CN106255904B - 复合可变光衰减器 - Google Patents

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Abstract

一种包括第一可变元件和第二可变元件的光学堆叠。第一可变元件被配置成根据第一控制信号来改变穿过第一可变元件的光透射。第二可变元件与第一可变元件串联，并被配置成根据第二控制信号来改变穿过第二可变元件的光透射。控制器动态地将第一控制信号提供给第一可变元件以及将第二控制信号提供给第二可变元件。

Description

复合可变光衰减器
背景
透视显示器允许人们同时观看真实物体和显示图像。例如，具有眼镜形状因子的透视显示器可由用户佩戴，并且来自真实世界的光可穿过眼镜到达用户的眼睛。与此同时，眼镜可使用近眼显示技术向用户视觉地呈现虚拟图像。
概述
提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。而且，所要求保护的主题不限于解决该公开的任一部分中所注的任何或全部缺点的实现方式。
在本公开的一实施例中，一种光学堆叠包括第一可变元件和第二可变元件。第一可变元件被配置成根据第一控制信号来改变穿过第一可变元件的光透射。第二可变元件与第一可变元件串联，并被配置成根据第二控制信号来改变穿过第二可变元件的光透射。控制器动态地将第一控制信号提供给第一可变元件以及将第二控制信号提供给第二可变元件。
附图简述
图1示出了示例头戴式显示系统。
图2在某种程度上示意性地示出了基于环境光条件来改变穿过头戴式显示系统的光透射。
图3示意性地示出了包括被配置成提供可变光透射的光学堆叠的示例透视显示器。
图4A和4B示出了用于提供可变光透射的示例光学叠堆。
图5示意性地示出了可用于控制被配置用于可变光透射的光学堆叠的计算系统。
详细描述
本公开涉及对穿过利用两个或更多个可变光学元件的光学堆叠的光透射的控制。例如，光学堆叠可选择性地增加或减少穿过光学堆叠透射的环境光的量。这种类型的可变光透射可基于环境光的相对量，使得对低环境光增加光透射而对高环境光减小光透射。尽管下文在头戴式显示系统的上下文中描述，但是将理解，如本文所述的基于输入光来改变光透射可被用于许多不同的应用中。
头戴式显示系统允许用户以集成的方式观看真实世界物体和虚拟物体。然而，佩戴头戴式显示系统的用户可能暴露于具有不断变化的环境光量的许多环境。这可能改变虚拟物体的感知亮度，从而使用户的体验不那么沉浸。此外，功率约束可能限制出现在头戴式显示系统上的虚拟物体的亮度。
为了一致地控制出现在头戴式显示系统上的真实世界物体和虚拟物体的亮度，穿过头戴式显示系统的环境光的透射可被衰减，使得环境光的增加不会导致用户所感知到的环境光的增加。本文所公开的系统在用户可能遇到的广泛范围的环境光条件上对光透射提供快速、连续地控制。
在一个示例中，光学堆叠可包括串联且处于同步控制下的两个或更多个可变元件。第一可变元件可具有带有离散光透射间隔的宽范围的光透射。第二可变元件可具有较窄的光透射范围，但是可支持连续的光透射梯度。通过同步地改变第一可变元件和第二可变元件的光透射水平，光学堆叠可在宽的、连续的光透射范围上在光透射水平之间快速切换。
图1描绘了示例头戴式显示系统100。头戴式显示系统100采用一对可佩戴的眼镜或护目镜的形式。头戴式显示系统100包括透视显示器102，透视显示器102可被配置成向穿过透视显示器观看物理环境的用户可视地增强物理环境的景象。头戴式显示系统100可被配置成增强具有各种环境照明条件的真实世界环境的现实。
例如，真实世界背景的景象可通过可用透视显示器102呈现的图形内容来增强，使得图形内容看起来像在真实世界背景之前。具体地，图像产生系统103可被配置成用透视显示器102显示虚拟物体的图像。
