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具有可调透镜的电子设备的制作方法

具有可调透镜的电子设备
1.本技术是基于申请日为2019年8月30日、申请号为2019108108801、发明名称为“具有可调透镜的电子设备”的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
2.本公开整体涉及电子设备，并且更具体地，涉及可穿戴电子设备系统。

背景技术：

3.有时，电子设备被配置为由用户穿戴。例如，为头戴式设备提供允许将设备穿戴在用户的头部上的头戴式结构。头戴式设备可包括具有透镜的光学系统。透镜允许设备中的显示器向用户呈现视觉内容。
4.头戴式设备通常包括具有固定形状和特性的透镜。如果不小心，可能很难调整这些类型的透镜来最佳地向头戴式设备的每个用户呈现内容。

技术实现要素：

5.头戴式设备可具有向用户显示内容的显示器。设备中的头戴式支撑结构将显示器支撑在用户的头部上。
6.头戴式设备可具有相应的左侧透镜和右侧透镜，以及显示器的相应左侧部分和右侧部分。左透镜可将图像从显示器的左侧部分引导至左眼框，而右透镜可将图像从显示器的右侧部分引导至右眼框。
7.头戴式设备中的透镜模块可包括由具有可调厚度的液体填充间隙分隔的第一透镜元件和第二透镜元件。泵或其它部件可控制有多少液体被迫使从贮液器进入液体填充间隙中。第一透镜元件和第二透镜元件可形成反射折射透镜，其厚度取决于液体填充间隙的可调厚度。
8.头戴式设备中的透镜模块可包括第一流体填充室和第二流体填充室以及第一柔性膜和第二柔性膜。头戴式设备中的控制电路可控制第一流体填充室中的第一流体量和第二流体填充室中的第二流体量，以调节第一柔性膜的曲率和第二柔性膜的曲率。第一柔性膜和第二柔性膜可具有不同的变化刚度分布。变化的刚度分布可为柔性膜具有变化的厚度，具有改变柔性膜的弹性模量的表面起伏(surface relief)，或由各向异性材料形成的结果。
9.头戴式设备中的透镜模块可包括具有周边的柔性透镜元件和围绕柔性透镜元件周边的多个致动器。头戴式设备中的控制电路可控制多个致动器，以动态地调节柔性透镜元件。每个致动器可在柔性透镜元件上远离柔性透镜元件的中心径向向外拉动，或者可使柔性透镜元件的周边弯曲或压缩。致动器可为压电致动器或音圈致动器。
10.在一些情况下，透镜模块可包括流体填充室、至少部分地限定流体填充室的半刚性透镜元件、以及被配置为选择性地使半刚性透镜元件弯曲的至少一个致动器。与弹性透镜元件相反，即使当透镜元件沿着垂直于第一轴的第二轴弯曲时，弹性透镜元件也沿着第
一轴保持柔性，当透镜元件沿着垂直于第一轴的第二轴弯曲时，半刚性透镜元件可沿着第一轴变得刚性。围绕半刚性透镜元件的周边均匀分布的六个致动器可用于控制半刚性透镜元件的曲率。半刚性透镜元件最初可以是平面的或非平面的。例如，半刚性透镜元件最初可具有球形凸面和球形凹面。可调球面透镜可结合到透镜模块中，以抵消来自半刚性透镜元件的寄生球面透镜光焦度。
附图说明
11.图1为根据一个实施方案的诸如头戴式显示设备的例示性电子设备的示意图。
12.图2为根据一个实施方案的例示性头戴式设备的顶视图。
13.图3为根据一个实施方案的具有反射折射透镜的例示性头戴式设备的横截面侧视图，该反射折射透镜接收来自显示部分的光。
14.图4a和图4b为根据一个实施方案的具有反射折射透镜的例示性头戴式设备的横截面侧视图，该反射折射透镜包括由具有可变厚度的流体填充间隙分隔的两个透镜元件。
15.图5a和图5b为根据一个实施方案的用于头戴式设备的例示性透镜模块的横截面侧视图，该透镜模块包括控制相应弹性体膜的形状的两个流体填充室。
16.图6为根据一个实施方案的用于头戴式设备的例示性透镜模块的横截面侧视图，该透镜模块包括由具有曲率的刚性颜校正透镜元件分隔的两个流体填充室。
17.图7a和图7b为根据一个实施方案的用于头戴式设备的例示性透镜模块的横截面侧视图，该透镜模块包括填充有不同类型流体的两个流体填充室。
18.图8为根据一个实施方案的用于头戴式设备的例示性透镜模块的横截面侧视图，该透镜模块包括具有面向眼箱的曲率的刚性透镜元件。
19.图9为根据一个实施方案的用于头戴式设备的例示性透镜模块的横截面侧视图，该透镜模块包括可变压力空气填充室。
20.图10a为根据一个实施方案的附接到被控制用于动态刚度调整的致动器的例示性弹性体膜的横截面侧视图。
21.图10b和图10c为根据一个实施方案的图10a的弹性体膜的顶视图，示出了致动器如何执行动态刚度调整。
22.图11a为根据一个实施方案的包括被控制用于边缘弯曲的致动器的例示性弹性体膜的顶视图。
23.图11b和图11c为根据一个实施方案的图11a的弹性体膜的横截面侧视图，示出了压电致动器可如何控制弹性体膜的形状。
24.图12a为根据一个实施方案的包括被控制用于边缘压缩的音圈致动器的例示性弹性体膜的顶视图。
25.图12b和图12c为根据一个实施方案的图12a的弹性体膜的横截面侧视图，示出了音圈致动器可如何控制弹性体膜的形状。
26.图13为根据一个实施方案的在弹性体膜和刚性透镜元件之间具有刚性结构的例示性透镜模块的横截面侧视图。
27.图14为根据一个实施方案的在两个弹性体膜之间具有刚性部分的例示性透镜模块的横截面侧视图。
28.图15为根据一个实施方案的具有可调半刚性透镜元件的例示性透镜模块的横截面侧视图。
29.图16为根据一个实施方案的可调半刚性透镜元件的顶视图，示出了致动器可如何围绕透镜元件的周边均匀分布。
30.图17为根据一个实施方案的具有可调非平面半刚性透镜元件和可调球面透镜的例示性透镜模块的横截面侧视图。
31.图18a为根据一个实施方案的处于未弯曲状态的图17的可调非平面半刚性透镜元件的透视图。
32.图18b为根据一个实施方案的处于弯曲状态的图17的可调非平面半刚性透镜元件的透视图。
具体实施方式
33.电子设备可包括用于向用户呈现内容的显示器和其它部件。电子设备可为可穿戴电子设备。可穿戴电子设备诸如头戴式设备可以具有允许将头戴式设备穿戴在用户的头部上的头戴式支撑结构。
34.头戴式设备可以包括由一个或多个显示面板(显示器)形成的用于向用户显示视觉内容的显示器。透镜系统可以用于允许用户聚焦在显示器上并查看视觉内容。透镜系统可以具有与用户的左眼对准的左透镜模块和与用户的右眼对准的右透镜模块。
35.头戴式设备中的透镜模块可包括可调节的透镜。例如，流体填充的可调节透镜可用于调节特定观察者的显示内容。
36.图1中示出了具有电子设备的例示性系统的示意图，电子设备具有透镜模块。如图1中所示，系统8可包括一个或多个电子设备，诸如电子设备10。系统8的电子设备可包括计算机、蜂窝电话、头戴式设备、手表设备和其它电子设备。在本文中有时将其中电子设备10为头戴式设备的配置作为示例来描述。
37.如图1中所示，电子设备，诸如电子设备10，可具有控制电路12。控制电路12可包括用于控制设备10的操作的存储和处理电路。电路12可以包括存储装置，诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如，被配置为形成固态驱动器的电可编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)等。控制电路12中的处理电路可以基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器、电源管理单元、音频芯片、图形处理单元、专用集成电路以及其它集成电路。软件代码可存储在电路12中的存储装置上，并且在电路12中的处理电路上运行，以实现设备10的控制操作(例如，数据采集操作、涉及处理三维面部图像数据的操作、涉及使用控制信号调节部件的操作等)。控制电路12可包括有线通信电路和无线通信电路。例如，控制电路12可包括射频收发器电路，诸如蜂窝电话收发器电路、无线局域网收发器电路、毫米波收发器电路和/或其它无线通信电路。
38.在操作期间，系统8中的设备的通信电路(例如，设备10的控制电路12的通信电路)可用于支持电子设备之间的通信。例如，一个电子设备可以将视频和/或音频数据传输到系统8中的另一个电子设备。系统8中的电子设备可使用有线通信电路和/或无线通信电路通过一个或多个通信网络(例如，互联网、局域网等)进行通信。通信电路可用于允许设备10从外部装置(例如，拴系计算机、诸如手持设备或膝上型计算机的便携式设备、诸如远程服务
器或其它远程计算装置的在线计算装置、或其它电子装置)接收数据和/或向外部装置提供数据。
39.设备10可包括输入-输出设备22。输入-输出设备22可用于允许用户向设备10提供用户输入。输入-输出设备22还可用于采集有关设备10的操作环境的信息。设备22中的输出部件可允许设备10向用户提供输出，并且可用于与外部电子装置通信。
40.如图1中所示，输入-输出设备22可以包括一个或多个显示器诸如显示器14。在一些配置中，设备10的显示器14包括分别与用户的左眼和右眼对准的左显示面板和右显示面板(有时称为显示器14的左部分和右部分和/或左显示器和右显示器)。在其它配置中，显示器14包括跨两只眼睛延伸的单个显示面板。
41.显示器14可以用于显示图像。设备10的用户可以查看显示在显示器14上的视觉内容。设备10中的显示器诸如显示器14可为有机发光二极管显示器或基于发光二极管阵列的其它显示器、液晶显示器、硅基液晶显示器、基于通过专用光学器件将光束直接或间接地投射在表面上的投影仪或显示器(例如，数字微镜器件)、电泳显示器、等离子体显示器、电润湿显示器或任何其它合适的显示器。
42.显示器14可呈现用于计算机生成现实的显示内容，诸如虚拟现实内容或混合现实内容。
