苹果新专利曝光，揭示其在XR头显“场景摄像头”上的更多研究成果
编译/VR陀螺
本周，美国专利商标局公布了一个与XR头显“场景摄像头”有关的苹果专利。
在这项专利中，我们能看到一个精心设计的摄像头系统。这是一个明确的项目，因为苹果指派了2个不同的团队研究该项目。苹果早在2020年就已经公布了一个场景摄像头的专利。第二项专利是由一个二级工程团队提交的，虽然在背景上它是一个场景摄像头，但它的标题只是“摄像头系统”。苹果在他们的文件中明确指出，“描述了可用于混合现实（MR）或虚拟现实（VR）系统的视频透视头戴式显示器（HMD）的场景摄像头的各种实施方案”。
在传统的HMD中，一个或多个场景摄像头可能被安装在HMD的前面。然而，通常情况下，场景摄像头的入射瞳孔和视点（POV）与用户眼睛的POV有很大的偏移，因此会有不同的效果。
专利所描述的场景摄像头配置的实施方案，通过将摄像头的入射瞳孔移向用户的眼睛，至少部分地纠正摄像头的POV以匹配用户的POV。
在一些实施方案中，HMD包括小尺寸摄像头的二维阵列（例如，一个阵列用于左眼，第二个阵列用于右眼），这些摄像头捕捉用户面前的真实世界场景的各自部分的图像。摄像头沿球形曲线或表面定位，以便摄像头具有不重叠的、相邻的FOV。为了更准确地表现用户的视角，摄像头的光学器件被配置为让阵列中的摄像头的入射瞳孔被定位在摄像头在图像传感器处形成的图像平面后面，并在用户的眼睛处或附近，同时摄像头也在传感器处形成优化图像。因此，每个摄像头阵列能从与用户各自的眼睛基本相同的角度捕捉到场景的视图。
阵列中的每个摄像头被配置为共同优化用户眼睛的入射瞳孔平面和摄像头传感器的图像平面。在一些实施方案中，每个摄像头按照从物体一侧到图像一侧的顺序，包括一个或多个透镜元件的第一透镜组、光圈挡板（例如，“针孔”光圈挡板）、包括一个或多个透镜元件的第二透镜组和一个传感器。第一透镜组中的镜头元件可以进行切割或“切块”，以便摄像头能在阵列中配合在一起，使第一透镜组中的镜头之间有最小或无间隙。
图源：patentlyapple
苹果公司的专利图1A说明了一个HMD，它包括一个摄像头阵列，其入射瞳孔位于用户的眼睛或附近；图2说明了一个摄像头阵列的一部分。
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苹果公司的专利图3说明了一个例子，该摄像头的入射瞳孔在用户的眼睛或附近，可用于图1A和图2所示的阵列中。
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苹果公司专利图9A和9B说明了通过降低分辨率和转移外围区域的摄像头的入射瞳孔来减少摄像头的数量。
苹果公司的专利图16图示了在摄像头阵列前面增加一个负弯月形透镜，以增加摄像头向外围的FOV；图17图示了在摄像头阵列前面增加一个负弯月形透镜，以逐步抵消摄像头向外围的POV。
图源：patentlyapple
苹果公司的专利图20A至20C以图示方式说明了一个示例场景摄像头，其包括一个在摄像头前的负弯月形透镜。
想了解更多专利细节，请查阅苹果公司的专利申请2023018509。
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