本披露總體上涉及智能接觸鏡片領域。特別地，本披露涉及一種檢測入射光強度的比例變化的智能接觸鏡片以及操作這種智能接觸鏡片的方法。

背景技術：

1、包括用于檢測比例光變化的電路的智能接觸鏡片可用于各種應用，包括例如檢測眨眼動作或檢測運動物體。為了能夠在例如昏暗的室內光照條件和明亮的室外光照條件下檢測光變化，需要這樣的電路具有高動態(tài)范圍。

技術實現(xiàn)思路

1、為了至少部分地滿足上述需求，本披露試圖提供一種用于檢測入射光強度的比例變化的改進的智能接觸鏡片以及操作這種智能接觸鏡片的方法，如在獨立權利要求中所定義的。在從屬權利要求中提供了進一步的實施例。

2、根據(jù)本披露的一個方面，提供了一種智能接觸鏡片。該智能接觸鏡片包括一個或多個液晶顯示器(lcd)類型的優(yōu)選為同心的環(huán)，每個環(huán)可在具有較低光衰減的狀態(tài)和具有較高光衰減的狀態(tài)之間操作。該智能接觸鏡片還包括電路，用于檢測入射光強度的比例變化；以及控制器，被配置為基于入射光的強度操作該一個或多個環(huán)，并作為對電路檢測到該入射光強度從較高強度狀態(tài)到較低強度狀態(tài)的比例變化指示至少用戶的眨眼動作已經開始的響應，啟動該一個或多個環(huán)的重新極化。

3、如本文所述的智能接觸鏡片可以提供一種例如人工模仿眼睛虹膜功能的方式。這可能對因例如癌癥、急性損傷或其他原因而患有虹膜問題的個人有所幫助。通過單獨地激活或去激活布置在虹膜區(qū)域中的一個或多個lcd類型的環(huán)，可以基于例如環(huán)境光水平來控制入射到眼睛的光。

4、一旦lcd環(huán)被激活，其通常需要在幾秒鐘后重新極化，以免失去對比度。這種重新極化可能以一種不希望的光閃爍的形式被接觸鏡片的使用者看到。然而，如果改為在眼睛的眼瞼閉合時(例如在眨眼期間)重新極化lcd環(huán)，則可以在使用者察覺不到明顯的光閃爍的情況下執(zhí)行重新極化。對于某些lcd類型，也可能出于其他原因需要對環(huán)進行重新極化。舉例來說，如果環(huán)例如是賓主顯示器類型，則可能需要反復重新極化以防止(多個)晶體單元的退化。

5、如果鏡片安裝/提供在眼睛中，則上述強度變化例如可以對應于眨眼動作的開始。通過在眨眼期間(即當眼瞼閉合時)重新極化該一個或多個環(huán)，接觸鏡片的使用者可以經歷很少甚至不經歷由于重新極化導致的視覺閃爍。

6、該電路可以包括光傳感器，該光傳感器被配置為根據(jù)入射光的強度產生通過其的光電流。光傳感器例如可以是光電二極管、光電探測器或光電傳感器，或者是可以根據(jù)入射光的強度提供通過其的光電流的其他元件(即光敏器件)。

7、該電路可以包括運算放大器，該運算放大器可以提高檢測到的入射光強度變化的信噪比。

8、該光傳感器可以連接到該運算放大器的反相輸入端，該運算放大器可以提高所產生的光電流的信噪比。

9、該電路可以包括反饋回路。該反饋回路可以將該運算放大器的輸出端連接到該運算放大器的反相輸入端。該反饋回路可以包括至少一個電路元件。該至少一個電路元件可以具有對數(shù)電壓-電流相關性。該反饋回路實現(xiàn)負反饋，提高了電路的穩(wěn)定性。具有對數(shù)電壓-電流相關性的電路元件允許該電路在高動態(tài)光范圍內檢測光變化，并且例如在昏暗的室內光以及充足的陽光兩種條件下工作。

10、該電路可以包括高通濾波器。該高通濾波器可以被配置為對該運算放大器輸出的信號進行濾波以生成高通濾波后的信號。該高通濾波后的信號可以具有更高的信噪比。

11、該電路可以進一步包括比較元件。該比較元件可以被配置為接收該高通濾波后的信號。該比較元件可以被配置為將該高通濾波后的信號與至少第一閾值進行比較。該比較元件可以被配置為輸出信號，作為對通過該至少第一閾值的該高通濾波后的信號的幅度的響應，該信號發(fā)生變化，以指示入射光強度的比例變化。該比較元件實現(xiàn)了清楚地檢測入射光強度的相關比例變化，從而降低對控制器的要求。

