【発明の詳細な説明】
網膜画像の修正により視覚的感知能力を高める方法
本発明は眼鏡に関し、この眼鏡を用いて、様々の光度の環境における眼の網膜
反射画像が、これを前記眼鏡の内側に反射することによって、電子的に記録され
、コンピュータによって修正され、照明装置及び逆行反射によって同眼鏡によっ
て生理的に遅延のないように元の画像に重ねられ、それによって修正された視覚
的印象が生ぜしめられる眼鏡に関する。
「サイバースペース」又は「バーチャルリアリティー」と称するコンピュータ
生成画像を目に映すための光電子的眼鏡の利用は今日急速に増えている。この技
術は、娯楽産業並びにさまざまの産業の領域、交通及び医学への利用に広範囲に
有効であり、益々高速の画像処理コンピュータが使えることによって絶え間無く
普及し続け且つ重要さが高まりつつある。
更に小型化した陰極線管又は液晶マトリックスの画像がミラーシステム又はガ
ラス繊維システムを介して眼に提供される閉鎖された不透明の眼鏡の利用が普及
している。この技術の特別の魅力は、動きのある三次元画像の表示によって、一
続きの画像又は動作を眼鏡をかけた人のさまざまの運動と結び付けることである
。それで、頭部の運動により見る方向の変更がシミュレートされ、又は前進運動
するとき眺望の変更がシュミレートされる。眼鏡をかけた人の腕及び指の運動は
、センサによって画像に取り込まれ、眼鏡をした人が直接に画像の動作にかかわ
ることが可能にされる。
「オーグメンテッドリアリティ」と称する新システムにおいて、眼鏡をかけた
人は、部分的に透明な眼鏡を用いて、周辺のみならずヘルメットに付属する小型
化したモニタによる眼鏡の内部に映し出された前記周辺と同一シーン又はその他
の画像内容のカメラの映像を観察することができる。この方法のよく知られた変
形は、ヘルメットマウンテッドディスプレー（ＨＭＤ）と称し、戦闘爆撃機の操
縦に既に採り入れられている。
しかし、この技術に関して、多くの問題が知られている。これらの問題は顔の
知覚の作用の仕方に由来するものであり、これを改善する技術的な解決策が望ま
れていた。閉鎖された眼鏡並びに動かないように連結されたモニターまたはモニ
タ画像の場合、眼鏡をかけた人の頭部が動くとき、シーンは頭部の運動と同じ方
向に一緒に動き、眼鏡をかけた人の見るときの癖と不自然に食い違う。眼の像を
映し出すことにより、眼鏡をかけた人は、シーンがまさに逆方向にのびているこ
とに慣らされる。この問題は、外部の回転角度センサによる頭部の動きと眼球の
複雑な測定、発生させた画像の相応の画像処理及び画像追跡(Nachfuehrung)によ
って不十分に解決されたに過ぎない。
所謂内耳の三半器官系統の眼底視覚反射（ＶＯＲ）に由来し、且つ頭部運動時
の固定点を保持するのに役立つ眼球の順応運動によって、眼自身は網膜の画像を
あらまし安定させることができる。微調整は基準の画像を用いて行われる。更に
、この画像追跡は、動的な眼の方向づけのＶＯＲに適合させるように、眼によっ
て利用される。
これは、異質の画像の重なりは、先ずそれらの画像がリアルな網膜画像に連結
されるときに、はじめて事実に忠実な画像の印象を提供することができることを
意味する。
閉鎖された眼鏡において血管（眼底）画像を基準として利用することが試みら
れる(レチナ・トラッキング)。これはむろん不十分な解答を提供するにすぎず、
単眼の観察のためにだけ適用される(例えばイー・ペリ(E.Peri)著「頭部装着単
眼ディスプレーの使用中の視覚(Visual issues in the use of a head-mounted
monocular display)」オプティカル・エンジニアリング(Optical Engineering)
、２９巻、８号、８８３頁（１９９０年）を参照されたい)。前記した閉鎖され
た眼鏡において血管（眼底）画像を基準として利用することによって、画像を両
眼において同時に安定化させることは、両眼の方向づけが異なるため、実際可能
ではない。画像品質の低下のほかに眼底情報と視覚情報の間の葛藤がしばしば船
酔いまでの運動障害をもたらす。この現存の技術の間題は例えばイー・ペリの概
説「現実の視覚とバーチャルリアリティ(Real Vision & Virtual Reality)」オ
プティクス・アンド・フォトニクス・ニュース(Optics & Photo-nics News)、１
９９５年７月号、２８−３４頁に記載されている。
本発明の課題は、リアルな画像にそれと異質の外部の画像を重な合わせるとき
の画像の安定化の問題を解決することである。
本発明は、先のドイツ特許出願１９６３１４１４、発明の名称「網膜反射を検
出し眼において追加の画像と重ね合わせる装置」を基礎とする。前記特許出願に
は、部分的に共焦点で認識検出する二軸のスキャンシステムを用いて、網膜反射
画像を、直列に高感度の光検出器によって、部分的に透明な、相応にアーチ型を
した眼鏡の内側における反射を介して検出する装置が記載されている。
前記特許出願には、レーザー及び記録した画像の反転方向の光路を通る光線部
分を用いて改善された網膜画像を連続して認識検出することが提案されている。
更に、他の画像を網膜の上に重ねる可能性も開示されている。
前記特許出願の技術によって前記した問題は基本的に解決されるが、しかし、
具体的な実現と利用は挙げられていない。本発明の根本思想は、眼の知覚能力を
高める前記ドイツ特許出願の方法を使用することである。そのために解決すべき
物理学的技術的問題は、眼の生理学的な特性及び絶え間無く変化する周囲の照明
状況から明らかにされる。眼は、可変の光の状況と異なる光学的な役割のために
、眼の根本的な機能に関して非常に動的な感覚器官である。眼は、１２０にわた
る背景の強度の変化に適応する。眼は日中の光における色彩の視覚から夜におけ
る純粋の黒/白の視覚へと切り替わる。その場合、波長範囲４００−１５００nm
の光は眼に伝えられ、網膜に写される。そのとき４００nm乃至７５０nmの範囲の
光、即ち７５０−１５００nmの範囲の赤外線だけが知覚される。赤外線は屋外照
明並びに室内照明においては非常に明るく、可視的知覚のためにはまだ利用され
ていない。
眼は水平並びに垂直に約１００°の角度領域を捕らえる。しかし、画像の解像
力は視軸からの角度差により非常に早く減少する。注意深い瞬時の視覚は±５°
の中央の角度領域だけに限定される。例えば読書または自動車を運転するときの
「鋭角の視覚」は±０．５°の非常に僅かな中央の角度領域に限定される。この
ため眼のさまざまの運動がたえず起こる。これは次のような、一定の環境下の眼
の視覚能力を減じる、本発明の領域で改良されるべき結果をもたらす。
− 適応性
− 遠近調節
− 焦点調節機能(Schaerfeleistung)
− 視覚障害
− 老齢に起因する機能低下、及び
− 運動力動性(Bewegungsdynamik)
本発明の課題は、その基本的な機能が、眼と似て、よく変化するように作られ
ており、視覚過程に必要な要件に適合しており、同時に眼の特別の生理学及び力
動性並びに周囲の変化する明るさの状態及び目に見えないＩＲ範囲を考慮に入れ
、利用した装置を提案することである。これは、早期の特許出願で述べられてい
る走査の変形（連続的なラスター走査、連続的なスパイラル走査）で不十分に達
成できるだけである。これは、網膜の反射の画像記録の走査のパターン並びにレ
ーザー画像の目への逆行投影に関係する。
平行な画像走査に対する連続的な画像走査の基本的な問題は各画像ピクセルに
おいてスキャナーの滞在時間（dwell time）が短いことである。例えば４０ms(
ミリセカンド)の走査時間内の５０万個の画像ドットの規則正しい走査は僅か０
．０８μs、即ち８０nsの各画像ドットにおける時間の集積時間を意味する。こ
れに対して、眼の全ての画像ドットの眼自身の平行走査の時間の集積は１０−２
０msである。所謂レーザスキャニング検眼鏡で眼の網膜の構造を検出するための
レーザの利用から知られているように、ラスタ走査で画像ピクセルから信号対雑
音比１７を生ぜしめるために、約４０μWのレーザの出力が必要である(例えば、
エー・プレッシ(A.Plesch)、ユー・クリングバイル(U.Klingbeil)、及びジェー
・ビレ(J.Bille)著「デジタル・レーザ・スキャニング・眼底・カメラ(digital l
aser scanning fundus camera)」、アプライド・オプティクス(Applied Optics)
、２６巻、８号、１４８０−１４８６頁（１９８７年）を参照されたい)。大き
な面積に換算して、これは、広大な発信源から網膜に映すときの照射強度４０W
／cm2に相当する。この強度はサーチライト又は太陽の網膜への照射強度に相当
する。即ちラスタ走査で始めて比較的明るい光源を良好な信号雑音比で網膜に描
くことができる。弱い発信源から網膜に映したものを検知するために本質的に感
度をあげなければならない。
しかし、連続的な画像走査は、網膜反射を検出するために、散光が良く抑えら
れ、録画光学系が簡単であり、及びレーザを用いて画像を逆方向に投影するとき
の光線の進みの正確な反転が可能であるという決定的な利点を有し、またこれら
の理由から本特許出願においても維持されなければならない。しかし、滞在時間
を長くすることは走査のパターンを変えることによって達成することができる。
網膜の中心部におけるはっきりとピントを合わせて見ることに対する高密度の網
膜の錐状体とピントのぼけた、しかし光感覚的には夜の視覚に対する網膜の桿状
体の正反対の推移とを有する光受容体の不規則な分布故に、ラスタ走査は決して
最適な走査のパターンではない。見る過程に最適な走査のパターンは、日中の視
覚に対しては中心部の方へ段々と遅く、密になり、夜間の視覚への最適化につい
てはちょうど反対になるべきである。
滞在時間のほかに受信信号は走査のスポットの大きさの変更並びに画像解像度
の変更の影響を受ける。
画像ピクセルごとに網膜の走査記録装置によって記録される信号光子数Ｎsは
次の式によって算出できる。
Ｎs＝（ＢＴΔλτ）(ＡOＲ)（Ｓ／２π）(ＡP／Ｄ2)（１／ε）
上記の式において
Ｂ＝網膜上へのスペクトル照射率
Ｔ＝網膜から光検出器までの光透過量
τ＝網膜上の一画像ピクセルにおける集積時間
ＡO＝画像ピクセルの面積
Ｒ＝画像ピクセルの反射能力
Δλ＝受信信号のスペクトル幅
ＡP＝瞳孔の面積
Ｄ＝瞳孔に対する瞳孔の距離
Ｓ／２π＝網膜の光学的な後方散乱の角度分配係数
ε＝吸収軸長さの光子のエネルギー
である。
上記の式に示すように、より強い信号、即ち、より大きな数の信号光子は下記
の検出装置における処置によって得ることができる。
−個々の画像ドットにおける走査の滞在時間τを延ばすこと
−網膜の走査スポットＡOを大きくすること
−スペクトル帯幅Δλを大きくすること
本発明は同心円状に連続して網膜を走査することを提案する(円の中心は網膜
の中心窩に等しい)。その円の半径は連続的に増大もしくは減少している。この
走査技術は円走査と称される。眼球の水晶体と瞳孔が視軸を中心にして回転対称
であり、網膜に光受容体が回転対称に分配されているが故に、円走査は最適であ
る。
本発明は、更に周囲からの網膜反射及びレーザによる画像投影について同一の
円走査を利用することを提案する。外側から中心までの円走査において、中心に
到達した後、走査軸は同一の経路を後戻りするので、選択的に中心までの走査時
の検出と中心から外までの投影、又は全走査過程にわたる検出とその次の投影を
利用することができる。
二方向に一定に振動させて走査して描く（リサージュ図形）ことにより、円走
査のときに確実に中心の方へ滞在時間の引き延ばしが行われる。しかし、本発明
は、日中の視覚のために隣接した複数の円の走査時間を光に曝される状況しだい
で、更に遅延することができ、しかも夜に見るために加速することができる。
２０以上の中心における密度で網膜に錐状体が不規則に分配されているために
、走査速度（画像ドットあたりの滞在時間）は、この領域ではこのファクタで１
００だけ上昇する。
増大する半径で小さなロッド（rods）をより多く分配する夜間の視覚のために
、滞在時間は逆に外側の方へ同じような程度減少するのが有効である。
専門家に知られているように、円走査は、周期的に揺れる垂直な走査鏡で描く
アナログ制御又は多数の直線区間で円軌道に近似させることによるアナログ制御
とされる。第３の変形としてアナログの制御信号のプログラム可能なアルゴリズ
ムの利用があげられる。前記制御信号はデジタルで呼び出し、制御信号の可変の
状態に最も良く適合させることができる。
受信信号を、走査された画像スポットをその面積に比例して拡大することによ
って、さらに高めることができるように、本発明は、網膜上の現在の画像ピクセ
ルを走査精度に付加して可変に調節することができることを提供する。
画像スポットの大きさを変えることによって状態に相応して画像の解像度も適
合させることができる。さらに走査面の変更のほかに解像度は走査半径を可変で
飛躍的に増加させることによって調節することができる。
走査する画像ピクセルを例えば１０μmから１００μmに増大させることにより
、２乃至２０角度分の解像度（読書及び観察の解像度領域）がファクタ１０だけ
減少せしめられ、同時に受信信号はファクタ１００だけ増加せしめられる。
専門家に知られるように、共焦点走査をするとき、画像解像度は光検出子の前
で中間焦点の遮光部の直径によって決定され、その変更によって調節することが
できる。本発明においては、このために液晶型遮光部又は電子光学的遮光部を利
用し、それによって遮光部の迅速な調整を可能とし、即ち一走査サイクル内で遮
光部の調整を行うことができることを提供する。
検出時並びに投影時の走査の時間的な経過と画像ピクセルの大きさは極力同一
でなければならないので、本発明は、投影チャネルにおける走査の仕方の変更並
びに遮光部の調整は検出チャネルにおける走査の仕方の変更並びに遮光部の調整
と同一であることを提案する。光学的集積時間と画像ピクセル面積の変動はレー
ザの送信出力を相応に変化させることによって補償することができる。
受信信号の高さは、更にスペクトルレシーバ帯域幅に依存しており、該帯域幅
