智能眼鏡的處方鏡片的製作方法
2023-07-15 17:42:06
本申請案主張2014年8月13日申請的第62/036,780號美國臨時專利申請案的申請日期的權益，該美國臨時專利申請案特此以全文引用的方式併入。
技術領域
本發明大體上涉及與智能眼鏡一起使用的一對處方目鏡鏡片，且更確切來說涉及結合智能眼鏡使用的一對處方目鏡鏡片、含有此類處方鏡片的目鏡和與在使用智能眼鏡時改良視覺敏銳度相關的方法。
背景技術：
在多焦距和漸變鏡片的情況下，當前的鏡片設計(常規的或數字的)主要用於遠距視覺和近距視覺。對於智能眼鏡中的既定結合顯示圖像的可視化裝置使用的鏡片，可視化元件通常在每一鏡片的中心區中顯示圖像。因此，來自可視化元件的所顯示圖像的位置迫使佩戴者在為每一鏡片的中心的方向上觀察以便看見所產生的圖像。此外，當佩戴智能眼鏡時，佩戴者還需要透過智能眼鏡鏡片在所顯示圖像的周邊外部看見其周圍環境。然而，由於瞳孔距離(「PD」)在個體之間變化，某些個體可具有處於顯示器圖像區外部的瞳孔。
普通處方鏡片並沒有被設計為優化在那些極近凝視方向上顯示的圖像的視覺敏銳度，特別是在瞳孔距離在顯示器圖像區外部的情況下，這導致所顯示圖像模糊。此外，當眼睛嘗試補償到所顯示圖像外部的較不清晰查看區域的移動時，可能出現視覺疲勞。
當前，在目鏡中產生稜鏡的唯一方法為對整個鏡片進行移位。這將校正不合需要的顯示器圖像位移，但在觀看經投影圖像的區域外部時將產生不合需要的圖像位移。
因此，需要被設計為與智能眼鏡裝置組合使用的鏡片，該鏡片去除在與裝置相關聯的視線的方向上佩戴者所感知的不合需要的圖像位移(不合需要的稜鏡)，從而提供給佩戴者對所顯示圖像的清晰視覺以及佩戴者的鏡片所提供的對他們周圍的世界的一般清晰視覺。去除不合需要的稜鏡和增強視覺敏銳度減輕了可能由過度使用與具有典型處方鏡片的處方眼鏡組合的智能眼鏡所導致的頭痛、眼睛過勞和疲勞。本領域缺少對與佩戴智能眼鏡有關的這些和其它問題的可接受解決方案。
技術實現要素：
根據本發明的一方面，提供一種被配置為與智能眼鏡近眼顯示器一起使用的目鏡裝置，該裝置包含：支撐部件；由支撐部件支撐的第一鏡片，第一鏡片具有第一焦點區，其中第一焦點區具有第一稜鏡，第一稜鏡將佩戴者的第一眼睛凝視引導到第一鏡片的第一光焦度區，其中將第一光焦度區的光焦度調整成焦距以聚焦由智能眼鏡的第一近眼顯示器顯示的圖像，且將佩戴者的第一眼睛凝視引導到第一鏡片的第二光焦度區，其中將第二光焦度區的光焦度調整成焦距以聚焦在智能眼鏡的第一近眼顯示器外部的圖像；以及由支撐部件支撐的第二鏡片，第二鏡片具有第二焦點區，其中第二焦點區具有第二稜鏡，第二稜鏡將佩戴者的第二眼睛凝視引導到第二鏡片的第三光焦度區，其中將第三光焦度區的光焦度調整成焦距以聚焦由智能眼鏡的第二近眼顯示器顯示的圖像，且將佩戴者的第二眼睛凝視引導到第二鏡片的第四光焦度區，其中將第四光焦度區的光焦度調整成焦距以聚焦在智能眼鏡的第二近眼顯示器外部的圖像。
