本发明大体上涉及显示装置领域,且具体地,涉及具有无线接口和无线收发器的显示装置的架构和设计。更具体地,本发明采用极高频带(例如,太赫兹或thz)用于可佩戴显示装置与信息源通信,其中提供适当的收发器以便于显示装置与信息源之间的无线通信。
背景技术:
1、ar(增强现实,augmented reality)、vr(虚拟现实,virtual reality)、xr(扩展现实,extended reality)和其它类似术语都与促进或增强人们感知世界并与世界互动的方式的沉浸式技术以及融合真实世界和虚拟世界的其它沉浸式技术有关,其中xr通常是总括性术语,涵盖ar和vr两者或混合现实(mr,mixed reality)。xr使用户能够在物理空间中与虚拟物体互动。xr是在娱乐、教育、医疗保健等方面有许多潜在应用的新兴领域。
2、xr(扩展现实)通常通过硬件与软件组件的组合来提供。硬件和软件协同工作,从而为用户创造无缝的沉浸式体验。确切的提供方法可能因xr体验的具体类型以及所使用的硬件和软件而异。
3、普遍的提供方法之一是通过可佩戴显示装置。可佩戴显示装置是一种可以佩戴在身上并且用于显示信息、图像或视频的电子装置。其可用于各种目的,包含游戏、娱乐、通信、健身追踪等。可佩戴显示装置的大小、形状和功能可以根据预期使用情况而异。其通常包含屏幕或其它类型的显示技术,以及传感器、处理器和提供期望功能所需的其它组件。为了使此类装置更具可佩戴性,装置上的组件通常保持最小以使重量尽可能轻。
4、图1a示出市面上常见的用于提供或显示vr或ar的应用的示例性护目镜。不管护目镜的设计如何,它看上去都庞大且笨重,并且当佩戴在用户身上时造成不便。图1b示出来自microsoft的hololens的简图。多年来通过各种设计改进减轻了重量,但其仍然庞大。佩戴者在佩戴一段时间后会感到不舒服。实际上。
5、图1c示出也可用于xr或其它沉浸式体验的应用的一种类型的眼镜100。眼镜100看起来与一副普通眼镜没有明显区别,但包含分别从边撑106和108延伸的一根或两根柔性线缆102和104。柔性线缆102和104的另一端都耦合到便携式计算装置110,其中计算装置110或外部盒子110包含产生各种数据以驱动盒子110中的微显示器或眼镜100中的显示器的必要组件。一根或多根线缆102和104包含在盒子110与眼镜100之间承载电力、控制信号和各种数据的多条导线。然而,线缆102和104会约束眼镜100的佩戴者的完全自由移动。因此,需要提供一种机制使得可佩戴显示装置的佩戴者的任何移动均不受限制的解决方案。
6、可能的机制之一是使可佩戴显示装置与计算装置之间的通信无线。然而,这两个装置之间的传统无线通信(例如,wi-fi或无线电)可能给可佩戴显示装置增加更多组件。如果使用其它类型的无线协议,则必须提供适当的收发器。因此,还需要在不增加可佩戴显示眼镜上的额外重量的情况下使无线通信可行的解决方案。
7、还有许多其它需求,这些需求虽未单独列出,但本领域技术人员可以容易地理解,本文详述的本发明的一个或多个实施例显然满足这些需求。
技术实现思路
1、本节旨在概述本发明的一些方面且简单介绍一些优选实施例。为避免混淆本节、摘要和标题的目的,可在本节以及在摘要和标题中进行简化或省略。这种简化或省略并不旨在限制本发明的范围。
2、本发明大体上涉及可用于xr或其它沉浸式体验的应用的可佩戴显示装置的设计。根据本发明的一个方面,可佩戴显示装置以一副眼镜的形式制成,并且包含天线层和收发器。天线层包含天线阵列或多个天线元件。天线层可以设置在眼镜的两个集成镜片的一者或两者上面。两个镜片中的每一者具有基于光波导的指定显示区域。
3、根据本发明的另一方面,天线元件根据形成为使其收发效率最大化的某些几何形状形成为条带。非常明确地指定导电条带的厚度、长度、宽度甚至匝数以及两个导电条带之间的间隙,以确保阻抗匹配以及最大化的收发效率,包含天线的灵敏度和其它参数。然而,条带的大小很小,并且通常经由半导体蚀刻工艺形成,因此当这些天线元件设置在镜片上面时,这些天线元件可并不明显。
4、根据本发明的另一方面,天线元件也可以设置在包含边撑的眼镜框架的任何孔口上。
5、根据本发明的另一方面,可佩戴显示装置包含单独的平衡单元或平衡器以容纳电路系统、电池等,其中平衡单元经由一对线缆耦合到眼镜框架。所述平衡器被提供以用于抵消装置的重量,使得佩戴者在佩戴眼镜时可以感觉重量平衡。
6、根据本发明的另一方面,提供了一种基于至少一个光源的收发器以便于可佩戴显示装置中的无线通信。所述收发器以太赫兹工作,并且可以耦合到两个不同天线,一个用于发射且另一个用于接收。
