CN105247861B - 红外视频显示眼镜 - Google Patents

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Abstract

一种用于观看采用红外光照亮的场景和/或对象的视频图像的可穿戴显示设备，该显示设备包括：透明显示器，该透明显示器被定位在当显示设备被穿戴时的用户的视场中；立体视频相机装置，该立体视频相机装置包括至少两个相机，该至少两个相机各自捕获周围环境的反射的红外光图像；以及投射系统，该投射系统接收来自立体相机装置的红外光图像，并且同时地(i)将第一红外照亮的视频图像实时地投射在透明显示器的与用户的左眼视场交叠的左眼视口部上，以及(ii)将第二红外照亮的视频图像实时地投射在透明显示器的与用户的右眼视场交叠的右眼视口部上。

Description

红外视频显示眼镜
相关申请的交叉引用
本非临时申请要求于2013年3月22日提交的美国临时申请第61/804,458号的申请日权益。
背景技术
在没有辅助的情况下，人眼仅能看见电磁频谱的有限部分，即可见白光。红外光对于人眼不可见，但是通过电子成像传感器可检测。
头戴式夜视装置提供了在低光条件下看见的能力。当前可利用的许多夜视装置聚集存在的低等级的环境光(例如，来自星光的光)，然后通过化学处理和电处理对光进行增强，使用户能够看见黑暗中的图像。通常，这些夜视装置是仅允许用户看见增强的图像的封闭式(enclosed)系统，因此，妨碍和限制了用户的自然视力和视场。另外，因为这些夜视系统是针对低光条件或无光条件而设计的，所以夜视装置的功能在明亮地照亮或混合照明条件下受到限制。另外，现有的可穿戴夜视显示器是昂贵的，以及对于穿戴可能是体积大并且笨重的。
发明内容
本发明的实施例提供了一种将红外照亮的图像投射在透明显示器上的装置。
实施例可以包括一种用于观看采用红外光照亮的场景和/或对象的视频图像的可穿戴显示设备，该显示设备包括：透明显示器，该透明显示器被定位在当显示设备被穿戴时的用户的视场中；立体视频相机装置，该立体视频相机装置包括至少两个相机，该至少两个相机各自捕获周围环境的反射的红外光图像；以及投射系统，该投射系统接收来自立体相机装置的红外光图像，并且(i)将第一红外照亮的视频图像投射在透明显示器的与用户的左眼视场交叠的左眼视口(viewport)部上，以及(ii)将第二红外照亮的视频图像投射在透明显示器的与用户的右眼视场交叠的右眼视口部上。
实施例还可以包括一种用于观看立体红外照亮的视频图像的可穿戴显示眼镜，该眼镜包括：透明显示器，该透明显示器被定位在当显示眼镜被穿戴时的用户的视场中；左侧框和右侧框，该左侧框和右侧框支承透明显示器，并且当眼镜被穿戴时该左侧框和右侧框分别地被定位在用户的左耳上和右耳上；红外光源，该红外光源将红外光照射至周围环境；以及立体相机装置，该立体相机装置包括两个相机，该两个相机各自捕获周围环境的反射的红外照亮的视频图像，其中，该两个相机之间的会聚角/发散角可调节，以及投射系统，该投射系统接收来自两个相机的红外照亮的视频图像，并且(i)将第一红外照亮的视频图像投射在透明显示器的与用户的左眼视场交叠的左眼视口部上，以及(ii)将第二红外照亮的视频图像投射在透明显示器的与用户的右眼视场交叠的右眼视口部上，其中，所投射的视频图像被配置成被感知为三维图像。
实施例还可以包括立体相机装置，该立体相机装置包括：壳体；第一相机和第二相机，该第一相机和第二相机各自以能够旋转的方式被安装至壳体，以及被布置成捕获周围环境的交叠的视频图像；以及调节机件，该调节机件通过同时地绕第一轴旋转第一相机并且绕基本上与第一轴平行的第二轴旋转第二相机来调节第一相机与第二相机之间的会聚视线角/发散视线角。
另外，实施例可以包括夹式(clip-on)相机组合件，该夹式相机组合件被配置成将相机装置附接至可穿戴显示眼镜，该夹式相机组合件包括相机组合件和夹式结构，该相机组合件包括壳体和安装至壳体的相机，该夹式结构安装至壳体并且通过将相机组合件夹至显示眼镜的一部分上来使壳体能够固定至显示眼镜。
最后，实施例可以包括一种用于观看采用红外光照亮的场景和/或对象的视频图像的显示系统，该显示系统包括：可穿戴显示器，该可穿戴显示器包括透明显示器，该透明显示器被定位在当可穿戴显示器被穿戴时的用户的视场中；红外光源，红外光源将红外光照射至周围环境；立体视频相机装置，该立体视频相机装置包括至少两个相机，该至少两个相机各自捕获周围环境的反射的红外照亮的视频图像；以及投射系统，该投射系统被安装至可穿戴显示器，该投射系统接收来自立体相机装置的红外照亮的视频图像，并且(i)将第一红外照亮的视频图像投射在透明显示器的与用户的左眼视场交叠的左眼视口部上，以及(ii)将第二红外照亮的视频图像投射在透明显示器的与用户的右眼视场交叠的右眼视口部上。
附图说明
当结合下面的附图时，根据下面的详细描述，本发明的前述和其他目的、特征、方面以及优点将会变得更明显。
图1是根据一个实施例的穿戴红外视频显示眼镜的用户的前视图。
图2是根据另一实施例的穿戴红外视频显示眼镜的用户的立体图。
图3是示出了透明视频显示眼镜的实施例的分解图。
图4是示出了视频显示眼镜的操作的剖视后视图。
图5A至图5D是来自穿戴红外视频显示眼镜的用户的视野的视图。图5A示出了当夜视图像没有投射在透明显示器上时由用户看见的图像，以及图5B示出了当夜视图像投射在透明显示器上时由用户看见的图像。图5C和图5D示出了演示在白天红外视频显示眼镜的操作的类似场景。
图6是相机装置和照明装置的分解图。
图7是图6的相机装置和照明装置的后部的分解图。
图8是相机装置的壳体组合件的分解前视图。
图9是示出了螺丝扣(turnbuckle)调节机件的相机装置的顶视图。
图10A至图10C是示出了使用螺丝扣调节机件进行的会聚角的调节的相机装置的顶视图。
图11是后相机壳体中的数据端口的近视图。
图12是后相机壳体的在图11中所示的相对侧的近视图。
图13是在拆卸状态下的相机装置和红外照明部件的侧视图。
图14是示出了将相机装置紧固至视频显示眼镜的相机装置夹式结构的近视图。
图15是示出了在高输出红外照明系统被安装在头盔(hard hat)上的情况下穿戴视频显示眼镜的用户的立体图。
图16是示出了用于图15中所示的高输出红外照明系统的支承装置的立体图。
图17是具有红外照明系统和紫外LED灯条(light bar)的相机装置的分解立体图。
图18是根据另一实施例的红外视频显示眼镜的立体图。
图19是相机支承壳体中的两个LWIR相机和两个视频相机传感器模块的前视图。
图20是示出了螺丝扣调节机件的相机支承壳体和相机装置的分解立体图。
图21是具有机电智能运动控制系统的相机装置的立体图。
具体实施方式
下面参照图1至图21来描述本发明的实施例。
本发明的实施例包括可以将红外照亮的图像投射在透明显示器上的头戴式视频显示装置。这可以使用户能够在黑暗中或低光条件下看见图像。在本文中有时使用的术语“夜视”指的是在较弱的照明环境中看见场景和/或对象的图像的增强的能力，而不意为仅指的是夜间或甚至黑暗条件。实际上，可以由透明视频显示眼镜(eyewear)获得的一个优点是在各种照明条件下例如从完全没有光的环境到仅稍微减少环境光的类似黄昏的条件下清楚地看见图像的能力。
本发明的实施例可以在各种应用中使用。例如，视频显示装置可以在下述职业中应用，诸如警察、消防员、军事人员以及搜索和救援人员。视频显示装置可以使用的行业可以包括，例如，制造和检查、采矿、医疗、建造、石油和天然气、建筑、房屋检查和维护、设备检查和维护、海事、安保以及各种户外活动。
图1示出了穿戴透明立体视频显示眼镜101的一个实施例的用户100。视频显示眼镜101的立体系统可以包括被安装在眼镜上的微型红外立体相机装置102和红外照明系统103。立体相机装置102可以安装在视频显示眼镜101的中心区域，例如近似地以用户的鼻子为中心，使得由相机装置102的相机拍摄的图像接近用户的通常视觉的视野。红外照明系统103可以包括绕相机装置102安装的中心照明阵列103C、在视频显示眼镜101上安装的在用户左眼上方的左侧红外照明灯条103L以及在视频显示眼镜101上安装的在用户右眼上方的右侧红外照明灯条103R。照明阵列103C、103L、103R中的每个可以包括多个高强度红外LED照明器108。
