CN112262619A - 具有带有压力减轻特征部的光学模块的显示器系统 - Google Patents

Abstract

一种用于显示系统的光学模块，该光学模块包括透镜、显示屏、移动机构和一个或多个压力减轻特征部。该显示屏与该透镜协同地限定腔室。该透镜和该显示屏由该移动机构相对于彼此移动。当该透镜和该显示器相对于彼此移动时，该一个或多个压力减轻特征部与该腔室流体连通以阻碍该腔室中的压力。

Description

具有带有压力减轻特征部的光学模块的显示器系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年5月3日提交的美国临时专利申请No.62/666,254的优先权和权益，该美国临时专利申请的完整公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及显示器系统，并且具体地涉及用于显示器系统的光学模块。

背景技术

显示系统可包括头戴式显示单元(HMD)。头戴式显示器可包括一个或多个显示器(例如，屏幕)，该一个或多个显示器向穿戴头戴式显示器的用户显示数字图像；以及一个或多个对应的透镜，用户通过该一个或多个对应的透镜检视数字图像。数字图像可包括具有前景特征和背景特征两者的场景，诸如前景中的人和背景中的界标。为了在用户在数字图像的前景特征与背景特征之间观看时模拟改变焦距，可改变一个或多个显示器与其对应的一个或多个透镜之间的距离。

发明内容

本文公开了光学模块和具有该光学模块的头戴式显示器的实施方式。

在一个方面，用于显示系统的光学模块包括透镜、显示屏、移动机构和一个或多个压力减轻特征部。显示屏与透镜协同地限定腔室。透镜和显示屏由移动机构相对于彼此移动。当透镜和显示器相对于彼此移动时，一个或多个压力减轻特征部与腔室流体连通以阻碍腔室中的压力变化。

一个或多个压力减轻特征部可将空气保留在腔室内侧。一个或多个压力减轻特征部可无源地阻碍腔室中的压力变化。一个或多个压力减轻特征部可包括吸附剂。一个或多个压力减轻特征部可包括无源辐射器。

在另一方面，头戴式显示器包括外壳、支撑件、传感器和光学模块。支撑件耦接到外壳以用于将外壳支撑在用户的头部上。传感器测量用户眼睛的参数。光学模块包括透镜、显示屏、移动机构以及一种或多种吸附材料或无源辐射器。显示屏与透镜协同地限定腔室。透镜和显示屏根据参数由移动机构相对于彼此移动。无源辐射器中吸附材料的一者或多者在透镜和显示器相对于彼此移动时与腔室流体连通以阻碍腔室中的压力变化。

在另一方面，用于头戴式显示器的光学模块包括透镜、显示器和无源压力减轻特征部。透镜和显示器协同地限定腔室。沸石或柔性膜中的一者无源地减轻显示器上的空气压力。无源压力减轻特征部阻碍腔室中的压力变化。

无源压力减轻特征部可在腔室的尺寸减小时吸附空气并且可以是沸石。无源压力减轻特征部可在腔室的尺寸减小时膨胀并且可以是无源辐射器。

附图说明

图1A是具有以虚线描绘的隐藏部件的显示器系统的头戴式显示器的侧视图。

图1B是图1A的头戴式显示器的顶视图。

图2A是图1A的头戴式显示器的光学模块的前视图，其中隐藏特征部以虚线示出。

图2B是图2A的光学模块的侧视图。

图2C是图2A的光学模块的顶视图。

图2D是沿图2A的线2D-2D截取的图2A的光学模块的剖视图。

图3是光学模块的另一个实施方案的剖视图。

图4是光学模块的另一个实施方案的剖视图。

图5是光学模块的另一个实施方案的剖视图。

图6是图1A的头戴式显示器的控制器的示意图。

具体实施方式

本文公开了用于显示器系统诸如用于计算机生成现实(例如，虚拟现实或混合现实)的那些的头戴式显示器(HMD)及其显示单元的实施方案。显示单元包括显示器、透镜和使显示器和透镜相对于彼此移动的移动机构。每个显示单元还包括限定在显示器与透镜之间的腔室。腔室被密封以阻止或阻碍碎屑(例如，灰尘、水滴等)侵入以免进入腔室，从而干扰用户检视显示器上的数字图像。当显示器和透镜相对于彼此移动时，腔室的容积改变，使得腔室内的压力改变。容积和压力的这类变化由与腔室连通的通气孔、材料或机构中的一者或多者负责，该通气孔、材料或机构减轻(例如，阻碍)压力变化并且从而可允许功率更小的移动机构并且从而允许更轻和/或更紧凑的显示单元。这也可减少显示器上的负载，否则可能由于作用在显示器上的力(例如，来自空气压力)而导致显示器变形。

