包含周围光控制的抬头显示器制造技术

本发明专利技术描述一种波导设备的实施方案，所述波导设备包含近端、远端、前表面及后表面，所述后表面与所述前表面间隔开。显示输入区定位于所述近端处或附近，周围输入区定位于所述前表面上在所述远端附近且输出区定位于所述后表面上在所述远端附近。一个或一个以上光学元件定位于所述波导中或邻近于所述波导定位以将来自所述显示输入区的显示光引导到所述输出区并将来自所述周围输入区的周围光引导到所述输出区，且可切换镜层定位于所述波导中或所述波导上以选择性地控制被引导到所述输出区的周围光的量。本发明专利技术还揭示并主张其它实施例。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含周围光控制的抬头显示器
所描述的实施例大体来说涉及抬头显示器，且特定来说(但非排他性地)涉及一种包含周围光控制的抬头显示器。
技术介绍
抬头显示器允许用户在相关信息覆叠于其前方的场景上的同时观看所述场景，使得浏览所述抬头显示器的用户同时看到场景及相关信息两者。举例来说，在使飞机着陆时浏览抬头显示器的飞行员在抬头显示器投影飞行员使飞机着落需要的例如速度、航向及高度等信息(相关信息)时同时通过抬头显示器看到前面的机场(场景)。抬头显示器的潜在问题是，在场景与所显示信息之间可存在竞赛或竞争。当场景比所显示信息亮得多时，发生竞争的一个实例，使得所述场景压倒所述信息且使得在对照较亮场景观看时较暗信息难以看到。相反情形也可发生：信息可比场景亮得多，从而使得在通过于显示器中展示的亮信息观看时较暗场景难以看到。附图说明参考以下各图描述本专利技术的非限制性及非详尽实施例，其中在所有各视图中相似参考编号指代相似部件，除非另有规定。图1是抬头显示器的实施例的横截面图。图2是抬头显示器的另一实施例的横截面图。图3是抬头显示器的另一实施例的横截面图。图4是抬头显示器的另一实施例的横截面图。图5A-5C是抬头显示器中的可切换镜层的图案化的实施例的视图。图6是抬头显示器的另一实施例的横截面图。图7A-7B是用于制作抬头显示器的方法的实施例的横截面图式。图8是抬头显示器的实施例的俯视横截面图式。具体实施方式本专利技术描述用于包含周围光控制的抬头显示器的设备、系统及方法的实施例。描述众多特定细节以提供对本专利技术的实施例的透彻理解，但相关领域的技术人员将认识到，可在无所述特定细节中的一者或一者以上的情况下或借助其它方法、组件、材料等实践本专利技术。在一些实例中，未详细展示或描述众所周知的结构、材料或操作，但尽管如此其仍涵盖在本专利技术的范围内。在本说明书通篇中对“一个实施例”或“一实施例”的提及意指结合所述实施例所描述的特定特征、结构或特性包含于至少一个所描述的实施例中。因此，在本说明书中短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现未必全部指代同一实施例。此外，在一个或一个以上实施例中，可以任何适合方式组合所述特定特征、结构或特性。图1图解说明抬头显示器100的实施例。显示器100包含其内定位光学元件104的波导102，光学元件104允许将来自显示器112的光以及来自场景114的周围光引导到所述显示器的用户的眼睛110中。在一些实例中，来自场景的光将实质上比来自显示器的光亮，从而使得来自显示器的信息难以使用户看到。图2图解说明抬头显示器200的另一实施例。显示器200包含具有后表面203、前表面205、近端204及远端206的波导202。如本申请案中所使用，术语“波导”包含能够通过任何机制或机制的组合(例如透射、反射、全内反射、折射及衍射)围封电磁能量及/或将电磁能量从一个位置引导到另一位置的任何装置。波导202可由在所关注波长中为实质上透明的任何种类的材料制成；在一个实施例中，举例来说，波导202可由例如聚碳酸酯等塑料制成，但在其它实施例中，其可由例如玻璃等不同材料制成。定位于后表面203上在近端204处或附近的是用以接收来自显示器220的光的显示输入区208。在不同实施例中，显示器220可为LCOS面板、LCD面板、OLED面板或某一其它种类的显示器。类似地，在远端206处或附近的是定位于前表面205上以接收来自场景222的周围光的周围输入区210及定位于后表面203上以向用户的一只或两只眼睛213输出显示光及周围光两者的输出区212。在波导202内的是在近端204附近的光学元件214及在远端206附近的光学元件216。光学元件214经定位以接收通过显示输入区208进入波导202的光并将所接收光重新引导及/或聚焦于波导202内，使得其穿过所述波导朝向光学元件216行进。换句话说，光学元件214可具有光焦度，此意味着其可通过使得光射线会聚或发散而使光聚焦。在所图解说明的实施例中，光学元件214可为形成聚焦镜的弯曲内部表面，但在其它实施例中，其可为某一其它类型的光学元件。光学元件216定位于远端206附近使得其可朝向输出区212反射及/或聚焦从显示器220接收到波导202的光，使得所述显示光被朝向用户眼睛213引导。同时，光学元件216允许来自场景222的通过周围输入区210进入波导202的周围光行进穿过所述波导且穿过输出区212而到达用户眼睛213。在所图解说明的实施例中，光学元件216为具有光焦度的内部表面—也就是说，其可通过使得光射线会聚或发散而使光聚焦—其可反射及/或聚焦通过波导202接收的显示光，同时允许来自场景222的周围光传播到眼睛213。在一个实施例中，光学元件216可为半镀银镜，但在其它实施例中，光学元件216可为某一其它类型的光学元件(例如偏振分束器)或具有某一其它类型的涂层的表面。光学元件216还可包含形成于所述光学元件的至少一部分上方的可切换镜层218。可切换镜层(一层可切换镜材料)为如下的层：可通过向所述层施加电偏置而改变其不透明度。