43.物理环境是指人们在没有电子系统帮助的情况下能够感测和/或交互的物理世界。物理环境诸如物理公园包括物理物品，诸如物理树木、物理建筑物和物理人。人们能够诸如通过视觉、触觉、听觉、味觉和嗅觉来直接感测物理环境和/或与物理环境交互。
44.相反，计算机生成现实(cgr)环境是指人们经由电子系统感测和/或与之交互的完全或部分模拟的环境。在cgr中，跟踪人的物理运动的一个子集或其表示，并且作为响应，以符合至少一个物理定律的方式调节在cgr环境中模拟的一个或多个虚拟对象的一个或多个特征。例如，cgr系统可以检测人的头部转动，并且作为响应，以与此类视图和声音在物理环境中变化的方式类似的方式调节呈现给人的图形内容和声场。在一些情况下(例如，出于可达性原因)，对cgr环境中虚拟对象的特征的调节可以响应于物理运动的表示(例如，声音命令)来进行。
45.人可以利用其感官中的任一者来感测cgr对象和/或与cgr对象交互，包括视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉。例如，人可以感测音频对象和/或与音频对象交互，该音频对象创建3d或空间音频环境，所述3d或空间音频环境提供3d空间中点音频源的感知。又如，音频对象可以使能音频透明度，该音频透明度在有或者没有计算机生成的音频的情况下选择性地引入来自物理环境的环境声音。在某些cgr环境中，人可以感测和/或只与音频对象交互。cgr的示例包括虚拟现实和混合现实。
46.虚拟现实(vr)环境是指被设计成对于一个或多个感官完全基于计算机生成的感官输入的模拟环境。vr环境包括人可以感测和/或交互的多个虚拟对象。例如，树木、建筑物和代表人的化身的计算机生成的图像为虚拟对象的示例。人可以通过在计算机生成的环境内人的存在的模拟、和/或通过在计算机生成的环境内人的物理运动的一个子组的模拟来感测和/或与vr环境中的虚拟对象交互。
47.与被设计成完全基于计算机生成的感官输入的vr环境相比，混合现实(mr)环境是指被设计成除了包括计算机生成的感官输入(例如，虚拟对象)之外还引入来自物理环境的
感官输入或其表示的模拟环境。在虚拟连续体上，混合现实环境是完全物理环境作为一端和虚拟现实环境作为另一端之间的任何状况，但不包括这两端。
48.在一些mr环境中，计算机生成的感官输入可以对来自物理环境的感官输入的变化进行响应。另外，用于呈现mr环境的一些电子系统可以跟踪相对于物理环境的位置和/或取向，以使虚拟对象能够与真实对象(即，来自物理环境的物理物品或其表示)交互。例如，系统可以导致运动使得虚拟树木相对于物理地面看起来是静止的。混合现实的示例包括增强现实和增强虚拟。
49.增强现实(ar)环境是指其中一个或多个虚拟对象叠加在物理环境或其表示之上的模拟环境。例如，用于呈现ar环境的电子系统可具有透明或半透明显示器，人可以透过他直接查看物理环境。该系统可以被配置为在透明或半透明显示器上呈现虚拟对象，使得人利用该系统感知叠加在物理环境之上的虚拟对象。另选地，系统可以具有不透明显示器和一个或多个成像传感器，成像传感器捕获物理环境的图像或视频，这些图像或视频是物理环境的表示。系统将图像或视频与虚拟对象组合，并在不透明显示器上呈现组合物。人利用系统经由物理环境的图像或视频而间接地查看物理环境，并且感知叠加在物理环境之上的虚拟对象。如本文所用，在不透明显示器上显示的物理环境的视频被称为“透传视频”，意味着系统使用一个或多个图像传感器捕获物理环境的图像，并且在不透明显示器上呈现ar环境时使用那些图像。还另选地，系统可以具有投影系统，该投影系统将虚拟对象投射到物理环境中，例如作为全息图或者在物理表面上，使得人利用该系统感知叠加在物理环境之上的虚拟对象。
50.增强现实环境也是指其中物理环境的表示被计算机生成的感官信息进行转换的模拟环境。例如，在提供透传视频中，系统可以对一个或多个传感器图像进行转换以施加与成像传感器所捕获的视角不同的选择视角(例如，视点)。又如，物理环境的表示可以通过图形地修改(例如，放大)其部分而进行转换，使得修改后的部分可以是原始捕获图像的代表性的但不是真实的版本。再如，物理环境的表示可以通过以图形方式消除或模糊其部分而进行转换。
51.增强虚拟(av)环境是指其中虚拟或计算机生成的环境结合来自物理环境的一个或多个感官输入的模拟环境。感官输入可以是物理环境的一个或多个特征的表示。例如，av公园可以具有虚拟树木和虚拟建筑物，但人的脸部是从对物理人拍摄的图像逼真再现的。又如，虚拟对象可以采用一个或多个成像传感器所成像的物理物品的形状或颜。再如，虚拟对象可以采用符合太阳在物理环境中的位置的阴影。
52.有许多不同类型的电子系统使人能够感测和/或与各种cgr环境交互。示例包括头戴式系统、基于投影的系统、平视显示器(hud)、集成有显示能力的车辆挡风玻璃、集成有显示能力的窗户、被形成为被设计用于放置在人眼睛上的透镜的显示器(例如，类似于隐形眼镜)、耳机/听筒、扬声器阵列、输入系统(例如，具有或没有触觉反馈的可穿戴或手持控制器)、智能电话、平板电脑、和台式/膝上型计算机。头戴式系统可以具有一个或多个扬声器和集成的不透明显示器。另选地，头戴式系统可以被配置为接受外部不透明显示器(例如，智能电话)。头戴式系统可以结合用于捕获物理环境的图像或视频的一个或多个成像传感器、和/或用于捕获物理环境的音频的一个或多个麦克风。头戴式系统可以具有透明或半透明显示器，而不是不透明显示器。透明或半透明显示器可以具有媒介，代表图像的光通过所
述媒介被引导到人的眼睛。显示器可以利用数字光投影、oled、led、uled、硅基液晶、激光扫描光源或这些技术的任何组合。媒介可以是光学波导、全息图媒介、光学组合器、光学反射器、或他们的任何组合。在一个实施方案中，透明或半透明显示器可被配置为选择性地变得不透明。基于投影的系统可以采用将图形图像投影到人的视网膜上的视网膜投影技术。投影系统也可以被配置为将虚拟对象投影到物理环境中，例如作为全息图或在物理表面上。
53.在本文中将其中显示器14用于通过透镜向用户显示虚拟现实内容的配置作为示例来描述。
54.输入-输出电路22可包括传感器16。传感器16可以包括例如三维传感器(例如，三维图像传感器诸如结构光传感器，其发射光束并且使用二维数字图像传感器来从当光束照亮目标时产生的光斑采集用于三维图像的图像数据；双目三维图像传感器，其使用双目成像布置中的两个或更多个相机来采集三维图像；三维激光雷达(光检测和测距)传感器；三维射频传感器；或采集三维图像数据的其它传感器)、相机(例如，红外和/或可见数字图像传感器)、注视跟踪传感器(例如，基于图像传感器并且(如果需要)基于发射一个或多个光束的光源的注视跟踪系统，其中在用户的眼睛反射光束之后，使用图像传感器来跟踪该一个或多个光束)、触摸传感器、按钮、力传感器、传感器诸如基于开关的接触传感器、气体传感器、压力传感器、湿度传感器、磁传感器、音频传感器(麦克风)、环境光传感器、用于采集语音命令和其它音频输入的麦克风、被配置为采集关于运动、位置和/或取向的信息的传感器(例如，加速度计、陀螺仪、罗盘和/或包括所有这些传感器或这些传感器中的一者或两者的子集的惯性测量单元)、指纹传感器和其它生物识别传感器、光学位置传感器(光学编码器)和/或其它位置传感器诸如线性位置传感器和/或其它传感器。传感器16可以包括接近传感器(例如，电容式接近传感器、基于光的(光学)接近传感器、超声接近传感器和/或其它接近传感器)。接近传感器可以(例如)用于感测用户的鼻部与设备10中的透镜模块之间的相对位置。
55.可使用输入-输出设备22中的传感器和其它输入设备来采集用户输入和其它信息。如果需要，输入-输出设备22可包括其它设备24，诸如触觉输出设备(例如，振动部件)、发光二极管和其它光源、扬声器(诸如用于产生音频输出的听筒)以及其它电子部件。设备10可包括用于接收无线功率的电路、用于向其它设备无线传输功率的电路、蓄电池和其它储能设备(例如，电容器)、操纵杆、按钮和/或其它部件。
56.电子设备10可以具有壳体结构(例如，壳体壁、带等)，如图1的例示性支撑结构26所示。在电子设备10是头戴式设备(例如，一副眼镜、护目镜、头盔、帽子等)的构型中，支撑结构26可包括头戴式支撑结构(例如，头盔外壳、头带、眼镜腿、护目镜外壳结构和/或其它头戴式结构)。头戴式支撑结构可以被配置为在设备10的操作期间被穿戴在用户头部上，并且可以支撑显示器14、传感器16、其它部件24、其它输入-输出设备22和控制电路12。
57.图2是例示性配置中的电子设备10的顶视图，其中电子设备10是头戴式设备。如图2中所示，电子设备10可以包括支撑结构(参见，例如，图1的支撑结构26)，该支撑结构用于容纳设备10的部件并且将设备10安装在用户的头部上。这些支撑结构可以包括，例如，形成外壳壁的结构和用于主单元26-2的其它结构(例如，外部外壳壁、透镜模块结构等)和带，或其它辅助支撑结构，诸如有助于将主单元26-2保持在用户脸部上使得用户的眼睛位于眼箱60内的结构26-1。
58.显示器14可以包括左显示面板和右显示面板(例如，左像素阵列和右像素阵列，有时称为左显示器和右显示器或者左显示部分和右显示部分)，其分别安装在分别对应于用户的左眼(和左眼框60)和右眼(和右眼框60)的左显示模块和右显示模块70中。
59.每个显示模块70包括显示部分14和对应的透镜模块72(有时称为透镜堆叠72或透镜72)。透镜72可包括沿公共轴布置的一个或多个透镜元件。每个透镜元件可具有任何所需的形状，并且可由任何所需的材料形成(例如，具有任何所需的折射率)。各透镜元件可具有独特的形状和折射率，它们组合起来按照所需的方式对来自显示器14的光聚焦。透镜模块72的每个透镜元件可由任何所需的透明材料(例如，玻璃、诸如聚碳酸酯或丙烯酸树脂的聚合物材料、诸如蓝宝石的晶体等)形成。