12、該運算放大器可以是通用的超低功率運算放大器，并且該電路可以在較低或最低電源電流消耗的情況下操作。這允許該電路例如由小型薄膜電池供電。這種電池可以設置在該智能接觸鏡片上。此外，由于組件數(shù)量少，所提供的電路需要的占用空間較小，使其更適合用作例如智能接觸鏡片中的眨眼檢測器。

13、在一些實施例中，該光傳感器可以連接在該運算放大器的反相輸入端與同相輸入端之間。

14、在一些實施例中，該至少一個電路元件可以是或者包括二極管或至少像二極管一樣具有兩個端子的元件。特別地，類似二極管的行為被理解為表示這樣一種元件，其中該元件上的電壓對通過該元件的電流具有對數(shù)相關性。

15、在一些實施例中，該至少一個電路元件(例如二極管或者像二極管一樣的元件)可以布置在該反饋回路中，其中一個端子朝向該運算放大器的反相輸入端，而另一端子朝向該運算放大器的輸出端。這里，“朝向”不一定表示某物的物理位置(即某物在物理上指向某物)，而是表示一種拓撲布置。換句話說，該至少一個電路元件可以被布置成使得例如從該運算放大器的反相輸入端(或者至少從該運算放大器的反相輸入端所連接的節(jié)點)朝向該運算放大器的輸出端的電路徑(或電流)首先到達該元件的一個端子，然后到達該元件的另一端子。

16、在一些實施例中，該至少一個電路元件可以是布置在該反饋回路中的二極管，其陰極朝向該運算放大器的反相輸入端，而其陽極朝向該運算放大器的輸出端。該光傳感器例如可以是光電二極管，并且被布置成使得其陰極朝向該運算放大器的反相輸入端，而其陽極例如朝向地或者朝向該運算放大器的同相輸入端。在一些實施例中，該至少一個電路元件可以是布置在該反饋回路中的二極管，其陽極朝向該運算放大器的反相輸入端，而其陰極朝向該運算放大器的輸出端。該光傳感器例如可以是光電二極管，并且被布置成使得其陽極朝向該運算放大器的反相輸入端，而其陰極例如朝向地或者朝向該運算放大器的同相輸入端。

17、在一些實施例中，該比較元件可以是比較器。這種比較器例如可以輸出信號，該信號取決于該比較器的輸入信號是高于還是低于閾值而呈現(xiàn)兩種狀態(tài)(例如較高電壓狀態(tài)和較低電壓狀態(tài))之一。該比較器例如可以使用差分放大器或類似物來實現(xiàn)，其中，提供該高通濾波后的信號作為一個輸入并且提供指示該第一閾值的信號作為另一輸入，并且其中，取決于是否一個輸入大于另一輸入，該差分放大器例如在正軌或負軌電壓處飽和，反之亦然。當然也可以設想實現(xiàn)比較器的其他方式。

18、在一些實施例中，該比較器可以是遲滯比較器。作為對通過該第一閾值和不同于該第一閾值的第二閾值兩者的該高通濾波后的信號的響應，該比較器輸出的信號然后可以發(fā)生變化。換句話說，當該高通濾波后的信號越過單個(即第一)閾值時，該比較器可能不會直接改變其輸出信號，而是僅當該高通濾波后的信號也越過該第二閾值時，該比較器才會改變其輸出信號，從而引入遲滯行為，因為當該高通濾波后的信號的值在一個方向上改變(例如，從較低值到較高值)時，根據(jù)該高通濾波后的信號繪制的該比較器的輸出值將不會與當該高通濾波后的信號的值沿相反方向變化(例如，從較高值到較低值)時遵循相同的曲線。設想該比較器的遲滯行為可以是比較器的固有特征，或者例如使用施密特觸發(fā)電路或類似物來實現(xiàn)。使用遲滯比較器提供的輸出信號例如可以更加不受導致該高通濾波后的信號在該第一閾值附近波動的噪聲的影響，并且僅在輸入(例如該高通濾波后的信號)超出由該第一閾值和該第二閾值界定的值的區(qū)域時才改變其輸出狀態(tài)。

19、在一些實施例中，該高通濾波器可以具有轉角頻率，該轉角頻率可以取決于對于該入射光強度的某個比例變化所需的電路變化率。換句話說，該高通濾波器的轉角頻率可以被配置為允許該電路的特定檢測速度。

