[發明專利]采用可變形階梯透鏡的變焦裝置、系統和方法

有效

• 申請號: 201880085441.2
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN111602078B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 亞歷山大·松;納爾遜·卡德納斯
• 申請（專利權）人: 臉譜科技有限責任公司
• 主分類號: G02B7/09
• 分類號: G02B7/09;G02B27/01
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 張瑞;楊明釗

所公開的裝置可以包括(1)可變形階梯透鏡，其(a)當可變形階梯透鏡的形狀包括第一狀態時提供第一光焦度，以及(b)當可變形階梯透鏡的形狀包括不同于第一狀態的第二狀態時提供不同于第一光焦度的第二光焦度，以及(2)耦合到可變形階梯透鏡的致動器，其在被致動時向可變形階梯透鏡施加力，以將可變形階梯透鏡的形狀從第一狀態改變到第二狀態。還公開了多種其他裝置、系統和方法。

相關申請的交叉引用

本申請要求2018年3月19日提交的第15/925,720號美國非臨時申請和2018年1月8日提交的第62/614,886號美國臨時申請的權益，其公開內容通過該引用以其整體并入本文。

技術領域

本申請涉及變焦裝置、系統和方法的技術領域。

背景技術

為了給觀看者提供更真實的虛擬現實(VR)體驗，一些頭戴式顯示器(HMD)的設計者已經開始提出變焦光學系統來誘導觀看者眼睛中的調節反射或反應，以模擬觀看者的眼睛聚焦在離觀看者的距離不同的虛擬對象上的效果。一些提出的系統可以使用電機來改變各種部件間的距離，以實現這種效果。例如，觀看者的眼睛和顯示器之間的距離、顯示器或眼睛和一個或更多個透鏡或其他光學部件之間的距離、或者單個光學部件之間的距離可以隨著時間而改變，以通過使觀看者的眼睛(例如，通過成形人類晶狀體、通過收縮或擴張人類瞳孔等)以類似于現實世界中的方式聚焦在虛擬對象上來模擬虛擬對象離觀看者的變化的距離。這種系統可能需要大量的功率和空間來在HMD系統或其他光學設備中實現。

發明內容

如下面將更詳細描述的，本公開描述了采用可變形階梯透鏡(deformablestepped lens)的變焦裝置、系統和方法。例如，一種裝置可以包括(1)可變形階梯透鏡，其(a)當可變形階梯透鏡的形狀包括第一狀態時提供第一光焦度(optical power)，以及(b)當可變形階梯透鏡的形狀包括不同于第一狀態的第二狀態時提供不同于第一光焦度的第二光焦度，以及(2)耦合到可變形階梯透鏡的致動器，其在被致動時向可變形階梯透鏡施加力，以將可變形階梯透鏡的形狀從第一狀態改變到第二狀態。

在一些實施例中，致動器可以圍繞可變形階梯透鏡的周界朝向可變形階梯透鏡的中心施加力。此外，在一些示例中，由致動器施加的力可以將可變形階梯透鏡的中心(1)朝向觀看者的眼睛移動，使得第二光焦度大于第一光焦度，或者(2)遠離觀看者的眼睛移動，使得第二光焦度小于第一光焦度。在一些實施例中，致動器可以包括(1)環、(2)接觸可變形階梯透鏡的周界的多個墊、(3)將多個墊連接到環的多個撓曲件、以及(4)第一形狀記憶合金(SMA)線，該第一SMA線經由以下中的至少一項圍繞致動器布線：(a)多個墊中的一個或更多個，或者(b)多個撓曲件中的一個或更多個，并且第一SMA線響應于承載了電流而施加力。此外，在一些示例中，致動器還可以包括在多個墊處圍繞致動器布線的第二SMA線，其中(1)第二SMA線響應于承載電流而圍繞可變形階梯透鏡的周界向可變形階梯透鏡的中心施加第二力，以及(2)第二SMA線相對于第一SMA線定位，使得第二力使可變形階梯透鏡的中心在與由第一SMA線施加的力所引起的方向相反的方向上移動。此外，在一些實施例中，第一SMA線和第二SMA線可以位于由可變形階梯透鏡的周界限定的平面的相反側上。

在一些示例中，可變形階梯透鏡的周界可以是圓形的，并且多個撓曲件可以具有相同的厚度，使得(1)在多個墊中的每一個墊處將相同的力施加到可變形階梯透鏡的周界上，以及(2)當由于在多個墊中的每一個墊處施加的力而使得可變形階梯透鏡處于變形狀態時，可變形階梯透鏡的形狀關于可變形階梯透鏡的中心對稱。在其他實施例中，可變形階梯透鏡的周界可以不是圓形的，并且多個撓曲件的厚度可以不同，以在多個墊處將不同的力施加到可變形階梯透鏡的周界上，從而當由于在多個墊中的每一個墊處施加的力而使可變形階梯透鏡處于變形狀態時，可變形階梯透鏡的形狀關于可變形階梯透鏡的中心對稱。