增強或混合現(xiàn)實是一種允許將虛擬圖像與用戶對現(xiàn)實世界的實際視野混合的技術(shù)。透視、近眼顯示設備可被用戶佩戴以查看虛擬和現(xiàn)實對象的混合圖像。顯示設備顯示用戶的視野的一部分內(nèi)的虛擬圖像。更具體地，虛擬圖像被顯示在頭戴式顯示設備的透視顯示區(qū)域內(nèi)，該透視顯示區(qū)域可包括供用戶的左眼和右眼查看的左透視顯示區(qū)域和右透視顯示區(qū)域。盡管這樣的顯示區(qū)域是透視的，但顯示區(qū)域具有影響(例如，衰減)入射在該顯示區(qū)域上的環(huán)境可見光的光學特性(諸如透射率)。例如，顯示區(qū)域可具有百分之45的透射率，這意味著僅入射在該顯示區(qū)域上的環(huán)境可見光強度的百分之45經(jīng)過該顯示區(qū)域并入射在用戶的眼睛上。對此進行解釋的另一種方式是該顯示區(qū)域可使得環(huán)境可見光變暗百分之55。如果該顯示區(qū)域不占據(jù)用戶的整個視野，則這導致用戶的視野內(nèi)的一些區(qū)域?qū)⒈绕渌档姆且恢滦浴?/p>

概述

本文中描述的某些實施例涉及透視、近眼混合現(xiàn)實頭戴式顯示器(HMD)設備以及與其一起使用的方法。根據(jù)一實施例，透視、近眼混合現(xiàn)實HMD設備包括可在其中顯示虛擬圖像的左透視顯示區(qū)域和右透視顯示區(qū)域。這些左透視顯示區(qū)域和右透視顯示區(qū)域各自具有小于100％的透射率。透視、近眼混合現(xiàn)實HMD設備還包括透視透射率補償掩膜，該透視透射率補償掩膜包括左窗口和右窗口，左透視顯示區(qū)域通過左窗口可見，右透視顯示區(qū)域通過右窗口可見。根據(jù)各實施例，透視透射率補償掩膜被用于提供跨佩戴HMD設備的用戶的視野的基本上一致的透射率。

在一實施例中，左透視顯示區(qū)域位于透視透射率補償掩膜的左窗口內(nèi)，而右透視顯示區(qū)域位于透視透射率補償掩膜的右窗口內(nèi)，以使得透視顯示區(qū)域的外表面和內(nèi)表面分別與透視透射率補償掩膜的外表面和內(nèi)表面基本上連續(xù)。在此類實施例中，應當不存在或存在很少的透射率失配，只要透視顯示區(qū)域和透視透射率補償掩膜的透射率相同。

在其他實施例中，顯示區(qū)域相對于透視透射率補償掩膜被退后(例如，在其后面的平面中)。在某些此類實施例中，透視透射率補償掩膜的左邊緣區(qū)域環(huán)繞左窗口，并且與左透視顯示區(qū)域的一部分交疊，并且類似的右邊緣區(qū)域環(huán)繞右窗口并且與右透視顯示區(qū)域的一部分交疊。為了使得透射率失配較不可被佩戴近眼混合現(xiàn)實HMD設備的用戶注意到，左邊緣區(qū)域和右邊緣區(qū)域各自包括漸變圖案，隨著左邊緣區(qū)域和右邊緣區(qū)域的部分各自越來越靠近它們所環(huán)繞的左窗口和右窗口，該漸變圖案逐漸地從第一密度轉(zhuǎn)變成低于第一密度的第二密度。上述漸變圖案可以是具有靜態(tài)邊緣區(qū)域的靜態(tài)漸變圖案。

在替換實施例中，透視透射率補償掩膜的左邊緣區(qū)域包括多個特征，該多個特征個體地被選擇性地激活以調(diào)整左窗口的邊界并且藉此調(diào)整左窗口的位置。類似地，透視透射率補償掩膜的右邊緣區(qū)域包括多個特征，該多個特征共同地個體地被選擇性地激活以調(diào)整右窗口的邊界并且藉此調(diào)整右窗口的位置。在一實施例中，一個或多個眼睛跟蹤相機被用于檢測佩戴HMD設備的用戶的左眼和右眼的位置。取決于佩戴HMD設備的用戶的左眼和右眼的檢測到的位置，控制器選擇性地激活左邊緣區(qū)域和右邊緣區(qū)域的特征中的各個體特征，以藉此定位左窗口和右窗口，以使得相對于左窗口以用戶的左眼為中心并且相對于右窗口以用戶的右眼為中心。從用戶角度來說，相對于左窗口和右窗口分別以左眼和右眼為中心的目的是為了降低并且優(yōu)選地最小化透視透射率補償掩膜中與顯示區(qū)域中的一者或兩者交疊的非窗口部分(交疊部分對用戶而言將表現(xiàn)得較暗)，以及為了降低并且優(yōu)選地最小化透射率補償掩膜與顯示區(qū)域中的一者或兩者之間的間隙(通過其可泄漏環(huán)境光)(間隙對用戶而言將表現(xiàn)得較亮)。左邊緣區(qū)域和右邊緣區(qū)域的選擇性激活特征中的每一者能夠具有圓形、正方形、或矩形形狀，但不限于此。被選擇性激活的特征可包括，例如，通過電壓的選擇性施加被選擇性激活的液晶元件、聚合物分散液晶元件、或電致變色元件。然而，其它類型的元件的使用也是可能的，且在一實施例的范圍內(nèi)。

提供本概述以便以簡化的形式介紹以下在詳細描述中進一步描述的一些概念。本概述并非旨在標識出要求保護的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，亦非旨在用作輔助確定要求保護的主題的范圍。

附圖簡述

圖1例示了示例性透視、近眼混合現(xiàn)實頭戴式顯示器設備系統(tǒng)。

圖2例示了根據(jù)一實施例的圖1中介紹的透視近眼混合現(xiàn)實頭戴式顯示器設備沿圖1中的線B-B的橫截面。

圖3例示了根據(jù)一替換實施例的圖1中介紹的透視近眼混合現(xiàn)實頭戴式顯示器設備沿圖1中的線B-B的橫截面。

圖4A例示了根據(jù)另一實施例的從用戶眼睛角度的圖1中介紹的透視近眼混合現(xiàn)實頭戴式顯示器設備的一部分的平面視圖。

圖4B是圖4A中示出的組件沿著圖4A中的線B-B的橫截面。

圖5A和5B例示了根據(jù)一實施例的透視近眼混合現(xiàn)實頭戴式顯示器設備的左側(cè)的各部分，其中透視透射率補償掩膜的邊緣區(qū)域的各特征被選擇性地激活。

圖6A和6B例示了根據(jù)另一實施例的透視近眼混合現(xiàn)實頭戴式顯示器設備的左側(cè)的各部分，其中透視透射率補償掩膜的大部分的各特征被選擇性地激活。

圖7例示了根據(jù)又一實施例的圖1中介紹的透視近眼混合現(xiàn)實頭戴式顯示器設備沿圖1的線B-B的橫截面。

圖8A和8B是被用來概述根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)的各實施例的方法的高級流程圖。

