專利名稱：頭部追蹤增強立體眼鏡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及頭部追蹤裝置、系統(tǒng)和方法，更具體地，涉及增強互動三維(3D) 視覺體驗的頭部追蹤裝置、系統(tǒng)和方法。
背景技術：
立體視覺或立體的3-D顯示器通過向觀眾的每只眼睛呈現(xiàn)不同圖像來增強對2-D 屏幕上所呈現(xiàn)圖像的感知。觀眾的視覺系統(tǒng)將這些不同的圖像以形成深度感覺的方式融合。為了產(chǎn)生3-D效果，傳統(tǒng)方法已使用眼鏡來確定哪個圖像的數(shù)據(jù)傳遞到左眼或右眼。一種傳統(tǒng)的3-D系統(tǒng)是RealD影院系統(tǒng)，其使用無源圓偏振眼鏡來分離按時序投影的圓偏振圖像。另一種傳統(tǒng)的系統(tǒng)是目前針對Hyundai LC電視機銷售的“Xpol”系統(tǒng)，其使用圓偏振眼鏡來分離顯示器交替的各行上以隔行掃描方式呈現(xiàn)的左圓偏振圖像和右圓偏振圖像。 傳統(tǒng)的3-D系統(tǒng)還包括諸如RealD “CrystalEyes”之類的快門眼鏡系統(tǒng)，其使用構建在眼鏡內(nèi)的快速液晶快門來選擇性交替(通常未偏振的)快速顯示器(如，DLP或等離子體顯示器)所呈現(xiàn)的右圖像和左圖像。傳統(tǒng)的3-D系統(tǒng)還包括視差立體眼睛，其對每只眼睛使用不同的濾色器，比如對左眼使用紅色濾色器而對右眼使用藍綠色濾色器。立體圖像對可以被適當處理成這樣的兩個顏色通道，所產(chǎn)生的效果不如采用以上羅列的偏振類系統(tǒng)可得到的效果，但是其優(yōu)點在于能與任一種彩色顯示器(包括廣播TV) —起工作。

發(fā)明內(nèi)容
本文公開的實施方案涉及一種可操作用于觀眾頭部位置的頭部追蹤裝置。該頭部追蹤裝置包括一副立體眼鏡，其還包括框架和在穿過所述框架限定的一對開口內(nèi)的一對鏡片，所述一對鏡片可操作用于接收立體圖像并且將所述立體圖像傳送到所述觀眾的眼睛。 所述頭部追蹤裝置還包括反射器，其耦合到所述一副立體眼鏡，所述反射器可操作用于當所述觀眾的頭部運動時沿著不同反射路徑反射入射光。本文公開的另一個實施方案涉及一種位置追蹤系統(tǒng)，該位置追蹤裝置包括光源， 其可操作用于輸出第一偏振的光；和追蹤裝置，其包括第一組多個反射器。所述第一組多個反射器的每個可操作用于接收所述第一偏振的光并且傳送沿著第一組多個反射路徑反射的光，所述反射的光具有第二偏振。所述位置追蹤裝置還包括傳感器，所述傳感器可操作用于接收所述第二偏振的反射的光。本公開包括一種制造可操作用于追蹤觀眾頭部位置的頭部追蹤裝置的方法。所公開的方法包括提供一副立體眼鏡，所述立體眼鏡包括框架和在穿過所述框架限定的一對開口內(nèi)設置的一對鏡片，所述一對鏡片可操作用于將立體圖像傳送到所述觀眾的眼睛。所公開的方法還包括將反射器耦合到所述一副立體眼鏡，所述反射器可操作用于當所述觀眾的頭部運動時沿著不同反射路徑反射入射光。


在附圖中通過實施例的方式示出實施方案，在附圖中，類似的附圖標記表示類似的部件，并且其中圖IA示出從第一位置看到的傳統(tǒng)顯示器的示意圖；圖IB示出從第二位置看到的圖IB中示出的傳統(tǒng)顯示器的示意圖；圖2示出根據(jù)本公開的位置追蹤裝置的實施方案的透視圖；圖3示出用于立體成像的頭部追蹤裝置的示例性實施方案；圖4示出用于立體成像的頭部追蹤系統(tǒng)的示例性實施方案；圖5A示出用于立體成像的頭部追蹤系統(tǒng)的另一個示例性實施方案；圖5B是圖5A中示出的頭部追蹤系統(tǒng)的局部清晰視圖；圖6A是包括回射器(retro-reflector)的頭部追蹤系統(tǒng)的示例性實施方案的圖像；圖6B是圖6A中示出的頭部追蹤系統(tǒng)的另一個圖像；圖7A示出位置追蹤系統(tǒng)的示例性實施方案；圖7B是圖7A中示出的追蹤裝置的分解視圖；圖8A是追蹤裝置的示例性實施方案的正視圖；以及圖8B是圖8A中示出的追蹤裝置的帶角度的視圖。
