基于對(duì)透視、近眼顯示器的傳感器輸入的視頻顯示修改的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及包括佩戴在手腕上的啟用了NFC的電子設(shè)備的近場通信（NFC）設(shè)備，其中佩戴在手腕上的啟用了NFC的電子設(shè)備包括用于經(jīng)由NFC協(xié)議與第二啟用了NFC的電子設(shè)備進(jìn)行通信的第一通信鏈路以及用于經(jīng)由中程通信協(xié)議與目鏡進(jìn)行通信以及接收控制命令的第二通信鏈路。佩戴在手腕上的啟用了NFC的電子設(shè)備促進(jìn)在目鏡和第二啟用了NFC的電子設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。目鏡包括實(shí)現(xiàn)在其上顯示數(shù)據(jù)的透視顯示器的光學(xué)器件。
【專利說明】基于對(duì)透視、近眼顯示器的傳感器輸入的視頻顯示修改
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求以下美國臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，這些申請(qǐng)通過引用其整體被包含于此:
[0003]2011年9月26日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)61/539，269。
[0004]本申請(qǐng)是以下美國非臨時(shí)專利申請(qǐng)的部分延續(xù)，這些申請(qǐng)的每一個(gè)通過引用其整體被包含于此:
[0005]2012年8月21日提交的美國非臨時(shí)申請(qǐng)13/591，187，該申請(qǐng)要求以下臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益，這些申請(qǐng)的每一個(gè)通過引用其整體被包含于此:2012年8月3日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/679，522 ;2012年8月3日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/679，558 ;2012年8月3日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/679,542 ;2012年8月3日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/679，578 ;2012年8月3日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/679，601 ;2012年8月3日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/679，541 ;2012年8月3日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/679，548 ；2012年8月3日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/679，550 ;2012年8月3日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/679，557 ;2012年8月3日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/679，566 ;2012年5月8日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/644，078 ;2012年7月11日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/670,457 ;以及2012年7月23日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/674，689。
[0006]2012年4月6日提交的美國非臨時(shí)申請(qǐng)13/441，145，該申請(qǐng)要求以下臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益，這些申請(qǐng)的每一個(gè)通過引用其整體被包含于此:2012年2月14日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/598，885 ;2012年2月14日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/598，889 ;2012年2月12日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/598，896 ;以及2012年2月29日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/604，917。
[0007]2012年3月25日提交的美國非臨時(shí)申請(qǐng)13/429，413，該申請(qǐng)要求以下臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益，這些申請(qǐng)通過引用其整體被包含于此:2012年I月6日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/584，029。
[0008]2011年12月30日提交的美國非臨時(shí)申請(qǐng)13/341，758，該申請(qǐng)要求以下臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益，這些申請(qǐng)的每一個(gè)通過引用其整體被包含于此:2011年11月8日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/557，289。
[0009]2011年9月14日提交的美國非臨時(shí)申請(qǐng)13/232，930，該申請(qǐng)要求以下臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益，這些申請(qǐng)的每一個(gè)通過引用其整體被包含于此:2010年9月14日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)61/382,578 ;2011年4月6日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)61/472，491 ;2011年5月6日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)61/483，400 ;2010年5月18日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)61/487，371 ;以及2011年7月5日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)61/504，513。
[0010]2011年2月28日提交的美國非臨時(shí)專利申請(qǐng)13/037，324和2011年2月28日提交的美國非臨時(shí)專利申請(qǐng)13/037，335，這兩個(gè)申請(qǐng)中的每一個(gè)要求以下臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益，這些臨時(shí)申請(qǐng)的每一個(gè)通過引用其整體被包含于此:2010年2月28日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/308，973 ;2010年8月13日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/373，791 ;2010年9月14日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/382，578 ;2010年11月8日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/410,983 ;2011年I月3日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/429，445 ;以及2011年I月3日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)61/429，447。
【背景技術(shù)】[0011]領(lǐng)域:
[0012]本發(fā)明涉及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)目鏡、相關(guān)聯(lián)的控制技術(shù)以及應(yīng)用，尤其涉及運(yùn)行在目鏡上的軟件應(yīng)用。
[0013]本發(fā)明還涉及使用呈序列化模式的可切換鏡片以從波導(dǎo)提供圖像的薄顯示技術(shù)。
[0014]在本行業(yè)中，具有反射表面的頭戴式顯示器是公知的。在美國專利4969714中描述了具有單個(gè)斜角部分反射分束片的頭戴式顯示器。盡管該方法在所顯示的視野上提供了卓越的亮度和色彩的均勻性，但是光學(xué)系統(tǒng)由于斜角分束片而相對(duì)較厚。
[0015]在美國專利6829095和7724441中描述了具有部分反射表面陣列以提供較薄光學(xué)系統(tǒng)的頭戴式顯示器，這些顯示器在圖124中示出，其中部分反射表面陣列12408被用于在顯示視野上提供圖像光12404，從而允許用戶查看所顯示的圖像、連同用戶前面的環(huán)境的視圖。用戶所查看的圖像光12404由來自多個(gè)部分反射表面12408中的每一個(gè)的組合反射光構(gòu)成。來自圖像源12402的光必須通過多個(gè)部分反射表面12408，其中光12402的一部分向用戶的眼睛反射，從而提供圖像光12404。為了提供顯示視野上的均勻圖像，部分反射表面12408的反射特性必須被精確控制。對(duì)于離圖像源最近的表面,部分反射表面12408的反射率必須最低，而對(duì)于離圖像源最遠(yuǎn)的表面，部分反射表面12408的反射率必須最高。一般而言，部分反射表面12408的反射率必須相對(duì)于離圖像源的距離線性增加。這提出了制造和成本的問題，因?yàn)槊恳徊糠址瓷浔砻?2408的反射率不同于相鄰表面,且每一表面的反射率必須被緊密控制。因此，采用部分反射表面陣列，難以提供在整個(gè)顯示視野上具有均勻的亮度和色彩的圖像。
[0016]或者，如美國專利4711512中所述，衍射光柵被用來將進(jìn)出波導(dǎo)的圖像光重定向到顯示視野。然而，衍射光柵成本高昂且存在色彩像差。
[0017]從而，持久存在對(duì)還提供顯示視野上良好的亮度和色彩的圖像均勻性的頭戴式顯示器的相對(duì)較薄的光學(xué)系統(tǒng)的需求。
[0018]本發(fā)明還涉及包括線柵偏振片膜作為部分反射表面以使得照射光向下偏轉(zhuǎn)到反射圖像源的緊湊且輕量的前燈。
[0019]在如圖133中所示的具有反射圖像源和前燈的顯示器中，照射光13308傳自邊緣光源13300，并被前燈13304偏轉(zhuǎn)以照射反射圖像源13302。照射光13308然后自反射圖像源13302反射，成為圖像光13310，圖像光13310然后通過前燈13304傳回并進(jìn)入顯示光學(xué)器件。由此，前燈13304使從邊緣光源13300進(jìn)入的照射光13308偏轉(zhuǎn)并同時(shí)允許所反射的圖像光13310通過而不被偏轉(zhuǎn)，因此圖像光13310可傳入顯示光學(xué)器件中，其中顯示光學(xué)器件在顯示器是平面屏幕顯示器時(shí)可以是色散的，或在顯示器是近眼顯示器時(shí)可以是折射或衍射的。在這個(gè)實(shí)施例中，顯示光學(xué)器件可包括漫射體。
[0020]對(duì)諸如硅上液晶(LCOS)圖像源之類的反射圖像源，照射光是偏振的，且反射圖像源包括四分之一波延緩膜，該膜改變自反射圖像源反射期間的偏振狀態(tài)。于是在顯示光學(xué)器件中包括偏振器，它使得液晶賦予的偏振效應(yīng)在圖像光通過顯示光學(xué)器件時(shí)形成一圖像。
[0021 ] 美國專利申請(qǐng)7163330描述了一系列前燈，包括前燈的上表面中的槽以使來自邊緣光源的光沿槽之間的平坦部分向下偏轉(zhuǎn)到反射圖像源，以允許所反射的圖像光傳入顯示光學(xué)器件中。圖134示出具有槽13410和平坦部分13408的前燈13400的圖示。來自邊緣光源13300的照射光13402自槽13410反射，并被向下偏轉(zhuǎn)以照射反射圖像源13302。圖像光13404自反射圖像源13302反射，并通過前燈13400的平坦部分13408。描述了線性且彎曲的槽13410。然而，對(duì)于有效地使照射光13402偏轉(zhuǎn)的槽13410而言，槽13410必須占據(jù)前燈的很大面積，從而限制了平坦部分13408的面積，并且由于光在通過前燈傳回時(shí)自槽散射而使提供給顯示光學(xué)器件的圖像質(zhì)量降級(jí)。前燈13400通常由固體材料片形成，且因此可能相對(duì)較重。
[0022]在美國專利7545571中，提供了可穿戴顯示系統(tǒng)，它包括反射圖像源13502，該圖像源具有偏振分束器13512作為前燈以使邊緣光源13500提供的照射光13504偏轉(zhuǎn)并偏振到反射圖像源13502上，如圖135中所示。偏振分束器13512是呈固體塊的斜角平面，具有與邊緣光源13500相關(guān)聯(lián)的單獨(dú)曲面反射器13514。曲面反射器13514可以是連接至偏振分束器13512的全內(nèi)反射塊13510。由此，本專利中公開的具有偏振分束器固體塊和全內(nèi)反射塊的前燈提供了大型且相對(duì)較重的前燈。此外，圖135還示出圖像光線13508。
[0023]仍存在為具有反射圖像源的顯示器提供前燈的需求，這種前燈以很少的散射光提供良好的圖像質(zhì)量且還是緊湊和輕量的。
[0024]本發(fā)明還涉及用光學(xué)膜制成的光學(xué)平坦表面。更具體地，本發(fā)明提供用于使用光學(xué)膜制造光學(xué)平坦分束器的方法。
[0025]可出于各種目的而獲取光學(xué)膜，包括:分束器、偏振分束器、全息反射器和鏡片。在成像應(yīng)用尤其在反射成像應(yīng)用中，規(guī)定光學(xué)膜非常平坦以保存圖像波前是重要的。某些光學(xué)膜在一側(cè)上有壓敏粘合劑，以允許光學(xué)膜附著于襯底而得到結(jié)構(gòu)支撐，并協(xié)助使光學(xué)膜保持平坦。然而，以此方式附著于襯底的光學(xué)膜往往具有帶有被稱為橘皮的小尺度起伏和麻點(diǎn)的表面，這阻止表面實(shí)現(xiàn)光學(xué)平坦，并且因此所反射的圖像被降級(jí)。
[0026]在美國專利申請(qǐng)20090052030中，提供了用于制造光學(xué)膜的方法，其中光學(xué)膜是線柵偏振器。然而，沒有用于提供具有光學(xué)平坦性的膜的技術(shù)。
[0027]在美國專利4537739和4643789中，提供了用于通過使用條帶將原圖運(yùn)送至模具而使原圖附著至模制結(jié)構(gòu)的方法。然而，這些方法沒有預(yù)見到光學(xué)膜的特殊要求。
[0028]在美國專利申請(qǐng)20090261490中，提供了用于制造包括光學(xué)膜的簡單光學(xué)制品以及模制的方法。該方法針對(duì)所生成的曲面，因?yàn)樵摲椒òㄇ拾霃脚c直徑的比率之間的限制以避免因模制期間膜的變形而導(dǎo)致的膜中皺褶。針對(duì)制造具有光學(xué)膜的光學(xué)平坦表面的特殊要求沒有被選定。
[0029]在美國專利7820081中，提供了將功能膜層疊到透鏡的方法。該方法使用熱固化粘合劑來將功能膜粘合到透鏡。然而，這種工藝包括在透鏡熱時(shí)熱成形光學(xué)膜，以使得光學(xué)膜、粘合劑和透鏡在粘接工藝期間一起形變。由此，該方法不適于制造光學(xué)平坦表面。
[0030]因此，仍存在對(duì)使用光學(xué)膜以使得可提供具有光學(xué)平坦性的包括光學(xué)膜的表面的方法的需求。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0031 ] 在各實(shí)施例中，目鏡可包括運(yùn)行在集成多媒體計(jì)算機(jī)構(gòu)上的內(nèi)部軟件應(yīng)用，該應(yīng)用適于3D增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)內(nèi)容顯示以及與目鏡交互。3D AR軟件應(yīng)用可結(jié)合移動(dòng)應(yīng)用開發(fā)并通過應(yīng)用商店提供，或作為專門針對(duì)目鏡的單獨(dú)應(yīng)用、作為最終使用平臺(tái)并通過專門的3D AR目鏡商店提供。內(nèi)部軟件應(yīng)用可與由目鏡通過目鏡內(nèi)部和外部的機(jī)構(gòu)提供的輸入和輸出機(jī)構(gòu)對(duì)接，諸如從周圍環(huán)境、感測設(shè)備、用戶動(dòng)作捕捉設(shè)備、內(nèi)部處理機(jī)構(gòu)、內(nèi)部多媒體處理機(jī)構(gòu)、其它內(nèi)部應(yīng)用、相機(jī)、傳感器、話筒、通過收發(fā)機(jī)、通過觸覺界面、從外部計(jì)算機(jī)構(gòu)、外部應(yīng)用、事件和/或數(shù)據(jù)饋送、外部設(shè)備、第三方等發(fā)起。結(jié)合目鏡操作的命令和控制模式可通過感測通過輸入設(shè)備的輸入、用戶動(dòng)作、外部設(shè)備交互、事件和/或數(shù)據(jù)饋送的接收、內(nèi)部應(yīng)用執(zhí)行、外部應(yīng)用執(zhí)行等來被發(fā)起。在各實(shí)施例中，可存在如通過內(nèi)部軟件應(yīng)用提供的、被包括在執(zhí)行控制中的一系列步驟，包括至少下列各項(xiàng)中兩項(xiàng)的組合:事件和/或數(shù)據(jù)饋送、傳感輸入和/或傳感設(shè)備、用戶動(dòng)作捕捉輸入和/或輸出、用于控制和/發(fā)起命令的用戶移動(dòng)和/或動(dòng)作、命令和/或控制模式和界面(其中輸入可被反映)、可使用命令來響應(yīng)輸入的平臺(tái)上的應(yīng)用、從平臺(tái)上界面到外部系統(tǒng)和/或設(shè)備的通信和/或連接、外部設(shè)備、外部應(yīng)用、對(duì)用戶的反饋(諸如關(guān)于外部設(shè)備、外部應(yīng)用)等等。
[0032]本發(fā)明還提供用于提供相對(duì)較薄的光學(xué)系統(tǒng)的方法，該光學(xué)系統(tǒng)在顯示視野上提供具有改進(jìn)的亮度和色彩均勻性的圖像。本發(fā)明包括顯示區(qū)域上的窄可切換鏡片的整體陣列，以提供顯示視野，其中可切換鏡片被順序使用以反射來自圖像源的光的各部分，從而向用戶呈現(xiàn)圖像的順序部分。通過按照重復(fù)順序從透明到反射地迅速切換窄可切換鏡片，用戶感知到圖像中要被組合成如由圖像源提供的整個(gè)圖像的各部分。假設(shè)每一窄可切換鏡片按60Hz或更高頻率切換，用戶不會(huì)感知到圖像各部分中的閃爍。
[0033]提供了窄可切換鏡片陣列的各個(gè)實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中，可切換鏡片是液晶可切換鏡片。在另一實(shí)施例中，可切換鏡片是使用氣隙來提供可切換全內(nèi)反射鏡片的可移動(dòng)棱鏡兀件。
[0034]在替換實(shí)施例中，不是所有可切換鏡片都被依序使用，相反，使用的是基于用戶的眼間距而變化的所選組中的可切換鏡片。
[0035]本發(fā)明還提供包括線柵偏振器膜作為部分反射表面以使得照射光向下偏轉(zhuǎn)向反射圖像源的緊湊且輕量的前燈。邊緣光源被偏振，而線柵偏振器被定向，以使得照射光被反射且圖像光被允許通過并傳到顯示光學(xué)器件。通過使用柔性的線柵偏振器膜，本發(fā)明提供了部分反射表面，該表面可被彎曲以將照射光聚焦到反射圖像源，從而提高了效率并提高了圖像亮度的均勻性。線柵偏振器還具有非常低的光散射，因?yàn)閳D像光在去往顯示光學(xué)器件的途中通過前燈，因此圖像質(zhì)量被保持。此外，由于部分反射表面是線柵偏振器膜，前燈的大部分由空氣構(gòu)成，因此前燈在重量上輕得多。
[0036]本發(fā)明還提供用于制造具有當(dāng)使用光學(xué)膜時(shí)的光學(xué)平坦性的表面的方法。在本發(fā)明的各實(shí)施例中，光學(xué)膜可包括分束器、偏振分束器、線柵偏振器、鏡片、部分鏡片或或全息膜。本發(fā)明提供的優(yōu)勢(shì)在于:光學(xué)膜的表面是光學(xué)平坦的，以使得光的波前被保持以提供改進(jìn)的圖像重量。
[0037]在某些實(shí)施例中，本發(fā)明提供了包括光學(xué)平坦的光學(xué)膜的圖像顯示系統(tǒng)。光學(xué)平坦的光學(xué)膜包括在具有圖像源和查看位置的顯示模塊外殼中保持光學(xué)平坦的光學(xué)膜的襯底。其中圖像源提供的圖像自光學(xué)膜反射到查看位置，且具有光學(xué)膜的襯底在顯示模塊外殼內(nèi)是可被替換的。
[0038]在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，光學(xué)膜附著于模制結(jié)構(gòu)，因此光學(xué)膜是顯示模塊外殼的一部分。
[0039]在如圖187中所示的、具有反射圖像源18720和固體分束器方塊前燈18718的現(xiàn)有技術(shù)顯示器18700中，光18712自光源18702傳到漫射體18704，在那里使得它更均勻以提供照射光18714。照射光18714被部分反射層18708重定向，從而照射反射圖像源18720。照射光18714然后自反射圖像源18720反射，變成圖像光18710，圖像光18710然后通過部分反射層18708傳回并進(jìn)入相關(guān)聯(lián)的成像光學(xué)器件(未示出)，成像光學(xué)器件向觀看者呈現(xiàn)圖像。由此，固體分束器方塊18718重定向照射光18714，并同時(shí)允許反射的圖像光18710通過而不被重定向，因此圖像光可傳入成像光學(xué)器件，其中成像光學(xué)器件在顯示器是平面屏幕顯示器時(shí)可以是色散的，或在顯示器是投影儀或近眼顯示器時(shí)可以是折射或衍射的。
[0040]對(duì)諸如硅上液晶(LCOS)圖像源之類的反射圖像源，照射光是偏振的，且在照射光自反射圖像源反射時(shí)，反射圖像源基于圖像源呈現(xiàn)的圖像內(nèi)容改變偏振狀態(tài)，從而形成圖像光。于是包括了分析器偏振器，它使得LCOS賦予的偏振效應(yīng)在圖像光通過成像光學(xué)器件時(shí)形成一圖像，且圖像被呈現(xiàn)給觀看者。
[0041]在美國專利7545571中，提供了可穿戴顯示系統(tǒng)，它包括反射圖像源，圖像源具有偏振分束器作為前燈以使邊緣光源提供的照射光偏轉(zhuǎn)并偏振到反射圖像源上。偏振分束器是呈固體塊的斜角平面，具有與邊緣光源相關(guān)聯(lián)的單獨(dú)曲面反射器。曲面反射器可以是連接至偏振分束器的全內(nèi)反射塊。由此，本專利中公開的具有偏振分束器固體塊和全內(nèi)反射塊的前燈提供了大型且相對(duì)較重的前燈。
[0042]美國專利6195136公開了用于反射圖像源的一系列前燈照射方法。公開了用于使前燈更緊湊的使用曲面分束器的方法。然而，曲面分束器定位成離圖像源相當(dāng)遠(yuǎn)，以減小來自光源然后被分束器反射到圖像源的光的角度。而且，僅在前燈的一側(cè)上提供光，因此分束器的尺寸必須至少與圖像源一樣大。結(jié)果，當(dāng)沿光學(xué)軸度量時(shí)，與圖像源上的照射區(qū)域相比，前燈總體尺寸仍相對(duì)較大。
[0043]仍存在為具有反射圖像源的顯示器提供前燈的需求，這種前燈以很少的散射光提供良好的圖像質(zhì)量且還是緊湊、高效和輕量的。
[0044]本發(fā)明在顯示部件中提供緊湊、高效且輕量的前燈，該顯示部件包括部分反射表面以將來自側(cè)面光源的照射光重定向到反射圖像源，其中如根據(jù)漫射體區(qū)域的高度測量的顯示部件的尺寸比被照射的反射圖像源的寬度小得多。在某些實(shí)施例中，部分反射表面可被彎曲以將來自光源的光聚焦或集中到反射圖像源上。光源可被偏振，且偏振分束器膜可被用作彎曲的部分反射表面，以使得照射光被重定向且所反射的圖像光被允許通過并傳到成像光學(xué)器件。偏振分束器膜是輕量的，且具有非常低的光散射，因?yàn)閳D像光在去往顯示光學(xué)器件的途中通過前燈，因此圖像質(zhì)量被保持。
[0045]在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，光源被設(shè)置在前燈的相對(duì)兩側(cè)上，以使得向反射圖像源的兩個(gè)相對(duì)邊緣提供光。在這種情況中，部分反射表面由兩個(gè)表面構(gòu)成，其中一個(gè)表面使來自一個(gè)光源的照射光偏轉(zhuǎn)向圖像源的一半，而另一表面使光偏轉(zhuǎn)向圖像源的另一半。在這個(gè)實(shí)施例中，部分反射表面可以是彎曲或平坦的。
[0046]在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，部分反射表面是偏振分束器而光源被偏振，因此來自光源的光首先被偏振分束器重定向，然后在被反射圖像源反射并改變偏振之后被發(fā)射。
[0047]在另一實(shí)施例中，來自光源的光未被偏振，因此偏振分束器反射光的一個(gè)偏振狀態(tài)以照射反射圖像源的一半，同時(shí)發(fā)射光的另一偏振狀態(tài)。所發(fā)射的光的偏振狀態(tài)傳到前燈的相對(duì)側(cè)，在那里光被再循環(huán)。所發(fā)射的偏振狀態(tài)的再循環(huán)可通過以下方式完成:通過四分之一波長膜并被鏡片反射，以使得它通過四分之一波長膜被傳回并由此改變偏振狀態(tài)。在所發(fā)射和反射的光的偏振狀態(tài)被改變之后，光被偏振分束器重定向以照射反射圖像源的另一半。在替換實(shí)施例中，來自前燈兩個(gè)側(cè)燈的光按照互補(bǔ)方式工作，其中所發(fā)射的來自相對(duì)側(cè)的光的偏振狀態(tài)在它與相對(duì)側(cè)上的漫射體交互時(shí)變?yōu)榉瞧竦模⒂纱嗽傺h(huán)。
[0048]在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，提供了用于制造具有柔性部分反射膜的前燈的方法。柔性膜可在邊緣得到支撐并在反射圖像源上獨(dú)立無支撐，或者柔性膜可被夾在透明的兩個(gè)或多個(gè)實(shí)心件之間。實(shí)心件可在被置于與柔性膜接觸之前成形。實(shí)心件可按照平坦幾何形狀或彎曲幾何形狀來保持柔性膜。在又一實(shí)施例中，柔性膜可在邊緣得到支撐，于是實(shí)心件可就地被澆鑄，以使得柔性膜被嵌入在透明的固體材料中。
[0049]在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)可包括用戶佩戴的交互頭戴式目鏡,其中目鏡包括用戶通過其查看周圍環(huán)境和所顯示的內(nèi)容的光學(xué)組裝件、用于處理內(nèi)容以便向用戶顯示的集成處理器、用于將內(nèi)容引入光學(xué)組裝件的集成圖像源；該處理器適于修改內(nèi)容，其中修改是響應(yīng)于傳感器輸入而作出的。內(nèi)容可以是視頻圖像。修改可以是以下至少其中之一:調(diào)整亮度、調(diào)整色彩飽和度、調(diào)整色平衡、調(diào)整色調(diào)、調(diào)整視頻分辨率、調(diào)整透明度、調(diào)整壓縮率、調(diào)整每秒幀率、隔離視頻的一部分、停止播放視頻、暫停視頻或重新開始視頻。傳感器輸入可從以下至少其中一個(gè)得到:電荷耦合器件、黑硅傳感器、IR傳感器、聲學(xué)傳感器、感應(yīng)傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器、光學(xué)傳感器、不透明度傳感器、鄰近傳感器、電感傳感器、渦流傳感器、被動(dòng)紅外鄰近傳感器、雷達(dá)、電容傳感器、電容式位移傳感器、霍爾效應(yīng)傳感器、磁傳感器、GPS傳感器、熱成像傳感器、熱電偶、熱敏電阻、光電傳感器、超聲傳感器、紅外激光傳感器、慣性運(yùn)動(dòng)傳感器、MEMS內(nèi)部運(yùn)動(dòng)傳感器、超聲3D運(yùn)動(dòng)傳感器、加速計(jì)、傾斜儀、力傳感器、壓電傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器、線性編碼器、化學(xué)傳感器、臭氧傳感器、煙霧傳感器、熱傳感器、磁強(qiáng)計(jì)、二氧化碳探測器、一氧化碳探測器、氧氣傳感器、葡萄糖傳感器、煙霧探測器、金屬探測器、雨滴傳感器、高度計(jì)、GPS、對(duì)是否處于外部的檢測、對(duì)上下文的檢測、對(duì)活動(dòng)的檢測、物體探測器(例如，廣告牌)、標(biāo)記探測器(例如，用于作廣告的地理位置標(biāo)記)、激光測距儀、聲納、電容、光響應(yīng)、心率傳感器或RF/微功率脈沖無線電(MIR)傳感器。可響應(yīng)于來自關(guān)于用戶的頭正在移動(dòng)的加速計(jì)輸入的指示而停止播放內(nèi)容。音頻傳感器輸入可由視頻會(huì)議的至少一個(gè)參與者的說話而生成。視覺傳感器可以是視頻會(huì)議的至少一個(gè)參與者的視頻圖像或視覺演示的視頻圖像。修改可以是響應(yīng)于來自傳感器的關(guān)于用戶正在移動(dòng)的指示而制作或多或少透明的視頻圖像中的至少一個(gè)。
[0050]在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)可包括用戶佩戴的交互頭戴式目鏡,其中目鏡包括用戶通過其查看周圍環(huán)境和所顯示的內(nèi)容的光學(xué)部件、用于處理內(nèi)容以便向用戶顯示的集成處理器、用于將內(nèi)容引入光學(xué)部件的集成圖像源，該處理器適于修改內(nèi)容，其中修改是響應(yīng)于傳感器輸入而作出的；且該系統(tǒng)還包括集成視頻圖像捕捉機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)記錄周圍環(huán)境的一方面并提供內(nèi)容以便顯示。
[0051]通過閱讀以下實(shí)施例的詳細(xì)描述和附圖，本發(fā)明的這些和其它系統(tǒng)、方法、目的、特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將是顯而易見的。
[0052]以上提及的所有文獻(xiàn)通過引用其整體被包含于此。除非另外明確指出或者從文字上清楚得到，否則對(duì)項(xiàng)目的單數(shù)形式的引用應(yīng)被理解為包括復(fù)數(shù)形式的項(xiàng)目，反之亦然。除非另外明確指出或者從上下文中清楚得到，否則語法連詞旨在表達(dá)結(jié)合在一起的從句、句子、詞等的任何和所有轉(zhuǎn)折和連接的組合。
[0053]附圖簡述
[0054]本發(fā)明及以下對(duì)其某些實(shí)施例的詳細(xì)描述可參考以下附圖理解:
[0055]圖1描繪了光學(xué)裝置的說明性實(shí)施例。
[0056]圖2描繪了 RGB LED投影儀。
[0057]圖3描繪了使用中的投影儀。
[0058]圖4描繪了置于框架中的波導(dǎo)和校正透鏡的實(shí)施例。
[0059]圖5描繪了波導(dǎo)目鏡的設(shè)計(jì)。
[0060]圖6描繪了具有透視透鏡的目鏡的實(shí)施例。
[0061]圖7描繪了具有透視透鏡的目鏡的實(shí)施例。
[0062]圖8A-C描繪了按照上翻/下翻配置安排的目鏡的實(shí)施例。
[0063]圖8D-E描繪了輔助光學(xué)器件的扣合元件的實(shí)施例。
[0064]圖8F描繪了上翻/下翻電-光學(xué)模塊的實(shí)施例。
[0065]圖9描繪了目鏡的電致變色層。
[0066]圖10描繪了目鏡在實(shí)時(shí)圖像增強(qiáng)、梯形失真校正和虛擬透視校正方面的優(yōu)點(diǎn)。
[0067]圖11描繪了三個(gè)襯底的響應(yīng)度對(duì)比波長的圖表。
[0068]圖12圖示了黑硅傳感器的性能。
[0069]圖13A描繪了現(xiàn)有的夜視系統(tǒng)，圖13B描繪了本發(fā)明的夜視系統(tǒng)，而圖13C圖示了兩者之間響應(yīng)度的差異。
[0070]圖14描繪了目鏡的觸覺接口。
[0071]圖14A描繪了表征點(diǎn)頭控制的目鏡的實(shí)施例中的運(yùn)動(dòng)。
[0072]圖15描繪了控制目鏡的指環(huán)。
[0073]圖15AA描繪了控制帶有集成相機(jī)的目鏡的指環(huán)，其中在一個(gè)實(shí)施例中可允許用戶提供他們自己的視頻圖像作為視頻會(huì)議的一部分。
[0074]圖15A描繪了虛擬鼠標(biāo)的實(shí)施例中的手戴式傳感器。
[0075]圖15B描繪了安裝在目鏡上的面部致動(dòng)傳感器。
[0076]圖15C描繪了目鏡的手指點(diǎn)控制。
[0077]圖1?描繪了目鏡的手指點(diǎn)控制。
[0078]圖15E描繪了眼球跟蹤控制的示例。
[0079]圖15F描繪了目鏡的手定位控制。
[0080]圖16描繪了目鏡的基于位置的應(yīng)用模式。
[0081]圖17示出了 A)能夠進(jìn)行VIS/NIR/SWIR成像的非冷卻式CMOS圖像傳感器的柔性平臺(tái)和B)圖像增強(qiáng)夜視系統(tǒng)之間圖像質(zhì)量的差異。[0082]圖18描繪了啟用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的定制廣告牌。
[0083]圖19描繪了啟用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的定制廣告。
[0084]圖20描繪了啟用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的定制插圖。
[0085]圖20A描繪了用于投遞消息以便在觀看者到達(dá)某一位置時(shí)發(fā)送的方法。
[0086]圖21描繪了目鏡光學(xué)和電子器件的替換安排。
[0087]圖22描繪了目鏡光學(xué)和電子器件的替換安排。
[0088]圖22A以眼睛發(fā)光的示例描繪了目鏡。
[0089]圖22B描繪了具有用于減少眼睛發(fā)光的光控制元件的目鏡的橫截面。
[0090]圖23描繪了目鏡光學(xué)和電子器件的替換安排。
[0091]圖24描繪了虛擬鍵盤的鎖定位置。
[0092]圖24A描繪了人體一部分上的虛擬投影圖像的實(shí)施例。
[0093]圖25描繪了投影儀的詳細(xì)視圖。
[0094]圖26描繪了 RGB LED模塊的詳細(xì)視圖。
[0095]圖27描繪了游戲網(wǎng)絡(luò)。
[0096]圖28描繪了用于使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡來游戲的方法。
[0097]圖29描繪了用于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)目鏡的示例性電子電路圖。
[0098]圖29A描繪了用于外部設(shè)備的眼球跟蹤控制的控制電路。
[0099]圖29B描繪了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)目鏡的用戶之間的通信網(wǎng)絡(luò)。
