CN107924059B - 在头戴式显示器中显示双眼重叠图像 - Google Patents

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Abstract

一种头戴式显示设备可以包括耦合到框架的外壳，并且包括设置在所述外壳中的显示设备。第一透镜沿着所述外壳中的第一光轴设置，并且第二透镜沿着所述外壳中的第二光轴设置。分隔件定位于所述第一透镜与所述第二透镜之间，所述分隔件的前端部分定位成邻近所述显示设备。所述分隔件可以包括显示能力，使得所述显示设备上显示的图像可以延伸到所述分隔件上。所述分隔件可以发射具有与在所述显示设备上显示的图像相对应的色度和/或亮度水平的漫射光。所述分隔件可以反射来自所述显示设备上显示的图像的漫射光。所述分隔件可以透射来自所述显示设备上显示的图像的漫射光。因此双眼重叠区域的边缘看起来不那么明显。

Description

在头戴式显示器中显示双眼重叠图像
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年11月3日提交的标题为“DISPLAY OF BINOCULAROVERLAPPING IMAGES IN A HEAD MOUNTED DISPLAY”的第14/931,381号美国非临时专利申请的优先权并且是其继续申请，其公开的全部内容通过引用合并于此。
技术领域
本文件大体上涉及头戴式显示设备。
背景技术
头戴式显示(HMD)设备是一种类型的移动电子设备，其可以由用户穿戴在例如用户的头上以观看显示在HMD的显示器上的可视内容并与之交互，并由HMD的音频输出设备输出声音。可结合虚拟现实(VR)系统和/或增强现实(AR)系统来操作HMD以生成用户经由HMD体验的沉浸式环境。
发明内容
在一个方面，一种头戴式显示设备可以包括框架；耦合到框架的外壳；设置在外壳中的显示设备；沿着第一光轴安装在外壳中的第一透镜；沿着第二光轴安装在外壳中的第二透镜；以及定位于第一透镜与第二透镜之间的分隔件，所述分隔件具有定位成邻近显示设备的前端部分，所述分隔件被配置成将光引导到由显示设备和分隔件限定的观看区域。
在另一方面，一种头戴式显示设备可以包括外壳；设置在外壳中的显示设备；沿着第一光轴安装在外壳中的第一透镜；沿着第二光轴安装在外壳中的第二透镜；定位于第一透镜与第二透镜之间的分隔件，所述分隔件具有定位成邻近显示设备的前端部分，所述前端部分在显示设备的第一显示区段和显示设备的第二显示区段之间；由显示设备的第一显示区段、分隔件的第一侧和第一透镜限定的第一观看区域；以及由显示设备的第二显示区段、分隔件的第二侧和第二透镜限定的第二观看区域。
在另一方面，一种方法可以包括在头戴式显示设备的显示设备上显示图像，以及从定位成邻近显示设备的分隔件发射光，所述分隔件在显示设备的第一显示区段与显示设备的第二区段会合的位置与显示设备会合。从分隔件发射光可以包括：从分隔件的定位成邻近显示设备的第一显示区段的第一侧发射光，由分隔件的第一侧发射的光具有与第一显示区段上显示的图像的色度和亮度相对应的色度和亮度；从分隔件的定位成邻近显示设备的第二显示区段的第二侧发射光，由分隔件的第二侧发射的光具有与第二显示区段上显示的图像的色度和亮度相对应的色度和亮度；以及基于由第一显示区段显示的图像的色度和亮度的变化调整由分隔件的第一侧发射的光的色度和亮度；以及基于由第二显示区段显示的图像的色度和亮度的变化调整由分隔件的第二侧发射的光的色度和亮度。
在附图和下面的描述中阐述了一个或多个实施方案的细节。其它特征将从说明书和附图以及权利要求中显而易见。
附图说明
图1是虚拟现实系统的示例实施方案。
图2A和2B是根据本文宽泛描述的实施例的头戴式显示设备的透视图。
图3是根据本文宽泛描述的实施例的用于在头戴式显示器中显示双眼重叠图像的系统的框图。
图4示出了没有显示器的用户的视野。
图5A-5C示出了包括分隔件的双眼HMD的用户的视野。
图6A-6B示出了根据本文宽泛描述的实施例的包括具有显示能力的分隔件的显示系统。
图7A-7D示出了根据本文宽泛描述的实施例的包括发射式分隔件的显示系统。
图8A-8B和9示出了根据本文宽泛描述的实施例的包括反射式分隔件的显示系统。
图10A-10B和11示出了根据本文宽泛描述的实施例的包括透射式分隔件的显示系统。
图12示出了可以用来实现本文描述的技术的计算机设备和移动计算机设备的示例。
具体实施方式
虚拟现实(VR)系统和/或增强现实(AR)系统可以包括例如用户在例如用户的头上穿戴的用于生成用户体验的沉浸式虚拟世界环境的头戴式显示(HMD)设备或类似设备。用户可以通过HMD观看和体验沉浸式虚拟世界环境，HMD可以包括生成图像、效果、交互元素等的各种不同的光学组件，以增强用户的沉浸式虚拟世界体验。大体上无缝的视觉体验，其中用户的视野不被例如HMD的结构和其它组件(例如定位于左眼显示器与右眼显示器之间的分隔件)阻挡或中断或限制，这可以增强用户的沉浸式虚拟体验。也就是说，在包括HMD的虚拟现实系统中，根据如本文宽泛描述的实施例，通过将左眼显示器上显示的图像的连续显示和/或对应的色度和亮度水平提供到此类分隔件的对应侧上，和/或通过将右眼显示器上显示的图像的连续显示和/或对应的色度和亮度水平提供到此类分隔件的对应侧上，可以实现视觉连续性。因此，分隔件可以是被配置为透射、反射和/或发射光的分隔件。
在图1所示的示例实施方案中，穿戴HMD 100的用户正握着便携式或手持式电子设备102(例如智能电话或其它便携式手持电子设备)，所述电子设备102可以经由例如有线连接或者诸如wifi或蓝牙连接的无线连接与HMD 100配对或可操作地耦合以及通信。这种配对或可操作地耦合可以提供手持式电子设备102与HMD 100之间的数据通信和交换，使得手持式电子设备102可以用作与HMD 100通信的控制器，用于在由HMD 100生成的沉浸式虚拟世界体验中交互。在一些实施例中，虚拟现实系统可以仅与HMD 100一起操作，并且由HMD100捕获和解译用户交互以在虚拟世界中进行交互。
