根据周四对外公布的专利申请文件,Apple正在研发一套全新的头戴设备可调节额头支撑系统,这项设计有望为未来混合现实头显与智能眼镜带来佩戴舒适度、光学对位精度的提升,同时支撑更长时间的连续使用。
这份新近公开的专利方案详细记载了一套机械调节结构,能够让使用者自主更改可穿戴显示设备光学组件与双眼之间的距离,以此回应头戴设备长期面临的核心难题,也就是在适配各不相同的面部轮廓的同时,维持最优的观测位置,虽然专利覆盖智能眼镜、增强现实设备与虚拟现实头显等多类可穿戴显示产品,但当中详尽的机械架构,对于下一代Apple Vision Pro尤其具备参考价值。
Apple的工程师在文档当中指出,不同用户的头型、额头曲线与眼窝深度差异巨大,这也是让设备难以实现统一舒适佩戴、稳定对位的主要阻碍,光学模组必须和眼球维持合适间距,才可以提供舒适的观看体验,如果对位出现偏差,画面清晰度便会受损,用眼疲劳随之加剧,用户能够舒适佩戴设备的时长也会受到压缩。
Apple给出的方案,是把一套可调额头垫组件整合进可穿戴设备的框架之内,整套结构由额头垫支架、伸缩机构以及贴合前额的支撑面共同组成,使用者伸出或是收回支撑结构,就可以改变眼球与光学组件之间的距离。
无需挪动镜片本身,对比固定形态的额头软垫,这套组件可以实现可控调节,以此包容多样化的面部结构,其中一种实现方式设置三档可选位置,分别对应完全收回、部分伸出与完全伸出,其余方案则支持无级连续调节,帮助用户锁定更为精准的观测距离,专利同时提到,依托控件安放位置与结构设计,部分调节机构能够在设备佩戴状态之下直接操作,让未来的 Apple 头显更容易完成适配,不必反复摘下设备更换配件。
这项发明相当一部分笔墨落在可靠、稳定、可复现的调节工程实现之上,专利列出多种可行机构,包含旋转拨盘、指旋螺丝、按键、机械连杆以及机电系统,其中一套设计采用搭配同步传动结构的齿轮齿条,保证额头支撑两侧在伸缩过程之中同步运动,不会出现偏移,另一套方案将旋转拨盘连接至齿轮箱、传动轴与丝杆,转动拨盘即可驱动伸缩机构,平稳向前或是向后推送支撑结构,两侧同步运动至关重要,一旦调节幅度不均,头显相对于双眼的整体对位就会发生偏移。
Apple同时设计锁止结构,用于在使用过程之中固定选定位置,形式包含机械定位卡扣、锁定按键以及其他限位部件,还有一种双稳态连杆方案,可以在伸出与收回两个状态之间切换,用户能够手动向外拉出额头支撑,或是松开使其回弹至初始位置,整套工程方案提供由简易机械调节到高精度电控结构的多条路线。
除去光学对位之外,这项专利同样兼顾头戴设备佩戴、维护层面诸多实际需求,方案当中的额头软垫支持拆卸清洗,可以选用硅胶或是织物包覆等材质,并且采用磁吸、按扣等可拆卸固定结构,同时Apple设想推出多款不同厚度的软垫,作为另一层调节手段,用来微调眼球与显示组件之间的间距。
整套支撑组件本身也能够从头显框架上拆下,方便更换,或是更换不同配置适配单独用户,另一处值得留意的设计在于头显的固定臂。
在部分实施案例当中,固定臂直接接入这套可调额头支撑组件,保证在额头支撑位置变动时,环绕头部的束缚张力依旧维持在合适水平,专利还预留适配普通眼镜的设计。
在脸颊附近增设支撑结构,避免镜框和头显发生磕碰挤压,这些细节足以证明工程师正在全盘考量光学定位、重量分配、面部接触与整机固定之间的联动关系。
这项专利也折射出Apple在可穿戴显示设备人体工程学方向持续推进的工作,随着产品朝着更长佩戴时长的目标演进,这一类工程挑战的权重还会持续上升,对于后续迭代的Vision Pro,这套可调组件能够让眼球与屏幕之间的对位拥有更高调节自由度,降低对固定规格面部贴合件的依赖。
专利文本当中对于智能眼镜的提及同样值得关注,虽然图面记载的机械结构更适配一体式头显,但这套可调光学对位的底层思路,同样能够为其他形态可穿戴显示设备提供设计参考。
最重要的一点,是这项发明把佩戴舒适与光学对齐视作彼此绑定的工程目标,Apple通过同步开发可调额头支撑、联动机械控制以及模块化接触面,持续探索能够更好适配每一位使用者的头戴方案,也让外界得以窥见工程师正在打磨可穿戴设备与人脸之间物理交互界面。
这一方向,也会在Apple推进下一代空间计算硬件的路途之中,扮演愈发关键的角色。
