CN102667912A - 头戴式显示装置 - Google Patents
头戴式显示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102667912A CN102667912A CN2009801630640A CN200980163064A CN102667912A CN 102667912 A CN102667912 A CN 102667912A CN 2009801630640 A CN2009801630640 A CN 2009801630640A CN 200980163064 A CN200980163064 A CN 200980163064A CN 102667912 A CN102667912 A CN 102667912A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- head
- display apparatus
- mounted display
- user
- reflective optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 272
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims abstract description 81
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 114
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 95
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 claims description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 12
- 230000011514 reflex Effects 0.000 claims description 12
- 210000003128 head Anatomy 0.000 claims description 9
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 6
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 4
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 23
- 238000013461 design Methods 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 6
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 6
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 4
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 4
- 241000226585 Antennaria plantaginifolia Species 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- HGAZMNJKRQFZKS-UHFFFAOYSA-N chloroethene;ethenyl acetate Chemical compound ClC=C.CC(=O)OC=C HGAZMNJKRQFZKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000001815 facial effect Effects 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 210000001061 forehead Anatomy 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003760 hair shine Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000005043 peripheral vision Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
- G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/02—Viewing or reading apparatus
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/02—Viewing or reading apparatus
- G02B27/022—Viewing apparatus
- G02B27/024—Viewing apparatus comprising a light source, e.g. for viewing photographic slides, X-ray transparancies
- G02B27/026—Viewing apparatus comprising a light source, e.g. for viewing photographic slides, X-ray transparancies and a display device, e.g. CRT, LCD, for adding markings or signs or to enhance the contrast of the viewed object
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G5/00—Control arrangements or circuits for visual indicators common to cathode-ray tube indicators and other visual indicators
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
- G02B2027/0118—Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
- G02B2027/0127—Head-up displays characterised by optical features comprising devices increasing the depth of field
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
- G02B2027/0178—Eyeglass type
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
Abstract
公开了一种主要基于反射的头戴式显示装置，其用于显示和观看来自可视显示源的可视内容，该头戴式显示装置包括框架和与框架连接的至少一个光学壳体，光学壳体和框架被配置成使光学壳体可至少部分位于使用者眼睛前方，光学壳体包括位于光学壳体内以投射可视内容的发光可视源以及与发光可视源光学连通的多个反射光学表面，多个反射光学表面被配置成将可视内容的投射反射至使用者的眼睛。
Description
技术领域
本公开涉及头戴式显示装置，该头戴式显示装置用于显示和观看来自可视显示源的可视内容。
背景技术
头戴式显示装置（简称为“HMD”）为佩戴在使用者头部的显示装置，其具有（1）位于使用者的一只眼睛前方的单个小显示光学器件（单目式HMD），或（2）两个小显示光学器件，分别位于使用者的两只眼睛的前方（双目式HMD），从而使单个使用者观看广范围的可视显示内容。双目式HMD允许使用者能够观看三维的可视内容。在当今的军事、商业和消费者市场中存在的HMD装置主要为护目镜/眼镜式装置，其通过佩戴一副护目镜或眼镜的方式来佩戴；或者该护目镜/眼镜式装置为头盔式装置，其附接至佩戴在使用者头部的头盔。此外，在当今的市场中存在的HMD装置主要依赖于三种不同的技术，并因此分为三种不同的类别：折射型、衍射型和激光印字机（laser writer）型。
在当今市场中存在的第一类HMD装置为折射型HMD。折射型HMD使用折射的光学物理原理，将来自可视显示源的可视内容的投射传递至使用者的眼睛。折射型HMD通过将来自显示源的可视内容的投射传递穿过透光介质（通常为透明塑料如丙烯酸），对使用者的眼睛产生最终相干的且常常放大的图像。透光介质一般为透镜或透镜系列，当来自可视源的光波进入或离开透光介质时透镜或透镜系列使光波弯曲且放大，从而形成放大的内聚性图像，与放大镜的操作类似。这是当今市场上的大多数HMD所采用的主要方法。
虽然折射型HMD可能是HMD市场中采用的主要方法，但其还有一些缺点。这种折射型HMD的问题在于，透光介质通常为位于HMD的光学路径中的大块重塑料，对于将其佩戴在头部或脸部的使用者而言，这种类型的HMD非常沉重、笨重且麻烦。这限制了使用者佩戴这样的HMD的总体舒适度。此外，用于使用者的这种笨重配件大大限制了这种装置可采用的式样。此外，因为折射型HMD的折射透镜常位于使用者的直接视野中，所以产生了这样的折射型HMD，其向使用者提供充分的“透视视觉（see-through vision）”、或同时看见投射的可视内容以及同时清楚地透过投射内容看到周围环境之外的真实世界的能力，“混合现实（mixed-reality）”视图变得非常复杂。折射型HMD的另一缺点在于，折射型HMD可常常阻止使用者看见除了投射的可视内容之外的任何其它事物，或严格地限制使用者的周边视觉，这最终可使使用者有幽闭感。折射型HMD的另一缺点在于，对于消费者或商业市场中普遍存在的那些折射型HMD，其具有非常受限制的视野（FOV）角度，典型的FOV为约25度，高端FOV为约40度。当试图将消费者和商业市场中存在的折射型HMD的FOV增加至典型的25度FOV之上时，装置的成本和重量显著增加，这可成为在两个已经竞争的市场中的重要的限制因素。这种情况在40度至120度之间的FOV的折射型HMD更为普遍的军事市场中是明显的，然而，如上所述，这些装置极其沉重且非常昂贵。
在当今市场存在的第二类HMD装置为衍射型HMD，或者更精确地，为折射/衍射混合HMD。衍射型HMD使用衍射和衍射光栅以及折射的光学物理原理，将来自可视显示源的可视内容的投射传递至使用者的眼睛。通过这种类型的HMD，可视内容的投射通过包含在折射透光介质元件之一内的透光介质和衍射光栅，以对使用者的眼睛产生最终相干的且常常放大的图像。来自投射的可视内容的光波经过透光介质并最终经过衍射光栅，该光波用于向使用者呈现单一相干的图像。这种混合HMD系统的主要缺点在于，其需要高强度的光源，因此当该混合HMD系统消耗能量时其效率是非常低的，所以它们需要大量的功率来以工作在可接受的水平，并且该HMD系统具有显著减少的显示寿命。此外，由于衍射光栅工作的物理原理，该系统在某种程度上具有受限制的FOV能力。
在当今市场存在的第三类HMD装置为激光印字机型HMD。激光印字机型HMD使用常由红色、绿色和蓝色激光器的三色激光器组成的远程激光发动机、以及一组激光印字机，以根据输入的可视显示信号使激光弯曲并照射成相干可视图像。激光器和激光印字机通过相干的光纤电缆连接至头戴式显示单元，以将图像传递至头戴式单元。然后，图像从相干的光纤电缆投射到最终的观看屏上（在HMD单元中的典型透明透镜）以供使用者观看。与这种类型的HMD相关联的一个缺点在于，这样的系统所需的相干的光纤电缆是非常昂贵的。这样的HMD系统的另一缺点在于，由于图像来自光纤电缆，所以头部单元仍需要一些类型的折射光学器件来放大图像，而这又导致受限制的FOV和头部单元重量的增加。此外，与激光印字机HMD相关的另一缺点在使用这样的系统观看3D可视内容时变得明显。为此，HMD系统将需要通过单个光纤电缆向头部单元同时发送两个不同的图像，因此需要头部单元包括射束分裂器来为各只眼睛分离两个图像，或HMD系统将需要第二激光系统，第二激光系统与第一激光系统同时工作以产生输送3D可视内容必要的第二图像。在上述任一种情况下，这都可变得非常昂贵。激光印字机HMD的另一缺点在于，运行这种装置所必要的能量消耗非常高。最后，如果不仔细观察所需的光纤电缆的最小弯曲半径，则通过光纤电缆将图像传递至头戴式单元可能存在潜在的问题。如果电缆的弯曲半径过紧，则会导致重要的信号丢失。
如今可用的这三种类型的HMD系统都不能提供放大的相干可视内容以供使用者从便宜、轻便、舒适的且被认为是近眼式HMD装置的单个装置观看。因此，由于与当今可用的这三种类型的系统相关的缺陷和问题，需要在行业中提供一种新型的HMD装置，该新型HMD装置相当便宜、轻便、紧凑、舒适且为近眼式装置。
发明内容
本文描述了一种主要基于反射的头戴式显示装置，其用于显示及观看来自可视显示源的可视内容。
根据本公开，反射式头戴式显示装置包括框架和连接至框架的至少一个近眼式光学壳体。光学壳体和框架被配置成使光学壳体可至少部分位于使用者眼睛前方。光学壳体包括位于光学壳体内以投射可视内容的发光可视源。光学壳体还包括布置在光学壳体内的多个反射光学表面，多个反射光学表面被配置成将来自可视源的可视内容的投射反射到使用者的眼睛中。
因此，本公开为主要且基本基于反射的头戴式显示装置，其与主要基于折射的、衍射的或激光印字机的头戴式显示装置不同。以这种方式，本公开可选地为完全没有折射的头戴式显示装置。通过主要使用多个反射光学表面来将可视内容传输至使用者的眼睛，与重的透明塑料不同，该装置可使用空气作为反射经过的传输介质。本公开的这方面的优点在于，使装置比任何其它可用装置显著轻便。它的优点和区别还在于该装置为曾经开发的装置中最可操作的、近眼式、主要基于反射的头戴式显示装置，因为之前行业中试图对这样的基于反射的装置进行的开发均未成功。本公开的另一优点在于，因为装置主要基于反射，所以反射器被制定成特定的尺寸且定位在适当的位置，使得将可视内容从可视显示源投射至使用者眼睛所需的所有反射器可被包含在保持近眼式的相对较小的光学壳体内。这样紧凑的装置消除了对大的、昂贵的远程系统的需要，远程系统诸如对于基于激光印字机的装置而言是必要的系统。
