CN110618527A - 具有可电调节光学层的电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明题为“具有可电调节光学层的电子设备”。本发明公开的电子设备具有可电调节光学层。显示器和其它光学元件可由外壳结构支撑。所述外壳结构可形成手持式设备外壳、头戴式外壳或用于所述电子设备的其它外壳。所述电子设备中的控制电路系统可调节所述可电调节光学层。所述控制电路系统可减少用于所述可电调节光学层的透光率以隐藏所述光学元件，可在当所述光学元件正在用于接收光或输出光时增加透光率以显示出所述光学元件，并且可取决于所述电子设备的所述操作模式以其它方式调节所述可电调节光学层，以呈现所需的一组光学特性。

Description

具有可电调节光学层的电子设备

技术领域

本发明整体涉及电子设备，并且更具体地涉及具有光学元件和可电调节层的电子设备。

背景技术

电子设备有时设置有光学元件。光学元件可包括部件，诸如图像传感器(相机)、相机闪光灯、光学接近传感器或环境光传感器。诸如这些的组件通常通过设备外壳中的窗口或显示器的部分来操作。虽然有时可在窗口上提供光学涂层结构以帮助将它们的视觉外观与周围结构共混，但是窗口特性通常是不柔性的，从而使得在适应设备的操作环境中的变化时难以或不可能有效地隐藏窗口后面的光学元件。

发明内容

本发明公开的电子设备具有可电调节光学层。显示器和其它光学元件可由外壳结构支撑。外壳结构可形成手持式设备外壳、头戴式外壳或用于电子设备的其它外壳。可电调节光学层可与显示器和其它光学元件重叠。

在操作期间，电子设备中的控制电路系统可调节电可调节光学层。控制电路系统可减少用于可电调节光学层的透光率以隐藏光学元件，可在光学元件正在用于采集数据或提供输出时增加透光率以显示出光学元件，并且可取决于电子设备的操作模式以其它方式调节以表现出所需的一组光学特性。

可电调节光学层可包括可调节透光层，诸如客-主液晶层、电致变色层或其它可调节透射光。可电调节光学层还可包括表现出可调节雾度、可调节颜色和/或可调节反射率的可调节层。

在一些构型中，电子设备可具有被配置为保持在用户的手中的外壳。在这种类型的布置中，设备的正面可具有显示器和其它光学元件，并且显示器和/或其它光学元件可被可电调节光学层重叠。

在其它构型中，电子设备可具有带有前表面和后表面的可头戴式外壳。外壳的背面可具有被配置为将图像呈现给眼睛框以供用户观看的显示系统。外壳的面向外的正面可具有显示器和其它光学元件，其它光学元件与可电调节光学层重叠。

附图说明

图1为根据实施方案的带有光学元件和可电调节光学层的例示性电子设备的示意图。

图2为根据实施方案的例示性电子设备的剖视图。

图3为根据实施方案的与光学元件重叠的例示性可电调节光学层的剖视侧视图。

图4为根据实施方案的例示性可电调节光学层的正视图。

图5为示出根据实施方案的如何可根据环境光水平或其它标准来调节可电调节光学层的光学特性的曲线图。

图6为示出根据实施方案的如何可根据时间调节可电调节光学层的光学特性的曲线图。

图7为示出根据实施方案的可基于电子设备的操作模式如何调整可电调节光学层的光学特性的表格。

图8、图9、图10和图11为根据实施方案的例示性可电调节光学层的剖视侧视图。

具体实施方式

电子设备可设置有光学元件。光学元件可安装在电子设备外壳中。可电调节光学层可与光学元件重叠。可基于电子设备的操作环境或其它参数的变化来调节可电调节光学层。可调节的可电调节光学层的光学特性包括透光率、反射率、吸收率、颜色和雾度。

可利用可电调节光学层进行动态调节以帮助调节电子设备的外观。例如，可动态调节可电调节光学层的透光率以允许光通过或为可电调节光学层提供具有不透明外观或其它期望外观。在一些构型中，可电调节光学电层可处于部分透明的状态下。如果需要，可调节可电调节光学层以将设备的操作状态告知设备的观察者。例如，每当电子设备正在使用相机或其它输入设备时，可使用可电调节光学层来显示文本、图标和其它图案。

图1中示出了可设置有可电调节光学电层的类型的例示性电子设备。电子设备10可为计算设备诸如膝上型计算机、台式计算机诸如包含嵌入式计算机的计算机监视器、平板计算机、蜂窝电话、媒体播放器、或其它手持式或便携式电子设备、较小的设备诸如腕表设备、挂式设备、耳机或听筒设备、被嵌入在眼镜、护目镜、头盔中的设备或者佩戴在用户的头部上的其它装备(例如，虚拟现实或混合现实设备，诸如头戴式虚拟现实和/或混合现实设备)、或其它可佩戴式或微型设备、电视机、不包含嵌入式计算机的计算机显示器、游戏设备、导航设备、嵌入式系统诸如其中具有显示器的电子装备被安装在信息亭或汽车中的系统、实现这些设备中的两种或更多种的功能的装备或其它电子装备。

如图1所示，电子设备10可具有控制电路系统16。控制电路系统16可包括用于支持设备10的操作的存储和处理电路系统。该存储和处理电路系统可包括存储装置，诸如硬盘驱动器存储装置、非易失性存储器(例如，被配置为形成固态驱动器的闪存存储器或其它可电编程只读存储器)、易失性存储器(例如，静态或动态随机存取存储器)等等。控制电路系统16中的处理电路系统可用于控制设备10的操作。该处理电路系统可基于一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器、基带处理器、电源管理单元、音频芯片、专用集成电路等。