圖9是可與一個或多個實施例一起使用的透視、近眼混合現(xiàn)實顯示設備的硬件和軟件組件的一個實施例的框圖。

圖10是可與一個或多個實施例一起使用的處理單元的硬件和軟件組件的一個實施例的框圖。

詳細描述

本發(fā)明的技術(shù)的某些實施例涉及透視、近眼混合現(xiàn)實顯示器設備，該設備提供跨佩戴該設備的用戶的整個視野的基本上一致的光學特性(例如，透射率)。然而，在更詳細地討論這些實施例之前，首先描述可與本技術(shù)一起使用的示例性的透視、混合現(xiàn)實顯示設備系統(tǒng)是有用的。在以下詳細描述中，參考了構(gòu)成詳細描述的一部分并作為說明示出了各具體解說性實施例的附圖。要理解，可利用其他實施例并且可作出機械和電改變。因此，以下詳細描述并非是局限性的。在之后的描述中，相似的標號或參考標號將貫穿全文被用來指代相似的部件或元件。另外，參考標號的第一位數(shù)字標識其中該參考標號首次出現(xiàn)的附圖。

圖1示出透視、近眼混合現(xiàn)實顯示設備系統(tǒng)100的示例組件。系統(tǒng)100包括頭戴式透視、近眼混合現(xiàn)實顯示設備102，其在本文中可被簡稱為頭戴式顯示設備102，或甚至更簡潔地被稱為顯示設備102。頭戴式顯示設備102被示為正經(jīng)由導線106與處理單元104通信。在其他實施例中，頭戴式顯示設備102經(jīng)由無線通信來與處理單元104進行通信。處理單元104可以采取各種實施例。例如，處理單元104可實現(xiàn)在如智能電話、平板或膝上型計算機之類的移動設備中。在一些實施例中，處理單元104是可以佩戴在用戶的身體(例如，用戶的手腕)上或置于口袋中的分開的單元，并且包括用于操作頭戴式顯示設備102的計算能力中的大部分能力。處理單元104可在通信網(wǎng)絡150上與一個或多個中樞計算系統(tǒng)152無線地(例如，WiFi、藍牙、紅外、RFID傳輸、無線通用串行總線(WUSB)、蜂窩、3G、4G或其它無線通信裝置)通信，而不管如在本示例中位于附近還是位于遠程位置。在其他實施例中，處理單元104的功能可被集成在顯示設備102的軟件和硬件組件中。

頭戴式顯示器設備102(在一個實施例中具有環(huán)繞眼鏡包裹的形狀或形狀因子)旨在佩戴在用戶的頭上，以使得用戶能夠透視左透視顯示區(qū)域112L和右透視顯示區(qū)域112R，左透視顯示區(qū)域112L和右透視顯示區(qū)域112R各自具有低于100％的透射率。更具體地，左透視顯示區(qū)域112L供用戶左眼進行查看，而右透視顯示區(qū)域112R供用戶右眼進行查看。共同地，左透視顯示區(qū)域112L和右透視顯示區(qū)域112R在此可被稱為透視顯示區(qū)域112。頭戴式顯示器設備102還包括透視透射率補償掩膜114，透視透射率補償掩膜114具有左窗口118L和右窗口118R，左透視顯示區(qū)域112L通過左窗口118L可見，右透視顯示區(qū)域112R通過右窗口118R可見。左窗口118L和右窗口118R(可共同地或個體地被稱為窗口118或諸窗口118)可以是透視透射率補償掩膜114中的開口，和/或可以其他方式是透視透射率補償掩膜114中具有比掩膜114的其他部分更高透射率的部分。例如，透視透射率補償掩膜114可以由透明塑料基板制成，該透明塑料基板的大部分用提供期望的透射率(例如，50％的透射率)的染色膜或鏡面膜涂覆，并且窗口118可以是透明塑料基板中未用染色膜或鏡面膜涂覆并且因而具有較高透射率的部分。除非另外指明，窗口118可以被假定為具有100％的透射率，然而不必在所有實施例中都如此。

使用術(shù)語“實際直接視圖”來指直接用人眼看到真實世界對象，而非看到所創(chuàng)建的對象的圖像表示的能力。例如，通過眼鏡看房間允許用戶得到該房間的實際直接視圖，而在電視機上觀看房間的視頻不是該房間的實際直接視圖?；趫?zhí)行軟件(例如，游戲應用)的上下文，該系統(tǒng)可在佩戴顯示設備102的人正通過透視顯示區(qū)域112以及通過透視透射率補償掩膜114查看現(xiàn)實世界對象的同時將虛擬對象的圖像(有時被稱為虛擬圖像)投影在可供該人查看的透視顯示區(qū)域112內(nèi)，由此提供增強現(xiàn)實體驗。在圖1中，透視透射率補償掩膜114被示為包括其中的至少部分分別處于用戶的左眼和右眼的視野內(nèi)的左透視透射率補償掩膜子區(qū)域114L和右透視透射率補償掩膜子區(qū)域114R。在圖1中，透視透射率補償掩膜子區(qū)域114L和114R被示為與彼此連接和連續(xù)，但它們可替換地彼此分開。

仍參考圖1，框架115提供用于將該系統(tǒng)的各元件保持在原位的支承體以及用于電連接的管道。在該實施例中，框架115提供便利的眼鏡架作為下面進一步討論的系統(tǒng)的各元件的支承體。在其他實施例中，可以使用其他支承結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)的示例是帽舌或護目鏡。本發(fā)明的技術(shù)的各實施例不限于圖1中示出的頭戴式顯示設備102的各組件的形狀和相對尺寸。相反，諸如框架115之類的組件、透視顯示區(qū)域112和透視透射率補償掩膜114可具有與所示出的不同的形狀和/或尺寸。例如，透視顯示區(qū)域112和透視透射率補償掩膜114可相對于垂直軸和水平軸彎曲。對于另一示例，透視顯示區(qū)域112可比所示出的更大，而透視透射率補償掩膜114可比所示出的更小。

框架115包括用于擱置在用戶的耳朵上的左和右鏡腿或側(cè)臂。鏡腿103代表右鏡腿的實施例，并且包括顯示設備102的控制電路136?？刂齐娐?36可替換地被定位在不同的位置處或分布在多個位置之中。在圖1中，框架115的鼻梁部分被示為包括面向外的光傳感器108、面向外的相機109和面向外的話筒110。然而，光傳感器108、相機109和話筒110中的一者或多者可被定位在框架115的其他部分上。光傳感器108可被用于例如檢測環(huán)境光特性(例如，強度、色彩內(nèi)容、光譜、發(fā)光體的類型)。相機109可被用于捕捉視頻和/或靜止圖像，其可包括RGB和/或深度圖像但不限于此。話筒110可被用于記錄聲音和/或接受語音命令。使用光傳感器108、相機109和/或話筒110獲得的數(shù)據(jù)可被提供給控制電路136和/或被傳送給處理單元104。還有可能存在兩個面向外的相機109，例如一個對應于左眼，并且一個對應于右眼。

位于框架115上的面向外的光傳感器108可被用于檢測尚未經(jīng)過透視顯示區(qū)域112或透視透射率補償掩膜114的環(huán)境光的特性(諸如強度)。頭戴式顯示設備102還可包括用于檢測經(jīng)過透視顯示區(qū)域112和/或透視透射率補償掩膜114的環(huán)境光的特性(諸如強度)的附加光傳感器。例如，仍參考圖1，光傳感器113可用于檢測經(jīng)過透視顯示區(qū)域112的環(huán)境光的特性(諸如強度)。附加地或替換地，光傳感器116可用于檢測經(jīng)過透視透射率補償掩膜114的環(huán)境光的特性(諸如強度)。光傳感器108、113和116中的每一者都可被設計成主要響應于可見光，例如通過包括反射和/或吸收可見光譜之外的波長(例如，紅外波長)的光學濾波器。例如，光傳感器108、113和116可被設計成具有適光響應。