[0100]圖30描繪了目鏡進(jìn)行的部分圖像移除。
[0101]圖31描繪了基于如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的話筒捕捉的一人的話音而標(biāo)識(shí)此人的方法的流程圖。
[0102]圖32描繪了供在視頻呼叫或會(huì)議中使用的典型的相機(jī)。
[0103]圖33示出了視頻呼叫相機(jī)的框圖的實(shí)施例。
[0104]圖34描繪了光學(xué)或數(shù)字穩(wěn)定的目鏡的實(shí)施例。
[0105]圖35描繪了經(jīng)典卡塞格倫配置的實(shí)施例。
[0106]圖36描繪了微卡塞格倫伸縮折疊光學(xué)相機(jī)的配置。
[0107]圖37描繪了虛擬鍵盤的劃動(dòng)過程。
[0108]圖38描繪了虛擬鍵盤的目標(biāo)標(biāo)記過程。
[0109]圖38A描繪了視覺詞語翻譯器的實(shí)施例。
[0110]圖39圖示了根據(jù)一實(shí)施例的用于生物測定數(shù)據(jù)捕捉的眼鏡。
[0111]圖40圖示了根據(jù)一實(shí)施例的使用生物測定數(shù)據(jù)捕捉眼鏡的虹膜識(shí)別。
[0112]圖41描繪了根據(jù)一實(shí)施例的面部和虹膜識(shí)別。
[0113]圖42圖示了根據(jù)一實(shí)施例的雙全向話筒的使用。
[0114]圖43描繪了采用多個(gè)話筒的定向性改進(jìn)。
[0115]圖44示出了根據(jù)一實(shí)施例的自適應(yīng)陣列駕馭音頻捕捉機(jī)構(gòu)的使用。
[0116]圖45示出了根據(jù)一示例實(shí)施例的馬賽克手指和手掌登記系統(tǒng)。
[0117]圖46圖示了由其它指紋和掌紋系統(tǒng)所使用的傳統(tǒng)光學(xué)方法。
[0118]圖47示出了根據(jù)一示例實(shí)施例的馬賽克傳感器所使用的方法。
[0119]圖48示出了根據(jù)一示例實(shí)施例的馬賽克傳感器的設(shè)備布局。[0120]圖49圖示了根據(jù)另一實(shí)施例的馬賽克傳感器中使用的相機(jī)視野和多個(gè)相機(jī)。
[0121]圖50示出了根據(jù)一實(shí)施例的生物電話和觸覺計(jì)算機(jī)。
[0122]圖51示出了根據(jù)一實(shí)施例的生物電話和觸覺計(jì)算機(jī)在捕捉潛在的指紋和掌紋方面的使用。
[0123]圖52示出典型DOMEX集合。
[0124]圖53示出了根據(jù)一實(shí)施例的使用生物電話和觸覺計(jì)算機(jī)捕捉的生物測定圖像和生物測定觀察列表之間的關(guān)系。
[0125]圖54示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的口袋生物工具套件。
[0126]圖55示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的口袋生物工具套件的各組件。
[0127]圖56描繪了根據(jù)一實(shí)施例的指紋、掌紋、地理位置和POI登記設(shè)備。
[0128]圖57示出了根據(jù)一實(shí)施例的用于多模態(tài)生物測定收集、標(biāo)識(shí)、地理位置和POI登記的系統(tǒng)。
[0129]圖58圖示了根據(jù)一實(shí)施例的指紋、掌紋、地理位置和POI登記的前臂可穿戴設(shè)備。
[0130]圖59示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的移動(dòng)折疊生物測定登記工具套件。
[0131]圖60是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的生物測定登記工具套件的高級(jí)系統(tǒng)圖。
[0132]圖61是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的折疊生物測定登記設(shè)備的系統(tǒng)圖。
[0133]圖62示出了根據(jù)一示例實(shí)施例的薄膜指紋和掌紋傳感器。
[0134]圖63示出了根據(jù)一示例實(shí)施例的用于手指、手掌和登記數(shù)據(jù)收集的生物測定收集設(shè)備。
[0135]圖64圖示了根據(jù)一實(shí)施例的兩級(jí)掌紋捕捉。
[0136]圖65圖示了根據(jù)一實(shí)施例的指尖輕叩的捕捉。
[0137]圖66圖示了根據(jù)一實(shí)施例的拍印和滾印的捕捉。
[0138]圖67描繪了用于采集非接觸的指紋、掌紋或其它生物測定紋的系統(tǒng)。
[0139]圖68描繪了用于采集不接觸的指紋、掌紋或其它生物測定紋的過程。
[0140]圖69描繪手表控制器的一實(shí)施例。
[0141]圖70A-D描繪了目鏡的實(shí)施例范例，包括充電和集成顯示的能力。
[0142]圖71描繪了接地棒數(shù)據(jù)系統(tǒng)的實(shí)施例。
[0143]圖72描繪了包括目鏡的控制映射系統(tǒng)的框圖。
[0144]圖73描繪了生物測定手電筒。
[0145]圖74描繪了目鏡的頭盔佩戴版本。
[0146]圖75描繪了情形知曉眼鏡的實(shí)施例。
[0147]圖76A描繪了組裝的360°成像器，而圖76B描繪了 360°成像器的剖面視圖。
[0148]圖77描繪了多重合視圖相機(jī)的分解視圖。
[0149]圖78描繪了飛行眼。
[0150]圖79描繪了目鏡的分解俯視圖。
[0151]圖80描繪了分解的電光學(xué)組裝件。
[0152]圖81描繪了電光學(xué)組裝件的軸的分解視圖。
[0153]圖82描繪了利用具有反射性顯示器的平面照射工具的光學(xué)顯示系統(tǒng)的一實(shí)施例。[0154]圖83描繪了平面照射光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)實(shí)施例。
[0155]圖84描繪了平面照射工具和具有激光斑點(diǎn)抑制組件的反射性顯示器的實(shí)施例組裝。
[0156]圖85描繪了具有用于重定向光的槽形特征的平面照射工具的實(shí)施例。
[0157]圖86描繪了具有成對(duì)的槽形特征以及’反槽形’特征以降低圖像像差的平面照射工具的實(shí)施例。
[0158]圖87描繪了從層壓結(jié)構(gòu)制造的平面照射工具的實(shí)施例。
[0159]圖88描繪了具有用于重定向光的楔形光學(xué)部件的平面照射工具的實(shí)施例。
[0160]圖89描繪了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的照射模塊的框圖。
[0161]圖90描繪了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的光頻變換器的框圖。
[0162]圖91描繪了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的激光照射模塊的框圖。
[0163]圖92描繪了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的激光照射系統(tǒng)的框圖。
[0164]圖93描繪了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的成像系統(tǒng)的框圖。
[0165]圖94A和B分別按照俯視圖和側(cè)視圖描繪了具有光致變色元件和加熱器元件的透鏡。
[0166]圖95描繪了 LCoS前燈設(shè)計(jì)的實(shí)施例。
[0167]圖96描繪了具有偏振器的光學(xué)粘合棱鏡。
[0168]圖97描繪了具有偏振器的光學(xué)粘合棱鏡。
[0169]圖98描繪了 LCoS前燈設(shè)計(jì)的多個(gè)實(shí)施例。
[0170]圖99描繪了疊加在LCoS上的楔子加上OBS。
[0171]圖100描繪了楔子的兩個(gè)版本。
[0172]圖101描繪了 LCoS芯片上的彎曲PBS膜。
[0173]圖102A描繪了光學(xué)組裝件的一個(gè)實(shí)施例。
[0174]圖102B描繪了具有內(nèi)嵌相機(jī)的光學(xué)組裝件的一個(gè)實(shí)施例。
[0175]圖103描繪了圖像源的一個(gè)實(shí)施例。
[0176]圖104描繪了圖像源的一個(gè)實(shí)施例。
[0177]圖105描繪了圖像源的諸實(shí)施例。
[0178]圖106描繪了結(jié)合本發(fā)明一實(shí)施例中的目鏡的功能和控制方面示出軟件應(yīng)用工具和市場的頂級(jí)框圖。
[0179]圖107描繪了本發(fā)明一實(shí)施例中的目鏡應(yīng)用開發(fā)環(huán)境的功能框圖。
[0180]圖108描繪了本發(fā)明一實(shí)施例中關(guān)于目鏡的軟件應(yīng)用的平臺(tái)元素開發(fā)棧。
[0181]圖109是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有透視能力的頭戴式顯示器的圖示。
[0182]圖110是對(duì)如通過圖109中所描繪的頭戴式顯示器查看的無標(biāo)記場景的視圖的圖
/Jn ο
[0183]圖111是帶有2D疊加標(biāo)記的圖110的場景的視圖的圖示。
[0184]圖112是如向觀看者的左眼顯示的圖111的3D標(biāo)記的圖示。
[0185]圖113是如向觀看者的右眼顯示的圖111的3D標(biāo)記的圖示。
[0186]圖114是彼此疊加以示出不同的圖111的左和右3D標(biāo)記的圖示。
[0187]圖115是帶有3D標(biāo)記的圖110的場景的視圖的圖示。[0188]圖116是所捕捉的、圖110的場景的立體圖像的圖示。
[0189]圖117是用以示出圖像之間的不同的圖116的相疊加的左和右立體圖像的圖示。
[0190]圖118是示出疊加的3D標(biāo)記的圖110的場景的圖示。
[0191]圖119是本發(fā)明的用于提供3D標(biāo)記的深度線索方法實(shí)施例的流程圖。
[0192]圖120是本發(fā)明的用于提供3D標(biāo)記的另一深度線索方法實(shí)施例的流程圖。
[0193]圖121是本發(fā)明的用于提供3D標(biāo)記的又一深度線索方法實(shí)施例的流程圖。
[0194]圖122是本發(fā)明的用于提供3D標(biāo)記的再一深度線索方法實(shí)施例的流程圖。
[0195]圖123A描繪了用于提供顯示順序幀以便通過顯示組件進(jìn)行圖像顯示的處理器。
[0196]圖123B描繪了被配置成去除顯示驅(qū)動(dòng)器的顯示接口。
[0197]圖124是具有多個(gè)部分反射器的現(xiàn)有技術(shù)波導(dǎo)的示意圖；
[0198]圖125是在第一位置中具有多個(gè)電可切換鏡片的波導(dǎo)的示意圖；
[0199]圖125A是具有電連接的波導(dǎo)組裝件的圖示。
[0200]圖126是在第二位置中具有多個(gè)電可切換鏡片的波導(dǎo)的示意圖；
[0201]圖127是在第三位置中具有多個(gè)電可切換鏡片的波導(dǎo)的示意圖；
[0202]圖128是在第一位置中具有多個(gè)機(jī)械可切換鏡片的波導(dǎo)的示意圖；
[0203]圖128A是具有微致動(dòng)器和相關(guān)聯(lián)硬件的波導(dǎo)組裝件的示意圖；
[0204]圖129是在第二位置中具有多個(gè)機(jī)械可切換鏡片的波導(dǎo)的示意圖；
[0205]圖130是在第三位置中具有多個(gè)機(jī)械可切換鏡片的波導(dǎo)的示意圖；
[0206]圖131A和圖131B是在用戶面部上的具有可切換鏡片的波導(dǎo)顯示器的圖示；以及
[0207]圖132A-132C是為具有不同眼間距的用戶提供的顯示區(qū)域的圖示。
[0208]圖133是具有邊緣光源和前燈的反射圖像源的示意圖，該示意圖示出通過的光線.-^4 ，
[0209]圖134是包括槽的現(xiàn)有技術(shù)前燈的示意圖；
[0210]圖135是呈實(shí)心塊的包括平面偏振分束器和彎曲反射器的現(xiàn)有技術(shù)前燈的示意圖；
[0211]圖136是具有單個(gè)邊緣燈和彎曲線柵偏振器膜的本發(fā)明一實(shí)施例的示意圖；
[0212]圖137是具有兩個(gè)邊緣燈和彎曲線柵偏振器膜的本發(fā)明一實(shí)施例的示意圖；
[0213]圖138是按照所需的彎曲形狀保持柔性線柵偏振器膜的側(cè)框的示意圖；
[0214]圖139是本發(fā)明的方法的流程圖。
[0215]圖140是具有分束器的近眼成像系統(tǒng)的示意圖；[0216]圖141是用于近眼成像系統(tǒng)的光學(xué)模塊的示意圖；
[0217]圖142是薄膜樣式光學(xué)片的圖示；
[0218]圖143是具有嵌入式光學(xué)片的插入模制模塊外殼的圖示；
[0219]圖144是層壓樣式光學(xué)片的模壓成型的圖示；
[0220]圖145A-C是在模制模塊外殼內(nèi)施加光學(xué)膜的圖示。
[0221]圖146描繪了根據(jù)本公開一實(shí)施例的AR目鏡(沒有其鏡腿)的示意正面透視圖。
[0222]圖147描繪了圖146的AR目鏡的示意背面透視圖。
[0223]圖148描繪了圖146的AR目鏡的佩帶者右側(cè)的示意背面部分透視圖。
[0224]圖149描繪了圖146的AR目鏡的佩帶者右側(cè)的示意背面部分透視圖。[0225]圖150描繪了圖146中所示的用于支撐投影屏之一的AR目鏡的組件的示意透視圖。
[0226]圖151描繪了圖146中所示的AR目鏡的調(diào)整平臺(tái)的示意透視圖。
[0227]圖152描繪了圖146中所示的AR目鏡的橫向調(diào)整機(jī)構(gòu)的組件的示意透視圖。
[0228]圖153描繪了圖146中所示的AR目鏡的傾斜調(diào)整機(jī)構(gòu)的組件的示意透視圖。
[0229]圖154是示出人眼的暗適應(yīng)曲線的圖表。
[0230]圖155是示出逐漸減少照明對(duì)人眼的暗適應(yīng)曲線的影響的圖表。
[0231]圖156是具有透視能力的頭戴式顯示器的圖示。
[0232]圖157是示出當(dāng)進(jìn)入黑暗環(huán)境時(shí)顯示亮度和時(shí)間之間的關(guān)系的圖。
[0233]圖158是暗適應(yīng)方法的流程圖。
[0234]圖159描繪了用戶視野中呈現(xiàn)的虛擬鍵盤。
[0235]圖160描繪了具有光學(xué)平坦反射表面的顯示系統(tǒng)的示例。
[0236]圖161示出了近眼顯示模塊的圖示。
[0237]圖162示出了與頭戴式顯示器的類型相關(guān)聯(lián)的光學(xué)器件的圖示。
[0238]圖163示出了其中在外殼內(nèi)在照射分束器和透鏡之間添加了擋板的圖示。
[0239]圖164示出了其中在透鏡的進(jìn)入表面處添加了擋板的本發(fā)明的另一實(shí)施例的圖
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[0240]圖165示出了其中在透鏡的輸出處添加了擋板的本發(fā)明的另一實(shí)施例的圖示。
[0241]圖166示出了其中擋板在透鏡和成像分束器之間附著于外殼的本發(fā)明的另一實(shí)施例的圖示。
[0242]圖167示出了其中對(duì)外殼的側(cè)壁施加吸收涂層的本發(fā)明的又一實(shí)施例的圖示。
[0243]圖168示出頭戴式顯示器中雜散光的另一來源的圖示，其中雜散光直接從光源的邊緣進(jìn)入。
[0244]圖169描繪從透鏡的外殼或邊緣中的任何反射表面反射的雜散光。
[0245]圖170示出了其中與光源相鄰設(shè)置了擋板的本發(fā)明的再一實(shí)施例的圖示。
[0246]圖171描繪了可使用隆起(ridge)的吸收涂層,其中一系列小隆起或梯級(jí)擔(dān)當(dāng)一系列擋板以阻擋或修剪外殼的整個(gè)側(cè)壁區(qū)域上的邊緣光線。
[0247]圖172示出帶子或薄片的又一實(shí)施例，帶子或薄片包括可用于阻擋反射光的載片和隆起。
[0248]圖173描繪了眼鏡的一實(shí)施例的分解視圖。
[0249]圖174描繪了眼鏡的配線設(shè)計(jì)和穿線框。
[0250]圖175描繪了眼鏡的配線設(shè)計(jì)和穿線框的放大版本。
[0251]圖176A示出了眼鏡的配線設(shè)計(jì)和穿線框的剖面視圖。
[0252]圖176B示出了眼鏡的配線設(shè)計(jì)和穿線框的剖面視圖。
[0253]圖176C示出了眼鏡的配線設(shè)計(jì)和穿線框的完整版本。
[0254]圖177描繪了用于固定眼鏡的U形附件。
[0255]圖178描繪了用于將眼鏡固定到用戶的頭部的纜線拉緊系統(tǒng)的實(shí)施例。
[0256]圖179A和圖179B描繪了用于按照彎形配置將眼鏡固定到用戶的頭部的纜線拉緊系統(tǒng)的實(shí)施例。[0257]圖180描繪了用于將眼鏡固定到用戶的頭部的纜線拉緊系統(tǒng)的實(shí)施例。
[0258]圖181描繪了用于將眼鏡固定到用戶的頭部的系統(tǒng)的實(shí)施例。
[0259]圖182描繪了用于將眼鏡固定到用戶的頭部的系統(tǒng)的實(shí)施例。
[0260]圖183描繪了用于將眼鏡固定到用戶的頭部的系統(tǒng)的實(shí)施例。
[0261]圖184描繪了用于將眼鏡固定到用戶的頭部的系統(tǒng)的實(shí)施例。
[0262]圖185A描繪了光學(xué)元件串的一個(gè)實(shí)施例。
[0263]圖185B描繪了光學(xué)元件串的一個(gè)實(shí)施例中光的樣本光線跡線。
[0264]圖186描繪了 LCoS加上ASIC包的實(shí)施例。
[0265]圖187是使用單個(gè)光源和分束器塊的現(xiàn)有技術(shù)前燈的示意圖示；
[0266]圖188是使用單個(gè)光源和反射分束器層的現(xiàn)有技術(shù)前燈的示意圖示；
[0267]圖189是使用單個(gè)光源的前燈的示意圖示，其中平坦反射分束器層以減小的角度被安置;
[0268]圖190是使用單個(gè)光源的前燈的示意圖示，其中反射分束器層是彎曲的；
[0269]圖191是使用雙光源的前燈的示意圖示，其中具有平坦表面的折疊反射分束器膜被安置在透明固體中；
[0270]圖192是使用雙光源的前燈的示意圖示，其中使用具有平坦表面的折疊獨(dú)立無支撐反射分束器膜；
[0271]圖193是使用雙光源的前燈的示意圖示，其中使用具有彎曲表面的折疊獨(dú)立無支撐反射分束器膜；
[0272]圖194是使用雙光源的前燈的示意圖示，其中具有彎曲表面的折疊反射分束器膜被安置在透明固體中；
[0273]圖195是使用單個(gè)光源的前燈的示意圖示，前燈具有相對(duì)的鏡片和四分之一波長膜以再循環(huán)偏振光的一部分，其中具有平坦表面的折疊反射分束器膜被安置在透明固體中；
[0274]圖196是使用單個(gè)光源的前燈的示意圖示，前燈具有相對(duì)的鏡片和四分之一波長膜以再循環(huán)偏振光的一部分，其中設(shè)置有具有平坦表面的獨(dú)立無支撐折疊反射偏振分束器膜；
[0275]圖197是使用單個(gè)光源的前燈的示意圖示，前燈具有相對(duì)的鏡片和四分之一波長膜以再循環(huán)偏振光的一部分，其中設(shè)置有具有彎曲表面的獨(dú)立無支撐折疊反射偏振分束器膜；
[0276]圖198是制造諸如圖197所示的前燈但具有平坦表面的折疊反射分束器膜被置于透明固體中的方法的示意圖示，其中頂部和底部膜保持器被用于對(duì)反射分束器膜定形和定位，且偏振光的各部分被再循環(huán)；
[0277]圖199是使用圖198中所示方法制造的、與雙光源和偏振光的再循環(huán)部分一起使用的前燈的示意圖示；
[0278]圖200是折疊獨(dú)立無支撐反射分束器膜的示意圖示，該膜在用于澆鑄固體前燈的方法的第一步驟中在邊緣上得到支撐；
[0279]圖201是示出在用于澆鑄固體前燈的方法中用于注入透明澆鑄材料并排除氣體的孔的示意圖示；[0280]圖202是示出燒鑄固體前燈的上部的燒鑄的示意圖示；
[0281]圖203是示出使用平坦透明薄片來弄平澆鑄固體前燈的頂部的示意圖示；
[0282]圖204是用于通過組裝制造固體前燈的方法的流程圖；
[0283]圖205是用于通過澆鑄制造固體前燈的方法的流程圖；以及
[0284]圖206是用于使用多步模制工藝制造固體膜保持器的方法的流程圖。
[0285]圖207描繪了近場通信手表的一實(shí)施例。
[0286]圖208描繪了與啟用近場通信的服務(wù)點(diǎn)設(shè)備對(duì)接的近場通信手表的一實(shí)施例。
[0287]圖209描繪了與啟用近場通信的服務(wù)點(diǎn)設(shè)備和用戶的智能電話對(duì)接的近場通信手表的一實(shí)施例。
[0288]詳細(xì)描述
[0289]本發(fā)明涉及目鏡電光學(xué)器件。目鏡可包括適于將圖像投影到透視或半透明透鏡上的投影光學(xué)器件，從而允許目鏡的佩戴者查看周圍的環(huán)境以及所顯示的圖像。也被稱為投影儀的投影光學(xué)器件可包括使用場序色彩的RGB LED模塊。采用場序色彩，單個(gè)全彩圖像可基于原色紅、綠和藍(lán)來被分解成色場，并由LCoS (硅上液晶)光學(xué)顯示器210單獨(dú)成像。因?yàn)槊恳簧珗霰还鈱W(xué)顯示器210成像，相應(yīng)的LED色彩被打開。當(dāng)這些色場按照迅速的順序被顯示時(shí)，全彩圖像可被看到。采用場序色彩照射，可通過相對(duì)于藍(lán)色和/或綠色圖像移動(dòng)紅色圖像等等來為任何色像差調(diào)整目鏡中得到的所投影的圖像。圖像之后可被反射到一雙自由曲面波導(dǎo)中，其中圖像光參與全內(nèi)反射(TIR)直到到達(dá)透鏡的用戶看到圖像的活動(dòng)查看區(qū)域?？砂ù鎯?chǔ)器和操作系統(tǒng)的處理器可控制LED光源和光學(xué)顯示器。投影儀可包括或在光學(xué)上耦合到顯示耦合透鏡、聚光器透鏡、偏振分束器和場透鏡。
[0290]參考圖123A和123B，處理器12302 (例如，數(shù)字信號(hào)處理器)可提供顯示順序幀12324供通過目鏡100的顯示組件12328 (例如，LCOS顯示組件)來進(jìn)行圖像顯示。在各實(shí)施例中，順序幀12324可采用或不采用作為處理器12302和顯示組件12328之間的中介組件的顯示驅(qū)動(dòng)器12312來產(chǎn)生。例如，并參考圖123A，處理器12302可包括幀緩沖區(qū)12304和顯示接口 12308 (例如，移動(dòng)行業(yè)處理器接口(MIPI)，以及顯示串行接口(DSI))。顯示接口 12308可將按像素的RGB數(shù)據(jù)12310提供給作為處理器12302和顯示組件12328之間的中介組件的顯示驅(qū)動(dòng)器12312，其中顯示驅(qū)動(dòng)器12312接受按像素RGB數(shù)據(jù)12310并生成用于紅色的單獨(dú)全幀顯示數(shù)據(jù)12318、用于綠色的單獨(dú)全幀顯示數(shù)據(jù)12320以及用于藍(lán)色的單獨(dú)全幀顯示數(shù)據(jù)12322，由此將顯示順序幀12324提供給顯示組件12328。此外，顯示驅(qū)動(dòng)器12312可向顯示組件12328提供定時(shí)信號(hào)，諸如以便同步作為顯示順序幀12324的全幀12318、12320、12322的傳遞。在另一示例中，并參考圖123B，顯示接口 12330可被配置成通過向顯示組件12328直接提供用于紅色的全幀顯示數(shù)據(jù)12334、用于綠色的全幀顯示數(shù)據(jù)12338以及用于藍(lán)色的全幀顯示數(shù)據(jù)12340作為顯示順序幀12324來去除顯示驅(qū)動(dòng)器12312。此外，定時(shí)信號(hào)12332可從顯示接口 12330直接提供給顯示組件。這種配置可通過移除對(duì)顯示驅(qū)動(dòng)器的需求而提供顯著較低的功耗。這一直接面板信息不僅可移除對(duì)驅(qū)動(dòng)器的需求，而且可簡化配置的總體邏輯，并移除對(duì)改動(dòng)來自像素的面板信息、從幀生成像素信息等所需的冗余存儲(chǔ)器。
[0291]參考圖186，在各實(shí)施例中，為了提高LCoS+ASIC包18600的產(chǎn)量，ASIC可被安裝在柔性印刷電路(FPC)18604上，頂上有加固器。頂上的加固器如果與ASIC—樣高，則不會(huì)使總體包增加厚度。FPC可經(jīng)由連接器18602 (諸如零插拔力(ZIF)連接或用于較高針數(shù)的板對(duì)板連接器)連接至標(biāo)準(zhǔn)LCoS包(諸如玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂層板(FR4) 18608)?？墒褂脡好粽澈蟿﹣韺SIC、加固器和LCoS粘合到FPC。
[0292]參考圖1，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)目鏡100的說明性實(shí)施例可被描繪?？衫斫?，目鏡100的實(shí)施例可不包括圖1所描繪的全部元素，而其它實(shí)施例可包括附加或不同的元素。在各實(shí)施例中，光學(xué)元件可被鍵入在目鏡框架102的鏡腿部分122中?？捎猛队皟x108將圖像投影到置于框架102的開口中的至少一個(gè)透鏡104上。諸如納投影儀、皮投影儀、微投影儀、毫微微投影儀、基于激光的投影儀、全息投影儀等一個(gè)或多個(gè)投影儀108可被置于目鏡框架102的鏡腿部分中。在各實(shí)施例中，兩個(gè)透鏡104均是透視或半透明的，而在其它實(shí)施例中，僅一個(gè)透鏡104是半透明的而另一個(gè)透鏡是不透明的或缺失的。在各實(shí)施例中，在目鏡100中可以包括多于一個(gè)的投影儀108。
[0293]在諸如圖1所描繪的實(shí)施例的各實(shí)施例中，目鏡100還可包括至少一個(gè)發(fā)音清晰的耳機(jī)120、無線電收發(fā)機(jī)118和散熱器114，該散熱器114用于吸收來自LED光引擎的熱量，以使LED光引擎保持涼爽并允許其在全亮度下工作。還存在一個(gè)或多個(gè)TI 0MAP4 (開放多媒體應(yīng)用處理器)112、具有RF天線的排線110，它們均將在本文中更詳細(xì)地描述。
[0294]在一實(shí)施例中并參考圖2，投影儀200可以是RGB投影儀。投影儀200可包括外殼202、散熱器204和RGB LED引擎或模塊206。RGB LED引擎206可包括LED、二向色器件、集中器等。數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)(未示出)可將圖像或視頻流轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)，諸如電壓降落/電流變化、脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)等，以控制LED燈的強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間和混合。例如，DSP可控制每一 PWM信號(hào)的占空比以控制流經(jīng)產(chǎn)生多個(gè)色彩的每一 LED的平均電流。目鏡的靜止圖像協(xié)同處理器可采用噪聲過濾、圖像/視頻穩(wěn)定以及面部檢測，且能夠進(jìn)行圖像增強(qiáng)。目鏡的音頻后端處理器可采用緩沖、SRC、均衡等。
[0295]投影儀200可包括諸如LCoS顯示器等光學(xué)顯示器210以及如圖所示的多個(gè)組件。在各實(shí)施例中，投影儀200可被設(shè)計(jì)為采用單面板LCoS顯示器210 ;然而，三面板顯示器也是可能的。在單面板實(shí)施例中，按順序用紅、藍(lán)和綠(即場序色彩)照射顯示器210。在其它實(shí)施例中，投影儀200可使用替換光學(xué)顯示技術(shù)，諸如背光液晶顯示器(IXD)、正面光IXD、半透反射式LCD、有機(jī)發(fā)電二極管(0LED)、場致發(fā)射顯示器(FED)、鐵電LCoS (FLCOS)、安裝在藍(lán)寶石上的液晶技術(shù)、透明液晶微顯示器、量子點(diǎn)顯示器等。
[0296]在各實(shí)施例中，顯示器可以是3D顯示器、IXD、薄膜晶體管IXD、LED、LC0S、硅上鐵電液晶顯示器、CMOS顯示器、OLED、QLED、在OED像素之間的交叉點(diǎn)上具有CMOS式像素傳感器的OLED陣列、透射式LCoS顯示器、CRT顯示器、VGA顯示器、SXGA顯示器、QVGA顯示器、具有基于視頻的凝視跟蹤器的顯示器、具有出射瞳徑擴(kuò)張技術(shù)的顯示器、Asahi膜顯示器、自由曲面光學(xué)顯示器、XY多項(xiàng)式組合器顯示器、光導(dǎo)傳輸顯示器、Amoled顯示器等。在各實(shí)施例中，顯示器可以是允許目鏡將來自圖像源的圖像顯示為全息圖的全息顯示器。在各實(shí)施例中，顯示器可以是液晶反射式微顯示器。這樣的顯示器可包含偏振光學(xué)器件，且與某些OLED微顯示器相比，可改進(jìn)亮度。在各實(shí)施例中，顯示器可以是自由曲面棱鏡顯示器。自由曲面棱鏡顯示器可實(shí)現(xiàn)3D立體成像能力。在各實(shí)施例中，顯示器可與Cannon和/或Olympus公司分別在美國專利6，384，983和6，181，475中描述的那些顯示器類似或相同。在其它實(shí)施例中，顯示器可包含基于視頻的凝視跟蹤器。在各實(shí)施例中，紅外光源的光束可在出射瞳徑擴(kuò)張器(EPE)中分開并擴(kuò)張，以產(chǎn)生從EPE朝向眼睛的準(zhǔn)直光束。微縮視頻相機(jī)可對(duì)角膜成像，且眼睛凝視方向可通過定位瞳孔以及紅外光束的閃光來計(jì)算。在用戶校準(zhǔn)之后，來自凝視跟蹤器的數(shù)據(jù)可反映所顯示圖像中的用戶焦點(diǎn)，這可被用作輸入設(shè)備。這樣的設(shè)備可類似于芬蘭坦佩雷市諾基亞研究中心所提供的那些設(shè)備。此外，在各實(shí)施例中，顯示器可包含出射瞳徑擴(kuò)張器，它放大出射瞳徑并將圖像傳輸?shù)叫挛恢?。從而，可能僅需要在用戶的眼前放置薄透明片，而圖像源可被放置在其它地方。在另外的實(shí)施例中，顯示器可以是離軸光學(xué)顯示器。在各實(shí)施例中，這樣的顯示器可不與光圈的機(jī)械中心重合。這避免了主光圈被輔助光學(xué)元件、工具包和/或傳感器遮擋，且可在焦點(diǎn)處提供對(duì)工具包和/或傳感器的使用。例如，有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管(Amoled)顯示器可使用來自Nouvoyance公司被稱為PenTile的像素設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)按照多種方式使更多光通過。首先，紅、藍(lán)和綠子像素比傳統(tǒng)顯示器中的子像素大。其次，每四個(gè)子像素中有一個(gè)子像素是清晰(clear)的。這意味著背光可使用較少的功率并更亮地發(fā)光。較少的子像素通常意味著較低的分辨率，但是PenTile顯示器使用單獨(dú)的子像素來哄騙眼睛在使用大約RGB條紋面板的子像素的三分之一時(shí)感知相同的分辨率。PenTile顯示器還使用圖像處理算法來確定場景的亮度，對(duì)較暗的圖像自動(dòng)調(diào)暗背光。
[0297]為了克服之前描述的現(xiàn)有技術(shù)的局限，本發(fā)明提供波導(dǎo)中的可切換鏡片整體陣列，這些鏡片可被順序使用以提供對(duì)顯示視野上圖像的各部分的逐行掃描。通過按照順序的方式迅速地將鏡片從反射式切換為透射式，圖像可在沒有可感知閃爍的情況下提供給用戶。由于與反射狀態(tài)相比，每一可切換鏡片更常處于透射狀態(tài)，可切換鏡片的陣列對(duì)用戶顯現(xiàn)為透明的同時(shí)還向用戶呈現(xiàn)所顯示的圖像。
[0298]波導(dǎo)對(duì)來自圖像源的光的呈現(xiàn)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員是公知的，因此將不在這里討論。波導(dǎo)和光從圖像源到顯示區(qū)域的傳送的示例性討論在美國專利5076664和6829095中提供。本發(fā)明包括用于在波導(dǎo)中重定向圖像光以向用戶提供圖像的方法和裝置，其中波導(dǎo)中的圖像光是從圖像源提供的。
[0299]圖125示出波導(dǎo)顯示設(shè)備12500，它具有重定向通過波導(dǎo)12510傳送的、來自圖像源12502的光以便向用戶提供圖像光12504的可切換鏡片12508a_12508c的整體陣列。示出了三個(gè)可切換鏡片12508a-12508c，但是在本發(fā)明中，陣列可包括不同數(shù)目的可切換鏡片。圖125中所示的可切換鏡片是包括液晶可切換鏡片的電可切換鏡片。提供蓋玻片12512以在被示為可切換鏡片12508a-12508c的薄層中包含液晶材料。圖125還示出電源線12514和 12518。
[0300]波導(dǎo)12510和可切換鏡片12508a_12508c的整體陣列可由塑料或玻璃材料制成，只要該材料適當(dāng)平坦。厚度的均勻性不如在大多數(shù)液晶設(shè)備中的重要，因?yàn)榭汕袚Q鏡片具有高反射率?？汕袚Q液晶鏡片的構(gòu)造在美國專利6999649中描述。
[0301]圖126和127示出本發(fā)明中的順序方面，因?yàn)樵谝粫r(shí)刻僅陣列中可切換鏡片之一處于反射狀態(tài)中，陣列中的其它可切換鏡片于是處于透射狀態(tài)中。圖125示出處于反射狀態(tài)中的第一可切換鏡片12508a，從而重定向來自圖像源12502的光以成為向用戶呈現(xiàn)圖像的一部分的圖像光12504。其它可切換鏡片12508b和12508c處于透射狀態(tài)中。圖124還示出波導(dǎo)12410。
[0302]在圖126中，可切換鏡片12508a和12508c處于透射狀態(tài)中，而可切換鏡片12508b處于反射狀態(tài)中。這一狀況向用戶提供了圖像光12600及其相關(guān)聯(lián)的圖像部分。最后在圖127中，可切換鏡片12508a和12508b處于透射狀態(tài)中，而可切換鏡片12508c處于反射狀態(tài)中。這一最后的狀況向用戶提供了圖像光12700及其相關(guān)聯(lián)的圖像部分。在這一最后狀況之后，重復(fù)如圖124所示、之后是如圖125所示、然后是如圖126所示的順序，以提供對(duì)圖像的逐行掃描。該順序在用戶正在查看所顯示的圖像的同時(shí)被連續(xù)重復(fù)。因此，來自圖像源12502的所有光依順序在任何給定時(shí)間被單個(gè)可切換鏡片重定向。圖像源可在可切換鏡片在視野上提供對(duì)圖像光12504的逐行掃描的同時(shí)連續(xù)工作。如果圖像光被感知為較亮、或者對(duì)不同的可切換鏡片存在不同的色平衡，則圖像源可被調(diào)整為補(bǔ)償，且圖像源的亮度或色平衡可被調(diào)制以與可切換鏡片的陣列的切換順序同步。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可切換鏡片切換的次序可被改變以向用戶提供隔行圖像，諸如對(duì)于四個(gè)可切換鏡片的陣列按照重復(fù)方式的1、3、2、4次序。
[0303]圖128示出本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中機(jī)械驅(qū)動(dòng)的可切換鏡片的整體陣列被提供。在這種情況下，波導(dǎo)顯示設(shè)備12800中的可切換鏡面包括棱鏡12804a-12804c，這些棱鏡被移動(dòng)以交替地提供氣隙或分別與表面12810a-12810c之間的光學(xué)接觸。如圖128中所示，棱鏡12804a被向下移動(dòng)以提供氣隙，以使得表面12810a是通過全內(nèi)反射工作的反射表面。同時(shí)，棱鏡12804b和12804c被迫使向上以分別在表面12810b和12810c處提供光學(xué)接觸，以使得表面12810b和12810c是透射性的。這一狀況重定向來自圖像源12502的光成為向用戶呈現(xiàn)圖像的一部分的圖像光12802。在這一實(shí)施例中，可切換鏡片從透射率幾乎100%的光學(xué)接觸移動(dòng)為反射率幾乎100%的全內(nèi)反射。圖128還示出電源線12812、底座和通用接地連接12814以及微致動(dòng)器12818a-c。
