В изобретении офтальмологические очки выполнены с возможностью характеризации конвергенции глаз (100, 200) пользователя. Каждая линза (1, 2) очков содержит выходные секции для направления излучения в глазные зоны (ZD1, ZD2, ZG1, ZG2) глаза, где перемещаются правый и левый участки лимба (L) глаза. Линза дополнительно содержит входные секции для сбора частей излучения, отраженного в указанных боковых зонах глаза. С очками связан также вычислительный блок для определения конвергенции глаз пользователя на основании сигналов обнаружения, измеряющих части излучения, собираемые одновременно входными секциями двух линз.

[0001] Офтальмологические очки, содержащие оправу (3) и две линзы (1, 2), закрепленные в оправе таким образом, чтобы они находились соответственно перед глазами (100, 200) пользователя очков с возможностью для пользователя смотреть отдельно через каждую линзу, при этом очки содержат для каждой линзы

[0002] Очки по п.1, в которых вычислительный блок выполнен с возможностью выбора одной высоты из указанных высот ( α1, α2) глазных зон (ZD1, ZD2, ZG1, ZG2) для характеризации конвергенции глаз пользователя в зависимости от значения соотношения сигнал/шум, по меньшей мере, для некоторых измеряемых значений интенсивности.

[0003] Очки по п.1 или 2, в которых вычислительный блок выполнен с возможностью определения сначала углового положения оптической оси (D1, D2) каждого глаза (100, 200) на основании значений интенсивности, одновременно измеренных для линзы (1, 2), находящейся перед указанным глазом, и для частей излучения, отраженных в некоторых из глазных зон (ZD1, ZD2, ZG1, ZG2), где перемещаются правый и левый участки границы (L) между склерой (S) и радужкой (I) указанного глаза; причем вычислительный блок выполнен также с возможностью последующего определения конвергенции глаз на основании соответствующих угловых положений оптических осей двух глаз, определенных для одного момента.

[0004] Очки по любому из пп.1-3, в которых каждая линза содержит одинаковое количество секций выхода (10, 12, 20, 22) излучения и секций входа (11, 13, 21, 23) излучения, при этом каждая из указанных выходных секций расположена в линзе рядом с одной из указанных входных секций для формирования вместе с ней отдельной пары передачи-приема излучения, при этом каждая пара передачи-приема излучения расположена перед одной из глазных зон (ZD1, ZD2, ZG1, ZG2), где перемещается правый или левый участок границы (L) между склерой (S) и радужкой (I) глаза, находящегося за этой линзой, во время глазных движений.

[0005] Очки по любому из пп.1-4, в которых для каждой линзы (1, 2) секции выхода излучения расположены в виде двух столбцов, которые находятся соответственно в правой и левой частях указанной линзы, при этом каждая выходная секция (101,..., 10n) столбца, находящегося в правой части линзы, принадлежит к пути излучения, содержащему отражение от глаза (100) пользователя в глазной зоне, где перемещается правый участок границы (L) между склерой (S) и радужкой (I) указанного глаза, и каждая выходная секция (121,..., 12n) столбца, находящегося в левой части линзы, принадлежит к пути излучения, содержащему отражение от глаза пользователя в глазной зоне, где перемещается левый участок указанной границы между склерой и радужкой глаза.

[0006] Очки по любому из пп.1-4, в которых указанный по меньшей мере один источник, выходные секции, по меньшей мере одна входная секция и указанный по меньшей мере один детектор, связанные по меньшей мере с одной из линз, расположены с возможностью образования по меньшей мере двух разных путей излучения, проходящих через разные выходные секции (30, 32, 40, 42) и через одну входную секцию (31), общую для этих путей, при этом средства для разделения частей излучения в зависимости от пути излучения выполнены с возможностью синхронизации измерений, выполняемых указанным по меньшей мере одним детектором, в соответствии с разными модуляциями, применяемыми для излучений, проходящих по указанным разным путям.

[0007] Очки по любому из пп.1-6, в которых каждый источник излучения и каждый детектор являются микроскопическими оптоэлектронными компонентами на основе полупроводникового материала, встроенными в соответствующую линзу, и указанная линза дополнительно содержит прозрачные проводящие дорожки (40-48), электрически соединяющие контакты каждого детектора и каждого источника с вычислительным блоком и направленные радиально в периферической части линзы.

[0008] Очки по любому из пп.1-6, в которых каждый источник излучения размещен снаружи соответствующей линзы и оптически связан с одной из выходных секций (10, 12, 20, 22) первым световодом (50, 52, 60, 62) и каждый детектор размещен снаружи соответствующей линзы и оптически связан с одной из входных секций (11, 13, 21, 23) вторым световодом (51, 53, 61, 63).

[0009] Очки по любому из пп.1-6, дополнительно содержащие для каждой линзы (1, 2) световод (70), формирующий изображение части глаза (100, 200) снаружи указанной линзы, при этом детекторы распределены в зонах изображения, где перемещаются правый и левый участки границы (L) между склерой (S) и радужкой (I) указанного глаза, которые отображаются в изображении во время глазных движений.

[0010] Очки по любому из пп.1-9, дополнительно содержащие средства для изменения характеристики по меньшей мере одной из линз в зависимости от результата конвергенции глаз пользователя, охарактеризованной вычислительным блоком.

[0011] Линза (1, 2) для очков, содержащая

[0012] Линза для очков по п.11, в которой количество источников (10, 12, 20, 22) излучения равно количеству детекторов (11, 13, 21, 23), при этом каждый источник расположен в линзе рядом с одним из детекторов для формирования отдельной пары передачи-приема излучения, причем каждая пара передачи-приема излучения расположена перед одной из глазных зон (ZD1, ZD2, ZG1, ZG2), где перемещается правый или левый участок границы (L) между склерой (S) и радужкой (I) глаза пользователя во время глазных движений.