具體實施例方式上面描述的立體3-D系統(tǒng)對觀眾的位置一無所知。在一些情況下，這種缺陷是不合需要的但是可能是能夠接受的。在電影院中，例如，可能合理的是向每個觀眾呈現(xiàn)同一景，即使是他們正坐在電影院的不同區(qū)域。此外，電影院中的觀眾在觀看時沒有明顯運動。 然而，就較小顯示器和觀眾會相對于系統(tǒng)的尺度發(fā)生顯著量的運動的情形而言，這樣是不太能接受的。在這些情形下，由于不真實的視覺效果(3-D圖像會表現(xiàn)為“跟隨”觀眾的運動)，導致3-D效果可能減弱。這種不真實的視覺效果可歸因于傳統(tǒng)3-D系統(tǒng)在觀眾運動時不能描繪視差效果這一事實，這就是無論觀眾的位置在哪里都只呈現(xiàn)兩幅視圖的立體3-D 系統(tǒng)的基本局限。圖IA是傳統(tǒng)顯示器100的正視圖。圖IA所示的是從位置“A”看到的示出螺母 102和螺栓104的傳統(tǒng)顯示器100的視圖。如果顯示器是以立體方式操作的，則觀眾將會察覺到深度感覺，即螺母102好像比螺栓104更靠近觀眾。為了清楚起見，這里不嘗試示出用于產(chǎn)生這種感覺的左眼視圖和右眼視圖之間的差別的細節(jié)。圖IB是觀眾從位置“B”看到的傳統(tǒng)顯示器100的正視圖。所呈現(xiàn)的圖像數(shù)據(jù)保持相同；然而，因為觀眾察覺到3-D效果，所以他感覺物體好像正跟著他旋轉(zhuǎn)，這是由于沒有呈現(xiàn)移動視差的所期望效果。對于觀眾，這種效果將會感覺很奇怪并且不真實。圖2是顯示系統(tǒng)200的透視圖。圖2示出從位置“B”本來會看到的樣子(如果圖像數(shù)據(jù)變?yōu)獒槍@個新觀看位置呈現(xiàn)合適的視圖)。在這種情況下，立體系統(tǒng)所呈現(xiàn)的深度感覺與頭部運動所產(chǎn)生的視差匹配。如此，顯示系統(tǒng)200可操作用于顯示適應觀眾運動的 3-D圖像。對于用于正確計算圖像數(shù)據(jù)的顯示系統(tǒng)200，可以利用對觀眾位置的認知。此外，通過采用對每只眼睛位置的認知，可以計算立體顯示系統(tǒng)的正確的左眼視圖和右眼視圖。為了實現(xiàn)這個目標，顯示系統(tǒng)200可以包括合適的頭部追蹤裝置(未示出)。存在使用各種不同技術的各種類型的商用和實驗用頭部追蹤系統(tǒng)。在一個實施方案中，顯示系統(tǒng) 200的頭部追蹤系統(tǒng)可以包括紅外(IR)感應攝像機，用于擷取附著于觀眾的回射標識或頂 LED“標識”的位置。這類頭部追蹤系統(tǒng)的實例包括得自Naturalpoint公司(Corvalis，WA) 的商用“TracldR”系統(tǒng)，以及“Freetrack”，即使用商購的“攝像頭”拍攝圖像的公共領域軟件程序。許多攝像頭可以很容易地通過以下步驟來修改移動其頂遮光濾光器并且可選地添加濾光器來遮擋可見光并且使頂信號通過。Freetrack系統(tǒng)使用布置在傾斜平面上的三個LED或標識。這些標識的圖像由攝像機拍攝；并且根據(jù)圖像中各標識的位置，計算機系統(tǒng)能夠計算用戶(在X、Y和Z坐標中)的位置和取向(在某一范圍內(nèi))。在另一個實施方案中，顯示系統(tǒng)200可以包括與Nintendo的“Wii”游戲控制臺中使用的頭部追蹤系統(tǒng)類似的頭部追蹤系統(tǒng)。