近年來，三維(3D)顯示技術(shù)經(jīng)歷了快速發(fā)展，尤其是在消費市場中。現(xiàn)在高分辨率3D眼鏡和護目鏡對消費者是可用的。使用現(xiàn)有的微投影技術(shù)以便向右眼和左眼立體地投射相關(guān)圖像，這些顯示系統(tǒng)使佩戴者沉浸于令人信服的虛擬現(xiàn)實中。然而，市場上對消費者銷售的3D顯示系統(tǒng)仍有一定的挑戰(zhàn)。一個問題是佩戴者可能因顯示系統(tǒng)相對于佩戴者眼睛的不對齊而體驗到的不舒適。

概述

本發(fā)明的一個實施例提供了一種在觀察者前指定距離處顯示虛擬物體的方法。在立體顯示系統(tǒng)中執(zhí)行，該方法包括感測觀察者的右眼和左眼位置，并基于這些位置，偏移虛擬物體的右或左顯示圖像。偏移是這樣的量級和方向以將右和左顯示圖像之間的位置視差以在指定距離放置虛擬物體的量限制到平行于觀察者的雙眼間軸線的方向。

提供本概述以便以簡化的形式介紹以下在詳細描述中進一步描述的一些概念。本

技術(shù)實現(xiàn)要素：
并不旨在標識所要求保護主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護主題的范圍。而且，所要求保護的主題不限于解決該公開的任一部分中所注的任何或全部缺點的實現(xiàn)方式。

附圖簡述

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的可穿戴立體顯示系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)的各方面。

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的右或左光學系統(tǒng)和相關(guān)聯(lián)的顯示窗口的各方面。

圖3和4示出了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的虛擬物體的立體顯示。

圖5描繪了可穿戴立體顯示系統(tǒng)相對于佩戴者的眼睛的不對齊。

圖6示出示例瞳孔位置及其關(guān)于眼睛的轉(zhuǎn)動中心。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一種在觀察者前指定距離處顯示虛擬物體的方法。

圖8示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的示例計算系統(tǒng)的各方面。

詳細描述

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公開的各方面。在一個或多個實施例中基本相同的組件、過程步驟和其他元素被協(xié)調(diào)地標識并且以重復(fù)最小的方式描述。然而將注意到，被協(xié)調(diào)地標識的元素可能也會有一定程度的不同。將進一步注意到，本公開中包括的附圖是示意性的并且通常未按照比例繪制。當然，附圖中所示的各種繪圖比例、縱橫比、以及組件的數(shù)量可故意地失真，以更容易看到某些特征或關(guān)系。

圖1示出操作上耦合到計算機系統(tǒng)12A的可穿戴立體顯示系統(tǒng)10的各個方面。所例示出的顯示系統(tǒng)類似于普通眼鏡。它包括具有定位于佩戴者面部的鼻梁16的耳擬合框架14。顯示系統(tǒng)還包括右顯示窗口18R和左顯示窗口18L。在一些實施例中，右和左顯示窗口18從佩戴者的角度看是全部或部分透明的，以便給予佩戴者他或她的周圍環(huán)境的清晰視圖。此特征使得計算機化的顯示影像能與來自周圍環(huán)境的影像混合，以獲得“增強現(xiàn)實”(AR)的假象。

在一些實施例中，顯示影像被實時地從計算機系統(tǒng)12A傳送到顯示系統(tǒng)10。顯示影像可以以任何合適形式(即，類型)的傳輸信號和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被傳送。編碼顯示影像的信號可經(jīng)由至顯示系統(tǒng)的微控制器12B的任何種類的有線或無線通信鏈路被傳遞。在其它實施例中，至少一些顯示圖像合成和處理可在微控制器中執(zhí)行。

