[發明專利]用于增強現實和虛擬現實感知的具有電致變色調光模塊的頭戴式顯示器

有效

• 申請號: 201580045001.0
• 申請日: 2015-08-19
• 公開（公告）號: CN106662747B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: C·貝爾
• 申請（專利權）人: 微軟技術許可有限責任公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02F1/15
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 段登新;胡利鳴

本技術提供了用于近眼顯示器(NED)設備(14r、l)的調光模塊(198)，該調光模塊控制穿過透射近眼顯示器(112)到達用戶的環境光(170)的量。調光模塊(198)包括至少一個電致變色單元(400)，所述電致變色單元實現可變密度的調光，以使得NED設備(14r、l)可在增強現實(AR)和/或虛擬現實(VR)應用中使用。電致變色單元(400)可以是具有單色電致變色化合物層(453a)和夾在一對透明基板(450a、b)和導體(451a、b)之間的絕緣體(454a)的堆疊層的單色電致變色單元。電流可被施加到導體層(451a、b)以響應于調光值控制調光量。具有調光模塊(198)的NED設備(14l、r)可被包括在遮光罩(8)或其它類型的頭戴式顯示器(HMD)(2)中。調光模塊(198)可以是平的并且由用戶視野中的平波導支架(123)支撐。

背景

近眼顯示器(NED)設備可由用戶佩戴以得到諸如增強現實(AR)體驗和虛擬現實(VR)體驗之類的體驗。NED設備可包括顯示模塊，該顯示模塊可在NED設備的近眼顯示器中提供計算機生成的圖像(CGI)或其它信息。在AR體驗中，NED設備的近眼顯示器可包括光學透視透鏡來允許將CGI重疊在用戶的現實世界視圖上。

NED設備可被包括在頭戴式顯示器(HMD)中。具有NED設備的HMD可以是頭盔、遮光罩、眼鏡和護目鏡的形式或者由一個或多個帶來系附。HMD可被至少用于航空、工程、科學、醫療、計算機游戲、視頻、體育、訓練、仿真和其它應用。

概述

本技術提供了用于近眼顯示器(NED)設備的調光模塊的實施例，該調光模塊控制穿過透射(或光學透視)近眼顯示器到達用戶的環境光的量。調光模塊包括至少一個電致變色單元(electrochromic cell)，所述電致變色單元實現可變密度的調光(或可選擇的調光等級/環境光透射百分比)，以使得NED設備可在增強現實(AR)和/或虛擬現實(VR)應用中使用。AR應用可能偏好環境光的部分調光或透射(透明)狀態，而VR應用可能偏好變暗(不透明)狀態。具有調光模塊的NED設備可被包括在遮光罩或其它類型的頭戴式顯示器(HMD)中。NED設備可通過HMD的支撐結構(諸如遮光罩或眼鏡的框架)放置。

在一實施例中，調光模塊包括至少一個具有堆疊材料層的單色電致變色單元。堆疊層包括單色電致變色化合物和夾在一對透明基板和導體間的絕緣體的層。在一實施例中，透明基板可以是HMD的透鏡。電流量可被從控制電路施加到導體層以響應于調光值來控制調光量。調光值可基于來自環境光傳感器的環境光值、用戶偏好值、正在執行的應用的類型、近眼顯示器亮度值、調光模塊中性密度(ND)范圍(可調光范圍)和近眼顯示器亮度范圍單個或組合地確定。在一實施例中，多個單色電致變色單元可被堆疊并被用來增加可調光范圍。

本技術提供了一個或多個裝置實施例。在一實施例中，一種裝置包括支撐結構、用于提供圖像光的近眼顯示器以及調光模塊。調光模塊包括：第一透明基板、第一透明導體、單色電致變色化合物、絕緣體、第二透明導體和第二透明基板。調光模塊響應于在第一和第二透明導體之間施加的電流來控制穿過該調光模塊的光。

本技術還提供了一種方法的一個或多個實施例，所述方法包括感測與透射近眼顯示器接收的環境光的量相關聯的環境光值。執行一應用來向透射近眼顯示器提供圖像光。與該應用相關聯的近眼顯示器亮度值被檢索，并且響應于環境光值和近眼顯示器亮度值，用于調光模塊的調光值被確定。響應于調光值限制穿過調光模塊的環境光的量。

本技術還提供包括計算系統和具有近眼顯示器的HMD的一個或多個實施例。計算系統提供表示圖像數據的電子信號。HMD響應于該電子信號提供圖像數據。HMD包括NED設備，該NED設備包括用于輸出圖像數據的顯示引擎、用于響應于該圖像數據提供圖像光的透射近眼顯示器、調光模塊和控制電路。調光模塊響應于電流來控制穿過調光模塊的環境光的量?？刂齐娐讽憫谡{光值來提供該電流。

在一實施例中，調光模塊包括第一和第二透明導體和單色電致變色單元。電流被從控制電路施加至第一和第二導體。