近日，美國專利商標局公布了蘋果公司的一項專利申請，該專利申請涉及使用偏振光來改善Apple Vision Pro中與眼睛相關功能（例如虹膜識別）的方法和設備。該專利還提高了AR/VR/MR應用的圖像質量，例如虛擬培訓環境、遊戲、遠程控制無人機或其他機械系統、查看數字媒體內容、與網際網路交互等。
蘋果在其專利背景中指出，傳統的眼部攝像頭系統使用非偏振光，有幾個局限性。例如，非偏振光可能會導致睫毛和眼瞼的反射被捕獲到圖像中，這可能會使處理眼睛圖像以執行虹膜識別和眼睛/注視追蹤等任務變得更加困難。
再舉一個例子，當來自照明源的閃光落入虹膜區域時，該區域可能會飽和，因此可能對虹膜識別沒有用處。
再舉一個例子，虹膜圖案的對比度（虹膜不同區域之間的對比度）對於某些眼睛來說可能很低。
蘋果的發明/授權專利糾正了上面列出的負面因素，旨在提供高質量的MR/AR/VR應用。
蘋果專利涵蓋了使用偏振紅外（IR）光來改善眼睛相關功能（如虹膜識別）的方法和裝置。例如，頭戴式顯示器（HMD）可以包括眼部攝像系統，該系統包括一個或多個紅外攝像機，這些紅外攝像機捕獲用戶眼睛的圖像，這些圖像經過處理以執行虹膜識別、注視追蹤或其他與眼睛相關的功能。
在實施例中，至少一個光偏振元件可以位於用於捕獲用戶眼睛（或其它面部特徵）圖像的光路徑中。在一些實施例中，用戶眼睛可以被HMD的一個或多個LED發出的紅外光照亮。
在一些具體實施方式中，至少一個LED可以是帶有濾光片的LED封裝，如本文所述。在一些具體實施方式中，至少一個偏振片（例如，偏振濾光片）可以位於眼部攝像機傳感器處、眼部攝像機光學元件中，或者作為位於眼部攝像機和用戶眼睛之間光路附加光學元件或位於附加光學元件中。
眼部攝像系統的實施例可以提高頭戴式顯示器眼睛相關功能的性能，包括但不限於虹膜識別和通過使用偏振光進行眼/注視追蹤。傳統的眼部攝像系統使用非偏振光，這有其局限性。例如，非偏振光可能會導致睫毛和眼瞼的反射被捕獲到圖像中，這可能會使虹膜識別和眼睛/注視追蹤更加困難。對於佩戴隱形眼鏡或光滑角膜的用戶，睫毛和眼瞼的強烈反射可能會妨礙虹膜識別和/或眼睛/注視追蹤正常工作。
作為另一個例子，當來自照明源（例如，來自非偏振LED）的閃光落入虹膜區域時，該區域可能會飽和，因此可能對虹膜識別沒有用處。再舉一個例子，虹膜圖案的對比度（虹膜不同區域之間的對比度）對於某些眼睛來說可能很低。在眼睛攝像頭系統中使用偏振光可以通過減少或消除反射、減少或消除閃光和/或提高虹膜區域的對比度來克服使用非偏振光的這些和其他限制。
蘋果專利圖8以圖形方式示出了具有紅外LED的紅外眼攝像機，根據一些實施例，該紅外LED可以照亮眼睛，可以處理由眼睛攝像頭捕獲的虹膜圖像，例如執行虹膜識別以確定佩戴HMD的用戶是否被授權使用HMD。由眼睛相機捕獲的眼睛圖像可以代替或也可以被處理，以確定用戶相對於顯示器的當前視軸和注視點。
蘋果專利圖9A和9B在示例頭戴式顯示器中示出了眼部攝像頭系統的組件，其中眼部攝像頭#940通過目鏡或眼鏡頭#920對用戶眼睛#992的反射進行成像，其中LED#900通過眼鏡頭照亮眼睛。
圖13A和13B示出了根據一些實施例使用偏振光增強對比度。圖13A示出了用非偏振光捕獲的虹膜-瞳孔邊界之間對比度較低的虹膜圖像。圖13B示出了用偏振光捕獲的虹膜-瞳孔邊界之間對比度較低的虹膜圖像。
