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在實現(xiàn)特定性能的同時避免其他MR系統(tǒng)的檢測

（映維網(wǎng)Nweon?2023年07月21日）MR系統(tǒng)可以使用不同類型的攝像頭來向用戶顯示內容。通常，使用具有不同模態(tài)的攝像頭可以幫助用戶更好地感知環(huán)境。例如，可以使用微光攝像頭在微光環(huán)境中查看內容。

另外，MR系統(tǒng)可用于各種各樣的場景中，例如彩彈游戲。其中，你通常需要悄悄地跟蹤對手并適時襲擊對方。所以，有必須改進MR系統(tǒng)的使用方式，以便在實現(xiàn)特定性能的同時避免其他MR系統(tǒng)的檢測。

在名為“External illumination with reduced detectability”的專利申請中，微軟就介紹了一種相關的方法。概括來說，發(fā)明描述了提供一個照明系統(tǒng)，它可以向環(huán)境提供照明，同時可以降低被其他系統(tǒng)檢測到的可能性。

在一個實施例中，可以納入一個單光子雪崩二極管（SPAD）低光（LL）檢測裝置和一個發(fā)光裝置。發(fā)光裝置提供波長至少為950納米的照明。照明的強度設置為令照明在一個確定的距離內無法被檢測到的水平。在發(fā)光裝置提供照明的同時，SPAD LL檢測裝置產(chǎn)生一個提供照明的環(huán)境的圖像。

在一個實施例中，系統(tǒng)配置為動態(tài)修改由照明源產(chǎn)生的照明量，以達到或滿足特定的性能水平，同時不被特定類型和/或超過一定距離的外部光檢測系統(tǒng)檢測到。為了做到這一點，檢測環(huán)境中的環(huán)境光量。

系統(tǒng)同時選擇一個照明光將無法被外部光檢測系統(tǒng)檢測到的距離?；诜答伝芈?，系統(tǒng)逐步增加、減少或可能維持照明光的數(shù)量，直到達到閾值水平。閾值水平是基于照明光的衰減率/roll off rate 和所選距離的組合。

圖3顯示了一個頭顯300的例子。頭顯300包括發(fā)光裝置305，其顯示為發(fā)射照明310。發(fā)光裝置305配置成發(fā)射具有特定波長325或波長范圍內的光。

圖4顯示了一個圖形400，其中有兩個圖形。其中一張圖繪制了用于傳統(tǒng)弱光探測設備的傳統(tǒng)圖像增強管405的量子效率曲線。另一個圖繪制了SPAD LL檢測裝置410的量子效率曲線。

注意，傳統(tǒng)的圖像增強管405在900納米左右的量子效率曲線明顯下降。這意味著傳統(tǒng)的圖像增強管無法檢測波長超過900納米的光。

相比之下，SPAD LL探測器件410的量子效率曲線直到波長達到約1100 nm時才下降。這意味著SPAD LL檢測設備可以檢測到傳統(tǒng)圖像增強管無法檢測到的波長的光，例如波長在900 nm到1100 nm之間的光。

如前所述，微軟希望提供一種其他類型的系統(tǒng)無法檢測到的系統(tǒng)。因此，可以將SPAD LL檢測裝置與發(fā)光裝置組合使用。

發(fā)光裝置配置為發(fā)射具有傳統(tǒng)圖像增強管無法檢測到的波長的光，并在特定情境中建立緩沖。例如，由于傳統(tǒng)的圖像增強管可能能夠檢測約900 nm的光，因此可以實施約50 nm的緩沖，以便發(fā)光裝置發(fā)射波長高于約950 nm但不低于950 nm的光。

MR系統(tǒng)可以配備帶通濾波器415，以幫助濾除接近約950 nm閾值水平的光。即，所述帶通濾波器415可配置為濾除波長低于約950 nm的光。通過使用帶通濾波器415，實施例能夠在傳統(tǒng)圖像增強管可檢測的波長和SPAD LL檢測設備將檢測的波長之間維持或保留所需的緩沖。

如前所述，光具有特定的滾轉率。圖5提供了關于roll off rate的說明。

具體地，圖5示出由頭顯505發(fā)射的光的滾出率500，如照明510所示。即，頭顯505代表圖3中的頭顯300，照明510代表照明310。

所述照明510具有特定的強度515，并且照明510的強度水平520可基于提供給所述發(fā)光裝置的功率進行修改。圖5所示的roll off rate500說明，隨著距離頭顯505的增加，照明510以1 / R2的速率衰減或roll off。

例如，在距離頭顯505 1m處，照明面積為1平方米，照度為1/1，即100%。在距頭顯505 2 m處，照明面積為4平方米，照度為?或25%。在距離頭顯505 3 m處，照明面積為9平方米，照度為?，照度為11.1%。

