近年來，在可切換玻璃方面(也稱為智能玻璃)具有日益增加的興趣?？汕袚Q玻璃在施加適當電壓時更改其透光率特性。例如，在智能玻璃面板的兩個間隔開的平行層之間施加電勢差(也稱為電壓)可導致玻璃從暗的或不透明的切換到透明的或半透明的。智能玻璃已經(jīng)被用于例如來提供“隱私窗”來調(diào)節(jié)家庭以及其他建筑物或其各部分(諸如更衣室或衛(wèi)浴室、淋浴間等)的隱私性。類似的概念已經(jīng)被用于提高窗的能量效率。例如，在夏天，智能玻璃可被用于減少在正午傳入到家庭或辦公室建筑物內(nèi)的日光的量，從而減少空調(diào)系統(tǒng)保持建筑物涼快所需要的工作負載。

若干智能玻璃技術(shù)正被開發(fā)。例如，懸浮顆粒裝置(SPD)類型的智能玻璃通常在非激活狀態(tài)中是暗的或不透明的，但在響應(yīng)于施加的電壓被激活時變得透明。高不透明性(即，低透光率)和高透明性(即，高透光率)之間的狀態(tài)可通過調(diào)整所施加的電壓來實現(xiàn)。盡管SPD類型的智能玻璃在從低透光率(即，高不透明性)狀態(tài)切換到高透光率(即，高透明性)狀態(tài)時具有快速的響應(yīng)時間，但是SPD類型的智能玻璃在從高透光率(即，高透明性)狀態(tài)切換到低透光率(即，高不透明性)狀態(tài)時具有慢的響應(yīng)時間。

另一智能玻璃技術(shù)是液晶技術(shù)。類似于SPD類型的智能玻璃，液晶(LC)類型的智能玻璃在非激活狀態(tài)中時是暗的或不透明的，并且在響應(yīng)于電壓被施加而被激活時變得透明。盡管當從低透光率(即，高不透明性)狀態(tài)切換到高透光率(即，高透明性)狀態(tài)時與LC類型的智能玻璃相關(guān)聯(lián)的響應(yīng)時間相對快速，或反之亦然，但是LC類型的智能玻璃相比于SPD類型的智能玻璃而言具有小得多的透光率范圍(也稱為透光范圍或透光率動態(tài)范圍)。例如，盡管LC類型的智能玻璃的透光率動態(tài)范圍可大約從百分之一的透光率到百分之五十的透光率，但是SPD類型的智能玻璃的透光率動態(tài)范圍可大約從百分之一的透光率到百分之八十的透光率，但是不被限制于此。

概述

本文中描述的某些實施例涉及透視調(diào)光面板。根據(jù)一實施例，透視調(diào)光面板包括第一透明基底層、第二透明基底層和在第一和第二透明基底層之間的懸浮顆粒裝置(SPD)層。調(diào)光面板還包括第一透明基底層和SPD層之間的第一透明導體層以及第二透明基底層和SPD層之間的第二透明導體層。第一電極被電耦合到第一透明導體層，第二電極被電耦合到第二透明導體層的第一端，并且第三電極被電耦合到第二透明導體層的與第一端相對的第二端。第一和第二電極之間施加的電勢差控制SPD層的透光率水平。更具體地，第一和第二電極之間施加的電勢差產(chǎn)生縱向電場，該縱向電場致使SPD層中的懸浮顆粒對齊。第二和第三電極之間施加的電勢差控制在第一和第二電極之間施加的電勢差被減少時SPD層的透光率水平減少的速度。更具體地，第二和第三電極之間施加的電勢差產(chǎn)生橫向電場，該橫向電場導致對SPD層的顯微的加熱，其增加SPD層中的懸浮顆粒的布朗運動。

根據(jù)一實施例，調(diào)光面板還包括用于控制第一和第二電極之間的電勢差以及第二和第三電極之間的電勢差的電路。這樣的電路可包括例如，被用于選擇性地提供第一和第二電極之間的電勢差的第一電壓饋送以及被用于選擇性地提供第二和第三電極之間的電勢差的第二電壓饋送。這個電路可被適配為選擇性地調(diào)整第一和第二電極之間的電勢差以及選擇性地調(diào)整第二和第三電極之間的電勢差。

根據(jù)一實施例，該電路被適配為增加第一和第二電極之間的電勢差來增加SPD層的透光率。附加地，該電路被適配為減少第一和第二電極之間的電勢差來減少SPD層的透光率。此外，該電路被適配為增加第二和第三電極之間的電勢差以增加在第一和第二電極之間的電勢差被減少時SPD層的透光率被減少的速率。該電路還可被適配為減少透明導體層的第一和第二端之間的電勢差來減少SPD層的透光率被減少的速率。

根據(jù)一實施例，透視調(diào)光面板包括一個或多個光傳感器，該一個或多個光傳感器檢測入射在光學傳感器上的環(huán)境可見光并產(chǎn)生指示檢測到的環(huán)境可見光的強度的一個或多個信號。調(diào)光面板還可包括控制器，該控制器取決于該一個或多個光傳感器中的至少一個光傳感器產(chǎn)生的信號中的一個或多個信號來調(diào)整第一和第二電極之間施加的電勢差和/或第二和第三電極之間施加的電勢差。在一具體實施例中，該控制器調(diào)整第一和第二電極之間施加的電勢差以及第二和第三電極之間施加的電勢差，以便將經(jīng)過透視調(diào)光面板的環(huán)境光的強度水平維持為基本等于指定的強度水平，該指定的強度水平可由用戶經(jīng)由用戶界面來指定。

根據(jù)一實施例，透視、近眼混合現(xiàn)實頭戴式顯示(HMD)設(shè)備包括以上概述的調(diào)光面板中的一個或多個。因此，本文中描述的某些實施例涉及包括一個或多個調(diào)光面板在內(nèi)的HMD設(shè)備。本文中描述的調(diào)光面板可替代地被包括在透視非HMD顯示設(shè)備或可調(diào)光窗中，但不限制于此。

本文中描述的某些實施例涉及與夾在第一透明導體層和第二透明導體層之間的SPD層一起使用的方法。這樣的方法可包括通過選擇性地調(diào)整第一和第二透明導體層之間的電勢差以及選擇性地調(diào)整第二透明導體層的第一和第二端之間的電勢差來調(diào)整SPD層的透光率。

提供本概述以便以簡化的形式介紹以下在詳細描述中進一步描述的一些概念。本概述并非旨在標識出要求保護的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，亦非旨在用作輔助確定要求保護的主題的范圍。

附圖簡述

圖1A是根據(jù)本技術(shù)的一實施例的透視調(diào)光面板的分解視圖。

圖1B示出了透視調(diào)光面板的一實施例的示例性橫截面，其中各個層(或其各部分)是平面的。

圖1C是透視調(diào)光面板的僅僅某些層的分解視圖，其中顯示在其中的各個層的各部分是平面的。

圖2A和2B是被用于概括用于調(diào)整夾在第一和第二透明導體層之間的SPD層的透光率的方法的高級流程圖。

圖3示出可包括參考圖1A-2B描述的調(diào)光面板中的一個或多個的透視、近眼混合現(xiàn)實顯示設(shè)備系統(tǒng)的示例組件。

圖4A示出根據(jù)一實施例的圖3中介紹的透視、近眼混合現(xiàn)實顯示設(shè)備的組件。

圖4B是圖4A中示出的組件沿著圖4A中的線B-B的橫截面。

圖4C示出根據(jù)另一實施例的圖3中介紹的透視、近眼混合現(xiàn)實頭戴式顯示設(shè)備的組件。

圖4D是圖4C中示出的組件沿著圖4C中的線D-D的橫截面。

圖5是可與一個或多個實施例一起使用的透視、近眼混合現(xiàn)實頭戴式顯示設(shè)備的硬件和軟件組件的一個實施例的框圖。

圖6是可與一個或多個實施例一起使用的處理單元的硬件和軟件組件的一個實施例的框圖。

詳細描述

本文中描述的某些實施例涉及透視調(diào)光面板，其也可被稱為可切換玻璃面板或智能玻璃面板，或更簡潔地稱為調(diào)光面板、可切換玻璃或智能玻璃。出于簡明的目的，術(shù)語透視調(diào)光面板和調(diào)光面板將貫穿本描述被典型地使用。其他實施例涉及用于與調(diào)光面板一起使用的方法以及包括調(diào)光面板的設(shè)備或系統(tǒng)。例如，本文中描述的某些實施例涉及包括一個或多個調(diào)光面板的透視、近眼混合現(xiàn)實頭戴式顯示設(shè)備。

圖1A是根據(jù)本技術(shù)的一實施例的透視調(diào)光面板102的分解視圖。盡管圖1A中顯示的各個層被示出為在三維中彎曲，但是這些層可替代的僅在二維中彎曲或可以是平面的(或其各部分可以是平面的)。例如，圖1B示出了透視調(diào)光面板102的一實施例的示例性橫截面，其中各個層(或其各部分)是平面的。圖1C是透視調(diào)光面板102的僅僅某些層的分解視圖，其中顯示在其中的各個層的各部分是平面的。盡管圖1A-1C中顯示的各個層被顯示為大體上是矩形的，但是這些層可具有其他形狀。例如，在調(diào)光面板102被包括在頭戴式顯示設(shè)備中的情況下，各個層的形狀可類似于眼鏡或帽舌的形狀，但是不被限制為此。

