CN101632033A - 头戴式单眼显示装置 - Google Patents

Abstract

一种设备包含头戴式单眼显示器，其具有无线通信接口、用户输入装置、发射器、接收器和控制器。所述控制器经配置以控制所述发射器，以用于经由所述无线接口向外部装置发送控制信号和从外部装置接收控制信号。所述单眼显示器相对于用户的主眼而定位，以在遮蔽所述用户少于一半的最大观看空间的情况下向所述用户显示图像，同时使得所述用户能够发送和接收可听信息或音乐。

Description

头戴式单眼显示装置

相关专利申请案的交叉参考

本申请案主张Jacobsen等人在2007年1月12日申请的第60/880,270号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案以全文引用的方式并入本文。此外，本申请案主张Jacobsen等人在2007年5月14日申请的第60/930,232号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案以全文引用的方式并入本文。本申请案进一步主张Jacobsen在2007年5月14日申请的第60/930,275号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案以全文引用的方式并入本文。

本申请案还主张Jacobsen等人在2007年5月15日申请的第60/930,242号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案以全文引用的方式并入本文。本申请案还主张Jacobsen等人在2007年7月31日申请的第60/962,686号(代理人案号0717.2080-000)美国临时专利申请案的优先权，所述申请案以全文引用的方式并入本文。本申请案还主张Jacobsen在2007年8月29日申请的第60/966,704号(代理人案号0717.2084-000)美国临时专利申请案的优先权，所述申请案以全文引用的方式并入本文。

本申请案还主张Jacobsen在2007年9月24日申请的第60/994,989号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案以全文引用的方式并入本文。此外，本申请案还主张Jacobsen在2007年10月19日申请的第60/999,801号美国临时专利申请案的优先权，所述申请案以全文引用的方式并入本文。

本申请案还主张Tucker等人在2008年1月4日申请的第号(代理人案号0717.2082-000)美国临时专利申请案(以全文引用的方式并入本文)和Parkinson在2008年1月4日申请的第号(代理人案号0717.2083-000)美国临时专利申请案(以全文引用的方式并入本文)的优先权。

背景技术

头戴显示装置是此项技术中已知的。通常，显示器是经布置以向用户的左眼、右眼或双眼呈现图像的小型彩色监视器。这些装置常常围绕用户的面部或头部，且因此不仅较重，而且还遮蔽了用户的大体上所有视觉。换句话说，在佩戴显示器时，用户通常无法容易地观看处于用户正常周边视觉中的其它物体，或在使用期间丢失正常周边视觉的相当大部分。其它头戴显示器可包含也支撑在沉重框架上的两个单独的显示器，每只眼一个显示器。

虽然这些装置可提供图像和声音的高分辨率显示，但对用户正常观看空间或其大部分的遮蔽可能是问题。用户将通常仅在其感觉位置安全的几个选定位置中使用所述显示器，例如在起居室、家中的别处、在工作空间坐着或站着时，或在大体上固定的位置。用户在佩戴遮蔽性显示装置时无法有效地执行许多其它日常任务。这些任务包含参与需要中度到高度的个人机动性的活动、需要频繁的深度感知调节的活动、移动通过具有不规则和不均匀表面的区域的活动或需要主动的碰撞避免的活动(即，个人移动通过具有不断改变的障碍物、人群的区域或事件，在操作交通工具时避免可能遇到的快速移动物体，设法使用公共运输)或由于正常周边视觉的损失而牺牲人身安全的任何环境。

其次，这些现有技术头戴显示器在某些有限任务中有限制性。这些任务可包含观看图像、图形或有音频的电影。这可用于游戏目的或娱乐性观看来自电视广播或视频的图像。这些现有技术头戴显示器在其它日常所需功能性计算任务方面受到严重限制。举例来说，用户可能期望结合通信任务、运行商务应用程序、主动导航任务、具有实时更新的移动指令来使用显示器，或使用显示器来无线控制用户日常常规使用或接触的其它装置。这些装置可包含(例如)个人数字助理、笔记本式计算机、桌上型计算机、移动电话、交通工具、无线网络、无线服务热点区、薄型客户端(thin client)、其它电子装置或器具。这些现有技术头戴显示器常常无法与这些装置介接或从属于这些装置以起始和控制运行的程序、起始实时装置功能性改变、更改实时装置操作参数、启用与移动装置的本地或远程无线通信，和/或与无线网络和服务接合。

第三，这些现有技术装置不容易升级以提供用户可能期望的其它功能。用户在某些位置中可能期望具有一个或一个以上特定软件应用程序或一个或一个以上特定硬件配置的一些功能属性，而在其它位置中用户可能不期望具有所述软件应用程序或硬件配置。实际上，用户可能不使用具有多个软件应用程序或硬件配置的此较重的显示装置，而是可能希望从装置移除不必要的软件和硬件以使得装置保持超轻便。

因此，此项技术中需要一种单眼装置，其不会遮蔽用户的正常观看空间的大部分而阻碍或阻止用户在其日常正常活动中佩戴所述装置。此项技术中还需要一种装置，其除了观看图像或图形外还提供其它功能，且可由用户升级，使得用户可选择并选取用户期望与装置介接的硬件或软件组件。此项技术中还需要一种单眼装置，其仅遮蔽用户正常视觉的少于约百分之十到约百分之二十，同时使用户视觉的约百分之八十到约百分之九十或更多不被遮蔽。应了解，佩带者具有垂直和水平视觉的视野，且在一个实施例中佩带者水平视觉的约百分之八十到约百分之九十不被遮蔽。此项技术中还需要一种装置，其可从显示位置容易地移动到收藏位置而无需从佩带者的头部移除所述装置。此项技术中还需要一种装置，其不会使用户完全投入于视频和音频中使得用户无法执行其它日常任务。

发明内容

在本发明的第一态样中，提供一种头戴式单眼显示器，其包含：显示器，其相对于佩带者主眼而布置；外壳，其连接到所述显示器；以及支撑部件。所述支撑部件连接到所述外壳，其相对于佩带者主眼而支撑所述显示器。所述显示器大体上位于相对于佩带者主眼的位置中，使得所述显示器在佩带者的周边视野中，且不会因所述显示器阻挡佩带者主眼的前方而遮蔽佩带者的正常周边视觉。

在另一态样中，提供一种在佩带者上支撑头戴式显示器的方法。所述方法包含：提供弹性外壳；以及将所述头戴式显示器连接到所述弹性外壳。在所述佩带者上支撑所述外壳，使得所述显示器在所述佩带者的周边视野中，且所述显示器被相对于佩带者头部而支撑以使遮蔽范围不超过佩带者的正常视场的大约百分之十到大约百分之二十。所述佩带者的所述正常视场被界定为在水平方向上大约180度，且在垂直方向上大约120度。

在本发明的又一态样中，提供一种头戴式单眼显示装置，其包含：显示器，其相对于佩带者的眼睛而布置；外壳，其连接到所述显示器；电源；以及电路，所述电路操作地连接到所述显示器和所述电源。支撑部件连接到所述外壳，其相对于佩带者的眼睛支撑所述显示器。端口与所述显示器、所述外壳或所述支撑部件相关联。所述端口操作地将功能组件连接到所述电路以用于将至少一个额外功能组件以可拆卸方式连接到所述电路。

附图说明

如附图中说明，从以下对本发明的实例性实施例的更特定描述中将明确上述内容，附图中相同参考符号在不同图中始终指代相同部分。图式不一定按比例绘制，而是强调说明本发明的实施例。

