近日，美国专利商标局正式授予苹果一项专利，该专利涉及具有内部和外部显示器的头戴式显示器（HMD）。外部显示器可以促进佩戴者与其他人或环境之间的互动，基本上涵盖了 Apple Vision Pro 的 EyeSight 功能的高级版本，该功能将外部显示器的交流图像和符号范围扩展到用户眼睛之外。例如，当用户正在玩游戏时，外部显示器可能会显示正在玩的游戏名称，传达“请勿打扰”。
苹果专利涵盖了 Apple Vision Pro 的 EyeSight 功能，该功能可能会在未来扩展。从技术上讲，苹果指出，除了面向佩戴者的显示器外，还具有朝外输出系统（包括显示器、扬声器等）的 HMD，以增加佩戴 HMD 时与他人交互的选项。特别是，完全覆盖佩戴者眼睛（甚至整个头部）的头戴式显示器，例如将显示器或投影仪封闭在不透明外壳中的头戴式显示器，可以为佩戴者提供身临其境的体验。
此外，HMD 可能会向佩戴者呈现高度引人入胜和身临其境的环境和图像，以至于佩戴者可能在很大程度上忘记了现实世界环境中发生的事情。例如，HMD 不仅会阻挡佩戴者对现实世界环境的视野，而且 HMD 呈现的 VR 环境可能会消耗佩戴者的注意力和注意力，使佩戴者不太可能听到人的声音或能够对现实世界的环境做出反应。
此外，这种头戴式显示器限制了人们在现实世界环境中识别佩戴者或与佩戴者互动的能力，因为佩戴者的眼睛通常被完全遮盖，佩戴者的注意力可能完全被引导到虚拟环境中。例如，即使 HMD 允许佩戴者看到外部环境（例如，通过外部摄像头将图像传输到面向佩戴者的显示器），佩戴者面前的人也无法确定佩戴者是否能够看到或感知现实世界的环境，或者他们是否沉浸在虚拟环境中。即使一个人和佩戴者通过说话进行互动，佩戴者的眼球运动和面部表情在很大程度上仍然是隐藏的，从而消除了许多非语言线索和信号，这些线索和信号对于在人与人之间的交流中传达信息和情感很重要。
因此，苹果的专利涵盖了包含朝外或朝向输出系统的 HMD，例如外部显示器（高分辨率和/或低分辨率显示器）、扬声器等，它们可以在现实世界环境中显示或以其他方式向观察者呈现信息。这种向外显示或呈现的信息可以提供一条通信路径，有助于渗透 VR 环境的沉浸式世界，并有助于打破 HMD 的物理障碍。
例如，朝外的显示器可能能够向外部观察者显示象征性的图形信息，扬声器可以允许数字助理与其他人互动，直到佩戴者能够将注意力引导到其他人身上。通过这种方式，尽管 HMD 和虚拟环境具有沉浸式和解离效果，但佩戴者与外部观察者之间的交流得以恢复或改善。
作为一个具体的例子，在 HMD 包括一个朝外的图形显示器的情况下，佩戴者面部的方面或图像可以显示到现实环境中，从而改善佩戴者与个人在现实世界环境中的交互、识别和交流。
为了促进这些改进，HMD 可以包括一个摄像头，该摄像头捕获被 HMD 覆盖的用户面部部分的图像（例如，静止图像或视频图像），例如用户的眼睛、眉毛、鼻子、前额等。HMD 可以在朝外的显示屏上显示这些捕获的图像，使现实世界中的个人能够看到佩戴者的眼睛和面部表情，从而促进与佩戴者的更自然的互动。此外，朝外的显示屏还可以让其他人更快、更容易地识别佩戴 HMD 的人，因为他们的脸部更多是可感知的。作为另一个示例，当 HMD 包括低分辨率显示器（例如，LED 阵列）时，该显示器可用于显示对应于或暗示佩戴者的情绪或情感的符号图形输出，或传达 HMD 的操作模式或状态。
作为另一个例子，HMD 可以包括一个向外定向的扬声器，该扬声器允许与 HMD 集成的数字助理与外部观察者之间的交互。这些类型的输出系统和技术，当与 HMD 集成时（单独或任意组合），允许 HMD 佩戴者与其他人之间进行更多样化和更强大的交互。
HMD 还可能具有面向外部的摄像头或其他传感器，允许 HMD 的佩戴者通过 HMD 的内部显示器查看现实世界的视频或图像，包括人。此类视频或图像可以在不进行任何修改的情况下显示给佩戴者，也可以完全或部分集成到佩戴者的虚拟环境中。由于每个人都可以看到对方的脸和眼睛，因此双显示器头戴式显示器有效地为佩戴者和人在现实世界环境中的视觉交流提供了双向途径。此外，两个人都可以体验到更自然的交流，而不需要 HMD 的佩戴者完全脱离虚拟体验。
苹果专利图 3A-C 说明了向苹果完整 EyeSight 功能的过渡。
