蘋(píng)果AR頭戴式設(shè)備專(zhuān)利公布 可通過(guò)超聲成像進(jìn)行空間定位

1. 無(wú)線(xiàn)充電

在一份專(zhuān)利申請(qǐng)中，名為“Display System”的文件描述了一種能夠無(wú)線(xiàn)充電的頭顯設(shè)備。蘋(píng)果表示可以通過(guò)內(nèi)嵌到頭顯的無(wú)線(xiàn)充電線(xiàn)圈來(lái)做到這一點(diǎn)。所述無(wú)線(xiàn)充電線(xiàn)圈將位于頭戴式設(shè)備的頭帶后面。相關(guān)專(zhuān)利：Apple Patent | Display System

文件指出，當(dāng)不使用設(shè)備時(shí)，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(xiàn)圈與基座的對(duì)應(yīng)充電部分對(duì)齊并進(jìn)行充電。頭顯頭帶可包括諸如磁鐵之類(lèi)的元件，從而幫助與基座線(xiàn)圈的對(duì)齊。下圖展示了一種VR頭顯充電架，包括無(wú)線(xiàn)充電線(xiàn)圈位于頭帶和基座皮套中的位置。

在另一個(gè)版本中，蘋(píng)果指出可使用專(zhuān)用的支架，并允許頭顯通過(guò)頭帶元件有效地懸掛在充電支架上，并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(xiàn)圈，并用于為頭顯充電。

2. 支撐結(jié)構(gòu)

盡管大多數(shù)頭顯提供了為透鏡距離和頭帶提供了可調(diào)節(jié)功能，但它們通常假定用戶(hù)擁有類(lèi)似的頭形，而內(nèi)置的緩沖設(shè)計(jì)則將用于減輕任何舒適感。在名為“Electronic Device with Adjustable Support Structures”的專(zhuān)利申請(qǐng)中，蘋(píng)果指出人們具有不同大小和形狀的面部，所以需要為用戶(hù)提供更為靈活的調(diào)整選項(xiàng)。

相關(guān)專(zhuān)利：Apple Patent | Electronic Device With Adjustable Support Structures

所述發(fā)明提出了一種可以靠在用戶(hù)額頭的可調(diào)節(jié)支撐結(jié)構(gòu)，其中第二部分和第三部分靠在臉頰或太陽(yáng)穴。所述部分可以使用伸縮層，彈性體材料和可膨脹結(jié)構(gòu)的組合來(lái)進(jìn)行膨脹和收縮，從而匹配用戶(hù)的面形。

上圖是所述可調(diào)節(jié)元件的示意圖。特定區(qū)域可以在柔性構(gòu)件內(nèi)設(shè)置線(xiàn)纜，從而為貼合提供輔助。例如，對(duì)額頭部分施加壓力可以致使線(xiàn)纜將太陽(yáng)穴部分拉向彼此。蘋(píng)果指出可同時(shí)使用樞軸，從而實(shí)現(xiàn)更大的角度偏移。

3. 超聲波傳感器

在使用VR時(shí)，重要的是允許用戶(hù)感知周遭的環(huán)境。知曉對(duì)象在現(xiàn)實(shí)世界中的位置與明白虛擬對(duì)象并不存在于現(xiàn)實(shí)世界中一樣重要。蘋(píng)果專(zhuān)利的超聲波脈沖依賴(lài)于多個(gè)圍繞用戶(hù)頭部的傳感器發(fā)射和接收信號(hào)。

部分系統(tǒng)確實(shí)能夠向用戶(hù)顯示周?chē)鷧^(qū)域的疊加層，或者可以檢測(cè)附近的物體，這對(duì)于需要包括對(duì)象識(shí)別等功能的AR系統(tǒng)來(lái)說(shuō)非常有用。但基于攝像頭的系統(tǒng)并不總是足夠準(zhǔn)確，例如它或許難以正確注冊(cè)遠(yuǎn)處的物體，或者無(wú)法正確檢測(cè)鏡子的存在。

在名為“Ultrasonic Senso”的專(zhuān)利申請(qǐng)中，蘋(píng)果指出可以通過(guò)傳感器將超聲波脈沖傳輸?shù)江h(huán)境中，從而處理對(duì)象檢測(cè)任務(wù)。通過(guò)使用多個(gè)傳感器來(lái)處理不同的視場(chǎng)，所述系統(tǒng)可以創(chuàng)建周?chē)鷧^(qū)域的詳細(xì)影像。相關(guān)專(zhuān)利：Apple Patent | Ultrasonic Sensor

系統(tǒng)將以寬視場(chǎng)模式發(fā)出第一個(gè)脈沖，從而檢測(cè)范圍內(nèi)的對(duì)象。接下來(lái)，系統(tǒng)將結(jié)果用于確定如何配置第二脈沖以對(duì)檢測(cè)到的未知對(duì)象進(jìn)行精確成像，然后再發(fā)送第二脈沖。

從理論上講，所述系統(tǒng)具有眾多優(yōu)點(diǎn)，包括僅受脈沖數(shù)量而非像素?cái)?shù)限制的擴(kuò)展覆蓋范圍，以及能夠?qū)㈢R面正確處理為平坦固體對(duì)象的方法?？梢酝瑫r(shí)使用超聲系統(tǒng)與基于攝像頭的版本，如在用戶(hù)需要能夠看到真實(shí)視圖的應(yīng)用之中。

4. 透鏡

VR或AR頭戴式設(shè)備的關(guān)鍵組件是透鏡，它主要用于允許用戶(hù)聚焦離面部非常近的顯示器。通過(guò)令屏幕看起來(lái)更遠(yuǎn)，透鏡有助于為虛擬圖像提供深度感，令原本很近的內(nèi)容看成位于很遠(yuǎn)的地方，并令大腦相信這種假象。

VR頭顯的結(jié)構(gòu)通常是透鏡位于眼睛和顯示器之間，并提供一定的可調(diào)節(jié)性，從而提高用戶(hù)的舒適感并盡可能使圖像清晰。但是，有時(shí)很難制造這樣一種頭顯，并精確對(duì)齊透鏡合內(nèi)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(zhuān)利申請(qǐng)中，蘋(píng)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(zhuān)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污染物造成顯示器模糊”。