CN106461953B - 具有透射率补偿掩膜的显示设备 - Google Patents

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Abstract

一种透视近眼混合现实头戴式显示器(HMD)设备(100)包括左和右透视显示区域(112)，虚拟图像可以在左透视显示区域和右透视显示区域中显示。这些左透视显示区域和右透视显示区域各自具有小于100％的透射率。透视近眼混合现实HMD设备还包括透视透射率补偿掩膜(114)，该透视透射率补偿掩膜包括左窗口和右窗口，左透视显示区域通过左窗口可见，右透视显示区域通过右窗口可见。根据各实施例，透视透射率补偿掩膜被用于提供跨佩戴HMD设备的用户的视野的基本上一致的透射率。

Description

具有透射率补偿掩膜的显示设备
背景
增强或混合现实是一种允许将虚拟图像与用户对现实世界的实际视野混合的技术。透视、近眼显示设备可被用户佩戴以查看虚拟和现实对象的混合图像。显示设备显示用户的视野的一部分内的虚拟图像。更具体地，虚拟图像被显示在头戴式显示设备的透视显示区域内，该透视显示区域可包括供用户的左眼和右眼查看的左透视显示区域和右透视显示区域。尽管这样的显示区域是透视的，但显示区域具有影响(例如，衰减)入射在该显示区域上的环境可见光的光学特性(诸如透射率)。例如，显示区域可具有百分之45的透射率，这意味着仅入射在该显示区域上的环境可见光强度的百分之45经过该显示区域并入射在用户的眼睛上。对此进行解释的另一种方式是该显示区域可使得环境可见光变暗百分之55。如果该显示区域不占据用户的整个视野，则这导致用户的视野内的一些区域将比其他更暗的非一致性。
概述
本文中描述的某些实施例涉及透视、近眼混合现实头戴式显示器(HMD)设备以及与其一起使用的方法。根据一实施例，透视、近眼混合现实HMD设备包括可在其中显示虚拟图像的左透视显示区域和右透视显示区域。这些左透视显示区域和右透视显示区域各自具有小于100％的透射率。透视、近眼混合现实HMD设备还包括透视透射率补偿掩膜，该透视透射率补偿掩膜包括左窗口和右窗口，左透视显示区域通过左窗口可见，右透视显示区域通过右窗口可见。根据各实施例，透视透射率补偿掩膜被用于提供跨佩戴HMD设备的用户的视野的基本上一致的透射率。
在一实施例中，左透视显示区域位于透视透射率补偿掩膜的左窗口内，而右透视显示区域位于透视透射率补偿掩膜的右窗口内，以使得透视显示区域的外表面和内表面分别与透视透射率补偿掩膜的外表面和内表面基本上连续。在此类实施例中，应当不存在或存在很少的透射率失配，只要透视显示区域和透视透射率补偿掩膜的透射率相同。
在其他实施例中，显示区域相对于透视透射率补偿掩膜被退后(例如，在其后面的平面中)。在某些此类实施例中，透视透射率补偿掩膜的左边缘区域环绕左窗口，并且与左透视显示区域的一部分交叠，并且类似的右边缘区域环绕右窗口并且与右透视显示区域的一部分交叠。为了使得透射率失配较不可被佩戴近眼混合现实HMD设备的用户注意到，左边缘区域和右边缘区域各自包括渐变图案，随着左边缘区域和右边缘区域的部分各自越来越靠近它们所环绕的左窗口和右窗口，该渐变图案逐渐地从第一密度转变成低于第一密度的第二密度。上述渐变图案可以是具有静态边缘区域的静态渐变图案。
在替换实施例中，透视透射率补偿掩膜的左边缘区域包括多个特征，该多个特征个体地被选择性地激活以调整左窗口的边界并且藉此调整左窗口的位置。类似地，透视透射率补偿掩膜的右边缘区域包括多个特征，该多个特征共同地个体地被选择性地激活以调整右窗口的边界并且藉此调整右窗口的位置。在一实施例中，一个或多个眼睛跟踪相机被用于检测佩戴HMD设备的用户的左眼和右眼的位置。取决于佩戴HMD设备的用户的左眼和右眼的检测到的位置，控制器选择性地激活左边缘区域和右边缘区域的特征中的各个体特征，以藉此定位左窗口和右窗口，以使得相对于左窗口以用户的左眼为中心并且相对于右窗口以用户的右眼为中心。从用户角度来说，相对于左窗口和右窗口分别以左眼和右眼为中心的目的是为了降低并且优选地最小化透视透射率补偿掩膜中与显示区域中的一者或两者交叠的非窗口部分(交叠部分对用户而言将表现得较暗)，以及为了降低并且优选地最小化透射率补偿掩膜与显示区域中的一者或两者之间的间隙(通过其可泄漏环境光)(间隙对用户而言将表现得较亮)。左边缘区域和右边缘区域的选择性激活特征中的每一者能够具有圆形、正方形、或矩形形状，但不限于此。被选择性激活的特征可包括，例如，通过电压的选择性施加被选择性激活的液晶元件、聚合物分散液晶元件、或电致变色元件。然而，其它类型的元件的使用也是可能的，且在一实施例的范围内。
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。本概述并非旨在标识出要求保护的主题的关键特征或必要特征，亦非旨在用作辅助确定要求保护的主题的范围。
附图简述
图1例示了示例性透视、近眼混合现实头戴式显示器设备系统。
图2例示了根据一实施例的图1中介绍的透视近眼混合现实头戴式显示器设备沿图1中的线B-B的横截面。
图3例示了根据一替换实施例的图1中介绍的透视近眼混合现实头戴式显示器设备沿图1中的线B-B的横截面。
图4A例示了根据另一实施例的从用户眼睛角度的图1中介绍的透视近眼混合现实头戴式显示器设备的一部分的平面视图。
图4B是图4A中示出的组件沿着图4A中的线B-B的横截面。
图5A和5B例示了根据一实施例的透视近眼混合现实头戴式显示器设备的左侧的各部分，其中透视透射率补偿掩膜的边缘区域的各特征被选择性地激活。
图6A和6B例示了根据另一实施例的透视近眼混合现实头戴式显示器设备的左侧的各部分，其中透视透射率补偿掩膜的大部分的各特征被选择性地激活。
图7例示了根据又一实施例的图1中介绍的透视近眼混合现实头戴式显示器设备沿图1的线B-B的横截面。
图8A和8B是被用来概述根据本发明的技术的各实施例的方法的高级流程图。
图9是可与一个或多个实施例一起使用的透视、近眼混合现实显示设备的硬件和软件组件的一个实施例的框图。
图10是可与一个或多个实施例一起使用的处理单元的硬件和软件组件的一个实施例的框图。
详细描述
本发明的技术的某些实施例涉及透视、近眼混合现实显示器设备，该设备提供跨佩戴该设备的用户的整个视野的基本上一致的光学特性(例如，透射率)。然而，在更详细地讨论这些实施例之前，首先描述可与本技术一起使用的示例性的透视、混合现实显示设备系统是有用的。在以下详细描述中，参考了构成详细描述的一部分并作为说明示出了各具体解说性实施例的附图。要理解，可利用其他实施例并且可作出机械和电改变。因此，以下详细描述并非是局限性的。在之后的描述中，相似的标号或参考标号将贯穿全文被用来指代相似的部件或元件。另外，参考标号的第一位数字标识其中该参考标号首次出现的附图。