我們可以觀察到光線是如何快速衰減或roll off。如果距離頭顯505足夠遠，到達該距離的光量將非常小，以至于基本上無法檢測到光，如圖6所示。

圖6示出發(fā)射照明605的頭顯600。圖6同時示出外部光檢測系統(tǒng)610，以及距離線615。距離線一般反映了照明605的roll off rate。在距離620處或從距離620處看，光線似乎很暗，幾乎難以察覺。

注意，外部光探測系統(tǒng)610位于距離625處，它距離頭顯600甚至比距離620還要遠。因為距離625是如此之大，由頭顯600發(fā)射的光子已經(jīng)分散得如此之多，以至于這些光子基本上無法被檢測到，正如外部光探測系統(tǒng)610在黑色或黑暗區(qū)域所示。

所以，通過動態(tài)控制光的波長和光的強度，可以設計一個滿足特定性能要求/目標，同時又不被外部光檢測系統(tǒng)檢測到的系統(tǒng)。

具體地說，所述實施例能夠發(fā)射具有所選波長的光，從而不能被傳統(tǒng)的圖像增強管檢測到。發(fā)射的光量可以根據(jù)考慮多個不同標準的反饋回路進行動態(tài)調整。實施例能夠動態(tài)控制發(fā)射光的強度，以便特定距離外的外部光檢測系統(tǒng)無法檢測到發(fā)射的光。

圖7顯示了一個示例頭顯700，其中包括SPAD LL檢測設備705。這里，SPAD LL檢測設備705用于捕獲環(huán)境的圖像，如圖像掃描710所示。

圖8顯示了頭顯800。頭顯800包括用于捕獲環(huán)境圖像的SPAD LL檢測裝置805和用于向環(huán)境發(fā)射照明820的發(fā)光裝置815。發(fā)光裝置815以前面討論的方式配置，其發(fā)射波長高于約900 nm的光。

在大多數(shù)情況下，照明820具有約950納米以上的波長。在特定情況下，照明820具有高于約1,000 nm的波長。如前所述，帶通濾波器可用于過濾波長低于約950 nm的光。

發(fā)光裝置815將光投射到環(huán)境中，而SPAD LL檢測裝置805正在捕獲發(fā)射光的環(huán)境的圖像。即SPAD LL檢測裝置805與發(fā)光裝置815一般對準同一方向。

水平線825是指從頭顯800直接向外投射的線，類似于攝像頭的光軸。圖例同時顯示了一個向下的角度830，它可以設置為1度到89度之間的任何向下的角度。所述發(fā)光裝置815旨在跟隨向下的角度830。

有了上述配置，頭顯800現(xiàn)在可以在極低光的情況下使用。發(fā)光裝置815配置為發(fā)射剛好足夠的光光子，以使SPAD LL檢測設備805能夠觀察環(huán)境中的內容，同時配置為避免發(fā)射過多的光光子，以免外部光檢測系統(tǒng)檢測頭顯800。

圖9示出了包含彩彈場900的環(huán)境，而環(huán)境是低光環(huán)境的示例。注意，有一名彩彈手905，其佩戴以上述方式配置的頭顯。所述頭顯發(fā)射具有上述波長特征的照明910。頭顯同時包括一個SPAD LL檢測裝置，以用于生成環(huán)境的低光圖像。彩彈場900同時包括第二彩彈手915，其當前站在由照明燈具910照亮的區(qū)域內。

在這個場景中，彩彈手905將能夠看到彩彈手915，因為彩彈手915在照明910的范圍內。如果彩彈手915沒有頭顯，或者如果頭顯包括傳統(tǒng)的圖像增強管，那么彩彈手915將無法看到彩彈手905，因為照明910具有不可檢測的波長。

圖10顯示了圖9中每個彩彈玩家都能看到的圖像。具體而言，圖10顯示了彩彈手1000，其代表彩彈手905。圖10顯示了圖像1005，其可以是提供給彩彈手1000的透視圖像的示例。注意，圖1005顯示了代表圖9中的參考點920的參考點1010，以及代表彩彈手915觀察到的對手1015。

圖10同時顯示了彩彈手1020，其代表圖9中的彩彈手915。圖10進一步示出圖像1025，其可以是彩彈手1020正在觀看的穿透圖像。注意，圖像1025顯示了參考點1030，但彩彈手1000不可檢測，因為沒有觀察到對手1035。

在這個示例場景中，彩彈手1020使用依賴于傳統(tǒng)圖像增強管的頭顯，并且系統(tǒng)不足以檢測圖9中的照明910。另外，彩彈手905離彩彈手915太遠，使得圖像1025不顯示彩彈手905。

相關專利：

Microsoft Patent | External illumination with reduced detectability

https://patent.nweon.com/28926

名為“External illumination with reduced detectability”的微軟專利申請最初在2023年2月提交，并在日前由美國專利商標局公布。

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原文鏈接：https://news.nweon.com/110532