用于六自由度混合现实输入的惯性控制器的模块化扩展制造技术

一种模块化夹持装置，用于选择性地耦合到采用轻薄形状因子的提供被动光学和惯性跟踪的无线手持惯性控制器，以用于与头戴式显示器一起使用，该头戴式显示器通过将(i)从位于头戴式显示器中的前向深度相机得到的与控制器的位置相关的数据与(ii)从位于控制器中的惯性测量单元得到的与控制器的取向相关的数据进行融合来以六个自由度进行操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于六自由度混合现实输入的惯性控制器的模块化扩展
技术介绍
混合现实是在显示器中允许虚拟图像与真实世界物理环境混合的技术。用于混合现实的系统可以包括例如透视头戴式显示(HMD)设备或者具有内置相机的智能电话。这样的系统通常包括处理单元，该处理单元在一个或多个应用的控制下提供图像。也可以使用HMD和其他设备来支持其中没有真实世界对象可观察的全虚拟现实环境。这样的系统还可以包括一个或多个无线手持惯性控制器，系统的用户能够操纵该一个或多个无线手持惯性控制器以与HMD交互并向HMD提供用户输入，包括但不限于控制和移动虚拟游标、选择、移动和旋转对象、滚动、等等。提供本
技术介绍
以介绍后续
技术实现思路
和具体实施方式的简要上下文。本
技术介绍
既不旨在作为确定所要求保护的主题的范围中的辅助，也不旨在被视为将所要求保护的主题限制于解决以上呈现的缺点或问题中的任何或全部缺点或问题的实施方式。另外，本文中要求保护的主题不限于解决任何缺点或仅仅操作于例如以上描述的那些环境的环境中的实施例。相反，该背景仅仅被提供以说明本文中描述的一些实施例可以在其中被实践的一个示例性

技术实现思路
本专利技术涉及一种模块化夹持装置，其用于选择性地耦合到采用轻薄形状因子的提供被动光学和惯性跟踪的无线手持惯性控制器(下文有时被称为“控制器”)，以用于与HMD一起使用，该HMD通过将(i)从位于HMD中的前向深度相机得到的与控制器的位置相关的数据与(ii)从位于控制器中的惯性测量单元(IMU)得到的与控制器的取向相关的数据进行融合来以六个自由度(6DOF)进行操作。在一个实施例中，装置可以包括：壳体，其具有第一端和第二端；在壳体的第一端处或靠近第一端的第一光学反射标记；在壳体的第二端处或靠近第二端的第二光学反射标记；以及在壳体上位于第一光学反射标记和第二光学反射标记之间的对接部分，该对接部分具有与手持控制器的大小和形状互补的大小和形状，并且被配置为将手持控制器以相对于第一光学反射标记和第二光学反射标记的固定空间关系选择性地耦合到夹持装置。提供本
技术实现思路
从而以简化的形式介绍下面在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。本
技术实现思路
不旨在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用作确定要求保护的主题的范围的辅助。附加的特征和优点将被阐述在后续描述中，并且部分将从描述显而易见，或者可以通过对本文中的教导的实践来习得。本专利技术的特征和优点可以借助于在所附权利要求中特别指出的装置和组合来被实现和获得。本专利技术的特征将从下面的描述和所附权利要求变得更完整地显而易见，或者可以通过对如在后文中阐述的本专利技术的实践来习得。附图说明为了描述能够获得以上所述的优点和特征以及其他优点和特征的方式，将通过参考在附图中图示的特定实施例来呈现以上简要描述的主题的更具体的描述。在理解这些附图仅仅描绘典型实施例并且因此不被认为是在范围上的限制的情况下，将通过对附图的使用中利用附加的特异性和细节来描述并解释实施例，在附图中：图1是头戴式虚拟或增强现实显示器的一个实施例的示意性表示。图2是微软全息眼镜的一个实施例的一般透视绘制。图3是微软全息眼镜的一个实施例的分解透视绘制，其进一步图示立体视觉显示系统的一个实施例。图4是微软全息眼镜的一个实施例的一般透视绘制，其进一步图示光学传感器系统的一个实施例。图5是微软全息眼镜的一个实施例的一般透视绘制，其进一步图示控制器板和相关的板上处理器的一个实施例。图6是无线手持惯性控制器的一个实施例的透视绘制。图7是图示无线手持惯性控制器的一个实施例的基本部件的功能框图。图8是增强现实显示器的一个实施例的可能视场的一个示例的图形表示。图9是用于与无线手持惯性控制器一起使用的模块化夹持装置的一个实施例的透视图。图10是用于与无线手持惯性控制器一起使用的模块化夹持装置的另一实施例的透视图。具体实施方式下面阐述的是本申请中所公开和/或要求保护的装置和系统能够在其中被实现的代表性环境的概述。然而，应当清楚地理解和认识到，这样的描述仅仅被提供作为一个代表性环境的示例，并且本文描述的专利技术可以容易地适应其他HMD设备以及AR和VR系统/环境，以及其他传统计算环境和系统，包括其他常规显示设备。图1示意性地图示了HMD设备10的示例。图2-5是微软全息眼镜的图示，其表示HMD的一个最近实施例。参考图1-5，总体上，HMD设备10采取可穿戴眼镜或护目镜的形式，但是将认识到其他形式是可能的。HMD设备10可以以增强现实配置被配置为呈现增强现实环境，并且因此可以包括至少部分透视立体视觉显示器12，其可以被配置为视觉地增强由用户通过至少部分透视立体视觉显示器12观察到的物理环境的外观。