CN106133583A - 用于增强现实的方法和*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于增强现实的方法和***。本发明更具体地提供了用于显示并且使佩戴者看得见计算机生成的信息内容的头戴式设备。本发明进一步提供了相关方法和用途。
Description
发明领域
本发明涉及用于增强现实的方法和***。
本发明更具体地提供了用于显示并且使佩戴者看得见计算机生成的信息内容的头戴式设备。本发明进一步提供了相关方法和用途。
发明背景
具有多个显示特征的头戴式设备在本领域中是已知的。这种头戴显示设备(HMD)包括所谓的‘智能眼镜’，这允许其佩戴者看得见如图像或文本等信息从而增强现实。
此类设备提出了HMD所显示的信息内容的保密性问题。这是因为除佩戴者以外的人可能处于观看所显示的信息内容的位置上。进一步，出于美观原因，期望HMD被设计的方式为使得至少部分地隐藏显示***不让外部观察者看见。
然而，对于透视型HMD而言，要求佩戴者仍然能够观看‘现实’世界，使得HMD应当保留合适的透明度供佩戴者透视观看。
发明概述
本发明总体上提供了用于显示并且使佩戴者看得见计算机生成的信息内容的头戴式设备。本发明进一步提供了相关方法和用途。
设备
根据一方面，本发明提供了一种用于佩戴者的透视型头戴式设备，该透视型头戴式设备包括
-用于显示并且使该佩戴者看得见计算机生成的信息内容的显示***，以及
-旨在定位于该佩戴者的一只眼睛或双眼的前面的透视型元件，通过该透视型元件，该佩戴者能够从该佩戴者的环境看得见视野，
其中，该透视型元件包括选择性滤光装置，该选择性滤光装置被配置成用于至少部分地隐藏所述显示***和/或所述显示***所显示的该信息内容不让外部观察者看见，同时保留该佩戴者的视野的透视特性。
在一些实施例中，该选择性滤光装置被配置成用于至少部分地隐藏所述显示***不让对外部观察者看见，同时保留该佩戴者的视野的透视特性，并且优选地，该选择性滤光装置能够选择性地反射起源于该佩戴者的环境的入射光，例如，自然光或人造光。
在一些实施例中，该选择性滤光装置包括能够选择性地反射波长中的至少一个波长的高反射涂层，在所述涂层不存在时，这些波长致使该显示***从外部观察者的视点是可见的。
在一些实施例中，该涂层选自：单向镜、介质镜、全息光栅、光子带隙结构、厚膜层、薄膜层、胆甾相液晶和它们中的一项或若干项的任意组合。
在一些实施例中，该选择性滤光装置被配置成用于至少部分地隐藏所述显示***所显示的该信息内容不让外部观察者看见，同时保留该佩戴者的视野的透视特性，并且优选地，该选择性滤光装置包括滤光片，该滤光片阻挡该显示***的光源的发射光谱中的至少一个波长。
在一些实施例中，该选择性滤光装置包括从吸收滤光片和干涉滤光片中选择的装置。
在一些实施例中，当使得从外部观察者的视点看得见时，该选择性滤光装置能够给予该透视型元件特定颜色。
在一些实施例中，例如，根据空间梯度、根据该显示***相对于该透视型元件的位置、和/或根据起源于该佩戴者的环境的入射光，该选择性滤光装置被选择性地提供用于该透视型元件的特定表面区域。
在一些实施例中，该选择性滤光装置是可激活的。
在一些实施例中，该选择性滤光装置是在光谱上可控制的，
优选地，通过与该显示***的光源的发射光谱同步来控制该选择性滤光装置。
在一些实施例中，该透视型头戴式设备是一副眼镜，该透视型元件包括一副眼科镜片，并且该选择性滤光装置被提供用于这些镜片中的一个或两个镜片，和/或该显示***包括盒(容器)以及嵌入到这些镜片之一中的导光光学元件，优选地，该显示***用于单目显示。
在一些实施例中，该透视型头戴式设备是一副眼镜，其中，该透视型元件包括一副眼科矫正镜片，其中，该显示***包括嵌入这些镜片之一的导光光学元件，并且其中，该选择性滤光装置包括设置在该导光光学元件嵌入其中的镜片的前部的高反射涂层，其中，该高反射涂层使得：
-为了至少部分地隐藏所述显示***不让外部观察者看见：
R1≥R2，在可见波长范围或其至少一部分内，对于每个入射角度，其中，5％≤R1≤97％；
或
-为了至少部分地隐藏所述显示***和所述显示***所显示的该信息内容不让外部观察者看见：
