专利名称：适于提供眼睛视觉和补充视觉的眼镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适于为这个眼镜佩戴者提供眼睛视觉和补充视觉的眼镜。
背景技术：
这样的眼镜是已知的，例如从W02008/003903获知。眼睛视觉是佩戴者在其周围环境中的普通的或自然的视觉。它可以通过使用诸如矫正屈光异常的眼镜或太阳镜来得以改善。但是，这类眼镜不能修改影像的信息量。、补充视觉欲为佩戴者提供补充的信息，或额外的信息。这种补充信息可以是为佩戴者展示以便看见它们的数据。例如，引航数据显示在飞行员头盔的护目镜上，以便这些数据出现并叠加到眼睛视觉的影像上。补充视觉的另一个例子是为佩戴者提供他的环境部分的修正影像。这类修正影像可以是被转换为可见光影像的红外线影像的放大影像。参阅图1，一种眼镜10，其适于为佩戴者至少提供眼睛视觉和补充视觉，其可能包括-前面FF和后面BF，分别朝着远离和朝向所述佩戴者的眼睛20的方向；-光折射透明材料1，包括在前面FF和后面BF之间；-光传导元件2，其位于光折射透明材料I内，并且适于穿过该光传导元件2的出口面EF并朝向佩戴者的眼睛20，在眼镜10的前面FF和后面BF之间输出补充光SL。因此，这个光传导元件2的出口面EF朝向眼睛20，以便补充光SL穿过眼睛瞳孔P进入眼睛20并到达视网膜R。参考号30表示产生补充光SL的光源部件，以便在穿过出口面EF被输出后，该补充光SL相当于补充影像。该光源部件30的细节是众所周知的，所以本文不再赘述。该光源部件30通过彼此之间适当的光学连接将补充光SL引入光传导元件2内。眼睛视觉相当于光(OL)由眼镜10从其前面FF向其后面BF透射，并且穿过瞳孔P进入眼睛20内并到达视网膜R所形成的影像。此后，将眼睛视觉的影像称为自然影像。补充视觉相当于佩戴者可见的，由补充光SL形成的补充影像。此外，光传导元件2对于眼睛视觉的光OL是透明的。因此，眼镜10能够向佩戴者提供自然影像和补充影像，同时地或甚至是二选一地。因为前面FF和后面BF具有各自的曲率，它们各自产生光强度。由于对眼睛视觉有效的光OL贯穿眼镜10的前面FF和后面BF，该眼镜的光强度对眼睛视觉来说是两个面的各自的光强度的代数和。但是补充光SL是由在两个眼镜面FF和BF之间的光传导元件2所输出的，使得在朝向眼镜佩戴者的眼睛传输时它仅仅只贯穿后面BF。因此，对于补充视觉而言，只有该后面BF的光强度是有效的。因此，眼镜10会对眼睛视觉和补充视觉产生不同的有效光强度。其结果是，自然影像和补充影像不能同时为佩戴者清晰显示。为了在佩戴者眼睛的视网膜R上同时清晰地呈现两个影像的一种可能方案是提供具有聚焦部件的光源部件30。该聚焦部件可以被调整，使得眼睛20聚焦凝视自然影像的同时在视网膜R上形成补充影像。然后清晰显示两种影像，但该聚焦部件十分昂贵并且需要由佩戴者来操作。根据WO 2008/003903，另一种可能方案是限制前面FF的曲率，以便维持由该面所产生的光强度低于眼睛20的视觉调节的阈值。然后，眼睛视觉的光OL不会由眼镜10的前面FF引起很大的改变，并且眼睛视觉和补充视觉的光束都会受到眼镜10的相似程度的影响。但是，视觉调节的阈值取决于佩戴者而变化。此外，眼镜前面的有限曲率会对斜视方向产生光学畸变。第三种可能方案是将眼镜10的后面BF设计成能产生适当的光强度，以使补充影像聚焦在佩戴者的视网膜R上。然后，前面FF调整为使得自然影像通过后面BF聚焦于视网膜R。但是，按照这种方式，一旦佩戴者的屈光异常是已知的，眼镜10的两个面BF和面FF必须被矫正。因此，就不可能使用由半成品眼镜的生产来完成其中的一个面的半成品眼镜。此外，面FF和面BF的曲率都会对自然影像产生重要的光学畸变。、那么，本发明的第一个目的是提供具有眼睛视觉和补充视觉的眼镜，使得自然影像和补充影像在其各自周期内清晰地聚焦在佩戴者的视网膜上。本发明的第二个目的是提供这种至少不会对自然影像形成重大畸变的眼镜。本发明的第三个目的是提供这种能利用半成品眼镜的生产阶段来进行生产的眼镜。