CN102600032A - 可调整光谱透射率的眼镜 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及一种具有可电变换光谱透射率的透镜的眼镜。该眼镜具有控制可变光谱透射率透镜的透镜驱动器。该透镜驱动器用于基于所需的光谱透射率状态的频率和/或占空因数改变光谱透射率状态的持续时间段。使用者可以提供指示所需的由眼镜提供的难度水平的输入，其中输入可以指示要改变频率、占空因数或二者的组合。改变由眼镜呈现的感知难度水平的结果是，眼镜佩戴者可以训练他的视觉能力以提供竞争优势。

Description

可调整光谱透射率的眼镜
技术领域
本发明涉及视觉训练领域，具体涉及一种可调整光谱透射率的视觉训练眼镜。
背景技术
个人和团体运动的运动成绩持续提高。来自个人训练者、专业教练、基于互联网的训练者的所有水平的运动员以及训练项目都可以利用经过科学验证的营养和训练体制。此外，已经开发了运动装备、鞋及服装以为运动员提供出色的表现，同时也提供时尚的外观和舒适度。创伤治疗也已经得到提高，一些以前可能会终结职业生涯的严重创伤可以利用仅需短期恢复即可近乎完全痊愈的技术进行治疗。因此，运动员前所未有地更健康、更强壮、得到更好的训练、更好的装备以及更好的照料。
尽管运动成绩与运动员的身体条件直接相关，但是许多运动需要运动员精准地感知队友、对手以及诸如橄榄球、篮球、棒球、冰球或其他目标的特定运动目标的位置和运动，并对此作出反应。例如，成功的棒球击球手或橄榄球四分卫看来比其他人具有更好的视觉灵敏度，至少相对于运动中遇到的情况而言。为了提高个人成绩，运动员已经开始关注作为提高成绩的另一途径的视觉训练。例如，击球手想要提高他们的视力，以便能够看到每小时90英里以上(90+mph)速度的棒球上的接缝。因此，运动员的目标是获得出色的视觉敏捷度，以弥补他们的身体敏捷度。不幸的是，可用的视觉训练及评估方法总体上并未针对选定运动项目所需的特定技巧，这些方法也不能很容易地设置用以提供可能需要的各种各样的训练。因此，需要改进的用于视觉训练的方法和装置。
发明内容
本发明的实施例涉及具有可电切换光谱透射率的透镜的眼镜。该眼镜包含具有可电变换光谱透射率的第一透镜，该第一透镜能够减弱由该眼镜的佩戴者感受到的光。该眼镜还包含具有可电变换光谱透射率的第二透镜，该第二透镜能够减弱该佩戴者感受到的光。第一透镜和第二透镜的可电变换光谱透射率由眼镜的透镜驱动器控制。透镜驱动器的功能在于，由持续第一时间段的第一光谱透射率和持续第二时间段的第二光谱透射率调整第一透镜的可变光谱透射率的占空因数和频率。该眼镜还可以包含用于将第一透镜和第二透镜相对于佩戴者保持在适当位置的框架。
本发明内容用于以简化的形式简介本发明的概念选择，本发明在以下具体实施方式部分更加详细地加以说明。本发明内容不应看作是权利要求主题的关键特征或必要特征，也不应用以辅助确定权利要求主题的范围。
附图说明
以下参照附图对本发明的例证性实施例进行详细说明，其中：
图1表示根据本发明实施例的视觉训练眼镜的代表性示例；
图2表示包括根据本发明实施例的视觉训练眼镜的视觉训练系统；
图3表示包括根据本发明实施例的视觉训练眼镜；
图4表示视觉训练眼镜的镜腿部分，其包括用于选择由括根据本发明实施例的眼镜提供的视觉难度水平的控制器；
图5表示根据本发明实施例的包括多个区带的左、右透镜；
图6-7表示根据本发明实施例的图5中的透镜的同步清透状态和黑暗状态；
图8-9表示根据本发明实施例的图5中的透镜的部分不同步的清透状态和黑暗状态；
图10表示根据本发明实施例的视觉训练眼镜的代表性镜腿部分的一部分，其包括用于选择区带的行和列的控制器；
图11表示根据本发明实施例的曲面眼镜；
图12表示根据本发明实施例的曲面眼镜的后视分解透视图；
图13表示根据本发明实施例的具有弯曲沟槽的曲面眼镜镜框的一部分；
图14表示根据本发明实施例的曲面眼镜的前视透视图；
图15表示根据本发明实施例的用于操纵由佩戴者的双眼感知到的光的曲面透镜；
图16表示根据本发明实施例的曲面眼镜的俯视图；
图17表示根据本发明实施例由曲线定义的示例性曲面透镜；
图18表示根据本发明实施例由另一组曲线定义的示例性曲面透镜；
图19表示根据本发明实施例的对应于示例性重复周期的清透状态和黑暗状态的持续时间段；
图20表示根据本发明实施例的对应于示例性重复周期的清透状态和黑暗状态的持续时间段，其与图19所示的相反；
图21表示根据本发明实施例的清透状态和黑暗状态的示例性重复周期，其各水平具有恒定的占空因数和不同的频率；以及
图22表示根据本发明实施例的清透状态和黑暗状态的示例性重复周期，其各水平具有不同的占空因数和恒定的频率。
具体实施方式
在这里对本发明实施例的主题进行说明以符合法规的要求。然而，说明本身不应理解为是对本专利范围的限制。相反，发明人已经预见到了要求保护的主题也可以与其他现有的或未来的技术结合，通过其他方式实施，以包括与本说明书中所述的步骤或步骤的组合相类似的不同步骤或步骤的组合。
本发明的实施例涉及具有可电切换光谱透射率的透镜的眼镜。该眼镜包含具有可电变换光谱透射率的第一透镜，该第一透镜能够减弱由该眼镜的佩戴者感受到的光。该眼镜还包含具有可电变换光谱透射率的第二透镜，该第二透镜能够减弱该佩戴者感受到的光。第一透镜和第二透镜的可电变换光谱透射率由眼镜的透镜驱动器控制。透镜驱动器的功能在于，由持续第一时间段的第一光谱透射率和持续第二时间段的第二光谱透射率调整第一透镜的可变光谱透射率的占空因数和频率。该眼镜还可以包含用于将第一透镜和第二透镜相对于佩戴者保持在适当位置的框架。
因此，一方面，本发明提供视觉训练眼镜。该眼镜包含具有可电变换光谱透射率的第一透镜，该第一透镜能够减弱由该视觉训练眼镜的佩戴者感受到的光，其中可电变换的光谱透射率由透镜驱动器控制。该眼镜还包含具有可电变换光谱透射率的第二透镜，该第二透镜能够减弱该佩戴者感受到的光，其中透镜驱动器控制第二透镜的光谱透射率。透镜驱动器的功能在于，由持续第一时间段的第一光谱透射率和持续第二时间段的第二光谱透射率调整第一透镜的可变光谱透射率的占空因数和频率。该眼镜还包含用于保持第一透镜和第二透镜的框架；并且
另一方面，本发明提供视觉训练系统。该视觉训练系统包含具有第一透镜和第二透镜的眼镜，其中第一透镜和第二透镜具有可电变换的光谱透射率，以使训练者的视野的一部分变暗，其中第一透镜和第二透镜的可电变换光谱透射率的变换同步执行。该视觉训练系统还包含用于控制第一透镜和第二透镜的可电变换光谱透射率的占空因数和频率的透镜驱动器。第一透镜和第二透镜的可电变换光谱透射率的占空因数可调整，以改变具有第一持续时间段的变暗状态的周期的百分比或具有第二持续时间段的不变暗状态的周期的百分比。第一透镜和第二透镜的可电变换光谱透射率的频率可调整，以改变一段时间中周期的数量，使得频率可调整到15赫兹(Hz)或更小。
本发明的第三方面提供视觉训练眼镜。该眼镜包含具有可电变换光谱透射率的第一透镜，该第一透镜用于在具有第一持续时间段的第一光谱透射率状态下减弱光，其中可电变换的光谱透射率由透镜驱动器控制。该眼镜还包含具有可电变换光谱透射率的第二透镜，该第二透镜用于在具有第一持续时间段的第一光谱透射率状态下减弱光，其中可电变换的光谱透射率由透镜驱动器控制。透镜驱动器用于接收频率和占空因数，以使得透镜驱动器基于频率或占空因数中的一个控制第一透镜和第二透镜的第一持续时间段。
对本发明的实施例的总体情况进行说明后，以下将对适合于实现实施例的示例性操作环境进行说明。
如此处所使用的，单数形式的冠词也包括复数形式，除非有明确说明。此外，术语“包括”也意味着“包含”。所描述的系统、装置进而方法不应理解为以任何方式进行限定。相反，本发明内容指向各种公开的实施例的所有的单独的新颖的和非显而易见的特征及方面以及彼此之间的各种组合及子组合。公开的系统、方法和装置不限于任何特定的方面或特征或者其组合，并且公开的系统、方法和装置也不要求呈现任何一个或多个特定的优点或解决问题。