參考圖1A和1B，透視調(diào)光面板102被顯示為包括第一透明基底層104、第二透明基底層106以及第一和第二透明基底層104、106之間的懸浮顆粒裝置(SPD)層112。第一透明導體層108位于第一透明基底層104和SPD層112之間。第一透明導體層108由此可被安排在SPD層112的表面上或透明基底層104的表面上。第二透明導體層110位于第二透明基底層106和SPD層112之間。第二透明導體層110由此可被安排在SPD層112的表面上或第二透明基底層106的表面上。

在一實施例中，第一和第二透明基底層104、106是剛性的，以此提供針對柔性和/或易損壞的其他層中的一個或多個的支撐結(jié)構(gòu)和/或保護。第一和第二透明基底層104、106可由玻璃、塑料或某個其他具有非常低的導電率的透明材料構(gòu)成(使得它們將它們相應(yīng)的相鄰?fù)该鲗w層108、110絕緣)。在一個實施例中，第一和第二透明基底層104、106由相同的透明材料構(gòu)成。在一替換實施例中，第一透明基底層104由與第二透明基底層106不同的透明材料構(gòu)成。第一和第二透明基底層104、106的厚度可以為大約1毫米(mm)的量級，但不被限制于此。

在一實施例中，第一和第二透明導體層108、110由一個或多個透明導電薄膜(TCF)構(gòu)成。例如，第一和第二透明導體層108、110可以由透明導電氧化物(TFO)(諸如但不限于，摻錫氧化銦(ITO)、摻鋁氧化鋅(AZO)或摻銦氧化鎘)構(gòu)成。出于另一示例，第一和第二透明導體層108、110可由透明導體聚合物構(gòu)成，諸如但不限于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(3,4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT)或聚(4,4-二辛基環(huán)戊二噻吩)(4,4-dioctylcyclopentadithiophene)。在一個實施例中，第一和第二透明導體層108、110由相同的導電透明材料構(gòu)成。在一替換實施例中，第一透明導體層108由與第二透明導體層110不同的透明導電材料構(gòu)成。第一和第二透明導體層108、110的厚度可以為大約100納米(nm)的量級，但不被限制于此。

在圖1A和1B中，標記為120的箭頭表示入射在調(diào)光面板102上的光，而標記為121的箭頭表示離開調(diào)光面板102的光。取決于調(diào)光面板102的透光率，調(diào)光面板102將致使出射光121的強度相對于入射光的強度被減弱或變暗。例如，如果調(diào)光面板具有百分之60的透光率，則出射光121的強度將是入射光120的強度的百分之六十(即，少百分之四十)。SPD層112(其在以下被描述)被用于控制調(diào)光面板102的透光率。

SPD層112包括在兩塊(例如，片)透明玻璃或塑料之間的液體中懸浮的小顆粒(例如，桿狀的納米尺度的顆粒)。因此，SPD層112可由多個子層構(gòu)成。SPD層112的一側(cè)鄰近第一透明導體層108并與其接觸，并且SPD層112的另一相對側(cè)鄰近于第二透明導體層110并與其接觸。當沒有電壓(即，沒有電勢差)被施加到SPD層112的兩個相對側(cè)之間時，懸浮顆粒被隨機地組織，這導致這些顆粒阻擋光，并由此引起低透光率?？赏ㄟ^在第一和第二透明導體層108、110之間施加電勢差來在SPD層112的兩個相對側(cè)之間施加電勢差。SPD層112的相對側(cè)之間電勢差的施加產(chǎn)生縱向電場(正交于SPD層的主表面)，該縱向電場導致懸浮顆粒對齊并使得光從顆粒之間通過，從而增加透光率。改變SPD層112的兩個相對側(cè)之間施加的電勢差改變懸浮顆粒的朝向，從而改變透光率。SPD層112的厚度可以具有大約50到100納米(nm)的量級，但不限于此。

具體參考圖1A，第一電極114電耦合到第一透明導體層108，第二電極116電耦合到第二透明導體層108的第一端，并且第三電極118電耦合到第二透明導體層108的第二端，其中第二端相對于或相反于第一端。

如本文中使用的術(shù)語“側(cè)”指代層的兩個主表面中的一個，即，(層的)具有最大表面面積的兩個表面中的一個。相比而言，如本文中使用的術(shù)語“端”指代層的較小表面或邊緣中的一個。例如，矩形的玻璃或塑料片可被認為具有兩個相對側(cè)以及四個端。類似地，矩形的透明導體層可被認為具有兩個相對側(cè)以及四個端。對于另一示例，八角形的層可被認為具有兩個相對側(cè)以及八個端。這樣的層無需是具有兩個側(cè)和多個端的多邊形。例如，圓形或橢圓形的層可被認為具有兩個相對側(cè)，其中這樣的層的相對端是在該層的邊緣處或靠近該層的邊緣的大約隔開180度的點。

在一實施例中，第一電壓(V1)被選擇性地施加到第一電極114，第二電壓(V2)被選擇性地施加到第二電極116，并且第三電壓(V3)被選擇性地施加到第三電極118。單個電壓饋送可通過合適地步增和/或步降電壓水平來被用于生成三個電壓V1、V2和V3。替代地，三個電壓饋送可被用于生成三個電壓V1、V2和V3。還有可能是，一個電壓饋送被用于生成三個電壓中的兩個，而第二電壓饋送被用于生成三個電壓中的第三個電壓。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的，其他變體也是可能的。以下描述的圖1C示出包括兩個電壓饋送的示例性系統(tǒng)或裝置的一部分。

參考圖1C，第一電壓饋送122產(chǎn)生第一和第二電極114、116之間的電勢差，其提供第一和第二透明導體層109、110之間的電勢差。如以上解釋的，這一電勢差產(chǎn)生縱向電場(正交于SPD層112的主表面)，該縱向電場導致懸浮顆粒對齊并使得光從顆粒之間通過，從而增加透光率。依然參考圖1C，第二電壓饋送124產(chǎn)生第二和第三電極116、118之間的電勢差，其提供第二透明導體層110的相對端之間的電勢差。該電勢差產(chǎn)生橫向電場，該橫向電場平行于第二透明導體層110，并且由此平行于SPD層112的主表面。橫向電場導致對第二透明導體層110及其相鄰SPD層112的顯微的加熱。這種顯微的加熱的益處在以下討論。

在一實施例中，第一和第二電壓饋送122、124是控制電路130的一部分，該控制電路130控制第一和第二電極114、116之間的電勢差以及第二和第三電極116、118之間的電勢差。這樣的控制電路130可包括替代的和/或附加的組件。例如，控制電路130可被用于調(diào)整電壓饋送122、124所產(chǎn)生的電壓，或可替代地步升或步降電壓饋送122、124所產(chǎn)生的電壓到所需水平?？刂齐娐?30還可包括選擇性地將電壓饋送122的端子連接到第一和/或第二電極114、116以及將電壓饋送122的端子從第一和/或第二電極114、116斷開連接的一個或多個開關(guān)，和/或選擇性地將電壓饋送124的端子連接到第二和/或第三電極116、118以及將電壓饋送124的端子從第二和/或第三電極116、118斷開連接的一個或多個開關(guān)?？刂齐娐?30還可包括微控制器和/或可與外部微控制器或處理器對接。

當V1、V2和V3接地或分別從第一、第二和第三電極114、116、118斷開連接時，SPD層112將處于其非激活狀態(tài)。當在其非激活狀態(tài)中時，SPD層112處于其最小透光率，并且由此是黑的或不透明的。出于本描述的目的，可以假設(shè)，SPD層112在其非激活狀態(tài)期間的透光率是大約百分之一。然而，其他透光率可對應(yīng)于非激活狀態(tài)。較佳地，SPD層112的最小透光率盡可能地接近百分之零，以盡可能地提供最高透光率動態(tài)范圍。當在第一和第二電極114、116之間以及更具體地在第一和第二透明導體層108、110之間并且甚至更為具體地在SPD層112的相對側(cè)之間沒有施加電勢差時，SPD層112將處于其最小透光率或非激活狀態(tài)。這意味著，還可能通過將V1和V2設(shè)定到相同的非零水平來將SPD層112置于其最小透光率或非激活狀態(tài)。

當在第一和第二電極114、116之間施加電勢差時，SPD層112將處于其激活狀態(tài)，在該激活狀態(tài)期間，SPD層112的透光率被增加。出于本描述的目的，可以假設(shè)，SPD層112在其激活狀態(tài)期間的最大透光率是百分之八十。然而，其他最大透光率可以是可能的。較佳地，SPD層112的最大透光率盡可能地接近百分之百，以盡可能地提供最高透光率動態(tài)范圍。當在第一和第二電極114、116之間以及更具體地在第一和第二透明導體層108、110之間并且甚至更為具體地在SPD層112的相對側(cè)之間施加了電勢差時，SPD層112將處于其高透光率或激活狀態(tài)。根據(jù)特定實施例，第一和第二電極114、116之間所施加的電勢差是AC電壓(ACV)。最大AC電壓(其可被用于實現(xiàn)最大透光率)可以是例如120VAC，但不被限制于此。不同的AC電壓水平可被用于實現(xiàn)SPD層112的最大和最小透光率水平之間不同的透光率水平。在一實施例中，為了避免經(jīng)由電極化效應(yīng)對于SPD層112的降級或損害，在第一和第二電極114、116之間施加的AC電壓不具有DC分量或具有可忽略的DC分量。

