根據(jù)35U.S.C.§119(e)，本申請(qǐng)要求2014年6月13日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)No.62/012,005的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引用合并于本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及光學(xué)領(lǐng)域，且具體但是不排他地，涉及隱形眼鏡。

背景技術(shù)：

調(diào)節(jié)(accommodation)是眼睛調(diào)整其焦距以將焦點(diǎn)維持在距離變化的目標(biāo)上的過程。調(diào)節(jié)是反射性動(dòng)作，但是可有意識(shí)地操控。調(diào)節(jié)由睫狀肌的收縮控制。睫狀肌圍繞眼睛的彈性晶狀體，并在肌肉收縮期間在彈性晶狀體上施加作用力，從而改變彈性晶狀體的焦點(diǎn)。

隨個(gè)體衰老，睫狀肌的效能變差。老花眼(Presbyopia)是與年齡增長相關(guān)的漸進(jìn)性的眼睛的調(diào)節(jié)或聚焦強(qiáng)度的損失，其致使在近距離處的視覺模糊增加。調(diào)節(jié)強(qiáng)度隨年齡的這種損失已經(jīng)被很好地研究，且是相對(duì)持續(xù)且可預(yù)測的。老花眼影響著現(xiàn)今世界上的大約17億人(僅美國就有1.1億)，且這一數(shù)量基本上隨世界人口老齡化而上升。

最近的技術(shù)已經(jīng)開始提供在人眼中或人眼上操作以輔助用戶視覺聚焦的各種裝置。對(duì)于這些裝置的某些類型，調(diào)節(jié)透鏡包括一個(gè)或多個(gè)元件，以及用以施加電信號(hào)而改變該一個(gè)或多個(gè)元件的聚焦功率的電路。確定何時(shí)改變這一聚焦功率通常是基于光學(xué)裝置的用戶的注視方向。隨著可調(diào)節(jié)光學(xué)裝置的性能持續(xù)提升，存在增加的、對(duì)于提供準(zhǔn)確地追蹤用戶注視方向的光學(xué)裝置的需求。

附圖說明

作為示例而非限制，在所附附圖中顯示了本發(fā)明的各種實(shí)施例，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可安裝至眼睛的裝置的功能塊圖，所述可安裝至眼睛的裝置具有用于自動(dòng)調(diào)節(jié)的注視追蹤以及外部讀取器。

圖2A是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可安裝至眼睛的裝置的俯視圖。

圖2B是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可安裝至眼睛的裝置的透視圖。

圖3A和3B顯示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的注視檢測機(jī)構(gòu)的一般性操作。

圖4是顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于光檢測的注視追蹤過程的流程圖。

圖5A和5B是用于可安裝至眼睛的裝置的傳感器系統(tǒng)的功能塊圖，其每一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的一相應(yīng)實(shí)施例。

圖6A和6B顯示了用于注視追蹤系統(tǒng)的可安裝至眼睛的裝置上的不同的光檢測器布置，其每一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的一相應(yīng)實(shí)施例。

圖7A和7B是顯示了的注視追蹤系統(tǒng)的檢測器電路的電路圖，其每一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的一相應(yīng)實(shí)施例。

圖7C是顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于注視追蹤系統(tǒng)的檢測器電路的光響應(yīng)模式的曲線圖。

圖8A是顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的注視追蹤系統(tǒng)的檢測器的電路圖。

圖8B是顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于注視追蹤系統(tǒng)的檢測器電路的各種輸出的曲線圖。

具體實(shí)施方式

本文描述了具有基于光檢測(photodetection)的注視追蹤(gaze tracking)功能的隱形眼鏡的設(shè)備、系統(tǒng)及其操作方法。在下文的描述中，描述了許多具體的細(xì)節(jié)，以提供對(duì)實(shí)施例的全面理解。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，本文所述的技術(shù)方案可以在不包括具體細(xì)節(jié)中的一個(gè)或多個(gè)的情況下，或通過其他方法、部件、材料等而實(shí)施。在其他情況下，公知的結(jié)構(gòu)、材料、或操作未被詳細(xì)示出或描述，以避免妨礙某些方面。

貫穿本說明書，“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”意味著針對(duì)該實(shí)施例所述的特征、結(jié)構(gòu)或特征包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。由此，在本說明書中各處出現(xiàn)的短語“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在實(shí)施例中”不必全都是指同一實(shí)施例。進(jìn)而，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中的具體特征、結(jié)構(gòu)或特征可以以任何合適的方式組合。