设备10可具有输入输出电路系统诸如输入输出设备12。输入输出设备12可包括：用户输入设备，其收集用户输入；和输出组件，其向用户提供输出。设备12还可包括传感器，其从环境收集信息。通信电路系统20可用于接收设备10的数据，并且可用于将数据从设备10提供至外部设备。通信电路系统20可包括一个或多个天线和相关联的射频收发器电路系统。收发器电路系统可包括无线局域网收发器电路系统、蜂窝电话收发器电路系统和/或其它射频收发器电路系统，并且可在任何合适的频带中工作(例如，频率为700-2700MHz、2.4-5GHz、小于700MHz、大于2700GHz等)。如果需要，通信电路系统20还可包括用于支持设备10和外部装备之间的有线通信的电路系统。

输入-输出设备12可包括一个或多个显示器，诸如显示器14。显示器14可为触摸屏显示器，其包括用于采集来自用户的触摸输入的触摸传感器，或者显示器14可对触摸不敏感。显示器14的触摸传感器可基于电容性触摸传感器电极的阵列、声学触摸传感器结构、电阻性触摸器件、基于力的触摸传感器结构、基于光的触摸传感器，或其他合适的触摸传感器布置。显示器14可为液晶显示器、发光二极管显示器(例如，有机发光二极管显示器)、电泳显示器、微机电系统(MEM)显示器或其它显示器。如果需要，可在设备10中使用一种以上的显示器。例如，设备10可为具有第一显示器(或显示器组)和第二显示器的头戴式设备，第一显示器(或显示器组)形成面向内的显示系统的一部分，用于呈现用户(例如，佩戴设备10的用户)观看的内容，以及第二显示器用于向除用户之外的观众呈现公开可视内容。作为另一实施例，可包括在设备10中的单个显示器可被用户和附近的观察者看到(例如，当显示器安装在手持设备诸如蜂窝电话的正面上时)。

输入输出设备12可包括光学组件18。光学元件18可包括环境光传感器(例如，彩色环境光传感器，其被配置为通过利用多个光检测器通道进行光测量来测量环境光的颜色和强度，每个光检测器通道具有相应的滤色器和光电检测器以测量不同波长带中的光)、光学接近传感器(例如，传感器与发光装置诸如红外发光二极管和对应的光检测器诸如红外光电二极管，用于检测由来自发光二极管的红外光照射的外部物体何时在附近设备10)、可见光相机(可见光数字图像传感器)、红外光相机(红外数字图像传感器)、发射可见光相机闪光照明的发光二极管和/或激光二极管(有时称为相机闪光灯)、发射红外照相机照明的红外发光二极管、基于一个或多个激光器的光源(例如，发射红外光束的红外激光器阵列，用于结构光深度传感器，其具有数字图像传感器，例如红外光相机，其捕获由光束照射的物体的图像)、支持光学数据端口光通信的发光二极管和/或激光器和传感器、用作状态指示器的发光二极管(例如，电源开/关指示器等)和/或其它光学元件。

除了光学元件18之外，输入输出设备12还可包括按钮、操纵杆、滚轮、触摸板、小键盘、键盘、麦克风、扬声器、音调发生器、振动器、相机、激光器、发光二极管及其它状态指示器、非光学传感器(例如，温度传感器、麦克风、电容式触摸传感器、力传感器、气体传感器、压力传感器、监测设备取向和运动的传感器，诸如由加速度计、罗盘和/或陀螺仪形成的惯性测量单元)、数据端口等。用户可通过输入输出设备12提供命令来控制设备10的操作，并且可使用输入输出设备12的输出资源从设备10接收状态信息和其它输出。

设备10可具有一个或多个可电调节光学设备，诸如可电调节光学层8。层8可被调节为在不同模式下操作。例如，在不同的操作模式下，层8可表现出不同的透光率值(例如，至少80％或至少90％的高透光率值或小于40％、小于20％或小于10％的低透光率值)、不同的颜色(例如，非中性色，诸如蓝色、红色、绿色、蓝黑色等)、不同的中性色(白色、黑色、灰色等)、不同的反射率(例如，小于40％、小于20％或小于10％的低反射率或大于60％、大于80％或大于90％的高反射率)、不同量的雾度和/或改变层8的外观和/或透光率、吸收率、反射率、颜色和/或雾度的其它属性。可电调节的光学层8可由液晶设备诸如客主液晶设备、具有偏振器的液晶设备或胆甾型液晶设备、电致变色设备、悬浮粒子设备、电泳设备、电润湿设备、可调滤色器和/或其它可调节设备形成，其具有可调节的光学属性，诸如雾度、颜色、光反射率、光吸收率和/或透光率。

设备10可具有外壳。外壳可形成膝上型计算机外壳、用于手表的外壳、蜂窝电话外壳、平板计算机外壳、用于可穿戴设备诸如头戴式设备(例如，用于眼镜、护目镜、头盔或可穿戴设备的可头戴式外壳结构)的外壳或其它合适的设备外壳。图2示出了例示性电子设备的侧视图。图2的例示性设备具有平面构型(例如，用于膝上型计算机、平板计算机、蜂窝电话等的一部分)。设备10还可形成膝上型计算机或其它装备。该布置作为实施例呈现。在设备10被佩戴在用户的头部上的布置中，设备10可具有被配置为适形于用户的面部的弯曲表面的弯曲外壳。弯曲外壳可例如具有面向外的凸形正面和朝向用户的头部向内的相对的凹形背面。如果需要，在设备10中形成固定和/或可调节部件的一部分的玻璃层、聚合物层和/或其它材料层可用于形成设备10的一些或全部壳体(支撑结构)。一般来讲，设备10的外壳可具有任何合适的构型。