在圖1中繼續(xù)，微控制器12B操作上耦合到右和左光學系統(tǒng)22R和22L。在所例示的實施例中，微控制器連同右和左光學系統(tǒng)一起隱藏于顯示系統(tǒng)框架內(nèi)。微控制器可包括合適的輸入/輸出(IO)部件，使其能夠接收來自計算機系統(tǒng)12A的顯示影像。微控制器還可包括位置感測部件22——例如，全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器、陀螺傳感器或加速度計，以便評估頭部定向和/或移動等。當顯示系統(tǒng)10在操作中時，微控制器12B向右光學系統(tǒng)22R發(fā)送適當?shù)目刂菩盘枺瑢?dǎo)致右光學系統(tǒng)在右顯示窗口18R中形成右顯示圖像。類似地，微控制器向左光學系統(tǒng)22L發(fā)送適當?shù)目刂菩盘枺瑢?dǎo)致左光學系統(tǒng)在左顯示窗口18L中形成左顯示圖像。顯示系統(tǒng)的佩戴者通過右和左眼分別觀看右和左顯示圖像。當右和左顯示圖像被組成并以適當?shù)姆绞?參見下文)呈現(xiàn)時，佩戴者體驗在指定位置并具有指定3D內(nèi)容和其它顯示屬性的虛擬物體的假象。將理解，“虛擬物體”，如在此使用的，可以是任何期望的復(fù)雜度的物體并且不需要被限制為單個物體。相反，虛擬物體可包括具有前景和背景部分兩者的完整的虛擬場景。虛擬物體還可對應(yīng)于更大的虛擬物體的一部分或位點。

圖2在一個非限制性實施例中示出了右或左光學系統(tǒng)22以及相關(guān)聯(lián)的顯示窗口18的各方面。光學系統(tǒng)包括背光24和液晶顯示器(LCD)陣列26。背光可包括發(fā)光二極管(LED)的系綜——例如，白LED或紅、綠和藍LED的某種分布。可放置背光以便引導(dǎo)其發(fā)射光穿過LCD陣列，該LCD陣列被配置以基于來自微控制器12B的控制信號形成顯示圖像。LCD陣列可包括布置于矩形網(wǎng)格或其它幾何形狀上的眾多可單獨尋址的像素。在一些實施例中，透射紅光的像素可在陣列中與透射綠和藍光的像素并置，使得LCD陣列形成彩色圖像。一個實施例中LCD陣列可以是硅上液晶(LCOS)陣列。在其它實施例中，數(shù)字微鏡陣列可被用于代替LCD陣列，或有源矩陣LED陣列可被替代使用。在又一些實施例中，掃描束技術(shù)可被用于形成顯示圖像。應(yīng)當理解，這里所描述的立體渲染技術(shù)可與任何適當?shù)娘@示技術(shù)兼容。

在圖2中繼續(xù)，光學系統(tǒng)22還包括被配置成感測顯示系統(tǒng)10的佩戴者的右或左眼28的位置的眼睛跟蹤傳感器。在圖2的實施例中，眼睛跟蹤傳感器采用對來自眼燈32的被佩戴者的眼睛反射的光進行成像的成像系統(tǒng)30的形式。眼燈可包括被配置成照亮眼睛的紅外或近紅外LED。在一個實施例中，眼燈可提供相對窄角的照明，以便在眼睛的角膜36上創(chuàng)建鏡面反射34。成像系統(tǒng)30包括被配置為對眼燈的發(fā)射波長范圍中光進行成像的至少一個相機。可布置并以其它方式配置此相機以便捕獲來自眼燈的被眼睛反射的光。來自相機的圖像數(shù)據(jù)被傳達到微控制器12B或計算機系統(tǒng)12A中相關(guān)聯(lián)的邏輯。在那里，可處理圖像數(shù)據(jù)以便解析如瞳孔中心38、瞳孔輪廓40、和/或來自角膜的一個或多個鏡面反射34之類的特征。圖像數(shù)據(jù)中這些特征的位置可被用作把特征位置與眼睛的注視向量42聯(lián)系起來的模型(例如多項式模型)中的輸入?yún)?shù)。在一些實施例中，該模型可以在顯示系統(tǒng)10的設(shè)置期間被校準——例如，通過將佩戴者的注視吸引到移動目標或跨佩戴者的視野分布的多個固定目標，同時記錄圖像數(shù)據(jù)并評估輸入?yún)?shù)。佩戴者的注視向量可以各種方式被用于AR應(yīng)用。例如，它可被用于確定在何處和以何距離顯示通知或其它虛擬物體，使得被佩戴者不改變她的當前焦點就可辨析。

在某些實施例中，來自LCD陣列26的顯示圖像可能不適合被顯示系統(tǒng)10的佩戴者直接觀看。具體而言，顯示圖像可能偏移開佩戴者的眼睛，可能具有不期望的聚散度，和/或非常小的出射光瞳(即，顯示光的釋放區(qū)域，不要與佩戴者的解剖瞳孔相混淆)。鑒于這些問題，來自LCD陣列的顯示圖像可在中途被進一步適應(yīng)于佩戴者的眼睛，如下面進一步描述。

