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Apple punta su immagini immacolate in occhiali AR e cuffie VR

19 Marzo, 2020
Apple punta su immagini immacolate in occhiali AR e cuffie VR
Dall'ottimizzazione delle immagini e dalla replica dei controller fisici all'interno della realtà virtuale o aumentata, alla garanzia di un audio perfetto, è tutto nell'ultimo lavoro pubblicato di Apple che comprende il suo display montato sulla testa o gli occhiali AR.
Apple punta su immagini immacolate in occhiali AR e cuffie VR

Dettaglio di uno dei tanti brevetti che coprono come utilizzare un display montato sulla testa

Apple ha reso poco segreto il fatto che abbia piani per la realtà virtuale e la realtà aumentata, ma una serie di cinque nuove domande di brevetto mostrano quanto siano diventati dettagliati quei piani. I brevetti, depositati separatamente e ciascuno accreditato a diversi team di inventori, coprono tutto da ciò che vedi quando indossi un display montato sulla testa, a ciò che vedi quando non lo sei.

Tre dei cinque si preoccupano principalmente di assicurarsi che l'immagine presentata a un utente sia nitida e chiara, con illuminazione uniforme e luminosità sufficiente. Ognuno si preoccupa anche di come ciò possa essere realizzato entro i limiti di un display montato sulla testa.

Visualizzazione di immagini AR o VR ad alta risoluzione

"Sistemi di visualizzazione a guida d'onda", il brevetto statunitense n. 20200089014, copre specificamente un modo per ottenere immagini di alta qualità senza che il display montato sulla testa sia pesante per il naso con attrezzature ingombranti.

"I dispositivi elettronici con display possono essere utilizzati per visualizzare contenuti per un utente", spiega. "Se non si presta attenzione, i componenti utilizzati nella visualizzazione del contenuto per un utente in un dispositivo elettronico potrebbero essere sgradevoli e ingombranti e non mostrare i livelli desiderati di prestazioni ottiche."

La realtà virtuale evita ciò dividendo il proiettore che crea l'immagine e l'obiettivo che l'utente vede attraverso. Per un sistema di Realtà Aumentata, quell'immagine è combinata con quella del mondo reale che l'utente sta guardando. Il routing dell'immagine AR e la sua combinazione con quella reale si basano su un sistema ottico chiamato guida d'onda. Apple prevede di incorporare "strutture splitter di fascio" per mantenere coerenti i diversi livelli di luce dall'AR e dalla realtà.

"Un dispositivo elettronico può avere un display che emette luce dell'immagine, una guida d'onda e un accoppiatore di input che accoppia la luce dell'immagine nella guida d'onda", continua il brevetto. "Le strutture di splitter del fascio possono replicare i raggi su due dimensioni (ad esempio, attraverso l'area laterale della guida d'onda). In questo modo, un box oculare può essere dotato di luce ad intensità uniforme dal display attraverso la sua area e per un ampio campo di vista ".

Questo brevetto di guida d'onda è accreditato a dieci inventori, tra cui Guolin Peng, Eric J. Hansotte e altri quattro che condividono anche credito sul precedente brevetto "Sistemi ottici per display".

Apple punta su immagini immacolate in occhiali AR e cuffie VR

Per evitare oculari ingombranti, i display VR montati sulla testa possono utilizzare specchi per riflettere le immagini. (Indicato qui: occhiali Magic Leap One Lightwear AR.)

Successivamente, la domanda di brevetto separata, "Scanning Display Systems", brevetto USA n. 20200088994, riguarda anche l'immagine che l'utente vede, ma in particolare la sua luminosità e risoluzione.

"È difficile creare un sistema di proiezione e visualizzazione con luminosità ottica, risoluzione del display e compattezza sufficienti per un uso scalabile", afferma questo brevetto, che rileva anche che i display montati sulla testa devono essere robusti. "È necessario prestare particolare attenzione ai casi di utenti che includono shock di caduta e carichi termici."

Gli specchi potrebbero essere danneggiati dall'uso improprio delle cuffie, ma in alcuni sistemi possono deformarsi durante il normale funzionamento. I sistemi descritti usano scanner, o rotanti, specchi e ci sono problemi con le dimensioni degli specchi più la velocità di rotazione.

"In generale", prosegue il brevetto, "è desiderabile fornire agli specchi di scansione nel sistema ottico il più ampia area riflettente possibile (ad es. 1,2-2,0 mm di diametro) al fine di massimizzare la risoluzione dell'immagine nel campo di campo lontano ".

"Tuttavia, la scansione degli specchi ad alta velocità può causare una deformazione fisica nello specchio (in particolare per specchi relativamente grandi), che serve a divergere la luce dell'immagine e quindi a limitare la risoluzione dell'immagine nel campo lontano", continua.

Il sistema proposto qui userebbe invece "una serie di elementi di emissione di luce sfalsati disposti in file diagonali e colonne verticali allineate". L'obiettivo è fornire sistemi ottici in grado di "superare queste difficoltà per fornire immagini ad alta risoluzione (bassa divergenza) a frame rate elevati pur consentendo al sistema ottico di adattarsi al fattore di forma limitato di (un auricolare)".

