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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-04
(45)【発行日】2023-08-15
(54)【発明の名称】光学式位置追跡デバイスの電力管理
(51)【国際特許分類】
G06F 3/01 20060101AFI20230807BHJP
【ＦＩ】
G06F3/01 510
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2020557159
(86)(22)【出願日】2019-05-14
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-09-02
(86)【国際出願番号】 US2019032202
(87)【国際公開番号】W WO2019222203
(87)【国際公開日】2019-11-21
【審査請求日】2022-04-22
(31)【優先権主張番号】15/984,130
(32)【優先日】2018-05-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】517160525
【氏名又は名称】バルブ コーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】110001737
【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】リドバーグ、ロブ
【審査官】酒井 優一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－０５４５０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１７５６１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２２７０１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０６９５９７６２（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｆ ３／０１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
エミッタ及び位置追跡デバイスを用いる方法であって、前記エミッタは、複数のエミッタサイクルのそれぞれの間に、前記位置追跡デバイスの位置情報を決定するために使用される光信号を放射するように構成されていること、前記位置追跡デバイスは、光学センサを含むこと、前記光学センサによって受信された前記光信号に基づいて、前記位置追跡デバイスの位置情報の決定を可能にするために、前記光学センサは前記光信号を受信するように配置されていること、
前記位置追跡デバイスの前記光学センサが、第１のエミッタサイクルの間に、前記エミッタからの第１の光信号を受信しなかったと判定することと、
前記第１のエミッタサイクルの間に前記光学センサが前記第１の光信号を受信しなかったとの判定の少なくとも部分的に基づき電力消費を削減するために、前記第１のエミッタサイクルに続く第２のエミッタサイクルの少なくとも一部の間中、前記位置追跡デバイスによって前記光学センサを無効にし、前記エミッタは、前記第２のエミッタサイクルの間中、第２の光信号を放射するように構成されることと
を含む、方法。
【請求項2】
前記位置追跡デバイスの第２の光学センサが、前記第１のエミッタサイクルの間に、前記エミッタから前記第１の光信号を受信したと判定することと、前記第２の光学センサが、前記第１のエミッタサイクルの間に前記第１の光信号を受信しなかった前記位置追跡デバイスの第３の光学センサに隣接していると判定することと、
前記第１のエミッタサイクルの間、前記第２の光学センサが前記第１の光信号を受信したとの判定の少なくとも部分的に基づき、前記第３の光学センサを、前記第２のエミッタサイクルの間中、有効にすることと
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記第１のエミッタサイクルが、全方向同期パルスと、
空間中を掃引するレーザラインと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項4】
前記第１のエミッタサイクルが、空間を掃引するレーザラインを含み、前記レーザラインが、前記レーザラインの現在の投射角を示すように符号化される、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
予想性能を示すデータを受信することと、前記第１のエミッタサイクル後、予め定められた数のエミッタサイクルの間、前記光学センサを無効にすることであって、前記エミッタサイクルの前記予め定められた数は、前記第２のエミッタサイクルを含み、少なくとも部分的に前記予想性能に基づいていることと
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記位置追跡デバイスの移動を検出すること、前記第２のエミッタサイクルの少なくとも一部の間中、前記光学センサを無効にすることは、前記位置追跡デバイスの移動の少なくとも部分的に基づいていること
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記位置追跡デバイスの速度を判定すること、前記第２のエミッタサイクルの少なくとも一部の間、前記光学センサを無効にすることは、少なくとも部分的に前記位置追跡デバイスの前記速度に基づいていること
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項8】
前記光学センサが第１の光学センサを含む、方法であって、前記第１のエミッタサイクルの間、前記位置追跡デバイスの第２の光学センサが、前記第１の光信号を受信したことを判定することと、
前記第１のエミッタサイクル中に前記第２の光学センサで観測された前記第１の光信号の到着時間に少なくとも部分的に基づいて、前記第２のエミッタサイクルに関連する前記第２の光信号の予想到着時間を判定することと、
前記予想到着時間を含む前記第２のエミッタサイクル中に期間を判定することと、
前記期間の間中、前記第１の光学センサを有効にすること、を更に含み、前記期間は、前記第１の光学センサが無効とされている間、前記第２のエミッタサイクルの少なくとも部分的に一致しないこと、
請求項１に記載の方法。
【請求項9】
前記期間は、第１の期間であって、前記予想到着時間を含む第２の期間を判定することと、
前記位置追跡デバイスの第３の光学センサが、前記第１のエミッタサイクルの間に、前記第１の光信号を受信しなかったと判定することと、
前記第２の期間の間を除いて、前記第２のエミッタサイクルの間に、前記第３の光学センサを無効にすることと
を更に含み、
前記第２の期間が前記第１の期間よりも長い、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
プロセッサにより実行されるとき、前記プロセッサにエミッタ及び位置追跡デバイスに係る動作を実行させるコンピュータが実行可能な命令を有する非一時的なコンピュータが読取り可能な記憶媒体であって、前記エミッタは、複数のエミッタサイクルのそれぞれの間に、前記位置追跡デバイスの位置情報を決定するために使用される光信号を放射するように構成されていること、前記位置追跡デバイスは、１つ以上の光学センサを含むこと、前記１つ以上の光学センサによって受信された前記光信号に基づいて、前記位置追跡デバイスの位置情報の決定を可能にするために、前記１つ以上の光学センサは前記光信号を受信するように配置されていること、
前記位置追跡デバイスの前記１つ以上の光学センサが、第１のエミッタサイクルの間に、前記エミッタから第１の信号を受信しなかったと判定することと、
前記第１のエミッタサイクルの間に、前記１つ以上の光学センサが前記第１の信号を受信しなかったという判定に少なくとも部分的に基づき前記第１のエミッタサイクルに続く第２のエミッタサイクルの少なくとも一部の間中、前記１つ以上の光学センサを前記位置追跡デバイスによって無効にすることであって、前記エミッタは、前記第２のエミッタサイクルの間に第２の信号を放射するように構成されること、
を含む、記憶媒体。
【請求項11】
前記非一時的なコンピュータが読取り可能な記憶媒体であって、前記動作は、前記位置追跡デバイスの１つ以上の追加のセンサが同期信号を受信したと判定することと、
前記１つ以上の追加のセンサが前記第１のエミッタサイクルの間に、前記第１の信号を受信したと判定することと、
前記１つ以上の追加のセンサで受信された前記同期信号と、前記第１のエミッタサイクルの間に、前記１つ以上の追加のセンサで受信した前記第１の信号の少なくとも部分的に基づき、前記位置追跡デバイスの座標位置が判定されることと、
を更に含む、
請求項１０に記載の記憶媒体。
【請求項12】
前記非一時的なコンピュータが読取り可能な記憶媒体であって、前記第１の信号は、空間を掃引する第１のレーザラインを具備し、前記第１のレーザラインは前記第１のレーザラインの第１の投射角度を示すように符号化される、請求項１０に記載の記憶媒体。
【請求項13】
