视觉帮助投影仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于帮助视觉受损个体的视力的装置、系统和方法，并特别涉及帮助具有降低的机能的视网膜的视觉受损个体的这样的装置、系统和方法。
【背景技术】
[0002]由于其视网膜的机能降低，视觉受损个体频繁遭受到视力下降。这种机能降低可能是由于损伤和/或逐渐降低视网膜的机能的各种疾病过程，从而导致随着时间的推移视力受损。这种疾病过程的一个示例涉及在美国成人中失明的首要原因的老化相关的黄斑退化(AMD)。黄斑是视网膜的一部分，它提供了急剧聚焦的图像并且由此对于例如阅读和驾驶这样的活动特别需要。
[0003]AMD提出了另一个挑战，这是因为AMD在视网膜上的影响是不均匀的，它主要影响黄斑，使得帮助或矫正设备需要能够涉及到不均匀的视网膜机能，这可能还取决于个体而不同。目前，最有效的设备涉及植入到眼睛，但这些设备是高度实验性、完全侵入性以及在许多方面明显是不可取的(从治疗的角度来看)。
[0004]已经提出将光直接投影到视网膜上的各种装置，如公开的例如美国专利N0.5653751。然而，所描述的设备要求将光学元件植入到眼睛中，如上所述这又是非常不希望的。
[0005]一些教导设备不要求任何可植入元件，如在被授予给Dietrich的美国专利N0.7023621中描述的那样；然而，这种设备假定理想的视网膜，在整个视网膜上具有完全同质的机能。对于正常健康的视网膜，这样的假设尽管不正确然而仍然可以得到合理的有效设备；然而，对于具有降低机能或否者不均匀机能的视网膜来说，这样的假设是不正确的并大大降低了设备的有效性。
【发明内容】
[0006]上述【背景技术】没有教导或暗示用于帮助具有降低的机能的视网膜的视觉受损个体的视力的设备、系统或方法。
[0007]“降低的机能”是指视网膜的机能比正常健康的视网膜低或者差的水平和/或视网膜在不同的位置上具有不均匀的机能，使得例如但不限于，视网膜的不同位置上的一个或更多部分可能机能水平较高，而视网膜的其它位置上的一个或更多其它部分可能机能水平较低。
[0008]与之形成对比的是，本发明是用于帮助具有降低的机能的视网膜的视觉受损个体的视力的装置、系统或方法，它通过克服这样的降低和/或不均匀的视网膜机能来克服【背景技术】中的缺点。
[0009]在至少一些实施例中，本发明的系统包括:映射单元，用于映射视网膜的各个位置上的视网膜功能；和投影单元，如同视频投影仪一样用于将光投影到视网膜上，其中，在视网膜的各个部分上的光的强度和/或位置至少部分上由映射的视网膜机能来确定。可选地，可以在单个装置中实现两个单元；映射软件和分析机能还可以在该装置中可选地被实现，或者替选地在远程位置实现。必要的话在这种远程位置与装置之间的通信可选地是无线或有线。
[0010]根据本发明的至少一些实施例，视网膜多个部分中的每一个上的视网膜机能水平确定了，是否通过视频投影处理来刺激视网膜的该部分或者替选地是否在视频投影处理期间避免视网膜的该部分；对于后者的情况，视频数据被投影到“重新映射”的视网膜，其中视网膜过低机能部分不被刺激而是被避免，如下面更详细描述的。可选地，根据可用的总体光水平、和期望的视力类型(阅读、驾驶、夜视)等等，可以灵活地实现“刺激”和“避免”之间的这种划分。
[0011]根据本发明的至少一些实施例，为了补偿眼睛的移动，装置还包括眼睛跟踪器。
【附图说明】
[0012]图1示出了将直接视频图像投影到用户视网膜上的、根据本发明的一些实施例的虚拟视网膜显示器(VRD);
[0013]图2描述了本发明的多个说明性而非限制性的实施例，VRD 100包括例如激光器或者更特别地激光二极管的光源120 ;
[0014]图3示出作为示意性框图的投影光学器件140的示例性、说明性、可选实施例；
[0015]图4示出视频处理器170的操作；
[0016]图5是视网膜(FOV)视场的示例性划分，其中用RST中的单元格代表每个角段；
