苹果申请申请多份AR/VR技术专利

日前美国专利商标局公布了数份来自苹果的专利申请，其中涉及能够显示VR/AR/MR内容的未来头戴式设备。下面整理了三份与XR技术相关的苹果专利申请：

1. 用于显示设备的散热解决方案

在名为“Structural Thermal Solutions For Display Devices（用于显示设备的结构性散热解决方案）”的专利申请中，苹果表示诸如OLED和uOLED面板可以在高温下工作。显示面板通常由载体、挡板或其他结构支撑，而后者通常由轻质材料（如塑料）形成，以减轻系统的整体重量。

然而，这种结构在热调节方面几乎没有什么优势。如果没有适当的冷却和散热，昂贵且难以更换面板会随着时间的推移而退化，并导致无法修复的损坏或系统故障。为了管理和抵消面板在使用过程中产生的热量和延长使用寿命，显示系统通常会包含额外的组件，如散热片。但这种额外的组件会给设计带来挑战，并增加系统的整体重量。

所以，苹果希望将散热解决方案集成到结构组件之中，从而应对所述的挑战。这种结构性散热方案不仅减少了显示系统的组件数量、复杂性和重量，同时增加了导热系数并改善了热管理，从而降低了工作温度并延长系统的使用寿命。

如上图所示，专利描述的显示设备包括系统外壳，系统外壳包括具有通常与包围空腔的第一侧壁和第二侧壁平行地延伸的线性轴的空腔，以及包围在空腔内并沿所述线性轴移动的显示堆叠。显示堆叠包括显示面板和支撑盘，支撑盘配置为支撑显示面板的第一侧，并且将显示面板热耦合至所述第一侧壁，以促进显示面板跨支撑盘进行热传递。显示堆叠包括一个散热片，散热片配置为由显示面板的第二侧面支撑，并且将显示面板热耦合到所述第二侧壁，以促进从显示面板到系统外壳的热传递。

相关专利：Structural Thermal Solutions For Display Devices

名为“Structural Thermal Solutions For Display Devices（用于显示设备的结构性散热解决方案）”的专利申请最初在2020年8月提交。

2. 通过可调光学元件调整真实世界对象的亮度，从而增加虚拟对象的可见性

另一项与头戴式显示器相关的专利名为“Display System With Localized Optical Adjustments（具备局部光学调整功能的显示系统）”。

苹果指出，电子设备有时会包括可调光学元件。例如，诸如头戴式设备的可穿戴电子设备可以包括用于显示叠加到真实世界内容的计算机生成内容的显示器。在这种情况下，需要将可调光学元件放置在与用户视场一致的位置。例如，当用户浏览叠加到真实世界对象的计算机生成内容时，可调光学组件可以调整真实世界对象的亮度。

将可调光学元件整合到电子设备中存在一定的挑战。例如，用于头戴式设备的可调光学元件可能过于笨重；有可能显示衍射伪影或其他可见伪影。

苹果构思的头显具有空间可寻址可调光学元件，可在空间上配置可调光调制器或可寻址光调制器。

可调光学元件可以具有第一和第二电极、以及第一和第二电极之间的电可调材料。电可调材料可包括透明导电材料（如铟锡氧化物），其包括分段沟槽图案。

所述沟槽可以配置成为透明导电材料提供具有电各向异性，并使得透明导电材料的片电阻在不同方向上不同。这能够允许控制电路在空间上控制可调光学元件的电压。

可调光调制器可用于选择性地致使用户视场部分变暗。例如，如果头显正在显示与真实世界对象重叠的计算机生成内容，则可以选择性地降低真实世界对象的亮度以增强计算机生成内容的可见性。具体而言，空间可寻址可调光调制器可用于生成与明亮真实世界对象重叠的暗区域。

相关专利：Display System With Localized Optical Adjustments

名为“Display System With Localized Optical Adjustments（具备局部光学调整功能的显示系统）”的苹果专利申请最初在2020年4月提交。

3. 在光子集成电路上实现的像素阵列

苹果正继续优化光波导技术，而这最终或许能够为我们带来更轻、更舒适的“苹果眼镜”。

波导是一种能够致使光重新定向的结构。在增强现实设备中，它们通常用于将图形信息从输出源路由到用户眼前的显示面板。

在一份名为“Pixel array implemented on photonic integrated circuit （在光子集成电路上实现的像素阵列）”的专利申请中，苹果概述了一种利用基板、光发射器和波导在光电设备显示信息的系统和方法。

需要注意的是，这份专利申请的技术专业性强，涉及的专业知识和名词较多，并且侧重于与系统相关的底层技术和数学公式。另外，专利没有提及任何可穿戴设备、智能手机或其他消费产品的用例，但映维网认为这种技术或可用于未来的“苹果眼镜”。

简单而言，专利似乎主要描述了一种“用于视觉应用的小型投影仪”，而它“需要一个紧凑高效的像素发生器”。

在一个具体的实施例中，苹果描述的光电器件包括基板和至少三个发射器，发射器设置在基板之上并且配置成发射各自的光束。多个波导的输入端和接收端分别与基板的输入端和接收端进行绝热连接。控制电路配置成对每一束光独立地施加时间调制。

光子集成电路同时可以包括定向耦合器，并用于“选择性地传输不同波长的光通量”。例如，一个耦合器可以将绿光从绿光激光器传输到一个从蓝光激光器传输蓝光的波导。

波导将输出一束包括红色、绿色和蓝色的光束。实际输出的颜色和强度可以通过调制单个发射器或通过外部可变光衰减器（Variable Optical Attenuator）进行调制。后者可以在同一PIC上实现和集成。如前所述，这种类型的多组发射器和耦合器可以组合在一起，并产生一个集成的多像素光引擎。

以前的专利申请明确提出，波导可以用来减轻头戴式设备的重量。2019年的一项专利申请表明，苹果可能正在研发另一种涉及反射镜和激光的波导系统。

另一个事实是，诸如Magic Leap等众多的AR设备都在采用基于波导的技术。同时有报道指出，苹果在2019年的CES大会中与波导厂商和其他AR组件制造商进行了会面。

相关专利：Pixel Array Implemented On Photonic Integrated Circuit （Pic）

名为“Pixel array implemented on photonic integrated circuit （在光子集成电路上实现的像素阵列）”的专利申请最初在2020年4月提交。

需要说明的是，苹果每周都会提交大量的专利申请。目前无法确定苹果是否会或于何时商业化上述的发明技术。
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