图1示出透视、近眼混合现实显示设备系统100的示例组件。系统100包括头戴式透视、近眼混合现实显示设备102，其在本文中可被简称为头戴式显示设备102，或甚至更简洁地被称为显示设备102。头戴式显示设备102被示为正经由导线106与处理单元104通信。在其他实施例中，头戴式显示设备102经由无线通信来与处理单元104进行通信。处理单元104可以采取各种实施例。例如，处理单元104可实现在如智能电话、平板或膝上型计算机之类的移动设备中。在一些实施例中，处理单元104是可以佩戴在用户的身体(例如，用户的手腕)上或置于口袋中的分开的单元，并且包括用于操作头戴式显示设备102的计算能力中的大部分能力。处理单元104可在通信网络150上与一个或多个中枢计算系统152无线地(例如，WiFi、蓝牙、红外、RFID传输、无线通用串行总线(WUSB)、蜂窝、3G、4G或其它无线通信装置)通信，而不管如在本示例中位于附近还是位于远程位置。在其他实施例中，处理单元104的功能可被集成在显示设备102的软件和硬件组件中。
头戴式显示器设备102(在一个实施例中具有环绕眼镜包裹的形状或形状因子)旨在佩戴在用户的头上，以使得用户能够透视左透视显示区域112L和右透视显示区域112R，左透视显示区域112L和右透视显示区域112R各自具有低于100％的透射率。更具体地，左透视显示区域112L供用户左眼进行查看，而右透视显示区域112R供用户右眼进行查看。共同地，左透视显示区域112L和右透视显示区域112R在此可被称为透视显示区域112。头戴式显示器设备102还包括透视透射率补偿掩膜114，透视透射率补偿掩膜114具有左窗口118L和右窗口118R，左透视显示区域112L通过左窗口118L可见，右透视显示区域112R通过右窗口118R可见。左窗口118L和右窗口118R(可共同地或个体地被称为窗口118或诸窗口118)可以是透视透射率补偿掩膜114中的开口，和/或可以其他方式是透视透射率补偿掩膜114中具有比掩膜114的其他部分更高透射率的部分。例如，透视透射率补偿掩膜114可以由透明塑料基板制成，该透明塑料基板的大部分用提供期望的透射率(例如，50％的透射率)的染色膜或镜面膜涂覆，并且窗口118可以是透明塑料基板中未用染色膜或镜面膜涂覆并且因而具有较高透射率的部分。除非另外指明，窗口118可以被假定为具有100％的透射率，然而不必在所有实施例中都如此。
使用术语“实际直接视图”来指直接用人眼看到真实世界对象，而非看到所创建的对象的图像表示的能力。例如，通过眼镜看房间允许用户得到该房间的实际直接视图，而在电视机上观看房间的视频不是该房间的实际直接视图。基于执行软件(例如，游戏应用)的上下文，该系统可在佩戴显示设备102的人正通过透视显示区域112以及通过透视透射率补偿掩膜114查看现实世界对象的同时将虚拟对象的图像(有时被称为虚拟图像)投影在可供该人查看的透视显示区域112内，由此提供增强现实体验。在图1中，透视透射率补偿掩膜114被示为包括其中的至少部分分别处于用户的左眼和右眼的视野内的左透视透射率补偿掩膜子区域114L和右透视透射率补偿掩膜子区域114R。在图1中，透视透射率补偿掩膜子区域114L和114R被示为与彼此连接和连续，但它们可替换地彼此分开。
仍参考图1，框架115提供用于将该系统的各元件保持在原位的支承体以及用于电连接的管道。在该实施例中，框架115提供便利的眼镜架作为下面进一步讨论的系统的各元件的支承体。在其他实施例中，可以使用其他支承结构。这样的结构的示例是帽舌或护目镜。本发明的技术的各实施例不限于图1中示出的头戴式显示设备102的各组件的形状和相对尺寸。相反，诸如框架115之类的组件、透视显示区域112和透视透射率补偿掩膜114可具有与所示出的不同的形状和/或尺寸。例如，透视显示区域112和透视透射率补偿掩膜114可相对于垂直轴和水平轴弯曲。对于另一示例，透视显示区域112可比所示出的更大，而透视透射率补偿掩膜114可比所示出的更小。
框架115包括用于搁置在用户的耳朵上的左和右镜腿或侧臂。镜腿103代表右镜腿的实施例，并且包括显示设备102的控制电路136。控制电路136可替换地被定位在不同的位置处或分布在多个位置之中。在图1中，框架115的鼻梁部分被示为包括面向外的光传感器108、面向外的相机109和面向外的话筒110。然而，光传感器108、相机109和话筒110中的一者或多者可被定位在框架115的其他部分上。光传感器108可被用于例如检测环境光特性(例如，强度、色彩内容、光谱、发光体的类型)。相机109可被用于捕捉视频和/或静止图像，其可包括RGB和/或深度图像但不限于此。话筒110可被用于记录声音和/或接受语音命令。使用光传感器108、相机109和/或话筒110获得的数据可被提供给控制电路136和/或被传送给处理单元104。还有可能存在两个面向外的相机109，例如一个对应于左眼，并且一个对应于右眼。
位于框架115上的面向外的光传感器108可被用于检测尚未经过透视显示区域112或透视透射率补偿掩膜114的环境光的特性(诸如强度)。头戴式显示设备102还可包括用于检测经过透视显示区域112和/或透视透射率补偿掩膜114的环境光的特性(诸如强度)的附加光传感器。例如，仍参考图1，光传感器113可用于检测经过透视显示区域112的环境光的特性(诸如强度)。附加地或替换地，光传感器116可用于检测经过透视透射率补偿掩膜114的环境光的特性(诸如强度)。光传感器108、113和116中的每一者都可被设计成主要响应于可见光，例如通过包括反射和/或吸收可见光谱之外的波长(例如，红外波长)的光学滤波器。例如，光传感器108、113和116可被设计成具有适光响应。
控制电路系统136提供支撑头戴式显示器设备102的其他组件的各种电子装置。控制电路系统136的示例性细节在下文参照图9来讨论。尽管图1中没有专门示出，但诸如耳机、惯性传感器、GPS收发器和/或温度传感器之类的元件可被安装在镜腿103内部或安装到镜腿103上。在一个实施例中，这样的惯性传感器包括三轴磁力计、三轴陀螺仪、以及三轴加速度计。惯性传感器可用于感测头戴式显示器设备102的位置、朝向、以及突然加速。还可从这些移动中确定头部位置。附加地，尽管未在图1中具体示出，但头戴式显示器设备102可包括可被用于检测用户眼睛位置以及用户注视位置的一个或多个眼睛跟踪相机。这些传感器和其他元件的一些附加细节在以下参考图9描述。
如上所述，佩戴头戴式显示设备102的用户可透过透视显示区域112查看虚拟图像和现实图像。佩戴显示设备102的用户还可透过透视透射率补偿掩膜114查看现实图像。虚拟图像可由安装在框架115中或安装到框架115的一个或多个微型显示设备(图1中没有专门示出，但以下参考图9进行了讨论)生成，并且诸如波导、镜面等光学元件可被用于将虚拟图像传递或引导到透视显示区域112。替换地，左和右透视微型显示器可被定位在左和右透视透镜或者某个其他透视基板之中或之上，以提供透视显示区域112。换言之，位于框架115上的一个或多个微型显示设备可生成要使用一个或多个波导、镜面等被传递到左透视显示区域112L和右透视显示区域112R的虚拟图像，或者替换地显示在左透视显示区域112L和右透视显示区域112R中的虚拟图像可使用与左透视显示区域112L和右透视显示区域112R共同延伸的透视显示器生成。