视频显示眼镜101可以针对普通成人(average adult)来确定尺寸。两眼间的间隔是人的人眼中的每个眼睛的中心之间的距离。已知通常的成人(男性)的两眼间的间隔一般为近似65mm。可以根据30mm至90mm之间的宽范围的两眼间的距离例如根据55mm与75mm之间的宽范围的两眼间的距离针对使用来调整视频显示眼镜101。
相机装置102可以包括两个中心照明阵列103C，中心照明阵列103C具有五个红外照明LED 108。红外照明灯条103L、103R各自可以包括具有六个LED的线性阵列。每个阵列可以依赖于期望的观看范围而包括更多或更少的LED，以及可以依赖于视频显示眼镜101的形状、LED的尺寸和形状等来不同地布置阵列。在可替选的配置中，灯条103R、103L可以被定位在用户眼睛上方的视频显示眼镜框的顶部，以及分离的灯条可以被定位在用户眼睛下方的视频显示眼镜框的底部。以这种方式，视频显示眼镜101的两个眼镜镜片101G可以部分地由红外照明LED 108包围。这样的配置可以提供更多的红外照明LED 108，其可以导致相机装置102的甚至更高的观看范围。
图2示出了穿戴不具有照明灯条103L、103R的视频显示眼镜101的用户。红外照明的量和类型可以依赖于期望的观看范围而变化。例如，不具有灯条103L、103R的视频显示眼镜101的观看范围可以依赖于红外LED的质量和强度而近似例如25英尺至40英尺。另一方面，具有灯条103L、103R的视频显示眼镜101的观看范围可以近似例如75英尺或更多。在一些方面中，依赖于期望的范围和LED的强度，红外照明系统103可以包括在例如2英尺至20英尺、5英尺至15英尺、10英尺至50英尺、15英尺至30英尺、20英尺至25英尺、30英尺至100英尺、40英尺至80英尺以及50英尺至60英尺的范围内的若干个LED。
可以使用任何适合的红外LED 108。可以使用市购的高强度LED。优选地，LED可以具有例如在15mW至500mW范围内的强度，以及可以发出例如在730nm至950nm的波长内的光。
图3示出了透明视频显示眼镜101的分解图。视频显示眼镜101可以包括两个透明眼镜镜片101G，其可以包括左透明视频图像显示视口101L和右透明视频图像显示视口101R，由相机装置102捕获的图像在左透明视频图像显示视口101L和右透明视频图像显示视口101R处投射在镜片101G上。优选地，两个眼镜镜片101G是透明的，因此，用户看见的投射显示是透明的。可选地，眼镜镜片101G可以是透明的医学镜片。视口101L、101R可以居中地位于被定位成与用户的双眼相对的两个眼镜镜片101G中的每个眼镜镜片内，并且视口101L、101R可以占据眼镜镜片101G的例如10％至60％或25％至50％的面积。居中地位于两个眼镜镜片101G中的每个眼镜镜片101G上的视口101L、101R有利地使用户能够看见围绕视口101L、101R的所有位置处的周围环境。视口棱镜101L、101R也可以是透明的。
视频显示眼镜101可以包括相机装置102。在一些实施例中，相机装置102可以被配置成捕获图像，当被投射在视口101L、101R上时该图像看上去是立体(三维)的。相机装置102可以包括对称地位于相机装置102的中心线的相对侧的两个可互换的高清晰度数字视频相机传感器模块104L、104R。优选地，两个视频相机传感器模块104L、104R可以在彼此附近间隔开，其相应的图像观看范围部分交叠。在该配置中，因为由视频相机传感器模块104L捕获的图像被投射在视口101L上并且被配置成由用户的左眼观看，而同时由视频相机传感器模块104R捕获的图像被投射在视口101R上并且被配置成由用户的右眼观看，所以用户看见立体图像。
特别地，两个视频相机传感器模块104L、104R可以基于轴间距来彼此相对地定位。轴间距是视频相机传感器模块104L、104R中的每个的相机镜头的中心之间的距离。视频相机传感器模块104L、104R之间的轴间距可以在5mm与70mm之间或10mm至30mm之间的范围内。优选地，轴间距为近似16mm。调节轴间距可以由视频显示眼镜101提供用于更明显或更不明显的立体三维观看效果的各种设置。
在这些实施例中，可以由指拨齿轮(finger gear wheel)171来控制视频相机传感器模块104L、104R的侧角位置(lateral angular position)。可以转动指拨齿轮171来调节两个视频相机传感器模块104L、104R的会聚角。通过使用指拨齿轮171，用户100可以手动地调节两个视频相机传感器模块104L、104R之间的角度。
该配置可以提供几个优点。使用两个针对每个眼睛的视频相机传感器模块104L、104R可以提供下述图像：与单源图像相比，用户以更多深度感知看见该图像。可以调节两个视频相机传感器模块104L、104R之间的视角以改变相机的会聚和发散，这可以提供改进的三维深度效果。交叠的图像可以提供进一步的图像清晰度。另外，指拨齿轮171可以有利地使用户100能够基于用户的视觉来校准图像的三维效果。调节会聚角的能力还可以改变所投射的图像的焦点，使得可以最佳地观看不同距离处的图像，例如当相机相对更会聚时可以更清楚地看见较近的对象，以及当相机相对更发散时可以更清楚地看见较远的对象。
视频相机传感器模块104L、104R可以在不同照明条件下拍摄视频图像并且可以优选地检测红外光。可以由视频相机传感器模块104L、104R捕获视频图像并且可选地记录视频图像。捕获的视频图像可以具有高清晰度和/或数字质量。适当的相机传感器可以包括例如通用的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器和电荷耦合器件(CCD)图像传感器。另外的适当的相机传感器可以包括例如LWIR模块，LWIR模块包括被描述为LEPTON长波热成像的菲力尔系统公司(FLIR Systems,Inc.)的产品，LEPTON长波热成像具有从8μm至14μm的红外波长。因此，CMOS图像传感器、CCD图像传感器以及LWIR模块的组合可以提供给用户跨白光、紫外光、主动红外光和热红外光光谱的同时(simultaneous)的数字视频观看。
相机装置102的前表面可以包括麦克风106和光传感器107。麦克风106可以接收来自环境的音频数据，将音频数据记录并且存储在存储器中。该特征可以有利地记录并且存储音频数据，以及将音频数据与由视频相机传感器模块104L、104R接收的视频数据的特定部分关联以用于分析或记录的目的。
光传感器107可以用于基于环境的光强度来激活红外照明LED 108。特别地，光传感器107可以在检测到低光条件时激活红外照明LED 108。该特征可以仅当环境条件要求有效地使用能量时，通过允许红外照明LED 108有利地操作来有效地使用能量。同样地，光传感器107可以基于不同的照明条件诸如黎明、黄昏和夜间来激活一定数量的红外照明LED108。因此，可以由光传感器107激活仅需要的红外照明LED 108以进行操作。因此，用户100可以看见由所使用的数量的红外照明LED 108所指定的范围内的红外照亮区域。可替选地，与由光传感器107感测的环境光的量无关地，可以由用户手动地激活LED 108。在另一实施例中，可以当从光传感器107接收到命令时立刻激活所有的LED 108，或者在指定的时间之后激活所有的LED 108。
灯条103L、103R可以在相对侧附接至相机装置102。灯条103L、103R上的红外LED照明器108可以具有比附接至相机装置102的红外照明LED 108更高的强度。该更高的强度可以提供相机装置102的增加的观看范围。灯条103R、103L可以通过红外LED灯条电力连接器175和音频/视频/电力/数据端口传递(pass-through)连接器176机械地和电气地紧固至相机装置102。灯条电力连接器175可以接合相机装置102侧面处的数据端口240(图12)。该连接可以为灯条103R提供电力以进行操作。特别地，基于环境的光强度，相机装置102的光传感器107可以激活灯条103R的一定数量的红外照明器108。
灯条103L的数据端口传递连接器176可以连接至相机装置102中的数据端口186(图6)。类似地，该连接可以为灯条103L提供电力以进行操作。数据端口传递连接器176可以用作相机装置102与图像聚焦系统502R、502L(图4)之间的音频数据和视频数据的通信器。图像聚焦系统502R、502L可以位于视频显示眼镜101的框的每侧，并且可以将图像投射在视频显示眼镜101的视口101L、101R中以供用户100观看。下面结合图4来更详细地讨论关于图像聚焦系统502R、502L的更多细节。
