[发明专利]使用增强现实系统的电磁跟踪

说明书

头戴式增强现实(AR)设备可以跟踪佩戴者头部的姿态，以提供位于佩戴者环境中的对象的三维虚拟表示。电磁(EM)跟踪系统可以跟踪头部或身体姿态。手持用户输入设备可以包括产生EM场的EM发射器，以及头戴式AR设备可以包括感测EM场的EM传感器。可以分析来自传感器的EM信息以确定传感器的位置和/或取向，从而确定佩戴者的姿态。EM发射器和传感器可以利用时分多路复用(TDM)或动态频率调谐以在多个频率下操作。电压增益控制可以在发送器而不是传感器中实现，从而允许更小和更轻的传感器设计。EM传感器可以实现噪声消除，以降低附近音频扬声器产生的EM干扰的水平。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年4月26日提交的名称为“SYSTEMS AND METHODS FOR AUGMENTEDREALITY(用于增强现实的系统和方法)”的美国专利申请No.62/328,003以及2017年3月30日提交的名称为“ELECTROMAGNETIC TRACKING WITH AUGMENTED REALITY SYSTEMS(使用增强现实系统的电磁跟踪)”的美国专利申请No.62/479,111的优先权，所有上述内容都通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开涉及在增强现实系统的背景下定位一个或多个对象的位置或取向的系统和方法。

背景技术

现代计算和显示技术促进了用于所谓的“虚拟现实”或“增强现实”体验的系统的发展，其中数字再现的图像或其部分以其看起来是真实的或者可被感知为真实的方式呈现给用户。虚拟现实(或者“VR”)场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现，而对于其它实际的真实世界的视觉输入不透明；增强现实(或者“AR”)场景通常涉及数字或虚拟图像信息的呈现作为对用户周围的实际世界的可视化的增强。

发明内容

头戴式增强现实(AR)设备可以跟踪佩戴者的头部(或其他身体部位)的姿态，以能够提供在佩戴者的环境中的对象的三维虚拟表示。电磁(EM)跟踪系统的实施例可用于跟踪头部姿态或身体姿势。例如，手持用户输入设备可以包括EM发射器，以及头戴式AR设备可以包括EM传感器。在一些实施方式中，EM发射器产生可以由EM传感器感测的EM场。可以分析来自传感器的EM信息以确定传感器的位置和/或取向，从而确定佩戴者的头部姿态。EM发射器和传感器可以利用允许跟踪系统在多个频率下操作的时分多路复用(TDM)或动态频率调谐。电压增益控制可以在发送器(transmitter)而不是传感器中实现，从而允许较小和轻的传感器设计。EM传感器可以实现噪声消除，以降低由附近音频扬声器产生的EM干扰水平。

头戴式显示系统的实施例包括可定位在佩戴者眼睛前方的显示器；电磁(EM)场发射器，其被配置为产生具有频率的磁场；EM传感器，其被配置为感测在该频率下的磁场；以及处理器，其被编程为：从EM传感器接收指示感测到的磁场的信号；以及分析接收到的信号以确定EM传感器的位置或取向。

电磁(EM)跟踪系统的实施例包括EM场发射器，该EM场发射器包括：第一发送器线圈，其被配置为产生具有第一频率的第一磁场；第二发送器线圈，其被配置为产生具有第二频率的第二磁场；以及第三发送器线圈，其被配置为产生具有第三频率的第三磁场，EM场发射器包括第一时分多路复用(TDM)电路，其被配置为在第一发送器线圈、第二发送器线圈和第三发送器线圈之间切换功率。头戴式增强现实显示设备可以包括EM跟踪系统的实施例。

电磁(EM)跟踪系统的实施例包括EM场发射器，该EM场发射器包括自动增益控制(AGC)电路和发送器线圈；以及没有AGC电路的EM传感器，该EM传感器包括传感器线圈。头戴式增强现实显示设备可以包括EM跟踪系统的实施例。

在附图和以下描述中阐述了本说明书中描述的主题的一个或多个实施方式的细节。根据说明书、附图和权利要求，其他特征、方面和优点将变得显而易见。该概述和以下详细描述都不旨在限定或限制本发明主题的范围。

附图说明