防止透视显示器中的显示泄露的制作方法

背景技术：

透视(see-through)显示器可以用在诸如头戴式显示器或其他近眼显示设备等增强现实显示系统中，以使能同时查看所生成的图像和真实世界背景。透视显示器可以通过经由透视光学器件将所生成的图像传送到眼睛来进行操作，用户也可以通过该透视光学器件来查看真实世界背景。

技术实现要素：

公开了涉及减少透视显示系统中的图像泄漏的示例。一个示例提供了一种透视显示系统，该系统包括：被配置为发射在第一光谱带内的光的窄带光源，被配置为使由窄带光源发射的光偏振并且产生偏振图像的偏振图像产生级，被配置为从偏振图像产生级接收偏振图像并且向显示输出传送偏振图像的透视光学系统。透视光学系统还包括被定位为从窄带光源和偏振图像产生级接收光的窄带偏振器，窄带偏振器被配置为使在第二光谱带内的光偏振，第二光谱带至少部分与第一光谱重叠。

另一示例提供了一种透视显示系统，该系统包括透视光学系统，该透视光学系统包括被配置为从偏振图像产生级接收偏振光的输入的光输入接口，以及被定位为从光输入接口接收偏振光的偏振分束器。透视光学系统还包括可变反射器，该可变反射器在光学上被设置在偏振分束器的下游并且被配置为接收由偏振分束器重定向的偏振光，其中可变反射器在关闭状态与开启状态之间可变化，在关闭状态中可变反射器反射较少，在开启状态中可变反射器反射较多。透视光学系统还包括在光学上被设置在可变反射器与偏振分束器之间的四分之一波片(quarterwaveplate)、以及显示输出。

提供本发明内容以便以简化的形式介绍概念的选择，这些概念在下面的具体实施方式中被进一步描述。本发明内容并非意在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也非意在用于限制所要求保护的主题的范围。此外，所要求保护的主题不限于能够解决在本公开的任何部分中所指出的任何或所有缺点的实现。

附图说明

图1示出了示例透视显示设备并且图示了显示泄漏的示例。

图2示出了示例透视光学系统的示意图。

图3示出了另一示例透视光学系统的示意图。

图4示出了图示图3的示例的可变反射器和图像源的示例操作的时序图。

图5示出了图示操作包括可变反射器的透视光学系统的示例方法的流程图。

图6示出了用于透视显示器的另一示例透视光学系统。

图7示出了计算系统的示例的框图。

具体实施方式

如上所述，透视显示系统可以被配置为允许同时查看所生成的图像和现实世界背景的至少一部分。一些透视显示系统可以通过利用透视光学部件、诸如波导或棱镜来将所生成的图像传送到用户的眼睛，该透视光学部件包含一个或多个选择性或部分反射或折射光学元件。图像可以被耦合到在观看者的视野侧的位置处的波导或棱镜中，并且然后经由(多个)反射或折射光学元件耦合出来和朝向用户的眼睛，从而将所生成的图像与现实世界背景混合。

然而，一些光可能由这些和/或其他部件在远离用户眼睛的方向上被反射，并且取而代之被反射朝向透视光学部件的面朝外的表面，并且因此可以对外部观看者可见。这个效果可以被称为显示泄漏。显示泄漏可能是不希望的，因为它可能损害透视显示器的用户的隐私。例如，由于显示泄漏而可见的图像可以被记录(例如经由静止或视频图像捕获)，其不为近眼显示器的佩戴者所知晓，以使得诸如密码、帐户信息等私人信息在未经授权的情况下被查看。图1示出了这样的场景的示例，其中佩戴头戴式透视显示器12的用户10被相机14拍摄以捕获由于显示泄漏16而可视的私人信息。显示器的图像然后可以被处理以揭示潜在的私人信息。

利用一些透视显示系统，私人信息可以通过捕获透视显示器的单个图像并且增强该图像(例如通过放大图像和/或执行其他适当的处理技术)而被查看。通过其他系统，多个图像可能被捕获并且然后将这些图像组合以查看被显示给设备佩戴者的图像。

