[發(fā)明專(zhuān)利]增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880037553.0
• 申請(qǐng)日: 2018-05-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110753874B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 大衛(wèi)·伍茲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 威福光學(xué)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G02B27/01
• 分類(lèi)號(hào): G02B27/01
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 黃霖;郭峰霞

公開(kāi)了一種在明亮外部條件下使用的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(2)。該增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)包含：投影機(jī)(6)；大致透明的光學(xué)部件(4)，其將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)光提供至用戶(hù)；以及雜散光抑制層(12)。該雜散光抑制層(12)還包括多個(gè)板條(16)，該多個(gè)板條(16)以多個(gè)各自角度配置，以有效地減少來(lái)自外部環(huán)境的高角度入射光到達(dá)該透明光學(xué)部件(4)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)以及一種用于改善在諸如日光的強(qiáng)光條件下的使用的技術(shù)。

背景技術(shù)

頭戴式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以戴在用戶(hù)的頭上以通過(guò)供應(yīng)額外光來(lái)增強(qiáng)用戶(hù)對(duì)真實(shí)世界的感知。已知頭戴式系統(tǒng)包含眼鏡及頭盔結(jié)構(gòu)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)也包含可以在交通工具中、諸如在汽車(chē)、卡車(chē)中或也在飛機(jī)駕駛艙中實(shí)施的抬頭顯示器。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)光可以使用波導(dǎo)結(jié)構(gòu)提供至用戶(hù)。衍射光柵定位于波導(dǎo)上或波導(dǎo)中以將來(lái)自投影機(jī)的光耦合至波導(dǎo)中。接著，可以使用另外的衍射光柵結(jié)構(gòu)將光自波導(dǎo)且朝向用戶(hù)耦出。可以采用其他增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)產(chǎn)生類(lèi)似結(jié)果。例如，棱鏡投影機(jī)或基于棱鏡的設(shè)計(jì)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以使用多個(gè)透鏡或棱鏡來(lái)控制光自顯示部件至用戶(hù)的光學(xué)路徑。

在這些應(yīng)用中，光學(xué)部件、諸如波導(dǎo)或棱鏡通常為透明的，使得用戶(hù)可以觀看來(lái)自投影機(jī)的光以及來(lái)自他們的外部環(huán)境的光。

然而，許多增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)在它們?cè)诎展獾膹?qiáng)光條件下使用時(shí)存在困難。這些困難可以是由于意在用于控制來(lái)自投影機(jī)的光的光學(xué)部件也可以與來(lái)自外部世界的光相互作用而產(chǎn)生。

具體地，已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)來(lái)自外部源的入射光線遇到光學(xué)部件時(shí)，一些光線可以朝向用戶(hù)的眼睛衍射或折射。如果光源足夠明亮，則這些雜散光線可以在用戶(hù)的視野內(nèi)產(chǎn)生不受歡迎的彩虹效應(yīng)。該彩虹效可以減損用戶(hù)對(duì)外部環(huán)境的視覺(jué)或降低增強(qiáng)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的信息的可見(jiàn)度。當(dāng)外部環(huán)境中存在的強(qiáng)光相對(duì)于用戶(hù)的視線成高角度時(shí)，彩虹效應(yīng)尤為嚴(yán)重；成問(wèn)題光源的示例包含成高仰角的聚光燈、內(nèi)部環(huán)境中的吸頂燈、或太陽(yáng)在高空中且用戶(hù)的視線在水平面上時(shí)的太陽(yáng)。

類(lèi)似地，特定增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)不可或缺的反射或折射結(jié)構(gòu)也可能遭受類(lèi)似不想要的射線偏轉(zhuǎn)的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是改善在不同照明條件下使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的能力，并且減少用戶(hù)所經(jīng)歷的不期望的光學(xué)效應(yīng)。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，其包括：投影機(jī)；大致透明的光學(xué)部件，其布置成接收來(lái)自該投影機(jī)的光并且將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)光提供至用戶(hù)的假想眼睛位置；及雜散光抑制層，其用于該大致透明的光學(xué)部件，其中，該雜散光抑制層包括多個(gè)板條，其中，該多個(gè)板條各自包括軸線，并且其中，該多個(gè)板條的軸以多個(gè)各自角度布置，其中，該多個(gè)板條的軸各自被引導(dǎo)朝向用戶(hù)的假想眼睛位置。

以這種方式，用戶(hù)可以在具有減少的雜散光問(wèn)題的情況下在明亮外部條件下、例如，在具有極少云量的晴天戶(hù)外環(huán)境中觀看經(jīng)投影增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)影像。雜散光抑制層可以有利地減少外部光的高角度入射射線到達(dá)大致透明的光學(xué)部件。這種對(duì)雜散光的抑制又可以減少可以由大致透明的光學(xué)部件朝向用戶(hù)的眼睛衍射或折射的入射光量。有利地，這減少諸如彩虹的不期望的光學(xué)效應(yīng)。類(lèi)似地，其他增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以同樣受益。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以為頭戴式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，其中，該增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)還包括頭部支架，該頭部支架構(gòu)造成將大致透明的光學(xué)部件間隔在相對(duì)于用戶(hù)的假想眼睛位置的位置處。

頭部支架可以幫助定位大致透明的光學(xué)部件，使得板條定向成使得它們的軸被引導(dǎo)朝向用戶(hù)的假想眼睛位置。用戶(hù)的假想眼睛位置可以表示共同焦點(diǎn)，由此可以判定多個(gè)各自角度。在使用中，由于不同頭部形狀，相同頭部支架可以針對(duì)不同用戶(hù)的眼睛將大致透明的光學(xué)部件間隔在不同位置處。優(yōu)選地，軸定向成朝向假想眼睛位置，該位置可以判定為用戶(hù)眼睛的平均預(yù)期位置。