背景

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(ar)hmd設(shè)備(“ar-hmd”設(shè)備)包括透明顯示元件，該透明顯示元件使得用戶能夠同時(shí)看到他們周圍的現(xiàn)實(shí)世界以及由設(shè)備顯示的ar內(nèi)容兩者。ar-hmd設(shè)備可包括敏感組件，諸如光發(fā)射元件、波導(dǎo)、以及各種類型的傳感器。這些組件可能要求在設(shè)備內(nèi)的非常精準(zhǔn)的定位和對準(zhǔn)以便正常工作。施加到這些組件的即便是微小機(jī)械或熱壓力也可能潛在地影響此類組件的定位或?qū)?zhǔn)并且藉此不利地影響設(shè)備的功能性。此外，這些組件可能容易遭到由于被掉落或其他影響、正常操控或環(huán)境因素引起的破壞。

概述

本文介紹了一種顯示設(shè)備，該顯示設(shè)備包括頭部適配和護(hù)目鏡組裝件，該顯示設(shè)備能夠通過該頭部適配被佩戴在用戶頭部上，該護(hù)目鏡組裝件被安裝到該頭部適配。在某些實(shí)施例中，該護(hù)目鏡組裝件包括多個(gè)顯示器元件、多個(gè)傳感器以及包圍顯示器元件和傳感器的防護(hù)外殼，該多個(gè)顯示器元件被布置成與所述用戶的眼睛對準(zhǔn)。該防護(hù)外殼可包括與傳感器對準(zhǔn)的上部分以及與顯示器元件對準(zhǔn)的下部分。上部分可以對可見光基本上不透明而對紅外光透明。下部分可具有可變?nèi)旧桨?，其中外殼的下部分的至少一些對可見光透明?/p>

根據(jù)附圖和詳細(xì)描述，該技術(shù)的其他方面將顯而易見。

提供本概述以便以簡化的形式介紹以下在詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的一些概念。本概述并不旨在標(biāo)識所要求保護(hù)主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護(hù)主題的范圍。

附圖簡述

在附圖中的各圖中作為示例而非限制解說了本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，其中相同的標(biāo)記指示相似的元素。

圖1示出了其中ar-hmd設(shè)備可被使用的環(huán)境的示例。

圖2a是ar-hmd設(shè)備的示例的透視圖。

圖2b示意性地解說了圖2a的ar-hmd設(shè)備。

圖3示出根據(jù)一實(shí)施例的護(hù)目鏡組裝件的正面透視圖。

圖4a和4b分別示出正面防護(hù)罩的右側(cè)和正面視圖。

圖5示出移除了正面防護(hù)罩的護(hù)目鏡的正面透視圖。

圖6示出護(hù)目鏡的背面透視圖。

圖7示出沒有背面防護(hù)罩的護(hù)目鏡的背面透視圖。

圖8a和8b分別示出了防護(hù)外殼的正面防護(hù)罩的正面和左側(cè)垂直視圖。

圖9示出了防護(hù)外殼的背面透視圖。

圖10a、10b和10c分別解說了光學(xué)組裝件的右側(cè)、正面和背面垂直視圖。

圖11a示出顯示器引擎的正面透視圖。

圖11b示出顯示器引擎可如何被安裝在最終組裝件中的正面透視圖。

圖12a、12b、12c和12d分別示出顯示器引擎的正面、側(cè)面、俯視和背面垂直視圖。

圖13a和13b示出顯示器組裝件的右側(cè)和正面垂直視圖。

圖14a、14b和14c示出了底座的俯視、右側(cè)和正面垂直視圖。

圖15示出了安裝有印刷電路板(pcb)的底座的正面透視圖。

圖16a和16b分別示出安裝到底座的光學(xué)組裝件的右側(cè)和正面垂直視圖。

圖17示出了彼此耦合的顯示器組裝件和傳感器組裝件的背面透視圖。

圖18a到18d分別示出經(jīng)組合的顯示器組裝件和傳感器組裝件的正面、背面和底部垂直視圖。

圖19示出傳感器組裝件的正面視圖。

圖20a、20b和20c分別示出傳感器框架和抗反射防護(hù)罩的右側(cè)、正面和底部垂直視圖。

圖21示出安裝到底座的顯示器組裝件和傳感器組裝件的組合的正面視圖。

圖22示出護(hù)目鏡組裝件的右側(cè)視圖。

詳細(xì)描述

在該描述中，對“一實(shí)施例”、“一個(gè)實(shí)施例”等的引用意味著描述的特定特征、功能、結(jié)構(gòu)或特性被包括在本文中引入的技術(shù)的至少一個(gè)實(shí)施例中。這樣的短語在本說明書中的出現(xiàn)不一定全部涉及同一實(shí)施例。另一方面，所涉及的各實(shí)施例也不一定是相互排斥的。

