[发明专利]虚拟和增强现实系统与方法

说明书

公开了向用户呈现虚拟现实和增强现实体验的配置。该系统可包括：图像生成源，其按照时序方式提供图像数据的一个或多个帧；光调制器，其被配置为发射与所述图像数据的一个或多个帧关联的光；基片，其将图像信息导向用户的眼睛，其中所述基片容纳多个反射器；所述多个反射器中的第一反射器，其以第一角度将与图像数据的第一帧关联的发射光反射到所述用户的眼睛；以及第二反射器，其以第二角度将与所述图像数据的第二帧关联的发射光反射到所述用户的眼睛。

本申请是申请号为201710242158.3、申请日为2014年11月27日、发明名称为“虚拟和增强现实系统与方法”的申请的分案申请。

技术领域

本公开涉及虚拟现实和增强现实成像与可视化系统。

背景技术

现代计算和显示技术已经促进了针对所谓“虚拟现实”或“增强现实”体验的系统开发，其中数字再现图像或其一部分以看上去逼真或可以被感知为逼真方式呈现给用户。虚拟现实或“VR”情境一般涉及呈现数字或虚拟图像信息，但无法看到其它实际的真实世界可视化输入；增强现实或“AR”情境通常涉及呈现数字或虚拟图像信息作为用户周围实际世界的可视化增强。例如，参考图1，描述了增强现实场景(4)，其中AR技术的用户看到类似公园的真实世界设置(6)，该设置以人、树木、背景中的建筑物和混凝土平台(1120)为特征。除了这些项目之外，AR技术的用户还感知到他“看到”机器人人像(1110)站在真实世界平台(1120)上，并且类似卡通的虚像(2)在飞舞，看上去就像大黄蜂的化身，尽管这些元素(2、1110)在真实世界中不存在。实际上，人类视觉感知系统极为复杂，产生促进在其它虚拟或真实世界图像元素当中舒适、自然、丰富地呈现虚拟图像元素的VR或AR技术非常具有挑战性。

参考图2A，已经开发出立体可穿戴眼镜(8)型配置，该配置的特征是通常包括两个显示器(10、12)，这两个显示器被配置为通过略微不同的元素呈现显示图像，从而使人类视觉系统感知到三维远景。已经发现，由于聚散度与视觉调节之间的不匹配，此类配置令许多用户感到不适，必须克服这种不适才能感知三维图像；实际上，有些用户无法忍受立体配置。图2B示出另一立体可穿戴眼镜(14)型配置，该配置的特征是包括两个前置放置相机(16、18)，这些相机被配置为捕获图像以便通过立体显示器向用户呈现增强现实。当眼镜(14)被戴在用户的头部上时，相机(16、18)和显示器的位置通常会阻挡用户的自然视场。

参考图2C，其中示出增强现实配置(20)，该配置的特征是与眼镜框架(24)耦合的可视化模块(26)，框架(24)还夹持传统的眼镜片(22)。借助该系统，用户能够看到至少部分未被遮挡的真实世界场景，并且配备小显示器(28)，通过该显示器，可以在AR配置中将数字图像呈现给一只眼睛—针对单目AR呈现。图2D的特征是这样的配置：其中是可视化模块(32)可以与帽子或头盔(30)耦合，并且被配置为通过小显示器(34)向用户呈现单目增强数字图像。图2E示出另一类似的配置，其中框架(36)能够以类似于眼镜耦合的方式与用户头部耦合，以使得可视化模块(38)能够被用于捕获图像并且通过小显示器(40)向用户呈现单目增强数字图像。例如，此类配置由位于加州山景城的Google,Inc.推出，商标名为GoogleGlass(RTM)。这些配置无一最适合于通过舒适、效用最大的方式向用户呈现丰富的双目式三维增强现实体验，部分是因为现有系统无法解决人类感知系统的某些基本方面，其中包括用于产生用户可视化感知的视网膜感光器以及视网膜感光器与大脑的协作。