图2A和2B是生成沉浸式虚拟体验的示例HMD(例如，图1中由用户穿戴的HMD 100)的透视图。HMD 100可以包括外壳110，其耦合(例如可旋转地耦合和/或可移除地附接)到框架120。例如，包括安装在头戴式耳机中的扬声器的音频输出设备130也可以耦合到框架120。在一些实施例中，HMD 100可以包括感测系统160和控制系统170，感测系统160包括各种传感器，控制系统170包括处理器190和各种促进HMD 100的操作的控制系统设备。在一些实施例中，HMD100可以包括相机180以捕捉HMD 100外部的真实世界环境的静止和移动图像。
在图2B中，外壳110的正面110A远离外壳110的基部110B旋转，使得容纳在外壳110中的一些组件可见。显示设备140可以安装在外壳110的正面110A的内表面上。如图2B所示，在一些实施例中，显示设备140可以包括左眼显示器140L和右眼显示器140R，其彼此相邻布置使得当用户穿戴HMD 100并且外壳110的正面110A抵靠外壳110的基部110B定位时，左侧显示器140L由用户的左眼可见，并且右侧显示器140R由用户的右眼可见。
在一些实施例中，显示设备140可以是分成左侧显示区段140L和右侧显示区段140R的单个显示器。在一些实施例中，显示设备140可以是当用户穿戴HMD 100时由用户的左眼和右眼大体上完全可见的单个非分离显示器。
当正面110A抵靠外壳110的基部110B定位时，透镜150(具体而言，左眼透镜150L和右眼透镜150R)可安装在外壳110中，在用户的眼睛与显示设备140之间。透镜150的位置可以与用户眼睛的相应轴对准，以提供相对宽的视场和相对短的焦距。分隔件165可以定位于左侧透镜150L与右侧透镜150R之间。分隔件165可以朝着显示设备140向前延伸，使得分隔件165的前(例如，远侧)边缘165A邻近显示设备140，并且具体地分别邻近左侧显示器/区段140L和右侧显示器/区段140R的配合边缘部分140A和140B。在分隔件165的前边缘以这种方式与显示设备140会合(meeting)或接合或交叉或接触到(contacting)的情况下，分隔件165可与左侧显示器140L一起限定左眼的观看区域，并且分隔件165可以与右侧显示器140R一起限定右眼的观看区域。
图2A和2B中所示的示例性HMD 100的元件的布置以及各个元件的大小仅仅是示例性的，不一定按比例绘制，并且是为了清楚和易于讨论而示出。
图3示出在头戴式显示器中提供双眼重叠图像的示例系统的框图。所述系统可以包括第一用户电子设备300。在一些实施例中，第一用户电子设备300可以与第二用户电子设备302通信。第一用户电子设备300可以是例如如上文参考图1、2A和2B所描述的生成沉浸式虚拟世界体验的HMD，并且第二用户电子设备302可以是例如上文关于图1描述的手持式电子设备，其与第一用户电子设备300进行通信以促进用户与由HMD生成的沉浸式虚拟体验的交互。
第一电子设备300可以包括感测系统360和控制系统370，感测系统360和控制系统370可以分别类似于图2A和2B所示的感测系统160和控制系统170。感测系统360可以包括多种不同类型的传感器，包括例如光传感器、音频传感器、图像传感器、距离/接近度传感器、包括例如加速度计和陀螺仪的惯性测量单元(IMU)，和/或其它传感器和/或传感器的不同组合。在一些实施例中，光传感器、图像传感器和音频传感器可以被包括在一个组件中，例如相机，例如图2A中所示的HMD 100的相机180。控制系统370可以包括许多不同类型的设备，例如包括电源/暂停控制设备、音频和视频控制设备、光学控制设备、转换控制设备和/或其它这样的设备和/或设备的不同组合。在一些实施例中，取决于具体实施方案，感测系统360和/或控制系统370可以包括更多或更少的设备。包括在感测系统360和/或控制系统370中的元件可以在例如除了图2A和2B所示的HMD 100之外的HMD内具有不同的物理布置(例如，不同的物理位置)。
第一电子设备300还可以包括与感测系统360和控制系统370通信的处理器390、可以由例如控制系统370的模块访问的存储器380，以及通信模块350，其提供用于第一电子设备300与另一个外部设备(例如与第一电子设备300配对的第二电子设备302)之间的通信。
第二电子设备302可以包括通信模块306，其提供第二电子设备302与另一外部设备(例如，与第二电子设备302配对的第一电子设备300)之间的通信。第二电子设备302可以包括感测系统304，感测系统304包括图像传感器和音频传感器(例如包括在例如相机和麦克风中)、惯性测量单元(IMU)、触摸传感器(例如包括在手持式电子设备的触敏表面中)，以及其它这种传感器和/或传感器的不同组合。处理器309可以与第二电子设备302的感测系统304和控制器305通信，控制器305可以访问存储器308并且控制第二电子设备302的整体操作。
如图4所示，典型的人类视野可以包括与进入左眼的光的视觉感知相关的左视野，包括进入右眼的光的感知的右视野，并且通常包括仅可由左眼看到的左颞区和由右眼看到的右颞区，以及由左视野和右视野的重叠限定的双眼重叠区域。因此，视野可以由三个区域来限定，包括左颞区、双眼重叠区域和右颞区。仅仅为了便于讨论和说明，以大体上二维平面表示图4所示的视野。然而，人的视野本质上可能是弧形的。