参考图1A-图1B，头戴式显示器100(例如，可头戴的显示器或HMD)被配置为穿戴在用户的头部H上并且向用户显示图像。头戴式显示器100还可以被称为显示系统。

头戴式显示器100大体包括支撑系统110、耦接到支撑系统110的外壳120和耦接到外壳120的一个或多个光学模块130。支撑系统110被配置为将外壳120支撑在用户的头部H上，该外壳120继而支撑关于用户的眼睛的光学模块130。光学模块130向用户显示图像。如图所示，头戴式显示器100可包括分别与用户的右眼和左眼相关联的右光学模块130r和左光学模块130l。另选地，头戴式显示器100可包括光学模块130中的一个。光学模块130也可被称为显示单元。头戴式显示器100可被认为是计算机生成现实系统(例如，虚拟或混合现实系统)或计算机生成现实系统的一部分。

头戴式显示器100被配置为利用光学模块130显示计算机生成现实的图像。例如，头戴式显示器100可包括控制器122和传感器124，其在图1A和图1B中示意性地示出。传感器124可检测与头戴式显示器100和/或用户相关的各种参数。例如，传感器124可测量头戴式显示器100的位置、取向和/或其中的变化，从而测量用户的头部H的位置、取向和/或其中的变化。传感器124还可包括右眼传感器124r和左眼传感器124l，该右眼传感器124r和该左眼传感器124l分别测量与用户的右眼和左眼相关联的一个或多个参数(诸如注视方向(下文论述)或聚焦特性)。用于控制器122的示例性硬件配置在下文参考图6进行论述。

控制器122基于从传感器124接收的传感器信息向光学模块130发送图像信号，光学模块130根据该图像信号显示图像。例如，传感器124可检测头戴式显示器100的取向变化，从而检测用户的头部H的取向变化(例如，向左移动)，并且控制器122向光学模块130发送图像信号以便将图像平移适当地显示在计算机生成现实环境内(例如，向左平移)。

此外，控制器122可根据传感器信息来控制光学模块130的屏幕到透镜的距离。例如，右眼传感器124r和左眼传感器124l可被配置为分别确定用户的右眼和左眼的注视方向。控制器122然后可使右眼和左眼的注视方向与具有对应距离(例如，虚拟图像距离)的图像的特征(例如，目标图像部分)相关。例如，右眼传感器124r和左眼传感器124l可用于确定右眼和左眼在近的虚拟图像距离(例如，在图像的前景中)或远的虚拟图像距离(例如，在图像的背景中)处聚焦在对象上。基于虚拟图像距离，控制器122可因此改变光学模块130的屏幕到透镜的距离(例如，在透镜与其显示屏之间，如在下文进一步详细论述)。替代地或另选地，右眼传感器124r和左眼传感器124l可确定眼睛的聚焦特性(例如，眼睛的焦距)，根据该聚焦特性可控制光学模块130。

替代控制器122或除控制器122之外，外部控制器(未示出)可与头戴式显示器100(例如，与控制器122、传感器124和/或光学模块130)通信。例如，外部控制器可执行比控制器122更多的计算密集型操作(例如，确定和发送图像信号与处理传感器信号)。

参考图2A-图2D，光学模块130中的每一个包括显示屏232、透镜234、外壳236和移动机构238，该移动机构238使显示屏232和透镜234相对于彼此移动以改变其间的屏幕到透镜的距离。例如，当用户在具有不同的虚拟图像距离的不同部分之间(例如，在前景对象与背景对象之间)改变它们的注视方向时，显示屏232和透镜234相对于彼此移动，以便改变其间的屏幕到透镜距离。与在显示屏232与透镜234之间具有固定距离相比，动态地改变屏幕到透镜距离可向用户提供更加自然和/或现实的检视体验。在图2A-图2C中，显示屏232和透镜234可以虚线(相等长度的划线)描绘，其中从图中诸如通过外壳236隐藏。光学模块130可例如具有约两英寸、大于两英寸或小于两英寸的宽度。

显示屏232可以是能够向用户显示图像的任意类型的显示器，诸如液晶显示器或LCD面板或有机发光二极管或OLED面板。显示屏232例如从控制器122接收图像信号并且根据该图像信号显示图像。显示屏232可例如具有介于10克与100克之间的质量、更高的质量或更低的质量。显示屏232可例如具有约2,000平方毫米的可视和/或可移动面积、更大的面积或更小的面积。

透镜234可以是适于将光从显示屏232折射到用户眼睛的任意类型的透镜。

外壳236耦接到显示屏232和透镜234以允许在其间移动。例如，外壳236刚性地耦接到透镜234以防止在其间移动，并且以顺应性方式耦接到显示屏232以允许在其间移动。因此，显示屏232相对于外壳236和透镜234两者移动。

外壳236围绕或环绕光轴242并且在显示屏232与透镜234之间的轴向距离的至少一部分上轴向地延伸。外壳236耦接到透镜234以防止在其间轴向移动并且在其间形成密封。外壳236耦接到透镜234，例如，耦接到透镜234的外周边。外壳236可通过直接接合透镜234或利用一种或多种居间结构和/或物质(例如，与透镜相关联的框架或边框、布置在透镜234与外壳236之间的垫圈或密封件和/或固化的粘合剂或密封剂)耦接到透镜234。

当移动机构238使显示屏232相对于其移动时，外壳236通常不变形而被认为是刚性的。外壳236可例如由模制的聚合物材料制成。外壳236也可被称为刚性外壳、刚性外壳结构、刚性围绕件或筒体。

