專利名稱：用于透視顯示的交感神經(jīng)光適應(yīng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)技術(shù)，尤其涉及透視顯示技術(shù)。
技術(shù)背景
透視顯示將顯示圖像和外部圖像合并，從而在同一物理空間中呈現(xiàn)這兩種圖像。 這樣的顯示可在可佩戴、頭戴式顯示系統(tǒng)中使用；它可耦合到護目鏡、頭盔或其他目鏡中。 透視顯示使得查看者能夠私密地且移動地查看來自計算機、視頻游戲、媒體播放器或其他電子設(shè)備的圖像。在被配置成呈現(xiàn)兩個不同的顯示圖像(每個眼睛一個)時，這一方法可用于立體(例如，虛擬——現(xiàn)實)顯示。
為提供積極的查看體驗，可鑒于某些眼部關(guān)系來配置頭戴式顯示系統(tǒng)。一種這樣的關(guān)系是顯示圖像的聚焦平面相對于外部場景中的背景對象的放置。如果顯示圖像的聚焦平面離背景對象太遠，則查看者可能難以聚焦并可能體驗到眼部壓力。發(fā)明內(nèi)容
本公開的一個實施例提供了一種用于在查看者的公共聚焦平面中覆蓋第一和第二圖像的方法。該方法包括形成第一圖像并沿著一軸將第一和第二圖像引導(dǎo)到查看者的瞳孔。該方法還包括在自適應(yīng)發(fā)散光元件處可調(diào)節(jié)地發(fā)散第一和第二圖像以將第一圖像對焦于公共聚焦平面處，并且在自適應(yīng)會聚光元件處可調(diào)節(jié)地會聚第二圖像以將第二圖像對焦于公共聚焦平面處。
提供以上發(fā)明內(nèi)容以簡化的形式介紹本發(fā)明的所選部分，不旨在標識關(guān)鍵或必要特征。由權(quán)利要求書定義的所要求保護的主題既不限于本發(fā)明內(nèi)容的內(nèi)容，也不限于解決本文提出的問題或缺點的各實現(xiàn)。


圖1和2示出根據(jù)本發(fā)明的各實施例的示例頭戴式顯示系統(tǒng)。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的用于在查看者的公共聚焦平面中覆蓋第一和第二圖像的示例環(huán)境。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的用于在查看者的公共聚焦平面中覆蓋第一和第二圖像的示例方法。
具體實施方式
現(xiàn)在將通過示例并參照所示的以上列出的實施例來描述本發(fā)明的各方面。在一個或多個實施例中基本相同的組件、過程步驟和其它元素被協(xié)調(diào)地標識并且以重復(fù)最小的方式描述。然而應(yīng)該注意，協(xié)調(diào)地標識的元素還可以在某種程度上不同。還應(yīng)該注意，本發(fā)明中包括的附圖是示意性的并且通常未按照比例繪制。相反，附圖中所示的各種繪制比例、縱橫比和組件數(shù)量可以有目的地失真，以使特定特征或關(guān)系更加顯見。
圖1示出一個實施例中的頭戴式顯示系統(tǒng)10。系統(tǒng)10是視頻顯示目鏡的一個示例。它可能類似于一副普通眼鏡或太陽眼鏡。然而，該系統(tǒng)包括透視顯示設(shè)備12A和12B， 它們投影顯示圖像以供佩戴者查看。具體地，顯示圖像被直接投影在佩戴者眼睛前方。由此，系統(tǒng)10包括可佩戴支架14，它將顯示設(shè)備定位在距佩戴者眼睛前方的短距離處。在圖 1中，可佩戴支架采用常規(guī)眼鏡鏡架的形式。
顯示設(shè)備12A和12B是至少部分透明的，以使得佩戴者可查看外部場景以及顯示圖像。在一個場景中，顯示圖像和外部場景中的各對象可占據(jù)不同的聚焦平面，從而佩戴者可將他或她的焦點從外部對象轉(zhuǎn)移到顯示圖像，反之亦然。在其他場景中，顯示圖像和至少一個外部對象可共享同一聚焦平面，如下文所述的。