在圖2的實施例中，來自LCD陣列26的顯示圖像被接收到垂直瞳孔擴展器44中。垂直瞳孔擴展器將顯示圖像降低至佩戴者的視野中，并且通過這樣做，在“垂直”方向上擴展了顯示圖像的出射光瞳。在此上下文中，垂直方向是與佩戴者的雙眼間軸線且與佩戴者正面對的方向正交的方向。從垂直瞳孔擴展器44，顯示圖像被接收到可被耦合于或被實現(xiàn)為顯示窗口18的水平瞳孔擴展器。在其它實施例中，水平瞳孔擴展器可與顯示窗口不同。無論何方式，水平瞳孔擴展器將顯示圖像的出射光瞳在“水平”方向上擴展。在此上下文中，水平方向是平行于顯示系統(tǒng)10的佩戴者的雙眼間軸線的方向——即，在圖2中進出頁面的方向。通過穿過水平和垂直瞳孔擴展器，顯示圖像被呈現(xiàn)于覆蓋眼睛的區(qū)域上。這使佩戴者能在光學系統(tǒng)和眼睛之間適當?shù)乃胶痛怪逼品秶峡吹斤@示圖像。在實踐中，這個偏移范圍可反映諸如佩戴者之間解剖學眼睛位置的變化性、顯示系統(tǒng)10的制造公差和材料靈活性、以及顯示系統(tǒng)在佩戴者的頭部上的不精確安置之類的因素。

在一些實施例中，光學系統(tǒng)22可將光功率應(yīng)用于來自LCD陣列26的顯示圖像，以便調(diào)整顯示圖像的聚散度。這樣的光功率可由垂直和/或水平瞳孔擴張器，或者由把來自LCD陣列的顯示圖像耦合進垂直瞳孔擴張器的透鏡46提供。例如，如果來自LCD陣列的光線顯現(xiàn)出會聚或發(fā)散，則光學系統(tǒng)可反轉(zhuǎn)圖像聚散度使得光線被準直接收進佩戴者的眼睛。這種手段可被用于形成遙遠的虛擬物體的顯示圖像。類似地，光學系統(tǒng)可被配置為向顯示圖像賦予固定的或可調(diào)整的發(fā)散，與被置于佩戴者前部有限距離的虛擬物體一致。在一些實施例中，其中透鏡46是電子可調(diào)透鏡，可基于觀察者與正被顯示的虛擬物體之間的指定距離動態(tài)地調(diào)整顯示圖像的聚散度。

觀察者對到虛擬顯示物體的距離的感知不僅受到顯示圖像聚散度的影響，而且受到右和左顯示圖像之間的位置視差的影響。這個原理通過圖3中的示例來解說。圖3示出了為說明目的而相互疊加的右和左圖像框48R和48L。右和左圖像框分別對應(yīng)于右和左光學系統(tǒng)的LCD陣列26的圖像形成區(qū)域。由此，右圖像框包圍右顯示圖像50R，而左圖像框包圍左顯示圖像50L。適當渲染的話，右和左顯示圖像可顯得像是任何期望復(fù)雜度的虛擬3D物體。在圖3的示例中，虛擬物體包括具有與右或左顯示圖像的每個像素(X,Y)相關(guān)聯(lián)的深度坐標Z的表面輪廓。所需的深度坐標可參考圖4以以下方式模擬。

一開始，選擇距顯示系統(tǒng)10的焦平面F的距離Z₀。左和右光學系統(tǒng)然后被配置為以適合于所選距離的聚散度呈現(xiàn)它們各自的顯示圖像。在一個實施例中，Z₀可被設(shè)定為“無窮大”，使得每個光學系統(tǒng)以準直光線的形式呈現(xiàn)顯示圖像。在另一實施例中，Z₀可被設(shè)定為兩米，從而要求每個光學系統(tǒng)以發(fā)散光的形式呈現(xiàn)顯示圖像。在一些實施例中，Z₀可在設(shè)計時被選擇，并對由顯示系統(tǒng)呈現(xiàn)的所有虛擬物體保持不變。在其它實施例中，每個光學系統(tǒng)可被配置有電子可調(diào)光功率，以便允許Z₀根據(jù)呈現(xiàn)虛擬物體的距離的范圍而動態(tài)地變化。

