眼部佩戴设备投影仪亮度控制的制作方法

眼部佩戴设备投影仪亮度控制
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求
2021
年3月
31
日提交的美国临时申请第
63/168,377
号的优先权，通过引用将其全部内容并入本文中
。
技术领域
3.本发明主题涉及眼部佩戴设备
(eyewear)
领域
。


背景技术：

4.增强现实
(ar)
和虚拟现实
(vr)
眼镜具有生成用户可观看的图像的投影仪
。
5.附图简要说明
6.附图仅以示例而非限制性的方式示出了一个或多个实施方案
。
在这些图中，类似的附图标记指代相同或类似的元件
。
7.图
1a
是眼部佩戴设备的硬件配置示例的侧视图，其中示出了具有图像显示器的右光学组件，并且，视场调整被应用到基于检测到的用户头部和眼部运动而呈现在图像显示器上的用户界面；
8.图
1b
是图
1a
所示眼部佩戴设备的太阳穴部的俯视剖视图，其中示出了可见光相机
、
用于跟踪眼部佩戴设备用户的头部运动的头动跟踪器
、
及电路板；
9.图
2a
是眼部佩戴设备硬件配置示例的后视图，其中包括位于镜架上的眼部扫描仪
(eye scanner)
，用于用于识别眼部佩戴设备用户的系统中；
10.图
2b
是另一种眼部佩戴设备的硬件配置示例的后视图，其中包括位于太阳穴部上的眼部扫描仪，用于用于识别眼部佩戴设备用户的系统中；
11.图
2c
和图
2d
是眼部佩戴设备硬件配置示例的后视图，其中包括两种不同类型的图像显示器：
12.图3是图
2a
所示眼部佩戴设备的后视立体图，示出了红外发射器
、
红外相机
、
镜架前部
、
镜架后部和电路板；
13.图4是通过图3所示眼部佩戴设备的红外发射器和镜架的剖视图；
14.图5是检测眼睛注视方向的示意图；
15.图6是检测眼睛位置的示意图；
16.图7示出了左可见光相机捕获的可见光作为左原始图像和右可见光相机捕获的可见光作为右原始图像的示例；
17.图
8a
是被配置用于生成可视化图像的投影仪的侧视图；
18.图
8b
是一外壳的侧剖视图，该外壳包含参照图
8a
所述系统的各部件；
19.图
8c
示出了系统中作为投影仪照明部分的部分及作为投影镜头的部分；
20.图
8d
示出了系统尺寸与场镜曲率的函数关系图；
21.图
8e
示出了一种产生穿过场镜的偏心光束并使显示器位移从而生成具有角度视轴偏移
(angular boresight offset)
的显示图像的方法；
22.图9示出了包括投影仪的眼部佩戴设备的各电子元件的框图；
23.图
10
是控制器的一部分的示意图，其在很大的亮度范围内选择性地控制多个
led
的强度；
24.图
11
是一表格，示出了提供给所选光源的正向电流与所选反馈电阻值的函数关系；及
25.图
12
示出了图像亮度控制的操作方法
。
具体实施方式
26.本发明涉及眼部佩戴设备，其包括投影仪，该投影仪具有可变反馈回路，控制输送到有色光源的正向电流
。
有色光源被配置为产生有色光束，以生成显示图像
。
在一示例中，可变反馈回路具有可变电阻，以当眼部佩戴设备在室外操作时
(
例如，在高环境光下
)
选择性地生成高亮度图像；以及，当眼部佩戴设备在室内操作时选择性地生成标称亮度图像
。
控制器选择性地控制输送到有色光源的驱动电流，以控制图像的亮度模式
。
27.本文示例的其他目的
、
优点和新颖特征将在下文的描述中作部分阐述，并且，本领域技术人员在阅读下文和附图后将部分了解这些目的
、
优点和新颖特征，或者，可通过这些示例的生产或操作了解到这些目的
、
优点和新颖特征
。
本发明主题的目的和优点可通过所附权利要求中特别指出的方法
、
工具和组合来实现和达到
。
28.在下面的详细描述中，通过举例说明了许多具体细节，以提供对相关教导的透彻理解
。
然而，对于本领域技术人员来说，很明显，本教导可在没有这些细节的情况下实施
。
在其他情况下，众所周知的方法
、
程序
、
部件和电路已在相对较高的层面上进行了描述，而没有详细说明，以避免不必要地掩盖本教导的各个方面
。
29.本文使用的术语“耦合
(coupled)”是指任何逻辑
、
光学
、
物理或电气连接
、
链接或类似方式，通过这种方式，一个系统元件产生或提供的信号或光被传递到另一个耦合元件
(coupled element)。
除非另有说明，否则耦合元件或装置不一定直接相互连接，而是可被可修改
、
操纵或传输光或信号的中间部件
、
元件或通信介质
(communication media)
分隔开
。
30.如任意附图中所示的眼部佩戴设备
、
相关联部件及任意包含眼部扫描仪
(eye scanner)
和相机
(camera)
的完整装置的方向仅供举例说明和讨论之用
。
在特定可变光学处理应用的操作中，该眼部佩戴设备可以适合该眼部佩戴设备特定应用的任何其他方向定向，例如，向上
、
向下
、
侧向或任何其他方向
。
此外，在本文使用的范围内，任何方向性术语，如前
、
后
、
向内
、
向外
、
朝向
(
朝着，或向着等类似词语
)、
左
、
右
、
横向
、
纵向
、
向上
、
向下
、
上
、
下
、
顶
、
底和侧，仅作为示例使用，并不限制本文所描述的任何光学器件或任何光学器件部件的方向或取向
。
31.现在详细参照附图中示出并在下文中讨论的示例
。
32.图
1a
是眼部佩戴设备
(eyewear device)100
的硬件配置示例的侧视图，该眼部佩戴设备
100
包括具有图像显示器
(image display)180d
的右光学组件
(right optical assembly)180b(
图
2a)。
眼部佩戴设备
100
包括多个可见光相机
(visible light cameras)114a-b(
图
7)
，它们构成一立体相机
(stereo camera)
，其中，右可见光相机
114b
位于右太阳穴部
(right temple)110b
上
。
33.左和右可见光相机
114a-b
具有对可见光范围波长敏感的图像传感器
。
每个可见光相机
114a-b
都具有不同的朝向前方的覆盖角
(angle of coverage)
，例如，可见光相机
114b
具有图示的覆盖角
111b。
该覆盖角是可见光相机
114a-b
的图像传感器接收电磁辐射并生成图像的角度范围
。
这种可见光相机
114a-b
的例子包括高分辨率互补金属氧化物半导体
(cmos)
图像传感器和视频图形阵列
(vga)
相机，如
640p(
如
640x480
像素，总像素为
30
万
)、720p
或
1080p。
可见光相机
114a-b
的图像传感器数据与地理位置数据一起采集，由图像处理器进行数字化处理，并存储在存储器中
。
34.为了提供立体视觉，可见光相机
114a-b
可耦合至图像处理器
(
图9中的元件
912)
，用于与捕获场景图像的时间戳
(timestamp)
一起进行数字处理
。
图像处理器
912
包括接收来自可见光相机
114a-b
的信号并将这些来自可见光相机
114a-b
的信号处理成适合存储在存储器
(
图9的元件
934)
中的格式的电路系统
(circuitry)。
该时间戳可由图像处理器
912
或其他处理器
(
其控制可见光相机
114a-b
的操作
)
添加
。
可见光相机
114a-b
允许立体相机模拟人类的双眼视觉
(human binocular vision)。
立体相机提供根据可见光相机
114a-b
分别捕捉到的具有相同时间戳的两幅具有重叠视场
713(
图
7)
