JP2017520017A - 特に光フィードバックによって装置のレンズの焦点距離を調整するための光学装置 - Google Patents
特に光フィードバックによって装置のレンズの焦点距離を調整するための光学装置 Download PDFInfo
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Abstract
Description
焦点距離を所定の焦点距離に調節する(例えば、レンズの変形可能表面/膜の曲率又はレンズの屈折率を調節することにより)ステップであって、前記第1及び/又は第2の出力信号、或は第1及び/又は第2の出力信号から生成されたさらに別の出力信号(例えば、上記のさらに別の出力信号Xを参照されたい)が、前記所定の焦点距離に対応する基準出力信号に近づくようにする、調節するステップと、
が実行されることが好ましい。
SI=VI・sin(ω・t)
の形をとり、ここでωは変調周波数である。適合光学素子、即ちレンズ10が、曲率を調節するとき、前記強度を以下のように修正する:
So=f(x)・VI・sin(ω・t)
ここで、外部ノイズf(y)がこの信号に加えられて以下のようになる。
Sd=f(x)・VI・sin(ω・t)+f(y)
この強度が感光素子30、40によって検出される。
Sde=f(x)・VI・sin(ω・t)・sin(ω・t)+f(y)・sin(ω・t)
を得ることによって、復調するように構成され、この式は、
Sde=(1/2)・f(x)・VI−f(x)・VI・(1/2)・cos(2・ω・t)+f(y)・sin(ω・t)
に対応する。
SS=(1/2)・f(x)・VI
が残る。
Claims (31)
- 光学装置であって、
− 調節可能な焦点距離(f)を有するレンズ(10)と、
− 前記レンズ(10)によって影響され、それに当たる光の強度に対応する第1の出力信号(O1)を生成するように設計された少なくとも第1の感光素子(30)に当たる光(51)を放射するように構成された光源(50)と、
を備え、
− 前記第1の感光素子(30)は、前記放射された光(51)の強度分布の一部分のみを計測するように構成され、
− 前記光源(50)、前記レンズ(10)及び前記第1の感光素子(30)は、前記レンズ(10)の前記焦点距離(f)の変化が、前記第1の感光素子(30)に当たる前記放射された光(51)の強度分布を変化させるように構成され、その結果、前記レンズ(10)の各焦点距離(f)が、前記第1の感光素子(30)によって生成される特定の第1の出力信号(O1)に関連付けられる、ことを特徴とする光学装置。 - 前記光学装置(1)は第2の感光素子(40)を備え、前記第2の感光素子(40)は前記放射された光の前記強度分布の一部分のみを計測するように構成され、前記光源(50)は、前記レンズ(10)によって影響され、前記第1の感光素子(30)及び/又は前記第2の感光素子(40)に当たる光(51)を放射するように構成され、前記第2の感光素子(40)は、前記第2の感光素子(40)に当たる前記光(51)の強度に対応する第2の出力信号(O2)を生成するように設計され、前記光源(50)、前記レンズ(10)及び前記感光素子(30、40)は、前記レンズ(10)の前記焦点距離(f)の変化が、前記第1の感光素子(30)及び/又は前記第2の感光素子(40)に当たる前記放射された光(51)の前記強度分布を変化させるように構成され、その結果、前記レンズ(10)の各焦点距離(f)が、前記第1の感光素子(30)によって生成される特定の第1の出力信号(O1)及び前記第2の感光素子(40)によって生成される特定の第2の出力信号(O2)に関連付けられる、ことを特徴とする、請求項1に記載の光学装置。
- 前記レンズ(10)は第1の焦点距離及び異なる第2の焦点距離を備え、前記レンズ(10)が前記第1の焦点距離を備えるように調節されるとき、前記強度分布(51)のピーク(P)が前記第1の感光素子(30)に命中し、前記レンズ(10)が前記第2の焦点距離を備えるように調節されるとき、前記ピーク(P)が前記第2の感光素子(40)に命中することを特徴とする、請求項1又は2に記載の光学装置。
- 前記光学装置(1)は、前記レンズ(10)の前記焦点距離(f)の変化が、前記第1の感光素子(30)及び/又は前記第2の感光素子(40)に当たる前記放射された光(51)の前記強度分布の幅(W)を変化させるように、及び/又は、前記レンズ(10)の前記焦点距離(f)の変化が、前記第1の感光素子(30)及び/又は前記第2の感光素子(40)に当たる前記放射された光(51)の前記強度分布の前記ピーク(P)の、前記第1の感光素子(30)及び/又は前記第2の感光素子(40)に対する位置を移動させるように、構成されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光学装置。
