[发明专利]用于改善头戴式显示器的颜色均匀性的凹式颜色校正

说明书

在渲染显示器的同时以软件方式被以编程方式生成在HMD设备上的颜色校正遮罩被应用于头戴式显示器(HMD)设备上的显示器视场(FOV)上的凝视区域，以优化系统资源。在用户操作HMD设备的同时，眼睛监测传感器被利用以跟踪用户的眼睛的运动，以确定用户的眼睛在显示器FOV上的凝视位置。使用所确定的凝视位置，动态中央凹凝视区域围绕凝视位置被定大小，从而使得显示器FOV的中央凹部分被颜色校正，即，颜色不均匀性被减少或消除。在其他实现中，基于凝视的加权模式被实现，其中相对于中央凹颜色校正模式，对用户的全眼或眼眶的测量被利用以对显示器FOV的较大表面区域进行颜色校正。

背景技术

头戴式显示器(HMD)设备可以利用光学系统以生成虚拟图像或全息图以用于由用户观察。通过一系列一个或多个衍射波导生成全色全息图由于适用于这种基于波导的显示器的物理性质所固有的局限性而导致颜色不均匀。可以通过对波导的调节在硬件级别校正颜色不均匀性，或者可以通过实现算法以抵消由波导(或光学系统的其他组件)产生的设置颜色不均匀性在软件级别校正颜色不均匀性。

在使用软件校正颜色不均匀性时，可能不必要且效率低下地利用设备资源。例如，虽然设备用户可能正在查看显示器的一部分的视场(也许要观察位于侧面的物体)，但是颜色校正可能被不必要地应用于整个视场(FOV)。

发明内容

在具有显示器的计算设备(诸如HMD设备)中，眼睛监测传感器配置为使得能够确定用户的凝视位置以标识用户凝视的显示器的特定区域。选择围绕所标识的凝视位置的大小可变的凝视区域，设备向该凝视区域生成和应用颜色校正遮罩(mask)以产生中央凹(foveal)颜色校正的凝视区域。因此，可以将颜色校正遮罩优化到特定凝视区域，并且在凝视区域之外的显示器的其他部分由于在用户的外围视觉中而可能被较少颜色校正。当用户环顾显示器周围时，颜色校正遮罩被动态生成并且实时应用于所标识的凝视位置周围的凝视区域。

可以基于与设备和用户相关联的各种特性来动态地和可变地选择经中央凹颜色校正的凝视区域的大小。例如，设备特性可以包括显示的内容、出瞳大小、处理延时以及设备性能和能力。用户特征可以包括例如瞳孔大小、眼回转率(eye slew rate)和头部运动。

在其他实现中，可以将基于凝视的加权颜色校正遮罩应用于显示器，它基于对用户的全眼或眼睛的眼眶的测量，这与如上所述的中央凹颜色校正中的瞳孔相反。使用这些测量，相对于经中央凹颜色校正的凝视区域，可以将颜色校正遮罩应用于显示器的更大的表面区域。基于凝视的加权可以与中央凹颜色校正模式分开操作，或者这两种模式可以同时操作。可以响应于用户输入或者动态地在基于凝视的加权模式与中央凹颜色校正模式之间进行切换。例如，当设备的电源状态达到低阈值水平或用户的眼回转率达到阈值速率时，可以发生动态切换。在这两种情况中，切换到基于凝视的加权可能是更优选的，因为它使用较低的电池电量并且在校正显示器时不使用实时瞳孔跟踪。

经中央凹颜色校正的凝视区域和基于凝视的加权颜色校正的实现使得能够优化设备操作和用户体验。例如，针对中央凹颜色校正，用户将不知道正在实现实时颜色校正，因为无论用户凝视显示器上的任何位置，都能够观察到显示器FOV的均匀颜色校正区域。取决于经中央凹颜色校正的凝视区域的大小，用户将感知到看起来是完美的颜色均匀的显示器，但是实际上仅对显示器FOV的凝视位置周围的所选择的区域进行了很好的校正。与操纵其他光学参数相比，显示器的当前凹式颜色校正可以改善设备性能。例如，常规的静态颜色校正方案(诸如实现整体更亮的显示器)可以按照功耗和设备资源负载的增加为代价来增强感知到的颜色保真度。针对电池供电的设备，这种折衷可能是不希望的。通过在整个设备显示器上实现非均匀的颜色校正，当前凹式颜色校正可以节省系统资源，同时增强用户对高保真颜色渲染的感知。

基于凝视的加权颜色校正的实现补充了中央凹颜色校正的特征。尽管基于凝视的加权提供如中央凹颜色校正等优化的显示器FOV，但这样做可以降低电池消耗率。此外，当在中央凹颜色校正期间用户的眼回转率超过阈值速率时，用户可以选择或设备可以动态切换到基于凝视的权重，从而使得能够在不使用瞳孔位置的情况中对显示器的较大表面区域进行颜色校正。