TW202315250A - 用於產生線性結構光圖案及泛光照明的垂直腔面射型雷射晶片 - Google Patents

用於產生線性結構光圖案及泛光照明的垂直腔面射型雷射晶片 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種垂直腔面射型雷射（VCSEL）晶片，其包括一結構光（SL）VCSEL陣列及一填充VCSEL陣列。該SL VCSEL陣列包括在一基板上之複數個第一VCSEL。該填充VCSEL陣列包括在該基板上之複數個第二VCSEL。該填充VCSEL陣列與該SL VCSEL陣列在該基板上正交定位。自該SL VCSEL陣列發射之光可用於形成一線條形圖案，且來自該SL VCSEL陣列及該填充VCSEL陣列之光可一起用於形成泛光照明。

Description

用於產生線性結構光圖案及泛光照明的垂直腔面射型雷射晶片
本發明大體上係關於垂直腔面射型雷射（VCSEL）陣列，且更具體而言係關於用於產生線性結構光圖案及泛光照明之VCSEL晶片。 相關申請案之交叉參考
本申請案主張2021年9月13日申請之美國臨時申請案第63/243,514號及2022年1月10日申請之美國非臨時申請案第17/572,395號的權益，該等申請案以全文引用之方式併入本文中。
深度感測系統判定用以描述局部區域之深度資訊。習知深度感測系統（尤其係具有較小外觀尺寸（例如，頭戴式）之彼等深度感測系統）大體上能夠投射結構光圖案或泛光照明，而非兩者皆能投射。
深度攝影機總成（DCA）判定局部區域之深度資訊。DCA包括至少一個攝影機及至少一個照明器。該照明器包含VCSEL晶片。VCSEL晶片可產生一或多個線性結構光（SL）圖案或泛光照明。一或多個SL圖案可用於例如藉由SL線條形圖案來照射局部區域，或選擇性地照射局部區域之一或多個部分。泛光照明將照射所有局部區域。DCA之一或多個攝影機捕獲經照射局部區域之影像。DCA使用所捕獲影像及深度感測模式（例如，SL或用於線性線條形圖案之輔助立體或用於泛光照明之TOF）來判定深度資訊。
在一些具體實例中，描述一種VCSEL晶片。該VCSEL晶片包括一第一VCSEL陣列及一第二VCSEL陣列。該第一VCSEL陣列包括在一基板上之複數個第一VCSEL。該第二VCSEL陣列包括在該基板上之複數個第二VCSEL。該第二VCSEL陣列與該第一VCSEL陣列在該基板上正交定位。自該第一VCSEL陣列發射之光用於形成一線條形圖案，且自該第一VCSEL陣列及該第二VCSEL陣列發射之光一起用於形成泛光照明。
在一些具體實例中，描述一種DCA晶片。該DCA包括一VCSEL晶片及光學總成、一攝影機及一控制器。該VCSEL晶片包括一第一VCSEL陣列及一第二VCSEL陣列。該第一VCSEL陣列包括在一基板上之複數個第一VCSEL。該第二VCSEL陣列包括在該基板上之複數個第二VCSEL。該第二VCSEL陣列與該第一VCSEL陣列在該基板上正交定位。該光學總成經組態以調節來自該VCSEL晶片之光且將經調節光投射至該DCA之一局部區域中。該經調節光形成一線條形圖案或泛光照明中之一者。自該第一VCSEL陣列發射之光用於形成該線條形圖案，且自該第一VCSEL陣列及該第二VCSEL陣列發射之光一起用於形成該泛光照明。該攝影機經組態以捕獲藉由該經調節光照射之該局部區域之影像。該控制器經組態以指示該VCSEL晶片發射光以便形成該泛光照明或該線條形圖案中之一者，且使用該所捕獲影像來判定該局部區域之深度資訊。
在一些具體實例中，描述一種非暫時性電腦可讀取媒體。該非暫時性電腦可讀取媒體經組態以儲存程式碼指令，該等程式碼指令在由一深度攝影機總成（DCA）之一處理器執行時使得該DCA進行步驟。該等步驟包括指示一垂直腔面射型雷射（VCSEL）晶片發射光以便形成泛光照明或一線條形圖案中之一者。該VCSEL晶片包含：一第一VCSEL陣列，其包括在一基板上之複數個第一VCSEL；及一第二VCSEL陣列，其包括在該基板上之複數個第二VCSEL，該第二VCSEL陣列與該第一VCSEL陣列在該基板上正交定位。該等步驟亦包括經由一光學總成以調節來自該VCSEL晶片之光。該等步驟亦包括將該經調節光投射至該DCA之一局部區域中，該經調節光形成該線條形圖案或該泛光照明中之一者。自該第一VCSEL陣列發射之光用於形成該線條形圖案，且自該第一VCSEL陣列及該第二VCSEL陣列發射之光一起用於形成該泛光照明。該等步驟亦包括捕獲藉由該經調節光照射之該局部區域之影像，及使用該所捕獲影像來判定該局部區域之深度資訊。
深度攝影機總成（DCA）判定局部區域之深度資訊。DCA可整合於例如頭戴裝置中。DCA包括含有VCSEL晶片之至少一個照明器。DCA可根據特定深度感測模式而指示VCSEL晶片發射一或多個不同線性SL圖案或泛光照明。深度感測模式可包括例如SL、飛行時間（ToF）及輔助立體。ToF可指間接ToF或直接ToF，且輔助立體指使用SL在所捕獲影像中提供紋理，DCA接著使用習知立體方法處理該紋理。若深度感測模式為SL或輔助立體，則DCA指示VCSEL晶片發射線性SL圖案。相比之下，若深度感測模式為ToF，則DCA指示VCSEL晶片發射泛光照明。攝影機總成捕獲經照射之局部區域之影像。DCA使用所捕獲影像及深度感測模式（例如，SL或用於線性線條形圖案之輔助立體或用於泛光照明之ToF）來判定深度資訊。
VCSEL晶片根據來自DCA之控制器之指令以照射局部區域。VCSEL晶片包括SL VCSEL陣列及填充VCSEL陣列。該SL VCSEL陣列包括在一基板上之複數個第一VCSEL。在一些具體實例中，複數個第一VCSEL具有實質上矩形發射陣列。且複數個第一VCSEL中之各者在第一長度（例如，矩形之長尺寸）上具有各別發射區。該填充VCSEL陣列包括在該基板上之複數個第二VCSEL。該填充VCSEL陣列與該SL VCSEL陣列在該基板上正交定位。在一些具體實例中，複數個第二VCSEL中之各者在第二長度上具有各別發射區。
DCA經組態以調節來自VCSEL晶片之光（例如，經由光學總成）且將經調節光投射至DCA之局部區域中。DCA包括用以在一個維度中實質上傳播來自VCSEL晶片之光之至少一個圓柱形透鏡。以此方式，來自SL VCSEL陣列之光進行傳播以形成線性SL圖案（亦即，線條形圖案），該線性SL圖案包括由暗區分離之平行線條光。應注意，SL VCSEL陣列中之VCSEL之不同列可個別地定址。以此方式，可選擇性地激活線性SL圖案之「線條」中之一些或全部，從而使得可基於VCSEL之哪些列為作用及VCSEL之哪些列為不作用而獲得一組不同線性SL圖案。DCA亦可輸出泛光照明。DCA可指示SL VCSEL陣列及填充VCSEL陣列兩者同時發射光。來自填充VCSEL陣列之光藉由圓柱形透鏡傳播以形成第二圖案。且歸因於填充VCSEL陣列之定位，所產生第二圖案用以填充線性SL圖案之暗區，藉此形成泛光照明。
DCA捕獲藉由來自VCSEL晶片之光所照射之局部區域的影像（例如，經由攝影機總成）。DCA使用所捕獲影像及深度感測模式（例如，SL、ToF、輔助立體）來判定局部區域之經照射部分的深度資訊。
如上文所提及，DCA可使用VCSEL晶片產生不同大小之SL圖案或泛光照明。與典型地受限於SL照明或泛光照明而非進行兩者之習知深度感測系統相反。
本發明之具體實例可包括人工實境系統或可結合人工實境系統實施。人工實境為在呈現給使用者之前已以某一方式調整之實境形式，其可包括例如虛擬實境（VR）、擴增實境（AR）、混合實境（MR）、混雜實境或其某一組合及/或衍生物。人工實境內容可包括完全產生之內容或與所捕獲之（例如，真實世界）內容組合之所產生內容。人工實境內容可包括視訊、音訊、觸覺反饋或其某一組合，其中之任一者可在單個通道中或在多個通道中（諸如，對觀看者產生三維效應之立體視訊）呈現。另外，在一些具體實例中，人工實境亦可與用於在人工實境中產生內容及/或以其他方式用於人工實境中之應用程式、產品、配件、服務或其某一組合相關聯。提供人工實境內容之人工實境系統可實施於各種平台上，包括連接至主電腦系統之可穿戴裝置（例如，頭戴裝置）、獨立可穿戴裝置（例如，頭戴裝置）、行動裝置或運算系統，或能夠向一或多個觀看者提供人工實境內容之任何其他硬體平台。