尽管为了方便介绍而以具体的顺序说明了某些公开的方法的操作，但应该理解，该说明方式可以重新排列，除非以下通过明确的语言要求具体的顺序。例如，按顺序说明的操作在某些情况下可以重新排列或同时执行。此外，为了简便起见，附图中可能并未显示公开的系统、方法和装置可以与其他系统、方法和装置结合使用的所有不同方式。
提供了用于眼镜的可变光谱透射率的透镜。代表性的眼镜至少包含第一透镜和框架，该第一透镜形成具有可选择的光透射率的区带，该框架用于保持第一透镜并将透镜支承在佩戴者眼睛的前方。一个或多个区带连接导体耦接至第一透镜并适用于向区带提供控制信号。在典型的示例中，该眼镜还包含保持在框架中的第二透镜，用以将第一透镜和第二透镜定位到佩戴者各个眼睛的前方。区带连接导体耦接至第一透镜和第二透镜。在另一示例中，将透镜驱动器固定至框架并耦接至第一和第二透镜，以便为第一透镜和第二透镜提供控制信号。在某些示例中，透镜包含柔性液晶装置，并且柔性液晶装置固定至透镜基质。透镜在佩戴位置具有前表面和后表面。
在另外的示例中，眼镜包含用于调整由一个或两个透镜提供的视觉难度水平的水平选择器。在某些示例中，难度水平与透镜使光减弱的持续时间段相关联。
在一个示例中，眼镜包含形成各自的多个区带并保持在框架中的第一和第二透镜，用以将第一透镜和第二透镜定位到佩戴者各个眼睛的前方。至少一个区带连接导体耦接至第一和第二透镜的区带，并设置成用于接收控制信号以选择性地改变区带组的光透射率。可以将透镜驱动器固定至眼镜(或单独提供)，透镜驱动器设置成用于驱动第一透镜上的第一组区带和第二透镜的第二组区带交替地实质上透射和实质上减弱穿过第一透镜和第二透镜的光通量。眼镜还包括设置成用于选择第一组区带和第二组区带的图样选择器以及用于选择第一组区带和第二组区带实质上减弱的时间间隔的用户输入。第一透镜和第二透镜的区带可以排列成行或列，图样选择器可以包括设置成用于选择每个透镜中的一或多行及/或一或多列区带纳入第一组区带和第二组区带的行选择器和列选择器。
视觉训练系统包含：设置成用于选择性地使训练者的视野的一部分(或全部)变暗的眼镜，以及设置成用于暂时性地改变变暗的训练者的视野的一部分的透镜驱动器。计算机可读介质，例如随机存取存储器(RAM)，可以设置成由透镜驱动器使用，以通过使透射整体持续时间段保持接近恒定并改变实质上不透射状态持续时间段来改变视野的变暗部分。类似地，透镜驱动器还可以通过使不透射状态持续时间段保持接近恒定并改变透射状态持续时间段来使视野的一部分变暗。另外，可以预期的是，透射和不透射状态持续时间段都可以通过透镜驱动器改变。
参照图1，训练眼镜100包括适用于保持第一透镜104和第二透镜106的框架102。在某些示例中，透镜104、106可以提供光学倍率(opticalpower)，例如典型用于矫正近视、远视、散光或其他视觉缺陷的透镜，但是透镜104、106也可以设置成提供很少或根本不提供用于这些矫正的光学倍率。因此，此处所用的术语“透镜”既指平透镜(即非矫正性的透镜)，也指有倍率的透镜。透镜104、106包括各自的多个区段或区带，例如图1中标出的代表性区带108、110。为了以下说明方便，透镜104、106的所有区带有时也分别用区带108、110指代。区带108、110具有可以用例如施加到区段(区带)上的电信号调整、选择或设定的光学特性。例如，区段可以用位于透明传导层之间的液晶材料定义，该透明传导层制成一定的图样以形成选定的区段几何图形，其中，液晶材料例如是聚合物分散液晶、向列型液晶、胆甾型液晶或其他可电切换的光学材料。液晶材料的特定示例可以包括但不限于扭曲向列型(twisted nematic)、平面切换型(in-planeswitching)、高级散射场切换型(advanced fringe field switching)、垂直排列型(vertical alignment)和蓝相模式(blue phase mode)。液晶材料比较方便，因为它们的驱动电压相对较低，但是其他光电材料也可以使用，例如，已经开发的用于柔性平板显示器的电泳材料或者称为“电子墨水(electronic inks)”。
如此处所使用的，区带的概念可以表示单个的区带或多个区带。例如，使用者的第一眼睛感知光所透过的第一透镜可以定义一个单独的第一区带。此外，使用者的第二眼睛感知光所透过的第二透镜可以定义一个(仍然是单独的)第二区带。因此，此示例中的透镜驱动器可以同时控制第一区带(第一透镜作为整体)和第二区带(第二透镜作为整体)。
术语“光谱透射率”在此用于表示光通过材料透射时的感知状态。例如，变暗、减弱、漫射、散射和阻断都可以改变材料的光谱透射率。此外，示例性的方面利用可变的光谱透射率来改变使用者感知的光的百分比。使用者感知的光的百分比总体上可以应用于可见光，或者在明确指明时可以用于具体的光频率。此外，具有可变光谱透射率的材料可以使光发生漫射，以使使用者感知的光变模糊或以其他方式减少聚焦。光的漫射在从变暗的状态由光强改变调整到不变暗的状态时相比阻断机制可以减少使用者瞳孔的疲劳。因此，变暗、阻断、漫射、减弱等概念可以与光谱透射率的概念完全相互替换使用。
尽管图1所示的眼镜包括独立的用于左、右眼的透镜，但是，在其他示例中，也可以提供相对于各个眼睛适当定位的单个透镜面。在某些实施例中，用于一只眼的透镜或透镜的一部分设置成用于实质上是通过相关眼睛的视线变暗。这种变暗可以利用例如不透明、不透明或其他阻断光和/或漫射光的透镜区域或透镜面区域实现。在某些实施例中，透镜或透镜面区域中的一个的图样可以制成能够选择性地切换，以实质上变暗或实质上透明而不设置成显示图样化的变暗。例如，透镜作为整体而非仅仅透镜部分/区带可以变暗或透明。
区带108、110可以电耦接至透镜驱动器，透镜驱动器例如固定至镜腿部分112或眼镜的其他部分，或者，透镜驱动器的位置可独立设置，这样驱动器就可以方便地固定至例如臂章、口袋或腰带上。透镜驱动器可以提供驱动某些或全部区带变得实质上不透明、不透明或以其他方式改变光谱透射率的电控制信号。区带/透镜可以设置成提供可电变换光谱透射率，以便透射光的光谱随着施加的电驱动而改变。换种说法，可调整的光谱透射率随着光强，即穿过透镜的光的量，的光谱调整。因此，光谱透射率的调整范围可以从完全透明(无电子调整/全电调整)到实质上变暗(全电子调整/无电调整)。区带的样式或排列以及驱动的方式可以由透镜驱动器利用图样生成器或控制器进行选择，其中图样生成器或控制器作为透镜驱动器一部分提供或单独提供。远程透镜驱动器或图样生成器可以用电缆耦接到眼镜。在某些示例中，图样可以无线传输到眼镜以便训练者可以选择合适的区带驱动图样而不干扰佩戴者的活动。此外，占空因数、持续时间段和其他时间方面可以由训练者(或任何一方)无线传输到眼镜而不干扰佩戴者的活动。
区带108、110可以基于启动的区带的几何排列、区带驱动的时间顺序、区带驱动的速率、区带图样的进展或其他空间上和/或时间上可变的或固定配置以多种区带驱动图样启动。例如，可以按照一定的时间顺序启动某些或全部区带以使佩戴者的视线变暗，使得最初变暗的相对持续时间段较小并且变暗的持续时间段逐渐增加。另外，透镜的占空因数和/或频率可以作为时间顺序的一部分进行调整。
可以选择区带或选择的区带群(例如透镜部分)以使佩戴者的视野的部分变暗。为了方便起见，一个或多个区带的排列在这里称为变暗图样。区带或变暗图样调整光透射或光反射的程度称为变暗强度。一系列的一个或多个启动的变暗图样称为顺序。启动图样或依次排列的图样启动的速率称为频闪速率(strobe rate)。频闪速率可以由频率定义。频率为在限定的持续时间段中周期的数量。例如，周期可以定义为透明状态和变暗状态。频率就可以是每秒的周期数。占空比为具体状态的周期的百分比。例如，占空比可以定义透明的周期的百分比。相反，占空因数可以定义变暗的周期的百分比。