相机装置102和红外照明灯条103L、103R可以夹式地紧固至视频显示眼镜101的框的上表面。用于光照明条的夹式框支承部113L、113R可以是被配置成夹在眼镜框上的J形塑料构件。夹式框支承部113L、113R可以位于灯条103R、103L中的每个的下表面处，并且可以被定位成远离相机装置102、靠近灯条103R、103L的端部。将夹式支承部113L、113R定位成远离相机装置102、靠近灯条103R、103L的端部可以提供给视频显示眼镜101更多的稳定性。夹式框支承部113L、113R在附接至视频显示眼镜101的框时可以弹性地变形，以有利地提供照明灯条103L、103R与视频显示眼镜101的框之间的稳固装配。
图4示出了视频显示眼镜101的操作。适当的视频显示眼镜包括Moverio头戴式显示器(精工爱普生公司(Seiko Epson Corporation))。特别地，相机装置102和红外灯阵列103C、103R以及103L可以在面向前的定向505上一起配合以照亮低光条件并且检测反射的红外光和反射的可见光。可以由视频相机传感器模块104L、104R捕获实时视频图像。可以通过视频显示眼镜101中的内部引线将相应的实时视频图像中的每个传送，优选地实时地传送，至相应的高分辨率微型视频显示器501L、501R。优选地，可以将实时视频图像直接地传输至高分辨率微型视频显示器501L、501R。高分辨率微型视频显示装置501L、501R还可以和视频处理与显示电子器件507L、507R一起工作以分析实时视频图像并且将实时视频图像处理成立体显示格式。高分辨率微型视频显示器501R、501L和视频处理与显示电子器件507L、507R可以位于视频显示眼镜101的相应侧的框上。
可以在视频显示眼镜101的前框与相应的侧框的拐角处设置光学图像聚焦系统502L、502R。光学图像聚焦系统502L、502R内部的光学组合件可以提供近视图和/或提高分辨率的立体实时视频图像。如上所讨论地，在处理立体实时视频图像之后，可以经由空中视频图像传送装置503L、503R同时地将视频图像实时地向视频显示眼镜101的相应的眼镜镜片101G的视口101L、101R投射以供用户观看。现在，用户100的眼睛500R、500L可以通过指向示出投射图像的视口101L、101R的视线504L、504R看见立体实时视频图像。例如，在美国专利第8,662,686号、第8,654,445号、第8,587,869号、第8,576,491号、第8,564,883号和第5,739,797号以及美国专利申请公开第2013/0222214号、第2013/0222896号、第2013/0222919号和第2013/0235440号中描述了适当的视频显示眼镜的部件和操作，其全部内容通过引用并入本文中。
因为镜片101G是透明的，所以用户100还可以同时看见围绕被投射在视口棱镜101L、101R中的立体实时视频图像的环境。这可以有利地向用户100提供具有完整的视场并且同时看见立体实时视频图像的能力。
图5A至图5D示出了视频显示眼镜101的示例性的能力。图5A示出了当夜视系统关闭时采用视频显示眼镜101看着房屋的用户的视野。在该场景中，在具有最小环境光的夜间使用视频显示眼镜101。该视图表示自然的局部被照亮的夜间的场景。尽管可以相当详细地看见房屋的外部的细节，但是房屋内部的特定细节是非常难以显现。用户100可能能够观察到房屋的门是开着的但是不能够看见越过门廊的房屋内部的对象。
图5B示出了当夜视系统打开时采用视频显示眼镜101看着在图5A中示出的相同房屋的用户100的相同的视野。夜视系统采用红外光照亮房屋内部并且将房屋的图像投射到透明视口上，因此，视口示出了红外相机视频图像。如可以看到地，用户100可以准确地看见刚刚越过门廊并且在黑暗房屋中的细节。用户100还可以同时在自然条件或正常条件下看见围绕视口的环境。这可以有利地为用户100提供保持视觉深度感知的感官的能力。图5B示出了视频显示眼镜使用户能够观看房屋的黑暗的内部以及部分黑暗的入口区域。
图5C示出了当夜视系统关闭时采用视频显示眼镜101看着洞穴的用户100。在具有充足量的环境光存在的白天期间使用视频显示眼镜101。该视图表示自然的日光照亮的场景。因为环境光线的原因，所以可以清楚地看见洞穴外部的细节。然而，由于环境光线没有进入洞穴的封闭区域，因此不能清楚地看见洞穴内部的细节。
图5D示出了当夜视系统打开时采用视频显示眼镜101看着在图5C中示出的相同洞穴的用户100。夜视系统将红外光投射至洞穴内部并且捕获洞穴内部部分中被红外照亮的对象的图像。然后，夜视系统将红外视频图像投射至视频显示眼镜101的透明观看窗上。用户100可以看见互动的一组四个人。用户100还可以同时在自然条件或正常条件下看见围绕洞穴的环境。
图5A至图5D示出了以下优点。视频显示眼镜101可以在晚上起作用，但是还可以在白天期间或在存在更充足量的环境光的情况下起作用。因为可以将实时视频图像投射至透明显示器上，所以实时视频图像在更多环境光的情况下将显得更透明，而在更少环境光的情况下将显得较不透明。这可以使用户能够基本上在较强的光照条件下观看自然环境而在较暗条件下更多地依赖投射图像。此外，在较暗条件下，用户能够更准确地可视地确定深度。在夜间没有妥协的深度感知可以使用户能够例如更安全地行走、跑、绕过障碍物、达到并且触摸对象以及更准确地可视地判断其距离。在黑暗中，现有技术的夜视系统和单眼型观看装置没有提供这些优点。
图6是可以附接至灯条103R、103L的相机装置102的示例性实施例的分解图。相机装置102可以包括前相机箱面板160。前面板160可以用作相机装置102的前盖以封闭、防护和保护相机装置102中的部件。前面板160的外表面可以包括阵列103C的红外照明LED 108。面板160还可以包括麦克风106和光传感器107。前面板160还可以包括用于视频相机传感器模块104L、104R的至少两个开口161L、161R以捕获视频数据。
视频相机传感器模块104L、104R可以位于前面板160的内表面的紧后方并且可以与至少两个开口161L、161R对准。视频相机传感器模块104L、104R可以各自包括相机镜头162L、162R。视频相机传感器模块104L、104R与相机镜头162L、162R可以在相机装置102的右侧与相机装置102的左侧之间互换。相机镜头162L、162R可以被配置为对超低可见光敏感以及对700纳米至1100纳米的近似光谱范围中的高红外光敏感。视频相机传感器模块104L、104R和相机镜头162L、162R可以捕获并且记录视频，包括高清晰度视频。这样的配置可以使得能够使用用于不同视场的各种光学器件。另外，该配置可以使得能够使用其他类型的成像传感器，包括各种基于视频的传感器、基于热的传感器以及用于立体视觉的其他类型的成像技术。
可以将视频相机传感器模块104L、104R固定在相机模块支承架163L、163R的内部。视频相机传感器模块104L、104R与相机模块支承架163L、163R之间的接合模式可以是压配，使得部件经由塑性变形或无干扰紧密配合夹在一起。接合模式可以依赖于在性能降低之前视频相机传感器模块104L、104R能够处理的压力量以及由于视频相机传感器模块104L、104R在相机模块支承架163L、163R中的移动而造成的可接受的误差量。
支承架163L、163R中的每个支承架可以包括销164和轴承165系统。轴承165的外直径可以被压配入支承架163的孔185(参见图8)中，并且销164可以以无干扰紧密配合的方式接合轴承165。支承架163L、163R的销164和轴承165系统可以以无干扰紧密配合的方式与位于相机支承壳体168中的相应的相机轴承导销孔(guide pin hole)166和相应的相机架轴承支承引导部167进行接合。轴承支承引导部167和孔185可以是半圆形或基本上是圆形，其可以分别地为相机支承壳体168和支承架163中的轴承165提供压配。
销164可以被定位在轴承165中，使得视频相机传感器模块104L、104R的旋转中心可以近似地定位在光学器件的后部处和成像传感器的前边缘处。该配置使视频相机传感器模块104L、104R能够在相机支承壳体168的内部旋转，因此使能够进行相机传感器模块104L、104R的光学对准。该配置还在视频相机传感器模块104L、104R旋转时提供平滑的横向运动、角运动，以及还可以在视频显示眼镜101的操作期间提供附加的稳定性。