Wii控制臺裝配有包含專用攝像機的遠程控制器。這是由Pixart Imaging公司(臺灣)制造的“芯片上系統(tǒng)”的攝像機，并且其被設計用于拍攝紅外光譜內(nèi)的圖像，并且根據(jù)這些圖像向Wii控制臺發(fā)送各點的位置和亮度而非整個圖像。在通過引用方式并入本文的美國專利6，163，336中，Richards公開了一種系統(tǒng)， 其使用從人眼到攝像機的偏振紅外光的回射。Richards所公開的系統(tǒng)沒有利用除了通過獲知散射造成消偏振從而允許部分光穿至傳感器的方式之外的方式操縱光的偏振狀態(tài)。在通過引用方式并入本文的美國專利5，712，732中，Mreet公開了一種顯示系統(tǒng)，其使用基于附著于用戶頭部的回射標識進行的頭部追蹤。Mreet所公開的系統(tǒng)沒有利用任何類型的偏振控制。類似地，在同樣通過引用并入本文的美國專利6，791，531中， Johnston教導了回射標識可以附著于用戶身體的各個部位，但是他也沒有考慮利用偏振控制。在通過引用方式并入本文的美國專利6，304，286中，^irai公開了一種顯示系統(tǒng)，其根據(jù)觀眾位置在一組不連續(xù)視圖中選擇視圖以呈現(xiàn)到觀眾的左眼和右眼。這種系統(tǒng)利用了一組光檢測器來估計位置并選擇視圖，由用戶根據(jù)其位置對這組光檢測器進行篩選。因此，使用位置信息的益處得以理解，然而，所使用的追蹤與所公開的方法沒有可比性。圖3是根據(jù)本公開的頭部追蹤裝置300的示例性實施方案的透視圖。頭部追蹤裝置300可操作用于追蹤觀眾的頭部位置，同時允許向觀眾呈現(xiàn)增強的立體圖像。頭部追蹤裝置300可以包括一副立體眼鏡302，該立體眼鏡302包括框架304和穿過框架304限定的一對開口內(nèi)設置的一對鏡片306。鏡片306可以包括可操作用于透射光的任何光學元件。 在一個實施方案中，鏡片306可以是無源鏡片。在另一個實施方案中，鏡片306可以被構造用于包括光學濾光器或延遲片。當觀眾佩戴眼鏡302時，這對鏡片306可操作用于從圖像源接收立體圖像并且將立體圖像傳送到觀眾的眼睛。頭部追蹤裝置300還可包括耦合到這副立體眼鏡302的一個或更多個反射器308。反射器308可操作用于接收入射光并且在觀眾頭部運動時沿著反射路徑反射入射光。例如，與顯示系統(tǒng)(未示出)相連的位置傳感器 (未示出)可以“看到”反射器308的反射并且允許對觀眾頭部位置進行追蹤。雖然頭部追蹤裝置300可以只包括一個反射器308，但是頭部追蹤裝置300的一些實施方案可以包括多個反射器308，如圖3中所示。包括多個反射器308的頭部追蹤裝置300的實施方案可以更容易地將信號與背景噪聲區(qū)分開，并且通過測量反射器308的相對位置能夠確定頭部距離和取向。在一個示例性實施方案中，反射器308可以包括無源反射器。使用無源反射器的優(yōu)點在于，不需要電池給反射器供電，因此，無源反射器適于并入任何種類的眼鏡，包括成本低的無源眼鏡。在另一個示例性實施方案中，反射器308可以是回射器，當與周圍表面造成的反射相比時，其可能允許來自反射器308的信號相對更大。根據(jù)本發(fā)明的原理，頭部追蹤裝置300可以結合本文描述或本領域已知的任何合適類型的回射器。以上引用的合適的回射器實施例是隅角立方反射器(corner cube reflector)。隅角立方反射器由三個相互垂直的表面構造而成。從該“角”內(nèi)部反射的光線以平行于入射光的方式出現(xiàn)。這種類型的反射器可以被模制到眼鏡302的框架304中。以上引用的合適的回射器的第二實施例是由 Reflexite公司制成的“Reflxite”帶。