交互式顯示系統的制作方法
【專利摘要】一種顯示系統，該顯示系統包括頭戴式投影儀，該頭戴式投影儀包括出口孔徑和通過該出口孔徑投影圖像光的投影引擎。該圖像光被投影到回反射顯示器上，該回反射顯示器在25度的出口角展度之內以高于90％的效率在第一維度中反射圖像光，并且在35度的出口角展度之外以低于10％的效率在第一維度中反射圖像光。
【專利說明】交互式顯示系統
[0001 ] 背景
[0002]便攜式計算設備限制顯示屏的尺寸和分辨率以便維持便攜性。在公共場所操作便攜式計算設備的用戶可能期望具有用于限制顯示器上的圖像的視野的隱私功能的顯示屏。
[0003]附圖簡述
[0004]圖1示出佩戴頭戴式投影儀并持有回反射顯示器(retro-reflectivedisplay)的用戶。
[0005]圖2示意性地示出示例回反射顯示器。
[0006]圖3A示出層壓在反射器上的表面起伏漫射器的示意描繪。
[0007]圖3B示出層壓在反射器上的梯度折射率漫射器的示意描繪。
[0008]圖3C示出層壓在回反射器上的表面起伏漫射器的示意描繪。
[0009]圖4A示出頭戴式投影儀和回反射顯示器的側視圖的示意描繪。
[0010]圖4B示出頭戴式投影儀和回反射顯示器的俯視圖的示意描繪。
[0011]圖4C示出佩戴頭戴式投影儀的用戶。
[0012]圖5示意性地示出響應于回反射顯示器的移動對投影的圖像的調整。
[0013]圖6示意性地示出基于遮擋對象的位置對投影的圖像的調整。
[0014]圖7示意性地示出根據本公開的計算系統。
[0015]詳細描述
[0016]期望具有能夠示出大面積顯示但無須攜帶大型設備的便攜式計算系統。從小型設備創建大型顯示的一種方式是使用諸如頭戴式顯示器之類的虛擬顯示器。然而，這樣的設備必須像一副眼鏡那樣被佩戴，而且許多人已經佩戴眼鏡。該設備由此必須適應個人的眼科矯正。此外，該顯示光學地重疊在場景上，從而需要使顯示圖像不舒適地明亮以便“蓋寫”現實世界，或者需要使眼鏡變暗，由此限制用戶的視力。該顯示的分辨率也必須非常高，以便投影高分辨率圖像，并同時逆著頭部移動穩定圖像。對于某些應用，需要復雜的傳感器和算法來在空間中的某點穩定圖像，其中在那個點不存在物理標記。另一替換例是使用可折疊的發射型顯示器。然而，當前技術允許LCD和OLED僅被彎曲有限量，并且通常僅為一次(例如，以適合放在彎曲的外殼內)。
[0017]在許多情況下，還期望具有有隱私功能的顯示設備，該隱私功能防止用戶附近的人查看其工作或機密文檔。這樣的隱私功能當前是使用可拆卸屏幕來實現的，該可拆卸屏幕包含威尼斯百葉窗結構以限制該顯示器的視野。這樣的屏幕還可在各離軸查看角處具有增強的反射性以進一步降低對除主要用戶之外的個體的屏幕可見性。
[0018]本描述涉及一種頭戴式顯示系統，該頭戴式顯示系統包括投影引擎，其可用于將圖像投影到回反射顯示器上，使得該圖像被佩戴計算系統的用戶看見，但對其他附近的個體不是清楚地可見的。回反射顯示器可能是可折疊的，從而允許便攜性。頭戴式顯示器可包括框架，該框架將投影的出口孔徑安裝成與用戶的眼睛水平(例如，在與雙眼相同的水平面中在右眼的右邊或在左眼的左邊)。頭戴式顯示器可包括用于將投影的圖像維持在回反射顯示器的邊界內的光學穩定子系統。顯示器在投影引擎的投影場之內的移動可通過調整對投影場的自動裁剪來補償。顯示器在投影場之外的移動可通過調整投影引擎的投影方向來補償。
[0019]圖1示出正與計算系統101交互的用戶100。計算系統101包括顯示系統102。顯示系統102包括頭戴式投影儀103和回反射顯示器104。頭戴式投影儀103可包括投影引擎105，該投影引擎105經由出口孔徑106將圖像光投影到回反射顯示器104。框架107可將頭戴式投影儀103固定到用戶100的頭部。在該示例中，框架107給出耳機類型的形狀因素，但是可利用其他形狀因素。計算系統101可進一步包括一個或多個相機，例如立體相機對(未示出)。計算系統101可進一步包括一個或多個紅外LED(未示出)、音頻輸入108(例如，話筒)和音頻輸出109，諸如耳機或骨傳導音頻系統。一個或多個相機、一個或多個紅外LED、音頻輸入108和音頻輸出109可被耦合到框架107。此外，計算系統101可具有其他無線輸入系統(諸如藍牙收發機)以便允許對附加輸入設備(諸如跟蹤墊、鍵盤、鼠標等)的使用。這樣的輸入設備可被包括在頭戴式投影儀103、回反射顯示器104中或被耦合到頭戴式投影儀103、回反射顯示器104，或者可以是分開的外圍設備。計算系統101可進一步包括用于與例如因特網連接的通信設備(未示出)。通信設備可以是蜂窩或WiFi收發機或類似設備。