可切换镜材料的实例包含可从纽约霍普韦尔交界点的肯特光电产品公司(KentOptronicsofHopewellJunction,NewYork)购得的液晶材料。可变且可控电偏置源224耦合到可切换镜层218以允许对所述层的不透明度的控制。在一个实施例中，可切换镜层218的不透明度将与所施加的电偏置量直接相关，使得可在沿着从其中可切换镜层使实质上所有光通过的基本上透明状态到其中所述层根本不使光通过的完全不透明状态的连续光谱的任何处设定所述层的不透明度。在抬头显示器200的操作中，朝向显示输入区208引导由显示器220产生的光使得其进入波导202。在进入波导202之后，所述光由光学元件214重新引导及/或聚焦以穿过波导202朝向光学元件216行进。在接收到来自波导202的光后，光学元件216即刻朝向输出区212重新引导及/或聚焦所述显示光，其中所述显示光接着射出波导202并进入用户的眼睛213。与接收来自显示器220的光同时，波导202通过周围输入区210接收来自场景222的周围光。如果施加到可切换镜层218的电偏置使得所述层为实质上透明的，那么通过周围输入区210进入的实质上所有周围光将行进穿过可切换镜层218且所述光的一部分将行进穿过光学元件216且通过输出区212射出波导202而到达用户的眼睛213。如果施加到可切换镜层218的电偏置使得所述层为实质上不透明的，那么通过周围输入区210进入的实质上所有周围光最后都不将通过输出区212射出波导。如果施加到可切换镜层218的电偏置使得所述层为部分不透明的，那么通过周围输入区210进入的光中的仅某一部分最后将通过输出区212射出波导。通过如此控制去往用户的眼睛213的周围光的量，可使显示光突出而胜过来自场景的周围光。在其它实施例中，还可控制显示器220的亮度，从而提供平衡显示器与场景亮度的额外方式。图3图解说明抬头显示器300的另一实施例。显示器300包含具有后表面303、前表面305、近端304及远端306的波导302。波导302可由在所关注波长中为实质上透明的任何种类的材料制成；在一个实施例中，举例来说，波导302可由例如聚碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波导设备，其包括：近端、远端、前表面及后表面，所述后表面与所述前表面间隔开；显示输入区，其在所述近端处或附近；在所述前表面上所述远端附近的周围输入区及在所述后表面上所述远端附近的输出区；一个或一个以上光学元件，其定位于所述波导中或邻近于所述波导定位以将来自所述显示输入区的显示光引导到所述输出区并将来自所述周围输入区的周围光引导到所述输出区；及可切换镜层，其定位于所述波导中或所述波导上以选择性地控制被引导到所述输出区的周围光的量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.28 US 13/284,7431.一种波导设备，其包括波导，该波导包括：近端、远端、前表面及后表面，所述后表面与所述前表面间隔开；显示输入区，其在所述近端处或附近；在所述前表面上所述远端附近的周围输入区及在所述后表面上所述远端附近的输出区；一个或一个以上光学元件，其定位于所述波导中或邻近于所述波导定位以将来自所述显示输入区的显示光引导到所述输出区并将来自所述周围输入区的周围光引导到所述输出区；及可切换镜层，其定位于所述波导中以选择性地控制被引导到所述输出区的周围光的量，其中所述一个或一个以上光学元件包含在所述远端附近的具有光焦度的内部表面，并且其中所述可切换镜层定位于所述内部表面上。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述可切换镜层可调节被引导到所述输出区的周围光的量。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述可切换镜层是使用可变电偏置来控制的。4.根据权利要求2所述的设备，其中所述可切换镜层可允许将实质上所有周围光引导到所述输出区且可允许实质上不将周围光引导到所述输出区。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述可切换镜层图案化有个别可控区以将所述周围光选择性地引导到所述输出区的部分。6.根据权利要求5所述的设备，其中所述可切换镜层图案化有多个邻接可切换镜瓦片。7.根据权利要求5所述的设备，其中所述可切换镜层图案化有由半径增加的多个邻接的同心可切换镜环圈所围绕的中心可切换镜圆圈。8.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：第一光电传感器，其用以测量所述显示光的强度；第二光电传感器，其用以测量所述周围光的强度；控制电路，其耦合到所述第一光电传感器及所述第二光电传感器，并且耦合到光学耦合到所述波导的显示器，并且耦合到可变且可控的电偏置源。9.一种抬头显示器系统，其包括：波导，其包括：近端、远端、前表面及后表面，所述后表面与所述前表面间隔开，显示输入区，其在所述近端处或附近，在所述前表面上所述远端附近的周围输入区及在所述后表面上所述远端附近的输出区，一个或一个以上光学元件，其定位于所述波导中或邻近于所述波导定位以将来自所述显示输入区的显示光引导到所述输出区并将来自所述周围输入区的周围光引导到所述输出区，及可切换镜层，其定位于所述波导中以选择性地控制被引导到所述输出区的周围光的量；显示器，其光学耦合到所述显示输入区；及可控电偏置源，其耦合到所述可切换镜层，其中所述一个或一个以上光学...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨德·E·斯塔纳，爱德华·凯斯，嘉让·王，缪潇宇，马克·B·史派特兹，
申请(专利权)人：谷歌公司，
类型：发明
国别省市：美国;US