外壳236利用顺应性密封件240耦接到显示屏232，以便允许外壳236与显示屏232之间的相对移动，并且在其间形成密封。顺应性密封件240例如通过在外壳236的轴向端面与连接到外壳236的刚性环构件236a之间例如利用螺纹紧固件(未示出)轴向地压缩来耦接到外壳236。顺应性密封件240可通过另外的和/或不同的方式(例如，利用粘合剂和/或通过在其间进行凸-凹对接)耦接到外壳236(例如，顺应性密封件240将外壳236轴向地接收在其中)。另选地，外壳236可刚性地耦接到显示屏232，而透镜利用顺应性密封件240耦接到外壳236，以便允许外壳236与透镜234之间的相对移动(例如，通过移动机构238)。

顺应性密封件240通常可围绕显示屏232。例如，如图2D所示，顺应性密封件240可利用中间结构232a(例如，板构件)耦接到显示屏232，该中间结构232a在其间(即，相对于光轴242)径向地延伸。中间结构232a耦接到显示屏232和顺应性密封件240两者(例如，粘附或紧固至其)并且与显示屏232和顺应性密封件240两者形成密封。顺应性密封件240可以其它方式，例如通过直接接合显示屏232或其结构和/或使用紧固件来耦接到显示屏232。

当移动机构238使显示屏232相对于其移动时，顺应性密封件240可通过变形而被认为是顺应性的。顺应性密封件240可例如被配置为波纹管。顺应性密封件240可例如由橡胶材料制成。顺应性密封件240也可被称为顺应性外壳结构。

移动机构238被配置为使显示屏232相对于透镜234移动。为了向用户提供自然体验，移动机构238可被配置为使显示屏232移动，例如在几赫兹(例如，介于1Hz与4Hz之间(诸如约2.5Hz))的频率、更高频率或更低频率下具有足够的功率和速度来移动(例如，加速)显示屏232。移动机构238可提供例如显示屏232的约+/-15微米的行进范围、更长的行进范围或更短的行进范围。例如，移动机构238可能够在0.4秒内使显示屏在整个行进范围(例如，30微米)上移动。

移动机构238可以是例如使显示屏232轴向地(诸如与光轴242平行)移动的线性致动器。在透镜234轴向地固定到外壳236的情况下，移动机构238可诸如利用支撑支架238a轴向地固定到外壳236并且被配置为使显示屏232相对于外壳236并且从而相对于透镜234移动。

在一个示例中，参考图2D，移动机构238包括马达238b、由马达238b旋转并且轴向地固定到外壳236的轴238c以及耦接到显示屏232并且螺纹地接收轴238c的螺母238d。当马达238b使轴238c旋转时，螺母238d沿轴238c移动，从而使显示屏232轴向地移动。顺应性密封件240通过是柔性的且顺应性的而被配置为允许显示屏232相对于外壳236轴向移动并且另外地可被配置为相对于外壳236向显示屏232提供径向支撑。移动机构238可以其它方式进行配置，该方式例如通过包括将显示屏232可移动地连接到马达的连杆，包括变速箱，包括显示屏沿其移动的一个或多个滑动导轨或其它合适类型的装置。

腔室244由显示屏232、透镜234和外壳236协同地限定。例如，相对于光学模块130的光轴242，腔室244被轴向地限定在显示屏232与透镜234之间，并且由外壳236周向地限定。

腔室244被密封以阻止或限制碎屑和/或水分侵入其中，该碎屑和/或水分的侵入否则可能干扰用户检视显示屏232上的图像。显示屏232耦接到外壳236以在其间(例如，利用顺应性密封件240)形成密封，并且透镜234耦接到外壳236以在其间(例如，利用直接接合和/或密封构件或材料)形成另一种密封，而外壳236在显示屏232与透镜234或在其间的居间构件(例如，顺应性密封件240)之间连续地延伸。术语“密封的”在结合“腔室”使用时是指防止空气由于非预期的机构(例如，制造可变性或缺陷、寄生压力随时间推移的变化等)而进入其中或从其离开的“腔室”。如下文进一步地详细描述，可提供允许将空气传送到腔室244中并且从腔室244传送出去的一个或多个通气孔，而腔室244可另外仍被认为是密封的。

当显示屏232和透镜234相对于彼此移动时，腔室244的容积改变，这可致使腔室244内的空气压力改变。压力的这类改变生成作用在显示屏232和透镜234上的力，该力可抵抗显示屏232和透镜234进行所需运动或可导致显示屏232变形。例如，利用移动机构使具有约2000平方厘米面积的显示屏232在30微米的行进范围内以2.5Hz的速度移动导致容积在0.4秒内改变6立方厘米。容积的这种变化在缺少压力减轻特征部的情况下将导致腔室244内的压力变化。

