3D眼镜装置和整合实时跟踪的3D眼镜系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了整合实时跟踪的3D眼镜。一种包括实时跟踪的3D眼镜装置和用于实施3D眼镜装置来用于沉浸式虚拟现实体验的系统包括3D眼镜，3D眼镜包括：框架、一对镜片，以及实时跟踪单元，实时跟踪单元允许由特征为光学发射器的光学跟踪系统观察位置和定向。在一个示例性实施方式中，3D眼镜装置在数字媒体内容渲染的会话期间与客户端系统通信。3D眼镜装置的实时跟踪单元具有在由来自光学发射器的光照射时被激活的光学传感器，将其位置和定向发送至客户端系统，客户端系统部分地基于跟踪数据渲染媒体内容，且将内容显示在头戴式显示系统上，显示系统是该装置的一部分，以便产生沉浸式虚拟现实体验。

【技术实现步骤摘要】
3D眼镜装置和整合实时跟踪的3D眼镜系统相关申请的交叉引用本申请请求享有2018年1月3日提交的美国临时专利申请第62/613,227号的优先权和权益，该申请的通过引用以其整体结合到本文中。
本文所述的一个或多个当前实施例针对三维("3D")启用装置，其具有集成在其中的光学传感器，且用于确定佩戴该装置的用户的位置，以便可实时跟踪他们。
技术介绍
虚拟现实在计算机生成的三维环境内为用户创建模拟的物理存在。大体上，虚拟现实系统的硬件由诸如显示屏幕、跟踪装置和高性能计算机的构件构成，以为用户生成高水平的沉浸式体验。通过跟踪用户围绕环境的移动中的变化，虚拟现实系统对应地改变用户的视场，从而产生用户沉浸在环境中的感觉，因此确保计算机生成的虚拟环境既是现实的且又令人愉悦。通常，计算机生成的虚拟环境立体地投射到(多个)大屏幕上。用户通过简单地佩戴一副半透明的立体3D眼镜来体验三维环境。在此情况下，通过使用昂贵的光学跟踪系统来实现沉浸。本文中所述的常规虚拟现实系统需要硬件构件的巨大投资，且发现难以向普通用户推销。因此，本领域中所需的是允许以有效运用成本的方式开发交互式环境的设备、系统和方法。近年来技术的进步带来了新的机会，允许虚拟现实系统进入家庭用户市场，引入了由头戴式显示器("HDM")驱动的新的交互式沉浸体验。由于具有内置于HMD本体的各种传感器，可通过跟踪头戴式显示器的位置和定向来跟踪佩戴HMD的用户。另外，渲染的立体3D环境可直接地投射到用户的眼睛上，覆盖用户的视场的整体，且在低得多的成本下产生高水平的沉浸感。尽管价格更优惠，但市场对HMD驱动的虚拟现实系统的反应令人沮丧。由于需要将传感器构件和一体式显示屏整合入单个产品，故当用户佩戴HMD围绕虚拟现实环境移动时，HMD显得庞大且不舒适。此外，在HMD覆盖用户的整个视场的情况下，用户在不了解外部环境的情况下的移动引起了对尝试这种虚拟现实体验持怀疑态度的人的极大安全忧虑。因此，本领域中还需要一种克服现有技术中可用性和成本缺陷的系统、装置和方法。正是在这种背景下，出现了本技术的实施例。
技术实现思路
在一个或多个具体实施方式中，提供了一种3D眼镜装置，其中该装置包括头戴式显示器，且包括一个或多个光学传感器，传感器连同光学跟踪系统工作，如，一个或多个光学发射器，以跟踪佩戴者的移动。在另一个实施方式中，3D眼镜装置允许用户看到计算机生成的3D和/或二维("2D")内容。例如，佩戴此3D眼镜装置的用户能够在各种沉浸式虚拟现实实施方式中感知与那些非3D眼镜佩戴者不同的图像和/或视频内容。通过非限制性实例，通过所述3D眼镜装置的使用，用户能够体验沉浸式虚拟现实实施方式，其包括但不限于洞穴自动虚拟环境("CAVE")和具有一个或多个壁、投影圆顶或任何其它投影表面的基于投影的系统。在本文所述的装置的又一个构造中，3D眼镜装置与一个或多个处理器通信且从处理器接收数据，以便产生针对具体用户和/或具体环境定制的多种虚拟现实体验。