自動(dòng)立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器的制造方法
【專利說明】自動(dòng)立體増強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器
[0001]置量
[0002]各種類型的計(jì)算、娛樂和/或移動(dòng)設(shè)備(諸如平板和移動(dòng)電話)可被實(shí)現(xiàn)成具有設(shè)備的用戶可透過其查看周圍環(huán)境的透明或半透明顯示器。此外，增強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)允許:用戶可以透視(see through)設(shè)備的透明或半透明顯示器以查看周圍環(huán)境，并且還可以看見被生成以供顯示的、表現(xiàn)為環(huán)境的一部分的虛擬對(duì)象的圖像。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)可以包括任何類型的輸入(諸如音頻和觸覺輸入)、以及提高或增強(qiáng)用戶所體驗(yàn)到的環(huán)境的虛擬圖像、圖形和視頻。作為新興技術(shù)，存在與增強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)有關(guān)(尤其與將虛擬對(duì)象和圖像顯示在移動(dòng)設(shè)備的顯示器上使得它們?cè)诂F(xiàn)實(shí)環(huán)境中看上去逼真有關(guān))的挑戰(zhàn)和設(shè)計(jì)約束。
[0003]當(dāng)人以正常的雙眼視覺查看環(huán)境時(shí)，立體視覺可感知深度。人通常用每一眼睛看見略微不同的環(huán)境圖像，因?yàn)閺沫h(huán)境中的對(duì)象到此人的左眼和右眼的角度將是不同的，并且這些差異提供了用于確定深度感知的線索。這也可被稱為視差，視差是在查看環(huán)境中的對(duì)象時(shí)沿著兩條不同的視線(諸如從人的左眼和從人的右眼)查看到的對(duì)象的視位置的角度差。對(duì)于遠(yuǎn)視野對(duì)象，在通過左眼和右眼看見的設(shè)備顯示和遠(yuǎn)視野對(duì)象之間通常存在零視差。然而，當(dāng)對(duì)象較近時(shí)，在左眼和右眼之間存在視差。
[0004]波導(dǎo)顯示器可被利用來實(shí)現(xiàn)透視增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備，諸如頭戴式顯示(HMD)眼鏡或具有作為透鏡的、用于將虛擬圖像顯示在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的近眼顯示面板的其他可佩戴的顯示設(shè)備。在頭戴式顯示設(shè)備中，在查看近視野虛擬對(duì)象時(shí)可獨(dú)立地調(diào)整分別針對(duì)左眼和右眼的顯示面板以提供正確的立體視覺線索。然而，立體視覺校正對(duì)于具有單個(gè)集成的波導(dǎo)顯示器而無需使用眼鏡(諸如LCD快門式眼鏡或偏振眼鏡)的可移動(dòng)、手持式設(shè)備而言是不可用的。在使用具有增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器的可移動(dòng)、手持式設(shè)備時(shí)必須利用眼鏡來得到經(jīng)校正的雙眼視覺并不提供可行的用戶體驗(yàn)。
[0005]概沭
[0006]本概述引入私有交互中樞的特征和概念，并在下面【具體實(shí)施方式】中描述和/或在附圖中示出這些特征和概念。本概述不應(yīng)被認(rèn)為描述了所要求保護(hù)的主題的必要特征，也不用于確定或限制所要求保護(hù)的主題的范圍。
[0007]描述了自動(dòng)立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器。在各實(shí)施例中，該顯示設(shè)備被實(shí)現(xiàn)成具有包括用于透視查看環(huán)境的波導(dǎo)的成像結(jié)構(gòu)。波導(dǎo)還傳送虛擬圖像的光，該虛擬圖像被生成作為要出現(xiàn)在環(huán)境中的某距離處的近顯示對(duì)象。該成像結(jié)構(gòu)包括可開關(guān)衍射元件，這些可開關(guān)衍射元件被集成在波導(dǎo)中并被配置成在顯示區(qū)中。這些可開關(guān)衍射元件可開關(guān)來獨(dú)立地激活這些顯示區(qū)以用于進(jìn)行校正以得到出現(xiàn)在環(huán)境中的該距離處的虛擬圖像的準(zhǔn)確立體視覺示圖。
[0008]在各實(shí)施例中，計(jì)算設(shè)備(諸如移動(dòng)電話或平板設(shè)備)被實(shí)現(xiàn)成具有自動(dòng)立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器，并且該計(jì)算設(shè)備包括用于獨(dú)立地控制在顯示設(shè)備的顯示區(qū)中的各可開關(guān)衍射元件的激活的成像控制器。被集成在顯示設(shè)備的波導(dǎo)中的可開關(guān)衍射元件可被實(shí)現(xiàn)成可開關(guān)布拉格光柵，該可開關(guān)布拉格光柵可被打開以投影虛擬圖像以供顯示。例如，虛擬圖像的表示可被顯示在第一顯示區(qū)中以供用戶用右眼進(jìn)行查看，并且該虛擬圖像的不同表示可被顯示在第二顯示區(qū)中以供用戶用左眼進(jìn)行查看。計(jì)算設(shè)備還包括元件驅(qū)動(dòng)電路，該元件驅(qū)動(dòng)電路用于基于成像控制器輸入來選擇性地激活在顯示設(shè)備的顯示區(qū)中的各可開關(guān)衍射元件。
[0009]在各實(shí)施例中，可開關(guān)衍射元件可被配置成在集成在顯示設(shè)備中的各層疊元件集合中。層疊元件集合中的每一個(gè)可開關(guān)衍射元件以不同的視野衍射虛擬圖像的光，并且不同的視野組合以得到跨越經(jīng)激活的顯示區(qū)的連續(xù)視野。計(jì)算設(shè)備還包括用于捕捉計(jì)算設(shè)備的用戶的左眼和右眼的數(shù)字圖像的相機(jī)，并且眼睛跟蹤系統(tǒng)基于這些數(shù)字圖像來跟蹤左眼和右眼的瞳孔位置。眼睛跟蹤系統(tǒng)還可確定從左眼和右眼到顯示設(shè)備的距離，并確定左眼和右眼到顯示設(shè)備的中心的視角。成像控制器被實(shí)現(xiàn)成基于左眼和右眼的瞳孔位置、從左眼和右眼到顯示設(shè)備的距離以及左眼和右眼到顯示設(shè)備的中心的視角來控制顯示區(qū)中的各可開關(guān)衍射元件的激活。
