透视调光面板的制作方法

近年来，在可切换玻璃方面(也称为智能玻璃)具有日益增加的兴趣。可切换玻璃在施加适当电压时更改其透光率特性。例如，在智能玻璃面板的两个间隔开的平行层之间施加电势差(也称为电压)可导致玻璃从暗的或不透明的切换到透明的或半透明的。智能玻璃已经被用于例如来提供“隐私窗”来调节家庭以及其他建筑物或其各部分(诸如更衣室或卫浴室、淋浴间等)的隐私性。类似的概念已经被用于提高窗的能量效率。例如，在夏天，智能玻璃可被用于减少在正午传入到家庭或办公室建筑物内的日光的量，从而减少空调系统保持建筑物凉快所需要的工作负载。

若干智能玻璃技术正被开发。例如，悬浮颗粒装置(SPD)类型的智能玻璃通常在非激活状态中是暗的或不透明的，但在响应于施加的电压被激活时变得透明。高不透明性(即，低透光率)和高透明性(即，高透光率)之间的状态可通过调整所施加的电压来实现。尽管SPD类型的智能玻璃在从低透光率(即，高不透明性)状态切换到高透光率(即，高透明性)状态时具有快速的响应时间，但是SPD类型的智能玻璃在从高透光率(即，高透明性)状态切换到低透光率(即，高不透明性)状态时具有慢的响应时间。

另一智能玻璃技术是液晶技术。类似于SPD类型的智能玻璃，液晶(LC)类型的智能玻璃在非激活状态中时是暗的或不透明的，并且在响应于电压被施加而被激活时变得透明。尽管当从低透光率(即，高不透明性)状态切换到高透光率(即，高透明性)状态时与LC类型的智能玻璃相关联的响应时间相对快速，或反之亦然，但是LC类型的智能玻璃相比于SPD类型的智能玻璃而言具有小得多的透光率范围(也称为透光范围或透光率动态范围)。例如，尽管LC类型的智能玻璃的透光率动态范围可大约从百分之一的透光率到百分之五十的透光率，但是SPD类型的智能玻璃的透光率动态范围可大约从百分之一的透光率到百分之八十的透光率，但是不被限制于此。

概述

本文中描述的某些实施例涉及透视调光面板。根据一实施例，透视调光面板包括第一透明基底层、第二透明基底层和在第一和第二透明基底层之间的悬浮颗粒装置(SPD)层。调光面板还包括第一透明基底层和SPD层之间的第一透明导体层以及第二透明基底层和SPD层之间的第二透明导体层。第一电极被电耦合到第一透明导体层，第二电极被电耦合到第二透明导体层的第一端，并且第三电极被电耦合到第二透明导体层的与第一端相对的第二端。第一和第二电极之间施加的电势差控制SPD层的透光率水平。更具体地，第一和第二电极之间施加的电势差产生纵向电场，该纵向电场致使SPD层中的悬浮颗粒对齐。第二和第三电极之间施加的电势差控制在第一和第二电极之间施加的电势差被减少时SPD层的透光率水平减少的速度。更具体地，第二和第三电极之间施加的电势差产生横向电场，该横向电场导致对SPD层的显微的加热，其增加SPD层中的悬浮颗粒的布朗运动。

根据一实施例，调光面板还包括用于控制第一和第二电极之间的电势差以及第二和第三电极之间的电势差的电路。这样的电路可包括例如，被用于选择性地提供第一和第二电极之间的电势差的第一电压馈送以及被用于选择性地提供第二和第三电极之间的电势差的第二电压馈送。这个电路可被适配为选择性地调整第一和第二电极之间的电势差以及选择性地调整第二和第三电极之间的电势差。

根据一实施例，该电路被适配为增加第一和第二电极之间的电势差来增加SPD层的透光率。附加地，该电路被适配为减少第一和第二电极之间的电势差来减少SPD层的透光率。此外，该电路被适配为增加第二和第三电极之间的电势差以增加在第一和第二电极之间的电势差被减少时SPD层的透光率被减少的速率。该电路还可被适配为减少透明导体层的第一和第二端之间的电势差来减少SPD层的透光率被减少的速率。

根据一实施例，透视调光面板包括一个或多个光传感器，该一个或多个光传感器检测入射在光学传感器上的环境可见光并产生指示检测到的环境可见光的强度的一个或多个信号。调光面板还可包括控制器，该控制器取决于该一个或多个光传感器中的至少一个光传感器产生的信号中的一个或多个信号来调整第一和第二电极之间施加的电势差和/或第二和第三电极之间施加的电势差。在一具体实施例中，该控制器调整第一和第二电极之间施加的电势差以及第二和第三电极之间施加的电势差，以便将经过透视调光面板的环境光的强度水平维持为基本等于指定的强度水平，该指定的强度水平可由用户经由用户界面来指定。

根据一实施例，透视、近眼混合现实头戴式显示(HMD)设备包括以上概述的调光面板中的一个或多个。因此，本文中描述的某些实施例涉及包括一个或多个调光面板在内的HMD设备。本文中描述的调光面板可替代地被包括在透视非HMD显示设备或可调光窗中，但不限制于此。

本文中描述的某些实施例涉及与夹在第一透明导体层和第二透明导体层之间的SPD层一起使用的方法。这样的方法可包括通过选择性地调整第一和第二透明导体层之间的电势差以及选择性地调整第二透明导体层的第一和第二端之间的电势差来调整SPD层的透光率。

提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并非旨在标识出要求保护的主题的关键特征或必要特征，亦非旨在用作辅助确定要求保护的主题的范围。

附图简述

图1A是根据本技术的一实施例的透视调光面板的分解视图。

图1B示出了透视调光面板的一实施例的示例性横截面，其中各个层(或其各部分)是平面的。

图1C是透视调光面板的仅仅某些层的分解视图，其中显示在其中的各个层的各部分是平面的。

图2A和2B是被用于概括用于调整夹在第一和第二透明导体层之间的SPD层的透光率的方法的高级流程图。

图3示出可包括参考图1A-2B描述的调光面板中的一个或多个的透视、近眼混合现实显示设备系统的示例组件。

图4A示出根据一实施例的图3中介绍的透视、近眼混合现实显示设备的组件。

图4B是图4A中示出的组件沿着图4A中的线B-B的横截面。

图4C示出根据另一实施例的图3中介绍的透视、近眼混合现实头戴式显示设备的组件。

图4D是图4C中示出的组件沿着图4C中的线D-D的横截面。

图5是可与一个或多个实施例一起使用的透视、近眼混合现实头戴式显示设备的硬件和软件组件的一个实施例的框图。

图6是可与一个或多个实施例一起使用的处理单元的硬件和软件组件的一个实施例的框图。

详细描述

本文中描述的某些实施例涉及透视调光面板，其也可被称为可切换玻璃面板或智能玻璃面板，或更简洁地称为调光面板、可切换玻璃或智能玻璃。出于简明的目的，术语透视调光面板和调光面板将贯穿本描述被典型地使用。其他实施例涉及用于与调光面板一起使用的方法以及包括调光面板的设备或系统。例如，本文中描述的某些实施例涉及包括一个或多个调光面板的透视、近眼混合现实头戴式显示设备。

图1A是根据本技术的一实施例的透视调光面板102的分解视图。尽管图1A中显示的各个层被示出为在三维中弯曲，但是这些层可替代的仅在二维中弯曲或可以是平面的(或其各部分可以是平面的)。例如，图1B示出了透视调光面板102的一实施例的示例性横截面，其中各个层(或其各部分)是平面的。图1C是透视调光面板102的仅仅某些层的分解视图，其中显示在其中的各个层的各部分是平面的。尽管图1A-1C中显示的各个层被显示为大体上是矩形的，但是这些层可具有其他形状。例如，在调光面板102被包括在头戴式显示设备中的情况下，各个层的形状可类似于眼镜或帽舌的形状，但是不被限制为此。

