在苹果 WWDC23 主题演讲中,苹果技术开发集团副总裁 Mike Rockwell 透露,Apple Vision Pro 获得了 5000 项专利的支持。现在,又有两项专利曝光,第一项专利涉及光学模块定位系统,第二项专利涉及 Vision Pro 物镜转换器。
Apple Vision Pro 具有用于显示光学模块中的图像显示器,透镜可以安装在光学模块中,显示器上的图像可以通过镜头查看。苹果早在六月份就透露,对于那些使用处方镜片的用户,将能够将蔡司镜片添加到头显中。
光学模块定位系统
在本周授予的专利中,苹果透露正在开发定制镜头系统。苹果表示,头戴式设备可具有将图像呈现给用户眼睛的光学模块,每个光学模块可以具有带显示器的透镜镜筒和将显示器中的图像呈现到相应 eye box 的透镜。
为了适应不同瞳距的用户,光学模块可以滑动耦合到导杆等导引构件。致动器可以沿导杆将光学模块朝向或远离彼此滑动,从而适应不同的瞳孔间距。
导杆可以由纤维增强复合管组成,具有一个或多个端盖,这些端盖固定在头戴式装置中的框架上。如果需要,可以使用公共端盖来连接一对导杆。端盖可形成为附接到纤维复合材料管或其他导杆结构的端部单独件和/或可以是纤维复合材料管或其他导杆结构的一体部分。
导杆可以包括与左光学模块滑动接合的左导杆或左导杆对,以及与右光学模块滑动接合的右导杆或右导杆对。左右导杆可以彼此成非零角度倾斜,以帮助引导光学模块平行于用户面部表面。导杆的管子可以部分或全部填充芯以增加强度。低摩擦涂层(如金属涂层)可以应用于管和接收管的光学模块结构的相应内表面。
苹果指出,显示元素 #140 之间的距离可以根据用户瞳孔间距(“IPD”)进行设置。
为了更好地理解 IPD,瞳孔距离(PD),更准确地称为瞳孔间距(IPD),是每个瞳孔中心之间的距离,以毫米为单位。距离 PD 是眼睛视觉轴在其主要位置之间的距离,即主体注视着无限远的物体。
近 PD 是当受试者在预期工作距离注视近处物体时,眼睛视轴在眼镜镜片平面上的间距。中间 PD 位于距离和近距离之间的指定平面上。单眼 PD 是指左右视轴到鼻梁之间的距离,由于解剖结构的差异,每只眼睛的距离可能略有不同,但总和为双眼 PD。
对于需要佩戴处方眼镜的人,考虑由验光师进行单眼PD测量有助于确保镜片位于最佳位置。
虽然 PD 是用于指定处方眼镜的验光术语,但 IPD 对于双目观察系统的设计更为关键,其中两个眼瞳需要位于观察系统的出口瞳孔内。这些观察系统包括双目显微镜、夜视设备或护目镜(NVG)和头戴式显示器(HMD)。IPD 数据用于此类系统的设计,以指定出射光学元件或目镜的横向调整范围。
苹果专利进一步指出,并非所有用户都具有相同的瞳距 IPD。为了使其头戴式设备能够沿横向尺寸 X 调整模块之间的瞳距间距(图 1 #40),并由此调整 eye box 之间的瞳距(图 1 #13)以适应不同的用户瞳距,头戴式设备可以在外壳中设置光学模块定位系统(图1#12)。定位系统可以具有引导构件和致动器(图 1 #43),用于相对于彼此定位光学模块(图 1 #40)。
Vision Pro 物镜转换器
苹果指出,头戴式设备可以包括一个物镜转换器,将力从鼻子顶部分配到鼻子两侧。当用户佩戴头戴式设备时,这种物镜转换器的鼻子接触元件可以滑动和/或旋转偏置,以向鼻子两侧施加力。这种分布允许力分布在更大的区域,从而提高了头戴式设备的整体舒适度、定位和轻型密封。
虽然这似乎是 Apple Vision Pro 的一个相当简单的功能,但该专利实际上相当冗长。苹果公司指出,物镜转换器可能需要提供适当的贴合度,以确保头戴式设备与用户的头部对齐,包括用于观察头戴式设备的显示元件的眼睛。物镜转换器也希望便于密封,以便来自外部环境的光线不会进入显示元件和用户眼睛之间的区域。