的图像
(
图7中的元件
758a-b)
再现三维图像
(
图7中的元件
715)
的能力
。
这样的三维图像
715
可以实现身临其境的逼真体验，例如，用于虚拟现实或视频游戏
。
对于立体视觉来说，该对图像
758a-b
是在给定的时刻生成的
——
左和右可见光相机
114a-b
各一个图像
。
当来自左和右可见光相机
114a-b
的前向视场
(fov)111a-b
的该对生成图像
758a-b
拼接在一起时
(
例如，通过图像处理器
912)
，光学组件
180a-b
将提供深度感知
(depth perception)。
35.在一示例中，用户界面视场调整系统
(user interface field of view adjustment system)
包括眼部佩戴设备
100。
眼部佩戴设备
100
包括镜架
(
或称为框架
)105、
自镜架
105
的右侧
(right lateral side)170b
延伸出的右太阳穴部
110b、
及包括光学组件
180b
用于向用户呈现图形用户界面的透视图像显示器
(see-through image display)180d(
图
2a-图
2b)。
眼部佩戴设备
100
包括与镜架
105
或左太阳穴部
110a
连接的左可见光相机
114a
，用于捕捉场景的第一图像
。
眼部佩戴设备
100
还包括与镜架
105
或右太阳穴部
110b
连接的右可见光相机
114b
，用于捕捉
(
例如，与左可见光相机
114a
同时捕捉
)
与第一图像部分重叠的场景的第二图像
。
虽然图
1a-图
1b
中未示出，但用户界面视场调整系统进一步包括耦合至眼部佩戴设备
100
并与可见光相机
114a-b
连接的处理器
932、
处理器
932
可访问的存储器
934、
及存储器
934
中的编程，例如，在眼部佩戴设备
100
本身或用户界面视场调整系统的另一部件中
。
36.虽然图
1a
中未示出，但眼部佩戴设备
100
还包括头动跟踪器
(head movement tracker)(
图
1b
中的元件
109)
或眼动跟踪器
(eye movement tracker)(
图
2b
中的元件
213)。
眼部佩戴设备
100
还包括用于呈现一系列显示图像的光学组件
180a-b
的透视图像显示器
180c-d、
及耦合至光学组件
180a-b
的透视图像显示器
180c-d
用于控制光学组件
180a-b
的图像显示器
180c-d
以呈现这一系列显示图像
715
的图像显示驱动器
(
图9中的元件
942)(
下文将进一步详细描述
)。
眼部佩戴设备
100
还包括存储器
934
及可访问图像显示驱动器
942
和存储器
934
的处理器
932。
眼部佩戴设备
100
还包括存储器中的编程
(
图9中的元件
934)。
处理器
932
执行编程配置眼部佩戴设备
100
以执行功能，包括通过透视图像显示器
180c-d
呈现上述一系列显示图像的初始显示图像的功能，该初始显示图像具有对应于初始头部方向或初始
眼睛注视方向的初始视场
(
图5的元件
230)。
37.处理器
932
执行编程进一步配置眼部佩戴设备
100
以通过以下方式检测眼部佩戴设备用户的运动：(i)通过头动跟踪器
(
图
1b
中的元件
109)
跟踪用户头部的头部运动，或
(ii)
通过眼动跟踪器
(
图
2a-b、
图5中的元件
113、213)
跟踪眼部佩戴设备
100
的用户的眼部的眼部运动
。
处理器
932
执行编程进一步配置眼部佩戴设备
100
以根据检测到的用户运动确定对初始显示图像的初始视场的视场调整
。
视场调整包括与连续头部方向
(successive head direction)
或连续眼睛方向
(successive eye direction)
相对应的连续视场
(successive field of view)。
处理器
932
执行编程进一步配置眼部佩戴设备
100
以根据视场调整生成上述一系列显示图像的连续显示图像
。
处理器
932
执行编程进一步配置眼部佩戴设备
100
以通过光学组件
180a-b
的透视图像显示器
180c-d
呈现连续显示图像
(successive displayed images)。
38.图
1b
是图
1a
所示眼部佩戴设备
100
的太阳穴部的俯视剖视图，示出了右可见光相机
114b、
头动跟踪器
109
和电路板
。
左可见光相机
114a
的结构和位置与右可见光相机
114b
基本相似，只是连接和耦合在左侧
170a。
如图所示，眼部佩戴设备
100
包括右可见光相机
114b
和电路板，该电路板可以是柔性印刷电路板
(pcb)140。
右铰链
(hinge)126b
将右太阳穴部
110b
连接至眼部佩戴设备
100
的右镜腿
(temple)125b。
在一些示例中，右可见光相机
114b、
柔性印刷电路板
140
或其他电连接器或触点的部件可位于右镜腿
125b
或右铰链
126b
上
。
39.如图所示，眼部佩戴设备
100
具有头动跟踪器
109
，其包括例如惯性测量单元
(inertial measurement unit
，
imu)。
惯性测量单元是一种电子设备，它使用加速度计和陀螺仪
(
有时也使用磁力计
)
的组合来测量和报告物体的比力
(specific force)、
角速度，有时还测量和报告物体周围的磁场
。
惯性测量单元通过使用一个或多个加速度计检测线性加速度及使用一个或多个陀螺仪检测转速进行工作
。
惯性测量单元的典型配置包含一个加速度计
、
陀螺仪和磁力计，用于以下三个轴中的每一个：用于左右运动的水平轴
(x)、
用于上下运动
(top-bottom movement)
的垂直轴
(y)、
及用于前后运动
(up-down movement)
的深度或距离轴
(z)。
加速度计检测重力矢量
。
磁力计定义磁场中的旋转
(
如朝南
、
朝北等
)
，就像产生航向基准
(heading reference)
的指南针一样
。
三个加速度计用于检测沿上述水平轴
、
垂直轴和深度轴
(
其可相对于地面
、
眼部佩戴设备
100
或佩戴眼部佩戴设备
100
的用户来限定
)
的加速度
。
40.眼部佩戴设备
100
通过借由头动跟踪器
109
跟踪眼部佩戴设备
100
的用户的头部运动来检测用户的运动
。
头部运动包括在图像显示器上呈现初始显示图像期间头部方向在水平轴
、
垂直轴或其组合上自初始头部方向的变化
。
在一个示例中，通过头动跟踪器
109
跟踪用户头部的头部运动包括通过惯性测量单元
109
测量水平轴
(
如
x
轴
)、
垂直轴
(
如y轴
)
或其组合
(
如横向或对角运动
)
上的初始头部方向
。
通过头动跟踪器
109
跟踪用户头部的头部运动进一步包括通过惯性测量单元
109
测量在呈现初始显示图像期间在水平轴
、
垂直轴或其组合上的连续头部方向
。
41.通过头动跟踪器
109
跟踪用户头部的头部运动进一步包括根据初始头部方向和连续头部方向确定头部方向的变化
。
检测眼部佩戴设备
100
的用户的运动进一步包括响应于通过头动跟踪器
109
跟踪用户头部的头部运动，确定头部方向的变化超过水平轴
、
垂直轴或其组合上的偏差角阈值
(deviation angle threshold)。
该偏差角阈值在约3°
至
10
°
之间
。
在本文中，提到角度时所用的“约”指的是与所述数量相差
±
10
％
。
42.沿水平轴的变化通过例如隐藏
、
取消隐藏或以其他方式调整三维对象
