微軟AR/VR專利探索左右眼立體圖像的對(duì)齊解決方案

　　對(duì)于呈現(xiàn)立體圖像的XR頭顯，圖像顯示時(shí)存在的任何立體錯(cuò)位都會(huì)減損用戶體驗(yàn)，甚至?xí)�引起惡心。所以，有必要進(jìn)行對(duì)齊評(píng)估。在名為“Head-mounted display alignment assessment”和“Stereo alignment assessment for head-mounted display”的專利申請(qǐng)中，微軟就提出了一種相關(guān)的對(duì)齊評(píng)估方法。

　　3A和3B說明了頭戴式顯示系統(tǒng)的組件不對(duì)齊的場景。右側(cè)近眼顯示器200R相對(duì)于左側(cè)近眼顯示器200L是不對(duì)齊的，具體來說，右側(cè)近眼顯示器偏移了大約10度。所以在圖3B中，兩個(gè)顯示圖像不解析為單個(gè)三維對(duì)象206，而是視為兩個(gè)不同的偏移圖像。

　　往好了說，這可能會(huì)分散注意力，往壞了說，這可能會(huì)給用戶帶來不適感和惡心感。因此，圖4描述的頭戴式顯示系統(tǒng)400包括用于評(píng)估左右顯示光的當(dāng)前立體對(duì)齊的結(jié)構(gòu)。

　　如圖所示，用于形成顯示圖像的空間調(diào)制顯示光操作可由邏輯機(jī)器控制406。邏輯機(jī)同時(shí)可以檢測(cè)頭戴式顯示系統(tǒng)的各種組件之間的不對(duì)齊。邏輯機(jī)可以配置為評(píng)估由各自的左右顯示組件提供的左右顯示光的立體對(duì)齊。

　　這可以至少部分地基于以下分析來完成：由左和右光學(xué)傳感器測(cè)量的左和右測(cè)試光，以及由左和右IMU測(cè)量的左和右顯示組件的方向。

　　所以，頭戴式顯示系統(tǒng)400的各種結(jié)構(gòu)可用于檢測(cè)呈現(xiàn)虛擬圖像的左右顯示光之間的立體不對(duì)齊。

　　圖5示出用于顯示系統(tǒng)對(duì)齊評(píng)估的示例方法500。

　　在502中，在頭戴式顯示系統(tǒng)的左側(cè)顯示組件，發(fā)射左側(cè)顯示光和左側(cè)測(cè)試光，左側(cè)顯示光通過左側(cè)波導(dǎo)耦入并耦出，以在左側(cè)視窗查看。圖6更詳細(xì)地圖解了左波導(dǎo)402L和頭戴式顯示系統(tǒng)400的相關(guān)組件。

　　在圖6中，左顯示組件404L包括用于釋放左側(cè)顯示光602D的第一左瞳600D。左側(cè)顯示組件進(jìn)一步包括用于釋放左側(cè)測(cè)試光602T的第二左瞳600T。

　　左波導(dǎo)402L配置為耦入來自左顯示組件的左側(cè)顯示光，并將用于在左視窗604查看的左側(cè)顯示光耦出。左側(cè)顯示組件404L進(jìn)一步提供左側(cè)測(cè)試光602T。

　　在一個(gè)實(shí)例中，顯示光和測(cè)試光可以來自顯示組件內(nèi)的單獨(dú)光源，由顯示組件的單獨(dú)光瞳釋放。在這種情況下，測(cè)試光的特性可能以任何合適的方式與顯示光不同。

　　頭戴式顯示系統(tǒng)同時(shí)包括一個(gè)用于測(cè)量左側(cè)測(cè)試光的左光學(xué)傳感器608。以這種方式，頭戴式顯示組件的邏輯機(jī)可以評(píng)估左顯示組件和左波導(dǎo)之間潛在的不對(duì)齊，從而以檢測(cè)左右顯示圖像之間的立體不對(duì)齊。

　　在圖6的實(shí)施例中，左波導(dǎo)402L配置為將左側(cè)測(cè)試光耦合并將左側(cè)測(cè)試光耦出，以供左側(cè)光學(xué)傳感器感測(cè)。

　　這是通過測(cè)試光衍射光學(xué)元件610A和測(cè)試光測(cè)試光衍射光學(xué)元件610B實(shí)現(xiàn)，測(cè)試光測(cè)試光衍射光學(xué)元件610A將測(cè)試光耦入到波導(dǎo)，測(cè)試光測(cè)試光衍射光學(xué)元件610B將測(cè)試光耦入到波導(dǎo)，并通過左光學(xué)傳感器進(jìn)行測(cè)量。

　　另外，將左側(cè)光學(xué)傳感器608耦合到左側(cè)顯示組件。由于左側(cè)測(cè)試光通過波導(dǎo)傳播，左側(cè)顯示組件和波導(dǎo)之間的不對(duì)齊可能會(huì)影響左側(cè)光學(xué)傳感器接收左側(cè)測(cè)試光的角度和/或位置。

　　在圖6的示例中，頭戴式顯示系統(tǒng)進(jìn)一步包括左IMU 612。左IMU配置為測(cè)量左顯示組件的方向�？梢詫�來自左IMU的測(cè)量值與來自對(duì)應(yīng)于右顯示組件的右IMU的測(cè)量值進(jìn)行比較。通過這種方式，頭戴式顯示系統(tǒng)的邏輯機(jī)可以評(píng)估左顯示組件和右顯示組件的相對(duì)方向和/或位置，并檢測(cè)兩個(gè)顯示組件之間的不對(duì)齊。