根據本發明的另一方面，提供一種用於在觀察由近眼顯示器產生的圖像和在經近眼顯示的圖像外部的圖像時優化智能眼鏡佩戴者的視覺敏銳度的方法，其包含：提供被配置為與智能眼鏡近眼顯示器一起使用的目鏡裝置，所述裝置具有：支撐部件；由支撐部件支撐的第一鏡片，第一鏡片具有第一焦點區，其中第一焦點區具有第一稜鏡，第一稜鏡將佩戴者的第一眼睛凝視引導到第一鏡片的第一光焦度區以聚焦由智能眼鏡的第一近眼顯示器顯示的圖像，且將佩戴者的第一眼睛凝視引導到第一鏡片的第二光焦度區以聚焦在智能眼鏡的第一近眼顯示器外部的圖像；以及由支撐部件支撐的第二鏡片，第二鏡片具有第三焦點區，其中第三焦點區具有第二稜鏡，第二稜鏡將佩戴者的第二眼睛凝視引導到第二鏡片的第三光焦度區以聚焦由智能眼鏡的第二近眼顯示器顯示的圖像，且將佩戴者的第二眼睛凝視引導到第二鏡片的第四光焦度區以聚焦在智能眼鏡的第二近眼顯示器外部的圖像；將第一光焦度區的光焦度調整成焦距以聚焦由智能眼鏡的第一近眼顯示器顯示的圖像；將第二光焦度區的光焦度調整成焦距以聚焦在智能眼鏡的第一近眼顯示器外部的圖像；將第三光焦度區的光焦度調整成焦距以聚焦由智能眼鏡的第二近眼顯示器顯示的圖像；以及將第四光焦度區的光焦度調整成焦距以聚焦在智能眼鏡的第二近眼顯示器外部的圖像。
通過用於優化用於觀察智能眼鏡近眼顯示器產生的圖像的目鏡鏡片的區內的視覺敏銳度的方法和設備來提供本發明的這些和其它方面。
附圖說明
通過結合附圖閱讀以下具體實施方式將更充分理解並了解本發明，在附圖中：
圖1為說明根據本發明的實施例的目鏡裝置的後視圖；
圖2為說明根據本發明的實施例的目鏡裝置的後視圖；
圖3為說明根據本發明的實施例的目鏡裝置的後視圖；
圖4為說明根據本發明的實施例的目鏡裝置的後視圖；且
圖5為說明根據本發明的實施例的與智能眼鏡組合的目鏡裝置的操作的截面示意圖。
具體實施方式
本發明涉及與結合智能眼鏡近眼顯示器使用的智能眼鏡圖像優化處方目鏡鏡片相關的揭示方法和設備，和與在使用此類顯示裝置時改良視覺敏銳度相關的方法。智能眼鏡被定義為合併有近眼顯示器的眼鏡。如本文中所使用，近眼顯示器意指通常佩戴在用戶的頭部上的在眼睛附近產生圖像的顯示器、裝置或系統，例如視網膜投影儀、虛擬視網膜顯示器、可視化元件、頭戴式顯示器、平視顯示器，或其它近眼系統。在智能眼鏡配置中，顯示裝置通常安裝成鄰近於佩戴者的每隻眼睛的邊緣，且圖像通常顯示在每一鏡片的中心。因此，所顯示圖像的位置迫使佩戴者在一方向上凝視以查看由顯示器產生的圖像。通常定位在用戶的眼睛附近的顯示器對準於用戶視野的中心區，以允許回顧所顯示信息而幾乎無或無頭部移動。這使得用戶能夠查看顯示器同時也查看在中心區外部的區域並與周圍環境交互。在另一實施例中，所顯示圖像對準於除了用戶視野的中心區以外的區。
在一實施例中，本發明的智能眼鏡圖像優化處方目鏡鏡片包含焦點區，該焦點區涵蓋一對鏡片部件中的每一鏡片的所顯示圖像區。此聚焦區的形狀和位置至少部分地取決於近眼顯示器的位置，以及佩戴者的瞳孔距離。舉例來說，對於至少部分地位於佩戴者的兩個鏡片上方的雙眼顯示裝置，左鏡片和右鏡片兩者將包含鏡片的圖像顯示區中的聚焦區，該聚焦區被設計為提供用於查看由顯示裝置產生的每一圖像的視覺敏銳度。舉例來說，右鏡片和左鏡片兩者將包含鏡片的中心部分中的聚焦區，該聚焦區被設計為優化用於查看由位於左鏡片和右鏡片兩者中的顯示裝置所產生的圖像的視覺敏銳度。測量佩戴者的PD，且將稜鏡合併入於鏡片設計中以將眼睛凝視的焦點移位到所顯示圖像的中心。稜鏡可呈任何形狀或配置，且可位於鏡片的任何位置處。鏡片的非稜鏡部分中的光焦度取決於佩戴者的處方，且被設計以優化用於查看在由顯示裝置產生的圖像外部或之外的圖像的視覺敏銳度。