[0013] Линза для очков по п.11 или 12, в которой источники расположены в виде двух столбцов, которые находятся соответственно в правой и левой частях указанной линзы, при этом каждый источник столбца (101,..., 10n), находящегося в правой части линзы, принадлежит к пути излучения, содержащему отражение от глаза (100) пользователя в глазной зоне, где перемещается правый участок границы (L) между склерой (S) и радужкой (I) указанного глаза, а каждый источник столбца (121,..., 12n), находящегося в левой части линзы, принадлежит к пути излучения, содержащему отражение от глаза пользователя в глазной зоне, где перемещается левый участок указанной границы между склерой и радужкой глаза.

[0014] Линза для очков по любому из пп.11-13, в которой каждый источник излучения (10, 12, 20, 22) является световым диодом, испускающим излучение с длиной волны от 900 до 1200 нм.

[0015] Линза для очков по любому из пп.11-14, в которой каждый детектор (11, 13, 21, 23) является фотодиодом или фототранзистором.

[0016] Линза для очков по любому из пп.11-15, дополнительно содержащая базовую часть (50) линзы и инкапсулирующую часть (51) линзы, при этом указанные базовая и инкапсулирующая части неподвижно соединены друг с другом, а все источники излучения (10, 12, 20, 22), детекторы (11, 13, 21, 23) и проводящие дорожки (40-48) указанной линзы расположены между указанными базовой и инкапсулирующей частями.

[0017] Линза для очков по любому из пп.11-16, дополнительно содержащая средства для изменения характеристики указанной линзы.

Настоящее изобретение касается офтальмологических очков, которые выполнены с возможностью определения конвергенции глаз пользователя очков. Оно касается также линзы для таких очков.

В настоящее время уже существуют многие системы, которые позволяют отслеживать движения глаз человека в реальном времени. Например, в документе US 5966197 описана система для глазной хирургии методом лазерной абляции, которая позволяет обнаруживать и компенсировать движения глаз пациента. Эта система формирует изображение глаза, и его положение при вращении в орбите определяют, идентифицируя положение лимба в изображении. Можно напомнить, что лимб является границей между склерой и радужкой глаза, и его можно легко обнаруживать в изображении глаза при освещении в ближней инфракрасной области при длинах волны, составляющих от 900 до 1200 нм. Действительно, склера имеет высокий коэффициент интенсивности светового отражения порядка 90% в этой спектральной области, тогда как радужная оболочка имеет более низкий коэффициент интенсивности светового отражения порядка 40%.

Существуют также другие системы отслеживания глазных движений, предназначенные для использования пациентами, находящимися в сознательном состоянии. Некоторые из этих систем представляют собой приборы, устанавливаемые на голове человека и формирующие изображения двух глаз человека в момент, когда он смотрит на окружающие его объекты. Однако несмотря на то, что человек, оснащенный одним из этих приборов, сохраняет свою подвижность, в данном случае речь не идет об устройствах, которые можно использовать в повседневной жизни, а об устройствах, использование которых ограничено сеансами измерения, производимыми на человеке.

Вместе с тем, в некоторых случаях необходимы системы обнаружения глазных движений, которые могут быть совместимыми с мобильным использованием. Таким образом, существует потребность в системе обнаружения глазных движений, которая одновременно является легкой и эстетичной и которая не создает неудобства для человека во время длительного использования в повседневной жизни. Кроме того, такая система предпочтительно не должна быть дорогой, чтобы ею могло пользоваться большое число людей. Но на сегодняшний день не существует систем обнаружения глазных движений, которые в полной мере отвечали бы этим потребностям.

В связи с этим настоящее изобретение призвано предложить систему обнаружения глазных движений, которая является совместимой с мобильным использованием в повседневной жизни.

Настоящее изобретение призвано также предложить средство для характеризации в реальном времени удаленности объекта, который наблюдает пользователь системы обнаружения глазных движений.

Настоящее изобретение призвано также предложить средство для характеризации конвергенции глаз пользователя и его глазных движений, которые определяют изменения этой конвергенции.

Таким образом, объектом настоящего изобретения являются офтальмологические очки, которые содержат оправу и две линзы, закрепленные в оправе таким образом, чтобы находиться соответственно перед глазами пользователя очков, и обеспечивающие раздельное наблюдение для пользователя через каждую линзу, при этом очки содержат для каждой линзы

по меньшей мере один источник излучения, которым может быть инфракрасное излучение, который выбирают таким образом, чтобы это излучение отражалось склерой и радужкой каждого глаза пользователя в соответствии с коэффициентами интенсивности отражения, разными соответственно для склеры и для радужки;

по меньшей мере один детектор, установленный для измерения соответствующей интенсивности частей излучения от источника, отражаемых соответственно в глазных зонах, в каждой из которых перемещается правый или левый участок границы между склерой и радужкой глаза, находящегося за очками, во время глазных движений;

по меньшей мере четыре секции для выхода или входа излучения, расположенные в линзе, при этом каждая выходная секция расположена таким образом, чтобы направлять часть излучения от источника по меньшей мере в одну из глазных зон, где перемещаются правый и левый участки границы между склерой и радужкой и каждая входная секция расположена таким образом, чтобы собирать часть излучения, отражаемую в одной из этих глазных зон.

Согласно первому отличительному признаку изобретения этот(эти) источник(и), детектор(ы) и секции входа и выхода излучения расположены также таким образом, чтобы образовать по меньшей мере четыре пути излучения, каждый из которых содержит отражение от глаза пользователя, находящегося за линзой, в каждой из глазных зон, в которых перемещаются правый и левый участки, соответственно для одного и другого из путей, - границы между склерой и радужкой глаза. При этом очки содержат средства для разделения частей излучения, которые проходят между указанным по меньшей мере одним источником излучения и указанным по меньшей мере одним детектором соответственно по разным путям излучения.

Согласно второму отличительному признаку изобретения очки содержат также вычислительный блок, выполненный с возможностью характеризации конвергенции глаз пользователя в направлении общей точки наблюдения в зависимости от значений интенсивности, которые измеряют одновременно для двух линз.