在某些示例中，相同或类似的图样和顺序针对左透镜和右透镜，但是不同的图样、顺序和定时可以提供给不同的透镜。顺序和图样也可以以不同的相位应用于透镜。例如，可以在左透镜上启动一个图样，然后，在图样部分或全部启动后，可以在右透镜上启动相应的或不同的图样。在某些示例中，左透镜和右透镜上的图样的启动实质上同时(同步)，而在另一些示例中，只有在一个启动之后另一个才启动(不同步)。
图2表示包括可切换的眼镜202(这里也称为眼镜和/或曲面眼镜)和控制系统204的代表性的视觉训练系统。控制系统204用柔性电缆206耦接至眼镜202，电缆206设置成用于向眼镜202发送及从眼镜202接收电信号。眼镜202包括镜腿208、209，透镜210、211和鼻梁架212。透镜210、211典型地由框架前部形成的透镜边保持，该框架前部也包括鼻梁架212，但是，也可以使用其他的眼镜构造，例如无框眼镜。光传感器214可以位于鼻梁架212上或鼻梁架212中，或者可以位于眼镜202上的其他位置。如图2所示，透镜210、211分别包括区带216、217、18和219、220、221，但也可以提供更多的区带或不同的区带排列。
控制系统204包括适用于向透镜区带216-221提供合适的电信号的远程透镜驱动器/解码器234。在某些示例中，透镜驱动器234设置成用于通过常用于寻址液晶显示器面板的方式选择性地逐行或逐列寻址区带来提供电信号。对于仅具有很少区带的透镜，可以用专用的导体个别地寻址。以下方式也很方便，在眼镜上提供信号解码惑分配，以简化与控制系统204的电连接，从而避免例如通过电缆206提供多个行和列信号的需要。在某些示例中，控制系统204或者其某些部分固定至鼻梁架、镜腿部分或眼镜202的其他部分或整合到鼻梁架、镜腿部分或眼镜202的其他部分中。在图2中，固定在框架上的解码器235位于左镜腿部分209上。在其他示例中，控制系统或者其部分设置成用于附着于眼镜使用者的衣服、身体或装备上。
控制系统204还可以包括存储器222和图样生成器/定序器224。存储器222可以设置成用于存储用于启动可变换光谱透射率的透镜的变暗图样和/或时间顺序。另外，可以预期的是，存储器222可以记录与训练期使用眼镜的持续时间段和顺序对应的训练数据。图样生成器/定序器224可以设置成用于确定预先设定的要使用的图样顺序和/或变暗图样。此外，图样和/或顺序可以响应于例如经由用户界面226接收的输入指令或其他使用输入来变化或调整。
在某些示例中，用户界面226设置成用于选择图样和/或顺序，并且可以包括一个或多个用户控制器，例如旋钮、滑块、按钮、传导输入或其他输入装置。典型的调整涉及具体图样重复的速率或提供图样顺序的速率。例如，变暗图样可以以高速率(大于约30Hz)频闪，以便使得佩戴者将频闪主要注意成透射的光强减少。可选择地，可以在一定速率下频闪图样，在该速率下，佩戴者注意到他的视线被阻断的间隔。典型地，5Hz以下的速率与可注意到的变暗相关联。在示例性的方面，恒定的频闪速率可能并不是必须的。例如，频闪速率可以从高速率向低速率变化，以便呈献给佩戴者的视觉变暗增加，增加对佩戴者的视觉要求。这种可变频率驱动可以称为“啁啾(chirped)”驱动。
可以接收的另外的输入包括占空因数输入，例如，使用者或其他方可能需要改变一个或多个透镜/区带处于给定光谱透射率状态下的时间的百分比。在一个示例性的实施例中，使用者可能需要增加眼镜的一个或多个透镜(或一个或多个区带)处于实质上变暗的状态下的时间的百分比。在可选实施例中，使用者可能需要改变一个或多个透镜(或一个或多个区带)处于实质上透明的状态下的时间的百分比。这些都是可以接收的占空因数输入的示例。
可以接收的另一输入指向一个或多个透镜(或一个或多个区带)频闪的频率。例如，使用者(或第三方)可以提供指示要将频闪速率的频率增加、减小、设置为一个或多个图样/顺序的输入。因此，可以预期的是，眼镜的透镜从第一状态到第二状态的周期可以通过接收的输入调整，以改变处于第一状态的时间的百分比、处于第二状态的时间的百分比以及一定时间段内的周期数量。其他用以实现此处讨论的功能和/或特征的输入也是可以预期的。
可以提供外部输入/输出接口228，例如通用串行总线(USB)或其他通信接口。这样的接口可以耦接至图样生成器/定序器224，以提供或调整可用的图样和顺序。另外的图样和顺序也可以从接口228接收，用以存储在存储器222中。在某些示例中，可以将视觉训练进度表传送到控制系统204，用于一个或多个未来的训练期。训练进度表可以从运动员的计算机传送，或者通过网络，例如互联网，从训练者传送到运动员。此外，与使用有关的数据可以发送到接口228，用以例如纳入运动员的训练进度表记录中。这样的记录可以通过网络，例如互联网，或者使用电子邮件或即时通讯，发送给教练员或训练者。USB接口还可以预期为可用端口或作为对一个或多个电源充电的端口。例如，可充电电池可以用作电源来操作可变换光谱透射率的透镜/区带。在此示例中，通过USB，可以提供充足的能量源来为电池充电。
显示控制器230设置成用于控制透镜211的显示部分232。显示部分232典型地包括多个显示像素，以便有关目前眼镜或训练设置或条件的信息可以呈现到使用者的视野中。在某些示例中，显示部分包括单一像素，其可以频闪或以其他的方式驱动，以表示眼镜的状态。例如，快速频闪的显示部分232可以表示图样速率或训练期的持续时间段。
光传感器214与传感器处理器238通信，传感器处理器238提供例如眼镜202所处环境中的周围光线或眼镜202接收的直射光线的指示。变暗图样、顺序和强度可以基于该指示而变化。处理器238总体上包括能够从光传感器214接收电信号并提供指示接收到的光的输入信号的放大器或缓冲器。例如，可以设定总照明水平以便例如无论周围照明条件如何佩戴者的眼睛都接收类似的光通量。
可以为左、右眼提供不同的变暗图样和顺序。在某些示例中，要训练一只眼睛的视觉，只使用相应的透镜。在其他示例中，以随机的间隔选择透镜，以用作干扰，例如运动竞赛中可能会因为风扇转动或其他规则或不规则的运动而遇到的干扰。
因此，在本发明实施例范围内，任何数量的组件都可以用于实现的所需功能。尽管为了简单起见，图2中的各种组件以线条表示，但是，实际上，图中表示的组件不会如此清楚，隐含地，线条准确地说应该是灰色的或模糊的。另外，尽管图2中的某些组件以单个方框表示，但是该表示本质上和数量上都是示例性的，不应理解为限定。
图3表示包括镜腿部分302、框架前部304和透镜306的代表性的视觉训练眼镜300。透镜306包括区带，例如代表性的区带308。提供了控制开关310，其利用包括在框架前部内的内部连线312电耦接至透镜区带。控制开关310可适用于启动区带或选择图样或图样顺序。例如，开关310可以包括可以选择图样频闪速率的旋转部分，以及用于打开和关闭眼镜的推动机构。
用于视觉训练眼镜的透镜可以包括透镜基质，例如玻璃、聚碳酸酯、丙烯酸或其他合适的光学材料的透镜坯。基质可以设置成同时限定左、右透镜或者可以为每个眼睛使用独立的基质。基质可以带色或上色，以控制透射率和/或提供预先确定的光谱频率透射率，或者可以由对光反应变色的材料制成。透镜基质在处于佩戴位置时典型地具有后表面(朝向佩戴者)和前表面(背向佩戴者)。可以选择上述表面中的一个或二者的曲率和曲率中心以提供优选的光学矫正，或者实质上的光学中性。另外，可以提供曲率以提供充分的“环绕(wrap)”或周围视觉覆盖。为了方便起见，将正曲率定义为其中心处于透镜处在佩戴位置时的后侧上的曲率。表面的曲率典型地选择为处于0屈光度和+14屈光度之间。