参考图1A和1B，透视调光面板102被显示为包括第一透明基底层104、第二透明基底层106以及第一和第二透明基底层104、106之间的悬浮颗粒装置(SPD)层112。第一透明导体层108位于第一透明基底层104和SPD层112之间。第一透明导体层108由此可被安排在SPD层112的表面上或透明基底层104的表面上。第二透明导体层110位于第二透明基底层106和SPD层112之间。第二透明导体层110由此可被安排在SPD层112的表面上或第二透明基底层106的表面上。

在一实施例中，第一和第二透明基底层104、106是刚性的，以此提供针对柔性和/或易损坏的其他层中的一个或多个的支撑结构和/或保护。第一和第二透明基底层104、106可由玻璃、塑料或某个其他具有非常低的导电率的透明材料构成(使得它们将它们相应的相邻透明导体层108、110绝缘)。在一个实施例中，第一和第二透明基底层104、106由相同的透明材料构成。在一替换实施例中，第一透明基底层104由与第二透明基底层106不同的透明材料构成。第一和第二透明基底层104、106的厚度可以为大约1毫米(mm)的量级，但不被限制于此。

在一实施例中，第一和第二透明导体层108、110由一个或多个透明导电薄膜(TCF)构成。例如，第一和第二透明导体层108、110可以由透明导电氧化物(TFO)(诸如但不限于，掺锡氧化铟(ITO)、掺铝氧化锌(AZO)或掺铟氧化镉)构成。出于另一示例，第一和第二透明导体层108、110可由透明导体聚合物构成，诸如但不限于聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(3,4-ethylenedioxythiophene)(PEDOT)或聚(4,4-二辛基环戊二噻吩)(4,4-dioctylcyclopentadithiophene)。在一个实施例中，第一和第二透明导体层108、110由相同的导电透明材料构成。在一替换实施例中，第一透明导体层108由与第二透明导体层110不同的透明导电材料构成。第一和第二透明导体层108、110的厚度可以为大约100纳米(nm)的量级，但不被限制于此。

在图1A和1B中，标记为120的箭头表示入射在调光面板102上的光，而标记为121的箭头表示离开调光面板102的光。取决于调光面板102的透光率，调光面板102将致使出射光121的强度相对于入射光的强度被减弱或变暗。例如，如果调光面板具有百分之60的透光率，则出射光121的强度将是入射光120的强度的百分之六十(即，少百分之四十)。SPD层112(其在以下被描述)被用于控制调光面板102的透光率。

SPD层112包括在两块(例如，片)透明玻璃或塑料之间的液体中悬浮的小颗粒(例如，杆状的纳米尺度的颗粒)。因此，SPD层112可由多个子层构成。SPD层112的一侧邻近第一透明导体层108并与其接触，并且SPD层112的另一相对侧邻近于第二透明导体层110并与其接触。当没有电压(即，没有电势差)被施加到SPD层112的两个相对侧之间时，悬浮颗粒被随机地组织，这导致这些颗粒阻挡光，并由此引起低透光率。可通过在第一和第二透明导体层108、110之间施加电势差来在SPD层112的两个相对侧之间施加电势差。SPD层112的相对侧之间电势差的施加产生纵向电场(正交于SPD层的主表面)，该纵向电场导致悬浮颗粒对齐并使得光从颗粒之间通过，从而增加透光率。改变SPD层112的两个相对侧之间施加的电势差改变悬浮颗粒的朝向，从而改变透光率。SPD层112的厚度可以具有大约50到100纳米(nm)的量级，但不限于此。

具体参考图1A，第一电极114电耦合到第一透明导体层108，第二电极116电耦合到第二透明导体层108的第一端，并且第三电极118电耦合到第二透明导体层108的第二端，其中第二端相对于或相反于第一端。

如本文中使用的术语“侧”指代层的两个主表面中的一个，即，(层的)具有最大表面面积的两个表面中的一个。相比而言，如本文中使用的术语“端”指代层的较小表面或边缘中的一个。例如，矩形的玻璃或塑料片可被认为具有两个相对侧以及四个端。类似地，矩形的透明导体层可被认为具有两个相对侧以及四个端。对于另一示例，八角形的层可被认为具有两个相对侧以及八个端。这样的层无需是具有两个侧和多个端的多边形。例如，圆形或椭圆形的层可被认为具有两个相对侧，其中这样的层的相对端是在该层的边缘处或靠近该层的边缘的大约隔开180度的点。

在一实施例中，第一电压(V1)被选择性地施加到第一电极114，第二电压(V2)被选择性地施加到第二电极116，并且第三电压(V3)被选择性地施加到第三电极118。单个电压馈送可通过合适地步增和/或步降电压水平来被用于生成三个电压V1、V2和V3。替代地，三个电压馈送可被用于生成三个电压V1、V2和V3。还有可能是，一个电压馈送被用于生成三个电压中的两个，而第二电压馈送被用于生成三个电压中的第三个电压。如本领域的普通技术人员所理解的，其他变体也是可能的。以下描述的图1C示出包括两个电压馈送的示例性系统或装置的一部分。

参考图1C，第一电压馈送122产生第一和第二电极114、116之间的电势差，其提供第一和第二透明导体层109、110之间的电势差。如以上解释的，这一电势差产生纵向电场(正交于SPD层112的主表面)，该纵向电场导致悬浮颗粒对齐并使得光从颗粒之间通过，从而增加透光率。依然参考图1C，第二电压馈送124产生第二和第三电极116、118之间的电势差，其提供第二透明导体层110的相对端之间的电势差。该电势差产生横向电场，该横向电场平行于第二透明导体层110，并且由此平行于SPD层112的主表面。横向电场导致对第二透明导体层110及其相邻SPD层112的显微的加热。这种显微的加热的益处在以下讨论。

在一实施例中，第一和第二电压馈送122、124是控制电路130的一部分，该控制电路130控制第一和第二电极114、116之间的电势差以及第二和第三电极116、118之间的电势差。这样的控制电路130可包括替代的和/或附加的组件。例如，控制电路130可被用于调整电压馈送122、124所产生的电压，或可替代地步升或步降电压馈送122、124所产生的电压到所需水平。控制电路130还可包括选择性地将电压馈送122的端子连接到第一和/或第二电极114、116以及将电压馈送122的端子从第一和/或第二电极114、116断开连接的一个或多个开关，和/或选择性地将电压馈送124的端子连接到第二和/或第三电极116、118以及将电压馈送124的端子从第二和/或第三电极116、118断开连接的一个或多个开关。控制电路130还可包括微控制器和/或可与外部微控制器或处理器对接。

当V1、V2和V3接地或分别从第一、第二和第三电极114、116、118断开连接时，SPD层112将处于其非激活状态。当在其非激活状态中时，SPD层112处于其最小透光率，并且由此是黑的或不透明的。出于本描述的目的，可以假设，SPD层112在其非激活状态期间的透光率是大约百分之一。然而，其他透光率可对应于非激活状态。较佳地，SPD层112的最小透光率尽可能地接近百分之零，以尽可能地提供最高透光率动态范围。当在第一和第二电极114、116之间以及更具体地在第一和第二透明导体层108、110之间并且甚至更为具体地在SPD层112的相对侧之间没有施加电势差时，SPD层112将处于其最小透光率或非激活状态。这意味着，还可能通过将V1和V2设定到相同的非零水平来将SPD层112置于其最小透光率或非激活状态。