Согласно третьему отличительному признаку изобретения для каждой линзы указанные по меньшей мере один источник, по меньшей мере один детектор и по меньшей мере четыре зоны выхода и входа излучения расположены таким образом, чтобы образовать по меньшей мере две пары разных путей для излучения с двумя первыми секциями выхода отражения, которые расположены в каждой линзе на одинаковой первой высоте, и с двумя вторыми секциями выхода излучения, которые расположены в каждой линзе на одинаковой второй высоте, отличной от первой высоты. Кроме того, они расположены таким образом, чтобы глазные зоны, в которых перемещаются правый и левый участки, соответственно для одного и другого из путей каждой пары, - границы между склерой и радужкой глаза пользователя, находящегося за линзой, были расположены на одинаковой высоте глазных зон, связанной с этой парой, и чтобы обе пары путей были связаны с соответствующими высотами глазных зон, которые являются разными и общими для двух линз. При этом вычислительный блок выполнен с возможностью характеризации конвергенции глаз пользователя в зависимости от значений интенсивности, измеряемых одновременно для частей излучения, проходящих по путям, связанным с одной и той же из высот глазных зон, причем вычислительный блок выбирает эту высоту для обоих глаз.

Таким образом, настоящее изобретение позволяет получить систему отслеживания глазных движений человека, которая выполнена в виде очков с секциями выхода и входа излучения, интегрированными в линзы. Вследствие этого система является легкой и малогабаритной благодаря выполнению в виде очков. Таким образом, ее можно использовать в повседневной жизни, в частности, когда пользователь перемещается. В частности, пользователь, оснащенный очками в соответствии с настоящим изобретением, полностью сохраняет свободу движений.

Кроме того, учитывая, что секции выхода и входа излучения интегрированы в каждую линзу, очки не содержат никакого дополнительного отражателя и какой-либо съемочной системы, направленной в глаза пользователя, которая находилась бы перед его лицом в дополнение к линзам очков. Таким образом, система отслеживания глазных движений в соответствии с настоящим изобретением является эстетичной на лице пользователя и не создает для него никакого зрительного неудобства.

Кроме того, отслеживание глазных движений, осуществляемое с применением очков в соответствии с настоящим изобретением, основано на обнаружении положений правого и левого участков лимба каждого глаза. Для этого из каждой линзы в зоны перемещения правого и левого участков лимба соответствующего глаза пользователя направляют по меньшей мере четыре пучка излучения и измеряют соответствующие значения интенсивности этих пучков после отражения от каждого глаза в этих зонах. Каждый пучок имеет разный путь излучения. Его интенсивность после отражения, когда он на обратном пути проходит через одну из входных секций линзы, изменяется в зависимости от положения глаз при вращении, так как каждый пучок отражается в большей или меньшей степени в зависимости от того, достигает он поверхности глаза в склере или в радужке. При этом конвергенцию глаз пользователя в направлении точки, на которую он смотрит в данный момент, выводят на основании сравнения между положениями лимбов обоих глаз. Таким образом, конвергенцию глаз пользователя можно определить независимо от угла направления на объект, наблюдаемый пользователем, от его лица в горизонтальной плоскости. Характеризацию дистанции удаления объекта, наблюдаемого пользователем очков, можно при этом осуществлять в реальном времени на основании уже определенной конвергенции его глаз.

Кроме того, благодаря расположению секций выхода и входа излучения парами внутри каждой линзы в зависимости от высоты глазных зон отражения излучения изобретение позволяет определять конвергенцию глаз пользователя независимо от угла направления от наблюдаемого объекта относительно лица пользователя в вертикальной плоскости, называемого высотой взгляда. Те из путей двух линз, которые связаны с одной и той же из высот глазных зон, используют для определения конвергенции глаз пользователя в данный момент.

В различных вариантах выполнения изобретения можно отдельно или в комбинации использовать некоторые из следующих усовершенствований:

вычислительный блок может быть выполнен с возможностью выбора одной из высот глазных зон для характеризации конвергенции глаз пользователя в зависимости от значения соотношения сигнал/шум, по меньшей мере, некоторых измеряемых значений интенсивности;

очки могут содержать столько же секций выхода излучения, сколько и секций входа излучения, для каждой линзы, при этом каждую из этих выходных секций располагают в линзе рядом с одной из входных секций для формирования вместе с ней отдельной пары передачи-приема излучения, и каждую пару передачи-приема излучения располагают перед одной из глазных зон, где перемещается один из правого и левого участков границы между склерой и радужкой глаза пользователя, который находится сзади этой линзы, во время глазных движений;

для каждой линзы секции выхода излучения можно расположить в виде двух столбцов, которые находятся соответственно в правой и левой частях этой линзы, при этом каждая выходная секция столбца, который находится в правой части линзы, принадлежит к пути излучения, содержащему отражение от глаза пользователя в глазной зоне, где перемещается правый участок границы между склерой и радужкой этого глаза, и каждая выходная секция столбца, который находится в левой части линзы, принадлежит к пути излучения, содержащему отражение от глаза пользователя в глазной зоне, где перемещается левый участок границы между склерой и радужкой этого глаза;

источник(и), выходные секции, входная(ые) секция(ии) и детектор(ы), связанные по меньшей мере с одной из линз, можно расположить таким образом, чтобы по меньшей мере два разных пути излучения, проходящих через разные выходные секции, проникали через одну входную секцию, общую для этих путей, и средства для разделения частей излучения в зависимости от путей излучения можно выполнить с возможностью синхронизации измерений, выполняемых детектором(ами), в соответствии с разными модуляциями, которые применяют для излучений, проходящих по разным путям.

В случае необходимости, очки в соответствии с настоящим изобретением могут дополнительно содержать средства для изменения характеристики по меньшей мере одной из линз в зависимости от результата конвергенции глаз пользователя, характеризованной вычислительным блоком. В частности, средства изменения характеристики одной из линз могут быть включены в эту линзу. Например, каждое стекло может быть однофокусной линзой с оптической мощностью, которую можно корректировать в зависимости от дистанции наблюдения, которую выводят на основании конвергенции двух глаз пользователя. Таким образом, для пользователя с дальнозоркостью можно производить коррекцию зрения по каждой дистанции наблюдения на всей поверхности линз без какого-либо остаточного астигматизма.

