顯示器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及顯示器。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為背景，將討論示例頭戴式顯示器（HMD)，盡管（如將在下文中進(jìn)一步描述的） 本公開可應(yīng)用到其它類型的顯示器。
[0003] HMD是可以戴在頭部或者作為頭盔的一部分的圖像或視頻顯示設(shè)備。為一個眼睛 或者雙眼提供小的電子顯示設(shè)備。
[0004] -些HMD允許顯示的圖像疊加在現(xiàn)實世界視圖上。該類型的HMD可以被稱為光學(xué) 透視HMD并且一般需要顯示設(shè)備被定位在除了直接在用戶的眼睛的前方之外的地方。于是 需要偏轉(zhuǎn)顯示的圖像的一些方式使得用戶可以看到顯示的圖像。這可以通過使用放置在用 戶的眼睛的前方的部分反光的鏡子以便于允許用戶看穿鏡子但是同時看到顯示設(shè)備的輸 出的反射。在公開在EP-A-I 731 943和US-A-2010/0157433中的另外的布置中（所述公 開的內(nèi)容通過引用合并于此），采用全內(nèi)反射的波導(dǎo)布置被用于傳遞來自配置到用戶的頭 部的側(cè)面的顯示設(shè)備的顯示的圖像，使得用戶可以看到顯示的圖像，但仍能通過波導(dǎo)看到 現(xiàn)實世界的視圖。再次，在這些類型的布置的任一個中，創(chuàng)建了顯示器的虛擬圖像（使用已 知的技術(shù)）使得用戶看到合適的尺寸和距離的虛擬圖像以允許放松的觀看。例如，盡管物 理顯示設(shè)備可以是微小的（例如，IOmm X IOmm)并且可以僅與用戶的眼睛離開幾毫米，可 以布置虛擬圖像以便于由用戶感知到虛擬圖像在離開用戶（例如）20m的距離處，具有5m X 5m的感知的尺寸。
[0005] 但是，其它HMD僅允許用戶看到顯示的圖像，這就是說它們使圍繞用戶的現(xiàn)實世 界環(huán)境模糊。該類型的HMD可以例如以與之前所述的光學(xué)透視HMD類似的虛擬距離以及感 知尺寸，結(jié)合將虛擬顯示的圖像放置在合適的距離處以便用戶以放松的方式聚焦的合適的 透鏡，將實際的顯示設(shè)備定位在用戶的眼睛的前方。這種類型的設(shè)備可以被用于觀看電影 或者類似的記錄的內(nèi)容，或者用于觀看表示圍繞用戶的虛擬空間的所謂的虛擬現(xiàn)實內(nèi)容。 但是當(dāng)然可能在該類型的HMD上顯示現(xiàn)實世界視圖，例如通過使用前向的相機(jī)以產(chǎn)生用于 顯示在顯示設(shè)備上的圖像。
[0006] 盡管HMD的最初開發(fā)可能是通過這些設(shè)備的軍事或者專業(yè)應(yīng)用驅(qū)動的，但是在例 如計算機(jī)游戲或者家用計算應(yīng)用中，HMD變得更加流行用于由臨時用戶使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本公開提供一種使用可操作為向觀看者顯示圖像的顯示器的顯示方法，所述方法 包括：檢測所述觀看者的頭部的初始位置和/或定向；根據(jù)所述檢測的位置和/或定向產(chǎn) 生用于顯示的圖像；在將顯示所述圖像的時間處檢測所述觀看者的頭部的當(dāng)前的位置和/ 或定向；根據(jù)所述觀看者的頭部的初始位置和/或定向以及當(dāng)前的位置和/或定向之間的 任何差別重新投影所述產(chǎn)生的圖像；以及使用所述顯示器顯示所述重新投影的圖像。
[0008] 本公開的進(jìn)一步的各個方面和特征在所附權(quán)利要求中定義。
【附圖說明】
[0009] 現(xiàn)在將參考附圖描述本公開的實施例，其中：
[0010] 圖1示意性地示出了由用戶穿戴的HMD ;
[0011] 圖2是HMD的示意性平面圖；
[0012] 圖3示意性地示出了由HMD形成虛擬圖像；
[0013] 圖4示意性地示出了在HMD中使用的另外類型的顯示器；
[0014] 圖5示意性地示出了一對立體的圖像；
[0015] 圖6示意性地示出了 HMD的用戶的視圖的改變；
[0016] 圖7a和7b示意性地示出了具有運(yùn)動感測的HMD ;
