苹果AR/VR专利分享用于保护头显光学组件的结构
保护头显光学组件的结构
（映维网Nweon 2023年12月26日）为了帮助防止头戴式设备中的组件损坏，头戴式设备可以提供保护结构，例如可移动盖板和光学组件活动护窗等用于覆盖和保护设备组件的其他结构。
在名为“Electronic devices with optical component protection”的专利申请中，苹果就介绍了这样一种用于保护头显光学组件的结构。
图3是在设备具有前置显示器的说明性配置。如图3所示，显示器52可以具有包含配置为显示图像的像素阵列的活动区域AA。当设备10的用户穿戴并操作设备10时，设备10用户附近的人可以查看相关图像。其中，设备10可以是头戴式设备。
当用户摘下设备10时，设备10的用户也可以查看显示在显示器52的活动区域AA中的图像。如果需要，显示器52可以是触控敏感显示器。
显示器52的部分或全部外围边缘可以没有像素。例如，显示器52可以由诸如图3的非活动区域IA的非活动边界所包围。
非活动边界区域可以提供不透明遮盖结构，从而帮助隐藏内部组件。如果需要，可以在不透明掩蔽结构中形成一个或多个窗口以容纳与所述窗口对齐的光学元件60。光学元件60可以包括二维摄像头或三维摄像头。如果需要，光学元件60可以包括发射和/或检测光的传感器16。
为了保护显示器52的电路，显示器52可以具有保护性显示覆盖层。所述显示覆盖层可覆盖活动区域AA和非活动区域IA。在非活动区域IA中，显示覆盖层的底面（内表面）可以涂覆一层黑色墨水和/或形成不透明屏蔽层的其他材料。这种不透明的屏蔽结构可以覆盖和隐藏印刷电路、支撑结构、组件封装和/或其他内部器件结构。
在显示盖层的内表面形成的黑色墨水层或其他不透明掩蔽层中，可形成圆形开口和/或其他形状的开口，从而实现用于各自光学元件60的窗口。
为了便于显示器52保护盖的附着，显示器52可设有附着结构62。结构62可以包括磁铁，机械附件结构，并配置为与可移动盖中的接合特征接合。结构62同时可以包括钩和环紧固件，可以包括配置为使压合连接的结构，可以包括粘合剂，可以包括螺纹结构。
结构62可以位于在非活动区域IA中沿着显示52的边界形成的不透明屏蔽层下方和/或可以安装在设备10的其他部分。
显示52可具有显示覆盖层。显示覆盖层64可覆盖显示52的活动区域AA和非活动区域IA。为了将内部区域42中的器件结构从外部区域44的视线中隐藏起来，可以在非活动区域IA中的显示覆盖层64的内表面上形成不透明屏蔽层68。
可使用粘合剂70或其他附着结构将内部光学元件支撑结构66附着到显示盖层64的内表面。结构66有时可称为护盖，并可由黑色聚合物或其他合适的材料形成。可以在结构66中形成开口以接收光学元件60。例如，结构66可以具有接收光学元件60C的开口。
图4中的组件60C是具有安装在诸如摄像头封装76的摄像头外壳中的数字图像传感器72和相应镜头74的摄像头。如果需要，其它光学元件同样可以安装在结构66的开口中。
接收摄像头60C的结构66中的开口可以由快门选择性地覆盖或揭开。如图4所示，快门系统78可位于显示盖层64的内表面与摄像头60C等光学元件之间的气隙86中。
在图4的说明性布置中，快门系统78包括活动快门部件86。快门系统78同时可以具有致动器，例如致动器80。致动器80可以是电磁装置和/或其他电可调定位系统。致动器80可以通过来自控制电路12的控制信号进行电气控制。
当需要打开所述快门系统时，致动器80可将快门构件86从支撑结构66中的开口移开。在打开快门状态下，光学元件可以工作。例如当快门打开时，摄像头60C可以通过不透明遮盖层68中的对齐窗口开口捕获图像。
当需要关闭快门系统以覆盖结构66和摄像头60C的开口时，可以使用致动器80将快门部件86沿方向84移动到关闭的快门位置82 ‘。为了阻挡光线，快门部件82可以由一种或多种不透明材料形成。
