方向。例如,注视点追踪传感器可包括向视窗发射红外光或其他光的红外光发射器或其他光发射器,以及感测从用户眼睛反射的红外光或其他光的图像传感器。例如,感测的光可用于识别用户眼睛的注视方向。

下面的苹果专利图2是所述光学系统的俯视图。其中,显示器具有包含耦入器和耦出器的波导。

如果需要,波导26同时可以包括一层或多层全息记录介质(有时称为全息介质、光栅介质或衍射光栅介质),其中记录了一个或多个衍射光栅。

全息记录可以作为光学干涉图案(如不同折射率的交替区域)存储在诸如全息介质这样的光敏光学材料内。光学干涉图案可产生全息相位光栅。当用给定光源照明时,全息相位光栅衍射光以产生全息记录的三维重建。

苹果指出,上面专利图3中的光路40同时可以包括角度选择传输滤波器,例如角度选择传输滤波器44。角度选择传输滤波器可以光学插入发射显示面板42和视窗24(图2)之间的光路中。

专利涉及专业的光学知识。具体你可以参阅相关的专利《Apple Patent | Optical systems having angle-selective transmission filters》。考虑到这只是一项专利申请,目前不确定苹果是否会或将于何时商业化所述的发明技术。

以下是专利申请中列出的部分发明人:Vikrant Bhakta(研究经理);Guolin Peng(高级显示孵化工程师);Johnny(Hyungryul)Choi(工程经理)。

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