這是隅角立方反射器的一種形式，但是“角”是柔性基板上提供的微棱鏡。以上引用的合適的回射器的第三實施例是正透鏡(positive lens)， 在其后面的焦距處設置球形凹面。這就是所謂的“貓眼”回射路標是如何工作的。以上引用的合適的回射器的第四實施例是“Scotchlite”膜，其是一種透鏡-反射器構思的變形， 其將兩者的功能組合到粘合膠帶中嵌入的數(shù)以百萬計的微球體中。要理解，這里描述的頭部追蹤裝置300的實施方案只是示例性的，并且可以根據(jù)本發(fā)明的原理進行修改。還要理解，頭部追蹤裝置300可以部分或全部地并入本公開所描述的任何頭部追蹤系統(tǒng)或任何其他合適的系統(tǒng)中或與之結合使用。圖4是頭部追蹤系統(tǒng)400的實施方案的示意圖。頭部追蹤系統(tǒng)400可以包括可操作用于向著觀眾輸出光404的光源402。光源402可以包括濾光器(未示出)以過濾出特定光譜的光，由此允許光源402提供只包括所需光譜的光404。在圖示實施方案中，例如，光源402可以被構造用于輸出紅外光404，因此，觀眾周圍的空間被紅外光404照射。頭部追蹤系統(tǒng)400還可以包括追蹤裝置406。追蹤裝置406可以是圖3所示的頭部追蹤裝置300， 其包括可操作用于接收光404并且傳送沿著第一組多個反射路徑反射的光408的第一組多個反射器。第一組多個反射器可以是回射器，反射光408可以因此是回射的光。頭部追蹤系統(tǒng)400還可以包括攝像機模塊410，攝像機模塊410可以包括可操作用于接收反射光408 的傳感器(未示出)。在一個實施方案中，攝像機模塊410還可以包括控制器(未示出)， 該控制器與傳感器通信并且被構造用于根據(jù)第一組多個反射路徑追蹤第一組多個反射器的位置。在另一個實施方案中，光源402可以并入攝像機模塊410中或者靠近攝像機模塊 410設置。圖5A是頭部追蹤系統(tǒng)500的實施方案的示意圖，并且圖5B是頭部追蹤系統(tǒng)500 的局部清晰視圖。與頭部追蹤系統(tǒng)400類似，頭部追蹤系統(tǒng)500可以包括可操作用于向著觀眾輸出光504的光源502。光源502可以包括濾光器(未示出)以過濾出特定光譜的光， 由此允許光源502提供只包括所需光譜的光504。頭部追蹤系統(tǒng)500還可以包括追蹤裝置 506。追蹤裝置506可以分別是圖3所示的頭部追蹤裝置300或圖4所示的頭部追蹤裝置400。頭部追蹤裝置506可以包括可操作用于接收光504并且傳送沿著第一組多個反射路徑反射的光508的第一組多個反射器。在一些實施方案中，追蹤裝置506包括可操作用于提供反射光508的回射器(未示出)。頭部追蹤系統(tǒng)500還可以包括攝像機模塊510，攝像機模塊510可以包括可操作用于接收反射光508的傳感器512。在一個實施方案中，攝像機模塊510還可以包括控制器514，控制器514與傳感器512以可通信方式耦合，并且控制器 514可以被構造用于根據(jù)第一組多個反射路徑追蹤第一組多個反射器的位置。在圖示實施方案中，光源502和攝像機模塊510被定向，使得它們光學同軸，并且在來自光源502的光 504的光路中設置分束器516，用于將光504導向觀眾和追蹤裝置506。光源502和攝像機模塊510的這種取向使得能夠有效地檢測反射光508，尤其在追蹤裝置506包括至少一個回射器的實施方案中。當使用回射器時，反射主要沿著入射方向返回，并且通過將攝像機模塊 510定向成與光源512光學同軸，使得攝像機模塊510能夠與入射光504的方向排成一行， 并且處于檢測回射光508的有效位置。在圖像顯示器應用中，回射的使用通過將來自靠近顯示器背部的源的頂光導向用戶處的反射器并且回到靠近該源附近的傳感器，增強了信噪比。