[0304]圖129和130示出用于可切換鏡片陣列中機(jī)械驅(qū)動(dòng)的可切換鏡片的序列中的其它情況。在圖129中，棱鏡12804a和12804c被迫使向上以分別提供與表面12810a和12810c的光學(xué)接觸，從而為來自圖像源12502的光提供透射狀態(tài)。同時(shí)，向下移動(dòng)棱鏡12804b以在表面12810b處制造氣隙，以使得來自圖像源12502的光被重定向成為向用戶呈現(xiàn)圖像的相關(guān)聯(lián)部分的圖像光12900。在圖130中所示的順序的最后一步中，棱鏡12804a和12804b被迫使向上以分別在表面12810a和12810b處提供光學(xué)接觸，以使得來自圖像源的光通過到達(dá)表面12810c。棱鏡12804c被向下移動(dòng)以在表面12810c處提供氣隙，以使得表面12810c成為具有全內(nèi)反射的反射表面，且來自圖像源12502的光被重定向成為圖像光13000及其相關(guān)聯(lián)的圖像部分。
[0305]在之前的討論中，全內(nèi)反射的狀況基于如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的波導(dǎo)12808的材料和空氣的光學(xué)性質(zhì)。為了獲得如圖128-130中所示的90度反射，波導(dǎo)12808的折射率必須大于1.42。為了在棱鏡12804a-12804c和表面12810a_12810c之間分別提供光學(xué)接觸，棱鏡12804a-12804c的表面必須匹配表面12810a_12810c，誤差在1.0微米以內(nèi)。最后，為了使來自圖像源12502的光前進(jìn)通過波導(dǎo)12808和棱鏡12804a_12804c而不在分界面處偏轉(zhuǎn)，棱鏡12804a-12804c的折射率必須與波導(dǎo)12808的折射率相同，誤差在大約0.1以內(nèi)。
[0306]圖131a和131b示出如本發(fā)明中所包括的波導(dǎo)組裝件13102以及可切換鏡片陣列的圖示。圖131a示出用戶頭上的波導(dǎo)組裝件13102的側(cè)視圖，其中可切換鏡片陣列的長軸被垂直定向，以使得圖像光13100被定向到用戶的眼中。圖131b示出用戶頭上的波導(dǎo)組裝件13102的俯視圖，其中可切換鏡片陣列13104的短軸可被看見，圖像光13100被提供給用戶的眼睛13110。在圖131a和131b中，圖像光13100中提供的視野可被清楚看見。在圖131b中，如由陣列中不同可切換鏡片所提供的圖像的各個(gè)部分也可被看見。圖131b還示出包括圖像源13108的波導(dǎo)組裝件13102的一實(shí)施例，其中圖像源13108具有內(nèi)部光源以提供來自諸如LCOS顯示器或IXD顯示器的小型顯示器的光，光然后被波導(dǎo)傳送到可切換鏡片，在那里它被可切換鏡片重定向并成為向用戶的眼睛13110呈現(xiàn)的圖像光13100。
[0307]為了減少在可切換鏡片被用于向用戶提供圖像的順序部分時(shí)用戶所感知的圖像閃爍，可切換鏡片序列優(yōu)選地以快于60Hz的頻率工作。在這種情況下，陣列中η個(gè)可切換鏡片中的每一個(gè)在順序的每一循環(huán)中，處于反射狀態(tài)(1/60) Xl/n秒，然后處于透射狀態(tài)(1/60) X (n-1) /n秒。因此，與處于反射狀態(tài)相比，每一可切換鏡片在序列中的每一循環(huán)的更大部分中處于透射狀態(tài)，因此用戶將可切換鏡片的陣列感知為相對(duì)透明。
[0308]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可切換鏡片的整體陣列具有比覆蓋顯示區(qū)域所需的鏡片更多的可切換鏡片。額外的可切換鏡片被用來為具有不同眼間距(也被稱為瞳距)的不同用戶提供調(diào)整。在這種情況下，被用于向用戶呈現(xiàn)圖像的可切換鏡片彼此相鄰，以使得它們呈現(xiàn)連續(xù)的圖像區(qū)域。取決于用戶的眼間距，使用陣列邊緣處的可切換鏡片。作為圖132A-132C中示出的示例，提供了具有七個(gè)可切換鏡片的陣列13200，每一鏡片3mm寬。在使用期間，五個(gè)相鄰的可切換鏡片被用于提供15mm寬的顯示區(qū)域(13202a-13202c)，具有針對(duì)眼間距的±3mm調(diào)整。在圖132A中所示的窄眼間距情況中，朝向內(nèi)緣的五個(gè)可切換鏡片被用來顯示，而兩 個(gè)外部可切換鏡片未被使用。在圖132C中所示的寬眼間距情況中，朝向外緣的五個(gè)可切換鏡片被用來顯示，而兩個(gè)內(nèi)部可切換鏡片未被使用。中間情況在圖132B中示出，其中中間的五個(gè)可切換鏡片被使用，而外部和內(nèi)部的可切換鏡片未被使用。在本發(fā)明中，術(shù)語“未被使用”指的是可切換鏡片保持在透射狀態(tài)中，而其它可切換鏡片按照重復(fù)的透射狀態(tài)和反射狀態(tài)之間的順序被使用。
[0309]示例
[0310]在第一示例中，使用美國紐約州霍普韋爾鎮(zhèn)Kent Optronics有限公司(http://WWW.kentoptronics.com/)提供的具有快速響應(yīng)的液晶可切換鏡片。波導(dǎo)由玻璃或塑料制成，液晶被包含各層之間的空間中，以使得液晶為5微米厚。蓋玻片在外表面上包含液晶。響應(yīng)時(shí)間是10毫秒,在反射狀態(tài)中反射率為87%而在透射狀態(tài)中透射率為87%。三個(gè)可切換鏡片可在以30Hz操作的序列中驅(qū)動(dòng)。如果可切換鏡片為5mm寬，則提供15mm寬的顯示區(qū)域，這等于從離波導(dǎo)IOmm的眼睛在8mm寬的眼動(dòng)范圍(eyebox)所查看的38度視野。
[0311]在第二示例中，提供由折射率為1.53的玻璃或塑料制成的棱鏡的機(jī)械驅(qū)動(dòng)陣列，該波導(dǎo)由具有折射率為1.53的相同材料制成。棱鏡的表面被拋光以提供小于I微米的平面度，壓電微致動(dòng)器被用于移動(dòng)棱鏡約10微米以從透射狀態(tài)轉(zhuǎn)為反射狀態(tài)。波導(dǎo)被模制以提供對(duì)于棱鏡的配對(duì)表面的小于I微米的平面度。五個(gè)可切換鏡片可被該壓電致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)以便在以IOOHz操作的序列中操作。壓電微致動(dòng)器從佛羅里達(dá)州邁阿密市Steiner&Martins 有限公司(http: //www.steminc.com/piezo/PZ STAKPNViewPN.asp?PZ_SM_M0DEL=SMPAK155510D10)購得，微致動(dòng)器在由150V驅(qū)動(dòng)的5X5X10mm包裝中以超過200磅的力提供10微米的移動(dòng)。各自為5mm寬的5個(gè)棱鏡的陣列被用于提供25mm寬的顯示區(qū)域，這等于從離波導(dǎo)10_的眼睛在8_寬的眼動(dòng)范圍所查看的72度視野?；蛘撸淮蝺H使用3個(gè)棱鏡來提供15mm寬的顯示區(qū)域(38度視野)，具有橫向移動(dòng)顯示區(qū)域±5mm的能力以針對(duì)不同用戶的眼睛之間的不同間距進(jìn)行調(diào)整。
[0312]在各實(shí)施例中，波導(dǎo)顯示系統(tǒng)可包括提供來自所顯示圖像的圖像光的圖像源、將圖像光傳送給顯示區(qū)域的波導(dǎo)以及將來自波導(dǎo)的圖像光重定向到所顯示圖像可被用戶查看的顯示區(qū)域的可切換鏡片的整體陣列。在各實(shí)施例中，可切換鏡片可被電驅(qū)動(dòng)。在各實(shí)施例中，可切換鏡片可被機(jī)械驅(qū)動(dòng)。在其它實(shí)施例中，微致動(dòng)器可被用于機(jī)械驅(qū)動(dòng)可切換鏡片。此外，微致動(dòng)器可以是壓電的?？汕袚Q鏡片可在透射和反射狀態(tài)之間切換，以在顯示區(qū)域上的逐行掃描中提供圖像光的各部分。
[0313]在各實(shí)施例中，從波導(dǎo)提供所顯示圖像的方法可包括向波導(dǎo)提供來自圖像源的圖像光、在顯示區(qū)域上的波導(dǎo)中提供可切換鏡片的整體陣列、以及在透射和反射狀態(tài)之間順序操作可切換鏡片以在顯示區(qū)域上的逐行掃描中提供圖像光的各部分。
[0314]在另外的實(shí)施例中，具有瞳距調(diào)整的波導(dǎo)顯示系統(tǒng)可包括提供來自所顯示圖像的圖像光的圖像源、將圖像光傳送給顯示區(qū)域的波導(dǎo)以及將來自波導(dǎo)的圖像光重定向到顯示器的可切換鏡片的整體陣列。此外，可切換鏡片的陣列可具有比覆蓋顯示區(qū)域所需的鏡片更多的鏡片，且陣列邊緣處的可切換鏡片可被用于提供匹配用戶的眼間距的顯示區(qū)域。
[0315]目鏡可由任何電源供電，諸如電池電能、太陽能、線路電能等。電源可被集成在框架102中或被置于目鏡100外部且與目鏡100的被供電元件電連通。例如，太陽能收集器可被置于框架102上、皮帶扣上等等。電池充電可使用墻壁充電器、車載充電器、在皮帶扣上、在目鏡盒中等等進(jìn)行。
[0316]投影儀200可包括LED光引擎206，該引擎可被安裝在散熱器204和保持器208上，用于確保LED光引擎、中空錐形光隧道220、漫射體212和聚光器透鏡214的無振動(dòng)安裝。中空隧道220幫助均質(zhì)化來自RGB LED光引擎的快速變化的光。在一個(gè)實(shí)施例中，中空光隧道220包括銀質(zhì)涂層。漫射體透鏡212在光被引導(dǎo)進(jìn)入聚光器透鏡214之前對(duì)光進(jìn)一步均質(zhì)化和混合。光離開聚光器透鏡214然后進(jìn)入偏振分束器(PBS) 218。在PBS中，LED光在被折射到場透鏡216和LCoS顯示器210之前被傳播并分光到偏振組件中。LCoS顯示器為微投影儀提供圖像。圖像然后從LCoS顯示器反射并返回通過偏振分束器，然后被反射90度。因此，圖像大致在微投影儀的中間離開微投影儀200，光然后被引導(dǎo)進(jìn)入耦合透鏡504，如下所述。
[0317]圖2描繪了投影部件以及其如此處描述的其它支撐物的實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可采用其它配置和光學(xué)技術(shù)。例如，代替采用反射光學(xué)器件，諸如具有藍(lán)寶石襯底的透明結(jié)構(gòu)可被用于實(shí)現(xiàn)投影儀系統(tǒng)的光路，因此潛在地更改和/或消除了光學(xué)組件，諸如分束器、重定向鏡片等。系統(tǒng)可具有背光系統(tǒng)，其中LED RGB三元組可以是被定向來令光通過顯示器的光源。作為結(jié)果，背光和顯示器或者可與波導(dǎo)毗連地安裝，或者在顯示器之后可存在柱形/定向光學(xué)器件以令光正確地進(jìn)入光學(xué)器件。如果沒有定向光學(xué)器件，則顯示器可被安裝在波導(dǎo)的頂部、側(cè)邊等。在一示例中，小透明顯示器可用透明襯底(例如，藍(lán)寶石)上的硅有源背板來實(shí)現(xiàn)，透明電極由硅有源背板、液晶材料、偏振器等控制。偏振器的功能可以是糾正通過系統(tǒng)的光的去偏振以提高顯示器的對(duì)比度。在另一示例中，系統(tǒng)可利用對(duì)光路施加某種形式的隨空間變化的調(diào)制的空間光調(diào)制器，諸如微通道空間光調(diào)制器，其中膈膜鏡光快門基于微電機(jī)系統(tǒng)(MEMS)。系統(tǒng)還可利用其它光學(xué)組件，諸如可調(diào)諧光學(xué)濾波器(例如，具有可形變的膜致動(dòng)器)、高角偏轉(zhuǎn)微鏡系統(tǒng)、離散相位光學(xué)元件等。
[0318]在其它實(shí)施例中，目鏡可利用OLED顯示器、量子點(diǎn)顯示器等，這些顯示器提供較高的功率效率、較亮的顯示器、成本較低的組件等。此外，諸如OLED和量子點(diǎn)顯示器的顯示技術(shù)可提供柔性顯示器，因此允許可降低目鏡總體尺寸的更大包裝效率。例如，OLED和量子點(diǎn)顯示器材料可通過沖壓技術(shù)被印制在塑料襯底上，因此得到柔性顯示組件。例如，OLED(有機(jī)LED)顯示器可以是不需要背光的柔性、低功率的顯示器。它可以是彎曲的，如標(biāo)準(zhǔn)眼鏡鏡片那樣。在一個(gè)實(shí)施例中，OLED顯示器可以是透明顯示器或提供透明顯示器。在各實(shí)施例中，高調(diào)制傳輸函數(shù)準(zhǔn)許之前不能實(shí)現(xiàn)的各分辨率級(jí)別和設(shè)備尺寸(例如，眼鏡框架厚度)的組合。
[0319]參考圖82，目鏡可利用與反射性顯示器8210關(guān)聯(lián)的平面照射工具8208，其中光源8208與平面照射工具8208的邊緣耦合8204，且其中平面照射工具8208的平面?zhèn)日丈浞瓷湫燥@示器8210，顯示器8210通過傳導(dǎo)光學(xué)器件8212提供要向佩戴者的眼睛8222呈現(xiàn)的內(nèi)容的成像。在各實(shí)施例中，反射性顯示器8210可以是IXD、硅上IXD(LCoS)、膽留型液晶、賓主型液晶、聚合物分散液晶、相位推延液晶等或本領(lǐng)域已知的其它液晶技術(shù)。在其它實(shí)施例中，反射性顯示器8210可以是雙穩(wěn)態(tài)顯示器，諸如電泳、電流體、電濕潤、動(dòng)電、膽留型液晶等，或本領(lǐng)域所知的任何其它雙穩(wěn)態(tài)顯示器。反射性顯示器8210也可以是LCD技術(shù)和雙穩(wěn)態(tài)顯示技術(shù)的組合。在各實(shí)施例中，光源8208和平面照射工具8208的“邊緣”之間的耦合8204可通過平面照射工具8208的其它表面進(jìn)行，然后被定向到平面照射工具8208的平面中，諸如一開始通過頂表面、底表面、斜角表面等。例如，光可從頂表面進(jìn)入平面照射工具，但進(jìn)入45的小面，使得使光變彎成平面的方向。在替換實(shí)施例中，這種光的方向的變彎可用光學(xué)涂層實(shí)現(xiàn)。
[0320]在一示例中，光源8202可以是直接耦合8204到平面照射工具的邊緣的RGB LED源(例如，LED陣列)。進(jìn)入平面照射工具的邊緣的光然后被定向到反射性顯示器以便成像，諸如此處所述。光可進(jìn)入反射性顯示器以便被成像，然后通過平面照射工具(諸如采用反射性顯示器背側(cè)的反射表面)被重定向回來。光然后可進(jìn)入傳導(dǎo)光學(xué)器件8212以便將圖像定向到佩戴者的眼睛8222，諸如通過透鏡8214，被分束器8218反射到反射表面8220，通過分束器8218等回到眼睛8222。盡管按照8214、8218和8220描述了傳導(dǎo)光學(xué)器件8212，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，傳導(dǎo)光學(xué)器件8212可包括已知的任何傳導(dǎo)光學(xué)器件配置，包括比此處描述的更復(fù)雜或更簡單的配置。例如，采用場透鏡8214中的不同焦距，分束器8218可直接朝向眼睛變彎圖像，因此消除了彎曲鏡片8220，實(shí)現(xiàn)了較簡單的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。在各實(shí)施例中，光源8202可以是LED光源、激光光源、白光源等，或本領(lǐng)域已知的任何其它光源。光耦合機(jī)構(gòu)8204可以是光源8202和平面照射工具8208之間的直接耦合，或者通過耦合介質(zhì)或機(jī)構(gòu)，諸如波導(dǎo)、光纖、光導(dǎo)管、透鏡等。平面照射工具8208可接收光，并通過干涉光柵、光學(xué)不完善性、散射特征、反射表面、折射元件等將光重定向到其結(jié)構(gòu)的平面?zhèn)?。平面照射工?208可以是反射性顯示器8210上的蓋玻片，諸如用于減小反射性顯示器8210和平面照射工具8208的組合厚度。平面照射工具8208還可包括位于離傳導(dǎo)光學(xué)器件8212最近一側(cè)上的漫射體，以便在圖像光通過平面照射工具8208到傳導(dǎo)光學(xué)器件8212時(shí)擴(kuò)大圖像光的錐角。傳導(dǎo)光學(xué)器件8212可包括多個(gè)光學(xué)元件，諸如透鏡、鏡片、分束器等，或本領(lǐng)域已知的任何其它光學(xué)傳導(dǎo)元件。[0321]圖83呈現(xiàn)了用于目鏡8300的光學(xué)系統(tǒng)8302的實(shí)施例，其中安裝在襯底8304上的平面照射工具8310和反射性顯示器8308被示為通過傳導(dǎo)光學(xué)器件8212對(duì)接，該傳導(dǎo)光學(xué)器件8212包括初始分散透鏡8312、分束器8314和球面鏡8318，傳導(dǎo)光學(xué)器件8212向眼動(dòng)范圍8320呈現(xiàn)圖像，佩戴者的眼睛在眼動(dòng)范圍8320處接收?qǐng)D像。在一示例中，平坦分束器8314可以是線柵偏振器、金屬的部分透射鏡片涂層等，而球面反射鏡8318可以是一系列的電介質(zhì)涂層以在表面上給出部分反射鏡。在另一實(shí)施例中，球面鏡8318上的涂層可以是薄金屬涂層以提供部分透射鏡。
[0322]在光學(xué)系統(tǒng)的一實(shí)施例中，圖84示出了作為鐵電光波電路(FLC)8404的一部分的平面照射工具8408，F(xiàn)LC8404包括利用通過波導(dǎo)波長轉(zhuǎn)換器8420、8422耦合到平面照射工具8408的激光光源8402的配置，其中平面照射工具8408利用光柵技術(shù)向面向反射性顯示器8410的平面表面呈現(xiàn)來自平面照射工具的邊緣的傳入光。來自反射性顯示器8410的圖像光然后通過平面照射工具8408、經(jīng)由支撐結(jié)構(gòu)8414中的孔8412被重定向回傳導(dǎo)光學(xué)器件。因?yàn)檫@一實(shí)施例利用了激光，F(xiàn)LC還利用光反饋通過按照如美國專利7265896中所述地展寬激光光譜來減少來自激光的斑點(diǎn)。在這個(gè)實(shí)施例中，激光光源8402是IR激光光源，其中FLC將光束組合到RGB，具有導(dǎo)致激光跳躍并產(chǎn)生展寬帶寬以提供斑點(diǎn)抑制的背向反射。在這一實(shí)施例中，斑點(diǎn)抑制在波導(dǎo)8420中進(jìn)行。來自激光光源8402的激光通過多模干涉組合器(MMI )8422被耦合到平面照射工具8408。每一激光光源端口被定位成使得穿過MMI組合器的光疊加在平面照射工具8408的一個(gè)輸出端口上。平面照射工具8408的光柵化為反射性顯示器產(chǎn)生均勻的照射。在各實(shí)施例中，光柵元件可使用極細(xì)節(jié)距(例如，干涉測量)以產(chǎn)生對(duì)反射性顯示器的照射，在光穿過平面照射工具到達(dá)傳導(dǎo)光學(xué)器件時(shí)該照射被反射回且從光柵有極低散射。即，光在對(duì)準(zhǔn)的情況下傳出，以使得光柵幾乎是完全透明的。注意至IJ，在這一實(shí)施例中使用的光反饋是由于對(duì)激光光源的使用，而當(dāng)使用LED時(shí)，可能不需要斑點(diǎn)抑制，因?yàn)長ED已經(jīng)有足夠的帶寬。
[0323]在圖85中示出了利用包括具有光學(xué)不完善性的配置(在這種情況下為“槽形”配置)的平面照射工具8502的光學(xué)系統(tǒng)的一實(shí)施例。在這一實(shí)施例中，光源8202被直接耦合8204到平面照射工具8502的邊緣。光然后穿過平面照射工具8502并遇到平面照射工具材料中的小槽8504A-D，諸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)片中的槽。在各實(shí)施例中，隨著槽8504A-D逐步離開輸入端口，其間距可有所變化(例如，隨著它們從8504A前進(jìn)到8504D時(shí)‘侵略性’越來越小)、其高度有所變化、其節(jié)距有所變化等。光然后被槽8504A-D重定向到反射性顯示器8210作為光源的不相干陣列，從而產(chǎn)生行進(jìn)到反射性顯示器8210的光線的扇形，其中反射性顯示器8210離槽8504A-D足夠遠(yuǎn)以產(chǎn)生來自每一槽的、重疊以提供對(duì)反射性顯示器8210的區(qū)域的均勻照射的照射模式。在其它實(shí)施例中，可能存在槽的最佳間距，其中反射性顯示器8210上每像素的槽的數(shù)目可被增加以使得光更不相干(更滿)，但這又因有更多的槽來在所提供圖像內(nèi)干涉而在提供給佩戴者的圖像中產(chǎn)生了較低對(duì)比度。盡管參考槽描述了這一實(shí)施例，但其它光學(xué)不完善性(諸如點(diǎn))也是可能的。
[0324]在各實(shí)施例中，并參考圖86，對(duì)向隆起8604 (即“反向槽”)可被施加到平面照射工具的槽中，諸如在‘扣合’隆起組合件8602中。其中對(duì)向隆起8604被置于槽8504A-D中，以使得槽的側(cè)壁和對(duì)向隆起的側(cè)壁之間存在氣隙。這一氣隙提供了如在光通過平面照射工具時(shí)光所感知的折射率的受限定改變，這促進(jìn)了光在槽側(cè)壁處的反射。對(duì)向隆起8604的施加減少了由槽引起的圖像光的像差和偏轉(zhuǎn)。即，自反射性顯示器8210反射的圖像光被槽側(cè)壁折射，由此它由于斯涅耳定律而改變了方向。通過在槽中提供對(duì)向隆起，其中槽的側(cè)壁角度匹配對(duì)向隆起的側(cè)壁角度，圖像光的折射得到補(bǔ)償，且圖像光被朝向傳導(dǎo)光學(xué)器件8214
重定向。
[0325]在各實(shí)施例中，并參考圖87，平面照射工具8702可以是由多個(gè)層壓層8704制成的層壓結(jié)構(gòu)，其中層壓層8704具有交替的不同折射率。例如，平面照射工具8702可以穿過層壓薄片的兩個(gè)對(duì)角面8708。以此方式，用層壓結(jié)構(gòu)8702代替圖85和86中所示的槽形結(jié)構(gòu)。例如，層壓薄片可由相似的材料制成(PMMA1對(duì)比PMMA2——其中區(qū)別在于PMMA的分子量)。只要各層是相當(dāng)厚的，就可能不存在干擾效應(yīng)，并用作透明塑料薄片。在所示配置中，對(duì)角層壓將小百分比的光源8202重定向到反射性顯示器，其中層壓的節(jié)距被選擇來最小化像差。
[0326]在光學(xué)系統(tǒng)的一實(shí)施例中，圖88示出了利用‘楔形’配置的平面照射工具8802。在這一實(shí)施例中，光源被直接耦合8204到平面照射工具8802的邊緣。光然后穿過平面照射工具8802并遇到第一楔形8804的傾斜表面，其中光被重定向到反射性顯示器8210，然后回到照射工具8802并通過第一楔形8804和第二楔形8812并到達(dá)傳導(dǎo)光學(xué)器件上。此外，多層涂層8808、8810可被施加到楔形以改進(jìn)傳導(dǎo)性質(zhì)。在一示例中，楔形可由PMMA制成，尺寸為l/2mm高-1Omm寬，并跨越整個(gè)反射性顯示器，具有I到1.5度的角度等等。在各實(shí)施例中，光在穿過楔形8804以照射反射性顯示器8210之前可在楔形8804內(nèi)經(jīng)過多次反射。如果用高反射涂層8808和8810對(duì)楔形8804進(jìn)行涂敷，則光線可在轉(zhuǎn)向并再次傳回到光源8202之前在楔形8804內(nèi)進(jìn)行多次反射。然而，通過在楔形8804上采用多層涂層8808和8810，諸如用Si02、五氧化二鈮等，光可被定向以照射反射性顯示器8210。涂層8808和8810可被設(shè)計(jì)成在寬泛范圍角度上以指定波長反射光，但是在某一角度范圍(例如，Θ外角度)內(nèi)發(fā)射光。在各實(shí)施例中，該設(shè)計(jì)可允許光在楔形內(nèi)反射，直到它到達(dá)用于向反射性顯示器8210進(jìn)行呈現(xiàn)的透射窗口，在那里涂層然后被配置為允許透射。楔形的角度定向來自LED發(fā)光系統(tǒng)的光以均勻地照亮反射性圖像顯示器，以便產(chǎn)生通過照射系統(tǒng)反射的圖像。通過提供來自光源8202的光以使得光的寬錐角進(jìn)入楔形8804，不同光線將在沿楔形8804的長度的不同位置處到達(dá)透射窗口，從而對(duì)反射性顯示器8210的表面的均勻照射被提供，并且因此提供給佩戴者眼睛的圖像具有如圖像中的圖像內(nèi)容所確定的均勻亮度。
[0327]在各實(shí)施例中，包括如此處所述的平面照射工具8208和反射性顯示器8210的透視光學(xué)系統(tǒng)可被應(yīng)用于本領(lǐng)域已知的任何頭戴式設(shè)備，諸如包括如本文中所述的目鏡，但還可應(yīng)用于頭盔(例如，軍事頭盔、飛行員頭盔、自行車頭盔、摩托車頭盔、深海頭盔、太空頭盔等)、滑雪護(hù)目鏡、目艮鏡、潛水面罩、夜視面罩、防毒防塵面具、Hazmat頭盔、虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔、模擬設(shè)備等。此外，與頭戴式設(shè)備相關(guān)聯(lián)的光學(xué)系統(tǒng)和保護(hù)罩可按照各種方式并入光學(xué)系統(tǒng)，包括除了傳統(tǒng)上與頭戴式設(shè)備相關(guān)聯(lián)的光學(xué)部件和罩以外，將光學(xué)系統(tǒng)插入頭戴式設(shè)備。例如，光學(xué)系統(tǒng)可被包括在滑雪護(hù)目鏡中作為單獨(dú)的單元，從而向用戶提供所投影的內(nèi)容，但其中光學(xué)系統(tǒng)不替代滑雪護(hù)目鏡的任何組件，諸如滑雪護(hù)目鏡的透視罩(例如，暴露于外部環(huán)境的清晰或著色的塑料罩，使得用戶的眼睛免受風(fēng)雪的侵襲)。或者，光學(xué)系統(tǒng)可至少部分地替代傳統(tǒng)上與頭戴式裝置相關(guān)聯(lián)的某些光學(xué)器件。例如，傳導(dǎo)光學(xué)器件8212的某些光學(xué)元件可替代眼鏡應(yīng)用的外透鏡。在一示例中，傳導(dǎo)光學(xué)器件8212的分束器、透鏡或鏡片可代替眼鏡應(yīng)用(例如，太陽鏡)的前透鏡，因此消除了對(duì)眼鏡的前透鏡的需要，諸如如果彎曲反射鏡片8220被延伸以覆蓋眼鏡，則消除了對(duì)透鏡蓋的需求。在各實(shí)施例中，包括平面照射工具8208和反射性顯示器8210的透視光學(xué)系統(tǒng)可位于頭戴式裝置中，以便對(duì)頭戴式裝置的功能和美觀而言不唐突。例如，在眼鏡的情形中，或更具體地在目鏡的情形中，光學(xué)系統(tǒng)可位于透鏡的上部附近，諸如在框架的上部中。
[0328]在各實(shí)施例中，光學(xué)組裝件可用于諸如安裝在頭上或頭盔上的顯示器的配置中，和/或還可包括單個(gè)透鏡、雙目鏡、全息雙目鏡、頭盔觀察窗、具有曼京鏡的頭戴式顯示器、集成的頭盔和顯示瞄準(zhǔn)系統(tǒng)、集成頭盔的顯示瞄準(zhǔn)系統(tǒng)、鏈接高級(jí)頭戴式顯示器(AHMD)和多個(gè)微顯示光學(xué)器件。在各實(shí)施例中，光學(xué)組裝件可包括望遠(yuǎn)透鏡。這樣的透鏡可以是眼鏡式安裝的或以其它方式安裝。這樣的一個(gè)實(shí)施例對(duì)具有視覺缺陷的人而言是有益的。在各實(shí)施例中，EliPeli的廣角開普勒望遠(yuǎn)鏡可被內(nèi)建于眼鏡片中。這樣的設(shè)計(jì)可使用運(yùn)載透鏡內(nèi)的嵌入式鏡片來折疊光路和電源元件以用于較高倍數(shù)的放大。這可允許佩戴者在眼鏡格式內(nèi)同時(shí)查看經(jīng)放大和未經(jīng)放大的視野。在各實(shí)施例中，光學(xué)組裝件可用于具有由英國倫敦市的BAE系統(tǒng)公司開發(fā)的Q-Sight安裝在頭盔上的顯示器的配置中。這樣的配置可提供給予態(tài)勢(shì)感知的抬頭向外看能力。而且，各個(gè)實(shí)施例可使用如上所述的配置中的任何光學(xué)組裝件。
[0329]也被稱為照射模塊的平面照射工具可提供多種色彩的光，包括紅綠藍(lán)(RGB)光和/或白光。來自照射模塊的光可被定向到3LCD系統(tǒng)、數(shù)字光處理(DLP?)系統(tǒng)、硅上液晶(LCoS)系統(tǒng)或其它微顯示或微投影系統(tǒng)。照射模塊可使用波長組合以及具有對(duì)源的非線性反饋的非線性頻率變換來提供高亮度、長壽命、斑點(diǎn)減少或無斑點(diǎn)的光的源。本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例提供多種色彩的光，包括紅綠藍(lán)(RGB)光和/或白光。來自照射模塊的光可被定向到3IXD系統(tǒng)、數(shù)字光處理(DLP?)系統(tǒng)、硅上液晶(LCoS)系統(tǒng)或其它微顯示或微投影系統(tǒng)。此處描述的照射模塊可在目鏡100的光學(xué)組裝件中使用。
[0330]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括一系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:被配置成產(chǎn)生第一波長的光束的激光器、LED或其它光源；耦合到激光器并被配置成引導(dǎo)光束的平面光波電路；以及耦合到平面光波電路并被配置成接收第一波長的光束，將第一波長的光束變換成第二波長的輸出光束的波導(dǎo)光學(xué)頻率變換器。該系統(tǒng)可向激光器提供光耦合反饋，該反饋非線性地取決于的第一波長的光束的功率。
[0331]本發(fā)明的另一實(shí)施例包括一系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:襯底；置于襯底上并被配置成發(fā)出第一波長的多個(gè)光束的光源(諸如激光二極管陣列或一個(gè)或多個(gè)LED);被置于襯底上并被耦合到光源，并被配置成組合該多個(gè)光束并產(chǎn)生第一波長的組合光束的平面光波電路；以及被置于襯底上并被耦合到平面光波電路，并被配置成使用非線性頻率變換將第一波長的組合光束變換成第二波長的光束的非線性光學(xué)元件。該系統(tǒng)可向激光器二極管陣列提供光耦合反饋，該反饋非線性地取決于第一波長的組合光束的功率。
[0332]本發(fā)明的又一實(shí)施例包括一系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:被配置成產(chǎn)生第一波長的多個(gè)光束的光源(諸如半導(dǎo)體激光器陣列或一個(gè)或多個(gè)LED);耦合到光源，并被配置成組合該多個(gè)光束并輸出第一波長的組合光束的陣列化波導(dǎo)光柵；耦合到陣列化波導(dǎo)光柵，并被配置成使用二次諧波發(fā)生來基于第一波長的組合光束生成第二波長的輸出光束的準(zhǔn)相位匹配波長變換波導(dǎo)。[0333]電力可從波長變換設(shè)備內(nèi)獲得并反饋回源。反饋的電力具有關(guān)于源提供給波長變換設(shè)備的輸入電力的非線性依賴性。非線性反饋可降低來自波長變換設(shè)備的輸出電力對(duì)設(shè)備的非線性系數(shù)中的變化的敏感度，因?yàn)槿绻蔷€性系數(shù)降低則反饋電力增加。增加的反饋往往增加提供給波長變換設(shè)備的電力，因此減輕了降低的非線性系數(shù)的效果。
[0334]參考圖109A和109B，處理器10902 (例如，數(shù)字信號(hào)處理器)可提供顯示順序幀10924以供通過目鏡100的顯示組件10928(例如，LCOS顯示組件)來進(jìn)行圖像顯示。在各實(shí)施例中，順序幀10924可采用或不采用作為處理器10902和顯示組件10928之間的中介組件的顯示驅(qū)動(dòng)器10912來產(chǎn)生。例如，并參考圖109A，處理器10902可包括幀緩沖區(qū)10904和顯示接口 10908 (例如，移動(dòng)行業(yè)處理器接口(MIPI)，以及顯示串行接口(DSI))。顯示接口 10908可將按像素的RGB數(shù)據(jù)10910提供給作為處理器10902和顯示組件10928之間的中介組件的顯示驅(qū)動(dòng)器10912，其中顯示驅(qū)動(dòng)器10912接受按像素RGB數(shù)據(jù)10910并生成用于紅色的單獨(dú)全幀顯示數(shù)據(jù)10918、用于綠色的單獨(dú)全幀顯示數(shù)據(jù)10920以及用于藍(lán)色的單獨(dú)全巾貞顯示數(shù)據(jù)10922,由此將顯示順序巾貞10924提供給顯示組件10928。此外,顯示驅(qū)動(dòng)器10912可向顯示組件10928提供定時(shí)信號(hào)，諸如為同步作為顯示順序幀10924的全幀10918、10920、10922的傳遞。在另一示例中，并參考圖109B，顯示接口 10930可被配置成通過向顯示組件10928直接提供用于紅色的全幀顯示數(shù)據(jù)10934、用于綠色的全幀顯示數(shù)據(jù)10938以及用于藍(lán)色的全幀顯示數(shù)據(jù)10940作為顯示順序幀10924來去除顯示驅(qū)動(dòng)器10912。此外，定時(shí)信號(hào)10932可從顯示接口 10930直接提供給顯示組件。這種配置可通過移除對(duì)顯示驅(qū)動(dòng)器的需求而提供顯著較低的功耗。這一直接面板信息不僅可移除對(duì)驅(qū)動(dòng)器的需求，而且可簡化配置的總體邏輯，并移除對(duì)改動(dòng)來自像素的面板信息、從幀生成像素信息等所需的冗余存儲(chǔ)器。
[0335]圖89是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的照射模塊的框圖。照射模塊8900包括根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的光源、組合器和光學(xué)頻率變換器。光源8902、8904發(fā)出朝向組合器8906的輸入端口 8922、8924的光輻射8910、8914。組合器8906具有組合器輸出端口 8926，該端口發(fā)出組合的輻射8918。組合的輻射8918被光學(xué)頻率變換器8908接收到，光頻變換器提供輸出光學(xué)輻射8928。光頻變換器8908還可向組合器輸出端口 8926提供反饋輻射8920。組合器8906使反饋輻射8920分開以提供從輸入端口 8922發(fā)出的源反饋輻射8912和從輸入端口 8924發(fā)出的源反饋輻射8916。源反饋輻射8912被光源8902接收，而源反饋輻射8916被光源8904接收。光源8902和組合器8906之間的光輻射8910和源反饋輻射8912可按照自由空間和/或引導(dǎo)結(jié)構(gòu)(例如，光纖或任何其它光波導(dǎo))的任何組合來傳播。光輻射8914、源反饋輻射8916、組合的輻射8918和反饋輻射8920也可按照自由空間和/或引導(dǎo)結(jié)構(gòu)的任何組合來傳播。
[0336]合適的光源8902和8904包括一個(gè)或多個(gè)LED或具有受到光反饋影響的發(fā)射波長的任何光輻射源。源的示例包括激光器，且可以是半導(dǎo)體二極管激光器。例如，光源8902和8904可以是半導(dǎo)體激光器陣列中的元件。也可采用除激光器以外的源(例如，光頻變換器可被用作源)。盡管在圖89中示出了兩個(gè)源，本發(fā)明也可采用多于兩個(gè)源來實(shí)現(xiàn)。組合器8906被大致示出為具有端口 8922、8924和8926的三端口設(shè)備。盡管端口 8922和8924被稱為輸入端口，而端口 8926被稱為組合器輸出端口，這些端口可以是雙向的，且均可如上所述地接收和發(fā)射光輻射。[0337]組合器8906可包括定義端口的波長色散元件和光學(xué)元件。合適的波長色散元件可包括陣列化的波導(dǎo)光柵、反射性衍射光柵、透射性衍射光柵、全息光學(xué)元件、波長選擇性過濾器的組裝件以及光子帶隙結(jié)構(gòu)。因此，組合器8906可以是波長組合器，其中輸入端口各自具有相應(yīng)的、非重疊的輸入端口波長范圍，以便高效地耦合到組合器輸出端口。