发明说明在这意义上，本发明提出具有上述特征适于为眼镜佩戴者至少提供眼睛视觉和补充视觉的眼镜，并且还包括透明有源装置。该装置位于光传导元件的出口面和在眼镜后面的至少部分之间。它还适于根据提供给该透明有源装置的控制信号来产生可变的光强度。因此，可变光强度的第一数值和第二数值彼此不同，并且分别对应于透明有源装置的第一状态和第二状态。透明有源装置的第一状态和第二状态分别用于补充视觉和眼睛视觉。因此，该透明有源装置在第一状态时对补充光有效，并且可变光强度的第一数值适于使补充影像对佩戴者清晰显示。而且，光传导元件相对于眼睛视觉的光是透明的。因此，透明有源装置在第二状态下对通过光传导元件的出口面所透射的眼睛视觉的光有效，并且可变光强度的第二状态适于使自然影像对佩戴者依次清晰显示。因此，自然影像和补充影像可分别在透明有源装置的第二状态和第一状态的周期内被聚焦在佩戴者的视网膜上。因为透明有源装置为补充视觉提供适当的光强度，所以对眼睛视觉来说，可优化眼镜的前面和所选择的后面。因此，可以将这个面或这些面设计以便自然影像没有任何严重的光学畸变。此外，眼镜的前面和后面可用于为佩戴者提供对眼睛视觉有效的恰当的屈光异常矫正。在这种情况下，透明有源装置与眼镜的后面协同一起，根据光传导元件直接输出的补充影像的位置，来矫正佩戴者对于补充视觉的屈光异常。在本发明的优选实施例中，透明有源装置可完全嵌入位于光传导元件的出口面与该眼镜的后面之间的光折射透明材料的后面部分内。在这样的情况下，由于补充影像与眼镜的前面无关地聚焦在佩戴者的视网膜上，所以这种眼镜可以利用半成品眼镜的中间阶段来生产。这种半成品眼镜可包括具有成品的前面和其中嵌入光传导元件和透明有源装置的光折射透明材料部分。因此，半成品眼镜可形成具有可变的前面平均曲率数值的系列，该数值也称基值。这尤其具有成本效益，因为半成品眼镜能在大规模工厂批量生产，并且每个半成品眼镜的后面可在大规模工厂外根据实验室里的用户处方来成形。因此本发明可实现利用与已实施在普通眼镜上的同样的生产方案来生产带有眼睛视觉和补充视觉的成品眼镜。
图I是本发明之前所已知的眼镜的透视图。图2a和图2b分别是本发明的眼镜的透视图和剖面图。图3a和图3b分别是本发明的实施例所使用的透明有源装置的前视图和剖面图。
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图4和图5分别是本发明的可选实施例所使用的其它透明有源装置的剖面图。为了清晰起见，这些图中所示的元件并不是真实尺寸的大小，也不是真实尺寸的比例大小。此外，在不同图中的同一标记表示类似的元件或具有类似功能的元件。发明的详细描述图I所涉及的现有技术已经进行了讨论。根据图2a和2b，根据本发明的眼镜10包括与图I所示的眼镜相同的元件，即，由眼镜的前面FF和后面BF所限制的光折射透明材料1，具有用于补充光SL的出口面EF的光传导元件2。光传导元件2优选地完全嵌入在光折射材料I内，使得光折射材料I的后面Ir设置于光传导元件2的出口面EF和眼镜10的后面BF之间。光折射透明材料I在光传导元件2和前面FF之间。光折射透明材料I可以是眼镜通常所使用的任意材料。光传导元件2可以是已知的并且在聚焦在这类元件的文档中作了描述的任意设计。光源部件30不属于本发明主体的眼镜10。它产生补充光SL并且将其输入到光传导元件2内。本发明的眼镜10还包括透明有源装置3，设置在光传导元件2的出口面EF和眼镜的后面BF之间。当后面Ir因为光折射透明材料I而存在时，该后面部分Ir较佳地包括透明有源装置3。较佳但不是必需的，它完全嵌入在后面Ir内。透明有源装置3平行于后面BF延伸超过至少等于光传导元件2的出口面EF的投影面积的面积。较佳地是，当沿着眼睛视觉的光线投影在眼镜10的后面BF上时，透明有源装置3的和出口面EF的各自面积彼此相互匹配。大体上，透明有源装置3可像可控透镜一样操作，产生能在两个彼此不同的数值之间变化的光强度。透明有源装置3的可变光强度的这些数值之一可为零。在本发明的简单实施例中，透明有源装置3可以是液晶基材的。