用于增强现实和虚拟现实感知的具有电致变色调光模块的头戴式显示器制造技术

技术编号:15287561 阅读:36 留言:0更新日期:2017-05-10 11:29
本技术提供了用于近眼显示器(NED)设备(14r、l)的调光模块(198),该调光模块控制穿过透射近眼显示器(112)到达用户的环境光(170)的量。调光模块(198)包括至少一个电致变色单元(400),所述电致变色单元实现可变密度的调光,以使得NED设备(14r、l)可在增强现实(AR)和/或虚拟现实(VR)应用中使用。电致变色单元(400)可以是具有单色电致变色化合物层(453a)和夹在一对透明基板(450a、b)和导体(451a、b)之间的绝缘体(454a)的堆叠层的单色电致变色单元。电流可被施加到导体层(451a、b)以响应于调光值控制调光量。具有调光模块(198)的NED设备(14l、r)可被包括在遮光罩(8)或其它类型的头戴式显示器(HMD)(2)中。调光模块(198)可以是平的并且由用户视野中的平波导支架(123)支撑。

Head mounted display with electrochromic dimming module for augmented reality and virtual reality perception

The present invention provides a dimming module (198) for a near eye display (NED) device (14R, l) that controls the amount of ambient light (170) passing through the transmissive near eye display (112) to the user. The dimming module (198) comprises at least one electrochromic element (400), the electrochromic dimming unit to realize variable density, so that the NED equipment (14R, l) in Augmented Reality (AR) and / or virtual reality (VR) application. The electrochromic unit (400) may be a monochromatic electrochromic unit having a layer of a monochromatic electrochromic compound layer (453a) and a stack layer sandwiched between a pair of transparent substrates (450A, b) and conductors (451A, B). The current can be applied to the conductor layer (451A, b) to control the amount of light in response to the dimming value. An NED device (14L, R) with a dimming module (198) may be included in the hood (8) or other type of head mounted display (HMD). The dimming module (198) may be flat and supported by a flat wave guide bracket (123) in the user's visual field.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景近眼显示器(NED)设备可由用户佩戴以得到诸如增强现实(AR)体验和虚拟现实(VR)体验之类的体验。NED设备可包括显示模块,该显示模块可在NED设备的近眼显示器中提供计算机生成的图像(CGI)或其它信息。在AR体验中,NED设备的近眼显示器可包括光学透视透镜来允许将CGI重叠在用户的现实世界视图上。NED设备可被包括在头戴式显示器(HMD)中。具有NED设备的HMD可以是头盔、遮光罩、眼镜和护目镜的形式或者由一个或多个带来系附。HMD可被至少用于航空、工程、科学、医疗、计算机游戏、视频、体育、训练、仿真和其它应用。