Очки в соответствии с настоящим изобретением можно также применять в ортоптике во время сеансов реабилитации зрения. Действительно, очки позволяют оснащенному ими пациенту выполнять более адаптированные и более контролируемые реабилитационные упражнения.

Объектом изобретения является также линза, выполненная с возможностью установки в описанных выше очках. Такая линза содержит

по меньшей мере один источник излучения, которое может быть инфракрасным излучением, при этом каждый источник интегрируют в линзу и выбирают таким образом, чтобы излучение отражалось склерой и радужкой глаза пользователя линзы в соответствии с коэффициентами интенсивности отражения, соответственно разными для склеры и для радужки;

по меньшей мере один детектор этого излучения, при этом каждый детектор интегрирован в линзу и расположен таким образом, чтобы измерять интенсивность части излучения от одного из источников, которая отражается глазом в глазной зоне, в которой перемещается правый или левый участок границы между склерой и радужкой глаза во время глазных движений;

прозрачные проводящие дорожки, интегрированные в линзу и электрически соединяющие контакты каждого детектора и каждого источника и радиально направленные в периферической части линзы;

по меньшей мере четыре секции выхода и входа излучения, расположенные в линзе, образуя пути излучения вместе с глазом пользователя этой линзы для очков, как было описано выше.

Радиальное расположение дорожек в периферической части линзы позволяет, в частности, предусматривать электрические контакты в оправе в определенных местах для электрического соединения дорожек линзы с другими электронными компонентами, установленными в оправе. Кроме того, это радиальное расположение позволяет обтачивать линзу по любой форме его гнезда в оправе, сохраняя при этом возможность предусматривать места для электрических контактов в оправе.

Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания не ограничительных примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг 1а и 1b - вид соответственно в перспективе и в проекции, иллюстрирующий использование очков согласно первому варианту выполнения изобретения;

фиг. 2а и 2b - увеличенный вид соответственно спереди и в проекции, иллюстрирующий первый вариант выполнения изобретения;

фиг. 2с и 2d - вид, соответствующий фиг. 2b, соответственно для двух разных положений глаза пользователя очков;

фиг. 3 - вид, соответствующий фиг. 2а, для второго варианта выполнения изобретения;

фиг. 4а и 4b - вид соответственно в проекции и в поперечном сечении линзы в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 5 и 6 - два разных типа вариантов выполнения изобретения;

фиг. 7a-7d - вид, соответствующий фиг. 2a-2d, для третьего варианта выполнения изобретения;

фиг. 8 - вид, соответствующий фиг. 3, для четвертого варианта выполнения изобретения.

Для большей ясности размеры элементов, показанных на этих чертежах, не выдержаны в пропорции с реальными размерами и с соотношениями реальных размеров. Кроме того, идентичные элементы или элементы, выполняющие идентичные функции, обозначены на этих чертежах одинаковыми позициями.

Как показано на фиг. 1а и 1b, очки содержат оправу 3 и две офтальмологические линзы, которые обозначены позициями 1 и 2 для правой линзы и левой линзы соответственно. Оправа 3 удерживает линзы 1 и 2 в относительных положениях, которые являются неподвижными, и позволяет располагать их перед глазами пользователя очков в одном и том же положении во время последовательных периодов ношения. Линзы 1 и 2 могут быть установлены стационарно в оправе 3 с использованием способов соединения, известных специалистам по оптике. В альтернативном варианте линзы могут быть добавлены в рамках изобретения к первоначальным очкам, которые содержат оправу 3. Первоначальными очками могут быть солнцезащитные очки и/или очки для коррекции зрения. В этом случае линзы 1 и 2 могут быть закреплены на очках разъемно, например, при помощи зажимов.

Позициями 100 и 200 обозначены глаза пользователя, соответственно его правый глаз и его левый глаз. Для каждого глаза 100, 200 пользователя позиции S, I, P, L и R обозначают склеру, радужку, зрачок, лимб и центр вращения глаза. Как известно, радужка I является круглым венцом, внутренний диаметр которого является переменным и определяет размер зрачка Р и наружный диаметр которого является постоянным. Лимб L является внешней границей радужки I между этой радужкой и склерой S. Он является окружностью постоянного размера, которая является неподвижной относительно соответствующего глаза, когда этот глаз поворачивается вокруг своего центра вращения R. Визуально лимб L является окружной границей между склерой S белого цвета и цветной радужкой I.

Для каждого глаза 100, соответственно 200, ось D1, соответственно D2, которая проходит через центр вращения R и центр А соответствующего зрачка Р, является оптической осью этого глаза. Центр А зрачка Р является также вершиной хрусталика и называется "апексом". Оптическая ось D1, соответственно D2, является неподвижной относительно глаза 100, соответственно 200, поэтому она поворачивается вместе с лимбом L. Оптические оси D1 и D2 глаз 100 и 200 сходятся к общей точке С (фиг. 1b), которая называется точкой конвергенции глаз и которая является местом объекта, на который смотрит пользователь в данный момент. Среднее направление D0 оптических осей D1 и D2 является направлением взгляда пользователя в этот момент. Обычно направление взгляда D0 соединяет середину сегмента между двумя центрами глазного вращения R с точкой конвергенции С. Дистанция наблюдения, которая обозначена на фиг. 1b позицией D, является удаленностью точки конвергенции С относительно центров вращения R.

Настоящее изобретение, которое будет описано далее в виде отдельных вариантов выполнения, позволяет определять положение точки конвергенции С относительно лица пользователя. В этих вариантах выполнения это положение точки С определяют на основании обнаружения положения при повороте каждого глаза 100, 200 относительно соответствующей линзы 1, 2. Таким образом, каждая линза 1, 2 в соответствии с настоящим изобретением позволяет определять угловое положение оптической оси D1, D2 соответствующего глаза 100, 200. При этом на основании соответствующих положений двух оптических осей D1, D2 выводят точку конвергенции С, в случае необходимости, вместе с дистанцией наблюдения D.