[0017] 圖8示意性地示出了基于光流（optical flow)檢測的位置傳感器；
[0018] 圖9示意性地示出了響應(yīng)于HMD位置或運(yùn)動檢測的圖像的產(chǎn)生；
[0019] 圖10示意性地示出了由相機(jī)對圖像的捕捉；
[0020] 圖11示意性地示出了捕捉的圖像的重新投影；
[0021] 圖12示意性地示出了圖像旋轉(zhuǎn)；
[0022] 圖13示意性地示出了圖像旋轉(zhuǎn)和平移；
[0023] 圖14示意性地示出了 HMD圖像顯示的等待時間問題；
[0024] 圖15是示出了圖像處理技術(shù)的示意性流程圖；
[0025] 圖16示意性地示出了 HMD的旋轉(zhuǎn)；
[0026] 圖17示意性地示出了圖像位置相減；
[0027] 圖18示意性地示出了深度圖；
[0028] 圖19和20示意性地示出了根據(jù)不同的相應(yīng)的視點圖像；
[0029] 圖21示意性地示出了用于圖像渲染和重新投影以補(bǔ)償HMD運(yùn)動的技術(shù)；
[0030] 圖22是與圖21中所不的技術(shù)有關(guān)的不意性流程圖；
[0031] 圖23示意性地示出了用于圖像捕捉和重新投影以補(bǔ)償不同的相機(jī)和HMD位置的 技術(shù)；
[0032] 圖24是與圖23中所不的技術(shù)有關(guān)的不意性流程圖；
[0033] 圖25示意性地示出了全景圖像的視圖；
[0034] 圖26示意性地示出了在顯示的圖像中的相機(jī)視點調(diào)整；
[0035] 圖27示意性地示出了相機(jī)裝置；
[0036] 圖28示意性地示出了觀看顯示屏幕的觀看者；
[0037] 圖29示意性地示出了穿戴頭部定向檢測器的用戶；
[0038] 圖30示意性地示出了被動式頭部定向檢測技術(shù)；
[0039] 圖31示意性地示出了使用多個屏幕的顯示布置；
[0040] 圖32示意性地示出了顯示圖像的示例；
[0041] 圖33示意性地示出了體育賽事的顯示；
[0042] 圖34示意性地示出了用于產(chǎn)生圖33的顯示的裝置；
[0043] 圖35示意性地示出了重疊視點；
[0044] 圖36和37示意性地示出了具有相關(guān)聯(lián)的元數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)的示例；
[0045] 圖38和39是示出了用于使用圖36和37的元數(shù)據(jù)的過程的示意性流程圖；
[0046] 圖40是示出了圖36和37的元數(shù)據(jù)的進(jìn)一步使用的示意性流程圖；以及
[0047] 圖41是示出全景視圖的更新的示意性流程圖。
【具體實施方式】
[0048] 本公開的實施例可以提供使用可操作為向觀看者顯示圖像的顯示器的顯示方法 和裝置。在一些實施例中，所述顯示器是頭戴式顯示器并且通過檢測所述頭戴式顯示器的 位置和/或定向來檢測所述觀看者的頭部的位置和/或定向。所述頭戴式顯示器可以具有 安裝到觀看者的頭部的框架，所述框架定義一個或兩個眼睛的顯示位置，所述顯示位置在 使用中被定位在觀看者的相應(yīng)的眼睛的前方，并且相應(yīng)的顯示元件關(guān)于每個眼睛的顯示位 置安裝，所述顯示元件將來自視頻信號源的視頻信號的視頻顯示的虛擬圖像提供到所述觀 看者的該眼睛。在其它示例中，所述顯示器不是頭戴式顯示器。在一些實施例中，所述顯示 器（不論是否是頭戴式）可以被稱為沉浸式顯示器，在于在普通使用中它充斥用戶的視場 的至少一閾值角度范圍（例如，至少40° )。示例包括多個投影儀顯示器和環(huán)繞式（彎曲 式）顯示器等。
[0049] 現(xiàn)在參考圖1，用戶10將HMD 20戴在用戶的頭部30上。HMD包括：框架40,在該 示例中由后綁帶和頂綁帶構(gòu)成；以及顯示部分50。
[0050] 圖1的HMD完全使用戶的周圍環(huán)境的視圖模糊。用戶所能看到的全部是在HMD中 顯示的一對圖像。HMD具有適應(yīng)于用戶的左和右耳70的相關(guān)聯(lián)的頭戴式耳機(jī)60。耳機(jī)60 重放從外部源提供的音頻信號，所述外部源可以與提供用于向用戶的眼睛顯示的視頻信號 的視頻信號源相同。