光学模块130可包括一个或多个压力减轻特征部，该一个或多个压力减轻特征部可包括一个或多个通气孔250、吸附材料260和/或无源辐射器270。一个或多个通气孔250、吸附材料260和无源辐射器270通过阻碍由于改变腔室244的容积而原本可能发生的压力变化而被认为是压力减轻特征部。也就是说，如果没有压力减轻特征部，腔室244中的压力将较大程度地改变。通过包括这类压力减轻特征部，可降低移动机构238的力需求，以便允许与克服由于腔室244中的压力变化而作用在显示屏232与透镜234之间的力原本可能所需的相比更小、更轻和/或较不昂贵的移动机构238。例如，一个或多个压力减轻特征部可通过传递空气、吸附空气和/或使容积膨胀来协同地适应容积的这类变化中的全部或一部分(例如，0.4秒内容积改变6立方厘米)。因此，可减少移动机构238的负载以主要负责使显示屏232加速而不必克服由此产生的空气压力变化。通气孔250、吸附材料260和无源辐射器270的压力减轻特征部可通过在不控制其致动的情况下阻碍压力变化(例如，根据空气流动操作)而被认为是无源的。

如图2A-图2D所示，光学模块130包括通气孔250、吸附材料260和无源辐射器270中的每一者。在图2A-图2C中，通气孔250、吸附材料260和无源辐射器270可以虚线(相等长度的划线)描绘，其中从图中诸如通过外壳236隐藏。光学模块130的变型可包括呈通气孔250、吸附材料260和无源辐射器270的不同组合。例如，光学模块130的预期的变型包括但不限于：(a)具有吸附材料260但不是无源辐射器270的通气孔250，(b)具有无源辐射器270，但不是吸附材料260的通气孔250，(c)吸附材料260但不是通气孔250或无源辐射器270，(d)无源辐射器270但不是通气孔250或吸附材料260，以及(e)吸附材料260和无源辐射器270而不是通气孔250。通气孔250、吸附材料260和无源辐射器270可各自以更大的数量(例如，多于一个)提供。

通气孔250在腔室244的内部与腔室244的外部之间流体连通。当腔室244的容积通过显示屏232的移动改变时，空气通过通气孔250流入腔室244中以及从腔室244流出，以便阻碍腔室244中的压力变化。除通气孔250之外，腔室244可被密封，使得空气基本上仅通过通气孔250流入腔室244中以及从腔室244流出。通气孔250也可被称为端口或管道。

与通气孔250连通的腔室244的外部可处于大气压力下。例如，通气孔250可与头戴式显示器100的外壳120的内部连通(例如，使空气与外壳120的内部直接连通)或可与头戴式显示器100的外壳120的外部连通(例如，与HMD的外壳120外侧直接连通或诸如利用居间管与HMD的外壳120外侧间接连通)。

通气孔250例如是延伸穿过光学模块130的外壳236的孔。另选地，通气孔250可由顺应性密封件240、中间结构232a、显示屏232或与其相关联的或部件之间(例如，透镜234与外壳236之间)的结构形成。虽然仅示出一个通气孔250，但是光学模块130可包括两个、三个或更多个通气孔。

通气孔250包括过滤器252，该过滤器252允许空气通过，同时阻碍碎屑(例如，灰尘或其它颗粒)通过进入腔室244中，这否则可能干扰用户检视显示屏232上的图像。例如，过滤器252可被配置为编织的网状材料。过滤器252可定位在通气孔250中(例如，在由通气孔形成的通道中)，但也可位于其它位置中(例如，在外壳236的外表面或内表面处或之上)。

通气孔250被描绘为具有圆形横截面形状，但也可具有任何其它合适的形状(例如，正方形、矩形、卵圆形、椭圆形等)。通气孔250被描绘为沿外壳236的侧壁，但也可定位在任何其它合适的位置中，诸如除侧壁之外或替代侧壁，沿底壁、顶壁和相对的侧壁中的一者或多者。光学模块130被描绘为仅具有一个通气孔250，但也可包括一个或多个另外的通气孔(例如，两个、三个或更多个)。

通气孔250可例如介于50平方厘米与90平方厘米之间，但可以不同的大小(例如，更大或更小)提供。例如，提供不同尺寸和/或数量的通气孔250可例如取决于由过滤器252提供的流量限制、其它压力减轻特征部(例如，另外的通气孔250、吸附材料260和无源辐射器270)的提供、光学模块130的尺寸特性(例如，腔室244的容积、被移动的显示屏232的面积和显示屏232的运动范围)。虽然较大的通气孔250可允许更多的空气流入腔室244中和从腔室244流出，并且从而减小由腔室244容积改变引起的压力变化，但是这种较大的通气孔250也可增大将碎屑传递到腔室244中的可能性。也可能对消除通气孔250是有利的，使得腔室244以其它方式密封。

光学模块130可替代通气孔250或除通气孔250之外包括与腔室244流体连通的吸附材料260和/或无源辐射器270。与通气孔250不同，吸附材料260和无源辐射器270阻碍腔室244中的压力变化，同时将空气保留在腔室244内。如下文进一步详细描述，吸附材料260用于吸附空气，而无源辐射器270膨胀和收缩以容纳来自腔室244的空气。

