Apple一份新近公开的专利申请文件显示，该公司研发了一套先进光学系统，能够提升三维传感所用微型光投影模组的发光效率，有望用于后续世代Vision Pro头显、增强现实眼镜以及其他各类可穿戴设备。

这份专利介绍了一种特制光学超构表面，可以将多路光源发出的光线重新导向至同一个视场范围内，既减少光能的无效损耗，又能维持照明模组的紧凑形态。

这项技术固然有机会搭载在新一代Vision Pro之上，但聚焦微型光学元件与能效优化的设计思路，和Apple长期打造轻量化AR智能眼镜的目标契合度更高。

这项发明所要解决的技术难点，来自采用多种照明模式采集周边环境信息的光学投影设备，这类系统通常会同时使用结构光与泛光照明，结构光投射点阵图案完成三维空间测绘，泛光照明则在整个场景内均匀布光，为特征识别提供基础光照。

传统方案里两种照明模式需要相互独立的光源，即便共用某一枚光学元件，光源在物理位置上的分隔，依旧会让一部分投射光线溢出目标视场之外，造成光能浪费，而对于空间、功耗、散热都受到严格约束的紧凑型可穿戴设备，这类效率损耗会带来明显的负面影响。

Apple给出的方案是在同一块透明基底上集成光学超构表面，并划分成三个功能区域，每个区域经过专门设计，能够以不同角度偏转入射光线，让两路光源的大部分光能集中投射到需要传感的目标区域当中，这套设计将多项光学功能整合在单一元件内，不再需要为不同照明模式分别配置独立的光学组件。

整套方案的核心是一片超构表面，由一层极薄的图案化微纳光学结构构成，这些结构的尺寸小于所调控光线的波长，以此实现对入射光传播方向的精准操控。

Apple在专利中描述了一种双光源排布方案，光源可以是垂直腔面发射激光器阵列，也就是常说的VCSEL阵列，其中一路光源生成用于三维测绘的结构光图案，另一路则输出泛光照明。

这片光学超构表面分为中心区域与两处外围区域，中心区域同时处理两路光源的光线，一处外围区域针对结构光做优化，另一处外围区域适配泛光照明，每一个分区都具备差异化的角度响应特性，以此控制投射光线的走向与发散范围。

通过对分区光学响应的定制调校，Apple能够让两路照明图案收敛至同一个有效视场，减少光线向传感区域之外逸散，专利说明这套光学排布相比多片独立超构表面的方案更加紧凑，同时相较于常规的均匀型超构表面，还能降低能耗。

Apple还提出了匹配不同分区光束相位的实现方式，以此减小光学像差，保证投射出的结构光图案维持应有的对比度，这类细节优化至关重要，因为光学效率的提升，不能以牺牲传感图案的识别精度作为代价。

专利文件明确把增强现实设备、虚拟现实设备与智能眼镜列为可以搭载这类小型照明投影模组的便携产品，值得留意的是，这项发明属于照明与传感组件，并不是直接向人眼投射画面的显示光学系统，这一点也划定了应用边界。

对于下一代Vision Pro头显而言，这项技术可以用于体积更小的光学传感组件，负责对外界环境打光，支撑设备的三维感知能力，不过从设计取舍来看，对未来AR智能眼镜的价值会更加突出，Apple需要在这类形态十分小巧的穿戴产品内部，塞入一套完备的传感系统。

和体积更大的混合现实头显不同，常规眼镜形态留给光学元件、电池以及配套电路的空间极其有限，能够用同一片轻薄光学元件同时实现结构光投射与泛光照明的方案，可以很好缓解硬件堆叠带来的结构压力，而光能利用率的提升也会改善功耗表现，对于电池容量远不及头显设备的智能眼镜来说，这是一项很有价值的优势。

这份专利并没有锁定某一款Apple未来产品，也不代表这项技术仅为智能眼镜开发，但工程优化方向，和轻量化可穿戴传感系统的核心需求高度匹配。

这项技术的价值并不只局限于打造效率更高的光投影器件，高性能空间计算设备需要在功耗、尺寸的多重限制之下，依靠光学方案精准采集周边环境信息，Apple这套多分区超构表面提供了一种光学功能集成的实现路径，在保留结构照明画质的同时，让更多发射出的光能落到有效的传感区域。

专利同时给出了搭载更多光源与对应光学分区的拓展方案，意味着这套架构可以适配复杂度更高的照明需求。

对于Apple的可穿戴计算路线而言，是打造体积更小、功耗更低的传感硬件的一块重要拼图，尽管新一代Vision Pro同样能够受益，但这项技术最核心的落地场景大概率还是AR智能眼镜，在这类产品上，缩减三维传感系统的体积与功耗，能够带来非常明显的产品收益。