自动立体增强现实显示器制造技术

在自动立体增强现实显示器的各实施例中，显示设备被实现为具有包括用于透视查看环境的波导的成像结构。波导还传送虚拟图像的光，该虚拟图像被生成作为出现在环境中的一距离处的近显示对象。该成像结构包括可开关衍射元件，这些可开关衍射元件被集成在波导中并被配置在各显示区中。这些可开关衍射元件可被开关来独立地激活这些显示区以用于进行校正以得到出现在环境中的该距离处的虚拟图像的准确立体视觉示图。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背景各种类型的计算、娱乐和/或移动设备(诸如平板和移动电话)可被实现成具有设备的用户可透过其查看周围环境的透明或半透明显示器。此外，增强的现实允许：用户可以透视(see through)设备的透明或半透明显示器以查看周围环境，并且还可以看见被生成以供显示的、表现为环境的一部分的虚拟对象的图像。增强现实可以包括任何类型的输入(诸如音频和触觉输入)、以及提高或增强用户所体验到的环境的虚拟图像、图形和视频。作为新兴技术，存在与增强的现实有关(尤其与将虚拟对象和图像显示在移动设备的显示器上使得它们在现实环境中看上去逼真有关)的挑战和设计约束。当人以正常的双眼视觉查看环境时，立体视觉可感知深度。人通常用每一眼睛看见略微不同的环境图像，因为从环境中的对象到此人的左眼和右眼的角度将是不同的，并且这些差异提供了用于确定深度感知的线索。这也可被称为视差，视差是在查看环境中的对象时沿着两条不同的视线(诸如从人的左眼和从人的右眼)查看到的对象的视位置的角度差。对于远视野对象，在通过左眼和右眼看见的设备显示和远视野对象之间通常存在零视差。然而，当对象较近时，在左眼和右眼之间存在视差。波导显示器可被利用来实现透视增强现实显示设备，诸如头戴式显示(HMD)眼镜或具有作为透镜的、用于将虚拟图像显示在增强现实环境中的近眼显示面板的其他可佩戴的显示设备。在头戴式显示设备中，在查看近视野虚拟对象时可独立地调整分别针对左眼和右眼的显示面板以提供正确的立体视觉线索。然而，立体视觉校正对于具有单个集成的波导显示器而无需使用眼镜(诸如LCD快门式眼镜或偏振眼镜)的可移动、手持式设备而言是不可用的。在使用具有增强现实显示器的可移动、手持式设备时必须利用眼镜来得到经校正的双眼视觉并不提供可行的用户体验。概述本概述引入私有交互中枢的特征和概念，并在下面具体实施方式中描述和/或在附图中示出这些特征和概念。本概述不应被认为描述了所要求保护的主题的必要特征，也不用于确定或限制所要求保护的主题的范围。描述了自动立体增强现实显示器。在各实施例中，该显示设备被实现成具有包括用于透视查看环境的波导的成像结构。波导还传送虚拟图像的光，该虚拟图像被生成作为要出现在环境中的某距离处的近显示对象。该成像结构包括可开关衍射元件，这些可开关衍射元件被集成在波导中并被配置成在显示区中。这些可开关衍射元件可开关来独立地激活这些显示区以用于进行校正以得到出现在环境中的该距离处的虚拟图像的准确立体视觉示图。在各实施例中，计算设备(诸如移动电话或平板设备)被实现成具有自动立体增强现实显示器，并且该计算设备包括用于独立地控制在显示设备的显示区中的各可开关衍射元件的激活的成像控制器。被集成在显示设备的波导中的可开关衍射元件可被实现成可开关布拉格光栅，该可开关布拉格光栅可被打开以投影虚拟图像以供显示。例如，虚拟图像的表示可被显示在第一显示区中以供用户用右眼进行查看，并且该虚拟图像的不同表示可被显示在第二显示区中以供用户用左眼进行查看。计算设备还包括元件驱动电路，该元件驱动电路用于基于成像控制器输入来选择性地激活在显示设备的显示区中的各可开关衍射元件。在各实施例中，可开关衍射元件可被配置成在集成在显示设备中的各层叠元件集合中。层叠元件集合中的每一个可开关衍射元件以不同的视野衍射虚拟图像的光，并且不同的视野组合以得到跨越经激活的显示区的连续视野。计算设备还包括用于捕捉计算设备的用户的左眼和右眼的数字图像的相机，并且眼睛跟踪系统基于这些数字图像来跟踪左眼和右眼的瞳孔位置。眼睛跟踪系统还可确定从左眼和右眼到显示设备的距离，并确定左眼和右眼到显示设备的中心的视角。成像控制器被实现成基于左眼和右眼的瞳孔位置、从左眼和右眼到显示设备的距离以及左眼和右眼到显示设备的中心的视角来控制显示区中的各可开关衍射元件的激活。附图简述参考以下附图描述了自动立体增强现实显示器的各实施例。可在全文中对附图中所示的类似特征和组件的标记使用相同的数字：图1解说了根据一个或多个实施例的实现自动立体增强现实显示器的示例计算设备。