吸附材料260可定位在腔室244内侧。在一个示例中，吸附材料260是沸石，而在另一个示例中是活性碳。吸附材料也可被称为吸附剂。

吸附材料260定位在腔室244中，以便诸如通过定位在显示屏232的下边缘之下而不会干扰用户检视显示屏232。如图所示，吸附材料260可作为颗粒状材料(例如，粒状或粉末状)提供在容器262内。容器264是透气的(例如，透气容器)，使得腔室244中的空气与吸附材料260流体连通。容器264可以是例如由透气的柔性材料(例如，编织织物、有孔聚合物材料或其它透气的柔性材料)制成的柔性袋，或是由透气的刚性材料(例如，有孔塑料或其它透气的刚性材料)制成的刚性结构。容器264耦接到腔室244的内部部分，诸如耦接到外壳236的内部表面。

吸附材料260可具有例如约五立方厘米的容积，但也可以更高或更低的量提供。例如，提供不同量的吸附材料260可取决于吸附材料260的吸附特性(例如，吸附速率、吸附能力)、其它压力减轻特征部(例如，另外的通气孔250和无源辐射器270)的提供和光学模块130的尺寸特性(例如，腔室244的容积、被移动的显示屏232的面积和显示屏232的运动范围)。

参考图3，吸附材料260可作为吸附涂层364替代地或另外地提供。吸附涂层364包括位于其中的吸附材料260，并且可根据任何合适的涂覆技术来施加到腔室244的内部部分。例如，可将吸附涂层364施加到外壳236的内部表面，诸如首先将粘合剂施加到外壳236并且随后将吸附材料260施加在粘合剂的顶部上以便保持与腔室244的流体连通。

参考图4，吸附材料260可作为吸附结构466(诸如由吸附材料260形成的泡沫块或其它结构)替代地或另外地提供。吸附结构466定位在腔室244中，以便诸如通过定位在显示屏232的下边缘之下而不会干扰用户检视显示屏232。吸附结构466耦接到腔室244的内部部分，诸如耦接到外壳236的内部表面。

再次参考图2A-2D，替代通气孔250和/或吸附材料260或除此之外，光学模块130包括无源辐射器270。无源辐射器270是密封腔室244的柔性隔膜。无源辐射器270的内侧与腔室244的内部连通，同时无源辐射器270的内侧与腔室244的外部(诸如头戴式显示器100的外壳120的内部)连通。无源辐射器270也可被称为无源隔膜。

当使显示屏232移动以增大或减小腔室244的容积时，无源辐射器270移动以抵消容积的此类变化。例如，在没有无源辐射器270的情况下，当显示屏232移动远离透镜234或朝向透镜234移动时，腔室244的容积将增大或减小。在具有无源辐射器270的情况下，无源辐射器270朝向或远离腔室244内部的移动(例如，偏转)抵消原本由显示屏232的移动引起的容积的这类增大和减小。

腔室244可被认为具有总容积，该总容积包括第一容积244a(例如，由显示屏232、透镜234和外壳236限定)和由无源辐射器270限定的第二容积244b。当显示屏232和透镜234相对于彼此移动时，第一容积244a改变，当无源辐射器270移动时，第二容积244b相反地改变。例如，当显示屏232和透镜234移动分开时，第一容积244a增大并且第二容积244b减小。也就是说，无源辐射器270的容积减小(例如，收缩以具有负的有效容积，例如通过突出到第一容积中)以阻碍腔室244的总容积改变并且从而阻碍腔室244中的压力下降。相反地，当显示屏232和透镜234朝向彼此移动时，第一容积244a减小并且第二容积244b增大。也就是说，无源辐射器270的容积增大(例如，膨胀，例如通过从第一容积向外突出)并且从而阻碍第一容积244a的压力增大。

当显示屏232移动时，无源辐射器270响应于腔室244内空气的移动和/或空气压力的变化而移动。无源辐射器270由柔性材料(诸如橡胶或其它聚合物材料)形成。无源辐射器270例如耦接到外壳236以便密封该外壳的孔。无源辐射器270比外壳236的刚性更低，使得无源辐射器270由于腔室244中的空气移动和/或压力变化而偏转，而外壳236不会由于这类空气移动而偏转。无源辐射器270的刚性也可更低，使得腔室244内空气的移动致使无源辐射器270偏转，而不是顺应性密封件240偏转。

如图所示，无源辐射器270可被配置为具有波纹管，该波纹管包括围绕无源辐射器270的周边延伸的一个或多个波纹272。波纹272在内部部分274(例如，内面板)与无源辐射器270的外凸缘276之间延伸。外凸缘276耦接到外壳236以在其间形成密封(例如，利用粘合剂、机械紧固件、垫圈或居间结构)。

无源辐射器270另外被配置，以便不与显示屏232通过移动机构238进行的移动谐振。例如，无源辐射器270可具有谐振频率(诸如小于1Hz)，该谐振频率不同于(例如，小于)移动机构238使显示屏232移动的谐振频率(例如，介于1Hz与4Hz之间)。

无源辐射器270被描绘为具有圆形横截面形状，但也可具有任何其它合适的形状(例如，正方形、矩形、卵圆形、椭圆形等)。无源辐射器270被描绘为沿外壳236的侧壁，但也可定位在任何其它合适的位置中，诸如除侧壁之外或替代侧壁，沿底壁、顶壁和相对的侧壁中的一者或多者。光学模块130被描绘为仅具有一个无源辐射器270，但可包括一个或多个另外的无源辐射器(例如，两个、三个或更多个)。

