蘋(píng)果新專(zhuān)利公開(kāi)流體填充的可調(diào)節(jié)鏡片，或?qū)?shí)現(xiàn)XR告別“配鏡”

長(zhǎng)期以來(lái)，XR設(shè)備的一個(gè)現(xiàn)實(shí)門(mén)檻是，如果你有近視、遠(yuǎn)視、老花，甚至輕度散光，就需要額外配一副適配的光學(xué)鏡片才能看清楚顯示內(nèi)容。

不管是昂貴的Vision Pro還是2000-3000千元的AR眼鏡，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題的解決方法都是搭配單獨(dú)配的鏡片使用。這就會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題，比如多持設(shè)備就要配多款鏡片，成本很高；配了鏡片無(wú)論如何體驗(yàn)都會(huì)有不同程度打折；一家人想要共享可能也要多配很多副鏡片……

面對(duì)這種種問(wèn)題，行業(yè)內(nèi)一直沒(méi)有特別好的消費(fèi)級(jí)解決方案。不過(guò)目前，蘋(píng)果最新公布的兩項(xiàng)專(zhuān)利，讓我們看到了好的苗頭。

大戶(hù)肯花錢(qián)，小廠(chǎng)遲早能夠用更便宜的方案推廣到千家萬(wàn)戶(hù)。

這兩項(xiàng)專(zhuān)利是？

第一個(gè)專(zhuān)利可以是“Dynamic Vision Correction with Gaze-Responsive Optics”，使用注視響應(yīng)光學(xué)器件進(jìn)行動(dòng)態(tài)視力矯正。

注視點(diǎn)這個(gè)概念，XR老用戶(hù)應(yīng)該非常熟悉，是一種通過(guò)“看哪哪清楚，不看的地方就模糊”的方式，減少算力浪費(fèi)、優(yōu)化視覺(jué)體驗(yàn)。

而這一專(zhuān)利，是把這個(gè)數(shù)字手段變成了物理手段，鏡片會(huì)根據(jù)你的眼動(dòng)追蹤數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)調(diào)整光學(xué)特性。效果也是你看的地方就清晰，不看的地方就輕微模糊。

這種“中心清晰、邊緣輕度模糊”的設(shè)計(jì)，不僅能減少眼部疲勞，還利用了近視離焦（在保持中央視力清晰的同時(shí)，讓周邊視網(wǎng)膜接收到比正常聚焦更靠前的光像）的原理來(lái)減緩眼軸增長(zhǎng)，尤其對(duì)減緩近視有潛在的幫助。

怎么實(shí)現(xiàn)的呢：

通過(guò)圖示，可以看出，這套方案的整體系統(tǒng)中包括鏡片、注視追蹤系統(tǒng)、傳感器/攝像頭。當(dāng)我們?cè)诳匆粋€(gè)物體時(shí)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)眼睛的注視點(diǎn)。控制電路驅(qū)動(dòng)鏡片的“中央?yún)^(qū)域”和“周邊區(qū)域”呈現(xiàn)不同光學(xué)效果。

它的鏡片當(dāng)然是特制的。簡(jiǎn)單理解就是兩片透明基板夾著中間的液晶材料電極布局?？刂齐娐穼?duì)不同電極施加不同的電壓曲線(xiàn)（就像fig 6那樣），液晶分子會(huì)在局部區(qū)域發(fā)生取向變化，改變折射率。

按照我們的理解，這個(gè)專(zhuān)利有點(diǎn)像是蘋(píng)果提前“疊甲”在未來(lái)近眼顯示大規(guī)模推廣后，對(duì)于視力的擔(dān)憂(yōu)一定會(huì)和現(xiàn)在的隱私問(wèn)題同樣如影隨形。這一專(zhuān)利也主要是在幫助減輕近眼顯示設(shè)備可能對(duì)視力造成的影響。

第二個(gè)專(zhuān)利闡述了一個(gè)復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，它可以實(shí)現(xiàn)讓智能眼鏡根據(jù)用戶(hù)的視力需求自動(dòng)調(diào)整，而不需要再使用處方鏡片。

