Apple が噂している拡張現実ヘッドセットは、ホログラフィック コンバイナーを使用して装着者の目に光を投影する可能性がある一方、ユーザーの視線を監視する視線追跡システムを使用して、ユーザーが実際に見ている場所に基づいて環境に関する詳細情報を提供する可能性がある。
Appleが開発中のARヘッドセット、あるいはスマートグラスについては、多くの噂が飛び交っており、同社がこれらのデバイスの可能性を検討していることを示唆する規制当局への提出書類も複数提出されています。市場にはすでに多くのVRヘッドセットやARデバイスが存在しますが、Appleは、発売時にはより優れたバージョンを提供できるよう、設計上の問題を解決したいと考えているようです。
米国特許商標庁が木曜日に公開した「ディスプレイデバイス」の特許出願は、ARヘッドセットのユーザーに画像を表示するための複雑なシステムについて説明しています。Appleは、環境と仮想コンテンツの合成画像を表示するディスプレイを使用するのではなく、AR要素に光を反射させながら同時に環境光を透過させる「反射型ホログラフィックコンバイナー」を使用することで同様の機能を実現することを提案しています。
ホログラフィックコンバイナーは、光エンジンと組み合わせて使用され、コンバイナーの特定のポイントに光を投影することで、シーンの表現を作成します。光エンジンは、レーザーダイオード、LED、中心窩および周辺投影装置の一部として使用されるその他の光源など、複数の画像投影システムで構成できます。
ホログラフィックコンバイナーとさまざまなプロジェクターの例は、ARヘッドセットで使用できます。
中心窩プロジェクターは網膜の中心窩部分に高解像度の画像を提供するのに対し、周辺プロジェクターは網膜の他の領域に低解像度の画像を提供します。これらの領域は、中心窩部分と同じレベルで詳細を識別できません。光エンジンには、ホログラフィック格子と回折格子を備えた光導波路も含まれており、特定の角度で光ビームを生成して走査ミラーに照射します。この光ビームは他の導波路に導かれ、ホログラフィックコンバイナーに送られます。
この特許出願の開発の主な目的は、「調節輻輳不一致問題」を解消することです。これは、ユーザーが想定する被写界深度を考慮せずに仮想物体が環境に重ね合わされる現象です。この視覚的エラーは、眼精疲労、頭痛、場合によっては吐き気を引き起こす可能性があります。
アップルは、ユーザーの視野の中心と周辺領域を映すプロジェクターと、視線を判定する視線追跡システムを組み合わせることで、この問題に完全に対処したいと考えている。
Appleはまた、ホログラフィックコンバイナーの使用により、目の位置の変化やスキャン中の光出力の変化を補正するための追加の可動部品や機械部品が不要になり、システムアーキテクチャが簡素化されると推奨しています。また、ホログラフィックコンバイナーは、網膜直接投影型プロジェクターシステムで使用される曲面反射鏡ではなく、比較的平坦なレンズを使用して実装できることも示唆しています。
2つ目の特許出願は、「視線追跡機能を備えた画像強調装置」というタイトルの文書で、視線要素をカバーしようと試みています。この出願は、ハードウェア側を扱うのではなく、ARシーンを視聴中の現実世界の環境に適合させるという意図を主に扱っています。
このシステムは、主に世界を捉えるカメラ、視線追跡システム、そしてディスプレイで構成されています。視線追跡システムは視線情報を検出するように構成され、制御回路は、そのデータに基づいて様々なコンテンツを表示するように構成されています。
光源とカメラを使用した視線追跡システムの簡略化された例
このデータには、現実世界のズームイン画像、コンピューター生成グラフィック、その他の要素といった「拡大された補足コンテンツ」が含まれる場合があります。外部カメラは、ユーザーの現実世界の視界の中で関心のあるポイントとなる可能性のある領域を特定するために使用され、顔や物体の識別など、ユーザーが利用できる追加情報が付加される可能性があります。
これにより、光学式文字認識を使用してシーン内のテキストを表示し、別の言語でより読みやすいバージョンをユーザーに提供するなどの機能が実現できます。
視線の動きはユーザーにどのようなデータを提供するかを判断するのに役立つ可能性があるが、出願書類では、そうした要素をトリガーするために「視線ジェスチャー」を用いることや、ユーザーの視線が特定の点に留まった場合にデータを表示するための「滞留時間」を用いることも提案されている。また、瞬きも利用でき、例えば素早く瞬きを繰り返すことでズーム機能を有効または無効にすることができる。
Apple は毎週のように多数の特許を申請しているが、特許の存在は iPhone メーカーにとって関心のある分野を示しているものの、そのコンセプトが将来の製品やサービスに採用されることを必ずしも保証するものではない。
6月の出願では、ユーザーが注視している部分の高解像度画像と、周辺部分の低解像度画像を組み合わせる、中心窩ディスプレイというアイデアが取り上げられました。Appleは、このシステムによりヘッドセットのディスプレイの更新に必要なデータ量が削減され、より高いリフレッシュレートを実現できると提案しました。
視線追跡は、VR システムの精度向上にも役立ちます。たとえば、8 月の出願では、ヘッドマウントディスプレイで視線追跡を使用すると、「ドリフト問題」を軽減し、動作中にヘッドセットがユーザーの目と異なる動きをした場合にディスプレイを継続的に修正できることが示唆されています。
噂や提出書類以外にも、Appleは最近、iOS 13の内部ベータ版、Gold Masterリリース、Xcodeのベータ版に拡張現実メガネへの言及を含めており、事実上、そのようなデバイスが開発中であることを確認している。