- 前記レンズ(10)の前記焦点距離(f)を所定の焦点距離に調節するために、前記光学装置(1)は、前記レンズ(10)の前記焦点距離(f)を調節するための手段(20)を制御するように設計された制御ユニット(60)を備え、前記制御ユニット(60)は前記手段(20)を、前記手段(20)が前記レンズ(10)の前記焦点距離(f)を、前記第1及び/又は第2の出力信号(O1、O2)が基準出力信号に近づくように、或は、前記第1及び第2の出力信号(O1、O2)から決定されるさらに別の出力信号(X)が基準出力信号に近づくように変化させる、ように制御するように設計され、前記基準出力信号は前記所定の焦点距離に関連付けられることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光学装置。
- 前記光学装置(1)は、複数の焦点距離(f)並びに各焦点距離に割当てられる複数の基準出力信号が格納されるメモリ(70)を備えることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学装置。
- 前記光学装置(1)は、前記光源(50)によって放射された前記光(51)を、それが前記第1及び/又は第2の感光素子(30、40)に当たる前に、反射するように構成された第1の光学素子(80)をさらに備えることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学装置。
- 前記第1の光学素子(80)は、前記レンズ(10)の第1のカバー素子であり、前記第1のカバー素子(80)と前記レンズ(10)の弾性変形可能な膜(11)とが、流体(F)で満たされる前記レンズ(10)の体積(V)を定めることを特徴とする、請求項7に記載の光学装置。
- 前記光学装置(1)は、前記光源(50)によって放射された前記光(51)を、それが前記第1及び/又は第2の感光素子(30、40)に当たる前に、反射するように具体的に構成された第2の光学素子(90)を備えることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の光学装置。
- 前記第2の光学素子(90)は前記レンズ(10)の第2のカバー素子であり、前記膜(11)は、前記第1及び第2のカバー素子(80、90)の間に配置されることを特徴とする、請求項9に記載の光学装置。
- 前記第2の光学素子(90)は、前記第1の光学素子(30)又は前記レンズ(10)に対して傾けられ、前記光源(50)によって放射された前記光(51)を、前記第1及び/又は第2の感光素子(30、40)の方向に反射するように、具体的には主光信号(100)を透過するように、設計されることを特徴とする、請求項9に記載の光学装置。
- 前記光学装置(1)はさらに別の光源(52)を備え、前記さらに別の光源(52)は、前記レンズ(10)によって影響され、前記第1の感光素子(30)及び/又は第2の感光素子(40)に当たる光(53)を放射し、その結果、前記光源(50)から前記感光素子(30、40)のうちの1つまでの各光路(T11、T12)が、前記さらに別の光源(52)から前記感光素子(30、40)のうちの1つまでの対応する光路(T21、T22)に対して対称的となるように、構成されることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載の光学装置。
- 前記光学装置(1)は、前記第1及び/又は第2の光源(50、52)の光が、前記光学装置及び/又はレンズ(10)から出ること又はそれらに再度入ることを防ぐように構成された少なくとも1つの光学フィルタ(54)を備えることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項に記載の光学装置。
- 前記光学装置(1)、具体的には前記レンズ(10)は、光散乱及び/又は屈折によって前記放射された光(51、53)に影響を及ぼすように構成され、具体的には、前記光学装置(1)、具体的には前記レンズ(10)は、前記光散乱を起こすための少なくとも1つの回折素子(55)を備え、具体的には、前記少なくとも1つの回折素子(55)は前記膜(11)の上に配置され、又は前記膜(11)によって構成されることを特徴とする、請求項1〜13のいずれか1項に記載の光学装置。
- 前記光学装置(1)は、前記第1及び/又は第2の感光素子(30、40)に熱的に接触する少なくとも1つの温度センサ(56)を備え、具体的には前記光学装置(1)は、前記第1及び/又は第2の感光素子(30、40)の温度依存感度を補償するために、前記少なくとも1つの温度センサ(56)を用いるように構成されることを特徴とする、請求項1〜14のいずれか1項に記載の光学装置。