繼續(xù)圖1，系統(tǒng)10包括控制器16，它控制顯示設(shè)備12A和12B的內(nèi)部元件以便形成顯示圖像并允許查看外部場景。在一個實施例中，控制器16可使得顯示設(shè)備12A和12B 并發(fā)地投影同一顯示圖像，以使得佩戴者的右眼和左眼在同一時間接收到同一圖像。在另一實施例中，顯示設(shè)備可并發(fā)地投影略微不同的圖像，以使得佩戴者感知到立體圖像，即三維圖像。圖2示出另一示例頭戴式顯示系統(tǒng)18。系統(tǒng)18是具有臉罩20的頭盔，在臉罩20 后方安排了顯示設(shè)備12A和12B。系統(tǒng)18可在具有范圍從視頻游戲到航空的各應(yīng)用中使用。
圖3示出一個實施例中示例透視顯示設(shè)備12的各方面。顯示設(shè)備包括照明器22 和圖像形成器對。在一個實施例中，照明器可包括白光源，諸如白光發(fā)光二極管(LED)。照明器還可包括用于校準白光源的發(fā)射并將該發(fā)射定向到圖像形成器的合適的光元件。圖像形成器可包括矩形光閥陣列，諸如液晶顯示(IXD)陣列。陣列中的光閥可被安排成在空間上變化且在時間上對發(fā)射通過該光閥陣列的經(jīng)校準的光量進行調(diào)制，諸如以形成顯示圖像的各像素。此外，圖像形成器可包括與光閥配準的合適的光過濾元件，從而可形成彩色顯示圖像。
在另一實施例中，照明器可包括一個或多個已調(diào)制激光，且圖像形成器可被配置成與調(diào)制同步地光柵化激光的發(fā)射以形成顯示圖像。在還有一個實施例中，圖像形成器M 可包括被安排為形成顯示圖像的已調(diào)制彩色LED的矩形陣列。當(dāng)彩色LED陣列發(fā)射它自己的光時，可從顯示設(shè)備中省略照明器16。
在以上考慮的各實施例中，圖像形成器以及照明器22(若存在))操作耦合到控制器16?？刂破魈峁┖线m的控制信號，該控制信號在被圖像形成器接收到時導(dǎo)致形成所需的顯示圖像?？刂破骺蛇M一步被配置成執(zhí)行本文描述的任何控制或處理動作以及還有一些其他動作。下文描述控制器16的某些功能組件。
繼續(xù)圖3，圖像形成器M被安排成將顯示圖像投影到透視多徑光元件沈中。該多徑光元件被配置成將顯示圖像反射到查看者(即，其中安裝顯示設(shè)備的頭戴式顯示系統(tǒng)的佩戴者)的瞳孔觀。多徑光元件還被配置成將被安排在顯示設(shè)備外部且在查看者對面的、 場景30的外部圖像發(fā)射到查看者的瞳孔。以此方式，多徑光元件可被配置成沿著同一軸A 將顯示圖像和外部圖像兩者引導(dǎo)到瞳孔。如圖3所示，場景30可包括一個或多個固定的或移動的前景對象32。前景對象被安排在背景對象34前方——即，在背景對象和顯示設(shè)備之間。
為了反射顯示圖像并將外部圖像發(fā)射到瞳孔觀，多徑光元件沈可包括部分反射、部分透射的結(jié)構(gòu)，如在光束分光鏡中找到的那樣。在一個實施例中，多徑光元件可包括部分鍍銀的鏡面。在另一實施例中，多徑光元件可包括支持薄轉(zhuǎn)向膜的折射結(jié)構(gòu)。
在一個實施例中，多徑光元件沈內(nèi)的折射結(jié)構(gòu)可被配置為具有光強度。它可被用來以受控的聚散度將顯示圖像引導(dǎo)到瞳孔28，以使得將顯示圖像作為與圖像形成器M的平面不同的聚焦平面中的虛擬圖像來提供。在其他實施例中，多徑光元件可不貢獻光強度， 而可經(jīng)由其他光學(xué)元件的發(fā)散和/或會聚能力來形成虛擬顯示圖像，如下文所描述的。在圖3中，在36示出虛擬顯示圖像的視位置。
在一個實施例中，照明器22、圖像形成器M和多徑光元件沈的組合光強度可以使得將虛擬顯示圖像投影為聚焦“在無窮遠處”。在沒有其他發(fā)散或會聚光元件的情況下，這一配置在通過顯示設(shè)備查看的場景具有相對較大的景深時可提供積極的透視顯示體驗。然而在景深較淺時，它可能提供不太積極的體驗。此處待解決的問題是人類大腦控制眼睛的焦點的方式?？偟膩碚f，大腦與場景中的多個背景對象可能是互相對抗的。大腦將嘗試為所有背景圖像使用公共焦點，而不是為不同深度處的背景對象建立不同的焦點。因此，如果頭戴式顯示系統(tǒng)的佩戴者正在查看聚焦于無窮遠處的虛擬顯示圖像并正面對著五米遠的一面墻，則顯示圖像將看上去在墻的前方浮動；墻和顯示圖像兩者都將被分辨出而不改變佩戴者眼睛的焦點。如果佩戴者隨后將手放在他或她的臉的前方，則對手進行分辨將引起焦點的改變，并且當(dāng)手被對焦時，墻和虛擬顯示圖像將顯得模糊。