(
如字符
、bitmojis、
应用程序图标等
)
的可见性，将三维对象滑入和滑出视场
。
沿垂直轴的变化，例如，在一个例子中，当用户向上看时，显示天气信息
、
一天中的时间
、
日期
、
日历预约等
。
在另一个例子中，当用户在垂直轴上向下看时，眼部佩戴设备
100
可关闭电源
。
43.右太阳穴部
110b
包括太阳穴部本体
211
和太阳穴部罩
(temple cap)
，图
1b
所示剖视图省略了该太阳穴部罩
。
右太阳穴部
110b
内部布置有各种相互连接的电路板，例如，
pcb
或柔性
pcb
，其中包括用于右可见光相机
114b、
麦克风
(
一个或多个
)130、
扬声器
(
一个或多个
)132、
低功率无线电路系统
(
例如，用于通过
bluetooth
tm
进行无线短程网络通信
)、
高速无线电路系统
(
例如，用于通过
wifi
进行无线局域网通信
)
的控制器电路
(controller circuits)。
44.右可见光相机
114b
与柔性
pcb 340(
图
3)
耦合或设置在柔性
pcb 240
上，并由可见光相机盖透镜
(visible light camera cover lens)
覆盖，该可见光相机盖透镜通过形成在右太阳穴部
110b
上的开口
(
一个或多个
)
对准
。
在一些示例中，与右太阳穴部
110b
连接的镜架
105
包括用于可见光相机盖透镜的开口
(
一个或多个
)。
镜架
105
包括朝前的一侧，其被配置为朝外，远离用户的眼睛
。
用于可见光相机盖透镜的开口形成在该朝前的一侧上并穿过该朝前的一侧
。
在该示例中，右可见光相机
114b
与眼部佩戴设备
100
的用户的右眼的视线或视角有一朝外的覆盖角
(angle of coverage)111b。
可见光相机盖透镜也可以粘附在右太阳穴部
110b
的朝外的表面上，在该表面上形成有一开口，其覆盖角朝外，但沿不同的向外方向
。
耦合也可以通过中间部件
(intervening components)
间接实现
。
45.左
(
第一
)
可见光相机
114a
连接至左光学组件
180a
的左透视图像显示器
180c
，以生成第一连续显示图像的第一背景场景
。
右
(
第二
)
可见光相机
114b
连接至右光学组件
180b
的右透视图像显示器
180d
，以生成第二连续显示图像的第二背景场景
。
第一背景场景和第二背景场景部分重叠，以呈现连续显示图像的三维可观测区域
。
46.柔性
pcb 140
设置在右太阳穴部
110b
内，并与容置在右太阳穴部
110b
中的一个或多个其他部件耦合
。
虽然如图中所示形成在右太阳穴部
110b
的电路板上，但右可见光相机
114b
也可形成在左太阳穴部
110a、
镜腿
125a-b
或镜架
105
的电路板上
。
47.图
2a
是眼部佩戴设备
100
的硬件配置示例的后视图，该眼部佩戴设备
100
包括位于镜架
105
上的眼睛扫描仪
(eye scanner)113
，用于用于确定眼部佩戴设备
100
的佩戴者
/
用户的眼睛位置和注视方向
(gaze direction)
的系统中
。
如图
2a
所示，眼部佩戴设备
100
是为用户佩戴而配置的形式，在图
2a
的示例中是眼镜
。
眼部佩戴设备
100
可采用其他形式，也可结合其他类型的框架，例如，头戴具
(headgear)、
头戴式耳机
(headset)
或头盔
(helmet)。
48.在该眼镜示例中，眼部佩戴设备
100
包括镜架
105
，镜架
105
包括左镜框
(rim)107a
，其通过适于用户鼻子的鼻梁
(bridge)106
连接至右镜框
107b。
左镜框
107a
和右镜框
107b
包括各自的孔
175a-b
，其用于保持各自的光学元件
180a-b
，例如，镜片
(lens)
和透视显示器
180c-d。
此处使用的“镜片”一词涵盖具有可使光线汇聚
/
发散或几乎不会或不会导致汇聚
/
发散的弯曲和平坦表面的透明或半透明玻璃或塑料片
。
49.虽然如图所示眼部佩戴设备
100
具有两个光学元件
180a-b
，但根据眼部佩戴设备
100
的应用或预期用户，眼部佩戴设备
100
还可包括其他布置方式，例如，单个光学元件
。
如
图进一步所示，眼部佩戴设备
100
包括与镜架
105
左侧
170a
相邻的左太阳穴部
110a、
及与镜架
105
右侧
170b
相邻的右太阳穴部
110b。
太阳穴部
110a-b
可集成到镜架
105
的相应侧面
170a-b(
如图所示
)
，也可以作为单独的部件附接至镜架
105
的相应侧面
170a-b。
另外，太阳穴部
110a-b
也可集成到附接至镜架
105
的镜腿
(
图中未示出
)
中
。
50.在图
2a
的示例中，眼睛扫描仪
113
包括红外发射器
(infrared emitter)115
和红外相机
(infrared camera)120。
可见光相机通常包括蓝光过滤器
(blue light filter)
以阻挡红外光检测，在一示例中，红外相机
120
是去掉蓝光过滤器的可见光相机，例如，低分辨率视频图形阵列
(vga)
相机
(
例如，
640x480
像素，共
30
万像素
)。
红外发射器
115
和红外相机
120
共同位于镜架
105
上，例如，如图所示两者都连接至左镜框
107a
的上部
。
镜架
105
或左和右太阳穴部
110a-b
中的一个或多个包括电路板
(
图中未示出
)
，该电路板包括红外发射器
115
和红外相机
120。
红外发射器
115
和红外相机
120
可例如通过焊接连接到电路板上
。
51.红外发射器
115
和红外相机
120
也可实施其他布置方式，包括红外发射器
115
和红外相机
120
都位于右镜框
107b
上，或者位于镜架
105
上的不同位置，例如，红外发射器
115
位于左镜框
107a
上，而红外相机
120
位于右镜框
107b
上
。
在另一个例子中，红外发射器
115
位于镜架
105
上，而红外相机
120
位于其中一个太阳穴部
110a-b
上，反之亦然
。
红外发射器
115
基本上可连接到镜架
105、
左太阳穴部
110a
或右太阳穴部
110b
上的任何位置，以发射红外光图案
。
同样，红外相机
120
基本上可连接到镜架
105、
左太阳穴部
110a
或右太阳穴部
110b
上的任何位置，以捕捉所发射的红外光图案中的至少一个反射变化
(reflection variation)。
52.红外发射器
115
和红外相机
120
被布置成向内朝向用户的眼睛，具有眼睛的部分或全部视场，以便识别各自的眼睛位置和注视方向
。
例如，红外发射器
115
和红外相机
120
设置在眼睛正前方
、
镜架
105
的上部或镜架
105
两端的太阳穴部
110a-b
中
。
53.图
2b
是另一种眼部佩戴设备
200
的硬件配置示例的后视图
。
在此示例配置中，眼部佩戴设备
200
被绘示为包括位于右太阳穴部
210b
上的眼睛扫描仪
213。
如图所示，红外发射器
215
和红外相机
220
共同位于右太阳穴部
210b
上
。
应该理解的是，眼睛扫描仪
213
或眼睛扫描仪
213
的一个或多个部件可位于左太阳穴部
210a
和眼部佩戴设备
200
的其他位置上，例如，镜架
105
上
。
红外发射器
215
和红外相机
220
与图
2a
的类似，但眼睛扫描仪
213
有所变化，其对与如图
2a
所述的不同的光波长敏感
