Facebook AR/VR专利进一步介绍了液体透镜技术研发进展

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液体透镜是通过调整液体的形状/曲率来改变焦距

映维网 2021年05月14日)关注映维网专利分享的小伙伴应该有留意到,Facebook曾提交过多份与液体透镜相关的发明。实际上,这涉及团队正努力探索的变焦技术。

为了解决视觉辐辏调节冲突,Facebook一直在研究能够改变焦距或提供不同焦平面的变焦式头显。对于早前演示的Half Dome原型,团队选择的方向包括机械系统和电子变焦。前者以机械方式移动移动零件以实现变焦,后者则是利用焦距会根据偏振态而变化的偏振相关透镜,通过改变施加到可切换板的电压来在不同焦距之间切换。

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在实验室里面,Facebook同时有朝多个方向研究变焦方式,其中就包括已经提交过多项专利申请的液体透镜/流体变焦方式。

当然,早在现代VR兴起之前业界就已经对液体透镜/流体变焦进行过大量的研究。简单来说,液体透镜是通过调整液体的形状/曲率来改变焦距。随着电压的变化,液体的形状/曲率就会改变。不过,由于各种原因,其尚未能真正应用于VR变焦头显。

日前,美国专利商标局公布了三份与之相关的Facebook专利申请。三者都于2020年10月提交,并描述了与液体透镜的不同方面。

1. 液体透镜组成

名为“Fluid lens with output grating”主要介绍了液体透镜的组成,以及包含液体透镜的光学设备的配置。

图9A是用于增强现实设备的示例性光学配置的示意图。在这个示例中,光学配置从左到右包括第一透镜926、后可调节透镜920、可选的第二后透镜910,包括输出光栅904的波导显示器900、前基板932和前可调节透镜930。可调节透镜包括流体透镜。

如上图所示,实施例描述的流体透镜包括衬底、衬底涂层、膜、流体、边缘密封条、提供引导表面的支撑结构和膜附件。在这个示例中,衬底具有较低的外表面和支撑衬底涂层内表面的一般刚性平面衬底。然而,衬底的一个或两个表面可以是球形、球柱形,或者更复杂的表面形状。在这个示例中,衬底涂层的内表面与流体接触。膜具有包围流体的外表面和内表面。

相关专利Facebook Patent | Fluid lens with output grating

2. 减少气泡形成

对于液体透镜的流体,气泡会影响外观并降低光学性能。减少或消除气泡形成是有益的。对于这一点,团队希望通过添加化学添加剂,以及利用特定涂层来抑制气泡的形成。

Facebook构思的液体透镜包括膜、衬底和位于至少部分由膜和衬底形成的外壳内的流体。膜可以是弹性膜。

名为“Fluid lens with low gas content fluid”的发明主要介绍了利用化学添加剂来抑制气泡的形成。在一个实例中,流体可包括能够有效地显著减少流体内气泡形成的添加剂。添加剂可包括粒子,例如纳米颗粒。

流体可被制成原生包含添加剂,或添加剂可在稍后阶段包含在透镜流体中。流体可包括例如硅油。添加剂可包括纳米颗粒、附加流体组分、溶解在液体中的溶质或其它合适的材料。所述流体可包括一定量的添加剂,所述添加剂可有效地显著减少流体内气泡的形成。例如,与不含添加剂的其他类似流体相比,“添加剂可将流体中形成的气泡数量至少减少2倍(气泡数量减半),并且在一定示例中至少减少3倍”。

相关专利Facebook Patent | Fluid lens with low gas content fluid

名为“Fluid lens with reduced bubble formation”的发明则主要介绍了利用特定涂层来抑制气泡的形成。

在一个实施例中,流体透镜包括膜、衬底和位于至少部分由膜和衬底形成的外壳内的流体。涂层可布置在外壳内表面的至少一部分上。涂层可具有与流体接触的涂层表面。涂层可显著减少流体内气泡的形成。

在一个实施例中,涂层可包括固体,尤其是低模量固体、凝胶或不混溶流体,例如胶体、悬浮液、乳液、水凝胶或其它流体。在一个示例中,低模量固体的杨氏模量可比基底的杨氏模量至少小一个数量级。在一个实施例中,低模量固体可包括低模量聚合物。在这种情况下,低模量聚合物可包括弹性体、具有低聚合度的聚合物、或用于在刚性玻璃衬底形成涂层的聚合物。涂层可有效地显著减少流体内气泡的形成。例如,当比较涂层衬底和未涂层衬底时,气泡的形成数量可以减少2倍或更多。

相关专利Facebook Patent | Fluid lens with reduced bubble formation

上述三份Facebook专利申请都是在2020年10月提交,并于日前由美国专利商标局公布。需要注意的是,这只是专利,不确定Facebook是否会或将于何时商业化所述发明技术,同时不确定实际的应用效果。

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