[0338]各個(gè)光學(xué)過程可在光頻變換器8908中進(jìn)行，包括但不限于:諧波發(fā)生、和頻發(fā)生(SFG)、二次諧波發(fā)生(SHG)、差頻發(fā)生、參量生成、參量放大、參量振蕩、三波混頻、四波混頻、受激拉曼散射、受激布里淵散射、受激發(fā)射、聲光頻移和/或電光頻移。
[0339]大體上，光頻變換器8908接受按照光學(xué)波長的輸入集的光學(xué)輸入，并提供按照光學(xué)波長的輸出集的光學(xué)輸出，其中輸出集不同于輸入集。
[0340]光頻變換器8908可包括非線性光學(xué)材料，諸如鈮酸鋰、鉭酸鋰、磷酸鈦氧鉀、鈮酸鉀、石英、硅、氧氮化硅、砷化鎵、硼酸鋰和/或偏硼酸鋇。光頻變換器8908中的光交互可在各種結(jié)構(gòu)中進(jìn)行，包括體結(jié)構(gòu)、波導(dǎo)、量子阱結(jié)構(gòu)、量子線結(jié)構(gòu)、量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)、光子帶隙結(jié)構(gòu)和/或多組件波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
[0341]在其中光頻變換器8908提供參量非線性光學(xué)過程的情況中，這一非線性光學(xué)過程優(yōu)選是相位匹配的。這樣的相位匹配可以是雙折射相位匹配或準(zhǔn)相位匹配。準(zhǔn)相位匹配可包括授予Miller的美國專利7，116，468中所公開的方法，該專利的公開通過引用被包含于此。
[0342]光頻變換器8908還可包括改進(jìn)其操作的各種元件，諸如用于波長選擇性輸出耦合的波長選擇性反射器、用于波長選擇性共振的波長選擇性反射器、和/或用于控制變換器的光譜響應(yīng)的波長選擇性損失元件。
[0343]在各實(shí)施例中，如圖89中所述的多個(gè)照射模塊可被關(guān)聯(lián)以形成復(fù)合照射模塊。
[0344]照射模塊的一個(gè)組件可以是如此處進(jìn)一步描述的衍射光柵、或光柵。衍射光柵片厚度可小于1mm，但仍足夠剛硬以永久性地粘接到位或替換LCOS的蓋玻片。在照射模塊中使用光柵的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，它將使用激光照射光源來增加效率并降低功率。光柵可固有地具有較少的雜散光，并由于波帶較窄，將允許用于在透視亮度的降低較小的情況下濾除眼睛發(fā)光的更多選擇。
[0345]圖90描繪了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的光頻變換器的框圖。圖90示出了反饋輻射8920如何被示例性光頻變換器8908提供，光頻變換器8908提供參量頻率變換。組合的輻射8918在光頻變換器8908內(nèi)提供傳播到圖90的右部的前向輻射9002，而也傳播到圖90的右部的參量輻射9004在光頻變換器8908內(nèi)發(fā)生并從光頻變換器8908出射作為輸出光輻射8928。通常，隨著交互進(jìn)行(在此示例中，即隨輻射傳播到右部)，存在從前向輻射9002到參量輻射9004的凈功率傳遞。可能具有與波長相關(guān)的透射比的反射器9008被置于光頻變換器8908中，以反射(或部分反射)前向輻射9002以便提供后向輻射9006，或可在端面9010之后被置于光頻變換器8908外。反射器9008可以是光柵、內(nèi)界面、加有涂層或未加涂層的端面、或其任何組合。反射器9008的反射率的優(yōu)選水平為大于90%。位于輸入界面9012處的反射器提供純線性反饋(即，與過程效率不相關(guān)的反饋)。位于端面9010處的反射器提供最大程度的非線性反饋，因?yàn)榍跋蚬β蕦?duì)過程效率的相關(guān)性在輸出界面處最大化(采取相位匹配的參量交互)。
[0346]圖91是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的激光照射模塊的框圖。盡管在這一實(shí)施例中使用激光器，但可以理解，也可使用其它光源，諸如LED。激光照射模塊9100包括二極管激光器陣列9102、波導(dǎo)9104和9106、星形耦合器9108和9110、以及光頻變換器9114。二極管激光器陣列9102具有耦合到波導(dǎo)9104的激光發(fā)射元件，波導(dǎo)9104擔(dān)當(dāng)對(duì)平面波導(dǎo)星形耦合器9108的輸入端口(諸如圖89上的端口 8922和8924)。星形耦合器9108通過具有不同長度的波導(dǎo)9106耦合到另一平面波導(dǎo)星形耦合器9110。星形耦合器9108和9110與波導(dǎo)9106的組合可以是陣列化波導(dǎo)光柵，且擔(dān)當(dāng)向波導(dǎo)9112提供組合輻射8918的波長組合器(例如，圖89上的組合器8906)。波導(dǎo)9112向光頻變換器9114提供組合輻射8918。在光頻變換器9114內(nèi)，可任選反射器9116提供組合輻射8918的背反射。如以上結(jié)合圖90所述，這一背反射根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例提供非線性反饋。參考圖91描述的元件中的一個(gè)或多個(gè)可使用平面涂層方法和/或光刻方法來共用襯底上制造，以降低成本、零件數(shù)目和對(duì)準(zhǔn)要求。
[0347]第二波導(dǎo)可被放置成使得其核心在光頻變換器8908中的波導(dǎo)核心附近。如本領(lǐng)域中所知，這種波導(dǎo)的排列用作定向耦合器，以使得波導(dǎo)中的輻射可提供光頻變換器8908中的額外輻射?？赏ㄟ^提供波長與前向輻射9002的波長不同的輻射來避免顯著的耦合，或者附加輻射可在前向輻射9002被耗盡的位置處耦合到光頻變換器8908中。
[0348]盡管其中反饋功率沿輸入功率所行進(jìn)的相同路徑反向傳播的駐波反饋配置是有用的，但也可使用行波反饋配置。在行波反饋配置中，反饋在與出射輸入功率的位置不同的一位置處重新進(jìn)入增益介質(zhì)。
[0349]圖92是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的復(fù)合激光照射模塊的框圖。復(fù)合激光照射模塊9200包括參考圖91所述的一個(gè)或多個(gè)激光照射模塊9100。盡管圖92為簡明起見示出了包括三個(gè)激光照射模塊9100的復(fù)合激光照射模塊9200，復(fù)合激光照射模塊9200可包括更多或更少的激光照射模塊9100。二極管激光器陣列9210可包括一個(gè)或多個(gè)二極管激光器陣列9102，二極管激光器陣列可以是激光二極管的陣列、二極管激光器陣列、/或被配置成出射紅外光譜內(nèi)(即，波長比無線電波短但比可見光長)的光輻射的半導(dǎo)體激光器陣列。
[0350]激光器陣列輸出波導(dǎo)9220耦合到二極管激光器陣列9210中的二極管激光器，并將二極管激光器陣列9210的輸出定向到星形I禹合器9108A-C。激光器陣列輸出波導(dǎo)9220、陣列化波導(dǎo)光柵9230以及光頻變換器9114A-C可使用平面光波電路在單個(gè)襯底上制造，且可包括氧氮化硅波導(dǎo)和/或鉭酸鋰波導(dǎo)。
[0351]陣列化波導(dǎo)光柵9230包括星形耦合器9108A-C、波導(dǎo)9106A-C、以及星形耦合器9110A-C。波導(dǎo)9112A-C分別向光頻變換器9114A-C提供組合的輻射，向星形耦合器9110A-C
提供反饋輻射。
[0352]光頻變換器9114A-C可包括非線性光學(xué)(NLO)元件，例如光參量振蕩器元件和/或準(zhǔn)相位匹配光學(xué)元件。
[0353]復(fù)合激光照射模塊9200可產(chǎn)生多個(gè)波長的輸出光輻射。這多個(gè)波長可處于可見光譜內(nèi)，即波長比紅外光短但比紫外光長。例如，波導(dǎo)9240A可類似地提供約450nm和約470nm之間的輸出光輻射，波導(dǎo)9240B可提供約525nm和約545nm之間的輸出光輻射，而波導(dǎo)9240C可提供約615nm和約660nm之間的輸出光輻射。輸出光輻射的這些范圍可被再次選擇以提供令人類觀看者愉悅的可見波長(例如，分別為藍(lán)、綠和紅波長)，且可被再次組合以產(chǎn)生白光輸出。[0354]波導(dǎo)9240A-C可在與激光器陣列輸出波導(dǎo)9220、陣列化波導(dǎo)光柵9230和光頻變換器9114A-C相同的平面光波電路上制造。在一些實(shí)施例中，波導(dǎo)9240A-C各自提供的輸出光輻射可提供范圍在約I瓦特和約20瓦特之間的范圍中的光學(xué)功率。
[0355]光頻變換器9114可包括被配置成對(duì)第一波長的組合輻射執(zhí)行二次諧波生成(SHG)并生成第二波長的輻射的準(zhǔn)相位匹配波長變換波導(dǎo)。準(zhǔn)相位匹配波長變換波導(dǎo)可被配置成使用第二波長的輻射來泵激集成到準(zhǔn)相位匹配波長變換波導(dǎo)中的光參量振蕩器產(chǎn)生第三波長的輻射，第三波長可任選地與第二波長不同。準(zhǔn)相位匹配波長變換波導(dǎo)還可產(chǎn)生經(jīng)由波導(dǎo)9112通過陣列化波導(dǎo)光柵9230傳播到二極管激光器陣列9210的反饋輻射，由此使得置于二極管激光器陣列9210內(nèi)的每一激光器能夠以陣列化波導(dǎo)光柵上的相應(yīng)端口所確定的獨(dú)特波長工作。
[0356]例如，復(fù)合激光照射模塊9200可配置成使用以約830nm的波長標(biāo)稱工作的二極管激光器陣列9210，來生成與紅色、綠色或藍(lán)色中的任一色彩對(duì)應(yīng)的可見光譜中的輸出光輻射。
[0357]復(fù)合激光照射模塊9200可被任選地配置成在沒有介入其間的光學(xué)器件的情況下直接照射空間光調(diào)制器。在一些實(shí)施例中，復(fù)合激光照射模塊9200可使用以單個(gè)第一波長標(biāo)稱工作的二極管激光器陣列9210，以同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)第二波長(諸如與紅色、綠色或藍(lán)色對(duì)應(yīng)的波長)的輸出光輻射。每一不同的第二波長可由激光照射模塊9100的實(shí)例產(chǎn)生。
[0358]復(fù)合激光照射模塊9200可被配置成通過例如使用波導(dǎo)選擇性抽頭(未示出)將多個(gè)第二波長的輸出光輻射組合到單個(gè)波導(dǎo)中來產(chǎn)生衍射限制的白光。
[0359]二極管激光器陣列9210、激光器陣列輸出波導(dǎo)9220、陣列化波導(dǎo)光柵9230、波導(dǎo)9112、光頻變換器9114以及頻率變換器輸出波導(dǎo)9240可使用諸如涂層或光刻等制作工藝在共用襯底上制造。參考圖92所述地，波束成形元件9250通過波導(dǎo)9240A-C被耦合到復(fù)合激光照射模塊9200。
[0360]波束成形元件9250可被置于與復(fù)合激光照射模塊9200相同的襯底上。襯底例如可包括導(dǎo)熱材料、半導(dǎo)體材料或陶瓷材料。襯底可包括銅鎢合金、硅、砷化鎵、鉭酸鋰、氧氮化硅和/或氮化鎵，且可使用包括涂層、光刻、蝕刻、沉積和注入的半導(dǎo)體制造工藝來處理。
[0361]所述元件中的某些元件(諸如二極管激光器陣列9210、激光器陣列輸出波導(dǎo)9220、陣列化波導(dǎo)光柵9230、波導(dǎo)9112、光頻變換器9114、波導(dǎo)9240、波束成形元件9250以及各種相關(guān)的平面光波電路)可被無源耦合和/或?qū)?zhǔn)，且在某些實(shí)施例中，在共用襯底上按高度無源對(duì)準(zhǔn)。波導(dǎo)9240A-C中的每一個(gè)可被耦合到波束成形元件9250的不同實(shí)例，而非如圖所示地耦合到單個(gè)元件。
[0362]波束成形元件9250可被配置成將來自波導(dǎo)9240A-C的輸出光輻射成形為大致矩形的衍射限制光束，且還可將來自波導(dǎo)9240A-C的輸出光輻射配置為在大致矩形的波束形狀上具有高于約95%的亮度均勻性。
[0363]波束成形元件9250可包括非球面透鏡，諸如“高帽”(top-hat)微透鏡、全息元件或光柵。在一些實(shí)施例中，波束成形元件9250輸出的衍射限制光束產(chǎn)生相當(dāng)程度地減少的斑點(diǎn)或者沒有斑點(diǎn)。波束成形元件9250輸出的光束可提供范圍在約I瓦和約20瓦之間的光學(xué)功率，并具有基本為平坦的相前。
[0364]圖93是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的成像系統(tǒng)的框圖。成像系統(tǒng)9300包括光引擎9310、光束9320、空間光調(diào)制器9330、經(jīng)調(diào)制光束9340和投影透鏡9350。光引擎9310可以是復(fù)合光照射模塊，諸如圖89中所述的多個(gè)照射模塊，參考圖92所述的復(fù)合激光照射模塊9200，或參考圖93所述的激光照射系統(tǒng)9300?？臻g光調(diào)制器930可以是3IXD系統(tǒng)、DLP系統(tǒng)、LCoS系統(tǒng)、透射式液晶顯不器(例如,透射式LCoS)、娃上液晶陣列、基于光柵的光閥、或其它微顯示器或微投影系統(tǒng)或反射性顯示器。
[0365]空間光調(diào)制器9330可被配置成在空間上對(duì)光束9320進(jìn)行調(diào)制?？臻g光調(diào)制器9330可被耦合至電子電路，該電子電路被配置成使空間光調(diào)制器9330將視頻圖像(諸如，可被電視機(jī)或計(jì)算機(jī)監(jiān)視器顯示的視頻圖像)調(diào)制到光束9320上以產(chǎn)生經(jīng)調(diào)制的光束9340。在一些實(shí)施例中，使用光學(xué)反射原理，經(jīng)調(diào)制的光束9340可從空間光調(diào)制器接收光束9320的同側(cè)從空間光調(diào)制器輸出。在其它實(shí)施例中，使用光學(xué)透射原理，經(jīng)調(diào)制的光束9340可從空間光調(diào)制器接收光束9320的對(duì)側(cè)從空間光調(diào)制器輸出。經(jīng)調(diào)制的光束9340可任選地耦合到投影透鏡9350中。投影透鏡9350通常被配置成將經(jīng)調(diào)制的光束9340投影到諸如視頻顯示屏的顯示器上。
[0366]照射視頻顯示器的方法可使用復(fù)合照射模塊(諸如包括多個(gè)照射模塊8900的復(fù)合照射模塊)、復(fù)合激光照射模塊9100、激光照射系統(tǒng)9200或成像系統(tǒng)9300來執(zhí)行。衍射限制的輸出光束使用復(fù)合照射模塊、復(fù)合激光照射模塊9100、激光照射系統(tǒng)9200或光引擎9310來生成。輸出光束使用空間光調(diào)制器(諸如空間光調(diào)制器9330)以及可任選的投影透鏡9350來定向?？臻g光調(diào)制器可將圖像投影到諸如視頻顯示屏的顯示器上。
[0367]照射模塊可被配置成出射任何數(shù)目的波長，包括一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)、六個(gè)或更多，波長按照不同的數(shù)量間隔開，且具有相等或不相等的功率電平。照射模塊可被配置成每光束出射單個(gè)波長，或每光束出射多個(gè)波長。照射模塊還可包括附加的組件和功能，包括偏振控制器、偏振旋轉(zhuǎn)器、電源、諸如功率FET的功率電路、電子控制電路、熱管理系統(tǒng)、熱管和安全聯(lián)鎖。在一些實(shí)施例中，照射模塊可被耦合到光纖或光導(dǎo)，諸如玻璃(例如，BK7)。
[0368]LCoS前燈設(shè)計(jì)的一些選擇包括:1)具有多層涂層(MLC)的楔形。這種概念使用MLC來定義特定的反射和透射的角度；2)具有偏振分束器涂層的楔形。這種概念如同常規(guī)PBS立方塊但以狹窄得多的角度工作。這可以是PBS涂層或線柵膜；3)PBS棱鏡條(這些類似于選擇#2，但具有向下到面板中心的接縫；4)線柵偏振器片分束器(類似于PBS楔形，但僅是片，以使得它主要是空氣而非固體玻璃);以及5)包括柔性膜的偏振分束器(PBS)，諸如由具有定制折射率的不同塑料的交替各層(以使其僅在一個(gè)面內(nèi)方向而非另一面內(nèi)方向中匹配)制成的3M偏振分束器。在不匹配方向中，形成了高度反射性的四分之一波長棧，而在匹配方向中，膜擔(dān)當(dāng)透明的塑料板。該膜可被層壓在玻璃棱鏡之間，以形成為整個(gè)可視范圍上的快速光束提供高性能的廣角PBS。MLC楔形可以是剛硬的，且可被牢固地膠粘到位，而沒有氣隙會(huì)冷或熱偏轉(zhuǎn)。它可與寬頻帶LED光源一起使用。在各實(shí)施例中，對(duì)于完整的模塊，MLC楔形可替代LCOS的蓋玻片。MLC楔形可以是約小于4mm厚。在一實(shí)施例中，MLC楔形可以是2mm厚或更薄。
[0369]可以理解，本發(fā)明提供了如此處所述的前燈系統(tǒng)在所有類型的光學(xué)配置中的部署，所有類型的光學(xué)配置可包括但并非必然包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)目鏡。前燈系統(tǒng)可被用作任何類型的光學(xué)系統(tǒng)中的組件作為直接或間接照射的源，且尤其優(yōu)選用于對(duì)任何一種或多種光學(xué)元件、光學(xué)表面或光學(xué)傳感器的照射，最優(yōu)選的是具有可選擇性配置的光路的那些組件，諸如LCoS或液晶顯不器,和/或反射光。在一些實(shí)施例中，前燈系統(tǒng)產(chǎn)生的光中的至少一些可被反射，以便在光到達(dá)其最終目的地(例如，眼睛、光傳感器等)的途中通過前燈系統(tǒng)的一部分被傳回，而在其它實(shí)施例中，所產(chǎn)生的光在其到達(dá)其最終目的地的途中沒有通過前燈系統(tǒng)傳回。例如，前燈系統(tǒng)可照射諸如LCoS的光學(xué)設(shè)備，以得到圖像光，圖像光可通過前燈系統(tǒng)的組件定向回來，之后通過調(diào)節(jié)圖像光以便最終被用戶眼睛接收的一個(gè)或多個(gè)附加的光學(xué)系統(tǒng)。這樣的其它光學(xué)系統(tǒng)可以是或在其組件中可以包括:波導(dǎo)(可以是自由曲面的波導(dǎo))、分束器、準(zhǔn)直器、偏振器、鏡片、透鏡和衍射光柵。
[0370]圖95描繪了 LCoS前燈設(shè)計(jì)的實(shí)施例。在這一實(shí)施例中，來自RGB LED9508的光照射前燈9504，該前燈可以是楔形、PBS等等。光撞擊偏振器9510并以其S狀態(tài)被發(fā)射到LCoS9502，在那里它作為圖像光以其P狀態(tài)通過非球面9512被反射回。內(nèi)聯(lián)的偏振器9514可再次對(duì)圖像光進(jìn)行偏振和/或引起對(duì)S狀態(tài)的1/2波旋轉(zhuǎn)。圖像光然后命中線柵偏振器9520，并反射到彎曲(球面)部分鏡9524，在其途中通過1/2波延緩器9522。圖像光自鏡片反射到用戶的眼睛9518，再一次穿過1/2波延緩器9522和線柵偏振器9520。現(xiàn)在將討論前燈9504的各個(gè)示例。
[0371]在各實(shí)施例中，光學(xué)組裝件包括部分反射性、部分透射性光學(xué)元件，這些光學(xué)元件反射來自圖像源的圖像光的相應(yīng)部分并透射來自周圍環(huán)境的透視視圖的場景光，以使得向用戶的眼睛提供由所反射的圖像光和所透射的場景光的各部分組成的組合圖像。
[0372]在便攜式顯示系統(tǒng)中，重要的是提供明亮、緊湊且輕量的顯示器。便攜式顯示系統(tǒng)包括手機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)和頭戴式顯示器。
[0373]本發(fā)明提供了用于便攜式顯示系統(tǒng)的緊湊且輕量的前燈，前燈由作為部分反射器的彎曲或其它非平面線柵偏振器膜組成，偏振器膜高效地使來自邊緣光源的光偏轉(zhuǎn)以照射反射性圖像源。已知線柵偏振器提供對(duì)一個(gè)偏振狀態(tài)的高效反射而同時(shí)允許其它偏振狀態(tài)通過。盡管玻璃片線柵偏振器在行業(yè)中是公知的，且在本發(fā)明中可使用剛性的線柵偏振器，但在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，將柔性線柵偏振器膜用作彎曲線柵偏振器。合適的線柵偏振器膜可從日本東京市的Asah1-Kasei E-materials公司獲得。
[0374]邊緣光為顯示器提供緊湊形式的光照，但由于它位于圖像源的邊緣，光必須被偏轉(zhuǎn)90度以照射圖像源。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，彎曲線柵偏振器膜被用作部分反射性表面，以使得由邊緣光源提供的光向下偏轉(zhuǎn)以照射反射性圖像源。與邊緣光源毗鄰地提供偏振器，以使被提供給彎曲線柵偏振器的照射光偏振。偏振器和線柵偏振器被定向成使得通過偏振器的光被線柵偏振器反射。由于被包括在反射性圖像源中的四分之一波延緩膜，所反射圖像光的偏振與照射光相比，是相對(duì)的偏振狀態(tài)。因此，所反射圖像光通過線柵偏振器膜并繼續(xù)到達(dá)顯示光學(xué)器件。通過使用柔性線柵偏振器膜作為部分反射器，部分反射性表面可在輕量結(jié)構(gòu)中彎曲，在該結(jié)構(gòu)中線柵偏振器擔(dān)當(dāng)作為用于照射光的反射器以及用于圖像光的透明構(gòu)件的雙重角色。線柵偏振器膜提供的優(yōu)點(diǎn)在于它可在很大范圍的入射角上接收?qǐng)D像光，以使得曲線不會(huì)干涉通過到達(dá)顯示光學(xué)器件的圖像光。此外，由于線柵偏振器膜是薄的(例如，小于200微米)，彎曲形狀不會(huì)在圖像光通過到達(dá)顯示光學(xué)器件時(shí)顯著地使圖像光畸變。最后，線柵偏振器令光散射的傾向性非常低，所以高圖像對(duì)比度得以維持。
[0375]圖136示出本發(fā)明的前燈化的圖像源13600的示意圖。邊緣光源13602提供通過偏振器13614的照射光，以使得照射光13610被偏振，其中偏振器13614可以是吸收性偏振器或反射性偏振器。偏振器被定向成使得照射光13610的偏振器狀態(tài)是如此的:光被彎曲線柵偏振器13608反射，由此使照射光13610朝反射性圖像源13604向下偏轉(zhuǎn)。因此，偏振器13614的通過軸垂直于線柵偏振器13608的通過軸。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，盡管圖136示出了前燈化的圖像源13600是水平定向的，但是其它方向是同等可能的。如已經(jīng)描述地，通常諸如LCOS圖像源的反射性圖像源包括四分之一波延緩膜，以使得照射光的偏振狀態(tài)在被反射性圖像源反射期間改變，并且作為結(jié)果，圖像光具有與照射光相比大體上相對(duì)的偏振狀態(tài)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知并如美國專利4398805中所述，偏振狀態(tài)中的這種改變對(duì)所有基于液晶的顯示器的操作是基本的。對(duì)圖像的各個(gè)部分，反射性圖像源13604的液晶元件將引起偏振狀態(tài)或多或少的改變，以使得所反射的圖像光13612在通過彎曲線柵偏振器之前具有混合的橢圓偏振狀態(tài)。當(dāng)通過彎曲線柵偏振器13608和可被包括在顯示光學(xué)器件中的任何附加偏振器之后，圖像光13612的偏振狀態(tài)被彎曲線柵偏振器13608確定，且圖像光13612內(nèi)包含的圖像內(nèi)容確定圖像光13612在便攜式顯示系統(tǒng)所顯示的圖像中的局部強(qiáng)度。
[0376]在彎曲線柵偏振器13608中使用的線柵偏振器膜的柔性性質(zhì)允許它被成形為將照射光13610聚焦到反射性圖像源13604上的形狀。彎曲線柵偏振器的曲線的形狀被選擇為提供反射性圖像源的均勻照射。圖136示出具有拋物線形狀的彎曲線柵偏振器13608，但輻射曲線、復(fù)雜樣條曲線或平面取決于邊緣光源13602的性質(zhì)也有可能使照射光13610均勻偏轉(zhuǎn)到反射性圖像源13604上。實(shí)驗(yàn)表明拋物線、輻射和復(fù)雜樣條曲線與平坦表面相比，均提供更均勻的照射。但在一些非常薄的前燈化圖像源中，可有效地使用平坦的線柵偏振器膜以提供輕量的便攜式顯示系統(tǒng)。柔性線柵偏振器膜的形狀可用側(cè)框來維持，如圖138中所示側(cè)框具有合適曲線的形槽以將線柵偏振器保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，圖138示出了前燈化圖像源組裝件13800的示意圖。側(cè)框13802被示出具有彎曲溝槽13804供柔性線柵偏振器膜被保持在所需的彎曲形狀中。盡管在圖138中僅示出一個(gè)側(cè)框13802，但可使用兩個(gè)側(cè)框13802以及前燈化圖像源的其它組件來在任一側(cè)上支撐彎曲形狀。在任何情況中，因?yàn)楸景l(fā)明的前燈化圖像源的大部分由空氣構(gòu)成且線柵偏振器膜非常薄，所以與現(xiàn)有技術(shù)的前燈系統(tǒng)相比，重量要輕得多。
[0377]在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，提供了前燈化圖像源13700，它具有沿反射性圖像源13604的兩個(gè)或更多個(gè)邊緣安置的兩個(gè)或更多個(gè)邊緣光源13702。與每一邊緣光源13702毗鄰地提供偏振器13712以使照射光13708偏振。照射光13708被彎曲線柵偏振器13704偏轉(zhuǎn)以照射反射性圖像源13604。所反射的圖像光13710然后通過彎曲線柵偏振器13704并到達(dá)顯示光學(xué)器件上。使用兩個(gè)或更多的邊緣光源13702的優(yōu)點(diǎn)在于，更多的光可被施加到反射性圖像源13604，由此提供更亮的圖像。
[0378]邊緣光源可以是熒光燈、白熾燈、有機(jī)發(fā)光二極管、激光器或電致發(fā)光燈。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，邊緣光源是3個(gè)或更多個(gè)發(fā)光二極管的陣列。為了均勻照射反射性圖像源，邊緣光源應(yīng)具有相當(dāng)大的錐角，例如邊緣光源可以是朗伯光源。對(duì)激光光源的情況，光的錐角需要被擴(kuò)張。通過使用光源的陣列或多個(gè)邊緣光源，光到反射性圖像源的分布可被調(diào)整以提供更均勻的照射，并且作為結(jié)果，可使得所顯示的圖像的亮度更均勻。
[0379]本發(fā)明的前燈化圖像源所提供的圖像光傳入到便攜式顯示系統(tǒng)的顯示光學(xué)器件中。取決于顯示的圖像如何被使用，各種顯示光學(xué)器件是可能的。例如，當(dāng)顯示器是平面屏幕顯示器時(shí)，顯示光學(xué)器件可以是色散的，或者替代地當(dāng)顯示器是近眼顯示器或頭戴式顯示器時(shí)，顯示光學(xué)器件可以是折射或衍射的。
[0380]圖139是本發(fā)明中用于具有反射性圖像源的便攜式顯示系統(tǒng)的方法的流程圖。在步驟13900中，向反射性圖像源的一個(gè)或多個(gè)邊緣提供偏振的照射光。在步驟13902中，彎曲線柵偏振器接收照射光，并使其偏轉(zhuǎn)以照射反射性圖像源，其中線柵偏振器的曲線被選為改進(jìn)對(duì)反射性圖像源的區(qū)域的照射的均勻性。在步驟13904中，反射性圖像源接收照射光，反射照射光并在同時(shí)對(duì)應(yīng)于正在顯示的圖像改變照射光的偏振狀態(tài)。圖像光然后在步驟13908通過彎曲線柵偏振器并傳入到顯示光學(xué)器件中。在步驟13910中，圖像被便攜式顯示系統(tǒng)顯示。
[0381]在各實(shí)施例中，用于顯示圖像的具有反射性液晶圖像源的輕量便攜式顯示系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)邊緣光源(Btt鄰反射性液晶圖像源的一個(gè)或多個(gè)邊緣來提供偏振照射光)、彎曲線柵偏振器部分反射器(可接收偏振照射光，并使其偏轉(zhuǎn)以照射反射性液晶圖像源)以及顯示光學(xué)器件(從反射性液晶圖像源接收所反射的圖像光并顯示圖像)。此外，一個(gè)或多個(gè)邊緣光源可包括發(fā)光二極管。在各實(shí)施例中，線柵偏振器可以是柔性膜，柔性膜可由側(cè)框保持在彎曲形狀中。在各實(shí)施例中，顯示系統(tǒng)的彎曲線柵偏振器可以是拋物線、輻射或復(fù)雜樣條曲線的。此外，顯示系統(tǒng)的反射性液晶圖像源可以是LC0S。在各實(shí)施例中，顯示系統(tǒng)的顯示光學(xué)器件可包括漫射體，而顯示系統(tǒng)可以是平面屏幕顯示器。在各實(shí)施例中，顯示系統(tǒng)的顯示光學(xué)器件可包括折射或衍射元件，而顯示系統(tǒng)可以是近眼顯示器或頭戴式顯示器。
[0382]在各實(shí)施例中，用于在具有反射性液晶圖像源的輕量便攜式顯示系統(tǒng)上提供圖像的方法可包括:向反射性液晶圖像源的一個(gè)或多個(gè)邊緣提供偏振照射光，以彎曲線柵偏振器接收照射光并使光偏轉(zhuǎn)以照射反射性液晶圖像源，反射并相對(duì)于要采用反射性液晶圖像源顯示的圖像改變照射光的偏振狀態(tài)以提供圖像光，使圖像光通過彎曲線柵偏振器，用顯示光學(xué)器件接收?qǐng)D像光，以及顯示圖像。在該方法的各實(shí)施例中，彎曲線柵偏振器的彎曲形狀可被選擇以改進(jìn)反射性液晶圖像源的照射的均勻性。此外，一個(gè)或多個(gè)邊緣光源可包括發(fā)光二極管。在各實(shí)施例中，線柵偏振器可以是柔性膜。此外，柔性膜可由側(cè)框保持在彎曲形狀中。在本發(fā)明的各實(shí)施例中，彎曲線柵偏振器可以是拋物線、輻射或復(fù)雜樣條曲線的。此外，以上方法的各實(shí)施例中，反射性液晶圖像源可以是LC0S。在各實(shí)施例中，顯示光學(xué)器件可包括漫射體，而顯示系統(tǒng)可以是平面屏幕顯示器。在以上方法的各實(shí)施例中，顯示光學(xué)器件可包括折射或衍射元件，而顯示系統(tǒng)可以是近眼顯示器或頭戴式顯示器。
[0383]圖96描繪了包括具有偏振器的光學(xué)粘合棱鏡的前燈9504的一實(shí)施例。棱鏡顯現(xiàn)為兩個(gè)矩形體，其間具有基本上透明的界面9602。每一棱鏡是對(duì)角平分的，沿平分的界面安置了偏振涂層9604。矩形體的平分部分所形成的較低位置的三角形可任選地被制成單片9608。棱鏡可由BK-7或等同物制成。在這一實(shí)施例中，矩形體具有測量為2_乘2_的方端。在這一實(shí)施例中矩形體的長度為10mm。在替換實(shí)施例中，平分包括50%鏡片9704表面，而兩個(gè)矩形體之間的界面包括可按照P狀態(tài)傳遞光的偏振器9702。
[0384]圖98描繪了 LCoS前燈設(shè)計(jì)的三個(gè)版本。圖98A描繪了具有多層涂層(MLC)的楔形。這種概念使用MLC來定義特定的反射和透射的角度。在這一實(shí)施例中，P或S偏振狀態(tài)中任一狀態(tài)的圖像光被用戶的眼睛觀察到。圖98B描繪了具有偏振器涂層的PBS。此處，僅向用戶的眼睛發(fā)射S偏振的圖像光。圖98C描繪了直角棱鏡，去除了允許圖像光通過空氣作為S偏振光發(fā)射的棱鏡的許多材料。
[0385]圖99描繪了具有疊層在LCoS9904上的偏振涂層9902的楔形加上PBS。
[0386]圖100描繪了光進(jìn)入短端(A)以及光沿長端(B)進(jìn)入的棱鏡的兩個(gè)實(shí)施例。在圖100A中，由平分矩形體的偏移量形成楔形，以在平分界面形成至少一個(gè)8.6度的角。在這一實(shí)施例中，偏移量平分在RGB LED10002通過其發(fā)射光的一側(cè)上得到0.5mm高的一部分以及1.5mm高的另一部分。沿平分處，安置了偏振涂層10004。在圖100B中，由平分矩形體的偏移量形成楔形，以在平分界面形成至少一個(gè)14.3度的角。在這一實(shí)施例中，偏移量平分在RGB LED10008通過其發(fā)射光的一側(cè)上O得到.5mm高的一部分以及1.5mm高的另一部分。沿平分處，安置了偏振涂層10010。
[0387]圖101描繪了由置于LCoS芯片10108上的RGB LED10102照射的彎曲PBS膜10104。PBS膜10104將來自LED陣列10102的RGB光反射到LCOS芯片的表面10108上，但是令自成像芯片反射的光無障礙地通過到達(dá)光學(xué)組裝件并最終到達(dá)用戶的眼睛。在這一系統(tǒng)中使用的膜包括Asahi膜，這是三醋酸酯纖維素或醋酸纖維素襯底(TAC)。在各實(shí)施例中，膜可具有IOOnm的UV浮雕波紋，以及構(gòu)建在脊上的壓光涂層，該涂層可針對(duì)光的入射角而形成角度。Asahi膜可按20cm寬乘以30米長的卷進(jìn)入，并當(dāng)在LCD照射中使用時(shí)具有BEF性質(zhì)。Asahi膜可支持從可見光到IR的波長，且可直到100°C都保持穩(wěn)定。
[0388]在另一實(shí)施例中，圖21和22以分解視圖描繪了波導(dǎo)和投影儀的替換安排。在這一安排中，投影儀緊靠在目鏡臂的鉸鏈之后被放置，且它被垂直定向成使得RGB LED信號(hào)的初始行進(jìn)是垂直的，直到方向被反射性棱鏡改變以進(jìn)入波導(dǎo)透鏡。垂直安排的投影引擎可在中央具有PBS218、在底部具有RGB LED陣列、具有薄膜漫射體的中空且錐形的隧道以混合色彩以便在光學(xué)器件中收集、以及聚光器透鏡。PBS可在入射面上具有預(yù)偏振器。預(yù)偏振器可被對(duì)準(zhǔn)以便透射某一偏振的光(諸如P偏振光)并反射(或吸收)相對(duì)偏振的光(諸如S偏振光)。偏振光然后可通過PBS到達(dá)場透鏡216。場透鏡216的目的可以是建立對(duì)LCoS面板的近焦闌照射。LCoS顯示器可以是真正反射性的，以正確的時(shí)序順序地反射色彩，以使得圖像被正確顯示。光可自LCoS面板反射，并且對(duì)于圖像的明亮區(qū)域，光可被旋轉(zhuǎn)為s偏振。光然后通過場透鏡216折射，并可在PBS的內(nèi)界面被反射，并離開投影儀，朝向耦合透鏡。中空、錐形的隧道220可代替來自其它實(shí)施例的均質(zhì)化小透鏡。通過垂直地定向投影儀并將PBS置于中央，空間得以節(jié)省，且投影儀能夠被置于鉸鏈空間中，幾乎沒有彎矩的臂就能從波導(dǎo)掛起。
[0389]從圖像源或目鏡的相關(guān)聯(lián)光學(xué)器件反射或散射的光可向外傳到環(huán)境中。這些光損失被外部觀看者感知為“眼睛發(fā)光”或“夜輝”，其中當(dāng)在光線昏暗的環(huán)境中查看時(shí)，透鏡的各部分或目鏡周圍的區(qū)域顯現(xiàn)為發(fā)光。在如圖22A中所示的眼睛發(fā)光的某些情況中，當(dāng)由外部觀看者在外部查看時(shí)，所顯示的圖像可被看作顯示區(qū)域中的可觀察圖像2202A。為了按照保持正被查看的圖像的私密性以及按照使得當(dāng)用戶在光線昏暗的環(huán)境中使用目鏡時(shí)較不引人注目兩個(gè)方面來保持用戶的觀看體驗(yàn)的私密性，優(yōu)選地減少眼睛發(fā)光。各方法和裝置可通過光控制元件來減少眼睛發(fā)光，諸如在與圖像光源相關(guān)聯(lián)的光學(xué)器件中采用部分反射性鏡片、采用偏振光學(xué)器件等。例如，進(jìn)入波導(dǎo)的光可被偏振，諸如s偏振。光控制元件可包括線性偏振器。其中光控制元件中的線性偏振器是相對(duì)于線性偏振的圖像光定向的，以使得線性偏振的圖像光中通過部分反射性鏡片的第二部分被阻擋且眼睛發(fā)光被減少。在各實(shí)施例中，眼睛發(fā)光可通過將透鏡附著到相對(duì)地偏振自用戶的眼睛反射的光(諸如，在此例中為P偏振)的波導(dǎo)或框架(諸如此處所述的扣合光學(xué)器件)來最小化或消除。