控制電路系統(tǒng)136提供支撐頭戴式顯示器設備102的其他組件的各種電子裝置。控制電路系統(tǒng)136的示例性細節(jié)在下文參照圖9來討論。盡管圖1中沒有專門示出，但諸如耳機、慣性傳感器、GPS收發(fā)器和/或溫度傳感器之類的元件可被安裝在鏡腿103內(nèi)部或安裝到鏡腿303上。在一個實施例中，這樣的慣性傳感器包括三軸磁力計、三軸陀螺儀、以及三軸加速度計。慣性傳感器可用于感測頭戴式顯示器設備102的位置、朝向、以及突然加速。還可從這些移動中確定頭部位置。附加地，盡管未在圖1中具體示出，但頭戴式顯示器設備102可包括可被用于檢測用戶眼睛位置以及用戶注視位置的一個或多個眼睛跟蹤相機。這些傳感器和其他元件的一些附加細節(jié)在以下參考圖9描述。

如上所述，佩戴頭戴式顯示設備102的用戶可透過透視顯示區(qū)域112查看虛擬圖像和現(xiàn)實圖像。佩戴顯示設備102的用戶還可透過透視透射率補償掩膜114查看現(xiàn)實圖像。虛擬圖像可由安裝在框架115中或安裝到框架115的一個或多個微型顯示設備(圖1中沒有專門示出，但以下參考圖9進行了討論)生成，并且諸如波導、鏡面等光學元件可被用于將虛擬圖像傳遞或引導到透視顯示區(qū)域112。替換地，左和右透視微型顯示器可被定位在左和右透視透鏡或者某個其他透視基板之中或之上，以提供透視顯示區(qū)域112。換言之，位于框架115上的一個或多個微型顯示設備可生成要使用一個或多個波導、鏡面等被傳遞到左透視顯示區(qū)域112L和右透視顯示區(qū)域112R的虛擬圖像，或者替換地顯示在左透視顯示區(qū)域112L和右透視顯示區(qū)域112R中的虛擬圖像可使用與左透視顯示區(qū)域112L和右透視顯示區(qū)域112R共同延伸的透視顯示器生成。

存在可用于實現(xiàn)這樣的透視顯示器或微型顯示設備的不同的圖像生成技術(shù)。例如，可使用透射投影技術(shù)，其中光源被光學活性材料調(diào)制并且用白光從背后照亮。這些技術(shù)通常是使用具有強大背光和高光能量密度的液晶顯示器(LCD)類型的顯示器來實現(xiàn)的。替換地，可使用反射技術(shù)，其中外部光被光學活性材料反射并調(diào)制。數(shù)字光處理(DLP)、硅基液晶(LCOS)以及高通公司的顯示技術(shù)都是反射技術(shù)的示例。另外，這樣的透視微型顯示器或微型顯示設備可使用發(fā)射技術(shù)來實現(xiàn)，其中由顯示器產(chǎn)生光，參見例如Microvision有限公司的PicoP^TM顯示引擎。發(fā)射顯示技術(shù)的另一示例是微型有機光發(fā)光二極管(OLED)顯示器。諸如eMagin和Microoled等公司提供了微型OLED顯示器的示例。

不管用于生成可在透視顯示區(qū)域112內(nèi)觀察到的虛擬圖像的技術(shù)類型如何，透視顯示區(qū)域112不占據(jù)佩戴頭戴式顯示設備102的用戶的整個視野。相反，透視透射率補償掩膜114的至少一部分也將在佩戴頭戴式顯示設備102的用戶的視野內(nèi)。

如上所述，盡管顯示區(qū)域112是透視的，但顯示區(qū)域112具有影響(例如，衰減)入射在該顯示區(qū)域112上的環(huán)境可見光的光學特征(諸如透射率)。例如，透視顯示區(qū)域112可對可見光具有百分之50的透射率，這意味著僅入射在透視顯示區(qū)域112上的環(huán)境可見光的百分之50將通過透視顯示區(qū)域112并入射在用戶的眼睛上，且環(huán)境可見光的剩余的百分之50被透視顯示區(qū)域112反射和/或吸收。對此進行解釋的另一種方式是透視顯示區(qū)域112可使得環(huán)境可見光變暗達50％。由于透視顯示區(qū)域112不占據(jù)用戶的整個視野，因此如果其光學特性未被考慮，則這將導致其中用戶視野中的一些部分將比其他部分更暗的光學特性方面的不一致性。以下更詳細描述的本發(fā)明的技術(shù)的各實施例可用于跨佩戴頭戴式顯示設備102的用戶的基本上整個視野維持基本上一致的光學特性，包括基本上一致的透射率。

圖2例示了根據(jù)一實施例的頭戴式顯示器設備102沿圖1中的線B-B的橫截面。在這一實施例中，左透視顯示區(qū)域112L位于透視透射率補償掩膜114的左窗口118L內(nèi)，以使得左透視顯示區(qū)域112L的外表面和內(nèi)表面分別與透視調(diào)光掩膜114的外表面和內(nèi)表面基本上連續(xù)。盡管未在圖2中示出，在這一實施例中，右透視顯示區(qū)域112R類似地位于透視透射率補償掩膜114的右窗口118R內(nèi)，以使得右透視顯示區(qū)域112R的外表面和內(nèi)表面分別與透視調(diào)光掩膜114的外表面和內(nèi)表面基本上連續(xù)。

圖2還例示了用戶左眼240以示出由左側(cè)箭頭表示的環(huán)境光將在入射在用戶左眼240上之前行進通過左透視顯示區(qū)域112L或透視透射率補償掩膜114，藉此降低此光的亮度。在這一實施例中，透視透射率補償掩膜114的透射率與左透視顯示區(qū)域112L和右透視顯示區(qū)域112R的透射率基本上相同，以藉此跨佩戴頭戴式顯示器設備102的用戶的基本上整個視野提供基本上一致的透射率。例如，如果左透視顯示區(qū)域112L和右透視顯示區(qū)域112R具有50％的透射率，則透視透射率補償掩膜114也具有50％的透射率。

在一實施例中，透視顯示區(qū)域112具有靜態(tài)透射率。在這樣的情況下，透視透射率補償掩膜114可以是具有靜態(tài)透射率的無源元件，該靜態(tài)透射率基本上等于透視顯示區(qū)域112的靜態(tài)透射率。透視透射率補償掩膜114可由玻璃、塑料或某個其他透明材料制成。這樣的透明材料可涂有染色膜或鏡面涂膜，染色膜或鏡面涂膜向透視透射率補償掩膜114提供其期望的光學特性，例如與透視顯示區(qū)域112的透射率基本上相同的透射率。替換地，用于制造透視透射率補償掩膜114的透明材料可提供期望的光學特性(例如，期望透射率)，而無需涂有染色膜或鏡面涂膜。

圖3例示了在其中顯示區(qū)域102的表面不與透視透射率補償掩膜114的表面連續(xù)的實施例中的頭戴式顯示器設備102沿圖1中的線B-B的橫截面。換言之，顯示區(qū)域112不與透視透射率補償掩膜114共面。優(yōu)選地，相對于透視透射率補償掩膜114的窗口118L、118R以用戶眼睛為中心(即，相對于左窗口118L以左眼為中心，而相對于右窗口118R以右眼為中心)。然而，因為不同的人具有不同的面部特征、鼻、瞳孔間距(IPD)等，這一優(yōu)選條件不一定總是容易實現(xiàn)。此外，同一人每不同一次佩戴頭戴式顯示器設備102或者調(diào)整頭戴式顯示器設備102，該人的眼睛到窗口118的相對位置可以改變。