概述本技术提供了用于近眼显示器(NED)设备的调光模块的实施例,该调光模块控制穿过透射(或光学透视)近眼显示器到达用户的环境光的量。调光模块包括至少一个电致变色单元(electrochromiccell),所述电致变色单元实现可变密度的调光(或可选择的调光等级/环境光透射百分比),以使得NED设备可在增强现实(AR)和/或虚拟现实(VR)应用中使用。AR应用可能偏好环境光的部分调光或透射(透明)状态,而VR应用可能偏好变暗(不透明)状态。具有调光模块的NED设备可被包括在遮光罩或其它类型的头戴式显示器(HMD)中。NED设备可通过HMD的支撑结构(诸如遮光罩或眼镜的框架)放置。在一实施例中,调光模块包括至少一个具有堆叠材料层的单色电致变色单元。堆叠层包括单色电致变色化合物和夹在一对透明基板和导体间的绝缘体的层。在一实施例中,透明基板可以是HMD的透镜。电流量可被从控制电路施加到导体层以响应于调光值来控制调光量。调光值可基于来自环境光传感器的环境光值、用户偏好值、正在执行的应用的类型、近眼显示器亮度值、调光模块中性密度(ND)范围(可调光范围)和近眼显示器亮度范围单个或组合地确定。在一实施例中,多个单色电致变色单元可被堆叠并被用来增加可调光范围。本技术提供了一个或多个装置实施例。在一实施例中,一种装置包括支撑结构、用于提供图像光的近眼显示器以及调光模块。调光模块包括:第一透明基板、第一透明导体、单色电致变色化合物、绝缘体、第二透明导体和第二透明基板。调光模块响应于在第一和第二透明导体之间施加的电流来控制穿过该调光模块的光。本技术还提供了一种方法的一个或多个实施例,所述方法包括感测与透射近眼显示器接收的环境光的量相关联的环境光值。执行一应用来向透射近眼显示器提供图像光。与该应用相关联的近眼显示器亮度值被检索,并且响应于环境光值和近眼显示器亮度值,用于调光模块的调光值被确定。响应于调光值限制穿过调光模块的环境光的量。本技术还提供包括计算系统和具有近眼显示器的HMD的一个或多个实施例。计算系统提供表示图像数据的电子信号。HMD响应于该电子信号提供图像数据。HMD包括NED设备,该NED设备包括用于输出图像数据的显示引擎、用于响应于该图像数据提供图像光的透射近眼显示器、调光模块和控制电路。调光模块响应于电流来控制穿过调光模块的环境光的量。控制电路响应于调光值来提供该电流。在一实施例中,调光模块包括第一和第二透明导体和单色电致变色单元。电流被从控制电路施加至第一和第二导体。提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征,也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。附图简述图1是描绘近眼显示器(NED)设备系统的一实施例的各示例组件的框图。图2是NED设备的控制电路系统中的示例硬件组件的框图。图3是具有调光模块的近眼显示器的一实施例的俯视图。图4图示在近眼显示器中使用的调光模块中的单个单色单元。图5图示在近眼显示器中使用的调光模块中的多个单色单元。图6是图示用于在调光模块中具有一到四个单色单元的调光模块的调光范围的表I。图7是用于由具有调光模块的NED设备显示图像数据的从软件角度来看的一系统的一实施例的框图。图8A-D是用于操作具有调光模块的NED设备和/或NED设备系统的方法的实施例的流程图。图9是可用于实现网络可访问计算系统、NED设备的伴随处理模块或控制电路系统的计算系统的一个实施例的框图。详细描述本技术提供了用于NED设备的调光模块的实施例,该调光模块控制穿过透射(或光学透视)近眼显示器到达用户的环境光的量。调光模块包括至少一个电致变色单元(electrochromiccell),所述电致变色单元实现可变密度的调光(或可选择的调光等级/环境光透射百分比),以使得NED设备可在AR和/或VR应用中使用。AR应用可能偏好环境光的部分调光或透射(透明)状态,而VR应用可能偏好变暗(不透明)状态。具有调光模块的NED设备可被包括在遮光罩或其它类型的HMD中。NED设备可通过HMD的支撑结构放置,所述支撑结构诸如是遮光罩或眼镜的框架或内部支撑结构,诸如支撑NED显示模块波导的结构。用于VR应用的HMD(诸如眼镜)阻挡佩戴者的环境光环境,使得佩戴者能够看到虚拟内容(或图像),而没有来自附近的灯、窗的环境光的妨碍。然而,对于AR应用,在一些应用中,用户看到具有增强图景的周边环境可能是重要的。例如,在AR应用中,用户可能希望在沿走廊走向会议室的同时查看图像数据,诸如方向引导。