屈光度，有时也称为屈光率，可以是等于以米计算的曲线半径的倒数的曲率的量度。例如，半径为1/2米(即直径为1米)的圆具有2屈光度的曲率。因此，如上所述，示例性的实施例包括曲率在0和+14屈光度之间的透镜，该透镜相当于具有由直径达1/7米(0.1428米)和可能大于1/7米(即半径可能大于1/14米)的圆限定的曲率的透镜。然而，应该理解，作为透镜整体或透镜一部分的透镜的曲率可以由例如120和200毫米之间(即0.12至0.2米)的直径限定。在另一示例性实施例中，透镜的曲率范围还可以在130和180毫米直径之间。或者，在另一示例性实施例中，可以预期的是，至少在透镜的一部分，透镜的曲率范围在130和140毫米直径之间。
视觉训练透镜还可以包括可切换区带的光学调节器，其可以顺应或结合到透镜基质的前表面或后表面。这样的光学调节器可以是柔性的，以附着在光学曲率为4屈光度或更大屈光度的表面上。如果需要，光学调节器可以同时结合到两个表面。该调节器总体上包括光学活性(即可切换)区域和适用于接收控制信号并将控制信号直接发送至可切换区域或发送至例如设定合适的行、列导体信号以进行矩阵寻址的区带驱动器解码器的互联部分(典型地处于周边)。基于柔性液晶的调节器比较方便。
尽管基于框架的眼镜可能对于一般应用和特定活动的训练比较方便，但是特定活动用眼镜、头盔、面罩或保护罩也可以类似地设置。例如，可以在适用于橄榄球、冰球或曲棍球头盔的面罩或其他头部保护器上提供变暗区带。用于球拍型运动、曲棍球和冰球的护目镜和面具也可以设置成包括视觉护罩部分，在该部分上可以定义多个可切换的区带。
示例包括阻挡或部分阻挡一部分视野的变暗图样或区带。然而，其他种类的变暗图样和变暗区带也可以使用。例如，可以提供发光区带，以便佩戴者的视野中呈现有趋向于使视野变暗的发光增加的区域。这样的发光区带可以设置成暂时提供变化的发光，包括光谱变化的发光。如果需要，这样的发光还可以设置成具有空间上和/或时间上变化的偏振。区带可以实质上占据透镜的全部区域，或者可以设置成仅占据透镜区域的一小部分。例如，包括不透明的发光区域的透镜可以设置成使透镜很大程度上透明。因此，可以提供光减弱区域和/发光区域。
图4表示用于示例性视觉训练眼镜的镜腿部分400。镜腿部分400包括电源按钮402和能够用于增加或减少眼镜提供的视觉挑战性(即难度水平)的水平调节按钮404、406。这些按钮位于镜腿部分400上，用以在使用时方便调节。电源按钮402可以设置成启动和终止视觉训练眼镜的运行。此外，电源按钮402可以设置成按下按钮可以用于触发仅右透镜频闪、仅左透镜频闪或两个透镜都频闪。电源按钮402还可以设置成排列预定的区带图样菜单经过的顺序，但是其可以更方便地提供附加的选择按钮以利于这些或其他的使用者调节。水平调节按钮404可以设置成按下水平调节按钮404即增加难度水平直到到达最大可用的难度水平，在该最大可用的难度水平，再按下按钮不会起作用。水平调节按钮406的操作可以在最小难度水平与其类似。
在另外的示例性实施例中，目前设置在极端值(即最高或最低水平)的模式按钮的随后启动循环到下一个极端值(例如难度水平1，2，3，4，5，6，7，8，1，2，3...的循环)。例如，如果难度水平目前设置在最高极端值(例如水平8)；模式按钮的随后启动(例如按下、操纵、以及佩戴者提供的反馈)引起难度切换到最低难度水平(例如水平1)。
此外，可以预期的是，视觉训练眼镜包括更少或更多的控制器(例如按钮)。例如，当视觉训练眼镜倾向于单独用于3D观看的目的，可以不采用难度选择控制器。在此示例中，闪烁速率/频闪速率可以通过外部控制器(例如由显示装置提供的同步信号)进行控制。类似地，控制可以限于电源器(例如开/关)控制和经过难度水平或操作模式循环的模式控制器(如上所述)。因此，可以预期的是，一个或多个控制器可以在本发明各种不同实施例中实施。
图5表示可以用例如图4所示的镜腿部件控制的左透镜502和右透镜504中的区带的排列。如图5所示，左透镜502和右透镜504形成为单一的透镜组500，但是也可以独立提供。还提供显示区域510，以允许向使用者传达眼镜设置。如图5所示，七段显示比较方便。透镜502、504分别包括代表性区带506、508。其余区带在图5中未标示。在某些示例中，区带提供可变的光减弱。尽管区带可以控制成为实质上清透、实质上不透明或具有光透射率的中间值，但包括镜腿部分402和透镜502、504的眼镜的示例性操作被描述为具有被称为可设置成处于“清透”状态或“黑暗”状态的区带。
图5所示的透镜的操作示于图6、7、8、和9中。当利用电源按钮404打开透镜时，初始或默认难度水平可以在显示区域510中显示，并且透镜保持在清透状态(或黑暗状态)。默认难度水平可以是最容易的水平，并被分配以指数“1”，其在透镜打开时显示。经过短暂的间隔后(例如2-10秒钟)，透镜502、504的区带开始以一定的速率频闪，该频率与初始难度水平相关联，显示器510可以关掉。一个或两个透镜的频闪可以设置成操作的初始模式，该初始模式可以用电源按钮404控制。在该示例中，再按下电源按钮404循环经过左透镜、右透镜和关闭的选择。典型地，眼镜关闭后，按下电源按钮404启动眼镜，左、右透镜都在清透状态和黑暗状态纸件交替变化。图6和7分别表示在清透状态和黑暗状态期间的眼镜，其中所有的启动都切换。可选择地，如图8和9所示，可以只切换一个透镜的区带。可以在任何时间调整难度水平，新的难度水平显示在显示区域510中。
可以通过改变处于黑暗状态的持续时间段或通过改变处于清透状态的持续时间段或者二者的组合来改变难度水平。例如，难度水平可以具有0.1秒的固定透明状态持续时间段，而黑暗状态(变暗状态)具有随难度水平的增加而增加的可变的持续时间段。例如，最难的难度水平可以提供0.9秒的变暗时间间隔，在该时间间隔期间，佩戴者的视觉被阻断。这是改变占空因数来改变透镜处于具体状态的周期的百分比的示例。此外，在此示例中，因为透明状态保持恒定，频率也随各个水平改变(如下所述)。然而。还可以预期到的是，在给定的水平，频率保持恒定，这就造成清透状态的持续时间段随着黑暗状态的占空因数的改变而改变。尽管在本示例中讨论的是黑暗状态，可以预期的是，在本示例中可以用清透状态替换黑暗状态。
下表表示对于重复的清透状态/黑暗状态间隔，光谱透射率中的一个保持恒定时，占空因数、频率和水平之间的关系。
Figure BDA0000132609610000161
图19表示根据本发明实施例的对应于上表的清透(例如减弱较少)状态和黑暗(例如减弱较多)状态。图19所示的八个难度水平的代表性排列包括“最容易”的水平1902、“最难”的水平1916的清透状态间隔和黑暗状态间隔的持续时间段，图19还表示了中间水平1904、1906、1908、1910和1912。在图19的示例性水平中，清透状态间隔1918、1920、1922、1924、1928、1930和1932具有固定的持续时间段0.1秒，而黑暗状态间隔1919、1921、1923、1925、1927、1929、1931和1933具有随难度水平的增加而增加的持续时间段。例如，最难的水平1916提供0.9秒的变暗间隔，该间隔期间，佩戴者的视觉被阻断。对于图19中的所有水平，提供清透状态/黑暗状态间隔的重复顺序，并且表示了代表性的1秒钟时间段的清透状态/黑暗状态间隔。如上参照上表所述，保持单个状态的持续时间段恒定会引起频率和占空因数都发生改变，同时也改变光谱透射率的第二状态的持续时间段。
如上所述，可以用黑暗状态替换清透状态得到下表，其示出了具有0.1秒的恒定黑暗状态的清透状态/黑暗状态重复循环的示例性顺序。
Figure BDA0000132609610000171
