TW201527683A - 混合真實性聚光燈 - Google Patents

Abstract

提供相關於建立以可視穿(see-through)顯示器所顯示之影像中之物件之虛擬陰影之各個實施例。在一實施例中，可用可視穿顯示器顯示虛擬物件之影像。當透過可視穿顯示器檢視時，該虛擬物件可出現於真實世界之背景前方。當透過可視穿顯示器檢視時，可增加環繞虛擬物件之虛擬陰影之真實世界背景之相對亮度。虛擬陰影可像是源自於相對於可視穿顯示器之制高點而經固定之聚光燈。

Description

混合真實性聚光燈

本發明係與混合真實性聚光燈相關。

各個技術可允許使用者體驗真實世界及虛擬世界的混合體。舉例而言，一些顯示器裝置(如各個頭戴式顯示裝置)可包含可視穿(see-through)顯示器，該可視穿顯示器允許在真實世界背景環境上之經顯示影像之疊加。當透過可視穿顯示器檢視時，影像可出現在真實世界背景環境之前方。特別的是，可顯示影像於可視穿顯示器上，以讓該等影像看起來與真實世界背景環境中之元素混合，此稱之為擴增實境。

提供本【發明內容】以以用簡化形式介紹精選概念，及於以下【實施方式】中進一步地描述該等精選概念。本【發明內容】不意欲辨識所主張之標的之關鍵特徵或必要特徵，亦不意欲用來作為限制所主張之標的之範疇。此外，並不限制所主張之標的為解決註記於本說明書之任何部分之任何或所有劣勢之實施例。

提供相關於建立以可視穿(see-through)顯示器所顯 示之影像中之物件之虛擬陰影之各個實施例。在一實施例中，可用可視穿顯示器顯示虛擬物件之影像。當透過可視穿顯示器檢視時，該虛擬物件可出現於真實世界之背景前方。當透過可視穿顯示器檢視時，可增加環繞虛擬物件之虛擬陰影之真實世界背景之相對亮度。虛擬陰影可像是源自於相對於可視穿顯示器之制高點而經固定之聚光燈。在一些實施例中，在暈映(vignette)圖案中可增加相對亮度。

100‧‧‧頭戴式顯示系統

102‧‧‧可視穿顯示器

103‧‧‧影像生成系統

104‧‧‧光學感測器系統

106‧‧‧朝內的光學感測器

108‧‧‧朝外的光學感測器

110‧‧‧位置感測器系統

112‧‧‧機載計算系統

200‧‧‧方法

202‧‧‧步驟

204‧‧‧步驟

206‧‧‧步驟

208‧‧‧步驟

210‧‧‧步驟

212‧‧‧步驟

214‧‧‧步驟

216‧‧‧步驟

218‧‧‧步驟

220‧‧‧步驟

300‧‧‧檢視立體角

302‧‧‧可視穿顯示器

303‧‧‧制高點

304‧‧‧擴增立體角

306‧‧‧虛擬聚光燈

400‧‧‧垂直軸

402‧‧‧角度

404‧‧‧角度

406‧‧‧角度

408‧‧‧角度

700‧‧‧相對亮度

800‧‧‧虛擬陰影

802‧‧‧虛擬物件

900‧‧‧暈映圖案

1000‧‧‧計算系統

1002‧‧‧計算裝置

1004‧‧‧邏輯機

1006‧‧‧儲存機

1007‧‧‧輸入子系統

1008‧‧‧通訊子系統

1010‧‧‧遠端計算裝置

1012‧‧‧網路

1014‧‧‧頭戴式顯示系統

1016‧‧‧頭戴式顯示系統

1018‧‧‧可視穿顯示器

1020‧‧‧光學感測器系統

1022‧‧‧位置感測器系統

1024‧‧‧通訊子系統

第1圖展示根據本說明書之實施例之頭戴式顯示系統。

第2圖展示根據本說明書之實施例而操作可視穿顯示器之方法。

第3圖展示根據本說明書之實施例之可視穿顯示器之制高點之檢視立體角及相對於該制高點而定位之虛擬聚光燈。

第4圖展示相對於可視穿顯示器之制高點而經固定之虛擬聚光燈之範例。

第5圖展示相對於三維空間之制高點而經固定之虛擬聚光燈之範例。

第6圖展示相對於三維空間之制高點而經固定之虛擬聚光燈之另一個範例。

第7圖展示根據本說明書之實施例之經模擬以看起來像是自虛擬聚光燈開始之可視穿顯示器之相對亮度。

第8圖展示根據本說明書之實施例之基於虛擬聚光 燈而建立之虛擬陰影。

第9圖展示根據本說明書之實施例之在暈映圖案中所增加之真實世界背景之相對亮度。

第10圖示意地展示根據本說明書之實施例之計算系統。

本說明書係與用於建立影像中之虛擬物件之虛擬陰影之手段相關，且係以可視穿(see-through)顯示器而顯示該影像。以此方式建立之虛擬陰影可讓虛擬物件看起來更加真實。更具體地說，本發明係與當透過可視穿顯示器檢視時，增加圍繞虛擬物件之虛擬陰影之真實世界背景之相對亮度相關，可採用各個效果以增加相對亮度，以讓虛擬物件看起來更加真實。