然而，大腦要對齊背景圖像的企圖會受到眼睛的有限景深的限制。如果在本示例中查看者移動地離墻更近——例如，移動到離墻30厘米處，則使同一角膜焦點清晰地將墻和虛擬顯示圖像兩者成像為投影在無窮遠處將是不可能的。持續(xù)地試圖這么做可能導(dǎo)致查看者體驗到眼部壓力和頭痛。
鑒于這些問題，圖3的顯示設(shè)備12被配置成將虛擬顯示圖像投影在可調(diào)節(jié)的(即可移動的)聚焦平面處。聚焦平面可響應(yīng)于離背景對象34的距離以及其他因素來動態(tài)地調(diào)節(jié)。由此，顯示設(shè)備12包括自適應(yīng)發(fā)散透鏡38和發(fā)散透鏡驅(qū)動器40A。自適應(yīng)發(fā)散透鏡是具有可調(diào)節(jié)光強度的自適應(yīng)發(fā)散光元件的一個示例。它被安排在多徑光元件和查看者的瞳孔之間，并且被配置成可調(diào)節(jié)地發(fā)散顯示圖像和外部圖像，以使得顯示圖像被對焦于目標聚焦平面處。發(fā)散透鏡驅(qū)動器操作耦合到自適應(yīng)發(fā)散透鏡，且被配置成調(diào)節(jié)透鏡的光強度。它被配置成響應(yīng)于來自控制器16的控制信號來控制自適應(yīng)發(fā)散透鏡的焦距。以此方式，虛擬顯示圖像的聚焦平面可前后來回移動——例如，從無窮遠處移動到有限深度處。同時，控制器接收一種或多種形式的輸入，該輸入使得控制器能夠確定聚焦平面的所需目標位置，如下文中進一步討論的。
在一個實施例中，自適應(yīng)發(fā)散透鏡38的焦距可改變從而以適當(dāng)精細的間隔(例如，連續(xù)地或以固定的增量)將虛擬顯示圖像的聚焦平面在無窮遠處和30厘米之間移動。 在某些實施例中，增量可在倒易空間中線性地安排。例如，可能有四個、五個、十個或一百個增量。在一個實施例中，增量可按二分之一的屈光等級來安排。在一個實施例中，自適應(yīng)發(fā)散透鏡對于25厘米(cm)長的焦距可具有-4屈光度的最大光強度。在另一實施例中，自適應(yīng)發(fā)散透鏡可包括發(fā)散透鏡的混合堆，其中至少一個透鏡具有可變的光強度。
因為自適應(yīng)發(fā)散透鏡38直接位于查看者眼睛的前方，又因為它具有光強度，且還由于它的光強度遭受改變，所以這一透鏡易于使通過該透鏡發(fā)射的場景30的外部圖像散5焦。由此，顯示設(shè)備12還包括自適應(yīng)會聚透鏡42和會聚透鏡驅(qū)動器40B。自適應(yīng)會聚透鏡是具有可調(diào)節(jié)光強度的自適應(yīng)會聚光元件的一個示例。它被安排在相對于自適應(yīng)發(fā)散透鏡的多徑光元件26的對面，且被配置成可調(diào)節(jié)地會聚外部圖像以將外部圖像對焦于目標聚焦平面處。會聚透鏡驅(qū)動器操作耦合到自適應(yīng)會聚透鏡，且被配置成調(diào)節(jié)透鏡的光強度。 它被配置成響應(yīng)于來自控制器16的控制信號來控制自適應(yīng)會聚透鏡的焦距。在一個實施例中，自適應(yīng)會聚透鏡的焦距可被調(diào)節(jié)以使得自適應(yīng)發(fā)散透鏡帶來的聚散度恰好被自適應(yīng)會聚透鏡逆轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致不對場景30的外部圖像施加光強度。在一個實施例中，發(fā)散和會聚透鏡的焦距可協(xié)同地調(diào)節(jié)當(dāng)一個增加(即變得越正)時，另一個減小(即變得越負)。 在一個實施例中，可增加和減小相同的量。在另一實施例中，增加和減小的量可以不同以補償可能的非理想情況。在這些和其他實施例中，這樣的調(diào)節(jié)還可同時完成——也就是說，在自適應(yīng)發(fā)散透鏡的調(diào)節(jié)和自適應(yīng)會聚透鏡的調(diào)節(jié)之間幾乎沒有或不存在滯后。例如，調(diào)節(jié)可用推拉方式進行。