。
54.与图
2a
类似，眼部佩戴设备
200
包括镜架
105
，镜架
105
包括左镜框
107a
，左镜框
107a
通过鼻梁
106
连接至右镜框
107b
；并且，左镜框
107a
和右镜框
107b
包括各自的孔，这些孔保持各自的光学元件
180a-b
，这些光学元件包括透视显示器
180c-d。
55.图
2c-图
2d
是眼部佩戴设备
100
的硬件配置示例的后视图，包括两种不同类型的透视图像显示器
180c-d。
在一个示例中，光学组件
180a-b
的这些透视图像显示器
180c-d
包括集成图像显示器
(integrated image display)。
如图
2c
所示，光学组件
180a-b
包括任何合适类型的合适的显示矩阵
(display matrix)180c-d
，例如，液晶显示器
(lcd)、
有机发光二极管
(oled)
显示器
、
波导显示器
(waveguide display)
或任何其他此类显示器
。
56.光学组件
180a-b
还包括一个或多个光层
(optical layer)176
，其可包括镜片
(lenses)、
光学涂层
(optical coatings)、
棱镜
(prisms)、
反射镜
(mirrors)、
波导
(waveguides)、
光带
(optical strips)
和其他任意组合的光学部件
。
光层
176a-n
可包括具有合适尺寸和配置的棱镜，该棱镜包括用于接收来自显示矩阵的光的第一表面和用于向用
户眼睛发射光的第二表面
。
光层
176a-n
的该棱镜延伸至形成在左镜框
107a
和右镜框
107b
中的各自的孔
175a-b
的全部或至少一部分，以便在用户的眼睛透过相应的左镜框
107a
和右镜框
107b
观看时，可使用户看到棱镜的第二表面
。
光层
176a-n
的棱镜的第一表面自镜架
105
朝上，并且，显示矩阵覆盖在棱镜之上，因此，显示矩阵发出的光子和光线会撞击该第一表面
。
该棱镜的尺寸和形状被设计成使光线在该棱镜内折射，并被光层
176a-n
的棱镜的第二表面导向用户的眼睛
。
在这方面，光层
176a-n
的棱镜的第二表面可以是凸面的，以将光线导向眼睛中心
。
该棱镜的尺寸和形状可以可选地被设计成放大透视图像显示器
180c-d
投射的图像，光线穿过棱镜，使得从第二表面观看到的图像在一个或多个维度上大于透视图像显示器
180c-d
发射出的图像
。
57.在另一个示例中，光学组件
180a-b
的透视图像显示器
180c-d
包括投影图像显示器
(projection image display)
，如图
2d
所示
。
光学组件
180a-b
包括投影仪
(projector)150
，其可以是使用扫描镜的三色投影仪
(three-color projector)、
振镜
(galvanometer)、
激光投影仪
(laser projector)
或其他类型的投影仪
。
在操作过程中，光源
(optical source
，如投影仪
150)
被设置在眼部佩戴设备
100
的镜腿
125a-b
中的其中一个镜腿中或上
。
光学组件
180a-b
包括一个或多个光带
(optical strips)155a-n
，这些光带在光学组件
180a-b
的镜片宽度上或镜片前表面和后表面之间的镜片深度上间隔开
。
投影仪的详细示例如图
8a-图
8e
所示
。
58.当投影仪
150
投射的光子穿过光学组件
180a-b
的镜片时，这些光子会遇到光带
155a-n。
当特定光子遇到特定光带时，该光子要么被重定向到用户的眼睛，要么进入下一个光带
。
投影仪
150
的调制和光带的调制相结合，可控制特定的光子或光束
。
在一示例中，处理器通过启动机械信号
、
声信号或电磁信号来控制光带
155a-n。
虽然如图所示具有两个光学组件
180a-b
，但眼部佩戴设备
100
还可包括其他布置方式，例如，单个或三个光学组件，或者，光学组件
180a-b
可根据眼部佩戴设备
100
的应用或预期用户而有不同的布置方式
。
59.如图
2c-图
2d
进一步所示，眼部佩戴设备
100
包括邻近镜架
105
的左侧
170a
的左太阳穴部
110a
和邻近镜架
105
的右侧
170b
的右太阳穴部
110b。
太阳穴部
110a-b
可在各自的侧面
170a-b
上集成到镜架
105
中
(
如图所示
)
，也可以作为单独的部件在各自的侧面
170a-b
上附接到镜架
105
上
。
或者，太阳穴部
110a-b
可集成到附接到镜架
105
上的镜腿
125a-b
中
。
60.在一个示例中，透视图像显示器包括第一透视图像显示器
180c
和第二透视图像显示器
180d。
眼部佩戴设备
100
包括保持各自的第一和第二光学组件
180a-b
的第一和第二孔
175a-b。
第一光学组件
180a
包括第一透视图像显示器
180c(
例如，图
2c
的显示矩阵或光带
155a-n'
和投影仪
150a)。
第二光学组件
180b
包括第二透视图像显示器
180d(
例如，图
2c
的显示矩阵或光带
155a-n”和投影仪
150b)。
连续显示图像的连续视场包括约
15
°
至
30
°
之间的视角，更具体地例如
24
°
，其是沿水平
、
垂直或对角线测得的
。
具有连续视场的连续显示图像表示通过将第一和第二图像显示器上显示的两个显示图像拼接在一起而可见的组合三维可观察区域
(combined three-dimensional observable area)。
61.如本文所用，“视角”描述的是与光学组件
180a-b
的左和右图像显示器
180c-d
中的每一个上显示的显示图像相关联的视场的角度范围
。“覆盖角度”描述的是可见光相机
114a-b
或红外相机
220
的透镜可以成像的角度范围
。
通常情况下，镜头产生的成像圈
(image circle)
足够大，足以完全覆盖胶片或传感器，可能包括一些晕影
(vignetting
，即与图像中
心相比，图像的亮度或饱和度向外围降低
)。
如果镜头的覆盖角度未填满该传感器，则成像圈将是可见的，通常边缘会有较强的晕影，并且，有效视角也会受限于覆盖角度
。“视场”意在描述眼部佩戴设备
100
的用户可通过眼睛经由光学组件
180a-b
的左和右图像显示器
180c-d
上显示的显示图像看到的可观测区域的范围
。
光学组件
180a-b
的图像显示器
180c
可以具有覆盖角度在
15
°
至
30
°
之间
(
例如，
24
°
)
的视场，并且可以具有
480x480
像素的分辨率
。
62.图3示出了图
2a
所示眼部佩戴设备的后视立体图
。
眼部佩戴设备
100
包括红外发射器
215、
红外相机
220、
镜架前部
(frame front)330、
镜架后部
(frame back)335
和电路板
340。
从图3中可以看出，眼部佩戴设备
100
的镜架左镜框的上部包括镜架前部
330
和镜架后部
335。
在镜架后部
335
上形成有用于红外发射器
215
的开口
。
63.如镜架左镜框上中部中被圈出的横剖面4中所示，在镜架前部
330
和镜架后部
335
之间夹有电路板，即柔性
pcb 340。
此外，进一步详细示出了左太阳穴部
110a
通过左铰链
126a
附接至左镜腿
325a。
在一些示例中，眼动跟踪器
213
的部件，包括红外发射器
215
，柔性
pcb 340
或其他电连接器或电触头，可位于左镜腿
325a
或左铰链
126a
