动态控制沉浸或抬头显示操作的宽视场3d立体视觉平台的制作方法

动态控制沉浸或抬头显示操作的宽视场3d立体视觉平台的制作方法
【专利摘要】本发明的实施例一般涉及3D立体视觉护目镜或其它平台，其能够用于强化用于外科手术应用、用于黄斑变性患者或用于娱乐或商业应用的视觉系统。本发明采集从视频输入源接收到的图像，并且分割这些图像和投射这些图像离开由椭球的一部分定义的反射镜并直接落在用户的眼睛的视网膜上。本发明允许用户以增大的视场、提升的图像质量、增强的舒适感、降低的成本以及其它益处享受3D立体视觉。
【专利说明】动态控制沉浸或抬头显示操作的宽视场3D立体视觉平台

【技术领域】
[0001] 本发明一般地涉及3D立体视觉护目镜（goggles)或其它平台，其能够用于强化与 内窥镜手术、机器人辅助手术、开放手术和外科显微镜一起使用的视觉系统；用作对具有诸 如黄斑变性之类的系统性疾病的患者的视觉辅助用具；以及用于期望3D立体视觉显示的 商业和娱乐应用。

【背景技术】
[0002] 如今，外科医生在治疗其病人时具有多种类型的视觉强化工具可供选择。目前所 使用的主要的视觉工具为：与机器人辅助系统一起使用的远程3D视觉、与开放手术一起使 用的眼环（eye loop)、内窥相机、以及与外科显微镜一起使用的2D或3D相机。所有这些视 觉工具都已经被构建为主要通过放大来提高外科医生的视力。
[0003] 在一个示例中，机器人辅助手术使用四臂机器人系统来夹持内窥镜工具。外科医 生通过坐在远程控制台处进行外科手术，他在远程控制台处控制夹持内窥镜工具和相机的 机器人臂。机器人辅助系统使用3D内窥镜相机，其中相机图像被显示在两个高分辨率、高 清晰度的平面屏幕显示器上。外科医生通过两个广角镜头查看两个显示器。外科医生能够 以深度知觉（depth perception)和合理的分辨率但是相当窄的视场看到操作。此外，为了 使得立体图像完全显示，外科医生必须使他的头呆在特定位置并且保持不动。
[0004] 在开放手术中，通常使用称作眼环的放大镜。放大倍率良好并且分辨率也很好，但 是视场较窄而且头部移动和放大倍率之间呈比例关系。
[0005] 在内窥镜手术中，内窥镜允许外科医生通过切一小口并且用一只手插入用于进行 手术的多个细长工具，然后用另一只手插入在末端带有微型相机的细长工具并且握住它来 给患者做手术。外科医生通过在平板显示器上观看手术来协调这些工具的运动。内窥镜检 查要求外科医生一般在2D的平面屏幕监视器处进行查看并且通常不再最佳位置处。例如， 监视器被放置在一侧，这样一来外科医生在做手术时头要转到该侧。这与在进行常规开放 手术时向下看向自己的手相比是不自然的。
[0006] 已经开发了专业的立体显微镜允许使用具有深度知觉的高度放大图像来执行外 科手术的过程，但是就像机器人辅助立体显示一样，外科医生必须使他的头固定地注视显 微镜的目镜。
[0007] 尽管已经开发了这些工具来延伸外科医生的肉眼，但所有这些系统中仍然存在一 些常见的问题。所有四种视觉工具在通常用于表征和比较外科手术视觉系统的视觉参数的 若干视觉参数中的一个（有时是两个）上具有出色的评级：比如，敏锐度、放大倍率、视场、 深度知觉、聚焦（手动或自动）、对比度、成本、工效学。例如，与显微镜一起使用的立体3D 视觉系统放大物体并且提供良好的深度和敏锐度，但是视场非常窄、初始系统是昂贵的、并 且工效学较差。工效学参数与你的身体位置自然或不自然的程度相关，并且一般是舒适度 的量度。能够扩展一个或多个视觉参数同时把余下的参数维持在与肉眼相当的程度的、用 于新设备的架构已经被证明是难以实现的。医疗视觉系统需要新的架构来优化所有视觉参 数。
[0008] 虽然下面的描述关注本发明在医疗外科手术中的应用，但将其用作对于视网膜退 化或具有其它视觉缺陷的人的视觉辅助同样是有效的。例如，护目镜或本文所述的本发明 的其它实施例能够由具有黄斑变性的患者使用。本发明还能够用于下面所讨论的商业和娱 乐用途。