圖1示意性地示出了其中可以使用諸如本文所述的ar-hmd設(shè)備的環(huán)境的示例。在所示示例中，ar-hmd設(shè)備1被配置成通過連接3將數(shù)據(jù)傳遞到外部處理設(shè)備2并從外部處理設(shè)備2接收數(shù)據(jù)，連接3可以是有線連接、無線連接、或其組合。然而，在其他情形中，ar-hmd設(shè)備1可用作獨(dú)立設(shè)備。連接3可以被配置成承載任何種類的數(shù)據(jù)，諸如圖像數(shù)據(jù)(例如，靜止圖像和/或完全運(yùn)動(dòng)視頻，包括2d和3d圖像)、音頻、多媒體、語音、和/或任何其他類型的數(shù)據(jù)。處理系統(tǒng)2可以是例如游戲控制臺、個(gè)人計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、智能電話、或其他類型的處理設(shè)備。連接3可以是例如通用串行總線(usb)連接、wi-fi連接、藍(lán)牙或藍(lán)牙低能量(ble)連接、以太網(wǎng)連接、電纜連接、dsl連接、蜂窩連接(例如，3g、lte/4g或5g)、等或其組合。附加地，處理系統(tǒng)2可以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)4與一個(gè)或多個(gè)其他處理系統(tǒng)通信，網(wǎng)絡(luò)4可以是或包括例如局域網(wǎng)(lan)、廣域網(wǎng)(wan)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、城域網(wǎng)(man)、全球因特網(wǎng)、或其組合。

圖2a和2b示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的能夠納入此處介紹的特征的說明性ar-hmd設(shè)備20(以下簡稱為“hmd設(shè)備”或“設(shè)備”20)的透視圖。具體地，圖2a示出hmd設(shè)備20的現(xiàn)實(shí)視圖，而圖2b示出包括其組件中的各個(gè)組件的hmd設(shè)備20的示意圖。hmd設(shè)備20可以是圖1中的ar-hmd設(shè)備1的實(shí)施例。

在某些實(shí)施例中，hmd設(shè)備20的顯示組件、傳感器和處理電子器件被安裝在底座31上，如下詳細(xì)描述的。底座31是包含傳感器、電子器件和顯示器組件(包括左和右ar顯示器23)的保護(hù)性密封護(hù)目鏡組裝件22的一部分。ar顯示器23被設(shè)計(jì)成，例如，通過將光投影到用戶眼睛中，在用戶對其現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境的視圖上覆蓋圖像。左和右側(cè)鏡腿24是經(jīng)由柔性或剛性緊固機(jī)制(包括一個(gè)或多個(gè)鉗夾、鉸鏈等)分別在底座31的左和右開口端處附連到底座31的結(jié)構(gòu)。hmd設(shè)備20包括附連到側(cè)鏡腿24的可調(diào)節(jié)頭帶(或其他類型的頭部適配物)21，ar-hmd設(shè)備20可以通過該頭帶被佩戴在用戶頭部上。

在某些實(shí)施例中，護(hù)目鏡組裝件22包圍環(huán)境光傳感器(als)18、輸入來自用戶的語音的一個(gè)或多個(gè)話筒25(例如，用于識別語音命令并提供音頻效果)；用于捕捉周圍表面圖像以允許追蹤用戶頭部在現(xiàn)實(shí)世界空間中的位置和取向的一個(gè)或多個(gè)可見光頻譜頭部追蹤追蹤相機(jī)27；用于確定到附近表面的距離(例如，用于表面重構(gòu)以對用戶環(huán)境進(jìn)行建模)的一個(gè)或多個(gè)紅外(ir)頻譜深度相機(jī)28；用于與深度相機(jī)一起使用的一個(gè)或多個(gè)ir照明源29；用于捕捉用戶看見的標(biāo)準(zhǔn)視頻的一個(gè)或多個(gè)可見光頻譜攝像機(jī)30。注意到，在本說明書的上下文中的術(shù)語“可見光”意味著對于典型的人類是可見的。護(hù)目鏡組裝件22也可包圍電子電路系統(tǒng)(未在圖2中示出)以控制上述元件中的至少一些并且執(zhí)行相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)處理功能。電路系統(tǒng)可包括例如一個(gè)或多個(gè)處理器和一個(gè)或多個(gè)存儲器。hmd設(shè)備20還包括用于向用戶輸出聲音的一個(gè)或多個(gè)音頻揚(yáng)聲器26。注意，在其他實(shí)施例中，上述組件可位于ar-hmd設(shè)備20上的不同位置處。附加地，一些實(shí)施例可省略一些上述組件和/或可包括上文未提及的附加組件。