仍然參考圖3，假定左窗口118L與左顯示區(qū)域112L大小相同，并且右窗口118R與右顯示區(qū)域118R大小相同，在某些實施例中情況如此。當相對于透視透射率補償掩膜114的左窗口118L和右窗口118R以用戶的左眼和右眼為中心(即，相對于左窗口118L以左眼為中心，而相對于右窗口118R以右眼為中心)時，將存在跨佩戴該設備的用戶的整個視野基本上一致的透射率，只要顯示區(qū)域112的透射率與透視透射率補償掩膜114的透射率基本上相同。然而，如果并未相對于透視透射率補償掩膜114中的窗口118以用戶眼睛為中心(即，未相對于左窗口118L以左眼為中心和/或未相對于右窗口118R以右眼為中心)，則從用戶角度，透視透射率補償掩膜114的一個或多個非窗口部分將與顯示區(qū)域112的一個或多個部分交疊，并且開口或間隙將出現(xiàn)在透視透射率補償掩膜114的一個或多個其他部分與顯示區(qū)域112的一個或多個其他部分之間。透視透射率補償掩膜114和顯示區(qū)域112中彼此交疊的非窗口部分將表現(xiàn)得比不交疊的部分更暗。這是因為在光經(jīng)過各自具有其自己的透射率的兩個不同的元件時，這兩個元件的集合透射率等于這兩個透射率相乘后的積。例如，如果顯示區(qū)域112具有50％的透射率，而透視透射率補償掩膜114的非窗口部分也具有50％的透射率，則顯示區(qū)域中與掩膜的非窗口部分彼此交疊的部分將具有25％的透射率(即，0.50x 0.50＝0.25)。相反，顯示區(qū)域112與透視透射率補償掩膜114的各部分之間的開口或間隙對用戶將表現(xiàn)得更亮，因為光實質(zhì)上在顯示區(qū)域112和透視透射率補償掩膜114之間泄漏，而不經(jīng)過顯示區(qū)域112和透視透射率補償掩膜114中的一者或兩者的透射率被衰減。更一般地，由于透射率失配，用戶視野內(nèi)的一個或多個區(qū)域可表現(xiàn)得比其他區(qū)域更暗和/或用戶視野內(nèi)的一個或多個區(qū)域可表現(xiàn)得比其他區(qū)域更亮。下文描述的某些實施例降低并且優(yōu)選地最小化此類透射率失配，或者至少使得它們不容易被用戶注意。

圖4A例示了根據(jù)另一實施例的從用戶眼睛角度的頭戴式顯示器設備的一部分的平面視圖。圖4A中示出了透視透射率補償掩膜114的一部分，其中左顯示區(qū)域112L和右顯示區(qū)域112R在與透視透射率補償掩膜114偏移(例如，在其之后)的平面中。換言之，在這一實施例中，顯示區(qū)域112的表面不與透視透射率補償掩膜114的表面連續(xù)，同樣如參考圖3描述的實施例中的情形那樣。圖4B是圖4A中沿圖4A中的線B-B的橫截面。參考圖4A和4B描述的實施例類似于參考圖3描述的實施例，除了透視透射率補償掩膜114還包括左邊緣區(qū)域442L和右邊緣區(qū)域442R，并且左窗口118L和右窗口118R的大小被降低以容適邊緣區(qū)域442L和442R。左邊緣區(qū)域44L圍繞(即，環(huán)繞)左窗口118L并且與左透視顯示區(qū)域112L的一部分交疊。類似地，右邊緣區(qū)域442R圍繞(即，環(huán)繞)右窗口118R并且與右透視顯示區(qū)域112R的一部分交疊。在一實施例中，左顯示區(qū)域112L和右顯示區(qū)域112R的外圍部分(與邊緣區(qū)域442L、442R交疊的部分)是非有源的，這意味著虛擬圖像無法顯示在此類外圍部分中。在一實施例中，左顯示區(qū)域112L和右顯示區(qū)域112R的非有源外圍部分具有與左顯示區(qū)域112L和右顯示區(qū)域112R的有源部分相同的透射率，其中虛擬圖像能夠在有源部分中顯示。替換地，整個左顯示區(qū)域112L和右顯示區(qū)域112R可以是有源的。

仍然參考圖4A和4B，透視透射率補償掩膜114的左邊緣區(qū)域442L和右邊緣區(qū)域442R各自包括漸變圖案，隨著左邊緣區(qū)域442L和右邊緣區(qū)域442R的各部分分別更靠近它們所環(huán)繞的左窗口118L和右窗口118R，該漸變圖案在第一密度與低于第一密度的第二密度之間逐漸地轉(zhuǎn)變。漸變圖案中具有第一密度的部分優(yōu)選地實現(xiàn)或提供與透視透射率補償掩膜114的其余部分(除了窗口118L、118R)的透射率基本上相同的透射率。例如，如果透視透射率補償掩膜114的其余部分具有50％的透射率，則漸變圖案中具有第一密度的部分優(yōu)選地實現(xiàn)或提供50％的透射率。漸變圖案中具有第二密度的部分優(yōu)選地實現(xiàn)或提供與窗口118L、118R的透射率基本上相同的透射率。例如，假定窗口118L、118R具有100％的透射率。在這一示例中，漸變圖案優(yōu)選地在第一密度(提供50％的透射率)與第二密度(提供100％的透射率)之間逐漸轉(zhuǎn)變，在第一密度與第二密度之間的漸變圖案的密度逐漸地從提供50％透射率轉(zhuǎn)變到提供100％透射率。

根據(jù)一實施例，漸變圖案印刷在透視透射率補償掩膜中與左邊緣區(qū)域442L和右邊緣區(qū)域442R相對應的各部分的內(nèi)表面和/或外表面上。漸變圖案可以由點、正方形或其他形狀組成，這些形狀在大小和/或數(shù)量上改變以改變它們的密度，并且更具體地改變左邊緣區(qū)域442L和右邊緣區(qū)域442R的透射率。用于實現(xiàn)或提供漸變圖案的其他技術(shù)也是可能的并且在一實施例的范圍內(nèi)。根據(jù)一實施例，每一邊緣區(qū)域442L、442R的漸變圖案是不變的靜態(tài)圖案。具有漸變圖案的邊緣區(qū)域442L、442R使得參考圖3描述的上述透射率失配不容易被用戶注意。換言之，具有漸變圖案的邊緣區(qū)域442L、442R使得佩戴頭戴式顯示器的用戶不易于注意到由透射率失配引起的暗和/或亮區(qū)域。

如上文在圖3的討論中說明的，假定左窗口118L與左顯示區(qū)域112L大小相同并且右窗口118R與右顯示區(qū)域118R大小相同，如果相對于窗口118以用戶眼睛為中心(即，相對于左窗口118L以左眼為中心并且相對于右窗口118R以右眼為中心)，則跨佩戴該設備的用戶的整個視野存在基本上一致的透射率，只要顯示區(qū)域112的透射率與透視透射率補償掩膜114的透射率基本上相同。然而，如果并未相對于窗口118以用戶眼睛為中心(即，未相對于左窗口118L以左眼為中心和/或未相對于右窗口118R以右眼為中心)，則從用戶角度，透視透射率補償掩膜114的一個或多個非窗口部分將與顯示區(qū)域112的一個或多個部分交疊，和/或開口或間隙將出現(xiàn)在透視透射率補償掩膜114的一個或多個其他部分與顯示區(qū)域112的一個或多個其他部分之間。如上所說明的，這可導致透視透射率補償掩膜114與顯示區(qū)域112彼此交疊的非窗口部分表現(xiàn)得比不交疊的部分更暗，并且光通過顯示區(qū)域112的各部分與透視透射率補償掩膜114的非窗口部分之間的開口或間隙泄漏的其他部分表現(xiàn)得更亮。

