KR20200108857A - 디스플레이와 사용자의 눈들 사이의 정합을 결정하기 위한 디스플레이 시스템들 및 방법들 - Google Patents
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Abstract
웨어러블 디바이스는 머리-장착형 디스플레이(HMD; head-mounted display)를 포함할 수 있으며, 이 디스플레이는 사용자의 주변 환경에 위치된 것으로 보이는 3D(three-dimensional) 가상 오브젝트를 렌더링하기 위한 것이다. HMD와 사용자의 하나 이상의 눈들의 상대적 포지션들은, HMD에 의해 출력된 이미지 정보를 수신하거나 또는 정합시키기 위한 원하는 포지션들에 있지 않을 수 있다. 예컨대, HMD-눈 정렬은 상이한 사용자들에 대해 변하며, (예컨대, 주어진 사용자가 이리저리 움직임에 따라 또는 HMD가 미끄러지거나 또는 다른 방식으로 변위되어짐에 따라) 시간의 경과에 따라 변화할 수 있다. 웨어러블 디바이스는 HMD와 사용자의 눈들 사이의 상대적 포지션 또는 정렬을 결정할 수 있다. 상대적 포지션들에 기반하여, 웨어러블 디바이스는 자신이 사용자에 적절히 피팅되어 있는지를 결정할 수 있고, 피팅 품질에 대한 피드백을 사용자에게 제공할 수 있으며, 임의의 오정렬의 효과들을 감소시키거나 또는 최소화하기 위한 액션들을 취할 수 있다.
Description
[0001]
본 출원은, "DISPLAY SYSTEMS AND METHODS FOR DETERMINING REGISTRATION BETWEEN A DISPLAY AND A USER'S EYES"이란 명칭으로 2018년 3월 16일자로 출원된 미국 특허 가출원 62/644321; "EYE CENTER OF ROTATION DETERMINATION, DEPTH PLANE SELECTION, AND RENDER CAMERA POSITIONING IN DISPLAY SYSTEMS"이란 명칭으로 2018년 1월 17일자로 출원된 미국 특허 가출원 62/618559; 및 "EYE CENTER OF ROTATION DETERMINATION, DEPTH PLANE SELECTION, AND RENDER CAMERA POSITIONING IN DISPLAY SYSTEMS"이란 명칭으로 2018년 7월 24일자로 출원된 미국 특허 가출원 62/702849를 우선권으로 주장한다. 위에서 언급된 출원들 각각은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
[0002]
본 출원은, 다음의 특허 출원들 및 공보들: 2014년 11월 27일자로 출원된 미국 출원 번호 14/555585(2015년 7월 23일자로 미국 공개 번호 2015/0205126으로서 공개됨); 2015년 4월 18일자로 출원된 미국 출원 번호 14/690401(2015년 10월 22일자로 미국 공개 번호 2015/0302652로서 공개됨); 2014년 3월 14일자로 출원된 미국 출원 번호 14/212,961(이제, 2016년 8월 16일자로 발행된 미국 특허 번호 9,417,452임); 2014년 7월 14일자로 출원된 미국 출원 번호 14/331218(2015년 10월 29일자로 미국 공개 번호 2015/0309263으로서 공개됨); 미국 특허 공개 번호 2016/0270656; 2015년 6월 25일자로 공개된 미국 특허 공개 번호 2015/0178939; 미국 특허 공개 번호 2015/0016777; 미국 특허 출원 번호 15/274823; 미국 특허 출원 번호 15/296,869; 2017년 9월 27일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 15/717747; 2017년 4월 26일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 15/497726; 2017년 2월 23일자로 공개된 미국 특허 공개 번호 2017/0053165; 2017년 2월 23일자로 공개된 미국 특허 공개 번호 2017/0053166; 2016년 11월 2일자로 출원된 미국 출원 번호 15/341,760(2017년 5월 4일자로 미국 공개 번호 2017/0122725로서 공개됨); 2016년 11월 2일자로 출원된 미국 출원 번호 15/341822(2017년 5월 4일자로 미국 공개 번호 2017/0124928로서 공개됨); 2018년 1월 17일자로 출원된 미국 특허 가출원 번호 62/618559; 및 2018년 3월 14일자로 출원된 미국 특허 가출원 번호 62/642761 각각의 전체를 인용에 의해 포함한다.
[0003]
본 개시내용은 가상 현실 및 증강 현실 디스플레이 시스템들을 포함하는 디스플레이 시스템들에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 사용자에 대한 디스플레이의 피팅(fit)을 평가하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
[0004]
현대 컴퓨팅 및 디스플레이 기술들은 소위 "가상 현실", "증강 현실" 또는 "혼합 현실" 경험들을 위한 시스템들의 개발을 가능하게 했으며, 여기서, 디지털식으로 재생되는 이미지들 또는 이러한 이미지들의 일부분들은, 그들이 실제인 것 같거나 또는 실제로서 지각될 수 있는 방식으로 사용자에게 제시된다. 가상 현실(virtual reality) 또는 "VR" 시나리오는 통상적으로, 다른 실제 실세계 시각 입력에 대한 투명도가 없는 디지털 또는 가상 이미지 정보의 프리젠테이션을 수반하고; 증강 현실(augmented reality) 또는 "AR" 시나리오는 통상적으로, 사용자 주위의 실제 세계의 시각화에 대한 증강으로서 디지털 또는 가상 이미지 정보의 프리젠테이션을 수반하며; 혼합 현실(mixed reality) 또는 "MR"은, 실세계와 가상 세계를 병합하여, 물리 오브젝트와 가상 오브젝트가 공존하고 실시간으로 상호작용하는 새로운 환경들을 생성하는 것과 관련된다. 밝혀진 바와 같이, 인간의 시지각 시스템은 매우 복잡하고, 다른 가상 또는 실세계 이미저리(imagery) 엘리먼트들 사이에서 가상 이미지 엘리먼트들의 편안하고, 자연스러운 느낌의 풍부한 프리젠테이션을 가능하게 하는 VR, AR 또는 MR 기술을 생성하는 것은 난제이다. 본원에서 개시된 시스템들 및 방법들은 VR, AR 및 MR 기술과 관련된 다양한 난제들을 해결한다.
[0005]
혼합 현실 시스템에서의 정합(registration) 관찰 및 응답의 다양한 예들이 개시된다.
[0006]
일부 실시예들에서, 가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하기 위한 디스플레이 시스템이 제공된다. 디스플레이 시스템은, 사용자의 머리 상에 지지되도록 구성된 프레임, 프레임 상에 배치된 머리-장착형 디스플레이 ―디스플레이는, 상이한 양들의 파면 발산(wavefront divergence)으로 가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하여 상이한 시간 기간들에 상이한 깊이들에 위치된 것으로 보이는 가상 이미지 콘텐츠를 제시하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성됨―, 사용자의 눈을 이미징하도록 구성된 하나 이상의 눈-추적 카메라들, 및 디스플레이 및 하나 이상의 눈-추적 카메라들과 통신하는 프로세싱 전자장치(electronics)를 포함한다. 프로세싱 전자장치는, 하나 이상의 눈-추적 카메라들을 이용하여 획득된 눈의 이미지들에 기반하여, 눈의 포지션을 결정하도록, 눈의 포지션이 머리-장착형 디스플레이 시스템의 디스플레이 정합 볼륨 내에 있는지 여부를 결정하도록, 그리고 눈의 포지션이 디스플레이 정합 볼륨 내에 있는지 여부를 결정하는 것에 기반하여 통지를 제공하도록 구성되고, 통지는 적어도, 디스플레이와 눈이 적절히 정합되지 않음을 표시한다.
[0007]
일부 다른 실시예들에서, 디스플레이 시스템은 가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된다. 디스플레이 시스템은, 사용자의 머리 상에 지지되도록 구성된 프레임; 프레임 상에 배치된 머리-장착형 디스플레이 ―디스플레이는, 상이한 양들의 파면 발산으로 가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하여 상이한 시간 기간들에 상이한 깊이들에 위치된 것으로 보이는 가상 이미지 콘텐츠를 제시하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성됨―; 사용자의 눈을 이미징하도록 구성된 하나 이상의 눈-추적 카메라들; 및 디스플레이 및 하나 이상의 눈-추적 카메라들과 통신하는 프로세싱 전자장치를 포함한다. 프로세싱 전자장치는, 하나 이상의 눈-추적 카메라들을 이용하여 획득된 눈의 이미지들에 기반하여, 눈의 포지션을 결정하도록; 눈의 포지션이 머리-장착형 디스플레이 시스템의 뷰잉 볼륨의 외측에 제1 임계 거리를 초과하여 있는지 여부를 결정하도록; 그리고 눈의 포지션이 머리-장착형 디스플레이 시스템의 뷰잉 볼륨의 외측에 제1 임계 거리를 초과하여 있다는 결정에 대한 응답으로, 디스플레이와 눈이 출력을 위해 적절히 정합되지 않음을 표시하는 피드백을 사용자에게 제공하도록 구성된다.
[0008]
일부 다른 실시예들에서, 가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하기 위한 디스플레이 시스템이 제공된다. 디스플레이 시스템은, 사용자의 머리 상에 지지되도록 구성된 프레임, 프레임 상에 배치된 머리-장착형 디스플레이 ―디스플레이는, 상이한 양들의 파면 발산으로 가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하여 상이한 시간 기간들에 상이한 깊이들에 위치된 것으로 보이는 가상 이미지 콘텐츠를 제시하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성됨―, 사용자의 눈을 이미징하도록 구성된 하나 이상의 눈-추적 카메라들, 및 디스플레이 및 하나 이상의 눈-추적 카메라들과 통신하는 프로세싱 전자장치를 포함한다. 프로세싱 전자장치는, 머리-장착형 디스플레이에 의해 투사된 광이 사용자의 눈에 의해 적절히 정합되는지 여부를 결정하도록, 그리고 디스플레이 시스템에 의해 투사된 광을 정합시키기 위해 머리-장착형 디스플레이가 사용자에 피팅되도록 적절히 조정되지 않으면, 피드백을 사용자에게 제공하도록 구성된다.
[0009]
또 다른 실시예들에서, 사용자의 눈에 의한 머리-장착형 디스플레이 시스템으로부터의 가상 이미지 콘텐츠의 정합을 평가하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 눈의 제1 포지션을 결정하는 단계, 눈의 제1 포지션이 머리-장착형 디스플레이 시스템의 디스플레이 정합 볼륨 내에 있는지 여부를 결정하는 단계 ―디스플레이 정합 볼륨은, 사용자의 눈에 대한 머리-장착형 디스플레이 시스템의 적절한 피팅과 연관된 상상(imaginary) 볼륨임―, 및 눈의 포지션이 디스플레이 정합 볼륨 내에 있는지 여부를 결정하는 단계에 기반하여 통지를 제공하는 단계를 포함하고, 통지는 적어도, 디스플레이와 눈이 적절히 정합되지 않음을 표시한다.
[0010]
실시예들의 부가적인 예들이 아래에서 열거된다.
[0011]
예 1.
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템으로서,
사용자의 머리 상에 지지되도록 구성된 프레임;
프레임 상에 배치된 머리-장착형 디스플레이 ―디스플레이는, 상이한 양들의 파면 발산으로 가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하여 상이한 시간 기간들에 상이한 깊이들에 위치된 것으로 보이는 가상 이미지 콘텐츠를 제시하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성됨―;
사용자의 눈을 이미징하도록 구성된 하나 이상의 눈-추적 카메라들; 및
디스플레이 및 하나 이상의 눈-추적 카메라들과 통신하는 프로세싱 전자장치를 포함하고, 프로세싱 전자장치는,
하나 이상의 눈-추적 카메라들을 이용하여 획득된 눈의 이미지들에 기반하여, 눈의 포지션을 결정하도록,
눈의 포지션이 머리-장착형 디스플레이 시스템의 디스플레이 정합 볼륨 내에 있는지 여부를 결정하도록, 그리고
눈의 포지션이 디스플레이 정합 볼륨 내에 있는지 여부를 결정하는 것에 기반하여 통지를 제공하도록 구성되고, 통지는 적어도, 디스플레이와 눈이 적절히 정합되지 않음을 표시한다.
[0012]
예 2.
예 1의 디스플레이 시스템에 있어서, 프로세싱 전자장치는 추가로, 눈의 포지션이 디스플레이 정합 볼륨의 외측에 있다고 결정할 시에, 머리-장착형 디스플레이가 사용자에 피팅되도록 적절히 조정되지 않았다는 피드백을 사용자에게 제공하도록 구성되고, 피드백은, 눈들의 포지션이 디스플레이 정합 볼륨 내에 있는지 여부를 결정하는 것에 기반하여 제공되는 통지이다.
[0013]
예 3.
예 1의 디스플레이 시스템에 있어서, 프레임에 제거가능하게 장착된, 그리고 프레임의 피팅을 조정하도록 구성된 적어도 하나의 교환가능 피팅 피스(interchangeable fit piece)를 더 포함한다.
[0014]
예 4.
예 3의 디스플레이 시스템에 있어서, 교환가능 피팅 피스는 프레임과 사용자의 콧등 사이의, 프레임의 피팅을 조정하도록 구성된 교환가능 노즈 브리지를 포함한다.
[0015]
예 5.
예 3 또는 예 4의 디스플레이 시스템에 있어서, 교환가능 피팅 피스는 프레임과 사용자의 이마 사이의, 프레임의 피팅을 조정하도록 구성된 교환가능 이마 패드를 포함한다.
[0016]
예 6.
예 3 내지 예 5 중 임의의 예의 디스플레이 시스템에 있어서, 교환가능 피팅 피스는 프레임과 사용자의 머리의 후방 사이의, 프레임의 피팅을 조정하도록 구성된 교환가능 후방 패드를 포함한다.
[0017]
예 7.
예 2 내지 예 6 중 임의의 예의 디스플레이 시스템에 있어서, 프로세싱 전자장치는 추가로, 통지를 제공하는 것은, 머리-장착형 디스플레이가 사용자에 피팅되도록 적절히 조정되지 않았다는 피드백을 사용자에게 제공하는 것이, 현재 설치된 교환가능 피팅 피스를 다른 교환가능 피팅 피스로 스와핑하라는 제안을 사용자에게 제공하는 것을 포함하는 것을 포함하도록 구성된다.
[0018]
예 8.
예 1 내지 예 7 중 임의의 예의 디스플레이 시스템에 있어서, 사용자의 눈을 조명하도록 사용자의 눈에 대해 프레임 상에 배치된 하나 이상의 광원들을 더 포함하고, 하나 이상의 눈-추적 카메라들은 하나 이상의 광원들로부터의 광을 사용하여 눈의 이미지들을 형성한다.
[0019]
예 9.
예 8의 디스플레이 시스템에 있어서, 하나 이상의 광원들은, 사용자의 눈을 조명하도록 사용자의 눈에 대해 프레임 상에 배치된 적어도 2 개의 광원들을 포함한다.
[0020]
예 10.
예 8 또는 예 9의 디스플레이 시스템에 있어서, 하나 이상의 광원들은 적외선 광 방출기들을 포함한다.
[0021]
예 11.
예 8 내지 예 10 중 임의의 예의 디스플레이 시스템에 있어서, 하나 이상의 광원들은 눈에 대한 하나 이상의 글린트(glint)들을 형성하고, 프로세싱 전자장치는 하나 이상의 글린트들에 기반하여 각막의 위치를 결정하도록 구성된다.
[0022]
예 12.
예 1 내지 예 11 중 임의의 예의 디스플레이 시스템에 있어서, 눈의 포지션은 눈의 회전 중심의 위치이다.
[0023]
예 13.
예 1 내지 예 11 중 임의의 예의 디스플레이 시스템에 있어서, 각막은 곡률 중심을 갖는 각막 구체와 연관되고, 프로세싱 전자장치는 각막 구체의 곡률 중심의 위치를 결정하도록 구성된다.
[0024]
예 14.
예 1의 디스플레이 시스템에 있어서, 프로세싱 전자장치는, 디스플레이로 하여금 디스플레이의 복수의 픽셀들의 밝기(brightness)를 디스플레이의 다른 픽셀들에 비해 부스팅하게 하는 명령들을 제공함으로써 통지를 제공하도록 구성되고, 부스팅된 밝기를 갖는 복수의 픽셀들은 부적절한 정합 하에서 지각되는 디밍(dimming)을 경험할 것으로 예상되는 픽셀들을 포함한다.
[0025]
예 15.
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템으로서,
사용자의 머리 상에 지지되도록 구성된 프레임;
프레임 상에 배치된 머리-장착형 디스플레이 ―디스플레이는, 상이한 양들의 파면 발산으로 가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하여 상이한 시간 기간들에 상이한 깊이들에 위치된 것으로 보이는 가상 이미지 콘텐츠를 제시하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성됨―;
사용자의 눈을 이미징하도록 구성된 하나 이상의 눈-추적 카메라들; 및
디스플레이 및 하나 이상의 눈-추적 카메라들과 통신하는 프로세싱 전자장치를 포함하고, 프로세싱 전자장치는,
하나 이상의 눈-추적 카메라들을 이용하여 획득된 눈의 이미지들에 기반하여, 눈의 포지션을 결정하도록,
눈의 포지션이 머리-장착형 디스플레이 시스템의 뷰잉 볼륨의 외측에 제1 임계 거리를 초과하여 있는지 여부를 결정하도록, 그리고
눈의 포지션이 머리-장착형 디스플레이 시스템의 뷰잉 볼륨의 외측에 제1 임계 거리를 초과하여 있다는 결정에 대한 응답으로, 디스플레이와 눈이 출력을 위해 적절히 정합되지 않음을 표시하는 피드백을 사용자에게 제공하도록 구성된다.
[0026]
예 16.
예 15의 디스플레이 시스템에 있어서, 프로세싱 전자장치는, 적어도,
눈의 포지션이 접안렌즈로부터 제2 임계 거리 미만으로 있는지 여부를 결정함으로써, 그리고
눈의 포지션이 머리-장착형 디스플레이 시스템으로부터 제2 임계 거리 미만으로 있다는 결정에 대한 응답으로, 디스플레이와 눈이 출력을 위해 적절히 정합되지 않음을 표시하는 피드백을 사용자에게 제공함으로써,
눈의 포지션이 뷰잉 볼륨의 외측에 제1 임계 거리를 초과하여 있는지 여부를 결정하도록 구성된다.
[0027]
예 17.
예 15의 디스플레이 시스템에 있어서, 프로세싱 전자장치는, 적어도,
눈의 포지션이 접안렌즈로부터 제2 임계 거리를 초과하여 있는지 여부를 결정함으로써, 그리고
눈의 포지션이 머리-장착형 디스플레이 시스템으로부터 제2 임계 거리를 초과하여 있다는 결정에 대한 응답으로, 디스플레이와 눈이 출력을 위해 적절히 정합되지 않음을 표시하는 피드백을 사용자에게 제공함으로써,
눈의 포지션이 뷰잉 볼륨의 외측에 제1 임계 거리를 초과하여 있는지 여부를 결정하도록 구성된다.
[0028]
예 18.
예 15의 디스플레이 시스템에 있어서, 프로세싱 전자장치는, 적어도,
눈의 포지션이 눈 추적 카메라의 시야의 부분공간(subspace)의 외측에 제2 임계 거리를 초과하여 있는지 여부를 결정함으로써, 그리고
눈의 포지션이 눈 추적 카메라의 뷰잉 볼륨의 부분공간의 외측에 제2 임계 거리를 초과하여 있다는 결정에 대한 응답으로, 디스플레이와 눈이 출력을 위해 적절히 정합되지 않음을 표시하는 피드백을 사용자에게 제공함으로써,
눈의 포지션이 뷰잉 볼륨의 외측에 제1 임계 거리를 초과하여 있는지 여부를 결정하도록 구성된다.
[0029]
예 19.
예 15의 디스플레이 시스템에 있어서, 머리-장착형 디스플레이의 뷰잉 볼륨은, 머리-장착형 디스플레이에 의해 제시된 가상 이미지 콘텐츠의 매(every) 픽셀을 표현하는 광이 통과할 것으로 예상되는 볼륨이다.
[0030]
예 20.
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템으로서,
사용자의 머리 상에 지지되도록 구성된 프레임;
프레임 상에 배치된 머리-장착형 디스플레이 ―디스플레이는, 상이한 양들의 파면 발산으로 가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하여 상이한 시간 기간들에 상이한 깊이들에 위치된 것으로 보이는 가상 이미지 콘텐츠를 제시하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성됨―;
사용자의 눈을 이미징하도록 구성된 하나 이상의 눈-추적 카메라들; 및
디스플레이 및 하나 이상의 눈-추적 카메라들과 통신하는 프로세싱 전자장치를 포함하고, 프로세싱 전자장치는,
머리-장착형 디스플레이에 의해 투사된 광이 사용자의 눈에 의해 적절히 정합되는지 여부를 결정하도록, 그리고
디스플레이 시스템에 의해 투사된 광을 정합시키기 위해 머리-장착형 디스플레이가 사용자에 피팅되도록 적절히 조정되지 않으면, 피드백을 사용자에게 제공하도록 구성된다.
[0031]
예 21.
예 20의 디스플레이 시스템에 있어서, 프레임에 제거가능하게 장착된, 그리고 프레임의 피팅을 조정하도록 구성된 적어도 하나의 교환가능 피팅 피스를 더 포함한다.
[0032]
예 22.
예 21의 디스플레이 시스템에 있어서, 교환가능 피팅 피스는 프레임과 사용자의 콧등 사이의, 프레임의 피팅을 조정하도록 구성된 교환가능 노즈 브리지를 포함한다.
[0033]
예 23.
예 20 또는 예 22의 디스플레이 시스템에 있어서, 교환가능 피팅 피스는 프레임과 사용자의 이마 사이의, 프레임의 피팅을 조정하도록 구성된 교환가능 이마 패드를 포함한다.
[0034]
예 24.
예 20 내지 예 23 중 임의의 예의 디스플레이 시스템에 있어서, 교환가능 피팅 피스는 프레임과 사용자의 머리의 후방 사이의, 프레임의 피팅을 조정하도록 구성된 교환가능 후방 패드를 포함한다.
[0035]
예 25.
예 20 내지 예 24 중 임의의 예의 디스플레이 시스템에 있어서, 프로세싱 전자장치는 추가로, 머리-장착형 디스플레이가 사용자에 피팅되도록 적절히 조정되지 않았다는 피드백을 사용자에게 제공하는 것이, 현재 설치된 교환가능 피팅 피스를 다른 교환가능 피팅 피스로 스와핑하라는 제안을 사용자에게 제공하는 것을 포함하도록 구성된다.
[0036]
예 26.
사용자의 눈에 의한 머리-장착형 디스플레이 시스템으로부터의 가상 이미지 콘텐츠의 정합을 평가하기 위한 방법으로서,
눈의 제1 포지션을 결정하는 단계;
눈의 제1 포지션이 머리-장착형 디스플레이 시스템의 디스플레이 정합 볼륨 내에 있는지 여부를 결정하는 단계 ―디스플레이 정합 볼륨은, 사용자의 눈에 대한 머리-장착형 디스플레이 시스템의 적절한 피팅과 연관된 상상 볼륨임―; 및
눈의 포지션이 디스플레이 정합 볼륨 내에 있는지 여부를 결정하는 단계에 기반하여 통지를 제공하는 단계를 포함하고, 통지는 적어도, 디스플레이와 눈이 적절히 정합되지 않음을 표시한다.
[0037]
예 27.
예 26의 방법에 있어서, 머리-장착형 디스플레이 시스템은 눈-추적 카메라를 포함하고, 눈의 제1 포지션을 결정하는 단계는 사용자의 눈을 이미징하기 위해 눈-추적 카메라를 활용하는 단계를 포함한다.
[0038]
예 28.
예 27의 방법에 있어서, 눈의 제1 포지션은 눈의 회전 중심의 포지션이고, 방법은, 눈-추적 카메라에 의한 눈의 이미징에 기반하여 눈의 회전 중심을 계산하는 단계를 더 포함한다.
[0039]
예 29.
예 26의 방법에 있어서, 머리-장착형 디스플레이 시스템은 사용자의 시야에 가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 눈에 광을 투사하도록 구성되고, 방법은, 웨어러블 시스템이 적절히 피팅되어 있다는 표시를 디스플레이하는 단계를 더 포함한다.
[0040]
예 30.
예 26 내지 예 29 중 임의의 예의 방법에 있어서, 머리-장착형 디스플레이 시스템을 이용하여 시간의 경과에 따라 눈의 회전 중심을 자동으로 추적하고, 눈의 회전 중심이 디스플레이 정합 볼륨의 외측으로 이동할 때 사용자에게 통지하는 단계를 더 포함한다.
[0041]
예 31.
예 26 또는 예 29의 방법에 있어서,
눈의 제2 포지션을 결정하는 단계;
눈의 제2 포지션이 디스플레이 정합 볼륨 내에 있다고 결정하는 단계; 및
눈의 제2 포지션이 디스플레이 정합 볼륨 내에 있다고 결정하는 단계에 대한 응답으로, 웨어러블 시스템이 사용자에 적절히 피팅됨을 표시하는 부가 피드백을 사용자에게 제공하는 단계를 더 포함한다.
[0042]
예 32.
예 26 내지 예 31 중 임의의 예의 방법에 있어서, 사용자의 눈이 디스플레이 정합 볼륨 내에 있지 않을 때, 머리-장착형 디스플레이 시스템의 적어도 일부 픽셀들은 디밍되거나 또는 사용자에게 가시적이지 않다.
[0043]
예 33.
예 26 내지 예 32 중 임의의 예의 방법에 있어서, 눈의 포지션이 디스플레이 정합 볼륨 외측에 있을 때, 머리-장착형 디스플레이 시스템의 시야를 변화시키는 단계를 더 포함하고,
머리-장착형 디스플레이 시스템은 눈의 포지션이 디스플레이 정합 볼륨 내측에 있을 때 제1 시야를 갖는 적어도 하나의 디스플레이를 포함하고, 디스플레이는 눈의 포지션이 디스플레이 정합 볼륨 외측에 있을 때 제2 시야를 가지며, 제2 시야는 제1 시야보다 더 좁다.
[0044]
예 34.
예 33의 방법에 있어서, 통지를 제공하는 단계는 제2 시야 내에서 피드백을 사용자에게 제공하는 단계를 포함한다.
[0045]
예 35.
예 26 내지 예 34 중 임의의 예의 방법에 있어서, 웨어러블 시스템은 적어도 하나의 교환가능 피팅 피스를 포함하고, 방법은,
웨어러블 시스템이 사용자에 적절히 피팅되지 않음을 표시하는 통지를 사용자에게 제공하는 단계를 더 포함하며,
통지는, 현재 설치된 교환가능 피팅 피스를 대안적인 교환가능 피팅 피스로 대체하라는, 사용자에 대한 제안 또는 명령을 포함한다.
[0046]
예 36.
예 35의 방법에 있어서, 교환가능 피팅 피스는 콧등 패드, 이마 패드, 및 웨어러블 시스템과 사용자의 머리 후방 사이로 가는 후방 패드로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 피팅 피스를 포함한다.
[0047]
예 37.
예 36의 방법에 있어서, 웨어러블 시스템은 적어도 하나의 교환가능 콧등 패드를 포함하고, 방법은, 머리-장착형 시스템의 디스플레이가 눈에 대해 너무 낮다고 결정하는 단계를 더 포함하며, 통지를 사용자에게 제공하는 단계는 사용자가 더 큰 콧등 패드를 설치하도록 촉구하는 단계를 포함한다.
[0048]
예 38.
예 26 내지 예 37 중 임의의 예의 방법에 있어서,
눈의 제1 포지션이 디스플레이 정합 볼륨 외측에 있는 결과로서 디밍되는 것으로 사용자가 지각할 것으로 예상되는, 머리-장착형 디스플레이 시스템의 디스플레이의 복수의 픽셀들을 식별하는 단계; 및
예상되는 디밍을 완화시키기 위해 디스플레이의 복수의 픽셀들의 밝기를 디스플레이의 다른 픽셀들에 비해 부스팅하는 단계를 더 포함한다.
[0049]
예 39.
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템으로서,
사용자의 머리 상에 지지되도록 구성된 프레임;
프레임 상에 배치된 머리-장착형 디스플레이 ―디스플레이는, 가상 렌더 카메라에 의해 렌더링된 가상 이미지 콘텐츠를 상이한 양들의 파면 발산으로 디스플레이하여 상이한 시간 기간들에 상이한 깊이들에 위치된 것으로 보이는 가상 이미지 콘텐츠를 제시하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성됨―;
사용자의 눈을 이미징하도록 구성된 하나 이상의 눈-추적 카메라들; 및
디스플레이 및 하나 이상의 눈-추적 카메라들과 통신하는 프로세싱 전자장치를 포함하고, 프로세싱 전자장치는,
하나 이상의 눈-추적 카메라들을 이용하여 획득된 눈의 이미지들에 기반하여, 눈이 위치되는, 디스플레이로부터의 거리를 결정하도록, 그리고
결정된 거리에 기반하여 가상 렌더 카메라의 초점 길이를 조정하도록 구성된다.
[0050]
예 40.
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템으로서,
사용자의 머리 상에 지지되도록 구성된 프레임;
프레임 상에 배치된 머리-장착형 디스플레이 ―디스플레이는, 상이한 양들의 파면 발산으로 가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하여 상이한 시간 기간들에 상이한 깊이들에 위치된 것으로 보이는 가상 이미지 콘텐츠를 제시하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성됨―;
사용자의 눈을 이미징하도록 구성된 하나 이상의 눈-추적 카메라들; 및
디스플레이 및 하나 이상의 눈-추적 카메라들과 통신하는 프로세싱 전자장치를 포함하고, 프로세싱 전자장치는,
하나 이상의 눈-추적 카메라들을 이용하여 획득된 눈의 이미지들에 기반하여, 디스플레이에 대한 눈의 포지션을 결정하도록,
디스플레이에 대한 눈의 포지션에 기반하여, 디밍되는 것으로 사용자가 지각할 것으로 예상되는 가상 이미지 콘텐츠의 픽셀들의 양을 결정하도록, 그리고
결정된 픽셀들의 양에 기반하여 디스플레이의 동작을 제어하도록 구성된다.
[0051]
예 41.
예 40의 디스플레이 시스템에 있어서, 프로세싱 전자장치는, 디스플레이에 대한 눈의 포지션에 기반하여, 디밍되는 것으로 사용자가 지각할 것으로 예상되지 않는 가상 이미지 콘텐츠의 픽셀들의 양을 결정하도록 구성된다.
[0052]
예 42.
예 40 또는 예 41의 디스플레이 시스템에 있어서, 프로세싱 전자장치는,
디스플레이에 대한 눈의 포지션에 기반하여, 디밍되는 것으로 사용자가 지각할 것으로 예상되는 가상 이미지 콘텐츠의 픽셀들의 밝기를 부스팅함으로써, 디스플레이의 동작을 제어하도록 구성된다.
[0053]
예 43.
예 40 내지 예 42 중 임의의 예의 디스플레이 시스템에 있어서, 가상 이미지 콘텐츠의 픽셀들의 양은 픽셀들의 퍼센트를 포함한다.
[0054]
예 44.
예 40 내지 예 43 중 임의의 예의 디스플레이 시스템에 있어서, 프로세싱 전자장치는, 가상 이미지 콘텐츠의 픽셀들의 양을 하나 이상의 임계치들과 비교하도록, 그리고 가상 이미지 콘텐츠의 픽셀들의 양이 하나 이상의 임계치들을 초과한다는 결정에 대한 응답으로, 디스플레이와 눈이 출력을 위해 적절히 정합되지 않음을 표시하는 피드백을 사용자에게 제공하도록 구성된다.
[0055]
예 45.
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템으로서,
사용자의 머리 상에 지지되도록 구성된 프레임;
프레임 상에 배치된 머리-장착형 디스플레이 ―디스플레이는, 상이한 양들의 파면 발산으로 가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하여 상이한 시간 기간들에 상이한 깊이들에 위치된 것으로 보이는 가상 이미지 콘텐츠를 제시하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성됨―;
사용자의 눈을 이미징하도록 구성된 하나 이상의 눈-추적 카메라들; 및
디스플레이 및 하나 이상의 눈-추적 카메라들과 통신하는 프로세싱 전자장치를 포함하고, 프로세싱 전자장치는,
하나 이상의 파라미터들에 기반하여 디스플레이에 대한 정합 볼륨을 정의하도록,
하나 이상의 눈-추적 카메라들을 이용하여 획득된 눈의 이미지들에 기반하여, 눈의 포지션을 결정하도록,
눈의 포지션이 머리-장착형 디스플레이 시스템의 정합 볼륨 내에 있는지 여부를 결정하도록, 그리고
눈의 포지션이 디스플레이 정합 볼륨 내에 있는지 여부를 결정하는 것에 기반하여, 디스플레이의 동작을 제어하도록 구성된다.
[0056]
예 46.
예 45의 디스플레이 시스템에 있어서, 하나 이상의 파라미터들은 디스플레이 시스템 상에서 실행되고 있는 애플리케이션의 타입을 포함한다.
[0057]
예 47.
예 45 또는 예 46의 디스플레이 시스템에 있어서, 하나 이상의 파라미터들은 머리-장착형 디스플레이의 하나 이상의 물리적 파라미터들을 포함한다.
[0058]
예 48.
예 45 내지 예 47 중 임의의 예의 디스플레이 시스템에 있어서, 머리-장착형 디스플레이의 하나 이상의 물리적 파라미터들은 디스플레이 시야, 디스플레이 표면 사이즈, 디스플레이의 형상, 디스플레이의 외부 하우징, 디스플레이에 의해 가상 이미지 콘텐츠를 표현하는 광에 부여되는 옵티컬 파워(optical power)의 양 중 하나 이상을 포함한다.
[0059]
예 49.
예 45 내지 예 48 중 임의의 예의 디스플레이 시스템에 있어서, 프로세싱 전자장치는, 적어도 디스플레이와 눈이 적절히 정합되지 않음을 표시하는 가상 이미지 콘텐츠를 사용자에게 제시함으로써, 디스플레이의 동작을 제어하도록 구성된다.
[0060]
예 50. 예 15의 디스플레이 시스템에 있어서, 프로세싱 전자장치는, 적어도,
눈의 포지션이 머리-장착형 디스플레이의 외부 하우징의 뷰잉 볼륨의 부분공간의 외측에 제2 임계 거리를 초과하여 있는지 여부를 결정함으로써, 그리고
눈의 포지션이 머리-장착형 디스플레이의 외부 하우징의 뷰잉 볼륨의 부분공간의 외측에 제2 임계 거리를 초과하여 있다는 결정에 대한 응답으로, 디스플레이와 눈이 출력을 위해 적절히 정합되지 않음을 표시하는 피드백을 사용자에게 제공함으로써, 눈의 포지션이 뷰잉 볼륨의 외측에 제1 임계 거리를 초과하여 있는지 여부를 결정하도록 구성된다.
[0061]
예 52. 예 15의 디스플레이 시스템에 있어서, 프로세싱 전자장치는 추가로,
디스플레이 시스템 상에서 실행되는 애플리케이션을 식별하도록, 그리고
식별된 애플리케이션에 기반하여 제1 임계 거리를 결정하도록 구성된다.
[0062]
본 명세서에서 설명된 청구 대상(subject matter)의 하나 이상의 구현들의 세부사항들은 아래의 설명 및 첨부된 도면들에서 제시된다. 다른 특징들, 양상들 및 장점들은 설명, 도면들 및 청구항들로부터 자명해질 것이다. 이러한 요약도 다음의 상세한 설명도 본 발명의 청구 대상의 범위를 정의하거나 또는 제한하는 것으로 의도하지 않는다.
[0063]
도 1은 사람이 보는 특정 물리 오브젝트들 및 특정 가상 현실 오브젝트들을 갖는 혼합 현실 시나리오의 예시를 도시한다.
[0064] 도 2는 웨어러블 시스템의 예를 개략적으로 예시한다.
[0065] 도 3은 웨어러블 시스템의 예시적인 컴포넌트들을 개략적으로 예시한다.
[0066] 도 4는 이미지 정보를 사용자에게 출력하기 위한 웨어러블 디바이스의 도파관 스택의 예를 개략적으로 예시한다.
[0067] 도 5는 눈의 예를 개략적으로 예시한다.
[0068] 도 6은 눈 추적 시스템을 포함하는 웨어러블 시스템의 개략적인 다이어그램이다.
[0069] 도 7a는 눈 추적 시스템을 포함할 수 있는 웨어러블 시스템의 블록 다이어그램이다.
[0070] 도 7b는 웨어러블 시스템에서의 렌더 제어기의 블록 다이어그램이다.
[0071] 도 7c는 머리-장착형 디스플레이 시스템에서의 정합 관찰기의 블록 다이어그램이다.
[0072] 도 8a는 눈의 각막 구체를 도시하는, 눈의 개략적인 다이어그램이다.
[0073] 도 8b는 눈-추적 카메라에 의해 검출된 예시적인 각막 글린트를 예시한다.
[0074] 도 8c-도 8e는 웨어러블 시스템에서 눈 추적 모듈을 이용하여 사용자의 각막 중심을 로케이팅(locating)하는 예시적인 스테이지들을 예시한다.
[0075] 도 9a-도 9c는 눈 추적 이미지들의 좌표계의 예시적인 정규화를 예시한다.
[0076] 도 9d-도 9g는 웨어러블 시스템에서 눈 추적 모듈을 이용하여 사용자의 동공 중심을 로케이팅하는 예시적인 스테이지들을 예시한다.
[0077] 도 10은 눈의 광학 축 및 시각 축 그리고 눈의 회전 중심을 포함하는, 눈의 예를 예시한다.
[0078] 도 11은 웨어러블 디바이스에서 콘텐츠를 렌더링하고 정합에 대한 피드백을 제공할 때 눈 추적을 사용하기 위한 방법의 예의 프로세스 흐름 다이어그램이다.
[0079] 도 12a 및 도 12b는 사용자의 눈에 대한 디스플레이 엘리먼트의 공칭(nominal) 포지션을 예시하고, 서로에 대한 디스플레이 엘리먼트와 사용자의 눈의 포지션들을 설명하기 위한 좌표계를 예시한다.
[0080] 도 13a 및 도 13b는 머리-장착형 디스플레이 시스템에서 사용자의 눈에 대한 디스플레이 엘리먼트의 공칭 포지셔닝 및 포지셔닝 공차들을 예시한다.
[0081] 도 13c 및 도 13d는 디스플레이 정합 볼륨, 및 사용자의 눈이 보는, 디스플레이로부터의 콘텐츠를 예시한다.
[0082] 도 14는 디스플레이에 대한 사용자 눈의 다양한 포지션들의 경우 디스플레이의 지각되는 디밍의 예를 예시한다.
[0083] 도 15a 및 도 15b는 상이한 사용자들을 위해서 디스플레이 시스템의 머리-장착형 디스플레이의 피팅을 조정하기 위한 교환가능 피스들, 이를테면, 후방 패드들, 이마 패드들 및 콧등 패드들을 갖는 머리-장착형 디스플레이 시스템의 분해 사시도들이다.
[0084] 도 16은 머리-장착형 디스플레이 시스템을 이용하여 정합을 관찰하고 정합에 대한 피드백을 제공하기 위한 방법의 예의 프로세스 흐름 다이어그램이다.
[0085] 도 17a-도 17h는 디스플레이에 의해 투사된 광 필드(light field)들 및 광 필드들의 교차점들이 디스플레이 정합 볼륨을 부분적으로 정의할 수 있는 방법의 도면들을 예시한다.
[0086] 도 18은 디스플레이에 의해 투사된 광 필드들 및 광 필드들의 교차점들이 디스플레이 정합 볼륨을 부분적으로 정의할 수 있는 방법의 평면도를 예시한다.
[0087] 도 19a는 머리-장착형 디스플레이 시스템의 디스플레이 하우징으로부터 도출된 정합 볼륨을 예시한다.
[0088] 도 19b는 머리-장착형 디스플레이 시스템의 디스플레이 및 디스플레이 하우징의 중첩된 정합 볼륨들을 예시한다.
[0089] 도 19c는 도 19b의 중첩된 정합 볼륨들로부터 도출된 총(aggregate) 정합 볼륨을 예시한다.
[0090] 도면들 전체에 걸쳐, 참조되는 엘리먼트들 사이의 대응성을 표시하기 위해 참조 번호들이 재사용될 수 있다. 도면들은 본원에서 설명된 예시적인 실시예들을 예시하기 위해 제공되며, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
[0064] 도 2는 웨어러블 시스템의 예를 개략적으로 예시한다.
[0065] 도 3은 웨어러블 시스템의 예시적인 컴포넌트들을 개략적으로 예시한다.
[0066] 도 4는 이미지 정보를 사용자에게 출력하기 위한 웨어러블 디바이스의 도파관 스택의 예를 개략적으로 예시한다.
[0067] 도 5는 눈의 예를 개략적으로 예시한다.
[0068] 도 6은 눈 추적 시스템을 포함하는 웨어러블 시스템의 개략적인 다이어그램이다.
[0069] 도 7a는 눈 추적 시스템을 포함할 수 있는 웨어러블 시스템의 블록 다이어그램이다.
[0070] 도 7b는 웨어러블 시스템에서의 렌더 제어기의 블록 다이어그램이다.
[0071] 도 7c는 머리-장착형 디스플레이 시스템에서의 정합 관찰기의 블록 다이어그램이다.
[0072] 도 8a는 눈의 각막 구체를 도시하는, 눈의 개략적인 다이어그램이다.
[0073] 도 8b는 눈-추적 카메라에 의해 검출된 예시적인 각막 글린트를 예시한다.
[0074] 도 8c-도 8e는 웨어러블 시스템에서 눈 추적 모듈을 이용하여 사용자의 각막 중심을 로케이팅(locating)하는 예시적인 스테이지들을 예시한다.
[0075] 도 9a-도 9c는 눈 추적 이미지들의 좌표계의 예시적인 정규화를 예시한다.
[0076] 도 9d-도 9g는 웨어러블 시스템에서 눈 추적 모듈을 이용하여 사용자의 동공 중심을 로케이팅하는 예시적인 스테이지들을 예시한다.
[0077] 도 10은 눈의 광학 축 및 시각 축 그리고 눈의 회전 중심을 포함하는, 눈의 예를 예시한다.
[0078] 도 11은 웨어러블 디바이스에서 콘텐츠를 렌더링하고 정합에 대한 피드백을 제공할 때 눈 추적을 사용하기 위한 방법의 예의 프로세스 흐름 다이어그램이다.
[0079] 도 12a 및 도 12b는 사용자의 눈에 대한 디스플레이 엘리먼트의 공칭(nominal) 포지션을 예시하고, 서로에 대한 디스플레이 엘리먼트와 사용자의 눈의 포지션들을 설명하기 위한 좌표계를 예시한다.
