[发明专利]用于深度信息确定的多发射器照明源

说明书

深度相机组件(DCA)，其捕获描述局部区域中的深度信息的数据。DCA包括成像装置、控制器和照明源。照明源包括在单个基板上的多个发射器。成像装置捕获用来自照明源的光照射的局部区域的一个或多个图像。控制器使用一个或多个图像确定局部区域中的对象的深度信息。

技术领域

本公开一般涉及虚拟或增强现实系统，并且更具体地涉及包括用于确定局部区域的深度信息的深度相机组件中的多个发射器的照明源。

背景技术

虚拟现实(VR)系统或增强现实(AR)系统可以利用三维(3D)中的用户周围环境的捕获。然而，传统的深度相机成像架构在尺寸上相当大、重、并且消耗大量功率。用于获得场景的3D信息的示例深度相机成像架构包括例如立体视觉、飞行时间(ToF)和结构化光(SL)。不同的深度相机成像架构提供不同的优点和缺点，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，而具有有源照明源的ToF架构可能受到来自环境照明的信噪比限制的影响。然而，由于传统深度相机成像架构的相对大尺寸，因此包括深度相机的许多系统通常使用针对特定使用情况而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，选择深度相机成像结构以获得头戴式系统和用户周围区域的深度信息可以在以其他方式施加的相同的体积和重量限制内使用更多的能力和灵活性。

发明内容

一种深度相机组件(DCA)，其捕获描述DCA周围的局部区域中的深度信息的数据。DCA包括成像装置、控制器和照明源。照明源包括位于单个基板上的多个发射器。成像装置捕获用来自多个发射器中的一个或多个的光照射的局部区域的图像。图像可以由例如控制器和/或虚拟现实控制台使用，以通过各种技术确定局部区域的深度信息，该技术包括例如立体视觉、光度立体、结构化光(SL)、飞行时间(ToF)或其中的某种组合。控制器和/或虚拟现实控制台使用图像确定局部区域中的对象的深度信息。在一些实施方式中，DCA是包括电子显示元件和光学块的头戴式显示器(HMD)的一部分。电子显示元件部分地基于深度信息显示虚拟对象，且光学块将来自电子显示元件的光引导到HMD的出射光瞳。

照明源包括多个发射器，每个发射器发射具有某些特性的光。特性是描述从发射器发射的光的特征。特性可以是例如偏振、波长范围、幅度、时间调制、发射光的一些其他性质、或其中的组合。在一些实施方式中，多个发射器具有相同的特性。在其他实施方式中，一个或多个特性在多个发射器中的至少两个之间不同。

公共基板用于保持作为照明源的一部分的多个发射器。因此，可以部分地基于用于在单个基板上形成发射器的光刻(例如，半导体制造)工艺的极高精度来确定每个发射器的位置。此外，由于发射器位于相同的基板上、以相同的工艺制造、并且非常靠近，因此它们可以抵抗温度变化(并且可以更容易地校准大的温度波动)、环境冲击和其他影响。

另外，在一些实施方式中，可以在多个发射器中的一个或多个之间共享一个或多个光学元件(例如，准直透镜和/或衍射光学元件)。如果透镜移动，则它对共享光学元件的所有发射器产生线性效应，这可以比单独地将发射器对准相应的光学元件更容易地校正。在一些实施方式中，每个发射器在总功率方面是相当的并且经过公共的光学路径以提高系统校准对生产后潜在的未校准移位的弹性。在一些实施方式中，多个发射器被准直并通过衍射光学元件(例如，用于SL应用)发送，从而导致图案原点的已知且稳定的偏移，这可以改善如下的深度信息检索。

依赖于发射器之间的相对和绝对位置，而不是发射器和成像装置之间的绝对位置可以帮助DCA在甚至不利的环境中执行。这允许更稳定的校准，尤其是在其终端用户的寿命期间(其中深度检索精度受到发射器位置(无论虚拟的还是真实的)的了解的限制)。发射器之间略微不同的间距(无论是有目的的还是在工程公差范围内)在例如产生的SL图案中产生已知的偏移。