上
。
64.图4是与图3所示眼部佩戴设备中被圈出的截面4相对应的红外发射器
215
和镜架的横截面图
。
图4的横截面示出了眼部佩戴设备
100
的多层结构，如图所示，镜架包括镜架前部
330
和镜架背部
335。
柔性
pcb 340
设置在镜架前部
330
上，并与镜架背部
335
连接
。
红外发射器
215
设置在柔性
pcb 340
上，并被红外发射器盖透镜
(infrared emitter cover lens)445
所覆盖
。
例如，红外发射器
215
回流焊至柔性
pcb 340
的背面
。
回流焊
(reflowing)
将红外发射器
215
附接到形成在柔性
pcb 340
背面上的接触垫
(contactpad
，一个或多个
)
上，方法是将柔性
pcb 340
置于受控热量下使焊膏熔化来连接这两个部件
。
在一个示例中，回流焊用于将红外发射器
215
表面贴装在柔性
pcb 340
上，并将这两个部件电连接
。
不过，应该理解的是，可以使用通孔将红外发射器
215
的引线通过互连件
(interconnects)
等连接到柔性
pcb 340
上
。
65.镜架后部
335
包括用于红外发射器盖透镜
445
的红外发射器开口
450。
红外发射器开口
450
形成在镜架后部
335
的朝后一侧上，该侧被配置为向内面向用户的眼睛
。
在本示例中，柔性
pcb 340
可通过柔性
pcb
粘合剂
460
与镜架前部
330
连接
。
红外发射器盖透镜
445
可通过红外发射器盖透镜粘合剂
455
与镜架背部
335
连接
。
也可以通过中间部件间接耦合
。
66.在一示例中，处理器
932
利用眼动跟踪器
213
确定佩戴者眼睛
234
的眼睛注视方向
230(
如图5所示
)
和佩戴者眼睛
234
在眼动范围
(eyebox)
内的眼睛位置
236(
如图6所示
)。
眼动跟踪器
213
是一种扫描仪，它使用红外光照明
(
例如，近红外
(near-infrared)、
短波红外
(short-wavelength infrared)、
中红外
(mid-wavelength infrared)、
长波红外
(long-wavelength infrared)
或远红外
(far infrared))
来捕获来自眼睛
234
的红外光反射变化的图像，以确定眼睛
234
的瞳孔
232
的注视方向
230
以及相对于透视显示器
180d
的眼睛位置
236。
67.图7示出了使用相机
114a-b
捕捉可见光的示例
。
左可见光相机
114a
以圆形视场
(fov)111a
捕捉可见光
。
选定的矩形左侧原始图像
758a
被图像处理器
912(
图
9)
用于图像处理
。
右可见光相机
114b
以圆形
fov 111b
捕捉可见光
。
图像处理器
912
选择的矩形右侧原始图像
758b
用于由处理器
912
进行图像处理
。
基于对左原始图像
758a
和右原始图像
758b
的处理，由处理器
912
生成三维场景的三维图像
715(
在下文中被称为“沉浸式图像”)
，并由显示器
180c
和
180d
显示，并且，用户可观看该图像
。
68.图
8a
是被配置为生成图像的投影仪
150
的侧视图，如图
2d
中所示和描述的投影仪
150。
投影仪
150
包括显示器
812
，其被配置为调制从一个或多个有色光源
(colored light source)
照射到其上的光束以生成图像，图中示出的是红
/
蓝发光二极管
(led)
灯
814
和绿色
led
灯
816。
红
/
蓝
led
灯
814
选择性地发出红
、
蓝光束
832
，其穿过各自的聚光透镜
(condenser lenses)818
，从二向色透镜
(dichroic lens)820
反射，穿过蝇眼
(fly’s eye)822
，穿过具有光焦度的棱镜
(powered prism)824
和反向全内反射
(reverse total internal reflection
，
rtir)
光棱镜
826(
其由平面隔件
(plano spacer)828
将彼此分隔开
)
，并在
rtir
光棱镜
826
的底部输出端
830
输出到显示器
812
，如图所示
。
绿灯
816
通过各自的聚光透镜
818
选择性地发出绿光束
832
，并通过二向色透镜
820、
蝇眼
822、
动力棱镜
824、
平面隔件
(plano spacer)828
和
rtir
光棱镜
826
，并从
rtir
光棱镜
826
的底部输出端
830
输出到显示器
812。
有色灯
814
和
816
由灯控制器
(light controller)829
进行时间排序，使得一次只亮一盏灯，显示器
812
一次只调制一种有色光束
832。
来自显示器
812
的调制光形成图像，该图像通过底部输出端
830
导回
rtir
光棱镜
826
，从平面隔件
828
反射，并通过垂直
rtir
光棱镜输出端
834
输出到投影透镜元件
836
，以在图像平面
(image plane)
上显示
。
人眼将显示在图像平面上的调制有色光束进行整合，以感知彩色图像
。
显示器
812
可以是得克萨斯州达拉斯市德州仪器公司
(texas instruments)
生产的数字微镜器件显示器，当然也可以是其他显示器
。
到目前为止，本文所描述的投影仪
810
中只有这一部分是已知的数字光投影
(digital light projection
，
dlp)
系统结构，如得克萨斯州达拉斯的德州仪器公司所生产的
。
69.要将所述投影仪的视场
(fov)
从对角
25
度
fov
增加到对角
46
度
fov
，并保持分辨率和显示器像素间距，这将导致显示图像对角线扩大到
1.9
倍
。
通过保持投影镜头光圈值
(f-stop number
，
f/#)
和保持投影镜头的远心
(telecentricity)
，显示对角线
(display diagonal)
的这种增加通常会直接转化为投影镜头中最大元件的直径放大到
1.9
倍
。
此外，由于需要使有色光束穿过
rtir
棱镜
26
，因此，投影镜头的后焦距
(back focal length)
也会增加，从而导致总长度增加
。
70.根据本发明，如参照图
8a-图
8e
所示和所述，通过结合具有正光焦度的场镜
(positive power field lens)
，投影镜头远心得以保持，但最后一个元件处的射线束显著减少，同时也减小了投影镜头后焦距和总长度所需的尺寸
。
场镜是位于物镜之后
、
靠近图像平面的具有正光焦度的透镜
(positive-powered lens)。
在投影仪的照明侧还能看到额外的益处，因为具有光焦度的棱镜
(powered prism)824
表面的尺寸由于场镜的光焦度而减小了
。
在本发明中，所选场镜的光焦度将每个维度
(x、y、z)
上的最大长度减少
17
％
。
71.然而，场镜对显示投影仪提出了特别的挑战
。
显示投影仪需要显示器
812
在
34
°
的大输入角度下的照明，而位于显示器
812
中央的场镜会造成显示器
812
一侧照明不均匀的问题
。
根据本发明，为了克服这一限制，投影镜头被设计成支持更大的成像圈直径，而且显示器
812
在图像平面上朝着更均匀的位置横向位移
/
移位
。
显示器
812
的位移导致视轴移位
(boresight shift
，即投影仪的
fov
从平行于旋转对称光轴
(optical axis of rotational symmetry)
