苹果新专利曝光：重新设计光学系统使VR头显更紧凑

　　美国专利局今天公布的一项2017专利文件显示，苹果公司申请了一款设计紧凑、舒适的VR头显专利。

　　苹果此项专利的标题为“头显光学系统”（ Optical System for Head-mounted Display）。这项技术的目的明显是为了通过重新设计的光学系统，创造一个更紧凑的VR头显。

　　如果设计不当，头显会笨重不堪。头显的光学系统使用笨重的镜片，佩戴起来会不舒服。因此，VR头显迫切需要改进。

　　通过专利描述可知，苹果的这款专利头显主要基于“折反射光学系统”的基本原理，即采用反射和折射的元素，包括不同的偏振元件，沿着光路操纵光线。

　　折反射光学系统通常用于望远镜和显微镜等高放大倍率光学系统，能够折叠光路，形成更紧凑的布局。光线在穿过一个典型的透镜时不再是简单地弯曲，而是在折反射光学元件中沿着光路来回多次反弹，然后再从另一侧出射。

　　微型显示器尺寸紧凑的同时能提供高像素密度，是理想的VR显示器。但它需要用高倍镜。高倍镜往往非常厚，又或者是采用菲涅耳设计。菲涅尔设计在当前的消费者头显十分普遍，但它同样存在自身的问题。从专利可以看出，苹果似乎正在研究用折反射光学元件创建一种紧凑的高倍率光学元件，以搭配微型显示器的使用。

　　该专利还描述了一系列偏振元件，将一些光反射到显示器上后被偏振器吸收。文件解释说，这是为了保持对比度，避免佩戴者看到的不必要或不一致的杂散光线。

　　虽然专利主要集中在光学设计和元件的描述，但同时也有很大一部分描述了不同的设计制造方法，或许是为了增加系统的耐久性和清晰度。

　　至于专利的其他细节，苹果同时谈到这种头显可能包括把一系列的传感器用于各种追踪任务。另外，苹果专门说明了摄像头可以用于检测环境、内向外追踪和感知用户的眼睛位置。后者很有可能是用于注视点渲染等眼动追踪任务。

　　苹果越来越重视参与AR和VR生态系统，包括MacOS支持VR，iOS ARKit的发布等。我们不得不怀疑这些准备都是为了造就最终的AR头显产品。