包括具有可寻址照明块的照明源的飞行时间深度系统技术方案

一种直接飞行时间深度系统(340)包括可寻址照明源(350)、主动深度传感器(355)和控制器(360)。可寻址照明源(350)包括发射器阵列(例如垂直腔面发射激光器，VCSEL)和用于生成发射到局部区域(345)中的点阵列的光学组件。每个发射器是可独立寻址的，允许选择性照明局部区域(345)的不同部分。可寻址照明源(350)与主动深度传感器(355)对准，使得每个点映射到主动深度传感器(355)上的相应宏像素(例如，SPAD的4x4阵列)。来自主动深度传感器(355)的数据被读出并用于确定深度信息。读出并用于确定深度信息。读出并用于确定深度信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括具有可寻址照明块的照明源的飞行时间深度系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年6月18日提交的美国临时申请第63/040,819号和2020年6月18日提交的美国临时申请第63/040,822号的权益，这两项申请均通过引用整体并入本文。
[0003]背景
[0004]本公开一般涉及深度感测，具体涉及提高直接飞行时间传感器的读出速度，以及降低背景光对直接飞行时间传感器操作的影响。
[0005]在增强现实(AR)中，置于用户环境中的数字内容必须与物理对象和表面进行真实的交互。例如，如果虚拟对象的一部分在真实对象后面，则遮挡应该被快速检测到，从而虚拟对象的该部分可以被遮蔽而不在用户的显示器上进行渲染。在这些情况下，稀疏深度估计仍然用于通知对象检测模型，并初始化和更新场景模型。
[0006]以高精度和高分辨率对环境进行映射，可生成更具沉浸感的虚拟现实(VR)或增强现实(AR)内容。精确地映射VR系统或AR系统周围的环境允许虚拟对象更真实地与VR或AR系统周围的环境中的真实对象交互。例如，VR或AR系统周围的环境的高精度映射允许虚拟环境中的虚拟对象与VR或AR系统周围的环境中的真实表面碰撞，或者当虚拟对象移动到VR或AR系统周围的环境中的不透明表面后面时显得被遮挡。作为另一个示例，VR或AR系统周围环境的精确映射允许被放置在用户环境中的虚拟或数字对象更真实地与用户环境中的物理对象或表面交互；例如，如果虚拟对象在物理对象后面，则物理对象对虚拟对象的遮挡的快速检测允许VR或AR系统遮蔽物理对象后面的虚拟对象的渲染。
[0007]概述
[0008]根据本公开的第一方面，提供了一种深度相机组件(DCA)，包括：可寻址照明源，该照明源被配置为用出射光照射局部区域，照明源包括多个照明块，每个照明块包括多个可寻址发射器，该可寻址发射器被配置为在激活时将光发射到局部区域中；主动深度传感器，该主动深度传感器被配置为捕获局部区域的一个或更多个图像，该图像包括反射光，该反射光包括出射光的从局部区域中的一个或更多个对象反射的部分，主动深度传感器包括检测器，该检测器包括：宏像素阵列，每个宏像素包括多个像素，每个像素被配置为捕获来自局部区域的光，包括出射光的从局部区域中的一个或更多个对象反射的部分，像素包括基于电荷的存储器元件，该存储器元件被配置为存储标识由像素捕获的光量的信息；一个或更多个访问模块，该访问模块被配置为接收标识宏像素阵列中的选定宏像素的一个或更多个控制信号；以及输出总线，该输出总线被配置为从在选定宏像素的像素中包括的每个存储器元件接收数据；控制器，该控制器耦合到主动深度传感器和相机，并且被配置为：向主动深度传感器提供标识选定宏像素的一个或更多个控制信号。
[0009]检测器还可以包括：定时参考，该定时参考包括耦合到在宏像素中包括的基于电荷的存储器元件中的每一个的行解码器，该定时参考被配置为向在宏像素中包括的每个基于电荷的存储器元件提供参考定时信号；以及耦合到在宏像素中包括的每个基于电荷的存储器元件的列解码器。
[0010]行解码器可以包括压控振荡器。
[0011]列解码器可以耦合至行解码器，并且列解码器可在由行解码器提供的参考定时信号的每个周期期间递增。