通過在SPD層112的相對側(cè)之間施加電勢差，當從低透光率(即，高不透明性)狀態(tài)切換到高透光率(即，高透明性)狀態(tài)時，SPD層112具有快速的響應(yīng)時間。這一快速的響應(yīng)時間是因為在SPD層的相對側(cè)之間施加了電勢差時SPD層中的懸浮顆粒非?？焖俚貙R而發(fā)生的。

為了將SPD層112從高透光率(即，高透明性)狀態(tài)切換到其最小透光率(即，最高不透明性)狀態(tài)，第一和第二電極114、116之間(并且更為具體的，SPD層112的相對側(cè)之間)應(yīng)當不再施加電勢差。當?shù)谝缓偷诙该鲗w層108、110之間(并且由此，SPD層112的相對側(cè)之間)不再施加電勢差時，SPD層112中的懸浮顆粒進行布朗運動以變得隨機地定向。這一由SPD層112中的懸浮顆粒進行的布朗運動(當在SPD層112的相對側(cè)之間不再施加電勢差時)相較于SPD層112中的懸浮顆粒響應(yīng)于SPD層的相對側(cè)之間施加的電勢差所對齊地有多快而言相對較慢。換言之，僅移除第一和第二透明導體層108、110之間施加的電壓將導致相對慢的響應(yīng)時間，例如具有大約15到20秒的量級。在所期望的是將SPD層112的透光率從第一水平減少到較低的第二水平(其高于最小透光率)的情況下，SPD層112的相對側(cè)之間的電勢差可被減少到被用于實現(xiàn)第二透光率水平的適當?shù)乃?，而非移除SPD層112的相對側(cè)之間的電勢差。此外，SPD層112的相對側(cè)之間電勢差方面的受控的逐漸減少可被用于實現(xiàn)SPD層112的透光率方面的受控的逐漸減少。相反地，SPD層112的相對側(cè)之間電勢差方面的受控的逐漸增加可被用于實現(xiàn)SPD層112的透光率方面的受控的逐漸增加。

本技術(shù)的某些實施例(在以下描述的)加速了與將SPD層112從高透光率(即，高透明性)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到低透光率(即，高不透明性)狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的響應(yīng)時間。更一般地，本技術(shù)的某些實施例(以下描述的)增加了與減少SPD層112的透光率相關(guān)聯(lián)的響應(yīng)時間。這一響應(yīng)時間方面的增加通過使用第二和第三電極116、118(其電耦合到第二透明導體層110的相對端)來生成平行于第二透明導體層110并由此平行于SPD層112的主表面的橫向電場來實現(xiàn)。這一橫向電場導致對第二透明導體層110的顯微的加熱，其對SPD層112進行加熱，其具有加速由SPD層112中的懸浮顆粒所進行的布朗運動的效果。當SPD層112的相對側(cè)之間不再施加電勢差時，這種對布朗運動的加速被最大化。例如，橫向電場可將SPD層112(其與第二透明導體層110接觸)的溫度增加大約10到60攝氏度，但不限制于此。有利地，這種由橫向電場導致的顯微的加熱將對第一和第二透明基底層104、106造成可忽略的溫度改變，并且由此，將不容易被觸摸或以其他方式與調(diào)光面板102接觸的用戶察覺。

根據(jù)一實施例，橫向電場通過在第二和第三電極116、118之間施加電勢差來生成。電勢差(在第二和第三電極116、118之間施加的)的大小可以具有大約2V到10V的量級，但不限于此。電勢差(在第二和第三電極116、118之間施加的)可以是AC電壓。替代地，電勢差(在第二和第三電極116、118之間施加的)可以是DC電壓。

橫向電場的使用將SPD層112(以及更一般地，調(diào)光面板102)從其最大透光率(即，最高透明性)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到其最小透光率(即，最高不透明性)狀態(tài)的時間減少到大約1或2秒。相比較而言，在不使用橫向電場的情況下，將SPD層112(以及更一般地，調(diào)光面板102)從其最大透光率(即，最高透明性)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到其最小透光率(即，最高不透明性)狀態(tài)要大約10到20秒。因此，相較于不使用橫向電場，使用橫向電場提供在轉(zhuǎn)變時間方面大約10倍的減少。

電勢差(在第二和第三電極116、118之間施加的)的大小和改變率可被調(diào)整以控制SPD層112多快地從高透光率(即，高透明性)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到低透光率(即，高不透明性)狀態(tài)。換言之，轉(zhuǎn)變時間可通過控制橫向電場的大小和改變率來被控制。轉(zhuǎn)變時間還可通過控制縱向電場的大小和改變率來被控制。

SPD層112的校準和特征化可被執(zhí)行來了解SPD層112如何對縱向和橫向電場中的改變進行響應(yīng)。例如，在調(diào)光面板102的組裝期間或之后，響應(yīng)于第一和第二電極114、116之間電勢差水平(以及其中的改變，和其中的改變率)的透光率水平(以及其中的改變，和其中的改變率)可被測量并被記錄以及被用于調(diào)節(jié)控制電路。附加地，透光率水平響應(yīng)于第二和第三電極116、118之間電勢差水平的增加而減少的速率可被測量并被記錄以及被用于調(diào)節(jié)控制電路。此外，測試可被執(zhí)行以特征化SPD層112的透光率如何響應(yīng)于第一和第二電極114、116之間以及第二和第三電極116、118之間的電勢差方面的同步和/或順序改變而改變。

附加地，一個或多個傳感器可被用于檢測SPD層112何時達到所需的透光率水平，在此時橫向電場可被移除，并且可在第一和第二電極114、116之間施加適當?shù)碾妱莶顏韺PD層112的透光率維持在所需的透光率。這樣的傳感器的示例在以下參考圖3-5來描述。盡管參考圖3-5描述的傳感器被顯示為合并到頭戴式顯示設(shè)備內(nèi)，但是類似的傳感器可被合并到其他透視顯示器內(nèi)或更一般地合并到包括本文中描述的調(diào)光面板102的其他設(shè)備或系統(tǒng)內(nèi)。

圖2A的高級流程圖現(xiàn)在將被用于概括與被夾在第一透明導體層(例如108)與第二透明導體層(例如110)之間的SPD層(例如112)一起使用的方法。更具體地，這樣的方法被用于調(diào)整SPD層(例如112)的透光率。參考圖2A，步驟202涉及選擇性地調(diào)整第一和第二透明導體層(例如108、110)之間的電勢差，如以上提到的，其涉及選擇性地調(diào)整縱向電場。步驟204涉及選擇性地調(diào)整第二透明導體層(例如112)的第一和第二端之間的電勢差，如以上提到的，其涉及調(diào)整橫向電場。更一般地，步驟202涉及選擇性地調(diào)整SPD層112的相對側(cè)之間的電勢差，而步驟204涉及調(diào)整透明導體層之一的相對端之間的電勢差。簡要地參考回圖1C，第一電壓饋送122可被用于執(zhí)行步驟202，并且第二電壓饋送124可被用于執(zhí)行步驟204。更一般地，電路130可被用于執(zhí)行步驟202和204。

圖2B是被用于概括SPD層(例如112)的透光率可如何被調(diào)整的附加細節(jié)的高級流程圖。更具體地，步驟206和208提供圖2A中步驟202的附加細節(jié)，并且步驟210和212提供圖2A中步驟204的附加細節(jié)。參考圖2B，步驟206涉及增加第一和第二透明導體層(例如108、110)之間的電勢差來增加SPD層(例如112)的透光率。步驟208涉及減少第一和第二透明導體層(例如108、110)之間的電勢差來減少SPD層(例如112)的透光率。第一和第二透明導體層(例如108、110)之間的電勢差可通過完全移除第一和第二透明導體層(例如108、110)之間的電勢差或通過減少第一和第二透明導體層(例如108、110)之間的電勢差的大小來被減少。

步驟210涉及增加第二透明導體層(例如110)的第一端和第二端之間的電勢差以增加在第一和第二透明導體層(例如108、110)之間的電勢差被減少時SPD層(例如112)的透光率被減少的速率。如以上解釋的，增加第二透明導體層(例如110)的第一端和第二端之間的電勢差(其可使用AC或DC電壓來實現(xiàn))產(chǎn)生致使對SPD層(例如112)的顯微的加熱的橫向電場(平行于SPD層(例如112)的表面)。這種顯微的加熱增加了SPD層中的懸浮顆粒的布朗運動，并由此增加了懸浮顆粒有多快從被對齊轉(zhuǎn)變到隨機分散。

步驟212涉及減少第二透明導體層(例如110)的第一和第二端之間的電勢差來減少SPD層(例如112)的透光率被減少的速率。第二透明導體層(例如110)的第一和第二端之間的電勢差可通過完全移除第二透明導體層(例如110)的第一和第二端之間的電勢差或通過減少第二透明導體層(例如110)的第一和第二端之間的電勢差的大小來被執(zhí)行。

簡要地參考回圖1C，第一電壓饋送122可被用于執(zhí)行步驟206和208，并且第二電壓饋送124可被用于執(zhí)行步驟210和212。更一般地，電路130可被用于執(zhí)行步驟206、208、210和212。

