[發明專利]用于改善頭戴式顯示器的顏色均勻性的凹式顏色校正

在審

• 申請號: 201980054603.0
• 申請日: 2019-06-25
• 公開（公告）號: CN112639943A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: S·J·羅賓斯;C·C·阿霍爾特;A·K·朱恩格;N·M·西魯西
• 申請（專利權）人: 微軟技術許可有限責任公司
• 主分類號: G09G3/20
• 分類號: G09G3/20;G06F3/00;G06F3/01
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 辛鳴

在渲染顯示器的同時以軟件方式被以編程方式生成在HMD設備上的顏色校正遮罩被應用于頭戴式顯示器(HMD)設備上的顯示器視場(FOV)上的凝視區域，以優化系統資源。在用戶操作HMD設備的同時，眼睛監測傳感器被利用以跟蹤用戶的眼睛的運動，以確定用戶的眼睛在顯示器FOV上的凝視位置。使用所確定的凝視位置，動態中央凹凝視區域圍繞凝視位置被定大小，從而使得顯示器FOV的中央凹部分被顏色校正，即，顏色不均勻性被減少或消除。在其他實現中，基于凝視的加權模式被實現，其中相對于中央凹顏色校正模式，對用戶的全眼或眼眶的測量被利用以對顯示器FOV的較大表面區域進行顏色校正。

背景技術

頭戴式顯示器(HMD)設備可以利用光學系統以生成虛擬圖像或全息圖以用于由用戶觀察。通過一系列一個或多個衍射波導生成全色全息圖由于適用于這種基于波導的顯示器的物理性質所固有的局限性而導致顏色不均勻?？梢酝ㄟ^對波導的調節在硬件級別校正顏色不均勻性，或者可以通過實現算法以抵消由波導(或光學系統的其他組件)產生的設置顏色不均勻性在軟件級別校正顏色不均勻性。

在使用軟件校正顏色不均勻性時，可能不必要且效率低下地利用設備資源。例如，雖然設備用戶可能正在查看顯示器的一部分的視場(也許要觀察位于側面的物體)，但是顏色校正可能被不必要地應用于整個視場(FOV)。

發明內容

在具有顯示器的計算設備(諸如HMD設備)中，眼睛監測傳感器配置為使得能夠確定用戶的凝視位置以標識用戶凝視的顯示器的特定區域。選擇圍繞所標識的凝視位置的大小可變的凝視區域，設備向該凝視區域生成和應用顏色校正遮罩(mask)以產生中央凹(foveal)顏色校正的凝視區域。因此，可以將顏色校正遮罩優化到特定凝視區域，并且在凝視區域之外的顯示器的其他部分由于在用戶的外圍視覺中而可能被較少顏色校正。當用戶環顧顯示器周圍時，顏色校正遮罩被動態生成并且實時應用于所標識的凝視位置周圍的凝視區域。

可以基于與設備和用戶相關聯的各種特性來動態地和可變地選擇經中央凹顏色校正的凝視區域的大小。例如，設備特性可以包括顯示的內容、出瞳大小、處理延時以及設備性能和能力。用戶特征可以包括例如瞳孔大小、眼回轉率(eye slew rate)和頭部運動。

在其他實現中，可以將基于凝視的加權顏色校正遮罩應用于顯示器，它基于對用戶的全眼或眼睛的眼眶的測量，這與如上所述的中央凹顏色校正中的瞳孔相反。使用這些測量，相對于經中央凹顏色校正的凝視區域，可以將顏色校正遮罩應用于顯示器的更大的表面區域?；谀暤募訖嗫梢耘c中央凹顏色校正模式分開操作，或者這兩種模式可以同時操作。可以響應于用戶輸入或者動態地在基于凝視的加權模式與中央凹顏色校正模式之間進行切換。例如，當設備的電源狀態達到低閾值水平或用戶的眼回轉率達到閾值速率時，可以發生動態切換。在這兩種情況中，切換到基于凝視的加權可能是更優選的，因為它使用較低的電池電量并且在校正顯示器時不使用實時瞳孔跟蹤。

經中央凹顏色校正的凝視區域和基于凝視的加權顏色校正的實現使得能夠優化設備操作和用戶體驗。例如，針對中央凹顏色校正，用戶將不知道正在實現實時顏色校正，因為無論用戶凝視顯示器上的任何位置，都能夠觀察到顯示器FOV的均勻顏色校正區域。取決于經中央凹顏色校正的凝視區域的大小，用戶將感知到看起來是完美的顏色均勻的顯示器，但是實際上僅對顯示器FOV的凝視位置周圍的所選擇的區域進行了很好的校正。與操縱其他光學參數相比，顯示器的當前凹式顏色校正可以改善設備性能。例如，常規的靜態顏色校正方案(諸如實現整體更亮的顯示器)可以按照功耗和設備資源負載的增加為代價來增強感知到的顏色保真度。針對電池供電的設備，這種折衷可能是不希望的。通過在整個設備顯示器上實現非均勻的顏色校正，當前凹式顏色校正可以節省系統資源，同時增強用戶對高保真顏色渲染的感知。

基于凝視的加權顏色校正的實現補充了中央凹顏色校正的特征。盡管基于凝視的加權提供如中央凹顏色校正等優化的顯示器FOV，但這樣做可以降低電池消耗率。此外，當在中央凹顏色校正期間用戶的眼回轉率超過閾值速率時，用戶可以選擇或設備可以動態切換到基于凝視的權重，從而使得能夠在不使用瞳孔位置的情況中對顯示器的較大表面區域進行顏色校正。