1.技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及動(dòng)力式或電子式眼科鏡片，并且更具體地，涉及提供報(bào)警提示的動(dòng)力式或電子式眼科鏡片。

2.相關(guān)領(lǐng)域的討論

隨著電子裝置持續(xù)小型化，變得越來(lái)越有可能產(chǎn)生用于多種用途的可佩戴的或可嵌入的微電子裝置。此類(lèi)用途可包括監(jiān)視身體化學(xué)性質(zhì)的各方面、響應(yīng)于測(cè)量或者響應(yīng)于外部控制信號(hào)通過(guò)多種機(jī)械裝置(包括自動(dòng)地)施用受控劑量的藥物或治療劑，以及增強(qiáng)器官或組織的性能。此類(lèi)裝置的示例包括葡萄糖輸液泵、起搏器、去纖顫器、心室輔助裝置和神經(jīng)刺激器。一個(gè)新的尤其有用的應(yīng)用領(lǐng)域是在眼科可佩戴鏡片和接觸鏡片中。例如，可佩戴鏡片可結(jié)合鏡片組件，該鏡片組件具有電子可調(diào)節(jié)焦距，以增強(qiáng)或提高眼睛的性能。在另一個(gè)示例中，無(wú)論具有還是不具有可調(diào)節(jié)焦距，可佩戴的接觸鏡片都可結(jié)合電子傳感器，以檢測(cè)角膜前(淚)膜中特定化學(xué)物質(zhì)的濃度。在鏡片組件中使用嵌入式電子器件引起對(duì)與電子器件通信、通電和/或重新激活電子器件的方法、將電子器件互連、內(nèi)部和外部感測(cè)和/或監(jiān)視、以及電子器件和鏡片總體功能的控制的潛在需求。

人眼具有辨別上百萬(wàn)種顏色、易于調(diào)節(jié)以改變光狀況的能力、以及以超過(guò)高速互聯(lián)網(wǎng)連接的速率將信號(hào)或信息傳輸?shù)酱竽X的能力。當(dāng)前，鏡片諸如接觸鏡片和眼內(nèi)鏡片被用來(lái)矯正視力缺陷，諸如近視(近視眼)、遠(yuǎn)視(遠(yuǎn)視眼)、老花眼和散光。然而，結(jié)合附加部件的適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)的鏡片可用來(lái)提高視力以及矯正視力缺陷。

接觸鏡片可用于矯正近視、遠(yuǎn)視、散光以及其它視覺(jué)靈敏度缺陷。接觸鏡片也可用于增強(qiáng)佩戴者的眼睛的自然外觀。接觸鏡片或“觸體”僅僅是放置在眼睛的前表面上的鏡片。接觸鏡片被視為醫(yī)療裝置并且可被佩戴用于矯正視力和/或用于美容或其它治療原因。自20世紀(jì)50年代起，商業(yè)上就已利用接觸鏡片來(lái)改善視力。早期的接觸鏡片由硬性材料構(gòu)成或制成，并且相對(duì)較為昂貴且脆弱。此外，這些早期的接觸鏡片由如下材料制成，這些材料不允許足夠的氧氣穿過(guò)接觸鏡片傳輸?shù)浇Y(jié)膜和角膜，由此可潛在地引起許多不良臨床效應(yīng)。盡管這些接觸鏡片仍被使用，但它們因初始舒適度較差，并不適用于所有患者。該領(lǐng)域的后續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了基于水凝膠的軟性接觸鏡片，該軟性接觸鏡片在當(dāng)今極其流行且被廣泛利用。具體地講，當(dāng)今可用的有機(jī)硅水凝膠接觸鏡片將具有極高透氧度的有機(jī)硅的有益效果與水凝膠的經(jīng)證實(shí)的舒適度和臨床性能結(jié)合在一起。事實(shí)上，與由早期硬性材料制成的接觸鏡片相比，這些基于有機(jī)硅水凝膠的接觸鏡片具有更高的透氧度并且通常有更高的佩戴舒適度。

常規(guī)的接觸鏡片為具有特定形狀的聚合物結(jié)構(gòu)，以便如上所簡(jiǎn)述的矯正各種視力問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的功能，必須將各種電路和部件集成到這些聚合物結(jié)構(gòu)中。例如，控制電路、微處理器、通信裝置、電源、傳感器、致動(dòng)器、發(fā)光二極管和微型天線(xiàn)可通過(guò)定制內(nèi)置的光電部件被集成到接觸鏡片中，以便不僅矯正視力，而且提高視力，以及提供如本文所解釋的附加的功能。電子式和/或動(dòng)力式眼科鏡片可被設(shè)計(jì)成通過(guò)放大和縮小能力或者只是通過(guò)修改鏡片的屈光能力來(lái)提供提高的視力。電子式和/或動(dòng)力式接觸鏡片可被設(shè)計(jì)成增強(qiáng)顏色和分辨率、顯示文本信息、將語(yǔ)音實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樽帜?、提供?dǎo)航系統(tǒng)的視覺(jué)提示、以及提供圖像處理和互聯(lián)網(wǎng)接入。鏡片可被設(shè)計(jì)成允許佩戴者在低光照條件下視物。鏡片上經(jīng)適當(dāng)設(shè)計(jì)的電子器件和/或電子器件布置可允許例如在沒(méi)有可變焦光學(xué)鏡片的情況下將圖像投射到視網(wǎng)膜上，并提供新型圖像顯示器。作為另一種選擇或者除了這些功能或類(lèi)似功能中任一種之外，接觸鏡片可結(jié)合用于非入侵地監(jiān)視佩戴者的生物標(biāo)記物的部件和健康指示器。例如，通過(guò)分析淚膜的組分，內(nèi)置于鏡片中的傳感器可允許糖尿病患者監(jiān)視血糖水平，而不需要抽血。此外，適當(dāng)?shù)嘏渲玫溺R片可結(jié)合用于監(jiān)視膽固醇、鈉和鉀水平的傳感器以及其它生物標(biāo)記物。這與無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送器聯(lián)接可允許醫(yī)師幾乎立即得到患者的血液化學(xué)性質(zhì)，而不需要患者浪費(fèi)時(shí)間去實(shí)驗(yàn)室并進(jìn)行抽血。此外，可利用內(nèi)置于鏡片中的傳感器來(lái)檢測(cè)入射到眼睛上的光，以補(bǔ)償環(huán)境光照狀況或者用于確定眨眼模式。

裝置的適當(dāng)組合可產(chǎn)生可能無(wú)限的功能；然而，存在與將額外部件結(jié)合到光學(xué)級(jí)聚合物件上相關(guān)聯(lián)的多種困難。通常，由于多種原因難以在鏡片上直接制造此類(lèi)部件，并且難以將平面裝置安裝和互連在非平面表面上。還難以按比例制造。待放置在鏡片上或鏡片中的部件需要小型化且集成到僅1.5平方厘米的透明聚合物上，同時(shí)保護(hù)這些部件不受眼上液體環(huán)境的影響。由于附加部件的增加的厚度，還難以制造對(duì)于佩戴者而言舒適且安全的接觸鏡片。

考慮到眼科裝置諸如接觸鏡片的面積和體積限制以及其使用環(huán)境，裝置的物理實(shí)現(xiàn)必須克服多個(gè)問(wèn)題，包括將多個(gè)電子部件安裝和互連在非平面表面上，這些電子部件的大多數(shù)包含光學(xué)塑料。因此，需要提供機(jī)械穩(wěn)固和電穩(wěn)固的電子式接觸鏡片。

由于這些是動(dòng)力式鏡片，因而考慮到在眼科鏡片規(guī)模上的電池技術(shù)，用于驅(qū)動(dòng)電子器件的能量或更具體地電流消耗是一個(gè)關(guān)切的問(wèn)題。除了正常電流消耗之外，此類(lèi)動(dòng)力式裝置或系統(tǒng)通常需要待機(jī)電流儲(chǔ)備、確保在可能的各種操作參數(shù)下操作的精確的電壓控制和轉(zhuǎn)換能力、以及應(yīng)對(duì)可能保持多年閑置后的突發(fā)消耗(例如，單次充電至多十八(18)小時(shí))。因此，需要如下的系統(tǒng)，該系統(tǒng)在提供所需電力的同時(shí)，對(duì)于低成本、長(zhǎng)期可靠服務(wù)、安全性和尺寸是最優(yōu)化的。

此外，由于與動(dòng)力式鏡片相關(guān)聯(lián)的功能復(fù)雜度以及包括動(dòng)力式鏡片的所有部件之間的高相互作用水平，需要協(xié)調(diào)和控制包括動(dòng)力式眼科鏡片的電子器件和光學(xué)器件的總體操作。因此，需要一種用于控制所有其它組件的操作的系統(tǒng)，該系統(tǒng)安全、低成本且可靠，具有低的能量消耗速率并且尺寸可被縮小成能結(jié)合到眼科鏡片中。

動(dòng)力式或電子式眼科鏡片可能必須考慮到利用該動(dòng)力式或電子式眼科鏡片的個(gè)體的某些獨(dú)特生理機(jī)能。更具體地，動(dòng)力式鏡片可能必須考慮到眨眼，包括在給定時(shí)間周期中的眨眼次數(shù)、眨眼的持續(xù)時(shí)間、眨眼之間的時(shí)間以及任何數(shù)目的可能的眨眼模式，例如如果個(gè)體正在打瞌睡。眨眼檢測(cè)也可用于提供某些功能，例如，可利用眨眼作為控制動(dòng)力式眼科鏡片的一個(gè)或多個(gè)方面的手段。另外，在確定眨眼時(shí)，必須考慮到外部因素，例如光強(qiáng)度水平的變化、以及人的眼瞼所阻擋的可見(jiàn)光的量。例如，如果室內(nèi)具有介于五十四(54)和一百六十一(161)勒之間的照明度，則光電傳感器的靈敏度應(yīng)足以檢測(cè)人眨眼時(shí)發(fā)生的光強(qiáng)度變化。

環(huán)境光電傳感器或光電傳感器用于多個(gè)系統(tǒng)和產(chǎn)品中，例如用于電視機(jī)上以便根據(jù)室內(nèi)光線(xiàn)調(diào)整亮度，用于燈上以便在黃昏時(shí)分開(kāi)啟，以及用于電話(huà)上以便調(diào)整屏幕亮度。然而，這些目前使用的傳感器系統(tǒng)還不夠小和/或不具有足夠低的能量消耗以用于結(jié)合到接觸鏡片中。

還重要的是應(yīng)注意，可使用針對(duì)人眼的計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)(例如被數(shù)字化至計(jì)算機(jī)中的照相機(jī))來(lái)實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型的眨眼檢測(cè)器。在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的軟件可識(shí)別各種視覺(jué)模式，諸如睜眼和閉眼。這些系統(tǒng)可在眼科臨床環(huán)境中用于診斷目的和研究。不同于上述檢測(cè)器和系統(tǒng)，這些系統(tǒng)旨在在眼睛外使用并且是用于向眼睛看去而非從眼睛向外看。盡管這些系統(tǒng)并沒(méi)有小到足以結(jié)合到接觸鏡片中，但所利用的軟件可與結(jié)合動(dòng)力式接觸鏡片工作的軟件相似。這兩種系統(tǒng)中的每一種均可包含人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軟件實(shí)現(xiàn)，該人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從輸入學(xué)習(xí)并相應(yīng)地調(diào)節(jié)它們的輸出?；蛘?，結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)、其它自適應(yīng)算法和/或信號(hào)處理的基于非生物學(xué)的軟件實(shí)現(xiàn)可用于創(chuàng)建智能系統(tǒng)。

因此，需要一種用于檢測(cè)某些生理機(jī)能(諸如閉眼時(shí)長(zhǎng)或眨眼)并根據(jù)傳感器所檢測(cè)到的眨眼序列的類(lèi)型利用這些生理機(jī)能來(lái)激活和/或控制電子式或動(dòng)力式眼科鏡片的裝置和方法。所用的傳感器的尺寸和配置必須適于在接觸鏡片中使用。此外，還需要檢測(cè)用戶(hù)眼瞼的位置。眼瞼位置傳感器可用于檢測(cè)用戶(hù)的入睡，例如以便觸發(fā)適當(dāng)?shù)木?，從而使用?hù)保持清醒。現(xiàn)在有一些系統(tǒng)用于檢測(cè)眼瞼位置；然而它們僅限于諸如照相機(jī)成像儀、圖像識(shí)別、以及依靠反射眼睛和眼瞼的紅外發(fā)射器/檢測(cè)器對(duì)的裝置。檢測(cè)眼瞼位置的現(xiàn)有系統(tǒng)還依靠于眼鏡或臨床環(huán)境的使用，并且不易于包含到接觸鏡片中。

旅行鬧鐘、鬧鐘以及用于提供鬧鐘功能的其它外部裝置體積大并且對(duì)于在鬧鐘的聽(tīng)力范圍內(nèi)越過(guò)預(yù)期被鬧鐘喚醒的個(gè)人的其他人是破壞性的。這種情況的示例是其中一個(gè)成員需要比夫婦中的另一成員醒得早的一對(duì)夫婦或者紅眼飛行上希望在飛行期間調(diào)節(jié)他或她的晝夜節(jié)律的航空乘客。如果存在為特定個(gè)體提供報(bào)警而不打擾其他個(gè)體并因此不太入侵其他個(gè)體的方式將為有利的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在至少一個(gè)實(shí)施方案中，一種用于向眼科鏡片的佩戴者提供報(bào)警提示的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：計(jì)時(shí)電路，該計(jì)時(shí)電路被配置成跟蹤時(shí)間的流逝；通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)被配置用于促進(jìn)用于接收數(shù)據(jù)的至少單向通信；警示機(jī)構(gòu)，該警示機(jī)構(gòu)被配置成提供警示；系統(tǒng)控制器，該系統(tǒng)控制器電連接到計(jì)時(shí)電路、通信系統(tǒng)以及警示機(jī)構(gòu)，該系統(tǒng)控制器被配置用于控制該計(jì)時(shí)電路、該通信系統(tǒng)以及該警示機(jī)構(gòu)；以及眼科鏡片，該眼科鏡片能夠封裝該計(jì)時(shí)電路、該通信系統(tǒng)、該警示機(jī)構(gòu)以及該系統(tǒng)控制器的至少一部分。