圖1A為根據一或多個具體實例之實施為眼鏡裝置之頭戴裝置100的透視圖。在一些具體實例中，眼鏡為近眼顯示器（NED）。一般而言，頭戴裝置100可穿戴於使用者之面部上，使得內容（例如，媒體內容）使用顯示總成及/或音訊系統來呈現。然而，亦可使用頭戴裝置100，使得媒體內容以不同方式呈現給使用者。藉由頭戴裝置100呈現之媒體內容之實例包括一或多個影像、視訊、音訊或其某一組合。頭戴裝置100包括框架，且可包括含有一或多個顯示元件120之顯示總成、深度攝影機總成（DCA）、音訊系統及位置感測器190以及其他組件。儘管圖1A在頭戴裝置100上之實例位置中說明頭戴裝置100之組件，但組件可位於頭戴裝置100上之別處、與頭戴裝置100配對之周邊裝置上或其某一組合。類似地，頭戴裝置100上可存在比圖1A中所展示組件更多或更少之組件。
框架110固持頭戴裝置100之其他組件。框架110包括固持一或多個顯示元件120之前部部分及附接至使用者之頭部的末端零件（例如，鏡腿）。框架110之前部部分橋接使用者之鼻子的頂部。末端零件之長度可為可調整（例如，可調整的鏡腿長度）以適合不同使用者。末端零件亦可包括在使用者之耳朵後方捲曲之部分（例如，鏡腿尖端、耳承）。
一或多個顯示元件120向穿戴頭戴裝置100之使用者提供光。如所說明，對於使用者之每隻眼睛，頭戴裝置包括一顯示元件120。在一些具體實例中，顯示元件120產生提供至頭戴裝置100之人眼窗口（eyebox）之影像光。人眼窗口為使用者在穿戴頭戴裝置100時眼睛所佔據的空間位置。舉例而言，顯示元件120可為波導顯示器。波導顯示器包括光源（例如，二維源、一或多個線源、一或多個點源等）及一或多個波導。來自光源之光內耦合至一或多個波導中，該一或多個波導以使得在頭戴裝置100之人眼窗口中存在光瞳複製的方式輸出光。可使用一或多個繞射光柵來完成來自一或多個波導之光的內耦合及/或外耦合。在一些具體實例中，波導顯示器包括掃描元件（例如，波導、鏡面等），該掃描元件在來自光源之光內耦合至一或多個波導中時掃描該光。應注意，在一些具體實例中，顯示元件120中之一者或兩者為不透明且不透射來自頭戴裝置100周圍之局部區域的光。局部區域為環繞頭戴裝置100之區域。舉例而言，局部區域可為穿戴頭戴裝置100之使用者在內部之空間，或穿戴頭戴裝置100之使用者可在外部且局部區域為外部區域。在此上下文中，頭戴裝置100產生VR內容。替代地，在一些具體實例中，顯示元件120中之一者或兩者為至少部分透明，使得來自局部區域之光可與來自一或多個顯示元件之光組合以產生AR及/或MR內容。
在一些具體實例中，顯示元件120不產生影像光，且替代地為將來自局部區域之光傳輸至人眼窗口之透鏡。舉例而言，顯示元件120中之一者或兩者可為不具有校正之透鏡（無度數）或有度數透鏡（例如，單視覺、雙焦及三焦或漸進）以有助於校正使用者視力中之缺陷。在一些具體實例中，顯示元件120可經偏振及/或染色以保護使用者之眼睛免受日光傷害。
在一些具體實例中，顯示元件120可包括額外光學件區塊（圖中未示）。光學件區塊可包括將光自顯示元件120引導至人眼窗口之一或多個光學元件（例如，透鏡、菲涅爾透鏡（Fresnel lens）等）。光學件區塊可例如校正影像內容中之一些或全部中的失真，放大影像中之一些或全部或其某一組合。
DCA判定環繞頭戴裝置100之局部區域之一部分的深度資訊。DCA包括攝影機總成、DCA控制器150及照明器140。DCA指示照明器140根據特定深度感測模式以用光照射局部區域之至少一部分。深度感測模式可為例如SL、ToF或輔助立體。在一些具體實例中，若深度感測模式為SL或輔助立體，則DCA控制器150指示照明器140發射線性SL圖案，且若深度感測模式為ToF，則DCA控制器150指示照明器140發射泛光照明。應注意，在一些具體實例中，DCA控制器150亦可使用ToF處理藉由線性SL圖案照射之局部區域之影像。下文關於例如圖2至圖7詳細地論述DCA。
舉例而言，DCA可指示VCSEL晶片根據特定深度感測模式來發射一或多個不同線性SL圖案或泛光照明。光可例如為紅外（IR）之線性SL圖案（例如，平行線）或泛光照明。在一些具體實例中，一或多個成像裝置130捕獲局部區域之部分的影像，其包括來自照明器140之光。如所說明，圖1A展示單個照明器140及兩個成像裝置130。
照明器140將一組可能線性SL圖案之線性SL圖案或泛光照明投射至局部區域或其部分中。照明器140包含VCSEL晶片及光學總成。VCSEL晶片包括SL VCSEL陣列及填充VCSEL陣列。該SL VCSEL陣列包括在一基板上之複數個第一VCSEL。且複數個第一VCSEL中之各者在至少第一長度上具有各別發射區。在一些具體實例中，VCSEL晶片可包括平行於具有長於第一長度之各別發射區之SL VCSEL陣列的額外VCSEL陣列。另外，在一些具體實例中，特定VCSEL陣列可包括不同長度之發射區。舉例而言，在一個VCSEL陣列中具有較長發射區域之VCSEL的列可用於遠場中之經判定深度，且在SL VCSEL陣列中具有較短發射區域之VCSEL的列可用於判定近場中之深度。該填充VCSEL陣列包括在該基板上之複數個第二VCSEL。該填充VCSEL陣列與該SL VCSEL陣列在該基板上正交定位。自該SL VCSEL陣列發射之光用於形成一線條形圖案，且自該SL VCSEL陣列及該填充VCSEL陣列發射之光一起用於形成泛光照明。
光學總成經組態以調節來自VCSEL晶片之光且將經調節光投射至局部區域中。光學總成包括用以在一個維度中實質上傳播來自VCSEL晶片之光之至少一個圓柱形透鏡。以此方式，來自SL VCSEL陣列之光經傳播以形成包括光由昏暗區分離之平行線條的第一線性SL圖案（亦即，線條形圖案）。昏暗區為在鄰近光線條之間的暗區。在一些具體實例中，SL VCSEL陣列中之VCSEL之不同列可個別地定址。以此方式，可選擇性地激活線性SL圖案之「線條」中之一些或全部，從而使得可基於VCSEL之哪些列為作用及VCSEL之哪些列為不作用而獲得一組不同線性SL圖案。
照明器140亦可根據來自DCA控制器150之指令輸出泛光照明。對於泛光照明，SL VCSEL陣列及填充VCSEL陣列受指示（藉由DCA控制器150）均發射光。來自填充VCSEL陣列之光藉由圓柱形透鏡傳播以形成第二圖案。且歸因於填充VCSEL陣列之定位，所產生第二圖案用以填充藉由SL VCSEL陣列產生之第一線性SL圖案之暗區，藉此形成泛光照明。
在一些具體實例中，光學總成可平鋪藉由VCSEL晶片發射之光，使得藉由VCSEL晶片發射之線性SL圖案或泛光照明跨局部區域之不同部分加以平鋪。舉例而言，光學總成可包括平鋪自VCSEL晶片發射之光之一或多個繞射光柵。且在一些具體實例中，光學總成可包括可轉向鏡像或動態地定向光之某一其他光學元件，藉此提供線性SL圖案或泛光照明投射於局部區域中何處之額外選擇性。
攝影機總成捕獲藉由來自VCSEL晶片之光所照射之局部區域的影像。攝影機總成包括一或多個成像裝置130（例如，攝影機）。
DCA控制器150基於由成像裝置130捕獲之影像及深度感測模式來計算深度資訊。舉例而言，若DCA控制器150已指示照明器140發射線性SL圖案，則DCA控制器150將使用SL深度感測模式及所捕獲影像以判定藉由線性SL圖案所照射之局部區域之部分的深度。DCA控制器150可使用初始深度感測模式（諸如TOF）來判定局部區域中之物件之深度，接著基於物件之所計算深度，DCA控制器150可選擇SL VCSEL陣列中之一些或全部進行激活以便照射局部區域之含有物件的部分但不照射局部區域之其他區域。深度資訊可由其他組件（例如，音訊系統、顯示總成、應用程式等）使用以促進向使用者呈現內容。
音訊系統提供音訊內容。音訊系統包括換能器陣列、感測器陣列及音訊控制器。然而，在其他具體實例中，音訊系統可包括不同及/或額外組件。類似地，在一些情況下，參考音訊系統之組件所描述之功能性可以與在此處所描述之方式不同的方式分佈於組件之中。舉例而言，控制器之功能中的一些或全部可由遠端伺服器進行。