根據本發明的實施例的目鏡裝置被配置為與智能眼鏡近眼顯示器一起使用。該裝置包含用於支撐一對鏡片的支撐部件。每一鏡片具有焦點區，其中該焦點區包含稜鏡，該稜鏡將佩戴者的眼睛凝視引導到鏡片的第一光焦度區。將第一光焦度區的光焦度調整成焦距以聚焦由智能眼鏡近眼顯示器顯示的圖像。將第二光焦度區的光焦度調整成焦距以聚焦在智能眼鏡近眼顯示器外部或之外的圖像。
稜鏡將眼睛凝視導向所顯示圖像。處方允許佩戴者清晰地看見所顯示圖像和周圍環境。
一實施例涉及一種用於在觀察由近眼顯示器產生的圖像和在經近眼顯示的圖像外部或之外的圖像時優化智能眼鏡佩戴者的視覺敏銳度的方法。該方法包含：提供被配置為與智能眼鏡一起使用的目鏡裝置，提供具有焦點區中的稜鏡的鏡片，其中焦點區中的稜鏡將佩戴者的眼睛凝視引導到鏡片的光焦度區。將光焦度區的光焦度調整成焦距以聚焦由智能眼鏡近眼顯示器顯示的圖像。將所顯示圖像區外部的光焦度區的光焦度調整成焦距以聚焦在智能眼鏡近眼顯示器外部的圖像。
現參考圖式，其中相同參考數字始終指相同部分，圖1到圖4中示出的內容說明根據本發明的實施例的目鏡裝置的後視圖。鏡片支撐件包含右鏡片1(第一鏡片)和左鏡片5(第二鏡片)。右鏡片1(第一鏡片)的經投影圖像2和左鏡片5(第二鏡片)的經投影圖像6(虛線橢圓)各自由智能眼鏡近眼顯示器產生。右鏡片1(第一鏡片)中的潛在稜柱補償區域3(第一焦點區，實線橢圓)和左鏡片5(第二鏡片)中的潛在稜柱補償區域7(第二焦點區，實線橢圓)中的每一者都包含被設計為將佩戴者的視線中心線調整成智能眼鏡的圖像中心線的稜鏡。右鏡片1(第一鏡片)的距離查看區域4(第二光焦度區)和左鏡片5(第二鏡片)的距離查看區域8(第四光焦度區)分別佔據右鏡片1(第一鏡片)和左鏡片5(第二鏡片)的鏡片區域的其餘部分。
如圖1到圖4中所說明，右鏡片1(第一鏡片)中的潛在稜柱補償區域3(第一焦點區，實線橢圓)和左鏡片5(第二鏡片)中的潛在稜柱補償區域7(第二焦點區，實線橢圓)的位置可重疊且佔據經投影圖像的各種部分。
如圖5中所示，示意性橫截面圖說明根據本發明的實施例的與智能眼鏡組合的目鏡裝置的操作。經投影圖像10由近眼顯示器產生到智能眼鏡12的反射式鏡片(mirror lens)13上。反射式鏡片13經由目鏡裝置的鏡片14將經投影圖像10反射到佩戴者的眼睛15。通過鏡片14的稜鏡區域17來將佩戴者的眼睛15的視線中心線16對準到反射式鏡片13中的圖像中心線18。稜鏡被設計為基於佩戴者的PD而向左或向右調整視線中心線以匹配所顯示圖像的中心線。稜鏡被設計為基於佩戴者的光學中心高度(「OC」)而向上或向下調整視線中心線以匹配所顯示圖像的中心線。因此，通過將經設計稜鏡放在鏡片內以將視線中心線對準於所顯示圖像的中心線來調整佩戴者的焦點。獨立於焦點調整，可基於佩戴者的處方而調整光焦度以允許佩戴者清晰地看見所顯示圖像。獨立於焦點調整和所顯示圖像區內的光焦度調整，可基於佩戴者的處方而調整光焦度以允許佩戴者看見所顯示圖像外部或之外。
除了為鏡片託架專門設計或產生的鏡片之外，鏡片還可由在傳統目鏡中利用或可利用的任何材料製成。鏡片還可為有色鏡片，例如日光過濾或遮光鏡片。鏡片可用任何已知塗覆或強化方法來處理，包含防眩光和防劃痕處理。在一些實施例中，鏡片可為上述鏡片中的一個或多者。
鏡片可為在目鏡中利用或可利用的任何形狀。舉例來說，鏡片可為圓形、正方形、橢圓形、矩形或多種其它形狀中的任一者。儘管鏡片在圖中主要說明為具有圓形拐角的矩形，但應理解，鏡片絕不限於此形狀。
