[发明专利]使用结构化光和飞行时间的深度映射

说明书

一种深度相机组件(DCA)确定DCA与DCA的视场内的局部区域中的对象之间的距离。DCA包括将用时间载波信号调制的已知的空间图案投射到局部区域中的照明源。成像装置捕获投射到局部区域中的经调制的图案。成像装置包括包含不同的像素组的检测器，每个像素组被激活以在不同的时间捕获光。因此，不同的像素组捕获来自局部区域的在时间上调制的图案的不同相位。DCA从由不同的像素组捕获的相位确定来自照明源的光被反射并由成像装置捕获的时间，并且还基于由成像装置捕获的空间图案的变形来确定DCA与局部区域中的对象之间的距离。

技术领域

本公开总体上涉及虚拟或增强现实系统，并且更具体地涉及用于获得局部区域的深度信息的虚拟现实系统的耳机。

背景技术

虚拟现实(VR)系统、或增强现实(AR)系统可以利用以三维(3D)捕获用户周围的环境。然而，传统的深度相机成像架构的尺寸相对大、重、并且消耗大量的电力。用于获得场景的3D信息的常见深度相机成像架构的示例包括：飞行时间(直接检测脉冲和编码波形)、结构化光(SL)、以及立体视觉。不同的深度相机成像架构提供不同的优势和劣势，因此某些深度相机成像架构可以在不同的操作条件下提供比其他的相机架构更好的性能。例如，立体视觉架构在环境照明下运行良好，而具有主动照明源的飞行时间架构可能受到来自环境照明的信噪比限制的损害。然而，由于常规深度相机成像架构的尺寸相对大，包括深度相机的许多系统通常使用为特定使用情况配置的单一类型的深度相机成像架构。随着头戴式系统越来越多地用于在各种操作条件和环境中执行更广泛的功能，选择单一深度相机成像架构来获得头戴式系统和用户周围的区域的深度信息可能损害头戴式系统的用户体验。

发明内容

虚拟现实(VR)或增强现实(AR)系统环境中的耳机包括深度相机组件(DCA)，深度相机组件被配置为确定耳机与围绕耳机的区域中的一个或多个对象之间并且包括在耳机中的成像装置的视场(即“局部区域”)内的距离。DCA包括诸如相机的成像装置、以及被配置为将诸如对称或准随机点、网格、或水平条的指定图案发射到场景上的照明源。例如，照明源将网格或一系列水平条发射到局部区域上。基于投射到局部区域表面上时的图案变形，DCA可以利用三角测量确定表面与耳机之间的距离。

除了控制发射到局部区域上的指定图案之外，DCA还将时变强度嵌入到图案中。捕获描述从照明源发射的光从局部区域中的对象反射回成像装置的净往返时间的信息(“飞行时间信息”)，DCA具有用于捕获耳机局部区域深度信息的附加机制。基于由成像装置捕获的发射光的时间，DCA确定DCA与反射来自照明源的光的局部区域中的对象之间的距离。例如，DCA确定DCA与局部区域中的对象之间的距离一英寸大约二(2)纳秒，以便由包含在DCA中的成像装置捕获发射光。为了捕获飞行时间信息以及结构化光信息，照明源利用具有指定频率(例如30兆赫)的时间载波信号来调制由照明源发射的图案的时间和空间强度。