根據(jù)某些實施例，最初參考圖5A描述的，透視透射率補償掩膜114的左邊緣區(qū)域542L包括特征544，特征544被個體地選擇性激活以調(diào)整左窗口118L的邊界并且藉此調(diào)整左窗口118L的位置。盡管未在圖5A中示出，存在類似地透視透射率補償掩膜的右邊緣區(qū)域542R，該右邊緣區(qū)域542R包括多個特征，該多個特征個體地被選擇性地激活以調(diào)整右窗口118R的邊界并且藉此調(diào)整右窗口118R的位置。左邊緣區(qū)域542L和右邊緣區(qū)域542R可共同地被稱為諸邊緣區(qū)域542，并且可以個體地被稱為邊緣區(qū)域542。

在圖5A中示出的實施例中，諸邊緣區(qū)域542中的每一者的選擇性激活的特征544包括6個上方水平布置的矩形特征544、6個下方水平布置的矩形特征544、6個左側(cè)垂直布置的矩形特征544、6個右側(cè)垂直布置的矩形特征544、以及4個角中的每一者中的36個正方形特征。這僅僅是可被包括在每一邊緣區(qū)域542中的選擇性激活的特征544的形狀、數(shù)目和布置的一個示例。其他形狀、數(shù)目和布置的選擇性激活的特征544也是可能的并且在本文所述的實施例的范圍內(nèi)。例如，邊緣區(qū)域542可包括正方形或圓形的選擇性激活的特征544的行和列。

邊緣區(qū)域542的每一選擇性激活的特征944可以是例如液晶(LC)元件或像素、聚合物分散液晶(PDLC)元件或像素、或電致變色(EC)元件或像素，但不限于此。在此類實施例中，這些特征可以通過施加恰適電壓來被選擇性激活。優(yōu)選地，當未被激活時這些特征具有高透射率(例如，盡可能得接近100％)，而當被激活時這些特征具有與透視透射率補償掩膜114和顯示區(qū)域112的其余部分(未在圖5A中具體示出)基本上相同的透射率(例如，50％)。

根據(jù)一實施例，控制器(例如，圖9中的932)選擇性地激活左邊緣區(qū)域542L和右邊緣區(qū)域542R的特征544中的個體特征以藉此將左窗口118L和右窗口118R定位成使得相對于左窗口118L以用戶左眼為中心并且相對于右窗口118R以用戶右眼為中心。

更具體地，控制器選擇性地調(diào)整邊緣區(qū)域542的各部分的透射率，以使得相對于左窗口118L和右窗口118R有效地以用戶左眼和用戶右眼為中心。換言之，調(diào)整邊緣區(qū)域542的哪些特征544被激活而哪些不被激活能夠移動窗口118的位置，從而相對于窗口118以用戶眼睛為中心。一個或多個眼睛跟蹤相機(例如，圖9中的934B)可被用于確定用戶左眼和右眼的位置，并且控制器可以基于如使用眼睛跟蹤相機所確定的用戶左眼和用戶右眼的位置來確定如何選擇性激活特征544以相對于左窗口118L和右窗口118R以用戶左眼和用戶右眼為中心。

在圖5A中，特征544被示為在左邊緣區(qū)域542L的四側(cè)中的每一者上以相同數(shù)目被選擇性激活以藉此相對于左窗口118L以用戶左眼240為中心。當用戶左眼在不同的水平和/或垂直位置并且因而在與圖5B所示的不同位置時，特征544中被選擇性激活的個體特征改變以再次相對于左窗口118L以用戶左眼為中心。圖5B與5A之間的比較示出，在圖5B中，下方和右側(cè)的較多特征544被激活，而上方和左側(cè)的較少特征544被激活。圖5B中的虛線圓環(huán)例示了圖5A中的眼睛240的位置，并且因而例示了眼睛位置在圖5A和5B中有多不同。

根據(jù)另一實施例，參考圖6A和6B描述的，代替僅僅使包括特征的邊緣區(qū)域能夠通過施加恰適電壓被選擇性激活，轉(zhuǎn)而基本上整個透視透射率補償掩膜114由此類特征構(gòu)成。例如，基本上整個透視透射率補償掩膜114可包括LC、PDLC或EC元件或像素，這些LC、PDLC或EC元件或像素能夠通過施加恰適電壓被選擇性激活。使用其他類型的技術(shù)也是可能的。當未被激活時，這些元件或像素可具有高透射率(例如，盡可能的接近100％)，而當被激活時可具有與顯示區(qū)域112基本上相同的較低透射率(例如，50％)。在這一實施例中，透視透射率補償掩膜114的大部分區(qū)域可以由正方形、圓形或其他形狀的選擇性激活的特征(例如，像素)的行和列構(gòu)成。類似于在LC顯示器和其他類型的顯示器的行和列驅(qū)動器中使用的電路系統(tǒng)可被用于選擇性激活此類透視透射率補償掩膜114的個體特征。這一實施例提供了使得基本上整個透視透射率補償掩膜114的透射率能夠被調(diào)整的優(yōu)點，這在顯示區(qū)域112的透射率可調(diào)整的情況下尤其有用。另外，這使得這些特征中的個體特征能夠被選擇性激活以藉此將左窗口118L和右窗口118R定位成使得相對于左窗口118L以用戶左眼為中心并且相對于右窗口118R以用戶右眼為中心。換言之，按照與上文參考圖5A和5B描述的類似方式，這一實施例使得控制器能夠調(diào)整透視透射率補償掩膜114中哪些特征644被激活而哪些不被激活以移動左窗口118L和右窗口118R的位置以使得相對于左窗口118L和右窗口118R以用戶左眼和用戶右眼為中心。

參考圖6A，透視透射率補償掩膜114被示出為包括選擇性激活特征644，它們被示出為小點。在圖6A中，特征644被選擇性激活以將左窗口118L定位成相對于左窗口118L以用戶左眼240為中心。圖6B示出用戶左眼在不同位置。圖6B中的虛線圓環(huán)例示了圖6A中的眼睛240的位置，并且因而例示了眼睛位置在圖6A和6B中有多不同。圖6B中的虛線矩形例示了圖6A中的左窗口118L的位置，并且因而例示了左窗口118L的位置如何被改變以便相對于左窗口118L以用戶左眼為中心(當用戶的左眼位置改變時)。盡管未在圖6A和6B中具體示出，但特征644也類似地被選擇性激活以將右窗口118R定位成使得相對于右窗口118R以用戶右眼為中心。

根據(jù)其他實施例，透視調(diào)光面板可被添加到上述實施例中的任一者。例如，圖7例示了透視調(diào)光面板750被添加到先前參考圖4A和4B描述的實施例。透視調(diào)光面板750與透視顯示區(qū)域112L、112R和透視透射率補償掩膜114兩者交疊。透視調(diào)光面板750(可以由玻璃、塑料或某種其他透明材料制成)可具有例如通過涂有染色膜或鏡面涂膜實現(xiàn)的靜態(tài)透射率。替換地，透視調(diào)光面板750具有變化的透射率(和/或一個或多個其他光學特性)。透視調(diào)光面板750的透射率(和/或一個或多個其他光學特性)可例如響應于用戶輸入、響應于來自控制電路系統(tǒng)136的信號和/或響應于來自光傳感器108的信號(但不限于此)而改變。例如，用戶可能夠使用位于頭戴式顯示設備102的框架115上的一個或多個按鈕、滑動條或某個其他觸覺用戶界面(例如圖9中的943)或者使用與頭戴式顯示設備102通信的移動計算設備(例如，智能電話或平板設備)上的用戶界面來改變透視調(diào)光面板750的透射率(和/或其他光學特性)。

盡管透射率是本文最經(jīng)常討論的光學特性，但可被動態(tài)控制的透視調(diào)光面板750(和本文討論的其他透視元件)其他光學特性(作為透射率的補充或附加)也在實施例的范圍內(nèi)。這樣的其他光學特性的示例包括但不限于光譜輪廓和色移屬性。各種不同的技術(shù)可用于提供具有可被改變的透射率并且更一般地具有可被改變的一個或多個光學特性的透視調(diào)光面板750。例如，透視調(diào)光面板750可以是或包括電致變色(EC)元件，該電致變色(EC)元件具有響應于施加的電壓的改變而改變并由此允許對通過調(diào)光面板的環(huán)境可見光的量進行控制的透射率。

