TW202307517A - 用於vr/ar頭戴式裝置的可撓式顯示器 - Google Patents

Abstract

提供一種用於虛擬實境成像之頭戴式裝置。該頭戴式裝置包括：第一顯示器，其配置以自提供至使用者之影像中的視野之中心部分產生多個光束；第一光學元件，其配置以經由該頭戴式裝置之動眼眶提供形成該視野之中心部分的這些光束，該動眼眶限制包括該使用者之瞳孔的體積；以及第二顯示器，其配置以經由該動眼眶提供該影像之該視野之周邊部分，其中該第二顯示器包括配置在二維平面中之多個發光像素。亦提供一種用於使用以上頭戴式裝置之系統及方法。

Description

用於VR/AR頭戴式裝置的可撓式顯示器

本揭示內容係關於用於包括周邊顯示器之虛擬實境（VR）應用中的頭戴式裝置。更具體言之，本揭示內容係關於使用可撓式顯示器提供周邊視圖之頭戴式裝置。 相關申請案之交叉參考

本揭示內容係相關且主張布萊恩·惠萊特（Brian Wheelwright）等人於2021年6月24日申請之名稱為用於虛擬實境頭戴式裝置中之周邊視圖的光場顯示器（LIGHT FIELD DISPLAY FOR PERIPHERAL VIEW IN VIRTUAL REALITY HEADSETS）之美國臨時專利申請案第63/214,606號的優先權，該美國臨時專利申請案之內容出於所有目的特此以全文引用之方式併入。

在虛擬實境頭戴式裝置之領域中，重點關注使用者之雙目視野（field of view，FOV），其包括約向上60°、在鼻部及周邊50°，以及向下75°。此係約2.5 Sr。當前VR裝置支援視野之此雙目（或「立體」）部分之大部分，但對周邊（僅一隻眼睛可見）或下部雙目視野提供極少服務。為將完全浸入式體驗提供至觀看者，需要周邊視圖之大部分。人類視覺包括超過200°水平及超過115°垂直（總共約5.3 Sr）之周邊視野。當前光學應用不能將此周邊視野（FOV）併入於觀看者可舒適地使用且移動之緊密、輕便頭戴式裝置中。

在第一具體實例中，一種用於虛擬實境成像之頭戴式裝置包括：第一顯示器，其配置以自提供至使用者之影像中的視野之中心部分產生多個光束，第一光學元件，其配置以經由頭戴式裝置之動眼眶提供形成視野之中心部分的光束，該動眼眶限制包括使用者之瞳孔的體積，以及第二顯示器，其配置以經由動眼眶提供影像之視野之周邊部分，其中第二顯示器包括配置在二維平面中之多個發光像素。

在第二具體實例中，一種用於頭戴式裝置之顯示器包括：像素陣列，其配置在二維平面中，其中第一維度實質上垂直於中心顯示器，該中心顯示器將影像之視野之中心部分提供至頭戴式裝置之使用者，記憶體，其儲存多個指令，以及一或多個處理器，其配置以執行指令以啟動像素陣列中之多個區段中之每一者以發射形成影像之周邊視野的光束，每一區段提供影像沿著第一維度之遞減角解析度，其中影像經由界定使用者之瞳孔之位置的動眼眶投影在頭戴式裝置之使用者之視網膜上。

在第三具體實例中，一種用於光場顯示器之數位校準的方法包括：藉由攝影機捕獲用於頭戴式裝置之二維顯示器之影像，影像與頭戴式裝置之使用者之周邊視野相關聯，並且二維顯示器包括實質上垂直於中心顯示器之第一維度，該中心顯示器將視野之中心部分提供至頭戴式裝置之使用者，自二維顯示器之影像獲得角解析度圖，其中角解析度圖包括影像中二維顯示器中之兩個鄰近點之間的角距離，以及驗證角解析度圖包括沿著第一維度高於預選擇臨限值之曲線。

在又其他具體實例中，非暫時性電腦可讀取媒體儲存指令，這些指令在由電腦中之處理器執行時致使電腦執行使用頭戴式顯示器之方法。方法包括：藉由攝影機捕獲用於頭戴式裝置之二維顯示器之影像，影像與頭戴式裝置之使用者之周邊視野相關聯，並且二維顯示器包括實質上垂直於中心顯示器之第一維度，該中心顯示器將視野之中心部分提供至頭戴式裝置之使用者，自二維顯示器之影像獲得角解析度圖，其中角解析度圖包括影像中二維顯示器中之兩個鄰近點之間的角距離，以及驗證角解析度圖包括沿著第一維度高於預選擇臨限值之曲線。

在其他具體實例中，一種系統包括用以儲存指令之第一構件及用以執行指令以致使系統執行方法之第二構件。方法包括：藉由攝影機捕獲用於頭戴式裝置之二維顯示器之影像，影像與頭戴式裝置之使用者之周邊視野相關聯，並且二維顯示器包括實質上垂直於中心顯示器之第一維度，該中心顯示器將視野之中心部分提供至頭戴式裝置之使用者，自二維顯示器之影像獲得角解析度圖，其中角解析度圖包括影像中二維顯示器中之兩個鄰近點之間的角距離，以及驗證角解析度圖包括沿著第一維度高於預選擇臨限值之曲線。

在本文中描述周邊顯示器之具體實例。在以下描述中，闡述了許多特定細節，以便提供對具體實例之透徹理解。然而，所屬技術領域中具有通常知識者將認識到，可在無特定細節中之一或多者的情況下或藉由其他方法、組件、材料等實踐本文中所描述之技術。在其他例子中，未展示或詳細描述熟知結構、材料或操作以避免混淆某些態樣。

貫穿本說明書對「一個具體實例」或「一具體實例」之提及意謂結合該具體實例所描述之特定特徵、結構或特性包括在本發明之至少一個具體實例中。因此，片語「在一個具體實例中」或「在一具體實例中」貫穿本說明書在各處之出現未必皆參考同一具體實例。此外，可在一或多個具體實例中以任何合適方式組合這些特定特徵、結構或特性。