[0012]列解码器可包括移位寄存器，在该移位寄存器中，在参考定时信号的每个周期期间产生位移位。
[0013]基于电荷的存储器元件可以包括电荷共享存储器元件，该电荷共享存储器元件被配置为使用固定电荷转移函数以固定步长递增。
[0014]输出总线可耦合至模数转换器，该模数转换器包括被配置用于校正固定电荷转移函数中的非线性的查找表。
[0015]基于电荷的存储器元件可以是耦合至固定参考电流的电荷泵存储器元件。电荷泵存储器元件可以被配置为基于指定脉冲宽度在电荷方面递增，该指定脉冲宽度指定了在电荷泵存储器元件中包括的电容器被耦合到固定参考电流的时间量。
[0016]每个宏像素可以对应于可寻址照明源中包含的可寻址发射器中的一个或更多个。
[0017]每个发射器可以包括垂直腔面发射激光器。
[0018]可寻址照明源可以包括耦合至一个或更多个发射器的寻址逻辑。寻址逻辑可以被配置成接收控制信号并生成对应于标识的一个或更多个发射器的激活信号。所标识的一个或更多个发射器可以被配置成响应于接收到激活信号而将光发射到局部区域中。
[0019]未接收到激活信号的其他可寻址发射器不可以发射光到局部区域中。
[0020]可寻址发射器可以包括衍射光学元件，该衍射光学元件使可寻址发射器将多个光点发射到局部区域中。
[0021]可寻址照明源可以包括光学元件，该光学元件被定位成使得从多个可寻址发射器发射的光在到达局部区域之前穿过该光学元件。
[0022]光学元件可以被配置成使从多个可寻址发射器发射的光散焦。
[0023]可寻址发射器可以包括：准直器，该准直器被定位成使得由可寻址发射器发射的光在被发射到局部区域中之前穿过该准直器。
[0024]可寻址发射器还可以包括：致动器，该致动器被定位成使得来自准直器的光在被发射到局部区域中之前穿过该致动器，该致动器具有与准直器不同的折射率，使得来自准直器的准直光在被发射到局部区域中时被重新定位。
[0025]可寻址发射器还可以包括：致动器，该致动器被定位成使得来自准直器的光在被发射到局部区域中之前穿过该致动器。致动器可以被配置为响应于接收到控制信号而相对于准直器重新定位，使得来自准直器的准直光在被发射到局部区域中时被重新定位，致动器具有与准直器不同的折射率，使得来自准直器的准直光在被发射到局部区域中时被重新定位。
[0026]根据本公开的第二方面，提供了一种照明源，包括：多个照明块，每个照明块包括多个可寻址发射器，该可寻址发射器被配置为响应于接收到激活信号，将光发射到照明源周围的局部区域中；以及耦合到一个或更多个发射器的寻址逻辑，该寻址逻辑被配置成接收控制信号并基于接收到的控制信号生成对应于一个或更多个标识的发射器的激活信号。
[0027]可寻址照明源还可以包括：光学元件，该光学元件被定位成使得从多个可寻址发射器发射的光在到达局部区域之前穿过该光学元件。
[0028]光学元件可以被配置成使从多个可寻址发射器发射的光散焦。
[0029]可寻址发射器可以包括：准直器，该准直器被定位成使得由可寻址发射器发射的光在被发射到局部区域中之前穿过该准直器。
[0030]可寻址发射器还可以包括：致动器，该致动器被定位成使得来自准直器的光在被发射到局部区域中之前穿过该致动器。致动器可以具有与准直器不同的折射率，使得来自准直器的准直光在被发射到局部区域中时被重新定位。
[0031]可寻址发射器还可以包括：致动器，该致动器被定位成使得来自准直器的光在被发射到局部区域中之前穿过该致动器。致动器可以被配置为响应于接收到控制信号而相对于准直器重新定位，使得来自准直器的准直光在被发射到局部区域中时被重新定位，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种深度相机组件(DCA)，包括：可寻址照明源，所述照明源被配置成用出射光照射局部区域，所述照明源包括多个照明块，每个照明块包括多个可寻址发射器，所述可寻址发射器被配置成在被激活时将光发射到所述局部区域中；主动深度传感器，所述主动深度传感器被配置成捕获所述局部区域的一个或更多个图像，所述图像包括反射光，所述反射光包括所述出射光的从所述局部区域