微软最新AR专利提出『中央显示器+外围显示器』头戴式近眼设备

尽管近眼显示技术已经取得了长足的进展，但这个领域依然面临着众多的技术挑战，其中一个是以小尺寸实现大视场和高角度分辨率。

如何平衡形状参数与视场和角度分辨率，这是业内正在积极探索的课题。如果大家有留意中国AI网的专利分享，Facebook曾申请过多份关于组合式光学元件的发明。其中，Facebook希望通过组合中央显示器和外围显示器来提高近眼显示器的视场，并且根据情况中央显示器和外围显示器能够以不同分辨率显示图像，从而减轻计算负载。

现根据美国专利商标局，微软同样有朝这一方向进行了研究。在名为“Near-Eye Peripheral Display Device（近眼外围显示组件）”的文件中，这家公司主要描述了一种包含中央显示器和外围显示器的头戴式近眼设备。

如上图所述，中央显示器#400和外围显示器#402都耦合到同一波导#404。中央显示器#400可以耦合到波导#404的背面#406R，外围显示器#402可以耦合到波导#404的正面#406F。

显示投影仪#408配置成向波导#404发射显示光。显示投影仪#408操作地耦合到控制器#410。控制器#410控制显示投影仪#408调制显示光，从而形成所需的中央显示图像。

波导#404包括入射光栅#412和出射光栅#414。入射光栅#412是衍射结构，其配置成接收来自显示投影仪#408的显示光并将显示光耦合到波导#404中。然后，显示光通过全内反射从波导#404的正面和背面406在波导中传播。出射光栅#414是衍射结构，其配置成朝着用户眼睛#201可控地从波导释放传播的显示光，从而创建中央视窗。中央显示器#400可以通过波导向用户眼睛#201发射显示光。

波导#404可以以适当的角度弯曲，使得由中央显示器#400和外围显示器#402提供的水平视场重叠。外围显示器#402至少部分地位于中央显示器#400的前面，并且跟随波导#404的曲率实现完全。外围显示器#402为透明，并包括位于透明基板之上的LED阵列#416。LED阵列#416可由控制器#410控制并发射显示光。反射透镜阵列可以耦合到LED阵列#416，并且配置成将从LED阵列#416发射的显示光反射到用户的眼睛#201，从而创建外围视窗。

中央显示器#400和外围显示器#402可由控制器410#控制，并协同地向用户眼睛#201提供虚拟图像。

在一个实施例中，中央显示器在中央视窗中产生第一分辨率的中央图像。外围显示器在与中央视窗不同的外围视窗创建第二分辨率的外围图像，第二分辨率低于第一分辨率。

微软指出，组合中央显示器和外围显示器，这种头戴式近眼显示设备可以配置成以模拟人眼感知世界的方式提供具有不同分辨率的组合图像。简单来说，设备可以根据用户注视点将高分辨率图像“沿轴”定位在中央视窗，并将低分辨率图像定位在外围视窗。这样可以降低计算负载，并因而减少计算组件的尺寸。

文件写道：“在这种近眼显示系统配置中，将单个弯曲波导用于中央显示器和外围显示器可以减小近眼显示系统的厚度并降低设备复杂性。”

相关专利：Microsoft Patent | Near-Eye Peripheral Display Device

名为“Near-Eye Peripheral Display Device（近眼外围显示组件）”最初在2019年5月提交，并在日前由美国专利局公布。需要注意的是，这只是一份专利，尚不确定微软是否会或将于何时商业化所述的发明技术。