在一範例中，虛擬陰影可看起來像是源自於相對於可視穿顯示器之制高點而經固定之虛擬聚光燈。換句話說，虛擬聚光燈之位置可如制高點之位置變化而動態地改變。因相對於制高點而固定虛擬聚光燈，故在虛擬陰影仍然可見的同時可自任何位置及/或方向檢視虛擬物件。另一方面，若全域地固定虛擬聚光燈且相對於潛在移動之制高點而不固定該虛擬聚光燈，則會有某些藉由虛擬物件而遮擋虛擬陰影或超出使用者之視野之位置。在此情況中，因缺乏深度佇列(depth queues)，故使用者可感知虛擬物件為較不真實的；該深度佇列係幫助提供相對於真實世界背景之空間背景至虛擬物件。

如另一範例，可在暈映圖案中增加圍繞虛擬陰影之 相對亮度。舉例而言，暈映圖案可用增加對可視穿顯示器之周邊之接近之方式而使相對亮度減少。如另一範例，暈映圖案可用增加到虛擬陰影之距離之方式而使相對亮度減少。藉由減弱根據暈映圖案之相對亮度，可平滑在可視穿顯示器之周邊處之亮度之對比，使得可視穿顯示器融入至真實世界背景環境。此外，因可放置較小焦距在顯示器之周邊上，故暈映圖案可使可視穿顯示器看起來更大。另一方面，若不減弱根據暈映圖案之相對亮度，則完整的可視穿顯示器將在明亮的光線中沐浴，此可導致可視穿顯示器之周邊處之惡劣對比。

在一些實施例中，可在可視穿顯示器之螢幕空間座標中呈現暈映圖案。換句話說，可鎖定暈映圖案至使用者之檢視中，及可獨立真實世界背景之特徵而產生該暈映圖案。另一方面，在一些實施例中，可在世界空間座標中呈現真實世界背景之相對亮度(例如，藉由虛擬聚光燈而強化之可視穿顯示器之區域)及虛擬陰影。換句話說，虛擬陰影之形狀及/或方向可基於真實世界背景之特徵。

暈映圖案可特別適用於使用者之視野可大於可視穿顯示器裝置之視野使得可在可視穿顯示器之周邊外檢視真實世界背景之實施例。此外，暈映圖案可特別適用於可視穿顯示器之實施例，該可視穿顯示器包含可用影像內容及/或照明而擴增之可擴增部分及不可用影像內容及/或照明而擴增之非擴增部分。

第1圖描繪範例頭戴式顯示系統100。頭戴式顯示系統100在第1圖中採用一副可穿戴眼鏡或護目境之形式。 頭戴式顯示系統100包含可視穿顯示器102，該可視穿顯示器102可經配置以透過可視穿顯示器，而對檢視實體環境之使用者視覺地擴增該實體環境之外觀。頭戴式顯示系統100可經配置以擴增具有各個光照條件之真實世界環境之現實，及該真實世界環境之現實包含具有不同顏色及陰影之各個真實世界之物件。

舉例而言，可藉由圖形化內容而擴增真實世界背景之外觀，該圖形化內容可透過可視穿顯示器102而經呈現，使得該圖形化內容可出現在真實世界背景的前方。特別的是，可配置影像生成系統103以透過可視穿顯示器102而顯示虛擬物件之影像。此外，可配置影像生成系統，以當透過可視穿顯示器檢視時增加環繞虛擬物件之虛擬陰影之真實世界背景之相對亮度，使得虛擬陰影看起來像是來自於虛擬聚光燈。

在一些實施例中，頭戴式顯示系統可為附加顯示器系統，其中可在可視穿顯示器上顯示全息光。舉例而言，一或更多個部分透明像素可發射光至使用者之眼睛。使用者可透過及/或環繞像素而檢視真實世界物件，但經發射之光可看似照亮透過及/或環繞像素而經檢視之背景物件。

頭戴式顯示系統100包含光學感測器系統104，該光學感測器系統104包含一或更多個光學感測器。在一範例中，光學感測器系統104包含朝內的光學感測器106及朝外的光學感測器108。可配置朝內的光學感測器以執行注視偵測或其他使用者眼睛之分析。可配置朝外的光學感測器以自如 使用者透過可穿透顯示器102所觀察到的類似制高點(例如，視線)而偵測真實世界背景。在一些實施例中，感測器子系統可包含兩個或更多個不同之朝內及/或朝外的光學感測器(例如，朝外的彩色相機或朝外的深度相機)。

頭戴式顯示系統100可更包含位置感測器系統110，該位置感測系統110可包含一或更多個位置感測器(例如，加速度計、陀螺儀、磁力計、全球定位系統、多點定位追蹤器等)，該一或更多個位置感測器輸出可用之位置感測器資訊以存取相關感測器之位置、方向及/或移動。

