苹果头戴式设备再申请2项专利涉及定向音频检测和灰尘颗粒清除系统

科技前瞻网 2021-02-28 17:30

当地时间2月25日，美国专利商标局发布了两项来自苹果的专利申请，涉及的头戴式显示设备项目。第一项发明涉及一种基于音频的反馈系统，分布在头戴式设备上的多个麦克风将为用户提供定向音频检测。第二项发明涵盖了一种灰尘颗粒清除系统，可以清除镜头系统中那些干扰用户观看VR内容和/或现实事件的松散悬浮颗粒。

在苹果的专利背景中，用户可以佩戴头戴式设备(HMD)，在自己的视野内显示视觉信息。头戴式设备可以用作虚拟现实(VR)系统、增强现实(AR)系统和/或混合现实(MR)系统。

用户可以观察由头戴式设备提供的输出，例如在显示器上提供的视觉信息。所述显示器可选择性地允许用户观察所述头戴式设备外部的环境。

头戴式设备提供的其他输出可以包括扬声器输出和/或触觉反馈。用户可通过提供输入以供所述头部安装设备的一个或多个组件处理，进一步与所述头部安装设备进行交互。例如，当设备安装在用户头上时，用户可以提供触觉输入、语音命令和其他输入。

头戴式设备，如头戴式显示器、头戴式耳机、护目镜、智能眼镜、平视显示器等，可以执行一系列由可穿戴设备所包含的组件(如传感器、电路和其他硬件)管理的功能。

头戴式设备可以从环境和/或用户获取各种类型的输入(如视觉、音频、触觉等)。头戴式设备还可以向用户和/或环境提供各种类型的输出(如视觉、音频、触觉等)。

特别地，可以为头戴式设备提供多个麦克风，用于从相对于头戴式设备位于不同方向的多个来源捕获音频信息(例如声音)。分布在头戴式设备上的多个麦克风可以提供定向音频检测。

头戴式设备可以使用麦克风收集的数据，为用户提供视觉和/或音频输出。例如，通过提供指示用户到声音来源的指示器，可以将检测到的音频输入呈现为视觉输出。这可以让用户轻松识别来源的正确位置，即使当用户无法轻松地听到头戴设备之外的声音。

再举个例子，检测到的音频输入可以通过音频输出进行渲染，以强调(例如，放大)某些声音而不是其它声音，帮助用户区分不同的声音。

头戴式设备还可以包括用于音频输出的扬声器和/或用于视觉输出的显示器。通过在基于声源位置的显示器上显示指示器，可将头戴式装置配置为提供基于音频输入的视觉输出。

通过基于检测到的声音和目标特征修改扬声器的音频输出，可将头戴式装置配置为基于音频输入的音频输出。这些特征可以基于用户注视的方向，由眼睛传感器检测到。

苹果的专利图1展示了一个用户戴着多个麦克风和摄像头的头戴式设备的透视角;图3说明了佩戴头戴式设备的用户的俯视图和用户视野内的声源。苹果专利图9展示了一种操作头戴式设备的方法，该方法通过头戴式设备的扬声器提供基于音频的反馈。

苹果补充说，一个多麦克风阵列可以隔离声源和拒绝环境噪声和混响。

HMD还可以包括一个或多个扬声器。在提供多个扬声器的地方，扬声器可以被引导到用户的每一个耳朵，以提供立体声。其他扬声器的安排也在考虑之中，包括环绕立体声。

此外，头戴式设备还可以操作连接到扬声器，直接送到用户的耳朵。

不止是捕获音频

苹果的专利为未来的HMD提供了一个广泛的概述，不局限于最初专注于音频的专利。例如，苹果指出，可以提供一对光模块，其中每个光模块都可移动地定位用户每只眼睛的视野。每个光模块可以调整到与用户对应的眼睛对齐。例如，每个光模块可以沿着一个或多个轴移动，直到每个光模块的中心与相应的眼的中心对齐为止。

HMD的显示屏能够准确地复制、模拟，或增加基于摄像机捕获的视图(#150)。

HMD还可以包括一个或多个其他传感器。这种传感器可以配置为基本上可以感知任何类型的特征，包括但不限于图像、压力、光线、触摸、力、温度、位置、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、磁体、陀螺仪、加速度计、化学传感器、臭氧传感器、微粒计数传感器等等。

再举个例子，传感器可以是生物传感器，用于跟踪生物特征，如健康和活动指标。

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、眼球跟踪、用户情绪检测、用户情绪检测、语音检测等。

苹果这一专利申请号20210055367。

用于HMD的颗粒控制

苹果的第二份专利申请涉及HMD的颗粒控制。

苹果指出，头戴式设备的组件可以包括一个或多个光模块，提供图像和/或视图(例如，外部环境)。这种光模块可以包括显示元件和/或增强用户视图的光学元件。

光模块提供的视图质量可以依赖于图像源和用户眼睛之间的光路的清晰度。例如，沿着光学通道的颗粒(如灰尘、碎片、异物和/或其他材料)会阻碍、扭曲和/或对提供给用户的视图产生不利影响。

特别是当显示元素包括高分辨率显示器时，显示元素表面上的这些粒子可以阻塞整个像素和/或多个像素，从而使传输给用户的图像改变其预期的形式。

在头戴式装置的使用寿命内，颗粒可沿所述光学路径累积。光模块可以密封，以防止和/或限制基本上所有颗粒从外部环境的进入。然而，即使光模块的内部腔被密封，颗粒也会由于器件的退化、侵蚀、摩擦、磨损和/或老化而从腔内迁移。当这些颗粒产生和/或释放时，它们可以沿着光学通道跑在显示元件和/或另一个光学元件上。

本次公开的系统可提供一种带有光模块的头戴式装置，该光模块可从光学通道中移除颗粒并捕获它，使其不干扰用户的视图和/或通过光学元件。

例如，显示元件和/或另一个光学元件可以以一种在观察面上释放颗粒的方式移动。

苹果的专利图1展示了一个HMD;图3示出所述头部安装装置的光模块的剖面图。