存在可用于实现这样的透视显示器或微型显示设备的不同的图像生成技术。例如，可使用透射投影技术，其中光源被光学活性材料调制并且用白光从背后照亮。这些技术通常是使用具有强大背光和高光能量密度的液晶显示器(LCD)类型的显示器来实现的。替换地，可使用反射技术，其中外部光被光学活性材料反射并调制。数字光处理(DLP)、硅基液晶(LCOS)以及高通公司的显示技术都是反射技术的示例。另外，这样的透视微型显示器或微型显示设备可使用发射技术来实现，其中由显示器产生光，参见例如Microvision有限公司的PicoPTM显示引擎。发射显示技术的另一示例是微型有机光发光二极管(OLED)显示器。诸如eMagin和Microoled等公司提供了微型OLED显示器的示例。
不管用于生成可在透视显示区域112内观察到的虚拟图像的技术类型如何，透视显示区域112不占据佩戴头戴式显示设备102的用户的整个视野。相反，透视透射率补偿掩膜114的至少一部分也将在佩戴头戴式显示设备102的用户的视野内。
如上所述，尽管显示区域112是透视的，但显示区域112具有影响(例如，衰减)入射在该显示区域112上的环境可见光的光学特征(诸如透射率)。例如，透视显示区域112可对可见光具有百分之50的透射率，这意味着仅入射在透视显示区域112上的环境可见光的百分之50将通过透视显示区域112并入射在用户的眼睛上，且环境可见光的剩余的百分之50被透视显示区域112反射和/或吸收。对此进行解释的另一种方式是透视显示区域112可使得环境可见光变暗达50％。由于透视显示区域112不占据用户的整个视野，因此如果其光学特性未被考虑，则这将导致其中用户视野中的一些部分将比其他部分更暗的光学特性方面的不一致性。以下更详细描述的本发明的技术的各实施例可用于跨佩戴头戴式显示设备102的用户的基本上整个视野维持基本上一致的光学特性，包括基本上一致的透射率。
图2例示了根据一实施例的头戴式显示器设备102沿图1中的线B-B的横截面。在这一实施例中，左透视显示区域112L位于透视透射率补偿掩膜114的左窗口118L内，以使得左透视显示区域112L的外表面和内表面分别与透视调光掩膜114的外表面和内表面基本上连续。尽管未在图2中示出，在这一实施例中，右透视显示区域112R类似地位于透视透射率补偿掩膜114的右窗口118R内，以使得右透视显示区域112R的外表面和内表面分别与透视调光掩膜114的外表面和内表面基本上连续。
图2还例示了用户左眼240以示出由左侧箭头表示的环境光将在入射在用户左眼240上之前行进通过左透视显示区域112L或透视透射率补偿掩膜114，藉此降低此光的亮度。在这一实施例中，透视透射率补偿掩膜114的透射率与左透视显示区域112L和右透视显示区域112R的透射率基本上相同，以藉此跨佩戴头戴式显示器设备102的用户的基本上整个视野提供基本上一致的透射率。例如，如果左透视显示区域112L和右透视显示区域112R具有50％的透射率，则透视透射率补偿掩膜114也具有50％的透射率。
在一实施例中，透视显示区域112具有静态透射率。在这样的情况下，透视透射率补偿掩膜114可以是具有静态透射率的无源元件，该静态透射率基本上等于透视显示区域112的静态透射率。透视透射率补偿掩膜114可由玻璃、塑料或某个其他透明材料制成。这样的透明材料可涂有染色膜或镜面涂膜，染色膜或镜面涂膜向透视透射率补偿掩膜114提供其期望的光学特性，例如与透视显示区域112的透射率基本上相同的透射率。替换地，用于制造透视透射率补偿掩膜114的透明材料可提供期望的光学特性(例如，期望透射率)，而无需涂有染色膜或镜面涂膜。
图3例示了在其中显示区域102的表面不与透视透射率补偿掩膜114的表面连续的实施例中的头戴式显示器设备102沿图1中的线B-B的横截面。换言之，显示区域112不与透视透射率补偿掩膜114共面。优选地，相对于透视透射率补偿掩膜114的窗口118L、118R以用户眼睛为中心(即，相对于左窗口118L以左眼为中心，而相对于右窗口118R以右眼为中心)。然而，因为不同的人具有不同的面部特征、鼻、瞳孔间距(IPD)等，这一优选条件不一定总是容易实现。此外，同一人每不同一次佩戴头戴式显示器设备102或者调整头戴式显示器设备102，该人的眼睛到窗口118的相对位置可以改变。
仍然参考图3，假定左窗口118L与左显示区域112L大小相同，并且右窗口118R与右显示区域118R大小相同，在某些实施例中情况如此。当相对于透视透射率补偿掩膜114的左窗口118L和右窗口118R以用户的左眼和右眼为中心(即，相对于左窗口118L以左眼为中心，而相对于右窗口118R以右眼为中心)时，将存在跨佩戴该设备的用户的整个视野基本上一致的透射率，只要显示区域112的透射率与透视透射率补偿掩膜114的透射率基本上相同。然而，如果并未相对于透视透射率补偿掩膜114中的窗口118以用户眼睛为中心(即，未相对于左窗口118L以左眼为中心和/或未相对于右窗口118R以右眼为中心)，则从用户角度，透视透射率补偿掩膜114的一个或多个非窗口部分将与显示区域112的一个或多个部分交叠，并且开口或间隙将出现在透视透射率补偿掩膜114的一个或多个其他部分与显示区域112的一个或多个其他部分之间。透视透射率补偿掩膜114和显示区域112中彼此交叠的非窗口部分将表现得比不交叠的部分更暗。这是因为在光经过各自具有其自己的透射率的两个不同的元件时，这两个元件的集合透射率等于这两个透射率相乘后的积。例如，如果显示区域112具有50％的透射率，而透视透射率补偿掩膜114的非窗口部分也具有50％的透射率，则显示区域中与掩膜的非窗口部分彼此交叠的部分将具有25％的透射率(即，0.50x 0.50＝0.25)。相反，显示区域112与透视透射率补偿掩膜114的各部分之间的开口或间隙对用户将表现得更亮，因为光实质上在显示区域112和透视透射率补偿掩膜114之间泄漏，而不经过显示区域112和透视透射率补偿掩膜114中的一者或两者的透射率被衰减。更一般地，由于透射率失配，用户视野内的一个或多个区域可表现得比其他区域更暗和/或用户视野内的一个或多个区域可表现得比其他区域更亮。下文描述的某些实施例降低并且优选地最小化此类透射率失配，或者至少使得它们不容易被用户注意。