60.可以任选地使用诸如相应的左定位器和右定位器58的定位电路相对于用户的眼睛以及相对于主单元26-2的外壳壁结构中的一些单独定位模块70。定位器58可以是步进电动机、压电致动器、电动机、线性电磁致动器和/或用于调节显示器14和透镜模块72的位置的其它电子部件。在设备10的操作期间，定位器58可以由控制电路12来控制。例如，定位器58可以用于调整模块70之间的间距(并且因此调整模块70的左透镜和右透镜之间的透镜到透镜间距)，以匹配用户的眼睛的瞳孔间距ipd。
61.在一些情况下，透镜模块72和显示器14之间的距离是可变的。例如，可调节透镜模块和显示器之间的距离以将特定用户的视力考虑在内。在图3中示出了具有透镜模块72的例示性头戴式设备，该透镜模块可相对于显示器移动。
62.如图3中所示，头戴式设备10(例如，头戴式设备内的显示模块70)可包括图像源，诸如像素阵列14。像素阵列14可包括发射图像光的像素p的二维阵列(例如，有机发光二极管像素、由半导体管芯形成的发光二极管像素、具有背光的液晶显示器像素、具有前光的硅上液晶像素等)。在图3中，示出了反射折射光学系统。偏振器(诸如线性偏振器82)可放置在像素阵列14的前面并且/或者可被层压到像素阵列14以提供偏振图像光。线性偏振器82可具有与图3的x轴对准的透光轴(作为示例)。四分之一波片84也可设置在显示器14上。四分之一波片可提供圆偏振图像光。四分之一波片84的快轴可相对于线性偏振器82的透光轴对准于45度处。四分之一波片84可安装在偏振器82前方(在偏振器82和透镜模块72之间)。如果需要，四分之一波片84可附接到偏振器82(和显示器14)。
63.透镜模块72可包括一个或多个透镜元件，诸如透镜元件88。透镜元件88被描绘为具有面向显示器14的凸面和面向眼箱60的凸面。该示例仅为例示性的，并且透镜元件88可具有任何所需的形状(例如，透镜元件88的每个表面可以是平面的、凸面的或凹面的)。透镜元件88可以是由玻璃、聚合物材料诸如聚碳酸酯或丙烯酸树脂、晶体诸如蓝宝石等形成的刚性透镜元件。
64.光学结构，诸如部分反射涂层、波片、反射偏振器、线性偏振器、防反射涂层和/或其它光学部件，可结合到头戴式设备10中。这些光学结构可允许来自显示器14的光线穿过和/或从透镜元件88中的表面反射，由此为透镜模块72提供所需的透镜光焦度。
65.可在透镜元件88(例如在透镜元件和显示器14之间)上形成部分反射镜(例如，金属镜涂层或其它镜涂层，诸如具有50％透射率和50％反射率的电介质多层涂层)，诸如部分反射镜86。四分之一波片90和反射偏振器92可形成在透镜元件88的相对表面上(例如，在透镜元件88和眼箱60之间)。光诸如光44可穿过反射折射透镜。图3中所示的反射折射透镜的
示例仅仅是例示性的。一般来讲，透镜72模块可在透镜模块内的任何所需位置处具有任何所需的光学结构(例如，部分反射涂层、波片、反射偏振器、线性偏振器、防反射涂层等)。附加的透镜元件可结合到透镜模块72中，并且每个透镜元件可具有任何期望的形状。
66.如图3中所示，头戴式设备10可包括定位器58，该定位器用于调节透镜模块72(例如，透镜元件88)和显示器14之间的距离94。定位器58可包括一个或多个步进电机、压电致动器、电机、线性电磁致动器和/或用于调节显示器14的位置的其它电子部件。定位器58可在设备10操作期间由控制电路12控制，以调节显示器14相对于透镜模块72的位置。
67.调节显示器14相对于透镜模块72的位置可用于将不同用户的视力考虑在内。一些用户可能患有近视(近视眼)，而其它用户可能患有远视(远视眼)。每个用户眼睛的视力可能不同。因此，可能需要独立地控制每个透镜模块的透镜光焦度以考虑用户的视力。在头戴式设备10中包括定位器58以移动显示器14相对于透镜模块72的位置可允许调节每个透镜模块的透镜光焦度。然而，定位器可能比期望的更贵，并且可能不期望地增加头戴式设备的额外重量。为了允许在不包括定位器的情况下调节透镜模块来物理地移动显示器的位置，可使用图4a和图4b中所示类型的布置。
68.在图4a中，示出了头戴式设备，其中流体填充的可调节间隙介于两个透镜元件之间，用于透镜模块调整。如图4a中所示，类似于图3，具有由线性偏振器82和四分之一波片84覆盖的像素p的显示器14可发射光。光可由透镜模块72接收，该透镜模块包括由流体填充的可调节间隙112(有时称为液体填充的可调节间隙112)分隔开的第一透镜元件和第二透镜元件102和104。流体填充的可调节间隙112的厚度114可通过间隙中的流体量来控制。调节流体填充的可调节间隙的厚度可调节透镜72的透镜光焦度。
69.如图4a中所示，流体109可存储在一个或多个流体贮存器106中。流体109可为具有预定折射率的液体、凝胶或气体(因此有时可称为液体109、凝胶109或气体109)。流体有时可被称为折射率匹配油、光学油、光学流体、折射率匹配材料、折射率匹配液体等。透镜元件102和104可具有相同的折射率或者可具有不同的折射率。填充透镜元件102和104之间的间隙112的流体109可具有与透镜元件102的折射率相同但与透镜元件104的折射率不同的折射率，可具有与透镜元件104的折射率相同但与透镜元件102的折射率不同的折射率，可具有与透镜元件102和透镜元件104的折射率相同的折射率，或者可具有与透镜元件102和透镜元件104的折射率不同的折射率。透镜元件102和104可为圆形的，可为椭圆形的，或可具有任何其它所需的形状。
70.一个或多个流体控制部件108(有时称为液体控制部件108)可包括在头戴式设备10中，以控制流体填充间隙112中的流体量(并因此控制间隙112的厚度)。流体填充间隙112有时可称为具有可变厚度的流体透镜元件或液体透镜元件。流体控制部件可为将流体从贮存器106泵送到流体填充间隙112中的泵。流体控制部件可包括其它所需的部件以迫使液体从流体贮存器进入间隙112中。例如，流体控制部件108可包括一个或多个步进电机、压电致动器、电机、线性电磁致动器和/或向流体贮存器中的流体施加力(例如，通过按压在流体贮存器中的流体上的膜)以将流体推入间隙的其它电子部件。
71.一个或多个偏压部件110可包括在头戴式设备中，以在方向116上向透镜元件102施加偏压力。可向透镜元件102施加足够的偏压力，以保持间隙112的期望厚度，同时允许调节间隙112的宽度。偏压部件110可包括弹簧、压电致动器、电机、线性电磁致动器和/或其它
电子部件。偏压部件110形成在透镜元件102和显示器14之间并在方向116上施加偏压力的图4a的示例仅仅是例示性的。如果需要，可在透镜模块的另一侧上(例如，在透镜元件104和眼箱60之间)形成一个或多个偏压部件，并且可在与方向116相反的方向上向透镜元件104施加偏压力。透镜元件102和104中的一个或多个(例如，不接收偏压力的透镜元件)可被固定(例如，以支撑结构26-2)。
72.在图4a中，流体填充间隙112具有相对的第一平坦表面和第二平坦表面。该示例仅为例示性的。如果需要，限定流体填充间隙112的表面可以是弯曲的(朝向眼箱60或朝向显示器14)。透镜元件102和104均可为由透明材料诸如玻璃，聚合物材料诸如聚碳酸酯或丙烯酸树脂、晶体诸如蓝宝石等形成的刚性透镜元件。透镜元件102和104可具有任何期望的形状(例如，双凸面、平凸面、正弯月面、负弯月面、平凹面、双凹面等等)。
73.在图4a中，透镜模块72已被描述为包括由流体填充间隙分隔开的第一透镜元件和第二透镜元件。然而，透镜模块72有时可改为被描述为具有可变厚度的单个分离透镜元件，该可变厚度由居间流体填充间隙的厚度控制。
74.图4b示出了处于流体贮存器106中的流体已被迫使进入流体填充间隙112的状态的图4a的头戴式设备。因此，在图4b中，流体填充间隙112的厚度114大于图4a中流体填充间隙的厚度。以此方式调节厚度可允许调节透镜模块72的透镜光焦度。流体填充间隙112的厚度可变化任何所需的量。换句话讲，流体填充间隙112的最小厚度和流体填充间隙112的最大厚度之间的差值可在0.3毫米和1.0毫米之间、0.4毫米和0.6毫米之间、大于0.2毫米、大于0.3毫米、大于0.4毫米、大于0.5毫米、大于0.8毫米、大于1.0毫米、大于2.0毫米、小于2.0毫米、小于1.0毫米、小于0.8毫米等。可调透镜模块的最小可实现透镜光焦度可以是-10屈光度(d)、-8d、-6d、-4d、小于-1d、小于-3d、小于-5d、小于-7d等。可调透镜模块的最大可实现透镜光焦度可以是10d、8d、6d、4d、大于1d、大于3d、大于5d、大于7d等。
75.透镜模块72的较小可调范围可允许透镜模块的更快调整。例如，如果透镜模块72可在-1d和1d之间调节，则透镜模块可以比透镜模块72可在-6d和6d之间调节更快地调整。如果透镜模块可以足够快地调整，则可实现多焦点体验(在两个不同透镜光焦度之间快速切换)。
76.图5a示出了可用于散光矫正的透镜模块。如图5a中所示，透镜模块72可包括在可调流体室130-1和130-2之间的刚性分隔件122(有时称为刚性透镜元件122)。第一弹性体膜126可形成在左流体室130-1上(例如，面向眼箱)，并且第二弹性体膜124可形成在右流体室130-2上(例如，面向显示器)。透镜模块支撑结构128也可有助于限定流体室。弹性体膜124和126可由任何所需材料形成，并且有时可称为柔性膜、弹性膜、弹性体透镜元件、柔性透镜元件、弹性透镜元件等。