の拡張によって増すことができる。本発明は、明るい日中視覚（明所視視覚）の
領域において、約１００nmのスペクトル幅を夫々有する、目の色に対する感度に
相応する赤−緑−青のカラーチャネルに光路の分割が行われ得ることを提供する
。これは、もとの色を保つ画像記録と相応の三色レーザによる眼へのカラー逆行
投影を可能にする。
眼で色をもはや知覚することができない、かすかな周囲の明るさのとき(暗所
視視覚)、本発明は、色分解のない単一の（黒／白）受信チャネルへの全てのチ
ャネルの統合を提供する。更に、本発明は、前記受信チャネルが４００−７００
nmの可視範囲のみならず７００−１０００nmの近赤外範囲も含む。
これらは、かすかな遠景の明るさのとき受信信号を高めるために下記の利点を
もたらす。
− 眼は、４００−１０００nmの間で、十分な透明性を有し、４００−７００
nmの間と同様に７００−１０００nmの間で比較できる画像を形成する。
− ４００−７００nmの間の網膜の反射率Ｒ＝３−５％に対して、７００−１０
００nmの間の網膜の反射率Ｒ＝１０−２０％である。
− 光受信装置は光電子倍増器及びシリコン−アバランシェダイオードのように
高い量子効率を有し、４００−１０００nmの全域にわたって自由になる。
− 室内の照明のために、又は戸外において街路の照明のために及び自動車にお
いて利用される白熱電球は４００−７００nmの間よりも７００−１０００nm
の間で１０倍多くの光を放射する。
− 自然の植生の反射能力は、７００−１０００nmの間で、４００−７００nmの
間よりも高い、約ファクタ５−１０である。
これらの例が示すように、かすかな明るさのとき(夜間の視覚)、約ファクタ１
００だけ受信信号を再度高めることは、スペクトル範囲を広げることにより可能
である。
スペクトル範囲の拡大装置は夫々の装置内に堅固に取り付けられ、又はスペク
トルフィルターの交換によって可変に形成される。カラー表示は要求されないが
、眼への逆行投影用の緑のレーザ光を利用することは、この色の場合の眼の高い
感度とコントラストの知覚故に、有効である。
ここで投入することができる信号をより良くする別の方法は、多数の互いに重
ね合わさる画像の集積と画像修正、例えば両眼の画像の集積、修正である。
概して、赤外線の範囲の付加及び画像修正の利用と共に、２つのパラメータ、
即ち画像ピクセルにおける走査の滞在時間と画像スポットの大きさの変化によっ
て、受信信号の全ての強弱による調子の変化を７０段階にわたって認識検出する
ことができる。
受信チャネルの全光学的透過率Ｔ＝０．２（上記の式参照）のとき、該受信チ
ャネルの動的受信システムの受信範囲は１０-5W/cm2と１００W/cm2の間の網膜へ
の照射強度を含み、この強度は典型的な室内及び屋外の光度を含む。
遅い眼の運動及び速い眼の運動故に、眼鏡による視軸の変更が常時行われるよ
うに、即ち検出時並びに投影時の画像走査の対称軸が視軸と一致するように走査
システムを形造ることが必須である。
本発明は、前記の課題を解決するために網膜の反射を走査前後に乃至眼に画像
を投影前後に、眼の瞳孔に対する円走査の中心合わせを実施することを提供する
。その際、走査対称軸が視軸からはなれるとき、眼球の外側面、虹彩を有する翠
膜及び瞳孔開口部が円走査により把握されるように、円走査の最も大きな走査角
度が選択される。屋外の光によりくまなく照らされる前記眼の部分は鮮明ではな
く、光検知器の画像の中間面に散乱して描かれるので、受信信号は画像情報を提
供せず、原パターンの光学的逆反射能力に関する集積化した表示を提供する。
夫々の円周の、時間的に等しい長さの部分、例えば四分円に関する受信信号を
互いに比較するとき、受信信号は、円走査が眼の軸(視軸)と同一であるとき同じ
高さを取るにすぎない。翠膜、虹彩及び瞳孔開口部からのさまざまの逆行散乱故
に、信号差は軸心の偏移量とその方向に関する量である。夫々の円周に関する全
受信信号を正規化した後、これらの偏移信号はその次の円走査の零位置の調整の
ために利用される(バイアス)。その結果瞳孔開口部を通って円走査に入るとき、
偏移信号がごく僅かになるまで、各円走査について軸の最初の位置を減少させる
ことができる(瞳孔追跡)。図１は調整したシステムにおける同心の走査過程を略
図示する。図２は瞳孔を通る走査の中心の配置を探査するモードを示す。
本発明は、周囲の光を利用する別の方法として、円走査の外側の区域を瞳孔追
跡を、眼へのレーザ投射を積極的に照らすと共に、同時に上記のように検出チャ
ネルにおける信号を評価して行うことを提供する。
本発明は、更に、レーザ投射中も周囲から並びにレーザからの逆方向散乱光が
検出し、評価することを提供する。この周囲からの網膜反射と画像の後処理をす
るレーザ投影の同時検出は、両画像の部分的に重なる度合いと時間的同期化をひ
っきりなしに検査し、画像干渉（モアレ模様）のような相違を検知し、これを訂
正信号によって追加補償する可能性を知らせる。
本発明による検出並びに投影技術は、観察者の片眼に又は両眼に同時に互いに
独立して行うことができる。両眼の立体視故に、後者の場合三次元の画像検出と
画像再現が実現される。
その光学的特性に関して個々に各観察者に適合しておらず、観察者の頭部に完
全に固定されていない眼鏡を通して網膜による周囲の欠陥のない且つ像の歪みの
ない反射画像の検出が存在することは、簡単には理解出来ないであろう。これに
ついての本発明による解決策は、第１に、例えば眼の平らな画像に対する連続的
な共焦点の点走査に関する比較的少ない光学的な要求に存し、第２に、常に眼の
固有の運動と眼鏡自身を考慮に入れた、眼鏡を通しての眼への走査装置の光学的
照射過程の完全に動的な適応に存し、第３に、検出と投影の間の照射過程の帰還
とこの過程の間の短い時間の長さに存する。眼を通る走査を調整するためにさま
ざまの眼の運動においても２つの走査をする要素と同様に調整可能な補正鏡が用
いられる。
図３は全システムの概要を略図示する。眼の網膜ＮＨは集束させた光線によっ
て走査される。ここにおいてＡＡは眼球を示し、ＡＰは眼の瞳孔を示す。部分的
に透過可能な眼鏡はＢＧで示す。
周囲からの透過光線は網膜上に集束され、同時に網膜は逐一走査される。その
とき眼鏡を経て伝送中の走査光線は放射線だめ（sink）に向けられる。二軸の走
査要素ＨＳＳ及びＶＳＳによって、円走査が行われる。能動的に調整可能な補助
鏡ＨＳによって、眼鏡ＢＧの内面への光線の入射方向と位置が調整される。光線
切り替えスイッチＳＵＳによって、照明をするレーザ光線が中央の孔を通過せし
められ、また大抵より大きな直径を有する受信光線が受信ユニットにおいて反射
され、別々の方向に導かれるか又は受信と送信の間で切り替える能動的な切り替
え鏡要素が利用される。
受信ユニットは、例えば原色の赤、緑及び青又はその他の波長の範囲、例えば
近赤外線の範囲用の３つの分離受信チャネルからなる。全てのスペクトルチャネ
ルの照射過程は２色性鏡ＤＳによって１軸に導かれる。網膜への走査光線のスポ
ットの大きさを調整するために、及び場合によって光学的な軸の微調整のために
、能動的に調整可能な視野絞りＧＦＢが用いられる。
送信ユニットは例えば３つの原色赤ＬＲ、緑ＬＧ及び青ＬＢを有する３つのレ
ーザからなる。２色鏡ＤＳにより軸に光線を一つにまとめる前に個々の光線は外
部で画像変調装置ＭＲ，ＭＧ，及びＭＢによって変調されるか又はレーザ放出の
励起電流を介して簡単に直接に変調される。網膜上のレーザ画像スポットの大き
さと位置は能動的に制御可能な絞りＬＡＡにより、この絞りは放射過程において
中間焦点にて調整される。網膜スポットの画像走査用の受信装置として例えば光
電子増倍装置が適当である。この装置は非常に弱い光学的信号のときは光子計数
操作に又強い光学的信号のときは流量測定操作に自動的に切り替わる。又、受信
装置としてアバランシェホトダイオードを利用することは可能である。
画像を眼に逆投射するための光源として、眼を危険に曝さない、少ない持続波
機能（＜３００ｐＷ）を有する半導体レーザ乃至は小型化した固体レーザが備え
られる。半導体レーザを利用して画像変調を該半導体レーザの電流供給装置を介
して直接に行うことができる。全ての色が生じるように、赤、緑、及び青の原色
を有するレーザの利用が推奨される。既知の人間の視覚のカラー三角図が示すよ
うに、その他の全ての色並びに無彩色の灰色及び白をこれらの色の単色レーザ光
線の色を加算混合することによって形成することができる。本発明は単色の解決
策として個々の色の利用の可能性も含む。
本発明は、図４に示すように信号プロセッサＳＰを提供する。このプロセッサ
は網膜からの直接の画像を処理し、且つ装置の全ての機能並びに走査装置ＶＳＳ
／ＨＳＳ、補助鏡ＨＳ及びレーザスポット調整装置ＬＡＡにより視野絞りＧＦＢ
の大きさを同期的に調整する。画像処理コンピュータＢＶＣは、外部端子ＥＡを
介して該コンピュータに送られる、眼が知覚した画像又はその他の技術的センサ
の画像を受け取り、その画像が信号プロセッサによって画像信号としてのレーザ
光線に調整されるに先立ち、予め与えられたソフトウェアＳＷにより、前記眼が
知覚した画像又はその他の技術的センサの画像を処理する。図４には光学的信号
及び電気的信号並びにソフトウェア信号の流れが別々に表示されている。全レー
ザユニットはＤＥで示し、ＭＥは変調ユニットであり、ＰＭＥは全受信ユニット
であり、又ＳＵＳは送信ユニットと受信ユニットの間の光線切り替え装置である
。
レーザ投射は眼に投影し、原画像と融合させる実際にコンピュータ処理された
画像を処理する他に、外からコンピュータに伝達される未知の画像を外の画像と
眼において同時に重ね合わせることを可能にする。画像受信と画像投影の間の時
間間隔が迅速な眼の運動に比して相当に短いときは、ブラウン管のテレビ受像面
をみるときのように眼は画像の中断に殆ど気付かない。
両眼における別々のしかし同時の画像走査は両眼の遠近法の相違も捕らえる。
これらの相違は両眼にレーザを逆行投影するときも保持されたままになるので立
体的な視覚の復元が補償される。
本発明において使用する構造要素は今日十分に小型化されており、低コストで
入手可能である。円形の図形を走査するために小型化した首振り鏡を利用するこ
とができる。円形図形を描く第２の可能性として伝送時の放射過程のために設計
されたＶ形板走査装置の利用が挙げられる。通過する光線は各板によって一定角
度だけ折られ、全偏向角度はＶ形板の一定回転によって互いに連続的に零まで調
整される。一定の回転周波数でのＶ形板の回転は偏向した光線に円形軌道を描か
せる。第３の可能性として少ないタイムラグと迅速な偏向の利点を示す、音響光
学的偏向ユニットの利用が挙げられる。可変に調節可能な補助鏡ＨＳは、主とし
て例えばマイクロアクチュエータにより二軸で調節可能な鏡の様なものである。
レーザスポットの大きさと受信視野の調整のために、主として例えば広く普及し
ているレーザプリンタにおけるようなマイクロメカニクなアクチュエータが挙げ
られ、又ＣＤプレーヤも利用できる。
光線方向転換ユニットと走査装置は簡単な眼鏡支持枠に収容することができる
。グラスファイバー導線によって、例えばポケット版の本の大きさの小さなケー
シング内のレーザ投影ユニットをバッテリー供給装置と共に収容することができ
る。外に固定して取りつけた画像処理計算装置によるデータ交換を電波又は赤外
線を介して行うことができる。本発明の装置の全ての要素は今日の技術水準によ
るもので人が容易に携帯でき、外部の計算装置による無線の画像データの交換は
その無限の移動の自由を可能にする。
本発明の初期の出願１９６３１４１４．３におけるように、このオプトエレク
トロニクスの眼鏡の方式は、下記のようなさまざまの応用に使用することができ
る。
・例えば自動車を運転するとき、眺望を良くするために又は視力障害者の裸眼視
力補強具としての、外部の世界の画像の受信、前記画像の処理、逆行投影及び眼
における原画像との融合
・例えば、今日又は将来ヘルメットマウンテッドディスプレーが利用されるのと
同様な応用において、直接の画像の上に他のスペクトル領域の同一のシーンを重
ね合わせる場合の、他の受信システムの画像の重ね合わせ
・「バーチャルリアリティ」又は「サイバースペース」の同時の又は未来の利用