相机模块支承架163L、163R的后表面连接至相机架螺丝扣连接臂169，相机架螺丝扣连接臂169连接至螺丝扣170。螺丝扣170可以与指拨齿轮171配合以精确地同步以及旋转相机装置102中的视频相机传感器模块104L、104R并且提供立体视觉调节。螺丝扣170可以包括两个外部螺纹部170L、170R以及具有接合两个外部螺纹部170L、170R的对应的内部螺纹的中心体170C。如上所讨论地，可以由用户100来调节指拨齿轮171以用于视觉对准。下面将更详细地讨论该配置的操作。
为了装配相机装置102的上述部件，支承架163L、163R可以被固定在相机支承壳体168内。前面板160可以被固定在相机支承壳体168的前表面上，并且后相机壳体173可以被固定在相机支承壳体168的后表面上。前面板160和后相机壳体173可以压配、采用紧固件紧固至或经由塑性变形夹至相机支承壳体168。前面板160和后相机壳体173可以用作封闭并且保护相机装置102中的部件的盖子。
后相机壳体173的外侧表面可以包括数据端口186。数据端口186可以向相机装置102传送音频数据、视频数据和电力，以及可以从相机装置102传送音频数据、视频数据和电力。数据端口186可以位于后相机壳体163的一侧或两侧，以及可以经由数据端口传递连接器176连接至灯条103L、103R。
图7示出了图6的相机装置102的分解的后视图。在前面板160的内表面上可以包括前音频与电力连接器140。音频与电力连接器140可以将麦克风106与光传感器107之间的音频数据和电力传输至相机装置102。视频相机传感器模块104L、104R可以包括相机传感器模块视频输出与电力连接器191。音频输出与电力连接器191可以在视频相机传感器模块104L、104R与相机装置102之间传输视频数据和电力。
相机支承壳体168可以包括用于螺丝扣170和指拨齿轮171的支承与对准引导部192。支承与对准引导部192可以是相机支承壳体168的上表面中的槽形开口以使指拨齿轮171保持对准。指拨齿轮171的对准可以有利地避免指拨齿轮171的不期望的轴向移动。指拨齿轮171不应该轴向地移动而应该只能旋转。如果指拨齿轮171在轴向地移动，则视频相机传感器模块104L、104R的校准可能是不正确的。支承与校准引导部192可以使指拨齿轮171能够延伸超出相机支承壳体168的上表面。该配置可以有利地使用户100能够接触并且旋转指拨齿轮171。通过旋转指拨齿轮171，可以在不拆卸相机装置102的情况下旋转视频相机传感器模块104L、104R的位置。
相机装置夹式结构195可以设置在相机支承壳体168的下表面处。后相机壳体173可以在高度上比相机支承壳体168更小。另外，相机支承壳体168可以在后表面处并且在相机装置夹式结构195上方包括凹口(notch)172。当后相机壳体173被附接至相机支承壳体168时，相应的上表面可以基本上成一直线(in-line)。因此，壳体168中的凹口172可以容纳视频显示眼镜101的框263。结果，相机装置102的相机装置夹式结构195能够被安装至视频显示眼镜101。下面将讨论该组合件的进一步的细节。
图8是相机装置102的支承壳体168中的组合件的分解的前视图。如上所讨论地，视频相机传感器模块104L、104R中的每个可以被定位在相应的支承架163L、163R内。销164和轴承165系统中的每个可以被装配在相应的支承架163L、163R的相对侧。相应的轴承165可以压配入相机支承壳体168的轴承支承引导部167(参见图6)和支承架163R、163L的凹座(recessed seats)185中。同时，销164可以以无干扰紧密配合的方式来接合轴承165和相机支承壳体168。优选地，销164不接合支承架163R、163L。
螺丝扣170的每端包括孔眼271，孔眼271可以经由压配附接销273附接至每个相应的螺丝扣连接臂169上的对应的孔眼269。该连接可以基于螺丝扣170中的螺纹的轴向移动来确保支承架163L、163R精确地旋转。螺丝扣170与螺丝扣连接臂169之间的松配合(loosefit)可以在相机装置102中产生误差。如下面详细讨论地，螺丝扣170可以具有按照预定间距的螺纹。
优选地，指拨齿轮171可以具有能够与螺丝扣170匹配的轴向孔275。指拨齿轮171的轴向孔275的圆周可以比螺丝扣170的轴向方向上的螺丝扣170的端部的孔眼271中的每个的圆周更大。以这种方式，指拨齿轮171可以在螺丝扣170上滑动。
螺丝扣170的中心体170C的轴向中心可以包括螺丝扣引导孔270。另外，指拨齿轮171的轴向中心可以包括径向孔280(图9)。在装配期间，螺丝扣引导孔270可以与指拨齿轮171的径向孔280对准。指拨齿轮171可以经由指拨齿轮销280耦接至螺丝扣170的中心体170C中的螺丝扣引导孔270。特别地，指拨齿轮销280可以同时地被压配至螺丝扣170的中心体170C中的指拨齿轮引导孔270和指拨齿轮171中的径向孔280。当完成装配时，指拨齿轮171因此可以被定位在螺丝扣170的中心体170C的轴向中心处。因此，螺丝扣170的螺纹部170L、170R可以随指拨齿轮171的旋转而同时地旋转。
图9示出了相机装置102中装配的螺丝扣170的顶视图。螺丝扣170的螺纹部170L、170R在相对方向上具有螺纹。当旋转指拨齿轮171时，每个螺纹部170L、170R被同时地向内旋拧(screw)或向外旋拧。因此，在操作中，用户100可以旋转从相机装置102的相机支承壳体168的顶部突出的指拨齿轮171。当指拨齿轮171旋转时，螺丝扣的螺纹部170L、170R从螺丝扣170的中心体170C向外延伸或向内缩进。因此，视频相机传感器模块104L、104R的角位置绕销164旋转。螺丝扣170可以提供精确的推拉运动以调节相机装置102中的相机镜头162L、162R的会聚和发散。因此，用户100可以有利地校准由相机装置102所产生的图像的三维效果。可以将销164定位成使得视频相机传感器模块104L、104R的旋转中心在光学器件的后部处和成像传感器的前边缘处。该配置提供获得立体对准的最接近的精确度。可以通过改变螺丝扣170的长度、螺丝扣连接臂169的长度和/或相机模块104L、104R之间的间隔来提供不同程度的立体深度组合。
螺丝扣170的尺寸和螺纹部170L、170R的尺寸也可以影响视频相机传感器模块104L、104R的校准。螺丝扣170的长度可以在例如5mm至100mm或12mm至75mm的范围内。螺丝扣170的螺纹越粗(螺纹的间距越大)，指拨齿轮171处的校准分辨率越低。另一方面，螺丝扣170的螺纹越细(螺纹的间距越小)，指拨齿轮171处的校准分辨率越高。因此，螺丝扣170的间距应当优选地在每英寸25至60个螺纹或每英寸35至50个螺纹的范围内。这些范围可以使用指拨齿轮171提供相对快的调节，同时维持极高精度的位置准确性。
图10A至图10C示出了相机装置102中的视频相机传感器模块104L、104R的三个示例性的位置的顶视图。当视频相机传感器模块104L、104R处于平行定向201、会聚定向202和发散定向203时可以设置三个位置。理想的会聚/发散位置可以依赖于视频显示眼镜101的范围，例如基于在如上所讨论的红外照明系统103和相机装置102中使用的LED的质量和数量以及用户希望聚焦的对象的距离。
例如，会聚定向202可以为能够显示三维图像的视频显示眼镜101提供较近对象的观看配置。在该配置中，指拨齿轮171可以逆时针方向旋转，使得螺丝扣170中的外部螺纹部170L、170R延伸超出视频相机传感器模块104L、104R的中心线，使螺纹部170L、170R绕其相应的轴承销164向内旋转。会聚定向202可以依赖于可利用的范围使用户100能够更清楚地看见比由平行定向201提供的图像更近的图像。
发散定向203可以是视频相机传感器模块104L、104R彼此角度上分开从而创建宽的相机视角的位置。发散定向203可以为能够显示三维图像的视频显示眼镜101提供较远对象的观看配置。在该配置中，指拨齿轮171可以顺时针方向旋转，螺丝扣170的外部螺纹部170L、170R的端部向视频相机传感器模块104L、104R的中心线的内部缩进，使视频相机传感器模块104L、104R的每个视频相机传感器模块绕其相应的轴承销164向外旋转。发散定向203可以依赖于可利用的范围使用户100能够更清楚地看见比由平行定向201操作模式提供的图像的更远的图像。
