光学位置跟踪装置的电源管理的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年5月18日提交、标题为“powermanagementforopticalpositiontrackingdevices”的美国专利申请no.15/984,130的优先权，所述专利申请特此通过引用整体并入。

背景技术：

虚拟现实(vr)系统通过显示虚拟环境、感测用户的位置和移动并对用户的位置和移动作出响应来允许用户沉浸于虚拟环境中。vr游戏通常依赖于感测用户的自然移动的可穿戴装置或其他装置。例如，胜于操作操纵杆来在拳击游戏中挥拳，拳击游戏可接收关于用户的手的实际位置和移动的输入，使得用户能够通过实际上用其手臂和手出拳来玩游戏。类似地，虚拟现实系统可通过实际踏步、抓握物体、按下虚拟按钮等而允许用户在所显示的虚拟环境中移动。

在一些系统中，用户可穿戴或握住被称为vr控制器的东西。vr控制器是向用户提供输出(诸如音频和视频)的装置。例如，用户可戴上vr头戴式耳机，所述vr头戴式耳机向用户显示所述虚拟环境。vr控制器还可接受或检测用户输入，从而允许用户与虚拟环境的元素交互或相对于虚拟环境的元素移动。具体地说，一些vr控制器检测用户的位置和移动。

可用各种方式来检测用户的位置和移动。在一些系统中，使用光学技术来检测用户移动。实际上，一些系统可使用光线传感器，所述光线传感器位于可穿戴或手持式装置(诸如vr头戴式耳机或vr手部控制器)上，以检测传达位置信息的光信号。

vr控制器通常是无线地操作，使用可再充电电池来供电。vr控制器的可用时间因此受可用电池容量所限制。因此，最小化或限制vr控制器的电力消耗是重要的。

附图说明

参考附图来描述详细说明。在图式中，附图标记的最左侧的数字标示所述附图标记首次出现的图。在不同图式中使用相同的附图标记指示相似或相同的部件或特征。

图1是示出虚拟现实(vr)系统的操作空间的图；

图2是示例vr头戴式耳机的图；

图3是示例vr手部控制器的图；

图4是在一个实施方案中的示出由固定发射器发出的光信号和由vr控制器接收的对应光信号的时序图。

图5是示出在另一个实施方案中的由固定发射器发出的光信号和由vr控制器接收的对应光信号的时序图。

图6是示出在另一个实施方案中的由固定发射器发出的光信号和由vr控制器接收的对应光信号的时序图。

图7是示出停用光线传感器以减少vr控制器的电力消耗的示例方法的流程图。

图8a、图8b、图8c和图8d是示出停用传感器以减少vr控制器的电力消耗的其他细节的流程图。

图9是示出在另选实施方案中的停用传感器的其他细节的流程图。

图10是可体现本文中描述的方法和技术的vr控制器的框图。

具体实施方式

在本文中尤其描述了用于检测物体的三维位置和姿势的技术，以及用于实施位置和姿势检测技术的装置和系统。

根据本文中公开的实施方案，光学发射器安装在房间或其他空间内的固定位置处。所述光学发射器被配置为用激光线对房间进行扫描以向房间内的位置跟踪装置传达位置信息。例如，可控制激光线的扫描，使得激光线在任何时刻的投射角度随着在同步脉冲之后经过的时间而变。作为另一个实例，可对激光线进行调制或以其他方式编码以在激光线对空间进行扫描时传达其当前的即时投射角度。

在所描述的实施方案中，虚拟现实(vr)控制器或其他可移动或可穿戴位置跟踪装置具有光线传感器，如上文所描述，所述光线传感器被布置为从一个或多个固定光学发射器接收光信号。具体地说，个别光线传感器可在激光线遇到光线传感器的那刻检测到激光线。随后分析关于激光线的信息以确定vr控制器的位置坐标。例如，vr控制器可测量在接收光学同步脉冲与随后检测扫描激光线之间的时间差，并且随后可根据此时间差来计算在vr控制器检测到激光线的那刻的激光线的投射角度。作为另一个实例，vr控制器可对所接收到的激光线信号解调制或解码以获得嵌入于激光线信号中的角坐标值，其中所述角坐标对应于在vr控制器检测到激光线那刻的激光线的投射角度。

