日前美國(guó)專利商標(biāo)局公布了數(shù)份來自蘋果的專利申請(qǐng)，其中涉及能夠顯示VR/AR/MR內(nèi)容的未來頭戴式設(shè)備。下面整理了三份與XR技術(shù)相關(guān)的蘋果專利申請(qǐng)：

1. 用于顯示設(shè)備的散熱解決方案

在名為“Structural Thermal Solutions For Display Devices（用于顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)性散熱解決方案）”的專利申請(qǐng)中，蘋果表示諸如OLED和uOLED面板可以在高溫下工作。顯示面板通常由載體、擋板或其他結(jié)構(gòu)支撐，而后者通常由輕質(zhì)材料（如塑料）形成，以減輕系統(tǒng)的整體重量。

然而，這種結(jié)構(gòu)在熱調(diào)節(jié)方面幾乎沒有什么優(yōu)勢(shì)。如果沒有適當(dāng)?shù)睦鋮s和散熱，昂貴且難以更換面板會(huì)隨著時(shí)間的推移而退化，并導(dǎo)致無法修復(fù)的損壞或系統(tǒng)故障。為了管理和抵消面板在使用過程中產(chǎn)生的熱量和延長(zhǎng)使用壽命，顯示系統(tǒng)通常會(huì)包含額外的組件，如散熱片。但這種額外的組件會(huì)給設(shè)計(jì)帶來挑戰(zhàn)，并增加系統(tǒng)的整體重量。

所以，蘋果希望將散熱解決方案集成到結(jié)構(gòu)組件之中，從而應(yīng)對(duì)所述的挑戰(zhàn)。這種結(jié)構(gòu)性散熱方案不僅減少了顯示系統(tǒng)的組件數(shù)量、復(fù)雜性和重量，同時(shí)增加了導(dǎo)熱系數(shù)并改善了熱管理，從而降低了工作溫度并延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命。

如上圖所示，專利描述的顯示設(shè)備包括系統(tǒng)外殼，系統(tǒng)外殼包括具有通常與包圍空腔的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁平行地延伸的線性軸的空腔，以及包圍在空腔內(nèi)并沿所述線性軸移動(dòng)的顯示堆疊。顯示堆疊包括顯示面板和支撐盤，支撐盤配置為支撐顯示面板的第一側(cè)，并且將顯示面板熱耦合至所述第一側(cè)壁，以促進(jìn)顯示面板跨支撐盤進(jìn)行熱傳遞。顯示堆疊包括一個(gè)散熱片，散熱片配置為由顯示面板的第二側(cè)面支撐，并且將顯示面板熱耦合到所述第二側(cè)壁，以促進(jìn)從顯示面板到系統(tǒng)外殼的熱傳遞。

相關(guān)專利：Structural Thermal Solutions For Display Devices

名為“Structural Thermal Solutions For Display Devices（用于顯示設(shè)備的結(jié)構(gòu)性散熱解決方案）”的專利申請(qǐng)最初在2020年8月提交。

2. 通過可調(diào)光學(xué)元件調(diào)整真實(shí)世界對(duì)象的亮度，從而增加虛擬對(duì)象的可見性

另一項(xiàng)與頭戴式顯示器相關(guān)的專利名為“Display System With Localized Optical Adjustments（具備局部光學(xué)調(diào)整功能的顯示系統(tǒng)）”。

蘋果指出，電子設(shè)備有時(shí)會(huì)包括可調(diào)光學(xué)元件。例如，諸如頭戴式設(shè)備的可穿戴電子設(shè)備可以包括用于顯示疊加到真實(shí)世界內(nèi)容的計(jì)算機(jī)生成內(nèi)容的顯示器。在這種情況下，需要將可調(diào)光學(xué)元件放置在與用戶視場(chǎng)一致的位置。例如，當(dāng)用戶瀏覽疊加到真實(shí)世界對(duì)象的計(jì)算機(jī)生成內(nèi)容時(shí)，可調(diào)光學(xué)組件可以調(diào)整真實(shí)世界對(duì)象的亮度。

將可調(diào)光學(xué)元件整合到電子設(shè)備中存在一定的挑戰(zhàn)。例如，用于頭戴式設(shè)備的可調(diào)光學(xué)元件可能過于笨重；有可能顯示衍射偽影或其他可見偽影。

蘋果構(gòu)思的頭顯具有空間可尋址可調(diào)光學(xué)元件，可在空間上配置可調(diào)光調(diào)制器或可尋址光調(diào)制器。

可調(diào)光學(xué)元件可以具有第一和第二電極、以及第一和第二電極之間的電可調(diào)材料。電可調(diào)材料可包括透明導(dǎo)電材料（如銦錫氧化物），其包括分段溝槽圖案。

