[发明专利]显示系统和方法

说明书

一个实施例涉及一种用户显示设备，其包括可安装在所述使用者的头部上的外壳框架、可安装在所述外壳框架的透镜和耦合到所述外壳框架的投影子系统以至少部分地基于所述用户头部运动的检测和所述用户头部运动的预测中的至少一个来确定在所述用户的视场中显示对象出现的位置，并基于已确定的所述显示对象出现的位置将所述显示对象投影到所述用户。

本申请是国际申请号为PCT/US2014/028977、国际申请日为2014年3月14日、中国国家申请号为201480027589.2、标题为“显示系统和方法”的PCT申请的分案申请。

技术领域

本发明一般地涉及被配置以便于用于一个或多个用户的交互式虚拟或增强现实环境的系统和方法。

背景技术

许多显示系统可以从与观看者或用户的头部姿势有关的信息(即，用户的头部朝向和/或位置)中受益。

例如，头戴式显示器(或头盔显示器，或智能眼镜)至少松散地耦合到用户头部，并且因此在所述用户的头部移动时移动。如果所述用户的头部运动由显示系统检测到，被显示的数据可以更新以考虑头部姿势的变化。

作为示例，如果佩戴头戴式显示器的用户浏览显示器上的3D对象的虚拟表示并围绕3D对象出现的区域走动，所述3D对象可以为每个视点来重新渲染，给予用户他或她正在围绕占据现实空间的对象走动的感知。如果头戴式显示器被用于为多个对象显示虚拟空间(例如，丰富的虚拟世界)，头部姿势的测量可以用来重新渲染场景，以匹配用户头部位置和朝向的动态改变，并提供虚拟空间的增强的沉浸感。

尤其是对于用虚拟元素填充了用户视场的实质部分的显示系统，高的头部追踪的准确性以及从低的第一次检测到头部运动到更新由显示器发送到用户的视觉系统的光之间整个系统的延迟非常是至关重要的。如果延迟高，所述系统可以创建用户的前庭和视觉感觉系统之间的失配，并产生晕车或虚拟幻境头晕。

一些头戴式显示器能够同时观看现实和虚拟的元素——通常被描述为增强的现实或混合的现实方法。在一个这样的配置中，通常被称为“视频透视”显示器，摄像机捕获现实场景的元素，计算系统叠加虚拟组件到被捕获的现实场景上，并且非透明显示器显示合成图像到眼睛。另一种配置是通常被称为“光透视”的显示器，其中，用户可以通过显示系统中的透明(或半透明)元素看以直接看到来自环境中的显示对象的光线。透明元素，通常被称为“组合器”，叠加来自显示器的光到用户的现实世界的视觉。

在视频和光透视两种显示器中，检测头部姿势可以使得显示系统渲染虚拟对象以使得它们看上去占据了现实世界中的空间。当用户头部在现实世界中移动时，根据头部姿势来重新渲染虚拟对象，以使得虚拟对象看上去相对于现实世界仍然保持稳定。在这种光透视显示器的情况下，用户的现实世界视觉基本具有零延迟，而他或她的虚拟对象视觉具有的延迟取决于头部追踪速度、处理时间、呈现时间、和显示帧速率。如果系统延迟高，在快速头部运动期间，虚拟对象的显现位置将出现不稳定。

除了头戴式显示系统之外，其他显示系统可从准确的和低延迟的头部姿势检测中获益。这些包括头部追踪显示系统，其中显示器不戴在用户身体上，但是，例如，安装在墙上或其它表面上。头部追踪显示器表现得像到现场的窗口，并为当用户相对所述“窗口”移动其头部时，场景重新渲染以匹配用户不断变化的视点。其它系统包括一个头戴式投影系统，其中，头戴式显示器将光投影到现实世界。

发明内容

本发明的实施例针对有助于一个或多个用户与虚拟现实和/或增强现实互动的设备、系统和方法。