可使用自光學感測器系統104所接收到的光學感測器資訊及/或自位置感測器系統110所接收到的位置感測器資訊以存取相對於其他環境物件之可視穿顯示器之制高點之位置及方向。在一些實施例中，可用六個自由度(例如，世界空間X、Y、Z、俯仰、翻滾及搖擺)特徵化制高點之位置及方向。可全域地或獨立於真實世界背景而特徵化制高點。可用機載計算系統(例如，機載計算系統112)及/或非機載計算系統來決定位置及/或方向。

此外，可藉由計算系統使用光學感測器資訊及位置感測器資訊以執行真實世界背景之分析，如深度分析、表面重建、環境顏色及光線分析或其他適合之操作。特別的是，可使用光學及位置感測器系統以建立真實世界背景之虛擬模式。在一些實施例中，可相對於此虛擬空間而特徵化制高點之位置及方向。此外，可使用虛擬模式以決定虛擬空間中之虛擬物件之位置、虛擬聚光燈之位置及虛擬物件之虛擬陰影 之大小、形狀及位置。

第2圖展示根據本說明書之實施例而操作可視穿顯示器之範例方法200。特別的是，可執行方法200以建立虛擬物件之虛擬陰影，以當透過可視穿顯示器檢視時，讓虛擬物件看起來更加真實。舉例而言，可藉由第1圖所展示之頭戴式顯示器系統100或第10圖所展示之計算系統1000執行方法200。

在202處，方法200可包含接收光學及位置感測器資訊之步驟。在一範例中，可藉由一或更多個朝外的光學感測器(如第1圖所展示之光學感測器108)提供代表真實世界背景之光學資訊。舉例而言，光學感測器資訊可包含深度資訊、光線資訊、顏色資訊及特徵化真實世界背景之其他視覺資訊。此外，可藉由位置感測器系統(如第1圖所展示之位置感測器系統110)接收代表制高點及/或顯示器之位置、方向及/或移動之位置感測器資訊。

在204處，方法200可包含決定可視穿顯示器之制高點之步驟。制高點可具有位置及方向。在一些實施例中，可相對於真實世界背景而特徵化制高點之位置及方向。在一些實施例中，可獨立地特徵化制高點之位置及方向，或在沒有考慮真實世界背景的情況下特徵化制高點之位置及方向。在一範例中，制高點之位置可對應至可視穿顯示器之位置。

在206處，方法200可包含自感測器資訊而建立虛擬模式之步驟。可使用光學感測器資訊及位置感測器資訊以在虛擬模式中重建真實世界背景及真實世界物件。舉例而 言，可基於制高點相對於真實世界背景之位置而建立虛擬模式。可使用虛擬模式以決定虛擬物件之大小、位置及方向資訊及對應之虛擬陰影，且係用可視穿顯示器而顯示該等虛擬物件。

在208處，方法200可包含基於制高點之位置及方向而決定虛擬聚光燈之位置及方向之步驟。在一些實施例中，可相對於制高點而固定虛擬聚光燈。在一範例中，虛擬聚光燈可自制高點而垂直偏移，及虛擬聚光燈之角度可相對於制高點之角度向下傾斜。藉由定向相對制高點之方向而經固定之向下傾斜處之虛擬聚光燈，虛擬陰影可在制高點改變位置時(例如，橫跨6個自由度)而出現於虛擬物件之下。

在210處，方法200可包含以可視穿顯示器顯示虛擬物件之影像之步驟。當透過可視穿顯示器檢視時，虛擬物件可出現在真實世界背景前方。舉例而言，可基於虛擬模式(更確切地說，制高點)而決定可視穿顯示器上之虛擬物件之大小、位置及方向。

在212處，方法200可包含決定虛擬物件之虛擬陰影之步驟。舉例而言，可基於相對於制高點及虛擬聚光燈之虛擬物件之位置而決定虛擬陰影。在一些實施例中，可呈現虛擬陰影於世界空間座標中。因此，可基於真實世界背景之特徵而產生虛擬陰影。舉例而言，虛擬陰影可進一步地基於真實世界背景的表面重建。舉例而言，真實世界背景中之不同深度處之不同表面可導致虛擬陰影之失真，該虛擬陰影之失真可在決定虛擬陰影時被說明。在一些實施例中，可在不 考慮真實世界背景表面的情況下而決定虛擬陰影。

在214處，方法200可包含當透過可視穿顯示器檢視時增加圍繞虛擬物件之虛擬陰影之真實世界背景之相對亮度之步驟。藉由增加圍繞虛擬陰影之相對亮度，可增加對比以建立視覺效果，該視覺效果使在沒有主動地調暗虛擬陰影的情況下，讓虛擬陰影看起來較暗。然而，將要瞭解的是，在一些實施例中，可與增加圍繞虛擬陰影之背景之相對亮度結合而主動地調暗虛擬陰影(例如，經由濾器之應用)。

