據悉，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 智慧眼鏡。

雖然目前蘋果沒有推出 AR 智慧眼鏡，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。這些應用只需要藉助 AR 眼鏡載體，就可以非常輕鬆地走入人們的生活，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 眼鏡硬體的開發工作，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裝置應該如何成像的問題，還考慮到這種裝置應該如何進行使用者身份認證，以保護使用者的隱私。

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組的穿戴式裝置的系統示意圖，該系統安裝於支撐結構 8 中，例如為眼鏡、頭盔等形狀。在該結構中設定有近眼顯示器 20，顯示器安裝於使用者的頭部上或眼睛的附近，通常由多個顯示模組 20A 和光學系統 20B 構成。

顯示模組可由液晶顯示器、有機發光二極體顯示器、基於鐳射的顯示器、反射顯示器或其他型別的顯示器構成，在光學系統中形成有允許觀察者觀察顯示器上影象的鏡頭。每個顯示模組可以發射光 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 處的使用者眼睛。

該裝置通過控制電路 16 來控制頭戴式裝置的操作，包括有儲存裝置、硬碟驅動器儲存裝置、非易失性儲存器等裝置，與穿戴式裝置成像相關的軟體程式碼就儲存在其中，從而產生影象內容並呈現給使用者。

如上圖，為該顯示器中光學系統的頂檢視，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影象光（通過顯示模組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影象光的擴充套件可在多個維度上擴充套件光瞳，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，從而使得可穿戴裝置具有較好的成像效果。

除此之外，作為使用者穿戴式裝置，還需要提供使用者身份認證功能，如上圖，為這種穿戴式裝置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，也採用了使用者的人臉識別作為使用者身份認證的方案，該裝置中的輔助模組可捕捉使用者的面部影象資料，其通過波導接收可見光，該光線由使用者的面部反射而得，值得一提的是，該影象可以為使用者的部分面部影象，而不必為使用者的完整面部資訊。

之後，將使用者的面部影象傳送至控制電路中，對使用者的面部影象進行認證，通過影象比對的方式來確定使用者的身份，而倘若使用者的身份鑑定失敗，則該裝置也會一直拒絕使用者的訪問請求，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裝置系統及方案，該方案通過近眼顯示器、耦合器以及光學系統來幫助使用者實現顯示效果，並在其中設定輔助裝置來幫助使用者完成身份認證，以提高該裝置的安全性。