Apple hat ein wichtiges Patent für Vision Pro Displays erhalten, die foveale und periphere Projektoren umfassen, die Bewegungsbeschwerden begrenzen

Gestern hat das US-amerikanische Patent- und Markenamt Apple offiziell ein Patent erteilt, das sich mit der Lösung von „Akkommodations-Konvergenz-Mismatch-Problemen“ befasst, die bei einigen Headsets zu Überanstrengung der Augen, Kopfschmerzen und/oder Übelkeit führen können. Dies ist im neuen R1-Chip integriert. Während der Einführung des Apple Vision Pro erklärte Mike Rockwell, VP der Technology Development Group, dass „Latenz zwischen Sensoren und Displays zu Bewegungsbeschwerden führen kann.“ Der neue R1-Prozessor von Apple eliminiert Verzögerungen praktisch, indem er neue Bilder in 12 Millisekunden auf die Displays streamt. Der R1 sorgt dafür dass sich Erlebnisse anfühlen, als würden sie direkt vor deinen Augen stattfinden.“

Apples Erfindung aus dem Jahr 2016 wurde gestern ein weiteres Patent erteilt. Darin erklärt Apple, dass in einem stereoskopischen System die dem Benutzer angezeigten Bilder das Auge bzw. die Augen dazu verleiten können, auf eine große Entfernung zu fokussieren, während ein Bild physisch aus einer geringeren Entfernung angezeigt wird. Mit anderen Worten: Die Augen versuchen möglicherweise, auf eine andere Bildebene oder Brennweite als die Brennweite des projizierten Bildes zu fokussieren, was zu einer Überanstrengung der Augen und/oder einer erhöhten psychischen Belastung führt.

Probleme mit der Akkommodations-Konvergenz-Fehlanpassung sind unerwünscht und können Benutzer ablenken oder auf andere Weise ihre Freude und Ausdauer (dh Toleranz) an Virtual-Reality- oder Augmented-Reality-Umgebungen beeinträchtigen.

Das von Apple erteilte Patent deckt verschiedene Ausführungsformen eines direkten Netzhautprojektorsystems für Augmented Reality (AR) und/oder Mixed Reality (MR) ab, das beispielsweise den Konvergenz-Akkommodations-Konflikt bei kopfmontierter AR, MR und VR lösen kann Systeme.

Es werden Ausführungsformen eines AR-Headsets (z. B. ein Helm, eine Schutzbrille oder eine Brille) beschrieben, die verschiedene Techniken und Komponenten des AR-Systems umfassen oder implementieren können.

In einigen Ausführungsformen kann ein AR-Headset einen reflektierenden holografischen Kombinierer umfassen, um Licht von einer Projektor-Lichtmaschine in das Auge des Benutzers zu leiten und gleichzeitig Licht aus der Umgebung des Benutzers zu übertragen, um so eine erweiterte Sicht auf die Realität bereitzustellen.

In einigen Ausführungsformen kann der holografische Kombinierer mit einer Reihe von Punkt-zu-Punkt-Hologrammen aufgezeichnet werden; Ein Projektionspunkt interagiert mit mehreren Hologrammen, um Licht auf mehrere Eyebox-Punkte zu projizieren. In einigen Ausführungsformen sind die Hologramme so angeordnet, dass benachbarte Eye-Box-Punkte von verschiedenen Projektionspunkten aus beleuchtet werden.

In einigen Ausführungsformen können der holografische Kombinierer und die Lichtmaschine so angeordnet sein, dass sie Lichtfelder mit unterschiedlichen Sichtfeldern und Auflösungen separat projizieren, wodurch Leistung, Systemkomplexität und Effizienz optimiert werden, um sie an die Sehschärfe des Auges anzupassen. In einigen Ausführungsformen kann die Lichtmaschine foveale Projektoren umfassen, die im Allgemeinen Strahlen mit größerem Durchmesser über ein kleineres zentrales Sichtfeld projizieren, und periphere Projektoren, die im Allgemeinen Strahlen mit kleinerem Durchmesser über ein breiteres Sichtfeld projizieren.

In einigen Ausführungsformen kann die Lichtmaschine mehrere unabhängige Lichtquellen (z. B. Laserdioden, LEDs usw.) umfassen, die unabhängig von den verschiedenen Projektionspunkten projizieren können, wobei ein Anteil foveale Projektoren und ein anderer Anteil periphere Projektoren sind.

In einigen Ausführungsformen umfasst die Lichtmaschine zwei oder mehr zweiachsige Scanspiegel zum Scannen der Lichtquellen; Die Lichtquellen werden entsprechend moduliert, um das gewünschte Bild zu erzeugen.