換能器陣列向使用者呈現聲音。換能器陣列包括複數個換能器。換能器可為揚聲器160或組織換能器170（例如，骨傳導換能器或軟骨傳導換能器）。儘管揚聲器160展示於框架110外部，但揚聲器160可圍封於框架110中。在一些具體實例中，代替每隻耳朵之個別揚聲器，頭戴裝置100包括揚聲器陣列，該揚聲器陣列包含整合至框架110中之多個揚聲器以改良所呈現音訊內容之定向性。組織換能器170耦接至使用者之頭部且直接振動使用者之組織（例如，骨或軟骨）以產生聲音。換能器之數目及/或位置可不同於圖1A中所展示。
感測器陣列偵測頭戴裝置100之局部區域內之聲音。感測器陣列包括複數個聲感測器180。聲感測器180捕獲自局部區域（例如，空間）中之一或多個聲源發射之聲音。各聲感測器經組態以偵測聲音且將所偵測到之聲音轉換成電子格式（類比或數位）。聲感測器180可為聲波感測器、麥克風、聲音換能器或適合於偵測聲音之類似感測器。
在一些具體實例中，一或多個聲感測器180可置放於每隻耳朵之耳道中（例如，充當雙耳麥克風）。在一些具體實例中，聲感測器180可置放於頭戴裝置100之外部表面上、置放於頭戴裝置100之內部表面上、與頭戴裝置100（例如，某一其他裝置之部分）分離或其某一組合。聲感測器180之數目及/或位置可不同於圖1A中所展示。舉例而言，可增加聲偵測位置之數目以增加所收集之音訊資訊的量及資訊之靈敏度及/或準確度。聲偵測位置可經定向以使得麥克風能夠在環繞穿戴頭戴裝置100之使用者的廣泛範圍之方向上偵測聲音。
音訊控制器處理來自感測器陣列之用以描述由感測器陣列偵測到之聲音的資訊。音訊控制器可包含處理器及電腦可讀取儲存媒體。音訊控制器可經組態以產生到達方向（DOA）估計，產生聲傳遞函數（例如，陣列傳遞函數及/或頭部相關傳遞函數），追蹤聲源之位置，在聲源之方向形成光束、分類聲源、產生揚聲器160之濾音器或其某一組合。
位置感測器190回應於頭戴裝置100之運動而產生一或多個量測信號。位置感測器190可位於頭戴裝置100之框架110的一部分上。位置感測器190可包括慣性量測單元（IMU）。位置感測器190之實例包括：一或多個加速計、一或多個陀螺儀、一或多個磁力計、偵測運動之另一適合類型的感測器、用於IMU之錯誤校正的一種類型之感測器，或其某一組合。位置感測器190可位於IMU外部、IMU內部，其某一組合。
在一些具體實例中，頭戴裝置100可提供用於頭戴裝置100之位置的即時定位與地圖建構（SLAM）及局部區域之模型的更新。舉例而言，頭戴裝置100可包括產生彩色影像資料之被動攝影機總成（PCA）。PCA可包括捕獲局部區域中之一些或全部的影像之一或多個RGB攝影機。在一些具體實例中，DCA之成像裝置130中之一些或所有亦可充當PCA。由PCA捕獲之影像及藉由DCA判定之深度資訊可用於判定局部區域之參數，產生局部區域之模型，更新局部區域之模型或其某一組合。此外，位置感測器190追蹤頭戴裝置100在空間內之位置（例如，位置及姿勢）。關於頭戴裝置100之組件的額外細節在下文結合圖6論述。
圖1B為根據一或多個具體實例之實施為HMD之頭戴裝置105的透視圖。在描述AR系統及/或MR系統之具體實例中，HMD之前側之部分在可見頻帶（約380 nm至750 nm）中至少部分透明，且HMD之在HMD之前側與使用者之眼睛之間的部分至少部分透明（例如，部分透明的電子顯示器）。HMD包括前部剛體115及帶175。頭戴裝置105包括上文參考圖1A所描述之許多相同組件，但經修改以與HMD外觀尺寸整合。舉例而言，HMD包括顯示總成、DCA、音訊系統及位置感測器190。圖1B展示照明器140、DCA 控制器150、複數個揚聲器160、複數個成像裝置130、複數個聲感測器180及位置感測器190。照明器140經組態以產生線性SL圖案及/或泛光照明以用於深度感測。
圖2為根據一或多個具體實例之DCA 200之方塊圖。圖1A及圖1B之DCA可為DCA 200之具體實例。DCA 200經組態以獲得環繞DCA 200之局部區域之深度資訊。舉例而言，DCA 200可經組態以偵測物件在空間中之位置。DCA 200包含照明器210、攝影機總成220及DCA控制器230。DCA 200之一些具體實例具有與本文所描述之組件不同的組件。類似地，在一些情況下，功能可以與此處描述之方式不同的方式分佈於組件中。
照明器210經組態以將光投射至局部區域中。圖1A及圖1B之照明器140可為照明器210之具體實例。照明器210可將一或多個不同線性SL圖案或泛光照明投射至局部區域中。所投射之光可位於IR中。照明器210包含VCSEL晶片及光學總成。下文關於圖5描述實例VCSEL晶片。
VCSEL晶片發射光以用於產生一或多個SL圖案或泛光照明。VCSEL晶片包括在基板上之複數個VCSEL陣列。複數個VCSEL陣列包括一或多個線性SL VCSEL陣列及一或多個填充VCSEL陣列。複數個VCSEL陣列中之VCSEL中之各者具有特定大小及形狀之各別發射區。發射區可具有例如矩形、橢圓形、菱形、三角形、正方形、正弦波等形狀。
一或多個線性SL VCSEL陣列經組態以產生一或多個不同類型之線性SL圖案。各線性SL VCSEL陣列包括一或多個條形光源。條形光源為以線性方式配置之複數個VCSEL，且VCSEL中之各者具有各別發射區。在一些具體實例中，條形光源之VCSEL具有相同大小及/或相同形狀（例如，具有相同長度之矩形）之發射區。在其他具體實例中，條形光源之VCSEL具有不同形狀及/或大小之發射區。在一些具體實例中，一或多個線性SL VCSEL陣列包括由具有第一長度（例如，具有為第一長度之長尺寸之矩形）之發射區的VCSEL構成之一些條形光源，及由具有長於第一長度之第二長度之發射區的VCSEL構成之一或多個其他條形光源。舉例而言，具備帶有較長發射區域之VCSEL之條形光源可在具備帶有較短發射區域之VCSEL之條形光源之間交錯。具有較長發射區域之VCSEL之條形光源可週期性地插入或週期性地位於具備帶有較短長度之發射區域的VCSEL之條帶光源列之間或鄰近於該等條帶光源列。具有較長發射區之VCSEL比具有較短發射區之VCSEL發射更多光。舉例而言，在一個線性SL VCSEL陣列中具有較長發射區域之VCSEL的列（例如，條形光源）可用於判定遠場中之深度，且在另一線性SL VCSEL陣列中具有較短發射區域之VCSEL的列可用於判定近場中之深度。應注意，一或多個SL VCSEL陣列中之各者之條形光源平行配置。因此，鄰近條形光源由間隙（亦即，間距）分離。此間隙對應於在最終形成之線性SL圖案中之線條之間的昏暗區。同樣地，自條形光源發射之光對應於線性SL圖案中之線條。一或多個線性SL VCSEL陣列之條形光源中之一些或全部可定址的。舉例而言，在一些具體實例中，條形光源全部為可定址的。
一或多個填充VCSEL陣列與SL VCSEL陣列中之一或多者組合使用以產生泛光照明。一或多個填充VCSEL陣列與一或多個SL VCSEL陣列在基板上正交配置。一或多個填充VCSEL陣列中之各者包括平行配置之一或多個條形光源，且各條形光源包括以線性方式配置之複數個VCSEL。填充陣列之給定VCSEL可比SL VCSEL陣列之給定VCSEL發射更多光。在一些具體實例中，填充VCSEL陣列之VCSEL具有相同大小及/或形狀（例如，橢圓形）之發射區。在其他具體實例中，填充VCSEL陣列之VCSEL具有不同形狀及/或大小之發射區。一或多個SL VCSEL陣列中之VCSEL的發射區經配置以使得其產生之光可用於填充由一或多個SL VCSEL陣列產生之線性SL圖案中的昏暗區。舉例而言，一或多個SL VCSEL陣列之鄰近條形光源彼此平行且由各別間隙分離，該等間隙各自具有對應於線條形圖案之昏暗區中之最小光強度的各別區。且對於各間隙，存在一或多個填充VCSEL陣列中之對應VCSEL，該對應VCSEL使其發射區沿著平行於在臨限距離內通過（且可能穿過）最小光強度之對應區之鄰近條形光源的線來定位。應注意，在一些具體實例中，該區可位於間隙之中心（例如，在鄰近條形光源各自發射相同強度之光的情況下）。但在一些情況下，該區可自間隙之中心偏移（例如，在鄰近條形光源中之一者以實質上不同於另一鄰近條形光源之強度發射光的情況下）。在一些具體實例中，為產生更均勻強度分佈之泛光照明，一或多個SL VCSEL陣列中之VCSEL之發射區的大小及/或形狀可予以變化，來解釋自一或多個SL VCSEL陣列中之VCSEL之不同大小及/或形狀的發射區域發射之光的變化。