图11示出了在后相机壳体173侧的数据端口186的近视图。如上所讨论地，数据端口186可以向相机装置102传送音频数据、视频数据和电力以及可以从相机装置102传送音频数据、视频数据和电力。特别地，数据端口186可以包括视频信号输出端(output)210、211。视频信号输出端210、211可以分别地向视频相机传感器模块104L、104R中的每个视频相机传感器模块传输视频信号数据，以及可以分别地从视频相机传感器模块104L、104R中的每个视频相机传感器模块传输视频信号数据。数据端口186可以包括用作电压测量的参考点并且可以使相机装置102中的静态能的累积最小化的接地端(ground)212。数据端口186还可以包括音频接地端213和音频信号输出端214。音频接地端213可以用作音频数据测量的参考点。音频信号输出端214可以向相机装置102的麦克风106传输音频数据以及从相机装置102的麦克风106传输音频数据。
此外，数据端口186可以包括各种电力端口。特别地，数据端口186可以包括相机电力端口215、辅助电力端口216、LED照明系统电力端口217以及第二辅助电力端口219。这些电力端口可以将电力供给至相机装置102、红外照明系统103以及供给至视频显示眼镜101中的各种其他部件。最后，数据端口186可以包括可以用作电压测量的参考点并且可以使相机装置102中的静态能的累积最小化的LED电力接地端218和视频电力接地端220。
图12示出了在图11中所示的相对侧上的后相机壳体173的近视图。特别地，右灯条103R的灯条电力连接器175可以连接至相机装置102的后相机壳体173的右红外LED电力端口240。电力端口240可以将操作电力提供至右灯条103R。在图11中所示的数据端口186可以经由数据端口传递连接器176连接至左灯条103L。
图13示出了处于拆卸状态的相机装置102和灯条103L、103R。相机装置102可以经由数据端口186与数据端口传递连接器176之间的接口连接至左灯条103L。另外，相机装置102可以经由灯条电力连接器175与电力端口240之间的接口连接至右灯条103R。可以通过连接至这些端口/连接器的内部引线来进行相机装置102与红外照明系统103之间的电力和数据传送。在该优选实施例中，左灯条103L的数据端口177可以连接至外部线缆。数据端口177可以提供给视频显示眼镜101操作电力，以及数据端口177可以向外部线缆传输音频数据和视频数据以及从外部线缆传输音频数据和视频数据。
如上所讨论地，灯条电力连接器175和电力端口240可以传输操作电力，但是不可能传输任何音频数据或任何视频数据。更确切地说，数据端口186和数据端口传递连接器176除了可以传输操作电力之外还可以传输音频数据和视频数据。可以存在该状况的主要原因是因为与外部线缆连接的数据端口177可以位于左灯条103L处。作为可替选的实施例，数据端口177可以位于右灯条103R处。在另一可替选的实施例中，数据端口177可以位于灯条103R、103L中的每个灯条的两端处。因此，上述端口可以被配置成在两个方向上传输电力、音频数据和视频数据。
图14示出了可以将相机装置102紧固至视频显示眼镜101的相机装置夹式结构195。如图7中所示，相机装置夹式结构195可以是相机支承壳体168的下表面的一部分，以将相机支承壳体168安装至视频显示眼镜101的框263的边缘。特别地，相机装置夹式结构195的J形分支(prong)196L、196R可以定位在视频显示眼镜101的眼镜区域之间的鼻梁252的每个外侧上。J形分支196L、196R可以有利地防止相机装置102容易地从视频显示眼镜101掉落。当用户100穿戴视频显示眼镜101时，鼻梁252可以接触用户100的鼻子以提供缓冲垫和舒适性。
鼻梁固定螺丝251可以将相机装置夹式结构195固定至视频显示眼镜101。固定螺丝251可以基本上位于相机装置102的中心并且基本上位于鼻梁252的中心。固定螺丝251可以接合相机装置102的内螺纹和眼镜框263以提供稳固的安装。如上所讨论地，固定螺丝251可以具有适当的长度以确保相机装置102与眼镜框263之间的完全接合。同时，固定螺丝251不延伸超出鼻梁252的表面以避免在使用期间与用户100的鼻子接触。
相机装置夹式结构195可以由柔性材料诸如尼龙6、尼龙11及尼龙12制成。相机装置夹式结构195可以包括粘合支承垫253。粘合支承垫253可以位于后相机壳体173的下表面上，并且可以在相机装置102附接至眼镜101时被定位于视频显示眼镜101的框263的顶部。因此，当安装相机装置102时，视频显示眼镜101的框263可以被定位于后相机壳体173与相机支承壳体168的相机装置夹式结构195之间卡在凹口172内(参见图7)。优选地，粘合支承垫253可以是两层粘合系统。可替选地，可以使用粘性材料或磁吸材料。粘合支承垫253可以有利地为视频显示眼镜101的框263的弯曲提供附加的稳定性和安装支承。由于当相机装置102被安装在视频显示眼镜101上时相机装置102的尺寸和重量，所以期望有粘合支承垫253。
图15示出了在相机装置102和高输出红外照明系统302安装在头盔(hard hat)300上的情况下用户100穿戴视频显示眼镜101的可替选的实施例。尽管该实施例示出了头盔300，但是相机装置102和高输出红外照明系统302可以安装在各种表面上，例如包括棒球帽、安全帽、冬帽或者甚至裸露的头上。
相机装置102可以安装在支承装置304的第一端。支承装置304的第二端可以支承高输出红外照明系统302。支承装置304可以附接至枢轴支架附接部306。枢轴支架附接部306可以安装在捆绑式(strap-on)附接系统301上。捆绑式附接系统301可以绕头盔300在与用户100的前额平行的平面相交的垂直位置处延伸。另外，捆绑式附接系统301可以在头盔300的顶部的上方延伸以被固定在基本上从用户100的前额的中心至用户头部的顶部中心部以及至用户100的头的后部延伸的表面上。可以通过带扣组合件将捆绑式附接系统301调整至适当地安装在头盔300上。以这种方式，捆绑式附接系统301可以可靠地固定至头盔300。
图16进一步示出了在图15中示出的支承装置304。支承装置304可以是基本上可以呈90°的L形构件。以这种方式L形支承装置304可以有利地形成，使得相机装置102与高输出红外照明系统302在相同的环境时总是彼此平行地指向。
支承装置304可以包括第一端处的夹式附接结构308以接合相机装置102。夹式附接结构308具有像叉子形状的两个分支，相机装置夹式结构195可以接合在这两个分支处。特别地，相机装置102的底部处的相机装置夹式结构195可以与用作键槽(keyway)插槽的支承装置304的夹式附接结构308相匹配。因此，后相机壳体173可以定位在支承装置304的顶部，并且相机支承壳体168可以基本上定位在支承装置304的前表面。可以由附接螺丝309来固定该连接，附接螺丝309将夹式附接结构308的一部分与相机装置夹式结构195进行接合。
支承装置304的第二端或顶部还可以紧固至高输出红外照明系统302并且支承高输出红外照明系统302。高输出红外照明系统302的背面可以是支承装置304可以紧固至之处。优选地，高输出红外照明系统302可以包括以环形形状排列的多个红外LED照明器108。可替选地，高输出红外照明系统302可以将多个红外LED照明器108配置成以三角形或以矩形排列。构思定位多个红外LED照明器108的各种配置以获得用于相机装置102的适当的观看范围。在另一可替选实施例中，高输出红外照明系统302可以包括红外照明器、白光照明器以及紫外照明器中的至少一种照明器。这样的配置可以使高输出红外照明系统302能够在各种不同的照明条件下操作。
高输出红外照明系统302可以包括光传感器303，光传感器303能够自动地检测低光条件并且激活高输出红外照明系统302以进行操作。以与如上所讨论的光传感器107可以与红外照明LED 108配合类似的方式，光传感器303可以与高输出红外照明系统302进行配合。高输出红外照明系统302还可以包括后部电力连接器305。电力连接器305可以位于高输出红外照明系统302的与包括多个红外LED照明器108的表面相对的表面上。电力连接器305可以连接至电源并且为高输出红外照明系统302供给电力以进行操作。
