苹果新专利为AR/VR头显提供『光学模块自动清洁』和『定向音频』功能

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定向音频和自动清洁

映维网 2021年02月27日)美国专利商标局日前公布了两份与头戴式显示设备相关的苹果专利申请。第一项发明涉及基于音频的反馈系统,分布在头戴式设备的多个麦克风将为用户提供定向音频检测。第二项发明则描述的系统则用于清除影响用户感知画面的尘埃颗粒。

1.基于音频的反馈

头戴式设备提供的其它输出可以包括扬声器输出和/或触觉反馈。用户可以通过由一个或多个组件提供处理的输入来进一步与头戴式设备交互。例如,当用户穿戴头戴式设备时,用户可以提供触觉输入、语音命令和其他输入。

诸如智能眼镜和头戴式显示器等可穿戴设备可以执行由传感器、电路和其他硬件等组件管理的一系列功能。

头戴式设备可从环境和/或用户捕获各种类型的输入,如视觉、音频和触觉等。头戴式设备同时可以向用户和/或环境提供各种类型的输出,如视觉、音频、触觉等。

特别地,头戴式设备可以配备多个麦克风,并捕获来自多个不同方向的多个音频源的音频信息,如声音。位于头戴式设备的多个麦克风可以提供定向音频检测。

头戴式设备可以利用麦克风收集的数据向用户提供视觉和/或音频输出。例如,检测到的音频输入可以提供将用户指向声源的指示符。这可允许用户正确且容易地识别声源的位置。

在进一步的示例中,检测到的音频输入可以用音频输出渲染,例如音频输出强调(放大)特定声音,从而帮助用户区分不同的声音。

头戴式设备同时可以包括用于音频输出的扬声器和/或用于视频输出的显示器。头戴式设备可配置为通过基于声源的位置在显示器显示指示符。

通过根据检测到的声音和目标特性来修改扬声器的音频输出,头戴式设备可配置为根据音频输入进行音频输出。所述目标特征可以基于由眼动传感器检测到的用户注视方向。

苹果补充道,多个麦克风阵列可以用来隔离声源或抑制环境噪音。

头显可以包括一个或多个扬声器。在提供多个扬声器的情况下,可以将扬声器定向到用户的每个耳朵以提供立体音效。另外,可以考虑其他扬声器布置,包括环绕声。

另外,可选地,头戴式设备可以接入指向用户耳朵、靠近用户耳朵或位于用户耳朵内的扬声器。

除了音频之外,苹果的专利同时进行广泛的概述。例如,苹果指出可以提供一对光学模块,其中每个光学模块可移动地定位在用户双眼的视场内。可以调整每个光学模块以与用户的相应眼睛对齐。例如,每个光学模块可以沿着一个或多个轴移动,直到每个光学模块的中心与对应眼睛的中心对齐。

头戴式显示器同时可以包括一个或多个其他传感器。这种传感器可以配置成基本感测任何类型的特征,例如但不限于图像、压力、光、触控、力、温度、位置和运动等。例如,传感器可以是光电探测器、温度传感器、光或光学传感器、大气压力传感器、湿度传感器、磁铁、陀螺仪、加速计、化学传感器、臭氧传感器、微粒计数传感器等。

在进一步的示例中,所述传感器可以是用于追踪健康和活动度量等生物特征的生物传感器。

其他用户传感器可以执行面部特征检测、面部运动检测、面部识别、眼睛跟踪、用户情绪检测、用户情绪检测、语音检测等。

相关专利Apple Patent | Audio-based feedback for head-mountable device

2.粒子控制

第二份专利涉及头显自动清洁影响用户感知画面的尘埃粒子。

苹果指出,头戴式设备的组件可以包括一个或多个用以提供图像和/或视图(如外部环境)的光学模块。这种光学模块可以包括增强用户视图的显示元件和/或光学元件。

由光学模块提供的视图的质量取决于图像源和用户眼睛之间的光路的清晰度。例如,沿着光学路径的粒子(如灰尘、碎片、异物和/或其他材料)可以阻挡、扭曲和/或以其他方式不利地影响提供给用户的视图。

特别地,在显示元件包括高分辨率显示器的情况下,显示元件表面的粒子将尤其明显,并阻挡整个像素和/或多个像素,使得发送给用户的图像不再符合预期形式。

在头显的生命周期里,粒子可以沿着光路聚集。可以密封光学模块以防止和/或限制基本上所有的粒子从外部环境进入。但即便当光学模块的内部腔室完全密封,由于元器件的退化、侵蚀、摩擦、磨损和/或老化,粒子可以从腔室内部迁移。当产生和/或释放这些粒子时,它们可以沿着光路聚集在显示元件和/或另一光学元件之上。

专利描述的系统可用于搭载光学模块的头戴式设备。这种光学模块能够从光学路径移除粒子并捕获粒子,使得它们不会干扰用户对光学元件的查看。

例如,可以以在震动摇晃粒子的方式移动显示元件和/或另一光学元件,从而将光学路径的尘埃粒子清除。

在一个实施例中,可以提供一个或多个致动器以震动摇晃整个光学模块,从而移除聚集在光学组件之上的粒子。

另外,光学模块可以包含用以捕获粒子的阻滞元件。再一个实施例中,粒子阻滞元件可以定位再显示元件和光学元件之间,并在接触粒子时实现对粒子的阻滞吸附。通过这样的方式,可以令粒子保持在光学路径之外。

相关专利Apple Patent | Particle control for head-mountable device

两份专利申请都是在2020年7月提交,并在日前由美国专利商标局公布。需要注意的是,由于这只是专利申请,尚不确定苹果是否会或将于何时商业化所述的发明技术。

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