图像生成系统及图像生成方法技术方案

本发明专利技术描述了图像生成系统及图像生成方法。在一方面，图像生成系统包括：附接系统，被配置为将所述图像生成系统固定至用户头部将由该用户观察的位置；照明系统，具有位于无限距处的出射光瞳，且被配置为发射光；光调制器，被配置为接收来自所述照明系统的光，并选择性地反射至少一些对应于图像的所接收的光；控制系统，与所述光调制器相耦合，并被配置为存取有关所述图像的数据内容，根据所存取的数据内容生成多个控制信号，并输出该控制信号至所述光调制器以控制至少一些所接收的光的选择性反射；以及输出光学系统，被配置为将所述选择性反射的光定向至观察者的眼睛，以由该观察者进行观察。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关专利资料本申请为2012年2月6日提交的题为“Image Generation Systems and Image Generation Methods”的美国专利申请13/367,261的继续申请并要求该申请的优先权，该申请所教示的内容作为参考而被结合于此。
本专利技术涉及图像生成系统及图像生成方法。
技术介绍
成像系统在用于商业、科学、军事应用、娱乐等的许多应用中都是非常有用的。成像系统的成熟度及质量不断地得到改善，且成像光学器件以及数字处理设备也在改进。不同的成像布置或实施产生了不同类型的图像，诸如照片或包含数字内容的计算机显示屏幕、由传感器生成的图像、以及可对虚拟信息与现实场景描绘(例如，由摄像机拍摄的现实场景描绘)进行整合的复合图像。不同的成像系统可组合不同的传感器来生成图像，例如，光传感器可用于生成环境的照片或视频内容，红外传感器可用于检测电磁频谱的红外范围内的辐射并可用在热成像摄像机中以生成场景的热图像。本公开的至少一些方面涉及用于生成图像的系统及方法。
技术实现思路
根据一实施方式，图像生成系统包括：附接系统，被配置为将所述图像生成系统固定在用户头部将被用户观察的位置；照明系统，具有位于无限距的出射光瞳，并被配置为发射光；光调制器，被配置为接收来自所述照明系统的光，并选择性地反射至少一些对应于图像的所接收的光；控制系统，与所述光调制器相耦合，并被配置为存取有关所述图像的数据内容，根据所存取的数据内容生成多个控制信号，并输出该控制信号至所述光调制器以控制至少一些所接收的光的选择性反射；以及输出光学系统，被配置为将所述选择性反射的光定向至观察者的眼睛，以由观察者进行观察。根据另一实施方式，图像生成系统包括：附接系统，被配置为将所述图像生成系统固定在用户头部将被用户观察的位置；照明系统，被配置为发射光；全内反射TIR棱镜，包括被配置为接收来自所述照明系统的光的第一表面、被配置为输出在所述第一表面接收的光并接收反射光的第二表面、以及被配置为输出在所述第二表面处接收的反射光的第三表面；光调制器，被配置为选择性地反射至少一些从所述全内反射TIR棱镜的第二表面输出的光以提供反射光；以及输出光学系统，被配置为接收从全内反射TIR棱镜的第三表面输出的反射光并将该反射光输出至观察者眼睛的晶状体，该晶状体聚焦反射光以直接在观察者眼睛的视网膜上形成图像。根据另一实施方式，图像生成方法包括：存取有关图像的数据内容；通过使用所存取的有关图像的数据内容，反射对应于所述图像的多个像素的光；以及在朝向观察者眼睛的方向上将所述图像的反射光传输至无限距，所传输的光被观察者眼睛的晶状体聚焦以在观察者眼睛的视网膜上形成所述图像。附图说明以下将参考附图对本公开的示例性实施方式进行描述。图1为根据一实施方式的图像生成系统的实施的示例；图2为根据一实施方式的图像生成系统的组件的框图；图3为根据一实施方式的成像系统的说明性表示；图4为根据一实施方式的成像系统的组件的轴测图；图5为根据一实施方式的成像系统的辅助光学元件的说明性表示；图6为根据一实施方式的成像系统的说明性表示；图7为根据一实施方式的照明系统的说明性表示；图8为根据一实施方式的成像系统的说明性表示；图9为根据一实施方式的观看系统的说明性表示；图10为根据一实施方式的成像系统的说明性表示；图11为根据一实施方式的成像系统的说明性表示；图12为根据一实施方式的成像系统的说明性表示。具体实施方式参见图1，根据一实施方式示出了被配置为穿戴在用户头部上的图像生成系统10。在图1的示例中，所示图像生成系统10被实施为可由个人穿戴的头盔显示器(HMD)。在一更为具体的示例中，图像生成系统10可包含摄像机和/或传感器，其被配置为生成有关图像生成系统10所感测或观察的环境的图像的数据内容，以及附加电路及成像组件，其可将所述数据内容作为视觉图像传输至一个或多个人(图1中未示出一个或多个传感器、电路、以及诸如成像系统的附加成像组件)。图1的示例性图像生成系统10的一个或多个传感器、电路及组件被设置在通过使用附接系统14而被附着至头盔及人体的头部的壳体12内。在所示的配置中，壳体12可保护图像生成系统10的组件不受环境因素影响。