CN107209385B - 具有防护护目镜的头戴式显示器设备 - Google Patents

Abstract

一种头戴式显示器设备，包括头部适配和护目镜组装件，该显示器设备能够通过头部适配被佩戴在用户头部上，该护目镜组装件被安装到该头部适配。该护目镜组装件包括多个显示器元件、多个传感器以及包围显示器元件和传感器的防护外壳，该多个显示器元件被布置成与用户的眼睛对准。该防护外壳可包括与传感器对准的上部分以及与显示器元件对准的下部分。上部分可以对可见光基本上不透明而对红外光透明。下部分可具有可变染色方案，其中外壳的下部分的至少一些对可见光透明。

Description

具有防护护目镜的头戴式显示器设备

背景

增强现实(AR)HMD设备(“AR-HMD”设备)包括透明显示元件，该透明显示元件使得用户能够同时看到他们周围的现实世界以及由设备显示的AR内容两者。AR-HMD设备可包括敏感组件，诸如光发射元件、波导、以及各种类型的传感器。这些组件可能要求在设备内的非常精准的定位和对准以便正常工作。施加到这些组件的即便是微小机械或热压力也可能潜在地影响此类组件的定位或对准并且藉此不利地影响设备的功能性。此外，这些组件可能容易遭到由于被掉落或其他影响、正常操控或环境因素引起的破坏。

概述

本文介绍了一种显示设备，该显示设备包括头部适配和护目镜组装件，该显示设备能够通过该头部适配被佩戴在用户头部上，该护目镜组装件被安装到该头部适配。在某些实施例中，该护目镜组装件包括多个显示器元件、多个传感器以及包围显示器元件和传感器的防护外壳，该多个显示器元件被布置成与所述用户的眼睛对准。该防护外壳可包括与传感器对准的上部分以及与显示器元件对准的下部分。上部分可以对可见光基本上不透明而对红外光透明。下部分可具有可变染色方案，其中外壳的下部分的至少一些对可见光透明。

根据附图和详细描述，该技术的其他方面将显而易见。

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。

附图简述

在附图中的各图中作为示例而非限制解说了本公开的一个或多个实施例，其中相同的标记指示相似的元素。

图1示出了其中AR-HMD设备可被使用的环境的示例。

图2A是AR-HMD设备的示例的透视图。

图2B示意性地解说了图2A的AR-HMD设备。

图3示出根据一实施例的护目镜组装件的正面透视图。

图4A和4B分别示出正面防护罩的右侧和正面视图。

图5示出移除了正面防护罩的护目镜的正面透视图。

图6示出护目镜的背面透视图。

图7示出没有背面防护罩的护目镜的背面透视图。

图8A和8B分别示出了防护外壳的正面防护罩的正面和左侧垂直视图。

图9示出了防护外壳的背面透视图。

图10A、10B和10C分别解说了光学组装件的右侧、正面和背面垂直视图。

图11A示出显示器引擎的正面透视图。

图11B示出显示器引擎可如何被安装在最终组装件中的正面透视图。

图12A、12B、12C和12D分别示出显示器引擎的正面、侧面、俯视和背面垂直视图。

图13A和13B示出显示器组装件的右侧和正面垂直视图。

图14A、14B和14C示出了底座的俯视、右侧和正面垂直视图。

图15示出了安装有印刷电路板(PCB)的底座的正面透视图。

图16A和16B分别示出安装到底座的光学组装件的右侧和正面垂直视图。

图17示出了彼此耦合的显示器组装件和传感器组装件的背面透视图。

图18A到18D分别示出经组合的显示器组装件和传感器组装件的正面、背面和底部垂直视图。

图19示出传感器组装件的正面视图。

图20A、20B和20C分别示出传感器框架和抗反射防护罩的右侧、正面和底部垂直视图。

图21示出安装到底座的显示器组装件和传感器组装件的组合的正面视图。

图22示出护目镜组装件的右侧视图。

详细描述

在该描述中，对“一实施例”、“一个实施例”等的引用意味着描述的特定特征、功能、结构或特性被包括在本文中引入的技术的至少一个实施例中。这样的短语在本说明书中的出现不一定全部涉及同一实施例。另一方面，所涉及的各实施例也不一定是相互排斥的。

