增强光学和感知数字护目镜的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请是于2013年I月11日提交的标题为“数字护目镜(DIGITAL EYEWEAR) ”的美国专利申请号13/739,929的部分继续申请并要求该申请的优先权的权益；美国专利申请号13/739,929是于2011年4月I日提交的标题为“数字护目镜”的美国专利申请号13/078，589、现为2013年I月5日发布的美国专利号8，353，594的继续申请；美国专利申请号13/078，589是于2009年11月18日提交的标题为“数字护目镜”的美国专利申请号12/621，423、现为2011年4月5日发布的美国专利号7，918，556的继续申请；美国专利申请号12/621,423是于2008年2月11日提交的标题为“数字护目镜”的美国专利申请号12/029,068、现为2010年7月20日发布的美国专利号7，758，185的继续申请；美国专利申请号12/029，068是于2005年10月7日提交的标题为“数字护目镜”的美国专利申请号11/245，756的分案申请，所有申请通过引用结合在此。
[0002]本申请涉及于2013年3月15日提交的标题为“增强光学和感知数字护目镜
(ENHANCED OPTICAL AND PERCEPTUAL DIGITAL EYEWEAR) ” 美国专利申请号_(档案号5266P)，该申请也通过引用结合在此。
技术领域
[0003]
[0004]本发明总体上涉及可佩戴光学器件，并且更具体地，涉及包括另外功能性的可佩戴光学器件。
【背景技术】
[0005]可佩戴光学器件用于多种目的。可佩戴光学器件用于提高人们阅读眼镜的视力并保护人们的视力。时常地，保护性风镜用于在危险区域内保护眼睛。所希望的是将另外功能性添加至眼镜。这种功能性可以包括为电子的、机械的、美观的等的多种形式。因此，总是希望向可佩戴光学器件提供另外功能性。所希望的是一种将在仍维持眼镜用于它们的主要用途的同时增加眼镜在它们普通用途之外的功能性的系统和方法。本发明解决了这种需要。
【发明内容】
[0006]披露了一种可佩戴光学装置和使用方法。在一个第一方面中，一种方法包括使用通过一个可佩戴光学装置进行的动态眼睛跟踪；其中可以基于该动态眼睛跟踪提供对用户个性化的多个参数。
[0007]在一个第二方面中，一种可佩戴光学装置包括一个镜片以及与该镜片通信的一个动态眼睛跟踪机构。可以基于该动态眼睛跟踪提供对用户个性化的多个参数。
[0008]在一个第三方面中，一种方法包括使用通过一个可佩戴光学装置进行的动态眼睛跟踪。感知优化基于该动态眼睛跟踪来使用。
[0009]在一个第四方面中，一种可佩戴光学装置包括一个镜片以及与该镜片通信的一个动态眼睛跟踪机构。感知优化基于该动态眼睛跟踪来使用。
[0010]在一个第五方面中，一种方法包括使用通过一个可佩戴光学装置进行的动态眼睛跟踪。增强现实覆盖基于该动态眼睛跟踪来使用。
[0011]在一个第六方面中，一种可佩戴光学装置包括一个镜片；以及与该镜片通信的一个动态眼睛跟踪机构。增强现实覆盖基于该动态眼睛跟踪来使用。
[0012]在一个第七方面中，一种方法包括使用通过一个可佩戴光学装置进行的动态眼睛跟踪。增强现实导航基于该动态眼睛跟踪来使用。
[0013]在一个第八方面中，一种可佩戴光学装置包括一个镜片；以及与该镜片通信的一个动态眼睛跟踪机构。增强现实导航基于该动态眼睛跟踪来使用。
【附图说明】
[0014]图1是示出媒体聚焦的图。
[0015]图2包括媒体聚焦可佩戴光学器件上的一个信息栏。
[0016]图3是被用在一个音乐环境、如MP3播放器中的可佩戴光学器件的框图。
[0017]图4是示出被用作一个手机的可佩戴光学器件的框图。
[0018]图5A是示出图4的蜂窝电话电路的框图。
[0019]图5B示出了使用光学和感知参数的感知优化。
[0020]图5C示出了增强数字护目镜架构。
[0021]图6示出了可以被用于一个实施例的眼睛跟踪机构的一只眼睛的多个部分。
[0022]图7示出了与可佩戴光学装置一起使用的一个社交网络应用程序。
[0023]图8示出了与根据一个实施例的可佩戴光学装置一起使用的一个消息传送应用程序。
