[发明专利]用于显示虚拟和增强现实的立体视觉的方法和系统

说明书

公开了用于自由形态光学显示系统的几种独特的硬件配置和方法。自由形态显示系统包括以平铺布置的主自由形态光学元件和次级自由形态光学元件，以扩展水平视场(FOV)或竖直视场。该系统可以包括可变聚焦系统，其产生中间光瞳并改变单个焦平面的焦距或在多个焦平面之间切换，以用于聚焦地呈现对象，同时解决调节会聚冲突。系统可以将光样本映射到物理空间中的适当光线，并且使用投影仪群来投射映射的光线以产生虚拟显示内容的光场。还公开了用于制作平铺自由形态光学显示系统的方法和用于采用可变聚焦自由形态光学器件产生虚拟内容并呈现光场的方法。

本申请是国际申请号为PCT/US2015/033412、国际申请日为2015年05月29日、中国国家申请号为201580041059.8、标题为“用于显示虚拟和增强现实的立体视觉的方法和系统”的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年5月30日提交的题为“METHODS AND SYSTEMS FORDISPLAYING STEREOSCOPY WITH A FREEFORM OPTICAL SYSTEM WITH ADDRESSABLE FOCUSFOR VIRTUAL AND AUGMENTED REALITY”的美国临时专利申请序列号62/005,865的权益。本申请与如下申请交叉相关：代理人案号为ML 30017.00的于2014年5月30日提交的并且题为“METHODS AND SYSTEM FOR CREATING FOCAL PLANES IN VIRTUAL AND AUGMENTEDREALITY”的美国临时专利申请序列号62/005,834；代理人案号为ML30016.00的2014年5月30日提交的并且题为“METHODS AND SYSTEMS FOR VIRTUAL AND AUGMENTED REALITY”的美国专利申请序列号62/005,807；2011年12月22日提交的并且题为“ERGONOMIC HEADMOUNTED DISPLAY AND OPTICAL SYSTEM”的美国专利申请序列号13/335,884，其要求2010年12月24日提交的美国临时专利申请序列号61,427,162的优先权；以及2011年12月22日提交的题为“An Ergonomic Head Mounted Display Device and Optical System”的国际申请号为PCT/US2011/067033的专利合作条约(PCT)下公布的国际申请，并且该国际申请要求2010年12月24日提交的美国临时专利申请序列号61,427,162的优先权。

背景技术

头戴式显示器(HMD)长期以来被证明对于许多应用是无价的，其跨越科学可视化、医学和军事训练、工程设计和原型设计、远程操纵和远程呈现以及个人娱乐系统的领域。在混合和增强现实系统中，光学透视HMD是将计算机生成的虚拟场景与真实世界场景的视图组合的基本方法之一。通常通过光学组合器，光学透视头戴式显示器(OST-HMD)将计算机生成的图像光学地覆盖到真实世界视图上，同时保持真实世界的直接的最小退化的视图。OST-HMD呈现了产生移动显示解决方案的巨大潜力，所述移动显示解决方案提供比诸如智能电话和PDA(个人数字助理)之类的其它流行移动平台更吸引人的图像质量和屏幕尺寸。存在着阻止该技术被广泛采用的许多技术和实际困难。

现代计算和显示技术已经促进了用于所谓的“虚拟现实”或“增强现实”体验的系统的开发，其中数字地再现的图像或其部分以它们看起来是真实的或者可被认为是真实的方式呈现给用户。虚拟现实或“VR”场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现，而对其它实际的真实世界视觉输入不透明；增强现实或“AR”场景通常涉及将数字或虚拟图像信息呈现为对用户周围的实际世界的可视化的增强。