Apple Vision Pro 显示器专利：旨在消除画面传输延迟

近日，美国专利商标局正式授予苹果一项专利，涉及解决 " 调节 - 融合不匹配问题 "，这些问题可能导致某些用户出现眼睛疲劳、头痛和 / 或恶心。在 Apple Vision Pro 的介绍中，苹果技术发展部副总裁 Mike Rockwell 表示：" 传感器和显示器之间的延迟会导致运动不适。苹果全新 R1 处理器通过在 12 毫秒内将新图像流式传输到显示器，几乎消除了延迟。"

苹果专利涵盖了 AR 和 / 或 MR 直接视网膜投影仪系统的各种实施例，例如，可以解决头戴式 AR、MR 和 VR 系统中的会聚 - 调节冲突系统。

该专利描述了 AR 头显（例如，头盔、护目镜或眼镜）的实施例，其可以包括或实现 AR 系统的不同技术和组件。

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在一些实施例中，AR 头显可以包括反射全息组合器，以将来自投影仪光引擎的光引导到用户眼睛中，同时还传输来自用户环境的光，从而提供现实的增强视图。

在一些实施例中，全息组合器可以用一系列点对点全息图记录；一个投影点与多个全息影像交互，将光线投射到多个 eye box 上。在一些实施例中，全息图被布置成使得相邻的 eye box 被从不同的投影点照亮。

在一些实施例中，全息组合器和光引擎可以分别布置成具有不同视场和分辨率的光场，以优化性能、系统复杂性和效率，从而匹配眼睛的视敏度。在一些实施例中，光引擎可以包括中央凹投影仪，其通常在较小的中心视场上投射较宽直径的光束，以及通常在较宽视场上投射较小直径光束的外围投影仪。

在一些实施例中，光引擎可以包括多个独立的光源（例如，激光二极管、LED 等），这些光源可以从不同的投影点独立地投射，其中一部分是中央凹投影仪，一部分是外围投影仪。

在一些实施例中，光引擎包括两个或多个双轴扫描镜来扫描光源；对光源进行适当调制以生成所需的图像。

在一些实施例中，光引擎包括一系列具有全息或衍射光栅的光波导，其移动来自光源的光以产生适当角度和位置的光束以照亮扫描镜；然后将光引导到带有衍射光栅记录的全息薄膜层的其他光波导中，以扩大投影仪的孔径并将光操纵到全息组合器所需的投影位置。

在一些实施例中，光引擎包括用于每个投影仪的透镜，以聚焦发射的光束，使得一旦从全息组合器反射，当光线进入主体的眼睛时，该光基本上再次准直。所需的焦点表面可能因全息合路器的散光而复杂化，但合路器前面是曲面。

对于不同的 eye box 位置，理想的焦距表面是不同的，误差可能导致准直输出减少。然而，在一些实施例中，这可以通过减小不同角度的光束直径来补偿，其中理想焦点表面和实际最佳拟合焦点表面之间的误差最大，这通过增加 F 值来缓解问题，从而增加光束的聚焦深度。在一些实施例中，这些特征可以并入到全息镜头中。

在一些具体实施例中，可以为每个投影点设置主动光束聚焦元件，这可以减少或消除随角度改变光束直径的需要。这也可以使发散到眼睛中的光束而不是准直，与光引擎投射虚拟物体的假定深度光束发散相匹配。

使用上述方法和设备，AR 系统可能不需要额外的运动部件或机械活性元件来补偿 eye box 眼睛位置的变化或扫描过程中全息组合器的光功率变化，与其他直接视网膜投影仪系统相比，这简化了系统架构。

苹果专利图 5 说明了 AR 系统，该系统基于反射式全息组合器将光从光引擎引导到用户眼睛，同时还将来自环境的光传输。

苹果专利图 6 说明了一个 AR 头显，其中包括一个反射全息组合器，可将光从光引擎引导到主体的眼睛中，同时还将光线从环境传输到受试者的眼睛。

苹果专利图 7 说明了 AR 系统的高级组件；图 8 说明了 AR 头戴式设备中光引擎的中央凹和外围投影仪。苹果专利图 9 说明了 AR 系统中中央凹投影仪的光束；图 27 说明了 AR 系统中中央凹投影的最佳拟合焦点曲线和聚焦元件。