在一些配置中，头戴式显示系统可以是加性显示系统，其中全息光可被显示在透视显示器上。例如，一个或多个部分透明的像素可向用户的眼睛发射光。用户可穿过和/或绕过像素来观看真实世界物体，但是所发射的光可看起来照亮了穿过和/或绕过像素观看的背景物体。
头戴式显示系统100包括可包括一个或多个光学传感器的光学传感器系统104。在一个示例中，光学传感器系统104包括面向内的光学传感器106和面向外的光学传感器108。面向内的光学传感器可被配置成对用户的眼睛执行注视检测或其他分析。面向外的光学传感器可被配置成从与用户穿过透视显示器102所观察到的类似的有利视点(vantagepoint)(例如，视线)检测真实世界背景。在一些配置中，传感器子系统可包括两个或更多个不同的面向内的和/或面向外的光学传感器(例如，面向外的彩色相机和面向外的深度相机)。
头戴式显示系统100可进一步包括位置传感器系统110，位置传感器系统110可包括输出位置传感器信息的一个或多个位置传感器(例如，(一个或多个)加速度计、(一个或多个)陀螺仪、(一个或多个)磁力计、(一个或多个)全球定位系统、(一个或多个)多点定位跟踪器等)，位置传感器信息可用于评估相关传感器的位置、定向和/或运动。
从光学传感器系统104接收的光学传感器信息和/或从位置传感器系统110接收的位置传感器信息可被用于评估透视显示器相对于其他环境物体的有利视点的位置和定向。在一些配置中，有利视点的位置和定向可用六个自由度(例如，世界空间X、Y、Z、俯仰、翻滚、偏航)来表征。可全局地或独立于真实世界背景地表征有利视点。可用机载计算系统(例如，机载计算系统112)和/或非机载计算系统来确定位置和/或定向。
此外，光学传感器信息和位置传感器信息可由计算系统使用以便执行对真实世界背景的分析，诸如深度分析、表面重建、环境色彩和照明分析、或其他合适的操作。具体地，光学传感器系统104可进一步被配置为经由一个或多个环境光传感器和/或经由面向外的光学传感器108来检测和量化环境光的量。光学和位置传感器信息可被用于创建真实世界背景的虚拟模型。在一些配置中，可相对于此虚拟空间来表征有利视点的位置和定向。此外，虚拟模型可被用于确定虚拟物体在虚拟空间中的位置。
如上所述，头戴式显示系统可包括被配置成在透射来自周围环境的环境光的同时显示虚拟物体的图像的透视显示器。然而，头戴式显示系统的移动性质可能使得环境条件可产生比透视显示器可产生的光更多的光。例如，如果用户期望在直射阳光下操作头戴式显示系统，则太阳的环境光可能淹没或至少部分地抹掉由透视显示器产生的图像。因此，衰减穿过透视显示器到达用户的瞳孔的环境光的量是有利的，以便用户可观看真实世界物体与虚拟物体的适当混合。
图2描绘了环境光可如何衰减的示例。在第一示例中，环境200描绘了可穿过头戴式显示系统202的透视显示器透射到用户204的瞳孔的相对少量的环境光201。计量器205指示出环境光的相对量。在该整幅图中，计量器205以增加的黑色条的量指示出更多的环境光量(例如，越多的黑色对应于越多的环境光，而越少的黑色对应于越少的环境光)。计量器206指示出头戴式显示系统202的透视显示器允许的光透射的相对量。在该整幅图中，计量器206以增加的黑色条的量指示出更多的光透射量(例如，越多的黑色对应于越多的光透射，而越少的黑色对应于越少的光透射)。计量器207指示出头戴式显示系统202的透视显示器的相对显示亮度。在该整幅图中，计量器207以增加的黑色条的量指示出更大量的显示亮度(例如，越多的黑色对应于越大的显示亮度，而越少的黑色对应于与越小的显示亮度)。计量器208指示出到达用户204的瞳孔的感知光的相对量。在该整幅图中，计量器208以增加的黑色条的量指示出更大量的感知光(例如，越多的黑色对应于越多的光到达用户204的瞳孔，而越少的黑色对应于越少的光到达用户204的瞳孔)。