HMD(例如图2A和2B中所示的示例HMD 100)可以使用单独的显示器和光学组件，例如由分隔件165分开的用于左眼的左侧显示器/区段140L和左侧透镜150L以及用于右眼的右侧显示器/区段140R和右侧透镜150R，如图2B所示。分隔件165可以防止来自左侧显示器140L的光线到达右眼，并且防止来自右侧显示器140R的光线到达左眼。如图5A所示，当用户的眼睛向右追踪时，由分隔件165阻止左眼的视线观看右侧显示器140R。类似地，如图5B所示，当用户的眼睛向左追踪时，由分隔件165阻止右眼的视线观看左侧显示器140L。如果分隔件165是例如不透明/实心分隔件，例如实心黑色分隔件，那么重叠区域的边缘对用户来说可能会明显，如图5C中的阴影区域所示。这种可能被称为“月牙(luning)”的工件可能对用户造成干扰，从而降低了由HMD 100生成的沉浸式虚拟体验。
例如，当左眼看见分隔件165时，右眼看见显示器140R，导致从对应方向提供给左眼的图像与提供给右眼的图像之间的差异。由于人脑不区分黑色分隔件的图像与显示器140R提供的图像的重要性，因此大脑自然地交替注意两个不同的图像，从而导致双眼竞争，注意力转向黑色分隔件，如图5C所示。
如图6A所示，在一些实施例中，一个或多个显示器665可以限定左侧和右侧光学组件之间的分隔件，特别是在左侧显示器140L/左侧透镜150L与右侧显示器150R/右侧透镜150R之间的分隔件。一个或多个显示器665可以并入液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)显示技术等。由于在这种偏心角度下的人类周边视觉不像典型的正面视觉那样敏锐，所以低分辨率显示器665可能具有相对较低的分辨率，并仍然以更计算有效的方式提供显示图像的充分感知连续性，并且相比显示器140L/140R等较高分辨率显示器具有更低功耗。由一个或多个低分辨率显示器665生成的与分别对于分隔件的左侧和右侧大脑期望看到例如显示在显示器140L/140R上的图像的延续的内容更一致的图像，可以用这种方式替换上文关于图5A-5C所讨论的实心黑色分隔件的图像。例如，左侧低分辨率显示器665L可以定位成邻近左侧显示器140L，面向左眼的观看区域，使得显示在左侧显示器140L上的图像的较低分辨率版本可以继续到左侧低分辨率显示器665L，并且右侧低分辨率显示器665R可以定位成邻近右侧显示器140R，面向右眼的观看区域，使得显示在右侧显示器140R上的图像的较低分辨率版本可以继续到右侧低分辨率显示器665R。低分辨率显示器665L/665R的这种布置可以提供视觉连续性，同时还阻挡相对显示器的视野，并且避免如上文关于图5A-5C所讨论的实心黑色分隔件(月牙)的干扰。
如图6B所示，在一些实施例中，左侧显示器140L和左侧低分辨率显示器665L可以由单个柔性显示器670L代替，并且右侧显示器140R和右侧低分辨率显示器665R可以由单个柔性显示器670R代替。这可以减少或大体上消除月牙。
如图7A所示，在一些实施例中，双面照明器765(也可以被称为发射器)可以限定左侧和右侧光学组件之间的分隔件，特别是在左侧显示器140L/左侧透镜150L与右侧显示器150R/右侧透镜150R之间的分隔件。双面照明器765可以包括面向左眼的观看区域的左面765L和面向右眼的观看区域的右面765R。照明器765的左面765L的亮度和色度可以模仿左侧显示器140L上显示的图像的亮度和色度，并且可以随着左侧显示器140L上显示的图像改变而改变，从而提供视觉连续性，同时还阻挡右侧显示器140R的视野，并且避免如上文关于图5A-5C所讨论的实心黑色分隔件的干扰。类似地，照明器765的右面765R的亮度和色度可以模仿右侧显示器140R上显示的图像的亮度和色度，并且可以随着右侧显示器140R上显示的图像改变而改变，从而提供视觉连续性，同时还阻挡左侧显示器140L的视野，并且避免如上文关于图5A-5C所讨论的实心黑色分隔件的干扰。在一些实施例中，左面765L和/或右面765R可被图案化或纹理化，使得发射通过左面765L和/或右面765R的光可被漫射并且均匀分布。由于在观看者感知到照射器765的视网膜上的位置处的人类视觉不如典型的中央凹视力那样清晰，所以模仿照明器的面765L和765R上的相邻显示器的亮度和色度可以提供照射到视网膜的光的足够连续性以减少或基本消除双眼竞争，而不会完全或大体上完全地再现或继续将来自相邻显示器的图像显示在照明器765的面765L和765R上。
在一些实施例中，照明器765可以包括至少三个LED，例如红色、绿色和蓝色LED。右侧显示器140R的最后几列(例如，右侧显示器140R的最靠近照明器765的右面765R的最后几列)的颜色可以经过平均以确定平均亮度和平均色度。接着，照明器765的右面765R可以被设置为点亮与右侧显示器140R的这些最后几列同步地改变的光，使得在右侧显示器140R的边缘处以及在分隔件处视觉的灵敏度和分辨率降低时，亮度和色度的差别会很小。照明器765的左面765L的照明可以类似的方式基于左侧显示器140L的最后几列。
照明器765的左面765L和/或右面765R可以独立地操作，使得照明器765的左面765L的亮度和色度不一定与照明器765的右面765R的亮度和色度相同，而是模仿相应显示器的相邻边缘的亮度和色度。
在一些实施例中，双面照明器765可以被实现为光导765，如图7B和7C所示。在此示例实施方案中，光导765可以包括附接到反射界面767的相对侧面767A及767B的透明面板768L和768R，光导765具有发光表面768A和768B。光源769可以安装在光导765的一个或多个表面上，以将光注入到光导765中，所述光随后可以被反射界面767反射通过发光表面768A和768B向外分别进入左眼观看区域和右眼观看区域。如上所述，光导765的前端表面763可定位成邻近显示设备140。光导765的后端表面764可以包括反射材料，例如反射涂层，使得通过光源769注入(或透射)到光导765中的光反射通过发光表面768A和768B，而不反射通过后端表面764。
