交互式显示系统技术方案

一种显示系统，该显示系统包括头戴式投影仪，该头戴式投影仪包括出口孔径和通过该出口孔径投影图像光的投影引擎。该图像光被投影到回反射显示器上，该回反射显示器在25度的出口角展度之内以高于90％的效率在第一维度中反射图像光，并且在35度的出口角展度之外以低于10％的效率在第一维度中反射图像光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景便携式计算设备限制显示屏的尺寸和分辨率以便维持便携性。在公共场所操作便携式计算设备的用户可能期望具有用于限制显示器上的图像的视野的隐私功能的显示屏。附图简述图1示出佩戴头戴式投影仪并持有回反射显示器(retro-reflective display)的用户。图2示意性地示出示例回反射显示器。图3A示出层压在反射器上的表面起伏漫射器的示意描绘。图3B示出层压在反射器上的梯度折射率漫射器的示意描绘。图3C示出层压在回反射器上的表面起伏漫射器的示意描绘。图4A示出头戴式投影仪和回反射显示器的侧视图的示意描绘。图4B示出头戴式投影仪和回反射显示器的俯视图的示意描绘。图4C示出佩戴头戴式投影仪的用户。图5示意性地示出响应于回反射显示器的移动对投影的图像的调整。图6示意性地示出基于遮挡对象的位置对投影的图像的调整。图7示意性地示出根据本公开的计算系统。详细描述期望具有能够示出大面积显示但无须携带大型设备的便携式计算系统。从小型设备创建大型显示的一种方式是使用诸如头戴式显示器之类的虚拟显示器。然而，这样的设备必须像一副眼镜那样被佩戴，而且许多人已经佩戴眼镜。该设备由此必须适应个人的眼科矫正。此外，该显示光学地重叠在场景上，从而需要使显示图像不舒适地明亮以便“盖写”现实世界，或者需要使眼镜变暗，由此限制用户的视力。该显示的分辨率也必须非常高，以便投影高分辨率图像，并同时逆着头部移动稳定
图像。对于某些应用，需要复杂的传感器和算法来在空间中的某点稳定图像，其中在那个点不存在物理标记。另一替换例是使用可折叠的发射型显示器。然而，当前技术允许LCD和OLED仅被弯曲有限量，并且通常仅为一次(例如，以适合放在弯曲的外壳内)。在许多情况下，还期望具有有隐私功能的显示设备，该隐私功能防止用户附近的人查看其工作或机密文档。这样的隐私功能当前是使用可拆卸屏幕来实现的，该可拆卸屏幕包含威尼斯百叶窗结构以限制该显示器的视野。这样的屏幕还可在各离轴查看角处具有增强的反射性以进一步降低对除主要用户之外的个体的屏幕可见性。本描述涉及一种头戴式显示系统，该头戴式显示系统包括投影引擎，其可用于将图像投影到回反射显示器上，使得该图像被佩戴计算系统的用户看见，但对其他附近的个体不是清楚地可见的。回反射显示器可能是可折叠的，从而允许便携性。头戴式显示器可包括框架，该框架将投影的出口孔径安装成与用户的眼睛水平(例如，在与双眼相同的水平面中在右眼的右边或在左眼的左边)。头戴式显示器可包括用于将投影的图像维持在回反射显示器的边界内的光学稳定子系统。显示器在投影引擎的投影场之内的移动可通过调整对投影场的自动裁剪来补偿。显示器在投影场之外的移动可通过调整投影引擎的投影方向来补偿。图1示出正与计算系统101交互的用户100。计算系统101包括显示系统102。显示系统102包括头戴式投影仪103和回反射显示器104。头戴式投影仪103可包括投影引擎105，该投影引擎105经由出口孔径106将图像光投影到回反射显示器104。框架107可将头戴式投影仪103固定到用户100的头部。在该示例中，框架107给出耳机类型的形状因素，但是可利用其他形状因素。计算系统101可进一步包括一个或多个相机，例如立体相机对(未示出)。计算系统101可进一步包括一个或多个红外LED(未示出)、音频输入108(例如，话筒)和音频输出109，诸如耳机或骨传导音频系统。一个或多个相机、一个或多个红外LED、音频输入108和音频输出109可被耦合到框架107。此外，计算系统101可具有其他无线输入系统(诸如蓝牙收发机)以便允许对附加输入设备(诸如跟踪垫、键盘、鼠标等)的使用。这样的输入设备可被包括在头戴式投影仪103、回反射显示器104中或被耦合到头戴式投影仪103、回反射显示器104，或者可以是分开的外围设备。计算系