在本公开的另一方面，框架是可佩戴的头戴式框架，光学表面被配置成协作地放大可视内容的投射，从而使可视内容变得大于来自其被投射的可视源的实际尺寸。此外，装置可包括：连接至框架的第一近眼式光学壳体，该光学壳体被配置成位于使用者的第一只眼镜的前方；连接至框架的第二近眼式光学壳体，该光学壳体被配置成位于使用者的第二只眼镜的前方。以这种方式，实现了双目式头戴式显示装置。
在本公开的另一方面，光学壳体还包括基本不透明的初级传输壳体，初级传输壳体连接至基本透明的次级视觉壳体。次级视觉壳体位于使用者眼睛的前方，并被设计成允许使用者透过其观看。次级视觉壳体包括前防尘盖和外防尘盖，前防尘盖和外防尘盖都是透明的。次级视觉壳体具有可变可调的穿透损失层，可变可调的穿透损失层与外防尘盖连通。该穿透损失层允许对穿过该层的任何光的穿透损失量进行可选地调节。因此，使用者可对层进行调节以使该层完全透明来允许观看穿过该层的所有光，或使该层完全为暗色或不透明以阻止观看穿过该层的光，或具有可变级别的暗度以允许部分观看穿过该层的光。
在本公开的另一方面，多个反射光学表面包括一系列反射光学表面，包括第一反射光学表面、至少一个中间反射光学表面和最终反射光学表面。最终反射光学表面可以是外防尘盖的内表面。可视内容从可视源投射至第一反射光学表面。然后，可视内容被反射至至少一个中间反射光学表面，接下来被反射至最终反射光学表面（也就是外防尘盖的内表面），最后被反射至使用者的眼睛。使用者能够通过使可调的穿透损失层（位于最终反射光学表面之后）完全为暗色因此阻止他透过次级视觉壳体的外防尘盖看到外面的周围环境，来选择性地选择仅观看可视内容。可选地，使用者能够通过将可调的穿透损失层设定为仅部分变暗或不透明来选择性地选择具有“看透视力”并同时观看可视内容和实时的外部周围环境（混合现实视图）。以这种方式，使用者会看到覆盖在其外部周围环境的真实世界视图之上的可视内容的反射。
其它实施方式、目的、特征和优点将在下面的实施方式的具体说明中列举，其中一部分根据描述显而易见，或可通过本发明所要求的实践来学到。这些目的和优点将通过在说明书和权利要求中特别指出的方法和构成来实现及获得。上述发明内容可被理解为对本文公开的一些实施方式的简要且一般的概述，其仅用于有益于且方便读者的目的，而不是旨在以任何方式对所附的依法享有的权利要求的范围及其等同物的范围进行限制。
附图说明
图1是佩戴着主要基于反射的头戴式显示装置的使用者佩戴的双目式实施方式的立体图；
图2是主要基于反射的头戴式显示装置的实施方式的侧视图；
图3是使用5个反射光学表面的主要基于反射的头戴式显示装置的双目式实施方式的立体剖视图；
图3A是主要基于反射的头戴式显示装置的双目式实施方式的立体剖视图，示出5个反射器系统中从发光可视源至使用者眼睛的反射路径的实施方式；
图4是主要基于反射的头戴式显示装置的实施方式的后立体图；
图5是使用3个反射光学表面的主要基于反射的头戴式显示装置的可选双目式实施方式的立体图；
图6是主要基于反射的头戴式显示装置的双目式实施方式的立体剖视图，示出3个反射器系统中从发光可视源至使用者眼睛的反射路径的实施方式；
图7是5个反射器的头戴式显示装置中的反射光学表面的实施方式的侧视图，示出从发光可视源至使用者眼睛的反射路径的实施方式；
图8是3个反射器的头戴式显示装置中的反射光学表面的实施方式的侧视图，示出从发光可视源至使用者眼睛的反射路径的实施方式；
图9A至图9C是与可调的穿透损失层的实施方式连通的最终反射光学表面的实施方式的一系列立体分解图，其中可调的穿透损失层在图9A至图9C中具有逐渐增加的暗度或不透明度级别。
具体实施方式
虽然本发明能够多种形式实施，但是附图和下文显示和描述了一个或多个当前优选的实施方式，可以理解，本公开被认为是本发明的示例，并且并不是要将本发明限制于本文所示的具体实施方式。标题仅为了方便的目的并且不被解释为以任何方式限制本发明。任何标题下所示的实施方式可与其它任何标题下所示的实施方式相结合。
HMD装置的构造
参照图1、图2和图5，公开了主要基于反射的头戴式显示（“HMD”）装置5，HMD装置5用于显示和观看来自显示源的可视内容。HMD装置5包括框架10和与框架10连接的至少一个近眼式光学壳体15。
在优选的实施方式中，框架10是可佩戴的头戴式框架，诸如眼镜框架。然而，该实施方式的公开不应被理解为对框架10的形状的限制。因此，在可选的实施方式中，框架10可以是任何类型，其可被配置成安装至头盔或安装至任何其它相似类型的头戴式装置（诸如头箍或可调整的头带）。框架10连接至近眼式光学壳体15并被配置成支撑近眼式光学壳体15的重量。框架10还被配置成当其被合适地佩戴时，使光学壳体15可至少部分位于使用者的眼睛前方并且位于HMD使用者的视线中。
在优选的实施方式中，框架10连接至两个光学壳体15，其中，第一光学壳体15可至少部分地放置在使用者的第一只眼睛前方，第二光学壳体15可至少部分地放置在使用者的第二只眼睛前方。第一和第二光学壳体15可根据需要，为物理等同、彼此的镜像或其它尺寸和形状的组合。该实施方式被认为是“双目式”HMD装置，因为它使用两个分离的通道（即两个分离的光学壳体15）来向使用者两只眼睛中的每一只提供单独的可视内容。双目式HMD装置可通过在两个通道上同时向使用者的两只眼睛提供完全相同的可视内容（与看电视类似）来允许使用者观看二维可视内容；或通过在第一通道上向使用者的第一只眼睛提供第一可视内容以及在第二通道上向使用者的第二只眼睛提供完全不同的第二可视内容（即如同每只眼睛观看放映不同节目的单独的电视）来允许使用者观看二维可视内容；或最后通过仅在第一通道上向使用者的第一只眼睛提供可视内容而不向使用者的第二只眼睛提供任何内容来允许使用者观看二维可视内容。可选地，双目式装置可通过向每只眼睛提供相同可视内容的略微不同的版本来允许使用者实现三维立体视觉（即双目视觉）。然而，该实施方式的公开不应被理解为将HMD装置5限制于仅具有两个光学壳体15的装置。因此，在可选的实施方式（未示出）中，框架10可仅与一个光学壳体15连接，其中，框架10和光学壳体15被配置成使一个光学壳体15可部分放置在使用者的第一只眼睛的前方。该可选的实施方式中的装置被称为“单目式”HMD装置，因为该装置使用仅用于使用者的两只眼睛中的一只眼睛的单通道（即一个光学壳体15）。
在另一可选的实施方式中（未示出），框架10和光学壳体15可被配置成使光学壳体15选择性地附接至框架10/从框架10拆卸，因此，允许使用者选择是使用单目式HMD装置（仅具有用于一只眼睛的一个光学壳体15）还是双目式HMD装置（具有两个光学壳体15，其中每个分别用于使用者的每只眼睛）。在又一可选的实施方式（未示出）中，光学壳体15可铰接地连接至框架10，以使光学壳体15可选择性地绕铰接装置转动，从而从使用者眼睛的前方位置移除光学壳体15且从使用者的视线中移除光学壳体15。
框架10由至少一种耐用的、轻质的材料组成，诸如镁合金、铝合金、钛或具有非常轻且非常耐用的物理特性的任何其它类似的基于轻质金属的材料。然而，上述材料的公开不应被理解为将轻质材料仅限制于基于金属的材料。因此，在可选的实施方式中，框架10可由如下的耐用的、轻质材料组成：诸如聚碳酸酯、PVC、聚乙烯、尼龙或具有非常轻且非常耐用的物理特性的任何其它基于聚合物的材料。
参照图3至图5，每个近眼式光学壳体15包括用于投射可视内容的发光可视源20、多个反射光学表面30、初级传输壳体40以及次级视觉壳体45。
发光可视源20为电子装置，其以能够被观察者观看的可视形式展示信息。在优选的实施方式中，发光可视源20为连接至电源的微显示器，其中，微显示器包括源输入以接受来自外部源的输入信号，输入信号以可视形式被输出。然而，上述实施方式的公开不应被理解为对本文所公开的实践中所使用的发光可视源的类型进行限制。因此，在可选的实施方式中，发光可视源20可以是激光印字机、微型投影仪或能够显示可视内容的任何其它装置或系统。此外，发光可视源20可通过常规的导线或电缆、光纤、无线信号传输装置、或信号和数据传输领域技术人员已知的传输信号的任何其它类似的方式接收来自外部源的输入信号。
待投射的可视内容包括静态可视内容和动态可视内容，以及能够可视地显示且能够被观看的任何其它内容。静态可视内容包括在显示过程中不会随时间改变的内容，包括但不限于照片、静止图像、不会通过新信息更新的静态文本和图形数据显示。动态可视内容包括在显示过程中随时间改变的内容，包括但不限于视频播放或实时视频、变化图像、在获取到新信息时更新的动态文本和图形数据显示。
多个反射光学表面30为具有高度抛光或光滑的表面光洁度的表面，诸如镜子、抛光金属或平滑玻璃的表面，例如利用反射的光学物理原理来使入射的光波折回。多个反射光学表面30与发光可视源20光学连通且被配置成协作地将可视内容的清楚聚焦投射从发光可视源20反射至使用者的眼睛。
参照图3A和图6，在优选的实施方式中，多个反射光学表面30为单独的凹表面和凸表面的组合，并包括至少第一反射光学表面31和最终反射光学表面36。第一反射光学表面31为从发光可视源20将可视内容首先投射至的反射光学表面。最终反射光学表面36为将可视内容最终反射至使用者眼睛的反射光学表面。优选地，多个反射光学表面30还包括至少一个中间反射光学表面32。当投射由各个反射光学表面30反射时，这些凹和凸反射光学表面30另外被配置成协作地放大可视内容的投射，从而使投射的可视内容55在由HMD装置使用者的眼睛观看时呈现放大和聚焦的状态。然而，上述使用单独的凹表面和凸表面的组合实施方式的公开不应被理解为对可在如本文所公开的HMD装置中使用的反射光学表面的形状范围进行限制。在可选的实施方式中，HMD装置5可仅使用凸反射光学表面、仅使用凹反射光学表面或其它独特的几何形状而不背离本文所公开的范围。此外，尽管上述实施方式的公开已涉及仅使用多个反射光学表面30来将从可视源20投射的可视内容反射至使用者眼睛的HMD，但可选的实施方式可在不背离本公开的主要基于反射的HMD的范围的情况下，包括光学路径中所包含的另外的光源元件。因此，在可选的实施方式中，除了包括多个反射光学表面30之外，一个或多个反射元件（未示出）可位于发光可视源20与使用者眼睛之间的光学路径中，从而对将经过的光波进行操作。在这方面，产生了反射/折射混合HMD。
参照图2和图4，每个近眼式光学壳体15包括或连接至屈光度调节器25，屈光度调节器25与发光可视源20连通。屈光度调节器25被配置成在基本与从发光可视源20发出的可视内容投射的方向平行的方向上物理地前后移动发光可视源20的位置。由此，发光可视源20将接近或远离与第一反射光学表面31的固定位置。这导致对使用者眼睛内的投射的可视内容的最终聚焦点进行相应的调整。因此，屈光度调节器25能够提供处方（prescription）焦点校正并对在固定处方范围投射至使用者眼睛的可视内容的焦点进行调整。
再次参照图1至图6，初级传输壳体40为HMD装置5中的近眼式光学壳体15的室，来自发光可视源20的可视内容的投射起源于该室，并且在该室中发生投射的可视内容的大部分光学反射和放大。在一个实施方式中，初级传输壳体40是基本不透明的、中空的室，该室具有布置在其第一端41的发光可视源20和屈光度调节器25。初级传输壳体40还可包含多个反射光学表面30中除了最终反射光学表面36之外的每个反射光学表面，这些反射光学表面30布置在初级传输壳体40内侧的多个位置。更具体地，多个反射光学表面30部分地直接布置在初级传输壳体40的前后内壁上或布置在位于初级传输壳体40的前后内壁上的支撑结构上。在优选的实施方式中，初级传输壳体40连接至框架10且由框架10支撑。然而，上述实施方式的公开不应被理解为将初级传输壳体40的结构仅限制为基本不透明或中空的室。在可选的实施方式中，初级传输壳体可以是侧面开放的结构或开放的轮廓框架，简单地用于将反射光学表面30、发光可视源20以及屈光度调节器25支撑在适当的位置，但是不会阻止外部入射光进入反射光学表面30的反射路径。
初级传输壳体40由至少一个耐用的、轻质材料组成，该轻质材料诸如为镁合金、铝合金、钛或具有非常轻且非常耐用的物理特性的任何其它类似的基于轻质金属的材料。然而，上述材料的公开不应被理解为将轻质材料仅限制于基于金属的材料。因此，在可选的实施方式中，初级传输壳体40可由如下的耐用的、轻质材料组成：诸如聚碳酸酯、PVC、聚乙烯、尼龙或具有非常轻且非常耐用的物理特性的任何其它基于聚合物的材料。此外，关于初级传输壳体的位置，在优选的实施方式中，初级传输壳体被配置成基本位于框架10和使用者眼睛之下并与使用者的面部相邻。然而，在可选的实施方式中，初级传输壳体40可被配置成基本沿与框架10相关的任何头戴式耳机（earpiece）的长度定位、与使用者面部的一侧相邻、位于框架10上方、位于使用者眼睛上方、与使用者前额相邻，或根据需要位于允许本文公开的HMD装置根据本文公开的教导工作的任何其它位置。
参照图2至图4和图6，次级视觉壳体45在初级传输壳体40的第二开放端42处与初级传输壳体40连接，第二开放端42与发光可视源20所在的第一端41相反。次级视觉壳体45是至少部分放置在HMD装置使用者的眼睛前方的光学壳体15的一部分。在优选的实施方式中，次级视觉壳体45还一体连接至框架10和初级传输壳体40。然而，上述实施方式的公开不应被理解为将第二视觉壳体45限制于与框架10或初级传输壳体40一体连接。在可选的实施方式中，次级视觉壳体45可拆卸地或可铰接地连接至初级传输壳体40并由初级传输壳体40支撑。
参照图3至图4和图6，次级视觉壳体45包括透明的前防尘盖46，前防尘盖46被配置成直接位于使用者眼睛的前方且位于使用者的视线中。前防尘盖46优选地光学中性，即前防尘盖46不会如常规的处方镜片（prescription lens）般作用。相反地，前防尘盖46允许来自使用者观看的任何可视目标的光波穿过前防尘盖46而没有任何明显的失真、改变或弯曲。此外，前防尘盖46优选地由耐用的透明材料组成，该材料诸如为聚碳酸酯、玻璃、丙烯酸或透明且耐用的任何其它类似材料。