中的一个或更多个对象反射的部分，所述主动深度传感器包括检测器，所述检测器包括：宏像素阵列，每个宏像素包括多个像素，每个像素被配置成捕获来自所述局部区域的光，包括所述出射光的从所述局部区域中的一个或更多个对象反射的部分，像素包括基于电荷的存储器元件，所述存储器元件被配置成存储标识由所述像素捕获的光量的信息；一个或更多个访问模块，所述访问模块被配置成接收标识所述宏像素阵列中的选定宏像素的一个或更多个控制信号；和输出总线，所述输出总线被配置成从在所述选定宏像素的像素中包括的每个存储器元件接收数据；控制器，所述控制器耦合到所述主动深度传感器和所述相机，并且被配置成：向所述主动深度传感器提供标识所述选定宏像素的所述一个或更多个控制信号。2.根据权利要求1所述的DCA，其中，所述检测器还包括：定时参考，所述定时参考包括耦合到在宏像素中包括的所述基于电荷的存储器元件中的每一个的行解码器，所述定时参考参考被配置成向在所述宏像素中包括的每个基于电荷的存储器元件提供参考定时信号；和列解码器，所述列解码器耦合到在所述宏像素中包括的每个基于电荷的存储器元件。3.根据权利要求2所述的DCA，其中，所述行解码器包括压控振荡器。4.根据权利要求2所述的DCA，其中，所述列解码器耦合到所述行解码器，并且所述列解码器在由所述行解码器提供的所述参考定时信号的每个周期期间递增；优选地，其中所述列解码器包括移位寄存器，在所述移位寄存器中，在所述参考定时信号的每个周期期间产生位移位。5.根据任一前述权利要求所述的DCA，其中，所述基于电荷的存储器元件包括电荷共享存储器元件，所述电荷共享存储器元件被配置成使用固定电荷转移函数以固定步长递增；优选地，其中所述输出总线耦合到包括查找表的模数转换器，所述查找表被配置成校正所述固定电荷转移函数中的非线性。6.根据任一前述权利要求所述的DCA，其中，所述基于电荷的存储器元件是耦合到固定参考电流的电荷泵存储器元件，所述电荷泵存储器元件被配置成基于指定脉冲宽度在电荷方面递增，所述指定脉冲宽度指定所述电荷泵存储器元件中包括的电容器耦合到固定参考电流的时间量。7.根据任一前述权利要求所述的DCA，其中，每个宏像素对应于所述可寻址照明源中包括的一个或更多个可寻址发射器。8.根据任一前述权利要求所述的DCA，其中，每个发射器包括垂直腔面发射激光器。9.根据任一前述权利要求所述的DCA，其中，所述可寻址照明源包括耦合到一个或更多个发射器的寻址逻辑，所述寻址逻辑被配置成接收控制信号并生成对应于标识的一个或更
多个发射器的激活信号，所标识的一个或更多个发射器被配置成响应于接收到所述激活信号而将光发射到所述局部区域中；优选地，其中未接收到所述激活信号的其他可寻址发射器不发射光到所述局部区域中。10.根据任一前述权利要求所述的DCA，其中，可寻址发射器包括衍射光学元件，所述衍射光学元件使所述可寻址发射器将多个光点发射到所述局部区域中。11.根据任一前述权利要求所述的DCA，其中，所述可寻址照明源包括光学元件，所述光学元件被定位成使得从所述多个可寻址发射器发射的光在到达所述局部区域之前穿过所述光学元件；优选地，其中所述光学元件被配置成使从所述多个可寻址发射器发射的光散焦。12.根据任一前述权利要求所述的DCA，其中，可寻址发射器包括：准直器，所述准直器被定位成使得由所述可寻址发射器发射的光在被发射到所述局部区域中之前穿过所述准直器。13.根据权利要求12所述的DCA，其中，所述可寻址发射器还包括：致动器，所述致动器被定位成使得来自所述准直器的光在被发射到所述局部区域中之前穿过所述致动器，所述致动器具有与所述准直器不同的折射率，使得来自所述准直器的准直光在被发射到所述局部区域中时被重新定位。14.根据权利要求12所述的DCA，其中，所述可寻址发射器还包括：致动器，所述致动...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔，
申请(专利权)人：元平台技术有限公司，
类型：发明
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