編譯/VR陀螺
今天，美國專利商標局公布了蘋果公司的一項專利申請，涉及檢測用戶眼睛注視方向的系統、方法和設備。該專利的重點設備被描述爲“AR眼鏡”或“XR 眼鏡”，它包括一個透明顯示屏，用於查看物理環境，並通過視網膜投影技術提供一個顯示屏，用於查看其他內容，該技術可在人的視網膜視圖內或之上投射圖形圖像。
在蘋果公司的專利背景中，他們指出現有的眼動追蹤技術可以分析從用戶眼睛反射並通過圖像傳感器捕捉到的閃光。一些頭戴式系統可能包括使用近紅外（nIR）照明器和標准多像素互補金屬氧化物半導體（CMOS）攝像頭對每只眼睛進行眼動追蹤。近紅外照明器和 CMOS 攝像頭的組合可爲每只眼睛提供精准和高幀頻（例如每秒超過 15 幀）的追蹤。
然而，這種典型的近紅外+CMOS 配置的基线功率並不能隨着幀頻的降低而很好地擴展，而且在非常低的功率應用中，讓 CMOS 攝像頭和近紅外 LED 始終保持开啓狀態也是不可行的。因此，蘋果公司希望提供一種無需在整個可能的注視空間內持續追蹤的眼動追蹤系統的有效方法，以便爲頭戴式系統評估眼球特徵（如注視方向、眼球方位、識別眼球虹膜等）節省功耗。
用於注視對准的視網膜反射追蹤
蘋果公司的發明包括檢測用戶近似朝向目標區域（如熱區/角落）的眼睛注視方向的設備、系統和方法。
確定眼睛注視目標區域（如熱區/角落）的依據是檢測眼睛的反射光是否具有某些特性，例如，指示近似朝向目標區域的紅眼型反射的光譜特性。
照明器和/或檢測器可與眼睛到目標區域的大致方向進行光學對准，例如，通過將照明器/檢測器定位在顯示屏/透鏡的目標區域和/或後面，或在透鏡的目標區域使用光學波導。
探測器可以是對窄同軸角光譜反射敏感的近紅外（nIR）收發器。探測器可以使用低功耗硬件（例如，與透鏡配對的光電二極管），當高功率眼動追蹤硬件（例如CMOS）關閉時，該硬件可以處於激活狀態。例如，用戶可以掃射熱區角落來觸發一個動作，例如，啓動使用全眼動追蹤的XR體驗，對通知做出響應等。如果注視滿足某個標准，例如注視持續時間超過某個閾值，就可以啓動預期的操作。
一般來說，本專利所述主題的一個創新方面可以體現在以下方法中：在具有處理器和顯示屏的電子設備上，通過使用照明器將光线射向眼睛產生反射；從傳感器接收傳感器數據，其中傳感器的感應方向和眼睛到目標區域的方向大致對齊、根據傳感器數據確定反射特性，根據反射特性檢測眼睛的注視方向是否大致朝向目標區域，以及根據檢測到注視方向大致朝向目標區域啓動操作。
在某些方面，蘋果指出，可根據注視方向確定是否滿足標准啓動動作。在某些方面，操作提供了用戶對通知的響應。在某些方面，操作包括啓動XR體驗。
圖源：patentlyapple
蘋果專利圖 2A 展示了包括圖像傳感器和投影儀的 AR 或 XR 眼鏡；圖 2B 展示了透明基板的區域。圖 2B 還舉例說明了八個定義的“熱角區”，本文所述流程可將其用於熱點檢測區域（例如，顯示屏 FOV #230 周圍的區域）。
示例區域包括顳上（ST）區 #231、顳上（S）區 #232、鼻上（SN）區 #233、顳區 #234、鼻區 #235、顳下區 #236、鼻下區 #237、鼻下區 #238。
蘋果專利圖 2C 舉例說明了 AR 眼鏡區域中的熱角檢測。特別是，圖 2C 展示了用戶在設備透鏡 #215 的 ST 區 #231 的目標區域 #262 的眼睛注視位置，如熱區區域 #260 所示。
在一個示例性實施中，熱角可以使用分布在設備邊框 #212 邊緣周圍的超聲波傳感器陣列、光敏探測器或電眼成像傳感器來實現。該子系統可利用的眼球姿勢和手勢可由定點、眼球移動或它們的組合來定義。這樣，AR 眼鏡中的傳感器（如探測器 #220）就能夠提供眼動注視速度和注視角度（如角度 θ）的估計值。
蘋果專利圖 3B 展示了一個熱角眼動追蹤系統的示例環境 300B。熱角眼動跟蹤系統使用一個光源 #320 （如近紅外照明器，可產生發射角爲 #322 的紅外光）和一個光傳感器 #330（如光電二極管等低功耗傳感器）。
蘋果公司的上述專利 4B 展示了一個熱角眼動追蹤系統示例，該系統利用透明基板，例如光波導 #410，其中包括一個集成傳感器 #420，能夠測量來自人眼眼底的同軸反射。在某些實施方案中，如圖所示，傳感器可以是覆蓋多個區域的單一傳感器。此外，或作爲替代方案，還可以爲每個區域配備單獨的傳感器（例如傳感器 420）。
蘋果專利圖 5A-5C 舉例說明了通過透鏡 #502 或在透鏡 #502 上檢測眼睛注視方向的用戶體驗。例如，圖 5A-5C 展示了用戶注視或靠近設備的顯示屏，並根據其注視特定區域（例如，注視熱角）啓動用戶界面上的應用。圖 5A 展示了用戶看向特定區域啓動時鐘應用的過程。在圖 5C 中，可以看到用戶利用眼睛注視技術打开的一系列應用程序。
最後蘋果公司指出，每個透鏡都可以堆疊，其中包括用於度數鏡片的偏置（+/-）、用於容納或嵌入多個紅外光源和透明導體的波導等。
想要了解更多專利細節，請查看蘋果的專利申請 20230359273。
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