虽然图7A-7C所示的双面照明器765/光导765具有大体上矩形的形状，但是双面照明器765/光导765的形状可以成形为更好地贴合鼻子。
在一些实施例中，光源769可以包括例如发光二极管(LED)，例如红色、绿色和蓝色LED。光源769可以由控制器775控制，例如图2A和2B中所示的控制系统170的模块和/或图3中所示的控制系统370的模块。控制器775可以选择和调整由光源769发射的颜色或色度和/或亮度。每个光源769可以由控制器775单独控制，或者可以共同控制左侧面板768L，并共同控制右侧面板768R，从而可以独立于反射通过右侧面板768R的色度和亮度来控制和调整反射通过左侧面板768L的色度和亮度。
在一些实施例中，左侧面板768L的发光表面768A和/或右侧面板768R的发光表面768B可以被图案化或纹理化，使得发射通过发光表面768A和768B的光可以被漫射并且均匀分布。在一些实施例中，反射界面767的相对侧表面可以被图案化或纹理化，从而模糊发射到左眼观看区域和右眼观看区域的光，使得从反射界面767反射并且发射通过发光表面768A和768B的光可以被漫射并且均匀分布。
在一些实施例中，显示设备140可以是如图7D所示的单个显示器，所述单个显示器位于用户的视野中，使得单个显示器的部分对于用户的双眼是可见的。照明器765的前端可以与单个显示器的中心部分140C对准和/或邻接。如上所述，由单个显示器的此中心部分140C的像素发射的光可以被发射到照明器765中，并且通过左面765L被引导到左侧观看区域，并且通过右面765R被引导到右侧观看区域。照明器765的左面765L的亮度和色度以及照明器的右面765R的亮度和色度可以模仿在邻近照明器765的前端的单个显示器的中心部分140C上显示的图像的亮度和色度，并且可以随着在单个显示器上显示的图像改变而改变，从而提供视觉连续性并且避免如上面关于图5A-5C所讨论的实心黑色分隔件的干扰。
在图6A-6B和图7A-7D所述的示例实施方案中，采用发射方法将特定亮度和色度水平的光引导到左眼观看区域和右眼观看区域。在一些实施例中，分隔件可以采用分隔件的材料和元件的反射特性将来自显示器的环境光反射回到如上所述的左眼的观看区域和右眼的观看区域。如图8A所示，根据如本文宽泛描述的实施例，示例分隔件865可以包括具有反射表面865L和865R的面板。在一些实施例中，分隔件865(例如分隔件865的反射表面865L和865R)可以是不透明的，使得来自显示器的环境光不通过分隔件865。反射表面865L和865R可以刷涂、或蚀刻、或粗糙化、或图案化、或以某种方式纹理化、和/或可涂布漫射涂层，例如白色或镀银涂料或其它彩色涂层，以使表面865L和865R引起漫反射，如图8B所示。在一些实施例中，反射表面865L和865R可以被镜面涂布和纹理化以提供这种类型的漫反射。在一些实施例中，分隔件865本身可以由具有纹理反射表面(例如，刷面、蚀刻表面、粗糙表面)的反射材料(例如反射金属材料(例如铝))制成。
图8A和8B所示的来自显示器140L和140R的环境光的这种反射可能产生这样的错觉：反射表面865L和865R以模仿相邻显示器的亮度和色度水平的亮度和色度发射光，特别是模仿由分隔件865附近的像素生成的光的亮度和色度，从而减少或大体上消除了双眼竞争。在一些实施例中，分隔件的分隔件865的前端部分可以覆盖左侧显示器140L和右侧显示器140R的对应边缘部分，例如，在图8A和8B所示的示例配置中左侧显示器140L的最右边的像素行和右侧显示器140R的最左边的像素行。要减小或大体上消除分隔件865的前端865A(特别是分隔件的反射表面865L和865R的前端)与显示器140L和140R的像素阵列之间的间隙，可以进一步减小(例如，最小化)从由显示设备140提供的视觉图像到由分隔件865提供的反射亮度和色度的明显转变。
在图9所示的示例实施方案中，分隔件965可以包括反射型液晶单元967L和967R，每个反射型液晶单元967L和967R具有定位在反射镜966的相应反射表面上的第一表面以及定位成邻近相应漫射面板968L和968R的第二表面。液晶单元976L和967R可以由例如图2A和2B中所示的控制系统170的模块和/或图3中所示的控制系统370的模块控制。具体地，可以基于例如施加到液晶单元967L和967R的电荷的水平来控制反射水平，以更精确地控制所生成的并引导到左眼观看区域和右眼观看区域中的亮度水平。在一些实施例中，反射镜966的反射表面和/或漫射面板968L和968R的表面可以被刷涂、蚀刻、粗糙化或图案化、或以某种方式纹理化以引起漫反射，如上面关于图8A-8B所详细描述。通过分隔件965的前端965A与显示器140L和140R的相应边缘之间的重叠可以进一步最小化从视觉图像到由分隔件965反射的亮度和色度的明显转变，从而减小或大体上消除分隔件965与显示器140L和140R之间的间隙，如上文关于图8A-8B详细描述。
在图8A-8B和9所述的示例实施方案中，采用反射方法将特定亮度和色度水平的光引导到左眼观看区域和右眼观看区域。在一些实施例中，分隔件可以采用分隔件的材料和元件的半透明或透射特性，以允许光从右侧显示器传递到左眼观看区域，以及允许光从左侧显示器传递到右眼观看区域。如图10A所示，根据如本文宽泛描述的实施例，示例分隔件1065可以包括由例如漫射透明材料(例如玻璃或塑料)制成的面板。由于分隔件1065是透明的或半透明的，所以来自左侧显示器140L的环境光可以穿过分隔件1065进入右眼观看区域。类似地，来自右侧显示器140R的环境光可以穿过分隔件进入左眼观看区域。