当在第一和第二电极114、116之间施加电势差时，SPD层112将处于其激活状态，在该激活状态期间，SPD层112的透光率被增加。出于本描述的目的，可以假设，SPD层112在其激活状态期间的最大透光率是百分之八十。然而，其他最大透光率可以是可能的。较佳地，SPD层112的最大透光率尽可能地接近百分之百，以尽可能地提供最高透光率动态范围。当在第一和第二电极114、116之间以及更具体地在第一和第二透明导体层108、110之间并且甚至更为具体地在SPD层112的相对侧之间施加了电势差时，SPD层112将处于其高透光率或激活状态。根据特定实施例，第一和第二电极114、116之间所施加的电势差是AC电压(ACV)。最大AC电压(其可被用于实现最大透光率)可以是例如120VAC，但不被限制于此。不同的AC电压水平可被用于实现SPD层112的最大和最小透光率水平之间不同的透光率水平。在一实施例中，为了避免经由电极化效应对于SPD层112的降级或损害，在第一和第二电极114、116之间施加的AC电压不具有DC分量或具有可忽略的DC分量。

通过在SPD层112的相对侧之间施加电势差，当从低透光率(即，高不透明性)状态切换到高透光率(即，高透明性)状态时，SPD层112具有快速的响应时间。这一快速的响应时间是因为在SPD层的相对侧之间施加了电势差时SPD层中的悬浮颗粒非常快速地对齐而发生的。

为了将SPD层112从高透光率(即，高透明性)状态切换到其最小透光率(即，最高不透明性)状态，第一和第二电极114、116之间(并且更为具体的，SPD层112的相对侧之间)应当不再施加电势差。当第一和第二透明导体层108、110之间(并且由此，SPD层112的相对侧之间)不再施加电势差时，SPD层112中的悬浮颗粒进行布朗运动以变得随机地定向。这一由SPD层112中的悬浮颗粒进行的布朗运动(当在SPD层112的相对侧之间不再施加电势差时)相较于SPD层112中的悬浮颗粒响应于SPD层的相对侧之间施加的电势差所对齐地有多快而言相对较慢。换言之，仅移除第一和第二透明导体层108、110之间施加的电压将导致相对慢的响应时间，例如具有大约15到20秒的量级。在所期望的是将SPD层112的透光率从第一水平减少到较低的第二水平(其高于最小透光率)的情况下，SPD层112的相对侧之间的电势差可被减少到被用于实现第二透光率水平的适当的水平，而非移除SPD层112的相对侧之间的电势差。此外，SPD层112的相对侧之间电势差方面的受控的逐渐减少可被用于实现SPD层112的透光率方面的受控的逐渐减少。相反地，SPD层112的相对侧之间电势差方面的受控的逐渐增加可被用于实现SPD层112的透光率方面的受控的逐渐增加。

本技术的某些实施例(在以下描述的)加速了与将SPD层112从高透光率(即，高透明性)状态转变到低透光率(即，高不透明性)状态相关联的响应时间。更一般地，本技术的某些实施例(以下描述的)增加了与减少SPD层112的透光率相关联的响应时间。这一响应时间方面的增加通过使用第二和第三电极116、118(其电耦合到第二透明导体层110的相对端)来生成平行于第二透明导体层110并由此平行于SPD层112的主表面的横向电场来实现。这一横向电场导致对第二透明导体层110的显微的加热，其对SPD层112进行加热，其具有加速由SPD层112中的悬浮颗粒所进行的布朗运动的效果。当SPD层112的相对侧之间不再施加电势差时，这种对布朗运动的加速被最大化。例如，横向电场可将SPD层112(其与第二透明导体层110接触)的温度增加大约10到60摄氏度，但不限制于此。有利地，这种由横向电场导致的显微的加热将对第一和第二透明基底层104、106造成可忽略的温度改变，并且由此，将不容易被触摸或以其他方式与调光面板102接触的用户察觉。

根据一实施例，横向电场通过在第二和第三电极116、118之间施加电势差来生成。电势差(在第二和第三电极116、118之间施加的)的大小可以具有大约2V到10V的量级，但不限于此。电势差(在第二和第三电极116、118之间施加的)可以是AC电压。替代地，电势差(在第二和第三电极116、118之间施加的)可以是DC电压。

横向电场的使用将SPD层112(以及更一般地，调光面板102)从其最大透光率(即，最高透明性)状态转变到其最小透光率(即，最高不透明性)状态的时间减少到大约1或2秒。相比较而言，在不使用横向电场的情况下，将SPD层112(以及更一般地，调光面板102)从其最大透光率(即，最高透明性)状态转变到其最小透光率(即，最高不透明性)状态要大约10到20秒。因此，相较于不使用横向电场，使用横向电场提供在转变时间方面大约10倍的减少。

电势差(在第二和第三电极116、118之间施加的)的大小和改变率可被调整以控制SPD层112多快地从高透光率(即，高透明性)状态转变到低透光率(即，高不透明性)状态。换言之，转变时间可通过控制横向电场的大小和改变率来被控制。转变时间还可通过控制纵向电场的大小和改变率来被控制。

SPD层112的校准和特征化可被执行来了解SPD层112如何对纵向和横向电场中的改变进行响应。例如，在调光面板102的组装期间或之后，响应于第一和第二电极114、116之间电势差水平(以及其中的改变，和其中的改变率)的透光率水平(以及其中的改变，和其中的改变率)可被测量并被记录以及被用于调节控制电路。附加地，透光率水平响应于第二和第三电极116、118之间电势差水平的增加而减少的速率可被测量并被记录以及被用于调节控制电路。此外，测试可被执行以特征化SPD层112的透光率如何响应于第一和第二电极114、116之间以及第二和第三电极116、118之间的电势差方面的同步和/或顺序改变而改变。

附加地，一个或多个传感器可被用于检测SPD层112何时达到所需的透光率水平，在此时横向电场可被移除，并且可在第一和第二电极114、116之间施加适当的电势差来将SPD层112的透光率维持在所需的透光率。这样的传感器的示例在以下参考图3-5来描述。尽管参考图3-5描述的传感器被显示为合并到头戴式显示设备内，但是类似的传感器可被合并到其他透视显示器内或更一般地合并到包括本文中描述的调光面板102的其他设备或系统内。

图2A的高级流程图现在将被用于概括与被夹在第一透明导体层(例如108)与第二透明导体层(例如110)之间的SPD层(例如112)一起使用的方法。更具体地，这样的方法被用于调整SPD层(例如112)的透光率。参考图2A，步骤202涉及选择性地调整第一和第二透明导体层(例如108、110)之间的电势差，如以上提到的，其涉及选择性地调整纵向电场。步骤204涉及选择性地调整第二透明导体层(例如112)的第一和第二端之间的电势差，如以上提到的，其涉及调整横向电场。更一般地，步骤202涉及选择性地调整SPD层112的相对侧之间的电势差，而步骤204涉及调整透明导体层之一的相对端之间的电势差。简要地参考回图1C，第一电压馈送122可被用于执行步骤202，并且第二电压馈送124可被用于执行步骤204。更一般地，电路130可被用于执行步骤202和204。

图2B是被用于概括SPD层(例如112)的透光率可如何被调整的附加细节的高级流程图。更具体地，步骤206和208提供图2A中步骤202的附加细节，并且步骤210和212提供图2A中步骤204的附加细节。参考图2B，步骤206涉及增加第一和第二透明导体层(例如108、110)之间的电势差来增加SPD层(例如112)的透光率。步骤208涉及减少第一和第二透明导体层(例如108、110)之间的电势差来减少SPD层(例如112)的透光率。第一和第二透明导体层(例如108、110)之间的电势差可通过完全移除第一和第二透明导体层(例如108、110)之间的电势差或通过减少第一和第二透明导体层(例如108、110)之间的电势差的大小来被减少。