在另一實施例中，透視調(diào)光面板750可以是或包括懸浮顆粒裝置(SPD)元件。這樣的SPD元件可例如被實現(xiàn)為懸浮在兩片玻璃或塑料之間的液體中的桿狀納米級顆粒的薄膜薄片。當沒有電壓被施加到SPD元件時，懸浮顆粒被隨機地組織，這導致這些顆粒阻擋光，并由此引起低透射率。當電壓被施加時，懸浮顆粒對準并且使得光通過此，由此增加透射率。改變施加到SPD元件的電壓會改變懸浮顆粒的方向，由此改變透射率。

在又一些實施例中，透視調(diào)光面板750可以是或包括液晶(LC)元件或聚合物分散液晶(PDLC)元件。PDLC元件可例如通過使液晶分散在被放置在兩層透明玻璃或塑料之間的液體聚合物中并隨后使液體聚合物凝固或固化(這導致液滴遍布該固態(tài)聚合物)來產(chǎn)生。當沒有電壓被施加到PDLC元件的透明電極時，液晶被隨機地布置在液滴中，這在光通過PDLC元件時導致光的散射。然而，當電壓被施加到電極時，這兩個透明電極之間形成的電場使得液晶對準，這允許光以較小的散射通過液滴。PDLC元件的透射率可由此通過改變所施加的電壓來控制。

存在啟用對光透射的電子控制的許多類型(諸如，扭曲向列(TN)和賓主類型(GH))的液晶(LC)技術(shù)。一些LC技術(shù)利用偏振器(例如，TN類型)，其中傳入光被偏振到某個方向中，并在穿過液晶層后通過另一偏振器輸出，這取決于電子控制而可以或可以不使光的偏振旋轉(zhuǎn)。光偏振的旋轉(zhuǎn)導致第二偏振器的光透射的改變。在非偏振器類型中，個體液晶分子可與取決于電場的存在或缺失而改變光透射的染料分子混合，電場的存在或缺失可由電子驅(qū)動器控制。

在一實施例中，透視調(diào)光面板750可以是或包括光子晶體元件、光致變色元件或熱致變色元件。光子晶體技術(shù)是液晶技術(shù)的延伸，其中結(jié)構(gòu)方面的某一周期性導致光子晶體的形成，這允許根據(jù)頻率(實質(zhì)上類似于半導體帶隙效應的光子帶隙)對光透射的控制。這允許大動態(tài)范圍的光控制，例如<0.1％的透射、到>99％的光透射，或一半50％的透射。非透射光能被反射離開該面板。

光致變色技術(shù)依賴于光輔助過程(在較新近的技術(shù)中它通常要求通過UV燈或可見光的照明)，其中染料/混合物經(jīng)歷可逆的光化學反應，該反應改變可見光的透射。這通常不是電子地來控制的，相反它是通過照明光的強度來控制的。這是在暴露到陽光(UV豐富的源)中時會變暗的可切換太陽眼鏡中使用的技術(shù)。熱致變色技術(shù)類似于光致變色，只是熱致變色由溫度/熱能而非照明光誘發(fā)，以改變可見光透射。它通常不被電子地控制。

在另一實施例中，透視調(diào)光面板750可以是或包括MEMS微簾元件，該MEMS微簾元件響應于施加的電壓來控制通過該面板的光量。這樣的微簾可例如包括玻璃或塑料基板上的卷起的薄金屬簾，其中該簾是如此小以致其實際上對人類眼睛不可見。在沒有施加的電壓的情況下，微簾保持被卷起，并令光通過其中，由此實現(xiàn)相對較高的透射率。然而，當電壓被施加以在卷起的金屬層和透明的導電層之間提供電勢差時，使得卷起的微簾展開并由此阻擋光的電場被形成，這降低了面板的透射率。由此，通過改變施加的電壓，MEMS微簾元件的透射率可被改變。除了本文中列出的那些技術(shù)外，也有可能使用其他類型的技術(shù)來提供可由用戶和/或通過使用例如來自本文中使用的光傳感器的反饋來改變的透射率和/或一個或多個其它光學特性的透視調(diào)光面板750。

根據(jù)某些實施例，透視調(diào)光面板750是具有取決于入射在圖1中示出并參考圖1討論的光傳感器108上的環(huán)境可見光來調(diào)整的透射率的活動調(diào)光面板。更具體地，光傳感器108可檢測入射在該傳感器上的環(huán)境可見光，并且響應于此，可產(chǎn)生指示檢測到的環(huán)境可見光的一個或多個特性(例如，強度)的一個或多個信號。由光傳感器108產(chǎn)生的一個或多個信號可被提供給控制電路系統(tǒng)136和/或處理單元104，控制電路系統(tǒng)136和/或處理單元104中的至少一者可取決于由光傳感器108產(chǎn)生的一個或多個信號中的至少一者來調(diào)整透視調(diào)光面板750的透射率。這樣的實施例可用于例如在環(huán)境光水平改變時為用戶維持基本上一致的亮度。例如，假設當環(huán)境光水平相對較高時，透視調(diào)光面板750的透射率相對較低。當環(huán)境光水平減小時，透視調(diào)光面板750的透射率可被增加，以嘗試使到達用戶的眼睛的環(huán)境光的量保持相對靜態(tài)，或者以至少降低到達用戶的眼睛的環(huán)境光水平的波動的程度。

作為使用光傳感器108(圖1中示出)來檢測入射在頭戴式顯示設備102的外部上的環(huán)境光的特性的附加或替換，可使用光傳感器113(圖1中示出)來檢測已經(jīng)經(jīng)過透視調(diào)光面板750和透視顯示區(qū)域112兩者的光的特性(例如，強度和/或色彩內(nèi)容)，并可使用光傳感器116(圖1中示出)來檢測已經(jīng)經(jīng)過透視調(diào)光面板750和透視透射率補償掩膜114兩者的光的特性(例如，強度和/或色彩內(nèi)容)。光傳感器113和116中的每一者都可產(chǎn)生指示由相應的傳感器檢測到的光的一個或多個特性(例如，強度和/或色彩內(nèi)容)的一個或多個信號。由光傳感器113和116產(chǎn)生的此類信號可以被提供給控制電路系統(tǒng)136和/或處理單元104，控制電路系統(tǒng)136和/或處理單元104中的至少一者可以調(diào)整透視調(diào)光面板750的透射率(和/或其他光學特性)。光傳感器的位置和數(shù)目可不同于附圖中示出的。

根據(jù)某些實施例，透視調(diào)光面板750可被用于控制與設備102中包括透視顯示區(qū)域112的一部分相關(guān)聯(lián)的透視對比率(STCR)。例如，透視調(diào)光面板750可用于允許用戶調(diào)整STCR或者維持基本上恒定的STCR。對于設備102中包括透視顯示區(qū)域112的一部分，透視對比率(STCR)指源自設備102的查看側(cè)的可見光(其包括透視顯示區(qū)域112所發(fā)射的可見光加上通過調(diào)光面板750和透視顯示區(qū)域112兩者的環(huán)境可見光)的總亮度相對于源自設備102的查看側(cè)的環(huán)境可見光的亮度(其包括通過調(diào)光面板750和透視顯示區(qū)域112兩者的環(huán)境可見光的亮度)之比。設備的查看側(cè)指代面向設備的用戶的側(cè)，并且更具體地，指代設備102中面向用戶的眼睛的側(cè)。在透視顯示區(qū)域112的亮度可調(diào)整的情況下，STCR可附加地或替換地通過調(diào)整透視顯示區(qū)域112的亮度來控制。根據(jù)某些實施例，STCR可基于從本文中描述的光傳感器中的一者或多者接收的信號、透視調(diào)光面板750的透射率和/或透視顯示區(qū)域112的透射率來確定。從本文中描述的光傳感器中的一者或多者接收的信號可在閉環(huán)反饋系統(tǒng)中被用來維持基本上恒定的STCR?；旧虾愣ǖ腟TCR可以是默認STCR水平、由用戶使用用戶界面指定的STCR水平或通過設備102執(zhí)行的應用指定的STCR水平。一般來說，STCR越大，用戶查看透視顯示區(qū)域112所顯示的虛擬對象越容易。