[0020]如圖1所示，投影引擎105可被安裝成使得出口孔徑106在用戶100的一個眼睛附近，但不使用戶100的視力模糊。投影引擎105可被安裝到頭戴式投影儀103的一側。例如，投影儀可被放置在慣用右手的用戶的左手側，以便使陰影對投影的圖像的影響最小化。這可提供以下優點:投影的圖像以可被反射回與用戶100的雙眼相對應的呈小型矩形或橢圓形的眼睛框中的入射角擊中屏幕。這與使用安裝在頂部或頭燈樣式的投影引擎的類似系統相比更高效，因為這樣的投影引擎可要求光被反射回圓形或三角形查看窗口中，由此損失了圖像強度。此外，將投影引擎105并由此將出口孔徑106放置在用戶100的頭部的該側上并結合回反射顯示器104允許使用計算系統101，而無需附加的眼鏡。出口孔徑106可由此被水平地定位到用戶的雙眼的外側(例如，在右眼的右邊或在左眼的左邊)，而不是被定位在雙眼之間或被定位于在用戶的雙眼之間的空間上方的前額上。
[0021]投影引擎105可以是基于激光掃描儀的引擎、DLP(微反射鏡)引擎、IX0S(硅上液晶)或其他合適的投影引擎。激光投影引擎是有利的，因為這樣的投影引擎可被制造在相對較小的封裝中，同時保持相對較大的焦深。
[0022]回反射顯示器104可以是可折疊顯示器。通過這種方式，用戶可攜帶相對較小(例如，口袋尺寸)的、可被展開成明顯更大的顯示尺寸的顯示器。回反射顯示器104可被設計成使得可取決于用戶的偏好、可用空間等使用多個顯示尺寸。例如，顯示器可具有7〃乘10〃的最大尺寸，但當被折疊成一半以形成5〃乘7〃的屏幕時也可用。在一些示例中，顯示器當采用保管形狀因素時可以是柔軟的，并且當采用活動形狀因素時可以是堅硬的。例如，可卷起顯示器可以按與卷尺類似的方式變硬。該顯示器可具有通過該顯示器的扭曲賦予該顯示器的剛度。該顯示器可以被小塊化，其中各小塊都具有初始剛度，并且當被折疊時例如通過局部重疊來提供自支撐。該顯示器可配置有活動形狀因素剛度，使得該顯示器可按與平板計算機相似的方式用一只手拿著。該顯示器可被配置成耦合到一臺架，使得該顯示器可按與桌面顯示屏相似的方式被查看。在一些示例中，回反射顯示器可具有最小剛度(例如，類似于手帕)，同時被配置成安裝在提供剛度的可折疊臺架上。鉸接框架也可被用來向回反射顯示器提供剛度。該框架可被展開或疊縮成在兩個相對側的中心處具有鉸鏈的矩形。回反射顯示器可按使得框架/顯示器組合看上去好像在中心下面有折痕或書脊的報紙或書的方式被夾扣或附連到鉸接框架。
[0023]圖2示出示例回反射顯示器200的示意圖。回反射顯示器200可包括漫射器層201、 粘合層202和回反射膜203。回反射顯示器200可被用來反射來自投影引擎的圖像，使得該圖像按不將光發送到別處的方式被返回到佩戴頭戴式投影儀103的用戶的雙眼周圍的區域。
[0024]在一個示例中，回反射膜由呈菱形直紋面組成。該結構的周期性可處在120wii的量級上，但也可使用更大或更小的結構。典型的回反射器使光返回到該源的區域，但一些光因棱鏡缺陷而被衍射或散射。在所謂的“視距”產品(諸如在安全裝備和符號上使用的那些產品)中，回反射器通過用非理想雙面角進行設計來專門解調。然而，為了使回反射顯示器200 上顯示的圖像一致地出現在用戶的雙眼中，可將漫射器層201放置在回反射膜203上。在粘合層給出小光學干擾的情況下，漫射器層201可經由合適的粘合層202被耦合到回反射膜 203〇[〇〇25]漫射器層201可包括梯度折射率(GRIN)漫射器。梯度折射率漫射器可給出禮帽 (top-hat)型漫射曲線。這可通過提供其中高折射率的柱區域被低折射率的區域分隔開的類似于光纖面板的內部漫射器結構來實現。在角度方面接近柱軸角的進入漫射器層的光線由該結構引導，并被多次反射，并且由此在錐體上散射。該錐體角依據輸入角和柱軸角之間的差異被定義到第一量級。處于相對于主軸角而言較陡的角的進入漫射器層的光線不由該結構引導，而是無偏射地通過。通過這種方式，漫射器散射在特定角度范圍內入射的光，但不散射在該范圍之外的光。通過創建離軸柱形結構，散射的角度范圍可移位離開層法線。這樣的結構可通過自組裝或光刻技術用光聚合物材料來制成。