護(hù)目鏡組裝件22向用戶提供關(guān)于用戶周圍現(xiàn)實(shí)世界環(huán)境的相對無遮擋且透明的視野，同時(shí)提供對敏感顯示器組件和傳感器的物理保護(hù)以免于由于操控、撞擊和環(huán)境因素導(dǎo)致的破壞。護(hù)目鏡組裝件22在圖3和4中被進(jìn)一步解說。在某些實(shí)施例中，護(hù)目鏡組裝件22包括底座31、各種顯示器元、傳感器和電子器件、以及保護(hù)性防護(hù)外殼。包括背面防護(hù)罩32和正面防護(hù)罩33的防護(hù)外殼37保護(hù)敏感顯示器元件、傳感器和電子器件免于由于常規(guī)操控和撞擊導(dǎo)致的破壞或失準(zhǔn)。顯示器元件被懸掛在護(hù)目鏡組裝件22內(nèi)，以使得在掉落的情況下，當(dāng)存在防護(hù)外殼37的輕微偏斜時(shí)，顯示器元件和防護(hù)外殼37不會碰撞。防護(hù)鏡組裝件22在hmd設(shè)備20的清洗和佩戴期間保護(hù)敏感光學(xué)器件、傳感器和電子器件。它通過用塑模成人體工程學(xué)上正確的形式的耐久透明材料來封裝光學(xué)組裝件來阻止用戶的臉部、眼睛、鼻子等接觸光學(xué)組裝件。防護(hù)外殼37可包括插件或嵌入模內(nèi)的鼻墊。它還可根據(jù)例如鑄模工藝納入某種程度的光學(xué)屈光度曲率(處方)。防護(hù)外殼37可以結(jié)合染色、鏡像、抗反射和/或其他涂層、色彩和/或磨光。防護(hù)外殼37可包括各個(gè)特征以將其附連到底座，這些特征諸如撳扭、浮凸物、螺絲和其他類型的緊固件。防護(hù)外殼37可以由單個(gè)部件或多個(gè)部件制成，包括透明部件、不透明部件、或其組合。

在某些實(shí)施例中，防護(hù)外殼37可以是鑄模透明組件，該鑄模透明組件被附連到hmd設(shè)備20的底座31以提供對光學(xué)組裝件免于環(huán)境和用戶的保護(hù)。在本公開的中，術(shù)語“背面”一般是指hmd中最靠近用戶(佩戴者)的一部分或表面，而術(shù)語“正面”一般是指離用戶最遠(yuǎn)的對應(yīng)部分或表面。光學(xué)器件和傳感器被安裝到底座31(如下文進(jìn)一步描述的)并且被懸掛在防護(hù)外殼內(nèi)，以使得光學(xué)器件的敏感(顯示器)表面不接觸防護(hù)罩或任何其他部件。

防護(hù)外殼37可以結(jié)合由hmd提供的光學(xué)校正量的至少一部分(例如，一半)，其中剩余的光學(xué)校正可以被結(jié)合到顯示器組裝件(例如，ar顯示器23)內(nèi)。為了視覺舒適度，光學(xué)校正被用于使全息圖像在用戶眼睛前方約2米處聚焦。在某些實(shí)施例中，這一光學(xué)校正能夠作為負(fù)曲率被部分地置入背面防護(hù)罩中，并且作為正曲率被部分地置入光學(xué)組裝件的正面表面內(nèi)。以此方式將光學(xué)校正分布在兩個(gè)或更多個(gè)部件之間有助于減少光學(xué)組裝件的厚度和重量。

現(xiàn)在參考圖3到9進(jìn)一步描述護(hù)目鏡組裝件22。圖3示出根據(jù)一實(shí)施例的護(hù)目鏡組裝件22的正面透視圖而圖9示出背面透視圖。在所示實(shí)施例中，防護(hù)外殼37包括背面防護(hù)罩32、正面防護(hù)罩33、以及防護(hù)罩蓋34(防護(hù)罩蓋34在圖3中被示為脫離，圖3是部分分解圖)。正面防護(hù)罩33和背面防護(hù)罩32對于可見光而言是至少部分透明的。在一些實(shí)施例中，染色涂層連同保護(hù)涂層被施加于至少正面防護(hù)罩33。防護(hù)罩蓋34的背部可包含小凸起或“齒”，該小凸起或“齒”適配到正面防護(hù)罩33的頂部處的對應(yīng)凹槽處以允許防護(hù)罩蓋34鎖定到位。

注意在一些實(shí)施例中，防護(hù)罩蓋34的側(cè)帶34b(位于中心帶34a的任一側(cè)上)可以是或可包含能夠被hmd用于無線通信(諸如用于基于wifi和/或藍(lán)牙的通信)的天線。

圖4a和4b分別示出正面防護(hù)罩33的右側(cè)和正面視圖。圖5示出移除了正面防護(hù)罩的正面透視圖，解說光學(xué)組裝件35可如何被安裝到底座31并且被懸掛在防護(hù)外殼內(nèi)。底座31能夠直接或間接地附連到頭帶側(cè)鏡腿24或其他類似結(jié)構(gòu)(圖2)。側(cè)鏡腿24或其他類似結(jié)構(gòu)可以被插入底座31的左和右開口端內(nèi)并且(例如，經(jīng)由螺絲、鉗夾和/或其他類型的緊固件)被附連到底座31的表面，如下文進(jìn)一步討論的。