其他实施方式也是可行的，例如系统10可被整合至头盔或被嵌入在与头盔相分离的护目镜内。附接系统14的其他配置(例如，皮带、帽子、面罩等)也是可行的，以将系统10固定至用户头部而不需要使用头盔。图像生成系统10可广泛应用于各种应用。在一示例性的实施方式中，图像生成系统10包括一个或多个热传感器及光学器件，以生成例如可用于军事或监测应用的热图像。在附加实施方式中，图像生成系统10可以不同的配置而被实施。例如，如上所述，系统10可包括用于感测有关系统10的环境内的光的摄像机。在另一示例中，系统10可被实施在车辆中，并可包括被布置为生成该车辆的环境的数据内容的外部摄像机和/或传感器。另外，在一些实施方式中，这些摄像机可形成立体对以产生三维图像以及目标测距信息。图像生成系统10的这些实施方式及应用均是说明性的，该图像生成系统10可用于需要生成图像的其他实施及应用中。参见图2，示出了图像生成系统10的一实施方式的电路及组件。在示例性描绘的布置中，图像生成系统10包括数据生成系统20、控制系统22以及成像系统24。此外，在所示的实施方式中，数据生成系统20包括一个或多个传感器30，控制系统22包括处理电路32及存储电路34。图3示出了成像系统24的示例性配置细节。还可设置图像生成系统10的其他组件。例如，可利用电源(例如，便携式应用中的电池)来给系统20、22、24提供电能，且所述控制系统22可包括用于接收来自外部源的数据内容的接口或通信电路，该接口或通信电路可用于生成图像以由用户观察。在所述的实施方式中，传感器30被配置为感测关于图像生成系统10的环境。此外，传感器30可生成数据内容，例如以电信号的方式，该电信号可用于生成可视化地展现所感测的环境的图像。在示例性的配置中，传感器30可被配置为感测可视光、红外、毫米波以及兆赫辐射。在所述的实施方式中，控制系统22与传感器30电耦合。控制系统22的处理电路32可存取关于即将被形成的图像的数据内容。在一实施方式中，示例性的数据内容指定了将被形成的数字图像的多个像素的强度。数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像生成系统，包括：附接系统，被配置为将所述图像生成系统固定至用户头部将由该用户观察的位置；成像系统，被配置为在一时刻将一些光反射至观察者的眼睛以在该观察者的眼睛的视网膜上形成图像的多个像素，并在所述时刻将其他光反射离开所述观察者的眼睛；控制系统，与所述成像系统相耦合，且其中所述控制系统被配置为存取关于所述图像的数据内容，根据所存取的数据内容生成多个控制信号，以及输出该控制信号至所述成像系统，以控制所述一些光由所述成像系统在所述时刻反射至所述观察者的眼睛以在所述观察者的眼睛的所述视网膜上形成所述图像的所述多个像素，并控制所述其他光在所述时刻反射离开所述观察者的眼睛。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.06 US 13/367,261;2012.12.13 US 13/714,1701.一种图像生成系统，包括：
附接系统，被配置为将所述图像生成系统固定至用户头部将由该用户
观察的位置；
成像系统，被配置为在一时刻将一些光反射至观察者的眼睛以在该观
察者的眼睛的视网膜上形成图像的多个像素，并在所述时刻将其他光反射
离开所述观察者的眼睛；
控制系统，与所述成像系统相耦合，且其中所述控制系统被配置为存
取关于所述图像的数据内容，根据所存取的数据内容生成多个控制信号，
以及输出该控制信号至所述成像系统，以控制所述一些光由所述成像系统
在所述时刻反射至所述观察者的眼睛以在所述观察者的眼睛的所述视网
膜上形成所述图像的所述多个像素，并控制所述其他光在所述时刻反射离
开所述观察者的眼睛。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述成像系统被配置为从多个不
同角度将所述一些光反射至所述观察者的眼睛，以增强所述观察者的外围
视觉。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述成像系统被配置为将包括多
个光束的所述一些光并行反射至所述观察者的眼睛。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述成像系统被配置为在所述时
刻将所述一些光反射至所述观察者的眼睛，以在所述时刻同时在所述观察
者的眼睛的视网膜上形成所述图像的所述像素。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述图像为二维图像，且所述成
像系统被配置为在所述时刻将所述一些光反射至所述观察者的眼睛，以在
所述时刻在所述观察者的眼睛的视网膜上形成二维的所述像素。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述成像系统包括：
光源，被配置为发射所述光；以及