可選地或額外地，在216處，方法200可包含當透過可視穿顯示器檢視時增加圍繞暈映圖案中之虛擬物件之虛擬陰影之真實世界背景之相對亮度之步驟。在一範例中，暈映圖案藉由增加對可視穿顯示器之周邊之接近之方式而導致相對亮度減少。在另一範例中，暈映圖案藉由增加到虛擬陰影之距離之方式而導致相對亮度減少。藉由減弱暈映圖案中之相對亮度，可平滑可視穿顯示器至真實世界背景間之虛擬轉變，使得可視穿顯示器之周邊可為不太明顯。在一些實施例中，可在螢幕空間座標中呈現暈映圖案。特別的是，可鎖定暈映圖案至可視穿顯示器之制高點，使得暈映圖案以制高點移動。此外，可獨立於真實世界背景之特徵而形成暈映圖案。

可選地或額外地，在218處，方法200可包含當透過可視穿顯示器檢視時以對應至真實世界背景之顏色之顯示器光線增加圍繞虛擬物件之虛擬陰影之真實世界背景之相對亮度之步驟。在一範例中，可匹配顯示器光線之顏色至真實 世界背景之顏色。在另一範例中，顯示器光線之顏色相對於真實世界背景之顏色可為較亮的或較暗的。舉例而言，背景顏色可為寶藍色，及顯示器光線可為淡藍色。在另一範例中，真實世界背景之不同部分可具有複數個不同顏色，及顯示器光線可包含經顯示在可視穿顯示器之不同部分上之複數個不同顏色，以與真實世界背景之不同顏色對應。

可選地或額外地，在220處，方法200可包含顯示鏡面燙金之影像，該鏡面燙金之影像在透過可視穿顯示器檢視時出現於真實世界背景之真實世界物件及/或虛擬物件之前方。可在部分物件上模擬鏡面燙金，其中來自虛擬聚光燈之光線會以制高點之方向被反射。鏡面燙金可基於真實世界物件及/或相對於虛擬聚光燈及制高點之虛擬物件之位置。舉例而言，可自虛擬模式中之真實世界背景之表面重建及虛擬光線資訊及真實光線資訊而決定鏡面燙金。可藉由以明亮光線對應於燙金位置之飽和像素形成鏡面燙金。

可執行方法以用可視穿顯示器建立虛擬物件之虛擬陰影，該可視穿顯示器係幫助提供相對於真實世界背景環境之空間背景。因此，擴增實境可看起來較為真實。

第3圖示意地展示根據本說明書之實施例之透過可視穿顯示器302之使用者之檢視立體角300。檢視立體角300代表全部的真實世界環境，對於一特定制高點來說該全部之真實世界環境透過可視穿顯示器302係為可見的。第3圖亦示意地展示擴增立體角304。擴增立體角304代表真實世界環境的這些部分，且可藉由可視穿顯示器302擴增該等真實世 界環境的這些部分。在一些實施例中，可配置可視穿顯示器以擴增經由可視穿顯示器為可見的任何東西(例如，檢視立體角300及擴增立體角304匹配)。在其他實施例中，擴增立體角可小於檢視立體角。舉例而言，只有部分頭戴式顯示器之鏡片可經配置至擴增實境。

第3圖亦展示虛擬聚光燈306。可相對於可視穿顯示器302之制高點303而固定虛擬聚光燈306之位置及方向，使得當可視穿顯示器302之制高點變化時，虛擬聚光燈306之位置及方向隨之變化。如此，不論可視穿顯示器之制高點303位於何處及/或不論可視穿顯示器之制高點303如何定向，虛擬聚光燈306之位置及方向將相對於可視穿顯示器302之制高點303而保持固定。

第4圖至第6圖示意地展示虛擬聚光燈及可視穿顯示器之制高點之間之位置關係之各個範例。

第4圖展示相對於可視穿顯示器之制高點303之方向之虛擬聚光燈306之方向之範例。特別的是，制高點303及虛擬聚光燈可沿著垂直軸400垂直地對齊。垂直軸400可垂直於可視穿顯示器之光學軸及垂直於穿戴可視穿顯示器之使用者之頭部之橫向平面。虛擬聚光燈306之角度402可相對於制高點303之角度404而向下傾斜。換句話說，形成於垂直軸400及虛擬聚光燈之角度402間之角度406可小於形成於垂直軸400及制高點之角度404間之角度408。舉例而言，角度406可為45度，及角度408可為90度。實質上，在沒有背離本發明之範疇的情況下，可使用相對於可視穿顯 示器之制高點之虛擬聚光燈之任何方向。

第5圖展示相對於可視穿顯示器之制高點303之位位置之虛擬聚光燈306之位置之範例。特別的是，虛擬聚光燈306可在制高點303上方沿著垂直軸(例如，Y軸)垂直偏移，且無水平偏移(例如，X偏移及/或Z偏移)。換句話說，可在使用者之頭部上方直接定位虛擬聚光燈。

