Apple今日公开的一份最新专利申请文件介绍了一项模块化鼻托系统发明,该系统用于头戴显示设备,鼻托组件支持调节、更换,还可以与设备建立电气连接,以此解决佩戴舒适度、光学对位以及长时间佩戴体验相互纠缠的多项技术难题。
该设计适用于头戴显示器、智能眼镜、增强现实与虚拟现实头显,以及其他佩戴于眼前的光学设备。
这项发明的核心思路简单,但具备很高的实际价值:Apple不再将鼻托视作固定结构零件,而是把设计为可拆卸、可配置的独立模块,能够适配不同面部轮廓与各类使用场景。
鼻托组件可以安装在显示设备外壳中部、两个眼部显示区域之间的基座位置。
一根连接支臂将模块和头显本体相连,两根弧形支撑臂向外侧延伸,末端连接可更换软垫,软垫直接贴合使用者鼻部。
连接支臂可通过磁铁、定位卡扣、按压锁扣或者同类结构完成固定,无需拆解整机显示组件,就可以直接拆下鼻托。
这套方案和普通可互换鼻桥最大区别,在于支持多方向调节。
两根支撑臂之间夹角可以调整,以此改变鼻托整体宽度;支撑臂支持伸缩,能够修改自身长度与进深;整套鼻托还可以采用多个角度安装在外壳基座上,改变整机相对于人眼的高度与倾斜角度。
上述调节不仅仅改善物理佩戴感受,对于头戴显示设备,设备位置发生微小偏移,就会改变用户观看画面的效果,影响光学模组能否对准人眼中心,还会造成外壳遮挡有效视野。
因此,Apple这项设计直接将鼻部佩戴贴合度,和视觉体验质量绑定在一起。
专利当中描述的基座结构,支持鼻托以多个角度进行装配,调节机构依靠定位卡扣、摩擦铰链、滑动构件、多档位锁止结构,改变鼻托与外壳之间的相对位置,改变装配角度之后,支撑软垫和光学模组相对于人眼的位置都会同步变动。
该特性对于轻量化智能眼镜尤为重要,轻量化产品的调节空间本身小于带有头带、大面积面部贴合结构的大型头显。
鼻托软垫本身同样支持拆卸,软垫通过卡扣、滑轨或者磁铁固定在支撑臂上,软垫可以沿滑轨移动,或者距离中间支臂设置不同间距,精细微调鼻部接触点位。
Apple设计了多种尺寸、外形、厚度、软硬程度的软垫,接触表层材质可以选用硅胶包覆泡沫、高摩擦材料、亲肤涂层、微纹理材料或者粘性材质,在不施加过大压力的前提下防止设备打滑。
这套结构能够适配鼻梁宽度、高度、外形、皮肤敏感程度各不相同的使用者,用户还可以根据使用场景自由更换软垫,包括日常休闲佩戴、运动场景、长时间沉浸式使用。
Apple还提出,可以借助面部扫描结果,向用户推荐适配的鼻托规格,或者引导用户完成调节操作,设备屏幕会显示对位指引,提示用户调整鼻托,直到画面处于人眼正确观测位置。
在高度定制化方案当中,面部扫描数据可以用于3D打印软垫,或是制作可塑形软垫,软垫硬度针对用户个人特征定制,热激活材料或者紫外光固化材料可以直接贴合用户鼻部成型,之后再装配到支撑臂上。
这份专利最值得关注的一点,鼻托不再仅仅是被动机械支撑部件,连接支臂、支撑臂与软垫内部可以布设电路,软垫内置传感器能够通过电路和头戴设备的处理器建立通信。
压力传感器可以测量每一块软垫施加在鼻子上的压力数值,设备据此向用户推送调节建议,提示修改软垫位置;压力超过阈值时发出提醒;如果高压状态持续过长时间,还会建议用户摘下设备休息。
这套方案在设备佩戴贴合状态和软件之间建立反馈闭环,不再单纯依靠用户主观感受判断头显是否佩戴到位,设备可以自行评估压力分布以及光学对位情况,直接在显示画面给出操作指引。
Apple还计划利用鼻托上的传感器监测呼吸状态、鼻孔活动,还能够检测鼻中隔偏移情况,设备可以判断头显佩戴位置是否干扰呼吸,或是运动过程当中佩戴位置是否出现偏移,随后提示用户重新调整鼻托,或是暂停当前使用。
鼻托由此变成健康传感载体。鼻部位置接触稳定,距离人体气道很近,适合捕捉细微呼吸动作,不过专利权利要求重点聚焦可拆卸结构、可调几何形态、电气连接、内置压力传感器,并没有对全部健康监测应用场景提出权利保护。
该发明的亮点,是把多项原本互相独立的功能整合到同一个可更换零部件,鼻托同时承担支撑结构、光学定位机构、佩戴舒适调节系统、传感器平台、电子配件多重角色。
模块化设计还能够减少生产大量不同规格鼻托的需求,专利明确提出该设计理念,打造通用性更高的硬件,依靠拆卸调节完成个性化适配,而不是针对每一类面部特征生产不同的固定鼻托。
对于Apple而言,该设计能够简化未来头戴设备线下试戴流程,方便配件更换,提升卫生水平,同一款头显硬件可以适配更多用户群体,鼻托可以如同其他穿戴配件一样便捷更换,同时内置传感器,还可以和主机通信交互。
这项专利也体现出Apple的产品思路:头戴显示设备的成败,不只取决于显示硬件本身,佩戴舒适度和精准对位同样至关重要。
即便头显搭载先进光学模组与处理器,如果设备容易移位、面部压迫感强烈,就无法实现长时间佩戴,硬件性能也无从发挥价值。
该专利预示未来头戴设备,出厂不再锁定固定佩戴形态,硬件支持机械调节、传感器实时监测,面向使用者完成个性化配置,鼻托从简单机械支撑件,升级为计算系统当中的主动功能部件。