如本文中所揭示之具體實例可包括人工實境系統或結合人工實境系統而實施。人工實境係在呈現給使用者之前已以某一方式調整之實境形式，其可包括例如虛擬實境（virtual reality，VR）、擴增實境（augmented reality；AR）、混合實境（mixed reality；MR）、混雜實境或其某一組合及/或衍生物。人工實境內容可包括完全產生之內容或與所捕獲之（例如，真實世界）內容組合之所產生內容。人工實境內容可包括視訊、音訊、觸覺回饋或其某一組合，並且其中之任一者可在單個通道中或在多個通道中呈現（諸如，對觀看者產生三維效應之立體聲視訊）。另外，在一些具體實例中，人工實境亦可與用於例如在人工實境中創造內容及/或另外用於人工實境中（例如，在人工實境中執行活動）之應用、產品、配件、服務或其某一組合相關聯。提供人工實境內容之人工實境系統可實施在各種平台上，包括連接至主機電腦系統之頭戴式顯示器（head mounted display；HMD）、獨立式HMD、行動裝置或計算系統，或能夠將人工實境內容提供至一或多個觀看者之任何其他硬體平台。

在本揭示內容之一些具體實例中，「近眼」可被定義為包括配置以在利用諸如頭戴式顯示器（HMD）之近眼光學裝置時置放在距使用者之眼睛35 mm內的光學元件。

在虛擬實境（VR）顯示器中，存在用於延伸視野以覆蓋人類視野之有限選項。一些選項包括以稀疏LED或裸露顯示面板填充周邊，但即使與人眼在大角度下之低解析度相比，此兩個選項亦缺乏解析度。其他方法可包括平鋪（例如，「對切透鏡」架構）。在具有足夠平鋪塊之情況下，此提供極佳覆蓋度，但解析度過高，並且體積龐大。

為解決以上問題，如本文中所揭示之HMD包括第一光學元件以經由HMD動眼眶提供中心FOV。HMD亦包括第二光學元件以經由動眼眶提供周邊FOV。第二光學元件包括MLA以提供周邊FOV之分段視圖。MLA可為自由形式MLA、液晶MLA、菲涅爾MLA或餅狀MLA。MLA緊挨著顯示器安置。MLA中之任何兩個鄰近小透鏡在使用者之視網膜上自顯示器中之主動像素之兩個鄰近分段部分形成連續影像。

為提供AR/VR應用中之寬周邊視圖，一些具體實例使用光場顯示器，該光場顯示器具有由非主動像素之間隙分離的主動像素之分段部分。光場顯示器係緊密的且提供寬大的動眼眶及FOV，同時可能犧牲掉角解析度。因此，雖然第一光學元件可合乎需要地具有用於中心FOV之高解析度，但第二光學元件可准許由MLA及光場顯示器提供的較寬周邊FOV之較低角解析度。在一些具體實例中，第二光學元件之解析度（如藉由MLA判定）可在鄰近於第一光學元件之邊界區域之間朝向頭戴式裝置之末端逐漸降低。因此，一些具體實例可包括具有接近於第一光學元件之過渡區域的MLA，其中MLA中之小透鏡具有接近於第一光學元件之較高數值孔徑（例如，較大角解析度）。

在本揭示內容中，一些具體實例包括平坦周邊光場顯示器，其具有經調適以匹配周邊之需要的自由形式小透鏡。一些具體實例包括自觀看者之外眉至下部臉頰的彎曲周邊光場顯示器，其具有環繞中心光學器件之自由形式小透鏡及圓錐形顯示器。此單個顯示器填充整個（或實質上整個）周邊FOV。

圖1A說明根據一些具體實例的例示性HMD 100。舉例言之，HMD 100可為虛擬實境（VR）HMD。HMD 100包括前面板101、護目鏡103及綁帶105。前面板101包括並保護用於使用者之顯示器，護目鏡103調整使用者上之HMD 100，並且綁帶105使HMD 100保持緊密地擬合在使用者頭部上。音訊裝置107將聲音提供至使用者。

在一些具體實例中，HMD 100可包括處理器電路112及記憶體電路122。記憶體電路122可儲存指令，這些指令在由處理器電路112執行時致使HMD 100執行如本文中所揭示之方法。另外，HMD 100可包括通信模組118。通信模組118可包括配置以使處理器112及記憶體122與外部網路或某一其他裝置無線地通信的射頻軟體及硬體。因此，通信模組118可包括無線電天線、收發器及感測器，並且亦包括數位處理電路以用於根據諸如Wi-Fi、藍芽、近場接觸（NFC）及其類似者之多個無線協定中之任一者進行信號處理。另外，通信模組118亦可與同HMD 100協作之其他輸入工具及附件（例如，手柄、操縱桿、滑鼠、無線指標及其類似者）通信。

圖1B說明對應於使用者之左眼60的HMD 100之左側視圖102之部分視圖。HMD 100可包括左側視圖102之兩個鏡像，其各自具有與左側視圖102中所說明的相同或類似之元件。圖1B中左側之選擇係任意的，並且其中所有組件可存在於HMD 100之右側中。HMD 100包括像素陣列120-1及像素陣列120-2（在下文中，被集體地稱作「像素陣列120」）。像素陣列120包括配置在二維平面中之多個像素（例如，如像素陣列120-1中定向在一個方向上之平坦表面，以及如像素陣列120-2中定向在不同方向上之一個或兩個平坦表面）。像素陣列120中之每一像素提供形成提供至使用者之影像的多個光束123-1及123-2（在下文中，被集體地稱作「顯示光束123」）。光學元件130配置以經由動眼眶121提供影像之FOV之中心部分。影像之FOV之中心部分可包括光束125-1。光學元件153經由動眼眶121提供包括光束125-2的影像之FOV之周邊部分。光束125-1及125-2將在下文中被集體地稱作「動眼眶光束125」。眼睛60包括用以接受動眼眶光束125中之至少一些的瞳孔61，以及其中投影影像之視網膜63。亦說明前面板101及通信模組118（參見圖1A）。