在第一和第二实施例中，透明有源装置可包括在两个表面之间的液晶部分，且所提供的这些表面中至少一个面具有菲涅尔图形。它还包括两个电极，基于施加于所述电极上的电压V的变化，这两个电极被设置用于修正液晶的方向。图3a和3b说明了这样的第一实施例，其中只在限制液晶部分的一个表面上提供菲涅尔图形。这类装置结构特别地在文件WO 2009/045533中作了描述。图4说明了第二实施例，其在限制液晶部分的两个表面上分别提供两个菲涅尔图形，如US2007/216851所述。在这些图中，以下参考号码表示的元件列出如下30 :液晶部分，3ff，3bf :限定液晶部分30的前表面和后表面，31a，31b :菲涅尔图形，32，33:电极，34 :产生可变电压V的电源，和38，39 :其间包括液晶部分30的板材。、在眼镜10的模制期间，得益于板材38和39，透明有源装置3能首先单独制造，随后与光传导兀件2 —起嵌入于光折射材料I内。这些装置的实际操作是已知的，因此不必在此赘述。尤其是，每个装置3上的表面3ff和3bf中至少一个表面可以结构化，以便当电压30是零或低于转换阈值时可以对液晶部分进行定向。在图5所示的第三实施例中，在眼镜10里，透明有源装置3可包括一组单位C，其并列着平行于光传导元件2的出口面EF。单元C通过垂直于出口面EF延伸的壁40的网络而彼此分离。每个单元C包括液晶部分35。透明有源装置3还至少包括电极36和37。电极36和37被设置成当将至少一个适当的可变电压施加于电极36和37上时可修正各个单元C中液晶部分35的方向。具有单元C的液晶部分35各自适于使透明有源装置3产生可变光强度。事实上，这类透明有源装置是空间光相位调节器，被设计作为可变的镜头来操作。依靠装置3的具体操作，电极36和37各自可采用多电极来取代，以便所施加的电压能在整个装置范围内变化。眼镜10用于补充光SL的光强度总数等于透明有源装置3的光强度与其后面BF上的光强度之和。相平行的，眼睛光OL的光强度总数等于透明有源装置3的光强度与其前面FF和后面BF的光强度之和。通常，透明有源装置3在两种状态之间转换当用户凝视着由补充光SL所形成的补充影像时旨在选择第一状态；当用户凝视着由眼睛光OL所形成的自然影像时旨在选择第二状态。如图3a、图3b和图4所示的实施方式，每个状态相当于液晶部分30的不同方向。如图5所不的实施方式,两种状态中的每种状态由同时产生的所有液晶部分35中各自方向中的一组所定义。在每一种情况下，透明有源装置3的光强度从第一状态下的第一数值变化到第二状态下的第二数值。优选地，用于透明有源装置3的可变光强度的第一数值减去第二数值的值可能大于眼镜10的前面FF的光强度的数值。这就确保用户能够清晰地看到补充影像，即使该影像的位置非常接近于用户的眼镜，以及即使用户是远视的，又称远视眼。为了计算和比较光强度的数值，在通常情况下，考虑带有正负号的数值。同样，在本发明的优选实施例中，第二状态可以是透明有源装置3的默认状态。例如，当透明有源装置3的电源被关闭或出现操作故障时，该默认状态是有效的。这符合安全考虑，例如当用户在开车时，并且当在有限的持续期间使用补充视觉时，这还可以节能。在眼镜方面的技术人员将可以理解本发明适用于任何有屈光异常的用户，尤其是近视和远视。的确，这样的屈光异常可以通过眼镜10的前面FF和/或后面BF的恰当成形来矫正眼睛视觉，其中在眼镜后面BF的光强度基础上，透明有源装置3进一步被用来矫正补充视觉的屈光异常。最终，透明有源装置3有可能邻近于眼镜10的后面BF。然后，它至少在光传导元件2的出口面EF的后面自身形成了该后面BF的一部分。透明有源装置3还可胶合在眼镜10的后面BF上。在这种情况下，它可以是弹性的，以便符合于后面BF的初始形状。当光传导元件2的出口面EF直接形成眼镜10的初始后面的一部分时，则透明有源装置3可以在出口面EF上被直接粘在光传导元件2上。权利要求
