CN110140077B - 视觉辅助设备 - Google Patents

Abstract

公开了一种辅助人的视觉的可穿戴设备，其包括显示系统，所述显示系统包括显示设备、平行于显示设备的第一偏光器、四分之一波片和反射镜。显示设备、第一偏光器、四分之一波片和反射镜依次布置，使得显示设备设置在显示系统的第一端并且反射镜设置在显示系统的相对的第二端。显示系统具有与反射镜的焦距相对应的长度。摄像系统包括摄像机和图像稳定系统，摄像机具有配置用于提供最多60倍变焦或约为60倍变焦的变焦放大率。显示系统和摄像系统紧固到安装件，并且关于安装件能够相对彼此移动。安装件紧固到框架。

Description

视觉辅助设备

技术领域

本公开针对用于辅助人的视觉的设备。更具体地，本公开针对用于辅助诸如(但不限于)视觉退化疾病患者之类的人的视觉的可穿戴设备。

背景技术

黄斑变性是一种常见的医学疾病，尤其在老年人中。患有黄斑变性的人通常视网膜(特别是视网膜的黄斑)受损或功能失调。黄斑通常是眼睛分辨率最高的。通常，受损或功能失调的黄斑可能对人前方的光线没有正常反应。结果，患者可能在视野中心或其周围的某个区域视觉模糊或没有视觉。黄斑变性可能会限制一个人识别面孔、驾驶、阅读等方面的能力。黄斑的恶化可能从视网膜中心部向外扩展。然而，它不太可能影响视网膜的外围区域。

发明内容

本公开针对用于辅助人的视觉的设备。更具体地，本公开针对用于辅助诸如视觉退化疾病患者之类的人的视觉的可穿戴设备。

在一个实施例中，该设备是头部可穿戴设备。在一个实施例中，该头部可穿戴设备可以是眼镜设备。在一个实施例中，该头部可穿戴设备可以是帽子、头带等等。

在一个实施例中，可穿戴设备包括摄像系统、显示设备、显示系统、用于显示系统的透明外壳、安装件、能够调整摄像系统与显示系统之间的位置的第一滑动外壳(x轴)、以及能够调整显示系统与穿戴该设备的人的眼睛之间的距离的第二滑动外壳(y轴)。

在一个实施例中，可穿戴设备还包括能够输出至少一个命令的控制器。在一个实施例中，该命令用于控制显示屏的配色方案、亮度和对比度中的一个或多个。在一个实施例中，控制器能够接收来自一个或多个按钮的输入。在一个实施例中，控制器可以是有线或无线控制器。也可以使用可穿戴设备上的按钮来实现控件。在一个实施例中，控件是印刷电路板(PCB)上用于控制该可穿戴设备的按钮。

在一个实施例中，第一或第二滑动外壳可以手动或自动进行调整。

在一个实施例中，设备还包括用于显示设备和摄像机的电源开关。

公开了一种辅助人的视觉的可穿戴设备。该可穿戴设备包括显示系统，显示系统包括显示设备、平行于显示设备的第一偏光器、四分之一波片和反射镜，其中显示设备、第一偏光器、四分之一波片和反射镜依次布置，使得显示设备设置在显示系统的第一端并且反射镜设置在显示系统的相对的第二端。显示系统具有与反射镜的焦距相对应的长度。摄像系统包括摄像机和图像稳定系统。摄像机包括配置用于提供最多60倍变焦或约为60倍变焦的变焦放大率。包括安装件。显示系统和摄像系统紧固到安装件。显示系统和摄像系统关于安装件能够相对彼此移动。安装件紧固到框架。

还公开了一种辅助人的视觉的头部可穿戴设备。该头部可穿戴设备包括显示系统，显示系统包括显示设备、平行于显示设备的第一偏光器、相对于显示设备设置为45°角的第二偏光器、四分之一波片和反射镜，其中显示设备、第一偏光器、第二偏光器、四分之一波片和反射镜依次布置，使得显示设备设置在显示系统的第一端并且反射镜设置在显示系统的相对的第二端。显示系统具有与反射镜的焦距相对应的长度。摄像系统包括摄像机和图像稳定系统，摄像机包括配置用于提供最多60倍变焦或约为60倍变焦的变焦放大率。显示系统和摄像系统紧固到安装件。显示系统和摄像系统关于安装件能够相对彼此移动。安装件紧固到框架。

还公开了一种辅助患有视觉退化疾病的人的视觉的方法。该方法包括：在该人的视野中安装可穿戴设备。利用摄像机捕获人前方的景象。稳定所捕获的景象。在可穿戴设备的显示系统上显示所稳定的景象。在显示系统上显示包括：使光线穿过第一线性偏光器、第二线性偏光器以及四分之一波片以形成圆偏振光；使圆偏振光反射离开反射镜；使反射后的圆偏振光穿过四分之一波片并在第二偏光器上反射以进入人的眼睛，由此在视网膜的部分上形成虚拟图像。

