編譯/VR陀螺
今天,美國(guó)專利商標(biāo)局正式授予蘋果公司一項(xiàng)專利,該專利涉及一種頭戴式設(shè)備(HMD/Apple Vision Pro),包括一個(gè)顯示單元、一個(gè)頭部支撐結(jié)構(gòu)和一個(gè)平衡質(zhì)量塊。顯示單元向用戶顯示圖形內(nèi)容。頭部支架與顯示屏連接,以將顯示屏支撐在用戶的頭部,從而顯示圖形內(nèi)容。平衡質(zhì)量塊可相對(duì)于顯示裝置移動(dòng),以抵消顯示裝置在傾斜頭戴式顯示器時(shí)引起的扭矩變化。
蘋果公司在其專利背景中指出,頭戴式顯示器是一種佩戴在用戶頭上用于顯示圖形內(nèi)容的裝置。當(dāng)佩戴在用戶頭上并處于直立位置時(shí),頭戴式顯示器的重心通常位于頭頸樞軸關(guān)節(jié)的前方和上方,而頭頸樞軸關(guān)節(jié)是頭部相對(duì)于用戶頸部轉(zhuǎn)動(dòng)的樞軸關(guān)節(jié)。
由于重心位于頭頸樞軸關(guān)節(jié)的前方,頭戴式顯示器會(huì)在其周圍產(chǎn)生向前的扭矩。此外,當(dāng)用戶向前傾斜頭部時(shí),由于頭戴式顯示器的質(zhì)心位于頭頸樞軸接頭上方,質(zhì)心的力矩臂會(huì)進(jìn)一步遠(yuǎn)離頭頸樞軸接頭。這樣,頭部的前傾可能會(huì)增加頭戴式顯示器引起的前傾扭矩。為了穩(wěn)定頭部,用戶必須鍛煉頸部肌肉,這可能會(huì)讓人感到不舒服和/或引起疲勞,尤其是長(zhǎng)時(shí)間佩戴頭戴式顯示器時(shí)。蘋果公司獲得的這項(xiàng)專利就是針對(duì)這一問(wèn)題的補(bǔ)救措施。
重心可變的 Vision Pro
蘋果公司的授權(quán)專利涉及一種頭部支撐裝置,該裝置與顯示器相連,用于將顯示器單元支撐在用戶的頭部,以顯示其中的圖形內(nèi)容。平衡質(zhì)量塊可相對(duì)于顯示裝置移動(dòng),以抵消顯示裝置在傾斜頭戴式顯示器時(shí)引起的扭矩變化。
平衡質(zhì)量塊可隨著圍繞由用戶頭頸樞軸關(guān)節(jié)形成的俯仰軸的傾斜而移動(dòng)。在直立位置,平衡質(zhì)量塊可位于頭頸樞軸接頭的后方,而顯示單元?jiǎng)t位于頭頸樞軸接頭的前方。在圍繞頭頸樞軸關(guān)節(jié)從直立位置向前傾斜的前傾位置,平衡質(zhì)量塊可位于頭頸樞軸關(guān)節(jié)的后方,顯示單元位于頭頸樞軸關(guān)節(jié)的前方。當(dāng)頭戴式顯示器向前傾斜時(shí),平衡質(zhì)量塊可遠(yuǎn)離顯示單元,保持在頭頸樞軸接頭的后方。
在一個(gè)實(shí)施方案中,頭戴式顯示器包括一個(gè)靜態(tài)質(zhì)量塊和一個(gè)移動(dòng)質(zhì)量塊。
靜態(tài)質(zhì)量塊包括一個(gè)用于向用戶顯示圖形內(nèi)容的顯示單元和一個(gè)與顯示單元相連的頭部支撐件,用于將顯示單元支撐在用戶的頭部。靜態(tài)質(zhì)量塊有一個(gè)靜態(tài)質(zhì)量重心,當(dāng)佩戴在用戶頭上時(shí),該重心相對(duì)于用戶頭部大致保持固定。
移動(dòng)質(zhì)量塊可相對(duì)于靜態(tài)質(zhì)量塊移動(dòng)。移動(dòng)質(zhì)量塊具有可相對(duì)于用戶頭部移動(dòng)的移動(dòng)質(zhì)量重心。移動(dòng)質(zhì)量塊可隨著頭戴式顯示器圍繞樞軸關(guān)節(jié)的移動(dòng)而移動(dòng),以移動(dòng)頭戴式顯示器的重心,從而抵消靜質(zhì)量塊重心相對(duì)于樞軸關(guān)節(jié)移動(dòng)所引起的樞軸關(guān)節(jié)扭矩的變化。
在直立位置,移動(dòng)重心位于樞軸接頭的后方,而靜態(tài)重心位于樞軸接頭的前方。
在前傾位置,移動(dòng)質(zhì)量重心位于樞軸接頭的后方,而靜態(tài)質(zhì)量重心位于樞軸接頭的前方。
當(dāng)頭戴式顯示器圍繞樞軸接頭從直立位置向前傾斜到前傾位置時(shí),移動(dòng)重心可從遠(yuǎn)離靜態(tài)重心的第一位置移動(dòng)到第二位置。
