具有可调节透镜的电子设备的制作方法

具有可调节透镜的电子设备
1.本专利申请要求2021年2月4日提交的美国专利申请17/168,008号以及2020年3月12日提交的美国临时专利申请62/988,865号的优先权，所述专利申请据此以全文引用方式并入本文中。


背景技术：

2.本文整体涉及电子设备，并且更具体地，涉及可穿戴电子设备系统。
3.电子设备有时被配置成由用户穿戴。例如，头戴式设备具备允许设备被穿戴在用户头部上的头戴式结构。头戴式设备可以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，可能很难调节这些类型的透镜，以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.头戴式设备可以具有为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左侧透镜模块和右侧透镜模块，以及显示器的相应左侧部分和右侧部分。左侧透镜模块可将图像从显示器的左侧部分引导到左眼框，而右侧透镜模块可将图像从显示器的右侧部分引导到右眼框。
7.头戴式设备中的透镜模块可包括一个或多个可调节透镜元件。一种可调节透镜元件能够包括透明衬底、在所述透明衬底上形成封闭周边的可塌缩壁以及在所述可塌缩壁上的柔性膜，所述透明衬底、所述可塌缩壁和所述柔性膜一起限定内部体积。所述内部体积能够填充有流体。所述可调节透镜元件能够包括透镜成形部件，所述透镜成形部件向所述可塌缩壁施加力以调节所述可塌缩壁相对于所述透明衬底的高度，这继而能够用以调节所述柔性膜的形状以及所述透镜元件的透镜光焦度。所述可塌缩壁能够具有波纹，所述波纹允许所述塌缩壁在被压缩时自身折叠，从而最小化所述可塌缩壁的非预期侧向移动。可塌缩壁可包括一个或多个增强部分(例如具有嵌入式增强结构，并且/或者其中壁的部分局部加厚或另外被修改为更硬)。如果需要，则壁的增强部分可彼此侧向偏移，以避免当壁被压缩时彼此碰撞。
8.头戴式设备中的控制电路系统可控制透镜成形部件中的致动器，以动态调节可调节透镜元件的透镜光焦度。透镜成形部件可具有非均匀构造(例如非均匀弹性模量)。一个或多个传感器和/或涂层可用以检测可调节透镜元件中的泄漏。
附图说明
9.图1是根据实施方案的例示性电子设备诸如头戴式显示设备的示意图。
10.图2是根据实施方案的具有透镜模块的例示性头戴式设备的横截面侧视图，所述透镜模块从显示部分接收光。
11.图3是根据实施方案的具有柔性膜的例示性可调节透镜元件的横截面侧视图，所述柔性膜由具有波纹的可塌缩侧壁支撑。
12.图4是根据实施方案的处于压缩状态的图3的可调节透镜元件的横截面侧视图。
13.图5是根据实施方案的具有柔性膜的例示性可调节透镜元件的横截面侧视图，所述柔性膜由具有增强结构的可折叠侧壁支撑。
14.图6是根据实施方案的具有彼此对准的增强结构的例示性可调节透镜元件的一部分的横截面侧视图。
15.图7是根据实施方案的具有相对于彼此偏移的增强结构的例示性可调节透镜元件的一部分的横截面侧视图。
16.图8是根据实施方案的具有内侧壁和外部侧壁并且具有泄漏检测部件的例示性可调节透镜元件的横截面侧视图。
17.图9是根据实施方案的具有透镜成形部件的例示性可调节透镜元件的顶视图。
具体实施方式
18.电子设备可以包括用于向用户呈现内容的显示器和其他部件。电子设备可以是可穿戴电子设备。可穿戴电子设备诸如头戴式设备可以具有允许头戴式设备被戴在用户头上的头戴支承结构。
19.头戴式设备可以包含由一个或多个显示面板(显示器)形成的显示器，用于向用户显示视觉内容。透镜系统可以被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。
20.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以调节特定观察者的显示内容。
21.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所示，系统8可以包括一个或多个电子设备诸如电子设备10。系统8的电子设备可以包括计算机、蜂窝电话、头戴式设备、腕表设备和其他电子设备。其中电子设备10是头戴式设备的配置有时在本文中作为示例进行描述。
22.如图1所示，电子设备诸如电子设备10可以具有控制电路12。控制电路12可以包括用于控制设备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、功率管理单元、音频芯片、图形处理单元、专用集成电路以及其它集成电路。软件代码可被存储在电路系统12中的存储装置上，并且在电路系统12中的处理电路系统上运行，以实施设备10的控制操作(例如数据采集操作、在处理三维面部图像数据中所涉及的操作、涉及使用控制信号调节部件的操作等)。控制电路12可以包括有线和无线通信电路。例如，控制电路12可以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/或其他无线通信电路。
