[发明专利]用于增强现实和虚拟现实感知的具有电致变色调光模块的头戴式显示器

说明书

本技术提供了用于近眼显示器(NED)设备(14r、l)的调光模块(198)，该调光模块控制穿过透射近眼显示器(112)到达用户的环境光(170)的量。调光模块(198)包括至少一个电致变色单元(400)，所述电致变色单元实现可变密度的调光，以使得NED设备(14r、l)可在增强现实(AR)和/或虚拟现实(VR)应用中使用。电致变色单元(400)可以是具有单色电致变色化合物层(453a)和夹在一对透明基板(450a、b)和导体(451a、b)之间的绝缘体(454a)的堆叠层的单色电致变色单元。电流可被施加到导体层(451a、b)以响应于调光值控制调光量。具有调光模块(198)的NED设备(14l、r)可被包括在遮光罩(8)或其它类型的头戴式显示器(HMD)(2)中。调光模块(198)可以是平的并且由用户视野中的平波导支架(123)支撑。

背景

近眼显示器(NED)设备可由用户佩戴以得到诸如增强现实(AR)体验和虚拟现实(VR)体验之类的体验。NED设备可包括显示模块，该显示模块可在NED设备的近眼显示器中提供计算机生成的图像(CGI)或其它信息。在AR体验中，NED设备的近眼显示器可包括光学透视透镜来允许将CGI重叠在用户的现实世界视图上。

NED设备可被包括在头戴式显示器(HMD)中。具有NED设备的HMD可以是头盔、遮光罩、眼镜和护目镜的形式或者由一个或多个带来系附。HMD可被至少用于航空、工程、科学、医疗、计算机游戏、视频、体育、训练、仿真和其它应用。

概述

本技术提供了用于近眼显示器(NED)设备的调光模块的实施例，该调光模块控制穿过透射(或光学透视)近眼显示器到达用户的环境光的量。调光模块包括至少一个电致变色单元(electrochromic cell)，所述电致变色单元实现可变密度的调光(或可选择的调光等级/环境光透射百分比)，以使得NED设备可在增强现实(AR)和/或虚拟现实(VR)应用中使用。AR应用可能偏好环境光的部分调光或透射(透明)状态，而VR应用可能偏好变暗(不透明)状态。具有调光模块的NED设备可被包括在遮光罩或其它类型的头戴式显示器(HMD)中。NED设备可通过HMD的支撑结构(诸如遮光罩或眼镜的框架)放置。

在一实施例中，调光模块包括至少一个具有堆叠材料层的单色电致变色单元。堆叠层包括单色电致变色化合物和夹在一对透明基板和导体间的绝缘体的层。在一实施例中，透明基板可以是HMD的透镜。电流量可被从控制电路施加到导体层以响应于调光值来控制调光量。调光值可基于来自环境光传感器的环境光值、用户偏好值、正在执行的应用的类型、近眼显示器亮度值、调光模块中性密度(ND)范围(可调光范围)和近眼显示器亮度范围单个或组合地确定。在一实施例中，多个单色电致变色单元可被堆叠并被用来增加可调光范围。

本技术提供了一个或多个装置实施例。在一实施例中，一种装置包括支撑结构、用于提供图像光的近眼显示器以及调光模块。调光模块包括：第一透明基板、第一透明导体、单色电致变色化合物、绝缘体、第二透明导体和第二透明基板。调光模块响应于在第一和第二透明导体之间施加的电流来控制穿过该调光模块的光。

本技术还提供了一种方法的一个或多个实施例，所述方法包括感测与透射近眼显示器接收的环境光的量相关联的环境光值。执行一应用来向透射近眼显示器提供图像光。与该应用相关联的近眼显示器亮度值被检索，并且响应于环境光值和近眼显示器亮度值，用于调光模块的调光值被确定。响应于调光值限制穿过调光模块的环境光的量。

本技术还提供包括计算系统和具有近眼显示器的HMD的一个或多个实施例。计算系统提供表示图像数据的电子信号。HMD响应于该电子信号提供图像数据。HMD包括NED设备，该NED设备包括用于输出图像数据的显示引擎、用于响应于该图像数据提供图像光的透射近眼显示器、调光模块和控制电路。调光模块响应于电流来控制穿过调光模块的环境光的量。控制电路响应于调光值来提供该电流。

在一实施例中，调光模块包括第一和第二透明导体和单色电致变色单元。电流被从控制电路施加至第一和第二导体。