以上描述的步驟中的某些可被同步地執(zhí)行或可與其他步驟交錯地執(zhí)行。例如，步驟208和210可被同步地執(zhí)行。在這樣的情況下，SPD層(例如112)的兩側(cè)之間電勢差的減少(在步驟208)將增加SPD層中的懸浮顆粒的熱量隨機性或傾向性的影響來經(jīng)歷由步驟210實現(xiàn)的布朗運動。

以上描述的調(diào)光面板102可被合并到各種應(yīng)用內(nèi)。具體而言，本文中描述的調(diào)光面板尤其可應(yīng)用在其中動態(tài)地控制和過濾光是理想的系統(tǒng)中。本文中描述的調(diào)光面板可被原樣使用或可以是更大系統(tǒng)內(nèi)的組件。例如，調(diào)光面板102可被包括在具有可調(diào)節(jié)透光率的窗或透視隔板中。這樣的窗和/或透視隔板可被用于住宅和/或商業(yè)建筑中。還可能的是，這樣的窗可被用作交通工具(諸如但不限于轎車、公交車、卡車和飛機)中的窗。

根據(jù)具體實施例，以上描述的調(diào)光面板102被包括在透視、近眼混合現(xiàn)實頭戴式顯示設(shè)備中?，F(xiàn)在將參考圖3-6來描述包括以上描述的調(diào)光面板102在內(nèi)的這樣的頭戴式顯示設(shè)備的示例性細節(jié)。

圖3示出透視、近眼混合現(xiàn)實顯示設(shè)備系統(tǒng)300的示例組件。系統(tǒng)300包括頭戴式透視、近眼混合現(xiàn)實顯示設(shè)備302，其在本文中可被簡稱為頭戴式顯示設(shè)備302，或甚至更簡潔地被稱為顯示設(shè)備302。頭戴式顯示設(shè)備302被示為正經(jīng)由導線306與處理單元304通信。在其他實施例中，頭戴式顯示設(shè)備302經(jīng)由無線通信來與處理單元304進行通信。處理單元304可以采取各種實施例。例如，處理單元304可實現(xiàn)在如智能電話、平板或膝上型計算機之類的移動設(shè)備中。在一些實施例中，處理單元304是可以佩戴在用戶的身體(例如，用戶的手腕)上或置于口袋中的分開的單元，并且包括用于操作頭戴式顯示設(shè)備302的計算能力中的大部分能力。處理單元304可在通信網(wǎng)絡(luò)350上與一個或多個中樞計算系統(tǒng)352無線地(例如，WiFi、藍牙、紅外、RFID傳輸、無線通用串行總線(WUSB)、蜂窩、3G、4G或其它無線通信裝置)通信，而不管如在本示例中位于附近還是位于遠程位置。在其他實施例中，處理單元304的功能可被集成在顯示設(shè)備302的軟件和硬件組件中。

在一個實施例中具有環(huán)繞眼鏡的形狀或形狀因素的頭戴式顯示設(shè)備302旨在被佩戴在用戶的頭上，使得用戶可以透過顯示區(qū)域312和外圍區(qū)域314進行查看，并由此具有對該用戶前方的空間的實際直接視圖。在圖3中，透視顯示區(qū)域312被示為包括分別供用戶的左眼和右眼進行查看的左透視顯示子區(qū)域312L和右透視顯示子區(qū)域312R。

使用術(shù)語“實際直接視圖”來指直接用人眼看到真實世界對象，而非看到所創(chuàng)建的對象的圖像表示的能力。例如，通過眼鏡看房間允許用戶得到該房間的實際直接視圖，而在電視機上觀看房間的視頻不是該房間的實際直接視圖?；趫?zhí)行軟件(例如，游戲應(yīng)用)的上下文，該系統(tǒng)可將虛擬對象的圖像(有時被稱為虛擬圖像)投影在透視顯示區(qū)域312內(nèi)，在佩戴該顯示設(shè)備302的人，在那個人還正通過透視顯示器區(qū)域312以及透過毗鄰?fù)敢曪@示區(qū)域312但不與透視顯示區(qū)域312重疊的外圍區(qū)域314查看現(xiàn)實世界對象的同時虛擬對象的圖像可由那個人查看，由此提供擴增現(xiàn)實體驗。在圖3中，透視外圍區(qū)域314被示為包括分別處于用戶的左眼和右眼的視野內(nèi)的左透視外圍子區(qū)域314L和右透視外圍子區(qū)域314R。

仍參考圖3，框架315提供用于將該系統(tǒng)的各元件保持在原位的支承體以及用于電連接的管道。在該實施例中，框架315提供便利的眼鏡架作為下面進一步討論的系統(tǒng)的各元件的支承體。在其他實施例中，可以使用其他支承結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)的示例是帽舌或護目鏡。本發(fā)明的技術(shù)的各實施例不限于圖3中示出的頭戴式顯示設(shè)備302的各組件的形狀和相對尺寸。相反，諸如框架315之類的組件、透視顯示區(qū)域312和透視外圍區(qū)域314可具有與所示出的不同的形狀和/或尺寸。例如，透視顯示區(qū)域312和透視外圍區(qū)域314可相對于垂直軸和水平軸彎曲。對于另一示例，透視顯示區(qū)域312可比所示出的更大，在該情況下，透視外圍區(qū)域314可比所示出的更小。

框架315包括用于擱置在用戶的耳朵上的左和右鏡腿或側(cè)臂。鏡腿303代表右鏡腿的實施例，并且包括顯示設(shè)備302的控制電路336?？刂齐娐?36可替換地被定位在不同的位置處或分布在多個位置之中。在圖3中，框架315的鼻梁部分被示為包括面向外的光傳感器308、面向外的相機309和面向外的話筒310。然而，光傳感器308、相機309和話筒310中的一者或多者可被定位在框架315的其他部分上。光傳感器308可被用于例如檢測環(huán)境光特性(例如，亮度、色彩內(nèi)容、光譜、發(fā)光體的類型)。相機309可被用于捕捉視頻和/或靜止圖像，其可包括RGB和/或深度圖像但不限于此。話筒310可被用于記錄聲音和/或接受語音命令。使用光傳感器308、相機309和/或話筒310獲得的數(shù)據(jù)可被提供給控制電路336和/或被傳送給處理單元304。還有可能存在兩個面向外的相機309，例如一個對應(yīng)于左眼，并且一個對應(yīng)于右眼。

位于框架315上的面向外的光傳感器308可被用于檢測尚未經(jīng)過透視顯示區(qū)域或透視外圍區(qū)域314的環(huán)境光的特性(諸如強度)。頭戴式顯示設(shè)備302還可包括用于檢測經(jīng)過透視顯示區(qū)域312和/或透視外圍區(qū)域314的環(huán)境光的特性(諸如強度)的附加光傳感器。例如，仍參考圖3，光傳感器313可用于檢測經(jīng)過透視顯示區(qū)域312的環(huán)境光的特性(諸如強度)。附加地或替換地，光傳感器316可用于檢測經(jīng)過透視外圍區(qū)域314的環(huán)境光的特性(諸如強度)。光傳感器308、313和316中的每一者都可被設(shè)計成主要響應(yīng)于可見光，例如通過包括反射和/或吸收可見光譜之外的波長(例如，紅外波長)的光學濾波器。例如，光傳感器308、313和316可被設(shè)計成具有明視響應(yīng)。

控制電路系統(tǒng)336提供支撐頭戴式顯示器設(shè)備302的其他組件的各種電子裝置?？刂齐娐废到y(tǒng)336的示例性細節(jié)在下文參照圖5來討論。盡管圖3中沒有專門示出，但諸如耳機、慣性傳感器、GPS收發(fā)器和/或溫度傳感器之類的元件可被安裝在鏡腿303內(nèi)部或安裝到鏡腿303上。在一個實施例中，這樣的慣性傳感器包括三軸磁力計、三軸陀螺儀、以及三軸加速度計。慣性傳感器可用于感測頭戴式顯示器設(shè)備302的位置、朝向、以及突然加速。還可從這些移動中確定頭部位置。這些傳感器的一些附加細節(jié)在以下參考圖5描述。

如上所述，佩戴頭戴式顯示設(shè)備302的用戶可透過透視顯示區(qū)域312查看虛擬圖像和現(xiàn)實圖像。佩戴顯示設(shè)備的用戶還可透過透視外圍區(qū)域314查看現(xiàn)實圖像。虛擬圖像可由安裝在框架315中或安裝到框架315的一個或多個微型顯示設(shè)備(圖3中沒有專門示出，但以下參考圖5進行了討論)生成，并且諸如波導、鏡面等光學元件可被用于將虛擬圖像傳遞或引導到透視顯示區(qū)域312。替換地，左和右透視微型顯示器可被定位在左和右透視透鏡或者某個其他透視基板之中或之上，以提供透視顯示區(qū)域312。換言之，位于框架315上的一個或多個微型顯示設(shè)備可生成要使用一個或多個波導、鏡面等被傳遞到透視顯示區(qū)域312的虛擬圖像，或者替換地顯示在透視顯示區(qū)域312中的虛擬圖像可使用與透視顯示區(qū)域312共同延伸的透視顯示器生成。