对于环境200，环境光201处于相对低的水平，如计量器205所指示。例如，环境200可以是适度照明的室内房间。如此，由头戴式显示系统202产生的亮度的量可仅略少于环境光201的量，如计量器207所指示。因此，头戴式显示系统202的透视显示器允许的光透射量相对较高，如计量器206所指示。换言之，透视显示器提供了低水平的光衰减。因此，到达用户204的瞳孔的环境光的量相对较低，如计量器209所指示。
对于环境210，环境光211处于相对中等水平，如计量器205所指示。例如，环境210可以是充分照明的室内房间，或具有间接日光的室外区域。如此，由头戴式显示系统202产生的光的量可能适度地少于环境光211的量，如计量器207所指示。因此，头戴式显示系统202的透视显示器允许相对中等的光透射量，如计量器206所指示。换言之，透视显示器提供了中等水平的光衰减。因此，如计量器208所指示，即使环境光的量增加超过了环境200，但到达用户204的瞳孔的环境光的量仍保持相对较低。
对于环境220，环境光221处于相对高的水平，如计量器205所指示。例如，环境210可以是直射日光下的户外。如此，由头戴式显示系统202产生的光的量可能显著地少于环境光221的量，如计量器207所指示。因此，头戴式显示系统202的透视显示器允许相对较低的光透射量，如计量器206所指示。换言之，透视显示器提供了高水平的光衰减。因此，如计量器208所指示，即使环境光的量增加超过了环境200和210，但到达用户204的瞳孔的环境光的量仍保持相对较低。
在该示例中，环境光的增加导致了穿过头戴式显示系统的光透射的减少，使得用户的瞳孔所感知到的光的量保持恒定。然而，在环境光的量与光透射的量之间可能不总是存在直接相关性。例如，可能存在环境光的阈值量，低于该阈值量时不施加额外衰减(例如，环境光低于头戴式显示系统产生的最大光量)。附加地，可能存在最大衰减量，高于该最大衰减量时，即使环境光增加，也不能增加头戴式显示系统的不透明度。虽然在该示例中显示器亮度保持恒定，但是可能存在基于环境光的相对量来增加或减少显示器亮度的情形。例如，如果光透射被设置为最小透射水平且环境光增加，则显示器亮度可增加，使得显示图像可继续对用户可见。在一些示例中，显示器亮度可被用作参考水平，且光透射被调整使得感知光与显示器亮度有关。
尽管图2中的示例示出了被用户204感知的恒定光量，但是针对给定量的环境光所允许的光透射量可能基于头戴式显示系统202的应用而变化。例如，不同的显示应用可允许更多或更少的环境光到达用户的瞳孔。例如，如果用户参与将虚拟物体集成到真实世界空间的程序，而不是模拟夜视护目镜的程序，则可使更多环境光透射穿过头戴式显示系统202的镜片。
在一些配置中，光透射跨透视显示器的整个表面可以是恒定的。然而，光透射也可以是因区域而异的(例如，显示器的某些部分被配置成比其他部分阻挡更多的光)。
因为可能经历各种各样的不同的环境光条件，所以提供宽范围的光透射可能是有利的。此外，由于环境的动态变化性质和因此造成的环境光条件的动态变化性质，具有关于当前环境光条件的连续反馈以及用于快速改变光透射量的机制可能是有利的，以便如佩戴头戴式计算设备的用户所看到的那样连续不断地将虚拟世界物体与真实世界物体集成。
图3示意性地示出了包括可被用于衰减穿过透视显示器300的环境光的光学堆叠301的示例透视显示器300。虽然在透视显示器的上下文中描述，但是应当理解，如本文所描述的光学堆叠可被应用于用于变化光透射的各种其他应用。例如，光学叠堆可应用于可能暴露于各种环境光量的其他显示器类型、窗口等。透视显示器300和光学堆叠301可具有二维和/或三维的几何形状(例如平面、曲面、或平面和曲面的组合)。