[0080] 도 13a 및 도 13b는 머리-장착형 디스플레이 시스템에서 사용자의 눈에 대한 디스플레이 엘리먼트의 공칭 포지셔닝 및 포지셔닝 공차들을 예시한다.
[0081] 도 13c 및 도 13d는 디스플레이 정합 볼륨, 및 사용자의 눈이 보는, 디스플레이로부터의 콘텐츠를 예시한다.
[0082] 도 14는 디스플레이에 대한 사용자 눈의 다양한 포지션들의 경우 디스플레이의 지각되는 디밍의 예를 예시한다.
[0083] 도 15a 및 도 15b는 상이한 사용자들을 위해서 디스플레이 시스템의 머리-장착형 디스플레이의 피팅을 조정하기 위한 교환가능 피스들, 이를테면, 후방 패드들, 이마 패드들 및 콧등 패드들을 갖는 머리-장착형 디스플레이 시스템의 분해 사시도들이다.
[0084] 도 16은 머리-장착형 디스플레이 시스템을 이용하여 정합을 관찰하고 정합에 대한 피드백을 제공하기 위한 방법의 예의 프로세스 흐름 다이어그램이다.
[0085] 도 17a-도 17h는 디스플레이에 의해 투사된 광 필드(light field)들 및 광 필드들의 교차점들이 디스플레이 정합 볼륨을 부분적으로 정의할 수 있는 방법의 도면들을 예시한다.
[0086] 도 18은 디스플레이에 의해 투사된 광 필드들 및 광 필드들의 교차점들이 디스플레이 정합 볼륨을 부분적으로 정의할 수 있는 방법의 평면도를 예시한다.
[0087] 도 19a는 머리-장착형 디스플레이 시스템의 디스플레이 하우징으로부터 도출된 정합 볼륨을 예시한다.
[0088] 도 19b는 머리-장착형 디스플레이 시스템의 디스플레이 및 디스플레이 하우징의 중첩된 정합 볼륨들을 예시한다.
[0089] 도 19c는 도 19b의 중첩된 정합 볼륨들로부터 도출된 총(aggregate) 정합 볼륨을 예시한다.
[0090] 도면들 전체에 걸쳐, 참조되는 엘리먼트들 사이의 대응성을 표시하기 위해 참조 번호들이 재사용될 수 있다. 도면들은 본원에서 설명된 예시적인 실시예들을 예시하기 위해 제공되며, 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
[0091]
디스플레이 시스템의 디스플레이 부분은, 3 차원(3D; three-dimensional) 가상 오브젝트가 사용자의 주변 환경 내에 위치된 것으로 보이도록 이 오브젝트를 디스플레이할 수 있는 머리-장착형 디스플레이(HMD; head-mounted display)를 포함할 수 있다. 그 결과, 3D 가상 오브젝트는 실세계 오브젝트들과 유사한 방식으로 사용자에 의해 지각될 수 있다.
[0092]
HMD는 공간적으로 변조된 광을 사용자에게 출력함으로써 이미지들을 디스플레이할 수 있고, 이러한 광은 가상 오브젝트에 대응한다. 공간적으로 변조된 광은 이미지 정보를 포함할 수 있고, 이미지 광으로 지칭될 수 있다. 사용자에 의해 지각되도록, 이미지 광은 HMD로부터 사용자의 눈으로 이동하고, 동공을 통해 전파되며, 눈의 망막에 부딪힌다. 이미지에 대한 이미지 광의 일부 또는 전부가 눈의 동공에 들어가지 않으면 그리고/또는 눈의 망막에 부딪히지 않으면, 뷰어가 이미지를 볼 수 없거나 또는 이미지의 품질이 저하될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 본원에서 사용된 바와 같이, 정합은 디스플레이와 사용자의 눈들의 상대적 포지셔닝에 관한 것이다. 예컨대, 원하는 양의 이미지 광이 눈에 들어가도록 사용자의 눈들과 디스플레이가 서로에 대해 포지셔닝될 때 디스플레이가 적절히 정합되어 있다고 말할 수 있다. 디스플레이 디바이스에서의 정합 관찰기(예컨대, 컴퓨터 프로그램)는, 눈이 디스플레이로부터 이미지 광을 수신하도록 디스플레이가 적절히 정합되거나 또는 포지셔닝되는지 여부를 모니터링하도록 프로그래밍될 수 있다.
[0093]
예컨대, 사용자의 눈들이 이미지 광을 수신하도록 포지셔닝되게 함으로써 콘텐츠를 사용자들에게 적절히 디스플레이하기 위하여, 사용자의 눈들은 HMD에 대한 특정 공간 구역 또는 공간 볼륨 내에 놓여질 필요가 있을 수 있다. 이 볼륨은 디스플레이 정합 볼륨으로 지칭될 수 있다. 사용자의 눈들이 디스플레이 정합 볼륨 외측에 있으면, 디스플레이 품질이 저하될 수 있다(예컨대, 사용자의 눈들에 도달하지 않는 디스플레이된 콘텐츠 및/또는 디밍이 있을 수 있음). HMD에 대한 사용자의 눈들의 포지션들을 결정하고 이에 따라 사용자의 눈들이 원하는 디스플레이 정합 볼륨 내에 놓여지는지 여부를 결정하기 위해, 다양한 팩터들이 조합될 수 있다. 예로서, 사용자들 사이의 해부학적 변이(variation)들은, 자신들의 눈들을 디스플레이 정합 볼륨 외측에 두는 방식으로 일부 사용자들에 머리-장착형 디스플레이가 피팅됨을 의미할 수 있다. 다른 예로서, HMD는 사용자의 머리에 단단히 부착되지 않을 수 있고, 특히 사용자가 이리저리 움직이고 있을 때 시간의 경과에 따라 사용자의 머리 상에서 시프트될 수 있다. 특정 예들로서, HMD는 사용자의 눈들 사이의 선(안구간 축)에 대해 기울어지거나 또는 사용자의 코에서 미끄러질 수 있으며, 그 결과, HMD는 사용자의 눈들에 대한 디스플레이의 시프트에 기인하여 (예컨대, 어떤 바람직하지 않은 저하 없이는) 원하는 가상 콘텐츠를 제공하지 못할 수 있다.
[0094]
본원에서 설명된 다양한 시스템들 및 기법들은 적어도 부분적으로, 뷰어가 원하는 대로 이미지 콘텐츠를 볼 수 있게 하기 위해 디스플레이의 적절한 정합과 관련된 문제들을 해결하는 것에 관한 것이다. 일부 실시예들에서, 머리-장착형 디스플레이 시스템은 사용자의 눈의 포지션을 결정하도록 구성될 수 있다. 그런 다음, 디스플레이 시스템은, 그 눈의 포지션이 머리-장착형 디스플레이 시스템의 디스플레이 정합 볼륨 내에 있는지 여부를 결정할 수 있다. 눈의 포지션을 결정하는 것은, 눈과 연관된 대표 포인터 볼륨의 포지션, 예컨대, 눈의 회전 중심의 포지션을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 눈의 포지션이 디스플레이 정합 볼륨 내에 있는지 여부를 결정하는 것은, 눈의 회전 중심이 디스플레이 정합 볼륨 내에 있는지 여부를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 본원에서 논의된 바와 같이, 눈의 회전 중심은, 눈을 이미징하도록 구성된 내향 이미징 시스템을 사용하여 결정될 수 있다. 부가하여, 일부 실시예들에서, 디스플레이 정합 볼륨은, 사용자의 눈에 대한 머리-장착형 디스플레이 시스템의 적절한 피팅과 연관된 상상 볼륨이다. 예컨대, 디스플레이 정합 볼륨은 이미지 광을 출력하는, 머리-장착형 디스플레이 시스템의 표면으로부터 투사에 의해 정의된 볼륨일 수 있다. 더욱 구체적으로, 디스플레이 정합 볼륨은 베이스로부터 정점을 향해 테이퍼되는 3 차원 기하학적 형상일 수 있다. 디스플레이 정합 볼륨의 베이스의 형상은 적어도 부분적으로, 디스플레이의 기하학적 구조에 의해 정의될 수 있고, 디스플레이 정합 볼륨의 깊이(즉, z-축 상의 베이스로부터 정점까지의 거리)는 적어도 부분적으로, 디스플레이의 시야(FOV; field of view)에 의해 정의될 수 있다. 예컨대, 둥근 또는 원형 디스플레이(예컨대, 표면 ―이 표면으로부터, 이미지 광이 뷰어에게 출력됨― 상의 영역의 형상)는 원뿔형 디스플레이 정합 볼륨을 산출할 수 있고, 다각형 디스플레이는 피라미드형 디스플레이 정합 볼륨을 산출할 수 있다. 부가적인 예로서, 더 큰 FOV를 갖는 디스플레이는 더 작은 FOV를 갖는 디스플레이보다 더 작은 깊이를 갖는 디스플레이 정합 볼륨을 산출할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 정합 볼륨은 절단된 원뿔 또는 피라미드의 일반적인 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 디스플레이 정합 볼륨은 절두체, 예컨대, 직사각형 피라미드와 같은 피라미드의 절두체의 일반적인 형상을 가질 수 있다.
[0095]
일부 실시예들에서, 머리-장착형 디스플레이 시스템의 내향 이미징 시스템은, 사용자의 눈들을 포함하여, 사용자의 얼굴의 이미지들을 획득할 수 있다. 내향 이미징 시스템은, 머리-장착형 디스플레이의 프레임 상에 장착될 수 있는 눈-추적 시스템일 수 있다. 머리-장착형 디스플레이 시스템은, 사용자의 눈들과 HMD의 상대적 포지션을 결정하고 사용자의 눈들 각각의 포지션이 그 눈에 대한 디스플레이 정합 볼륨 내에 속하는지 여부를 결정하기 위해, 이미지들을 분석할 수 있다. 이 정보에 기반하여, 머리-장착형 디스플레이 시스템은 HMD의 피팅을 조정하도록 사용자에게 통지할 수 있다. 예컨대, 통지는, 디바이스가 미끄러졌으며 HMD를 조정하라는 제안 또는 조정을 필요로 한다는 것을 사용자에게 통보할 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 머리-장착형 디스플레이 시스템은, 이를테면, 영역들에서 사용자로의 광 출력 또는 밝기를 부스팅함으로써 또는 가상 콘텐츠를 이동시킴으로써, 사용자에 대한 HMD의 오정렬에 의해 유발되는 임의의 디스플레이 저하를 완화시키기 위한 단계들을 취할 수 있으며, 그렇지 않으면 이 영역들은 오정렬에 의해 디밍될 것이다. 이에 따라서, HMD의 그러한 실시예들은, HMD를 적절히 피팅하는 것으로, 그리고 이를테면 HMD가 사용자의 머리에 대해 미끄러지거나, 이동되거나 또는 기울어질 때 HMD의 부적절한 피팅에 의해 유발되는 이슈들을 완화시키는 것으로, 사용자들을 보조할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템은, 오정렬에 대해 사용자에게 통지하도록, 그리고 또한, 오정렬에 의해 유발되는 디스플레이 저하를 완화시키기 위한 단계들을 취하도록 구성될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 일부 다른 실시예들에서, 디스플레이 시스템은 통지를 사용자에게 제공하지 않을 수 있으며; 오히려, 통지는 단순히, 디스플레이 시스템이 오정렬에 의해 유발되는 이미지 저하를 완화시키기 위한 액션들을 수행하게 트리거하는, 디스플레이 시스템 내의 명령들 또는 플래그들일 수 있다.
[0096]
유리하게는, 정합 분석은, 내향 이미징 시스템으로부터 획득된 이미지들 및 디스플레이 시스템에 의해 저장되거나 또는 액세스가능한, 디스플레이 정합 볼륨에 관한 정보를 활용하여 자동으로 수행될 수 있다. 그 결과, 머리-장착형 디스플레이 시스템의 사용 시에 높은 레벨의 이미지 품질을 보장하기 위해, HMD의 피팅은, HMD를 처음으로 사용할 때, 그리고 선택적으로, 또한, HMD의 지속적인 사용 과정 동안 보정될 수 있다.
[0097]
이에 따라서, 머리-장착형 디스플레이 시스템의 정합을 관찰하고, 관찰된 정합에 대한 응답으로 액션을 취하기 위한 시스템들 및 방법들의 다양한 구현들이 본원에서 제공된다.
웨어러블 시스템의 3D 디스플레이의 예들
[0098]
같은 참조 번호들이 전체에 걸쳐 같은 부분들을 지칭하는 도면들이 이제 참조될 것이다. 달리 표시되지 않는 한, 도면들은 개략적이며, 반드시 축척대로 도시된 것은 아니다.
[0099]
웨어러블 시스템(본원에서, 머리-장착형 디스플레이 시스템 또는 증강 현실(AR; augmented reality) 시스템으로 또한 지칭됨)은 2D 또는 3D 가상 이미지들을 사용자에게 제시하도록 구성될 수 있다. 이미지들은 정지 이미지들, 비디오의 프레임들, 또는 비디오, 이들의 조합 등일 수 있다. 웨어러블 시스템의 적어도 일부는, 사용자 상호작용을 위해 VR, AR 또는 MR 환경을 단독으로 또는 조합하여 제시할 수 있는 웨어러블 디바이스 상에 구현될 수 있다. 웨어러블 디바이스는 AR 디바이스(ARD; AR device)로서 상호교환가능하게 사용될 수 있다. 추가로, 본 개시내용의 목적을 위해, "AR"이란 용어는 "MR"이란 용어와 상호교환가능하게 사용된다.
[0100]
도 1은 사람이 보는 특정 물리 오브젝트들 및 특정 가상 현실 오브젝트들을 갖는 혼합 현실 시나리오의 예시를 도시한다. 도 1에서, MR 장면(100)이 도시되고, 여기서, MR 기술의 사용자는 배경에 있는 사람들, 나무들, 빌딩들, 및 콘크리트 플랫폼(120)을 특징으로 하는 실세계 공원-형 세팅(110)을 본다. 이들 아이템들에 부가하여, MR 기술의 사용자는 또한, 실세계 플랫폼(120) 상에 서있는 로봇 동상(130) 및 호박벌의 의인화인 것 같은, 날고 있는 만화-형 아바타 캐릭터(140)를 자신이 "본다"는 것을 지각하더라도, 이들 엘리먼트들은 실세계에는 존재하지 않는다.
[0101]
3D 디스플레이가 진짜 깊이감 및 더욱 구체적으로는 시뮬레이팅된 표면 깊이감을 생성하도록 하기 위하여, 디스플레이의 시계(visual field)에서의 각각의 지점에 대해, 각각의 지점의 가상 깊이에 대응하는 원근조절 응답(accommodative response)을 생성하는 것이 바람직할 수 있다. 디스플레이 지점에 대한 원근조절 응답이 수렴(convergence) 및 입체시(stereopsis)의 양안 깊이 단서(binocular depth cue)들에 의해 결정된, 그 지점의 가상 깊이에 대응하지 않으면, 인간 눈이 원근조절 충돌을 경험하여서, 불안정한 이미징, 해로운 눈의 피로, 두통들, 그리고 원근조절 정보의 부재 시에, 표면 깊이의 거의 완벽한 결여가 야기될 수 있다.
[0102]
VR, AR 및 MR 경험들은, 복수의 깊이 평면들에 대응하는 이미지들이 뷰어에게 제공되는 디스플레이들을 갖는 디스플레이 시스템들에 의해 제공될 수 있다. 이미지들은 각각의 깊이 평면에 대해 상이할 수 있으며(예컨대, 장면 또는 오브젝트의 약간 상이한 프리젠테이션들을 제공할 수 있음), 그리고 뷰어의 눈들에 의해 별개로 초점이 맞춰져서, 상이한 깊이 평면 상에 위치된 장면에 대해 상이한 이미지 피처(feature)들을 초점에 맞추는 데 요구되는 눈의 원근조절에 기반하여, 또는 상이한 깊이 평면들 상의 상이한 이미지 피처들이 초점에서 벗어나는 것을 관찰하는 것에 기반하여, 깊이 단서들을 사용자에게 제공하는 것을 도울 수 있다. 본원의 다른 곳에서 논의된 바와 같이, 그러한 깊이 단서들은 깊이에 대한 믿을 만한 지각들을 제공한다.
[0103]
도 2는 AR/VR/MR 장면을 제공하도록 구성될 수 있는 웨어러블 시스템(200)의 예를 예시한다. 웨어러블 시스템(200)은 또한, AR 시스템(200)으로 지칭될 수 있다. 웨어러블 시스템(200)은 디스플레이(220), 및 디스플레이(220)의 기능을 지원하기 위한 다양한 기계 및 전자 모듈들 및 시스템들을 포함한다. 디스플레이(220)는 사용자, 착용자 또는 뷰어(210)에 의해 착용가능한 프레임(230)에 커플링될 수 있다. 디스플레이(220)는 사용자(210)의 눈들 앞에 포지셔닝될 수 있다. 디스플레이(220)는 AR/VR/MR 콘텐츠를 사용자에게 제시할 수 있다. 디스플레이(220)가 사용자(210)의 머리에 착용되도록 구성될 수 있기 때문에, 디스플레이(220)는 또한, 머리-장착형 디스플레이(HMD: head-mounted display)로 지칭될 수 있고, 디스플레이(220)를 포함하는 웨어러블 시스템(200)이 또한, 머리-장착형 디스플레이 시스템으로 지칭될 수 있다.
[0104]
일부 실시예들에서, 스피커(240)가 프레임(230)에 커플링되고, 사용자의 이도(ear canal)에 인접하게 포지셔닝된다(일부 실시예들에서, 도시되지 않은 다른 스피커가 스테레오/성형가능(shapeable) 사운드 제어를 제공하기 위해 사용자의 다른 이도에 인접하게 포지셔닝됨). 디스플레이(220)는, 환경으로부터 오디오 스트림을 검출하고 주변 사운드를 캡처하기 위한 오디오 센서(예컨대, 마이크로폰)(232)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도시되지 않은 하나 이상의 다른 오디오 센서들이 스테레오 사운드 수신을 제공하도록 포지셔닝된다. 스테레오 사운드 수신은 사운드 소스의 위치를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 웨어러블 시스템(200)은 오디오 스트림에 대한 음성 또는 스피치 인식을 수행할 수 있다.
[0105]
웨어러블 시스템(200)은, 사용자 주위의 환경에 있는 세계를 관찰하는 외향 이미징 시스템(464)(도 4에서 도시됨)을 포함할 수 있다. 웨어러블 시스템(200)은 또한, 사용자의 눈 움직임들을 추적할 수 있는 내향 이미징 시스템(462)(도 4에서 도시됨)을 포함할 수 있다. 내향 이미징 시스템은 한쪽 눈의 움직임들 또는 양쪽 눈들의 움직임들을 추적할 수 있다. 내향 이미징 시스템(462)은 프레임(230)에 부착될 수 있고 프로세싱 모듈들(260 또는 270)과 전기 통신할 수 있으며, 프로세싱 모듈들(260 또는 270)은, 예컨대 사용자(210)의 눈들의 동공 직경들 또는 배향들, 눈 움직임들 또는 눈 포즈를 결정하기 위해, 내향 이미징 시스템에 의해 획득된 이미지 정보를 프로세싱할 수 있다. 내향 이미징 시스템(462)은 하나 이상의 카메라들을 포함할 수 있다. 예컨대, 각각의 눈을 이미징하기 위해 적어도 하나의 카메라가 사용될 수 있다. 카메라들에 의해 획득된 이미지들은, 각각의 눈에 대한 동공 사이즈 또는 눈 포즈를 별개로 결정하여서 각각의 눈으로의 이미지 정보의 프리젠테이션이 그 눈에 동적으로 맞춤화될 수 있게 하기 위해 사용될 수 있다.
[0106]
예로서, 웨어러블 시스템(200)은 사용자의 포즈의 이미지들을 획득하기 위해 외향 이미징 시스템(464) 또는 내향 이미징 시스템(462)을 사용할 수 있다. 이미지들은 정지 이미지들, 비디오의 프레임들, 또는 비디오일 수 있다.
[0107]
디스플레이(220)는, 이를테면 프레임(230)에 고정식으로 부착되거나, 사용자에 의해 착용되는 헬멧 또는 모자에 고정식으로 부착되거나, 헤드폰들에 임베딩되거나 또는 사용자(210)에 다른 방식으로 제거가능하게 부착되는 다양한 구성들로(예컨대, 백팩-스타일 구성으로, 벨트-커플링 스타일 구성으로) 장착될 수 있는 로컬 데이터 프로세싱 모듈(260)에 이를테면 유선 리드 또는 무선 연결성에 의해 동작가능하게 커플링(250)될 수 있다.
[0108]
로컬 프로세싱 및 데이터 모듈(260)은 하드웨어 프로세서 뿐만 아니라 디지털 메모리, 이를테면, 비-휘발성 메모리(예컨대, 플래시 메모리)를 포함할 수 있으며, 이들 둘 모두는 데이터의 프로세싱, 캐싱 및 저장을 보조하기 위해 활용될 수 있다. 데이터는, (a) (예컨대, 프레임(230)에 동작가능하게 커플링되거나 또는 다른 방식으로 사용자(210)에 부착될 수 있는) 센서들, 이를테면, 이미지 캡처 디바이스들(예컨대, 내향 이미징 시스템 또는 외향 이미징 시스템에서의 카메라들), 오디오 센서들(예컨대, 마이크로폰들), IMU(inertial measurement unit)들, 가속도계들, 나침반들, GPS(global positioning system) 유닛들, 라디오 디바이스들 또는 자이로스코프들로부터 캡처된 데이터; 또는 (b) 원격 프로세싱 모듈(270) 또는 원격 데이터 리포지토리(280)를 사용하여 획득되거나 또는 프로세싱된 데이터, 가능하게는 그러한 프로세싱 또는 리트리벌(retrieval) 후에 디스플레이(220)로의 이동을 위한 데이터를 포함할 수 있다. 로컬 프로세싱 및 데이터 모듈(260)이 통신 링크들(262 또는 264)에 의해, 이를테면, 유선 또는 무선 통신 링크들을 통해 원격 프로세싱 모듈(270) 또는 원격 데이터 리포지토리(280)에 동작가능하게 커플링되어서, 이들 원격 모듈들은 로컬 프로세싱 및 데이터 모듈(260)에 대한 자원들로서 이용가능할 수 있다. 부가하여, 원격 프로세싱 모듈(270) 및 원격 데이터 리포지토리(280)는 동작가능하게 서로 커플링될 수 있다.
[0109]
일부 실시예들에서, 원격 프로세싱 모듈(270)은 데이터 또는 이미지 정보를 분석 및 프로세싱하도록 구성된 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 원격 데이터 리포지토리(280)는 인터넷, 또는 "클라우드" 자원 구성의 다른 네트워킹 구성을 통해 이용가능할 수 있는 디지털 데이터 저장 설비를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 로컬 프로세싱 및 데이터 모듈에서 모든 데이터가 저장되고 모든 컴퓨테이션들이 수행되어서, 원격 모듈로부터 완전히 자율적인 사용이 가능하게 된다.
웨어러블 시스템의 예시적인 컴포넌트들
[0110]
도 3은 웨어러블 시스템의 예시적인 컴포넌트들을 개략적으로 예시한다. 도 3은 디스플레이(220) 및 프레임(230)을 포함할 수 있는 웨어러블 시스템(200)을 도시한다. 확대도(202)가 웨어러블 시스템(200)의 다양한 컴포넌트들을 개략적으로 예시한다. 특정 구현들에서, 도 3에서 예시된 컴포넌트들 중 하나 이상이 디스플레이(220)의 일부일 수 있다. 다양한 컴포넌트들은 단독으로 또는 조합하여, 웨어러블 시스템(200)의 사용자 또는 사용자의 환경과 연관된 다양한 데이터(이를테면, 예컨대, 오디오 또는 시각 데이터)를 수집할 수 있다. 다른 실시예들이 애플리케이션 ―이 애플리케이션에 대해, 웨어러블 시스템이 사용됨― 에 따라 부가적인 또는 더 적은 컴포넌트들을 가질 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 그럼에도 불구하고, 도 3은 웨어러블 시스템을 통해 수집, 분석 및 저장될 수 있는 데이터의 타입들 그리고 다양한 컴포넌트들 중 일부의 기본적인 아이디어를 제공한다.
[0111]
도 3은 디스플레이(220)를 포함할 수 있는 예시적인 웨어러블 시스템(200)을 도시한다. 디스플레이(220)는 프레임(230)에 대응하는, 사용자의 머리 또는 하우징 또는 프레임(230)에 장착될 수 있는 디스플레이 렌즈(226)를 포함할 수 있다. 디스플레이 렌즈(226)는 사용자의 눈들(302, 304) 앞에 하우징(230)에 의해 포지셔닝된 하나 이상의 투명 미러들을 포함할 수 있으며, 투사된 광(338)을 눈들(302, 304)에 반사(bounce)시키고 빔 성형을 가능하게 하면서, 로컬 환경으로부터의 적어도 일부 광의 투과를 또한 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 투사된 광 빔(338)의 파면은, 투사된 광의 원하는 초점 거리와 일치하도록 구부러지거나 또는 초점이 맞춰질 수 있다. 예시된 바와 같이, 2 개의 넓은 시야(wide-field of view)의 머신 비전 카메라들(316)(세계 카메라들로 또한 지칭됨)이 사용자 주위의 환경을 이미징하도록 하우징(230)에 커플링될 수 있다. 이들 카메라들(316)은 듀얼 캡처 가시 광/비-가시(예컨대, 적외선) 광 카메라들일 수 있다. 카메라들(316)은 도 4에서 도시된 외향 이미징 시스템(464)의 일부일 수 있다. 세계 카메라들(316)에 의해 획득된 이미지는 포즈 프로세서(336)에 의해 프로세싱될 수 있다. 예컨대, 포즈 프로세서(336)는, 사용자의 환경에서 사용자 또는 다른 사람의 포즈를 식별하거나 또는 사용자의 환경에서 물리 오브젝트를 식별하기 위한 하나 이상의 오브젝트 인식기들(708)(예컨대, 도 7에서 도시됨)을 구현할 수 있다.
[0112]
도 3을 계속해서 참조하면, 광(338)을 눈들(302, 304)에 투사시키도록 구성된, 디스플레이 미러들 및 옵틱스(optics)를 갖는 한 쌍의 광 투사기 모듈들(예컨대, (예컨대, 깊이에 대한) 스캐닝-레이저 성형-파면 광 투사기 모듈들)이 도시된다. 도시된 도면은 또한, 렌더링 및 사용자 입력을 지원하기 위해 사용자의 눈들(302, 304)을 추적할 수 있도록 구성되는, 적외선 광원들(이를테면, 발광 다이오드(326)("LED(light emitting diode)")들)과 페어링된 2개의 소형 적외선 카메라들(324)을 도시한다. 카메라들(324)은 도 4에서 도시된 내향 이미징 시스템(462)의 일부일 수 있다. 웨어러블 시스템(200)은 추가로, X, Y 및 Z 축 가속도계 능력 뿐만 아니라 자기 나침판 그리고 X, Y 및 Z 축 자이로 능력을 포함하여서, 바람직하게는 비교적 높은 주파수, 이를테면, 200 Hz로 데이터를 제공할 수 있는 센서 어셈블리(339)를 특징으로 할 수 있다. 센서 어셈블리(339)는, 도 2a를 참조하여 설명된 IMU의 일부일 수 있다. 도시된 시스템(200)은 또한, 캡처 디바이스들(316)로부터 출력된 넓은 시야의 이미지 정보로부터 사용자 머리 포즈를 실시간으로 또는 거의 실시간으로 계산하도록 구성될 수 있는 머리 포즈 프로세서(336), 이를테면, ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 또는 ARM(advanced reduced-instruction-set machine) 프로세서를 포함할 수 있다. 머리 포즈 프로세서(336)는 하드웨어 프로세서일 수 있고, 도 2a에서 도시된 로컬 프로세싱 및 데이터 모듈(260)의 일부로서 구현될 수 있다.
[0113]
웨어러블 시스템은 또한, 하나 이상의 깊이 센서들(234)을 포함할 수 있다. 깊이 센서(234)는 환경에 있는 오브젝트에서 웨어러블 디바이스까지의 거리를 측정하도록 구성될 수 있다. 깊이 센서(234)는 레이저 스캐너(예컨대, 라이더), 초음파 깊이 센서 또는 깊이 감지 카메라를 포함할 수 있다. 특정 구현들에서, 카메라들(316)이 깊이 감지 능력을 갖는 경우, 카메라들(316)은 또한, 깊이 센서들(234)로서 간주될 수 있다.
[0114]
또한, 센서 어셈블리(339)로부터의 자이로, 나침판 또는 가속도계 데이터로부터 포즈를 도출하기 위해 디지털 또는 아날로그 프로세싱을 실행하도록 구성된 프로세서(332)가 도시된다. 프로세서(332)는 도 2에서 도시된 로컬 프로세싱 및 데이터 모듈(260)의 일부일 수 있다. 도 3에서 도시된 웨어러블 시스템(200)은 또한, 포즈 및 포지셔닝 분석들을 보조하기 위한 포지션 시스템, 이를테면, 예컨대, GPS(global positioning system)(337)를 포함할 수 있다. 부가하여, GPS는 추가로, 사용자의 환경에 관한 원격-기반(예컨대, 클라우드-기반) 정보를 제공할 수 있다. 이 정보는, 사용자의 환경에서 오브젝트들 또는 정보를 인식하기 위해 사용될 수 있다.
[0115]
웨어러블 시스템은 사용자의 환경에 관한 더 많은 정보를 제공할 수 있는 GPS(337) 및 원격 컴퓨팅 시스템(이를테면, 예컨대, 원격 프로세싱 모듈(270), 다른 사용자의 ARD 등)에 의해 획득된 데이터를 조합할 수 있다. 일 예로서, 웨어러블 시스템은, GPS 데이터에 기반하여 사용자의 위치를 결정하고 (예컨대, 원격 프로세싱 모듈(270)과 통신함으로써) 사용자의 위치와 연관된 가상 오브젝트들을 포함하는 세계 지도를 리트리브(retrieve)할 수 있다. 다른 예로서, 웨어러블 시스템(200)은 세계 카메라들(316)(도 4에서 도시된 외향 이미징 시스템(464)의 일부일 수 있음)을 사용하여 환경을 모니터링할 수 있다. 세계 카메라들(316)에 의해 획득된 이미지들에 기반하여, 웨어러블 시스템(200)은 (예컨대, 도 7에서 도시된 하나 이상의 오브젝트 인식기들(708)을 사용함으로써) 환경에서 오브젝트들을 검출할 수 있다. 웨어러블 시스템은 추가로, 문자들을 해석하기 위해 GPS(337)에 의해 획득된 데이터를 사용할 수 있다.
[0116]
웨어러블 시스템(200)은 또한, 세계에 대한 사용자의 뷰를 위해서 스캐너들의 동작 및 사용자의 눈들로의 이미징을 가능하게 하기 위해 사용자에게 로컬인 렌더링 정보를 제공하도록 구성될 수 있는 렌더링 엔진(334)을 포함할 수 있다. 렌더링 엔진(334)은 하드웨어 프로세서(이를테면, 예컨대, 중앙 프로세싱 유닛 또는 그래픽스 프로세싱 유닛)에 의해 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 렌더링 엔진은 로컬 프로세싱 및 데이터 모듈(260)의 일부이다. 렌더링 엔진(334)은 (예컨대, 유선 또는 무선 링크들을 통해) 웨어러블 시스템(200)의 다른 컴포넌트들에 통신가능하게 커플링될 수 있다. 예컨대, 렌더링 엔진(334)은 통신 링크(274)를 통해 눈 카메라들(324)에 커플링될 수 있고, 통신 링크(272)를 통해 (망막 스캐닝 디스플레이와 유사한 방식으로, 스캐닝된 레이저 어레인지먼트를 통해 사용자의 눈들(302, 304)에 광을 투사할 수 있는) 투사 서브시스템(318)에 커플링될 수 있다. 렌더링 엔진(334)은 또한, 다른 프로세싱 유닛들, 이를테면, 예컨대, 센서 포즈 프로세서(332) 및 이미지 포즈 프로세서(336)와 각각 링크들(276 및 294)을 통해 통신할 수 있다.
[0117]
카메라들(324)(예컨대, 미니 적외선 카메라들)은 렌더링 및 사용자 입력을 지원하기 위해 눈 포즈를 추적하는 데 활용될 수 있다. 일부 예시적인 눈 포즈들은, 사용자가 어디를 보고 있는지 또는 사용자가 어떤 깊이에 초점을 맞추고 있는지(눈의 이향운동(eye vergence)으로 추정될 수 있음)를 포함할 수 있다. GPS(337), 자이로들, 나침판 및 가속도계들(339)은 대략적인(coarse) 또는 신속한 포즈 추정치들을 제공하기 위해 활용될 수 있다. 카메라들(316) 중 하나 이상은 이미지들 및 포즈를 획득할 수 있으며, 이러한 이미지들 및 포즈는, 연관된 클라우드 컴퓨팅 자원으로부터의 데이터와 함께, 로컬 환경을 매핑하고 다른 사용자들과 사용자 뷰들을 공유하기 위해 활용될 수 있다.
[0118]
도 3에서 도시된 예시적인 컴포넌트들은 단지 예시 목적들을 위한 것이다. 예시 및 설명의 용이함을 위해 다수의 센서들 및 다른 기능 모듈들이 함께 도시된다. 일부 실시예들은 이들 센서들 또는 모듈들 중 단 하나 또는 서브세트만을 포함할 수 있다. 추가로, 이들 컴포넌트들의 위치들은 도 3에서 도시된 포지션들로 제한되지 않는다. 일부 컴포넌트들은 다른 컴포넌트들, 이를테면, 벨트-장착 컴포넌트, 핸드-헬드 컴포넌트 또는 헬멧 컴포넌트에 장착되거나 또는 그 내부에 하우징될 수 있다. 일 예로서, 이미지 포즈 프로세서(336), 센서 포즈 프로세서(332) 및 렌더링 엔진(334)은 벨트팩에 포지셔닝되고, 무선 통신, 이를테면, 초-광대역, Wi-Fi, 블루투스 등을 통해 또는 유선 통신을 통해 웨어러블 시스템의 다른 컴포넌트들과 통신하도록 구성될 수 있다. 도시된 하우징(230)은 바람직하게는, 사용자에 의해 머리-장착가능하고 착용가능하다. 그러나, 웨어러블 시스템(200)의 일부 컴포넌트들은 사용자의 신체의 다른 부분들에 착용될 수 있다. 예컨대, 스피커(240)는 사용자에게 사운드를 제공하도록 사용자의 귀들에 삽입될 수 있다.
[0119]
일부 실시예에서, 사용자의 눈들(302, 304)로의 광(338)의 투사에 관하여, 카메라들(324)은, 일반적으로 눈들의 초점 포지션 또는 "초점 깊이"와 일치하는, 사용자의 눈들의 중심들이 기하학적으로 접하게 되는 곳을 측정하기 위해 활용될 수 있다. 눈들이 향하는(verge) 모든 지점들의 3-차원 표면은 "호롭터(horopter)"로 지칭될 수 있다. 초점 거리는 유한 수의 깊이들을 띨 수 있거나, 또는 무한히 변할 수 있다. 이향운동 거리로부터 투사된 광이 피사체 눈(302, 304)에 초점이 맞춰진 것으로 보이는 한편, 이향운동 거리 앞의 또는 그 뒤의 광은 블러링된다. 본 개시내용의 웨어러블 디바이스들 및 다른 디스플레이 시스템들의 예들은 또한, 미국 특허 공개 번호 2016/0270656에서 설명되며, 이는 그 전체가 본원에 인용에 의해 포함된다.
[0120]
인간의 시각계는 복잡하고, 깊이의 현실적인 지각을 제공하는 것은 난제이다. 오브젝트의 뷰어들은 이향운동과 원근조절의 조합에 기인하여 오브젝트를 3-차원인 것으로 지각할 수 있다. 2개의 눈들의 서로에 대한 이향운동 움직임들(예컨대, 오브젝트를 응시하기 위해 눈들의 가시선들을 수렴시키도록, 서로를 향한 또는 서로 멀어지는 동공들의 롤링 움직임들)은 눈들의 렌즈들의 초점 맞춤(또는 "원근조절")과 밀접하게 연관된다. 정상 조건들 하에서, 하나의 오브젝트로부터 상이한 거리의 다른 오브젝트로 초점을 변화시키기 위해 눈들을 원근조절하거나 또는 눈들의 렌즈들의 초점을 변화시키는 것은 "원근조절-이향운동 반사작용"으로서 알려진 관계 하에서 동일한 거리에 대한 이향운동에서 매칭 변화를 자동으로 유발할 것이다. 마찬가지로, 이향운동의 변화는 정상 조건들 하에서 원근조절의 매칭 변화를 트리거할 것이다. 원근조절과 이향운동 사이의 더욱 우수한 매치를 제공하는 디스플레이 시스템들은 3-차원 이미저리의 더욱 현실적이고 편안한 시뮬레이션들을 형성할 수 있다.
[0121]
약 0.7 밀리미터 미만의 빔 직경을 갖는 추가적인 공간 코히어런트 광은 눈이 어디에 초점을 맞추는지에 관계 없이 인간 눈에 의해 정확하게 리졸빙될 수 있다. 따라서, 적절한 초점 깊이의 일루전(illusion)을 생성하기 위해, 눈 이향운동은 카메라들(324)을 이용하여 추적될 수 있고, 렌더링 엔진(334) 및 투사 서브시스템(318)은, 초점이 맞는 호롭터 상에 있거나 또는 이 호롭터에 가까이 있는 모든 오브젝트들, 그리고 (예컨대, 의도적으로 생성된 블러링을 사용하여) 다양한 정도들로 초점이 흐려진 모든 다른 오브젝트들을 렌더링하기 위해 활용될 수 있다. 바람직하게는, 시스템(220)은 초당 약 60 프레임 이상의 프레임 레이트로 사용자에게 렌더링한다. 위에서 설명된 바와 같이, 바람직하게는, 카메라들(324)은 눈 추적을 위해 활용될 수 있고, 소프트웨어는 이향운동 기하학적 구조를 찾을 뿐만 아니라, 사용자 입력들로서의 역할을 하도록 위치 단서들에 초점을 맞추도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 그러한 디스플레이 시스템은 낮 또는 밤 동안의 사용에 적절한 밝기 및 대비로 구성된다.
[0122]
일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템은 바람직하게는, 시각 오브젝트 정렬에 대해 약 20 밀리초 미만의 레이턴시, 약 0.1 도 미만의 각도 정렬, 그리고 약 1 분각(arc minute)의 해상도를 가지며, 이는 이론에 의해 제한되지 않고 대략 인간 눈의 제한치인 것으로 여겨진다. 디스플레이 시스템(220)은, 포지션 및 포즈 결정을 보조하기 위해 GPS 엘리먼트들, 광학 추적, 나침판, 가속도계들 또는 다른 데이터 소스들을 수반할 수 있는 로컬화 시스템과 통합될 수 있으며; 로컬화 정보는, 관련된 세계의 사용자의 뷰에서 정확한 렌더링을 가능하게 하기 위해 활용될 수 있다(예컨대, 그러한 정보는 사용자들이 실세계에 대해 어디에 있는지를 안경이 아는 것을 가능하게 할 것임).
[0123]
일부 실시예들에서, 웨어러블 시스템(200)은 사용자의 눈들의 원근조절에 기반하여 하나 이상의 가상 이미지들을 디스플레이하도록 구성된다. 사용자로 하여금 이미지들이 투사되고 있는 곳에 초점을 맞추도록 강제하는 종래의 3D 디스플레이 접근법들과는 달리, 일부 실시예들에서, 웨어러블 시스템은, 사용자에게 제시된 하나 이상의 이미지들의 더욱 편안한 뷰잉을 가능하게 하기 위해, 투사된 가상 콘텐츠의 초점을 자동으로 변화시키도록 구성된다. 예컨대, 사용자의 눈들이 1 m의 현재 초점을 가지면, 이미지는 사용자의 초점과 일치하도록 투사될 수 있다. 사용자가 초점을 3 m로 시프트하면, 이미지는 새로운 초점과 일치하도록 투사된다. 따라서, 사용자를 미리 결정된 초점으로 강제하는 것이 아니라, 일부 실시예들의 웨어러블 시스템(200)은 사용자의 눈이 더욱 자연스러운 방식으로 기능할 수 있게 한다.
[0124]
그러한 웨어러블 시스템(200)은 가상 현실 디바이스들에 대해 통상적으로 관찰되는 눈의 피로, 두통들 및 다른 생리학적 증상들의 발생들을 제거하거나 또는 감소시킬 수 있다. 이를 달성하기 위해, 웨어러블 시스템(200)의 다양한 실시예들은 하나 이상의 VFE(variable focus element)들을 통해 다양한 초점 거리들에 가상 이미지들을 투사하도록 구성된다. 하나 이상의 실시예들에서, 3D 지각은 사용자로부터 떨어진 고정 초점 평면들에 이미지들을 투사하는 다중-평면 초점 시스템을 통해 달성될 수 있다. 다른 실시예들은 가변 평면 초점을 이용하고, 여기서, 초점 평면은 사용자의 현재 초점 상태와 일치하도록 z-방향으로 앞뒤로 이동된다.
[0125]
다중-평면 초점 시스템들 및 가변 평면 초점 시스템들 양자 모두에서, 웨어러블 시스템(200)은 눈 추적을 이용하여, 사용자의 눈들의 이향운동을 결정하고, 사용자의 현재 초점을 결정하며, 결정된 초점에 가상 이미지를 투사할 수 있다. 다른 실시예들에서, 웨어러블 시스템(200)은, 섬유 스캐너 또는 다른 광 생성 소스를 통해 망막을 가로질러 래스터 패턴으로 변하는 초점의 광 빔들을 가변적으로 투사하는 광 변조기를 포함한다. 따라서, 다양한 초점 거리들에 이미지들을 투사하는 웨어러블 시스템(200)의 디스플레이의 능력은 사용자가 3D로 오브젝트들을 보도록 원근조절을 용이하게 할 뿐만 아니라, 미국 특허 공개 번호 2016/0270656(그 전체가 본원에 인용에 의해 포함됨)에서 추가로 설명된 바와 같이 사용자 안구 이상들을 보상하기 위해 사용될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 공간 광 변조기는 다양한 광학 컴포넌트들을 통해 이미지들을 사용자에게 투사할 수 있다. 예컨대, 아래에서 추가로 설명된 바와 같이, 공간 광 변조기는 이미지들을 하나 이상의 도파관들 상에 투사할 수 있고, 그런 다음, 이러한 하나 이상의 도파관들은 이미지들을 사용자에게 송신한다.