- 前記レンズ(10)は、前記レンズ(10)の光軸(A)に沿って前記レンズ(10)を透過する主光信号(100)を集束又は発散させるように設計され、前記光源(50)、前記第1及び/又は第2の感光素子(30、40)、並びに特に前記第1及び/又は第2の光学素子(80、90)は、前記主光信号(100)が前記第1及び/又は第2の出力信号(O1、O2)に影響を及ぼさないように、前記レンズ(10(50))に対して構成されることを特徴とする、請求項1〜15のいずれか1項に記載の光学装置。
- 前記光学装置(1)は、前記第1及び/又は第2の感光素子(30、40)によって生成される背景ノイズを、前記光源(50)が光を放射しないときに計測し、前記第1の感光素子(30)によって計測された前記背景ノイズを前記第1の出力信号(O1)から差し引き、及び/又は前記第2の感光素子(40)によって計測された前記背景ノイズを前記第2の出力信号(O2)から差し引くように設計されることを特徴とする、請求項1〜16のいずれか1項に記載の光学装置。
- 前記第1及び/又は第2の出力信号(O1、O2)の中の外部ノイズを減らすために、前記光学装置(1)は、前記光源(50)が変調された光(500)を放射するように構成され、前記光学装置(1)は、前記生成された第1及び/又は第2の出力信号(O1、O2)を復調し、バンドパス・フィルタ又はローパス・フィルタ(110)によって外部ノイズを除去するようにさらに構成されることを特徴とする、請求項1〜17のいずれか1項に記載の光学装置。
- 前記光学装置(1)は、ユーザの眼(300)の表面(300a)の上に直接配置されるように構成されたコンタクトレンズであることを特徴とする、請求項1〜18のいずれか1項に記載の光学装置。
- 前記レンズ(10)は、前記コンタクトレンズ(1)の焦点距離を調節するように構成された機構(303)、及び前記機構(303)を制御するための制御ユニット(304)を備え、前記制御ユニット(304)は、前記第1及び/又は第2の出力信号を用いて前記機構を制御するように構成されることを特徴とする、請求項19に記載の光学装置。
- 前記光源(50)、前記レンズ(10)及び前記第1の感光素子(30)は、放射された光(51)が前記第1の感光素子(30)に当たる前に前記ユーザの前記眼(300)のレンズ(301)により又は前記ユーザの前記眼(300)の網膜(300b)によって反射されるようにさらに構成され、その結果、前記第1の感光素子(30)に当たる前記放射された光(51)の前記強度分布が、前記眼(300)の前記レンズ(301)の形状が変化するとき、又は前記眼(300)の前記表面(300a)の上の前記コンタクトレンズ(1)の位置が変化するとき、変化することを特徴とする請求項19又は20に記載の光学装置。
- 前記光学装置(1)は、ユーザの眼(300)の前に、前記レンズ(10)が前記ユーザの前記眼(300)の前に配置されるように、着用されるように構成されることを特徴とする、請求項1〜21のいずれか1項に記載の光学装置。
- 前記レンズ(10)は、前記レンズ(10)又は光学装置(1)の前記焦点距離を調節するための機構(303)、及び前記機構(303)を制御するための制御ユニット(304)を備え、前記制御ユニット(304)は、前記第1及び/又は第2の出力信号を用いて前記機構(303)を制御するように構成されることを特徴とする、請求項22に記載の光学装置。
- 前記光源(50)、前記レンズ(10)及び前記第1の感光素子(30)は、放射された光(51)が前記第1の感光素子(30)に当たる前に前記ユーザの前記眼(300)の前記レンズ(301)又は前記ユーザの前記眼(300)の前記網膜(300b)により、或は前記ユーザの前記眼(300)の角膜(300c)によって反射されるようにさらに構成され、その結果、前記第1の感光素子(30)に当たる前記放射された光(51)の前記強度分布が、前記眼(300)の前記レンズ(301)の形状が変化するとき、又は前記光学装置(1)に対する前記眼(300)の位置が変化するとき、変化することを特徴とする請求項22又は23に記載の光学装置。
- レンズ(10)の焦点距離(f)を、具体的には、請求項1〜24のいずれか1項に記載の光学装置(1)を用いて、調節する方法であって、
− 光源(50)によって光(51)を放射するステップであって、前記光(51)が前記レンズ(10)によって影響され、前記光(51)の一部だけが少なくとも第1の感光素子(30)に当たり、前記一部は、
○ 前記レンズ(10)の前記焦点距離(f)、