[0051] 在操作中，提供視頻信號用于由HMD顯示。這可以由諸如視頻游戲機(jī)或數(shù)據(jù)處理 裝置（諸如個人計算機(jī)）的外部視頻信號源80提供，在該情況中，信號可以通過有線的或 者無線連接被發(fā)送到HMD。合適的無線連接的示例包括藍(lán)牙（R)連接。用于耳機(jī)60的音頻 信號可以由相同的連接攜帶。類似地，從HMD傳遞到視頻（音頻）信號源的任何控制信號 可以由相同的連接攜帶。
[0052] 相應(yīng)地，圖1的布置提供頭戴式顯示器系統(tǒng)的示例，其包括將安裝到觀測者的頭 部的框架，所述框架定義一個或兩個眼睛的顯示位置，所述顯示位置在使用中被定位在觀 測者的相應(yīng)的眼睛的前方，并且顯示元件關(guān)于每個眼睛的顯示位置安裝，所述顯示元件將 來自視頻信號源的視頻信號的視頻顯示的虛擬圖像提供到所述觀測者的該眼睛。
[0053] 圖1僅示出了 HMD的一個示例。其它形式也是可能的：例如HMD可以使用更加類 似于與傳統(tǒng)的眼鏡相關(guān)聯(lián)的框架，即從顯示部分向后延伸到用戶的耳朵頂部后面，可能地 彎曲向下到耳朵后面的基本上水平的鏡架。在其它示例中，用戶的外部環(huán)境的視圖事實上 可能不會完全地模糊；顯示的圖像可以被布置為疊加到（從用戶的視角）外部環(huán)境之上。 將在下文中參考圖4描述這樣的布置的示例。
[0054] 在圖1中的示例，單獨的相應(yīng)的顯示被提供到用戶的每個眼睛。這是如何實現(xiàn)的 示意性平面圖被提供為如圖2,圖2示出了用戶的眼睛的位置100以及用戶的鼻子的相對位 置110。顯示部分50以示意性的形式包括從用戶的眼睛遮蔽環(huán)境光的外部屏蔽120,以及 防止一個眼睛看到意欲用于另一個眼睛的顯示的內(nèi)部屏蔽130。用戶的面部、外部屏蔽120 和內(nèi)部屏蔽130的組合形成兩個隔室140,每個隔室用于每個眼睛。在每個隔室中，提供顯 示元件150和一個或多個光學(xué)元件160。將參考圖3描述顯示元件和一個或多個光學(xué)元件 合作以向用戶提供顯示的方式。
[0055] 參考圖3,顯示元件150產(chǎn)生（在該示例中）由光學(xué)元件160(示意性地示出為凸透 鏡但是其可以包括復(fù)合透鏡或者其它元件）折射的顯示的圖像以便于產(chǎn)生虛擬圖像170， 所述虛擬圖像170對用戶顯得比由顯示元件150產(chǎn)生的實際圖像更大并且顯著更遠(yuǎn)。作為 示例，虛擬圖像可以具有大于Im的明顯的圖像尺寸（圖像對角線）并且可以被配置在離開 用戶的眼睛（或者離開HMD的框架）多于Im的距離處。一般來說，取決于HMD的目的，所 期望的是使得虛擬圖像被配置在離開用戶顯著距離處。例如，如果HMD是用于觀看電影等， 則所期望的是用戶的眼睛在這樣的觀看期間放松，這要求至少幾米的（距虛擬圖像的）距 離。在圖3中，實線（諸如線180)被用于表示實際光線，而虛線（諸如線190)被用于表示 虛擬射線。
[0056] 在圖4中示出了可替換的布置。該布置可以被用于所期望的是用戶的外部環(huán)境 的視圖不是完全地模糊的地方。但是，它還可以應(yīng)用到其中用戶的外部視圖完全地模糊的 HMD。在圖4的布置中，顯示元件150和光學(xué)元件200合作以提供被投影到鏡子210上的圖 像，這將圖像偏轉(zhuǎn)到用戶的眼睛位置220。用戶感知虛擬圖像位于位置230處，所述位置230 在用戶的前方并且離開用戶合適的距離。
[0057] 在用戶的外部環(huán)境的視圖是完全地模糊的HMD的情況中，鏡子210可以是基本上 100%反射的鏡子。圖4的布置則具有顯示元件和光學(xué)元件可以位于更靠近用戶的頭部的 重心以及更靠近用戶的眼睛的側(cè)面的優(yōu)勢，這可以產(chǎn)生用戶所穿戴的較不笨重的HMD?？商?換地，如果HMD被設(shè)計為不完全地模糊用戶的外部環(huán)境的視圖，鏡子210可以被制成部分地 反射，使得用戶通過鏡子210看到外部環(huán)境，其中虛擬圖像疊加在實際外部環(huán)境之上。
[0058] 在給用戶的每個眼睛提供單獨的相應(yīng)的顯示的情況中，可以顯示立體的圖像。在 圖5中示出了用于顯示到左和右眼的一對立體的圖像的示例。圖