鏡片可安裝在一個或多個支撐部件中，該一個或多個支撐部件被設計為將鏡片固持在適當位置中，例如部分或完全包圍鏡片的鏡框(eye wire)或框邊。舉例而言，如圖1到圖4中所示，每一框邊部分地包圍每一鏡片。框邊將鏡片牢固地固持在適當位置中，但可被設計為允許鏡片是可互換或被替換。
根據一實施例，由鼻梁架接合框邊。除了其它功能以外，鼻梁架還將支撐和強度添加到鏡片託架。鼻梁架可位於沿著鏡框邊的任何位置處。根據一個實施例，鼻梁架與框邊一樣厚且因此在正面和背面與框邊齊平。根據另一實施例，鼻梁架橋接器不與框邊一樣厚。
在一實施例中，鏡片部件中的每一個都包含在鏡片的中心部分中的焦點區，如圖1到圖4中所示。除了其它因素以外，此聚焦區的特定形狀和位置將至少部分地取決於近眼裝置的位置、所產生圖像的位置以及佩戴者的PD。根據本發明，聚焦區的位置可在圍繞鏡片的周邊的任何位置處。類似地，對於至少部分地位於佩戴者的兩個鏡片上方的雙眼近眼裝置，左鏡片和右鏡片兩者將包含在鏡片的顯示區中的聚焦區，如圖1到圖4中所示，該聚焦區被設計為優化所顯示圖像的視覺敏銳度。聚焦區的大小和形狀可顯著變化。
根據一實施例，鏡片中的焦點區含有稜鏡，該稜鏡被設計為更改朝向可視化元件的視線方向和進而產生的圖像以校正由左眼與右眼的瞳孔距離的失配所引起的所顯示圖像的不良放置。可獨立地調整此區的光焦度以允許佩戴者清晰地看見所顯示圖像。
然而，鏡片的其餘部分可類似或相同於通常由佩戴者用來在所顯示圖像區外部或之外的周圍環境中獲得視覺敏銳度的處方。鏡片可為用以提供區之間的平滑過渡的漸變鏡片。
根據一實施例，鏡片中的焦點區的形狀、大小和/或定位是可變的，且至少部分地取決於佩戴者的PD。舉例來說，如果佩戴者具有較寬PD，那麼聚焦區的大小可較小，以避免與佩戴者的瞳孔不合需要地重疊。對於具有較窄PD的佩戴者，聚焦區的大小可較大。
根據一實施例，除了佩戴者的PD、用戶的光學缺陷(例如，散光)和/或柱面光焦度(cylindrical power)的軸線以外，焦點區的光焦度還至少部分地基於佩戴者的個別處方。與用於查看手機、書籍，報紙及其類似者的典型近距視覺相比，極近距視覺更靠近瞳孔。在所顯示圖像外部或之外的眼睛凝視不同於在查看由近眼裝置產生的圖像時的眼睛焦點。根據本發明，優化焦點區的光焦度以在查看由裝置產生的圖像時允許眼睛具有相同焦距。聚焦區的光焦度的此優化提供所產生圖像的增強的視覺敏銳度。此外，聚焦區的光焦度的優化可防止可由結合典型處方鏡片的近眼裝置的長期使用所導致的眼睛過勞、疲勞和頭痛。因此，本發明提供用於在眼睛聚焦於極近物體上時和在眼睛不聚焦於極近物體時優化鏡片設計的方法和裝置。此外，可調整聚焦區的光焦度以考慮在由該裝置產生的圖像外部或之外的視覺敏銳度。因此，佩戴者可看見由該裝置產生的圖像，同時在徑直向前和/或為了近距視覺而觀看時具有經優化視覺敏銳度。此外，對於鏡片對中的每一鏡片，聚焦區的光焦度可為相同或不同的。根據本發明的優化鏡片的生產可通過所屬領域中已知的工藝來提供，例如數字鏡片產生器及其類似者。
根據另一實施例，焦點區可被配置為考慮所顯示圖像的大小、形狀和構造。
儘管已結合各種實施例描述本發明，但應理解，可在不脫離如由權利要求書界定的本發明的範圍的情況下對本發明進行修改、更改和添加。