R1≥平均(R2；E)，优选地，R1≥最大(R2；E)，在可见波长范围或其至少一部分内，对于每个入射角度，对于光强度水平大于或等于该透视型元件所发射的光的光强度水平的入射光，其中，5％≤R1≤97％；
其中
R1：起源于该佩戴者的环境的入射光在该高反射涂层的正面上的反射率，
R2：该透视型元件对起源于该佩戴者的环境的入射光的反射率；
E：该透视型元件直接朝该佩戴者的环境发射的光强度。
用途
根据另一方面，本发明提供了选择性滤光装置在用于佩戴者的透视型头戴式设备中的用途，其中，该设备包括：
-用于显示并且使该佩戴者看得见计算机生成的信息内容的显示***，以及
-旨在定位于该佩戴者的一只眼睛或双眼的前面的透视型元件，通过该透视型元件，该佩戴者能够从该佩戴者的环境看得见视野，
其中，该选择性滤光装置用于
-至少部分地隐藏所述显示***不让外部观察者看见，同时保留该佩戴者的视野的透视特性，和/或
-至少部分地隐藏该显示***所显示的信息不让外部观察者看见，同时保留该佩戴者的视野的透视特性。
根据另一方面，本发明提供了选择性滤光装置用于提高美感和/或透视型头戴显示设备所提供的显示保密性水平的用途。
方法
根据另一方面，本发明提供了一种用于提供透视型元件的方法，该透视型元件旨在装配在用于佩戴者的透视型头戴式设备中，该方法包括以下步骤：
(i).选择设备框架和显示***，该显示***用于显示并且使该佩戴者看得见计算机生成的信息内容，
(ii).选择透视型元件，如眼科镜片，其中，所述透视型元件旨在装配至所述设备框架上，
(iii).确定：
(iii-a)一个或多个波长，该一个或多个波长致使该显示***是从外部观察者的视点是可见的，和/或
(iii-b)该显示***的光源的发射光谱中的一个或多个波长，以及
(iii-c)可选地，一旦该透视型元件装配至该框架上，该显示***相对于该透视型元件的位置，
(iv).选择选择性滤光装置，该选择性滤光装置能够至少部分地反射在步骤(iii-a)确定的这些波长中的至少一个波长，和/或能够至少部分地阻挡在步骤(iii-b)确定的这些波长中的至少一个波长，同时保留该透视型元件的透视特性，
(v).制造在步骤(ii)所选择的透视型元件，其中，所述制造的透视型元件包括在步骤(iv)选择的选择性滤光装置，例如，将在步骤(iii-c)所确定的位置考虑在内。
附图简要说明
图1示出了说明性HMD的一部分的示意性表示。
图2至图3和图7至图8示出了根据本发明包括选择性滤光装置的说明性HMD的局部视图，其中，该HMD是一副智能眼镜，并且其中，隐藏了显示***的至少一部分不让外部观察者看见。
图4至图6示出了根据本发明的HMD上的选择性滤光装置的可能空间分布，其中，隐藏了显示***的至少一部分不让外部观察者看见。
图9展示了HMD，其中，提供了选择性滤光装置以便保护HMD显示的信息内容的保密性。
发明详细说明
头戴式显示设备
一方面，本发明提供了一种用于佩戴者的透视型头戴式设备，该透视型头戴式设备包括显示***和透视型元件。
头戴式显示设备(HMD)在本领域中是已知的。这类设备要佩戴在佩戴者的头上或周围，包括头盔式显示器、光学头戴式显示器、头戴显示器诸如此类。它们包括显示***。该显示***可以包括用于显示供佩戴者看得见的(计算机生成的)信息内容的光学装置。该HMD可以是透视型设备，因为它可以提供计算机生成的信息内容的显示，有利地通过叠加方式看见计算机生成的信息内容和‘现实生活’视野。该显示***还可以包括导光光学元件。所述导光光学元件可以包括在附接至框架的盒(例如容器)中和/或该框架中和/或该透视型元件中和/或该透视型元件上和/或位于该透视型元件前面的无接触位置(即，该导光光学元件与该透视型元件之间没有机械接触)。该导光光学元件可以具有透视特性。
HMD可以是单目的(单眼)或双目的(双眼)。
本发明的HMD是透视型的。它包括至少一个透视型元件。该透视型元件可以被安排成使得佩戴者可以看得见‘现实生活’景物、场景、物体等。该透视型元件可以采用各种形式。其可以是一个或多个装配至框架上的镜片。该透视型元件可以不同于附加元件，例如，不同于可以附接至常规HMD框架并从其上拆开的可移除元件。
