[发明专利]用于在眼睛安全限制内投射图像的方法和系统

说明书

本发明涉及一种系统，包括：光源，以产生源光；空间调制器，以接收源光；显示元件，以接收来自空间调制器的源光并将源光导向眼睛；以及控制器。控制器接收将显示的图像的初始图像数据，图像包括多个像素，像素具有多个亮度水平；基于亮度水平确定图像功率；以及基于图像功率与指定的功率阈值的比较确定过量功率状态。响应于过量功率状态指示图像功率将超过指定功率阈值，控制器降低亮度水平以生成更新的图像数据，并控制光源和空间调制器，以使用更新的图像数据来投射图像。

背景技术

根据激光对人眼和皮肤造成伤害的可能性对激光进行分类。可见光束激光有四个主要类别，1类激光最安全，4类激光最不安全。1类激光在大多数或所有使用条件下都是安全的——激光之所以安全，因为功率输出低，或者是由于外壳在正常操作期间防止用户接触激光束。2类激光相对安全，因为用户不会长时间盯着光束看而不眨眼。3类激光通常被认为对眼睛有害，尤其是与改变光束直径或功率密度的光学设备结合使用时。如果没有改变光束直径和/或功率密度的光学设备，4类激光会发出被认为是危险的高光功率。一些近眼图像显示设备使用激光投影仪来投射图像以供用户观看。从激光安全角度来看，最安全的近眼图像显示设备是其中管理最大可接触暴露的设备，使得从用户眼睛的角度来看，该设备是1类激光产品。

在基于激光的图像显示设备中，激光器发出的光定义了显示图像的像素。每个像素可以由红光、绿光和蓝光的组合来定义。像素的亮度与组合中红光、绿光和蓝光的激光功率有关。1类人眼安全限制是100秒上可允许能量的量度。1类人眼安全限制规定了按波长划分的光的可允许剂量。蓝光通常具有最低允许剂量，其次是绿光和红光。最大近眼显示亮度必须基于了解有多少光暴露在视网膜上。因此，显示亮度受显示器面积或填充系数的限制。在一种方法中，最大像素功率固定为允许帧的一定百分比(例如，25％)以全白渲染100秒，从而安全地低于每100秒3.9毫焦耳(mJ)的1类人眼安全限制。在这种情况下，大部分为白色且超过25％填充系数的显示图像将在100秒窗口内触发激光安全监视系统。然而，从设备可用性的角度来看，可能不期望由于显示图像太亮而关闭激光投影仪。

发明内容

根据本说明书的实现方式，提供了一种方法，包括：接收将由显示设备显示的图像的初始图像数据，图像包括多个像素，初始图像数据包括与像素相关联的多个亮度水平；基于亮度水平确定图像功率；基于图像功率和功率阈值确定过量功率状态；响应于过量功率状态指示将超过功率阈值，降低亮度水平以生成更新的图像数据；以及输出更新的图像数据。

输出更新的图像数据可以包括将更新的图像数据提供给显示设备以用于显示图像。

显示设备可以包括可穿戴平视显示器。

功率阈值可以包括眼睛激光暴露的安全限制。

图像可以包括相关联的显示时间；功率阈值可以包括阈值时间和功率限制，阈值时间长于显示时间；并且确定过量功率状态可以包括：在阈值时间上生成预测的显示功率，预测的显示功率基于图像功率、显示时间以及阈值时间而生成；将预测的显示功率与功率限制进行比较；以及将过量功率状态设置为：如果预测的显示功率大于功率限制，则为肯定的；如果预测的显示功率小于或等于功率限制，则为否定的。

图像可以是显示设备要显示的多个图像帧中的给定帧，每一帧具有相关联的显示时间；功率阈值可以包括阈值时间和功率限制，阈值时间长于显示时间；并且确定过量功率状态可以包括：在阈值时间上生成预测的显示功率，预测的显示功率基于阈值时间、样本显示时间以及样本显示功率生成，样本显示时间和样本显示功率与从多个图像帧选择的图像帧的样本集合相关联；比较预测的显示功率与功率限制；以及将过量功率状态设置为：如果预测的显示功率大于功率限制，则为肯定的；如果预测的显示功率小于或等于功率限制，则为否定的。

样本显示时间可能比阈值时间短。

确定图像功率可以包括进一步基于要用于显示每个像素的相应光的一组波长来确定图像功率。

确定图像功率可以包括生成亮度水平的图像直方图，图像直方图存储多个预定亮度水平中的每一个的像素数量。