前記非一時的なコンピュータが読取り可能な記憶媒体であって、前記動作は、前記第２のエミッタサイクルに関連する前記第２の信号の予想到着時間を判定することと、
前記第２の信号の前記予想到着時間を含む前記第２のエミッタサイクルの間中、期間を判定することと、
前記期間の間中、前記１つ以上のセンサを有効にさせ、前記期間は、前記１つ以上のセンサが無効とされている間、前記第２のエミッタサイクルの少なくとも部分的に一致しないこと、
を更に含む、請求項１０に記載の記憶媒体。
【請求項14】
前記非一時的なコンピュータが読取り可能な記憶媒体であって、前記期間は第１の期間であり、前記動作は、前記第２のエミッタサイクルの間、第２の期間を判定することであって、前記第２の期間が前記第１の期間よりも長く、前記第２の期間が前記第１の期間を含むことと、
前記位置追跡デバイスの追加のセンサが、前記第１のエミッタサイクルの間、前記第１の信号を検出したと判定することと、
前記第２の期間の間中、前記追加のセンサを有効にすることと
を更に含む、請求項１３に記載の記憶媒体。
【請求項15】
光学センサを含んでいる位置追跡デバイス、複数のエミッタサイクルのそれぞれの間に、前記光学センサによって受信されたエミッタから放射された光信号に基づいて、前記位置追跡デバイスの位置情報の決定を可能にするために、前記光学センサは前記光信号を受信するように配置されていること、
１つ以上のプロセッサと、
実行されるとき、前記１つ以上のプロセッサに動作を実行させるコンピュータが実行可能な命令を格納する１つ以上のコンピュータが読取り可能な媒体と、
を具備し、前記動作は、
第１のエミッタサイクルの間に、前記光学センサが前記エミッタから第１の光信号を受信しなかったとの表示を受信することと、
前記表示の受信の少なくとも部分的に基づき、前記第１のエミッタサイクルに続く第２のエミッタサイクルの少なくとも一部の間中、前記光学センサを前記位置追跡デバイスによって無効にすることとであって、前記エミッタは、前記第２のエミッタサイクルの間、第２の信号を投射するように構成されること、
を備える、システム。
【請求項16】
前記第１のエミッタサイクルが、全方向同期パルスと、
空間中を掃引するレーザラインと
を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項17】
前記第１のエミッタサイクルが、空間を掃引するレーザラインを含み、前記レーザラインが、前記レーザラインの現在の投射角を示すように符号化される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項18】
前記動作が、予想性能を示すデータを受信することと、
前記第１のエミッタサイクル後の予め定められた数のエミッタサイクルの間、前記光学センサを無効にすることであって、前記エミッタサイクルの前記予め定められた数が前記第２のエミッタサイクルを含み、少なくとも部分的に前記予想性能に基づいていることとを更に含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項19】
前記動作が、前記位置追跡デバイスの速度を決定することと、
前記第２のエミッタサイクルの少なくとも一部の間、前記光学センサを無効にすることは、少なくとも部分的に前記位置追跡デバイスの前記速度に基づくことと、
を更に含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項20】
前記位置追跡デバイスは、慣性計測装置（ＩＭＵ）を更に含み、前記動作が、第３のエミッタサイクルの間に、前記エミッタからの第３信号を受信しなかった、前記位置追跡デバイスの第２のセンサを特定することと、
前記ＩＭＵから、前記位置追跡デバイスが移動しているとの表示を受信することと、
前記位置追跡デバイスが移動しているとの前記表示を受信することに応答して、第４のエミッタサイクルの間中、前記第２のセンサを有効に保つことと
を更に含む、請求項１５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本願は、２０１８年５月１８日提出の「Ｐｏｗｅｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題する米国特許出願第１５／９８４，１３０号に対する優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本願は、２０１８年５月１８日提出の「Ｐｏｗｅｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｔｒａｃｋｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題する米国特許出願第１５／９８４，１３０号に対する優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
バーチャルリアリティ（ＶＲ）システムは、バーチャル環境を表示すること、ユーザの位置及び動きを感知すること、ならびにユーザの位置及び動きに応答することにより、ユーザのバーチャル環境への没入化を可能にする。ＶＲゲームは、多くの場合、ユーザの自然な動きを感知するウェアラブルデバイスまたはその他のデバイスに依存している。例えば、ボクシングゲームでは、ジョイスティックを操作してパンチを繰り出すのではなく、ユーザの手の実際の位置及び動きに関する入力を受けて、ユーザが実際に腕や手でパンチすることによってゲームをプレイできるようにしてもよい。同様に、バーチャルリアリティシステムでは、ユーザは、物理的なステップを踏むことにより、表示されたバーチャル環境の中を移動すること、対象を把持すること、バーチャルボタンを押すことなどが可能になり得る。
【0003】
いくつかのシステムでは、ユーザが、ＶＲコントローラと呼ばれるものを着用する、または手に持つ場合がある。ＶＲコントローラは、オーディオやビデオなどの出力をユーザに提供するデバイスである。例えば、ユーザが、バーチャル環境をユーザに表示するＶＲヘッドセットを着用してもよい。ＶＲコントローラは、ユーザ入力を受け入れ得、または検出し得、ＶＲコントローラによって、ユーザは、バーチャル環境の要素とインタラクトすること、または要素に対して移動することが可能になる。特に、ＶＲコントローラの中には、ユーザの位置及び動きを検出するものもある。
【0004】
ユーザの位置及び動きを、様々な手法で検出し得る。いくつかのシステムでは、ユーザの動きを検出するために光学技術が使用されている。具体的には、いくつかのシステムでは、ＶＲヘッドセットまたはＶＲハンドコントローラなどのウェアラブルデバイスまたはハンドヘルドデバイスに配置された光センサを使用して、位置情報を伝達する光信号を検出し得る。
【0005】
ＶＲコントローラは、一般的には、電源に充電式バッテリを使用してワイヤレスで動作する。したがって、ＶＲコントローラの使用可能時間は、利用できるバッテリ容量によって制限される。そのため、ＶＲコントローラの電力消費を最小限に抑えること、または制限することが重要である。
【0006】
発明を実施するための形態を、添付の図面を参照しながら説明する。図中、参照番号の左端の数字（複数可）は、その参照番号が最初に現れる図を特定する。異なる図面で同じ参照番号を使用する場合は、類似または同一の構成要素または特徴であることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】バーチャルリアリティ（ＶＲ）システムが動作する空間を示す図である。
【図2】例示的なＶＲヘッドセットの図である。
【図3】例示的なＶＲハンドコントローラの図である。
【図4】一実施形態における固定エミッタによって放出された光信号とＶＲコントローラによって受信された対応する光信号とを示すタイミング図である。
【図5】別の実施形態における固定エミッタによって放出された光信号とＶＲコントローラによって受信された対応する光信号とを示すタイミング図である。
【図6】更に別の実施形態における固定エミッタによって放出された光信号とＶＲコントローラによって受信された対応する光信号とを示すタイミング図である。
【図7】ＶＲコントローラの電力消費を削減するために光センサを無効にする例示的な方法を記述する流れ図である。
【図8A】ＶＲコントローラの電力消費を削減するためにセンサを無効にすることの更なる詳細を説明する流れ図である。
【図8B】ＶＲコントローラの電力消費を削減するためにセンサを無効にすることの更なる詳細を説明する流れ図である。
【図8C】ＶＲコントローラの電力消費を削減するためにセンサを無効にすることの更なる詳細を説明する流れ図である。
【図8D】ＶＲコントローラの電力消費を削減するためにセンサを無効にすることの更なる詳細を説明する流れ図である。
【図9】代替実施形態におけるセンサを無効にすることの更に更なる詳細を説明する流れ図である。
【図10】本明細書に記載された方法及び技法を実施し得るＶＲコントローラのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本明細書に記載されているのは、特に、対象の３次元の位置及び姿勢を検出するための技法、ならびに位置及び姿勢を検出するための技法を実施するためのデバイス及びシステムである。
【0009】
