苹果新专利公开流体填充的可调节镜片，或将实现XR告别“配镜”

长期以来，XR设备的一个现实门槛是，如果你有近视、远视、老花，甚至轻度散光，就需要额外配一副适配的光学镜片才能看清楚显示内容。

不管是昂贵的Vision Pro还是2000-3000千元的AR眼镜，对于这个问题的解决方法都是搭配单独配的镜片使用。这就会出现很多问题，比如多持设备就要配多款镜片，成本很高；配了镜片无论如何体验都会有不同程度打折；一家人想要共享可能也要多配很多副镜片……

面对这种种问题，行业内一直没有特别好的消费级解决方案。不过目前，苹果最新公布的两项专利，让我们看到了好的苗头。

大户肯花钱，小厂迟早能够用更便宜的方案推广到千家万户。

这两项专利是？

第一个专利可以是“Dynamic Vision Correction with Gaze-Responsive Optics”，使用注视响应光学器件进行动态视力矫正。

注视点这个概念，XR老用户应该非常熟悉，是一种通过“看哪哪清楚，不看的地方就模糊”的方式，减少算力浪费、优化视觉体验。

而这一专利，是把这个数字手段变成了物理手段，镜片会根据你的眼动追踪数据，实时调整光学特性。效果也是你看的地方就清晰，不看的地方就轻微模糊。

这种“中心清晰、边缘轻度模糊”的设计，不仅能减少眼部疲劳，还利用了近视离焦（在保持中央视力清晰的同时，让周边视网膜接收到比正常聚焦更靠前的光像）的原理来减缓眼轴增长，尤其对减缓近视有潜在的帮助。

怎么实现的呢：

通过图示，可以看出，这套方案的整体系统中包括镜片、注视追踪系统、传感器/摄像头。当我们在看一个物体时，系统实时检测眼睛的注视点。控制电路驱动镜片的“中央区域”和“周边区域”呈现不同光学效果。

它的镜片当然是特制的。简单理解就是两片透明基板夹着中间的液晶材料电极布局。控制电路对不同电极施加不同的电压曲线（就像fig 6那样），液晶分子会在局部区域发生取向变化，改变折射率。

按照我们的理解，这个专利有点像是苹果提前“叠甲”在未来近眼显示大规模推广后，对于视力的担忧一定会和现在的隐私问题同样如影随形。这一专利也主要是在帮助减轻近眼显示设备可能对视力造成的影响。

第二个专利阐述了一个复杂的光学系统，它可以实现让智能眼镜根据用户的视力需求自动调整，而不需要再使用处方镜片。

它一共包含四种模式：

普通模式（Normal Mode）：匹配你视力的普通模式

老花眼缓解模式（Presbyopia-Mitigation Mode）：帮老花看近处

近距模式（Near-Focus Mode）：帮助看近处

暗光模式（Negative Power Boost Mode）：在低光/疲劳状态下看得远处更清晰

好吧，牛逼的来了。它是通过一种特殊的镜片实现的：

Tunable Lens（可调透镜）。

这种镜片一般有三种类型，一种是充液，在其中充满液体。一种是夹心，就像上面说的，两面包……两片透明基层夹着液晶。还有一种是可变形材料。通过外部手段，无论是加电还是加压，使镜片或其中材料发生改变，达到调节光学功率的效果。

（其他品牌的液体可调透镜实物）

苹果的方案中采用了充液镜片。

两片透镜之间夹有充液腔室（fluid-filled chamber），支架则沿镜片外围形成固定支撑结构，再通过外围的透镜整形件（104）传递形变。

在调节方式上，通过步进电机++磁体+线圈组合实现精确控制。多个充液囊均匀分布在镜片的外周位置，每个囊都可以单独调节内部的流体量，从而改变对应位置的镜片曲率。

如果多个充液囊协同工作，就能实现整个镜片的统一焦距变化；如果只调整部分囊，则可以进行局部光学修正，比如补偿散光。

镜片内部的液体控制组件负责在充液囊与中央腔室之间调配流体，保持不同位置的形变平衡。

太长不看版：一个外面扎了一圈气囊的充水气球，通过按压吹气改变气球里的水的形体，从而达到改变屈光度的作用。

（在灵魂画手笔下大概就是这样）

相比于拿一个气囊到处扎，或者用手暴力挤压，这种扎一圈的方式是不是更“精细”。还可以实现“局部调整”。这也是苹果这套方案的优势，精细、局部调整。此外，这套方案中，镜片，充液腔室和气囊都是分开的，理论上来说有后期维修的可能。

在可调透镜的支持下，配合其他的元件，比如环境光传感器、眼动追踪、深度传感器等，就可以实现上文中的四种功能。

更神奇的是，根据以往的专利描述，这个功能可以实现“眨眼切换”，也就是在你眨眼的瞬间完成调整，更加无感的为你带来舒适视觉体验。

不过需要注意的是，本文的内容，特别是涉及到可调透镜的部分，除了本次公布的两篇专利文章之外，还涉及到以往其他专利内容。苹果的专利往往是不同的工程团队申请多项，最终在一个产品中做成功能体现。根据外媒的说法，Vision Pro中就使用了5000多项专利。