[發明專利]用于圖像生成和對象跟蹤的具有MEMS掃描儀的緊湊型光學系統

有效

• 申請號: 201880045222.1
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN110832443B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: S·J·羅賓斯;D·D·博恩
• 申請（專利權）人: 微軟技術許可有限責任公司
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06K9/00;G02B27/01;G02B27/00;G02B26/10;G02B27/28;G01S7/481
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 黃倩

1.一種光學系統，包括：

至少一個控制器，用于調制與定義計算機生成的CG圖像的圖像數據相對應的輸出信號，所述至少一個控制器被配置用于處理與地形繪制協議相關聯的跟蹤數據，以用于標識圍繞所述光學系統的現實世界環境的地形的特征；

照明引擎，用以響應于所述輸出信號而生成電磁EM輻射，其中所述EM輻射包括用于生成所述CG圖像的第一光譜帶寬和用于部署所述地形繪制協議的第二光譜帶寬；

光學組件，用于接收來自所述照明引擎的所述EM輻射，并使所述第一光譜帶寬和所述第二光譜帶寬沿著公共光路傳播，其中所述光學組件將所述第一光譜帶寬從所述公共光路引導到圖像生成光路以生成所述CG圖像，并且其中所述光學組件將所述第二光譜帶寬從所述公共光路引導到地形繪制光路上以照射所述地形；

至少一個微機電系統MEMS掃描儀，被配置為基于所述輸出信號對所述EM輻射進行角度編碼，其中所述輸出信號使所述至少一個MEMS掃描儀對圖像生成視場FOV內的所述第一光譜帶寬進行角度編碼以生成所述CG圖像，并且其中所述輸出信號使所述至少一個MEMS掃描儀對地形繪制FOV內的所述第二光譜帶寬進行角度編碼以至少部分地照明所述地形；以及

傳感器，用于接收從所述現實世界環境的所述地形被反射的所述第二光譜帶寬的經反射的部分，所述傳感器基于所述第二光譜帶寬的所述經反射的部分生成對象數據，所述對象數據指示所述地形的所述特征。

2.根據權利要求1所述的光學系統，其中所述光學組件使所述第二光譜帶寬的所述經反射的部分沿著所述地形繪制光路的至少一段反向傳播，并且其中所述光學組件將所述經反射的部分沿著所述公共光路的至少一段從所述地形繪制光路重新引導到所述傳感器。

3.根據權利要求1所述的光學系統，其中所述地形繪制協議使所述至少一個MEMS掃描儀對所述第二光譜帶寬進行角度編碼以發射至少一個結構化光圖案，并且其中所述地形的所述特征基于所述經反射的部分指示所述至少一個結構化光圖案的至少一個變形而被確定，所述至少一個結構化光圖案的所述至少一個變形是由所述傳感器從所述第二光譜帶寬的源的已知位移引起的，并且其中所述傳感器在所述照明引擎的外部。

4.根據權利要求1所述的光學系統，其中所述光學組件包括波長選擇反射器，所述波長選擇反射器被配置為在所述公共光路與所述圖像生成光路之間的邊界處將所述第一光譜帶寬與所述第二光譜帶寬分離。

5.根據權利要求4所述的光學系統，其中所述波長選擇反射器被配置為將所述第一光譜帶寬透射到波導顯示器的入耦合衍射光學元件(DOE)中，并且其中所述第二光譜帶寬在朝著所述波長選擇反射器傳播時第一次穿過波板，并且其中所述波長選擇反射器被配置為反射所述第二光譜帶寬第二次通過所述波板，以使得所述第二光譜帶寬能夠朝著所述地形穿過偏振分束器(PBS)。

6.根據權利要求1所述的光學系統，其中所述照明引擎包括多個第一光源和至少一個第二光源，所述多個第一光源被配置為生成在所述第一光譜帶寬內的可見光，所述至少一個第二光源被配置為生成在所述第二光譜帶寬內的紅外光或紫外光中的至少一個。

7.根據權利要求1所述的光學系統，其中所述地形繪制協議是飛行時間協議，以用于標識所述地形的至少一個對象離所述光學系統的距離，并且其中與經由所述公共光路和所述圖像生成光路生成所述CG圖像基本上同時，所述光學組件經由所述公共光路和所述地形繪制光路用所述第二光譜帶寬照射所述至少一個對象。

8.根據權利要求1所述的光學系統，其中所述地形繪制協議是與接收從所述現實世界環境的所述地形被反射的所述第二光譜帶寬的所述經反射的部分相關聯的立體視覺協議，并且其中所述傳感器在所述照明引擎的外部。