本明細書に開示される実施形態によれば、部屋の中またはその他の空間内の固定された位置に光エミッタが取り付けられる。光エミッタは、その部屋中にレーザラインを走査して、位置情報を室内の位置追跡デバイスに伝達するように構成されている。例えば、レーザラインの走査は、任意の瞬間にレーザラインが投射している角度が同期パルス後の経過時間の関数であるように制御され得る。別の実施例を挙げると、レーザラインが空間にわたり、または空間中を走査するときに、レーザラインは、その現在の瞬間的な投射角を伝達するように変調され得るか、または別の方法で符号化され得る。
【0010】
記載された実施形態では、バーチャルリアリティ（ＶＲ）コントローラ、またはその他の移動可能な、もしくは着用可能な位置追跡デバイスは、上記の１つ以上の固定光エミッタから光信号を受信するように配置された光センサを有する。詳細に述べると、個々の光センサは、レーザラインが光センサを横切った瞬間にレーザラインを検出し得る。次に、レーザラインに関する情報が解析されて、ＶＲコントローラの位置座標が決定される。例えば、ＶＲコントローラは、光同期パルスを受信してから、その次に、走査レーザラインを検出するまでの時間差を測定してもよく、その後、レーザラインがＶＲコントローラによって検出された瞬間のレーザラインの投射角を、この時間差の関数として計算することができる。別の実施例を挙げると、ＶＲコントローラは、受信したレーザライン信号の復調または復号を行って、レーザライン信号に埋め込まれた角座標値を取得し得、その場合、角座標は、レーザラインがＶＲコントローラによって検出された瞬間のレーザラインの投射された角度に対応する。
【0011】
任意の時点において、特定の固定エミッタから投射されたレーザラインを受信して検出することができるように、任意の数の光センサを配置し、向かわせてもよい。ＶＲコントローラ及び／または支援コンピューティングデバイスは、複数の光センサ及び複数の固定エミッタからの信号を解析することによって得られた角度位置情報を使用して、ＶＲコントローラの３次元の位置及び姿勢を決定する。
【0012】
単一の場所にある単一のエミッタは、ＶＲコントローラが、発光デバイスに対する水平及び垂直の両方の角座標を決定できるように、水平軸及び垂直軸などに沿った複数のそれぞれの方向に走査されるレーザラインを生成するように構成され得る。レーザは、エミッタサイクルと呼ばれるサイクルで走査され、その場合、各エミッタサイクルの光信号が、現在の位置情報または新しい位置情報を提示する。
【0013】
光センサによる電力消費を削減するために、これらの光センサが次のレーザラインを検出できそうにない特定の状況では、一部の光センサを無効化することができる。例えば、個々のセンサは、特定のエミッタに面していない場合があり、またはエミッタからの信号の受信を妨害されている場合がある。ＶＲコントローラは、そのセンサのうちのどのセンサが特定のエミッタサイクルのレーザラインを検出しなかったかを判定するとともに、後続の１つ以上のエミッタサイクルの間、これらのセンサを無効にするように構成されている。いくつかの事例では、ＶＲコントローラが移動していない場合にのみ、このようなセンサを無効化する場合がある。いくつかの事例では、センサからの入力が、特定のアプリケーションとは無関係であったり、または他のセンサからの入力と重複していたりするために、センサを無効化する場合がある。いくつかの事例では、センサが無効化される後続のエミッタサイクルの数を、ＶＲコントローラが移動している速度に応じて変化させてもよい。いくつかの事例では、特定のセンサが、前のエミッタサイクルの間に走査レーザラインを実際に検出した別のセンサの近くにある場合には、ＶＲコントローラは、そのセンサを無効化しない場合がある。いくつかの事例では、センサは、エミッタサイクルの大部分で無効にされ得るが、レーザラインが交差してＶＲコントローラに当たると予想される期間中には有効にされ得る。これら及び他の詳しい内容については、下記の解説で更に詳細に説明する。
【0014】
図１は、例示的な実施形態でのバーチャルリアリティ（ＶＲ）コントローラの使用を記述する。具体的に、図１は、物理的空間１０２（本実施例では部屋）と、空間１０２内のユーザ１０４とを示す。ユーザ１０４は、ＶＲヘッドセット１０６と、一対のＶＲハンドコントローラ１０８とを装着している。ＶＲヘッドセット１０６及びＶＲハンドコントローラ１０８は、ＶＲコントローラまたはＶＲモーションコントローラと呼ばれ、より一般には可動位置追跡デバイスと呼ばれるウェアラブル構成要素の実施例である。
【0015】
ＶＲヘッドセット１０６は、バーチャル環境の模擬ビューを提示する内部ディスプレイ（図示せず）を有する。例えば、模擬ビューは、部屋またはその他の空間を示す場合があり、バーチャル空間内の対象を示す場合もある。ユーザ１０４が動くと、ＶＲヘッドセット１０６がその動きを感知し、バーチャル空間内でのユーザ１０４の新しい位置または向きを反映させるように、模擬ビューが変化する。例えば、頭部を回すことにより、ユーザ１０４は、バーチャル環境内の様々な方向及び／または様々な対象を見る場合がある。
【0016】
ＶＲハンドコントローラ１０８は、同様に、ユーザ１０４の手の動きを感知する。ＶＲヘッドセット１０６によって表示されるバーチャル環境には、ユーザの実際の手の動きに従って動くシミュレートされた手が含まれ得る。いくつかの実施形態では、ＶＲハンドコントローラ１０８が指の動きを感知する場合もあり、ユーザ１０４が、バーチャル環境内のバーチャルボタンを押すこと、表面を押すこと、対象の把持及び保持を行うことなどができるようになる。
【0017】
ゲームコンソールと呼ばれることも多いコンピュータ１１０が、計算を実行し、ユーザの動きに応答してバーチャル環境のビューを生成してＶＲヘッドセット１０６で表示するために、ＶＲコントローラ１０６及び１０８と連動して使用され得る。ＶＲコントローラは、ブルートゥース（登録商標）、ＷｉＦｉ、またはその他のワイヤレス技術を使用して、コンピュータ１１０とワイヤレスで通信し得る。ＶＲコントローラはまた、ＶＲヘッドセット１０６経由でコンピュータ１１０と通信し得、ＶＲヘッドセット１０６は、１つ以上のワイヤを介してコンピュータ１１０に接続されてもよく、またはワイヤレスで接続されてもよい。
【0018】
物理的空間１０２には、図１に第１のエミッタ１１２（ａ）及び第２のエミッタ１１２（ｂ）として示されて、空間１０２の壁または天井に取り付けられ、部屋に対して内部へ向けられた複数の固定エミッタ１１２が備えられている。各エミッタ１１２は、角度位置情報を決定するために、ＶＲコントローラ１０６及び１０８によって受信される光基準信号を放出する。具体的には、ＶＲコントローラは、エミッタ１１２及び空間１０２に対するユーザ１０４の位置及び姿勢を決定するために、放出された光基準信号を受信して解析する光学センサ（図１には示さず）を有する。記載されている実施形態では、光信号は赤外線範囲にあり、ユーザ１０４には見えない。
【0019】
図２は、ＶＲヘッドセット１０６を更に詳細に示す。ヘッドセット１０６は、様々な方向からの赤外線光信号を受信できるように分散して配置された複数の光学センサ２０４を有する前部外面２０２を有する。ヘッドセット１０６は、ヘッドバンド２０６を備え、ヘッドバンド２０６に沿って、追加のセンサ（図示せず）を配置してもよい。いくつかの実施形態では、ＶＲヘッドセット１０６は、ヘルメットまたはキャップを備えてもよく、別の方向からの光信号を受信するために、ヘルメットまたはキャップの上部の様々な追加の位置にセンサを設置してもよい。
【0020】
図３は、ＶＲハンドコントローラ１０８の１つを更に詳細に示す。ＶＲハンドコントローラ１０８は、光学センサ３０２が配置される様々な表面を有する。光学センサ３０２は、様々な異なる方向から光信号を受信するように配置されている。ＶＲハンドコントローラ１０８は、ボタン、センサ、照明、コントロール部、ノブ、インジケータ、ディスプレイなどを有し得、様々な形でのユーザ１０４によるインタラクションを可能にする。
【0021】
本明細書に記載されている技法は、ＶＲコントローラに限定されるものではなく、様々なタイプの位置追跡デバイスに使用してもよい。また、いくつかのＶＲコントローラは、動き検出に使用できる慣性計測装置（ＩＭＵ）を搭載している場合がある。
【0022】
再び図１を参照すると、各エミッタ１１２は、空間１０２中にレーザライン１１４を繰り返し掃引するように構成され得る。レーザライン１１４は、一実施例として、回転ミラーと組み合わせたライン投射型レーザエミッタによって生成されてもよい。図１では、レーザライン１１４は、垂直上向きに掃引する水平ラインとして投射される。また、個々のエミッタ１１２は、水平方向に掃引する垂直ラインとしてレーザラインを投射してもよい。いくつかの実施形態では、各エミッタ１１２は、垂直方向に掃引するレーザラインと水平方向に掃引するレーザラインとを交互に投射してもよい。
【0023】
レーザライン１１４が空間１０２を横断するとき、または通過するときに、ある時点で、レーザライン１１４の一部がユーザ１０４に投射され、ＶＲコントローラ１０６及び１０８のセンサ２０４及び３０２のうちの１つ以上に当たる。レーザライン１１４は、エミッタ１１２に概ね対向しており、ユーザ１０４または他の物体によって遮られていないセンサのいずれかによって検出される。
【0024】