第6圖展示相對於可視穿顯示器之制高點303之位位置之虛擬聚光燈306之位置之另一個範例。特別的是，虛擬聚光燈306可在制高點303上方垂直偏移及偏向一側。換句話說，可在使用者之頭部上方定位虛擬聚光燈及使該虛擬聚光燈向右偏或向左偏。在其他實施例中，虛擬聚光燈可額外地或替代地在可視穿顯示器之前方或後方為偏的。

將要瞭解的是，虛擬聚光燈可從任何適合方向及任何適合距離之制高點偏移。

第7圖展示經照明之擴增立體角304之相對亮度700以模擬虛擬聚光燈306。注意可用可視穿顯示器增加相對亮度700。舉例而言，可照明可視穿顯示器之像素，以使經由像素所檢視之物件看來像是沐浴在聚光燈之光之中。虛擬聚光燈提供參考點，自該參考點呈現相對亮度及建立虛擬陰影。可基於橫跨擴增立體角之恆量虛擬光線之經模擬投影而決定增加相對亮度，該恆量虛擬光線係來自虛擬聚光燈之檢視點。

第8圖展示基於根據本說明書之實施例之虛擬聚光燈所建立之虛擬陰影800。可藉由增加圍繞虛擬陰影800之相對亮度700且同時不增加虛擬陰影800內之亮度之方式，而 建立虛擬陰影800。換句話說，透過使用者檢視虛擬陰影而增加感知亮度之像素少於透過使用者檢視圍繞虛擬陰影之區域之像素。當經由可視穿顯示器檢視時，可在全部真實世界背景之剩餘無陰影部分上增加相對亮度。在用可視穿顯示器而顯示多個虛擬物件以形成多個虛擬陰影之情況中，除了在這些虛擬陰影中還可在全部可視穿顯示器中增加相對亮度。可基於虛擬聚光燈306之位置/方向而決定虛擬陰影之位置及大小，及虛擬物件802之位置及表面上之陰影之位置為可見的。舉例而言，陰影之大小及位置可模擬陰影，該陰影係源自於若確實於環境中呈現虛擬物件時之虛擬物件處之聚光燈之閃亮燈光。

第9圖展示根據本說明書之實施例之當透過可視穿顯示器檢視時在暈映圖案900中所增加之真實世界背景之相對亮度。在暈映圖案900中，以增加對可視穿顯示器之周邊之接近之方式，相對亮度可減少。在其他實施例中，以增加到虛擬陰影之距離之方式，相對亮度可減少。在任一情況中，暈映圖案可藉由關於一或更多個軸線之對稱及非對稱，及/或不規則。在一範例中，在決定虛擬燈光及虛擬陰影後，可呈現暈映圖案為處理後的燈光效果。

可放置暈映圖案900於不同位置。在一特定範例中，可用可視穿顯示器之中心對齊暈映圖案之中心。在一範例中，可呈現暈映於螢幕空間座標中。可用制高點對齊螢幕空間座標。藉由呈現暈映圖案於螢幕空間座標中，可鎖定暈映圖案至可視穿顯示器之制高點。因此，當使用者移動他的 頭時，暈映圖案可與使用者一起周遊。此外，藉由呈現暈映圖案於螢幕空間座標中，可獨立於真實世界背景而產生暈映圖案。因此，基於真實世界背景之特徵而不需定位暈映圖案，且不需對真實世界背景之特徵之變化做出反應。

另一方面，在一些實施例中，可在世界空間座標中呈現虛擬陰影。藉由呈現虛擬陰影於真實世界座標中，虛擬陰影之形狀及/或方向可取決於真實世界背景之特徵。舉例而言，若真實世界背景中之牆及虛擬物件距離彼此甚遠，則虛擬陰影可為大的。另一方面，若該牆及虛擬物件非常接近，則虛擬陰影可為小的。

此外，在一些實施例中，僅可應用暈映圖案至真實世界背景的相對亮度(例如，藉由虛擬聚光燈強化之可視穿顯示器之區域)及虛擬陰影。可能不能應用暈映圖案至定位於可視穿顯示器之別處之虛擬物件。舉例而言，定位於可視穿顯示器上之暈映圖案之外周邊外之虛擬物件可為使用者能檢視到的，但虛擬物件可不投射虛擬陰影。

在經圖示之範例中，於同心圓圖案中相對亮度減少。將要瞭解的是，根據任何適合圖案而可減少或減弱相對亮度。

第10圖示意地展示計算系統1000之非限制性範例，該計算系統1000包含計算裝置1002，該計算裝置1002執行一或更多個上述之方法及程序。以簡化形式展示計算系統1000。需要瞭解的是，在沒有背離本發明之範疇的情況下，可用幾乎任何計算架構來實施計算裝置。在不同實施例中， 計算系統1000可採用HMD周邊控制電腦、主機型電腦、伺服器電腦、桌上型電腦、膝上型電腦、平板電腦、家庭娛樂電腦、網路計算裝置、行動計算裝置、行動通訊裝置及遊戲裝置等之形式。