における、専らコンピュータで作られるバーチャル画像の重ね合わせThe present invention relates to spectacles, and relates to spectacles, by means of which spectacles of the eye in various luminous intensity environments can be reconstructed using the spectacles inside the spectacles. The electronic image is recorded electronically, corrected by a computer, and superimposed on the original image by the illuminating device and retroreflection without physiological delay by the same spectacle, whereby the corrected visual impression is obtained. Regarding the glasses that can be produced. The use of optoelectronic glasses for viewing computer-generated images referred to as "cyberspace" or "virtual reality" is growing rapidly today. This technology has widespread effectiveness in the entertainment industry as well as in a variety of industrial areas, transportation and medicine, and is continually gaining in popularity and increasing importance due to the availability of faster and faster image processing computers. The use of closed opaque spectacles, where more miniaturized cathode ray tubes or liquid crystal matrix images are provided to the eye via mirror systems or fiberglass systems, has become widespread. A particular attraction of this technology is that it links a sequence of images or movements with various movements of the person wearing the glasses by displaying a moving three-dimensional image. Thus, the head movement simulates a change in viewing direction, or simulates a view change when moving forward. The movement of the arm and finger of the bespectacled person is captured in the image by the sensor, allowing the bespectacled person to be directly involved in the movement of the image. In a new system called "Augmented Reality", the person wearing the glasses uses the partially transparent glasses to project the inside of the glasses with the miniaturized monitor attached to the helmet as well as the surroundings. It is possible to observe a camera image of the same scene or other image contents as the surroundings. A well-known variant of this method, called the helmet mounted display (HMD), has already been adopted in the control of fighter bombers. However, many problems are known with this technology. These problems stem from the manner in which facial perception works, and technical solutions to improve them have been desired. In the case of closed glasses as well as immovably connected monitors or monitor images, when the head of the bespectacle moves, the scene moves together in the same direction as the head movement and the bespectacled Unnaturally conflicts with the habit of watching. By projecting an image of the eye, the person wearing the glasses is accustomed to the scene being stretched in exactly the opposite direction. This problem has only been satisfactorily solved by complex measurements of the head movement and the eyeball by means of an external rotation angle sensor, corresponding image processing of the generated image and image tracking (Nachfuehrung). The eye itself can reveal and stabilize the image of the retina by adapting the eyeballs, which derives from the so-called inner ear triad organ fundus visual reflex (VOR) and helps to maintain a fixed point during head movement. it can. The fine adjustment is performed using the reference image. In addition, this image tracking is utilized by the eye to match the dynamic eye orientation VOR. This means that the superposition of disparate images can only provide a true-to-life image impression when they are first connected to a realistic retinal image. An attempt is made to use a blood vessel (fundus) image as a reference in closed glasses (retinal tracking). This, of course, provides only inadequate answers and applies only for monocular viewing (e.g., Visual issues in use of head-mounted monocular displays by E. Peri). See "The use of a head-mounted monocular display", Optical Engineering, Vol. 29, No. 8, page 883 (1990)). Simultaneously stabilizing the image in both eyes by using a blood vessel (fundus) image as a reference in the closed eyeglasses described above is not actually possible due to the different orientations of both eyes. In addition to poor image quality, conflicts between fundus and visual information often lead to motor impairment up to seasickness. The subject of this existing technology is, for example, a review of E. Peri, "Real Vision & Virtual Reality," Optics & Photo-nics News, July 1995 No. 28-34. It is an object of the present invention to solve the problem of image stabilization when a real image is overlapped with a foreign image different from the real image. The invention is based on the earlier German patent application 19631414, entitled "Device for detecting retinal reflections and superimposing them with additional images in the eye". The patent application uses a biaxial scanning system that partially recognizes and detects confocal images, and uses a highly sensitive photodetector in series with a partially transparent, correspondingly arched retinal reflection image. An apparatus for detecting via reflection inside a pair of spectacles is described. The patent application proposes the continuous recognition and detection of an improved retinal image using a laser and a light beam passing through the optical path in the reverse direction of the recorded image. Furthermore, the possibility of overlaying another image on the retina is disclosed. The above-mentioned problem is basically solved by the technique of the above-mentioned patent application, but no specific realization and use is mentioned. The basic idea of the present invention is to use the method of the above-mentioned German patent application which enhances the perception ability of the eye. The physico-technical problems to be solved for this are revealed by the physiological properties of the eye and the constantly changing ambient lighting conditions. The eye is a very dynamic sensory organ with respect to the underlying functions of the eye, due to variable light conditions and different optical roles. The eye adapts to changes in background intensity over 120. The eye switches from color vision in daylight to pure black / white vision in night. In that case, light in the wavelength range of 400-1500 nm is transmitted to the eye and mapped on the retina. At that time, only light in the range of 400 nm to 750 nm, i.e., infrared light in the range of 750-1500 nm, is perceived. Infrared light is very bright in outdoor as well as indoor lighting and has not yet been used for visual perception. The eye captures an angle region of about 100 ° both horizontally and vertically. However, the resolution of an image decreases very quickly due to the angle difference from the visual axis. Attentive instantaneous vision is limited to a central angular region of ± 5 °. For example, "sharp vision" when reading or driving a car is limited to a very slight central angular area of ± 0.5 °. This leads to constant movement of the