レーザライン１１４の任意の掃引または走査について、センサ２０４または３０２の１つ以上が、レーザライン１１４の受信または検出を行わないことが起こり得る。以下に更に詳細に説明するように、これらのセンサは、電力消費を削減するために、後続の１回以上のレーザライン掃引の間中、無効にされ得る。例えば、所与のセンサが、レーザラインの１回目の掃引時にレーザラインを検出しなかった場合、そのセンサは、その後のレーザラインの２回目の掃引の間中は無効にされ、その後、レーザラインの３回目の掃引のために再度有効化されてもよい。光学センサは、かなりの電力を消費するので、いずれかのセンサを無効にすることで、ＶＲコントローラのバッテリ寿命を大幅に改善することができる。
【0025】
図４は、上記の構成要素を使用して実行され得るような、単一の固定エミッタに対するＶＲコントローラまたはその他の位置追跡デバイスの角座標を決定するための技法を記述する。図４の上部、ならびに図５及び図６の上部は、単一のエミッタサイクル中の固定エミッタによる光信号送信を示すタイムラインである。図４の下部、ならびに図５及び図６の下部は、エミッタサイクル中のＶＲコントローラの光学センサによる光信号受信を示すタイムラインである。
【0026】
複数のエミッタサイクルのそれぞれの間に、エミッタは、短期間の全方向同期パルス４０２と、より長期間の掃引レーザライン４０４とを生成する。図示の実施例では、レーザライン４０４は、同期パルス４０２の後の固定された既知の時間から開始して、一定の既知の角速度で、１０°から１７０°までの角度にかけて掃引される。任意の時間におけるレーザラインの投射角度は、直近の同期パルスからの経過時間の線形関数である。いくつかの実施形態では、複数の同期パルス４０２が存在してもよいことを留意されたい。
【0027】
光学センサは、全方向同期パルス４０２に対応する第１の信号４０６と、レーザラインが比較的短い時間だけ光学センサを横切って光学センサに当たるとき、そのレーザラインに対応する第２の信号４０８とを検出する。レーザラインが光学センサに当たるときのレーザラインの角度は、第１の信号４０６と第２の信号４０８との間の時間ｔａの線形関数である。
【0028】
図５は、単一のエミッタが、水平方向及び垂直方向をそれぞれ掃引する２つの掃引レーザラインを生成するように構成され得ることを示す。この場合、単一のエミッタサイクルは、第１の同期パルス５０２と、対応する水平方向またはＸ方向のレーザラインの掃引５０４と、第２の同期パルス５０６と、対応する垂直方向またはＹ方向のレーザラインの掃引５０８とを含み得る。光学センサは、水平同期信号５１０と、水平方向に掃引されたレーザラインがセンサ上を通過するときに、対応する水平方向レーザパルス５１２とを受信する。エミッタに対するセンサの水平角は、水平同期信号５１０と水平方向レーザパルス５１２との間の時間ｔｘに基づいて計算される。同じセンサは、垂直同期信号５１４と、垂直方向に掃引されたレーザラインがセンサ上を通過するときに、対応する垂直方向レーザパルス５１６とを受信する。エミッタに対するセンサの垂直角は、垂直同期信号５１４と垂直方向レーザパルス５１６との間の時間ｔｙに基づいて計算される。
【0029】
第１のエミッタ１１２（ａ）及び第２のエミッタ１１２（ｂ）のエミッタサイクルはインタリーブされてもよく、ＶＲコントローラが、第１のエミッタ１１２（ａ）及び第２のエミッタ１１２（ｂ）の一方または両方に対する角座標を決定できるようになる。エミッタ１１２（ａ）及び１１２（ｂ）の位置が既知であるとすれば、複数のセンサを監視することから得られたこれらの座標に基づいて、ＶＲコントローラの３次元の位置及び姿勢を計算することができる。
【0030】
図６は、単一の固定エミッタに対するＶＲコントローラまたはその他の位置追跡デバイスの角座標を指定するための別の技法を記述する。本実施例では、エミッタのレーザ送信は、掃引レーザラインの現在の角座標を示すように、連続的に変調及び／または符号化が行われる。具体的には、レーザ放射は、いずれかの時点で、エミッタに対するレーザラインの瞬間的な投射角度を示すように符号化される。それによって同期パルスを不要にし、エミッタサイクルが、レーザラインの水平掃引またはＸ掃引６０２と、それに続くレーザラインの垂直掃引またはＹ掃引６０４とを含むようにする。センサが、６０６及び６０８でレーザラインを検出すると、レーザ信号の復調または復号が行われて、レーザラインの現在の角度方向が決定される。
【0031】
図７は、位置検出のための光基準信号を検出する例示的な方法７００を記述する。方法７００は、複数の方向から赤外線光信号を受信するように取り付けられた複数の光学センサを有する位置追跡デバイスの制御論理によって実行され得る。上記のＶＲコントローラは、位置追跡デバイスの実施例である。
【0032】
方法７００は、複数のエミッタサイクルのそれぞれに対して実行される。本明細書に記載されている実施例では、図４～図６に示すように、各エミッタサイクルは、共通の場所にある１つ以上のエミッタによって生成された１つ以上の掃引レーザラインを含む。いくつかの実施形態では、エミッタサイクルは、１つ以上の同期パルスを含む場合もある。
【0033】
図４の実施例では、各エミッタサイクルは、全方向同期パルスと、空間中を掃引して、レーザラインがセンサ上を通過する際にパルス４０８を発生させる後続のレーザラインとを含む。
【0034】
図５の実施例では、各エミッタサイクルは、水平方向測定サイクル及び垂直方向測定サイクルを含む。水平方向測定サイクルは、全方向同期パルスと、空間を水平方向に掃引して、レーザラインがセンサ上を通過する際に、パルス５１２を発生させる後続のレーザラインとを含む。垂直方向測定サイクルは、全方向同期パルスと、空間を垂直方向に掃引して、レーザラインがセンサ上を通過する際に、パルス５１６を発生させる後続のレーザラインとを含む。
【0035】
図６の実施例では、各エミッタサイクルは、空間を水平方向に掃引して、レーザラインがセンサ上を通過する際に、レーザパルス６０６を発生させる第１のレーザラインと、空間を垂直方向に掃引して、レーザラインがセンサ上を通過する際に、レーザパルス６０８を発生させる後続の第２のレーザラインとを含む。図６の実施例では、各レーザラインは、レーザラインの現在の瞬間的な投射角を表示するために、変調されるか、または別の方法で符号化される。
【0036】
図７は、単一の固定エミッタから放出された信号、または単一の場所にある複数のエミッタから放出された信号に関して実行されるアクションを記述する。いくつかの実施形態は、様々な場所に複数の固定エミッタを含んでもよく、方法７００は、各エミッタまたはエミッタの場所のエミッタサイクルに対して独立して実行されてもよい。
【0037】
アクション７０２は、位置追跡デバイスに取り付けられた複数の光学センサのうちの少なくとも１つを使用して、固定エミッタから光基準信号を受信することを含む。本明細書に記載された実施形態では、アクション７０２は、位置追跡デバイスのセンサを使用して、掃引レーザラインを受信して検出することを含む。レーザラインは、位置追跡デバイスの現在有効にされている複数のセンサによって受信されて検出され得、個々のセンサは、図７の後続のアクションに従って有効化及び無効化される。ある事例では、掃引レーザラインは、レーザラインの現在の投射角に応じて変化する位置座標を指定するようにコード化されたレーザ信号を使用して作成されてもよい。
【0038】
アクション７０４は、固定エミッタに対する位置座標を決定するために、光基準信号を解析することを含む。上記のように、光基準信号は掃引レーザラインを構成してもよく、アクション７０４は、（ａ）掃引レーザラインの検出と直前の同期信号の受信との間の時間差を決定すること、及び（ｂ）少なくとも部分的に時間差に基づいて、位置追跡デバイスの角度位置座標を決定することを含んでもよい。他の事例では、アクション７０４は、受信したレーザ信号から角度位置情報を復号化することを含んでもよい。
【0039】
アクション７０４は、図１のコンピュータ１１０など、ＶＲコントローラ以外の支援構成要素によって、部分的に実行されてもよいことに留意されたい。例えば、いくつかの事例では、ＶＲコントローラは、時間差をコンピュータ１１０に伝えてもよく、コンピュータ１１０は、その時間差を使用して角度位置座標を計算してもよい。更に、コンピュータ１１０は、複数の場所にある複数のエミッタからの計算された角度位置座標を使用して、ＶＲコントローラの３次元の位置及び姿勢を決定してもよい。
【0040】
アクション７０６は、エミッタサイクル中に光基準信号を受信しなかった、または検出しなかった複数の光学センサのいずれかを特定することを含む。これらの光学センサは、本明細書では非受信センサと呼ばれる。
【0041】
アクション７０８は、非受信センサを特定するアクション７０６に少なくとも部分的に基づいて、電力消費を削減するために、個々のセンサを有効にすること、または無効にすることを含む。一般に、アクション７０８は、後続のエミッタサイクルの間、非受信センサを無効にし、次に、この後続のエミッタサイクルの後に、非受信センサを再び有効にすることを含む。いくつかの実施形態では、アクション７０８は、いくつかの後続のエミッタサイクルの間、各非受信センサを無効にすることを含んでもよい。いくつかの事例では、センサが無効にされる後続のエミッタサイクルのサイクル数は、位置追跡デバイスが移動しているかどうか、及び／または位置追跡デバイスが移動している速度によって決まってもよい。
【0042】
