Meta AR/VR专利提出具有颜色校准操作的颜色调谐光学模块

　　人工现实设备主要依赖于准确的光学信息来为用户提供无缝和逼真的输出，所以光学模块具有严格的光学要求，而彩色滤光片等器件对利用接收和透射光的光学模块的复杂操作构成重大挑战。

　　在使用无色调透镜或盖窗的系统中，光通过时不会改变，对象呈现出其自然颜色。但在使用彩色盖窗的系统中，例如带有蓝色调的透镜，通过彩色盖窗的光会失真，因为彩色盖窗选择性地反射特定波长的光并透射其他波长的光。通过彩色盖窗查看的对象会变形，颜色可能不准确。

　　所以在名为“Color tuned optical modules with color calibration operations”的专利申请中，Meta提出了一种具有颜色校准操作的颜色调谐光学模块。

　　图2A示出颜色校正操作的概述，图2B示出了颜色调谐过程产生的两种不同颜色。第一个AR设计250提供黄/绿色反射色。第二个AR设计255提供紫色。

　　在使用无色调透镜或盖窗的系统中，光205a通过时不会改变。对于透镜或盖窗后面的摄像头或其他光接收设备而言，对象210呈现出其自然颜色。换句话说，透镜或盖窗不会过滤、扭曲或以其他方式改变对象210的外观。

　　但在使用彩色盖窗240的系统中，例如带有蓝色调的透镜，通过彩色盖窗240的光205b会失真，因为彩色盖窗选择性地反射特定波长的光并透射其他波长的光。通过彩色盖窗查看的对象会变形，颜色可能不准确。在一个例子中，如果对象是一个白色的杯子，若通过一个蓝色透镜查看，对象看起来会是蓝色。

　　为了纠正这种颜色失真，ISP调谐操作225可以补偿彩色盖窗240的影响。在实施例中，ISP调谐225提供颜色校准和/或白平衡调整，以补偿由彩色盖窗240引起的已知颜色失真。

　　计算设备可以应用ISP调谐操作225对对象230进行颜色校正。继续上面的例子，透镜反射蓝光导致用户看到蓝色的色调。彩色盖窗240后面的摄像头相应地接收到较少的透射蓝光，并且需要对差异进行颜色校正。

　　ISP调整225可以对这种失真进行颜色校正，以解释彩色盖窗的蓝色配置，并使对象呈现白色，即其自然颜色。

　　因此，ISP调谐操作225有助于确保根据摄像头对接收到的光进行颜色校正。通过确定摄像头的颜色配置，并具有调整和颜色校正接收光的能力，设备和系统可以有效和准确地工作。这使得以前由于滤光引起的颜色失真和不准确而无法实现的多种透镜颜色、设计和配置成为可能。

　　图3示出了执行颜色校准和相关操作的流程图。在一个实施例中，可以利用包含颜色配置的一个或多个区域的彩色透镜。在包括多个区域的实施例中，两个或更多个区域可以具有相同或不同的颜色配置。可根据实施例利用各种透镜设计和颜色配置中的任何一种。

　　在实施例中，系统可以接收通过配置为选择性传输可见光的第一区域传输的可见光，并通过配置为选择性传输红外光305的第二区域接收红外光。所述区域可以位于彩色透镜之上。

　　因此，第一区域的颜色配置允许可见光的选择性透射，第二区域的颜色配置允许红外光的选择性透射。应当理解，系统上可以存在或多或少的区域，并且步骤305中定义的特定颜色配置只是一个示例。

　　无论各种颜色配置和区域的数量如何，示例性实施例在位于包含彩色涂层310的透镜后面的多个摄像头处接收光。光可以指示环境信息。

　　在实施例中，接收到的光提供用于在设备上执行操作的环境信息。举个例子，对于XR头显，位于透镜后面的摄像头可以执行一个操作来捕捉图像，以反映透镜外环境的快照。由于彩色透镜和摄像头前的区域会使光线失真，基于摄像头前区域的颜色配置进行颜色校准可以帮助生成具有逼真颜色的图像。

　　当在多个摄像头310首先接收光时，系统可以进一步识别由位于第一摄像头前面的第一区域和位于第二摄像头320前面的第二区域的颜色配置所反射的光波长。

　　在各种实施例中，一个或多个摄像头可位于区域后面，并且彩色透镜可包括多个区域。透镜的设计，关于位置和区域的数量可以根据系统的目的、功能、用途和设计以及其他因素而变化。