步骤210涉及增加第二透明导体层(例如110)的第一端和第二端之间的电势差以增加在第一和第二透明导体层(例如108、110)之间的电势差被减少时SPD层(例如112)的透光率被减少的速率。如以上解释的，增加第二透明导体层(例如110)的第一端和第二端之间的电势差(其可使用AC或DC电压来实现)产生致使对SPD层(例如112)的显微的加热的横向电场(平行于SPD层(例如112)的表面)。这种显微的加热增加了SPD层中的悬浮颗粒的布朗运动，并由此增加了悬浮颗粒有多快从被对齐转变到随机分散。

步骤212涉及减少第二透明导体层(例如110)的第一和第二端之间的电势差来减少SPD层(例如112)的透光率被减少的速率。第二透明导体层(例如110)的第一和第二端之间的电势差可通过完全移除第二透明导体层(例如110)的第一和第二端之间的电势差或通过减少第二透明导体层(例如110)的第一和第二端之间的电势差的大小来被执行。

简要地参考回图1C，第一电压馈送122可被用于执行步骤206和208，并且第二电压馈送124可被用于执行步骤210和212。更一般地，电路130可被用于执行步骤206、208、210和212。

以上描述的步骤中的某些可被同步地执行或可与其他步骤交错地执行。例如，步骤208和210可被同步地执行。在这样的情况下，SPD层(例如112)的两侧之间电势差的减少(在步骤208)将增加SPD层中的悬浮颗粒的热量随机性或倾向性的影响来经历由步骤210实现的布朗运动。

以上描述的调光面板102可被合并到各种应用内。具体而言，本文中描述的调光面板尤其可应用在其中动态地控制和过滤光是理想的系统中。本文中描述的调光面板可被原样使用或可以是更大系统内的组件。例如，调光面板102可被包括在具有可调节透光率的窗或透视隔板中。这样的窗和/或透视隔板可被用于住宅和/或商业建筑中。还可能的是，这样的窗可被用作交通工具(诸如但不限于轿车、公交车、卡车和飞机)中的窗。

根据具体实施例，以上描述的调光面板102被包括在透视、近眼混合现实头戴式显示设备中。现在将参考图3-6来描述包括以上描述的调光面板102在内的这样的头戴式显示设备的示例性细节。

图3示出透视、近眼混合现实显示设备系统300的示例组件。系统300包括头戴式透视、近眼混合现实显示设备302，其在本文中可被简称为头戴式显示设备302，或甚至更简洁地被称为显示设备302。头戴式显示设备302被示为正经由导线306与处理单元304通信。在其他实施例中，头戴式显示设备302经由无线通信来与处理单元304进行通信。处理单元304可以采取各种实施例。例如，处理单元304可实现在如智能电话、平板或膝上型计算机之类的移动设备中。在一些实施例中，处理单元304是可以佩戴在用户的身体(例如，用户的手腕)上或置于口袋中的分开的单元，并且包括用于操作头戴式显示设备302的计算能力中的大部分能力。处理单元304可在通信网络350上与一个或多个中枢计算系统352无线地(例如，WiFi、蓝牙、红外、RFID传输、无线通用串行总线(WUSB)、蜂窝、3G、4G或其它无线通信装置)通信，而不管如在本示例中位于附近还是位于远程位置。在其他实施例中，处理单元304的功能可被集成在显示设备302的软件和硬件组件中。

在一个实施例中具有环绕眼镜的形状或形状因素的头戴式显示设备302旨在被佩戴在用户的头上，使得用户可以透过显示区域312和外围区域314进行查看，并由此具有对该用户前方的空间的实际直接视图。在图3中，透视显示区域312被示为包括分别供用户的左眼和右眼进行查看的左透视显示子区域312L和右透视显示子区域312R。

使用术语“实际直接视图”来指直接用人眼看到真实世界对象，而非看到所创建的对象的图像表示的能力。例如，通过眼镜看房间允许用户得到该房间的实际直接视图，而在电视机上观看房间的视频不是该房间的实际直接视图。基于执行软件(例如，游戏应用)的上下文，该系统可将虚拟对象的图像(有时被称为虚拟图像)投影在透视显示区域312内，在佩戴该显示设备302的人，在那个人还正通过透视显示器区域312以及透过毗邻透视显示区域312但不与透视显示区域312重叠的外围区域314查看现实世界对象的同时虚拟对象的图像可由那个人查看，由此提供扩增现实体验。在图3中，透视外围区域314被示为包括分别处于用户的左眼和右眼的视野内的左透视外围子区域314L和右透视外围子区域314R。

仍参考图3，框架315提供用于将该系统的各元件保持在原位的支承体以及用于电连接的管道。在该实施例中，框架315提供便利的眼镜架作为下面进一步讨论的系统的各元件的支承体。在其他实施例中，可以使用其他支承结构。这样的结构的示例是帽舌或护目镜。本发明的技术的各实施例不限于图3中示出的头戴式显示设备302的各组件的形状和相对尺寸。相反，诸如框架315之类的组件、透视显示区域312和透视外围区域314可具有与所示出的不同的形状和/或尺寸。例如，透视显示区域312和透视外围区域314可相对于垂直轴和水平轴弯曲。对于另一示例，透视显示区域312可比所示出的更大，在该情况下，透视外围区域314可比所示出的更小。

框架315包括用于搁置在用户的耳朵上的左和右镜腿或侧臂。镜腿303代表右镜腿的实施例，并且包括显示设备302的控制电路336。控制电路336可替换地被定位在不同的位置处或分布在多个位置之中。在图3中，框架315的鼻梁部分被示为包括面向外的光传感器308、面向外的相机309和面向外的话筒310。然而，光传感器308、相机309和话筒310中的一者或多者可被定位在框架315的其他部分上。光传感器308可被用于例如检测环境光特性(例如，亮度、色彩内容、光谱、发光体的类型)。相机309可被用于捕捉视频和/或静止图像，其可包括RGB和/或深度图像但不限于此。话筒310可被用于记录声音和/或接受语音命令。使用光传感器308、相机309和/或话筒310获得的数据可被提供给控制电路336和/或被传送给处理单元304。还有可能存在两个面向外的相机309，例如一个对应于左眼，并且一个对应于右眼。

位于框架315上的面向外的光传感器308可被用于检测尚未经过透视显示区域或透视外围区域314的环境光的特性(诸如强度)。头戴式显示设备302还可包括用于检测经过透视显示区域312和/或透视外围区域314的环境光的特性(诸如强度)的附加光传感器。例如，仍参考图3，光传感器313可用于检测经过透视显示区域312的环境光的特性(诸如强度)。附加地或替换地，光传感器316可用于检测经过透视外围区域314的环境光的特性(诸如强度)。光传感器308、313和316中的每一者都可被设计成主要响应于可见光，例如通过包括反射和/或吸收可见光谱之外的波长(例如，红外波长)的光学滤波器。例如，光传感器308、313和316可被设计成具有明视响应。

控制电路系统336提供支撑头戴式显示器设备302的其他组件的各种电子装置。控制电路系统336的示例性细节在下文参照图5来讨论。尽管图3中没有专门示出，但诸如耳机、惯性传感器、GPS收发器和/或温度传感器之类的元件可被安装在镜腿303内部或安装到镜腿303上。在一个实施例中，这样的惯性传感器包括三轴磁力计、三轴陀螺仪、以及三轴加速度计。惯性传感器可用于感测头戴式显示器设备302的位置、朝向、以及突然加速。还可从这些移动中确定头部位置。这些传感器的一些附加细节在以下参考图5描述。