本发明的HMD可以采用各种形式，包括眼镜、面具(如滑雪或潜水面具)、眼罩等。HMD可以包括一个或多个镜片，如眼科镜片。所述镜片可以选自矫正镜片，如处方镜片。
在一些实施例中，该HMD是配备有镜片的一副眼镜，其中，这些镜片之一或两者包括导光光学元件LOE。一个镜片或两个镜片可以是矫正镜片。该HMD一般包括盒(容器)。所述容器可以是容纳光学和电子部件的壳体，这些光学和电子部件结合该LOE能够生成(提供)虚拟显示。该容器可以包括光源或图像源，如微型投影仪。该光源可以发射一个或多个波长内的光。图1示出了包括LOE的镜片L的实例。镜片L具有面向‘现实世界’(佩戴者的环境)的正面F和面向佩戴者的背面R。LOE被嵌入镜片L内。该容器(壳体或盒)POD连接至LOE。图2示出了另一实例，描绘了示出嵌入在镜片L中的导光光学元件(LOE)的HMD局部视图，其中，LOE连接至是该HMD的显示***的一部分的盒POD上。
在一些实施例中，该透视型头戴式设备是一副眼镜，该透视型元件包括一副眼科矫正镜片，该显示***包括嵌入这些镜片之一中的导光光学元件，并且该选择性滤光装置(例如，高反射涂层)设置在该导光光学元件嵌入其中的镜片的前部。例如，该选择性滤光装置(例如，高反射涂层)以一种方式设置在镜片中/上，使得该LOE位于佩戴者的眼睛与该选择性滤光装置之间。例如，该选择性滤光装置布置在镜片的前表面上，或者在嵌入的LOE与镜片的前表面之间，包括位于镜片的外前表面上的选择性滤光装置和/或位于该LOE与该镜片的外前表面之间的选择性滤光装置。
有利地，根据本发明，该透视型元件包括嵌入的LOE，并且该选择性滤光装置可以用于至少部分地隐藏所述LOE；和/或，该显示***包括容器，并且该选择性滤光装置可以用于至少部分地隐藏所述盒。
选择性滤光装置
根据本发明，该透视型元件包括选择性滤光装置。该选择性滤光装置被配置成用于至少部分地隐藏所述显示***(容器和/或嵌入的LOE)和/或所述显示***所显示的信息内容不让外部观察者看见，同时保留佩戴者的视野的透视特性。
选择性滤光装置在本领域是已知的。其包括吸收滤光装置、干涉滤光装置及其组合。该选择性滤光装置可以包括一个或多个吸收滤光装置和/或一个或多个干涉滤光装置。
在一些实施例中，该选择性滤光装置可以包括被配置成用于通过吸收抑制透射的一种染料和/或颜料。
在一个实施例中，该选择性滤光装置可以包括干涉滤光装置，该干涉滤光装置被配置成用于抑制入射光的至少一个波长(的选择范围)透射，该入射光在第一选择入射角范围内入射在该透视型元件的表面的至少一个区上。该干涉装置可以是吸收性滤光装置的替代物或添加到其上。一般地说，干涉滤光装置依赖布拉格(Bragg)理论，并且可以选自薄膜、厚膜、多层、皱褶(Rugate)结构、全息光栅、光子晶体、液晶技术(包括胆甾醇液晶和蓝相)等、及其组合。
斯蒂芬·A·本顿(Stephen A.Benton)和V·迈克尔·波夫(V.Michael Bove)的文件“全息成像(Holographic Imaging)”，Wiley-Interscience，2008年中给出了全息记录的实例。US 4,942,102中披露了一种通过制作反射全息图制造全息设备的方法的实例。
在以下文件中提供了光子带隙结构和制造工艺的实例：
o 1D：自然光子学(Nature Photonics)，第1卷，N°.8-八月：“光子油墨技术：光子晶体全色显示(Photonic Crystal Full-Colour Display)”，安德烈·C·阿瑟诺(AndréC.Arsenault)，丹尼尔·P·普佐(Daniel P.Puzzo)，伊恩曼纳斯(Ian Manners)和杰弗里·A·厄津(Geoffrey A.Ozin)
o 2D：周梅(Mei Zhou)等人的“Fabrication of two-dimensional infraredphotonic crystals by deep reactive ion etching on Si wafers and their opticalproperties(通过Si晶圆上的深反应离子蚀刻制造二维红外光子晶体以及二维红外光子晶体的光学特性)”，固态通讯132,503(2004年)，其中描述了反应离子蚀刻工艺；以及H·马苏达(H.Masuda)等人，Photonic band gap in anodic porous alumina with extremelyhigh aspect ratio formed in phosphoric acid solution(磷酸溶液中形成的带有极高高宽比的阳极多孔氧化铝中的光子带隙)，日本应用物理期刊(Japanese Journal ofApplied Physics)，39,L1039(2000年)，其中描述了氧化铝薄膜。
