显示设备中的近眼光学定位的制作方法
【专利说明】显示设备中的近眼光学定位
[0001 ]
[0002]近眼显示设备被配置成经由定位在用户的眼睛附近的显示器来向用户呈现图像。例如，透视头戴式增强现实显示设备可被佩戴在用户的头上以将近眼显示器定位在用户的眼睛的正前方。响应于用户的眼睛与显示器的近眼光学器件之间的距离的改变，近眼显示器上显示的物体的外观可被更改。
[0003]挺述
[0004]本文公开了涉及将透视头戴式显示设备的近眼显示器与用户的眼睛对准的实施例。例如，一个公开的实施例在透视头戴式显示设备上提供了一种方法，所述方法包括将定位光引导至用户的眼睛，以及检测从所述用户的所述眼睛反射的所述定位光。所述方法进一步包括基于检测到的定位光的属性来确定所述眼睛与所述头戴式显示系统的近眼光学器件之间的距离，以便确定所述近眼光学器件是否与目标光学位置未对准。所述方法包括提供用于调节所述眼睛与所述近眼光学器件之间的所述距离的反馈以便帮助用户将所述近眼光学器件定位在所述目标光学位置。
[0005]提供该概述以便以简化形式介绍概念的选集，所述概念在以下详细描述中被进一步描述。本概述并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。而且，所要求保护的主题不限于解决该公开的任一部分中所注的任何或全部缺点的实现方式。
[0006]附图简述
[0007]图1示出根据本公开的一实施例的由用户佩戴的透视头戴式显示设备。
[0008]图2示意性地示出根据本公开的一实施例的图1的透视头戴式显示设备。
[0009]图3示意性地示出根据本公开的一实施例的用于将定位光引导到用户的眼睛的透视显示光学器件和光路。
[0010]图4示意性地示出根据本公开的一实施例的用于在一个或多个相机处接收定位光的透视显示光学器件和光路。
[0011]图5A示意性地示出根据本公开的一实施例的用于将显示光和注视检测光引导到用户的眼睛的透视显示器和光路。
[0012]图5B示意性地示出根据本公开的一实施例的用于在一相机处接收注视检测光的透视显示器和光路。
[0013]图6示出根据本公开的一实施例的在头戴式显示系统中检测眼睛位置的方法的流程图。
[0014]图7示出根据本公开的一实施例的计算系统的框图。
[0015]详细描述
[0016]包括近眼显示器的透视头戴式显示设备可使用各种光学系统来将图像递送到用户的眼睛，包括但不限于基于投射的系统以及基于波导的系统。然而，这样的近眼显示器的光学系统可能具有相对小的出射光瞳。进一步，在一些近眼显示器中，光学性能可能朝着出射光瞳的边缘衰减。
[0017]如此，近眼显示设备可包括可调节的适配系统以允许用户适当地定位系统的出射光瞳。这可能允许用户调节系统以避免由不对准造成的光学效应。然而，这样的适配系统的适当调节可能给用户带来挑战。结果，一些用户可能执行充分的适配调节来找到提供某一可接受的性能级别的粗略适配，然后不执行额外的调节来进一步优化观看。从而，这样的观众可能不能享受到设备所提供的完整观看体验。
[0018]因此，本文公开了涉及帮助用户调节透视头戴式显示设备的实施例。简而言之，所公开的实施例根据图像数据来确定用户的眼睛位置与透视头戴式显示设备的近眼光学器件之间的距离，以及确定要对透视头戴式显示设备作出的调节，所述调节将近眼光学器件与目标光学位置对准。所确定的调节可被自动执行和/或作为推荐被输出供用户手动执行。这可帮助简化调节近眼显示系统以更精确地将透视头戴式显示设备与用户的一只眼睛或双眼对准。将理解在本文中对眼睛的位置的提及可表示整个眼睛结构、眼睛的瞳孔、和/或眼睛的任何其他解剖特征的位置。
[0019]图1示出由用户102佩戴的透视头戴式显示设备100形式的近眼显示系统的示例实施例。头戴式显示设备100可被用于例如经由透视显示器来显示增强现实图像，其中所显示的虚拟物体连同现实世界背景场景中的物理物体一起是可看见的。尽管在头戴式显示设备的上下文中描述，但是将理解所公开的实施例可以与任何其他合适的近眼显示设备一起使用。如上所讨论的，头戴式显示设备的显示光学器件与用户的眼睛的不对准可能导致视野的渐晕以及其他光学效应。从而，为了适当观看，用户可调节头戴式显示器以将显示器定位在相对于用户的眼睛的目标观看位置。透视头戴式显示设备100可包括用于使用户能够将设备定位在目标观看位置处的框架104。例如，目标观看位置可与空间中的某一区域相对应，在该区域中眼睛可适当感知所显示的图像。