77.流体室130-1由刚性分隔件122、透镜模块支撑结构128和弹性体膜126限定。流体室130-1具有形成于透镜模块支撑结构中的入口132-1。来自流体贮存器106的流体109可通过流体控制部件108通过入口132-1泵送或强制进入流体室。流体室130-2由刚性分隔件122、透镜模块支撑结构128和弹性体膜124限定。流体室130-2具有形成于透镜模块支撑结构中的入口132-2。来自流体贮存器106的流体109可通过流体控制部件108通过入口132-2泵送进入流体室。
78.刚性分隔件122可由玻璃或另一种所需的透明材料形成。弹性体膜126、室130-1中
的流体、分隔件122、室130-2中的流体和弹性体膜124(其均可称为相应的透镜元件)均可具有任何期望的折射率。换句话讲，每个透镜元件可具有与相邻透镜元件相同的折射率或与相邻元件不同的折射率。在一个示例中，弹性体膜126和室130-1中的流体可具有相同的折射率。弹性体膜124和室130-2中的流体可具有相同的折射率。每个流体填充室中的流体有时可被称为折射率匹配油、光学油、光学流体、折射率匹配材料、折射率匹配液体等。室130-1中的流体可为与室130-2中的流体相同类型的流体。另选地，可在室130-1和130-2中使用不同类型的流体。
79.室130-1和130-2中的流体的量可确定相应弹性体膜的形状。例如，膜124具有表面124-s，该表面的曲率取决于流体填充室130-2中的流体的量。膜126具有表面126-s，该表面的曲率取决于流体填充室130-1中的流体的量。每个室中的流体的量可被独立地控制(例如，通过相应的流体控制部件)以控制透镜模块72。
80.为了允许校正头戴式设备10的用户的散光，弹性体膜124和126在整个膜上具有变化的刚度。膜中的一个或两个可具有用于轴外光学校正的同心刚度变化。膜中的一个或两个可具有用于散光光学校正的线性刚度变化。通过改变整个膜上的刚度，弹性体膜将是非球面的(因为较硬的部分比较不硬的部分更少被流体填充室中的流体移位)。例如，弹性体膜126在x轴上可比在y轴上更硬。相比之下，弹性体膜124在y轴上可比在x轴上更硬。相反，情况可能正好相反(弹性体膜124在x轴上比在y轴上更硬，而弹性体膜126在y轴上比在x轴上更硬)。独立地控制这两种膜允许散光矫正。
81.两种弹性体膜的变化的刚度分布可以若干不同的方式实现。在一个示例中，膜刚度分布可用可变厚度来实现。换句话讲，膜可具有比第二部分更厚(因此更硬)的第一部分。作为具有可变厚度的替代或补充，弹性体膜还可具有减小刚度的凹陷部。换句话讲，弹性体膜可在整个膜上具有变化的弹性模量。例如，激光开槽可在弹性体膜的部分中形成凹槽，使得弹性体膜在那些部分中不那么硬。可在弹性体膜中形成任何类型的凹槽或凹陷部。这些特征有时可被称为表面起伏。可使用任何所需的技术来形成表面起伏(例如，激光开槽、纳米压印等)。作为具有可变厚度和/或表面起伏的替代或补充，弹性体膜还可由各向异性材料形成。各向异性材料可具有在不同方向上测量时变化的刚度。可使用任何所需的各向异性材料来形成弹性体膜(例如，纤维增强复合材料)。
82.图5b示出了可如何以不同的量填充流体填充室以控制表面124-s和126-s的形状。流体控制部件108可由控制电路12(参见图1)控制，以将选定量的流体泵送到每个流体填充室中。对于弹性体膜124和126的独立控制，每个室中可存在不同量的流体。在图5b中，已被泵入室130-1中的流体比泵入室130-2中的流体多(导致弹性体膜126的表面126-s比弹性体膜124的表面124-s具有更大的曲率)。流体控制部件可为将流体从贮存器106泵送到流体填充室130-1和130-2中的泵。流体控制部件108可包括一个或多个步进电机、压电致动器、电机、线性电磁致动器和/或向流体贮存器中的流体施加力(例如，通过按压在流体贮存器中的流体上的膜)以将流体推入间隙的其它电子部件。
83.在另选的实施方案中，室130-1和130-2中的流体的量可以是固定的。刚性分隔件122可在弹性体膜126和124之间移动，以控制弹性体膜的曲率。例如，当刚性分隔件移近弹性体膜126时，弹性体膜126将表现出更大的曲率，而弹性体膜124将表现出更小的曲率。相似地，当刚性分隔件移近弹性体膜124时，弹性体膜124将表现出更大的曲率，而弹性体膜
126将表现出更小的曲率。
84.在图5a和图5b中，刚性分隔件122被描绘为具有平坦表面。该示例仅为例示性的。图6示出了具有带有弯曲表面的刚性分隔件的例示性透镜模块的示例。如图6中所示，透镜模块72具有与图5a和图5b中的透镜模块相同的结构。然而，在图6中，刚性分隔件122具有弯曲表面。刚性分隔件具有第一相对表面和第二相对表面122-s1和122-s2。表面122-s1面向弹性体膜126并且部分地限定室130-1。表面122-s2面向弹性体膜124并且部分地限定室130-2。如图6中所示，表面122-s1和122-s2均可为凹面的。然而，该示例仅是例示性的。一般来讲，表面122-s1和122-s2中的每一个可为平面的、凹面的或凸面的。另外，刚性分隔件122可具有被选择用于消差校正的散(即，折射率随波长的变化)。这样，刚性分隔件122可用作消差透镜元件。透镜元件122可被描述为经过颜校正的。
85.代替在两个流体填充室(如图5a、图5b和图6中所示)之间具有刚性透镜元件，刚性透镜元件可面向如图7a中所示的眼箱。如图7a中所示，透镜模块72可包括在可调流体室130-1和130-2之间的弹性体膜126。刚性透镜元件122可形成在第一流体室130-1上(例如，面向眼箱)，并且第二弹性体膜124可形成在第二流体室130-2上(例如，面向显示器)。透镜模块支撑结构128也可有助于限定流体室。
86.流体室130-1由刚性透镜元件122、透镜模块支撑结构128和弹性体膜126限定。流体室130-1具有形成于透镜模块支撑结构中的入口132-1。来自流体贮存器106的流体109-1可通过流体控制部件108通过入口132-1泵送或强制进入流体室。流体室130-2由弹性体膜126、透镜模块支撑结构128和弹性体膜124限定。流体室130-2具有形成于透镜模块支撑结构中的入口132-2。来自流体贮存器106的流体109-2可通过流体控制部件108通过入口132-2泵送进入流体室。
87.刚性透镜元件122可由玻璃或另一种所需的透明材料形成。弹性体膜126、室130-1中的流体、分隔件122、室130-2中的流体和弹性体膜124(其均可称为相应的透镜元件)均可具有任何期望的折射率。换句话讲，每个透镜元件可具有与相邻透镜元件相同的折射率或与相邻元件不同的折射率。图7a中的流体109-1和109-2可以是具有不同折射率的不同类型的流体。
88.类似于图5a和图5b中所示，室130-1和130-2中的流体的量可确定相应弹性体膜的形状。例如，膜124具有曲率，该曲率取决于流体填充室130-2中的流体的量。膜126具有曲率，该曲率取决于流体填充室130-1中的流体的量。每个室中的流体的量可被独立地控制(例如，通过相应的流体控制部件)以控制透镜模块72。
89.为了允许校正头戴式设备10的用户的散光，弹性体膜124和126在整个膜上具有变化的刚度。膜中的一个或两个可具有用于轴外光学校正的同心刚度变化。膜中的一个或两个可具有用于散光光学校正的线性刚度变化。通过改变整个膜上的刚度，弹性体膜将是非球面的(因为较硬的部分比较不硬的部分更少被流体填充室中的流体移位)。例如，弹性体膜126在x轴上可比在y轴上更硬。相比之下，弹性体膜124在y轴上可比在x轴上更硬。相反，情况可能正好相反(弹性体膜124在x轴上比在y轴上更硬，而弹性体膜126在y轴上比在x轴上更硬)。独立地控制这两种膜允许散光矫正。如结合图5a和图5b所讨论的，弹性体膜124和126可具有变化的厚度分布，可具有用于变化弹性模量分布的表面特征，和/或可由各向异性材料形成以获得所需的刚度分布。
90.图7b示出了可如何以不同的量填充流体填充室130-1和130-2以控制弹性体膜124和126的形状。流体控制部件108可由控制电路12(参见图1)控制，以将选定量的流体泵送到每个流体填充室中。对于弹性体膜124和126的独立控制，每个室中可存在不同量的流体。在图7b中，更多的流体已被泵入室130-1中而不是泵入室130-2中。流体控制部件可为将流体从贮存器106泵送到流体填充室130-1和130-2中的泵。流体控制部件108可包括一个或多个步进电机、压电致动器、电机、线性电磁致动器和/或向流体贮存器中的流体施加力(例如，通过按压在流体贮存器中的流体上的膜)以将流体推入间隙的其它电子部件。
91.在图7a和图7b中，刚性透镜元件122被描绘为具有平坦表面。该示例仅为例示性的。图8示出了具有带有弯曲表面的刚性透镜元件的例示性透镜模块的示例。如图8中所示，透镜模块72具有与图7a和图7b中的透镜模块相同的结构。然而，在图8中，刚性透镜元件122具有弯曲表面。刚性透镜元件122具有第一相对表面和第二相对表面122-s1和122-s2。表面122-s1面向眼箱60，而表面122-s2面向弹性体膜126并且部分地限定室130-1。如图8中所示，表面122-s1可为凹面的，并且表面122-s2可为凸面的。然而，该示例仅是例示性的。一般来讲，表面122-s1和122-s2中的每一个可为平面的、凹面的或凸面的。
92.在图7a和图7b中，流体109-1和109-2被描述为不同类型的液体。然而，如果需要，室130-1可替代地填充空气，如图9中所示。泵诸如泵108可控制室130-1(有时称为可变压力空气填充室)中的空气压力，这可控制膜126的形状。一般来讲，本文所述的透镜模块中的任何流体填充室可任选地包括空气或另一种气体，而不是液体。
