本發(fā)明涉及一副包括兩個鏡片的自適應眼鏡,以及用于控制這種自適應眼鏡副的控制方法。
背景技術:
1、本發(fā)明涉及自適應眼鏡領域。通常,這種自適應眼鏡用于光學矯正領域,尤其是針對有眼部調(diào)節(jié)問題(老花眼、調(diào)節(jié)痙攣、白內(nèi)障手術后等)的患者。然而,這種應用并不具有限制性,因為這種自適應眼鏡例如可以用于虛擬現(xiàn)實或增強現(xiàn)實領域。
2、現(xiàn)有技術提出了多種方案來彌補老花眼患者的調(diào)節(jié)能力不足,例如眼鏡、隱形眼鏡或人工晶狀體。患者可以佩戴雙光眼鏡,其包括雙光鏡片,雙光鏡片下部有插入件,當用戶向下看時該插入件確保近距離視力。這些雙光眼鏡本質(zhì)上是閱讀眼鏡,其缺點是中間視力質(zhì)量較差。還可以選擇漸進鏡片,漸進鏡片實現(xiàn)從下部(閱讀)到上部的連續(xù)矯正,可允許一定的中間視力。然而,中間視力僅在稱為視力“通道”的狹窄區(qū)域內(nèi)清晰,而外部則模糊。此外,漸進鏡片的局限性在于,它會通過彎曲直線使圖像嚴重變形。考慮到對于老花眼已完全發(fā)展的人而言,需要3屈光度才能獲得完美的遠視和近視之間的視力,漸進鏡片仍然存在圖像質(zhì)量不足的問題。
3、對于隱形眼鏡或人工晶狀體,有一種稱為“單眼視”的治療方法,其為左眼和右眼以兩個不同的距離調(diào)整隱形眼鏡。這顯然是一種妥協(xié),可能會讓人感到不舒適,但用戶可以針對給定的固定物體距離(閱讀、中距或遠距)佩戴補償眼鏡。另一種選擇基于所謂的多焦點光學:將對應于靠近的距離和遠離的距離的多個圖像投射到視網(wǎng)膜上。多焦點方案允許在近距離和遠距離閱讀和觀看,但圖像質(zhì)量總會有所下降。采用這種方案時,模糊的圖像可能會帶來問題,例如在夜間駕駛時。
4、最后,現(xiàn)有技術已知,使用包括電子元件的自適應眼鏡允許矯正鏡片的光焦度。很大比例的電子眼鏡(或根據(jù)既定的盎格魯撒克遜術語稱為“smart?eye-wears(智能眼鏡)”)或虛擬現(xiàn)實或增強現(xiàn)實面罩都將全部或部分電子元件安置在眼鏡的一個或多個鏡腿中。在某些應用中,這樣模擬了有源功能,以便僅在一側進行投影或光學功能。然而,其他更復雜的眼鏡則要求雙眼同時以協(xié)調(diào)的方式執(zhí)行光學功能(例如,針對老花眼的聚焦)。在老花眼的情況中,希望雙眼同步調(diào)整聚焦矯正功能。在視頻或音樂內(nèi)容的情況中,顯然希望眼鏡副兩側的內(nèi)容能夠完美同步。獲得這種同步的一個方案是在柔性元件上使用呈導電片或導電軌道狀的單獨的電線將信息或光焦度從眼鏡副的一側傳輸?shù)搅硪粋取?/p>
5、盡管這種結構令人滿意,因為其允許光焦度和信息從眼鏡副的一側傳輸?shù)搅硪粋?,但它使嵌入的電子元件的電質(zhì)量難以精確地平衡。此外,眼鏡模型的設計和生產(chǎn)可能會因眼鏡中嵌入的電子元件的定位和連接而變得復雜,特別是當信息或光焦度通過導體傳到正面時。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提出一種解決上述全部或部分問題的解決方案。
2、該目的可以通過實施以下來實現(xiàn):一副自適應眼鏡,包括:
3、-正面,包括第一鏡片和第二鏡片;
4、-第一鏡腿,在第一自由端部和第一連接端部之間延伸,所述第一鏡腿在第一連接端部處與正面配合;
5、-第二鏡腿,與第一鏡腿分離,在第二自由端部和第二連接端部之間延伸,所述第二鏡腿在第二連接端部處相對于正面在第一鏡腿的相對側與正面配合;
6、-第一電子控制裝置,包括第一計算機、第一電池和第一無線通信設備;
