今天，美國(guó)專利商標(biāo)局正式授予蘋果一項(xiàng)專利，該專利涉及一種新的HMD相機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)二維相機(jī)陣列，可以捕捉場(chǎng)景各個(gè)部分的圖像。

專利顯示，相機(jī)陣列將沿球面放置，以便相機(jī)具有相鄰的視野。這些相機(jī)的入瞳位置靠近用戶的眼睛，同時(shí)相機(jī)還會(huì)通過傳感器形成優(yōu)化的圖像。專利還描述了用于減少陣列中相機(jī)數(shù)量的方法，以及減少?gòu)年嚵兄凶x取并進(jìn)行后續(xù)處理的像素?cái)?shù)量的方法。

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的模擬環(huán)境和混合現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的混合環(huán)境可用于為多個(gè)應(yīng)用程序提供交互式用戶體驗(yàn)，例如將虛擬內(nèi)容實(shí)時(shí)添加到觀看者環(huán)境、生成3D虛擬世界 (Metaverse)、與虛擬訓(xùn)練環(huán)境交互、游戲、遠(yuǎn)程控制無人機(jī)或其他機(jī)械系統(tǒng)、查看數(shù)字媒體內(nèi)容、與互聯(lián)網(wǎng)交互、探索虛擬景觀或環(huán)境等。

蘋果的專利涵蓋了可用于混合現(xiàn)實(shí) (MR) 或虛擬現(xiàn)實(shí) (VR) 視頻透視功能的頭戴式顯示器 (HMD) 場(chǎng)景相機(jī)系統(tǒng)。

在傳統(tǒng)的HMD中，一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)景相機(jī)可以安裝在 HMD 的前方。然而，場(chǎng)景相機(jī)的視點(diǎn)（POV）會(huì)與用戶眼睛的POV有很大的偏移和差異。蘋果的專利通過讓相機(jī)的入瞳位置更貼近用戶的眼睛來校正相機(jī)視角（POV）以匹配用戶的POV。

在一些示例中，一臺(tái)HMD會(huì)包含數(shù)個(gè)小型相機(jī)二維陣列（例如，分別用于左右眼的兩個(gè)陣列），其能夠捕捉用戶前方真實(shí)世界場(chǎng)景各個(gè)部分的圖像。相機(jī)會(huì)沿球面曲線或曲面放置，以便相機(jī)具有不重疊的相鄰視場(chǎng)（FOV）。

為了更準(zhǔn)確地表現(xiàn)用戶的視角，相機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)被配置為使得陣列中相機(jī)的入瞳位置位于圖像傳感器形成的圖像平面后方，靠近用戶眼睛的位置；同時(shí)相機(jī)傳感器還能夠生成優(yōu)化后的圖像。以這種方式，每個(gè)相機(jī)陣列捕捉場(chǎng)景的視角與用戶眼睛看到的場(chǎng)景視角基本相同。

在一些示例中，一個(gè)傳感器可用于為陣列中的多個(gè)（例如，四個(gè)）相機(jī)捕捉圖像，與傳感器一起使用的相機(jī)光學(xué)器件還可以移動(dòng)或調(diào)整，以將圖像平面與傳感器表面對(duì)齊。

在另外一些示例中，可以使用彎曲得傳感器和更簡(jiǎn)單的透鏡系統(tǒng)來為每個(gè)相機(jī)提供更寬的FOV，從而減少陣列中相機(jī)的數(shù)量。

蘋果專利圖1A展示了頭戴式顯示器(HMD)所用的相機(jī)陣列如圖。圖2展示了相機(jī)陣列的一部分。

圖3展示了陣列相機(jī)的具體結(jié)構(gòu)。

圖9A和9B展示了如何通過降低分辨率和改變周邊區(qū)域中相機(jī)的入瞳位置來減少相機(jī)的數(shù)量。

圖16以圖形方式說明了如何在相機(jī)陣列前面添加彎月形凹透鏡以增加相機(jī)的視場(chǎng)角（FOV）。圖17以圖形方式說明了如何在相機(jī)陣列前面添加彎月形凹透鏡以將相機(jī)的視點(diǎn)(POV)向外圍偏移。

圖20A到20C以圖形方式展示了場(chǎng)景相機(jī)陣列的示例，其中包括了位于相機(jī)陣列前的彎月形凹透鏡。

有關(guān)更多詳細(xì)信息，請(qǐng)查看授予蘋果的11,448,886專利。