移位
)。
这在增强现实
(ar)
系统中是有利的，因为这可以使投影仪能够与波导
(
如眼镜光学器件中使用的波导
)
成非法向角度
(non-normal angle)
，从而更好地适应支持更大前倾角
(pantoscopic tilt)
的工业设计
。
72.根据本发明，曲面场镜
(curved field lens)840
与形成
rtir
光棱镜
826
的底部输出端
830
的底部棱镜面
831
邻近耦合
。
曲面场镜
840
与具有光焦度的棱镜
824
一起配置，以使有色光束
832
如图所示偏离底部棱镜面
831
角度a，并均匀地照射在图像平面上向右移位的显示器
812。
具有光焦度的棱镜
824
和场镜
840
使光束
832
相对于底部棱镜面
831
的法线成角度a，使得光束
832
不垂直于棱镜面
831
的法线输出
。
73.显示器
812
的中心
846
从第一位置
844
向投影镜头
836
光轴右侧偏移了一段距离
d。
由场镜
840
和具有光焦度的棱镜
824
产生的有色光束
832
的偏心
、
以及显示器
812
的移位
/
定位，导致显示器
812
产生的如
838
所示从投影镜头元件
836
流出的有利的偏移视轴图像
(favorable shifted boresight image)。
曲面场镜
840
使得能够使用较小的系统部件，其中，曲面场镜
840
的曲率越大，投影仪
150
就越小，下文中将参照图
8d
进行讨论
。
74.参照图
8b
，图中示出了外壳
860
的侧剖视图，该外壳包含参照图
8a
描述的投影仪
150
的各部件
。
外壳
860
可由能够承受高温
(
例如，由光束
832
产生
)
的材料
(
例如，金属或合成材料
)
组成
。
75.参照图
8c
，图中示出了投影仪
150
的照明部分
870
和投影仪
150
的投影镜头部分
872。
照明部分
870
被认为是从灯源
816
延伸到由
rtir
光棱镜
826
靠近投影镜头元件
836
的垂直棱镜面形成的垂直输出端
834。
投影镜头
872
被认为是从投影镜头
840
的左侧延伸至投影镜头元件
836
的右端，并且包括诸如光学元件
850
等各种光学元件
。
76.参照图
8d
，图中示出了系统尺寸与场镜
840
的曲率的函数关系图
。
77.图表a示出了
rtir
光棱镜
826
在输出端
830
的棱镜面
831
的宽度尺寸与场镜
840
的曲率的函数关系
。
可以看出，场镜
840
的曲率越大，
rtir
棱镜
826
的棱镜面
831
就越窄
/
越小，并且，系统
150
的尺寸就越小
。
78.图表b示出了各投影镜头元件
836
中最大的元件的直径与场镜曲率的函数关系
。
可以看出，场镜
840
的曲率越大，投影镜头元件
836
的直径越小
。
79.图表c示出了投影镜头
836
的长度与场镜
840
的曲率的函数关系
。
可以看出，场镜
840
的曲率越大，投影镜头
836
的长度越短
。
80.请参照图
8e
，图中示出了使用场镜生成偏心光束
(decentered light beam)、
及生成显示图像的方法
880。
81.在框
882
，灯控制器
829
控制有色光源
814
和
816
选择性地生成红
、
绿
、
蓝
(rgb)
有色光束
。
对光源进行选择性控制，使得一次只产生一种有色光束
832。
82.在框
884
，具有光焦度的棱镜
824
和
rtir
棱镜
826
使光束
832
从其穿过
。
光束
832
被折射并被提供给形成输出端
830
的棱镜面
831。
83.在框
886
，具有光焦度的棱镜
824
和曲面场镜
840
一起将光束
832
从棱镜面
831
偏心
。
场镜
840
的曲率使光束
832
相对于棱镜面
831
成角度a，使得角度a不与棱镜面
831
垂直
。
84.在框
888
，光束
832
由场镜
840
引导至显示器
812
，显示器
812
对光束
832
进行调制以形成视觉图像
(visual image)。
显示器
812
的中心相对于棱镜面
831
的中心偏移，经调制的光束
832
均匀地照射显示器
。
光图像具有向下的视轴
(boresight)
，如
838
所示
。
85.照明部分
870
的尺寸是曲面场镜
840
的曲率的函数，而投影镜头
872
的尺寸是曲面场镜
840
的曲率的函数
。
场镜
840
的曲率越大，构成投影仪
150
的各部件的尺寸就越小，因此，照明部分
870
和投影镜头
872
的尺寸就越小
。
86.图9示出了一高级功能框图，包括设置在眼镜
100
和
200
中的示例性电子元件
。
图中示出的电子元件包括处理器
932、
存储器
934
及透视图像显示器
180c
和
180d。
87.存储器
934
包括供处理器
932
执行以实现眼镜
100/200
功能的指令，这些指令包括供处理器
932
在图像
715
中进行控制的指令
。
处理器
932
从电池
950
接收电能，并执行存储在存储器
934
中的或与处理器
932
集成在芯片上的指令，以执行眼镜
100/200
的功能，并通过无线连接与外部设备通信
。
88.用户界面调整系统
900
包括可穿戴设备，其是具有眼动跟踪器
213(
例如，图
2b
中示出为红外发射器
215
和红外相机
220)
的眼部佩戴设备
100。
用户界面调整系统
900
还包括通过各种网络连接的移动设备
990
和服务器系统
998。
移动设备
990
可以是智能手机
、
平板电脑
、
笔记本电脑
、
接入点
(access point)
或任何其他能够使用低功率无线连接
925
和高速无线连接
937
与眼部佩戴设备
100
连接的设备
。
移动设备
990
与服务器系统
998
和网络
995
相连
。
网络
995
可包括有线和无线连接的任意组合
。
89.眼部佩戴设备
100
包括至少两个可见光相机
114a-b(
一个与左侧
170a
相关联，另一个与右侧
170b
相关联
)。
眼部佩戴设备
100
还包括光学组件
180a-b
的两个透视图像显示器
180c-d(
一个与左侧
170a
相关联，另一个与右侧
170b
相关联
)。
眼部佩戴设备
100
还包括图像显示驱动器
942、
图像处理器
912、
低功率电路系统
(low-power circuitry)920
和高速电路系统
(high-speed circuitry)930。
图9中所示的眼部佩戴设备
100
和
200
的各部件位于太阳穴部中的一个或多个电路板上，例如，
pcb
或柔性
pcb
上
。
替代地，或额外地，所示出的各部件也可位于眼部佩戴设备
100
和
200
的镜腿
、
镜架
、
铰链或鼻梁中
。
左和右可见光相机
114a-b
可包括数字相机元件，例如，互补金属氧化物半导体
(cmos)
图像传感器
、
电荷耦合器件
(charge coupled device)、
镜片或任何其他可用于捕获数据
(
包括具有未知对象的场景的图像
)
的可见光或光捕获元件
。
90.眼动跟踪编程执行用户界面视场调整指令，包括使眼部佩戴设备
100
通过眼动跟踪器
213
跟踪眼部佩戴设备
100
的用户的眼睛的眼部运动
。
其他执行指令
(
功能
)
使眼部佩戴设备
100
和
200
根据检测到的与连续眼球方向相对应的用户的眼部运动确定对初始
fov 111a-b
的
fov
调整
。
进一步执行的指令根据视场调整生成显示图像序列的连续显示图像