本文描述了包括注視檢測器電路和邏輯的智能隱形眼鏡或其他可安裝至眼睛的裝置(EMD)，以用于識(shí)別用戶的注視方向或焦距，且將該信息用于例如調(diào)節(jié)促動(dòng)器的實(shí)時(shí)反饋控制?？砂惭b至眼睛的裝置的實(shí)施例可以包括電源電路、控制電子器件、調(diào)節(jié)促動(dòng)器、光傳感器系統(tǒng)、和完全嵌入封殼材料中的天線，所述封殼材料形成為接觸安裝至眼睛?？刂齐娮悠骷宦?lián)接以監(jiān)測光傳感器系統(tǒng)而識(shí)別注視方向/焦距，操作調(diào)節(jié)促動(dòng)器以控制可安裝至眼睛的裝置的光功率，且提供與外部讀取器之間的無線通信。在某些實(shí)施例中，電源可以包括充電電路，以用于控制嵌入電池的感應(yīng)式無線充電。

封殼材料可以采用各種兼容于直接接觸人眼的材料制造，例如聚合物材料、水凝膠、PMMA、硅基聚合物(例如氟硅丙烯酸酯)等。封殼菜鳥可以具有圓透鏡的形式，其具有構(gòu)造為安裝至眼睛角膜的凹曲率。所述電子器件可設(shè)置在嵌入到封殼材料內(nèi)的基體上，并設(shè)置在其周界附近，以避免與在角膜中心區(qū)域附近接收的入射光干涉。光傳感器系統(tǒng)可布置在基體上，并且向外朝向眼瞼，以基于眼瞼在傳感器系統(tǒng)上的覆蓋量和位置而檢測注視方向/焦距。當(dāng)眼瞼覆蓋光傳感器系統(tǒng)的不同部分，這改變其暴露于周圍環(huán)境的環(huán)境光線的暴露程度，其可被測量以確定注視方向和/或焦距。

在某些實(shí)施例中，注視方向/焦距信息可隨后用于確定經(jīng)由透明的調(diào)節(jié)促動(dòng)器施加的調(diào)節(jié)的量，所述調(diào)節(jié)促動(dòng)器定位在封殼材料的中央部分。調(diào)節(jié)促動(dòng)器聯(lián)接到控制器從而被電操縱。例如，調(diào)節(jié)促動(dòng)器可由液晶單元實(shí)現(xiàn)，其響應(yīng)于施加的電偏壓信號(hào)而改變其折射率。在其他實(shí)施例中，調(diào)節(jié)促動(dòng)器可以使用其他類型的電活性光學(xué)材料，例如電光材料，其在施加的電場或改變可變形透鏡形狀的機(jī)電結(jié)構(gòu)存在的情況下改變折射率?？梢杂糜趯?shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)促動(dòng)器的其他示例性結(jié)構(gòu)包括電浸潤光學(xué)器件、微機(jī)電系統(tǒng)等。

某些實(shí)施例用于在各種水平的環(huán)境光照下改進(jìn)注視檢測的準(zhǔn)確性。在一典型的白天，人可以預(yù)期人經(jīng)歷不同水平的環(huán)境光照，其例如以四個(gè)或五個(gè)數(shù)量級(jí)的水平改變。根據(jù)不同的實(shí)施例，通過使用EMD的一個(gè)光檢測器電路來配置EMD的另一光檢測器電路的偏壓、增益或其他操作特征，可以對(duì)這種寬范圍變化的光照條件進(jìn)行調(diào)節(jié)。

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可安裝至眼睛的裝置100的功能塊圖，其具有用于自動(dòng)調(diào)節(jié)的注視追蹤功能以及外部讀取器105?？砂惭b至眼睛的裝置100的外露部分是形成為接觸安裝到眼睛角膜表面的封殼材料110?；w115嵌入封殼材料110內(nèi)或被其圍繞，以提供用于電源120、控制器125、調(diào)節(jié)促動(dòng)器130、傳感器系統(tǒng)135、天線140和各種互連部145和150的安裝表面。電源120的示出實(shí)施例包括能量收集天線155、充電電路160和電池165?？刂破?25的示出實(shí)施例包括控制邏輯170、調(diào)節(jié)邏輯175和通信邏輯180。讀取器105示出實(shí)施例包括處理器182、天線184和存儲(chǔ)器186。存儲(chǔ)器186的示出實(shí)施例包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)188和程序指令190。