在任一给定时间，任何数目的光线传感器可被定位和定向，使得所述光线传感器可接收和检测从特定的固定发射器投射的激光线。vr控制器和/或支持计算装置使用通过分析来自多个光线传感器和多个固定发射器的信号而获得的角位置信息，来确定vr控制器的三维位置和姿势。

在单个位置处的单个发射器可被配置为生成在多个相应方向上(诸如沿着水平轴线和垂直轴线)进行扫描的激光线，使得vr控制器可相对于发射装置确定水平与垂直角坐标。激光是在被称为发射器周期的时段中进行扫描，其中每个发射器周期的光信号指示当前的或新的位置信息。

为了减少光线传感器的电力消耗，在一些光线传感器不太可能检测即将到来的激光线的某些情形中，可停用这些光线传感器。例如，个别传感器可能未面向特定发射器，或可能被挡住而无法从发射器接收信号。vr控制器被配置为确定其传感器中的哪些传感器不检测特定发射器周期的激光线，并且在后续的一个或多个发射器周期期间停用这些传感器。在一些情况中，只要vr控制器不移动，就可停用像这样的传感器。在一些情况中，可停用传感器，因为来自那些传感器的输入与特定应用无关或者是来自其他传感器的输入的重复。在一些情况中，其中传感器被停用的后续发射器周期的数目可取决于vr控制器的移动速度而改变。在一些情况中，如果特定传感器靠近在先前的发射器周期期间检测扫描激光线的另一个传感器，那么vr控制器可不停用所述特定传感器。在一些情况中，传感器在发射器周期的大部分内可被停用，但在激光线预计会遇到并撞击在vr控制器上的时间段期间被启用。将在以下论述中更详细地阐释这些和其他细节。

图1示出在一个示例实施方案中的虚拟现实(vr)控制器的使用。具体地说，图1示出物理空间102以及在空间102内的用户104，在这个实例中，所述物理空间是房间。用户104戴着vr头戴式耳机106和一对vr手部控制器108。vr头戴式耳机106和vr手部控制器108是被称为vr控制器或vr运动控制器并且更一般地被称为可移动位置跟踪装置的可穿戴部件的实例。

vr头戴式耳机106具有呈现虚拟环境的模拟视图的内部显示器(未图示)。例如，模拟视图可示出房间或其他空间，并且还可示出虚拟空间内的物体。在用户104移动时，vr头戴式耳机106感测所述移动，并且模拟视图改变以反映用户104在虚拟空间内的新的位置或取向。通过转头，例如，用户104可看向不同方向和/或虚拟环境内的不同物体。

vr手部控制器108类似地感测用户104的手的移动。通过vr头戴式耳机106显示的虚拟环境可包括根据用户的实际的手的移动而移动的模拟手。在一些实施方案中，vr手部控制器108还可感测手指移动，从而允许用户104在虚拟环境内按压虚拟按钮、推动表面、抓握物体等等。

计算机110(通常被称为游戏控制台)可与vr控制器106和108结合使用以执行计算并响应于用户移动而生成虚拟环境的视图以通过vr头戴式耳机106显示。vr控制器可使用蓝牙、wifi或其他无线技术来与计算机110无线地通信。vr控制器还可经由vr头戴式耳机106与计算机110通信，所述vr头戴式耳机可经由一根或多根缆线或无线地连接至计算机110。

物理空间102具有多个固定发射器112，在图1中被示出为第一发射器112(a)和第二发射器112(b)，所述发射器安装在空间102的墙壁或天花板上，相对于房间指向内。每个发射器112发出参照光信号，所述参照光信号被vr控制器106和108接收以确定角位置信息。具体地说，vr控制器具有光学传感器(图1中未示出)，所述光学传感器接收并分析所发出的参照光信号以相对于发射器112和空间102确定用户104的位置和姿势。在所描述的实施方案中，所述光信号是在红外范围中并且用户104不可见。

