近日，美国专利商标局公布了一项题为“具有自混合干涉式接近传感器的手指设备”。苹果公司指出，手指设备的接近传感器可能具有亚微米级的分辨率，可以被配置为检测用户手指的微小运动，以实现触摸和控制虚拟物体及其他方面的准确性。虽然手指设备的重点是将其作为未来XR头显的附件，但该发明同时也可以适用于控制Mac、iPad、iPhone、电视和其他设备上的显示屏。
苹果公司在其专利背景中指出，电脑等电子设备可以用电脑鼠标和其他输入配件来控制。在虚拟现实系统中，力反馈手套可以用来控制虚拟物体。然而，诸如此类的设备对用户来说可能并不方便，可能很麻烦或不舒服，或者可能提供不充分的反馈。苹果公司的最新发明是为他们未来的XR头显提供一个高质量的反馈系统。
苹果公司的发明涵盖一个系统，该系统可包括一个或多个手指装置，从用户的手指收集输入数据。该系统可包括控制电路，根据用手指设备收集的输入数据向电子设备发送控制信号。
手指设备可以包括一个或多个接近传感器，测量与用户手指的距离。接近传感器可以是一个光学接近传感器，如具有激光器和光电二极管的自混干涉光学接近传感器。
接近传感器可以具有亚微米级的分辨率，可以被配置为检测用户手指的微小运动。近距离传感器可以测量近距离传感器与靠在用户手指侧面部分的柔性膜之间的距离变化。
自混式接近传感器可以有一个相干的或部分相干的电磁辐射源。例如，辐射源可以是相干光源，如红外垂直腔表面发射激光器、量子级联激光器或其他激光器。
自混式接近传感器还可以具有光检测器，如光电二极管和/或其他电磁辐射敏感元件。光电二极管可以与激光器堆叠在一起，和/或可以是位于激光腔内的腔内光电二极管。在一些安排中，单个激光驱动器可以使用时间多路复用来驱动多个自混式接近传感器的激光器。
自混式接近传感器可以根据占空比来操作。可以使用插值和缝合来确定用户手指的总位移，包括自混式接近传感器的开启期和关闭期。
用户可以在操作虚拟现实或混合现实设备（例如头戴式设备，如眼镜、护目镜、头显或其他带有显示屏的设备）和/或操作其他设备，如台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、电视、Apple Watch表带，包括在服装中、车辆和其他电子设备的材料中使用手指装置。
在操作过程中，手指设备可以收集用户输入，如关于手指设备和周围环境之间的互动信息（例如，用户的手指和环境之间的互动，包括手指运动和与为用户显示的虚拟内容相关的其他互动）。
用户输入可用于控制显示器上的视觉输出。相应的触觉输出可使用手指设备提供给用户的手指。
例如，当用户正在触摸真实对象或当用户正在触摸虚拟对象时，触觉输出可以用于为用户的手指提供期望的纹理触觉。触觉输出也可用于创建制动器和其他触觉效果。
手指装置可以佩戴在用户的任何或所有手指上（例如，食指、食指和拇指、用户的一只手上的三个手指、两只手上的一些或所有手指等）。为了提高用户与周围物体互动时的触摸灵敏度，手指装置可以有倒U形或其他配置，允许手指装置戴在用户指尖的顶部和两侧，而让用户的指垫暴露在外。换句话说，纤维装置并不覆盖用户的指垫表面。这使得用户在使用过程中可以用手指的指垫部分触摸物体。如果需要，手指装置可以佩戴在用户手指的指节上，指节之间，和/或用户手指的其他部分上。这里有时会以在用户的指尖上使用手指装置为例进行描述。
图源：patentlyapple
苹果公司的专利图1是一个带有手指装置的说明性系统的示意图；图2是一个用户的说明性手指的俯视图，该手指装置已经被放置在上面；图3是一个用户手指上的说明性手指装置的横截面侧视图。
苹果公司的专利图6A是一个说明性的自混合干涉式接近传感器的横截面侧视图，该传感器包括连接到刚性侧壁的柔性膜。
苹果专利图6B是一个说明性的自混合干涉测量接近传感器的横截面侧视图，它包括一个连续的柔性膜。
苹果公司的专利图6C是一个说明性的自混合干涉测量接近传感器的横截面侧视图，该传感器包括连接到柔性侧壁的刚性结构。
苹果公司的专利图6D是包括半刚性悬臂结构的说明性自混合干涉式接近传感器的横截面侧视图。
苹果公司的专利图4A是一个说明性的手指设备的横截面侧视图，该设备在用户的手指一侧有一个自混合干涉测量接近传感器。
图源：patentlyapple
苹果专利图9是说明性传感电路的示意图，该电路可用于使用自混干涉式接近传感器来确定位移。
苹果专利图11是一系列图表，显示了说明性的自混干涉式接近传感器如何以占空比运行并使用插值和缝合来计算总位移；图13是一个示意图，显示了单个激光驱动器如何使用时间多路复用来操作多个自混干涉式接近传感器。
想了解更多专利详情，请查阅苹果公司的专利申请#US 20230073039 A1。
来源：patentlyapple