如圖5所示，底座31被置于防護(hù)外殼37的背面防護(hù)罩32和正面防護(hù)罩33之上并且與之接觸。底座31用作安裝底座，光學(xué)組裝件35、光發(fā)射元件(未在圖5中示出)、以及某些傳感器(未在圖5中示出)被安裝到該安裝底座。光學(xué)組裝件35包括安裝到透明光學(xué)波導(dǎo)載體上的多個(gè)光學(xué)波導(dǎo)，如下文進(jìn)一步描述的。光學(xué)組裝件35能夠由一個(gè)或多個(gè)螺絲(或其他類型的緊固件)通過位于光學(xué)組裝件35的鼻梁區(qū)域上的中心軸頭51被附連到底座31。在所示實(shí)施例中，光學(xué)組裝件35僅通過其中心鼻梁區(qū)域被安裝到底座31，這使得大部分機(jī)械和壓力與光學(xué)組裝件解耦，并且藉此幫助阻止由于光學(xué)器件的偏斜和彎曲而導(dǎo)致的破壞或性能降級。

圖6示出護(hù)目鏡組裝件22的背面透視圖，從而提供對底座31的背面防護(hù)罩32和背面表面的附加視圖。防護(hù)外殼37包括鼻墊36，鼻墊36可以最初被形成為單獨(dú)的塊并且隨后被接合到防護(hù)外殼37，或者鼻墊36可以被形成為背面防護(hù)罩32和/或正面防護(hù)罩33的組成部分。如上所述，背面防護(hù)罩32的正面或背面表面可以提供用于使全息圖像在用戶前方約2米處聚焦的整個(gè)光學(xué)校正的至少一部分。圖7示出了沒有背面防護(hù)罩的護(hù)目鏡的背面透視圖。

在某些實(shí)施例中，防護(hù)外殼37的背面防護(hù)罩32和正面防護(hù)罩33的至少外表面被涂覆有一層或多層涂層以提供例如染色、抗反射、疏油性、抗抓性等。在某些實(shí)施例中，外正面防護(hù)罩33的上部分91被均勻地涂覆有對于可見光基本上不透明但對ir光透明的染料。圖8a和8b分別示出了防護(hù)外殼37的正面防護(hù)罩33的正面和左側(cè)垂直視圖，從而解說染色方案的示例。上部分91上的不透明染料遮掩了大部分傳感器組裝件以改進(jìn)hmd設(shè)備的視覺美觀性，同時(shí)仍然允許ir深度相機(jī)28和ir照明源29用于它們的預(yù)期目的。然而，正面防護(hù)罩22的上部分91還具有位于可見光頻譜頭部追蹤相機(jī)27和可見光頻譜攝像機(jī)30(未在圖8中示出)之上的沒有染色或具有顯著更少染料的小區(qū)域(“窗口”)93和94以便透射可見光。在hmd20的最終組裝件中，窗口93位于頭部追蹤相機(jī)27上方，而窗口94位于als18和可見光頻譜攝像機(jī)30上方。下部分95優(yōu)選地被染色，但對于可見光仍然是透明的。注意，這一上下文中的術(shù)語“透明”應(yīng)當(dāng)被理解為涵蓋各種程度的透明性中的任一者并且不意味著100％的透明性，除非明確指示。下部分95上的染色可以是均勻的，或者它可具有可變(例如，沿垂直軸分級的)染色。在一些實(shí)施例中，下部分95上的染色從在上部分的邊緣處對可見光約90％的不透明性改變?yōu)樵谡娣雷o(hù)罩33的底部處對可見光約10％的不透明性。

圖9示出了防護(hù)外殼37的背面透視圖。防護(hù)外殼37的內(nèi)表面定義了光學(xué)組裝件35和傳感器可被懸掛其中遠(yuǎn)離底座31(未示出)的保護(hù)空間。在hmd設(shè)備20的最終組裝件中，其中防護(hù)外殼37附連到底座31(光學(xué)組裝件和傳感器被安裝到底座31)，顯示器元件和傳感器被包含在由底座31和防護(hù)外殼37定義的完全密封的外殼內(nèi)。防護(hù)外殼37可以使用任何已知或方便的接合方法被附連到底座31，該接合方法諸如使用膠水、激光焊接、超聲焊接等。