23.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)可以被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
给系统8中的另一电子设备。系统8中的电子设备可以使用有线和/或无线通信电路来通过一个或多个通信网络(例如，互联网、局域网等)进行通信。通信电路可以被用于允许设备10从外部装备(例如，拴系计算机、便携式设备诸如手持设备或膝上型计算机、在线计算装备诸如远程服务器或其他远程计算装备、或其他电气装备)接收数据和/或向外部装备提供数据。
24.设备10可以包括输入-输出设备22。输入-输出设备22可以被用于允许用户为设备10提供用户输入。输入-输出电路22可以也被用于采集有关设备10在其中操作的环境的信息。电路22中的输出部件可以允许设备10向用户提供输出，并且可以被用于与外部电气装备通信。
25.如图1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齐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)。在其他配置中，显示器14包括延伸跨两只眼睛的单个显示面板。
26.显示器14(有时称为像素阵列14)可用以显示图像。显示在显示器14上的视觉内容可以被设备10的用户查看。设备10中的显示器诸如显示器14可以是有机发光二极管显示器或基于发光二极管阵列的其他显示器、液晶显示器、硅基液晶显示器、投影仪或基于通过专用光学器件(例如，数字微镜设备)直接或间接地将光束投影到表面上的显示器、电泳显示器、等离子体显示器、电润湿显示器、或任何其他合适的显示器。
27.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。
28.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。
29.相反，计算机生成现实(cgr)环境是指人们经由电子系统感知和/或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性。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。在一些情形下(例如出于可达性原因)，对cgr环境中的虚拟对象的特性的调节可响应于物理运动的表示(例如声音命令)来进行。
30.人可以利用其感觉中的任一者来感测cgr对象和/或与之交互，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，所述音频对象创建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。
31.虚拟现实(vr)环境是指被设计成对于一个或多个感觉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是虚拟对象的示例。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移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。
32.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。
33.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，系统可以导致移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。
34.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，人可以透过该显示器直接查看物理环境。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，该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。进一步另选地，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。
35.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，使得经修改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其部分或将其部分进行模糊处理而进行转换。