分隔件的透射表面1065L和1065R可以被纹理化(例如，刷涂、蚀刻、粗糙化、图案化)，使得表面1065L和1065R通过分隔件1065引起漫射透射并进入左眼观看区域和右眼观看区域，如图10B所示。将来自显示器140L和140R的环境光分别透射到右眼观看区域和左眼观看区域可能产生这样的错觉：透射表面1065L和1065R以模仿相对显示器的亮度和色度水平的亮度和色度发射光。由于透射表面1065L和1065R上的图案化或纹理化，透射光的漫射性质可以允许光的漫射透射，但是具有最小的实际图像内容。由于在大多数情况下，左侧显示器140L的亮度和色度水平以及右侧显示器140R的亮度和色度水平将大体上相似，所以通过分隔件1065的这种光透射可以如上文描述的反射方法一样有效地减少或基本上消除双眼竞争。
在图11所示的示例实施方案中，分隔件1165可以包括在透明中央面板1166的相对侧表面上的透明漫射面板1168L和1168R。透明中央面板和/或漫射面板1168L和1168R可以被刷涂、蚀刻、粗糙化或图案化、或以某种方式纹理化以引起漫反射，如上面关于图10B所详细描述，使得漫射的光透过分隔件1165，而图像转移最少。单独的漫射面板1168L和1168R的添加可以提供对透过分隔件1165的光的漫射的额外且更精确控制，并且进一步减少来自相对显示器的图像内容。
在上述每个示例实施方案中，可以降低分隔件与相邻显示器之间的对比度水平，并且可以促进从相邻显示器到分隔件的视觉转换，由此使得双眼重叠区域的边缘显得不那么明显，而且对用户干扰也较少，从而提升了身临其境的虚拟体验。
本文中所描述的各种技术的实施方案可以在数字电子电路中或者在计算机硬件、固件、软件或其组合中实现。实施方案可以实现为计算机程序产品，即，有形地体现在信息载体中(例如在机器可读存储设备(计算机可读介质)中)的计算机程序，用于通过数据处理装置(例如可编程处理器、计算机或多台计算机)处理或者控制数据处理装置的操作。因此，计算机可读存储介质可以被配置为存储当被执行时使得处理器(例如，主机设备处的处理器、客户端设备处的处理器)执行处理的指令。
诸如上述计算机程序之类的计算机程序可以用任何形式的编程语言来编写，包括编译或解译的语言，并且可以用任何形式来部署，包括作为独立程序或作为模块、组件、子例程或适合在计算环境中使用的其它单元。计算机程序可以部署为在一台计算机上或在一个站点处或分布在多个站点上并通过通信网络互连的多台计算机上处理。
方法步骤可以由执行计算机程序的一个或多个可编程处理器执行，以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行功能。方法步骤也可以由专用逻辑电路(例如，现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC))执行，并且装置可以实现为所述专用逻辑电路。
作为示例，适合于处理计算机程序的处理器包括通用和专用微处理器以及任何种类的数字计算机的任何一个或多个处理器。通常，处理器将从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的元件可以包括用于执行指令的至少一个处理器以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。通常，计算机还可以包括用于存储数据的一个或多个大容量存储设备，例如磁盘、磁光盘或光盘，或者可操作地耦合以从所述大容量存储设备接收数据或向所述大容量存储设备传送数据或者两者兼而有之。适合于体现计算机程序指令和数据的信息载体包括所有形式的非易失性存储器，例如包括半导体存储器设备，例如EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，例如内部硬盘或可移动磁盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM盘。处理器和存储器可以由专用逻辑电路补充或者并入专用逻辑电路。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实现实施方案，所述计算机具有用于向用户显示信息的显示设备，例如阴极射线管(CRT)、发光二极管(LED)或液晶显示器(LCD)显示屏，以及用户可以通过其向计算机提供输入的键盘和指针设备，例如鼠标或轨迹球。其它类型的设备也可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的感官反馈，例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈；并且来自用户的输入可以任何形式来接收，包括声音、语音或触觉输入。
图12示出了可以与本文描述的技术一起使用的通用计算机设备1200和通用移动计算机设备1250的示例。计算设备1200旨在表示各种形式的数字计算机，例如膝上型计算机、台式计算机、平板电脑、工作站、个人数字助理、电视机、服务器、刀片服务器、大型机以及其它适当的计算设备。计算设备1250旨在表示各种形式的移动设备，例如个人数字助理、蜂窝电话、智能电话以及其它类似的计算设备。这里示出的组件、其连接和关系以及其功能仅意味着是示例性的，而并不意味着限制本文中所描述和/或要求保护的发明的实施方案。
计算设备1200包括处理器1202、存储器1204、存储设备1206、连接到存储器1204和高速扩展端口1210的高速接口1208，以及连接到低速总线1214和存储设备1206的低速接口1212。处理器1202可以是基于半导体的处理器。存储器1204可以是基于半导体的存储器。组件1202、1204、1206、1208、1210和1212中的每一个使用各种总线互连，并且可以安装在共同的主板上或以其它方式适当地安装。处理器1202可以处理用于在计算设备1200内执行的指令，包括存储在存储器1204中或存储设备1206上的指令，以在外部输入/输出设备(例如耦合到高速接口1208的显示器1216)上显示GUI的图形信息。在其它实施方案中，可以适当地使用多个处理器和/或多个总线以及多个存储器和多种类型的存储器。而且，可连接多个计算设备1200，每个设备提供必要操作的一部分(例如，作为服务器群、一组刀片服务器或多处理器系统)。