光学堆叠301可包括外基板层305、第一可变元件310、第二可变元件315、静态元件320、以及内基板层325。额外的可变元件和静态元件可被包括在基板层305和325之间。基板层、可变元件、以及静态元件可串联堆叠，使得入射光330穿过光学堆叠301的每一层，从而产生出射光335。出射光335表示然后被佩戴透视显示器300的用户的瞳孔所感知的环境光。可变元件和静态元件可以任何合适的顺序排列。可变元件可以是能够通过可变光学特性(例如，透射、吸收、或反射)改变穿过光学堆叠301的光透射的任何合适的光学元件，而静态元件可以是被配置成通过固定光学特性(例如，高通过滤器、低通过滤器、色移等)改变穿过光学堆叠301的光透射的任何合适的光学元件。
基板305和基板325可被认为是静态元件。例如，基板305可以是无源的、光学透明的塑料材料。基板325可以是静态光学元件，或可以是密封基板。例如，基板325可被配置成向透视显示器300提供机械刚度，和/或针对诸如潮湿之类的环境条件进行保护。可变和静态元件可通过涂敷、层压、粘合、或其他安装技术被集成在基板305和基板325之间。
可变元件可包括但不限于可开关玻璃和利用电致变色的膜、悬浮颗粒器件(SPD)、液晶器件、光子晶体、光致变色、微型百叶(MEMS)、热致变色、和/或聚合物分散液晶器件(PDLC)技术。可变和静态元件可提供光学效应，诸如阻挡红外辐射、阻挡紫外光、颜色操纵、光学路径操纵、透镜效应、高反射、或抗反射表面。
在可变元件内使用的技术可被选择为合适于特定应用的技术。可变元件的组合的特定示例在此并关于图4进一步描述。所提到的不同技术具有不同的特性，并且因此具有可能使得它们更适合于或不太适合于特定应用的不同优点和弱点。通过在光学堆叠内串联组合可变元件，用一个可变元件的优点来弥补另一个可变元件的弱点是可能的。
例如，液晶器件能够有连续的光透射梯度，并能够以50ms数量级在光透射值之间切换，但是通常具有相对小范围的透射值。光子晶体器件能够具有比用于液晶器件更大的光透射范围，并且能够以100ms的数量级在光透射值之间切换，但是通常仅能够在少量离散光透射值之间切换。
电致变色器件也可具有连续的光透射梯度，但是目前具有比液晶器件的切换速度长得多的切换速度。SPD能够具有大的光透射范围，但是通常对透射光造成色移。光致变色器件通常是依赖于UV的。微型百叶(microblind)的使用可对透射光造成衍射效应。热致变色器件需要热源。PDLC可改变透射光的散射。随着技术发展，这些或其他可变光学元件(单独地或与其他可变光学元件组合)可变得更适合于诸如光学堆叠301之类的应用。
可变元件310和可变元件315可被配置成基于来自控制器350的信号来改变它们的光学性质。例如，可变元件310可以是第一可变元件，它被配置成根据第一控制信号355来改变穿过该第一元件的光透射。类似地，可变元件315可以是与第一可变元件串联的第二可变元件，并且被配置成根据第二控制信号来改变穿过该第二元件的光透射。控制器350可被配置成动态地将第一控制信号提供给第一可变元件以及将第二控制信号提供给第二可变元件，以便实现比第一可变元件或第二可变元件单独提供的光透射范围更大的光透射范围，同时在光透射水平之间提供至少与第一可变元件和第二可变元件中的一个的切换速度一样快的切换速度。例如，在一些情形中，从第一光透射水平到第二光透射水平的转换可以仅通过以更快的切换速度改变可变元件的光透射来实现。
包括在光学堆叠301中的额外可变元件也可被配置成根据来自控制器350的控制信号来改变光透射。额外控制信号还可以与第一控制信号355和/或第二控制信号360同步。可变元件可被分组成子集，并且可变元件的每个子集可独立地或同步地被控制。