7、-第二電子控制裝置,與第一電子控制裝置分離,包括第二計算機、第二電池和第二無線通信設備。
8、第一無線通信設備和第二無線通信設備被配置為相互交換數(shù)據(jù)集,其包括選自以下的至少一個參數(shù):至少自適應眼鏡副與外部物體之間的距離、對焦距離、自適應眼鏡副的用戶的命令、第一鏡片的光焦度值和第二鏡片的光焦度值,第一電子控制裝置和第二電子控制裝置還被配置為根據(jù)所述數(shù)據(jù)集分別改變第一鏡片的光焦度和第二鏡片的光焦度。
9、上述設置允許提出一副具有可變光焦度的自適應眼鏡,其中,第一鏡片和第二鏡片之間的協(xié)調(diào)通過無線通信設備進行。由此可以調(diào)整和協(xié)調(diào)鏡片(例如可以是可變眼科鏡片)提供的矯正,而無需存在穿過正面的電線。
10、通常,當提到應用于第一鏡片、應用于第二鏡片的“光焦度”或同步光焦度時,應理解為涉及由第一鏡片或第二鏡片增加的光焦度。換言之,也可以使用術語“動態(tài)光焦度”或“增加的光焦度”或“動態(tài)增加”來代替術語“光焦度”。
11、自適應眼鏡副還可以具有以下一個或多個特征,其單獨或組合采用。
12、根據(jù)一個實施方式,數(shù)據(jù)集包括對電可變鏡片的功能有用的任何數(shù)據(jù)或參數(shù),例如:眼睛會聚或瞳孔大小、自適應眼鏡副佩戴者的瞳孔位置、亮度數(shù)據(jù)、環(huán)境感知、溫度的間接測量。
13、根據(jù)一個實施方式,第一電子控制裝置和第二電子控制裝置被配置為分別根據(jù)所述數(shù)據(jù)集通過使用液晶的技術來改變第一鏡片的光焦度和第二鏡片的光焦度。
14、根據(jù)一個實施方式,電子控制裝置被配置為通過包括液晶的矯正構件來改變選自第一鏡片和第二鏡片的所述至少一個鏡片的光焦度,所述矯正構件被配置為通過施加電場來允許所述液晶的取向,以改變所述至少一個鏡片的折射率。
15、本領域技術人員可以例如參考以下文獻:“l(fā)i,guoqiang等,“用于眼科應用的高效可切換電光衍射透鏡(switchable?electro-optic?diffractive?lens?with?highefficiency?for?ophthalmic?applications.)”美國國家科學院院刊103.16(2006):6100-6104”,其中描述了一種利用液晶改變鏡片光焦度的技術。
16、根據(jù)一個實施方式,選自第一鏡片和第二鏡片的至少一個鏡片是眼科鏡片。
17、根據(jù)一個實施方式,第一無線通信設備與第二無線通信設備之間交換的第一鏡片的光焦度值由選自第一計算機和第二計算機的計算機確定。例如,第一鏡片的光焦度值可以與第一鏡腿和外部物體之間的距離的倒數(shù)成比例。
18、根據(jù)一個實施方式,第一無線通信設備與第二無線通信設備之間交換的第二鏡片的光焦度值由選自第一計算機和第二計算機的計算機確定。例如,第二鏡片的光焦度值可以與第二鏡腿和外部物體之間的距離的倒數(shù)成比例。
19、根據(jù)一個實施方式,第二鏡片的光焦度值等于第一鏡片的光焦度值。
20、例如,第一鏡片和第二鏡片的所述光焦度值可以與第一鏡腿與外部物體之間分開的距離、以及第二鏡腿與相同或另一外部物體之間分開的距離中的最小距離的倒數(shù)成比例。在眼科鏡片的特定情況下,以米為單位表示的距離的倒數(shù)的計算結果可能受到患者的附加度數(shù)的限制,所述附加度數(shù)以屈光度表示。患者的附加度數(shù)量化了他們在調(diào)節(jié)過程中對光焦度矯正的需求,并且代表了老花眼的進程。通常,低附加度數(shù)表示老花眼的開始,而高度數(shù)(3d)表示老花眼進程的結束。
