近日，美國專利商標(biāo)局發(fā)布了蘋果公司的一項(xiàng)專利申請(qǐng)，專利涉及未來的HMD設(shè)備，該設(shè)備包括色散補(bǔ)償結(jié)構(gòu)和用于具有全息光學(xué)元件的光學(xué)反射設(shè)備的方法，該全息光學(xué)元件具有反射投影圖像的能力并允許用戶體驗(yàn)高質(zhì)量的AR圖像。

全息圖可以在全息光學(xué)元件的光學(xué)介質(zhì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)。穿過某些色散邊界的光在不同頻率上可能會(huì)出現(xiàn)波形分離。對(duì)于不同的頻率，一種介質(zhì)的折射率與另一種介質(zhì)的折射率之間的色散關(guān)系可以用于補(bǔ)償光學(xué)裝置中光的色散的技術(shù)。

使用色散關(guān)系的色散補(bǔ)償技術(shù)可以應(yīng)用于確定補(bǔ)償某些色散邊界的色散效應(yīng)的全息圖。所得的全息光學(xué)元件(HOE)可以基本上與在光學(xué)設(shè)備或特定操作環(huán)境近似(例如，在使用投影光學(xué)器件，在使用邊緣耦合的情況下，或在空氣或水之類的流體介質(zhì)中)。

蘋果公司進(jìn)一步指出，HMD通常使用近眼光學(xué)器件來創(chuàng)建“虛擬”圖像。過去，HMD面臨著各種技術(shù)限制，這些技術(shù)限制降低了圖像質(zhì)量并增加了重量和尺寸。

過去的設(shè)備通常包括常規(guī)光學(xué)器件，以反射、折射或衍射光，但是設(shè)計(jì)趨于笨重。另外，常規(guī)的鏡子和光柵結(jié)構(gòu)也很有局限性。

例如，常規(guī)的鏡子具有必須與表面法線重合的反射軸。傳統(tǒng)反射鏡的反射軸可能導(dǎo)致反射鏡的取向或性能欠佳。而且，常規(guī)的光柵結(jié)構(gòu)通常包括與入射角或波長呈凹形的多個(gè)反射軸。

因此，在蘋果的專利中用于反射光的裝置可以包括以下特征：其圍繞不限于表面法線的反射軸反射光，并且對(duì)于給定的入射角，其反射角在多個(gè)波長處是恒定的。裝置的實(shí)施例可以在給定波長的入射光的整個(gè)入射角范圍內(nèi)具有基本恒定的反射軸(例如，反射軸的反射軸角變化小于1.0度)。

在蘋果的專利圖1中，我們能夠看到頭戴式顯示器(HMD)#100的圖示，其中可以實(shí)現(xiàn)此處包含的原理。 HMD可以包括眼鏡或頭飾，其中近眼顯示器(NED)#105可以被粘貼在用戶的眼睛前面。

NED可以包括布置在HMD的透鏡組件內(nèi)或與HMD的透鏡組件結(jié)合的衍射元件部分。在一些示例中，衍射元件部分是全息光學(xué)元件(HOE)，其可以包括偏斜鏡#110。

蘋果公司進(jìn)一步指出，偏斜鏡是一種反射裝置，可以在其中包括光柵介質(zhì)，體積全息圖或其他光柵結(jié)構(gòu)。

偏斜鏡可包括附加層，例如玻璃蓋或玻璃基板。附加層可以用于保護(hù)光柵介質(zhì)免受濕氣、氧氣、反應(yīng)性化學(xué)物質(zhì)的污染和損壞等。附加層也可以具有與光柵介質(zhì)匹配的折射率。

蘋果的專利圖7是說明性輸入棱鏡和說明性偏光鏡的側(cè)視圖，該說明性偏光鏡具有偏斜軸隨光柵大小而變化的光柵。圖12是具有不同色散特性的不同區(qū)域的說明性輸入棱鏡的側(cè)視圖。

美國專利局發(fā)布的這款蘋果專利申請(qǐng)20200117003已于2019年第四季度提交。考慮到這是一項(xiàng)專利申請(qǐng)，目前尚不知道這種產(chǎn)品上市的時(shí)間。

這項(xiàng)專利背后的關(guān)鍵工程師之一是Vikrant Bhakta博士，他在蘋果從事的一些項(xiàng)目包括光學(xué)成像、投影顯示器、照明工程、用于3D感測和超分辨率的結(jié)構(gòu)化光照明、AR和VR頭戴式顯示器、計(jì)算成像、輻射度和光度建模和分析、傅立葉光學(xué)、成像和非成像光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。

作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，全球全息AR市場具有巨大的增長潛力，吸引了大量投資，為行業(yè)增長做出了巨大貢獻(xiàn)。包括蘋果、谷歌、FACEBOOK等科技巨頭正在大力投資于該技術(shù)，為企業(yè)和消費(fèi)者群體開發(fā)解決方案。多年來，全息增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)市場在游戲、媒體和營銷等應(yīng)用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。其在廣告、娛樂、教育和零售等不同行業(yè)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，預(yù)計(jì)將在預(yù)測期內(nèi)推動(dòng)需求。