图1示意性地示出了其中可以使用诸如本文所述的AR-HMD设备的环境的示例。在所示示例中，AR-HMD设备1被配置成通过连接3将数据传递到外部处理设备2并从外部处理设备2接收数据，连接3可以是有线连接、无线连接、或其组合。然而，在其他情形中，AR-HMD设备1可用作独立设备。连接3可以被配置成承载任何种类的数据，诸如图像数据(例如，静止图像和/或完全运动视频，包括2D和3D图像)、音频、多媒体、语音、和/或任何其他类型的数据。处理系统2可以是例如游戏控制台、个人计算机、平板计算机、智能电话、或其他类型的处理设备。连接3可以是例如通用串行总线(USB)连接、Wi-Fi连接、蓝牙或蓝牙低能量(BLE)连接、以太网连接、电缆连接、DSL连接、蜂窝连接(例如，3G、LTE/4G或5G)、等或其组合。附加地，处理系统2可以经由网络4与一个或多个其他处理系统通信，网络4可以是或包括例如局域网(LAN)、广域网(WAN)、内联网、城域网(MAN)、全球因特网、或其组合。

图2A和2B示出了根据一个实施例的能够纳入此处介绍的特征的说明性AR-HMD设备20(以下简称为“HMD设备”或“设备”20)的透视图。具体地，图2A示出HMD设备20的现实视图，而图2B示出包括其组件中的各个组件的HMD设备20的示意图。HMD设备20可以是图1中的AR-HMD设备1的实施例。

在某些实施例中，HMD设备20的显示组件、传感器和处理电子器件被安装在底座31上，如下详细描述的。底座31是包含传感器、电子器件和显示器组件(包括左和右AR显示器23)的保护性密封护目镜组装件22的一部分。AR显示器23被设计成，例如，通过将光投影到用户眼睛中，在用户对其现实世界环境的视图上覆盖图像。左和右侧镜腿24是经由柔性或刚性紧固机制(包括一个或多个钳夹、铰链等)分别在底座31的左和右开口端处附连到底座31的结构。HMD设备20包括附连到侧镜腿24的可调节头带(或其他类型的头部适配物)21，AR-HMD设备20可以通过该头带被佩戴在用户头部上。

在某些实施例中，护目镜组装件22包围环境光传感器(ALS)18、输入来自用户的语音的一个或多个话筒25(例如，用于识别语音命令并提供音频效果)；用于捕捉周围表面图像以允许追踪用户头部在现实世界空间中的位置和取向的一个或多个可见光频谱头部追踪追踪相机27；用于确定到附近表面的距离(例如，用于表面重构以对用户环境进行建模)的一个或多个红外(IR)频谱深度相机28；用于与深度相机一起使用的一个或多个IR照明源29；用于捕捉用户看见的标准视频的一个或多个可见光频谱摄像机30。注意到，在本说明书的上下文中的术语“可见光”意味着对于典型的人类是可见的。护目镜组装件22也可包围电子电路系统(未在图2中示出)以控制上述元件中的至少一些并且执行相关联的数据处理功能。电路系统可包括例如一个或多个处理器和一个或多个存储器。HMD设备20还包括用于向用户输出声音的一个或多个音频扬声器26。注意，在其他实施例中，上述组件可位于AR-HMD设备20上的不同位置处。附加地，一些实施例可省略一些上述组件和/或可包括上文未提及的附加组件。

护目镜组装件22向用户提供关于用户周围现实世界环境的相对无遮挡且透明的视野，同时提供对敏感显示器组件和传感器的物理保护以免于由于操控、撞击和环境因素导致的破坏。护目镜组装件22在图3和4中被进一步解说。在某些实施例中，护目镜组装件22包括底座31、各种显示器元、传感器和电子器件、以及保护性防护外壳。包括背面防护罩32和正面防护罩33的防护外壳37保护敏感显示器元件、传感器和电子器件免于由于常规操控和撞击导致的破坏或失准。显示器元件被悬挂在护目镜组装件22内，以使得在掉落的情况下，当存在防护外壳37的轻微偏斜时，显示器元件和防护外壳37不会碰撞。防护镜组装件22在HMD设备20的清洗和佩戴期间保护敏感光学器件、传感器和电子器件。它通过用塑模成人体工程学上正确的形式的耐久透明材料来封装光学组装件来阻止用户的脸部、眼睛、鼻子等接触光学组装件。防护外壳37可包括插件或嵌入模内的鼻垫。它还可根据例如铸模工艺纳入某种程度的光学屈光度曲率(处方)。防护外壳37可以结合染色、镜像、抗反射和/或其他涂层、色彩和/或磨光。防护外壳37可包括各个特征以将其附连到底座，这些特征诸如揿扭、浮凸物、螺丝和其他类型的紧固件。防护外壳37可以由单个部件或多个部件制成，包括透明部件、不透明部件、或其组合。