如上所述，佩戴头戴式显示设备302的用户可透过透视显示区域312查看虚拟图像和现实图像。佩戴显示设备的用户还可透过透视外围区域314查看现实图像。虚拟图像可由安装在框架315中或安装到框架315的一个或多个微型显示设备(图3中没有专门示出，但以下参考图5进行了讨论)生成，并且诸如波导、镜面等光学元件可被用于将虚拟图像传递或引导到透视显示区域312。替换地，左和右透视微型显示器可被定位在左和右透视透镜或者某个其他透视基板之中或之上，以提供透视显示区域312。换言之，位于框架315上的一个或多个微型显示设备可生成要使用一个或多个波导、镜面等被传递到透视显示区域312的虚拟图像，或者替换地显示在透视显示区域312中的虚拟图像可使用与透视显示区域312共同延伸的透视显示器生成。

存在可用于实现这样的透视显示器或微型显示设备的不同的图像生成技术。例如，可使用透射投影技术，其中光源被光学活性材料调制并且用白光从背后照亮。这些技术通常是使用具有强大背光和高光能量密度的液晶显示器(LCD)类型的显示器来实现的。替换地，可使用反射技术，其中外部光被光学活性材料反射并调制。数字光处理(DLP)、硅基液晶(LCOS)以及高通公司的显示技术都是反射技术的示例。另外，这样的透视微型显示器或微型显示设备可使用发射技术来实现，其中由显示器产生光，参见例如Microvision有限公司的PicoP^TM显示引擎。发射显示技术的另一示例是微型有机光发光二极管(OLED)显示器。eMagin和Microoled公司提供了微型OLED显示器的示例。

如上所述，尽管显示区域312是透视的，但显示区域312具有影响(例如，衰减)入射在该显示区域312上的环境可见光的光学特征(诸如透射率)。例如，透视显示区域312可对可见光具有百分之70的透光率，这意味着仅入射在透视显示区域312上的环境可见光的百分之70将通过透视显示区域312并入射在用户的眼睛上，且环境可见光的剩余的百分之30被透视显示区域312反射和/或吸收。对此进行解释的另一种方式是透视显示区域312可使得环境可见光变暗百分之三十。由于透视显示区域312不占据用户的整个FOV，因此如果其光学特性未被考虑，则这将导致其中用户的FOV中的一些部分将比其他部分更暗的光学特性方面的不一致性。本技术的某些实施例可被用于跨佩戴头戴式显示设备302的用户的基本上整个FOV维持基本统一的光学特性，包括基本统一的透光率。

图4A是根据一实施例的图3中介绍的头戴式显示设备302的左部分的一些元件的分解图。参考图4A，其中示出了左透视显示子区域312L，如以上所述，该左透视显示子区域312L连同(图3中示出的)右透视显示子区域312R是透视显示区域312的一部分。图4A中还示出了透视调光面板402中毗邻左透视显示子区域312L但不与左透视显示子区域312L重叠的左部分。虽然图4A中没有示出，但透视调光面板402还包括毗邻右透视显示子区域312R但不与右透视显示子区域312R重叠的右部分。更具体地，在图4A的实施例中，透视调光面板402与参考图3描述的透视外围区域314共同延伸。除非另外说明，当术语“重叠”和“正重叠”在本文中被使用时，如果第一元素被描述为与第二元素重叠，则第一元素完全或至少基本上与第二元素重叠。优选地，透视显示区域312和透视调光面板402共同覆盖佩戴头戴式显示设备302的用户的基本上整个FOV。

根据一实施例，透视调光面板402的透光率与透视显示区域312的透光率基本上相同。有利地，这防止用户的FOV中的一些部分比其他部分更暗。以另一方式解释，这跨用户的整个FOV提供基本上一致的亮度。附加地或替换地，透视调光面板402和透视显示区域312的一个或多个其他光学特性可基本上相同。

根据一替换实施例，透视显示区域312具有改变的透光率。透视显示区域312的透光率可例如响应于用户输入、响应于来自控制电路系统336的信号和/或响应于来自光传感器308的信号(但不限于此)而改变。例如，用户可能够使用位于头戴式显示设备302的框架315上的一个或多个按钮、滑动条或某个其他触觉用户界面(例如图5中的543)或者使用与头戴式显示设备302通信的移动计算设备(例如，智能电话或平板设备)上的用户界面来改变透视显示区域312的透光率。

在透视显示区域312具有改变的透光率的情况下，透视调光面板402应当也具有改变的透光率，使得透视调光面板402的透光率可被动态地调整以保持与透视显示区域312的透光率基本相同。对于具体示例，控制电路系统336可监视透视显示区域312的透光率，并调整透视调光面板402的透光率，使得透视调光面板402和透视显示区域312的透光率基本上相同。根据具体实施例，使用以上参考图1A-2B描述的调光面板102来实现透视调光面板402。

仍参考图4A，进一步的透视调光面板404与透视显示区域312和透视调光面板402两者重叠。假设透视显示区域312在佩戴头戴式显示设备302的用户的FOV的第一部分内，并且透视调光面板402在用户的FOV的第二部分内，则该进一步的透视调光面板404在佩戴设备302的用户的FOV的第一和第二部分两者内。该进一步的透视调光面板404具有相应的光学特性，包括但不限于相应的透光率。尽管在图4A的分解视图中，调光面板402和404被示为彼此间隔开，但如图4B中示出的面板402和404可彼此接触，图4B示出沿着图4A中的虚线B-B的横截面。替换地，调光面板402和404之间可存在气隙或透视材料(例如，透镜)。调光面板402和404之间还可存在腔或空间，调光面板402和404可包含其他光学和/或光电组件和/或一个或多个其他类型的组件。

根据一实施例，进一步的透视调光面板404具有可被改变的透光率(和/或其他光学特性)。根据具体实施例，使用以上参考图1A-2B描述的调光面板102来实现透视调光面板404。

在光经过各自具有其自己的透光率的两个不同的元件的情况下，这两个元件的集合透光率等于这两个透光率相乘后的积。例如，如果透视调光面板402的透光率为百分之七十，并且进一步的透视调光面板404的透光率为百分之八十，则两个面板402和404具有百分之五十六的集合透光率(即，0.70x 0.80＝0.56)。由于进一步的透视调光面板404与透视显示区域312和透视调光面板402两者重叠，头戴式显示设备302的整个透视部分的透光率应当保持基本上相同，而不管进一步的透视调光面板404的透光率如何，只要透视调光面板402的透光率与透视显示区域312的透光率基本上相同即可。

根据某些实施例，使用以上参考图1A-2B描述的调光面板102中的第一个来实现透视调光面板402，并且使用以上参考图1A-2B描述的调光面板102中的第二个来实现透视调光面板404。替代地，调光面板402和404中只有一个使用以上参考图1A-2B描述的调光面板102来实现，并且调光面板402和404中的另一个使用不同的技术来实现。例如，调光面板402和404中没有使用调光面板102来实现的一个可以是或包括电致变色(EC)元件、液晶(LC)层、聚合物分散液晶(PDLC)层、光致变色层、热致变色层或MEMS微型百叶层。