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、及び図８Ｄは、アクション７０８が実施され得るいくつかの方法を記述する。これらの図のそれぞれの記述されたアクションは、ＶＲコントローラまたはその他の位置追跡デバイスの各センサに関して実行され、エミッタサイクル毎に繰り返される。
【0043】
図８Ａにおいて、アクション８０２は、センサが、現在のエミッタサイクルの光基準信号を受信して検出したかどうかを判定することを含む。センサが光基準信号を実際に受信して検出した場合、後続のエミッタサイクルの間、センサを有効にするアクション８０４が実行される。
【0044】
センサが光基準信号の受信及び検出を行わなかった場合、アクション８０６が実行される。アクション８０６は、現在のエミッタサイクルの間にセンサが無効にされたかどうかを判定することを含む。センサが無効にされた場合、後続のエミッタサイクルの間、センサを有効にするアクション８０４が実行される。
【0045】
現在のエミッタサイクルの間にセンサが無効にされなかった場合、後続のエミッタサイクルの間、センサを無効にするアクション８０８が実行される。
【0046】
図８Ｂは、追加のアクション８１０を除き、図８Ａの実施態様と同様である例示的な実施態様を示す。非受信センサを無効にするアクション８０６を実行する前に、この非受信センサが、エミッタサイクル中に、実際に光基準信号を受信した別のセンサに隣接しているかどうかを判定するために、アクション８１０が実行される。アクション８０８は、センサが、実際に光基準信号を受信した別のセンサに隣接していない場合に実行される。センサが、実際に光基準信号を受信した別のセンサに隣接しているとの判定に応答して、センサが、現在のエミッタサイクルで光基準信号を受信し得なかったにも関わらず、後続のエミッタサイクルの間、センサを有効にするアクション８０４が実行される。
【0047】
図８Ｃは、記述された他のアクションの前に、最初に実行されるアクション８１２を追加することを除けば、図８Ａの実施態様と同様である例示的な実施態様を示す。アクション８１２は、位置追跡デバイスが移動しているかどうかを判定することを含む。位置追跡デバイスが移動している場合、センサが受信センサであるか非受信センサであるかに関わらず、後続のエミッタサイクルの間、センサを有効にするアクション８０４が実行される。図８Ｃの他のアクションは、位置追跡デバイスが移動していない場合に実行される。
【0048】
位置追跡デバイスが移動しているかどうかは、一実施例として、位置追跡デバイスの加速度計または慣性監視デバイス（ＩＭＵ）を監視することによって判定してもよい。別の実施例を挙げると、位置追跡デバイスの移動は、以前に決定された角座標を使用して行われた以前の位置計算を監視することによって判定されてもよい。
【0049】
図８Ｄは、図８Ａの実施態様と同様である例示的な実施態様を示す。この実施例では、非受信センサを無効にするアクション８０８を実行する前に、非受信センサが、その間は無効にされるようになる可変のエミッタサイクル数を決定するアクション８１４が実行される。その場合、アクション８０８は、決定したエミッタサイクル数の間、非受信センサを無効にすることを含む。アクション８０６は、方法８００の各反復時に、非受信センサが、決定したサイクル数Ｎの間だけ無効にされたかどうかを判定するように修正される。非受信センサが、決定したサイクル数の間だけ無効にされている場合、センサを有効にするアクション８０４が実行される。非受信センサが、Ｎエミッタサイクル数の間、まだ無効にされていない場合、アクション８１４が実行される。すでに無効にされているセンサの場合、アクション８１４は、エミッタが無効にされている間のサイクル数を追跡するために、Ｎをインクリメント／デクリメントすることなどによって、カウンタをインクリメントするか、またはデクリメントすることを含み得る。
【0050】
アクション８１４は、様々な要因に基づいてもよい。例えば、変数Ｎは、以前に検出された位置追跡デバイスの移動を考慮したものであってもよく、位置追跡デバイスが移動しているか、または移動していた場合には、Ｎを小さくしてもよい。別の実施例を挙げると、アクション８１４は、位置追跡デバイスが移動している速度を検出することを含んでもよく、Ｎは、位置追跡デバイスの速度に少なくとも部分的に基づいてもよい。すなわち、位置追跡デバイスの移動速度が遅い場合にはＮを大きくし、位置追跡デバイスの移動速度が速い場合にはＮを小さくしてもよい。また、Ｎは、期待される位置検出性能に関する入力、例えば、感度、精度、及び／または待ち時間などの外部入力によって決まってもよい。例えば、ＶＲコントローラから提供された情報に基づいて生成される情報を利用するゲームまたはその他のアプリケーションでは、期待される位置検出性能の可変レベルを、動作中に指定してもよい。Ｎは、高パフォーマンスを実現するために小さくしてもよく、バッテリ使用量を節約するために、そのようなパフォーマンスが必要でない場合には、大きくしてもよい。
【0051】
【0052】
図９は、いくつかの実施形態で使用され得るセンサの有効化及び無効化を行う例示的な方法を記述する。ある実施形態では、各センサは、全エミッタサイクルの間に有効化され得るか、または無効化され得る。他の実施形態では、図９に示すように、センサは、エミッタサイクルのある部分の間に無効にされ得、エミッタサイクルの別の部分の間に有効にされ得る。図９のアクションは、センサごとに個別に実行される。
【0053】
アクション９０２は、以前のエミッタサイクル中に観測された光基準信号の到着時間に基づいて、光基準信号の予想到着時間を予測することを含む。多くの場合、以前のエミッタサイクルでの以前の到着時間と同じか、またはそれに近い時間に光信号が到着することを確実に予測することができる。そのため、所与のエミッタサイクルに対する予測された到着時間は、以前のエミッタサイクルにおける光基準信号の実際の到着時間であると決定され得る。
【0054】
アクション９０４は、センサが、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、または図８Ｄによって示す方法のいずれかを使用して無効にされるなど、現在のエミッタサイクルの間、別の方法で無効にされたかどうかを判定することを含む。センサが無効にされている場合、現在のエミッタサイクル内の第１の期間を指定するアクション９０６が実行される。ただし、第１の期間は、光基準信号の予測された到着時間を含む。次に、指定された第１の期間以外のエミッタサイクルの一部の間に、センサを無効にするアクション９０８が実行される。つまり、センサは、第１の期間以外のエミッタサイクル中の時間帯に無効にされるが、第１の期間中には有効にされる。
【0055】
センサが、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、または図８Ｄのアクションにより、別の方法で無効にされていない場合は、現在のエミッタサイクル内の第２の期間を指定するアクション９１０が実行される。ただし、第２の期間は第１の期間よりも長い。特定の実施形態において、第２の期間は、予測された到着時間と第１の期間との両方を含んでもよい。その後、指定された第２の期間以外のエミッタサイクルの一部の間にセンサを無効にするアクション９０８が実行される。つまり、センサは、第２の期間中は有効にされるが、第１の期間以外のエミッタサイクル中の時間帯には無効にされる。
【0056】
第２の期間は、エミッタサイクル間の時間における位置追跡デバイスの起こり得る移動を考慮するために、第１の期間よりも長い期間として指定され得る。場合によっては、第２の期間が、エミッタサイクルの大部分または全てを構成してもよい。
【0057】
図１０は、本明細書に記載された特徴及び技法を実施し得るＶＲヘッドセット１０００の例示的な構成要素を記述する。ＶＲヘッドセットは、記載された特徴及び技法と組み合わせて使用され得る、様々な異なるタイプのＶＲコントローラ、ウェアラブルデバイス、及び／または位置追跡デバイスの実施例として記述されている。
【0058】
ＶＲヘッドセット１０００は、ユーザが着用することになるスタンドアロンデバイスとして実装されてもよい。いくつかの実施形態において、ＶＲヘッドセット１０００は、ニアアイディスプレイ（複数可）またはニアトゥアイディスプレイ（複数可）を含むバーチャルリアリティ（ＶＲ）ヘッドセットまたは拡張現実（ＡＲ）ヘッドセットを備える。
【0059】
図示の実施態様において、ＶＲヘッドセット１０００は、１つ以上のプロセッサ１００２及びメモリ１００４（例えば、コンピュータ可読媒体）を含む。いくつかの実施形態において、プロセッサ（複数可）１００２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィック処理装置（ＧＰＵ）、ＣＰＵ及びＧＰＵの両方、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、または当技術分野で知られている他の処理装置もしくは他の処理構成要素を含み得る。代わりに、または加えて、本明細書に記載された機能は、少なくとも部分的には、１つ以上のハードウェア論理構成要素によって実行されることができる。例えば、限定はしないが、使用できるハードウェア論理構成要素の例示的なタイプとしては、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、特定用途向け標準製品（ＡＳＳＰ）、システムオンチップシステム（ＳＯＣ）、複雑なプログラム可能論理デバイス（ＣＰＬＤ）などが含まれる。更に、プロセッサ（複数可）１００２のそれぞれは、それ自体のローカルメモリを持っていてもよく、このローカルメモリはまた、プログラムモジュール、プログラムデータ、及び／または１つ以上のオペレーティングシステムを格納し得る。
