[發明專利]用于深度感測的非機械光束轉向

在審

• 申請號: 201811031191.2
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109459849A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 邁克爾·霍爾;朝晴;拜倫·泰勒;劉新橋
• 申請（專利權）人: 臉譜科技有限責任公司
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08;G02B27/01
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 梁麗超;劉彬

本發明公開了用于深度感測的非機械光束轉向。一種用于局部區域的深度感測的深度相機組件(DCA)。DCA包括發射器、接收機和控制器。發射器根據發射指令用出射光照亮局部區域。發射器包括精細轉向元件和粗略轉向元件。精細轉向元件以第一偏轉角度使一個或多個光束偏轉以產生一個或多個一階偏轉掃描光束。粗略轉向元件以第二偏轉角度使一個或多個一階偏轉掃描光束偏轉，以產生投射到局部區域中的出射光。接收器捕獲局部區域的一個或多個圖像，該一個或多個圖像包括從局部區域反射的出射光部分。控制器部分基于所捕獲的一個或多個圖像來確定局部區域中的一個或多個對象的深度信息。

技術領域

本公開總體上涉及深度感測，并且具體地涉及用于虛擬現實(VR)和增強現實(AR)系統中的深度感測的非機械光束轉向。

背景技術

對于VR或AR系統中的深度感測，期望快速運行的完全可尋址的一維掃描或二維掃描處理。與人類感知很類似，掃描系統需要在兩種模式下運行：用于掃描例如墻壁、桌子、椅子等的大規模模式，以及用于掃描例如手、表面起伏、紋理等的小規模模式。優選的掃描系統將具有快速拉入大規模對象然后停留在精細細節上的能力。以大規模和小規模運行的靜態深度感測系統通常會使系統設計發生沖突。在發射器側，準確采樣所需的大量單獨光束降低了每個光束中的功率和信噪比(SNR)。為了提供準確的采樣，需要用于產生掃描光束的大量的輸入功率。具有寬視場的靜態深度感測系統在接收器側將缺乏分辨率。可完成掃描和駐留兩者的深度感測系統通常是基于機械的系統。然而，由機械深度感測系統產生的掃描圖案是靜態的并且不能駐留在周圍區域中的特定位置上。

用于解決大規模-小規模沖突的常規方法通常落入以下三個類別：大/全規模靜態房間照明、通過機械驅動的動態系統獲得的固定照明、以及通過機械驅動的動態系統獲得的可變照明。傳統的機械驅動的動態感測系統產生可掃過房間體積的固定掃描圖案。這種方法減少了所需的激光功率并且可以提供足夠的細節以準確地重建體積。然而，機械驅動的動態感測系統產生固定的掃描圖案并且不可尋址。系統分辨率根據固定掃描圖案中的多個斑而固定。產生固定掃描圖案的機械驅動的動態感測系統通常用掃描反射鏡來實現。傳統的機械驅動的動態感測系統也可產生可掃過房間體積的可變掃描圖案。這種方法減少了所需的激光功率并且可以提供足夠的細節以準確地重建體積。然而，具有可變掃描圖案的機械驅動動態感測系統緩慢且機械復雜。

發明內容

光束轉向組件將出射光引導到局部區域中并且接收從局部區域反射的部分出射光。光束轉向組件包括發射器、接收器和控制器。光束轉向組件可集成到確定局部區域中的一個或多個對象的深度信息的深度相機組件(DCA)中。

該發射器被配置為根據發射指令用該出射光照亮該局部區域。發射器包括照明源、精細轉向元件、粗略轉向元件和投影組件。照明源被配置為發射一個或多個光束。在一些實施方式中，照明源直接產生一個或多個光束作為偏振光，例如基于集成到照明源中或放置在照明源前方的偏振元件。在替代實施方式中，照明源產生一個或多個光束作為非偏振光。精細轉向元件被配置為部分地基于發射指令使一個或多個光束以第一偏轉角度偏轉，以產生一個或多個一階偏轉掃描光束。一個或多個一階偏轉掃描光束耦合到粗略轉向元件中。粗略轉向元件被配置為以大于第一偏轉角度的第二偏轉角度使一個或多個一階偏轉掃描光束偏轉，以產生具有大角度擴展的出射光。粗略轉向元件可基于例如掃描透鏡、偏振光柵棧(polarization grating stack)、液晶光柵等。在一些實施方式中，粗略轉向元件部分基于發射指令使一個或多個一階偏轉掃描光束偏轉。所產生的具有大角度擴展的出射光提供用于掃描局部區域中一個或多個對象的寬視場。在一些實施方式中，出射光由一個或多個出射光束構成。在替代實施方式中，出射光為定義圖案(例如，點圖案或線圖案)的結構化光。在一些實施方式中，出射光為偏振光，例如，第一偏手性(first handedness)的圓偏振光。該投影組件被配置為用于將該出射光投影到該局部區域中。