36.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性的表示。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色。再如，虚拟对象可以采用符合太阳在物理环境中的定位的阴影。
37.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成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，代表图像的光通过该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意组合。媒介可以是光学波导、全息图媒介、光学组合器、光学反射器、或它们的任意组合。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。
38.其中显示器14被用于通过透镜向用户显示虚拟现实内容的配置在本文中作为示例进行描述。
39.输入-输出设备22可以包括传感器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他传感器)、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他音频输入的麦克风、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)、指纹传感器和其他生物识别传感器、光学位置传感器(光学编码器)和/或其他位置传感器诸如线性位置传感器和/或其他传感器。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。
40.用户输入和其他信息可以利用传感器和输入-输出设备22中的其他输入设备来采集。如果需要，输入-输出设备22可以包括其他设备24诸如触觉输出设备(例如，振动部件)、发光二极管和其他光源、用于产生音频输出的扬声器诸如耳用扬声器、以及其他电子部件。设备10可以包括用于接收无线功率的电路、用于将功率无线地传输给其他设备的电路、电池和其他储能设备(例如，电容器)、操纵杆、按钮和/或其他部件。
41.电子设备10可以具有外壳结构(例如，外壳壁、条带等)，如图1的例示性支承结构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)的配置中，支承结构26可以包括头戴支承结构(例如，头盔外壳、头带、一副眼镜中的镜腿、护目镜外壳结构、和/或其他头戴结构)。头戴支承结构可以被构造为在设备10操作期间被戴在用户的头上，并且可以支承显示器14、传感器16、其他部件24、其他输入-输出设备22、和控制电路12。
42.在电子设备10是头戴式设备的配置中，支撑结构26可包括例如形成外壳壁的结构，以及用于主外壳单元的其他结构(例如外部外壳壁、透镜模块结构、用于外壳电子部件
的其他支撑结构，诸如左侧显示模块和右侧显示模块等)，以及有助于将主外壳单元保持在用户的面部上的带或其他补充支撑结构，使得用户的眼睛位于眼框内。
43.显示器14可包括分别安装在左侧显示模块和右侧显示模块中的左侧显示面板和右侧显示面板(例如左侧像素阵列和右侧像素阵列，有时称为左侧显示器和右侧显示器，或左侧显示器部分和右侧显示器部分)。图2是可用作设备10中的左侧显示模块70和/或右侧显示模块70的例示性显示模块70的横截面侧视图。左侧显示模块70可对应于用户的左眼(和左眼框60)，并且右侧显示模块70可对应于用户的右眼(和右眼框60)。
44.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可包括沿公共轴线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、刚性材料与柔性材料的组合、流体等)形成。
45.设备10中的左侧和右侧显示模块70可任选地使用定位电路系统相对于用户的眼睛以及相对于主外壳单元的外壳壁结构中的一些外壳壁结构单独定位，所述定位电路系统诸如相应左侧和右侧定位器58。定位器58可以是步进电动机、压电致动器、电动机、线性电磁致动器以及/或者用于调节显示器14和透镜模块72的位置的其他电子部件。在设备10的操作期间，定位器58可以由控制电路12控制。例如，定位器58可用以调节左侧显示模块70与右侧显示模块70之间的间距(并且因此调节模块70的左侧透镜与右侧透镜之间的镜头到镜头间距)，以匹配用户的眼睛的瞳孔间距。如果需要，则定位器58也可用以调节透镜模块72与显示器14之间的距离94(例如以考虑具有不同视力的用户)。