在另一個(gè)實(shí)施方案中，通信系統(tǒng)包括接收器，該接收器被配置用于從外部裝置無(wú)線(xiàn)接收所接收的數(shù)據(jù)并且將所接收的數(shù)據(jù)發(fā)送到系統(tǒng)控制器。在另一個(gè)實(shí)施方案中，計(jì)時(shí)電路包括用于跟蹤時(shí)間的累加器；并且系統(tǒng)控制器還包括存儲(chǔ)器，報(bào)警時(shí)間由該系統(tǒng)控制器存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)器中，該系統(tǒng)控制器被配置成響應(yīng)于所接收的數(shù)據(jù)而在累加器上設(shè)置時(shí)間并且響應(yīng)于所接收的數(shù)據(jù)而在存儲(chǔ)器中設(shè)置報(bào)警時(shí)間。在另一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)控制器被配置成在累加器中的數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)匹配時(shí)向警示機(jī)構(gòu)發(fā)送信號(hào)，報(bào)警機(jī)構(gòu)被配置成響應(yīng)于從該系統(tǒng)控制器接收的信號(hào)而向眼科鏡片的佩戴者提供警示。在本段的第一實(shí)施方案的另一個(gè)實(shí)施方案中，計(jì)時(shí)電路包括用于跟蹤時(shí)間的累加器；系統(tǒng)控制器還包括存儲(chǔ)器，報(bào)警時(shí)間由該系統(tǒng)控制器存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)器中，該系統(tǒng)控制器被配置成響應(yīng)于所接收的數(shù)據(jù)而將累加器重置為零并且響應(yīng)于所接收的數(shù)據(jù)而在存儲(chǔ)器中設(shè)置報(bào)警時(shí)間。進(jìn)一步討論先前實(shí)施方案，系統(tǒng)控制器被配置成在累加器中的數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)匹配時(shí)向警示機(jī)構(gòu)發(fā)送信號(hào)，報(bào)警機(jī)構(gòu)被配置成響應(yīng)于從該系統(tǒng)控制器接收的信號(hào)而向眼科鏡片的佩戴者提供警示。

進(jìn)一步討論以上實(shí)施方案中的任一個(gè)，警示機(jī)構(gòu)包括電子部件，并且警示機(jī)構(gòu)響應(yīng)于來(lái)自系統(tǒng)控制器的報(bào)警信號(hào)而打開(kāi)電子部件來(lái)警示佩戴者。在另一個(gè)實(shí)施方案中，電子部件包括與佩戴者的眼睛振動(dòng)接觸的LED和換能器當(dāng)中的至少一者。

進(jìn)一步討論以上實(shí)施方案中的任一個(gè)，警示機(jī)構(gòu)包括下列至少一者：光源，該光源定位在鏡片上以將光提供到鏡片佩戴者的至少一個(gè)視網(wǎng)膜上，并且鏡片本身作為警示；用于振動(dòng)鏡片佩戴者的眼睛作為警示的換能器；電模擬器，該電模擬器被配置成刺激角膜表面、鞏膜表面、角膜感覺(jué)神經(jīng)和鞏膜感覺(jué)神經(jīng)當(dāng)中的至少一者；以及提供鏡片的光學(xué)區(qū)域的光學(xué)區(qū)域變化的換能器。

進(jìn)一步討論以上實(shí)施方案中的任一個(gè)，該系統(tǒng)還包括結(jié)合到鏡片中的眼瞼位置傳感器系統(tǒng)，該眼瞼位置傳感器系統(tǒng)具有多個(gè)垂直點(diǎn)以檢測(cè)眼瞼位置，其中系統(tǒng)控制器與眼瞼位置傳感器系統(tǒng)電通信以便從眼瞼位置傳感器系統(tǒng)接收表示眼瞼位置的信號(hào)，在眼瞼保持閉合并且累加器值超過(guò)報(bào)警值時(shí)，系統(tǒng)控制器觸發(fā)來(lái)自警示機(jī)構(gòu)的警示的升級(jí)。

進(jìn)一步討論以上實(shí)施方案中的任一個(gè)，該系統(tǒng)還包括外部裝置，該外部裝置被配置成向通信系統(tǒng)傳輸時(shí)間控制信號(hào)作為所接收的數(shù)據(jù)；并且其中通信系統(tǒng)包括接收器，該接收器被配置用于從外部裝置無(wú)線(xiàn)接收時(shí)間控制信號(hào)并且將該時(shí)間控制信號(hào)發(fā)送到系統(tǒng)控制器；計(jì)時(shí)電路包括用于跟蹤時(shí)間的累加器；并且系統(tǒng)控制器還包括存儲(chǔ)器，報(bào)警時(shí)間由系統(tǒng)控制器存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)器中，該系統(tǒng)控制器被配置成響應(yīng)于時(shí)間控制信號(hào)而在計(jì)時(shí)電路上設(shè)置時(shí)間并且響應(yīng)于時(shí)間控制信號(hào)在存儲(chǔ)器中設(shè)置報(bào)警時(shí)間。在先前實(shí)施方案的另一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)控制器被配置成在計(jì)時(shí)電路中的數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)匹配時(shí)向警示機(jī)構(gòu)發(fā)送信號(hào)，報(bào)警機(jī)構(gòu)被配置成響應(yīng)于從該系統(tǒng)控制器接收的信號(hào)而向接觸鏡片的佩戴者提供警示。

在至少一個(gè)實(shí)施方案中，一種用于在兩個(gè)瞳孔上提供報(bào)警提示的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有第一接觸鏡片和第二接觸鏡片，該第一接觸鏡片包括：計(jì)時(shí)電路，該計(jì)時(shí)電路被配置成跟蹤時(shí)間的流逝；通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)被配置用于促進(jìn)與外部裝置的至少單向通信；警示機(jī)構(gòu)，該警示機(jī)構(gòu)被配置成提供警示；系統(tǒng)控制器，該系統(tǒng)控制器電連接到計(jì)時(shí)電路、通信系統(tǒng)以及警示機(jī)構(gòu)，該系統(tǒng)控制器被配置用于控制該計(jì)時(shí)電路、該通信系統(tǒng)以及該警示機(jī)構(gòu)；以及插入件，該插入件封裝該接觸鏡片的該計(jì)時(shí)電路、該通信系統(tǒng)、該警示機(jī)構(gòu)以及該系統(tǒng)控制器的至少一部分，該第二接觸鏡片包括：通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)被配置用于促進(jìn)與第一接觸鏡片的通信系統(tǒng)的至少單向通信、包括報(bào)警信號(hào)；警示機(jī)構(gòu)，該警示機(jī)構(gòu)被配置成響應(yīng)于從通信系統(tǒng)接收的報(bào)警信號(hào)而提供警示；以及插入件，該插入件封裝通信系統(tǒng)和警示機(jī)構(gòu)中的至少一部分。

進(jìn)一步討論先前實(shí)施方案，第一接觸鏡片和第二接觸鏡片中的每一個(gè)包括具有多個(gè)垂直點(diǎn)以檢測(cè)眼瞼位置的眼瞼位置傳感器系統(tǒng)，并且其中第一接觸鏡片的系統(tǒng)控制器與眼瞼位置傳感器系統(tǒng)電通信以便從眼瞼位置傳感器系統(tǒng)中的每一個(gè)接收表示眼瞼位置的信號(hào)，在由來(lái)自計(jì)時(shí)電路的信號(hào)表示的值與報(bào)警值匹配時(shí)，系統(tǒng)控制器通過(guò)將信號(hào)發(fā)送到第一接觸鏡片的警示機(jī)構(gòu)并通過(guò)通信系統(tǒng)到第二接觸鏡片上的警示機(jī)構(gòu)來(lái)觸發(fā)報(bào)警，其中信號(hào)致使警示機(jī)構(gòu)的激活提供報(bào)警，并且在眼瞼保持閉合并且累加器值超過(guò)大于報(bào)警值的報(bào)警升級(jí)值時(shí)，系統(tǒng)控制器觸發(fā)來(lái)自警示機(jī)構(gòu)的警示的升級(jí)。

進(jìn)一步討論前兩個(gè)實(shí)施方案中的任一個(gè)，系統(tǒng)控制器被配置成以預(yù)先確定的速率取樣，并且至少暫時(shí)保存所收集樣本，確定眼瞼何時(shí)張開(kāi)或閉合以便根據(jù)所收集樣本確定眨眼的次數(shù)、時(shí)間周期以及脈沖寬度，計(jì)算給定時(shí)間周期中的眨眼的次數(shù)和眨眼的持續(xù)時(shí)間，將給定時(shí)間周期中的眨眼的次數(shù)、眨眼的持續(xù)時(shí)間以及給定時(shí)間周期中的眨眼之間的時(shí)間與存儲(chǔ)的樣本組進(jìn)行比較以便確定眨眼模式，并且確定眨眼是否對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)有意眨眼序列；并且其中系統(tǒng)控制器的有意眨眼序列控制操作觸發(fā)警示機(jī)構(gòu)并且包括報(bào)警打盹、報(bào)警終止以及報(bào)警值設(shè)置中的至少一者。

進(jìn)一步討論前三個(gè)實(shí)施方案中的任一個(gè)，每個(gè)警示機(jī)構(gòu)包括電子部件，并且每個(gè)警示機(jī)構(gòu)響應(yīng)于來(lái)自系統(tǒng)控制器的報(bào)警信號(hào)而打開(kāi)電子部件來(lái)警示佩戴者。在另一個(gè)實(shí)施方案中，電子部件包括與佩戴者的眼睛振動(dòng)接觸的LED和換能器當(dāng)中的至少一者。

進(jìn)一步討論前五個(gè)實(shí)施方案中的任一個(gè)，至少一個(gè)警示機(jī)構(gòu)包括下列至少一者：光源，該光源定位在鏡片上以將光提供到鏡片佩戴者的至少一個(gè)視網(wǎng)膜上，并且鏡片本身作為警示；用于振動(dòng)鏡片佩戴者的眼睛作為警示的換能器；電模擬器，該電模擬器被配置成刺激角膜表面、鞏膜表面、角膜感覺(jué)神經(jīng)和鞏膜感覺(jué)神經(jīng)當(dāng)中的至少一者；以及提供鏡片的光學(xué)區(qū)域的光學(xué)區(qū)域變化的換能器。

進(jìn)一步討論前六個(gè)實(shí)施方案中的任一個(gè)，該系統(tǒng)還包括外部裝置，該外部裝置被配置成向第一接觸鏡片的通信系統(tǒng)傳輸時(shí)間控制信號(hào)；并且其中第一接觸鏡片的通信系統(tǒng)包括接收器，該接收器被配置用于從外部裝置無(wú)線(xiàn)接收時(shí)間控制信號(hào)并且將該時(shí)間控制信號(hào)發(fā)送到系統(tǒng)控制器；計(jì)時(shí)電路包括用于跟蹤時(shí)間的累加器；并且系統(tǒng)控制器還包括存儲(chǔ)器，報(bào)警時(shí)間由系統(tǒng)控制器存儲(chǔ)在該存儲(chǔ)器中，該系統(tǒng)控制器被配置成響應(yīng)于時(shí)間控制信號(hào)而在計(jì)時(shí)電路上設(shè)置時(shí)間并且響應(yīng)于時(shí)間控制信號(hào)在存儲(chǔ)器中設(shè)置報(bào)警時(shí)間。

在至少一個(gè)實(shí)施方案中，一種用于向眼科鏡片的佩戴者提供報(bào)警的方法，該方法包括：利用通信電路和系統(tǒng)控制器接收?qǐng)?bào)警時(shí)間；由系統(tǒng)控制器在存儲(chǔ)器中基于所接收?qǐng)?bào)警時(shí)間設(shè)置報(bào)警值；由系統(tǒng)控制器啟動(dòng)計(jì)時(shí)電路；利用系統(tǒng)控制器將計(jì)時(shí)電路輸出與存儲(chǔ)器中的報(bào)警值進(jìn)行比較；以及在計(jì)時(shí)電路輸出超過(guò)所存儲(chǔ)報(bào)警值時(shí)，系統(tǒng)控制器向警示機(jī)構(gòu)發(fā)送信號(hào)觸發(fā)眼科鏡片上的報(bào)警。

進(jìn)一步討論前述實(shí)施方案，該方法還包括：利用至少一個(gè)眼瞼位置傳感器檢測(cè)至少一個(gè)眼瞼是否保持閉合；當(dāng)至少一個(gè)眼瞼保持閉合時(shí)，系統(tǒng)控制器使由警示機(jī)構(gòu)提供的報(bào)警升級(jí)；當(dāng)至少一個(gè)眼瞼張開(kāi)時(shí)，系統(tǒng)控制器通過(guò)向警示機(jī)構(gòu)發(fā)送終止信號(hào)來(lái)終止報(bào)警。

進(jìn)一步討論前述方法實(shí)施方案，該方法還包括：利用通信電路接收打盹指令，并且由系統(tǒng)控制器響應(yīng)于打盹指令而以預(yù)先確定的打盹值遞增報(bào)警值。在另一個(gè)實(shí)施方案中，從由通信電路和系統(tǒng)控制器的眼瞼位置傳感器檢測(cè)的眨眼模式接收打盹指令。進(jìn)一步討論前兩個(gè)實(shí)施方案中的任一個(gè)，由系統(tǒng)控制器通過(guò)通信電路從外部裝置接收打盹指令。

進(jìn)一步討論前述方法實(shí)施方案，該方法還包括響應(yīng)于由通信電路和系統(tǒng)控制器的眼瞼位置傳感器檢測(cè)的所接收的眨眼模式來(lái)終止報(bào)警。進(jìn)一步討論前述方法實(shí)施方案，該方法還包括響應(yīng)于由系統(tǒng)控制器通過(guò)通信電路從外部裝置接收的終止指令來(lái)終止報(bào)警。

在至少一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種動(dòng)力式眼科鏡片。動(dòng)力式眼科鏡片包括：眼內(nèi)鏡片；計(jì)時(shí)電路；系統(tǒng)控制器，該系統(tǒng)控制器被配置成確定是否已達(dá)到報(bào)警時(shí)間并且提供輸出控制信號(hào)；以及至少一個(gè)警示機(jī)構(gòu)，該警示機(jī)構(gòu)被配置成接收輸出控制信號(hào)并且實(shí)現(xiàn)警示佩戴者的預(yù)先確定的功能。

在至少一個(gè)實(shí)施方案中，動(dòng)力式眼科鏡片包括：眼內(nèi)鏡片；以及結(jié)合到鏡片中的眼瞼位置傳感器系統(tǒng)，該眼瞼位置傳感器系統(tǒng)包括具有多個(gè)單獨(dú)傳感器以檢測(cè)眼瞼位置的傳感器陣列；系統(tǒng)控制器，該系統(tǒng)控制器被配置成對(duì)傳感器陣列中的每個(gè)單獨(dú)傳感器取樣以便確定眼瞼是否撞開(kāi)并提供輸出控制信號(hào)；以及至少一個(gè)警示機(jī)構(gòu)，該警示機(jī)構(gòu)被配置成接收輸出控制信號(hào)的。

對(duì)動(dòng)力式眼科鏡片的控制可通過(guò)與鏡片無(wú)線(xiàn)通信的手動(dòng)操作式外部裝置(例如手持式遙控單元)來(lái)實(shí)現(xiàn)。作為另外一種選擇，對(duì)動(dòng)力式眼科鏡片的控制可通過(guò)直接來(lái)自佩戴者的反饋信號(hào)或控制信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，內(nèi)置于鏡片中的傳感器可檢測(cè)眨眼和/或眨眼模式?；谡Ｑ勰Ｊ交蛘Ｑ坌蛄?，動(dòng)力式眼科鏡片可改變操作狀態(tài)，例如在喚醒操作狀態(tài)和睡眠操作狀態(tài)之間改變。

眨眼檢測(cè)方法是檢測(cè)眨眼特性的系統(tǒng)控制器的部件，眨眼特性例如眼瞼是張開(kāi)還是閉合、眨眼張開(kāi)或閉合的持續(xù)時(shí)間、眨眼間隔持續(xù)時(shí)間以及給定時(shí)間周期中的眨眼次數(shù)。根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施方案的方法依賴(lài)于以某一取樣速率對(duì)入射于眼睛上的光取樣。存儲(chǔ)預(yù)先確定的眨眼模式，并將其與入射光樣本的最近歷史進(jìn)行比較。當(dāng)模式匹配時(shí)，眨眼檢測(cè)方法觸發(fā)系統(tǒng)控制器中的活動(dòng)，例如以切換至特定的操作狀態(tài)。