防護(hù)外殼37(包括正面防護(hù)罩33和背面防護(hù)罩32)可以由例如光學(xué)級聚碳酸酯形成。在至少一些實(shí)施例中，正面防護(hù)罩33和背面防護(hù)罩32具有約0.8到1.2毫米范圍的厚度。防護(hù)外殼37可以被形成(例如，通過熱鑄模)為單個(gè)部件，或者正面防護(hù)罩33和背面防護(hù)罩32可以(例如，通過熱鑄模)被形成為稍后被接合在一起以形成防護(hù)外殼37的單獨(dú)塊。此類接合(如果存在)可以是例如膠水接合、激光焊接、超聲焊接、或任何其他已知或方便的接合技術(shù)。

圖10a、10b和10c分別解說了光學(xué)組裝件35的右側(cè)、正面和背面垂直視圖。如所提及的，光學(xué)組裝件35包括波導(dǎo)載體101和多個(gè)波導(dǎo)102。波導(dǎo)載體101是用于波導(dǎo)102和顯示器引擎103的安裝結(jié)構(gòu)(參見圖11到13)。波導(dǎo)102安裝到波導(dǎo)載體101的從載體101的中央鼻梁區(qū)段110的任一側(cè)延伸的兩個(gè)平坦安裝表面121(一個(gè)用于用戶左眼而一個(gè)用于用戶右眼)上。在一些實(shí)施例中，如圖所示，在左和右安裝表面102中的每一者上，三個(gè)波導(dǎo)102被堆疊在彼此頂部，即，對于每一只眼睛，一個(gè)波導(dǎo)用于rgb顯示器的紅、綠和藍(lán)分量中的每一者。然而，注意，可以使用其他顏色格式和對應(yīng)的波導(dǎo)配置。

如上所提及的，即便是施加到hmd20的與顯示有關(guān)的組件的微小機(jī)械或熱壓力也可能影響此類組件的定位或?qū)?zhǔn)并且藉此不利地影響設(shè)備的功能性。例如，左或右光發(fā)射元件或波導(dǎo)的輕微失準(zhǔn)可能致使全息圖像變的失真，從而不利地影響它們的現(xiàn)實(shí)程度并且潛在地致使對用戶的物理不適。附加地，傳感器(諸如頭部追蹤相機(jī)27)的失準(zhǔn)可能致使hmd設(shè)備20不正確地計(jì)算相對于用戶環(huán)境的用戶頭部位置或取向，藉此不利地影響呈現(xiàn)給用戶的圖像或聲音的質(zhì)量或現(xiàn)實(shí)性。

因此，在某些實(shí)施例中，hmd設(shè)備20的顯示器組裝件僅通過與用戶兩眼之間的中心點(diǎn)大致對準(zhǔn)的中心位置被安裝到底座31而沒有其他物理接觸點(diǎn)，藉此使顯示器組裝件與大部分機(jī)械和熱壓力解耦。

再次參照圖10a、10b和10c和圖13，顯示器組裝件130包括光學(xué)組裝件35(包括波導(dǎo)載體101和多個(gè)波導(dǎo)102)和顯示器引擎103(參見圖11到13)。顯示器引擎103包含針對左眼顯示器和右眼顯示器中的每一者的一個(gè)或多個(gè)光發(fā)射元件(未示出)。在一些實(shí)施例中，光發(fā)射元件是發(fā)光二極管(led)。在hmd設(shè)備20的制造期間，顯示器引擎103首先由螺絲或其他合適的緊固件通過波導(dǎo)載體101的中心軸頭51(位于光學(xué)組裝件35的鼻梁區(qū)域上)被安裝到光學(xué)組裝件35。在被如此安裝時(shí)，由顯示器引擎103內(nèi)的光發(fā)射元件發(fā)射的光被光學(xué)耦合到波導(dǎo)102，其將發(fā)射光朝向用戶眼睛傳達(dá)。之后，安裝有顯示器引擎103的光學(xué)組裝件35(參見圖13a和13b)由螺絲或其他合適的緊固件通過波導(dǎo)載體101的鼻梁區(qū)域110被安裝到底座31。包括頭部追蹤相機(jī)27、ir深度相機(jī)28和可見光頻譜相機(jī)30的傳感器組裝件111接著被安裝到底座31和顯示器組裝件130。

光學(xué)組裝件35可以由一個(gè)或多個(gè)螺絲(或其他類型的緊固件)通過中心軸頭51中的孔123被附連到底座31。對準(zhǔn)孔124被用于在組裝期間在緊固螺絲之前將波導(dǎo)載體101正確對準(zhǔn)到底座31上。顯示器引擎103(未在圖12中示出)由螺絲(或其他合適的緊固機(jī)制)通過載體101的中央鼻梁區(qū)域110中的對應(yīng)螺絲孔126以及顯示器引擎103中的孔156來安裝到波導(dǎo)載體101，如圖15a和15b中所示。波導(dǎo)載體101上的左和右光學(xué)端口125被物理地且光學(xué)地耦合到顯示器引擎103上的對應(yīng)光學(xué)端口155。整個(gè)顯示器組裝件130(即，安裝到其的光學(xué)組裝件35和顯示器引擎103)接著經(jīng)由螺絲(或其他合適的緊固機(jī)制)通過中心軸頭51中的孔123被安裝到底座31。注意，這是整個(gè)顯示器組裝件130與hmd20的其余部分之間僅有的機(jī)械接口；顯示器組裝件130僅通過中心軸頭51上的這一單個(gè)安裝位置被耦合到底座31并且被懸掛在護(hù)目鏡組裝件22內(nèi)。類似地，顯示器引擎103僅在波導(dǎo)載體101的中央鼻梁區(qū)域110處安裝到波導(dǎo)載體101。

