「Apple Glass」などのApple ARデバイスは、装着者の快適性を保つために冷却機能を備え、AR/VR環境を細かく調整して自然に見えるようにする可能性があります。
スティーブ・ジョブズがMacのダイアログボックスは直線的な長方形ではなく、角が丸いものでなければならないと主張して以来、Appleは細部にまでこだわることで知られてきました。今回も、2つの特許取得でそのこだわりは健在で、そのうちの1つは微調整を経て、2度目の特許取得に至りました。
2020年9月に認可された特許「仮想インタラクションのためのフィードバック調整」は、現実世界では気づかないが、ARやVR環境が誤認識した場合には気づくであろう点に焦点を当てています。友人とコンサートに行ったとき、座っている場所によって、二人は微妙に異なる音を聞いているのです。
友達が安い席の柱の後ろにいて、自分が最前列にいるからというわけではありません。席を立つ時や、退場時に全員の膝の横を通り過ぎる時も同じです。音楽の響きは、自分がどこにいるかによって、ほんのわずかですが、違って聞こえます。
「音楽処理システムは、音楽の質とユーザーエクスペリエンスを向上させるために、理想的には音楽演奏における時間精度の向上を目指すべきです」とAppleは述べています。「量子化と呼ばれるこの作業には、演奏された音とは異なる時間に再生音を提示することが含まれる場合があります…」
つまり、バイオリンの弓が動いたり、ギターのリフが始まったりするのを目にするとしても、Appleの提案では、アーティストや立っている場所に応じて、音楽が正確に聞こえるタイミングにしか聞こえないということです。「（量子化には）このような修正された表現が、演奏者の意図や楽曲の構造により合致しているかどうかを判断することが必要です。」
Appleは、ユーザーがどこにいるかに応じて、聞こえる音をわずかに変化させる精密オーディオを目指している。
実際の音や仮想音に対する物理的な位置だけでなく、使用されている機器の問題もあります。「フィードバックデバイス（スピーカー／ヘッドフォン、触覚エンジンなど）は、ハードウェアや伝送の遅延などにより、関連するフィードバック（音声、触覚など）の開始とユーザーが関連するフィードバックを知覚するまでの間に、所定の遅延が生じることがよくあります」とAppleは続けています。
「次に、CGR 環境での仮想インタラクションに関連するフィードバックは、フィードバックの認識と仮想インタラクション自体の発生との間で、リアルな調整 (または同期) を目指すのが理想的です」と特許は続けます。
細部に至るまで非常に精巧に作られていますが、目指すところはシンプルです。コンサートやオーディオ体験を短時間ではなく、もっと長く楽しむには、リアルな音でなければなりません。
「しかし、既存の CGR 配信システムは、フィードバックと仮想インタラクション自体の間の効果的かつタイムリーな調整 (または同期) に関しては、依然として課題に直面しています」と Apple は述べています。
Appleが提案するソリューションはすべてヘッドマウントディスプレイ（HMD）向けであり、音声そのものだけでなく、装着者の物理的な位置も考慮されています。特許では、HMD装着者の位置を検出して音声を変化させるだけでなく、装着者がいつ音声を生成しているかまでも記述されています。
「既存の CGR システムの中には、ユーザーの現実世界の体の姿勢や軌道情報を、ユーザーに関連付けられた CGR アバター/表現と仮想楽器との間の CGR インタラクションに変換することで、ユーザーが仮想楽器を演奏できるようにするものがある」と Apple は述べている。
HMDの過熱
今は1980年代ではないので、HMDを装着して仮想楽器を演奏するユーザーが汗止めバンドを装着しただけで真剣に受け止められるはずがありません。しかし、こうした機器はすべて処理能力を必要とし、それはつまり熱を意味します。
2020年に最初に付与され、現在は細かく修正された形で付与されているこの特許は、「ディスプレイデバイス向けの構造的熱ソリューション」と呼ばれ、装着者の涼しさを保つことに焦点を当てています。
Appleはこの特許の中で、「例えばOLEDやuOLEDパネルなどの特定のディスプレイパネルは、高温でも動作する可能性があります」と述べています。「例えばウェアラブルHMDなどの既存のシステムでは、ディスプレイパネルは通常、キャリア、ベゼル、またはその他の同様の構造によって支えられており、システム全体の重量を軽減するために、これらの構造は軽量素材（例えばプラスチック）で作られることが多いのです。」
「しかし、これらの構造は熱制御の面ではほとんどメリットがありません」と報告書は続ける。「適切な冷却と放熱がなければ、パネル（高価で交換が困難）は時間の経過とともに劣化し、修復不可能な損傷やシステム障害につながることがよくあります。」
この特許は、装着者の快適性だけでなく、デバイスの長期的な摩耗にも着目しています。Appleは、既存のシステムでは「ヒートシンクなどの追加コンポーネントを組み込むことが多い」と指摘していますが、これには問題が伴います。
「しかし、これらの追加コンポーネントは設計上の課題を生み出し、システム全体の重量を増加させます」とAppleは述べています。同社のソリューションは、「構造コンポーネントに熱対策を統合したディスプレイシステムを提供することで、これらの課題に対処します。」
HMDの既存の要素も熱を放散するために活用できる
「この統合された機能により、ディスプレイシステムの全体的なコンポーネント数、複雑さ、重量が削減されるだけでなく、熱伝導率が向上し、熱管理が改善されて動作温度が下がり、システムの使用可能寿命が延びます」と Apple は続けます。
Appleが熱を放散または低減するための特別な新しい方法を持っているわけではありません。むしろ、HMDの動作に既に必要なハードウェアを活用することを目指しています。
これらには、「ディスプレイパネル」と「ディスプレイパネルの第一面を支えるキャリア」が含まれます。このキャリア、つまりフレームは、「ディスプレイパネルからの熱伝達を促進する熱ソリューション」です。
ヒートシンクを組み込むことで、装着者に悪影響を与えずに機能させるという要素も存在します。また、「空気の流れを生み出す」ために部品が動くという解決策もあります。
この熱に関する特許は、Laura M. Campo氏とSivesh Selvakumar氏を含む5人の発明者によるものです。彼らの過去の関連研究には、HMDの温度制御に関する特許が含まれています。
精密オーディオ制御に関する特許は、クリストファー・T・ユーバンク氏とダニエル・P・パターソン氏によるものです。ユーバンク氏は、「Apple Glass」などのデバイス向け空間オーディオに関する特許を含む、多くの関連特許を保有しています。
