微软专利为AR/VR头显介绍内置于透镜的光学透明天线

　　为头显放置天线具有挑战性，这会导致设备相对笨重。作为另一种选择，天线可以形成在设备框架靠近用户太阳穴或耳朵上方的位置。然而，头显对用户身体附近的热量产生和电磁(EM)辐射发射具有限制。所以，将天线相对靠近用户头部布置会对天线功率和功能造成限制。另外，形成切口以限定天线会削弱设备框架。

　　在名为“Optically transparent antennas on transparent substrates”的专利申请中，微软介绍了一种光学透明天线。其中，一个或多个通信天线可以形成在MR头显的透明透镜中，而用户可以通过通信天线查看真实世界的图像。

　　微软指出，将透明天线放置在透镜可以利用透镜表面的未充分利用空间，同时避免前述的完整性和/或重量问题。另外，由薄膜形成的透明天线比其他天线选项具有相对更低的成本和更低的重量。不仅只是这样，与框架边撑件内的天线放置相比，结合到透镜系统中的天线允许将EM辐射发射元件离人体更远放置，从而可以避免对天线发射功率的限制。

　　图1示出了包括透镜系统的可佩戴显示设备100。其中，透镜系统包括分别设置在由框架106支撑的左透镜104L和右透镜104R上的透明天线102L、102R。

　　框架106通过可选的铰链接头110连接到侧框架106L、106R。102L、102R中的每一个示意性地表示一个或多个天线。每个透镜104L、104R包括至少部分光学透明的电绝缘衬底。例如，衬底可以包括玻璃或光学透明塑料。

　　透明天线102L、102R由至少部分光学透明的导电膜形成。膜可以包括一种或多种导电材料，并可以通过任何合适的工艺形成。另外，膜可以图案化以在透镜系统上形成多个单独的天线段。

　　由于导电膜可能不是完全光学透明，因此与相对较厚的涂层相比，将相对较薄的膜用于天线可以提供更大的透明度。但对于相对较薄的涂层，RF损耗可能会增加。这样，可以基于RF损耗和透明度之间的平衡来选择导电膜的厚度。

　　天线102L、102R中的一个或多个包括通信天线。这样，可佩戴显示设备100可以经由通信天线与远程计算系统116通信。

　　在一个实施例中，天线102L、102R中的一个或多个包括接近感测天线。与电路相结合，接近感测天线配置为响应于接近接近感测传感器的表面的位置而输出信号。例如，接近感测天线可以连接到谐振LC电路，并响应于基于接近感测电极与人体表面接近度的电容和/或电感的变化。

　　在其他示例中，能够测量S21或S11散射参数的任何电路都可以用于经由接近感测天线信号来检测接近。

　　在透明天线102L、102R包括通信天线和邻近感测天线两者的示例中，天线可以配置为利用不同的频带。在一个示例中，通信天线使用2.4GHz频带，而接近感测天线使用500kHz频带。在另一示例中，通信天线配置为WIFI-7天线，而接近感测天线以1MHz进行感测。这

　　一个或多个天线102L、102R可以电耦合到处理电路，例如一个或更多个谐振LC电路和/或控制器120。另外，柔性电缆、印刷迹线和/或其他合适的电连接可以用于将前框架106上的天线经由铰链110连接到侧框架106R、106L上的处理电路。天线102L、102R与设备框架处的导体之间的电连接可以经由任何合适的互连来实现。

　　将信号从天线102L、102R传送到其他电路的导体可以通过框架106或以其他方式沿着框架106路由，如路径122所示。信号可以包括去往/来自通信天线的通信信号和/或来自接近感测天线的传感器信号。在一个示例中，用于信号连接的信号和屏蔽导体与来自其他组件(例如麦克风或相机)的信号一起布线。

　　图2示出了包括天线系统的示例显示设备200的框图。可佩戴显示设备100是显示设备200的示例。显示设备200包括具有透明组合器204的透镜系统202。透明组合器204配置为在显示设备200的眼盒和图像源212之间提供光路，从而允许用户查看由图像源212产生的图像。

　　透镜系统202同时包括天线系统206。天线系统206可以包括由至少部分光学透明的材料形成的一个或多个通信天线208，和/或一个或更多个接近感测天线210。这样，用户可以查看经由透明组合器204从图像源212递送的图像，以及通过组合器和天线可见的真实世界图像。

　　光学透明性可能是由于用于形成天线的导电膜的厚度，和/或由于材料的可见光吸收光谱允许相当大比例的可见光穿过膜。

　　在一个示例中，通信天线208和/或接近感测天线210可以直接形成在透镜系统的透明组合器204上。在其他示例中，通信天线208和/或接近感测天线210可以形成在透镜系统的另一透明部件上。