图1A展示根据本发明的包含放置在用户前方的目镜光学元件的单眼显示装置，其在用户前方在光学元件上显示图像；

图1B展示具有棱镜光学元件的单眼装置的替代实施例，其中显示器在相对于用户的主眼的位置中，其仅遮蔽用户的最大周边视觉的大约百分之十到大约百分之二十；

图2A到2G展示用于与目镜一起使用的单眼显示装置的各种视图，该装置包含音频装置；

图3A和3B展示显示器外壳的替代实施例，其包含太阳能电池模块和电磁(EM)能量场天线以用于收集电磁能量以对显示器系统电池再充电；

图4A到4F展示连接到常规目镜框架的单眼显示装置；

图5A到5C展示在相反的目镜框架上的辅助外壳中包含音频装置和可升级组件的单眼显示装置；

图6展示具有音频装置的单眼显示装置的侧视图，其连接到目镜框架且配置在佩带者上，其中显示器处于观看位置；

图7展示第一实施例的单眼装置的后视透视图；

图8展示本发明单眼装置的替代实施例，其具有与所述单眼装置介接的多功能牌(medallion)；

图9展示单眼显示装置的另一实施例，其包含具有若干插槽的牌，所述插槽用于与其它组件介接以升级单眼显示装置；

图10展示用户用单眼显示装置观看图像且用户佩戴多功能牌的另一实施例；

图11展示佩戴连接到单眼显示装置的系索接口的用户的后方，其中所述系索接口为单眼显示装置提供增加的功能性；

图12展示佩戴与单眼显示装置连接的系索接口的用户的另一后视图，其中所述系索接口提供增加的电池寿命；

图13到15展示佩戴操作地连接到单眼显示装置的系索接口的其它实施例的用户的若干后视图；

图16到18展示佩带者的若干正视图，其中单眼显示装置佩戴在佩带者的颈部周围且由系索接口支撑；

图19展示具有牌和佩戴在佩带者颈部周围的有线系索接口的单眼显示装置的另一视图；

图20A展示支撑在棒球帽帽沿上的单眼显示装置；

图20B和20C展示单眼显示装置的正视图，其具有支撑在帽沿的一个侧面上的显示器和支撑在帽沿的相反侧面上的用以提供增加的功能性的辅助外壳；

图21A、21B、21C和21D展示根据本发明的用于单眼显示装置的显示器组件配置和调节配置；

图22A到22D展示单眼显示装置的另一实施例，其中在装置的主体部分上具有组件插槽；

图23A展示包含触摸屏显示器的牌；

图23B展示包含触摸屏的牌，其经配置以用无线方式控制单眼显示装置的操作；以及

图24展示用于连接到显示器的包含场透镜和物镜的棱镜光学元件的另一实施例。

具体实施方式

本发明的示范性实施例的描述如下。

现在参看图1A和图1B，展示单眼显示装置100的实施例。单眼显示装置100优选是轻型计算装置，其可配置在用户的主眼附近以观看图像。这与现有的双眼和单眼显示装置形成对比，所述现有的双眼和单眼显示装置围绕用户的双眼或定位在用户的双眼前方，进而遮蔽所有或几乎所有的用户视觉。本发明的单眼显示装置100优选地仅相对于用户的主眼偏移配置，且即使在所述位置中装置100也不会遮蔽主眼的所有正常视觉。

在优选实施例中，外壳210(图2D)可包含计算装置，其包含高级RISC机器(ARM)/数字信号处理器(DSP)(未图示)(其可为从Dallas，Texas的TexasInstruments购得的DaVinci系列TMS320处理器)、一个或一个以上存储器芯片(未图示)、蓝牙接口、显示器驱动器(其可例如为从Westborough，MA的KopinCorporation购得的SSD1508显示器驱动器)、一个或一个以上视频电平移位器电路、电源(即，由电池提供)、通用接收器发射器(UART)(例如可用于调试)以及存储器(未图示)。若干按钮和LED可与装置100相关联且从外壳210或其它位置(例如，开1/开关2/开关3和复位输入)突出。VGA质量显示器140展示于图1中，且音频输入与输出装置(可包含麦克风输入和立体声输出)也可容纳于外壳210中。安全数字(SD)、eXteme数字(xD)、USB一体式SD(uSD)存储器或其它类似的接口可存储在外壳210中，且可用于存储应用程序、核心指令或配置数据，和/或连接到例如数码相机的外部装置。

再次参看图1，由于观看者每只眼的贡献，用户大体上具有护目镜格式的被界定为在水平方向上大约180度以及在垂直方向上测得的另外大约120度视角的总视场。这在水平方向和垂直方向两者上以度为单位界定观看者的总视场。优选地，单眼显示装置100仅遮蔽用户视觉的约百分之五到百分之十，且在一个实施例中被放置成面对用户的太阳穴以便仅在用户的周边视觉中。如图1A和1B中所示，单眼显示装置100配置在邻近用户的太阳穴之一处或邻近用户主眼的位置中，且不直接位于用户面部的前方，装置100也不直接位于双眼前方而大体上遮蔽用户的视觉。设想了若干间隔布置，且本发明不限于与眼睛的任何特定间隔，且设想了若干不同的范围。

而且，可简单地通过短暂地从用户主眼的眼角观看图像，且随后立即返回到用户前方的视场，来有利地观看单眼显示装置100。这使得用户可在日常活动中佩戴单眼显示装置100。有利地，用户可快速地看显示器100且随后快速地、安全地且容易地再聚焦于在用户前方的物体。这是有利的，因为用户可在用户的日常任务中使用单眼显示装置100，且不受限于仅在某些指定的“安全”位置使用装置100。将用户的主眼定义为在用户的日常视力中最强或支配性的右眼或左眼。

图1A展示使用目镜光学显示器105的单眼显示装置100的第一实施例。在此实施例中，单眼显示装置100可操作以将图像投影到屏幕、光栅或光学元件105上以准许用户观看图像。目镜光学显示器105优选地为透明的光学组件或透镜，来自单眼显示装置100的图像将投影于其上。以此方式，单眼显示装置100可将图像投影到可由观看者佩戴的目镜光学显示器105的一部分上，例如一副眼镜。在此实施例中，单眼显示装置100包含支撑结构110，其经配置以在一位置为单眼显示装置100提供支撑，以便单眼显示装置100处于用户主眼的周边视野中。

在此实施例中，支撑结构110可为用于快速地且容易地准许将单眼显示装置100从观看位置或邻近于用户主眼D处收藏到第二或收藏位置的任何装置。在此方面，单眼显示装置100包含第一臂115。第一臂115是管状弹性部件，其通过铰链125连接到光学显示器外壳120。支撑结构110还包含第二臂130，其通过第二铰链135连接到第一臂115。以此方式，第二臂130可连接到与用户头部、耳部相关联或佩戴于用户头部、耳部周围的另一结构，或连接到服装以获得支撑。用户可快速地且容易地使用支撑结构110将显示器外壳120移动到收藏位置。结构110由例如铝或热塑性材料等的轻重量材料制成。

单眼显示装置100还包含本文将详细论述的显示器组件140。显示器组件140优选地为轻重量显示器，该轻重量显示器投影放大的图像。参看图1A，显示器组件140相对于显示器外壳120中的棱镜光学元件155而定位。以此方式，图像从显示器组件140发射且进入用户焦点中，且大体上针对光学失真、像散和色差而经校正。这通过棱镜光学元件155的进入表面142、第一和第二反射表面145、150以及退出表面152的组合影响而产生光学放大且增强的虚拟图像。随后将光学增强的虚拟图像引导到目镜光学组件105(图1A)以使得用户可通过直接观看目镜光学组件105来观看虚拟图像。

应了解，所显示的图像无需投影到或显示于整个目镜光学显示器105上。而是，图像可仅显示于显示器105的一部分上。这使得图像本身并不遮蔽用户视觉。这准许用户透过目镜光学元件105看见用户正常视觉的约百分之九十到百分之九十五。

现在参看图1B，其展示图1A的单眼显示装置100的替代实施例。在此实施例中，单眼显示装置100不将光学增强的虚拟图像投影在目镜光学显示器105上(图1A)，而是将光学放大且增强的虚拟图像直接显示于用户的主眼D。在此实施例中，单眼显示装置100经制成为没有定位于用户主眼D前方的任何元件或屏幕。实际情况是，单眼显示装置100包含形成显示器的部分的外壳120，且光学放大且增强的虚拟图像被直接投影到用户的主眼D。在此方面，单眼显示装置100包含光学元件155，其光学放大虚拟增强图像且将其反射到用户的主眼。

在一个实施例中，单眼显示装置100包含为微显示器组件140的显示器，例如液晶显示器、发光二极管显示器、基于有机发光二极管的显示器、胆甾型液晶显示器、电致发光显示器、电泳或有源矩阵液晶显示器。各种轻重量且高分辨率的显示器配置是可能的，且在本发明的范围内。

在一个优选实施例中，显示器组件140可为由本受让人制造的以“CYBERDISPLAY WVGA

”为商标出售的WVGA显示器。显示器组件140可为彩色滤光片、宽格式、有源矩阵液晶显示器，其具有854×480的分辨率。在此实施例中显示器组件140在对角线尺寸上可为0.54英寸。在另一实施例中，显示器组件140或者可包含也是由本受让人制造的以“