有鉴于此，本文中公开了可以有助于解决这样的问题的示例。将理解，取决于用于呈现所生成的图像的光学系统，所公开的示例中的一个或多个可以被用在透视显示设备的实现中。

一些透视显示设备可以利用具有被定位在使用者眼睛前面的分束器的棱镜或光导，其中分束器将所生成的图像引导出棱镜或光导并且朝向用户的眼睛。然而，分束器还可能将一些光从用户的眼睛引导朝向棱镜或光导的面朝外的表面，从而产生显示泄漏。

因此，这样的透视显示系统可以利用偏振分束器与偏振图像产生级结合来帮助避免显示泄漏。图2示出了透视显示系统200的一个示例，该透视显示系统200利用偏振分束器与偏振图像产生级结合来显示增强现实图像。透视显示系统200包括被配置为产生偏振图像206的偏振图像产生级202、被配置为将从偏振图像产生级202接收的偏振图像206传送给显示输出的透视光学系统204、以及被定位在透视光学系统204中并且在被配置为当穿戴设备时处于用户视野内的位置处的偏振分束器208。

在图2的配置中，从偏振图像产生级202接收的偏振光206初始具有被配置为穿过偏振分束器208而不被偏振分束器208重定向的偏振状态。由于光已经被偏振，几乎没有光被偏振分束器208反射朝向透视光学系统204的面朝外的表面210，因此与使用非偏振光和/或不同类型的分束器相比有助于减少显示泄漏。

在通过偏振分束器208之后，偏振光206穿过四分之一波片212并且然后被反射器214反射和被引导回来穿过四分之一波片212。对四分之一波片212的这两次穿透旋转了光的偏振，使得光被偏振分束器208反射朝向使用者的眼睛216。

尽管图2的示例有助于避免显示泄漏，但偏振分束器208可能减少从真实世界背景进入的光的强度。因此，从观看者的角度看，在由偏振分束器208占据的透视光学系统的区域中的现实世界背景的视图可能看起来比背景场景的周围区域暗。

为了帮助减轻这些问题，偏振分束器208可以被实现为窄带偏振器，并且偏振图像产生级202可以被配置为使用一个或多个窄带光源来产生图像。(多个)窄带光源可以被配置为发射在第一光谱带或第一组光谱带内的光，并且窄带偏振器可以被配置为反射在第二光谱带(或第二组光谱带)内的偏振光，其中第二光谱带(或第二组光谱带)至少部分与第一光谱带或一组光谱带重叠。在一些示例中，第一和第二光谱带(或第一和第二组光谱带)可以基本上或完全重叠。因此，如图2所示，与由偏振分束器208反射的(多个)第二光谱带重叠的由光源发射的(多个)第一光谱带的部分被引导朝向用户的眼睛216。这样，窄带偏振器可以允许一个或多个第二光谱带外部的背景光朝向用户的眼睛216穿透，与使用偏振所有可见光的宽带偏振器相比，亮度降低更少。与使用宽带偏振器相比，这可以有助于减少来自真实世界背景的光的变暗。

窄带光源可以包括任何适当的光源，包括但不限于窄带发射光源，例如彩色led、激光二极管、量子点发射器和(多个)有机发光器件。此外，窄带光源可以包括与滤色器布置相结合的较宽带光源，例如白色led系统。

偏振图像产生级202可以包括任何适当的图像产生系统。例如，偏振图像产生级202可以包括与一个或多个led、激光二极管和/或其他光源相结合的空间光调制器，诸如液晶显示器(lcd)或硅上液晶(lcos)显示器。由于液晶和lcos显示器产生偏振图像，在这样的示例中单独的偏振滤光器可以被省略。在其他示例中，偏振图像产生级可以包括诸如oled显示器等发射图像产生元件。在这样的示例中，偏振滤光器可以在光学上在发射显示器的下游被使用，以用于在光到达偏振分束器之前使来自发射显示器的光偏振。