93.在前述示例中，弹性体膜已被描述为具有变化的刚度分布。换句话讲，弹性体膜具有在整个膜上变化但不随时间推移而变化的刚度分布。该示例仅为例示性的。如果需要，可在透镜模块72中提供弹性体膜，该弹性体膜具有可在头戴式设备的操作期间动态更新的刚度分布。
94.图10a是具有可调刚度分布的弹性体膜的横截面侧视图。如图所示，弹性体膜124可联接到一个或多个致动器142。图10b是示出致动器142可如何围绕弹性体膜124的周边的顶视图。每个致动器可附接到弹性体膜的相应部分。每个致动器可任选地远离弹性体膜124的物理中心144径向向外移动。
95.图10c示出了弹性体膜在被致动器拉伸时的顶视图。如图所示，第一致动器142-1可沿方向146-1拉动膜。在膜的与致动器142-1相对的一侧上的第二致动器142-2可沿与方向146-1相反的方向146-2拉动膜。以此方式拉动膜的致动器有效地沿两个致动器之间的轴拉伸弹性体膜。致动器可以不同的量拉伸膜。例如，第三致动器142-3可以比第一致动器拉动膜更小量的力沿方向146-3拉动膜。在膜的与致动器142-3相对的一侧上的第四致动器142-4可沿与方向146-3相反的方向146-4拉动膜。相似地，第五致动器142-5可以比第一致动器拉动膜更小量的力沿方向146-5拉动膜。在膜的与致动器142-5相对的一侧上的第六致动器142-6可沿与方向146-5相反的方向146-6拉动膜。使致动器以这种方式拉动膜导致如下刚度分布，其中第一区域124-1比第二区域124-2更硬。
96.图10c将每个致动器描绘为与弹性体膜相对侧上的致动器串联拉动膜。该示例仅为例示性的。每个致动器可被单独控制以产生任何期望的刚度分布。可将任何期望数量的致动器142附接到弹性体膜以拉伸弹性体膜(例如，大于5、大于10、大于15、大于20、大于50、小于75、小于30、小于20、小于10、介于8和25之间、介于15和25之间等等)。每个致动器可以
是压电致动器、线性电磁致动器和/或用于拉动弹性体膜的任何其它所需的电子部件。
97.在图10a至图10c中，弹性体膜124被描绘为具有用于动态调整膜的刚度分布的致动器142。换句话讲，图5a、图5b、图6、图7a、图7b、图8和图9所描绘的任何透镜模块中的弹性体膜124可任选地具有这种类型的可调膜。这意味着弹性体膜124的形状可任选地由致动器142和与膜相邻的流体填充室中的流体控制。图5a、图5b、图6、图7a、图7b、图8和图9的任一者中的弹性体膜126可任选地具有这种类型的可调膜。
98.使用选择性地拉伸膜的致动器动态调整透镜模块中的膜的形状的示例仅仅是例示性的。如果需要，可包括选择性使弹性体膜的边缘弯曲或压缩以动态地调节弹性体膜的形状的致动器。
99.图11a是弹性体膜的顶视图，其中致动器148围绕弹性体膜的圆周。每个致动器可以是压电致动器(例如，由不锈钢基板任一侧上的压电陶瓷形成)。致动器可围绕弹性体膜形成环。可使用任何期望数量的致动器来围绕弹性体膜(例如，三个、四个、多于四个、多于六个、多于八个、多于十个、多于十五个、多于二十个、多于五十个、少于五十个、少于三十个、少于十五个、少于十个、少于六个、在六个和十五个之间等)。
100.图11b为可由压电致动器控制的弹性体膜的横截面侧视图。如图11b中所示，压电致动器148包括在不锈钢基板152(有时称为基板152)的相对侧上的第一压电陶瓷层和第二压电陶瓷层150-1和150-2。通过在基板的两侧上包括压电陶瓷，压电致动器可远离弹性体膜(如图11b中所示)或朝向弹性体膜弯曲(如图11c中所示)。因为图11b和图11c中的压电致动器148具有两个有源层，所以它有时可被称为压电双晶片。该示例仅仅是例示性的，并且如果需要，可使用压电单晶片(仅在一个方向上弯曲)来调整弹性体膜124的形状。
101.图11b和图11c中的压电双晶片148是基于不锈钢的双晶片(活性层形成在不锈钢基板的任一侧上)。然而，该示例仅是例示性的。如果需要，压电双晶片可相反地为基于粘合剂的双晶片。有源层可形成在粘合剂层的任一侧上(例如，图11b和图11c中的基板152可以是粘合剂层而不是不锈钢层)。在又一替代方案中，压电双晶片可以是烧结的双晶片(具有附接在一起的有源层，而没有居间的粘合剂层)。
102.如图11b和图11c中所示，每个压电致动器148可弯曲到所需位置以控制弹性体膜124的形状。压电致动器可控制弹性体膜的曲率并且可任选地改变弹性体膜的光学中心(例如，仅按压膜的一半可将膜的光学中心从膜的物理中心移开)。如图11b和图11c中所示，由致动器148控制的弹性体膜可与流体填充室(例如，由结构128和刚性透镜元件122限定的室中的流体109)相邻，这也有助于弹性体膜的成形。图5a、图5b、图6、图7a、图7b、图8和图9所描绘的任何透镜模块中的弹性体膜124可任选地具有致动器，该致动器使膜的边缘弯曲以进行膜调整。图5a、图5b、图6、图7a、图7b、图8和图9的任一者中的弹性体膜126可任选地具有这种类型的可调膜。
103.在图11a至图11c中，附接到弹性膜边缘的压电致动器被弯曲以帮助调整弹性体膜的形状。然而，其它类型的致动器可用于弹性体膜的边缘压缩以调整弹性体膜的形状。
104.图12a是弹性体膜的顶视图，其中致动器156围绕弹性体膜的圆周。每个致动器可任选地为由音圈结构(有时称为音圈片)形成的音圈致动器，该音圈结构通过不同量的力背的拉在一起。致动器可围绕弹性体膜形成环。可使用任何期望数量的致动器来围绕弹性体膜(例如，三个、四个、多于四个、多于六个、多于八个、多于十个、多于十五个、多于二十个、
多于五十个、少于五十个、少于三十个、少于十五个、少于十个、少于六个、在六个和十五个之间等)。
105.图12b是透镜模块的横截面侧视图，该透镜模块包括使用音圈致动器通过边缘压缩控制的弹性体膜。如图12b中所示，透镜模块具有弹性体膜124，该弹性体膜与刚性透镜元件122和结构128结合，限定了用于流体109的室(类似于例如结合图5a所讨论的)。每个音圈致动器156可包括位于弹性体膜的第一侧上的第一音圈结构(例如，音圈片)158和位于刚性透镜元件122的第二侧上的第二音圈结构(例如，音圈片)160。音圈结构之一可包括线圈绕组。将音圈结构158和160彼此吸引的磁场可与施加到线圈绕组的电流成比例。因此，可控制音圈结构(例如，通过控制电路12)以选择性地压缩弹性体膜的边缘以使弹性体膜成形。
106.如图12c中所示，弹性体膜的一侧上的音圈致动器可比弹性体膜的相对侧上的音圈致动器压缩得更多。这可使弹性体膜124的光学中心(162)相对于弹性体膜的物理中心(144)移动。弹性体膜的光学中心可被控制为对应于用户的凝视方向。控制电路12可从头戴式设备中的凝视检测传感器和/或其它传感器(例如传感器16)获得凝视检测信息，并且可基于传感器信息控制弹性体膜124的光学中心。
107.可基于来自头戴式设备中的传感器的传感器信息(例如，基于来自凝视检测传感器的凝视检测信息)来调整本文中的任何可调膜。
108.图5a、图5b、图6、图7a、图7b、图8和图9所描绘的任何透镜模块中的弹性体膜124可任选地具有音圈致动器，该音圈致动器压缩膜的边缘以进行膜调整。图5a、图5b、图6、图7a、图7b、图8和图9的任一者中的弹性体膜126可任选地具有这种类型的可调膜。
109.如果需要，具有用于边缘压缩的音圈致动器的图12a至图12c中所示类型的透镜模块可在弹性体膜的物理中心具有刚性结构，以帮助保持弹性体膜的期望形状。图13示出了透镜模块的实施方案，其中在弹性体膜124和刚性透镜元件122之间形成流体(例如，在透镜元件之间以及在贮存器106中形成流体109)。透镜模块的边缘上的音圈致动器156可任选地朝刚性透镜元件压缩弹性体膜。然而，具有球形上表面的刚性结构166可在弹性体膜的中心和刚性透镜元件122之间保持一定的间隙。
110.图14示出了与图13相似的布置。在图14中，在弹性体膜124和126之间形成流体(例如，在透镜元件之间以及在贮存器106中形成流体109)。透镜模块的边缘上的音圈致动器156可任选地将弹性体膜朝彼此压缩。然而，刚性结构168(例如，位于透镜模块的物理中心处)可在两个弹性体膜的中心之间保持最小厚度的间隙。弹性体膜124和126以及刚性结构168中的一个或多个可一体形成，或者部件可单独形成。
111.在图13和图14中，流体贮存器106被描绘成在具有流体109的流体填充室的周边。应当理解，流体填充室可由围绕透镜元件的周边延伸的柔性密封件限定。当透镜元件124弯曲时，一些流体可从透镜元件122和124之间的体积中移位。移位流体可在形成密封件的柔性材料上向外按压(但是可保持被柔性材料容纳)。换句话讲，图13和图14中所示的流体贮存器可由推动柔性层的移位流体形成。这种类型的布置减少了弯曲透镜元件所需的力的量，并且保持了存在于透镜模块中的恒定流体体积。
112.在前述实施方案的一些中，弹性体膜124被描述为圆形的。该示例仅为例示性的。弹性体膜124(以及本文所述的任何其它透镜元件)可为圆形的，可为椭圆形的，或可具有任何其它期望的形状。
113.在前述若干个实施方案中，描述了包括弹性体膜的可调透镜。每个弹性体膜可由天然或合成聚合物形成，其具有低杨氏模量以获得高柔韧性。例如，弹性体膜可由杨氏模量小于1gpa、小于0.5gpa、小于0.1gpa等的材料形成。
114.另选地，在一些实施方案中，可调透镜可包括可调节元件(有时称为可调节透镜元件或可调透镜元件)，其由半刚性材料代替(或补充)弹性体材料形成。当半刚性透镜元件沿着与第一轴正交的第二轴弯曲时，半刚性透镜元件的性质可导致半刚性透镜元件沿着第一轴变得刚性。