”为商标出售的VGA显示器。显示器组件140可为彩色滤光片、有源矩阵液晶显示器，其具有640×480的分辨率。在此实施例中显示器组件140在对角线尺寸上可为约0.44英寸且重量轻。

在又一实施例中，显示器组件140可为具有约800×600分辨率的0.44英寸对角线SVGA显示器、具有约852×600分辨率的宽SVGA显示器、具有约1,024×768分辨率的XVGA显示器、具有约1,280×1,024分辨率的SXGA显示器，或具有1,400×720分辨率或全1,920×1,080分辨率的高清晰度电视显示器。

在图1B所示的实施例中，显示器组件140相对于显示器外壳120中的棱镜光学元件155而定位。以此方式，图像从显示器组件140发射且进入用户焦点中。在通过棱镜光学元件155的进入表面142、第一和第二反射表面145、155以及退出表面152的组合影响而产生光学放大且增强的虚拟图像的过程中，大体上校正了此图像的光学失真、像散和色差。随后将光学增强的虚拟图像引导到用户的主眼D。

类似于图1A的实施例，单眼显示装置100包含支撑结构110，其用于支撑显示器且将其操纵到舒适的观看位置。支撑结构100包含第一臂115。第一臂115具有连接到单眼显示装置100的枢轴125。第一臂115还具有连接第二臂130与第一臂115的第二枢轴135。第一臂115适于相对于显示器外壳120移动和旋转，以在收藏位置与显示或观看位置之间移动显示器外壳120。而且，在一个实施例中，第一臂115可配置成相对于第二臂130成伸缩关系。在另一实施例中，第一臂115、第二臂130可进一步连接到臂115、135的网状网络，以便可在多个方向和平面中移动。在一个实施例中，所述网络可充分长，因此将显示器外壳120支撑在佩带者的带周围。

现在参看图2A到2G，单眼显示装置200优选地包含使用输入/输出装置(未图示)来控制单眼显示装置200的能力。通过使用输入/输出装置，单眼显示装置200可使用有线或无线链路或接口与其它装置形成主/从关系。此接口可包含无线接口协议、Wi-Fi、蜂巢式接口、红外线接口、电视广播接口、闭路连接接口、无线电广播接口、卫星无线接口、USB有线接口、RS-232和/或RS-485有线接口、以太网接口、电话线接口、调制解调器接口、数字订户线接口、电缆接口或个人区域网络接口。以此方式，用户可连同单眼显示装置200一起使用输入/输出装置以使用主/从关系控制其它合适装置，例如笔记本式或桌上型计算机、个人数字助理、电器、网络装置、音乐播放器、音频或视频装置、全球定位系统装置、移动装置、数码相机、摄像机、音频装置或任何其它类型的数字或模拟装置。

本发明的单眼显示装置200优选地具有存储于存储器上的程序指令，以使用通信协议形成与其它装置的计算机网络连接主/从关系，所述通信协议中单眼显示装置200控制一个或一个以上其它装置或过程，且一旦主/从关系建立，则将控制方向从单眼显示装置200引导到所需的组件。以此方式，用户无需携带较重的次级组件，且可简单地使用主要轻重量单眼显示装置200经由无线接口控制所述次级组件。

在所述方面，单眼显示装置200可包含处理器(未图示)、存储器以及包含无线接口的总线。无线接口可包含发射器/接收器或收发器，且兼容于与个人区域网络和使用短距离射频信号的此类装置的通信。在一个优选实施例中，无线接口可使用

无线电标准、灵活超宽带(UWB)或使用其它射频通信标准进行通信以获得较低或灵活的功率消耗和兼容性。在另一实施例中，单眼显示装置200可使用Wi-Fi进行通信。

现在参看图2A，其展示单眼显示装置200的另一实施例的正视图，其中单眼显示器为用于啮合目镜、护目镜或类似眼部佩戴物的两部分部件。在此实施例中，单眼显示装置200包含大体为“L”形的外壳205。外壳205具有优选地啮合或钩到佩带者的一部分的第一部分210以及支撑显示器220的第二部分215。

参看图2D，第二部分215支撑显示器220。单眼显示装置200还包含第一和第二臂225、230，所述臂定位于第一部分210与第二部分215之间以将第一部分210连接到第二部分215。在此实施例中，第一部分210可经配置以包含沿着纵轴具有通孔的弹性套筒，其在一副普通太阳镜或放大镜上滑动或与其附接。在另一实施例中，第一部分210可包含用于卷绕在佩带者的耳部周围的耳钩。在另一实施例中，第一部分210可包含用于夹到佩带者的一部分或佩带者的服装的夹子。各种支撑配置是可能的且在本发明的范围内。

现在参看图2A，展示单眼装置200的正视图。第一部分210包含用于将第一部分210夹到一副目镜的夹子235。单眼显示装置200可进一步包含相机240(图2B)。相机240可包含此项技术中已知的任何轻重量的数码相机，且可与显示器220相反地定位于第二部分215的前部部分上。同样，第二相机240′可相对于第一相机240定位在后方或相反方向上。以此方式，单眼显示装置200可使用第一或第二数码相机240、240′来捕捉图像，以用于使用图1A论述的显示器220显示捕获的图像，或用于将图像存储于存储器中。单眼显示装置200可进一步包含配置在第二部分215的前部部分上的麦克风245。麦克风245可为轻重量的数字音频装置，其将捕获的音频转换为数据，所述数据随后被传送到单眼显示装置200。在一个实施例中，麦克风245可包含噪声消除麦克风245、MEM麦克风、远程麦克风或检测来自骨骼结构的声振动的麦克风。麦克风245也可经配置以用作输入/输出装置，用于使用加载于存储器上的合适操作系统控制单眼显示装置200的操作。

现在参看图2C，可用多个数码相机240、240′制造单眼装置200。相机240、240′可定位在一起或相对于彼此定位于各种不同位置。单眼装置200也可包含其它传感器。传感器可检测一个或一个以上操作参数且经配置以将所述参数的检测结果中继到单眼显示装置200或与单眼显示装置200相关联的数字信号处理器。在一个实施例中，单眼显示装置200可包含传感器且经配置以检测运动、光、雨或其它感觉或环境参数，且随后将所述参数传送到处理器。作为响应，处理器可接收这些指示且随后响应于来自传感器的指示而开始一个或一个以上程序的操作。传感器可与相机240、240′相关联且定位于第一部分210或第二部分215上或第一与第二部分210、215两者上。

现在参看图2E到2G，单眼显示装置200也可经配置以重放音频格式的所保存数据。单眼显示装置200可经配置以接收呈音频格式的数据文件，且使用音频扬声器系统250重放所述文件。音频扬声器系统250优选地操作性连接到单眼显示装置200且可重放音频。音频扬声器系统250经配置为轻重量的，且包含耳塞(ear bud)250′，其可以如图示的有线方式连接或可经配置以包含无线通信装置以用无线方式传输音频。在另一实施例中，扬声器系统250可配置为可缩回到第一部分210中的单个有线头戴耳机。应了解，音频装置250也可配置为集成扬声器，其内建于位于第一部分210的横向侧面上的面板中、位于耳部上、包含可拆卸式耳塞、包含骨骼音频传输配置，或包含噪声消除功能。各种音频装置250配置是可能的且在本发明的范围内。

现在参看图3A和3B，其展示单眼显示装置300的替代实施例，其包含使用支撑结构315彼此连接的第一主体部分305和第二主体部分310。第一主体部分305和第二主体部分310展示在缩回或收藏位置中。此实施例可经配置，使得第二主体部分310可相对于第一主体部分305而拉动。这将具有显示器(未图示)的第二主体部分310置于如上论述的观看位置。

在此替代实施例中，电源320定位于第一主体部分305上。电源320可包含各种不同的紧凑供电装置，例如电池或有线连接。然而在此非限制性实施例中，电源320可经配置以包含不同的可再充电电源。在此实施例中，电源320可经配置为太阳能光伏可再充电电池。太阳能电池320可配置为用于单眼显示装置300的主要电源，或者可配置为次级或辅助电源。各种配置是可能的且在本发明的范围内。

优选地，太阳能电池320定位在相配的位置中以便接收阳光、人造光，或可使用支撑结构315旋转到此再充电位置以接收光。现在参看图3B，单眼显示装置300或者可包含另一不同的电源，例如电磁场线圈可再充电天线组件320′。

