[發明專利]用于深度信息確定的多發射器照明源

有效

• 申請號: 201780048657.7
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN109565585B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 尼古拉斯·丹尼爾·特雷爾;倫佐·德·納爾迪;理查德·安德魯·紐科姆比
• 申請（專利權）人: 臉譜科技有限責任公司
• 主分類號: H04N13/344
• 分類號: H04N13/344;H04N13/254;H04N13/271;H04N13/366;H04N5/225;H04N5/235;G06F3/01
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 陸建萍;楊明釗

深度相機組件(DCA)，其捕獲描述局部區域中的深度信息的數據。DCA包括成像裝置、控制器和照明源。照明源包括在單個基板上的多個發射器。成像裝置捕獲用來自照明源的光照射的局部區域的一個或多個圖像。控制器使用一個或多個圖像確定局部區域中的對象的深度信息。

技術領域

本公開一般涉及虛擬或增強現實系統，并且更具體地涉及包括用于確定局部區域的深度信息的深度相機組件中的多個發射器的照明源。

背景技術

虛擬現實(VR)系統或增強現實(AR)系統可以利用三維(3D)中的用戶周圍環境的捕獲。然而，傳統的深度相機成像架構在尺寸上相當大、重、并且消耗大量功率。用于獲得場景的3D信息的示例深度相機成像架構包括例如立體視覺、飛行時間(ToF)和結構化光(SL)。不同的深度相機成像架構提供不同的優點和缺點，因此某些深度相機成像架構可以在不同的操作條件下提供比其他更好的性能。例如，立體視覺架構在環境照明下運行良好，而具有有源照明源的ToF架構可能受到來自環境照明的信噪比限制的影響。然而，由于傳統深度相機成像架構的相對大尺寸，因此包括深度相機的許多系統通常使用針對特定使用情況而配置的單一類型的深度相機成像架構。隨著頭戴式系統越來越多地用于在各種操作條件和環境中執行更廣泛的功能，選擇深度相機成像結構以獲得頭戴式系統和用戶周圍區域的深度信息可以在以其他方式施加的相同的體積和重量限制內使用更多的能力和靈活性。

發明內容

一種深度相機組件(DCA)，其捕獲描述DCA周圍的局部區域中的深度信息的數據。DCA包括成像裝置、控制器和照明源。照明源包括位于單個基板上的多個發射器。成像裝置捕獲用來自多個發射器中的一個或多個的光照射的局部區域的圖像。圖像可以由例如控制器和/或虛擬現實控制臺使用，以通過各種技術確定局部區域的深度信息，該技術包括例如立體視覺、光度立體、結構化光(SL)、飛行時間(ToF)或其中的某種組合。控制器和/或虛擬現實控制臺使用圖像確定局部區域中的對象的深度信息。在一些實施方式中，DCA是包括電子顯示元件和光學塊的頭戴式顯示器(HMD)的一部分。電子顯示元件部分地基于深度信息顯示虛擬對象，且光學塊將來自電子顯示元件的光引導到HMD的出射光瞳。

照明源包括多個發射器，每個發射器發射具有某些特性的光。特性是描述從發射器發射的光的特征。特性可以是例如偏振、波長范圍、幅度、時間調制、發射光的一些其他性質、或其中的組合。在一些實施方式中，多個發射器具有相同的特性。在其他實施方式中，一個或多個特性在多個發射器中的至少兩個之間不同。

公共基板用于保持作為照明源的一部分的多個發射器。因此，可以部分地基于用于在單個基板上形成發射器的光刻(例如，半導體制造)工藝的極高精度來確定每個發射器的位置。此外，由于發射器位于相同的基板上、以相同的工藝制造、并且非常靠近，因此它們可以抵抗溫度變化(并且可以更容易地校準大的溫度波動)、環境沖擊和其他影響。

另外，在一些實施方式中，可以在多個發射器中的一個或多個之間共享一個或多個光學元件(例如，準直透鏡和/或衍射光學元件)。如果透鏡移動，則它對共享光學元件的所有發射器產生線性效應，這可以比單獨地將發射器對準相應的光學元件更容易地校正。在一些實施方式中，每個發射器在總功率方面是相當的并且經過公共的光學路徑以提高系統校準對生產后潛在的未校準移位的彈性。在一些實施方式中，多個發射器被準直并通過衍射光學元件(例如，用于SL應用)發送，從而導致圖案原點的已知且穩定的偏移，這可以改善如下的深度信息檢索。

依賴于發射器之間的相對和絕對位置，而不是發射器和成像裝置之間的絕對位置可以幫助DCA在甚至不利的環境中執行。這允許更穩定的校準，尤其是在其終端用戶的壽命期間(其中深度檢索精度受到發射器位置(無論虛擬的還是真實的)的了解的限制)。發射器之間略微不同的間距(無論是有目的的還是在工程公差范圍內)在例如產生的SL圖案中產生已知的偏移。