附图说明

将参考构成本公开一部分的附图，附图示出了可以实践所描述的系统和方法的实施例。

图1A示出了根据实施例的人的正常视野。

图1B示出了根据实施例的患有视觉退化疾病的人的视野。

图1C示出了根据实施例的、图1B的患有视觉退化疾病的人穿戴了用于辅助人的视觉的可穿戴设备后的视野。

图2是根据实施例的患有视觉退化疾病的人的视网膜的示意图。

图3是根据实施例的用于辅助人的视觉的可穿戴设备的示意图。

图4是根据实施例的、图3的用于辅助人的视觉的可穿戴设备的示意图。

图5是根据实施例的、光学组件的顶视图以及从用于辅助人的视觉的可穿戴设备的显示设备出发的光路径的示意图。

图6是根据另一实施例的用于辅助人的视觉的可穿戴设备的示意图。

图7是根据实施例的用于操作用于辅助人的视觉的可穿戴设备的方法的流程图。

在所有附图中，类似的参考标号表示类似的部分。

具体实施方式

本公开针对用于辅助人的视觉的设备。更具体地，本公开针对用于辅助诸如患有视觉退化疾病的人员一类的人的视觉的可穿戴设备。

患有视觉退化疾病(诸如但不限于黄斑变性)的人可能在他们视觉的特定区域内具有模糊视觉或者无视觉。

黄斑变性是一种常见的医学疾病，尤其在老年人中。患有黄斑变性的人通常视网膜受损或功能失调，特别是视网膜的黄斑。黄斑通常是眼睛分辨率最高的。通常，受损或功能失调的黄斑可能对人前方的光线没有正常反应。结果，患者可能在视野中心或周围的某个区域视觉模糊或没有视觉。黄斑变性可能会限制一个人识别面孔、驾驶、阅读等方面的能力。黄斑的恶化可能从视网膜中心部向外扩展。然而，它不太可能影响视网膜的外围区域。在人的视网膜外围区域不受影响的情况下，可以利用外部设备来增强人的视觉。

当前，用于辅助患有黄斑变性的人的视觉的设备可以经由显示屏幕将光线反射到人的眼睛中。然而，这些设备通常要求封闭空间以保证光学效率和对比度，类似于虚拟显示头戴式设备。结果，视觉辅助设备通常在尺寸和外观上都非常笨重。期望尺寸更小的用于辅助的人的视觉的设备。

本公开的实施例针对能够捕获和放大通常在功能失调的黄斑区域处形成的景象的可穿戴设备。所捕获和放大的景象继而可以投影到视网膜的正常功能区域(例如，视野中心外侧的外围区域，等等)。在一个实施例中，可以使用放大来补偿黄斑外部的视网膜的限制。

在一个实施例中，用于辅助人的视觉的可穿戴设备可以利用偏振投影方法。在一个实施例中，使用通过偏振实现的增强现实可以使得减小可穿戴设备的尺寸。在一个实施例中，尺寸的减小例如可以导致与传统的反射系统相比具有相对较好的美学外观的极简主义设计。

图1A至图1C是示出了根据实施例的人的正常视野10、患有视觉退化疾病的人的视野16以及患有视觉退化疾病的人在使用用于辅助人的视觉的可穿戴设备时的视野18的示意图。

图1A示出了根据实施例的人的正常视野10。在该正常视野10内具有多个字母12。将会理解，示出字母12作为示例，并且视野10可替换地可以包括字母之外的其他图像。正常视野10包括用虚线示出的中心区14。中心区14指示人的黄斑可以识别字母12的区域。为了本说明书的简化起见，正常视野10不包括人视网膜不同区域之间的分辨率变化。

图1B示出了根据实施例的患有视觉退化疾病的人的视野16。视觉退化疾病可作为黄斑变性的代表。在视野16中，示出不包括任何字母12的中心区14A代替中心区14(图1A)。相比之下，中心区14A示出为受到阻挡(例如，模糊等)，以表示因黄斑病变而产生的患有视觉退化疾病的人的盲点。

图1C示出了根据实施例的、图1B的患有视觉退化疾病的人穿戴了用于辅助人的视觉的可穿戴设备时的视野18。类似于图1B，中心区14A示出为不具有在正常视野10的中心区14(图1A)中可见的任何字母12。然而，图示在正常视野10的中心区14中的字母12作为显示在视野18内的虚拟图像示出在区域20中。区域20包括与在正常视野10的中心区14中显示的相同的字母M、N、W、X和Y。这些字母可以通过用于辅助人的视觉的可穿戴设备的摄像机来捕获，并被投影到黄斑外侧区域(例如，视网膜的正常功能区域)以供人查看。下面将通过附加细节来描述用于辅助人的视觉的可穿戴设备。在所图示的实施例中，区域20示出在视野18的右上角。应当理解，根据本公开的原理，区域20可以备选地显示在视野18中位于功能失调黄斑区域外侧的其他区域。

图2是根据实施例的患有视觉退化疾病的人的视网膜30的示意图。将会理解，图示实施例中的视觉退化疾病通常是黄斑变性的代表。这样，视网膜30代表患有黄斑功能失调或受损的人的视网膜。视网膜30包括正常功能区32和功能失调区34。视网膜30的正常功能区32通常位于视网膜30中围绕功能失调区34的外围区域。视网膜30的功能失调区34通常位于或围绕视网膜30的中心。将会理解，包括正常功能区32和功能失调区34的视网膜30旨在作为示例，正常功能区32和功能失调区34的相对尺寸和形状可以依人而变化。

