近日根據(jù)美國商標(biāo)和專利局(USPTO)公示的技術(shù)專利，蘋果獲得了第二項(xiàng)關(guān)于VisionPro頭顯液態(tài)透鏡的技術(shù)專利，概述了不同的實(shí)現(xiàn)方式。

8月份蘋果曾獲批的一份液態(tài)鏡頭專利示意圖顯示，頭顯設(shè)備中的透鏡采用可調(diào)節(jié)的液態(tài)透鏡，每個(gè)透鏡可以具有填充有液體的透鏡腔，透鏡室可以具有形成光學(xué)透鏡表面的剛性和/或柔性壁。通過可調(diào)節(jié)的液態(tài)透鏡腔可形成光學(xué)透鏡的表面，再借助液態(tài)透鏡中諸如致動(dòng)器、泵和儲(chǔ)液器等元器件來調(diào)整透鏡表面，從而實(shí)現(xiàn)改變折射率和焦距的問題。

此次新增的液態(tài)鏡頭專利在上述基礎(chǔ)上，新增了不同的模塊控制方式，該模塊包括透明透鏡元件、耦合到透明透鏡元件的透鏡成形結(jié)構(gòu)以及被配置為調(diào)整透鏡成形結(jié)構(gòu)的位置的多個(gè)致動(dòng)器，通過兩側(cè)下壓的方式，控制液態(tài)透鏡的折射率。

透鏡模塊還可以包括一個(gè)附加的透明透鏡元件和一個(gè)在兩個(gè)透明透鏡元件之間的充液腔，形成液態(tài)鏡頭組。

透鏡塑形結(jié)構(gòu)可以包括多個(gè)擴(kuò)展部分，每個(gè)擴(kuò)展部分連接到相應(yīng)的致動(dòng)器。為了確保透鏡塑形結(jié)構(gòu)在擴(kuò)展部分之間具有所需的曲率，透鏡塑形結(jié)構(gòu)可以在相鄰擴(kuò)展之間的一個(gè)或多個(gè)段中設(shè)置一部分，該部分具有與透鏡塑形結(jié)構(gòu)的附加部分不同大小的屬性。相對(duì)于透鏡塑形結(jié)構(gòu)的附加部分，相鄰擴(kuò)展段之間的部分可能具有更高或更低的硬度。

蘋果專利圖3和圖4是一個(gè)說明性透鏡模塊的橫截面?zhèn)纫晥D，該模塊包括致動(dòng)器和透鏡塑形元件；圖5是說明性透鏡塑形元件的俯視圖，該元件包括用于耦合到各個(gè)致動(dòng)器的擴(kuò)展部分；圖11是一個(gè)說明性透鏡塑形元件的俯視圖，該透鏡塑形元件具有不同彈性的局部修改部分。

與透鏡塑形結(jié)構(gòu)的附加部分相比，透鏡塑形結(jié)構(gòu)的相鄰擴(kuò)展之間的部分可能具有不同的寬度、厚度或楊氏模量。透鏡塑形結(jié)構(gòu)的相鄰擴(kuò)展部分可以有彎曲。透鏡塑形結(jié)構(gòu)的相鄰擴(kuò)展部分可以具有多個(gè)突起或多個(gè)凹槽。

蘋果專利圖14A和14B是說明性鏡片塑形元件的橫截面?zhèn)纫晥D，該元件具有每個(gè)致動(dòng)器的多個(gè)致動(dòng)點(diǎn)，以在鏡片塑形元件的圓周周圍更均勻地分配力。

這些專利顯示，蘋果或?qū)岩簯B(tài)鏡頭技術(shù)應(yīng)用在VisionPro或未來版本空間計(jì)算HMD設(shè)備中的應(yīng)用中，主要是為了解決視力不佳的用戶，需要額外增加近視或遠(yuǎn)視鏡片夾的難題。為了適應(yīng)具有不同類型視力(近視、遠(yuǎn)視等)的用戶和/或以不同的圖像距離顯示圖像(例如，在不同的圖像平面中創(chuàng)建虛擬圖像)，鏡頭組中間的可調(diào)液態(tài)透鏡將能夠根據(jù)佩戴者的情況動(dòng)態(tài)調(diào)整焦距和折射率，從而提供更舒適的佩戴體驗(yàn)。

這個(gè)復(fù)合的液態(tài)鏡頭組將使得視力矯正用戶能夠享受到與其他用戶相同的高質(zhì)量虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，而無需額外的眼鏡或夾片。而且與為每個(gè)用戶定制的實(shí)際透鏡相比，液態(tài)透鏡系統(tǒng)將大大降低成本。

在WWDC23上，蘋果方面推出了旗下首款XR頭顯VisionPro。但這款產(chǎn)品自亮相以來就受到了諸多爭議，其中包括3499美元的價(jià)格過于高昂、頭顯重量過大、續(xù)航僅為2小時(shí)、視角邊緣有遮擋、對(duì)近視用戶不友好等。

根據(jù)官方公布的信息顯示，雖然VisionPro的重量達(dá)到了約450克，但其頭帶及頂帶能夠分散重量、降低用戶佩戴的不適感。

針對(duì)近視用戶，VisionPro設(shè)置了用于安裝磁性鏡片的開孔，蘋果的鏡片供應(yīng)商蔡司將合作推出用于VisionPro具備磁性的處方鏡片，但具體價(jià)格暫時(shí)尚未公布，目前市場上蔡司這類相似的磁性處方鏡片的價(jià)格高達(dá)300-600美元。

這項(xiàng)服務(wù)也可能意味著蘋果需要在銷售產(chǎn)品時(shí)對(duì)用戶的視力進(jìn)行測量，或是要求用戶給出具備醫(yī)學(xué)效力的鏡片處方，可能還要在銷售端預(yù)備不同度數(shù)的鏡片，甚至是配備驗(yàn)光師來提供相應(yīng)的服務(wù)，對(duì)于蘋果后續(xù)推廣VisionPro或未來版本空間計(jì)算HMD設(shè)備造成更多的困難。

液態(tài)透鏡此前主要用于工業(yè)、天文、醫(yī)療內(nèi)窺鏡等領(lǐng)域，市場上已有的液態(tài)鏡頭包括不同折射率的液態(tài)鏡頭組、陣列液態(tài)透鏡等。

近年來隨著消費(fèi)電子的影像功能越來越強(qiáng)大，需要的鏡頭數(shù)量也越來越多，對(duì)攝像頭模組的VCM驅(qū)動(dòng)能力帶來了極大的挑戰(zhàn)，因此包括液態(tài)鏡頭和半導(dǎo)體超表面鏡頭等超薄、超輕鏡頭開始進(jìn)入研發(fā)快車道，但一般主要集中在智能手機(jī)攝像頭應(yīng)用領(lǐng)域，如華為、榮耀等就曾提交過用于智能手機(jī)的液態(tài)鏡頭專利，用在普通主攝鏡頭組和潛望鏡頭組上。

蘋果近期曾先后提交液態(tài)鏡頭和半導(dǎo)體超表面鏡頭等超薄、超輕鏡頭用于HMD頭顯，似乎為這些新技術(shù)的真正上市，找到了另一條出路。