优选地，在此实施例中，电磁场线圈可再充电天线组件320′包含电池组件(未图示)，所述电池组件操作地连接到电磁场线圈可再充电天线组件320′。电磁场线圈可再充电天线组件320′优选地从发射或接收的磁场捕捉能量，且将捕获的能量存储在电池组件中。这些场可来自佩带者携带的手机或无线移动装置。

电磁场线圈可再充电天线组件320′可经配置以用在用于主要电源的密封壳体中或经配置以用于辅助电源。电磁场线圈可再充电天线组件320′优选地包含具有线圈的变压器，其捕捉供装置300使用的电磁场且/或可用于图3A的实施例。电磁场线圈可再充电天线组件320′优选地为轻重量的，且可容易地直接佩戴在单眼显示装置300上重复使用。在一个方面，组件320′可经配置以捕捉与移动电话、BLACKBERRY^TM通信装置、个人数字助理或类似的使用射频能量的通信装置相关联的电磁场或特斯拉(Tesla)场。

现在参看图4A到4F，在单眼显示装置400的另一实施例中，装置400包含显示器外壳405，其可以可旋转方式收藏到邻近于第一主体部分410处。类似地，且如关于上文提到的实施例所述，单眼显示装置400包含第一臂415，其以可旋转方式连接到显示器外壳405，且可以伸缩方式相对于第一主体部分410向外移动。如图示，(手动或自动)操纵显示器外壳405，且第一臂415将第二臂420移动到第一主体部分410中。

如图4E和4F所示，第一主体部分410可包含啮合结构425，其用于以可拆卸方式将第一主体部分410夹到常规目镜框架F。一旦将第二臂420推动到第一主体部分410中，显示器外壳405便可在参考箭头430的方向上旋转以收藏到邻近于夹在常规目镜框架F上的第一主体部分410处。在另一实施例中，替代使用夹子，第一主体部分410可与框架F为一体式部件。

应了解，其它周边或次级组件可无需定位于框架F上。额外的周边组件可能致使装置500变得较重且不舒适，或致使框架F从用户的面部落下。在此方面，单眼显示装置400进一步包含系索条带(lanyard strap)接口520(图5A)，其内部(未图示)容纳一个或一个以上用于有线、光纤接口或与单眼装置500的无线连接的电子组件。系索接口520优选地通过允许用户将一个或一个以上额外装置或组件存放在520其中以与单眼显示装置600一起使用来提供增加的功能性，而不对框架F增加重量。

在此实施例中，系索接口520可为单眼装置500提供额外特征，其准许系索接口520携带不适合于容纳在显示器外壳405或主体410中的稍微较重的物品。在此方面，系索接口520可提供额外的特征，例如增加的电池寿命、增加的存储器功能、增加的感测特征或其它先前描述的组件或新的不同组件。系索接口520优选地连接到目镜框架F的任一侧，但也具有内部且为额外组件提供空间。系索接口520可包含到次级辅助电池、额外传感器、额外后视相机、轻重量固态存储器、总线或处理器的布线。

在另一方面，系索接口520可充当用于将组件布线到另一相反目镜框架F的通道。在此方面，系索520可与通过不同的夹子或扣件以可拆卸方式连接到相反目镜框架F的辅助次级外壳连通。

现在参看图5A到5C，其展示单眼显示装置500的又一实施例。在此实施例中，展示佩带者的相反侧面。在此实施例中，单眼装置500包含次级辅助外壳505。次级辅助外壳505大体上是轻重量的正交形状部件，其可以可拆卸方式且稳固地连接到佩带者的相反目镜框架F。以此方式，用户可存放单眼显示装置500的一个或一个以上主要/次级组件而不会在相反侧面上对单眼显示装置500增加额外重量。优选地，次级辅助外壳505包含类似于上文针对先前描述的主体部分所述的啮合结构或夹子的啮合结构或夹子。次级辅助外壳505同样可连接到单眼显示装置外壳，且无需与装置分离。

或者，次级辅助外壳505可经配置以连接到其它位置。在一个实施例中，外壳505可经定位以从佩带者的帽子、目镜悬挂，或甚至可钩住或卷绕在佩带者的耳部周围。在另一实施例中，辅助外壳505可卷绕在用户的手腕、脚踝、胳膊、腿或二头肌/三头肌周围。次级辅助外壳505优选地通过存放一个或一个以上对单眼显示装置500提供增加的功能性的额外或次级组件而增加单眼显示装置500的功能性。

在图5A的实施例中，次级辅助外壳505可容纳第二音频装置或扬声器510，或通过将主要/辅助电源容纳在外壳505中而提供增加的辅助或主要电力。次级辅助外壳505可布线到单眼显示装置500，位于相反的目镜框架上，或通过穿过系索接口520而定位的引线而布线。外壳505或者可具有无线接口以与定位成夹到相反目镜框架的单眼显示装置500通信。

在图5A到5C的实施例中，次级辅助外壳505可包含耳塞510，其通过可缩回的导线525连接到次级辅助外壳505。在又一实施例中，耳塞510可以无线方式连接到外壳505且经配置以在收藏时再充电。如图示，在图5B的后视图中，次级辅助外壳505可包含配置于其中的线轴(未图示)。佩带者可拉动卷绕在线轴周围的耳塞510以将耳塞510定位在佩带者的耳部中或耳部上以进行收听。

在图6所示的实施例中，单眼显示装置600可经配置以用于与移动电话、计算机、对等式电话或个人数字助理(例如，PALM TREO^TM或BLACKBERRY^TM通信装置或类似的使用无线协议的通信装置)的无线通信。佩带者可通过使用无线接口控制外部移动装置且形成与这些装置的主/从网络连接关系，经由单眼装置600接收和发出语音呼叫、文本消息或电子邮件。举例来说，佩带者可使用与图5A所示的次级辅助外壳505相关联的音频装置510收听语音呼叫。

在一个实施例中，佩带者可进一步使用无线输入/输出装置以便控制单眼显示装置600。在一个方面中，无线输入/输出装置605可包含无线鼠标、无线轨迹球、有线鼠标、有线轨迹球、麦克风、无线/有线触控垫装置或这些输入/输出特征的组合。如从图6可见，使用扬声器610(位于主体部分615中或连接到主体部分615)且使用次级辅助外壳(未图示)的佩带者可收听音频且使用显示器620观看视频图像，同时仍具有百分之九十到九十五的视觉实际上不受阻挡。在图6所示的实施例中，单眼显示装置600包含系索接口625且系索接口625可充当导管，引线630可穿过其中以与次级辅助外壳(未图示)通信。

在图7的后视图中所示的替代实施例中，单眼显示装置700可经配置以不包含系索接口或与任何次级辅助外壳通信的任何引线。实际情况是，装置700可经配置以使用无线通信协议中的射频信号以无线方式与次级辅助外壳705通信。在此方面，单眼显示装置700可经配置以包含发射器/接收器或收发器以在没有如图7所示的有线连接的情况下通信。

图8展示本发明的另一替代实施例，其中单眼显示装置800进一步包含多功能牌(medallion)805。牌805是电子装置，其可由单眼显示装置800控制且增加装置800的功能能力而不对装置800增加重量，因此装置800可保持紧凑和轻重量。牌805是用于以网络连接主/从关系与单眼装置800一起使用的辅助次级组件。牌800可包含若干可选组件。这些次级组件可容易与单眼装置800一起操作，且为单眼装置800增加功能性。在一个方面，牌805可为正交形状且支撑在使用带820的佩带者的颈部周围。牌805可包含处理器、具有操作系统的存储器以及总线或系统、内部、外部或周边组件互连(“PCI”)总线。牌805可进一步包含发射器/接收器或收发器(未图示)以便在无线网络中与单眼装置800无线通信。

在另一实施例中，牌805可包含离散的周边组件。这些组件可包含例如以下装置：输入/输出装置、次级硬驱动器、次级存储器、无线电模块或组件、电视或视频广播组件、传感器、光驱动器、磁盘驱动器、可拆卸式媒体，或与位于单眼显示装置800中的其它主要计算组件通信所借助的其它中间组件。