在某些实施例中，防护外壳37可以是铸模透明组件，该铸模透明组件被附连到HMD设备20的底座31以提供对光学组装件免于环境和用户的保护。在本公开的中，术语“背面”一般是指HMD中最靠近用户(佩戴者)的一部分或表面，而术语“正面”一般是指离用户最远的对应部分或表面。光学器件和传感器被安装到底座31(如下文进一步描述的)并且被悬挂在防护外壳内，以使得光学器件的敏感(显示器)表面不接触防护罩或任何其他部件。

防护外壳37可以结合由HMD提供的光学校正量的至少一部分(例如，一半)，其中剩余的光学校正可以被结合到显示器组装件(例如，AR显示器23)内。为了视觉舒适度，光学校正被用于使全息图像在用户眼睛前方约2米处聚焦。在某些实施例中，这一光学校正能够作为负曲率被部分地置入背面防护罩中，并且作为正曲率被部分地置入光学组装件的正面表面内。以此方式将光学校正分布在两个或更多个部件之间有助于减少光学组装件的厚度和重量。

现在参考图3到9进一步描述护目镜组装件22。图3示出根据一实施例的护目镜组装件22的正面透视图而图9示出背面透视图。在所示实施例中，防护外壳37包括背面防护罩32、正面防护罩33、以及防护罩盖34(防护罩盖34在图3中被示为脱离，图3是部分分解图)。正面防护罩33和背面防护罩32对于可见光而言是至少部分透明的。在一些实施例中，染色涂层连同保护涂层被施加于至少正面防护罩33。防护罩盖34的背部可包含小凸起或“齿”，该小凸起或“齿”适配到正面防护罩33的顶部处的对应凹槽处以允许防护罩盖34锁定到位。

注意在一些实施例中，防护罩盖34的侧带34B(位于中心带34A的任一侧上)可以是或可包含能够被HMD用于无线通信(诸如用于基于WiFi和/或蓝牙的通信)的天线。

图4A和4B分别示出正面防护罩33的右侧和正面视图。图5示出移除了正面防护罩的正面透视图，解说光学组装件35可如何被安装到底座31并且被悬挂在防护外壳内。底座31能够直接或间接地附连到头带侧镜腿24或其他类似结构(图2)。侧镜腿24或其他类似结构可以被插入底座31的左和右开口端内并且(例如，经由螺丝、钳夹和/或其他类型的紧固件)被附连到底座31的表面，如下文进一步讨论的。

如图5所示，底座31被置于防护外壳37的背面防护罩32和正面防护罩33之上并且与之接触。底座31用作安装底座，光学组装件35、光发射元件(未在图5中示出)、以及某些传感器(未在图5中示出)被安装到该安装底座。光学组装件35包括安装到透明光学波导载体上的多个光学波导，如下文进一步描述的。光学组装件35能够由一个或多个螺丝(或其他类型的紧固件)通过位于光学组装件35的鼻梁区域上的中心轴头51被附连到底座31。在所示实施例中，光学组装件35仅通过其中心鼻梁区域被安装到底座31，这使得大部分机械和压力与光学组装件解耦，并且藉此帮助阻止由于光学器件的偏斜和弯曲而导致的破坏或性能降级。

图6示出护目镜组装件22的背面透视图，从而提供对底座31的背面防护罩32和背面表面的附加视图。防护外壳37包括鼻垫36，鼻垫36可以最初被形成为单独的块并且随后被接合到防护外壳37，或者鼻垫36可以被形成为背面防护罩32和/或正面防护罩33的组成部分。如上所述，背面防护罩32的正面或背面表面可以提供用于使全息图像在用户前方约2米处聚焦的整个光学校正的至少一部分。图7示出了没有背面防护罩的护目镜的背面透视图。