20、在一些實施例中，該高通濾波器可以為開關電容器類型。該高通濾波器的這種實施方式例如可以有助于限制諸如電阻器和/或電容器之類的無源組件的所需片上面積。

21、根據(jù)本披露的第一變型，提供了一種用于檢測入射光強度的比例變化的電路。因此，該用于檢測入射光強度的比例變化的電路并非必須布置在智能接觸鏡片中。

22、因此，根據(jù)第一變型，提供了一種用于檢測入射光強度的比例變化的電路。該電路可以包括運算放大器。該電路可以包括光傳感器，該光傳感器被配置為根據(jù)入射光的強度產生通過其的光電流。光傳感器例如可以是光電二極管、光電探測器或光電傳感器，或者是可以根據(jù)入射光的強度提供通過其的光電流的其他元件(即光敏器件)。該光傳感器可以連接到該運算放大器的反相輸入端。該電路可以包括反饋回路。該反饋回路可以將該運算放大器的輸出端連接到該運算放大器的反相輸入端。該反饋回路可以包括至少一個電路元件。該至少一個電路元件可以具有對數(shù)電壓-電流相關性。該電路可以包括高通濾波器。該高通濾波器可以被配置為對該運算放大器輸出的信號進行濾波以生成高通濾波后的信號。該電路可以進一步包括比較元件。該比較元件可以被配置為接收該高通濾波后的信號。該比較元件可以被配置為將該高通濾波后的信號與至少第一閾值進行比較。該比較元件可以被配置為輸出信號，作為對通過該至少第一閾值的該高通濾波后的信號的幅度的響應，該信號發(fā)生變化，以指示入射光強度的比例變化。

23、根據(jù)本披露的第二變型，提供了一種檢測入射光強度的比例變化的方法。該方法可以包括提供光傳感器。該光傳感器可以被配置為根據(jù)入射光的強度產生通過其的光電流。該方法可以包括通過使用運算放大器和包括具有對數(shù)電壓-電流相關性的至少一個電路元件的反饋回路將該光傳感器兩端的電壓調節(jié)為零或至少接近于零。該方法可以包括對從該運算放大器輸出的信號進行高通濾波以生成高通濾波后的信號。該方法可以進一步包括通過確認該高通濾波后的信號(的幅度)通過至少第一閾值來檢測入射光強度的變化。這種確認例如可以使用如本文中參考第一方面的電路所描述的比較元件(例如比較器)來獲得。

24、在一些實施例中，檢測入射光強度的變化可以包括確認該高通濾波后的信號通過該第一閾值和不同于該第一閾值的第二閾值兩者。這可以通過使用例如還是如本文中參考第一方面的電路所描述的遲滯比較器來獲得。

25、根據(jù)本披露的第三變型，提供了如本文中披露和描述的用于檢測眨眼的電路(例如，根據(jù)第一變型)和/或方法(例如，根據(jù)第二變型)的用途。

26、根據(jù)本披露的第四變型，提供了如本文中披露和描述的用于檢測被照射物體的運動的電路和/或方法的用途。

27、根據(jù)本披露的第五變型，提供了一種智能接觸鏡片。該鏡片可以包括一個或多個液晶顯示器(lcd)類型的環(huán)。每個環(huán)可在具有較低光衰減的狀態(tài)和具有較高光衰減的狀態(tài)之間操作。該一個或多個環(huán)優(yōu)選為同心地或近似同心地布置。這些環(huán)優(yōu)選地還具有不同的內徑/外徑，并且按照內徑/外徑的順序布置。該鏡片可以包括如本文中披露和描述的電路，例如根據(jù)第一方面的電路。該鏡片可以進一步包括控制器。該控制器可以被配置為基于入射光的強度操作該一個或多個環(huán)。該控制器可以被配置為接收比較器輸出的信號，并作為對指示入射光強度從較高強度狀態(tài)到較低強度狀態(tài)的比例變化的(從該比較器接收的)信號的響應，啟動該一個或多個環(huán)的重新極化。

28、根據(jù)本披露的第二方面，提供了一種操作智能接觸鏡片的方法，該智能接觸鏡片包括一個或多個液晶顯示器(lcd)類型的優(yōu)選為同心的環(huán)。該方法可以包括例如使用如第一方面和/或根據(jù)第一變型和/或根據(jù)例如第二變型的方法包括的電路檢測至少眨眼(為其提供該智能接觸鏡片)動作開始時對應的入射光(擊中在光傳感器上)強度的比例變化是否已經發(fā)生。該方法可以進一步包括作為對檢測到至少這種眨眼動作已經開始的響應，啟動該一個或多個環(huán)的重新極化。

29、本披露涉及權利要求中引用的特征的所有可能組合。進一步地，參考根據(jù)第一變型的電路描述的任一實施例可以與參考根據(jù)第二變型的方法、根據(jù)第三和第四變型的各種用途、根據(jù)第五變型的智能接觸鏡片以及根據(jù)第二方面的方法描述的實施例中的任一實施例相結合，反之亦然。

30、下面將通過示例性實施例來描述本披露的各種實施例的進一步目的和優(yōu)點。