由VCSEL發射之光之強度可部分地基於VCSEL的發射區之區域。包含相對較長長度之遠場VCSEL可以比包含相對較短長度之發射區的近場VCSEL更大之強度來發射光。遠場VCSEL可經激活以用於遠場中之深度感測，其中需要較高強度之照明。近場VCSEL可經激活以用於近場中之深度感測，其中DCA 200可利用較低強度照明。如本文中所使用，「遠場」指大於與DCA 200之臨限距離的距離。如本文中所使用，「近場」指小於與DCA 200之臨限距離的距離。在一些具體實例中，臨限距離可為大約2公尺或在1公尺至5公尺之間。
光學總成經組態以調節藉由VCSEL陣列發射之光。光學總成可包含一或多個透鏡、孔徑、繞射光學元件或其某一組合。光之調節包括拉伸由各VCSEL發射之光。舉例而言，一或多個透鏡可包括在一個軸上實質上施加光功率但在正交軸上不施加光功率之圓柱形透鏡。以此方式，圓柱形透鏡可用於傳播由VCSEL之發射區發射之光（在實質上單個維度中）。圓柱形透鏡可經定向以使得所施加光功率在一或多個SL VCSEL陣列之各條形光源之長尺寸上傳播光，藉此使得離散光點彼此合併以形成一系列平行線條，其中各線條對應於自不同條形光源發射之光。以此方式，圓柱形透鏡可用於自一或多個SL VCSEL陣列所發射之光形成線性SL圖案。應注意，線性SL圖案之線沿線之長度可具有恆定強度或實質上恆定強度。在一些具體實例中，一或多個透鏡可包括額外濾光器以促進在線之長度上平滑強度。
以類似方式，自一或多個填充VCSEL陣列發射之光在同一維度中傳播。應注意，一或多個填充VCSEL陣列與一或多個SL VCSEL陣列正交定位，且在一或多個填充VCSEL陣列之發射區與一或多個SL VCSEL陣列之鄰近條形光源之間的間隙對齊定位。因此，自一或多個填充VCSEL陣列發射之光藉由圓柱形透鏡傳播以形成第二圖案。且在一或多個SL VCSEL陣列產生線性SL圖案之情況下，歸因於一或多個填充VCSEL陣列相對於一或多個SL線性VCLSEL陣列之定位，所產生第二圖案用以填充線性SL圖案之昏暗區，藉此形成泛光照明。在一些具體實例中，一或多個透鏡可包括額外濾光器以促進在其照明場上產生平滑及均勻強度之泛光照明。
光之調節亦可包括在局部區域之一部分上平鋪由VCSEL晶片發射之光（SL圖案或泛光照明）。照明器210具有跨越DCA 200之局部區域之一部分的照明場。光學總成可使用例如一或多個繞射光柵來平鋪所發射光，以便增加照明器210之照明場。繞射光柵可為例如用於在一個維度中平鋪之1D或用於在2個維度中平鋪之2D。以此方式，例如線性SL圖案或泛光照明可經複製且投射至局部區域中以照射局部區域之較大部分。
攝影機總成220經組態以根據來自DCA控制器230之指令以捕獲來自局部區域之光。攝影機總成220包括一或多個成像裝置（例如，圖1A及圖1B之成像裝置130）。各成像裝置（例如，攝影機）可包含一或多個感測器。在一些具體實例中，各感測器可包含電荷耦合裝置（CCD）或互補金屬氧化物半導體（CMOS）。各感測器包含複數個像素。各像素經組態以偵測入射於像素上之光子。該等像素經組態以偵測光之頻寬，包括由照明器210投射之光之波長。
DCA控制器230經組態以將指令提供至DCA 200之各種組件且計算局部區域之深度資訊。圖1A及圖1B之DCA控制器150可為DCA控制器230之具體實例。DCA控制器230之一些具體實例具有與本文所描述之組件不同的組件。類似地，在一些情況下，功能可以與此處描述之方式不同的方式分佈於組件中。
DCA控制器230經組態以產生用於使照明器210將光發射至局部區域中之指令。DCA控制器230選擇深度感測模式。深度感測模式係基於以下選定：例如，預定義圖案（例如，跟隨有泛光照明框架之五個SL框架）、場景內容（例如，對於靠近物件之SL及對於遠離物件之ToF的使用）等。DCA控制器230指示照明器210根據選定深度感測模式來照射局部區域之一部分。舉例而言，若深度感測模式為輔助立體或SL，則DCA控制器230指示照明器210發射線性SL圖案。同樣地，若深度感測模式為ToF，則DCA控制器230指示照明器210發射泛光照明。在一些具體實例中，DCA控制器230可識別局部區域中之特定區以追蹤及指示照明器210選擇性地照射所識別特定區。且在一些具體實例中，DCA控制器230可產生指令且將指令提供至照明器210以照射近場中之物件，且照明器210將使用具備帶有相對較短發射區之VCSEL之條形光源來照射物件。且在一些具體實例中，DCA控制器230可產生指令且將指令提供至照明器210以照射遠場中之物件，且照明器210將使用具備帶有相對較長發射區之VCSEL之條形光源來照射物件。
DCA控制器230產生指令且將指令提供至攝影機總成220以根據選定深度感測模式來捕獲局部區域之經照射部分（亦即，藉由線性SL圖案或泛光照明）的影像。
DCA控制器230基於由局部區域之經照射部分之攝影機總成220捕獲的影像及選定深度判定模式來計算深度資訊。可使用各種深度感測模式計算深度資訊，包括ToF深度感測（可為直接ToF或間接ToF）、SL深度感測、被動立體深度感測、輔助立體深度感測、立體成像或其某一組合。DCA控制器230可將深度資訊儲存於局部區域之模型中。該模型描述物件之大小及形狀及彼等物件在局部區域中之位置。
DCA控制器230可動態地調整哪些線條在線性SL圖案中為作用。舉例而言，DCA控制器230可控制線性SL圖案中之線條的線密度、線性SL圖案中之線條的週期性（或非週期性）或其某一組合。DCA控制器230可基於例如物件與DCA 200之距離、物件類型（例如，使用者之手密集圖案對牆壁之稀疏圖案）、物件相對於DCA 200之移動（例如，更密集圖案可用於移動物件而非靜態物件）調整圖案。
圖3為根據一或多個具體實例之獲得局部區域310中之深度資訊之DCA 300的示意圖。DCA 300可為圖2之DCA 200之具體實例。DCA 300包含照明器320及攝影機總成340。照明器320可為圖2之照明器210之具體實例，且攝影機總成340為攝影機總成220之具體實例。照明器320調節來自VCSEL晶片之光（經由光學總成）以產生經調節光（例如，線性SL圖案或泛光照明）。DCA 300可藉由經調節光342來照射物件330中之一些或全部。
攝影機總成340捕獲藉由經調節光342照射之物件330的影像。如所說明，照明器320之照明場（FOI）小於攝影機總成340之視場（FOV）。但在其他具體實例中，FOI相對於FOV可具有不同大小，且在一些情況下，FOI可大於FOV。在一些具體實例中，照明器320能夠動態地改變其FOI，例如藉由調整經調節光342之平鋪發生在局部區域310內之量及位置。如上文所描述，參考圖2，DCA 300之控制器（圖中未示）使用所捕獲影像來判定局部區域310之深度資訊。
圖4A為根據一或多個具體實例之線性SL圖案400之平面圖。線性SL圖案400包括平行配置以形成線條形圖案之複數條線（例如，線410）。複數條線中之各線由來自單個條形光源（例如，一或多個SL線性VCLSEL陣列之條形光源）的光而形成。在線性SL圖案400中之鄰近線之間存在各別昏暗區（例如，昏暗區420）。在一些具體實例中，DCA可平鋪線性SL圖案400以覆蓋局部區域之較大部分。
圖4B為根據一或多個具體實例之泛光照明之平面圖。泛光照明450藉由使一或多個SL線性VCLSEL陣列及一或多個填充VCSEL陣列兩者同時發射光而形成。一或多個SL VCSEL陣列產生線性SL圖案，且一或多個填充VCSEL陣列產生第二圖案。第二圖案經定位以使得其用光填充昏暗區以形成填充區（例如，填充區460）。因此，SL線性圖案及第二圖案一起形成泛光照明450。在一些具體實例中，DCA可平鋪泛光照明450以覆蓋局部區域之較大部分。
圖5A為根據一或多個具體實例之VCSEL晶片500之平面圖。VCSEL晶片500可為圖2之照明器210之VCSEL晶片的具體實例。VCSEL晶片500可包含基板505、SL VCSEL陣列510、填充VCSEL陣列515及複數個接合墊。
基板505經組態以提供一表面，VCSEL晶片500之各種組件可組裝於該表面上。