图2解说了根据一个或多个实施例的自动立体增强现实显示器的示例成像结构。图3解说了实现自动立体增强现实显示器的各实施例的示例计算设备。图4解说了根据一个或多个实施例的自动立体增强现实显示器的示例实现。图5解说了根据一个或多个实施例的自动立体增强现实显示器的示例方法。图6解说了可实现自动立体增强现实显示器的各实施例的示例设备的各组件。详细描述描述了自动立体增强现实显示器的各实施例。该显示设备可被实现成具有透视波导，该透视波导包括集成的可开关衍射元件，诸如可开关布拉格光栅(SBG)。该显示设备可被实现在移动电话、平板或其他类型的计算设备中，并提供虚拟图像的真实的自动立体显示呈现，该虚拟图像被生成作为出现在增强现实环境的一距离处的近显示对象。将虚拟图像的准确立体视觉示图提供给设备用户的左眼和右眼以实现立体视觉，而无需附加的眼镜。被投影到用户的左眼和右眼的虚拟图像是不同的，如显示设备的被独立控制的显示区中所显示的。分别针对左眼和右眼的显示是从单个手持式设备显示中生成的。虽然一般是参考手持式移动设备来描述的，但自动立体增强现实显示器的各实施例可被实现成用于大型显示器(诸如车载平视显示器)或甚至用于更大架构的显示器以及用于任何尺寸和/或配置的非透视显示器，以得到被显示以供查看的虚拟图像的准确立体视觉视图。尽管自动立体增强现实显示器的各特征和概念可用任意数量的不同设备、系统、环境和/或配置来实现，但自动立体增强现实显示器的各实施例在以下示例设备、系统和方法的上下文中进行描述。图1示出了实现自动立体增强现实显示器(被称为显示设备104)的各实施例的计算设备102的示例100。示例计算设备可以是诸如移动电话、平板设备、计算设备、通信设备、娱乐设备、游戏设备、媒体回放设备和/或其他类型的设备的有线或无线设备中的任一者或组合。可以用各种组件来实现这些设备中的任一个，诸如处理系统和存储器、用于捕捉数字图像的前集成数字相机和后集成数字相机106以及如参考图3和6所示的示例设备进一步描述的任意数量的不同组件及其组合。在该示例中，显示设备104是透明的或半透明的，如用户在从视角110透过显示设备查看环境108时所感知到的。虚拟图像112可由计算设备102生成作为被显示设备104显示成出现在环境中的某距离处的近显示对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像结构，包括：波导，所述波导被配置用于透视查看环境，所述波导被进一步配置成传送虚拟图像的光，所述虚拟图像被生成作为出现在所述环境的一距离处的近显示对象；以及可开关衍射元件，所述可开关衍射元件被集成在所述波导中并被配置在显示区中，所述可开关衍射元件可被开关来独立地激活所述显示区以用于进行校正以得到出现在所述环境中的所述距离处的所述虚拟图像的准确立体视觉示图。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.20 US 13/722,9171.一种成像结构，包括：
波导，所述波导被配置用于透视查看环境，所述波导被进一步配置成传
送虚拟图像的光，所述虚拟图像被生成作为出现在所述环境的一距离处的近显
示对象；以及
可开关衍射元件，所述可开关衍射元件被集成在所述波导中并被配置在
显示区中，所述可开关衍射元件可被开关来独立地激活所述显示区以用于进行
校正以得到出现在所述环境中的所述距离处的所述虚拟图像的准确立体视觉
示图。
2.如权利要求1所述的成像结构，其特征在于，所述虚拟图像的一表示能
显示在第一显示区中以供用户用右眼查看，并且所述虚拟图像的不同表示能显
示在第二显示区中以供所述用户用左眼查看。
3.如权利要求1所述的成像结构，其特征在于，进一步包括元件驱动电路，
所述元件驱动电路能被控制来选择性地激活所述显示区中的相应一个显示区
中的可开关衍射元件以投影所述虚拟图像以供显示。
4.如权利要求1所述的成像结构，其特征在于，显示区中的所述可开关衍
射元件被配置用于基于用户眼睛距所述成像结构的距离以及右眼和左眼到所
述成像结构的中心的视角来激活。
5.如权利要求1所述的成像结构，其特征在于，所述可开关衍射元件被配
置在各层叠元件集合中，并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·J·罗宾斯，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US