存在可用于實現(xiàn)這樣的透視顯示器或微型顯示設(shè)備的不同的圖像生成技術(shù)。例如，可使用透射投影技術(shù)，其中光源被光學活性材料調(diào)制并且用白光從背后照亮。這些技術(shù)通常是使用具有強大背光和高光能量密度的液晶顯示器(LCD)類型的顯示器來實現(xiàn)的。替換地，可使用反射技術(shù)，其中外部光被光學活性材料反射并調(diào)制。數(shù)字光處理(DLP)、硅基液晶(LCOS)以及高通公司的顯示技術(shù)都是反射技術(shù)的示例。另外，這樣的透視微型顯示器或微型顯示設(shè)備可使用發(fā)射技術(shù)來實現(xiàn)，其中由顯示器產(chǎn)生光，參見例如Microvision有限公司的PicoP^TM顯示引擎。發(fā)射顯示技術(shù)的另一示例是微型有機光發(fā)光二極管(OLED)顯示器。eMagin和Microoled公司提供了微型OLED顯示器的示例。

如上所述，盡管顯示區(qū)域312是透視的，但顯示區(qū)域312具有影響(例如，衰減)入射在該顯示區(qū)域312上的環(huán)境可見光的光學特征(諸如透射率)。例如，透視顯示區(qū)域312可對可見光具有百分之70的透光率，這意味著僅入射在透視顯示區(qū)域312上的環(huán)境可見光的百分之70將通過透視顯示區(qū)域312并入射在用戶的眼睛上，且環(huán)境可見光的剩余的百分之30被透視顯示區(qū)域312反射和/或吸收。對此進行解釋的另一種方式是透視顯示區(qū)域312可使得環(huán)境可見光變暗百分之三十。由于透視顯示區(qū)域312不占據(jù)用戶的整個FOV，因此如果其光學特性未被考慮，則這將導致其中用戶的FOV中的一些部分將比其他部分更暗的光學特性方面的不一致性。本技術(shù)的某些實施例可被用于跨佩戴頭戴式顯示設(shè)備302的用戶的基本上整個FOV維持基本統(tǒng)一的光學特性，包括基本統(tǒng)一的透光率。

圖4A是根據(jù)一實施例的圖3中介紹的頭戴式顯示設(shè)備302的左部分的一些元件的分解圖。參考圖4A，其中示出了左透視顯示子區(qū)域312L，如以上所述，該左透視顯示子區(qū)域312L連同(圖3中示出的)右透視顯示子區(qū)域312R是透視顯示區(qū)域312的一部分。圖4A中還示出了透視調(diào)光面板402中毗鄰左透視顯示子區(qū)域312L但不與左透視顯示子區(qū)域312L重疊的左部分。雖然圖4A中沒有示出，但透視調(diào)光面板402還包括毗鄰右透視顯示子區(qū)域312R但不與右透視顯示子區(qū)域312R重疊的右部分。更具體地，在圖4A的實施例中，透視調(diào)光面板402與參考圖3描述的透視外圍區(qū)域314共同延伸。除非另外說明，當術(shù)語“重疊”和“正重疊”在本文中被使用時，如果第一元素被描述為與第二元素重疊，則第一元素完全或至少基本上與第二元素重疊。優(yōu)選地，透視顯示區(qū)域312和透視調(diào)光面板402共同覆蓋佩戴頭戴式顯示設(shè)備302的用戶的基本上整個FOV。

根據(jù)一實施例，透視調(diào)光面板402的透光率與透視顯示區(qū)域312的透光率基本上相同。有利地，這防止用戶的FOV中的一些部分比其他部分更暗。以另一方式解釋，這跨用戶的整個FOV提供基本上一致的亮度。附加地或替換地，透視調(diào)光面板402和透視顯示區(qū)域312的一個或多個其他光學特性可基本上相同。

根據(jù)一替換實施例，透視顯示區(qū)域312具有改變的透光率。透視顯示區(qū)域312的透光率可例如響應(yīng)于用戶輸入、響應(yīng)于來自控制電路系統(tǒng)336的信號和/或響應(yīng)于來自光傳感器308的信號(但不限于此)而改變。例如，用戶可能夠使用位于頭戴式顯示設(shè)備302的框架315上的一個或多個按鈕、滑動條或某個其他觸覺用戶界面(例如圖5中的543)或者使用與頭戴式顯示設(shè)備302通信的移動計算設(shè)備(例如，智能電話或平板設(shè)備)上的用戶界面來改變透視顯示區(qū)域312的透光率。

在透視顯示區(qū)域312具有改變的透光率的情況下，透視調(diào)光面板402應(yīng)當也具有改變的透光率，使得透視調(diào)光面板402的透光率可被動態(tài)地調(diào)整以保持與透視顯示區(qū)域312的透光率基本相同。對于具體示例，控制電路系統(tǒng)336可監(jiān)視透視顯示區(qū)域312的透光率，并調(diào)整透視調(diào)光面板402的透光率，使得透視調(diào)光面板402和透視顯示區(qū)域312的透光率基本上相同。根據(jù)具體實施例，使用以上參考圖1A-2B描述的調(diào)光面板102來實現(xiàn)透視調(diào)光面板402。

仍參考圖4A，進一步的透視調(diào)光面板404與透視顯示區(qū)域312和透視調(diào)光面板402兩者重疊。假設(shè)透視顯示區(qū)域312在佩戴頭戴式顯示設(shè)備302的用戶的FOV的第一部分內(nèi)，并且透視調(diào)光面板402在用戶的FOV的第二部分內(nèi)，則該進一步的透視調(diào)光面板404在佩戴設(shè)備302的用戶的FOV的第一和第二部分兩者內(nèi)。該進一步的透視調(diào)光面板404具有相應(yīng)的光學特性，包括但不限于相應(yīng)的透光率。盡管在圖4A的分解視圖中，調(diào)光面板402和404被示為彼此間隔開，但如圖4B中示出的面板402和404可彼此接觸，圖4B示出沿著圖4A中的虛線B-B的橫截面。替換地，調(diào)光面板402和404之間可存在氣隙或透視材料(例如，透鏡)。調(diào)光面板402和404之間還可存在腔或空間，調(diào)光面板402和404可包含其他光學和/或光電組件和/或一個或多個其他類型的組件。

根據(jù)一實施例，進一步的透視調(diào)光面板404具有可被改變的透光率(和/或其他光學特性)。根據(jù)具體實施例，使用以上參考圖1A-2B描述的調(diào)光面板102來實現(xiàn)透視調(diào)光面板404。

在光經(jīng)過各自具有其自己的透光率的兩個不同的元件的情況下，這兩個元件的集合透光率等于這兩個透光率相乘后的積。例如，如果透視調(diào)光面板402的透光率為百分之七十，并且進一步的透視調(diào)光面板404的透光率為百分之八十，則兩個面板402和404具有百分之五十六的集合透光率(即，0.70x 0.80＝0.56)。由于進一步的透視調(diào)光面板404與透視顯示區(qū)域312和透視調(diào)光面板402兩者重疊，頭戴式顯示設(shè)備302的整個透視部分的透光率應(yīng)當保持基本上相同，而不管進一步的透視調(diào)光面板404的透光率如何，只要透視調(diào)光面板402的透光率與透視顯示區(qū)域312的透光率基本上相同即可。

根據(jù)某些實施例，使用以上參考圖1A-2B描述的調(diào)光面板102中的第一個來實現(xiàn)透視調(diào)光面板402，并且使用以上參考圖1A-2B描述的調(diào)光面板102中的第二個來實現(xiàn)透視調(diào)光面板404。替代地，調(diào)光面板402和404中只有一個使用以上參考圖1A-2B描述的調(diào)光面板102來實現(xiàn)，并且調(diào)光面板402和404中的另一個使用不同的技術(shù)來實現(xiàn)。例如，調(diào)光面板402和404中沒有使用調(diào)光面板102來實現(xiàn)的一個可以是或包括電致變色(EC)元件、液晶(LC)層、聚合物分散液晶(PDLC)層、光致變色層、熱致變色層或MEMS微型百葉層。

根據(jù)某些實施例，透視調(diào)光面板404是具有取決于入射在圖3中示出并參考圖3討論的光傳感器308上的環(huán)境可見光來調(diào)整的透光率的活動調(diào)光面板(例如，使用調(diào)光面板102來實現(xiàn)的)。更具體地，光傳感器308可檢測入射在該傳感器上的環(huán)境可見光，并且響應(yīng)于此，可產(chǎn)生指示檢測到的環(huán)境可見光的一個或多個特性(例如，強度)的一個或多個信號。由光傳感器308產(chǎn)生的一個或多個信號可被提供給控制電路系統(tǒng)336和/或處理單元304，控制電路系統(tǒng)336和/或處理單元304中的至少一者可取決于由光傳感器308產(chǎn)生的一個或多個信號中的至少一者來調(diào)整透視調(diào)光面板404的透光率。這樣的實施例可用于例如在環(huán)境光水平改變時為用戶維持基本上一致的亮度。例如，假設(shè)當環(huán)境光水平相對較高時，透視調(diào)光面板404的透光率相對較低。當環(huán)境光水平減小時，透視調(diào)光面板404的透光率可被增加，以嘗試使到達用戶的眼睛的環(huán)境光的量保持相對靜態(tài)，或者以至少降低到達用戶的眼睛的環(huán)境光水平的波動的程度。