eye. This has the following consequences to be improved in the area of the present invention, which reduces the visual ability of the eye under certain circumstances, such as: -Adaptability-accommodation-focus accommodation function (Schaerfeleistung)-visual impairment-functional decline due to old age, and-motor dynamics (Bewegungsdynamik) The problem of the present invention is that its basic function is similar to the eye, Designed to be well-changing and adapted to the requirements of the visual process, while at the same time taking into account the special physiology and dynamics of the eye and the changing light conditions of the surroundings and the invisible IR range The idea is to put the device in use. This can only be satisfactorily achieved with the scanning variants described in the earlier patent applications (continuous raster scan, continuous spiral scan). This relates to the scanning pattern of the image recording of the retina reflection as well as the retroprojection of the laser image onto the eye. The basic problem of continuous image scanning versus parallel image scanning is that the scanner dwell time is short at each image pixel. For example, a regular scan of 500,000 image dots within a scan time of 40 ms (milliseconds) is only 0. 08 μs, that is, the integration time of each image dot of 80 ns. On the other hand, the integration of the parallel scanning time of the eye itself for all image dots of the eye is 10-20 ms. As is known from the use of lasers to detect the structure of the retina of the eye with so-called laser scanning ophthalmoscopes, the laser output of about 40 μW to generate a signal-to-noise ratio of 17 from the image pixels in a raster scan. (E.g., Digital Laser Scanning Fundus Camera by A. Plesch, U. Klingbeil, and J. Bille) scanning fundus camera), Applied Optics, Vol. 26, No. 8, pages 1480-1486 (1987)). Converted to a large area, this is the illumination intensity 40 W / cm when projecting from a vast source onto the retina. Two Is equivalent to This intensity corresponds to the intensity of irradiation of the searchlight or the sun to the retina. That is, a relatively bright light source can be drawn on the retina with a good signal-to-noise ratio only by raster scanning. Sensitivity must be essentially increased to detect retina reflections from weak sources. However, continuous image scanning, because of the detection of retinal reflections, the scatter is well suppressed, the recording optics are simpler, and the accuracy of the ray advance when projecting the image in the opposite direction using a laser is reduced. It has the decisive advantage that various reversals are possible and must be maintained in the present patent application for these reasons. However, longer dwell times can be achieved by changing the scanning pattern. Light with high density retinal cones for sharply focused viewing in the center of the retina and blurred, but photosensory, opposing transitions of retinal rods to night vision Due to the irregular distribution of the receptor, raster scanning is by no means an optimal scanning pattern. The optimal scanning pattern for the viewing process should be progressively slower and denser toward the center for daytime vision, and just the opposite for optimization for nighttime vision. In addition to the dwell time, the received signal is affected by changes in the spot size of the scan as well as changes in image resolution. The number N of signal photons recorded by the retinal scanning recorder for each image pixel s Can be calculated by the following equation. N s = (BTΔλτ) (A O R) (S / 2π) (A P / D Two ) (1 / ε) In the above equation, B = spectral irradiation rate on the retina T = light transmission τ from the retina to the photodetector = integration time A in one image pixel on the retina O = Area of image pixel R = Reflection capability of image pixel Δλ = Spectral width A of received signal P = Pupil area D = Pupil distance to pupil S / 2π = Angular distribution coefficient of optical backscattering of the retina ε = Photon energy of absorption axis length. As shown in the above equation, a stronger signal, ie, a greater number of signal photons, can be obtained by treatment in the detection device described below. -Extending the scanning residence time τ in individual image dots-Retinal scanning spot A O The present invention proposes to continuously scan the retina concentrically (the center of the circle is equal to the fovea of the retina). The radius of the circle is continuously increasing or decreasing. This scanning technique is called circular scanning. Circular scanning is optimal because the crystalline lens and pupil of the eye are rotationally symmetric about the visual axis and the photoreceptors are distributed rotationally symmetrically in the retina. The present invention further proposes to use the same circular scan for retinal reflection from the environment and image projection by laser. In the circular scan from the outside to the center, after reaching the center, the scanning axis moves back along the same path, so that the detection when scanning to the center and the projection from the center to the outside, or the detection during the entire scanning process And subsequent projections are available. By scanning and drawing (Lissajous figure) with constant vibration in two directions, the staying time is reliably extended toward the center during circular scanning. However, the present invention can be further delayed, depending on the exposure of light to scanning times of adjacent circles for daytime vision, and can be accelerated for viewing at night. Due to the irregular distribution of cones in the retina at densities at the center of 20 or more, the scanning speed (residence time per image dot) increases by 100 in this region by this factor. For night vision, which distributes more small rods with increasing radius, the dwelling time may advantageously be reduced outward to the same extent. As is known to experts, circular scanning is analog control by drawing with a vertically oscillating vertical scanning mirror or by approximating a circular orbit in