在另一實施例中，自適應(yīng)會聚透鏡42的焦距可與自適應(yīng)發(fā)散透鏡38的焦距同時調(diào)節(jié)以使得對場景的外部圖像施加恒定的光強度。這一方法可被用來提供透視顯示體驗， 同時還校正查看者的近視、遠視和/或老花眼，如下文所討論的。
在一個實施例中，自適應(yīng)發(fā)散透鏡38和自適應(yīng)會聚透鏡42可各自包括一個或多個電光可調(diào)元件。這些元件可包括具有響應(yīng)于所施加的電場而改變折射率的材料相 (material phase) 0以此方式，透鏡的光強度(即焦距)可通過改變所施加的電場來可控地變化。因為材料相的折射率快速地對不斷變化的電場作出響應(yīng)，所以自適應(yīng)透鏡可被配置成在人類眼睛的焦點調(diào)整的時間跨度內(nèi)快速地作出響應(yīng)——例如在75到100毫秒內(nèi)。這是相對于機械驅(qū)動的自適應(yīng)透鏡系統(tǒng)的優(yōu)點，在機械驅(qū)動的自適應(yīng)透鏡系統(tǒng)中響應(yīng)時間可能長得多。在本文考慮的各實施例中，自適應(yīng)透鏡的快速響應(yīng)時間允許顯示圖像和外部圖像的公共聚焦平面的迅速移動。此外，它們使得自適應(yīng)會聚透鏡能夠準確地‘跟蹤’自適應(yīng)發(fā)散透鏡的不斷改變的光強度，以使得只要顯示圖像對焦時外部圖像也是對焦的。
基于電光可調(diào)元件的自適應(yīng)發(fā)散和會聚透鏡提供除了快速響應(yīng)之外的其他優(yōu)點。 例如，為了與常用邏輯設(shè)備族的兼容性，這些透鏡可被配置成在來自驅(qū)動器40A和40B的2 伏到5伏的控制信號上操作。另外，每一電光可調(diào)元件可以是在可見度方面具有大約97% 的透明度的薄的輕量層。由此，包括三個這樣的元件的堆可維持91%的透明度，且厚度不超過1.5毫米。在某些實施例中，多徑光元件沈可光耦合(例如，率匹配的)到自適應(yīng)發(fā)散透鏡38和/或自適應(yīng)會聚透鏡42，以減少顯示和/或圖像的衰減。在其他實施例中，多徑光元件、自適應(yīng)發(fā)散透鏡和自適應(yīng)會聚透鏡中的一個或多個可支持抗反射涂層以減少光損^^ ο
盡管有這些優(yōu)點，但可以理解，以上描述中沒有一個方面旨在進行限制，因為還構(gòu)想了多種變體。例如，諸如鏡面之類的自適應(yīng)反射元件或折射和反射元件的組合，可適當(dāng)?shù)貙崿F(xiàn)本文公開的自適應(yīng)發(fā)散和會聚光元件。
如上所述，控制器16接收使得控制器能夠確定目標聚焦平面的所需位置的輸入。 由此，圖3示出測距儀44。耦合在顯示設(shè)備12的前面、場景30的對面的測距儀，可以是對它本身和場景的背景對象34之間的距離作出響應(yīng)的任何設(shè)備。為此，測距儀可被配置成測量發(fā)射脈沖和檢測到‘回聲’(即反射的或返回的脈沖)之間的時間段。脈沖可以是聲脈沖6或超聲脈沖，或者光脈沖。在其他實施例中，測距儀可捕捉由圖案化光照明的場景的圖像。 基于反射回到測距儀的圖案化光的度量，可對離背景的距離進行三角測量。
雖然圖3將測距儀44示為耦合到顯示設(shè)備12的前面、場景30的對面，但不同配置的測距儀可位于其他位置。例如，測距儀可使用這樣一種技術(shù)，其中離背景的距離與查看者雙眼的光軸之間相交的角度相關(guān)——例如，如瞳孔的定向所定義的那樣。以這種原理操作的測距儀可被安排在顯示設(shè)備的另一側(cè)，查看者眼睛的對面，以使得可看見每一瞳孔的定向。