图20表示根据本发明实施例的对应于上表的清透(例如减弱较少)状态和黑暗(例如减弱较多)状态。图20所示的八个难度水平的代表性排列与参照图19所述的那些排列相反。图20所示的水平包括“最难”的水平2002、“最容易”的水平2016的清透状态间隔和黑暗状态间隔的持续时间段，图20还表示了中间水平2004、2006、2008、2010和2012。在图20的示例性水平中，黑暗状态间隔2018、2020、2022、2024、2028、2030和2032具有固定的持续时间段0.1秒，而清透状态间隔2019、2021、2023、2025、2027、2029、2031和2033具有随难度水平的增加而增加的持续时间段。例如，最小难度水平2016提供0.9秒的甚少变暗的光谱透射率的间隔。对于图20中的所有水平，提供清透状态/黑暗状态间隔的重复顺序，并且表示了代表性的1秒钟时间段的清透状态/黑暗状态间隔。
用于影响由视觉训练眼镜佩戴者感知的难度水平的其他配置是可以预期的。例如黑暗状态的持续时间段和光照状态的持续时间段可以联合改变或独立改变。例如，黑暗状态和光照状态之间可以保持一比一的比例，同时改变用于一比一的比例的持续时间段(例如75毫秒的黑暗状态和75毫秒的光照状态)，这实质上是改变了频率(如下所述)。此外，可以预期的是，黑暗状态保持固定的持续时间段，而改变光照状态的持续时间段，以影响感知的难度水平(如上所述)。此外，在本发明示例性的实施例中，可以实施以下方式的任何组合：(1)固定的光照状态的持续时间段/可变的黑暗状态的持续时间段，(2)固定的光照状态的持续时间段/固定的黑暗状态的持续时间段，(3)可变的光照状态的持续时间段/固定的黑暗状态的持续时间段。
此外，可以预期的是，光照状态和黑暗状态可以保持共同的占空因数(例如50％黑暗-50％光照，40％黑暗-60％光照，60％黑暗-40％光照)，但是可以调整频率。例如下表采用1秒钟时间段的黑暗状态和光照状态重复循环的50％占空因数的示例。因此，通过改变循环发生的频率来调整难度水平。以下是一个示例，可以预期的是，也可以使用其他频率、占空因数和持续时间段。
Figure BDA0000132609610000191
图21表示根据本发明实施例的对应于上表的具有固定占空因数的清透(例如减弱较少)状态和具有固定占空因数的黑暗(例如减弱较多)状态。图21所示的八个难度水平的代表性排列包括第一水平2102、第八水平2116的清透状态间隔和黑暗状态间隔的持续时间段，图21还表示了中间水平2104、2106、2108、2110和2112。在图21的示例性水平中，清透状态间隔2118、2120、2122、2124、2128、2130和2132具有恒定的占空因数，但是它们的持续时间段随频率的改变而改变。类似地，而黑暗状态间隔2119、2121、2123、2125、2127、2129、2131和2133具有随频率的减小而增加的持续时间段，而占空因数保持恒定。对于图21中的所有水平，提供清透状态/黑暗状态间隔的重复顺序，并且表示了代表性的1秒钟时间段的清透状态/黑暗状态间隔。
此外，可以预期的是，对于光谱透射率状态中的一个(即，黑暗状态、光照状态或中间水平状态)，频率可以保持恒定(例如2Hz、5Hz、8Hz、12Hz、20Hz)而调整占空因数。下表提供了一个示例性的方面，其中，对黑暗状态保持10Hz的频率(本质上是示例性的)而调整占空因数。如上所述，这只是一个示例性的配置，频率、占空因数和/或持续时间段都可以调整。其他方面也是可以预期的。
Figure BDA0000132609610000201
图22表示根据本发明实施例的对应于上表的清透(例如减弱较少)状态和黑暗(例如减弱较多)状态。图22所示的八个难度水平的代表性排列包括保持恒定频率的清透状态间隔和黑暗状态间隔的持续时间段，但调整占空因数来改变难度水平。例如，图22的水平包括“最容易”的水平2202、“最难”的水平2216的清透状态间隔和黑暗状态间隔的持续时间段，图22还表示了中间水平2204、2206、2208、2210和2212。在图22所示的示例性水平中，表示了10Hz的恒定频率(每秒10个循环)，黑暗状态的占空因数改变(结果是清透状态的占空因数也改变)。因此，清透状态间隔2218、2220、2222、2224、2228、2230和2232具有随黑暗状态的占空因数增加而减小的持续时间段。黑暗状态间隔2219、2221、2223、2225、2227、2229、2231和2233具有随黑暗状态的占空因数增加而增加的持续时间段。对于图22中的所有水平，提供清透状态/黑暗状态间隔的重复顺序，并且表示了代表性的1秒钟时间段的清透状态/黑暗状态间隔。
清透状态/黑暗状态间隔的这些配置是示例，其他配置也可以使用，包括那些清透状态和黑暗状态间隔持续时间段都改变、或者清透状态/黑暗状态间隔切换频率改变的配置。在对于约10-20Hz的频率下，改变清透和黑暗水平倾向于合并，并且会感知成灰色。此合并对于中心视觉和周围视觉出现在不同的频率下，周围视觉传统上对更高频率的闪烁更敏感。黑暗/光照间隔的持续时间段可以基于这种合并加以选择。视觉挑战在观察到闪烁的速率下或更低的速率下会更容易察觉。应该理解，在某些实施例中，可能需要清透和黑暗的合并，例如在观察表现三维影像的视频显示器时，这将在以下更详细地说明。
难度水平还可以与控制在清透状态或黑暗状态下的区带的图样或顺序相关联，水平调整不限于清透状态/黑暗状态间隔的持续时间段。水平调整按钮可以设置成改变变暗图样、顺序和/或选择视觉挑战的时机。
在图10所示的另一示例中，镜腿部分1000具有电源开关1002、行选择开关1004和列选择开关1006。开关1004、1006的反复驱动分别允许选择不同行或列的区带。区带定时可以用电源开关1002的反复驱动来改变。
在另一示例中，可以预期的是，使用者可以启动一个或多个输入(例如开关、按钮、控制器)来改变具体状态(黑暗状态、光照状态、中间水平状态)的所需占空因数。类似地，使用者可以启动一个或多个输入来改变具体状态的所需频率。此外，还可以预期的是，第三方可以启动输入(例如无线输入装置)来改变使用者经受的占空因数和/或频率。因此，此处讨论的处理器、存储器、控制器和其他组件都可以适用于接收、处理和变换来自人的所需频率和/或占空因数输入。所需占空因数和/或频率的输入可以通过选择的与具体占空因数和/或频率结合的“水平”的方式，或者，输入可以是具体的占空因数和/或具体的频率。
低倍率的透镜可以具有任何数量的负倍率，达到用于给定的基础曲率的同心透镜的倍率。低倍率透镜例如可以具有比-0.005屈光度更负的倍率，例如大于-0.01或-0.02屈光度，具体地，在-0.01至-0.12屈光度范围内，例如-0.04至-0.09屈光度。这样的低倍率透镜获得很多的优势。低倍率透镜具有更小的锥度，可以比零倍率透镜更薄。锥度的降低使得本来会由过度不平行的平透镜表面引起的周围棱镜相应减少。更薄的透镜还提供比平透镜更好的物理稳定性、改善的光学质量、降低的重量和更均匀的光透射率。低负透镜的生理优势在于，其更好地匹配运动员和其他从事高视觉要求和/或有压力的活动的人的适应性姿势。
用于左眼和右眼的图样或顺序可以以不同的频率、振幅(不同的光透射率)、占空因数(不同的相对开/关持续时间段)和相位启动。图样不必以恒定的频率切换，而是可以以啁啾或其他可变频率切换，或者可以以随机间隔切换。尽管在某些示例中透镜透射率改变，但是偏振的透射光状态也可以改变。这种偏振调整可以方便地用向列型液晶定义的区带提供。透镜还可以带色或者是自然灰色，以静态控制光透射率，或者也可以使用对光反应变色的基质。