在一些具體實例中，光學元件130及153可包括一或多個光學元件，諸如繞射元件（光柵及稜鏡）、折射元件（透鏡）、導引元件（例如，平面波導及/或光纖）以及偏振元件（例如，偏振器、半波片、四分之一波片、偏振旋轉器、盤貝相位（Pancharatnam-Berry Phase；PBP）透鏡及其類似者）。在一些具體實例中，光學元件130及153可包括與一或多個主動元件組合之一或多個被動元件，諸如液晶（LC）可變波片或可變偏振器。

在一些具體實例中，像素陣列120-2可劃分成主動像素區段，並且光學元件153可包括多小透鏡陣列，其中每一小透鏡將光束123-2自至少一個像素區段導向至動眼眶121中。在一些具體實例中，光學元件153可包括自由形式多小透鏡陣列。因此，光束125-2提供周邊FOV之分段視圖，該周邊FOV藉由重疊來自不同主動像素區段之FOV截錐體來經由動眼眶121及瞳孔61在視網膜63上形成影像之周邊之連續投影。在一些具體實例中，處理器112啟動像素陣列120-2中之區段中之每一者以發射形成周邊FOV之部分的光束123-2。來自每一區段之周邊FOV之每一部分可包括影像之不同視角。

在一些具體實例中，HMD 100包括用以判定瞳孔61在動眼眶121內之位置的一或多個感測器160。感測器160接著將關於瞳孔61在動眼眶121內之位置的資訊發送至處理器112。因此，處理器112可基於瞳孔61在動眼眶121內之位置而判定使用者之凝視方向。在一些具體實例中，記憶體122包括用於處理器112以基於觀看者之凝視方向及瞳孔61在動眼眶121內之位置而選擇影像之周邊視野的指令。在一些具體實例中，記憶體122含有基於瞳孔方位及/或凝視方向而改變虛擬影像如何映射至像素陣列120之顯示校準指令。

圖2A至圖2C說明人類視覺之視野（field of view；FOV）250之圖表200A、200B及200C。根據一些具體實例，FOV 250包括根據角孔徑201量測的中心部分205、周邊左部分210L及周邊右部分210R（在下文中，被集體地稱作周邊部分210）。角孔徑201係相對於垂直於使用者之面部並自使用者之面部直出指向的方向（其對應於0°）進行方位量測。

圖2A說明圖表200A，其中左眼部分210L及右眼部分210R隨角孔徑201（以度為單位）而變化。此表示無眼睛旋轉之人類視野。周邊部分210可在包括在下部周邊FOV內之雙目部分215中具有一些重疊。中心部分205包括來自兩隻眼睛之經組合FOV，在與法線成45°角內，亦即，中心部分205包括雙目FOV。根據圖表200A，周邊部分210可包括總FOV 250之約60%。

圖2B說明整個FOV 250之人類視覺之近似性能圖表200B，其中橫軸（例如，X軸）指示角孔徑201，並且縱軸（例如，Y軸）指示以弧分（arc minute/arcmin）表述之角解析度202。性能圖表200B假定眼睛在偶然情境中遠離中心旋轉至多30°。因此，1弧分「中央窩（foveal）」解析度在徑向上維持至多30°，並且人眼性能在30°以上穩定降低，在90°角孔徑下（例如，在FOV 250之邊緣附近）降至約1度解析度。中心部分205內之人眼性能在邊緣處可下降到低至約6弧分。亦說明周邊部分210（參見圖2A）。

圖2C說明與人體機能相比的HMD之不同光學組態之性能圖表200C。如同圖表200B，相對於角孔徑201繪製角解析度202。對切透鏡組態230在相對較高解析度下捕獲周邊部分210。虛線指示對切透鏡之基於設計之性能範圍。對切透鏡組態230之折衷係HMD應用之形式因子（包括透鏡使用之重量及其類似者）。

光場顯示器組態220能夠在周邊部分210之大致整個跨度內與常規眼睛視覺性能保持一致。在一些具體實例中，光場組態220之解析度可受像素陣列（例如，像素陣列120）中每吋像素（pixels per inch；PPI）之數目限制，以及亦受多小透鏡陣列（例如，光學元件153）中小透鏡之焦距限制。裸露周邊顯示器（例如，眼睛與顯示面板之間無任何光學器件）產生區260內之解析度，此提供延展的環境照明以及在與中心光學器件之邊界之上的一些運動感及光學流（optical flow）。由於不存在光學器件以建立自像素至角度空間之映射，因此需要瞳孔追蹤以用於裸露周邊顯示器之最佳驅動。由裸露周邊顯示器提供之解析度係藉由自眼睛至顯示器之距離、眼睛瞳孔大小（如自顯示器觀看）及顯示像素間距判定。

圖3說明具有周邊光場顯示器350L及350R（被集體地稱作「光場顯示器350」）之HMD 300。在一些具體實例中，光場顯示器包括具有微透鏡之小透鏡陣列，這些微透鏡具有大致1 mm之尺寸以為觀看顯示器之使用者提供調節焦點。在一些具體實例中，本揭示內容中所描述之光場顯示器可包括具有微透鏡之小透鏡陣列，這些微透鏡具有可能未必將調節焦點提供至眼睛的大致3-6 mm之尺寸。

光場顯示器350L包括像素陣列320L及小透鏡陣列353L以將由像素陣列320L發射之周邊顯示光提供至使用者之左眼之周邊FOV。光場顯示器350R包括像素陣列320R及小透鏡陣列353R以將由像素陣列320R發射之周邊顯示光提供至HMD 300之使用者的右眼之周邊FOV。舉例言之，像素陣列320L及320R（被集體地稱作像素陣列320）可為OLED顯示器或LCD。小透鏡陣列353L及353R（被集體地稱作小透鏡陣列353）可配置具有方形鑲嵌、六邊形鑲嵌及/或六角形鑲嵌之平坦小透鏡陣列。六角形鑲嵌之優勢係由於旋轉對稱，可減小獨特處方（unique prescription）之數目（例如，具有9列之小透鏡僅需要9個獨特處方）。HMD 300之主要顯示器（未說明）安置在中心光學器件330L及330R後方。