在頭戴式顯示設備102的前述實施例之一的裝配期間或之后，對得到的集合光學和光電系統(tǒng)的校準和特征化可被執(zhí)行。例如，通過各光學元件(其中的每一者可涉及多個點)的受控光線的光致變色測量可被執(zhí)行以確定該系統(tǒng)的默認光學狀態(tài)，以確保對光學元件的合適選擇以跨用戶的基本上整個視野創(chuàng)建一致的光強度分布(以及可能按需創(chuàng)建其他光學特性)。除了對光學元件的選擇之外，調(diào)諧也可通過對有源光電元件的電子控制來實現(xiàn)。主動/動態(tài)控制校準和特征化可通過執(zhí)行時變光度測量并監(jiān)控電子控制信號、以及按需執(zhí)行調(diào)諧來實現(xiàn)。這樣的校準和特征化技術(shù)可被用于確保光學屬性和轉(zhuǎn)變跨光學路徑中許多光學器件一致。

圖8A的高級流程圖現(xiàn)在將用于概述與用戶可穿戴的透視近眼混合現(xiàn)實頭戴式顯示器(HMD)設備一起使用的方法。參考圖8A，步驟802涉及提供左透視顯示區(qū)域和右透視顯示區(qū)域(例如，112L、112R)，它們各自具有低于100％的透射率并且分別可供佩戴HMD設備的用戶的左眼和右眼查看。步驟804涉及通過用透視透射率補償掩膜(例如114)的各部分來環(huán)繞左透視顯示區(qū)域和右透視顯示區(qū)域來跨佩戴HMD設備的用戶的視野提供基本上一致的透射率，透視透射率補償掩膜的各部分具有與左透視顯示區(qū)域和右透視顯示區(qū)域的透射率基本上相同的透射率。例如，如果左透視顯示區(qū)域和右透視顯示區(qū)域具有50％的透射率，則透視透射率補償面板的透射率(除了其窗口，透視顯示區(qū)域通過該窗口可見)將是50％。步驟806涉及在左透視顯示區(qū)域和右透視顯示區(qū)域內(nèi)顯示一個或多個虛擬圖像。

如上所說明的，在討論圖3時，從佩戴HMD設備的角度，在透視透射率補償掩膜(例如114)的非窗口部分與左透視顯示區(qū)域和右透視顯示區(qū)域(例如，112L、112R)之一交疊的情況下，可發(fā)生透射率失配。在環(huán)境光通過透視透射率補償掩膜(例如114)與左透視顯示區(qū)域和右透視顯示區(qū)域(例如，112L、112R)之一之間的間隙泄漏的情況下，也可發(fā)生透射率失配。

如上所述，參考圖4A和4B，可以通過在透視透射率補償掩膜(例如114)的可能發(fā)生透射率失配的一個或多個部分上包括漸變圖案來使得透射率失配不容易被佩戴HMD設備的用戶注意，該漸變圖案在第一密度與低于第一密度的第二密度之間逐漸轉(zhuǎn)變。此類漸變圖案的示例在圖4A和4B中示出，并且參考圖4A和4B來描述。一種方法可涉及使用此類漸變圖案來使得透射率失配不容易被用戶注意。

當分別相對于透視透射率補償掩膜(例如114)的左窗口和右窗口(例如，118L、118R)以用戶左眼和右眼為中心時，上述透射率失配可以被降低并且優(yōu)選地被最小化。更具體地，此類中心確定被執(zhí)行以降低并且優(yōu)選地最小化其中從用戶角度透視透射率補償掩膜(例如114)的非窗口部分與左透視顯示區(qū)域和右透視顯示區(qū)域(例如，112L、112R)之一交疊的情況。附加地，此類中心確定被執(zhí)行以降低并且優(yōu)選地最小化其中在透視透射率補償掩膜(例如114)以及左透視顯示區(qū)域和右透視顯示區(qū)域(例如，112L、112R)之一之間存在通過其環(huán)境光可泄漏的間隙的情況。相應地，此類中心確定可被用于降低并且優(yōu)選地最小化表現(xiàn)得比其他區(qū)域更暗的區(qū)域、以及表現(xiàn)得比其他區(qū)域更亮的區(qū)域。下面討論的圖8B的高級流程圖被用于概述可如何執(zhí)行此類中心確定。

參考圖8B，在步驟812，一個或多個眼睛跟蹤相機被用于確定佩戴HMD設備的用戶的左眼和右眼的位置。在步驟814，透視透射率補償掩膜(例如114)的特征(例如，544或644)被選擇性激活以調(diào)整左窗口和右窗口(例如，118L、118R)的邊界以藉此調(diào)整左窗口和右窗口的位置。如上文所說明的，各個窗口被優(yōu)選地定位成使得相對于左窗口(例如，118L)以用戶左眼為中心并且相對于右窗口(例如，118R)以用戶右眼為中心。步驟814的附加細節(jié)可以從圖5A、5B、6A和6B的上述討論中領會。

圖9是圖1中介紹的透視、近眼混合現(xiàn)實頭戴式顯示設備102的硬件和軟件組件的一個實施例的框圖。圖10是圖1中介紹的處理單元104的硬件和軟件組件的一個實施例的框圖。在一實施例中，頭戴式顯示設備102接收來自處理單元104的關(guān)于虛擬圖像的指令并將來自傳感器的數(shù)據(jù)提供回給處理單元104。例如如在圖10中描繪的可被實現(xiàn)在處理單元104中的軟件和硬件組件從頭戴式顯示設備102接收傳感數(shù)據(jù)并且還可通過網(wǎng)絡150從計算系統(tǒng)152接收傳感信息?；谶@一信息，處理單元104將確定在何處以及在何時向用戶提供虛擬圖像并相應地將指令發(fā)送給頭戴式顯示設備102的控制電路系統(tǒng)136。

注意，圖9中的組件中的一些以陰影示出以指示可存在至少兩個那些組件中的每一者，例如至少一者針對頭戴式顯示設備102的左側(cè)，并且至少一個針對頭戴式顯示設備102的右側(cè)。圖9示出與電源管理電路902通信的控制電路900。控制電路900包括處理器910、與存儲器944(例如D-RAM)通信的存儲器控制器912、相機接口916、相機緩沖器918、顯示驅(qū)動器917、顯示格式化器922、光學特性控制器923、定時生成器926、顯示輸出接口928、以及顯示輸入接口930。在一個實施例中，控制電路900中的全部組件通過一個或多個總線中的專用線或者使用共享總線彼此通信。在另一實施例中，控制電路900中的每一組件都與處理器910通信。

眼睛跟蹤相機934B可被用于檢測眼睛元素，諸如角膜中心、眼球旋轉(zhuǎn)中心、以及每一只眼睛的瞳孔中心?；诖祟愋畔⒑?或使用眼睛跟蹤相機934B獲得的其他信息，用戶左眼和右眼的位置(包括左眼和右眼之間的瞳孔間距離)可以被確定。附加地，左眼和右眼相對于HMD設備120的垂直位置以及相對于彼此的位置可以被確定。處理器910和/或處理器104可以基于由眼睛跟蹤相機934B獲得的圖像和/或其他信息來確定(例如，計算)用戶左眼和右眼的位置。