[0026]使用梯度折射率漫射器可允許在該漫射器的接受錐體之內漫射光，但不允許在該接受錐體之外漫射光。結果，投影的光205被漫射通過漫射器層201，被回反射膜203回反射回到漫射器，并隨后被重新漫射通過漫射器層201，同時仍保持在漫射器層201的漫射角度內。
[0027]相反，通過只使用回反射膜，光沿著入射角被反射回到源。對于用戶而言，僅從回反射器散射的光將被雙眼看到，因為真正被回反射的光被發送回投影儀。最接近投影儀的那只眼睛將看見黯淡的圖像。該圖像在另一眼睛中將甚至更黯淡。回反射顯示器200允許在投影引擎處產生的光被回反射回去，使得相同的圖像出現在雙眼中。通過使用具有禮帽型漫射曲線的梯度折射率型漫射器，光可被返回到用戶的雙眼呈矩形或橢圓形的眼睛框中， 而不會以其他方式浪費或散射光。這向反射的圖像提供一致的亮度和外觀。相反，其他漫射器類型可反射對一個眼睛比對另一眼睛看上去更亮的圖像。具有呈鐘型漫射曲線的漫射器可被用來將光均等地反射回雙眼，但這可需要顯著更寬的圖像框，從而導致圖像亮度和圖像對比度的損失，同時會增加被反射到別處的光量，由此減少了查看隱私。
[0028]對受控梯度折射率漫射器的使用允許偏移角的形成。通過這種方式，投影引擎可被放置在頭戴式投影儀103的一側上，并且圖像反射被相應地偏向，使得圖像被一致地返回到用戶的雙眼。[〇〇29]盡管在回反射顯示器的一些示例中可使用梯度折射率漫射器，但在合適的情況下也可使用其他漫射器類型。例如，表面起伏漫射器可提供一些成本節省，從而允許廉價的顯示器。然而，經由梯度折射率漫射器投影的圖像當與表面起伏漫射器相比時示出光斑方面的減少，并且對分辨率具有低影響。這可歸因于通過梯度折射率漫射器引導的光的混合屬性。具體地，綠色光在光斑方面具有顯著的減少。
[0030]對于表面起伏漫射器，光斑可通過增加表面起伏的基底的厚度來減少。然而，與使用梯度折射率漫射器的示例相比，這可伴隨斑點增長方面的相應增加，并由此引起分辨率方面的總體減小(由于調制傳遞函數方面的減小)。然而，對于梯度折射率漫射器，厚度方面的增加對斑點增長具有較小的影響。由此，光斑可在不犧牲分辨率的情況下被減少。
[0031]這個概念在圖3A-3C中進一步示出。圖3A示出層壓在反射器表面302上的表面起伏漫射器301的示意描繪。投影的輸入光遭受由漫射角長度和基底厚度引起的斑點增長。表面起伏漫射器301在(反射的)輸入光的第二次通過之際產生更大的明顯斑點尺寸，從而指示角度上更密集的光斑圖案。由此，光斑圖案受制于對給定眼睛瞳孔尺寸的附加平均。通過這種方式，光斑對比度可被降低，但是以分辨率為代價。[〇〇32]圖3B示出層壓在反射器表面302上的梯度折射率漫射器303的示意描繪。與圖3A中描繪的配置不同，在梯度折射率漫射器的接受角內的投影的光輸入被引導，并且隨后被均勻地漫射。明顯斑點尺寸沒有被增加。[〇〇33]圖3C示出層壓在回反射膜304上的梯度折射率漫射器303的示意描繪。將圖3B的平坦反射器變為回反射陣列層允許在漫射器的接受角內的光在一個維度中被引導、被回反射并隨后被均勻地漫射，而該光在正交的維度中基本上都被回反射。由此，該配置允許以下組合:在水平維度上為在單維度上均勻的漫射輸出，同時基本上保持回反射輸出指向垂直維度。進而，這在水平維度上允許圖像內容的可見性和一致性，并且進一步在垂直維度上允許效率方面的顯著增加(例如，降低的功率要求)，同時降低了光斑對比度。可通過增加包括在垂直維度中漫射小的角展度的折射率光柵的梯度折射率漫射層來在垂直維度上增加微小的角展度，以在垂直維度中考慮眼睛軸水平與投影輸出水平的對準。[〇〇34]圖4A和4B分別示意性地示出可用于形成高效的部分回反射的眼睛框的示例側視圖和示例俯視圖。