21、根據(jù)一個實施方式,自適應眼鏡副被配置為矯正老花眼。
22、根據(jù)一個實施方式,自適應眼鏡副是虛擬現(xiàn)實或增強現(xiàn)實的面罩。
23、可以理解的是,上述的設置允許第一無線通信設備和第二無線通信設備相互通信,而不一定需要連接到眼鏡外部的元件,例如智能手機或任何其他類型的控制單元。
24、根據(jù)一個實施方式,自適應眼鏡副關于穿過正面鼻部的平面對稱。因此,第一鏡腿、第一鏡片和第一電子控制裝置的任何技術特征均可以適用于第二鏡腿、第二鏡片和第二電子控制裝置。
25、通常,第一電子控制裝置設置在第一鏡腿上,第二電子控制裝置設置在第二鏡腿上。
26、以此方式,第一鏡腿與第二鏡腿能夠以能量自主的方式運行。這允許提供這樣一副自適應眼鏡,其中每個鏡片由相關的電子控制裝置控制。具體而言,在第一無線通信設備和第二無線通信設備之間不再能夠交換數(shù)據(jù)集的情況下,自適應眼鏡副可以繼續(xù)以降級模式運行,或者自適應眼鏡副的每個鏡腿都是自主的。
27、有利的是,第一電子控制裝置在第一鏡腿上的布置以及第二電子控制裝置在第二鏡腿上的布置允許為正面設計出更多種類的樣式,特別是當涉及設置在用戶鼻子處的第一鏡片和第二鏡片之間的正面鼻部時。事實上,在正面中設置連接線對鼻部的材料、形狀和附件施加了限制。因此,自適應眼鏡副不存在這樣的限制。
28、此外,第一電子控制裝置在第一鏡腿上的布置以及第二電子控制裝置在第二鏡腿上的布置允許保證第一電子控制裝置與第二電子控制裝置之間的電質(zhì)量的良好平衡。
29、根據(jù)一個實施方式,選自第一鏡片和第二鏡片的至少一個鏡片包括:
30、-主玻璃,包括第一透明材料,并具有第一主表面和第二主表面,所述主玻璃被配置為在第一主表面和第二主表面之間傳輸光;
31、-副玻璃,包括第二透明材料,并具有第一副表面和第二副表面,所述副玻璃被配置為在第一副表面和第二副表面之間傳輸光;
32、-主腔,界定包括在第二主表面和第一副表面之間的主體積;和
33、-膜,包括可變形部分,所述可變形部分至少部分地包含在主腔中,并且將主腔完全分隔成至少第一鏡片腔和第二鏡片腔,第一鏡片腔被配置為包括至少一種主流體,第二鏡片腔被配置為包括至少一種副流體,第一鏡片腔包括在第二主表面和可變形部分之間,第二鏡片腔包括在可變形部分和第一副表面之間。
34、根據(jù)一個實施方式,本領域技術人員可以根據(jù)文獻wo2018/007425推斷出所述至少一個鏡片的總體構造和操作。
35、根據(jù)一個實施方式,選自第一鏡片和第二鏡片的所述至少一個鏡片包括:主流體通道,包括主管道,其被配置為輸送主流體并通向第一鏡片腔;和副流體通道,包括副管道,其被配置為輸送副流體并通向第二鏡片腔。
36、根據(jù)一個實施方式,電子控制裝置被配置為通過流體移位構件改變選自第一鏡片和第二鏡片的所述至少一個鏡片的光焦度,流體移位構件被配置為:
37、-允許主流體穿過主流體通道流向第一鏡片腔或流出第一鏡片腔;和/或
38、-允許副流體穿過副流體通道流向第二鏡片腔或流出第二鏡片腔。
39、根據(jù)一個實施方式,流體移位構件是文獻wo2018/041866中所述實施方式中所述類型的靜電驅動裝置。
40、根據(jù)一個實施方式,自適應眼鏡副包括至少一個測量系統(tǒng),其被配置為檢測外部物體的存在,并且將所述至少一個測量系統(tǒng)與所述外部物體之間的距離值傳送給選自第一電子控制和控制裝置和第二電子控制裝置的至少一個電子控制裝置。
41、根據(jù)一個實施方式,數(shù)據(jù)集包括測量系統(tǒng)和外部物體之間分開的距離值。