在图2的实施例中，设备10具有第一面F和相对的第二面R。在一些布置中，诸如当设备10为蜂窝电话或其它手持便携式设备时，第一面F有时可被称为设备10的正面，并且第二面R面有时可被称为背面R。在设备10佩戴在用户的头部上的构型中(例如，当设备10为头戴式设备时)，第一面F有时可被称为设备10的正面F或外向面F，并且第二面R有时可被称为设备10的背面R或内向面R。

设备10的组件可由支撑结构诸如外壳22或其它支撑结构支撑。有时可被称为壳体或箱体的外壳22可由塑料、玻璃、陶瓷、纤维复合材料、金属(例如，不锈钢、铝等)、其他合适的材料或这些材料中的任意两种或更多种的组合形成。外壳22可以利用一体式构型形成，在所述一体式构型中，外壳22的一部分或全部被加工或模制成单个结构，或者外壳68可以利用多个结构(例如，内部框架结构、形成外部外壳表面的一个或多个结构等)形成。当设备10被配置为佩戴在用户的头部上时，可选的外壳部分22'(例如，头盔侧壁或条带结构、一副眼镜中的镜腿、用于护目镜条带或或其它支持头带结构等)可包括在外壳22中。

设备10可包括一个或多个显示器。例如，在头戴式设备配置中，设备10可包括面向内的显示系统14'(例如，显示器和透镜或其它光学元件被配置为将虚拟现实和/或混合的真实图像引导到位于眼框28中的用户眼睛)。

光学元件18可安装在面R和/或面F上。例如，如图2所示，第一光学元件18可安装在正面F的中心区域CR中。该第一光学元件18可为(例如)显示器(参见例如图1的显示器14)或其它光学元件18。第二光学元件18(并且，如果需要，附加光学元件18)可安装在正面F的其它部分中，诸如正面F的部分EG。可电调节光学层8可与一个或多个光学元件18重叠。如果需要，层8可具有独立可调节的部分(层)，该部分使用公共材料层和/或多个不同材料层上的独立可调节电极形成。例如，层8的第一部分可与区域EG中的组件18重叠，并且层18的第二部分可与区域CR中的组件18重叠。也可使用其中单独的可独立调节光学设备与相应光学元件18重叠的构型。通过将组件18与层8重叠，层8插置在组件18与观察者(诸如观察者30在方向32上观察设备10)之间。观察者30可为设备10的用户或可为另一个体。

在操作期间，可调节层8以便于组件18的操作，以向观察者30(例如设备10的用户或另一个人)等提供信息。例如，当期望阻挡组件18观察者30观看时，可调节层8以呈现暗色外观或其它模糊外观，或者当需要允许光通过层8时，可调节层8以显示出清晰的外观，以使得光学元件18可发射和/或接收光。也可使用其中层8的雾度、颜色、反射率和/或其它光学特性被调节的布置。

外壳22能够被用来支撑光学元件18与层8(例如，光学元件18能够被定位于层8与外壳22之间)。一般来讲，设备10中可存在任何合适数量的光学元件18(例如，至少1个、至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少10个、至少20个、少于25个、少于15个、少于7个等)，并且这些组件可安装在设备10的面F、面R、侧壁部分、条带和其它支撑部分上(例如，外壳部分22')和/或设备10的其它部分上。可存在比光学元件18更少的层8，单独的可调节层8的数量可等于光学元件18的数量，或者可存在比光学元件18更多的层8。每个层8可具有一个或多个单独可调节的区域。

图3中示出了例示性可电调节光学层8。如图3所示，电光学层8可覆盖光学元件18，并且如果需要，可安装在设备10的F面上。电光学层8可包括一个或多个子层，诸如层34。层34可表现出固定的和/或可电调节的光学特性。光学元件18可在操作期间发射和/或接收光。如果需要，不发射和/或不接收光的结构诸如结构18'也可由与组件18和/或不同层8重叠的相同层8重叠。结构18'可由金属、聚合物(例如，有色墨)、玻璃和/或其它材料形成，并且可具有图标、文本或其它形状的形状。通过将层8置于不透明状态下，可通过层8隐藏结构18'的形状，以及通过将层8置于透明状态下(作为实施例)，可从视图中显示出结构18'的形状(例如，由结构18'形成的图标、结构18'的文本内容等)。因为结构18'可被配置为将警示消息传送至观察者(例如，状态指示、警告或其它视觉通知)，所以结构18'有时可被称为通知结构或静态通知结构、图标、文本、通知等。

层34的一个或多个层8可电调节。层34也可包括不可调节的层。例如，层34中的一个或多个可对穿过该层的光表现出期望的固定量的透光率、反射率、吸收率、雾度和色偏。固定的色偏层可由聚合物的涂层或包含着色剂(诸如染料或颜料)其它材料形成。固定的雾度层可由纹理化层或掺入光散射粒子的层形成。具有固定反射率、透光率和光吸收率的层可由薄金属层或一个或多个其它材料层形成。由薄膜叠堆形成的薄膜干涉滤光器(例如，具有交替的较高折射率值和较低折射率值的电介质堆叠)也可用作具有固定光学特性的光学层。在一些布置中，可形成部分反射层(例如，部分反射层诸如薄金属层或薄膜干涉滤光器，其透光率为至少10％、至少20％或至少35％以及小于65％、小于70％、小于80％或小于90％)。

层34可包括一个或多个动态可调节透光层，诸如表现出可电调节透光率(以及光吸收率和反射率)的客-主液晶设备。这些层可例如被调节为表现出透明状态(例如，透光率为至少75％、至少90％或其它合适的高透光率值)、不透明状态(例如，透光率为小于25％、小于10％或其它合适的低透光率值)，并且可被调节以表现出所需的中间透光率值。具有可调节透光率(以及可调节反射率和吸收率)并且有时可称为光调制器层或可调节透光层的可电调节光学层的附加实施例包括具有偏振器的液晶设备、微机电系统(MEM)光调制器、胆甾型液晶层、可切换的金属氢化物膜(例如，可调节的氢化镁镜结构)、悬浮粒子设备、电致变色光调制设备或用于调节透光率的其它合适的光调制器层。