次级视觉壳体45还包括外防尘盖47，外防尘盖47基本为与前防尘盖46相邻设置的壳。外防尘盖47被配置成位于前防尘盖46前方且与前防尘盖46位于相同的使用者视线中。次级视觉壳体45的前防尘盖46与外防尘盖47一起用于关闭初级传输壳体40的开放的第二端42，并因此基本密封光学壳体15以阻止灰尘或任何其它环境污染物进入光学壳体15并干扰反射光学器件。
参照图9A至图9C，外防尘盖47包括凹形内表面48，内表面48被配置成多个反射光学表面30中的最终反射光学表面36。如前述所公开的，该内表面48就是反射光学表面36，投射的可视内容55最终从反射光学表面36反射至使用者的眼睛。在优选的实施方式中，外防尘盖47为基本透明的、弧形的壳并且与可变可调的穿透损失（transmission-loss）层50连通。在该实施方式中，外防尘盖47由耐用的透明材料组成，该材料诸如为聚碳酸酯、玻璃、丙烯酸或透明且耐用的任何其它类似的材料。此外，外防尘盖47可选地被设计成具有一定的材料厚度，该材料厚度足以达到光学装置中提供弹道防护的至少最小要求。然而，上述实施方式的公开不应被理解为将外防尘盖47仅限制为大致上透明或基本透明的无源壳。在可选的实施方式（未示出），外防尘盖47可以是可调光镜或反向电致变色镜或允许对外防尘盖47的反射率选择性地反射或调整的任何其它类似技术。
在另一可选的实施方式中，基本透明的外防尘盖47还可以是“部分反射镜”，其中，透明的外防尘盖47具有部分反射的内表面48，因此具有部分反射的最终反射光学表面36。该部分反射的内表面48具有与其相关的固定的最小反射率值。反射率值为由表面反射的辐射（如光）总量与最初入射到表面上的辐射总量之间的比值（用百分比表示）。具有如外防尘盖47内表面48的部分反射镜，因此具有最终反射光学表面36，从而允许HMD设计者将反射光学表面的最小反射率值增加到仅使用未经处理的、透明的外防尘盖47可实现的反射率值之上。在这样的实施方式中，可通过使另外的透明外防尘盖47（如上所述）的内表面48处理或涂有反射材料（即铝、银、金等）的薄沉积层形成部分反射镜，从而提高内表面48的反射率并为最终反射光学表面36产生固定的最小反射率值。通过选择将要沉积在最终反射光学表面36上的合适类型和厚度的反射材料，可精确地实现具有所需的最小反射率值的部分反射镜。在一个实施方式中，部分反射镜的最小反射率可在以下范围内：大约1-10%、11-20%、21-30%、31-40%、41-50%、51-60%、61-70%、71-80%、81-90%或91-99%。
因为优选实施方式的基本透明的外防尘盖47是具有凹形内表面48的弧形壳，外防尘盖47充当折射透镜，当使用者透过该折射透镜观看时，该折射透镜扭曲使用者所看到的周围环境。因此，外防尘盖47的外表面49上形成有分离的校正折射透镜形状（未示出），该形状可抵消这种扭曲以使得外防尘盖47为光学中性且不会对穿过防尘盖47的光波产生明显的扭曲作用。
再次参照图9A至图9C，在优选的实施方式中，与外防尘盖47连通的可变可调的穿透损失层50可选择性地被制成具有变化层次的暗度和不透明度，从完全黑暗或完全不透明至完全透明。在一个实施方式中，可调的穿透损失层50可包括至少三个不同的层51、52、53，其中，柔性可调液晶层52被层压或位于两个保护层51、53之间（参见图9A至图9C）。这种三层的夹层结构可移除地附接至外防尘盖47的外表面49或内表面48，液晶层的暗度可被调整成允许穿过该层的光的不同级别的穿透损失。
然而，上述实施方式的公开不应被理解为将可调的穿透损失层50限制于可附接至外防尘盖47的分离的可移除的层。在可选的实施方式中，可调的穿透损失层50可与外防尘盖47一体相关。在这样的实施方式中，外防尘盖47可包括至少两个分离的层，其中，可调的穿透损失层50是被层压或位于外防尘盖47的两层之间的柔性可调的液晶层。在另一可选实施方式中，可调的穿透损失层50可与外防尘盖47的外表面49或内表面48一体相关。此外，上述实施方式的公开不应被理解为将可调的穿透损失层50仅限制于使用液晶技术。在可选的实施方式中，可调的穿透损失层50可使用任何类型的技术或者是能够获得可调级别的穿透损失的任何类型的层（诸如调光镜或反向电致变色镜）。
此外，因为优选的实施方式的前防尘盖46和外防尘盖47为基本透明的，使用者能够透过前防尘盖46和外防尘盖47观看，从而能够在观看使用者的真实世界周围环境的同时观看覆盖在使用者的真实世界周围环境上的投射的可视内容。这使得使用者具有“透视视觉”，其中，使用者可以同时看见可视内容55与周围环境的混合现实视图。如果使用者想要投射的可视内容55的更亮视图，则他可以进一步朝向等级的暗度或不透明度端增大与可调的穿透损失层50相关的暗度或不透明度的级别，进而增加经过该层到达使用者眼睛的外部光的穿透损失，使使用者所能够看见的周围环境的视图变暗。如果使用者使可调的穿透损失层50完全变暗或不透明，他将仅能够看见投射的可视内容55，外部环境将被完全阻挡。然而，如果使用者将可调的穿透损失层50调节成完全透明，则使用者将仍然能够看见可视内容55的微弱投射，而具有周围环境的明亮视图。在优选的实施方式中，外防尘盖47是未经处理的、透明的外防尘盖，可调的穿透损失层50被调节成完全透明，使用者将观看到全亮度下的周围环境。然而，在外防尘盖47为部分反射镜的实施方式中，由于来自部分反射镜的穿透损失阻止周围环境的所有光穿过外防尘盖47到使用者的眼睛，所以周围环境会比实际中稍暗。对使用者所看到的投射的可视内容55的亮度进行调节的一种另外的方式为使发光可视源20的输出变亮或变暗。
在可选的实施方式中，可调的穿透损失层50能够被简单地完全移除并且用一组变光滤光器替换，变光滤光器具有固定级别的穿透损失（与太阳镜类似），并附接至外防尘盖的外表面49。这些滤光器将仅允许固定百分比的入射光通过。在另一可选的实施方式中，可能根本没有可调的穿透损失层50，外防尘盖47本身可以是变光滤光器的基本透明组。在该实施方式中，混合现实视图中的投射的可视内容55和周围环境的亮度可主要通过制成透明的外防尘盖47的透明材料的颜色和/或明暗度来确定。例如，如果透明的外防尘盖为炭色，则会导致穿过外防尘盖47的外部光的一些穿透损失。在这种情况下，与外防尘盖47为无色透明材料相比，投射的可视内容会变亮，而周围环境的视图会变暗。
此外，在上述任一实施方式中，前防尘盖46和外防尘盖47都是透明的或允许使用者观看真实世界的周围环境，次级视觉壳体45可被配置成允许处方镜片（未示出）附接至该次级视觉壳体45以在需要透过该壳体清楚地观看周围环境时向使用者提供处方焦点校正。在可选的实施方式中，当使用者透过前防尘盖46观看周围环境时，次级视觉壳体45的前防尘盖46可以是针对使用者的处方焦点校正需要的永久的处方镜片。
在另一可选的实施方式中，外防尘盖47可以是永久的且基本不透明的壳，其阻止使用者透过其看到周围环境。以这种方式，使用者仅可观看所投射的可视内容从外防尘盖47的内表面48（也作为最终反射光学表面36）反射出的反射内容。此外，在该可选的实施方式中，在外防尘盖47的外表面49中无需形成校正透镜形状，因为不能透过外防尘盖47看到外部。
参照图3A，如上所述，HMD装置5包括第一反射光学表面31和最终反射光学表面36，优选地包括至少一个中间反射光学表面32。此外，如上所述，HMD装置5可选地包括一个或多个折射光学元件（未示出）。在优选的实施方式中，HMD装置5为具有总共5个反射光学表面的装置，其中至少一个中间反射光学表面32包括第二反射光学表面33、第三反射光学表面34和第四反射光学表面35。在该优选的实施方式中，第一反射光学表面31和第三反射光学表面34为凹形表面，第二反射光学表面33和第四反射光学表面35为凸形表面，第一反射光学表面31、第二反射光学表面33、第三反射光学表面34和第四反射光学表面35中的每一个都为位于初级传输壳体40内的基本完全反射表面。此外，如上所述，在优选的实施方式中，最终反射光学表面36为外防尘盖47的凹形透明内表面48，其由透明材料（诸如聚碳酸酯）组成。这种5个反射器的HMD装置能够产生在约1度至约60度之间的文本可读对角（text-readable diagonal）FOV，其中，可从FOV的一角至FOV的相反对角读取文本。更具体地，这种5个反射器的HMD装置能够产生约50度或约60度的非排他性文本可读对角FOV，其中投射的可视内容很少或没有失真。可选地，当与投射的可视内容相关的一定量的多种失真影响（诸如枕形失真或桶形失真）被认为是可接受的或使用者所需的时，5个反射器的HMD装置还能够产生显著大于50度或60度的对角FOV。在这方面，对于那些围绕FOV的外周的信息无需是文本可读的实施方式而言，5个反射器的HMD能够产生大于100度的对角FOV。然而，上述5个反射器的HMD装置的公开不应被理解为将HMD装置的范围仅限制于使用5个反射光学表面的那些HMD装置。因此，使用少于或多于5个反射光学表面的可选的实施方式可存在并落入本公开的范围内。
参照图5和图6，在可选的实施方式中，HMD装置5可以是具有总共3个反射光学表面30的装置，其中至少一个中间反射光学表面32包括第二反射光学表面33。在该可选的实施方式中，第一反射光学表面31为凹形表面，第二反射光学表面33为凸形表面，第一反射光学表面31和第二反射光学表面33都为位于初级传输壳体40内的基本完全反射表面。此外，最终反射光学表面36为外防尘盖47的凹形透明内表面，该内表面由透明材料（诸如聚碳酸酯）组成。这种3个反射器的HMD装置能够产生在约1度至约40度之间的文本可读对角FOV。更具体地，这种3个反射器的HMD装置能够产生约25度或约40的非排他性文本可读对角FOV，其中投射的可视内容很少或没有失真。然而，与上述5个反射器的HMD装置相比，当与投射的可视内容相关的一定量的多种失真影响（诸如枕形失真或桶形失真）被认为是可接受的或使用者所需的时，3个反射器的HMD装置还能够产生显著大于25度或40度的对角FOV。由此，对于那些围绕FOV的外周的信息无需是文本可读的实施方式而言，3个反射器的HMD能够产生大于80度的对角FOV。
确定反射光学表面的几何形状
每个反射光学表面的几何形状通过使用高端光学设计软件（诸如由Optical Research Associates编写的CODE-V、由ZEMAXDevelopment Corporation编写的ZEMAX或由Sinclair Optics,Inc.编写的OSLO）来确定，从而基于HMD系统开发者选择的独立设计输入变量的大列表以及由HMD系统开发者为其设定的输入值来限定反射光学表面的形状。光学系统设计领域的技术人员应熟悉每个上述软件包。
每个反射镜的形状以及限定每个反射镜的形状的相关算法通过软件输出并基于系统开发者选择的多个输入变量及为其设定的值来确定。这些变量是基于所需的整体系统或具体设计要求而选择的具体设计参数。软件操作员必须独立地选择设计输入变量及其相关的值，并将它们输入光学设计软件，随后运行计算机分析，计算机分析将输出几何形状和限定这些形状的相关算法。在运行计算机分析之前，在设计变量的长列表中其值需要被确定且输入软件的变量如下：在整体主要基于反射的系统中所需的单独的反射光学表面和/或折射元件的数量；每个反射光学表面是否是凹形、凸形、平的、一些独特的替换几何形状或其组合；与最终反射光学表面相关的所需的良视距范围；所需的眼盒（eyebox）的尺寸；整个反射系统所需的FOV角度；可由HMD装置使用者观察的可接受或所需的可视内容失真（诸如枕形失真或桶形失真）的量；所需的整个系统包（即包封套）的尺寸；所需的现存视角；是否需要混合现实视图；投射的光波将从可视源20进入系统的方式以及该光波从最终光学表面36离开系统的所需方式；以及是否需要整体系统高于眼睛、低于眼睛或位于眼睛系统侧面。该列表并不是详尽的变量列表，仅被设置为可能的系统设计选择输入变量的范例。还存在影响软件分析输出以及任何得到的限定每个反射光学表面形状的数学算法的其它设计变量。输入到软件中的变量仅取决于HMD装置的所需的整体系统设计需求。
为了对上文引用的上述设计变量进行进一步地说明和限定，提供了以下描述。良视距为从使用者眼睛的瞳孔至最终反射光学表面的中心点之间的距离。眼盒为虚拟区域，来自最终反射光学表面的近似平行光束可经过该虚拟区域进入使用者的眼睛。眼盒常为圆形区域，该圆形区域由至少与（或不显著大于）使用者眼睛的瞳孔一样大的直径限定。例如，如果在平均照明情况下，常规使用者具有直径为2毫米的瞳孔，则需要选择直径为10毫米的眼盒尺寸。这将允许使用者将其眼睛的瞳孔在眼盒中向上、向下、向左或向右移动并且不会看不到从最终反射光学表面反射出且通过较大的10mm眼盒的可视内容。如上所述，FOV指的是掠角范围（swept angle extent）（常为对角角度），在该角度下使用者能看见从最终反射光学表面反射的可观察的内容。整体系统包或“包封套”的尺寸指的是整体HMD装置（包括所有光学壳体）的外部尺寸。最后，现有的视角指的是在混合现实视图中，当使用者佩戴HMD装置时能透过HMD装置观看外部世界的总体可允许的视角。
一旦系统设计者选择了变量并确定了其期望值，则设计者启动光学设计软件的分析部分以运行计算机设计分析，从而确定每个反射光学表面的整体几何形状及其相对于彼此以及相对于使用者眼睛的相关位置。当分析完成时，软件输出对每个几何表面的形状进行限定的复杂算法。如果改变或更改了大量输入变量中的一个，即使只是稍作更改，则每个反射光学表面的几何形状、其相对位置以及所得到的限定几何表面的数学算法都会完全改变。因此，仅有一个特定的通用等式用于限定每个表面的几何形状，该通用等式基于所选的输入变量组的具体值。因此，在如此多的输入变量以及这些变量的相应值的情况下，毫不夸张地讲，存在无限多个可能的反射光学表面几何形状和限定这些几何形状的相关算法，其都基于所选择的独立输入变量及其选定的值的具体组合。
HMD装置的操作