在圖4A所描繪的側視圖中，頭戴式投影儀103被配置成使得投影引擎105 的出口孔徑106與用戶100的雙眼垂直地對準。沿著垂直軸返回的光基本上都被回反射。通過這種方式，垂直返回獨立于回反射顯示器400的平坦性。在一些示例中，這可通過將基本上一維的表面起伏漫射器用作漫射器層來實現。通過這種方式，水平軸可采用漫射器層和回反射膜，而垂直軸可僅僅是回反射的，或者略采用一點漫射器層和回反射膜。換言之，回反射顯示器400在第一維度上可漫射光，而在垂直于第一維度的第二維度上基本上都回反射光而沒有漫射。在這樣的示例中，回反射顯示器400可具有固有的垂直/水平朝向 (orientat1n)〇[〇〇35]在圖4B所描繪的俯視圖中，投影引擎105的出口孔徑106沿著水平軸與用戶100的眼睛相鄰。為了使得來自投影引擎105的光在從回反射顯示器400反射后返回用戶的眼睛， 沿著該顯示器的水平軸的出口角展度可至少包括投影引擎105的孔徑和用戶的兩個眼睛。
[0036]為了促成該配置，屏幕輸出錐體可以是焦闌的。這允許該顯示器針對水平地橫跨顯不器400的位置發射相同的錐體。例如，如圖4B所不，出口角展度01、02和93可在值方面相等。通過使用具有禮帽型特征的漫射器，回反射顯示器的反射效率在眼睛框內與在眼睛框外相比可明顯更高。例如，回反射顯示器可在25度的出口角展度之內以高于90%的效率在第一維度中反射圖像光，并在35度的出口角展度之外以低于10%的效率在第一維度中反射圖像光。
[0037]替換地，屏幕輸出錐體可通過使用梯度折射率或全息漫射器來針對位置定制。在該配置中，效率可通過針對橫跨回反射顯示器400的位置定制接受指向角的斜度來提升。例如，出口角展度和93可具有唯一的值。這轉而可允許即將眼睛框引向公共焦點，又降低眼睛框寬度，由此增加了安全性和效率。[〇〇38]圖4C示出佩戴頭戴式投影儀103的用戶的示意描繪。框401表示漫射器和回反射層的出口錐體角展度。為了使從投影引擎105發射的光回反射回到用戶100的眼睛，最小出口錐體角尺寸可包括出口孔徑106以及用戶100的雙眼。在考慮屏幕距用戶100的雙眼的距離的情況下，出口孔徑可被定位在顯示返回的接受和漫射出口角展度兩者之內。框402表示可被加到出口錐體角尺寸中的角展度。通過垂直地增加出口錐體角尺寸，相對于屏幕朝向的查看者眼睛和/或頭部傾斜在其中該眼睛和/或頭部傾斜大于回反射顯示器的視距角 (conspicuity angle)本身會允許的傾斜的場景中可被考慮。通過這種方式，即使在用戶的眼睛和/或頭部朝向或遠離屏幕傾斜時，用戶將幾乎感知不到反射離開回反射顯示器400的圖像的移動。[〇〇39]投影引擎105可被耦合到光學穩定子系統，該光學穩定子系統允許使由投影引擎投影的圖像維持在回反射顯示器上，而不管用戶和/或顯示器的移動。光學穩定子系統可確定回反射顯示器的特征，諸如尺寸、形狀、朝向、距投影引擎的距離等等。例如，計算系統101 可包括一個或多個紅外LED以及一個或多個相機，其可被用于提供關于用戶的動作和移動兩者的反饋以及與屏幕在空間中的位置有關的信息。來自LED的光(以及從投影引擎105投影的光)被回反射顯示器返回到相機。在一些實施例中，LED可被脈沖化，并且相應地相機快門被同步以幫助消除任何干擾環境光。LED和一個或多個相機可被耦合到頭戴式投影儀 103,使得它們落在漫射器和回反射層的出口角展度內。通過這種方式，LED和一個或多個相機將落在回反射顯示器的最小接受和輸出內。例如，在一個或多個相機被配置成僅檢測IR 光的情況下，相機可被放置在出口角展度之外，并且仍接收回反射的IR(例如，在回反射膜的視距角之內但在漫射器的接受之外的IR)。
[0040]該數據可用于確定屏幕的位置以及其間的任何對象(諸如，手、手指、指示筆等)兩者。回反射顯示器將看上去像通過相機看見的那樣亮，而入射對象和背景將看上去是黑的。 這允許包括顯示器的輪廓的高對比度圖像，顯示器的輪廓可被用來經由光學穩定系統定向投影引擎。