在這些和其他實施例中，控制器16可將虛擬顯示圖像的目標聚焦平面設(shè)置在由測距儀報告的距離處。由此，虛擬顯示圖像和外部圖像的公共聚焦平面的深度可基于測距儀的輸出來確定。然而可以理解，本發(fā)明同樣支持的其他實施例可不包括測距儀。相反，控制器16可被配置成基于某一其他準則來設(shè)置顯示圖像的聚焦平面，該某一其他準則諸如來自計算機系統(tǒng)或應(yīng)用的外部輸入。在其他實施例中，即使在包括測距儀的情況下，也可使用外部輸入，以取代測距儀輸出的方式來設(shè)置顯示圖像的聚焦平面。在另一實施例中，可修改測距儀輸出，以使得基于外部輸入來將顯示圖像前后移動。在還有一些其他實施例中，在外部輸入支持一個聚焦平面而測距儀輸出指示另一聚焦平面的情況下，可應(yīng)用進一步的處理。這樣的處理可確定‘折衷的’聚焦平面或建立用于分辨沖突輸入的優(yōu)先級。
繼續(xù)圖3，顯示設(shè)備12包括線性加速計46和陀螺傳感器48。耦合在其中安裝顯示設(shè)備的頭戴式顯示系統(tǒng)內(nèi)的任何地方的這些傳感器，響應(yīng)于查看者頭部對控制器16的運動來提供信號。在一個實施例中，控制器可部分地基于查看者的頭部運動(如傳感器所報告的)來確定虛擬顯示圖像的合適的聚焦平面。例如，線性加速計可檢測到查看者的頭部何時傾斜離開了顯示設(shè)備12的光軸，從而指示可能需要對顯示圖像和/或外部圖像進行焦點糾正。同樣，陀螺傳感器可被用來檢測查看者頭部的旋轉(zhuǎn)，暗示焦點的改變。
上述配置允許用于在查看者的公共聚焦平面中覆蓋第一和第二圖像的各種方法。 由此，現(xiàn)在通過示例并繼續(xù)參照以上配置來描述一些這樣的方法。然而，應(yīng)該理解，本文所述的方法以及完全落在本發(fā)明范圍內(nèi)的其它等效方案也可以由其它配置來實現(xiàn)。自然地， 在某些實施例中，在不偏離本公開的范圍的情況下，可以省略此處所描述的和/或所示出的一些過程步驟。同樣，過程步驟的所示順序不是達成預(yù)期的結(jié)果所必需的，而是為說明和描述的方便而提供的。取決于所使用的特定策略，可以反復(fù)地執(zhí)行所示動作、功能或操作中的一個或多個。
圖4示出用于在查看者的公共聚焦平面中覆蓋第一和第二圖像的示例方法50。在這一實施例中，查看者是頭戴式顯示系統(tǒng)的佩戴者。第一圖像是在頭戴式顯示系統(tǒng)中形成的顯示圖像，而第二圖像是安排在查看者對面的場景的外部圖像。外部圖像可包括安排在背景對象前方的一個或多個前景對象。
在方法50的52，在頭戴式顯示系統(tǒng)中形成顯示圖像。如上文所述，可在耦合到顯示系統(tǒng)中的任何合適的圖像形成器中形成顯示圖像。在形成顯示圖像時，圖像形成器可將顯示圖像投影到有限距離的聚焦平面內(nèi)，該聚焦平面被安排成與查看者的自然光軸(如查看者的瞳孔和視網(wǎng)膜所定義的)垂直。
在M，估計到場景的背景對象的距離。在一個實施例中，估計到背景對象的距離包括如上所述地檢測來自背景對象的聲波反射、超聲波反射或光反射。在另一實施例中，估計到背景對象的距離包括檢測查看者的一個或兩個瞳孔的定向——例如，測量查看者雙眼會聚的角度。
在本文考慮的這些實施例中，估計的到背景對象的距離是可被控制器接收并以各種方式使用的數(shù)據(jù)。例如，控制器可控制或通知對顯示圖像和外部圖像的公共聚焦平面的選擇，如下文所討論的。在某些實施例中，這一數(shù)據(jù)還可被用來控制例如在以上52處形成顯示圖像的方式。例如，已知只有在查看‘無窮遠處’的對象時左眼和右眼才沿著平行的光軸對齊。然而，當(dāng)對象和查看者彼此接近時，左眼和右眼的光軸會聚以相交于對象。由此， 如果要在與對象同一聚焦平面中舒適地查看顯示圖像，則當(dāng)對象和查看者彼此接近時，左眼的顯示圖像可被轉(zhuǎn)移到右眼而右眼的顯示圖像可被轉(zhuǎn)移到左眼。在一個實施例中，這樣的轉(zhuǎn)移可根據(jù)控制幾何和眼睛原理由控制器16進行。
繼續(xù)圖4，在56，檢測到查看者頭部的運動。在一個實施例中，檢測到的運動可包括線性加速，如經(jīng)由線性加速計所檢測到的。在另一實施例中，檢測到的運動可包括旋轉(zhuǎn)， 如由陀螺傳感器所檢測到的。由此，可檢測查看者頭部的任意旋轉(zhuǎn)或傾斜。
