長らく噂されていた Apple の AR ヘッドセットには、ヘッドバンドにワイヤレス充電ポイントが含まれ、超音波画像で空間内での位置を特定し、他の人と比較した顔の特徴のサイズに関係なく、すべてのユーザーに同じようにフィットするように調整可能なサポート構造が含まれる可能性があります。
噂や憶測、そして過去の特許出願などから判断すると、AppleはARヘッドセットをかなり前から開発していたようだ。米国特許商標庁が木曜日に公開した新たな特許出願資料によると、Appleはこの待望のデバイスの開発を継続する意向を示しているようだ。
ワイヤレス充電
このグループの最初の「ディスプレイシステム」は、控えめな名前のワイヤレスヘッドセットのバッテリーをワイヤレスで充電する方法を説明しています。Appleは、ヘッドセットを装着した際にユーザーの後頭部に巻き付けるヘッドバンド内に埋め込まれたワイヤレス充電コイルを使用することでこれを実現することを提案しています。
Appleの提案によると、ヘッドセットを使わない間は、ヘッドセットの形をした切り欠きのあるドックに装着するか、ヘッドセットのコイルをドックのコイルと整列させて電力を伝達する仕組みになっている。ヘッドセットのバンドには、ドックのコイルとの位置合わせを強化するための磁石などの部品が組み込まれている可能性がある。
VR ヘッドセットの充電スタンド。ヘッドバンドとスタンド ホルスターの両方でワイヤレス充電コイルがどこにあるかを示しています。
Appleは別のバージョンで、専用スタンドの使用を推奨しています。このスタンドでは、ヘッドセットはバンド部分を介してマウントから実質的に吊り下げられ、バイザー部分の重量はベース部分にあります。スタンドのヘッドバンドが接触する部分にはコイルが内蔵されており、これもヘッドセットを充電します。
自己完結型ヘッドセットやホストデバイスとのワイヤレス伝送を使用するヘッドセットの場合、ワイヤレス充電は理にかなっており、ユーザーがセッション間で充電するためにケーブルを接続する必要がなくなります。
申請書には、発明者としてフレッチャー・R・ロスコフ、ジェームズ・W・ヴァンダイク、グラント・H・マリケンが記載されている。
サポート構造
ほとんどのヘッドセットはレンズ距離とヘッドバンドの調整機能を備えていますが、一般的にはユーザーの頭の形が似ていることを前提としており、内蔵クッションが快適性の問題を軽減するのに役立ちます。Appleは「調整可能な支持構造を備えた電子デバイス」の申請において、人によって顔の大きさや形が異なるため、ユーザー間で何らかの調整が必要であることを認識しています。
Appleは、ユーザーの額に接する調整可能な支持構造を提案しています。この支持構造は、頬やこめかみに接する第2セクションと第3セクションで構成されています。これらのセクションは、支柱、伸縮層、エラストマー素材、そして膨張式構造を組み合わせることで、ユーザーの顔に合わせて伸縮するように構成できます。
VR ヘッドセットのフレーム内の調整可能な要素を誇張して描いたイラスト。
一部のパーツには、フィット感を高めるために柔軟な部材にケーブルが組み込まれている場合もあります。例えば、額の部分に圧力をかけると、ケーブルがこめかみ部分を互いに引き寄せます。また、ピボットを使用することで、より角度のある位置調整も可能です。
特許出願では、発明者として Yoonhoo Jo、Thomas E. Degen、Julian Hoenig、Julian Jaede、Aiden D. Mossop、Atif H. Naqvi、Scott Y. Oshita、Heidi Williamson、Edward E. Wong、および Timon A. Wright を挙げています。
超音波センサー
VRを使用する上での大きな問題の一つは、ユーザーが周囲の状況を把握していることです。物理的に見えない現実世界の物体の位置を知ることは、物体のデジタル表現が現実世界に存在しない可能性があることを覚えておくのと同じくらい重要です。
Apple の超音波パルス計画は、ユーザーの頭の周囲で送受信する複数のセンサーに依存しています。