在某些实施例中，防护外壳37的背面防护罩32和正面防护罩33的至少外表面被涂覆有一层或多层涂层以提供例如染色、抗反射、疏油性、抗抓性等。在某些实施例中，外正面防护罩33的上部分91被均匀地涂覆有对于可见光基本上不透明但对IR光透明的染料。图8A和8B分别示出了防护外壳37的正面防护罩33的正面和左侧垂直视图，从而解说染色方案的示例。上部分91上的不透明染料遮掩了大部分传感器组装件以改进HMD设备的视觉美观性，同时仍然允许IR深度相机28和IR照明源29用于它们的预期目的。然而，正面防护罩22的上部分91还具有位于可见光频谱头部追踪相机27和可见光频谱摄像机30(未在图8中示出)之上的没有染色或具有显著更少染料的小区域(“窗口”)93和94以便透射可见光。在HMD 20的最终组装件中，窗口93位于头部追踪相机27上方，而窗口94位于ALS 18和可见光频谱摄像机30上方。下部分95优选地被染色，但对于可见光仍然是透明的。注意，这一上下文中的术语“透明”应当被理解为涵盖各种程度的透明性中的任一者并且不意味着100％的透明性，除非明确指示。下部分95上的染色可以是均匀的，或者它可具有可变(例如，沿垂直轴分级的)染色。在一些实施例中，下部分95上的染色从在上部分的边缘处对可见光约90％的不透明性改变为在正面防护罩33的底部处对可见光约10％的不透明性。

图9示出了防护外壳37的背面透视图。防护外壳37的内表面定义了光学组装件35和传感器可被悬挂其中远离底座31(未示出)的保护空间。在HMD设备20的最终组装件中，其中防护外壳37附连到底座31(光学组装件和传感器被安装到底座31)，显示器元件和传感器被包含在由底座31和防护外壳37定义的完全密封的外壳内。防护外壳37可以使用任何已知或方便的接合方法被附连到底座31，该接合方法诸如使用胶水、激光焊接、超声焊接等。

防护外壳37(包括正面防护罩33和背面防护罩32)可以由例如光学级聚碳酸酯形成。在至少一些实施例中，正面防护罩33和背面防护罩32具有约0.8到1.2毫米范围的厚度。防护外壳37可以被形成(例如，通过热铸模)为单个部件，或者正面防护罩33和背面防护罩32可以(例如，通过热铸模)被形成为稍后被接合在一起以形成防护外壳37的单独块。此类接合(如果存在)可以是例如胶水接合、激光焊接、超声焊接、或任何其他已知或方便的接合技术。

图10A、10B和10C分别解说了光学组装件35的右侧、正面和背面垂直视图。如所提及的，光学组装件35包括波导载体101和多个波导102。波导载体101是用于波导102和显示器引擎103的安装结构(参见图11到13)。波导102安装到波导载体101的从载体101的中央鼻梁区段110的任一侧延伸的两个平坦安装表面121(一个用于用户左眼而一个用于用户右眼)上。在一些实施例中，如图所示，在左和右安装表面102中的每一者上，三个波导102被堆叠在彼此顶部，即，对于每一只眼睛，一个波导用于RGB显示器的红、绿和蓝分量中的每一者。然而，注意，可以使用其他颜色格式和对应的波导配置。

如上所提及的，即便是施加到HMD 20的与显示有关的组件的微小机械或热压力也可能影响此类组件的定位或对准并且藉此不利地影响设备的功能性。例如，左或右光发射元件或波导的轻微失准可能致使全息图像变的失真，从而不利地影响它们的现实程度并且潜在地致使对用户的物理不适。附加地，传感器(诸如头部追踪相机27)的失准可能致使HMD设备20不正确地计算相对于用户环境的用户头部位置或取向，藉此不利地影响呈现给用户的图像或声音的质量或现实性。

因此，在某些实施例中，HMD设备20的显示器组装件仅通过与用户两眼之间的中心点大致对准的中心位置被安装到底座31而没有其他物理接触点，藉此使显示器组装件与大部分机械和热压力解耦。