　　显示设备200同时包括处理电路220，处理电路220配置为经由通信天线208发送和/或接收信号，和/或处理来自从通信天线208和/或接近感测天线210接收的信号的数据。

　　显示设备200同时包括用于每个接近感测天线210的谐振LC电路222。每个谐振LC电路222配置为响应于邻近度变化引起的电容和/或电感变化。在一个示例中，谐振LC电路可以配置为具有在100KHz到1MHz范围内的谐振频率。

　　图3示出了示例性可佩戴设备300的前视图，包括示例性天线布局301。可佩戴设备300是显示设备100和200的示例实现方式。可佩戴设备300包括透镜系统，透镜系统包括分别用于右眼和左眼的透镜302a和302b。如上所述，本示例中每个透镜上的天线布局包括在透明衬底上形成的七个天线段。

　　如上所述，透明天线可以包括一个或多个通信天线和/或一个或更多个接近感测天线。可佩戴设备300同时可以包括一个或多个开关，以选择性地将天线段连接在一起。开关可以用于改变通信天线发射的辐射方向图，从而改变用于通信的频带。

　　如透镜302a上所示，天线段304a–g被沟槽区域306分开。沟槽区域306是天线段之间的区域，所述区域缺少形成天线段304a–g的导电膜。

　　沟槽区306可以包括导电迹线，以将信号传送到天线段304a–g和/或从天线段304b–g传送到其他电路。在各种示例中，沟槽区域306可以通过掩模形成，然后沉积用于天线段的导电膜，或者在形成导电膜之后通过蚀刻形成。在一个示例中，沟槽区域蚀刻到透镜或其他衬底中。

　　由于形成天线段304a–g的导电膜可能不是完全透明，因此天线布局可能对用户可见。然而，当结合到配置为头戴式设备中时，在可佩戴设备300的大多数正常使用期间，天线布局可以定位为比人眼的焦距更近。所以在普通设备使用期间，布局可能会对用户失去焦点，因此可能不会阻碍用户的视线或分散用户的注意力。

　　在一个实施例中，可以在导电迹线上将信号传送到天线段和/或从天线段传送信号。图4示出了天线布局301的区域400的放大图，示意性地示出了沟槽区域402中的导电迹线。

　　导电迹线用于在各种天线段和其他电路之间形成电连接。在所描绘的示例中，两个导电迹线分别连接到天线段404a和404c，而三个其他导电迹线穿过沟槽区域402。导电迹线408耦合到天线段404b，而导电迹线410连接到图4中未示出的其他天线段。

　　图5示出了在透明衬底502形成的示例天线501的材料层。天线501包括形成在透明衬底502的顶部上的导电膜506。导电膜506可以包括具有任何合适天线布局的多个天线段。绝缘层508形成在导电膜506的顶部上。绝缘层508包括抗反射材料，并可包括配置为抑制热噪声的有损涂层材料。

　　图5所示元件同时包括形成在绝缘层508上和/或沟槽区域512中的一个或多个导电迹线510。为了将迹线510与其他电路连接，可以在导电迹线510上施加各向异性导电膜(ACF)514，并且柔性印刷电路516可以耦合到ACF 514。

　　在其他示例中，可以使用任何合适的方法将迹线与导电元件电连接。迹线可以用于承载天线以外的组件的信号。

　　图6示出了用于在透明衬底上形成天线的示例方法600的流程图。

　　在602，在至少部分透明的电绝缘衬底上形成导电材料的至少部分透明膜。

　　在604，衬底包括玻璃或光学塑料(例如聚碳酸酯或丙烯酸酯)。

　　在606，膜包括ITO、银纳米线或碳纳米管中的一种或多种。

　　在608，膜包括定义天线段的布局的图案。

　　在610，首先掩蔽沟槽区域，然后沉积导电膜以形成图案。可以采用任何合适的沉积方法，例如化学气相沉积、溅射、原子层沉积或蒸发。

　　在612，首先在没有任何掩模图案的情况下沉积导电膜，然后蚀刻以产生图案。

　　在614，剋以使用水射流来蚀刻导电膜并产生图案。在其他示例中，可以使用光刻技术在沉积导电材料之后形成图案，然后可以使用合适的湿法或干法蚀刻工艺来形成沟槽。

　　在616，在衬底的沟槽区域中形成一个或多个导电迹线。

　　在618处，导电迹线包括诸如Au、Ag或Cu的金属。

　　在620，在导电膜的顶部形成绝缘层。

　　在622，绝缘层包括抗反射涂层。

　　在624，在绝缘层的顶部形成导电迹线。

　　在626，在导电迹线的顶部施加ACF层，以形成到柔性电路的连接。

　　在628，将印刷电路连接到ACF层。

　　名为“Optically transparent antennas on transparent substrates”的微软专利申请在日前由美国专利商标局公布。