Для определения оптической оси каждого глаза используют два угла α и β, соответственно называемые высотой и эксцентриситетом. Обычно высота α является идентичной для обоих глаз 100 и 200 и является углом между каждой оптической осью D1 или D2 и плоскостью отсчета, которая является горизонтальной, когда голова пользователя находится в вертикальном положении. Эксцентриситет β оптической оси D1 или D2 каждого глаза является углом между этой осью и средней плоскостью лица, которое является вертикальным, когда голова пользователя тоже находится в вертикальном положении. Как правило, эксцентриситет β имеет значения, которые являются отдельными для двух глаз в один и тот же момент, и отклонение между этими двумя значениями определяет конвергенцию глаз, то есть дистанцию наблюдения D.

Практически эксцентриситет оптической оси D1, D2 каждого глаза 100, 200 определяют на основании положения лимба L этого глаза. В частности, соответствующие положения правого и левого краев лимба L определяют, измеряя интенсивность излучений, которые отражаются глазом в его правой и левой боковых зонах. Для этого каждую линзу оборудуют секциями передачи излучения, называемыми выходными секциями, которые позволяют направлять один или несколько пучков излучения в боковые зоны глаза, в которых перемещаются правый и левый участки лимба, когда глаз поворачивается. Его также оборудуют секциями сбора, называемыми входными секциями, для сбора частей этого излучения, отраженных в боковых зонах глаза. Выходные секции получают излучение по меньшей мере от одного источника излучения, и входные секции соединены оптически по меньшей мере с одним детектором для измерения интенсивности частей излучения, которые соответственно собирают эти входные секции.

На правой линзе 1, показанной на фиг. 2a-2d, выходная секция 10 и входная секция 11 образуют первую пару передачи-приема. Секции 10 и 11 расположены рядом друг с другом, например, в горизонтальном направлении со смещением, которое может составлять от 0,1 до 0,3 мм. Вторая пара передачи-приема образована другой выходной секцией 12 и другой входной секцией 13. Пары 10/11 и 12/13 могут иметь одинаковую структуру. Они находятся в линзе 1 при равных значениях высоты α, обозначаемых α ₁ . Кроме того, они расположены с разными значениями эксцентриситета β: пара передачи-приема 10/11 находится напротив правой боковой зоны ZD1 глаза, в которой перемещается правый участок лимба L, а пара приема-передачи 12/13 находится напротив левой боковой зоны ZG1 глаза, где перемещается левый участок лимба L. Таким образом, каждая пара передачи-приема определяет путь излучения, который показан на фиг. 2b-2d от соответствующей выходной секции 10 или 12 до соответствующей входной секции 11 или 13 и который содержит точку отражения излучения в соответствующей зоне ZD1 или ZG1. Таким образом, в этом варианте выполнения изобретения различные пути излучения, которые используют для определения положения глаза при вращении, разделены соответственно расположению секций выхода и входа излучения в линзе.

На фиг. 2b, 2с и 2d соответственно показаны положения правого глаза 100 при вращении, при которых оптическая ось D1 соответствует значению эксцентриситета β, которое является нулевым (фиг. 2b), отрицательным или ориентированным в направлении виска (фиг. 2с) и положительным или ориентированным в направлении носа (фиг. 2d). Если используемое излучение имеет длину волны в пределах от 900 до 1200 нм, разность между интенсивностью отражения радужки, которая является низкой, и интенсивностью отражения склеры, которая является более высокой, позволяет обнаружить положение глаза 100. Таким образом, отражения, обнаруживаемые соответственно в боковых зонах ZD1 и ZG1 парами передачи-приема 10/11 и 12/13, имеют значения интенсивности, которые являются, по существу, идентичными в случае фиг. 2b, интенсивность для пары 10/11 меньше, чем для пары 12/13, в случае фиг. 2с и больше в случае фиг. 2d. Если эксцентриситет β оптической оси непрерывно меняется, значения интенсивности, измеряемые на частях излучения, которые проникают соответственно через входные секции 11 и 13, тоже непрерывно меняются в противоположных направлениях. Таким образом, пары передачи-приема 10/11 и 12/13 позволяют определять угловое положение оптической оси D1 глаза 100 в горизонтальной плоскости, когда голова пользователя является вертикальной.

В случае необходимости, пользователь может надеть контактные линзы, которые повышают чувствительность обнаружения положения каждого глаза. Действительно, такая контактная линза может закрывать радужку глаза, оставаясь центрованной по его оптической оси при любом положении глаза во время поворота. Она может быть выполнена с возможностью адаптации значения видимого коэффициента интенсивности отражения, чтобы увеличить контраст отражения между радужкой и склерой.

С очками связан вычислительный блок. Он может быть встроен, например, в одну из дужек оправы 3. Такой вычислительный блок выполнен с возможностью определения углового положения оптической оси D1 на основании значений интенсивности, измеряемых для отраженных частей излучения. Это определение углового положения оптической оси D1 можно осуществить посредством вычисления. В альтернативном варианте вычислительный блок может определять угловое положение оптической оси D1 из записанной таблицы, которая указывает это положение в зависимости от значений интенсивности, которые измерены для разных путей излучения и служат входными данными для этой таблицы.

Разумеется, левая линза 2 имеет конфигурацию, аналогичную правой линзе 1, и является симметричной с этой правой линзой относительно средней плоскости лица пользователя. Вычислительный блок позволяет при этом определять угловое положение оптической оси D2 левого глаза 200 пользователя в моменты, идентичные моментам положений, определенных для оптической оси D1 правого глаза 100. Таким образом получают дистанцию наблюдения D, а также, в случае необходимости, положение центра конвергенции С двух глаз и/или направление взгляда D0.

Таким образом, как указано выше, вычислительный блок может быть выполнен с возможностью определения сначала углового положения оптической оси каждого глаза на основании значений интенсивности, которые измеряют одновременно для линзы, находящейся перед этим глазом, и для частей излучения, отражаемых в некоторых из глазных зон, где перемещаются правый и левый участки границы между склерой и радужкой глаза. Вычислительный блок выполнен также с возможностью последующего определения конвергенции глаз пользователя на основании соответствующих угловых положений оптических осей двух глаз, которые были определены для одного и того же момента. Вместе с тем, такая работа вычислительного блока в два последовательных этапа не является обязательной. Конвергенцию глаз пользователя, а также, в случае необходимости, угловое положение направления D0 и дистанцию наблюдения D можно вывести в ходе одного этапа на основании соответствующей(их) комбинации(ий) значений интенсивности, которые измеряют одновременно для частей излучения, отражаемых в боковых зонах двух глаз, в которых перемещаются правые и левые участки соответствующих лимбов L.