参照图1，在操作过程中，5个反射器HMD装置5的优选实施方式如下文所述地工作。HMD装置使用者将HMD装置5的框架10和所附接的光学壳体15放置在其头部上（如戴一副眼镜）。光学壳体15被定位成使次级视觉壳体45位于使用者眼睛前方，前防尘盖46和外防尘盖47位于使用者的直接视线中。使用者首先透过透明的前防尘盖46、然后透过透明的外防尘盖47观看他的周围环境。如果使用者不是自然地具有至少20/20视力，并且通常需要一些类型的处方镜片校正来实现20/20视力，那么处方镜片可在前防尘盖46与使用者眼睛之间附接至次级视觉壳体45的前防尘盖46。
向发光可视源20以及与外防尘盖47连通的可变的半透明层50供电。可视输入信号被发送至发光可视源20的源输入。发光可视源20接受可视输入信号并将其转换成待投射的可视内容。参照5个反射器的HMD装置的图3A和图7（参见3个反射器的HMD装置的图6和图8），显示在发光可视源20上的可视内容被从该处投射至凹形的第一发射光学表面31。然后，凹形的第一发射光学表面31将所投射的可视内容反射至凸形的第二反射光学表面33。然后，凸形的第二反射光学表面33将所投射的可视内容反射至凹形的第三反射光学表面34。然后，凹形的第三发射光学表面34将所投射的可视内容反射至凸形的第四反射光学表面35。第一发射光学表面31、第二发射光学表面33、第三发射光学表面34和第四发射光学表面35中每一个都为基本完全反射的表面。然后，凸形的第四发射光学表面35将所投射的可视内容反射至凹形的最终发射光学表面36，在优选的实施方式中，最终发射光学表面36也是透明的外防尘盖47的内表面48。透明的外防尘盖47的内表面48、以及由此最终发射光学表面36可以是部分反射镜（如上所述）。然后，凹形的最终发射光学表面36将所投射的可视内容通过前防尘盖46以及与其附接的任何处方镜片反射至使用者的眼睛，或更具体地，反射至虚拟的眼盒，在该眼盒中可视内容被放大且聚焦。
然而，该实施方式的操作的公开不应被理解为对所投射的可视内容从多个反射光学表面30中每一个反射的顺序的限制。换言之，可视内容从反射表面反射的顺序并不限于仅以顺序编号的次序进行反射，每个反射表面仅用于对可视内容进行一次反射。相反地，本领域技术人员应理解，在可选的实施方式中，单个反射光学表面能够在可视内容的投射到达所需的最终目标前，执行对所投射的可视内容的多次反射或对来自所投射的可视容的光通过位于光学路径中的折射透镜元件进行反射。以这种方式，在与本文所公开的HMD装置相比需要更多反射表面来实现较大的放大率和基本较大的FOV的反射HMD装置中，同样的所需放大率和FOV可通过使用较少的反射表面来实现，其中，在可视内容到达使用者眼睛之前，反射表面中的一个或多个执行可视内容的多次反射。
例如，在使用7个反射光学表面来实现特定所需的放大率和FOV角度的系统中（即可视内容的反射顺序为：反射器#1、反射器#2、反射器#3、反射器#4、反射器#5、反射器#6、反射器#7），同样的放大率和FOV角度可通过仅5个反射光学表面来实现，其中，通过使用5个反射光学表面之一执行需要三个单独的反射光学表面进行的反射（即所投射的可视内容的反射顺序为：反射器#1、反射器#2、反射器#3、反射器#1、反射器#4、反射器#5、反射器#1）。
继续公开优选的实施方式的操作，如果使用者看到的投射至使用者眼睛的可视内容没有马上就足够明亮或清楚且聚焦，则有几种调节方式，使用者可以使HMD装置5提高或优化使用者的透视视觉并实现更平衡的混合现实视图。首先，参照图9A至图9C，关于投射的可视内容的亮度，如果使用者感觉可视内容不够亮，则使用者可对可变可调的穿透损失层50进行调节以使层50变暗或更不透明，进而增加穿过其的外部光的穿透损失以使可视内容的投射变亮。然而，这样做也减少了从周围环境进入使用者眼睛的光的量，并因此使使用者透过混合现实视图中的投射的可视内容观看的真实世界周围环境的视图变暗。相反地，如果使用者的周围环境视图看起来过暗，或简单地不是使用者所需的亮度级别，则使用者可对可调的穿透损失层50进行调节使层50变亮且更透明。这将降低穿过该层的外部光的穿透损失，并允许来自周围环境的更多的光穿过层50到达使用者的眼睛。然而，这样做的结果是在混合现实视图中对使用者而言投射的可视内容变亮或不那么鲜明。
其次，参照图4，关于使用者所看的投射的可视内容的清晰度，如果投射的可视内容没有清晰聚焦，则使用者可对屈光度调节器25进行手动调节，以使发光可视源20靠近或远离位于初级传输壳体40内部的第一反射光学表面31。这导致对投射的可视内容在使用者眼睛或眼盒内的最终焦点位置进行了相应的调节，因此允许使用者清晰地聚焦可视内容。
与主要基于反射的HMD装置5相关的主要优点之一在于，如本文所公开的，因为不需要任何重的玻璃或丙烯酸折射透镜以及在装置内安装硬件来实现投射的可视内容的放大和聚焦，对于使用者的佩戴而言HMD装置5比其它任何可用的HMD装置更轻便且舒适。此外，因为反射光学不需要单独且昂贵的折射透镜，所以本文所公开的HMD装置的制造成本显著低于当今消费者、商业或军品市场上可用的其它HMD装置。这也转化成使最终的HMD装置5的销售价格显著降低。此外，如本文所公开的主要基于反射的HMD装置5能够实现大的文本可读FOV角度并将FOV角度从装置的一个实施方式增加至装置的另一实施方式而不显著增加HMD装置5的成本或重量。最后，本文所公开的HMD装置的另一优点在于，因为主要基于反射的HMD装置5的光学壳体15非常紧凑，所以HMD装置5是近眼式装置。
本领域技术人员可以从前述详细的描述和附图及权利要求中认识到，可对本发明的优选实施方式进行修改和改变而不背离本公开和权利要求的范围。
Claims (59)
1.主要基于反射的头戴式显示装置，包括：
可佩戴的头戴式框架；
至少一个近眼式光学壳体，连接至所述框架，所述光学壳体和所述框架被配置成使所述光学壳体能至少部分位于使用者眼睛前方，所述光学壳体包括：
发光可视源，用于投射可视内容；
多个反射光学表面，与所述发光可视源光学连通并被配置成将所述可视内容的投射反射到所述使用者的眼睛中，当所述投射从每个反射光学表面反射时，所述反射光学表面被配置成协作地放大所述可视内容的投射，从而使所投射的可视内容在由使用者的眼睛观看时变大。
2.如权利要求1所述的头戴式显示装置，还包括第一近眼式光学壳体和第二近眼式光学壳体，所述第一近眼式光学壳体和所述第二近眼式光学壳体都连接至所述框架，所述第一近眼式光学壳体被配置成能够至少部分地位于所述使用者的第一只眼镜的前方以将第一可视内容投射至所述第一只眼睛，所述第二近眼式光学壳体被配置成能够至少部分地位于所述使用者的第二只眼镜的前方以将第二可视内容投射至所述第二只眼睛。
3.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中，所述框架为眼镜框架。
4.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中，所述光学壳体还包括初级传输壳体和次级视觉壳体，所述次级视觉壳体被配置成布置在所述使用者的眼睛前方并连接至所述初级传输壳体。
5.如权利要求4所述的头戴式显示装置，其中，所述次级视觉壳体包括透明的前防尘盖，所述前防尘盖被配置成位于所述使用者的眼睛前方并被配置成允许所述使用者透过所述前防尘盖观看。
6.如权利要求5所述的头戴式显示装置，其中，所述次级视觉壳体还包括外防尘盖，所述外防尘盖被配置成位于所述前防尘盖的前方，所述前防尘盖和所述外防尘盖被配置成协作地密封所述光学壳体阻止环境污染物进入。
7.如权利要求6所述的头戴式显示装置，其中，所述外防尘盖是透明的且被配置成允许所述使用者透过所述外防尘盖观看。
8.如权利要求7所述的头戴式显示装置，还包括可变可调的穿透损失层，所述可调的穿透损失层被配置成与所述外防尘盖连通。
9.如权利要求8所述的头戴式显示装置，其中，所述可调的穿透损失层能够选择性地完全透明以允许所述使用者透过透明的外防尘盖和所述可调的穿透损失层观看周围环境。
10.如权利要求8所述的头戴式显示装置，其中，所述可调的穿透损失层能够选择性地完全为暗色以阻止所述使用者透过所述外防尘盖和所述可调的穿透损失层观看。
11.如权利要求8所述的头戴式显示装置，其中，所述可调的穿透损失层能够选择性地具有变化的暗度级别以允许所述使用者部分地透过所述外防尘盖和所述可调的穿透损失层观看周围环境。
12.如权利要求7所述的头戴式显示装置，其中，所述外防尘盖的内表面为反像平面镜。
13.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中，所述多个反射光学表面包括一系列反射光学表面，至少包括第一反射光学表面和最终反射光学表面，以将所述可视内容从以所述第一反射光学表面开始的每个所述反射光学表面反射，所述最终反射光学表面为所述外防尘盖的内表面，所述可视内容从所述内表面被最终反射至所述使用者的眼睛。
14.如权利要求13所述的头戴式显示装置，其中，所述可视内容从以所述第一反射光学表面开始且以所述最终反射光学表面结束的每个所述反射光学表面反射。
15.如权利要求13所述的头戴式显示装置，其中，所述第一反射光学表面为凸形表面，所述最终反射光学表面为凹形表面。
16.如权利要求13所述的头戴式显示装置，还包括至少一个中间反射光学表面。
17.如权利要求16所述的头戴式显示装置，其中，所述第一反射光学表面和所述最终反射光学表面为凹形表面。
18.如权利要求17所述的头戴式显示装置，其中，所述至少一个中间反射光学表面包括为凸形表面的第二反射光学表面。
19.如权利要求17所述的头戴式显示装置，其中，所述至少一个中间反射光学表面包括为凸形表面的第二反射光学表面、为凹形表面的第三反射光学表面以及为凸形表面的第四反射光学表面。
20.如权利要求4所述的头戴式显示装置，其中，所述初级传输壳体被配置成基本位于所述框架之下。
21.如权利要求4所述的头戴式显示装置，其中，所述初级传输壳体被配置成基本位于所述框架之上。
22.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中，所述发光可视源为微显示器。
23.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中，还包括与所述发光可视源连通的屈光度调节器，所述屈光度调节器被配置成使所述发光可视源相对于来自所述发光可视源的可视内容投射方向向前或向后移动，从而提供所述可视内容的焦点校正。
24.如权利要求1所述的头戴式显示装置，其中，所述头戴式显示装置为所述使用者的眼睛产生基本60度的文本可读对角视野。
25.如权利要求1所述的头戴式显示装置，还包括折射元件，所述折射元件位于光学路径中，在所述可视内容从所述发光可视源投射之后且进入使用者眼睛之前，所投射的可视内容沿所述光学路径行进。
26.主要基于反射的头戴式显示装置，包括：
可佩戴的头戴式框架；
至少一个近眼式光学壳体，连接至所述框架，所述光学壳体和所述框架被配置成使所述光学壳体能至少部分位于使用者眼睛前方，所述光学壳体包括：
发光可视源，用于投射可视内容；
多个反射光学表面，与所述发光可视源光学连通并被配置成将所述可视内容的投射反射到所述使用者的眼睛中。
27.如权利要求26所述的头戴式显示装置，其中，当所述投射从每个反射光学表面反射时，所述反射光学表面被配置成协作地放大所述可视内容的投射，从而使所投射的可视内容在由使用者的眼睛观看时变大。
28.如权利要求26所述的头戴式显示装置，还包括第一近眼式光学壳体和第二近眼式光学壳体，所述第一近眼式光学壳体和所述第二近眼式光学壳体都连接至所述框架，所述第一近眼式光学壳体被配置成能够至少部分地位于所述使用者的第一只眼镜的前方以将第一可视内容投射至所述第一只眼睛，所述第二近眼式光学壳体被配置成能够至少部分地位于所述使用者的第二只眼镜的前方以将第二可视内容投射至所述第二只眼睛。
29.如权利要求26所述的头戴式显示装置，其中，所述光学壳体还包括初级传输壳体和次级视觉壳体，所述次级视觉壳体被配置成布置在所述使用者的眼睛前方并连接至所述初级传输壳体。
30.如权利要求29所述的头戴式显示装置，其中，所述次级视觉壳体包括透明的前防尘盖，所述前防尘盖被配置成位于所述使用者的眼睛前方并被配置成允许所述使用者透过所述前防尘盖观看。
31.如权利要求30所述的头戴式显示装置，其中，所述次级视觉壳体还包括外防尘盖，所述外防尘盖被配置成位于所述前防尘盖的前方，所述前防尘盖和所述外防尘盖被配置成协作地密封所述光学壳体阻止环境污染物进入。
32.如权利要求31所述的头戴式显示装置，其中，所述外防尘盖是透明的且被配置成允许所述使用者透过所述外防尘盖观看。
33.如权利要求32所述的头戴式显示装置，还包括可变可调的穿透损失层，所述可调的穿透损失层被配置成与所述外防尘盖连通。
34.如权利要求33所述的头戴式显示装置，其中，所述可调的穿透损失层能够选择性地完全透明以允许所述使用者透过透明的外防尘盖和所述可调的穿透损失层观看周围环境。
35.如权利要求33所述的头戴式显示装置，其中，所述可调的穿透损失层能够选择性地完全为暗色以阻止所述使用者透过所述外防尘盖和所述可调的穿透损失层观看。
36.如权利要求33所述的头戴式显示装置，其中，所述可调的穿透损失层能够选择性地具有变化的暗度级别以允许所述使用者部分地透过所述外防尘盖和所述可调的穿透损失层观看周围环境。
37.如权利要求32所述的头戴式显示装置，其中，所述外防尘盖的内表面为反像平面镜。
38.如权利要求26所述的头戴式显示装置，其中，所述多个反射光学表面包括一系列反射光学表面，至少包括第一反射光学表面和最终反射光学表面，以将所述可视内容从以所述第一反射光学表面开始的每个所述反射光学表面反射，所述最终反射光学表面为所述外防尘盖的内表面，所述可视内容从所述内表面被反射到所述使用者的眼睛。
39.如权利要求38所述的头戴式显示装置，其中，所述可视内容从以所述第一反射光学表面开始且以所述最终反射光学表面结束的每个所述反射光学表面反射。
40.如权利要求38所述的头戴式显示装置，其中，所述第一反射光学表面为凸形表面，所述最终反射光学表面为凹形表面。
41.如权利要求38所述的头戴式显示装置，还包括至少一个中间反射光学表面。
42.如权利要求41所述的头戴式显示装置，其中，所述第一反射光学表面和所述最终反射光学表面为凹形表面。
43.如权利要求42所述的头戴式显示装置，其中，所述至少一个中间反射光学表面包括为凸形表面的第二反射光学表面。
