[發明專利]深度測量組件

有效

• 申請號: 201811026838.2
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN109425306B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 邁克爾·霍爾
• 申請（專利權）人: 臉譜科技有限責任公司
• 主分類號: G01B11/22
• 分類號: G01B11/22
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 周靖;楊明釗

深度測量組件(DMA)包括脈沖式照明器組件、深度相機組件和控制器。脈沖式照明器組件具有結構化光投影儀，其將結構化光的脈沖以脈沖速率投射到局部區域中。深度相機組件捕獲用結構化光脈沖照亮的局部區域中的對象的圖像數據。深度相機組件的曝光間隔被脈沖化并被同步到由脈沖式照明器組件投射的脈沖。控制器控制脈沖式照明器組件和深度相機組件，使得它們同步。控制器還基于捕獲的圖像數據確定對象的深度信息和/或跟蹤信息。在一些實施方式中，脈沖式照明器組件具有在不同時間投射結構化光的脈沖的多個結構化光投影儀。

技術領域

本公開總體上涉及深度測量，并且具體地涉及在頭戴式顯示器(HMD)應用中使用脈沖結構化光投影儀進行深度測量。

背景技術

深度測量是HMD系統(諸如在虛擬現實(VR)和增強現實(AR)應用中使用的系統)的重要特征。深度測量系統通常包括將光投射到局部區域(例如，結構化光和光脈沖等)中的某種有源照明系統。深度測量系統然后使用包括投射光的局部區域的圖像，以便確定到局部區域中的對象的深度。但是，現有的深度測量系統在高的環境光照條件下具有不良性能的缺點，這是因為有源照明系統必須生成足夠強以由深度測量系統區分其環境背景光的信號。因此，常規深度測量系統的有效性在高環境光照下(諸如在明亮的太陽照明下的室外)受到損害。

發明內容

深度測量組件(DMA)將結構化光的脈沖投射到局部區域(例如，圍繞HMD的區域)。DMA捕獲局部區域的圖像數據，局部區域包含已被局部區域中的對象散射/反射的結構化光，并使用捕獲的圖像數據來確定局部區域中的對象的深度信息。在一些實施方式中，這些脈沖中的一個或多個是可以淹沒強環境光的高峰值功率脈沖。由此，高峰值功率脈沖可在強環境光的條件下增加信噪比。

DMA包括脈沖式照明器組件、深度相機組件和控制器。脈沖式照明器組件包括結構化光投影儀，其將結構化光的脈沖以脈沖速率投射到局部區域的一部分中。深度相機組件捕獲用結構化光的脈沖照亮的局部區域的該部分的圖像數據。深度相機組件具有與結構化光投影儀的脈沖速率同步的脈沖曝光間隔。例如，對于結構化光的每個脈沖，深度相機組件在等于或長于脈沖的持續時間的時間段期間捕獲圖像數據。在時間段之外，深度相機組件不捕獲圖像數據。控制器控制脈沖式照明器組件和深度相機組件。此外，控制器部分地基于由深度相機組件捕獲的圖像數據來確定局部區域的該部分中的對象的深度信息。

在一些實施方式中，DMA是HMD的一部分。HMD系統可以在VR系統環境、AR系統環境、混合現實(MR)系統環境或其中的一些組合中操作。HMD包括電子顯示器、光學塊和DMA。電子顯示器部分基于深度信息顯示虛擬對象。光學塊將來自電子顯示元件的光引導到HMD的眼箱。

附圖說明

圖1是根據實施方式的HMD的線圖。

圖2是根據實施方式的圖1中的HMD的前剛體的截面。

圖3是根據實施方式的DMA的框圖。

圖4示出了根據實施方式的包括單個結構化光投影儀的脈沖深度測量方案。

圖5示出了根據實施方式的包括三個交替的結構化光投影儀的脈沖深度測量方案。

圖6A示出根據實施方式的深度相機組件的檢測器，該檢測器捕獲由三個結構化光投影儀照亮的對象反射的結構化光的脈沖。

圖6B示出了根據實施方式的圖6A中的檢測器的光電二極管陣列。

圖7是根據實施方式的用于脈沖深度測量的過程的實施方式的流程圖。

圖8是根據實施方式的其中DMA進行操作的HMD系統的框圖。

附圖僅出于說明的目的描繪了本公開的實施方式。本領域技術人員將容易地從以下描述中認識到，在不背離本文描述的本公開的原理或益處的情況下，可以采用本文所示的結構和方法的替代實施方式。

具體實施方式