在距焦平面的距離Z₀已被建立之際，可對虛擬物體52的每個表面點P設(shè)定深度坐標Z。這是通過調(diào)整右和左顯示圖像中對應(yīng)于點P的兩個位點的位置視差(相對于它們各自的圖像框)完成的。在圖4中，右圖像框中對應(yīng)于點P的位點被表示為P_R，而左圖像框中的對應(yīng)位點被表示為P_L。在圖4中，位置視差為正——即，在疊加的圖像框中P_R在P_L的右邊。這導(dǎo)致點P出現(xiàn)在焦平面F的后面。如果位置視差是負的，則P將出現(xiàn)在焦平面的前面。最后，如果右和左顯示圖像被重疊(無視差，P_R和P_L重合)，則P將顯得正好位于焦平面上。無需使本公開受任何特定的理論約束，位置視差D可以按下式與Z、Z₀、以及瞳距(IPD)相關(guān)：

在上述方法中，試圖在右和左顯示圖像的相應(yīng)位點之間引入的位置視差平行于顯示系統(tǒng)10的佩戴者的瞳間軸線。在這里和其它地方，此方向上的位置視差被稱為“水平視差”，不考慮佩戴者的眼睛或頭的朝向。水平視差的引入對于虛擬物體顯示是合適的，因為它模仿了真實物體深度對人類視覺系統(tǒng)的作用，其中由右和左眼接收的真實物體的圖像沿瞳間軸線自然地偏移。如果觀察者選擇聚焦在這樣的物體上，并且如果該物體比無限遠近，則眼睛肌肉將趨向于將每個眼睛繞其垂直軸旋轉(zhuǎn)，以便將那個物體成像到每個眼睛的中央凹上，視覺敏銳度在眼睛的中央凹上最大。

相反，左和右顯示圖像之間的垂直視差在自然世界中不常見并且對于立體顯示無用。“垂直視差”是這樣一類位置視差，其中右和左顯示圖像對應(yīng)的位點在垂直方向偏移——即，垂直于IPA和觀察者面對的方向。盡管眼睛肌肉組織可將眼睛朝向觀察者頭部上方或下方的圖像物體上或下地旋轉(zhuǎn)，此類調(diào)節(jié)總是在雙眼一起進行。眼睛具有非常有限的能力以將一只眼睛獨立于另一只上或下移動，因此當呈現(xiàn)具有垂直視差的圖像對時，由于眼睛肌肉緊張以將每個圖像聚焦導(dǎo)致眼睛疲勞和/或頭痛。

基于在此提供的描述，本領(lǐng)域讀者將理解顯示系統(tǒng)10對佩戴者眼睛的不對齊易于引入右和左顯示圖像之間的垂直視差的成分。這樣的不對齊可能因顯示系統(tǒng)在佩戴者臉上的不精確定位(如圖5所示)、臉的不對稱(例如，低耳或眼)、斜視(其中至少一個瞳孔可能采用不期望的位置，有效地傾斜了相對于佩戴者的臉的“水平”方向)而發(fā)生。

以上問題可通過利用構(gòu)建在顯示系統(tǒng)10中的眼跟蹤功能來解決。具體而言，每個成像系統(tǒng)30可被配置來評估相關(guān)聯(lián)的眼睛相對于固定到顯示系統(tǒng)的參考系的瞳孔位置。有了瞳孔位置，顯示系統(tǒng)能夠?qū)@示圖像偏移并縮放適當?shù)牧縼硐ノ恢靡暡畹娜魏未怪狈至浚⑶掖_保余下的水平視差是將所渲染的虛擬物體放置在觀察者前指定位置處的量。

上述方法準許許多變體以及同樣準許許多算法來執(zhí)行所需偏移和縮放。在一個實施例中，計算機系統(tǒng)12A或微控制器12B中的邏輯以固定于顯示系統(tǒng)10的參考系維持觀察者前面的笛卡爾空間的模型。觀察者者的瞳孔位置，如由眼睛跟蹤傳感器所確定的，被映射到該空間，被定位于預(yù)定深度Z₀處的疊加的圖像框架48R和48L也一樣。(讀者被再次引導(dǎo)至圖3和4。)然后，虛擬物體52被構(gòu)造，其中物體的可視表面上的每個點P都具有顯示系統(tǒng)的參考系中的坐標X、Y、和Z。針對可視表面的每個點，構(gòu)造兩條線段——至觀察者的右眼的瞳孔位置的第一線段以及至觀察者的左眼的瞳孔位置的第二線段。右顯示圖像中對應(yīng)于點P的位點P_R被取為第一線段在右圖像框48R中的交點。類似地，左顯示圖像中的位點P_L被取為第二線段在左圖像框48L中的交點。此算法自動提供適當量的移位和縮放以便消除垂直視差并創(chuàng)建正確的量的水平視差從而正確地渲染虛擬物體的可視表面，從而將每個點P放置于距觀察者的所需距離處。