目前AR產(chǎn)業(yè)正處于市場啟動(dòng)期，此階段，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)消費(fèi)級(jí)市場開啟，以廣告服務(wù)產(chǎn)品、硬件產(chǎn)品的形式逐步落地。參與者不斷增多，行業(yè)以探索應(yīng)用領(lǐng)域，挖掘盈利模式為主要特征。市場逐步整合完成，部分廠商堅(jiān)持探索商業(yè)模式，AR硬件產(chǎn)品、AR衍生品不斷豐富，并且，產(chǎn)業(yè)受資本市場關(guān)注度不斷提升。

AR應(yīng)用目前主要用于娛樂、廣告、教育等行業(yè)，其硬件環(huán)境相對(duì)成熟，對(duì)開發(fā)這些領(lǐng)域的軟件和內(nèi)容非常有利。從長遠(yuǎn)來看，社交網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域也將會(huì)出現(xiàn)此應(yīng)用，盡管目前這些應(yīng)用仍然受到硬件技術(shù)的限制。

在過去的幾個(gè)世紀(jì)里，主流的視覺顯示媒介經(jīng)歷了從紙(書)到大屏幕(電視/電腦)和小屏幕(智能手機(jī))的非同尋常的轉(zhuǎn)變。盡管視覺顯示媒介的質(zhì)量不斷提高，但它仍然離最終目標(biāo)——虛擬與現(xiàn)實(shí)的完美結(jié)合——相去甚遠(yuǎn)，人類在全息AR技術(shù)中從未接近過這一目標(biāo)。因此，實(shí)現(xiàn)視覺顯示媒介最終目標(biāo)的動(dòng)機(jī)將推動(dòng)這一領(lǐng)域的不斷努力，并將保證一旦市場條件成熟，將得到廣泛的接受和采用。

微美全息(WIMI.US)通過構(gòu)建多角度拍攝實(shí)時(shí)建模系統(tǒng)：對(duì)采集對(duì)象進(jìn)行全維度的影像掃描，實(shí)時(shí)合成為立體模型。六度矩陣式光場系統(tǒng)：多光源綜合運(yùn)用，構(gòu)建全息虛擬影像的成像場。雙眼視差智能增強(qiáng)系統(tǒng)：采集過程中動(dòng)態(tài)跟蹤對(duì)象軌跡并調(diào)整光線，保持雙眼差的均衡值。多圖像動(dòng)態(tài)融合系統(tǒng)：狹窄空間中的多維圖像廣角采集技術(shù)，應(yīng)用于云視小型化全息棧倉。全息圖像高速處理算法：對(duì)圖像信息進(jìn)行極速處理，并保證渲染效果，處理速率達(dá)10GB/秒。隱身聚酯光學(xué)顯像膜：全息成像關(guān)鍵構(gòu)件，讓全息影像完美成像顯示。全息虛擬人物畫音重建技術(shù)：運(yùn)用人骨骼動(dòng)態(tài)捕捉，圖像實(shí)時(shí)渲染，語音識(shí)別技術(shù)，聲音模擬技術(shù)呈現(xiàn)虛擬人。全息云平臺(tái)：覆蓋全國的影像采集和還原，具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、影像還原、全息社交屬性的交互平臺(tái)。

微美全息(WIMI.US)通過以上系統(tǒng)組合構(gòu)建起完整的5G全息通訊應(yīng)用平臺(tái)，以支持各種線上終端和個(gè)人設(shè)備應(yīng)用，同時(shí)拓展全息社交通訊、全息家庭互動(dòng)、全息明星互動(dòng)、全息在線教育、全息在線會(huì)議等各種主流5G全息應(yīng)用。由于5G通信網(wǎng)絡(luò)帶寬的變化，高端全息應(yīng)用逐漸應(yīng)用于于社交媒體、通信、導(dǎo)航、家庭應(yīng)用和其他應(yīng)用場景。微美全息(WIMI.US)的計(jì)劃是通過5G通信網(wǎng)絡(luò)，提供全息云平臺(tái)服務(wù)。

目前來看，AR主要應(yīng)用在工業(yè)制造和維修、醫(yī)療、軍事、電視轉(zhuǎn)播、娛樂游戲、教育、數(shù)字化文化遺產(chǎn)和古跡復(fù)原、旅游展覽、市政建設(shè)等領(lǐng)域，AR+將是未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要模式。

微美全息(WIMI.US)其商業(yè)應(yīng)用場景主要聚集在家用娛樂、光場影院、演藝系統(tǒng)、商業(yè)發(fā)布系統(tǒng)及廣告展示系統(tǒng)等五大專業(yè)領(lǐng)域。從產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展程度、產(chǎn)品成熟度以及應(yīng)用場景的豐富程度等方面來看，AR全息產(chǎn)業(yè)未來的市場空間具有更大的潛力以及更強(qiáng)的爆發(fā)力。

根據(jù)Digi-Capital發(fā)布的報(bào)告預(yù)測，2020年AR全息市場收入規(guī)模有望達(dá)到1200億美元，約為虛擬現(xiàn)實(shí)市場規(guī)模的4倍(2020年虛擬現(xiàn)實(shí)市場的收入規(guī)模約為300億美元)。AR全息技術(shù)是人類科技發(fā)展的共同目標(biāo)，全息技術(shù)是IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展愿景。AR全息是社交、通訊、娛樂、教育等產(chǎn)業(yè)科技發(fā)展目標(biāo)。