圖4說明根據一些具體實例的具有用於提供周邊FOV之可撓式顯示器420-1及420-2（在下文中，被集體地稱作「可撓式顯示器420」）的頭戴式裝置400。處理器412-1及412-2（在下文中，被集體地稱作處理器412）將電力及信號提供至可撓式顯示器420。光學元件430L及430R（在下文中，被集體地稱作「光學元件430」）將中心FOV提供至使用者。在無額外光學器件之情況下，裸露顯示器提供較低數量級之解析度（參見區260）。顯示器至下部臉頰之延伸將進一步延伸下部視野，包括立體區域（例如，雙目部分215）。

圖5說明根據一些具體實例的具有用於提供周邊FOV之可撓式顯示器520-1及520-2（在下文中，被集體地稱作「可撓式顯示器520」）以及MLA 553-1及553-2（在下文中，被集體地稱作「MLA 553」）的頭戴式裝置500。處理器512-1及512-2（在下文中，被集體地稱作處理器512）將電力及信號提供至可撓式顯示器520。光學元件530L及530R（在下文中，被集體地稱作「光學元件530」）將中心FOV提供至使用者。顯示器至下部臉頰之延伸將進一步延伸下部視野，包括立體區域215。

圖6說明根據一些具體實例的用於將擴大FOV提供至頭戴式裝置600之使用者601的第一顯示器620-1及第二顯示器620-2（在下文中，被集體地稱作「顯示器620」）之透視圖。

圖7A至圖7B說明根據一些具體實例的具有用以將擴大FOV提供至使用者701之可撓式顯示器720-1及720-2（在下文中，被集體地稱作「顯示器720」）的頭戴式裝置700。顯示器720-3為使用者701提供FOV之中心部分。處理器712-1、712-2及712-3（在下文中，被集體地稱作處理器712）分別將電力及信號提供至顯示器720。光學元件730L及730R（在下文中，被集體地稱作「光學元件730」）將中心FOV提供至使用者。

圖7A說明獨立頭戴式裝置700。

圖7B說明安裝在使用者701上之頭戴式裝置700。可撓式顯示器720-1及720-2遵循使用者701之頭部、太陽穴及上頦之幾何形狀，由此提供周邊FOV之實質性部分。

圖8說明根據一些具體實例的用於在用於頭戴式裝置之可撓式顯示器中對準MLA的方法800中之步驟的流程圖。根據一些具體實例，MLA及光場顯示器可包括在如本文中所揭示之HMD裝置中（例如，HMD裝置100、300、400、500、600及700，以及MLA 553）。HMD可包括具有配置在二維平面中之多個像素的光場顯示器（例如，像素陣列120、320，以及光場顯示器350、620及720），每一像素提供多個光束（例如，光束123及125），從而經由HMD之動眼眶（例如，動眼眶121）形成影像，該動眼眶限制包括使用者之瞳孔之體積。HMD亦可包括配置以經由動眼眶提供影像之FOV之中心部分的光學元件（例如，光學元件130、330、530及730）。在一些具體實例中，HMD裝置亦包括配置以經由動眼眶提供影像之視野之周邊部分的光學元件（例如，光學元件153及553）。與本揭示內容一致之方法可包括以不同次序、同時、半同時或在時間上重疊執行之方法800中的步驟中之至少一或多者。

步驟802包括鄰近於可撓式顯示器安置MLA，可撓式顯示器配置在二維平面中且在頭戴式裝置使用者之周邊視野中提供影像之部分。

步驟804包括使MLA圍繞其中心旋轉直至影像投影展示無重疊特徵之完整視圖。

步驟806包括使MLA自其中心沿著MLA之平面平移直至來自MLA之影像投影展示無重疊特徵之完整視圖。

圖9說明根據一些具體實例的用於數位校準光場顯示器之方法900中之步驟的流程圖。根據一些具體實例，MLA及光場顯示器可包括在如本文中所揭示之HMD裝置中（例如，HMD裝置100、300、400、500、600及700，以及MLA 553）。HMD可包括具有配置在二維平面中之多個像素的光場顯示器（例如，像素陣列120、320，以及光場顯示器350、620及720），每一像素提供多個光束（例如，光束123及125），從而經由HMD之動眼眶（例如，動眼眶121）形成影像，該動眼眶限制包括使用者之瞳孔之體積。HMD亦可包括配置以經由動眼眶提供影像之FOV之中心部分的光學元件（例如，光學元件130、330、530及730）。在一些具體實例中，HMD裝置亦包括配置以經由動眼眶提供影像之視野之周邊部分的光學元件（例如，光學元件153及753）。與本揭示內容一致之方法可包括以不同次序、同時、半同時或在時間上重疊執行之方法900中的步驟中之至少一或多者。

步驟902包括藉由攝影機捕獲用於頭戴式裝置之二維顯示器之影像，影像與頭戴式裝置之使用者之周邊視野相關聯，並且二維顯示器包括實質上垂直於中心顯示器之第一維度，該中心顯示器提供頭戴式裝置之使用者的視野之中心部分。

步驟904包括自二維顯示器之影像獲得角解析度圖，其中角解析度圖包括影像中二維顯示器中之兩個鄰近點之間的角距離。

步驟906包括驗證角解析度圖包括沿著第一維度高於預選擇臨限值之曲線。在一些具體實例中，步驟906包括啟動二維顯示器之區段以改良角解析度圖。在一些具體實例中，步驟906包括基於二維顯示器之像素解析度及頭戴式裝置之使用者之瞳孔位置而判定校正因子以改良角解析度圖，以及將校正因子儲存在頭戴式裝置之記憶體中。

圖10說明根據一些具體實例的用於將周邊視野提供至具有光場顯示器之HMD裝置之使用者的方法1000中之步驟的流程圖。根據一些具體實例，MLA及光場顯示器可包括在如本文中所揭示之HMD裝置中（例如，HMD裝置100、300、400、500、600及700，以及MLA 553）。HMD可包括具有配置在二維平面中之多個像素的光場顯示器（例如，像素陣列120、320，以及光場顯示器350、620及720），每一像素提供多個光束（例如，光束123及125），從而經由HMD之動眼眶（例如，動眼眶121）形成影像，該動眼眶限制包括使用者之瞳孔之體積。HMD亦可包括配置以經由動眼眶提供影像之FOV之中心部分的光學元件（例如，光學元件130及330、530及730）。在一些具體實例中，HMD裝置亦包括配置以經由動眼眶提供影像之視野之周邊部分的光學元件（例如，光學元件153、553）。與本揭示內容一致之方法可包括以不同次序、同時、半同時或在時間上重疊執行之方法1000中的步驟中之至少一或多者。