眼镜和眼镜系统方便地设置成以固定的或可变的速率呈现预定的图样和图样顺序。典型地，使用者或训练者可以选择另外的图样、图样顺序、变暗程度、可变的或固定的图样速率、图样颜色或颜色顺序或者其他视觉变暗。这些另外的训练选择可以利用个人计算机或其他计算机系统来选择，所述个人计算机或其他计算机系统设置成基于由使用者或训练者使用键盘或点击装置，例如鼠标，呈现定制选项用于选择。在设计了这些另外的训练顺序之后，可以将顺序存储在存储器中，并传送给眼镜系统，用以存储在可以与眼镜集成在一起或可以不与眼镜集成在一起的眼镜控制器中。定制和图样选择可以基于运动项目特定的功能、特定的训练目标、佩戴者的生理状况(眼间距，眼窝不对称)或其他的设置。
在其他示例中，视觉训练设备，例如单透镜或双透镜眼镜(例如玻璃眼镜或护目镜)、保护罩(例如冰球面罩)或固定设备(例如静态观察或保护屏幕)，可以设置成基于莫尔(Moiré)图样呈现变暗。莫尔图样一般认为是由两个或多个重复图样，例如网格图样，或其他周期性或非周期性图样，例如由朗齐刻线(Ronchi rulings)提供的交替的透明和不透明条带，重叠而形成的干涉图样。可以定义一个或多个可电切换的图样层，以便图样区域可选择地在使用者视野中呈现莫尔图样。例如，透镜可以包括第一图样层和第二图样层，其中第一和第二图样层相互偏移。可以选择一个或两个图样层的图样片段，以提供包括莫尔图样的变暗。例如，第一图样层和第二图样层可以基于同于图样。图样层中的一个可以选择性地切换，以生成变暗图样，其中，启动第一图样层中的图样片段的各种组合。莫尔图样可以通过选择性地切换第一图样层和第二图样层中的图样片段来生成。通过这种方式，可以提供莫尔和其他图样。在某些示例中，图样层中的一个可以设置成使得实质上所有的图样片段可以一起正常启动，但不能个别地选择。
尽管图样可以基于两个或多个由两个启动的图样层设定的图样的干涉来提供，但是在其他示例中，启动的图样层(即其中至少有某些图样片段具有透射率或其他可以选择性地切换的光学特性的图样层)也可以与固定的图样层结合。于是莫尔图样就可以基于与固定的图样层结合的启动的图样层中的图样片段的选择性启动得以呈现。还可以用可切换的观察屏幕与固定的图样结合来提供莫尔图样。在某些训练状况下，可以使用两个固定的图样，莫尔图样基于固定图样的相对角位移或线性位移来选择。眼镜系统可以提供可电切换的眼镜和分离的固定的图样层，固定的图样层可以具有使用者可选择的绕视线的角位移或垂直于视线的线性位移。为了方便起见，这两种位移在这里都称为相对于视线的位移。
曲面眼镜
参照图11，其表示根据本发明实施例的示例性曲面眼镜1100。如前视透视图中所见，曲面眼镜1100包括上部构件1102和下部构件1104，这两个构件都包含框架的一部分。框架用于将具有两部分1106和1108的透镜保持在弯曲的趋向。
如此处所讨论的，透镜可以包括基质、一种或多种涂覆材料或者组件，所有这些一起发挥作用以允许光透射或使曲面眼镜的佩戴者感知的光透射变暗。此外，如此处所使用的，透镜可以设定单个部分用于控制由单个眼睛感知的光透射。此外，还如此处所使用的，透镜可以设定具有两个部分的共有构件，其中共有构件的每个部分用于控制由佩戴者的单个眼睛感知的光透射。
参照图11，在示例性实施例中，部分1106可以是与部分1108分离的构件。然而，在另外的示例性实施例中，部分1106和部分1108是共有构件，但用于佩戴者视觉光谱的不同部分(例如，共有透镜用于两只不同的眼睛)。
在示例性的实施例中，上部构件1102迫使部分1106具有确定的弯曲。例如，部分1106本身可以是缺少可感知的弯曲的平面基质。然而，上部构件1102可以将部分1106导向弯曲的趋向并使部分1106保持在该弯曲的趋向。如下所述，上部构件1102可以包括适用于接收部分1106的上边缘的沟槽(未示出)。该沟槽可以具有与部分1106(或一般是透镜)的所需弯曲趋向类似或近似相同的弯曲。
此外，可以预期的是，上部构件1102内的沟槽直径稍小于接收的透镜的所需弯曲，但是弯曲的沟槽的宽度大于要保持在沟槽中的接收的透镜的宽度。另外，还可以预期的是，上部构件1102内的沟槽直径稍大于接收的透镜的所需弯曲，但是其弯曲的沟槽的宽度相对于弯曲中的位置变化。可以预期，这两个示例都可以用于提供接收沟槽，具有可电变换光谱透射率的途径可以以弯曲的趋向保持在该接收沟槽中，同时不干涉透镜通过整个表面一致地改变光透射率的能力。如下所述，调整沟槽的弯曲和沟槽的宽度防止挤压点，挤压点会在挤压点附近破坏透镜的可电变换光谱透射率。
图12表示根据本发明实施例的示例性曲面眼镜1200的后视分解透视图。曲面眼镜1200包含上部构件1202、下部构件1204、左透镜部分1206、右透镜部分1208、上部沟槽1210、下部沟槽1212、电源1214、可编程控制板(PCB)1216和保持构件接收槽1218。
上部构件1202可以由能够抵挡冲击的耐摔聚合物制成。例如，当曲面眼镜1200用于可能会有物体接触曲面眼镜1200的体育运动(或者任何活动)中时，材料抗破碎的能力对于佩戴者的安全和曲面眼镜1200的寿命来说都是有益的。因此，右透镜部分1208和左透镜部分1206也可以由耐摔材料制成，例如聚合物或其他特性类似的材料。
在示例性实施例中，曲面透镜不由玻璃制造。应该认识到的是，剥离受到冲击时会碎裂，并且潜在地引起对佩戴者的伤害。因此，在本发明的示例性实施例中，曲面透镜不由玻璃制造，而是由具有适合于用作透镜的特性(例如透明度)的塑料材料制成。此外，在示例性示例中，透镜由可延展的塑料材料制成，该塑料材料可弯曲，因而能够在环境温度下用合理的压力弯成曲面。例如，在示例性示例中，透镜由平面塑料基质(即可电变换透射率的材料可粘附于其上的物理材料)制成，该平面塑料基质在室温下即可弯曲形成曲面透镜。该示例中的塑料基质之后由典型的可由典型的眼镜框架施加的力保持在弯曲的趋向(例如位置)。然而，可以预期的是，在示例性示例中透镜也可以由玻璃制成。
图中所示曲面眼镜1200具有两个明确分离的透镜部分，即右透镜部分1208和左透镜部分1206。然而，如上所述，可以预期的是，本发明实施例中也可以使用单个透镜，如图15中所示。透镜部分，无论是单个透镜还是一对透镜中的部分，可以具有多个区带，如上所述及图5-9所示。因此，在单个透镜用于佩戴者双眼的示例中，因为可以包括多个区带，所以佩戴者的各个眼镜感知的光可以同步或不同步，或者区带构造彼此另外组合。
上部构件1202是框架的一部分，其将左透镜部分1206和右透镜部分1208相对于佩戴者的脸部和眼睛保持在适当位置。作为眼镜框架的典型，上部构件1202用于将曲面眼镜相对于曲面眼镜1200的佩戴者保持在所需的位置。曲面眼镜1200装有组合在一起的上部构件1202和下部构件1204，用以保持左透镜部分1206和右透镜部分1208。然而，在示例性实施例中，可以预期的是，上部构件或下部构件可以用曲面透镜实施，或者上部构件和下部构件都不用曲面透镜实施(例如无边的)。
上部构件1202包括上部沟槽1210。上部沟槽1210是上部构件1202内的凹进部分，其适用于接收并保持透镜的边缘部分。如上所述，上部沟槽1210的宽度可以与要接收并保持在其中的边缘的宽度保持协调。或者，在示例实施例中，沟槽1210的宽度至少沿一个或多个部分大于要保持在其中的透镜的宽度。在示例实施例中，上部沟槽1210的深度足以保持透镜，但同时使透镜凹进上部沟槽1210中的量最小。在示例实施例中，上部沟槽1210还提供放置一个或多个电导线的空腔。电导线可用于控制透镜的可电变换透射率状态和/或用于将电源1214与PCB1216连接。
与上部沟槽1210类似，下部沟槽1212是框架构件，例如下部构件1204内的凹进部分，其用于接收并保持一个或多个透镜。曲面眼镜1200是本发明的示例性实施例，其中，左透镜部分1206和右透镜部分1208由上部沟槽1210和下部沟槽1212保持弯曲的趋向。然而，可以预期的是，单个沟槽也可以用于保持一个或多个透镜弯曲的趋向。