。
连续显示图像作为可见输出通过用户界面提供给用户
。
该可见输出显示在光学组件
180a-b
的透视图像显示器
180c-d
上，该光学组件由图像显示驱动器
942
驱动，以呈现显示图像序列，其包括具有初始视场的初始显示图像和具有连续视场的连续显示图像
。
91.如图9所示，高速电路系统
930
包括高速处理器
932、
存储器
934
和高速无线电路系统
936。
在本示例中，图像显示驱动器
942
与高速电路系统
930
耦合，并由高速处理器
932
操作，以驱动光学组件
180a-b
的左和右图像显示器
180c-d。
高速处理器
932
可以是任何能够管理高速通信和眼部佩戴设备
100
所需的任何通用计算系统操作的处理器
。
高速处理器
932
包括管理使用高速无线电路系统
936
在高速无线连接
937
上向无线局域网
(wlan)
进行高速数据传输所需的处理资源
。
在一些示例中，高速处理器
932
执行眼部佩戴设备
100
的操作系统，如
linux
操作系统或其他此类操作系统，该操作系统存储在存储器
934
中供执行
。
除其他职责外，执行眼部佩戴设备
100
的软件架构的高速处理器
932
还用于管理与高速无线电路系统
936
的数据传输
。
在一些示例中，高速无线电路系统
936
被配置为执行电气与电子工程师协会
(institute of electrical and electronic engineers
，
ieee)802.11
通信标准，在本
文中也被称为
wi-fi。
在其他示例中，高速无线电路系统
936
也可执行其他高速通信标准
。
92.眼部佩戴设备
100
和
200
的低功率无线电路系统
924
和高速无线电路系统
936
可包括短距离收发机
(
蓝牙
tm
)
和无线广域
、
局域或广域网收发机
(
例如，蜂窝或
wifi)。
移动设备
990(
包括通过低功率无线连接
925
和高速无线连接
937
通信的收发机
)
可使用眼部佩戴设备
100
架构的细节来实现，网络
995
的其他元件也是如此
。
93.存储器
934
包括能够存储各种数据和应用程序的任何存储设备，这些数据和应用程序包括颜色映射
(color map)、
由左和右可见光相机
114a-b
和图像处理器
912
生成的相机数据
、
及所生成的由图像显示驱动器
942
在光学组件
180a-b
的透视图像显示器
180c-d
上显示的图像
。
虽然图中显示存储器
934
与高速电路系统
930
集成在一起，但在其他示例中，存储器
934
可以是眼部佩戴设备
100
的独立元件
。
在一些这样的示例中，电气布线线路可提供通过包括高速处理器
932
的芯片从图像处理器
912
或低功耗处理器
922
到存储器
934
的连接
。
在其他示例中，高速处理器
932
可管理存储器
934
的寻址，使得在需要涉及存储器
934
的读取或写入操作的任何时候，低功耗处理器
922
将启动高速处理器
932。
94.服务器系统
998
可以是作为服务或网络计算系统的一部分的一个或多个计算设备，例如，包括处理器
、
存储器和网络通信接口，以通过网络
995
与移动设备
990
和眼部佩戴设备
100/200
通信
。
眼部佩戴设备
100
和
200
与主机相连
。
例如，眼部佩戴设备
100
通过高速无线连接
937
与移动设备
990
配对，或通过网络
995
与服务器系统
998
连接
。
95.眼部佩戴设备
100
的输出部件包括可视化部件，如图
2c-图
2d
所述光学组件
180a-b
的左和右图像显示器
180c-d(
例如，液晶显示器
(lcd)、
等离子显示板
(pdp)、
发光二极管
(led)
显示器
、
投影仪或波导
)。
光学组件
180a-b
的图像显示器
180c-d
由图像显示驱动器
942
驱动
。
眼部佩戴设备
100
的输出部件还包括声学部件
(
如扬声器
)、
触觉部件
(
如振动式电机
)、
其他信号发生器等
。
眼部佩戴设备
100
和
200、
移动设备
990
以及服务器系统
998
的输入部件可包括字母数字输入部件
(
例如，键盘
、
被配置为接收字母数字输入的触摸屏
、
光电键盘
(photo-optical keyboard)
或其他字母数字输入部件
)、
基于点的输入部件
(point-based input components
，例如
、
鼠标
、
触摸板
、
轨迹球
(trackball)、
操纵杆
(joystick)、
运动传感器或其他指向仪
(pointing instruments))、
触觉输入部件
(
例如，物理按钮
、
提供触摸位置和力度或触摸手势的触摸屏
、
或其他触觉输入部件
)、
音频输入部件
(
例如，麦克风
)
等
。
96.眼部佩戴设备
100
可以可选地包括额外的外围设备元件
。
此类外围设备元件可包括与眼部佩戴设备
100
集成的热传感器
940、
环境光和光谱传感器
(ambient light and spectral sensors)、
生物识别传感器
(biometric sensors)、
附加传感器或显示元件
(display elements)。
例如，外围设备元件可包括任何
i/o
部件
(
包括输出部件
)、
运动部件
、
位置部件或本文所述的任何其他此类元件
。
眼部佩戴设备
100
可采用其他形式，也可结合其他类型的镜架，例如，头戴具
(headgear)、
头戴式耳机
(headset)
或头盔
(helmet)。
97.例如，用户界面视场调整系统
900
的生物识别部件包括用于检测表达
(
例如，手势
、
面部表情
、
声音表达
、
身体姿势或眼动跟踪
)、
测量生物信号
(
例如，血压
、
心率
、
体温
、
汗液或脑电波
)、
识别人员
(
例如，声音识别
、
视网膜识别
、
面部识别
、
指纹识别或基于脑电图的识别
)
等的部件
。
运动部件包括加速度传感器部件
(
例如，加速度计
)、
重力传感器部件
、
旋转传感器部件
(
例如，陀螺仪
)
等
。
位置部件包括用于生成位置坐标的位置传感器部件
(
例如，全
球定位系统
(gps)
接收机部件
)、
用于生成定位系统坐标的
wifi
或
bluetooth
tm
收发机
、
高度传感器部件
(
例如，高度计
(altimeters)
或气压计
(barometers)
，用于检测气压，从而得出高度
)、
方向传感器部件
(
例如，磁力计
)
等
。
此类定位系统坐标还可以通过无线连接
925
和
937
，经由低功率无线电路系统
924
或高速无线电路系统
936
从移动设备
990
接收
。
98.根据一些示例，“应用程序”是执行程序中定义的功能的程序
。
可使用各种编程语言来创建一个或多个应用程序，其结构形式多种多样，例如，面向对象编程语言
(
如
objective-c、java
或
c++)
或过程式编程语言
(
如c或汇编语言
)。
在一具体示例中，第三方应用程序
(
例如，由特定平台供应商以外的实体使用
android
tm
或
ios
tm
软件开发工具包
(sdk)
开发的应用程序
)
可以是在移动操作系统
(
如
ios
tm
、android
tm
、phone
或其它移动操作系统
)
上运行的移动软件
(mobile software)。
在本示例中，第三方应用程序可以调用操作系统提供的
api
调用
(api calls)
，以实现本文所述的功能
。
99.当在室内或在低环境光下使用眼镜