[0024]图9示出了根据一个实施例由一位体育运动观众使用的可佩戴光学装置。
[0025]图10示出了根据一个实施例由一位运动体育运动员使用的可佩戴光学装置。
[0026]图11示出了与可佩戴光学装置一起使用的一个增强现实信息、导航和广告应用程序。
[0027]图12示出了与结合一个远程装置使用的可佩戴光学装置一起使用的一个增强现实信息患者数据应用程序。
[0028]图13示出了与可佩戴光学装置一起使用的一个遮光控制应用程序。
[0029]图14示出了与可佩戴光学装置一起使用的一个增强现实应用程序。
[0030]图15示出了与可佩戴光学装置一起使用的一个物理游戏应用程序。
[0031]图16示出了与可佩戴光学装置一起使用的一个在线/移动游戏应用程序的第一实施例。
[0032]图17示出了与可佩戴光学装置一起使用的一个在线/移动游戏应用程序的第二实施例。
[0033]图18示出了使用可佩戴光学装置的遮光控制。
[0034]图19示出了具有可佩戴光学装置的一个光学/感知操作系统。
[0035]图20描述了可佩戴光学装置的数字架构的一个实施例。
[0036]图21示出了用于由可佩戴光学装置的应用程序和新镜片或推广的开发商使用的一个系统模拟器的实施例。
[0037]图22A至图22F示出了使用可佩戴光学装置的逆向遮光的实施例。
[0038]图23示出了使用可佩戴光学装置的眼睛跟踪照明和增强效率的一个实施例。
[0039]图24示出了使用可佩戴光学装置的实时增强现实覆盖的一个实施例。
【具体实施方式】
[0040]本发明总体上涉及可佩戴光学器件，并且更具体地，涉及包括另外功能性的可佩戴光学器件。呈现以下说明以使得本领域的普通技术人员能够制作和使用本发明，并且以下说明是在专利申请及其要求的背景下提供的。对在此描述的优选实施例及通用原理和特征作出的不同修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。因此，本发明不旨在局限于所示出的实施例，而是旨在就在此描述的原理和特征达成最广泛范围的一致。
[0041]一种根据本发明的系统和方法涉及增强该可佩戴光学装置用途的多种方式。
[0042]为了更详细地描述本发明的特征，现在结合附图，参照以下说明。
[0043]1.媒体聚焦100
[0044]图1是示出了媒体聚焦100的图。媒体聚焦100包括一个信息栏102、接收器104、数字电路106、镜架108以及镜片110。媒体聚焦100允许增强可佩戴光学器件以达到其主要目的，例如一个数字摄像机可以被放置在该可佩戴光学器件内以便允许看见这些图像中的一些。例如，媒体聚焦100的电路106可以被放置在该可佩戴光学器件的镜架108内。镜片110可以具有一个全反射表面或使用LCD等的一个部分反射表面。实际上，该可佩戴光学器件可能看起来像透视眼镜，但是通过在该可佩戴光学器件内使用电路106，该可佩戴光学器件事实上是一个媒体聚焦。另外，该可佩戴光学器件可以合并一个摄像机以便将该用户投影到一个第二镜片上，从而实现一个透视效应。
[0045]在一个优选实施例中，跨该可佩戴光学器件的一部分提供对该用户可见的一个信息栏102。这个信息栏102用于传送多种类型的信息。
[0046]图2包括媒体聚焦可佩戴光学器件上的一个信息栏102’。信息栏102’可以是跨该可佩戴光学器件的顶部部分滚动的一个股票报价机(Stock ticker)，如图2中所示。尽管信息栏102’被示出为显示一个股票报价机，但是在该信息栏中可以显示其他种类的信息，如歌名、歌词等。这个信息栏被称为E-focal。此信息可以通过一个FM台、通过一个蜂窝无线装置或MP3播放器从数字接收器提供。将关于手机增强以及音乐播放器增强来详细描述E-focal的另外功能性。
[0047]媒体聚焦100的这些关键特征之一是使用媒体聚焦来增强该用户的主要功能，也就是说，能够更准确地且清晰地看见对象。在这种环境中，例如，有可能具有允许将该可佩戴光学器件用作双目镜的一个缩放特征电路。这将允许该用户基于该用户的某些活动而更靠近地看对象。例如，该可佩戴光学器件上可以存在将激活眼镜肿的双目镜电路的多个眼睛或压力传感器，该双目镜电路可以通过一个摄像机、CCD接收器等接收视觉数据。