作為使用光傳感器308來檢測入射在頭戴式顯示設(shè)備302的外部上的環(huán)境光的特性的附加或替換，可使用光傳感器313來檢測已經(jīng)經(jīng)過透視調(diào)光面板404和透視顯示區(qū)域312兩者的光的特性(例如，強度和/或色彩內(nèi)容)，并可使用光傳感器316來檢測已經(jīng)經(jīng)過透視調(diào)光面板404和透視調(diào)光面板402兩者的光的特性(例如，強度和/或色彩內(nèi)容)。光傳感器313和316中的每一者都可產(chǎn)生指示由相應(yīng)的傳感器檢測到的光的一個或多個特性(例如，強度和/或色彩內(nèi)容)的一個或多個信號。由光傳感器313和316產(chǎn)生的這樣的信號可被提供給控制電路系統(tǒng)336和/或處理單元304，控制電路系統(tǒng)336和/或處理單元304中的至少一者可調(diào)整透視調(diào)光面板402、透視調(diào)光面板404和/或透視顯示區(qū)域312的透光率(和/或其他光學特性)，以跨佩戴頭戴式顯示設(shè)備302的用戶的基本上整個FOV實現(xiàn)基本上一致的光學特性(例如，基本上一致的透光率)。光傳感器313和316的位置可不同于附圖中示出的位置。也有可能可使用多個空間上分隔的光傳感器313來檢測已經(jīng)過透視調(diào)光面板404和透視顯示區(qū)域312兩者的光的特性(例如，強度)，并可使用多個空間上分隔的光傳感器316來檢測已經(jīng)過透視調(diào)光面板404和透視調(diào)光面板402兩者的光的特性(例如，強度)。

根據(jù)某些實施例，透視調(diào)光面板404可被用于控制與設(shè)備302中包括透視顯示區(qū)域312的一部分相關(guān)聯(lián)的透視對比率(STCR)。例如，透視調(diào)光面板404可用于允許用戶調(diào)整STCR或者維持基本上恒定的STCR。對于設(shè)備302中包括透視顯示區(qū)域312的一部分，透視對比率(STCR)指源自設(shè)備302的查看側(cè)的可見光(其包括透視顯示區(qū)域312所發(fā)射的可見光加上通過調(diào)光面板404和透視顯示區(qū)域312兩者的環(huán)境可見光)的總亮度相對于源自設(shè)備302的查看側(cè)的環(huán)境可見光的亮度(其包括通過調(diào)光面板404和透視顯示區(qū)域312兩者的環(huán)境可見光的亮度)之比。設(shè)備的查看側(cè)指代面向設(shè)備的用戶的側(cè)，并且更具體地，指代設(shè)備302中面向用戶的眼睛的側(cè)。在透視顯示區(qū)域312的亮度可調(diào)整的情況下，STCR可附加地或替換地通過調(diào)整透視顯示區(qū)域312的亮度來控制。根據(jù)某些實施例，STCR可基于從本文中描述的光傳感器中的一者或多者接收的信號、透視調(diào)光面板404的透光率和/或透視顯示區(qū)域312的透光率來確定。從本文中描述的光傳感器中的一者或多者接收的信號可在閉環(huán)反饋系統(tǒng)中被用來維持基本上恒定的STCR?；旧虾愣ǖ腟TCR可以是默認STCR水平、由用戶使用用戶界面指定的STCR水平或通過設(shè)備302執(zhí)行的應(yīng)用指定的STCR水平。一般來說，STCR越大，用戶查看透視顯示區(qū)域312所顯示的虛擬對象越容易。

在圖4B中，透視調(diào)光面板404被示為處于比包括透視調(diào)光面板402和透視顯示區(qū)域312的平面更遠離用戶的眼睛440的平面中。在一替換實施例中，這兩個平面可被調(diào)換，使得透視調(diào)光面板404比包括透視調(diào)光面板402和透視顯示區(qū)域312的平面更接近于用戶的眼睛440。不管怎樣，透視調(diào)光面板404都可被說成與透視調(diào)光面板404和透視顯示區(qū)域312兩者重疊。

根據(jù)某些實施例，不管用于生成可在透視顯示區(qū)域312內(nèi)觀察到的虛擬圖像的技術(shù)類型如何，透視顯示區(qū)域312不占據(jù)佩戴頭戴式顯示設(shè)備302的用戶的整個視野(FOV)。相反，透視外圍區(qū)域314的至少一部分也將在佩戴頭戴式顯示設(shè)備302的用戶的FOV內(nèi)。在替換實施例中，透視顯示區(qū)域312占據(jù)用戶的整個FOV，在該情況下，透視調(diào)光面板402可被消除，并且透視調(diào)光面板404可與占據(jù)整個FOV的透視顯示區(qū)域共同延伸。在這樣的替換實施例中，透視調(diào)光面板404可以是有源調(diào)光面板，該有源調(diào)光面板可被控制為調(diào)整透視對比率(STCR)和/或其他光學特性。更具體地，調(diào)光面板404可被實現(xiàn)為以上關(guān)于圖1A-2B描述的調(diào)光面板102。

圖4C是根據(jù)一替代實施例的圖3中介紹的頭戴式顯示設(shè)備302的左部分的一些元件的分解圖。參考圖4C，其中示出了左透視顯示子區(qū)域312L，如以上所述，該左透視顯示子區(qū)域312L連同(圖3中示出的)右透視顯示子區(qū)域312R是透視顯示區(qū)域312的一部分。圖4C中還示出了透視調(diào)光面板302中毗鄰左透視顯示子區(qū)域312L但不與左透視顯示子區(qū)域312L重疊的左部分。雖然圖4C中沒有示出，但透視調(diào)光面板403還包括毗鄰右透視顯示子區(qū)域312R但不與右透視顯示子區(qū)域312R重疊的右部分。更具體地，在圖4C的實施例中，透視調(diào)光面板403與參考圖3描述的透視外圍區(qū)域314共同延伸。盡管在圖4C的分解視圖中，透視調(diào)光面板406和透視顯示區(qū)域312被示為彼此間隔開，但如圖4D中示出的面板406可與透視顯示區(qū)域312接觸，圖4D示出沿著圖4C中的虛線D-D的橫截面。替換地，透視調(diào)光面板406和透視顯示區(qū)域312之間可存在氣隙或透視材料(例如，透鏡)。調(diào)光面板402和404之間還可存在腔或空間，調(diào)光面板402和404可包含其他光學和/或光電組件和/或一個或多個其他類型的組件。

優(yōu)選地，透視顯示區(qū)域312和透視調(diào)光面板403共同覆蓋佩戴頭戴式顯示設(shè)備302的用戶的基本上整個FOV。圖4C中還示出了與透視顯示區(qū)域312重疊的進一步透視調(diào)光面板406。雖然圖4C中沒有示出，但透視調(diào)光面板406還包括與右透視顯示子區(qū)域312R重疊的右部分。更具體地，在圖4C的實施例中，透視調(diào)光面板406與透視外圍區(qū)域312共同延伸。在該實施例中，透視顯示區(qū)域312和透視調(diào)光面板406兩者都在佩戴頭戴式顯示設(shè)備302的用戶的FOV的第一部分內(nèi)，并且透視調(diào)光面板403在佩戴該設(shè)備的用戶的FOV的第二部分內(nèi)。優(yōu)選地，透視調(diào)光面板406(其覆蓋透視顯示區(qū)域312)和透視調(diào)光面板403共同覆蓋佩戴頭戴式顯示設(shè)備302的用戶的基本上整個FOV。

透視顯示區(qū)域312具有相關(guān)聯(lián)的透光率(Tr1)，并且重疊的透視調(diào)光面板406具有其自己的相關(guān)聯(lián)的透光率(Tr2)。如上所述，在光經(jīng)過各自具有其自己的透光率的兩個不同的元件的情況下，這兩個元件的集合透光率等于這兩個透光率相乘后的積。相應(yīng)地，透視調(diào)光面板406和透視顯示區(qū)域312的集合透光率等于透視調(diào)光面板406的透光率(Tr1)乘以透視顯示區(qū)域312的透光率(Tr2)的積(例如，等于Tr1x Tr2)。透視調(diào)光面板302也具有其自己的透光率(Tr3)。根據(jù)一實施例，透視調(diào)光面板302的透光率(Tr3)基本上等于透視調(diào)光面板406的透光率(Tr1)乘以透視顯示區(qū)域312的透光率(Tr2)的積(即，Tr3≈Tr1x Tr2)。有利地，這防止用戶的FOV中的一些部分比其他部分更暗。以另一方式解釋，這跨用戶的整個FOV提供基本上一致的亮度。

根據(jù)一實施例，透視顯示區(qū)域312具有改變的透光率。通過與以上參考圖4A和4B所討論的相似的方式，透視顯示區(qū)域312的透光率(和/或其他光學特性)可例如響應(yīng)于用戶輸入、響應(yīng)于來自控制電路系統(tǒng)336的信號和/或響應(yīng)于來自光傳感器308的信號(但不限于此)而改變。

在透視顯示區(qū)域312具有改變的透光率的情況下，透視調(diào)光面板403和406中的至少一者應(yīng)當也具有改變的透光率，使得透視調(diào)光面板403的透光率(Tr3)可保持與透視調(diào)光面板406的透光率(Tr1)乘以透視顯示區(qū)域312的透光率(Tr2)的積基本上相同(即，Tr3≈Tr1x Tr2)。在某些實施例中，透視調(diào)光面板403和406兩者都具有改變的透光率?？墒褂靡陨蠀⒖紙D1A-2B描述的調(diào)光面板102中的第一個來實現(xiàn)透視調(diào)光面板403，并且可使用以上參考圖1A-2B描述的調(diào)光面板102中的第二個來實現(xiàn)透視調(diào)光面板406。替代地，調(diào)光面板403和406中只有一個使用以上參考圖1A-2B描述的調(diào)光面板102來實現(xiàn)，并且調(diào)光面板402和404中的另一個使用不同的技術(shù)來實現(xiàn)。例如，調(diào)光面板403和406中沒有使用調(diào)光面板102來實現(xiàn)的一個可以是或包括EC層、LC層、PDLC層、光致變色層、熱致變色層或MEMS微型百葉層。在另一實施例中，僅透視調(diào)光面板403和406中的一者具有改變的透光率，而另一者具有靜態(tài)的透光率。

