立体渲染至眼睛位置制造技术

一种在立体显示系统中执行以在观察者前指定距离处显示虚拟物体的方法。该方法包括感测观察者的右眼和左眼位置，并基于这些位置，偏移虚拟物体的右或左显示图像。偏移是这样的幅度和方向使得将右和左显示图像之间的位置视差限制到以将虚拟物体放置在指定距离的量平行于观察者的双眼间轴线的方向。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景近年来，三维(3D)显示技术经历了快速发展，尤其是在消费市场中。现在高分辨率3D眼镜和护目镜对消费者是可用的。使用现有的微投影技术以便向右眼和左眼立体地投射相关图像，这些显示系统使佩戴者沉浸于令人信服的虚拟现实中。然而，市场上对消费者销售的3D显示系统仍有一定的挑战。一个问题是佩戴者可能因显示系统相对于佩戴者眼睛的不对齐而体验到的不舒适。概述本专利技术的一个实施例提供了一种在观察者前指定距离处显示虚拟物体的方法。在立体显示系统中执行，该方法包括感测观察者的右眼和左眼位置，并基于这些位置，偏移虚拟物体的右或左显示图像。偏移是这样的量级和方向以将右和左显示图像之间的位置视差以在指定距离放置虚拟物体的量限制到平行于观察者的双眼间轴线的方向。提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的一些概念。本
技术实现思路
并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。而且，所要求保护的主题不限于解决该公开的任一部分中所注的任何或全部缺点的实现方式。附图简述图1示出根据本专利技术的一实施例的可穿戴立体显示系统和计算机系统的各方面。图2示出根据本专利技术的一实施例的右或左光学系统和相关联的显示窗口的各方面。图3和4示出了根据本专利技术的一实施例的虚拟物体的立体显示。图5描绘了可穿戴立体显示系统相对于佩戴者的眼睛的不对齐。图6示出示例瞳孔位置及其关于眼睛的转动中心。图7示出了根据本专利技术的一个实施例的一种在观察者前指定距离处显示虚拟物体的方法。图8示出根据本专利技术的一实施例的示例计算系统的各方面。详细描述现在将通过示例并参照所示的以上列出的实施例来描述本公开的各方面。在一个或多个实施例中基本相同的组件、过程步骤和其他元素被协调地标识并且以重复最小的方式描述。然而将注意到，被协调地标识的元素可能也会有一定程度的不同。将进一步注意到，本公开中包括的附图是示意性的并且通常未按照比例绘制。当然，附图中所示的各种绘图比例、纵横比、以及组件的数量可故意地失真，以更容易看到某些特征或关系。图1示出操作上耦合到计算机系统12A的可穿戴立体显示系统10的各个方面。所例示出的显示系统类似于普通眼镜。它包括具有定位于佩戴者面部的鼻梁16的耳拟合框架14。显示系统还包括右显示窗口18R和左显示窗口18L。在一些实施例中，右和左显示窗口18从佩戴者的角度看是全部或部分透明的，以便给予佩戴者他或她的周围环境的清晰视图。此特征使得计算机化的显示影像能与来自周围环境的影像混合，以获得“增强现实”(AR)的假象。在一些实施例中，显示影像被实时地从计算机系统12A传送到显示系统10。显示影像可以以任何合适形式(即，类型)的传输信号和数据结构被传送。编码显示影像的信号可经由至显示系统的微控制器12B的任何种类的有线或无线通信链路被传递。在其它实施例中，至少一些显示图像合成和处理可在微控制器中执行。在图1中继续，微控制器12B操作上耦合到右和左光学系统22R和22L。在所例示的实施例中，微控制器连同右和左光学系统一起隐藏于显示系统框架内。微控制器可包括合适的输入/输出(IO)部件，使其能够接收来自计算机系统12A的显示影像。微控制器还可包括位置感测部件22——例如，全球定位系统(GPS)接收器、陀螺传感器或加速度计，以便评估头部定向和/或移动等。当显示系统10在操作中时，微控制器12B向右光学系统22R发送适当的控制信号，导致右光学系统在右显示窗口18R中形成右显示图像。类似地，微控制器向左光学系统22L发送适当的控制信号，导致左光学系统在左显示窗口18L中形成左显示图像。显示系统的佩戴者通过右和左眼分别观看右和左显示图像。当右和左显示图像被组成并以适当的方式(参见下文)呈现时，佩戴者体验在指定位置并具有指定3D内容和其它显示属性的虚拟物体的假象。将理解，“虚拟物体”，如在此使用的，可以是任何期望的复杂度的物体并且不需要被限制为单个物体。相反，虚拟物体可包括具有前景和背景部分两者的完整的虚拟场景。虚拟物体还可对应于更大的虚拟物体的一部分或位点。图2在一个非限制性实施例中示出了右或左光学系统22以及相关联的显示窗口18的各方面。光学系统包括背光24和液晶显示器(LCD)阵列26。背光可包括发光二极管(LED)的系综——例如，白LED或红、绿和蓝LED的某种分布。可放置背光以便引导其发射光穿过LCD阵列，该LCD阵列被配置以基于来自微控制器12B的控制信号形成显示图像。LCD阵列可包括布置于矩形网格或其它几何形状上的众多可单独寻址的像素。