[0048]在该优选实施例中，电路106将位于该眼镜的镜架中的某处以便提供此功能性，并且因为多个电路变小并且装置变小，将众所周知用于此类功能的电路直接嵌入在该装置内将越来越容易。该装置中的电路106可以是例如多个眼睛传感器(其可以是压力传感器)、电容式传感器或用于允许眼睛指挥活动的一些其他类型的传感器。例如，眼睛运动传感器可以用于激活并控制双目眼镜。类似地，一个数字摄像机可以被放在眼镜上，这将由人直接允许相同种类的技术拍摄照片。
[0049]在一个类似状态下，眼镜可以被用作使用数字影像的一个普通校正镜片眼镜，这样使得例如用户具有他们使用他们的普通处方眼镜清晰地观看一个对象的一个特定处方。当该用户的眼睛改变时，以下将是可能的:一位配镜师将可以将新处方下载至该可佩戴光学器件，这样使得提供与该新处方可兼容的图像信息的数字转换。
[0050]此外，在一个优选实施例中，一种用于感测并控制数字媒体的方法可以按多种方式来实施。例如，眼睛的一个活动本身将控制该媒体聚焦的活动。因此，例如如果想法是缩放图像，那么眼睛将眨两次。还将有可能检测面部和眼睛运动(例如，斜视)以及瞳孔和虹膜的改变。
[0051 ] 在一个进一步实施例中，根据本发明的目镜将有可能在一个客户端/服务器模型或蓝牙(W1-Fi)模型内起作用。使用客户端/服务器模型和蓝牙W1-Fi将使得例如在目镜上显示来自因特网或类似源的实况新闻或专题报道(如财务报道)成为可能。这还将允许电路的多个部分远程定位，这样使得在该可佩戴光学器件中需要较少电路。
[0052]该可佩戴光学器件还可以包括一个商标，例如，执法官员可以使得他们的眼镜装饰有“警察(Police) ”、“警长(Sheriff) ”、“MP”等；年轻人可以使得他们的目镜装饰有反映出他们所喜欢演员的字词和图像等；体育团队可以打折出售具有团队组合图案的目镜等。它们也可以由公司购买、装饰以公司商标并作为退休礼物分发出去等。
[0053]2.音乐环境
[0054]图3是被用在一个音乐环境、如MP3播放器中的可佩戴光学器件300的框图。图3包括可佩戴光学器件300、一个信息栏302、MP3播放器电路304、存储区306、镜架308以及一个或多个镜片310。如以上已经描述的另一个环境是音乐环境。将所希望的是提供音乐眼镜，其中一个IPod等上的一个MP3播放器在一个有线环境中抑或在一个无线环境中被合并在该可佩戴光学器件之中。通过使用这种类型的系统，多位用户可以经由一个热区内的一个MP3播放器类型的环境等来联网，这将允许人们通过目镜下载无论什么所需要的音乐。该系统可以允许获得可以经由滚动条等通过语音识别系统选择的可下载音乐。
[0055]例如，通过连接至客户端-服务器网络或蓝牙W1-Fi设施上，目镜可以链接至一个多媒体网络、授权下载并为选定音乐付账。通过这种手段，可以提供对多个程序库的访问以便选择音乐。
[0056]还将有可能提供对流式传输音频媒体的访问。此外，可以经由客户端/服务器模型提供对多媒体程序库等的访问。
[0057]信息可以经由被实现来与iPod或MP3播放器一起工作的一个数字数字客户端/服务器模型来接收。类似地，蓝牙无线技术可以被用于提供对音乐和实况音频源的访问。
[0058]该可佩戴光学器件还可以结合无线技术被用于允许一位用户或多位用户同时参与单人或群组卡拉OK演唱。该可佩戴光学器件可以具体地被用于显示一首歌的歌词、旋律、音符、歌曲名或其他相关联参考。
[0059]还将有可能经由连接至可佩戴光学器件硬件上的一个AM/FM无线电调谐器接收并收听AM或FM无线电信号。
[0060]在这种类型的环境中，头戴式耳机可以是数字的抑或模拟的。该用户不需要具有例如10000首歌曲。他们可以在进入一个热区时登记在一个在线歌曲(in-song)虚拟网络程序库之中。因此，本地存储区306可以是有限的。另外，这将提供正在使用网络的人的位置标识信息。与被下载一样，这些歌曲可以被流式传输。这些歌曲可以使用该可佩戴光学器件来购买。该系统可以是可伸缩的；这取决于正在使用何种装置。
[0061]3.电信环境