PCB 1216是可编程的计算主板，其包括处理器和计算机可读存储介质。在示例性示例中，PCB 1216用于控制一个或多个透镜状态。状态的例子包括透明状态。透明状态是光透射率通过透镜时被可电变换光谱透射率操作阻断最小的状态。换种说法，可电变换光谱透射率的透镜在供电时可以处于“黑暗”状态或“光照”状态，这取决于材料的固有特征，透镜的光谱透射率依赖于该材料的固有特征改变。黑暗状态是指使通过透镜的光透射比光谱透射未降低时(例如通电、不通电)变暗到更大程度的状态。类似地，光照状态是指使通过透镜的光透射比光谱透射未降低时(例如通电、不通电)不额外变暗的状态。因此，如此处所使用的，透明状态就是允许相比变暗状态有更大百分比的光谱透射率出现的状态。类似地，如此处所使用的，变暗状态就是允许相比透明状态有更小百分比的光谱透射率出现的状态。因此，此处所使用的透明状态和变暗状态是相对于彼此而言的术语。
在示例性实施例中，PCB 1216适用于使左透镜部分1206和右透镜部分1208的透明状态和变暗状态之间的不同步的闪烁(例如频闪效应)同步。使不同步的闪烁同步与显示装置的刷新速率协调。例如，显示装置，例如监视器、电视机和/或投影机(以及关联的观察平面)，在每单位时间里刷新显示的图像一定次数。这通常以赫兹计量，其为每秒周期数。
在本发明的示例性实施例中，曲面眼镜与显示装置的刷新速率同步。该同步允许曲面透镜的一部分透明而曲面透镜的另一部分变暗。从透明到变暗的周期与显示装置协调，以便在与佩戴者右眼关联的透镜处于透明状态时，要由右眼感知的图像显示在显示装置上。类似地，协调从透明到变暗的周期，以便在要由佩戴者左眼感知的图像显示在显示装置上时，与左眼关联的透镜透明。相反，使与不想在特定时间感知给定图像的眼睛关联的透镜变暗。
例如，刷新速率为240Hz(每秒显示240张图像)的电视机可以与曲面眼镜同步，以便左透镜每秒120次透明、每秒另外120次变暗。类似地，左透镜每秒变暗的120次右透镜透明，反之亦然。因此，电视机可以每秒显示120张要使左眼感知的图像和交替的每秒120张的要使右眼感知的图像。上述将相互不同步的两透镜部分与电视机的刷新速率同步的过程允许电视机显示的内容的三维(3D)观看体验。
具有曲面透镜的曲面眼镜在观看3D时的优势包括，允许曲面眼镜的佩戴者在3D观看体验中利用更大范围的周围视觉。例如，当从相对接近的距离(例如影院前排)观看大显示装置时，所显示的内容的一部分处于由标准平面透镜的3D观看眼镜提供的佩戴者中心视觉之外。另外，在旨在利用观看者周围视觉的IMAX型观看环境中，非环绕的3D眼镜不能提供必要的对佩戴者视觉的增强。因此，环绕佩戴者视野的曲面透镜提供增强的和完善的3D观看体验。
在示例性实施例中，曲面眼镜包括接收器组件(未示出)。接收器组件从显示装置接收同步信号，以便使曲面眼镜的两个透镜部分的不同步的周期与显示装置的刷新速率同步。例如，从显示装置或相关内容源接收红外信号的红外接收器。接收器组件的其他示例包括射频(“RF”)接收器。例如，蓝牙(IEEE标准802.15)是可以预期的被本发明实施例采用的短距离RF规格。
除了辅助将曲面眼镜与显示装置同步之外，接收模块还(或者可选地)用于接收一个或多个远程控制信号来控制曲面眼镜。例如，可从曲面眼镜直接调整的功能还可以远程调整。例如，曲面眼镜的可电变换光谱透射率的闪烁速率可以通过远程控制器调整，该远程控制器通过接收模块与曲面眼镜通信。
例如，运动训练者可以利用远程控制器调整强度水平(例如改变一个或多个透镜部分的变暗状态或透明状态的持续时间段)而运动员还在利用曲面眼镜进行训练。因此，曲面眼镜处于简单的强度水平时运动员可以运行接收通道，在运动员开始识别来球之后，训练者可以增加曲面眼镜的强度水平以提高训练体验。
在示例性实施例中，接收模块直接或间接地耦接至PCB 1216。这样，接收的信号的处理可以完全或部分地由接收模块或PCB 1216中的一个完成。
再参照图12，上部构件1202可以具有两个保持构件接收槽1218。保持构件接收槽1218用于接收保持构件，例如皮带。例如，当曲面眼镜1200用于运动或移动活动时，皮带允许曲面眼镜相对于佩戴者的脸部保持在所需的位置。在另外的示例性实施例中，接收在保持构件接收槽1218中的保持构件包括镜腿，例如之前参照图3说明的镜腿部分302。
图13表示根据本发明实施例的具有弯曲沟槽1302的曲面眼镜镜框1300的一部分。如上所述，用于将曲面透镜并将其保持在曲面眼镜内的沟槽可以具有与框架不同的曲面直径。例如，在实施例中，为了增加“环绕”量，框架可以具有比与该框架关联的曲面透镜直径更小的曲面，其中“环绕”量是指远离中线围绕佩戴者的头部延伸的量。在此示例中，在减少加在曲面透镜上的张力量、同时使曲面眼镜提供的环绕量作为整体最大化的努力中，使曲面透镜的直径大于弯曲框架的直径。该概念的一种用于说明目的的类推来自于赛车驾驶员在赛道入弯时的路径。在此类推中，驾驶员通过从弯道外侧开始在顶点附近切到弯道内侧并且朝向赛道外侧边缘离开弯道来减少弯道内的转弯量。
弯曲沟槽1302遵照上述类推，使得弯曲沟槽1302的直径大于框架1300的总体直径。例如，框架1300“内侧”边缘与弯曲沟槽1302之间的距离从第一距离1304变为曲线顶点附近的更小的距离1306。最后，框架1300内侧边缘与弯曲沟槽1302之间的距离从距离1306增加到曲线“出口”处的距离1308。因此，实现了曲面眼镜佩戴者所需的周围视野的量，同时减少了曲面眼镜内实际透镜的弯曲。应该理解，在示例性实施例中，曲面透镜的直径可以与保持其的框架的直径相似。另外，尽管图13表示了容纳仅用于一只眼的透镜的弯曲沟槽1302，弯曲沟槽也可以沿框架延伸，以类似地容纳用于双眼的透镜。
图14表示根据本发明实施例的曲面眼镜1400的前视透视图。曲面眼镜1400适用于提供围绕佩戴者视野的环绕效果。因此，曲面眼镜1400用于允许佩戴者具有影响在周围视野中感知的光的可电变换光谱透射率。
不同于典型的置于弯曲框架中的平面透镜，可以减少曲面眼镜佩戴者眼睫毛接触眼镜。例如，当平面透镜成角度地设置在弯曲框架中以提供曲面透镜和框架解决方案的外观但不提供有益效果时，佩戴者的眼睫毛会接触非曲面但成角度的透镜。在迫使非曲面透镜进入弯曲框架以提供周围视野的可电变换光谱透射率的努力中，将透镜成角度设置，以便将内侧边缘推离佩戴者的脸部从而允许透镜的外侧边缘尽可能先后延伸，力图覆盖周围视野的一部分。然而，透镜的这种成角度设置引起透镜更加靠近佩戴者的眼睛，并因而更加靠近佩戴者的眼睫毛。当利用具有可电变换光谱透射率的曲面眼镜时，佩戴者不会使眼睫毛与透镜发生分散注意力且造成干扰的接触。因此，曲面眼镜避免了眼睫毛与平面透镜产生接触的严重性。
再参照图14，用于控制曲面眼镜功能(例如可电变换光谱透射率)的控制部分1402表示为保持在曲面眼镜1400的右镜腿上。在示例性实施例中，控制部分1402类似于以上参照图4说明的水平调节按钮404和406。曲面眼镜1400还包括电源1404。如上所述，电源1404可以包括电池或其他可替换或可充电的电源。在示例性实施例中，电源1404通过与曲面眼镜1400关联的通用串行总线(USB)接口(未示出)充电。例如，除了更新用于曲面眼镜1400的PCB的计算机可读指令之外，USB接口还可以用于为电源1404充电。
图15表示根据本发明实施例的用于操纵由佩戴者的双眼感知到的光的曲面透镜1500。曲面透镜1500为单一基质，可电变换光谱透射率的材料耦接至其上。例如可以将LCD材料装在耐摔特性优于玻璃的聚合物中、耐摔特性优于玻璃的聚合物上或以其他方式相对于耐摔特性优于玻璃的聚合物设置。曲面透镜1500用于操纵由佩戴者的左右眼都感知到的光。然而，应该理解，如上所述，可电变换光谱透射率的一个或多个区带(例如部分)可以预期在曲面透镜1500上实施，以允许对感知的光的操纵局部化。
图16表示根据本发明实施例的曲面眼镜1600的俯视图。曲面眼镜包括弯曲框架1602和曲面透镜1604。