控制器125被聯(lián)接為從傳感器系統(tǒng)135接收反饋控制信號(hào)，且進(jìn)一步聯(lián)接為操作調(diào)節(jié)促動(dòng)器130。電源120將操作電壓供應(yīng)到控制器125和/或調(diào)節(jié)促動(dòng)器130。天線140由控制器125操作，以從和/或向可安裝至眼睛的裝置100通信信息。在一個(gè)實(shí)施例中，天線140、控制器125、電源120和傳感器系統(tǒng)135全部位于嵌入式基體115上。在一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)節(jié)促動(dòng)器130嵌入封殼材料110以內(nèi)，但是不設(shè)置在基體115上。因?yàn)榭砂惭b至眼睛的裝置100包括電子器件且被配置為接觸安裝到眼睛，其在本文也稱為眼科電子平臺(tái)、隱形眼鏡、或智能隱形眼鏡。

為了有助于接觸安裝，封殼材料110可具有凹形表面，其配置為貼附(“安裝”)到濕潤的角膜表面(例如通過與覆蓋角膜表面的淚膜之間的毛細(xì)力)。另外或替換地，由于凹曲率，可安裝至眼睛的裝置100可通過角膜表面和封殼材料110之間的真空力貼附。在通過凹形表面抵靠安裝至眼睛時(shí)，封殼材料110的面向外部的表面可以具有凸曲率，其形成為在可安裝至眼睛的裝置100安裝到眼睛時(shí)不與眼瞼的運(yùn)動(dòng)相干涉。例如，封殼材料110可以使基本透明的彎曲盤狀形狀，類似于隱形眼鏡。

封殼材料110可包括一個(gè)或多個(gè)生物兼容性材料，例如在隱形眼鏡中或涉及與角膜表面直接接觸的其他眼科應(yīng)用中所使用的材料?？蛇x地，封殼材料110可以部分地采用這種生物兼容性材料形成，或可以包括具有這種生物兼容性材料的外涂層。封殼材料110可包括配置為濕潤角膜表面的材料，例如水凝膠等。在某些實(shí)例中，封殼材料110是可變形的(“非剛性的”)材料，以增強(qiáng)佩戴的舒適性。在某些情況下，封殼材料110可成形為提供預(yù)定的視覺矯正光功率，例如可提供為隱形眼鏡。封殼材料110可以采用各種材料制造，包括聚合物材料、水凝膠、PMMA、硅基聚合物(例如氟硅丙烯酸脂)等。

基體115包括適用于安裝傳感器系統(tǒng)135、控制器125、電源120和天線140的一個(gè)或多個(gè)表面?；w115可以被用作用于安裝基于芯片的電路的安裝平臺(tái)(例如通過覆晶技術(shù)安裝)，和/或用作用于對(duì)導(dǎo)電材料(例如金、鉑、鈀、鈦、銅、鋁、銀、金屬，其他導(dǎo)電材料及其組合等)進(jìn)行構(gòu)圖的平臺(tái)，以形成電極、互連部件、天線等。在某些實(shí)施例中，基本上透明的導(dǎo)電材料(例如氧化銦錫)可以在基體115上被構(gòu)圖，以形成電路、電極等。例如，天線140可以通過在基體115上沉積一金材或另一導(dǎo)電材料的圖案而形成。類似地，互連部件145和150可以通過在基體115上沉積導(dǎo)電材料的合適圖案而形成。抗蝕劑、掩模和沉積技術(shù)的組合可以用于在基體115上構(gòu)圖材料?；w115可以是相對(duì)剛性的材料，例如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)或足以在結(jié)構(gòu)上支撐封裝材料110內(nèi)的電路和/或電子器件的另一材料?？砂惭b至眼睛的裝置100可以替換地布置有未連接的一組基體，而不是單個(gè)的基體。例如，控制器125和電源120可以安裝到一個(gè)基體，而天線140和傳感器系統(tǒng)135安裝到另一基體，且二者可以經(jīng)由互連部件電連接。

在某些實(shí)施例中，電源120和控制器125(和基體115)可定位為遠(yuǎn)離可安裝至眼睛的裝置100的中心，且由此避免與穿過可安裝至眼睛的裝置110的中心的透射至眼睛的光線相干涉。相反，調(diào)節(jié)促動(dòng)器130可以居中地定位，以用于對(duì)穿過封殼材料110的中心透射至眼睛的光施加光學(xué)調(diào)節(jié)。例如，在可安裝至眼睛的裝置100成形為凹形彎曲的盤狀件的情況下，基體115可以圍繞盤狀件的外圍(例如在外部圓周附近)而嵌入。在某些實(shí)施例中，傳感器系統(tǒng)135包括兩個(gè)或多個(gè)離散的光檢測傳感器，所述傳感器被布置為感測眼瞼重疊(eyelid overlap)。傳感器系統(tǒng)135和/或基體115可以是對(duì)入射可見光而言是基本透明的，以緩解對(duì)透視至眼睛的光線的干涉。

