蘋果眼動追蹤相關專利公開

公告

最近好幾家公司希望付費收一些AR 遊戲，與應用移植到他們的平台。雖然金額都不大，不過有興趣的同學可以加Tao醬聯繫

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眼動追蹤一直都是VR和AR頭顯中比較受關注的技術，這也應該是大家比較熟悉的一個技術。頭戴顯示器的很多顯示效果都對眼動追蹤技術有要求，比如建立在眼動追蹤基礎上的中心渲染，既可以減小處理器渲染的計算量，也可以在某種程度上解決紗窗效應問題。更近一步地說，眼動追蹤同樣可以用於讀取用戶微表情，用於新的交互方式。

作為一個大家都知道它在悄悄研發AR頭顯的公司，蘋果的頭顯計劃中當然也少不了眼動追蹤方案，最近，蘋果的一份專利公開，展示了蘋果最近對於眼動追蹤的研究。

在這次公布的專利中，並沒有特別說明頭顯的種類，也就是說，無論AR還是VR頭顯設備, 只要頭顯具備合適的支撐框架和鏡片，專利中說明的眼動追蹤系統都是可以使用的。

蘋果的專利顯示，眼球跟蹤系統包括眼球跟蹤攝像頭 (如紅外線攝像頭),、照明源以及熱鏡。其中眼球跟蹤攝像頭位於用戶的臉側, 並指向兩邊的鏡片, 照明源 (如近紅外光源)向用戶的眼睛發出近紅外光一類的光線, 而熱鏡位於鏡片和用戶的眼睛之間，接近鏡片表面的地方。

這個眼動追蹤系統的原理可以解釋為：照明源發出的近紅外光照射用戶的眼睛，近紅外光從用戶的眼睛部分反射到熱鏡表面，而熱鏡是一種分色濾鏡，可以反射近紅外光, 同時允許可見光通過。熱鏡反射的近紅外光被用戶臉側的近紅外攝像機捕捉到,生成眼球位置的圖像，由此可以分析檢測用戶眼睛的位置和移動。

其中，為了使眼睛跟蹤攝像頭可以接收到眼球位置的圖像, 可以採用兩種不同的相機位置。第一種就是前面提到的，將攝像頭放在臉側，通過熱鏡的反射接收圖像方案。第二種方案則是用攝像頭直接在鏡片的位置。由於第二種方案對用戶體驗有妨礙，最終的方案選用了將攝像頭置於臉側的方案，因此，光傳播路線變得更加複雜。

文中所提到的熱鏡可以是鏡片，也可以由具有分光特性的塗層代替，後者可以直接塗在顯示鏡片的表面。而近紅外攝像機無論是在鼻側還是在臉外側都是可以的。

另外，專利中也提到了設計中眼球跟蹤系統提供的功能，最基礎的是可以用來跟蹤用戶眼睛的位置和移動；在進一步的設計中, 眼睛跟蹤系統也可以用於跟蹤用戶的瞳孔膨脹,或其他特徵。專利中已經實現的功能有：通過眼睛注視點來進行交互，在一個案例中，眼睛注視某一個選項一定時間後，系統會自動選擇該選項；此外，系統會根據瞳孔放大的情況自動調整VR或AR圖像的亮度。

需要說明的是，這不是蘋果第一次提交眼動追蹤系統的專利，早在16年，蘋果就提交過一份利用MEMS（微機電系統）控制的眼動追蹤系統。這個系統主要包括一個追蹤攝像頭，一個MEMS設備和處理器。相機負責拍攝眼睛的圖像，而MEMS裝置控制相機的視角方向，處理器接收來自相機的眼睛的圖像，確定相機圖像內的眼睛的位置，並控制MEMS以保持相機指向眼睛。在另一個案例中，MEMS裝置可以用來控制相機的可調焦距，處理器可以確定眼睛圖像的聚焦狀況，控制MEMS設備以保持相機始終聚焦。

和之前的方案相比，最近通過的專利採用的方案不需要攝像頭的移動，同時不會影響用戶的視野，處理模塊的計算量更小，同時更加節能、高效。

就現有的幾份專利來看，最近公開的這個方案的優越性可以說毋庸置疑。但由於蘋果對頭顯研發一貫的保密態度，我們也很難確定它的選擇，最終的結果可能還是需要等到2020年才能見分曉。

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