参考图5，光学模块130还可包括一个或多个阀580(示意性地描绘)。阀580控制空气流入腔室244中以及从腔室244流出，例如以负责由于环境变化而产生的压力变化，诸如从海拔(例如，当在沿海地区与高山地区之间行进时)或其它环境(例如，当在飞机中行进时)的显著变化发生的那些。阀580可以是例如通过在打开或以其它方式启用头戴式显示器100时暂时地打开来选择性地控制(例如，由控制器122)的主动阀。另选地，阀580可以是被动的，在这种情况下，在腔室244的内部与外部之间的压力差下空气通过其中。除选择性地允许空气流入腔室244中以及从腔室244流出的阀580之外，光学模块130的具有阀580的腔室244可以被密封，如上文所定义。如图所示，阀580可结合吸附材料260和无源辐射器270使用，但并不结合通往大气的永久开口(例如，诸如通气孔250)使用。

参考图6，描述了控制器122的示例性硬件配置。控制器122可包括处理器610、存储器620、存储装置630、一个或多个输入装置640和一个或多个输出装置650。控制器122可包括总线660或类似装置以使部件互连以便通信。处理器610可操作来执行计算机程序指令并且执行由计算机程序指令描述的操作。作为示例，处理器610可以是常规装置，诸如中央处理单元。存储器620可以是易失性的，高速的，短期信息存储装置，诸如随机存取存储器模块。存储装置630可以是非易失性信息存储装置，诸如硬盘或固态驱动器。输入装置640可包括任意类型的人机接口，诸如按钮、开关、触摸屏输入装置、手势输入装置、音频输入和/或传感器输入装置(例如，传感器124)。输出装置650可包括能够由控制器122(诸如光学模块130(例如，显示屏232和/或其移动机构238))操作的任意类型的装置。

物理环境是指人们在没有电子系统帮助的情况下能够感测和/或交互的物理世界。物理环境诸如物理公园包括物理物品，诸如物理树木、物理建筑物和物理人。人们能够诸如通过视觉、触觉、听觉、味觉和嗅觉来直接感测物理环境和/或与物理环境交互。

相反，计算机生成现实(CGR)环境是指人们经由电子系统感测和/或交互的完全或部分模拟的环境。在CGR中，跟踪人的物理运动的一个子集或其表示，并且作为响应，以符合至少一个物理定律的方式调节在CGR环境中模拟的一个或多个虚拟对象的一个或多个特征。例如，CGR系统可以检测人的头部转动，并且作为响应，以与此类视图和声音在物理环境中变化的方式类似的方式调节呈现给人的图形内容和声场。在一些情况下(例如，出于可达性原因)，对CGR环境中虚拟对象的特征的调节可以响应于物理运动的表示(例如，声音命令)来进行。

人可以利用其感官中的任一者来感测CGR对象和/或与CGR对象交互，包括视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉。例如，人可以感测音频对象和/或与音频对象交互，该音频对象创建3D或空间音频环境，该3D或空间音频环境提供3D空间中点音频源的感知。又如，音频对象可以使能音频透明度，该音频透明度在有或者没有计算机生成的音频的情况下选择性地引入来自物理环境的环境声音。在某些CGR环境中，人可以感测和/或只与音频对象交互。

CGR的示例包括虚拟现实和混合现实。

虚拟现实(VR)环境是指被设计成对于一个或多个感官完全基于计算机生成的感官输入的模拟环境。VR环境包括人可以感测和/或交互的多个虚拟对象。例如，树木、建筑物和代表人的化身的计算机生成的图像是虚拟对象的示例。人可以通过在计算机生成的环境内人的存在的模拟、和/或通过在计算机生成的环境内人的物理运动的一个子组的模拟来感测和/或与VR环境中的虚拟对象交互。

与被设计成完全基于计算机生成的感官输入的VR环境相比，混合现实(MR)环境是指被设计成除了包括计算机生成的感官输入(例如，虚拟对象)之外还引入来自物理环境的感官输入或其表示的模拟环境。在虚拟连续体上，混合现实环境是完全物理环境作为一端和虚拟现实环境作为另一端之间的任何状况，但不包括这两端。

在一些MR环境中，计算机生成的感官输入可以对来自物理环境的感官输入的变化进行响应。另外，用于呈现MR环境的一些电子系统可以跟踪相对于物理环境的位置和/或取向，以使虚拟对象能够与真实对象(即，来自物理环境的物理物品或其表示)交互。例如，系统可以导致运动使得虚拟树木相对于物理地面看起来是静止的。