42、根據(jù)一個實施方式,數(shù)據(jù)集包括聚焦距離的估計值。例如,可以通過眼球追蹤系統(tǒng)(或者按照既定的盎格魯撒克遜術語稱為“eye-tracking(眼動追蹤)”)來確定這種聚焦距離的估計值。
43、根據(jù)一個實施方式,所述至少一個測量系統(tǒng)是飛行時間傳感器(或根據(jù)既定的盎格魯撒克遜術語稱為“time?of?flight(飛行時間)”,tof)。
44、根據(jù)一個實施方式,所述至少一個測量系統(tǒng)是距離傳感器。
45、根據(jù)一個實施方式,所述至少一個測量系統(tǒng)包括至少一個視角傳感器,其被配置為通過角度測量來確定所述至少一個測量系統(tǒng)與所述外部物體之間分開的距離值。
46、根據(jù)一個實施方式,至少一個測量系統(tǒng)設置在選自第一連接端部和第二連接端部的至少一個連接端部上。
47、根據(jù)一個實施方式,自適應眼鏡副包括:第一測量系統(tǒng),設置在第一鏡腿上,例如在第一連接端部處;和第二測量系統(tǒng),設置在第二鏡腿上,例如在第二連接端部處。
48、根據(jù)一個實施方式,測量系統(tǒng)被配置為當所述外部物體被設置在測量系統(tǒng)的檢測體積中時檢測外部物體的存在。例如,所述檢測體積由圓錐體界定,該圓錐體的頂點與測量系統(tǒng)重合,并且該圓錐體的引導線指向使用自適應眼鏡副時的觀察方向。換言之,檢測體積朝向自適應眼鏡副的前部。
49、根據(jù)一個實施方式,第一電子控制裝置和第一測量系統(tǒng)設置在第一鏡腿上,第二電子控制裝置和第二測量系統(tǒng)設置在第二鏡腿上,使得正面沒有電子元件。
50、以此方式,眼鏡制造商可以為自適應眼鏡副設計和構思新的鏡架,同時保留通過設置在第一和第二鏡腿上的第一和第二電子控制裝置來控制鏡片的可能性。
51、根據(jù)一個實施方式,第一鏡腿的至少一部分被配置為通過第一鉸鏈相對于正面樞轉,第二鏡腿的至少一部分被配置為通過第二鉸鏈相對于正面樞轉,第一無線通信設備和第二無線通信設備分別電連接到第一天線和第二天線,所述第一天線和第二天線被配置為允許在第一無線通信設備和第二無線通信設備之間交換數(shù)據(jù)集;第一天線包含于第一鉸鏈中,第二天線包含于第二鉸鏈中。
52、根據(jù)一個實施方式,第一天線和第二天線分別設置在第一連接端部處和第二連接端部處。
53、以此方式,可以使用極低的無線電功率來交換數(shù)據(jù)集以建立第一無線通信設備和第二無線通信設備之間的通信。此外,第一天線和第二天線在正面處的定位使自適應眼鏡副的用戶頭部吸收的波的量最小化。通常,第一天線或第二天線輻射的足夠功率約為50μw,這相當于比現(xiàn)行標準低幾個數(shù)量級的發(fā)射功率。
54、有利的是,將第一天線包含在第一鉸鏈中允許簡化第一無線通信設備的構造。
55、根據(jù)一個實施方式,第一計算機包括第一微控制器。
56、根據(jù)一個實施方式,第二計算機包括第二微控制器。
57、根據(jù)一個實施方式,選自第一天線和第二天線的至少一個天線通過柔性電路電連接到選自第一電子控制裝置和第二電子控制裝置的至少一個電子控制裝置,以允許傳輸數(shù)據(jù)集。
58、根據(jù)一個實施方式,第一鉸鏈和第二鉸鏈包含金屬材料。
59、根據(jù)一個實施方式,第一鉸鏈和第二鉸鏈具有沿與鉸鏈軸線平行的軸線的細長形狀,使得第一鉸鏈平行于第二鉸鏈。
60、因此,有利的是,將第一鉸鏈和第二鉸鏈定位為相隔幾厘米的兩個平行段這一事實允許優(yōu)化第一天線和第二天線之間的耦合。
61、根據(jù)一個實施方式,第一鉸鏈構成第一天線,和/或第二鉸鏈構成第二天線。