在某些實施例中，所需要的偏移和縮放可在微控制器12B的一個或多個圖形處理單元(GPU)的幀緩沖中完成，其累積右和左顯示圖像。在其它實施例中，光學系統(tǒng)22中的電子可調(diào)節(jié)光學元件(圖中未示出)可被用來將顯示圖像偏移和/或縮放適當?shù)牧俊?/p>

盡管排除各組成顯示圖像之間的垂直視差有益處，但一般而言，偏移和縮放顯示圖像以實時跟蹤瞳孔位置可能不是合乎需要的。首先，可預(yù)料到佩戴者的眼睛將作出快速轉(zhuǎn)移移動，其中視覺焦點短暫或甚至長時間移離顯示內(nèi)容。顯示影像持續(xù)跟蹤這些移位可能是令人分心的或不受歡迎的。此外，可能有與瞳孔位置的確定相關(guān)聯(lián)的噪聲。顯示影像響應(yīng)于這樣的噪聲而到處移動可能是令人分心的。最后，伴隨顯示影像的實時調(diào)整的準確的、即時即刻的眼睛跟蹤可能要求比消費者設(shè)備中提供的更多的計算能力。

解決上述各問題中的每一者的一種方式是測量并使用眼睛的旋轉(zhuǎn)中心來替代上述辦法中的瞬時瞳孔位置。在一個實施例中，眼睛的旋轉(zhuǎn)中心可根據(jù)一段時間內(nèi)記錄的瞳孔位置的連續(xù)測量值確定。圖6在一個實施例中示出該辦法的各方面。實際上，旋轉(zhuǎn)中心C可被用作瞳孔位置K的更穩(wěn)定且較少噪聲的替代物。自然地，這種近似在觀察者直接向前看使得旋轉(zhuǎn)中心位于瞳孔正后方時最有效，而在觀察者向上、下、或側(cè)邊看時最不有效。無需使本公開受任何特定的理論約束，相信該近似是有效的，因為大腦工作得更辛苦來為中央凹54接收到的圖像解析深度——即，當凝視方向是向前或近乎向前時。離開中央凹中的少量垂直視差較少可能觸發(fā)眼鏡肌肉的不自然調(diào)節(jié)嘗試。

前述的描述或附圖的任何方面都不應(yīng)以限制的意義被解讀，因為眾多變型都位于本公開的精神和范圍之內(nèi)。例如，以上描述的眼睛跟蹤辦法僅作為示例方式來被提供。其它類型的眼睛跟蹤部件可被替代地使用，并且事實上本公開與可被用于為了在此描述的目的的定位瞳孔位置或旋轉(zhuǎn)中心的任何傳感辦法一致。此外，盡管圖1的顯示系統(tǒng)10是近眼顯示系統(tǒng)(其中右顯示圖像形成于右顯示窗口之后，而左顯示圖像形成于左顯示窗口之后)，但右和左顯示圖像也可由同一圖像形成陣列形成。用基于快門的近眼顯示，例如，相同圖像形成陣列在被導(dǎo)向至右顯示窗口和左顯示窗口兩者的右眼圖像和左眼圖像的顯示之間交替。電光(例如基于液晶的)快門被安排在每個眼睛之上，并被配置來僅在用于那個眼睛的圖像正被顯示時打開。在又一些其它實施例中，右和左顯示圖像可在同一屏幕上形成。在用于膝上型計算機或被配置用于私人觀看的家庭影院系統(tǒng)的顯示系統(tǒng)中，右顯示圖像可使用一種偏振態(tài)的光被形成于顯示屏上，而左顯示圖像可使用不同偏振態(tài)的光形成于同一顯示屏上。觀察者的眼鏡中的正交對準偏振濾光器可被用于確保每個顯示圖像被接收進適當?shù)难劬Α?/p>

上述配置使得能用各種方法來顯示虛擬物體。繼續(xù)參照以上配置，現(xiàn)在通過示例來描述一些此類方法。然而，應(yīng)該理解，本文所述的方法以及落在本公開范圍內(nèi)的其它方法也可以由不同配置來實現(xiàn)。