在另一个实施方式中，提供了用于创建具有理解其在物理空间中的位置和定向的能力的3D眼镜装置的系统，以及用于开发用于基于该装置创建沉浸式虚拟现实体验的系统的各种实施方式。附图说明本技术可通过参照以下附图的详细描述来最佳地理解。图1A示出了实施头戴式显示器且具有内置的光学传感器的3D眼镜装置的示例性实施例的透视图。图1B示出了根据本文所述的3D眼镜装置的特定实施例的覆盖在光学传感器的顶部上的塞架构的示例性放置。图1C示出了根据本文所述的3D眼镜装置的特定实施例的覆盖在光学传感器的顶部上的面罩架构的示例性放置。图1D示出了实施头戴式显示器且具有内置的光学传感器、眼镜腿和用于附接到用户头部上的带的3D眼镜装置的示例性实施例的透视图。图1E示出了实施头戴式显示器且具有内置的光学传感器和用于附接到用户头部上的带的3D眼镜装置的示例性实施例的透视图。图2示出了根据示范性实施例的3D眼镜装置的示例性构件。图3A示出了使用本文所述的3D眼镜装置的视频游戏的交互式游戏情节的示例性系统。图3B进一步示出了使用本文所述的3D眼镜装置的视频游戏的交互式游戏情节的示例性系统。图4A仅从第一玩家的视角示出了使用3D眼镜装置的视频游戏的示例性交互式游戏情节。图4B从第二玩家和第一玩家的视角示出了使用3D眼镜装置的视频游戏的示例性交互式游戏情节。图5A示出了利用相同或不同的跟踪3D眼镜、头戴式装置或输入装置在三个不同的本地或远程位置处的四个用户的示例性共享交互式虚拟现实游戏会话。图5B示出了在三个不同本地或远程位置处的四名用户的示例性共享交互式虚拟现实游戏会话，每个示出了根据用户的跟踪信息渲染的透视游戏情节图像。具体实施方式通过广泛的概述和介绍，在这里描述的3D眼镜或头戴式显示装置的具体配置中，头戴式显示系统通过位于3D眼镜装置上的传感器结合实时跟踪能力，使得能够在虚拟现实环境体积内跟踪一个或多个个体用户的移动。这种移动跟踪使得所述系统能够使用在一个或多个处理器内执行的代码来创建高水平沉浸式虚拟现实体验。重要的是，所述系统和方法提供虚拟现实环境的生成，而不需要附接至3D眼镜或头戴式显示装置的附加跟踪构件。在一个或多个实施方式中，这样的沉浸式虚拟环境由一个或多个处理器或计算机产生，所述处理器或计算机分析从结合到3D眼镜中或附接到3D眼镜的光学传感器与一个或多个外部光学发射器之间的交互生成的实时跟踪数据。正确配置的处理器允许推断3D眼镜装置的位置、定向和移动，因此允许虚拟现实系统基于此移动动态地生成虚拟环境体积内的内容。3D眼镜或本文所述的头戴式显示系统、方法和设备的特定实施方式在所附的图1A-5B中示出。如具体参看图1A和1B所示，一个或多个特定构造的3D眼镜包括实时跟踪。此所述3D眼镜还可包括以下特征中的一个或多个：被动偏光镜片；特征为数字光处理("DLP")Link同步的主动快门镜片；以及特征为VESA立体射频同步的主动快门镜片。在每个潜在的构造中，每个3D眼镜与使用被动偏光立体显示(图3B中的360)和主动快门立体显示中的一者或两者的显示系统一起工作。在另一个构造中，所述构造的3D眼镜使用以下同步方法中的一个：VESA立体和DLPLink。利用这些布置，左眼和右眼上的镜片通过快门或主动偏光的操作接收略微不同的图像，以便给予3D体验。在备选构造中，3D眼镜并未使用任何同步方法。如参照图1A详细所示，提供了头戴式或3D眼镜显示装置的示例性实施例。为了易于描述，具体参照3D眼镜装置来描述前述构件。然而，本技术可包括附加形式因素，如，单眼镜、头戴式显示器、屏幕或类似物，无论是否以眼镜的形式提供。在一个具体实施例中，3D眼镜装置100包括用于3D观看的一对镜片110、包括前面罩120和侧罩150的框架，以及特征为一些形式的一个或多个眼镜固定构件或机构的构件。在一个具体实施方式中，如图1A中所示，眼镜固定构件是一对眼镜腿160。在备选构造中，如图1D中所示，眼镜固定构件或机构可以是特征为具有连接眼镜腿160的条或带180的眼镜腿160。