[0390]在各實(shí)施例中，光控制元件可包括第二四分之一波膜和線性偏振器。第二四分之一波膜將圓偏振的圖像光的第二部分變換成線性偏振的圖像光，線性偏振的圖像光具有被光控制元件中的線性偏振器阻擋的偏振狀態(tài)，以使得眼睛發(fā)光被減少。例如，當(dāng)光控制元件包括線性偏振器和四分之一波膜時(shí)，來自用戶前面的外部環(huán)境的傳入的未經(jīng)偏振的場景光被變換成線性偏振光，而50%的光被阻擋。場景光中通過線性偏振器的第一部分是線性偏振光，這些光被四分之一波膜變換成圓偏振光。場景光中從部分反射性鏡片反射的第三部分具有反向的圓偏振狀態(tài)，這些光然后由第二四分之一波膜變換成線性偏振光。線性偏振器然后阻擋場景光中所反射的第三部分，由此減少逃逸的光并減少眼睛發(fā)光。圖22B示出在眼鏡框中具有光控制元件的透視顯示組裝件的一示例。眼鏡橫截面2200B示出眼鏡框2202B中的透視顯示組裝件的各組件。光控制元件覆蓋用戶所看見的整個(gè)透視視圖。在用戶眼睛的視野2214B中，支撐構(gòu)件2204B和2208B被示為分別支撐部分反射性鏡片22IOB和分束器層2212B。支撐構(gòu)件2204B和2208B以及光控制元件2218B被連接到眼鏡框2202B。諸如折疊鏡片2220B和第一四分之一波膜2222B的其它組件也被連接至支撐構(gòu)件2204B和2208B,以使得組合的組裝件在結(jié)構(gòu)上是穩(wěn)固的。
[0391]諸如頭戴式顯示器的緊湊光學(xué)系統(tǒng)中的雜散光通常來自外殼或其它結(jié)構(gòu)的散射側(cè)壁，在那里光以陡峭的角度遇到表面。這種類型的雜散光產(chǎn)生圍繞所顯示圖像的散射光的明亮區(qū)域。
[0392]有兩種方法來減少這種類型的雜散光。一種是使側(cè)壁或其它結(jié)構(gòu)變暗或變粗糙來減少光的反射比。然而，盡管這的確增加了表面處的吸收率，但從表面散射的反射光仍可被注意到。另一方法是提供擋板以阻擋或修剪雜散光。阻擋或修剪自表面散射的反射光極大地降低了這種雜散光的效果。在頭戴式顯示器中，使用這兩種方法有益于減少雜散光，因?yàn)樗@示的圖像周圍的明亮區(qū)域被消除，而所顯示的圖像的對(duì)比度被增加。
[0393]美國專利5949583提供了頭戴式顯示器頂部上的觀察窗以阻擋雜散光從上方進(jìn)入。然而，這沒有解決對(duì)減少來自頭戴式顯示系統(tǒng)內(nèi)部的雜散光的控件的需求。
[0394]美國專利6369952提供了兩個(gè)罩子來阻擋來自頭戴式顯示器中的液晶顯示圖像源的邊緣周圍的光。第一罩子位于液晶圖像源的輸入側(cè)上，Btt鄰背光，而第二罩子位于液晶顯示器的輸出側(cè)上。由于這兩個(gè)罩子均位于液晶顯示器附近，“第一罩子222和第二罩子224分別具有開孔或窗口 232、234，這些開孔或窗口基本上與IXD的活動(dòng)區(qū)域相等和全等”(第15欄，第15-19行)。通過在圖像源附近定位罩子，罩子能對(duì)從圖像源出射的、在圖像源中離圖像源的活動(dòng)區(qū)域的中心較近的各區(qū)域的大錐角中的光具有很小的作用。這種大錐角光可按照各種方式從外殼的側(cè)壁反射，由此構(gòu)成明亮區(qū)域形式的雜散光并導(dǎo)致降低的對(duì)比度。
[0395]從而，仍存在對(duì)降低來自頭戴式顯示器內(nèi)部各來源的雜散光的方法的需求。
[0396]圖160示出具有光學(xué)平坦反射性表面的顯示系統(tǒng)的示例，該光學(xué)平坦反射性表面是由襯底上的光學(xué)膜構(gòu)成的分束器，其中顯示系統(tǒng)是近眼顯示器16002。在此示例中，圖像源16012包括投影系統(tǒng)(未示出)以采用包括位于近眼顯示器16002中的折疊光軸16018的光學(xué)布局提供圖像光。沿光軸16018的光學(xué)器件可包括聚焦圖像光以向用戶的眼睛16004提供來自圖像源16012的聚焦圖像的透鏡。分束器16008將光軸16018從圖像源16012折疊到球面或非球面反射器16010。分束器16008可以是部分反射性鏡片或偏振分束器。近眼顯示器16002中的分束器16008被定向到一角度以將來自圖像源16012的圖像光的至少一部分重新定向到反射器16010。從反射器16010，圖像光的至少另一部分被反射回用戶的眼睛16004。所反射的圖像光的另一部分通過分束器16008傳回并聚焦在用戶的眼睛16004。反射器16010可以是鏡片或部分鏡片。在反射器16010是部分鏡片的情況中，來自近眼顯示器16002的前面的場景的場景光可與圖像光組合，由此向用戶的眼睛16004呈現(xiàn)由沿軸16018的圖像光以及場景光16014構(gòu)成的組合圖像光16020。組合的圖像光16020向用戶的眼睛16004呈現(xiàn)場景與來自圖像源的覆蓋圖像的組合圖像。
[0397]圖161示出了近眼顯示模塊200的圖示。模塊200由反射器16104、圖像源模塊16108和分束器16102構(gòu)成。模塊可以在側(cè)面打開，其中在位于反射器16104、圖像源模塊16108和分束器16102之間的連結(jié)邊緣中的至少一些之間有附連?；蛘?，模塊200可通過側(cè)壁在側(cè)面關(guān)閉，以提供防止灰塵、污垢和水接觸模塊200的內(nèi)表面的封閉模塊。反射器16104、圖像源模塊16108和分束器16102可被分開制造然后被連結(jié)在一起，或者其中至少一些可在連結(jié)的子組裝件中被一起制造。在模塊200中，光學(xué)膜可被用在分束器16102或反射器16104上。在圖161中，分束器16102被不為平坦表面,而反射器16104被不為球面。在近眼顯示模塊200中，反射器16104和分束器16102兩者均可被用于向用戶的眼睛提供圖像，如圖160中所示，因此表面是光學(xué)平坦或光學(xué)均勻是重要的。
[0398]假定圖像源16108包括投影系統(tǒng)，投影系統(tǒng)具有大錐角光的光源，則圖像光也具有大錐角。作為結(jié)果，圖像光與模塊200的側(cè)壁交互，這種交互可提供明亮區(qū)域形式(被用戶觀察為所顯示的圖像周圍的明亮區(qū)域)的反射和散射光。這些明亮區(qū)域?qū)τ脩舳苑浅Ａ钊朔中模驗(yàn)樗鼈兛赡芸瓷先ハ袼@示的圖像周圍的光暈。此外，散射光可能會(huì)通過在所顯示的圖像上隨機(jī)地提供微光來使圖像中的對(duì)比度降級(jí)。
[0399]圖162示出了與頭戴式顯示器16200的類型相關(guān)聯(lián)的光學(xué)器件的圖示。在光學(xué)器件中，光源16204提供包括中心光線16202和邊緣光線16224的大錐角光線。光源16204可提供偏振光。光線從光源16204傳到照射分束器16210，該分束器朝向反射性圖像源16208反射光的一部分，該反射性圖像源可以是LCOS顯示器。光的第一部分被圖像源16208反射并同時(shí)與正在被顯示的圖像內(nèi)容對(duì)應(yīng)地改變偏振狀態(tài)。光的第二部分然后通過照射分束器16210，然后通過擴(kuò)張光線的錐角的一個(gè)或多個(gè)透鏡16212。光的第三部分以一角度被成像分束器16220朝向球面(或非球面)部分鏡片16214反射。部分鏡片16214反射光的第四部分，同時(shí)引起光匯聚并將圖像聚焦于用戶的眼睛16228。在光的第四部分被部分鏡片16214反射之后，光的第五部分通過成像分束器16220并傳到用戶的眼睛16228上，在那里圖像源16208所顯示的圖像的放大版本被提供給用戶的眼睛16228。在透視頭戴式顯示器中，來自環(huán)境的光16218 (或場景光)通過部分鏡片16214和成像分束器16220以提供環(huán)境的透視圖像。然后向用戶提供由來自圖像源的所顯示圖像和環(huán)境的透視圖像構(gòu)成的組合圖像。
[0400]中心光線16202沿頭戴式顯示器的光學(xué)器件的光軸通過光學(xué)器件的中心。光學(xué)器件包括:照射分束器16210、圖像源16208、透鏡16212、成像分束器16220和部分鏡片16214。邊緣光線16224沿外殼16222的側(cè)面?zhèn)鬟f，其中光線可與外殼16222的側(cè)壁交互，其中邊緣光線16224可被側(cè)壁反射或散射，如圖162中所示。來自邊緣光線16224的這種反射或散射的光對(duì)用戶可見為所顯示的圖像周圍的明亮區(qū)域或圖像中對(duì)比度的降低。本發(fā)明提供各種方法通過阻擋或修剪來自側(cè)壁的反射或散射光來減少反射和散射光以減少明売區(qū)域。
[0401]圖163示出了本發(fā)明的第一實(shí)施例的圖示，其中擋板16302被添加在外殼16222內(nèi)偵彳、在照射分束器16210和透鏡16212之間。擋板16302在邊緣光線16224傳入透鏡16212之前阻擋或修剪邊緣光線16224。擋板16302可由不透明的任何材料制成，以使得邊緣光線16224被阻擋或被修剪。在優(yōu)選實(shí)施例中，擋板16302可由具有無光澤面漆的黑色材料制成，以使得入射光被擋板吸收。擋板16302可由具有位于外殼16222中的孔穴的平板材料制成，或者擋板16302可被制成外殼16222的一部分。由于擋板16302被置于離圖像源16208—距離處且圖像光是發(fā)散的，因此周圍擋板16302所造成的孔穴比圖像源16208的活動(dòng)區(qū)域大，所以圖像源16208提供的圖像在邊緣處不會(huì)被擋板修剪，作為結(jié)果，圖像源16208所提供的整個(gè)圖像可被用戶的眼睛看見，如圖163中所示。此外，擋板優(yōu)選地配備薄橫截面(如圖163中所示)或尖銳邊緣，以使得光不會(huì)從擋板的邊緣散射。
[0402]圖164示出了其中在透鏡的入射面處添加了擋板16402的本發(fā)明的另一實(shí)施例的圖示。擋板16402可被制成外殼16222的一部分，或者擋板16402可被應(yīng)用為透鏡16212上的罩子。在任一情況中，擋板16402應(yīng)是不透明的，且優(yōu)選的是具有不光澤面漆的黑色的，以阻擋并吸收入射光。
[0403]圖165示出了類似于圖164中所示的實(shí)施例的本發(fā)明的一實(shí)施例的圖示，除了擋板位于透鏡16212的輸出側(cè)上。在此實(shí)施例中，擋板16502被提供以在邊緣光線16224通過透鏡16212之后阻擋或修剪邊緣光線。
[0404]圖166示出了其中擋板16602在透鏡16212和成像分束器16220之間附著于外殼16222的本發(fā)明的另一實(shí)施例的圖不。擋板16602可以是外殼16222的一部分,或者擋板16602可以是位于外殼16222內(nèi)的分開結(jié)構(gòu)。擋板16602阻擋或修剪邊緣光線16224，以使得不在所顯示的圖像周圍向用戶的眼睛16228提供明亮區(qū)域。
[0405]圖167示出其中吸收涂層16702被施加于外殼16222的側(cè)壁以減少入射光和邊緣光16224的反射和散射的本發(fā)明的又一實(shí)施例的圖示。吸收涂層16702可與擋板16302、16402、16502 或 16602 組合。
[0406]圖168示出頭戴式顯示器中雜散光的另一來源的圖示，其中雜散光16802直接從光源16204的邊緣進(jìn)入。這種雜散光16802可能尤其明亮，因?yàn)樗苯觼碜怨庠?6204而沒有首先從照射分束器16210反射然后從圖像源16208反射。圖169示出來自光源16204的雜散光16902的另一來源的圖示，其中雜散光從圖像源16208的表面反射，在那里偏振狀態(tài)被改變且雜散光16902然后可按照相對(duì)陡峭的角度通過照射分束器。這種雜散光16902然后可從外殼中的任何反射性表面或透鏡16212的邊緣反射，如圖169中所示。圖170示出了其中與光源16204相鄰設(shè)置了擋板17002的本發(fā)明的再一實(shí)施例的圖示。擋板17002是不透明的并從光源16204伸出，以使得雜散光16802和16902緊接在光源16204之后被阻擋或修剪，由此防止雜散光到達(dá)用戶的眼睛16228。
[0407]在又一實(shí)施例中，圖163-167以及169-170中所示的擋板或涂層被組合以進(jìn)一步減少頭戴式顯示器中的雜散光，由此減少所顯示的圖像周圍的明亮區(qū)域或增加所顯示的圖像中的對(duì)比度。可在光源16204和成像分束器16220之間使用多個(gè)擋板。此外，如圖171所示，具有脊的吸收涂層1702可被使用，其中一系列小脊或梯級(jí)擔(dān)當(dāng)一系列擋板以阻擋或修剪外殼16222的整個(gè)側(cè)壁區(qū)域上的邊緣光線。脊17102可被制成外殼16222的一部分，或者作為分開的一層附著于外殼16222的內(nèi)側(cè)壁。
[0408]圖172示出帶子或薄片17210的又一實(shí)施例，帶子或薄片包括可用于如圖171所示阻擋反射光的載片17212和脊17214。脊17214在一側(cè)上非直角傾斜并在另一側(cè)上銳利傾斜，以使得從銳利傾斜側(cè)進(jìn)入的入射光被阻擋。脊17214可以是具有帶有一銳邊的三角形橫截面的固體脊，如圖172中所示，或者它們可以是附著于一個(gè)邊緣的薄傾斜尺，或者它們可以是附著于一端的傾斜纖維，以使得一表面相對(duì)于側(cè)壁形成角度，且入射光被阻擋。帶子或薄片17210的優(yōu)點(diǎn)在于，脊17214可以相對(duì)較薄，且脊可覆蓋外殼16222的主要區(qū)域。帶子或薄片17210的又一優(yōu)點(diǎn)在于，脊17214可比圖171中所示的脊更容易地制成，圖171中所不的脊可能難以被模制成外殼的一部分。
[0409]在所有實(shí)施例中，周圍擋板可造成孔穴，孔穴的尺寸對(duì)應(yīng)于它們沿光軸離圖像源的距離，以使得圖像光可沿光軸發(fā)散，由此向用戶的眼睛16228提供圖像源16208的未經(jīng)修剪的視圖。
[0410]在一實(shí)施例中，光學(xué)組裝件中的吸收性偏振器被用于減少雜散光。吸收性偏振器可包括抗反射涂層。吸收性偏振器可被置于光學(xué)組裝件的聚焦透鏡之后，以減少通過光學(xué)組裝件的光學(xué)平坦膜的光。來自圖像源的光可被偏振以增加對(duì)比度。
[0411 ] 在一實(shí)施例中，光學(xué)組裝件中的抗反射涂層可被用于減少雜散光?？狗瓷渫繉涌杀恢糜诠鈱W(xué)組裝件的偏振器上或光學(xué)組裝件的延緩膜上。延緩膜可以是四分之一波膜或二分之一波膜?？狗瓷渫繉涌杀恢糜诓糠址瓷湫早R片的外表面上。來自圖像源的光可被偏振以增加對(duì)比度。
[0412]參考圖102A，圖像源10228將圖像光定向到光學(xué)組裝件的分束器層。圖103描繪了圖像源10228的放大。在此特定實(shí)施例中，圖像源10228被示為包含光源(LED條10302)，光源將光定向?yàn)橥ㄟ^漫射體10304和預(yù)偏振器10308到達(dá)彎曲線柵偏振器10310，在那里光被反射給LCoS顯示器10312。來自LCoS的圖像光然后通過彎曲線柵偏振器10310和二分之一波膜10312反射回光學(xué)組裝件10200的分束器層。在各實(shí)施例中，包括光學(xué)組件10204、10210、10212、10212、10230的光學(xué)組裝件可被提供為密封的光學(xué)組裝件，諸如可拆卸(例如，卡扣和打開)、可更換等，而圖像源10228可作為目鏡框架內(nèi)的整體組件被提供。這可允許密封的光學(xué)組裝件防水、防塵、可更換、可定制等。例如，給定的密封光學(xué)組裝件可配備有用于一個(gè)人的矯正性光學(xué)組裝件，且可用具有不同的矯正性光學(xué)器件需求(例如，不同的處方)的另一人的第二密封光學(xué)組裝件來替換。在各實(shí)施例中，可能存在不必雙眼都接收來自目鏡的輸入的應(yīng)用。在這種情況中，一人可簡單地拆掉一側(cè)，并僅使用單側(cè)來用于內(nèi)容的投影。以此方式，用戶現(xiàn)在可具有用于眼睛的不受遮擋的光路，其中組裝件已被移除，目鏡將在僅一半系統(tǒng)運(yùn)行的情況下節(jié)省電池壽命等。
[0413]光學(xué)組裝件可被認(rèn)為關(guān)于什么部分正被密封而被分成分開的部分，諸如由圖像生成工具10228和指示性光學(xué)工具10204、10210、10212和10230構(gòu)成，如圖102A中所示。在又一圖示中，圖147示出了將指示性光學(xué)器件示為‘投影屏幕’ 14608a和14608b的目鏡的實(shí)施例配置。圖102A還示出目鏡電子器件和投影系統(tǒng)14602的部分，其中投影系統(tǒng)的這個(gè)部分可被稱為圖像生成工具。圖像生成工具和指示性光學(xué)工具可以是密封的子組裝件，諸如用于將光學(xué)器件投放在其中不受周圍環(huán)境中的污染物的侵襲。此外，指示性光學(xué)器件可被拆除，諸如用于替換、用于移除以允許用戶不受遮擋的查看、用于適應(yīng)非破壞性強(qiáng)行移除(例如，其中指示性光學(xué)器件被撞擊并從目鏡的主體脫離而沒有損壞)等等。在各實(shí)施例中，本發(fā)明可包括用戶佩戴的交互頭戴式目鏡，其中目鏡包括光學(xué)組裝件(通過該光學(xué)組裝件，用戶查看周圍環(huán)境和所顯示的內(nèi)容)以及集成圖像源(適于將內(nèi)容引入光學(xué)組裝件中)，其中光學(xué)組裝件包括安裝在目鏡的框架內(nèi)的圖像生成工具以及位于用戶眼睛的前面并可從目鏡的框架中拆除的指示性光學(xué)工具，其中圖像生成工具被密封在框架內(nèi)以減少來自周圍環(huán)境的污染。在各實(shí)施例中，密封可以是密封的光學(xué)窗口。如此處所述，目鏡還可包括處理工具、電力管理工具、拆除傳感器、電池等，其中電力管理工具可通過來自拆除傳感器的拆除指示檢測指示性光學(xué)工具的拆除，并選擇性降低目鏡各組件的電力以減少電池消耗的電力。例如，電力降低的組件可以是圖像源，諸如降低圖像源的亮度、關(guān)閉圖像源的供電等，其中電力管理工具可監(jiān)視指示性光學(xué)工具的重新附著，并將圖像源的電力使用恢復(fù)成拆除前的工作水平。指示性光學(xué)工具可按脫離方式被拆除，以使得當(dāng)指示性光學(xué)工具被無意間拆除時(shí)，它會(huì)在不損壞目鏡的情況下被拆除。指示性光學(xué)工具可通過連接機(jī)制而可拆除，諸如磁鐵、栓、軌、卡扣連接器等。指示性光學(xué)工具可提供對(duì)需要矯正性眼鏡的用戶的視力矯正，其中指示性光學(xué)工具可為改變目鏡的視力矯正處方的目的而被替換。目鏡可具有針對(duì)每一個(gè)眼睛的兩個(gè)分開的可拆除光學(xué)組裝件，其中分開的光學(xué)組裝件之一被移除以允許分開的光學(xué)組裝件中剩下的一個(gè)的單眼使用。例如，單眼使用可以是槍支瞄準(zhǔn)使用，其中目鏡中移除了指示性光學(xué)工具的一側(cè)被用于槍支瞄準(zhǔn)，從而允許用戶用于槍支瞄準(zhǔn)的不受遮擋的視覺路徑，而同時(shí)向另一個(gè)眼睛保留目鏡所提供的工具。指示性光學(xué)工具可被拆除以允許適于室內(nèi)使用的指示性光學(xué)工具與適于室外使用的指示性光學(xué)工具的更換。例如，對(duì)于室內(nèi)使用對(duì)比室外使用，可能有不同的過濾器、視野、對(duì)比度、屏蔽等。指示性光學(xué)工具可被調(diào)適成接受附加元件，諸如光學(xué)元件、機(jī)械元件、調(diào)整元件等。例如，光學(xué)元件可被插入以對(duì)用戶的光學(xué)處方進(jìn)行調(diào)整。指示性光學(xué)工具還可被替換以便改變所提供的視野，諸如通過用具有第二視野的指示性光學(xué)工具替換具有第一視野的指示性光學(xué)工具。
[0414]參考圖104，LED提供未經(jīng)偏振的光。漫射體散布來自LED的光并使光均質(zhì)化。吸收預(yù)偏振器將光變換為S偏振。S偏振光然后被彎曲線柵偏振器朝LCOS反射。LCOS反射S偏振光，并取決于局部圖像內(nèi)容將其變換成P偏振光。P偏振光通過彎曲線柵偏振器,變成P偏振圖像光。二分之一波膜將P偏振光變換成S偏振光。
[0415]再次參考圖102A，分束器層10204是偏振分束器，或者圖像源提供偏振圖像光10208而分束器層10204是偏振分束器，使得所反射的圖像光10208是線性偏振光，這一實(shí)施例和相關(guān)聯(lián)的偏振控制在圖102A中示出。對(duì)其中圖像源提供線性偏振圖像光而分束器層10204是偏振分束器的情況，圖像光的偏振狀態(tài)與偏振分束器對(duì)準(zhǔn)，使得圖像光10208被偏振分束器反射。圖102A將所反射的圖像光示為具有S態(tài)偏振。在其中分束器層10204是偏振分束器的情況中，第一四分之一波膜10210被設(shè)置在分束器層10204和部分反射性鏡片10212之間。第一四分之一波膜10210將線性偏振圖像光變換成圓偏振圖像光(在圖102A中被示為S正被變換成CR)。圖像光10208中被反射的第一部分然后也被圓偏振，其中圓偏振狀態(tài)被反轉(zhuǎn)(在圖102A中被示為CL)，以使得與圖像源所提供的圖像光10208的偏振狀態(tài)(被示為S)相比，在通過四分之一波膜傳回之后，圖像光10208中被反射的第一部分的偏振狀態(tài)被保持(為P偏振)，作為結(jié)果，圖像光10208中被反射的第一部分通過偏振分束器而沒有反射損失。當(dāng)分束器層10204是偏振分束器而透視顯示組裝件10200包括第一四分之一波膜10210時(shí),光控制兀件10230是第二四分之一波膜和線性偏振器10220。在各實(shí)施例中，光控制元件10230包括可控制變暗層10214。其中第二四分之一波膜10218將圓偏振的圖像光10208的第二部分變換成線性偏振的圖像光10208 (被示為CR正被變換成S)，線性偏振的圖像光具有被光控制元件10230中的線性偏振器10220阻擋的偏振狀態(tài)，以使得眼睛發(fā)光被減少。
[0416]當(dāng)光控制元件10230包括線性偏振器10220和四分之一波膜10218時(shí)，來自用戶前面的外部環(huán)境的傳入的未經(jīng)偏振的場景光10222被變換成線性偏振光(在圖102A中被示為P偏振狀態(tài))，而50%的光被阻擋。場景光10222中通過線性偏振器10220的第一部分是線性偏振光，這些光被四分之一波膜變換成圓偏振光(在圖102A中被示為P正被變換成CL)。場景光中從部分反射性鏡片10212反射的第三部分具有反向的圓偏振狀態(tài)(在圖102A中被示為從CL變換為CR)，這些光然后由第二四分之一波I膜10218變換成線性偏振光(在圖102A中被示為CR變換成S偏振)。線性偏振器10220然后阻擋場景光中所反射的第三部分，由此減少逃逸的光并減少眼睛發(fā)光。
[0417]如圖102A中所示，圖像光10208中被反射的第一部分和場景光中被透射的第二部分具有相同的圓偏振狀態(tài)(被示為CL)，以使得它們組合并被第一四分之一波膜10210變換成線性偏振光(被示為P)，當(dāng)分束器層10204是線性分束器時(shí)線性偏振光通過分束器。線性偏振組合光10224然后向位于透視顯示組裝件10200的背部的用戶的眼睛10202提供組合圖像，其中組合圖像由來自圖像源的所顯示的圖像和用戶前面的外部環(huán)境的透視視圖的疊加部分構(gòu)成。
[0418]分束器層10204包括光學(xué)平坦膜，諸如此處所述的Asahi TAC膜。分束器層1024可按照一角度被置于用戶的眼睛前面，以使得分束器層反射并透射圖像光的相應(yīng)部分并透射來自周圍環(huán)境的透視視圖的場景光，使得向用戶的眼睛提供由圖像光和所透射的場景光的各部分組成的組合圖像。光學(xué)平坦膜可以是偏振器，諸如線柵偏振器。光學(xué)平坦膜可被層壓至透明襯底。光學(xué)平坦膜可以被模制、模壓、膠粘等等到目鏡的光學(xué)表面之一的表面中或表面上，諸如分束器10202。光學(xué)平坦膜可被置為與垂線小于40度。彎曲偏振膜可具有小于1:1的光源高度對(duì)被照射區(qū)域的寬度的比率。彎曲膜的最高點(diǎn)比顯示器的最窄軸的長度低。在各實(shí)施例中，一旦光學(xué)薄膜位于分束器上，附加的光學(xué)器件，諸如矯正性光學(xué)器件、處方光學(xué)器件等可被添加到表面上，諸如為了使膜在其間的夾層中保持平坦。
[0419]本發(fā)明還提供用于提供具有光學(xué)膜的光學(xué)平坦表面的方法。光學(xué)膜是形成具有與成像設(shè)備的結(jié)構(gòu)的其余部分非常不同的光學(xué)特性的一光學(xué)結(jié)構(gòu)的方便方法。為了向成像設(shè)備提供功能，光學(xué)膜需要被附著于光學(xué)設(shè)備。當(dāng)光學(xué)膜以反射性方式被使用時(shí)，關(guān)鍵的是反射性表面是光學(xué)平坦的，否則自反射性表面反射的光的波前將不會(huì)被保持而圖像質(zhì)量將被降級(jí)。光學(xué)平坦表面可被定義為，當(dāng)為成像設(shè)備使用的光的波長測量，并與平坦表面或所需光學(xué)曲線中任何一個(gè)比較，在表面的每英寸5個(gè)光波長之內(nèi)均勻的表面。
[0420]包括如本發(fā)明中所述的光學(xué)膜的光學(xué)平坦表面可被包括在顯示系統(tǒng)中，顯示系統(tǒng)包括:投影儀、投影電視機(jī)、近眼顯示器、頭戴式顯示器、透視顯示器等。[0421]圖140示出具有光學(xué)平坦反射性表面的顯示系統(tǒng)的示例，光學(xué)平坦反射性表面是由襯底上的光學(xué)膜構(gòu)成的分束器，其中顯示系統(tǒng)是近眼顯示器14000。在此示例中，圖像源14010包括投影系統(tǒng)(未示出)以采用包括位于近眼顯示器14014中的折疊光軸14000的光學(xué)布局提供圖像光。沿光軸14014的光學(xué)器件可包括聚焦圖像光以向用戶的眼睛14002提供來自圖像源14010的聚焦圖像的透鏡。分束器14004將光軸14014從圖像源14010折疊到球面或非球面反射器14008。分束器14004可以是部分反射性鏡片或偏振分束器層。近眼顯示器14000中的分束器14004被定向到一角度以將來自圖像源14010的圖像光的至少一部分重新定向到反射器14008。從反射器14008，圖像光的至少另一部分被反射回用戶的眼睛14002。所反射的圖像光的另一部分傳回分束器14004并聚焦在用戶的眼睛14002。反射器14008可以是鏡片或部分鏡片。在反射器14008是部分鏡片的情況中，來自近眼顯示器14000的前面的場景的場景光可與圖像光組合，由此向用戶的眼睛14002呈現(xiàn)由沿軸14014的圖像光以及沿軸14012的場景光構(gòu)成的組合圖像光14018。組合的圖像光14018向用戶的眼睛呈現(xiàn)場景以及來自圖像源的覆蓋圖像的組合圖像。
[0422]圖141示出了近眼顯示模塊14100的圖示。模塊14100由反射器14104、圖像源模塊14108和分束器14102構(gòu)成。模塊可以采用附件在側(cè)面打開，附件位于反射器14104、圖像源模塊14108和分束器14102之間的連結(jié)邊緣中的至少一些之間?；蛘?，模塊14100可通過側(cè)壁在側(cè)面關(guān)閉，以提供防止灰塵、污垢和水接觸模塊14100的內(nèi)表面的封閉模塊。反射器14104、圖像源模塊14108和分束器14102可被分開制造然后被連結(jié)在一起，或者其中至少一些可在連結(jié)的子組裝件中被一起制造。在模塊14100中，光學(xué)膜可被用在分束器14102或反射器上。在圖141中，分束器14102被示為平坦表面，而反射器14104被示為球面。在近眼顯示模塊14100中，反射器14104和分束器14102兩者均可被用于向用戶的眼睛提供圖像，如圖140中所示，因此表面是光學(xué)平坦或光學(xué)均勻是重要的。
[0423]圖142示出了本發(fā)明的一實(shí)施例——薄皮樣式膜組裝件14200的示意圖。薄皮樣式膜組裝件14200包括由上框構(gòu)件14202a和下框構(gòu)件14202b構(gòu)成的框架14202。光學(xué)膜14204采用粘合劑或緊固件被保持在框架構(gòu)件14202a和14202b之間。為了改進(jìn)光學(xué)膜14204的平坦性，光學(xué)膜14204可在一個(gè)或多個(gè)方向上拉伸，同時(shí)粘合劑被施加，框架構(gòu)件14202a和14202b被粘合到光學(xué)膜14204。在光學(xué)膜14204被粘合到框架14202之后，光學(xué)膜的邊緣可被修整以向框架14202的外邊緣提供平滑表面。
[0424]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，光學(xué)膜14204是由一系列光學(xué)平坦表面構(gòu)成的折疊膜，而框架元件14202a和14202b的界面具有匹配的折疊形狀。然后沿折疊的方向拉伸折疊膜并將其粘合到位，以使得框架構(gòu)件14202a和14202b在折疊形狀中保持光學(xué)膜14204，且一系列光學(xué)平坦表面中的每一表面被保持在適當(dāng)位置。
[0425]在所有情況中，在框架構(gòu)件14202a和14202b被粘合到光學(xué)膜14204之后，得到的薄皮樣式膜組裝件14200是可被置于諸如近眼顯示模塊14100的光學(xué)設(shè)備中以形成分束器14102的剛性組裝件。在這一實(shí)施例中，薄皮樣式膜組裝件14200是近眼顯示模塊14100中的可替換分束器14102組裝件。近眼顯示模塊14100中的側(cè)壁可具有框架14202卡入的槽，或者替換地可提供連接側(cè)壁的平坦表面而框架14202可置于平坦表面頂部。
[0426]圖143是包括光學(xué)膜14302的插入模制組裝件14300的圖示。在這一實(shí)施例中，光學(xué)膜14302被置于模具中，粘性塑料材料通過模制門14308被注入模具中，使得塑料填充模具型腔并形成毗鄰光學(xué)膜14302并位于光學(xué)膜14302之后的模制結(jié)構(gòu)14304。當(dāng)塑料材料在模具中變硬，沿模縫線14310打開模具，并從模具中移出插入模制組裝件14300。光學(xué)膜14302然后被嵌入并附著于插入模制組裝件14300。為了改進(jìn)插入模制組裝件14300中的光學(xué)膜14302的光學(xué)平坦性，放置光學(xué)膜14302的模具的內(nèi)表面是光學(xué)平坦表面。以此方式，粘性塑料材料在模制工藝期間，迫使光學(xué)膜14302靠著模具的光學(xué)平坦表面。這種工藝可被用于提供如上所述平坦或具有所需光學(xué)曲線的光學(xué)平坦表面。在又一實(shí)施例中，光學(xué)膜14302可配備有粘合劑層或連系層，以增加光學(xué)膜14302和模制結(jié)構(gòu)14304之間的粘附。
[0427]在再一實(shí)施例中，光學(xué)膜14302被置于模具中，而在模具表面和光學(xué)膜14302之間具有保護(hù)性膜。保護(hù)性膜可被附著于光學(xué)膜14302或模具。保護(hù)性膜可比模具表面平滑或平坦，以便為要對(duì)其模制的光學(xué)膜14302提供更平滑或平坦的表面。因此，保護(hù)性膜可以是任何材料，諸如塑料或金屬。
[0428]圖144示出用于用光學(xué)膜14400制作層壓板的層壓工藝的圖示。在這一實(shí)施例中，上下壓板14408a和14408b被用于將光學(xué)膜14400層壓在襯底14404上。粘合劑14402可被任選使用以將襯底14404粘合到光學(xué)膜14400。此外，壓板14408a和14408b中的一個(gè)或多個(gè)可被加熱，或者襯底14404可被加熱以提供襯底14404和光學(xué)膜14400之間更高的粘合度。對(duì)襯底或壓板14408a和14408b中一個(gè)或多個(gè)的加熱也可被用于軟化襯底14404，由此在光學(xué)膜14400之后提供更均勻的壓力以改進(jìn)光學(xué)膜14400在層壓板中的平滑性或平坦性。這一實(shí)施例的具有光學(xué)膜14400的層壓板可被用作如上針對(duì)薄皮樣式膜組裝件14200所述的近眼光學(xué)模塊14100中的可替換分束器。
[0429]圖145A-C示出用于用包括光學(xué)膜14500的光學(xué)表面制作模制結(jié)構(gòu)14502的應(yīng)用工藝的圖示。在這一實(shí)施例中，用橡膠施加器14508將光學(xué)膜14500施加到模制結(jié)構(gòu)14502中的光學(xué)平坦表面14504。粘合劑層可被施加到模制結(jié)構(gòu)14502的光學(xué)平坦表面14504或光學(xué)膜14500的底表面中的任一個(gè)，以將光學(xué)膜14500粘附到模制結(jié)構(gòu)14502。橡膠施加器14508可以是具有彎曲表面的相對(duì)軟且有彈性的材料，以使得光學(xué)膜14500的中心部分被迫使接觸模制結(jié)構(gòu)14502的光學(xué)平坦表面14504。當(dāng)橡膠施加器14508進(jìn)一步向下推時(shí)，光學(xué)膜14500和模制結(jié)構(gòu)14502的光學(xué)平坦表面14504之間的接觸面積大小增加，如圖145A、145B和145C中所示。這一漸進(jìn)施加過程提供了壓力的非常均勻的施加，這允許界面處的空氣在施加過程期間被驅(qū)逐。漸進(jìn)施加過程以及模制結(jié)構(gòu)14502的光學(xué)平坦表面14504提供附著于模制結(jié)構(gòu)14502的內(nèi)表面的光學(xué)平坦光學(xué)膜14500,如圖145C中所不。用于將光學(xué)膜14500粘合到模制結(jié)構(gòu)14502的粘合劑層可被附著于光學(xué)膜14500或模制結(jié)構(gòu)14502內(nèi)部上的光學(xué)平坦表面14504。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，這一施加過程可類似地對(duì)模制結(jié)構(gòu)的外表面施加光學(xué)膜。此外，光學(xué)平坦表面可以是平坦表面或具有所需光學(xué)曲線的表面、或一系列光學(xué)平坦表面，其中橡膠施加器被成形，以便隨光學(xué)膜的施加提供壓力的漸進(jìn)施加。
[0430]在各實(shí)施例中，圖像顯不系統(tǒng)可包括包含顯不模塊外殼的光學(xué)平坦光學(xué)膜，其中外殼包括使光學(xué)膜保持光學(xué)平坦的襯底、圖像源和查看位置，其中圖像源所提供的圖像從光學(xué)膜反射到查看位置。在各實(shí)施例中，圖像顯示系統(tǒng)的光學(xué)膜可被模制到顯示模塊中。在各實(shí)施例中，光學(xué)膜可被施加到顯示模塊。此外，在各實(shí)施例中，顯示系統(tǒng)的光學(xué)膜可以是線柵偏振器、鏡片、部分鏡片、全息膜等。在各實(shí)施例中，圖像顯示系統(tǒng)可以是近眼顯示器。在各實(shí)施例中，光學(xué)膜被模制到顯示模塊中，或者當(dāng)光學(xué)膜被模制到顯示模塊中時(shí)，可相對(duì)于光學(xué)平坦表面保持光學(xué)膜。在各實(shí)施例中，圖像顯示系統(tǒng)的光學(xué)膜可包括每英寸5個(gè)光波長的光學(xué)平坦度。