　　在圖6中，左側(cè)IMU與左側(cè)顯示組件物理耦合。通過這種方式，左側(cè)IMU可以直接測(cè)量左側(cè)顯示組件的方向和/或位置的變化。

　　在一個(gè)實(shí)施例重，頭戴式顯示系統(tǒng)可以包括第二個(gè)左IMU，并配置為測(cè)量左波導(dǎo)的方向。在圖6中，第二左IMU 613配置為測(cè)量左波導(dǎo)的方向。IMU 613用虛線表示，表明頭戴式顯示系統(tǒng)不需要總是包括第二個(gè)左IMU。

　　在使用第二個(gè)左IMU的情況下，頭戴式顯示系統(tǒng)可以省略左光學(xué)傳感器，并且顯示組件僅提供顯示光，而非顯示光和測(cè)試光。

　　回到圖5，在504，頭戴式顯示系統(tǒng)的右側(cè)顯示組件發(fā)射右側(cè)顯示光和右側(cè)測(cè)試光，右側(cè)顯示光通過右波導(dǎo)耦入并耦出。在一個(gè)示例中，這基本上按照上述圖6的左波導(dǎo)描述方法完成。

　　圖7更詳細(xì)地描述了方法500的步驟504。在圖7中，頭戴式顯示系統(tǒng)包括右顯示組件702，右顯示組件702配置為提供右側(cè)顯示光704D和右側(cè)測(cè)試光704T。

　　與左側(cè)顯示組件404L不同，右側(cè)顯示組件702包括用于釋放右側(cè)顯示光和右側(cè)測(cè)試光的共享光瞳706。但如上所述，右側(cè)顯示組件可替代地包括用于釋放右側(cè)顯示光的第一右瞳和用于釋放右側(cè)測(cè)試光的第二右瞳。

　　在本例中，顯示組件沿著波導(dǎo)的表面布置，更靠近用戶眼睛。在其它示例中，顯示組件可沿著波導(dǎo)的相對(duì)表面與用戶眼睛設(shè)置。

　　與左波導(dǎo)402L類似，右波導(dǎo)700配置為耦合來自右側(cè)顯示組件的右側(cè)顯示光，并將右側(cè)顯示光耦出，以便在右視窗708查看。

　　這可以通過如上所述的合適衍射光學(xué)元件來實(shí)現(xiàn)。波導(dǎo)700包括第一右側(cè)衍射光學(xué)元件710A和第二右側(cè)衍射光學(xué)元件710B。

　　在圖7中，頭戴式顯示系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于測(cè)量右側(cè)測(cè)試光的右側(cè)光學(xué)傳感器712。但與左側(cè)光學(xué)傳感器608不同，右側(cè)光學(xué)傳感器712耦合到右側(cè)波導(dǎo)，而不是耦合到右側(cè)顯示組件。

　　右光學(xué)傳感器可以耦合到波導(dǎo)的任何一邊。將波導(dǎo)移到離用戶眼睛較近的一側(cè)，或移到離用戶眼睛較遠(yuǎn)的波導(dǎo)另一側(cè)�；蛘呷缟纤�述，右側(cè)光學(xué)傳感器可以耦合到右側(cè)顯示組件，類似于左側(cè)光學(xué)傳感器608。在任何情況下，與右側(cè)顯示光一樣，可以將右側(cè)波導(dǎo)700配置為耦合右側(cè)測(cè)試光704T，并將右側(cè)測(cè)試光耦出，以便通過右側(cè)光學(xué)傳感器712進(jìn)行傳感。

　　在圖7中，頭戴式顯示系統(tǒng)進(jìn)一步包括配置為測(cè)量右側(cè)顯示組件的方向的右側(cè)IMU 716�？梢詫⒂覀�(cè)IMU的輸出與左側(cè)IMU(的輸出進(jìn)行比較，以評(píng)估一個(gè)顯示組件與另一個(gè)顯示組件之間的潛在不對(duì)齊。

　　為此，在圖7中，右側(cè)IMU物理耦合到右側(cè)顯示組件。所以，當(dāng)右側(cè)顯示組件的位置和/或方向發(fā)生變化時(shí)，右側(cè)IMU可能會(huì)檢測(cè)到這種變化。

　　同樣，頭戴式顯示系統(tǒng)可包括第二右IMU。圖7示意性地示出配置為測(cè)量右波導(dǎo)方向的第二右IMU 717。IMU 717用虛線表示，表明頭戴式顯示系統(tǒng)不需要包括第二個(gè)右IMU。

　　回到圖5，在506，在靠近左側(cè)顯示組件的左側(cè)光學(xué)傳感器處測(cè)量左側(cè)測(cè)試光。在508，在靠近右側(cè)顯示組件的右側(cè)光學(xué)傳感器處測(cè)量右側(cè)測(cè)試光。

　　換句話說，如上所述，每個(gè)左右顯示組件提供各自的左側(cè)和右側(cè)測(cè)試光，并由各自的左側(cè)和右側(cè)光學(xué)傳感器測(cè)量。例如，在圖6中，左側(cè)測(cè)試光602T由左側(cè)顯示組件404L提供，并由左側(cè)光學(xué)傳感器608測(cè)量。在圖7中，右側(cè)顯示組件702提供的右側(cè)顯示光704T由右側(cè)光學(xué)傳感器712測(cè)量。

　　顯示組件與其相應(yīng)波導(dǎo)之間的任何偏差，如果影響顯示組件提供的顯示光，這同樣可能影響光學(xué)傳感器處測(cè)試光的測(cè)量，從而允許頭戴式顯示系統(tǒng)的邏輯機(jī)能夠檢測(cè)到偏差。

　　名為“Head-mounted display alignment assessment”和“Stereo alignment assessment for head-mounted display”的微軟專利申請(qǐng)最初在2022年2月提交，并在日前由美國專利商標(biāo)局公布。