这些组件也可包含天线、相机、指南针、位置状态组件、头部位置传感器组件、全球定位系统组件、瞄准组件、音频组件、例如图形卡等的视频组件、条形码读取器、射频识别组件、用户状况监视组件、温度感测组件、加速度计、气体或生物感测组件，或可改进装置800的用户功能性的其它组件。在另一实施例中，牌805可包含与显示器810通信且控制显示器810的主要组件。

如图示，在图8中，牌805可进一步包含组件插槽825。插槽825可适用于将额外的可拆卸式组件830引入牌805(以由单眼装置800控制)或者适用于扩展牌805/单眼装置800的已存在的能力。在图8的实施例中，可引入牌805的插槽825的组件830包含辅助或主要电池、数字存储器、卡、微型安全数字存储卡、硬驱动器或安全可拆卸式媒体、电子模块、固态存储器或其它组件。

现在参看图9，其展示用于与单眼显示装置一起使用的电子牌905的替代实施例。在此实施例中牌905包含具有若干输入按钮915的显示器910以及第一组件插槽920和第二组件插槽925。为说明目的而仅展示两个插槽920、925，且可能存在任何数目的位于电子牌905上的插槽或端口920、925。显示器910可为操作性触控垫显示器910以操作单眼显示装置900、牌905或两者的一个或一个以上组件，或可作为用于控制单眼显示装置900(图8)的输入/输出装置而操作。

牌905是为单眼显示装置800提供额外功能性的轻重量装置。这是通过准许一个或一个以上额外电子模块的操作来实现的，所述一个或一个以上额外电子模块可插入牌905，且随后使用一个或一个以上无线或有线接口与单眼装置800通信，所述接口例如为

Wi-Fi、蜂巢式信号、红外线信号、USB、RS-232、RS-485、以太网或另一先前描述的在牌905与单眼装置800之间建立的接口。设想牌905可操作地耦合到显示器810以向显示器810提供电力。

在一个实施例中，单眼装置800可使用无线协议以无线方式与牌905通信。在另一实施例中，单眼显示装置800可使用有线连接或接口与牌905通信。在又一实施例中，牌905可以有线或无线方式与系索接口1410通信，且系索接口1410可随后以有线或无线方式与单眼显示装置1400通信(图14)。各种连接配置是可能的且在本发明的范围内，且设想每一组件(牌905、装置800、系索930)优选地可使用射频能量彼此通信。

如可见，牌905可进一步包含位于牌905的不同位置的第一USB接口插槽920和第二USB接口插槽925。可将其它组件插入插槽920、925以便扩展牌905的能力，例如扩展牌905或单眼显示装置800的存储器能力、视频、音频或感觉功能、或图形能力。

现在参看图10，其展示佩戴单眼显示装置1000的用户的透视图，其中装置连接到一副太阳镜框架F。这里，装置1000包含连接到框架F的系索接口1005和连接到系索接口1005的牌1010。在此实施例中，牌1010包含不同的非长方形配置，且实际上大体为三角形且包含盖1010′，第一和第二输入按钮1010a、1010b位于牌1010的横向侧面上。

现在参看图11，其展示根据本发明的佩戴单眼装置1100的用户的后视图。单眼装置1100包含以可拆卸方式连接到目镜框架F的系索接口1105和有线辅助电池1110。如先前论述，有线辅助电池1110可通过系索接口1105布线到单眼显示装置1100，或可以非有线方式收藏且随后在需要时连接。在另一实施例中，有线辅助电池1110可包含啮合结构(夹子或扣件)以钩到佩带者的服装或目镜。应了解，装置1100可包含若干不同的可更换的电池以用于长期使用。

现在参看图12，其展示佩戴具有辅助电源1205的另一单眼装置1200的用户的后视图。在此实施例中，单眼装置1200包含系索接口1210和有线辅助电池1205。电池1205在用户后方系索接口1210的大约中点处连接到系索接口1210。如先前论述，有线辅助电池1205可通过系索接口1210布线到单眼显示装置1200，且仅在需要时连接或在主要电池电源(未图示)已用尽时连接。

使用单眼显示装置1200和输入/输出装置的佩带者可使用从单眼显示装置1200输出的控制信号来控制从主要电池向辅助电池1205的切换。这是在不从佩带者头部移除单眼装置1200的情况下完成的。在此实施例中，配置在系索接口1210上的有线辅助电池1205可包含加垫外壳1205′和具有夹子或扣件的啮合结构。电池1205可钩在系索接口1210周围、钩到系索接口1210或穿过系索接口1210钩住。佩带者可包含若干不同的具有新电池的系索接口组件1210，所述新电池可在一旦具有辅助电池1205的系索接口1210用尽时便可被更换。电池1205也可配置为主要电池以为单眼显示装置1200供电。

现在参看图13，其展示根据本发明的佩戴另一单眼装置1300的用户的另一后视图。装置1300具有可更换/可互换的连接到系索接口1310的辅助或次级组件1305′。在此方面，不仅可更换电源，而且可使用USB端口或其它连接以可拆卸方式将其它组件连接到装置1300。在此实施例中，单眼装置1300包含系索接口1310，所述系索接口1310具有其它功能电子组件，但不包含有线辅助电池。这些次级组件可包含媒体驱动器、视频组件、音频组件、固态装置、音乐播放器、图形组件、天线、发射器、接收器、全球定位系统、移动装置、移动电话、个人数字助理、扫描器或其它即插即用组件。大体上展示为参考标号1305′的这些组件或电子元件可在用户后方的系索1310的大体中点处或者在其它位置连接到系索接口1310。大体上展示为参考标号1305′的这些次级组件或电子元件或者可连接到辅助外壳1315，其在佩带者的相反侧面(相对于显示器)上连接到框架F，而不是如图所示位于用户的后方。

组件可布线通过系索接口1310，以耦合到与单眼显示装置1300相关联且耦合到单眼显示装置1300的电路或板。组件1305′可仅在需要时连接，或者可在装置1300的整个操作中保持连接。使用单眼显示装置1300和使用输入/输出装置的佩带者可控制组件1305′的操作而不必触发与组件1305′本身相关联的任何按钮或使用与组件1305′相关联的任何其它单独的控制器或控制信号。佩带者可仅使用单眼显示装置1300且不必移除单眼显示装置1300来容易地控制这些组件1305′，以用于网络连接布置中的方便操作。

类似地，连接到系索接口1310的组件1305′可包含加垫外壳和具有用以连接到系索接口1310的夹子或扣件的啮合结构。应了解，佩带者可包含成组的或成群组的若干不同的系索接口1310，且其各自具有不同的可更换和互换的组件1305′。举例来说，用户可具有第一系索接口1310，其具有可由单眼显示装置1300控制以用于拍摄图像的后视相机。

在另一实例中，用户可具有第二系索接口1310(未图示)，其具有例如全球定位系统等的不同的组件，所述组件也可由单眼显示装置1300使用共同通信协议或网络连接关系控制。

在另一实例中，用户可具有第三系索接口(未图示)，其具有另外两个或两个以上例如音乐播放器和移动通信装置等的不同的组件。两者均可由单眼显示装置1300使用共同通信协议或网络连接关系控制。以此方式，用户可选择在使用期的过程中用户将使用哪些组件，且随后选择具有组件1305′的适当的系索接口1310。用户也可包含不带有组件的系索接口1310，但实际上这些系索接口1310可充当外壳且在需要时选择性地加载其它组件1305′。各种系索配置1310是可能的且在本发明的范围内。

现在参看图14，其展示根据本发明的佩戴另一单眼装置1400的用户的又一后视图，所述单眼装置1400具有连接到系索接口1410的插头1405的可更换且可升级的组件1405′。在此实施例中，单眼显示装置1400包含具有其它功能电子组件1405′的系索接口1410。如上文提到，这些组件1405′可包含媒体驱动器、视频组件、音频组件、固态装置、音乐播放器、图形组件、天线、发射器、接收器、全球定位系统组件、传感器、移动装置组件、移动电话组件、个人数字助理组件、扫描器、即插即用组件或扬声器。这些组件或电子元件1405′可在用户后方的系索接口1410的大体中点处的插头1405处连接到系索接口1410以均匀分布装置的重量。

另外，其它组件模块(未图示)也可沿着连接1415连接到牌(未图示)。以此方式，单眼装置1400和牌(未图示)中的至少一个(或两个)可控制配置在系索接口1410中的组件1405′。