图3是根据实施例的穿戴有用于辅助人40的视觉的可穿戴设备42的人40的示意图。

在图示实施例中的可穿戴设备42是眼镜的形式，其可以由人40穿戴。可穿戴设备42包括安装件44、框架46、显示系统48和摄像系统50。在一个实施例中，显示系统48可以备选地称为光学组件48。在一个实施例中，摄像系统50可以备选地称为摄像组件50。摄像系统50包括摄像机52。

显示系统48包括外壳49。在一个实施例中，外壳49可以是光学玻璃、诸如聚合物之类的透明材料、或它们的组合等等。在一个实施例中，外壳49可以是聚碳酸酯等。由于外壳49是透明的，所以穿戴该可穿戴设备42的人可以使用通过偏振实现的增强现实来维持他/她眼睛中的原始视觉。投影的图像被“叠加”在他/她当前视觉上面。在一个实施例中，投影图像的叠加可以使得穿戴该可穿戴设备42的人在戴上或摘下可穿戴设备42时对其视野之间的转换更舒适。在一个实施例中，将显示系统48所显示的虚拟图像中的内容与穿戴者的外围视觉进行联系，穿戴者可能能够更容易地定位特定目标。在一个实施例中，使用通过偏振实现的增强现实可以减小可穿戴设备42的尺寸。在一个实施例中，减小可穿戴设备42的尺寸可以带来相对于现有设备具有更加赏心悦目的外观的极简主义设计。

安装件44将可穿戴设备42附接到框架46的一侧。根据一个实施例，框架46可以类似于眼镜的框架。在一个实施例中，安装件44也可以附接到帽子或其他可穿戴设备(诸如但不限于头带等)的梁上。下面根据图6示出和描述了可穿戴设备42附接到帽子的实施例。

在一个实施例中，可穿戴设备42可以是可调整的，以便例如操纵摄像系统50、显示系统48、或摄像系统50与显示系统48的组合的位置。通过在安装件44的中空外壳内滑动摄像机52来实现调整机构。在一个实施例中，以计算得到的耐力来设计滑动，这样两个组件之间的相对位置可以固定，当外力超过一定值时(例如，来自穿戴者的有意调整而不是意外调整)，就会发生滑动。滑动也可以通过将对弯曲部或螺钉的操纵转换成线性运动来实现。在一个实施例中，滑动可以手动实现。在一个实施例中，滑动可以电动控制。在包括对滑动运动的电动控制的实施例中，可穿戴设备42可以包括视网膜扫描仪53(图4)。根据一个实施例，视网膜扫描仪53可以认为是摄像系统50的一部分。在使用时，视网膜扫描仪53可以用于扫描可穿戴设备42的穿戴者的视网膜。基于对穿戴者的视网膜的扫描，可穿戴设备42可以通过使调整机构滑动来电动调整。

在一个实施例中，穿戴者40可以很容易地调整摄像系统50与安装件44之间的相对位置。在一个实施例中，此调整机构可以允许在y轴上向上调整最多10毫米或大约10毫米。在一个实施例中，此y轴调整可以超过10毫米或大约为10毫米。在一个实施例中，此y轴调整可以手动或自动进行。在一个实施例中，此y轴调整可以手动完成，例如通过穿戴者在y方向上滑动摄像系统50，或者通过操纵将摄像系统50在y方向上移动的调整螺钉。在一个实施例中，穿戴者能够按压将摄像系统50在y方向上移动的调整按钮。当安装件附接到帽梁上时(例如，如根据图6所示及描述的)，沿着y轴的调整可以是任意的(例如，超过10毫米或大约10毫米)。

在一个实施例中，显示系统48包含另一调整机构(这种情况下，在显示系统48与摄像系统50之间)以实现投影区域沿着x轴的调整。在一个实施例中，x轴调整可以最多为8毫米或大约为8毫米。在一个实施例中，x轴调整可以超过8毫米或大约为8毫米。在一个实施例中，x轴调整可以手动或自动进行。在一个实施例中，x轴调整可以手动完成，例如通过穿戴者在x方向上滑动摄像系统50，或者通过操纵将摄像系统50在x方向上移动的调整螺钉。在一个实施例中，穿戴者能够按压将摄像系统50在x方向上移动的调整按钮。当安装件附接到帽梁上时(例如，如根据图6所示及描述的)，沿着x轴的调整可以是任意的(例如，超过8毫米或大约为8毫米)。

在一个实施例中，x轴调整和y轴调整可以顺序进行或同时进行。在一个实施例中，通过利用x方向、y方向或其组合方向上的调整，反射进穿戴者眼睛中的虚拟图像可以位于视网膜的任何外围部分。

