[發明專利]具有相互遮擋和不透明度控制能力的用于光學透視頭戴顯示器的設備

有效

• 申請號: 201711317271.X
• 申請日: 2013-04-05
• 公開（公告）號: CN107976818B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: C·高;Y·林;H·華
• 申請（專利權）人: 奇躍公司
• 主分類號: G02B27/14
• 分類號: G02B27/14;G02B27/10;G02B5/04;G02B13/06;G02B25/00;G02B27/01;G02B27/28;G03B37/02;H04N5/225;H04N5/232
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 牛南輝;楊曉光

本發明涉及具有相互遮擋和不透明度控制能力的用于光學透視頭戴顯示器的設備。本發明包括一種緊湊光學透視頭戴顯示器，其能夠組合透視圖像路徑和虛擬圖像路徑，以便所述透視圖像路徑的不透明度可以被調制并且所述虛擬圖像遮擋所述透視圖像的部分，并且反之亦然。

本申請是申請日為2013年4月5日、申請號為201380029550.X、名稱為具有相互遮擋和不透明度控制能力的用于光學透視頭戴顯示器的設備的專利申請的分案申請。

相關申請

本申請要求在2012年4月5日提交的美國臨時申請61/620574和在2012年4月5日提交的美國臨時申請61/620581的優先權，通過引用將其公開的全部內容并入本文中。

技術領域

本發明一般涉及頭戴顯示器，并且更具體地，但是不唯一地，涉及具有不透明度控制和相互遮擋能力的光學透視頭戴顯示器，在該光學透視頭戴顯示器中，真實物體可被位于前面的計算機渲染的虛擬物體遮擋或者反之亦然。

背景技術

在過去幾十年，增強實現(AR)技術已經被應用在許多應用領域，例如醫療和軍事訓練、工程設計和原型、遠程操作和遠程呈現(tele-presence)以及個人娛樂系統。透視頭戴顯示器(ST-HMD)為用于合并虛擬視圖與物理場景的增強實現系統的使能技術當中的一種。有兩種類型的ST-HMD：光學和視頻(J.Rolland和H.Fuchs，“Optical versus videosee-through head mounted displays”，Fundamentals of Wearable Computers andAugmented Reality，pp113-157，2001)。視頻透視方法的主要缺點包括：透視視圖的圖像質量降低；源于進入視頻流的處理的圖像滯后；源于硬件/軟件故障的透視視圖的潛在損失。相反，光學透視HMD(OST-HMD)通過分束器提供真實世界的直接視圖，并且從而具有對真實世界的視圖的最小影響。這在用戶對現場環境的意識是極為重要的苛刻應用中是高度優選的。

然而，開發光學透視HDM面臨復雜的技術挑戰。關鍵問題之一在于，由于缺乏遮擋能力，在OST-HMD中的虛擬視圖呈現“重影狀(ghost-like)”并且在真實世界中浮動。圖1示出通過典型的OST-HMD(圖1a)的增強視圖和通過能夠遮擋的OST-HMD(OCOST-HMD)系統透視的增強視圖(圖1b)的對比說明。在圖中，虛擬汽車模型被疊加在表示真實物體的立體平臺上。如圖1a中所示，不具有適當的遮擋管理，在典型的AR視圖中，汽車與平臺混合，難以區分汽車和平臺的深度關系。相反，如圖1b中所示，具有恰當的遮擋管理，汽車擋住平臺的一部分，并且可以清晰地識別出汽車是位于平臺的頂上。向AR顯示器添加遮擋能力能夠將虛擬物體真實地并入到真實環境中。這樣的遮擋能力對AR顯示器技術產生變革性影響，并且對許多基于增強實現的應用是非常具有吸引力的。