本文由灵犀 AR 投稿

苹果在 AR 领域深度布局已经不是什么新鲜事了,库克曾多次公开提到,AR 是一项最为基础且具有变革意义的技术,并表示将建立全球最大的 AR 平台。

然而,苹果一向对自己的新技术、新产品守口如瓶,能够让外界了解到的公开消息甚少,这其中,与产品形态最为相关的光学技术自然备受关注。不过,在大家不断的猜测中,苹果 AR 产品究竟采用哪种方案,似乎已经有了答案。

我们从苹果近期曝光的一篇名为 Optical System for Displays 的 PCT 发明专利中捕捉到了一些非常有价值的信息,加之 2017 年底由苹果主要供应商之一广达电脑透露,广达正在为重要客户开发基于光波导技术的 AR 设备,据此推测,苹果 AR 核心光学技术直指光波导方案。

专利摘要附图 FIG.2B 如上,摘要部分这样说:一个电子设备,包括一个把图像显示到用户眼前的显示系统。显示系统包括图像显示单元和把光线偏折射向人眼的光学系统。这个光学系统包括一片波导上的耦入部分和耦出部分。耦入部分从图像显示单元将光线打入波导传输,耦出部分偏转光线方向朝向用户的眼睛。另外还有光线偏折装置可以把超出用户视野范围的光线偏折朝向用户的眼睛。

专利所用的语言通常翻译出来都显得生硬,但其实是专利本身对语言描述无歧义的要求所致。而这些描述用人话来讲就是:我们做了一种波导方案的 AR 显示模组。

进而看后面的专利说明书,还是我们常见的波导方案的描述方式,区别于 FIG.2B 的表面工艺,FIG.2A 展示的是内嵌工艺的耦入耦出分块。图形显示 36 的画面光线通过透镜(组)34 变换后,输入到耦入部分 30 中,经过耦入部分的偏折,进而在波导片中折叠传播,最终经过耦出部分 32 的再次偏折进入人眼 16.

从正面看,它是这样的一块镜片:

这些其实都是我们常见的波导方案描述,但只有这些的话,专利是不具有创造性的,接下来便是苹果在这篇专利中的创新点:在常见方案基础上添加一定结构的波导装置,让经过波导的光线能更多地进入人眼,提高光线的利用率:

考虑到耦出部分的光线范围通常都大于人眼 16 的区域,如图 FIG.5(波导片耦出侧视图)的光线 38 和 38’ 很明显都无法进入人眼 16,造成了光线的效率损失,因此便添加了另一片波导片 46(FIG.6 所示),专门用于把即将射出人眼可视范围的光线 44 提前平移到 38’ 的位置(FIG.6 和 FIG.7 所示),经过平移的光线便能很容易地进入人眼 16.

除了像 FIG.6 中所示,在耦入部分设计光线平移装置以外,也可以把光线平移的装置放在耦入和耦出之间的波导传输过程中或者耦出部分中。

在常见的光波导 AR 技术中,我们通常会把输出光线的范围扩大(用专业的话讲就是扩大出瞳范围),让用户能在较大范围内都很方便地观察到镜片所显示的内容,但在能量上便会有一定的损失。

而苹果的这种方法虽然可以提高显示光能利用效率,但是缩小的出瞳更需要其他方面更多技术的支持,就比如半年前收购的 SensoMotoric 的眼球追踪技术,到此我们更清楚了苹果下的这盘大棋的路数。

发明专利是方法的描述,具体的实现还需要工艺支持。对于光这种看得见摸不着的东西,越是轻而易举的方法,越需要更复杂的工艺去摆布这些每秒 30 万公里的不羁灵魂。

关于苹果 AR 产品的核心光学方案将采用光波导技术这件事,我们也是基于对苹果 2015 年来在 AR 领域各方面的布局来分析推测。但可以确定的是,技术的进步总是通过突然的重大飞跃而实现,2018 年将成为 AR 行业超快速发展突破的一年,未来已来。

注:本文仅代表作者观点,并不代表本站立场。本文系作者授权动点科技发表,未经许可,不得转载。