根据某些实施例，透视调光面板404是具有取决于入射在图3中示出并参考图3讨论的光传感器308上的环境可见光来调整的透光率的活动调光面板(例如，使用调光面板102来实现的)。更具体地，光传感器308可检测入射在该传感器上的环境可见光，并且响应于此，可产生指示检测到的环境可见光的一个或多个特性(例如，强度)的一个或多个信号。由光传感器308产生的一个或多个信号可被提供给控制电路系统336和/或处理单元304，控制电路系统336和/或处理单元304中的至少一者可取决于由光传感器308产生的一个或多个信号中的至少一者来调整透视调光面板404的透光率。这样的实施例可用于例如在环境光水平改变时为用户维持基本上一致的亮度。例如，假设当环境光水平相对较高时，透视调光面板404的透光率相对较低。当环境光水平减小时，透视调光面板404的透光率可被增加，以尝试使到达用户的眼睛的环境光的量保持相对静态，或者以至少降低到达用户的眼睛的环境光水平的波动的程度。

作为使用光传感器308来检测入射在头戴式显示设备302的外部上的环境光的特性的附加或替换，可使用光传感器313来检测已经经过透视调光面板404和透视显示区域312两者的光的特性(例如，强度和/或色彩内容)，并可使用光传感器316来检测已经经过透视调光面板404和透视调光面板402两者的光的特性(例如，强度和/或色彩内容)。光传感器313和316中的每一者都可产生指示由相应的传感器检测到的光的一个或多个特性(例如，强度和/或色彩内容)的一个或多个信号。由光传感器313和316产生的这样的信号可被提供给控制电路系统336和/或处理单元304，控制电路系统336和/或处理单元304中的至少一者可调整透视调光面板402、透视调光面板404和/或透视显示区域312的透光率(和/或其他光学特性)，以跨佩戴头戴式显示设备302的用户的基本上整个FOV实现基本上一致的光学特性(例如，基本上一致的透光率)。光传感器313和316的位置可不同于附图中示出的位置。也有可能可使用多个空间上分隔的光传感器313来检测已经过透视调光面板404和透视显示区域312两者的光的特性(例如，强度)，并可使用多个空间上分隔的光传感器316来检测已经过透视调光面板404和透视调光面板402两者的光的特性(例如，强度)。

根据某些实施例，透视调光面板404可被用于控制与设备302中包括透视显示区域312的一部分相关联的透视对比率(STCR)。例如，透视调光面板404可用于允许用户调整STCR或者维持基本上恒定的STCR。对于设备302中包括透视显示区域312的一部分，透视对比率(STCR)指源自设备302的查看侧的可见光(其包括透视显示区域312所发射的可见光加上通过调光面板404和透视显示区域312两者的环境可见光)的总亮度相对于源自设备302的查看侧的环境可见光的亮度(其包括通过调光面板404和透视显示区域312两者的环境可见光的亮度)之比。设备的查看侧指代面向设备的用户的侧，并且更具体地，指代设备302中面向用户的眼睛的侧。在透视显示区域312的亮度可调整的情况下，STCR可附加地或替换地通过调整透视显示区域312的亮度来控制。根据某些实施例，STCR可基于从本文中描述的光传感器中的一者或多者接收的信号、透视调光面板404的透光率和/或透视显示区域312的透光率来确定。从本文中描述的光传感器中的一者或多者接收的信号可在闭环反馈系统中被用来维持基本上恒定的STCR。基本上恒定的STCR可以是默认STCR水平、由用户使用用户界面指定的STCR水平或通过设备302执行的应用指定的STCR水平。一般来说，STCR越大，用户查看透视显示区域312所显示的虚拟对象越容易。

在图4B中，透视调光面板404被示为处于比包括透视调光面板402和透视显示区域312的平面更远离用户的眼睛440的平面中。在一替换实施例中，这两个平面可被调换，使得透视调光面板404比包括透视调光面板402和透视显示区域312的平面更接近于用户的眼睛440。不管怎样，透视调光面板404都可被说成与透视调光面板404和透视显示区域312两者重叠。

根据某些实施例，不管用于生成可在透视显示区域312内观察到的虚拟图像的技术类型如何，透视显示区域312不占据佩戴头戴式显示设备302的用户的整个视野(FOV)。相反，透视外围区域314的至少一部分也将在佩戴头戴式显示设备302的用户的FOV内。在替换实施例中，透视显示区域312占据用户的整个FOV，在该情况下，透视调光面板402可被消除，并且透视调光面板404可与占据整个FOV的透视显示区域共同延伸。在这样的替换实施例中，透视调光面板404可以是有源调光面板，该有源调光面板可被控制为调整透视对比率(STCR)和/或其他光学特性。更具体地，调光面板404可被实现为以上关于图1A-2B描述的调光面板102。

图4C是根据一替代实施例的图3中介绍的头戴式显示设备302的左部分的一些元件的分解图。参考图4C，其中示出了左透视显示子区域312L，如以上所述，该左透视显示子区域312L连同(图3中示出的)右透视显示子区域312R是透视显示区域312的一部分。图4C中还示出了透视调光面板302中毗邻左透视显示子区域312L但不与左透视显示子区域312L重叠的左部分。虽然图4C中没有示出，但透视调光面板403还包括毗邻右透视显示子区域312R但不与右透视显示子区域312R重叠的右部分。更具体地，在图4C的实施例中，透视调光面板403与参考图3描述的透视外围区域314共同延伸。尽管在图4C的分解视图中，透视调光面板406和透视显示区域312被示为彼此间隔开，但如图4D中示出的面板406可与透视显示区域312接触，图4D示出沿着图4C中的虚线D-D的横截面。替换地，透视调光面板406和透视显示区域312之间可存在气隙或透视材料(例如，透镜)。调光面板402和404之间还可存在腔或空间，调光面板402和404可包含其他光学和/或光电组件和/或一个或多个其他类型的组件。

优选地，透视显示区域312和透视调光面板403共同覆盖佩戴头戴式显示设备302的用户的基本上整个FOV。图4C中还示出了与透视显示区域312重叠的进一步透视调光面板406。虽然图4C中没有示出，但透视调光面板406还包括与右透视显示子区域312R重叠的右部分。更具体地，在图4C的实施例中，透视调光面板406与透视外围区域312共同延伸。在该实施例中，透视显示区域312和透视调光面板406两者都在佩戴头戴式显示设备302的用户的FOV的第一部分内，并且透视调光面板403在佩戴该设备的用户的FOV的第二部分内。优选地，透视调光面板406(其覆盖透视显示区域312)和透视调光面板403共同覆盖佩戴头戴式显示设备302的用户的基本上整个FOV。

透视显示区域312具有相关联的透光率(Tr1)，并且重叠的透视调光面板406具有其自己的相关联的透光率(Tr2)。如上所述，在光经过各自具有其自己的透光率的两个不同的元件的情况下，这两个元件的集合透光率等于这两个透光率相乘后的积。相应地，透视调光面板406和透视显示区域312的集合透光率等于透视调光面板406的透光率(Tr1)乘以透视显示区域312的透光率(Tr2)的积(例如，等于Tr1x Tr2)。透视调光面板302也具有其自己的透光率(Tr3)。根据一实施例，透视调光面板302的透光率(Tr3)基本上等于透视调光面板406的透光率(Tr1)乘以透视显示区域312的透光率(Tr2)的积(即，Tr3≈Tr1x Tr2)。有利地，这防止用户的FOV中的一些部分比其他部分更暗。以另一方式解释，这跨用户的整个FOV提供基本上一致的亮度。

根据一实施例，透视显示区域312具有改变的透光率。通过与以上参考图4A和4B所讨论的相似的方式，透视显示区域312的透光率(和/或其他光学特性)可例如响应于用户输入、响应于来自控制电路系统336的信号和/或响应于来自光传感器308的信号(但不限于此)而改变。