在58，顯示圖像被反射并通過多徑光元件被引導(dǎo)到查看者的瞳孔。在一個實施例中，如圖3所示，顯示圖像可從圖像形成器通過多徑光元件處的90度反射被引導(dǎo)到查看者的瞳孔。在60，外部圖像被發(fā)射并通過多徑光元件被引導(dǎo)到查看者的瞳孔。進一步參考圖 3，外部圖像可直接通過多徑光元件被引導(dǎo)到查看者的瞳孔。由此，顯示圖像和外部圖像兩者都沿著同一光軸(如查看者的瞳孔和視網(wǎng)膜所定義的)從多徑光元件被引導(dǎo)到查看者的瞳孔。
在62，在顯示系統(tǒng)的自適應(yīng)發(fā)散光元件處可調(diào)節(jié)地發(fā)散顯示圖像和外部圖像。施加于這些圖像的發(fā)散水平可以是使得將顯示圖像從它被投影到的無窮遠距離的聚焦平面移動到目標焦深。在一個實施例中，顯示圖像要移動到的目標焦深可對應(yīng)于查看者和外部場景的背景對象之間的距離。以此方式，顯示圖像可被對焦于上述公共聚焦平面。
在64，在自適應(yīng)會聚光元件處可調(diào)節(jié)地會聚外部圖像以將第二圖像對焦于公共聚焦平面處。在62和64中，自適應(yīng)發(fā)散和會聚光元件可同時發(fā)生，以使得顯示圖像和外部圖像被并發(fā)地對焦。此外，自適應(yīng)發(fā)散和會聚光元件可協(xié)同地發(fā)生，以使得通過可調(diào)節(jié)地會聚外部圖像來逆轉(zhuǎn)由可調(diào)節(jié)地發(fā)散顯示圖像和外部圖像引起的外部圖像的聚散度。
在一個實施例中，在62給予外部圖像的發(fā)散度可在64被完全逆轉(zhuǎn)，以使得不對外部圖像施加凈聚散度。在其他實施例中，可不完全地逆轉(zhuǎn)聚散度以糾正查看者的眼部缺陷——近視、遠視、老花眼等一一這些眼部缺陷可能影響查看者對外部圖像的分辨。由此， 62和64的動作可能導(dǎo)致對外部圖像施加適量的凈聚散度，以使得查看者能夠分辨外部圖像而不管他或她的眼部缺陷。
在包括糾正查看者的眼部缺陷的實施例中，可采取各個動作來確定合適的糾正水平。在一個實施例中，頭戴式顯示系統(tǒng)的接口可向查看者查詢來指定糾正水平。在另一實施例中，該系統(tǒng)可進行更自動化的過程，其中控制器從近視極限到遠視極限漸進地改變糾正水平。查看者可通過叩擊透鏡或以任何其他合適的方式對糾正水平已足夠的點發(fā)出信號。 該方法從64返回。
如上所述，本文中描述的方法和功能可以經(jīng)由圖3中示意性地示出的控制器16來進行?？刂破靼ㄟ壿嬜酉到y(tǒng)66和存儲器子系統(tǒng)68。通過邏輯子系統(tǒng)和存儲器子系統(tǒng)的操作耦合，控制器可被配置成進行本文所述的任何方法——即，計算、處理或控制功能。
更具體地，存儲器子系統(tǒng)68可以保存使邏輯子系統(tǒng)66進行各種方法的指令。為此，邏輯子系統(tǒng)可包括被配置成執(zhí)行指令的一個或多個物理設(shè)備。例如，邏輯子系統(tǒng)可被配置成執(zhí)行指令，該指令是一個或多個程序、例程、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、或其它邏輯構(gòu)造的一部分?？蓪崿F(xiàn)此類指令以執(zhí)行任務(wù)、實現(xiàn)數(shù)據(jù)類型、變換一個或多個設(shè)備的狀態(tài)、或以其它方式得到所需結(jié)果。邏輯子系統(tǒng)可包括被配置成執(zhí)行軟件指令的一個或多個處理器。另外或另選地，邏輯子系統(tǒng)可包括被配置成執(zhí)行硬件或固件指令的一個或多個硬件或固件邏輯機器。邏輯子系統(tǒng)可任選地包括分布在兩個或更多個設(shè)備上的組件，這些組件在某些實施例中可位于遠程。