圖6A是環(huán)境光中的頭部追蹤裝置600的圖像。頭部追蹤裝置600包括一副RealD "Crystaleyes 5”快門眼鏡602 和由Reflexite制成的回射器604。圖6B是被光源(未示出)，例如頭部追蹤系統(tǒng)400或 500的光源402或502，照射的頭部追蹤裝置600的圖像?；诳拷庠吹膫鞲衅?未示出)處收集的數(shù)據(jù)產(chǎn)生圖6A和圖6B中的圖像。在圖6B中清楚看到回射器604的回射本性的效果，其中，回射器604好像不均衡地亮，這是因為它們將來自光源的光引導回到光源 (其靠近傳感器)。盡管使用了回射器，然而，仍然有可能存在從諸如眼鏡鏡片、眼鏡框架上的光滑塑料或金屬表面、首飾或其他物體之類的光滑表面發(fā)出亮的鏡面反射。這種亮“閃爍”可能會使期望只看到追蹤點的亮反射的追蹤系統(tǒng)產(chǎn)生混淆。諸如使光源脈沖化之類的技術可以用于區(qū)別返回信號和光的外部源，但是如果雜散信號是來自被反射的光源的光，則這樣可能是無效的。用于抑制這種不期望反射的一種方法是使用偏振光照射用戶。由于鏡面反射在很大程度上是保偏的，因此可以由檢偏器阻擋來自傳感器的不期望的“閃爍”。如果線性偏振用于照射用戶，則傳感器的偏振器可以與照射偏振方向交叉。在這個實施方案中，回射光可以使其偏振方向旋轉(zhuǎn)經(jīng)過90度，以使得它被檢偏器透過，然后對于檢測攝像機變?yōu)榭梢姷?。圖7A是位置追蹤系統(tǒng)700的示例性實施方案的示意圖。位置追蹤系統(tǒng)700可以包括追蹤裝置706和光源702，光源702可操作用于向著追蹤裝置706輸出光704。光704 具有第一偏振，并且在圖示實施方案中，其可以處于紅外光譜內(nèi)。追蹤裝置706可以包括一個或更多個反射器707，在觀眾頭部運動時，反射器707可操作用于從光源702接收光704 并且傳送沿著不同反射路徑反射的光708。反射光708具有不同于第一偏振的第二偏振。 位置追蹤系統(tǒng)700還可以包括攝像機710，攝像機710包括可操作用于接收反射光708的傳感器712。在一個實施方案中，攝像機710還可以包括控制器714，控制器714與傳感器 712通信并且被構造用于根據(jù)反射光708的反射路徑追蹤反射器707的位置。在圖示實施方案中，光源702和攝像機710被定向，使得它們光學同軸，并且分束器716位于來自光源702的光704的光路中，以將光704導向觀眾和追蹤裝置706。要理解，位置追蹤系統(tǒng)700的各種構造可以用于輸出具有第一偏振的光704。在圖示實施方案(同軸照明系統(tǒng))中，分束器716可以是在紅外光譜內(nèi)操作的偏振分束器716。 這種裝置的實施例是M0Xtek(OrenuUtah)制造的“ftOflux”線柵型偏振器。如此，s-偏振光704被導向追蹤裝置706而ρ-偏振光705當其被向下傳送時發(fā)生丟失。本領域的普通技術人員將理解，偏振分束器(PBQ 716可以旋轉(zhuǎn)或者被構造使得S-偏振光將穿過PBS，而 P-偏振光將被反射離開PBS。應該注意，可供選擇地，可以使用本領域已知的其他類型的 PBS0在一些實施方案中，通過在光源702中包括預偏振器(未示出)，可以抑制被引導向下傳送的光束。這樣是有益的，因為部分光束可以被反向散射并且可以被消偏振并且反射回到攝像機710。在一個實施方案中，追蹤裝置706可以包括一副立體眼鏡720，該立體眼鏡720包括框架7M和在穿過框架724限定的一對開口內(nèi)設置的一對鏡片722。這對鏡片722可操作用于接收立體圖像并把立體圖像傳送到觀眾的眼睛。反射器707可以耦合到這副立體眼鏡 720。