In einigen Ausführungsformen umfasst die Lichtmaschine eine Reihe optischer Wellenleiter mit holographischen oder diffraktiven Gittern, die das Licht von den Lichtquellen bewegen, um Strahlen in den geeigneten Winkeln und Positionen zu erzeugen, um die Scanspiegel zu beleuchten; Das Licht wird dann in zusätzliche optische Wellenleiter mit holografischen Filmschichten geleitet, die mit Beugungsgittern aufgezeichnet sind, um die Projektorapertur zu erweitern und das Licht an die vom holografischen Kombinierer benötigten Projektionspositionen zu manövrieren.

In einigen Ausführungsformen umfasst die Lichtmaschine eine Linse für jeden Projektor, um emittierte Lichtstrahlen so zu fokussieren, dass das Licht, sobald es vom holografischen Kombinator reflektiert wurde, im Wesentlichen wieder kollimiert wird, wenn es in das Auge des Subjekts eintritt. Die erforderliche Brennfläche kann durch den Astigmatismus des holographischen Kombinierers kompliziert sein, es handelt sich jedoch um eine gekrümmte Fläche vor dem Kombinierer.

Die ideale Brennfläche ist je nach Position der Augenbox unterschiedlich und Fehler können zu einer weniger kollimierten Ausgabe führen. In einigen Ausführungsformen kann dies jedoch durch eine Verringerung des Strahldurchmessers für verschiedene Winkel ausgeglichen werden, bei denen die Fehler zwischen der idealen Brennfläche und der tatsächlich am besten geeigneten Brennfläche am größten sind, was das Problem durch eine Erhöhung der F-Zahl und damit der Tiefe lindert Fokus des Strahls. In einigen Ausführungsformen können diese Merkmale in eine holographische Linse integriert sein.

In einigen Ausführungsformen können für jeden Projektionspunkt aktive Strahlfokussierungselemente vorgesehen sein. Dadurch kann die Notwendigkeit, den Strahldurchmesser mit dem Winkel zu ändern, reduziert oder ganz entfallen. Dies kann es auch ermöglichen, dass Strahlen, die in das Auge divergieren, statt kollimiert zu werden, der Strahldivergenz der vermeintlichen Tiefe des/der von der Lichtmaschine projizierten virtuellen Objekt(e) entsprechen.

Mit den oben vorgestellten Methoden und Geräten erfordert das AR-System möglicherweise keine zusätzlichen beweglichen Teile oder mechanisch aktiven Elemente, um die sich ändernde Position des Auges in der Augenbox oder die sich ändernde optische Leistung des holographischen Kombinators während des Scans zu kompensieren, was das System vereinfacht Architektur im Vergleich zu anderen direkten Netzhautprojektorsystemen.

Apples Patent ABB. 5 untenveranschaulicht ein Augmented Reality (AR)-SystemDabei wird ein reflektierender holographischer Kombinierer verwendet, um Licht von einer Lichtmaschine in das Auge eines Motivs zu leiten und gleichzeitig Licht aus der Umgebung zum Auge des Motivs zu übertragen.

Apples Patent ABB. 6 obenzeigt ein AR-HeadsetDazu gehört ein reflektierender holographischer Kombinierer, der Licht von einer Lichtmaschine in das Auge eines Probanden leitet und gleichzeitig Licht aus der Umgebung zum Auge des Probanden überträgt.

Apples Patent ABB. 7 unten zeigt High-Level-Komponenten eines AR-Systems; FEIGE. 8 zeigt foveale und periphere Projektoren einer Lichtmaschine in einem AR-Headset.

Apples Patent ABB. 9 unten zeigt Lichtstrahlen von Fovealprojektoren in einem AR-System; FEIGE. 27 veranschaulicht eine am besten geeignete Fokuskurve und ein Fokussierungselement für foveale Projektionen in einem AR-System.

Apples Patent ABB. 27 oben zeigt eine am besten geeignete Fokuskurve und ein Fokussierungselement für foveale Projektionen in einem AR-System.

Weitere Informationen finden Sie im von Apple erteilten Patent 11714284, einem der 5.000 Patente hinter dem Apple Vision Pro-Headset. Da es sich hierbei um das zweite erteilte Patent von Apple für diese Erfindung handelt, hat Apple seinen Patentansprüchen, die am Ende dieses Patents aufgeführt sind, weitere 20 technische Punkte hinzugefügt. In den neuen Patentansprüchen Nr. 4 stellt Apple beispielsweise fest: „Das System nach Anspruch 1, bei dem das Sichtfeld der fovealen Lichtstrahlen 20° horizontal × 20° vertikal beträgt und bei dem das Sichtfeld der peripheren Lichtstrahlen 120 beträgt.“ ° horizontal ×74° vertikal.“

Einige der Teammitglieder dieses Apple-Projekts

Gepostet von Jack Purcher am 02. August 2023 um 08:22 Uhr in 2. Erteilte Patente, HMDs, Apple Vision Pro, Smartglasses + | Permalink | Kommentare (0)