图4A例示了根据另一实施例的从用户眼睛角度的头戴式显示器设备的一部分的平面视图。图4A中示出了透视透射率补偿掩膜114的一部分，其中左显示区域112L和右显示区域112R在与透视透射率补偿掩膜114偏移(例如，在其之后)的平面中。换言之，在这一实施例中，显示区域112的表面不与透视透射率补偿掩膜114的表面连续，同样如参考图3描述的实施例中的情形那样。图4B是图4A中沿图4A中的线B-B的横截面。参考图4A和4B描述的实施例类似于参考图3描述的实施例，除了透视透射率补偿掩膜114还包括左边缘区域442L和右边缘区域442R，并且左窗口118L和右窗口118R的大小被降低以容适边缘区域442L和442R。左边缘区域442L围绕(即，环绕)左窗口118L并且与左透视显示区域112L的一部分交叠。类似地，右边缘区域442R围绕(即，环绕)右窗口118R并且与右透视显示区域112R的一部分交叠。在一实施例中，左显示区域112L和右显示区域112R的外围部分(与边缘区域442L、442R交叠的部分)是非有源的，这意味着虚拟图像无法显示在此类外围部分中。在一实施例中，左显示区域112L和右显示区域112R的非有源外围部分具有与左显示区域112L和右显示区域112R的有源部分相同的透射率，其中虚拟图像能够在有源部分中显示。替换地，整个左显示区域112L和右显示区域112R可以是有源的。
仍然参考图4A和4B，透视透射率补偿掩膜114的左边缘区域442L和右边缘区域442R各自包括渐变图案，随着左边缘区域442L和右边缘区域442R的各部分分别更靠近它们所环绕的左窗口118L和右窗口118R，该渐变图案在第一密度与低于第一密度的第二密度之间逐渐地转变。渐变图案中具有第一密度的部分优选地实现或提供与透视透射率补偿掩膜114的其余部分(除了窗口118L、118R)的透射率基本上相同的透射率。例如，如果透视透射率补偿掩膜114的其余部分具有50％的透射率，则渐变图案中具有第一密度的部分优选地实现或提供50％的透射率。渐变图案中具有第二密度的部分优选地实现或提供与窗口118L、118R的透射率基本上相同的透射率。例如，假定窗口118L、118R具有100％的透射率。在这一示例中，渐变图案优选地在第一密度(提供50％的透射率)与第二密度(提供100％的透射率)之间逐渐转变，在第一密度与第二密度之间的渐变图案的密度逐渐地从提供50％透射率转变到提供100％透射率。
根据一实施例，渐变图案印刷在透视透射率补偿掩膜中与左边缘区域442L和右边缘区域442R相对应的各部分的内表面和/或外表面上。渐变图案可以由点、正方形或其他形状组成，这些形状在大小和/或数量上改变以改变它们的密度，并且更具体地改变左边缘区域442L和右边缘区域442R的透射率。用于实现或提供渐变图案的其他技术也是可能的并且在一实施例的范围内。根据一实施例，每一边缘区域442L、442R的渐变图案是不变的静态图案。具有渐变图案的边缘区域442L、442R使得参考图3描述的上述透射率失配不容易被用户注意。换言之，具有渐变图案的边缘区域442L、442R使得佩戴头戴式显示器的用户不易于注意到由透射率失配引起的暗和/或亮区域。
如上文在图3的讨论中说明的，假定左窗口118L与左显示区域112L大小相同并且右窗口118R与右显示区域118R大小相同，如果相对于窗口118以用户眼睛为中心(即，相对于左窗口118L以左眼为中心并且相对于右窗口118R以右眼为中心)，则跨佩戴该设备的用户的整个视野存在基本上一致的透射率，只要显示区域112的透射率与透视透射率补偿掩膜114的透射率基本上相同。然而，如果并未相对于窗口118以用户眼睛为中心(即，未相对于左窗口118L以左眼为中心和/或未相对于右窗口118R以右眼为中心)，则从用户角度，透视透射率补偿掩膜114的一个或多个非窗口部分将与显示区域112的一个或多个部分交叠，和/或开口或间隙将出现在透视透射率补偿掩膜114的一个或多个其他部分与显示区域112的一个或多个其他部分之间。如上所说明的，这可导致透视透射率补偿掩膜114与显示区域112彼此交叠的非窗口部分表现得比不交叠的部分更暗，并且光通过显示区域112的各部分与透视透射率补偿掩膜114的非窗口部分之间的开口或间隙泄漏的其他部分表现得更亮。
根据某些实施例，最初参考图5A描述的，透视透射率补偿掩膜114的左边缘区域542L包括特征544，特征544被个体地选择性激活以调整左窗口118L的边界并且藉此调整左窗口118L的位置。尽管未在图5A中示出，存在类似地透视透射率补偿掩膜的右边缘区域542R，该右边缘区域542R包括多个特征，该多个特征个体地被选择性地激活以调整右窗口118R的边界并且藉此调整右窗口118R的位置。左边缘区域542L和右边缘区域542R可共同地被称为诸边缘区域542，并且可以个体地被称为边缘区域542。
在图5A中示出的实施例中，诸边缘区域542中的每一者的选择性激活的特征544包括6个上方水平布置的矩形特征544、6个下方水平布置的矩形特征544、6个左侧垂直布置的矩形特征544、6个右侧垂直布置的矩形特征544、以及4个角中的每一者中的36个正方形特征。这仅仅是可被包括在每一边缘区域542中的选择性激活的特征544的形状、数目和布置的一个示例。其他形状、数目和布置的选择性激活的特征544也是可能的并且在本文所述的实施例的范围内。例如，边缘区域542可包括正方形或圆形的选择性激活的特征544的行和列。
边缘区域542的每一选择性激活的特征944可以是例如液晶(LC)元件或像素、聚合物分散液晶(PDLC)元件或像素、或电致变色(EC)元件或像素，但不限于此。在此类实施例中，这些特征可以通过施加恰适电压来被选择性激活。优选地，当未被激活时这些特征具有高透射率(例如，尽可能得接近100％)，而当被激活时这些特征具有与透视透射率补偿掩膜114和显示区域112的其余部分(未在图5A中具体示出)基本上相同的透射率(例如，50％)。
根据一实施例，控制器(例如，图9中的932)选择性地激活左边缘区域542L和右边缘区域542R的特征544中的个体特征以藉此将左窗口118L和右窗口118R定位成使得相对于左窗口118L以用户左眼为中心并且相对于右窗口118R以用户右眼为中心。
更具体地，控制器选择性地调整边缘区域542的各部分的透射率，以使得相对于左窗口118L和右窗口118R有效地以用户左眼和用户右眼为中心。换言之，调整边缘区域542的哪些特征544被激活而哪些不被激活能够移动窗口118的位置，从而相对于窗口118以用户眼睛为中心。一个或多个眼睛跟踪相机(例如，图9中的934B)可被用于确定用户左眼和右眼的位置，并且控制器可以基于如使用眼睛跟踪相机所确定的用户左眼和用户右眼的位置来确定如何选择性激活特征544以相对于左窗口118L和右窗口118R以用户左眼和用户右眼为中心。
