蘋果對AR的野心可真大！

蘋果在春季教育專場發(fā)布會(huì)上發(fā)布了多款配件產(chǎn)品以及主打教育的新入門款9.7寸的iPad。新款iPad的主要亮點(diǎn)在于支持Apple Pencil和提供更好的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn),并且價(jià)格相對親民。

不過，今天我們要說的不是這次蘋果發(fā)布的產(chǎn)品，而是最近蘋果公布的幾個(gè)VR和AR眼鏡方面的專利。

顯示系統(tǒng)

蘋果關(guān)于顯示系統(tǒng)的專利有兩種，一種是反射式顯示系統(tǒng)（申請時(shí)間大多在2016年之前）；另一種是光波導(dǎo)顯示（申請時(shí)間大多是2016或者2017年）。

先看反射式顯示，顯示系統(tǒng)是具有一個(gè)或多個(gè)透鏡元件的折反射光學(xué)系統(tǒng)，該透鏡元件由玻璃或塑料之類的透明材料形成并具有反射結(jié)構(gòu)。透鏡元件可以包括平凸透鏡元件和平凹透鏡元件。平凸透鏡元件可以具有凸面或者是相對的平面。平凹透鏡元件可以具有凹面和與平凸透鏡元件的平面相同的平面表面。

在平凸透鏡元件的凸表面上可以存在部分反射鏡，或者也可以在平凸透鏡的平面上或平凹透鏡的凹面上形成反射偏振片。也就是說，投射圖像時(shí)會(huì)通過平凸透鏡元件或者平凹透鏡元件，而者兩者的周圍存在反射鏡或者反射偏振片，這兩者可以反射掉多余的光線，不至于影響圖像的視覺體驗(yàn)。

而關(guān)于波導(dǎo)顯示方案，蘋果提出了一種波導(dǎo)方案的AR顯示模組。

從專利中提供個(gè)圖片來看，蘋果的波導(dǎo)模塊基本是我們常見的波導(dǎo)方案的描述方式。顯示圖形的畫面光線通過透鏡變換后，輸入到耦入部分中，經(jīng)過耦入部分的偏折，進(jìn)而在波導(dǎo)片中折疊傳播，最終經(jīng)過耦出部分的再次偏折進(jìn)入人眼。

這些都是比較常見的波導(dǎo)方案描述。

蘋果在常見方案基礎(chǔ)上添加了一定結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)裝置，讓經(jīng)過波導(dǎo)的光線能更多地進(jìn)入人眼，提高光線的利用率。

由于耦出部分的光線范圍通常都大于人眼的區(qū)域，耦出部分的光線很可能無法進(jìn)入人眼，造成了光線的效率損失，因此便添加了另一片波導(dǎo)片，專門用于把即將射出人眼可視范圍的光線提前平移到能很容易地進(jìn)入人眼的位置。

當(dāng)然這樣做會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問題，在常見的光波導(dǎo)AR技術(shù)中，輸出光線的范圍擴(kuò)大即可擴(kuò)大出瞳，讓用戶能在較大范圍內(nèi)都很方便地觀察到鏡片所顯示的內(nèi)容，但在能量上便會(huì)有一定的損失，而蘋果的這種方法雖然可以提高顯示光能利用效率，但是出瞳也相應(yīng)縮小，所以就需要下面提到的眼動(dòng)追蹤的支持。

眼動(dòng)追蹤

傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可能出現(xiàn)需要捕獲、生成和顯示給用戶的圖像數(shù)據(jù)量太大, 以致影響系統(tǒng)的性能 (例如, 延遲增加), 并增加成本，對此通常的解決方法就是眼動(dòng)追蹤；而且如前所述，蘋果特別的波導(dǎo)方案需要眼動(dòng)追蹤的支持，所以蘋果最近公開的一個(gè)專利也談到了頭部姿勢判斷和眼動(dòng)追蹤的解決方案。

具體來說，這兩者都是是利用眼鏡上附帶的傳感器實(shí)現(xiàn)的。通過眼鏡上附帶的深度攝像頭等傳感器，可以得到周圍環(huán)境的一系列立體圖像，隨后系統(tǒng)對這些立體圖像進(jìn)行識(shí)別，即可確定頭部姿勢；同時(shí)通過立體圖像之間的區(qū)別，也可以分析出頭部姿勢的變化。

眼動(dòng)追蹤當(dāng)然是依靠朝向眼鏡的傳感器了，傳感器識(shí)別瞳孔相對眼睛中心的偏差，將它表示為兩個(gè)向量，通過一系列計(jì)算變化，可以得出兩眼視線的交集，從而知道注視的焦點(diǎn)。

而蘋果的另一份專利提到，蘋果的顯示系統(tǒng)會(huì)使用眼動(dòng)追蹤渲染，注視的部分提高渲染的分辨率，注視點(diǎn)之外則會(huì)相應(yīng)降低渲染。

3D文檔

蘋果的一份專利提到了通過VR或AR設(shè)備、鍵盤和手勢識(shí)別系統(tǒng)來在3D空間中編輯文檔的方案。

基本上，系統(tǒng)與基于2D的普通文本編輯器非常相似，不同點(diǎn)在于屏幕是懸浮在用戶面前。除顯示設(shè)備之外，這個(gè)系統(tǒng)還需要一個(gè)輸入設(shè)備(例如鍵盤),用于輸入和編輯文檔中的文本或其他內(nèi)容。

顯示設(shè)備和輸入設(shè)備可以通過有線或無線連接進(jìn)行耦合，同時(shí)輸入設(shè)備應(yīng)用檢測用戶手勢的傳感技術(shù)，用戶可以通過手勢移動(dòng)文檔中選定的內(nèi)容 (例如單詞、段落句子、文本框等)。這可以用來突出特定元素，吸引其他人對這一部分的注意。但就這個(gè)功能看來，這個(gè)技術(shù)還是比較雞肋的。

蘋果對AR的野心眾所周知，但我們也只能通過已經(jīng)公開的專利猜測蘋果AR眼鏡的具體情況，只希望蘋果能發(fā)揚(yáng)一貫的風(fēng)格，做出一款品質(zhì)和功能用保證的AR眼鏡（就是不知道買不買得起）。