視覺幫助投影儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于幫助視覺受損個體的視力的裝置、系統和方法，并特別涉及幫助具有降低的機能的視網膜的視覺受損個體的這樣的裝置、系統和方法。
【背景技術】
[0002]由于其視網膜的機能降低，視覺受損個體頻繁遭受到視力下降。這種機能降低可能是由于損傷和/或逐漸降低視網膜的機能的各種疾病過程，從而導致隨著時間的推移視力受損。這種疾病過程的一個示例涉及在美國成人中失明的首要原因的老化相關的黃斑退化(AMD)。黃斑是視網膜的一部分，它提供了急劇聚焦的圖像并且由此對于例如閱讀和駕駛這樣的活動特別需要。
[0003]AMD提出了另一個挑戰，這是因為AMD在視網膜上的影響是不均勻的，它主要影響黃斑，使得幫助或矯正設備需要能夠涉及到不均勻的視網膜機能，這可能還取決于個體而不同。目前，最有效的設備涉及植入到眼睛，但這些設備是高度實驗性、完全侵入性以及在許多方面明顯是不可取的(從治療的角度來看)。
[0004]已經提出將光直接投影到視網膜上的各種裝置，如公開的例如美國專利N0.5653751。然而，所描述的設備要求將光學元件植入到眼睛中，如上所述這又是非常不希望的。
[0005]一些教導設備不要求任何可植入元件，如在被授予給Dietrich的美國專利N0.7023621中描述的那樣；然而，這種設備假定理想的視網膜，在整個視網膜上具有完全同質的機能。對于正常健康的視網膜，這樣的假設盡管不正確然而仍然可以得到合理的有效設備；然而，對于具有降低機能或否者不均勻機能的視網膜來說，這樣的假設是不正確的并大大降低了設備的有效性。
【發明內容】
[0006]上述【背景技術】沒有教導或暗示用于幫助具有降低的機能的視網膜的視覺受損個體的視力的設備、系統或方法。
[0007]“降低的機能”是指視網膜的機能比正常健康的視網膜低或者差的水平和/或視網膜在不同的位置上具有不均勻的機能，使得例如但不限于，視網膜的不同位置上的一個或更多部分可能機能水平較高，而視網膜的其它位置上的一個或更多其它部分可能機能水平較低。
[0008]與之形成對比的是，本發明是用于幫助具有降低的機能的視網膜的視覺受損個體的視力的裝置、系統或方法，它通過克服這樣的降低和/或不均勻的視網膜機能來克服【背景技術】中的缺點。
[0009]在至少一些實施例中，本發明的系統包括:映射單元，用于映射視網膜的各個位置上的視網膜功能；和投影單元，如同視頻投影儀一樣用于將光投影到視網膜上，其中，在視網膜的各個部分上的光的強度和/或位置至少部分上由映射的視網膜機能來確定。可選地，可以在單個裝置中實現兩個單元；映射軟件和分析機能還可以在該裝置中可選地被實現，或者替選地在遠程位置實現。必要的話在這種遠程位置與裝置之間的通信可選地是無線或有線。
[0010]根據本發明的至少一些實施例，視網膜多個部分中的每一個上的視網膜機能水平確定了，是否通過視頻投影處理來刺激視網膜的該部分或者替選地是否在視頻投影處理期間避免視網膜的該部分；對于后者的情況，視頻數據被投影到“重新映射”的視網膜，其中視網膜過低機能部分不被刺激而是被避免，如下面更詳細描述的。可選地，根據可用的總體光水平、和期望的視力類型(閱讀、駕駛、夜視)等等，可以靈活地實現“刺激”和“避免”之間的這種劃分。
[0011]根據本發明的至少一些實施例，為了補償眼睛的移動，裝置還包括眼睛跟蹤器。
【附圖說明】
[0012]圖1示出了將直接視頻圖像投影到用戶視網膜上的、根據本發明的一些實施例的虛擬視網膜顯示器(VRD);
[0013]圖2描述了本發明的多個說明性而非限制性的實施例，VRD 100包括例如激光器或者更特別地激光二極管的光源120 ;
[0014]圖3示出作為示意性框圖的投影光學器件140的示例性、說明性、可選實施例；
[0015]圖4示出視頻處理器170的操作；
[0016]圖5是視網膜(FOV)視場的示例性劃分，其中用RST中的單元格代表每個角段；