在图15所示的一个实施例中，连接到系索接口1530的牌(未图示)和组件1505两者可沿着如图15所示的单个线1510系栓以用于有线通信，且以便移除和升级系索接口1530。在图15的单眼显示装置1500的实施例中，单眼显示装置1500可包含双重可更换连接，因此可分区段移除系索。

来自(i)系索接口与单眼装置1500之间的第一连接1515是可拆卸的，且(ii)从系索接口到连接到框架F的次级外壳1535的线路1530之间的另一连接也是可拆卸的。

在此方面，(i)系索接口的区段1510与(ii)次级外壳1535两者可各自彼此分开或从单眼显示装置1500分开以用于以另一新的或不同的组件进行更换。同样，操作地耦合到牌(未图示)的区段1510也是可拆卸的。

现在参看图16，其展示连接到系索接口1605的单眼装置1600，其中单眼装置1600围绕佩带者的颈部搁置在收藏位置。应了解，单眼装置1600不易从系索接口1605分开。此安全连接防止装置1600落下，且避免损坏装置1600。在图17的实施例中，单眼显示装置1700可进一步包含配置在目镜框架F的相反侧面上的次级辅助外壳1710，其也不会在降下位置时分开。

现在参看图18，系索接口1805可直接连接到框架F，或者可附接到单眼显示装置1800，如图示。在图18中，显示器外壳1810被展示为处于延伸或观看位置，且不易移动，除非通过显示器外壳1810拉动。

现在参看图19，其展示佩戴在佩带者颈部周围的单眼显示装置1900。在此实施例中，单眼显示装置1900包含连接到带1910的牌1905。优选地，带1910环绕佩带者的颈部且支撑牌1905，且用户佩戴系索接口1915以便支撑单眼显示装置1900。在此实施例中，牌1905提供如先前论述的多功能能力，包含主要或次级电子组件(例如传感器、全球定位系统、电视视频卡、存储器、卫星无线电装置或额外电池)，以用于单眼显示装置1900的操作。

在此实施例中，系索接口1915可操作以连接到用户的目镜框架F，但也可操作以与牌1905通信且提供牌1905与单眼显示装置1900之间的有线或无线连接。

现在参看图20A，其展示本发明的又一实施例单眼装置2000。在此实施例中，单眼装置2000并非计划连接到目镜框架F，而是可连接到棒球帽的帽沿B。在此实施例中，单眼显示装置2000包含支撑在外壳2015上的由臂2010连接的显示器2005。外壳2015大体上为矩形部件，其包含用于以可拆卸方式与棒球帽、帽子或其它服装的帽沿B连接的啮合结构。

在另一实施例中，啮合结构可与棒球帽的其它部分而不是帽沿B连接，然而优选地，显示器外壳2015准许将显示器2005定位在显示器大体上不遮蔽观看者视觉的位置中，且观看者可观看观看者正常观看区域的百分之九十到百分之九十五(相对于显示器2005不存在于观看者视场中的实例)。显示器2005被展示为配置于收藏位置，或更特定来说定位成与帽沿B对准。单眼显示装置2500进一步包含用于音频的扬声器系统2020。耳塞2020或扬声器配置在单眼显示装置2000中或单眼显示装置2000上。耳塞2020沿着线或引线2025连接。线2025连接到系索接口2035，系索接口2035连接到单眼显示装置2000的主体部分2030，因此单眼显示装置2000可通过有线系索接口2035向耳塞2020输出音频信号。

此外，图20A实施例的单眼显示装置2000包含与系索接口2035的连接。如提到，系索接口2035可具有向单眼显示装置2000提供额外功能性的额外组件。

现在参看图20B，单眼装置2000被展示为处于观看位置。这里，显示器2005支撑在显示器外壳2010中且经定位成从主体部分2015延伸。在观看位置中，显示器2005位于观看者的周边视觉中，其中第一和第二臂2020、2025从主体部分2015延伸。显示器外壳2010可通过如上文关于先前所述实施例论述的铰接和伸缩布置而连接到主体部分2015。

现在参看图20C，单眼显示装置2000可进一步包括与帽沿B连接的辅助主体部分2030。辅助主体部分2030具有准许辅助主体部分2030选择性保持在棒球帽帽沿B上的啮合结构。辅助主体部分2030可包含夹子或类似部件以紧扣帽沿B的横向边缘或以可拆卸方式沿着帽沿B的横向边缘连接，如图示。辅助主体部分2030可进一步通过端口或通过无线接口连接到有线系索接口2035。如所提到，辅助主体部分2030可通过在棒球帽B的帽沿B上存放额外电子组件，同时非常轻且紧凑，来向单眼显示装置2000提供增加的功能性。在一个实施例中，辅助主体部分2030可进一步包含扬声器2040或耳塞，其通过有线系索接口2035与单眼显示装置2000的插孔或输出端口(未图示)连接。其它先前描述的次级组件可连接于部分2030中以扩展装置2000的功能性。

现在参看图21A和21B，其展示用于单眼显示装置2000的显示器2100的实施例的两个视图。如所提到，显示器2100经配置为重量轻且便携的，其具有小于1英寸的对角线尺寸。显示器2100还经配置成具有范围从仅1磅到若干盎司或更小的最大重量。显示器2100还提供充分的图片清晰度和显示分辨率。显示器2100准许单眼显示装置显示与操作系统相关的命令提示，所述操作系统例如为MICROSOFT WINDOWS

操作系统、

操作系统、MICROSOFT WINDOWS

操作系统或另一操作系统。或者，显示器2100可与远程计算装置一起操作以仅以数字格式向佩带者显示图形和多媒体，同时远程执行其它功能。

图21A展示其中显示器2100是棱镜光学显示器或具有棱镜突出物的显示器的一个实施例。在此实施例中，显示器2100可包含安装到显示器外壳2112的显示器组件2105(图21B)。显示器组件2105可为任何微显示器组件、自发光显示器组件、有机发光显示器组件、胆甾型显示器组件、电致发光显示器组件、电泳组件、有源矩阵液晶显示器组件、液晶显示器组件，或使用发光二极管的轻重量显示器组件。

应了解，显示器组件2105应具有充分的亮度和清晰度，但同时在预定义的低功率限制内操作且也是重量轻的。

显示器2100进一步包含棱镜光学配置，其包含经布置以用放大方式将增强的虚拟图像引导到用户的若干光学表面。棱镜光学配置包含第一非球面光学表面或元件2115以及第一和第二反射表面2120、2125。第一非球面光学表面2115初始接收来自显示器组件2105的图像。

图像随后从第一和第二反射表面2120、2125反射以适当定向从显示器组件2105发射到观看者的图像。在一个实施例中，第一和第二反射表面2120、2125是普通反射表面。在另一实施例中，第一和第二反射表面2120、2125可为衍射和/或微透镜反射表面，或者混合型的：第一表面2120是衍射和/或微透镜反射光学表面，而表面2125是普通反射表面。在此实施例中，显示器2100可进一步包含第二非球面光学和/或微透镜表面2130，其中第二非球面光学表面2130相对于出口2135而定位。或者，另一不同的光学元件可定位于出口2135处。

第一和第二非球面光学表面2115、2130适于在出口2135处适当地定向图像。以此方式，图像将从显示器组件2105发射到第一非球面光学表面2115且到第一反射表面2120。图像随后将经适当定向到第二反射表面2125，且通过出口2135以虚拟光学放大方式向观看者显示，如图21B所示。

在一个实施例中，单眼显示装置2100可具有显示器2105，其具有带至少四个光学表面的光学元件。这些表面包含用于接收来自显示器2105的图像的非球面进入表面2115、非球面退出表面2130(因此用户通过退出表面2130直接观看图像)以及至少两个反射表面2120、2125。每一反射表面2120、2125可经定位以将来自进入表面2115的所显示图像反射到退出表面2130。光学元件2115、2120、2125、2135的四个或四个以上光学表面可经成形或模制以产生所显示图像的放大虚拟图像。这准许用户在用户眼睛E附近观看到明确且清晰的图像。

虚拟图像看似位于与用户相距一距离处。此图像在大小上与自显示器2105穿过光学元件2115且到达用户主眼E(图21B)的路径所界定的光学路径相比相当大。

现在参看图21C，在一个实施例中，显示器2100的光学表面或元件2105可连接到具有用户操作的聚焦调节的安装托架2140。显示器2105可沿着大体线性的轴移动以改变光学元件进入表面2115与显示器2105之间的距离。此线性移动允许独立的用户图像聚焦调节。