o 3D：S·约翰(S.John)，Photonic Bandgap Materials(光子带隙材料)，C.Sokoulis编，多德雷赫特：Kulwer学术出版社(Dordrecht:Kulwer AcademicPublishers)(1996年))，其中披露了乳白玻璃球的胶态悬浮。胶态晶体内的布拉格光衍射产生带阻滤光片。
胆甾相液晶是具有螺旋形结构的液晶。它们通常由具有手性掺杂剂的向列液晶组成。例如在WO 2014/024764或US 2002/113937中披露了制造方法。
蓝相是当将手性向列相从各向同性状态冷却下来时出现的具体状态。蓝相具有高度对称的分子结构。TW 201336975中提供了形成液晶蓝相的方法。
根据本发明，选择性滤光装置可以是对整个或部分可见范围(380-780nm)有影响的任何滤光装置。滤光装置的选择性可以指光谱特性(波长)和/或指光的入射角度。
在一些实施例中，选择性滤光装置可以被配置成用于以适当抑制率选择性地抑制(阻挡)可见光光谱(或其任何子光谱)内的入射光的至少一个波长或至少一个选定波长范围透射通过该透视型元件。举例来讲，合适的抑制率包括至少30％、至少25％、至少20％、至少15％、至少10％或至少5％的比率。如此处所使用的，如果滤光装置抑制波长范围内的一个或多个波长的至少一部分透射，则该滤光装置“选择性地抑制”一个波长或该范围，同时对该范围以外的可见波长的透射具有极小或没有影响，除非被具体地配置成那么做。术语“截留率”或“抑制率”或“抑制程度”是指一个或多个选择波长范围内的入射光被阻止透射的百分比。该参数波长或带宽范围被定义为半峰全宽(FWHM)。还可以根据相关波长的入射角度来定义选择性。
在一些实施例中，选择性滤光装置可以被配置成用于以合适的抑制率选择性地抑制可见光光谱中的至少一个选择的波长范围的入射光透射通过该透视型元件，该选择性滤光装置被进一步配置成用于以合适的比率透射该可见光谱的在该至少一个选择的波长范围之外的入射光，使得该透视型元件保留佩戴者的透视特性。举例来讲，合适的抑制率包括至少30％、至少25％、至少20％、至少15％、至少10％或至少5％的比率。举例来讲，合适的透射率包括至少16％、至少12％、至少10％、至少8％、或至少3％的比率。
在一些实施例中，选择性滤光装置可以包括第一和第二选择性滤光装置，该第一选择性滤光装置被配置成用于抑制第一波长范围，并且该第二选择性滤光装置被配置成用于抑制具有带宽的第二波长范围。以这种方式，提供了选择性双带滤光片用于选择性地抑制在以第一波长为中心的窄波长带内、以及在以第二波长为中心的窄波长带内的光。
在一些实施例中，该选择性滤光装置可以***在该透视型元件的两个层之间或布置在该透视型元件的这些表面之一或其一部分上。其中，该透视型元件是镜片，该选择性滤光元件可以嵌入镜片中和/或布置在镜片的前表面上和/或布置在镜片的后表面上。
在一些实施例中，该选择性滤光装置可以被分成两个选择性干涉滤光装置，每个滤光装置被内插在透视型元件的不同层之间，每个滤光装置布置在透视型元件的不同表面上，或者一个***在两个层之间，并且一个布置在透视型元件的表面上。例如，镜片可以配备有标准第一选择性滤光片，并且然后可以根据期望要求添加第二定制的选择性滤光片。
技术人员具有滤光装置领域的常识。技术人员可以选择或确定合适的选择性滤光装置用于实施本发明。例如，技术人员可以确定合适的选择性滤光装置，如能够选择性地反射波长中的至少一个波长的高反射涂层，在所述涂层不存在时，这些波长致使该显示***从外部观察者的视点是可见的。的确，基于HMD内的给定显示***，技术人员可以确定相关波长或波长范围并且选择相应合适的滤光装置。高反射涂层包括多种涂层，如包括SiO2和ZrO2层的堆叠的多层结构(例如SiO2/ZrO2/SiO2多层)的闪光镜。
