[发明专利]多焦点显示系统和方法

说明书

公开了用于向用户呈现虚拟现实和增强现实体验的结构。显示增强现实的方法包括：提供将要向用户呈现的一帧或多帧图像数据，发送与一帧或多帧图像数据相关联的光，在第一焦平面上聚焦第一帧图像数据，在第二焦平面上聚焦第二帧图像数据，以及在距离范围上可变地位移第一焦平面和第二焦平面。

本申请是国际申请号为PCT/US2015/013993、国际申请日为2015年01月30日、中国国家申请号为201580017627.0、标题为“多焦点显示系统和方法”的专利申请的分案申请。

背景技术

现代计算技术和显示技术已经促进了用于所谓“虚拟现实”体验或者“增强现实”体验的系统的发展，其中，数字再现的图像或者其部分以看起来是真实或者可感知为真实的方式呈现给用户。虚拟现实“VR”场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现，而对于其它实际的真实世界视觉输入并不透明；增强现实“AR”场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现，作为对用户周围的实际世界的可视化的增强。

当向AR系统的用户呈现3D虚拟内容时存在诸多挑战。向用户呈现3D内容的中心前提包括创建多个深度的感知。如一些虚拟内容看起来更靠近用户，而其它虚拟内容可能看起来正从远方而来。因此，为了实现3D感受，AR系统被配置成在相对用户不同的焦平面上传递虚拟内容。

美国临时专利申请列出了上面当前的系统和技术以在AR系统的环境中生成各种焦平面。这些虚拟现实和/或增强现实系统的设计存在诸多挑战，包括系统在传递虚拟内容时的速度、虚拟内容的质量、用户的出瞳距离、系统的大小和可移植性、以及其它系统和光学挑战。

在此所述的系统和技术被配置成与典型的人的视觉结构一起工作以应对这些挑战。

发明内容

本发明的实施例提供用于促进对于一个或多个用户的虚拟现实和/或增强现实交互的装置、系统和方法。在一个方面，公开了用于显示虚拟内容的系统。

在一个或多个实施例中，增强现实系统包括：光投影显示器，其可操作地耦合到用于生成一帧或多帧图像数据的图像源；以及复合变焦元件(VFE)系统，其具有与第二VFE串联设置的第一VFE，第一VFE用于产生与一帧或多帧图像数据对应的至少两个深度平面，第二VFE用于以距离用户的眼睛的不同距离可变地位移至少两个深度平面。

在一个或多个实施例中，增强现实显示器还包括用于跟踪用户的眼睛的调节的调节跟踪模块，其中，第二VFE至少部分地基于所跟踪的用户的眼睛的调节来聚焦一帧或多帧图像数据。在一个或多个实施例中，光投影显示器是高刷新率显示器。在一个或多个实施例中，光投影显示器是DLP显示器。

在一个或多个实施例中，第一VFE在两个深度平面之间切换。在一个或多个实施例中，第一VFE逐帧地切换焦点。在一个或多个实施例中，一帧或多帧图像数据以时序方式提供。在一个或多个实施例中，光投影显示器具有高刷新率，以使得用户同时感知至少两个深度平面。在一个或多个实施例中，一帧或多帧图像数据包括三维场景的切片。

在另一个方面，显示增强现实的方法包括：提供将要向用户呈现的一帧或多帧图像数据，发送与一帧或多帧图像数据相关联的光，在第一焦平面上聚焦第一帧图像数据，在第二焦平面上聚焦第二帧图像数据，以及在距离范围上可变地位移第一焦平面和第二焦平面。

在一个或多个实施例中，一帧或多帧图像数据以时序方式提供。在一个或多个实施例中，一帧或多帧图像数据包括三维场景的切片。

在一个或多个实施例中，该方法还包括跟踪用户的眼睛的调节，其中，第一焦平面和第二焦平面至少部分地基于所跟踪的用户的眼睛的调节可变地位移。第一VFE可在第一焦平面和第二焦平面之间切换焦点。