44.如权利要求42所述的头戴式显示装置，其中，所述至少一个中间反射光学表面包括为凸形表面的第二反射光学表面、为凹形表面的第三反射光学表面以及为凸形表面的第四反射光学表面。
45.如权利要求29所述的头戴式显示装置，其中，所述初级传输壳体被配置成基本位于所述框架之下。
46.如权利要求29所述的头戴式显示装置，其中，所述初级传输壳体被配置成基本位于所述框架之上。
47.如权利要求26所述的头戴式显示装置，其中，所述发光可视源为微显示器。
48.如权利要求26所述的头戴式显示装置，其中，还包括与所述发光可视源连通的屈光度调节器，其中，所述屈光度调节器被配置成使所述发光可视源相对于来自所述发光可视源的可视内容投射方向向前或向后移动，从而提供所述可视内容的焦点校正。
49.如权利要求26所述的头戴式显示装置，其中，所述头戴式显示装置为所述使用者的眼睛产生基本60度的文本可读对角视野。
50.如权利要求26所述的头戴式显示装置，还包括折射元件，所述折射元件位于光学路径中，在所述可视内容从所述发光可视源投射之后且进入使用者眼睛之前，所投射的可视内容沿所述光学路径行进。
51.反射式头戴式显示装置，包括：
框架；
至少一个光学壳体，连接至所述框架，所述光学壳体和所述框架被配置成使所述光学壳体能够至少部分位于使用者眼睛前方，所述光学壳体包括：
发光可视源，设置在所述光学壳体内以投射可视内容；
多个反射光学表面，与所述发光可视源光学连通并被配置成将所述可视内容的投射反射到所述使用者的眼睛中。
52.如权利要求51所述的头戴式显示装置，其中，所述框架为可佩戴的头戴式框架。
53.如权利要求51所述的头戴式显示装置，其中，当所述投射从每个反射光学表面反射时，所述反射光学表面被配置成协作地放大所述可视内容的投射，从而使所投射的可视内容在由使用者的眼睛观看时变大。
54.将放大的可视内容投射至头戴式显示装置的眼盒的方法，包括：
提供可佩戴的头戴式显示装置，所述头戴式显示装置被配置成放置在使用者的头部并位于所述使用者的至少一只眼睛前方，所述头戴式显示装置包括框架以及连接至所述框架的至少一个近眼式光学壳体，
其中，所述光学壳体包括：
至少一个发光可视源，设置在所述光学壳体内以投射可视内容；以及
多个反射光学表面，设置在所述光学壳体内，所述多个反射光学表面被配置成接连地将所述可视内容的放大投射反射至所述眼盒；
向所述发光可视源提供输入信号以产生待投射的可视内容；
将所投射的内容从所述反射光学表面反射，从而使最终反射光学表面将所述内容反射至所述眼盒，其中，所述内容将变大。
55.如权利要求54所述的方法，其中，所述输入信号为来自计算机的输出信号。
56.如权利要求54所述的方法，其中，所述输入信号为视频信号。
57.如权利要求54所述的方法，其中，所述输入信号为图像信号。
58.如权利要求54所述的方法，其中，所述输入信号包括静态可视内容。
59.如权利要求54所述的方法，其中，所述输入信号包括动态可视内容。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/US2009/065420 WO2011062591A1 (en) | 2009-11-21 | 2009-11-21 | Head mounted display device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102667912A true CN102667912A (zh) | 2012-09-12 |
| CN102667912B CN102667912B (zh) | 2016-04-13 |
Family
ID=44059876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200980163064.0A Expired - Fee Related CN102667912B (zh) | 2009-11-21 | 2009-11-21 | 头戴式显示装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9250444B2 (zh) |
| EP (1) | EP2502223A4 (zh) |
| JP (1) | JP5871809B2 (zh) |
| KR (1) | KR20120088754A (zh) |
| CN (1) | CN102667912B (zh) |
| MX (1) | MX2012005855A (zh) |
| WO (1) | WO2011062591A1 (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105164571A (zh) * | 2013-05-02 | 2015-12-16 | 埃西勒国际通用光学公司 | 用于提供头戴式光学系统的方法 |
| CN105209953A (zh) * | 2013-03-15 | 2015-12-30 | 依米有限公司 | 通过结构框架保持对准的头戴式显示器 |
| CN105659144A (zh) * | 2013-10-22 | 2016-06-08 | 埃西勒国际通用光学公司 | 用于将导光光学元件封装到透明囊中的方法 |
| CN106341165A (zh) * | 2015-11-17 | 2017-01-18 | 北京智谷睿拓技术服务有限公司 | 波束呈现方法和设备 |
| CN106461941A (zh) * | 2014-04-17 | 2017-02-22 | 卡尔蔡司斯马特光学有限公司 | 用于能够佩戴到使用者头上且产生图像的显示装置的镜片 |
| CN107405101A (zh) * | 2015-03-02 | 2017-11-28 | 迈恩德玛泽股份有限公司 | 大脑活动测量和反馈系统 |
| CN107533224A (zh) * | 2015-02-26 | 2018-01-02 | 艾维赛特有限公司 | 用于无阻挡观看的可佩戴光学显示系统 |
| CN111240030A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-06-05 | 歌尔股份有限公司 | 光学组件和头戴显示设备 |
| CN114815237A (zh) * | 2021-01-28 | 2022-07-29 | Oppo广东移动通信有限公司 | 激光显示模组及头戴显示设备 |
Families Citing this family (96)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9158116B1 (en) | 2014-04-25 | 2015-10-13 | Osterhout Group, Inc. | Temple and ear horn assembly for headworn computer |
| US9366867B2 (en) | 2014-07-08 | 2016-06-14 | Osterhout Group, Inc. | Optical systems for see-through displays |
| US9298007B2 (en) | 2014-01-21 | 2016-03-29 | Osterhout Group, Inc. | Eye imaging in head worn computing |
| US9952664B2 (en) | 2014-01-21 | 2018-04-24 | Osterhout Group, Inc. | Eye imaging in head worn computing |
| US20150277120A1 (en) | 2014-01-21 | 2015-10-01 | Osterhout Group, Inc. | Optical configurations for head worn computing |
| US9229233B2 (en) | 2014-02-11 | 2016-01-05 | Osterhout Group, Inc. | Micro Doppler presentations in head worn computing |
| US9965681B2 (en) | 2008-12-16 | 2018-05-08 | Osterhout Group, Inc. | Eye imaging in head worn computing |
| US9715112B2 (en) | 2014-01-21 | 2017-07-25 | Osterhout Group, Inc. | Suppression of stray light in head worn computing |
| US20150205111A1 (en) | 2014-01-21 | 2015-07-23 | Osterhout Group, Inc. | Optical configurations for head worn computing |
| US9400390B2 (en) | 2014-01-24 | 2016-07-26 | Osterhout Group, Inc. | Peripheral lighting for head worn computing |
| WO2011062591A1 (en) | 2009-11-21 | 2011-05-26 | Douglas Peter Magyari | Head mounted display device |
| US20120108298A1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-05-03 | Symbol Technologies, Inc. | Portable device having a virtual display |
| US8941561B1 (en) | 2012-01-06 | 2015-01-27 | Google Inc. | Image capture |
| US9197864B1 (en) | 2012-01-06 | 2015-11-24 | Google Inc. | Zoom and image capture based on features of interest |
| JP5942467B2 (ja) * | 2012-02-22 | 2016-06-29 | ソニー株式会社 | 表示装置 |
| WO2013177654A1 (en) * | 2012-06-01 | 2013-12-05 | Esight Corp. | Apparatus and method for a bioptic real time video system |
| KR101365978B1 (ko) | 2012-09-10 | 2014-02-24 | 한국과학기술연구원 | 헤드 마운티드 디스플레이 및 이를 이용한 컨텐츠 표시 방법 |
| US9470893B2 (en) | 2012-10-11 | 2016-10-18 | Sony Computer Entertainment Europe Limited | Head mountable device |
| CA2912988A1 (en) * | 2013-05-24 | 2014-11-27 | University Of Rochester | Optical display apparatus, method, and applications |
| US9761051B2 (en) * | 2013-12-26 | 2017-09-12 | Empire Technology Development Llc | Out-of focus micromirror to display augmented reality images |
| US11103122B2 (en) | 2014-07-15 | 2021-08-31 | Mentor Acquisition One, Llc | Content presentation in head worn computing |
| US20150277118A1 (en) | 2014-03-28 | 2015-10-01 | Osterhout Group, Inc. | Sensor dependent content position in head worn computing |
| US9829707B2 (en) | 2014-08-12 | 2017-11-28 | Osterhout Group, Inc. | Measuring content brightness in head worn computing |
| WO2015109145A1 (en) * | 2014-01-17 | 2015-07-23 | Osterhout Group, Inc. | See-through computer display systems |
| US20150228119A1 (en) | 2014-02-11 | 2015-08-13 | Osterhout Group, Inc. | Spatial location presentation in head worn computing |
| US9575321B2 (en) | 2014-06-09 | 2017-02-21 | Osterhout Group, Inc. | Content presentation in head worn computing |
| US10684687B2 (en) | 2014-12-03 | 2020-06-16 | Mentor Acquisition One, Llc | See-through computer display systems |