115.图15是包括半刚性透镜元件202的透镜模块72的横截面侧视图。半刚性透镜元件202可与透镜模块支撑结构128和刚性透镜元件122结合，限定填充有流体109的室。
116.半刚性透镜元件202可由半刚性材料形成，该半刚性材料是刚性且坚固的，但不是非柔性的。半刚性透镜元件202可例如由聚合物或玻璃的薄层形成。透镜元件202可由杨氏模量大于1gpa、大于2gpa、大于3gpa、大于10gpa、大于25gpa等的材料形成。透镜元件202可由聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、丙烯酸树脂、玻璃或任何其它期望的材料形成。当透镜元件沿着垂直于第一轴的第二轴弯曲时，透镜元件202的性质可导致透镜元件沿着第一轴变得刚性。这与弹性体透镜元件相反，该弹性体透镜元件即使在透镜元件沿着垂直于第一轴的第二轴弯曲时也沿着第一轴保持柔性。半刚性透镜元件202的性质可允许半刚性透镜元件形成具有可调透镜光焦度和可调轴的柱面透镜。
117.如前所述，流体109可填充由半刚性透镜元件202、透镜模块支撑结构128和透镜元件122限定的室。透镜元件122可为刚性透镜元件(例如，由玻璃形成的透镜元件)。透镜模块支撑结构128可有助于限定容纳流体109的室。透镜模块支撑结构可由刚性或柔性(弹性体)材料形成。如果需要，可包括附加的流体贮存器和流体控制部件(例如，泵)以控制室中的流体的量。
118.流体109可为具有预定折射率的液体、凝胶或气体(因此有时可称为液体109、凝胶109或气体109)。流体有时可被称为折射率匹配油、光学油、光学流体、折射率匹配材料、折射率匹配液体等。透镜元件122和202可具有相同的折射率或者可具有不同的折射率。填充透镜元件122和202之间的室的流体109可具有与透镜元件122的折射率相同但与透镜元件202的折射率不同的折射率，可具有与透镜元件202的折射率相同但与透镜元件122的折射率不同的折射率，可具有与透镜元件122和透镜元件202的折射率相同的折射率，或者可具有与透镜元件122和透镜元件202的折射率不同的折射率。透镜元件122和202可为圆形的，可为椭圆形的，或可具有任何其它所需的形状。
119.致动器206可包括在透镜模块72中以操纵透镜元件诸如半刚性透镜元件202的位置。致动器可被配置为推动或拉动半刚性透镜元件的一部分以改变半刚性透镜元件的形状。可包括任何期望数量的致动器，以操纵半刚性透镜元件(例如，两个致动器、三个致动器、四个致动器、六个致动器、多于两个致动器、多于四个致动器、多于六个致动器、多于十个致动器、少于十个致动器等)。每个致动器可以是压电致动器、线性电磁致动器、音圈致动器和/或任何其它期望的电子部件。电子设备中的控制电路可控制致动器，以控制半刚性透镜元件的曲率。
120.透镜模块72可任选地包括负载分散环208。负载分散环208可围绕半刚性透镜元件202的周边延伸。负载分散环可将施加到半刚性透镜元件的力围绕半刚性透镜元件的周边
分散(而不是将力集中在致动器的位置处)。负载分散环208可由任何期望的材料形成。例如，负载分散环208可由聚合物材料诸如聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)或丙烯酸树脂形成，或者负载分散环可由玻璃形成。因为负载分散环在透镜模块的周边形成，所以负载分散环可任选地由不透明材料诸如金属形成。
121.半刚性透镜元件202的厚度204可被选择为足够薄以允许半刚性透镜元件在被致动器206操纵时挠曲。如果透镜元件太厚，半刚性透镜元件202可能无法以期望的方式弯曲。因此，厚度204可小于1.0毫米、小于0.5毫米、小于0.2毫米、小于0.1毫米、小于0.05毫米、小于0.01毫米、在0.01毫米和0.5毫米之间等。
122.致动器206可用于调节半刚性透镜元件202的位置，以赋予可变强度和取向的柱面透镜光焦度。图16为透镜模块72的顶视图，示出了致动器206如何围绕半刚性透镜元件202的周边分布。如图16中所示，总共六个致动器(致动器206-1、致动器206-2、致动器206-3、致动器206-4、致动器206-5和致动器206-6)围绕半刚性透镜元件的周边分布。六个致动器中的每一个可被配置为向下或向上拉动半刚性透镜元件(即，以沿z轴在正z方向或负z方向上偏压半刚性透镜元件)。
123.包括用于操纵半刚性透镜元件的总共六个致动器可为透镜元件202选择任何期望的柱面透镜轴。在此，术语柱面透镜轴将用于指柱面透镜沿其没有光焦度的轴。应当理解，柱面透镜具有与柱面透镜轴垂直的附加轴，柱面透镜沿着该附加轴具有最大光焦度。图16中所示的致动器围绕半刚性透镜元件202的周边的位置使得能够为半刚性透镜元件选择任何柱面透镜轴。
124.例如，考虑其中致动器206-1、206-2、206-4和206-5用于沿负z方向偏压半刚性透镜元件的情况。同时，致动器206-3和206-6可沿正z方向偏压半刚性透镜元件。换句话讲，被致动器206-3和206-6偏压的半刚性透镜元件202的部分将比被致动器206-1、206-2、206-4和206-5偏压的半刚性透镜元件202的部分更高(例如，沿正z方向更高)。该偏压方案的所得柱面透镜轴212平行于x轴。
125.在另一种情况下，致动器206-1、206-2、206-4和206-5用于沿正的z方向偏压半刚性透镜元件。同时，致动器206-3和206-6可沿负z方向偏压半刚性透镜元件。换句话讲，被致动器206-3和206-6偏压的半刚性透镜元件202的部分将比被致动器206-1、206-2、206-4和206-5偏压的半刚性透镜元件202的部分更低。该偏压方案的所得柱面透镜轴210平行于y轴。
126.用不同程度的致动器子集在正或负z方向偏压半刚性透镜元件可用于修改半刚性透镜元件以具有期望的柱面透镜轴。致动器被偏压的程度可控制由半刚性透镜元件所赋予的最大光焦度。
127.应当理解，致动器将半刚性透镜元件偏压在正z方向和负z方向上的示例仅为例示性的。如果需要，每个致动器可仅能够在一个方向上偏压半刚性透镜元件，并且可在不偏压半刚性透镜元件时保持半刚性透镜元件固定。致动器还可在除平行于z轴的方向之外的方向上偏压半刚性透镜元件。例如，致动器可朝向或远离半刚性透镜元件的中心推动或拉动半刚性透镜元件(例如，类似于结合图10b和图10c所讨论的)。
128.在图15的示例中，半刚性透镜元件202在其未偏压状态下可以是平面的。换句话讲，在没有来自致动器的任何外部影响的情况下，半刚性透镜元件202可以是平面的(例如，
平行于刚性透镜元件122)。然而，该示例仅为例示性的。在其它实施方案中，半刚性透镜元件可具有初始非平面形状(例如，球面透镜形状或球形圆顶形状)。另外，在图15中所示的透镜模块中，刚性透镜元件122可介于对应的眼箱和半刚性透镜元件202之间。换句话讲，在图15中，刚性透镜元件122面向用户。然而，半刚性透镜元件可改为面向用户(其中半刚性透镜元件介于眼箱和刚性透镜元件之间)。
129.图17是包括非平面半刚性透镜元件的透镜模块的横截面侧视图。在图17中，半刚性透镜元件202面向用户(例如，半刚性透镜元件202介于眼箱60和刚性透镜元件122之间)。致动器206可用于操纵半刚性透镜元件202的形状(如已经结合图15和图16讨论)。透镜元件122和202可统称为透镜242。
130.图17中的半刚性透镜元件202可最初具有球形表面。半刚性透镜元件可以是具有球形弯曲凸面222和球形弯曲凹面224的弯月形透镜元件。刚性透镜元件122也可以是具有球形弯曲凸面226和球形弯曲凹面228的弯月形透镜元件。在没有由致动器206施加的外部偏压力的情况下，透镜元件202和122可为平行的。
131.致动器206可用于操纵半刚性透镜元件202的形状。类似于图16中所示，六个致动器可围绕非平面半刚性透镜元件的周边均匀分布。该示例仅是例示性的，并且如果需要可使用不同数量的致动器(例如，两个致动器、三个致动器、四个致动器、多于两个致动器、多于四个致动器、多于六个致动器、多于十个致动器、少于十个致动器等)。
132.当透镜元件沿着垂直于第一轴的第二轴弯曲时，透镜元件202的性质可导致透镜元件沿着第一轴变得刚性。由于透镜元件202的表面的初始球形形状，透镜元件在弯曲时可具有双锥形表面。双锥形表面可沿着两个正交轴具有不同的曲率。
133.当沿着给定轴弯曲时，半刚性透镜元件引入两个正交的柱面透镜光焦度(同时透镜中的刚性透镜元件保持在固定位置)。正交的柱面透镜光焦度可具有相同的量值或可具有不同的量值。在一个示例中，半刚性透镜元件可被弯曲，并且可具有在90
°
时+0.25屈光度和在0
°
时-0.25屈光度的所得柱面透镜光焦度。根据正交柱面变换，0
°
柱面透镜光焦度的x屈光度等于球面透镜光焦度的x屈光度-90
°
柱面透镜光焦度的x屈光度(例如，+0.25d cyl 0
°
＝+0.25d sphere+-0.25d cyl 90
°
)。考虑到该规则，弯曲的半刚性透镜元件的等效总光焦度是0.25屈光度的球面透镜光焦度和-0.5屈光度的0
°
柱面透镜光焦度。
134.当半刚性透镜元件202弯曲时，附加透镜元件可包括在透镜模块中，以抵消由透镜242产生的寄生球面透镜光焦度。图17示出了可如何将球形透镜元件232结合到透镜模块72中。在上述示例中，球面透镜可用于提供-0.25屈光度的球面透镜光焦度。因此，透镜模块最终将具有-0.5屈光度的0
°
柱面透镜光焦度。
135.球面透镜元件232可被动态地调节以抵消与透镜242的给定状态相关联的寄生球面透镜光焦度。球面透镜232可为任何期望类型的可调球面透镜元件。