도파관 스택 어셈블리
[0126]
도 4는 이미지 정보를 사용자에게 출력하기 위한 도파관 스택의 예를 예시한다. 웨어러블 시스템(400)은 복수의 도파관들(432b, 434b, 436b, 438b, 4400b)을 사용하여 3-차원 지각을 눈/뇌에 제공하기 위해 활용될 수 있는 도파관들의 스택 또는 스태킹된 도파관 어셈블리(480)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 웨어러블 시스템(400)은 도 2의 웨어러블 시스템(200)에 대응할 수 있고, 도 4는 더욱 상세히 그 웨어러블 시스템(200)의 일부 부분들을 개략적으로 도시한다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 도파관 어셈블리(480)는 도 2의 디스플레이(220)에 통합될 수 있다.
[0127]
도 4를 계속해서 참조하면, 도파관 어셈블리(480)는 또한, 도파관들 사이에 복수의 피처들(458, 456, 454, 452)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 피처들(458, 456, 454, 452)은 렌즈들일 수 있다. 다른 실시예들에서, 피처들(458, 456, 454, 452)은 렌즈들이 아닐 수 있다. 오히려, 이 피처들(458, 456, 454, 452)은 단순히 스페이서들(예컨대, 공기 갭들을 형성하기 위한 클래딩 층들 또는 구조들)일 수 있다.
[0128]
도파관들(432b, 434b, 436b, 438b, 440b) 또는 복수의 렌즈들(458, 456, 454, 452)은 다양한 레벨들의 파면 곡률 또는 광선 발산으로 이미지 정보를 눈에 전송하도록 구성될 수 있다. 각각의 도파관 레벨은 특정 깊이 평면과 연관될 수 있고, 그 깊이 평면에 대응하는 이미지 정보를 출력하도록 구성될 수 있다. 이미지 주입 디바이스들(420, 422, 424, 426, 428)은 이미지 정보를 도파관들(440b, 438b, 436b, 434b, 432b)에 주입하기 위해 활용될 수 있으며, 이 도파관들(440b, 438b, 436b, 434b, 432b) 각각은, 눈(410)을 향한 출력을 위해, 각각의 개개의 도파관을 가로질러 인입 광을 분배하도록 구성될 수 있다. 광은 이미지 주입 디바이스들(420, 422, 424, 426, 428)의 출력 표면을 빠져나가 도파관들(440b, 438b, 436b, 434b, 432b)의 대응하는 입력 에지에 주입된다. 일부 실시예들에서, 광의 단일 빔(예컨대, 시준된 빔)이, 특정 도파관과 연관된 깊이 평면에 대응하는 특정 각도들(및 특정 발산량들)로 눈(410)을 향해 지향되는 시준된 클론 빔(cloned collimated beam)들의 전체 필드를 출력하기 위해 각각의 도파관에 주입될 수 있다.
[0129]
일부 실시예들에서, 이미지 주입 디바이스들(420, 422, 424, 426, 428)은, 각각, 대응하는 도파관(440b, 438b, 436b, 434b, 432b)으로의 주입을 위한 이미지 정보를 각각이 생성하는 별개의 디스플레이들이다. 일부 다른 실시예들에서, 이미지 주입 디바이스들(420, 422, 424, 426, 428)은, 예컨대 하나 이상의 광학 도관들(예컨대, 광섬유 케이블들)을 통해 이미지 주입 디바이스들(420, 422, 424, 426, 428) 각각에 이미지 정보를 파이핑(pipe)할 수 있는 멀티플렉싱된 단일 디스플레이의 출력 단부들이다.
[0130]
제어기(460)는 스태킹된 도파관 어셈블리(480) 및 이미지 주입 디바이스들(420, 422, 424, 426, 428)의 동작을 제어한다. 제어기(460)는 도파관들(440b, 438b, 436b, 434b, 432b)에 대한 이미지 정보의 타이밍 및 프로비전(provision)을 조절하는 프로그래밍(예컨대, 비-일시적인 컴퓨터-판독가능 매체 내의 명령들)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제어기(460)는 단일 통합 디바이스이거나, 또는 유선 또는 무선 통신 채널들에 의해 연결된 분산 시스템일 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(460)는 프로세싱 모듈들(260 또는 270)(도 2에서 예시됨)의 일부일 수 있다.
[0131]
도파관들(440b, 438b, 436b, 434b, 432b)은 내부 전반사(TIR; total internal reflection)에 의해 각각의 개개의 도파관 내에서 광을 전파시키도록 구성될 수 있다. 도파관들(440b, 438b, 436b, 434b, 432b) 각각은 평면일 수 있거나, 또는 주 상단 표면 및 주 하단 표면 그리고 그러한 주 상단 표면과 주 하단 표면 사이에서 연장되는 에지들을 갖는 다른 형상(예컨대, 만곡된 형상)을 가질 수 있다. 예시된 구성에서, 도파관들(440b, 438b, 436b, 434b, 432b) 각각은, 이미지 정보를 눈(410)에 출력하기 위해, 각각의 개개의 도파관 내에서 전파되는 광을 도파관의 밖으로 재지향시킴으로써, 도파관의 밖으로 광을 추출하도록 구성되는 광 추출 광학 엘리먼트들(440a, 438a, 436a, 434a, 432a)을 포함할 수 있다. 추출된 광은 또한, 아웃커플링된 광으로 지칭될 수 있고, 광 추출 광학 엘리먼트들은 또한, 아웃커플링 광학 엘리먼트들로 지칭될 수 있다. 광의 추출된 빔은, 도파관에서 전파되는 광이 광 재지향 엘리먼트를 가격하는 위치들에서 도파관에 의해 출력된다. 광 추출 광학 엘리먼트들(440a, 438a, 436a, 434a, 432a)은 예컨대 반사 또는 회절 광학 피처들일 수 있다. 설명의 용이함 및 도면 명확성을 위해 도파관들(440b, 438b, 436b, 434b, 432b)의 하단 주 표면들에 배치된 것으로 예시되지만, 일부 실시예들에서, 광 추출 광학 엘리먼트들(440a, 438a, 436a, 434a, 432a)은 상단 또는 하단 주 표면들에 배치될 수 있거나 또는 도파관들(440b, 438b, 436b, 434b, 432b)의 볼륨에 직접적으로 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 추출 광학 엘리먼트들(440a, 438a, 436a, 434a, 432a)은 도파관들(440b, 438b, 436b, 434b, 432b)을 형성하기 위해 투명 기판에 부착되는 재료 층에 형성될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 도파관들(440b, 438b, 436b, 434b, 432b)은 모놀리식 재료 피스(piece)일 수 있고, 광 추출 광학 엘리먼트들(440a, 438a, 436a, 434a, 432a)은 그 재료 피스의 표면 상에 또는 그 재료 피스의 내부에 형성될 수 있다.
[0132]
도 4를 계속해서 참조하면, 본원에서 논의된 바와 같이, 각각의 도파관(440b, 438b, 436b, 434b, 432b)은 특정 깊이 평면에 대응하는 이미지를 형성하기 위해 광을 출력하도록 구성된다. 예컨대, 눈에 가장 가까운 도파관(432b)은, 그러한 도파관(432b)에 주입되는 시준된 광을 눈(410)에 전달하도록 구성될 수 있다. 시준된 광은 광학 무한대 초점 평면을 나타낼 수 있다. 다음 위의 도파관(434b)은, 눈(410)에 도달할 수 있기 전에 제1 렌즈(452)(예컨대, 네거티브 렌즈)를 통과하는 시준된 광을 전송하도록 구성될 수 있다. 제1 렌즈(452)는, 눈/뇌가 그 다음 위의 도파관(434b)으로부터 나오는 광을, 광학 무한대로부터 눈(410)을 향해 내향으로 더 가까운 제1 초점 평면으로부터 나오는 것으로 해석하도록, 약간 볼록한 파면 곡률을 생성하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 제3의 위의 도파관(436b)은 자신의 출력 광을, 눈(410)에 도달하기 전에 제1 렌즈(452) 및 제2 렌즈(454) 둘 모두를 통과시킨다. 제1 렌즈(452)와 제2 렌즈(454)의 조합된 옵티컬 파워는, 눈/뇌가 제3 도파관(436b)으로부터 나오는 광을, 다음 위의 도파관(434b)으로부터의 광보다 광학 무한대로부터 사람을 향해 내향으로 훨씬 더 가까운 제2 초점 평면으로부터 나오는 것으로 해석하도록, 다른 증분량의 파면 곡률을 생성하도록 구성될 수 있다.
[0133]
다른 도파관 층들(예컨대, 도파관들(438b, 440b)) 및 렌즈들(예컨대, 렌즈들(456, 458))은 유사하게 구성되고, 스택에서 가장 높은 도파관(440b)은 자신의 출력을, 사람에 가장 가까운 초점 평면을 나타내는 총 초점 파워(aggregate focal power)에 대해 자신과 눈 사이의 렌즈들 전부를 통해 전송한다. 스태킹된 도파관 어셈블리(480)의 다른 측에서 세계(470)로부터 나오는 광을 볼 때/해석할 때 렌즈들(458, 456, 454, 452)의 스택을 보상하기 위해, 보상 렌즈 층(430)이 아래의 렌즈 스택(458, 456, 454, 452)의 총 파워(aggregate power)를 보상하도록 스택의 상단에 배치될 수 있다. (보상 렌즈 층(430) 및 스태킹된 도파관 어셈블리(480)는 전체로서, 세계(470)로부터 나오는 광이, 스태킹된 도파관 어셈블리(480)에 의해 초기에 수신되었을 때 광이 가졌던 레벨과 실질적으로 동일한 레벨의 발산(또는 시준)으로 눈(410)에 전달되도록 구성될 수 있다.) 그러한 구성은 이용가능한 도파관/렌즈 페어링(pairing)들이 있는 만큼 많은 지각 초점 평면들을 제공한다. 도파관들의 광 추출 광학 엘리먼트들 및 렌즈들의 초점 맞춤 양상들 양자 모두는 정적일 수 있다(예컨대, 동적이지 않거나 또는 전기-활성적이지 않음). 일부 대안적인 실시예들에서, 어느 한쪽 또는 양자 모두는 전기-활성 피처들을 사용하여 동적일 수 있다.
[0134]
도 4를 계속해서 참조하면, 광 추출 광학 엘리먼트들(440a, 438a, 436a, 434a, 432a)은, 자신들의 개개의 도파관들의 밖으로 광을 재지향시킬 뿐만 아니라, 도파관과 연관된 특정 깊이 평면에 대해 적절한 양의 발산 또는 시준으로 이 광을 출력하도록 구성될 수 있다. 그 결과, 상이한 연관된 깊이 평면들을 갖는 도파관들은 상이한 구성들의 광 추출 광학 엘리먼트들을 가질 수 있으며, 이러한 상이한 구성들의 광 추출 광학 엘리먼트들은 연관된 깊이 평면에 따라 상이한 양의 발산으로 광을 출력한다. 일부 실시예들에서, 본원에서 논의된 바와 같이, 광 추출 광학 엘리먼트들(440a, 438a, 436a, 434a, 432a)은 특정 각도들로 광을 출력하도록 구성될 수 있는 볼류메트릭(volumetric) 또는 표면 피처들일 수 있다. 예컨대, 광 추출 광학 엘리먼트들(440a, 438a, 436a, 434a, 432a)은 볼륨 홀로그램들, 표면 홀로그램들 및/또는 회절 격자들일 수 있다. 광 추출 광학 엘리먼트들, 이를테면, 회절 격자들은 2015년 6월 25일자로 공개된 미국 특허 공개 번호 2015/0178939에서 설명되며, 이는 그 전체가 본원에 인용에 의해 포함된다.
[0135]
일부 실시예들에서, 광 추출 광학 엘리먼트들(440a, 438a, 436a, 434a, 432a)은 회절 패턴을 형성하는 회절 피처들 또는 "회절 광학 엘리먼트"(본원에서 "DOE(diffractive optical element)"로 또한 지칭됨)이다. 바람직하게는, DOE는, 빔의 광의 일부만이 DOE의 각각의 교차점으로 눈(410)을 향해 편향되지만 나머지는 내부 전반사를 통해 도파관을 통과하여 계속 이동하도록, 비교적 낮은 회절 효율을 갖는다. 따라서, 이미지 정보를 운반하는 광은 다수의 위치들에서 도파관을 빠져나가는 다수의 관련된 출사 빔들로 분할될 수 있으며, 그 결과는, 이 특정 시준된 빔이 도파관 내에서 이리저리 반사되기 때문에 눈(304)을 향한 상당히 균일한 패턴의 출사 방출이다.
[0136]
일부 실시예들에서, 하나 이상의 DOE들은, 이들이 활성적으로 회절시키는 "온(on)" 상태와 이들이 상당히 회절시키지 않는 "오프(off)" 상태 사이에서 스위칭가능할 수 있다. 예컨대, 스위칭가능 DOE는, 마이크로액적들이 호스트 매질에서 회절 패턴을 포함하는 폴리머 분산형 액정 층을 포함할 수 있으며, 마이크로액적들의 굴절률은 호스트 재료의 굴절률과 실질적으로 매칭하도록 스위칭될 수 있거나(이 경우, 패턴은 입사 광을 현저히 회절시키지 않음) 또는 마이크로액적은 호스트 매질의 굴절률과 매칭하지 않는 굴절률로 스위칭될 수 있다(이 경우, 패턴은 입사 광을 활성적으로 회절시킴).
[0137]
일부 실시예들에서, 깊이 평면들의 수 및 분포, 또는 심도(depth of field)는 뷰어의 눈들의 동공 사이즈들 또는 배향들에 기반하여 동적으로 변화될 수 있다. 심도는 뷰어의 동공 사이즈와 반대로 변화할 수 있다. 그 결과, 뷰어의 눈들의 동공들의 사이즈들이 감소함에 따라 심도가 증가하여서, 분간가능하지 않은 하나의 평면 ―그 이유는 그 평면의 위치가 눈의 초점 깊이를 넘어서 있기 때문임― 은 분간가능해질 수 있고, 동공 사이즈의 감소에 따라 더욱 초점이 맞는 것으로 보일 수 있으며 심도의 증가에 따라 상응하게 보일 수 있다. 마찬가지로, 뷰어에게 상이한 이미지들을 제시하기 위해 사용되는 이격된 깊이 평면들의 수는 동공 사이즈가 감소됨에 따라 감소될 수 있다. 예컨대, 뷰어는, 하나의 깊이 평면으로부터 멀어져 다른 깊이 평면으로 눈의 원근조절을 조정하지 않고는, 하나의 동공 사이즈에서 제1 깊이 평면 및 제2 깊이 평면 둘 모두의 세부사항들을 명확히 지각할 수 없을 수 있다. 그러나, 이들 2개의 깊이 평면들은, 원근조절을 변화시키지 않고, 다른 동공 사이즈에서 사용자에게 동시에 충분히 초점이 맞을 수 있다.
[0138]
일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템은 동공 사이즈 또는 배향의 결정들에 기반하여 또는 특정 동공 사이즈 또는 배향을 표시하는 전기 신호들을 수신하는 것에 기반하여 이미지 정보를 수신하는 도파관들의 수를 변화시킬 수 있다. 예컨대, 사용자의 눈들이 2개의 도파관들과 연관된 2개의 깊이 평면들 사이를 구별할 수 없다면, 제어기(460)(로컬 프로세싱 및 데이터 모듈(260)의 실시예일 수 있음)는 이들 도파관들 중 하나에 이미지 정보를 제공하는 것을 중단하도록 구성되거나 또는 프로그래밍될 수 있다. 유리하게는, 이는 시스템에 대한 프로세싱 부담을 감소시켜서, 시스템의 응답성을 증가시킬 수 있다. 도파관에 대한 DOE들이 온 상태와 오프 상태 사이에서 스위칭가능한 실시예들에서, 도파관이 이미지 정보를 수신할 때, DOE들은 오프 상태로 스위칭될 수 있다.
[0139]
일부 실시예들에서, 출사 빔이 뷰어의 눈의 직경 미만인 직경을 갖는다는 조건을 충족시키게 하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 이 조건을 충족시키는 것은 뷰어의 동공들의 사이즈의 변동성(variability)을 고려하면 난제일 수 있다. 일부 실시예들에서, 이 조건은, 뷰어의 동공의 사이즈의 결정들에 대한 응답으로 출사 빔의 사이즈를 변화시킴으로써 넓은 범위의 동공 사이즈들에 걸쳐 충족된다. 예컨대, 동공 사이즈가 감소함에 따라, 출사 빔의 사이즈가 또한 감소할 수 있다. 일부 실시예들에서, 출사 빔 사이즈는 가변 애퍼처를 사용하여 변화될 수 있다.
[0140]
웨어러블 시스템(400)은 세계(470)의 일부를 이미징하는 외향 이미징 시스템(464)(예컨대, 디지털 카메라)을 포함할 수 있다. 세계(470)의 이 부분은 세계 카메라의 시야(FOV; field of view)로 지칭될 수 있고, 이미징 시스템(464)은 때때로 FOV 카메라로 지칭된다. 세계 카메라의 FOV는, 뷰어(210)가 주어진 시간에 지각하는 세계(470)의 부분을 포함하는, 뷰어(210)의 FOV와 동일할 수 있거나 또는 동일하지 않을 수 있다. 예컨대, 일부 상황들에서, 세계 카메라의 FOV는 웨어러블 시스템(400)의 뷰어(210)의 뷰어(210)보다 더 클 수 있다. 뷰어에 의한 이미징 또는 뷰잉을 위해 이용가능한 전체 구역은 FOR(field of regard)로 지칭될 수 있다. FOR은 웨어러블 시스템(400)을 둘러싸는 입체각의 4π 스테라디안을 포함할 수 있는데, 그 이유는 착용자가 공간에서 실질적으로 임의의 방향을 지각하기 위해 자신의 신체, 머리 또는 눈들을 움직일 수 있기 때문이다. 다른 맥락들에서, 착용자의 움직임들은 더욱 위축될 수 있고, 이에 따라서 착용자의 FOR은 더 작은 입체각을 마주할 수 있다. 외향 이미징 시스템(464)으로부터 획득된 이미지들은, 사용자에 의해 이루어진 제스처들(예컨대, 손 또는 손가락 제스처들)을 추적하는 것, 사용자 앞에 있는 세계(470)의 오브젝트들을 검출하는 것 등을 위해 사용될 수 있다.
[0141]
웨어러블 시스템(400)은 주변 사운드를 캡처하기 위한 오디오 센서(232), 예컨대, 마이크로폰을 포함할 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 하나 이상의 다른 오디오 센서들이 스피치 소스의 위치의 결정에 유용한 스테레오 사운드 수신을 제공하도록 포지셔닝될 수 있다. 오디오 센서(232)는 다른 예로서 지향성 마이크로폰을 포함할 수 있으며, 이 지향성 마이크로폰은 또한, 오디오 소스가 어디에 위치되는지에 관한 그러한 유용한 지향성 정보를 제공할 수 있다. 웨어러블 시스템(400)은, 스피치 소스를 로케이팅할 때 또는 특정 시점에 활성 스피커를 결정하기 위해 외향 이미징 시스템(464) 및 오디오 센서(230) 둘 모두로부터의 정보 등을 사용할 수 있다. 예컨대, 웨어러블 시스템(400)은 화자의 아이덴티티를 결정하기 위해 음성 인식을 단독으로 사용하거나 또는 (예컨대, 미러에서 보여지는) 화자의 반사된 이미지와 조합하여 사용할 수 있다. 다른 예로서, 웨어러블 시스템(400)은 지향성 마이크로폰들로부터 획득된 사운드에 기반하여 환경에서 화자의 포지션을 결정할 수 있다. 웨어러블 시스템(400)은, 화자의 포지션으로부터 나오는 사운드를 스피치 인식 알고리즘들을 이용하여 파싱하여 스피치의 콘텐츠를 결정하고 음성 인식 기법들을 사용하여 화자의 아이덴티티(예컨대, 이름 또는 다른 인구통계 정보)를 결정할 수 있다.
[0142]
웨어러블 시스템(400)은 또한, 사용자의 움직임들, 이를테면, 눈 움직임들 및 안면 움직임들을 관찰하는 내향 이미징 시스템(466)(예컨대, 디지털 카메라)을 포함할 수 있다. 내향 이미징 시스템(466)은 눈(304)의 동공의 사이즈 및/또는 배향을 결정하기 위해 눈(410)의 이미지들을 캡처하는 데 사용될 수 있다. 내향 이미징 시스템(466)은, 사용자가 보고 있는 방향(예컨대, 눈 포즈)을 결정할 때 사용하기 위한 또는 (예컨대, 홍채 식별을 통한) 사용자의 생체인증 식별을 위한 이미지들을 획득하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 독립적으로 각각의 눈의 동공 사이즈 또는 눈 포즈를 별개로 결정하여서, 각각의 눈으로의 이미지 정보의 프리젠테이션이 그 눈에 동적으로 맞춤화될 수 있게 하기 위해, 각각의 눈에 대해 적어도 하나의 카메라가 활용될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 단일 눈(410)의 동공 직경 또는 배향만이 (예컨대, 눈들의 쌍마다 단일 카메라만을 사용하여) 결정되며, 사용자의 양쪽 눈들에 대해 유사한 것으로 가정된다. 내향 이미징 시스템(466)에 의해 획득된 이미지들은 사용자의 눈 포즈 또는 분위기(mood)를 결정하기 위해 분석될 수 있고, 이러한 사용자의 눈 포즈 또는 분위기는, 어느 오디오 또는 시각 콘텐츠가 사용자에게 제시되어야 하는지를 판단하기 위해 웨어러블 시스템(400)에 의해 사용될 수 있다. 웨어러블 시스템(400)은 또한, 센서들, 이를테면, IMU들, 가속도계들, 자이로스코프들 등을 사용하여 머리 포즈(예컨대, 머리 포지션 또는 머리 배향)를 결정할 수 있다.
[0143]
웨어러블 시스템(400)은 사용자 입력 디바이스(466)를 포함할 수 있고, 사용자 입력 디바이스(466)에 의해, 사용자는 웨어러블 시스템(400)과 상호작용하기 위해 제어기(460)에 커맨드들을 입력할 수 있다. 예컨대, 사용자 입력 디바이스(466)는 트랙패드, 터치스크린, 조이스틱, 다중 DOF(degree-of-freedom) 제어기, 용량성 감지 디바이스, 게임 제어기, 키보드, 마우스, D-패드(directional pad), 원드(wand), 햅틱 디바이스, 토템(예컨대, 가상 사용자 입력 디바이스로서 기능함) 등을 포함할 수 있다. 다중-DOF 제어기는 제어기의 일부 또는 모든 가능한 병진들(예컨대, 좌/우, 앞/뒤 또는 위/아래) 또는 회전들(예컨대, 요, 피치 또는 롤)에서 사용자 입력을 감지할 수 있다. 병진 이동들을 지원하는 다중-DOF 제어기가 3DOF로 지칭될 수 있는 한편, 병진들 및 회전들을 지원하는 다중-DOF 제어기는 6DOF로 지칭될 수 있다. 일부 경우들에서, 사용자는 웨어러블 시스템(400)에 입력을 제공하기 위해(예컨대, 웨어러블 시스템(400)에 의해 제공된 사용자 인터페이스에 사용자 입력을 제공하기 위해) 터치-감지 입력 디바이스를 누르거나 또는 터치-감지 입력 디바이스 상에서 스와이프하는 데 손가락(예컨대, 엄지)을 사용할 수 있다. 사용자 입력 디바이스(466)는 웨어러블 시스템(400)의 사용 동안 사용자의 손에 의해 보유될 수 있다. 사용자 입력 디바이스(466)는 웨어러블 시스템(400)과 유선 또는 무선 통신할 수 있다.
웨어러블 시스템의 다른 컴포넌트들
[0144]
많은 구현들에서, 위에서 설명된 웨어러블 시스템의 컴포넌트들에 대한 대안으로 또는 이들에 부가하여, 웨어러블 시스템은 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 웨어러블 시스템은 예컨대 하나 이상의 햅틱 디바이스들 또는 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 햅틱 디바이스들 또는 컴포넌트들은 사용자에게 촉감(tactile sensation)을 제공하도록 동작가능할 수 있다. 예컨대, 햅틱 디바이스들 또는 컴포넌트들은, 가상 콘텐츠(예컨대, 가상 오브젝트들, 가상 툴들, 다른 가상 구조들)를 터치할 때 압력 또는 텍스처의 촉감을 제공할 수 있다. 촉감은 가상 오브젝트가 표현하는 물리 오브젝트의 느낌을 복제할 수 있거나, 또는 가상 콘텐츠가 표현하는 상상 오브젝트 또는 캐릭터(예컨대, 용)의 느낌을 복제할 수 있다. 일부 구현들에서, 햅틱 디바이스들 또는 컴포넌트들은 사용자에 의해 착용될 수 있다(예컨대, 사용자 착용가능 장갑). 일부 구현들에서, 햅틱 디바이스들 또는 컴포넌트들은 사용자에 의해 보유될 수 있다.
[0145]
웨어러블 시스템은, 예컨대, 웨어러블 시스템과의 상호작용 또는 웨어러블 시스템을 이용한 입력을 가능하게 하기 위해 사용자에 의해 조작가능한 하나 이상의 물리 오브젝트들을 포함할 수 있다. 이들 물리 오브젝트들은 본원에서 토템들로 지칭될 수 있다. 일부 토템들은 무생물 오브젝트들, 이를테면, 예컨대, 금속 또는 플라스틱의 피스, 벽, 테이블의 표면의 형태를 취할 수 있다. 특정 구현들에서, 토템들은 실제로 어떤 물리적 입력 구조들(예컨대, 키들, 트리거들, 조이스틱, 트랙볼, 로커 스위치)도 갖지 않을 수 있다. 대신에, 토템은 단순히 물리적 표면을 제공할 수 있고, 웨어러블 시스템은, 사용자에게 토템의 하나 이상의 표면들 상에 있는 것으로 보이도록 사용자 인터페이스를 렌더링할 수 있다. 예컨대, 웨어러블 시스템은, 토템의 하나 이상의 표면들 상에 상주하는 것으로 보이도록 컴퓨터 키보드 및 트랙패드의 이미지를 렌더링할 수 있다. 예컨대, 웨어러블 시스템은, 토템으로서의 역할을 하는 얇은 직사각형 알루미늄 판의 표면 상에 있는 것으로 보이도록 가상 컴퓨터 키보드 및 가상 트랙패드를 렌더링할 수 있다. 직사각형 판 자체는 어떤 물리적 키들 또는 트랙패드 또는 센서들도 갖지 않는다. 그러나, 웨어러블 시스템은 가상 키보드 또는 가상 트랙패드를 통해 이루어지는 선택들 또는 입력들로서 직사각형 판을 이용하여 사용자 조작 또는 상호작용 또는 터치들을 검출할 수 있다. 사용자 입력 디바이스(466)(도 4에서 도시됨)는 트랙패드, 터치패드, 트리거, 조이스틱, 트랙볼, 로커 또는 가상 스위치, 마우스, 키보드, 다중-DOF(degree-of-freedom) 제어기 또는 다른 물리적 입력 디바이스를 포함할 수 있는 토템의 실시예일 수 있다. 사용자는 웨어러블 시스템 또는 다른 사용자들과 상호작용하기 위해 토템을 단독으로 또는 포즈들과 조합하여 사용할 수 있다.
[0146]
본 개시내용의 웨어러블 디바이스들, HMD 및 디스플레이 시스템들과 함께 사용가능한 햅틱 디바이스들 및 토템들의 예들은 미국 특허 공개 번호 2015/0016777에서 설명되며, 이는 그 전체가 본원에 인용에 의해 포함된다.
눈 이미지의 예
[0147]
도 5는 눈꺼풀들(504), 공막(508)(눈의 "백색"), 홍채(512) 및 동공(516)을 갖는 눈(500)의 이미지를 예시한다. 곡선(516a)은 동공(516)과 홍채(512) 사이의 동공 경계를 도시하고, 곡선(512a)은 홍채(512)와 공막(508) 사이의 변연 경계를 도시한다. 눈꺼풀들(504)은 상부 눈꺼풀(504a) 및 하부 눈꺼풀(504b)을 포함한다. 눈(500)은 자연스러운 휴식 포즈로 예시된다(예컨대, 여기서, 사용자의 얼굴 및 시선 둘 모두는 이들이 사용자 바로 앞의 먼 오브젝트를 향해 있는 것과 같이 배향됨). 눈(500)의 자연스러운 휴식 포즈는 자연스러운 휴식 방향(520)에 의해 표시될 수 있고, 이 자연스러운 휴식 방향(520)은, 자연스러운 휴식 포즈로 있을 때(예컨대, 도 5에서 도시된 눈(500)에 대한 평면 바로 밖에 있을 때) 그리고 이 예에서 동공(516) 내에 중심이 맞춰진 상태로 있을 때, 눈(500)의 표면에 직교하는 방향이다.
[0148]
눈(500)이 상이한 오브젝트들을 향하도록 움직임에 따라, 눈 포즈는 자연스러운 휴식 방향(520)에 대해 변화할 것이다. 현재 눈 포즈는 눈 포즈 방향(524)을 참조하여 결정될 수 있고, 이 눈 포즈 방향(524)은, 눈의 표면에 직교하지만(그리고 동공(516) 내에 중심이 맞춰짐), 눈이 현재 지향되고 있는 오브젝트를 향해 배향된 방향이다. 도 5에서 도시된 예시적인 좌표계를 참조하면, 눈(500)의 포즈는 눈의 눈 포즈 방향(524)의 방위각 편향 및 제니탈(zenithal) 편향 ―둘 모두는 눈의 자연스러운 휴식 방향(520)에 대한 것임― 을 표시하는 2 개의 각도 파라미터들로서 표현될 수 있다. 예시의 목적들을 위해, 이들 각도 파라미터들은 θ(기점 방위각으로부터 결정된 방위각 편향) 및 
(때때로 극 편향으로 또한 지칭되는 제니탈 편향)으로서 표현될 수 있다. 일부 구현들에서, 눈 포즈 방향(524) 주위의 눈의 각도 롤(angular roll)이 눈 포즈의 결정에 포함될 수 있고, 각도 롤은 다음의 분석에 포함될 수 있다. 다른 구현들에서, 눈 포즈를 결정하기 위한 다른 기법들, 예컨대, 피치, 요 및 선택적으로 롤 시스템이 사용될 수 있다.
[0149]
임의의 적절한 프로세스를 사용하여, 예컨대, 하나 이상의 순차적 프레임들로부터 이미지를 추출할 수 있는 비디오 프로세싱 알고리즘을 사용하여 비디오로부터 눈 이미지가 획득될 수 있다. 눈의 포즈는 다양한 눈-추적 기법들을 사용하여 눈 이미지로부터 결정될 수 있다. 예컨대, 눈 포즈는 제공되는 광원들에 대한 각막의 렌즈 효과(lensing effect)들을 고려함으로써 결정될 수 있다. 본원에서 설명된 눈꺼풀 형상 추정 기법들에서 눈 포즈를 결정하기 위해 임의의 적절한 눈 추적 기법이 사용될 수 있다.
눈 추적 시스템의 예
[0150]
도 6은 눈 추적 시스템을 포함하는 웨어러블 또는 머리-장착형 디스플레이 시스템(600)의 개략적인 다이어그램을 예시한다. 적어도 일부 실시예들에서, 머리-장착형 디스플레이 시스템(600)은 머리-장착형 유닛(602)에 위치된 컴포넌트들 및 비-머리-장착형 유닛(604)에 위치된 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 비-머리 장착형 유닛(604)은 예들로서 벨트-장착형 컴포넌트, 핸드-헬드 컴포넌트, 백팩의 컴포넌트, 원격 컴포넌트 등일 수 있다. 머리-장착형 디스플레이 시스템(600)의 컴포넌트들 중 일부를 비-머리-장착형 유닛(604)에 통합시키는 것은 머리-장착형 유닛(602)의 사이즈, 중량, 복잡성 및 비용을 감소시키는 것을 도울 수 있다. 일부 구현들에서, 머리-장착형 유닛(602) 및/또는 비-머리 장착형 유닛(604)의 하나 이상의 컴포넌트들에 의해 수행되는 것으로서 설명된 기능성의 일부 또는 전부는 머리-장착형 디스플레이 시스템(600)의 다른 곳에 포함된 하나 이상의 컴포넌트들을 통해 제공될 수 있다. 예컨대, 머리-장착형 유닛(602)의 CPU(612)와 연관되어 아래에서 설명된 기능성의 일부 또는 전부는 비-머리 장착형 유닛(604)의 CPU(616)를 통해 제공될 수 있고, 그 반대로도 가능하다. 일부 예들에서, 그러한 기능성의 일부 또는 전부는 머리-장착형 디스플레이 시스템(600)의 주변 디바이스들을 통해 제공될 수 있다. 또한, 일부 구현들에서, 그러한 기능성의 일부 또는 전부는 도 2를 참조하여 위에서 설명된 것과 유사한 방식으로 하나 이상의 클라우드 컴퓨팅 디바이스들 또는 다른 원격으로 위치된 컴퓨팅 디바이스들을 통해 제공될 수 있다.
[0151]
도 6에서 도시된 바와 같이, 머리-장착형 디스플레이 시스템(600)은 사용자의 눈(610)의 이미지들을 캡처하는 카메라(324)를 포함하는 눈 추적 시스템을 포함할 수 있다. 원하면, 눈 추적 시스템은 또한, 광원들(326a 및 326b)(이를테면, "LED(light emitting diode)들")을 포함할 수 있다. 광원들(326a 및 326b)은 글린트들(즉, 카메라(324)에 의해 캡처된, 눈의 이미지들에서 보이는, 사용자의 눈들로부터의 반사들)을 생성할 수 있다. 카메라(324)에 대한 광원들(326a 및 326b)의 포지션들은 알려질 수 있고, 결과적으로, (도 7-도 11과 관련하여 아래에서 더욱 상세히 논의될 바와 같이) 카메라(324)에 의해 캡처된 이미지들 내의 글린트들의 포지션들은 사용자의 눈들을 추적할 때 사용될 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 사용자의 눈들(610) 중 단일 눈과 연관된 하나의 광원(326) 및 하나의 카메라(324)가 있을 수 있다. 다른 실시예에서, 사용자의 눈들(610) 각각과 연관된 하나의 광원(326) 및 하나의 카메라(324)가 있을 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 사용자의 눈들(610) 각각 또는 하나와 연관된 하나 이상의 카메라들(324) 및 하나 이상의 광원들(326)이 있을 수 있다. 특정 예로서, 사용자의 눈들(610) 각각과 연관된 2 개의 광원들(326a 및 326b) 및 하나 이상의 카메라들(324)이 있을 수 있다. 다른 예로서, 사용자의 눈들(610) 각각과 연관된 3 개 이상의 광원들, 이를테면, 광원들(326a 및 326b) 및 하나 이상의 카메라들(324)이 있을 수 있다.
[0152]
눈 추적 모듈(614)은 눈-추적 카메라(들)(324)로부터 이미지들을 수신할 수 있고, 다양한 정보 피스들을 추출하기 위해 이미지들을 분석할 수 있다. 예들로서, 눈 추적 모듈(614)은 사용자의 눈 포즈들, 눈-추적 카메라(324)(및 머리-장착형 유닛(602))에 대한 사용자의 눈의 3-차원 포지션, 사용자의 눈들(610) 중 하나 또는 둘 모두가 초점을 맞추고 있는 방향, 사용자의 이향운동 깊이(즉, 사용자가 초점을 맞추고 있는, 사용자로부터의 깊이), 사용자의 동공들의 포지션들, 사용자의 각막 및 각막 구체의 포지션들, 사용자의 눈들 각각의 회전 중심, 및 사용자의 눈들 각각의 원근 중심(center of perspective)을 검출할 수 있다. 눈 추적 모듈(614)은 도 7-도 11과 관련하여 아래에서 설명된 기법들을 사용하여 그러한 정보를 추출할 수 있다. 도 6에서 도시된 바와 같이, 눈 추적 모듈(614)은 머리-장착형 유닛(602)에서의 CPU(612)를 사용하여 구현되는 소프트웨어 모듈일 수 있다.
[0153]
눈 추적 모듈(614)로부터의 데이터는 웨어러블 시스템의 다른 컴포넌트들에 제공될 수 있다. 예로서, 그러한 데이터는, 머리-장착형 디스플레이 시스템(600)의 디스플레이가 사용자의 눈들과 적절히 정합되는지 여부를 평가하도록 구성될 수 있는 정합 관찰기(620) 및 광-필드 렌더 제어기(618)를 위한 소프트웨어 모듈들을 포함하는 CPU(616)와 같은, 비-머리-장착형 유닛(604)에서의 컴포넌트들에 송신될 수 있다.
[0154]
렌더 제어기(618)는 렌더 엔진(622)(예컨대, GPU(621)의 소프트웨어 모듈일 수 있고 디스플레이(220)에 이미지들을 제공할 수 있는 렌더 엔진)에 의해 사용자에게 디스플레이되는 이미지들을 조정하기 위해 눈 추적 모듈(614)로부터의 정보를 사용할 수 있다. 예로서, 렌더 제어기(618)는 사용자의 회전 중심 또는 원근 중심에 기반하여 사용자에게 디스플레이되는 이미지들을 조정할 수 있다. 특히, 렌더 제어기(618)는 렌더 카메라를 시뮬레이팅하기 위해(즉, 사용자의 관점으로부터 이미지들을 수집하는 것을 시뮬레이팅하기 위해) 사용자의 원근 중심에 관한 정보를 사용할 수 있고, 시뮬레이팅된 렌더 카메라에 기반하여 사용자에게 디스플레이되는 이미지들을 조정할 수 있다.
[0155]
때때로 "핀홀 원근 카메라"(또는 단순히 "원근 카메라") 또는 "가상 핀홀 카메라"(또는 단순히 "가상 카메라")로 또한 지칭되는 "렌더 카메라"는 가능하게는 가상 세계에 있는 오브젝트들의 데이터베이스로부터의 가상 이미지 콘텐츠를 렌더링할 때 사용하기 위한, 시뮬레이팅된 카메라이다. 오브젝트들은 사용자 또는 착용자에 대한, 그리고 가능하게는 사용자 또는 착용자를 둘러싸는 환경에 있는 실제 오브젝트들에 대한 위치들 및 배향들을 가질 수 있다. 다시 말해서, 렌더 카메라는 렌더 공간 내의 원근을 표현할 수 있고, 이 렌더 공간 내의 원근으로부터, 사용자 또는 착용자는 렌더 공간의 3D 가상 콘텐츠들(예컨대, 가상 오브젝트들)을 볼 것이다. 렌더 카메라는 눈에 제시될 가상 오브젝트들의 데이터베이스에 기반하여 가상 이미지들을 렌더링하기 위해 렌더 엔진에 의해 관리될 수 있다. 가상 이미지들은 사용자 또는 착용자의 관점에서 찍힌 것처럼 렌더링될 수 있다. 예컨대, 가상 이미지들은 특정 세트의 내재성(intrinsic) 파라미터들(예컨대, 초점 길이, 카메라 픽셀 사이즈, 주요점 좌표들, 스큐/왜곡 파라미터들 등) 및 특정 세트의 외재성(extrinsic) 파라미터들(예컨대, 가상 세계에 대한 병진 성분들 및 회전 성분들)을 갖는 핀홀 카메라("렌더 카메라"에 대응함)에 의해 캡처된 것처럼 렌더링될 수 있다. 가상 이미지들은 렌더 카메라의 포지션 및 배향(예컨대, 렌더 카메라의 외재성 파라미터들)을 갖는, 그러한 카메라의 관점에서 찍힌다. 결과적으로, 시스템은 내재성 및 외재성 렌더 카메라 파라미터들을 정의 및/또는 조정할 수 있다. 예컨대, 시스템이 특정 세트의 외재성 렌더 카메라 파라미터들을 정의할 수 있어서, 가상 이미지들은, 사용자 또는 착용자의 관점에서 있는 것으로 보이는 이미지들을 제공하기 위하여, 사용자 또는 착용자의 눈에 대해 특정 위치를 갖는 카메라의 관점에서 캡처된 것처럼 렌더링될 수 있다. 시스템은 나중에, 특정 위치와의 정합을 유지하기 위하여, 즉석에서(on-the-fly) 외재성 렌더 카메라 파라미터들을 동적으로 조정할 수 있다. 유사하게, 내재성 렌더 카메라 파라미터들이 정의되고 시간의 경과에 따라 동적으로 조정될 수 있다. 일부 구현들에서, 이미지들은 사용자 또는 착용자의 눈(이를테면, 원근 중심 또는 회전 중심 또는 다른 곳)에 대해 특정 위치에 애퍼처(예컨대, 핀홀)를 갖는 카메라의 관점에서 캡처된 것처럼 렌더링된다.
[0156]
일부 실시예들에서, 사용자의 눈들이 물리적으로 서로 분리되고 이에 따라 지속적으로 상이한 위치들에 포지셔닝됨에 따라, 시스템은 사용자의 좌측 눈을 위한 하나의 렌더 카메라 및 사용자의 우측 눈을 위한 다른 렌더 카메라를 생성하거나 또는 동적으로 리포지셔닝 및/또는 재배향할 수 있다. 결과적으로, 적어도 일부 구현들에서, 뷰어의 좌측 눈과 연관된 렌더 카메라의 관점에서 렌더링된 가상 콘텐츠는 머리-장착형 디스플레이(예컨대, 머리-장착형 유닛(602))의 좌측의 접안렌즈를 통해 사용자에게 제시될 수 있고, 사용자의 우측 눈과 연관된 렌더 카메라의 관점에서 렌더링된 가상 콘텐츠는 그러한 머리-장착형 디스플레이의 우측의 접안렌즈를 통해 사용자에게 제시될 수 있다. 렌더링 프로세스들에서의 렌더 카메라들의 생성, 조정 및 사용을 논의하는 추가적인 세부사항들은, "METHODS AND SYSTEMS FOR DETECTING AND COMBINING STRUCTURAL FEATURES IN 3D RECONSTRUCTION"란 명칭의 미국 특허 출원 번호 15/274,823에서 제공되며, 이는 모든 목적들을 위해 그 전체가 인용에 의해 본원에 명시적으로 포함된다.