存儲器子系統(tǒng)68可以包括被配置成保存可由邏輯子系統(tǒng)66執(zhí)行以實現(xiàn)此處所述的方法和功能的數(shù)據(jù)和/或指令的一個或多個物理的、非瞬態(tài)的設(shè)備。在實現(xiàn)這種方法和功能時，可以變換存儲器子系統(tǒng)的狀態(tài)(例如，以保存不同的數(shù)據(jù))。存儲器子系統(tǒng)可以包括可移動介質(zhì)和/或內(nèi)置設(shè)備。存儲器子系統(tǒng)可包括光學(xué)存儲器設(shè)備、半導(dǎo)體存儲器設(shè)備、 和/或磁存儲器設(shè)備等。存儲器子系統(tǒng)可以包括具有以下特性中的一個或更多個特性的設(shè)備易失性、非易失性、動態(tài)、靜態(tài)、讀/寫、只讀、隨機存取、順序存取、位置可尋址、文件可尋址、以及內(nèi)容可尋址。在一個實施例中，可將邏輯子系統(tǒng)和存儲器子系統(tǒng)集成到一個或多個常見設(shè)備中，諸如應(yīng)用程序?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)或所謂的片上系統(tǒng)。在另一個實施例中，存儲器子系統(tǒng)可以包括計算機系統(tǒng)可讀可移動介質(zhì)，該介質(zhì)可用于存儲和/或傳送可執(zhí)行以實現(xiàn)此處描述的方法和過程的數(shù)據(jù)和/或指令。這樣的可移動介質(zhì)的示例包括CD、 DVD、HD-DVD、藍光盤、EEPROM和/或軟盤等。
相反，在一些實施例中，本文描述的指令的各方面可以按暫態(tài)方式通過不由物理設(shè)備在至少有限持續(xù)時間期間保持的純信號(例如電磁信號、光信號等)傳播。此外，與本發(fā)明有關(guān)的數(shù)據(jù)和/或其他形式的信息可以通過純信號傳播。
術(shù)語“模塊”和“引擎”可用于描述被實現(xiàn)以執(zhí)行一個或多個特定功能的控制器16 的一個方面。在某些情況下，可經(jīng)由邏輯子系統(tǒng)66通過執(zhí)行由存儲器子系統(tǒng)68保存的指令來實例化此類模塊或引擎。應(yīng)該理解，可從相同應(yīng)用程序、代碼塊、對象、例程、和/或功能來實例化不同的模塊和/或引擎。同樣，在某些情況下，可通過不同的應(yīng)用、代碼塊、對象、 例程、和/或功能來實例化相同的模塊和/或引擎。
如圖3所示，控制器16可包括各種輸入設(shè)備和各種輸出設(shè)備，諸如顯示器12。顯示器12可提供由存儲器子系統(tǒng)68保持的數(shù)據(jù)的可視表示。由于此處所描述的方法和過程改變了由存儲器子系統(tǒng)保存的數(shù)據(jù)，并由此轉(zhuǎn)變了存儲器子系統(tǒng)的狀態(tài)，因此同樣可以轉(zhuǎn)變顯示器的狀態(tài)以可視地表示底層數(shù)據(jù)中的改變。顯示器可包括利用幾乎任何類型的技術(shù)的一個或多個顯示設(shè)備?？蓪⒋祟愶@示設(shè)備與邏輯子系統(tǒng)66和/或存儲器子系統(tǒng)68組合在共享封裝中，或此類顯示設(shè)備可以是外圍顯示設(shè)備。
最后，應(yīng)當(dāng)理解的是此處所描述的制品、系統(tǒng)和方法是本發(fā)明的實施例(非限制性實施例)，同樣構(gòu)想了該實施例的多種變型和擴展。因此，本發(fā)明包括此處所公開的制品、 系統(tǒng)和方法的所有新穎和非顯而易見的組合和子組合，及其任何和所有的等效方案。
權(quán)利要求
1.一種用于在查看者的公共聚焦平面中覆蓋第一和第二圖像的方法(50)，所述方法包括形成(5 所述第一圖像；沿著一軸將所述第一和第二圖像引導(dǎo)(58、60)到查看者的瞳孔08)；在自適應(yīng)發(fā)散光元件處可調(diào)節(jié)地發(fā)散(6 所述第一和第二圖像以將所述第一圖像對焦于所述公共聚焦平面處；以及在自適應(yīng)會聚光元件處可調(diào)節(jié)地會聚(64)所述第二圖像以將所述第二圖像對焦于所述公共聚焦平面處。