蘋果 CEO 蒂姆?庫克希望在其退任前推出一個新類別的產品，媒體紛紛猜測該產品可能為 AR 智能眼鏡。
雖然目前蘋果沒有推出 AR 智能眼鏡，但蘋果卻早已推出了多款 AR 應用，包括 RealityKit 2、Object Capture 以及 AR Maps 等。這些應用只需要借助 AR 眼鏡載體，就可以非常輕松地走入人們的生活，實現虛擬現實和增強現實等功能。
為此，蘋果也在積極籌備 AR 眼鏡硬件的開發工作，其在 2021 年 3 月 1 日申請了一項名為“具有認證和隱私能力的光學系統”的發明專利(申請號：202180001693.4)，申請人為蘋果公司。
在該專利中，不僅考慮到搭載有顯示裝置的可穿戴設備應該如何成像的問題，還考慮到這種設備應該如何進行用戶身份認證，以保護用戶的隱私。
根據目前該專利公開的相關資料，讓我們一起來看看這項方案吧。
如上圖，為該專利中發明的搭載有顯示模塊的穿戴式設備的系統示意圖，該系統安裝于支撐結構 8 中，例如為眼鏡、頭盔等形狀。在該結構中設置有近眼顯示器 20，顯示器安裝于用戶的頭部上或眼睛的附近，通常由多個顯示模塊 20A 和光學系統 20B 構成。
顯示模塊可由液晶顯示器、有機發光二極管顯示器、基于激光的顯示器、反射顯示器或其他類型的顯示器構成，在光學系統中形成有允許觀察者觀察顯示器上圖像的鏡頭。每個顯示模塊可以發射光 38，使用光學系統中相關聯的光學系統，將該光束重定向到窺眼箱 24 處的用戶眼睛。
該裝置通過控制電路 16 來控制頭戴式設備的操作，包括有存儲裝置、硬盤驅動器存儲裝置、非易失性存儲器等裝置，與穿戴式設備成像相關的軟件代碼就存儲在其中，從而產生圖像內容并呈現給用戶。
如上圖，為該顯示器中光學系統的頂視圖，該光學系統包括光學元件，諸如波導 50、輸入光學器件 58、輸出光學器件 63、輸入耦合器 52、交叉耦合器 54 和輸出耦合器 56。輸入光學器件包括將圖像光(通過顯示模塊中的顯示單元向光學系統提供)傳遞到輸入耦合器的準直透鏡。
波導結構通常由聚合物、玻璃或能夠經由全內反射引導光的其他透明基板的多個堆疊層形成，輸入耦合器、交叉耦合器和輸出耦合器也嵌入于波導內，其中交叉耦合器插置在輸入耦合器和輸出耦合器之間。
在這樣的結構設計中，交叉耦合器和輸出耦合器對圖像光的擴展可在多個維度上擴展光瞳，可以讓相對較大的窺眼箱在其整個區域上具有足夠強的光強度，從而使得可穿戴設備具有較好的成像效果。
除此之外，作為用戶穿戴式設備，還需要提供用戶身份認證功能，如上圖，為這種穿戴式設備的認證步驟的流程示意圖。與蘋果一貫的面部識別方式一致，在方案中，也采用了用戶的人臉識別作為用戶身份認證的方案，該設備中的輔助模塊可捕捉用戶的面部圖像數據，其通過波導接收可見光，該光線由用戶的面部反射而得，值得一提的是，該圖像可以為用戶的部分面部圖像，而不必為用戶的完整面部信息。
之后，將用戶的面部圖像傳送至控制電路中，對用戶的面部圖像進行認證，通過圖像比對的方式來確定用戶的身份，而倘若用戶的身份鑒定失敗，則該設備也會一直拒絕用戶的訪問請求，直到認證成功為止。
以上就是蘋果發明的搭載有顯示裝置的可穿戴設備系統及方案，該方案通過近眼顯示器、耦合器以及光學系統來幫助用戶實現顯示效果，并在其中設置輔助設備來幫助用戶完成身份認證，以提高該設備的安全性。
