苹果专利描述的AR/VR设备包含天线和用于调整IPD的定位组件

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包含天线和定位组件的头显

映维网 2021年11月23日苹果正在积极地研发AR/VR头显。在名为“Electronic devices with antennas and optical components”和“Electronic devices with optical module positioning systems”的专利申请中,这家公司描述了一种头戴式设备的形态构成。具体来说,专利描述的头戴式设备包含天线和用于调整IPD的定位组件。

在一个实施例中,头戴式设备可具有配置为佩戴在用户头部的头戴式外壳。所述外壳可包括具有左开口和右开口的框架,所述左开口和右开口承接分别向用户双眼呈现图像的左光学模块和右光学模块。每个光学模块可具有通过透镜呈现图像的透镜和显示器。左侧和右侧模块可以相对彼此移动,以适应不同的用户瞳孔间距。

在一个实施例中,摄像头支撑构件可耦合至框架的相应左侧和右侧外围部分。每个摄像头支撑构件可具有配置用于承接摄像头的开口。在头戴式设备的操作期间,摄像头支撑构件有助于保持安装在摄像头支撑构件之上的摄像头之间的对准。

在一个实施例中,头戴式设备可以包括天线。可使用头戴式设备中的天线处理射频信号。天线可以形成在一个或两个摄像头支撑构件上。例如,第一天线可以与摄像头支撑构件的第一区域重叠,第二天线可以与摄像头支撑构件的第二区域重叠。

在一个实施例中,天线可以在摄像头支撑构件的表面上具有金属迹线,并可以具有导电结构,例如嵌入摄像头支撑构件内的金属天线构件,和/或可以在连接到摄像头支撑构件或嵌入到摄像头支撑构件内的印刷电路上具有图案金属迹线。

在一个实施例中,诸如头戴式设备的电子设备可以具有背向用户头部的正面,并且可以具有面向用户头部的相对背面。光学模块可用于向用户的眼睛提供图像。光学模块的位置可以调整以适应不同的用户瞳孔间距。头戴式设备可具有致动器和光学模块导向结构,以允许调整光学模块位置。

在一个实施例中,头戴式设备可具有无线通信电路,以与外部设备进行通信,例如计算机PC、笔记本、智能手机或其他计算设备。这允许外部设备向头戴式设备供能。无线通信电路可以包括多个天线。

在一个实施例中,头戴式设备可能有一个或多个摄像头。例如,前向摄像头可允许头戴式设备监控头戴式设备相对于头戴式设备周围环境的移动。前向摄像头同时可用于捕获向头戴式设备用户显示的环境图像。如果需要,来自多个前向摄像头的图像可以彼此合并和/或前向摄像头内容可以与用户的计算机生成内容合并,亦即VR头显可以实现所谓的AR透视功能。

图1所示是说明性头戴式设备的俯视图。如图1所示,诸如电子设备10之类的头戴式设备可以具有诸如壳体12之类的头戴式支撑结构。壳体12可包括允许装置10佩戴在用户头部部分,例如头戴式支撑结构12T。支撑结构12T可由织物、聚合物、金属和/或其他材料形成。支撑结构12T可形成束带或其它头戴式支撑结构,以帮助将设备10支撑在用户头部之上。壳体12的主支撑结构可以支撑诸如显示器14之类的电子部件。

主壳体部分12M可包括由金属、聚合物、玻璃、陶瓷和/或其他材料形成的壳体结构。例如,外壳部分12M可以在正面F上具有外壳壁,在相邻的顶部、底部、左侧和右侧表面上具有外壳壁。所述表面由刚性聚合物或其他刚性支撑结构形成,并且刚性壁可以可选地覆盖有电部件、织物、皮革或其他软材料等等。壳体部分12M同时可以具有内部支撑结构,例如框架和/或执行多种功能的结构,例如在提供结构支撑的同时控制气流。

壳体部分12M的壁可将内部部件38封闭在设备10的内部区域34中,并可将内部区域34与设备10周围的环境(外部区域36)分开。内部组件38可包括用于设备10的集成电路、致动器、电池、传感器和/或其他电路和结构。壳体12可配置为佩戴在用户头部之上,并可形成眼镜、帽子、头盔、护目镜和/或其他头戴式设备的形态。