62、因此,很好理解的是,第一鉸鏈和/或第二鉸鏈用作天線,以允許第一無線通信設備和第二無線通信設備之間的數(shù)據(jù)交換。因此,自適應眼鏡副的設計得以簡化。
63、根據(jù)一個實施方式,第一天線設置在第一連接端部處,第二天線設置在第二連接端部處。
64、根據(jù)一個實施方式,第一無線通信設備和第二無線通信設備被配置為通過無線傳輸技術在其間交換數(shù)據(jù)集。例如,無線傳輸技術包括低功耗藍牙、近場磁場通信、近場通信、超聲波、其他頻率的電磁波或任何其他方式。
65、根據(jù)一個實施方式,選自第一電子控制裝置和第二電子控制裝置的至少一個電子控制裝置包括用戶界面,該用戶界面被配置為接收來自自適應眼鏡副的用戶的至少一個命令,所述至少一個命令被配置為包括在數(shù)據(jù)集中。
66、本發(fā)明的目的還可以通過實施一種用于控制上述類型的自適應眼鏡副的控制方法來實現(xiàn),所述控制方法包括:
67、-接收步驟,其中,通過選自第一電子控制裝置和第二電子控制裝置的至少一個電子控制裝置接收數(shù)據(jù)集,所述數(shù)據(jù)集包括選自以下的至少一個參數(shù):自適應眼鏡副與外部物體之間的距離、對焦距離、自適應眼鏡副的用戶命令、第一鏡片的光焦度值和第二鏡片的光焦度值;
68、-交換步驟,其中,通過無線傳輸技術在第一無線通信設備和第二無線通信設備之間交換數(shù)據(jù)集;
69、-光焦度矯正步驟,其中,根據(jù)所述數(shù)據(jù)集矯正所述第一鏡片的光焦度和所述第二鏡片的光焦度。
70、上述的設置允許提出一種用于控制自適應眼鏡副的控制方法,以便關于自適應眼鏡副所接收的數(shù)據(jù)集來配適該眼鏡副所提供的矯正。該方法尤其允許矯正老花眼,或協(xié)調(diào)虛擬現(xiàn)實眼鏡提供的視力。在光學矯正的情況下,該方法的優(yōu)點在于,其允許以協(xié)調(diào)的方式對兩個眼科鏡片進行光學矯正。
71、控制方法還可以具有以下一個或多個特征,其單獨或組合采用。
72、根據(jù)一個實施方式,在光焦度矯正步驟期間,通過施加電場來矯正選自第一鏡片和第二鏡片的至少一個鏡片的光焦度,以改變所述至少一個鏡片的折射率。
73、根據(jù)一個實施方式,交換步驟包括以下步驟,這些步驟可同時或不同時實施:
74、-第一發(fā)送步驟,其中,第一無線通信設備將數(shù)據(jù)集的至少第一參數(shù)發(fā)送到第二無線通信設備;
75、-第二發(fā)送步驟,其中,第二無線通信設備將數(shù)據(jù)集的至少一個第二參數(shù)發(fā)送到第一無線通信設備;
76、-第一接收步驟,其中,第一無線通信設備接收由第二無線通信設備發(fā)送的數(shù)據(jù)集的所述至少一個第二參數(shù);
77、-第二接收步驟,其中,第二無線通信設備接收由第一無線通信設備發(fā)送的數(shù)據(jù)集的所述至少一個第一參數(shù)。
78、根據(jù)一個實施方式,實施光焦度矯正步驟以使第一鏡片和第二鏡片的光焦度值趨向于相同的光焦度值。以此方式,在光焦度矯正步驟結束時對兩個鏡片應用的光學矯正是相同的,從而提高了用戶的觀看舒適度。
79、根據(jù)一個實施方式,控制方法包括確定同步光焦度的步驟,由此,光焦度矯正步驟包括矯正第一鏡片和第二鏡片的光焦度,使得所述鏡片的光焦度等于如此確定的同步光焦度。
80、根據(jù)一個實施方式,確定同步光焦度的步驟包括以下步驟中的至少一個:
81、-第一計算步驟,該第一計算步驟計算第一期望光焦度值,其等于自適應眼鏡副與外部物體之間的第一距離的倒數(shù);