混合现实的示例包括增强现实和增强虚拟。

增强现实(AR)环境是指其中一个或多个虚拟对象叠加在物理环境或其表示之上的模拟环境。例如，用于呈现AR环境的电子系统可具有透明或半透明显示器，人可以透过该显示器直接查看物理环境。该系统可以被配置成在透明或半透明显示器上呈现虚拟对象，使得人利用该系统感知叠加在物理环境之上的虚拟对象。另选地，系统可以具有不透明显示器和一个或多个成像传感器，成像传感器捕获物理环境的图像或视频，这些图像或视频是物理环境的表示。系统将图像或视频与虚拟对象组合，并在不透明显示器上呈现组合物。人利用系统经由物理环境的图像或视频而间接地查看物理环境，并且感知叠加在物理环境之上的虚拟对象。如本文所用，在不透明显示器上显示的物理环境的视频被称为“透传视频”，意味着系统使用一个或多个图像传感器捕获物理环境的图像，并且在不透明显示器上呈现AR环境时使用那些图像。进一步另选地，系统可以具有投影系统，该投影系统将虚拟对象投射到物理环境中，例如作为全息图或者在物理表面上，使得人利用该系统感知叠加在物理环境之上的虚拟对象。

增强现实环境也是指其中物理环境的表示被计算机生成的感官信息进行转换的模拟环境。例如，在提供透传视频中，系统可以对一个或多个传感器图像进行转换以施加与成像传感器所捕获的视角不同的选择视角(例如，视点)。又如，物理环境的表示可以通过图形地修改(例如，放大)其部分而进行转换，使得经修改部分可以是原始捕获图像的代表性的但不是真实的版本。再如，物理环境的表示可以通过以图形方式消除其部分或将其部分进行模糊处理而进行转换。

增强虚拟(AV)环境是指其中虚拟或计算机生成的环境结合来自物理环境的一个或多个感官输入的模拟环境。感官输入可以是物理环境的一个或多个特征的表示。例如，AV公园可以具有虚拟树木和虚拟建筑物，但人的脸部是从对物理人拍摄的图像逼真再现的。又如，虚拟对象可以采用一个或多个成像传感器所成像的物理物品的形状或颜色。再如，虚拟对象可以采用符合太阳在物理环境中的位置的阴影。

有许多不同类型的电子系统使人能够感测和/或与各种CGR环境交互。示例包括头戴式系统、基于投影的系统、平视显示器(HUD)、集成有显示能力的车辆挡风玻璃、集成有显示能力的窗户、被形成为被设计用于放置在人眼睛上的透镜的显示器(例如，类似于隐形眼镜)、耳机/听筒、扬声器阵列、输入系统(例如，具有或没有触觉反馈的可穿戴或手持控制器)、智能电话、平板电脑、和台式/膝上型计算机。头戴式系统可以具有一个或多个扬声器和集成的不透明显示器。另选地，头戴式系统可以被配置成接受外部不透明显示器(例如，智能电话)。头戴式系统可以结合用于捕获物理环境的图像或视频的一个或多个成像传感器、和/或用于捕获物理环境的音频的一个或多个麦克风。头戴式系统可以具有透明或半透明显示器，而不是不透明显示器。透明或半透明显示器可以具有媒介，代表图像的光通过该媒介被引导到人的眼睛。显示器可以利用数字光投影、OLED、LED、uLED、硅基液晶、激光扫描光源或这些技术的任意组合。媒介可以是光学波导、全息图媒介、光学组合器、光学反射器、或它们的任意组合。在一个实施方案中，透明或半透明显示器可被配置成选择性地变得不透明。基于投影的系统可以采用将图形图像投影到人的视网膜上的视网膜投影技术。投影系统也可以被配置成将虚拟对象投影到物理环境中，例如作为全息图或在物理表面上。

如上所述，本技术的一个方面在于采集和使用得自各种来源的数据，以显示内容，这可以包括基于用户的头部或眼睛的移动来改变内容和/或相对于彼此移动显示屏和透镜。本公开预期，在一些实例中，这些所采集的数据可包括唯一地识别或可用于联系或定位特定人员的个人信息数据。此类个人信息数据可包括人口统计数据、基于位置的数据、电话号码、电子邮件地址、twitter ID、家庭地址、与用户的健康或健身等级相关的数据或记录(例如，生命信号测量、药物信息、锻炼信息)、出生日期、或任何其他识别信息或个人信息。

本公开认识到在本技术中使用此类个人信息数据可用于使用户受益。例如，个人信息数据可用于显示内容，这可以包括相对于彼此移动显示屏和透镜以提供增强的用户体验。因此，使用此类个人信息数据使得用户能够具有增强的用户体验。此外，本公开还预期个人信息数据有益于用户的其他用途。例如，健康和健身数据可用于向用户的总体健康状况提供见解，或者可用作使用技术来追求健康目标的个人的积极反馈。