本發(fā)明還涉及結(jié)合警示機(jī)構(gòu)的動(dòng)力式或電子式眼科鏡片。

附圖說(shuō)明

通過(guò)下述內(nèi)容，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的更具體描述，如附圖中所示，本發(fā)明的上述內(nèi)容及其它特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)。

圖1A和圖1B示出根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的具有報(bào)警部件的接觸鏡片。

圖2A示出根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的兩個(gè)眼瞼位置傳感器的示意圖，這些眼瞼位置傳感器具有用于使兩只眼睛之間的操作同步的通信信道。

圖2B示出根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的接觸鏡片的示意圖，該接觸鏡片具有用于與外部裝置通信的通信信道。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的包括眨眼檢測(cè)系統(tǒng)的接觸鏡片。

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的入射于眼睛表面上的光與時(shí)間的關(guān)系的圖示，其示出在各種光強(qiáng)度水平下所記錄的可能的無(wú)意的眨眼模式與時(shí)間的關(guān)系以及基于最大和最小光強(qiáng)度水平之間的某一點(diǎn)的可用閾值水平。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的眨眼檢測(cè)系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的用于對(duì)所接收的光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和取樣的光電檢測(cè)路徑的示意圖。

圖7示出根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的數(shù)字調(diào)節(jié)邏輯的框圖。

圖8示出根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的數(shù)字檢測(cè)邏輯的框圖。

圖9示出根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的時(shí)序圖。

圖10示出根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的數(shù)字系統(tǒng)控制器的示意圖。

圖11A至圖11G示出根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的用于自動(dòng)增益控制的時(shí)序圖。

圖12示出根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的集成電路管芯上的光阻擋區(qū)域和光通過(guò)區(qū)域的示意圖。

圖13示出根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的用于動(dòng)力式接觸鏡片的電子插入件(包括眨眼檢測(cè)器)的示意圖。

圖14A和圖14B示出根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的眼瞼位置傳感器的示意圖。

圖15A示出根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的用于檢測(cè)眼瞼位置并結(jié)合到接觸鏡片中的電子系統(tǒng)的示意圖。

圖15B示出圖15A的電子系統(tǒng)的放大視圖。

圖16示出根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的眼瞼位置傳感器的輸出的示意圖。

圖17A示出根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的用于檢測(cè)眼瞼位置并結(jié)合到接觸鏡片中的另一個(gè)電子系統(tǒng)的示意圖。

圖17B示出圖17A的電子系統(tǒng)的放大視圖。

圖18A-圖18C示出根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的眼瞼位置檢測(cè)系統(tǒng)的示意圖。

圖18D示出圖18A-圖18C的電子系統(tǒng)的放大視圖。

圖19A示出根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的結(jié)合到接觸鏡片中的瞳孔位置和會(huì)聚檢測(cè)系統(tǒng)的示意圖。

圖19B是圖19A的瞳孔位置和會(huì)聚檢測(cè)系統(tǒng)的放大視圖。

圖19C示出眼睛上疊加的X、Y、Z軸。

圖20示出根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案的存儲(chǔ)箱的框圖。

具體實(shí)施方式

常規(guī)的接觸鏡片為具有特定形狀的聚合物結(jié)構(gòu)，以便如上所簡(jiǎn)述的矯正各種視力問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的功能，可將各種電路和部件集成到這些聚合物結(jié)構(gòu)中。例如，控制電路、微系統(tǒng)控制器、通信裝置、電源、傳感器、警示機(jī)構(gòu)、發(fā)光二極管和微型天線(xiàn)可通過(guò)定制內(nèi)置的光電部件被集成到接觸鏡片中，以便不僅矯正視力，而且提高視力，以及提供如本文所闡述的附加功能。電子式和/或動(dòng)力式接觸鏡片可被設(shè)計(jì)成通過(guò)放大和縮小能力或者僅只是通過(guò)修改鏡片的屈光能力來(lái)提供增強(qiáng)的視力。電子式和/或動(dòng)力式接觸鏡片可被設(shè)計(jì)成增強(qiáng)顏色和分辨率、顯示文本信息、將語(yǔ)音實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樽帜弧⑻峁?dǎo)航系統(tǒng)的視覺(jué)提示、以及提供圖像處理和互聯(lián)網(wǎng)接入。鏡片可被設(shè)計(jì)成允許佩戴者在低光照條件下視物。鏡片上經(jīng)適當(dāng)設(shè)計(jì)的電子器件和/或電子器件布置可允許例如在沒(méi)有可變焦光學(xué)鏡片的情況下將圖像投射到視網(wǎng)膜上，提供新型圖像顯示器，并且甚至提供喚醒警示。此外，可利用內(nèi)置于鏡片中的傳感器來(lái)檢測(cè)入射到眼睛上的光，以補(bǔ)償環(huán)境光照條件或者用于確定眨眼模式以及佩戴者是睡著還是清醒的。

在至少一個(gè)實(shí)施方案中，動(dòng)力式或電子式接觸鏡片元件，用于矯正和/或提高具有一種或多種上述視力缺陷的患者的視力，或者以其它方式執(zhí)行可用的眼科功能。此外，電子式接觸鏡片可僅僅用來(lái)提高正常的視力，或者提供如上所述的多種功能。電子式接觸鏡片可具有可變焦光學(xué)鏡片，嵌入到接觸鏡片中的已組裝前光學(xué)器件，或者僅簡(jiǎn)單地嵌入任何合適功能的電子器件而沒(méi)有鏡片。電子式鏡片可結(jié)合到任何數(shù)目的上述接觸鏡片中。此外，眼內(nèi)鏡片也可結(jié)合本文所述的各種部件和功能。然而，為了容易解釋?zhuān)竟_(kāi)將集中于用于矯正視力缺陷的單次使用的日拋型電子式接觸鏡片。

本發(fā)明可用于具有電子系統(tǒng)的動(dòng)力式眼科鏡片或動(dòng)力式接觸鏡片，該電子系統(tǒng)用于致動(dòng)可變焦光學(xué)器件或任何其它被配置成實(shí)現(xiàn)可被執(zhí)行的任何數(shù)量的諸多功能的一種或多種裝置。電子系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)電池或其它電源、電力管理電路、一個(gè)或多個(gè)傳感器、時(shí)鐘生成電路、控制算法和電路以及鏡片驅(qū)動(dòng)電路。這些部件的復(fù)雜度可根據(jù)鏡片所要求或所期望的功能而變化。另選地，接觸鏡片可僅為佩戴者提供報(bào)警。

對(duì)電子式或動(dòng)力式眼科鏡片的控制可通過(guò)與鏡片通信的手動(dòng)操作式外部裝置諸如手持式遙控單元來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，表鏈可基于佩戴者的人工輸入與動(dòng)力式鏡片進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信。另選地，對(duì)動(dòng)力式眼科鏡片的控制可通過(guò)直接來(lái)自于佩戴者的反饋信號(hào)或控制信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，內(nèi)置于鏡片中的傳感器可檢測(cè)眨眼、眨眼模式和/或眼瞼閉合?；谡Ｑ勰Ｊ交蛘Ｑ坌蛄?，動(dòng)力式眼科鏡片可改變操作狀態(tài)，例如鏡片操作狀態(tài)或其檢測(cè)佩戴者睡眠的操作狀態(tài)。另一種另選實(shí)施方案是鏡片從外部裝置諸如計(jì)算機(jī)或智能電話(huà)接收來(lái)自佩戴者的輸入的實(shí)施方案。另一種選擇是，佩戴者無(wú)法控制動(dòng)力式眼科鏡片的操作。

圖1A示出駐留于接觸鏡片100上的用于在至少一個(gè)瞳孔上提供報(bào)警的系統(tǒng)。所示出系統(tǒng)包括系統(tǒng)控制器110、計(jì)時(shí)電路112、通信模塊(或系統(tǒng))114，以及在至少一個(gè)實(shí)施方案中至少部分地封裝在接觸鏡片中的警示機(jī)構(gòu)116。系統(tǒng)控制器110與計(jì)時(shí)電路112、通信模塊114以及警示機(jī)構(gòu)116電通信。

計(jì)時(shí)電路112在至少一個(gè)實(shí)施方案中包括用于跟蹤時(shí)間的流逝的累加器113。累加器的示例是充當(dāng)計(jì)數(shù)器的寄存器。在一個(gè)另選的實(shí)施方案中，在報(bào)警將提供給佩戴者時(shí)，累加器113被設(shè)置為近似未來(lái)時(shí)間的值并且以從該值反向倒計(jì)時(shí)的方式工作，這導(dǎo)致執(zhí)行讀數(shù)與零的比較的系統(tǒng)控制器確定何時(shí)發(fā)送警示信號(hào)。在另選的實(shí)施方案中，計(jì)時(shí)電路112可包括振蕩器，該振蕩器包括晶體例如石英、電阻器電容器(RC)、電感器電容器(LC)和/或松弛的電路。

通信模塊114在至少一個(gè)實(shí)施方案中包括部件以促進(jìn)從外部源到鏡片的通信。外部源的示例包括通過(guò)眨眼的接觸鏡片佩戴者、表鏈以及計(jì)算機(jī)或智能電話(huà)。促進(jìn)此通信的部件的示例包括眨眼檢測(cè)部件、光電檢測(cè)部件、射頻(RF)部件以及天線(xiàn)。在光電檢測(cè)或眨眼檢測(cè)實(shí)施方案中，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括來(lái)自視情況而定的外部源或佩戴者的初始同步指令之后的一小時(shí)和一分鐘作為未來(lái)的絕對(duì)時(shí)間或相對(duì)時(shí)間。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，眨眼檢測(cè)部件和光電檢測(cè)部件是相同部件，如本公開(kāi)中稍后將討論的。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，通信模塊114包括眨眼檢測(cè)部件。

在至少一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)控制器110包括被配置成存儲(chǔ)時(shí)間的表示的存儲(chǔ)器111，該時(shí)間的表示將與計(jì)時(shí)電路112進(jìn)行比較以便確定何時(shí)激活警示機(jī)構(gòu)116來(lái)提供至少一個(gè)報(bào)警。系統(tǒng)控制器110在至少一個(gè)實(shí)施方案中操縱將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器111中的所接收?qǐng)?bào)警時(shí)間以便促進(jìn)與來(lái)自計(jì)時(shí)電路112的信號(hào)的比較或者以便設(shè)置累加器113。存儲(chǔ)的時(shí)間表示是以下中的至少一個(gè)：表示未來(lái)報(bào)警將被觸發(fā)的周期的數(shù)量，報(bào)警的時(shí)間設(shè)置，以及未來(lái)報(bào)警將被觸發(fā)的時(shí)間量。在另選的實(shí)施方案中，時(shí)間是相對(duì)時(shí)間或絕對(duì)時(shí)間值。存儲(chǔ)的時(shí)間表示將基于就接收的表示報(bào)警設(shè)置時(shí)間的數(shù)據(jù)的形式而言的計(jì)時(shí)電路配置和通信模塊配置。

在至少一個(gè)實(shí)施方案中，接觸鏡片100包括其它部件至少部分地封裝在其中的電子插入件。接觸鏡片在至少一個(gè)實(shí)施方案中包括光學(xué)區(qū)域和周邊區(qū)域，其中周邊區(qū)域圍繞光學(xué)區(qū)域的周邊。

在如圖1A中示出的另一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括電源120。電源120為多個(gè)部件包括警示機(jī)構(gòu)116供應(yīng)電力。電力可由電池、能量采集器或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的其它合適裝置供應(yīng)。實(shí)質(zhì)上，可利用任何類(lèi)型的電源120來(lái)為系統(tǒng)的所有其它部件提供可靠的電力。

警示機(jī)構(gòu)116可包括用于基于從系統(tǒng)控制器110接收的命令(或警示)信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)佩戴者的特定警示的任何合適裝置。例如，如果如上所述的報(bào)警激活系統(tǒng)控制器110，則系統(tǒng)控制器110可啟用警示機(jī)構(gòu)116諸如光(或光陣列)，以對(duì)光施以脈沖或引起物理波脈動(dòng)到佩戴者的視網(wǎng)膜或鞏膜(或另選地到整個(gè)鏡片上)。警示機(jī)構(gòu)116的另外的示例包括電氣裝置；機(jī)械裝置，該機(jī)械裝置包括例如壓電裝置、換能器、振動(dòng)裝置，化學(xué)物釋放裝置(其例子包括釋放化學(xué)物以引起發(fā)癢、刺激或燒灼感)和聲學(xué)裝置；提供接觸鏡片光學(xué)區(qū)域的光學(xué)區(qū)域變化的換能器，諸如改變焦點(diǎn)和/或通過(guò)鏡片的光的透射百分比；磁性裝置；電磁裝置；熱裝置；光學(xué)著色機(jī)構(gòu)，該光學(xué)著色機(jī)構(gòu)具有或不具有液晶、發(fā)光二極管(LED)、棱鏡、光纖和/或光管以例如提供光學(xué)變化和/或?qū)⒐庖龑?dǎo)至視網(wǎng)膜或者將著色施用至光學(xué)區(qū)；用于顯示包括例如當(dāng)前時(shí)間的消息的液晶顯示器(LCD)和/或LED；電氣裝置，諸如電刺激器，以提供輕微的視網(wǎng)膜刺激或刺激角膜或鞏膜表面中的至少一處和角膜或鞏膜的一種或多種感覺(jué)神經(jīng)；或者它們的任意組合。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，除從電源120接收電力外，警示機(jī)構(gòu)116還從系統(tǒng)控制器110接收信號(hào)，并基于來(lái)自系統(tǒng)控制器110的信號(hào)產(chǎn)生某一動(dòng)作。在另選的實(shí)施方案中，來(lái)自系統(tǒng)控制器110的信號(hào)是警示機(jī)構(gòu)116與電源120之間的電連接，使得電力的可用性激活警示機(jī)構(gòu)116。

圖1B示出向圖1A中示出的系統(tǒng)添加眼瞼位置傳感器系統(tǒng)130的另選的實(shí)施方案。系統(tǒng)控制器110與眼瞼位置傳感器系統(tǒng)130信號(hào)電通信。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)控制器110對(duì)眼瞼位置傳感器系統(tǒng)130取樣，近似確定警示信號(hào)將發(fā)送到警示機(jī)構(gòu)116以確定眼瞼是閉合還是張開(kāi)。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)確定是眼瞼張開(kāi)時(shí)，則因?yàn)榕宕髡呒俣ㄇ逍巡⑶也恍枰獔?bào)警，警示信號(hào)取消并且不發(fā)送。在另選的實(shí)施方案中，僅在警示信號(hào)發(fā)送以允許佩戴者接收警示后的預(yù)先確定的時(shí)間處進(jìn)行取樣。在另一個(gè)另選的實(shí)施方案中，當(dāng)眼瞼在預(yù)先確定的時(shí)間處被檢測(cè)為閉合時(shí)，則系統(tǒng)控制器110向警示機(jī)構(gòu)116發(fā)送第二警示信號(hào)以便向報(bào)警的佩戴者提供升級(jí)的警示。