第一位置可位于樞軸接頭向前位置的前方。移動(dòng)質(zhì)量塊可包括兩個(gè)平衡質(zhì)量塊,它們可協(xié)同移動(dòng),以使移動(dòng)質(zhì)量塊的重心向后移至靜態(tài)質(zhì)量塊的重心。靜態(tài)質(zhì)量塊還可進(jìn)一步包括感應(yīng)頭戴式顯示器移動(dòng)的移動(dòng)傳感器,移動(dòng)質(zhì)量塊響應(yīng)移動(dòng)傳感器感應(yīng)到的移動(dòng),以移動(dòng)質(zhì)量重心,從而抵消靜態(tài)質(zhì)量因移動(dòng)而引起的扭矩變化。
在一個(gè)實(shí)施方案中,用于操作頭戴式顯示器的方法包括使用傳感器感測(cè)頭戴式顯示器的傾斜,以及使用致動(dòng)器根據(jù)感測(cè)結(jié)果移動(dòng)頭戴式顯示器相對(duì)于自身的重心。頭戴式顯示器被配置為佩戴在用戶的頭部,并在其上顯示圖形內(nèi)容。
下面的蘋果專利圖 1 是頭戴式顯示器戴在用戶頭上的側(cè)視圖,顯示了頭部的直立位置(實(shí)線)和傾斜位置(虛線);圖 2A 是圖 1 中頭戴式顯示器戴在用戶頭上的直立位置和第一種配置的示意側(cè)視圖;圖 2B 是頭戴式顯示器戴在用戶頭上的第一種配置的示意側(cè)視圖;圖 2C 是頭戴式顯示器戴在用戶頭上的第二種配置的示意側(cè)視圖。圖 2B 是圖 1 的頭戴式顯示器在用戶頭部?jī)A斜位置和第一種配置下的示意側(cè)視圖;圖 2C 是圖 1 的頭戴式顯示器在用戶頭部直立位置和第二種配置下的示意側(cè)視圖。
圖源:patentlyapple
參照蘋果公司的專利圖3和圖4,構(gòu)成移動(dòng)質(zhì)量M.sub.moving的平衡質(zhì)量塊#130被認(rèn)為可以以不同的方式移動(dòng)。不同的機(jī)構(gòu)或致動(dòng)器可以耦合到平衡質(zhì)量塊 #130和頭部支撐#120。在操作時(shí)不改變位置的機(jī)構(gòu)部分可視為靜態(tài)質(zhì)量 M.sub.static 的一部分。例如,電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子可在原地旋轉(zhuǎn),因此可視為靜態(tài)質(zhì)量 M.sub.static 的一部分。
圖源:patentlyapple
如上圖 3 所示,平衡質(zhì)量塊 #130 可通過(guò)導(dǎo)螺桿機(jī)構(gòu) #332 移動(dòng),該機(jī)構(gòu)具有電機(jī) #334 和導(dǎo)螺桿 #336,平衡質(zhì)量塊 #130 與導(dǎo)螺桿 #336 通過(guò)螺紋連接。當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)(例如轉(zhuǎn)動(dòng))時(shí),導(dǎo)螺桿旋轉(zhuǎn),平衡質(zhì)量塊隨之移動(dòng)。例如,導(dǎo)螺桿機(jī)構(gòu)可以連接到頭部支撐 #120?;蛘撸聞?dòng)器可以包括一個(gè)電機(jī),該電機(jī)本身形成平衡質(zhì)量(例如,省略電機(jī) #334)并沿導(dǎo)螺桿 #336 相對(duì)于顯示裝置移動(dòng),例如,導(dǎo)螺桿可以反過(guò)來(lái)耦合到頭部支撐。
如上圖 4 所示,平衡質(zhì)量塊 #130 可通過(guò)皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu) #432 移動(dòng),該皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有電機(jī) #434 和皮帶 #436,皮帶 #436 與平衡質(zhì)量塊耦合,并操作性地耦合到電機(jī),從而移動(dòng)(例如,通過(guò)齒形嚙合)。當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)(例如轉(zhuǎn)動(dòng))時(shí),皮帶被拉動(dòng),進(jìn)而將平衡質(zhì)量塊拉向或拉離顯示裝置。平衡質(zhì)量塊可被引導(dǎo)在一條路徑上,例如沿著軌道移動(dòng)。皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可與頭部支架相連。
想了解更多專利詳情,請(qǐng)查閱蘋果公司的授權(quán)專利 11782480。
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