○ コンタクトレンズ(1)として形成される前記光学装置に接触するユーザの眼(300)のレンズ(301)の現在の形状、及び/又は前記ユーザの前記眼(300)の表面(300a)の上の前記コンタクトレンズ(1)の現在の位置、
○ 前記光学装置(1)に面するユーザの眼(300)のレンズ(301)の現在の形状、及び/又は前記ユーザの前記眼(300)に対する前記光学装置(1)の位置、
のうちの1つに依存し、
前記第1の感光素子(30)は、前記光(51)の前記一部が前記第1の感光素子(30)に当たるとき第1の出力信号(O1)を生成し、前記第1の出力信号(O1)は前記第1の感光素子(30)に当たる前記光(51)の前記一部の強度に対応する、
放射するステップと、
− 前記光学装置の前記レンズ(10)の前記焦点距離(f)を、前記第1の出力信号を制御信号として用いて所定の焦点距離に、或は、前記第1の出力信号(O1)、又は前記第1の出力信号(O1)を補助として決定されたさらに別の出力信号が、前記所定の焦点距離に関連付けられる基準出力信号に近づくように、調節するステップと、
を含む方法。 - 視力矯正のための、ユーザの眼(300(301))の表面(300a)の上に直接配置されるように構成された、コンタクトレンズであって、
− 前記コンタクトレンズの焦点距離(f)を調節するために制御されるように構成されたレンズ(10)、
を備え、
前記コンタクトレンズは、光(51)を放射するための光源(50)と、放射された光(51)を検出するための感光素子(30)であって、前記感光素子(30)に当たる前記放射された光(51)の強度に応じた出力信号をもたらすための前記感光素子(30)とを備え、前記光源(50)及び前記感光素子(30)は、前記光源(50)によって放射された光(51)が、前記感光素子(30)に当たる前に前記ユーザの前記眼(300)のレンズ(301)によって又は前記ユーザの前記眼(300)の網膜(300b)によって反射されるように、構成される、ことを特徴とするコンタクトレンズ。 - 前記光源(50)及び前記感光素子(30)は、前記感光素子(30)に当たる前記放射された光(51)の前記強度が、前記ユーザの前記眼(300)の前記レンズ(301)の形状が変化するとき、及び/又は、前記眼(300)の前記表面(300a)の上の前記コンタクトレンズの位置が変化するとき、変化し、その結果、前記出力信号も変化するようにさらに構成されることを特徴とする、請求項26に記載のコンタクトレンズ。
- 前記コンタクトレンズは、前記レンズ(10)の前記焦点距離を調節するための機構(303)、及び前記機構(303)を制御するための制御ユニット(304)を備え、前記制御ユニット(304)は、前記出力信号を用いて前記機構(303)を制御するように構成されることを特徴とする、請求項27に記載のコンタクトレンズ。
- 視力矯正のための光学装置であって、前記光学装置(1)はユーザの眼(300)の前に着用されるように構成され、
− 前記ユーザの前記眼(300)の前に配置されるように構成されたレンズ(10)であって、前記レンズ(10)又は前記光学装置(1)の焦点距離(f)を調節するために制御されるように構成されたレンズ(10)、
を備え、
前記光学装置(1)は、光(51)を放射するための光源(50)と、放射された光(51)を検出するための感光素子(30)であって、前記感光素子(30)に当たった前記放射された光(51)の強度に応じた出力信号をもたらすための感光素子(30)とを備え、前記光源(50)及び前記感光素子(30)は、前記光源(50)によって放射された光(51)が、前記感光素子(30)に当たる前に、前記ユーザの前記眼(300)のレンズ(301)によって、又は、前記ユーザの前記眼(300)の網膜(300b)によって、又は、前記ユーザの前記眼(300)の角膜(300c)によって反射されるように、構成される、ことを特徴とする光学装置。 - 前記光源(50)及び前記感光素子(30)は、前記感光素子(30)に当たる前記放射された光(51)の前記強度が、前記ユーザの前記眼(300)の前記レンズ(301)の形状が変化するとき、及び/又は前記光学装置(1)に対する前記ユーザの前記眼(300)の位置が変化するとき、変化し、その結果、前記出力信号も変化するように、さらに構成されることを特徴とする、請求項29に記載の光学装置。
- 前記光学装置(1)は、前記レンズ(10)又は光学装置(1)の前記焦点距離を調節するための機構(303)、及び前記機構(303)を制御するための制御ユニット(304)を備え、前記制御ユニット(304)は、前記出力信号を用いて前記機構(303)を制御するように構成されることを特徴とする、請求項30に記載の光学装置。
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