7、本发明可被实施为设备、方法、系统的一部分。不同实施方案可产生不同益处、目标和优点。在一个实施例中,本发明是一种可佩戴显示装置,其包括:眼镜框架、包含光波导的至少一个集成镜片、附接到眼镜框架的边撑、集成在边撑一侧的外壳,以及天线层,外壳包含产生光学图像以投影到集成镜片的一侧的图像引擎;天线层设置在集成镜片或眼镜框架的一部分和边撑上面或分布在其上,其中在外壳中经由天线层无线地接收数据以产生光学图像。
8、在另一实施例中,本发明是一种可佩戴显示装置,其包括:眼镜框架;分别框在眼镜框架中的两个集成镜片,每个集成镜片包含光波导和基于光波导的指定观看区域;分别附接到眼镜框架的两个边撑,每个边撑包含外壳,所述外壳容纳产生光学图像以投影到光波导的一侧的图像引擎;以及平衡单元,所述平衡单元分别耦合到所述两个边撑以抵消可佩戴显示装置佩戴在其用户身上时的重量,其中所述平衡单元容纳电路系统和电池;两个天线层,每个天线层设置在集成镜片中的一者或眼镜框架的一部分和边撑中的一者上面或分布在其上,其中在外壳中经由所述平衡单元无线地接收数据以产生光学图像。
9、在又一实施例中,本发明是一种用于操作太赫兹收发器的系统,所述系统包括:天线组;两个光源,所述两个光源以两个不同频率产生两个光束;光电混频器,所述光电混频器用于产生或检测太赫兹(thz)辐射,其中来自光源的所述两个光束被引导到光电导材料上,当在光电导材料上施加电压偏置时,所产生的太赫兹输出信号被放大并辐射为太赫兹辐射。所述系统进一步包括本地振荡器,所述本地振荡器接收thz辐射并产生参考信号;以及i/o混频器,所述i/o混频器经提供以用信号调制参考信号或解调参考信号以提取信号,其中所述信号经由天线组发射或接收。
10、在又一实施例中,本发明是一种用于操作太赫兹收发器的方法,所述方法包括:在可佩戴显示装置中提供天线组;从两个光源以两个不同频率产生至少两个光束;在光电混频器中产生或检测太赫兹(thz)辐射,其中来自所述光源的所述两个光束被引导到光电导材料上,当在所述光电导材料上施加电压偏置时,所产生的太赫兹输出信号被放大并辐射为所述太赫兹辐射;本地振荡器接收所述太赫兹辐射以产生参考信号;以及在i/o混频器中利用信号调制所述参考信号或解调所述参考信号以提取信号,其中所述信号经由所述天线组发射或接收。
11、除了在以下描述中通过本发明的实践达成且产生附图中示出的实施例的以上目标,还有许多其它目标。
1.一种用于操作太赫兹收发器的系统,其特征在于,所述系统包括:
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述两个光源是两个激光二极管,并且所述两个光束是两个激光束。
3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述天线组包含第一天线和第二天线,所述第一天线和所述第二天线呈不同形式,一个用于发射且另一个用于接收。
4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述信号经由所述第一天线发射,并且所述信号经由所述第二天线接收。
5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述第二天线是设置在可佩戴显示装置的集成镜片顶部的平面天线。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,其进一步包括:用于传输所述信号的接口。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,所述接口是usb type-c。
8.一种用于操作太赫兹收发器的方法,其特征在于,所述方法包括:
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述两个光源是两个激光二极管,并且所述两个光束是两个激光束。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述天线组包含第一天线和第二天线,所述第一天线和所述第二天线呈不同形式,一个用于发射且另一个用于接收。
11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述信号经由所述第一天线发射,并且所述信号经由所述第二天线接收。
12.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述第二天线是设置在可佩戴显示装置的集成镜片顶部的平面天线。
13.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,其进一步包括:向接口传送所述信号或从接口接收所述信号。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述接口是usb type-c。