在图5A中，特征544被示为在左边缘区域542L的四侧中的每一者上以相同数目被选择性激活以藉此相对于左窗口118L以用户左眼240为中心。当用户左眼在不同的水平和/或垂直位置并且因而在与图5B所示的不同位置时，特征544中被选择性激活的个体特征改变以再次相对于左窗口118L以用户左眼为中心。图5B与5A之间的比较示出，在图5B中，下方和右侧的较多特征544被激活，而上方和左侧的较少特征544被激活。图5B中的虚线圆环例示了图5A中的眼睛240的位置，并且因而例示了眼睛位置在图5A和5B中有多不同。
根据另一实施例，参考图6A和6B描述的，代替仅仅使包括特征的边缘区域能够通过施加恰适电压被选择性激活，转而基本上整个透视透射率补偿掩膜114由此类特征构成。例如，基本上整个透视透射率补偿掩膜114可包括LC、PDLC或EC元件或像素，这些LC、PDLC或EC元件或像素能够通过施加恰适电压被选择性激活。使用其他类型的技术也是可能的。当未被激活时，这些元件或像素可具有高透射率(例如，尽可能的接近100％)，而当被激活时可具有与显示区域112基本上相同的较低透射率(例如，50％)。在这一实施例中，透视透射率补偿掩膜114的大部分区域可以由正方形、圆形或其他形状的选择性激活的特征(例如，像素)的行和列构成。类似于在LC显示器和其他类型的显示器的行和列驱动器中使用的电路系统可被用于选择性激活此类透视透射率补偿掩膜114的个体特征。这一实施例提供了使得基本上整个透视透射率补偿掩膜114的透射率能够被调整的优点，这在显示区域112的透射率可调整的情况下尤其有用。另外，这使得这些特征中的个体特征能够被选择性激活以藉此将左窗口118L和右窗口118R定位成使得相对于左窗口118L以用户左眼为中心并且相对于右窗口118R以用户右眼为中心。换言之，按照与上文参考图5A和5B描述的类似方式，这一实施例使得控制器能够调整透视透射率补偿掩膜114中哪些特征644被激活而哪些不被激活以移动左窗口118L和右窗口118R的位置以使得相对于左窗口118L和右窗口118R以用户左眼和用户右眼为中心。
参考图6A，透视透射率补偿掩膜114被示出为包括选择性激活特征644，它们被示出为小点。在图6A中，特征644被选择性激活以将左窗口118L定位成相对于左窗口118L以用户左眼240为中心。图6B示出用户左眼在不同位置。图6B中的虚线圆环例示了图6A中的眼睛240的位置，并且因而例示了眼睛位置在图6A和6B中有多不同。图6B中的虚线矩形例示了图6A中的左窗口118L的位置，并且因而例示了左窗口118L的位置如何被改变以便相对于左窗口118L以用户左眼为中心(当用户的左眼位置改变时)。尽管未在图6A和6B中具体示出，但特征644也类似地被选择性激活以将右窗口118R定位成使得相对于右窗口118R以用户右眼为中心。
根据其他实施例，透视调光面板可被添加到上述实施例中的任一者。例如，图7例示了透视调光面板750被添加到先前参考图4A和4B描述的实施例。透视调光面板750与透视显示区域112L、112R和透视透射率补偿掩膜114两者交叠。透视调光面板750(可以由玻璃、塑料或某种其他透明材料制成)可具有例如通过涂有染色膜或镜面涂膜实现的静态透射率。替换地，透视调光面板750具有变化的透射率(和/或一个或多个其他光学特性)。透视调光面板750的透射率(和/或一个或多个其他光学特性)可例如响应于用户输入、响应于来自控制电路系统136的信号和/或响应于来自光传感器108的信号(但不限于此)而改变。例如，用户可能够使用位于头戴式显示设备102的框架115上的一个或多个按钮、滑动条或某个其他触觉用户界面(例如图9中的943)或者使用与头戴式显示设备102通信的移动计算设备(例如，智能电话或平板设备)上的用户界面来改变透视调光面板750的透射率(和/或其他光学特性)。
尽管透射率是本文最经常讨论的光学特性，但可被动态控制的透视调光面板750(和本文讨论的其他透视元件)其他光学特性(作为透射率的补充或附加)也在实施例的范围内。这样的其他光学特性的示例包括但不限于光谱轮廓和色移属性。各种不同的技术可用于提供具有可被改变的透射率并且更一般地具有可被改变的一个或多个光学特性的透视调光面板750。例如，透视调光面板750可以是或包括电致变色(EC)元件，该电致变色(EC)元件具有响应于施加的电压的改变而改变并由此允许对通过调光面板的环境可见光的量进行控制的透射率。
在另一实施例中，透视调光面板750可以是或包括悬浮颗粒装置(SPD)元件。这样的SPD元件可例如被实现为悬浮在两片玻璃或塑料之间的液体中的杆状纳米级颗粒的薄膜薄片。当没有电压被施加到SPD元件时，悬浮颗粒被随机地组织，这导致这些颗粒阻挡光，并由此引起低透射率。当电压被施加时，悬浮颗粒对准并且使得光通过此，由此增加透射率。改变施加到SPD元件的电压会改变悬浮颗粒的方向，由此改变透射率。
在又一些实施例中，透视调光面板750可以是或包括液晶(LC)元件或聚合物分散液晶(PDLC)元件。PDLC元件可例如通过使液晶分散在被放置在两层透明玻璃或塑料之间的液体聚合物中并随后使液体聚合物凝固或固化(这导致液滴遍布该固态聚合物)来产生。当没有电压被施加到PDLC元件的透明电极时，液晶被随机地布置在液滴中，这在光通过PDLC元件时导致光的散射。然而，当电压被施加到电极时，这两个透明电极之间形成的电场使得液晶对准，这允许光以较小的散射通过液滴。PDLC元件的透射率可由此通过改变所施加的电压来控制。
存在启用对光透射的电子控制的许多类型(诸如，扭曲向列(TN)和宾主类型(GH))的液晶(LC)技术。一些LC技术利用偏振器(例如，TN类型)，其中传入光被偏振到某个方向中，并在穿过液晶层后通过另一偏振器输出，这取决于电子控制而可以或可以不使光的偏振旋转。光偏振的旋转导致第二偏振器的光透射的改变。在非偏振器类型中，个体液晶分子可与取决于电场的存在或缺失而改变光透射的染料分子混合，电场的存在或缺失可由电子驱动器控制。
在一实施例中，透视调光面板750可以是或包括光子晶体元件、光致变色元件或热致变色元件。光子晶体技术是液晶技术的延伸，其中结构方面的某一周期性导致光子晶体的形成，这允许根据频率(实质上类似于半导体带隙效应的光子带隙)对光透射的控制。这允许大动态范围的光控制，例如<0.1％的透射、到>99％的光透射，或一半50％的透射。非透射光能被反射离开该面板。
光致变色技术依赖于光辅助过程(在较新近的技术中它通常要求通过UV灯或可见光的照明)，其中染料/混合物经历可逆的光化学反应，该反应改变可见光的透射。这通常不是电子地来控制的，相反它是通过照明光的强度来控制的。这是在暴露到阳光(UV丰富的源)中时会变暗的可切换太阳眼镜中使用的技术。热致变色技术类似于光致变色，只是热致变色由温度/热能而非照明光诱发，以改变可见光透射。它通常不被电子地控制。