46.如图2中所展示，头戴式设备10中的显示模块70可包括图像源，诸如像素阵列14(有时称为显示器14)。像素阵列14可包括发射图像光的像素p的二维阵列。像素阵列14中的像素p可包括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、具有正光的硅上液晶像素和/或任何其他合适类型的像素。
47.如果需要，则显示模块70可包括反射折射光学系统。偏振器(诸如线性偏振器82)可放置在像素阵列14的前部，并且/或者可被层合到像素阵列14以提供偏振图像光。线性偏振器82可具有与图2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的快轴可与线性偏振器82的透光轴以45度对准。四分之一波片84可安装在偏振器82的前部(在偏振器82与透镜模块72之间)。如果需要，则四分之一波片84可贴附于偏振器82(和显示器14)。
48.透镜模块72可包括一个或多个透镜元件，诸如透镜元件208。图2的布置仅仅是例示性的，其中透镜元件208具有面向显示器14的凸形表面和面向眼框60的凸形表面。如果需要，则透镜元件208可具有带有其他形状(例如平面、凸形、凹形等)的表面。在一些布置中，透镜元件208可以是由玻璃、诸如聚碳酸酯或丙烯酸的聚合物材料、诸如蓝宝石等晶体形成的刚性透镜元件。在其他布置中，透镜元件208可以是柔性透镜元件，所述柔性透镜元件可被调节为具有不同形状(例如透镜元件208可具有可在凸形形状、凹形形状、平面形状等之间变化的表面)。
49.诸如部分反射涂层、波片、反射偏振器、线性偏振器、抗反射涂层和/或其他光学部
件的光学结构可并入到头戴式设备10中。这些光学结构可允许来自显示器14的光线穿过透镜元件208以及/或者从所述透镜元件中的表面反射，从而为透镜模块72提供所需透镜光焦度。
50.例如，可在透镜元件208(例如在透镜元件与显示器14之间)上形成部分反射镜(例如金属镜面涂层或其他镜面涂层，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208的相对表面上(例如在透镜元件208与眼框60之间)。诸如光44的光可穿过透镜。在透镜模块72中使用反射折射透镜的图2的示例仅仅是例示性的。一般来说，透镜模块72可在透镜模块内的任何所需位置处包括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、抗反射涂层等)的组合。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。
51.如果需要，则头戴式设备10可包括定位器58，所述定位器用于调节透镜模块72(例如透镜元件208)与显示器14之间的距离94。定位器58可包括一个或多个步进电动机、压电致动器、电动机、线性电磁致动器以及/或者用于调节像素阵列14的位置(以及/或者调节透镜模块72的位置)的其他电子部件。定位器58可在设备10的操作期间由控制电路系统12(图1)控制，以调节像素阵列14相对于透镜模块72的位置。
52.可能需要能够调节透镜模块72的透镜光焦度以适应具有不同视力的用户。例如，一些用户可能患有近视(近视眼)，而其他用户可能患有远视(远视眼)。另外，用户左眼的视力可能与用户右眼的视力不同。除了或代替调节像素阵列14相对于透镜模块72的位置，每个透镜模块72可包括一个或多个可调节透镜元件，诸如具有可调(可调节)透镜光焦度的可调节透镜元件88。可调节透镜元件88可位于眼框60与透镜208之间，可位于透镜208与像素阵列14之间，并且/或者可位于其他合适的位置中。如果需要，则控制电路系统12可独立地控制每个可调节透镜元件的透镜光焦度以适应具有不同视力的用户以及/或者适应具有不同视力的左眼和右眼。
53.图3是具有一个或多个可调节透镜元件的设备10中的例示性透镜模块的横截面侧视图。如图3中所展示，可调节透镜元件88可包括衬底122。衬底122可由诸如玻璃的刚性透明材料、诸如聚碳酸酯或丙烯酸的聚合物、诸如蓝宝石的晶体或其他合适的材料形成。诸如柔性壁128的柔性侧壁(例如具有相对较低弹性模量的材料，诸如聚氨酯，或者被模制、浇铸或以其他方式形成为所需形状的其他聚合物)可在衬底122上形成封闭周边。衬底122上的柔性壁128的侧向覆盖区(例如在图3的x-y平面中)可以是圆形、卵圆形、椭圆形、矩形或任何其他合适的形状。也可以使用其中柔性壁128沿其周边遵循弯曲路径或任何其他任意路径的布置。诸如柔性膜124的柔性膜(例如弹性材料或其他合适的柔性材料的薄片)可贴附于柔性壁128的顶部上，并且可覆盖由柔性壁128包围的衬底122上的区域。