存储器1204将信息存储在计算设备1200内。在一个实施方案中，存储器1204是一个或多个易失性存储器单元。在另一实施方案中，存储器1204是一个或多个非易失性存储器单元。存储器1204也可以是另一种形式的计算机可读介质，例如磁盘或光盘。
存储设备1206能够为计算设备1200提供大容量存储。在一个实施方案中，存储设备1206可以是或包含计算机可读介质，例如软盘设备、硬盘设备、光盘设备、或磁带设备、闪存或其它类似的固态存储设备，或包括存储区域网络中的设备或其它配置的设备阵列。计算机程序产品可以有形地体现在信息载体中。计算机程序产品还可以包含指令，所述指令当被执行时执行一个或多个方法，例如上文描述的那些方法。信息载体是计算机或机器可读介质，例如存储器1204、存储设备1206或处理器1202上的存储器。
高速控制器1208管理计算设备1200的带宽密集型操作，而低速控制器1212管理较低带宽密集型操作。这种功能分配只是示例性的。在一个实施方案中，高速控制器1208耦合到存储器1204、显示器1216(例如，通过图形处理器或加速器)，并且耦合到可以接受各种扩展卡(未示出)的高速扩展端口1210。在实施方案中，低速控制器1212耦合到存储设备1206和低速扩展端口1214。可以包括各种通信端口(例如，USB、蓝牙、以太网、无线以太网)的低速扩展端口可以例如通过网络适配器耦合到一个或多个输入/输出设备，例如键盘、指针设备、扫描仪或例如交换机或路由器的联网设备。
如图所示，计算设备1200可以多种不同的形式来实现。例如，其可以实现为标准服务器1220，或者在一组这样的服务器中多次实现。其也可以被实现为机架服务器系统1224的一部分。另外，其可以在例如膝上型计算机1222的个人计算机中实现。替代地，计算设备1200的组件可以与例如设备1250的移动设备中的其它组件(未示出)组合。此类设备中的每一个可以包含计算设备1200、1250中的一个或多个，并且整个系统可以由彼此通信的多个计算设备1200、1250组成。
计算设备1250包括处理器1252、存储器1264、例如显示器1254的输入/输出设备、通信接口1266和收发器1268以及其它组件。设备1250还可以设置有存储设备，例如微型硬盘或其它设备，以提供额外的存储。组件1250、1252、1264、1254、1266和1268中的每一个使用各种总线互连，并且若干所述组件可以安装在共同的主板上或以其它方式适当地安装。
处理器1252可以执行计算设备1250内的指令，包括存储在存储器1264中的指令。处理器可以被实现为包括分离的和多个模拟和数字处理器的芯片的芯片集。处理器可以例如提供设备1250的其它组件的协同，例如用户界面的控制、设备1250运行的应用以及设备1250的无线通信。
处理器1252可以通过耦合到显示器1254的控制接口1258和显示器接口1256与用户通信。显示器1254可以是例如薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)或有机发光二极管(OLED)显示器或其它适当的显示技术。显示接口1256可以包括用于驱动显示器1254向用户呈现图形和其它信息的适当电路。控制接口1258可以从用户接收命令并转换它们以提交给处理器1252。另外，可以提供与处理器1252通信的外部接口1262，以便实现设备1250与其它设备的近距离通信。外部接口1262可以例如在一些实施方案中提供有线通信，或者在其它实施方案中提供无线通信，并且还可以使用多个接口。
存储器1264将信息存储在计算设备1250内。存储器1264可以被实现为一个或多个计算机可读介质、一个或多个易失性存储器单元或一个或多个非易失性存储器单元中的一种或多种。也可以提供扩展存储器1276并通过扩展接口1272连接到设备1250，扩展接口1272可以包括例如单列直插式存储器模块(SIMM)卡接口。此类扩展存储器1276可以为设备1250提供额外的存储空间，或者也可以为设备1250存储应用或其它信息。具体而言，扩展存储器1276可以包括执行或补充上述过程的指令，并且还可以包括安全信息。因此，例如，扩展存储器1276可以作为设备1250的安全模块来提供，并且可以用允许安全使用设备1250的指令来编程。另外，可以经由SIMM卡以及附加信息提供安全应用，例如以不可破坏的方式在SIMM卡上放置识别信息。
存储器可以包括例如闪存和/或NVRAM存储器，如下所述。在一个实施方案中，计算机程序产品有形地体现在信息载体中。计算机程序产品包含在被执行时执行一个或多个方法的指令，例如上面描述的那些。信息载体是可以例如通过收发器1268或外部接口1262接收的计算机或机器可读介质，例如存储器1264、扩展存储器1276或处理器1252上的存储器。
设备1250可以通过通信接口1266进行无线通信，通信接口1266在必要时可以包括数字信号处理电路。通信接口1266可以在例如GSM语音呼叫、SMS、EMS或MMS消息收发、CDMA、TDMA、PDC、WCDMA、CDMA2000或GPRS等各种模式或协议下提供通信。此类通信可以例如通过射频收发器1268进行。另外，例如使用蓝牙、WiFi或其它这样的收发器(未示出)可以进行短距离通信。此外，全球定位系统(GPS)接收器模块1270可以向设备1250提供附加的导航和位置相关的无线数据，所述数据可以由在设备1250上运行的应用适当地使用。