圖7B是反射器707的示例性實施方案的示意性分解視圖，反射器707可用于在入射光704變成反射光708時實現(xiàn)入射光704的偏振旋轉(zhuǎn)。在一個實施方案中，反射器707 接收S-偏振入射光704并且將偏振旋轉(zhuǎn)成ρ-偏振光708。本領域的普通技術人員將理解， 在可供選擇的實施方案中，反射器707可以被構造用于接收ρ-偏振光并且反射S-偏振光。 反射器707包括反射基板730和延遲片732，延遲片732可以在反射性基板730的前方沿著入射光704的光路取向。使用本領域已知的各種技術，例如層壓或機械耦合，可以將延遲膜 732連接到反射基板730。反射基板730可以包括本發(fā)明中描述的任何合適的反射器，并且在圖示實施方案中，反射基板730包括回射器。延遲器732可以是適于改變?nèi)肷涔?04的偏振狀態(tài)的任何延遲片，并且在圖示實施方案中，其包括四分之一波片。在一個實施方案中，入射光704可以由固態(tài)光源提供并且具有大致950nm的波長。 例如，合適的固態(tài)光源包括Osram SFH4600發(fā)光二極管。如果使用的是950nm的波長，則具有大致237nm(在950nm)延遲的延遲片732可以有效地執(zhí)行所需的偏振旋轉(zhuǎn)。在優(yōu)選實施方案中，延遲片732的慢軸734可以被取向成與入射光704的偏振方向成45度，如圖7B中所示。要理解，當用戶將其頭部傾斜到一側(cè)時，偏振旋轉(zhuǎn)效率減小，在45度時達到0。如果位置追蹤系統(tǒng)700的實現(xiàn)方式期望涉及頭部大程度傾斜，則可以通過將延遲片734布置成具有兩個區(qū)域來增強回射器707，其中一個區(qū)域的慢軸與入射光偏振方向基本成45度而眼鏡處于標準位置，并且一個區(qū)域的慢軸基本與入射光偏振方向平行或垂直。當眼鏡720 傾斜時，這個第二個區(qū)域變得更亮并且增大了變暗主區(qū)域。根據(jù)位置追蹤系統(tǒng)700的設計，除了四分之一波片之外，延遲器732可以是另一種合適類型的延遲片。其他合適的延遲片包括(例如)半波片、延遲片堆疊件(復合延遲片) 和延遲片堆疊濾光器，其可操作用于選擇性地改變第一光譜的入射光704的偏振態(tài)。在使用復合延遲片的實施方案中，復合延遲片可以被構造用于優(yōu)化視場、對比度或其他所需的光學顯示特性。使來自偏振眼鏡鏡片的鏡面反射程度最小化的另一種技術是，將入射偏振方向布置成與鏡片722的前偏振器交叉。在一個實施方案中，如果這個方向與水平成諸如45度的角度，則位置追蹤系統(tǒng)700的整個偏振控制部分可以旋轉(zhuǎn)。在另一個實施方案中，處于22. 5 度的半波片可以用于旋轉(zhuǎn)偏振方向。如果使用的是線性偏振有源鏡片722，則可以能接受的是將入射光704布置成與一個鏡片722交叉而與另一個鏡片722平行。通過選擇這些角度，平行照射鏡片722的背面造成的反射可以不被旋轉(zhuǎn)，所以可以在傳感器712處被阻擋。要理解，可以在包括立體顯示系統(tǒng)的各種系統(tǒng)中，實現(xiàn)本公開的位置追蹤裝置和系統(tǒng)。其他可能的實現(xiàn)方式包括游戲繪制(game rendering) 0游戲開發(fā)者習慣于從特定視點來繪制游戲的“世界”。根據(jù)所玩游戲類型，按各種方式控制這個視點。有時，視點只是跟隨游戲者，有時游戲者對視點實現(xiàn)很多控制，而有時游戲設計者決定對于游戲的特定部分而言視點應該位于哪里。在任一種情況下，游戲編程者將視點坐標連同其他必要信息傳遞到圖形系統(tǒng)。