图2更详细地示出vr头戴式耳机106。头戴式耳机106具有向外的前表面202，所述前表面具有多个光学传感器204，所述光学传感器经过分布和布置，使得其可从不同的方向接收红外光信号。头戴式耳机106具有头带206，额外的传感器(未图示)可沿着所述头带定位。在一些实施方案中，vr头戴式耳机106可包括头盔或帽子，并且传感器可位于头盔或帽子的顶部上的各种额外位置处，以从额外的方向接收光信号。

图3更详细地示出vr手部控制器108中的一者。vr手部控制器108具有各种表面，光学传感器302位于所述表面上。光学传感器302被布置为从各种不同的方向接收光信号。vr手部控制器108可具有按钮、传感器、灯、控件、旋钮、指示器、显示器等，从而允许用户104以各种方式进行交互。

本文中描述的技术可用于各种类型的位置跟踪装置，不限于vr控制器。一些vr控制器还可具有惯性测量单元(imu)，所述惯性测量单元可用于运动检测。

再次参看图1，每个发射器112可被配置为用激光线114对空间102反复地扫描。作为一个实例，可由光线投射激光发射器结合旋转镜来生成激光线114。在图1中，激光线114被投射为垂直地向上进行扫描的水平光线。个别发射器112还可将激光线投射为水平地进行扫描的垂直光线。在一些实施方案中，每个发射器112可交替地投射垂直扫掠的激光线和水平扫掠的激光线。

在激光线114在空间102各处移动时，在某一时间点，激光线114的一部分将投射到用户104身上并且将撞击于vr控制106和108的传感器204和302中的一者或多者上。激光线114将被大体上面向发射器112并且不被用户104或其他物体挡住的任何传感器检测到。

对于激光线114的任何给定扫掠或扫描，可能会发生的情况是，传感器204或302中的一者或多者不接收或不检测激光线114。如下文更详细地阐释，在后续的一个或多个激光线扫掠期间可停用这些传感器以便减少电力消耗。例如，当给定传感器在激光线的第一扫掠期间不检测激光线时，可在激光线的后续的第二扫掠期间停用该传感器，并且随后针对激光线的第三扫掠重新启用该传感器。所述光学传感器消耗大量电力，并且停用任何传感器可显著地提高vr控制器的电池寿命。

图4示出用于相对于单个固定发射器确定vr控制器或其他位置跟踪装置的角坐标的技术，诸如可使用上文论述的部件来执行。图4以及图5和图6的上面部分是示出固定发射器在单个发射器周期期间的光信号发射的时间线。图4以及图5和图6的下面部分是示出vr控制器的光学传感器在发射器周期期间的光信号接收的时间线。

在多个发射器周期中的每一者期间，发射器产生短的全向同步脉冲402和较长的扫掠激光线404。在所示实例中，从同步脉冲402之后的固定的已知时间开始，激光线404以恒定的已知角速度扫过10°至170°的角度。在任何时间时的激光线的投射角度是自从最近的同步脉冲以来经过的时间的线性函数。请注意，在一些实施方案中，可存在一个以上的同步脉冲402。

在激光线越过光学传感器并撞击于光学传感器上持续相对较短的时间时，光学传感器检测与全向同步脉冲402对应的第一信号406以及与激光线对应的第二信号408。激光线撞击于光学传感器上时的激光线的角度是第一信号406与第二信号408之间的时间ta的线性函数。

图5示出单个发射器可被配置为生成分别水平地和垂直地进行扫掠的两个扫掠激光线。在这种情况下，单个发射器周期可包括第一同步脉冲502与在水平或x方向上的激光线的对应扫掠504，以及第二同步脉冲506与在垂直或y方向上的激光线的对应扫掠508。在水平地扫掠的激光线越过传感器时，所述光学传感器接收水平同步信号510和对应的水平激光脉冲512。基于水平同步信号510与水平激光脉冲512之间的时间tx来计算传感器相对于发射器的水平角度。在垂直地扫掠的激光线越过相同的传感器时，所述传感器接收垂直同步信号514和对应的垂直激光脉冲516。基于垂直同步信号514与垂直激光脉冲516之间的时间ty来计算传感器相对于发射器的垂直角度。