54.衬底122、柔性壁128和柔性膜124可一起限定内部体积v。内部体积v可以部分地或完全地填充有流体，诸如流体110。流体110可以是具有预定折射率的液体、凝胶或气体。流体110有时可被称为指数匹配油、光学油、光学流体、指数匹配材料、指数匹配液体等。体积v中的流体110的量可以是固定的，或者如果需要，则体积v中的流体110的量可在设备10的操作期间进行调节。
55.透镜元件88的透镜光焦度可使用透镜成形部件132来调节。具体地说，透镜成形部
件132可包括一个或多个致动器(例如一个或多个步进电动机、压电致动器、电动机、线性电磁致动器和/或施加力的其他电子部件)，所述一个或多个致动器用以响应于来自控制电路系统12的控制信号(例如通过在方向150上推动和拉动柔性壁128以及/或者通过使柔性128处于松弛状态，其中透镜成形部件132不向柔性壁128施加力)而调节柔性壁128的高度。调节柔性壁128相对于衬底122的高度可调节柔性膜124的形状，这继而改变透镜元件88的透镜光焦度。例如，当柔性壁128距衬底122距离d1时，膜124的外表面124p可具有凹形形状(因此提供具有负透镜光焦度的透镜元件88)，而当柔性壁128被压缩到距衬底122距离d2(例如小于d1的距离)时，外表面124p可具有凸形形状(因此提供具有正透镜光焦度的透镜元件88)，如图4中所展示。一般来说，可以任何合适的方式调节壁128以在膜124中实现任何所需形状。图3和图4的示例仅仅是例示性的。
56.如果需要，则诸如透镜元件88’的附加可调节透镜元件可任选地与透镜元件88堆叠。附加透镜元件88’可包括与透镜元件88类似或相同的部件，诸如柔性壁128’、透镜成形部件132’和柔性膜124’。如果需要，则附加透镜元件88’可与透镜元件88共享衬底122，或者可具有其自身的单独衬底。透镜元件88’可以与透镜元件88相反的方向定向，使得其可调节表面124p’(例如柔性膜124’的外表面)面向与可调节表面124p相反的方向。一个透镜元件的可调节表面(例如表面124p或表面124p’)可面向像素阵列14，并且相对透镜元件(例如表面124p’或表面124p)的可调节表面可面向眼框60(图2)。以此方式，控制电路系统12可通过向透镜成形元件132和透镜成形元件132’提供适当控制信号来控制透镜模块72的透镜光焦度。如果需要，则控制电路系统12可独立地控制透镜元件88和88’，使得表面124p与124p’可具有不同形状，并且/或者使得透镜元件88与88’具有不同透镜光焦度。也可使用其中表面124p与124p’具有相同形状并且/或者其中透镜元件88与88’具有相同透镜光焦度的布置。
57.在模块72中使用两个可调节透镜元件88仅仅是例示性的。如果需要，则透镜模块72中可能仅存在单个透镜元件88，或者透镜模块72中可能存在两个、三个、四个或多于四个堆叠透镜元件88。为了解释目的，本文中可描述单个透镜元件88的特征，但应理解，类似特征可在设备10中的任何或所有附加透镜元件88中使用。
58.可能需要确保当透镜成形部件132在方向150上按压或拉动时，柔性壁128仅沿或大部分沿z方向移位。例如，可存在与透镜元件88侧向相邻定位的附加部件。如果不加小心，则柔性壁128可能在朝向衬底122被按压时朝外隆起。柔性壁128的过度侧向移动(例如图3的x-y平面中的移动)可导致柔性壁128与同透镜元件88相邻的其他部件碰撞。
59.为了使柔性壁128在x-y平面中的侧向移动最小化，柔性壁128可具有一个或多个手风琴状折叠或褶皱，诸如波纹130。波纹130(有时称为折叠、褶皱、锯齿、曲线、脊等)可允许在方向150上推动和拉动壁128，同时使x-y平面中的侧向移动最小化。例如，如图4的压缩状态所展示，波纹130允许壁128在由透镜成形部件132朝向衬底122按压时塌缩并自身折叠，而没有朝外隆起，这会导致与相邻部件碰撞。当壁128包括一个或多个波纹、褶皱或折叠时，壁128有时可被称为可折叠侧壁、可塌缩侧壁、褶皱侧壁、锯齿形侧壁等。
60.在图3和图4的示例中，波纹130的弯曲表面(诸如弯曲表面130p)面朝内部体积v，这可以有助于进一步减小壁128的朝外隆起。然而，这仅仅是例示性的。如果需要，则波纹130的弯曲表面130p可面向相反方向(例如可背离内部体积v)。另外，使用两个波纹130(例如具有围绕透镜88的周边扫掠的两个弯曲表面130p)仅仅是例示性的。一般来说，柔性壁
128可具有任何合适数量的波纹(例如三个波纹、四个波纹、五个波纹、多于五个波纹、少于五个波纹等)。
61.如果需要，则柔性壁128相对于衬底122的高度可在整个柔性壁128的周边变化。例如，当柔性壁128处于松弛状态时，柔性壁128相对于衬底122的高度在整个其周边可以是均匀的，但可通过使用透镜成形部件132向壁128的部分施加适当力来局部调节。也可使用其中当柔性壁128处于松弛状态时，柔性壁128相对于衬底122的高度在整个其周边为非均匀的布置。一般来说，可改变壁128的形状、大小、构造、材料和/或任何其他合适的特性以实现透镜88的所需结构。