[0041]這允許使投影的圖像的尺寸匹配回反射顯示器的尺寸，而不是投影大型圖像并在活動顯示器的場內選擇小區域。通過這種方式，高分辨率圖像可出現在用戶面前，而無需非常高分辨率的投影引擎。投影引擎可在面積大于回反射顯示器的投影場內投影圖像。投影引擎可隨后自動裁剪投影場以避免在回反射顯示器的邊界之外的投影。例如，光學穩定子系統可被配置成基于回反射顯示器的邊界來確定回反射顯示器的尺寸，并且還被配置成基于回反射顯示器的尺寸來調整對投影場的自動裁剪。光學穩定子系統可進一步被配置成響應于回反射顯示器在投影場內移動而調整對投影場的自動裁剪。通過這種方式，顯示器和/ 或頭戴式投影儀的快速、微小(例如小于閾值2秒鐘和/或5厘米)移動可被考慮達短時間范圍。[〇〇42] 例如，圖5示意性地示出示例回反射顯示器501。投影引擎(未示出)具有包括投影的圖像507的投影場505。在510,回反射顯示器501被定位在投影場505內。投影的圖像507在投影場505內被自動裁剪，使得投影的圖像被包含在回反射顯示器501的邊界內。在520,回反射顯示器501在投影場505的邊界內移動。相應地，對投影的圖像507的自動裁剪被調整， 使得投影的圖像保持在回反射顯示器501的邊界內。
[0043]光學穩定子系統還可被配置成通過以下方式調整投影引擎的投影方向:響應于回反射顯示器在投影場外移動，而相對于回反射顯示器物理地移動投影引擎。例如，投影引擎可被安裝在轉向機構上，以允許即使在用戶的頭部移動時，投影引擎也將圖像投影在顯示器上。在一些實施例中，投影引擎可被安裝在小型轉動電機(諸如壓電致動電機)上。通過這種方式，顯示器和/或投影引擎的較大移動(例如，大于閾值)可通過控制投影引擎的方向來控制。投影的圖像可由此被快速地移動，使得用戶不檢測圖像相對于回反射顯示器的顯著移動。[〇〇44] 返回圖5，在530，回反射顯示器501移動，使得顯示器的頂部邊界在投影場505的邊界之外移動。據此，投影引擎的位置被調整，由此使投影場移動(505a)。對投影的圖像507的自動裁剪在投影場505a內被調整，使得投影的圖像保持在回反射顯示器501的邊界內。
[0045]在光學穩定子系統的示例控制系統中，兩個控制回路操作，一個控制回路處于較高速度，另一控制回路處于較低速度。來自相機的圖像被用于確定回反射顯示器在空間中的位置。第一控制回路修改投影的圖像的尺寸、梯形失真(keystone)和位置以使投影的圖像的位置鎖定在屏幕上。圖像偏移被用作第二控制回路的輸入，其中頭戴式投影儀的機械指向被修改以便使圖像偏移最小化。通過這種方式，快速的移動通過以高速度自動裁剪投影的圖像被電子地控制，而較慢的移動通過重新指向投影儀被機械地校正。
[0046]在其中頭戴式投影儀包括一個或多個相機以及一個或多個IR-LED的示例中，頭戴式投影儀可進一步包括輸入子系統以基于一個或多個相機所接收到的IR光來確定在回反射顯示器之上或附近的一個或多個遮擋對象的位置。(諸)確定的位置可被用來在投影的圖像中掩模一個或多個遮擋對象。這產生該圖像是從回反射顯示器中生成而不是從前面投影的幻覺。在相機處接收到的光可進一步被用于確定姿勢、懸停、觸摸、筆移動等，其進而可被用于控制通信地耦合到顯示系統的計算系統的操作。[〇〇47]例如，圖6描繪圖像610被投影在其上的回反射顯示器600。在620,用戶的手621被示為遮擋圖像610的一部分。手621可在相機中表現為回反射顯示器上的剪影。手的邊界可相對于顯示邊界和投影的圖像被映射。圖像610被用戶的手621遮擋的部分可隨后被更改， 從而使得在該圖像中掩模該手。在630,更改的圖像610被示為被投影在回反射顯示器600 上。在該示例中，不是將圖像610的各部分投影在用戶的手上，在用戶的手上，這些部分可被在用戶附近的其他個人看見，而是在投影的圖像610a中掩模圖像610被遮擋的部分。深度相機和/或立體相機對可被用來確定遮擋對象相對于回反射顯示器的三維位置，并由此形成基于觸摸和/或懸停的輸入的基礎。
[0048]在一些實施例中，在此描述的方法和過程可以與一個或多個計算設備的計算系統綁定。尤其地，這樣的方法和過程可被實現為計算機應用程序或服務、應用編程接口(API)、 庫和/或其他計算機程序廣品。
[0049]圖7示意性地示出可以執行上述方法和過程中的一個或多個的計算系統700的非限制性實施例。以簡化形式示出了計算系統700。計算系統700可與頭戴式投影儀合并和/或采用與頭戴式投影儀通信的一個或多個外圍計算系統的形式。