例如，使用Microsoft Direct3D技術，編程者可以使用方法Matrix. LookAtLH和Matrix. PerspectiveOfTCenterLH來分別構建視圖和投影矩陣。這些方法接受三維空間內(nèi)視點的位置并且一起用于確定3D世界如何在屏幕上繪制。如果對于游戲設計者頭部追蹤是可獲得的，則可以考慮到游戲者相對于屏幕的x、y和ζ位置，所述屏幕在游戲世界里形成窗口。具體來講，Matrix. PerspectiveOffCenterLH方法可以有助于形成離心 (off-center)截錐，當游戲者相對于屏幕四處運動時，離心截錐保持正確的觀察幾何體。這些方法可以如何用于根據(jù)頭部位置繪制變化視角的實施例是在線可得自J. C. Lee(http// www, cs. emu, edu/ .iohnny/pro jects/wii/ffiiDesktopYR. zip)的“ffiiDesktopVR”禾呈序并且通過引用方式并入本文。這個程序使用從Brian Peek (www, wiimotelib. net)可得到的用于Nintendo Wiimote的管理庫，以從觀察附著于眼鏡的IR LED的“Wiimote”的獲得點位置信息。Microsoft DirectX 9. OSDK包含示例程序，Lee修改該程序以使用以上引用的方法來表現(xiàn)運動視差的實證。對于利用立體的游戲，應該正確繪制和顯示兩個視圖。這樣做的一個示例性實施方案包括使用Microsoft Direct3D Viewport方法形成分開的視口(viewport)，針對所述分開的視口繪制左視圖和右視圖的。如果這些視口在屏幕上并排布置，則所得的輸出與通過引用方式并入本文的美國專利No. 5，193，000中公開的RealD并排格式相兼容。然后，輸出可以發(fā)送到按適當方式裝備的顯示器。以下是相關代碼的示例性框架
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權利要求
1.一種可操作用于追蹤觀眾頭部位置的頭部追蹤裝置，所述頭部追蹤裝置包括一副立體眼鏡，所述一副立體眼鏡包括框架；一對鏡片，所述一對鏡片耦合到所述框架，所述一對鏡片可操作用于接收立體圖像并且將所述立體圖像傳送到所述觀眾的眼睛；以及反射器，所述反射器耦合到所述一副立體眼鏡，所述反射器可操作用于當所述觀眾的頭部運動時沿著不同反射路徑反射入射光。
2.如權利要求1所述的頭部追蹤裝置，其中所述入射光的波長在紅外光譜內(nèi)，并且所述反射器可操作用于反射在紅外光譜內(nèi)的光。
3.如權利要求1所述的頭部追蹤裝置，其中所述反射器包括回射器。
4.如權利要求1所述的頭部追蹤裝置，其中所述反射器包括反射基板和延遲片，所述延遲片在所述反射基板的前方沿著所述入射光的光路被取向。
5.如權利要求3所述的頭部追蹤裝置，其中所述延遲片包括半波片。
6.如權利要求3所述的頭部追蹤裝置，其中所述延遲片包括四分之一波片。
7.如權利要求3所述的頭部追蹤裝置，其中所述延遲片包括延遲片堆疊。
8.如權利要求7所述的頭部追蹤裝置，其中所述延遲片包括延遲片堆疊濾光器，所述延遲片堆疊濾光器可操作用于選擇性地改變第一光譜內(nèi)的光的偏振態(tài)。
9.一種位置追蹤系統(tǒng)，所述位置追蹤系統(tǒng)包括光源，所述光源可操作用于輸出第一偏振的光；追蹤裝置，所述追蹤裝置包括第一組多個反射器，所述第一組多個反射器的每個可操作用于接收所述第一偏振的光并且傳送沿著第一組多個反射路徑反射的光，所述反射的光具有第二偏振；以及傳感器，所述傳感器可操作用于接收所述反射的第二偏振的光。
10.根據(jù)權利要求9所述的位置追蹤系統(tǒng)，還包括與所述傳感器通信的控制器，所述控制器可操作用于根據(jù)所述第一組多個反射路徑追蹤所述第一組多個反射器的位置。