基體115可以成形為平坦的環(huán)形，其具有一徑向?qū)挾瘸叽?，以足以提供用于嵌入式電子部件的安裝平臺(tái)。基體115可以具有一足夠小的厚度，以允許基體嵌入在封裝材料110中，而不會(huì)對(duì)可安裝至眼睛的裝置100的輪廓造成不利影響?；w115可以具有一足夠大的厚度，以提供適用于支撐安裝在其上的電子器件的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。例如，基體115可以成形為具有約10毫米直徑、約1毫米的徑向?qū)挾?例如外半徑比內(nèi)半徑大1毫米)和約50微米厚的環(huán)。可選地，基體115可以與可安裝至眼睛的裝置100的眼睛安裝表面的曲率(例如凸形表面)對(duì)準(zhǔn)。例如，基體115可以沿兩個(gè)圓形段之間的虛擬圓錐形表面成形，所述兩個(gè)圓形段限定內(nèi)半徑和外半徑。在該示例中，沿虛擬圓錐形表面的基體115的表面限定一傾斜表面，其基本上與在所述半徑處的眼睛安裝表面的曲率對(duì)準(zhǔn)。

在示出的實(shí)施例中，電源120包括電池165，其為各種嵌入式電子器件(包括控制器125)供電。電池165可以通過充電電路160和能量收集天線155感應(yīng)充電。在一個(gè)實(shí)施例中，天線140和能量收集天線155是獨(dú)立天線，其用于其各自的能量收集和通信功能。在另一實(shí)施例中，能量收集天線155和天線140是相同的物理天線，其分別提供感應(yīng)充電和與讀取器105進(jìn)行的無線通信的功能，兩功能是時(shí)間分享(time shared)的或同時(shí)的。另外地或替代地，電源120可以包括電池單元(“光伏單元”)以從入射的紫外光、可見光和/或紅外光收集能量。

充電電路160可以包括整流器/調(diào)壓器，以調(diào)整用于對(duì)電池165充電或直接為控制器125供電而不使用電池165的捕獲能量。充電電路160還可以包括一個(gè)或多個(gè)能量存儲(chǔ)裝置，以緩解能量收集天線155中的高頻振蕩。例如，所述一個(gè)或多個(gè)能量存儲(chǔ)裝置(例如電容器、電感器等)可以被連接以用作低通濾波器。

控制器125含有邏輯，以對(duì)其他嵌入部件的操作進(jìn)行設(shè)定?？刂七壿?70控制可安裝至眼睛的裝置100的一般操作，包括提供邏輯用戶界面、功率控制功能等。調(diào)節(jié)邏輯175包括用于監(jiān)測來自傳感器系統(tǒng)135的反饋信號(hào)的邏輯，用于確定用戶的當(dāng)前注視方向或焦距的邏輯，和用于作為響應(yīng)而提供適當(dāng)調(diào)節(jié)而操縱調(diào)節(jié)促動(dòng)器130的邏輯。自動(dòng)調(diào)節(jié)可以基于來自注視追蹤的反饋而實(shí)時(shí)地實(shí)施，或允許用戶進(jìn)行控制以選擇具體的調(diào)節(jié)機(jī)制(例如用于讀取的近場調(diào)節(jié)、用于規(guī)則活動(dòng)的遠(yuǎn)場調(diào)節(jié)等)。通信邏輯180提供用于經(jīng)由天線140與讀取器105無線通信的通信協(xié)議。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)存在從讀取器105輸出的電磁場171時(shí)，通信邏輯180經(jīng)由天線140提供反向散射通信。在一個(gè)實(shí)施例中，通信邏輯180作為智能無線射頻識(shí)別(“RFID”)標(biāo)簽，其對(duì)用于反向散射無線通信的天線140的阻抗進(jìn)行調(diào)制?？刂破?25的各種邏輯模塊可以在一般目的微處理器上執(zhí)行的軟件/固件中、在硬件(例如專門應(yīng)用集成電路)中、或在二者的組合中實(shí)現(xiàn)。

可安裝至眼睛的裝置100可以包括各種其他嵌入式電子器件和邏輯模塊。例如，可以包括光源或像素陣列，以對(duì)用戶提供可見反饋?？梢园铀俣扔?jì)或陀螺儀，以向控制器125提供位置、旋轉(zhuǎn)、方向或加速度的反饋信息。