相機接口916提供到一個或兩個面向外的相機109以及在一實施例中的如傳感器934B之類的IR相機的接口，并將從相機109、934B接收的各個圖像存儲在相機緩沖器918中。顯示驅(qū)動器917可驅(qū)動微型顯示設備或透視微型顯示器920。顯示格式化器922可以向執(zhí)行該混合現(xiàn)實系統(tǒng)的處理的一個或多個計算機系統(tǒng)(例如104和/或152)的一個或多個處理器提供與被顯示在微型顯示設備或透視微型顯示器920上的虛擬圖像有關(guān)的信息。定時生成器926被用于為該系統(tǒng)提供定時數(shù)據(jù)。顯示輸出接口928包括用于將來自(諸)面向外的相機109和眼睛跟蹤相機934B的圖像提供給處理單元104的緩沖器。顯示輸入接口930包括用于接收諸如虛擬圖像之類的圖像以顯示在微型顯示設備或透視微型顯示器920上或更一般地顯示在透視顯示區(qū)域112中的緩沖器。顯示輸出928和顯示輸入930與作為到處理單元104的接口的帶接口932通信。

取決于佩戴HMD設備的用戶的左眼和右眼的檢測到的位置，特征控制器923選擇性地激活特征544或644中的個體特征，以藉此將左窗口118L和右窗口118R定位成使得相對于左窗口以用戶的左眼為中心并且相對于右窗口以用戶的右眼為中心。特征控制器923可以通過向特征544和644選擇性地施加電壓來這么做，其中此類特征可以是LC、PDLC或EC特征，但不限于此。相應地，特征控制器923可以實現(xiàn)上文參考圖8B描述的以及上文參考圖5A、5B、6A和6B更詳細描述的方法的某些步驟。

用戶界面943可接受來自用戶的輸入以允許用戶調(diào)整本文中描述的透視調(diào)光面板750的透射率(和/或其他光學特性)。在某些實施例中，在透視顯示區(qū)域112和透視透射率補償掩膜114兩者具有可調(diào)節(jié)透射率的情況下，用戶界面還可用于調(diào)整這些元素的透射率以使它們保持基本上相同。更一般地，用戶界面943允許用戶調(diào)整頭戴式顯示設備102的透視部分的光學特性。為了允許這樣的調(diào)整，用戶界面943可包括一個或多個按鈕、滑動條或位于頭戴式顯示設備102的框架115上的某些其他觸覺用戶界面。替換地，用戶界面943可由與頭戴式顯示設備102通信的移動計算設備(例如，智能電話或平板設備)或處理單元104提供。光學特性控制器923和/或用戶界面943也可用于控制STCR。

電源管理電路902包括電壓調(diào)節(jié)器934、眼睛跟蹤照明驅(qū)動器936、音頻DAC和放大器938、話筒前置放大器和音頻ADC 940、溫度傳感器接口942、有源濾波器控制器937、以及時鐘生成器945。電壓調(diào)節(jié)器934通過帶接口932從處理單元104接收電力，并將那個電力提供給頭戴式顯示設備102的其他組件。照明驅(qū)動器936例如經(jīng)由驅(qū)動電流或電壓來控制眼睛跟蹤照明單元934A以便以大約預定波長或在某一波長范圍內(nèi)操作。音頻DAC和放大器938向耳機930提供音頻數(shù)據(jù)。話筒前置放大器和音頻ADC 940提供用于話筒110的接口。溫度傳感器接口942是用于溫度傳感器931的接口。有源濾波器控制器937接收指示一個或多個波長的數(shù)據(jù)，其中針對所述波長，每個波長選擇濾波器927將充當選擇波長濾波器。電源管理單元902還向三軸磁力計932A、三軸陀螺儀932B以及三軸加速度計932C提供電力并從其接收回數(shù)據(jù)。電源管理單元902還向GPS收發(fā)機944提供電力并從其接收回數(shù)據(jù)和向其發(fā)送數(shù)據(jù)。

圖10是與透視、近眼混合現(xiàn)實頭戴式顯示設備102相關(guān)聯(lián)的處理單元104的硬件和軟件組件的一個實施例的框圖。圖10示出與電源管理電路1006通信的控制電路1004?？刂齐娐?004包括：中央處理單元(CPU)1020，圖形處理單元(GPU)1022，高速緩存1024，RAM 1026，與存儲器1030(例如，D-RAM)通信的存儲器控制器1028，與閃存1034(或其他類型的非易失性存儲)通信的閃存控制器1032，經(jīng)由帶接口1002和帶接口932與透視、近眼頭戴式顯示設備102通信的顯示輸出緩沖器1036，經(jīng)由帶接口1002和帶接口932與近眼頭戴式顯示設備102通信的顯示輸入緩沖器1038，與用于連接到話筒的外部話筒連接器1042通信的話筒接口1040，用于連接到無線通信設備1046的PCI express接口，以及(諸)USB端口1048。

在一個實施例中，無線通信組件1046包括啟用Wi-Fi的通信設備、藍牙通信設備、紅外通信設備、蜂窩、3G、4G通信設備、無線USB(WUSB)通信設備、RFID通信設備等等。無線通信設備1046由此允許與例如另一顯示設備系統(tǒng)100的端對端數(shù)據(jù)傳輸，以及經(jīng)由無線路由器或蜂窩塔到較大網(wǎng)絡的連接。USB端口可被用于將處理單元104對接到另一顯示設備系統(tǒng)100。另外，處理單元104可接駁到另一計算系統(tǒng)152以便將數(shù)據(jù)或軟件加載到處理單元104上以及對處理單元104充電。在一個實施例中，CPU 1020和GPU 1022是用于確定在何處、何時以及如何將虛擬圖像插入到用戶的視圖中，更具體地插入到透視顯示區(qū)域112中的主力。

電源管理電路1006包括時鐘生成器1060、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)1062、電池充電器1064、電壓調(diào)節(jié)器1066、頭戴式顯示器(HMD)電源1076、以及與溫度傳感器1074(其位于處理單元104的腕帶(wrist band)上)通信的溫度傳感器接口1072。ADC 1062被連接到充電插孔1070以用于接收AC供電并為該系統(tǒng)產(chǎn)生DC供電。電壓調(diào)節(jié)器1066與用于向該系統(tǒng)提供電力的電池1068通信。電池充電器1064被用來在從充電插孔1070接收電力之際(通過電壓調(diào)節(jié)器1066)對電池1068進行充電。在一實施例中，HMD電源1076向頭戴式顯示設備102提供電力。

本技術(shù)的各實施例已經(jīng)在上面在解說所指定的功能的執(zhí)行及其關(guān)系的功能構(gòu)造塊的幫助下描述。這些功能構(gòu)造塊的邊界在本文中常被為了方便描述而限定。替換邊界可被定義，只要所指定的功能及其關(guān)系被適當執(zhí)行。任何這些替換邊界從而在本技術(shù)的范圍和精神內(nèi)。例如，組合或分離圖8A和8B中示出的某些步驟將是可能的。對于另一示例，改變圖9和10中示出的某些塊的邊界是可能的。

盡管用結(jié)構(gòu)特征和/或方法動作專用的語言描述了本主題，但可以理解，所附權(quán)利要求書中定義的主題不必限于上述具體特征或動作。更確切而言，上述具體特征和動作是作為實現(xiàn)權(quán)利要求的示例形式公開的。本技術(shù)的范圍由所附的權(quán)利要求進行定義。