【0060】
メモリ１００４は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、またはその他のデータなどの情報を記憶するための任意の方法または技術で実装された、揮発性メモリ及び不揮発性メモリ、リムーバブル媒体及び非リムーバブル媒体を含んでもよい。このようなメモリには、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、もしくはその他のメモリ技術、ＣＤ－ＲＯＭ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、もしくはその他の光学記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ、もしくはその他の磁気記憶装置、ＲＡＩＤストレージシステム、または所望の情報を格納するために使用することができ、コンピューティングデバイスからアクセスすることができる他の任意の媒体が含まれるが、これらに限定されない。メモリ１００４は、コンピュータ可読記憶媒体（「ＣＲＳＭ」）として実装されてもよく、このＣＲＳＭは、メモリ１００４に格納された命令を実行するためにプロセッサ（複数可）１００２によってアクセスすることができる任意の利用可能な物理媒体であってもよい。１つの基本的な実施態様では、ＣＲＳＭは、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）及びフラッシュメモリを含んでもよい。他の実施態様において、ＣＲＳＭは、読み出し専用メモリ（「ＲＯＭ」）、電気的に消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリ（「ＥＥＰＲＯＭ」）、または所望の情報を格納するために使用することができ、プロセッサ（複数可）１００２によってアクセスすることができる他の任意の有形媒体を含み得るが、これらに限定されない。
【0061】
命令、データストアなどのいくつかのモジュールは、メモリ１００４内に格納され、プロセッサ（複数可）１００２上で実行されるように構成されてもよい。いくつかの例示的な機能モジュールが、メモリ１００４に格納され、プロセッサ（複数可）１００２上で実行されるアプリケーションとして示されているが、同じ機能が、代替的に、ハードウェア、ファームウェアにおいて、またはシステムオンチップ（ＳＯＣ）として、実装されてもよい。
【0062】
オペレーティングシステムモジュール１００６は、他のモジュールのために、ＶＲヘッドセット１０００内のハードウェアと、ＶＲヘッドセット１０００に結合されたハードウェアとを管理するように構成されてもよい。更に、場合によっては、ＶＲヘッドセット１０００は、メモリ１００４に格納されているか、または別の方法でＶＲヘッドセット１０００にアクセス可能な１つ以上のアプリケーション１００８を含んでもよい。本実施態様において、アプリケーション（複数可）１００８は、ゲーミングアプリケーション１０１０を含む。ただし、ＶＲヘッドセット１０００は、任意の数または種類のアプリケーションを含んでもよく、ここに示す特定の実施例に限定されない。ゲーミングアプリケーション１０１０は、ユーザによってプレイ可能なビデオベースのインタラクティブゲーム（例えば、ＶＲゲーム）のゲームプレイを開始するように構成されてもよい。
【0063】
一般に、ＶＲヘッドセット１０００は、入力デバイス１０１２及び出力デバイス１０１４を有する。入力デバイス１０１２は、操作ボタンを含んでもよい。いくつかの実施態様では、１つ以上のマイクロフォンが、ユーザ音声入力などのオーディオ入力を受信するための入力デバイス１０１２として機能してもよい。いくつかの実施態様では、１つ以上のカメラまたはその他のタイプのセンサ（例えば、慣性計測装置（ＩＭＵ））が、ユーザの手及び／または頭部の動きなどのジェスチャ入力を受信する入力デバイス１０１２として機能してもよい。ある実施形態では、追加の入力デバイス１０１２が、キーボード、キーパッド、マウス、タッチスクリーン、ジョイスティックなどの形態で提供されてもよい。他の実施形態において、ＶＲヘッドセット１０００は、キーボード、キーパッド、または他の同様の形態の機械的入力を省略してもよい。その代わりに、ＶＲヘッドセット１０００は、入力デバイス１０１２、ネットワークインタフェース（ワイヤレスまたはワイヤベース）、電力、及び処理機能／メモリ機能の比較的単純な形態を使用して実装されてもよい。例えば、ＶＲヘッドセット１０００を、その後使用できるように、１つ以上の入力構成要素の限られたセット（例えば、構成を開始するための専用ボタン、電源をオン／オフするための専用ボタンなど）を採用してもよい。一実施態様では、入力デバイス（複数可）１０１２は、音量を上げる／下げるための基本的な音量調節ボタン（複数可）、ならびに電源ボタン及びリセットボタンなどの制御機構を含んでもよい。
【0064】
出力デバイス１０１４は、ディスプレイ１０１６、照明要素（例えば、ＬＥＤ）、触覚の感覚を作り出すための振動器、スピーカ（複数可）（例えば、ヘッドホン）、及び／または同種のものを含んでもよい。また、例えば、電源がオンになっているときなどの状態を表示するためのシンプルな照明要素（例えば、ＬＥＤ）があってもよい。図１０に示す電子ディスプレイ（複数可）１０１６は、視覚的出力／グラフィック出力を出力するための出力デバイス１０１４として機能し得る。
【0065】
ＶＲヘッドセット１０００は、ネットワークへのワイヤレス接続を容易にするために、アンテナ１０２０に結合されたワイヤレスユニット１０１８を更に含んでもよい。ワイヤレスユニット１０１８は、Ｗｉ－Ｆｉ、ブルートゥースなどの様々なワイヤレス技術のうちの１つ以上を実装してもよい。ＶＲヘッドセット１０００は、ネットワーク、接続された周辺デバイス、または他のワイヤレスネットワークと通信するプラグインネットワークデバイスへのワイヤード接続を容易にするための物理ポートを更に含み得ることが理解されよう。
【0066】
ＶＲヘッドセット１０００は、１つ以上の光学要素を使用して、電子ディスプレイ１０１６からの光をユーザの眼（複数可）へ向かわせる光学サブシステム１０２２を更に含んでもよい。光学サブシステム１０２２は、アパーチャ、レンズ（例えば、フレネルレンズ、凸レンズ、凹レンズなど）、フィルタなどを含むが、これらに限定されない、各種の異なった光学要素、及び異なった光学要素の組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態において、光学サブシステム１０２２内の１つ以上の光学要素は、反射防止コーティングなどの１つ以上のコーティングを有し得る。光学サブシステム１０２２による画像光の拡大により、電子ディスプレイ１０１６は、大型ディスプレイよりも物理的に小さく、軽量であり、消費電力を少なくすることができる。更に、画像光の拡大は、表示されたコンテンツ（例えば、画像）の視野（ＦＯＶ）を増加させる場合がある。例えば、表示されたコンテンツのＦＯＶは、表示されたコンテンツが、ユーザのＦＯＶのほぼ全て（例えば、対角１２０～１５０度）、場合によっては全てを使用して提示されるようなものである。ＡＲアプリケーションでは、ＦＯＶが狭くなっている場合がある（例えば、ＦＯＶが４０度程度）。光学サブシステム１０２２は、これらに限定されないが、樽形歪曲、ピンクッション歪曲、軸上色収差、横色収差、球面収差、色収差、像面湾曲、非点収差などの１つ以上の光学誤差を補正するように設計され得る。いくつかの実施形態において、表示のために電子ディスプレイ１０１６に提供されるコンテンツは、事前に歪められており、光学サブシステム１０２２は、コンテンツに基づいて生成された電子ディスプレイ１０１６からの画像光を受信する際に、その歪みを修正する。
【0067】
ＶＲヘッドセット１０００は、動き、位置、及び向きのデータを生成するために使用されるセンサなどの１つ以上のセンサ１０２４を更に含んでもよい。これらのセンサ１０２４は、ジャイロスコープ、加速度計、磁力計、ビデオカメラ、カラーセンサ、または他のモーションセンサ、位置センサ、及び方位センサであってもよく、またはこれらを含んでもよい。センサ１０２４はまた、動き、位置、及び向きのデータを生成するために、カメラまたはカラーセンサによって外部から見え得る一連のアクティブマーカまたはパッシブマーカなど、センサのサブ部分を含んでもよい。
【0068】
一実施例においては、センサ（複数可）１０２４は、慣性計測装置（ＩＭＵ）１０２６を含み得る。ＩＭＵ１０２６は、加速度計、ジャイロスコープ、磁力計、及び／またはＩＭＵ１０２６に関連する動きを検出し、誤差を補正するのに適した他のセンサ、またはそれらの何らかの組み合わせから受信した測定信号に基づいて動きデータを生成する電子デバイスであってもよい。ＩＭＵ１０２６などのそのようなモーションベースセンサは、測定信号に基づいて、ＶＲヘッドセット１０００の初期位置に対するＶＲヘッドセット１０００の推定位置を示す較正データを生成してもよい。例えば、複数の加速度計が並進運動（前方／後方、上／下、左／右）を測定してもよく、複数のジャイロスコープが回転運動（例えば、ピッチ、ヨー、及びロール）を測定してもよい。ＩＭＵ１０２６は、例えば、測定信号を迅速にサンプリングし、サンプリングされたデータからＶＲヘッドセット１０００の推定位置を計算することができる。例えば、ＩＭＵ１０２６は、経時的に加速度計から受信した測定信号を積分して速度ベクトルを推定し、経時的に速度ベクトルを積分して、ＶＲヘッドセット１０００上の基準点の推定位置を決定してもよい。
