具有可调透镜的电子设备制造技术

本公开涉及具有可调透镜的电子设备。本公开提供了一种头戴式设备中的透镜模块，该透镜模块可包括流体填充室、至少部分地限定该流体填充室的半刚性透镜元件、以及被配置为选择性地使该半刚性透镜元件弯曲的至少一个致动器。当该半刚性透镜元件沿着垂直于第一轴的第二轴弯曲时，该透镜元件可沿着所述第一轴变得刚性。围绕该半刚性透镜元件的周边均匀分布的六个致动器可用于控制该半刚性透镜元件的曲率。半刚性透镜元件最初可以是平面的或非平面的。例如，半刚性透镜元件最初可具有球形凸面和球形凹面。可调球面透镜可结合到所述透镜模块中，以抵消来自所述半刚性透镜元件的寄生球面透镜光焦度。

Electronic equipment with adjustable lens

【技术实现步骤摘要】
具有可调透镜的电子设备本专利申请要求于2019年7月23日提交的美国非临时专利申请16/520,200、于2018年9月21日提交的美国临时专利申请62/734,610、以及于2019年3月8日提交的美国临时专利申请62/815,793的优先权，这些美国专利申请据此全文以引用方式并入本文。
本公开整体涉及电子设备，并且更具体地，涉及可穿戴电子设备系统。
技术介绍
有时，电子设备被配置为由用户穿戴。例如，为头戴式设备提供允许将设备穿戴在用户的头部上的头戴式结构。头戴式设备可包括具有透镜的光学系统。透镜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透镜。如果不小心，可能很难调整这些类型的透镜来最佳地向头戴式设备的每个用户呈现内容。
技术实现思路
头戴式设备可具有向用户显示内容的显示器。设备中的头戴式支撑结构将显示器支撑在用户的头部上。头戴式设备可具有相应的左侧透镜和右侧透镜，以及显示器的相应左侧部分和右侧部分。左透镜可将图像从显示器的左侧部分引导至左眼框，而右透镜可将图像从显示器的右侧部分引导至右眼框。头戴式设备中的透镜模块可包括由具有可调厚度的液体填充间隙分隔的第一透镜元件和第二透镜元件。泵或其它部件可控制有多少液体被迫使从贮液器进入液体填充间隙中。第一透镜元件和第二透镜元件可形成反射折射透镜，其厚度取决于液体填充间隙的可调厚度。头戴式设备中的透镜模块可包括第一流体填充室和第二流体填充室以及第一柔性膜和第二柔性膜。头戴式设备中的控制电路可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，以调节第一柔性膜的曲率和第二柔性膜的曲率。第一柔性膜和第二柔性膜可具有不同的变化刚度分布。变化的刚度分布可为柔性膜具有变化的厚度，具有改变柔性膜的弹性模量的表面起伏(surfacerelief)，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包括具有周边的柔性透镜元件和围绕柔性透镜元件周边的多个致动器。头戴式设备中的控制电路可控制多个致动器，以动态地调节柔性透镜元件。每个致动器可在柔性透镜元件上远离柔性透镜元件的中心径向向外拉动，或者可使柔性透镜元件的周边弯曲或压缩。致动器可为压电致动器或音圈致动器。在一些情况下，透镜模块可包括流体填充室、至少部分地限定流体填充室的半刚性透镜元件、以及被配置为选择性地使半刚性透镜元件弯曲的至少一个致动器。与弹性透镜元件相反，即使当透镜元件沿着垂直于第一轴的第二轴弯曲时，弹性透镜元件也沿着第一轴保持柔性，当透镜元件沿着垂直于第一轴的第二轴弯曲时，半刚性透镜元件可沿着第一轴变得刚性。围绕半刚性透镜元件的周边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的或非平面的。例如，半刚性透镜元件最初可具有球形凸面和球形凹面。可调球面透镜可结合到透镜模块中，以抵消来自半刚性透镜元件的寄生球面透镜光焦度。附图说明图1为根据一个实施方案的诸如头戴式显示设备的例示性电子设备的示意图。图2为根据一个实施方案的例示性头戴式设备的顶视图。图3为根据一个实施方案的具有反射折射透镜的例示性头戴式设备的横截面侧视图，该反射折射透镜接收来自显示部分的光。图4A和图4B为根据一个实施方案的具有反射折射透镜的例示性头戴式设备的横截面侧视图，该反射折射透镜包括由具有可变厚度的流体填充间隙分隔的两个透镜元件。图5A和图5B为根据一个实施方案的用于头戴式设备的例示性透镜模块的横截面侧视图，该透镜模块包括控制相应弹性体膜的形状的两个流体填充室。图6为根据一个实施方案的用于头戴式设备的例示性透镜模块的横截面侧视图，该透镜模块包括由具有曲率的刚性颜色校正透镜元件分隔的两个流体填充室。图7A和图7B为根据一个实施方案的用于头戴式设备的例示性透镜模块的横截面侧视图，该透镜模块包括填充有不同类型流体的两个流体填充室。图8为根据一个实施方案的用于头戴式设备的例示性透镜模块的横截面侧视图，该透镜模块包括具有面向眼箱的曲率的刚性透镜元件。图9为根据一个实施方案的用于头戴式设备的例示性透镜模块的横截面侧视图，该透镜模块包括可变压力空气填充室。图10A为根据一个实施方案的附接到被控制用于动态刚度调整的致动器的例示性弹性体膜的横截面侧视图。图10B和图10C为根据一个实施方案的图10A的弹性体膜的顶视图，示出了致动器如何执行动态刚度调整。图11A为根据一个实施方案的包括被控制用于边缘弯曲的致动器的例示性弹性体膜的顶视图。图11B和图11C为根据一个实施方案的图11A的弹性体膜的横截面侧视图，示出了压电致动器可如何控制弹性体膜的形状。图12A为根据一个实施方案的包括被控制用于边缘压缩的音圈致动器的例示性弹性体膜的顶视图。图12B和图12C为根据一个实施方案的图12A的弹性体膜的横截面侧视图，示出了音圈致动器可如何控制弹性体膜的形状。图13为根据一个实施方案的在弹性体膜和刚性透镜元件之间具有刚性结构的例示性透镜模块的横截面侧视图。图14为根据一个实施方案的在两个弹性体膜之间具有刚性部分的例示性透镜模块的横截面侧视图。图15为根据一个实施方案的具有可调半刚性透镜元件的例示性透镜模块的横截面侧视图。图16为根据一个实施方案的可调半刚性透镜元件的顶视图，示出了致动器可如何围绕透镜元件的周边均匀分布。图17为根据一个实施方案的具有可调非平面半刚性透镜元件和可调球面透镜的例示性透镜模块的横截面侧视图。图18A为根据一个实施方案的处于未弯曲状态的图17的可调非平面半刚性透镜元件的透视图。图18B为根据一个实施方案的处于弯曲状态的图17的可调非平面半刚性透镜元件的透视图。具体实施方式电子设备可包括用于向用户呈现内容的显示器和其它部件。电子设备可为可穿戴电子设备。可穿戴电子设备诸如头戴式设备可以具有允许将头戴式设备穿戴在用户的头部上的头戴式支撑结构。头戴式设备可以包括由一个或多个显示面板(显示器)形成的用于向用户显示视觉内容的显示器。透镜系统可以用于允许用户聚焦在显示器上并查看视觉内容。透镜系统可以具有与用户的左眼对准的左透镜模块和与用户的右眼对准的右透镜模块。头戴式设备中的透镜模块可包括可调节的透镜。例如，流体填充的可调节透镜可用于调节特定观察者的显示内容。图1中示出了具有电子设备的例示性系统的示意图，电子设备具有透镜模块。如图1中所示，系统8可包括一个或多个电子设备，诸如电子设备10。系统8的电子设备可包括计算机、蜂窝电话、头戴式设备、手表设备和其它电子设备。在本文中有时将其中电子设备10为头戴式设备的配置作为示例来描述。如图1中所示，电子设备，诸如电子设备10，可具有控制电路12。控制电路12可包括用于控制设备10的操作的存储和处理电路。电路12可以包括存储装置，诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如，被配置为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：/n头戴式支撑结构；/n发射光的显示器；/n由所述头戴式支撑结构支撑的透镜模块，所述透镜模块接收来自所述显示器的所述光，其中所述透镜模块包括第一流体填充室和第二流体填充室以及第一柔性膜和第二柔性膜；和/n控制电路，所述控制电路被配置为控制所述透镜模块以调节所述第一柔性膜的曲率和所述第二柔性膜的曲率。/n