應(yīng)注意，為了方便描述，圖1所示的方塊圖關(guān)聯(lián)于功能模塊而示出，但是，其并不必然是物理結(jié)構(gòu)。相反，可安裝至眼睛的裝置100的實(shí)施例可以布置為具有在單個(gè)芯片中、在多個(gè)芯片中、在一個(gè)或多個(gè)集成電路中或以其他方式實(shí)現(xiàn)的一個(gè)或多個(gè)功能模塊(“子系統(tǒng)”)。

外部讀取器105包括天線184(或成組的一個(gè)以上的天線)，以發(fā)送無線信號(hào)171到可安裝至眼睛的裝置100和從其接收無線信號(hào)。外部讀取器105還包括計(jì)算系統(tǒng)，其具有與存儲(chǔ)器186通信的處理器182。存儲(chǔ)器186可以是非瞬時(shí)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其可以包括但不限于可通過處理器182讀取的磁盤、光盤、有機(jī)存儲(chǔ)器和/或任何其他易失性(例如RAM)或非易失性(例如ROM)存儲(chǔ)系統(tǒng)。存儲(chǔ)器186可以包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器188，以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)指令，例如數(shù)據(jù)日志(例如用戶日志)、程序設(shè)定(例如用于調(diào)整可安裝至眼睛的裝置100和/或外部讀取器105的行為)等。存儲(chǔ)器186還可以包括程序指令190，其用于由處理器182執(zhí)行，以使得外部讀取器105執(zhí)行指令190所指定的過程。例如，程序指令190可以使得外部讀取器105提供用戶界面，其允許獲取通信來自可安裝至眼睛的裝置100的信息，或允許將信息發(fā)送到可安裝至眼睛的裝置100，以編程或以其他方式選擇可安裝至眼睛的裝置100的操作模式。外部讀取器105還可以包括一個(gè)或多個(gè)硬件部件，其用于操作天線184，以向可安裝至眼睛的裝置100發(fā)送無線信號(hào)171以及從其接收無線信號(hào)。

外部讀取器105可以是智能電話、數(shù)字助手、或具有足以提供無線通信鏈路171的無線連接的其他便攜式計(jì)算裝置。外部讀取器105還可以實(shí)現(xiàn)為可插入到便攜式計(jì)算裝置中的天線模塊，例如在一示例中，通信鏈路171以便攜計(jì)算裝置中不常用的載波頻率運(yùn)行。在某些情況下，外部讀取器105是特殊目的裝置，其配置為佩戴在距離佩戴者的眼睛相對(duì)較近的位置，以允許無線通信鏈路171以較低的功率預(yù)算運(yùn)行。例如，外部讀取器105可以整合到珠寶(例如項(xiàng)鏈、耳環(huán)等)中，或可以整合到在頭部附近穿戴的衣物(例如帽子、頭飾帶)中。

圖2A和2B顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的可安裝至眼睛的裝置200的兩個(gè)視圖。圖2A是可安裝至眼睛的裝置200的俯視圖而圖2B是其透視圖?？砂惭b至眼睛的裝置200是圖1示出的可安裝至眼睛的裝置100的一種可行的實(shí)現(xiàn)方式?？砂惭b至眼睛的裝置200的所示實(shí)施例包括封殼材料210、基體215、電源220、控制器225、調(diào)節(jié)促動(dòng)器230、電容性傳感器系統(tǒng)235和天線240。應(yīng)理解，圖2A和2B沒有必要按比例繪制，而是被示出以僅用于在描述示例性可安裝至眼睛的裝置200的布置中進(jìn)行解釋。

可安裝至眼睛的裝置200的封殼材料210成形為彎曲的盤狀件。封殼材料210是基本透明的材料，其在可安裝至眼睛的裝置200安裝到眼睛時(shí)允許入射光傳遞到眼睛。封殼材料210是生物相容性材料，其類似于用于形成眼視光學(xué)方面的視力矯正和/或美瞳隱形眼鏡的材料，例如聚合物材料、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)、聚甲基丙烯酸甲酯(“PMMA”)、聚羥乙基丙烯酸甲酯(“polyHEMA”)、水凝膠、硅基聚合物(例如氟硅丙烯酸酯)、這些材料的組合或其他材料。封殼材料210的一側(cè)可以形成為具有凹形表面211，該凹形表面適于裝配在眼睛的角膜表面上。該盤狀件的相反側(cè)可以具有凸形表面212，其在可安裝至眼睛的裝置200安裝到眼睛時(shí)不與眼瞼運(yùn)動(dòng)干涉。在示出的實(shí)施例中，圓形的或橢圓形的外側(cè)邊緣213連接凹形表面211和凸形表面212。