136.图18a和图18b示出了非平面半刚性透镜元件可如何弯曲以具有沿两个正交轴具有不同曲率的双锥形表面。图18a示出了处于初始状态的非平面半刚性透镜元件202。换句话讲，图18a示出了在致动器用于弯曲透镜元件之前的半刚性透镜元件。如图所示，透镜元件最初具有为球形凸面的上表面222和为球形凹面的下表面224。在图18a中，透镜元件沿y轴具有第一子午线252(有时称为部分252或轮廓252)，沿x轴具有第二子午线254(有时称为子午线254)。在图18a中，子午线252的曲率半径可与子午线254的曲率半径相同。换句话讲，
沿着在透镜元件中心相交的正交轴的曲率是相同的。
137.在图18b中，非平面半刚性透镜元件以弯曲状态示出。例如，致动器206已被用于沿y轴弯曲半刚性透镜元件。在该状态下，透镜元件的上表面和下表面222和224可为双锥形表面。子午线252的曲率半径可不同于子午线254的曲率半径。在如图18b中所示的弯曲形状中(当与刚性球面透镜元件结合使用时)，可产生两个柱面透镜光焦度(例如，具有不同的量值)。结合图17的球面透镜，可产生沿着任何期望的柱面透镜轴的单个柱面透镜光焦度。致动器206可选择性地使非平面半刚性透镜元件弯曲以确定柱面透镜轴。
138.在图17的实施方案中，可调半刚性非平面透镜元件介于眼箱60和刚性透镜元件122之间。刚性透镜元件122介于可调半刚性非平面透镜元件和可调球面透镜232之间。该示例仅为例示性的。一般来讲，透镜模块72可包括可调平面半刚性透镜元件、可调非平面半刚性透镜元件、刚性平面透镜元件、刚性非平面透镜元件、可调弹性体透镜元件等的任何所需组合。
139.在一个例示性布置中，透镜可包括介于眼箱60与另一可调半刚性非平面透镜元件之间的可调半刚性非平面透镜元件。流体诸如流体109可填充两个可调半刚性非平面透镜元件之间的腔。在另一个实施方案中，图17中的刚性透镜元件122可由可调平面半刚性透镜元件代替。
140.如果需要，在一些布置中，图15至图18中所示的半刚性透镜元件可与前述可变刚度概念(例如，图5至图7中所示)结合使用。如结合图5至图7所讨论的，透镜元件可在透镜元件上具有变化的刚度，以有助于散光校正。如图15至图18中所示的半刚性透镜元件可具有用于轴外光学校正的同心刚度变化或者用于散光光学校正的线性刚度变化。通过提供具有可变厚度的半刚性透镜元件，通过提供选择性地降低刚度的凹陷部，通过由各向异性材料形成半刚性透镜元件等，可实现半刚性透镜元件的变化的刚度分布。在又一种可能的布置中，半刚性透镜元件可包括在透镜模块中，该透镜模块还包括具有变化的刚度分布的弹性体透镜元件(例如，图5至图7中所示类型的透镜元件)。
141.最终，结合到透镜模块中的透镜元件的数量、取向和堆叠可取决于特定电子设备的设计要求。然而，使用图15至图18中所示类型的透镜元件可为电子设备的用户提供改进的视野，并且与使用其它类型的透镜相比，可能需要较小的良视距。使用可调非平面半刚性透镜元件(如图17以及图18a和图18b中所示)可具有改善的光学性能，这是因为透镜表面到眼箱的距离更均匀。
142.如上所述，本技术的一个方面在于采集和使用信息，诸如来自输入-输出设备的信息。本公开构想，在一些情况下，可采集包括唯一地识别或可用于联系或定位特定人员的个人信息的数据。此类个人信息数据可包括人口统计数据、基于位置的数据、电话号码、地址、twitter id、家庭地址、与用户的健康或健身等级相关的数据或记录(例如，生命信号测量、药物信息、锻炼信息)、出生日期、用户名、口令、生物识别信息、或任何其它识别信息或个人信息。
143.本公开认识到在本公开技术中使用此类个人信息可用于使用户受益。例如，该个人信息数据可用于递送用户较感兴趣的目标内容。因此，使用此类个人信息数据使得用户能够对所递送的内容进行有计划的控制。此外，本公开还预期个人信息数据有益于用户的其它用途。例如，健康和健身数据可用于向用户的总体健康状况提供见解，或者可用作使用
技术来追求健康目标的个人的积极反馈。
144.本公开设想负责收集，分析，公开，传输，存储或其它使用此类个人信息数据的实体将遵守既定的隐私政策和/或隐私实践。具体地，此类实体应当实行并坚持使用被公认为满足或超出对维护个人信息数据的隐私性和安全性的行业或政府要求的隐私政策和实践。此类政策应该能被用户方便地访问，并应随着数据的采集和/或使用变化而被更新。来自用户的个人信息应当被收集用于实体的合法且合理的用途，并且不在这些合法使用之外共享或出售。此外，在收到用户知情同意后，应进行此类采集/共享。此外，此类实体应考虑采取任何必要步骤，保卫和保障对此类个人信息数据的访问，并确保其它有权访问个人信息数据的人遵守其隐私政策和流程。另外，这种实体可使其本身经受第三方评估以证明其遵守广泛接受的隐私政策和实践。此外，应当调整政策和实践，以便采集和/或访问的特定类型的个人信息数据，并适用于包括管辖范围的具体考虑的适用法律和标准。例如，在美国，某些健康数据的收集或访问可能受诸如健康保险流通与责任法案(hipaa)的联邦和/或州法律的约束，而其它国家的健康数据可能受其它法规和政策的约束，并且应相应地加以处理。因此，在每个国家应为不同的个人数据类型保持不同的隐私实践。
145.不管前述情况如何，本公开还预期用户选择性地阻止使用或访问个人信息数据的实施方案。即本公开预期可提供硬件元件和/或软件元件，以防止或阻止对此类个人信息数据的访问。例如，本技术可被配置为允许用户在注册服务期间或其后随时选择参与采集个人信息数据的“选择加入”或“选择退出”。又如，用户可选择不提供特定类型的用户数据。再如，用户可以选择限制保持用户特定数据的时间长度。除了提供“选择加入”和“选择退出”选项外，本公开设想提供与访问或使用个人信息相关的通知。例如，可在下载应用(“app”)时向用户通知其个人信息数据将被访问，然后就在个人信息数据被应用访问之前再次提醒用户。
146.此外，本公开的目的是应该管理和处理个人信息数据以最小化无意或未经授权访问或使用的风险。一旦不再需要数据，通过限制数据采集和删除数据可最小化风险。此外，并且当适用时，包括在某些健康相关应用中，数据去标识可用于保护用户的隐私。在适当的情况下，可以通过移除特定标识符(例如，出生日期等)、控制存储的数据的量或特征(例如，在城市级而非地址级收集位置数据)、控制数据的存储方式(例如，在用户之间聚合数据)和/或其它方法来促进去标识。
147.因此，虽然本公开广泛地覆盖了使用可包括个人信息数据的信息来实现一个或多个各种所公开的实施方案，但本公开还预期各种实施方案也可在无需访问个人信息数据的情况下被实现。即，本公开技术的各种实施方案不会由于缺少此类个人信息数据的全部或一部分而无法正常进行。
148.根据一个实施方案，提供了一种系统，该系统包括头戴式支撑结构、发射光的显示器、由头戴式支撑结构支撑的透镜模块，该透镜模块接收来自显示器的光，该透镜模块包括第一流体填充室和第二流体填充室以及第一柔性膜和第二柔性膜，以及被配置为控制透镜模块以调节第一柔性膜的曲率和第二柔性膜的曲率的控制电路。
149.根据另一个实施方案，该控制电路被配置为控制第一流体填充室中的第一流体量和第二流体填充室中的第二流体量，以调节第一柔性膜的曲率和第二柔性膜的曲率。
150.根据另一个实施方案，第一柔性膜具有第一变化刚度分布，第二柔性膜具有不同
于第一变化刚度分布的第二变化刚度分布。
151.根据另一个实施方案，第一柔性膜具有变化的厚度。
152.根据另一个实施方案，第一柔性膜具有改变第一柔性膜的弹性模量的表面起伏。
153.根据另一个实施方案，第一柔性膜由各向异性材料形成。
154.根据另一个实施方案，该透镜模块包括在第一流体填充室和第二流体填充室之间的刚性分隔件，第一流体填充室至少部分地由刚性分隔件和第一柔性膜限定，并且第二流体填充室至少部分地由刚性分隔件和第二柔性膜限定。
155.根据另一个实施方案，该透镜模块包括刚性透镜元件，第一柔性膜介于第一流体填充室和第二流体填充室之间，第一流体填充室至少部分地由刚性透镜元件和第一柔性膜限定，并且第二流体填充室至少部分地由第一柔性膜和第二柔性膜限定。
156.根据另一个实施方案，该透镜模块包括围绕第一柔性膜的周边的致动器，该控制电路被配置为控制致动器，以动态地调节第一柔性膜的形状。
157.根据一个实施方案，提供了一种系统，该系统包括头戴式支撑结构、发射光的显示器、由头戴式支撑结构支撑的透镜模块，该透镜模块接收来自显示器的光，该透镜模块包括具有周边的柔性透镜元件和围绕该柔性透镜元件的周边的多个致动器，以及被配置为控制所述多个致动器，以动态地调节柔性透镜元件的控制电路。
158.根据另一个实施方案，每个致动器被配置为在柔性透镜元件上远离柔性透镜元件的中心径向向外拉动。
159.根据另一个实施方案，该系统包括被配置为获得凝视信息的凝视检测传感器，该控制电路被配置为基于凝视信息控制致动器。
160.根据一个实施方案，提供了一种系统，该系统包括头戴式支撑结构、发射光的显示器和由头戴式支撑结构支撑的透镜模块，该透镜模块接收来自显示器的光，该透镜模块包括第一柔性膜和第二柔性膜，第一柔性膜具有第一变化刚度分布，第二柔性膜具有不同于第一变化刚度分布的第二变化刚度分布。
161.根据一个实施方案，提供了一种系统，该系统包括头戴式支撑结构、发射光的显示器和由头戴式支撑结构支撑的透镜模块，该透镜模块接收来自显示器的光，该透镜模块包括流体填充室、至少部分地限定流体填充室的半刚性透镜元件、以及被配置为选择性地使半刚性透镜元件弯曲的至少一个致动器。
162.根据另一个实施方案，该透镜模块包括至少部分地限定流体填充室的刚性透镜元件，填充流体填充室的流体介于半刚性透镜元件和刚性透镜元件之间，并且该透镜模块包括至少部分地限定流体填充室的透镜模块支撑结构。