在一實施例中，控制電路系統(tǒng)336可控制這些可改變的透光率中的至少一者，以維持透視調(diào)光面板403的透光率(Tr3)基本上等于透視調(diào)光面板406的透光率(Tr1)乘以透視顯示區(qū)域312的透光率(Tr2)的積的關(guān)系。

在透視顯示區(qū)域312、透視調(diào)光面板406和/或透視調(diào)光面板403中的一者或多者的光學特性(例如，透光率)可被改變的情況下，隨后由圖3中示出的光傳感器308、313和/或316中的一者或多者產(chǎn)生的信號可被控制電路系統(tǒng)336和/或處理單元304用來調(diào)整這樣的光學特性(例如，(諸)透光率)。例如，光傳感器308可檢測入射在傳感器308上的環(huán)境可見光，并且響應(yīng)于此，可產(chǎn)生指示檢測到的環(huán)境可見光的一個或多個特性(例如，強度)的一個或多個信號。由光傳感器308產(chǎn)生的一個或多個信號可被提供給控制電路系統(tǒng)336和/或處理單元304，控制電路系統(tǒng)336和/或處理單元304中的至少一者可調(diào)整透視顯示區(qū)域312、透視調(diào)光面板406和/或透視調(diào)光面板403的透光率。這樣的實施例可被用來例如在環(huán)境光水平改變時為用戶維持基本上恒定的亮度，同時跨用戶的基本上整個FOV維持基本上一致的亮度。

作為使用光傳感器308來檢測入射在顯示設(shè)備403的外部上的環(huán)境光的特性的附加或替換，可使用光傳感器313來檢測已經(jīng)過透視調(diào)光面板406和透視顯示區(qū)域312兩者的光的特性(例如，強度)，并可使用光傳感器316來檢測已經(jīng)過透視調(diào)光面板403的光的特性(例如，強度)。光傳感器313和316中的每一者都可產(chǎn)生指示由傳感器檢測到的光的一個或多個特性(例如，強度)的一個或多個信號。由光傳感器313和316產(chǎn)生的這樣的信號可被提供給控制電路系統(tǒng)336和/或處理單元304，控制電路系統(tǒng)336和/或處理單元304中的至少一者可調(diào)整透視調(diào)光面板403、透視調(diào)光面板406和/或透視顯示區(qū)域312的透光率(和/或其他光學特性)，以跨佩戴頭戴式顯示設(shè)備302的用戶的基本上整個FOV實現(xiàn)基本上一致的光學特性(例如，基本上一致的透光率)。光傳感器313和316的位置可不同于附圖中示出的位置。也有可能可使用多個空間上分隔的光傳感器313來檢測已經(jīng)過透視調(diào)光面板406和透視顯示區(qū)域312兩者的光的特性(例如，強度)，并可使用多個空間上分隔的光傳感器316來檢測已經(jīng)過透視調(diào)光面板403的光的特性(例如，強度)。

根據(jù)某些實施例，透視調(diào)光面板406可被用來控制與設(shè)備302中包括透視顯示區(qū)域312的部分相關(guān)聯(lián)的STCR，例如以允許用戶調(diào)整該STCR或維持基本上恒定的STCR。在這些實施例中，對于設(shè)備302中包括透視顯示區(qū)域312的一部分，STCR指源自設(shè)備302的查看側(cè)的可見光(其包括透視顯示區(qū)域312所發(fā)射的可見光加上通過調(diào)光面板406和透視顯示區(qū)域312兩者的環(huán)境可見光)的總亮度相對于源自設(shè)備302的查看側(cè)的環(huán)境可見光的亮度(其包括通過調(diào)光面板406和透視顯示區(qū)域312兩者的環(huán)境可見光的亮度)之比。STCR可例如基于從本文中描述的光傳感器中的一者或多者接收的信號、透視調(diào)光面板406的透光率和/或透視顯示區(qū)域312的透光率來確定。從本文中描述的光傳感器中的一者或多者接收的信號可在閉環(huán)反饋系統(tǒng)中被用來維持基本上恒定的STCR，該基本上恒定的STCR如以上所描述可以是默認STCR水平、由用戶使用用戶界面指定的STCR水平或通過設(shè)備302執(zhí)行的應(yīng)用指定的STCR水平。

在圖4D中，透視調(diào)光面板406被示為處于比包括透視顯示區(qū)域312的平面更遠離用戶的眼睛440的平面中。在替換實施例，透視調(diào)光面板406和透視顯示區(qū)域312可被調(diào)換，使得透視調(diào)光面板406比包括透視顯示區(qū)域312的平面更接近用戶的眼睛440。不管怎樣，透視調(diào)光面板406都可被說成與透視顯示區(qū)域312兩者重疊。

諸如透光率、光譜曲線以及色移之類的光學特性不一定在整個可見光光譜上是恒定的，其中可見光光譜通常被認為包括從約390nm到700nm的波長。例如，透視調(diào)光面板可具有有600nm波長的環(huán)境可見光的各部分的百分之六十八的透光率，而同一透視調(diào)光面板可具有有650nm波長的環(huán)境可見光的各部分的百分之七十二的透光率。然而，進一步的透視調(diào)光面板可具有與剛剛描述的示例性透視調(diào)光面板基本上相同的透光率，如果兩個調(diào)光面板具有基本上相同的透光率對照波長曲線的話。一般來說，光學特性(諸如，透光率、光譜曲線和色移)可使用本文中描述的各種調(diào)光面板來控制。

透視顯示區(qū)域312、透視外圍調(diào)光面板402、透視調(diào)光面板404、透視調(diào)光面板403和/或透視調(diào)光面板406中的一者或多者可組成眼鏡透鏡的各部分，或者可被附連到眼鏡透鏡的各部分，其中這樣的眼鏡透鏡可由任何配方(包括沒有配方)制成。

在以上描述的透視組件(例如，312、402、404、403、406)中的一個以上透視組件的光學特性(例如，透光率)正動態(tài)地改變的情況下，光學特性(例如，透光率)的改變優(yōu)選地被同步以由此提供被共同控制和同步的光控制系統(tǒng)。例如，可使用多個無源染色膜來創(chuàng)建一致的透視光分布，并且可使用多個有源調(diào)光面板來允許跨用戶的基本上整個FOV對透視光亮度水平的同步、共同控制。如可從以上討論中領(lǐng)會中，該同步可涉及控制電路系統(tǒng)336和/或處理單元304對包括有源調(diào)光面板在內(nèi)的有源光學組件的電子控制。由于不同類型的有源光學組件可具有不同的響應(yīng)特性(例如，對施加的電壓的改變的不同的響應(yīng)時間)，這樣的響應(yīng)特性應(yīng)當被理解為使得對多個有源光學組件的改變可按同步方式被執(zhí)行。

在頭戴式顯示設(shè)備302的前述實施例之一的裝配期間或之后，對得到的集合光學和光電系統(tǒng)的校準和特征化可被執(zhí)行。例如，通過各光學元件(其中的每一者可涉及多個點)的受控光線的光致變色測量可被執(zhí)行以確定該系統(tǒng)的默認光學狀態(tài)，以確保對光學元件的合適選擇以跨用戶的基本上整個視野創(chuàng)建一致的光強度分布(以及可能按需創(chuàng)建其他光學特性)。除了對光學元件的選擇之外，調(diào)諧也可通過對包括有源調(diào)光面板在內(nèi)的有源光電元件的電子控制來實現(xiàn)。主動/動態(tài)控制校準和特征化可通過執(zhí)行時變光度測量并監(jiān)控電子控制信號、以及按需執(zhí)行調(diào)諧來實現(xiàn)。這樣的校準和特征化技術(shù)可被用于確保光學屬性和轉(zhuǎn)變跨光學路徑中許多光學器件一致。類似的校準和特征化可針對調(diào)光面板102來執(zhí)行，其中其被使用在非頭戴式顯示應(yīng)用中。

圖5是圖3中介紹的透視、近眼混合現(xiàn)實頭戴式顯示設(shè)備302的硬件和軟件組件的一個實施例的框圖。圖6是圖3中介紹的處理單元304的硬件和軟件組件的一個實施例的框圖。在一實施例中，頭戴式顯示設(shè)備302接收來自處理單元304的關(guān)于虛擬圖像的指令并將來自傳感器的數(shù)據(jù)提供回給處理單元304。例如如在圖6中描繪的可被實現(xiàn)在處理單元304中的軟件和硬件組件從頭戴式顯示設(shè)備302接收傳感數(shù)據(jù)并且還可通過網(wǎng)絡(luò)350從計算系統(tǒng)352接收傳感信息?；谶@一信息，處理單元304將確定在何處以及在何時向用戶提供虛擬圖像并相應(yīng)地將指令發(fā)送給頭戴式顯示設(shè)備302的控制電路系統(tǒng)336。