在這種示出的實(shí)施方案中，警示機(jī)構(gòu)116從系統(tǒng)控制器110接收信號(hào)以便使給予佩戴者的警示升級(jí)，在這種實(shí)施方案中，例如當(dāng)盡管有在至少一個(gè)實(shí)施方案中使用眼瞼位置傳感器系統(tǒng)130檢測(cè)眼瞼位置的初始警示佩戴者的眼瞼仍保持閉合時(shí)，警示機(jī)構(gòu)116將具有將給予佩戴者的至少兩種水平和/類(lèi)型的警示以提供警示的升級(jí)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，存在多種可用升級(jí)水平。

圖2A示出一種系統(tǒng)，其中接觸鏡片200至少部分地覆蓋兩只眼睛280。傳感器陣列230存在于兩個(gè)接觸鏡片200中以確定眼瞼的位置，如將稍后關(guān)于圖14A和圖14B所述。在該實(shí)施方案中，接觸鏡片200各自包括電子通信部件214。每個(gè)接觸鏡片200中的電子通信部件214允許在接觸鏡片200之間進(jìn)行雙向通信。電子通信部件214可包括RF收發(fā)器、天線(xiàn)、光電傳感器232的接口電路以及相關(guān)聯(lián)的或相似的電子部件。由線(xiàn)215所表示的通信信道可包括適當(dāng)頻率和功率下的具有適當(dāng)數(shù)據(jù)協(xié)議的RF傳輸，以允許接觸鏡片200之間的有效通信。兩個(gè)接觸鏡片200之間的數(shù)據(jù)傳輸可例如驗(yàn)證兩個(gè)眼瞼都已閉合，以便檢測(cè)佩戴者的真實(shí)、睡眠條件。傳輸還可允許從一個(gè)鏡片向第二鏡片發(fā)送報(bào)警信號(hào)以觸發(fā)第二鏡片中的警示機(jī)構(gòu)。數(shù)據(jù)傳輸還可從外部裝置270發(fā)生，該外部裝置270例如用于設(shè)置報(bào)警時(shí)間的智能電話(huà)(或其它基于處理器的系統(tǒng))(如例如圖2B中示出的)、具有電子通信部件272。這樣，在至少一個(gè)另選的實(shí)施方案中，電子通信部件214可僅存在于一個(gè)鏡片上，并且在另一個(gè)另選的實(shí)施方案中，僅存在一個(gè)鏡片。

圖3以框圖形式示出根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施方案的具有電子眼瞼位置系統(tǒng)330的接觸鏡片300。在該實(shí)施方案中，電子眼瞼位置系統(tǒng)330可包括光電傳感器332、放大器334、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(或ADC)336、數(shù)字信號(hào)處理器338。接觸鏡片300包括電源320、系統(tǒng)控制器310以及警示機(jī)構(gòu)316。

當(dāng)接觸鏡片300放置于使用者眼睛的前表面上時(shí)，可利用眼瞼位置系統(tǒng)330的電子電路來(lái)檢測(cè)眼瞼是張開(kāi)還是閉合。光電傳感器332以及其它電路被配置成檢測(cè)眨眼、由使用者的眼睛產(chǎn)生的各種眨眼模式和/或眼瞼閉合水平。

在該實(shí)施方案中，光電傳感器332可嵌入到接觸鏡片330中并接收環(huán)境光331，將入射光子轉(zhuǎn)變成電子，從而產(chǎn)生流入放大器334中的電流(用箭頭333表示)。光電傳感器或光電檢測(cè)器332可包括任何適合的裝置。在一個(gè)實(shí)施方案中，光電傳感器332包括至少一個(gè)光電二極管。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，光電二極管被應(yīng)用于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS加工技術(shù))中，以增大集成能力并減小光電傳感器332和其它電路的總體尺寸。電流333與入射光水平成比例，并在光電檢測(cè)器332被眼瞼覆蓋時(shí)顯著減小。放大器334產(chǎn)生與輸入成比例的放大輸出，并可用作將輸入電流轉(zhuǎn)換成輸出電壓的互阻抗放大器。放大器334可將信號(hào)放大到可供系統(tǒng)的其余部分使用的水平，諸如使信號(hào)具有足夠的電壓和電力以被ADC 336采集。例如，可能需要放大器來(lái)驅(qū)動(dòng)后續(xù)功能塊，因?yàn)楣怆妭鞲衅?32的輸出可能相當(dāng)小并且可能在低光照環(huán)境中使用。放大器334可以實(shí)現(xiàn)為可變?cè)鲆娣糯笃?，其增益可由系統(tǒng)控制器310以反饋布置方式調(diào)整，以使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍最大化。除提供增益之外，放大器334還可包括其它模擬信號(hào)調(diào)節(jié)電路，例如適合于光電傳感器332和放大器334輸出的濾波電路和其它電路。放大器334可包括任何適用于放大和調(diào)節(jié)由光電傳感器332輸出的信號(hào)的裝置。例如，放大器334可包括單個(gè)運(yùn)算放大器，或包括具有一個(gè)或多個(gè)運(yùn)算放大器的更復(fù)雜電路。光電傳感器332可為可切換光電二極管陣列，并且放大器334可為集成器。如上所述，光電傳感器332和放大器334被配置成基于通過(guò)眼睛所接收的入射光強(qiáng)度來(lái)檢測(cè)和分離眨眼序列，并將輸入電流轉(zhuǎn)換成最終可由系統(tǒng)控制器310使用的數(shù)字信號(hào)。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)控制器310被預(yù)編程或預(yù)配置以在各種光強(qiáng)度水平條件下識(shí)別各種眨眼序列、眨眼模式和/或眼瞼閉合(部分或完全閉合)，并向警示機(jī)構(gòu)316提供適合的輸出信號(hào)。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)控制器310還包括相關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)器。

在該實(shí)施方案中，ADC 336可用于將來(lái)自放大器334的連續(xù)模擬信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換成適合于進(jìn)一步信號(hào)處理的取樣數(shù)字信號(hào)。例如，ADC 336可將來(lái)自放大器334的模擬信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換成可供后續(xù)或下游電路(諸如數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)或微處理器338)使用的數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)或數(shù)字信號(hào)處理器338可用于數(shù)字信號(hào)處理，包括對(duì)取樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾、處理、檢測(cè)以及以其它方式操縱/處理中的一種或多種，從而允許入射光電檢測(cè)供下游使用。通過(guò)眨眼序列和/或眨眼模式以及指示延長(zhǎng)的眼瞼閉合或眼瞼運(yùn)動(dòng)的眨眼序列，可對(duì)數(shù)字信號(hào)處理器338進(jìn)行預(yù)編程。數(shù)字信號(hào)處理器338還包括相關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器在至少一個(gè)實(shí)施方案中存儲(chǔ)模板和遮罩以便檢測(cè)例如由系統(tǒng)控制器310選擇的每種操作狀態(tài)的眨眼模式。數(shù)字信號(hào)處理器338可利用模擬電路、數(shù)字電路、軟件或它們的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。在所示實(shí)施方案中，數(shù)字信號(hào)處理器在數(shù)字電路中實(shí)現(xiàn)。ADC 336連同相關(guān)聯(lián)的放大器334和數(shù)字信號(hào)處理器338以與前述取樣速率一致的合適速率激活，例如每一百(100)ms激活一次，這在至少一個(gè)實(shí)施方案中受到調(diào)節(jié)。

在至少一個(gè)實(shí)施方案中，可利用眨眼序列來(lái)改變系統(tǒng)和/或系統(tǒng)控制器的操作狀態(tài)。在另外的實(shí)施方案中，系統(tǒng)控制器310可根據(jù)來(lái)自數(shù)字信號(hào)處理器338的輸入來(lái)控制動(dòng)力式接觸鏡片的其它方面，例如通過(guò)致動(dòng)器來(lái)改變電子控制的鏡片的焦距或屈光力。

在至少一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)控制器310將基于接收到的眨眼模式來(lái)確定鏡片的操作狀態(tài)，以將操作狀態(tài)設(shè)置為睡眠操作狀態(tài)或喚醒操作狀態(tài)，但在另選的實(shí)施方案中也可設(shè)置其它狀態(tài)。進(jìn)一步討論該實(shí)施方案，操作狀態(tài)將確定將由處于該操作狀態(tài)的數(shù)字信號(hào)處理器338使用的一組模板和遮罩。

在至少一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)控制器310使用來(lái)自光電傳感器鏈(即，光電傳感器332、放大器334、ADC 336和數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)338)的信號(hào)來(lái)將取樣的光水平與眨眼激活模式進(jìn)行比較和/或確定眼瞼閉合。參見(jiàn)圖4，其示出在各種光強(qiáng)度水平下所記錄的眨眼模式樣本與時(shí)間和可用閾值水平的示意圖。因此，通過(guò)考慮到各種因素，可減少和/或防止在對(duì)入射于眼睛上的光取樣時(shí)的眨眼檢測(cè)錯(cuò)誤，例如考慮到在不同位置和/或在執(zhí)行各種活動(dòng)時(shí)光強(qiáng)度水平的變化。另外，當(dāng)對(duì)入射于眼睛上的光取樣時(shí)，通過(guò)考慮到環(huán)境光強(qiáng)度的變化可能對(duì)眼睛和眼瞼造成的影響，也可減少和/或防止眨眼檢測(cè)錯(cuò)誤，例如在低強(qiáng)度光水平和高強(qiáng)度光水平下當(dāng)眼瞼閉合時(shí)眼瞼阻擋多少可見(jiàn)光。換句話(huà)講，為防止利用錯(cuò)誤的眨眼模式進(jìn)行控制，優(yōu)選地應(yīng)考慮環(huán)境光的水平，這將在下文進(jìn)行更詳細(xì)的解釋。

例如在研究中，已發(fā)現(xiàn)眼瞼平均阻擋約百分之九十九(99)％的可見(jiàn)光，但在較短的波長(zhǎng)處，透射過(guò)眼瞼的光趨于減少，從而阻擋約99.6％的可見(jiàn)光。在朝向光譜的紅外線(xiàn)部分的較長(zhǎng)波長(zhǎng)處，眼瞼可阻擋僅百分之三十(30)％的入射光。然而，重要的是應(yīng)注意，不同頻率、波長(zhǎng)和強(qiáng)度的光可能以不同的效率透射過(guò)眼瞼。例如，當(dāng)看著明亮光源時(shí)，個(gè)體可通過(guò)其閉合的眼瞼看到紅光。基于個(gè)體差異，諸如個(gè)體的皮膚色素沉淀，眼瞼阻擋的可見(jiàn)光量也可能有變化。如圖4所示，在七十(70)秒的時(shí)間間歇中模擬眨眼模式在各種光照水平下的數(shù)據(jù)樣本，其中在模擬過(guò)程中記錄透射過(guò)眼睛的可見(jiàn)光強(qiáng)度水平，并示出可使用的閾值。閾值被設(shè)定為處于在模擬過(guò)程中在不同的光強(qiáng)度水平下針對(duì)樣本眨眼模式所記錄的可見(jiàn)光強(qiáng)度的峰到峰值之間的值。在跟蹤光水平隨時(shí)間的平均值并調(diào)節(jié)閾值的同時(shí)具有對(duì)眨眼圖案進(jìn)行預(yù)編程的能力對(duì)于能夠檢測(cè)某個(gè)個(gè)體何時(shí)眨眼而言可能非常重要，這與個(gè)體不眨眼時(shí)和/或僅在某一區(qū)域中存在光強(qiáng)度水平變化時(shí)不同。

系統(tǒng)控制器使用眨眼檢測(cè)方法來(lái)檢測(cè)眨眼的特性，例如檢測(cè)眼瞼是張開(kāi)的還是閉合的、眨眼的持續(xù)時(shí)間、眨眼之間的持續(xù)時(shí)間以及在給定時(shí)間周期中的眨眼次數(shù)。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，眨眼檢測(cè)方法依賴(lài)于以某一取樣速率對(duì)入射于眼睛上的光取樣。存儲(chǔ)預(yù)先確定的眨眼模式，并將其與入射光樣本的最近歷史進(jìn)行比較。當(dāng)模式相匹配時(shí)，眨眼檢測(cè)方法可觸發(fā)系統(tǒng)控制器中的活動(dòng)，例如以設(shè)置和/或改變報(bào)警時(shí)間和/或鏡片的其它操作。眨眼檢測(cè)方法在至少一個(gè)實(shí)施方案中還對(duì)預(yù)先確定的眨眼模式和與困倦、睡眠開(kāi)始或睡眠相關(guān)聯(lián)的眼瞼運(yùn)動(dòng)之間進(jìn)行區(qū)分。

眨眼是眼瞼的快速閉合和張開(kāi)，并且是眼睛的基本功能。眨眼保護(hù)眼睛免受異物損傷，例如當(dāng)有物體意外地出現(xiàn)在眼睛附近時(shí)，個(gè)體便會(huì)眨眼。眨眼能通過(guò)眼淚的展布而在眼睛的前表面上提供潤(rùn)滑作用。眨眼還能從眼睛移除污染物和/或刺激物。正常情況下，眨眼是自動(dòng)完成的，但外部刺激可能會(huì)導(dǎo)致眨眼，例如在存在刺激物的情況下。然而，眨眼也可能是有目的，例如對(duì)于不能通過(guò)語(yǔ)言或通過(guò)手勢(shì)進(jìn)行交流的個(gè)體可通過(guò)眨眼一次來(lái)表示“是”、通過(guò)眨眼兩次來(lái)表示“否”。本發(fā)明的眨眼檢測(cè)方法和系統(tǒng)利用不會(huì)與正常眨眼響應(yīng)相混淆的眨眼模式。換句話(huà)講，如果要將眨眼作為用于控制動(dòng)作的方法，則為給定動(dòng)作所選擇的特定模式不能無(wú)規(guī)地出現(xiàn)；否則，可能發(fā)生無(wú)意的動(dòng)作。由于眨眼速度和/頻率可受到若干因素(包括疲勞、專(zhuān)注、無(wú)聊、眼睛受傷、用藥和疾病)的影響，用于控制目的眨眼模式優(yōu)選地考慮到這些因素以及任何其它影響眨眼的變量。無(wú)意眨眼的平均長(zhǎng)度在約一百(100)毫秒至四百(400)毫秒的范圍內(nèi)。成年男性和女性的平均眨眼速率為每分鐘十(10)次無(wú)意眨眼，并且無(wú)意眨眼之間的平均時(shí)間為約0.3秒至七十(70)秒。眼瞼運(yùn)動(dòng)還可以指示其它情況，諸如當(dāng)眼瞼具有閉合一段時(shí)間的總趨勢(shì)時(shí)指示困倦，或者閉合一段時(shí)間指示佩戴者已睡著。