可安裝至眼睛的裝置200可以具有類似于視力矯正和/或美瞳隱形眼鏡的尺寸，例如具有大約1厘米的直徑和約0.1到約0.5毫米的厚度。然而，這些直徑和厚度值僅是用于示例性的目的。在某些實(shí)施例中，可安裝至眼睛的裝置200的尺寸可以根據(jù)佩戴者的眼睛角膜表面的尺寸和/或形狀來選擇。封殼材料210可以通過各種方式形成為具有彎曲的形狀。例如，可以采用類似于用于形成視力矯正隱形眼鏡的技術(shù)(例如熱模制、注射模制、旋轉(zhuǎn)鑄造等)來形成封殼材料210。

基體215嵌入到封殼材料210內(nèi)。基體215可以被嵌入以沿著封殼材料210外周界定位，并且遠(yuǎn)離調(diào)節(jié)促動(dòng)器230所定位的中心區(qū)域。在示出的實(shí)施例中，基體215圍繞調(diào)節(jié)促動(dòng)器230?；w215不干擾視覺，因?yàn)槠潆x眼睛太近以至于不能被聚焦，且其定位為遠(yuǎn)離中心區(qū)域，入射光在該中心區(qū)域傳遞到眼睛的感光部。在某些實(shí)施例中，基體215可以可選地采用透明材料形成，以進(jìn)一步削弱其對(duì)視覺感知的影響。基體215可以成形為平坦的圓環(huán)形(例如具有中心孔的盤狀件)。基體215的平坦表面(例如沿徑向?qū)挾?用于安裝電子器件，并用于對(duì)導(dǎo)電材料構(gòu)圖以形成電極、一個(gè)或多個(gè)天線和/或互連結(jié)構(gòu)的平臺(tái)。

傳感器系統(tǒng)235至少部分地圍繞可安裝至眼睛的裝置200分布，以基于光檢測而感測眼瞼的重疊。通過監(jiān)測眼瞼重疊的程度和位置，來自傳感器系統(tǒng)235的反饋信號(hào)可以被控制器225測量，以用于確定大致的注視方向和/或焦距。參見圖3A，可安裝至眼睛的裝置200設(shè)置在正直向前注視的角膜上。在該位置中，至少兩個(gè)光傳感器305不被眼瞼310重疊，這致使其暴露至光線?？刂破?25可以經(jīng)由來自傳感器305的反饋信號(hào)確定角膜正在正直地向前注視。在這種情況下，控制器224可以確定用戶正在聚焦于遠(yuǎn)場以及相應(yīng)調(diào)整的調(diào)節(jié)。相應(yīng)地(見圖3B)，如果控制器225基于眼瞼310在傳感器305中的一個(gè)上重疊的量和位置而確定角膜整正在向下注視和/或向內(nèi)朝向鼻子注視，那么隨后可推定用戶正在聚焦于近場(例如正在閱讀)。在該情況下，由調(diào)節(jié)促動(dòng)器230施加的調(diào)節(jié)量應(yīng)對(duì)應(yīng)于與閱讀活動(dòng)相關(guān)的近場焦距。

傳感器系統(tǒng)235設(shè)置在基體215上、并位于封殼材料210以內(nèi)。在示出的實(shí)施例中，傳感器系統(tǒng)235在周向上圍繞調(diào)節(jié)促動(dòng)器230分布。在示出的實(shí)施例中，傳感器系統(tǒng)235沿基體215的內(nèi)邊緣設(shè)置在天線240和調(diào)節(jié)促動(dòng)器230之間。在其他實(shí)施例中，傳感器系統(tǒng)235可以部分地或全部地沿著基體215的在天線240以外的外邊緣在周向上分布。傳感器系統(tǒng)235可以設(shè)置在鄰近凹表面211的基體215背側(cè)上，或設(shè)置在鄰近凸表面212的基體215的前側(cè)上。多種取向、組合和分布方式可以用于實(shí)現(xiàn)傳感器系統(tǒng)235。在示出的實(shí)施例中，傳感器系統(tǒng)235包括多個(gè)離散的光檢測傳感器，其被分布在距離封殼材料210的中心的相同距離處；然而，多種實(shí)施方式包括距該中心具有不同的各自的距離的光檢測器。在下文中，參考圖6A、6B進(jìn)一步詳細(xì)描述用于注視追蹤機(jī)構(gòu)的某些實(shí)施方式，例如包括傳感器系統(tǒng)235的注視追蹤機(jī)構(gòu)。