[0157]
일부 예들에서, 시스템(600)의 하나 이상의 모듈들(또는 컴포넌트들)(예컨대, 광-필드 렌더 제어기(618), 렌더 엔진(622) 등)은 (예컨대, 각각, 머리 포즈 및 눈 추적 데이터에 기반하여 결정된) 사용자의 머리 및 눈들의 포지션 및 배향에 기반하여 렌더 공간 내에서의 렌더 카메라의 포지션 및 배향을 결정할 수 있다. 즉, 시스템(600)은 효과적으로, 사용자의 머리 및 눈들의 포지션 및 배향을 3D 가상 환경 내의 특정 위치들 및 각도 포지션들에 매핑하고, 렌더 카메라들을 3D 가상 환경 내의 특정 위치들 및 각도 포지션들에 배치 및 배향하며, 렌더 카메라에 의해 캡처되는 것처럼 사용자에 대해 가상 콘텐츠를 렌더링할 수 있다. 실세계-가상 세계 매핑 프로세스들을 논의하는 추가적인 세부사항들은, "SELECTING VIRTUAL OBJECTS IN A THREE-DIMENSIONAL SPACE"란 명칭의 미국 특허 출원 번호 15/296,869에서 제공되며, 이는 모든 목적들을 위해 그 전체가 인용에 의해 본원에 명시적으로 포함된다. 예로서, 렌더 제어기(618)는, 이미지들을 디스플레이하기 위해 임의의 주어진 시간에 어느 깊이 평면(또는 깊이 평면들)이 활용되는지를 선택함으로써 이미지들이 디스플레이되는 깊이들을 조정할 수 있다. 일부 구현들에서, 그러한 깊이 평면 스위칭은 하나 이상의 내재성 렌더 카메라 파라미터들의 조정을 통해 수행될 수 있다.
[0158]
정합 관찰기(620)는, 머리-장착형 유닛(602)이 사용자의 머리 상에 적절히 포지셔닝되는지 여부를 식별하기 위해 눈 추적 모듈(614)로부터의 정보를 사용할 수 있다. 예로서, 눈 추적 모듈(614)은 카메라(324) 및 머리-장착형 유닛(602)에 대한 사용자의 눈들의 3-차원 포지션을 표시하는, 사용자의 눈들의 회전 중심들의 포지션들과 같은 눈 위치 정보를 제공할 수 있고, 눈 추적 모듈(614)은, 디스플레이(220)가 사용자의 시야에서 적절히 정렬되는지, 또는 머리-장착형 유닛(602)(또는 헤드셋)이 미끄러졌거나 또는 사용자의 눈들과 다른 방식으로 오정렬되었는지를 결정하기 위해 위치 정보를 사용할 수 있다. 예들로서, 정합 관찰기(620)는, 머리-장착형 유닛(602)이 사용자의 콧등에서 미끄러졌는지를 결정하여서 사용자의 눈들로부터 아래로 멀리 디스플레이(220)를 이동시킬 수 있거나(이는 바람직하지 않을 수 있음), 머리-장착형 유닛(602)이 사용자의 콧등 위로 이동되었는지를 결정하여서 사용자의 눈들로부터 위로 더 가까이 디스플레이(220)를 이동시킬 수 있거나, 머리-장착형 유닛(602)이 사용자의 콧등에 대해 좌로 또는 우로 시프트되었는지를 결정할 수 있거나, 머리-장착형 유닛(602)이 사용자의 콧등 위로 올려졌는지를 결정할 수 있거나, 또는 머리-장착형 유닛(602)이 원하는 포지션 또는 포지션들의 범위로부터 멀리, 이들 또는 다른 방식들로 이동되었는지를 결정할 수 있을 수 있다. 일반적으로, 정합 관찰기(620)는, 일반적으로 머리-장착형 유닛(602) 및 특히 디스플레이(220)가 사용자의 눈들 앞에 적절히 포지셔닝되는지를 결정할 수 있을 수 있다. 다시 말해서, 정합 관찰기(620)는, 디스플레이 시스템(220)에서의 좌측 디스플레이가 사용자의 좌측 눈과 적절히 정렬되고 디스플레이 시스템(220)에서의 우측 디스플레이가 사용자의 우측 눈과 적절히 정렬되는지를 결정할 수 있다. 정합 관찰기(620)는, 머리-장착형 유닛(602)이 사용자의 눈들에 대한 원하는 범위의 포지션들 및/또는 배향들 내에 포지셔닝 및 배향되는지를 결정함으로써, 머리-장착형 유닛(602)이 적절히 포지셔닝되는지를 결정할 수 있다.
[0159]
적어도 일부 실시예들에서, 정합 관찰기(620)는 경고들, 메시지들 또는 다른 콘텐츠의 형태로 사용자 피드백을 생성할 수 있다. 그러한 피드백은, 오정렬을 보정하는 방법에 대한 선택적인 피드백(이를테면, 머리-장착형 유닛(602)을 특정 방식으로 조정하라는 제안)과 함께, 머리-장착형 유닛(602)의 임의의 오정렬에 관해 사용자에게 통보하도록 사용자에게 제공될 수 있다.
[0160]
정합 관찰기(620)에 의해 활용될 수 있는 예시적인 정합 관찰 및 피드백 기법들은 2017년 9월 27일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 15/717,747(대리인 관리 번호 MLEAP.052A2)에서 설명되며, 이는 그 전체가 본원에 인용에 의해 포함된다.
눈 추적 모듈의 예
[0161]
예시적인 눈 추적 모듈(614)의 상세한 블록 다이어그램이 도 7a에서 도시된다. 도 7a에서 도시된 바와 같이, 눈 추적 모듈(614)은 다양한 상이한 서브모듈들을 포함할 수 있고, 다양한 상이한 출력들을 제공할 수 있으며, 사용자의 눈들을 추적할 때 다양한 이용가능한 데이터를 활용할 수 있다. 예들로서, 눈 추적 모듈(614)은, 광원들(326) 및 머리-장착형-유닛(602)에 대한 눈-추적 카메라(324)의 기하학적 어레인지먼트들; 사용자의 각막 곡률 중심과 사용자의 눈의 평균 회전 중심 사이의 대략 4.7 mm의 통상적인 거리 또는 사용자의 회전 중심과 원근 중심 사이의 통상적인 거리들과 같은, 가정된 눈 치수들(704); 및 특정 사용자의 동공간 거리와 같은 사용자별 교정 데이터(706)와 같은, 눈 추적 외재성 및 내재성을 포함하는 이용가능한 데이터를 활용할 수 있다. 눈 추적 모듈(614)에 의해 이용될 수 있는 외재성들, 내재성들 및 다른 정보의 부가적인 예들은 2017년 4월 26일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 15/497,726(대리인 관리 번호 MLEAP.023A7)에서 설명되며, 이는 그 전체가 본원에 인용에 의해 포함된다.
[0162]
이미지 프리프로세싱 모듈(710)은 눈 카메라, 이를테면, 눈 카메라(324)로부터 이미지들을 수신할 수 있고, 수신된 이미지들에 대해 하나 이상의 프리프로세싱(즉, 컨디셔닝) 동작들을 수행할 수 있다. 예들로서, 이미지 프리프로세싱 모듈(710)은 이미지들에 가우시안 블러를 적용할 수 있거나, 이미지들을 더 낮은 해상도로 다운샘플링할 수 있거나, 선명하지 않은 마스크(unsharp mask)를 적용할 수 있거나, 에지 샤프닝 알고리즘을 적용할 수 있거나, 또는 눈 카메라(324)로부터의 이미지들 내의 글린트들, 동공 또는 다른 피처들의 나중의 검출, 로컬화 및 라벨링을 보조하는 다른 적절한 필터들을 적용할 수 있다. 이미지 프리프로세싱 모듈(710)은, 이를테면 동공 경계(516a)(도 5 참조)로부터 고-주파수 잡음을 제거하여서, 동공 및 글린트 결정을 저해할 수 있는 잡음을 제거할 수 있는 저역-통과 필터 또는 모폴로지 필터(morphological filter), 이를테면, 개방 필터를 적용할 수 있다. 이미지 프리프로세싱 모듈(710)은 프리프로세싱된 이미지들을 동공 식별 모듈(712)에, 그리고 글린트 검출 및 라벨링 모듈(714)에 출력할 수 있다.
[0163]
동공 식별 모듈(712)은 이미지 프리프로세싱 모듈(710)로부터 프리프로세싱된 이미지들을 수신할 수 있고, 사용자의 동공을 포함하는, 이미지들의 구역들을 식별할 수 있다. 일부 실시예들에서, 동공 식별 모듈(712)은 카메라(324)로부터의 눈 추적 이미지들에서 사용자의 동공의 중심 또는 도심(centroid)의 좌표들 또는 포지션의 좌표들을 결정할 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 동공 식별 모듈(712)은 눈 추적 이미지들 내의 윤곽들(예컨대, 동공 홍채 경계의 윤곽들)을 식별하고, 윤곽 모먼트들(즉, 질량 중심들)을 식별하고, 스타버스트(starburst) 동공 검출 및/또는 캐니(canny) 에지 검출 알고리즘을 적용하고, 세기 값들에 기반하여 이상치들을 거부하고, 서브-픽셀 경계점들을 식별하고, 눈-카메라 왜곡(즉, 눈 카메라(324)에 의해 캡처된 이미지들 내의 왜곡)을 보정하고, 눈 추적 이미지들 내의 경계들에 타원을 피팅하기 위해 RANSAC(random sample consensus) 반복 알고리즘을 적용하고, 이미지들에 추적 필터를 적용하며, 사용자의 동공 도심의 서브-픽셀 이미지 좌표들을 식별할 수 있다. 동공 식별 모듈(712)은, 프리프로세싱 이미지 모듈(712)의 어느 구역들이 사용자의 동공을 나타내는 것으로서 식별되었는지를 표시할 수 있는 동공 식별 데이터를 글린트 검출 및 라벨링 모듈(714)에 출력할 수 있다. 동공 식별 모듈(712)은 각각의 눈 추적 이미지 내에서의 사용자의 동공의 2D 좌표들(즉, 사용자의 동공의 도심의 2D 좌표들)을 글린트 검출 모듈(714)에 제공할 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 동공 식별 모듈(712)은 또한, 동일한 종류의 동공 식별 데이터를 좌표계 정규화 모듈(718)에 제공할 수 있다.
[0164]
동공 식별 모듈(712)에 의해 활용될 수 있는 동공 검출 기법들은, 2017년 2월 23일자로 공개된 미국 특허 공개 번호 2017/0053165, 그리고 2017년 2월 23일자로 공개된 미국 특허 공개 번호 2017/0053166에서 설명되며, 이들 각각은 그 전체가 본원에 인용에 의해 포함된다.
[0165]
글린트 검출 및 라벨링 모듈(714)은, 모듈(710)로부터 프리프로세싱된 이미지들을 수신하고 모듈(712)로부터 동공 식별 데이터를 수신할 수 있다. 글린트 검출 모듈(714)은 사용자의 동공을 나타내는, 프리프로세싱된 이미지들의 구역들 내에서 글린트들(즉, 광원들(326)로부터의 광에 대한, 사용자의 눈으로부터의 반사들)을 검출 및/또는 식별하기 위해 이 데이터를 사용할 수 있다. 예로서, 글린트 검출 모듈(714)은 사용자의 동공 부근에 있는, 본원에서 "블랍(blob)들" 또는 로컬 세기 최대치로 때때로 지칭되는 밝은 구역들을 눈 추적 이미지 내에서 탐색할 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 글린트 검출 모듈(714)은 부가적인 글린트들을 포함하도록 동공 타원을 리스케일(예컨대, 확대)할 수 있다. 글린트 검출 모듈(714)은 사이즈로 그리고/또는 세기로 글린트들을 필터링할 수 있다. 글린트 검출 모듈(714)은 또한, 눈 추적 이미지 내에서의 글린트들 각각의 2D 포지션들을 결정할 수 있다. 적어도 일부 예들에서, 글린트 검출 모듈(714)은 동공-글린트 벡터들로 또한 지칭될 수 있는, 사용자의 동공에 대한 글린트들의 2D 포지션들을 결정할 수 있다. 글린트 검출 및 라벨링 모듈(714)은, 글린트들을 라벨링하고 라벨링된 글린트들을 갖는 프리프로세싱 이미지들을 3D 각막 중심 추정 모듈(716)에 출력할 수 있다. 글린트 검출 및 라벨링 모듈(714)은 또한, 모듈(710)로부터의 프리프로세싱된 이미지들 및 모듈(712)로부터의 동공 식별 데이터와 같은 데이터를 따라 진행될 수 있다.
[0166]
모듈들(712 및 714)과 같은 모듈들에 의해 수행되는 동공 및 글린트 검출은 임의의 적절한 기법들을 사용할 수 있다. 예들로서, 글린트들 및 동공들을 식별하기 위해, 에지 검출이 눈 이미지에 적용될 수 있다. 에지 검출은 다양한 에지 검출기들, 에지 검출 알고리즘들 또는 필터들에 의해 적용될 수 있다. 예컨대, 이미지의 선들에서와 같이 에지들을 검출하기 위해, 캐니 에지 검출기가 이미지에 적용될 수 있다. 에지들은 로컬 최대 도함수에 대응하는 선을 따라 위치된 지점들을 포함할 수 있다. 예컨대, 동공 경계(516a)(도 5 참조)는 캐니 에지 검출기를 사용하여 위치될 수 있다. 동공의 위치가 결정됨에 따라, 동공(116)의 "포즈"를 검출하기 위해 다양한 이미지 프로세싱 기법들이 사용될 수 있다. 눈 이미지의 눈 포즈를 결정하는 것은 또한, 눈 이미지의 눈 포즈를 검출하는 것으로 지칭될 수 있다. 포즈는 또한, 시선, 포인팅 방향 또는 눈의 배향으로 지칭될 수 있다. 예컨대, 동공은 오브젝트를 향해 좌측으로 보고 있을 수 있으며, 동공의 포즈는 좌측 포즈로서 분류될 수 있다. 동공 또는 글린트들의 위치를 검출하기 위해 다른 방법들이 사용될 수 있다. 예컨대, 동심 링이 캐니 에지 검출기를 사용하여 눈 이미지 내에 위치될 수 있다. 다른 예로서, 홍체의 동공 또는 가장자리(limbus) 경계들을 찾기 위해 미적분 연산자(integro differential operator)가 사용될 수 있다. 예컨대, 동공 또는 홍체의 경계를 추정하는 곡선을 리턴하기 위해 Daugman 미적분 연산자, Hough 변환 또는 다른 홍체 세그먼테이션 기법들이 사용될 수 있다.
[0167]
3D 각막 중심 추정 모듈(716)은 모듈들(710, 712, 714)로부터 검출된 글린트 데이터 및 동공 식별 데이터를 포함하는 프리프로세싱된 이미지들을 수신할 수 있다. 3D 각막 중심 추정 모듈(716)은 사용자의 각막의 3D 포지션을 추정하기 위해 이들 데이터를 사용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 3D 각막 중심 추정 모듈(716)은 사용자의 각막 구체 또는 눈의 각막 곡률 중심, 즉, 일반적으로 사용자의 각막과 공존(coextensive)하는 표면 부분을 갖는 상상 구체의 중심의 3D 포지션을 추정할 수 있다. 3D 각막 중심 추정 모듈(716)은 각막 구체 및/또는 사용자의 각막의 추정된 3D 좌표들을 표시하는 데이터를 좌표계 정규화 모듈(718), 광학 축 결정 모듈(722) 및/또는 광-필드 렌더 제어기(618)에 제공할 수 있다. 3D 각막 중심 추정 모듈(716)의 동작의 추가적인 세부사항들은 도 8a-도 8e와 관련하여 본원에서 제공된다. 본 개시내용의 웨어러블 시스템들에서의 3D 각막 중심 추정 모듈(716) 및 다른 모듈들에 의해 활용될 수 있는, 각막 또는 각막 구체와 같은 눈 피처들의 포지션들을 추정하기 위한 기법들은 2017년 4월 26일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 15/497,726(대리인 관리 번호 MLEAP.023A7)에서 논의되고, 이는 그 전체가 본원에 인용에 의해 포함된다.
[0168]
좌표계 정규화 모듈(718)은 (좌표계 정규화 모듈(718)의 파선 외곽선에 의해 표시된 바와 같이) 선택적으로, 눈 추적 모듈(614)에 포함될 수 있다. 좌표계 정규화 모듈(718)은 3D 각막 중심 추정 모듈(716)로부터 사용자의 각막의 중심(및/또는 사용자의 각막 구체의 중심)의 추정된 3D 좌표들을 표시하는 데이터를 수신할 수 있고, 또한, 다른 모듈들로부터 데이터를 수신할 수 있다. 좌표계 정규화 모듈(718)은 눈 카메라 좌표계를 정규화할 수 있으며, 이는 웨어러블 디바이스의 미끄러짐들(예컨대, 정합 관찰기(620)에 의해 식별될 수 있는, 사용자의 머리 상에서의 자신의 정상 휴식 포지션으로부터 머리-장착형 컴포넌트의 미끄러짐들)을 보상하는 것을 도울 수 있다. 좌표계 정규화 모듈(718)은 (예컨대, 3D 각막 중심 추정 모듈(716)에 의해 표시된) 각막 중심과 좌표계의 z-축(즉, 이향운동 깊이 축)을 정렬시키기 위해 좌표계를 회전시킬 수 있고, 카메라 중심(즉, 좌표계의 원점)을, 각막 중심으로부터 미리 결정된 거리, 이를테면, 30 mm까지 병진시킬 수 있다(즉, 모듈(718)은, 눈 카메라(324)가 미리 결정된 거리보다 더 가까이 있는 것으로 결정되었는지 또는 더 멀리 있는 것으로 결정되었는지에 따라, 눈 추적 이미지를 확대하거나 또는 축소시킬 수 있음). 이 정규화 프로세스를 이용하여, 눈 추적 모듈(614)은, 사용자의 머리 상에서의 헤드셋 포지셔닝의 변이들과는 비교적 독립적으로, 눈 추적 데이터에서 일관된 배향 및 거리를 설정할 수 있을 수 있다. 좌표계 정규화 모듈(718)은 각막(및/또는 각막 구체)의 중심의 3D 좌표들, 동공 식별 데이터 및 프리프로세싱된 눈 추적 이미지들을 3D 동공 중심 로케이터 모듈(720)에 제공할 수 있다. 좌표계 정규화 모듈(718)의 동작의 추가적인 세부사항들은 도 9a-도 9c와 관련하여 본원에서 제공된다.
[0169]
3D 동공 중심 로케이터 모듈(720)은 사용자의 각막(및/또는 각막 구체)의 중심의 3D 좌표들, 동공 위치 데이터 및 프리프로세싱된 눈 추적 이미지들을 포함하는, 정규화된 또는 정규화되지 않은(unnormalized) 좌표계의 데이터를 수신할 수 있다. 3D 동공 중심 로케이터 모듈(720)은, 정규화된 또는 정규화되지 않은 눈 카메라 좌표계에서 사용자의 동공 중심의 3D 좌표들을 결정하기 위해 그러한 데이터를 분석할 수 있다. 3D 동공 중심 로케이터 모듈(720)은 (모듈(712)에 의해 결정된) 동공 도심의 2D 포지션, (모듈(716)에 의해 결정된) 각막 중심의 3D 포지션, 통상적인 사용자의 각막 구체의 사이즈 및 각막 중심으로부터 동공 중심까지의 통상적인 거리와 같은, 가정된 눈 치수들(704), 및 (공기의 굴절률에 대한) 각막의 굴절률과 같은, 눈들의 광학 특성들, 또는 이들의 임의의 조합에 기반하여 3-차원으로 사용자의 동공의 위치를 결정할 수 있다. 3D 동공 중심 로케이터 모듈(720)의 동작의 추가적인 세부사항들은 도 9d-도 9g와 관련하여 본원에서 제공된다. 본 개시내용의 웨어러블 시스템들에서의 3D 동공 중심 로케이터 모듈(720) 및 다른 모듈들에 의해 활용될 수 있는, 동공과 같은 눈 피처들의 포지션들을 추정하기 위한 기법들은 2017년 4월 26일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 15/497,726(대리인 관리 번호 MLEAP.023A7)에서 논의되고, 이는 그 전체가 본원에 인용에 의해 포함된다.
[0170]
광학 축 결정 모듈(722)은 사용자의 동공 및 사용자의 각막의 중심의 3D 좌표들을 표시하는 데이터를 모듈들(716 및 720)로부터 수신할 수 있다. 그러한 데이터에 기반하여, 광학 축 결정 모듈(722)은 각막 중심의 포지션으로부터(즉, 각막 구체의 중심으로부터) 사용자의 동공 중심까지의 벡터를 식별할 수 있으며, 이 벡터는 사용자의 눈의 광학 축을 정의할 수 있다. 예들로서, 광학 축 결정 모듈(722)은 사용자의 광학 축을 특정하는 출력들을 모듈들(724, 728, 730 및 732)에 제공할 수 있다.
[0171]
회전 중심(CoR; center of rotation) 추정 모듈(724)은 사용자의 눈의 광학 축의 파라미터들을 포함하는 데이터(즉, 머리-장착형 유닛(602)과 알려진 관계를 갖는, 좌표계에서의 광학 축의 방향을 표시하는 데이터)를 모듈(722)로부터 수신할 수 있다. CoR 추정 모듈(724)은 사용자의 눈의 회전 중심(즉, 사용자 눈이 좌, 우, 위 및/또는 아래로 회전할 때 사용자의 눈이 회전하는 지점)을 추정할 수 있다. 눈들이 완벽하게 단일 지점을 중심으로 회전하지 않을 수 있지만, 단일 지점을 가정하는 것이 충분할 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, CoR 추정 모듈(724)은 (모듈(720)에 의해 식별된) 동공의 중심 또는 (모듈(716)에 의해 식별된) 각막의 곡률 중심으로부터 망막을 향해 (모듈(722)에 의해 식별된) 광학 축을 따라 특정 거리를 이동시킴으로써 눈의 회전 중심을 추정할 수 있다. 이 특정 거리는 가정된 눈 치수(704)일 수 있다. 일 예로서, 각막의 곡률 중심과 CoR 사이의 특정 거리는 대략 4.7 mm일 수 있다. 이 거리는 사용자의 연령, 성별, 시력 처방, 다른 관련 특성들 등을 포함하는 임의의 관련 데이터에 기반하여 특정 사용자에 대해 변화될 수 있다.
[0172]
적어도 일부 실시예들에서, CoR 추정 모듈(724)은 시간의 경과에 따라 사용자의 눈들 각각의 회전 중심에 대한, 자신의 추정치를 세밀화(refine)할 수 있다. 예로서, 시간이 지남에 따라, 사용자는 궁극적으로, (어딘가 다른 곳을 보거나, 추가로, 더 가까운 어떤 것을 보거나, 또는 때때로 좌, 우, 위 또는 아래로 보기 위해) 자신의 눈들을 회전시켜서, 자신의 눈들 각각의 광학 축에서의 시프트를 유발할 것이다. 그런 다음, CoR 추정 모듈(724)은 모듈(722)에 의해 식별된 2 개(또는 그 이상)의 광학 축들을 분석하고, 그러한 광학 축들의 3D 교차점을 로케이팅할 수 있다. 그런 다음, CoR 추정 모듈(724)은 회전 중심이 그 3D 교차점에 놓인다고 결정할 수 있다. 그러한 기법은 시간의 경과에 따라 개선되는 정확도를 갖는, 회전 중심의 추정치를 제공할 수 있다. CoR 추정 모듈(724) 그리고 좌안 및 우안의 결정된 CoR 포지션들의 정확도를 증가시키기 위해, 다양한 기법들이 이용될 수 있다. 예로서, CoR 추정 모듈(724)은 시간의 경과에 따라 다양한 상이한 눈 포즈들에 대해 결정된, 광학 축들의 평균 교차점을 찾음으로써 CoR을 추정할 수 있다. 부가적인 예들로서, 모듈(724)은 시간의 경과에 따라 추정된 CoR 포지션들을 필터링하거나 또는 평균화할 수 있고, 시간의 경과에 따라 추정된 CoR 포지션들의 이동 평균을 계산할 수 있으며, 그리고/또는 시간의 경과에 따라 CoR 포지션들을 추정하기 위해 눈들 및 눈 추적 시스템의 알려진 동역학 그리고 Kalman 필터를 적용할 수 있다. 특정 예로서, 모듈(724)은 결정된 광학 축 교차점들 및 가정된 CoR 포지션들(이를테면, 눈의 각막 곡률 중심으로부터 4.7 mm)의 가중 평균을 계산할 수 있어서, 사용자에 대한 눈 추적 데이터가 획득되어서 CoR 포지션의 사용자별 세밀화를 가능하게 하기 때문에, 시간의 경과에 따라, 결정된 CoR은 가정된 CoR 포지션(즉, 눈의 각막 곡률 중심 뒤로 4.7 mm)으로부터 사용자의 눈 내에서 약간 상이한 위치로 느리게 드리프트될 수 있다.
[0173]
동공간 거리(IPD; interpupillary distance) 추정 모듈(726)은 CoR 추정 모듈(724)로부터, 사용자의 좌안 및 우안의 회전 중심들의 추정된 3D 포지션들을 표시하는 데이터를 수신할 수 있다. 그런 다음, IPD 추정 모듈(726)은 사용자의 좌안 및 우안의 회전 중심들 사이의 3D 거리를 측정함으로써 사용자의 IPD를 추정할 수 있다. 일반적으로, 사용자가 광학 무한대를 보고 있을 때(즉, 사용자의 눈들의 광학 축들이 실질적으로 서로 평행할 때) 사용자의 좌안의 추정된 CoR과 사용자의 우안의 추정된 CoR 사이의 거리는, IPD(interpupillary distance)의 통상적인 정의인, 사용자의 동공들의 중심들 사이의 거리와 거의 동일할 수 있다. 웨어러블 시스템에서의 다양한 컴포넌트들 및 모듈들에 의해, 사용자의 IPD가 사용될 수 있다. 예로서, 사용자의 IPD가 정합 관찰기(620)에 제공될 수 있고, 웨어러블 디바이스가 사용자의 눈들과 얼마나 잘 정렬되는지(예컨대, 좌측 디스플레이 렌즈와 우측 디스플레이 렌즈가 사용자의 IPD에 따라 적절히 이격되는지 여부)를 어세스(assess)할 때 사용될 수 있다. 다른 예로서, 사용자의 IPD가 이향운동 깊이 추정 모듈(728)에 제공될 수 있고, 사용자의 이향운동 깊이를 결정할 때 사용될 수 있다. 모듈(726)은, 추정된 IPD의 정확도를 증가시키기 위해, CoR 추정 모듈(724)과 관련하여 논의된 기법들과 같은 다양한 기법들을 이용할 수 있다. 예들로서, IPD 추정 모듈(724)은 정확한 방식으로 사용자의 IPD를 추정하는 것의 일부로서 필터링, 시간의 경과에 따른 평균화, 가정된 IPD 거리들을 포함하는 가중 평균화, Kalman 필터들 등을 적용할 수 있다.
[0174]
이향운동 깊이 추정 모듈(728)은 (도 7a와 관련하여 도시된 바와 같이) 눈 추적 모듈(614)에서의 다양한 모듈들 및 서브모듈들로부터 데이터를 수신할 수 있다. 특히, 이향운동 깊이 추정 모듈(728)은 (예컨대, 위에서 설명된 모듈(720)에 의해 제공된) 동공 중심들의 추정된 3D 포지션들, (예컨대, 위에서 설명된 모듈(722)에 의해 제공된) 광학 축들의 하나 이상의 결정된 파라미터들, (예컨대, 위에서 설명된 모듈(724)에 의해 제공된) 회전 중심들의 추정된 3D 포지션들, (예컨대, 위에서 설명된 모듈(726)에 의해 제공된) 추정된 IPD(예컨대, 회전 중심들의 추정된 3D 포지션들 사이의 유클리디안 거리(들)), 및/또는 (예컨대, 아래에서 설명된 모듈(730) 및/또는 모듈(722)에 의해 제공된) 광학 축 및/또는 시각 축의 하나 이상의 결정된 파라미터들을 표시하는 데이터를 이용할 수 있다. 이향운동 깊이 추정 모듈(728)은 사용자의 이향운동 깊이의 측정치를 검출하거나 또는 다른 방식으로 획득할 수 있고, 이러한 사용자의 이향운동 깊이의 측정치는, 사용자의 눈들이 초점을 맞추는, 사용자로부터의 거리일 수 있다. 예들로서, 사용자가 3 피트만큼 자신 앞에 있는 오브젝트를 보고 있을 때, 사용자의 좌안 및 우안이 3 피트의 이향운동 깊이를 갖는 한편; 사용자가 먼 풍경을 보고 있을 때(즉, 사용자의 눈들의 광학 축들이 실질적으로 서로 평행하여서, 사용자의 동공들의 중심들 사이의 거리가 사용자의 좌안 및 우안의 회전 중심들 사이의 거리와 거의 동일할 수 있을 때) 사용자의 좌안 및 우안은 무한대의 이향운동 깊이를 갖는다. 일부 구현들에서, 이향운동 깊이 추정 모듈(728)은 사용자의 동공들의 추정된 중심들 사이의 3D 거리를 결정하기 위해 (예컨대, 모듈(720)에 의해 제공된) 사용자의 동공들의 추정된 중심들을 표시하는 데이터를 활용할 수 있다. 이향운동 깊이 추정 모듈(728)은, (예컨대, 위에서 설명된 모듈(726)에 의해 표시된) 추정된 IPD(예컨대, 회전 중심들의 추정된 3D 포지션들 사이의 유클리디안 거리(들))와 동공 중심들 사이의 그러한 결정된 3D 거리를 비교함으로써, 이향운동 깊이의 측정치를 획득할 수 있다. 추정된 IPD 및 동공 중심들 사이의 3D 거리에 부가하여, 이향운동 깊이 추정 모듈(728)은, 이향운동 깊이를 계산하기 위해, 알려진, 가정된, 추정된 그리고/또는 결정된 기하학적 구조들을 활용할 수 있다. 예로서, 모듈(728)은 사용자의 이향운동 깊이를 추정(즉, 결정)하기 위해 삼각법 계산 시에 동공 중심들 사이의 3D 거리, 추정된 IPD 및 3D CoR 포지션들을 조합할 수 있다. 실제로, 추정된 IPD와 비교하여 동공 중심들 사이의 그러한 결정된 3D 거리의 평가는, 광학 무한대에 대한 사용자의 현재 이향운동 깊이의 측정치를 표시하는 역할을 할 수 있다. 일부 예들에서, 이향운동 깊이 추정 모듈(728)은 단순히, 이향운동 깊이의 그러한 측정치를 획득하려는 목적들을 위해 사용자의 동공들의 추정된 중심들 사이의 추정된 3D 거리를 표시하는 데이터를 수신하거나 또는 이 데이터에 액세스할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이향운동 깊이 추정 모듈(728)은 사용자의 좌측 광학 축과 우측 광학 축을 비교함으로써 이향운동 깊이를 추정할 수 있다. 특히, 이향운동 깊이 추정 모듈(728)은, 사용자의 좌측 광학 축과 우측 광학 축이 교차하는(또는 수평면과 같은 평면 상에서 사용자의 좌측 광학 축의 투사와 우측 광학 축의 투사가 교차하는), 사용자로부터의 거리를 로케이팅함으로써 이향운동 깊이를 추정할 수 있다. 모듈(728)은 제로 깊이를, 사용자의 좌측 광학 축과 우측 광학 축이 사용자의 IPD에 의해 분리되는 깊이가 되도록 세팅함으로써 이 계산에서 사용자의 IPD를 활용할 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 이향운동 깊이 추정 모듈(728)은 알려진 또는 도출된 공간 관계들과 함께 눈 추적 데이터를 삼각측량함으로써 이향운동 깊이를 결정할 수 있다.
[0175]
일부 실시예들에서, 이향운동 깊이 추정 모듈(728)은 (사용자의 광학 축들 대신에) 사용자가 초점을 맞추는 거리의 더욱 정확한 표시를 제공할 수 있는, 사용자의 시각 축들의 교차에 기반하여 사용자의 이향운동 깊이를 추정할 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 눈 추적 모듈(614)은 광학-시각 축 매핑 모듈(730)을 포함할 수 있다. 도 10과 관련하여 더욱 상세히 논의된 바와 같이, 사용자의 광학 축과 시각 축은 일반적으로, 정렬되지 않는다. 시각 축은 사람이 보고 있는 축인 한편, 광학 축은 그 사람의 렌즈 및 동공의 중심에 의해 정의되며 사람의 망막의 중심을 통해 이어질 수 있다. 특히, 사용자의 시각 축은 일반적으로, 사용자의 망막의 중심으로부터 오프셋될 수 있는, 사용자의 중심와의 위치에 의해 정의되어서, 상이한 광학 축 및 시각 축이 야기된다. 이들 실시예들 중 적어도 일부에서, 눈 추적 모듈(614)은 광학-시각 축 매핑 모듈(730)을 포함할 수 있다. 광학-시각 축 매핑 모듈(730)은 사용자의 광학 축과 시각 축 사이의 차이들을 보정하고, 사용자의 시각 축에 관한 정보를 웨어러블 시스템에서의 다른 컴포넌트들, 이를테면, 이향운동 깊이 추정 모듈(728) 및 광-필드 렌더 제어기(618)에 제공할 수 있다. 일부 예들에서, 모듈(730)은 광학 축과 시각 축 사이에서 내향으로(사용자의 코를 향해 비강으로(nasally)) 대략 5.2°의 통상적인 오프셋을 포함하는, 가정된 눈 치수들(704)을 사용할 수 있다. 다시 말해서, 모듈(730)은, 사용자의 좌측 광학 축의 방향 및 우측 광학 축의 방향을 추정하기 위하여, 사용자의 좌측 광학 축을 코를 향해 (비강으로) 5.2°만큼 우향으로 시프트하고, 사용자의 우측 광학 축을 코를 향해 (비강으로) 5.2°만큼 좌향으로 시프트할 수 있다. 다른 예들에서, 모듈(730)은 (예컨대, 위에서 설명된 모듈(722)에 의해 표시된) 광학 축들을 시각 축들에 매핑할 때 사용자별 교정 데이터(706)를 활용할 수 있다. 부가적인 예들로서, 모듈(730)은 사용자의 광학 축들을 비강으로 4.0° 내지 6.5°, 4.5° 내지 6.0°, 5.0° 내지 5.4° 등만큼, 또는 이들 값들 중 임의의 값에 의해 형성된 임의의 범위들만큼 시프트할 수 있다. 일부 어레인지먼트들에서, 모듈(730)은 특정 사용자의 특성들, 이를테면, 이 특정 사용자의 연령, 성별, 시력 처방 또는 다른 관련 특성들에 적어도 부분적으로 기반하여 시프트를 적용할 수 있고, 그리고/또는 특정 사용자에 대한 교정 프로세스에 적어도 부분적으로 기반하여(즉, 특정 사용자의 광학-시각 축 오프셋을 결정하기 위해) 시프트를 적용할 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 모듈(730)은 또한, 사용자의 CoR 대신에 (모듈(732)에 의해 결정된) 사용자의 CoP와 대응하도록 좌측 광학 축 및 우측 광학 축의 원점들을 시프트할 수 있다.
[0176]
선택적인 원근 중심(CoP; center of perspective) 추정 모듈(732)은, 제공될 때, 사용자의 좌우 원근 중심(CoP)들의 위치를 추정할 수 있다. CoP는 웨어러블 시스템에 대한 유용한 위치일 수 있으며, 적어도 일부 실시예들에서 동공 바로 앞의 포지션이다. 적어도 일부 실시예들에서, CoP 추정 모듈(732)은 사용자의 동공 중심의 3D 위치, 사용자의 각막 곡률 중심의 3D 위치, 또는 그러한 적절한 데이터 또는 이들의 임의의 조합에 기반하여 사용자의 좌우 원근 중심들의 위치들을 추정할 수 있다. 예로서, 사용자의 CoP는 대략 5.01 mm(즉, 각막 구체 중심으로부터, 눈의 각막을 향해 있고 광학 축을 따른 방향으로 5.01 mm)만큼 각막 곡률 중심 앞에 있을 수 있고, 광학 또는 시각 축을 따라 대략 2.97 mm만큼 사용자의 각막의 외부 표면 뒤에 있을 수 있다. 사용자의 원근 중심은 이 사용자의 동공 중심 바로 앞에 있을 수 있다. 예들로서, 사용자의 CoP는 사용자의 동공으로부터 대략 2.0 mm 미만, 사용자의 동공으로부터 대략 1.0 mm 미만, 또는 사용자의 동공으로부터 대략 0.5 mm 미만, 또는 이들 값들 중 임의의 값들 사이의 임의의 범위들일 수 있다. 다른 예로서, 원근 중심은 눈의 전방(anterior chamber) 내의 위치에 대응할 수 있다. 다른 예들로서, CoP는 1.0 mm 내지 2.0 mm, 약 1.0 mm, 0.25 mm 내지 1.0 mm, 0.5 mm 내지 1.0 mm, 또는 0.25 mm 내지 0.5 mm일 수 있다.
[0177]
(잠재적으로, 렌더 카메라의 핀홀에 대한 바람직한 포지션 및 사용자의 눈에서의 해부학적 포지션으로서) 본원에서 설명된 원근 중심은, 원치 않는 시차 시프트들을 감소 및/또는 제거하는 역할을 하는 포지션일 수 있다. 특히, 사용자의 눈의 광학 시스템은 스크린 상에 투사하는 렌즈 앞의 핀홀에 의해 형성된 이론 시스템과 매우 대략적으로 등가이고, 핀홀, 렌즈 및 스크린은, 각각, 사용자의 동공/홍체, 렌즈 및 망막에 거의 대응한다. 게다가, 사용자의 눈으로부터 상이한 거리들에 있는 2 개의 점 광원들(또는 오브젝트들)이 정확하게(rigidly) 핀홀의 개구를 중심으로 회전될 때(예컨대, 핀홀의 개구로부터 각자의 개개의 거리와 동일한 곡률 반경들을 따라 회전될 때) 시차 시프트가 거의 또는 전혀 없는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, CoP는 눈의 동공의 중심에 위치되어야 하는 것 같을 것이다(그리고 일부 실시예들에서, 그러한 CoP는 사용될 수 있음). 그러나, 동공의 핀홀 및 렌즈에 부가하여, 인간 눈은 망막을 향해 전파되는 광에 부가적인 옵티컬 파워를 부여하는 각막을 포함한다. 따라서, 이 단락에서 설명된 이론 시스템에서의 핀홀의 해부학적 등가물은, 사용자의 눈의 동공 또는 홍채의 중심과 사용자의 눈의 각막의 외부 표면 사이에 포지셔닝된, 사용자의 눈의 구역일 수 있다. 예컨대, 핀홀의 해부학적 등가물은 사용자의 눈의 전방 내의 구역에 대응할 수 있다. 본원에서 논의된 다양한 이유들로, CoP를 사용자의 눈의 전방 내의 그러한 포지션으로 세팅하는 것이 원해질 수 있다.
[0178]
위에서 논의된 바와 같이, 눈 추적 모듈(614)은 데이터, 이를테면, 좌우안 CoR(center of rotation)들의 추정된 3D 포지션들, 이향운동 깊이, 좌우안 광학 축, 사용자의 눈의 3D 포지션들, 사용자의 좌우측 각막 곡률 중심들의 3D 포지션들, 사용자의 좌우측 동공 중심들의 3D 포지션들, 사용자의 좌우측 원근 중심의 3D 포지션들, 사용자의 IPD 등을 웨어러블 시스템에서의 다른 컴포넌트들, 이를테면, 광-필드 렌더 제어기(618) 및 정합 관찰기(620)에 제공할 수 있다. 눈 추적 모듈(614)은 또한, 사용자의 눈의 다른 양상들과 연관된 데이터를 검출 및 생성하는 다른 서브모듈들을 포함할 수 있다. 예들로서, 눈 추적 모듈(614)은, 사용자가 깜박일(blink) 때마다 플래그 또는 다른 경고를 제공하는 깜박임 검출 모듈, 및 사용자의 눈이 신속운동(saccade)할 때마다(즉, 초점을 다른 지점으로 빠르게 시프트할 때마다) 플래그 또는 다른 경고를 제공하는 신속운동 검출 모듈을 포함할 수 있다.
렌더 제어기의 예
[0179]
예시적인 광-필드 렌더 제어기(618)의 상세한 블록 다이어그램이 도 7b에서 도시된다. 도 6 및 도 7b에서 도시된 바와 같이, 렌더 제어기(618)는 눈 추적 모듈(614)로부터 눈 추적 정보를 수신할 수 있고, 출력들을 렌더 엔진(622)에 제공할 수 있으며, 이 렌더 엔진(622)은 웨어러블 시스템의 사용자에 의한 뷰잉을 위해 디스플레이될 이미지들을 생성할 수 있다. 예들로서, 렌더 제어기(618)는 이향운동 깊이, 좌우안 회전 중심들(및/또는 원근 중심들), 및 다른 눈 데이터, 이를테면, 깜박임 데이터, 신속운동 데이터 등에 관한 정보를 수신할 수 있다.
[0180]
깊이 평면 선택 모듈(750)은 이향운동 깊이 정보를 수신할 수 있고, 그러한 데이터에 기반하여, 렌더 엔진(622)으로 하여금, 콘텐츠를 사용자에게 제공하게 할 수 있고, 이 콘텐츠는 특정 깊이 평면 상에(즉, 특정 원근조절 또는 초점 거리에) 위치된 것으로 보인다. 도 4와 관련하여 논의된 바와 같이, 웨어러블 시스템은 복수의 도파관들에 의해 형성된 복수의 별개의 깊이 평면들을 포함할 수 있고, 복수의 도파관들 각각은 다양한 레벨의 파면 곡률로 이미지 정보를 전달한다. 일부 실시예들에서, 웨어러블 시스템은 하나 이상의 가변 깊이 평면들, 이를테면, 시간의 경과에 따라 변하는 파면 곡률의 레벨로 이미지 정보를 전달하는 광학 엘리먼트를 포함할 수 있다. 이들 및 다른 실시예들에서, 깊이 평면 선택 모듈(750)은, 렌더 엔진(622)으로 하여금, 사용자의 이향운동 깊이에 부분적으로 기반하여, 선택된 깊이에서 사용자에게 콘텐츠를 전달하게(즉, 렌더 엔진(622)으로 하여금, 깊이 평면들을 스위칭하도록 디스플레이(220)에 지시하게) 할 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 깊이 평면 선택 모듈(750) 및 렌더 엔진(622)은 콘텐츠를 상이한 깊이들에 렌더링하고, 또한, 디스플레이(220)와 같은 디스플레이 하드웨어로의 깊이 평면 선택 데이터를 생성 및/또는 제공할 수 있다. 디스플레이(220)와 같은 디스플레이 하드웨어는, 깊이 평면 선택 모듈(750) 및 렌더 엔진(622)과 같은 모듈들에 의해 생성 및/또는 제공된 깊이 평면 선택 데이터(제어 신호들일 수 있음)에 대한 응답으로 전기 깊이 평면 스위칭을 수행할 수 있다.