在一个实施例中，显示系统48及其组件能够产生从2.5米远看具有50英寸屏幕的最小外观尺寸的虚拟图像。

图4是根据实施例的、图3的用于辅助人40的视觉的可穿戴设备42的示意图。

可穿戴设备42包括显示系统48、显示设备54、摄像设备50和安装件44。显示系统48包括反射镜56、波片58、第一偏光器60和第二偏光器62。

可穿戴设备42包括显示系统48和图像稳定系统64。可以实现更大的图像以便能够作为视觉辅助进行应用。与可穿戴设备42上的摄像系统50连接的显示设备54可以用于投影图像。显示系统48包括与显示设备54间隔一距离D1的反射镜56，使得从反射镜56反射的光线将被准直。在一个实施例中，距离D1与反射镜56的焦距相同或大概相同。在一个实施例中，显示系统48可以称为改进的偏振分束器。

在一个实施例中，两个偏光器60、62放置在显示设备54和反射镜56之间。在一个实施例中，第一偏光器60平行于显示设备54。将会理解，例如受到制造公差和变化的影响，第一偏光器60可以基本上平行于显示设备54。在一个实施例中，第二偏光器62设置在相对于显示设备54角度θ处。在所图示的实施例中，角度θ相对于显示设备54为45°或大约为45°。第二偏光器62可以将从反射镜56反射的光线重新导向穿戴者的眼睛中，由此形成虚拟屏幕。在另一实施例中，可以在显示设备54和反射镜56之间设置单个偏光器(例如，偏光器60)。此单个偏光器60可以相对显示设备54形成45°的角度θ。

穿戴者可以调整摄像机52的变焦放大率。变焦放大率可以使用放大调整按钮68来实现。放大率可以取决于每个穿戴者的特定视觉状况。因此，放大率调整按钮68可以帮助补偿除黄斑以外的视网膜区域的分辨率下降，或因例如白内障、糖尿病视网膜病变等原因造成的黄斑视觉模糊。

在一个实施例中，变焦放大率的范围可以从2倍或大约2倍到60倍或大约60倍。在一个实施例中，变焦放大率的范围可以从5倍或大约5倍到10倍或大约10倍。例如当使用2倍变焦时，物体所占的像素是同一物体在1倍变焦时所占像素的4倍。在一个实施例中，显示设备54至少具有8倍变焦或大约8倍变焦。

对所投影的景象(例如图1C中的区域20)的放大可能限制在显示设备54上显示的视野。因此，穿戴者头部位置的微小移动可以导致投影景象中的较大偏移。因此期望在捕获过程中的稳定。

在一个实施例中，当用户到达摄像机52的变焦极限时，用户能够在显示设备54上数字变焦。在一个实施例中，可以使用放大率调整按钮68来控制变焦。在一个实施例中，单独的变焦按钮69可以用于在显示设备54上的数字变焦。在包括变焦按钮69的实施例中，用户可以利用放大率调整按钮68和变焦按钮69中的任一个来进行变焦。在不包括变焦按钮69的实施例中，当用户将变焦调整到摄像机52的极限时，显示设备的数字变焦可以自动发生。

在一个实施例中，图像稳定系统64可以包括在可穿戴设备42中。例如，在一个实施例中，图像稳定器可以内建在摄像机52的处理器中以考虑穿戴者头部不自觉的晃动或振动。在一个实施例中，图像稳定器可以是机械式图像稳定器(例如，传感器移位图像稳定器，等等)，或者可以被编程控制以提供电子图像稳定。在一个实施例中，图像稳定器可以具有机械式组件和编程式组件二者。所捕获的景象馈送到显示设备54中。

在一个实施例中，显示设备54可以是有机发光二极管(OLED)显示器、硅基铁电液晶(FLCOS)显示器等。在一个实施例中，如果分辨率足够大，则显示设备54可以是发光二极管(LED)显示器、液晶显示器(LCD)等。

在一个实施例中，反射镜56可以为环形或抛物线形。在一个实施例中，反射镜56可以是凹面的，并带有与反射镜56紧邻的凹透镜。在一个实施例中，反射镜56可以是一面带有反射涂层的凸透镜。在这种实施例中，通过将凹透镜装配到进行了反射涂覆的凸透镜上，具有反射涂层的凸透镜可以实现相同的折射力和反射。

可穿戴设备42可以利用开关66开启。在一个实施例中，开关66可以包括物理开关。在一个实施例中，开关66可以通过接近传感器的形式来控制。在一个实施例中，接近传感器是红外传感器。在一个实施例中，开关66可以包括红外开关，其可以基于例如人的手指的接近而被切换。开关66可以设置在安装件44的一侧。当开启时，摄像机52开始捕获盲点14A中的图像和/或记录盲点14A中的景象。人可以通过移动他/她的头部来选择期望的景象。人可以使用上述调整机构选择将该景象投射到他/她的视野中的位置。

在一个实施例中，相比于当前可用的增强现实可穿戴产品，可穿戴设备42可以提供具有相对大尺寸的虚拟图像。在一个实施例中，虚拟图像的尺寸具有从2米远看50英寸屏幕的最小外观尺寸。在一个实施例中，调整可以经由遥控器来控制。

在一个实施例中，光学组件及其壳体成比例地增大使得最终投影的图像适合理想尺寸，这可以通过实验确定。

在另一实施例中，通过以下方式来设计和配置可穿戴设备42：将望远镜附接到摄像机52或将摄像机52切换为具有光学变焦的摄像机，使得景象在投影前已经被放大，并接着在棱镜后添加另一光学组件，使得投影图像可以更大。