本公开设想负责采集、分析、公开、传输、存储或其他使用此类个人信息数据的实体将遵守既定的隐私政策和/或隐私实践。具体地，此类实体应当实行并坚持使用被公认为满足或超出对维护个人信息数据的隐私性和安全性的行业或政府要求的隐私政策和实践。此类政策应该能被用户方便地访问，并应随着数据的采集和/或使用变化而被更新。来自用户的个人信息应当被收集用于实体的合法且合理的用途，并且不在这些合法使用之外共享或出售。此外，应在收到用户知情同意后进行此类采集/共享。此外，此类实体应考虑采取任何必要步骤，保卫和保障对此类个人信息数据的访问，并确保有权访问个人信息数据的其他人遵守其隐私政策和流程。另外，这种实体可使其本身经受第三方评估以证明其遵守广泛接受的隐私政策和实践。此外，应当调整政策和实践，以便采集和/或访问的特定类型的个人信息数据，并适用于包括管辖范围的具体考虑的适用法律和标准。例如，在美国，对某些健康数据的收集或获取可能受联邦和/或州法律的管辖，诸如健康保险流通和责任法案(HIPAA)；而其他国家的健康数据可能受到其他法规和政策的约束并应相应处理。因此，在每个国家应为不同的个人数据类型保持不同的隐私实践。

不管前述情况如何，本公开还预期用户选择性地阻止使用或访问个人信息数据的实施方案。即本公开预期可提供硬件元件和/或软件元件，以防止或阻止对此类个人信息数据的访问。例如，在观察用户的头部或眼睛的移动的情况下，本技术可被配置为允许用户在注册服务期间或其后随时选择参与采集个人信息数据的“选择加入”或“选择退出”。又如，用户可选择不提供用户移动信息或者可以选择限制用户观察数据被观察或保持的时间长度。除了提供“选择加入”和“选择退出”选项外，本公开设想提供与访问或使用个人信息相关的通知。例如，可在下载应用时向用户通知其个人信息数据将被访问，然后就在个人信息数据被应用访问之前再次提醒用户。

此外，本公开的目的是应管理和处理个人信息数据以最小化无意或未经授权访问或使用的风险。一旦不再需要数据，通过限制数据收集和删除数据可最小化风险。此外，并且当适用时，包括在某些健康相关应用程序中，数据去标识可用于保护用户的隐私。可在适当时通过移除特定标识符(例如，出生日期等)、控制所存储数据的量或特异性(例如，在城市级别而不是在地址级别收集位置数据)、控制数据如何被存储(例如，在用户之间聚合数据)、和/或其他方法来促进去标识。

因此，虽然本公开广泛地覆盖了使用个人信息数据来实现一个或多个各种所公开的实施方案，但本公开还预期各种实施方案也可在无需访问此类个人信息数据的情况下被实现。即，本技术的各种实施方案不会由于缺少此类个人信息数据的全部或一部分而无法正常进行。例如，可根据基于非个人信息数据或绝对最低限度量的个人信息(诸如，与用户相关联的设备所请求的内容或公开获得的信息)的偏好，通过推断来向用户显示内容。

Claims (15)

1.一种用于显示系统的光学模块，包括：

透镜；

显示屏，所述显示屏与所述透镜协同地限定腔室；

移动机构，所述透镜和所述显示屏通过所述移动机构相对于彼此移动；和

一个或多个压力减轻特征部，所述一个或多个压力减轻特征部在所述透镜和所述显示屏相对于彼此移动时与所述腔室流体连通以阻碍所述腔室中的压力变化。

2.根据权利要求1所述的光学模块，其中所述一个或多个压力减轻特征部将空气保留在所述腔室内。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的光学模块，其中所述一个或多个压力减轻特征部无源地阻碍所述腔室中的压力变化。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的光学模块，其中所述一个或多个压力减轻特征部包括吸附剂。

5.根据权利要求4所述的光学模块，其中所述吸附剂是沸石。

6.根据权利要求4所述的光学模块，其中所述吸附剂定位在所述腔室中。

7.根据权利要求6所述的光学模块，其中所述吸附剂是包含在所述腔室内的透气容器中的颗粒状材料。

8.根据前述权利要求中任一项所述的光学模块，还包括通气孔，所述通气孔具有过滤器并且允许空气在所述腔室的内部与所述腔室的外部之间通过。

9.根据前述权利要求中任一项所述的光学模块，其中所述一个或多个压力减轻特征部包括无源辐射器。

10.根据权利要求9所述的光学模块，还包括外壳，所述外壳耦接到所述透镜和所述显示屏，并且与所述显示屏和所述透镜协同地限定所述腔室，其中所述无源辐射器耦接到所述外壳。

11.根据权利要求10所述的光学模块，其中所述外壳包括孔并且所述无源辐射器密封所述孔。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的光学模块，其中所述无源辐射器包括柔性隔膜。

13.根据权利要求9-12中任一项所述的光学模块，其中所述无源辐射器具有谐振频率，所述谐振频率小于所述移动机构使所述显示屏和所述透镜相对于彼此移动的频率。

14.根据权利要求1-9中任一项所述的光学模块，还包括外壳，所述外壳耦接到所述透镜和所述显示屏并且与所述显示屏和所述透镜协同地限定所述腔室，其中所述透镜或所述显示屏中的一者刚性地耦接到所述外壳，并且所述透镜或所述显示屏中的另一者利用顺应性密封件耦接到所述外壳。

15.一种头戴式显示器，包括：

外壳；

支撑件，所述支撑件耦接到所述外壳以用于将所述外壳支撑在用户的头部上；

传感器，所述传感器用于测量用户眼睛的参数；以及

根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的一个或多个光学模块。

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