未来头显设备或将使用液体填充镜片和三维传感器

近日，美国专利商标局发布了苹果公司的一项专利申请，该专利涉及未来头显设备中的镜片，该镜片能够通过使用液体填充的镜片系统来提供清晰的图像焦点，从而调节视觉效果，本发明的另一个关键方面是使用3D LiDAR传感器。值得一提的是，苹果公司于3月18日发布了带有LiDAR扫描功能的新款iPad Pro。

电子设备有时会被设计为可穿戴形式。例如，头戴式设备具有头戴式结构，该头戴式结构允许用户将其佩戴在头上。头戴式设备可以包括带有透镜的光学系统。镜头允许设备中的显示器向用户呈现视觉内容。

头戴式设备通常包括具有固定形状和特性的镜片。这种类型的镜头可能难以调整，无法向使用设备的每个用户最佳呈现内容。

苹果公司的这项专利发明涵盖了一种头戴式设备，该设备具有为用户显示内容的显示器。该头戴式设备可以具有与显示器相应的左、右透镜以及相应的左右部分。左透镜可将图像从显示器的左部分引导到左眼盒，而右透镜可将图像从显示器的右部分引导到右眼盒。

头戴式设备中的透镜模块包括第一透镜元件和第二透镜元件，这两款元件由填充了液体的间隙隔开，该间隙具有可调节的厚度。

泵或其他组件可以控制将适当容量的液体从储液器压入液体填充间隙中。第一和第二透镜元件可以形成折反射透镜，其厚度取决于液体填充间隙的可调节厚度。

头戴式设备中的透镜模块还包括第一和第二流体填充室以及第一和第二柔性膜。设备中的控制电路可以控制第一流体填充室中的第一流体量和第二流体填充室中的第二流体量，以调节第一及第二柔性膜的曲率。

第一和第二柔性膜可具有不同的变化刚度分布。刚度分布的变化可能是由于柔性膜具有变化的厚度，以及具有改变柔性膜的弹性模量的表面起伏或由各向异性材料形成的结果。

头戴式设备中的透镜模块可以包括具有外围的柔性透镜元件和围绕该柔性透镜元件外围的多个致动器。头戴式设备中的控制电路可以控制多个致动器以动态地调节柔性透镜元件。每个致动器可以在柔性透镜元件上径向向外拉离柔性透镜元件的中心，或者可以弯曲或压缩柔性透镜元件的外围。致动器可以是压电致动器或音圈致动器。

在一些情况下，透镜模块可以包括流体填充室，至少部分地限定流体填充室的半刚性透镜元件，以及至少一个构造成选择性弯曲半刚性透镜元件的致动器。

围绕半刚性透镜元件的外围均匀分布的六个致动器可用于控制半刚性透镜元件的曲率。半刚性透镜元件最初可以是平面或非平面的。例如，半刚性透镜元件可以最初具有球形凸面和球形凹面。可将可调球面透镜合并到透镜模块中，以抵消来自半刚性透镜元件的寄生球面透镜焦度。

苹果公司的新iPad Pro包含了可以使用LiDAR扫描3D对象的相机。有趣的是，今天发布的Apple专利申请记录了在未来的头显中使用3D LiDAR传感器的情况。

苹果公司在专利中指出，输入输出电路将包含传感器，这些传感器可能包括例如三维传感器（例如，三维图像传感器、双目三维图像传感器、三维LiDAR（光检测和测距）传感器、三维射频传感器或其他收集三维图像数据的传感器），摄像头（例如红外或可见数字图像传感器）、注视点跟踪传感器（例如基于图像传感器的注视跟踪系统）。

苹果的专利图2是头戴式显示系统的顶视图。透镜模块＃72的每个透镜元件可以由任何期望的透明材料（例如，玻璃、诸如聚碳酸酯或丙烯酸的聚合物材料、诸如蓝宝石的晶体等）形成。

苹果的专利4A是具有反射折射透镜的示例性头戴式设备的截面侧视图，该反射透镜包括两个透镜元件，这两个透镜元件由具有可变厚度的流体填充间隙隔开。

苹果的专利10A是说明性弹性体膜的横截面侧视图，该弹性体膜附接到被控制用于动态刚度调整的致动器。图10B和10C是图9弹性体膜的俯视图。 图10A示出了致动器如何执行动态刚度调整。

苹果的专利18A是处于非弯曲状态的可调非平面半刚性透镜的透视图；图18B是图17A的可调非平面半刚性透镜元件的透视图。 图17处于弯曲状态。

美国专利局发布的这款苹果公司专利申请20200096770已于2019年第三季度提交。考虑到这是一项专利申请，目前尚不知道这款产品是否会上市。

责任编辑：gt