[發(fā)明專利]虛擬/增強現(xiàn)實系統(tǒng)中具有內(nèi)向指向角度的準(zhǔn)直光纖掃描儀設(shè)計

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110494930.7
• 申請日: 2016-07-19
• 公開（公告）號: CN113568165B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: I·L·約;L·E·埃德溫;A·M·舒爾克
• 申請（專利權(quán)）人: 奇躍公司
• 主分類號: G02B26/10
• 分類號: G02B26/10;A63F13/53;G02B6/10;G02B6/00;G02B27/00;G02B27/01;G02B30/00;G06T1/20;G06T19/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 王英杰;于靜

一種用于虛擬圖像生成系統(tǒng)的顯示子系統(tǒng)。顯示子系統(tǒng)包括平面波導(dǎo)裝置和光纖，該光纖具有相對于平面波導(dǎo)設(shè)備固定的遠(yuǎn)側(cè)末端以及靠近遠(yuǎn)側(cè)末端的開孔。顯示子系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一個光源，其耦合光纖并被配置為從光纖的開孔發(fā)射光；以及機械驅(qū)動組件，光纖被安裝到驅(qū)動組件。機械驅(qū)動組件被配置為根據(jù)掃描圖案將光纖的開孔移位。顯示子系統(tǒng)進(jìn)一步包括光學(xué)波導(dǎo)輸入裝置，該光學(xué)波導(dǎo)輸入裝置被配置為將來自光纖的開孔的光引導(dǎo)到平面波導(dǎo)裝置，使得平面波導(dǎo)裝置向終端用戶顯示一個或多個圖像幀。

本申請是申請日為2016年07月19日、申請?zhí)枮?01680042281.4、名稱為虛擬/增強現(xiàn)實系統(tǒng)中具有內(nèi)向指向角度的準(zhǔn)直光纖掃描儀設(shè)計的專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及被配置為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)

現(xiàn)代計算和顯示技術(shù)促進(jìn)了用于所謂的“虛擬現(xiàn)實”或“增強現(xiàn)實”體驗的系統(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的或者可能被感知為真實的方式呈現(xiàn)給用戶。虛擬現(xiàn)實(VR)場景通常涉及數(shù)字或虛擬圖像信息的呈現(xiàn)，而對于其它實際的真實世界的視覺輸入不透明，而增強現(xiàn)實(AR)場景通常涉及數(shù)字或虛擬圖像信息的呈現(xiàn)作為對終端用戶周圍的實際世界的可視化的增強。

例如，參考圖1，描繪了增強現(xiàn)實場景4，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8為特征的真實世界公園狀設(shè)置?6。除了這些項目之外，AR技術(shù)的終端用戶同樣感知到他“看到”站在真實世界平臺8上的機器人雕像10，以及正飛行的卡通式化身角色12，通過該化身角色看起來像大黃蜂的化身，即使這些元素10、12在真實世界中不存在。事實證明，人類的視覺感知系統(tǒng)是非常復(fù)雜的，并且產(chǎn)生有助于除虛擬或真實世界的圖像元素之外的虛擬圖像元素的舒適、自然、豐富呈現(xiàn)是具有挑戰(zhàn)性的。

VR和AR系統(tǒng)通常利用至少松散地耦合到用戶頭部的頭戴式顯示器?(或頭盔式顯示器或智能眼鏡)，并且因此在終端用戶的頭部移動時移動。如果顯示系統(tǒng)檢測到終端用戶的頭部運動，則可以更新顯示的數(shù)據(jù)，以考慮頭部姿態(tài)(即用戶頭部的取向和/或位置)的變化。

作為示例，如果佩戴頭戴式顯示器的用戶在顯示器上觀看三維(3D)?對象的虛擬表示并且在3D對象出現(xiàn)的區(qū)域周圍走動，則該3D對象可以對于每一個視點被重新渲染，給終端用戶他或她在占據(jù)真實空間的對象周圍走動的感覺。如果頭戴顯示器用于在虛擬空間(例如，豐富的虛擬世界)?內(nèi)呈現(xiàn)多個對象，則頭部姿態(tài)的測量可用于重新渲染場景以匹配終端用戶的動態(tài)變化的頭部位置和取向并提供虛擬空間的增強沉浸感。

使能AR(即，現(xiàn)實和虛擬元素的同時觀看)的頭戴式顯示器可以具有幾種不同類型的配置。在通常被稱為“視頻透視”顯示器的一個這種配置中，相機捕捉真實場景的元素，計算系統(tǒng)將虛擬元素疊加到捕捉的真實場景上，并且非透明顯示器將合成圖像呈現(xiàn)給眼睛。另一種配置通常被稱為“光學(xué)透視”顯示器，其中終端用戶可以透視顯示系統(tǒng)中的透明(或半透明)元素以直接觀看來自環(huán)境中真實對象的光。通常被稱為“組合器”的透明元素將來自顯示器的光線疊加在終端用戶對真實世界的視角之上。

VR和AR系統(tǒng)通常利用具有投影子系統(tǒng)和位于終端用戶的視場前方的顯示表面的顯示系統(tǒng)，并且投影子系統(tǒng)依次將圖像幀投影在該顯示表面上。在真實的三維系統(tǒng)中，顯示表面的深度可以以幀率或子幀率控制。投影子系統(tǒng)可以包括一個或多個光纖，來自一個或多個光源的光以限定的圖案發(fā)射不同顏色的光到該一個或多個光纖中；以及掃描設(shè)備，其以預(yù)定圖案掃描光纖以創(chuàng)建依次向終端用戶顯示的圖像幀。