在一个实施例中，显示系统48具有接近反射镜56的焦距的长度。

在一个实施例中，另一块玻璃可以安装在显示系统48和穿戴可穿戴设备42的人的眼睛之间，供远视眼或近视眼的人使用。

图5是根据实施例的、显示系统48的顶视图和从用于辅助人的视觉的可穿戴设备42的显示设备54出发的光路径的示意图。

在前向传播路径80上，来自显示设备54的光线穿过第一线性偏光器60并成为线性偏振。第二线性偏光器62相对于第一线性偏光器60成45°角。线性偏振光(例如s偏振)穿过四分之一波片58，成为圆偏振。圆偏振光接着在反射镜56上反射并成为准直光。反射后，准直的圆偏振光改变旋向性。在其从反射镜56返回的路径上，准直的圆偏振光82再次穿过四分之一波片58，并且变为与前向传播路径上的光正交的偏振，例如p偏振。准直的光在到达第一线性偏光器60后将被反射进入穿戴者的眼睛。由于人类视觉的特性，眼睛将进入的准直光感知为来自无穷远处(例如，从物体顶部到眼睛的光线近似平行于地面)。

图6是根据另一实施例的用于辅助人的视觉的可穿戴设备100的示意图。可穿戴设备100是头部可穿戴设备。特别地，头部可穿戴设备是可以戴在人的头上的帽子。可穿戴设备100示出为具有帽子102。将会理解，根据一个实施例，可穿戴设备100可以包括除了帽子102之外的组件，但是这些组件可固定到帽子。可穿戴设备100的特征可以与可穿戴设备42的特征相同或类似。

可穿戴设备100包括帽子102、显示系统48和摄像系统50。将会理解，可穿戴设备100可以包括一个或多个其他特征。例如，根据一个实施例，帽子102可以经由一个或多个按扣或其他特征进行调整。帽子102的可调整性通常可以根据已知原则。

在使用时，穿戴者能够通过调整帽子102来调整显示系统48的位置。例如，穿戴者能够将帽子102向右或向左转动以移动显示系统48针对穿戴者的正常功能视网膜(例如图2的正常功能视网膜32)向右或向左方向上的位置。

显示系统48示出为在帽子102的特定位置处。将会理解，显示系统48可以备选地移动到帽子102的相对位置(例如，图中的右侧)。在一个实施例中，显示系统48可以是穿戴者可移动的。例如，显示系统48可以可拆卸地固定到帽子102的特定位置，从而穿戴者可以将该显示系统48移动到期望位置。在另一实施例中，显示系统48可以是固定的。在这种实施例中，穿戴者能够通过调整帽子102来调整显示系统48的位置。

摄像机52示出为靠近帽子102的中心位置。将会理解，摄像机52可以移动。例如，摄像机52可以在帽子102上相对向上或向下移动。在一个实施例中，摄像机52可以在帽子102上向左或向右移动。在一个实施例中，摄像机52可以可拆卸地固定到帽子102上，从而穿戴者可以拆除摄像机52并将其指向选定物体。摄像系统50示出为在帽子102的特定位置处。将会理解，摄像系统50可以移动到帽子102的不同位置。在一个实施例中，在图3和图4中示出但是未在图6中示出的特征也可以包括在图6的实施例中。

将会理解，根据一个实施例，图3和图6中的显示系统48和摄像系统50的相对尺寸和位置是可变的。图示旨在于示例，而不在于限制。

图7是根据实施例的用于操作用于辅助人的视觉的可穿戴设备的方法150的流程图。方法150通常可以用于操作可穿戴设备42(图3)或可穿戴设备100(图6)以辅助人的视觉。

方法150开始于152，使用摄像机(例如，图4的摄像机52)捕获可穿戴设备42的穿戴者前方的景象。在154处，稳定在152处所捕获的景象(例如，利用图3的图像稳定处理器64)，并在显示器(例如图4的可穿戴设备42的显示设备54)上显示给可穿戴设备42的穿戴者。

在156处，来自显示设备54的光线顺次穿过线性偏光器(例如，图4的第一线性偏光器60)、第二线性偏光器(例如，图4的第二线性偏光器62)以及四分之一波片(例如，图4的波片58)以形成圆偏振光。在一个实施例中，可以有单个线性偏光器。在这种实施例中，将不存在第二线性偏光器，并且光线将从第一线性偏光器穿过并到达四分之一波片。

在158处，圆偏振光反射离开反射镜(例如，图4的反射镜56)并改变旋向性。在160处，具有反转后的旋向性的圆偏振光穿过四分之一波片，切换回线性偏振光。在162处，线性偏振光在第二线性偏光器上反射并进入患者的眼睛，在视网膜的部分上(例如图2的正常功能部分32)形成虚拟图像。在具有单个线性偏光器的实施例中，线性偏振光将在第一线性偏光器上反射并进入患者的眼睛，在视网膜的部分上形成虚拟图像。