[0181]
일반적으로, 깊이 평면 선택 모듈(750)이 사용자의 현재 이향운동 깊이와 매칭하는 깊이 평면을 선택하여서, 사용자에게 정확한 원근조절 단서들이 제공되는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 깊이 평면들을 신중하고 조심성 있는 방식으로 스위칭하는 것이 또한 바람직할 수 있다. 예들로서, 깊이 평면들 사이의 과도한 스위칭을 회피하는 것이 바람직할 수 있고, 그리고/또는 사용자가 스위칭을 알아차릴 가능성이 적은 시간에, 이를테면, 깜박임 또는 눈 신속운동 동안 깊이 평면들을 스위칭하는 것이 원해질 수 있다.
[0182]
히스테리시스 밴드 교차 검출 모듈(752)은, 특히 사용자의 이향운동 깊이가 2 개의 깊이 평면들 사이의 중간점 또는 전이점에서 변동(fluctuate)할 때, 깊이 평면들 사이의 과도한 스위칭을 회피하는 것을 도울 수 있다. 특히, 모듈(752)은 깊이 평면 선택 모듈(750)로 하여금 자신의 깊이 평면들의 선택 시에 히스테리시스를 나타내게 할 수 있다. 예로서, 모듈들(752)은, 깊이 평면 선택 모듈(750)로 하여금, 사용자의 이향운동 깊이가 제1 임계치를 통과한 후에만, 더 먼 제1 깊이 평면으로부터 더 가까운 제2 깊이 평면으로 스위칭하게 할 수 있다. 유사하게, 모듈(752)은, 깊이 평면 선택 모듈(750)(이어서, 디스플레이들, 이를테면, 디스플레이(220)에 지시할 수 있음)로 하여금, 사용자의 이향운동 깊이가 제1 임계치보다 사용자로부터 더 먼 제2 임계치를 통과한 후에만, 더 먼 제1 깊이 평면으로 스위칭하게 할 수 있다. 제1 임계치와 제2 임계치 사이의 오버래핑 구역에서, 모듈(752)은, 깊이 평면 선택 모듈(750)로 하여금, 어느 깊이 평면이든 선택된 깊이 평면으로서 현재 선택된 깊이 평면을 유지하여서, 깊이 평면들 사이의 과도한 스위칭을 회피하게 할 수 있다.
[0183]
안구 이벤트 검출 모듈(750)은 도 7a의 눈 추적 모듈(614)로부터 다른 눈 데이터를 수신할 수 있고, 깊이 평면 선택 모듈(750)로 하여금, 안구 이벤트가 발생할 때까지 일부 깊이 평면 스위칭들을 지연시키게 할 수 있다. 예로서, 안구 이벤트 검출 모듈(750)은, 깊이 평면 선택 모듈(750)로 하여금 사용자 깜박임이 검출될 때까지 계획된 깊이 평면 스위칭을 지연시키게 할 수 있고; 눈 추적 모듈(614)에서의 깜박임 검출 컴포넌트로부터, 사용자가 현재 깜박이고 있을 때를 표시하는 데이터를 수신할 수 있으며; 그리고 이에 대한 응답으로, (이를테면, 모듈(750)로 하여금, 깜빡임 이벤트 동안 깊이 평면 스위칭을 실행하도록 디스플레이(220)에 지시하게 함으로써) 깊이 평면 선택 모듈(750)로 하여금 깜빡임 이벤트 동안 계획된 깊이 평면 스위칭을 실행하게 할 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 웨어러블 시스템은, 사용자가 시프트를 지각할 것 같지 않도록, 깜박임 이벤트 동안 콘텐츠를 새로운 깊이 평면 상으로 시프트할 수 있을 수 있다. 다른 예로서, 안구 이벤트 검출 모듈(750)은 눈 신속운동이 검출될 때까지 계획된 깊이 평면 스위칭들을 지연시킬 수 있다. 눈 깜박임들과 관련하여 논의된 바와 같이, 이를테면 어레인지먼트는 깊이 평면들의 별개의 시프팅을 가능하게 할 수 있다.
[0184]
원하면, 깊이 평면 선택 모듈(750)은 안구 이벤트의 부재 시에도, 깊이 평면 스위칭을 실행하기 전에 제한된 시간 기간 동안에만 계획된 깊이 평면 스위칭들을 지연시킬 수 있다. 유사하게, 깊이 평면 선택 모듈(750)은, 안구 이벤트의 부재 시에도, 사용자의 이향운동 깊이가 실질적으로, 현재 선택된 깊이 평면의 외측에 있을 때(즉, 사용자의 이향운동 깊이가, 깊이 평면 스위칭에 대한 규칙적인 임계치를 넘어 미리 결정된 임계치를 초과했을 때) 깊이 평면 스위칭을 실행할 수 있다. 이들 어레인지먼트들은, 안구 이벤트 검출 모듈(754)이 깊이 평면 스위칭들을 무기한으로 지연시키지 않고 큰 원근조절 오차가 존재할 때 깊이 평면 스위칭들을 지연시키지 않음을 보장하는 것을 도울 수 있다.
[0185]
렌더 카메라 제어기(758)는 사용자의 좌안 및 우안이 어디에 있는지를 표시하는 정보를 렌더 엔진(622)에 제공할 수 있다. 그런 다음, 렌더 엔진(622)은, 사용자의 좌안 및 우안의 포지션들에 카메라들을 시뮬레이팅하고 시뮬레이팅된 카메라들의 관점들에 기반하여 콘텐츠를 생성함으로써, 콘텐츠를 생성할 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 렌더 카메라는, 가능하게는 가상 세계에 있는 오브젝트들의 데이터베이스로부터의 가상 이미지 콘텐츠를 렌더링할 때 사용하기 위한, 시뮬레이팅된 카메라이다. 오브젝트들은 사용자 또는 착용자에 대한, 그리고 가능하게는 사용자 또는 착용자를 둘러싸는 환경에 있는 실제 오브젝트들에 대한 위치들 및 배향들을 가질 수 있다. 렌더 카메라는 눈에 제시될 가상 오브젝트들의 데이터베이스에 기반하여 가상 이미지들을 렌더링하기 위해 렌더 엔진에 포함될 수 있다. 가상 이미지들은 사용자 또는 착용자의 관점에서 찍힌 것처럼 렌더링될 수 있다. 예컨대, 가상 이미지들은, 가상 세계에 있는 오브젝트들을 보는 애퍼처, 렌즈 및 검출기를 갖는 카메라("렌더 카메라"에 대응함)에 의해 캡처된 것처럼 렌더링될 수 있다. 가상 이미지들은 "렌더 카메라"의 포지션을 갖는 그러한 카메라의 관점에서 찍힌다. 예컨대, 가상 이미지들은, 사용자 또는 착용자의 관점에서 있는 것으로 보이는 이미지들을 제공하기 위하여, 사용자 또는 착용자의 눈에 대해 특정 위치를 갖는 카메라의 관점에서 캡처된 것처럼 렌더링될 수 있다. 일부 구현들에서, 이미지들은 사용자 또는 착용자의 눈(이를테면, 본원에서 논의된 바와 같이 원근 중심 또는 회전 중심, 또는 다른 곳)에 대해 특정 위치에 애퍼처를 갖는 카메라의 관점에서 캡처된 것처럼 렌더링된다.
[0186]
렌더 카메라 제어기(758)는 CoR(center of rotation) 추정 모듈(724)에 의해 결정된 좌우안 CoR들에 기반하여 그리고/또는 CoP(center of perspective) 추정 모듈(732)에 의해 결정된 좌우안 CoP들에 기반하여 좌우 카메라들의 포지션들을 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 렌더 카메라 제어기(758)는 다양한 팩터들에 기반하여 CoR 위치와 CoP 위치 사이에서 스위칭할 수 있다. 예들로서, 렌더 카메라 제어기(758)는, 다양한 모드들에서, 항상 CoR 위치들에 렌더 카메라를 정합시킬 수 있거나, 항상 CoP 위치들에 렌더 카메라를 정합시킬 수 있거나, 다양한 팩터들에 기반하여 시간의 경과에 따라 CoR 위치들에 렌더 카메라를 정합시키는 것과 CoP 위치들에 렌더 카메라를 정합시키는 것 사이에서 토글링하거나 또는 별개로 스위칭할 수 있거나, 또는 다양한 팩터들에 기반하여 시간의 경과에 따라 CoR 위치와 CoP 위치 사이에서 광학(또는 시각) 축을 따른 다양한 상이한 포지션들 중 임의의 포지션에 렌더 카메라를 동적으로 정합시킬 수 있다. CoR 및 CoP 포지션들은 선택적으로, 이들 포지션들에서 잡음을 감소시키고 렌더 시뮬레이팅된 렌더 카메라들에서 지터를 방지하기 위해 시간의 경과에 따라 CoR 및 CoP 위치들을 평균화할 수 있는 평활화 필터(756)(렌더 카메라 포지셔닝을 위해 전술된 모드들 중 임의의 모드에 있음)를 통과할 수 있다.
[0187]
적어도 일부 실시예들에서, 렌더 카메라는 핀홀 카메라로서 시뮬레이팅될 수 있고, 핀홀은 눈 추적 모듈(614)에 의해 식별되는 추정된 CoR 또는 CoP의 포지션에 배치된다. 렌더 카메라의 포지션이 사용자의 CoP에 기반할 때마다, CoP가 CoR로부터 오프셋됨에 따라, 렌더 카메라 및 이 렌더 카메라의 핀홀 둘 모두의 위치는 사용자의 눈이 회전함에 따라 시프트한다. 그에 반해서, 렌더 카메라의 포지션이 사용자의 CoR에 기반할 때마다, 렌더 카메라의 핀홀의 위치는 눈 회전들에 따라 이동하지 않지만, 일부 실시예들에서, (핀홀 뒤에 있는) 렌더 카메라는 눈 회전에 따라 이동할 수 있다. 렌더 카메라의 포지션이 사용자의 CoR에 기반하는 다른 실시예들에서, 렌더 카메라는 사용자의 눈과 함께 이동하지(즉, 회전하지) 않을 수 있다.
정합 관찰기의 예
[0188]
예시적인 정합 관찰기(620)의 블록 다이어그램이 도 7c에서 도시된다. 도 6, 도 7a 및 도 7c에서 도시된 바와 같이, 정합 관찰기(620)는 눈 추적 모듈(614)(도 6 및 도 7a)로부터 눈 추적 정보를 수신할 수 있다. 예들로서, 정합 관찰기(620)는 사용자의 좌우안 회전 중심들에 관한 정보(예컨대, 공통 좌표계 상에 있을 수 있거나 또는 머리-장착형 디스플레이 시스템(600)과의 공통 기준 프레임을 가질 수 있는, 사용자의 좌우안 회전 중심들의 3-차원 포지션들)를 수신할 수 있다. 다른 예들로서, 정합 관찰기(620)는 디스플레이 외재성들, 피팅 공차들 및 눈-추적 유효 표시자를 수신할 수 있다. 디스플레이 외재성들은 디스플레이(예컨대, 도 2의 디스플레이(200))에 관한 정보, 이를테면, 디스플레이의 시야, 하나 이상의 디스플레이 표면들의 사이즈, 및 머리-장착형 디스플레이 시스템(600)에 대한 디스플레이 표면들의 포지션들을 포함할 수 있다. 피팅 공차들은, 디스플레이 성능에 영향을 미치기 전에 사용자의 좌안 및 우안이 공칭 포지션들로부터 얼마나 멀리 움직일 수 있는지를 표시할 수 있는, 디스플레이 정합 볼륨들에 관한 정보를 포함할 수 있다. 부가하여, 피팅 공차들은, 사용자의 눈들의 포지션들의 함수로써 예상되는 디스플레이 성능 영향의 양을 표시할 수 있다.
[0189]
도 7c에서 도시된 바와 같이, 정합 관찰기(620)는 3D 포지션 피팅 모듈(770)을 포함할 수 있다. 포지션 피팅 모듈(770)은, 예들로서 좌안 회전 중심 3D 포지션(예컨대, CoR 좌측), 우안 회전 중심 3D 포지션(예컨대, CoR 우측), 디스플레이 외재성들 및 피팅 공차들을 포함하는 다양한 데이터 피스들을 획득 및 분석할 수 있다. 3D 포지션 피팅 모듈(770)은, 사용자의 좌안 및 우안이 개개의 좌안 공칭 포지션 및 우안 공칭 포지션으로부터 얼마나 멀리 있는지를 결정할 수 있고(예컨대, 3D 좌측 오차 및 3D 우측 오차를 계산할 수 있음), 오차 거리들(예컨대, 3D 좌측 오차 및 3D 우측 오차)을 디바이스 3D 피팅 모듈(772)에 제공할 수 있다.
[0190]
3D 포지션 피팅 모듈(770)은 또한, 사용자의 눈이 공칭 볼륨 내에 있는지, 부분적으로 저하된 볼륨(예컨대, 디스플레이(220)의 성능이 부분적으로 저하된 볼륨) 내에 있는지 또는 완전히 저하된 또는 거의 완전히 저하된 볼륨(예컨대, 디스플레이(220)가 사용자의 눈들에 콘텐츠를 실질적으로 제공할 수 없는 볼륨)에 있는지를 결정하기 위해, 디스플레이 외재성들 및 피팅 공차들과 오차 거리들을 비교할 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 3D 포지션 피팅 모듈(770) 또는 3D 피팅 모듈(772)은 사용자에 대한 HMD의 피팅을 정성적으로 설명하는 출력, 이를테면, 도 7c에서 도시된 피팅 품질 출력을 제공할 수 있다. 예로서, 모듈(770)은 사용자에 대한 HMD의 현재 피팅이 적합(good)한지, 한계(marginal)인지 또는 실패인지를 표시하는 출력을 제공할 수 있다. 적합 피팅은 사용자가 이미지의 적어도 특정 퍼센트(이를테면, 90%)를 보는 것을 가능하게 하는 피팅에 대응할 수 있고, 한계 피팅은 사용자가 이미지의 적어도 더 낮은 퍼센트(이를테면, 80%)를 보는 것을 가능하게 할 수 있는 한편, 실패 피팅은 이미지의 훨씬 더 낮은 퍼센트만이 사용자에게 가시적인 피팅일 수 있다.
[0191]
다른 예로서, 3D 포지션 피팅 모듈(770) 및/또는 디바이스 3D 피팅 모듈(772)은 가시 영역 메트릭을 계산할 수 있고, 이 가시 영역 메트릭은, 사용자에게 가시적인, 디스플레이(220)에 의한 이미지 디스플레이의 전체 영역(또는 픽셀들)의 퍼센트일 수 있다. 모듈들(770 및 772)은, 사용자의 눈들의 포지션들의 함수로써 이미지들의 몇 퍼센트가 사용자에게 가시적인지를 결정하기 위해, 디스플레이(220)에 대한 사용자의 좌안 및 우안의 포지션들(예컨대, 사용자의 눈들의 회전 중심들에 기반할 수 있음)을 평가하고 하나 이상의 모델들(예컨대, 수학적 또는 기하학적 모델), 하나 이상의 룩-업 테이블들 또는 다른 기법들, 또는 이들과 다른 기법들의 조합들을 사용함으로써, 가시 영역 메트릭을 계산할 수 있다. 부가적으로, 모듈들(770 및 772)은, 디스플레이(220)에 의한 이미지 디스플레이의 어느 구역들 또는 부분들이 사용자의 눈들의 포지션들의 함수로써 사용자에게 가시적인 것으로 예상되는지를 결정할 수 있다.
[0192]
정합 관찰기(620)는 또한, 디바이스 3D 피팅 모듈(772)을 포함할 수 있다. 모듈(772)은 3D 포지션 피팅 모듈(770)로부터 데이터를 수신할 수 있으며, 또한, 눈 추적 유효 표시자를 수신할 수 있고, 이 눈 추적 유효 표시자는 눈 추적 모듈(614)에 의해 제공될 수 있으며, 눈 추적 시스템이 사용자의 눈들의 포지션들을 현재 추적하고 있는지 여부 또는 눈 추적 데이터가 이용가능하지 않은지 또는 오차 조건(예컨대, 신뢰가능하지 않은 것으로 결정됨)에 있는지를 표시할 수 있다. 디바이스 3D 피팅 모듈(772)은, 원하면, 눈 추적 유효 데이터의 상태에 따라 3D 포지션 피팅 모듈(770)로부터 수신된 피팅 품질 데이터를 수정할 수 있다. 예컨대, 눈 추적 시스템으로부터의 데이터가 이용가능하지 않은 것으로 또는 오차를 갖는 것으로 표시되면, 디바이스 3D 피팅 모듈(772)은, 오차가 있다는 통지를 제공할 수 있고 그리고/또는 피팅 품질 또는 피팅 오차들에 관한 출력을 사용자에게 제공하지 않을 수 있다.
[0193]
적어도 일부 실시예들에서, 정합 관찰기(620)는, 피팅 품질 뿐만 아니라 오차의 본질 및 크기의 세부사항들에 관한 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다. 예들로서, 머리-장착형 디스플레이 시스템은 (예컨대, 셋업 절차의 일부로서) 교정 또는 피팅 프로세스들 동안 사용자에게 피드백을 제공할 수 있고, 동작 동안 피드백을 제공할 수 있다(예컨대, 미끄러짐에 기인하여 피팅이 저하되면, 정합 관찰기(620)는 사용자가 머리-장착형 디스플레이 시스템을 재조정하도록 촉구할 수 있음). 일부 실시예들에서, 정합 분석은 (예컨대, 머리-장착형 디스플레이 시스템의 사용 동안) 자동으로 수행될 수 있고, 피드백은 사용자 입력 없이 제공될 수 있다. 이들은 단지 예시적인 예들일 뿐이다.
눈 추적 시스템을 이용하여 사용자의 각막을 로케이팅하는 예
[0194]
도 8a는 눈의 각막 구체를 도시하는, 눈의 개략적인 다이어그램이다. 도 8a에서 도시된 바와 같이, 사용자의 눈(810)은 각막(812), 동공(822) 및 렌즈(820)를 가질 수 있다. 각막(812)은 각막 구체(814)에 의해 도시된 대략 구체 형상을 가질 수 있다. 각막 구체(814)는 각막 중심으로 또한 지칭되는 중심점(816), 및 반경(818)을 가질 수 있다. 사용자의 눈의 반구체 각막은 각막 중심(816) 주위로 만곡될 수 있다.
[0195]
도 8b-도 8e는 3D 각막 중심 추정 모듈(716) 및 눈 추적 모듈(614)을 사용하여 사용자의 각막 중심(816)을 로케이팅하는 예를 예시한다.
[0196]
도 8b에서 도시된 바와 같이, 3D 각막 중심 추정 모듈(716)은 각막 글린트(854)를 포함하는 눈 추적 이미지(852)를 수신할 수 있다. 그런 다음, 3D 각막 중심 추정 모듈(716)은, 눈 카메라 좌표계에서 광선(856)을 캐스팅(cast)하기 위하여, (눈 추적 외재성 & 내재성 데이터베이스 내의 데이터(702), 가정된 눈 치수 데이터베이스(704) 및/또는 사용자별 교정 데이터(706)에 기반할 수 있는) 광원(326) 및 눈 카메라(324)의 알려진 3D 포지션들을 눈 카메라 좌표계(850)에서 시뮬레이팅할 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 눈 카메라 좌표계(850)는 눈-추적 카메라(324)의 3D 포지션에 자신의 원점을 가질 수 있다.
[0197]
도 8c에서, 3D 각막 중심 추정 모듈(716)은, 제1 포지션에서, (데이터베이스(704)로부터의 가정된 눈 치수들에 기반할 수 있는) 각막 구체(814a) 및 각막 곡률 중심(816a)을 시뮬레이팅한다. 그런 다음, 3D 각막 중심 추정 모듈(716)은, 각막 구체(814a)가 광원(326)으로부터 글린트 포지션(854)으로 광을 적절히 반사시킬 것인지 여부를 알기 위해 체크할 수 있다. 도 8c에서 도시된 바와 같이, 제1 포지션은, 광선(860a)이 광원(326)과 교차하지 않기 때문에 매치가 아니다.
[0198]
유사하게, 도 8d에서, 3D 각막 중심 추정 모듈(716)은, 제2 포지션에서, 각막 구체(814b) 및 각막 곡률 중심(816b)을 시뮬레이팅한다. 그런 다음, 3D 각막 중심 추정 모듈(716)은, 각막 구체(814b)가 광원(326)으로부터 글린트 포지션(854)으로 광을 적절히 반사시키는지 여부를 알기 위해 체크한다. 도 8d에서 도시된 바와 같이, 제2 포지션도 또한, 매치가 아니다.
[0199]
도 8e에서 도시된 바와 같이, 3D 각막 중심 추정 모듈(716)은 궁극적으로, 각막 구체의 정확한 포지션이 각막 구체(814c) 및 각막 곡률 중심(816c)임을 결정할 수 있다. 3D 각막 중심 추정 모듈(716)은, 소스(326)로부터의 광이 각막 구체로부터 적절히 반사될 것이고 이미지(852) 상의 글린트(854)의 정확한 위치에서 카메라(324)에 의해 이미징될 것임을 체크함으로써, 예시된 포지션이 정확함을 확인한다. 이 어레인지먼트를 이용하여 그리고 카메라의 광학 특성들(초점 길이 등), 카메라(324) 및 광원(326)의 알려진 3D 포지션들을 이용하여, 3D 각막 중심 추정 모듈(716)은 (웨어러블 시스템에 대한) 각막의 곡률 중심(816)의 3D 위치를 결정할 수 있다.
[0200]
적어도 도 8c-도 8e와 관련하여 본원에서 설명된 프로세스들은 효과적으로, 사용자의 각막 중심의 3D 포지션을 식별하기 위한 반복, 되풀이 또는 최적화 프로세스일 수 있다. 따라서, 가능한 포지션들의 탐색 공간을 효율적으로 그리고 빠르게 잘라 내거나 또는 감소시키기 위해 복수의 기법들(예컨대, 반복, 최적화 기법들 등) 중 임의의 기법이 사용될 수 있다. 게다가, 일부 실시예들에서, 시스템은 2 개, 3 개, 4 개 또는 그 이상의 광원들, 이를테면, 광원(326)을 포함할 수 있고, 이들 광원들의 일부 또는 전부가 상이한 포지션들에 배치되어서, 다수의 글린트들, 이를테면, 글린트(854)가 이미지(852) 상의 상이한 포지션들에 위치되게 되고 다수의 광선들, 이를테면, 광선(856)이 상이한 원점들 및 방향들을 갖게 될 수 있다. 그러한 실시예들은 3D 각막 중심 추정 모듈(716)의 정확도를 향상시킬 수 있는데, 그 이유는 모듈(716)이, 글린트들 & 광선들의 일부 또는 전부가 각자의 개개의 광원들과 이미지(852) 상에서의 각자의 개개의 포지션들 사이에서 적절히 반사되게 하는 각막 포지션을 식별하려고 할 수 있기 때문이다. 다시 말해서 그리고 이들 실시예들에서, 광원들의 일부 또는 전부의 포지션들은 도 8b-도 8e의 3D 각막 포지션 결정(예컨대, 반복, 최적화 기법들 등) 프로세스들에 의존될 수 있다.
눈 추적 이미지들의 좌표계를 정규화하는 예
[0201]
도 9a-도 9c는 웨어러블 시스템에서의 컴포넌트, 이를테면, 도 7a의 좌표계 정규화 모듈(718)에 의한, 눈 추적 이미지들의 좌표계의 예시적인 정규화를 예시한다. 사용자의 동공 위치에 대한 눈 추적 이미지들의 좌표계를 정규화하는 것은 사용자의 얼굴에 대한 웨어러블 시스템의 미끄러짐(즉, 헤드셋 미끄러짐)을 보상할 수 있고, 그러한 정규화는 눈 추적 이미지들과 사용자의 눈들 사이의 일관된 배향 및 거리를 설정할 수 있다.
[0202]
도 9a에서 도시된 바와 같이, 좌표계 정규화 모듈(718)은 사용자의 각막 회전 중심의 추정된 3D 좌표들(900)을 수신할 수 있고, 정규화되지 않은 눈 추적 이미지들, 이를테면, 이미지(852)를 수신할 수 있다. 예로서, 눈 추적 이미지(852) 및 좌표들(900)은 눈-추적 카메라(324)의 위치에 기반하는, 정규화되지 않은 좌표계(850)에 있을 수 있다.
[0203]
도 9b에서 도시된 바와 같이, 제1 정규화 단계로서, 좌표계 정규화 모듈(718)이 좌표계(850)를 회전된 좌표계(902)로 회전시킬 수 있어서, 좌표계의 z-축(즉, 이향운동 깊이 축)은 좌표계의 원점과 각막 곡률 중심 좌표들(900) 사이의 벡터와 정렬될 수 있다. 특히, 좌표계 정규화 모듈(718)은, 사용자의 각막 곡률 중심의 좌표들(900)이 회전된 이미지(904)의 평면에 대한 법선(normal)이 될 때까지, 눈 추적 이미지(850)를 회전된 눈 추적 이미지(904)로 회전시킬 수 있다.
[0204]
도 9c에서 도시된 바와 같이, 제2 정규화 단계로서, 좌표계 정규화 모듈(718)이 회전된 좌표계(902)를 정규화된 좌표계(910)로 병진시켜서, 각막 곡률 중심 좌표들(900)은 정규화된 좌표계(910)의 원점으로부터의, 표준의 정규화된 거리(906)일 수 있다. 특히, 좌표계 정규화 모듈(718)은 회전된 눈 추적 이미지(904)를 정규화된 눈 추적 이미지(912)로 병진시킬 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 표준의 정규화된 거리(906)는 대략 30 밀리미터일 수 있다. 원하면, 제2 정규화 단계는 제1 정규화 단계 전에 수행될 수 있다.
눈 추적 시스템을 이용하여 사용자의 동공 도심을 로케이팅하는 예
[0205]
도 9d-도 9g는 3D 동공 중심 로케이터 모듈(720) 및 눈 추적 모듈(614)을 사용하여 사용자의 동공 중심(즉, 도 8a에서 도시된, 사용자의 동공(822)의 중심)을 로케이팅하는 예를 예시한다.
[0206]
도 9d에서 도시된 바와 같이, 3D 동공 중심 로케이터 모듈(720)은 동공 도심(913)(즉, 동공 식별 모듈(712)에 의해 식별된, 사용자의 동공의 중심)을 포함하는, 정규화된 눈 추적 이미지(912)를 수신할 수 있다. 그런 다음, 3D 동공 중심 로케이터 모듈(720)은, 정규화된 좌표계(910)에서의 광선(914)을 동공 도심(913)을 통해 캐스팅하기 위해, 눈 카메라(324)의 정규화된 3D 포지션(910)을 시뮬레이팅할 수 있다.
[0207]
도 9e에서, 3D 동공 중심 로케이터 모듈(720)은, 3D 각막 중심 추정 모듈(716)로부터의 데이터에 기반하여(그리고 도 8b-도 8e와 관련하여 더욱 상세히 논의된 바와 같이) 곡률 중심(900)을 갖는 각막 구체(901)와 같은 각막 구체를 시뮬레이팅할 수 있다. 예로서, 각막 구체(901)는, 도 9a-도 9c의 정규화 프로세스들에 기반하여 그리고 도 8e와 관련하여 식별된 곡률 중심(816c)의 위치에 기반하여, 정규화된 좌표계(910)에 포지셔닝될 수 있다. 부가적으로, 도 9e에서 도시된 바와 같이, 3D 동공 중심 로케이터 모듈(720)은 광선(914)(즉, 정규화된 좌표계(910)의 원점과 사용자의 동공의 정규화된 위치 사이의 광선)과 시뮬레이팅된 각막 사이의 제1 교차점(916)을 식별할 수 있다.
[0208]
도 9f에서 도시된 바와 같이, 3D 동공 중심 로케이터 모듈(720)은 각막 구체(901)에 기반하여 동공 구체(918)를 결정할 수 있다. 동공 구체(918)는 각막 구체(901)와 공통 곡률 중심을 공유할 수 있지만, 더 작은 반경을 가질 수 있다. 3D 동공 중심 로케이터 모듈(720)은 각막 중심과 동공 중심 사이의 거리에 기반하여 각막 중심(900)과 동공 구체(918) 사이의 거리(즉, 동공 구체(918)의 반경)를 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 동공 중심과 각막 곡률 중심 사이의 거리는, 도 7a의 가정된 눈 치수들(704), 눈 추적 외재성 및 내재성 데이터베이스(702) 및/또는 사용자별 교정 데이터(706)로부터 결정될 수 있다. 다른 실시예들에서, 동공 중심과 각막 곡률 중심 사이의 거리는 도 7a의 사용자별 교정 데이터(706)로부터 결정될 수 있다.
[0209]
도 9g에서 도시된 바와 같이, 3D 동공 중심 로케이터 모듈(720)은 다양한 입력들에 기반하여 사용자의 동공 중심의 3D 좌표들을 로케이팅할 수 있다. 예들로서, 3D 동공 중심 로케이터 모듈(720)은, 사용자의 동공 중심의 3D 좌표들을 결정하기 위해, 동공 구체(918)의 3D 좌표들 및 반경, 시뮬레이팅된 각막 구체(901)와 정규화된 눈 추적 이미지(912) 내의 동공 도심(913)과 연관된 광선(914) 사이의 교차점(916)의 3D 좌표들, 각막의 굴절률에 관한 정보, 및 (눈 추적 외재성 & 내재성 데이터베이스(702)에 저장될 수 있는) 공기의 굴절률과 같은 다른 관련 정보를 활용할 수 있다. 특히, 3D 동공 중심 로케이터 모듈(720)은, 시뮬레이션에서, (대략 1.00의 제1 굴절률의) 공기와 (대략 1.38의 제2 굴절률의) 각막 물질 사이의 굴절 차이에 기반하여 광선(916)을 굴절된 광선(922)으로 구부릴 수 있다. 각막에 의해 유발된 굴절을 고려한 후에, 3D 동공 중심 로케이터 모듈(720)은 굴절된 광선(922)과 동공 구체(918) 사이의 제1 교차점(920)의 3D 좌표들을 결정할 수 있다. 3D 동공 중심 로케이터 모듈(720)은, 사용자의 동공 중심(920)이 굴절된 광선(922)과 동공 구체(918) 사이의 대략 제1 교차점(920)에 위치된다고 결정할 수 있다. 이 어레인지먼트를 이용하여, 3D 동공 중심 로케이터 모듈(720)은 정규화된 좌표계(910)에서 (웨어러블 시스템에 대한) 동공 중심(920)의 3D 위치를 결정할 수 있다. 원하면, 웨어러블 시스템은 동공 중심(920)의 좌표들을, 원래 눈 카메라 좌표계(850)로 정규화해제(un-normalize)할 수 있다. 다른 것들 중에서 광학 축 결정 모듈(722)을 사용하여 사용자의 광학 축을 결정하고 이향운동 깊이 추정 모듈(728)에 의해 사용자의 이향운동 깊이를 결정하기 위해, 동공 중심(920)은 각막 곡률 중심(900)과 함께 사용될 수 있다.
광학 축과 시각 축 사이의 차이들의 예
[0210]
일반적으로, 도 7a의 광학-시각 매핑 모듈(730)과 관련하여 논의된 바와 같이, 사용자의 시각 축이 사용자의 중심와에 의해 정의되고 그 중심와가 일반적으로 사람의 망막 중심에 있지 않은 것에 부분적으로 기인하여, 사용자의 광학 축 및 시각 축은 정렬되지 않는다. 따라서, 사람이 특정 오브젝트에 집중하기를 원할 때, 오브젝트로부터의 광이 자신의 중심와에 떨어지는 한편, 자신의 광학 축(자신의 동공 중심 및 자신의 각막 곡률 중심에 의해 정의됨)이 실제로는 그 오브젝트로부터 약간 오프셋됨을 보장하기 위해, 사람은 그 오브젝트와 자신의 시각 축을 정렬시킨다. 도 10은 눈의 광학 축(1002), 눈의 시각 축(1004) 및 이들 축들 사이의 오프셋을 예시하는 눈(1000)의 예이다. 부가적으로, 도 10은 눈의 동공 중심(1006), 눈의 각막 곡률 중심(1008) 및 눈의 평균 CoR(center of rotation)(1010)을 예시한다. 적어도 일부 모집단(population)들에서, 눈의 각막 곡률 중심(1008)은 대략 4.7 mm(치수(1012)에 의해 표시됨)만큼 눈의 평균 CoR(center of rotation)(1010) 앞에 놓일 수 있다. 부가적으로, 눈의 원근 중심(1014)은 대략 5.01 mm만큼 눈의 각막 곡률 중심(1008) 앞에, 약 2.97 mm만큼 사용자의 각막의 외부 표면(1016) 뒤에, 그리고/또는 (예컨대, 눈(1000)의 전방 내의 일 위치에 대응하는) 사용자의 동공 중심(1006) 바로 앞에 놓일 수 있다. 부가적인 예들로서, 치수(1012)는 3.0 mm 내지 7.0 mm, 4.0 내지 6.0 mm, 4.5 내지 5.0 mm, 또는 4.6 내지 4.8 mm, 또는 임의의 값들 사이의 임의의 범위들 및 이들 범위들 중 임의의 범위 내의 임의의 값들일 수 있다. 눈의 CoP(center of perspective)(1014)는 웨어러블 시스템에 대한 유용한 위치일 수 있는데, 그 이유는 적어도 일부 실시예들에서 렌더 카메라를 CoP에 정합시키는 것이 시차 아티팩트(artifact)들을 감소시키거나 또는 제거하는 것을 도울 수 있기 때문이다.
[0211]
도 10은 또한, 렌더 카메라의 핀홀과 정렬될 수 있는, 인간 눈(1000) 내의 그러한 것을 예시한다. 도 10에서 도시된 바와 같이, 렌더 카메라의 핀홀은, (a) 동공 또는 홍체의 중심(1006) 및 (b) 인간 눈(1000)의 각막 곡률 중심(1008) 둘 모두보다 각막의 외부 표면에 더 가까운, 인간 눈(1000)의 광학 축(1002) 또는 시각 축(1004)을 따른 위치(1014)와 정합될 수 있다. 예컨대, 도 10에서 도시된 바와 같이, 렌더 카메라의 핀홀은, 각막의 외부 표면(1016)으로부터 약 2.97 밀리미터만큼 후방이고 각막 곡률 중심(1008)으로부터 약 5.01 밀리미터만큼 전방인, 인간 눈(1000)의 광학 축(1002)을 따른 위치(1014)와 정합될 수 있다. 렌더 카메라의 핀홀의 위치(1014) 및/또는 위치(1014)에 대응하는 인간 눈(1000)의 해부학적 구역은, 인간 눈(1000)의 원근 중심을 표현하는 것으로 보일 수 있다. 도 10에서 도시된 인간 눈(1000)의 광학 축(1002)은, 동공 또는 홍체의 중심(1006) 및 각막 곡률 중심(1008)을 통하는 가장 직접적인 선을 표현한다. 인간 눈(1000)의 시각 축(1004)은, 인간 눈(1000)의 중심와로부터 동공 또는 홍채의 중심(1006)까지 연장되는 선을 표현하기 때문에, 광학 축(1002)과는 상이하다.
눈 추적에 기반하여 콘텐츠를 렌더링하고 정합을 체크하는 예시적인 프로세스들
[0212]
도 11은 웨어러블 디바이스에서 콘텐츠를 렌더링하고 정합에 대한 피드백을 제공할 때 눈 추적을 사용하기 위한 예시적인 방법(1100)의 프로세스 흐름 다이어그램이다. 방법(1100)은 본원에서 설명된 웨어러블 시스템에 의해 수행될 수 있다. 방법(1100)의 실시예들은, 눈 추적 시스템으로부터의 데이터에 기반하여 콘텐츠를 렌더링하고 정합에 대한 피드백(즉, 사용자에 대한 웨어러블 디바이스의 피팅)을 제공하기 위해 웨어러블 시스템에 의해 사용될 수 있다.
[0213]
블록(1110)에서, 웨어러블 시스템은 사용자의 눈 또는 눈들의 이미지들을 캡처할 수 있다. 웨어러블 시스템은, 적어도 도 3의 예에서 도시된 하나 이상의 눈 카메라들(324)을 사용하여 눈 이미지들을 캡처할 수 있다. 원하면, 웨어러블 시스템은 또한, 사용자의 눈들에 IR 광을 비추도록, 그리고 대응하는 글린트들을, 눈 카메라들(324)에 의해 캡처된 눈 이미지들에 생성하도록 구성된 하나 이상의 광원들(326)을 포함할 수 있다. 본원에서 논의된 바와 같이, 글린트들은, 눈이 보고 있는 곳을 포함하여, 사용자의 눈에 관한 다양한 정보 피스들을 도출하기 위해 눈 추적 모듈(614)에 의해 사용될 수 있다.
[0214]
블록(1120)에서, 웨어러블 시스템은, 블록(1110)에서 캡처된 눈 이미지들에서 글린트들 및 동공들을 검출할 수 있다. 예로서, 블록(1120)은, 눈 이미지들에서 글린트들의 2-차원 포지션들을 식별하기 위해 글린트 검출 & 라벨링 모듈(714)에 의해 눈 이미지들을 프로세싱하는 것, 그리고 눈 이미지들에서 동공들의 2-차원 포지션들을 식별하기 위해 동공 식별 모듈(712)에 의해 눈 이미지들을 프로세싱하는 것을 포함할 수 있다.
[0215]
블록(1130)에서, 웨어러블 시스템은 웨어러블 시스템에 대한 사용자의 좌측 각막 및 우측 각막의 3-차원 포지션들을 추정할 수 있다. 예로서, 웨어러블 시스템은 사용자의 좌측 각막의 곡률 중심의 포지션 및 우측 각막의 곡률 중심의 포지션 뿐만 아니라, 사용자의 좌측 각막의 곡률 중심과 우측 각막의 곡률 중심 사이의 거리들을 추정할 수 있다. 블록(1130)은, 적어도 도 7a 및 도 8a-도 8e와 관련하여 본원에서 설명된 바와 같이, 3D 각막 중심 추정 모듈(716)이 곡률 중심들의 포지션을 식별하는 것을 수반할 수 있다.
[0216]
블록(1140)에서, 웨어러블 시스템은 웨어러블 시스템에 대한 사용자의 좌측 동공 중심의 3-차원 포지션 및 우측 동공 중심의 3-차원 포지션을 추정할 수 있다. 예로서, 블록(1140)의 일부로서, 적어도 도 7a 및 도 9d-도 9g와 관련하여 설명된 바와 같이, 웨어러블 시스템 및 특히 3D 동공 중심 로케이터 모듈(720)은 사용자의 좌측 동공 중심의 포지션 및 우측 동공 중심의 포지션을 추정할 수 있다.
[0217]
블록(1150)에서, 웨어러블 시스템은 웨어러블 시스템에 대한 사용자의 좌측 CoR(center of rotation)의 3-차원 포지션 및 우측 CoR(center of rotation)의 3-차원 포지션을 추정할 수 있다. 예로서, 적어도 도 7a 및 도 10과 관련하여 설명된 바와 같이, 웨어러블 시스템 및 특히 CoR 추정 모듈(724)은 사용자의 좌측 눈 및 우측 눈에 대한 CoR의 포지션들을 추정할 수 있다. 특정 예로서, 웨어러블 시스템은 각막 곡률 중심으로부터 망막을 향해 광학 축을 따라 되돌아감(walking back)으로써 눈의 CoR을 찾을 수 있다.
[0218]
블록(1160)에서, 웨어러블 시스템은 눈 추적 데이터로부터 사용자의 IPD, 이향운동 깊이, CoP(center of perspective), 광학 축, 시각 축 및 다른 원하는 속성들을 추정할 수 있다. 예들로서, 블록(1160)의 일부로서, IPD 추정 모듈(726)은 좌측 CoR의 3D 포지션과 우측 CoR의 3D 포지션을 비교함으로써 사용자의 IPD를 추정할 수 있고, 이향운동 깊이 추정 모듈(728)은 좌측 광학 축과 우측 광학 축의 교차점(또는 유사(near) 교차점)을 찾음으로써 사용자의 깊이를 추정할 수 있고, 광학 축 결정 모듈(722)은 시간의 경과에 따라 좌측 광학 축 및 우측 광학 축을 식별할 수 있고, 광학-시각 축 매핑 모듈(730)은 시간의 경과에 따라 좌측 시각 축 및 우측 시각 축을 식별할 수 있으며, CoP 추정 모듈(732)은 좌측 원근 중심 및 우측 원근 중심을 식별할 수 있다.
[0219]
블록(1170)에서, 웨어러블 시스템은, 블록들(1120-1160)에서 식별된 눈 추적 데이터에 부분적으로 기반하여, 콘텐츠를 렌더링할 수 있고 선택적으로 정합에 대한 피드백(즉, 사용자의 머리에 대한 웨어러블 시스템의 피팅)을 제공할 수 있다. 예로서, 도 7b의 광-필드 렌더 제어기(618) 및 렌더 엔진(622)과 관련하여 논의된 바와 같이, 웨어러블 시스템은 렌더 카메라에 대한 적절한 위치를 식별하고, 그런 다음, 렌더 카메라의 위치에 기반하여 사용자를 위한 콘텐츠를 생성할 수 있다. 다른 예로서, 정합 관찰기(620)와 관련하여 논의된 바와 같이 그리고 도 16의 블록(1608)과 관련하여 논의된 바와 같이, 웨어러블 시스템은, 자신이 사용자에 적절히 피팅되는지 또는 사용자에 대한 자신의 적절한 위치로부터 미끄러졌는지를 결정할 수 있고 디바이스의 피팅이 조정을 필요로 하는지 여부를 표시하는 선택적인 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 16의 블록(1610)과 관련하여 논의된 바와 같이, 웨어러블 시스템은, 부적절한 정합 또는 오정합의 효과들을 감소시키거나, 최소화하거나 또는 보상하려는 시도로, 부적절한 또는 이상적이지는 않은 정합에 기반하여, 렌더링된 콘텐츠를 조정할 수 있다.