| US9594246B2 (en) | 2014-01-21 | 2017-03-14 | Osterhout Group, Inc. | See-through computer display systems |
| US9746686B2 (en) | 2014-05-19 | 2017-08-29 | Osterhout Group, Inc. | Content position calibration in head worn computing |
| US9366868B2 (en) | 2014-09-26 | 2016-06-14 | Osterhout Group, Inc. | See-through computer display systems |
| US9810906B2 (en) | 2014-06-17 | 2017-11-07 | Osterhout Group, Inc. | External user interface for head worn computing |
| US9939934B2 (en) | 2014-01-17 | 2018-04-10 | Osterhout Group, Inc. | External user interface for head worn computing |
| US11227294B2 (en) | 2014-04-03 | 2022-01-18 | Mentor Acquisition One, Llc | Sight information collection in head worn computing |
| US9299194B2 (en) | 2014-02-14 | 2016-03-29 | Osterhout Group, Inc. | Secure sharing in head worn computing |
| US9671613B2 (en) | 2014-09-26 | 2017-06-06 | Osterhout Group, Inc. | See-through computer display systems |
| US10254856B2 (en) | 2014-01-17 | 2019-04-09 | Osterhout Group, Inc. | External user interface for head worn computing |
| US10191279B2 (en) | 2014-03-17 | 2019-01-29 | Osterhout Group, Inc. | Eye imaging in head worn computing |
| US10649220B2 (en) | 2014-06-09 | 2020-05-12 | Mentor Acquisition One, Llc | Content presentation in head worn computing |
| US9841599B2 (en) | 2014-06-05 | 2017-12-12 | Osterhout Group, Inc. | Optical configurations for head-worn see-through displays |
| US9448409B2 (en) | 2014-11-26 | 2016-09-20 | Osterhout Group, Inc. | See-through computer display systems |
| US9529195B2 (en) | 2014-01-21 | 2016-12-27 | Osterhout Group, Inc. | See-through computer display systems |
| US20160019715A1 (en) | 2014-07-15 | 2016-01-21 | Osterhout Group, Inc. | Content presentation in head worn computing |
| US11737666B2 (en) | 2014-01-21 | 2023-08-29 | Mentor Acquisition One, Llc | Eye imaging in head worn computing |
| US9766463B2 (en) | 2014-01-21 | 2017-09-19 | Osterhout Group, Inc. | See-through computer display systems |
| US9836122B2 (en) | 2014-01-21 | 2017-12-05 | Osterhout Group, Inc. | Eye glint imaging in see-through computer display systems |
| US9811152B2 (en) | 2014-01-21 | 2017-11-07 | Osterhout Group, Inc. | Eye imaging in head worn computing |
| US9532715B2 (en) | 2014-01-21 | 2017-01-03 | Osterhout Group, Inc. | Eye imaging in head worn computing |
| US11892644B2 (en) | 2014-01-21 | 2024-02-06 | Mentor Acquisition One, Llc | See-through computer display systems |
| US9494800B2 (en) | 2014-01-21 | 2016-11-15 | Osterhout Group, Inc. | See-through computer display systems |
| US9753288B2 (en) | 2014-01-21 | 2017-09-05 | Osterhout Group, Inc. | See-through computer display systems |
| US20150205135A1 (en) | 2014-01-21 | 2015-07-23 | Osterhout Group, Inc. | See-through computer display systems |
| US9651784B2 (en) | 2014-01-21 | 2017-05-16 | Osterhout Group, Inc. | See-through computer display systems |
| US11669163B2 (en) | 2014-01-21 | 2023-06-06 | Mentor Acquisition One, Llc | Eye glint imaging in see-through computer display systems |
| US12093453B2 (en) | 2014-01-21 | 2024-09-17 | Mentor Acquisition One, Llc | Eye glint imaging in see-through computer display systems |
| US9529199B2 (en) | 2014-01-21 | 2016-12-27 | Osterhout Group, Inc. | See-through computer display systems |
| US20150206173A1 (en) | 2014-01-21 | 2015-07-23 | Osterhout Group, Inc. | Eye imaging in head worn computing |
| US11487110B2 (en) | 2014-01-21 | 2022-11-01 | Mentor Acquisition One, Llc | Eye imaging in head worn computing |
| US9846308B2 (en) | 2014-01-24 | 2017-12-19 | Osterhout Group, Inc. | Haptic systems for head-worn computers |
| US9401540B2 (en) | 2014-02-11 | 2016-07-26 | Osterhout Group, Inc. | Spatial location presentation in head worn computing |
| US10672309B2 (en) | 2014-02-21 | 2020-06-02 | Sony Corporation | Electronic apparatus and method of providing image on a wearable optical device |
| US20160187651A1 (en) | 2014-03-28 | 2016-06-30 | Osterhout Group, Inc. | Safety for a vehicle operator with an hmd |
| DE102014207499B4 (de) * | 2014-04-17 | 2017-02-09 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung |
| DE102014207490B3 (de) * | 2014-04-17 | 2015-07-02 | Carl Zeiss Ag | Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung und Anzeigevorrichtung mit einem solchen Brillenglas |
| DE102014207495B3 (de) * | 2014-04-17 | 2015-05-07 | Carl Zeiss Ag | Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung |
| DE102014207491B3 (de) * | 2014-04-17 | 2015-07-02 | Carl Zeiss Ag | Brillenglas für eine auf den Kopf eines Benutzers aufsetzbare und ein Bild erzeugende Anzeigevorrichtung und Anzeigevorrichtung mit einem solchen Brillenglas |
| US9423842B2 (en) | 2014-09-18 | 2016-08-23 | Osterhout Group, Inc. | Thermal management for head-worn computer |
| US10853589B2 (en) | 2014-04-25 | 2020-12-01 | Mentor Acquisition One, Llc | Language translation with head-worn computing |
| US9651787B2 (en) | 2014-04-25 | 2017-05-16 | Osterhout Group, Inc. | Speaker assembly for headworn computer |
| US9672210B2 (en) | 2014-04-25 | 2017-06-06 | Osterhout Group, Inc. | Language translation with head-worn computing |
| CN103995355B (zh) * | 2014-05-23 | 2016-06-01 | 北京理工大学 | 一种用于头盔显示器的可调节视度的光学系统 |
| US10663740B2 (en) | 2014-06-09 | 2020-05-26 | Mentor Acquisition One, Llc | Content presentation in head worn computing |
| WO2015196021A1 (en) * | 2014-06-19 | 2015-12-23 | M-I Drilling Fluids U.K. Ltd. | Intrinsically safe safety goggles with data display, user input and data communication |
| US9995933B2 (en) | 2014-06-24 | 2018-06-12 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Display devices with transmittance compensation mask |
| US10108016B2 (en) | 2014-08-20 | 2018-10-23 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Headband comfort and fit adjustment mechanisms |
| CN110058414B (zh) * | 2014-10-24 | 2021-10-12 | 埃马金公司 | 基于微显示器的沉浸式头戴视图器 |
| US9684172B2 (en) | 2014-12-03 | 2017-06-20 | Osterhout Group, Inc. | Head worn computer display systems |
| KR102275778B1 (ko) | 2014-12-04 | 2021-07-09 | 삼성디스플레이 주식회사 | 헤드 마운티드 디스플레이 장치 |