第一发射器112(a)与第二发射器112(b)的发射器周期可交错，从而允许vr控制器相对于第一发射器112(a)和第二发射器112(b)中一者或两者确定角坐标。可基于从监测多个传感器得到的这些坐标来计算vr控制器的三维位置和姿势，假设发射器112(a)和112(b)的位置已知。

图6示出用于指定vr控制器或其他位置跟踪装置相对于单个固定发射器的角坐标的另一种技术。在此实例中，发射器的激光发射被连续地调制和编码/或以指示扫掠极光现象的当前的角坐标。具体地说，对激光发射编码以在任何时间点时指示激光线相对于发射器的即时投射角度。这样免除了对同步脉冲的需要，使得发射器周期包括激光线的水平或x扫掠602以及激光线的后续的垂直或y扫掠604。当传感器在606和608处检测到激光线时，对激光信号进行解调制或解码以确定激光线的当前的角方向。

图7示出检测参照光信号以进行位置检测的示例方法700。可通过位置跟踪装置的控制逻辑来执行方法700，所述位置跟踪装置具有被安装为从多个方向接收红外光信号的多个光学传感器。上文描述的vr控制器是位置跟踪装置的实例。

针对多个发射器周期中的每一者执行方法700。在本文中描述的实例中，如图4至图6所示，每个发射器周期包括由处于共同位置的一个或多个发射器生成的一个或多个扫掠激光线。在一些实施方案中，发射器周期还可包括一个或多个同步脉冲。

在图4的实例中，每个发射器周期包括全向同步脉冲和跟在后面的激光线，所述激光线对空间进行扫掠，从而在激光线越过传感器时产生脉冲408。

在图5的实例中，每个发射器周期包括水平测量周期和垂直测量周期。水平测量周期包括全向同步脉冲和跟在后面的激光线，所述激光线对空间水平地进行扫描以在激光线越过传感器时产生脉冲512。垂直测量周期包括全向同步脉冲和跟在后面的激光线，所述激光线对空间垂直地进行扫掠以在激光线越过传感器时产生脉冲516。

在图6的实例中，每个发射器周期包括第一激光线和跟在后面的第二激光线，所述第一激光线对空间水平地进行扫掠以在激光线越过传感器时产生激光脉冲606，所述第二激光线对空间垂直地进行扫掠以在激光线越过传感器时产生激光脉冲608。在图6的实例中，每个激光线被调制或以其他方式编码以指示激光线的当前的、即时投射角度。

图7示出相对于从单个固定发射器或从在单个位置处的多个发射器发出的信号执行的动作。一些实施方案可包括在不同位置处的多个固定发射器，并且可独立于每个发射器的发射器周期或发射器位置来执行方法700。

动作702包括使用安装在位置跟踪装置上的多个光学传感器中的至少一者从固定发射器接收参照光信号。在本文中描述的实施方案中，动作702包括使用位置跟踪装置和的传感器来接收并检测扫掠激光线。可通过位置跟踪装置的多个目前启用的传感器接收和检测所述激光线，其中根据图7的后续动作来启用和停用个别传感器。在一些情况中，可使用激光信号来产生扫掠激光线，所述激光信号已被编码以指定根据激光线的当前投射角度而改变的位置坐标。

动作704包括分析参照光信号以相对于所述固定发射器确定位置坐标。如上文所描述，参照光信号可包括扫掠激光线，并且动作704可包括(a)确定在检测所述扫掠激光线与接收前面的同步信号之间的时间差，以及(b)至少部分基于所述时间差来确定位置跟踪装置的角位置坐标。在其他情况下，动作704可包括从接收到的激光信号中解码出角位置信息。