SL VCSEL陣列510經組態以產生一或多個不同線性SL圖案。線性SL圖案陣列包括複數個條形光源（例如，條形光源520及條形光源525）。在所說明之具體實例中，複數個條形光源實質上平行於彼此而配置於基板505上。儘管VCSEL晶片500如所說明包括26個條形光源，但在其他具體實例中，條形光源之數目可為更多或更少。如所展示，條形光源中之各者可個別地定址。以此方式，SL VCSEL陣列510可激活條形光源中之任一者以產生各種線條形圖案。舉例而言，高密度圖案可藉由激活全部條形光源來達成，且低密度線條形圖案可藉由激活五分之一之條形光源來達成。
各條形光源包括複數個VCSEL，且各VCSEL包括各別發射區（例如，發射區530）。在圖5A中，各條形光源包括具有相同大小及形狀之發射區之VCSEL，但在其他具體實例中，單個條形光源上之VCSEL之一或多個發射區的大小及/或形狀可變化。應注意，條形光源中之一些包括VCSEL，其具有的發射區大於其他條形光源中之發射區。舉例而言，條形光源525中之發射區大於條形光源520中之發射區。具有較大發射區之條形光源（例如，525）比具有較小發射區之條形光源（例如，520）發射更多光。如所說明，發射區全部為實質上矩形形狀，但在其他具體實例中，發射區可具有不同形狀。
填充VCSEL陣列515經組態以發射光之第二圖案。如所說明，填充VCSEL陣列515為單個條形光源。然而，在一些具體實例中，填充VCSEL陣列515可包括複數個條形光源。填充VCSEL陣列515相對於SL VCSEL陣列510正交地配置於基板上。如所說明，填充VCSEL陣列515包括單個條形光源，該單個條形光源包括以線性方式配置之複數個VCSEL，且VCSEL中之各者包括各別發射區535。如所展示，填充VCSEL陣列位於SL VCSEL陣列510之第一側（亦即，右側）上，但在其他具體實例中，填充VCSEL陣列可位於晶片上之別處。舉例而言，填充VCSEL陣列可位於SL VCSEL陣列之另一側（例如，左側）上、位於SL VCSEL陣列之中心等。另外，在一些具體實例中，VCSEL晶片上可存在多個填充VCSEL陣列。舉例而言，可存在彼此鄰近平行且靠近之複數個填充VCSEL陣列。或在其他具體實例中，可存在填充VCSEL晶片位於相對於SL VCSEL陣列510之不同位置中（例如，SL VCSEL陣列左側之一個填充VCSEL陣列，及SL VCSEL陣列右側之第二填充VCSEL陣列）。填充VCSEL陣列515之發射區自SL VCSEL陣列510之個別條形光源偏移。下文關於圖5B更詳細地描述此情形。應注意，來自填充VCSEL陣列515中之VCSEL的光可比SL VCSEL陣列510中之VCSEL的光更亮。填充VCSEL陣列515中之VCSEL的亮度可經判定以便具有帶著實質上平坦強度輪廓之泛光照明。
來自填充VCSEL陣列之光藉由DCA之光學總成傳播以形成第二圖案。且歸因於填充VCSEL陣列之定位，所產生第二圖案用以填充藉由SL VCSEL陣列510發射之SL圖案的昏暗區，藉此形成泛光照明。
接合墊（例如，接合墊540）經組態以提供在基板505與條形光源之間的電連接。接合墊可包含耦接至基板505之導電材料。如所說明，接合墊及SL VCSEL陣列510之對應條形光源大體上交錯以提供緊密外觀尺寸。
圖5B為圖5A之VCSEL晶片500之一部分。SL VCSEL陣列510之條形光源彼此平行且由各別間隙（亦稱為間距）分離。舉例而言，SL VCSEL陣列510包括條形光源560及條形光源565，且其由間隙570（亦可稱為間距）分離。如所說明，在各種條形光源之間的間隙恆定，但在一些具體實例中，對於一或多個鄰近條形光源，間隙可不相同。應注意，對於各間隙，存在填充VCSEL陣列515中之VCSEL之對應發射區，該對應發射區經定位與條形光源偏移以使得發射區與對應間隙對齊。舉例而言，線575平行於條形光源560、565且位於該等條形光源之間，且線575延伸穿過間隙570且與填充VCSEL陣列515中之VCSEL之發射區580的中心相交。如所說明，線575對應於在自條形光源560與條形光源565發射之光之間的最小光強度的區（亦即，在SL圖案中之光的線條之間的昏暗區）。如所說明，線575沿著間隙之中心定位。但在其他具體實例中，線575可自間隙570之中心偏移。舉例而言，在鄰近條形光源中之一者以實質上不同於另一鄰近條形光源之強度發射光的情況下。
圖5C為圖5A之VCSEL晶片500之實例電流驅動器582。電流驅動器582選擇性地將電流提供至SL VCSEL陣列通道584中之一或多者及/或填充VCSEL陣列通道586。SL VCSEL陣列通道包括用於SL VCSEL陣列510之各條形光源之電流通道，且填充VCSEL陣列通道586包括用於填充VCSEL陣列515之單個條形光源的電流通道。應注意，在其他具體實例中，填充VCSEL陣列及/或多個填充VCSEL陣列中可存在多個條形光源，因此在其他具體實例中可存在多於一個填充VCSEL陣列通道。電流通道提供用於驅動SL VCSEL陣列510及/或填充VCSEL陣列515中之VCSEL的電流。電流驅動器582包括一或多個電流調整模組（例如，電流調整模組588）。
電流調整模組588可根據來自控制器（例如，控制器230）之指令動態地調整被提供至填充VCSEL陣列515的電流。電流調整模組588包括一或多個數位類比控制器（DAC），且亦可包括例如能夠相對於SL VCSEL陣列通道584上之電流輸出而動態地減小在填充VCSEL陣列通道586上之電流輸出的量之分流器。一或多個DAC提供SL VCSEL陣列通道584中之通道中之各者、填充VCSEL陣列通道586或兩者的獨立控制。減小之量可在1（無減小）與N（最大減小量）之間的範圍內。且N可相對較大。舉例而言，N可為5、8、10等。舉例而言，若電流調整模組588將電流減小10倍，則相對於SL VCSEL陣列通道584中之一者上的電流輸出將輸出1/10電流量在填充VCSEL陣列通道586上。在一些具體實例中，減小範圍可為連續範圍。替代地，減小範圍包括一系列離散值。能夠以低得多之電流獨立地驅動填充VCSEL陣列515之一個優勢為安全性。舉例而言，照明器亦可包括經定位以偵測自填充VCSEL陣列515及/或SL VCSEL陣列510發射之光的反向散射（例如，來自照明器之光學元件）之光感測器。可指示電流調整模組588減小在填充VCSEL陣列通道586上之電流輸出。減小之量相對於正常操作可相對較大（例如，10倍）。較低電流使得填充VCSEL陣列515以比其在正常操作下更低之強度進行發射。舉例而言，光感測器可用於偵測指示未對準、受損光學件等之光的反向散射。照明器可在例如自VCSEL晶片以高功率輸出線性SL圖案或泛光照明之前將較低強度發射及來自光感測器之信號使用作為安全性檢查。此可在可引起安全隱患及/或潛在地進一步損壞DCA之未對準、受損光學件等之情況下充當安全性檢查。另外，動態地調整驅動電流之能力為DCA提供用於填充VCSEL陣列515之可調整照明的選項。
應注意，習知雷射驅動器不能夠在供應於不同通道上之電流之間具有較大增量，此係由於其導致所供應電流之不穩定性。此部分地因為習知雷射驅動器不能獨立地控制供應至不同通道之電流。替代地，可使用提供跨其全部通道之均一電流控制的全域DAC。相比之下，電流調整模組588能夠獨立地控制SL VCSEL陣列通道584中之通道中之各者、填充VCSEL陣列通道586或兩者。
如所說明，電流調整模組588正調整供應至填充VCSEL陣列通道586之電流。在其他具體實例中，電流調整模組588及/或一或多個額外電流調整模組可調整提供於一些或全部通道上之電流，例如，SL VCSEL陣列通道中之一些或全部、填充VCSEL陣列通道之一些或全部或其某一組合。
圖6為說明根據一或多個具體實例之用於產生線性SL圖案或泛光照明之過程600的流程圖。圖6中所展示之過程可藉由DCA（例如，圖2之DCA 200）之組件進行。在其他具體實例中，其他實體可進行圖6中之步驟中之一些或全部。具體實例可包括不同及/或額外步驟，或以不同次序進行該等步驟。
