前沿 | 苹果新专利曝光：采用超声波力检测技术的VR触觉反馈手套
自2011年以来，苹果一直在从事VR手套项目的开发。近年来，苹果至少发布了四篇有关该发明进展的专利报告（01、02、03和04）。近日，美国专利商标局发布了苹果公司与该项目有关的另一项专利申请，该专利涉及“超声波力检测”。
图源：patentlyapple
苹果的专利申请描述了一种基于超声波的技术，该技术能够检测在用户身体（例如，用户的手指/手指）中传播的超声力。这是苹果第一次将超声波力检测与VR手套项目结合使用。
苹果公司指出，可以使用在用户体内传播的一个或多个超声波的飞行时间（TOF）技术来确定力量大小。
在一些示例中，包括换能器（例如，压电换能器）的电子设备可以耦合到手指上，并且可以将超声波发送到手指中。当超声波通过手指后，由于骨头和/或由于到达手指的相对侧（例如，指垫），可能发生至少一部分透射波的反射。
可以测量一次或多次反射以确定力的大小。在一些示例中，可以基于在波的透射与检测一个或多个反射波之间经过的时间量（或与零力基线相比的时间量的变化）来确定力的量。在一些示例中，可以基于换能器与骨头之间的距离（或与零力基线相比的距离变化）来确定力的大小。
超声波力检测可以独立或与其他触摸感测技术结合使用，例如电阻式、光学、超声和/或电容式触摸感测。
力测量的灵敏度可以取决于手指的机械特性的可用信息。在一些示例中，确定力的量可以指的是测量与所施加的力成比例的量。测量这样的量可以用于提供关于手指是否与表面接触（例如，接触/非接触状态）的信息，或者提供与指示力/按压输入的最小力的量有关的信息。
例如，当与所施加的力成比例的量指示所施加的力高于阈值时，系统可以确定手指与表面之间的接触（或力/按压输入）。
当与所施加的力成比例的量指示所施加的力低于阈值时，系统可以确定手指未接触表面（或未提供力/按压输入）。这样的接触/非接触状态可用于区分手指到表面的接近度和手指与手指以及表面的接触之间的区别（例如，当使用图像传感器或照相机来检测手指的位置/接触时）和/或检测力/压力输入。
在一些示例中，可以更精确地测量力的量（例如，具有相对高的灵敏度，该灵敏度可以精确地测量所施加的力或至少提供比简单的接触/非接触状态更灵敏的力检测）。例如，手指/组织的机械性质可以是已知的（或例如使用经验数据或校准来估计），从而可以将TOF读数更准确地转换为一定的力。
苹果的专利图1A示出了手的示例性模型；图1B示出了具有超声力检测系统的示例性系统，该超声力检测系统用于检测手指与表面之间的作用力；图6B示出了具有零施加力和非零施加力的手指的示例。飞行时间（或飞行时间的变化）可用于检测施加的力。
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苹果的专利图4示出了超声力检测系统的示例性配置，该超声力检测系统包括超声力检测电路、换能器和一个或多个处理器。
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