光学元件2115大体上没有失真、像散、色差，且经设计以用于以总体质量显示低分辨率到高分辨率的文本、图表、曲线图、照片、地图、图形用户接口、因特网网页以及视频内容。

显示器2100可经配置以包含至少一个单眼光学元件表面2115，其包含进入表面、多个反射表面2120、2125以及退出表面2135。这些表面可弯曲以对显示图像放大做出贡献，从而产生虚拟图像。在另一替代实施例中，显示器2100可配置有至少一个平坦的光学元件反射表面以及非球面的退出表面2135。光学元件表面与显示器2105之间的距离也可由用户调节。在一个实施例中，可用旋纽2145(图21C)、杠杆2145(图21D)、轮或按钮手动调节所述距离。各种调节和致动器配置是可能的且在本发明的范围内。这可增加或减小光学元件进入表面2115与显示器2105之间的距离。这允许用户将虚拟图像焦点调节到用户的眼睛处，且使得图像在靠近用户的主眼E的位置处向用户清晰且放大地呈现(图21B)。

显示器2100可由具有至少四个表面(其中至少两个侧表面为反射表面)的单个光学材料块形成。每一表面可包含多个孔，其排成一行，大体上平行于光学元件退出表面而延伸。一个侧表面上的每一孔具有在另一侧表面上的互补孔，从而形成一对。

或者，光学元件2100可为由至少两个不同材料形成的实心元件以形成消色差透镜。光学元件2100可包含至少一个进入表面2115和一个退出表面2130，其由不同于形成反射表面2120、2125的第二材料的第一材料形成。可通过将至少两个不同的光学材料结合在一起以形成实心光学元件或面板来形成光学元件2100。显示器2100可并入清晰、平坦、透明、保护性、抗划痕的膜或其它元件以免光学元件退出表面2135(图21C)集灰、划痕、清洗(cleaning)或损坏。

现在参看图21B，图21A的显示器组件2105以一方式配置于显示器外壳2100中以使得外壳2100保持紧凑且薄。如图示，所显示图像经定位以便位于观看者主眼D的周边视觉中，且以便准许用户的视觉的百分之九十至百分之九十五不受阻挡或遮蔽，同时在观看者的周边视觉中发射高分辨率、明亮、光学增强的虚拟图像。同时，用户可使外壳2100充分靠近眼睛，以使得图像看上去是放大的。如图21B所示，单眼显示系统2100可包含提供图像误差校正的反射表面2120。同样，反射表面2125可以同样提供光学图像误差校正的类似方式制成，其中衍射表面元件和/或微透镜表面光学元件配置在反射表面2120与2125之间。

现在参看图22A到22D，展示包含组件插槽2205的单眼装置2200的另一实施例。在此实施例中，组件插槽2205位于装置2200的主体部分2210中，然而，组件插槽2205可位于其它区域中，例如显示器2215中。如上文提到，组件插槽2205可经配置以收纳先前描述的组件2220，其重量轻且为装置2200增加功能性。在一个实施例中，组件2220可为微型卡、存储器、GPS装置、通用串行总线(“USB”)组件、广播TV调谐器和/或广播无线电调谐器，或插入组件插槽2205的类似装置。各种重量轻的功能组件配置是可能的且在本发明的范围内。

现在参看图23A，其展示类似于先前描述的实施例的牌2300。在此实施例中，牌2300可进一步包含可用于控制显示器(未图示)的无线触摸屏装置2305，且牌2300可为输入/输出装置。

触摸屏2305可位于邻近于插槽2310、2315的位置，且可通过用户在触摸屏2305上的上覆层上拖动用户手指而接收输入信号。以此方式，如图23B所示，使用颈部或腕部带2305′支撑牌2300上的触摸屏2305，且触摸屏2305可以无线方式输出射频输入信号以辅助控制连接到系索接口2315′的单眼显示器2300。以此方式，佩带者可使用牌触摸屏2305控制装置2300和/或外部装置。各种输入控制配置是可能的且在本发明的范围内。

现在参看图24，其展示用于显示器元件2400且用于放大显示给观看者的总体图像的替代配置。此配置提供放大图像，同时显示器元件2400保持轻重量、紧凑、薄且低成本的配置。在此实施例中，显示器元件2400是先前描述的显示器元件之一且发射图像，例如为有机发光二极管显示器，或其它显示器元件。图像优选地在两个镜面表面，或第一镜面表面2405和第二镜面表面2410，上反射。

优选地，显示器元件2400邻近于第一场透镜2415和第二物镜2415′定位。场透镜2415连接到第二物镜2415′且包含配置于其间的气隙2420。场透镜2415′优选地准直显示器元件2400的照明，且跨越气隙2420将所述照明与物镜2415匹配。

在此方面，图像跨越至少四个光学表面以棱镜方式放大，以放大显示给观看者的图像。图24展示图像初始从显示器元件2400发射。图像穿过第一光学表面且随后穿过场透镜2415′到达第一镜面表面2405，第一镜面表面2405经配置以在朝向观看者的方向上将图像重定向大约九十度。随后，图像反射到第二光学表面2430且穿过气隙2420到达第三光学表面2435且到达物镜2415。

图像随后从第二镜面表面2410经过，在该处图像以大约九十度反射到第四光学表面2535′。图像随后被放大且适当显示于观看者的眼睛VE。为便于组装，使用第一和第二定位销2440、2445将场透镜2415′与物镜2415组装在一起或另外连接到物镜2415，并具有预定气隙2420。销2440、2445经定尺寸以在组装期间适当固定透镜2415′、2415之间的距离。定位销2440、2445优选地具有预定长度且经定尺寸，以使得保持场透镜2415′与物镜2415之间的光学距离，且适当放大图像且将图像显示给用户。定位销2440、2445优选地经模制以便于组装到透镜2415′和2415中。透镜2415′和2415优选地封闭在薄且低成本的合适外壳2445中。或者，显示器2400可连接到透镜，如Ray Hebert的题为“Devices，and Methods for Image Viewing”的第11/420,624号美国专利申请案中所述，所述申请案以全文引用的方式并入本文。

虽然已参考本发明的实例性实施例特定展示和描述了本发明，但所属领域的技术人员将了解，在不脱离由所附权利要求书涵盖的本发明的范围的情况下，可在其中做出各种形式和细节上的改变。

Claims (51)

1.一种头戴式单眼显示器，其包括：

显示器，其相对于佩带者主眼而布置；

外壳，其连接到所述显示器；以及

支撑部件，其连接到所述外壳，其相对于所述佩带者主眼而支撑所述显示器，所述显示器位于相对于所述佩带者主眼的位置中，使得所述显示器在所述佩带者的周边视野中，且不会因所述显示器阻挡所述佩带者主眼的前方而遮蔽所述佩带者的正常周边视觉。

2.根据权利要求1所述的头戴式单眼显示器，其中所述显示器与所述佩带者主眼间隔开，且与所述佩带者眼睛水平间隔开预定量且与所述佩带者眼睛垂直间隔开预定量而定位。

3.根据权利要求1所述的头戴式单眼显示器，其中所述显示器大体上与所述外壳的纵轴成一角度而配置和定位，所述纵轴是穿过所述外壳而配置，且相对于所述佩带者的面部大体平行。

4.根据权利要求3所述的头戴式单眼显示器，其中所述角度在大约45到大约90的范围内。

5.根据权利要求1所述的头戴式单眼显示器，其中在没有所述显示器的情况下所述佩带者的总正常视场在水平方向大约为180度，且在垂直方向大约为120度，及

其中所述显示器被支撑以使遮蔽范围不超过所述正常视场的大约百分之十到百分之二十。

6.根据权利要求5所述的头戴式显示器，其中所述外壳以适于在至少两个位置之间移动所述显示器的方式连接到所述显示器；

其中至少第一位置是所述显示器被相对于所述佩带者眼睛而支撑，且遮蔽范围不超过所述正常视场的大约百分之十到大约百分之二十；且

其中至少第二位置是所述显示器大体上比所述第一位置更靠近所述佩带者主眼而定位，所述第二位置适于在所述显示器在所述佩带者主眼的前方的情况下靠近地观看图像。

7.根据权利要求6所述的头戴式显示器，其中所述外壳通过铰接联动装置、伸缩臂或可滑动臂中的至少一个连接到所述显示器。

8.根据权利要求6所述的头戴式显示器，其中所述外壳进一步包括结构，所述结构适于：(i)以可拆卸方式将所述支撑部件和所述外壳连接到所述佩带者，或(ii)以可拆卸方式将所述支撑部件和所述外壳连接到支撑在所述佩带者上的第二部件。