至少一个可变元件可以是电控制的可变元件。第一控制信号355和第二控制信号360可以是电同步的。例如，第一控制信号和第二控制信号可基于环境光的水平而同步地改变穿过第一可变元件和第二可变元件的光透射。
除了其他理想质量之外，可变元件的同步控制可允许光学堆叠301在大的光透射范围上并以高切换速度实现针对光衰减的连续电控制。例如，控制器350可以被配置成从环境光传感器接收信息，并进一步被配置成根据检测到的环境光的量来提供第一控制信号和第二控制信号。
静态元件320和包括在光学堆叠301中的其他无源层也可改变穿过光学堆叠301的光的性质。静态元件的示例包括但不限于红外光过滤器、紫外光过滤器、色移过滤器、反射膜、抗反射膜、抗眩光膜、透镜效应(例如，空间补偿)、和/或图像匹配效应(例如，用于减少不想要的损耗的光学器件)。光学堆叠301的总厚度可取决于堆叠层的数量，但可为1mm的数量级。个体可变层可以薄得多，例如，10微米的数量级。
图4A和4B分别示出了示例光学堆叠400和401。光学堆叠400和401可被包括在透视显示器300中。光学堆叠400包括位于该光学堆叠的输入侧上的透明塑料基板405。接着，光学堆叠400包括无源IR阻挡膜410。例如，IR阻挡膜410可阻挡大于700nm的波长的光。光学堆叠400可进一步包括无源UV阻挡膜415。例如，UV阻挡膜415可阻挡小于400nm的波长的光。IR阻挡膜410和UV阻挡膜415一起可阻挡可见光谱外的大部分光。
光学堆叠400包括两个可变元件：420和425。在此示例中，第一可变元件420是光子晶体层，而第二可变元件425是液晶层。如本文所讨论的，光子晶体层以高切换速度以及离散可调的光透射间隔提供了大的光透射范围控制，而液晶层以高切换速度但连续可调的光透射梯度提供了较小的光透射范围控制。第一可变元件420和第二可变元件425可基于从控制器(未示出)接收到的同步控制信号来改变光透射水平。光学堆叠400可进一步包括密封基板或涂敷层430。
通过串联地放置光子晶体层和液晶层，光学堆叠400可以以与较慢的调光材料(在此情况下是光子晶体层)的切换速度至少一样快的切换速度来实现在光透射水平之间对光衰减的连续控制。此外，对至少一些不涉及较慢层切换的切换，切换速度将与较快层的切换一样快。
例如，光子晶体层可具有三个离散的光透射间隔：17％、57％和97％，并能够以100ms数量级在离散间隔之间切换。液晶层可具有在20％与70％之间的连续可调的光透射梯度，并能够以50ms数量级在各水平之间切换。当提供了同步控制信号时，光学堆叠可支持在3.4％与68％之间对光透射的连续电调谐，其中对于一些切换的切换速度为100ms数量级，而对于其他切换的切换速度为50ms数量级。以此方式，随着输入光440变化，光学堆叠400可连续地改变其光透射水平，以便提供所期望量的输出光445。
光学堆叠401类似于光学堆叠400，但包括三个可变元件：455、460和465。在此示例中，第一可变元件455是光子晶体层，第二可变元件460是光子晶体层，而第三可变元件465是液晶层。在此示例中，可变元件455和460具有相同的性质，但在其他配置中可具有不同的光学性质。
在此示例中，光子晶体层可具有三个离散的光透射间隔：17％、71％和97％，并能够以100ms数量级在离散间隔之间切换。液晶层可具有在60％与95％之间的连续可调的光透射梯度，并可能能够以50ms数量级在各水平之间切换。当提供了同步控制信号时，光学堆叠可支持在1.7％与90％之间对光透射的连续电调谐，其中对于一些切换的切换速度为100ms数量级，而对于其他切换的切换速度为50ms数量级。以此方式，随着输入光470变化，光学堆叠400可连续地改变其光透射水平，以便提供所期望的输出光475。