再次参照图10A、10B和10C和图13，显示器组装件130包括光学组装件35(包括波导载体101和多个波导102)和显示器引擎103(参见图11到13)。显示器引擎103包含针对左眼显示器和右眼显示器中的每一者的一个或多个光发射元件(未示出)。在一些实施例中，光发射元件是发光二极管(LED)。在HMD设备20的制造期间，显示器引擎103首先由螺丝或其他合适的紧固件通过波导载体101的中心轴头51(位于光学组装件35的鼻梁区域上)被安装到光学组装件35。在被如此安装时，由显示器引擎103内的光发射元件发射的光被光学耦合到波导102，其将发射光朝向用户眼睛传达。之后，安装有显示器引擎103的光学组装件35(参见图13A和13B)由螺丝或其他合适的紧固件通过波导载体101的鼻梁区域110被安装到底座31。包括头部追踪相机27、IR深度相机28和可见光频谱相机30的传感器组装件111接着被安装到底座31和显示器组装件130。

光学组装件35可以由一个或多个螺丝(或其他类型的紧固件)通过中心轴头51中的孔123被附连到底座31。对准孔124被用于在组装期间在紧固螺丝之前将波导载体101正确对准到底座31上。显示器引擎103(未在图12中示出)由螺丝(或其他合适的紧固机制)通过载体101的中央鼻梁区域110中的对应螺丝孔126以及显示器引擎103中的孔156来安装到波导载体101，如图15A和15B中所示。波导载体101上的左和右光学端口125被物理地且光学地耦合到显示器引擎103上的对应光学端口155。整个显示器组装件130(即，安装到其的光学组装件35和显示器引擎103)接着经由螺丝(或其他合适的紧固机制)通过中心轴头51中的孔123被安装到底座31。注意，这是整个显示器组装件130与HMD 20的其余部分之间仅有的机械接口；显示器组装件130仅通过中心轴头51上的这一单个安装位置被耦合到底座31并且被悬挂在护目镜组装件22内。类似地，显示器引擎103仅在波导载体101的中央鼻梁区域110处安装到波导载体101。

图11和12更详细地解说了显示器引擎103。更具体地，图11示出了显示器引擎103的背面透视图，而图12A、12B、12C和12D分别示出显示器引擎103的正面、侧面、俯视和背面垂直视图。显示器引擎103将两个或更多个光投影仪组合在一个小的外壳内。显示器引擎103是横向对称的，具有相同的左和右发射器外壳144。左和右发射器外壳144各自包含一个或多个光发射元件(未示出)，诸如小型投影仪LED。PCB 141被安装在显示器引擎103的外侧上，并且包括一个或多个运动传感器，诸如一个或多个加速度计和陀螺仪。显示器引擎103顶部上的弯曲电路146(图12C)将光发射元件(未示出)连接到HMD 20上别处的显示器处理器(例如，安装到底座31的PCB上)。

为了将显示器引擎103安装到波导载体101，螺丝(或其他合适的安装机制)可以被穿过波导载体101的背面进入显示器引擎103中的对应孔156。显示器单元103的左和右光学端口155被物理地且光学地耦合到波导载体101的对应光学端口125。显示器组装件130的左和右侧可能对于由于任何物理或热压力导致的失真非常敏感。然而，显示器引擎到波导载体101的接口的中心安装设计使得任何外部力与显示器引擎主体解耦，从而即便设备处于压力之下也能保持左到右的对准完好。

显示器引擎103中的光发射元件可以生成大量的热。相应地，在一些实施例中，如图11A所示，显示器引擎103包括热盘132，热盘132促进远离显示器引擎103的热传递。具体地，在HMD 20的最终组装件中，如图11B所示，热盘132的左端和/或右端可以抵靠在两个其他热盘136之一上(在热盘132的每一侧上一个)，两个其他热盘136被安装到底座31并且形成被设计成将热量传递离开显示器引擎103和电子器件的总热传递系统的一部分。薄顺应导热材料层可以被夹在盘132与盘136的一者或两者之间。这一办法有助于减小显示器引擎103和光学组装件35上的热压力。