11.根據(jù)權利要求10所述的位置追蹤系統(tǒng)，其中所述控制器可操作用于根據(jù)來自所述第一組多個反射器中的每個的反射光的相對強度來追蹤所述第一組多個反射器的旋轉(zhuǎn)運動。
12.根據(jù)權利要求9所述的位置追蹤系統(tǒng)，還包括第二追蹤裝置，其中所述第二追蹤裝置包括第二組多個反射器，所述第二組多個反射器的每個可操作用于接收所述第一偏振的光并且輸出沿著第二組多個反射路徑反射的光。
13.根據(jù)權利要求12所述的位置追蹤系統(tǒng)，還包括與所述傳感器通信的控制器，所述控制器可操作用于根據(jù)所述第一組多個反射路徑和所述第二組多個反射路徑追蹤所述第一組多個反射器和所述第二組多個反射器的位置。
14.根據(jù)權利要求12所述的位置追蹤系統(tǒng)，其中所述控制器可操作用于根據(jù)所述第一組多個反射器相對于彼此的取向和所述第二組多個反射器相對于彼此的取向來識別所述第一組多個反射器和所述第二組多個反射器。
15.根據(jù)權利要求12所述的位置追蹤系統(tǒng)，其中所述第一組多個反射器可操作用于選擇性改變第一光譜內(nèi)的光的偏振態(tài)，并且所述第二組多個反射器可操作用于選擇性地改變第二光譜內(nèi)的光的偏振態(tài)，并且進一步地，其中所述控制器可操作用于根據(jù)所述反射的光的波長來識別所述第一組多個反射器和所述第二組多個反射器。
16.根據(jù)權利要求9所述的位置追蹤系統(tǒng)，其中所述第一組多個反射器的每個包括回射器。
17.根據(jù)權利要求9所述的位置追蹤系統(tǒng)，其中所述第一組多個反射器的每個包括耦合到反射基板的延遲片，所述延遲片在所述反射基板的前方沿著第一偏振的光的光路被取向。
18.根據(jù)權利要求9所述的位置追蹤，還包括在第一偏振的光的光路中設置的分束器， 所述分束器可操作用于將所述第一偏振的光導向所述追蹤裝置。
19.根據(jù)權利要求18所述的位置追蹤系統(tǒng)，其中所述分束器是偏振分束器。
20.一種制造可操作用于追蹤觀眾頭部位置的頭部追蹤裝置的方法，所述方法包括提供一副立體眼鏡，所述一副立體眼鏡包括框架；一對鏡片，所述一對鏡片耦合到所述框架，所述一對鏡片可操作用于將立體圖像傳送到所述觀眾的眼睛；以及將反射器耦合到所述一副立體眼鏡，所述反射器可操作用于當所述觀眾的頭部運動時沿著不同反射路徑反射入射光。
21.如權利要求20所述的頭部追蹤系統(tǒng)，還包括提供反射基板和延遲片；在所述反射基板的前方沿著所述入射光的光路取向所述延遲片；以及耦合所述反射基板和所述延遲片，由此形成所述反射器。
22.如權利要求20所述的頭部追蹤系統(tǒng)，還包括將多個反射器耦合到所述一副立體眼鏡，所述多個反射器的每個可操作用于當所述觀眾的頭部運動時沿著不同反射路徑反射入射光。
23.如權利要求20所述的頭部追蹤系統(tǒng)，其中設置所述反射器的步驟包括將所述反射器層壓到所述一副立體眼鏡。
全文摘要
包括位置追蹤系統(tǒng)的立體顯示系統(tǒng)，所述位置追蹤系統(tǒng)確定觀眾所佩戴的立體眼鏡的位置。所述眼鏡的示例性實施方案包括回射反射器，所述回射反射器被靠近擷取攝像機或者與擷取攝像機光學同軸的紅外照射器照射?？梢酝ㄟ^控制紅外光的偏振來實現(xiàn)抑制來自附近其他反射性特征物的反射。
文檔編號G02B27/10GK102265204SQ200980152886
公開日2011年11月30日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權日2008年10月27日
發(fā)明者D·J·麥克奈特, M·G·魯賓遜 申請人:瑞爾D股份有限公司