设备1250还可以使用音频编解码器1260进行可听地通信，音频编解码器1260可以从用户接收口头信息并将其转换为可用的数字信息。音频编解码器1260同样可以例如通过扬声器(例如在设备1250的电话听筒中)为用户生成可听声音。此类声音可以包括来自语音电话呼叫的声音、可以包括记录的声音(例如，语音消息、音乐文件等)并且还可以包括由在设备1250上操作的应用生成的声音。
如图所示，计算设备1250可以多种不同的形式来实现。例如，其可以实现为蜂窝电话1280。其还可以实现为智能电话1282、个人数字助理或者其它类似的移动设备、头戴式显示设备1281或其它类型的计算设备的一部分。
可以在数字电子电路、集成电路、专门设计的ASIC(专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件和/或其组合中实现这里描述的系统和技术的各种实施方案。这些各种实施方案可以包括在可编程系统上可执行和/或可解译的一个或多个计算机程序中的实施方案，所述可编程系统包括至少一个可编程处理器，所述可编程处理器可以是专用或通用的，经耦合以从存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备接收数据和指令，并向存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备传输数据和指令。
这些计算机程序(也称为程序、软件、软件应用或代码)包括用于可编程处理器的机器指令，并且可以高级过程和/或面向对象的编程语言和/或装配/机器语言来实现。如本文所使用的，术语“机器可读介质”、“计算机可读介质”是指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何计算机程序产品、装置和/或设备(例如，磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑器件(PLD)，包括接收机器指令作为机器可读信号的机器可读介质。术语“机器可读信号”是指用于向可编程处理器提供机器指令和/或数据的任何信号。
为了提供与用户的交互，这里描述的系统和技术可以在计算机上实现，所述计算机具有用于向用户显示信息的显示设备(例如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)显示屏)，以及用户可以通过其向计算机提供输入的键盘和指针设备(例如鼠标或轨迹球)。其它类型的设备也可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的感官反馈(例如视觉反馈、听觉反馈或触觉反馈)；并且来自用户的输入可以任何形式来接收，包括声音、语音或触觉输入。
这里描述的系统和技术可以在这样的计算系统中实现：其包括后端组件(例如，作为数据服务器)或者包括中间件组件(例如，应用服务器)，或者包括前端组件(例如具有图形用户界面或Web浏览器的客户端计算机，用户可以通过其与本文描述的系统和技术的实施方案交互)，或此类后端、中间件或前端组件的任何组合。系统的组件可以通过数字数据通信(例如通信网络)的任何形式或介质来互连。通信网络的示例包括局域网(“LAN”)、广域网(“WAN”)和互联网。
实施方案可以在这样的计算系统中实现：其包括后端组件，例如作为数据服务器，或包括中间件组件，例如应用服务器，或包括前端组件，例如具有图形用户界面或Web浏览器的客户端计算机，用户可以通过其与实施方案交互，或此类后端、中间件或前端组件的任何组合。所述组件可以通过数字数据通信(例如通信网络)的任何形式或介质来互连。通信网络的示例包括局域网(LAN)和广域网(WAN)，例如互联网。
尽管所描述的实施方案的某些特征已经如本文所述进行了说明，但是本领域技术人员现在将想到许多修改、替换、改变和等同物。因此，应理解，所附权利要求旨在覆盖落入实施方案范围内的所有这样的修改和变化。应理解，它们仅仅是作为例子而不是限制，并且可以进行形式和细节上的各种改变。除了相互排斥的组合以外，本文所述的装置和/或方法的任何部分可以任何组合进行组合。本文描述的实施方案可以包括所描述的不同实施方案的功能、组件和/或特征的各种组合和/或子组合。

Claims (14)

1.一种头戴式显示(HMD)设备，其包括：
框架；
耦合到所述框架的外壳；
设置在所述外壳中的显示设备，所述显示设备包括第一显示部分和第二显示部分；
第一透镜，所述第一透镜沿着第一光轴安装在所述外壳中并且与所述第一显示部分对准，使得在所述第一显示部分上显示的图像通过所述第一透镜可见；
第二透镜，所述第二透镜沿着第二光轴安装在所述外壳中并且与所述第二显示部分对准，使得在所述第二显示部分上显示的图像通过所述第二透镜可见；以及
定位于所述第一透镜与所述第二透镜之间的分隔件，包括：
第一侧表面，所述第一侧表面具有定位成邻近所述第一显示部分的前端部分并且面向由所述分隔件和所述第一显示部分限定的第一观看区域，所述分隔件的所述第一侧表面将来自所述第一显示部分的光反射到所述第一观看区域中，由所述分隔件的所述第一侧表面反射的光与在所述第一显示部分上显示并通过所述第一透镜可见的所述图像一起在所述第一观看区域中提供了视觉连续性；和
第二侧表面，所述第二侧表面具有定位成邻近所述第二显示部分的前端部分并且面向由所述分隔件和所述第二显示部分限定的第二观看区域，所述分隔件的所述第二侧表面将来自所述第二显示部分的光反射到所述第二观看区域中，由所述分隔件的所述第二侧表面反射的光与在所述第二显示部分上显示并通过所述第二透镜可见的所述图像一起在所述第二观看区域中提供了视觉连续性。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述分隔件被配置为：
将由所述第一显示部分发射的光通过所述第一侧表面和所述第二侧表面透射到所述第二观看区域中；以及