层34还可包括一个或多个可电调节层，其显示可调谐量的反射率，诸如胆甾型液晶设备或其它可调反射镜结构。如果需要，层34可包括一个或多个可调节的雾度层，诸如聚合物分散液晶层，其可在低雾度与高雾度之间调节。在聚合物分散的液晶层中，空隙填充有液晶材料的聚合物层可夹在相应的第一透明基板和第二透明基板上的导电透明电极之间。当没有电场施加到电极时，空隙中的液晶是无规取向的并且表现出与周围聚合物层的折射率差值。这使得空隙的液晶材料产生相对较大量的雾度，该雾度散射正在穿过该层的光。当通过控制电路系统16向电极施加电场时，空隙中的液晶材料的液晶变得对齐，以使得空隙中的液晶材料表现出与周围聚合物匹配的折射率。在该构型中，聚合物分散的液晶层表现出低雾度和高透明度。可通过施加中等水平的电场来实现中等雾度水平。

如果需要，层34可包括一个或多个可调谐滤色器(例如，可电调节色偏层，有时称为可电调节色层)。在操作期间，可调节滤色器可由控制电路系统16进行电调节。可调滤色器可为可调节以表现出不同色偏和/或可为具有单个(单色)色偏的单色可调强度滤光器的可调色偏滤光器。例如，在一种状态下，可调滤色器层可为透明的，并且可不将任何色偏施加到通过滤光器的光上。在另一种状态下，可调滤色器可为黄色的。在另一种状态下，滤色器可为粉色的。如果需要，过滤器可具有单色外观(例如，过滤器可为单色可调滤光器，诸如可连续地或以逐步方式调节以表现出从透明到浅黄色至强黄色的外观的黄色可调滤光器)。滤色器的颜色和/或强度(饱和度)可连续调节(例如，至所需颜色空间中的任何颜色和/或任何强度)，或者可设置为更受限制的组不同的可用颜色或颜色范围和/或颜色饱和度水平之一。用于层8的滤色器可由以下设备形成：诸如液晶设备(例如，具有可电调节折射率的液晶层的干涉滤光器)、基于硫属化物材料或其它材料可调节以选择性地调整色偏的相变层、客-主液晶设备或具有可电控制的吸收光谱的其它设备、电子光学设备、电致变色层或根据所施加的控制信号显示可调颜色(可调色偏)的任何其它设备。可调节的滤色器可具有允许调节滤色器的各个区域的电极(例如，可单独寻址的电极阵列)或其它结构。

层34中的可电调节光学设备的特性无需相互排斥。例如，层34中的一个可为悬浮粒子设备。悬浮粒子设备包括悬浮在夹在具有透明导电电极的基底层之间的液体中的纳米粒子层。在不存在所施加电场的情况下，纳米粒子是无规取向的并且吸收光(即，该层为暗的并且该层的透光率低)。当施加电场时，纳米粒子对齐并允许光通过(即，该层看起来为清晰的并且透光率高)。除了允许获得可调透光率之外，悬浮粒子设备还通过相关联的可调雾度来表征(例如，当悬浮粒子设备关闭时具有6％的雾度并且呈现出少量光吸收率，并且当悬浮粒子设备开启时具有50％的雾度并且呈现出大量光吸收率)。以此方式，悬浮粒子设备既可用作可调透光层，又可用作可调雾度层。其它层34表现出多种改变的光学特性。例如，调节电致变色层可调节层的色偏和透光率。胆甾型液晶层的调节可影响透光率以及反射率等。在一些布置中，层8可包含单个可调节层(例如，主要用作可调节透光层的层)。在其它布置中，层8可包含多个可调节的层(例如，用于调节透光率的第一层、用于调节雾度的第二层、用于调节反射率的第三层等)。一般来讲，任何合适数量的可调光学层34可包括在层8中，并且可由控制电路系统16进行电控制。可单独控制每个层34，或者可通过电路系统16一起调节两个或更多个层34或所有层34的组。

如果需要，层8可为全局层，其在整个设备10(例如，在设备10上的所有面F或所有显示器、光学传感器或其它光学元件18上)上延伸。可调节层8的外观以匹配外壳22的周围部分和/或设备10中的其它结构的外观。例如，设备10可具有外观为黑色的外壳结构。当期望在视觉上将组件18与黑色结构共混时，可调节可调节层8以表现出匹配的黑色外观。作为另一实施例，当需要层8的高光学透明度(例如，以使从组件18穿过层8的光发射最大化和/或使组件18穿过层8所接收的光的量最大化)时，层8可置于透明状态下。一般来讲，可调节层8以适应设备10的任何期望的操作(例如，组件18使用的变化、环境光水平的变化和其它环境变化、设备10的操作状态的变化诸如设备10的显示器上是否显示图像，等等)。

如果需要，设备10的可电调节结构可具有可单独调节的区域，该区域具有相关联的可单独调节的电极。这允许独立地调节不同区域的光学特性。作为实施例，光调制器设备可具有电极阵列或其它结构，其允许在透明状态(透光率为0％或接近0％)与不透明状态(透光率为100％或接近100％)之间调节可单独调节的区域。光调制器20的每个像素还可选择性地产生中间水平的透光率(例如，透光率值为在0％和100％之间)。图案化电极诸如这些也可用于具有可调雾度、可调色偏、可调节反射率和/或其它可调节光学属性的层34上。如果需要，单独的层8(例如，由独立基板形成的独立设备)可放置在设备10的不同区域中以形成可单独调节的区域，或者电极图案化和基板图案化两者都可用于允许可电调节光学层(例如层8)独立地改变设备10的表面上的不同区域的光学属性。