DCA選擇610深度感測模式。舉例而言，ToF可用於亮光中，且SL可在室內使用。應注意，在其他具體實例中，深度感測模式可用於其他條件中。DCA指示VCSEL晶片根據選定深度感測模式來發射光。
DCA根據選定深度感測模式來照射620局部區域之一部分。舉例而言，若選定深度感測模式為SL，則DCA藉由線性SL圖案來照射局部區域之部分。或者，若選定深度感測為ToF，則DCA藉由泛光照明來照射局部區域之部分。DCA使用DCA之照明器內之VCSEL晶片來產生線性SL圖案或泛光照明。
DCA捕獲630局部區域之經照射部分之一或多個影像。DCA使用攝影機總成之一或多個成像裝置捕獲影像。
DCA基於所捕獲影像來判定640局部區域之深度資訊。DCA使用所捕獲影像及選定深度感測模式來計算深度資訊。DCA藉由所判定深度資訊來更新模型。
圖7為根據一或多個具體實例之包括頭戴裝置705之系統700。在一些具體實例中，頭戴裝置705可為圖1A之頭戴裝置100或圖1B之頭戴裝置105。系統700可在人工實境環境（例如，虛擬實境環境、擴增實境環境、混合實境環境或其某一組合）中操作。藉由圖7展示之系統700包括頭戴裝置705及耦接至控制台715之輸入/輸出（I/O）介面710。儘管圖7展示包括一個頭戴裝置705及一個I/O介面710之實例系統700，但在其他具體實例中，系統700中可包括任何數目個此等組件。舉例而言，可存在各自具有相關聯的I/O介面710之多個頭戴裝置，其中各頭戴裝置及I/O介面710與控制台715通信。在替代組態中，不同及/或額外組件可包括於系統700中。另外，在一些具體實例中，與圖7中所示之組件中之一或多者結合描述之功能性可以與結合圖7所描述之方式不同的方式分佈於組件之中。舉例而言，控制台715之功能性中之一些或全部可由頭戴裝置705提供。
頭戴裝置705包括顯示總成730、光學件區塊735、一或多個位置感測器740及DCA 745。頭戴裝置705之一些具體實例具有與結合圖7所描述之組件不同的組件。另外，在其他具體實例中，藉由結合圖7所描述之各種組件提供之功能性可不同地分佈於頭戴裝置705的組件之中，或在遠離頭戴裝置705之個別總成中捕獲。
顯示總成730根據自控制台715接收到之資料向使用者顯示內容。顯示總成730使用一或多個顯示元件（例如，顯示元件120）來顯示內容。顯示元件可為例如電子顯示器。在各種具體實例中，顯示總成730包含單個顯示元件或多個顯示元件（例如，用於使用者之每隻眼睛的顯示器）。電子顯示器之實例包括：液晶顯示器（LCD）、有機發光二極體（OLED）顯示器、主動矩陣有機發光二極體顯示器（AMOLED）、波導顯示器、某一其他顯示器或其某一組合。應注意，在一些具體實例中，顯示元件120亦可包括光學件區塊735之功能性中之一些或全部。
光學件區塊735可放大自電子顯示器接收到之影像光，校正與影像光相關聯之光學誤差，及向頭戴裝置705之一個或兩個人眼窗口呈現經校正影像光。在各種具體實例中，光學件區塊735包括一或多個光學元件。包括於光學件區塊735中之實例光學元件包括：孔徑、菲涅爾透鏡、凸透鏡、凹透鏡、濾光器、反射表面或影響影像光之任何其他適合光學元件。另外，光學件區塊735可包括不同光學元件之組合。在一些具體實例中，光學件區塊735中之光學元件中之一或多者可具有一或多個塗層，諸如部分反射或抗反射塗層。
藉由光學件區塊735放大及聚焦影像光來允許電子顯示器與較大顯示器相比在實體上更小、重量更輕且消耗更少功率。另外，放大可增大由電子顯示器呈現之內容的視場。舉例而言，所顯示內容之視場使得所顯示內容利用使用者之幾乎全部視場（例如，約110度對角線），且在一些情況下全部視場來呈現。另外，在一些具體實例中，可藉由添加或移除光學元件來調整放大量。
在一些具體實例中，光學件區塊735可經設計以校正一或多種類型之光學誤差。光學誤差之實例包括桶形或枕形失真、縱向色像差或橫向色像差。其他類型之光學誤差可進一步包括球面像差、色像差或由於透鏡場曲率、像散引起之誤差或其他類型之光學誤差。在一些具體實例中，提供至電子顯示器用於顯示之內容為預失真的，且光學件區塊735在其自電子顯示器接收基於內容而產生之影像光時校正失真。
位置感測器740為產生指示頭戴裝置705之位置之資料的電子裝置。位置感測器740回應於頭戴裝置705之運動而產生一或多個量測信號。位置感測器190為位置感測器740之具體實例。位置感測器740之實例包括：一或多個IMU、一或多個加速度計、一或多個陀螺儀、一或多個磁力計、偵測運動之另一適合類型的感測器，或其某一組合。位置感測器740可包括用於量測平移運動(前/後、上/下、左/右)之多個加速度計及用於量測旋轉運動(例如，縱搖、偏轉、橫搖)之多個陀螺儀。在一些具體實例中，IMU對量測信號進行快速取樣，且根據經取樣資料來計算頭戴裝置705之所估計位置。舉例而言，IMU隨著時間推移整合自加速度計接收之量測信號以估計速度向量，且隨著時間推移整合速度向量以判定頭戴裝置705上之參考點之所估計位置。參考點為可用於描述頭戴裝置705之位置之點。雖然參考點可大體上經定義為空間中之點，然而，實際上參考點經定義為頭戴裝置705內之點。
DCA 745產生局部區域之部分之深度資訊。DCA 745可為圖2之DCA 200之具體實例。DCA包括一或多個成像裝置及DCA控制器。DCA 745亦包括含有VCSEL晶片之照明器。DCA 745可經組態以使用VCSEL晶片來產生不同SL圖案及泛光照明以用於深度感測。不同SL圖案及泛光照明可藉由激活照明器之不同條形光源而產生。上文主要關於圖2描述DCA 745之操作及結構。
音訊系統750向頭戴裝置705之使用者提供音訊內容。音訊系統750可包含一個或聲感測器、一或多個換能器及音訊控制器。音訊系統750可將經空間化音訊內容提供至使用者。在一些具體實例中，音訊系統可自映射伺服器請求聲參數。聲參數描述局部區域之一或多個聲性質（例如，室內脈衝響應、混響時間、混響等級等）。音訊系統750可提供描述來自例如DCA 745之局部區域之至少一部分的資訊及/或來自位置感測器740之頭戴裝置705之位置資訊。音訊系統750可使用聲參數中之一或多者來產生一或多個濾音器且使用濾音器向使用者提供音訊內容。
I/O介面710為允許使用者發送動作請求且自控制台715接收回應之裝置。動作請求為進行特定動作之請求。舉例而言，動作請求可為開始或結束捕獲影像或視訊資料之指令，或進行應用程式內之特定動作之指令。I/O介面710可包括一或多個輸入裝置。實例輸入裝置包括：鍵盤、滑鼠、遊戲控制器、或用於接收動作請求且將動作請求傳達至控制台715之任何其他適合裝置。將由I/O介面710接收到之動作請求傳達至控制台715，其進行對應於動作請求之動作。在一些具體實例中，I/O介面710包括IMU，其捕獲指示I/O介面710相對於I/O介面710之初始位置之所估計位置的校準資料。在一些具體實例中，I/O介面710可根據自控制台715接收到之指令而向使用者提供觸覺反饋。舉例而言，在接收到動作請求時提供觸覺反饋，或控制台715將指令傳達至I/O介面710，從而使得I/O介面710在控制台715進行動作時產生觸覺反饋。
控制台715將內容提供至頭戴裝置705以用於根據自以下中之一或多者接收到之資訊加以處理：DCA 745、頭戴裝置705及I/O介面710。在圖7中所示之實例中，控制台715包括應用程式儲存器755、追蹤模組760及引擎765。控制台715之一些具體實例具有與結合圖7所描述之模組或組件不同的模組或組件。類似地，下文進一步描述之功能可與結合圖7描述之方式不同之方式分佈於控制台715之組件之間。在一些具體實例中，本文中關於控制台715所論述之功能性可實施於頭戴裝置705或遠端系統中。
應用程式儲存器755儲存用於由控制台715執行之一或多個應用程式。應用程式為在由處理器執行時產生用於向使用者呈現之內容的一組指令。由應用程式產生之內容可回應於經由頭戴裝置705或I/O介面710之移動而自使用者接收到的輸入。應用程式之實例包括：遊戲應用程式、會議應用程式、視訊回放應用程式或其他適合應用程式。