请注意，可部分地由除了vr控制器之外的支持部件，诸如由图1的计算机110，执行动作704。例如，在一些情况中，vr控制器可向计算机110报告时间差，并且计算机110可使用所述时间差来计算角位置坐标。计算机110还可使用来自多个位置处的多个发射器的所计算出的角位置坐标来确定vr控制器的三维位置和姿势。

动作706包括识别所述多个光学传感器中的在发射器周期期间不接收或不检测参照光信号的任何光学传感器。这些光学传感器在本文中被称为非接收传感器。

动作708包括至少部分基于识别非接收传感器的动作706来启用或停用个别传感器以减少电力消耗。一般来说，动作708包括在后续的发射器周期内停用任何非接收传感器，并且随后在所述后续发射器周期之后重新启用所述非接收传感器。在一些实施方案中，动作708可包括在一定数目的后续的发射器周期内停用每个非接收传感器。在一些情况中，传感器被停用的后续的发射器周期的数目可取决于位置跟踪装置是否正在移动和/或位置跟踪装置的移动速度。

图8a、图8b、图8c和图8d示出可实现动作708的若干方式。相对于vr控制器或其他位置跟踪装置的每个传感器执行这些图中的每一者中示出的动作，并且针对每个发射器周期重复所述动作。

在图8a中，动作802包括确定传感器是否接收和检测当前发射器周期的参照光信号。如果所述传感器接收并检测参照光信号，那么执行在后续的发射器周期内启用传感器的动作804。

如果传感器不接收和检测参照光信号，那么执行动作806。动作806包括确定在当前的发射器周期期间是否停用所述传感器。如果传感器被停用，那么执行在后续的发射器周期内启用传感器的动作804。

如果传感器在当前的发射器周期期间未停用，那么执行在后续的发射器周期内停用传感器的动作808。

图8b示出除了额外的动作810之外都与图8a类似的示例实现方式。在执行停用非接收传感器的动作806之前，执行动作810以确定非接收传感器是否与在发射器周期期间接收参照光信号的另一个传感器相邻。如果所述传感器不与接收参照光信号的另一个传感器相邻，那么执行动作808。响应于确定所述传感器与接收参照光信号的另一个传感器相邻，执行在后续发射器周期内启用所述传感器的动作804，尽管所述传感器在当前的发射器周期中可能未接收到参照光信号。

图8c示出除了增加动作812之外都与图8a类似的示例实现方式，动作812是在其他所示动作之前在一开始就执行。动作812包括确定位置跟踪装置是否正在移动。如果位置跟踪装置正在移动，那么执行在后续的发射器周期内启用传感器的动作804，不管所述传感器是接收传感器还是非接收传感器。如果位置跟踪装置不移动，那么执行图8c的其他动作。

作为一个实例，可通过监测位置跟踪装置的加速度计或惯性监测单元(imu)来确定位置跟踪装置是否正在移动。作为另一个实例，可通过监测使用先前确定的角坐标进行的先前的位置计算来确定位置跟踪装置的移动。

图8d示出与图8a类似的示例实现方式。在此实例中，在执行停用非接收传感器的动作808之前，执行确定非接收传感器将被停用的发射器周期的可变数目的动作814。动作808随后包括在所确定数目的发射器周期内停用非接收传感器。修改动作806以在方法800的每次反复期间确定在所确定数目n个周期内是否停用非接收传感器。如果在所确定数目的周期内已停用非接收传感器，那么执行启用所述传感器的动作804。如果在n个发射器周期内不停用非接收传感器，那么执行动作814。对于已被停用的传感器，动作814可包括使计数器递增或递减，诸如通过使n递增递减，以便跟踪发射器已被停用的周期的数目。

