[发明专利]头戴式显示器、运动检测器及方法、图像呈现系统和程序

说明书

技术领域

本发明涉及头戴式显示器、运动检测器、运动检测方法和图像呈现系统。

背景技术

近年来，我们目睹了三维图像呈现技术发展的进步，能够呈现具有深度的三维图像的头戴式显示器变得越来越普遍。用户、观看者以使得同时盖住他或她的双眼并和用户头部一起运动的方式佩戴头戴式显示器。因此，通过跟踪用户头部的运动，并将其结果馈送回头戴式显示器呈现的虚拟空间图像，很有可能可以以高度的身临其境感向用户呈现虚拟空间。

另外，用户、观看者以使得同时盖住他或她的双眼的方式佩戴头戴式显示器。因此，在佩戴着头戴式显示器时很难看到外部世界的真实图像，如他或她的手。另一方面，如果可以跟踪用户的手的运动，那么很有可能可以使用指令，其中每一个都根据其运动的类型定义，用于控制头戴式显示器本身和呈现的图像。

被设计用来测量三轴加速度、三轴角速度和三轴地磁的九轴法是已知用来跟踪头戴式显示器的运动的方法之一。由于随区域变化的地磁倾角（geomagnetic dip），这种方法很难跟踪运动，并可能容易受到周围磁场（如，建筑物和电机的钢架产生的磁场）的影响。此外，存在对开发小而紧凑的、适于检测用户的手的运动并允许用户进行直观操作的装置的需求。

鉴于上述情况，人们希望提供一种用于检测佩戴头戴式显示器的用户的运动的技术。

发明内容

根据本公开的一个实施例，提供了一种头戴式显示器。头戴式显示器包括外罩和成像元件。外罩容纳适于呈现三维图像的呈现部分，并在佩戴在观看者的头部时位于观看者眼睛的前面。成像元件设置在外罩内，并将外罩外部的光转换为图像。在这里，成像元件对当外罩佩戴在观看者头部时相对于外罩垂直向下并在观看者视线方向前方的光成像。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种运动检测器。该运动检测器包括图像获取单元、亮点检测部分、矢量获取单元、俯仰角（pitch）获取部分和偏转角（yaw）获取部分。图像获取部分获取由附接到用户头部的成像元件通过对由随着用户的手的运动移动的发光元件辐射的红外光成像获取到的图像。亮点检测单元检测成像元件获取的图像中的红外光点。矢量获取单元获取具有作为终点的由亮点检测单元检测到的亮点和作为起点的由成像元件获取的图像的中心的矢量。俯仰角获取部分获取作为发光元件相对于成像元件的俯仰角的由矢量获取单元获取的矢量的长度。偏转角获取部分获取作为发光元件相对于成像元件的偏转角的由矢量获取单元获取的矢量的倾斜角（declination）。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种运动检测方法。该运动检测方法使得处理器执行获取由附接到用户头部的成像元件通过对由随着用户的手的运动移动的发光元件辐射的红外光成像获取到的图像的步骤。该运动检测方法使得处理器执行另一个检测成像元件获取的图像中的红外光点的步骤。该运动检测方法使得处理器执行又一个获取具有作为终点的检测到的亮点和作为起点的由成像元件获取的图像的中心的矢量的步骤。该运动检测方法使得处理器执行又一个获取获取的矢量的长度的步骤。该运动检测方法使得处理器执行又一个获取获取的矢量的倾斜角的步骤。

根据本发明的一个实施例，还提供一种图像呈现系统，包括头戴式显示器和与观看者握持的握持部分附接且适于辐射红外光的发光元件。这里，头戴式显示器包括外罩、成像元件和运动跟踪部分。外罩容纳适于呈现三维图像的呈现部分，并在佩戴在观看者的头部时位于观看者眼睛的前面。成像元件设置在外罩内，并对由随着握持部分的运动移动的发光元件辐射的红外光成像。运动跟踪部分通过分析由成像元件获取的红外光跟踪发光元件相对于成像元件的相对位置的变化。

根据本发明的一个实施例，还提供了一种程序，用于使计算机实现上述方法的步骤。

该程序可以作为被包括在适于基本控制硬件资源（如，视频、音频、游戏装置和头戴式显示器）的装置中的固件的一部分提供。该固件存储在设置在装置中的例如半导体存储器（如，ROM（只读存储器））或闪速存储器中。可以提供存储该固件程序的计算机可读记录介质来提供该固件或更新部分固件。替代性地，该程序也可以通过通信线路传输。

应该注意的是，上述组件的任何组合和本公开在“方法”、“装置”、“系统”、“计算机程序”、“数据结构”、“记录介质”等之间的任何表达转换，作为本公开的模式也是有效的。

本公开提供了一种用于检测佩戴头戴式显示器的用户的运动的技术。

附图说明

图1是示意性示出根据本公开的一个实施例的图像呈现系统的整体结构概略的图；

图2是示意性示出根据本发明的一个实施例的图像呈现系统的使用场景；