디바이스 정합의 개요
[0220]
본원에서 설명된 웨어러블 시스템(200)이 높은 지각 이미지 품질의 이미지들을 출력하기 위하여, 웨어러블 시스템(200)의 디스플레이(220)(도 2)는 바람직하게는, 사용자에 적절히 피팅(예컨대, 시스템(200)의 입력들 및 출력들이 사용자의 머리의 대응하는 부분들과 적절히 인터페이싱하도록 그리고 디바이스가 착용하고 사용하기에 안정적이고 편안하도록, 사용자의 머리에 대해 포지셔닝 및 배향)된다. 예로서, 디스플레이(220)가 시각 콘텐츠를 사용자의 눈들에 제공하기 위해, 디스플레이(220)는 바람직하게는, 사용자의 눈들 앞에 안착되고, 디스플레이(220)의 관련 특성들에 따라, 사용자의 눈들은 바람직하게는, 특정 볼륨에 안착된다(예컨대, 도 13a 및 도 13b와 연관된 추가적인 논의 참조). 부가적인 예들로서, 스피커(240)는 바람직하게는, 사용자에게 고-품질 오디오 콘텐츠를 제공하기 위해 사용자의 귀들에 가까이, 사용자의 귀들 상에 또는 사용자의 귀들에 안착되고, 오디오 센서(예컨대, 마이크로폰)(232)는 바람직하게는, 사용자로부터 사운드를 수신하기 위한 특정 영역에 안착되며, 내향 이미징 시스템(462)(하나 이상의 카메라들(324) 및 하나 이상의 적외선 광원들(326)을 포함할 수 있음)은 바람직하게는, (눈 추적 시스템의 일부일 수 있는) 사용자의 눈들의 명확하고 방해되지 않은 이미지들을 획득하기 위한 포지션 및 배향에 적절히 안착된다. 이들은 단지, 웨어러블 시스템(200)이 바람직하게는 사용자들에 적절히 피팅되는 다양한 이유들의 예들일 뿐이다.
[0221]
웨어러블 시스템(200)이 사용자에 적절히 정합됨을 보장하기 위하여, 웨어러블 시스템(200)은 정합 관찰기, 이를테면, 도 6의 정합 관찰기(620)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 적절히 정합된 웨어러블 시스템(200)은, 사용자의 하나 이상의 눈들이 웨어러블 디스플레이 시스템(200)의 디스플레이(220)에 의해 제공되는 실질적으로 시야 전체를 보기에 충분한 이미지 광을 수신할 수 있도록 포지셔닝되는 디스플레이를 포함한다. 예컨대, 적절히 정합된 디스플레이는 80% 이상, 약 85% 이상, 약 90% 이상 또는 약 95% 이상의 밝기 균일도로 디스플레이의 시야의 약 80% 이상, 약 85% 이상, 약 90% 이상 또는 약 95% 이상에 걸쳐 이미지가 보여질 수 있게 할 수 있다. 디스플레이가 시야 전체에 걸쳐 동일한 콘텐츠를 디스플레이하고 있을 때, 밝기 균일도는 디스플레이의 시야 전체에 걸친 최소 휘도(luminance)를 최대 휘도로 나눈 값에 100%를 곱한 것(100% × Lmin/Lmax)과 동일할 수 있다는 것이 인식될 것이다.
[0222]
정합 관찰기(620)는 다양한 센서들을 사용하여 웨어러블 시스템(200)이 사용자에 어떻게 피팅되는지(예컨대, 웨어러블 시스템(200)의 디스플레이(220)가 적절히 사용자에 포지셔닝되는지)를 결정할 수 있다. 예로서, 정합 관찰기(620)는, 웨어러블 시스템(200)의 관련 부분들이 사용자에 대해 그리고 특히 웨어러블 시스템(200)과 인터페이싱하는 사용자의 눈들, 귀들, 입 또는 다른 부분들에 대해 어떻게 공간적으로 배향되는지를 결정하기 위해, 눈 추적 시스템을 포함할 수 있는 내향 이미징 시스템(462)을 사용할 수 있다.
[0223]
정합 관찰기(620)는 교정 프로세스, 이를테면, 특정 사용자에 대한 웨어러블 시스템(200)의 초기 또는 후속의 구성 또는 셋업을 보조할 수 있다. 예로서, 정합 관찰기(620)는 사용자에 대한 웨어러블 시스템(200)의 구성 또는 셋업 동안 그 특정 사용자에게 피드백을 제공할 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 정합 관찰기(620)는 사용 동안 지속적인 적절한 정합을 체크하기 위해 사용자에 대한 웨어러블 시스템(200)의 정합을 연속적으로 또는 간헐적으로 모니터링할 수 있고, 사용자 피드백을 즉석에서 제공할 수 있다. 정합 관찰기(620)는, 구성 프로세스의 일부로서 또는 사용 동안 정합 모니터링의 일부로서, 웨어러블 시스템(200)이 적절히 정합될 때 그리고 웨어러블 시스템(200)이 적절히 정합되지 않은 때를 표시하는 사용자 피드백을 제공할 수 있다. 정합 관찰기(620)는 또한, 사용자가 어떻게 임의의 오정합을 보정하고 적절한 정합을 달성할 수 있는지에 대한 특정 권고들을 제공할 수 있다. 예들로서, 정합 관찰기(620)는, 웨어러블 디바이스의 미끄러짐(이를테면, 사용자의 콧대 아래로 미끄러짐)을 검출한 후에 사용자가 웨어러블 디바이스를 다시 밀어올리도록 권고할 수 있고, (예컨대, 도 15a 및 도 15b와 관련하여 본원에서 설명된 바와 같이) 웨어러블 디바이스의 일부 조정가능 컴포넌트를 사용자가 조정하도록 권고할 수 있는 식이다.
정합 좌표계의 예
[0224]
도 12a-도 12b는 본원에서 설명된 웨어러블 시스템의 디스플레이에 대한 사용자의 좌안 및 우안의 3-차원 포지션들을 정의하기 위해 사용될 수 있는 예시적인 눈 포지션 좌표계를 예시한다. 예들로서, 좌표계는 x, y 및 z 축을 포함할 수 있다. 좌표계의 z 축은 깊이, 이를테면, 사용자의 눈들이 놓인 평면과 디스플레이(220)가 놓인 평면 사이의 거리에 대응할 수 있다(예컨대, 사용자의 얼굴 앞의 평면에 대한 법선 방향). 좌표계의 x 축은 좌-우 방향, 이를테면, 사용자의 좌안과 우안 사이의 거리에 대응할 수 있다. 좌표계의 y 축은 사용자가 직립할 때 수직 방향일 수 있는 상-하 방향에 대응할 수 있다.
[0225]
도 12a가 사용자의 눈(1200) 및 디스플레이 표면(1202)(도 2의 디스플레이(220)의 일부일 수 있음)의 측면도를 예시하는 한편, 도 12b는 사용자의 눈(1200) 및 디스플레이 표면(1202)의 평면도를 예시한다. 디스플레이 표면(1202)은 사용자의 눈들 앞에 위치될 수 있고, 이미지 광을 사용자의 눈들에 출력할 수 있다. 예로서, 디스플레이 표면(1202)은 하나 이상의 아웃-커플링 광 엘리먼트들, 활성 또는 픽셀 디스플레이 엘리먼트들을 포함할 수 있고, 도 4의 스태킹된 도파관 어셈블리(480)와 같은, 도파관들의 스택의 일부일 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 표면(1202)은 평면일 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 디스플레이 표면(1202)은 다른 토폴로지들을 가질(예컨대, 만곡될) 수 있다. 디스플레이 표면(1202)은 디스플레이의 물리적 표면, 또는 단순히, 평면 또는 다른 상상의 표면 ―이러한 평면 또는 다른 상상의 표면으로부터, 이미지 광이 디스플레이(220)로부터 사용자의 눈들로 전파되는 것으로 이해됨― 일 수 있다는 것이 인식될 것이다.
[0226]
도 12a에서 도시된 바와 같이, 사용자의 눈(1200)은 공칭 포지션(1206)으로부터 오프셋된 실제 포지션(1204)을 가질 수 있고, 디스플레이 표면(1202)은 포지션(1214)에 있을 수 있다. 도 12a는 또한, 사용자의 눈(1200)의 각막 정점(1212)을 예시한다. 사용자의 시선(예컨대, 사용자의 광학 및/또는 시각 축)은 실질적으로, 실제 포지션(1204)과 각막 정점(1212) 사이의 선을 따라 있을 수 있다. 도 12a 및 도 12b에서 도시된 바와 같이, 실제 포지션(1204)은 z-오프셋(1210), y-오프셋(1208) 및 x-오프셋(1209)만큼 공칭 포지션(1206)으로부터 오프셋될 수 있다. 공칭 포지션(1206)은 디스플레이 표면(1202)과 관련하여 사용자의 눈(1200)에 대한 바람직한 포지션(일반적으로, 원하는 볼륨 내에 중심이 맞춰질 수 있는 설계 포지션으로 때때로 지칭됨)을 표현할 수 있다. 예컨대 도 14와 관련하여 본원에서 논의된 바와 같이, 사용자의 눈(1200)이 공칭 포지션(1206)으로부터 멀리 움직임에 따라, 디스플레이 표면(1202)의 성능이 저하될 수 있다.
[0227]
부가하여, 렌더 카메라에 대한 디폴트 포지션이 공칭 포지션(1206)일 수 있다는 것이 인식될 것이다. 본원에서 논의된 바와 같이, 디스플레이 시스템은 상상 렌더 카메라의 관점으로부터 콘텐츠를 렌더링하도록 구성될 수 있다. 그 결과, 렌더 카메라의 다양한 파라미터들, 예컨대, 초점 길이는 사용자에게 제공되는 콘텐츠의 외관에 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 초점 길이는 사용자에게 제시되는 가상 콘텐츠의 배율 및 사이즈를 결정할 수 있다. 따라서, 상이한 초점 길이들이 상이한 깊이 평면들과 연관될 수 있다.
[0228]
일부 실시예들에서, 렌더 카메라의 렌즈는 디폴트로서 공칭 포지션(1206)에 포지셔닝될 수 있고, 공칭 포지션(1206)은, 이 예에서 지점(1204)인 것으로 이해될 수 있는 회전 중심에 대응하는 것으로 가정된다. 그러나, 공칭 포지션(1206)으로부터 회전 중심(1204)의 오프셋들은 바람직하지 않은 뷰어 불편함을 유발할 수 있다. 예컨대, 배율 오차들이 눈마다 발생할 수 있고 가상 콘텐츠가 의도된 것보다 더 크거나 또는 더 작게 보일 수 있다는 것이 인식될 것이다. 하나의 시나리오에서, (예컨대, 사용자의 눈의 회전 중심이 공칭 포지션 뒤에 포지셔닝되지만, 렌더 공간에서의 이러한 변위 또는 오프셋을 보상하지 않은 결과로서) 렌더 카메라의 초점 길이가 예상된 것보다 더 짧으면, 가상 콘텐츠는 의도된 것보다 더 작게 보일 수 있다. 유사하게, (예컨대, 사용자의 눈의 회전 중심이 공칭 포지션 앞에 포지셔닝되지만, 렌더 공간에서의 이러한 변위 또는 오프셋을 보상하지 않은 결과로서) 렌더 카메라의 초점 길이가 예상된 것보다 더 길면, 가상 콘텐츠는 의도된 것보다 더 크게 보일 수 있다. (예컨대, 한쪽 눈의 회전 중심이 공칭 포지션 뒤에 포지셔닝되고 사용자의 다른 눈의 회전 중심이 공칭 포지션 앞에 포지셔닝되며, 렌더 공간에서의 이들 오프셋들의 적절한 보상이 없는 결과로서) 그러한 배율 오차들이 각각의 눈에 대해 상이하면, 동일한 가상 오브젝트의 지각되는 사이즈는 눈마다 상이할 수 있다. 이러한 사이즈의 차이는 사용자가 어느 정도의 불편함(예컨대, 양안 사이즈 불일치들을 일치시키려고 시도하는 것으로부터의 잠재적인 눈의 피로 및/또는 두통)을 경험하게 할 수 있다.
[0229]
일부 실시예들에서, 렌더 카메라의 초점 길이는 디폴트 포지션(1206)(회전 중심에 대해 가정된 포지션)과 회전 중심의 실제 포지션(1204) 사이의 z-축 오프셋에 기반하여 결정될 수 있다. 예컨대, 회전 중심이 공칭 포지션 뒤에 포지셔닝되면, 렌더 카메라의 초점 길이는 감소(예컨대, 오프셋 양만큼 감소)될 수 있다. 다른 한편으로, 회전 중심이 공칭 포지션 앞에 포지셔닝되면, 초점 길이는 증가(예컨대, 오프셋 양만큼 증가)될 수 있다.
[0230]
부가하여, 일부 실시예들에서, 렌더 카메라의 초점 길이는 또한, 시스템에 의해 사용되는 깊이 평면에 기반하여 계산될 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 렌더 카메라의 옵틱스는 얇은 렌즈 방정식(thin lens equation)(1/o + 1/i = 1/f)을 따르는 것으로 가정될 수 있으며, 여기서, o는 오브젝트 거리(예컨대, 콘텐츠가 제시되고 있는 깊이 평면)이고, i는 상수(예컨대, 회전 중심으로부터 사용자의 망막까지의 거리)이며, f는 초점 길이이다. 본원에서 논의된 바와 같이, 콘텐츠가 제시되는 깊이 평면은 사용자로부터의 세팅된 거리를 갖는다. 그 결과, 수량들인 o 및 i가 알려져 있기 때문에, f를 해결함으로써 초점 길이가 결정될 수 있다. 일부 구현들에서, 렌더 카메라 초점 길이 조정들은 본원에서 설명된 하나 이상의 동작들, 이를테면, 도 11을 참조하여 위에서 설명된 단계(1170) 및 도 16을 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명된 단계(1610)와 관련하여 수행될 수 있다. 본원에서 설명된 시스템들 중 하나 이상에 의해 이용될 수 있는 부가적인 렌더 카메라 조정 방식들의 예들은, "EYE CENTER OF ROTATION DETERMINATION, DEPTH PLANE SELECTION, AND RENDER CAMERA POSITIONING IN DISPLAY SYSTEMS"란 명칭으로 2018년 1월 17일자로 출원된 미국 특허 가출원 62/618559, 그리고 "EYE CENTER OF ROTATION DETERMINATION, DEPTH PLANE SELECTION, AND RENDER CAMERA POSITIONING IN DISPLAY SYSTEMS"란 명칭으로 2018년 7월 24일자로 출원된 미국 특허 가출원 62/702849에서 제공되며, 이 둘 모두는 그 전체가 본원에 인용에 의해 포함된다.
[0231]
도 12a를 계속해서 참조하면, 사용자의 눈(1200)과 연관된 지점 또는 볼륨이, 본원에서의 정합 분석들에서 사용자의 눈의 포지션을 표현하기 위해 사용될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 대표 지점 또는 볼륨은 눈(1200)과 연관된 임의의 지점 또는 볼륨일 수 있으며, 바람직하게는 지속적으로 사용된다. 예컨대, 지점 또는 볼륨은 눈(1200) 상에 또는 눈(1200)에 있을 수 있거나, 또는 눈(1200)으로부터 멀리 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 지점 또는 볼륨은 눈(1200)의 회전 중심이다. 회전 중심은 본원에서 설명된 바와 같이 결정될 수 있고, 정합 분석들을 단순화하기 위한 장점들을 가질 수 있는데, 그 이유는 회전 중심이 눈(1200) 내에서 다양한 축들 상에 거의 대칭적으로 배치되고, 광학 축과 정렬된 단일 디스플레이 정합 볼륨이 분석들을 위해 활용될 수 있게 하기 때문이다.
[0232]
도 12a는 또한, 디스플레이 표면(1202)이 (사용자가 앞을 똑바로 보고 있을 때 y-축을 따라 보여지는) 사용자의 수평선 아래에 중심이 맞춰질 수 있고(사용자의 광학 축은 지면에 평행함), (y-축에 대해) 기울어질 수 있다는 것을 예시한다. 특히, 눈(1200)이 포지션(1206)에 있을 때, 사용자가 디스플레이 표면(1202)의 중심을 보기 위해 대략 각도(1216)로 아래를 보아야 하도록, 디스플레이 표면(1202)은 다소 사용자의 수평선 아래에 배치될 수 있다. 이는, 특히 더 짧은 깊이들(또는 사용자로부터의 거리)로 렌더링된 콘텐츠를 볼 때, 디스플레이 표면(1202)과의 더욱 자연스럽고 편안한 상호작용을 가능하게 할 수 있는데, 그 이유는 사용자들이 자신들의 수평선 위보다는 자신들의 수평선 아래의 콘텐츠를 더욱 편안하게 볼 수 있기 때문이다. 부가적으로, 디스플레이 표면(1202)이 (y-축에 대해) 이를테면 각도(1218)로 기울어져서, 사용자가 디스플레이 표면(1202)의 중심을 보고 있을 때(예컨대, 사용자의 수평선 약간 아래를 보고 있을 때), 디스플레이 표면(1202)은 일반적으로 사용자의 시선에 직각(perpendicular)일 수 있다. 적어도 일부 실시예들에서, 디스플레이 표면(1202)은 또한, 사용자의 눈의 공칭 포지션에 대해 (예컨대, x-축을 따라) 좌측으로 또는 우측으로 시프트될 수 있다. 예로서, 좌안 디스플레이 표면이 우향으로 시프트되고 우안 디스플레이 표면이 좌향으로 시프트되어서(예컨대, 디스플레이 표면들(1202)은 서로를 향해 시프트될 수 있음), 무한대 미만의 어떤 거리에 초점이 맞춰질 때 사용자의 시선들은 디스플레이 표면들의 중심들을 가격할 수 있고, 이는, 웨어러블 디바이스에 대한 통상적인 사용 동안 사용자 편안함을 증가시킬 수 있다.
디스플레이 정합 볼륨의 예
[0233]
도 13a-도 13b는 예시적인 디스플레이 정합 볼륨(1302a)을 예시한다. 디스플레이 정합 볼륨(1302a)은 디스플레이 디바이스로부터 이미지 광을 수신하기 위하여 눈(1200)이 포지셔닝되는 공간 볼륨을 표현할 수 있다. 일부 실시예들에서, 사용자의 눈의 회전 중심은 바람직하게는, 눈이 디스플레이 디바이스로부터의 이미지 정보를 정합시키거나 또는 수신하도록 위치된다. 일부 실시예들에서, 사용자의 눈들의 회전 중심이 디스플레이 정합 볼륨(1302a) 내에 위치될 때, 사용자는 높은 밝기 균일도로 디스플레이 디바이스에 의해 출력된 이미지 전체를 볼 수 있다. 예컨대, 본원에서 설명된 바와 같이, 적절히 정합된 디스플레이는 80% 이상, 약 85% 이상, 약 90% 이상 또는 약 95% 이상의 밝기 균일도로 디스플레이의 시야의 약 80% 이상, 약 85% 이상, 약 90% 이상 또는 약 95% 이상에 걸쳐 이미지가 보여질 수 있게 할 수 있다. 다시 말해서, (예로서, 도 7c의 모듈(772)에 의해 결정된) "적합" 정합을 갖는 디스플레이는 90% 이상의 밝기 균일도를 가질 수 있고, "한계" 정합을 갖는 디스플레이는 80% 이상의 밝기 균일도를 가질 수 있으며, "실패" 정합을 갖는 디스플레이는 80% 미만의 밝기 균일도를 가질 수 있다.
[0234]
본원에서 또한 설명된 바와 같이, 회전 중심(1204)은, 사용자의 눈들의 3-차원 포지션을 참조 및 결정하기 위한 편리한 기준점으로서의 역할을 할 수 있다. 사용자의 눈들 각각의 회전 중심은, 이를테면, 각막 곡률 중심으로부터 사용자의 광학 축을 따라 회전 중심(CoR; center of rotation)으로 되돌아감으로써, 본원에서 설명된 기법들을 사용하여 결정될 수 있다. 그러나, 일반적으로, 사용자의 눈과 연관된 임의의 원하는 기준점이 본원에서 설명된 프로세스들 및 시스템들에서 활용될 수 있다. 디스플레이 정합 볼륨(1302a)은, 디스플레이 표면(1202)이 (예컨대, 상당한 저하 없이, 디스플레이 표면(1202)의 성능의, 도 15a 및 도 15b와 관련하여 설명된 타입의) 거의 완전한 잠재력으로 동작할 수 있는 공간의 볼륨을 표현할 수 있다. 사용자의 눈(예컨대, 사용자의 눈의 회전 중심(1204))이 정합 볼륨(1302a) 내에 있지 않으면, 사용자는 저하된 성능을 경험할 수 있고, 디스플레이 표면(1202)에 의해 제공되는 콘텐츠의 일부 또는 전부가 부분적으로 디밍되거나 또는 사용자에게 완전히 비가시적일 수 있다.
[0235]
도 13a에서 도시된 바와 같이, 정합 볼륨(1302a)은 절두체의 형상을 가질 수 있으며, 이 절두체는, 통상적으로 자신의 베이스에 평행한 평면에 의해 자신의 상부가 컷 오프된 후에 남아있는 피라미드의 부분이다. 다시 말해서, 정합 볼륨(1302a)은, 사용자의 눈이 디스플레이 표면(1202)에 더 가까이 있을 때 x 축 및 y 축(예컨대, 도 12a 및 도 12b 참조)을 따라 더 클 수 있고, 사용자의 눈이 디스플레이 표면(1202)으로부터 더 멀리 있을 때 x 및 y 축을 따라 더 작을 수 있다. 절두체는 전단 평면(예컨대, 원래 형상의 일부가 컷 오프되는 선)이 볼륨의 베이스에 평행한, 절단의 예이다. 일반적으로, 정합 볼륨, 이를테면, 볼륨(1302a)은 이를테면 하나 이상의 비-평행 전단 평면들(예컨대, 이를테면, 도 13b에서 도시됨)에 의해 또는 하나 이상의 비-평면 전단들에 의해 임의의 방식으로 절단되는 볼륨의 형상을 취할 수 있다.
[0236]
정합 볼륨의 치수들은 웨어러블 시스템의 디스플레이 표면(1202) 및 다른 엘리먼트들의 특정 구현에 따라 좌우될 수 있다. 예로서, 도 13b는 디스플레이 표면(1202)에 대해 각을 이룰 수 있는 정합 볼륨(1302b)을 예시한다. 도 13b의 예에서, 디스플레이 표면(1202)에 가장 가까운 정합 볼륨(1302b)의 부분이 디스플레이 표면(1202)으로부터 멀리 각을 이룰 수 있어서, 사용자의 눈이 볼륨 앞(디스플레이 표면(1202)에 가장 가까운 z 포지션)에서 수직으로(y 방향으로) 움직임에 따라, 사용자의 눈은 정합 볼륨(1302b) 내측에 계속 있기 위해 디스플레이 표면으로부터 (z 축을 따라) 멀리 움직일 필요가 있을 것이다. 일부 실시예들에서, 정합 볼륨(1302b)의 형상은, 도 13b의 각진 볼륨(1302b) 외측에서 사용자의 눈들을 추적하지 못할 수 있는 눈 추적 시스템의 능력들에 기반할 수 있다.
[0237]
정합 볼륨의 치수들 및 형상은 또한, 디스플레이 표면(1202)을 포함할 수 있는 디스플레이(220)의 다양한 부분들의 특성들에 따라 좌우될 수 있다. 예로서, 디스플레이(220)는 (스태킹될 수 있고, 다수의 이향운동 단서들을 사용자에게 제공할 수 있는) 하나 이상의 도파관들, 이미지 주입 디바이스로부터 광을 수신하고 이 광을 도파관들에 커플링하는 인-커플링 엘리먼트들, 광을 아웃-커플링 엘리먼트들에 분산시키는, 도파관(들) 상에 배치된 광 분산 엘리먼트들(때때로, OPE(orthogonal pupil expander)들로 지칭됨), 및 광을 뷰어의 눈을 향해 지향시키는 아웃-커플링 엘리먼트들(때때로, EPE(exit pupil expander)들로 지칭됨)을 갖는 광 필드 디스플레이일 수 있다. 일부 실시예들에서, 본원에서 주목된 바와 같이, 디스플레이 표면(1202)은, 이미지 정보를 갖는 광이 사용자의 눈에 이미지들을 형성하도록 디스플레이 시스템으로부터 출력되는 표면 또는 표면의 일부이다. 예컨대, 디스플레이 표면(1202)은 아웃-커플링 엘리먼트들 또는 EPE들에 의해 정의된, 도파관 표면 상의 영역일 수 있고, 디스플레이 표면(1202)의 둘레는 아웃-커플링 엘리먼트들 또는 EPE들에 의해 정의된 영역의 둘레이다. 광 필드 디스플레이들 및 그러한 디스플레이들의 컴포넌트들의 추가적인 예들 및 세부사항들은 또한, 2018년 3월 14일자로 출원된 미국 특허 가출원 번호 62/642,761의 적어도 도 9a-도 9c와 관련하여 설명되며, 이는 그 전체가 본원에 인용에 의해 포함된다.
[0238]
일부 실시예들에서, 정합 볼륨(1302a)의 x 치수들은 대략 3.0 mm, 3.0 mm, 3.5 mm, 4.0 mm, 4.5 mm, 4.7 mm, 5.0 mm, 5.5 mm 또는 6.0 mm에 걸쳐 이어질 수 있거나; 또는 (예컨대, 디스플레이 표면으로부터 z-축을 따라 가장 큰 거리들에서) 볼륨 뒤를 따라 6.0 mm 초과; 또는 3.0 mm 미만일 수 있다. 유사하게, 정합 볼륨(1302a)의 y 치수들은 대략 2.5 mm, 3.0 mm, 3.5 mm, 3.9 mm, 4.0 mm, 4.5 mm, 5.0 mm, 5.5 mm 또는 6.0 mm에 걸쳐 이어질 수 있거나; 또는 볼륨 뒤를 따라 6.0 mm 초과; 또는 2.5 mm 미만일 수 있다. 공칭 x 포지션 및 y 포지션에서, 정합 볼륨(1302a)의 z 치수들은 대략 7.0 mm, 7.5 mm, 8.0 mm, 8.5 mm, 9.0 mm, 9.5 mm, 10.0 mm, 10.5 mm 또는 11.0 mm에 걸쳐 이어질 수 있거나; 또는 7.0 mm 미만; 또는 11.0 mm 초과일 수 있다. x 및 y 치수들은 볼륨 앞쪽에서 더 클 수 있다. 예들로서, 볼륨 앞에 있는, 정합 볼륨의 x 및 y 치수들은 대략 7.0 mm, 7.5 mm, 8.0 mm, 8.5 mm, 8.9 mm, 9.0 mm, 9.5 mm, 10.0 mm, 10.0 mm, 10.5 mm, 11.0 mm, 11.4 mm, 11.5 mm, 12.0 mm 또는 12.5 mm; 또는 7.0 mm 미만; 또는 12.5 mm 초과일 수 있다. 특정 예들로서, 정합 볼륨의 치수들은 대략 9 mm의 z-치수; 볼륨 뒤에서 대략 4.7 mm 및 볼륨 앞에서 대략 11.4 mm의 x-치수; 및 볼륨 뒤에서 대략 3.9 mm 및 볼륨 앞에서 대략 8.9 mm의 y-치수를 포함할 수 있다.
[0239]
적어도 일부 실시예들에서, 다수의 정합 볼륨들, 이를테면, 볼륨들(1302b 및 1304)이 있을 수 있고, 이들 각각은 상이한 최소 레벨의 디스플레이 성능과 연관된다. 예로서, 도 13b의 볼륨(1304)은 볼륨(1302)보다 더 작을 수 있고, 100%의 밝기 균일도로 디스플레이 표면(1202)에 의해 제공되는 콘텐츠 전부를 사용자가 지각하게 하는 볼륨을 표현할 수 있는 반면, 더 큰 볼륨(1302b)은, 100%의 밝기 균일도로 디스플레이 표면(1202)에 의해 제공되는 콘텐츠의 적어도 90%를 사용자가 지각하게 하는 볼륨을 표현할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템은, 사용자의 눈이 디스플레이의 정합 볼륨 또는 뷰잉 볼륨 내에 있는지 여부를 결정하도록 구성될 수 있고, 그리고/또는 사용자의 눈이 정합 볼륨으로부터 임계 거리 내에 있는지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 더 작은 볼륨(1304)은 베이스라인 정합 볼륨 또는 뷰잉 볼륨인 것으로 간주될 수 있고, 더 큰 볼륨(1302b)의 경계들은 정합 볼륨으로부터 허용가능한 임계 거리를 구별하는 것으로 간주될 수 있다. 본원에서 논의된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템이, 눈의 포지션이 디스플레이 시스템의 뷰잉 볼륨의 외측에 임계 거리를 초과하여 있다고 결정하면, 디스플레이 시스템은, 디스플레이와 눈이 출력을 위해 적절히 정합되지 않음을 표시하는 피드백을 사용자에게 제공하도록, 그리고/또는 오정합에 의해 유발되는 디스플레이 저하를 완화시키기 위한 액션들을 취하도록 구성될 수 있다.
[0240]
일부 실시예들에서, 디스플레이 정합 볼륨은, 시스템 상에서 현재 실행되거나 또는 실행될 애플리케이션에 기반하여 적어도 부분적으로 결정될 수 있다. 예컨대, 더 큰 디스플레이 정합 볼륨(예컨대, 볼륨(1302b))은, 가상 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 시야의 일부만이 활용되는 애플리케이션, 이를테면, 판독 자료가 디스플레이의 시야의 일부(예컨대, 중심 부분)만을 점유할 수 있는 판독-기반 애플리케이션을 실행할 때 디스플레이 시스템에 의해 이용될 수 있다. 그 결과, 오정합에 기인한, 시야의 주변부에 있는 이미지 콘텐츠를 지각하는 사용자 능력의 손실은, 그러한 판독-기반 애플리케이션을 실행할 때 지각가능하지 않을 수 있는데, 그 이유는 애플리케이션이 주변부에 콘텐츠를 제시하지 않을 수 있기 때문이다. 그 결과, 더 큰 디스플레이 정합 볼륨은, 예컨대, 그러한 이미지 정합이 디스플레이 시스템 상에서 실행되는 애플리케이션에 의해 제시되는 콘텐츠에 영향을 미치지 않을 수 있을 때, 사용자에게 오정합에 관한 불필요한 통지들을 감소시키기 위해 활용될 수 있다. 유사하게, 다른 예에서, 머리-장착형 디스플레이가 사용자의 눈들에 대해 시프트될 것으로 예상되는 애플리케이션, 이를테면, 운동-지향 애플리케이션 또는 비교적 고-레벨의 사용자 관여 및/또는 신체적 활동을 필요로 하는 다른 애플리케이션을 실행할 때, 더 큰 디스플레이 정합 볼륨(예컨대, 볼륨(1302b))이 디스플레이 시스템에 의해 이용될 수 있다. 그러한 애플리케이션들에서, 오정합에 관한 통지, 예컨대, 사용자 경험으로부터 관심을 옮기거나 또는 다른 방식으로 주의를 딴 데로 돌리는 것이 고려될 수 있고; 더 큰 디스플레이 정합 볼륨을 제공하는 것은, 디스플레이 시스템이 사용자에 대해 그러한 수정을 생성할 가능성을 감소시킨다. 일부 다른 실시예들에서, 디스플레이의 전체 시야에 걸쳐 또는 시야의 주변 부분들에 콘텐츠를 제공하는 것이 원해지는 애플리케이션들을 실행할 때, 더 작은 디스플레이 정합 볼륨(예컨대, 볼륨(1304))이 활용될 수 있다. 그러한 애플리케이션들은, 콘텐츠가 디스플레이의 시야 전체에 걸쳐 디스플레이되는 몰입형 게이밍 애플리케이션들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 디스플레이 정합 볼륨은 사용자 선호도들, 사용자 시력 처방, 시스템의 동작 조건들 등을 포함하는 다른 팩터들에 기반하여 결정될 수 있다.
[0241]
도 13c 및 도 13d는 눈의 회전 중심을, 사용자의 눈 및 디스플레이 표면에 대한 눈의 포지션을 표시하는 기준점으로서 사용하도록 구성된 예시적인 디스플레이 정합 볼륨을 예시한다. 특히, 도 13c는 사용자의 눈(1200) 내의 디스플레이 정합 볼륨, 이를테면, 정합 볼륨(1302b)의 예시적인 포지셔닝을 예시한다. 도 13c의 예에서, 눈(1200)의 회전 중심(1204)은 정합 볼륨(1302b) 내에 대략적으로 중심이 맞춰진다. 부가적으로, 정합 볼륨(1302b)은 대략 9 mm의 깊이, 그리고 깊이 축의 중간점에서, 대략 3.5 mm의 폭 및 3 mm의 높이의 예시적인 치수들로 예시된다. 본원에서 논의된 바와 같이, 정합 볼륨의 치수들은 변할 수 있고, 웨어러블 시스템의 다양한 컴포넌트들의 특성들과 관련될 수 있다. 도 13c는 또한, 눈(1200)의 렌즈 또는 동공일 수 있는 눈 구조(1340)를 예시한다.
[0242]
도 13d는, 사용자의 눈(1200)이 일반적으로 정합 볼륨(1302b) 내에 포지셔닝되고 디스플레이 표면(1202)을 통해 가상 콘텐츠(1350)를 보고 있는, 더 큰 콘텍스트를 도시한다. 본원에서 논의된 바와 같이, 디스플레이 표면(1202)의 깊이보다 더 큰 깊이들과 연관된 이향운동 및 원근조절 단서들을 이용하여 사용자에게 가상 콘텐츠, 이를테면, 가상 콘텐츠(1350)가 제공될 수 있다. 다시 말해서, 가상 콘텐츠(1350)는, 눈(1200)을 갖는 사용자에게, 디스플레이(1202)보다 사용자로부터 더 큰 거리에 있는 것으로 보일 수 있다. 그러한 어레인지먼트는 도 13d의 예에서 예시된다.
[0243]
도 13d를 계속해서 참조하면, 디스플레이 정합 볼륨(1302b)이, 디스플레이 표면(1202)의 둘레로부터 눈(1200) 내측의 일 지점까지 투사에 의해 정의된 경계들을 갖는 상상 볼륨일 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예컨대, 투사는 피라미드를 정의할 수 있고, 디스플레이 정합 볼륨(1302b)은 그 피라미드의 절두체일 수 있다. 따라서, 광학 축 상에서 디스플레이 표면(1202)을 향하는 평면들을 따른 디스플레이 정합 볼륨(1302b)의 단면 형상은 디스플레이 표면(1202)의 둘레에 의해 이루어진 형상과 유사하다. 예컨대, 예시된 바와 같이, 디스플레이 표면(1202)이 정사각형일 경우, 디스플레이 정합 볼륨(1302b)의 단면 형상이 또한 정사각형이다. 부가하여, 또한 예시된 바와 같이, 디스플레이 표면(1202)의 중심이 사용자의 수평선 아래에 있는 경우, 절두체는 또한, 디스플레이 정합 볼륨(1302b) 앞에 있는 중심이 또한 사용자의 수평선 아래에 있도록 기울게 될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 표면(1202)의 관련 둘레가, 이미지 광 또는 디스플레이 콘텐츠가 출력되는 디스플레이 영역의 둘레임이 인식될 것이다. 디스플레이 정합 볼륨(1302b)의 경계들은, 눈(1200)의 다양한 피처들, 이를테면, 회전 중심(1204)이 매핑되어서, 디스플레이 정합 볼륨(1302b)과 이들 다양한 피처들 사이의 비교들이 가능하게 되는, 동일한 좌표계에서 정의될 수 있다.
[0244]
일부 실시예들에서, 눈의 회전 중심(1204)은 디스플레이 정합 볼륨(1302b)을 정의하는 절두체 내에 중심이 맞춰진다. 그러나, 디스플레이 시스템이 디스플레이를 적절히 정합시킬 수 있고 이상적이지는 않더라도 허용가능할 수 있는 정합 레벨들 및 정합 품질에 관한 정확한 피드백을 제공할 수 있도록, 눈의 회전 중심(1204)의 공칭 배치 및/또는 절두체의 전체 형상이 경험적으로 결정되거나 또는 디스플레이 표면(1202)으로부터의 투사 이외의 기준들을 사용하여 선택될 수 있다는 것이 인식될 것이다.
다양한 정합 포지션들에서의 디스플레이 성능의 예들
[0245]
도 14는 디스플레이 표면(1202)의 성능이 사용자의 눈(1200)의 포지션에 따라 어떻게 변할 수 있는지를 예시한다. 예시된 바와 같이, 디스플레이 표면(1202)으로부터의 광선들은 비스듬히 눈으로 지향되어서, 디스플레이 표면(1202)의 에지들로부터의 광선들은 눈(1200)을 향해 내향으로 전파될 수 있다. 따라서, 원뿔(1202')은, 이미지를 형성하기 위해 디스플레이 표면(1202)에 의해 눈(1200)으로 출력되는 광의 원뿔을 표현한다.
[0246]
결과적으로, 디스플레이 표면(1202)이 눈(1200)에 대해 시프트됨에 따라, 시야의 개개의 부분에 대응하는 픽셀들의 출사 동공(exit pupil)들은 눈의 망막(1200)에 도달하지 않으며, 시야의 그러한 부분들에서 이미지는 디밍되는 것으로 보인다. 눈의 회전 중심의 포지션들(1204a, 1204b, 1204c 및 1204d)은 회전 중심의 이상적인 포지션(1204')에 대해 효과적으로 시프트되고; 눈(1200)에 대한 디스플레이 표면(1202)의 이동은, 눈의 회전 중심으로 하여금, 가능하게는 디스플레이 표면(1202)에 대한 디스플레이 정합 볼륨들(1302a, 1304, 1302b)(도 13a 및 도 13b)의 외측으로 이동하게 할 수 있다. 본원에서 논의된 바와 같이, 디스플레이 정합 볼륨들은 디스플레이 표면(1202)에 결부(tie)될 수 있는데, 예컨대, 디스플레이 정합 볼륨들은 디스플레이 표면(1202)으로부터 투사들에 의해 정의될 수 있다. 결과적으로, 디스플레이 표면(1202)이 눈(1200)에 대해 이동함에 따라, 디스플레이 정합 볼륨들(1302a, 1302b)(도 13a 및 도 13b)도 눈(1200)에 대해 이동한다. 도 14는 사용자의 눈들의 회전 중심의 다양한 포지션들(예컨대, 포지션들(1204a, 1204b, 1204c 및 1204d)), 디스플레이 표면(1202)의 상대적 포지션, 및 디스플레이 표면(1202)에 의해 제공되는 콘텐츠가 다양한 포지션들 각각에서 사용자에 의해 어떻게 지각될 것인지에 대한 표현들(예컨대, 표현들(1400a, 1400b, 1400c 및 1400d))을 예시한다.
[0247]
예(1400a)에서, 사용자의 눈의 회전 중심은 정합 볼륨, 이를테면, 정합 볼륨(1300b)(예컨대, 디스플레이 표면(1202)에 의해 출력된 이미지 광의 거의 전부를 눈(1200)이 자신의 망막 상에서 수신하는 것에 기인하여, 이미지 품질이 높은 볼륨) 내에 초점이 맞춰질 수 있는 포지션(1204a)에 있을 수 있다. 표현(1400a)은, 사용자의 눈이 포지션(1204a)에 있을 때 디스플레이 표면(1202)에 의해 제공되는 콘텐츠에 대한 사용자의 지각(또는 뷰)을 표현할 수 있다. 표현(1400a)에 의해 도시된 바와 같이, 디스플레이 표면(1202)에 걸친 실질적으로 모든 콘텐츠에 대한 휘도는 균일하며, 최대의 또는 거의 최대의 밝기 레벨들에 있을 수 있다.
[0248]
예(1400b)에서, 사용자의 눈의 회전 중심은, 바람직한 디스플레이 정합 볼륨, 이를테면, 볼륨(1304)(도 13b) 외측에 있지만 이차 정합 볼륨, 이를테면, 볼륨(1302b)(예컨대, 디스플레이 성능이 약간만 저하되는 볼륨) 내측에 있을 수 있는 포지션(1204b)에 있을 수 있다. 표현(1400b)은, 사용자의 눈의 회전 중심이 포지션(1204b)에 있을 때 디스플레이 표면(1202)에 의해 제공되는 콘텐츠에 대한 사용자의 지각(또는 뷰)을 표현할 수 있다. 표현(1400b)에 의해 도시된 바와 같이, 디스플레이 표면(1202)의 우측을 따른 이미지의 부분(1402)은, 디스플레이 표면(1202)에 대한 사용자의 눈의 오정합에 기인하여, 감소된 지각 밝기(예컨대, 50% 밝기)를 가질 수 있다.
[0249]
예(1400c)에서, 사용자의 눈의 회전 중심은, 제2 정합 볼륨, 이를테면, 볼륨(1302b)(도 13b) 외측에(또는 그 외측 에지 상에) 있을 수 있는 포지션(1204c)에 있을 수 있다. 표현(1400c)은, 사용자의 눈의 회전 중심이 포지션(1204c)에 있을 때 디스플레이 표면(1202)에 의해 제공되는 콘텐츠에 대한 사용자의 지각(또는 뷰)을 표현할 수 있다. 표현(1400c)에 의해 도시된 바와 같이, 디스플레이된 이미지의 에지를 따른, 사용자의 지각 부분(1406)은 완전히(또는 거의 완전히) 디밍된 것으로 보일 수 있고, 따라서 오정합에 기인하여 사용자에 의해 보여지지 않을 수 있다. 디스플레이의 일부 픽셀들이 지각 휘도 레벨 미만인 어레인지먼트들에서, 디스플레이는 감소된 시야를 제공할 수 있다(예컨대, 사용자는, 디스플레이가 달리 제시할 수 있는 전체 시야를 지각하지 못할 수 있음). 부가적으로, 어두운 부분(1406)과 표현의 나머지 사이에, 점진적으로 감소되는 밝기를 갖는, 이미지의 밴드 또는 부분(1404)이 있을 수 있다.
[0250]
예(1400d)에서, 사용자의 눈의 회전 중심은, 원하는 정합 볼륨들 외측에도 또한 있을 수 있는 포지션(1204d)에 있을 수 있다. 표현(1400d)은, 사용자의 눈의 회전 중심이 포지션(1204d)에 있을 때 디스플레이 표면(1202)에 의해 제공되는 콘텐츠에 대한 사용자의 지각(또는 뷰)을 표현할 수 있다. 표현(1400d)에 의해 도시된 바와 같이, 상당한 오정합에 기인하여, 이미지의 큰 부분들(1410)이 사용자에게 완전히(또는 거의 완전히) 어둡게 보일 수 있고 이미지의 상당한 부분(1408)이 디밍된 것으로 보일 수 있다.
[0251]
본원에서 논의된 바와 같이, 디스플레이 시스템이, 오정합에 기인하여 디밍을 겪는 디스플레이의 시야 부분들의 광 출력 또는 지각 밝기를 증가시키도록 구성될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예컨대, 본원에서 논의된 바와 같이, 오정합이 있다고 결정할 때, 디스플레이 시스템은, 오정합에 기인하여 디밍을 겪을 것으로 예상되는 픽셀들에 대해 디스플레이가 사용자에게 출력되는 광량을 증가시키도록 하는 통지를 플래그 또는 명령들의 형태로 제공할 수 있다. 예컨대, 예(1400b)에서, 부분(1402)에서 이미지 정보를 표현하는 픽셀들은, 오정합으로부터 예상되는 지각 밝기의 감소들을 완화시키기 위해, 자신들의 지각 밝기가 부스팅되게 할 수 있다.
