編譯/VR陀螺
近日,美國專利商標局公布了一項題為“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的分辨率,可以被配置為檢測用戶手指的微小運動,以實現(xiàn)觸摸和控制虛擬物體及其他方面的準確性。雖然手指設(shè)備的重點是將其作為未來XR頭顯的附件,但該發(fā)明同時也可以適用于控制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)備可以用電腦鼠標和其他輸入配件來控制。在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中,力反饋手套可以用來控制虛擬物體。然而,諸如此類的設(shè)備對用戶來說可能并不方便,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)明是為他們未來的XR頭顯提供一個高質(zhì)量的反饋系統(tǒng)。
蘋果公司的發(fā)明涵蓋一個系統(tǒng),該系統(tǒng)可包括一個或多個手指裝置,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。
手指設(shè)備可以包括一個或多個接近傳感器,測量與用戶手指的距離。接近傳感器可以是一個光學接近傳感器,如具有激光器和光電二極管的自混干涉光學接近傳感器。
接近傳感器可以具有亞微米級的分辨率,可以被配置為檢測用戶手指的微小運動。近距離傳感器可以測量近距離傳感器與靠在用戶手指側(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,單個激光驅(qū)動器可以使用時間多路復用來驅(qū)動多個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)占空比來操作??梢允褂貌逯岛涂p合來確定用戶手指的總位移,包括自混式接近傳感器的開啟期和關(guān)閉期。
用戶可以在操作虛擬現(xiàn)實或混合現(xiàn)實設(shè)備(例如頭戴式設(shè)備,如眼鏡、護目鏡、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)境之間的互動信息(例如,用戶的手指和環(huán)境之間的互動,包括手指運動和與為用戶顯示的虛擬內(nèi)容相關(guān)的其他互動)。
用戶輸入可用于控制顯示器上的視覺輸出。相應的觸覺輸出可使用手指設(shè)備提供給用戶的手指。
例如,當用戶正在觸摸真實對象或當用戶正在觸摸虛擬對象時,觸覺輸出可以用于為用戶的手指提供期望的紋理觸覺。觸覺輸出也可用于創(chuàng)建制動器和其他觸覺效果。
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時的觸摸靈敏度,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,纖維裝置并不覆蓋用戶的指墊表面。這使得用戶在使用過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。這里有時會以在用戶的指尖上使用手指裝置為例進行描述。
圖源:patentlyapple
蘋果公司的專利圖1是一個帶有手指裝置的說明性系統(tǒng)的示意圖;圖2是一個用戶的說明性手指的俯視圖,該手指裝置已經(jīng)被放置在上面;圖3是一個用戶手指上的說明性手指裝置的橫截面?zhèn)纫晥D。
蘋果公司的專利圖6A是一個說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是一個說明性的自混合干涉測量接近傳感器的橫截面?zhèn)纫晥D,它包括一個連續(xù)的柔性膜。
蘋果公司的專利圖6C是一個說明性的自混合干涉測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是一個說明性的手指設(shè)備的橫截面?zhèn)纫晥D,該設(shè)備在用戶的手指一側(cè)有一個自混合干涉測量接近傳感器。
圖源:patentlyapple
蘋果專利圖9是說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確定位移。
蘋果專利圖11是一系列圖表,顯示了說明性的自混干涉式接近傳感器如何以占空比運行并使用插值和縫合來計算總位移;圖13是一個示意圖,顯示了單個激光驅(qū)動器如何使用時間多路復用來操作多個自混干涉式接近傳感器。
想了解更多專利詳情,請查閱蘋果公司的專利申請#US 20230073039 A1。
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