步驟1002包括啟動第一像素陣列中之一或多個像素，該第一像素陣列配置以經由動眼眶提供形成提供至頭戴式裝置使用者之影像的FOV之中心部分的光束，該動眼眶限制包括頭戴式裝置使用者之瞳孔之方位的體積。

步驟1004包括啟動第二像素陣列中之多個區段中之至少一者，該第二像素陣列配置以經由動眼眶提供形成提供至頭戴式裝置之使用者之影像的視野之周邊部分的光束。

步驟1006包括在使用者之視網膜中形成具有影像之FOV之中心部分及影像之FOV之周邊部分的連續影像。 硬體概述

圖11說明例示性電腦系統1100之方塊圖，圖1A之HMD裝置100，以及方法800、900及1000可藉由該例示性電腦系統實施。在某些態樣中，電腦系統1100可使用在專屬伺服器中或整合至另一實體中或跨越多個實體而分佈的硬體或軟體與硬體之組合來實施。電腦系統1100可包括桌上型電腦、膝上型電腦、平板電腦、平板手機、智慧型手機、功能型手機（feature phone）、伺服器電腦或其他。伺服器電腦可遠端地位於資料中心中或儲存在本端。

電腦系統1100包括用於傳達資訊之匯流排1108或其他通信機構，以及與匯流排1108耦接以用於處理資訊之處理器1102（例如，處理器112）。藉助於實例，電腦系統1100可藉由一或多個處理器1102實施。處理器1102可為通用微處理器、微控制器、數位信號處理器（Digitial Signal Processor；DSP）、特定應用積體電路（Application Specific Integrated Circuit；ASIC）、場可程式化閘陣列（Field Programmable Gate Array；FPGA）、可程式化邏輯裝置（Programmable Logic Device；PLD）、控制器、狀態機、閘控邏輯、離散硬體組件或可執行資訊之計算或其他操控的任何其他合適實體。

除硬體之外，電腦系統1100亦可包括產生用於所討論之電腦程式之執行環境的程式碼，例如構成處理器韌體、協定堆疊、資料庫管理系統、作業系統或它們中之一或多者的組合之程式碼儲存在與匯流排1108耦接以用於儲存待藉由處理器1102執行之資訊及指令的所包括之記憶體1104（例如，記憶體122），諸如隨機存取記憶體（Random Access Memory；RAM）、快閃記憶體、唯讀記憶體（Read-Only Memory；ROM）、可程式化唯讀記憶體（Programmable Read-Only Memory；PROM）、可抹除可程式化唯讀記憶體（Erasable PROM；EPROM）、暫存器、硬碟、可移磁碟、CD-ROM、DVD或任何其他合適儲存裝置。處理器1102及記憶體1104可由特定目的邏輯電路補充或併入於特定目的邏輯電路中。

指令可儲存在記憶體1104中，並且根據所屬技術領域中具有通常知識者熟知之任何方法在例如電腦可讀取媒體上編碼之電腦程式指令的一或多個模組的一或多個電腦程式產品中實施以供電腦系統1100執行或控制該電腦系統之操作，這些指令包括但不限於諸如以下之電腦語言：資料導向語言（例如，SQL、dBase）、系統語言（例如，C、Objective-C、C++、彙編）、架構語言（例如，Java、.NET）及應用語言（例如，PHP、Ruby、Perl、Python）。指令亦可以電腦語言實施，諸如陣列語言、特性導向語言、匯編語言、製作語言、命令行介面語言、編譯語言、並行語言、波形括號語言、資料流語言、資料結構式語言、宣告式語言、深奧語言、擴展語言、第四代語言、函數語言、互動模式語言、解譯語言、反覆語言、以串列為基的語言、小語言、以邏輯為基的語言、機器語言、巨集語言、元程式設計語言、多重範型語言（multiparadigm language）、數值分析、非英語語言、物件導向分類式語言、物件導向基於原型的語言、場外規則語言、程序語言、反射語言、基於規則的語言、指令碼處理語言、基於堆疊的語言、同步語言、語法處置語言、視覺語言、wirth語言及基於xml的語言。記憶體1104亦可用於在待由處理器1102執行之指令之執行期間儲存暫時變數或其他中間資訊。

如本文中所論述之電腦程式未必對應於檔案系統中之檔案。程式可儲存於保持其他程式或資料的檔案的部分中（例如，儲存於標記語言文件中之一或多個指令碼）、儲存於專用於所討論之程式的單個檔案中或儲存於多個經協調檔案（例如，儲存一或多個模組、子程式或程式碼之部分的檔案）中。電腦程式可經部署以在一台電腦上或在位於一個位點或跨越多個位點分佈且由通信網路互連之多台電腦上執行。本說明書中所描述之過程及邏輯流程可由一或多個可程式化處理器執行，該一或多個可程式化處理器執行一或多個電腦程式以藉由對輸入資料進行操作且產生輸出來執行功能。

電腦系統1100進一步包括與匯流排1108耦接以用於儲存資訊及指令之資料儲存裝置1106，諸如磁碟或光碟。電腦系統1100可經由輸入/輸出模組1110耦接至各種裝置。輸入/輸出模組1110可為任何輸入/輸出模組。例示性輸入/輸出模組1110包括諸如USB埠之資料埠。輸入/輸出模組1110配置以連接至通信模組1112。例示性通信模組1112包括網路連接介面卡，諸如乙太網路卡及數據機。在某些態樣中，輸入/輸出模組1110配置以連接至複數個裝置，諸如輸入裝置1114及/或輸出裝置1116。例示性輸入裝置1114包括鍵盤及指標裝置，例如滑鼠或軌跡球，消費者可藉由該指標裝置將輸入提供至電腦系統1100。其他種類之輸入裝置1114亦可用於提供與消費者之互動，諸如觸覺輸入裝置、視覺輸入裝置、音訊輸入裝置或腦機介面裝置。舉例言之，提供至消費者之回饋可為任何形式之感測回饋，例如視覺回饋、聽覺回饋或觸覺回饋；並且可自消費者接收任何形式之輸入，包括聲輸入、語音輸入、觸覺輸入或腦波輸入。例示性輸出裝置1116包括用於向消費者顯示資訊之顯示裝置，諸如液晶顯示（liquid crystal display；LCD）監視器。