眨眼檢測(cè)方法的實(shí)施方案可概括為以下步驟。

1.定義使用者將執(zhí)行的有意“眨眼序列”以用于積極的眨眼檢測(cè)或者其表示睡眠開(kāi)始。

2.以與眨眼序列的檢測(cè)一致的速率對(duì)入射光水平取樣并剔除無(wú)意的眨眼。

3.將取樣的光水平的歷史與預(yù)期的“眨眼序列”進(jìn)行比較，該“眨眼序列”由數(shù)值構(gòu)成的眨眼模板來(lái)定義。

4.任選地，實(shí)現(xiàn)眨眼“遮罩”序列以指示在比較期間所要忽略的模板的部分，例如近處的轉(zhuǎn)變。這可允許使用者偏離所期望的“眨眼序列”，諸如加一或減一(1)錯(cuò)誤窗口，其中可能出現(xiàn)以下中的一者或多者：鏡片激活、控制和焦距改變。另外，這可允許眨眼序列的使用者時(shí)序發(fā)生變化。

眨眼序列可定義如下：

1.眨眼(閉合)0.5s

2.睜開(kāi)0.5s

3.眨眼(閉合)0.5s

在一百(100)ms的取樣速率下，二十(20)個(gè)樣本的眨眼模板表示為：

blink_template＝[1,1,1,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,1,1]。

眨眼遮罩被定義為將在躍遷之后立即出現(xiàn)的樣本遮去(0用于遮去或忽略樣本)，并且表示為：

blink_mask＝[1,1,1,0,1,1,1,1,0,1,1,1,1,0,1,1,1,1,0,1]。

任選地，可遮去更寬的躍遷區(qū)域以允許更大的時(shí)序不確定性，并且表示為：

blink_mask＝[1,1,0,0,1,1,1,0,0,1,1,1,0,0,1,1,1,0,0,1]。

可實(shí)現(xiàn)替代的模式，例如單次長(zhǎng)時(shí)間眨眼，在這種情況下是具有24個(gè)樣本的模板的1.5s眨眼，表示為：

blink_template＝[1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1]。

另一種另選的模式可被實(shí)現(xiàn)為指示睡眠，在這種情況下是具有24個(gè)樣本的模板的2.4s眨眼(或眼睛已閉合入睡)，表示為：

blink_template＝[0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0]。

在一個(gè)另選的實(shí)施方案中，在沒(méi)有blink_mask的情況下使用該blink_template。

重要的是應(yīng)注意，上述例子只用于示例性目的，而并不表示具體的一組數(shù)據(jù)。

可通過(guò)將樣本歷史與模板和遮罩進(jìn)行邏輯比較來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。逐位邏輯操作將對(duì)模板和樣本歷史順序進(jìn)行“異或”(XOR)運(yùn)算，然后證實(shí)所有未掩蔽的歷史位與模板匹配。例如，如在以上眨眼遮罩樣本中所示，在眨眼遮罩的序列的值為邏輯1的每個(gè)位置上，眨眼必須與該序列的該位置上的眨眼遮罩模板相匹配。然而，在眨眼遮罩的序列的值為邏輯0的每個(gè)位置上，不需要眨眼與該序列的該位置上的眨眼遮罩模板相匹配。例如，可利用如在(MathWork、Natick、Massachusett)中編碼的以下Boolean算法方程。

matched＝not(blink_mask)|not(xor(blink_template,test_sample))，

其中test_sample是樣本歷史。匹配值是與眨眼模板、樣本歷史和blink_mask具有相同長(zhǎng)度的序列。如果所有匹配序列為邏輯1，則實(shí)現(xiàn)了良好匹配。將其分解，not(xor(blink_template,test_sample))對(duì)每處失配均得出邏輯0，并且對(duì)于每處匹配均得出邏輯1。具有翻轉(zhuǎn)遮罩的邏輯“或”迫使匹配順序中的每個(gè)位置達(dá)到邏輯1，在此處遮罩為邏輯0。因此，在眨眼遮罩模板中，該處值被規(guī)定為邏輯0的越多，與人的眨眼有關(guān)的錯(cuò)誤容限就越大。還重要的是應(yīng)注意：眨眼遮罩模板中邏輯0的數(shù)目越大，則與預(yù)期的或希望的眨眼模式相匹配的誤報(bào)的可能性就越大。應(yīng)當(dāng)理解，多種預(yù)期的或希望的眨眼模式可被編程到具有一個(gè)或多個(gè)同時(shí)工作的接口的裝置，并在至少一個(gè)實(shí)施方案中控制特定眨眼模式在特定操作狀態(tài)下的使用。更具體地講，可將多個(gè)預(yù)期的或希望的眨眼模式用于同一目的或功能、或者用于實(shí)現(xiàn)不同的或替代的功能。例如，可利用一個(gè)眨眼模式致使鏡片改變操作狀態(tài)、報(bào)警打盹、終止報(bào)警和/或設(shè)置報(bào)警。眨眼檢測(cè)在至少一個(gè)實(shí)施方案中還可檢測(cè)眼瞼何時(shí)保持閉合，這將作為連續(xù)眨眼檢測(cè)。

圖5-圖18提供眼瞼位置傳感器系統(tǒng)(或眨眼檢測(cè)傳感器系統(tǒng))的示例。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，眼瞼位置傳感器系統(tǒng)使用眨眼檢測(cè)來(lái)確定眼瞼是否閉合并保持閉合一段時(shí)間。

圖5示出根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施方案的眨眼檢測(cè)系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變圖500。系統(tǒng)在開(kāi)始時(shí)處于IDLE狀態(tài)502，等待使能信號(hào)bl_go發(fā)出。當(dāng)使能bl_go信號(hào)被發(fā)出時(shí)，例如通過(guò)與眨眼取樣速率相當(dāng)?shù)囊砸话?100)ms速率施加脈沖bl_go的振蕩器和控制電路發(fā)出，狀態(tài)機(jī)將轉(zhuǎn)變成WAIT_ADC狀態(tài)504，在該狀態(tài)中，啟用ADC以將所接收的光水平轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。ADC發(fā)出adc_done信號(hào)，以指示其操作完成，并且系統(tǒng)或狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)變成SHIFT狀態(tài)506。在SHIFT狀態(tài)506中，系統(tǒng)將最新接收的ADC輸出值推送到移位寄存器中，以保存眨眼樣本的歷史。在一些實(shí)施方案中，首先將ADC輸出值與閾值比較，從而提供樣本值的一位(1或0)，以便最小化存儲(chǔ)要求。然后系統(tǒng)或狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)變至COMPARE狀態(tài)508，在此狀態(tài)中，如上所述將樣本歷史移位寄存器中的值與一個(gè)或多個(gè)眨眼序列模板和遮罩進(jìn)行比較。如果檢測(cè)到匹配，則可發(fā)出一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)，諸如將鏡片狀態(tài)切換至睡眠操作狀態(tài)或喚醒操作狀態(tài)的信號(hào)，或者發(fā)出佩戴者睡眠開(kāi)始的信號(hào)。系統(tǒng)或狀態(tài)機(jī)接著轉(zhuǎn)變至DONE狀態(tài)510，并發(fā)出bl_done信號(hào)，以指示其操作完成。

圖6示出可用于對(duì)所接收的光水平進(jìn)行檢測(cè)和取樣的光電傳感器或光電檢測(cè)器信號(hào)路徑pd_rx_top。信號(hào)路徑pd_rx_top可包括光電二極管602、互阻抗放大器604、自動(dòng)增益和低通濾波級(jí)606(AGC/LPF)、以及ADC608。adc_vref信號(hào)從電源620(參見(jiàn)圖1A或1B中的電源110)輸入到ADC 608，或者作為另外一種選擇，其可由模數(shù)轉(zhuǎn)換器608內(nèi)的專(zhuān)用電路提供。來(lái)自ADC 608的輸出adc_data被傳送到數(shù)字信號(hào)處理和系統(tǒng)控制器區(qū)塊338/310(參見(jiàn)圖3)。雖然在圖3中示出為單獨(dú)的區(qū)塊338和310，但為了便于解釋?zhuān)瑪?shù)字信號(hào)處理器338和系統(tǒng)控制器310優(yōu)選地以單個(gè)區(qū)塊610實(shí)現(xiàn)。使能信號(hào)adc_en、起始信號(hào)adc_start和復(fù)位信號(hào)adc_rst_n由數(shù)字信號(hào)處理和系統(tǒng)控制器610接收，而完成信號(hào)adc_complete傳送到該處。時(shí)鐘信號(hào)adc_clk可從位于信號(hào)路徑pd_rx_top外的時(shí)鐘源接收，或者從數(shù)字信號(hào)處理和系統(tǒng)控制器610接收。重要的是應(yīng)注意，adc_clk信號(hào)和系統(tǒng)時(shí)鐘可在不同的頻率下運(yùn)行。還重要的是應(yīng)注意，根據(jù)本發(fā)明可使用任何數(shù)量的不同ADC，這些ADC可具有不同的界面和控制信號(hào)，但其執(zhí)行提供光電傳感器信號(hào)路徑模擬部分輸出的取樣數(shù)字表示的相似功能。光電檢測(cè)使能信號(hào)pd_en以及光電檢測(cè)增益pd_gain是從數(shù)字信號(hào)處理和系統(tǒng)控制器610接收的。

圖7示出可用于將所接收的ADC信號(hào)值adc_data減小至一位值pd_data的數(shù)字調(diào)節(jié)邏輯700的框圖。數(shù)字調(diào)節(jié)邏輯700可包括數(shù)字寄存器702，以從光電檢測(cè)信號(hào)路徑pd_rx_top接收數(shù)據(jù)adc_data，從而在信號(hào)adc_data_held上提供保持值。數(shù)字寄存器702被配置成當(dāng)adc_complete信號(hào)發(fā)出時(shí)接受adc_data信號(hào)上的新值，并且當(dāng)接收到adc_complete信號(hào)時(shí)保持最后的接受值。這樣，一旦數(shù)據(jù)被鎖存，系統(tǒng)便可禁用光電檢測(cè)信號(hào)路徑，以降低系統(tǒng)的電流消耗。接著，可在閾值生成電路704中通過(guò)數(shù)字邏輯中實(shí)現(xiàn)的積分-清除平均或其它平均方法對(duì)所保持的數(shù)據(jù)值進(jìn)行平均，以在信號(hào)pd_th上生成一個(gè)或多個(gè)閾值。然后，可通過(guò)比較器706將所保持的數(shù)據(jù)值與一個(gè)或多個(gè)閾值進(jìn)行比較，以在信號(hào)pd_data上產(chǎn)生一位數(shù)據(jù)值。應(yīng)當(dāng)理解，比較運(yùn)算可利用滯后或與一個(gè)或多個(gè)閾值的比較，以使輸出信號(hào)pd_data上的噪聲最小化。數(shù)字調(diào)節(jié)邏輯還可包括增益調(diào)節(jié)區(qū)塊pd_gain_adj 708，以根據(jù)所計(jì)算的閾值和/或根據(jù)所保持的數(shù)據(jù)值通過(guò)圖6所示的信號(hào)pd_gain在光電檢測(cè)信號(hào)路徑中設(shè)置自動(dòng)增益和低通濾波級(jí)606的增益。重要的是應(yīng)注意，在該實(shí)施方案中，六位的字在眨眼檢測(cè)的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)提供足夠的分辨率，同時(shí)使復(fù)雜度最小化。圖7示出另選的實(shí)施方案，其包括提供來(lái)自例如串行數(shù)據(jù)接口的pd_gain_sdi控制信號(hào)，該串行數(shù)據(jù)接口允許重寫(xiě)由增益調(diào)節(jié)區(qū)塊pd_gain_adj 708確定的自動(dòng)增益控制。

在一個(gè)實(shí)施方案中，閾值生成電路704包括峰值檢測(cè)器、谷值檢測(cè)器和閾值計(jì)算電路。在該實(shí)施方案中，可如下生成閾值和增益控制值。峰值檢測(cè)器和谷值檢測(cè)器被配置成接收信號(hào)adc_data_held上的保持值。峰值檢測(cè)器還被配置成提供輸出值pd_pk，輸出值pd_pk快速地跟蹤adc_data_held值的增大并在adc_data_held值減小時(shí)緩慢衰減。該操作類(lèi)似于電技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知的傳統(tǒng)二極管包絡(luò)檢測(cè)器的操作。谷值檢測(cè)器還被配置成提供輸出值pd_vl，輸出值pd_vl快速地跟蹤adc_data_held值的減小并在adc_data_held值增大時(shí)緩慢地衰減至更高的值。谷值檢測(cè)器的操作也類(lèi)似于二極管包絡(luò)檢測(cè)器，其中放電電阻器被連接至正電源電壓。閾值計(jì)算電路被配置成接收pd_pl值和pd_vl值，并且還被配置成基于pd_pk值和pd_vl值的平均值來(lái)計(jì)算中點(diǎn)閾值pd_th_mid。閾值生成電路704基于中點(diǎn)閾值pd_th_mid提供閾值pd_th。

閾值生成電路704還可適于響應(yīng)于pd_gain值的變化更新pd_pk水平和pd_vl水平的值。如果pd_gain值增大一個(gè)步長(zhǎng)，則pd_pk和pd_vl值增大一個(gè)因數(shù)，該因數(shù)等于光電檢測(cè)信號(hào)路徑的預(yù)期增益增大值。如果pd_gain值減小一個(gè)步長(zhǎng)，則pd_pk值和pd_val值減小一個(gè)因數(shù)，該因數(shù)等于光電檢測(cè)信號(hào)路徑的預(yù)期增益減小值。這樣，分別在pd_pk值和pd_vl值中所保持的峰值檢測(cè)器和谷值檢測(cè)器的狀態(tài)、以及根據(jù)pd_pk值和pd_vl值計(jì)算出的閾值pd_th被更新以與信號(hào)路徑增益的變化相匹配，從而避免僅根據(jù)光電檢測(cè)信號(hào)路徑增益的有意變化所得到的狀態(tài)或值的不連續(xù)性或其它變化。

在閾值生成電路704的另一個(gè)實(shí)施方案中，閾值計(jì)算電路還可被配置成基于pd_pk值的比例或百分比來(lái)計(jì)算閾值pd_th_pk。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，pd_th_pk可有利地配置成pd_pk值的八分之七，其計(jì)算可通過(guò)簡(jiǎn)單的右移三位和減法來(lái)實(shí)現(xiàn)，如本領(lǐng)域中所熟知。閾值計(jì)算電路可將閾值pd_th選擇成pd_th_mid和pd_th_pk中的較小者。這樣，pd_th值將永遠(yuǎn)不等于pd_pk值，即使是在恒定的光長(zhǎng)時(shí)間入射于光電二極管上(這可能導(dǎo)致pd_pk值和pd_vl值相等)之后。應(yīng)當(dāng)理解，pd_th_pk值確保在長(zhǎng)的間歇之后檢測(cè)到眨眼。閾值生成電路的行為進(jìn)一步示于圖11A-圖11G中，如隨后所論述。

