Apple最新获批的一项专利,公布了面向头戴设备的下一代眼动追踪硬件架构,该技术主要用于迭代未来版本Vision Pro、智能眼镜以及AR眼镜。
这项发明并非泛泛探讨眼动追踪技术——目前Vision Pro已经搭载了该功能,而是聚焦于如何把眼动追踪元器件集成封装进光学模组,减少视觉干扰、简化组装工序,同时压缩机身厚度,适配更小尺寸的可穿戴设备。
专利方案设计了一款头戴电子设备,包含光学模组支架、处于显示平面的显示屏,以及布置在屏幕四周边缘的眼动追踪组件。核心硬件为扁平电缆,也就是柔性印刷线路板,线路板的主平面与屏幕平面相互垂直。
简单来说,Apple不再把柔性排线平铺在用户视野范围内,而是将排线竖起来安装。
如果眼动追踪元器件占据屏幕周边过多空间,会被用户直接看到,破坏视觉观感。Apple的这项专利针对性解决了该痛点:把柔性线路板沿着屏幕边框排布,缩小外露体积,同时依旧可以承载眼动追踪所需的红外LED与配套元器件。
当前Vision Pro高度依赖眼动追踪,来完成界面操控、注视点渲染与人机交互。这份专利瞄准下一代工程难题:在新一代光学模组内部,把整套眼动追踪系统做得更精简、更低存在感。
这一点对于智能AR眼镜尤为关键,这类设备内部空间寸土寸金,裸露的内部零件会严重干扰正常视野。
专利提到,头戴设备需要集成显示屏、镜片、光学元件、电池、马达、扬声器、各类传感器与摄像头,所有器件协同运行,才能实现AR/VR体验。同时,眼动追踪元件一旦落入人眼视野,就会造成视觉干扰;而光学模组还要兼顾电路、光学效果、外观、反光控制与无尘车间生产要求,组装难度大、制造成本居高不下。
这正是本次专利的核心创新:苹果没有单纯堆砌更多追踪零件,而是让整套硬件更好地隐藏在光学模组内部。
专利的核心改进方案是侧向发光LED。这类LED焊接在柔性线路板上,光线不会直射屏幕,而是转向人眼一侧。LED发出的光束与柔性线路板平面保持平行,照明组件沿着屏幕边框排布,最大限度降低佩戴者能看到的零件面积。
侧向发光LED解决了头显与眼镜形态下眼动追踪的核心矛盾:眼动追踪需要红外补光灯与摄像头捕捉眼球反射光线,但发射与接收组件必须精准布局,不能遮挡屏幕与光路、影响使用体验。Apple的布局方案让LED保持轻薄,仅布置在边缘,视觉上不再显眼。
Apple在外观与光学细节上做了进一步优化:为LED配备黑色外壳、黑色焊盘,再叠加低反射遮光层。
这些细节看似微小,但对于头戴显示设备至关重要。光路附近的杂散光、反光以及外露零件,会拉低整机高端质感,甚至干扰画面成像。
专利文件写明,黑色外壳、黑色焊料与遮光层,在可见光与近红外波段都具备低反射特性,有效抑制屏幕产生的杂散光。该设计同时兼顾人眼视觉效果,以及眼动追踪摄像头的成像质量。干净纯净的光学环境,既能减少无效反光,又能让硬件组件更隐蔽。
专利另一项重点在于生产工艺优化。眼动追踪组件可以预先固定在光学模组外壳的边框上,柔性线路板沿着边框内侧环绕布置,并集成侧向发光LED。部分眼动零件可以提前完成预装,不用等到光学模组进入无尘车间再组装。
这项改进具备极高的实用价值。光学模组的精密元器件必须在无尘环境下装配,避免粉尘污染,生产成本很高。Apple新工艺可以把边框、柔性线路板、LED先行组装、清洁处理,后续再和屏幕、镜片、模组支架整合在一起。
对于轻量化眼镜设备以及下一代Vision Pro而言,生产工艺优化和光学设计同等重要。更小、性价比更高的可穿戴产品,不仅需要优质元器件,还必须具备大规模高效组装的能力。
专利给出了两套硬件排布方案:方案一:柔性线路板与LED安装在显示屏和镜片之间的空腔内部;方案二:边框隔离在线路板与空腔之间,LED布置在空腔外部,红外光线穿过边框上的透光窗口照射到人眼。
第二种方案在生产洁净度与光路控制上优势明显。把排线与LED安置在主光路空腔外部,既能降低粉尘污染风险、方便后期维修,也能更好地抑制反光。红外窗口可以透射补光光束,无需把所有零件都塞进最精密的光学腔体内。
摄像头固定在支架上,镜头背对屏幕、正对人眼,接收眼球反射回来的红外光线。系统根据反射光的角度、光强等参数,实时计算眼球位置与运动轨迹。
整套工作流程形成完整闭环:侧向LED发出红外补光→眼球反射光束→摄像头捕捉反射信号→设备解析视线位置,最终实现用眼球操控头戴设备。
这项专利的创新点不在于眼动追踪这项技术本身,而是元器件的封装布局。Apple重新规划了红外发射灯、柔性排线、边框密封结构与摄像头在光学模组内的摆放方式,减少外露零件,同时简化组装流程。
两代产品的硬件空间差距非常明显:现阶段一体式头显拥有充足空间容纳光学组件,而轻薄智能眼镜内部余量极其有限。如果Apple要把眼动追踪下放至小型AR眼镜,或是打造更轻便的新一代Vision Pro,整套追踪系统必须做到更精简、高效、隐蔽。这份专利正是通过元器件朝向设计、超薄侧向LED、黑色光学遮光、边框集成密封、屏幕边缘排布,精准攻克了上述难题。
专利明确写明,该头戴设备包含AR/VR头显、一体式眼镜、智能镜架等所有虚实融合类可穿戴设备,技术不只局限于Vision Pro。
智能眼镜的结构设计门槛更高:元器件必须更小、更轻,做到肉眼难以察觉。眼动追踪能够实现视线操控、注意力识别、菜单点选,还能优化功耗与情景计算,但前提是硬件集成后不会让镜架臃肿突兀。Apple这套设计给出了可行的落地路径。
这份专利意味着Apple仍在持续打磨空间计算设备的底层硬件。Vision Pro已经证明,眼动追踪可以成为交互体系的核心。下一步,就是让这项硬件更容易隐藏、更容易量产,顺利塞进更小体积的光学系统。
这类底层工程优化,会让未来Apple头显与智能眼镜的使用体验更加自然。用户不会察觉到环绕屏幕的柔性排线,也看不到隐藏在边框内的红外侧向LED。这正是设计的目标:眼动硬件彻底隐形,只留下流畅的体验——极速视线输入、纯净光路、无视觉干扰,为轻量化可穿戴设备铺平道路。