追蹤模組760使用來自DCA 745、一或多個位置感測器740或其某一組合之資訊來追蹤頭戴裝置705或I/O介面710之移動。舉例而言，追蹤模組760基於來自頭戴裝置705之資訊而判定頭戴裝置705之參考點在局部區域之映射中的位置。追蹤模組760亦可判定物件或虛擬物件之位置。另外，在一些具體實例中，追蹤模組760可使用指示頭戴裝置705相距位置感測器740之位置之資料的部分以及局部區域距DCA 745之表示來預測頭戴裝置705之未來位置。追蹤模組760將頭戴裝置705或I/O介面710之所估計或預測未來位置提供至引擎765。
引擎765執行應用程式且自追蹤模組760接收頭戴裝置705之位置資訊、加速度資訊、速度資訊、所預測未來位置或其某一組合。基於接收到之資訊，引擎765判定提供至頭戴裝置705以供呈現給使用者之內容。舉例而言，若接收到之資訊指示使用者已向左看，則引擎765為頭戴裝置705產生內容，該內容反映使用者在虛擬局部區域中或在使用額外內容加以擴增之局部區域中之移動。另外，引擎765回應於自I/O介面710接收到之動作請求而進行對控制台715執行之應用程式內的動作，且向使用者提供所進行動作之反饋。所提供之反饋可為經由頭戴裝置705之視覺或聽覺反饋或經由I/O介面710之觸覺反饋。
網路將頭戴裝置705及/或控制台715耦接至外部系統。網路可包括使用無線及/或有線通信系統兩者之區域及/或廣域網路之任何組合。舉例而言，網路可包括網際網路以及行動電話網路。在一個具體實例中，網路使用標準通信技術及/或協定。因此，網路可包括使用諸如乙太網、802.11、微波存取全球互通（WiMAX）、2G/3G/4G行動通信協定、數位用戶線（DSL）、非同步傳輸模式（ATM）、無線帶寬、快速PCT進階切換等之技術的鏈路。類似地，網路上所使用之網路連接協定可包括多協定標記切換（MPLS）、傳輸控制協定/網際網路協定(TCP/IP)、使用者資料報協定（UDP）、超文字傳送協定（HTTP）、簡單郵件傳送協定（SMTP）、檔案傳送協定（FTP）等。經由網路交換之資料可使用包括呈二進位形式（例如，攜帶型網路圖形（PNG））之影像資料、超文本標記語言（HTML）、可延伸性標示語言（XML）等的技術及/或格式表示。另外，鏈路中之全部或一些可使用習知加密技術加密，諸如安全插座層（SSL）、傳送層安全（TLS）、虛擬專用網路（VPN）、網際網路協定安全（IPsec）等。
系統700之一或多個組件可含有儲存使用者資料要素之一或多個隱私設定之隱私模組。使用者資料要素描述使用者或頭戴裝置705。舉例而言，使用者資料要素可描述使用者之身體特徵、使用者所進行之動作、頭戴裝置705之使用者之位置、頭戴裝置705之位置、使用者之HRTF等。使用者資料要素之隱私設定（或「存取設定」）可以任何適合方式儲存，諸如與使用者資料要素相關聯、在授權伺服器上之索引中、以另一適合方式，或以其任何適合組合進行儲存。
使用者資料要素之隱私裝置指定使用者資料要素（或與使用者資料要素相關聯之特定資訊）可如何存取、儲存或以其他方式使用（例如，觀看、共用、修改、複製、執行、表面處理或識別）。在一些具體實例中，使用者資料要素之隱私設定可指定可不存取與使用者資料要素相關聯之某些資訊的實體之「禁用清單」。與使用者資料要素相關聯之隱私設定可指定經准許存取或拒絕存取之任何適合之粒度。舉例而言，一些實體可具有查看特定使用者資料要素存在之權限，一些實體可具有查看特定使用者資料要素之內容之權限，且一些實體可具有修改特定使用者資料要素之權限。隱私設定可允許使用者允許其他實體在有限時間段內存取或儲存使用者資料要素。
隱私設定可允許使用者指定使用者資料要素可自其存取之一或多個地理位置。對使用者資料要素之存取或拒絕存取可取決於嘗試存取使用者資料要素之實體的地理位置。舉例而言，使用者可允許存取使用者資料要素且指定使用者資料要素僅在使用者處於特定位置時才可由實體加以存取。若使用者離開特定位置，則使用者資料要素可能不再由實體基亞存取。作為另一實例，使用者可指定使用者資料要素僅在距使用者臨限距離內可由實體加以存取，諸如與使用者相同之局部區域內之頭戴裝置之另一使用者。若使用者隨後改變位置，則存取使用者資料要素之實體可失去存取，而新群組實體之可在其出現於使用者之臨限距離內時獲得存取。
系統700可包括用於強制執行隱私設定之一或多個授權/隱私伺服器。若授權伺服器基於與使用者資料要素相關聯之隱私設定而判定實體經授權存取使用者資料要素，則來自對於特定使用者資料要素之實體之請求可識別與請求相關聯之實體，且可僅將使用者資料要素發送至該實體。若請求實體未經授權存取使用者資料要素，則授權伺服器可防止所請求使用者資料要素被檢索或可防止所請求使用者資料要素被發送至實體。儘管本發明以特定方式描述了強制執行隱私設定，但本發明涵蓋以任何適合之方式強制執行隱私設定。 額外組態資訊
已出於說明目的呈現具體實例之前述描述；其並不意欲為詳盡的或將本專利權利限制於所揭示之精確形式。熟習相關技術者可瞭解，可考慮上述揭示內容進行諸多修改及變化。
本說明書之一些部分按關於資訊的操作之演算法及符號表示來描述具體實例。資料處理技術領域中具有通常知識者常用此等演算法描述及表示來將其工作之主旨有效地傳達給其他所屬技術領域中具有通常知識者。儘管在功能上、運算上或邏輯上描述此等操作，但該等操作應理解為由電腦程式或等效電路、微碼或類似者來實施。此外，亦已證明，在不失一般性的情況下，將操作之此等配置稱為模組係方便的。所描述操作及其相關聯模組可以軟體、韌體、硬體或其任何組合體現。
本文中所描述之步驟、操作或過程中之任一者可藉由一或多個硬體或軟體模組單獨地或與其他裝置組合地來進行或實施。在一個具體實例中，軟體模組由電腦程式產品來實施，該電腦程式產品包含含有電腦程式碼之電腦可讀取媒體，該電腦程式碼可由電腦處理器執行以進行所描述之任何或全部步驟、操作或過程。
具體實例亦可與用於進行本文中之操作的設備相關。此設備可經專門建構以用於所需目的，及/或其可包含由儲存在電腦中之電腦程式選擇性地啟用或重新組態之通用運算裝置。此類電腦程式可儲存於非暫時性有形電腦可讀取儲存媒體中或適合於儲存電子指令之任何類型之媒體中，該等媒體可耦接至電腦系統匯流排。此外，在本說明書中提及之任何運算系統可包括單個處理器，或可為使用多個處理器設計以用於提高運算能力之架構。
具體實例亦可係關於由本文中所描述之運算過程產生的產品。此類產品可包含由運算過程產生之資訊，其中資訊儲存在非暫時性有形電腦可讀取儲存媒體上，且可包括本文中所描述之電腦程式產品或其他資料組合之任何具體實例。
最後，用於本說明書中之語言已主要出於可讀性及指導性目的而經選擇，且其可能尚未經選擇以描繪或限制本專利權利。因此，意欲本專利權利之範疇不受此詳細描述限制，而實際上由根據其所基於之應用頒予的任何申請專利範圍限制。因此，具體實例之揭示內容意欲說明但不限制在以下申請專利範圍中闡述的專利權利之範疇。
100:頭戴裝置 105:頭戴裝置 110:框架 115:前部剛體 120:顯示元件 130:成像裝置 140:照明器 150:深度攝影機總成控制器 160:揚聲器 170:組織換能器 175:帶 180:聲感測器 190:位置感測器 200:深度攝影機總成 210:照明器 220:攝影機總成 230:深度攝影機總成控制器 300:深度攝影機總成 310:局部區域 320:照明器 330:物件 340:攝影機總成 342:經調節光 400:線性結構光圖案 410:線 420:昏暗區 450:泛光照明 460:填充區 500:垂直腔面射型雷射（VCSEL）晶片 505:基板 510:結構光垂直腔面射型雷射（SL VCSEL）陣列 515:填充垂直腔面射型雷射陣列 520:條形光源 525:條形光源 530:發射區 535:發射區 540:接合墊 560:條形光源 565:條形光源 570:間隙 575:線 580:發射區 582:電流驅動器 584:結構光垂直腔面射型雷射陣列通道 586:填充垂直腔面射型雷射陣列通道 588:電流調整模組 600:過程 610:步驟 620:步驟 630:步驟 640:步驟 700:系統 705:頭戴裝置 710:輸入/輸出介面 715:控制台 730:顯示總成 735:光學件區塊 740:位置感測器 745:深度攝影機總成 750:音訊系統 755:應用程式儲存器 760:追蹤模組 765:引擎