　　每个摄像头接收到的光的颜色校准可以基于光穿过的区域的颜色配置。颜色配置可以进一步包括透射配置和反射配置，并分别表示选择性透射和反射的波长。

　　在一个示例中，在具有调整为选择性传输可见光的颜色配置的区域中，计算系统可以根据过滤、反射和/或传输的波长校准接收的光信息。

　　特别是，系统和方法根据颜色配置确定每个摄像头接收的光的颜色校准。例如，颜色配置可包括反射配置，指示反射的波长。在实施例中，反射配置可以指示每波长和/或波长范围内反射光量的百分比、比率或其他指示。类似地，实施例可以利用与颜色配置相关联的反射配置来协助确定颜色校准，并确定用于放大的光波长。

　　系统和方法可以基于颜色校准340进一步更新环境信息。在其他示例中，环境信息可以包含一个或多个对象、颜色和特征。系统和方法基于更新的环境信息350在设备执行一个或多个操作。

　　图4示出执行颜色校准操作400的另一示例性方法。系统和设备可以基于颜色涂层420确定颜色校准。颜色校准放大与有色涂层相关的反射颜色配置。系统和设备根据颜色校准更新接收到的图像。

　　基于所述颜色校准，可以将第三颜色配置应用于所接收的图像以调整通过所述透镜的视图并补偿所述颜色涂层440。当接收到的图像表明通过透镜的视图发生变化时，颜色校准可以动态调整颜色校准。

　　在一个示例中，由于透镜上的彩色涂层会造成摄像头通过透镜观察到的图像失真，因此彩色校准放大了反射波长，以补偿彩色涂层的影响。这样的操作有助于生成具有逼真颜色的精确图像。

　　图5A示出各种涂层的透射与波长图的示例。图标比较了各种透镜配置的明显差异。在测试期间，每个透镜的传输数据采用0°入射角。

　　与a510和采样b540的曲线相对应的两个没有任何红外油墨涂层的透镜，在400 nm到900 nm波长范围内的透射率一致超过90%。采样c530曲线对应的透镜包括红外油墨。

　　图5B示出了与黄/绿色反射色相关的涂层反射与波长图例。黄/绿色的反射百分比表明，在500-600 nm波长范围内，峰值反射约为1-2.5%，在550 nm波长范围内，峰值反射约为2.4%。次级峰出现在400-500 nm和400-450 nm之间。

　　另一个较小的峰出现在750-800 nm左右。反射的波长峰值产生黄色/绿色的反射颜色。

　　图5C与紫色反射色有关的反射与波长图例。实测反射率570和模拟反射率580在400-450 nm之间急剧下降。所示设计在400 nm处显示出强烈的反射，对应于紫色反射光。

　　在大约450nm之后，模拟和测量的例子都没有显示出大于约2.5%的反射率。

　　图5D示出了与紫色反射色相关的透射率波长示例。实测透射率590和模拟反射率595在400-450 nm之间急剧增加。在大约450nm之后，模拟和测量的例子都没有显示出小于95%的反射率。紫色反射色的透射曲线在较低波长处具有较低的透射率。

　　发明讨论的ISP调谐机制和实施例可以解释传输中的这种损失。

　　图6示出用于透镜和涂层的示例材料堆栈。透有色透镜可包括多个分层材料。所述材料可堆叠在盖窗640的内外两侧。所述分层材料可包括但不限于油墨层、硬涂层层和外层抗反射层。

　　图7提供了发明技术从大约400nm到1000nm的反射与波长关系。在400-500nm范围内并且峰值在大约20%的光会出现显著反射。600-800nm波长范围内的光同样会经历反射增加，峰值在10%左右。

　　大于900nm的波长会遭到反射，峰值约为5%。最低反射水平在500-600nm和800-900nm之间，反射小于5%。反射在530-570nm和830-900nm附近接近零，并且在550nm和830-840nm附近最小。

　　图8示出了发明技术的透射关系。500nm以上的波长以大约88%及更高的水平透射光，在800-900nm附近达到100%透射的峰值。如预期的一样，400-500nm范围内的光经历较低的透射水平，因为所述范围经历了图7中的最大反射水平。400-500nm光的透射水平随着波长的增加而增加，从400nm处的大约68%开始，到500nm处达到大约88%的透射。

　　500-600nm波长的光在大约88-90%的透射率下保持恒定，并且在600nm之后增加。700-900nm范围内的光在800-900nm之间的约100%透射处增加并达到峰值，而在900nm以上则略有减少。

　　名为“Color tuned optical modules with color calibration operations”的专利申请最初在2022年2月提交，并在日前由美国专利商标局公布。