[0252]
디밍을 보상하기 위해 밝기를 부스팅하는 능력이 높은 레벨들의 오정합에 따라 감소될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예컨대, 예(1400d)에서, 영역(1410)은, 눈(1200)이 그러한 영역들에서의 픽셀들로부터 어떤 광도 수신하지 않는 것에 기인하여 어두울 수 있다. 결과적으로, 부스팅 밝기가 부분(1402)(예(1400b))에서의, 오정합에 기인한 디밍을 완화시킬 수 있지만, 부스팅 밝기는 디스플레이의 부분들(1410)(예(1400d))에서의 디밍을 완화시키지 못할 수 있으며, 여기서, 오정합은 눈이 광을 전혀 수신하지 못하게 한다. 부분(1410)은 부분(14)보다 크며, 근사로서, 디밍될 것으로 예상되는 부분의 사이즈는 밝기를 부스팅시키는 것이 효과적인지 또는 아닌지를 표시할 수 있는데; 즉, 디밍될 것으로 예상되는 부분(예컨대, 픽셀 수)의 사이즈가 충분히 크면, 일부 실시예들에서, 밝기를 부스팅시키는 것이 그러한 픽셀들의 대부분에 대해 효과적이지 않을 정도로 오정합이 충분히 크다고 가정될 수 있다. 그 결과, 일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템은, 디밍될 것으로 예상되는 부분들에서의 픽셀 수를 비교하도록, 그리고 그 수가 임계치를 초과하면, 디스플레이와 눈이 적절히 정합되지 않음을 표시하는 피드백을 사용자에게 제공하도록 구성될 수 있다.
웨어러블 시스템들에 대한 교환가능 피팅 피스들의 예
[0253]
도 15a 및 도 15b는 교환가능 피팅 피스들을 포함할 수 있는 웨어러블 시스템(220)의 분해 사시도들을 도시한다. 특히, 도 15a는 웨어러블 시스템(200)이 교환가능 후방 패딩, 이를테면, 패드들(1500a, 1500b 및 1500c)을 어떻게 포함할 수 있는지를 예시하는 한편; 도 15b는 시스템(200)이 교환가능 이마 패드들, 이를테면, 패드(1502) 및 교환가능 콧등 패드들, 이를테면, 패드(1504)를 어떻게 포함할 수 있는지를 예시한다. 이들 교환가능 패드들은, 다양한 해부학적 속성들(예컨대, 디스플레이(220) 및 프레임(230)이 다양한 상이한 사용자들에 대해 어떻게 피팅되는지)을 가질 수 있는 개별적인 사용자들에 대한 웨어러블 시스템(200)의 피팅을 조정하기 위해 사용될 수 있다. 예들로서, 비교적 작은 머리들을 갖는 사용자들이 비교적 큰 후방 패드들(1500a, 1500b 및 1500c)을 프레임(230)에 부착하는 것으로부터 이익을 얻을 수 있는 한편, 비교적 큰 머리들을 갖는 사용자들은, 비교적 작은 후방 패드들을 부착하거나 또는 심지어 후방 패드들을 생략함으로써, 더 나은 결과들(예컨대, 자신들의 머리 상의 프레임(300)의 더 나은 광학 성능 및 안정성)을 획득할 수 있다. 유사하게, 눈에 띄는 코들 및/또는 이마들을 갖는 사용자들이 더 작은 이마 패드들(1502) 및/또는 콧등 패드들(1504)로부터 이익을 얻을 수 있는 한편; 덜 눈에 띄는 코들 및/또는 이마들을 갖는 사용자들은 더 큰 이마 패드들(1502) 및/또는 콧등 패드들(1504)로부터 이익을 얻을 수 있다. 이들은 단지 예시적인 예들일 뿐이며, 일반적으로, 임의의 특정 사용자에 대해 최선의 피팅을 야기하는 교환가능 패드들의 세트를 결정하는 것은 복잡할 수 있다. 본원에서 설명된 바와 같이, 디스플레이 시스템은, 사용자에게 디스플레이의 적절한 정합을 제공하기 위해 상이한 교환가능 피팅 피스가 바람직할 수 있음을 표시하는 통지를 사용자에게 디스플레이할 수 있다.
[0254]
도 15a를 참조하면, 웨어러블 시스템은 하나 이상의 하우징 개구들(1510)을 포함할 수 있다. 하우징 개구들(1510)은 프레임(230)에 있는 개구들일 수 있고, 원하면, 선택적으로, 렌즈들 또는 다른 구조들, 이를테면, 디스플레이의 도파관들의 기계적 보호를 위한 광학 투과성 구조들을 포함할 수 있다. 하우징 개구들(1510)에 있는 렌즈들은 클리어(clear)(예컨대, 완전히 또는 거의 완전히 투명(transparent))할 수 있거나 또는 (예컨대, 개구들(1510)을 통과하는 주변 광의 레벨을 감소시키기 위하여) 부분적으로 불투명(opaque)할 수 있다. 프레임(230)에 있는 개구들은, 도 15a에서 대략 원형인 것으로서 예시되지만, 임의의 원하는 형상을 가질 수 있다.
디바이스 정합을 관찰하는 예시적인 프로세스들
[0255]
도 16은 웨어러블 디바이스에서 디바이스 정합을 관찰하고 정합에 대한 피드백 또는 오정합에 대한 보상을 제공하기 위한 예시적인 방법(1600)의 프로세스 흐름 다이어그램이다. 방법(1600)은 본원에서 설명된 웨어러블 시스템들에 의해 수행될 수 있다. 방법(1600)의 실시예들은, 눈 추적 시스템으로부터의 데이터에 기반하여 정합(즉, 사용자에 대한 웨어러블 디바이스의 피팅)에 대한 피드백을 제공하기 위해, 그리고 피팅 오차들(예컨대, 오정합)을 보상하려고 시도하기 위해서 디스플레이를 조정하기 위해 웨어러블 시스템에 의해 사용될 수 있다.
[0256]
블록(1602)에서, 웨어러블 시스템은 피팅 공차들을 획득할 수 있다. 피팅 공차들은 디스플레이 정합 볼륨들, 이를테면, 볼륨들(1302a, 1302b 또는 1304)과 연관된 정보를 포함할 수 있다. 특히, 피팅 공차들은 웨어러블 디바이스에 대한 사용자의 눈들의 공칭(예컨대, 정상(normal)) 포지션들과 연관된 정보를 포함할 수 있으며, 공칭 포지션들로부터의 분산(variance)들이 디바이스 성능에 어떻게 영향을 미치는지와 연관된 정보를 포함할 수 있다. 일 예로서, 피팅 공차들은, 웨어러블 디바이스가 적어도 원하는 특정량의 성능(예컨대, 디스플레이에 있는 임의의 픽셀 상에서의 50% 이하의 디밍)으로 사용자와 인터페이싱할 수 있는 공칭 포지션들의 범위에 관한 정보를 포함할 수 있다.
[0257]
블록(1604)에서, 웨어러블 시스템은 정합 데이터를 획득할 수 있다. 정합 데이터는 웨어러블 시스템의 다양한 컴포넌트들과 사용자의 연관 부분들 사이의 공간 관계들을 포함할 수 있다. 예들로서, 정합 데이터는 웨어러블 시스템의 좌안 디스플레이에 대한 사용자의 좌안의 3-차원 포지션들; 우안 디스플레이에 대한 사용자의 우안의 3D 포지션들; 및 웨어러블 시스템의 오디오 출력들(예컨대, 스피커들, 헤드폰들, 헤드셋들 등)에 대한 사용자의 귀들의 3D 포지션들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 웨어러블 시스템은 임의의 적절한 메커니즘들을 사용하여 정합 데이터를 획득할 수 있다. 예로서, 웨어러블 시스템은, 웨어러블 시스템 및 사용자의 눈들의 상대적 포지션들을 결정하기 위해, 도 3에서 도시된 타입의 눈-추적 카메라들(324)(또는 내향 카메라들일 수 있거나 또는 내향 카메라들이 아닐 수 있는 다른 카메라들)을 사용하여 사용자의 눈 또는 눈들의 이미지들을 캡처할 수 있다. 다른 예들로서, 웨어러블 시스템은 깊이 센서들, 압력 센서들, 온도 센서들, 광 센서들, 오디오 센서들, 또는 정합 데이터, 이를테면, 사용자에 대한 웨어러블 디바이스의 포지션을 측정하거나 또는 획득하기 위한 다른 센서들을 포함할 수 있다.
[0258]
블록(1606)에서, 웨어러블 시스템은 피팅 특성들을 결정할 수 있다. 예로서, 웨어러블 시스템은, 사용자의 좌안이 좌안 정합 볼륨(이를테면, 좌안에 대한 볼륨들(1302a, 1302b 또는 1304) 중 하나) 내에 놓이는지 여부, 그리고 사용자의 우안이 우안 정합 볼륨(이를테면, 우안에 대한 볼륨들(1302a, 1302b 또는 1304) 중 하나) 내에 놓이는지 여부를 결정할 수 있다. 블록(1606)은 또한, 사용자의 눈들(또는 다른 신체 부분들)이 자신들의 공칭 포지션들로부터 얼마나 멀리 떨어져 있는지를 결정하는 것을 수반할 수 있다. 예로서, 블록(1606)에서, 웨어러블 시스템은, 얼마나 많이 그리고 어느 방향으로 사용자의 눈들이 자신들의 디스플레이 정합 볼륨들의 외측에 있는지에 의해, 사용자의 눈들 중 적어도 하나가 자신의 개개의 디스플레이 정합 볼륨의 외측에 있다고 결정할 수 있다. 오정합의 방향 및 크기에 관한 정보(예컨대, 정합 볼륨들 또는 공칭 포지션들과 사용자의 눈들 또는 다른 신체 부분의 실제 포지션들 사이의 거리)는 블록들(1608 및 1610)에서 유리하게 활용될 수 있다.
[0259]
블록(1608)에서, 웨어러블 시스템은 블록(1606)에서 결정된 피팅 특성들에 대한 피드백을 사용자(또는 어떤 다른 엔티티)에게 제공할 수 있다. 예로서, 블록(1606)에서, 웨어러블 시스템이 웨어러블 디바이스가 사용자의 눈들에 대해 너무 낮다고 결정하면, 블록(1608)에서, 웨어러블 시스템은, (예컨대, 아무것도 이전에 부착되어 있지 않으면 콧등 패드를 부가하기 위해 또는 기존의 콧등 패드를 더 큰 또는 더 높은 콧등 패드로 스와핑하기 위해) 사용자가 적절한 콧등 패드(1504)를 활용할 것을 제안하는 통지를 사용자에게 제공할 수 있다. 반대로, 웨어러블 디바이스가 사용자의 눈들에 대해 너무 높다고 결정하면, 시스템은, 더 작은 콧등 패드를 사용하거나 또는 (패드 없이 착용가능하도록 설계되어 있으면) 패드를 완전히 제거하라는 제안을 사용자에게 제공할 수 있다. 다른 예들로서, 웨어러블 시스템은 패드(1502)와 같은 이마 패드들, 패드들(1500a-1500c)과 같은 후방 패드들에 대한 변화, 웨어러블 시스템의 다른 조정가능 컴포넌트들에 대한 변화, 사용자가 웨어러블 시스템을 착용하는 방법에 대한 변화를 제안하는 피드백(예컨대, 사용자에 대해 특정 방향으로 시스템을 이동시키거나 또는 회전시키라는 명령들)을 사용자에게 제공할 수 있다. 일반적으로, 사용자 피드백은 디스플레이에 대한 사용자의 눈(들)의 포지션(들) 또는 다른 메트릭들, 이를테면, 시스템에 의해 식별된 가시 이미지 부분들에 기반하여 생성될 수 있다. 예로서, 시스템이 사용자의 눈이 정합 볼륨 위에 있다고 결정할 때, 시스템은, 오정합을 보정하기 위하여 사용자가 자신의 콧등을 따라 상향으로 웨어러블 디바이스를 밀어올리도록 사용자에게 권고할 수 있다.
[0260]
임의의 적절한 디바이스를 사용하여 사용자 피드백이 제공될 수 있다. 예들로서, 사용자 피드백은 웨어러블 디바이스의 디스플레이 또는 외부 디스플레이에 의해 제시되는 비디오를 통해, 또는 웨어러블 디바이스 또는 외부 디바이스에 의해 제시되는 오디오를 통해 제공될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 웨어러블 디바이스는, 사용자가 비교적 직관적인 방식으로 적절한 정합을 획득하는 것을 보조하기 위한 대화식 가이드를 제공할 수 있다. 예로서, 웨어러블 디바이스는 2 개의 가상 타겟들을 디스플레이할 수 있는데, 하나는 사용자의 눈들의 포지션을 표현하고 다른 하나는 공칭 정합 포지션을 표현한다. 그런 다음, 사용자가 웨어러블 디바이스를 이리저리 이동시켜서 이 웨어러블 디바이스의 피팅을 조정함에 따라, 사용자는 자신의 조정들이 정합에 어떻게 영향을 미치는지를 지각할 수 있고, 사용자는 빠르고 직관적으로 적절한 정합을 달성할 수 있다.
[0261]
웨어러블 디바이스의 일부인 출력 디바이스, 이를테면, 디스플레이에 의해 사용자 피드백이 제공되는 어레인지먼트들에서, 웨어러블 디바이스는, 사용자가 피드백을 지각할 수 있음을 보장하는 방식으로 사용자 피드백을 제공할 수 있다. 예로서, 도 14의 표현(1400d)을 고려하라. 그러한 예에서, 웨어러블 시스템은, 도 14의 예(1400d)에서 디스플레이의 비가시 우측-절반과는 대조적으로, 사용자에 의해 지각되는 디스플레이된 이미지 부분, 예컨대, 디스플레이의 좌측-절반으로 사용자 피드백을 이동시킬 수 있다.
[0262]
일부 실시예들에서, 본원에서 설명된 타입의 피드백은 소매 환경에서 판매 제휴자(sale associate)에게 제공될 수 있고, 피드백은 네트워크를 통해 판매 제휴자의 컴퓨터 또는 모바일 디바이스에 통신될 수 있다.
[0263]
블록(1608)에서, 웨어러블 시스템은 보정되지 않은 피팅 오차들을 보상하기 위해 자신의 출력들 및 입력들을 조정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 블록(1608)은, 사용자가 피드백에 대한 응답으로 피팅 오차들을 보정하는 데 실패한 후에만 수행될 수 있다. 다른 실시예들에서, 블록(1608)은 사용자가 피팅 오차들을 보정할 때까지 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 블록(1608)은, 사용자가 피팅 오차들을 갖는 웨어러블 시스템을 계속 사용하기로 결정할 때마다 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 블록(1608)은 생략될 수 있다.
[0264]
예들로서, 블록(1608)에서, 웨어러블 시스템은, (예컨대, 도 14에서 도시된 타입의 오정합-유도 디밍을 보상하기 위해) 디스플레이된 이미지의 부분들을 조정하는 것, 마이크로폰 입력들을 조정하는 것(예컨대, 사용자가 마이크로폰으로부터 너무 멀리 있을 때 마이크로폰 이득을 부스팅하거나, 또는 사용자가 마이크로폰에 너무 가까이 있을 때 마이크로폰 이득을 감소시킴), 스피커 출력들을 조정하는 것(예컨대, 사용자가 웨어러블 디바이스에서의 스피커에 너무 가까이 있거나 또는 이 스피커로부터 너무 멀리 있을 때, 각각, 스피커 볼륨을 디밍하거나 또는 부스팅함) 등을 수행함으로써, 자신의 출력들 및 입력들을 조정할 수 있다. 하나의 특정 예로서, 웨어러블 시스템은 오정합-유도 디밍을 감소시키려는 시도로 이미지의 부분들, 이를테면, 도 14의 부분들(1402, 1404 또는 1408)의 휘도를 선택적으로 부스팅할 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 웨어러블 시스템은, 이미지의 특정 부분들, 이를테면, 도 14의 부분들(1406 또는 1410)이 사용자에게 가시적이지 않으며 웨어러블 시스템에 의한 에너지 소비를 감소시키기 위해 그러한 구역들에서의 광 출력을 감소시킬 수 있다는 것을 인식할 수 있다. 예컨대, 이미지의 상이한 부분들이 선택적으로 활성화되는 전용의 광원들 또는 광원의 일부를 가질 수 있는 구성들에서, 이미지의 보여지지 않는 부분들과 연관된 하나 이상의 광원들 또는 광원의 부분들은 자신들의 광 출력이 감소되게 하거나 또는 턴 오프되게 할 수 있다.
디스플레이 정합 볼륨을 식별하는 예
[0265]
도 17a-도 17h는 디스플레이에 의해 투사된 광 필드들 및 광 필드들의 교차점들이 디스플레이 정합 볼륨을 부분적으로 정의할 수 있는 방법의 도면들을 예시한다. 도 18은 디스플레이에 의해 투사된 오버래핑 광 필드들 및 광 필드들의 교차점들이 디스플레이 정합 볼륨을 부분적으로 정의할 수 있는 방법의 평면도를 예시한다. 도 17a-도 17h 및 도 18이 예시하는 바와 같이, 디스플레이 정합 볼륨의 사이즈 및 형상은 부분적으로, 디스플레이(도 2의 디스플레이(220)일 수 있음)의 기하학적 구조 뿐만 아니라, 아웃-커플링된 광이 디스플레이의 밖으로(예컨대, 디스플레이의 도파관의 밖으로) 전파되는 각도들에 따라 좌우될 수 있다. 광이 출력되는 각도들이 디스플레이의 FOV를 정의할 수 있고; 법선에 비해 더 큰 각도들은 더 큰 FOV를 제공한다는 것이 인식될 것이다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 표면은 원하는 FOV를 제공하기에 충분히 큰 각도들을 출력할 수 있다.
[0266]
도 17a-도 17h 및 도 18은 디스플레이(220)를 예시하며, 이 디스플레이(220)는 엘리먼트들, 이를테면, 도파관(1701), 인-커플링 엘리먼트들(1702), OPE(orthogonal pupil expander)들(1704) 및 EPE(exit pupil expander)들(1706)(도 12a-도 14를 포함하여, 본원의 다양한 다른 도면들에서 또한 예시되는 디스플레이 표면(1202)을 형성할 수 있음)을 포함하는 광 필드 디스플레이일 수 있다. 예로서, 인-커플링 엘리먼트들(1702)은 이미지 소스로부터 광을 수신하고 이 광을 도파관(1701)에 커플링할 수 있다. 도파관(1701)은 광을 OPE들(1704)에 전달할 수 있고, OPE들(1704)은 동공 확장을 제공하고 광을 EPE들(1706)로 지향시킬 수 있으며, EPE들(1706)(디스플레이 표면(1202) 상에 제공될 수 있음)은 추가적인 동공 확장을 제공하고 광을 사용자의 눈(들)에 전달한다. 광 필드 디스플레이들 및 그러한 디스플레이들의 컴포넌트들의 추가적인 예들 및 세부사항들은 또한, 2018년 3월 14일자로 출원된 미국 특허 가출원 번호 62/642,761의 적어도 도 9a-도 9c와 관련하여 설명되며, 이는 그 전체가 본원에 인용에 의해 포함된다.
[0267]
도 17a는 디스플레이(220)가 디스플레이의 FOV의 최우측 구역(예컨대, 최우측 픽셀) 및 광학 무한대에서 가상 이미지 콘텐츠와 연관된 광(1710)을 투사하고 있는 예를 예시한다. 그에 반해서, 도 17b는 디스플레이(220)가 디스플레이의 FOV의 최좌측 구역(예컨대, 최좌측 픽셀) 및 광학 무한대에서 오브젝트와 연관된 광(1712)을 투사하고 있는 예를 예시한다. 도 17c는 도 17a의 광(1710)과 도 17b의 광(1712)의 오버래핑 구역(1714)을 예시한다. 구역(1714)은 수평 정합 볼륨일 수 있다. 특히, 사용자의 눈이 도 17c의 구역(1714) 내에 배치될 때, 사용자는 (도 17a에서와 같은) FOV의 최우측 구역 및 (도 17b에서와 같은) FOV의 최좌측 구역 둘 모두에 있는 오브젝트들을 지각할 수 있다(예컨대, 디스플레이(220)는 이 오브젝트들로부터의 광을 사용자에게 제공할 수 있음).
[0268]
도 17d-도 17f는 수직 방향을 제외하고는 도 17a-도 17e의 예들과 유사한 예들을 예시한다. 특히, 도 17d는 디스플레이(220)가 디스플레이의 FOV의 최하단 구역(예컨대, 최하단 픽셀) 및 광학 무한대에서 오브젝트와 연관된 광(1716)을 투사하고 있는 예를 예시하는 한편, 도 17e는 디스플레이(220)가 디스플레이의 FOV의 최상단 구역(예컨대, 최상단 픽셀) 및 광학 무한대에서 오브젝트와 연관된 광(1718)을 투사하고 있는 예를 예시한다. 유사하게, 도 17f는 도 17d의 광(1716)과 도 17e의 광(1718)의 오버래핑 구역(1720)을 예시한다. 구역(1720)은 수직 정합 볼륨일 수 있다. 특히, 사용자의 눈이 도 17f의 구역(1720) 내에 배치될 때, 사용자는 (도 17d에서와 같은) FOV의 최하단 구역 및 (도 17e에서와 같은) FOV의 최상단 구역 둘 모두에 있는 오브젝트들을 지각할 수 있다(예컨대, 디스플레이(220)는 이 오브젝트들로부터의 광을 사용자에게 제공할 수 있음).
[0269]
도 17g 및 도 17h는 도 17c의 구역들(1714)과 도 17f의 구역(1720)의 (구역(1722)으로서) 교차점을 예시한다. 특히, 도 17g는 디스플레이(220)의 FOV의 4 개의 코너들에 있는 오브젝트들로부터의 광이 오버랩되는 구역(1722)을 예시한다. 도 17h는 단지 구역(1722)의 아웃라인을 예시한다. 자명할 바와 같이, 사용자의 눈이 구역(1722) 내에 배치될 때, 사용자는 디스플레이의 FOV 내의 어디든 오브젝트들을 지각할 수 있다(예컨대, 디스플레이(220)는 이 오브젝트들로부터의 광을 사용자에게 제공할 수 있음). 일부 실시예들에서, 디스플레이(220)의 정합 볼륨은 머리-장착형 디스플레이에 의해 제시되는 가상 이미지 콘텐츠의 매 픽셀을 표현하는 광이 통과할 것으로 예상되는, 머리-장착형 디스플레이의 뷰잉 볼륨인 것으로 이해될 수 있다.
[0270]
일부 실시예들에서, 다른 속성들(이를테면, 디스플레이 사이즈)을 일정하게 유지하면서 디스플레이(220)의 FOV를 (수평으로, 수직으로 또는 이들의 조합으로) 증가시키는 것은, 관련 정합 볼륨(예컨대, 수평 볼륨(1714), 수직 볼륨(1720) 또는 조합된 정합 볼륨(1722))을 축소시키는 효과를 가질 수 있다. 예로서, 도 17a-도 17c 그리고 수평 FOV 및 정합 볼륨(1714)을 고려하라. 디스플레이(220)의 수평 FOV의 증가는, 우측 수평 에지에 있는 오브젝트들로부터의 광(1710)이 디스플레이 표면(1202)(예컨대, EPE들(1706))에 의해 더욱 예각(sharper angle)으로(예컨대, 디스플레이 표면(1202)에 대한 법선으로부터 더 큰 각도로) 투사됨을 의미한다. 유사하게, 좌측 수평 에지에 있는 오브젝트들로부터의 광(1712)이 더욱 예각으로 투사된다. 따라서, 도 17c의 관점에서, 수평 FOV의 증가들에 따라 수평 정합 볼륨(1714)의 정점이 디스플레이 표면(1202)을 향해 이동하여서, 볼륨(1714)이 축소된다. 일부 실시예들에서, 수직 FOV 및 수직 정합 볼륨 뿐만 아니라 전체 FOV 및 전체 정합 볼륨에 유사한 고려사항들이 적용될 수 있다.
[0271]
도 18은 디스플레이에 의해 생성된 광선들 뿐만 아니라 직사각형 형상 및 특정 FOV를 가질 수 있는 디스플레이 표면(1202)을 포함하는 디스플레이(220)의 평면도를 도시한다. 일반적으로, 도 18의 디스플레이(220)의 정합 볼륨은 도 18의 하향식 관점에서 삼각형으로 보이는 볼륨(1802)일 수 있다. 볼륨(1802)은, 도 17a-도 17g에서 도시된 광에 의해 형성되는 다양한 광 필드들이 오버랩되는 볼륨을 표현할 수 있다. 사용자의 눈이 볼륨(1802)의 외측에(예컨대, 볼륨(1804)에) 위치되면, 디스플레이(220)의 적어도 일부 부분으로부터의 광 필드들의 광이 사용자의 눈에 도달하는 데 실패하여서, FOV의 일부의 부분적인 또는 완전한 디밍이 야기될 것임을 알 수 있다.
[0272]
디스플레이(220)의 예시된 치수가 이 디스플레이(220)의 폭이 아니라 디스플레이(220)의 높이일 것이고, 예시된 FOV가 도 18에서 도시된 수평 FOV가 아니라 수직 FOV일 것이라도, 디스플레이 및 정합 볼륨의 측면도는 도 18에서 도시된 외관과 거의 동일한 외관(적어도, 직사각형 디스플레이의 경우)을 가질 것임이 주목되어야 한다. 따라서, 볼륨(1802)은 실제로는 다소 피라미드 형상을 가질 수 있다. 다른 실시예들에서, 디스플레이는 비-직사각형 형상들, 이를테면, 원형 형상, 타원형 형상, 자유로운 형식의 형상 또는 임의의 다른 원하는 형상을 가질 수 있다. 그러한 실시예들에서, 대응하는 정합 볼륨은, 관련 FOV에 광 필드들을 투사하고 그러한 광 필드들이 교차하는 곳(볼륨(1802)에 대응할 수 있음) 및 광 필드들이 교차하지 않는 곳(볼륨(1804)에 대응할 수 있음)을 식별함으로써 결정될 수 있다.
[0273]
본원에서 논의된 바와 같이, 피라미드의 "베이스"는 절단될 수 있고(이는, 적절히 정합될 때 사용자의 속눈썹들이 디스플레이에 영향을 미치지 않도록 디스플레이로부터 멀리 사용자의 눈들을 이동시키는 것을 도울 수 있음), 피라미드의 "상단"은 또한, 절단될 수 있다(이는, 사용자의 눈들의 위치 결정 시에 잡음의 영향들을 감소시킬 때 도움이 될 수 있으며, 사용자의 눈들은, 그렇지 않으면, 피라미드 형상의 정합 볼륨의 "상단"에서 정합의 안팎으로 빠르게 움직일 수 있음). "상단"이 볼륨(1802)의 정점에 근접하고, 베이스가 도파관(1701)에 근접한 것이 인식될 것이다. 본원에서 논의된 바와 같이(예컨대, 도 14 참조), 사용자의 눈들이 정합 볼륨(1802)의 외측의 구역들(1804)에 위치될 때, 사용자는 디스플레이(220)의 픽셀들의 일부 또는 전부의 디밍을 지각할 수 있다.
[0274]
일반적으로, 정합 볼륨은 다양한 이유들로 임의의 수의 방식들로 조정(예컨대, 절단 또는 다른 방식으로 감소)될 수 있다. 예로서, 사용자의 속눈썹들 또는 눈꺼풀(lid)들이 디스플레이(220)에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해, 볼륨이 디스플레이(220)로부터 최소 거리를 갖도록 정합 볼륨은 절단될 수 있다. 결과적으로, 일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템(예컨대, 디스플레이 시스템의 프로세싱 전자장치)은, 적어도 부분적으로 한쪽 눈 또는 양쪽 눈들이 디스플레이(220)로부터 최소 임계 거리(예컨대, 최소 허용가능 거리) 미만으로 있는지 여부를 결정함으로써, 사용자의 눈들이 정합 볼륨(1802)의 내측에 있는지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 눈이 디스플레이로부터 최소 임계 거리 미만에 있는 것으로 결정되면, 디스플레이 시스템은 이 결과를, 눈이 정합 볼륨(1802)의 외측에 있고 따라서 디스플레이와 눈이 적절히 정합되지 않음을 의미하는 것으로 해석할 수 있다. 그 결과, 본원에서 논의된 바와 같이, 디스플레이 시스템은 정합이 부적절함을 표시하는 피드백을 사용자에게 제공할 수 있고, 그리고/또는 오정합에 의해 유발되는 디스플레이 저하를 완화시키기 위한 액션들을 취하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 그러한 최소 임계 거리는 하나 이상의 치수들에서 변할 수 있다. 예컨대, 최소 임계 거리는 공칭 포지션 및/또는 디스플레이의 표면으로부터의 거리의 함수로써 z-축을 따라 선형으로 변할 수 있다.
[0275]
눈이 디스플레이(220)로부터 최소 거리 내에 있는지 여부를 결정하는 것에 부가하여 또는 대안으로서, 일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템(예컨대, 디스플레이 시스템의 프로세싱 전자장치)은, 적어도 부분적으로 한쪽 눈 또는 양쪽 눈들이 디스플레이(220)로부터 최대 임계 거리를 초과하여 있는지 여부를 결정함으로써, 사용자의 눈들이 정합 볼륨(1802)의 내측에 있는지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 최대 임계 거리가, 위에서 주목된 피라미드(1802)의 "상단"이 절단되는 거리에 대응할 수 있다는 것이 인식될 것이다. 눈이 디스플레이로부터 최대 임계 거리를 초과하여 있는 것으로 결정되면, 디스플레이 시스템은 이 결과를, 눈이 정합 볼륨(1802)의 외측에 있고 따라서 디스플레이와 눈이 적절히 정합되지 않음을 의미하는 것으로 해석할 수 있다. 그 결과, 본원에서 논의된 바와 같이, 디스플레이 시스템은 정합이 부적절함을 표시하는 피드백을 사용자에게 제공할 수 있고, 그리고/또는 오정합에 의해 유발되는 디스플레이 저하를 완화시키기 위한 액션들을 취하도록 구성될 수 있다.
[0276]
눈이 디스플레이(220)로부터 최소 거리 내에 있는지 그리고/또는 최대 거리를 넘어서 있는지를 결정하는 것에 부가하여 또는 대안으로서, 웨어러블 시스템은 도 6의 카메라들(324) 및 광원들(326)과 같은 엘리먼트들을 포함하는 눈 추적 시스템을 가질 수 있으며, 이 눈 추적 시스템은, 디스플레이 정합 볼륨과 정확히 오버랩되지는 않을 수 있는 눈 추적 볼륨 내에 사용자의 눈들이 있는 경우에만 사용자의 눈들을 추적할 수 있다. 일부 실시예들에서, 눈 추적 시스템의 카메라는 디스플레이 정합 볼륨을 포함하는 시야를 가질 수 있다. 따라서, 디스플레이 정합 볼륨은 카메라의 시야의 부분공간 또는 일부인 것으로 간주될 수 있다. 디스플레이 시스템은, 카메라에 의해 이미징될 때 사용자의 눈이 그 부분공간 내에 있는지 또는 그 부분공간으로부터 임계 거리 내에 있는지를 결정하도록 구성될 수 있다. 눈이 부분공간 내에 있거나 또는 부분공간으로부터 임계 거리 내에 있으면, 디스플레이 시스템은 이 결과를, 눈이 디스플레이 정합 볼륨 내에 있음을 의미하는 것으로 해석할 수 있다. 눈이 부분공간의 외측에 있거나 또는 부분공간으로부터 임계 거리 외측에 있으면, 디스플레이 시스템은 이 결과를, 눈이 디스플레이 정합 볼륨의 외측에 있음을 의미하는 것으로 해석할 수 있다. 본원에서 논의된 바와 같이, 디스플레이 시스템이, 눈이 디스플레이 정합 볼륨의 외측에 있다고 결정하면, 디스플레이 시스템은, 디스플레이와 눈이 출력을 위해 적절히 정합되지 않음을 표시하는 피드백을 사용자에게 제공하도록 구성될 수 있고, 그리고/또는 오정합에 의해 유발되는 디스플레이 저하를 완화시키기 위한 액션들을 취하도록 구성될 수 있다.
하우징 정합 볼륨 및 시스템 정합 볼륨의 예들
[0277]
도 19a는 예시적인 하우징 정합 볼륨(1900)을 예시한다. 주변 환경으로부터의 광은 사용자에게 도달하기 위해 디스플레이의 프레임 또는 하우징에 있는 개구를 통과한다. 디스플레이용 프레임 또는 하우징은, 일부 각도들로부터의 일부 주변 광이 사용자의 눈들에 도달하는 것을 차단할 수 있다는 것이 인식될 것이다. 그 결과, 디스플레이 정합 볼륨과 유사하게, 하우징 정합 볼륨(1900)은, 디스플레이의 하우징 또는 프레임을 통해 이용가능한 전체 시야를 형성하기 위해 외부 환경으로부터 광을 수신하도록 사용자의 눈이 포지셔닝되는 공간 볼륨을 표현할 수 있다. 일부 실시예들에서, 사용자의 눈의 회전 중심은 바람직하게는, 눈이 전체 이용가능 시야에 대응하는 각도들로 외부 환경으로부터 광을 수신하도록, 하우징 정합 볼륨(1900) 내에 위치된다. 일부 실시예들에서, 사용자의 눈의 회전 중심이 하우징 정합 볼륨(1900) 내에 위치될 때, 사용자는 사용자 주위의 세계의 허용가능 부분을 볼 수 있다. (예컨대, 하우징 정합 볼륨(1900) 내에 회전 중심을 제공함으로써) 웨어러블 시스템에 대한 사용자의 눈의 적절한 정합은, 사용자가 자신의 경로들에서 장애물들을 볼 수 없을 가능성을 감소시키는 것을 도울 수 있고, 양안시를 가능하게 하도록 오버랩되는, 좌측 시야와 우측 시야를 사용자에게 제공할 수 있으며, 그리고/또는 더욱 편안한 시각적 경험을 사용자들에게 제공할 수 있다.
[0278]
도 19a에서 도시된 바와 같이, 하우징 정합 볼륨(1900)은 하우징 개구들(1510)을 참조하여 부분적으로 또는 완전히 결정될 수 있으며, 이 하우징 개구들(1510)은, 도 15a와 관련하여 이전에 논의된 바와 같은, 웨어러블 시스템의 프레임(230)에 있는 개구들(또는 렌즈들)일 수 있다. 예로서, 하우징 정합 볼륨(1900)은 하우징 개구들(1510)의 형상 및 사이즈에 의해 정의된 베이스를 갖는 원뿔-형 형상을 가질 수 있다. 하우징 개구들(1510)에 가장 가까운 원뿔-형 형상의 부분들 및 하우징 개구들(1510)로부터 가장 먼 부분들은 절단(예컨대, 하우징 정합 볼륨(1900)으로부터 제외)될 수 있고, 이는, 디스플레이 및 하우징 개구들(1510)로부터 멀리 사용자의 눈들을 이동시켜서, 적절히 정합될 때 사용자의 속눈썹들이 디스플레이에 영향을 미치지 않게 하는 것을 도울 수 있고, 사용자의 눈들의 위치 결정 시에 잡음의 영향들을 감소시키는 것을 도울 수 있으며, 사용자의 눈들은, 그렇지 않으면, 원뿔-형상의 정합 볼륨의 "상단"에 있는 작은 볼륨에서의 정합의 안팎으로 빠르게 움직일 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템은, 사용자의 눈들(예컨대, 눈들의 회전 중심들)이 하우징 정합 볼륨(1900) 내에 있는지 여부를 결정하도록, 그리고 사용자의 눈들이 정합 볼륨(1900)의 외측에 있으면 오정합의 통지들을 제공하도록 구성될 수 있다.
[0279]
도 19b는 (하우징 개구들(1510)과 연관된) 도 19a의 하우징 정합 볼륨(1900) 상에 중첩된, (디스플레이 표면(1202)과 연관된) 도 13a의 디스플레이 정합 볼륨(1302a)을 예시한다. 적어도 일부 실시예들에서, 사용자의 눈의 회전 중심이, 도 19a의 하우징 정합 볼륨(1900) 및 디스플레이 정합 볼륨, 이를테면, 도 13a의 디스플레이 정합 볼륨(1302a)(또는 본원에서 논의된 다른 디스플레이 정합 볼륨 중 임의의 디스플레이 정합 볼륨) 둘 모두 내에 위치되는 것이 바람직할 수 있다. 사용자의 눈이 하우징 정합 볼륨 및 디스플레이 정합 볼륨 둘 모두 내에 위치될 때, 사용자는 (디스플레이 디바이스에 의해 제공되는 전체 시야를 이용하여) 디스플레이 디바이스로부터 이미지 정보를 수신할 수 있으면서, 또한, 하우징에 의해 제공되는 외부 환경의 전체 시야를 볼 수 있을 수 있다.
[0280]
도 19c는 조합된 정합 볼륨(1902)의 예를 예시하고, 여기서, 조합된 정합 볼륨(1902)에서의 매 지점은 하우징 정합 볼륨 및 디스플레이 정합 볼륨 둘 모두 내에(예컨대, 디스플레이 정합 볼륨(1302a) 및 하우징 정합 볼륨(1900) 내에) 놓인다. 도 19b 및 도 19c에서 도시된 바와 같이 그리고 적어도 일부 실시예들에서, 디스플레이 정합 볼륨(1302a)은 일반적으로, 하우징 정합 볼륨(1900)보다 더 작을 수 있다(예컨대, 하우징 정합 볼륨(1900)은 디스플레이 정합 볼륨(1302a)의 코너들에서만 더 작을 수 있음). 그러한 실시예들에서, 조합된 정합 볼륨(1902)은 도 19c에서 예시된 바와 같이 둥근 코너들을 갖는 절단된 피라미드와 유사한 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템은, 사용자의 눈들(예컨대, 눈들의 회전 중심들)이 하우징 정합 볼륨(1900) 내에 있는지, 디스플레이 정합 볼륨(1204) 내에 있는지, 또는 하우징 정합 볼륨(1900) 및 디스플레이 정합 볼륨(1204) 둘 모두 내에 있는지를 결정하도록 구성될 수 있다. 사용자의 눈들이 분석되고 있는 특정 볼륨 외측에 있으면, 디스플레이 시스템은, 사용자의 눈들이 분석되고 있는 정합 볼륨(예컨대, 하우징 정합 볼륨(1900), 디스플레이 정합 볼륨(1204), 또는 하우징 정합 볼륨(1900) 및 디스플레이 정합 볼륨(1204) 둘 모두)의 외측에 있으면 오정합의 통지들을 제공하도록 구성될 수 있다.
[0281]
예컨대, 일부 실시예들에서, 하우징 정합 볼륨(1900) 및 디스플레이 정합 볼륨(1204)에 의해 정의되는 조합된 오버래핑 정합 볼륨은, 사용자의 눈들이 이 조합된 정합 볼륨 내에 있는지 여부를 결정하기 위해 분석될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이는, 외부 하우징으로 또한 지칭될 수 있는 하우징의 정합 또는 뷰잉 볼륨의 일부 또는 부분공간인 것으로 이해될 수 있다. 디스플레이 시스템은, 사용자의 눈이 이 부분공간(또는 이 부분공간의 외측에 허용가능 임계 거리) 내에 있는지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 디스플레이 시스템이, 눈의 포지션이 디스플레이의 외부 하우징의 뷰잉 볼륨의 부분공간의 외측에 임계 거리를 초과하여 있다고 결정하면, 디스플레이 시스템은 디스플레이와 눈이 적절히 정합되지 않음을 표시하는 피드백을 사용자에게 제공할 수 있다.
주변 환경에 있는 오브젝트들을 검출하기 위한 컴퓨터 비전
[0282]
위에서 논의된 바와 같이, 디스플레이 시스템은 사용자를 둘러싸는 환경에 있는 오브젝트들 또는 이 환경의 특성들을 검출하도록 구성될 수 있다. 검출은 본원에서 논의된 다양한 환경 센서들(예컨대, 카메라들, 오디오 센서들, 온도 센서들 등)을 포함하는 다양한 기법들을 사용하여 달성될 수 있다.
[0283]
일부 실시예들에서, 컴퓨터 비전 기법들을 사용하여, 환경에 존재하는 오브젝트들이 검출될 수 있다. 예컨대, 본원에서 논의된 바와 같이, 디스플레이 시스템의 전방 카메라는 주변 환경을 이미징하도록 구성될 수 있고, 디스플레이 시스템은 주변 환경에서의 오브젝트들의 존재를 결정하기 위해 이미지들에 대한 이미지 분석을 수행하도록 구성될 수 있다. 디스플레이 시스템은, 장면 재구성, 이벤트 검출, 비디오 추적, 오브젝트 인식, 오브젝트 포즈 추정, 학습, 인덱싱, 모션 추정 또는 이미지 복원 등을 수행하기 위해, 외향 이미징 시스템에 의해 획득된 이미지들을 분석할 수 있다. 다른 예들로서, 디스플레이 시스템은, 사용자의 시야에서 얼굴들 및/또는 인간 눈들의 존재 및 위치를 결정하기 위해 얼굴 및/또는 눈 인식을 수행하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 컴퓨터 비전 알고리즘들이 이들 태스크들을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 컴퓨터 비전 알고리즘들의 비-제한적인 예들은: SIFT(Scale-invariant feature transform), SURF(speeded up robust features), ORB(oriented FAST and rotated BRIEF), BRISK(binary robust invariant scalable keypoints), FREAK(fast retina keypoint), Viola-Jones 알고리즘, Eigenfaces 접근법, Lucas-Kanade 알고리즘, Horn-Schunk 알고리즘, 평균-시프트(Mean-shift) 알고리즘, vSLAM(visual simultaneous location and mapping) 기법들, 순차적 베이지안 추정기(예컨대, Kalman 필터, 확장된 Kalman 필터 등), 번들 조정, 적응형 임계화(Adaptive thresholding)(및 다른 임계화 기법들), ICP(Iterative Closest Point), SGM(Semi Global Matching), SGBM(Semi Global Block Matching), 특징점 히스토그램(Feature Point Histogram)들, 다양한 머신 러닝 알고리즘들(이를테면, 예컨대, 지원 벡터 머신, k-최근접 이웃 알고리즘, 나이브 베이즈(Naive Bayes), 뉴럴 네트워크(콘볼루셔널 또는 딥 뉴럴 네트워크들을 포함함) 또는 다른 감독식/비-감독식 모델들 등) 등을 포함한다.
[0284]
이들 컴퓨터 비전 기법들 중 하나 이상은 또한, 센서들에 의해 검출된 오브젝트들의 다양한 특성들을 검출 및 결정하기 위해 다른 환경 센서들(이를테면, 예컨대, 마이크로폰)로부터 획득된 데이터와 함께 사용될 수 있다.
