[发明专利]用于HMD的最优眼部拟合的系统

说明书

背景

混合现实是允许全息的或虚拟的图像与现实世界物理环境混合的技术。用户可以佩戴透光的、头戴式的、混合现实显示设备来查看在用户的视场里显示的现实对象和虚拟对象的混合图像。为了促进有三维深度的幻象，虚拟对象的图像被头戴式显示设备独立地显示到左眼和右眼，其中在各图像间有小的双目差异。该双目差异被大脑解释为指示虚拟对象在混合现实环境中的深度。

期望精确地控制头戴式显示设备在用户头部上的位置、以及所显示图像的双目差异。即使位置或双目差异中的小偏移也会产生模糊的图像、不舒适、以及三维效应的损失。

概述

本技术的各实施例涉及用于传感头戴式显示设备相对于佩戴者双眼的位置，以及提供反馈来调节头戴式显示设备的位置以便相对于佩戴者双眼最优居中的系统和方法。在各实施例中，头戴式显示设备包括多个显示单元以及眼部定位和跟踪组件。显示单元以适当的目镜差异在左眼和右眼上向光学元件显示图像，以便在距用户的给定距离处创建虚拟对象的幻象。眼部定位和跟踪组件可以包括一个或多个光源以及一个或多个传感器，用于标识用户眼部相对于眼部定位和跟踪组件的位置。眼部定位和跟踪组件相对于显示单元的几何形状是已知的，以使可以为每只眼睛确定显示单元的最优的、中央位置。

当检测到显示单元相对于用户眼部的失准时，头戴式显示设备可以向用户提供视觉和/或听觉反馈。该反馈可以指示用户关于如何调节头戴式显示器以便将该头戴式显示设备最优地对准和适配于用户双眼上。除了提供关于调节头戴式显示器的位置的反馈以外，当前技术可以针对头戴式显示设备具有可调节IPD的实施例，提供关于头戴式显示设备中的调节瞳孔间距(IPD)的反馈。

在一替代实施例中，头戴式显示设备位置和/或IPD的调节可以自动发生。在一种这样的自动示例中，在检测到失准之际，失准可以用软件来校正以调节虚拟对象如何以及在哪里被一个或两个显示单元显示。在另一自动示例中，可以在头戴式显示设备上设置马达以调节头戴式显示设备的特定位置和/或IPD。

在一示例中，本技术涉及头戴式显示设备，包括：包括光学元件的显示单元；定位和跟踪组件，用于传感定位和跟踪组件相对于佩戴者双眼的位置和角度方向；处理器，与显示单元以及定位和跟踪组件耦合，用于确定光学元件相对于双眼的位置和角度方向；以及由处理器执行的反馈例程，用于基于来自处理器的失准确定向佩戴者提供反馈，以调节头戴式显示设备相对于双眼的位置和方向中的至少一者。

在一进一步示例中，本技术涉及用于在一空间中提供混合现实体验的头戴式显示设备，所述空间具有x轴、垂直于x轴的y轴、以及垂直于x轴和y轴的z轴，该头戴式显示器包括：包括光学元件的显示单元，用于向佩戴者的双眼显示虚拟图像；定位和跟踪组件，用于传感关于该定位和跟踪组件到双眼的x轴、y轴和z轴的位置，以及关于该定位和跟踪组件到双眼的x轴绕x轴、y轴和z轴的旋转的角度旋转；处理器，与显示单元以及该定位和跟踪组件耦合，用于确定光学元件相对于双眼的位置和角度方向；以及由处理器实现的反馈例程，用于基于来自处理器的确定向用户提供反馈以调节头戴式显示器相对于双眼的位置和方向中的至少一者。

在另一示例中，本技术涉及一种用于指示头戴式显示设备的一个或多个光学元件与佩戴者双眼的失准的方法，所述方法包括：(a)确定光学元件与佩戴者双眼的失准，所述失准由处理设备以及眼部定位和跟踪组件确定；以及(b)生成向佩戴者提供关于如何调节光学元件的一个或多个的信息的反馈，所述反馈被显示为向光学元件显示的一个或多个虚拟图像。

提供该概述以便以简化形式介绍概念的选集，所述概念在以下详细描述中被进一步描述。该概述不意图标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不意图被用来帮助确定所要求保护的主题的范围。

附图简述

图1是一种用于向一个或多个用户呈现混合现实环境的系统的一实施例的示例组件的图示。

图2是头戴式显示单元的一实施例的透视图。

图3是头戴式显示单元的一实施例的一部分的侧视图。

图4是头戴式显示单元的组件的一实施例的框图。

图5是与头戴式显示单元相关联的处理单元的组件的一实施例的框图。

图6是解说本技术的一实施例的操作的流程图。

图7－9解说头戴式显示设备的光学元件与佩戴者双眼的失准。

图10-12解说包括虚拟对象的头戴式显示设备的透视图，其提供关于如何校正头戴式显示设备的光学元件与佩戴者双眼的失准的反馈。