动作814可基于各种因素。例如，可变数目n可虑及位置跟踪装置的先前检测到的移动，并且如果位置跟踪装置正在或一直在移动，那么可使n变小。作为另一个实例，动作814可包括检测位置跟踪装置的移动速度，并且n可至少部分基于位置跟踪装置的速度。也就是说，在位置跟踪装置移动较慢时，可使n变大，并且在位置跟踪装置移动较快时，使n变小。n还可取决于外部输入，诸如关于预期的位置检测性能的输入，诸如灵敏度、准确性和/或等待时间。例如，使用基于由vr控制器提供的信息生成的信息的游戏或其他应用程序可在操作期间指定不同等级的预期的位置检测性能。可使n变小以达成较高性能，并且在不需要此类性能时使n变大以便节约电池使用。

图8a、图8b、图8c和图8d中所示的变型以及其他变型可单独地使用或可组合在一起并使用。

图9示出可在一些实施方案中使用的启用和停用传感器的示例方法。在一些实施方案中，每个传感器在整个发射器周期期间可被启用或停用。在其他实施方案中，如图9中所示，传感器可在发射器周期的一部分期间被停用并且在所述发射器周期的另一部分期间被启用。针对每个传感器个别地执行图9的动作。

动作902包括基于在先前发射器周期期间的参照光信号的观察到的到达时间来预测参照光信号的预期到达时间。在许多情况中，可可靠地预测光信号在与其在先前发射器周期中的先前到达时间相同或接近于相同的时间到达。因此，给定发射器周期的预计到达时间可确定为参照光信号在先前发射器周期中的实际到达时间。

动作904包括确定在当前发射器周期内传感器是否已另外被停用，诸如使用图8a、图8b、图8c或图8d所示的任何方法停用。如果传感器已被停用，那么执行指定在当前发射器周期内的第一时间段的动作906，其中所述第一时间段包含参照光信号的预计到达时间。随后执行动作908，即，在发射器周期中的除了所指定的第一时间段以外的部分期间停用所述传感器。也就是说，所述传感器在发射器周期期间除了第一时间段以外的时间被停用，但在第一时间段期间被启用。

如果传感器另外未通过图8a、图8b、图8c或图8d中的动作停用，那么执行指定当前发射器周期内的第二时间段的动作910，其中所述第二时间段比所述第一时间段长。在某些实施方案中，第二时间段可包含预计到达时间和第一时间段。随后执行在发射器周期的除了所指定的第二时间段以外的部分期间停用所述传感器的动作908。也就是说，所述传感器在第二时间段期间被启用，但在发射器周期期间除了第一时间段以外的时间被停用。

所述第二时间段可被指定为比第一时间段长以虑及位置跟踪装置在发射器周期之间的时间期间发生的移动。在一些情况中，第二时间段可包括发射器周期的大部分或全部。

图10示出vr头戴式耳机1000的示例部件，所述vr头戴式耳机可体现本文中描述的特征和技术。vr头戴式耳机被示出为可与所描述的特征和技术结合使用的各种不同类型的vr控制器、可穿戴装置和/或位置跟踪装置的实例。

vr头戴式耳机1000可被实施为将被用户穿戴的独立装置。在一些实施方案中，vr头戴式耳机1000包括具有近眼或近眼式显示器的虚拟现实(vr)或增强现实(ar)头戴式耳机。

在所示的实现方式中，vr头戴式耳机1000包括一个或多个处理器1002和存储器1004(例如，计算机可读介质)。在一些实现方式中，处理器1002可包括中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、cpu与gpu两者、微处理器、数字信号处理器或本领域已知的其他处理单元或部件。另选地或另外地，本文所描述的功能可至少部分地由一个或多个硬件逻辑部件执行。例如但不限于，可使用的说明性类型的硬件逻辑部件包括现场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、系统级芯片系统(soc)、复杂可编程逻辑装置(cpld)等。另外，处理器1002中的每一者可拥有其自己的本地存储器，所述本地存储器也可存储程序模块、程序数据和/或一个或多个操作系统。

