蘋(píng)果Apple Watch有望加入激光傳感器，可實(shí)現(xiàn)更高精度的旋轉(zhuǎn)感測(cè)

　　近日，美國(guó)專利商標(biāo)局(USPTO)公布了蘋(píng)果公司(Apple)的一項(xiàng)專利申請(qǐng)，該專利申請(qǐng)顯示了一款帶有激光旋轉(zhuǎn)傳感器的未來(lái)Apple Watch。

　　據(jù)介紹，采用激光傳感器能夠?yàn)橹悄苁直硖峁└�可靠、精度更高的旋轉(zhuǎn)感測(cè)，主要是基于信號(hào)確定傳感表面旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的速度和方向。此外，這種傳感系統(tǒng)還可以免去在表冠的旋轉(zhuǎn)表面上形成精密光學(xué)處理或特征(例如下面所示的凹槽)的需要。

　　旋轉(zhuǎn)傳感系統(tǒng)的示意圖(圖源：USPTO)

　　在具體裝置中，指向傳感表面的光束軸可以斜向傳感表面。定向到傳感表面的光包括激光束，反射光則可以是激光束的反射部分，并且光學(xué)傳感系統(tǒng)包括配置為發(fā)射激光束并接收激光束的反射部分的激光模塊。

　　這種激光模塊可以是垂直腔面發(fā)射激光器(VCSELs)，而傳感器則能夠檢測(cè)VCSEL發(fā)射的激光束和激光束經(jīng)由外部反射部分之間的頻率差異。

　　用戶可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)輸入(spins、twists、turn和其它旋轉(zhuǎn)表冠的方式)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制手表的操作，根據(jù)表冠的旋轉(zhuǎn)方向修改設(shè)備的圖形顯示——例如滾動(dòng)列表、選擇或移動(dòng)圖形對(duì)象、在顯示器上的對(duì)象之間移動(dòng)光標(biāo)等等。

　　平移輸入可用于選擇顯示器上顯示的項(xiàng)目、更改顯示模式(例如，激活顯示)、在圖形界面模式之間或在圖形界面模式之間更改等。

　　在某些情況下，表冠也可以作為設(shè)備的傳感器(如生物識(shí)別傳感器)的接觸點(diǎn)。表冠可以包括窗口、電極等外部組件，用戶可以通過(guò)觸摸驅(qū)動(dòng)生物識(shí)別傳感器進(jìn)行讀取或測(cè)量。在某些情況下，電信號(hào)可以通過(guò)表冠定義的導(dǎo)電路徑傳輸?shù)絻?nèi)部傳感器。

　　為了響應(yīng)應(yīng)用于表冠的旋轉(zhuǎn)輸入，傳感系統(tǒng)用于檢測(cè)表冠的速度和/或方向。該專利描述了一種基于激光的傳感系統(tǒng)，可以高精度地檢測(cè)齒冠旋轉(zhuǎn)的速度和方向，同時(shí)占用設(shè)備中的小空間，并允許更簡(jiǎn)單和更高效的制造過(guò)程。

　　例如，基于激光的系統(tǒng)可以使用激光發(fā)射器，例如垂直腔面發(fā)射激光器(VCSELs)，將激光束(例如相干光束)引導(dǎo)到表冠的旋轉(zhuǎn)表面上。

　　激光束可以以這樣的方式瞄準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)表面，使來(lái)自激光束的部分光定向回激光發(fā)射器，并且可以使用反射光對(duì)激光發(fā)射器的影響來(lái)確定旋轉(zhuǎn)的速度和方向。

　　更具體地說(shuō)，激光束可以以傾斜于表面的角度瞄準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)表面(例如，在激光束的入射區(qū)域不垂直于或平行于旋轉(zhuǎn)表面)。在這種結(jié)構(gòu)中，旋轉(zhuǎn)表面的運(yùn)動(dòng)影響反射光的頻率。

　　蘋(píng)果公司指出，雖然這項(xiàng)專利可能主要應(yīng)用于Apple Watch，但其應(yīng)用可能會(huì)擴(kuò)展到其他使用數(shù)碼表冠(Digital Crown)的未來(lái)設(shè)備，如蘋(píng)果的AirPods Max、混合現(xiàn)實(shí)頭戴式設(shè)備、MacBook、iPad、iPhone等。