62.也可通过将一个或多个增强结构或加硬结构并入柔性壁128中来最小化朝外隆起和/或非均匀隆起。此类型的布置在图5中示出。
63.如图5中所展示，柔性壁128可并入有一个或多个增强环142。增强环142可部分地或完全地嵌入柔性壁128中，可贴附于柔性壁128的外表面或内表面，并且/或者可由壁128的局部加厚部分或另外局部修改部分形成。增强环142可围绕内部体积v的周边形成连续环，或者增强环142可被分成各自仅部分地围绕内部体积v的周边延伸的区段或切片。增强环可由金属、聚合物或其他合适的材料形成，并且如果需要，则可以具有比形成壁128的材料更高的弹性模量。
64.图6和图7展示增强环142的例示性位置。在两个示例中，增强环142位于波纹130的拐角处(例如沿壁128的局部峰或谷)。这仅仅是例示性的。如果需要，则增强环142可并入壁128的其他位置(诸如峰与谷之间的区)中。
65.在图6的示例中，增强环142中的一些增强环沿图6的z维度彼此竖直对准。当壁128被压缩时，对准的增强环142可朝向彼此行进(例如沿线162)，并且如果需要，则可以在压缩期间彼此接触。例如，这可以在需要限制透镜元件88的最大压缩的布置中使用。
66.在图7的示例中，增强环142交错，使得环142彼此侧向偏移。以此方式，当壁128被压缩时，增强环142可能不会彼此碰撞，这继而可允许透镜元件88的压缩比在图6中所展示类型的对准环布置中更大。为了实现图7的偏移配置，波纹130和/或环142可具有不同的周边长度(例如可具有不同的周长或周边，使得壁128的一些脊比其他脊更进一步朝外定位)。
67.如果需要，则透镜元件88可并入有多于一个侧壁结构，以有助于在泄漏的情况下容纳流体110。此类型的布置在图8中示出。
68.如图8中所展示，透镜元件88可包括内壁128a和外壁128b。内壁128a可包括一个或多个波纹130，以最小化内壁128a的侧向隆起。可由与内壁128a相同或不同的材料形成的外壁128b可以是弯曲的，可以是直的，可以具有一个或多个折叠、褶皱或波纹，可以具有面向内壁128a的一个或多个凹形表面，可以具有面向内壁128a的一个或多个凸形表面，并且/或者可具有任何其他合适的形状。外壁128b可围绕内壁128a形成密封。在内壁128a变得受损的情况下，从内壁128a泄漏的任何液体110将被容纳在外壁128b内。如果需要，则内壁128a与外壁128b之间的体积可被密封，并且可以部分地或完全地填充有空气、加压气体、染料、液体或其他流体，诸如流体144。
69.除了在泄漏的情况下容纳液体之外，外壁128b还可用以帮助检测何时发生泄漏。例如，内壁128a与外壁128b之间的流体144可以是气体、加压气体，或最初捕获在内壁128a与外壁128b之间的液体。如果内壁128a变得受损，则气泡或其他伪影可能出现在流体110
中。流体110中气泡的出现可指示已发生泄漏，并且透镜元件88可能需要进行修复或更换。
70.在另一例示性布置中，内壁128a与外壁128b之间的流体144可含有最初捕获在内壁128a与外壁128b之间的染料或颜料。如果内壁128a变得受损，则染料或着色流体144可能渗透内壁128，并且可能污染流体110。流体110中此类型污染的出现可指示已发生泄漏，并且透镜元件88可能需要进行修复或更换。
71.如果需要，则可以在制造期间测试透镜元件88以确定是否存在任何泄漏。例如，可将透镜元件88压缩一次或多次以观察流体110中是否出现气泡，以观察染料或颜料或其他流体144是否渗入流体110中，以测量在内壁128a与外壁128b之间是否发生压力变化，以及/或者另外确定透镜元件88是否具有任何泄漏。
72.如果需要，则诸如传感器146的一个或多个传感器可任选地并入透镜元件88中以确定透镜元件88是否具有泄漏。传感器146可以是压力传感器(例如测量流体110和/或流体144的压力的传感器)、电容传感器、电阻压力传感器、力传感器和/或其他合适的传感器。例如，传感器146可以是检测体积v中的流体110的量何时变化的液体压力传感器，可以是检测内壁128a与外壁128b之间的气压何时变化的气压传感器，可以是在内壁128a和/或外壁128b中检测对内壁128a和/或外壁128b施加(例如由流体110和/或流体144)的力的变化的应变计，并且/或者可以具有任何其他合适的配置。如果需要，则在由流体110接触时改变特性的涂层或其他材料(例如改变颜色或以其它方式改变外观)可在内壁128a的外部使用以检测流体110何时逸出内壁128a。除了传感器146以外或代替所述传感器，可使用此类型的涂层或其他材料。
