编译/VR陀螺

近日，美国专利商标局公布了苹果公司的一项授权专利，该专利揭示了一种非常适合增强现实头戴式设备的独特透镜系统设计，其中包括一种带有 "Lenslets "的新透镜系统。

苹果公司在其专利背景中指出，增强现实（AR）或混合现实（MR）系统将虚拟图像合并到现实世界的视图中。在AR头戴式设备（HMD）中，虚拟内容通过位于眼睛附近的图像投影系统显示。真实世界的内容可以使用 "光学see-through "透镜设计直接观看，也可以使用 "视频see-through "的场景相机进行数字渲染。

目前的视频透视HMD存在现实世界的视角偏移问题，因为场景相机通常安装在用户眼睛的前方、上方和/或侧面。

与用户的眼睛相比，放置在眼睛侧面的场景相机会造成瞳孔间距离（IPD）的不匹配。因此，用户可能会出现复视、视力模糊、头晕、头痛、恶心和疲劳等症状。这种不匹配也会导致用户无法对物体的距离和比例产生正确感知。置于眼睛上方或前方的场景相机可以创造出一种视角，并将其转化为夸张的头部运动，或不正确的运动视差。这些影响也会给用户带来不适，而这正是苹果公司授予专利所要解决的问题。

苹果公司授予的专利描述了一种新颖的透镜系统，其入瞳位置与眼睛的光学系统入瞳位置匹配或接近匹配。

专利所述的透镜系统比传统的透镜系统要薄得多，因此非常适合于头戴式设备（HMD）的应用。该系统的薄度是通过使用一个相机元件阵列实现的。

每个相机元件包含被称为 "小透镜"的相机光学元件和一个传感器（例如，传感器可以是图像传感器或深度传感器），其中小透镜可以包括一个或多个透镜（例如复合透镜）。

单独的相机元件可以被安排使得它们的光轴在眼睛的入瞳位置处或在附近相交。此外，每个相机元件的视场（FOV）对应于一个大FOV的一个小扇区。相邻相机元件的视场可以不重叠或略微重叠，这样就可以通过连接各个相机元件的图像形成广角图像。

图源：patentlyapple

苹果公司的专利图2说明了一个相机系统，其各个元素沿球面排列。

虽然根据本公开内容的相机系统不限于用于头戴式设备（HMD），但它们在HMD中可能特别有用，因为它们可以被制造得比传统的HMD系统更薄且体积更小。苹果公司的专利图6A说明了根据一个或多个实施例的增强现实（AR）HMD系统#600包括沿球形表面排列的用于每只眼睛（如605L和605R）的多个相机元件（用成形元件表示）、一个或多个显示元件（#610L和#610R）、一个或多个模块（#615L和#615R）以及结构#620，其他元件可以固定在其上并可以安装在用户的头部。虽然每只眼睛只有五个相机元件，但根据设备的预期用途和目标视场角，在任何特定的实施中都可以使用更多或更少的相机元件。

苹果公司的专利图6B是另一个实施方案AR-HMD系统#625，其光学和电子系统（6051，6101，和模块615）贴在结构（#630）上，只用于单眼。在图示的系统中，显示了电子模块#6151和#615R，尽管这两个模块可能都不是必需的。

想了解更多关于这项专利的细节，可查阅苹果的授权专利11,143,865。

来源：patentlyapple