每个层8中的电极和其它结构可成形为形成字母、文字和其它文本，以形成图标(符号)、形成装饰性图案、形成实心区域(例如，背景区域)、形成边界区域(例如，修剪区域)和/或待调整光学属性的其它所需区域。这允许控制电路系统16使用层8的不同部分来输出视觉内容。作为实施例，考虑图4的面F的例示性部分。如图4所示，可电调节光学层8可包含可电调节光学层部分，诸如用作背景的层8-0，并且可包含一个或多个附加的可电调节光学层部分，例如层8-1...8-N，每个层都被图案化以形成图标、文本、实心区域，例如圆形或矩形窗口区域、修剪或背景内的其它图案化区域。部分8-0...8-N可为单层8的一部分或者可包括一个或多个单独的层。

在操作期间，可调节层8中的窗口区域以表现出不同量的透光率，当期望将关于设备10的操作的信息传送至观察者诸如观察者30(例如，当设备10被穿戴在用户的头部上时，设备10的用户或外部观察者)时，文本或图标可被照明和/或可对光学层8进行其它调节。

控制电路系统16可使用任何合适的标准来确定如何调节可电调节光学层8。作为实施例，传感器可采集传感器数据，控制电路系统16可使用输入-输出设备12来采集来自用户或来自环境的信息并且/或者控制电路系统16可采集其它信息(例如，关于设备10中的一个或多个显示器上的图像回放的信息、正在使用哪个光学元件18的信息等)。基于该输入，可对层8进行电调节。

作为实施例，考虑其中控制电路系统16使用环境光传感器来采集环境光测量的场景。如图5的图形所示，控制电路系统16可基于一个或多个输入值(操作模式模式、传感器数据、用户输入命令值等)来调节设备10中的一个或多个层8的光学属性(OP)。图5的曲线图的例示性输入对应于环境光测量ALS。如果在该实施例中，环境光水平上升，则光学属性OP可减小(参见例如图5的曲线40)或可增大(参见例如图5的曲线38)。光学属性OP可为层8的透光率、光反射率、光吸收率、雾度、色偏、其它光学属性和/或这些属性中的两种或更多种的组合。由控制电路系统16获得的任何合适的传感器读数(温度、运动、方向、接近度、湿度等)、用户命令或其它信息可用于调节层8。使用环境光传感器信息来调节光学属性OP仅为例示性的。

图6为示出控制电路系统16可如何根据时间t来调节光学属性OP的曲线图。在图6的实施例中，控制电路系统16调节第一层8以表现恒定的光学属性OP(例如，光学属性OP随时间可具有恒定值V1，如线42所示)并调节第二层8以表现如线44所示的时变光学属性OP(例如，可在高值诸如值V2与低值诸如值V4之间调整光学属性OP，可将光学属性OP调整为中间值(参见例如中间值V3)，可为瞬时调节的、可为脉冲的(例如，创建闪烁效果)、可为上升或下降的，并且/或者可基于来自传感器的时变和/或静态输入、基于用户输入、基于利用输入-输出设备12采集的其它信息或基于满足其它标准根据时间来调整。例如，可基于定时器的到期来调节OP，从而达到特定日期、确定设备10已移动至预先确定的位置(例如，如使用卫星导航系统电路系统所测量)、确定设备10的操作模式已改变(例如，由于用户输入、媒体回放事件的发起等)。如果需要，光学传感器18的使用可与层8的状态相协调。例如，光学元件18可用于在诸如图6的时间tc的时间(例如，当层8具有低光吸收率特性和高透光率特性时)通过层8发射和/或接收光。层8可例如暂时置于高透射率状态下，以使得相机可捕获静止图像和/或移动图像，以使得环境光传感器可获得环境光读数(例如，精确的低光读数)，以使得接近传感器可采集接近测量值，以使得相机闪光灯可发射闪光照明，以使得状态指示灯可发射光以用于视觉指示器或用于光学传感器18的其它合适用途。

图7为示出可如何基于设备10的操作模式来调节层8的状态(例如，层8的光学特性)的例示性表。不同的操作模式可包括(例如)：设备10是由用户佩戴或握持还是放在桌子或其它表面上；设备10是处于低功率睡眠状态还是由用户主动使用；设备10是室内还是室外；环境照明条件是暗、中、还是亮；设备10是否朝向观察者诸如观察者30取向；是否正在使用设备10来捕获图像(例如，相机是否处于活动状态)；红外光学元件18是否有效；接近传感器、环境光传感器和/或深度传感器是否有效；和/或是否正在使用其它光学元件18；是否要使用或正在使用特定的光学传感器18等。可调节可电调节光学层8的不同状态包括表现出不同透光量、不同光吸收量、不同光反射率、不同雾度、不同颜色等的状态。在每个状态下，可调节和/或固定层8的一个或多个区域和/或可对这些区域中的一个或多个进行时变调节。

如图7所示，例如，在模式1中的操作期间，控制电路系统16可调节层8以表现出低透光率。在该状态下，层8为暗的并且可阻止层8下的光学元件18被观察者30查看。光学元件18可(例如)为未在模式1中使用和/或不需要通过层8的大量透光率的组件。

在模式2下，控制电路系统16可将层8置于第二状态(例如，高透射率状态)下。作为实施例，模式2可对应于其中存在低光水平和/或其中光学元件18包括图像传感器或得益于通过层8的高透光率的其它设备的情况。