[0285]
본원에서 논의된 바와 같이, 주변 환경에 있는 오브젝트들은 하나 이상의 기준들에 기반하여 검출될 수 있다. 그런 다음, 디스플레이 시스템이 컴퓨터 비전 알고리즘을 사용하여 또는 하나 이상의 센서 어셈블리들(디스플레이 시스템의 일부일 수 있거나 또는 디스플레이 시스템의 일부가 아닐 수 있음)로부터 수신된 데이터를 사용하여 주변 환경에서 기준들의 존재 또는 부재를 검출할 때, 디스플레이 시스템은 오브젝트의 존재를 시그널링할 수 있다.
머신 러닝
[0286]
주변 환경에서 오브젝트들의 존재를 식별하도록 학습하기 위해 다양한 머신 러닝 알고리즘들이 사용될 수 있다. 일단 트레이닝되면, 머신 러닝 알고리즘들은 디스플레이 시스템에 의해 저장될 수 있다. 머신 러닝 알고리즘들의 일부 예들은, 회귀 알고리즘들(이를테면, 예컨대, 범용 최소 제곱 회귀(Ordinary Least Squares Regression)), 인스턴스-기반 알고리즘들(이를테면, 예컨대, 러닝 벡터 양자화(Learning Vector Quantization)), 결정 트리 알고리즘들(이를테면, 예컨대, 분류 및 회귀 트리들), 베이지안 알고리즘들(이를테면, 예컨대, 나이브 베이즈), 클러스터링 알고리즘들(이를테면, 예컨대, k-평균 클러스터링), 연관 규칙 러닝 알고리즘들(이를테면, 예컨대, 선험적 알고리즘들), 인공 뉴럴 네트워크 알고리즘들(이를테면, 예컨대, 퍼셉트론(Perceptron)), 딥 러닝 알고리즘들(이를테면, 예컨대, 딥 볼츠만 머신(Deep Boltzmann Machine), 또는 딥 뉴럴 네트워크), 차원 축소(dimensionality reduction) 알고리즘들(이를테면, 예컨대, 주 성분 분석(Principal Component Analysis)), 앙상블 알고리즘들(이를테면, 예컨대, 스태킹된 일반화(Stacked Generalization)), 및/또는 다른 머신 러닝 알고리즘들을 포함하는 감독식 또는 비-감독식 머신 러닝 알고리즘들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 개별적인 모델들은 개별적인 데이터 세트들에 대해 맞춤화될 수 있다. 예컨대, 웨어러블 디바이스는 베이스 모델을 생성하거나 또는 저장할 수 있다. 베이스 모델은 데이터 타입(예컨대, 특정 사용자), 데이터 세트(예컨대, 획득된 부가적인 이미지들의 세트), 조건부 상황들 또는 다른 변이들에 특정한 부가적인 모델들을 생성하기 위한 시작점으로서 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템은 집계 데이터의 분석을 위한 모델들을 생성하기 위해 복수의 기법들을 활용하도록 구성될 수 있다. 다른 기법들은 미리 정의된 임계치들 또는 데이터 값들을 사용하는 것을 포함할 수 있다.
[0287]
오브젝트를 검출하기 위한 기준들은 하나 이상의 임계 조건들을 포함할 수 있다. 환경 센서에 의해 획득된 데이터의 분석이 임계 조건이 통과됨을 표시하면, 디스플레이 시스템은 주변 환경에서의 오브젝트의 존재의 검출을 표시하는 신호를 제공할 수 있다. 임계 조건은 정량적 및/또는 정성적 측정을 수반할 수 있다. 예컨대, 임계 조건은 반사 및/또는 오브젝트가 환경에 존재할 가능성과 연관된 점수 또는 퍼센트를 포함할 수 있다. 디스플레이 시스템은 환경 센서의 데이터로부터 계산된 점수를 임계 점수와 비교할 수 있다. 점수가 임계 레벨보다 더 높으면, 디스플레이 시스템은 반사 및/또는 오브젝트의 존재를 검출할 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 점수가 임계치보다 더 낮으면, 디스플레이 시스템은 환경에서의 오브젝트의 존재를 시그널링할 수 있다. 일부 실시예들에서, 임계 조건은 사용자의 감정 상태 및/또는 주변 환경과 사용자의 상호작용들에 기반하여 결정될 수 있다.
[0288]
일부 실시예들에서, 임계 조건들, 머신 러닝 알고리즘들 또는 컴퓨터 비전 알고리즘들은 특정 맥락에 대해 전문화될 수 있다. 예컨대, 진단 맥락에서, 컴퓨터 비전 알고리즘은 자극에 대한 특정 반응들을 검출하도록 전문화될 수 있다. 다른 예로서, 디스플레이 시스템은, 본원에서 논의된 바와 같이, 자극에 대한 사용자의 반응을 감지하기 위해 안면 인식 알고리즘들 및/또는 이벤트 추적 알고리즘들을 실행할 수 있다.
[0289]
본원에서 설명되고 그리고/또는 도면들에서 도시된 프로세스들, 방법들 및 알고리즘들 각각이, 구체적인 그리고 특정한 컴퓨터 명령들을 실행하도록 구성된 하나 이상의 물리적 컴퓨팅 시스템들, 하드웨어 컴퓨터 프로세서들, 주문형 회로 및/또는 전자 하드웨어에 의해 실행되는 코드 모듈들로 구현될 수 있고 그리고 이러한 코드 모듈들에 의해 완전히 또는 부분적으로 자동화될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예컨대, 컴퓨팅 시스템들은 특정 컴퓨터 명령들로 프로그래밍된 범용 컴퓨터들(예컨대, 서버들), 또는 특수 목적 컴퓨터들, 특수 목적 회로 등을 포함할 수 있다. 코드 모듈은 동적 링크 라이브러리에 설치되는 실행가능 프로그램으로 컴파일링 및 링크될 수 있거나, 또는 인터프리팅되는 프로그래밍 언어로 쓰여질 수 있다. 일부 실시예들에서, 주어진 기능에 특정한 회로에 의해 특정 동작들 및 방법들이 수행될 수 있다.
[0290]
추가로, 본 개시내용의 기능성의 특정 실시예들은, 예컨대, 수반되는 계산들의 볼륨 또는 복잡성에 기인하여 또는 실질적으로 실시간으로 결과들을 제공하기 위해, (적절한 전문화된 실행가능 명령들을 활용하는) 하나 이상의 물리적 컴퓨팅 디바이스들 또는 주문형 하드웨어가 기능성을 수행할 필요가 있을 수 있을 만큼 충분히 수학적으로, 계산적으로 또는 기술적으로 복잡하다. 예컨대, 비디오는 많은 프레임들(각각의 프레임은 수백만 개의 픽셀들을 가짐)을 포함할 수 있으며, 특정하게 프로그래밍된 컴퓨터 하드웨어는 상업적으로 합리적인 시간량 내에 원하는 이미지 프로세싱 태스크 또는 애플리케이션을 제공하기 위해 비디오 데이터를 프로세싱할 필요가 있다.
[0291]
코드 모듈들 또는 임의의 타입의 데이터는 임의의 타입의 비-일시적인 컴퓨터-판독가능한 매체, 이를테면, 하드 드라이브들, 솔리드 스테이트 메모리, RAM(random access memory), ROM(read only memory), 광학 디스크, 휘발성 또는 비-휘발성 저장부, 이들의 조합들 등을 포함하는 물리적 컴퓨터 저장부 상에 저장될 수 있다. 일부 실시예들에서, 비-일시적인 컴퓨터-판독가능 매체는 로컬 프로세싱 및 데이터 모듈(140), 원격 프로세싱 모듈(150) 및 원격 데이터 리포지토리(160) 중 하나 이상의 일부일 수 있다. 방법들 및 모듈들(또는 데이터)은 또한, 생성된 데이터 신호들로서(예컨대, 반송파 또는 다른 아날로그 또는 디지털 전파 신호의 일부로서), 무선-기반 및 유선/케이블-기반 매체들을 포함하는 다양한 컴퓨터-판독가능 송신 매체들 상에서 송신될 수 있고, (예컨대, 단일 또는 멀티플렉싱된 아날로그 신호의 일부로서, 또는 다수의 별개의 디지털 패킷들 또는 프레임들로서) 다양한 형태들을 취할 수 있다. 개시된 프로세스들 또는 프로세스 단계들의 결과들은 임의의 타입의 비-일시적인 유형(tangible)의 컴퓨터 저장부에 영구적으로 또는 다른 방식으로 저장될 수 있거나, 또는 컴퓨터-판독가능 송신 매체를 통해 통신될 수 있다.
[0292]
본원에서 설명되고 그리고/또는 첨부된 도면들에서 도시된 흐름 다이어그램들 내의 임의의 프로세스들, 블록들, 상태들, 단계들 또는 기능성들은 프로세스 내의 특정 기능들(예컨대, 논리 또는 산술) 또는 단계들을 구현하기 위한 하나 이상의 실행가능 명령들을 포함하는 코드 모듈들, 세그먼트들 또는 코드의 부분들을 잠재적으로 표현하는 것으로서 이해되어야 한다. 다양한 프로세스들, 블록들, 상태들, 단계들 또는 기능성들은 조합되거나, 재배열되거나, 본원에서 제공된 예시적인 예들에 부가되거나, 이러한 예들로부터 삭제되거나, 수정되거나, 또는 그렇지 않으면 이러한 예들로부터 변화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 부가적인 또는 상이한 컴퓨팅 시스템들 또는 코드 모듈들이 본원에서 설명된 기능성들의 일부 또는 전부를 수행할 수 있다. 본원에서 설명된 방법들 및 프로세스들은 또한, 임의의 특정 시퀀스로 제한되지 않으며, 이에 관련된 블록들, 단계들 또는 상태들은 적절한 다른 시퀀스들로, 예컨대, 직렬로, 병렬로 또는 어떤 다른 방식으로 수행될 수 있다. 태스크들 또는 이벤트들은 개시된 예시적인 실시예들에 부가되거나 또는 이러한 실시예들로부터 제거될 수 있다. 게다가, 본원에서 설명된 실시예들에서의 다양한 시스템 컴포넌트들의 분리는 예시적인 목적들을 위한 것이며, 모든 실시예들에서 그러한 분리를 필요로 하는 것으로서 이해되지 않아야 한다. 설명된 프로그램 컴포넌트들, 방법들 및 시스템들이 일반적으로, 단일 컴퓨터 제품으로 함께 통합되거나 또는 다수의 컴퓨터 제품들로 패키징될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
다른 고려사항들
[0293]
본원에서 설명되고 그리고/또는 첨부된 도면들에서 도시된 프로세스들, 방법들 및 알고리즘들 각각은, 구체적인 그리고 특정한 컴퓨터 명령들을 실행하도록 구성된 하나 이상의 물리적 컴퓨팅 시스템들, 하드웨어 컴퓨터 프로세서들, 주문형 회로 및/또는 전자 하드웨어에 의해 실행되는 코드 모듈들로 구현될 수 있고 그리고 이러한 코드 모듈들에 의해 완전히 또는 부분적으로 자동화될 수 있다. 예컨대, 컴퓨팅 시스템들은 특정 컴퓨터 명령들로 프로그래밍된 범용 컴퓨터들(예컨대, 서버들), 또는 특수 목적 컴퓨터들, 특수 목적 회로 등을 포함할 수 있다. 코드 모듈은 동적 링크 라이브러리에 설치되는 실행가능 프로그램으로 컴파일링 및 링크될 수 있거나, 또는 인터프리팅되는 프로그래밍 언어로 쓰여질 수 있다. 일부 구현들에서, 주어진 기능에 특정한 회로에 의해 특정 동작들 및 방법들이 수행될 수 있다.
[0294]
추가로, 본 개시내용의 기능성의 특정 구현들은, 예컨대, 수반되는 계산들의 볼륨 또는 복잡성에 기인하여 또는 실질적으로 실시간으로 결과들을 제공하기 위해, (적절한 전문화된 실행가능 명령들을 활용하는) 하나 이상의 물리적 컴퓨팅 디바이스들 또는 주문형 하드웨어가 기능성을 수행할 필요가 있을 수 있을 만큼 충분히 수학적으로, 계산적으로 또는 기술적으로 복잡하다. 예컨대, 애니메이션들 또는 비디오는 많은 프레임들(각각의 프레임은 수백만 개의 픽셀들을 가짐)을 포함할 수 있으며, 특정하게 프로그래밍된 컴퓨터 하드웨어는 상업적으로 합리적인 시간량 내에 원하는 이미지 프로세싱 태스크 또는 애플리케이션을 제공하기 위해 비디오 데이터를 프로세싱할 필요가 있다.
[0295]
코드 모듈들 또는 임의의 타입의 데이터는 임의의 타입의 비-일시적인 컴퓨터-판독가능 매체, 이를테면, 하드 드라이브들, 솔리드 스테이트 메모리, RAM(random access memory), ROM(read only memory), 광학 디스크, 휘발성 또는 비-휘발성 저장부, 이들의 조합들 등을 포함하는 물리적 컴퓨터 저장부 상에 저장될 수 있다. 방법들 및 모듈들(또는 데이터)은 또한, 생성된 데이터 신호들로서(예컨대, 반송파 또는 다른 아날로그 또는 디지털 전파 신호의 일부로서), 무선-기반 및 유선/케이블-기반 매체들을 포함하는 다양한 컴퓨터-판독가능 송신 매체들 상에서 송신될 수 있고, (예컨대, 단일 또는 멀티플렉싱된 아날로그 신호의 일부로서, 또는 다수의 별개의 디지털 패킷들 또는 프레임들로서) 다양한 형태들을 취할 수 있다. 개시된 프로세스들 또는 프로세스 단계들의 결과들은 임의의 타입의 비-일시적인 유형의 컴퓨터 저장부에 영구적으로 또는 다른 방식으로 저장될 수 있거나, 또는 컴퓨터-판독가능 송신 매체를 통해 통신될 수 있다.
[0296]
본원에서 설명되고 그리고/또는 첨부된 도면들에서 도시된 흐름 다이어그램들 내의 임의의 프로세스들, 블록들, 상태들, 단계들 또는 기능성들은 프로세스 내의 특정 기능들(예컨대, 논리 또는 산술) 또는 단계들을 구현하기 위한 하나 이상의 실행가능 명령들을 포함하는 코드 모듈들, 세그먼트들 또는 코드의 부분들을 잠재적으로 표현하는 것으로서 이해되어야 한다. 다양한 프로세스들, 블록들, 상태들, 단계들 또는 기능성들은 조합되거나, 재배열되거나, 본원에서 제공된 예시적인 예들에 부가되거나, 이러한 예들로부터 삭제되거나, 수정되거나, 또는 그렇지 않으면 이러한 예들로부터 변화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 부가적인 또는 상이한 컴퓨팅 시스템들 또는 코드 모듈들이 본원에서 설명된 기능성들의 일부 또는 전부를 수행할 수 있다. 본원에서 설명된 방법들 및 프로세스들은 또한, 임의의 특정 시퀀스로 제한되지 않으며, 이에 관련된 블록들, 단계들 또는 상태들은 적절한 다른 시퀀스들로, 예컨대, 직렬로, 병렬로 또는 어떤 다른 방식으로 수행될 수 있다. 태스크들 또는 이벤트들은 개시된 예시적인 실시예들에 부가되거나 또는 이러한 실시예들로부터 제거될 수 있다. 게다가, 본원에서 설명된 구현들에서의 다양한 시스템 컴포넌트들의 분리는 예시적인 목적들을 위한 것이며, 모든 구현들에서 그러한 분리를 필요로 하는 것으로서 이해되지 않아야 한다. 설명된 프로그램 컴포넌트들, 방법들 및 시스템들이 일반적으로, 단일 컴퓨터 제품으로 함께 통합되거나 또는 다수의 컴퓨터 제품들로 패키징될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 많은 구현 변이들이 가능하다.
[0297]
프로세스들, 방법들 및 시스템들은 네트워크(또는 분산) 컴퓨팅 환경에서 구현될 수 있다. 네트워크 환경들은 전사적(enterprise-wide) 컴퓨터 네트워크들, 인트라넷들, LAN(local area network)들, WAN(wide area network)들, PAN(personal area network)들, 클라우드 컴퓨팅 네트워크들, 크라우드-소스(crowd-sourced) 컴퓨팅 네트워크들, 인터넷 및 월드 와이드 웹(World Wide Web)을 포함한다. 네트워크는 유선 또는 무선 네트워크 또는 임의의 다른 타입의 통신 네트워크일 수 있다.
[0298]
본 개시내용의 시스템들 및 방법들 각각은 여러 혁신적인 양상들을 가지며, 이 양상들 중 어떤 단일의 양상도 본원에서 개시된 바람직한 속성들에 대해 단독으로 담당하거나 또는 요구되지 않는다. 위에서 설명된 다양한 특징들 및 프로세스들은 서로 독립적으로 사용될 수 있거나, 또는 다양한 방식들로 조합될 수 있다. 모든 가능한 조합들 및 하위조합들은 본 개시내용의 범위 내에 속하는 것으로 의도된다. 본 개시내용에서 설명된 구현들에 대한 다양한 수정들은 당업자들에게 용이하게 자명할 수 있으며, 본원에서 정의된 일반적인 원리들은 본 개시내용의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 구현들에 적용될 수 있다. 따라서, 청구항들은 본원에서 설명된 구현들로 제한되는 것으로 의도되는 것이 아니라, 본원에서 개시된 본 개시내용, 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 가장 넓은 범위에 부합할 것이다.
[0299]
별개의 구현들의 맥락에서 본 명세서에서 설명되는 특정 특징들은 또한, 단일 구현으로 조합하여 구현될 수 있다. 반대로, 단일 구현의 맥락에서 설명되는 다양한 특징들은 또한, 별개로 다수의 구현들로 또는 임의의 적절한 하위조합으로 구현될 수 있다. 게다가, 특징들이 특정 조합들로 동작하는 것으로서 위에서 설명되고 심지어 초기에는 그와 같이 청구될 수 있지만, 일부 경우들에서, 청구되는 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 이 조합으로부터 절제될 수 있으며, 청구되는 조합은 하위조합 또는 하위조합의 변이에 관한 것일 수 있다. 어떤 단일 특징 또는 특징들의 그룹도 각각의 모든 실시예에서 없어서는 안되거나 또는 필수적인 것은 아니다.
[0300]
구체적으로 달리 진술되거나 또는 사용된 맥락 내에서 달리 이해되지 않는 한, 본원에서 사용된 조건어, 이를테면, 다른 것들 중에서, "할 수 있다", "예컨대" 등은 일반적으로, 특정 실시예들이 특정 특징들, 엘리먼트들 및/또는 단계들을 포함하지만, 다른 실시예들은 이러한 특정 특징들, 엘리먼트들 및/또는 단계들을 포함하지 않는다는 것을 전달하는 것으로 의도된다. 따라서, 그러한 조건어는 일반적으로, 특징들, 엘리먼트들 및/또는 단계들이 어쨌든 하나 이상의 실시예들에 대해 요구된다는 것, 또는 하나 이상의 실시예들이, 저자 입력 또는 촉구가 있든 없든, 이들 특징들, 엘리먼트들 및/또는 단계들이 임의의 특정한 실시예에 포함되는지 여부 또는 이러한 임의의 특정 실시예에서 수행되어야 하는지 여부를 판단하기 위한 로직을 반드시 포함한다는 것을 암시하는 것으로 의도되지 않는다. "포함하는", "구비하는", "갖는" 등의 용어들은 동의어이고, 개방형(open-ended) 방식으로 포괄적으로 사용되며, 부가적인 엘리먼트들, 특징들, 행위들, 동작들 등을 배제하지 않는다. 또한, "또는"이라는 용어는, 예컨대 엘리먼트들의 목록을 연결하기 위해 사용될 때, "또는"이라는 용어가 목록 내의 엘리먼트들 중 하나, 일부 또는 전부를 의미하도록, 이 용어의 포괄적인 의미로(그리고 이 용어의 배타적인 의미가 아닌 것으로) 사용된다. 부가하여, 본 출원 및 첨부된 청구항들에서 사용된 단수 표현들은 달리 특정되지 않는 한 "하나 이상" 또는 "적어도 하나"를 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
[0301]
본원에서 사용된 바와 같이, 아이템들의 목록 "중 적어도 하나"를 지칭하는 어구는, 단일 멤버들을 포함하여, 그러한 아이템들의 임의의 조합을 지칭한다. 예로서, "A, B 또는 C 중 적어도 하나"는 A, B, C, A 및 B, A 및 C, B 및 C, 그리고 A, B 및 C를 커버하는 것으로 의도된다. 구체적으로 달리 진술되지 않는 한, "X, Y 및 Z 중 적어도 하나"란 어구와 같은 연결어는, 아이템, 용어 등이 X, Y 또는 Z 중 적어도 하나일 수 있다는 것을 전달하기 위해 일반적으로 사용된 바와 같이 맥락에 따라 달리 이해된다. 따라서, 그러한 연결어는 일반적으로, 특정 실시예들이 X 중 적어도 하나, Y 중 적어도 하나, 그리고 Z 중 적어도 하나가 각각 존재할 것을 요구함을 암시하는 것으로 의도되지 않는다.
[0302]
유사하게, 동작들이 도면들에서 특정 순서로 도시될 수 있지만, 바람직한 결과들을 달성하기 위해, 그러한 동작들이 도시된 특정 순서로 또는 순차적인 순서로 수행될 필요가 없거나, 또는 모든 예시된 동작들이 수행될 필요가 없다는 것이 인식되어야 한다. 추가로, 도면들은 흐름도의 형태로 하나 이상의 예시적인 프로세스들을 개략적으로 도시할 수 있다. 그러나, 도시되지 않은 다른 동작들이, 개략적으로 예시되는 예시적인 방법들 및 프로세스들에 통합될 수 있다. 예컨대, 예시된 동작들 중 임의의 동작 전에, 그 후에, 그와 동시에 또는 그 사이에 하나 이상의 부가적인 동작들이 수행될 수 있다. 부가적으로, 동작들은 다른 구현들에서 재배열되거나 또는 재정렬될 수 있다. 특정 상황들에서, 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 게다가, 위에서 설명된 구현들에서의 다양한 시스템 컴포넌트들의 분리는 모든 구현들에서 그러한 분리를 필요로 하는 것으로서 이해되지 않아야 하며, 설명된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들이 일반적으로, 단일 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 또는 다수의 소프트웨어 제품들로 패키징될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 부가적으로, 다른 구현들이 다음의 청구항들의 범위 내에 있다. 일부 경우들에서, 청구항들에서 언급된 동작들은, 상이한 순서로 수행될 수 있으며, 여전히 바람직한 결과들을 달성할 수 있다.
Claims (40)
- 가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템으로서,
사용자의 머리 상에 지지되도록 구성된 프레임;
상기 프레임 상에 배치된 머리-장착형 디스플레이 ―상기 디스플레이는, 상이한 양들의 파면 발산(wavefront divergence)으로 가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하여 상이한 시간 기간들에 상이한 깊이들에 위치된 것으로 보이는 가상 이미지 콘텐츠를 제시하기 위해 상기 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성됨―;
상기 사용자의 눈을 이미징하도록 구성된 하나 이상의 눈-추적 카메라들; 및
상기 디스플레이 및 상기 하나 이상의 눈-추적 카메라들과 통신하는 프로세싱 전자장치(electronics)
를 포함하고,
상기 프로세싱 전자장치는,
상기 하나 이상의 눈-추적 카메라들을 이용하여 획득된 상기 눈의 이미지들에 기반하여, 상기 눈의 포지션을 결정하도록,
상기 눈의 포지션이 상기 머리-장착형 디스플레이 시스템의 디스플레이 정합(registration) 볼륨 내에 있는지 여부를 결정하도록, 그리고
상기 눈의 포지션이 상기 디스플레이 정합 볼륨 내에 있는지 여부를 결정하는 것에 기반하여 통지를 제공하도록
구성되고,
상기 통지는 적어도, 상기 디스플레이와 상기 눈이 적절히 정합되지 않음을 표시하는,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 프로세싱 전자장치는 추가로, 상기 눈의 포지션이 상기 디스플레이 정합 볼륨의 외측에 있다고 결정할 시에, 상기 머리-장착형 디스플레이가 상기 사용자에 피팅(fit)되도록 적절히 조정되지 않았다는 피드백을 상기 사용자에게 제공하도록 구성되고,
상기 피드백은, 상기 눈들의 포지션이 상기 디스플레이 정합 볼륨 내에 있는지 여부를 결정하는 것에 기반하여 제공되는 상기 통지인,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 프레임에 제거가능하게 장착된, 그리고 상기 프레임의 피팅을 조정하도록 구성된 적어도 하나의 교환가능 피팅 피스(interchangeable fit piece)
를 더 포함하는,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제3 항에 있어서,
상기 교환가능 피팅 피스는 상기 프레임과 상기 사용자의 콧등 사이의, 상기 프레임의 피팅을 조정하도록 구성된 교환가능 노즈 브리지를 포함하는,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제3 항에 있어서,
상기 교환가능 피팅 피스는 상기 프레임과 상기 사용자의 이마 사이의, 상기 프레임의 피팅을 조정하도록 구성된 교환가능 이마 패드를 포함하는,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제3 항에 있어서,
상기 교환가능 피팅 피스는 상기 프레임과 상기 사용자의 머리의 후방 사이의, 상기 프레임의 피팅을 조정하도록 구성된 교환가능 후방 패드를 포함하는,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제3 항에 있어서,
상기 프로세싱 전자장치는 추가로, 상기 통지를 제공하는 것은, 상기 머리-장착형 디스플레이가 상기 사용자에 피팅되도록 적절히 조정되지 않았다는 피드백을 상기 사용자에게 제공하는 것이, 현재 설치된 교환가능 피팅 피스를 다른 교환가능 피팅 피스로 스와핑하라는 제안을 상기 사용자에게 제공하는 것을 포함하는 것을 포함하도록 구성되는,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 사용자의 눈을 조명하도록 상기 사용자의 눈에 대해 상기 프레임 상에 배치된 하나 이상의 광원들
을 더 포함하고,
상기 하나 이상의 눈-추적 카메라들은 상기 하나 이상의 광원들로부터의 광을 사용하여 상기 눈의 이미지들을 형성하는,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제8 항에 있어서,
상기 하나 이상의 광원들은, 상기 사용자의 눈을 조명하도록 상기 사용자의 눈에 대해 상기 프레임 상에 배치된 적어도 2 개의 광원들을 포함하는,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제8 항에 있어서,
상기 하나 이상의 광원들은 적외선 광 방출기들을 포함하는,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제8 항에 있어서,
상기 하나 이상의 광원들은 상기 눈에 대한 하나 이상의 글린트(glint)들을 형성하고, 상기 프로세싱 전자장치는 상기 하나 이상의 글린트들에 기반하여 각막의 위치를 결정하도록 구성되는,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제8 항에 있어서,
상기 눈의 포지션은 상기 눈의 회전 중심의 위치인,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제1 항에 있어서,
각막은 곡률 중심을 갖는 각막 구체와 연관되고, 상기 프로세싱 전자장치는 상기 각막 구체의 상기 곡률 중심의 위치를 결정하도록 구성되는,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제1 항에 있어서,
상기 프로세싱 전자장치는, 상기 디스플레이로 하여금 상기 디스플레이의 복수의 픽셀들의 밝기를 상기 디스플레이의 다른 픽셀들에 비해 부스팅하게 하는 명령들을 제공함으로써 상기 통지를 제공하도록 구성되고,
부스팅된 밝기를 갖는 상기 복수의 픽셀들은 부적절한 정합 하에서 지각되는 디밍(dimming)을 경험할 것으로 예상되는 픽셀들을 포함하는,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템으로서,
사용자의 머리 상에 지지되도록 구성된 프레임;
상기 프레임 상에 배치된 머리-장착형 디스플레이 ―상기 디스플레이는, 상이한 양들의 파면 발산으로 가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하여 상이한 시간 기간들에 상이한 깊이들에 위치된 것으로 보이는 가상 이미지 콘텐츠를 제시하기 위해 상기 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성됨―;
상기 사용자의 눈을 이미징하도록 구성된 하나 이상의 눈-추적 카메라들; 및
상기 디스플레이 및 상기 하나 이상의 눈-추적 카메라들과 통신하는 프로세싱 전자장치
를 포함하고,
상기 프로세싱 전자장치는,
상기 하나 이상의 눈-추적 카메라들을 이용하여 획득된 상기 눈의 이미지들에 기반하여, 상기 눈의 포지션을 결정하도록,
상기 눈의 포지션이 상기 머리-장착형 디스플레이 시스템의 뷰잉 볼륨의 외측에 제1 임계 거리를 초과하여 있는지 여부를 결정하도록, 그리고
상기 눈의 포지션이 상기 머리-장착형 디스플레이 시스템의 상기 뷰잉 볼륨의 외측에 상기 제1 임계 거리를 초과하여 있다는 결정에 대한 응답으로, 상기 디스플레이와 상기 눈이 출력을 위해 적절히 정합되지 않음을 표시하는 피드백을 상기 사용자에게 제공하도록 구성된,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제15 항에 있어서,
상기 프로세싱 전자장치는, 적어도,
상기 눈의 포지션이 접안렌즈로부터 제2 임계 거리 미만으로 있는지 여부를 결정함으로써, 그리고
상기 눈의 포지션이 상기 머리-장착형 디스플레이 시스템으로부터 상기 제2 임계 거리 미만으로 있다는 결정에 대한 응답으로, 상기 디스플레이와 상기 눈이 출력을 위해 적절히 정합되지 않음을 표시하는 피드백을 상기 사용자에게 제공함으로써,
상기 눈의 포지션이 뷰잉 볼륨의 외측에 상기 제1 임계 거리를 초과하여 있는지 여부를 결정하도록 구성되는,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제15 항에 있어서,
상기 프로세싱 전자장치는, 적어도,
상기 눈의 포지션이 접안렌즈로부터 제2 임계 거리를 초과하여 있는지 여부를 결정함으로써, 그리고
상기 눈의 포지션이 상기 머리-장착형 디스플레이 시스템으로부터 상기 제2 임계 거리를 초과하여 있다는 결정에 대한 응답으로, 상기 디스플레이와 상기 눈이 출력을 위해 적절히 정합되지 않음을 표시하는 피드백을 상기 사용자에게 제공함으로써,
상기 눈의 포지션이 뷰잉 볼륨의 외측에 상기 제1 임계 거리를 초과하여 있는지 여부를 결정하도록 구성되는,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제15 항에 있어서,
상기 프로세싱 전자장치는, 적어도,
상기 눈의 포지션이 상기 눈 추적 카메라의 시야의 부분공간(subspace)의 외측에 제2 임계 거리를 초과하여 있는지 여부를 결정함으로써, 그리고
상기 눈의 포지션이 상기 눈 추적 카메라의 뷰잉 볼륨의 상기 부분공간의 외측에 상기 제2 임계 거리를 초과하여 있다는 결정에 대한 응답으로, 상기 디스플레이와 상기 눈이 출력을 위해 적절히 정합되지 않음을 표시하는 피드백을 상기 사용자에게 제공함으로써,
상기 눈의 포지션이 상기 뷰잉 볼륨의 외측에 상기 제1 임계 거리를 초과하여 있는지 여부를 결정하도록 구성되는,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제15 항에 있어서,
상기 머리-장착형 디스플레이의 상기 뷰잉 볼륨은, 상기 머리-장착형 디스플레이에 의해 제시된 가상 이미지 콘텐츠의 매(every) 픽셀을 표현하는 광이 통과할 것으로 예상되는 볼륨인,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제15 항에 있어서,
상기 프로세싱 전자장치는, 적어도,
상기 눈의 포지션이 상기 머리-장착형 디스플레이의 외부 하우징의 상기 뷰잉 볼륨의 부분공간의 외측에 제2 임계 거리를 초과하여 있는지 여부를 결정함으로써, 그리고
상기 눈의 포지션이 상기 머리-장착형 디스플레이의 상기 외부 하우징의 상기 뷰잉 볼륨의 상기 부분공간의 외측에 상기 제2 임계 거리를 초과하여 있다는 결정에 대한 응답으로, 상기 디스플레이와 상기 눈이 출력을 위해 적절히 정합되지 않음을 표시하는 피드백을 상기 사용자에게 제공함으로써,
상기 눈의 포지션이 상기 뷰잉 볼륨의 외측에 상기 제1 임계 거리를 초과하여 있는지 여부를 결정하도록 구성되는,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제15 항에 있어서,
상기 프로세싱 전자장치는 추가로,
상기 디스플레이 시스템 상에서 실행되는 애플리케이션을 식별하도록, 그리고
상기 식별된 애플리케이션에 기반하여 상기 제1 임계 거리를 결정하도록
구성되는,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템으로서,
사용자의 머리 상에 지지되도록 구성된 프레임;
상기 프레임 상에 배치된 머리-장착형 디스플레이 ―상기 디스플레이는, 상이한 양들의 파면 발산으로 가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하여 상이한 시간 기간들에 상이한 깊이들에 위치된 것으로 보이는 가상 이미지 콘텐츠를 제시하기 위해 상기 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성됨―;
상기 사용자의 눈을 이미징하도록 구성된 하나 이상의 눈-추적 카메라들; 및
상기 디스플레이 및 상기 하나 이상의 눈-추적 카메라들과 통신하는 프로세싱 전자장치
를 포함하고,
상기 프로세싱 전자장치는,
상기 머리-장착형 디스플레이에 의해 투사된 광이 상기 사용자의 눈에 의해 적절히 정합되는지 여부를 결정하도록, 그리고
상기 디스플레이 시스템에 의해 투사된 광을 정합시키기 위해 상기 머리-장착형 디스플레이가 상기 사용자에 피팅되도록 적절히 조정되지 않으면, 피드백을 상기 사용자에게 제공하도록
구성된,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제22 항에 있어서,
상기 프레임에 제거가능하게 장착된, 그리고 상기 프레임의 피팅을 조정하도록 구성된 적어도 하나의 교환가능 피팅 피스
를 더 포함하는,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제23 항에 있어서,
상기 교환가능 피팅 피스는 상기 프레임과 상기 사용자의 콧등 사이의, 상기 프레임의 피팅을 조정하도록 구성된 교환가능 노즈 브리지를 포함하는,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제23 항에 있어서,
상기 교환가능 피팅 피스는 상기 프레임과 상기 사용자의 이마 사이의, 상기 프레임의 피팅을 조정하도록 구성된 교환가능 이마 패드를 포함하는,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제23 항에 있어서,
상기 교환가능 피팅 피스는 상기 프레임과 상기 사용자의 머리의 후방 사이의, 상기 프레임의 피팅을 조정하도록 구성된 교환가능 후방 패드를 포함하는,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 제23 항에 있어서,
상기 프로세싱 전자장치는 추가로, 상기 머리-장착형 디스플레이가 상기 사용자에 피팅되도록 적절히 조정되지 않았다는 피드백을 상기 사용자에게 제공하는 것이, 현재 설치된 교환가능 피팅 피스를 다른 교환가능 피팅 피스로 스와핑하라는 제안을 상기 사용자에게 제공하는 것을 포함하도록 구성되는,
가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 사용자의 눈에 광을 투사하도록 구성된 디스플레이 시스템. - 사용자의 눈에 의한 머리-장착형 디스플레이 시스템으로부터의 가상 이미지 콘텐츠의 정합을 평가하기 위한 방법으로서,
상기 눈의 제1 포지션을 결정하는 단계;
상기 눈의 제1 포지션이 상기 머리-장착형 디스플레이 시스템의 디스플레이 정합 볼륨 내에 있는지 여부를 결정하는 단계 ―상기 디스플레이 정합 볼륨은, 상기 사용자의 눈에 대한 상기 머리-장착형 디스플레이 시스템의 적절한 피팅과 연관된 상상(imaginary) 볼륨임―; 및
상기 눈의 포지션이 상기 디스플레이 정합 볼륨 내에 있는지 여부를 결정하는 단계에 기반하여 통지를 제공하는 단계
를 포함하고,
상기 통지는 적어도, 상기 디스플레이와 상기 눈이 적절히 정합되지 않음을 표시하는,
사용자의 눈에 의한 머리-장착형 디스플레이 시스템으로부터의 가상 이미지 콘텐츠의 정합을 평가하기 위한 방법. - 제28 항에 있어서,
상기 머리-장착형 디스플레이 시스템은 눈-추적 카메라를 포함하고, 상기 눈의 제1 포지션을 결정하는 단계는 상기 사용자의 상기 눈을 이미징하기 위해 상기 눈-추적 카메라를 활용하는 단계를 포함하는,
사용자의 눈에 의한 머리-장착형 디스플레이 시스템으로부터의 가상 이미지 콘텐츠의 정합을 평가하기 위한 방법. - 제29 항에 있어서,
상기 눈의 제1 포지션은 상기 눈의 회전 중심의 포지션이고,
상기 방법은,
상기 눈-추적 카메라에 의한 상기 눈의 이미징에 기반하여 상기 눈의 회전 중심을 계산하는 단계
를 더 포함하는,
사용자의 눈에 의한 머리-장착형 디스플레이 시스템으로부터의 가상 이미지 콘텐츠의 정합을 평가하기 위한 방법. - 제28 항에 있어서,
상기 머리-장착형 디스플레이 시스템은 상기 사용자의 시야에 가상 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 상기 눈에 광을 투사하도록 구성되고,
상기 방법은,
상기 웨어러블 시스템이 적절히 피팅되어 있다는 표시를 디스플레이하는 단계
를 더 포함하는,
사용자의 눈에 의한 머리-장착형 디스플레이 시스템으로부터의 가상 이미지 콘텐츠의 정합을 평가하기 위한 방법. - 제28 항에 있어서,
상기 머리-장착형 디스플레이 시스템을 이용하여 시간의 경과에 따라 상기 눈의 회전 중심을 자동으로 추적하고, 상기 눈의 회전 중심이 상기 디스플레이 정합 볼륨의 외측으로 이동할 때 상기 사용자에게 통지하는 단계
를 더 포함하는,
사용자의 눈에 의한 머리-장착형 디스플레이 시스템으로부터의 가상 이미지 콘텐츠의 정합을 평가하기 위한 방법. - 제28 항에 있어서,
상기 눈의 제2 포지션을 결정하는 단계;
상기 눈의 제2 포지션이 상기 디스플레이 정합 볼륨 내에 있다고 결정하는 단계; 및
상기 눈의 제2 포지션이 상기 디스플레이 정합 볼륨 내에 있다고 결정하는 단계에 대한 응답으로, 상기 웨어러블 시스템이 상기 사용자에 적절히 피팅됨을 표시하는 부가 피드백을 상기 사용자에게 제공하는 단계
를 더 포함하는,
사용자의 눈에 의한 머리-장착형 디스플레이 시스템으로부터의 가상 이미지 콘텐츠의 정합을 평가하기 위한 방법. - 제28 항에 있어서,
상기 사용자의 상기 눈이 상기 디스플레이 정합 볼륨 내에 있지 않을 때, 상기 머리-장착형 디스플레이 시스템의 적어도 일부 픽셀들은 디밍되거나 또는 상기 사용자에게 가시적이지 않은,
사용자의 눈에 의한 머리-장착형 디스플레이 시스템으로부터의 가상 이미지 콘텐츠의 정합을 평가하기 위한 방법. - 제28 항에 있어서,
상기 눈의 포지션이 상기 디스플레이 정합 볼륨 외측에 있을 때, 상기 머리-장착형 디스플레이 시스템의 시야를 변화시키는 단계
를 더 포함하고,
상기 머리-장착형 디스플레이 시스템은 상기 눈의 포지션이 상기 디스플레이 정합 볼륨 내측에 있을 때 제1 시야를 갖는 적어도 하나의 디스플레이를 포함하고,
상기 디스플레이는 상기 눈의 포지션이 상기 디스플레이 정합 볼륨 외측에 있을 때 제2 시야를 가지며, 상기 제2 시야는 상기 제1 시야보다 더 작은,
사용자의 눈에 의한 머리-장착형 디스플레이 시스템으로부터의 가상 이미지 콘텐츠의 정합을 평가하기 위한 방법. - 제35 항에 있어서,
상기 통지를 제공하는 단계는 상기 제2 시야 내에서 피드백을 상기 사용자에게 제공하는 단계를 포함하는,
사용자의 눈에 의한 머리-장착형 디스플레이 시스템으로부터의 가상 이미지 콘텐츠의 정합을 평가하기 위한 방법. - 제28 항에 있어서,
상기 웨어러블 시스템은 적어도 하나의 교환가능 피팅 피스를 포함하고,
상기 방법은,
상기 웨어러블 시스템이 상기 사용자에 적절히 피팅되지 않음을 표시하는 통지를 상기 사용자에게 제공하는 단계
를 더 포함하며,
상기 통지는, 현재 설치된 교환가능 피팅 피스를 대안적인 교환가능 피팅 피스로 대체하라는, 상기 사용자에 대한 제안 또는 명령을 포함하는,
사용자의 눈에 의한 머리-장착형 디스플레이 시스템으로부터의 가상 이미지 콘텐츠의 정합을 평가하기 위한 방법. - 제37 항에 있어서,
상기 교환가능 피팅 피스는 콧등 패드, 이마 패드, 및 상기 웨어러블 시스템과 사용자의 머리 후방 사이로 가는 후방 패드로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 피팅 피스를 포함하는,
사용자의 눈에 의한 머리-장착형 디스플레이 시스템으로부터의 가상 이미지 콘텐츠의 정합을 평가하기 위한 방법. - 제38 항에 있어서,
상기 웨어러블 시스템은 적어도 하나의 교환가능 콧등 패드를 포함하고,
상기 방법은,
상기 머리-장착형 시스템의 디스플레이가 상기 눈에 대해 너무 낮다고 결정하는 단계
를 더 포함하며,
상기 통지를 상기 사용자에게 제공하는 단계는 상기 사용자가 더 큰 콧등 패드를 설치하도록 촉구하는 단계를 포함하는,
사용자의 눈에 의한 머리-장착형 디스플레이 시스템으로부터의 가상 이미지 콘텐츠의 정합을 평가하기 위한 방법. - 제28 항에 있어서,
상기 눈의 제1 포지션이 상기 디스플레이 정합 볼륨 외측에 있는 결과로서 디밍되는 것으로 상기 사용자가 지각할 것으로 예상되는, 상기 머리-장착형 디스플레이 시스템의 디스플레이의 복수의 픽셀들을 식별하는 단계; 및
상기 예상되는 디밍을 완화시키기 위해 상기 디스플레이의 상기 복수의 픽셀들의 밝기를 상기 디스플레이의 다른 픽셀들에 비해 부스팅하는 단계
를 더 포함하는,
사용자의 눈에 의한 머리-장착형 디스플레이 시스템으로부터의 가상 이미지 콘텐츠의 정합을 평가하기 위한 방법.
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