存储器1004可包括以用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术实现的易失性和非易失性存储器、可移动和不可移动介质。此类存储器包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存存储器或其他存储器技术、cd-rom、数字多功能磁盘(dvd)或其他光学存储设备、磁带盒、磁带、磁盘存储设备或其他磁性存储装置、raid存储系统或可用于存储所需信息并可由计算装置访问的任何其他介质。存储器1004可被实现为计算机可读存储介质(“crsm”)，计算机可读存储介质可为可由处理器1002访问以执行存储在存储器1004上的指令的任何可用物理介质。在一个基本实现方式中，crsm可包括随机存取存储器(“ram”)和闪存存储器。在其他实现方式中，crsm可包括但不限于只读存储器(“rom”)、电可擦除可编程只读存储器(“eeprom”)或可用于存储所需信息并且可由处理器1002访问的任何其他有形介质。

诸如指令、数据存储等的若干个模块可存储在存储器1004内，并且被配置为在处理器1002上执行。一些示例功能模块被示出为存储在存储器1004中并在处理器1002上执行的应用程序，但相同的功能可另选地以硬件、固件或系统单芯片(soc)来实现。

为了其他模块的利益，操作系统模块1006可被配置为管理在vr头戴式耳机1000内并联接到vr头戴式耳机1000的硬件。另外，在一些情况下，vr头戴式耳机1000可包括存储在存储器1004中或vr头戴式耳机1000以其他方式可访问的一个或多个应用程序1008。在此实现方式中，应用程序1008包括游戏应用程序1010。然而，vr头戴式耳机1000可包括任何数量或类型的应用程序，并且不限于在此示出的特定实例。游戏应用程序1010可被配置为发起用户可玩的基于视频的交互式游戏(例如，vr游戏)的游戏玩法。

一般来说，vr头戴式耳机1000具有输入装置1012和输出装置1014。输入装置1012可包括控制按钮。在一些实现方式中，一个或多个麦克风可用作输入装置1012以接收音频输入，诸如用户语音输入。在一些实现方式中，一个或多个相机或其他类型的传感器(例如，惯性测量单元(imu))可用作输入装置1012以接收示意动作输入，诸如用户的手和/或头部运动。在一些实施方案中，可提供呈键盘、小键盘、鼠标、触摸屏、操纵杆等形式的额外输入装置1012。在其他实施方案中，vr头戴式耳机1000可省去键盘、小键盘或其他类似形式的机械输入。而是，可使用输入装置1012、网络接口(无线或有线的)、电源以及处理/存储器能力的相对简单的形式来实现vr头戴式耳机1000。例如，可采用一组有限的一个或多个输入部件(例如，用于开始配置、通电/断电等的专用按钮)，使得可在之后使用vr头戴式耳机1000。在一个实现方式中，输入装置1012可包括控制机构，诸如用于增大/减小音量的基本音量控制按钮、以及电源和复位按钮。

输出装置1014可包括显示器1016、光元件(例如，led)、产生触觉的振动器、扬声器(例如，耳机)等。也可能存在简单的光元件(例如，led)，以指示状态，诸如例如在通电时。图10中所示的电子显示器1016可用作输出装置1014以输出视觉/图形输出。

vr头戴式耳机1000还可包括耦合到天线1020的无线单元1018，以促进与网络的无线连接。无线单元1018可实现各种无线技术中的一者或多者，诸如wi-fi、蓝牙等。应了解，vr头戴式耳机1000还可包括物理端口，以促进与网络、连接的外围装置或与其他无线网络通信的插入式网络装置的有线连接。