圖8示出根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施方案的可用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字眨眼檢測(cè)算法的數(shù)字檢測(cè)邏輯800的框圖。數(shù)字檢測(cè)邏輯800可包括移位寄存器802，該移位寄存器802適于從光電檢測(cè)信號(hào)路徑pd_rx_top(圖6)接收數(shù)據(jù)，或者從數(shù)字調(diào)節(jié)邏輯(圖7)接收數(shù)據(jù)，如此處在具有一位值的信號(hào)pd_data上所示。移位寄存器802在此處將所接收的樣本值的歷史保持于24位寄存器中。數(shù)字檢測(cè)邏輯800還包括比較區(qū)塊804，該比較區(qū)塊804適于基于操作狀態(tài)(如果需要的話(huà))接收樣本歷史以及一個(gè)或多個(gè)模板bl_tpl和遮罩bl_mask，并且數(shù)字檢測(cè)邏輯800被配置成在一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)上指示與一個(gè)或多個(gè)模板和遮罩的匹配，一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)可被保持以供以后用。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，操作狀態(tài)確定將由比較區(qū)塊804使用的一組模板bl_tpl和遮罩bl_mask。在至少一組模板bl_tpl中，存在表示佩戴者入睡的至少一個(gè)睡眠模板。在另選的實(shí)施方案中，數(shù)字檢測(cè)邏輯800包括比較區(qū)塊，該比較區(qū)塊適于包含一個(gè)或多個(gè)睡眠模板，并且數(shù)字檢測(cè)邏輯800被配置成在一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)上指示與一個(gè)或多個(gè)模板和遮罩的匹配，一個(gè)或多個(gè)輸出信號(hào)可被保持以供以后用。在這樣的另選實(shí)施方案中，鏡片不具有睡眠和喚醒操作狀態(tài)。

比較區(qū)塊804的輸出通過(guò)D型觸發(fā)器806進(jìn)行鎖存。數(shù)字檢測(cè)邏輯800還可包括計(jì)數(shù)器808或其它邏輯，以抑制由于遮罩操作引起的以小的移位對(duì)同一樣本歷史集合進(jìn)行的連續(xù)比較。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，在發(fā)現(xiàn)陽(yáng)性匹配之后樣本歷史將被清除或復(fù)位，因而需要取樣完整的、新的匹配序列才能再識(shí)別后續(xù)匹配。數(shù)字檢測(cè)邏輯800還可包括狀態(tài)機(jī)或類(lèi)似的控制電路，以向光電檢測(cè)信號(hào)路徑和ADC提供控制信號(hào)。在一些實(shí)施方案中，控制信號(hào)可由與數(shù)字檢測(cè)邏輯800分開(kāi)的控制狀態(tài)機(jī)產(chǎn)生。該控制狀態(tài)機(jī)可為數(shù)字信號(hào)處理和系統(tǒng)控制器410(見(jiàn)圖4)的一部分。

圖9示出從檢測(cè)子系統(tǒng)向光電檢測(cè)信號(hào)路徑中所用的ADC 608(圖6)提供的控制信號(hào)的時(shí)序圖。使能信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)adc_en、adc_rst_n和adc_clk在樣本序列開(kāi)始時(shí)被激活，并持續(xù)至模數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程完成為止。在一個(gè)實(shí)施方案中，ADC轉(zhuǎn)換過(guò)程是當(dāng)在adc_start信號(hào)上提供脈沖時(shí)開(kāi)始的。ADC輸出值被保持于adc_data信號(hào)中，并且過(guò)程的完成是由模數(shù)轉(zhuǎn)換器邏輯在adc_complete信號(hào)上指示的。圖9中還示出用于在ADC之前設(shè)置放大器增益的pd_gain信號(hào)。該信號(hào)顯示為在預(yù)熱時(shí)間之前進(jìn)行設(shè)置，以使模擬電路偏壓和信號(hào)電平在轉(zhuǎn)換之前達(dá)到穩(wěn)定。

圖10示出了具有數(shù)字眨眼檢測(cè)子系統(tǒng)dig_blink 1002的數(shù)字系統(tǒng)控制器1000。數(shù)字眨眼檢測(cè)子系統(tǒng)dig_blink 1002可由主狀態(tài)機(jī)dig_master 1004控制并可適于從位于數(shù)字系統(tǒng)控制器1000外的時(shí)鐘產(chǎn)生器clkgen 1006接收時(shí)鐘信號(hào)。數(shù)字眨眼檢測(cè)子系統(tǒng)dig_blink 1002可適于向如上所述的光電檢測(cè)子系統(tǒng)提供控制信號(hào)以及從光電檢測(cè)子系統(tǒng)接收信號(hào)。除包括用于控制眨眼檢測(cè)算法中的運(yùn)算序列的狀態(tài)機(jī)之外，數(shù)字眨眼檢測(cè)子系統(tǒng)dig_blink 1002還可包括如上所述的數(shù)字調(diào)節(jié)邏輯和數(shù)字檢測(cè)邏輯。數(shù)字眨眼檢測(cè)子系統(tǒng)dig_blink 1002可能夠從主狀態(tài)機(jī)1004接收使能信號(hào)，并向主狀態(tài)機(jī)1004提供完成或結(jié)束指示以及眨眼檢測(cè)指示。

在圖10中示出的實(shí)施方案的另選的實(shí)施方案中，時(shí)鐘被連接到時(shí)鐘發(fā)生器1006(圖10中)以從鏡片開(kāi)始操作就跟蹤時(shí)間，并在一個(gè)實(shí)施方案中向數(shù)據(jù)管理器提供時(shí)間戳信號(hào)，在該實(shí)施方案中數(shù)據(jù)管理器記錄關(guān)于佩戴者睡眠的起始和終止的數(shù)據(jù)，使得當(dāng)使用例如至少一個(gè)電子通信部件將數(shù)據(jù)從鏡片傳輸(或發(fā)送)至外部裝置，該外部裝置能夠基于來(lái)自鏡片的時(shí)間戳和外部裝置上傳輸數(shù)據(jù)的當(dāng)前時(shí)間，與記錄的時(shí)間戳相比較，通過(guò)反算一天的時(shí)間來(lái)確定佩戴者在佩戴鏡片時(shí)在哪些時(shí)間周期里睡著。

圖11A-圖11G描繪了波形，用以示出閾值生成電路和自動(dòng)增益控制(圖7)的操作。圖11A示出由可響應(yīng)于不同光水平的光電二極管提供的光電流與時(shí)間的關(guān)系的例子。在曲線(xiàn)圖的第一部分中，光水平和所得的光電流與曲線(xiàn)圖的第二部分相比相對(duì)低。在曲線(xiàn)圖的第一部分和第二部分兩者中，均看到兩次眨眼以減少光和光電流。應(yīng)注意，由眼瞼造成的光衰減可能不是百分之一百(100)，而是較低的值，該值取決于眼瞼對(duì)入射于眼睛上的光波長(zhǎng)的透射特性。圖11B示出響應(yīng)于圖11A的光電流波形捕獲的adc_data_held值。為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，adc_data_held值被示出為連續(xù)的模擬信號(hào)而不是一系列離散的數(shù)字樣本。應(yīng)當(dāng)理解，數(shù)字樣本值將對(duì)應(yīng)于圖11B中在對(duì)應(yīng)樣本時(shí)間所示的水平。在曲線(xiàn)圖頂部和底部處的虛線(xiàn)指示adc_data信號(hào)和adc_data_held信號(hào)的最大值和最小值。最小值和最大值之間的值范圍也稱(chēng)為adc_data信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。如下文所述，在曲線(xiàn)圖第二部分中的光電檢測(cè)信號(hào)路徑增益是不同的(較低)。一般來(lái)講，adc_data_held值與光電流成正比，并且增益變化僅影響比例性的比率或常數(shù)。圖11C示出由閾值生成電路響應(yīng)于adc_data_held值計(jì)算的pd_pk、pd_vl和pd_th_mid值。圖11D示出在閾值生成電路的一些實(shí)施方案中響應(yīng)于adc_data_held值計(jì)算的pd_pk、pd_vl和pd_th_pk值。應(yīng)注意，pd_th_pk值始終與pd_pk值成一定比例。圖11E示出adc_data_held值以及pd_th_mid和pd_th_pk值。應(yīng)注意，在其中adc_data_held值相對(duì)恒定的很長(zhǎng)一段時(shí)間中，隨pd_vl值衰減至同一水平，pd_th_mid值變得等于adc_data_held值。pd_th_pk值始終保持低于adc_data_held值一定量。在圖11E中還示出對(duì)pd_th的選擇，其中pd_th值被選擇為pd_th_pk和pd_th_mid中的較小者。這樣，閾值始終被設(shè)定為距pd_pk值某一距離，從而避免因光電流信號(hào)和adc_data held信號(hào)上的噪聲引起的pd_data上的誤躍遷。圖11F示出通過(guò)將adc_data_held值與pd_th值進(jìn)行比較而產(chǎn)生的pd_data值。應(yīng)注意，pd_data信號(hào)是雙值信號(hào)，其在發(fā)生眨眼時(shí)較低。圖11G示出這些示例性波形的tia_gain值與時(shí)間的關(guān)系。當(dāng)pd_th開(kāi)始超過(guò)圖11E中以agc_pk_th示出的高閾值時(shí)，tia_gain的值被設(shè)置為較低。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)pd_th開(kāi)始下降至低于低閾值時(shí)，發(fā)生相似的行為而使tia_gain升高。再次參見(jiàn)圖11A至圖11E的各圖的第二部分，較低tia_gain的效果是明顯的。尤其應(yīng)注意，adc_data_held值保持于adc_data信號(hào)和adc_data_held信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍的中值附近。此外，重要的是應(yīng)注意，如上文所述根據(jù)增益變化來(lái)更新pd_pk值和pd_vl值，從而在峰值和谷值檢測(cè)器狀態(tài)和值中避免只因光電檢測(cè)信號(hào)路徑增益變化引起的不連續(xù)性。

圖12示出集成電路管芯1200上的光阻擋特征結(jié)構(gòu)和光通過(guò)特征結(jié)構(gòu)。集成電路管芯1200包括光通過(guò)區(qū)域1202、光阻擋區(qū)域1204、接合焊盤(pán)1206、鈍化開(kāi)孔1208以及光阻擋層開(kāi)孔1210。光通過(guò)區(qū)域1202位于光電傳感器(未示出)上方，例如在半導(dǎo)體工藝中實(shí)現(xiàn)的光電二極管陣列。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，光通過(guò)區(qū)域1202允許盡可能多的光到達(dá)光電傳感器，從而使靈敏度最大化。這可通過(guò)移除多晶硅、金屬、氧化物、氮化物、聚酰亞胺和光感受器上的其它層完成，如在用于制造的半導(dǎo)體工藝中或在后處理中所允許。透光區(qū)域1202也可接受其它特殊處理以?xún)?yōu)化光電檢測(cè)，例如減反射涂層、濾光片和/或擴(kuò)散片。光阻擋區(qū)域1204可覆蓋管芯上不需要進(jìn)行曝光的其它電路。光電流可能會(huì)使其它電路的性能劣化，例如在如此前所提及的結(jié)合到接觸鏡片中所需的超低電流電路中使偏置電壓和振蕩器頻率偏移。光阻擋區(qū)域1204以薄的、不透明的反射材料形成，例如在半導(dǎo)體晶片處理和后處理中已經(jīng)使用的鋁或銅。如果以金屬實(shí)現(xiàn)，則形成光阻擋區(qū)域1204的材料必須與下面的電路和接合焊盤(pán)1206絕緣，以防止短路狀況。此類(lèi)絕緣可由已經(jīng)作為正常晶片鈍化物的一部分存在于管芯上的鈍化物(例如氧化物、氮化物和/或聚酰亞胺)來(lái)提供或者以在后處理期間所加入的其它電介質(zhì)來(lái)提供。遮蔽允許光阻擋層具有開(kāi)孔1210，使得導(dǎo)電的光阻擋金屬不與管芯上的接合焊盤(pán)重疊。光阻擋區(qū)域1204被附加的電介質(zhì)或鈍化物覆蓋，以保護(hù)管芯并避免在管芯附著期間短路。該最終鈍化物具有鈍化物開(kāi)孔1208，以允許連接至接合焊盤(pán)1206。

在接觸鏡片包括著色能力的另選的實(shí)施方案中，光通過(guò)區(qū)域1202與接觸鏡片的能夠被著色的區(qū)域至少部分地重疊。在光電傳感器存在于接觸鏡片的著色區(qū)域和非著色區(qū)域兩者中的情況下，其允許確定被著色阻擋的光的量。在另一個(gè)實(shí)施方案中，整個(gè)光通過(guò)區(qū)域1202存在于著色區(qū)域中。

圖13示出具有電子插入件的接觸鏡片，該電子插入件包括眨眼檢測(cè)系統(tǒng)。接觸鏡片1300包括軟塑料部分1302，該軟塑料部分1302提供電子插入件1304。該插入件1304包括由電子器件激活的鏡片1306，例如取決于激活聚焦于近處或遠(yuǎn)處。集成電路1308安裝于插入件1304上并連接至電池1310、鏡片1306以及系統(tǒng)必需的其它部件。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，集成電路1308包括光電傳感器1312和相關(guān)聯(lián)的光電檢測(cè)器信號(hào)路徑電路。光電傳感器1312穿過(guò)鏡片插入件1304面朝外并遠(yuǎn)離眼睛，因而能夠接收環(huán)境光。光電傳感器1312可在集成電路1308上(如圖所示)例如以單個(gè)光電二極管或光電二極管的陣列實(shí)現(xiàn)。光電傳感器1312也可以安裝于插入件1304上的單獨(dú)裝置實(shí)現(xiàn)并與跡線(xiàn)1314連接。當(dāng)眼瞼閉合時(shí)，包括光電檢測(cè)器1312在內(nèi)的鏡片插入件1304被覆蓋，從而減少入射在光電檢測(cè)器1312上的光水平。光電檢測(cè)器1312能夠測(cè)量環(huán)境光，以確定使用者是否正在眨眼。根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，光電檢測(cè)器1312可用本公開(kāi)內(nèi)容中討論的其它傳感器取代或擴(kuò)充。

眨眼檢測(cè)的附加實(shí)施方案可允許眨眼序列的持續(xù)時(shí)間和間隔的更大變化，例如通過(guò)基于第一次眨眼的所測(cè)量的結(jié)束時(shí)間來(lái)對(duì)第二次眨眼的開(kāi)始計(jì)時(shí)，而非通過(guò)利用固定的模板或通過(guò)加寬遮罩的“不用計(jì)”間歇(0值)。

應(yīng)當(dāng)理解，眨眼檢測(cè)和/或睡眠檢測(cè)可在數(shù)字邏輯中或者在微控制器上運(yùn)行的軟件中實(shí)現(xiàn)。算法邏輯或微控制器可與光電檢測(cè)信號(hào)路徑電路和系統(tǒng)控制器一起在單個(gè)應(yīng)用專(zhuān)用集成電路(ASIC)上實(shí)現(xiàn)，或者其可橫跨多于一個(gè)集成電路來(lái)劃分。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，動(dòng)力式或電子式眼科鏡片可結(jié)合眼瞼或眼瞼位置傳感器。已知的是眼瞼以多種方式保護(hù)眼球，包括眨眼反射和眼淚展布的動(dòng)作。眼瞼的眨眼反射通過(guò)在感知到對(duì)眼睛的威脅后迅速閉合來(lái)防止對(duì)眼球造成創(chuàng)傷。眨眼還會(huì)使眼淚展布在眼球表面，以使眼球保持濕潤(rùn)并沖洗掉細(xì)菌和其它異物。但眼瞼的運(yùn)動(dòng)除了在個(gè)體(或佩戴者)佩戴電子式眼科鏡片時(shí)被用來(lái)警示報(bào)警已被激活，也可指示在起作用的其它動(dòng)作或功能。

