Magic Leap新申请变焦显示器专利

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“在多个焦平面呈现虚拟图像信息”

映维网 2020年11月28日)困扰现代VR/AR头显的一个重大挑战是视觉辐辏调节冲突。在现实世界中,人眼可以自然地对焦一个对象,而世界的其他元素则脱离焦点。VR/AR的问题是,无论你在数字世界中看向何方,你都只是盯着固定的屏幕,亦即看着相同的距离。换句话说,视觉调节(弯曲眼睛晶状体以聚焦不同距离的对象)永远不会改变,但视觉辐辏(眼睛向内旋转以将每只眼睛的视图重叠成一个对齐图像)却会出现,从而导致视觉辐辏调节冲突。

视觉辐辏调节冲突容易造成用户产生眼睛疲劳,恶心,头晕等问题。针对这种情况,行业厂商纷纷尝试的一个主要解决方案是能够相应地改变焦距或提供不同焦平面的变焦式头显。

若熟悉Magic Leap One构造或看过映维网早前分享的文章,你应该会知道这属于一款“双焦显示器”。设备堆叠了六个波导,三个RGB颜色通道各一个,可提供两个不同的焦平面:“近焦平面”和“远焦平面”。你可以将其视为双焦显示器,这种显示系统可以根据眼动追踪在两个不同的值之间移动显示器的焦点​​。但两者之间没有可变性,不同于Oculus Half-Dome等连续变焦显示器,或英伟达的光场显示器。

在日前由美国专利商标局公布的一份专利申请中,Magic Leap指出混合现实显示器可以纳入一个或多个包含变焦组件的光学组件,从而在“多个焦平面”呈现虚拟图像信息。

名为“Variable Focus Assemblies(变焦组件)”的专利文件解释道:在一个方面,一种头戴式显示设备包括光投影仪、包括变焦组件的光学组件、以及耦合到变焦透镜组件的致动器模块。

光学组件配置成成接收来自光投影仪的光并将所述光定向到用户。光学组件包括变焦透镜组件,变焦透镜组件包括刚性折射组件、限定孔径的成形环、以及位于成形环和刚性折射组件之间并的柔性透镜膜。折射组件、成形环和柔性透镜膜沿轴线布置。折射组件和柔性透镜膜定义一个包含流体体积的腔室。所述致动器模块配置成通过相对于折射分量沿所述轴移动成形环,从而调整变焦透镜的光功率,并改变柔性透镜膜的曲率。

在一个实施例中,致动器模块可配置为在一定运动范围内相对于刚性折射组件移动成形环。变焦透镜组件可以配置成当成形环在运动范围内相对于刚性折射组件移动时,腔室能够具有恒定的体积。

在一个实施例中,致动器模块可配置为通过沿着轴将成形环移向刚性折射组件,从而增加柔性透镜膜的曲率。

在一个实施例中,致动器模块可配置为通过沿轴将成形环移离刚性折射组件,从而减小柔性透镜膜的曲率。

通过调整柔性透镜膜的曲率,系统可以调整光学组件的光功率,从而提供多个不同的焦平面,并允许虚拟图像信息在多个不同的焦平面呈现。

在一个实现中,变焦透镜组件可以进一步包括一个承载架和一个嵌套在承载架内的凸轮环。成形环可以嵌套在凸轮环内。致动器模块可配置为绕轴旋转凸轮环。

在一个实现中,致动器模块可以包括一个或多个耦合到凸轮环的致动器组件。所述组件可以从以下选择:旋转电机、步进电机、伺服电机、超声波电机、压电致动器和机电致动器。

在一个实现中,致动器模块可以包括耦合到凸轮环的形状记忆合金丝,以及一个配置成向形状记忆合金丝加热的热源。对形状记忆合金丝施加热量会致使其长度发生变化,并且致使凸轮环相对于承载架绕轴旋转。

相关专利Magic Leap Patent | Variable Focus Assemblies

名为“Variable Focus Assemblies(变焦组件)”的专利申请最初在2020年5月提交。

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