Кроме того, каждая линза выполнена с возможностью определения по меньшей мере двух пар путей излучения, которые содержат отражения от глаза пользователя в его боковых зонах, которые находятся на одинаковой первой высоте α ₂ для путей одной первой пары и на одинаковой второй высоте α ₂ для путей одной второй пары. На фиг. 2а-2d показано применение этого усовершенствования, когда каждый путь определяет пара передачи-приема отдельно от пар передачи-приема других путей. Так, выходная секция 10 вместе с входной секцией 11, с одной стороны, и выходная секция 12 вместе с входной секцией 13, с другой стороны, определяют первую пару путей излучения, которые соответствуют значению высоты α ₁ . Точно так же, выходная секция 20 вместе с входной секцией 21, с одной стороны, и выходная секция 22 вместе с входной секцией 23, с другой стороны, определяют вторую пару путей излучения, которые соответствуют значению высоты α ₂ . Пара передачи-приема 20/21 определяет дополнительный оптический путь, который содержит точку отражения на глазу 100, которая находится в его правой боковой зоне ZD2 на высоте α ₂ под зоной ZD1. Точно так же, пара передачи-приема 22/23 определяет другой дополнительный оптический путь, который содержит точку отражения на глазу 100, которая находится в его левой боковой зоне ZG2 на высоте α ₂ под зоной ZG1. В этом случае высоты глазных зон, которые связаны с двумя парами путей излучения, могут иметь разность, составляющую от 10 до 40 ° по абсолютной величине. Таким образом, одно из этих значений высоты, например α ₁ , может соответствовать наблюдению объекта, который, по существу, находится на высоте глаз для пользователя. Другое значение высоты, α ₂ , может соответствовать наблюдению объекта, который находится в нижней части поля зрения пользователя. При этом вычислительный блок выполнен с возможностью выбора одного из значений высоты глазных зон для характеризации конвергенции глаз пользователя. Такой выбор можно осуществлять, в частности, в зависимости значения соотношения сигнал/шум, по меньшей мере, некоторых измеренных значений интенсивности. Таким образом, пути излучения, которые могут быть перекрыты при опускании век пользователем, не принимаются во внимание при определении конвергенции его глаз.

На фиг. 3 показано усовершенствование изобретения, согласно которому пары передачи-приема, которые соответствуют одному из значений высоты, смещены в боковом направлении относительно пар передачи-приема, которые соответствуют другому значению высоты. Так, пары передачи-приема 20/21 и 22/23, которые определяют отражения от глаза на высоте α ₂ , смещены на расстояние е в сторону носа относительно пар передачи-приема 10/11 и 12/13, которые определяют отражения от глаза на высоте α ₁ . Если линзы 1 и 2 являются линзами с прогрессивным добавлением оптической мощности, обычно называемыми прогрессивными линзами, значения высоты α ₁ и α ₂ могут соответствовать в каждой линзе высотам направлений наблюдения вдали и вблизи. Смещение е может быть при этом, по существу, равным смещению, которое является результатом переменной конвергенции глаз между условиями дальнего и ближнего наблюдения и которое обычно называют инсетом. В этом случае смещение е может составлять от 4 до 6,5 мм. Как правило, оно составляет от 0 до 7 мм.

Согласно первому типу вариантов изобретения, каждый источник излучения может быть световым диодом, который работает на длине волны от 90 до 1200 нм. В этом случае каждая секция выхода излучения соответствует участку излучающей поверхности этого диода. В альтернативном варианте каждый источник излучения может быть источником VCSEL от "Vertical Cavity Surface Emitting Laser".

Параллельно каждый детектор может быть фотодиодом или фототранзистором. Каждая секция входа излучения соответствует при этом участку фоточувствительной поверхности фотодиода или фототранзистора.

Согласно предпочтительной комбинации каждый источник излучения и каждый детектор являются микроскопическими оптоэлектронными компонентами на основе полупроводникового материала, встроенными в каждую линзу. Таким образом, каждая линза является автономным элементом, при помощи которого можно применять изобретение при очень низкой стоимости изготовления и соединения с оправой. В этом случае каждая линза дополнительно содержит прозрачные проводящие дорожки, которые электрически соединяют контакты каждого источника и каждого детектора. Эти дорожки соединяют источники и детекторы с вычислительным блоком, который может быть внешним по отношению к линзе очков. Предпочтительно проводящие дорожки направлены радиально в периферической части линзы. Благодаря такому расположению дорожек линзу можно обтачивать по профилю ее гнезда в оправе 3, просто отмечая части профиля, в которые раздельно выходят проводящие дорожки. Например, проводящие дорожки занимают раздельные угловые сектора в периферической части линзы. Как показано на фиг. 4а и 4b, каждая линза 1, 2 может содержать базовую часть 50 и инкапсулирующую часть 51, неподвижно соединенные друг с другом, и каждый источник излучения, каждый детектор и каждую проводящую дорожку можно расположить между частями 50 и 51. Например, дорожка 40 может образовать контакт массы, общий для всех источников излучения и детекторов линзы, и дорожки 41-48 соответственно соединяют другой контакт каждого из источников 10, 12, 20, 22 и каждого из детекторов 11, 13, 21, 23. Эти дорожки, источники и детекторы можно сформировать на базовой части 50 и покрыть слоем 52 прозрачного клея, который обеспечивает механическое соединение с инкапсулирующей частью 51. Предпочтительно источники и детекторы излучения имеют очень незначительные соответствующие размеры, являются невидимыми и не мешают обозрению пользователя. Кроме того, дорожки 40-48 можно выполнять из любого материала, который одновременно является прозрачным и электропроводящим, такого как оксид индия, легированный оловом, или ITO от "indium-tin oxide" на английском языке. В альтернативном варианте каждую дорожку 40-48 можно заменить очень тонким проводом, который располагают радиально в периферической части линзы. На фиг. 4а позицией С обозначен контур обтачивания, показанный в качестве примера. Контур С пересекает каждую из дорожек 40-48 в ее части, направленной радиально.