在透视显示区域312具有改变的透光率的情况下，透视调光面板403和406中的至少一者应当也具有改变的透光率，使得透视调光面板403的透光率(Tr3)可保持与透视调光面板406的透光率(Tr1)乘以透视显示区域312的透光率(Tr2)的积基本上相同(即，Tr3≈Tr1x Tr2)。在某些实施例中，透视调光面板403和406两者都具有改变的透光率。可使用以上参考图1A-2B描述的调光面板102中的第一个来实现透视调光面板403，并且可使用以上参考图1A-2B描述的调光面板102中的第二个来实现透视调光面板406。替代地，调光面板403和406中只有一个使用以上参考图1A-2B描述的调光面板102来实现，并且调光面板402和404中的另一个使用不同的技术来实现。例如，调光面板403和406中没有使用调光面板102来实现的一个可以是或包括EC层、LC层、PDLC层、光致变色层、热致变色层或MEMS微型百叶层。在另一实施例中，仅透视调光面板403和406中的一者具有改变的透光率，而另一者具有静态的透光率。

在一实施例中，控制电路系统336可控制这些可改变的透光率中的至少一者，以维持透视调光面板403的透光率(Tr3)基本上等于透视调光面板406的透光率(Tr1)乘以透视显示区域312的透光率(Tr2)的积的关系。

在透视显示区域312、透视调光面板406和/或透视调光面板403中的一者或多者的光学特性(例如，透光率)可被改变的情况下，随后由图3中示出的光传感器308、313和/或316中的一者或多者产生的信号可被控制电路系统336和/或处理单元304用来调整这样的光学特性(例如，(诸)透光率)。例如，光传感器308可检测入射在传感器308上的环境可见光，并且响应于此，可产生指示检测到的环境可见光的一个或多个特性(例如，强度)的一个或多个信号。由光传感器308产生的一个或多个信号可被提供给控制电路系统336和/或处理单元304，控制电路系统336和/或处理单元304中的至少一者可调整透视显示区域312、透视调光面板406和/或透视调光面板403的透光率。这样的实施例可被用来例如在环境光水平改变时为用户维持基本上恒定的亮度，同时跨用户的基本上整个FOV维持基本上一致的亮度。

作为使用光传感器308来检测入射在显示设备403的外部上的环境光的特性的附加或替换，可使用光传感器313来检测已经过透视调光面板406和透视显示区域312两者的光的特性(例如，强度)，并可使用光传感器316来检测已经过透视调光面板403的光的特性(例如，强度)。光传感器313和316中的每一者都可产生指示由传感器检测到的光的一个或多个特性(例如，强度)的一个或多个信号。由光传感器313和316产生的这样的信号可被提供给控制电路系统336和/或处理单元304，控制电路系统336和/或处理单元304中的至少一者可调整透视调光面板403、透视调光面板406和/或透视显示区域312的透光率(和/或其他光学特性)，以跨佩戴头戴式显示设备302的用户的基本上整个FOV实现基本上一致的光学特性(例如，基本上一致的透光率)。光传感器313和316的位置可不同于附图中示出的位置。也有可能可使用多个空间上分隔的光传感器313来检测已经过透视调光面板406和透视显示区域312两者的光的特性(例如，强度)，并可使用多个空间上分隔的光传感器316来检测已经过透视调光面板403的光的特性(例如，强度)。

根据某些实施例，透视调光面板406可被用来控制与设备302中包括透视显示区域312的部分相关联的STCR，例如以允许用户调整该STCR或维持基本上恒定的STCR。在这些实施例中，对于设备302中包括透视显示区域312的一部分，STCR指源自设备302的查看侧的可见光(其包括透视显示区域312所发射的可见光加上通过调光面板406和透视显示区域312两者的环境可见光)的总亮度相对于源自设备302的查看侧的环境可见光的亮度(其包括通过调光面板406和透视显示区域312两者的环境可见光的亮度)之比。STCR可例如基于从本文中描述的光传感器中的一者或多者接收的信号、透视调光面板406的透光率和/或透视显示区域312的透光率来确定。从本文中描述的光传感器中的一者或多者接收的信号可在闭环反馈系统中被用来维持基本上恒定的STCR，该基本上恒定的STCR如以上所描述可以是默认STCR水平、由用户使用用户界面指定的STCR水平或通过设备302执行的应用指定的STCR水平。

在图4D中，透视调光面板406被示为处于比包括透视显示区域312的平面更远离用户的眼睛440的平面中。在替换实施例，透视调光面板406和透视显示区域312可被调换，使得透视调光面板406比包括透视显示区域312的平面更接近用户的眼睛440。不管怎样，透视调光面板406都可被说成与透视显示区域312两者重叠。

诸如透光率、光谱曲线以及色移之类的光学特性不一定在整个可见光光谱上是恒定的，其中可见光光谱通常被认为包括从约390nm到700nm的波长。例如，透视调光面板可具有有600nm波长的环境可见光的各部分的百分之六十八的透光率，而同一透视调光面板可具有有650nm波长的环境可见光的各部分的百分之七十二的透光率。然而，进一步的透视调光面板可具有与刚刚描述的示例性透视调光面板基本上相同的透光率，如果两个调光面板具有基本上相同的透光率对照波长曲线的话。一般来说，光学特性(诸如，透光率、光谱曲线和色移)可使用本文中描述的各种调光面板来控制。

透视显示区域312、透视外围调光面板402、透视调光面板404、透视调光面板403和/或透视调光面板406中的一者或多者可组成眼镜透镜的各部分，或者可被附连到眼镜透镜的各部分，其中这样的眼镜透镜可由任何配方(包括没有配方)制成。

在以上描述的透视组件(例如，312、402、404、403、406)中的一个以上透视组件的光学特性(例如，透光率)正动态地改变的情况下，光学特性(例如，透光率)的改变优选地被同步以由此提供被共同控制和同步的光控制系统。例如，可使用多个无源染色膜来创建一致的透视光分布，并且可使用多个有源调光面板来允许跨用户的基本上整个FOV对透视光亮度水平的同步、共同控制。如可从以上讨论中领会中，该同步可涉及控制电路系统336和/或处理单元304对包括有源调光面板在内的有源光学组件的电子控制。由于不同类型的有源光学组件可具有不同的响应特性(例如，对施加的电压的改变的不同的响应时间)，这样的响应特性应当被理解为使得对多个有源光学组件的改变可按同步方式被执行。

在头戴式显示设备302的前述实施例之一的装配期间或之后，对得到的集合光学和光电系统的校准和特征化可被执行。例如，通过各光学元件(其中的每一者可涉及多个点)的受控光线的光致变色测量可被执行以确定该系统的默认光学状态，以确保对光学元件的合适选择以跨用户的基本上整个视野创建一致的光强度分布(以及可能按需创建其他光学特性)。除了对光学元件的选择之外，调谐也可通过对包括有源调光面板在内的有源光电元件的电子控制来实现。主动/动态控制校准和特征化可通过执行时变光度测量并监控电子控制信号、以及按需执行调谐来实现。这样的校准和特征化技术可被用于确保光学属性和转变跨光学路径中许多光学器件一致。类似的校准和特征化可针对调光面板102来执行，其中其被使用在非头戴式显示应用中。

图5是图3中介绍的透视、近眼混合现实头戴式显示设备302的硬件和软件组件的一个实施例的框图。图6是图3中介绍的处理单元304的硬件和软件组件的一个实施例的框图。在一实施例中，头戴式显示设备302接收来自处理单元304的关于虚拟图像的指令并将来自传感器的数据提供回给处理单元304。例如如在图6中描绘的可被实现在处理单元304中的软件和硬件组件从头戴式显示设备302接收传感数据并且还可通过网络350从计算系统352接收传感信息。基于这一信息，处理单元304将确定在何处以及在何时向用户提供虚拟图像并相应地将指令发送给头戴式显示设备302的控制电路系统336。