根据本发明，该高反射涂层可以使得：
-为了至少部分地隐藏所述显示***不让外部观察者看见：
R1≥R2，在可见波长范围或其至少一部分内，对于每个入射角度，其中，5％≤R1≤97％；
或
-为了至少部分地隐藏所述显示***和所述显示***所显示的该信息内容不让外部观察者看见：
R1≥平均(R2；E)，优选地，R1≥最大(R2；E)，在可见波长范围或其至少一部分内，对于每个入射角度，对于光强度水平大于或等于该透视型元件所发射的光的光强度水平的入射光，其中，5％≤R1≤97％；
其中
R1：起源于该佩戴者的环境的入射光在该高反射涂层的正面上的反射率，
R2：该透视型元件对起源于该佩戴者的环境的入射光的反射率；
E：该透视型元件直接朝该佩戴者的环境发射的光强度。
图10上展示了R1、R2和E的定义，其中，STE：透射型元件，L：眼科镜片，LOE：导光光学元件，HRC：高反射涂层。R1和R2指起源于佩戴者的环境的光；其可以是自然光或人造光。E指LOE朝环境发射的光，其包括朝佩戴者的外部观看场景并从而包括可能的外部观看者。
类似地，技术人员可以确定合适的滤光装置，该滤光装置被配置成用于至少部分地隐藏所述显示***所显示的该信息内容不让外部观察者看见，同时保留佩戴者的视野的透视特性。例如，基于给定显示***，技术人员可以确定相关波长或波长范围，并识别合适的选择性滤光装置，如阻挡显示***的光源的发射光谱中的至少一个波长的滤光片。
可以根据命令激活的选择性滤光装置
根据本发明，选择性滤光装置是可激活的。这包括可以被命令‘打开’或‘关闭’的选择性滤光装置，意味着在吸收方面可以是可控制的和/或在光谱上可以是可控制的。所述命令或控制可以是自动的和/或根据佩戴者的需求。该命令或控制可以是主动的或被动的。
当选择性滤光装置可以被命令‘打开’或‘关闭’时，可以通过开关装置(电快门)对其进行控制。
在一些实施例中，该选择性滤光装置在吸收方面是可控制的，优选地，通过与显示***的光源的发射图样和/或强度同步来控制该选择性滤光装置。
当选择性滤光装置在吸收方面可控制时，可以通过同步装置对选择性滤光装置进行控制。例如，可以相对于显示***的光源的发射图样和/或强度进行同步。当选择性滤光装置在光谱上是可控制时，可以通过同步装置对选择性滤光装置进行控制。例如，可以相对于显示***的光源的发射光谱进行同步。
技术人员可以基于滤光装置领域的公知常识实施合适的可控的选择性滤光装置。
例如，合适的滤光装置可以实施于聚合物稳定设备中。这可以通过考虑以下事实来实现：通过对聚合物稳定设备施加电场，可以将胆甾相液晶(CLC)或蓝相的布拉格反射颜色切换至另一个颜色。这是有利的，因为使得可以轻易地改变选择性滤光装置的特性(在此，改变选择性反射镜的反射颜色)。
依赖以下各项可以获得其他可激活的选择性滤光装置：
-调整多层滤光片中的层间距离，
-调整光子晶体滤光片的折射率，
-使用任何干涉滤光片的本征角灵敏度，
-使用某些光子晶体的量身定制的吸湿特性。这可以通过将各种有机/无极层堆叠来实现。例如，可以从一系列具有量身定制的吸湿特性的自组装聚苯乙烯磺酸钠-甲基丁烯(PStS-b-PMB)嵌段共聚物来实施快速响应聚合物湿度传感器。在不同的湿度下，PStS-b-PMB薄膜显示覆盖从紫色(RH＝20％)到红色(RH＝95％)几乎整个可见光区域的可辨别反射颜色变化。
本发明的用途和方法
根据本发明，HMD包括选择性滤光装置。这种装置被配置成用于至少部分地隐藏该HMD的显示***不让外部观察者看见，同时保留佩戴者的视野的透视特性，和/或被配置成至少部分地隐藏显示***所显示的信息不让外部观察者看见，同时保留佩戴者的视野的透视特性。从而，该选择性光学装置有助于提高美感和/或HMD所提供的显示保密性水平。
本发明还涉及一种提供HMD的方法，其中，透视型元件配备有相关的选择性滤光装置。
HMD的视觉方面
除了可能至少部分地隐藏HMD的显示***之外，透视型元件可以包括当从外部观察者的视点看得见时能够给予该透视型元件特定颜色的选择性滤光装置。在这种情况下，技术人员可以标识并实施合适的选择性装置。该特定颜色可以被给予透视型元件的一个部分或全部。在透视型元件包括两个眼科镜片的情况下，可以将该颜色给予一个或两个镜片。