【技术特征摘要】
20180921 US 62/734,610;20190308 US 62/815,793;20191.一种系统，包括：
头戴式支撑结构；
发射光的显示器；
由所述头戴式支撑结构支撑的透镜模块，所述透镜模块接收来自所述显示器的所述光，其中所述透镜模块包括第一流体填充室和第二流体填充室以及第一柔性膜和第二柔性膜；和
控制电路，所述控制电路被配置为控制所述透镜模块以调节所述第一柔性膜的曲率和所述第二柔性膜的曲率。


2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制电路被配置为控制所述第一流体填充室中的第一流体量和所述第二流体填充室中的第二流体量，以调节所述第一柔性膜的所述曲率和所述第二柔性膜的所述曲率。


3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一柔性膜具有第一变化刚度分布，并且所述第二柔性膜具有不同于所述第一变化刚度分布的第二变化刚度分布。


4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一柔性膜具有变化的厚度。


5.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一柔性膜具有改变所述第一柔性膜的弹性模量的表面起伏。


6.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一柔性膜由各向异性材料形成。


7.根据权利要求1所述的系统，其中所述透镜模块包括所述第一流体填充室和所述第二流体填充室之间的刚性分隔件，其中所述第一流体填充室至少部分地由所述刚性分隔件和所述第一柔性膜限定，并且其中所述第二流体填充室至少部分地由所述刚性分隔件和所述第二柔性膜限定。


8.根据权利要求1所述的系统，其中所述透镜模块包括刚性透镜元件，其中所述第一柔性膜介于所述第一流体填充室和所述第二流体填充室之间，其中所述第一流体填充室至少部分地由所述刚性透镜元件和所述第一柔性膜限定，并且其中所述第二流体填充室至少部分地由所述第一柔性膜和所述第二柔性膜限定。


9.根据权利要求1所述的系统，其中所述透镜模块还包括：
围绕所述第一柔性膜的周边的致动器，其中所述控制电路被配置为控制所述致动器以动态地调节所述第一柔性膜的形状。


10.一种系统，包括：
头戴式支撑结构；
发射光的显示器；
由所述头戴式支撑结构支撑的透镜模块，所述透镜模块接收来自所述显示器的所述光，其中所述透镜模块包括具有周边的柔性透镜元件和围绕所述柔性透镜元件的所述周边的多个致动器；和
控制电路，所述控制电路被配置为控制所述多个致动器以动态地调节所述柔性透镜元件。


11.根据权利要求10所述的系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·E·佩德，I·斯塔梅诺夫，陈宬，E·多吉戈托夫，G·B·米勒，V·C·婵，X·温，吕鹏，李远，Y·霍蕊，S·S·哈兹拉，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US