[圖1A]為根據一或多個具體實例之實施為一眼鏡裝置之頭戴裝置的透視圖。
[圖1B]為根據一或多個具體實例之實施為頭戴式顯示器之頭戴裝置的透視圖。
[圖2]為根據一或多個具體實例之DCA之方塊圖。
[圖3]為根據一或多個具體實例之局部區域中之DCA的示意圖。
[圖4A]為根據一或多個具體實例之線性SL圖案之平面圖。
[圖4B]為根據一或多個具體實例之泛光照明之平面圖。
[圖5A]為根據一或多個具體實例之VCSEL晶片之平面圖。
[圖5B]為圖5A之VCSEL晶片之一部分。
[圖5C]為圖5A之VCSEL晶片之實例電流驅動器。
[圖6]為說明根據一或多個具體實例之用於產生線性SL圖案或泛光照明之過程的流程圖。
[圖7]為根據一或多個具體實例之包括頭戴裝置之系統。
諸圖僅出於說明之目的描繪各種具體實例。所屬技術領域中具有通常知識者將自以下論述容易認識到，可在不脫離本文中所描述之原理的情況下採用本文中所說明之結構及方法的替代具體實例。
500:垂直腔面射型雷射(VCSEL)晶片
505:基板
510:結構光垂直腔面射型雷射(SL VCSEL)陣列
515:填充垂直腔面射型雷射陣列
520:條形光源
525:條形光源
530:發射區
535:發射區
540:接合墊

Claims (21)

  1. 一種垂直腔面射型雷射（VCSEL）晶片，其包含： 第一VCSEL陣列，其包括在基板上之複數個第一VCSEL； 第二VCSEL陣列，其包括在該基板上之複數個第二VCSEL，該第二VCSEL陣列與該第一VCSEL陣列在該基板上正交定位，且 其中自該第一VCSEL陣列發射之光用於形成線條形圖案，且其中自該第一VCSEL陣列及該第二VCSEL陣列發射之光一起用於形成泛光照明。
  2. 如請求項1之VCSEL晶片，其中該複數個第一VCSEL中之各者在第一長度上具有各別發射區，該VCSEL晶片進一步包含： 第三VCSEL陣列，其包括在該基板上之複數個第三VCSEL，其中該複數個第三VCSEL中之各者在長於該第一長度之第三長度上具有各別發射區，且該第三VCSEL陣列平行於該第一VCSEL陣列來定向。
  3. 如請求項2之VCSEL晶片，其中該第三VCSEL陣列之至少一部分在該第一VCSEL陣列內交錯。
  4. 如請求項1之VCSEL晶片，其中該第二線性發射源中之各者具有橢圓形發射區域。
  5. 如請求項1之VCSEL晶片，其中該複數個第二VCSEL之兩個鄰近發射區由間隙分離，且該第一VCSEL陣列中之第一VCSEL沿著平分該間隙之線來定位。
  6. 如請求項1之VCSEL晶片，其中該第一VCSEL陣列經配置為複數個平行條形光源，且該複數個平行條形光源中之各者包括該複數個第一VCSEL。
  7. 如請求項6之VCSEL晶片，其中該複數個平行條形光源中之鄰近條形光源由各別間隙分離，且對於各間隙，存在對應的第二VCSEL，該第二VCSEL使其發射區沿著平行於該鄰近條形光源之穿過該間隙之中心的線來定位。
  8. 如請求項6之VCSEL晶片，其中該複數個平行條形光源中之各者為可定址，且其中來自該複數個平行條形光源中之各者之光對應於該線條形圖案中之不同線條。
  9. 如請求項8之VCSEL晶片，其中該第二VCSEL陣列經配置以形成可定址之單個條形光源，且其中來自該單個條形光源之光填充於該線條形圖案中之線條之間的昏暗區中以形成該泛光照明。
  10. 如請求項1之VCSEL晶片，其中來自該第一VCSEL陣列之該光藉由圓柱形透鏡來折射以形成該線條形圖案，且來自該第一VCSEL陣列及該第二VCSEL陣列之該光藉由該圓柱形透鏡來折射以形成該泛光照明。
  11. 如請求項1之VCSEL晶片，其中該VCSEL晶片為深度攝影機總成（DCA）之部分，且該DCA之控制器經組態以： 選擇用於該DCA之局部區域之深度感測模式； 指示該VCSEL晶片根據選定的深度判定技術來發射光；及 使用藉由自該VCSEL晶片所發射之光來照射該局部區域時所捕獲的影像以判定該局部區域之深度資訊。
  12. 如請求項11之VCSEL晶片，其中該深度判定技術選自包含以下之一群組：輔助立體、飛行時間及結構光。
  13. 一種深度攝影機總成（DCA），其包含： 垂直腔面射型雷射（VCSEL）晶片，其包含： 第一VCSEL陣列，其包括在基板上之複數個第一VCSEL， 第二VCSEL陣列，其包括在該基板上之複數個第二VCSEL，該第二VCSEL陣列與該第一VCSEL陣列在該基板上正交定位； 光學總成，其經組態以調節來自該VCSEL晶片之光且將經調節光投射至該DCA之局部區域中，該經調節光形成線條形圖案或泛光照明中之一者，其中自該第一VCSEL陣列發射之光用於形成該線條形圖案，且其中自該第一VCSEL陣列及該第二VCSEL陣列發射之光一起用於形成該泛光照明； 攝影機，其經組態以捕獲藉由該經調節光照射之該局部區域之影像；及 控制器，其經組態以： 指示該VCSEL晶片發射光以便形成該泛光照明或該線條形圖案中之一者，及 使用所捕獲之該影像來判定該局部區域之深度資訊。
  14. 如請求項13之DCA，其中該控制器經組態以： 選擇用於該DCA之該局部區域之深度感測模式，其中該深度感測模式選自包含以下之一群組：輔助立體、飛行時間及結構光；及 指示該VCSEL晶片根據選定的該深度感測模式來發射光。
  15. 如請求項13之DCA，其中該複數個第一VCSEL中之各者在第一長度上具有各別發射區，該DCA進一步包含： 第三VCSEL陣列，其包括在該基板上之複數個第三VCSEL，其中該複數個第三VCSEL中之各者在長於該第一長度之第三長度上具有各別發射區，且該第三VCSEL陣列平行於該第一VCSEL陣列來定向。
  16. 如請求項15之DCA，其中該第三VCSEL陣列之至少一部分在該第一VCSEL陣列內交錯。
  17. 如請求項13之DCA，其中該光學總成包括圓柱形透鏡，且來自該第一VCSEL陣列之該光藉由該圓柱形透鏡來折射以形成該線條形圖案，且來自該第一VCSEL陣列及該第二VCSEL陣列之該光藉由該圓柱形透鏡來折射以形成該泛光照明。
  18. 如請求項13之DCA，該第一VCSEL陣列包括彼此平行且由間隙分離之兩個鄰近條形光源，且存在對應的第二VCSEL，該第二VCSEL使其發射區沿著平行於該兩個鄰近條形光源之穿過該間隙之中心的線來定位。
  19. 如請求項13之DCA，其中該第一VCSEL陣列經配置為複數個平行條形光源，且該複數個平行條形光源中之各者包括複數個第一VCSEL，且該複數個第二VCSEL之鄰近發射區由各別間隙分離，且該複數個平行條形光源中之各者經定位以平分不同間隙。
  20. 如請求項13之DCA，其進一步包含： 雷射驅動器，其經組態以將驅動電流提供至該第一VCSEL陣列之第一條形光源及該第二VCSEL陣列之第二條形光源，且提供至該第二條形光源之該驅動電流比提供至該第一條形光源之該驅動電流小8倍。
  21. 一種非暫時性電腦可讀取媒體，其經組態以儲存程式碼指令，該程式碼指令在由深度攝影機總成（DCA）之處理器執行時使得該DCA進行包含以下之步驟： 指示垂直腔面射型雷射（VCSEL）晶片發射光以便形成泛光照明或線條形圖案中之一者，其中該VCSEL晶片包含： 第一VCSEL陣列，其包括在基板上之複數個第一VCSEL， 第二VCSEL陣列，其包括在該基板上之複數個第二VCSEL，該第二VCSEL陣列與該第一VCSEL陣列在該基板上正交定位； 經由光學總成以調節來自該VCSEL晶片之光； 將經調節光投射至該DCA之一局部區域中，該經調節光形成該線條形圖案或該泛光照明中之一者，其中自該第一VCSEL陣列發射之光用於形成該線條形圖案，且其中自該第一VCSEL陣列及該第二VCSEL陣列發射之光一起用於形成該泛光照明； 捕獲藉由該經調節光照射之該局部區域之影像；及 使用所捕獲之該影像來判定該局部區域之深度資訊。
TW111132508A 2021-09-13 2022-08-29 用於產生線性結構光圖案及泛光照明的垂直腔面射型雷射晶片 TW202315250A (zh)

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