显示***的空间掩蔽
在一些实施例中，可以提供选择性滤光装置用于透视型元件的特定表面区域。例如，滤光装置可以根据空间梯度应用至透视型元件，例如应用至透视型元件的周边或一侧，如镜片的周边或一个或多个边缘。在一些实施例中，可以根据显示***相对于透视型元件在HMD中的位置、和/或根据起源于佩戴者的环境的入射光提供选择性滤光装置。
通过以下非限制性实例来对本发明进行说明。
实例
实例1：选择性滤光装置：干涉滤光装置
通常，干涉滤光装置基于布拉格光栅，在布拉格光栅中，具体光波长被反射，而透射其他波长。这是通过增加分层结构的折射率的周期变化来实现的，这产生波长特定的介质镜。该选择性干涉滤光装置可以被配置成用于通过反射、折射或衍射抑制入射光的透射。例如，可以使用多种干涉技术制造选择性干涉滤光装置，如薄膜技术、全息技术、干涉记录、或光子带隙材料，如液晶技术，包括胆甾相液晶。
在一个实例中，选择性干涉滤光装置可以包括薄膜器件，该薄膜器件具有带有不同光折射率的多个层。通常，薄膜技术使用使带有不同折射率的两种或更多种无机或杂化材料交替的多个层。可以通过如溅射、真空蒸发或物理或化学气相沉积多种技术提供每个层作为沉积在透视型元件的表面上的涂层。这种技术用于眼罩、眼镜或眼镜片和透明光学表面上的减反射层。
在另一实例中，选择性干涉滤光装置可以包括光子带隙材料，例如，如胆甾相液晶。胆甾相液晶的使用使得能够设计电可控滤光片。为了获得>50％的反射，可以使用两个层。可以用至少一个液体或胶体密封层的形式将胆甾相液晶设置在光学基片的第一表面上。光子晶体为金属或介质对象层的周期性安排，这些层可以具有被禁的波长范围，所谓的光子带隙(PBG)类似于半导体材料中的电子带隙。周期性图样的几何形状和基片的材料特性决定了光子带结构，即，分散度。
在另一实例中，选择性干涉滤光装置可以被配置成为干涉光栅器件，该干涉光栅器件被安排成使得所选择的入射角范围以基本上垂直于该干涉光栅的干涉图样的入射角为中心。
在另一实例中，选择性干涉滤光装置可以被配置成用于抑制两个目标波长带内的波长的透射。用于提供窄带宽的选择性干涉滤光片的特定配置使得能够使用双带选择性干涉滤光片。可以通过使用对不同目标波长带中的透射进行抑制的两个不同的干涉滤光片或通过被配置成用于对两个不同目标波长带中透射进行抑制的单个干涉滤光片来提供双带干涉滤光装置。
实例2：选择性滤光装置：高反射涂层
根据本发明的高反射涂层可以是闪光镜的形式，例如中性和透明闪光镜。在一些实施例中，这可以通过提供SiO2和ZrO2层的堆叠来实现，例如，通过提供SiO2/ZrO2/SiO2堆叠。这种高反射涂层满足在此所述的R1、R2和E的值的要求。
在US 8,534,833中披露了实例。技术人员可以提供这种层叠(多层涂层)。可以按照本领域已知的修改层的数目和交替。例如：SiO2 80nm-ZrO2 52nm-SiO2 21nm。指数如下，SiO2 1.48-ZrO2 2.00。可以使用例如BAK 760改型物理显微(Physimeca)型真空蒸发设备来制备闪光镜。可以如下沉积三个层(SiO2、ZrO2和SiO2)：
实例3：选择性滤光装置：颜色可调谐的反射镜
聚合物稳定胆甾相液晶的电可调谐的被拒颜色
自从W.J.哈珀(W.J.Harper)的里程碑式论文“Molecular Crystals(分子晶体)”，第1期第325页(1965)和F.卡恩(F.Kahn)，物理评论快报(Phys.Rev.Lett)第24期第5页(1970)以来，已经证明胆甾相液晶的电场诱发的颜色变化。然而，当施加递增电压时，观察到反射率急剧下降。为了保持更多平面态的层并具有更好电压耐力，在胆甾相液晶中添加少量聚合物网络。可以通过振幅和频率调制来电性地调谐被反射的颜色。
通过增大电场的振幅，被反射的颜色由于俯仰倾斜和挤压发生蓝移。通过增大电场的频率，被反射的颜色由于介电各向异性的变化发生红移。
这有利地提供了对两种调制类型的可逆颜色拒绝。
聚合物稳定蓝相液晶的电可调谐的被拒颜色
蓝相液晶已知存在于小温度范围内。最近，通过在篮相中聚合少量单体拓宽了温度范围，从而使立方晶格对温度变化稳定。当电场较小时(不足够强到诱发相变至螺旋状态)，可以观察到晶格畸变(电致伸缩-机电效应)。电场与蓝相的局部介电各向异性相互作用。