82、-第二計算步驟,該第二計算步驟計算第二期望光焦度值,其等于自適應眼鏡副與外部物體之間的第二距離的倒數(shù);
83、-同步光焦度選擇步驟,其中,確定同步光焦度,使得其等于第一期望光焦度值和第二期望光焦度值中的最大值。
84、根據(jù)一個實施方式,光焦度矯正步驟在嚴格小于2s、尤其是小于或等于1s的矯正期內(nèi)實施。
85、以此方式,可以在與焦點的適應時間或眼睛的會聚時間相當?shù)某C正期內(nèi)同步兩個鏡片的光焦度。
86、根據(jù)一個實施方式,在光焦度矯正步驟期間,通過將膜的可變形部分變形到矯正位置來矯正選自第一鏡片和第二鏡片的至少一個鏡片的光焦度,所述矯正位置對應于可變形部分的變形,從而改變第一鏡片腔的體積和第二鏡片腔的體積。
87、根據(jù)一個實施方式,實施光焦度矯正步驟,使得第一鏡片的光焦度基本等于第二鏡片的光焦度。
88、根據(jù)一個實施方式,膜的可變形部分的變形通過相對于膜偏移的兩個電極之間的電容的變化來實現(xiàn)。因此,光焦度矯正步驟可以包括電容值建立步驟,其中,確定電容變化值。例如,需要進行矯正的所述電容變化值可以通過第一電子控制裝置和/或第二電子控制裝置的存儲器中記錄的對應關系表來確定。所述對應關系表被配置為將要應用于鏡片的光焦度值與要施加在兩個電極之間的電容值相關聯(lián)。然后,矯正光焦度的步驟可以包括在兩個電極之間施加所述電容變化值的步驟,以便引起膜的可變形部分的位移。
89、根據(jù)一個實施方式,控制方法包括更新對應關系表的步驟。
90、根據(jù)一個實施方式,自適應眼鏡副包括至少一個測量系統(tǒng),其被配置為檢測外部物體的存在,其中,數(shù)據(jù)集的接收步驟包括:
91、-測量步驟,其中,測量測量系統(tǒng)與外部物體之間的距離,和
92、-通信步驟,其中,測量系統(tǒng)將所述距離傳送到選自第一電子控制裝置和第二電子控制裝置的至少一個電子控制裝置,數(shù)據(jù)集因此包括所述距離。
93、根據(jù)一個實施方式,第一電子控制裝置電連接至第一測量系統(tǒng),第二電子控制裝置電連接至第二測量系統(tǒng),測量步驟包括:第一測量步驟,其中測量第一測量系統(tǒng)與外部物體之間的第一距離;和第二測量步驟,其中測量第二測量系統(tǒng)與外部物體之間的第二距離;通信步驟因此包括由第一測量系統(tǒng)向第一電子控制裝置傳送第一距離以及由第二測量系統(tǒng)向第二電子控制裝置傳送第二距離,數(shù)據(jù)集因此包括所述第一距離和第二距離。
94、因此,有利的是,光焦度矯正步驟不僅允許在此步驟中進行的矯正在第一鏡片和第二鏡片之間始終保持同步,還允許交換包括分別配備于第一鏡腿和第二鏡腿的第一測量系統(tǒng)和第二測量系統(tǒng)所測量的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集。這對于改善自適應眼鏡副的矯正特別有利,因為第一測量系統(tǒng)和第二測量系統(tǒng)在第一鏡腿和第二鏡腿上測量不同的數(shù)據(jù)。以協(xié)同的方式,通過第一測量系統(tǒng)測量第一距離并通過第二測量系統(tǒng)測量第二距離允許獲得測量冗余,從而使該測量更加可靠。
95、根據(jù)一個實施方式,控制方法還包括在交換步驟之前實施的數(shù)據(jù)加密步驟,其中,對數(shù)據(jù)集進行加密,交換步驟因此包括在第一無線通信設備和第二無線通信設備之間交換加密數(shù)據(jù)集。
96、以此方式,可以避免兩副彼此靠近的自適應眼鏡相互交換其數(shù)據(jù)集。此外,還可以避免任何其他檢測系統(tǒng)查閱數(shù)據(jù)集。