在模式3下，控制电路系统16可将层8置于第三状态下，其特征在于透光量在高透光率状态和低透光率状态的中间。模式3可例如为其中光学元件18令人满意地操作轻微限量的光的模式，以使得不需要将层8置于透明状态下以允许组件18起作用。以这种方式，层8的透光率水平可保持在有助于阻止组件18观察的水平。

当设备10在户外使用时，可出现图7实施例中的模式4。层8可形成在一副眼镜或其它头戴式设备10的正面上。为了帮助使光学元件18模糊不清，可增强层8的反射率(状态4)。如果需要，可周期性地调节层8以便于组件18的使用。例如，组件18可每分钟(或其它合适的时间间隔)使用一次(或其它合适的时间段)。在使用组件18的时间段期间，可暂时调节层8的状态(例如，透射可增大到高透射率水平等)以适应组件18的使用。在其它时间段期间，可调节层8以向设备10提供期望的特性(例如，高反射镜反射率、特定颜色、低透光率以隐藏设备10中的内部组件，诸如重叠的光学元件18等)。

模式4涉及使用设备10向具有设备10中的显示器(例如，显示系统10')的用户显示虚拟现实内容、增强的现实内容或其它视觉内容。当将该内容呈现给眼框28时，设备10的用户可沉浸在内容中。为了向附近的人诸如观察者30警示用户沉浸在视频内容中(或者向观察者30警示其它操作模式，诸如使用组件18中的图像传感器正在捕获视频图像的模式)，层8可置于闪光状态下。如果需要，可动态地配置层8以显示图标(例如，通过以图标的形状向层8赋予光和暗区域和/或通过将层8置于透明状态下，以使得层8下形成的金属、油墨、聚合物或其它材料的图标通过层8显示出)。文本和其它模式也可用于向附近的人诸如观察者30警示用户沉浸在视频内容中或正在录制视频。作为实施例，“观看视频”图标或“录制视频”图标诸如“观看视频”或“录制视频”的信息文本或具有固定和/或时变行为的预定图案(闪光、特定颜色方案、雾度水平等)，也可赋予层8以用作向其他人发出用户正在观看或录制视频的通知。在其中层8与显示器14重叠的布置中(例如，正面F上的像素阵列被配置为显示图像)，层8可被置于透明状态下，而显示器被配置为显示关于设备10的操作模式的图标、文本或其它信息。

一般来讲，这种类型的警示机制可用于向观察者通知设备10的任何操作模式(例如，是否正在使用可见和/或红外相机诸如面前向相机、是否正在使用图像传感器捕获图像和/或视频、设备10是否正在录制音频等)。也可显示出关于设备10的用户的状态的信息。例如，可通过注视检测系统来跟踪用户的眼睛运动，并且该信息可通过层8的时间变化部分或通过与层8重叠的正面F上的显示器(例如，当层8已被置于透明构型时)显示在头戴式显示器的正面上。在设备10为蜂窝电话或其它手持设备的布置中，层8可用于为用户和能够查看层8的其它人(例如，在设备10的正面F或其它表面上)执行这些通知。例如，当设备10正在录制音频时，可将层8置于透明模式下以显示出重叠的“录制音频”通知。

如果需要，中心区域CR中的光学元件18可为显示器，并且当希望允许对显示器进行观察时，层8可置于透明状态下，并且当希望隐藏显示器免受观察时可将其置于不透明(和/或反射)状态下。层8通常具有大于显示器像素的区域。例如，设备10中的显示器中的像素可具有的横向尺寸为小于0.5mm、小于0.1mm、小于0.05mm或其它合适像素尺寸。显示器可具有至少1000个像素或可具有至少10，000个像素(作为实施例)。可独立调节的层8的区域的数量可为小于100、小于10、小于5或其它合适的数量。层8的每个可调节区域的横向尺寸可为1-10mm、至少1mm、至少5mm、至少20mm、至少50mm、小于200cm、小于50cm、小于15cm、小于3cm或其它合适的横向尺寸。为了形成图标和文本，层8可具有预图案化的图标形状区域和/或文本形状区域，可与由图案化的金属、聚合物或其它材料形成的图标和/或文本重叠，或者可具有形成可重新配置的指示器的多个区域(例如，形成用于显示数字的七段指示器、用于显示数字字符的十六段指示器等)。

如果需要，光学元件18可为前向光学元件(面对设备10的正面F的组件)。可调节层8以增强设备10从设备10外部的外观，以暂时改变状态以便于使用组件18(例如，捕获图像、进行环境光测量、进行接近测量、进行深度传感器测量、允许发射相机闪光等)。也可调节层8以通知其它用户设备10的操作模式(例如，通知观察者30用户正在使用设备10的方式)。可调节文本、图标、图案化区域(诸如实心背景区域和/或修剪区域)和/或层8的其它图案化部分，可在交替的第一外观与第二外观之间来回脉冲并且/或者可以其他方式在空间上和/或时间上调节以传送信息。如果需要，层8所显示的信息可用于向设备10的用户通知传入电子邮件、文本消息、语音呼叫或其它消息、到期警示、即将到来的日历条目、其它提醒(例如，基于位置的提醒)等。

图8、图9、图10、图11中示出了用于层8(和设备10)例示性构型。

在图8的例示性布置中，设备10(例如，层8)可具有支撑层诸如基底层50。基底层50可用作外壳22的一部分和/或可耦接到附加的支撑结构。例如，基底层50可具有形成用于蜂窝电话、平板计算机或其它计算机的显示器覆盖层的部分或者可在一副眼镜或其它头戴式设备中形成外壳的前部。基底层50可由透明材料诸如透光玻璃或聚合物形成。层52和层54可形成在基底层50的内表面上。层52可为部分反射层，诸如薄的金属涂层或表现出部分透光率的薄膜干涉滤光器(例如，层52可为部分反射层诸如薄金属层或薄膜干涉滤光器，其透光率为至少10％、至少20％或至少35％以及小于65％、小于70％、小于80％或小于90％)。