| USD743963S1 (en) | 2014-12-22 | 2015-11-24 | Osterhout Group, Inc. | Air mouse |
| USD751552S1 (en) | 2014-12-31 | 2016-03-15 | Osterhout Group, Inc. | Computer glasses |
| USD753114S1 (en) | 2015-01-05 | 2016-04-05 | Osterhout Group, Inc. | Air mouse |
| US20160239985A1 (en) | 2015-02-17 | 2016-08-18 | Osterhout Group, Inc. | See-through computer display systems |
| DE112016002043T5 (de) * | 2015-05-04 | 2018-04-19 | Google Llc | Durchlaufanzeige von erfassten bildern |
| IL244255A (en) | 2016-02-23 | 2017-04-30 | Vertical Optics Llc | Wearable devices for deflecting vision |
| JP6620553B2 (ja) | 2015-12-28 | 2019-12-18 | セイコーエプソン株式会社 | 虚像表示装置 |
| KR102530558B1 (ko) | 2016-03-16 | 2023-05-09 | 삼성전자주식회사 | 투시형 디스플레이 장치 |
| CN109070803B (zh) * | 2016-04-14 | 2021-10-08 | 金泰克斯公司 | 提供深度信息的车辆显示系统 |
| US10168798B2 (en) | 2016-09-29 | 2019-01-01 | Tower Spring Global Limited | Head mounted display |
| KR20180043072A (ko) | 2016-10-19 | 2018-04-27 | 삼성전자주식회사 | 렌즈 유닛 및 이를 포함하는 투시형 디스플레이 장치 |
| KR20180066532A (ko) * | 2016-12-09 | 2018-06-19 | 주식회사 디엠에스 | 약시치료용 게임컨텐츠 제공기능이 구비된 안경형 웨어러블 디바이스 |
| USD864959S1 (en) | 2017-01-04 | 2019-10-29 | Mentor Acquisition One, Llc | Computer glasses |
| WO2019064233A1 (en) | 2017-09-27 | 2019-04-04 | Gentex Corporation | COMPLETE DISPLAY MIRROR WITH ACCOMMODATION CORRECTION |
| US10782527B2 (en) | 2017-12-27 | 2020-09-22 | North Inc. | Methods and apparatus to identify lenses of head-wearable apparatus |
| KR102608823B1 (ko) | 2018-06-05 | 2023-12-04 | 삼성전자주식회사 | 광학 어셈블리 및 이를 포함한 전자 장치 |
| US11435584B2 (en) | 2019-03-13 | 2022-09-06 | Hong Kong Applied Science And Technology Research Institute Co., Ltd. | Large field of view see through head mounted display having magnified curved intermediate image |
| US11327316B2 (en) | 2019-08-20 | 2022-05-10 | Apple Inc. | Particle control for head-mount able device |
| KR102631231B1 (ko) * | 2021-11-17 | 2024-01-31 | 주식회사 피앤씨솔루션 | 보호 커버를 구비한 증강현실 글래스 장치 및 증강현실 글래스 장치용 보호 커버 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07191274A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Canon Inc | 画像表示装置 |
| US6369952B1 (en) * | 1995-07-14 | 2002-04-09 | I-O Display Systems Llc | Head-mounted personal visual display apparatus with image generator and holder |
| US6417970B1 (en) * | 2000-06-08 | 2002-07-09 | Interactive Imaging Systems | Two stage optical system for head mounted display |
| CN2525546Y (zh) * | 2001-09-12 | 2002-12-11 | 深圳市东方景电子有限公司 | 头戴式显示器及配套使用的便携式影音装置 |
| CN1391126A (zh) * | 2001-06-11 | 2003-01-15 | 伊斯曼柯达公司 | 用于立体显示的头戴式光学装置 |
| US20040057138A1 (en) * | 2002-09-25 | 2004-03-25 | Minolta Co., Ltd. | Optical system and display apparatus |
| US20040070839A1 (en) * | 2002-09-02 | 2004-04-15 | Osaka University | Wide field of view head mounted display device |
| US20040114256A1 (en) * | 1999-07-14 | 2004-06-17 | Nec Viewtechnology, Ltd. | Imaging optical system |
Family Cites Families (52)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3923370A (en) | 1974-10-15 | 1975-12-02 | Honeywell Inc | Head mounted displays |
| US4352951A (en) | 1977-09-26 | 1982-10-05 | Medical Components Corp. | Ceramic seals between spaced members such as a terminal pin and a ferrule |
| US5880888A (en) * | 1989-01-23 | 1999-03-09 | Hughes Aircraft Company | Helmet mounted display system |
| GB8916206D0 (en) | 1989-07-14 | 1989-11-08 | Marconi Gec Ltd | Helmet systems |
| FR2662894B1 (fr) | 1990-06-01 | 1995-11-17 | Thomson Csf | Dispositif de visualisation d'images simulees pour casque. |
| JP3250236B2 (ja) * | 1991-09-19 | 2002-01-28 | ソニー株式会社 | 映像表示装置 |
| US5334991A (en) * | 1992-05-15 | 1994-08-02 | Reflection Technology | Dual image head-mounted display |
| GB9213603D0 (en) | 1992-06-26 | 1992-10-07 | Marconi Gec Ltd | Helmet mounted display systems |
| US5903098A (en) | 1993-03-11 | 1999-05-11 | Fed Corporation | Field emission display device having multiplicity of through conductive vias and a backside connector |
| JPH06331928A (ja) | 1993-05-24 | 1994-12-02 | Sony Corp | 眼鏡型ディスプレイ装置 |
| US5515122A (en) | 1993-06-30 | 1996-05-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Image displaying apparatus |
| US6538624B1 (en) * | 1993-08-20 | 2003-03-25 | Seiko Epson Corporation | Head-mounted image display apparatus |
| US7310072B2 (en) | 1993-10-22 | 2007-12-18 | Kopin Corporation | Portable communication display device |
| JPH09508711A (ja) * | 1994-02-07 | 1997-09-02 | バーチュアル・アイ／オゥ・インコーポレイテッド | パーソナルビジュアルディスプレイシステム |
| JPH08152591A (ja) * | 1994-11-28 | 1996-06-11 | Olympus Optical Co Ltd | 頭部装着型映像表示装置 |
| TW275590B (en) | 1994-12-09 | 1996-05-11 | Sega Enterprises Kk | Head mounted display and system for use therefor |
| JP3658034B2 (ja) | 1995-02-28 | 2005-06-08 | キヤノン株式会社 | 画像観察光学系及び撮像光学系 |
| JPH08286140A (ja) * | 1995-04-11 | 1996-11-01 | Canon Inc | 画像表示装置 |
| JP3599828B2 (ja) | 1995-05-18 | 2004-12-08 | オリンパス株式会社 | 光学装置 |
| JPH0990271A (ja) * | 1995-09-28 | 1997-04-04 | Sony Corp | 光学視覚装置 |
| US5598231A (en) | 1995-12-04 | 1997-01-28 | Artificial Parallax Electronics Corp. | Glasses capable of producing a three-D visual effect |
| JP3780026B2 (ja) | 1996-01-08 | 2006-05-31 | キヤノン株式会社 | 画像表示装置 |
| JP3676472B2 (ja) * | 1996-01-19 | 2005-07-27 | オリンパス株式会社 | 接眼光学系 |
| JPH09219832A (ja) | 1996-02-13 | 1997-08-19 | Olympus Optical Co Ltd | 画像表示装置 |
| JPH1075407A (ja) | 1996-08-30 | 1998-03-17 | Olympus Optical Co Ltd | 画像表示装置 |
| US6204974B1 (en) | 1996-10-08 | 2001-03-20 | The Microoptical Corporation | Compact image display system for eyeglasses or other head-borne frames |
| US5886822A (en) | 1996-10-08 | 1999-03-23 | The Microoptical Corporation | Image combining system for eyeglasses and face masks |
| JPH10319240A (ja) | 1997-05-22 | 1998-12-04 | Fuji Xerox Co Ltd | ヘッドマウンテッドディスプレイ |
| FR2775358B1 (fr) * | 1998-02-20 | 2003-06-20 | Sextant Avionique | Dispositif optique pour viseur de casque comportant un miroir tubulaire |
| JPH11326823A (ja) | 1998-05-18 | 1999-11-26 | Sony Corp | 虚像観察光学系 |
| JP2000098293A (ja) | 1998-06-19 | 2000-04-07 | Canon Inc | 画像観察装置 |