如果需要，可以为诸如部件82的可移动部件提供一个开口，而开口填充诸如可选光学部件86的光学部件。在这种类型的布置中，组件86可以不用作快门，而是用作辅助光学组件，并可以选择性地切换到适当的位置，以调整由结构66支撑的对齐光学组件的性能。
例如，组件86可以是光学滤光片，诸如带阻滤光片、红外剪切滤光片、可见光阻挡和红外光透射滤光片、带通滤光片、彩色滤光片或其他光谱滤光片。滤光片可以由薄膜干涉滤光片结构形成。
如果需要，可以在设备10中使用可调节快门系统和具有诸如组件86之类的组件的系统。所述组件位于可选择性地与光学组件60对齐或不对齐的可移动构件之上。
快门系统78的致动器可以通过以下方式移动诸如组件82的一个或多个快门组件：横向平行于正面F滑动组件82，通过旋转组件82进入或移出位置，通过围绕位于正面F平面内的轴翻转组件82，和/或以其他方式移动组件82以覆盖并露出相关的光学组件，例如摄像头60C。
如图5所示，设备10的快门可以具有多个活动部件。例如，快门部件82A和82B可以移动到闭合位置82A ‘和82B ‘以关闭快门，或者可以缩回到如图5所示的位置以打开快门。可以使用与两个滑动构件耦合的单个致动器或多个致动器来打开和关闭图5中的快门。
如果需要，设备10可以提供一个可移动的盖子。如图6设备10的顶视图所示，显示器52可设置可移动的盖，如盖90。盖90可具有配置为覆盖显示器52的显示盖层64的尺寸和形状。
盖90可以由包含刚性和/或柔性材料的盖层形成。作为一个例子， 盖90可以由一层刚性聚合物形成和/或可以由一层弹性体聚合物如硅树脂形成。织物和其它材料也可用于形成用于盖90的盖层的一部分。
在一个配置中，盖90可以设置磁铁92或其他附着结构，所述附着结构可吸引到设备10中相应的附着结构62，以将盖90固定在显示盖层64和显示器52上。如果需要，显示盖层64的外表面和盖90的内表面可以具有一个或多个具有复合曲率的区域。
如果需要，盖子90可以在不使用时部分或全部存储在设备10中。如图7所示，当不使用时，盖90可以存储在设备10的内部区域42内。当需要覆盖和保护显示器52的表面时，可将盖90沿方向98拉过设备10的正面F，从而覆盖显示器52。当需要揭开显示器52时，弹簧机构可用于缩回盖90。
盖90可以具有多个部分，其中每个部分具有潜在的不同配置，例如不同的材料、不同的结构尺寸和形状、不同的光学特性。
如图8所示，盖90可以具有第一部分90A和第二部分90B。部分90A可以具有沿盖90的下边缘运行并任选地围绕盖90的整个外围延伸的细长条形。作为一个示例，部分90A可以重叠非活动区域IA和非活动区域IA中的光学元件。部分90A和90B的光学性质和/或其它性质可以不同。
在一个示例中，部分90A可以由对红外光透明或对红外光不透明的可见光阻挡层形成，而部分90B可以由对可见光透明的层形成。通过这种安排，将通过部分90B可见显示在显示器52的活动区域中的图像，而部分90A的可见光阻挡特性将使组件60从视图中隐藏。
如果需要，可以为组件60中的一个或多个提供诸如快门系统78的快门系统。快门系统78可以在装置10中形成和/或可以在盖90中形成。
在另一个说明性示例中，90B部分不透明，防止可见光到达显示面板52P的像素P，从而有助于保护显示52免受环境光损伤。来自像素P的光也被阻止通过部分90B。这种配置类型中的90A部分在可见光和/或红外波长下可以不透明。
在部分90A中提供可见光阻挡材料的布置中，设备10的可见光摄像头被阻挡，并且部分90A中不透明材料的存在可用于提醒设备10附近的人员摄像头被阻挡。
相关专利：Apple Patent | Electronic devices with optical component protection
名为“Electronic devices with optical component protection”的苹果专利申请最初在2023年7月提交，并在日前由美国专利商标局公布。