在另一实施例中，透视调光面板750可以是或包括MEMS微帘元件，该MEMS微帘元件响应于施加的电压来控制通过该面板的光量。这样的微帘可例如包括玻璃或塑料基板上的卷起的薄金属帘，其中该帘是如此小以致其实际上对人类眼睛不可见。在没有施加的电压的情况下，微帘保持被卷起，并令光通过其中，由此实现相对较高的透射率。然而，当电压被施加以在卷起的金属层和透明的导电层之间提供电势差时，使得卷起的微帘展开并由此阻挡光的电场被形成，这降低了面板的透射率。由此，通过改变施加的电压，MEMS微帘元件的透射率可被改变。除了本文中列出的那些技术外，也有可能使用其他类型的技术来提供可由用户和/或通过使用例如来自本文中使用的光传感器的反馈来改变的透射率和/或一个或多个其它光学特性的透视调光面板750。
根据某些实施例，透视调光面板750是具有取决于入射在图1中示出并参考图1讨论的光传感器108上的环境可见光来调整的透射率的活动调光面板。更具体地，光传感器108可检测入射在该传感器上的环境可见光，并且响应于此，可产生指示检测到的环境可见光的一个或多个特性(例如，强度)的一个或多个信号。由光传感器108产生的一个或多个信号可被提供给控制电路系统136和/或处理单元104，控制电路系统136和/或处理单元104中的至少一者可取决于由光传感器108产生的一个或多个信号中的至少一者来调整透视调光面板750的透射率。这样的实施例可用于例如在环境光水平改变时为用户维持基本上一致的亮度。例如，假设当环境光水平相对较高时，透视调光面板750的透射率相对较低。当环境光水平减小时，透视调光面板750的透射率可被增加，以尝试使到达用户的眼睛的环境光的量保持相对静态，或者以至少降低到达用户的眼睛的环境光水平的波动的程度。
作为使用光传感器108(图1中示出)来检测入射在头戴式显示设备102的外部上的环境光的特性的附加或替换，可使用光传感器113(图1中示出)来检测已经经过透视调光面板750和透视显示区域112两者的光的特性(例如，强度和/或色彩内容)，并可使用光传感器116(图1中示出)来检测已经经过透视调光面板750和透视透射率补偿掩膜114两者的光的特性(例如，强度和/或色彩内容)。光传感器113和116中的每一者都可产生指示由相应的传感器检测到的光的一个或多个特性(例如，强度和/或色彩内容)的一个或多个信号。由光传感器113和116产生的此类信号可以被提供给控制电路系统136和/或处理单元104，控制电路系统136和/或处理单元104中的至少一者可以调整透视调光面板750的透射率(和/或其他光学特性)。光传感器的位置和数目可不同于附图中示出的。
根据某些实施例，透视调光面板750可被用于控制与设备102中包括透视显示区域112的一部分相关联的透视对比率(STCR)。例如，透视调光面板750可用于允许用户调整STCR或者维持基本上恒定的STCR。对于设备102中包括透视显示区域112的一部分，透视对比率(STCR)指源自设备102的查看侧的可见光(其包括透视显示区域112所发射的可见光加上通过调光面板750和透视显示区域112两者的环境可见光)的总亮度相对于源自设备102的查看侧的环境可见光的亮度(其包括通过调光面板750和透视显示区域112两者的环境可见光的亮度)之比。设备的查看侧指代面向设备的用户的侧，并且更具体地，指代设备102中面向用户的眼睛的侧。在透视显示区域112的亮度可调整的情况下，STCR可附加地或替换地通过调整透视显示区域112的亮度来控制。根据某些实施例，STCR可基于从本文中描述的光传感器中的一者或多者接收的信号、透视调光面板750的透射率和/或透视显示区域112的透射率来确定。从本文中描述的光传感器中的一者或多者接收的信号可在闭环反馈系统中被用来维持基本上恒定的STCR。基本上恒定的STCR可以是默认STCR水平、由用户使用用户界面指定的STCR水平或通过设备102执行的应用指定的STCR水平。一般来说，STCR越大，用户查看透视显示区域112所显示的虚拟对象越容易。
在头戴式显示设备102的前述实施例之一的装配期间或之后，对得到的集合光学和光电系统的校准和特征化可被执行。例如，通过各光学元件(其中的每一者可涉及多个点)的受控光线的光致变色测量可被执行以确定该系统的默认光学状态，以确保对光学元件的合适选择以跨用户的基本上整个视野创建一致的光强度分布(以及可能按需创建其他光学特性)。除了对光学元件的选择之外，调谐也可通过对有源光电元件的电子控制来实现。主动/动态控制校准和特征化可通过执行时变光度测量并监控电子控制信号、以及按需执行调谐来实现。这样的校准和特征化技术可被用于确保光学属性和转变跨光学路径中许多光学器件一致。
图8A的高级流程图现在将用于概述与用户可穿戴的透视近眼混合现实头戴式显示器(HMD)设备一起使用的方法。参考图8A，步骤802涉及提供左透视显示区域和右透视显示区域(例如，112L、112R)，它们各自具有低于100％的透射率并且分别可供佩戴HMD设备的用户的左眼和右眼查看。步骤804涉及通过用透视透射率补偿掩膜(例如114)的各部分来环绕左透视显示区域和右透视显示区域来跨佩戴HMD设备的用户的视野提供基本上一致的透射率，透视透射率补偿掩膜的各部分具有与左透视显示区域和右透视显示区域的透射率基本上相同的透射率。例如，如果左透视显示区域和右透视显示区域具有50％的透射率，则透视透射率补偿面板的透射率(除了其窗口，透视显示区域通过该窗口可见)将是50％。步骤806涉及在左透视显示区域和右透视显示区域内显示一个或多个虚拟图像。
如上所说明的，在讨论图3时，从佩戴HMD设备的角度，在透视透射率补偿掩膜(例如114)的非窗口部分与左透视显示区域和右透视显示区域(例如，112L、112R)之一交叠的情况下，可发生透射率失配。在环境光通过透视透射率补偿掩膜(例如114)与左透视显示区域和右透视显示区域(例如，112L、112R)之一之间的间隙泄漏的情况下，也可发生透射率失配。
如上所述，参考图4A和4B，可以通过在透视透射率补偿掩膜(例如114)的可能发生透射率失配的一个或多个部分上包括渐变图案来使得透射率失配不容易被佩戴HMD设备的用户注意，该渐变图案在第一密度与低于第一密度的第二密度之间逐渐转变。此类渐变图案的示例在图4A和4B中示出，并且参考图4A和4B来描述。一种方法可涉及使用此类渐变图案来使得透射率失配不容易被用户注意。
当分别相对于透视透射率补偿掩膜(例如114)的左窗口和右窗口(例如，118L、118R)以用户左眼和右眼为中心时，上述透射率失配可以被降低并且优选地被最小化。更具体地，此类中心确定被执行以降低并且优选地最小化其中从用户角度透视透射率补偿掩膜(例如114)的非窗口部分与左透视显示区域和右透视显示区域(例如，112L、112R)之一交叠的情况。附加地，此类中心确定被执行以降低并且优选地最小化其中在透视透射率补偿掩膜(例如114)以及左透视显示区域和右透视显示区域(例如，112L、112R)之一之间存在通过其环境光可泄漏的间隙的情况。相应地，此类中心确定可被用于降低并且优选地最小化表现得比其他区域更暗的区域、以及表现得比其他区域更亮的区域。下面讨论的图8B的高级流程图被用于概述可如何执行此类中心确定。