[0020]图2示出图1的透视头戴式显示设备100的示意描绘。所描绘的透视头戴式显示设备100包括右透视显示器200a和左透视显示器200b。每一透视显示器可被配置成既向用户显示图像又允许用户观看现实世界环境。例如，每一透视显示器可包括配置成透过一光学配置向用户的眼睛发出显示光的显示设备。该光学配置还可允许来自现实世界环境的光和/或定位光到达用户的眼睛。例如，定位光可使得用户和/或透视头戴式显示设备能够定位眼睛的位置以便提供关于可作出以将透视显示器定位在目标观看位置的调节的反馈。图2示意性地例示出可被用于向用户输出声音信息的扬声器202，诸如与上述的调节和/或眼睛定位有关的音频反馈。这样的声音信息可以采取任何合适的形式，包括但不限于计算机生成的适当语言(如用户选择的)的语音输出、并非专用于任何语言的音调或其他声音、和/或任何其他合适的声音。在一些实施例中，其他类型的输出可由透视头戴式显示设备100提供，诸如触觉/触摸输出，以帮助用户调节透视头戴式显示设备。
[0021]透视头戴式显示设备100包括在图2中示意性地例示出的右眼相机204a和左眼相机204b。相机204a和204b可被配置成捕捉用户的每只眼睛的图像以用于确定注视方向。例如，眼睛相机204a和204b可接收反射离开用户的眼睛的注视检测光(例如来自闪光光源)和/或定位光(例如来自一个或多个定位光源)。利用反射离开眼睛的光，基于经反射的注视检测和/或定位光的位置和移动，眼睛相机204a和204b可跟踪用户的注视和/或确定眼睛相对于透视头戴式显示设备100的光学器件的相对位置。如果眼睛相对于透视头戴式显示设备100的光学器件的相对位置被确定为相对于眼睛没有对准，则透视头戴式显示设备可向用户提供反馈以向用户告知该未对准。在一些实施例中，透视头戴式显示设备可确定可作出以将透视头戴式显示设备与眼睛对准的调节，以及自动地执行该调节或将该调节推荐给用户。
[0022]头戴式显示设备100可以任何合适的方式确定要执行或推荐的调节。例如，头戴式显示系统可确定用户的眼睛(或用户眼睛的瞳孔或其他解剖特征)与该眼睛的目标观看位置的偏移，以及可基于调节机制的操作与用户眼睛位置根据调节机制的操作而相对于目标观看位置的改变之间的已知的或确定的关系来输出推荐。任何合适的调节可被推荐和/或执行。例如，一些设备可提供多种调节机制(水平、垂直、角度等)。在这样的设备中，在一些情况下，取决于要做出的调节，多个推荐可被输出，或者多个调节可被执行。
[0023]透视显示器200a和200b以及眼睛相机204a和204b可经由框架104的一个或多个紧固机构被定位在相对于眼睛的观看位置处。例如，如图2所例示，框架104可经由耳承206由用户的耳朵并经由鼻梁208由用户的鼻子支撑，以减少框架104的滑移。要理解，图2所例示的支撑(诸如耳承206、鼻承、以及鼻梁208)在本质上是示例性的，且头戴式透视显示设备的透视显示器可经由任何合适的机制被定位在观看位置处。例如，可以利用附加支撑，和/或图2所例示的支撑中的一者或多者可被移除、替换、和/或扩充，以将透视显示器定位在观看位置处。此外，透视显示器可通过除与物理上接触用户的支撑以外的机制来被定位在观看位置处，而不背离本公开的范围。
[0024]图3示意性地示出用于帮助用户将透视头戴式显示系统的一个或多个组件的位置调节至相对于用户304的眼睛302的目标位置的透视头戴式显示系统300的示例。如关于图5A和5B更详细描述的那样，透视头戴式显示系统300可包括用于将显示光和/或定位光引导至用户304的眼睛302的一个或多个光学元件。光学元件可包括诸如自由形式棱镜之类的聚焦元件306，以及诸如偏振分束器和/或热镜之