[0431 ] 在一實(shí)施例中，包括光學(xué)平坦光學(xué)膜的圖像顯示系統(tǒng)可包括使光學(xué)膜保持光學(xué)平坦的襯底、顯示模塊外殼、圖像源和查看位置，其中圖像源所提供的圖像從光學(xué)膜反射到查看位置，且可在顯示模塊外殼內(nèi)替換具有光學(xué)膜的襯底。在這樣的實(shí)施例中，圖像顯示系統(tǒng)的襯底可以是框架，光學(xué)膜可在框架的張力下被保持，襯底可以是膜后面的模制板，和/或襯底可以是層壓板。此外，圖像顯示系統(tǒng)的光學(xué)膜可以是分束器、偏振分束器、線柵偏振器、鏡片、部分鏡片、全息膜等。此外，圖像顯示系統(tǒng)可以是近眼顯示器。在各實(shí)施例中，當(dāng)在圖像顯示系統(tǒng)的光學(xué)膜后面模制板時(shí)，可靠著光學(xué)平坦表面保持該光學(xué)膜。此外，在各實(shí)施例中，當(dāng)板被層壓到圖像顯示系統(tǒng)的光學(xué)膜時(shí)，可靠著光學(xué)平坦表面保持光學(xué)膜。在各個(gè)實(shí)施例中，圖像顯示系統(tǒng)的光學(xué)膜可包括每英寸5個(gè)光波長的光學(xué)平坦度。
[0432]在一實(shí)施例中，圖102A中的組件集體形成電光學(xué)模塊。與顯不器相關(guān)聯(lián)的光軸的角度可以是10度或更為垂直。這一傾斜度指的是光學(xué)模塊上部的前傾程度。這允許分束器角度被減小，分束器角度減小使得光學(xué)模塊更薄。彎曲偏振膜的高度對(duì)反射性圖像顯示器的寬度的比率小于1:1。偏振膜上的曲線確定反射性顯示器上的被照射區(qū)域的寬度，而彎曲區(qū)域的傾斜確定被照射區(qū)域在反射性顯示器上的定位。彎曲偏振膜將第一偏振狀態(tài)的照射光反射到反射性顯示器上，這改變了照射光的偏振并生成圖像光，且彎曲偏振膜傳遞所反射的圖像光。彎曲偏振膜包括在光源上與反射性顯示器平行的一部分。圖像源的高度可以是至少顯示器活動(dòng)區(qū)域?qū)挾鹊?0%,至少3.5mm或少于4mm。
[0433]在便攜式顯示系統(tǒng)中，重要的是提供明亮、緊湊且輕量的顯示器。便攜式顯示系統(tǒng)包括手機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、近眼顯示器和頭戴式顯示器。
[0434]本發(fā)明提供為便攜式顯示系統(tǒng)提供了緊湊且輕量的前燈，前燈由部分反射性膜構(gòu)成以重定向來自邊緣光源的光以照射反射性圖像源。部分反射性膜可以是部分鏡片分束器膜或偏振分束器膜。偏振分束器膜可以是多層電介質(zhì)膜或線柵偏振器膜。已知偏振分束器膜提供對(duì)一個(gè)偏振狀態(tài)的高效反射而同時(shí)允許另一個(gè)偏振狀態(tài)通過。多層電介質(zhì)膜可從美國明尼蘇達(dá)州明尼阿波利斯市3M公司以DBEF的名稱購得。線柵偏振膜可從日本東京市的Asah1-Kasei E-Materials 公司以 WGF 的名稱購得。
[0435]邊緣光為顯示器提供緊湊光源，但由于它位于圖像源的邊緣，光必須被重定向90度以照射圖像源。當(dāng)圖像源是反射性圖像源，諸如硅上液晶(LCOS)圖像源時(shí)，照射光必須被偏振。偏振光被圖像源的表面反射，且光的偏振狀態(tài)與正在顯示的圖像內(nèi)容對(duì)應(yīng)地改變。所反射的光然后通過前燈傳回。
[0436]圖187示出了具有固體分束器塊18718作為前燈的現(xiàn)有技術(shù)顯示組裝件18700的示意圖示。顯示組裝件包括前燈、一個(gè)或多個(gè)光源和圖像源。在顯示組裝件18700中，一個(gè)或多個(gè)光源18702被包括以提供被示為光線18712的光。光源可以是LED、熒光燈、OLED,白熾燈或固態(tài)燈。光線18712通過漫射體18704以橫向散布光以便得到更均勻的照射。如果漫射的光被偏振，則漫射體包括線性偏振器。漫射光線18714通過固體分束器塊18718朝部分反射性層18708出射，在部分反射性層18708漫射光線朝反射性圖像源18720部分反射。漫射光線18714然后被反射性圖像源18720反射，由此形成圖像光18710，該圖像光被部分反射性層18708透射。圖像光18710然后可傳入相關(guān)聯(lián)的成像光學(xué)器件(為示出)以向觀看者呈現(xiàn)圖像。然而，如圖187中可見，此處被示為漫射體18704的光源的被光照區(qū)域的高度與被照射的反射性圖像源18720的寬度相同。部分反射性層18708被置于45度夾角以提供圖像光線18710，該圖像光線直線或垂直地前進(jìn)到相關(guān)聯(lián)的成像光學(xué)器件。作為結(jié)果，圖187中所示的前燈在尺寸中是相對(duì)較大的。
[0437]在成像系統(tǒng)中，一般而言，保持來自圖像源的波前以提供具有良好分辨率和對(duì)比度的高質(zhì)量圖像是重要的。因此，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，圖像光18710必須與反射性圖像源18720正交地前進(jìn)以向相關(guān)聯(lián)的成像光學(xué)器件提供均勻的波前，以得到要被提供給觀看者的高質(zhì)量圖像。因此，漫射光線18714必須被部分反射性膜18708重定向以與反射性圖像源18720正交，以使得它們可被垂直(如圖187-198中所示)反射并傳入相關(guān)聯(lián)的成像光學(xué)器件中。
[0438]圖188示出另一現(xiàn)有技術(shù)顯示組裝件18802，該組裝件包括部分反射性膜18804，該膜在邊緣得到支撐且在反射性圖像源18720上是獨(dú)立無支撐的。該顯示組裝件以類似于圖187中所示的顯示組裝件的方式工作，區(qū)別在于顯示組裝件18802由于沒有固體分束器塊18718而在重量上比顯示組裝件18700輕。如圖188中可見，漫射體18704的高度再次與反射性圖像源18720的寬度相同以提供圖像光18808，該圖像光在被反射性圖像源18720反射時(shí)垂直前進(jìn)至相關(guān)聯(lián)的成像光學(xué)器件中。
[0439]圖187示出如果部分反射性膜18804位于小于45度的夾角則對(duì)顯示組裝件18902中的光會(huì)發(fā)生什么的示意圖示。在這種情況中，反射性圖像源18720的各部分未被均勻照射。照射反射性圖像源中離漫射體最遠(yuǎn)的部分的光線或者沒有直線前進(jìn)到相關(guān)聯(lián)的成像光學(xué)器件中(如光線18904的情況中)，或者之前就從反射性圖像源的表面反射(如光線18908的情況中)，這會(huì)改變偏振狀態(tài)，且如果部分反射性膜是偏振分束器膜(也被稱為反射偏振器膜)，則光線然后通過該膜。因此，當(dāng)相關(guān)聯(lián)的成像光學(xué)器件僅可使用從反射性圖像源18720直線前進(jìn)的圖像光時(shí)，當(dāng)部分反射性膜18804位于小于45度的角度時(shí)，反射性圖像源18720中被照射的區(qū)域被減小，相應(yīng)地圖像的暗部產(chǎn)生。
[0440]在圖190中所示的本發(fā)明的一實(shí)施例中，彎曲部分反射性表面19004被提供以將光源18702提供的漫射光19010向下重新定向以照射反射性圖像源18720。彎曲的部分反射性表面19004可以是偏振分束器膜，該膜是薄且柔性的。在這種情況中，漫射體19704包括線性偏振器，以使得光18712被漫射然后被線性偏振，所以漫射光19010被偏振。漫射體18704中的線性偏振器和偏振分束器膜19004被定向成使得通過線性偏振器的光被偏振分束器膜反射。以此方式，當(dāng)反射性圖像源18720改變漫射光19010的偏振時(shí)，所反射的圖像光19008的偏振與漫射光19010相比是相對(duì)的偏振狀態(tài)。所反射的圖像光19008然后通過部分反射性膜19004并繼續(xù)到達(dá)顯示光學(xué)器件。通過使用柔性偏振分束器膜作為部分反射性表面19004，部分反射性表面19004可以是彎曲且輕量的。偏振分束器膜擔(dān)當(dāng)照射反射性圖像源18720的漫射光19010的反射器以及反射的圖像光19008的透明構(gòu)件的雙重角色。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的，偏振分束器膜所提供的優(yōu)點(diǎn)是它們可在大范圍的入射角上接收光，以使得曲線不會(huì)干涉通過到達(dá)膜的光。此外，由于偏振分束器膜是薄的(例如，小于200微米)，彎曲形狀不會(huì)在圖像光19008通過膜到達(dá)顯示光學(xué)器件時(shí)顯著地使圖像光畸變。最后，偏振分束器膜令光散射的傾向性非常低，所以高圖像對(duì)比度得以維持。
[0441]偏振分束器膜的柔性性質(zhì)允許它們被形成彎曲形狀，彎曲形狀將來自漫射體的光重定向并聚焦到反射性圖像源上。偏振分束器膜的曲線的形狀可基于漫射體提供的光分布而選擇，以提供對(duì)反射性圖像源的均勻照射。圖190示出具有拋物線形狀的彎曲部分反射性膜19004，但取決于光源18702的性質(zhì)和漫射體18704的有效性，輻射曲線、復(fù)雜樣條曲線、相對(duì)平坦的曲線、平面或分段平面也可能用于均勻地重新定向漫射光19010并將其聚焦到反射性圖像源18720上。實(shí)驗(yàn)表明，部分反射性表面19004上的彎曲表面往往將漫射光19010會(huì)聚于反射性圖像源18720的中心，以使得彎曲表面在漫射體18704提供邊緣處更為明亮的光分布時(shí)得到最佳使用。相反，實(shí)驗(yàn)表明部分反射性表面19004上相對(duì)平坦的表面在漫射體18704提供在中心處更為明亮的光分布時(shí)得到最佳使用。當(dāng)部分反射性表面19004由柔性膜構(gòu)成時(shí)，部分反射性表面的形狀可用側(cè)框維持，側(cè)框具有合適曲線的溝槽以將柔性膜保持在適當(dāng)?shù)奈恢弥?，如圖190中示為獨(dú)立無支撐膜。兩個(gè)側(cè)框被用來與其它組件一起在顯示組裝件19002的任一側(cè)上支撐彎曲形狀因?yàn)轱@示組裝件19002的很大部分由空氣構(gòu)成，且部分反射性表面19004是薄膜，與圖187中所示的現(xiàn)有技術(shù)顯示組裝件18700相比，重量要輕得多。此外，如圖190中可見，被照射的反射性圖像源18720的寬度大于漫射體18704的高度，以使得顯示組裝件19002比圖188中所示的現(xiàn)有技術(shù)顯示組裝件更為緊湊。
[0442]圖191示出本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中在顯示組裝件19102中使用雙光源19104，其中兩個(gè)相對(duì)平坦的部分反射性表面背靠背被安置。圖191中所示的安排在具有兩側(cè)的前燈中提供固體膜保持器19120，以使得顯示組裝件19102類似于使用兩個(gè)背靠背設(shè)置的如圖187中所示的顯示組裝件18700。在圖191中，僅針對(duì)一側(cè)示出了光線，但是另一側(cè)的部件和光線與所示一側(cè)是對(duì)稱的。在固體膜保持器19120中是在兩側(cè)之間連續(xù)延伸的部分反射性膜19110。固體膜保持器19120也在兩側(cè)之間連續(xù)，以使得圖像光19112不被顯示組裝件19102的兩側(cè)之間的接縫線中斷或偏轉(zhuǎn)。固體膜保持器19120和部分反射性膜19110一起提供恒定的光學(xué)厚度，所以圖像光不被偏轉(zhuǎn)或畸變。因此，具有連續(xù)圖像質(zhì)量的圖像光19112可在被來自兩個(gè)光源19104的光照射的同時(shí)被提供。每一光源19104向漫射體19108提供光19114，該漫射體橫向散布光19114以提供漫射光19118以便照射反射性圖像源18720的一半。固體膜保持器19120將部分反射性膜19110保持在所需形狀中。最重要的是，當(dāng)與反射性圖像源18720的照射寬度相比時(shí)，漫射體19108的高度被減少為圖187中針對(duì)顯示組裝件18700所示的現(xiàn)有技術(shù)漫射體18704的一半。
[0443]圖192示出具有雙光源19104和僅在邊緣得到支撐的獨(dú)立無支撐部分反射性膜19204的顯示組裝件19202的示意圖示。在圖192中，僅針對(duì)一側(cè)示出了光線,但是另一側(cè)的部件和光線與所示一側(cè)是對(duì)稱的。顯示組裝件19202的各個(gè)組件的功能與圖191中所示的組件功能是相同的，但是具有顯示組裝件19202在重量上比顯示組裝件19102輕的好處，因?yàn)轱@示組裝件19202的主要部分由空氣構(gòu)成。
[0444]圖193示出具有雙光源19104和僅在邊緣得到支撐的獨(dú)立無支撐部分反射性膜19308的顯示組裝件19302，以使得兩個(gè)彎曲表面被提供。在圖193中，僅針對(duì)一側(cè)示出了光線，但是另一側(cè)的部件和光線與所示一側(cè)是對(duì)稱的。部分反射性膜19308在兩側(cè)上均是連續(xù)的，在兩側(cè)上具有類似的彎曲。彎曲被選擇來反射漫射體所提供的漫射光19312并將漫射光聚焦到反射性圖像源18720上。反射性圖像源18720反射漫射光19312，由此形成圖像光19310。漫射體19304的高度小于圖187中所示的現(xiàn)有技術(shù)漫射體18704的一半，以使得前燈和顯示組裝件19302非常緊湊。
[0445]圖194示出具有固體膜保持器19404內(nèi)的連續(xù)部分反射性膜19308的顯示組裝件19402的示意圖示，顯示組裝件19402在其它方面類似于圖193中所示的顯示組裝件19302。在圖194中，僅針對(duì)一側(cè)示出了光線，但是另一側(cè)的部件和光線與所示一側(cè)是對(duì)稱的。固體膜保持器19404被用在部分反射性膜19308的任一側(cè)上，以將膜保持在指定的兩側(cè)曲線中，并保護(hù)部分反射性膜19308。固體膜保持器19404的兩側(cè)由固體膜保持器19404的底部中間中的相對(duì)較薄的部分連接，以進(jìn)一步避免提供將破壞圖像中心的圖像光19310的接縫線。
[0446]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，圖191-194中所示的顯示組裝件中的部分反射性膜是偏振分束膜。在這些實(shí)施例中，漫射體包括線性偏振器，以使得漫射光被偏振。線性偏振器與偏振分束器膜對(duì)準(zhǔn)，以使得漫射光具有被偏振分束器膜反射的偏振狀態(tài)。偏振分束器膜也擔(dān)當(dāng)圖像光的分析器。在前燈中采用偏振分束器膜來使用偏振漫射光的優(yōu)點(diǎn)在于，在顯示組裝件中雜散光被減少，因?yàn)樗械钠衤涔獗黄穹质髂こ瓷湫詧D像源反射，在反射性圖像源處偏振漫射光被變換成圖像光。如果漫射光未被偏振，則未被反射的漫射光的偏振狀態(tài)將通過偏振分束器膜來透射，如果這種光未受到控制，則它將向圖像光提供散射光，這會(huì)降低向觀看者呈現(xiàn)的圖像中的對(duì)比度。
[0447]圖195示出具有一側(cè)上的單光源19104和偏振控件以有效地從兩側(cè)照射反射性圖像源18720的顯示組裝件19502的示意圖示。在這種情況中，光源19104提供未經(jīng)偏振的光19114和未經(jīng)偏振的漫射光19508。特定的反射性膜是固體膜保持器19514中的偏振分束器膜19504。偏振分束器膜19504反射漫射光的一個(gè)偏振狀態(tài)(被不為光線19510)同時(shí)透射另一偏振狀態(tài)(被示為光線19518)。偏振分束器膜19504是折疊且連續(xù)的，以使得具有另一偏振狀態(tài)19518的光通過折疊偏振分束器膜19504的兩側(cè)。這種光19518然后通過四分之一波延緩膜19524，該四分之一波延緩膜將偏振狀態(tài)從線性改為圓偏振。圓偏振光然后被鏡片19528反射并通過四分之一波延緩膜19524傳回，四分之一波延緩膜將偏振狀態(tài)從圓偏振改為線性偏振但具有一種偏振狀態(tài)(被示為光線19520)，以使得光19520然后被偏振分束器膜19504朝反射性圖像源18720反射。因此，顯示組裝件19502中的光源19104所提供的光用相同偏振狀態(tài)的光在兩側(cè)上照射反射性圖像源18720。由于漫射光19508未被偏振，且兩種偏振狀態(tài)(19510、19518)均被用于照射反射性圖像源18720，光源所提供的基本上全部光被變換成圖像光(19512、19522)。圖像光(19512、19522)被直接向相關(guān)聯(lián)的成像光學(xué)器件提供。再一次，漫射體19108的高度是圖187中所示的漫射體18704的一半，由此提供緊湊且高效的前燈和顯示組裝件。
[0448]圖196示出具有類似于圖195中所示的幾何排列的顯示組裝件19602,但是偏振分束器膜19604是獨(dú)立無支撐的，而僅在邊緣得到支撐，以降低前燈的重量，同時(shí)仍提供相對(duì)于被照射的反射性圖像源的寬度較低的漫射體高度。
[0449]圖197示出本發(fā)明的再一實(shí)施例，包括具有雙光源19704和19708以及折疊偏振分束器膜19714的顯示組裝件19702，其中折疊偏振分束器膜19714的兩側(cè)是彎曲的。來自光源19704、19708的光19718、19720是未被偏振的，漫射體19710、19712不包括偏振器，從而漫射光19722、19724也是未被偏振的。偏振分束器膜19714的彎曲和成角度的各側(cè)將漫射光的一個(gè)偏振狀態(tài)(被示為光線19728、19730)朝反射性圖像源18720重新定向，同時(shí)還將光19728、19730會(huì)聚到反射性圖像源18720的成像區(qū)域上。在這一顯示組裝件中，雙光源19704、19708和折疊偏振分束器19714以互補(bǔ)方式工作，因?yàn)槠穹质髂?9714是連續(xù)的。因此，在顯示組裝件19702的每一側(cè)上分別提供未被偏振的漫射光19722、19724，且第一偏振狀態(tài)(通常為S)被偏振分束器膜19714朝反射性圖像源18720重定向，同時(shí)具有另一偏振狀態(tài)(通常為P)的光19740、19738被偏振分束器膜19714透射。具有另一偏振狀態(tài)的透射光19740、19738通過折疊偏振分束器膜19714的雙側(cè)，以使得它分別到達(dá)相對(duì)側(cè)上的漫射體19712、19710。當(dāng)光19740、19738分別影響相對(duì)側(cè)上的漫射體19712、19710時(shí)，光被漫射體反射，并在過程中，光變成未被偏振的。可向光源19704、19708以及周圍區(qū)域添加反射器以增加對(duì)光19740、19738的反射。這種漫反射的未被偏振的光然后與光源19704、19708提供的漫射光19722、19724在相應(yīng)的一側(cè)上混合，然后朝偏振分束器膜19714傳回，在偏振分束器膜處具有第一偏振狀態(tài)的光19730、19728朝反射性圖像源反射,而具有另一偏振狀態(tài)的光19738、19740被透射，該過程連續(xù)地重復(fù)。因此，在本發(fā)明的這一實(shí)施例中，另一偏振狀態(tài)的光是連續(xù)再循環(huán)的，由此增加顯示組裝件19702的效率，因?yàn)殡p光源19704、19708所提供的光19718、19720的兩個(gè)偏振狀態(tài)均被用于照射反射性圖像源18720。再循環(huán)的光的增加漫反射還改進(jìn)了向反射性圖像源18720提供的照射光的均勻性。圖像光(19732、19734)可被直接向相關(guān)聯(lián)的成像光學(xué)器件提供。
[0450]與圖197中提供并在以上描述的方法類似的一方法可在另一實(shí)施例中使用，其中顯示組裝件在折疊偏振分束器膜的各側(cè)具有平坦表面。在這一實(shí)施例中，由于反射性偏振膜的各側(cè)均是平坦的，來自側(cè)燈的光保持漫射體所提供的照射均勻性。
[0451]在圖197中所示的顯示組裝件的另一實(shí)施例中，可使用固體膜保持器，其中另一偏振狀態(tài)的光被再循環(huán)以提高效率。在這一實(shí)施例中，折疊偏振分束器膜的各側(cè)可以是平坦或彎曲的。
[0452]圖198示出用于制造諸如圖199中所示的前燈19902的方法的示意圖示，該前燈具有各側(cè)上的折疊反射性分束器膜19808和雙光源。在圖198中，雙光源未被示出，因?yàn)樗鼈兛梢允橇硪唤M裝步驟的一部分，或者位于周圍模塊中。組裝方法的流程圖在圖204中提供。在這一方法中，在步驟20402中，頂部19810和底部19812膜保持器被提供。頂部和底部膜保持器19810、19812可通過金剛石車削、注塑、壓縮模塑或磨削由任何透明材料制成。材料和制造技術(shù)的組合被選擇以提供具有低雙折射的頂部19810和底部19812膜保持器。用于膜保持器19810、19812的合適的低雙折射材料包括玻璃材料或塑料，諸如ZeonChemicals 公司的 Zeonex F52R、Mitsui 公司的 APL5514 或 Osaka Gas 公司的 0KP4。頂部和底部膜保持器中將接觸折疊偏振分束器膜19808的表面被匹配以將膜19808在適當(dāng)位置中保持在所需形狀和角度中而不會(huì)引入顯著的氣隙，因此圖像光可通過前燈19902而幾乎不被偏轉(zhuǎn)。在步驟20404中，底部膜保持器19812或者通過粘合劑粘合或者通過提供將底部膜保持器19812保持在與反射性圖像源18720的關(guān)系中(或者接觸或者在指定距離)的周圍結(jié)構(gòu)來被附著于反射性圖像源18720。在步驟20408中，偏振分束器膜被折疊。然后在步驟20410中，折疊偏振分束器膜19808被置于下部膜保持器19812中，而上部膜保持器19810被置于頂部，由此迫使偏振分束器膜19808與頂部19810和底部19812膜保持器的匹配表面共形。在本發(fā)明方法的替換實(shí)施例中，粘合劑被施加于頂部19810或底部19812膜保持器的表面，以使得偏振分束器膜19808被粘合到頂部19810或底部19812膜保持器。在步驟20412中，漫射體19802、19804被附著于下部19812膜保持器的各側(cè)。組裝的前燈19902的示意圖示在圖199中示出?？墒褂妙愃频姆椒▉碇圃靾D191、194和195中所示的前燈。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，組裝的次序可被改變。
[0453]在上述方法的替換實(shí)施例中，在膜保持器19810、19812被附著于漫射體19802、19804或反射性圖像源18720或任何其它零件之前，膜保持器19810、19812與折疊偏振分束器膜19808組裝在一起。步驟20402、20408和20410然后按順序進(jìn)行，以制造類似于圖191、194和195所示的內(nèi)側(cè)具有折疊偏振分束器膜19808的固體膜保持器。反射性圖像源18720和漫射體19802、19804在稍后(步驟20404、20412)附著。
[0454]可使用各種方法在頂部和底部膜保持器之間將反射性分束器膜保持在適當(dāng)位置中。膜可在適當(dāng)位置被粘合到頂部或底部膜保持器。頂部或底部膜保持器可被粘合到周圍結(jié)構(gòu)件(未示出)或相關(guān)聯(lián)的成像光學(xué)器件(未示出)。當(dāng)反射性分束器膜是具有線柵偏振器的偏振分束器膜時(shí)，如果在線柵結(jié)構(gòu)一側(cè)上使用粘合劑，則線柵偏振器的性能可能受損。在這種情況中，偏振分束器膜可在線柵結(jié)構(gòu)的對(duì)側(cè)上被粘合到頂部或底部膜保持器(取決于頂部或底部膜保持器中哪一個(gè)毗鄰線柵結(jié)構(gòu))。被用于將偏振分束器膜粘合到膜保持器的粘合劑必須是透明且低雙折射的。合適的粘合劑的示例包括UV固化粘合劑或壓敏粘合劑。
[0455]圖200-203示出用于制造具有雙側(cè)燈的前燈的另一方法的一系列示意圖示。圖205是列出該方法的步驟的流程圖。在此方法中，可在折疊反射性分束器膜周圍的適當(dāng)位置澆鑄頂部和底部膜保持器。在步驟20502中，偏振分束器膜20008被折疊。在步驟20504中，折疊偏振分束器膜20008被插入側(cè)框中，該側(cè)框具有溝槽或匹配件來將偏振分束器膜20008保持在用于前燈的所需形狀中(參見圖200中所示的雙彎曲形狀)。在步驟20508中，側(cè)框然后被附著于反射性圖像源18720。在步驟20510中，漫射體20002、20004被附著于側(cè)框的各側(cè)。此時(shí)，折疊偏振分束器膜20008在側(cè)面上被側(cè)框和漫射體20002、20004圍繞，并在底部上被反射性圖像源18720圍繞。圖200示出反射性圖像源18720的示意圖示，反射性圖像源18720具有附著的漫射體20002、20004以及獨(dú)立無支撐的反射性分束器膜20008，該反射性分束器膜在邊緣得到支撐，以使得所需形狀被給予反射性分束器膜20008。
[0456]圖201示出側(cè)框或周圍結(jié)構(gòu)中的孔，這些孔被用于將透明澆鑄材料引至折疊反射性分束器膜之下。如圖所示，反射性圖像源18720附近的較大的孔20102被用于引入透明澆鑄材料，而較小的孔20104被用于允許空氣從折疊反射性分束器膜20008下逃逸。在這種方法中，折疊反射性分束器膜20008在反射性圖像源18720上形成封閉腔體，該腔體被漫射體20002、20004和側(cè)框或周圍結(jié)構(gòu)所包含。當(dāng)透明澆鑄樹脂被緩慢注入孔20102時(shí)，來自封閉腔體的空氣從較小的孔20104排出。當(dāng)腔體滿時(shí)，透明澆鑄材料的各部分流出孔20104，由此防止在反射性分分束器膜20008下形成壓力，該壓力會(huì)使膜的形狀畸變。孔20102和20104然后可被塞住以防止透明澆鑄材料泄露出。
[0457]在步驟20512中，透明液體澆鑄材料20202被灌注在偏振分束器膜20007頂部，如圖202中所示。在步驟20514中，然后施加透明頂片或板20302以向材料20202提供平坦頂面，如圖203中所示。當(dāng)對(duì)透明澆鑄材料施加透明材料的平坦片時(shí)，必須小心以防止空氣殘存在透明材料的平坦片下?？稍谥車Y(jié)構(gòu)中設(shè)置塞子，以使透明材料的平坦片保持與反射性圖像源平行。
[0458]透明液體澆鑄材料可以是任何透明液體澆鑄材料，諸如環(huán)氧樹脂、丙烯酸或尿烷。應(yīng)對(duì)頂部膜保持器使用與底部膜保持器相同的透明液體澆鑄材料，因此圖像光被暴露于均勻光學(xué)厚度的固體塊，且圖像光不被折疊偏振分束器膜的表面偏轉(zhuǎn)。透明液體澆鑄材料可在澆鑄之后通過允許固化時(shí)間、暴露于UV或暴露于熱力而可被固化。透明澆鑄材料的固化可在單個(gè)步驟或多個(gè)步驟中進(jìn)行。如圖201中所示的下部的固化可在圖202中所示的上部的澆鑄之前進(jìn)行?；蛘?，整個(gè)澆鑄前燈的固化可在圖203中所示的步驟之后進(jìn)行。
[0459]圖200-203中所示的方法的優(yōu)點(diǎn)在于:在透明澆鑄材料和反射性分束器膜之間獲得緊密接觸，因此光可無阻地通過前燈的各部分。該澆鑄方法還可被用于固體頂部或底部膜保持器，以使得僅頂部或底部膜保持器被澆鑄。盡管圖200-203示出制造了具有彎曲表面的前燈，該方法也可用于制造具有平坦表面的前燈。
[0460]在又一實(shí)施例中，膜保持器之一被制造為固體件，而另一膜保持器用折疊偏振分束器膜澆鑄在適當(dāng)位置。折疊偏振分束器膜可在將另一膜保持器澆鑄在合適位置之前被粘合到固體件。以此方式，澆鑄的膜保持器將具有與偏振分束器膜的表面的緊密接觸。用于固體膜保持器的材料應(yīng)具有與澆鑄的膜保持器相同的折射率，以避免在圖像光自反射性圖像源傳到相關(guān)聯(lián)的成像光學(xué)器件時(shí)使圖像光偏轉(zhuǎn)。適當(dāng)匹配的材料的示例是來自Bayer公司的APEC2000，該材料具有1.56的折射率，并可用來自Smooth-On公司的EpoxAcast690注塑，EpoxAcast690具有1.565的折射率且是可澆鑄的。
[0461]在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，使用如圖206的流程圖中所示的多步模制工藝來制造固體膜保持器。在步驟20602中，底部膜保持器被模制。合適的模制技術(shù)包括注塑、壓縮模塑或澆鑄。在步驟20604中，偏振分束器膜被折疊。在步驟20608中，折疊偏振分束器膜被置于模制的底部膜保持器上，然后作為插入件被置于頂部膜保持器的模具中。在步驟20610中，頂部膜保持器然后被模制在折疊偏振分束器膜和底部膜保持器上。最終結(jié)果是內(nèi)側(cè)具有諸如圖191、194和195所示的折疊偏振分束器膜的固體膜保持器。該多步模制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，迫使折疊偏振分束器膜與底部膜保持器的表面共形，而頂部和底部膜保持器與折疊偏振分束器膜處于緊密接觸中。在優(yōu)選實(shí)施例中，頂部和底部膜保持器的折射率是相同的，誤差在0.03內(nèi)。在又一優(yōu)選實(shí)施例中，用于底部膜保持器的材料的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)比用于頂部膜保持器的材料的玻璃化轉(zhuǎn)變點(diǎn)要高，或者用于底部膜保持器的材料被交聯(lián)，使以得在折疊偏振分束器膜和底部膜保持器上模制頂部膜保持器時(shí)，底部膜保持器不會(huì)形變?？勺⑺懿牧系暮线m組合的一示例是環(huán)烯烴材料，諸如Tg為139C且折射率為1.53的來自Zeon Chemicals公司的Zeonex E48R與Tg為177C且折射率為1.53的來自TopasAdvanced Polymers 公司的 Topas6017。
[0462]可以理解，本發(fā)明的AR目鏡的一些實(shí)施例具有準(zhǔn)許之前不能實(shí)現(xiàn)的分辨率級(jí)別和例如眼鏡框架厚度等設(shè)備尺寸的各種組合的高調(diào)制傳輸函數(shù)。例如，在一些實(shí)施例中，向用戶呈現(xiàn)的虛擬圖像像素分辨率級(jí)別可在每度約28到46像素的范圍中。
[0463]參考圖105A到C，彎曲線柵偏振器的角度控制圖像光的方向。彎曲線柵偏振器的曲線控制圖像光的寬度。曲線允許使用狹窄的光源，因?yàn)楫?dāng)光撞擊曲線時(shí)，它使光散布，然后折疊光/反射光以均勻照射圖像顯示器。通過線柵偏振器傳回的圖像光是未受到擾亂的。因此，曲線還允許光學(xué)組裝件的小型化。[0464]在圖21-22中，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)目鏡2100包括框架2102和左右鏡腳或邊撐件2104。諸如彈道透鏡的保護(hù)性透鏡2106被安裝在框架2102的前面，以保護(hù)用戶的眼睛或者在它們是處方透鏡的情況下矯正用戶對(duì)周圍環(huán)境的視圖。框架的前部還可被用于安裝相機(jī)或圖像傳感器2130以及一個(gè)或多個(gè)話筒2132。在圖21中不可見，波導(dǎo)被安裝在框架2102中保護(hù)性透鏡2106之后，中心或調(diào)整性鼻梁2138的每一側(cè)上有一個(gè)。前蓋2106可以是可更換的，以使得可容易地為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的特定用戶改變色澤或處方。在一個(gè)實(shí)施例中，每一透鏡可迅速更換，從而允許對(duì)于每一眼睛有不同處方。在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡可用如此處其它地方討論的扣合件迅速更換。某些實(shí)施例可僅在目鏡的一側(cè)具有投影儀和波導(dǎo)組合，而另一側(cè)可用常規(guī)透鏡、閱讀透鏡、處方透鏡等填充。左和右鏡腳2104各自可將投影儀或微投影儀2114或其它圖像源垂直安裝在加載彈簧的鉸鏈2128的頂上，用于更容易的裝配和振動(dòng)/震動(dòng)保護(hù)。每一邊撐件還包括用于安裝目鏡的相關(guān)聯(lián)電子器件的邊撐件外殼2116，且各自還可包括彈性頭部握墊2120，用于對(duì)用戶更好的固位。每一邊撐件還包括延伸式環(huán)繞耳機(jī)2112以及用于安裝頭頭帶2142的孔口 2126。
[0465]如所注意到的，邊撐件外殼2116包含與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)目鏡相關(guān)聯(lián)的電子器件。電子器件可包括如所示的若干電路板，諸如用于微處理器和無線電的電路板2122、用于片上通信系統(tǒng)(SOC)的電路板2124以及開放多媒體應(yīng)用處理器(OMAP)處理器板2140。片上通信系統(tǒng)(SOC)可包括用于一個(gè)或多個(gè)通信能力的電子器件，通信能力包括廣局域網(wǎng)(WLAN)、BlueTooth?通信、頻率調(diào)制(FM)無線電、全球定位系統(tǒng)(GPS)、3軸加速計(jì)、一個(gè)或多個(gè)陀螺儀等。此外，右邊撐件可在邊撐件的外側(cè)上包括光學(xué)觸控板(未示出)，用于用戶對(duì)目鏡的控制和一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用。
[0466]在一實(shí)施例中，數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)可被編程和/或配置成接收視頻饋送信息，以及將視頻饋源配置成驅(qū)動(dòng)正通過光學(xué)顯示器使用的無論哪一類型的圖像源。DSP可包括總線或用于通信信息的其它通信機(jī)制，以及與總線耦合用于處理信息的內(nèi)部處理器。DSP可包括耦合到總線用于存儲(chǔ)信息和要被執(zhí)行的指令存儲(chǔ)器，諸如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)或其它動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備(例如，動(dòng)態(tài)RAM (DRAM)、靜態(tài)RAM (SRAM)和同步DRAM (SDRAM))。DSP可包括耦合到總線用于為內(nèi)部存儲(chǔ)器存儲(chǔ)靜態(tài)信息和指令的非易失性存儲(chǔ)器，諸如只讀存儲(chǔ)器(ROM)或其它靜態(tài)存儲(chǔ)設(shè)備(例如，可編程ROM (PROM)、可擦PROM (EPROM)和電可擦PROM (EEPR0M))。DSP可包括專用邏輯器件(例如，專用集成電路(ASIC))或可配置邏輯器件(例如，簡單可編程邏輯器件(SPLD)、復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)和現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA))。
[0467]DSP可包括至少一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或存儲(chǔ)器，用于保持所編程的指令以及用于包含驅(qū)動(dòng)光學(xué)顯示器所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、表、記錄或其它數(shù)據(jù)。適用于本發(fā)明的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的示例可以是緊致盤、硬盤、軟盤、磁帶、磁光盤、PROM (EPROM、EEPR0M、閃EPROM)、DRAM、SRAM、SDRAM或任何其它磁性介質(zhì)，緊致盤(例如，CD-ROM)或任何其它光學(xué)介質(zhì)，穿孔卡片、紙帶或具有孔圖案的任何其它物理介質(zhì)、載波(以下描述)或計(jì)算機(jī)可從中讀取的任何其它介質(zhì)。實(shí)現(xiàn)對(duì)于光學(xué)顯示器的一個(gè)或多個(gè)指令的一個(gè)或多個(gè)序列以便執(zhí)行可涉及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的各種形式。DSP還可包括通信接口，以提供對(duì)可被連接的例如局域網(wǎng)(LAN)的網(wǎng)絡(luò)鏈路或諸如因特網(wǎng)的另一通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信耦合。無線鏈接也可被實(shí)現(xiàn)。在任何這樣的實(shí)現(xiàn)中，合適的通信接口可發(fā)送和接收攜帶向光學(xué)顯示器表示各種類型的信息(諸如視頻信息)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流的電、電磁或光信號(hào)。