100
时，显示图像
715
的亮度
(
光通量，
luminous flux)
足以让用户观看显示图像
715。
然而，当在室外或在高环境光下使用眼镜
100
时，用户很难看到显示的图像
715
，因为虽然所产生的图像亮度足以在室内使用，但图像亮度并不足以在室外使用
。
眼镜投影仪
150
在电气和光学方面都非常小巧和复杂，本发明提供了一种高效的
led
亮度控制器，用于选择性地建立图像
715
的亮度
。
该控制器在较大的电流范围内产生正向电流
(forward current)
，从而产生较大范围的图像亮度
。
用户可以通过提供输入
(
如触摸开关
)
来选择显示图像
715
的亮度
。
环境光探测器
(ambient light detector)
也可以控制显示器
715
的亮度
。
100.如图
10
所示，图中示出了构成灯控制器
1000
的处理器
932
的一部分，该控制器被配置为控制红色
/
蓝色
led 814
和绿色
led 816
的亮度
。
控制器
1000
选择性地产生和控制输送到每个
led 814
和
816
的正向电流，其中，每个
led
产生的光束的亮度是各自正向电流的直接函数
。
正向电流也被称为驱动电流
(drive current)。
101.控制器
1000
包括多个电子开关
sw4、sw5
和
sw6
，这些电子开关被配置成选择性地控制各自
led
的驱动电流
。
当
sw4
被处理器
932
产生的相应控制信号关闭时，驱动电流从
vled
正轨
(positive rail)
输送到红色
led 814。
当
sw5
被处理器
932
产生的相应控制信号关闭时，驱动电流被输送到绿色
led 816。
当
sw6
被处理器
932
产生的相应控制信号关闭时，驱动电流被输送到蓝色
led 814。
这些开关可以是晶体管，也可以是其他类型的电子开关，不对电子开关的类型进行限制
。
102.输送到每个
led 814
和
816
的驱动电流受一闭合控制反馈回路
(closed control feedback loop)
的控制，该闭合控制反馈回路包括多个电阻器
(
如图所示的第一电阻器
r1
和第二电阻器
r2)
及驱动电流控制装置
1002。
控制装置
1002
是一开关，在本示例中示出为功率场效应晶体管
(fet)
，通过提供给
fet 1002
输入端
1004
的控制信号选择性地控制该
fet
接通或断开
。
在一个示例中，用户可以控制该控制信号来控制
fet 1002
，例如，通过使用一控制开关
。
在另一示例中，环境光探测器
1006
控制
fet 1002。
当通过在控制输入端
1004
上提供相应的控制信号
(
例如，由用户或环境光探测器
1006
提供
)
而使
fet 1002
开启时，电阻器
r1
和
r2
并联
。
当
fet 1002
关断时，电阻器
r2
不是反馈回路的一部分，因此，反馈回路中只有电阻器
r1。
103.在如图
10
所示的示例中，电阻器
r1
和
r2
具有相同的电阻，例如，
400mohms
，使得当
电阻
r1
和
r2
由
fet 1002
控制为并联时，总反馈回路电阻为
200mohms。
当
fet 1002
关断时，反馈回路中只有电阻
r2
，反馈回路电阻为
400mohms。
104.如图
11
所示，当
fet 1002
开启时，相应
led
的驱动电流最大，本例中为
500ma。
当
fet 1002
关断时，相应
led
的驱动电流最小，本例中为
247ma。
因此，电流范围为
247ma
～
500ma
，最亮模式下每个
led
的亮度大约是正常模式下每个
led
亮度的两倍
。
在此示例中，控制器
1000
向
fet 1002
的栅极
(gate)
提供高信号
(high signal)
以打开
fet
，向
fet 1002
提供低信号
(low signal)
以关闭
fet。
在另一示例中，控制器
1000
向
fet 1002
的栅极提供低信号以将其关闭，向
fet 1002
的栅极提供高信号以将其开启，不对控制逻辑的布置方式进行限制
。
105.图
12
示出了控制投影仪
150
的图像
715
的亮度的方法
1200。
106.在框
1202
，选择图像
715
的所需亮度
。
这可以通过用户触摸一开关
(
例如，位于眼镜的太阳穴部上
)
来完成，或者通过耦合到太阳穴部上的环境光探测器
1006
来完成
。
在一示例中，如果在室内或在相对正常的环境光下操作眼镜
100
，则图像
715
的亮度被设置为标称亮度模式
(nominal brightness mode)。
如果在室外或在高环境光下操作眼镜
100
，则图像
715
的亮度被设置为高亮度模式
。
107.在框
1204
，处理器
932
的控制器
1000
为选定的显示亮度模式建立控制器
1000
的反馈回路
。
如果图像
715
的亮度被设置为标称亮度，则
fet 1002
由控制器
1000
控制为关闭状态，使得反馈回路中只有电阻器
r1
，如图
11
所示
。
如果图像
715
的亮度被设置为高亮度模式，则
fet 1002
由控制器
1000
控制使得电阻器
r1
和
r2
在反馈回路中并联
。
108.在框
1206
，如果控制器
1000
的反馈回路中仅电配置了电阻器
r1
，则输送到
led 814
和
816
的驱动电流为
247ma
，如图
11
所示
。
如果电阻器
r1
和
r2
在反馈回路中并联配置，则输送到
led 814
和
816
的驱动电流为
500ma
，如图
11
所示
。
109.应当理解的是，本文中使用的术语和表述具有与其相应的探究和研究领域相关的普通含义，本文中另有规定的特定含义除外
。
关系术语
(relational terms)
，如第一和第二等，仅用于区分一个实体或动作与另一个实体或动作，而不一定要求或暗示这些实体或动作之间的任何实际的这样的关系或顺序
。
术语“包括”、“包含”或其任何其它变体旨在涵盖非排他性的包含，使得包含或包括一系列要素或步骤的工艺
、
方法
、
物品或设备并不只包括这些要素或步骤，还可包括未明确列出的或该工艺
、
方法
、
物品或设备所固有的其它要素或步骤
。
以“一”开头的要素，在没有进一步限制的情况下，并不排除在包括该要素的工艺
、
方法
、
物品或设备中其他相同要素的存在
。
110.除非另有说明，否则在本说明书
(
包括权利要求书
)
中给出的任何和所有测量值
、
数值
、
量级
、
位置
、
幅度
、
大小和其他规格都是近似值，而非精确值
。
此类数量意在具有与其涉及的功能和所属领域中的惯例相符的合理范围
。
例如，除非另有明确说明，否则参数值等可与所述量相差
±
10
％
。
111.此外，在上述具体实施方式部分中，可以看出，为了简化公开内容，各种特征在不同的示例中被组合在一起
。
这种公开方法不应被解释为反映了这样一种意图，即要求保护的示例要求的特征要多于每个权利要求中明确叙述的特征
。
确切地说，如权利要求所反映的那样，要保护的主题在于少于任何一个公开示例的所有特征
。
因此，特此将权利要求并入具体实施方式中，每项权利要求作为单独的权利要求主题独立存在
。
112.虽然上述内容描述了被认为的最佳实施方式和其他示例，但应当理解，其中可做
出各种修改，并且，本文所公开的主题可以以各种形式和示例实现，而且可以应用于众多应用中，本文仅描述了其中的一些应用
。
权利要求旨在对落入本发明构思真正范围内的任何及所有修改和变化提出权利要求
。