圖11和12更詳細(xì)地解說了顯示器引擎103。更具體地，圖11示出了顯示器引擎103的背面透視圖，而圖12a、12b、12c和12d分別示出顯示器引擎103的正面、側(cè)面、俯視和背面垂直視圖。顯示器引擎103將兩個(gè)或更多個(gè)光投影儀組合在一個(gè)小的外殼內(nèi)。顯示器引擎103是橫向?qū)ΨQ的，具有相同的左和右發(fā)射器外殼144。左和右發(fā)射器外殼144各自包含一個(gè)或多個(gè)光發(fā)射元件(未示出)，諸如小型投影儀led。pcb141被安裝在顯示器引擎103的外側(cè)上，并且包括一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)傳感器，諸如一個(gè)或多個(gè)加速度計(jì)和陀螺儀。顯示器引擎103頂部上的彎曲電路146(圖12c)將光發(fā)射元件(未示出)連接到hmd20上別處的顯示器處理器(例如，安裝到底座31的pcb上)。

為了將顯示器引擎103安裝到波導(dǎo)載體101，螺絲(或其他合適的安裝機(jī)制)可以被穿過波導(dǎo)載體101的背面進(jìn)入顯示器引擎103中的對應(yīng)孔156。顯示器單元103的左和右光學(xué)端口155被物理地且光學(xué)地耦合到波導(dǎo)載體101的對應(yīng)光學(xué)端口125。顯示器組裝件130的左和右側(cè)可能對于由于任何物理或熱壓力導(dǎo)致的失真非常敏感。然而，顯示器引擎到波導(dǎo)載體101的接口的中心安裝設(shè)計(jì)使得任何外部力與顯示器引擎主體解耦，從而即便設(shè)備處于壓力之下也能保持左到右的對準(zhǔn)完好。

顯示器引擎103中的光發(fā)射元件可以生成大量的熱。相應(yīng)地，在一些實(shí)施例中，如圖11a所示，顯示器引擎103包括熱盤132，熱盤132促進(jìn)遠(yuǎn)離顯示器引擎103的熱傳遞。具體地，在hmd20的最終組裝件中，如圖11b所示，熱盤132的左端和/或右端可以抵靠在兩個(gè)其他熱盤136之一上(在熱盤132的每一側(cè)上一個(gè))，兩個(gè)其他熱盤136被安裝到底座31并且形成被設(shè)計(jì)成將熱量傳遞離開顯示器引擎103和電子器件的總熱傳遞系統(tǒng)的一部分。薄順應(yīng)導(dǎo)熱材料層可以被夾在盤132與盤136的一者或兩者之間。這一辦法有助于減小顯示器引擎103和光學(xué)組裝件35上的熱壓力。

底座31是這樣的結(jié)構(gòu)組件：顯示器元件、光學(xué)器件、傳感器和電子器件中的全部通過它耦合到hmd設(shè)備20的其余部分。圖14a、14b和14c分別示出了底座31的俯視圖、正面視圖和右側(cè)視圖，而圖15示出了底座31的透視圖。底座可以由例如壓模塑料或聚合物形成。底座31的前表面160可包括各種固定件(例如，螺絲孔、抬升的平坦表面等)，傳感器組裝件(未示出)可通過其來進(jìn)行附連。例如，底座31具有螺絲孔(或其他類似安裝固定件)116，光學(xué)組裝件35可通過其來附連到底座31。底座31還具有一個(gè)或多個(gè)固定件，承載hmd20的電子組件的至少一個(gè)印刷電路板(pcb)172可通過其來進(jìn)行安裝，如圖15中所示。圖15示出了此類pcb的一個(gè)示例，其示出了pcb172安裝到底座31的頂部內(nèi)表面176的底座31的正面透視圖(參見圖14a、14b和14c)。

圖16a和16b進(jìn)一步解說了光學(xué)組裝件35(包括波導(dǎo)載體101和波導(dǎo)102)可如何安裝到底座31。具體地，圖16b示出了正面視圖，而圖16b示出了這些組件的右側(cè)視圖。然而，注意，在hmd設(shè)備20的組裝期間，根據(jù)至少一些實(shí)施例，波導(dǎo)載體101僅在顯示器引擎103已經(jīng)被安裝到波導(dǎo)載體101之后才被安裝到底座31；然而，顯示器引擎103在圖16a和16b中未被示出以便于解說波導(dǎo)載體101如何被安裝到底座31。