根據本揭示內容之一個態樣，HMD裝置100可回應於處理器1102執行含於記憶體1104中之一或多個指令之一或多個序列而至少部分地使用電腦系統1100來實施。此類指令可自諸如資料儲存裝置1106等另一機器可讀取媒體讀取至記憶體1104中。含於主記憶體1104中之指令序列的執行致使處理器1102執行本文中所描述之過程步驟。呈多處理配置之一或多個處理器亦可用於執行含於記憶體1104中之指令序列。在替代態樣中，硬連線電路可代替軟體指令使用或與軟體指令組合使用，以實施本揭示內容之各種態樣。因此，本揭示內容之態樣不限於硬體電路及軟體之任何具體組合。

本說明書中所描述之專利標的的各種態樣可在計算系統中實施，該計算系統包括後端組件，例如資料伺服器，或包括中間軟體組件，例如應用伺服器，或包括前端組件，例如具有消費者可與本說明書中所描述之專利標的之實施方式互動所經由的圖像消費者介面或網路瀏覽器的用戶端電腦，或一或多個此等後端組件、中間軟體組件或前端組件的任何組合。系統之組件可藉由數位資料通信之任何形式或媒體（例如，通信網路）互連。通信網路（例如，網路150）可包括例如LAN、WAN、網際網路及其類似者中之任一或多者。此外，通信網路可包括但不限於例如以下網路拓樸中之任一或多者，包括匯流排網路、星形網路、環形網路、網狀網路、星形匯流排網路、樹或階層式網路或其類似者。通信模組可例如為數據機或乙太網路卡。

電腦系統1100可包括用戶端及伺服器。用戶端與伺服器通常彼此遠離且典型地經由通信網路互動。用戶端與伺服器之關係藉助於在各別電腦上運行且彼此具有主從式關係的電腦程式產生。電腦系統1100可為例如但不限於桌上型電腦、膝上型電腦或平板電腦。電腦系統1100亦可嵌入在另一裝置中，例如但不限於行動電話、PDA、行動音訊播放器、全球定位系統（Global Positing System；GPS）接收器、視訊遊戲控制台及/或電視機上盒。

如本文中所使用之術語「機器可讀取儲存媒體」或「電腦可讀取媒體」係指參與將指令提供至處理器1102以供執行之任一或多個媒體。此類媒體可呈許多形式，包括但不限於非揮發性媒體、揮發性媒體及傳輸媒體。非揮發性媒體包括例如光碟或磁碟，諸如資料儲存裝置1106。揮發性媒體包括動態記憶體，諸如記憶體1104。傳輸媒體包括同軸纜線、銅線及光纖，包括形成匯流排1108之電線。機器可讀取媒體之常見形式包括例如軟碟、軟性磁碟、硬碟、磁帶、任何其他磁性媒體、CD-ROM、DVD、任何其他光學媒體、打孔卡、紙帶、具有孔圖案之任何其他實體媒體、RAM、PROM、EPROM、FLASH EPROM、任何其他記憶體晶片或卡匣，或可供電腦讀取之任何其他媒體。機器可讀取儲存媒體可為機器可讀取儲存裝置、機器可讀取儲存基板、記憶體裝置、影響機器可讀取傳播信號之物質的組合物，或其中之一或多者的組合。

為了說明硬體與軟體之互換性，諸如各種說明性塊、模組、組件、方法、操作、指令及演算法之項目已大致按其功能性加以了描述。將此類功能性實施為硬體、軟體抑或硬體與軟體之組合取決於外加在整個系統上之特定應用及設計約束。所屬技術領域中具有通常知識者可針對每一特定應用以不同方式實施所描述功能性。

如本文中所使用，在一系列項目之前的藉由術語「及」或「或」分離這些項目中之任一者的片語「中之至少一者」修改清單整體，而非清單中之每一成員（例如，每一項目）。片語「中之至少一者」不需要選擇至少一個項目；實情為，該片語允許包括這些項目中之任一者中的至少一者及/或這些項目之任何組合中的至少一者及/或這些項目中之每一者中的至少一者之涵義。藉助於實例，片語「A、B及C中之至少一者」或「A、B或C中之至少一者」各自指僅A、僅B或僅C；A、B及C之任何組合；及/或A、B及C中之每一者中的至少一者。

詞語｢例示性｣在本文中用於意謂｢充當實例、例子或說明｣。本文中描述為「例示性」之任何具體實例未必解釋為比其他具體實例更佳或更有利。諸如一態樣、該態樣、另一態樣、一些態樣、一或多個態樣、一實施方式、該實施方式、另一實施方式、一些實施方式、一或多個實施方式、一具體實例、該具體實例、另一具體實例、一些具體實例、一或多個具體實例、一組態、該組態、另一組態、一些組態、一或多個組態、本發明技術、本揭示內容（the disclosure/the present disclosure）及其其他變化及類似者之片語係為方便起見，並且並不暗示與此類片語相關之揭示內容對於本發明技術係必需的，亦不暗示此類揭示內容適用於本發明技術之所有組態。與此類片語相關之揭示內容可適用於所有組態或一或多個組態。與此類片語相關之揭示內容可提供一或多個實例。諸如一態樣或一些態樣之片語可指一或多個態樣且反之亦然，並且此情況類似地適用於其他前述片語。

