蘋果新專利公開流體填充的可調節鏡片，或將實現XR告別“配鏡”

長期以來，XR設備的一個現實門檻是，如果你有近視、遠視、老花，甚至輕度散光，就需要額外配一副適配的光學鏡片才能看清楚顯示內容。

不管是昂貴的Vision Pro還是2000-3000千元的AR眼鏡，對于這個問題的解決方法都是搭配單獨配的鏡片使用。這就會出現很多問題，比如多持設備就要配多款鏡片，成本很高；配了鏡片無論如何體驗都會有不同程度打折；一家人想要共享可能也要多配很多副鏡片……

面對這種種問題，行業內一直沒有特別好的消費級解決方案。不過目前，蘋果最新公布的兩項專利，讓我們看到了好的苗頭。

大戶肯花錢，小廠遲早能夠用更便宜的方案推廣到千家萬戶。

這兩項專利是？

第一個專利可以是“Dynamic Vision Correction with Gaze-Responsive Optics”，使用注視響應光學器件進行動態視力矯正。

注視點這個概念，XR老用戶應該非常熟悉，是一種通過“看哪哪清楚，不看的地方就模糊”的方式，減少算力浪費、優化視覺體驗。

而這一專利，是把這個數字手段變成了物理手段，鏡片會根據你的眼動追蹤數據，實時調整光學特性。效果也是你看的地方就清晰，不看的地方就輕微模糊。

這種“中心清晰、邊緣輕度模糊”的設計，不僅能減少眼部疲勞，還利用了近視離焦（在保持中央視力清晰的同時，讓周邊視網膜接收到比正常聚焦更靠前的光像）的原理來減緩眼軸增長，尤其對減緩近視有潛在的幫助。

怎么實現的呢：

通過圖示，可以看出，這套方案的整體系統中包括鏡片、注視追蹤系統、傳感器/攝像頭。當我們在看一個物體時，系統實時檢測眼睛的注視點。控制電路驅動鏡片的“中央區域”和“周邊區域”呈現不同光學效果。

它的鏡片當然是特制的。簡單理解就是兩片透明基板夾著中間的液晶材料電極布局。控制電路對不同電極施加不同的電壓曲線（就像fig 6那樣），液晶分子會在局部區域發生取向變化，改變折射率。

按照我們的理解，這個專利有點像是蘋果提前“疊甲”在未來近眼顯示大規模推廣后，對于視力的擔憂一定會和現在的隱私問題同樣如影隨形。這一專利也主要是在幫助減輕近眼顯示設備可能對視力造成的影響。

第二個專利闡述了一個復雜的光學系統，它可以實現讓智能眼鏡根據用戶的視力需求自動調整，而不需要再使用處方鏡片。

它一共包含四種模式：

普通模式（Normal Mode）：匹配你視力的普通模式

老花眼緩解模式（Presbyopia-Mitigation Mode）：幫老花看近處

近距模式（Near-Focus Mode）：幫助看近處

暗光模式（Negative Power Boost Mode）：在低光/疲勞狀態下看得遠處更清晰

好吧，牛逼的來了。它是通過一種特殊的鏡片實現的：

Tunable Lens（可調透鏡）。

這種鏡片一般有三種類型，一種是充液，在其中充滿液體。一種是夾心，就像上面說的，兩面包……兩片透明基層夾著液晶。還有一種是可變形材料。通過外部手段，無論是加電還是加壓，使鏡片或其中材料發生改變，達到調節光學功率的效果。

（其他品牌的液體可調透鏡實物）

蘋果的方案中采用了充液鏡片。

兩片透鏡之間夾有充液腔室（fluid-filled chamber），支架則沿鏡片外圍形成固定支撐結構，再通過外圍的透鏡整形件（104）傳遞形變。

在調節方式上，通過步進電機++磁體+線圈組合實現精確控制。多個充液囊均勻分布在鏡片的外周位置，每個囊都可以單獨調節內部的流體量，從而改變對應位置的鏡片曲率。

如果多個充液囊協同工作，就能實現整個鏡片的統一焦距變化；如果只調整部分囊，則可以進行局部光學修正，比如補償散光。

鏡片內部的液體控制組件負責在充液囊與中央腔室之間調配流體，保持不同位置的形變平衡。

太長不看版：一個外面扎了一圈氣囊的充水氣球，通過按壓吹氣改變氣球里的水的形體，從而達到改變屈光度的作用。

（在靈魂畫手筆下大概就是這樣）

相比于拿一個氣囊到處扎，或者用手暴力擠壓，這種扎一圈的方式是不是更“精細”。還可以實現“局部調整”。這也是蘋果這套方案的優勢，精細、局部調整。此外，這套方案中，鏡片，充液腔室和氣囊都是分開的，理論上來說有后期維修的可能。

在可調透鏡的支持下，配合其他的元件，比如環境光傳感器、眼動追蹤、深度傳感器等，就可以實現上文中的四種功能。

更神奇的是，根據以往的專利描述，這個功能可以實現“眨眼切換”，也就是在你眨眼的瞬間完成調整，更加無感的為你帶來舒適視覺體驗。

不過需要注意的是，本文的內容，特別是涉及到可調透鏡的部分，除了本次公布的兩篇專利文章之外，還涉及到以往其他專利內容。蘋果的專利往往是不同的工程團隊申請多項，最終在一個產品中做成功能體現。根據外媒的說法，Vision Pro中就使用了5000多項專利。