[发明专利]深度相机组件、头戴式显示器和用于深度感测的方法

说明书

本发明涉及一种深度相机组件、头戴式显示器和用于深度感测的方法。用于局部区域的深度感测的深度相机组件，包括结构化光发生器、成像装置和控制器。结构化光发生器用结构化光照亮局部区域，并且包括照明源、安装元件和安装在安装元件上的衍射光学元件(DOE)。安装元件可以具有基于来自控制器的发射指令的相对于照明源的多个可调节位置。DOE使用从照明源发射的光生成衍射扫描光束，该衍射扫描光束作为结构化光投射到局部区域中。结构化光的图案对于安装元件的每个可调节位置是动态可调节的并且是唯一的。成像装置捕获从局部区域中的对象反射的结构化光的图像。控制器部分基于所捕获的图像来确定对象的深度信息。

技术领域

本公开总体上涉及深度感测，并且具体地涉及用于实现用于三维深度感测的结构化光图案的可调节的分辨率的偏移衍射光学元件。

背景技术

为了在使用头戴式显示器(HMD)时实现深度感测的强有力的用户体验，重要的是创建提供实时可动态调节的照明图案的扫描装置。大多数深度感测方法依赖于主动照明和检测。用于深度感测的常规方法涉及使用结构化光或飞行时间技术的机械扫描或固定衍射光学图案投影。基于飞行时间的深度感测使用基于机械的反射镜装置(扫描仪)以将短脉冲发送到对象空间。基于飞行时间的深度感测进一步使用高速检测器来对来自对象的后向散射光进行时间门控以创建高分辨率深度图。然而，基于机械的扫描仪在扫描速度、实时重新配置和机械稳定性方面执行地不适当。基于固定结构光的深度感测使用衍射光学元件以生成投射到对象空间中的静态(固定)图案的结构化光。基于固定结构化光的深度感测进一步使用预先存储的查找表以计算和提取深度图。然而，基于固定结构化光的深度感测对于需要调节照明图案的空间分辨率的动态深度感测不够稳健。

发明内容

深度相机组件(DCA)确定与局部区域中的一个或多个对象相关联的深度信息。DCA包括结构化光发生器、成像装置和控制器。结构化光发生器被配置为根据发射指令利用结构化光照亮局部区域。结构化光发生器包括照明源、安装元件、衍射光学元件(DOE)和投影组件。照明源被配置为部分基于发射指令发射一个或多个光脉冲。安装元件被配置为具有部分基于发射指令的相对于照明源的多个可调节位置。DOE是安装在该安装元件上并且从该一个或多个光脉冲生成衍射扫描光束，这些衍射扫描光束对于该多个可调节位置的该安装元件的每个位置具有不同的图案。投射组件被配置为将衍射扫描光束作为结构化光投射到局部区域中。结构化光的图案可部分基于多个可调节位置中的安装元件的可调节位置而动态地调节。成像装置捕获从局部区域中的一个或多个对象反射的结构化光的至少一部分的一个或多个图像。控制器生成发射指令并且将发射指令提供给结构化光发生器。控制器进一步部分基于所捕获的一个或多个图像来确定一个或多个对象的深度信息。

头戴式显示器(HMD)可以进一步集成DCA。HMD进一步包括电子显示器和光学组件。HMD可以是例如虚拟现实(VR)系统、增强现实(AR)系统、混合现实(MR)系统或其中的一些组合。电子显示器被配置为发射图像光。光学组件被配置为将图像光引导至HMD的对应于用户的眼睛的位置的眼箱，图像光包括由DCA确定的局部区域中的一个或多个对象的深度信息。

附图说明

图1是根据实施方式的头戴式显示器(HMD)的示图。

图2是根据实施方式的图1中的HMD的前刚体的截面。

图3是根据实施方式的示例性深度相机组件(DCA)。

图4是示出根据实施方式的确定局部区域中的对象的深度信息的处理的流程图。

图5是根据实施方式的其中控制台操作的HMD系统的框图。

附图仅出于说明的目的描绘了本公开的实施方式。本领域技术人员将容易地从以下描述中认识到，在不背离本文描述的本公开的原理或益处的情况下，可以采用本文所示的结构和方法的替代实施方式。

具体实施方式