在164处，由人或由所实现的程序来调整在视网膜上的景象和投影位置、放大率、图像的尺寸，直到在视网膜的正常功能部分上形成尺寸合适的清晰虚拟图像。在一个实施例中，164可以包括经由滑动运动(例如，使用图4的安装件44)来电子控制显示系统48的x方向和y方向上的调整。在这种实施例中，164可以包括使用视网膜扫描仪53(图4)扫描可穿戴设备42的穿戴者的视网膜。基于对穿戴者的视网膜的扫描，可穿戴设备42可以通过滑动调整机构来电动调整。

诸方面：

应当理解，方面1-9中任一可以与方面10、11-19、20、21-32、33-38和39-40中任一进行组合。方面10可以与方面11-19、20、21-32、33-38和39-40中任一进行组合。方面11-19中任一可以与方面20、21-32、33-38和39-40中任一进行组合。方面21-32中任一可以与方面33-38和39-40中任一进行组合。方面33-38中任一可以与方面39-40中任一进行组合。

方面1、一种用于患有黄斑变性的患者的视觉辅助设备，其不引起任何头晕或引起轻微头晕，包括：摄像组件；显示屏幕；光学组件；电源开关；安装件；和放大率控件，其中摄像组件包括具有变焦的摄像机和图像稳定系统，光学组件包括平行于显示屏幕的第一偏光器和与显示屏幕成45°角的第二偏光器、四分之一波片和反射镜，光学组件具有接近反射镜的焦距的长度，摄像组件经由第一滑动壳体连接到光学组件，摄像组件经由第二滑动壳体连接到安装件，电源开关和放大率控件固定在安装件的任意侧。

方面2、根据方面1的视觉辅助设备，其中第一偏光器和第二偏光器中的任一个是偏振分束器。

方面3、根据方面1或2的视觉辅助设备，还包括能够通过有线或无线方式输出或接收至少一个命令的另一控制器。

方面4、根据方面1-3中的任一方面的视觉辅助设备，其中第一滑动壳体能够调整最多8mm。

方面5、根据方面1-4中的任一方面的视觉辅助设备，其中第二滑动壳体能够调整最多10mm。

方面6、根据方面3的视觉辅助设备，其中所述命令用于控制配色方案、亮度和对比度。

方面7、根据方面1-6中的任一方面的视觉辅助设备，其中电源开关能够通过接近传感器来控制。

方面8、根据方面7的视觉辅助设备，其中接近传感器是红外传感器。

方面9、根据方面1-8中的任一方面的视觉辅助设备，其中放大率控件和摄像机能够放大2倍到20倍。

方面10、一种改善患有黄斑变性的患者的视觉的方法，包括：在该患者的眼睛前面安装根据方面1的设备，其中通过摄像机捕获并稳定患者前方的景象，接着显示在屏幕上；来自屏幕的光依次穿过第一线性偏光器、第二线性偏光器和四分之一波片以形成圆偏振光；该圆偏振光反射离开反射镜，再次穿过四分之一波片，在第二偏光器上反射并进入患者的眼睛，在视网膜的部分上形成虚拟图像；由该患者或由所实现的程序来调整在视网膜上的景象和投影位置、放大的程度和图像的尺寸，直到在视网膜的正常功能部分上形成尺寸合适的清晰图像。

方面11、一种用于患有黄斑变性的患者的视觉辅助设备，其不引起头晕或引起轻微头晕，包括：摄像组件；显示屏幕；光学组件；电源开关；安装件；和放大率控件，其中摄像组件包括具有变焦的摄像机和图像稳定系统；光学组件仅包括与显示屏幕成45°角的一个偏光器、四分之一波片和反射镜；光学组件具有接近反射镜的焦距的长度；摄像组件经由第一滑动壳体连接到光学组件；摄像组件经由第二滑动壳体连接到安装件；并且电源开关和放大率控件固定在安装件的任意侧。

方面12、根据方面11的视觉辅助设备，其中偏光器是偏振分束器。

方面13、根据方面11或12的视觉辅助设备，还包括能够通过有线或无线方式输出或接收至少一个命令的另一控制器。

方面14、根据方面11-13中的任一方面的视觉辅助设备，其中第一滑动壳体能够调整最多8mm。

方面15、根据方面11-14中的任一方面的视觉辅助设备，其中第二滑动壳体能够调整最多10mm。

方面16、根据方面13的视觉辅助设备，其中所述命令用于控制配色方案、亮度和对比度。

方面17、根据方面11-16中的任一方面的视觉辅助设备，其中电源开关能够通过接近传感器来控制。

方面18、根据方面17的视觉辅助设备，其中接近传感器是红外传感器。

方面19、根据方面11-18中的任一方面的视觉辅助设备，其中放大率控件能够放大2倍到20倍。

方面20、一种改善患有黄斑变性的患者的视觉的方法，包括：在该患者有需要的眼睛前面安装根据方面11的设备，其中通过摄像机捕获并稳定患者前方的景象，接着显示在屏幕上；来自屏幕的光依次穿过线性偏光器和四分之一波片以形成圆偏振光；该圆偏振光反射离开反射镜，再次穿过四分之一波片，在偏光器上反射并进入患者的眼睛，在视网膜的部分上形成虚拟图像；由该患者或由所实现的程序来调整在视网膜上的景象和投影位置、放大的程度和图像尺寸，直到在视网膜的正常功能部分上形成尺寸合适的清晰虚拟图像。

