[发明专利]利用相控阵波束成形对增强现实系统中的发射器进行六自由度跟踪的方法和系统

说明书

一种电磁跟踪系统包括手持控制器，该手持控制器包括以第一相位为特征的第一相控阵元件和以与第一相位不同的第二相位为特征的第二相控阵元件。第一相控阵元件和第二相控阵元件被配置为生成以电磁场模式为特征的可转向电磁波束。电磁跟踪系统还包括头戴式增强现实显示器，该头戴式增强现实显示器包括被配置为感测电磁场模式的电磁传感器。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年2月28日提交的美国临时专利申请号为62/811,914，题为“METHOD AND SYSTEM UTILIZING PHASED ARRAY BEAMFORMING FOR SIX DEGREE OFFREEDOM TRACKING FOR AN EMITTER IN AUGMENTED REALITY SYSTEMS”的优先权的权益，其内容通过引用整体并入在此。

背景技术

现代计算和显示技术促进了用于所谓“虚拟现实”或“增强现实”体验的系统的开发，其中数字再现的图像或其部分以它们看起来是真实的或可以被认为是真实的的方式呈现给用户。虚拟现实或“VR”场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现，而对其它实际的真实世界视觉输入不透明；增强现实或“AR”场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现，作为对用户周围实际世界的可视化的增强。

尽管在这些显示技术中取得了进展，但本领域中仍需要与增强现实系统，特别是显示系统相关的改进的方法、系统和设备。

发明内容

本公开涉及虚拟现实(VR)和/或增强现实(AR)成像和可视化系统。本公开总体上涉及用于在VR和/或AR系统中执行六自由度(DoF)跟踪的方法和系统。更具体地，本公开的实施例提供用于引导由发射器(也称为发送器)发射的能量以便计算发射器相对于传感器的位置和取向的方法和系统。在一些实施例中，使用发射器的相控阵元件的波束成形被用来实现如在此更充分描述的波束转向。本公开适用于计算机视觉和图像显示系统中的多种应用。

根据本公开的实施例，提供了一种电磁跟踪系统。电磁跟踪系统包括包含电磁发射器的手持控制器。电磁发射器包括以第一相位为特征的第一相控阵元件，以及以与第一相位不同的第二相位为特征的第二相控阵元件。第一相控阵元件和第二相控阵元件被配置为生成以电磁场模式为特征的可转向电磁波束。电磁跟踪系统还包括头戴式AR显示器，该头戴式AR显示器包括配置为感测电磁场模式的电磁传感器。

根据本公开的另一实施例，提供了一种确定手持控制器的六自由度姿态的方法。该方法包括确定电磁传感器的姿态并从手持控制器生成电磁波束。电磁波束以电磁场模式为特征。该方法还包括将电磁波束转向以增加电磁传感器处的接收功率并确定与电磁波束相关联的波束角。该方法进一步包括确定手持控制器和电磁传感器之间的距离，并使用电磁传感器的姿态、波束角和距离来确定手持控制器的六DoF姿态。

与传统技术相比，通过本公开实现了许多益处。例如，本公开的实施例提供以预定方式增加传感器处的电磁场强度的方法和系统。本公开的实施例能够主动跟踪发射器位置，从而提高姿态确定的准确度。结合下面文本和附图更详细地描述本公开的这些和其它实施例以及其许多优点和特征。

附图说明

被包括以提供对本公开的进一步理解的附图并入并构成本说明书的一部分，示出了本公开的实施例，并且与详细描述一起用于解释本公开的原理。没有尝试比对本公开的基本理解和可以实施的各种方式所必需的更详细地示出本公开的结构细节。

图1示意性地示出根据一些实施例的电磁(EM)跟踪系统的系统图。

图2是描述根据一些实施例的电磁跟踪系统的功能的流程图。

图3示意性地示出根据一些实施例的结合有增强现实(AR)系统的电磁跟踪系统。

图4示意性地示出根据一些实施例的在AR设备的上下文中使用转向的波束的电磁跟踪。

图5A示意性地示出根据一些实施例的以预定角度生成转向的波束的一组三个电磁源。