在某些情况下，朝外的显示屏 #106 显示的视觉输出不会暗示眼睛或其他面部特征，但仍会向观察者传达信息，并提高佩戴者和观察者之间互动的质量和内容。例如，此类视觉输出可以包括指示或暗示情绪或情绪的符号或图像、信息显示（例如，当前天气、佩戴者正在查看的内容的描述、佩戴者的日历）或指示操作状态或佩戴者状态或佩戴者虚拟环境的模式。这些在下面的图 9A-D 中呈现。
苹果专利图 10A-10D 显示了符号视觉输出的示例，这些输出传达了关于佩戴者 #100 和/或佩戴者与虚拟和现实世界环境的交互状态的信息。图 10A-10D 中示出的视觉输出可以是用于向外显示器的通信约定的一部分，以传达一组可能有助于改善佩戴者 #100 与外部观察者之间的交互的概念。
在专利图 10B 中，我们看到 HMD 显示视觉输出 #1002，其中有两条线或形状暗示着闭着的眼睛。视觉输出可能传达 HMD 处于“请勿打扰”状态，或者佩戴者不希望被打断或与现实世界环境互动。
苹果专利图 10C 示出了 HMD 显示的圆圈，这些圆圈暗示着睁开的眼睛（类似于上面描述的视觉输出 #804），表明佩戴者正在观察现实世界的环境和/或睁开以与现实世界环境中的个体互动。
苹果专利图 10D 示出了 HMD 显示带有代表摄像机的插入图标或符号的圆圈 #1006 的视觉输出，向外部观察者指示 HMD 正在记录真实世界环境的图像（例如，视频或静止图像）。其他符号或颜色可用于表示 HMD #102 正在记录，例如红色圆圈或带有对比外围边框的红色圆圈。
苹果专利图 11A 显示了带有光阵列 #1100 的头戴式显示器，每个光阵列包括九个光源，排列成一个图案。（也可以使用图 11A 中所示以外的光源的数量和图案。光阵列 #1100 中的光源可以是 LED、白炽光源或任何其他合适的光源。
苹果专利图 11B 示出了显示视觉输出 #1102 的光阵列，暗示着睁开的眼睛。当佩戴者正在观看或能够观看现实世界的环境和/或愿意与他人互动时，可能会显示此图案。
苹果专利图 11C 示出了显示闭眼的视觉输出 #1104 的光阵列，当 HMD 处于“请勿打扰”状态或佩戴者 #100 不希望被打断或与现实世界环境接触时，其可以显示。
苹果专利图 11D 示出了显示具有两个“X”符号形状的视觉输出 #1106 的光阵列，这可能表明佩戴者完全参与到虚拟环境中和/或没有呈现真实世界的环境。
苹果专利图 12A-12F 显示了如何使用不同类型的视觉输出在朝外的显示器上传达佩戴者与现实世界环境的参与程度的其他示例。例如，在朝外的显示器上显示的特定视觉输出可以指示或暗示，例如，佩戴者正在观看的内容、佩戴者环境的虚拟化和/或沉浸程度等。
参考苹果专利图 12A 和 12B，当佩戴者完全参与虚拟环境 #1202 时，例如游戏（如图 12A 所示）或电影或视频，朝外的显示器可以显示视觉输出 #1204，包括徽标或标题（如图 12B 所示），其传达关于佩戴者正在参与的内容的信息， 以及传达佩戴者完全参与虚拟环境的事实（因此可能不知道现实世界的环境）。
苹果专利图 12B 示出了代表游戏的标志，可以显示代表向佩戴者显示的内容的其它符号输出，包括文本（如电影标题）、程式化文本、电影中角色的图像、电影海报或其它宣传图像等。
苹果专利图 12C-D 说明了苹果的全部 EyeSight 功能；图 12E 示出了混合现实视觉输出 #1212（显示给佩戴者）的示例，其中真实世界的元素 #1210（例如人）被合并到虚拟环境中。为了向观察者传达佩戴者 #100 可以看到它们或现实世界环境的其它方面，HMD 可以在朝外的显示器上显示佩戴者的眼睛，并点缀有附加符号或指示器，表明佩戴者的视图以某种方式被修改或调节。
如图 12F 所示，视觉输出 #1214 可以包括佩戴者面部的一部分的实时图像，其眼睛周围有圆圈。增加观察者对佩戴者正在观看的内容的信息量可能有助于缓解尴尬，并通常提高外部观察者的舒适度，因为观察者可能会更自在地知道佩戴者何时以及是否暴露于现实世界环境之外的内容。
苹果专利图 14A-D 说明了 Vision Pro 对透镜显示器的使用，该显示器允许外部观看者根据观看角度看到头戴式设备用户的脸部自然移动。