1.一种眼镜(10)，其适于为所述眼镜的佩戴者至少提供眼睛视觉和补充视觉，并且包括 -前面(FF)和后面(BF)，分别朝着远离和朝向所述佩戴者的眼睛(20)的方向； -光折射透明材料(I)，其包括在所述前面(FF)和所述后面(BF)之间；以及-光传导元件(2)，其位于所述光折射透明材料(I)里，并且适于在所述眼镜的前面(FF)和后面(BF)之间输出补充光(SL)，所述补充光(SL)穿过所述光传导元件(2)上的出口面(EF)并且朝向所述佩戴者的眼睛(20)， 所述眼睛视觉相当于由所述眼镜(10)自所述前面(FF)向所述后面(BF)传输的光(OL)所形成的自然影像，并且所述补充视觉相当于所述佩戴者可见的且由所述补充光(SL)形成的补充影像， 所述光传导元件(2)对于所述眼睛视觉的自然光(OL)还是透明的， 所述眼镜(10)的特征还包括 -透明有源装置(3)，所述透明有源装置(3)位于所述光传导元件(2)的出口面(EF)和所述眼镜(10)的后面(BF)的至少部分之间，所述透明有源装置适于根据提供给所述透明有源装置的控制信号来产生可变的光强度，所述可变光强度的第一数值和第二数值彼此不同并且分别相当于所述透明有源装置的第一状态和第二状态， 所述透明有源装置(3)在所述第一状态下对所述补充光(SL)有效，并且所述可变光强度的第一数值适于使所述补充影像对所述佩戴者显得敏锐，并且 所述透明有源装置(3)在所述第二状态下对所述眼睛视觉的光(OL)有效，所述光(OL)被传播穿过所述光传导元件(2)的出口面(EF)，并且所述可变光强度的第二数值适于使所述自然影像对所述佩戴者显得敏锐。
2.根据权利要求I所述的眼镜，其特征在于，所述透明有源装置(3)整体地被嵌入于所述透明光折射材料(I)的后部，所述透明光折射材料(I)位于所述光传导元件(2)的出口面(EF)和所述眼镜的后面(BF)之间。
3.根据权利要求I或2中任一项所述的眼镜，其特征在于，所述透明有源装置(3)是液晶基材的。
4.根据权利要求3所述的眼镜，其特征在于，所述透明有源装置(3)包括容纳在两个面(3ff,3bf)之间的液晶部分(30)，所述两个面中至少有一个面具有菲涅耳图形(31a，31b)，并且还包括用于修正所述液晶的方向的两个电极(32，33)，该修正基于施加在所述电极上的电压(V)的变化。
5.根据权利要求3所述的眼镜，其特征在于，所述透明有源装置(3)包括一组单元(C)，所述单元平行于所述光传导元件(2)的出口面(EF)并列分布，并且通过壁(40)的网络彼此分离，每个所述壁垂直于出口面延伸，每个所述单元容纳一部分液晶(35)，并且所述透明有源装置还包括至少两个电极(36，37)，其被设置成根据施加于所述电极上的至少一个的电压(V)的变化来修正每个所述单元中的所述液晶部分的方向，所述单元的各个液晶部分适于使所述透明有源装置产生所述可变光强度。
6.根据上述权利要求中任一项所述的眼镜，其特征在于，所述透明有源装置(3)的可变光强度的第一数值和第二数值之间的差值不等于所述眼镜(10)的前面(FF)的光强度。
7.根据上述权利要求中任一项所述的眼镜，其特征在于，所述透明有源装置(3)的可变光强度的第一数值减去第二数值的差值大于所述眼镜(10)的前面(FF)的光强度，该差值是带正负号的数值。
8.根据上述权利要求中任一项所述的眼镜，其特征在于，所述第二状态是透明有源装置(3)的默认状态。
9.根据上述权利要求中任一项所述的眼镜，其特征在于，当沿着所述眼睛视觉的光线将所述透明有源装置⑶和所述光传导元件⑵的出口面(EF)投射到所述眼镜(10)的后面(BF)上时，其各自的面积彼此匹配。
全文摘要
适于为眼镜佩戴者提供眼镜视觉和补充视觉的眼镜(10)，眼镜视觉和补充视觉在各自周期内变得敏锐。出于这个目的，透明有源装置(3)设置于眼镜的后面(BF)和光传导元件(2)之间，光传导元件嵌入到眼镜内并用于输出补充视觉的光。透明有源装置在两个光强度数值之间转换，使得眼镜视觉和补充视觉各自变得敏锐。
文档编号G02C7/02GK102754014SQ201080063183
公开日2012年10月24日 申请日期2010年12月13日 优先权日2009年12月23日
发明者劳伦特·伯塞洛特, 吉拉德·吉里, 安托内·维代门, 文森特·罗普廷, 本杰明·卢梭 申请人:依视路国际集团(光学总公司)