[0468]目鏡能夠進(jìn)行對(duì)視頻的上下文知曉捕捉，這種捕捉基于觀看者的運(yùn)動(dòng)調(diào)整視頻捕捉參數(shù)，其中參數(shù)可以是圖像分辨率、視頻壓縮率、每秒幀率等。目鏡可被用于多種視頻應(yīng)用，諸如記錄通過集成相機(jī)拍攝的或從外部視頻設(shè)備發(fā)送的視頻、通過目鏡向佩戴者回放視頻(通過此處所述的方法和系統(tǒng))、流傳送或者來自外部源(例如，會(huì)議呼叫、實(shí)況新聞饋源、來自另一目鏡的視頻流)或者來自集成相機(jī)(例如，從集成的非視線相機(jī))的實(shí)況視頻等。在各實(shí)施例中，目鏡可容納可被一次呈現(xiàn)給佩戴者的多個(gè)視頻應(yīng)用，諸如舉例而言查看流傳送的外部視頻鏈接，同時(shí)回放存儲(chǔ)在目鏡上的視頻文件。目鏡可提供3D觀看體驗(yàn)，諸如通過向任一個(gè)眼睛提供圖像，或者替代地提供簡化3D體驗(yàn)，諸如向兩個(gè)眼睛之一提供數(shù)量減少的內(nèi)容。目鏡可提供文本增強(qiáng)視頻，諸如當(dāng)音頻條件太過喧鬧而不能聽見所包括的音頻時(shí)、音頻使用對(duì)用戶而言的外語時(shí)、用戶想要記錄音頻的轉(zhuǎn)錄時(shí)等等。
[0469]在各實(shí)施例中，目鏡可提供上下文知曉視頻應(yīng)用，諸如調(diào)整視頻捕捉的至少一個(gè)參數(shù)和/或根據(jù)佩戴者的環(huán)境的查看。例如，可在需要佩戴者集中注意外部環(huán)境而非視頻的外部環(huán)境的上下文中通過目鏡向目鏡的佩戴者呈現(xiàn)視頻，其中至少一個(gè)參數(shù)以使呈現(xiàn)較不令人分心的方式調(diào)整所呈現(xiàn)的視頻(例如，空間分辨率的調(diào)整；每秒幀數(shù)的調(diào)整；用表示視頻內(nèi)容的靜態(tài)圖像替換視頻呈現(xiàn)，靜態(tài)圖像諸如是人所存儲(chǔ)的照片、來自視頻的單個(gè)幀)等。在另一情況中，可在佩戴者正在運(yùn)動(dòng)(例如，行走、跑步、騎車、駕駛)的上下文中由目鏡上的集成相機(jī)捕捉視頻，其中至少一個(gè)參數(shù)調(diào)整正在捕捉的視頻以幫助適應(yīng)運(yùn)動(dòng)(例如，在目鏡感測視頻將會(huì)模糊的快速運(yùn)動(dòng)期間作出調(diào)整、在佩戴者正緩慢行走或移動(dòng)期間作出調(diào)整)。
[0470]在各實(shí)施例中，該至少一個(gè)參數(shù)可以是空間分辨率參數(shù)(例如，按區(qū)域的像素、按區(qū)域的指定色彩的像素、限于按區(qū)域僅單個(gè)(‘黑白’)像素)、視野、按時(shí)間所記錄的幀、按時(shí)間呈現(xiàn)的幀、數(shù)據(jù)壓縮率、未被記錄/呈現(xiàn)的時(shí)間段等。
[0471]在各實(shí)施例中，該至少一個(gè)參數(shù)可基于目鏡所傳感的輸入來調(diào)整，諸如根據(jù)用于確定頭部運(yùn)動(dòng)(例如，以確定快速頭部運(yùn)動(dòng)、緩慢頭部運(yùn)動(dòng))的運(yùn)動(dòng)檢測輸入(如此處所述)、通過處理經(jīng)由集成相機(jī)接收的圖像用于確定佩戴者和環(huán)境之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的周圍視頻捕捉環(huán)境的運(yùn)動(dòng)或在環(huán)境內(nèi)的運(yùn)動(dòng)、佩戴者的眼球運(yùn)動(dòng)(如此處所述)以確定佩戴者是否被正向佩戴者呈現(xiàn)的視頻分心、環(huán)境光和/或聲音狀況等。
[0472]在各實(shí)施例中，目鏡可關(guān)于降低運(yùn)動(dòng)或環(huán)境對(duì)佩戴者的視頻體驗(yàn)的質(zhì)量的影響或?qū)Ξ?dāng)捕捉視頻時(shí)所儲(chǔ)存的視頻的質(zhì)量的影響來提供圖像處理，諸如用于補(bǔ)償輕微的移動(dòng)、跳躍、快速運(yùn)動(dòng)；調(diào)整背景光照和/或聲音環(huán)境，諸如通過調(diào)整色彩混合、亮度等。對(duì)處理的選擇可根據(jù)所傳感的輸入、環(huán)境狀況、視頻內(nèi)容等。例如，在一些情況中偏好高質(zhì)量圖像，以使得在某些情形下，質(zhì)量的降低是不可接受的，因此視頻在這些情形下可能會(huì)被暫停。在另一情況中，當(dāng)確定情形妨礙可接受質(zhì)量水平的捕捉但仍需要捕捉的某種連續(xù)性時(shí)，視頻和/或音頻壓縮可被應(yīng)用。處理還可被不同地應(yīng)用于目鏡的每一眼睛，諸如關(guān)于佩戴者的主導(dǎo)目艮、關(guān)于一個(gè)眼睛對(duì)比另一個(gè)眼睛所體驗(yàn)的不同環(huán)境狀況等。處理可補(bǔ)償明亮環(huán)境，其中嵌入式傳感器被用于檢查環(huán)境光水平以便進(jìn)行對(duì)內(nèi)容顯示的可能調(diào)整，諸如以便基于環(huán)境確定要執(zhí)行什么色彩通道壓縮和/或操縱、修改色彩曲線/調(diào)色板以便相對(duì)于環(huán)境更可見或更不可見、改變色彩深度、色彩曲線、改變?nèi)绾螇嚎s色彩等。[0473]在各實(shí)施例中，作為所傳感狀況的結(jié)果，目鏡可啟動(dòng)一動(dòng)作，諸如當(dāng)例如超過目鏡的預(yù)定移動(dòng)量等超過一條件時(shí)前往屏幕截圖模式同時(shí)繼續(xù)視頻中的音頻部分、如果運(yùn)動(dòng)將使預(yù)定質(zhì)量水平降級(jí)則停止拍攝視頻、當(dāng)所接收的視頻中運(yùn)動(dòng)水平被超過時(shí)觸發(fā)視頻呈現(xiàn)中的改變等等。
[0474]在各實(shí)施例中，作為接收控制信號(hào)的結(jié)果，目鏡可啟動(dòng)一動(dòng)作。控制信號(hào)可基于目鏡的位置、目鏡當(dāng)前正在觀看的內(nèi)容或用戶手勢(shì)。動(dòng)作可以是正在被目鏡捕捉的視頻對(duì)存儲(chǔ)位置的上傳或下載。動(dòng)作可僅僅應(yīng)控制信號(hào)本身的接收或控制信號(hào)和用戶啟動(dòng)的確認(rèn)控制信號(hào)的接收而被啟動(dòng)。動(dòng)作可以是移動(dòng)到正被眼鏡顯示的視頻內(nèi)的指定位置、對(duì)正被眼鏡顯示的視頻內(nèi)的指定位置加書簽等等的過程的啟動(dòng)。
[0475]在各實(shí)施例中，作為傳感狀況的結(jié)果進(jìn)行的調(diào)整可通過用戶偏好、組織政策、州或聯(lián)邦法規(guī)等來控制。例如，一偏好可以是總是提供某一質(zhì)量、分辨率、壓縮率等，無論所傳感的輸入指示什么。
[0476]在一示例中，目鏡的佩戴者可處于其中他們的頭部以及因此目鏡的集成相機(jī)在目鏡錄制視頻的同時(shí)快速晃動(dòng)的環(huán)境中。在這種情況下，目鏡可調(diào)整至少一個(gè)參數(shù)以減少捕捉晃動(dòng)視頻的程度，諸如增加被應(yīng)用于視頻的壓縮率、減少按時(shí)間段捕捉的幀數(shù)(例如，每幾秒捕捉一幀)、丟棄在各幀之間在圖像中具有重大改變的幀、降低空間分辨率等。
[0477]在一示例中，目鏡的佩戴者可能正通過目鏡使用視頻會(huì)議，其中目鏡通過運(yùn)動(dòng)傳感器傳感到佩戴者正在移動(dòng)。結(jié)果，在這一運(yùn)動(dòng)期間，靜態(tài)圖像可替換參與者的視頻饋源，諸如其他參與者之一的圖像或如被發(fā)送給其他成員的用戶的圖像。以此方式，可對(duì)佩戴者和/或視頻會(huì)議中的其他參與者減少佩戴者運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的令人分心的影響。
[0478]在一示例中，佩戴者可能正在觀看視頻然后開始駕車，如果佩戴者繼續(xù)觀看當(dāng)前顯示的視頻則這可能成為安全問題。在這種情況中，目鏡可能夠?qū)h(huán)境的運(yùn)動(dòng)檢測為指示處于汽車中，并將觀看體驗(yàn)更改為較不令人分心的，諸如如果佩戴者的眼球運(yùn)動(dòng)指示用戶正在視線(駕駛方向)或緊接在汽車之后的視野以及所顯示的視頻之間快速交替換的情況。目鏡可例如停止視頻，并向觀看者提供繼續(xù)的選項(xiàng)。目鏡還能夠傳感環(huán)境的運(yùn)動(dòng)以在處于汽車中、自行車、行走等之間進(jìn)行區(qū)分，并相應(yīng)地作調(diào)整。
[0479]在一示例中，無論佩戴者是在汽車中、在自行車上、行走還是其它等時(shí)可能需要協(xié)助來導(dǎo)航到一位置。在這種情況下，目鏡將向用戶顯示視頻導(dǎo)航應(yīng)用。目鏡向用戶顯示的導(dǎo)航指示可由控制信號(hào)來選擇?？刂菩盘?hào)可由佩戴者指定的位置、眼鏡中當(dāng)前正在顯示的內(nèi)容、或佩戴者說出的目的地來生成。位置可以是餐/飲、教育、事件、鍛煉、家、室外、零售店、交通運(yùn)輸位置等之一。
[0480]在一示例中，佩戴者可能正在捕捉視頻，其中周圍環(huán)境令人分心或者在某一方面降低了視頻的質(zhì)量，諸如由于色彩對(duì)比度、混合、深度、分辨率、亮度等。目鏡可針對(duì)佩戴者在室外對(duì)比在室內(nèi)的狀況、在不同的光照條件下、在不適宜的聲音條件下等進(jìn)行調(diào)整。在這種情況中，目鏡可調(diào)整所錄制的圖像和聲音以便得到作為對(duì)正在捕捉的內(nèi)容的更為有效的表示的視頻產(chǎn)品。
[0481 ] 在各實(shí)施例中，目鏡可向計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備提供外部接口，外圍設(shè)備諸如是監(jiān)視器、顯示器、TV、鍵盤、鼠標(biāo)、存儲(chǔ)器存儲(chǔ)(例如，外部硬盤驅(qū)動(dòng)器、光學(xué)驅(qū)動(dòng)器、固態(tài)存儲(chǔ)器)、網(wǎng)絡(luò)接口(例如，對(duì)因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接口)等。例如，外部接口可提供對(duì)外部計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備的直接連通(例如，直接連接至監(jiān)視器)、對(duì)外部計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備的間接連通(例如，通過中央外部外圍接口設(shè)備)、通過有線連接、通過無線連接等。在一示例中，目鏡能夠連接至提供對(duì)外部外圍設(shè)備的連通的中央外部外圍接口設(shè)備，其中外部外圍接口設(shè)備可包括計(jì)算機(jī)接口工具，諸如計(jì)算機(jī)處理器、存儲(chǔ)器、操作系統(tǒng)、外圍驅(qū)動(dòng)器和接口、USB端口、外部顯示接口、網(wǎng)絡(luò)端口、揚(yáng)聲器接口、話筒接口等。在各實(shí)施例中，目鏡可通過有線連接、無線連接、直接處于托架中等來被連接至中央外部外圍接口，且當(dāng)連接時(shí)，可向目鏡配備與個(gè)人計(jì)算機(jī)類似或相同的計(jì)算工具。在各實(shí)施例中，被選擇以便被目鏡控制的設(shè)備可通過用戶看著目鏡、指向目鏡、從目鏡上顯示的用戶界面中選擇等來選擇。在其它實(shí)施例中，目鏡可在用戶查看設(shè)備或指向設(shè)備時(shí)顯示該設(shè)備的用戶界面。
[0482]框架2102處于一副環(huán)繞式太陽鏡的大致形狀中。眼鏡的兩側(cè)包括形狀記憶合金頭帶2134，諸如鎳鈦諾頭帶。鎳鈦諾或其它形狀記憶合金頭帶適合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)目鏡的用戶。頭帶是被定制的，以使得當(dāng)它們被用戶佩戴并被加溫至接近體溫時(shí)，呈現(xiàn)其訓(xùn)練或優(yōu)選的形狀。在各實(shí)施例中，目鏡的適合可提供用戶眼睛寬度對(duì)準(zhǔn)技術(shù)和測量。例如，所投影的顯示對(duì)于目鏡的佩戴者的位置和/或?qū)?zhǔn)可被調(diào)整到適當(dāng)位置，以適應(yīng)不同佩戴者的各種眼睛寬度。定位和/或?qū)?zhǔn)可以是自動(dòng)的，諸如通過經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)檢測佩戴者眼睛的位置(例如，虹膜或瞳孔檢測)，或手動(dòng)的，諸如由佩戴者進(jìn)行等。
[0483]這一實(shí)施例的其它特征包括可拆除的噪聲消除耳機(jī)。如附圖中可見，耳機(jī)旨在連接至增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)目鏡的控件以便向用戶的耳朵傳遞聲音。聲音可包括來自增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)目鏡的無線因特網(wǎng)或電信能力的輸入。耳機(jī)還可包括軟的、可形變塑料或泡沫材料部分，以使得以類似于耳塞的方式保護(hù)用戶的內(nèi)耳。在一個(gè)實(shí)施例中，耳機(jī)將對(duì)用戶的耳朵的輸入限于大約85dB。這允許佩戴者的正常收聽，同時(shí)提供針對(duì)槍擊噪聲或其它爆炸性噪聲的保護(hù)以及在高背景噪聲環(huán)境中收聽。在一個(gè)實(shí)施例中，噪聲消除耳機(jī)的控件可具有自動(dòng)增益控制，用于在保護(hù)佩戴者耳朵時(shí)進(jìn)行消除特征的非?？焖俚恼{(diào)整。
[0484]圖23描繪了目鏡2300中的垂直安排的投影儀2114的布局，其中照射光在其到可以是硅背板的顯示器和成像器板的途中從底向上地通過PBS的一側(cè)，并且當(dāng)照射光撞擊構(gòu)成偏振分束器的三角形棱鏡的內(nèi)界面時(shí)它被折射為圖像光，并從投影儀反射出并進(jìn)入波導(dǎo)透鏡。在此示例中，投影儀的維度用Ilmm的成像板的寬度、從成像板的一端到圖像中心線10.6mm的距離以及從圖像中心線到LED板一端的大約11.8mm的距離來示出。
[0485]圖25中可見對(duì)上述討論的投影儀的各組件的詳細(xì)和組裝的視圖。該視圖描繪了當(dāng)微投影儀2500被組裝到例如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)目鏡的鉸鏈附近時(shí)，微投影儀2500有多緊湊。微投影儀2500包括外殼以及用于安裝某些光學(xué)件的保持器2508。因?yàn)槊恳簧珗霰还鈱W(xué)顯示器2510成像，相應(yīng)的LED色彩被打開。RGB LED燈引擎2502被描繪在底部附近，安裝在散熱器2504上。保持器2508被安裝在LED燈引擎2502的頂上，保持器安裝了光隧道2520、漫射透鏡2512 (以消除熱點(diǎn))和聚光器透鏡2514。光從聚光器透鏡傳到偏振分束器2518，然后被傳到場透鏡2516。光然后折射到LCoS (硅上液晶)芯片2510上，在那里形成圖像。用于圖像的光然后通過場透鏡2516被反射回，并通過偏振分束器2518被偏振和反射90°。光然后離開微投影儀以便發(fā)射到眼鏡的光學(xué)顯示器。
[0486]圖26描繪了示例性RGB LED模塊2600。在此示例中，LED是具有I個(gè)紅色、I個(gè)藍(lán)色和2個(gè)綠色管芯的2x2陣列，而LED陣列具有4個(gè)陰極以及一個(gè)通用的陽極。最大電流可以是每個(gè)管芯0.5A，而對(duì)綠色和藍(lán)色管芯可能需要最大電壓(?4V)。
[0487]在各實(shí)施例中，系統(tǒng)可利用能夠向佩戴者生成單色顯示的光學(xué)系統(tǒng)，該單色顯示可對(duì)圖像清晰度、圖像分辨率、幀率等提供好處。例如，幀率可以是三倍(與RGB系統(tǒng)相比)，且這可能在夜視或類似的情況中有用，在夜視或類似情況中相機(jī)正在對(duì)周圍成像，其中這些圖像可被處理并被顯示為內(nèi)容。圖像可能更為明亮，諸如如果使用了三個(gè)LED則三倍明亮，或者僅采用一個(gè)LED來節(jié)省空間。如果使用了多個(gè)LED，則它們可以是同色的或者它們可以是不同色的(RGB)。系統(tǒng)可以是可切換單色/彩色系統(tǒng)，其中使用了 RGB，但是當(dāng)佩戴者想要單色時(shí)，或者可以選擇單獨(dú)的LED或者多個(gè)LED。全部三個(gè)LED可被同時(shí)使用，而非順序使用，以得到白光。使用三個(gè)LED而非順序使用可能如同其中幀率上升三倍情況下的任何其它白光。單色和彩色之間的“切換”可“手動(dòng)”(例如，物理按鈕、⑶I界面選擇)進(jìn)行，或者切換可取決于正在運(yùn)行的應(yīng)用而被自動(dòng)進(jìn)行。例如，佩戴者可能進(jìn)入夜視模式或消霧模式，而系統(tǒng)的處理部分自動(dòng)確定目鏡需要進(jìn)入單色高刷新率模式。
[0488]圖3描繪了使用中的水平安置的投影儀的實(shí)施例。投影儀300可被置于目鏡框架的臂部中。處理器控件304下的LED模塊302可按照快速序列一次出射單個(gè)色彩。所出射的光可在光隧道308向下行進(jìn)，并在遇到偏振分束器312并朝LCoS顯示器314偏轉(zhuǎn)之前通過至少一個(gè)均質(zhì)化小透鏡310，在LCoS顯示器314處全色彩圖像被顯示。LCoS顯示器可具有1280x720p的分辨率。圖像然后可通過偏振分束器被反射回，從折疊鏡片318反射并在其離開投影儀的途中行進(jìn)通過準(zhǔn)直器，并進(jìn)入波導(dǎo)。投影儀可包括消除像差的衍射元件。
[0489]在一實(shí)施例中，交互式頭戴式目鏡包括光學(xué)組裝件，用戶通過該光學(xué)組裝件查看周圍環(huán)境和顯示的內(nèi)容，其中光學(xué)組裝件包括矯正用戶對(duì)周圍環(huán)境的視圖的矯正性元件、允許內(nèi)反射的自由曲面的光波導(dǎo)、以及被安置以將來自諸如LCoS顯示器的光學(xué)顯示器的圖像定向到光波導(dǎo)的耦合透鏡。目鏡還包括用于處理內(nèi)容以便向用戶顯示的一個(gè)或多個(gè)集成處理器，和諸如投影儀工具的用于將內(nèi)容引入光學(xué)組裝件的集成圖像源。在其中圖像源是投影儀的各實(shí)施例中，投影儀工具包括光源和光學(xué)顯示器。來自諸如RGB模塊的光源的光在處理器的控制下被出射，穿過偏振分束器，在那里它被偏振，之后從諸如LCoS顯示器或某些其它實(shí)施例中的IXD顯不器的光學(xué)顯不器反射,并進(jìn)入光波導(dǎo)。偏振分束器的表面可將來自光學(xué)顯示器的彩色圖像反射到光波導(dǎo)中。RGB LED模塊可順序出射光以形成從光學(xué)顯示器反射的彩色圖像。矯正性元件可以是透視矯正透鏡，它被附著于光波導(dǎo)，以允許對(duì)周圍環(huán)境的正確查看而無論圖像源是開啟還是關(guān)閉。這一矯正性元件可以是楔形矯正透鏡，且可以是處方的、著色的、涂層的等?？捎奢^高階多項(xiàng)式描述的自由曲面的光波導(dǎo)可包括允許波導(dǎo)的曲率和尺寸調(diào)整的雙自由曲面表面。波導(dǎo)的曲率和尺寸調(diào)整允許它被置于交互式頭戴式目鏡的框架中。這一框架可按照類似于太陽鏡或眼鏡的方式被調(diào)整尺寸以適合用戶的頭部。目鏡的光學(xué)組裝件的其它元件包括均質(zhì)化器和準(zhǔn)直器，通過該均質(zhì)化器來自光源的光被傳播以確保光束是均勻的，而準(zhǔn)直器提高進(jìn)入光波導(dǎo)的光的分辨率。
[0490]在各實(shí)施例中，處方透鏡可被安裝在目鏡透鏡的內(nèi)側(cè)或外側(cè)。在一些實(shí)施例中，處方能力可被分成安裝在目鏡透鏡的外側(cè)和內(nèi)側(cè)上的處方透鏡。在各實(shí)施例中，處方矯正是由矯正性光學(xué)器件提供的，矯正性光學(xué)器件諸如通過表面張力而依附于目鏡透鏡或光學(xué)組裝件的一組件，諸如分束器。在各實(shí)施例中，矯正性光學(xué)器件可被部分地設(shè)置在光路的一個(gè)位置中，而部分地設(shè)置在光路的另一個(gè)位置中。例如，矯正性光學(xué)器件的一半可被設(shè)置在分束器的會(huì)聚面的外側(cè)，而另一半被設(shè)置在會(huì)聚面的內(nèi)側(cè)。以此方式，可對(duì)來自內(nèi)部源的圖像光和場景光不同地提供矯正。即，來自源的光可僅被矯正性光學(xué)器件中在會(huì)聚透鏡內(nèi)側(cè)上的部分矯正，因?yàn)閳D像被反射給用戶的眼睛，而場景光可通過兩個(gè)部分被矯正，因?yàn)楣馔ㄟ^分束器發(fā)射，因此被暴露于不同的光學(xué)矯正。在另一實(shí)施例中，與分束器相關(guān)聯(lián)的光學(xué)組裝件可以是密封的組裝件，諸如使得組裝件防水、防塵等，其中密封光學(xué)組裝件的內(nèi)表面具有矯正性光學(xué)器件的一個(gè)部分，而密封光學(xué)組裝件的外表面具有矯正性光學(xué)器件的另一部分。合適的光學(xué)器件可由3M公司的Press-On Optics提供，該產(chǎn)品至少可作為棱鏡(S卩，菲涅耳棱鏡)、非球面減透鏡、非球面加透鏡和雙焦透鏡。矯正性光學(xué)器件可以是用戶可移動(dòng)和可替換的屈光矯正工具，其調(diào)適成可移動(dòng)地附著于用戶的眼睛和所顯示的內(nèi)容之間的合適位置中，以使得屈光矯正工具關(guān)于所顯示的內(nèi)容和周圍環(huán)境矯正用戶的視力。屈光矯正工具可適于安裝到光學(xué)組裝件。屈光矯正工具可適于安裝到頭戴式目鏡。屈光矯正工具可使用摩擦適合來安裝。屈光矯正工具可使用磁性附著工具來安裝。取決于用戶的視力，用戶可從多個(gè)不同的屈光矯正工具中選擇。
[0491]在各實(shí)施例中，本發(fā)明可提供‘扣’在目鏡上的矯正性光學(xué)器件，諸如其中用戶可移動(dòng)和可替換的屈光矯正工具被調(diào)適成可移動(dòng)地附著于用戶的眼睛和所顯示的內(nèi)容之間的合適位置中，以使得屈光矯正工具關(guān)于所顯示的內(nèi)容和周圍環(huán)境矯正用戶的視力。屈光矯正工具可適于安裝到光學(xué)組裝件、頭戴式目鏡等。屈光矯正工具可使用摩擦適合、磁性附著工具等來安裝。取決于用戶的視力，用戶能夠從多個(gè)不同的屈光矯正工具中選擇。
[0492]參考圖4，可被偏振和準(zhǔn)直化的圖像光可任選地穿過顯示耦合透鏡412并進(jìn)入波導(dǎo)414，顯示耦合透鏡本身可以是或可以不是準(zhǔn)直器、或是附加于準(zhǔn)直器的。在各實(shí)施例中，波導(dǎo)414可以是自由曲面波導(dǎo)，其中波導(dǎo)的表面由多項(xiàng)式等式描述。波導(dǎo)可以是成直線的。波導(dǎo)414可包括兩個(gè)反射性表面。當(dāng)圖像光進(jìn)入波導(dǎo)414時(shí),它可以一入射角撞擊第一表面，該入射角大于全內(nèi)反射(TIR)發(fā)生的臨界角。圖像光可參與第一表面和對(duì)面的第二表面之間的TIR反彈，最終到達(dá)復(fù)合透鏡的活動(dòng)查看區(qū)域418。在一實(shí)施例中，光可參與至少三次TIR反彈。由于波導(dǎo)414呈錐形，以允許TIR反彈最終離開波導(dǎo)，復(fù)合透鏡420的厚度可能不是均勻的。復(fù)合透鏡420的查看區(qū)域中的畸變可通過沿自由曲面波導(dǎo)414的長度安置楔形矯正透鏡410以便提供至少透鏡420的查看區(qū)域上的均勻厚度來最小化。矯正透鏡410可以是處方透鏡、著色的透鏡、偏振透鏡、彈道透鏡等，被安裝在目鏡透鏡的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，或者在一些實(shí)施例中，被安裝則目鏡透鏡的內(nèi)側(cè)及外側(cè)。
[0493]在一些實(shí)施例中，盡管光學(xué)波導(dǎo)可具有允許進(jìn)入波導(dǎo)的光的全內(nèi)反射的第一表面和第二表面，光可能實(shí)際上不會(huì)以將導(dǎo)致全內(nèi)反射的內(nèi)部入射角進(jìn)入波導(dǎo)。目鏡可在光波導(dǎo)的第一表面上包括鏡面表面，以朝光學(xué)波導(dǎo)的第二表面反射所顯不的內(nèi)容。因此，鏡面表面允許進(jìn)入光波導(dǎo)的光的全反射或進(jìn)入光波導(dǎo)的光的的至少一部分的反射。在各實(shí)施例中，表面可以是100%鏡面的或較小百分比鏡面的。在一些實(shí)施例中，代替鏡面表面，波導(dǎo)和矯正性元件之間的氣隙可引起以不會(huì)導(dǎo)致TIR的入射角進(jìn)入波導(dǎo)的光的反射。
[0494]在一實(shí)施例中，目鏡包括諸如投影儀的集成圖像源，該圖像源從毗鄰目鏡臂的光波導(dǎo)引入內(nèi)容以便向光學(xué)組裝件顯示。與其中圖像注入從光波導(dǎo)的頂側(cè)進(jìn)行的現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)組裝件不同，本發(fā)明從波導(dǎo)的側(cè)面提供對(duì)波導(dǎo)的圖像注入。所顯示內(nèi)容的縱橫比在大致方形到大致矩形之間，該矩形具有大致水平的長軸。在各實(shí)施例中，所顯示內(nèi)容的縱橫比是16:9。在各實(shí)施例中，可通過經(jīng)由注入圖像的旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)其中長軸大致水平的所顯示內(nèi)容的矩形縱橫比。在其它實(shí)施例中，可通過拉伸圖像直到它達(dá)到所需縱橫比來實(shí)現(xiàn)。
[0495]圖5描繪了示出樣本維度的波導(dǎo)目鏡的設(shè)計(jì)。例如，在這一設(shè)計(jì)中，耦合透鏡504的寬度可以是13?15_，光學(xué)顯示器502連續(xù)地光耦合。這些元件可被置于目鏡的一個(gè)臂中，或冗余地置于目鏡的兩個(gè)臂中。來自光學(xué)顯示器502的圖像光通過耦合透鏡504投影到自由曲面的波導(dǎo)508。包括波導(dǎo)508和矯正透鏡510的復(fù)合透鏡520的厚度可以是9mm。在這一設(shè)計(jì)中，波導(dǎo)502允許具有20mm眼間隙的8mm出瞳直徑。得到的透視視圖512可約為60-70mm。從瞳孔到圖像光進(jìn)入波導(dǎo)502的圖像光路徑的距離(維度a)可約為50-60mm,這可適應(yīng)大百分比的人類頭寬。在一實(shí)施例中，視野可以比瞳孔大。在各實(shí)施例中，視野可能不會(huì)填滿透鏡。應(yīng)理解，這些維度是用于特定的說明性實(shí)施例的，而不應(yīng)被解釋為限制。在一實(shí)施例中，波導(dǎo)、卡扣光學(xué)器件和/或矯正性透鏡可包括光學(xué)塑料。在其它實(shí)施例中，波導(dǎo)、卡扣光學(xué)器件和/或矯正性透鏡可包括玻璃、邊際玻璃、塊體玻璃、金屬玻璃、IE強(qiáng)化玻璃或其它合適的玻璃。在各實(shí)施例中，波導(dǎo)508和矯正性透鏡510可由被選擇來幾乎不導(dǎo)致色像差的不同材料制成。材料可包括衍射光柵、全息光柵等。
[0496]在諸如圖1中所示的實(shí)施例中，當(dāng)兩個(gè)投影儀108被用于左右圖像時(shí)，所投影的圖像可以是立體圖像。為了允許立體查看，投影儀108彼此可被置于可調(diào)整距離，該距離允許基于目鏡的各個(gè)佩戴者的瞳距來調(diào)整。例如，單個(gè)光學(xué)組裝件可包括具有用于水平、垂直和傾斜定位的各種調(diào)整的兩個(gè)獨(dú)立的電光學(xué)模塊?；蛘?，光學(xué)組裝件可僅包括單個(gè)電光學(xué)模塊。
[0497]圖146到149示意性示出增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)目鏡14600 (沒有其邊撐件)的一實(shí)施例，其中圖像的放置可被調(diào)整。圖146和147分別示出AR目鏡14600的正面和背面透視圖。在這一實(shí)施例中，投影系統(tǒng)的電子器件和各部分(統(tǒng)稱為14602)位于透鏡14604a、14604b上方。AR目鏡14600具有兩個(gè)投影屏幕14608a、14608b，它們可調(diào)整地從透鏡14604a、14604b的佩戴者側(cè)上的調(diào)整平臺(tái)14610懸掛。調(diào)整平臺(tái)14610上安裝有用于相對(duì)于AP目鏡14600的梁14612獨(dú)立調(diào)整橫向位置和每一投影屏幕14608a、14608b的傾斜的機(jī)構(gòu)。
[0498]用于調(diào)整顯示屏幕中的一個(gè)或兩個(gè)的位置的結(jié)構(gòu)可由手動(dòng)激活(例如，經(jīng)由按鈕)或軟件激活的馬達(dá)、手動(dòng)控制設(shè)備(諸如拇指旋輪、杠桿臂等)或機(jī)動(dòng)化和手動(dòng)設(shè)備兩者的組合來控制。AR目鏡14600采用手動(dòng)設(shè)備，這些設(shè)備將在現(xiàn)在描述。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，調(diào)整機(jī)構(gòu)被設(shè)計(jì)成使橫向調(diào)整與傾斜調(diào)整去耦。
[0499]圖148示出AR目鏡14600的佩戴者左側(cè)的部分的透視背視圖，其中調(diào)整平臺(tái)14610上用于投影屏幕14608a的調(diào)整機(jī)構(gòu)14614被更清楚地示出。投影屏幕14608a被安裝在框架14618上，框架14618被固定附著于可移動(dòng)托架14620 (或是其一部分)。在其梁14612側(cè)，托架14620可被附著于調(diào)整平臺(tái)14610的第一塊14624的弧形槽中的攜帶軸14622可旋轉(zhuǎn)且可滑動(dòng)地支撐。在其邊撐件側(cè)，托架14620可被軛14628可旋轉(zhuǎn)且可滑動(dòng)地支撐。參考圖150，軛14628具有軸部分14630，它被固定地附著于托架14620并與攜帶軸14622同軸，以向托架14620提供旋轉(zhuǎn)軸。軛14628在附著于調(diào)整平臺(tái)14610的第二支撐塊14632 (見圖151)的弧形槽中被可滑動(dòng)且可旋轉(zhuǎn)地支撐。
[0500]軛14628還具有從軸部分14630放射狀向外延伸的兩個(gè)平行臂14634a、14634b。每一臂14634a、14634b的自由端具有孔，例如臂14634b的孔14638，用于在其間固定地捕捉軸14678，如下所述(見圖149)。臂14634a具有錨部14640，在那里它附著于軛14628的軸部14630。錨部14640具有用于滑動(dòng)地捕捉栓14660的通孔14642，如以下所述(見圖152)。
[0501]再次參考圖148，調(diào)整機(jī)構(gòu)具有用于控制投影屏幕14608a的橫向位置的第一拇指旋輪14644以及用于控制投影屏幕14608a的傾斜的第二拇指旋輪14648。第一拇指旋輪14644部分地通過調(diào)整平臺(tái)14610的溝槽14650延伸，且可被第一螺紋軸14652帶螺紋地接合并支撐。第一螺紋軸14652在第三和第四支撐塊14654、14658中的通孔中被可滑動(dòng)地支撐。第三和第四塊14654、14658和/或溝槽14650的側(cè)面用于防止第一拇指旋輪14644橫向移動(dòng)。因此，繞其軸旋轉(zhuǎn)拇指旋輪14644 (由箭頭A指示)引起第一螺紋軸14652橫向移動(dòng)(由箭頭B指示)。如圖152中最佳可見，第一螺紋軸14652具有從其梁側(cè)端放射狀向外延伸的栓14660。(注意到，第一螺紋軸14652的螺紋未在附圖中被描繪，但可以是單個(gè)或多個(gè)齒節(jié)螺紋。)栓14660被軛14628的臂14634a的錨部14640的垂直向通孔14642可滑動(dòng)地捕捉。當(dāng)?shù)谝荒粗感?4644被轉(zhuǎn)到引起第一螺紋軸14652朝梁14612橫向前進(jìn)的方向時(shí)，栓14660朝通孔14642的梁14612側(cè)推擠，這又使得軛14628、托架14620、框架14618以及第一投影屏幕14608a全部朝梁14612橫向移動(dòng)(見箭頭C)。類似地，將第一拇指旋輪14644轉(zhuǎn)到相對(duì)的方向?qū)е碌谝煌队捌聊贿h(yuǎn)離梁14612橫向移動(dòng)。
[0502]第二拇指旋輪14648被用于控制第一投影屏幕14608a繞托架軸14622和軛軸部分14630所定義的軸的傾斜?，F(xiàn)在參考圖153，第二拇指旋輪14648被固定地附著于中空法蘭軸14664的窄部14662。法蘭軸14664的法蘭部分14668可采用螺紋接納眼鉤14672的螺紋軸部分14670。(注意到，螺紋軸部分14670的螺紋未在附圖中被描繪，但可以是單個(gè)或多個(gè)齒節(jié)螺紋。)在使用中，法蘭軸14664的窄部14662可旋轉(zhuǎn)地通過調(diào)整平臺(tái)14610中的埋頭螺孔14674 (見圖151)，以使得拇指旋輪14648在調(diào)整平臺(tái)14610的底側(cè)上，而眼鉤14672在頂側(cè)上，而法蘭軸14664的法蘭部分14668在埋頭螺孔14674的埋頭部分內(nèi)被捕捉。再次參考圖149，眼鉤14672的眼繞軸14678可滑動(dòng)地接合，而軸14678在軛臂14634a、14634b的自由端處的孔內(nèi)被捕捉。因此，繞其軸轉(zhuǎn)動(dòng)第二拇指旋輪14644 (如箭頭D所指示)引起法蘭軸14664與其一同旋轉(zhuǎn)，這引起眼鉤14672的螺紋軸部分14670相對(duì)于法蘭部分14668垂直進(jìn)出移動(dòng)(如箭頭E所指示)，這引起眼鉤14672的眼朝軸14678推擠，而這又引起軛14628繞其軸移動(dòng)，因此引起第一投影屏幕14608背離或朝向佩戴者傾斜(如箭頭F所指示)。
[0503]再次參考圖148，注意到，投影系統(tǒng)14602a的電子器件和各部分位于固定于托架14620的頂部的平臺(tái)14680上。因此，投影平臺(tái)14608a和與其相關(guān)聯(lián)的其投影系統(tǒng)14602a的電子器件和部分的空間關(guān)系保持基本上未對(duì)投影平臺(tái)14608a進(jìn)行的任何橫向或傾斜調(diào)整改變。
[0504]AR眼鏡14600還包括類似于剛才描述的調(diào)整機(jī)構(gòu)14614的調(diào)整機(jī)構(gòu)，用于橫向定位和傾斜位于AR目鏡14600的佩戴者右側(cè)上的第二投影屏幕14608b。
[0505]在一實(shí)施例中，目鏡可包括用于iro調(diào)整的傾斜或彎曲的導(dǎo)軌，該導(dǎo)軌使得光學(xué)模塊更多地保持在彎曲框架中。在一些實(shí)施例中，顯示器可用于連接至這樣的傾斜或彎曲的導(dǎo)軌。