注意，图5中的组件中的一些以阴影示出以指示可存在至少两个那些组件中的每一者，例如至少一者针对头戴式显示设备302的左侧，并且至少一个针对头戴式显示设备302的右侧。图5示出与电源管理电路502通信的控制电路500。控制电路500包括处理器510、与存储器544(例如D-RAM)通信的存储器控制器512、相机接口516、相机缓冲器518、显示驱动器517、显示格式化器522、光学特性控制器523、定时生成器526、显示输出接口528、以及显示输入接口530。在一个实施例中，控制电路500中的全部组件通过一个或多个总线中的专用线或者使用共享总线彼此通信。在另一实施例中，控制电路500中的每一组件都与处理器510通信。

相机接口516提供到一个或两个面向外的相机109以及在一实施例中的如传感器534B之类的IR相机的接口，并将从相机309、534B接收的各个图像存储在相机缓冲器518中。显示驱动器517可驱动微型显示设备或透视微型显示器520。显示格式化器522可以向执行该混合现实系统的处理的一个或多个计算机系统(例如304和/或352)的一个或多个处理器提供与被显示在微型显示设备或透视微型显示器520上的虚拟图像有关的信息。定时生成器526被用于为该系统提供定时数据。显示输出接口528包括用于将来自(诸)面向外的相机309和眼睛跟踪相机534B的图像提供给处理单元304的缓冲器。显示输入接口530包括用于接收诸如虚拟图像之类的图像以显示在微型显示设备或透视微型显示器520上或更一般地显示在透视显示区域312中的缓冲器。显示输出528和显示输入530与作为到处理单元304的接口的带接口532通信。

光学特性控制器523控制头戴式显示设备302的各调光面板(例如，402、404、403和/或406)的光学特性(例如，透光率和/或光谱曲线，但不限于此)。光学特性控制器523也可控制透视显示区域312的光学特性。用户界面543可接受来自用户的输入以允许用户调整本文中描述的透视显示区域312和/或各调光面板的透光率(和/或其他光学特性)。更一般地，用户界面543允许用户调整头戴式显示设备302的透视部分的光学特性。为了允许这样的调整，用户界面543可包括一个或多个按钮、滑动条或位于头戴式显示设备302的框架315上的某些其他触觉用户界面。替换地，用户界面543可由与头戴式显示设备302通信的移动计算设备(例如，智能电话或平板设备)或处理单元304提供。光学特性控制器523和/或用户界面543也可用于控制STCR。

电源管理电路502包括电压调节器534、眼睛跟踪照明驱动器536、音频DAC和放大器538、话筒前置放大器和音频ADC 540、温度传感器接口542、有源滤波器控制器537、以及时钟生成器545。电压调节器534通过带接口532从处理单元304接收电力，并将那个电力提供给头戴式显示设备302的其他组件。照明驱动器536例如经由驱动电流或电压来控制眼睛跟踪照明单元534A以便以大约预定波长或在某一波长范围内操作。音频DAC和放大器538向耳机530提供音频数据。话筒前置放大器和音频ADC 540提供用于话筒310的接口。温度传感器接口542是用于温度传感器531的接口。有源滤波器控制器537接收指示一个或多个波长的数据，其中针对所述波长，每个波长选择滤波器527将充当选择波长滤波器。电源管理单元502还向三轴磁力计532A、三轴陀螺仪532B以及三轴加速度计532C提供电力并从其接收回数据。电源管理单元502还向GPS收发机544提供电力并从其接收回数据和向其发送数据。电源管理单元502还可包括和/或控制以上关于图1C描述的电压馈送122、124。

图6是与透视、近眼混合现实头戴式显示设备302相关联的处理单元304的硬件和软件组件的一个实施例的框图。图6示出与电源管理电路606通信的控制电路604。控制电路604包括：中央处理单元(CPU)620，图形处理单元(GPU)622，高速缓存624，RAM 626，与存储器630(例如，D-RAM)通信的存储器控制器628，与闪存634(或其他类型的非易失性存储)通信的闪存控制器632，经由带接口602和带接口532与透视、近眼头戴式显示设备302通信的显示输出缓冲器636，经由带接口602和带接口532与近眼头戴式显示设备302通信的显示输入缓冲器638，与用于连接到话筒的外部话筒连接器642通信的话筒接口640，用于连接到无线通信设备646的PCI express接口，以及(诸)USB端口648。

在一个实施例中，无线通信组件646包括启用Wi-Fi的通信设备、蓝牙通信设备、红外通信设备、蜂窝、3G、4G通信设备、无线USB(WUSB)通信设备、RFID通信设备等等。无线通信设备646由此允许与例如另一显示设备系统300的端对端数据传输，以及经由无线路由器或蜂窝塔到较大网络的连接。USB端口可被用于将处理单元304对接到另一显示设备系统300。另外，处理单元304可对接到另一计算系统352以便将数据或软件加载到处理单元304上以及对处理单元304充电。在一个实施例中，CPU 620和GPU 622是用于确定在何处、何时以及如何将虚拟图像插入到用户的视图中，更具体地插入到透视显示区域312中的主力。

电源管理电路606包括时钟生成器660、模数转换器(ADC)662、电池充电器664、电压调节器666、头戴式显示器(HMD)电源676、以及与温度传感器674(其位于处理单元304的腕带(wrist band)上)通信的温度传感器接口672。ADC 662被连接到充电插孔670以用于接收AC供电并为该系统产生DC供电。电压调节器666与用于向该系统提供电力的电池668通信。电池充电器664被用来在从充电插孔670接收电力之际(通过电压调节器666)对电池668进行充电。在一实施例中，HMD电源676向头戴式显示设备302提供电力。

本技术的各实施例已经在上面在解说所指定的功能的执行及其关系的功能构造块的帮助下描述。这些功能构造块的边界在本文中常被为了方便描述而限定。替换边界可被定义，只要所指定的功能及其关系被适当执行。任何这些替换边界从而在本技术的范围和精神内。例如，组合或分离图2A和2B中示出的某些步骤将是可能的。对于另一示例，改变图5和6中示出的某些块的边界是可能的。

尽管以上描述的某些实施例被描述为涉及透视、近眼混合现实头戴式显示设备或供与其一起使用，但以上描述的许多实施例可与不是头戴式类型的显示设备的其他类型的透视显示设备一起使用。换言之，本发明的各实施例还涉及其他类型的透视显示器(和供与其一起使用的方法)，该其他类型的透视显示器包括允许响应于来自用户的输入和/或基于来自一个或多个光传感器的闭环反馈来调整光学特性(诸如透光率)的至少一个调光面板。附加地或替换地，本文中描述的实施例可用于例如基于用户输入和/或闭环反馈来调整这样的其他透视显示器的透视显示区域的透视对比率(STCR)。例如，用户界面可使得用户能够调整透视显示区域的亮度、调光面板的透光率和/或与透视显示设备中包括透视显示区域的部分相关联的STCR。附加地或替换地，控制器可调整透视显示区域的亮度和/或(覆盖透视显示区域的)调光面板的透光率，以维持与该设备中包括透视显示区域的部分相关联的基本上恒定的STCR。

尽管用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了本主题，但可以理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于上述具体特征或动作。更确切而言，上述具体特征和动作是作为实现权利要求的示例形式公开的。本技术的范围由所附的权利要求进行定义。