偏振分束器208可以利用任何适当类型的偏振器。示例包括但不限于线栅偏振器和多层薄膜偏振器。

在图2的示例中，透视显示系统200的反射器214和四分之一波片212从显示系统的用户的角度来看被定位到偏振分束器208的一侧，因为偏振分束器208被配置为透射从偏振图像产生级202接收的偏振光206。然而，在其他示例中，偏振分束器可以被配置为反射从偏振图像产生级接收的偏振光206。图3示出了示例透视显示系统300，其中反射器314和四分之一波片312被定位在用户的眼睛和真实世界背景之间。因此，偏振分束器308将从偏振图像产生级302接收的偏振光306反射朝向反射器314和四分之一波片312，并且然后当该设备被佩戴时将从反射器314和四分之一波片312接收的光透射朝向用户的眼睛。在该配置中，反射器314反射从偏振分束器308接收的光，并且因此有助于避免显示泄漏。

然而，在图3的配置中，反射器314可能干扰用户通过透视显示系统300对背景世界的查看。因此，为了有助于防止对真实世界背景视图的这样的干扰，反射器314可以被实现为可变反射器，该可变反射器在关闭(off)状态与开启(on)状态之间可变化，在关闭状态中可变反射器反射较少，在开启状态中可变反射器反射较多。在关闭状态中，可变反射器314反射较少，并且在一些示例中可以基本上不反射。因此，在该状态中，可变反射器314可以允许背景世界的清晰视图。另一方面，在开启状态中，可变反射器314反射较多，并且反射由偏振图像产生级302提供的偏振光。在一些实现中，替代地或附加地，四分之一波片312可以是可变的，使得四分之一波片在处于第一状态时旋转偏振光，并且在第二状态时不旋转偏振光(或在较小程度上旋转偏振光)。在这样的实现中，反射器314可以是或可以不是可变的。

当偏振图像产生级302正产生用于显示的图像时，使用可变反射器314允许反射器被打开，否则被关闭。因此，为了产生增强现实图像，透视显示系统300可以以足以使得人眼能够混合所生成的图像和真实世界背景视图的帧速率来同步地调制偏振图像产生级302和可变反射器314的操作状态。当可变反射器314和偏振图像产生级302处于关闭状态(例如，偏振图像产生级不输出显示图像)时，用户可以透过偏振分束器308和可变反射器314查看真实背景。类似地，当可变反射器314和偏振图像产生级302处于开启状态时，用户可以查看所生成的图像。

透视显示系统300还包括被配置为控制偏振图像产生级302和可变反射器314的同步操作的计算设备316(并且在一些实现中，可变的四分之一波片可选地被用作四分之一波片312)。更具体地，计算设备316包括逻辑子系统和存储指令的存储子系统，指令由逻辑子系统可执行以如本文中所述地同步改变可变反射器314和偏振图像产生级302的操作状态。

图4示出了图示可变反射器314和偏振图像产生级302的操作状态的同步调制的示例时序图。如以上所解释的，每当偏振图像产生级302处于开启状态41时，计算设备316将可变反射器314同步地改变为开启状态41，并且每当偏光图像产生级302处于关闭状态42时，计算设备316将可变反射器314同步地改变为关闭状态42。

图5示出了图示用于经由计算设备316的可变反射器314和偏振图像产生级302的同步操作的示例方法500的流程图。在510，计算设备314在第一时间段内在512处将偏振图像产生级302的操作状态改变为开启状态并且还在514处将可变反射器314的操作状态改变为开启状态。在520处，计算设备316在第二时间段内在522处将偏振图像产生级302的操作状态改变为关闭状态并且还在524处将可变反射器314的操作状态改变为关闭状态。因此，计算设备316在510和520之间循环，以在开启和关闭状态之间同步地改变偏振图像产生级302和可变反射器314的操作状态。

开启状态和关闭状态可以以任何适当的频率循环，并且可以具有任何适当的相对持续时间，该持续时间在各种实现中可以相等或可以不相等。此外，在一些实现中，开启和关闭状态的相对定时可以在使用期间变化，例如，以便调节到经由传感器数据确定的环境照明条件，该传感器数据诸如来自面朝外(例如，背对观看者)的图像传感器或其他光传感器。