調(diào)節(jié)促動(dòng)器230居中地定位在封殼材料210內(nèi)，以對(duì)處于用戶的視覺中心的EMD 200的光功率進(jìn)行作用。在各種實(shí)施例中，調(diào)節(jié)促動(dòng)器230通過在控制器225的作用下改變其折射率而操作。通過改變其折射率，EMD 200的彎曲表面的凈光功率被改變，由此施加可控的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)促動(dòng)器230可以使用各種不同的電激活光學(xué)器件來實(shí)現(xiàn)。例如，調(diào)節(jié)促動(dòng)器230可以使用設(shè)置在封殼材料210的中心的液晶層(例如液晶單元)來實(shí)施。在其他實(shí)施例中，調(diào)節(jié)促動(dòng)器230可以使用其他類型的電活性光學(xué)材料實(shí)施，例如在施加電場存在的情況下改變折射率的電光材料。調(diào)節(jié)促動(dòng)器230可以是嵌入封裝材料210內(nèi)的特定器件(例如液晶單元)，或具有可控折射率的塊體(bulk)材料。在另一實(shí)施例中，調(diào)節(jié)促動(dòng)器230可以使用可變形的透鏡結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，其在電信號(hào)的影響下改變形狀。因而，EMD 200的光功率由控制器225控制，其中，電信號(hào)經(jīng)由從控制器225延伸到調(diào)節(jié)促動(dòng)器230的電極而施加。

調(diào)節(jié)促動(dòng)器230可以使用各種不同的液晶結(jié)構(gòu)實(shí)施，包括向列相液晶、向列扭曲相液晶、膽甾相液晶或藍(lán)相液晶。因?yàn)閷?duì)于低功率芯片設(shè)計(jì)來說，期望使用較低的開關(guān)電壓，具有小于5V的開關(guān)電壓的向列相液晶是合適的。在施加5V的控制信號(hào)的情況下，可實(shí)現(xiàn)從關(guān)閉模式下的大約1.74到打開模式下的1.52的折射率切換范圍。0.2的折射率變化應(yīng)該足以提供用于閱讀的近場調(diào)節(jié)。

回到圖2A，環(huán)形天線240是沿基體的平坦表面構(gòu)圖的導(dǎo)電材料層，以形成平坦導(dǎo)電環(huán)。在一些示例中，為了允許沿這封裝材料的曲率的額外撓性，環(huán)形天線240可以包括電連結(jié)在一起的多個(gè)基本上同心的部分。每一個(gè)部分可以隨后沿可安裝至眼睛的裝置200的凹/凸曲率獨(dú)立地?fù)锨?。在一些示例中，環(huán)形天線240可以不形成完整的環(huán)形。例如，天線240可以具有切口，以允許用于控制器225和電源220的空間，如圖2A所示。然而，環(huán)形天線240還可以布置為導(dǎo)電材料的連續(xù)條帶，其完全圍繞基體215的平坦表面纏繞一次或多次。例如，具有多個(gè)繞組的導(dǎo)電材料條帶可以在與控制器225、電源220和傳感器系統(tǒng)235相反的基體215的背側(cè)上構(gòu)圖。這種繞組天線的端部(例如天線引線)之間的互連部可以隨后穿過基體215至控制器225。

因?yàn)榭砂惭b至眼睛的裝置100可以被具有各種不同的眼睛尺寸和眼瞼形狀的用戶所使用，所以，用以針對(duì)特定的用戶訓(xùn)練該系統(tǒng)的配置過程是有用的。因而，在初始使用時(shí)(或者甚至以周期性的方式)，可以執(zhí)行注視檢測校準(zhǔn)，從而獲得針對(duì)不同的注視方向和焦距的基線讀數(shù)(baseline readings)。

圖4示出了根據(jù)一實(shí)施例的方法400的步驟，其用于檢測EMD用戶的注視。方法400例如可以通過本文所描述的EMD 100、EMD 200或任何各種其他可安裝至眼睛的裝置執(zhí)行。為了顯示各種實(shí)施例的特征，本文參考圖5A所示的傳感器系統(tǒng)500描述方法400。然而，這種描述可以延伸為另外或替換地應(yīng)用于圖5B所示的另一傳感器系統(tǒng)550，或根據(jù)不同實(shí)施例的任何其他種類的傳感器系統(tǒng)。

如圖5A所示的，傳感器系統(tǒng)500包括檢測器電路510、512，其包括各自的光電二極管512、522，當(dāng)傳感器系統(tǒng)500設(shè)置在用戶的角膜上時(shí)，每一個(gè)光電二極管用于執(zhí)行光檢測。檢測器電路510例如可以響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)532而運(yùn)行，例如，所述控制信號(hào)由傳感器系統(tǒng)500的示例性控制邏輯530提供(例如控制邏輯530包括在控制邏輯170中)。替換地或額外地，檢測器電路520可以響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)534而運(yùn)行，所述控制信號(hào)例如由控制邏輯530(或傳感器系統(tǒng)500的其他電路)提供。這些控制信號(hào)532、534可以以各種方式確定檢測器電路510、520的偏壓、開關(guān)和/或其他操作特征。