a number of straight sections. A third variation is the use of programmable algorithms for analog control signals. Said control signal can be called digitally and best adapted to the variable state of the control signal. The present invention variably adjusts the current image pixels on the retina to add to the scan accuracy so that the received signal can be further enhanced by enlarging the scanned image spot in proportion to its area. Provide what you can do. By changing the size of the image spot, the resolution of the image can be adapted accordingly. Furthermore, besides changing the scanning plane, the resolution can be adjusted by increasing the scanning radius variable and dramatically. By increasing the image pixels scanned, for example, from 10 μm to 100 μm, the resolution (reading and viewing resolution area) of 2 to 20 angles is reduced by a factor of 10, while the received signal is increased by a factor of 100. As known to the expert, when performing a confocal scan, the image resolution is determined by the diameter of the intermediate focus light shield before the photodetector and can be adjusted by its change. In the present invention, a liquid crystal type light-shielding portion or an electro-optical light-shielding portion is used for this purpose, thereby enabling quick adjustment of the light-shielding portion, that is, adjusting the light-shielding portion within one scanning cycle. provide. Since the time course of scanning during detection and projection and the size of the image pixels must be as identical as possible, the present invention provides a method of changing the scanning method in the projection channel and adjusting the light shielding unit by changing the scanning method in the detection channel. It is suggested that the method is the same as the change and the adjustment of the light shielding unit. Variations in optical integration time and image pixel area can be compensated for by appropriately changing the transmit power of the laser. The height of the received signal is further dependent on the spectral receiver bandwidth, which can be increased by extending the bandwidth. The invention provides a splitting of the light path in the region of bright daylight vision (photopic vision) into red-green-blue color channels corresponding to the sensitivity to eye color, each having a spectral width of about 100 nm. Offer to get. This allows image recording that preserves the original color and color retroprojection to the eye with a corresponding three-color laser. At faint ambient brightness (scotopic vision), where color can no longer be perceived by the eye, the present invention provides a method for all channels to a single (black / white) receive channel without color separation. Provide integration. Further, the present invention includes the receiving channel not only in the visible range of 400-700 nm, but also in the near infrared range of 700-1000 nm. These provide the following advantages to enhance the received signal at subtle distant scene brightness. The eye is sufficiently transparent between 400-1000 nm to form a comparable image between 700-1000 nm as between 400-700 nm; The retina reflectivity R = 10-20% between 700-1000 nm, whereas the retina reflectivity R = 3-5% between 400-700 nm. -The optical receiver has a high quantum efficiency, such as a photomultiplier and a silicon-avalanche diode, and is free over the entire 400-1000 nm range. -Incandescent lamps used for indoor lighting or for street lighting outdoors and in cars emit 10 times more light between 700-1000 nm than between 400-700 nm. -The reflectivity of natural vegetation is between 700-1000 nm, higher than between 400-700 nm, about a factor 5-10. As these examples show, at faint brightness (night vision), it is possible to increase the received signal again by about a factor of 100 by widening the spectral range. The device for expanding the spectral range is rigidly mounted in each device or variably formed by changing the spectral filter. Color display is not required, but utilizing green laser light for retrograde projection to the eye is effective because of the high sensitivity and contrast perception of the eye for this color. Another way to improve the signals that can be applied here is the integration and correction of a number of superimposed images, for example the integration and correction of images of both eyes. In general, along with the addition of infrared range and the use of image correction, two parameters, namely the scan dwell time at image pixels and the change in image spot size, allow for 70-step changes in tone due to all dynamics of the received signal. Recognition and detection can be performed. When the total optical transmittance T of the receiving channel is 0.2 (see the above equation), the receiving range of the dynamic receiving system of the receiving channel is 10 -Five W / cm Two And 100W / cm Two During the retina, which includes typical indoor and outdoor luminosity. Shaping the scanning system such that, due to slow and fast eye movements, the visual axis is constantly changed by the eyeglasses, i.e. the axis of symmetry of the image scan during detection and projection coincides with the visual axis. Is required. The present invention provides to perform the centering of the circular scan with respect to the pupil of the eye before and after the reflection of the retina before and after the image is projected on the eye to solve the above-mentioned problem. At this time, the largest scan angle of the circular scan is selected so that the outer surface of the eyeball, the iris-containing pericardium, and the pupil opening are grasped by the circular scan when the scan symmetry axis deviates from the visual axis. The part of the eye that is illuminated by the outdoor light is not sharp and is scattered and drawn on the intermediate plane of the image of the photodetector, so the received signal does not provide image information and the optical retroreflection of the original pattern Provides an integrated display of capabilities. When comparing the received signals for the portions of each circumference that