【0069】
別の実施例を挙げると、センサ１０２４は、光学光センサ１０２８を含んでもよく、この光学光センサ１０２８は、光信号を検出し、ＶＲヘッドセット１０００の位置及び姿勢を決定するために、上記のように使用され得る。光センサ１０２８は、一実施例として、赤外線感光性フォトダイオードを含んでもよい。
【0070】
ＶＲヘッドセット１０００は、視標追跡モジュール１０３０を更に含んでもよい。ＶＲヘッドセット１０００内のカメラまたはその他の光学センサは、ユーザの眼の画像情報を取り込み得、視標追跡モジュール１０３０は、取り込まれた情報を使用して、瞳孔間距離と、眼間距離と、（例えば、歪み調整の目的で）ねじれ及び回転（すなわち、ロール、ピッチ、及びヨー）の大きさを含む、ＶＲヘッドセット１０００に対する各眼の３次元（３Ｄ）位置と、各眼の注視方向とを決定し得る。一実施例では、赤外光は、ＶＲヘッドセット１０００内で放出され、各眼から反射される。反射光は、ＶＲヘッドセット１０００のカメラで受光され、または検出され、各眼で反射された赤外光の変化から眼球回転を抽出するための解析が行われる。
【0071】
ユーザの眼を追跡するための多くの方法が、視標追跡モジュール１０３０によって使用され得る。それに伴って、視標追跡モジュール１０３０は、各眼の最大で６つまでの自由度（すなわち、３Ｄ位置、ロール、ピッチ、及びヨー）を追跡し得、追跡された量の少なくともサブセットが、ユーザの２つの眼から組み合わされて、注視点（すなわち、ユーザが見ているバーチャルシーン内の３Ｄの場所または位置）を推定し得る。例えば、視標追跡モジュール１０３０は、過去の測定値からの情報、ユーザの頭部の位置を特定する測定値、及び電子ディスプレイ１０１６によって提示されるシーンを描写する３Ｄ情報を統合してもよい。このようにして、ユーザの眼の位置及び向きに関する情報は、ユーザが見ているＶＲヘッドセット１０００によって提示されるバーチャルシーンにおける注視点を決定するために使用される。
【0072】
ＶＲヘッドセット１０００は、頭部追跡モジュール１０３２を更に含んでもよい。頭部追跡モジュール１０３２は、上記のように、ユーザの頭部の動きを追跡するために、センサ１０２４の１つ以上を活用してもよい。
【0073】
本主題は、構造的特徴に固有の言語で記載されてきたが、添付の特許請求の範囲で定義された本主題は、必ずしも記載された特定の特徴に限定されるものではないことが理解されよう。むしろ、特定の特徴は、特許請求の範囲を実施する例示的形態として開示される。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
複数のエミッタサイクルのそれぞれの間に、複数の光学センサの少なくとも１つを使用して固定エミッタから光信号を受信することと、
前記固定エミッタに対する位置座標を決定するために、第１のエミッタサイクルの間に受信した前記光信号を解析することと、
前記複数の光学センサのうちの第１の光学センサが、前記第１のエミッタサイクルの間に、前記光信号を受信しなかったと判定することと、
前記判定することに応答して、電力消費を削減するために、第２のエミッタサイクルの少なくとも第１の部分の間中、前記第１の光学センサを無効にすることと
を含む、方法。
［２］
前記複数の光学センサのうちの第２の光学センサが、前記第１のエミッタサイクルの間に、前記光信号を受信しなかったと判定することと、
前記第２の光学センサが、前記第１のエミッタサイクルの間に光信号を受信した第３の光学センサに隣接していると判定することと、
前記第２の光学センサが前記第３の光学センサに隣接しているとの判定に応答して、前記第２のエミッタサイクルの間中、前記第２の光学センサを有効にすることと
を更に含む、［１］に記載の方法。
［３］
各エミッタサイクルが、
全方向同期パルスと、
空間中を掃引するレーザラインと
を含む、［１］に記載の方法。
［４］
各エミッタサイクルが、空間を掃引するレーザラインを含み、
前記レーザラインが、前記レーザラインの現在の投射角を示すように符号化される、［１］に記載の方法。
［５］
予想性能に関する情報を受信することと、
前記第１のエミッタサイクル後のある数のエミッタサイクルの間、前記第１の光学センサを無効にすることであって、前記数が、少なくとも部分的に前記予想性能に基づいた、前記無効にすることと
を更に含む、［１］に記載の方法。
［６］
前記複数の光学センサが可動デバイスのものであり、
前記可動デバイスが移動しているかどうかを判定することと、
前記第１のエミッタサイクル後のある数のエミッタサイクルの間、前記第１の光学センサを無効にすることであって、前記数が、少なくとも部分的に前記可動デバイスが移動しているかどうかに基づいた、前記無効にすることと
を更に含む、［１］に記載の方法。
［７］
前記光学センサが可動デバイスのものであり、
前記可動デバイスの速度を検出することと、
前記第１のエミッタサイクル後のある数のエミッタサイクルの間、前記第１の光学センサを無効にすることであって、前記数が、少なくとも部分的に前記可動デバイスの前記速度に基づいた、前記無効にすることと
を更に含む、［１］に記載の方法。
［８］
前記第１のエミッタサイクル中に観測された前記光信号の到着時間に少なくとも部分的に基づいて、前記光信号の予想到着時間を予測することと、
第２のエミッタサイクル内の第１の期間を指定することであって、前記第１の期間が、前記光信号の前記予想到着時間を含む、前記指定することと、
前記第１の期間の間中、前記第１の光学センサを有効にすることと
を更に含む、［１］に記載の方法。
［９］
前記光信号の前記予想到着時間を含む第２の期間を指定することと、
前記複数の光学センサのうちの第２の光学センサが、前記第１のエミッタサイクルの間に、前記光信号を受信しなかったと判定することと、
前記第２の期間の間を除いて、前記第２のエミッタサイクルの間に、前記第２の光学センサを無効にすることと
を更に含み、
前記第２の期間が前記第１の期間よりも長い、［８］に記載の方法。
［１０］
複数のエミッタサイクルのそれぞれの間に、複数の光学センサのうちの少なくとも１つを使用して、掃引レーザラインを検出することと、
第１のエミッタサイクルの間に検出された前記掃引レーザラインに少なくとも部分的に基づいて、位置座標を決定することと、
前記複数の光学センサのうちの第１の光学センサが、前記第１のエミッタサイクルの間に、前記掃引レーザラインを検出しなかったと判定することと、
前記第１の光学センサが、前記第１のエミッタサイクルの間に、前記掃引レーザラインを検出しなかったとの判定に応答して、電力消費を削減するために、第２のエミッタサイクルの少なくとも第１の部分の間中、前記第１の光学センサを無効にすることと
を含む、方法。
［１１］
同期信号を受信することと、
前記同期信号の受信と前記掃引レーザラインの検出との間の時間差を決定することと
を更に含み、
前記位置座標の決定が、少なくとも部分的に前記時間差に基づいている、［１０］に記載の方法。
［１２］
前記掃引レーザラインの検出が、前記位置座標を指定するように符号化されたレーザ信号を受信することを含む、［１０］に記載の方法。
［１３］
前記第１のエミッタサイクルでの前記掃引レーザラインが検出された時間に少なくとも部分的に基づいて、前記第２のエミッタサイクル内の第１の期間を指定することと、
前記第１の期間の間中、前記第１の光学センサを有効にすることと
を更に含む、［１０］に記載の方法。
［１４］
前記第２のエミッタサイクル内の第２の期間を指定することであって、前記第２の期間が前記第１の期間よりも長く、前記第２の期間が前記第１の期間を含む、前記指定することと、
前記複数の光学センサのうちの第２の光学センサが、前記第１のエミッタサイクルの間に、前記掃引レーザラインを検出したと判定することと、
前記第２の期間の間中、前記第２の光学センサを有効にすることと
を更に含む、［１３］に記載の方法。
［１５］
位置追跡デバイスであって、
複数の方向から光信号を受信するように取り付けられた複数の光学センサと、
制御論理であって、
複数のエミッタサイクルのそれぞれの間に、前記光学センサの少なくとも１つを使用して固定エミッタから光信号を受信することと、
前記固定エミッタに対する前記位置追跡デバイスの位置座標を決定するために、第１のエミッタサイクルの間に受信した前記光信号を解析することと、
前記複数の光学センサのうちの第１の光学センサが、前記第１のエミッタサイクルの間に、前記光信号を受信しなかったと判定することと、
前記判定することに応答して、電力消費を削減するために、第２のエミッタサイクルの少なくとも第１の部分の間中、前記第１の光学センサを無効にすることと
を含むアクションを実行するように構成されている、前記制御論理と
を備える、前記位置追跡デバイス。
［１６］
各エミッタサイクルが、
全方向同期パルスと、
空間中を掃引するレーザラインと
