在美国专利局于2017年申请并今天颁发的一项专利中，苹果公司描述了一款设计紧凑舒适的虚拟现实（VR）头盔。

据专利观察网站Patently Apple报道，苹果的专利标题为《用于头戴式显示器的光学系统》明确表示，这种特定设计旨在创造一种更紧凑的VR头盔，通过重新设计光学系统实现。
“如果不小心处理，头戴式显示器可能会笨重且令人疲劳。用于头戴式显示器的光学系统可能使用笨重和沉重的镜头排列。长时间使用这种类型的光学系统的头戴式显示器可能会令人感到不舒适。因此，提供改进的头戴式显示器非常有必要。”
在深入阅读该专利的详细描述后，可以明确这种设计基于“反射折射式”光学系统，该系统使用反射和折射元件（包括不同的偏振元件）来沿光学路径操控光线。
一个“反射折射式”光学系统的简化示例| 图片由HHahn（CC BY-SA 3.0）提供
“反射折射式”光学通常用于集镜和显微镜等高倍率光学系统中，“折叠”光学路径以创造更紧凑的布局。与在典型镜头中只是单次通过时简单弯曲光线不同，“反射折射式”光学中的光线在最终从另一侧出来之前会在其光学路径上来回反弹多次。
苹果的反射折射式光学系统示意图| 图片由USPTO提供
在VR技术中，微型显示器因其紧凑的尺寸和高像素密度而受到青睐，但需要具有高倍率的镜头。具有高倍率的镜头通常需要非常厚的设计，或者可以采用今天常见的弗雷涅尔设计（如消费者VR头盔所采用的方式），尽管弗雷涅尔方法也会引入一系列挑战。苹果公司似乎正在研究使用“反射折射式”光学作为一种手段，用于创造一种紧凑且高倍率的光学系统，专门与微型显示器配合使用。该专利中提及了微型显示器，但希望专利尽可能广泛，因此还提及其他类型的显示器。
该专利进一步描述了一系列偏振元件，用于将部分光线反射回显示器，并被偏光器吸收。文件解释称，这是为了保持对比度，避免佩戴者看到杂散（不需要/不对准）的光线。
另外，该专利还提到了该头盔可能包含一系列用于各种追踪任务的传感器，并明确指出，摄像头可以用于测量环境（如内部追踪）和感知用户的眼睛位置。后者很可能用于眼动追踪应用，如焦点渲染。
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虽然苹果显然对增强现实（AR）和虚拟现实（VR）感兴趣，但公司并不缺乏未曾使用过的技术专利。因此，尽管这个专利深入探讨了制造方面的一些实际细节，我们最好认为专利是了解公司可能在思考什么，而不是他们确切在做什么的一个窥视。话虽如此，苹果公司正在其生态系统中越来越多地涉足AR和VR，包括在MacOS上推出VR，并在iOS上推出ARKit，许多人猜测这是该公司未来可能推出的AR头盔产品的先兆。