are of equal length in time, e.g. quadrants, the received signals have the same height when the circular scan is identical to the axis of the eye (the visual axis). Just take. The signal difference is a measure of the amount of deviation of the axis and its direction due to various backscattering from the chorion, iris and pupil opening. After normalizing all received signals for each circumference, these shift signals are used (bias) to adjust the zero position of the next circular scan. As a result, when entering a circular scan through the pupil opening, the initial position of the axis for each circular scan can be reduced until the shift signal is negligible (pupil tracking). FIG. 1 schematically illustrates the concentric scanning process in a tuned system. FIG. 2 shows a mode for exploring the location of the center of the scan through the pupil. The present invention, as an alternative to using ambient light, evaluates the signal in the detection channel as described above while simultaneously pupil tracking the area outside the circular scan, actively illuminating the laser projection to the eye. To do. The invention further provides for detecting and evaluating backscattered light from the environment as well as from the laser during laser projection. This simultaneous detection of retinal reflections from the surroundings and laser projection for post-processing of the images allows the degree of overlap between the two images and the temporal synchronization to be checked constantly, and differences such as image interference (moiré patterns) are detected. Detection and signal the possibility of additional compensation for this with a correction signal. The detection and projection technique according to the invention can be performed independently and simultaneously on one or both eyes of the observer. In the latter case, three-dimensional image detection and image reproduction are realized because of the stereoscopic vision of both eyes. There is the detection of reflected images free of peripheral defects and image distortion by the retina through spectacles that are not individually adapted to each observer in terms of their optical properties and are not completely fixed to the observer's head What you do will not be easy to understand. The solution according to the invention for this consists, firstly, in a relatively low optical requirement for continuous confocal point scanning, for example for a flat image of the eye, and secondly, always with the intrinsic eye specificity. It consists in a completely dynamic adaptation of the optical illumination process of the scanning device to the eye through the eyeglasses, taking into account the movement and the eyeglasses themselves, thirdly, the feedback of the illumination process between detection and projection and this Lies in the short length of time during the process. To adjust the scan through the eye, a correction mirror that can be adjusted in various eye movements as well as the two scanning elements is used. FIG. 3 schematically illustrates an overview of the entire system. The retina NH of the eye is scanned by the focused light beam. Here, AA indicates an eyeball, and AP indicates a pupil of an eye. Partially transmissible glasses are denoted by BG. The transmitted light from the surroundings is focused on the retina, while the retina is scanned one by one. The scanning beam, which is then transmitting through the glasses, is directed to a radiation sink. A circular scan is performed by the biaxial scanning elements HSS and VSS. The incident direction and position of the light beam on the inner surface of the eyeglasses BG are adjusted by the actively adjustable auxiliary mirror HS. By means of the beam changeover switch SUS, the illuminating laser beam is passed through the central hole, and the receiving beam, which usually has a larger diameter, is reflected at the receiving unit and is directed in different directions or between reception and transmission. An active switching mirror element for switching is used. The receiving unit consists of three separate receiving channels, for example for the primary colors red, green and blue or other wavelength ranges, for example the near infrared range. The irradiation process of all spectral channels is guided in one axis by a dichroic mirror DS. An active adjustable field stop GFB is used to adjust the size of the spot of the scanning beam onto the retina, and possibly for fine adjustment of the optical axis. The transmitting unit comprises, for example, three lasers having the three primary colors red LR, green LG and blue LB. Before the rays are combined on the axis by the dichroic mirror DS, the individual rays are externally modulated by the image modulators MR, MG and MB or simply directly modulated via the excitation current of the laser emission. You. The size and position of the laser image spot on the retina is controlled by an actively controllable stop LAA, which is adjusted at an intermediate focus during the emission process. For example, a photomultiplier is suitable as a receiving device for scanning an image of a retinal spot. The device automatically switches to a photon counting operation for very weak optical signals and to a flow measurement operation for strong optical signals. It is also possible to use an avalanche photodiode as a receiving device. As a light source for projecting the image back to the eye, a semiconductor laser or a miniaturized solid-state laser that does not endanger the eye and has a low continuous wave function (<300 pW) is provided. Image modulation using a semiconductor laser can be performed directly via the current supply device of the semiconductor laser. It is recommended to use lasers with red, green and blue primaries so that all colors are produced. As the known human visual color triangular diagram shows, all other colors as well as achromatic greys and whites can be formed by summing the colors of these monochromatic laser beams. The invention also includes the possibility of using individual colors as a monochromatic solution. The present invention provides a signal processor SP as