163.根据另一个实施方案，该透镜模块包括至少部分地限定流体填充室的刚性透镜元件，刚性透镜元件和半刚性透镜元件在第一状态下平行，在第一状态下，该半刚性透镜元件没有被所述至少一个致动器弯曲，并且刚性透镜元件和半刚性透镜元件在第二状态下不平行，并且所述至少一个致动器在第二状态下选择性地使半刚性透镜元件弯曲。
164.根据另一个实施方案，该透镜模块包括至少部分地限定流体填充室的刚性透镜元件，并且该透镜模块还包括可调球面透镜，并且该刚性透镜元件介于可调球面透镜和半刚性透镜元件之间。
165.根据另一个实施方案，半刚性透镜元件在第一状态下是平面的，在第一状态下，该
半刚性透镜元件不被所述至少一个致动器弯曲。
166.根据另一个实施方案，半刚性透镜元件在第一状态下具有球形凸面和球形凹面，在第一状态下，该半刚性透镜元件不被所述至少一个致动器弯曲，并且透镜包括可调球面透镜，该可调球面透镜被配置为在第二状态下抵消由半刚性透镜元件产生的寄生球面透镜光焦度，在第二状态下，该半刚性透镜元件被所述至少一个致动器弯曲。
167.根据另一个实施方案，所述至少一个致动器包括六个致动器，所述六个致动器围绕半刚性透镜元件的周边均匀地分布，并且该透镜模块包括围绕半刚性透镜元件的周边延伸的负载分散环。
168.根据另一个实施方案，半刚性透镜元件由杨氏模量大于2gpa的材料形成。
169.根据一个实施方案，提供了一种系统，该系统包括头戴式支撑结构、发射光的显示器和由头戴式支撑结构支撑的透镜模块，该透镜模块接收来自显示器的光，该透镜模块包括由具有可调厚度的液体填充间隙分隔开的第一透镜元件和第二透镜元件。
170.根据另一个实施方案，该透镜模块包括四分之一波片、反射偏振器以及介于第一透镜元件和显示器之间的部分反射镜，其中，第二透镜元件介于四分之一波片和液体填充间隙之间，四分之一波片介于反射偏振器和第二透镜元件之间。
171.根据另一个实施方案，第一透镜元件和第二透镜元件形成反射折射透镜，并且该反射折射透镜的厚度取决于液体填充间隙的可调厚度。
172.根据另一个实施方案，该系统包括容纳填充所述液体填充间隙的液体的贮存器、控制所述液体填充间隙中的液体量的泵以及将第一透镜元件朝向第二透镜元件偏压的偏压部件。
173.前述内容仅为例示性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任何组合实施。

技术特征：

1.一种系统，包括：头戴式支撑结构；发射光的显示器；由所述头戴式支撑结构支撑的透镜模块，所述透镜模块接收来自所述显示器的所述光，其中所述透镜模块包括具有周边的柔性透镜元件和围绕所述柔性透镜元件的所述周边的多个致动器；以及控制电路，所述控制电路被配置为控制所述多个致动器以动态地调节所述柔性透镜元件。2.根据权利要求1所述的系统，其中每个致动器被配置为在所述柔性透镜元件上远离所述柔性透镜元件的中心径向向外拉动。3.根据权利要求1所述的系统，其中每个致动器是压电致动器。4.根据权利要求1所述的系统，其中每个致动器是线性电磁致动器。5.根据权利要求1所述的系统，其中每个致动器被配置为选择性地按压所述柔性透镜元件的所述周边。6.根据权利要求1所述的系统，还包括：凝视检测传感器，所述凝视检测传感器被配置为获得凝视信息，其中所述控制电路被配置为基于所述凝视信息控制所述多个致动器。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个致动器包括围绕所述柔性透镜元件的所述周边的多于四个致动器，并且其中所述透镜模块还包括负载分散环，所述负载分散环围绕所述柔性透镜元件的所述周边延伸。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个致动器包括围绕所述柔性透镜元件的所述周边的多于六个致动器。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述柔性透镜元件至少部分地限定所述流体填充室。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述控制电路被配置为改变所述流体填充室中的流体的量。11.一种系统，包括：头戴式支撑结构；发射光的显示器；由所述头戴式支撑结构支撑的透镜模块，所述透镜模块接收来自所述显示器的所述光，其中所述透镜模块包括具有周边的柔性透镜元件和围绕所述柔性透镜元件的所述周边的多个致动器，其中每个致动器附接到所述柔性透镜元件的相应部分，并且其中每个致动器被配置为选择性地按压所述柔性透镜元件的针对该致动器的所述相应部分；以及控制电路，所述控制电路被配置为控制所述多个致动器以动态地调节所述柔性透镜元件。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述透镜模块还包括负载分散环，所述负载分散环围绕所述柔性透镜元件的所述周边延伸。13.一种系统，包括：头戴式支撑结构；
发射光的显示器；和由所述头戴式支撑结构支撑的透镜模块，所述透镜模块接收来自所述显示器的所述光，其中所述透镜模块包括流体填充室、至少部分地限定所述流体填充室的半刚性透镜元件、以及被配置为选择性地使所述半刚性透镜元件弯曲的至少一个致动器。14.根据权利要求13所述的系统，其中所述透镜模块还包括至少部分地限定所述流体填充室的刚性透镜元件，其中填充所述流体填充室的流体介于所述半刚性透镜元件和所述刚性透镜元件之间，并且其中所述透镜模块还包括至少部分地限定所述流体填充室的透镜模块支撑结构。15.根据权利要求13所述的系统，其中所述透镜模块还包括至少部分地限定所述流体填充室的刚性透镜元件，其中所述刚性透镜元件和所述半刚性透镜元件在第一状态下平行，其中在所述第一状态下，所述半刚性透镜元件没有被所述至少一个致动器弯曲，并且其中所述刚性透镜元件和所述半刚性透镜元件在第二状态下不平行，并且其中在所述第二状态下，所述至少一个致动器选择性地使所述半刚性透镜元件弯曲。16.根据权利要求13所述的系统，其中所述透镜模块还包括至少部分地限定所述流体填充室的刚性透镜元件，并且其中所述透镜模块还包括可调球面透镜，并且其中所述刚性透镜元件介于所述可调球面透镜和所述半刚性透镜元件之间。17.根据权利要求13所述的系统，其中所述半刚性透镜元件在第一状态下是平面的，其中在所述第一状态下，所述半刚性透镜元件不被所述至少一个致动器弯曲。18.根据权利要求13所述的系统，其中所述半刚性透镜元件在第一状态下具有球形凸面和球形凹面，其中在所述第一状态下，所述半刚性透镜元件不被所述至少一个致动器弯曲，并且其中所述透镜模块还包括可调球面透镜，所述可调球面透镜被配置为在第二状态下抵消由所述半刚性透镜元件产生的寄生球面透镜光焦度，其中在所述第二状态下，所述半刚性透镜元件被所述至少一个致动器弯曲。19.根据权利要求13所述的系统，其中所述至少一个致动器包括六个致动器，所述六个致动器围绕所述半刚性透镜元件的周边均匀地分布，并且其中所述透镜模块还包括围绕所述半刚性透镜元件的所述周边延伸的负载分散环。20.根据权利要求13所述的系统，其中所述半刚性透镜元件由杨氏模量大于2gpa的材料形成。21.一种具有可调透镜的电子设备，包括：头戴式支撑结构；发射光的显示器；由所述头戴式支撑结构支撑的透镜模块，所述透镜模块接收来自所述显示器的所述光，其中所述透镜模块包括第一流体填充室和第二流体填充室以及第一柔性膜和第二柔性膜，其中所述第一柔性膜在第一方向上具有比在垂直于所述第一方向的第二方向上更大的刚度，并且其中所述第二柔性膜在所述第二方向上具有比在所述第一方向上更大的刚度；以及控制电路，所述控制电路被配置为控制所述透镜模块以调节所述第一柔性膜的曲率和所述第二柔性膜的曲率。22.根据权利要求21所述的电子设备，其中所述控制电路被配置为控制所述第一流体
填充室中的第一流体量和所述第二流体填充室中的第二流体量，以调节所述第一柔性膜的所述曲率和所述第二柔性膜的所述曲率。23.根据权利要求21所述的电子设备，其中所述第一柔性膜具有变化的厚度。24.根据权利要求21所述的电子设备，其中所述第一柔性膜具有改变所述第一柔性膜的弹性模量的表面起伏。25.根据权利要求21所述的电子设备，其中所述第一柔性膜由各向异性材料形成。26.根据权利要求21所述的电子设备，其中所述透镜模块包括所述第一流体填充室和所述第二流体填充室之间的刚性分隔件，其中所述第一流体填充室至少部分地由所述刚性分隔件和所述第一柔性膜限定，并且其中所述第二流体填充室至少部分地由所述刚性分隔件和所述第二柔性膜限定。27.根据权利要求21所述的电子设备，其中所述透镜模块包括刚性透镜元件，其中所述第一柔性膜介于所述第一流体填充室和所述第二流体填充室之间，其中所述第一流体填充室至少部分地由所述刚性透镜元件和所述第一柔性膜限定，并且其中所述第二流体填充室至少部分地由所述第一柔性膜和所述第二柔性膜限定。28.根据权利要求21所述的电子设备，其中所述透镜模块还包括：围绕所述第一柔性膜的周边的致动器，其中所述控制电路被配置为控制所述致动器以动态地调节所述第一柔性膜的形状。

技术总结

本公开涉及具有可调透镜的电子设备。本公开提供了一种头戴式设备中的透镜模块，该透镜模块可包括流体填充室、至少部分地限定该流体填充室的半刚性透镜元件、以及被配置为选择性地使该半刚性透镜元件弯曲的至少一个致动器。当该半刚性透镜元件沿着垂直于第一轴的第二轴弯曲时，该透镜元件可沿着所述第一轴变得刚性。围绕该半刚性透镜元件的周边均匀分布的六个致动器可用于控制该半刚性透镜元件的曲率。半刚性透镜元件最初可以是平面的或非平面的。例如，半刚性透镜元件最初可具有球形凸面和球形凹面。可调球面透镜可结合到所述透镜模块中，以抵消来自所述半刚性透镜元件的寄生球面透镜光焦度。透镜光焦度。透镜光焦度。