[0062]图4是示出被用作一个手机的可佩戴光学器件400的框图。图4包括蜂窝电话电路402、一个麦克风104、镜架408以及一个或多个镜片410。手机可佩戴光学器件400可以使用数字电话技术来实现。该可佩戴光学器件内的电路402可以被用于允许在该可佩戴光学器件的镜片410上显示一个电话号码或其他视觉信息(如由多媒体消息传送服务提供的信息)，如图3中所示。图5是示出图4的蜂窝电话电路的框图。图5包括噪声消除电路502、语音识别电路504、呼叫者ID电路506和说话人识别电路508以及媒体处理电路509。电话号码可以经由数字电路402来激活以作为媒体聚焦100的部分。另外，可以经由一个数字信号处理器使得该电路是真正数字的，该数字信号处理器在该环境中另外被耦联到一个摄像机上。以上系统将允许通过使用一个麦克风104进行语音录制并且将允许通过使用语音识别电路504进行语音识别，这将允许以多种方式在手机上进行信号调节。
[0063]手机环境402提供使用现有技术的要改进的多个区域。首先，手机使用方面的主要烦恼之一是这些用户因背景噪声等而必须以一种大声的方式说话。这个问题存在多种原因，包括手机麦克风相对于说话人的嘴部的放置(由于以上提及的背景噪音)以及其他问题。通过战略性地将麦克风104放置在该可佩戴光学器件上、如鼻子或嘴部附近，该用户将不必那么大声地说话。该麦克风还可以位于下翻式麦克风之中。另外，噪声消除电路502可以被用于移除背景噪声。麦克风能力将包括使用噪声抑制技术的优点。位于该可佩戴光学器件上的按钮可以被用于控制其上的多个特征。最后，麦克风104可以使用耳语音技术，这样使得该说话人将不必那么大声地说话。
[0064]在一个优选实施例中，该可佩戴光学器件将包括语音识别电路504和呼叫者ID电路506。在一个优选实施例中，用于倾听和讲话的装置常规地将位于眼镜的耳垫和鼻垫部分之中。回顾图3，在一个优选实施例中，用于该手机的电子器件将是在该可佩戴光学器件的镜架308内。另外，该可佩戴光学器件将包括一个完全集成的信息栏302。最后，如图5中所示的一个说话人识别算法508将允许仅该用户的语音被识别并且背景噪声将被消除。因此，经由一个可听模型来提供该说话人的这些独特特性。
[0065]这可以使用多种方法来执行。例如，分析该用户的语音并且将该分析与噪声消除结合起来。在另一个实例中，该用户可以柔和地讲话并消除噪声，并且可以使用利用装置位置的一个定向麦克风。
[0066]类似于该媒体聚焦和MP3播放器环境，一个数字客户端/服务器或蓝牙/wifi模型可以被适配用于将该可佩戴光学器件链接至外部通信设备上。这种设备可以包括数字手机、PDA或wifi使能PC或其他装置。这种实施例可以使得能够查阅语音邮箱、屏幕查看的电子邮件、文语音频电子邮件转换、多媒体消息传送服务、以及其他数据源。
[0067]无线或蓝牙互连还可以使得代替手机使用VOIP眼镜成为可能。通过无线链接实现的其他特征可以将该护目镜链接至MP3装置、iPod、打印机、无线/有线TV、优惠券等。同样，“PDA眼镜”可以提供内置的一个时间显示、闹钟日历、一个扬声器等，该时间显示、闹钟日历与PC或网络源对接。
[0068]如从以上说明可以看出，数字护目镜是一个快速演进的领域:从通过路易斯(Lewis) (2008年2月提交的’ 185)对具有眼睛跟踪能力的数字护目镜的早期改革，到具有更复杂镜片和通信/显示能力的护目镜(路易斯，2009年11月提交的’ 556)，到更多的增强和能力(路易斯，2011年4月提交的’594)。随着技术进步以使得传感器、摄像机、处理器和电路变小，越来越多的能力变得有可能使用数字护目镜来实现。此增强数字护目镜可以用于解决范围为从优异的视觉增强和移动广告到在牙科/医疗程序以及物理和因特网导航中的使用的重要区域。在与增强现实、社交网络、消息传送以及通信结合时，该增强护目镜的应用和价值得到更进一步提高。
[0069]随着引入并使用用于镜片的多种新材料以及过滤器集成，可以进一步实现该数字护目镜的多个新增强和能力。在利用一个或多个镜片材料层以及基于被动或主动显示或投影的实现方式的情况下，这些材料包括OLED、LED、透明LED、柔性LED、晶体、棱镜、全息的、偏振以及半透明材料等进展到电折射、电衍射、电反射、复合折射材料等。
[0070]在具有这些新能力的情况下，一个重要的新光学和感知参数集可以被测量并用作多个输入、控制或反馈元素，这些输入、控制或元素更进一步