将聚合物结合在蓝相液晶中有助于响应于电场使结构稳定，并且可以有利地使用更宽范围的电场。
聚合物稳定蓝相液晶响应于电场演示反射光谱的红移。
根据实施例，通过应用各个电场，有利地，非常容易覆盖整个可见光谱范围(蓝、绿、红)。这有利地提供了可逆颜色拒绝。
进一步，根据本实施例，可以用蓝相而非CLC(按照上文)实现更窄的拒绝带宽。
实例4：选择性滤光装置：空间分布
这个实例展示了选择性滤光装置在透视型元件体积内和/或该透视型元件的表面上的空间分布的选项。
LOE完全隐藏
在一个实例中，选择性滤光装置可以用一种方式进行设置，使得显示***的一部分(如LOE)被滤光装置完全覆盖并且因此被隐藏或局部隐藏不让外部观察者看见。例如，选择性滤光装置可以设置在透视型元件的整个表面上，例如在眼科镜片的前表面上。选择性滤光装置还可以用一种方式设置在透视型元件体积内，使得隐藏效应在透视型元件的整个表面上有效。图2和图3对此进行了展示。镜片L的整个表面配备有呈可以反射或吸收相关波长的涂层的形式的选择性滤光装置，使得LOE被完全隐藏不让外部观察者看见。以每个镜片一个LOE示出了图2的设备，但还设想了这两个镜片中只有一个镜片配备有LOE。
盒(容器)部分隐藏
在一个实例中，选择性滤光装置可以用一种方式进行设置，使得盒(容器)的一部分被隐藏不让外部观察者看见。图4至图8中示出了选择性滤光装置在透视型元件体积内和/或透视型元件的前表面和/或后表面上的相应空间分布。其中，HMD是一副眼镜(智能眼镜)，出于美观原因，选择性滤光装置的分布可以是在两个镜片之间对称的。
图4展示了HMD用于单目显示的情况。选择性滤光装置存在于镜片的标记有剖面线的部分中。这对应于容器的‘正’面。
图5展示了HMD是单目式的情况，其中，选择性滤光装置设置在两个镜片上(用画影线示出)。
图6展示了HMD是单目式的情况，其中，选择性滤光装置同样设置在两个镜片的整个平面上(用画影线示出)。
图7至图8示出了HMD的局部视图，其中，透视型元件的不同部分(区)可以如用画影线所示配备有不同的选择性滤光装置。图8上的箭头示出了可以应用于选择性滤光装置的空间分布的可能梯度。
在图4至图8中，容器的前表面被完全或局部隐藏不让外部观察者看见。实例5：选择性滤光装置：保护保密性
选择性滤光装置可以被配置成便于吸收显示***的光源的一个或多个波长。这在图9进行了展示。白色方形斑(内容显示)可以是从外部观察者可见的。可以应用(画影线)选择性滤光装置以便于吸收HMD的显示***所发射的光信号的全部或一部分。
***
Claims (15)
1.用于佩戴者的透视型头戴式设备，包括
-用于显示并且使该佩戴者看得见计算机生成的信息内容的显示***，以及
-旨在定位于该佩戴者的一只眼睛或双眼的前面的透视型元件，通过该透视型元件，该佩戴者能够从该佩戴者的环境看得见视野，
其中，该透视型元件包括选择性滤光装置，该选择性滤光装置被配置成用于至少部分地隐藏所述显示***和/或所述显示***所显示的该信息内容不让外部观察者看见，同时保留该佩戴者的视野的透视特性。
2.如权利要求1所述的透视型头戴式设备，
其中，该选择性滤光装置被配置成用于至少部分地隐藏所述显示***不让对外部观察者看见，同时保留该佩戴者的视野的透视特性，并且
优选地，其中，该选择性滤光装置能够选择性地反射起源于该佩戴者的环境的入射光，例如，自然光或人造光。
3.如权利要求1或2所述的透视型头戴式设备，
其中，该选择性滤光装置包括能够选择性地反射波长中的至少一个波长的高反射涂层，在所述涂层不存在时，这些波长致使该显示***从外部观察者的视点是可见的。
4.如权利要求3所述的透视型头戴式设备，
其中，该涂层选自：单向镜、介质镜、全息光栅、光子带隙结构、厚膜层、薄膜层、胆甾相液晶和它们中的一项或若干项的任意组合。
5.如权利要求1至4中任一项所述的透视型头戴式设备，
其中，该选择性滤光装置被配置成用于至少部分地隐藏所述显示***所显示的该信息内容不让外部观察者看见，同时保留该佩戴者的视野的透视特性，并且
优选地，其中，该选择性滤光装置包括滤光片，该滤光片阻挡该显示***的光源的发射光谱中的至少一个波长。