[0506]在各實(shí)施例中，AR目鏡的一個(gè)或多個(gè)顯示屏被安排成平行于連接用戶眼睛的線。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)顯示屏繞其垂直軸旋轉(zhuǎn)，以使得它們靠近鼻子的那端從與連接用戶的眼睛的線平行開始以約0.1到約5度范圍中的一角度朝眼睛向內(nèi)旋轉(zhuǎn)，即“足趾向內(nèi)”。在這些后面的實(shí)施例的一些中，足趾向內(nèi)角度是永久固定的，而在其它實(shí)施例中，足趾向內(nèi)角度是用戶可調(diào)整的。在用戶可調(diào)整實(shí)施例的一些中，可調(diào)整性被限于兩個(gè)或更多個(gè)預(yù)設(shè)位置，例如表示近會(huì)聚、中距離會(huì)聚以及遠(yuǎn)會(huì)聚的那些位置。在其它實(shí)施例中，可調(diào)整性是連續(xù)的。優(yōu)選地，在其中還包括如此處所公開的自動(dòng)聚散度修正的AR眼鏡的各實(shí)施例中，在聚散度修正時(shí)將足趾向內(nèi)的量考慮在內(nèi)。在其中足趾向內(nèi)是恒定的各實(shí)施例中，足趾向內(nèi)的量可被直接包括在自動(dòng)聚散度修正中而無需位置傳感器，但在用戶可調(diào)整實(shí)施例中，優(yōu)選地使用位置傳感器以向處理器傳輸存在的足趾向內(nèi)的量以便在聚散度修正計(jì)算中使用。在其中足趾向內(nèi)角度是用戶可調(diào)整的各實(shí)施例中，調(diào)整或者可以是手動(dòng)進(jìn)行，例如通過使用直接地或例如通過驅(qū)動(dòng)鏈間接地可選擇地令一個(gè)或兩個(gè)顯示屏幕繞其垂直軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向輪，或者可被機(jī)動(dòng)化以便在被用戶通過用戶界面或控制開關(guān)激活時(shí)完成可選擇的旋轉(zhuǎn)。
[0507]在一些情況中，足趾向內(nèi)調(diào)整可被用于期間用戶的眼睛保持在特定焦距的長活動(dòng)會(huì)話期間(例如，在閱讀、觀看監(jiān)視器、球賽或地平線時(shí))使用戶的眼睛放松。上述足趾向內(nèi)調(diào)整可被使用，以便通過有效地旋轉(zhuǎn)顯示屏來更好地與用戶的眼睛對(duì)準(zhǔn)而為用戶的瞳距進(jìn)行調(diào)整。
[0508]在各實(shí)施例中，本發(fā)明提供機(jī)械瞳距調(diào)整，諸如其中目鏡的光學(xué)組裝件適于可由用戶在鏡框內(nèi)調(diào)整位置，以使得用戶具有關(guān)于用戶的眼睛改變光學(xué)組裝件的位置的能力。位置調(diào)整可控制光學(xué)組裝件在眼鏡框內(nèi)的水平位置、垂直位置、傾斜等。
[0509]在各實(shí)施例中，本發(fā)明可提供數(shù)字瞳距調(diào)整，諸如其中集成處理器執(zhí)行瞳孔對(duì)準(zhǔn)過程，該過程允許用戶調(diào)整所顯示內(nèi)容在目鏡光學(xué)組裝件上所呈現(xiàn)的視野內(nèi)的放置位置，以設(shè)置瞳孔對(duì)準(zhǔn)校準(zhǔn)因素以便在其它顯示內(nèi)容的放置時(shí)使用。校準(zhǔn)因素可包括所顯示的內(nèi)容在視野內(nèi)的水平和/或垂直調(diào)整。校準(zhǔn)因素可包括多個(gè)校準(zhǔn)因素，各自表示到真實(shí)對(duì)象的距離，當(dāng)基于到真實(shí)對(duì)象的距離的計(jì)算在視野內(nèi)定位內(nèi)容時(shí)將使用距離校準(zhǔn)因素。校準(zhǔn)因素可包括基于多個(gè)校準(zhǔn)因素的校準(zhǔn)過程，校準(zhǔn)因素各自表示到真實(shí)對(duì)象的距離，當(dāng)基于到真實(shí)對(duì)象的距離的計(jì)算在視野內(nèi)定位內(nèi)容時(shí)將使用距離校準(zhǔn)因素。圖像的定位可在顯示器上被調(diào)整以在視野內(nèi)移動(dòng)它。使兩個(gè)圖像移動(dòng)分開將使得看起來所成像的對(duì)象遠(yuǎn)離，而將圖像移動(dòng)成更靠近在一起使得對(duì)象看上去靠近。針對(duì)每一眼睛的對(duì)象在視野內(nèi)的位置的差異被稱為視差。視差與所感知的對(duì)象離開用戶的距離有關(guān)。
[0510]現(xiàn)在參考圖173，描繪了眼鏡的分解視圖。電子器件17302位于眼睛上方的眼鏡的前框中，包括CPU、顯示驅(qū)動(dòng)器、相機(jī)、無線電、處理器、用戶接口等。光學(xué)模塊17308采用覆蓋它們的可任選透鏡17304附著于框架。透鏡17304可以是著色或可著色的。此處示出立體的實(shí)施例，但應(yīng)理解，也可使用單個(gè)光學(xué)模塊17308。電子器件17302用蓋子17314密封，蓋子包括物理的用戶接口 17310，該接口可以是按鈕、觸摸界面、滾球、開關(guān)或任何其它物理用戶接口。物理用戶接口 17310可控制眼鏡的各個(gè)方面，諸如眼鏡的功能、在眼鏡上運(yùn)行的應(yīng)用或控制外部設(shè)備的應(yīng)用。用戶可通過以下方式來容易地利用這一控制功能部件:抓住框架的下部來穩(wěn)定它同時(shí)觸摸框架頂部的控制功能部件/UI。臂17312被擱置在耳朵上，且可包括用于固定眼鏡的頭帶、音頻/耳機(jī)功能或外部音頻設(shè)備的插口、電池17318或供電功能等。電池17318可被置于任一臂中，在此處公開了電池17318的選項(xiàng)，但電池17318還包括任何可用的電池類型。頭帶可以是用鎳鈦諾或其它形狀記憶合金制成的耳帶。耳帶可以是帶子的形式，或如圖177中，耳帶17702可以是彎曲金屬絲形式，以將其變細(xì)、減輕并降低成本。為美觀的目的，框架可以是任何顏色的，透鏡可以是任何顏色，而目鏡臂或者至少臂的尖端可以是有色的。例如，形成臂的尖端的鎳鈦諾可以是有色的。
[0511]現(xiàn)在參考圖174，啟用電池來對(duì)前框中的電子器件供電，還通過可操作鉸鏈17408使用配線設(shè)計(jì)，該配線設(shè)計(jì)使用最小數(shù)量的電線并在穿線框17404中通過鉸鏈。配線設(shè)計(jì)可包括從前框電子器件到位于臂上的耳機(jī)的電線17402。圖175描繪了圖174的放大版本，焦點(diǎn)在于穿過穿線框17404的電線17402上。圖176A-C以框和內(nèi)部眼鏡操作剖面的各個(gè)部分描繪了穿線框。該視圖是從看著鉸鏈的框的用戶側(cè)的。圖176A示出了大部分材料的剖面，圖176B示出了接近大部分材料的剖面，而圖176C示出眼鏡的完整版本。
[0512]圖6描繪了具有透視或半透明透鏡602的目鏡600的一實(shí)施例。所投影的圖像618可在透鏡602上看到。在這一實(shí)施例中，正被投影到透鏡602上的圖像618碰巧是佩戴者正在觀看的場景的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)版本，其中向佩戴者顯示視野中標(biāo)記的興趣點(diǎn)(Ρ0Ι )。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)版本可通過嵌入在目鏡中的前向相機(jī)(圖6中未示出)啟用，該相機(jī)對(duì)佩戴者正在觀看的內(nèi)容成像并標(biāo)識(shí)位置/Ρ0Ι。在一個(gè)實(shí)施例中,相機(jī)或光學(xué)發(fā)射機(jī)的輸出可被發(fā)送至目鏡控制器或存儲(chǔ)器供存儲(chǔ)、供發(fā)送至遠(yuǎn)程位置、或供佩戴目鏡或眼鏡的人查看。例如，視頻輸出可被流傳送至虛擬屏幕供用戶觀看。視頻輸出因此可被用于幫助確定用戶的位置，或者可被遠(yuǎn)程發(fā)送給他人以協(xié)助幫助定位佩戴者的位置或用于任何其它目的。諸如GPS、RFID、手動(dòng)輸入等的其它檢測技術(shù)可被用于確定佩戴者的位置。使用位置或標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫可被目鏡訪問以得到可被疊加、投影或以其它方式與正被看見的內(nèi)容一起顯示的信息。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用和技術(shù)將在此處進(jìn)一步討論。
[0513]在圖7中，描繪了具有半透明透鏡702的目鏡700的一實(shí)施例，半透明透鏡702上正在顯示流傳送媒體(電子郵件應(yīng)用)和來電通知704。在這一實(shí)施例中，媒體遮擋了查看區(qū)域的一部分，然而應(yīng)理解，所顯示的圖像可被置于視野中的任何地方。在各實(shí)施例中，可使媒體更為透明或更不透明。
[0514]在一實(shí)施例中，目鏡可從諸如外部變換器盒的外部源接收輸入。源可被描繪在目鏡的透鏡中。在一實(shí)施例中，當(dāng)外部源是電話時(shí)，目鏡可使用電話的定位能力來顯示基于位置的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，包括來自基于標(biāo)記的AR應(yīng)用的標(biāo)記覆蓋。在各實(shí)施例中，運(yùn)行在目鏡處理器或相關(guān)聯(lián)設(shè)備上的VNC客戶端可被用于連接至計(jì)算機(jī)并控制該計(jì)算機(jī)，其中計(jì)算機(jī)的顯示器在目鏡中被佩戴者觀看。在一實(shí)施例中，來自任何源的內(nèi)容可被流傳送至目鏡，諸如來自置于車輛頂上的全景相機(jī)的顯示、設(shè)備的用戶界面、來自靶機(jī)或直升機(jī)的成像等。例如，當(dāng)安裝在槍支上的相機(jī)的饋源被定向到目鏡時(shí)，該相機(jī)可允許射擊不在直接視線中的目標(biāo)。
[0515]透鏡可以是變色的，諸如光致變色或電致變色的。電致變色透鏡可包括響應(yīng)于處理器在變色材料上施加的電荷的爆發(fā)而改變透鏡至少一部分的不透明性的整體變色材料或變色涂層。例如，并參考圖9，透鏡904的變色部分902被示為變暗的，諸如用于在該部分正在向目鏡佩戴者提供所顯示的內(nèi)容時(shí)，向佩戴者提供更大的可查看能力。在各實(shí)施例中，在透鏡上可能存在可被獨(dú)立控制的多個(gè)變色區(qū)域，諸如透鏡的大部分、所投影的區(qū)域的子部分、透鏡的可編程區(qū)域和/或所投影的區(qū)域、在像素級(jí)受控等等。對(duì)變色材料的激活可經(jīng)由將在此處進(jìn)一步描述的控制技術(shù)控制，或?qū)τ谀承?yīng)用(例如，流傳送視頻應(yīng)用、太陽跟蹤應(yīng)用、環(huán)境亮度傳感器、跟蹤視野中的亮度的相機(jī))自動(dòng)啟用，或響應(yīng)于嵌入框架中的UV傳感器來控制。在各實(shí)施例中，電致變色層可位于各光學(xué)元件之間和/或目鏡上的一光學(xué)元件的表面上，諸如在矯正性透鏡上、在彈道透鏡上等。在一示例中，電致變色層可由棧構(gòu)成，諸如其間具有兩個(gè)電致發(fā)光(EC)層的銦錫氧化物(ITO)涂層的PET/PC膜，這可去除另一層PET/PC，由此減少反射(例如，層?？砂≒ET/PC -EC- PET/PC -EC- PET/PC)。在各實(shí)施例中，電可控制光學(xué)層可作為具有色澤的兩元狀態(tài)的基于液晶的方案來提供。在其它實(shí)施例中，形成光學(xué)層的液晶或交替的電子色澤的多層可被用于提供可變色澤，以使得光學(xué)層的某些層或區(qū)段可按級(jí)開啟或關(guān)閉。電致變色層可一般用于目鏡中的電控制透明性的任一種，包括SPD、LCE、電潤濕等。
[0516]在各實(shí)施例中，透鏡可具有角度敏感涂層，該涂層允許透射具有低入射角度的光波，并反射具有高入射角度的光，諸如s偏振光。變色涂層可諸如通過此處所述的控制技術(shù)分部分或整體地控制。透鏡可以是可變對(duì)比度的，且對(duì)比度可受到下壓按鈕或此處所述的任何其它控制技術(shù)的控制。在各實(shí)施例中，用戶可佩戴交互頭戴式目鏡，其中目鏡包括光學(xué)組裝件，通過該光學(xué)組裝件，用戶查看周圍的環(huán)境和所顯示的內(nèi)容。光學(xué)組裝件可包括矯正用戶對(duì)周圍環(huán)境的視圖的矯正性元件、用于處理內(nèi)容以便向用戶顯示的集成處理器、以及用于將內(nèi)容引入光學(xué)組裝件的集成圖像源。光學(xué)組裝件可包括電致變色層，該層提供依賴于所顯示內(nèi)容的要求和周圍環(huán)境狀況的顯示特征調(diào)整。在各實(shí)施例中，顯示特征可以是亮度、對(duì)比度等。周圍環(huán)境狀況可以是一亮度水平，在沒有顯示特征調(diào)整時(shí)，該亮度水平將使得所顯示的內(nèi)容難以被目鏡佩戴者查看，其中顯示特征調(diào)整可被應(yīng)用于光學(xué)組裝件中內(nèi)容正在被顯示的區(qū)域。
[0517]在各實(shí)施例中，目鏡可在目鏡投影區(qū)域上具有亮度、對(duì)比度、空間分辨率等控制，以便針對(duì)亮或暗的周圍環(huán)境更改或改進(jìn)用戶對(duì)所投影的內(nèi)容的查看。例如，用戶可能正在亮的日光條件下使用目鏡，為了使用戶清楚地看見所顯示的內(nèi)容，顯示區(qū)域可能需要更改亮度和/或?qū)Ρ榷??；蛘?，圍繞顯示區(qū)域的查看區(qū)域可被更改。此外，無論是在顯示區(qū)域內(nèi)還是在顯示區(qū)域外，所更改的區(qū)域可按照正在實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用在空間上被定向或控制。例如，僅需更改顯示區(qū)域的小部分，諸如當(dāng)顯示區(qū)域的該部分從顯示區(qū)域的顯示部分和周圍環(huán)境之間的某一確定或預(yù)定對(duì)比度比率偏離時(shí)。在各實(shí)施例中，透鏡的各部分可被更改亮度、對(duì)比度、空間幅度、分辨率等，諸如被固定以包括整個(gè)顯示區(qū)域、被調(diào)整到僅透鏡的一部分、適應(yīng)周圍環(huán)境的光照條件和/或所顯示的內(nèi)容的亮度-對(duì)比度中的改變且對(duì)于這種改變是動(dòng)態(tài)的等等?？臻g幅度(例如，受到更改影響的區(qū)域)和分辨率(例如，顯示光學(xué)分辨率)可在透鏡的不同部分上變化，透鏡的不同部分包括高分辨率部位、低分辨率部位、單個(gè)像素部位等，其中不同的部位可被組合以實(shí)現(xiàn)正在執(zhí)行的應(yīng)用的查看目的。在各實(shí)施例中，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)亮度、對(duì)比度、空間幅度、分辨率等的更改的技術(shù)可包括電致變色材料、LCD技術(shù)、光學(xué)器件中嵌入的珠子、柔性顯示器、懸浮顆粒設(shè)備(SPD )技術(shù)、膠體技術(shù)等。
[0518]在各實(shí)施例中，可能存在電致變色層的各種激活模式。例如，用戶可進(jìn)入太陽鏡模式，其中復(fù)合透鏡僅顯得有些變暗，或者用戶可進(jìn)入“兩眼發(fā)黑”模式，其中復(fù)合透鏡顯得完全變黑。
[0519]在實(shí)現(xiàn)亮度、對(duì)比度、空間幅度、分辨率等的更改時(shí)可采用的技術(shù)的一個(gè)示例可以是電致變色材料、膜、墨水等。電致變色性是由當(dāng)電荷被施加時(shí)可逆地改變外觀的某些材料所顯示的現(xiàn)象。取決于特定應(yīng)用，各種類型的材料和結(jié)構(gòu)可被用于構(gòu)造電致變色設(shè)備。例如，電致變色材料包括氧化鎢(WO3),這是用于生產(chǎn)電致變色窗或智能玻璃的主要化學(xué)物。在各實(shí)施例中，在實(shí)現(xiàn)更改時(shí)，電致變色涂層可被用在目鏡的透鏡上。在另一示例中，電致變色顯示器可在實(shí)現(xiàn)‘電子紙’時(shí)被使用，電子紙被設(shè)計(jì)成模仿正常紙的外觀，其中電子紙如同正常紙一樣顯示反射光。在各實(shí)施例中，電致變色性可在各種應(yīng)用和材料中實(shí)現(xiàn)，包括Gyricon (由嵌入在透明硅薄片中的聚乙烯球體構(gòu)成，每一球體懸浮在油泡中，使得它們可自由旋轉(zhuǎn))、電泳顯示器(通過使用施加的電場重新安排充電的顏料顆粒來形成圖像)、E-1nk技術(shù)、電潤濕、電流體、干涉測量調(diào)制器、嵌入在柔性襯底中的有機(jī)晶體管、納米變色顯不器(NCD)等。
[0520]在實(shí)現(xiàn)亮度、對(duì)比度、空間幅度、分辨率等的更改時(shí)可采用的技術(shù)的另一個(gè)示例可以是懸浮顆粒器件(sro)。當(dāng)對(duì)sro膜施加小電壓時(shí)，其處于穩(wěn)定態(tài)的微觀顆粒被隨機(jī)散布開，成為對(duì)準(zhǔn)的并允許光通過。響應(yīng)可以是立即、均勻的，且在膜上具有穩(wěn)定的色彩。對(duì)電壓的調(diào)整可允許用戶控制通過光亮、眩光和熱量。系統(tǒng)的響應(yīng)的范圍可從在其關(guān)閉狀態(tài)中完全阻斷光的深藍(lán)色外觀到其開啟狀態(tài)中的清澈外觀。在各個(gè)實(shí)施例中，sro技術(shù)可以是施加在塑料襯底上的乳劑，以得到活動(dòng)膜。該塑料膜可以是層壓的(作為單個(gè)玻璃面)、懸浮在兩個(gè)玻璃片之間、塑料或其它透明材料的等。
[0521]參考圖8A-C，在某些實(shí)施例中，電光學(xué)器件可按照兩個(gè)部分被安裝在單眼或雙眼上翻/下翻安排中:1)電光學(xué)器件；以及2)矯正性透鏡。圖8A描繪了兩部分的目鏡，其中電光學(xué)器件被包含在可經(jīng)由諸如插頭、栓、插座、布線等電連接器電連接至目鏡804的模塊802中。在這種安排中，框架814中的透鏡818可以完全是矯正性透鏡。電光學(xué)模塊802的兩個(gè)一半之間的瞳間距可在梁808處調(diào)整以適應(yīng)各種IPD。類似地，顯示器812的放置可經(jīng)由梁808調(diào)整。圖SB描繪了雙眼電光學(xué)模塊802，其中一半被上翻，而另一半被下翻。鼻梁可以是完全可調(diào)整和彈性的。這允許用頭頭帶在鼻梁和耳朵上的3點(diǎn)安裝，以確保圖像在用戶眼中的穩(wěn)定性，而與在頭皮上位移的安裝在頭盔的光學(xué)器件的不穩(wěn)定性不同。參考圖SC，透鏡818可以是符合ANSI的、硬涂層耐劃傷聚碳酸酯彈道透鏡，可以是變色的，可具有角度敏感涂層，可包括UV敏感材料等。在這一安排中，電光學(xué)模塊可包括用于夜視能力的基于CMOS的VIS/NIR/SWIR黑硅傳感器。電光模塊802可具有快速斷開能力的特征，用于用戶靈活性、現(xiàn)場替換和升級(jí)。電光學(xué)模塊802可具有集成的電源插座。
[0522]如圖79中，上翻/下翻透鏡7910可包括光塊7908?？梢苿?dòng)、彈性夜適配器/光壩/光塊7908可被用于屏蔽上翻/下翻透鏡7910，諸如用于夜晚操作。目鏡的分解俯視圖還描繪了頭頭帶7900、框架7904和可調(diào)整鼻梁7902。圖80描繪了正面(A)和側(cè)面角度(B)視圖的電光學(xué)組裝件的分解視圖。保持器8012用矯正性透鏡7910保持透視光學(xué)器件。O環(huán)8020和螺釘8022將保持器固定到軸8024上。彈簧8028在保持器8012和軸8024之間提供裝有彈簧的連接。軸8024連接至附著支架8014，該支架使用指旋螺釘8018固定到目鏡上。軸8024擔(dān)當(dāng)樞紐以及使用IB)調(diào)整把手8030的ITO調(diào)整工具。如圖81中可見，把手8030沿調(diào)整螺紋8134旋轉(zhuǎn)。軸8024還具有兩個(gè)固定螺旋槽8132。
[0523]在各實(shí)施例中，光致變色層可作為目鏡的光學(xué)器件的一部分被包括。光致變色性是一化學(xué)物種通過吸收電磁輻射在兩種形式之間的可逆變換，其中兩種形式具有不同的吸收光譜，諸如色彩、暗度等在暴露于給定光頻率的情況下的可逆改變。在一示例中，光致變色層可被包括在目鏡的波導(dǎo)和矯正性光學(xué)器件之間、矯正性光學(xué)器件外側(cè)上等。在各實(shí)施例中，光致變色層(諸如被用作變暗層)可用UV 二極管、或本領(lǐng)域中已知的其它光致變色響應(yīng)性波長激活。在電致變色層用UV光激活的情況中，目鏡光學(xué)器件還可包括光致變色層外側(cè)的UV涂層，以防止來自太陽的UV光無意間激活它。
[0524]光致變色器件目前快速從亮變到暗，并緩慢從暗變到亮。這是由于光致變色材料從清澈到暗的改變所涉及的分子變化。光致變色分子在諸如來自太陽的UV光等UV光被移除之后，振動(dòng)而回到清澈。通過增加分子的振動(dòng)，諸如通過暴露于熱，光學(xué)器件將更快地清澈。光致變色層從暗到亮的速度可以是與溫度相關(guān)的。快速從暗變到亮對(duì)軍事應(yīng)用尤其重要，在軍事應(yīng)用中，太陽鏡的用戶通常從明亮的外部環(huán)境進(jìn)入暗的內(nèi)部環(huán)境，且重要的是能夠快速地在內(nèi)部環(huán)境中看見。
[0525]本發(fā)明提供就具有附著的加熱器的光致變色層，加熱器被用于加速光致變色材料中從暗到清澈的轉(zhuǎn)變。該方法依賴于光致變色材料從暗到清澈的轉(zhuǎn)變的速度之間的關(guān)系，其中轉(zhuǎn)變?cè)谳^高溫度時(shí)較快。為了允許加熱器快速增加光致變色材料的溫度，光致變色材料作為具有薄加熱器的薄層被提供。通過使每單位面積的光致變色膜設(shè)備的熱質(zhì)量保持為低，加熱器僅需提供小量的熱量以快速產(chǎn)生光致變色材料中的大溫度變化。由于光致變色材料僅需在從暗變?yōu)榍宄旱霓D(zhuǎn)變期間處于較高溫度，加熱器僅需在短時(shí)間內(nèi)使用，所以電力要求低。
[0526]加熱器可能是薄且透明的加熱器元件，諸如ITO加熱器或任何其它透明和導(dǎo)電膜材料。當(dāng)用戶需要目鏡快速變清澈，用戶可通過此處所述的任何控制技術(shù)來激活加熱器元件。
[0527]在一實(shí)施例中，加熱器元件可被用于校準(zhǔn)光致變色元件，以補(bǔ)償透鏡會(huì)自己變暗的寒冷的環(huán)境狀況。
[0528]在另一實(shí)施例中，光致變色材料的薄涂層可被置于厚襯底上，頂部層疊加熱器元件。例如，覆蓋的太陽鏡透鏡可包括加速的光致變色方案，但仍在顯示區(qū)域上具有可任選地采用或不采用UV光控制的分開的電致變色片，
[0529]圖94A描繪了具有蛇紋加熱器圖案的光致變色膜設(shè)備，而圖94B描繪了光致變色膜設(shè)備的側(cè)視圖，其中該設(shè)備是用于太陽鏡的透鏡。光致變色膜設(shè)備在以上示出，且不接觸保護(hù)性覆蓋透鏡以減少設(shè)備的熱質(zhì)量。
[0530]美國專利3，152，215描述了與光致變色層組合的加熱器層，以便為減少從暗到清澈的轉(zhuǎn)變時(shí)間的目的加熱光致變色材料。然而，光致變色層被置于楔形中，這將極大地增加設(shè)備的熱質(zhì)量并由此降低加熱器將改變光致變色材料的溫度的速率，或者極大地增加改變光致變色材料的溫度所需的功率。
[0531]本發(fā)明包括對(duì)施加了光致變色材料的薄承載層的使用。承載層可以是玻璃或塑料的。如本領(lǐng)域中已知的，光致變色材料可通過真空涂層、通過浸潰、或通過熱擴(kuò)散被施加到承載層中。承載層的厚度可以是150微米或更小。對(duì)承載層厚度的選擇是基于暗狀態(tài)中的光致變色膜設(shè)備的所需暗度以及暗狀態(tài)和清澈狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變的所需速度來選擇的。較厚的承載層在暗狀態(tài)中可較暗，同時(shí)由于具有更大的熱質(zhì)量而較慢地被加熱至升高的溫度。相反，較薄的承載層在暗狀態(tài)中較不暗，同時(shí)由于具有較小的熱質(zhì)量而較快地被加熱至升高的溫度。
[0532]圖94中示出的保護(hù)性層與光致變色膜設(shè)備分開，以使光致變色膜設(shè)備的熱質(zhì)量保持為低。以此方式，可使保護(hù)性層較厚以提供較高的沖擊強(qiáng)度。保護(hù)性層可以是玻璃或塑料的，例如保護(hù)性層可以是聚碳酸酯。
[0533]加熱器可以是被形成在相對(duì)均勻的導(dǎo)電路徑中的透明導(dǎo)體，使得所形成的加熱器的長度上產(chǎn)生的熱是相對(duì)均勻的?？尚纬傻耐该鲗?dǎo)體的一示例是二氧化鈦。如圖94中所示，在加熱器圖案的各端提供較大區(qū)域用于電接觸。
[0534]如圖8A-C的討論中所注意到的，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡可對(duì)佩戴者的每一只眼睛包括透鏡818。可使透鏡818容易地裝配到框架814中，使得每一透鏡可為旨在使用眼鏡的人定制。因此，透鏡可以是矯正性透鏡，且還可被著色供用作太陽鏡，或者具有適于所期望的環(huán)境的其它質(zhì)量。因此，透鏡可被著色為黃色、暗色或其它合適的色彩，或可以是光致變色的，使得透鏡的透明度在透鏡暴露于較亮的光時(shí)降低。在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡還可被設(shè)計(jì)成扣合到框架中或框架上，即卡扣透鏡是一個(gè)實(shí)施例。例如，透鏡可由高質(zhì)量Schott光學(xué)玻璃制成，且可包括偏振過濾器。
[0535]當(dāng)然，透鏡不必是矯正性透鏡；它們可以僅用作太陽鏡或?qū)蚣軆?nèi)的光學(xué)系統(tǒng)的保護(hù)。在非上翻/下翻安排中，不消說外透鏡對(duì)幫助來保護(hù)相當(dāng)昂貴的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡中的波導(dǎo)、查看系統(tǒng)和電子器件是重要的。最低限度，外透鏡提供對(duì)用戶環(huán)境的擦傷的保護(hù)，無論是一個(gè)環(huán)境中的沙子、黑莓刺叢、荊棘等，還是另一環(huán)境中的飛行碎屑、子彈和榴彈。此夕卜，外透鏡可以是裝飾性的，用于改變復(fù)合透鏡的外觀，可能對(duì)用戶的個(gè)性化或時(shí)尚感覺有吸引力的。外透鏡還可幫助一個(gè)個(gè)別的用戶區(qū)分他或她的眼鏡與他人的眼鏡，例如當(dāng)許多用戶聚集在一起時(shí)。
[0536]透鏡適于沖擊，例如彈道沖擊是合乎需要的。從而，在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡和框架滿足用于彈道抗性的ANSI標(biāo)準(zhǔn)Z87.1-2010。在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡還滿足彈道標(biāo)準(zhǔn)CEEN166B。在另一實(shí)施例中，對(duì)軍事使用，透鏡和框架可滿足MIL-PRF-31013的標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)3.5.1.1或4.4.1.1。這些標(biāo)準(zhǔn)中的每一個(gè)對(duì)彈道抗性具有稍微不同的要求，且各自旨在保護(hù)用戶的眼睛不受高速彈丸或碎屑的沖擊。盡管沒有指定具體材料，諸如Lexan?:級(jí)的聚碳酸酯通常足以通過適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)中指定的測試。
[0537]在一個(gè)實(shí)施例中，如圖8D中所示，透鏡從框架外側(cè)而非內(nèi)側(cè)扣入以得到更好的沖擊抗性，因?yàn)槿魏螞_擊被預(yù)期來自增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡的外側(cè)。在這一實(shí)施例中，可替換透鏡819具有多個(gè)扣合臂819a，這些臂被裝配到框架820的凹處820a中。臂的接合角819b大于90°，而凹處的接合角也大于90°。使各角大于直角具有允許從框架820移除透鏡819的實(shí)際效果。如果一人的視覺改變，或如果為任何原因期望不同的透鏡，則透鏡819需要被移除?？酆系脑O(shè)計(jì)使得在透鏡和框架之間存在輕微的壓縮或承載負(fù)荷。即，透鏡可被牢固地保持在框架中，諸如通過框架內(nèi)透鏡的輕微的過盈配合。
[0538]圖8D的懸臂扣合不是可移除地扣合透鏡和框架的僅有的可能的方式。例如，可使用環(huán)形扣合，其中框架的連續(xù)密封唇口接合透鏡的放大邊緣，透鏡的放大邊緣然后扣合到唇口中，或可能扣合在唇口上。這樣的扣合通常用于將筆帽聯(lián)結(jié)到墨水筆。這種配置可具有結(jié)實(shí)的聯(lián)結(jié)的優(yōu)點(diǎn)，非常小的灰塵和臟顆粒進(jìn)入的機(jī)會(huì)更小?？赡艿娜秉c(diǎn)包括圍繞透鏡和框架兩者的整個(gè)外圍所需的相當(dāng)緊的容限，以及隨時(shí)間對(duì)全部三維中維度完整性的要求。[0539]也有可能使用甚至更簡單的接口，該接口仍可被認(rèn)為是扣合。可在框架的外表面中模制槽，透鏡具有突出的表面，該表面可被認(rèn)為是裝配到槽中的榫舌。如果槽是半圓柱形的，諸如從約270°到約300°，榫舌將扣合到槽中并被牢固保持，仍可能通過保留在槽中的間隙來移除。在此實(shí)施例中，圖8E中所示，具有榫舌828的透鏡或替換透鏡或蓋子826可被插入框架825中的槽827中，即使該透鏡或蓋子未扣合到框架中。因?yàn)檫@種裝配是緊密裝配，它將擔(dān)當(dāng)扣合并將透鏡緊固地保持在框架中。
[0540]在另一實(shí)施例中，框架可被制成兩片，諸如下部和上部，采用常規(guī)的榫舌和槽裝配。在另一實(shí)施例中，這一設(shè)計(jì)還可使用標(biāo)準(zhǔn)緊固件以確?？蚣軐?duì)透鏡的緊密抓握。該設(shè)計(jì)應(yīng)不需要框架內(nèi)側(cè)的任何東西的拆卸。因此，扣合或其它透鏡或蓋子應(yīng)被組裝到框架上或從框架移除，而不必進(jìn)入框架內(nèi)側(cè)。如在本發(fā)明的其它部分中所注意的，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡具有許多零部件。組裝件和子組裝件中的一些需要仔細(xì)的對(duì)準(zhǔn)。移動(dòng)和震動(dòng)這些組裝件可能會(huì)對(duì)其功能不利，移動(dòng)和震動(dòng)框架以及外部或扣合透鏡或蓋子也可能會(huì)對(duì)其功能不利。
[0541]在各實(shí)施例中，上翻/下翻安排允許目鏡的模塊化設(shè)計(jì)。例如，不僅目鏡可配備單眼或雙眼模塊802，透鏡818也可被更換。在各實(shí)施例中，附加特征可隨模塊802被包括，無論模塊802與一個(gè)顯示器812還是兩個(gè)顯示器812相關(guān)聯(lián)。參考圖8F，模塊802的單眼或雙眼版本中的任何一個(gè)可以是僅顯示器852 (單眼)、854 (雙眼)，或可配備前向相機(jī)858 (單眼)以及860和862 (雙眼)。在一些實(shí)施例中，模塊可具有附加的集成電子器件，諸如GPS、激光測距儀等。在啟用城市領(lǐng)導(dǎo)者戰(zhàn)術(shù)反應(yīng)、意識(shí)和可視化(也被稱為‘Ultra-Vis’)的實(shí)施例862中，雙眼電光學(xué)模塊862配備立體前向相機(jī)870、GPS以及激光測距儀868。這些特征可允許Ultra-Vis實(shí)施例具有全景夜視以及具有激光測距儀和地理位置的全景夜視。
[0542]在一實(shí)施例中，電光學(xué)器件特性可以是但不限于如下:
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)，包括: 用戶佩戴的交互頭戴式目鏡，其中所述目鏡包括通過其所述用戶查看周圍環(huán)境和所顯示的內(nèi)容的光學(xué)組裝件； 用于處理內(nèi)容以向所述用戶顯示的集成處理器； 用于將所述內(nèi)容引入到所述光學(xué)組裝件的集成圖像源； 所述處理器適于修改所述內(nèi)容，其中所述修改是響應(yīng)于傳感器輸入來作出的。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)容是視頻圖像。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述修改是以下至少之一:調(diào)整亮度、調(diào)整色彩飽和度、調(diào)整色平衡、調(diào)整色調(diào)、調(diào)整視頻分辨率、調(diào)整透明度、調(diào)整壓縮率、調(diào)整每秒幀率、隔離視頻的一部分、停止播放視頻、暫停視頻或重新開始視頻。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，傳感器輸入是從以下至少一個(gè)得到:電荷耦合器件、黑硅傳感器、IR傳感器、聲學(xué)傳感器、感應(yīng)傳感器、運(yùn)動(dòng)傳感器、光學(xué)傳感器、不透明度傳感器、鄰近傳感器、電感傳感器、渦流傳感器、被動(dòng)紅外鄰近傳感器、雷達(dá)、電容式位移傳感器、霍爾效應(yīng)傳感器、磁傳感器、GPS傳感器、熱成像傳感器、熱電偶、熱敏電阻、光電傳感器、超聲傳感器、紅外激光傳感器、慣性運(yùn)動(dòng)傳感器、MEMS內(nèi)部運(yùn)動(dòng)傳感器、超聲3D運(yùn)動(dòng)傳感器、加速計(jì)、傾斜儀、力傳感器、壓電傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器、線性編碼器、化學(xué)傳感器、臭氧傳感器、煙霧傳感器、熱傳感器、磁強(qiáng)計(jì)、二氧化碳探測器、一氧化碳探測器、氧氣傳感器、葡萄糖傳感器、煙霧探測器、金屬探測器、雨滴傳感器、高度計(jì)、活動(dòng)探測器、物體探測器、標(biāo)記探測器、激光測距儀、聲納、電容傳感器、心率傳感器或RF/微功率脈沖無線電(MIR)傳感器。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，
6.其特征在于，
7.響應(yīng)于來自加速計(jì)輸入的關(guān)于所述用戶的頭部正在移動(dòng)的指示而停止播放內(nèi)容。
8.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，音頻傳感器輸入由視頻會(huì)議的至少一個(gè)參與者的說話而生成。
9.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，視覺傳感器輸入是視頻會(huì)議的至少一個(gè)參與者的視頻圖像。
10.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，視覺傳感器輸入是視覺演示的視頻圖像。
11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述修改是響應(yīng)于來自傳感器的關(guān)于所述用戶正在移動(dòng)的指示而制作或多或少透明的視頻圖像中的至少一個(gè)。
12.—種系統(tǒng),包括: 用戶佩戴的交互頭戴式目鏡，其中所述目鏡包括通過其所述用戶查看周圍環(huán)境和所顯示的內(nèi)容的光學(xué)組裝件； 用于處理內(nèi)容以向所述用戶顯示的集成處理器； 用于將所述內(nèi)容引入到所述光學(xué)組裝件的集成圖像源； 所述處理器適于修改所述內(nèi)容，其中所述修改是響應(yīng)于傳感器輸入來作出的；以及 進(jìn)一步包括集成視頻圖像捕捉設(shè)施，所述集成視頻圖像捕捉設(shè)施記錄所述周圍環(huán)境的一方面并提供所述內(nèi)容以便顯示。
【文檔編號(hào)】G02B27/02GK103946732SQ201280046955
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月26日
【發(fā)明者】J·D·哈迪克, R·F·奧斯特豪特 申請(qǐng)人:微軟公司