一部のシステムには、ユーザーに周囲のオーバーレイを表示したり、近くにあるアイテムを検出したりする機能があり、物体認識機能が必要となるARベースのシステムにとっては便利な機能となるでしょう。しかし、カメラベースのシステムは、遠くにあるアイテムを正しく認識できなかったり、鏡の存在を正しく検出できなかったりするなど、必ずしも十分な精度が得られない場合があります。
Appleは「超音波センサー」の特許出願において、物体検知機能を果たすために超音波パルスを環境中に発信するセンサーを提案しています。複数のセンサーを用いて異なる視野角に対応することで、このシステムは周囲の詳細な画像を作成できる可能性があります。
このシステムは、まず広視野モードで最初のパルスを送信し、範囲内にある物体を検出します。その結果に基づいて、検出された未知の物体を正確に画像化するために二次パルスをどのように設定するかを決定し、続いて2番目のパルスを送信します。
理論上、このシステムには多くの利点があります。例えば、ピクセル数ではなくパルス量によって制限される拡張範囲や、鏡を平面の固体として正しく処理できることなどが挙げられます。この超音波システムは、ユーザーが現実世界の光景を視認する必要がある用途などにおいて、カメラベースのシステムと併用することが可能です。
出願書類には、発明者として Nicholas C. Soldner、Arthur Y. Zhang、および Tushar Gupta が記載されています。
レンズ
VR/ARヘッドセットの主要部品の一つであるレンズは、ユーザーの目が顔のすぐ近くにあるディスプレイに焦点を合わせられるようにするために使用されます。レンズは画面を遠くに見せることで、仮想画像に奥行き感を与えるのにも役立ちます。目には遠くにあるものが実際には近くにあるように見えるため、脳に錯覚を与えるのです。
こうした状況を踏まえ、VRヘッドセットの構造では、通常、目とディスプレイの間に配置されたレンズが用いられ、ユーザーの快適性と画像を可能な限り鮮明にするために、ある程度の調整機能が提供されています。しかしながら、ヘッドセットの製造において、レンズを内蔵ディスプレイに正確に位置合わせすることは、時に困難な場合があります。
ヘッドセットのディスプレイに直接取り付けられたレンズアレイの例。
Appleの「レンズ素子にディスプレイが取り付けられた電子機器」に関する提案では、透明な接着剤を用いてレンズ素子をディスプレイに直接取り付けるか、ゲル状のレンズ素子をディスプレイに接触させてヘッドセットを組み立てる可能性が示唆されている。直接取り付けることで「ディスプレイ前面の隙間がなくなり、埃やその他の汚染物質によるディスプレイの見えにくさを防ぐことができる」と出願書類には記されている。
ディスプレイの左右両側に別個のレンズ要素を取り付けることで、瞳孔間距離を固定し、位置合わせも改善される可能性があります。Appleは、メインレンズアセンブリをディスプレイ上に配置することで、ヘッドセット自体の複雑さを軽減し、ひいては製造コストの削減にもつながる可能性があると示唆しています。
出願書類によれば、発明者はアンソニー・S・モンテビルゲン、イヴァン・S・マリック、ジャン・K・キハルボ、ジョン・N・ボーダーの4人である。
Apple は毎週多数の特許を申請していますが、申請の存在は Apple の研究開発活動の関心領域を示すものであり、将来の製品やサービスで記載されている概念が使用されることを保証するものではありません。
AR/VRの長い道のり
Apple は長年 AR グラスの開発に取り組んでいると考えられており、同社の ARKit やその他の 3D センシング技術への取り組みは、将来的にそのようなデバイスを導入するための小さな一歩だと考えられています。
ハードウェアの発売時期については、消費者が待つ期間がどれくらいになるかについてアナリストの間ではさまざまな意見があり、2020年中から2022年または2023年までと幅がある。
それでも、AR および VR ヘッドセットに関連する特許出願が多数あることから、製品チームが現在も積極的に開発を進めていることが分かります。
こうした出願の最近の例としては、ユーザーの近くのデバイスを自動的にロック解除できる AR ヘッドセット、現実および仮想オブジェクトとのよりリアルなインタラクションを実現する深度ベースのタッチ検出、外部マーカーの助けを借りずに方向と動きを検出する機能、調整可能な光学レイヤーを使用してカメラやその他のセンサーを隠す機能などがあります。