所述溝槽可以配置成為透明導(dǎo)電材料提供具有電各向異性，并使得透明導(dǎo)電材料的片電阻在不同方向上不同。這能夠允許控制電路在空間上控制可調(diào)光學(xué)元件的電壓。

可調(diào)光調(diào)制器可用于選擇性地致使用戶視場(chǎng)部分變暗。例如，如果頭顯正在顯示與真實(shí)世界對(duì)象重疊的計(jì)算機(jī)生成內(nèi)容，則可以選擇性地降低真實(shí)世界對(duì)象的亮度以增強(qiáng)計(jì)算機(jī)生成內(nèi)容的可見性。具體而言，空間可尋址可調(diào)光調(diào)制器可用于生成與明亮真實(shí)世界對(duì)象重疊的暗區(qū)域。

相關(guān)專利：Display System With Localized Optical Adjustments

名為“Display System With Localized Optical Adjustments（具備局部光學(xué)調(diào)整功能的顯示系統(tǒng)）”的蘋果專利申請(qǐng)最初在2020年4月提交。

3. 在光子集成電路上實(shí)現(xiàn)的像素陣列

蘋果正繼續(xù)優(yōu)化光波導(dǎo)技術(shù)，而這最終或許能夠?yàn)槲覀儙砀p、更舒適的“蘋果眼鏡”。

波導(dǎo)是一種能夠致使光重新定向的結(jié)構(gòu)。在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備中，它們通常用于將圖形信息從輸出源路由到用戶眼前的顯示面板。

在一份名為“Pixel array implemented on photonic integrated circuit （在光子集成電路上實(shí)現(xiàn)的像素陣列）”的專利申請(qǐng)中，蘋果概述了一種利用基板、光發(fā)射器和波導(dǎo)在光電設(shè)備顯示信息的系統(tǒng)和方法。

需要注意的是，這份專利申請(qǐng)的技術(shù)專業(yè)性強(qiáng)，涉及的專業(yè)知識(shí)和名詞較多，并且側(cè)重于與系統(tǒng)相關(guān)的底層技術(shù)和數(shù)學(xué)公式。另外，專利沒有提及任何可穿戴設(shè)備、智能手機(jī)或其他消費(fèi)產(chǎn)品的用例，但映維網(wǎng)認(rèn)為這種技術(shù)或可用于未來的“蘋果眼鏡”。

簡(jiǎn)單而言，專利似乎主要描述了一種“用于視覺應(yīng)用的小型投影儀”，而它“需要一個(gè)緊湊高效的像素發(fā)生器”。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，蘋果描述的光電器件包括基板和至少三個(gè)發(fā)射器，發(fā)射器設(shè)置在基板之上并且配置成發(fā)射各自的光束。多個(gè)波導(dǎo)的輸入端和接收端分別與基板的輸入端和接收端進(jìn)行絕熱連接?？刂齐娐放渲贸蓪?duì)每一束光獨(dú)立地施加時(shí)間調(diào)制。

光子集成電路同時(shí)可以包括定向耦合器，并用于“選擇性地傳輸不同波長(zhǎng)的光通量”。例如，一個(gè)耦合器可以將綠光從綠光激光器傳輸?shù)揭粋€(gè)從藍(lán)光激光器傳輸藍(lán)光的波導(dǎo)。

波導(dǎo)將輸出一束包括紅色、綠色和藍(lán)色的光束。實(shí)際輸出的顏色和強(qiáng)度可以通過調(diào)制單個(gè)發(fā)射器或通過外部可變光衰減器（Variable Optical Attenuator）進(jìn)行調(diào)制。后者可以在同一PIC上實(shí)現(xiàn)和集成。如前所述，這種類型的多組發(fā)射器和耦合器可以組合在一起，并產(chǎn)生一個(gè)集成的多像素光引擎。

以前的專利申請(qǐng)明確提出，波導(dǎo)可以用來減輕頭戴式設(shè)備的重量。2019年的一項(xiàng)專利申請(qǐng)表明，蘋果可能正在研發(fā)另一種涉及反射鏡和激光的波導(dǎo)系統(tǒng)。

另一個(gè)事實(shí)是，諸如Magic Leap等眾多的AR設(shè)備都在采用基于波導(dǎo)的技術(shù)。同時(shí)有報(bào)道指出，蘋果在2019年的CES大會(huì)中與波導(dǎo)廠商和其他AR組件制造商進(jìn)行了會(huì)面。

相關(guān)專利：Pixel Array Implemented On Photonic Integrated Circuit （Pic）

名為“Pixel array implemented on photonic integrated circuit （在光子集成電路上實(shí)現(xiàn)的像素陣列）”的專利申請(qǐng)最初在2020年4月提交。

需要說明的是，蘋果每周都會(huì)提交大量的專利申請(qǐng)。目前無法確定蘋果是否會(huì)或于何時(shí)商業(yè)化上述的發(fā)明技術(shù)。
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