底座31是这样的结构组件：显示器元件、光学器件、传感器和电子器件中的全部通过它耦合到HMD设备20的其余部分。图14A、14B和14C分别示出了底座31的俯视图、正面视图和右侧视图，而图15示出了底座31的透视图。底座可以由例如压模塑料或聚合物形成。底座31的前表面160可包括各种固定件(例如，螺丝孔、抬升的平坦表面等)，传感器组装件(未示出)可通过其来进行附连。例如，底座31具有螺丝孔(或其他类似安装固定件)116，光学组装件35可通过其来附连到底座31。底座31还具有一个或多个固定件，承载HMD 20的电子组件的至少一个印刷电路板(PCB)172可通过其来进行安装，如图15中所示。图15示出了此类PCB的一个示例，其示出了PCB 172安装到底座31的顶部内表面176的底座31的正面透视图(参见图14A、14B和14C)。

图16A和16B进一步解说了光学组装件35(包括波导载体101和波导102)可如何安装到底座31。具体地，图16B示出了正面视图，而图16B示出了这些组件的右侧视图。然而，注意，在HMD设备20的组装期间，根据至少一些实施例，波导载体101仅在显示器引擎103已经被安装到波导载体101之后才被安装到底座31；然而，显示器引擎103在图16A和16B中未被示出以便于解说波导载体101如何被安装到底座31。

现在参考图17，HMD设备20还包括传感器组装件111，其包括传感器框架210和各种传感器(例如，头部追踪相机27、IR深度相机28、可见光频谱相机30、和环境光传感器(ALS)18)以及IR光源29，其中的一些或全部可以被安装到传感器框架210。图17示出了彼此耦合的显示器组装件130(包括光学组装件35和显示器引擎103)和传感器组装件111的背面透视图。传感器框架210优选地由轻量的在结构上稳定且强健的材料制成，在一些实施例中可以是金属。传感器框架210可以由单个部件形成，或者由彼此连接的多个块形成。传感器框架210经由传感器框架210上的两个安装点184(例如通过螺丝或其他紧固机制)附连到底座31的顶部内表面176(参见图14A、14B和14C)。因此，经组合的传感器组装件111和显示器组装件130仅通过三个点安装到底座31：波导载体101的中心轴头51以及传感器框架上的两个安装点184。图18A到18D分别示出经组合的显示器组装件和传感器组装件的正面、背面和底部垂直视图。图19示出了传感器组装件111(即，安装有各种传感器的传感器框架210)正面视图。图20A、20B和20C分别示出传感器框架210和抗反射防护罩192(即，没有传感器)的右侧、正面和底部垂直视图。

图21示出安装到底座31的显示器组装件130和传感器组装件111的组合的正面视图。图22示出护目镜组装件22的右侧视图，其中集成显示器和传感器组装件被安装到底座31并且被悬挂在防护外壳37内。显示器组装件130被悬挂远离底座31，以使得波导102和波导载体101不接触防护外壳37或任何其他组件。注意，防护外壳37的背面防护罩32被弯曲(正面防护罩33也如此)，以使得在波导102与背面防护罩32的内表面之间可能实际存在比图25中出现的更多间隙。

如本领域普通技术人员显而意见的，以上描述的特征和功能中的任意或全部可彼此组合，除了被以其它方式在上文中言明或者任何这样的实施例可能因为其功能或结构而不兼容。除了与物理可能性相违背，设想了(1)本文描述的方法/步骤可以任意顺序和/或以任意组合来执行，并且(2)各个实施例的组件可以任意方式组合。

某些实施例的示例

本文中引入的技术的某些实施例被概括在以下被编号的示例中：

1.一种显示设备，包括：头部适配，通过所述头部适配，所述显示设备能够被佩戴在用户头部上；以及

护目镜组装件，所述护目镜组装件被安装到所述头部适配，所述护目镜组装件包括多个显示器元件，所述显示器元件被布置成在所述显示设备被用户佩戴时与所述用户的眼睛对准；

多个传感器；以及

防护外壳，所述防护外壳包围所述显示器元件和所述传感器，所述外壳包括与所述传感器对准的上部分以及与所述显示器元件对准的下部分，所述上部分对可见光基本上不透明而对于红外光透明，所述下部分具有可变染色方案，其中所述外壳的下部分中的至少一些对于可见光透明。