随着多个可变元件串联，就可能利用控制信号的多种组合来实现穿过光学堆叠的相同的总光透射。例如，在光学堆叠400的情况下，利用控制信号的两种不同组合就可能实现35％的光透射。在第一组控制信号中，光子晶体层可被控制为97％的光透射，而液晶层被控制为36％的光透射。在第二组控制信号中，光子晶体层可被控制为57％的光透射，而液晶层被控制为61.4％的光透射。尽管两组控制信号可实现穿过光学堆叠的等效的光透射，但是用于提供控制信号的操作参数可以是不同的。
例如，由第一控制信号和第二控制信号消耗的功率可能是不同的。当具有零值的控制信号(例如，不消耗额外功率)被提供给层时，液晶层和光子晶体层两者可协作地实现最大光透射。在光学堆叠400的情况下，向光子晶体层提供具有零值的控制信号导致97％的光透射，而向液晶层提供具有零值的控制信号导致70％的光透射，从而产生穿过光学堆叠400的68％的光透射。
与命令光子晶体层处于较低的光透射水平相比，命令液晶层处于较低的光透射水平可能消耗更少的功率。如此，如果在光子晶体层被设置为实现最大光透射(例如，不消耗功率)时所命令的光透射水平可被实现，则向光子晶体层提供具有零值的控制信号可能是有利的。具有非零值(例如，消耗功率)的控制信号可被提供给液晶层以便实现所命令的光透射水平。
光学堆叠可因此针对多个光透射设置被校准和表征。穿过所有光学元件(每个可能涉及多个点)的受控光线的光度测量可被执行，以便跨整个视野来确定系统的默认光学状态。主动/动态控制校准和表征可通过执行随时间变化的光度测量并监控电控制信号，以及按需执行额外调谐来实现。光透射设置和操作参数的查找表可被存储在非瞬态存储器中，使得优选的一组控制信号可被应用以便基于一个或多个操作参数实现目标光透射。例如，控制器可被配置成提供第一控制信号和第二控制信号，以便基于实现所期望的光透射水平所需的最小功率消耗来同步地改变穿过第一可变元件和第二可变元件的光透射。
对于光学堆叠400，可基于环境中的环境光来选择光子晶体层透射设置。例如，光子晶体层在明亮的室外环境中可被设置在最低透射设置，在明亮的室内环境中被设置在中等透射设置，而在昏暗的室内环境中被设置在最高透射设置。对于每个光子晶体层透射设置，液晶层透射设置可被动态地改变以用于连续微调。这可在高效使用功率的情况下以高速实现大的透射范围。
可能存在这样的情形，其中最优功率消耗被忽视以便实现从第一光透射设置到第二光透射设置的更快或更平滑的转换。这样的情形可包括高于阈值的环境光改变、需要从第一光透射设置到第二光透射设置的快速改变、或特定显示应用，其中为了改善用户体验而增加功率消耗是可接受。
在一些实施例中，在此描述的方法和过程可以与一个或多个计算设备的计算系统绑定。尤其地，这样的方法和过程可被实现为计算机应用程序或服务、应用编程接口(API)、库和/或其他计算机程序产品。
图5示意性地示出可以执行上述方法和过程中的一个或多个的计算系统500的非限制性示例。以简化形式示出了计算系统500。计算系统500可采取以下形式：一个或多个个人计算机、服务器计算机、平板计算机、家庭娱乐计算机、网络计算设备、游戏设备、移动计算设备、移动通信设备(例如，智能电话)和/或其他计算设备。
计算系统500包括逻辑机510和存储机520。计算系统500还可包括显示子系统530、通信子系统540、传感器子系统550、输入子系统560和/或在图5中未示出的其他组件。
逻辑机510包括被配置成执行指令的一个或多个物理设备。例如，逻辑机可被配置成执行作为以下各项的一部分的指令：一个或多个应用、服务、程序、例程、库、对象、组件、数据结构、或其它逻辑构造。这种指令可被实现以执行任务、实现数据类型、转换一个或多个部件的状态、实现技术效果、或以其它方式得到期望结果。
