近日,美國專利商標局發布了一份關於蘋果XR頭顯「場景相機」的專利。
早在 2020 年,蘋果就申請了「場景相機」首個專利,標題為「蘋果為未來 HMD 設備發明了一種『場景相機』系統,可將生動圖像直接呈現於用戶眼前」。
第二項專利由二級工程團隊提交,簡稱為「相機系統」。蘋果在提交的文件中明確指出,「描述了可用於混合現實(MR)或虛擬現實(VR)系統的影片透視頭戴式顯示器(HMD)的場景相機的各種實施例」。
在傳統的 HMD 中,一個或多個場景相機可以安裝在 HMD 的前部。然而,通常入射瞳孔以及場景相機的視角(POV)與用戶眼睛視角基本偏移,因此與用戶的視角不同。場景相機配置的實施例被描述為通過將相機的入射瞳孔朝向用戶的眼睛移動,來至少部分校正相機的視角以匹配用戶視角。
在一些實施例中,HMD 包括小尺寸相機的二維陣列(例如,一個陣列用於左眼,第二個陣列用於右眼),其捕獲用戶面前真實世界場景各個部分的圖像;相機沿球形曲線或表面放置,以便相機具有不重疊的相鄰視角;為了實現更準確地表示用戶的視角,配置了相機的光學元件,以便陣列中相機的入射瞳孔位於圖像傳感器上形成的相機圖像平面後面,並且在用戶眼睛處或附近,而相機也在傳感器上形成優化的圖像。因此,每個相機陣列都從與用戶各自眼睛基本相同的角度捕獲場景視圖。
陣列中的每個相機都配置為共同優化用戶眼睛處的入射瞳孔平面和相機傳感器處的圖像平面。在一些實施例中,每個相機依次包括從物體側到圖像側的第一透鏡組,包括一個或多個透鏡元件、孔徑光闌(例如,「針孔」孔徑光闌),第二透鏡組包括一個或多個透鏡元件以及傳感器。第一透鏡組中的透鏡元件可以形成(例如,切割或「切塊」)使得相機在陣列中配合在一起,第一透鏡組中的透鏡之間間隙最小或沒有間隙。
蘋果專利圖 1A 說明了一個頭戴式顯示器(HMD),其中包括一個相機陣列,其入射瞳孔位於用戶眼睛或附近;圖 2 說明了相機陣列的一部分。
蘋果專利圖 3 說明了在用戶眼睛處或附近具有入射瞳孔的示例相機,該相機可用於如圖 1A 和 2 所示的陣列中。
蘋果專利圖9A 和 9B 說明了通過降低解析度和在外圍區域移動相機的入射瞳孔來減少相機數量。
蘋果專利圖 16 以圖形方式說明了在相機陣列前面添加一個負彎月透鏡,以增加相機朝外圍的視野;圖 17 以圖形方式說明在相機陣列前面添加負彎月透鏡以逐漸將相機的視點偏移到外圍。
蘋果專利圖 20A 至 20C 以圖形方式說明了一個示例場景相機,該相機在相機陣列中的相機前面包含一個負彎月透鏡。