9.根据权利要求8所述的头戴式显示器，其中所述结构包括夹子。

10.根据权利要求8所述的头戴式显示器，其中所述结构以可拆卸方式将所述支撑部件和所述外壳连接到：

(i)目镜框架，或以可拆卸方式将所述支撑部件和所述外壳连接到(ii)与所述佩带者相关联的服装。

11.根据权利要求1所述的头戴式单眼显示器，其进一步包括相机，所述相机捕捉图像且将所述图像传送到向所述佩带者显示所述图像的电路。

12.根据权利要求11所述的头戴式单眼显示器，其进一步包括第二相机，所述第二相机在与所述相机不同的位置处支撑在所述佩带者上，其中所述第二相机捕捉第二透视图像以显示给所述佩带者。

13.根据权利要求1所述的头戴式单眼显示器，其进一步包括操作地连接到所述显示器的电源，其中所述电源是可再充电的。

14.根据权利要求13所述的头戴式单眼显示器，其中所述电源通过捕捉射频能量而再充电。

15.根据权利要求14所述的头戴式单眼显示器，其中所述电源包括适于捕捉射频能量的线圈，所述射频能量是相对于所述头戴式单眼显示器而独立产生的。

16.根据权利要求1所述的头戴式单眼显示器，其进一步包括噪声消除麦克风，所述麦克风操作地连接到所述电路。

17.根据权利要求1所述的头戴式单眼显示器，其进一步包括检测所述佩带者周围的参数的传感器，且所述传感器响应于所述检测到的参数而向控制器输出信号。

18.根据权利要求1所述的头戴式单眼显示器，其进一步包括向所述佩带者输出音频的音频变换器。

19.一种在佩带者上支撑头戴式显示器的方法，其包括：

提供弹性外壳；

将所述头戴式显示器连接到所述弹性外壳；以及

在所述佩带者上支撑所述外壳，使得所述显示器在所述佩带者的周边视野中，且因此所述显示器被相对于佩带者头部而支撑以便遮蔽范围不超过所述佩带者的正常视场的大约百分之十到大约百分之二十，其中所述佩带者的所述正常视场被界定为在水平方向上大约180度，且在垂直方向上大约120度。

20.根据权利要求19所述的方法，其进一步包括相对于所述外壳在至少两个不同位置之间调节所述显示器。

21.一种头戴式单眼显示装置，其包括：

显示器，其相对于佩带者的眼睛而布置；

外壳，其连接到所述显示器；

电源；

电路，其操作地连接到所述显示器和所述电源；

支撑部件，其连接到所述外壳，其相对于所述佩带者眼睛而支撑所述显示器；以及

端口，其与所述显示器、所述外壳或所述支撑部件相关联，所述端口操作地连接到所述电路以用于将至少一个额外功能组件以可拆卸方式连接到所述电路。

22.根据权利要求21所述的头戴式单眼显示装置，其进一步包括额外功能组件，该额外功能组件包括可拆卸式存储器，所述组件与所述端口以可拆卸方式啮合，且用于操作性连接到所述电路。

23.根据权利要求21所述的头戴式单眼显示装置，其进一步包括用于与所述端口以可拆卸方式啮合的可拆卸式电源。

24.根据权利要求21所述的头戴式单眼显示装置，其中所述端口在所述显示器上位于可由所述佩带者取用的位置。

25.根据权利要求21所述的头戴式单眼显示装置，其进一步包括以可拆卸方式连接到所述端口的无线收发器组合件。

26.根据权利要求21所述的头戴式单眼显示装置，其中所述支撑结构包括耳套圈或夹子中的至少一个，且其中所述端口位于所述支撑结构上。

27.根据权利要求21所述的头戴式单眼显示装置，其进一步包括系索，该系索包含界定内部空间的外壳，所述系索大体上支撑在所述佩带者的头部后方周围，所述系索容纳所述端口，且所述端口操作地连接到所述电路，所述端口以可拆卸方式将至少一个额外功能组件连接到所述电路。

28.根据权利要求27所述的头戴式单眼显示装置，其中所述系索连接到支撑在所述佩带者上的一副眼镜。

29.根据权利要求27所述的头戴式单眼显示装置，其中所述系索经加垫以用于在所述内部空间中存放弹性部件。

30.根据权利要求27所述的头戴式单眼显示器，其进一步包括电源，所述电源以可拆卸方式连接到所述端口。

31.根据权利要求27所述的头戴式单眼显示器，其进一步包括以可拆卸方式连接到所述端口的无线收发器。

32.根据权利要求27所述的头戴式单眼显示器，其进一步包括以可拆卸方式连接到所述端口的存储器。

33.根据权利要求27所述的头戴式单眼显示器，其进一步包括操作地连接到所述电路以用于控制所述显示器和所述功能组件的控制器。

34.根据权利要求27所述的头戴式单眼显示器，其中所述系索是柔性的。

35.根据权利要求27所述的头戴式单眼显示器，其中所述端口适于以可拆卸方式连接可拆卸式媒体。

36.根据权利要求27所述的头戴式单眼显示器，其进一步包括与所述系索相关联且用于接触所述佩带者的软垫。

37.根据权利要求21所述的头戴式单眼显示器，其进一步包括：

第二头戴式外壳，其相对于所述外壳独立地支撑在所述佩带者上，其中所述第二外壳包含所述端口，所述端口操作地连接到所述电路以用于以可拆卸方式将至少一个额外功能组件连接到所述电路。

38.根据权利要求37所述的头戴式单眼显示装置，其中所述第二外壳包括耳套圈支撑件。

39.根据权利要求37所述的头戴式单眼显示装置，其中所述第二外壳包括用于以可拆卸方式连接到所述佩带者的啮合部件。

40.根据权利要求37所述的头戴式单眼显示装置，其中所述第二外壳以可拆卸方式连接到所述佩带者的服装、帽子、目镜框架或太阳镜框架。

41.根据权利要求37所述的头戴式单眼显示装置，其进一步包括支撑在所述第二外壳中或由所述第二外壳支撑的无线收发器组合件，所述无线收发器组合件连接到第二电源和第二电路，且所述无线收发器组合件适于与所述电路无线通信。

42.根据权利要求37所述的头戴式单眼显示装置，其进一步包括存放在所述第二外壳中或由所述第二外壳支撑的功能组件。

43.根据权利要求21所述的头戴式单眼显示装置，其进一步包括：

第二组件，其支撑在所述佩带者的颈部周围，且包含内部空间，所述第二组件包含所述端口，所述端口操作地连接到所述电路以用于以可拆卸方式将至少一个额外功能组件连接到所述电路。

44.根据权利要求43所述的头戴式装置，其中所述第二组件包含位于第二组件外壳的表面上的显示屏。

45.根据权利要求43所述的头戴式装置，其中所述第二组件是牌，且包含至少两个不同的端口，所述端口以可拆卸方式将至少两个功能组件连接到所述电路。

46.根据权利要求43所述的头戴式装置，其进一步包括电源，所述电源以可拆卸方式连接到所述端口，且向所述第二组件和所述显示器中的至少一个提供功率。

47.根据权利要求43所述的头戴式装置，其中所述第二组件被相对于所述显示器独立地支撑，或支撑在所述佩带者的颈部、腕部、脚踝、头部、臂或腿周围；及

其中所述第二组件由大体上柔性的伸长部件支撑。

48.根据权利要求21所述的头戴式装置，其进一步包括作为大体上颈部支撑的电子牌的第二组件，所述牌包括位于所述第二组件的外表面上的用户接口。

49.根据权利要求43所述的头戴式装置，其中所述第二组件包含与所述电路无线通信的收发器。

50.根据权利要求43所述的头戴式装置，其中所述第二组件是与计算装置无线通信的牌。

51.一种头戴式计算装置，其包括：

显示器，其相对于佩带者的单眼或双眼布置；

外壳，其连接到所述显示器；

电路，其操作地连接到所述显示器；

计算装置和电源，其操作地连接到所述电路；以及

多个功能装置，其以可拆卸方式连接到所述电路，其向所述头戴式计算装置提供增加的功能性。

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