由平面透镜提供的视野的示例性说明限于示例性的中心视野1606。然而，通过提供环绕佩戴者的曲面透镜1604，视野增加到包括周围视野1608。因此，对于运动视觉训练和3D应用很好地增加了视野，除了中心视野1606之外还包括了周围视野1608。
图17表示根据本发明实施例由曲线定义的示例性曲面透镜1700。曲线1702沿透镜1700的总体曲线表示。曲线1702具有直径
Figure BDA0000132609610000301
1704。曲线1702的直径1704定义曲面透镜1700的弯曲趋向，其中，曲面透镜1700的弯曲趋向具有直径1704。然而，如在位置1706-1712上所示，曲面透镜1700不贴合在曲线1702定义的标准圆上，相反，曲面透镜1700的弯曲趋向由曲线1702总体上定义。
例如，曲面透镜1700实际上与所示的曲线1702在点1706处(左镜腿区域)、1708处(鼻梁架区域)和1710处(右镜腿区域)相交。然而，曲面透镜1700例如在点1712处与曲线1702背离。这里有时将曲面透镜1700的背离称为近似曲线，因为其不是由具体的直径一致地定义的，但是，其整体由一直径定义。如上所述，曲面透镜1700的曲率可以背离，以提供对佩戴者的眼睫毛的附加清障和/或减少曲面透镜1706上的压力，以使对曲面透镜1700的可电变换特性的负面影响最小化。
在示例性实施例中，直径1704介于120毫米和200毫米之间。可以预期的是，在其他实施例中，直径大于或小于此范围。在其他实施例中，直径1704为130毫米至180毫米。示例性实施例包括具有近似地由直径为175毫米的曲线定义的弯曲趋向的曲面透镜，其还可以表示为11.42屈光度。在其他实施例中，如下更详细地所述，弯曲趋向可以由直径为130毫米至140毫米之间的曲线定义。例如，在示例性实施例中，曲面透镜具有135毫米直径的近似曲线定义的弯曲趋向，其还可以表示为14.81屈光度。
图18表示根据本发明实施例由另一组曲线定义的示例性曲面透镜1800。曲面透镜1800包括左侧部分1802、右侧部分1804和鼻梁架部分1814。如上参照图17所述，曲面透镜可以部分地由近似曲线定义；然而，在示例性实施例中，曲面透镜1800由具体部分的曲线定义(例如左侧部分1802、右侧部分1804)。因此，曲线1806沿左侧部分1802的总体曲线表示。曲线1806具有直径1810。在实施例中，曲线1806的直径1810总体上定义曲面透镜1800的弯曲趋向，其中，曲面透镜1800的一部分弯曲趋向具有直径1810。类似地，曲线1808沿右侧部分1804的总体曲线表示。曲线1806具有直径
Figure BDA0000132609610000312
1812。在实施例中，曲线1808的直径1812总体上也可以定义曲面透镜1800的弯曲趋向，其中，曲面透镜1800的一部分弯曲趋向具有直径1812。
鼻梁架部分1814可以具有比左侧部分1802和右侧部分1804更小的弯曲趋向(例如更大直径的曲线定义的弯曲趋向)。因此，通过利用曲面透镜1800的一部分的直径总体上定义曲面透镜1800的弯曲趋向。在此实施例中，曲面透镜1800由分别具有直径1810和
Figure BDA0000132609610000314
1812的第一曲线(曲线1806)和/或第二曲线(曲线1808)定义。在示例性实施例中，直径
Figure BDA0000132609610000315
1810和1812介于130毫米和140毫米之间。
各种所示的组件以及未示出的组件的许多不同排列在不脱离本发明的精神和范围的情况下都是可能的。对本发明实施例的说明旨在示例而非限制。对本领域技术人员来说，不脱离本发明范围的可选实施方式都是显而易见的。本领域技术人员可以做出实施前述改进的可选方式而不脱离本发明的范围。
考虑到本发明公开的技术原理可以适用的很多可能的实施方式，应该意识到，所述的实施例仅是优选的示例，不应该将其认为是对技术范围的限定。相反，保护范围由权利要求限定。因此，申请人声明所有的这些实施方式都处在权利要求的保护范围内。

Claims (20)

1.视觉训练眼镜，其特征在于，包含：
能够减弱光的具有可电变换光谱透射率的第一透镜，其中可电变换光谱透射率由透镜驱动器控制；
具能够减弱光的有可电变换光谱透射率的第二透镜，其中透镜驱动器控制第二透镜的光谱透射率；
用于保持第一透镜和第二透镜的框架；并且
透镜驱动器用于由持续第一时间段的第一光谱透射率和持续第二时间段的第二光谱透射率调整第一透镜的可变光谱透射率的占空因数和频率。
2.根据权利要求1所述的视觉训练眼镜，其特征在于，第一透镜包含液晶材料，并且第二透镜包含液晶材料。
3.根据权利要求1所述的视觉训练眼镜，其特征在于，第一时间段与第二时间段相等。
4.根据权利要求1所述的视觉训练眼镜，其特征在于，第一时间段为0.025、0.043、0.067、0.1、0.15、0.233、0.4或0.9秒。
5.根据权利要求4所述的视觉训练眼镜，其特征在于，第一光谱透射率实质上是光阻断。
6.根据权利要求1所述的视觉训练眼镜，其特征在于，透镜驱动器调整第一透镜的可变光谱透射率的占空因数和频率。
7.根据权利要求1所述的视觉训练眼镜，其特征在于，第一透镜和第二透镜包含玻璃。
8.根据权利要求1所述的视觉训练眼镜，其特征在于，透镜驱动器使第一透镜的可变光谱透射率与第二透镜的可变光谱透射率同步循环。
9.根据权利要求1所述的视觉训练眼镜，其特征在于，透镜驱动器保持在框架上。
10.根据权利要求1所述的视觉训练眼镜，其特征在于，还包含通用串行总线接口。
11.根据权利要求1所述的视觉训练眼镜，其特征在于，第一透镜和第二透镜为平透镜。
12.根据权利要求1所述的视觉训练眼镜，其特征在于，还包含用于将输入接收到眼镜的无线接收组件。
13.一种视觉训练系统，其特征在于，包含：
具有第一透镜和第二透镜的眼镜，其中第一透镜和第二透镜具有可电变换的光谱透射率，以使训练者的视野变暗，其中第一透镜和第二透镜的可电变换光谱透射率的变换同步执行；以及
用于控制第一透镜和第二透镜的可电变换光谱透射率的占空因数和频率的透镜驱动器，
(1)占空因数可调整，以改变具有第一持续时间段的变暗状态的周期的百分比或具有第二持续时间段的不变暗状态的周期的百分比，以及
(2)频率可调整，以改变一段时间中周期的数量，使得频率可调整到15赫兹(Hz)或更小。
14.根据权利要求13所述的视觉训练系统，其特征在于，第一透镜包含液晶材料，并且第二透镜包含液晶材料。
15.根据权利要求13所述的视觉训练系统，其特征在于，透镜驱动器保持在框架上。
16.根据权利要求13所述的视觉训练系统，其特征在于，透镜驱动器用于同时调整第一透镜的可变光谱透射率的占空因数和频率。
17.根据权利要求13所述的视觉训练系统，其特征在于，第一透镜为曲面透镜。
18.根据权利要求13所述的视觉训练系统，其特征在于，受训者的至少一部分视野能够被眼镜变暗。
19.根据权利要求13所述的视觉训练系统，其特征在于，还包含用于接收无线控制信号的接收组件，其中无线控制信号向眼镜提供输入。
20.视觉训练眼镜，其特征在于，包含：
具有可电变换光谱透射率的第一透镜，该第一透镜在具有第一持续时间段的第一光谱透射率状态下减弱光，其中可电变换的光谱透射率由透镜驱动器控制；
具有可电变换光谱透射率的第二透镜，该第二透镜在具有第一持续时间段的第一光谱透射率状态下减弱光，其中可电变换的光谱透射率由透镜驱动器控制；
用于保持第一透镜和第二透镜的框架；并且
透镜驱动器用于接收频率和占空因数，以使得透镜驱动器基于频率或占空因数中的至少一个控制第一透镜的第一持续时间段和第二透镜的第一持续时间段。
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