[发明专利]用于电子设备的深度估计系统

说明书

一种光图案生成系统(1)，包括光源(2)和衍射系统(3)，由所述光源(2)发射的光线穿过所述衍射系统(3)并生成光图案。所述衍射系统(3)包括准直透镜(4)、衍射光学元件(5)和扩展透镜(6)。所述准直透镜(4)、所述衍射光学元件(5)和所述扩展透镜(6)共用光轴(O1)，所述衍射光学元件(5)设置在所述准直透镜(4)与所述扩展透镜(6)之间。入射光线相对于所述光轴(O1)以多个角度进入所述准直透镜(4)，使得所述入射光线形成具有第一投射角度(α1)的第一发散图案。出射光线相对于所述光轴(O1)以多个角度离开所述扩展透镜(6)，使得所述出射光形成具有第二投射角度(α2)的第二发散图案，所述第二投射角度(α2)大于所述第一投射角度(α1)。所述出射光线将所述光图案投射到物体上。这种系统有助于深度估计系统，所述系统较小、功耗低，但仍然覆盖非常宽的视场。

技术领域

本发明涉及一种用于电子设备的深度估计系统的光图案生成系统。

背景技术

当前的许多商业移动电子设备需要深度估计系统，以便提供人工现实(artificial reality，AR)和/或虚拟现实(virtual reality，VR)功能。这些功能的操作条件随着技术发展而不断变化。

为了使用一些现有技术方案扫描整个房间，用户需要在房间里徘徊，使得深度系统可以收集所有必要的数据，即覆盖宽视场。在其它现有技术方案中，电子设备包括多个传感器(例如摄像机)，以便覆盖宽视场。

此外，深度系统可以基于结构化光、无源立体声、有源立体声或飞行时间原理。当应用结构化光原理时，使用一个投射器和一个摄像机。对于立体声原理，使用两个摄像机。飞行时间原理利用一个摄像机和一个激光源。

当使用摄像机、投射器和激光源等大量硬件时，深度估计系统不仅占用了小型移动电子设备中可用的大部分体积，而且相对昂贵，消耗了大量的功率。

此外，摄像机必须校准才能正常工作。多年来，移动电子设备承受着大量的物理应力，这可能会使工厂校准失效。

发明内容

目的是提供一种用于电子设备的深度估计系统的光图案生成系统。上述和其它目的通过独立权利要求的特征实现。其它实现方式在从属权利要求、说明书和附图中是显而易见的。

根据第一方面，提供了一种光图案生成系统，包括光源和衍射系统。由光源发射的光线穿过衍射系统并生成光图案。衍射系统包括准直透镜、衍射光学元件和扩展透镜。准直透镜、衍射光学元件和扩展透镜共用光轴。衍射光学元件设置在准直透镜与扩展透镜之间。入射光线相对于光轴以多个角度进入准直透镜，使得入射光线形成具有第一投射角度的第一发散图案。出射光线相对于光轴以多个角度离开扩展透镜，使得出射光线形成具有第二投射角度的第二发散图案。第二投射角度大于第一投射角度，出射光线将光图案投射到物体上。

这种系统有助于深度估计系统，该系统较小、功耗低，但仍然覆盖非常宽的视场。此外，光图案可以设计成适合特定的深度估计摄像机，例如通过使用等距图案元素、变化距离图案元素、径向或圆形图案等。此外，摄像机可以校准到当前的光图案。

在第一方面的一种可能的实现方式中，第二投射角度大约比第一投射角度大2至3倍，有助于宽角度输出，同时仍然利用窄角度输入。

在第一方面的另一种可能的实现方式中，第二投射角度相对于光轴在±50°至±100°之间。

在第一方面的另一种可能的实现方式中，衍射光学元件重定向光线，使得光线形成具有第三投射角度的第三发散图案，第三投射角度大于第一投射角度并且小于第二投射角度，第三发散图案包括光图案。这可以增大角度，即扩展光图案，同时仍然保持高质量的光准直。

在第一方面的另一种可能的实现方式中，光图案为点图案或网格图案。

在第一方面的另一种可能的实现方式中，第三投射角度相对于光轴小于±20°。