圖7示出了一種在觀察者前指定距離處顯示虛擬物體的示例方法56。在這一方法中，虛擬物體的右和左顯示圖像被偏移使得右和左顯示圖像之間的位置視差以將虛擬物體放置在指定距離處的量平行于觀察者的雙眼間軸線。此方法可在可穿戴立體顯示系統(tǒng)，諸如以上描述的顯示系統(tǒng)10中，被執(zhí)行。

在方法56的58處，對應(yīng)于要被顯示的虛擬物體的右和左顯示圖像在計算機系統(tǒng)和/或顯示系統(tǒng)的邏輯中形成。該動作可包括在計算機系統(tǒng)的一個或多個GPU的幀緩沖中積累右和左顯示圖像。在某些實施例中，該動作也可包括將幀緩沖數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示系統(tǒng)的右和左顯示圖像形成陣列。

在60，觀察者的每個眼睛被照亮以啟用眼睛跟蹤。如以上所描述的，照亮可包括窄角度照亮以創(chuàng)建一個或多個角膜閃光以被成像或以其他方式檢測。在62，通過顯示系統(tǒng)的眼睛跟蹤部件來感測觀察者的右眼和左眼的位置。這樣的部件可感測眼睛的任何特征的位置。在某些實施例中，各種特征位置可相對于固定到顯示系統(tǒng)的參考系來被確定。在其它實施例中，右眼的特征位置可相對于左眼的特征位置來被確定，反之亦然。

在一個實施例中，在62感測的眼睛位置可包括右眼和左眼的即時瞳孔位置。在此使用的術(shù)語“即時”意味著測量按相對于眼睛運動的時間范圍而言短的一時間間隔來進行或求平均。在另一個實施例中，在62感測的眼睛位置可包括每個瞳孔繞著各眼旋轉(zhuǎn)的中心的位置。在此，感測動作可包括進行每只眼的即時瞳孔位置的重復(fù)的測量，并組合這樣的測量以得到每只眼的旋轉(zhuǎn)中心的位置。

任何合適的策略可被用于感測眼睛的位置或其任何特征，包括非成像傳感方法。然而，在其它實施例中，通過獲得每只眼的一個或多個高對比度圖像—例如，右眼的圖像和左眼的分開的圖像—并分析該高對比度圖像以定位一個或多個眼睛特征來感測眼睛位置。這樣的特征可包括，例如，眼睛瞳孔的中心位置，眼睛瞳孔的輪廓，以及從眼睛角膜反射的閃光。

在64，感測的眼睛位置被組合以在顯示系統(tǒng)的參考系中定義觀察者的雙眼間軸線并計算對應(yīng)的雙眼間距離。雙眼間軸線的性質(zhì)和雙眼間距離在本發(fā)明的不同實施例中可以是不同的。在其中即時瞳孔位置被感測并被用于偏移右和左顯示圖像的各實施例中，64的雙眼間軸線可以是觀察者的雙瞳間軸線，并且雙眼間距離可以是瞳孔中心之間的即時距離。在另一方面，在其中瞳孔的旋轉(zhuǎn)中心被感測并被用于偏移右和左顯示圖像的各實施例中，雙眼間軸線可以是通過每個瞳孔的旋轉(zhuǎn)中心的軸線。

在66計算定義一個或多個時間區(qū)間的時間安排數(shù)據(jù)，在該一個或多個時間區(qū)間上虛擬物體的右或左顯示圖像中的偏移被作出。時間安排數(shù)據(jù)可以是使得右或左顯示圖像的偏移對于觀察者而言最不明顯或最少分散注意力的。例如，時間安排數(shù)據(jù)可提供一個或多個時間區(qū)間包括其中觀察者正從正在顯示的虛擬對象移開目光的區(qū)間。在其它示例中，一個或多個時間區(qū)間可隨時間來分布，使得右或左顯示圖像的偏移對于觀察者而言不被注意。在其它示例中，一個或多個時間區(qū)間可跟隨顯示系統(tǒng)相對于觀察者單眼或雙眼的移動，或可跟隨觀察者的頭或眼位置的突然改變，如由顯示系統(tǒng)的加速度計所揭示的。