除非具體陳述，否則以單數形式對元件的提及並不意欲意謂「一個且僅一個」，而是指「一或多個」。術語「一些」係指一或多個。帶下劃線及/或斜體標題及子標題僅僅用於便利性，不限制本發明技術，並且不結合本發明技術之描述的解釋而參考。關係術語，諸如第一及第二及其類似者，可用於區分一個實體或動作與另一實體或動作，而未必需要或意指此類實體或動作之間的任何實際此類關係或次序。所屬技術領域中具有通常知識者已知或稍後將知曉的貫穿本揭示內容而描述的各種組態之元件的所有結構及功能等效物以引用方式明確地併入本文中，並且意圖由本發明技術涵蓋。此外，本文中所揭示之任何內容皆不意圖特定目的於公眾，無論在以上描述中是否明確地敍述此類揭示內容。所主張元件不應被解釋為依據35 U.S.C. §112第六段的規定，除非元件係明確地使用片語「用於...之構件」來敍述，或在方法請求項之情況下，元件係使用片語「用於...之步驟」來敍述。

雖本說明書含有許多特性，但此等特性不應被解釋為限制可能描述之內容的範圍，而是應被解釋為對專利標的之特定實施方式的描述。在個別具體實例之上下文中描述在此說明書中之某些特徵亦可在單個具體實例中以組合形式實施。相反，在單個具體實例之上下文中描述的各種特徵亦可分別或以任何適合子組合於多個具體實例中實施。此外，雖然上文可將特徵描述為以某些組合起作用且甚至最初按此來描述，但來自所描述組合之一或多個特徵在一些情況下可自該組合刪除，並且所描述之組合可針對子組合或子組合之變化。

本說明書之專利標的已關於特定態樣加以描述，但其他態樣可經實施且在以下申請專利範圍之範圍內。舉例言之，雖然在圖式中以特定次序來描繪操作，但不應將此理解為需要以所展示之特定次序或以依序次序執行此類操作，或執行所有所說明操作以實現所要結果。可以不同次序執行請求項中所列舉之動作且仍實現合乎需要之結果。作為一個實例，附圖中描繪之程序未必需要展示之特定次序，或依序次序，以實現合乎需要之結果。在某些情況下，多任務及並行處理可為有利的。此外，不應將上文所描述之態樣中之各種系統組件的分離理解為在所有態樣中皆要求此分離，並且應理解，所描述之程式組件及系統可大體上一起整合於單個軟體產品中或封裝至多個軟體產品中。

在此將標題、先前技術、圖式簡單說明、摘要及圖式併入本揭示內容中且提供為本揭示內容之說明性實例而非限定性描述。應遵從以下理解：其將不用於限制申請專利範圍之範圍或涵義。另外，在實施方式中可見，出於精簡本揭示內容之目的，本說明書提供說明性實例且在各種實施方式中將各種特徵分組在一起。然而，不應將本揭示內容之方法解釋為反映以下意圖：相較於每一請求項中明確陳述之特徵，所描述之專利標的需要更多的特徵。實情為，如申請專利範圍所反映，本發明專利標的在於單個所揭示組態或操作之少於全部的特徵。申請專利範圍特此併入實施方式中，其中每一請求項就其自身而言作為分開描述之專利標的。

申請專利範圍並不意圖限於本文中所描述之態樣，而應符合與語言申請專利範圍一致之完整範圍且涵蓋所有法定等效物。儘管如此，申請專利範圍均不意圖涵蓋未能滿足可適用專利法之要求的專利標的，並且亦不應以此方式解釋這些專利標的。

60:左眼/眼睛 61:瞳孔 63:視網膜 100:頭戴式顯示器/頭戴式顯示器裝置 101:前面板 102:左側視圖 103:護目鏡 105:綁帶 107:音訊裝置 112:處理器電路/處理器 118:通信模組 120-1:像素陣列 120-2:像素陣列 121:動眼眶 122:記憶體電路/記憶體 123-1:光束 123-2:光束 125-1:光束 125-2:光束 130:光學元件 153:光學元件 160:感測器 200A:圖表 200B:圖表/近似性能圖表/性能圖表 200C:圖表/性能圖表 201:角孔徑 202:角解析度 205:中心部分 210:周邊部分 210L:周邊左部分/左眼部分 210R:周邊右部分/右眼部分 215:雙目部分/立體區域 220:光場顯示器組態/光場組態 230:對切透鏡組態 250:視野/總視野/整個視野 260:區 300:頭戴式顯示器/頭戴式顯示器裝置 320L:像素陣列 320R:像素陣列 330L:中心光學器件 330R:中心光學器件 350L:周邊光場顯示器/光場顯示器 350R:周邊光場顯示器/光場顯示器 353L:小透鏡陣列 353R:小透鏡陣列 400:頭戴式裝置/頭戴式顯示器裝置 412-1:處理器 412-2:處理器 420-1:可撓式顯示器 420-2:可撓式顯示器 430L:光學元件 430R:光學元件 500:頭戴式裝置/頭戴式顯示器裝置 512-1:處理器 512-2:處理器 520-1:可撓式顯示器 520-2:可撓式顯示器 530L:光學元件 530R:光學元件 553-1:MLA 553-2:MLA 601:使用者 620-1:第一顯示器 620-2:第二顯示器 700:頭戴式裝置/頭戴式顯示器裝置 701:使用者 712-1:處理器 712-2:處理器 712-3:處理器 720-1:可撓式顯示器 720-2:可撓式顯示器 720-3:顯示器 730L:光學元件 730R:光學元件 800:方法 802:步驟 804:步驟 806:步驟 900:方法 902:步驟 904:步驟 906:步驟 1000:方法 1002:步驟 1004:步驟 1006:步驟 1100:電腦系統 1102:處理器 1104:記憶體/主記憶體 1106:資料儲存裝置 1108:匯流排 1110:輸入/輸出模組 1112:通信模組 1114:輸入裝置 1116:輸出裝置

