[發(fā)明專利]顯示系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710878226.5
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN107656618B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設計）人: B·T·朔文格特;S·A·米勒
• 申請（專利權(quán)）人: 奇躍公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06T7/70;G06T19/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 張亞非;楊曉光

一個實施例涉及一種用戶顯示設備，其包括可安裝在所述使用者的頭部上的外殼框架、可安裝在所述外殼框架的透鏡和耦合到所述外殼框架的投影子系統(tǒng)以至少部分地基于所述用戶頭部運動的檢測和所述用戶頭部運動的預測中的至少一個來確定在所述用戶的視場中顯示對象出現(xiàn)的位置，并基于已確定的所述顯示對象出現(xiàn)的位置將所述顯示對象投影到所述用戶。

本申請是國際申請?zhí)枮镻CT/US2014/028977、國際申請日為2014年3月14日、中國國家申請?zhí)枮?01480027589.2、標題為“顯示系統(tǒng)和方法”的PCT申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般地涉及被配置以便于用于一個或多個用戶的交互式虛擬或增強現(xiàn)實環(huán)境的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

許多顯示系統(tǒng)可以從與觀看者或用戶的頭部姿勢有關(guān)的信息(即，用戶的頭部朝向和/或位置)中受益。

例如，頭戴式顯示器(或頭盔顯示器，或智能眼鏡)至少松散地耦合到用戶頭部，并且因此在所述用戶的頭部移動時移動。如果所述用戶的頭部運動由顯示系統(tǒng)檢測到，被顯示的數(shù)據(jù)可以更新以考慮頭部姿勢的變化。

作為示例，如果佩戴頭戴式顯示器的用戶瀏覽顯示器上的3D對象的虛擬表示并圍繞3D對象出現(xiàn)的區(qū)域走動，所述3D對象可以為每個視點來重新渲染，給予用戶他或她正在圍繞占據(jù)現(xiàn)實空間的對象走動的感知。如果頭戴式顯示器被用于為多個對象顯示虛擬空間(例如，豐富的虛擬世界)，頭部姿勢的測量可以用來重新渲染場景，以匹配用戶頭部位置和朝向的動態(tài)改變，并提供虛擬空間的增強的沉浸感。

尤其是對于用虛擬元素填充了用戶視場的實質(zhì)部分的顯示系統(tǒng)，高的頭部追蹤的準確性以及從低的第一次檢測到頭部運動到更新由顯示器發(fā)送到用戶的視覺系統(tǒng)的光之間整個系統(tǒng)的延遲非常是至關(guān)重要的。如果延遲高，所述系統(tǒng)可以創(chuàng)建用戶的前庭和視覺感覺系統(tǒng)之間的失配，并產(chǎn)生暈車或虛擬幻境頭暈。

一些頭戴式顯示器能夠同時觀看現(xiàn)實和虛擬的元素——通常被描述為增強的現(xiàn)實或混合的現(xiàn)實方法。在一個這樣的配置中，通常被稱為“視頻透視”顯示器，攝像機捕獲現(xiàn)實場景的元素，計算系統(tǒng)疊加虛擬組件到被捕獲的現(xiàn)實場景上，并且非透明顯示器顯示合成圖像到眼睛。另一種配置是通常被稱為“光透視”的顯示器，其中，用戶可以通過顯示系統(tǒng)中的透明(或半透明)元素看以直接看到來自環(huán)境中的顯示對象的光線。透明元素，通常被稱為“組合器”，疊加來自顯示器的光到用戶的現(xiàn)實世界的視覺。

在視頻和光透視兩種顯示器中，檢測頭部姿勢可以使得顯示系統(tǒng)渲染虛擬對象以使得它們看上去占據(jù)了現(xiàn)實世界中的空間。當用戶頭部在現(xiàn)實世界中移動時，根據(jù)頭部姿勢來重新渲染虛擬對象，以使得虛擬對象看上去相對于現(xiàn)實世界仍然保持穩(wěn)定。在這種光透視顯示器的情況下，用戶的現(xiàn)實世界視覺基本具有零延遲，而他或她的虛擬對象視覺具有的延遲取決于頭部追蹤速度、處理時間、呈現(xiàn)時間、和顯示幀速率。如果系統(tǒng)延遲高，在快速頭部運動期間，虛擬對象的顯現(xiàn)位置將出現(xiàn)不穩(wěn)定。

除了頭戴式顯示系統(tǒng)之外，其他顯示系統(tǒng)可從準確的和低延遲的頭部姿勢檢測中獲益。這些包括頭部追蹤顯示系統(tǒng)，其中顯示器不戴在用戶身體上，但是，例如，安裝在墻上或其它表面上。頭部追蹤顯示器表現(xiàn)得像到現(xiàn)場的窗口，并為當用戶相對所述“窗口”移動其頭部時，場景重新渲染以匹配用戶不斷變化的視點。其它系統(tǒng)包括一個頭戴式投影系統(tǒng)，其中，頭戴式顯示器將光投影到現(xiàn)實世界。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實施例針對有助于一個或多個用戶與虛擬現(xiàn)實和/或增強現(xiàn)實互動的設備、系統(tǒng)和方法。