编译/VR陀螺
今天，美国专利商标局公布了苹果公司的一项专利申请，涉及检测用户眼睛注视方向的系统、方法和设备。该专利的重点设备被描述为“AR眼镜”或“XR 眼镜”，它包括一个透明显示屏，用于查看物理环境，并通过视网膜投影技术提供一个显示屏，用于查看其他内容，该技术可在人的视网膜视图内或之上投射图形图像。
在苹果公司的专利背景中，他们指出现有的眼动追踪技术可以分析从用户眼睛反射并通过图像传感器捕捉到的闪光。一些头戴式系统可能包括使用近红外（nIR）照明器和标准多像素互补金属氧化物半导体（CMOS）摄像头对每只眼睛进行眼动追踪。近红外照明器和 CMOS 摄像头的组合可为每只眼睛提供精准和高帧频（例如每秒超过 15 帧）的追踪。
然而，这种典型的近红外+CMOS 配置的基线功率并不能随着帧频的降低而很好地扩展，而且在非常低的功率应用中，让 CMOS 摄像头和近红外 LED 始终保持开启状态也是不可行的。因此，苹果公司希望提供一种无需在整个可能的注视空间内持续追踪的眼动追踪系统的有效方法，以便为头戴式系统评估眼球特征（如注视方向、眼球方位、识别眼球虹膜等）节省功耗。
用于注视对准的视网膜反射追踪
苹果公司的发明包括检测用户近似朝向目标区域（如热区/角落）的眼睛注视方向的设备、系统和方法。
确定眼睛注视目标区域（如热区/角落）的依据是检测眼睛的反射光是否具有某些特性，例如，指示近似朝向目标区域的红眼型反射的光谱特性。
照明器和/或检测器可与眼睛到目标区域的大致方向进行光学对准，例如，通过将照明器/检测器定位在显示屏/透镜的目标区域和/或后面，或在透镜的目标区域使用光学波导。
探测器可以是对窄同轴角光谱反射敏感的近红外（nIR）收发器。探测器可以使用低功耗硬件（例如，与透镜配对的光电二极管），当高功率眼动追踪硬件（例如CMOS）关闭时，该硬件可以处于激活状态。例如，用户可以扫射热区角落来触发一个动作，例如，启动使用全眼动追踪的XR体验，对通知做出响应等。如果注视满足某个标准，例如注视持续时间超过某个阈值，就可以启动预期的操作。
一般来说，本专利所述主题的一个创新方面可以体现在以下方法中：在具有处理器和显示屏的电子设备上，通过使用照明器将光线射向眼睛产生反射；从传感器接收传感器数据，其中传感器的感应方向和眼睛到目标区域的方向大致对齐、根据传感器数据确定反射特性，根据反射特性检测眼睛的注视方向是否大致朝向目标区域，以及根据检测到注视方向大致朝向目标区域启动操作。
在某些方面，苹果指出，可根据注视方向确定是否满足标准启动动作。在某些方面，操作提供了用户对通知的响应。在某些方面，操作包括启动XR体验。
图源：patentlyapple
苹果专利图 2A 展示了包括图像传感器和投影仪的 AR 或 XR 眼镜；图 2B 展示了透明基板的区域。图 2B 还举例说明了八个定义的“热角区”，本文所述流程可将其用于热点检测区域（例如，显示屏 FOV #230 周围的区域）。
示例区域包括颞上（ST）区 #231、颞上（S）区 #232、鼻上（SN）区 #233、颞区 #234、鼻区 #235、颞下区 #236、鼻下区 #237、鼻下区 #238。
苹果专利图 2C 举例说明了 AR 眼镜区域中的热角检测。特别是，图 2C 展示了用户在设备透镜 #215 的 ST 区 #231 的目标区域 #262 的眼睛注视位置，如热区区域 #260 所示。
在一个示例性实施中，热角可以使用分布在设备边框 #212 边缘周围的超声波传感器阵列、光敏探测器或电眼成像传感器来实现。该子系统可利用的眼球姿势和手势可由定点、眼球移动或它们的组合来定义。这样，AR 眼镜中的传感器（如探测器 #220）就能够提供眼动注视速度和注视角度（如角度 θ）的估计值。
苹果专利图 3B 展示了一个热角眼动追踪系统的示例环境 300B。热角眼动跟踪系统使用一个光源 #320 （如近红外照明器，可产生发射角为 #322 的红外光）和一个光传感器 #330（如光电二极管等低功耗传感器）。
苹果公司的上述专利 4B 展示了一个热角眼动追踪系统示例，该系统利用透明基板，例如光波导 #410，其中包括一个集成传感器 #420，能够测量来自人眼眼底的同轴反射。在某些实施方案中，如图所示，传感器可以是覆盖多个区域的单一传感器。此外，或作为替代方案，还可以为每个区域配备单独的传感器（例如传感器 420）。
苹果专利图 5A-5C 举例说明了通过透镜 #502 或在透镜 #502 上检测眼睛注视方向的用户体验。例如，图 5A-5C 展示了用户注视或靠近设备的显示屏，并根据其注视特定区域（例如，注视热角）启动用户界面上的应用。图 5A 展示了用户看向特定区域启动时钟应用的过程。在图 5C 中，可以看到用户利用眼睛注视技术打开的一系列应用程序。
最后苹果公司指出，每个透镜都可以堆叠，其中包括用于度数镜片的偏置（+/-）、用于容纳或嵌入多个红外光源和透明导体的波导等。
想要了解更多专利细节，请查看苹果的专利申请 20230359273。