[圖1A]至[圖1B]說明根據一些具體實例的例示性頭戴式顯示器（HMD）。

[圖2A]至[圖2C]說明根據一些具體實例的包括中心部分、周邊左部分及周邊右部分之人類視覺之FOV。

[圖3]說明根據一些具體實例的具有用以將周邊FOV提供至使用者之周邊光場顯示器的HMD。

[圖4]說明根據一些具體實例的具有用於提供周邊FOV之可撓式顯示器的頭戴式裝置。

[圖5]說明根據一些具體實例的具有用於提供周邊FOV之可撓式顯示器及多小透鏡陣列的頭戴式裝置。

[圖6]說明根據一些具體實例的用於將擴大FOV提供至頭戴式裝置使用者之第一顯示器及第二顯示器的透視圖。

[圖7A]至[圖7B]說明根據一些具體實例的具有用以將擴大FOV提供至頭戴式裝置使用者之可撓式顯示器的頭戴式裝置。

[圖8]說明根據一些具體實例的用於在用於頭戴式裝置之可撓式顯示器中對準MLA的方法中之步驟的流程圖。

[圖9]說明根據一些具體實例的用於校準用於頭戴式裝置中之周邊視圖的可撓式顯示器中之解析度的方法中之步驟的流程圖。

[圖10]說明根據一些具體實例的在頭戴式裝置使用者之視網膜中形成具有擴大FOV之影像的方法中之步驟的流程圖。

[圖11]說明根據一些具體實例的例示性電腦系統之方塊圖，圖8至圖10之方法可藉由該例示性電腦系統實施。

在這些圖中，除非另外明確表述，否則具有相同或類似附圖標記之元件共用相同或類似特徵。

400:頭戴式裝置/頭戴式顯示器裝置

412-1:處理器

412-2:處理器

420-1:可撓式顯示器

420-2:可撓式顯示器

430L:光學元件

430R:光學元件

Claims (20)

1. 一種用於虛擬實境成像之頭戴式裝置，其包含： 第一顯示器，其配置以自提供至使用者之影像中的視野之中心部分產生多個光束； 第一光學元件，其配置以經由該頭戴式裝置之動眼眶提供形成該視野之中心部分的這些光束，該動眼眶限制包括該使用者之瞳孔的體積；以及 第二顯示器，其配置以經由該動眼眶提供該影像之該視野之周邊部分，其中該第二顯示器包括配置在二維平面中之多個發光像素。
2. 如請求項1之頭戴式裝置，其中該視野之該中心部分及該周邊部分包含該頭戴式裝置之使用者之視野的至少一半球面度。
3. 如請求項1之頭戴式裝置，其中該視野之該周邊部分在鄰近於該視野之該中心部分的一區域中具有十五弧分之較高角解析度。
4. 如請求項1之頭戴式裝置，其中該第二顯示器提供在該視野之該周邊部分中軸向衰變的角解析度。
5. 如請求項1之頭戴式裝置，其中該二維平面為環繞該第一光學元件之圓錐形表面。
6. 如請求項1之頭戴式裝置，其進一步包含多小透鏡陣列，所述多小透鏡陣列符合該二維平面且配置以經由該動眼眶提供來自該第二顯示器之多個光束。
7. 如請求項1之頭戴式裝置，其中該二維平面遵循符合該頭戴式裝置之使用者之太陽穴的一維曲率。
8. 如請求項1之頭戴式裝置，其中該第二顯示器包括可撓式有機發光二極體陣列、可撓式液晶顯示器或發光二極體陣列中之一者。
9. 如請求項1之頭戴式裝置，其中該第二顯示器包括主動像素之多個部分，所述主動像素之所述多個部分沿著該二維平面中遠離該第一光學元件之方向提供減小之角解析度。
10. 如請求項1之頭戴式裝置，其中該第二顯示器之該二維平面被定向以避免來自該第二顯示器之反射光線穿過該動眼眶。
11. 一種用於頭戴式裝置之顯示器，其包含： 像素陣列，其配置在二維平面中，其中第一維度實質上垂直於中心顯示器，該中心顯示器將影像之視野之中心部分提供至該頭戴式裝置之使用者； 記憶體，其儲存多個指令；以及 一或多個處理器，其配置以執行這些指令以啟動該像素陣列中之多個區段中之每一者以發射形成該影像之周邊視野的光束，每一區段提供該影像沿著該第一維度之遞減角解析度，其中該影像經由界定該使用者之瞳孔之位置的動眼眶投影在頭戴式裝置之使用者之視網膜上。
12. 如請求項11之顯示器，其中該視野之該中心部分及該周邊視野包含在至少十五弧分之解析度下的使用者視野之至少一球面度。
13. 如請求項11之顯示器，其中這些指令進一步致使該一或多個處理器對於兩個鄰近區段中之每一者選擇該周邊視野之一部分以經由該動眼眶在該使用者之該視網膜中形成連續影像。
14. 如請求項11之顯示器，其中選擇兩個鄰近區段之間的非主動像素之間隙以使得由該像素陣列中之兩個鄰近區段中之每一者提供的這些光束經由該動眼眶在該使用者之該視網膜中形成連續非串擾影像。
15. 如請求項11之顯示器，其中這些指令進一步包括指示該使用者之該瞳孔在該動眼眶內之位置的指令。
16. 如請求項11之顯示器，其進一步包含配置以提供該使用者之該瞳孔在該動眼眶內之方位資訊的感測器。
17. 如請求項11之顯示器，其中該記憶體包括校準指令以基於該使用者之凝視方向及該瞳孔之該位置而選擇該影像之該周邊視野並且修改該像素陣列至該使用者之視網膜中的角映射。
18. 一種方法，其包含： 藉由攝影機捕獲用於頭戴式裝置之二維顯示器之影像，該影像與該頭戴式裝置之使用者之周邊視野相關聯，並且該二維顯示器包括實質上垂直於中心顯示器之第一維度，該中心顯示器將視野之中心部分提供至該頭戴式裝置之該使用者； 自該二維顯示器之該影像獲得角解析度圖，其中該角解析度圖包括該影像中該二維顯示器中之兩個鄰近點之間的角距離；以及 驗證該角解析度圖包括沿著該第一維度高於預選擇臨限值之曲線。
19. 如請求項18之方法，其進一步包含啟動該二維顯示器之區段以改良該角解析度圖。
20. 如請求項18之方法，其進一步包含基於該二維顯示器之像素解析度及該頭戴式裝置之該使用者之瞳孔位置而判定校正因子以改良該角解析度圖，以及將該校正因子儲存在該頭戴式裝置之記憶體中。

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