を含む、［１５］に記載の位置追跡デバイス。
［１７］
各エミッタサイクルが、空間を掃引するレーザラインを含み、
前記レーザラインが、前記レーザラインの現在の投射角を示すように符号化される、［１５］に記載の位置追跡デバイス。
［１８］
前記アクションが、
予想性能に関する情報を受信することと、
前記第１のエミッタサイクル後のある数のエミッタサイクルの間、前記第１の光学センサを無効にすることであって、前記数が、少なくとも部分的に前記予想性能に基づいた、前記無効にすることと
を更に含む、［１５］に記載の位置追跡デバイス。
［１９］
前記アクションが、
前記位置追跡デバイスの速度を決定することと、
前記第１のエミッタサイクル後のある数のエミッタサイクルの間、前記第１の光学センサを無効にすることであって、前記数が、少なくとも部分的に前記位置追跡デバイスの前記速度に基づいた、前記無効にすることと
を更に含む、［１５］に記載の位置追跡デバイス。
［２０］
慣性計測装置（ＩＭＵ）を更に含み、前記アクションが、
第３のエミッタサイクルの間に、前記光信号を受信しなかった、前記複数の光学センサのうちの第２の光学センサを特定することと、
前記ＩＭＵから、前記位置追跡デバイスが移動しているとの表示を受信することと、
前記位置追跡デバイスが移動しているとの前記表示を受信することに応答して、第４のエミッタサイクルの間中、前記第２の光学センサを有効に保つことと
を更に含む、［１５］に記載の位置追跡デバイス。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
複数のエミッタサイクルのそれぞれの間に、複数の光学センサの少なくとも１つを使用して固定エミッタから光信号を受信することと、
前記固定エミッタに対する位置座標を決定するために、第１のエミッタサイクルの間に受信した前記光信号を解析することと、
前記複数の光学センサのうちの第１の光学センサが、前記第１のエミッタサイクルの間に、前記光信号を受信しなかったと判定することと、
前記判定することに応答して、電力消費を削減するために、第２のエミッタサイクルの少なくとも第１の部分の間中、前記第１の光学センサを無効にすることと
を含む、方法。
［２］
前記複数の光学センサのうちの第２の光学センサが、前記第１のエミッタサイクルの間に、前記光信号を受信しなかったと判定することと、
前記第２の光学センサが、前記第１のエミッタサイクルの間に光信号を受信した第３の光学センサに隣接していると判定することと、
前記第２の光学センサが前記第３の光学センサに隣接しているとの判定に応答して、前記第２のエミッタサイクルの間中、前記第２の光学センサを有効にすることと
を更に含む、［１］に記載の方法。
［３］
各エミッタサイクルが、
全方向同期パルスと、
空間中を掃引するレーザラインと
を含む、［１］に記載の方法。
［４］
各エミッタサイクルが、空間を掃引するレーザラインを含み、
前記レーザラインが、前記レーザラインの現在の投射角を示すように符号化される、［１］に記載の方法。
［５］
予想性能に関する情報を受信することと、
前記第１のエミッタサイクル後のある数のエミッタサイクルの間、前記第１の光学センサを無効にすることであって、前記数が、少なくとも部分的に前記予想性能に基づいた、前記無効にすることと
を更に含む、［１］に記載の方法。
［６］
前記複数の光学センサが可動デバイスのものであり、
前記可動デバイスが移動しているかどうかを判定することと、
前記第１のエミッタサイクル後のある数のエミッタサイクルの間、前記第１の光学センサを無効にすることであって、前記数が、少なくとも部分的に前記可動デバイスが移動しているかどうかに基づいた、前記無効にすることと
を更に含む、［１］に記載の方法。
［７］
前記光学センサが可動デバイスのものであり、
前記可動デバイスの速度を検出することと、
前記第１のエミッタサイクル後のある数のエミッタサイクルの間、前記第１の光学センサを無効にすることであって、前記数が、少なくとも部分的に前記可動デバイスの前記速度に基づいた、前記無効にすることと
を更に含む、［１］に記載の方法。
［８］
前記第１のエミッタサイクル中に観測された前記光信号の到着時間に少なくとも部分的に基づいて、前記光信号の予想到着時間を予測することと、
第２のエミッタサイクル内の第１の期間を指定することであって、前記第１の期間が、前記光信号の前記予想到着時間を含む、前記指定することと、
前記第１の期間の間中、前記第１の光学センサを有効にすることと
を更に含む、［１］に記載の方法。
［９］
前記光信号の前記予想到着時間を含む第２の期間を指定することと、
前記複数の光学センサのうちの第２の光学センサが、前記第１のエミッタサイクルの間に、前記光信号を受信しなかったと判定することと、
前記第２の期間の間を除いて、前記第２のエミッタサイクルの間に、前記第２の光学センサを無効にすることと
を更に含み、
前記第２の期間が前記第１の期間よりも長い、［８］に記載の方法。
［１０］
複数のエミッタサイクルのそれぞれの間に、複数の光学センサのうちの少なくとも１つを使用して、掃引レーザラインを検出することと、
第１のエミッタサイクルの間に検出された前記掃引レーザラインに少なくとも部分的に基づいて、位置座標を決定することと、
前記複数の光学センサのうちの第１の光学センサが、前記第１のエミッタサイクルの間に、前記掃引レーザラインを検出しなかったと判定することと、
前記第１の光学センサが、前記第１のエミッタサイクルの間に、前記掃引レーザラインを検出しなかったとの判定に応答して、電力消費を削減するために、第２のエミッタサイクルの少なくとも第１の部分の間中、前記第１の光学センサを無効にすることと
を含む、方法。
［１１］
同期信号を受信することと、
前記同期信号の受信と前記掃引レーザラインの検出との間の時間差を決定することと
を更に含み、
前記位置座標の決定が、少なくとも部分的に前記時間差に基づいている、［１０］に記載の方法。
［１２］
前記掃引レーザラインの検出が、前記位置座標を指定するように符号化されたレーザ信号を受信することを含む、［１０］に記載の方法。
［１３］
前記第１のエミッタサイクルでの前記掃引レーザラインが検出された時間に少なくとも部分的に基づいて、前記第２のエミッタサイクル内の第１の期間を指定することと、
前記第１の期間の間中、前記第１の光学センサを有効にすることと
を更に含む、［１０］に記載の方法。
［１４］
前記第２のエミッタサイクル内の第２の期間を指定することであって、前記第２の期間が前記第１の期間よりも長く、前記第２の期間が前記第１の期間を含む、前記指定することと、
前記複数の光学センサのうちの第２の光学センサが、前記第１のエミッタサイクルの間に、前記掃引レーザラインを検出したと判定することと、
前記第２の期間の間中、前記第２の光学センサを有効にすることと
を更に含む、［１３］に記載の方法。
［１５］
位置追跡デバイスであって、
複数の方向から光信号を受信するように取り付けられた複数の光学センサと、
制御論理であって、
複数のエミッタサイクルのそれぞれの間に、前記光学センサの少なくとも１つを使用して固定エミッタから光信号を受信することと、
前記固定エミッタに対する前記位置追跡デバイスの位置座標を決定するために、第１のエミッタサイクルの間に受信した前記光信号を解析することと、
前記複数の光学センサのうちの第１の光学センサが、前記第１のエミッタサイクルの間に、前記光信号を受信しなかったと判定することと、
前記判定することに応答して、電力消費を削減するために、第２のエミッタサイクルの少なくとも第１の部分の間中、前記第１の光学センサを無効にすることと
を含むアクションを実行するように構成されている、前記制御論理と
を備える、前記位置追跡デバイス。
［１６］
各エミッタサイクルが、
全方向同期パルスと、
空間中を掃引するレーザラインと
を含む、［１５］に記載の位置追跡デバイス。
［１７］
各エミッタサイクルが、空間を掃引するレーザラインを含み、
前記レーザラインが、前記レーザラインの現在の投射角を示すように符号化される、［１５］に記載の位置追跡デバイス。
［１８］
前記アクションが、
予想性能に関する情報を受信することと、
前記第１のエミッタサイクル後のある数のエミッタサイクルの間、前記第１の光学センサを無効にすることであって、前記数が、少なくとも部分的に前記予想性能に基づいた、前記無効にすることと
を更に含む、［１５］に記載の位置追跡デバイス。
［１９］
前記アクションが、
前記位置追跡デバイスの速度を決定することと、
前記第１のエミッタサイクル後のある数のエミッタサイクルの間、前記第１の光学センサを無効にすることであって、前記数が、少なくとも部分的に前記位置追跡デバイスの前記速度に基づいた、前記無効にすることと
を更に含む、［１５］に記載の位置追跡デバイス。
［２０］
慣性計測装置（ＩＭＵ）を更に含み、前記アクションが、
第３のエミッタサイクルの間に、前記光信号を受信しなかった、前記複数の光学センサのうちの第２の光学センサを特定することと、
前記ＩＭＵから、前記位置追跡デバイスが移動しているとの表示を受信することと、
前記位置追跡デバイスが移動しているとの前記表示を受信することに応答して、第４のエミッタサイクルの間中、前記第２の光学センサを有効に保つことと
を更に含む、［１５］に記載の位置追跡デバイス。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図9】
【図10】