現(xiàn)在參見(jiàn)圖14A，其中示出眼睛1400上的眼瞼位置傳感器系統(tǒng)。該系統(tǒng)被結(jié)合到接觸鏡片1402中。其中示出了上眼瞼和下眼瞼，按閉合程度增加的順序上眼瞼的可能位置為1401、1403和1405。下眼瞼也以對(duì)應(yīng)于上眼瞼的閉合水平示出；即，位置1407、1409和1405。當(dāng)眼瞼閉合時(shí)它們占據(jù)相同的位置；即，1405。根據(jù)該實(shí)施方案的接觸鏡片1402包括傳感器陣列1404。該傳感器陣列1404包括一個(gè)或多個(gè)光電傳感器。在該實(shí)施方案中，傳感器陣列1404包括十二(12)個(gè)光電傳感器1406a至1406l。在上眼瞼處于位置1401而下眼瞼處于位置1407的情況下，所有光電傳感器1406a-1406l被暴露于并接收環(huán)境光，由此產(chǎn)生可被本文所述的電子電路檢測(cè)的光電流。當(dāng)眼瞼在位置1403和1409處部分閉合時(shí)，頂部和底部的光電傳感器1406a和1406b被覆蓋，接收比其它光電傳感器1406c–1406l較少的光，并輸出可由電子電路檢測(cè)的相對(duì)較小的電流。隨著在位置1405眼瞼完全閉合，所有傳感器1406a–1406l都被覆蓋，電流也相應(yīng)地減少。該系統(tǒng)可被用于通過(guò)對(duì)傳感器陣列中的每個(gè)光電傳感器取樣，并利用光電流輸出與傳感器位置的關(guān)系來(lái)確定眼瞼位置，例如，在出現(xiàn)指示睡眠或困倦可能開(kāi)始的眨眼之后上下眼瞼是否未完全打開(kāi)。應(yīng)當(dāng)理解，光電傳感器應(yīng)放置在接觸鏡片上的合適位置，例如以便提供足夠的樣本位置以可靠地確定眼瞼位置，同時(shí)不阻擋清晰的光學(xué)區(qū)域(大致為由散瞳所占據(jù)的區(qū)域)。該系統(tǒng)也可被用于通過(guò)對(duì)傳感器進(jìn)行常規(guī)取樣并比較隨著時(shí)間所測(cè)得的值，從而檢測(cè)眨眼。在一個(gè)另選的實(shí)施方案中，傳感器陣列1404'的光電傳感器1406a'-1406l'形成圍繞瞳孔的弧形圖案，同時(shí)彼此間垂直間隔開(kāi)，例如圖14B所示。在任一所示實(shí)施方案中，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在傳感器陣列中可使用除12以外的數(shù)。另外的示例包括3至15范圍內(nèi)的數(shù)(在至少一個(gè)實(shí)施方案中，包括端點(diǎn)在內(nèi))，更具體地講包括4至8范圍內(nèi)的數(shù)(在至少一個(gè)實(shí)施方案中，包括端點(diǎn)在內(nèi))。

圖15A和圖15B示出電子系統(tǒng)1500，其中如上所述的眼瞼位置光電傳感器被用來(lái)觸發(fā)接觸鏡片1502或者更具體地講動(dòng)力式或電子式眼科鏡片中的活動(dòng)。圖15A示出鏡片1502上的電子系統(tǒng)1500，并且圖15B是系統(tǒng)1500的分解圖。如先前關(guān)于圖14A和14B所述，光1501入射到一個(gè)或多個(gè)光電傳感器1504上。這些光電傳感器1504可使用光電二極管、硫化鎘(CdS)傳感器、或適于將環(huán)境光轉(zhuǎn)換成電流的其它技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)光電傳感器1504的選擇，放大器1506或其它合適的電路可能需要調(diào)整輸入信號(hào)，以供隨后的或下游電路使用。復(fù)用器1508允許單個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(或ADC)1510接收來(lái)自多個(gè)光電傳感器1504的輸入。復(fù)用器1508可緊接在光電傳感器1504之后、放大器1506之前放置，或者取決于電流消耗、管芯尺寸和設(shè)計(jì)復(fù)雜度方面的考慮，也可以不使用。由于在眼睛上的各種位置需要多個(gè)光電傳感器1504以檢測(cè)眼瞼位置，共享下游處理部件(例如，放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字簽名系統(tǒng)控制器)可顯著減小電子電路所需的尺寸。放大器1506產(chǎn)生與輸入成比例的放大輸出，并可用作將輸入電流轉(zhuǎn)換成輸出電壓的互阻抗放大器。放大器1506可將信號(hào)放大到可供系統(tǒng)的其余部分使用的水平，例如使信號(hào)具有足夠的電壓和電力以被ADC 1510采集。例如，可能需要放大器1506來(lái)驅(qū)動(dòng)后續(xù)功能塊，因?yàn)楣怆妭鞲衅?504的輸出可能相當(dāng)小并且可能在低光照環(huán)境中使用。放大器1506還可以實(shí)現(xiàn)為可變?cè)鲆娣糯笃?，其增益可由系統(tǒng)控制器1512調(diào)整，以使系統(tǒng)1500的動(dòng)態(tài)范圍最大化。除提供增益之外，放大器1506還可包括其它模擬信號(hào)調(diào)節(jié)電路，例如適合于光電傳感器1504和放大器1506輸出的濾波電路和其它電路。放大器1506可為任何適用于放大和調(diào)節(jié)由光電傳感器1504輸出的信號(hào)的裝置。例如，放大器1504可僅為單個(gè)運(yùn)算放大器，或包括具有一個(gè)或多個(gè)運(yùn)算放大器的更復(fù)雜的電路。

如上所述，光電傳感器1504和放大器1506被配置成檢測(cè)眼睛上各種位置的入射光1501，并將輸入電流轉(zhuǎn)換成最終可由系統(tǒng)控制器1512使用的數(shù)字信號(hào)。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)控制器1512被預(yù)編程以對(duì)眼睛上的每個(gè)光電傳感器1504取樣，以檢測(cè)眼瞼位置并向警示機(jī)構(gòu)1514提供合適的輸出信號(hào)。系統(tǒng)控制器1512還包括相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器。系統(tǒng)控制器1512可將光電傳感器1504的最近樣本結(jié)合到與眼瞼打開(kāi)和瞇眼位置相關(guān)的預(yù)先制定模式。系統(tǒng)1500可能需要區(qū)分眼瞼位置之間的變化，在環(huán)境光、陰影及其它現(xiàn)象下的正常變化。這種區(qū)分可通過(guò)適當(dāng)選擇取樣頻率、放大器增益和其它系統(tǒng)參數(shù)、優(yōu)化傳感器在接觸鏡片上的放置、確定眼瞼位置模式、記錄環(huán)境光、將各光電傳感器與相鄰光電傳感器和所有光電傳感器進(jìn)行比較、以及通過(guò)其它技術(shù)獨(dú)特地辨別眼瞼位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在至少一個(gè)實(shí)施方案中，ADC 1510可用于將來(lái)自放大器1506的連續(xù)模擬信號(hào)輸出通過(guò)復(fù)用器轉(zhuǎn)換成適合于進(jìn)一步信號(hào)處理的取樣數(shù)字信號(hào)。例如，ADC 1510可將來(lái)自放大器1506的模擬信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換成可供后續(xù)或下游電路(例如數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)或微處理器1516)使用的數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)或數(shù)字信號(hào)處理器1516可用于數(shù)字信號(hào)處理，包括對(duì)取樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾、處理、檢測(cè)以及以其它方式操縱/處理中的一種或多種，從而允許入射光電檢測(cè)供下游使用。可使用各種眼瞼位置和/或閉合模式對(duì)數(shù)字信號(hào)處理器1516進(jìn)行預(yù)編程。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，數(shù)字信號(hào)處理器1516還包括相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器。數(shù)字信號(hào)處理器1516可利用模擬電路、數(shù)字電路、軟件、和/或優(yōu)選地它們的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。ADC 1510連同相關(guān)聯(lián)的放大器1506和數(shù)字信號(hào)處理器1516以與前述取樣速率一致的合適速率激活，例如每一百(100)ms激活一次。

電源1518為包括眼瞼位置傳感器系統(tǒng)1500的多個(gè)部件供應(yīng)電力。電源1518也可用于向接觸鏡片中的其它部件供應(yīng)電力。電力可由電池、能量采集器或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的其它合適裝置供應(yīng)。實(shí)質(zhì)上，可利用任何類(lèi)型的電源1518來(lái)為系統(tǒng)的所有其它部件提供可靠的電力。眼瞼位置傳感器陣列模式經(jīng)過(guò)從模擬到數(shù)字的處理后，能夠致動(dòng)系統(tǒng)控制器1512或系統(tǒng)控制器1512的一部分。此外，系統(tǒng)控制器1512可根據(jù)來(lái)自數(shù)字信號(hào)系統(tǒng)控制器1508的輸入來(lái)控制動(dòng)力式接觸鏡片的其它方面，例如致動(dòng)警示機(jī)構(gòu)1514。

現(xiàn)在參見(jiàn)圖16，其中示出設(shè)置于接觸鏡片上的三個(gè)不同的垂直位置處的三個(gè)光電傳感器的輸出特性。輸出特性可表示與每個(gè)光電傳感器上的入射光成比例的電流，或者可表示下游信號(hào)，例如在ADC(圖15B中的元件1510)的輸出中的數(shù)字取樣數(shù)據(jù)值與時(shí)間的關(guān)系。總?cè)肷涔?602先增加、再保持穩(wěn)定、然后下降，例如當(dāng)從黑暗的房間走到明亮的走廊再回到黑暗的房間時(shí)。如果眼瞼保持張開(kāi)，則所有三個(gè)光電傳感器1604、1606和1608都將輸出與環(huán)境光相似的信號(hào)，由光電傳感器1604和光電傳感器1608的虛線(xiàn)1601和虛線(xiàn)1603示出。除了環(huán)境光水平1602改變，位置1610指示眼瞼的部分閉合，其與眼瞼打開(kāi)位置1612和1614所指示的不同。當(dāng)眼瞼部分閉合時(shí)，上部的光電傳感器1604被上眼瞼覆蓋，并由于眼瞼對(duì)光電傳感器的阻擋而輸出相應(yīng)較低的水平。盡管環(huán)境光1602在增加，但由于部分閉合的眼瞼，光電傳感器1604接收較少的光并輸出較低的信號(hào)。使用被覆蓋的光電傳感器1608觀察到相似的反應(yīng)。瞇眼期間中間傳感器1606不被覆蓋，從而繼續(xù)看見(jiàn)光水平增加，并且輸出水平也相應(yīng)增加。雖然該示例僅示出一種具體情況，但傳感器位置的各種配置和眼瞼運(yùn)動(dòng)如何被檢測(cè)到也是顯而易見(jiàn)的。

圖17A和圖17B示出結(jié)合到接觸鏡片1702中的另選的檢測(cè)系統(tǒng)1700。圖17A示出了鏡片1702上的系統(tǒng)1700，并且圖17B示出了系統(tǒng)1700的分解圖。在該實(shí)施方案中，利用電容式觸摸傳感器1704來(lái)代替光電傳感器。電容式觸摸傳感器在電子業(yè)中十分常見(jiàn)，例如用于觸摸屏顯示器中。其基本原理是，以物理方式實(shí)現(xiàn)電容觸摸傳感器(或可變電容器)1704，使得電容隨著接近或觸摸而變化，例如通過(guò)實(shí)現(xiàn)由電介質(zhì)覆蓋的網(wǎng)格。傳感器調(diào)節(jié)器1706產(chǎn)生與電容成比例的輸出信號(hào)，例如，通過(guò)測(cè)量具有可變電容器的振蕩器的變化，或通過(guò)使用固定頻率的AC信號(hào)感測(cè)可變電容器與固定電容器的比率。傳感器調(diào)節(jié)器1706的輸出可以與復(fù)用器1708相結(jié)合以減少下游電路。在該實(shí)施方案中，為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，省略了上文關(guān)于圖15所述的必要信號(hào)調(diào)節(jié)電路。系統(tǒng)控制器1710通過(guò)復(fù)用器1708接收來(lái)自電容式傳感器調(diào)節(jié)器1706的輸入，例如通過(guò)按順序激活每個(gè)傳感器并記錄值。然后，其可將測(cè)量值與預(yù)先設(shè)定的模式和歷史樣本進(jìn)行比較，以確定眼瞼的位置。然后，系統(tǒng)控制器可以激活警示機(jī)構(gòu)1712中的功能，例如使變焦鏡片的焦距變得更近。電容式觸摸傳感器1704可以與前述光電傳感器的模式相似的物理模式進(jìn)行布局，但將使用眼瞼位置對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化以用于檢測(cè)電容的變化。傳感器并且就此而言整個(gè)電子系統(tǒng)，都將被封裝并與接觸鏡片的鹽水環(huán)境隔離。當(dāng)眼瞼覆蓋傳感器1704時(shí)，將檢測(cè)到電容的變化而不是如前所述的環(huán)境光的變化。圖17B還示出在至少一個(gè)實(shí)施方案中包括電源1714。

重要的是應(yīng)注意，如果需要，可根據(jù)電容式觸摸傳感器利用ADC和數(shù)字信號(hào)處理電路，如關(guān)于圖15B的光電傳感器所示。在一個(gè)另選的實(shí)施方案中，電容式觸摸傳感器為任何壓力傳感器。在另一個(gè)實(shí)施方案中，鏡片上存在光電傳感器和壓力傳感器的組合。

在一個(gè)實(shí)施方案中，電子器件和電子互連形成在接觸鏡片的周邊區(qū)域中而非光學(xué)區(qū)域中。根據(jù)一個(gè)另選的實(shí)施方案，重要的是應(yīng)注意，電子器件的定位不必僅限于接觸鏡片的周邊區(qū)域。本文所述的所有電子部件均可利用薄膜技術(shù)和/或透明材料制成。如果利用這些技術(shù)，則電子部件可置于任何適合的位置，只要它們與光學(xué)器件兼容即可。

圖18A-圖18D示出了另選的實(shí)施方案，其中眼瞼位置傳感器系統(tǒng)是具有沿接觸鏡片1802覆蓋多個(gè)垂直點(diǎn)的帶的傳感器，該接觸鏡片與電路1800結(jié)合運(yùn)作?？删哂袔顦?gòu)造的傳感器的一個(gè)示例是電容式傳感器。圖18A示出一個(gè)示例，其中帶1808在接觸鏡片1802上基本上是直的。雖然帶1808被示出為與平分接觸鏡片1802的線(xiàn)平行取向，但其可具有相對(duì)于平分線(xiàn)成角度的取向或呈弧形。圖18B示出一個(gè)示例，其中帶1808a沿接觸鏡片1802采用螺線(xiàn)型路徑。在圖18C所示的實(shí)施方案中，當(dāng)眼瞼接近閉合狀態(tài)時(shí)，帶1808b的螺線(xiàn)型配置將增加由電路1800檢測(cè)到的電容的變化。電容變化程度將轉(zhuǎn)化為眼瞼閉合量?？删哂袔钆渲玫膫鞲衅鞯牧硪粋€(gè)示例是具有隔膜和呈帶狀配置的基部的壓電式壓力換能器。當(dāng)眼瞼閉合時(shí)，眼瞼將對(duì)壓電式壓力換能器施加附加的壓力，從而允許確定眼瞼閉合水平。沿垂直軸線(xiàn)的連續(xù)感測(cè)在多個(gè)傳感器上提供改進(jìn)的顆粒度，從而提供改進(jìn)的眼瞼位置測(cè)量。圖18D示出可結(jié)合包括系統(tǒng)控制器1810、警示機(jī)構(gòu)1812和電源1814的帶狀傳感器1808、1808a、1808b使用的電路。在另一個(gè)另選的實(shí)施方案中，存在多個(gè)帶。成角度的和/或螺線(xiàn)型帶狀配置的優(yōu)點(diǎn)是即使接觸鏡片在佩戴者的眼睛上的取向不正確，但仍然可以檢測(cè)到眼瞼的位置。

