[发明专利]用于在头戴式显示器上输出平视显示的方法和装置

说明书

一种虚拟平视显示（HUD）（1）利用头戴式显示器（HMD）（2）被显示给用户（3），其中所述HUD的至少一些元素即使在头部运动的情况下也基本上在头部坐标中位置固定地被显示在用户的视野的边缘处。跟踪设备（21）将所述用户的至少一个手运动和/或手指运动检测为手势。所述手势被识别并处理为与HUD的至少一个元素的交互。用裸手的直接交互使用户能够即使靠近其面部前面也非常直观地操作HUD的元素。借助手势与HUD的直接交互意味着迄今为止的用于针对VR和AR应用实施HUD的方案的颠覆性突破。代替在现有技术中所追求的对信息置于头部坐标中的抛弃，基于手势的交互的增加的人体工程学实现使用HUD来显示应始终可用的信息。使用户能够直观地用裸手在其面部前面操作这样的菜单。

技术领域

本发明涉及平视显示（HUD）在头戴式显示器（HMD）上的输出。

背景技术

在下文中，术语“平视显示”（HUD）在计算机游戏中常用的意义上被使用。在此上下文中，HUD表示至少主要定位于用户的视野的边缘处的虚拟控制元素和/或显示。

在此情况下，用户的视野表示如下区域，在所述区域之内用户仅通过眼球运动、即在无头部运动的情况下能够凝视、即用其视觉中心清晰地看到对象。

术语“头戴式显示器”（Head Mounted Display（HMD））表示戴在头上的视觉输出设备、例如VR眼镜（例如HTC Vive）或AR眼镜（例如Microsoft Hololens），所述眼镜被配置用于通过显示三维图像视觉输出虚拟或增强现实。

在传统计算机游戏中，位置固定地在屏幕的边缘区域处显示HUD。在利用HMD输出HUD时，可能必须探索新途径。在下文中，术语“平视显示”（HUD）也应在此上下文中表示至少主要定位于用户的视野的边缘处的虚拟控制元素和/或显示。这意味着，HUD的大多数元素基本上在头部坐标中位置固定地定位在用户的视野的侧面，并在头部运动时相应地被一起携带。HMD在此情况下形成头部坐标系的原点。由于所述元素跟随头部运动，因此HUD的元素完全独立于同样可以处于用户的视野中的世界坐标中的虚拟或真实对象运动。

例如，虚拟控制元素和/或显示例如是基本上从图形用户界面已知的元素。合适的控制元素例如是符号、菜单、按钮、复选框、选择字段或列表字段。合适的显示例如是文本字段、图形状态显示或图像。虚拟控制元素和/或显示可以被设计为二维（平面）或三维显示。

在现有技术中，HUD利用HMD向用户的输出在虚拟现实领域中被感受为干扰性的，其中HUD的至少一些元素即使在头部运动的情况下也基本上位置固定地在头部坐标中显示在用户的视野的边缘处，因为所述元素可能限制视场。因此过渡到使HUD的元素附于世界坐标中的对象上，而不是定位在头部坐标中。这种方案例如在Joost Peters的 “Designing aHUD for a Third-Person VR Game”（Virtual Reality Developers Conference，2016年11月，作为视频在2019年1月9日在互联网上以https://youtu.be/f8an45s_-qs可用的演讲）中予以解释。

发明内容

通过本发明应提供现有技术的替代方案。

该任务根据本发明通过如下方式来解决：计算单元利用HMD将HUD输出给用户，其中HUD的至少一些元素即使在头部运动的情况下也基本上在头部坐标中位置固定地显示在用户的视野的边缘处。该方法的特征在于，跟踪设备将用户的至少一个手运动和/或手指运动检测为手势，并且计算单元将该手势识别和处理为与HUD的至少一个元素的交互。

用于利用HMD输出HUD的装置包含HMD和计算单元，该计算单元被编程用于利用HMD将HUD输出给用户，其中HUD的至少一些元素的输出即使在头部运动的情况下也基本上在头部坐标中位置固定地布置在用户的视野的边缘处。该装置的特征在于跟踪设备，该跟踪设备被配置用于将用户的至少一个手运动和/或手指运动检测为手势。计算单元被编程用于将手势识别和处理为与HUD的至少一个元素的交互。