在一些示例中，至少部分透视立体视觉显示器12可以包括透明(例如，光学清晰)的一个或多个区域，并且可以包括不透明或半透明的一个或多个区域。在其他示例中，至少部分透视立体视觉显示器12可以跨立体视觉显示器12的整个可用显示表面是透明的(例如，光学清晰的)。备选地，HMD设备10可以以虚拟现实配置被配置为呈现全虚拟现实环境，并且因此立体视觉显示器12可以是非透视立体视觉显示器。HMD设备10可以被配置为经由非透视立体视觉显示器向用户显示虚拟三维环境。HMD设备10可以被配置为显示虚拟表示，诸如在用户前面的可以包括附加虚拟对象的对物理环境的三维图形绘制，或者可以被配置为显示物理环境的相机捕获的图像，以及包括被叠加在相机捕获的图像上的虚拟游标的附加虚拟对象。例如，HMD设备10可以包括图像产生系统14，其被配置为利用立体视觉显示器12向用户显示虚拟对象。在关于至少部分透视显示器的增强现实配置中，虚拟对象被视觉地叠加到通过显示器可见的物理环境上以便在各种深度和位置处被感知到。在虚拟现实配置中，图像产生系统14可以被配置为利用非透视立体视觉显示器向用户显示虚拟对象，使得虚拟对象在相对于彼此的各种深度和位置处被感知到。在一个实施例中，HMD设备10可以使用立体视觉以通过向用户的两只眼睛显示虚拟对象的分离图像来将虚拟对象虚拟地放置在期望深度处。使用该立体视觉技术，HMD设备10可以控制虚拟对象的显示的图像，使得用户将感知到虚拟对象存在于所查看的物理环境中的期望深度和位置处。在一个示例中，虚拟对象可以是被显示给用户的虚拟游标，使得虚拟游标对用户而言看起来像位于虚拟三维环境中的期望位置处。在增强现实配置中，虚拟对象可以是被显示给用户的全息游标，使得全息游标对用户而言看起来像位于真实世界物理环境中的期望位置处。HMD设备10包括光学传感器系统16，其可以包括一个或多个光学传感器。在一个示例中，光学传感器系统16包括面向外部的光学传感器18，其可以被配置为从如由用户通过至少部分透视立体视觉显示器12观察到的类似有利位置(例如，视线)检测真实世界背景。光学传感器系统16可以附加地包括面向内部的光学传感器20，其可以被配置为检测用户的眼睛的注视方向。将认识到，对外光学传感器18可以包括一个或多个分量传感器，包括RGB相机和深度相机。RGB相机可以是高清相机或具有另一分辨率。深度相机可以被配置为投影不可见光(诸如红外(IR)辐射)，并且捕获所投影的光的反射，并且基于此来生成包括针对图像中的每个像素的测量到的深度数据的图像。如果需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种夹持装置，用于与无线手持控制器一起使用，所述无线手持控制器包括微控制器、惯性测量单元、通信电台以及一个或多个按钮，所述一个或多个按钮被配置和定位用于利用用户的手指或拇指进行选择性致动，所述夹持装置包括：壳体，所述壳体具有第一端和第二端；在所述壳体的所述第一端处或靠近所述壳体的所述第一端的第一光学反射标记；在所述壳体的所述第二端处或靠近所述壳体的所述第二端的第二光学反射标记。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.09 US 62/347,866;2016.09.23 US 15/274,3871.一种夹持装置，用于与无线手持控制器一起使用，所述无线手持控制器包括微控制器、惯性测量单元、通信电台以及一个或多个按钮，所述一个或多个按钮被配置和定位用于利用用户的手指或拇指进行选择性致动，所述夹持装置包括：壳体，所述壳体具有第一端和第二端；在所述壳体的所述第一端处或靠近所述壳体的所述第一端的第一光学反射标记；在所述壳体的所述第二端处或靠近所述壳体的所述第二端的第二光学反射标记。2.根据权利要求1所述的夹持装置，其中所述第一光学反射标记和所述第二光学反射标记各自包括红外标记。3.根据权利要求1所述的夹持装置，其中所述夹持装置还包括在所述壳体上位于所述第一光学反射标记和所述第二光学反射标记之间的对接部分，并且其中所述对接部分被配置为以相对于所述第一光学反射标记和所述第二光学反射标记的固定空间关系将所述手持控制器选择性地且可移除地耦合到所述夹持装置。4.根据权利要求3所述的夹持装置，其中所述对接部分具有与所述手持控制器的大小和形状互补的大小和形状。5.根据权利要求3所述的夹持装置，其中夹持装置还包括致动表面和连杆，所述连杆被机械地耦合在所述致动表面与位于所述控制器上的所述一个或多个按钮中的一个按钮之间。6.根据权利要求3所述的夹持装置，其中夹持装置还包括：通信电台；一个或多个按钮，所述一个或多个按钮被配置和定位用于利用用户的手指或拇指进行选择性致动；以及用于传达用户输入的通信层。7.根据权利要求3所述的夹持装置，其中所述夹持装置还包括从包括以下项的组中选择的一个或多个附加部件：视觉反馈设备、触觉反馈...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·O·巴兰，C·杜鲁，C·D·埃德蒙兹，M·J·费诺齐奥，
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