電腦系統1000之計算裝置1002包含邏輯機1004及儲存機1006。計算裝置1002可選地包含輸入子系統1007、通訊子系統1008及/或未於第10圖所展示之其他元件。

邏輯機1004可包含經配置以執行一或更多個指令之一或更多個實體裝置。舉例而言，邏輯機可經配置以執行一或更多個指令，該一或更多個指令係一或更多個應用程式、服務、程式、常式、函式庫、物件、元件、資料結構或其他邏輯結構之部分。可實施此類指令以執行任務、執行資料類型、轉換一或更多個裝置之狀態或得到所欲之結果。

邏輯機可包含經配置以執行軟體指令之一或更多個處理器。額外地或替代地，邏輯機可包含經配置以執行硬體指令或韌體指令之一或更多個硬體邏輯機或韌體邏輯機。邏輯機之處理器可為單核心或多核心，及在其上所執行之程式可經配置而用於平行或分散處理。邏輯機可選地包含分佈於兩個或更多個裝置中之個別元件，可遠端定位及/或配置該兩個或更多個裝置而用於協調處理。可藉由在雲端計算配置中經配置之遠端可存取網路計算裝置而虛擬化及執行邏輯子系統之一或更多個態樣。

儲存器1006可包含一或更多個實體的及非暫態的裝置，該一或更多個實體的及非暫態的裝置經配置以保存資 料及/或保存可藉由邏輯子系統執行之指令，以實施本文所描述之方法及程序。當實施此類方法及程序時，可轉變資料保存子系統514之狀態(例如，保存不同資料)。

儲存器1006可包含可移除的及/或內置裝置。儲存器1006可包含光學記憶體(例如，CD、DVD、HD-DVD、藍光及光碟等)、半導體記憶體(例如，RAM、EPROM及EEPROM等)、及/或磁性記憶體(例如，硬碟驅動機、軟碟驅動機、磁帶驅動機、MRAM等)等。儲存機1006可包含揮發性、非揮發性、動態、靜態、讀取/寫入、唯讀、隨機存取、循序存取、位置可定址、檔案可定址及/或內容可定址之裝置。

將要瞭解的是，儲存機1006包含一或更多個實體裝置。然而，可替代地藉由通訊媒體(例如，電磁信號及光學信號等)傳播本文所描述之指令之態樣，該通訊媒體並不係藉由實體裝置在有限之持續期間內被保持。

可一起整合邏輯機1004及儲存機1006之態樣至一或更多個硬體邏輯元件。舉例而言，此類硬體邏輯元件可包含現場可程式化閘陣列(EPGA)、特定程式及應用整合電路(PASIC/ASIC)、特定程式及應用標準產品(PSSP/ASSP)、系統單晶片(SOC)及複雜可程式化邏輯裝置(CPLD)。

當包含輸入子系統1007時，該輸入子系統1007可包含一或更多個使用者輸入裝置，如鍵盤、滑鼠、觸控或遊戲控制器，或可用如鍵盤、滑鼠、觸控或遊戲控制器之一或更多個使用者輸入裝置為介面。在一些實施例中，輸入子系統可包含可選擇的自然使用者輸入(NUI)元件部分，或可用該 可選擇的自然使用者輸入(NUI)元件部分為介面。此類元件部分可為整合的或周邊的，及可在板上或在非板上處理輸入行為之轉導及/或處理。範例NUI元件部分可包含用於語音識別及/或聲音識別之麥克風、用於機器視覺及/或手勢識別之紅外線、顏色、立體感及/或深度之相機、頭部追蹤器、眼球追蹤器、加速度計及/或用於動作偵測及/或意圖識別之陀螺儀及用於存取大腦活動之電場感測元件部分。

當包含顯示器子系統時，可使用如頭戴式顯示子系統1014之該顯示器子系統以呈現由儲存機1006所保存之資料之視覺表示。當本文所描述之方法及程序改變由儲存機所保存之資料時，因而轉變儲存機之狀態，可同樣地轉變顯示器子系統之狀態以視覺地表示基本資料之變化(例如，顯示虛擬物件及/或建立虛擬陰影之錯覺)。顯示器子系統可包含實質上利用任何類型之可視穿顯示器技術之一或更多個顯示器裝置。可將邏輯機1004及/或儲存機1006與此類顯示器裝置結合於共享外殼中，或此類顯示器裝置可為周邊顯示器裝置。

當包含通訊子系統1008時，該通訊子系統1008可經配置以將計算裝置1002通訊地耦合至一或更多個其他計算裝置，如遠端計算裝置1010。通訊子系統1008可包含與一或更多個不同通訊協定兼容之有線的通訊裝置及/或無線的通訊裝置。如非限制性範例，通訊子系統可經配置以經由無線電話網路、無線區域網路、有線區域網路、無線廣域網路、有線廣域網路等而進行通訊。在一些實施例中，通訊子系統可允許計算裝置1002經由網路1012(如網際網路)發送訊息至其 他裝置及/或自其他裝置接收訊息。