[0050]計算系統700包括邏輯機701和存儲機702。任選地，頭戴式計算系統700可包括投影引擎703、光學穩定子系統704、輸入子系統705、通信子系統706和/或圖7中未示出的其他組件。
[0051]邏輯機701包括被配置成執行指令的一個或多個物理設備。例如，邏輯機可被配置成執行作為以下各項的一部分的指令:一個或多個應用、服務、程序、例程、庫、對象、組件、 數據結構、或其它邏輯構造。這種指令可被實現以執行任務、實現數據類型、轉換一個或多個部件的狀態、實現技術效果、或以其它方式得到期望結果。[〇〇52]邏輯機可包括被配置成執行軟件指令的一個或多個處理器。作為補充或替換，邏輯機可包括被配置成執行硬件或固件指令的一個或多個硬件或固件邏輯機。邏輯機的處理器可以是單核或多核，且在其上執行的指令可被配置為串行、并行和/或分布式處理。邏輯機的各個組件可任選地分布在兩個或更多單獨設備上，這些設備可以位于遠程和/或被配置成進行協同處理。邏輯機的各方面可由以云計算配置進行配置的可遠程訪問的聯網計算設備來虛擬化和執行。[〇〇53]存儲機702包括被配置成保存可由邏輯機執行以實現此處所述的方法和過程的指令的一個或多個物理設備。在實現這些方法和過程時，可以變換存儲機802的狀態(例如，保存不同的數據)。[〇〇54]存儲機702可以包括可移動和/或內置設備。存儲機702可包括光學存儲器(例如， CD、DVD、HD-DVD、藍光盤等)、半導體存儲器(例如，RAM、EPROM、EEPR0M等)和/或磁存儲器(例如，硬盤驅動器、軟盤驅動器、磁帶驅動器、MRAM等)等等。存儲機802可包括易失性、非易失性、動態、靜態、讀/寫、只讀、隨機存取、順序存取、位置可尋址、文件可尋址和/或內容可尋址設備。
[0055]可以理解，存儲機702包括一個或多個物理設備。然而，本文描述的指令的各方面可另選地通過不由物理設備在有限時長內持有的通信介質(例如，電磁信號、光信號等)來傳播。[〇〇56]邏輯機701和存儲機702的各方面可被一起集成到一個或多個硬件邏輯組件中。這些硬件邏輯組件可包括例如現場可編程門陣列(FPGA)、程序和應用專用的集成電路 (PASIC/ASIC)、程序和應用專用的標準產品(PSSP/ASSP)、片上系統(S0C)以及復雜可編程邏輯器件(CPLD)。[〇〇57]在被包括時，投影引擎703可用于呈現由存儲機702保存的數據的視覺表示。該視覺表示可采用圖形用戶界面(GUI)的形式。由于此處所描述的方法和過程改變了由存儲機保持的數據，并由此變換了存儲機的狀態，因此同樣可以轉變投影引擎703的狀態以視覺地表示底層數據的改變。投影引擎703可包括實際上利用任何類型的技術的一個或多個可視光投影儀。這樣的顯示設備可與共享外殼中的邏輯機701和/或存儲機702組合，或者投影引擎可采用與被配置成安置邏輯機701和存儲機702的一個或多個外圍外殼通信的頭戴式設備的形式。投影引擎703還可被耦合到光學穩定子系統704。光學穩定子系統704可給出對從投影引擎703發出的圖像的形狀、尺寸和投影方向的控制，如本文中所描述的。光學穩定子系統704可完全地或部分地與共享外殼中的投影引擎703被共同安置。光學穩定子系統804 可響應于從邏輯機701接收到的命令來控制投影引擎703的各方面。
[0058]在包括輸入子系統705時，輸入子系統705可以包括諸如鍵盤、鼠標、觸摸屏或游戲控制器之類的一個或多個用戶輸入設備或者與其對接。在一些實施例中，輸入子系統可以包括所選擇的自然用戶輸入(NUI)部件或與其對接。這種元件部分可以是集成的或外圍的， 輸入動作的轉導和/或處理可以在板上或板外被處理。NUI部件的示例可包括用于語言和/ 或語音識別的話筒；用于機器視覺和/或姿勢識別的紅外、色彩、立體顯示和/或深度相機； 用于運動檢測和/或意圖識別的頭部跟蹤器、眼睛跟蹤器、加速計和/或陀螺儀；以及用于評估腦部活動的電場感測部件。[〇〇59]當包括通信子系統706時，通信子系統710可以被配置成將計算系統700與一個或多個其它計算設備可通信地耦合。通信子系統706可以包括與一個或多個不同通信協議兼容的有線和/或無線通信設備。作為非限制性示例，通信子系統可被配置成用于經由無線電話網絡或者有線或無線局域網或廣域網來進行通信。在一些實施例中，通信子系統可允許計算系統700經由諸如因特網這樣的網絡將消息發送至其他設備以及/或者從其它設備接收消息。