vr头戴式耳机1000还可包括光学子系统1022，所述光学子系统使用一个或多个光学元件将来自电子显示器1016的光引导至用户的眼睛。光学子系统1022可包括各种类型和组合的不同光学元件，包括但不限于，诸如光圈、透镜(例如，菲涅耳透镜、凸透镜、凹透镜等)、滤光片等等。在一些实施方案中，光学子系统1022中的一个或多个光学元件可具有一个或多个涂层，诸如抗反射涂层。与较大显示器相比，光学子系统1022对图像光的放大允许电子显示器1016在物理上更小、重量更轻并且消耗更少的电力。另外，图像光的放大可增大所显示内容(例如，图像)的视场(fov)。例如，所显示内容的fov使得使用几乎整个(例如，120度-150度对角线)并且在某些情况下使用整个的用户fov来呈现所显示内容。ar应用可具有较窄fov(例如，约40度fov)。光学子系统1022可被设计为校正一个或多个光学误差，诸如但不限于桶形畸变、枕形畸变、纵向色差、横向色差、球面像差、彗形像差、像场弯曲、像散等等。在一些实施方案中，提供给电子显示器1016以供显示的内容是预扭曲的，并且当光学子系统1022从电子显示器1016接收基于内容生成的图像光时，所述光学子系统校正扭曲。

vr头戴式耳机1000还可包括一个或多个传感器1024，诸如用于生成运动、位置和取向数据的传感器。这些传感器1024可为或可包括陀螺仪、加速度计、磁力计、摄像机、颜色传感器或其他运动、位置和取向传感器。传感器1024还可包括传感器的子部分，诸如可通过相机或颜色传感器从外部观看的一系列有源或无源标记，以生成运动、位置和取向数据。

在一个实例中，传感器1024可包括惯性测量单元(imu)1026。imu1026可为一种电子装置，所述电子装置基于从加速度计、陀螺仪、磁力计和/或适合于检测运动、校正与imu1026相关联的误差或以上情况的某种组合的其他传感器接收的测量信号来生成运动数据。基于测量信号，此类基于运动的传感器，诸如imu1026，可生成校准数据，所述校准数据指示vr头戴式耳机1000的估计位置相对于vr头戴式耳机1000的初始位置。例如，多个加速度计可测量平移运动(向前/向后、向上/向下、向左/向右)，并且多个陀螺仪可测量旋转运动(例如，俯仰、偏航和滚动)。imu1026可例如对测量信号进行快速采样并且根据采样数据来计算vr头戴式耳机1000的估计位置。例如，imu1026可随时间推移对从加速度计接收的测量信号进行积分以估计速度向量，并且随时间推移对速度向量进行积分以确定vr头戴式耳机1000上的参考点的估计位置。

作为另一个实例，传感器1024可包括光学光线传感器1028，所述光学光线传感器可如上文所述用于检测光信号并且用于确定vr头戴式耳机1000的位置和姿势。光线传感器1028可包括例如红外光敏感的光电二极管。

vr头戴式耳机1000还可包括眼睛跟踪模块1030。vr头戴式耳机1000内部的相机或其他光学传感器可捕获用户的眼睛的图像信息，并且眼睛跟踪模块1030可使用所捕获的信息来确定每只眼睛的瞳孔距离、眼间距离、相对于vr头戴式耳机1000的三维(3d)位置(例如，出于扭曲调整目的)，包括每只眼睛的扭转和旋转(即，滚动、俯仰和偏航)的大小和凝视方向。在一个实例中，红外光在vr头戴式耳机1000内发射并从每只眼睛反射。反射光由vr头戴式耳机1000的相机接收或检测，并且进行分析以从每只眼睛所反射的红外光的变化中提取眼睛旋转。

眼睛跟踪模块1030可使用用于跟踪用户的眼睛的许多方法。因此，眼睛跟踪模块1030可跟踪每只眼睛的多达六个自由度(即，3d位置、滚动、俯仰和偏航)，并且可从用户的两只眼睛将所跟踪的量的至少一个子集组合以估计凝视点(即，用户正在看的虚拟场景中的3d地点或位置)。例如，眼睛跟踪模块1030可整合来自过去的测量的信息、识别用户的头部的位置的测量值以及描述由电子显示器1016呈现的场景的3d信息。因此，使用用户的眼睛的位置和取向的信息来确定用户正在看的由vr头戴式耳机1000呈现的虚拟场景中的凝视点。

vr头戴式耳机1000还可包括头部跟踪模块1032。头部跟踪模块1032可利用传感器1024中的一者或多者来如上所述跟踪用户的头部运动。

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