2.如示例1所述的显示设备，其中所述下部分对可见光的透明程度从所述外壳的下部分的顶部到底部增大。

3.如示例1或2所述的显示设备，其中所述多个传感器包括红外相机和可见光频谱相机。

4.如示例3所述的显示设备，所述上部分具有与所述可见光频谱相机对准、对可见光透明的窗口。

5.如示例3或4所述的显示设备，其中所述红外相机被配置成用于基于飞行时间来获取深度测量，并且其中所述可见光频谱相机被配置成用于执行所述用户的头部追踪。

6.如示例1到5中的任一者所述的显示设备，其中所述多个显示器元件包括对可见光透明的多个波导。

7.如示例1到6中的任一者所述的显示设备，进一步包括：底座，所述底座耦合到所述头部适配，其中所述显示器元件和所述传感器耦合到所述底座。

8.一种用于头戴式显示器设备的护目镜组装件，所述护目镜组装件包括：

多个显示器元件，所述多个显示器元件被布置成在所述头戴式显示器设备被用户佩戴时与所述用户的眼睛对准；

多个传感器；以及

防护外壳，所述防护外壳包围所述显示器元件和所述传感器，所述外壳包括与所述传感器对准的上部分以及与所述显示器元件对准的下部分，所述上部分对可见光基本上不透明，所述下部分具有可变染色方案，其中所述外壳的下部分中的至少一些对于可见光透明。

9.如示例8所述的护目镜组装件，其中所述下部分对可见光的透明程度从所述外壳的下部分的顶部到底部增大。

10.如示例8或9所述的护目镜组装件，其中所述多个传感器包括红外相机和可见光频谱相机。

11.如示例10所述的护目镜组装件，其中所述上部分对红外光透明，所述上部分具有与所述可见光频谱相机对准、对可见光透明的窗口。

12.如示例10或11所述的护目镜组装件，其中所述红外相机被配置成用于基于飞行时间来获取深度测量，并且其中所述可见光频谱相机被配置成用于执行所述用户的头部追踪。

13.如示例8到12中的任一者所述的护目镜组装件，其中所述显示器元件对可见光透明。

14.如示例8到13中的任一者所述的护目镜组装件，进一步包括：底座，所述底座耦合到所述头部适配，其中所述显示器元件和所述传感器耦合到所述底座。

15.一种显示设备，包括：头部适配，通过所述头部适配，所述显示设备能够被佩戴在用户头部上；

底座，所述底座耦合到所述头部适配；

显示器组装件，所述显示器组装件被安装到所述底座并且包括多个波导，所述多个波导被布置成在所述显示设备被用户佩戴时将光投影到所述用户的眼睛，所述波导对可见光透明；

传感器组装件，所述传感器组装件被安装到所述底座，所述传感器组装件包括红外相机和多个可见光频谱相机；以及

防护外壳，所述防护外壳耦合到所述底座并且包围所述显示器组装件和所述传感器组装件，所述外壳包括与所述传感器组装件垂直对准的上部分以及与多个波导垂直对准的下部分，所述上部分具有基本上均匀的染色方案，以使得所述上部分对可见光基本上不透明而对红外光透明，第一染色方案具有定义在其中对可见光透明的多个窗口，所述窗口中的每一者与所述可见光频谱相机中的至少一者对准，所述下部分具有垂直分级的染色方案，以使得所述下部分对可见光的透明程度从所述外壳的下部分的顶部到底部增大，从而使得所述下部分的至少一些对可见光透明。

16.如示例15所述的显示设备，其中所述红外相机被配置成用于基于飞行时间来获取深度测量，并且其中所述多个可见光频谱相机被配置成用于执行所述用户的头部追踪。

如本领域普通技术人员显而意见的，以上描述的特征和功能中的任意或全部可彼此组合，除了被以其它方式在上文中言明或者任何这样的实施例可能因为其功能或结构而不兼容。除了与物理可能性相违背，设想了(1)本文描述的方法/步骤可以任意顺序和/或以任意组合来执行，并且(2)各个实施例的组件可以任意方式组合。

尽管用结构特征和/或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。相反，上述特定特征和动作是作为实现权利要求书的示例而公开的，并且其他等价特征和动作旨在处于权利要求书的范围内。

Claims (16)

1.一种显示设备，包括：

头部适配，通过所述头部适配，所述显示设备能够被佩戴在用户头部上；以及

护目镜组装件，所述护目镜组装件被安装到所述头部适配，所述护目镜组装件包括：

多个显示器元件，所述多个显示器元件被布置成在所述显示设备被用户佩戴时与所述用户的眼睛对准；

多个传感器；以及

防护外壳，

所述防护外壳包封所述显示器元件和所述传感器，所述外壳包括与所述传感器对准的上部分以及与所述显示器元件对准的下部分，所述上部分对可见光基本上不透明而对于红外光透明，所述下部分具有可变染色方案，其中所述外壳的下部分中的至少一些对于可见光透明；以及