可以调节支承装置304以使高输出红外照明系统302和相机装置102旋转并且倾斜。然而，支承装置304的形状可以确保高输出红外照明系统302和相机装置102指向彼此平行的相同的定向。枢轴支架附接部306可以将支承装置304固定就位。可以通过枢轴支架附接部306来调节支承装置304，枢轴支架附接部306可以安装在头盔300的捆绑式附接系统301上。枢轴支架附接部306可以包括松紧旋钮307，松紧旋钮307可以使用户100能够调节限制支承装置304的夹紧力。当用户100希望调节支承装置304时，用户100可以逆时针方向转动松紧旋钮307以减少枢轴支架附接部306的夹紧力，以及将支承装置304旋转至期望的倾斜位置。在支承装置304处于期望的倾斜位置之后，用户100可以顺时针方向转动松紧旋钮307以增加枢轴支架附接部306的夹紧力并且将支承装置304稳固地固定就位。
用户100可以穿戴视频显示眼镜101，而相机装置102被安装在头盔300上的各种位置处。相机装置102和高输出红外照明系统302可以位于正定向、向上倾斜定向以及向下倾斜定向中。这三个定向和各种中间定向可以通过如上所讨论的支承装置304的旋转来定位。优选地，相机装置102和高输出红外照明系统302可以一起旋转。可替选地，支承装置304可以是能够分别地固定相机装置102与高输出红外照明系统302的两件组合件。在该配置下，相机装置102和高输出红外照明系统302可以被配置成彼此独立地调节与旋转。所有这三个定向都可以在用户100穿戴视频显示眼镜101并且向正前方看的情况下发生。
在正前方定向中，相机装置102和高输出红外照明系统302可以处于可以基本上与用户100的观看方向平行的正常位置上。因此，视频显示眼镜101的视口棱镜101L、101R可以投射与在用户100正前方的图像基本上对应的图像。
在向上倾斜的定向中，相机装置102和高输出红外照明系统302可以处于在用户100的观看方向的上方向上旋转期望的角度的倾斜位置处。因此，视频显示眼镜101的视口棱镜101L、101R可以投射用户100的正前方的视野上方的图像。结果，在用户100不抬头的情况下，用户100可以有利地通过视口棱镜101L、101R以更高的视角观看。
在向下倾斜的定向中，相机装置102和高输出红外照明系统302可以处于在用户100的观看方向的下方向下旋转期望的角度的倾斜位置处。因此，视频显示眼镜101的视口棱镜101L、101R可以投射用户100的正前方的视野下方的图像。结果，在用户100不低头的情况下，用户100可以有利地通过视口棱镜101L、101R以更低的视角观看。
图17示出了具有增强视觉性能的红外照明系统103和紫外LED灯条510的相机装置102。紫外LED灯条510可以包括例如多个六个紫外光LED 511，其可以将视觉来源扩大至包括紫外光。紫外LED灯条510可以代替右侧红外照明灯条103R并且可以与上面所讨论的类似地经由夹式框支承部113L、113R附接至视频显示眼镜101的框。紫外LED灯条510可以包括可以接合相机装置102的电力端口240的灯条电力连接器175。类似地，紫外LED灯条510可以代替左侧红外照明灯条103L并且可以用与上面所讨论的类似的方式接合相机装置102。
在可替选的实施例中，紫外LED灯条510可以附接在右侧红外照明灯条103R的上表面上以进一步增强视频显示眼镜101的视觉性能。紫外LED灯条510可以与上面所讨论的类似的方式经由夹式框支承部113L、113R附接至右侧红外照明灯条103R。另外，紫外LED灯条510可以包括连接至右侧红外照明灯条103R的电力连接器以接收电力。可以对紫外LED灯条510和左侧红外照明灯条103L采用类似的配置。
如上所讨论地，相机装置102可以具有远远超过人眼可以看见的范围之外的非常宽的频谱范围。相机装置102可以对跨整个白光光谱以及进入紫外光谱和红外光谱的影像进行检测。可以由相机装置102将对超过人眼的正常视觉的光谱范围中的紫外光敏感的物质进行成像。将紫外光性能与相机装置102的红外光性能结合可以有利地产生供用户100观看的附加的视觉信息。
图18示出了包括两个附加的LWIR相机的红外视频显示眼镜700的可替选的实施例。两个附加的LWIR相机可以有利地向用户提供跨白光、紫外光、主动红外光及热红外光谱的同时数字视频观看。除非另外地指定，红外视频显示眼镜700的结构组成以与相机装置102类似的方式类似地构造并且起作用。红外视频显示眼镜700还以如在上面讨论的类似的方式与视频显示眼镜101和头盔300配合。
图19示出了相机支承壳体268中的两个LWIR相机701L、701R。相机支承壳体268可以是以上所讨论的相机支承壳体168的延伸，并且可以在视频相机传感器模块104L、104R外部的相对端上容纳两个LWIR相机701L、701R。LWIR相机701L、701R可以将接近8微米至14微米的波段中的热红外发射成像。LWIR相机701L、701R可以对具有在32°F至212°F(0℃至100℃)范围内变化的温度的场景和/或对象实时产生彩色视频影像或黑白视频影像。
图20示出了红外视频显示眼镜700的相机支承壳体268和螺丝扣调节机件702的分解图。相机支承壳体268可以包括用于LWIR相机701L、701R的附加的轴承支承引导部167以与如上所讨论的类似的布置方式来接合和旋转。
下面描述螺丝扣调节机件702。螺丝扣调节机件702可以与如上所讨论的装配的螺丝扣170进行连接和配合。特别地，在LWIR相机701L、701R的后表面上可以包括螺丝扣连接臂705R、705L。螺丝扣销704R、704L可以将螺丝扣连接臂705R、705L中的每个螺丝扣连接臂紧固至相应的连接杆703R、703L的一端处。在连接杆703R、703L的另一端，螺丝扣销706R、706L可以将视频相机传感器模块104L、104R中的每个视频相机传感器模块的螺丝扣连接臂169紧固至连接杆703R、703L。以这种方式，将螺丝扣调节机件702与装配的螺丝扣170同步，使得所有的四个相机701L、701R、104L、104R一起移动。
这样的配置可以有利地使用户能够同时地调整所有四个相机701L、701R、104L、104R的角位置。可以将连接杆703R、703L维持在指定的长度以提供精确的推拉运动以调整红外视频显示眼镜700中的相机镜头中的每个镜头的会聚和发散。因此，用户100可以有利地校准由红外视频显示眼镜700产生的图像的三维效果。
视频相机传感器模块104L、104R与LWIR相机701L、701R的配合可以提供下述优点。穿戴红外视频显示眼镜700的用户可以可选地仅以红外模式或仅以LWIR模式观看三维图像。可替选地，来自两组相机104L、104R、701L、701R的实时视频可以以变化的强度等级彼此叠加。因此，红外视频显示眼镜700可以在三个分离的模式下进行操作：(1)红外模式，(2)LWIR模式，以及(3)红外和LWIR模式。以下示例性的描述示出了可以如何有利地使用第三模式下的变化的强度等级。
穿戴红外视频显示眼镜700的用户在黑夜里的沙漠中的多车堆积的场景处。红外视频显示眼镜700处于夜视观察模式以测绘场景并且寻找生存者。将LWIR视频强度增加至近似于50％并且与IR视频混合。结果，用户可以看见并且避免障碍物，但是还可以看见在汽车引擎盖中或绕汽车引擎盖的增加的热图，这指示可能的火焰。另外，用户可以看见在残骸中的躺着的人的身体热图。由于用户通过红外视频显示眼镜700的透明镜片保持自然的视觉，因此用户可以基于对用主动红外光和热红外光同时照亮的环境的高深度感知来迅速地行动。
图21示出了具有用于视频显示眼镜101的机电智能运动控制系统600的相机装置102。运动控制系统600可以自动地控制相机装置102中的视频相机传感器模块104L、104R的会聚和发散。可以远程地操作运动控制系统600或将运动控制系统600进行预编程以基于所接收的观看条件和用户100的视觉来自动地进行操作。因此，具有运动控制系统600的相机装置102可以在远离用户100的远程位置处使用，并且可以被安装在例如机器人、遥控车辆或飞行器上。以这种方式，穿戴视频显示眼镜101的用户100可以看见远程位置处的立体实时视频图像。
运动控制系统600可以定位于相机装置102的顶部。特别地，运动控制系统600可以置于相机支承壳体168的上表面上并且可以由紧固件经由运动控制附接结构603紧固至后相机壳体173。运动控制附接结构603可以包括安装板和安装孔，安装板和安装孔可以与后相机壳体173配合以建立稳固连接。