[0060] 一示例提供一種顯示系統，該顯示系統包括頭戴式投影儀，該頭戴式投影儀包括出口孔徑以及通過該出口孔徑投影圖像光的投影引擎。在這樣的示例中，該顯示系統可包括回反射顯示器，該回反射顯示器在25度的出口角展度之內以高于90%的效率在第一維度中反射圖像光，并在35度的出口角展度之外以低于10%的效率在第一維度中反射圖像光。 在這樣的示例中，回反射器可附加地或替換地包括粘合到回反射膜的漫射器層。附加地或替換地，在這樣的示例中，漫射器層的特征可在于禮帽型漫射曲線。在這樣的示例中，漫射器層可附加地或替換地包括梯度折射率漫射器。在這樣的示例中，漫射器層可附加地或替換地包括基本上一維的表面起伏漫射器，并且回反射顯示器可附加地或替換地在第一維度中漫射光，并且可附加地或替換地在垂直于第一維度的第二維度中基本上回反射圖像光， 而沒有漫射。在這樣的示例中，顯示系統可附加地或替換地包括框架，并且該框架可附加地或替換地將出口孔徑水平地安裝在用戶的眼睛外側。在這樣的示例中，投影引擎可附加地或替換地具有投影場，并且可附加地或替換地自動裁剪該投影場以避免在回反射顯示器的邊界之外的投影。在這樣的示例中，顯示系統可附加地或替換地包括光學穩定子系統，該光學穩定子系統被配置成響應于回反射顯示器在投影場內移動而調整對投影場的自動裁剪。 在這樣的示例中，光學穩定子系統可附加地或替換地被配置成通過以下方式調整投影引擎的投影方向:響應于回反射顯示器在投影場外移動，而相對于回反射顯示器物理地移動投影引擎。在這樣的示例中，光學穩定子系統可附加地或替換地包括耦合到投影引擎的轉動電機。在這樣的示例中，顯示系統可附加地或替換地包括一個或多個相機以接收從回反射顯示器反射的光，并且光學穩定子系統可附加地或替換地被配置成基于接收的光確定回反射顯示器的邊界。在這樣的示例中，光學穩定子系統可附加地或替換地被配置成基于回反射顯示器的邊界來確定回反射顯示器的尺寸，并且可附加地或替換地被配置成基于回反射顯示器的尺寸來調整對投影場的自動裁剪。在這樣的示例中，顯示系統可附加地或替換地包括一個或多個IR LED。在這樣的示例中，顯示系統可附加地或替換地包括輸入子系統以基于一個或多個相機所接收的IR光來確定在回反射顯示器之上或附近的一個或多個對象的位置。在這樣的示例中，投影引擎可附加地或替換地被配置成在投影的圖像光中掩模該一個或多個對象。在這樣的示例中，回反射顯示器可附加地或替換地為可折疊顯示器。以上描述的示例中的任何一個或全部可按任何合適的方式被組合在各實現中。
[0061]另一示例提供一種用于顯示系統的方法，該方法包括:接收回反射顯示器相對于投影引擎的投影場的邊界，自動裁剪該投影場以避免在回反射顯示器的邊界之外的投影， 以及響應于回反射顯示器在投影場之內移動而動態地調整對投影場的自動裁剪。在這樣的示例中，該方法可附加地或替換地包括通過以下方式動態地調整投影引擎的投影方向:響應于回反射顯示器的一個或多個邊界在投影場外移動，而相對于回反射顯示器物理地移動投影引擎。在這樣的示例中，接收回反射顯示器的邊界可附加地或替換地包括在一個或多個相機處接收從回反射顯示器回反射的IR光。在這樣的示例中，該方法可附加地或替換地包括基于由一個或多個相機接收的IR光確定位于回反射顯示器和投影引擎之間的一個或多個對象的位置;并且可附加地或替換地包括在投影引擎所投影的圖像光中掩模在回反射顯示器之上或附近的一個或多個對象。以上描述的示例中的任何一個或全部可按任何合適的方式被組合在各實現中。[〇〇62]又一示例提供一種顯示系統，該顯示系統包括頭戴式投影儀，該頭戴式投影儀包括出口孔徑、用于通過出口孔徑在投影場內投影圖像光的投影引擎、用于將出口孔徑水平地安裝在用戶的眼睛外側的框架。