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一圖像是頭戴式顯示系統(tǒng)的顯示圖像，且形成所述第一圖像包括將所述第一圖像投影到無窮遠距離的聚焦平面中。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二圖像是安排在查看者對面的場景的外部圖像，且所述第二圖像包括至少一個背景對象。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括接收響應(yīng)于到所述背景對象的距離的數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括檢測來自所述背景對象的反射、檢測所述查看者的瞳孔的定向以及檢測所述查看者頭部的傾斜中的一個或多個。
6.一種用于在查看者的公共聚焦平面中覆蓋第一和第二圖像的系統(tǒng)(10)，所述系統(tǒng)包括多徑光元件( )，所述多徑光元件被配置成沿著一軸將第一和第二圖像引導(dǎo)到查看者的瞳孔(28)；具有可調(diào)節(jié)光強度的自適應(yīng)發(fā)散光元件(38)，所述自適應(yīng)發(fā)散光元件被安排在所述多徑光元件和所述瞳孔之間，所述自適應(yīng)發(fā)散光元件被配置成可調(diào)節(jié)地發(fā)散所述第一和第二圖像；具有可調(diào)節(jié)光強度的自適應(yīng)會聚光元件0 ，所述自適應(yīng)會聚光元件被安排在相對于所述自適應(yīng)發(fā)散光元件的所述多徑光元件的對面，所述自適應(yīng)會聚光元件被配置成可調(diào)節(jié)地會聚所述第二圖像；以及控制器(16)，所述控制器被配置成調(diào)節(jié)所述自適應(yīng)發(fā)散光元件的光強度以使得所述第一圖像被對焦于所述公共聚焦平面處，所述控制器被配置成調(diào)節(jié)所述自適應(yīng)會聚光元件的光強度以使得所述第二圖像被對焦于所述公共聚焦平面處。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括被安排為將所述第一圖像投影到所述多徑光元件中的圖像形成器。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述自適應(yīng)發(fā)散光元件和所述自適應(yīng)會聚光元件中的每一個包括具有電光可調(diào)折射元件的透鏡。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述自適應(yīng)發(fā)散光元件和所述自適應(yīng)會聚光元件中的每一個操作耦合到驅(qū)動器，所述驅(qū)動器被配置成調(diào)節(jié)所述光元件的光強度，且所述控制器操作耦合到每一驅(qū)動器。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括操作耦合到所述控制器的測距儀， 其中所述測距儀的輸出隨著到被安排在所述查看者對面的場景中的背景對象的距離而改變，且所述控制器被配置成基于所述輸出來定位所述公共聚焦平面。
全文摘要
本發(fā)明描述了用于透視顯示的交感神經(jīng)光適應(yīng)。一種用于在查看者的公共聚焦平面中覆蓋第一和第二圖像的方法，包括形成第一圖像，并且沿著一軸將第一和第二圖像引導(dǎo)到查看者的瞳孔。該方法還包括在自適應(yīng)發(fā)散光元件處可調(diào)節(jié)地發(fā)散第一和第二圖像以將第一圖像對焦于公共聚焦平面處，并且在自適應(yīng)會聚光元件處可調(diào)節(jié)地會聚第二圖像以將第二圖像對焦于公共聚焦平面處。
文檔編號G02B27/01GK102540466SQ20111043050
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者A·A-A·基普曼, A·富勒, D·海斯, J·塔迪夫, K·S·佩雷茲, P·格林哈爾希 申請人:微軟公司