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苹果公司已获得一项头戴式设备专利,该设备配备可调节液体镜片,标志着个性化光学和增强现实 (AR) 技术的重大进步。该专利概述了一种先进的系统,可以动态调整镜片形状和折射率,以适应个人视觉需求,并增强 AR 和 VR 环境中的视觉体验。
01
核心创新:可调液态镜头
该专利的核心是一个安装在头戴式设备(例如智能眼镜或AR护目镜)内的液体透镜系统。每个透镜包含一个充满液体的腔室,其壁由柔性和刚性组成,形成光学表面。这些表面可以使用执行器或泵-储液器系统进行重塑,从而使透镜能够实时调整焦距。
透镜腔内的液体通常为透明油状,其光学特性通过添加亚波长无机介电粒子得到进一步改善。这些粒子(例如氧化钛或氮化硅)用于微调液体的折射率,从而能够精确控制光线穿过透镜的弯曲方式。
技术亮点
动态形状控制:灵活的膜和执行器系统允许镜头在凸面和凹面配置之间移动,以适应不同的观看需求。
折射率调整:悬浮在液体中的纳米粒子会改变折射率,从而提高光学清晰度并减少像差。
多腔设计:一些配置包括双腔以形成消色差双合透镜,从而最大限度地减少色差和球面畸变。
材料选择:镜片壁可以由硅树脂或环烯烃等聚合物制成,而液体可以包括硅油或聚苯醚,以确保稳定性和清晰度。
精密工程:粒度保持在 100 纳米以下,以避免光散射并保持高透明度。
02
应用和含义
这项技术旨在实现多种功能:
视力矫正:自动调整近视、远视或其他视力障碍。
AR/VR 优化:改变焦平面以使虚拟内容与现实世界的深度相匹配,增强沉浸感。
凝视追踪集成:与红外摄像机和传感器协同工作,监测眼球运动并相应地调整镜片属性。
苹果的液态镜头系统或将彻底改变可穿戴计算领域的格局,为用户带来舒适性、清晰度和适应性的无缝融合。它还能帮助苹果在精密光学至关重要的空间计算市场中更具竞争力。
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03
苹果、Meta、三星:液态镜头技术对比
液态镜头技术正在迅速重塑光学的未来,尤其是在智能手机、AR/VR 头戴式设备以及可穿戴设备等紧凑型设备中。苹果公司最近申请的可调式液态镜头专利,为这场竞争增添了新的维度。以下是苹果公司的方法与 Meta 和三星的创新技术对比。
04
苹果:用于 AR/VR 的自适应光学
苹果的液态镜头专利专注于动态、个性化的视力矫正和沉浸式 AR/VR 体验。主要功能包括:
充满液体的腔室具有可重塑的柔性膜,以调整焦距。
纳米粒子增强液体可微调折射率并减少像差。
多腔设计,用于消色差校正并提高清晰度。
与视线追踪相结合,根据眼球运动实时调整镜头。
苹果的系统专为头戴式设备设计,强调空间计算环境中的舒适性、适应性和精确性。
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Meta:带有液晶阵列的超镜头
Meta 的研究与学术机构合作,探索超透镜技术——由超表面与液晶阵列相结合构建的超薄透镜。亮点包括:
通过电压控制液晶取向电可调焦距。
基于纳米粒子的超表面可实现连续变焦和重新聚焦。
紧凑的设计适用于 AR 眼镜和其他轻量级光学系统。
Meta 的方法更具实验性和学术性,专注于可以彻底改变各种平台上超薄光学器件的概念验证设计。
06
三星:双层液态变焦镜头
三星的液态镜头创新瞄准的是移动摄影,尤其是智能手机。其专利设计包括:
两个堆叠的液体镜头,每个镜头都配有独立的自动对焦和光学变焦控制装置。
电润湿和流体膜系统来操纵透镜形状和焦距。
紧凑、无电机的结构非常适合手机和网络摄像头等超薄设备。
三星注重小型化和速度,旨在用灵活的流体光学系统取代笨重的机械变焦系统。
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总结
苹果的液态镜头系统专为沉浸式、用户专属的空间计算体验而量身定制。Meta 的研究突破了超薄可调光学器件的界限,而三星的设计则为提升移动摄影效果提供了务实的解决方案。每家公司的做法都体现了各自的战略重点——苹果专注于 AR/VR 个性化,Meta 专注于光学微型化,而三星则专注于相机创新。
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