将由所述第二显示部分发射的光通过所述第二侧表面和所述第一侧表面透射到所述第一观看区域中。
3.根据权利要求1所述的设备，所述分隔件还包括在所述第一侧表面上的纹理化和在所述第二侧表面上的纹理化，使得由所述分隔件反射的光通过在所述第一侧表面和所述第二侧表面上的所述纹理化而被漫射。
4.根据权利要求1所述的设备，所述分隔件还包括：
在所述分隔件的所述第一侧表面上的反射涂层；以及
在所述分隔件的所述第二侧表面上的反射涂层。
5.根据权利要求4所述的设备，其中所述分隔件被配置成：
将由所述第一显示部分发射的光反射离开所述第一侧表面上的所述反射涂层并且进入到所述第一观看区域中；以及
将由所述第二显示部分发射的光反射离开所述第二侧表面上的所述反射涂层并且进入到所述第二观看区域中。
6.根据权利要求5所述的设备，所述分隔件还包括在所述分隔件的所述第一侧表面上的纹理化和在所述分隔件的所述第二侧表面上的纹理化，使得由所述第一侧表面反射的光通过在所述第一侧表面上的所述纹理化而被漫射，并且由所述第二侧表面反射的光通过在所述第二侧表面上的所述纹理化而被漫射。
7.根据权利要求1所述的设备，所述分隔件包括：
液晶面板；
定位于所述液晶面板的第一侧上的第一漫射面板，所述第一漫射面板包括所述分隔件的所述第一侧表面；以及
定位于所述液晶面板的第二侧上的第二漫射面板，所述第二漫射面板包括所述分隔件的所述第二侧表面，
其中所述第一侧表面或所述第二侧表面中的至少一个被纹理化。
8.根据权利要求1所述的设备，所述分隔件包括：
反射镜面板；
定位于所述反射镜面板的第一侧上的第一液晶面板；
定位于所述第一液晶面板的与所述反射镜面板相对的一侧上的第一漫射面板，所述第一漫射面板包括所述分隔件的所述第一侧表面；
定位于所述反射镜面板的第二侧上的第二液晶面板；以及
定位于所述第二液晶面板的与所述反射镜面板相对的一侧上的第二漫射面板，所述第二漫射面板包括所述分隔件的所述第二侧表面。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述分隔件被配置成：
将由所述第一显示部分发射的光从所述反射镜面板通过所述第一液晶面板和所述第一漫射面板反射到所述第一观看区域中；以及
将由所述第二显示部分发射的光从所述反射镜面板通过所述第二液晶面板和所述第二漫射面板反射到所述第二观看区域中，
所述第一液晶面板调整从所述第一显示部分反射的光的亮度水平；以及
所述第二液晶面板调整从所述第二显示部分反射的光的亮度水平。
10.根据权利要求1所述的设备，所述分隔件包括：
反射面板；
在所述反射面板的第一侧上的第一透明面板，所述第一透明面板包括所述分隔件的所述第一侧表面；
在所述反射面板的第二侧上的第二透明面板，所述第一透明面板包括所述分隔件的所述第二侧表面；以及
多个光源，所述多个光源耦合到所述第一透明面板和所述第二透明面板，并被配置为将光发射到所述第一透明面板和所述第二透明面板中，
所述反射面板将由所述多个光源发射的光反射到所述第一透明面板和所述第二透明面板中，
所述第一透明面板将所述反射光导入到所述第一观看区域中，并且
所述第二透明面板将所述反射光导入到所述第二观看区域中。
11.一种头戴式显示(HMD)设备，其包括：
外壳；
设置在所述外壳中的显示设备，所述显示设备包括第一显示区段和第二显示区段；
第一透镜，所述第一透镜沿着第一光轴安装在所述外壳中并且与所述第一显示区段对准，使得在所述第一显示区段上显示的图像通过所述第一透镜可见；
第二透镜，所述第二透镜沿着第二光轴安装在所述外壳中并且与所述第二显示区段对准，使得在所述第二显示区段上显示的图像通过所述第二透镜可见；
定位于所述第一透镜与所述第二透镜之间的分隔件，所述分隔件具有定位成邻近所述第一显示区段的周边部分与所述第二显示区段的周边部分之间的前端部分；
由所述显示设备的所述第一显示区段、所述分隔件的第一侧和所述第一透镜限定的第一观看区域；以及
由所述显示设备的所述第二显示区段、所述分隔件的第二侧和所述第二透镜限定的第二观看区域，
其中，所述分隔件包括反射设备，所述反射设备被配置为将来自所述第一显示区段的光反射到所述第一观看区域中，并且来自所述第二显示区段的光反射到所述第二观看区域中，以及
其中由所述分隔件反射到所述第一观看区域中的光提供了在所述第一显示区段上显示并通过所述第一透镜可见的图像的视觉连续性，以及
由所述分隔件反射到所述第二观看区域中的光提供了在所述第二显示区段上显示并通过所述第二透镜可见的图像的视觉连续性。
12.根据权利要求11所述的设备，其中所述分隔件还包括透射设备，所述透射设备包括至少一个透明面板，所述至少一个透明面板具有至少一个纹理表面，所述至少一个透明面板将由所述第一显示区段发射的光通过所述至少一个纹理表面透射到所述第二观看区域中，并且将由所述第二显示区段发射的光通过所述至少一个纹理表面透射到所述第二观看区域中。
13.根据权利要求11所述的设备，其中所述反射设备包括：
第一反射表面，所述第一反射表面包括纹理化；以及
第二反射表面，所述第二反射表面包括纹理化，
所述第一反射表面将来自所述第一显示区段的光反射到所述第一观看区域中，并且
所述第二反射表面将来自所述第二显示区段的光反射到所述第二观看区域中。
14.根据权利要求11所述的设备，其中所述反射设备包括：
反射面板；
在所述反射面板的第一侧上面向所述第一观看区域的第一导光板；
在所述反射面板的第二侧上面向所述第二观看区域的第二导光板；
耦合到所述分隔件的多个光源；以及
控制器，所述控制器控制由所述多个光源发射并由所述反射面板和所述第一导光板引导到所述第一观看区域中且由所述反射面板和所述第二导光板引导到所述第二观看区域中的光的色度和亮度。
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