計算系統1000更包含一或更多個頭戴式顯示系統，如示意性地描繪於第10圖中之頭戴式顯示系統1014及1016。以更多細節描繪頭戴式顯示系統1014，該頭戴式顯示系統1014包含可視穿顯示器1018、光學感測器系統1020、位置感測器系統1022及通訊子系統1024。頭戴式顯示系統1016可同樣地包含可視穿顯示器、光學感測器系統、位置感測器系統及通訊子系統。先前所描述之第1圖之頭戴式顯示系統100提供代表頭戴式顯示系統1014及1016之非限制範例。頭戴式顯示系統1014及1016可經由有線通訊或無線通訊而與計算裝置1002及/或遠端計算裝置1010進行通訊。在一些實施例中，頭戴式顯示系統可包含機載計算裝置。換句話說，可整合計算裝置1002及頭戴式顯示系統1014至單一裝置中。

可視穿顯示器1018可經配置以經由可視穿顯示器而對檢視實體環境之使用者視覺地擴增實體環境之外觀。舉例而言，可藉由經由可視穿顯示器而呈現之圖形化內容(例如，一或更多個像素，且每一像素具有代表性的色彩及亮度)而擴增實體環境之外觀。可視穿顯示器可經配置，以讓使用者能經由顯示虛擬物件之一或更多個部分透明像素而在實體空間中檢視真實物件。

在一些實施例中，可視穿顯示器1018可支援在到達穿戴頭戴式顯示系統之使用者之眼睛前之自實體環境所接收到的光的選擇性過濾。可在個別像素或像素組上執行此類過 濾。如一範例，可藉由在不同解析度處(例如，相較於由用於經光照之圖形化內容(例如，經照明之像素)之可視穿顯示器所支援的解析度而言，較低的解析度或較高的解析度)之可視穿顯示器支援環境光之選擇性過濾或移除。在一些實施例中，可視穿顯示器1018可包含第一顯示器層及第二顯示器層，該第一顯示器層係以一或更多個經照明之像素之形式新增光，且該第二顯示器層係過濾自實體環境所接收到的環境光。這些層可具有不同的顯示器解析度、像素密度及/或顯示功能。在一些實施例中，可自可視穿顯示器省略光過濾。

光學感測器系統1020可包含用於觀察實體環境及/或使用者之環境光照條件之可見光譜及/或紅外線之一或更多個光學感測器。這些一或更多個光學感測器可採用深度相機之形式。可暫存(register)來自一或更多個這些深度相機之時間分辨影像至彼此及/或來自另一光學感測器(如可見光譜相機)之影像中，及可結合該等一或更多個這些深度相機之時間分辨影像以產生深度分辨視頻。

深度相機可能採取經配置以投射結構紅外線照明之結構光深度相機之形式，該結構紅外線照明包含眾多及離散的特徵(例如，線或點)。深度相機可經配置以成像自結構照明被投射之場景處所反射之結構照明。可基於成像場景之各個區域之鄰近特徵間之間距而建立場景之深度圖。

深度相機可採取飛行時間深度相機之形式，該飛行時間深度相機經配置以投射脈衝紅外線照明於場景上。此深度相機可經配置以偵測自場景所反射之脈衝照明。兩個或更 多個這些深度相機可包含電子快門，該等電子快門同步於脈衝照明，但用於兩個或更多個深度相機之完成時間可不同，使得可區分自來源至場景及之後至深度相機之脈衝照明之像素分辨之飛行時間及在兩個深度相機之對應像素中所接收之光之相對量。

位置感測器系統1022可包含一或更多個位置感測器。這些位置感測器可包含加速度計及/或陀螺儀，該等加速度計及/或陀螺儀提供多維空間中之頭戴式顯示系統之位置及/或方向之指示或量測。如一範例，位置感測器1022可經配置為六維或六個自由度之位置感測器系統。舉例而言，此範例位置感測器系統可包含三個加速度計及三個陀螺儀以指示或測量三維空間之頭戴式顯示系統之沿著三個正交軸之位置(例如，x、y及z)之變化，及指示或測量頭戴式顯示系統之關於三個正交軸之方向(例如，俯仰、翻滾及搖擺)之變化。

位置感測器系統1022可支援其他合適之定位技術，如GPS或其他全球導航系統。舉例而言，位置感測器系統1022可包含無線接收器(例如，GPS接收器或蜂巢式接收器)以自衛星及/或陸地基地台接收無線信號廣播。可使用這些無線信號以辨識頭戴式顯示系統之地理位置。可將自藉由頭戴式顯示系統所接收到之無線信號而得到之位置資訊結合自其他位置感測器(如加速度計及/或陀螺儀)所得到之位置資訊，以提供頭戴式顯示系統之位置及/或方向之指示。雖然已描述位置感測器系統之特定範例，但應瞭解的是，可使用其他合適之位置感測器系統。