Согласно второму типу вариантов выполнения изобретения каждый источник излучения может находиться снаружи соответствующей линзы и может быть оптически связан с одной из выходных секций первым световодом, например оптическим волокном. Точно так же, каждый детектор излучения может тоже находиться снаружи линзы и тоже может быть оптически связан с одной из секций входа излучения вторым световодом, который может быть выполнен отдельно или совпадать с одним из первых световодов. Согласно частному варианту выполнения линзы каждый первый или второй световод можно встроить в линзу во время ее литья, поместив ее в литейную форму до подачи в форму материала линзы. В случае необходимости каждую секцию выхода или входа излучения можно оборудовать микропризмой, встроенной в линзу, которая определяет направление излучения в боковую зону глаза или направление сбора отраженной части излучения. Иначе говоря, каждая секция выхода или входа излучения образована стороной микропризмы, находящейся на конце световода. На фиг. 5 позициями 50-53 и 60-63 обозначены оптические волокна, которые соединяют соответственно выходные и входные секции 10-13 и 20-23. По тем же соображениям, что были указаны выше в связи с проводящими дорожками, оптические волокна 50-53 и 60-63 предпочтительно располагают радиально в линзе 1, чтобы можно было легко распознавать их положения на уровне контура С обтачивания.

Согласно третьему типу вариантов выполнения изобретения очки могут дополнительно содержать для каждой линзы световод, который формирует изображение части глаза снаружи этой линзы. На фиг. 6 позицией 70 обозначен такой световод, выполнение которого известно специалисту, и его описание опускается. Согласно предпочтительной конфигурации световод 70 заходит в линзу 1 от его височного края на уровне дужки оправы 3, чтобы не ухудшать комфортность использования и эстетичный вид линзы. В случае необходимости световод может также проводить излучение от источника, внешнего по отношению к линзе, чтобы получать световую интенсивность, достаточную для обнаружения изображения глаза. В этом случае он передает излучение от источника по меньшей мере через четыре зоны световода 70, которые образуют секции выхода излучения. Предпочтительно активная сторона световода, которая находится напротив глаза, является сплошной между выходными секциями. При этом детекторы распределены в зонах изображения глаза, где во время глазных движений перемещаются правый и левый участки границы между склерой и радужкой глаза, изображение которых передает световод.

На фиг. 7a-7d представлен другой вариант выполнения линзы в соответствии с настоящим изобретением, в котором несколько оптических путей, которые содержат соответствующие точки отражения в боковых зонах ZD1, ZD2 и ZG1, ZG2 глаза, имеют одну общую секцию входа излучения. На этих чертежах позициями 30 и 32 обозначены секции выхода излучения, которые находятся на одинаковой первой высоте в линзе, позициями 40 и 42 обозначены секции выхода излучения, которые находятся на одинаковой второй высоте в линзе, а позицией 31 обозначена входная секция, которая является общей для четырех выходных секций. Таким образом, первый путь излучения начинается от выходной секции 30, содержит отражение в боковой глазной зоне ZD1, где перемещается правая верхняя часть лимба L, и доходит до входной секции 31. Второй путь излучения начинается от выходной секции 32, содержит отражение в боковой глазной зоне ZG1, где перемещается левая верхняя часть лимба L, и тоже доходит до входной секции 31. Точно так же, третий путь излучения начинается от выходной секции 40, содержит отражение в боковой глазной зоне ZD2, где перемещается правая нижняя часть лимба L, и тоже доходит до входной секции 31. Наконец, четвертый путь излучения начинается от выходной секции 42, содержит отражение в боковой глазной зоне ZG2, где перемещается левая нижняя часть лимба L, и тоже доходит до входной секции 31. В этом случае излучение может приходить в каждую из выходных секций 30, 32, 40 и 42 согласно четырем разным временным модуляциям, и детектор, оптически соединенный с входной секцией 31, отрегулирован таким образом, чтобы осуществлять синхронное обнаружение. Такое синхронное обнаружение позволяет разделить части излучения, которые следуют по одному или другому из четырех путей, проходящему через глазные зоны, несмотря на то, что все четыре пути используют одну входную секцию и один детектор. Альтернативно, для разделения частей излучения, следующих по одному или другому из путей, можно использовать другие средства. Например, для каждого из путей можно использовать разные длины волн излучения или поляризации, и применяют фильтрацию для разделения частей излучения, собираемых общей входной секцией и поступающих от каждой глазной зоны.

На фиг. 7с и 7d показаны разные положения лимба L глаза 100 по отношению к боковыми глазным зонам, которые содержат отражения четырех путей излучения. Значения интенсивности отраженных частей излучений, которые следовали по одному или другому из четырех путей, меняются так же, как это было указано в связи с описанием фиг. 2с и 2d.

Еще в одном варианте выполнения линзы в соответствии с настоящим изобретением несколько путей, которые содержат соответствующие точки отражения в боковых зонах глаза, могут иметь общую секцию выхода излучения и, в случае необходимости, один и тот же источник излучения. В этом случае они приходят в разные секции входа излучения. Такой вариант выполнения может просто вытекать из предыдущего, и поэтому его подробное описание опускается.

Описанные выше два последних варианта выполнения изобретения позволяют упростить выполнение линз для очков, так как они содержат меньшее число компонентов.