所述防护外壳提供用于使全息图像在用户前方聚焦的光学校正的至少一部分。

2.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述下部分对可见光的透明程度从所述外壳的下部分的顶部到底部增大。

3.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述多个传感器包括红外相机和可见光频谱相机。

4.如权利要求3所述的显示设备，其特征在于，所述上部分具有与所述可见光频谱相机对准、对可见光透明的窗口。

5.如权利要求4所述的显示设备，其特征在于，所述红外相机被配置成用于基于飞行时间来获取深度测量，并且其中所述可见光频谱相机被配置成用于执行所述用户的头部追踪。

6.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，所述多个显示器元件包括对可见光透明的多个波导。

7.如权利要求1所述的显示设备，其特征在于，进一步包括：底座，所述底座耦合到所述头部适配，其中所述显示器元件和所述传感器耦合到所述底座。

8.一种用于头戴式显示器设备的护目镜组装件，所述护目镜组装件包括：

多个显示器元件，所述多个显示器元件被布置成在所述头戴式显示器设备被用户佩戴时与所述用户的眼睛对准；

多个传感器；以及

防护外壳，

所述防护外壳包封所述显示器元件和所述传感器，所述外壳包括与所述传感器对准的上部分以及与所述显示器元件对准的下部分，所述上部分对可见光基本上不透明，所述下部分具有可变染色方案，其中所述外壳的下部分中的至少一些对于可见光透明；以及

所述防护外壳提供用于使全息图像在用户前方聚焦的光学校正的至少一部分。

9.如权利要求8所述的护目镜组装件，其特征在于，所述下部分对可见光的透明程度从所述外壳的下部分的顶部到底部增大。

10.如权利要求8所述的护目镜组装件，其特征在于，所述多个传感器包括红外相机和可见光频谱相机。

11.如权利要求10所述的护目镜组装件，其特征在于，所述上部分对红外光透明，所述上部分具有与所述可见光频谱相机对准、对可见光透明的窗口。

12.如权利要求11所述的护目镜组装件，其特征在于，所述红外相机被配置成用于基于飞行时间来获取深度测量，并且其中所述可见光频谱相机被配置成用于执行所述用户的头部追踪。

13.如权利要求8所述的护目镜组装件，其特征在于，所述显示器元件对可见光透明。

14.如权利要求8所述的护目镜组装件，其特征在于，进一步包括：底座，所述底座耦合到头部适配，其中所述显示器元件和所述传感器耦合到所述底座。

15.一种显示设备，包括：

头部适配，通过所述头部适配，所述显示设备能够被佩戴在用户头部上；

底座，所述底座耦合到所述头部适配；

显示器组装件，所述显示器组装件被安装到所述底座并且包括多个波导，所述多个波导被布置成在所述显示设备被用户佩戴时将光投影到所述用户的眼睛，所述波导对可见光透明；

传感器组装件，所述传感器组装件被安装到所述底座，所述传感器组装件包括红外相机和多个可见光频谱相机；以及

防护外壳，所述防护外壳耦合到所述底座并且

包封所述显示器组装件和所述传感器组装件，所述外壳包括与所述传感器组装件垂直对准的上部分以及与多个波导垂直对准的下部分，所述上部分具有基本上均匀的染色方案，以使得所述上部分对可见光基本上不透明而对红外光透明，第一染色方案具有定义在其中对可见光透明的多个窗口，所述窗口中的每一者与所述可见光频谱相机中的至少一者对准，所述下部分具有垂直分级的染色方案，以使得所述下部分对可见光的透明程度从所述外壳的下部分的顶部到底部增大，从而使得所述下部分的至少一些对可见光透明；以及

提供用于使全息图像在用户前方聚焦的光学校正的至少一部分。

16.如权利要求15所述的显示设备，其特征在于，所述红外相机被配置成用于基于飞行时间来获取深度测量，并且其中所述多个可见光频谱相机被配置成用于执行所述用户的头部追踪。

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