可变反射器可以利用任何适当的可变反射技术。示例包括但不限于使用活性液晶的反射偏振器、可切换聚合物分散液晶光学元件和聚合物液晶聚合物切片(policryps)/聚合物液晶聚合物全息图电可管理(poliphem)薄层聚合物/液晶可切换设备。

在一些情况下，即使在上述偏振结构被采用的情况下，经由透视光学系统内的部件界面处的反射或折射重定向的光也可能看作显示泄漏。例如，再次参考图3，来自由偏振图像产生级302产生的图像的光318可以从透视光学系统304的面向观看者的表面320反射并且朝向面朝外的表面310，其中它可以看作是显示泄漏。因此，可以将偏振器应用于透视光学系统304的面朝外的表面310，其中偏振器被布置成将所生成的图像透过面朝外的表面310的透射衰减。这样的偏振器可以如上所述被实现为与一个或多个窄带光源结合使用的窄带偏振器。

在图2和图3的示例中，透视显示系统200和300各自利用偏振分束器将来自偏振图像产生级的光引导朝向用户的眼睛。然而，在其他示例中，可以利用一个或多个其它部件来实现相同的效果。例如，图6示出了透视显示系统600的示例，该透视显示系统600包括偏振图像产生级602并且利用在透视光学系统604中的一个或多个部分反射界面608(以及在一些实现中的多个接口)，其中每个部分反射界面被配置为将偏振图像606的一部分引导朝向透视光学系统604的面向观看者的表面620。将理解，这样的透视显示系统可以包括任何适当数目的部分反射界面608并且不限于图6所示的数目和放置。

在图6的示例中，透视显示系统600的面向观看者的表面620可以将从图像产生级602接收的光的一部分反射远离用户的眼睛216，这可能导致显示泄漏。因此，为了避免这样的泄漏，透视显示系统600还可以包括在面向观看者的表面620上的防反射涂层。在一些示例中，这样的防反射涂层可以被配置为具有小于百分之五的菲涅尔反射损失(fresnelreflectionloss)，并且在其他示例中是小于百分之一的菲涅尔反射损失。应当理解，这样的防反射膜也可以与图2和图3的示例以及任何其他适当的透视显示系统一起使用。

作为预防显示泄漏的附加保护，如所述以上，透视显示系统600还可以包括位于透视光学系统600的与观看者对向表面620相对的面朝外的表面610上的偏振器。如上所述，透视光学系统600还可以利用窄带光源和窄带偏振器来帮助减少偏振器对真实世界背景的外观的任何变暗。

本文中所描述的方法和过程可以与一个或多个计算设备的计算系统相关联，诸如本文中所描述的透视显示设备。例如，本文中所描述的方法和过程可以被实现为计算机应用程序或服务、应用程序编程接口(api)、库和/或其他计算机程序产品。

图7示意性地示出了可以执行上述方法和过程中的一个或多个的计算系统700的非限制性实施例。计算系统700以简化形式被示出。计算系统700可以采用一个或多个个人计算机、服务器计算机、平板计算机、家庭娱乐计算机、网络计算设备、游戏设备、移动计算设备、移动通信设备(例如，智能电话)、可穿戴计算设备和/或其它计算设备的形式。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以使用任何适当的计算机架构。

计算系统700包括逻辑子系统702和数据保持子系统704。计算系统700可以可选地包括显示子系统706、输入子系统708、通信子系统708和/或图7中未示出的其他部件。计算系统700还可以可选地包括用户输入设备，例如键盘、鼠标、相机、麦克风和/或触摸屏。

逻辑子系统702可以包括被配置为执行指令的一个或多个物理设备。例如，逻辑子系统702可以被配置为执行指令，这些指令是一个或多个应用、服务、程序、例程、库、对象、组件、数据结构或其他逻辑构造中的一部分。这样的指令可以被实现以执行任务，实现数据类型，变换一个或多个组件的状态，实现技术效果，或以其他方式获得期望的结果。

