編譯/VR陀螺

近日，美國(guó)專利商標(biāo)局公布了一項(xiàng)題為“具有自混合干涉式接近傳感器的手指設(shè)備”。蘋果公司指出，手指設(shè)備的接近傳感器可能具有亞微米級(jí)的分辨率，可以被配置為檢測(cè)用戶手指的微小運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)觸摸和控制虛擬物體及其他方面的準(zhǔn)確性。雖然手指設(shè)備的重點(diǎn)是將其作為未來(lái)XR頭顯的附件，但該發(fā)明同時(shí)也可以適用于控制Mac、iPad、iPhone、電視和其他設(shè)備上的顯示屏。

蘋果公司在其專利背景中指出，電腦等電子設(shè)備可以用電腦鼠標(biāo)和其他輸入配件來(lái)控制。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，力反饋手套可以用來(lái)控制虛擬物體。然而，諸如此類的設(shè)備對(duì)用戶來(lái)說(shuō)可能并不方便，可能很麻煩或不舒服，或者可能提供不充分的反饋。蘋果公司的最新發(fā)明是為他們未來(lái)的XR頭顯提供一個(gè)高質(zhì)量的反饋系統(tǒng)。

蘋果公司的發(fā)明涵蓋一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)手指裝置，從用戶的手指收集輸入數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)可包括控制電路，根據(jù)用手指設(shè)備收集的輸入數(shù)據(jù)向電子設(shè)備發(fā)送控制信號(hào)。

手指設(shè)備可以包括一個(gè)或多個(gè)接近傳感器，測(cè)量與用戶手指的距離。接近傳感器可以是一個(gè)光學(xué)接近傳感器，如具有激光器和光電二極管的自混干涉光學(xué)接近傳感器。

接近傳感器可以具有亞微米級(jí)的分辨率，可以被配置為檢測(cè)用戶手指的微小運(yùn)動(dòng)。近距離傳感器可以測(cè)量近距離傳感器與靠在用戶手指?jìng)?cè)面部分的柔性膜之間的距離變化。

自混式接近傳感器可以有一個(gè)相干的或部分相干的電磁輻射源。例如，輻射源可以是相干光源，如紅外垂直腔表面發(fā)射激光器、量子級(jí)聯(lián)激光器或其他激光器。

自混式接近傳感器還可以具有光檢測(cè)器，如光電二極管和/或其他電磁輻射敏感元件。光電二極管可以與激光器堆疊在一起，和/或可以是位于激光腔內(nèi)的腔內(nèi)光電二極管。在一些安排中，單個(gè)激光驅(qū)動(dòng)器可以使用時(shí)間多路復(fù)用來(lái)驅(qū)動(dòng)多個(gè)自混式接近傳感器的激光器。

自混式接近傳感器可以根據(jù)占空比來(lái)操作?？梢允褂貌逯岛涂p合來(lái)確定用戶手指的總位移，包括自混式接近傳感器的開(kāi)啟期和關(guān)閉期。

用戶可以在操作虛擬現(xiàn)實(shí)或混合現(xiàn)實(shí)設(shè)備（例如頭戴式設(shè)備，如眼鏡、護(hù)目鏡、頭顯或其他帶有顯示屏的設(shè)備）和/或操作其他設(shè)備，如臺(tái)式電腦、筆記本電腦、平板電腦、電視、Apple Watch表帶，包括在服裝中、車輛和其他電子設(shè)備的材料中使用手指裝置。

在操作過(guò)程中，手指設(shè)備可以收集用戶輸入，如關(guān)于手指設(shè)備和周圍環(huán)境之間的互動(dòng)信息（例如，用戶的手指和環(huán)境之間的互動(dòng)，包括手指運(yùn)動(dòng)和與為用戶顯示的虛擬內(nèi)容相關(guān)的其他互動(dòng)）。

用戶輸入可用于控制顯示器上的視覺(jué)輸出。相應(yīng)的觸覺(jué)輸出可使用手指設(shè)備提供給用戶的手指。

例如，當(dāng)用戶正在觸摸真實(shí)對(duì)象或當(dāng)用戶正在觸摸虛擬對(duì)象時(shí)，觸覺(jué)輸出可以用于為用戶的手指提供期望的紋理觸覺(jué)。觸覺(jué)輸出也可用于創(chuàng)建制動(dòng)器和其他觸覺(jué)效果。

手指裝置可以佩戴在用戶的任何或所有手指上（例如，食指、食指和拇指、用戶的一只手上的三個(gè)手指、兩只手上的一些或所有手指等）。為了提高用戶與周圍物體互動(dòng)時(shí)的觸摸靈敏度，手指裝置可以有倒U形或其他配置，允許手指裝置戴在用戶指尖的頂部和兩側(cè)，而讓用戶的指墊暴露在外。換句話說(shuō)，纖維裝置并不覆蓋用戶的指墊表面。這使得用戶在使用過(guò)程中可以用手指的指墊部分觸摸物體。如果需要，手指裝置可以佩戴在用戶手指的指節(jié)上，指節(jié)之間，和/或用戶手指的其他部分上。這里有時(shí)會(huì)以在用戶的指尖上使用手指裝置為例進(jìn)行描述。

圖源：patentlyapple

蘋果公司的專利圖1是一個(gè)帶有手指裝置的說(shuō)明性系統(tǒng)的示意圖；圖2是一個(gè)用戶的說(shuō)明性手指的俯視圖，該手指裝置已經(jīng)被放置在上面；圖3是一個(gè)用戶手指上的說(shuō)明性手指裝置的橫截面?zhèn)纫晥D。

蘋果公司的專利圖6A是一個(gè)說(shuō)明性的自混合干涉式接近傳感器的橫截面?zhèn)纫晥D，該傳感器包括連接到剛性側(cè)壁的柔性膜。

蘋果專利圖6B是一個(gè)說(shuō)明性的自混合干涉測(cè)量接近傳感器的橫截面?zhèn)纫晥D，它包括一個(gè)連續(xù)的柔性膜。

蘋果公司的專利圖6C是一個(gè)說(shuō)明性的自混合干涉測(cè)量接近傳感器的橫截面?zhèn)纫晥D，該傳感器包括連接到柔性側(cè)壁的剛性結(jié)構(gòu)。

蘋果公司的專利圖6D是包括半剛性懸臂結(jié)構(gòu)的說(shuō)明性自混合干涉式接近傳感器的橫截面?zhèn)纫晥D。

蘋果公司的專利圖4A是一個(gè)說(shuō)明性的手指設(shè)備的橫截面?zhèn)纫晥D，該設(shè)備在用戶的手指一側(cè)有一個(gè)自混合干涉測(cè)量接近傳感器。

圖源：patentlyapple

蘋果專利圖9是說(shuō)明性傳感電路的示意圖，該電路可用于使用自混干涉式接近傳感器來(lái)確定位移。

蘋果專利圖11是一系列圖表，顯示了說(shuō)明性的自混干涉式接近傳感器如何以占空比運(yùn)行并使用插值和縫合來(lái)計(jì)算總位移；圖13是一個(gè)示意圖，顯示了單個(gè)激光驅(qū)動(dòng)器如何使用時(shí)間多路復(fù)用來(lái)操作多個(gè)自混干涉式接近傳感器。

想了解更多專利詳情，請(qǐng)查閱蘋果公司的專利申請(qǐng)#US 20230073039 A1。

來(lái)源：patentlyapple