6.如权利要求1至5中任一项所述的透视型头戴式设备，
其中，该选择性滤光装置包括从吸收滤光片和干涉滤光片中选择的装置。
7.如权利要求1至6中任一项所述的透视型头戴式设备，
其中，当使得从外部观察者的视点看得见时，该选择性滤光装置能够给予该透视型元件特定颜色。
8.如权利要求1至7中任一项所述的透视型头戴式设备，
其中，例如，根据空间梯度、根据该显示***相对于该透视型元件的位置、和/或根据起源于该佩戴者的环境的入射光，该选择性滤光装置被选择性地提供用于该透视型元件的特定表面区域。
9.如权利要求1至8中任一项所述的透视型头戴式设备，
其中，该选择性滤光装置是可激活的。
10.如权利要求9所述的透视型头戴式设备，
其中，该选择性滤光装置在吸收方面是可控制的，
优选地，其中，通过与该显示***的该光源的发射图样和/或强度同步来控制该选择性滤光装置。
11.如权利要求1至10中任一项所述的透视型头戴式设备，
其中，该透视型头戴式设备是一副眼镜，该透视型元件包括一副眼科镜片，并且该选择性滤光装置被提供用于这些镜片中的一个或两个镜片，和/或
其中，该显示***包括盒(容器)以及嵌入到这些镜片之一中的导光光学元件，
优选地，该显示***用于单目显示。
12.如权利要求1至10中任一项所述的透视型头戴式设备，
其中，该透视型头戴式设备是一副眼镜，该透视型元件包括一副眼科矫正镜片，
其中，该显示***包括嵌入这些镜片之一中的导光光学元件，
其中，该选择性滤光装置包括设置在该导光光学元件嵌入其中的镜片的前部的高反射涂层，其中，该高反射涂层使得：
-为了至少部分地隐藏所述显示***不让外部观察者看见：
R1≥R2，在可见波长范围或其至少一部分内，对于每个入射角度，其中，5％≤R1≤97％；
或
-为了至少部分地隐藏所述显示***和所述显示***所显示的该信息内容不让外部观察者看见：
R1≥平均(R2；E)，优选地，R1≥最大(R2；E)，在可见波长范围或其至少一部分内，对于每个入射角度，对于光强度水平大于或等于该透视型元件所发射的光的光强度水平的入射光，其中，5％≤R1≤97％；
其中
R1：起源于该佩戴者的环境的入射光在该高反射涂层的正面上的反射率，
R2：该透视型元件对起源于该佩戴者的环境的入射光的反射率；
E：该透视型元件直接朝该佩戴者的环境发射的光强度。
13.选择性滤光装置在用于佩戴者的透视型头戴式设备中的用途，
其中，该设备包括：
-用于显示并且使该佩戴者看得见计算机生成的信息内容的显示***以及
-旨在定位于该佩戴者的一只眼睛或双眼的前面的透视型元件，通过该透视型元件，该佩戴者能够从该佩戴者的环境看得见视野，
其中，该选择性滤光装置用于
-至少部分地隐藏所述显示***不让外部观察者看见，同时保留该佩戴者的视野的透视特性，和/或
-至少部分地隐藏该显示***所显示的信息不让外部观察者看见，同时保留该佩戴者的视野的透视特性。
14.选择性滤光装置用于提高美感和/或透视型头戴显示设备所提供的显示保密性水平的用途。
15.用于提供透视型元件的方法，该透视型元件旨在装配在用于佩戴者的透视型头戴式设备中，该方法包括以下步骤：
(i).选择设备框架和显示***，该显示***用于显示并且使该佩戴者看得见计算机生成的信息内容，
(ii).选择透视型元件，如眼科镜片，其中，所述透视型元件旨在装配至所述设备框架上，
(iii).确定：
(iii-a)一个或多个波长，该一个或多个波长致使该显示***从外部观察者的视点是可见的，和/或
(iii-b)该显示***的光源的发射光谱中的一个或多个波长，以及
(iii-c)可选地，一旦该透视型元件装配至该框架上，该显示***相对于该透视型元件的位置，
(iv).选择选择性滤光装置，该选择性滤光装置能够至少部分地反射在步骤(iii-a)确定的这些波长中的至少一个波长，和/或能够至少部分地阻挡在步骤(iii-b)确定的这些波长中的至少一个波长，同时保留该透视型元件的透视特性，
(v).制造在步骤(ii)所选择的透视型元件，其中，所述制造的透视型元件包括在步骤(iv)选择的选择性滤光装置，例如，将在步骤(iii-c)所确定的位置考虑在内。
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