[发明专利]具有对准校正的双目增强现实系统及对准校正方法

说明书

本公开涉及具有对准校正的双目增强现实系统以及对准校正方法。一种具有对准校正的双目增强现实系统，包括：(a)右眼显示单元，其包括在空间上与第一摄像机相关联的第一增强现实显示器；(b)左眼显示单元，其包括在空间上与第二摄像机相关联的第二增强现实显示器；(c)可调整支撑结构，其在右眼显示单元和左侧显示单元之间提供可调整瞳孔间距离；以及(d)处理系统，其包括至少一个处理器，处理系统与第一和第二摄像机及第一和第二增强现实显示器数据通信，处理系统配置成确定第一和第二增强现实显示器之间的对准校正以用于图像的双目显示。

本申请是申请日为2019年1月2日、申请号为“201980003472.3”、发明名称为“具有主动对准的增强现实显示器及相应方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及增强现实显示器，并且特别地涉及具有用于调整双目增强现实显示器的左眼显示器和右眼显示器的对准的布置的双目增强现实显示器，以及相应的对准方法。

背景技术

增强现实眼镜必须被精确地对准以提供增强图像的有效双目观看体验，并且即使相对小的未对准也会冒导致眼睛疲劳或头痛的风险。传统方法通常涉及图1A中所示的将左眼显示器和右眼显示器安装在机械刚性的公共支承结构上，以实现初步对准和显示器的固定相对位置。最终的精细对准通过如图1B示意性示出的图像的电子移位来实现，以实现显示器之间的校正对准，其中图1B示出了图像生成矩阵30(即显示器视场的物理末端)和根据通常被编程到与每个显示器相关联的固件中的校准矩阵的经变换的投射图像32。系统中设计了30与32之间的边距以适应对在预定义限制内的未对准进行校正所需的任何变换。

参照图1至图2，本文示出了根据该方法的示例性对准过程。通过将眼镜放置在两个共同对准的摄像机的前面并且将由两个投射仪生成的增强图像的取向进行比较来生成电子对准参数。得到的校准数据被引入到图像投射仪的变换固件。替选地，光学系统的机械对准可以精确到在所需的光学精确度内。上述对准过程需要专用的光学对准工作台，并且仅适合于生产设施中的实现方式。

需要以轻质化且紧凑的形状因子来实现增强现实眼镜，以使该技术更适合于消费者市场。然而轻质化实现方式通常缺乏足够的机械刚度以确保随时间推移两个显示器的对准不变，相反对准会由于热变化和其他机械或环境影响而发生变化。

此外，对不同的人来说，瞳孔间距(IPD，眼睛之间的距离)可以变化最高达15毫米。因此，如果两个投射仪刚性连接，则眼箱(eye-box)(即，预期眼睛瞳孔所处于的每个投射仪的照射区域，示为图1A中的区域10)的每一个必须对于每只眼睛能够加宽15/2＝7.5mm，以适应具有在限定的边距内的任何IPD的每个可能的用户。大的眼箱决定了更庞大并且更昂贵的光学元件。如果提供用于IPD调整的机构，这通常会将额外的不确定性引入到两个显示器之间的对准中，使得任何预校准的对准校正不可靠。

发明内容

本发明是具有用于调整双目增强现实显示器的左眼显示器和右眼显示器的对准的布置的双目增强现实显示器以及相应的对准方法。

根据本发明的实施方式的教导，提供了一种用于得到双目增强现实显示设备的右眼显示器与左眼显示器之间的对准校正的方法，该方法包括以下步骤：(a)定位具有视场的摄像机，使得摄像机视场同时包括来自左眼显示器的投射图像的一部分和来自右眼显示器的投射图像的一部分；(b)经由右眼显示器和左眼显示器中的每一个来投射包括至少一个右场对准特征和至少一个左场对准特征的校准图像的至少一部分；(c)采用摄像机来采样图像；(d)在图像内识别右场对准特征和左场对准特征，以及(e)根据右场对准特征和左场对准特征在图像内的位置得到增强现实显示设备的右眼显示器与左眼显示器之间的对准校正。

根据本发明的实施方式的另一特征，摄像机位于增强现实显示设备的观看侧，使得图像包括经由右眼显示器观看的右场对准特征和经由左眼显示器观看的左场对准特征。

根据本发明的实施方式的另一特征，利用视焦距来显示所投射的校准图像，并且其中，摄像机聚焦在视焦距处。