逻辑机可包括被配置成执行软件指令的一个或多个处理器。作为补充或替换，逻辑机可包括被配置成执行硬件或固件指令的一个或多个硬件或固件逻辑机。逻辑机的处理器可以是单核或多核，且在其上执行的指令可被配置为串行、并行和/或分布式处理。逻辑机的各个组件可任选地分布在两个或更多单独设备上，这些设备可以位于远程和/或被配置成进行协同处理。逻辑机的各方面可由以云计算配置进行配置的可远程访问的联网计算设备来虚拟化和执行。
存储机520包括被配置成保存可由逻辑机执行以实现此处所述的方法和过程的指令的一个或多个物理设备。在实现这些方法和过程时，可以变换存储机520的状态(例如，保存不同的数据)。
存储机520可以包括可移动和/或内置设备。存储机520可包括光学存储器(例如，CD、DVD、HD-DVD、蓝光盘等)、半导体存储器(例如，RAM、EPROM、EEPROM等)和/或磁存储器(例如，硬盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、MRAM等)等等。存储机520可包括易失性、非易失性、动态、静态、读/写、只读、随机存取、顺序存取、位置可寻址、文件可寻址和/或内容可寻址设备。
可以理解，存储机520包括一个或多个物理设备。然而，本文描述的指令的各方面可另选地通过不由物理设备在有限时长内持有的通信介质(例如，电磁信号、光信号等)来传播。
逻辑机510和存储机520的各方面可被一起集成到一个或多个硬件逻辑组件中。这些硬件逻辑组件可包括例如现场可编程门阵列(FPGA)、程序和应用专用的集成电路(PASIC/ASIC)、程序和应用专用的标准产品(PSSP/ASSP)、片上系统(SOC)以及复杂可编程逻辑器件(CPLD)。
显示子系统530可用于呈现由存储机520所保持的数据的视觉表示。该视觉表示可采用图形用户界面(GUI)的形式。由于此处所描述的方法和过程改变了由存储机保持的数据，并由此变换了存储机的状态，因此同样可以转变显示子系统530的状态以视觉地表示底层数据的改变。显示子系统530可以包括使用实质上任何类型的技术的一个或多个显示设备。可将此类显示设备与逻辑机510和/或存储器机520组合在共享封装中，或者此类显示设备可以是外围显示设备。例如，显示子系统530可以采取如图1所示的头戴式显示系统100的形式。如本文所述，头戴式显示系统可以包括透视显示器102和图像产生系统103。
通信子系统540可以被配置成将计算系统500与一个或多个其它计算设备可通信地耦合。通信子系统540可以包括与一个或多个不同通信协议兼容的有线和/或无线通信设备。作为非限制性示例，通信子系统可被配置成用于经由无线电话网络或者有线或无线局域网或广域网来进行通信。在一些配置中，通信子系统可允许计算系统500经由诸如因特网这样的网络将消息发送至其他设备以及/或者从其它设备接收消息。
传感器子系统550可包括被配置成感测不同的物理现象(例如，可见光、红外光、声音、加速度、取向、位置等)的一个或多个传感器，如本文所述。例如，传感器子系统550可以包括一个或多个面向内的光学传感器、一个或多个面向外的光学传感器以及一个或多个位置传感器。传感器子系统550例如可以被配置为向逻辑机510提供传感器数据。如本文所述，此类数据可包括注视跟踪信息、深度跟踪信息、图像信息、音频信息、环境照明信息、位置信息、运动信息，用户位置信息和/或可被用来执行上述方法和过程的任何其他合适的传感器数据。