因此，在68，確定右或左顯示圖像中的偏移是否被安排在當前時間區(qū)間中。如果偏移被安排，則該方法前進到70，其中右或左顯示圖像基于右眼和左眼的位置來被偏移。一般而言，右和/或左顯示圖像可相對于固定到顯示系統(tǒng)的參考系來被偏移。此外，右或左顯示圖像中的偏移可至少包括，“垂直”方向的偏移——即，垂直于雙眼間軸線并垂直于觀察者正面對的方向的方向。在一個實施例中，僅右或左顯示圖像被偏移以影響視差校正，而在其它實施例中，右和左顯示圖像兩者被適當?shù)仄啤?/p>

在一個實施例中，偏移可通過將右顯示圖像的每個像素在右圖像幀內(nèi)平移所計算的量來執(zhí)行。在另一實施例中，左顯示圖像的每一像素可在左圖像幀內(nèi)被平移所計算的量，并且在其它實施例中，左和右顯示圖像可在它們各自的圖像幀內(nèi)被平移不同量。在又一些其它實施例中，右和/或左顯示圖像可通過以下來被偏移：向顯示系統(tǒng)中的可調(diào)諧光學元件發(fā)送合適的模擬信號，實際上，偏移在其中顯示右和左顯示圖像的圖像幀。

在這些實施例的每一個中，偏移的幅度和方向可在計算上基于觀察者的眼睛的位置(如在62確定的)——例如，基于相對于左眼的高對比度圖像中的左眼的眼部特征的位置的、右眼的高對比度圖像中的右眼的眼部特征的位置。具體而言，偏移的幅度和方向可以是使得將右和左顯示圖像之間的位置視差限制到以將虛擬物體放置在指定距離測的量平行于觀察者的雙眼間軸線的方向。以此方式，右和左顯示圖像之間的位置視差被限制到“水平”視差，這將不引起觀察者的不自然的調(diào)節(jié)嘗試。此外，水平視差的量可以相關(guān)于虛擬物體的每個像素相對于的焦平面的深度Z₀的指定深度Z及在64計算的雙眼間距離。

如上所述，方法56中使用的特定雙眼間軸線可隨各實施例而不同。在某些實施例中，即時瞳間軸線(從即時瞳孔位置獲得)可被使用。在其它實施例中，可能偏好通過每個瞳孔的旋轉(zhuǎn)中心獲取雙眼間軸線并將右和左顯示圖像之間的位置視差限制到那個軸線。

在圖7的實施例中，右和/或左顯示圖像的偏移在72伴隨適當?shù)赜液?或左顯示圖像的縮放，使得虛擬圖像顯得在距觀察者指定距離處。在一個實施例中，右或左顯示圖像可基于在方法56的64計算的雙眼間距離來縮放一幾何因子。

最后，在74，右顯示圖像被引導(dǎo)通過顯示系統(tǒng)的光學組件至觀察者的右眼，而左顯示圖像被引導(dǎo)至觀察者的左眼。

從前述描述中顯而易見，本文所描述的方法和過程可被綁定到一個或多個計算機器的計算系統(tǒng)。這樣的方法和過程可被實現(xiàn)為計算機應(yīng)用程序或服務(wù)、應(yīng)用編程接口(API)、庫和/或其它計算機程序產(chǎn)品。

以簡化形式示于圖9的是被用于支持本文描述的方法和過程的計算系統(tǒng)的一個非限制性示例。計算系統(tǒng)中的每個計算機器12包括邏輯機76和指令存儲機78。計算系統(tǒng)還包括采用光學系統(tǒng)22R和22L形式的顯示器、通信系統(tǒng)80A和80B、GPS 82、陀螺儀84、加速度計86，以及未在圖8中示出的各種組件。

每個邏輯機76包括被配置成執(zhí)行指令的一個或多個物理設(shè)備。例如，邏輯機可被配置來執(zhí)行作為以下各項的一部分的指令：一個或多個應(yīng)用、服務(wù)、程序、例程、庫、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、或其它邏輯構(gòu)造。這種指令可被實現(xiàn)以執(zhí)行任務(wù)、實現(xiàn)數(shù)據(jù)類型、轉(zhuǎn)換一個或多個部件的狀態(tài)、實現(xiàn)技術(shù)效果、或以其它方式得到期望結(jié)果。

每個邏輯機76可以包括被配置成執(zhí)行軟件指令的一個或多個處理器。作為補充或替換，邏輯機可包括被配置成執(zhí)行硬件或固件指令的一個或多個硬件或固件邏輯機。邏輯機的處理器可以是單核或多核，且在其上執(zhí)行的指令可被配置用于串行、并行和/或分布式處理。邏輯機的各個組件可任選地分布在兩個或更多單獨設(shè)備上，這些設(shè)備可以位于遠程和/或被配置用于進行協(xié)同處理。邏輯機的各方面可由以云計算配置進行配置的可遠程訪問的聯(lián)網(wǎng)計算設(shè)備來虛擬化和執(zhí)行。