在又一个备选构造中，如图1E中所示，眼镜固定构件或机构可简单地为直接连接至侧罩150上的支撑性条或带190。在一个具体实施方式中，框架支撑且遮蔽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D眼镜装置，包括：框架，其可附接到用户的脸上；一对镜片，其由所述框架支承，且包括左和右3D透明介质，由此用户可选择性地观察叠加有3D图像的物理环境；处理器，其在所述框架内，且配置成执行编程指令；存储器，其在所述框架内，且配置成储存用于所述处理器的信息和指令；其特征在于，所述3D眼镜装置包括嵌入所述框架内的至少一个传感器，当所述3D眼镜装置在由光学发射器扫描的跟踪环境中移动时，所述传感器提供位置和定向信息的输出；其中所述处理器配置成响应于(a)基于所述至少一个传感器的输出的接收到的运动检测信号和(b)基于3D内容信号和传感器输出信号的3D信号同步信号来操作所述一对镜片以提供3D场景渲染。

【技术特征摘要】
2018.01.03 US 62/613227;2018.08.30 US 16/1178101.一种3D眼镜装置，包括：框架，其可附接到用户的脸上；一对镜片，其由所述框架支承，且包括左和右3D透明介质，由此用户可选择性地观察叠加有3D图像的物理环境；处理器，其在所述框架内，且配置成执行编程指令；存储器，其在所述框架内，且配置成储存用于所述处理器的信息和指令；其特征在于，所述3D眼镜装置包括嵌入所述框架内的至少一个传感器，当所述3D眼镜装置在由光学发射器扫描的跟踪环境中移动时，所述传感器提供位置和定向信息的输出；其中所述处理器配置成响应于(a)基于所述至少一个传感器的输出的接收到的运动检测信号和(b)基于3D内容信号和传感器输出信号的3D信号同步信号来操作所述一对镜片以提供3D场景渲染。2.根据权利要求1所述的3D眼镜装置，其特征在于，所述一对镜片包括沿不同方向的被动圆形或线性的偏光镜，以滤除旨在用于左眼和右眼的图像。3.根据权利要求1所述的3D眼镜装置，其特征在于，所述一对镜片包括主动快门LCD眼镜，其配置成在足以引起用户感知旨在用于左眼或右眼的单独图像的刷新速率下以交替模式打开和关闭。4.根据权利要求1所述的3D眼镜装置，其特征在于，传感器信号提供至所述处理器，且所述3D眼镜装置还包括通信模块，用于将包括所述传感器信号的数据从所述处理器经由网络传输至至少一个其它远程装置。5.根据权利要求1所述的3D眼镜装置，其特征在于，所述3D眼镜装置还包括至少一个输入构件以用于从佩戴所述3D眼镜装置的用户接收输入，所述输入构件包括传感器，使得能够在所述跟踪环境中跟踪所述输入构件。6.根据权利要求1所述的3D眼镜装置，其特征在于，所述传感器感测基于所述3D眼镜装置在X轴、Y轴、Z轴、俯仰、滚动和偏航上的移动的位置和定向数据。7.根据权利要求1所述的3D眼镜装置，其特征在于，所述处理器由至少一个校准模块配置，所述校准模块引起涉及一个或多个传感器的配置的数据储存在所述3D眼镜装置的存储器内。8.根据权利要求1所述的3D眼镜装置，其特征在于，所述处理器适于与配置成与所述3D眼镜装置通信的远程客户端计算系统通信，其中所述远程客户端计算系统的计算机由至少一个绝对校准模块配置，所述校准模块引起涉及预定跟踪环境的数据与所述3D眼镜装置生成的传感器数据相比较，以确定关于所述预定跟踪环境内的3D眼镜装置的位置的至少一个数据值。9.根据权利要求1所述的3D眼镜装置，其特征在于，所述3D眼镜装置的处理器配置成将一个或多个数据更新从远程数据储存装置接收至储存在所述存储器中的至少一个模块。10.根据权利要求1所述的3...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘应机，陈建业，谭伟林，伍嘉浚，高兴，
申请(专利权)人：华拓域科技有限公司，
类型：新型
国别省市：中国香港,81