現(xiàn)在參考圖17，hmd設(shè)備20還包括傳感器組裝件111，其包括傳感器框架210和各種傳感器(例如，頭部追蹤相機(jī)27、ir深度相機(jī)28、可見光頻譜相機(jī)30、和環(huán)境光傳感器(als)18)以及ir光源29，其中的一些或全部可以被安裝到傳感器框架210。圖17示出了彼此耦合的顯示器組裝件130(包括光學(xué)組裝件35和顯示器引擎103)和傳感器組裝件111的背面透視圖。傳感器框架210優(yōu)選地由輕量的在結(jié)構(gòu)上穩(wěn)定且強(qiáng)健的材料制成，在一些實(shí)施例中可以是金屬。傳感器框架210可以由單個(gè)部件形成，或者由彼此連接的多個(gè)塊形成。傳感器框架210經(jīng)由傳感器框架210上的兩個(gè)安裝點(diǎn)184(例如通過螺絲或其他緊固機(jī)制)附連到底座31的頂部內(nèi)表面176(參見圖14a、14b和14c)。因此，經(jīng)組合的傳感器組裝件111和顯示器組裝件130僅通過三個(gè)點(diǎn)安裝到底座31：波導(dǎo)載體101的中心軸頭51以及傳感器框架上的兩個(gè)安裝點(diǎn)184。圖18a到18d分別示出經(jīng)組合的顯示器組裝件和傳感器組裝件的正面、背面和底部垂直視圖。圖19示出了傳感器組裝件111(即，安裝有各種傳感器的傳感器框架210)正面視圖。圖20a、20b和20c分別示出傳感器框架210和抗反射防護(hù)罩192(即，沒有傳感器)的右側(cè)、正面和底部垂直視圖。

圖21示出安裝到底座31的顯示器組裝件130和傳感器組裝件111的組合的正面視圖。圖22示出護(hù)目鏡組裝件22的右側(cè)視圖，其中集成顯示器和傳感器組裝件被安裝到底座31并且被懸掛在防護(hù)外殼37內(nèi)。顯示器組裝件130被懸掛遠(yuǎn)離底座31，以使得波導(dǎo)102和波導(dǎo)載體101不接觸防護(hù)外殼37或任何其他組件。注意，防護(hù)外殼37的背面防護(hù)罩32被彎曲(正面防護(hù)罩33也如此)，以使得在波導(dǎo)102與背面防護(hù)罩32的內(nèi)表面之間可能實(shí)際存在比圖25中出現(xiàn)的更多間隙。

如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而意見的，以上描述的特征和功能中的任意或全部可彼此組合，除了被以其它方式在上文中言明或者任何這樣的實(shí)施例可能因?yàn)槠涔δ芑蚪Y(jié)構(gòu)而不兼容。除了與物理可能性相違背，設(shè)想了(1)本文描述的方法/步驟可以任意順序和/或以任意組合來執(zhí)行，并且(2)各個(gè)實(shí)施例的組件可以任意方式組合。

某些實(shí)施例的示例

本文中引入的技術(shù)的某些實(shí)施例被概括在以下被編號的示例中：

1.一種顯示設(shè)備，包括：頭部適配，通過所述頭部適配，所述顯示設(shè)備能夠被佩戴在用戶頭部上；以及

護(hù)目鏡組裝件，所述護(hù)目鏡組裝件被安裝到所述頭部適配，所述護(hù)目鏡組裝件包括多個(gè)顯示器元件，所述顯示器元件被布置成在所述顯示設(shè)備被用戶佩戴時(shí)與所述用戶的眼睛對準(zhǔn)；

多個(gè)傳感器；以及

防護(hù)外殼，所述防護(hù)外殼包圍所述顯示器元件和所述傳感器，所述外殼包括與所述傳感器對準(zhǔn)的上部分以及與所述顯示器元件對準(zhǔn)的下部分，所述上部分對可見光基本上不透明而對于紅外光透明，所述下部分具有可變?nèi)旧桨?，其中所述外殼的下部分中的至少一些對于可見光透明?/p>

2.如示例1所述的顯示設(shè)備，其中所述下部分對可見光的透明程度從所述外殼的下部分的頂部到底部增大。

3.如示例1或2所述的顯示設(shè)備，其中所述多個(gè)傳感器包括紅外相機(jī)和可見光頻譜相機(jī)。

4.如示例3所述的顯示設(shè)備，所述上部分具有與所述可見光頻譜相機(jī)對準(zhǔn)、對可見光透明的窗口。

5.如示例3或4所述的顯示設(shè)備，其中所述紅外相機(jī)被配置成用于基于飛行時(shí)間來獲取深度測量，并且其中所述可見光頻譜相機(jī)被配置成用于執(zhí)行所述用戶的頭部追蹤。