[0017]圖6是說明性RRST的最初的10行X 10列的示例，用于證明在該區域中心內的降低的感光度的視網膜；
[0018]圖7涉及用于接收輸入圖像和用于通過視網膜投影裝置將該圖像適當地投影到主體的視網膜上的示例性、說明性的方法；
[0019]圖8(上方的圖)示出了從光柵掃描的相機導出的示例性模擬視頻信號；中間的圖示出了掃描期間光信號的視網膜位置；下方的圖示出了沿著視網膜位置的視頻信號；
[0020]圖9(上方的圖)是從相機得到的視頻信號，這里為清楚起見示出為數字信號；中間的圖表示根據視網膜位置的視網膜的相對感光度得分；
[0021]圖10在上方的圖(1a)中顯示了作為行3和4的光柵掃描的、用視網膜投影儀代表的字母ABC的圖像；圖10的第二張圖(1b)代表如何將所投影的圖像顯示在中心部分具有盲點的視場中；圖10的第三張圖(1c)示出了在行5至6投影光柵圖像時的字母ABC ;
[0022]圖11涉及用于接收輸入圖像和用于通過視網膜投影裝置將該圖像適當地投影到主體的視網膜上的、根據本發明至少一些實施例的示范性、說明性的方法，例如如本文所述的，主體的視網膜的一個或更多部分基本上無機能；和
[0023]圖12示出了示例性，說明性掃描視場的示意圖，其中具有多個返彎點的“S形-曲線”形狀表示的路徑表示掃描的軌跡。
【具體實施方式】
[0024]由強度調制器用視頻信息來調制來自光源的光子。由掃描儀在第一方向和大致垂直于第一方向的第二方向掃描經調制的光來創建光子光柵，該光柵由投影光學器件直接投影到用戶的視網膜上來產生感知圖像而不需要由用戶感知或者觀看的處于用戶的眼睛之外的任何中間圖像。理想的是采用眼睛跟蹤系統來隨著眼睛瞳孔的移動重新定位所掃描的光柵使得光射線束與眼睛的入射瞳孔重合。
[0025]光源可以是單色光或可以作為RGB視頻信號以掃描直接到用戶眼睛上的彩色光子的紅、綠和黃或藍光的光束。
[0026]現在轉到附圖，如圖1所示的根據本發明的至少一些實施例的虛擬視網膜顯示器(VRD)將直接視頻圖像投影到用戶的視網膜上。
[0027]VRD 100利用由光源120發射的光束110、水平和垂直地以光柵模式掃描光束110的光學掃描儀130、并且由投影光學器件140進一步中繼通過用戶的眼睛155的瞳孔151直接進入視網膜152。視頻處理器170從外部視頻源175接收外部視頻信號171，并按照如下更詳細地描述的映射方面處理信號171，并可選和優選地還根據作為可選和優選地由眼睛跟蹤系統160檢測的瞳孔151的瞬時位置。視頻處理器170隨后生成到掃描儀130的同步信號172和根據調制信號173對光束110進行強度調制的該調制信號173。從掃描儀130發射經過光學器件140的經調制的光束110的強度光柵掃描視網膜152并且因此在不需要位于眼睛155之外的任何中間圖像的前提下產生圖像感知。
[0028]由于無需任何中間顯示器或投影屏幕而將圖像直接形成在視網膜上，因此可以降低設備的尺寸和重量，這繼而使得VRD 100適于安裝到用戶頭部150上。然而，無論如何應當注意的是如本文所述的VRD 100并不意在植入眼睛155或附著到眼睛155反而保持在眼睛155的外部；只有光的經強度調制的光束進入眼睛155。
[0029]正如圖1中所見，VRD 100優選地特征為包括光源120、掃描儀130、投影光學器件140和可選和優選的眼睛跟蹤系統160的頭戴式部件101。可選地，包括例如電池(未示出)的電源的其它組件可以可選地位于遠程模塊102中，遠程模塊102也可以是便攜式的但不必設在眼睛155附近。然而，至少遠程模塊102的電源被用電線103或者其他電連接器或電纜連接到頭戴式部件101。
[0030]現在轉到描述了本發明的各種說明性而非限制性實施例的圖2，VRD 100包括例如激光器或更特別地是激光二極管的光源120。VRD 100可以包括一個或更多光源120。特別地，如果被投影到視網膜152上的光柵掃描的圖像的特征為由RGB (紅、綠、藍)表示的彩色，則光源120優選地特征為至少有發射紅色、綠色和藍色的三個激光器(分別指定為201、202和203)。雖然激光器由于