层54可为可调节透光层。采用这种布置，存在结构的面向外的层诸如基底层52可有助于保护层50和54在使用期间免受刮擦和其它损伤。如果需要，部分反射层52可省略或可通过可调节的反射率层形成。

如果需要，层52和54的位置可颠倒，如图9所示。在图9的例示性布置中，层50为透明的基底层，层54为可调节的透光层，并且层52为任选的部分反射涂层。基底层50可面向外(在面F上)，并且层52可面向内。

在图10的例示性布置中，层50为可调节透光层并且可在透明状态与不透明状态之间调节。层56可为部分反射涂层。图10的层8的外观在层50处于高透光率状态下时可为透明的和光亮的，并且在层50处于低透光率状态下时可为暗的。

图11示出了层8的另一种例示性布置。在图11的实施例中，涂层58(例如，部分反射涂层或其它涂层)可任选地形成在基底层50的外表面上(例如，在面F上面向外)。基底层50可为可电调节透光层。当层50为暗时，层50的透光率将较低(例如，小于5％、小于10％或其它合适的量)，并且图11的层8将具有类似镜子的外观(例如，层8将反射外部环境光并且将为光亮的)。当层50被调节为表现出高透光率(例如，至少60％、至少70％或更多)时，来自设备10的外部的层8的外观将为部分反射镜的外观(例如，层8将看起来为部分反射的)，而重叠的内部光学元件18将能够通过穿过层8发射和/或接收光来操作。层58的使用也可因此有助于设备10提供有吸引力的完全或部分反射的外观。如果需要，可省略层58。

设备10可包括一个或多个基底层，其用于保护内部组件(例如，显示器和其它光学元件18等)和/或用作外壳22的部分。作为实施例，面F可具有玻璃或聚合物层，其基本上在整个正面F上延伸。该层可形成用于显示器(例如，在设备10为手持式或头戴式设备的构型中的中央区域CR中的显示器)的显示器覆盖层或可形成外壳22的前部(例如，当外壳被配置为形成头戴式支撑结构时，例如用于目镜的镜片、用于眼镜的镜片、用于头盔的护目镜等)。作为另一实施例，层8可形成在窗口区域中。窗口区域可为圆形的、可为矩形的或者可具有其它合适的形状。例如，设备10可具有玻璃或蓝宝石盘形层，其用作窗口并且安装在金属外壳结构、聚合物外壳结构或其它外壳结构(例如，聚合物、金属、玻璃、其它材料或这些材料的组合)内。

根据一个实施方案，提供了一种电子设备，该电子设备包括：可头戴式外壳；光学元件，其支撑在可头戴式外壳的正面上；可电调节光学层，其与该光学元件重叠，该可电调节光学层包括透明基底层和由透明基底层支撑的可调节透光层；和控制电路系统，其被配置为在以下两者之间调节可调节透光层：第一状态，其在控制电路系统不使用光学元件时呈现第一透光量；和第二状态，其在控制电路系统使用光学元件时呈现第二透光量，第二透光量大于第一透光量。

根据另一实施方案，该可头戴式外壳具有与正面相对的背面，并且电子设备包括在背面上的显示系统，其被配置为向眼框呈现图像，该光学元件包括图像传感器，并且该可调节透光层包括客-主液晶层。

在另一实施方案，该电子设备包括被可电调节光学层重叠的通知结构，当可调节透光层处于第二状态下时，通知结构在透明基底层的正面上可见。

根据另一实施方案，通知结构包括选自有图标和文本组成的组的通知结构。

根据另一实施方案，可调节透光层包括电致变色层。

根据另一实施方案，电子设备包括部分反射层，其插置在透明基底层与可调节透光层之间。

根据另一实施方案，部分反射层具有的反射率为至少10％且小于90％。

根据另一实施方案，可调节透光层包括液晶层。

在另一实施方案，该光学元件包括选自由环境光传感器、接近传感器、数字图像传感器、发光二极管以及激光器组成的组的光学元件。

根据一个实施方案，提供了一种电子设备，其包括：无线收发器电路系统；控制电路系统，其耦接到无线收发器电路系统；光学元件；可电调节光学层，其与光学元件重叠，该可电调节光学层包括部分反射层、可调节透光层，该可调节透光层位于部分反射层与光学元件之间，控制电路系统被配置为调节可电调节光学层，以在使用光学元件时增加通过可调节透光层的透光率。

根据另一实施方案，电子设备包括透明基底层，部分反射层位于透明基底层与可调节透光层之间。

根据另一实施方案，控制电路系统被配置为在使用光学元件时调节可调节透光层以提供视觉通知。

根据另一实施方案，控制电路系统被配置为使可调节透光层的一部分交替地变暗和变亮，以在使用光学元件时提供视觉通知。

根据另一实施方案，可调节透光层与通过可调节透光层可见的通知结构重叠，而可调节透光层具有增加的透光率。

根据另一实施方案，电子设备包括可头戴式外壳，其被配置为支撑光学元件。

根据另一实施方案，光学元件包括图像传感器，并且可调节透光层包括客-主液晶层。

根据另一实施方案，电子设备包括显示器，光学元件包括图像传感器，并且可电调节光学层与显示器重叠。

根据另一实施方案，该电子设备包括：可头戴式外壳，其被配置为支撑光学元件；和第一显示器，其被配置为将图像呈现到眼框，该光学元件包括背向眼框的第二显示器。

根据一个实施方案，提供了一种电子设备，其包括：头戴式壳体；显示系统，其由头戴式外壳支撑并且被配置为向眼框呈现视觉内容；图像传感器，其由头戴式外壳支撑；可电调节光学层，其与图像传感器重叠；和控制电路系统，其被配置为在不使用图像传感器时调节可电调节光学层以呈现第一透光率，并且在使用图像传感器捕获图像时呈现第二透光率，第二透光率大于第一透光率。