【发明内容】

[0009] 本发明是新型3D立体视觉护目镜或其它平台。护目镜的优选实施例的特征包括： 针对每只眼睛具有120度视场和在左眼和右眼之间具有60度双眼重叠的全水平显示器；在 护目镜的每侧的内侧上的部分反光椭球部，该反光椭球部将图像直接放置在每只眼睛的视 网膜的后方；以及基于实时眼睛跟踪和对眼睛注视的控制为佩戴者创建高分辨率3D图像 的聚散度聚焦。本发明的实施例还包括另外的部件和方法，比如，视觉系统自动对齐到佩戴 者的眼睛、沉浸式或穿透式操作的动态控制、三轴头部定位传感器和以编程方式调整显示 以适应佩戴者的护眼处方（包括但不限于：放大倍率和散光）的能力。本发明还能够随视 觉系统一起用于商业和娱乐应用。使用来自若干工程领域的技术校正几何像差和畸变，这 些工程领域包括：光学、控制理论、电子学、机械工程和软件工程。

【专利附图】

【附图说明】
[0010] 为了能够更好地理解本发明，下面的章节提供（仅作为示例）后面将描述和提及 的本发明的不同实施例。
[0011] 图1是视觉平台的一个实施例内的针对每只眼睛的图像路径的框图。
[0012] 图2是整个视觉系统平台的一个实施例的主要硬件组件的框图。
[0013] 图3是作为显示控制器的处理器的框图。
[0014] 图4是护目镜的一个实施例的俯视图。
[0015] 图5图示了本文所述的护目镜的大致对齐情况以及椭球部分如何被选择并用于 护目镜设计。
[0016] 图6(a)是示出了护目镜的一个实施例的侧视图的图解。
[0017] 图6 (b)示出了如何相对于椭球镜安装护目镜的外侧透镜。
[0018] 图6(c)是护目镜的一个实施例的正视图。
[0019] 图7是示出了如何使用映射算法对针对一只眼睛的显示缓冲器中的图像进行预 畸变。
[0020] 图8a图示了具有两个被示作黑色圆点的焦点的三维椭球的一个实施例，该椭球 的一部分用于设计护目镜或本发明的其它实施例。
[0021] 图8b图示了按本发明所使用的相同的情形并排放置的两个图8a中的椭球部分。
[0022] 图9图示了被看做从内部反射椭球的一个焦点发出通过光学组件并且通过位于 佩戴者眼中的另一焦点的光线的光。
[0023] 图10示出了图9中所示的光学子组件的内部构造、0LED、透镜和反射镜。
[0024] 图11是示出了被分割为六个较小帧的大视场图像以及用于将六个帧反射到它们 的指定位置的六角反射镜的后视图的图解。
[0025] 图12是用于以特定更新速率同步伺服控制的六角反射镜的图像的时序图解。
[0026] 图13示出了当图像从图11中所示的六角反射镜投射远离（off)椭球反射镜时， 图11中所示的程式化图像及其六个分割帧将如何呈现。
[0027] 图14是用于校正和更新查找表的护目镜制造装备的俯视图。
[0028] 图15是示出了人眼的敏锐度相对于视场的图表。
[0029] 图16是附接到双轴万向节（gimbal)系统的宽视场、高分辨率相机。
[0030] 图17a是用于高分辨率窄视场相机的中性密度滤光片。
[0031] 图17b是用于低分辨率宽视场相机的中性密度滤光片。
[0032] 图18是带有相机模块的护目镜的正视图。
[0033] 图19a是对来自高分辨率宽视场的输出图像的仿真。
[0034] 图19b是图19a的仿真图像的放大图像。

【具体实施方式】
[0035] 呈现于本章节中的本发明的实施例由具有外部图像处理的视觉系统和使得佩戴 者能够直接在他们的眼睛的视网膜上接收3D立体图像的显示电子封装组成。本文所描述 的发明能够应用于其它显示技术（比如，电影显示和用于商业应用的显示），并且向佩戴者 提供本文所描述的本发明的益处。
[0036] 本发明将来自多个工程学科（比如，系统设计、光学设计、电气设计、机械设计、控 制理论以及软件）的方法应用于具有高分辨率、改进的敏锐度、宽视场、优越的深度知觉和 基于聚散度（mergence)控制的聚焦等主要特征的护目镜视觉系统。
[0037] 本发明的一个实施例看似一对滑雪护目镜。有机发光二极管（0LED)阵列用于生 成图像，该图像被投射穿过一系列透镜，反射远离旋转多面反射镜并且反射远离反射镜。图 像然后反射远离最终反射镜，该反射镜具有椭球的一部分的形状。图像被生成为看起来像 是从椭球的两个焦点之一发出的，然后椭球的扇形方向使得另一焦点在护目镜的佩戴者的 眼睛的旋转中心处。图像反射远离椭球部分使得图像置于佩戴者的视网膜上。
[0038] 图1中示出了完整的视觉系统平台的实施例内的图像路径的框图。能够使用多种 类型的相机，比如，标准2D相机1504、医疗内窥镜1505、3D相机1503和被称作"聚散度控 制的高分辨率相机" 1502的新型相机。比如，如果系统用于3D计算机仿真或用于娱乐，则 还能够使用计算机生成的图像1501。下面描述聚散度控制的相机的细节。
[0039] 在操作中，每只眼睛一次将仅使用输入1501-1505中的一个。
[0040] 来自相机或其它输入的图像数据最初流入显示控制器的缓冲器1507。每个缓冲 器和"预畸变（pre-distort) "缓冲器1507b和1507d的存储器大小足够大以包含整个图像 的所有像素以及针对每个像素的元数据。缓冲器被分段成相等的多个部分，每段具有的存 储器大小等于0LED阵列1315中的像素的数目。段的数目等于多面镜1511上的面的数目。 数据从缓冲器1507a和1507b被映射到"预畸变"缓冲器1507c和1507d。映射将由光学路 径引起的畸变以及佩戴者的护眼处方（eye prescription)考虑在内，如图7中进一步描述 的。显示控制器将来自"预畸变"缓冲器的数据分段地发送到护目镜。来自传感器1517和 眼睛跟踪1516的另外的输入能够修改数据被映射到预畸变缓冲器中的方式。预畸变缓冲 器持续地更新护目镜通信接口 1508。一些实施例能够具有不止一个要更新的护目镜，比如， 应用于外科手术的解决方案。在大部分外科手术过程中，有多位外科医生出席，或者可能有 医学学生出席。专用模块1506提供了多个附接端口，从而若干护目镜能够与主外科医生看 到相同的图像。
[0041] 由护目镜1508接收到的显示数据被使用直接存储器存取（DMA)移动到有机发光 二极管（0LED)阵列1509。由0LED形成的图像穿过透镜封装1510中的一组透镜。透镜封 装的输出反射离开翻折反射镜然后反射离开伺服控制的多面镜1511。离开多面镜的图像反 射离开椭球镜1512的特定扇区，椭球镜1512的焦点之一位于佩戴者的眼睛的旋转中心处。 图像穿过佩戴者的瞳孔和晶状体，然后成像在佩戴者的视网膜1513上。
[0042] 使用多面镜是显示图像的一种方式。使用同一序列对所有段进行重复更新被称作 光栅扫描。作为旋转多面镜或光栅扫描的替代方案，系统还能够使用矢量扫描。矢量扫描 允许任何段以任何顺序被更新。实现方式通常是两个独立的反射镜和两个电动机。由于每 个反射镜都附接到其自己的电动机，每个反射镜能够以任何角度放置。这允许这些段以任 何顺序被显示。尽管只有两种更新分割图像的方式（即，光栅扫描和矢量扫描），但是有多 种方式创建这些构成聚合图像的段。
[0043] 本发明的一个实施例使用0LED作为用于生成小块图像（被称为段）的光发射设 备。存在其它能够用于生成分割图像的技术。它们包括液晶显示器（LCD)、光发射二极管 (LED)和激光扫描。后者能够使用光栅扫描和/或矢量扫描。
[0044] 另外的特征包括但不限于：对镜头放大的动态控制1515和对驱动多面镜的电动 机的速度控制1514。速度必须锁定在60赫兹速率。60赫兹频率使用反馈控制理论在频率 和相位上被锁定。当垂直脉冲频率变化时，整个帧上下移位，使得佩戴者迷失方向。
[0045] 在整个眼睛移动包络内进行实时眼睛跟踪1516是用于支持聚散度控制和聚散度 聚焦的基本功能。眼睛进行大角度移动被称为眼跳运动（saccadic motion)。这种运动使 得眼睛最大能达到500度/秒的速度和2000度/秒2的加速度。需要具有200赫兹或更 高采样率的快速采样率相机以充分的跟踪眼睛的位置。
[0046] 一些实施例要求无法在显示控制器中获得的特殊处理，比如，用于放大外科医生 所看到的手术区的外科手术眼用小型放大器。这种实施例要求来自护目镜的加速计的传感 器数据输入和来自立体3D相机的图像处理。单独的专用模块1506用于支持该实施例的要 求。
[0047] 图2中示出了视觉平台的一个实施例的硬件部件的框图。主要部件是护目镜1203 和作为显示控制器的处理器1206。线缆组件1204连接护目镜和显示控制器。
[0048] 线缆组件1204包括用于电源和接地的两股铜线和四股光纤光缆。光链路用于向 护目镜发送图像，护目镜然后将图像呈现在左眼和右眼的视网膜上。而且，针对相机模块 1201的左相机图像和右相机图像随着其它数据（比如，诊断数据、代码调试和误差代码）一 起被从相机模块发送到显示控制器。
[0049] 护目镜1203包括左眼投射模块1202、右眼投射模块1211和相机模块1201，这些 模块可以安装到护目镜上或不安装到护目镜上。每个投射模块包括独立自足的一组光学、 电气和机械零件。每个投射模块具有对齐到佩戴者眼睛的功能。
[0050] 显示控制器1206能够以多种配置运作。例如，对于有诸如黄斑变性之类的视网膜 疾病的患者，显示控制器是移动的并且靠电池组运行。控制器足够小以使得患者能够将其 佩戴在他们的臀部上或者能够被附接到护目镜本身。另一配置用于支持外科手术。用于外 科手术应用的显示控制器配置包含图像处理电子设备、软件和显示电子设备。
[0051] 图3中示出了显示控制器1206的详细框图。显示控制器具有五个外部接口。
[0052] a.护目镜电气和光学连接器1401。
[0053] b.远程相机电气和光学连接器1410。其用于连接到视频输入。
[0054] c.外部电气和光学连接器1409。其由第三方公司用于将视觉平台集成到他们的 产品。
[0055] d.以太网端口 408,其用于软件开发和诊断。
[0056] e.供电模块接口 1407,其支持两种类型的供电模块，一种为AC，另一种为电池供 电。
[0057] 协调外部模块和内部模块之间的通信是由通信系统1406完成的。显示缓冲器 1403和1405接收来自外部视频输入的数据。显示缓冲器1403和1405中的每个显示缓冲 器都包含两个内部缓冲器，如图1的1507中进一步示出的。第一内部缓冲器接收进入相机 数据，第二内部缓冲器从第一缓冲器中取出数据并对数据进行预畸变。预畸变校正梯形失 真（Keystoning)、由曲面镜引起的畸变以及佩戴者的眼镜佩戴处方。来自预畸变缓冲器的 数据被发送到护目镜的投影仪和相机模块1401中的输出缓冲器。以黄斑为中心的显示缓 冲器1402和1404接收来自位于护目镜中的相机模块的相机数据。缓冲器1402和1404中 的每个缓冲器都包含两个子缓冲器，一个用于高分辨率窄视场图像，第二个用于宽视场外 围图像。这些图像与窄视场高分辨率图像混合在一起置于佩戴者的眼睛所看向的位置。这 是被称作聚散度控制的概念的一部分。下面在作为本发明一部分的对新相机开发的讨论中 将更详细地阐明聚散度控制。
[0058] 本发明对齐和适配于佩戴者的面部集合结构上的差异；比如，佩戴者的眼睛的宽 度、一只眼睛到另一只眼睛的垂直高度的差异，或者佩戴者具有平坦的前额或突出的前额。 本发明能够对齐到每只眼睛。这是通过使印刷电路板专注于一轴完成的。例如，有X轴和 y轴。z轴沿直线方向并沿旋转倾斜方向运动。这为每只眼睛提供了总共四个维度。
[0059] 先前的部件和模块当形成视觉平台时能够针对具体应用（无论是患者使用、外科 手术应用还是其它应用）进行定制。
[0060] 本发明的一个实施例与标准滑雪护目镜具有非常相似的外观。这样的通用护目镜 结构的示例在图5a、5b和5c中被示出，图6(c)中示出了护目镜结构的具体实施例的正视 图，图4示出了其俯视图。
[0061] 将图4中在护目镜的右侧上、用于将图像投射在右眼的视网膜上的部件复制到用 于左眼的护目镜的左侧上。图4中所示出的图形是护目镜的俯视图。护目镜中使用了六个 坐标系统；其中五个为用于左投影仪和右投影仪、左眼和右眼跟踪以及3轴加速计的局部 坐标系统。第六个是在局部坐标系统之间建立基准点的全局坐标系统。在数学上，基准点 是使用在计算机制图和机器人控制中通用的齐次变换等式定义的。
[0062] 使用三个印刷电路板（PCB)将右投影仪对齐到右眼。XR和ZR(YR垂直纸面向里） 为右投影仪的X轴、y轴和z轴的局部坐标。XL和ZL(YL垂直纸面向里）为左投影仪的X 轴、y轴和z轴的局部坐标。X和Z为全局坐标系统。
[0063] 开始于X轴板1305处，X轴电机1307能够使附接到套管1304和轴1305的PCB移 动。X轴电机能够将PCB从其标称位置移动近似正负0. 25英寸。y轴PCB1311通过套管和 轴1318附接到X轴板1305。X轴板1305的运动也移动了 y轴板。z轴板1310使用垫片 刚性附接到y轴板1311。z轴电机1309被附接到支架1312。整个光学系统被附接到支架 1312。光学系统由被聚焦调整电机1301、椭球镜1302、0LED驱动器板1303、多面镜1313、球 轴承1314和轴承座1317标注的元件构成。还有两个元件未在图4中示出，因为OLED 1315 挡住了这些零件。被遮挡的元件为图6c中所示出的镜头组件1114和棱镜1113。移动X轴、 y轴和z轴的目标是提供自动地将第二椭球焦点304定位在佩戴者眼睛的旋转中心处的途 径，如图9中所示和下面所讨论的。所有三块板以协调地方式移动从而实现该目标。对于 左眼投影仪和右眼投影仪，此过程是独立地实现的。
[0064] 用于将图像投射在眼睛的视网膜上的光路光子地（photonically)开始于有机发 光二极管（0LED)阵列1315, 0LED阵列1315是光学子组件的一部分。图10中示出了光学 子组件413的大致视图。该子组件包括0LED405、镜头组件406a、棱镜406b、第一固定翻折 反射镜407、多面镜408和翻折反射镜409。
[0065] 图4中的0LED 1315下面为图10中所示的缩小图像的透镜、棱镜和反射镜 406-409。这样做是为将面大小和多面镜1313大小降低为其最小尺寸。图6c中的镜头组 件1114还能够使用电机1301将放大倍率或屈光度从-5变为+3。图6c中的棱镜1113将 图像平移到四个反射镜中的第一反射镜。图像准直地离开棱镜1113。图4中图示了多面镜 伺服电机1303。多面镜1313被安装在被称作轴承座1317的两个实心脊状结构之间。多面 镜的轴通过球轴承1314附接到轴承座。光路的最终元件是椭球镜部件1302。
[0066] 最初，佩戴者戴上护目镜并按下"开（on)"按钮（未示出），然后印刷电路板1305、 1310和1311移动到默认位置（S卩，每个板的标称位置）。目标图像由系统内部地生成并且 被显示。佩戴者使用双手调整护目镜，直到双眼看到完全相同的目标图像。一旦一只眼睛 看到图像，则在护目镜1308侧面的按钮被按下。使用图6c中所示的眼睛跟踪相机1107和 1110和一系列对齐图像，护目镜中的投影仪被对齐到其佩戴者。针对若干佩戴者的对齐参 数能够被存储在图2中的显示控制器1206中。为了支持佩戴者视力屈光不正的大的变动， 而进行光轴的自动对焦。对近视和远视的校正都是从-5到+3屈光度，这允许大多数佩戴者 在不戴眼镜的情况下使用本发明。图4中所示的小电子电机1301仅调整光学子系统1315 中的折射元件。其余光学部件由反射元件构成。
[0067] 本发明需要测量两个光学路径以确保图像尽可能地清楚。第一个是将佩戴者的焦 点调整至显示器，第二个是将相机平台对焦至佩戴者的注视（gaze)。对护目镜的焦点进行 调整是通过输入佩戴者的眼镜佩戴处方实现的。显示控制器中的软件然后将调整焦点以控 制护目镜匹配佩戴者的眼镜佩戴处方。第二个涉及使用插入护目镜中的相机模块选项。相 机模块由两个高分辨率相机组件组成，其中每个相机具有两个旋转自由度。在护目镜中进 行眼睛跟踪用于与佩戴者的左眼和右眼协调地移动左眼相机和右眼相机，如下面将进一步 描述的。
[0068] 当首次戴护目镜时，弧形板被压在佩戴者的前额1316上。在对齐过程完成时，该 板维持一致的基准点。
[0069] 标号1308示出了用于电子器件或传感器选项（比如，GPS或控制按钮）的另外的 空间。
[0070] 图5示出了椭球部件如何被应用于护目镜105的构建和起作用的示意图。椭球 106在数学上由111和112所示的两个焦点定义。对于本发明的此实现方式，焦点之一被选 作图像源102U02和112。如果椭球的内壁是反光的，从一个焦点发射的光将从内部反光壁 反射并通过另一焦点。本发明使用该性质来直接将图像放置在护目镜的佩戴者的视网膜的 后方。
[0071] 椭球的特定部分被选择是因为它的位置允许反射镜被安装在护目镜105中。另 夕卜，对选择椭球部分的位置的其它考虑是护目镜的视场和将图像源定位在何处。
[0072] 通过将第二焦点放置在眼睛的旋转中心111使图像形成在视网膜上。为使图像可 以在眼睛的整个视场内被看到，必须满足以下条件：
[0073] a.图像源必须看起来是从第一焦点101、102和112发出的。该处理是在制作设备 时进行的。一旦对齐，则第一焦点不应移动。
[0074] b.第二焦点111必须被放置在佩戴者的眼睛的旋转中心处。必须针对每个佩戴 者进行该处理。由一组专用对齐目标构成的过程被依次呈现给佩戴者。初始对齐以寻找 注视中心开始，这是通过将目标几乎直的放置在护目镜前方完成的。两个投影仪以被校准 为已知距离处的距离被使用。然后使用一系列螺旋点，每个点被单独地呈现给佩戴者。最 后的测试示出了若干具有单个对象、以不同的距离呈现在前场的3D照片。针对每张图片， 佩戴者的左眼和右眼的位置被暂时地存储。在测试完成之后，计算距离到眼睛三角测量 (triangulation)的映射。一旦针对佩戴者完成上述操作，则设置可以被存储。
[0075] c.椭圆部分覆盖眼睛的视场。该处理是在设计和制作阶段完成的。
[0076] 护目镜通过处于1110压力之下的宽弹性带依靠在佩戴者的面部。
[0077] 电力、通信和所显示的图像通过包括四根光纤光缆和两根铜缆的线缆组件被发送 到护目镜。线缆插入安装在佩戴者的头部后侧的连接器108、109。
[0078] 设定在笛卡尔（Cartesian)坐标系中的椭球的一般等式为：
[0079]

【权利要求】
1. 一种用于将一系列图像投射在眼睛的视网膜上的装置，包括： a. 图像输入，其用于接收一系列图像； 至少一个处理器，其用于划分这些图像以生成一系列分割图像； b. 发光设备，其用于从椭球的第一焦点投射所述一系列分割图像； c. 第一反射镜；以及 d. 第二反射镜； 其中，所述发光设备将所述一系列分割图像投射离开所述第一反射镜和所述第二反射 镜，并且其中，所述第二反射镜被定位为使得所述一系列分割图像被反射到所述椭球的第 二焦点，所述椭球的第二焦点表示所述眼睛的旋转中心。
2. 如权利要求1所述的装置，其中，所述第一反射镜是旋转多面镜。
3. 如权利要求1所述的装置，其中，所述第一反射镜是矢量反射镜。
4. 如权利要求1所述的装置，其中，所述发光设备包括以下各项中的至少一项：有机发 光二极管、激光器、发光二极管（LED)或液晶显示器（LCD)。
5. 如权利要求1所述的装置，还包括：透镜封装，其用于在投射离开所述第一反射镜之 前准直所述分割图像。
6. 如权利要求1所述的装置，还包括：一对护目镜，其用于相对于所述椭球的第二焦点 对齐所述发光设备、所述第一反射镜和所述第二反射镜。
7. 如权利要求6所述的装置，其中，所述图像输入被安装到所述护目镜上。
8. 如权利要求6所述的装置，其中，所述发光设备能够被移动以与所述椭球的第二焦 点相对齐。
9. 如权利要求1所述的装置，还包括：在所述护目镜的至少一部分上的液晶涂层，其 中，改变施加在所述涂层上的电压会调整光通过所述护目镜的透射比。
10. 如权利要求1所述的装置，还包括：用于为投射所述一系列分割图像离开所述第一 反射镜进行定时的设备。
11. 如权利要求1所述的装置，还包括：第二图像输入，其用于接收第二系列图像；第二 发光设备，其用于从第二椭球的第一焦点投射第二系列分割图像；第三反射镜；以及第四 反射镜，其中所述第二发光设备将所述第二系列分割图像投射离开所述第三反射镜和所述 第四反射镜，并且其中，所述第四反射镜被定位为使得所述第二系列分割图像被反射到所 述第二椭球的第二焦点，所述第二椭球的第二焦点表示第二眼睛的旋转中心。
12. 如权利要求1所述的装置，还包括：至少一个处理器，其用于调整所述一系列分割 图像以补偿所述分割图像重叠的地方的亮度差异。
13. 如权利要求1所述的装置，还包括：至少一个处理器，其用于校正畸变或梯形失真 的至少一项。
14. 如权利要求1所述的装置，还包括：至少一个相机，其用于跟踪所述眼睛的运动。
15. -种用于将一系列图像投射在眼睛的视网膜上的方法，包括： a. 接收一系列图像； b. 分割所述一系列图像； c. 从椭球的第一焦点投射所述一系列分割图像离开第一反射镜和第二反射镜，到所述 椭球的第二焦点，所述椭球的第二焦点表示所述眼睛的旋转中心。
16. 如权利要求15所述的方法，还包括：在所述一系列分割图像被反射离开所述第一 反射镜之前，准直所述一系列分割图像。
17. 如权利要求15所述的方法，还包括：调整发光设备的位置以使所述椭球的第二焦 点与所述眼睛的旋转中心相对齐。
18. 如权利要求15所述的方法，其中，所述第一反射镜是旋转多面镜，所述分割图像中 的每幅图像被定时投射离开所述旋转多面镜的指定面。
19. 如权利要求15所述的方法，还包括：校正畸变或梯形失真的至少一项。
20. 如权利要求15所述的方法，还包括：调整所述一系列分割图像以补偿所述分割图 像重叠的地方的亮度差异。
21. -种视频相机系统，包括： a. 览视场透镜； b. 至少一个用于准直图像的透镜； c. 分束器，其用于将经准直的图像划分为低分辨率路径图像和高分辨率路径图像； d. 第一中性密度滤光片，其用于过滤所述低分辨率路径图像； e. 第二中性密度滤光片，其用于过滤所述高分辨率路径图像；以及 f. 至少一个处理器，其用于组合所述低分辨率路径图像和所述高分辨率路径图像。
22. 如权利要求20所述的视频相机系统，其中，所述第一中性密度滤光片在所述滤光 片的边缘处是透明的且在所述滤光片的中央是不透明的。
23. 如权利要求20所述的视频相机系统，其中，所述第二中性密度滤光片在所述滤光 片的边缘处是不透明的且在所述滤光片的中央是透明的。
24. 如权利要求20所述的视频相机系统，还包括： a. 至少一个相机，其用于跟踪眼睛的运动；以及 b. 至少一个电机，其用于响应于所述眼睛的运动而移动所述宽视场透镜。
【文档编号】G02B27/02GK104094162SQ201280068856
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2012年11月30日 优先权日:2011年12月2日
【发明者】杰瑞·G·奥格伦 申请人:杰瑞·G·奥格伦