每個指令存儲機78包括被配置成保持可由相關(guān)聯(lián)的邏輯機76執(zhí)行以實現(xiàn)此處描述的方法和過程的指令的一個或多個物理設(shè)備。當實現(xiàn)這樣的方法和過程時，指令存儲機的狀態(tài)可以被變換—例如用來保持不同的數(shù)據(jù)。指令存儲機可包括可移動的和/或內(nèi)置設(shè)備；它可包括光學存儲器(例如，CD、DVD、HD-DVD、藍光碟等)、半導(dǎo)體存儲器(例如，RAM、EPROM、EEPROM等)、和/或磁性存儲器(例如，硬盤驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器、磁帶驅(qū)動器、MRAM等)、以及其他。指令存儲機可以包括易失性的、非易失性的、動態(tài)的、靜態(tài)的、讀/寫的、只讀的、隨機存取的、順序存取的、位置可定址的、文件可定址的、和/或內(nèi)容可定址的設(shè)備。

將理解，每個指令存儲機78包括一個或多個物理設(shè)備。然而，本文描述的指令的各方面可另選地通過不由物理設(shè)備在有限時長內(nèi)持有的通信介質(zhì)(例如，電磁信號、光信號等)來傳播。

邏輯機(一個或多個)和指令存儲機(一個或多個)的各方面可一起被集成于一個或多個硬件邏輯組件中。這些硬件邏輯組件可包括例如現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、程序和應(yīng)用專用的集成電路(PASIC/ASIC)、程序和應(yīng)用專用的標準產(chǎn)品(PSSP/ASSP)、片上系統(tǒng)(SOC)以及復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)。

術(shù)語“模塊”、“程序”和“引擎”可用于描述被實現(xiàn)為執(zhí)行一特定功能的計算系統(tǒng)的一方面。在某些情況下，可經(jīng)由執(zhí)行由指令存儲機所保持的指令的邏輯機來實例化模塊、程序或引擎。應(yīng)當理解，可以從同一應(yīng)用、服務(wù)、代碼塊、對象、庫、例程、API、函數(shù)等來實例化不同的模塊、程序和/或引擎。類似地，相同的模塊、程序和/或引擎可由不同的應(yīng)用、服務(wù)、代碼塊、對象、例程、API、功能等來實例化。術(shù)語“模塊”、“程序”和“引擎”意在涵蓋單個或成組的可執(zhí)行文件、數(shù)據(jù)文件、庫、驅(qū)動程序、腳本、數(shù)據(jù)庫記錄等。

應(yīng)該理解，在此使用的“服務(wù)”是跨多個用戶會話可執(zhí)行的應(yīng)用程序。服務(wù)可用于一個或多個系統(tǒng)組件、程序和/或其它服務(wù)。在某些實現(xiàn)中，服務(wù)可以在一個或多個服務(wù)器計算設(shè)備上運行。

通信系統(tǒng)80可被配置為將計算機器通信地耦合于一個或多個其它機器。通信系統(tǒng)可包括與一個或多個不同通信協(xié)議兼容的有線和/或無線通信設(shè)備。作為非限制性示例，通信系統(tǒng)可被配置成用于經(jīng)由無線電話網(wǎng)絡(luò)或者有線或無線局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)來進行通信。在一些實施例中，通信系統(tǒng)可允許計算機器經(jīng)由諸如因特網(wǎng)這樣的網(wǎng)絡(luò)將消息發(fā)送至其他設(shè)備以及/或者從其它設(shè)備接收消息。

將會理解，此處描述的配置和/或方法本質(zhì)是示例性的，這些具體實施例或示例不應(yīng)被視為限制性的，因為許多變體是可能的。此處描述的具體例程或方法可以表示任何數(shù)量的處理策略中的一個或多個。如此，所示和/或所述的各種動作可以以所示和/或所述順序、以其它順序、并行地執(zhí)行，或者被省略。同樣，上述過程的次序可以改變。

本公開的主題包括各種過程、系統(tǒng)和配置以及此處公開的其他特征、功能、動作和/或?qū)傩浴⒁约八鼈兊娜我缓腿康葍r物的所有新穎且非顯而易見的組合和子組合。