在包括输入子系统560时，输入子系统560包括诸如键盘、鼠标、触摸屏或游戏控制器之类的一个或多个用户输入设备或者与其对接。在一些配置中，输入子系统可以包括所选择的自然用户输入(NUI)部件或与其对接。这种元件部分可以是集成的或外围的，并且输入动作的转导和/或处理可以在板上或板外被处理。NUI部件的示例可包括用于语言和/或语音识别的话筒；用于机器视觉和/或姿势识别的红外、色彩、立体显示和/或深度相机；用于运动检测和/或意图识别的头部跟踪器、眼睛跟踪器、加速计和/或陀螺仪；以及用于评估脑部活动的电场感测部件。
将会理解，此处描述的配置和/或方法本质是示例性的，这些具体实施例或示例不应被视为限制性的，因为许多变体是可能的。此处描述的具体例程或方法可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个。如此，所示和/或所述的各种动作可以以所示和/或所述顺序、以其它顺序、并行地执行，或者被省略。同样，上述过程的次序可以改变。
本公开的主题包括各种过程、系统和配置以及此处公开的其它特征、功能、动作和/或属性、以及它们的任一和全部等价物的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

Claims (6)

1.一种光学堆叠组件，包括：
第一可变元件，所述第一可变元件具有两个或更多个离散可调的光透射间隔并被配置成根据第一控制信号来改变透射穿过所述第一可变元件的环境光；以及
第二可变元件，所述第二可变元件具有连续可调的光透射梯度并且与所述第一可变元件串联，并被配置成根据第二控制信号来改变透射穿过所述第二可变元件的环境光，其中所述第一可变元件的光透射范围比所述第二可变元件的光透射范围更大；以及
控制器，所述控制器动态地将所述第一控制信号提供给所述第一可变元件以及将所述第二控制信号提供给所述第二可变元件，以便实现比所述第一可变元件或所述第二可变元件单独提供的光透射范围更大的光透射范围，同时在光透射水平之间提供与所述第一可变元件和所述第二可变元件中较快的一个的切换速度一样快的切换速度。
2.如权利要求1所述的光学堆叠组件，进一步包括：
与所述第一可变元件和第二可变元件串联的一个或多个额外的可变元件，所述一个或多个额外的可变元件是能够通过可变光学特性改变透射穿过所述光学堆叠组件的环境光的光学元件。
3.一种头戴式显示系统，包括：
被配置成在透射来自周围环境的环境光的同时显示虚拟物体的图像的透视显示器；
光学堆叠，包括：
第一可变元件，所述第一可变元件具有两个或更多个离散可调的光透射间隔并且与所述透视显示器串联，并被配置成根据第一控制信号来改变透射穿过所述透视显示器的环境光；以及
第二可变元件，所述第二可变元件具有连续可调的光透射梯度并且与所述透视显示器和所述第一可变元件串联，并被配置成根据第二控制信号来改变透射穿过所述透视显示器的环境光，其中所述第一可变元件的光透射范围比所述第二可变元件的光透射范围更大；以及
控制器，所述控制器动态地将所述第一控制信号提供给所述第一可变元件以及将所述第二控制信号提供给所述第二可变元件，以便实现穿过透视显示器的比所述第一可变元件或所述第二可变元件单独提供的光透射范围更大的光透射范围，同时在光透射水平之间提供与所述第一可变元件和所述第二可变元件中较快的一个的切换速度一样快的切换速度。
4.如权利要求3所述的头戴式显示系统，其特征在于，所述第一控制信号和所述第二控制信号基于显示应用同步地改变透射穿过所述第一可变元件和所述第二可变元件的环境光。
5.如权利要求4所述的头戴式显示系统，其特征在于，所述第一控制信号和所述第二控制信号基于实现所期望的光透射水平所需的最小功率消耗来同步地改变透射穿过所述第一可变元件和所述第二可变元件的环境光。
6.如权利要求3所述的头戴式显示系统，其特征在于，所述第一可变元件包括光子晶体层，而所述第二可变元件包括液晶层。
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