Mescolando oggetti del mondo reale con la realtà virtuale

Oltre a visualizzare un'immagine AR accanto a qualsiasi vista del mondo reale dell'utente, i display montati sulla testa richiedono che l'utente sia in grado di vedere e manipolare oggetti esterni. Se stanno guardando uno spazio di realtà interamente virtuale, gli utenti non possono vedere dispositivi come controller che potrebbero persino essere in possesso.

"Tracking and Drift Correction", brevetto USA n. 20200089313 dell'inventore Mohamed Selim Ben Himane, mira ad aiutare in questo.

Apple punta su immagini immacolate in occhiali AR e cuffie VR

Un paio di occhiali Vuzix Blade Smart

"I sistemi (esistenti) non sono in grado di tracciare adeguatamente le posizioni di tali dispositivi separati rispetto ai dispositivi che forniscono il contenuto", afferma questo brevetto, "e quindi non sono in grado di visualizzare tali dispositivi o rappresentazioni separate per guidare le interazioni degli utenti."

"Ad esempio, un utente che indossa un dispositivo montato sulla testa (HMD) che presenta un ambiente CGR (Computer Generated Reality) dovrebbe vedere una rappresentazione del suo (suo) cellulare nell'ambiente CGR per utilizzare il touchscreen di il cellulare come dispositivo di input ", continua. "Tuttavia, senza essere in grado di tracciare in modo accurato, coerente ed efficiente la posizione relativa del telefono cellulare verso l'HMD, la rappresentazione del telefono cellulare non può essere visualizzata in posizioni nell'ambiente CGR corrispondenti alle posizioni del mondo reale."

Nel sistema proposto da Apple, il telefono nel mondo reale sarebbe tracciato con precisione in modo che una versione virtuale potesse essere visualizzata nella posizione corretta. "Quando l'utente tocca virtualmente un pulsante virtuale sul telecomando virtuale, l'utente tocca effettivamente una porzione corrispondente del touchscreen del secondo dispositivo, che viene riconosciuto come input che controlla o avvia in altro modo un'interazione con l'ambiente virtuale."

Problemi audio

Ognuno di questi brevetti esamina in dettaglio i metodi e le applicazioni, ma non tutti si occupano esclusivamente delle immagini che vengono visualizzate all'utente. "Dispositivi di visualizzazione con audio multimodale", il brevetto USA n. 20200089008, si concentra su ciò che l'utente ascolta.

Oltre ai display ad occhio vicino che presentano le immagini, il display montato sulla testa avrebbe auricolari che possono essere regolati per adattarsi al tipo di audio presentato.

"La flessibilità nel funzionamento dell'audio è spesso auspicabile in quanto consente l'uso del sistema in una varietà di impostazioni o ambienti", afferma il brevetto, che viene accreditato a cinque inventori. Questi includono Robert D. Silfvast, Christopher T. Eubank e Neal D. Evans, che sono stati recentemente elencati come inventori di un brevetto riguardante gli auricolari rimovibili sugli "Occhiali Apple".

Apple punta su immagini immacolate in occhiali AR e cuffie VR

Apple vuole che tu ascolti le palle da bowling così come le vedi.

"Ad esempio, nel contesto della realtà virtuale (VR), può essere auspicabile un'esperienza audio più coinvolgente (ad esempio, per bloccare o cancellare il rumore esterno), mentre nel contesto della realtà aumentata (AR) o della realtà mista (MR) , il rumore esterno potrebbe essere di minore importanza ", afferma.

Display montati sulla testa non usurati sulla testa

Forse il più inaspettato dei cinque brevetti è "Dispositivo elettronico con display interno e dispositivo di input-output accessibile esternamente", brevetto USA n. 20200088999, di Paul X. Wang. Si tratta di ciò che accade con un display montato sulla testa quando non viene indossato sulla testa.

L'idea è che un utente possa togliersi un simile auricolare ed essere comunque in grado di usarlo in qualche modo.

"In alcune situazioni", afferma il brevetto, "può essere difficile per un utente interagire con un dispositivo elettronico come un dispositivo elettronico montato sulla testa. Quando il dispositivo elettronico montato sulla testa non viene indossato, tuttavia, l'utente non può visualizzare i contenuti sul display, il che ostacola la capacità dell'utente di interagire con il dispositivo e le apparecchiature associate. "

Invece di proiettare un'immagine sugli oculari del display montato sulla testa, il sistema potrebbe proiettarla "su superfici vicine". Ad esempio, Apple suggerisce che ciò potrebbe rappresentare un modo per l'utente di controllare il dispositivo.

"Le immagini possono includere una tastiera virtuale con cui un utente può interagire", afferma.

Apple sta esplorando come un display AR / VR montato sulla testa apparirà e suonerà quando indossato sulla testa, oltre a come può essere utilizzato quando non lo è. Quindi queste cinque nuove domande di brevetto sono ad ampio raggio, ma sono solo le ultime di una serie che risale a più di un decennio.