根据另一实施方案，可电调节光学层包括可调节透光层和固定的部分反射层，固定的部分反射层与可调节透光层重叠。

根据另一实施方案，可调节透光层包括客-主液晶层。

根据另一实施方案，可电调节光学层包括可调节反射率层。

根据另一实施方案，电子设备具有相对的正面和背面，显示系统位于背面上并且面向眼框，以及图像传感器位于正面上。

前述内容仅为例示性的并且可对所述实施方案作出各种修改。前述实施方案可独立实施或可以任意组合实施。

本专利申请要求2019年5月14日提交的美国申请No.16/412,292和2018年6月19日提交的临时专利申请No.62/687,183的优先权，上述申请的全部内容以引用方式并入本文。

Claims (20)

1.一种电子设备，包括：

可头戴式外壳；

光学元件，所述光学元件被支撑在所述可头戴式外壳的正面上；

可电调节光学层，所述可电调节光学层与所述光学元件重叠，其中所述可电调节光学层包括：

透明基底层；和

可调节透光层，所述可调节透光层由所述透明基底层支撑；和

控制电路系统，所述控制电路系统被配置为在以下两者之间调节所述可调节透光层：第一状态，所述第一状态在所述控制电路系统不使用所述光学元件时呈现第一透光量；和第二状态，所述第二状态在所述控制电路系统使用所述光学元件时呈现第二透光量，所述第二透光量大于所述第一透光量。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述可头戴式外壳具有与所述正面相对的背面，并且其中所述电子设备包括：

显示系统，所述显示系统被配置为在所述背面上向眼框呈现图像，其中所述光学元件包括图像传感器，并且其中所述可调节透光层包括客-主液晶层。

3.根据权利要求2所述的电子设备，还包括：

通知结构，所述通知结构被所述可电调节光学层重叠，其中当所述可调节透光层处于所述第二状态下时，所述通知结构在所述透明基底层的正面上可见。

4.根据权利要求3所述的电子设备，其中所述通知结构包括选自由图标和文本组成的组的通知结构。

5.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述可调节透光层包括电致变色层。

6.根据权利要求1所述的电子设备，还包括部分反射层，所述部分反射层插置在所述透明基底层与所述可调节透光层之间。

7.根据权利要求6所述的电子设备，其中所述部分反射层具有的反射率为至少10％且小于90％，其中所述可调节透光层包括液晶层，并且其中所述光学元件包括选自由环境光线传感器、接近传感器、数字图像传感器、发光二极管和激光器组成的组的光学元件。

8.一种电子设备，包括：

无线收发器电路系统；

控制电路系统，所述控制电路系统耦接到所述无线收发器电路系统；

光学元件；

可电调节光学层，所述可电调节光学层与所述光学元件重叠，其中所述可电调节光学层包括：

部分反射层；

可调节透光层，其中所述可调节透光层位于所述部分反射层与所述光学元件之间，其中所述控制电路系统被配置为调节所述可电调节光学层，以在使用所述光学元件时增加通过所述可调节透光层的透光率。

9.根据权利要求8所述的电子设备，还包括透明基底层，其中所述部分反射层位于所述透明基底层与所述可调节透光层之间。

10.根据权利要求8所述的电子设备，其中所述控制电路系统被配置为在使用所述光学元件时调节所述可调节透光层以提供视觉通知。

11.根据权利要求8所述的电子设备，其中所述控制电路系统被配置为使所述可调节透光层的一部分交替地变暗和变亮，以在使用所述光学元件时提供视觉通知。

12.根据权利要求8所述的电子设备，其中所述可调节透光层与通过所述可调节透光层可见的通知结构重叠，而所述可调节透光层具有增加的所述透光率。

13.根据权利要求8所述的电子设备，还包括头戴式外壳，所述头戴式外壳被配置为支撑所述光学元件，其中所述光学元件包括图像传感器，并且其中所述可调节透光层包括客-主液晶层。

14.根据权利要求8所述的电子设备，还包括显示器，其中所述光学元件包括图像传感器，并且其中所述可电调节光学层与所述显示器重叠。

15.根据权利要求8所述的电子设备，还包括：

头戴式外壳，所述头戴式外壳被配置为支撑所述光学元件；和

第一显示器，所述第一显示器被配置为将图像呈现到眼框，其中所述光学元件包括背向所述眼框的第二显示器。

16.一种电子设备，包括：

头戴式外壳；

显示系统，所述显示系统由所述头戴式外壳支撑，所述头戴式外壳被配置为将视觉内容呈现到眼框部分；

图像传感器，所述图像传感器由所述头戴式外壳支撑；

可电调节光学层，所述可电调节光学层与所述图像传感器重叠；和

控制电路系统，所述控制电路系统被配置为调节所述可电调节光学层，以在不使用所述图像传感器时呈现第一透光率，并且在使用所述图像传感器捕获图像时呈现第二透光率，所述第二透光率大于所述第一透光率。

17.根据权利要求16所述的电子设备，其中所述可电调节光学层包括可调节透光层和固定的部分反射层，所述固定的部分反射层与所述可调节透光层重叠。

18.根据权利要求17所述的电子设备，其中所述可调节透光层包括客-主液晶层。

19.根据权利要求16所述的电子设备，其中所述可电调节光学层包括可调节反射层。

20.根据权利要求16所述的电子设备，其中所述电子设备具有相对的正面和背面，其中所述显示系统在所述背面上并面向所述眼框，并且其中所述图像传感器在所述正面上。