shown in FIG. This processor processes the image directly from the retina and adjusts the size of the field stop GFB synchronously with all the functions of the device and the scanning device VSS / HSS, the auxiliary mirror HS and the laser spot adjusting device LAA. The image processing computer BVC receives the image perceived by the eye or the image of another technical sensor sent to the computer via the external terminal EA, and the image is adjusted by the signal processor to the laser beam as an image signal. Prior to this, an image perceived by the eye or an image of another technical sensor is processed by software SW given in advance. FIG. 4 shows the flows of the optical signal, the electric signal, and the software signal separately. All laser units are denoted by DE, ME is a modulation unit, PME is an all reception unit, and SUS is a beam switching device between a transmission unit and a reception unit. Laser projection projects the image to the eye and fuses it with the original image.In addition to processing the actual computerized image, it also allows the unknown image transmitted from outside to the computer to be simultaneously superimposed on the outside image and the eye. I do. When the time interval between image reception and image projection is significantly short compared to rapid eye movement, the eye is almost unaware of image interruptions, such as when viewing a CRT television screen. Separate but simultaneous image scanning in both eyes also captures perspective differences in both eyes. These differences are retained during retrograde projection of the laser to both eyes, thus compensating for stereoscopic vision restoration. The structural elements used in the present invention are sufficiently miniaturized today and are available at low cost. In order to scan a circular figure, a miniaturized swinging mirror can be used. A second possibility for drawing circular figures is the use of a V-plate scanning device designed for the radiation process during transmission. The passing rays are folded by a certain angle by each plate, and the total deflection angle is continuously adjusted to zero by the constant rotation of the V-plate. Rotation of the V-plate at a constant rotation frequency causes the deflected light beam to follow a circular trajectory. A third possibility is the use of an acousto-optical deflection unit, which offers the advantages of low time lag and quick deflection. The variably adjustable auxiliary mirror HS is mainly like a mirror which can be adjusted in two axes by, for example, a microactuator. In order to adjust the size of the laser spot and the field of view for reception, a micromechanical actuator such as in a widely used laser printer can be used, and a CD player can also be used. The light redirecting unit and the scanning device can be housed in a simple spectacle support frame. The glass fiber leads allow the laser projection unit to be housed together with the battery supply in a small casing, for example of the size of a pocket book. Data exchange by the image processing computer fixedly mounted outside can be performed via radio waves or infrared rays. All the elements of the device according to the invention are of the state of the art and are easily portable by humans, and the exchange of wireless image data by an external computing device allows its infinite freedom of movement. As in the earlier application 19631414.3 of the present invention, this optoelectronic spectacle scheme can be used for various applications such as: Reception of an image of the outside world, processing of said image, retroprojection and fusion with the original image in the eye, for example, when driving a car, to improve the view or as a visual aid for the visually impaired person For example, in the same applications where helmet mounted displays are used today or in the future, superimposing images of other receiving systems when superimposing the same scene in another spectral region on top of the direct image. Superimposition of exclusively computer-generated virtual images for simultaneous or future use of "virtual reality" or "cyberspace"
【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項
【提出日】平成１１年６月２２日（１９９９．６．２２）
【補正内容】
２．別の外部のセンサなしに走査システムを調整し、瞳孔の中心点に合わせるよ
うに、瞳孔の外側縁を決定することによる楕円走査が利用可能であることを特徴
とする請求項１に記載の画像改良システム。
３．録画された画像が、時間的に及び局部的に逆行投影される画像と同期せしめ
られることを特徴とする請求項１に記載の画像改良システム。
４．走査時間が動的に解像度、必要な検知時間、及び露光時間の要求に合わせる ことができる
ことを特徴とする請求項２に記載の画像改良システム。
５．走査スポットの大きさが周囲の状況の要求に相応に合わせることができるこ
とを特徴とする請求項４に記載の画像改良システム。
６．走査軌道の軌道間隔が動的に相応に周囲の状況の要求に合わせることができ る
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の画像改良システム。
７．走査領域の大きさが相応に利用用途の要求に合わせることができることを特
徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の画像改良システム。
８．録画された画像が後続する画像処理システムによって解明され、次いで逆行 投影可能である
ことを特徴とする請求項１に記載の画像改良システム。
９．録画された画像が該画像の波長とは異なる波長で画像を投影している間に録
画され、それによって他の光波長領域に変換可能であることを特徴とする請求項
１又は８に記載の画像改良システム。
１０．眼の知覚領域の範囲外の録画された画像の波長領域が評価され、可視波長
領域に変換可能であることを特徴とする請求項１又は９に記載の画像改良システ
ム。
１１．本来眼で識別可能な黒−白−情報（網膜の桿状体視）がカラー情報（網膜
の錐状体視）に変換可能であることを特徴とする請求項１又は８に記載の画像改
良システム。
１２．録画された画像が適当なアルゴリズム（フーリエ変換）による計算と投影
の変調によって、それによって眼の視覚障害が補償されるように鮮明にすること が可能である
ことを特徴とする請求項１に記載の画像改良システム。
１３．走査システムの調整のために瞳孔の位置を決定するための外部のセンサが利用可能である
ことを特徴とする請求項１に記載の画像改良システム。
１４．録画された画像が、外の反応と制御機能を活性化するように、画像内容に
関して評価可能であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の画
像改良システム。
１５．両眼の画像内容が比較可能であることを特徴とする請求項１４に記載の画
像改良システム。
１６．両眼の瞳孔の位置が比較可能であることを特徴とする請求項１４に記載の
画像改良システム。
１７．両眼のフォレア・セントラリス(Forea Centralis)の画像内容が比較可能 である
ことを特徴とする請求項１５に記載の画像改良システム。
１８．視軸を決定するための両眼の瞳孔の位置とフォレア・セントラリスの画像
内容が三角測量（距離の決定）のために利用可能であることを特徴とする請求項
１６又は１７に記載の画像改良システム。
１９．眼の画像情報が周囲の絶対光度を決定するために利用可能であることを特
徴とする請求項１乃至１８のいずれかに記載の画像改良システム。
２０．眼の画像情報が光の絶対色温度を決定するために利用可能であることを特
徴とする請求項１９に記載の画像改良システム。
２１．該画像改良システムが瞳孔の大きさを決定するために利用可能であること
を特徴とする請求項１又は２に記載の画像改良システム。
２２．生理学的な光に対する敏感度が他の感度の低い領域に転置されるように、
録画された画像が出力側が接続する画像処理システムによって鮮明にされること
を特徴とする請求項８に記載の画像改良システム。
２３．使用中楕円走査が外側から内側に進むことを特徴とする請求項１に記載の
画像改良システム。
２４．楕円走査が内側から外側へ進むことを特徴とする請求項１に記載の画像改
良システム。
２５．楕円走査が両焦点の一致によって円走査に変えることができることを特徴
とする請求項１に記載の画像改良システム。
【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項
【提出日】平成１１年９月２３日（１９９９．９．２３）
