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從優化圖像到在虛擬現實或增強現實中復制物理控制器，再到確保完美的音頻，這一切都是蘋果最新發布的作品，其中包括傳聞中的頭戴式顯示器或AR眼鏡。

蘋果公司幾乎沒有透露它已經制定了虛擬現實和增強現實計劃的秘密，但是一系列五項新的專利申請顯示了這些計劃的詳細程度。專利分別提交給不同的發明團隊，涵蓋了從佩戴頭戴式顯示器時看到的內容到不佩戴頭戴式顯示器時看到的所有內容。

五個中的三個主要與確保呈現給用戶的圖像清晰，清晰，照明均勻且亮度足夠有關。每個人都還關注如何在頭戴式顯示器的約束范圍內實現這一點。

“波導顯示系統”，美國專利號20200089014專門介紹了一種在不使頭戴式顯示器因笨重的設備而沉重的情況下獲取高質量圖像的方法。

它解釋說：“帶有顯示器的電子設備可以用來為用戶顯示內容。” “如果不小心，用于在電子設備中為用戶顯示內容的組件可能會難看且笨重，并且可能無法展現出所需的光學性能。”

VR通過劃分創建圖像的投影儀和用戶可以看到的鏡頭來解決此問題。對于增強現實系統，該圖像與用戶正在查看的現實世界相結合。路由AR圖像并將其與實際圖像相結合，依賴于稱為波導的光學系統。蘋果計劃嵌入“光束分離器結構”，以保持與AR和現實不同的照明水平一致。

“電子設備可能具有發射圖像光的顯示器，波導和將圖像光耦合到波導中的輸入耦合器，”該專利繼續說。“分束器結構可以在二維范圍內（例如，在波導的橫向區域上）復制光束。通過這種方式，可以為眼箱提供來自顯示器的均勻強度的光，該光穿過顯示器的整個區域并用于寬廣的視野觀點。”

該波導專利歸功于十個發明家，其中包括彭國林，埃里克·漢索特（Eric J. Hansotte），以及另外四位發明家，他們也分享了先前的“ 顯示器光學系統 ”專利。

接下來，單獨的專利申請“掃描顯示系統”，美國專利號20200088994，也與用戶看到的圖像有關，但特別涉及其亮度和分辨率。

該專利說：“形成具有足夠光學亮度，顯示分辨率和緊湊性以進行可擴展使用的投影和顯示系統是一項挑戰，”該專利還指出，頭戴式顯示器必須堅固耐用。“必須格外小心，以考慮包括跌落沖擊和熱負荷在內的用戶情況。”

濫用耳機可能會損壞后視鏡，但在某些系統中，后視鏡會在正常操作中變形。所描述的系統使用掃描鏡或旋轉鏡，并且鏡的尺寸和旋轉速度存在問題。

“通常，”該專利繼續說道，“希望在光學系統中提供盡可能大的反射區域（例如，直徑為1.2-2.0毫米）的掃描鏡，以便在遠場域中最大化圖像分辨率。”

它繼續說：“但是，高速掃描反射鏡會導致反射鏡發生物理變形（特別是相對較大的反射鏡），這會發散圖像光，從而限制了遠場的圖像分辨率。”

此處提出的系統將改為使用“以對角行和對齊垂直列排列的交錯發光元件陣列”。目的是提供一種光學系統，該光學系統可以“克服這些困難，以高幀速提供高分辨率（低發散）圖像，同時仍允許光學系統安裝在［頭戴式耳機］的受限尺寸范圍內”。

使用VR混合現實世界的對象

頭戴式顯示器除了要在用戶擁有的任何真實視圖旁邊顯示AR圖像外，還要求用戶能夠看到和操縱外部對象。如果他們正在觀看整個虛擬現實空間，則用戶將看不到他們甚至可能持有的控制器等設備。

“跟蹤和漂移校正，” 美國專利號為20200089313的發明人穆罕默德·薩利姆·本·Himane，旨在與幫助。

該專利說：“ ［現有］系統無法充分跟蹤此類獨立設備相對于內容提供設備的位置，因此無法顯示此類獨立設備或它們的表示來指導用戶的交互。”

“例如，佩戴具有CGR（計算機生成的現實）環境的頭戴式設備（HMD）的用戶將需要查看其在CGR環境中的移動電話的代表，才能使用觸摸屏的手機作為輸入設備”，它將繼續。“但是，由于無法準確，一致且有效地跟蹤手機與HMD的相對位置，

在蘋果公司提出的系統中，可以精確跟蹤現實世界中的電話，以便可以在正確的位置顯示虛擬版本。“當用戶虛擬觸摸虛擬遙控器上的虛擬按鈕時，用戶實際上觸摸第二設備的觸摸屏的相應部分，該部分被視為控制或啟動與虛擬環境的交互的輸入。”

音頻問題

這些專利中的每一個都詳細說明了方法和應用，但是并不是所有的專利都只與顯示給用戶的圖像有關。美國專利號20200089008的 “具有多模式音頻的顯示設備” 集中于用戶聽到的內容。

除了可顯示圖像的近眼顯示器外，頭戴式顯示器還將具有可調節的耳機，以適應所呈現音頻的類型。

該專利說：“音頻操作的靈活性通常是可取的，因為它允許在各種設置或環境中使用該系統。”該專利歸功于五位發明家。其中包括Robert D. Silfvast，Christopher T. Eubank和Neal D. Evans，他們最近在“ Apple眼鏡”的可移動耳機專利中被列為發明人。

“例如，在虛擬現實（VR）的背景下，可能需要更身臨其境的音頻體驗（例如，阻止或消除外部噪聲），而在增強現實（AR）或混合現實（MR）的背景下，外部噪聲的重要性可能會降低。”

頭戴式顯示器不戴在頭上

這五項專利中最令人意外的也許是Paul X. Wang提出的“帶有內部顯示器和外部可訪問輸入輸出設備的電子設備”，美國專利號20200088999。這是關于不戴在頭上的頭戴式顯示器發生的情況。

這個想法是，用戶可以摘下這種耳機，并且仍然能夠以某種方式使用它。

該專利說：“在某些情況下，用戶與諸如頭戴式電子設備之類的電子設備進行交互可能具有挑戰性。但是，當不佩戴頭戴式電子設備時，用戶無法在顯示器上查看內容，這會妨礙用戶與設備和相關設備進行互動的能力。”

該系統可以將圖像“投射到附近的表面上”，而不是將圖像投射到頭戴式顯示器的目鏡上。例如，蘋果公司建議這可以為用戶提供一種控制設備的方式。

它說：“圖像可能包括一個虛擬鍵盤，用戶可以與之交互。”

蘋果公司正在研究AR / VR頭戴式顯示器戴在頭上時的外觀和聲音，以及不戴時如何使用。然后，這五項新專利申請的范圍很廣，但它們只是十多年以來的最新專利。