在一实施例中,具有调光模块的HMD可被用于AR和VR两种应用。调光模块实施例针对AR应用控制环境光的量,同时针对VR应用阻挡环境光。在一实施例中,调光模块还可具有可变密度等级,因为不同的HMD可具有用于AR图像的不同的近眼显示器亮度范围,这是由不同的显示技术和电池能力造成的。调光模块实施例随后可调节环境照明以使得用户可在具有特定近眼显示器亮度范围的HMD中的增强图景中看到一定范围的色调。在一实施例中,调光模块可具有从完全(或几乎)黑暗到完全(或几乎完全)透射的调光范围。在实施例中,调光模块包括至少一个单色电致变色单元。调光模块可以弯曲形状形成以包绕用户的视野(FOV)。调光模块可具有相对低的功耗,以便最小化HMD中使用的电池的重量。而且,调光模块可具有相对快速的响应时间,诸如约100ms,且可不产生多余的热量,多余的热量可能干扰HMD中可能使用的轻量塑料支撑结构。在一实施例中,调光模块中的单色电致变色单元包括多个以堆叠层形成的材料。在实施例中,调光模块包括按堆叠方式定向的多个单色电致变色单元,以便朝着变暗状态增加调光范围。在一实施例中,单色电致变色单元具有一个或多个特定材料,所述材料在施加电荷或电流时改变颜色或不透明度。电荷引起离子从一个区域迁移到另一个区域,从而引起材料的可见性质的确定性改变。电致变色单元可具有比液晶显示器(LCD)材料更快或更慢的切换速度。在一实施例中,单色电致变色单元具有可不超过约120℃的工艺温度,以便能适于轻量塑料基板。在一实施例中,单色电致变色单元不包括有源矩阵薄膜晶体管(TFT)背板和/或反射层,诸如二氧化钛(TiO2)。图1是描绘具有调光模块的近眼显示器(NED)设备系统8的一实施例的示例组件的框图。在所示实施例中,NED设备系统8包括在头戴式显示器(HMD)设备2中的近眼显示器(NED)设备和伴随处理模块4。HMD2通信地耦合至伴随处理模块4。在该示例中示出了无线通信,但也可实现经由伴随处理模块4和HMD2之本文档来自技高网...
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【技术保护点】
一种装置,包括:支撑结构;近眼显示器,所述近眼显示器被置于所述支撑结构上,用于提供图像光;以及,调光模块,所述调光模块包括:第一透明导体,单色电致变色化合物,绝缘体,以及第二透明导体,其中所述调光模块响应于在第一和第二透明导体之间施加的电流来控制穿过所述调光模块的光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.21 US 14/465,0001.一种装置,包括:支撑结构;近眼显示器,所述近眼显示器被置于所述支撑结构上,用于提供图像光;以及,调光模块,所述调光模块包括:第一透明导体,单色电致变色化合物,绝缘体,以及第二透明导体,其中所述调光模块响应于在第一和第二透明导体之间施加的电流来控制穿过所述调光模块的光。2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述调光模块进一步包括:第一透明基板;第二透明基板;以及其中所述绝缘体和单色电致变色化合物被至少部分置于所述第一透明导体和所述第二透明导体之间。3.如权利要求2所述的装置,其特征在于,所述第一透明导体被置于至少部分毗邻所述单色电致变色化合物,以及其中所述绝缘体被置于至少部分毗邻所述单色电致变色化合物。4.如权利要求3所述的装置,其特征在于,所述第一透明导体被至少部分置于所述第一透明基板和所述电致变色化合物之间,以及其中所述第二透明导体被至少部分置于所述绝缘体和所述第二透明基板之间。5.如权利要求4所述的装置,其特征在于,所述调光模块被置于毗邻所述近眼显示器,其中所述近眼显示器响应于来自显示引擎的信号提供图像光。6.如权利要求2所述的装置,其特征在于,所述调光模块包括:第三透明导体;另一单色电致变色化合物;另一绝缘体;以及第四透明导体。7.如权利要求2所述的装置,其特征在于,所述第一和第二透明基板包括从由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯和玻璃组成的组中选择的材料。8.如权利要求7所述的装置,其特征在于,所述第一和第二透明导体包括从由铟锡氧化物、金属网格、银纳米线、碳纳...

【专利技术属性】
技术研发人员:C·贝尔
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

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