[发明专利]传感器组件和头戴式显示器

说明书

提出了一种用于确定本地区域的一个或多个特征的传感器组件和头戴式显示器。该传感器组件包括多个堆叠传感器层。该多个堆叠传感器层中的位于传感器组件的顶部上的第一传感器层包括像素的阵列。顶部传感器层可以被配置成捕获从本地区域中的一个或多个对象反射的光的一个或多个图像。传感器组件还包括位于顶部传感器层下方的一个或多个传感器层。该一个或多个传感器层可以被配置成处理与所捕获的一个或多个图像有关的数据。多个传感器组件可以集成到例如头戴式显示器的人工现实系统中。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年7月25日提交的美国临时专利申请序列号62/536,605的权益，该申请以其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本公开总体上涉及传感器装置的实现方式，并且具体地涉及包括多个堆叠传感器层的可以是人工现实系统的一部分的传感器系统。

背景技术

诸如头戴式显示器(HMD)系统等人工现实系统采用复杂的传感器装置(相机)用于捕获周围区域中的对象的特征，以便提供令人满意的用户体验。有限数量的常规传感器装置可以在HMD系统中实现并且例如用于眼睛追踪、手部追踪、身体追踪、以宽视场对周围区域进行扫描等等。大部分时间，常规的传感器装置从周围区域捕获大量的信息。由于处理大量数据，常规的传感器装置可能容易饱和，从而负面地影响处理速度。此外，由于执行计算密集型操作，在人工现实系统中采用的常规传感器装置消耗大量功率，而同时具有非常大的延迟。

发明内容

在此提出了一种传感器组件，该传感器组件用于确定围绕该传感器组件的部分或全部的本地区域的一个或多个特征。该传感器组件包括多个堆叠传感器层，即，彼此上下堆叠的传感器层。该多个堆叠传感器层中的位于传感器组件的顶部上的第一传感器层可被实施为光电检测器层并且包括像素的阵列。顶部传感器层可以被配置成捕获从在本地区域中的一个或多个对象反射的光的一个或多个图像。传感器组件还包括位于光电检测器层下方的一个或多个传感器层。该一个或多个传感器层可以被配置成处理与所捕获的一个或多个图像有关的数据，以用于确定本地区域的该一个或多个特征，例如，该一个或多个对象的深度信息、图像分类器等。

头戴式显示器(HMD)可以进一步集成多个传感器组件。HMD向穿戴该HMD的用户显示内容。HMD可以是人工现实系统的一部分。HMD还包括电子显示器、至少一个照明源和光学组件。电子显示器被配置成发射图像光。该至少一个照明源被配置成用光照亮本地区域，该光由该多个传感器组件的至少一个传感器组件捕获。光学组件被配置成将图像光引导至HMD的对应于用户眼睛位置的眼睛框。图像光可以包括由该至少一个传感器组件部分地基于与所捕获的一个或多个图像有关的经处理数据确定的本地区域的深度信息。

本申请还涉及以下方面：

1).一种传感器组件，包括：

多个堆叠传感器层中的第一传感器层，所述第一传感器层包括像素的阵列，所述像素的阵列被配置成捕获从本地区域中的一个或多个对象反射的光的一个或多个图像；以及

所述多个堆叠传感器层中的一个或多个传感器层，所述一个或多个传感器层位于所述传感器组件中、在所述第一传感器层下方，所述一个或多个传感器层被配置成处理与所捕获的一个或多个图像相关的数据。

2).根据1)所述的传感器组件，其中，所述一个或多个传感器层包括模拟数字转换(ADC)层，所述模拟数字转换层具有用于将与由所述像素捕获的经反射的光有关的模拟强度值转换成数字值的逻辑电路。

3).根据2)所述的传感器组件，还包括所述阵列中的每个像素与所述模拟数字转换层的所述逻辑电路之间的接口连接。

4).根据1)所述的传感器组件，其中，所述第一传感器层包括非硅光电检测材料。

5).根据4)所述的传感器组件，其中，所述非硅光电检测器材料选自由以下各项组成的组：量子点(QD)光电检测材料和有机光子膜(OPF)光电检测材料。