运动控制系统600可以包括基本上保持齿轮传动601的壳体611，齿轮传动601可以经由运动控制系统600的壳体611的下表面中的槽与指拨齿轮171啮合(齿轮传动连接608)。齿轮传动601可以与指拨齿轮171尺寸类似并且可以延伸通过运动控制系统600的壳体611的上表面处的槽。因此，运动控制系统600还可以经由从壳体661的上表面处的槽突出的齿轮传动601向用户100提供手动的调节。齿轮传动601还可以显著地比指拨齿轮171大以在手动操作期间向用户提供附加的分辨率。
运动控制系统600还可以包括在壳体611内设置的微型光学编码器与微型计算机布置609以及微型电动机610。编码器与微型计算机布置609可以基于齿轮传动601的旋转和相机装置102中的视频相机传感器模块104L、104R的初始校准位置来连续地检测相机装置102的光学位置。可以将光学位置和校准信息远程地交换至编码器与微型计算机布置609，以及可以从编码器与微型计算机布置609远程地交换光学位置和校准信息。
电动机610可以使齿轮传动601旋转。优选地，编码器与微型计算机布置609可以基于预编程的算法来控制电动机610以旋转齿轮传动601并且调节相机装置102中的视频相机传感器模块104L、104R的光学位置。可替选地，编码器与微型计算机布置609可以接收无线输入以控制电动机610。该配置可以通过视频相机传感器模块104L、104R的发散和会聚来有利地提供远处对象和近处对象的远程三维立体观看控制。编码器与微型计算机布置609的位置信息和视频相机传感器模块104L、104R的校准信息可以有利地用于确定视频相机传感器模块104L、104R与计算的用于视频显示眼镜101的观看范围或观看距离之间的焦点。该特征可以有利地提供视频相机传感器模块104L、104R的位置的精确的计算，以及准确地确定距观看对象的距离。
电力和数据端口602可以位于运动控制系统600的壳体611的侧壁处。端口602可以向运动控制系统600提供电力，以及向运动控制系统600传送数据并且从运动控制系统600传送数据。数据可以包括例如经由编码器与微型计算机布置609来操作电动机610的编程逻辑、齿轮传动601的角位置以及视频相机传感器模块104L、104R的位置数据和/或初始校准位置。为了交换数据，端口602可以连接至外部线缆或者可以无线地传送数据。
如上面所陈述的立体视频显示眼镜的实施例意为说明性的而不是限制性的。在不背离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变。
尽管已经结合本发明的特定的示例性的实施例描述了本发明，但是对于本领域普通技术人员来说，许多替选、修改及变化是明显的。因此，在本文中陈述的本发明的示例性的实施例意为说明性的，而不是限制性的。存在不背离本发明的精神和范围的情况下可以进行的改变。

Claims (65)

1.一种用于观看采用红外光照亮的对象的视频图像的可穿戴显示设备，所述显示设备包括：
透明显示器，所述透明显示器被定位在当所述显示设备被穿戴时的用户的视场中；
立体视频相机装置，所述立体视频相机装置包括至少两个相机，所述至少两个相机各自捕获周围环境的反射的红外光图像；以及
投射系统，所述投射系统接收来自所述立体相机装置的红外光图像，并且(i)将第一红外照亮的视频图像投射在所述透明显示器的与用户的左眼视场交叠的左眼视口部上，以及(ii)将第二红外照亮的视频图像投射在所述透明显示器的与用户的右眼视场交叠的右眼视口部上，
其中，所述左眼视口部和所述右眼视口部居中地位于两个眼镜镜片中的每个眼镜镜片上。
2.根据权利要求1所述的可穿戴显示设备，还包括将红外光照射至所述周围环境的红外光源。
3.根据权利要求2所述的可穿戴显示设备，其中，所述红外光源包括红外灯阵列，所述红外灯阵列包括多个红外灯。
4.根据权利要求3所述的可穿戴显示设备，其中，所述阵列能够以可拆卸的方式安装在所述可穿戴显示设备上。
5.根据权利要求2所述的可穿戴显示设备，其中，
所述红外光源包括多个红外灯阵列，所述多个红外灯阵列各自包括多个红外灯，以及
所述阵列中的每个阵列能够以可拆卸的方式安装至所述可穿戴显示设备。
6.根据权利要求5所述的可穿戴显示设备，其中，多个灯阵列中的至少一个灯阵列包括线性的红外灯阵列。
7.根据权利要求3所述的可穿戴显示设备，其中，所述多个红外灯绕所述立体视频相机装置布置。
8.根据权利要求1所述的可穿戴显示设备，其中，所述立体视频相机装置包括壳体，所述至少两个相机安装在所述壳体上。
9.根据权利要求1所述的可穿戴显示设备，其中，所述立体视频相机装置能够以可拆卸的方式安装至所述可穿戴显示设备。
10.根据权利要求1所述的可穿戴显示设备，其中，所述立体相机装置被布置成当所述可穿戴显示设备被穿戴时以用户的鼻子为中心。
11.根据权利要求1所述的可穿戴显示设备，其中，所述投射系统包括：(i)第一投射器，所述第一投射器安装在所述可穿戴显示设备的左侧并且被配置成将所述第一红外照亮的视频图像投射在所述左眼视口部上；以及(ii)第二投射器，所述第二投射器安装在所述可穿戴显示设备的右侧并且被配置成将所述第二红外照亮的视频图像投射在所述右眼视口部上。
12.根据权利要求1所述的可穿戴显示设备，其中，当所述可穿戴显示设备被穿戴时，所述左眼视口被定位成与所述用户的左眼相对，以及所述右眼视口被定位成与所述用户的右眼相对。
13.根据权利要求1所述的可穿戴显示设备，其中，所述左眼视口部和所述右眼视口部构成所述透明显示器的小于一半的面积。
14.根据权利要求1所述的可穿戴显示设备，其中，在照亮的周围环境中，所述透明显示器被配置为使得用户同时看见：(i)透过所述透明显示器的所述周围环境；以及(ii)所述第一红外照亮的视频图像和所述第二红外照亮的视频图像。
15.根据权利要求1所述的可穿戴显示设备，还包括紫外光源。
16.根据权利要求1所述的可穿戴显示设备，其中，
所述至少两个相机被配置成捕获所述周围环境的反射的紫外光照亮的视频图像，以及
所述投射系统被配置成：(1)接收来自所述至少两个相机的所述紫外光照亮的视频图像，以及(2)将所述紫外光照亮的视频图像投射在所述透明显示器的所述左眼视口部上和所述右眼视口部上。
17.根据权利要求1所述的可穿戴显示设备，其中，
所述至少两个相机被配置成捕获所述周围环境的反射的热视频图像，以及
所述投射系统被配置成：(1)接收来自所述至少两个相机的所述热视频图像，以及(2)将所述热视频图像投射在所述透明显示器的所述左眼视口部上和所述右眼视口部上。
18.根据权利要求1所述的可穿戴显示设备，其中，所述立体相机装置还包括接收并且记录声音的麦克风装置。
19.根据权利要求1所述的可穿戴显示设备，其中，
所述立体相机装置还包括传送视频数据和音频数据中至少之一的数据端口。
20.根据权利要求19所述的可穿戴显示设备，其中，
所述数据端口被设置在所述立体视频相机装置的侧表面上。
21.根据权利要求20所述的可穿戴显示设备，其中，所述立体视频相机装置被配置成捕获高清晰度视频图像。
22.根据权利要求1所述的可穿戴显示设备，其中，所述至少两个相机中的每个相机的相机镜头的中心线之间的距离在10mm至70mm的范围内。
23.根据权利要求1所述的可穿戴显示设备，其中，
所述立体视频相机装置包括至少两个相机，所述至少两个相机各自捕获所述周围环境的第一热图像和第二热图像。
24.根据权利要求23所述的可穿戴显示设备，其中，
所述投射系统还接收来自所述立体相机装置的热图像，并且(i)将所述第一红外照亮的视频图像和第一热视频图像投射在所述透明显示器的与所述用户的左眼视场交叠的所述左眼视口部上，以及(ii)将所述第二红外照亮的视频图像和第二热视频图像投射在所述透明显示器的与所述用户的右眼视场交叠的所述右眼视口部上。
25.根据权利要求24所述的可穿戴显示设备，其中，
所述第一红外照亮的视频图像和所述第一热视频图像以可调节的强度来投射，以及
所述第二红外照亮的视频图像和所述第二热视频图像以可调节的强度来投射。
26.根据权利要求23所述的可穿戴显示设备，其中，
所述投射系统还接收来自所述立体相机装置的热图像，并且(i)将第一热视频图像投射在所述透明显示器的与所述用户的左眼视场交叠的所述左眼视口部上，以及(ii)将第二热视频图像投射在所述透明显示器的与所述用户的右眼视场交叠的所述右眼视口部上。
27.根据权利要求1所述的可穿戴显示设备，其中，所述至少两个相机捕获来自所述周围环境的白光、紫外光、主动红外光和热红外光的反射的图像。
