在苹果公司对 Vision Pro 的介绍中，我们得知这款头显受到 5000 项专利的保护。在近日，美国专利商标局公布了两项名为“头戴式设备的校准”和“带透镜位置感应的头戴式电子显示设备”的专利。
苹果公司的 Vision Pro 可用作VR系统、AR系统和/或MR系统。用户可以观察头戴式设备提供的输出，例如显示屏上提供的视觉信息。显示屏可允许用户观察头戴式设备之外的环境。
头戴式设备提供的其他输出可包括扬声器输出和/或触觉反馈。用户可以通过提供输入，供头戴式设备的一个或多个组件处理，从而进一步与头戴式设备进行交互。例如，用户可以提供触觉输入、语音命令和空中手势。
头戴式设备的校准
苹果公司的首项授权专利涵盖了头戴式设备，如头戴式显示器、护目镜、智能眼镜、平视显示器等，这些设备可以执行由可穿戴设备所含组件（如传感器、电路和其他硬件）管理的一系列功能。头戴式设备可以提供身临其境或其他自然的用户体验，因此用户可以轻松地专注于享受体验，而不会被头戴式设备的机制所干扰。
头戴式设备的组件可包括一个或多个摄像头，用于捕捉图像和/或将图像作为视图提供（例如，提供给外部环境）的光学模块。此类光学模块可包括显示元件和/或增强用户视角的光学元件。显示元件可以朝向合适的方向，沿着显示元件和用户眼睛之间的光学通路提供视图。例如，显示元件可沿光路发射光线，到达用户的眼睛。
在使用过程中和头戴式设备的整个使用寿命期间，包括摄像头和/或显示元件在内的光学组件可能会发生错位。
例如，由于冲击（如跌落事件、撞击等）、降解、侵蚀、摩擦、磨损和/或组件老化，支撑摄像头和/或显示元件的支撑结构可能会发生变化。
头戴式设备中的高分辨率摄像头和显示器对偏差非常敏感。由于单目聚焦梯度、双目聚焦差异、图像清晰度下降以及视野（FOV）缩小或偏移，角度或位置偏移会造成用户不适。
虽然头戴式设备可以在组装过程中对齐，但保持和/或校正摄像头及显示元件相对于用户眼睛的对准度可能是有益的。
此外，某些组件可以在制造后提供，例如适应特定用户的透镜。这些透镜的初始校准和持续校准可以持续进行。
图源：patentlyapple
苹果专利图 1 展示了诸如 Vision Pro 的头戴式设备的俯视图；图 2 展示了安装了透镜组的头戴式设备的俯视图；图 3 展示了头戴式设备和用于容纳头戴式设备壳体的透视图；图 4 展示了头戴式设备的摄像头和窗口以及外壳的校准图案的透视图；图 5 展示了校准头戴式设备的流程图。
想了解更多专利细节，请查看苹果公司的授权专利 11729373。
具有透镜位置感应功能的头戴式电子显示设备
在与 Vision Pro 相关的第二项授权专利中苹果公司指出，头戴式电子显示设备有时会被配置为由不同用户（家人或朋友）佩戴。例如，头戴式设备配有头戴式结构，可将设备佩戴在用户头上。头戴式设备可包括带透镜的光学系统。透镜可以让设备中的显示屏向用户呈现视觉内容。
用户的脸部形状和大小各不相同。当一个头戴式设备供多个用户使用时，这可能会带来挑战。如果不加注意，头戴式设备可能会不太适合某些用户。
苹果公司的专利涵盖了一种可在透镜模块中安装透镜的头戴式设备。左定位器可用于定位左透镜模块。右定位器可用于定位右透镜模块。左透镜模块和右透镜模块可分别具有左透镜和右透镜，以及显示屏的左部分和右部分。
为了适应不同瞳孔间距的用户，左、右透镜模块可以相互靠近或远离。为避免对用户鼻子造成过大压力，可使用传感电路（如近距离传感电路）来检测左右透镜模块与用户鼻子朝向表面之间的相对位置。
控制电路可使用用户的瞳间距信息和来自传感电路的信息调整透镜模块，以防止透镜模块对用户鼻子产生过大压力。
用户可向头戴式设备提供瞳孔间距，图像传感器或其他设备可用于测量瞳孔间距以提供给头戴式设备，和/或当头戴式设备佩戴在用户头上时，头戴式设备中的注视追踪传感器可测量用户的瞳孔间距。
在某些配置中，接近传感器（如电容式接近传感器）可以在柔性印刷电路上安装电极，这些电极与注视追踪传感器相连。如果需要，还可以使用其他传感装置来测量透镜模块相对于用户鼻子的位置。
在用户鼻子较小的情况下，可能有足够的空间将透镜中心（LC）与眼球中心 PC 对准。在用户鼻子较大的情况下，控制电路可以如图 3 所示定位模块，此时透镜与透镜之间的间距 LD 大于透镜中心 LC 与眼球中心 PC对齐所需的间距。
用户使用这种较宽的透镜与透镜间距有助于确保透镜模块 #70 的边缘 #70E 不会对鼻子 #40 的表面施加超过用户舒适度的内向力，同时仍能通过透镜满意地观看显示屏上的内容。
图源：patentlyapple
苹果专利图 5 是一个说明性控制电路的电路图，该电路用于控制定位器电机，同时监测来自电机的反馈。
想要了解更多技术细节，请查阅苹果公司的授权专利 11726338。
来源：patentlyapple