参考图8B，在步骤812，一个或多个眼睛跟踪相机被用于确定佩戴HMD设备的用户的左眼和右眼的位置。在步骤814，透视透射率补偿掩膜(例如114)的特征(例如，544或644)被选择性激活以调整左窗口和右窗口(例如，118L、118R)的边界以藉此调整左窗口和右窗口的位置。如上文所说明的，各个窗口被优选地定位成使得相对于左窗口(例如，118L)以用户左眼为中心并且相对于右窗口(例如，118R)以用户右眼为中心。步骤814的附加细节可以从图5A、5B、6A和6B的上述讨论中领会。
图9是图1中介绍的透视、近眼混合现实头戴式显示设备102的硬件和软件组件的一个实施例的框图。图10是图1中介绍的处理单元104的硬件和软件组件的一个实施例的框图。在一实施例中，头戴式显示设备102接收来自处理单元104的关于虚拟图像的指令并将来自传感器的数据提供回给处理单元104。例如如在图10中描绘的可被实现在处理单元104中的软件和硬件组件从头戴式显示设备102接收传感数据并且还可通过网络150从计算系统152接收传感信息。基于这一信息，处理单元104将确定在何处以及在何时向用户提供虚拟图像并相应地将指令发送给头戴式显示设备102的控制电路系统136。
注意，图9中的组件中的一些以阴影示出以指示可存在至少两个那些组件中的每一者，例如至少一者针对头戴式显示设备102的左侧，并且至少一个针对头戴式显示设备102的右侧。图9示出与电源管理电路902通信的控制电路900。控制电路900包括处理器910、与存储器944(例如D-RAM)通信的存储器控制器912、相机接口916、相机缓冲器918、显示驱动器917、显示格式化器922、光学特性控制器923、定时生成器926、显示输出接口928、以及显示输入接口930。在一个实施例中，控制电路900中的全部组件通过一个或多个总线中的专用线或者使用共享总线彼此通信。在另一实施例中，控制电路900中的每一组件都与处理器910通信。
眼睛跟踪相机934B可被用于检测眼睛元素，诸如角膜中心、眼球旋转中心、以及每一只眼睛的瞳孔中心。基于此类信息和/或使用眼睛跟踪相机934B获得的其他信息，用户左眼和右眼的位置(包括左眼和右眼之间的瞳孔间距离)可以被确定。附加地，左眼和右眼相对于HMD设备120的垂直位置以及相对于彼此的位置可以被确定。处理器910和/或处理器104可以基于由眼睛跟踪相机934B获得的图像和/或其他信息来确定(例如，计算)用户左眼和右眼的位置。
相机接口916提供到一个或两个面向外的相机109以及在一实施例中的如传感器934B之类的IR相机的接口，并将从相机109、934B接收的各个图像存储在相机缓冲器918中。显示驱动器917可驱动微型显示设备或透视微型显示器920。显示格式化器922可以向执行该混合现实系统的处理的一个或多个计算机系统(例如104和/或152)的一个或多个处理器提供与被显示在微型显示设备或透视微型显示器920上的虚拟图像有关的信息。定时生成器926被用于为该系统提供定时数据。显示输出接口928包括用于将来自(诸)面向外的相机109和眼睛跟踪相机934B的图像提供给处理单元104的缓冲器。显示输入接口930包括用于接收诸如虚拟图像之类的图像以显示在微型显示设备或透视微型显示器920上或更一般地显示在透视显示区域112中的缓冲器。显示输出928和显示输入930与作为到处理单元104的接口的带接口932通信。
取决于佩戴HMD设备的用户的左眼和右眼的检测到的位置，特征控制器923选择性地激活特征544或644中的个体特征，以藉此将左窗口118L和右窗口118R定位成使得相对于左窗口以用户的左眼为中心并且相对于右窗口以用户的右眼为中心。特征控制器923可以通过向特征544和644选择性地施加电压来这么做，其中此类特征可以是LC、PDLC或EC特征，但不限于此。相应地，特征控制器923可以实现上文参考图8B描述的以及上文参考图5A、5B、6A和6B更详细描述的方法的某些步骤。
用户界面943可接受来自用户的输入以允许用户调整本文中描述的透视调光面板750的透射率(和/或其他光学特性)。在某些实施例中，在透视显示区域112和透视透射率补偿掩膜114两者具有可调节透射率的情况下，用户界面还可用于调整这些元素的透射率以使它们保持基本上相同。更一般地，用户界面943允许用户调整头戴式显示设备102的透视部分的光学特性。为了允许这样的调整，用户界面943可包括一个或多个按钮、滑动条或位于头戴式显示设备102的框架115上的某些其他触觉用户界面。替换地，用户界面943可由与头戴式显示设备102通信的移动计算设备(例如，智能电话或平板设备)或处理单元104提供。光学特性控制器923和/或用户界面943也可用于控制STCR。
电源管理电路902包括电压调节器934、眼睛跟踪照明驱动器936、音频DAC和放大器938、话筒前置放大器和音频ADC 940、温度传感器接口942、有源滤波器控制器937、以及时钟生成器945。电压调节器934通过带接口932从处理单元104接收电力，并将那个电力提供给头戴式显示设备102的其他组件。照明驱动器936例如经由驱动电流或电压来控制眼睛跟踪照明单元934A以便以大约预定波长或在某一波长范围内操作。音频DAC和放大器938向耳机930提供音频数据。话筒前置放大器和音频ADC 940提供用于话筒110的接口。温度传感器接口942是用于温度传感器931的接口。有源滤波器控制器937接收指示一个或多个波长的数据，其中针对所述波长，每个波长选择滤波器927将充当选择波长滤波器。电源管理单元902还向三轴磁力计932A、三轴陀螺仪932B以及三轴加速度计932C提供电力并从其接收回数据。电源管理单元902还向GPS收发机944提供电力并从其接收回数据和向其发送数据。
图10是与透视、近眼混合现实头戴式显示设备102相关联的处理单元104的硬件和软件组件的一个实施例的框图。图10示出与电源管理电路1006通信的控制电路1004。控制电路1004包括：中央处理单元(CPU)1020，图形处理单元(GPU)1022，高速缓存1024，RAM1026，与存储器1030(例如，D-RAM)通信的存储器控制器1028，与闪存1034(或其他类型的非易失性存储)通信的闪存控制器1032，经由带接口1002和带接口932与透视、近眼头戴式显示设备102通信的显示输出缓冲器1036，经由带接口1002和带接口932与近眼头戴式显示设备102通信的显示输入缓冲器1038，与用于连接到话筒的外部话筒连接器1042通信的话筒接口1040，用于连接到无线通信设备1046的PCI express接口1044，以及(诸)USB端口1048。