28.一种用于观看立体红外照亮的视频图像的可穿戴显示眼镜，所述眼镜包括：
透明显示器，所述透明显示器被定位在当所述显示眼镜被穿戴时的用户的视场中；
左侧框和右侧框，所述左侧框和所述右侧框支承所述透明显示器，并且当所述眼镜被穿戴时所述左侧框和所述右侧框分别地被定位在用户的左耳上和右耳上；
红外光源，所述红外光源将红外光照射至周围环境；以及
立体相机装置，所述立体相机装置包括：
两个相机，所述两个相机各自捕获所述周围环境的反射的红外照亮的视频图像，其中，所述两个相机之间的会聚角/发散角可调节；以及
投射系统，所述投射系统接收来自所述两个相机的所述红外照亮的视频图像，并且(i)将第一红外照亮的视频图像投射在所述透明显示器的与所述用户的左眼视场交叠的左眼视口部上，以及(ii)将第二红外照亮的视频图像投射在所述透明显示器的与所述用户的右眼视场交叠的右眼视口部上，其中，
所投射的视频图像被配置成被感知为三维图像，
其中，所述左眼视口部和所述右眼视口部居中地位于两个眼镜镜片中的每个眼镜镜片上。
29.根据权利要求28所述的可穿戴显示眼镜，其中，所述两个相机之间的所述会聚角/发散角能够由所述用户手动地调节。
30.根据权利要求28所述的可穿戴显示眼镜，其中，所述两个相机的所述会聚角/发散角能够自动地调节。
31.根据权利要求28所述的可穿戴显示眼镜，其中，所述两个相机的所述会聚角/发散角被配置成基于所述用户的眼睛的预期的焦距来自动地调节。
32.根据权利要求28所述的可穿戴显示眼镜，其中，所述两个相机被配置成具有用于近视图像观看的相对地会聚的角度以及用于远视图像观看的相对地发散的角度。
33.根据权利要求28所述的可穿戴显示眼镜，其中，所述两个相机中的每个相机被定位成使得所述第一红外照亮的视频图像与所述第二红外照亮的视频图像相交叠。
34.一种设置在根据权利要求1所述的可穿戴显示设备中的立体相机装置，包括：
壳体；
第一相机和第二相机，所述第一相机和所述第二相机各自以能够旋转的方式被安装至所述壳体，以及被布置成捕获周围环境的交叠的视频图像；以及
调节机件，所述调节机件通过同时地绕第一轴旋转所述第一相机并且绕与所述第一轴平行的第二轴旋转所述第二相机，调节所述第一相机与所述第二相机之间的会聚视线角/发散视线角。
35.根据权利要求34所述的立体相机装置，其中，所述第一相机和所述第二相机中的每个相机的旋转中心被设置成分别地接近所述第一相机和所述第二相机中的每个相机的光学器件的后部。
36.根据权利要求34所述的立体相机装置，其中，所述第一相机和所述第二相机中的每个相机的旋转中心被设置成分别地接近所述第一相机和所述第二相机中的每个相机的成像传感器的前边缘。
37.根据权利要求34所述的立体相机装置，其中，
所述调节机件包括：
螺丝扣，所述螺丝扣包括耦接至所述两个相机中的每个相机的具有螺纹的构件，以及
所述螺丝扣的旋转使所述具有螺纹的构件延伸或缩进从而使所述两个相机旋转。
38.根据权利要求37所述的立体相机装置，其中，所述螺丝扣能够手动地旋转。
39.根据权利要求38所述的立体相机装置，还包括能够手动地调节的轮，所述轮固定至所述螺丝扣使得通过所述轮的旋转来旋转所述螺丝扣。
40.根据权利要求39所述的立体相机装置，其中，
所述螺丝扣被定位在所述壳体中并且被所述壳体围绕，以及
用户能够从所述壳体的外部接触到所述轮的至少一部分。
41.根据权利要求39所述的立体相机装置，其中，
所述壳体包括防止所述轮轴向移动的对准引导部。
42.根据权利要求37所述的立体相机装置，还包括
第一支架，所述第一支架容纳所述第一相机并且以能够旋转的方式被附接至所述壳体；以及
第二支架，所述第二支架容纳所述第二相机并且以能够旋转的方式被附接至所述壳体。
43.根据权利要求42所述的立体相机装置，其中，
所述支架中的每个支架包括连接部，所述连接部固定至所述螺丝扣的具有螺纹的构件的端部。
44.根据权利要求37所述的立体相机装置，其中，
所述具有螺纹的构件包括限定所述第一相机的旋转分辨率和所述第二相机的旋转分辨率的螺距。
45.根据权利要求37所述的立体相机装置，其中，
所述立体相机装置能够以可拆卸的方式安装在可穿戴显示设备上。
46.根据权利要求34所述的立体相机装置，还包括：
第三相机和第四相机，所述第三相机和所述第四相机各自以能够旋转的方式被安装至所述壳体，以及被布置成捕获所述周围环境的交叠的视频图像；以及
螺丝扣组合件，所述螺丝扣组合件将所述第三相机和所述第四相机中的每个相机耦接至所述调节机件。
47.根据权利要求46所述的立体相机装置，其中，所述螺丝扣组合件的旋转使得致使所述四个相机同时地旋转。
48.一种被配置成将相机装置附接至根据权利要求1所述的可穿戴显示设备的夹式相机组合件，所述夹式相机组合件包括：
相机组合件，所述相机组合件包括：
壳体；以及
相机，所述相机安装至所述壳体；以及
夹式结构，所述夹式结构安装至所述壳体并且通过将所述相机组合件夹至所述显示眼镜的一部分上来使所述壳体能够固定至所述显示眼镜。
49.根据权利要求48所述的夹式相机组合件，其中，所述夹式结构被配置成将所述相机组合件夹至所述显示眼镜，使得当所述显示眼镜被穿戴时所述相机组合件以用户的鼻子为中心。
50.根据权利要求48所述的夹式相机组合件，其中，所述夹式结构被配置成夹至所述显示眼镜的框上。
51.根据权利要求48所述的夹式相机组合件，其中，所述夹式结构包括至少一个J形突出部或至少一个L形突出部，所述至少一个J形突出部或所述至少一个L形突出部被配置成将所述显示眼镜的框夹在所述突出部与所述壳体之间。
52.根据权利要求51所述的夹式相机组合件，还包括：
紧固件，所述紧固件将所述夹式结构紧固至所述显示眼镜的所述框。
53.根据权利要求48所述的夹式相机组合件，还包括：
支承垫，所述支承垫被设置在所述壳体的下表面上。
54.一种用于观看采用红外光照亮的对象的视频图像的显示系统，所述显示系统包括：
可穿戴显示器，所述可穿戴显示器包括透明显示器，所述透明显示器被定位在当所述可穿戴显示器被穿戴时的用户的视场中；
红外光源，所述红外光源将红外光照射至周围环境；
立体视频相机装置，所述立体视频相机装置包括至少两个相机，所述至少两个相机各自捕获所述周围环境的反射的红外照亮的视频图像；以及
投射系统，所述投射系统被安装至所述可穿戴显示器，所述投射系统接收来自所述立体相机装置的所述红外照亮的视频图像，并且(i)将第一红外照亮的视频图像投射在所述透明显示器的与所述用户的左眼视场交叠的左眼视口部上，以及(ii)将第二红外照亮的视频图像投射在所述透明显示器的与所述用户的右眼视场交叠的右眼视口部上，
其中，所述左眼视口部和所述右眼视口部居中地位于两个眼镜镜片中的每个眼镜镜片上。
55.根据权利要求54所述的显示系统，其中，所述立体视频相机装置将所述红外照亮的视频图像无线地传送至所述投射系统。
56.根据权利要求54所述的显示系统，其中，所述立体视频相机装置被配置成被安装至移动的、远程控制的装置。
57.根据权利要求54所述的显示系统，其中，所述立体视频相机装置被配置成被安装至可伸缩杆的端部。
58.根据权利要求54所述的显示系统，其中，所述立体视频相机装置被配置成被安装至头盔。
59.根据权利要求58所述的显示系统，其中，所述红外光源被配置成被安装至所述头盔。
60.根据权利要求58所述的显示系统，还包括：
带状物，所述带状物绕所述头盔布置；
支架附接部，所述支架附接部被紧固至所述带状物；以及
支承装置，所述支承装置以能够旋转的方式被固定至所述支架附接部，其中，
所述立体视频相机装置被附接至所述支承装置的一端，以及所述红外光源被附接至所述支承装置的另一端。
61.根据权利要求60所述的显示系统，其中，
所述支承装置弯曲90°，使得所述立体视频相机装置的视角与所述红外光源的视角相同。
62.根据权利要求61所述的显示系统，其中，
当旋转所述支承装置时，所述立体视频相机装置的所述视角与所述红外光源的所述视角保持相同。
63.根据权利要求60所述的显示系统，还包括将所述支承装置紧固至所述立体视频相机装置的紧固件。
64.根据权利要求60所述的显示系统，其中，所述带状物围绕所述头盔并且在所述头盔的顶部的上方延伸。
65.根据权利要求60所述的显示系统，其中，
所述支架附接部增加夹紧力以将所述支承装置固定就位，以及
所述支架附接部减少夹紧力以旋转所述支承装置。
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