苹果手指设备新专利：配备亚微米级接近传感器，可检测微小手指动作

　　多年来，苹果已经为智能戒指和“手指设备”申请了多项专利。手指设备有朝一日可能会与智能眼镜、iPhone、iPad、MacBook、电视、显示器和/或 iMac 配合使用。

　　近日，美国专利商标局正式授予苹果一项名为“带接近传感器的手指设备”的专利。

　　苹果的专利涵盖了一个系统，该系统可能包括一个或多个从用户手指收集输入的手指设备。该系统可以包括控制电路，其基于与手指设备收集的输入向电子设备发送控制信号。

　　手指设备可能包括一个或多个接近传感器，用于测量到用户手指的距离。接近传感器可以是光学接近传感器，例如具有激光和光电二极管的自混合干涉光学接近传感器。

　　接近传感器可能具有亚微米级的分辨率，并可配置为检测用户手指皮肤在拇指、表面和/或其他手指移动时的极小移动。接近传感器可以测量接近传感器与靠在用户手指侧面的柔性膜之间的距离变化。

　　自混合式近距离传感器可以具有相干或部分相干的电磁辐射源。例如，辐射源可以是相干光源，如红外垂直腔面发射激光器、量子级联激光器或其他激光器。自混合接近传感器还可以具有光检测器，如光电二极管和/或其他电磁辐射敏感元件。光电二极管可以与激光器堆叠和/或可以是位于激光腔内的腔内光电二极管。

　　控制电路可以调制激光偏置电流信号，以产生对应于自混合接近传感器与用户手指（或靠在用户手指上的柔性膜）之间的绝对距离的目标距离测量值。这种调制可以检测用户手指（或靠在用户手指上的柔性薄膜）的相对位移。

　　苹果专利图 31 是说明性手指设备的侧视图，该设备具有沿指尖后端向下延伸的侧外壳部分，并且沿手指侧面具有不同高度的接近传感器；图 32 是示意性手指装置的侧视图，该装置具有一个远离指尖后端的弯曲侧外壳部分。

　　除了关键的接近传感器之外，苹果指出，手指设备上可能会使用其他传感器，这可能会暗示随着时间的推移为不同的设备提供不同的手指设备。

　　这些传感器包括：力传感器（如应变计、电容式力传感器、电阻式力传感器等）、音频传感器（如麦克风）、触摸和/或接近传感器（如电容式传感器）、光学传感器（如发射和检测光的光学传感器）、超声波传感器（如用于追踪手指方向和位置的超声波传感器）、或其他触摸传感器和/或接近传感器、单色和彩色环境光传感器、图像传感器、用于检测位置、方向和/或运动的传感器（例如加速度传感器、磁传感器、光传感器和/或近距离传感器）、加速度传感器、磁传感器（如罗盘传感器）、陀螺仪和/或包含部分或全部这些传感器的惯性测量单元）。

　　以及用于检测手指动作的肌肉活动传感器（EMG）、射频传感器、深度传感器（如结构光传感器和/或深度传感器，包括结构光传感器和/或基于立体成像设备的深度传感器）、光学传感器（如自混合传感器和光探测与测距传感器，用于收集飞行时间测量数据）、光学传感器（如视觉里程测量传感器，用于收集位置和/或方位信息，该传感器使用摄像头中的数字图像传感器收集的图像）、凝视追踪传感器、具有数字图像传感器的可见光和/或红外摄像头、湿度传感器和/或其他传感器。

　　在其他安排中，手指设备可以使用传感器和/或其他输入输出设备来收集用户输入（例如，按钮可用于收集按钮按下输入，重叠于显示屏的触摸传感器可用于收集用户触摸屏输入，触摸板可用于收集触摸输入，麦克风可用于收集音频输入， 加速度计可用于监视手指接触输入表面时的情况，因此可用于收集手指按压输入等）。

　　如果需要，手指装置可以包括旋转按钮（例如，手表上的表冠机构或手指装置或其它合适的旋转按钮，其旋转并且任选地可以按下以选择感兴趣的项目）。

　　苹果进一步指出，还可以进行追踪，包括从已知的身体部位方向（例如，手指方向）进行推断，以产生其他身体部位的方向信息（例如使用逆运动学估算的手腕和/或手臂方位）。如果需要，视觉测距传感器可以包含在手指设备中。这些传感器可以包括图像传感器，其收集手指设备周围环境的图像数据帧，并可用于测量图像数据帧的位置、方向和/或运动。

　　如果需要，可以使用激光雷达、面向多个方向的超声波传感器、射频追踪传感器和/或其他手指设备追踪装置。

　　如果需要，用户输入可以包括与传感器 #18（例如，接近传感器、图像传感器、超声波传感器、射频传感器等）收集的空中手势（有时称为 3D 手势或非接触手势）。