映維網 發表於 2020-12-05 10:01:00
蘋果研發增強現實/虛擬實境頭顯已有一段時間，日前，美國專利商標局又公布了一批相關的專利申請。根據最新專利，傳聞已久的蘋果AR頭戴式設備可能將在頭帶中納入無線充電點，通過超聲成像進行空間定位，同時搭配可調節的支撐結構，從而支持所有面形的用戶。
1. 無線充電
在一份專利申請中，名為「Display System」的文件描述了一種能夠無線充電的頭顯設備。蘋果表示可以通過內嵌到頭顯的無線充電線圈來做到這一點。所述無線充電線圈將位於頭戴式設備的頭帶後面。相關專利：Apple Patent | Display System
文件指出，當不使用設備時，頭顯可以放置在帶有頭顯形切口的基座中，所述切口將允許線圈與基座的對應充電部分對齊並進行充電。頭顯頭帶可包括諸如磁鐵之類的元件，從而幫助與基座線圈的對齊。下圖展示了一種VR頭顯充電架，包括無線充電線圈位於頭帶和基座皮套中的位置。
在另一個版本中，蘋果指出可使用專用的支架，並允許頭顯通過頭帶元件有效地懸掛在充電支架上，並由基座承接更重的頭顯前端。與頭帶接觸的支架部分包含線圈，並用於為頭顯充電。
2. 支撐結構
儘管大多數頭顯提供了為透鏡距離和頭帶提供了可調節功能，但它們通常假定用戶擁有類似的頭形，而內置的緩衝設計則將用於減輕任何舒適感。在名為「Electronic Device with Adjustable Support Structures」的專利申請中，蘋果指出人們具有不同大小和形狀的面部，所以需要為用戶提供更為靈活的調整選項。
相關專利：Apple Patent | Electronic Device With Adjustable Support Structures
所述發明提出了一種可以靠在用戶額頭的可調節支撐結構，其中第二部分和第三部分靠在臉頰或太陽穴。所述部分可以使用伸縮層，彈性體材料和可膨脹結構的組合來進行膨脹和收縮，從而匹配用戶的面形。
上圖是所述可調節元件的示意圖。特定區域可以在柔性構件內設置線纜，從而為貼合提供輔助。例如，對額頭部分施加壓力可以致使線纜將太陽穴部分拉向彼此。蘋果指出可同時使用樞軸，從而實現更大的角度偏移。
3. 超聲波傳感器
在使用VR時，重要的是允許用戶感知周遭的環境。知曉對象在現實世界中的位置與明白虛擬對象並不存在於現實世界中一樣重要。蘋果專利的超聲波脈衝依賴於多個圍繞用戶頭部的傳感器發射和接收信號。
部分系統確實能夠向用戶顯示周圍區域的疊加層，或者可以檢測附近的物體，這對於需要包括對象識別等功能的AR系統來說非常有用。但基於攝像頭的系統並不總是足夠準確，例如它或許難以正確註冊遠處的物體，或者無法正確檢測鏡子的存在。
在名為「Ultrasonic Senso」的專利申請中，蘋果指出可以通過傳感器將超聲波脈衝傳輸到環境中，從而處理對象檢測任務。通過使用多個傳感器來處理不同的視場，所述系統可以創建周圍區域的詳細影像。相關專利：Apple Patent | Ultrasonic Sensor
系統將以寬視場模式發出第一個脈衝，從而檢測範圍內的對象。接下來，系統將結果用於確定如何配置第二脈衝以對檢測到的未知對象進行精確成像，然後再發送第二脈衝。
從理論上講，所述系統具有眾多優點，包括僅受脈衝數量而非像素數限制的擴展覆蓋範圍，以及能夠將鏡面正確處理為平坦固體對象的方法。可以同時使用超聲系統與基於攝像頭的版本，如在用戶需要能夠看到真實視圖的應用之中。
4. 透鏡
VR或AR頭戴式設備的關鍵組件是透鏡，它主要用於允許用戶聚焦離面部非常近的顯示器。通過令屏幕看起來更遠，透鏡有助於為虛擬圖像提供深度感，令原本很近的內容看成位於很遠的地方，並令大腦相信這種假象。
VR頭顯的結構通常是透鏡位於眼睛和顯示器之間，並提供一定的可調節性，從而提高用戶的舒適感並儘可能使圖像清晰。但是，有時很難製造這樣一種頭顯，並精確對齊透鏡合內置顯示器。下圖展示了附接到頭顯顯示器的透鏡。
在名為「Electronic Device With A Display Attached To A Lens Element」的專利申請中，蘋果提出可以使用透明粘合劑或與顯示器接觸的凝膠透鏡元件將其直接附接到顯示器。專利指出，這種直接附接可以「消除顯示器正面的任何空氣間隙，從而可以防止灰塵或其他汙染物造成顯示器模糊」。
編輯：hfy
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