在一些实施例中，透射红光的像素可在阵列中与透射绿和蓝光的像素并置，使得LCD阵列形成彩色图像。一个实施例中LCD阵列可以是硅上液晶(LCOS)阵列。在其它实施例中，数字微镜阵列可被用于代替LCD阵列，或有源矩阵LED阵列可被替代使用。在又一些实施例中，扫描束技术可被用于形成显示图像。应当理解，这里所描述的立体渲染技术可与任何适当的显示技术兼容。在图2中继续，光学系统22还包括被配置成感测显示系统10的佩戴者的右或左眼28的位置的眼睛跟踪传感器。在图2的实施例中，眼睛跟踪传感器采用对来自眼灯32的被佩戴者的眼睛反射的光进行成像的成像系统30的形式。眼灯可包括被配置成照亮眼睛的红外或近红外LED。在一个实施例中，眼灯可提供相对窄角的照明，以便在眼睛的角膜36上创建镜面反射34。成像系统30包括被配置为对眼灯的发射波长范围中光进行成像的至少一个相机。可布置并以其它方式配置此相机以便捕获来自眼灯的被眼睛反射的光。来自相机的图像数据被传达到微控制器12B或计算机系统12A中相关联的逻辑。在那里，可处理图像数据以便解析如瞳孔中心38、瞳孔轮廓40、和/或来自角膜的一个或多个镜面反射34之类的特征。图像数据中这些特征的位置可被用作把特征位置与眼睛的注视向量42联系起来的模型(例如多项式模型)中的输入参数。在一些实施例中，该模型可以在显示系统10的设置期间被校准——例如，通过将佩戴者的注视吸引到移动目标或跨佩戴者的视野分布的多个固定目标，同时记录图像数据并评估输入参数。佩戴者的注视向量可以各种方式被用于AR应用。例如，它可被用于确定在何处和以何距离显示通知或其它虚拟物体，使得被佩戴者不改变她的当前焦点就可辨析。在某些实施例中，来自LCD阵列26的显示图像可能不适合被显示系统10的佩戴者直接观看。具体而言，显示图像可能偏移开佩戴者的眼睛，可能具有不期望的聚散度，和/或非常小的出射光瞳(即，显示光的释放区域，不要与佩戴者的解剖瞳孔相混淆)。鉴于这些问题，来自LCD阵列的显示图像可在中途被进一步适应于佩戴者的眼睛，如下面进一步描述。在图2的实施例中，来自LCD阵列26的显示图像被接收到垂直瞳孔扩展器44中。垂直瞳孔扩展器将显示图像降低至佩戴者的视野中，并且通过这样做，在“垂直”方向上扩展了显示图像的出射光瞳。在此上下文中，垂直方向是与佩戴者的双眼间轴线且与佩戴者正面对的方向正交的方向。从垂直瞳孔扩展器44，显示图像被接收到可被耦合于或被实现为显示窗口18的水平瞳孔扩展器。在其它实施例中，水平瞳孔扩展器可与显示窗口不同。无论何方式，水平瞳孔扩展器将显示图像的出射光瞳在“水平”方向上扩展。在此上下文中，水平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在立体显示系统中执行以在观察者前指定距离处显示虚拟物体的方法，所述方法包括：感测所述观察者的右眼的位置；感测所述观察者的左眼的位置；基于所述右眼和左眼的位置，偏移所述虚拟物体的右或左显示图像使得所述右和左显示图像之间的位置视差以将所述虚拟物体放置在所述指定距离处的量平行于所述观察者的双眼间轴线；以及将所述右显示图像引导到右眼以及将所述左显示图像引导到左眼。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.29 US 14/265,2251.一种在立体显示系统中执行以在观察者前指定距离处显示虚拟物体的方法，所述方法包括：感测所述观察者的右眼的位置；感测所述观察者的左眼的位置；基于所述右眼和左眼的位置，偏移所述虚拟物体的右或左显示图像使得所述右和左显示图像之间的位置视差以将所述虚拟物体放置在所述指定距离处的量平行于所述观察者的双眼间轴线；以及将所述右显示图像引导到右眼以及将所述左显示图像引导到左眼。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，偏移所述右或左显示图像包括在垂直方向上进行偏移，所述垂直方向垂直于所述双眼间轴线并垂直于所述观察者正面对的方向。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括偏移所述右和左显示图像两者使得所述右和左显示图像之间的位置视差以将所述虚拟物体放置在指定距离处的量平行于所述双眼间轴线。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括缩放所述右或左显示图像。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述右眼和左眼的位置包括所述右眼和左眼的即时瞳孔位置，并且所述双眼间轴线是瞳间轴线。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述右眼和左眼的位置包括各眼的每个瞳孔的旋转中心的位置，并且其中所述双眼间轴线是通过每个瞳...

【专利技术属性】
技术研发人员：Q·S·C·米勒，D·斯蒂里，G·施奈德，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US