逻辑子系统702可以包括被配置为执行软件指令的一个或多个处理器。附加地或替代地，逻辑子系统702可以包括被配置为执行硬件或固件指令的一个或多个硬件或固件逻辑机器。逻辑子系统702的处理器可以是单核或多核，并且在其上被执行的指令可以被配置用于顺序、并行和/或分布式处理。逻辑机器的各个组件可以选择性地被分布在两个或更多个单独的设备之间，这些设备可以远程定位和/或被配置用于协调处理。逻辑子系统702的各方面可以通过以云计算配置被配置的远程可访问的联网计算设备而被虚拟化和执行。

数据保持子系统704可以包括一个或多个物理设备，该一个或多个物理设备被配置为保持由逻辑子系统702可执行以实现本文中所描述的方法和过程的指令。当这样的方法和过程被实现时，数据保持子系统704的状态可以被变换——例如用以保存不同的数据。

数据保持子系统704可以包括可移除和/或内置设备。数据保持子系统704可以包括光存储器(例如，cd、dvd、hd-dvd、蓝光盘等)、半导体存储器(例如，ram、eprom、eeprom等)和/或磁存储器(例如，硬盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、mram等)等。数据保持子系统704可以包括易失性、非易失性、动态、静态、读/写、只读、随机访问、顺序访问、位置可寻址、文件可寻址和/或内容可寻址设备。

应当理解，数据保持子系统704包括一个或多个物理设备。然而，本文中所描述的指令的各方面可以由通信介质(例如，电磁信号、光信号等)来传播，而不是由存储设备来存储。

逻辑子系统702和数据保持子系统704的各方面可以被集成在一起成为一个或多个硬件逻辑组件。这样的硬件逻辑组件可以包括例如现场可编程门阵列(fpga)、程序和专用集成电路(pasic/asic)、程序和应用专用标准产品(pssp/assp)、系统级芯片(soc)和复杂可编程逻辑器件(cpld)。

显示子系统706可以用于呈现由数据保持子系统704保持的数据的视觉表示。该视觉表示可以采取图形用户界面(gui)、增强现实图像或其他合适的生成图像的形式。由于本文中所描述的方法和过程改变了由存储机器保持的数据并且因此转换了存储机器的状态，所以显示子系统706的状态同样可以被转换以可视地表示底层数据的变化。显示子系统706可以包括视觉上利用任何类型的技术的一个或多个显示设备。这样的显示设备可以在共享外壳中与逻辑子系统702和/或数据保持子系统704相结合，或者这样的显示设备可以是外围显示设备。

输入子系统708可以包括或对接到一个或多个用户输入设备(例如键盘、鼠标、触摸屏或游戏控制器)。在一些实施例中，输入子系统可以包括或对接到所选择的自然用户输入(nui)组件。这样的组件可以是集成的或外围的，并且输入动作的转导和/或处理可以在板上或板外被处理。示例nui组件可以包括用于声音和/或语音识别的麦克风；用于机器视觉和/或手势识别的红外线、彩色、立体和/或深度相机；用于运动检测和/或意图识别的头部跟踪器、眼动仪、加速度计和/或陀螺仪；以及用于评估脑活动的电场感测组件。

当被包括时，通信子系统710可以被配置为将计算系统700与一个或多个其他计算设备通信地耦合。通信子系统710可以包括与一个或多个不同通信协议兼容的有线和/或无线通信设备。作为非限制性示例，通信子系统可以被配置用于经由无线电话网络或者有线或无线局域网或广域网的通信。在一些实施例中，通信子系统可以允许计算系统700经由诸如因特网等网络向和/或从其他设备发送和/或接收消息。

应当理解，本文中所描述的配置和/或方法实际上是示例性的，并且这些具体实施例或示例不被认为是限制性的，因为很多变化是可能的。本文中所描述的特定例程或方法可以表示任何数目的处理策略中的一个或多个。因此，所示出和/或描述的各种动作可以以示出和/或描述的顺序、以其他顺序、并行地被执行，或者被省略。同样，上述过程的顺序可以被改变。

本公开的主题包括本文中所公开的各种过程、系统和配置以及其它特征、功能、动作和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合以及前述的任何和所有等同物。