【補正内容】１．眼の網膜反射画像を走査するための２軸走査システム（ＢＧ，ＨＳ，ＨＳＳ ，ＶＳＳ）と、 走査された網膜反射画像を修正するための変調ユニット（ＳＰ，ＢＶＣ）と、前 記走査のときと同じ経路を経て修正された画像を逆行投影するためのレーザ投影 ユニット（ＬＲ，ＬＧ，ＬＢ，ＭＲ，ＭＧ，ＭＢ）とを備える画像改良システム であって 走査システム（ＢＧ，ＨＳ，ＨＳＳ，ＶＳＳ）が走査時に円走査又は楕円走査を 行うように制御可能であることを特徴とする画像改良システム。 [Procedure of Amendment] Article 184-8, Paragraph 1 of the Patent Act [Date of Submission] June 22, 1999 (1999.6.22) [Contents of Amendment] The image of claim 1 wherein an elliptical scan is available by determining the outer edge of the pupil to adjust the scanning system without another external sensor to align with the center point of the pupil. Improved system. 3. The system of claim 1, wherein the recorded image is synchronized in time and locally with the backprojected image. 4. 3. The image improvement system according to claim 2, wherein the scanning time can be dynamically adapted to the requirements of resolution, required detection time, and exposure time. 5. 5. The image improvement system according to claim 4, wherein the size of the scanning spot can be adapted to the requirements of the surrounding situation. 6. Image enhancement system according to claim 4 or 5, characterized in that the track spacing of the scanning trajectories Ru can meet the requirements of the dynamic ambient correspondingly situation. 7. 7. The image improvement system according to claim 1, wherein the size of the scanning area can be appropriately adapted to the requirements of the application. 8. Image enhancement system of claim 1, wherein the recorded image is elucidated by subsequent image processing system, then it is possible retrograde projection. 9. 9. The recorded image according to claim 1, wherein the recorded image is recorded while projecting the image at a wavelength different from the wavelength of the image, so that the image can be converted to another light wavelength region. Image improvement system. 10. 10. The image improvement system according to claim 1 , wherein a wavelength region of the recorded image outside the range of the perceptual region of the eye is evaluated and can be converted into a visible wavelength region. 11. 9. The image improving system according to claim 1, wherein black-white-information (rod vision of the retina) originally identifiable by eyes can be converted into color information (cone vision of the retina). . 12. By calculation and modulation of projection by recorded image suitable algorithms (Fourier transform), according to claim 1, thereby characterized in that the blind eye it is possible to clearly be compensated Image improvement system. 13. The image enhancement system according to claim 1, wherein an external sensor is available for determining a position of the pupil for adjusting the scanning system. 14． 14. The image improvement system according to claim 1, wherein the recorded image can be evaluated with respect to image content so as to activate an external reaction and a control function. 15. The image improvement system according to claim 14, wherein the image contents of both eyes are comparable . 16. The image improvement system according to claim 14, wherein the positions of the pupils of both eyes are comparable . 17． Image enhancement system of claim 15 in which the image contents of the binocular Forea-Sentorarisu (Forea Centralis) is characterized in that it is compared. 18. 18. Image improvement according to claim 16 or 17, characterized in that the positions of the pupils of the eyes for determining the visual axis and the image content of Folea Centralis are available for triangulation (determination of distance). system. 19. An image improvement system according to any of the preceding claims, wherein eye image information is available for determining the absolute luminosity of the surroundings. 20. 20. The image improvement system of claim 19, wherein eye image information is available for determining an absolute color temperature of light. 21. The image enhancement system according to claim 1, wherein the image enhancement system is usable for determining a pupil size. 22. 9. The image according to claim 8, wherein the recorded image is sharpened by an output connected image processing system such that the sensitivity to physiological light is transposed to other less sensitive areas. Improved system. 23. 2. The image improvement system according to claim 1, wherein the elliptical scan proceeds from outside to inside during use. 24. 2. The image improvement system according to claim 1, wherein the ellipse scanning proceeds from inside to outside. 25. 2. The image improvement system according to claim 1, wherein the elliptical scan can be changed to a circular scan by matching the two focal points. [Procedure amendment] 8 the first term of the first 184 of the Patents Act [filing date] 1999 September 23 (1999.9.23) [correction contents] 1. Biaxial scanning system for scanning the retina reflected image of the eye (BG, HS, HSS, VSS ) and, a modulating unit for modifying the scanned retinal reflex image (SP, BVC), when the previous SL scanning And a laser projection unit (LR, LG, LB, MR, MG, MB) for retroprojecting the corrected image via the same path as the above , and the scanning system (BG, HS, HSS, VSS) ) Can be controlled to perform circular scanning or elliptical scanning during scanning .
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フロントページの続き
(72)発明者 アベルスフェルダー・ギュンター
ドイツ連邦共和国 ディー―71065 シン
デルフィンゲン，ニューツストラッセ 14
(72)発明者 グランツ・ヘルムート
ドイツ連邦共和国 ディー―71067 シン
デルフィンゲン，パールワイゼンナーレ
31
(72)発明者 ハロルドソン・ソールステイン
ドイツ連邦共和国 ディー―81925 ミュ
ンヘン，ダファネストラッセ 15
(72)発明者 シュミット−ビスコフシャウゼン・ホルス
ト
ドイツ連邦共和国 ディー―85579 ヌー
ビベルグ，ティジアンストラッセ 38
(72)発明者 ウール・ステファン
ドイツ連邦共和国 ディー―70597 ステ
ュットガルト，ラムスバッヘルストラッセ
80────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(72) Inventor Abelsfelder Gunter
Germany Dee-71065 Singh
Delfingen, Nuitsstrasse 14
(72) Inventor Grants Helmut
Germany Dee-71067 Singh
Delfingen, Pearl Weisenale
31
(72) Inventor Haroldson Saulstein
Federal Republic of Germany
Nchen, Dafanestrasse 15
(72) Inventor Schmidt-Biskovschausen-Horus
G
Germany Dee 85579 Gnu
Biberg, Tizian Strasse 38
(72) Inventor Wool Stefan
Germany Dee-70597 Station
Stuttgart, Ramsbachersstrasse
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