數(shù)字信號(hào)處理區(qū)塊和系統(tǒng)控制器(圖15B中的1516和1512，分別為圖17B中的系統(tǒng)控制器1710和圖18D中的系統(tǒng)控制器1810)的活動(dòng)取決于可用的傳感器輸入、環(huán)境和用戶(hù)反應(yīng)。輸入、反應(yīng)和判定閾值可根據(jù)以下中的一者或多者來(lái)確定：眼科研究、預(yù)編程、訓(xùn)練、以及自適應(yīng)性/學(xué)習(xí)算法。例如，眼瞼運(yùn)動(dòng)的一般特性可被充分記錄于文獻(xiàn)中、適用于廣泛的使用者人群、以及被預(yù)編程到系統(tǒng)控制器中。然而，個(gè)體與一般預(yù)期響應(yīng)和/或眨眼頻率變化的偏差可被記錄于自適應(yīng)性/學(xué)習(xí)算法的訓(xùn)練會(huì)話(huà)或部分中，該算法在電子式眼科裝置的操作中繼續(xù)完善響應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施方案中，使用者可通過(guò)在使用者想要聚焦于近處時(shí)激活與裝置通信的手持式短表鏈來(lái)訓(xùn)練該裝置。裝置中的學(xué)習(xí)算法可接著參考在短表鏈信號(hào)之前與之后所存儲(chǔ)的傳感器輸入，以完善內(nèi)部決策算法。該訓(xùn)練周期可持續(xù)一天，然后裝置將僅靠傳感器輸入來(lái)自主地操作，并且不需要短表鏈。

在另選的實(shí)施方案中，系統(tǒng)還包括眼睛運(yùn)動(dòng)傳感器系統(tǒng)，該眼睛運(yùn)動(dòng)傳感器系統(tǒng)可提供佩戴者在報(bào)警將被觸發(fā)時(shí)是否處于快速眼睛運(yùn)動(dòng)(REM)睡眠的指示。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，如果眼瞼位置系統(tǒng)檢測(cè)到眼瞼在報(bào)警觸發(fā)時(shí)閉合，則眼睛運(yùn)動(dòng)傳感器系統(tǒng)由系統(tǒng)控制器進(jìn)行取樣。如果系統(tǒng)控制器檢測(cè)到眼睛運(yùn)動(dòng)，則報(bào)警的類(lèi)型可被調(diào)節(jié)以反映佩戴者的REM睡眠。在另一個(gè)實(shí)施方案中，如果系統(tǒng)控制器從眼睛運(yùn)動(dòng)傳感器系統(tǒng)接收佩戴者處于俯臥的讀數(shù)并且從眼瞼位置傳感器系統(tǒng)接收眼瞼閉合的讀數(shù)，則報(bào)警的類(lèi)型可被調(diào)節(jié)以反映佩戴者睡著了。在另一個(gè)實(shí)施方案中，報(bào)警以較低強(qiáng)度水平開(kāi)始，該強(qiáng)度水平在一段時(shí)間內(nèi)增長(zhǎng)以向佩戴者提供溫和的警示。在另選的實(shí)施方案中，提供的報(bào)警是升級(jí)的報(bào)警。

圖19A和圖19B示出了用于在例如睡眠期間檢測(cè)眼睛的運(yùn)動(dòng)的示例性眼睛運(yùn)動(dòng)傳感器系統(tǒng)1900。傳感器1902檢測(cè)瞳孔或者更一般地檢測(cè)眼睛的運(yùn)動(dòng)和/或位置。傳感器1902可作為多軸加速度計(jì)在接觸鏡片1901上實(shí)現(xiàn)。通過(guò)接觸鏡片1901附連到眼睛并且大致與眼睛一起運(yùn)動(dòng)，接觸鏡片1901上的加速度計(jì)可跟蹤眼睛運(yùn)動(dòng)。重要的是應(yīng)注意，任何合適的裝置都可用作傳感器1902，并且可利用多于一個(gè)的單個(gè)傳感器1902。通過(guò)信號(hào)處理器1904采集、取樣和調(diào)節(jié)傳感器1902的輸出。信號(hào)處理器1904可包括任何數(shù)量的裝置以接收來(lái)自傳感器1902的數(shù)據(jù)并以合適的格式為系統(tǒng)1900的其余部件生成輸出，該裝置包括放大器、互阻抗放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、過(guò)濾器、數(shù)字信號(hào)處理器和相關(guān)電路。數(shù)字信號(hào)處理器1904可利用模擬電路、數(shù)字電路、軟件和/或它們的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，信號(hào)處理器1904和傳感器1902在同一集成電路管芯上制造。用于加速度計(jì)的獲取和調(diào)節(jié)的傳感器電路不同于用于肌肉活動(dòng)傳感器或光學(xué)瞳孔跟蹤器的電路。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，信號(hào)處理器1904的輸出為經(jīng)取樣的數(shù)字流并且可包括絕對(duì)位置或相對(duì)位置、運(yùn)動(dòng)、所檢測(cè)的與會(huì)聚一致的注視、或者其它數(shù)據(jù)。系統(tǒng)控制器1906從信號(hào)處理器1904接收輸入，并使用該信息結(jié)合其它輸入來(lái)確定佩戴者是否已入睡。系統(tǒng)控制器1906可觸發(fā)傳感器1902和信號(hào)處理器1904兩者的活動(dòng)，同時(shí)接收它們的輸出。在沒(méi)有檢測(cè)到眼運(yùn)動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)控制器1906使用來(lái)自信號(hào)處理器1904和/或收發(fā)器1910的輸入數(shù)據(jù)，基于傳感器1902在X、Y、Z軸上的取向來(lái)確定佩戴者是否正在躺下。如果坐標(biāo)軸如圖19C所示，則當(dāng)加速度計(jì)檢測(cè)到任一方向上的X軸中或任一方向上的Z軸中的穩(wěn)定加速度時(shí)，佩戴者的頭部處于水平取向。當(dāng)加速度計(jì)在負(fù)方向上的Y軸中檢測(cè)到穩(wěn)定加速度時(shí)，佩戴者的頭部是豎直的。當(dāng)加速度計(jì)檢測(cè)到Y(jié)軸和Z軸中的穩(wěn)定加速度，而在X軸上具有或不具有穩(wěn)定加速度時(shí)，佩戴者的頭部向前傾斜。

圖19B示出通過(guò)天線(xiàn)1912接收和/或傳輸通信的任選收發(fā)器1910。該通信可來(lái)自相鄰的接觸鏡片、眼鏡鏡片或其它裝置。收發(fā)器1910可被配置用于與系統(tǒng)控制器1906雙向通信。如收發(fā)器中常見(jiàn)的，收發(fā)器1910可容納濾波、放大、檢測(cè)、和處理電路。針對(duì)電子式或動(dòng)力式接觸鏡片對(duì)收發(fā)器1910的具體細(xì)節(jié)進(jìn)行定制，例如，通信可以處于合適的頻率、振幅和格式，以實(shí)現(xiàn)眼睛之間的可靠通信、低能耗并符合法規(guī)要求。收發(fā)器1910和天線(xiàn)1912可在射頻(RF)帶(例如2.4GHz)下工作，或者可使用光來(lái)通信。從收發(fā)器1910所接收的信息輸入至系統(tǒng)控制器1906，例如指示取向的來(lái)自相鄰鏡片的信息。系統(tǒng)控制器1906也可將來(lái)自例如數(shù)字管理器1908的數(shù)據(jù)傳輸至收發(fā)器1910，該收發(fā)器接著通過(guò)天線(xiàn)1912通過(guò)通信鏈路傳輸數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)控制器1906可以位于現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列上、微型控制器上、或者任何其它合適的裝置中的狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)。本文所述的系統(tǒng)1900和部件的電力由電源1914供應(yīng)，該電源可包括電池、能量采集器或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的類(lèi)似裝置。電源1914也可用于向接觸鏡片1901上的其它裝置供應(yīng)電力。

在至少一個(gè)實(shí)施方案中，眼睛運(yùn)動(dòng)傳感器系統(tǒng)1900被結(jié)合和/或換句話(huà)講被封裝并與接觸鏡片1901的鹽水環(huán)境相隔離。

在至少一個(gè)實(shí)施方案中，電子器件和電子互連形成在接觸鏡片的周邊區(qū)域中而非光學(xué)區(qū)域中。根據(jù)一個(gè)另選的實(shí)施方案，重要的是應(yīng)注意，電子器件的定位不必僅限于接觸鏡片的周邊區(qū)域。本文所述的所有電子部件均可利用薄膜技術(shù)和/或透明材料制成。如果利用這些技術(shù)，則電子部件可置于任何適合的位置，只要它們與光學(xué)器件兼容即可。

在至少一個(gè)實(shí)施方案中，該系統(tǒng)還包括存儲(chǔ)箱。該存儲(chǔ)箱在至少一個(gè)實(shí)施方案中包括具有基座的殼體和覆蓋件，它們沿著一個(gè)邊緣連接以便相對(duì)于殼體打開(kāi)覆蓋件，從而允許接觸鏡片放入殼體中的空腔內(nèi)。在另選的實(shí)施方案中，存儲(chǔ)箱可具有消毒、監(jiān)控、重新排序和外部連接功能。消毒功能將允許佩戴者使用鏡片較長(zhǎng)時(shí)間。

圖20示出了示例性存儲(chǔ)箱，該存儲(chǔ)箱具有殼體2000、通信系統(tǒng)、存儲(chǔ)器、時(shí)鐘、電通信連接器2002以及電源2006。在一個(gè)另選的實(shí)施方案中，存儲(chǔ)箱包括包含于殼體諸如先前描述的殼體和覆蓋件內(nèi)的輻射消毒基座單元2004。電通信連接器2002可包括通用串行總線(xiàn)(USB)連接器或其它類(lèi)型的連接器。連接器可包括用于傳輸數(shù)據(jù)和電力中的一者或二者的端子。在一些實(shí)施方案中，電通信連接器2002提供電力以操作輻射消毒基座單元2004。一些實(shí)施方案還可包括一個(gè)或多個(gè)電池2006或其它電力存儲(chǔ)裝置。在一些實(shí)施方案中，電池2006包括一個(gè)或多個(gè)鋰離子電池或其它可充電裝置。電力存儲(chǔ)裝置可通過(guò)電通信連接器2002接收充電電流。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，輻射消毒基座單元2004通過(guò)存儲(chǔ)在電池2006中的電力進(jìn)行操作。

在至少一個(gè)實(shí)施方案中，通信系統(tǒng)包括用于與插入鏡片相互作用的天線(xiàn)諸如射頻識(shí)別(RFID)天線(xiàn)以及與所述天線(xiàn)電通信的控制器。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，控制器與至少一個(gè)存儲(chǔ)器電通信，該存儲(chǔ)器在至少一個(gè)實(shí)施方案中為閃存，如用于記憶棒中的閃存。相互作用的示例包括：對(duì)一個(gè)或兩個(gè)鏡片上的電源無(wú)線(xiàn)再充電，當(dāng)前時(shí)間的傳輸，傳輸報(bào)警時(shí)間，將存儲(chǔ)在鏡片上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱鎯?chǔ)箱中(或與其通信)的存儲(chǔ)器，以及基于佩戴者特定特性將模板和掩膜從存儲(chǔ)箱傳輸?shù)街辽僖粋€(gè)鏡片。在另選的實(shí)施方案中，天線(xiàn)用于與外部裝置諸如計(jì)算機(jī)或智能電話(huà)通信。

在至少一個(gè)實(shí)施方案中，控制器被配置成將從至少一個(gè)鏡片接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和/或格式化，以基于數(shù)據(jù)傳輸時(shí)與存儲(chǔ)箱中的當(dāng)前時(shí)間相關(guān)的當(dāng)前累加器讀數(shù)，來(lái)將時(shí)間戳信息改變成實(shí)際時(shí)間。在一個(gè)另選的實(shí)施方案中，存儲(chǔ)箱向鏡片發(fā)送信號(hào)以使累加器重置為零，并且處理器在存儲(chǔ)器中記錄累加器被重置為零的時(shí)間，或者另選地將累加器更新至正確時(shí)間。在鏡片重新插入存儲(chǔ)箱之后，處理器記錄當(dāng)前時(shí)間并確定取樣循環(huán)數(shù)。在取樣循環(huán)時(shí)長(zhǎng)取決于當(dāng)前進(jìn)行的取樣對(duì)象和/或自鏡片移除后鏡片的操作狀態(tài)而有所不同的實(shí)施方案中，存儲(chǔ)箱根據(jù)如由存儲(chǔ)箱所測(cè)得的鏡片從存儲(chǔ)箱移除與鏡片返回到存儲(chǔ)箱之間的時(shí)間差，歸一化取樣周期。另選地，當(dāng)取樣循環(huán)具有不同時(shí)長(zhǎng)時(shí)，存儲(chǔ)箱向接觸鏡片發(fā)送信號(hào)以調(diào)節(jié)其振蕩器(以與由接觸鏡片表現(xiàn)出的時(shí)間漂移相關(guān)的量)，并且在另一個(gè)實(shí)施方案中存儲(chǔ)箱更新接觸鏡片上的累加器上的時(shí)間。

在一些實(shí)施方案中，電通信連接器2002可包括單個(gè)AC或DC電流源。在此列實(shí)施方案中，在通過(guò)電通信連接器2002提供電力時(shí)可省略電源2006。

眼內(nèi)鏡片或IOL是被植入眼中并替代晶狀體的鏡片。它可用于患有白內(nèi)障的個(gè)體或者只是用于治療各種屈光缺陷。IOL通常包括小的塑料鏡片，該塑料鏡片具有塑料側(cè)面支撐件(被稱(chēng)為觸覺(jué)學(xué))，以將鏡片在眼睛中的封裝袋內(nèi)保持固定。本文所述的任何電子器件和/或組件均可被以與接觸鏡片相似的方式結(jié)合到IOL中。

盡管所示出和描述的據(jù)信是最為實(shí)用和優(yōu)選的實(shí)施方案，但顯而易見(jiàn)的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可對(duì)所描述和所示出的具體設(shè)計(jì)和方法作出變更，并且可在不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下使用這些變更形式。本發(fā)明并不局限于所描述和所示出的具體構(gòu)造，而是應(yīng)當(dāng)理解為與落入所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)的全部修改形式相符。