73.图9是具有透镜成形器部件132的例示性透镜元件88的顶视图。在图9的示例中，透镜成形器132被展示为具有圆形形状。然而，这仅仅是例示性的。如果需要，则透镜成形器132可以是圆形、卵圆形、椭圆形、矩形或任何其他合适的形状。透镜成形器部件132可具有一个或多个致动器，所述一个或多个致动器在致动点(诸如致动点148)处施加力。在每个致动点148处，致动器可用以在位置148处推动、拉动或以其他方式向透镜成形器部件132施加力，从而调节柔性膜124的形状。可存在一个、两个、三个、六个、八个、十个、十五个、小于十五个或多于十五个致动点148，所述致动点可围绕透镜成形器部件132的外围均匀或不均匀地分布。
74.如果需要，则透镜成形器部件132可具有非均匀构造，以关于透镜成形器部件132如何改变透镜元件88的透镜光焦度来实现所需性能。例如，透镜成形器部件132可具有非均匀厚度(例如z维度上的厚度和/或x-y平面中的厚度)、非均匀材料、非均匀弹性模量、非均匀形状和/或其他非均匀特性。例如，弹性模量可沿透镜成形器部件132的圆周或周边逐渐变化(例如使得致动点148之间的区152比在致动点148处更硬或不如在致动点148处硬)。可通过使用不同材料和/或通过在某些区中改变部件132的几何形状(例如通过局部地薄化某些区，或在某些区中形成穿孔以减小那些区中的弹性模量)来获得不同弹性模量。然而，这仅仅是例示性的。如果需要，则透镜成形器部件132可具有均匀构造。
75.根据实施方案，提供一种系统，所述系统包括：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，所述透镜模块从显示器接收光，所述透镜模块包括流体填充透镜元件，所述流体填充透镜元件具有由可折叠侧壁支撑的柔性膜；以及控制电路系统，所述控制电路系统被配置成控制透镜模块调节柔性膜的曲率。
76.根据另一实施方案，所述流体填充透镜元件包括透明衬底，所述可折叠侧壁在所述透明衬底上形成。
77.根据另一实施方案，所述透明衬底包括玻璃。
78.根据另一实施方案，所述流体填充透镜元件包括透镜成形部件，所述透镜成形部件调节所述可折叠侧壁相对于所述透明衬底的高度以调节所述柔性膜的所述曲率。
79.根据另一实施方案，所述系统包括在所述可折叠侧壁中的增强环。
80.根据另一实施方案，所述系统包括在所述可折叠侧壁中的附加增强环，所述增强环和所述附加增强环彼此侧向偏移。
81.根据另一实施方案，所述增强环包括金属。
82.根据另一实施方案，所述系统包括环绕所述可折叠侧壁的外侧壁。
83.根据另一实施方案，所述系统包括插置在所述可折叠侧壁与所述外侧壁之间的流体。
84.根据另一实施方案，所述系统包括检测所述流体填充透镜元件中的泄漏的传感器，所述传感器选自由以下组成的组：压力传感器、电容传感器、电阻传感器和力传感器。
85.根据实施方案，提供一种可调节透镜，所述可调节透镜包括：透明衬底；壁，所述壁在所述透明衬底上形成闭合周边，所述壁包括波纹；柔性膜，所述柔性膜附接到所述壁，所述透明衬底、所述壁和所述柔性膜限定含有流体的内部容积；和透镜成形部件，所述透镜成形部件向所述壁施加力以调节所述壁相对于所述衬底的高度。
86.根据另一实施方案，所述透明衬底包括玻璃，并且所述壁包括聚合物。
87.根据另一实施方案，所述透镜成形部件具有非均匀弹性模量。
88.根据另一实施方案，所述壁在由所述透镜成形部件压缩时自身折叠。
89.根据另一实施方案，所述壁包括彼此侧向偏移的第一增强区和第二增强区。
90.根据实施方案，提供一种系统，所述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可调节透镜元件，所述可调节透镜元件从所述显示器接收所述光，所述可调节透镜元件包括柔性膜，所述柔性膜由可塌缩侧壁支撑；和控制电路系统，所述控制电路系统被配置成控制所述可调节透镜元件调节所述柔性膜的形状。
91.根据另一实施方案，所述可调节透镜元件包括刚性衬底，并且所述刚性衬底、所述柔性膜和所述可塌缩侧壁限定至少部分地填充有流体的内部体积。
92.根据另一实施方案，所述可塌缩侧壁具有围绕所述可塌缩侧壁的周边延伸的第一弯曲部分和第二弯曲部分。
93.根据另一实施方案，所述第一弯曲部分和所述第二弯曲部分面朝所述流体。
94.根据另一实施方案，所述系统包括插置在所述第一弯曲部分与所述第二弯曲部分之间的增强环部分。
95.根据另一实施方案，所述系统包括透镜成形部件，所述透镜成形部件具有致动器，所述致动器调节所述可塌缩侧壁相对于所述刚性衬底的高度以调节所述柔性膜的所述形状。
96.前述内容仅仅是例示性的，并且可对所描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。