它一共包含四種模式：

普通模式（Normal Mode）：匹配你視力的普通模式

老花眼緩解模式（Presbyopia-Mitigation Mode）：幫老花看近處

近距模式（Near-Focus Mode）：幫助看近處

暗光模式（Negative Power Boost Mode）：在低光/疲勞狀態(tài)下看得遠(yuǎn)處更清晰

好吧，牛逼的來(lái)了。它是通過(guò)一種特殊的鏡片實(shí)現(xiàn)的：

Tunable Lens（可調(diào)透鏡）。

這種鏡片一般有三種類(lèi)型，一種是充液，在其中充滿(mǎn)液體。一種是夾心，就像上面說(shuō)的，兩面包……兩片透明基層夾著液晶。還有一種是可變形材料。通過(guò)外部手段，無(wú)論是加電還是加壓，使鏡片或其中材料發(fā)生改變，達(dá)到調(diào)節(jié)光學(xué)功率的效果。

（其他品牌的液體可調(diào)透鏡實(shí)物）

蘋(píng)果的方案中采用了充液鏡片。

兩片透鏡之間夾有充液腔室（fluid-filled chamber），支架則沿鏡片外圍形成固定支撐結(jié)構(gòu)，再通過(guò)外圍的透鏡整形件（104）傳遞形變。

在調(diào)節(jié)方式上，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)++磁體+線(xiàn)圈組合實(shí)現(xiàn)精確控制。多個(gè)充液囊均勻分布在鏡片的外周位置，每個(gè)囊都可以單獨(dú)調(diào)節(jié)內(nèi)部的流體量，從而改變對(duì)應(yīng)位置的鏡片曲率。

如果多個(gè)充液囊協(xié)同工作，就能實(shí)現(xiàn)整個(gè)鏡片的統(tǒng)一焦距變化；如果只調(diào)整部分囊，則可以進(jìn)行局部光學(xué)修正，比如補(bǔ)償散光。

鏡片內(nèi)部的液體控制組件負(fù)責(zé)在充液囊與中央腔室之間調(diào)配流體，保持不同位置的形變平衡。

太長(zhǎng)不看版：一個(gè)外面扎了一圈氣囊的充水氣球，通過(guò)按壓吹氣改變氣球里的水的形體，從而達(dá)到改變屈光度的作用。

（在靈魂畫(huà)手筆下大概就是這樣）

相比于拿一個(gè)氣囊到處扎，或者用手暴力擠壓，這種扎一圈的方式是不是更“精細(xì)”。還可以實(shí)現(xiàn)“局部調(diào)整”。這也是蘋(píng)果這套方案的優(yōu)勢(shì)，精細(xì)、局部調(diào)整。此外，這套方案中，鏡片，充液腔室和氣囊都是分開(kāi)的，理論上來(lái)說(shuō)有后期維修的可能。

在可調(diào)透鏡的支持下，配合其他的元件，比如環(huán)境光傳感器、眼動(dòng)追蹤、深度傳感器等，就可以實(shí)現(xiàn)上文中的四種功能。

更神奇的是，根據(jù)以往的專(zhuān)利描述，這個(gè)功能可以實(shí)現(xiàn)“眨眼切換”，也就是在你眨眼的瞬間完成調(diào)整，更加無(wú)感的為你帶來(lái)舒適視覺(jué)體驗(yàn)。

不過(guò)需要注意的是，本文的內(nèi)容，特別是涉及到可調(diào)透鏡的部分，除了本次公布的兩篇專(zhuān)利文章之外，還涉及到以往其他專(zhuān)利內(nèi)容。蘋(píng)果的專(zhuān)利往往是不同的工程團(tuán)隊(duì)申請(qǐng)多項(xiàng)，最終在一個(gè)產(chǎn)品中做成功能體現(xiàn)。根據(jù)外媒的說(shuō)法，Vision Pro中就使用了5000多項(xiàng)專(zhuān)利。