[0010]附圖簡沐
[0011]參考以下附圖描述了自動(dòng)立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器的各實(shí)施例?？稍谌闹袑?duì)附圖中所示的類似特征和組件的標(biāo)記使用相同的數(shù)字:
[0012]圖1解說了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器的示例計(jì)算設(shè)備。
[0013]圖2解說了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的自動(dòng)立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器的示例成像結(jié)構(gòu)。
[0014]圖3解說了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器的各實(shí)施例的示例計(jì)算設(shè)備。
[0015]圖4解說了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的自動(dòng)立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器的示例實(shí)現(xiàn)。
[0016]圖5解說了根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的自動(dòng)立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器的示例方法。
[0017]圖6解說了可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器的各實(shí)施例的示例設(shè)備的各組件。
[0018]詳細(xì)描沐
[0019]描述了自動(dòng)立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器的各實(shí)施例。該顯示設(shè)備可被實(shí)現(xiàn)成具有透視波導(dǎo)，該透視波導(dǎo)包括集成的可開關(guān)衍射元件，諸如可開關(guān)布拉格光柵(SBG)。該顯示設(shè)備可被實(shí)現(xiàn)在移動(dòng)電話、平板或其他類型的計(jì)算設(shè)備中，并提供虛擬圖像的真實(shí)的自動(dòng)立體顯示呈現(xiàn)，該虛擬圖像被生成作為出現(xiàn)在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的一距離處的近顯示對(duì)象。將虛擬圖像的準(zhǔn)確立體視覺示圖提供給設(shè)備用戶的左眼和右眼以實(shí)現(xiàn)立體視覺，而無需附加的眼鏡。被投影到用戶的左眼和右眼的虛擬圖像是不同的，如顯示設(shè)備的被獨(dú)立控制的顯示區(qū)中所顯示的。分別針對(duì)左眼和右眼的顯示是從單個(gè)手持式設(shè)備顯示中生成的。
[0020]雖然一般是參考手持式移動(dòng)設(shè)備來描述的，但自動(dòng)立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器的各實(shí)施例可被實(shí)現(xiàn)成用于大型顯示器(諸如車載平視顯示器)或甚至用于更大架構(gòu)的顯示器以及用于任何尺寸和/或配置的非透視顯示器，以得到被顯示以供查看的虛擬圖像的準(zhǔn)確立體視覺視圖。
[0021]盡管自動(dòng)立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器的各特征和概念可用任意數(shù)量的不同設(shè)備、系統(tǒng)、環(huán)境和/或配置來實(shí)現(xiàn)，但自動(dòng)立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器的各實(shí)施例在以下示例設(shè)備、系統(tǒng)和方法的上下文中進(jìn)行描述。
[0022]圖1示出了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)立體增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)顯示器(被稱為顯示設(shè)備104)的各實(shí)施例的計(jì)算設(shè)備102的示例100。示例計(jì)算設(shè)備可以是諸如移動(dòng)電話、平板設(shè)備、計(jì)算設(shè)備、通信設(shè)備、娛樂設(shè)備、游戲設(shè)備、媒體回放設(shè)備和/或其他類型的設(shè)備的有線或無線設(shè)備中的任一者或組合。可以用各種組件來實(shí)現(xiàn)這些設(shè)備中的任一個(gè)，諸如處理系統(tǒng)和存儲(chǔ)器、用于捕捉數(shù)字圖像的前集成數(shù)字相機(jī)和后集成數(shù)字相機(jī)106以及如參考圖3和6所示的示例設(shè)備進(jìn)一步描述的任意數(shù)量的不同組件及其組合。
[0023]在該示例中，顯示設(shè)備104是透明的或半透明的，如用戶在從視角110透過顯示設(shè)備查看環(huán)境108時(shí)所感知到的。虛擬圖像112可由計(jì)算設(shè)備102生成作為被顯示設(shè)備104顯示成出現(xiàn)在環(huán)境中的某距離處的近顯示對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)視圖。例如，啤酒瓶和啤酒杯的虛擬圖像可被生成以表現(xiàn)為好像被放置在作為環(huán)境的物理部分的啤酒桶上。
[0024]對(duì)于近顯示對(duì)象(諸如被投影成表現(xiàn)為環(huán)境108的一部分的虛擬圖像112)，計(jì)算設(shè)備102的用戶的左眼和右眼114的觀察角116將是不同的。如上所述，視差是在查看環(huán)境中的虛擬圖像時(shí)沿著兩條不同的視線(諸如從人的左眼和右眼)查看到的虛擬圖像的視位置的角度差。然而，立體視覺深度感知無法被用戶確定，因?yàn)樘摂M圖像實(shí)際上是顯示在顯示設(shè)備104上的近顯示對(duì)象，這與