统101可进一步包括用于与例如因特网连接的通信设备(未示出)。通信设备可以是蜂窝或WiFi收发机或类似设备。如图1所示，投影引擎105可被安装成使得出口孔径106在用户100的一个眼睛附近，但不使用户100的视力模糊。投影引擎105可被安装到头戴式投影仪103的一侧。例如，投影仪可被放置在惯用右手的用户的左手侧，以便使阴影对投影的图像的影响最小化。这可提供以下优点：投影的图像以可被反射回与用户100的双眼相对应的呈小型矩形或椭圆形的眼睛框中的入射角击中屏幕。这与使用安装在顶部或头灯样式的投影引擎的类似系统相比更高效，因为这样的投影引擎可要求光被反射回圆形或三角形查看窗口中，由此损失了图像强度。此外，将投影引擎105并由此将出口孔径106放置在用户100的头部的该侧上并结合回反射显示器104允许使用计算系统101，而无需附加的眼镜。出口孔径106可由此被水平地定位到用户的双眼的外侧(例如，在右眼的右边或在左眼的左边)，而不是被定位在双眼之间或被定位于在用户的双眼之间的空间上方的前额上。投影引擎105可以是基于激光扫描仪的引擎、DLP(微反射镜)引擎、LCOS(硅上液晶)或其他合适的投影引擎。激光投影引擎是有利的，因为这样的投影引擎可被制造在相对较小的封装中，同时保持相对较大的焦深。回反射显示器104可以是可折叠显示器。通过这种方式，用户可携带相对较小(例如，口袋尺寸)的、可被展开成明显更大的显示尺寸的显示器。回反射显示器104可被设计成使得可取决于用户的偏好、可用空间等使用多个显示尺寸。例如，显示器可具有7\乘10\的最大尺寸，但当被折叠成一半以形成5\乘7\的屏幕时也可用。在一些示例中，显示器当采用保管形状因素时可以是柔软的，并且当采用活动形状因素时可以是坚硬的。例如，可卷起显示器可以按与卷尺类似的方式变硬。该显示器可具有通过该显示器的扭曲赋予该显示器的刚度。该显示器可以被小块化，其中各小块都具有初始刚度，并且当被折叠时例如通过局部重叠来提供自支撑。该显示器可配置有活动形状因素刚度，使得该显示器可按与平板计算机相似的方式用一只手拿着。该显示器可被配置成耦合到一台架，使得该显示器可按与桌面显示屏相似的方式被查看。在一些示例中，回反射显示器可具有最小刚度(例如，类似于手帕)，同时被配置成安装在提供刚度的可折叠台架上。铰接框架也可被用来向回反射显示器提供刚度。该框架可被展开或叠缩成在两个相对侧的中心处具有铰链
的矩形。回反射显示器可按使得框架/显示器组合看上去好像在中心下面有折痕或书脊的报纸或书的方式被夹扣或附连到铰接框架。图2示出示例回反射显示器200的示意图。回反射显示器200可包括漫射器层201、粘合层202和回反射膜203。回反射显示器200可被用来反射来自投影引擎的图像，使得该图像按不将光发送到别处的方式被返回到佩戴头戴式投影仪103的用户的双眼周围的区域。在一个示例中，回反射膜由呈菱形直纹面组成。该结构的周期性可处在120μm的量级上，但也可使用更大或更小的结构。典型的回反射器使光返回到该源的区域，但一些光因棱镜缺陷而被衍射或散射。在所谓的“视距”产品(诸如在安全装备和符号上使用的那些产品)中，回反射器通过用非理想双面角进行设计来专门解调。然而，为了使回反射显示器200上显示的图像一致地出现在用户的双眼中，可将漫射器层201本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显示系统，包括：头戴式投影仪，包括：出口孔径，以及用于通过所述出口孔径投影图像光的投影引擎；以及回反射显示器，所述回反射显示器在25度的出口角展度之内以高于90％的效率在第一维度中反射图像光，并在35度的出口角展度之外以低于10％的效率在所述第一维度中反射图像光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.14 US 61/940,264;2015.01.15 US 14/598,1291.一种显示系统，包括：头戴式投影仪，包括：出口孔径，以及用于通过所述出口孔径投影图像光的投影引擎；以及回反射显示器，所述回反射显示器在25度的出口角展度之内以高于90％的效率在第一维度中反射图像光，并在35度的出口角展度之外以低于10％的效率在所述第一维度中反射图像光。2.如权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述回反射显示器包括粘合到回反射膜的漫射器层。3.如权利要求2所述的显示系统，其特征在于，所述漫射层的特征在于礼帽型漫射曲线。4.如权利要求3所述的显示系统，其特征在于，所述漫射器层包括梯度折射率漫射器。5.如权利要求2所述的显示系统，其特征在于，所述漫射器层包括基本上一维的表面起伏漫射器，并且其中所述回反射显示器在所述第一维度中漫射光，并且在垂直于所述第一维度的第二维度中基本上都回反射图像光，而没有漫射。6.如权利要求2所述的显示系统，其特征在于，进一步包括框架，其中所述框架使所述出口孔径水平地安装到所述用户的眼睛外侧。7.如权利要求1所述的显示系统，其特征在于，所述投影引擎具有投影场，并对所述投影场进行自动裁剪以避免在所述回反射显示器的边界之外的投影。8.如权利要求7所述的显示系统，其特征在于，进一步包括光学稳定子系统，所述光学稳定子系统被配置成响应于所述回反射显示器在所述投影场之内移动而调整对...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·A·拉奇，S·巴思彻，K·D·鲍威尔，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US