6.如示例1到5中的任一者所述的顯示設(shè)備，其中所述多個(gè)顯示器元件包括對可見光透明的多個(gè)波導(dǎo)。

7.如示例1到6中的任一者所述的顯示設(shè)備，進(jìn)一步包括：底座，所述底座耦合到所述頭部適配，其中所述顯示器元件和所述傳感器耦合到所述底座。

8.一種用于頭戴式顯示器設(shè)備的護(hù)目鏡組裝件，所述護(hù)目鏡組裝件包括：

多個(gè)顯示器元件，所述多個(gè)顯示器元件被布置成在所述頭戴式顯示器設(shè)備被用戶佩戴時(shí)與所述用戶的眼睛對準(zhǔn)；

多個(gè)傳感器；以及

防護(hù)外殼，所述防護(hù)外殼包圍所述顯示器元件和所述傳感器，所述外殼包括與所述傳感器對準(zhǔn)的上部分以及與所述顯示器元件對準(zhǔn)的下部分，所述上部分對可見光基本上不透明，所述下部分具有可變?nèi)旧桨?，其中所述外殼的下部分中的至少一些對于可見光透明?/p>

9.如示例8所述的護(hù)目鏡組裝件，其中所述下部分對可見光的透明程度從所述外殼的下部分的頂部到底部增大。

10.如示例8或9所述的護(hù)目鏡組裝件，其中所述多個(gè)傳感器包括紅外相機(jī)和可見光頻譜相機(jī)。

11.如示例10所述的護(hù)目鏡組裝件，其中所述上部分對紅外光透明，所述上部分具有與所述可見光頻譜相機(jī)對準(zhǔn)、對可見光透明的窗口。

12.如示例10或11所述的護(hù)目鏡組裝件，其中所述紅外相機(jī)被配置成用于基于飛行時(shí)間來獲取深度測量，并且其中所述可見光頻譜相機(jī)被配置成用于執(zhí)行所述用戶的頭部追蹤。

13.如示例8到12中的任一者所述的護(hù)目鏡組裝件，其中所述顯示器元件對可見光透明。

14.如示例8到13中的任一者所述的護(hù)目鏡組裝件，進(jìn)一步包括：底座，所述底座耦合到所述頭部適配，其中所述顯示器元件和所述傳感器耦合到所述底座。

15.一種顯示設(shè)備，包括：頭部適配，通過所述頭部適配，所述顯示設(shè)備能夠被佩戴在用戶頭部上；

底座，所述底座耦合到所述頭部適配；

顯示器組裝件，所述顯示器組裝件被安裝到所述底座并且包括多個(gè)波導(dǎo)，所述多個(gè)波導(dǎo)被布置成在所述顯示設(shè)備被用戶佩戴時(shí)將光投影到所述用戶的眼睛，所述波導(dǎo)對可見光透明；

傳感器組裝件，所述傳感器組裝件被安裝到所述底座，所述傳感器組裝件包括紅外相機(jī)和多個(gè)可見光頻譜相機(jī)；以及

防護(hù)外殼，所述防護(hù)外殼耦合到所述底座并且包圍所述顯示器組裝件和所述傳感器組裝件，所述外殼包括與所述傳感器組裝件垂直對準(zhǔn)的上部分以及與多個(gè)波導(dǎo)垂直對準(zhǔn)的下部分，所述上部分具有基本上均勻的染色方案，以使得所述上部分對可見光基本上不透明而對紅外光透明，第一染色方案具有定義在其中對可見光透明的多個(gè)窗口，所述窗口中的每一者與所述可見光頻譜相機(jī)中的至少一者對準(zhǔn)，所述下部分具有垂直分級的染色方案，以使得所述下部分對可見光的透明程度從所述外殼的下部分的頂部到底部增大，從而使得所述下部分的至少一些對可見光透明。

16.如示例15所述的顯示設(shè)備，其中所述紅外相機(jī)被配置成用于基于飛行時(shí)間來獲取深度測量，并且其中所述多個(gè)可見光頻譜相機(jī)被配置成用于執(zhí)行所述用戶的頭部追蹤。

如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而意見的，以上描述的特征和功能中的任意或全部可彼此組合，除了被以其它方式在上文中言明或者任何這樣的實(shí)施例可能因?yàn)槠涔δ芑蚪Y(jié)構(gòu)而不兼容。除了與物理可能性相違背，設(shè)想了(1)本文描述的方法/步驟可以任意順序和/或以任意組合來執(zhí)行，并且(2)各個(gè)實(shí)施例的組件可以任意方式組合。

盡管用結(jié)構(gòu)特征和/或動(dòng)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(dòng)作。相反，上述特定特征和動(dòng)作是作為實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求書的示例而公開的，并且其他等價(jià)特征和動(dòng)作旨在處于權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。