| JP2000098234A (ja) | 1998-06-19 | 2000-04-07 | Canon Inc | 光学系及びそれを用いる画像観察装置 |
| US6147807A (en) | 1999-05-04 | 2000-11-14 | Honeywell, Inc. | High brightness see-through head-mounted display |
| EP1055952B1 (en) | 1999-05-14 | 2006-01-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Goggle type display device |
| JP2003502714A (ja) | 1999-06-21 | 2003-01-21 | ザ マイクロオプティカル コーポレイション | 懸垂アイピースアセンブリを有する頭部取付式小型表示装置 |
| JP4016008B2 (ja) * | 1999-07-14 | 2007-12-05 | Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 | 結像光学系 |
| US6876145B1 (en) | 1999-09-30 | 2005-04-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Organic electroluminescent display device |
| FR2824921B1 (fr) | 2001-05-15 | 2003-09-19 | Thomson Csf | Architecture optique a encombrement reduit pour viseur de casque grand champ |
| JP2003004922A (ja) | 2001-06-26 | 2003-01-08 | Canon Inc | 反射光学素子およびその製造方法、光学系、光学機器 |
| AU2002362095A1 (en) | 2001-12-05 | 2003-06-17 | Kopin Corporation | Head-mounted display system |
| JP4095422B2 (ja) * | 2002-12-04 | 2008-06-04 | キヤノン株式会社 | 画像表示装置および画像表示システム |
| JP2004226469A (ja) | 2003-01-20 | 2004-08-12 | Denso Corp | 車両用ヘッドアップディスプレイ装置 |
| US7724210B2 (en) | 2004-05-07 | 2010-05-25 | Microvision, Inc. | Scanned light display system using large numerical aperture light source, method of using same, and method of making scanning mirror assemblies |
| FI20050708A (fi) | 2005-07-01 | 2007-01-02 | Valtion Teknillinen | Menetelmä polystyreenin kierrättämiseksi |
| US7869128B2 (en) | 2005-09-27 | 2011-01-11 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Head mounted display |
| FR2891922B1 (fr) | 2005-10-06 | 2007-12-07 | Essilor Int | Dispositif binoculaire d'affichage d'informations |
| EP2465004A2 (en) | 2009-08-13 | 2012-06-20 | BAE Systems PLC | Head up display system |
| WO2011062591A1 (en) | 2009-11-21 | 2011-05-26 | Douglas Peter Magyari | Head mounted display device |
| US9529191B2 (en) | 2010-11-03 | 2016-12-27 | Trex Enterprises Corporation | Dynamic foveal vision display |
| EP2652542B1 (en) | 2010-12-16 | 2019-12-11 | Lockheed Martin Corporation | Collimating display with pixel lenses |
| US8705177B1 (en) | 2011-12-05 | 2014-04-22 | Google Inc. | Integrated near-to-eye display module |
| KR102241327B1 (ko) | 2013-03-15 | 2021-04-16 | 임미 인크. | 구조 프레임을 통해 유지되는 정렬을 갖는 헤드마운트 디스플레이 |
-
2009
- 2009-11-21 WO PCT/US2009/065420 patent/WO2011062591A1/en active Application Filing
- 2009-11-21 US US13/510,423 patent/US9250444B2/en active Active
- 2009-11-21 JP JP2012539860A patent/JP5871809B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2009-11-21 CN CN200980163064.0A patent/CN102667912B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2009-11-21 KR KR1020127013176A patent/KR20120088754A/ko not_active Application Discontinuation
- 2009-11-21 EP EP09851537.2A patent/EP2502223A4/en not_active Withdrawn
- 2009-11-21 MX MX2012005855A patent/MX2012005855A/es active IP Right Grant
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07191274A (ja) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Canon Inc | 画像表示装置 |
| US6369952B1 (en) * | 1995-07-14 | 2002-04-09 | I-O Display Systems Llc | Head-mounted personal visual display apparatus with image generator and holder |
| US20040114256A1 (en) * | 1999-07-14 | 2004-06-17 | Nec Viewtechnology, Ltd. | Imaging optical system |
| US6417970B1 (en) * | 2000-06-08 | 2002-07-09 | Interactive Imaging Systems | Two stage optical system for head mounted display |
| CN1391126A (zh) * | 2001-06-11 | 2003-01-15 | 伊斯曼柯达公司 | 用于立体显示的头戴式光学装置 |
| CN2525546Y (zh) * | 2001-09-12 | 2002-12-11 | 深圳市东方景电子有限公司 | 头戴式显示器及配套使用的便携式影音装置 |
| US20040070839A1 (en) * | 2002-09-02 | 2004-04-15 | Osaka University | Wide field of view head mounted display device |
| US20040057138A1 (en) * | 2002-09-25 | 2004-03-25 | Minolta Co., Ltd. | Optical system and display apparatus |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105209953A (zh) * | 2013-03-15 | 2015-12-30 | 依米有限公司 | 通过结构框架保持对准的头戴式显示器 |
| CN105209953B (zh) * | 2013-03-15 | 2020-01-03 | 依米有限公司 | 通过结构框架保持对准的头戴式显示器 |
| CN110568616A (zh) * | 2013-05-02 | 2019-12-13 | 依视路国际公司 | 用于提供头戴式光学系统的方法 |
| CN105164571A (zh) * | 2013-05-02 | 2015-12-16 | 埃西勒国际通用光学公司 | 用于提供头戴式光学系统的方法 |
| CN105659144A (zh) * | 2013-10-22 | 2016-06-08 | 埃西勒国际通用光学公司 | 用于将导光光学元件封装到透明囊中的方法 |
| CN106461941B (zh) * | 2014-04-17 | 2019-07-05 | 图茨技术股份有限公司 | 用于能够佩戴到使用者头上且产生图像的显示装置的镜片 |
| CN106461941A (zh) * | 2014-04-17 | 2017-02-22 | 卡尔蔡司斯马特光学有限公司 | 用于能够佩戴到使用者头上且产生图像的显示装置的镜片 |
| CN107533224A (zh) * | 2015-02-26 | 2018-01-02 | 艾维赛特有限公司 | 用于无阻挡观看的可佩戴光学显示系统 |
| CN107405101A (zh) * | 2015-03-02 | 2017-11-28 | 迈恩德玛泽股份有限公司 | 大脑活动测量和反馈系统 |
| CN106341165A (zh) * | 2015-11-17 | 2017-01-18 | 北京智谷睿拓技术服务有限公司 | 波束呈现方法和设备 |
| CN106341165B (zh) * | 2015-11-17 | 2020-02-04 | 北京智谷睿拓技术服务有限公司 | 波束呈现方法和设备 |
| CN111240030A (zh) * | 2020-03-27 | 2020-06-05 | 歌尔股份有限公司 | 光学组件和头戴显示设备 |
| CN114815237A (zh) * | 2021-01-28 | 2022-07-29 | Oppo广东移动通信有限公司 | 激光显示模组及头戴显示设备 |
| CN114815237B (zh) * | 2021-01-28 | 2023-11-28 | Oppo广东移动通信有限公司 | 激光显示模组及头戴显示设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US9250444B2 (en) | 2016-02-02 |
| MX2012005855A (es) | 2012-06-19 |
| JP2013511744A (ja) | 2013-04-04 |
| EP2502223A1 (en) | 2012-09-26 |
| KR20120088754A (ko) | 2012-08-08 |
| JP5871809B2 (ja) | 2016-03-01 |
| WO2011062591A1 (en) | 2011-05-26 |
| EP2502223A4 (en) | 2016-05-18 |
| CN102667912B (zh) | 2016-04-13 |
| US20120229367A1 (en) | 2012-09-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102667912B (zh) | 头戴式显示装置 | |
| US12044857B2 (en) | Hybrid reflective/refractive head mounted display | |
| US8079713B2 (en) | Near eye display system | |
| WO1996005533A1 (en) | Method and apparatus for direct retinal projection | |
| KR20150026486A (ko) | 헤드 마운트 디스플레이용 프리즘과 이를 구비한 헤드 마운트 디스플레이 | |
| EP3699672A1 (en) | Video display device and optical see-through display | |
| TW202409678A (zh) | 光學裝置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160413 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |