[发明专利]具有变焦距透镜的头戴显示器

说明书

相关专利申请

本专利申请要求享有序列号为61/056283的美国临时申请的优先权，其申请日是2008年5月27日。

技术领域

本发明涉及一种图像显示装置，该图像显示装置为观察者提供具有较低分辨率区域和较高分辨率区域的虚像。

背景技术

视觉是人类在很多情况下收集信息的主要途径。但是，我们的视觉评估一百多年以来保持相对静止并且主要集中在19世纪60年代由Snellen博士最初引入的看到“20/20”的能力。

现代世界额外地引入环境压力以施加于人的感受，这通过简单的20/20评估不能足够地来解决。例如，我们周围的物体以及我们本身的行进速度的增加，以及在变化的对比度和闪耀度情况下需要聚焦于小的目标或文字，这对满意的视力评估产生了新的挑战。本质上来说，为了快速和准确地收集有用的信息，必须在某种程度上定向人的眼睛，这在靠近所需要的信息驻留的区域中带来视觉检测器，并且以实时的方式这样做。

利用例如Snellen测试机制的传统装置来获得满意视力的合适评估是困难的。即使这样的设备被制造能够提供与现代体验相关的测试协议，但是这种装备的成本对于太多的世界人口来说是不容许的。第三世界国家的经济制度都不能负担起现代验光师或者眼科专家的典型办公室内的完美装备。

另外，现在在眼睛护理中使用虚拟空间还是未知的。这可能是部分由于工业界的如下感知：这项技术昂贵的价格被禁止。在本发明之前，具有以高于大约20/40的精确度有效地评估视觉所必需的分辨率的视觉系统非常昂贵不容许。并且，即使这样的装置能够获得，其还没有适用于诊断或治疗的领域。

发明内容

因此，本发明包括用于提供具有较低分辨率区域和较高分辨率区域的相对低成本显示器的方法和装置。另外，在一些实施例中，本发明包括这样的装置，该装置以反映患者所经历的真实世界压力的方式对于人类视力的评估是有用的。

本发明提供了一种头戴显示器，其具有适于以一种与患者实际的视觉挑战相一致的方式对患者的视力进行评估的光学特性。

附图说明

图1A示出了单高分辨率图像叠加于另外图像上。

图1B示出了双高分辨率图像叠加于另外图像上。

图2示出了用于形成叠加高分辨率图像部分以及一个或多个可变焦距透镜的一些实施例。

图3示出了包括平面镜以及一个或多个可变焦距透镜的本发明的一些实施例。

图4示出了连接到头戴显示器单元的控制器。

图5示出了可以用于本发明的一些实施例中的控制器。

具体实施方式

根据本发明，提供了一种头戴显示器(“HMD”)，该头戴显示器具有足够的光学分辨率以及眼睛跟踪装置以为视觉系统的动态测试参数提供平台。一些测试可对应例如传统的临床测试以及附加测试可以包括在迄今为止在广泛的基础上不能得到的测试。

附加测试在患者要求速度的环境下把视觉确认为信息收集的重要部分。本发明提供了用于把视觉检测器放置靠近这样的区域的方法和装置，其中所需要的信息驻留在所述区域中并且允许患者的眼镜以仿真实际生活感受的方式被定向。加强的测试可以包括例如稳定目标的中心凹固定(foveal fixation)。

本发明提供一种具有足够分辨率和可编程的显示的HMD，以评估高空间频率信息，例如细节，或者单目模式中的锐度，以及还有下列中的一个或多个：颜色，深度(例如使用双目的中介聚散度(vergence mediated)或者立体影像(z轴))；对比度；轮廓；空间定位(X-Y)；以及稳定性。前述的一个或多个可以同步或同时地进行评估。

相对高分辨率对于通过HMD管理的至少一些测试是最佳的。根据一些实施例，HMD显示器提供标准分辨率和增强分辨率部分。HMD能够利用第一图像源在标准分辨率下进行全面的显示以及利用第二图像源在增强分辨率下进行第二图像显示。第一图像显示和第二图像显示彼此叠加以在相对高分辨率提供至少一部分聚合显示。一些实施例可以包括有机发光二极管(“OLED”)系统作为第一图像源和第二图像源中的一个或两个。

另外，根据本发明，为了测试，HMD可被用于在虚拟空间中训练。这种训练可以是静态的，以便跟随一组状况；或者是动态的，由此随后训练水平或练习是基于先前性能的记录性能。

HMD本身能够由计算设备来控制。计算设备上可执行的软件可被用于下列中的一个或多个：产生测试；产生测试参数；传递指令给描述测试状况的患者；在HMD中控制测试参数；收集患者的响应并产生报告。