方面21、一种辅助人的视觉可穿戴设备，包括：显示系统，所述显示系统包括显示设备、平行于显示设备的第一偏光器、四分之一波片和反射镜，其中显示设备、第一偏光器、四分之一波片和反射镜依次布置，使得显示设备设置在显示系统的第一端并且反射镜设置在显示系统的相对的第二端，显示系统具有与反射镜的焦距相对应的长度；摄像系统，包括摄像机和图像稳定系统，摄像机包括配置用于提供最多60倍变焦或约为60倍变焦的变焦放大率；安装件，显示系统和摄像系统紧固到安装件，其中显示系统和摄像系统关于安装件能够相对彼此移动；以及框架，安装件紧固到框架。

方面22、根据方面21的可穿戴设备，其中可穿戴设备是能够穿戴在人的头上的头部可穿戴设备。

方面23、根据方面22的可穿戴设备，其中框架是帽子。

方面24、根据方面22的可穿戴设备，其中框架是眼镜类型的框架。

方面25、根据方面21-24中的任一方面的可穿戴设备，其中显示系统还包括第二偏光器，第二偏光器设置在第一偏光器与四分之一波片之间，第二偏光器相对于显示设备的角度为45°角或约为45°角。

方面26、根据方面25的可穿戴设备，其中第一偏光器和第二偏光器之一是偏振分束器。

方面27、根据方面21-26中的任一方面的可穿戴设备，其中显示设备是显示屏。

方面28、根据方面21-27中的任一方面的可穿戴设备，其中显示系统是透明的。

方面29、根据方面21-28中的任一方面的可穿戴设备，还包括具有放大率控件和电源开关的控制器。

方面30、根据方面29的可穿戴设备，其中电源开关是物理开关和接近传感器之一，接近传感器是红外传感器。

方面31、根据方面21-30中的任一方面的可穿戴设备，其中显示系统和摄像系统在x方向和y方向上能够调整。

方面32、根据方面31的可穿戴设备，其中x方向能够调整最多8mm或大约8mm，并且y方向能够调整最多10mm或大约10mm。

方面33、一种辅助人的视觉的头部可穿戴设备，包括：显示系统，所述显示系统包括显示设备、平行于显示设备的第一偏光器、相对于显示设备设置为45°角的第二偏光器、四分之一波片和反射镜，其中显示设备、第一偏光器、第二偏光器、四分之一波片和反射镜依次布置，使得显示设备设置在显示系统的第一端并且反射镜设置在显示系统的相对的第二端，显示系统具有与反射镜的焦距相对应的长度；摄像系统，包括摄像机和图像稳定系统，摄像机包括配置用于提供最多60倍变焦或约为60倍变焦的变焦放大率；安装件，显示系统和摄像系统紧固到安装件，其中显示系统和摄像系统关于安装件能够相对彼此移动；以及框架，安装件紧固到框架。

方面34、根据方面33的头部可穿戴设备，其中框架是帽子。

方面35、根据方面33或34的头部可穿戴设备，其中框架是眼镜类型的框架。

方面36、根据方面33-35中的任一方面的头部可穿戴设备，其中第一偏光器和第二偏光器之一是偏振分束器。

方面37、根据方面33-36中的任一方面的头部可穿戴设备，其中显示设备是显示屏，并且是以下之一：有机发光二极管(OLED)显示器、硅基铁电液晶(FLCOS)显示器。

方面38、根据方面33-37中的任一方面的头部可穿戴设备，其中显示系统和摄像系统在x方向和y方向上能够调整。

方面39、一种辅助患有视觉退化疾病的人的视觉的方法，包括：在该人的视野中安装根据方面21的可穿戴设备；利用摄像机捕获人前方的景象；稳定所捕获的景象；在可穿戴设备的显示系统上显示所稳定的景象，其中所述显示包括：使光线穿过第一线性偏光器、第二线性偏光器以及四分之一波片以形成圆偏振光；使所述圆偏振光反射离开反射镜；使反射后的圆偏振光穿过四分之一波片并在第二偏光器上反射以进入人的眼睛，由此在视网膜的部分上形成虚拟图像。

方面40、根据方面39的方法，其中由人或由所实现的程序来调整在视网膜上的虚拟图像的景象和投影位置、放大的程度以及图像尺寸，直到在视网膜的正常功能部分上形成尺寸合适的清晰图像。

本说明书所使用的术语旨在于描述特定实施例而不在于限制。术语“一”、“一个”和“该”也包括复数形式，除非另外明确指出。当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时，指示存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或附加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件。

关于前述描述，应当理解可以在不超出本公开范围的情况下在细节上做出各种变化，尤其是所使用的构建材料和部件的形状、尺寸和布置。本说明书和所描述的实施例仅是示例性的，随后的权利要求书说明了本公开的真正范围和精神。

Claims (19)