在一个实施例中，无线通信组件1046包括启用Wi-Fi的通信设备、蓝牙通信设备、红外通信设备、蜂窝、3G、4G通信设备、无线USB(WUSB)通信设备、RFID通信设备等等。无线通信设备1046由此允许与例如另一显示设备系统100的端对端数据传输，以及经由无线路由器或蜂窝塔到较大网络的连接。USB端口可被用于将处理单元104对接到另一显示设备系统100。另外，处理单元104可接驳到另一计算系统152以便将数据或软件加载到处理单元104上以及对处理单元104充电。在一个实施例中，CPU 1020和GPU 1022是用于确定在何处、何时以及如何将虚拟图像插入到用户的视图中，更具体地插入到透视显示区域112中的主力。
电源管理电路1006包括时钟生成器1060、模数转换器(ADC)1062、电池充电器1064、电压调节器1066、头戴式显示器(HMD)电源1076、以及与温度传感器1074(其位于处理单元104的腕带(wrist band)上)通信的温度传感器接口1072。ADC 1062被连接到充电插孔1070以用于接收AC供电并为该系统产生DC供电。电压调节器1066与用于向该系统提供电力的电池1068通信。电池充电器1064被用来在从充电插孔1070接收电力之际(通过电压调节器1066)对电池1068进行充电。在一实施例中，HMD电源1076向头戴式显示设备102提供电力。
本技术的各实施例已经在上面在解说所指定的功能的执行及其关系的功能构造块的帮助下描述。这些功能构造块的边界在本文中常被为了方便描述而限定。替换边界可被定义，只要所指定的功能及其关系被适当执行。任何这些替换边界从而在本技术的范围和精神内。例如，组合或分离图8A和8B中示出的某些步骤将是可能的。对于另一示例，改变图9和10中示出的某些块的边界是可能的。
尽管用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了本主题，但可以理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于上述具体特征或动作。更确切而言，上述具体特征和动作是作为实现权利要求的示例形式公开的。本技术的范围由所附的权利要求进行定义。

Claims (7)

1.一种透视近眼混合现实头戴式显示器HMD设备，包括：
左透视显示区域和右透视显示区域，各自具有低于100％的透射率；
具有左窗口和右窗口的透视透射率补偿掩膜，所述左透视显示区域通过所述左窗口可见，所述右透视显示区域通过所述右窗口可见；
其中一个或多个虚拟图像能够显示在所述左透视显示区域和右透视显示区域内；
其中所述左透视显示区域和右透视显示区域以及所述透视透射率补偿掩膜的各部分在佩戴所述HMD设备的用户的视野内；
其中所述透视透射率补偿掩膜提供跨佩戴所述HMD设备的用户的视野的基本上一致的透射率；
所述透视透射率补偿掩膜中环绕所述左窗口并且与所述左透视显示区域的一部分交叠的左边缘区域，所述左边缘区域包括多个特征，所述多个特征被个体地选择性激活以调整所述左窗口的边界并且藉此调整所述左窗口的位置，
所述透视透射率补偿掩膜中环绕所述右窗口并且与所述右透视显示区域的一部分交叠的右边缘区域，所述右边缘区域包括多个特征，所述多个特征被个体地选择性激活以调整所述右窗口的边界并且藉此调整所述右窗口的位置，
一个或多个眼睛跟踪相机，被用于检测佩戴所述HMD设备的用户的左眼和右眼的位置；以及
控制器，所述控制器取决于佩戴所述HMD设备的用户的左眼和右眼的检测到的位置，选择性地激活所述左边缘区域和右边缘区域的特征中的各个体特征，以藉此将所述左窗口和右窗口定位成使得相对于所述左窗口以用户的左眼为中心并且相对于所述右窗口以用户的右眼为中心。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：
所述左边缘区域和右边缘区域的选择性激活的特征各自具有圆形或矩形形状中的至少一者。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，被选择性激活的特征包括通过电压的施加被选择性激活的液晶元件、聚合物分散液晶元件、或电致变色元件。
4.一种供与用户可佩戴的透视近眼混合现实头戴式显示器HMD设备一起使用的方法，所述方法包括：
提供左透视显示区域和右透视显示区域，所述左透视显示区域和右透视显示区域各自具有低于100％的透射率并且分别能供佩戴所述HMD设备的用户的左眼和右眼查看；
用透视透射率补偿掩膜的各部分环绕所述左透视显示区域和右透视显示区域，所述透视透射率补偿掩膜的各部分具有与所述左透视显示区域和右透视显示区域的透射率基本上相同的透射率；
在所述左透视显示区域和右透视显示区域内显示一个或多个虚拟图像；
将所述透视透射率补偿掩膜的左窗口和右窗口定位成使得相对于所述左窗口以用户左眼为中心并且相对于右窗口以用户右眼为中心，佩戴所述HMD设备的用户能够分别通过所述左窗口和所述右窗口来查看所述左透视显示区域和所述右透视显示区域；
确定佩戴所述HMD设备的用户的左眼和右眼的位置；以及
取决于佩戴所述HMD设备的用户的左眼和右眼的所确定的位置，选择性激活所述透视透射率补偿掩膜的特征以调整所述左窗口和右窗口的边界并且藉此调整所述左窗口和右窗口的位置。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：
被选择性激活的特征包括液晶元件、聚合物分散液晶元件、或电致变色元件；以及
选择性激活所述透视透射率补偿掩膜的特征包括向所述透视透射率补偿掩膜的特征选择性施加电压。
6.一种透视近眼混合现实头戴式显示器HMD设备，包括：
左和右透视显示区域，各自具有低于100％的透射率；
透视透射率补偿掩膜，包括被个体地选择性激活的多个特征；
控制器，选择性激活所述特征中的个体特征以调整所述透视透射率补偿掩膜的左窗口的边界并且调整所述透视透射率补偿掩膜的右窗口的边界，所述左透视显示区域能够通过所述左窗口查看，所述右透视显示区域能够通过所述右窗口查看，并且所述控制器选择性激活所述特征中的个体特征以将所述左窗口和所述右窗口定位成使得相对于所述左窗口以用户左眼为中心并且相对于所述右窗口以用户右眼为中心；以及一个或多个眼睛跟踪相机，用于检测佩戴所述HMD设备的用户的左眼和右眼的位置，
其中取决于佩戴所述HMD设备的用户的检测到的左眼和右眼位置，所述控制器选择性激活所述特征中的个体特征以藉此将所述左窗口和所述右窗口定位成使得相对于所述左窗口以用户左眼为中心并且相对于所述右窗口以用户右眼为中心。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于：
被选择性激活的特征包括通过施加电压被选择性激活的液晶元件、聚合物分散液晶元件、或电致变色元件；以及
被选择性激活的特征各自具有圆形或矩形中的至少一者。
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