[發(fā)明專利]通過提供多個瞳孔內(nèi)視差視圖在多個深度平面上呈現(xiàn)圖像內(nèi)容的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201780078662.2
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN110088663B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·A·克魯格;R·康拉德;G·韋茨施泰因;B·T·朔文格特;M·B·沃恩
• 申請（專利權(quán)）人: 奇躍公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G06T19/00;H04N13/344;H04N13/128;H04N13/383;H04N13/398
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 楊曉光;于靜

一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示系統(tǒng)被配置為將多個視差上不同的瞳孔內(nèi)圖像引導(dǎo)至觀看者的眼睛中。視差上不同的瞳孔內(nèi)圖像提供虛擬對象的不同視差視圖，并且從不同角度照射到瞳孔上。總體而言，依賴于瞳孔內(nèi)圖像之間的視差差異量，形成圖像的光的波前近似于連續(xù)的發(fā)散波前并且為用戶提供可選擇的適應(yīng)提示。使用從不同位置輸出用于不同圖像的光的光源來選擇視差差異量，其中光輸出的位置的空間差異提供光進(jìn)入眼睛所取的路徑的差異，這進(jìn)而提供不同的視差差異量。有利地，可以通過視差差異的適當(dāng)選擇來改變波前發(fā)散和提供給用戶眼睛的適應(yīng)提示，視差差異的適當(dāng)選擇可以通過選擇光輸出的位置之間的空間間隔的量來設(shè)定。

優(yōu)先權(quán)聲明

本申請要求2016年10月21日提交的美國臨時申請No.62/411,490的優(yōu)先權(quán)益，其內(nèi)容通過引用合并于此。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請通過引用整體并入以下專利申請中的每一個：2014年11月27日提交的美國申請No.14/555,585；2015年4月18日提交的美國申請No.14/690,401；2014年3月14日提交的美國申請No.14/212,961；2014年7月14日提交的美國申請No.14/331,218；2016年3月16日提交的美國申請No.15/072,290；以及2015年5月4日提交的美國臨時申請No.62/156,809。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及光學(xué)裝置，包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)成像和可視化系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)代計(jì)算和顯示技術(shù)促進(jìn)了用于所謂的“虛擬現(xiàn)實(shí)”或“增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”體驗(yàn)的系統(tǒng)的發(fā)展，其中數(shù)字再現(xiàn)的圖像或其部分以其看起來是真實(shí)的或者可被感知為真實(shí)的方式呈現(xiàn)給用戶。虛擬現(xiàn)實(shí)(或者“VR”)場景通常涉及數(shù)字或虛擬圖像信息的呈現(xiàn)，而對于其他實(shí)際的真實(shí)世界的視覺輸入不透明；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(或者“AR”)場景通常涉及數(shù)字或虛擬圖像信息的呈現(xiàn)作為對用戶周圍的實(shí)際世界的可視化的增強(qiáng)。混合現(xiàn)實(shí)(或者“MR”)場景是一種AR場景并且通常涉及集成到自然世界中并響應(yīng)于自然世界的虛擬對象。例如，在MR場景中，AR圖像內(nèi)容可以被真實(shí)世界中的對象阻擋或者被感知為與對象交互。

參考圖1，示出了增強(qiáng)場景10，其中AR技術(shù)的用戶看到以人、樹木、背景中的建筑物和混凝土平臺30為特征的真實(shí)世界公園狀設(shè)置20。除了這些項(xiàng)目之外，AR技術(shù)的用戶同樣感知到他“看到”諸如站在真實(shí)世界平臺30上的機(jī)器人雕像40以及飛過的卡通式化身角色50的“虛擬內(nèi)容”，該化身角色看起來是大黃蜂的化身，即使這些元素40、50在真實(shí)世界中不存在。因?yàn)槿祟惖囊曈X感知系統(tǒng)是復(fù)雜的，因此產(chǎn)生有助于連同其他虛擬或真實(shí)世界的圖像元素一起的虛擬圖像元素的舒適、自然、豐富呈現(xiàn)的AR技術(shù)是具有挑戰(zhàn)性的。

本文公開的系統(tǒng)和方法解決了與AR和VR技術(shù)相關(guān)的各種挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

在一些實(shí)施例中，提供了一種頭戴式顯示系統(tǒng)。所述顯示系統(tǒng)包括：框架，其被配置為安裝在觀看者上；光源；空間光調(diào)制器，其被配置為調(diào)制來自所述光源的光；以及投射光學(xué)器件，其安裝在所述框架上并且被配置為將來自所述空間光調(diào)制器的光引導(dǎo)到觀看者的眼睛中。所述顯示系統(tǒng)被配置為通過將虛擬對象的視差上不同的瞳孔內(nèi)圖像的組注入到所述眼睛中而在深度平面上顯示所述虛擬對象。

在一些其他實(shí)施例中，提供了一種用于顯示圖像內(nèi)容的方法。所述方法包括：提供空間光調(diào)制器；提供光源，所述光源被配置為從多個不同的光輸出位置向所述空間光調(diào)制器輸出光；以及通過在時間上順序地將虛擬對象的視差上不同的瞳孔內(nèi)圖像的組注入到觀看者的眼睛中而在深度平面上顯示所述虛擬對象。所述瞳孔內(nèi)圖像中的每一者通過以下方式形成：將來自所述光源的光輸出到所述空間光調(diào)制器，其中所述光從所述光源的一個或多個相關(guān)聯(lián)的光輸出位置輸出；使用所述空間光調(diào)制器調(diào)制所述光以形成與所述一個或多個相關(guān)聯(lián)的光輸出位置對應(yīng)的瞳孔內(nèi)圖像；以及將所述調(diào)制光傳播到所述眼睛。用于每個瞳孔內(nèi)圖像的所述一個或多個相關(guān)聯(lián)的光輸出位置不同于用于所述瞳孔內(nèi)圖像中的其他瞳孔內(nèi)圖像的所述一個或多個相關(guān)聯(lián)的光輸出位置。