[0017]图6是说明性RRST的最初的10行X 10列的示例，用于证明在该区域中心内的降低的感光度的视网膜；
[0018]图7涉及用于接收输入图像和用于通过视网膜投影装置将该图像适当地投影到主体的视网膜上的示例性、说明性的方法；
[0019]图8(上方的图)示出了从光栅扫描的相机导出的示例性模拟视频信号；中间的图示出了扫描期间光信号的视网膜位置；下方的图示出了沿着视网膜位置的视频信号；
[0020]图9(上方的图)是从相机得到的视频信号，这里为清楚起见示出为数字信号；中间的图表示根据视网膜位置的视网膜的相对感光度得分；
[0021]图10在上方的图(1a)中显示了作为行3和4的光栅扫描的、用视网膜投影仪代表的字母ABC的图像；图10的第二张图(1b)代表如何将所投影的图像显示在中心部分具有盲点的视场中；图10的第三张图(1c)示出了在行5至6投影光栅图像时的字母ABC ;
[0022]图11涉及用于接收输入图像和用于通过视网膜投影装置将该图像适当地投影到主体的视网膜上的、根据本发明至少一些实施例的示范性、说明性的方法，例如如本文所述的，主体的视网膜的一个或更多部分基本上无机能；和
[0023]图12示出了示例性，说明性扫描视场的示意图，其中具有多个返弯点的“S形-曲线”形状表示的路径表示扫描的轨迹。
【具体实施方式】
[0024]由强度调制器用视频信息来调制来自光源的光子。由扫描仪在第一方向和大致垂直于第一方向的第二方向扫描经调制的光来创建光子光栅，该光栅由投影光学器件直接投影到用户的视网膜上来产生感知图像而不需要由用户感知或者观看的处于用户的眼睛之外的任何中间图像。理想的是采用眼睛跟踪系统来随着眼睛瞳孔的移动重新定位所扫描的光栅使得光射线束与眼睛的入射瞳孔重合。
[0025]光源可以是单色光或可以作为RGB视频信号以扫描直接到用户眼睛上的彩色光子的红、绿和黄或蓝光的光束。
[0026]现在转到附图，如图1所示的根据本发明的至少一些实施例的虚拟视网膜显示器(VRD)将直接视频图像投影到用户的视网膜上。
[0027]VRD 100利用由光源120发射的光束110、水平和垂直地以光栅模式扫描光束110的光学扫描仪130、并且由投影光学器件140进一步中继通过用户的眼睛155的瞳孔151直接进入视网膜152。视频处理器170从外部视频源175接收外部视频信号171，并按照如下更详细地描述的映射方面处理信号171，并可选和优选地还根据作为可选和优选地由眼睛跟踪系统160检测的瞳孔151的瞬时位置。视频处理器170随后生成到扫描仪130的同步信号172和根据调制信号173对光束110进行强度调制的该调制信号173。从扫描仪130发射经过光学器件140的经调制的光束110的强度光栅扫描视网膜152并且因此在不需要位于眼睛155之外的任何中间图像的前提下产生图像感知。
[0028]由于无需任何中间显示器或投影屏幕而将图像直接形成在视网膜上，因此可以降低设备的尺寸和重量，这继而使得VRD 100适于安装到用户头部150上。然而，无论如何应当注意的是如本文所述的VRD 100并不意在植入眼睛155或附着到眼睛155反而保持在眼睛155的外部；只有光的经强度调制的光束进入眼睛155。
[0029]正如图1中所见，VRD 100优选地特征为包括光源120、扫描仪130、投影光学器件140和可选和优选的眼睛跟踪系统160的头戴式部件101。可选地，包括例如电池(未示出)的电源的其它组件可以可选地位于远程模块102中，远程模块102也可以是便携式的但不必设在眼睛155附近。然而，至少远程模块102的电源被用电线103或者其他电连接器或电缆连接到头戴式部件101。
[0030]现在转到描述了本发明的各种说明性而非限制性实施例的图2，VRD 100包括例如激光器或更特别地是激光二极管的光源120。VRD 100可以包括一个或更多光源120。特别地，如果被投影到视网膜152上的光栅扫描的图像的特征为由RGB (红、绿、蓝)表示的彩色，则光源120优选地特征为至少有发射红色、绿色和蓝色的三个激光器(分别指定为201、202和203)。虽然激光器由于