Наконец, на фиг. 8 показан еще один вариант выполнения изобретения, который вытекает из варианта, показанного на фиг. 2a-2d. Две секции выхода излучения и две секции входа излучения заменены в правой и левой частях каждой линзы очков соответственно столбцами выходных секций и столбцами входных секций. Так, правая часть линзы 1 содержит столбец выходных секций 10 ₁ ,.....10 _n , где n является натуральным целым числом, превышающим 2, и столбец входных секций 11 ₁ ,... 11 _n . Эти два столбца являются вертикальными относительно положения использования линзы 1 пользователем, параллельными, предпочтительно прилегающими друг к другу, с выходными и входными секциями, которые постепенно смещаются вниз линзы с идентичными декрементами высоты. Вместе с тем, необязательно, чтобы секции внутри одного столбца были смежными, и могут быть попарно разделены интервалами. Левая часть линзы содержит столбец выходных секций 12 ₁ ,... 12 _n и столбец входных секций 13 ₁ ,... 13 _n , которые могут быть аналогичными столбцам правой части этой же линзы 1. Линза 2 имеет при этом структуру, симметричную линзе 1. В случае необходимости, эти столбцы выходных или входных секций могут быть образованы непосредственно столбцами источников, например, типа инфракрасного светового диода или столбцами детекторов, например, типа фотодиода или фототранзистора.

Использование таких столбцов источников или детекторов представляет особый интерес для характеризации конвергенции глаз пользователя, поскольку не требует слишком большого потребления энергии. Источник энергии, питающий источники, детекторы и вычислительный блок может иметь небольшую мощность. Действительно, источники и детекторы, которые соответствуют путям излучения, имеющим отражения от глаза, находящиеся на одной высоте глазной зоны, можно выбирать согласно одной из следующих стратегий, в то время как другие источники и детекторы не активированы:

i) источники и детекторы можно активировать последовательно согласно заранее определенному порядку сканирования;

ii) источники и детекторы, активируемые для нового цикла измерения интенсивности частей излучения, отражаемых от глаза, можно выбирать в зависимости по меньшей мере от одного значения соотношения сигнал/шум, которое было получено во время предшествующего цикла измерения;

iii) их можно выбирать в зависимости от алгоритма предсказания, что касается высоты отражения от глаза, наиболее подходящей для новой характеризации взгляда пользователя, в зависимости от высот, которые уже были выбраны во время предшествующих циклов характеризации; эта стратегия может учитывать высоту направления взгляда, которая была определена ранее;

iv) комбинированная стратегия, которая сочетает критерии выбора предыдущих стратегий i)-iii).

Эти стратегии позволяют избежать помех по причине движений век пользователя при характеризации конвергенции его взгляда, осуществляемой согласно изобретению.

Специалисту понятно, что изобретение не ограничивается частными вариантами выполнения, описанными со ссылками на чертежи. В частности, различные представленные выше типы вариантов выполнения можно комбинировать с разными маршрутами путей излучения, при этом данные пути содержат соответствующие точки отражения в боковых зонах глаза, где перемещаются правый и левый участки лимба. Кроме того, положения секций выхода и входа излучения внутри каждой линзы можно свободно изменять для формирования путей излучения, которые содержат точки отражения от глаза, находящиеся внутри переменных зон. В случае необходимости, одна и та же секция прохождения излучения через линзу может быть одновременно секцией выхода излучения и секцией входа излучения. В этом случае эта секция прохождения, по существу, расположена вдоль направления, которое является перпендикулярным к поверхности глаза в соответствующей глазной зоне.

В частности, в варианте выполнения, где секции выхода и входа излучения, принадлежащие к одной паре передачи-приема, находятся рядом друг с другом, относительные положения выходной секции и входной секции можно изменять, сохраняя точку отражения соответствующего пути излучения, которая остается на том же месте на глазу. В частности, положение выходной секции и положение входной секции можно менять местами.

Далее следует описание различных усовершенствований изобретения, которые повышают надежность определения конвергенции глаз и/или улучшают комфорт и/или повышают безопасность пользователя очков.

Согласно первому из этих усовершенствований очки могут дополнительно содержать средства модуляции излучения, производимого каждым источником, и средства обработки сигнала обнаружения, выдаваемого каждым детектором. Эти средства выполнены с возможностью осуществления синхронного обнаружения каждой части излучения, которая отражается от глаза пользователя, основанного на модуляции источника. Такое синхронное обнаружение позволяет, в частности, отличать излучение, используемое изобретением, от внешнего паразитного излучения. В частности, модуляцию можно выбирать таким образом, чтобы синхронное обнаружение эффективно исключало помехи от внешнего излучения на частотах, кратным 50 Гц, при этом такие помехи часто возникают от разрядных систем освещения.

Согласно второму усовершенствованию очки могут дополнительно содержать средства фильтрации сигнала измерения, выдаваемого каждым детектором. Эти средства могут быть выполнены с возможностью исключения измерений, которые соответствуют непроизвольным изменениям конвергенции глаз пользователя. Действительно, непроизвольные изменения конвергенции глаз пользователя, как правило, происходят намного быстрее, чем изменения при намеренной смене объектов, на которые последовательно смотрит пользователь. Таким образом, определение конвергенции глаз пользователя можно ограничить изменениями зрительного внимания, осознаваемыми пользователем. Таким образом, когда изобретение применяют, чтобы задавать переменную характеристику линз, эта характеристика меняется только в разумных пределах зрительного внимания пользователя.

Наконец, согласно третьему усовершенствованию очки могут также содержать средства контроля каждого источника излучения, выполненные с возможностью активации прерывистой работы этого источника согласно цикличному соотношению, составляющему от 2 до 50%, предпочтительно меньшему 10%. Значение этого цикличного соотношения можно выбирать в зависимости от различных критериев, среди которых можно указать ограничение количества излучения, направляемого в глаз, и ограничение электрической мощности, потребляемой линзой очков в соответствии с настоящим изобретением. Действительно, такая линза предпочтительно получает питание электрическим током от элемента или батарейки, расположенных в оправе. Кроме того, источник можно активировать для осуществления двух последовательных определений конвергенции глаз пользователя с фиксированным интервалом. Такая продолжительность выдержки, как правило, не зависит от цикличного соотношения работы источников. Ее можно определять, в частности, в зависимости от времени, необходимого для вычислительного блока, чтобы определить конвергенцию глаз на основании сигналов измерения, выдаваемых детекторами.