光调制器，与所述光源光学耦合，并包括被配置为在多个位置之间移
动的多个反射镜，且其中所述控制系统被配置为生成所述控制信号以控制
一组所述反射镜移动至其中一个所述位置，以将来自所述光源的所述一些
光反射至所述观察者的眼睛以在所述时刻在所述观察者的眼睛的视网膜
上形成所述图像的所述像素。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述成像系统将反射自所述一组
反射镜的所述一些光定向至所述观察者的眼睛，而不需要进一步反射。
8.根据权利要求6所述的系统，其中所述一组反射镜为第一组，且其
中所述控制系统被配置为生成所述控制信号以控制第二组所述反射镜在
所述时刻将来自所述光源的所述其他光反射离开所述观察者的眼睛。
9.根据权利要求6所述的系统，其中所述光源被配置为在多个不同时
刻的各个时刻发射具有不同颜色的光，且其中所述光调制器的所述反射镜
被配置为在不同时刻将所述不同颜色的一些光反射至所述观察者的眼睛，
以形成彩色图像。
10.根据权利要求6所述的系统，其中所述光源为LED。
11.根据权利要求6所述的系统，其中所述光源为激光器。
12.根据权利要求6所述的系统，其中所述反射镜被配置为在其他时
刻将所述观察者的眼睛的图像反射至眼睛监测系统。
13.根据权利要求1所述的系统，其中所述图像为彩色图像，且所述
成像系统被配置为在多个连续时刻的各个时刻在所述观察者的眼睛的视
网膜上生成不同颜色的多个图像，且其中所述成像系统被配置为针对一所

\t述颜色的一所述图像，在所述时刻在所述观察者的眼睛的视网膜上同时形
成所述颜色的所述图像的多个像素。
14.一种图像生成系统，包括：
数据生成系统，被配置为生成二维彩色图像的数据内容；
成像系统，被配置为发送光至观察者的眼睛，以在所述观察者的眼睛
的视网膜上同时形成所述二维图像的多个像素；
控制系统，与所述数据生成系统及所述成像系统相耦合，其中所述控
制系统被配置为存取所述图像的所述数据内容，根据所存取的数据内容生
成多个控制信号，以及输出该控制信号至所述成像系统，以控制所述光的
对应于各个所述像素的多个光束并行传输至所述观察者的眼睛，以在所述
观察者的眼睛的视网膜上同时形成所述二维彩色图像的所述像素；
眼睛监测系统，与所述控制系统相耦合，其中该眼睛监测系统被配置
为监测所述观察者的眼睛的动作；
其中所述成像系统被配置为在多个不同时刻中的各个时刻形成所述
二维彩色图像的多个不同颜色的帧，其中所述成像系统包括：
光源，被配置为在所述不同时刻发射具有不同颜色的所述光；
光学光纤，与所述光源光学耦合，并被配置为对所述光进行均匀化；
以及
光调制器，与所述光源及所述光学光纤光学耦合，其中所述光调制器
包括被配置为在多个位置之间移动的多个反射镜，且其中所述控制系统被
配置为生成所述控制信号以控制不同组的所述反射镜移动至其中一个所
述位置，以将来自所述光源的所述光在所述不同时刻反射至所述观察者的
眼睛，以在所述不同时刻在所述观察者的眼睛的视网膜上形成所述二维彩
色图像的所述不同颜色的帧，以及在其他时刻将所述观察者的眼睛的图像
反射至所述眼睛监测系统；以及
其中所述控制系统被配置为根据所述观察者的眼睛的所述图像至所
述眼睛监测系统的反射来控制所述成像系统的至少一个操作。
15.一种图像生成方法，包括：
存取有关图像的数据内容；
使用所述数据内容识别将在一时刻被形成的所述图像的多个像素；以
及
在所述识别之后，将针对所述图像的多个被识别的像素的一些光并行
反射至观察者的眼睛，以在所述时刻在所述观察者的眼睛的视网膜上形成
所述图像的所述多个被识别的像素，并在所述时刻将其他光反射离开所述
观察者的眼睛。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述反射一些光至所述观察者
的眼睛包括：并行反射所述光的多个光束。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述反射一些光至所述观察者
的眼睛包括：反射所述光线的对应于所述图像的各个所识别像素的多个光
束。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述反射一些光至所述观察者
的眼睛包括首先使用光调制器进行反射，且进一步包括：
使用所述光调制器，在其他时刻再次反射所述观察者的眼睛的图像；
以及
监测所述观察者的眼睛的所述图像。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述反射一些光至所述观察者
的眼睛包括：使用光调制器进行反射，以及所述识别包括识别所述光调制
器的对应于所识别像素的多个反射镜，且进一步包括控制所识别的反射...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾伦·T·埃文斯，布鲁斯·E·贝尔纳基，
申请(专利权)人：巴特尔纪念研究院，
类型：发明
国别省市：美国;US