1.一种辅助人的视觉的可穿戴设备，包括：

显示系统，包括显示设备、平行于所述显示设备的第一偏光器、四分之一波片和反射镜，其中所述显示设备、所述第一偏光器、所述四分之一波片和所述反射镜依次布置，使得所述显示设备设置在所述显示系统的第一端并且所述反射镜设置在所述显示系统的相对的第二端，所述显示系统具有与所述反射镜的焦距相对应的长度；

摄像系统，包括摄像机和图像稳定系统，所述摄像机包括被配置用于提供最多60倍变焦的变焦放大率；

安装件，所述显示系统和所述摄像系统紧固到所述安装件，其中所述显示系统和所述摄像系统关于所述安装件能够相对彼此移动，所述安装件包括中空外壳；

第一调整机构和第二调整机构，所述第一调整机构使得所述摄像系统能够在所述外壳内在所述安装件的长度方向上移动，所述第二调整机构使得所述显示系统能够在穿戴所述可穿戴设备的人的左右方向上移动；以及

框架，所述安装件紧固到所述框架。

2.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中所述可穿戴设备是能够穿戴在人的头上的头部可穿戴设备。

3.根据权利要求2所述的可穿戴设备，其中所述框架是眼镜类型的框架或帽子中之一。

4.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中所述显示系统还包括第二偏光器，所述第二偏光器设置在所述第一偏光器与所述四分之一波片之间，所述第二偏光器相对于所述显示设备的角度为45°角。

5.根据权利要求4所述的可穿戴设备，其中所述第二偏光器包括两个组合的偏振分束器。

6.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中所述显示设备是显示屏。

7.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中所述显示系统是透明的。

8.根据权利要求1所述的可穿戴设备，还包括放大率控件和电源开关。

9.根据权利要求8所述的可穿戴设备，其中所述电源开关是物理开关和接近传感器之一，所述接近传感器是红外传感器。

10.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中所述左右方向能够调整最多8mm，并且所述长度方向能够调整最多10mm。

11.根据权利要求1所述的可穿戴设备，还包括视网膜扫描仪，其中，所述第一调整机构和所述第二调整机构能够基于所述视网膜扫描仪对视网膜的扫描而致动。

12.一种辅助人的视觉的头部可穿戴设备，包括：

显示系统，包括显示设备、平行于所述显示设备的第一偏光器、相对于所述显示设备设置为45°角的第二偏光器、四分之一波片和反射镜，其中所述显示设备、所述第一偏光器、所述第二偏光器、所述四分之一波片和所述反射镜依次布置，使得所述显示设备设置在所述显示系统的第一端并且所述反射镜设置在所述显示系统的相对的第二端，所述显示系统具有与所述反射镜的焦距相对应的长度；

摄像系统，包括摄像机和图像稳定系统，所述摄像机包括配置用于提供最多60倍变焦的变焦放大率；

安装件，所述显示系统和所述摄像系统紧固到所述安装件，其中所述显示系统和所述摄像系统关于所述安装件能够相对彼此移动，所述安装件包括中空外壳；

第一调整机构和第二调整机构，所述第一调整机构使得所述摄像系统能够在所述外壳内在所述安装件的长度方向上移动，以调整所述显示系统与穿戴所述头部可穿戴设备的人的眼睛之间的距离，所述第二调整机构使得所述显示系统能够在穿戴所述头部可穿戴设备的人的左右方向上移动，以调整所述摄像系统与所述显示系统之间的位置；以及

框架，所述安装件紧固到所述框架。

13.根据权利要求12所述的头部可穿戴设备，其中所述框架是帽子。

14.根据权利要求12所述的头部可穿戴设备，其中所述框架是眼镜类型的框架。

15.根据权利要求12所述的头部可穿戴设备，其中所述第一偏光器和所述第二偏光器之一是偏振分束器。

16.根据权利要求12所述的头部可穿戴设备，其中所述显示设备是显示屏，并且是以下之一：有机发光二极管OLED显示器、硅基铁电液晶FLCOS显示器、发光二极管LED显示器及液晶显示器LCD。

17.根据权利要求12所述的头部可穿戴设备，其中所述显示系统和所述摄像系统在所述左右方向和所述长度方向上能够调整，所述左右方向能够调整最多8mm，并且所述长度方向能够调整最多10mm。

18.一种辅助患有视觉退化疾病的人的视觉的方法，包括：

在所述人的视野中安装根据权利要求1所述的可穿戴设备；

利用摄像机捕获所述人前方的景象；

稳定所捕获的景象；

在所述可穿戴设备的显示系统上显示所稳定的景象，其中所述显示包括：

使光线穿过第一线性偏光器、第二线性偏光器以及四分之一波片以形成圆偏振光；

使所述圆偏振光反射离开反射镜；

使反射后的圆偏振光穿过所述四分之一波片并在第二偏光器上反射以进入所述人的眼睛，由此在视网膜的部分上形成虚拟图像并填充所述人的视野。

19.根据权利要求18所述的方法，包括：调整在视网膜上的虚拟图像的景象和投影位置、放大的程度以及图像的尺寸，直到在所述视网膜的正常功能部分上形成尺寸合适的清晰图像。

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