在這樣的示例中，顯示系統可附加地或替換地包括回反射顯示器，該回反射顯示器包括粘合到回反射膜使得回反射顯示器以禮帽型漫射曲線反射圖像光的梯度折射率漫射器，并且該顯示系統可附加地或替換地包括用于響應于回反射顯示器在投影場內移動而在投影場內調整對圖像光的自動裁剪的光學穩定子系統。以上描述的示例中的任何一個或全部可按任何合適的方式被組合在各實現中。[〇〇63]將會理解，此處描述的配置和/或方法本質是示例性的，這些具體實施例或示例不應被視為限制性的，因為許多變體是可能的。此處描述的具體例程或方法可以表示任何數量的處理策略中的一個或多個。如此，所示和/或所述的各種動作可以以所示和/或所述順序、以其它順序、并行地執行，或者被省略。同樣，上述過程的次序可以改變。
[0064]本公開的主題包括各種過程、系統和配置以及此處公開的其它特征、功能、動作和/或屬性、以及它們的任一和全部等價物的所有新穎且非顯而易見的組合和子組合。
【主權項】
1.一種顯示系統，包括: 頭戴式投影儀，包括: 出口孔徑，以及 用于通過所述出口孔徑投影圖像光的投影引擎；以及 回反射顯示器，所述回反射顯示器在25度的出口角展度之內以高于90%的效率在第一維度中反射圖像光，并在35度的出口角展度之外以低于10%的效率在所述第一維度中反射圖像光。2.如權利要求1所述的顯示系統，其特征在于，所述回反射顯示器包括粘合到回反射膜的漫射器層。3.如權利要求2所述的顯示系統，其特征在于，所述漫射層的特征在于禮帽型漫射曲線。4.如權利要求3所述的顯示系統，其特征在于，所述漫射器層包括梯度折射率漫射器。5.如權利要求2所述的顯示系統，其特征在于，所述漫射器層包括基本上一維的表面起伏漫射器，并且其中所述回反射顯示器在所述第一維度中漫射光，并且在垂直于所述第一維度的第二維度中基本上都回反射圖像光，而沒有漫射。6.如權利要求2所述的顯示系統，其特征在于，進一步包括框架，其中所述框架使所述出口孔徑水平地安裝到所述用戶的眼睛外側。7.如權利要求1所述的顯示系統，其特征在于，所述投影引擎具有投影場，并對所述投影場進行自動裁剪以避免在所述回反射顯示器的邊界之外的投影。8.如權利要求7所述的顯示系統，其特征在于，進一步包括光學穩定子系統，所述光學穩定子系統被配置成響應于所述回反射顯示器在所述投影場之內移動而調整對所述投影場的自動裁剪。9.如權利要求8所述的顯示系統，其特征在于，所述光學穩定子系統還被配置成通過以下方式調整所述投影引擎的投影方向:響應于所述回反射顯示器在所述投影場之外移動，而相對于所述回反射顯示器物理地移動所述投影引擎。10.如權利要求1所述的顯示系統，其特征在于，進一步包括: 一個或多個IR LED;以及 用于基于由所述一個或多個相機接收的IR光來確定在所述回反射顯示器之上或附近的一個或多個對象的位置的輸入子系統。11.如權利要求1所述的顯示系統，其特征在于，所述回反射顯示器是可折疊顯示器。12.—種用于顯示系統的方法，包括: 接收回反射顯示器相對于投影引擎的投影場的邊界； 對所述投影場進行自動裁剪以避免在所述回反射顯示器的邊界之外的投影；以及響應于所述回反射顯示器在所述投影場之內的移動而動態地調整對所述投影場的自動裁剪。13.如權利要求12所述的方法，其特征在于，進一步包括: 通過以下方式動態地調整所述投影引擎的投影方向:響應于所述回反射顯示器的一個或多個邊界在所述投影場之外移動，而相對于所述回反射顯示器物理地移動所述投影引擎。14.如權利要求12所述的方法，其特征在于，接收回反射顯示器的邊界進一步包括: 在一個或多個相機處，接收從所述回反射顯示器回反射的IR光。15.如權利要求14所述的方法，其特征在于，進一步包括: 基于由所述一個或多個相機接收的IR光確定位于所述回反射顯示器和所述投影引擎之間的一個或多個對象的位置;以及 在所述投影引擎所投影的圖像光中掩模在所述回反射顯示器之上或附近的所述一個或多個對象。
【文檔編號】G03B35/18GK105980911SQ201580008416
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2015年1月29日
【發明人】T·A·拉奇, S·巴思徹, K·D·鮑威爾
【申請人】微軟技術許可有限責任公司