將要瞭解的是，本文所描述之配置及/或方法為示例性的，且因多個變化是可能的，故這些特定實施例或範例並不被視為限制性的。本文所描述之特定常式或方法可呈現一或更多個任何數量之處理策略。因此，可依經圖示及/或經描述之順序、其他順序、平行或省略執行經圖示及/或描述之各個行為。同樣地，可改變上文所描述之程序之順序。

本發明之標的包含本文所揭示之各個程序、系統、配置、其他特徵、功能、行為及/或屬性之所有新穎性及非顯而易見性之結合及子結合，及任何及所有上述之等同物。

100‧‧‧頭戴式顯示系統

102‧‧‧可視穿顯示器

103‧‧‧影像生成系統

104‧‧‧光學感測器系統

106‧‧‧朝內的光學感測器

108‧‧‧朝外的光學感測器

110‧‧‧位置感測器系統

112‧‧‧機載計算系統

Claims (20)

1. 一種操作一可視穿顯示器之方法，該方法包含以下步驟：顯示一虛擬物件之一影像，使得當經由該可視穿顯示器檢視時，該虛擬物件出現在一真實世界背景的前方；及當經由該可視穿顯示器檢視時，增加圍繞該虛擬物件之一虛擬陰影之該真實世界背景之一相對亮度，使得該虛擬陰影看起來像是源自於相對於該可視穿顯示器之一制高點而經固定之一聚光燈。
2. 如請求項1所述之方法，其中該聚光燈自該制高點而垂直偏移，及該聚光燈之一角度係相對於該制高點之一角度而向下傾斜。
3. 如請求項1所述之方法，其中在該真實世界背景之無陰影部分之一整體上增加該相對亮度。
4. 如請求項1所述之方法，其中在一暈映圖案中增加該相對亮度。
5. 如請求項4所述之方法，其中增加對該可視穿顯示器之一周邊之接近而使該相對亮度減少。
6. 如請求項4所述之方法，其中增加到該虛擬陰影之距離而使該相對亮度減少。
7. 如請求項1所述之方法，其中該可視穿顯示器不增加該虛擬陰影之一亮度。
8. 如請求項1所述之方法，更包含以下步驟：用對應至該真實世界背景之顏色之顯示器光線增加該真實世界背景之相對亮度。
9. 一種操作一可視穿顯示器之方法，該方法包含以下步驟：顯示一虛擬物件之一影像，使得當經由該可視穿顯示器檢視時，該虛擬物件出現在一真實世界背景的前方；及當經由該可視穿顯示器檢視時，增加圍繞該虛擬物件之一虛擬陰影之一暈映圖案中之該真實世界背景之一相對亮度。
10. 如請求項9所述之方法，其中增加對該可視穿顯示器之一周邊之接近而使該相對亮度減少。
11. 如請求項9所述之方法，其中增加到該虛擬陰影之距離而使該相對亮度減少。
12. 如請求項9所述之方法，其中該虛擬陰影看起來像是源自於相對於該可視穿顯示器之一制高點而經固定之一聚光燈。
13. 如請求項12所述之方法，其中該聚光燈自該制高點而垂直偏移，及該聚光燈之一角度係相對於該制高點之一角度而向下傾斜。
14. 如請求項9所述之方法，其中在該真實世界背景之無陰影部分之一整體上增加該相對亮度。
15. 如請求項9所述之方法，其中該可視穿顯示器不增加該虛擬陰影之一亮度。
16. 如請求項9所述之方法，更包含以下步驟：用對應至該真實世界背景之顏色之顯示器光線增加該真實世界背景之相對亮度。
17. 一種頭戴式顯示系統，包含：一可視穿顯示器；一影像生成系統，該影像生成系統經配置以於該可視穿顯示器上顯示一影像；一第一影像感測器，該第一影像感測器經配置以偵測該可視穿顯示器之一制高點；一邏輯機；及一儲存機，該儲存機保存可經由該邏輯機執行之指令以執行以下步驟： 決定該可視穿顯示器之一制高點；顯示一虛擬物件之一影像，使得當經由該可視穿顯示器檢視時，該虛擬物件出現在一真實世界背景的前方；及當經由該可視穿顯示器檢視時，增加圍繞該虛擬物件之一虛擬陰影之一暈映圖案中之該真實世界背景之一相對亮度，使得該虛擬陰影看起來像是源自於相對於該可視穿顯示器之該制高點而經固定之一聚光燈。
18. 如請求項17所述之頭戴式顯示系統，其中增加到該虛擬陰影之距離而使該相對亮度減少。
19. 如請求項17所述之頭戴式顯示系統，其中增加對該可視穿顯示器之一周邊之接近而使該相對亮度減少。
20. 如請求項17所述之頭戴式顯示系統，其中該聚光燈自該制高點而垂直偏移，及該聚光燈之一角度係相對於該制高點之一角度而向下傾斜。