注意，圖5中的組件中的一些以陰影示出以指示可存在至少兩個那些組件中的每一者，例如至少一者針對頭戴式顯示設(shè)備302的左側(cè)，并且至少一個針對頭戴式顯示設(shè)備302的右側(cè)。圖5示出與電源管理電路502通信的控制電路500?？刂齐娐?00包括處理器510、與存儲器544(例如D-RAM)通信的存儲器控制器512、相機接口516、相機緩沖器518、顯示驅(qū)動器517、顯示格式化器522、光學特性控制器523、定時生成器526、顯示輸出接口528、以及顯示輸入接口530。在一個實施例中，控制電路500中的全部組件通過一個或多個總線中的專用線或者使用共享總線彼此通信。在另一實施例中，控制電路500中的每一組件都與處理器510通信。

相機接口516提供到一個或兩個面向外的相機109以及在一實施例中的如傳感器534B之類的IR相機的接口，并將從相機309、534B接收的各個圖像存儲在相機緩沖器518中。顯示驅(qū)動器517可驅(qū)動微型顯示設(shè)備或透視微型顯示器520。顯示格式化器522可以向執(zhí)行該混合現(xiàn)實系統(tǒng)的處理的一個或多個計算機系統(tǒng)(例如304和/或352)的一個或多個處理器提供與被顯示在微型顯示設(shè)備或透視微型顯示器520上的虛擬圖像有關(guān)的信息。定時生成器526被用于為該系統(tǒng)提供定時數(shù)據(jù)。顯示輸出接口528包括用于將來自(諸)面向外的相機309和眼睛跟蹤相機534B的圖像提供給處理單元304的緩沖器。顯示輸入接口530包括用于接收諸如虛擬圖像之類的圖像以顯示在微型顯示設(shè)備或透視微型顯示器520上或更一般地顯示在透視顯示區(qū)域312中的緩沖器。顯示輸出528和顯示輸入530與作為到處理單元304的接口的帶接口532通信。

光學特性控制器523控制頭戴式顯示設(shè)備302的各調(diào)光面板(例如，402、404、403和/或406)的光學特性(例如，透光率和/或光譜曲線，但不限于此)。光學特性控制器523也可控制透視顯示區(qū)域312的光學特性。用戶界面543可接受來自用戶的輸入以允許用戶調(diào)整本文中描述的透視顯示區(qū)域312和/或各調(diào)光面板的透光率(和/或其他光學特性)。更一般地，用戶界面543允許用戶調(diào)整頭戴式顯示設(shè)備302的透視部分的光學特性。為了允許這樣的調(diào)整，用戶界面543可包括一個或多個按鈕、滑動條或位于頭戴式顯示設(shè)備302的框架315上的某些其他觸覺用戶界面。替換地，用戶界面543可由與頭戴式顯示設(shè)備302通信的移動計算設(shè)備(例如，智能電話或平板設(shè)備)或處理單元304提供。光學特性控制器523和/或用戶界面543也可用于控制STCR。

電源管理電路502包括電壓調(diào)節(jié)器534、眼睛跟蹤照明驅(qū)動器536、音頻DAC和放大器538、話筒前置放大器和音頻ADC 540、溫度傳感器接口542、有源濾波器控制器537、以及時鐘生成器545。電壓調(diào)節(jié)器534通過帶接口532從處理單元304接收電力，并將那個電力提供給頭戴式顯示設(shè)備302的其他組件。照明驅(qū)動器536例如經(jīng)由驅(qū)動電流或電壓來控制眼睛跟蹤照明單元534A以便以大約預(yù)定波長或在某一波長范圍內(nèi)操作。音頻DAC和放大器538向耳機530提供音頻數(shù)據(jù)。話筒前置放大器和音頻ADC 540提供用于話筒310的接口。溫度傳感器接口542是用于溫度傳感器531的接口。有源濾波器控制器537接收指示一個或多個波長的數(shù)據(jù)，其中針對所述波長，每個波長選擇濾波器527將充當選擇波長濾波器。電源管理單元502還向三軸磁力計532A、三軸陀螺儀532B以及三軸加速度計532C提供電力并從其接收回數(shù)據(jù)。電源管理單元502還向GPS收發(fā)機544提供電力并從其接收回數(shù)據(jù)和向其發(fā)送數(shù)據(jù)。電源管理單元502還可包括和/或控制以上關(guān)于圖1C描述的電壓饋送122、124。

圖6是與透視、近眼混合現(xiàn)實頭戴式顯示設(shè)備302相關(guān)聯(lián)的處理單元304的硬件和軟件組件的一個實施例的框圖。圖6示出與電源管理電路606通信的控制電路604?？刂齐娐?04包括：中央處理單元(CPU)620，圖形處理單元(GPU)622，高速緩存624，RAM 626，與存儲器630(例如，D-RAM)通信的存儲器控制器628，與閃存634(或其他類型的非易失性存儲)通信的閃存控制器632，經(jīng)由帶接口602和帶接口532與透視、近眼頭戴式顯示設(shè)備302通信的顯示輸出緩沖器636，經(jīng)由帶接口602和帶接口532與近眼頭戴式顯示設(shè)備302通信的顯示輸入緩沖器638，與用于連接到話筒的外部話筒連接器642通信的話筒接口640，用于連接到無線通信設(shè)備646的PCI express接口，以及(諸)USB端口648。

在一個實施例中，無線通信組件646包括啟用Wi-Fi的通信設(shè)備、藍牙通信設(shè)備、紅外通信設(shè)備、蜂窩、3G、4G通信設(shè)備、無線USB(WUSB)通信設(shè)備、RFID通信設(shè)備等等。無線通信設(shè)備646由此允許與例如另一顯示設(shè)備系統(tǒng)300的端對端數(shù)據(jù)傳輸，以及經(jīng)由無線路由器或蜂窩塔到較大網(wǎng)絡(luò)的連接。USB端口可被用于將處理單元304對接到另一顯示設(shè)備系統(tǒng)300。另外，處理單元304可對接到另一計算系統(tǒng)352以便將數(shù)據(jù)或軟件加載到處理單元304上以及對處理單元304充電。在一個實施例中，CPU 620和GPU 622是用于確定在何處、何時以及如何將虛擬圖像插入到用戶的視圖中，更具體地插入到透視顯示區(qū)域312中的主力。

電源管理電路606包括時鐘生成器660、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)662、電池充電器664、電壓調(diào)節(jié)器666、頭戴式顯示器(HMD)電源676、以及與溫度傳感器674(其位于處理單元304的腕帶(wrist band)上)通信的溫度傳感器接口672。ADC 662被連接到充電插孔670以用于接收AC供電并為該系統(tǒng)產(chǎn)生DC供電。電壓調(diào)節(jié)器666與用于向該系統(tǒng)提供電力的電池668通信。電池充電器664被用來在從充電插孔670接收電力之際(通過電壓調(diào)節(jié)器666)對電池668進行充電。在一實施例中，HMD電源676向頭戴式顯示設(shè)備302提供電力。

本技術(shù)的各實施例已經(jīng)在上面在解說所指定的功能的執(zhí)行及其關(guān)系的功能構(gòu)造塊的幫助下描述。這些功能構(gòu)造塊的邊界在本文中常被為了方便描述而限定。替換邊界可被定義，只要所指定的功能及其關(guān)系被適當執(zhí)行。任何這些替換邊界從而在本技術(shù)的范圍和精神內(nèi)。例如，組合或分離圖2A和2B中示出的某些步驟將是可能的。對于另一示例，改變圖5和6中示出的某些塊的邊界是可能的。

盡管以上描述的某些實施例被描述為涉及透視、近眼混合現(xiàn)實頭戴式顯示設(shè)備或供與其一起使用，但以上描述的許多實施例可與不是頭戴式類型的顯示設(shè)備的其他類型的透視顯示設(shè)備一起使用。換言之，本發(fā)明的各實施例還涉及其他類型的透視顯示器(和供與其一起使用的方法)，該其他類型的透視顯示器包括允許響應(yīng)于來自用戶的輸入和/或基于來自一個或多個光傳感器的閉環(huán)反饋來調(diào)整光學特性(諸如透光率)的至少一個調(diào)光面板。附加地或替換地，本文中描述的實施例可用于例如基于用戶輸入和/或閉環(huán)反饋來調(diào)整這樣的其他透視顯示器的透視顯示區(qū)域的透視對比率(STCR)。例如，用戶界面可使得用戶能夠調(diào)整透視顯示區(qū)域的亮度、調(diào)光面板的透光率和/或與透視顯示設(shè)備中包括透視顯示區(qū)域的部分相關(guān)聯(lián)的STCR。附加地或替換地，控制器可調(diào)整透視顯示區(qū)域的亮度和/或(覆蓋透視顯示區(qū)域的)調(diào)光面板的透光率，以維持與該設(shè)備中包括透視顯示區(qū)域的部分相關(guān)聯(lián)的基本上恒定的STCR。

盡管用結(jié)構(gòu)特征和/或方法動作專用的語言描述了本主題，但可以理解，所附權(quán)利要求書中定義的主題不必限于上述具體特征或動作。更確切而言，上述具體特征和動作是作為實現(xiàn)權(quán)利要求的示例形式公開的。本技術(shù)的范圍由所附的權(quán)利要求進行定義。