壳体12的前表面F可以朝外,远离使用者的头部和面部。壳体12的相对后表面R可朝向用户。后表面R上壳体12的部分可形成盖12C等。背面R上的盖12C的存在可能有助于将内部壳体结构、内部部件38和内部区域34中的其他结构隐藏在用户的视线之外。

设备10可以有一个或多个摄像头,例如摄像头46。例如,设备10可以具有K个摄像头,其中K的值是至少一个、至少两个、至少四个、至少六个、至少八个、至少10个、至少12个、小于20个、小于14个、小于12个、小于10个或其他合适的值。摄像头46可以是对红外波长敏感(例如,摄像头46可以是红外摄像头),可以是对可见波长处敏感(例如,摄像头46可以是可见摄像头),和/或摄像头46可以对其他波长处敏感。如果需要,摄像头46可以同时对可见光和红外波长敏感。

设备10可能具有左右光学模块40。光学模块40支持电和光学组件,例如发光组件和透镜,因此有时可称为光学组件、光学系统、光学组件支撑结构、透镜和显示器支撑结构、电组件支撑结构或外壳结构。每个光学模块可以包括各自的显示器14、透镜30和支撑结构,例如支撑结构32。支撑结构32有时称为透镜支撑结构、光学部件支撑结构、光学模块支撑结构、或光学模块部分或透镜筒,并且可包括具有开口端的中空圆柱形结构或用于容纳显示器14和透镜30的其他支撑结构。例如,支撑结构32可以包括支撑左显示器14和左透镜30的左镜筒和支撑右显示器14和右透镜30的右镜筒。

显示器14可包括像素阵列或其他显示设备以产生图像。显示器14可以例如包括形成在具有薄膜电路的衬底上和/或形成在半导体衬底上的有机发光二极管像素、由晶体半导体管芯形成的像素、液晶显示像素、扫描显示设备和/或用于产生图像的其他显示设备。

透镜30可包括一个或多个透镜元件,其用于将来自显示器14的图像光提供给相应的视窗13。透镜可以使用折射玻璃透镜元件、使用镜透镜结构(折反射透镜)、使用菲涅耳透镜、使用全息透镜和/或其他透镜系统来实现。

当用户的眼睛位于视窗13中时,显示器(显示面板)14一起工作以形成设备10的显示器,例如,用户的眼睛可以在视窗13中看到由各自的左和右光学模块40提供的图像。这种方式可以为用户创建立体图像。当用户查看显示器时,来自左光学模块的左图像与来自右光学模块的右图像融合。

当用户的眼睛位于视窗13中时,可能需要监视用户的眼睛。例如,可能希望使用摄像头捕获用户虹膜的图像以用于用户认证。另外,可以期望监视用户注视的方向。注视点追踪信息可用作用户输入和/或可用于确定在注视点成像系统的中央图像增强或外围图像减弱。为了确保当用户的眼睛位于视窗13中时,设备10能够捕获令人满意的眼睛图像,每个光学模块40可以配备摄像头(例如摄像头42)和一个或多个光源(例如发光二极管44)或其他发光设备。例如,二极管44可以发射对用户不可见(或几乎不可见)的红外光。这允许连续执行眼睛监视操作而不干扰用户查看图像的能力。

并非所有用户的瞳孔间距IPD都相同。所以,为了允许设备10能够沿横向尺寸X调整模块40之间的瞳孔间距,从而调整视窗13之间的间距IPD以适应不同的用户瞳孔间距,设备10可在壳体12中配备光学模块定位系统。定位系统可具有用于相对于彼此定位光学模块40的引导构件和致动器43。

致动器43可以是手动控制和/或计算机控制的致动器,并用于相对移动支撑结构(镜头筒)32。可以使用例如摄像头42来收集关于用户眼睛的位置的信息。然后可以相应地调整视窗13的位置。

相关专利Apple Patent | Electronic devices with antennas and optical components
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名为“Electronic devices with antennas and optical components”和“Electronic devices with optical module positioning systems”的苹果专利申请最初在2021年3月提交,并在日前由美国专利商标局公布。

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