方法400可以包括，在410處，基于EMD的第一電路的第一光電二極管(PD)接收光線而產(chǎn)生第一信號(hào)，例如其中，在410處的產(chǎn)生步驟包括基于檢測器電路510的PD 512接收光線而產(chǎn)生第一信號(hào)514。例如，檢測器電路510可以進(jìn)一步包括第一電容性負(fù)載(未示出)，其被聯(lián)接為以各種方式在不同的時(shí)間存儲(chǔ)不同水平的電荷。在一給定時(shí)間，所存儲(chǔ)的電荷的水平可以至少部分地基于PD 512的運(yùn)行，例如其中，第一電容性負(fù)載的充電和/或放電至少部分地通過跨經(jīng)PD 512的電壓和/或通過PD512輸出的電流確定。在這種實(shí)施例中，檢測器電路510可以進(jìn)一步包括采樣器電路(未示出)，以對(duì)跨經(jīng)第一電容性負(fù)載的電壓和/或通過第一電容性負(fù)載輸出的電流進(jìn)行采樣。檢測器電路510可以基于這種采樣產(chǎn)生第一信號(hào)514，例如其中，采樣器電路包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)電路，以產(chǎn)生第一信號(hào)514的數(shù)字信息。雖然某些實(shí)施例并不限于這方面，但是在此，第一信號(hào)514的信號(hào)水平(例如電壓或電流)、信號(hào)頻率、數(shù)字值或其他特征可以通過這種ADC電路確定。在其他實(shí)施例中，第一信號(hào)514是檢測器電路510的模擬輸出。

方法400可以進(jìn)一步包括，在420處，基于EMD的第二電路的第二PD接收光線而產(chǎn)生第二信號(hào)。第一電路(例如檢測器電路510)可以配置為提供第一光響應(yīng)模式，第二電路(例如檢測器電路520)可以配置為提供比第一光響應(yīng)模式更加線性(more linear)的第二光響應(yīng)模式。在本文中有關(guān)光電二極管(或包括這種光電二極管的檢測器電路)的內(nèi)容中使用的“光響應(yīng)模式(light response profile)”是指，光電二極管(檢測器電路)根據(jù)入射到光電二極管上的光水平的范圍做出的響應(yīng)范圍。例如且非限制性地，這種響應(yīng)范圍可以包括跨經(jīng)光電二極管的電壓值范圍和/或通過光電二極管輸出的電流值范圍。雖然某些實(shí)施例并不限于該方面，但是在此，第一響應(yīng)模式的至少一部分可以是對(duì)數(shù)的或非線性的。第一響應(yīng)模式的非線性有助于準(zhǔn)確地檢測注視，該檢測考慮了周圍環(huán)境的較寬范圍的可能的光照條件。例如且非限制性地，光強(qiáng)水平的跨經(jīng)幾個(gè)量級(jí)的變化范圍可以對(duì)應(yīng)于第一電路的電壓、電流和/或其他操作特征的數(shù)值范圍，其中，該數(shù)值范圍在更少的數(shù)量級(jí)(例如單個(gè)數(shù)量級(jí))以內(nèi)。

在傳感器系統(tǒng)500的例子中，檢測器電路520進(jìn)一步包括第二電容性負(fù)載(未示出)，其聯(lián)接為以各種方式在不同的時(shí)間存儲(chǔ)不同的電荷水平。在一給定時(shí)間，存儲(chǔ)電荷的水平可以至少部分地基于PD 512的操作，例如其中，第二電容性負(fù)載的充電和/或放電至少部分地由跨經(jīng)PD 522的電壓和/或通過PD522輸出的電流確定。檢測器電路520進(jìn)一步包括采樣器電路(未示出)，以對(duì)跨經(jīng)第二電容性負(fù)載的電壓和/或通過第二電容性負(fù)載輸出的電流進(jìn)行采樣。在這種實(shí)施例中，在420處的產(chǎn)生步驟可以包括檢測器電路520基于所述采樣而產(chǎn)生第二信號(hào)545，例如其中，采樣器電路包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)電路，以產(chǎn)生第二信號(hào)545的數(shù)字信息。雖然某些實(shí)施例并不限于這方面，但是在此，第二信號(hào)545的電壓水平、頻率、數(shù)字值或其他特征可以通過這種ADC電路來確定。在其他實(shí)施例中，第二信號(hào)545是檢測器電路520的模擬輸出。

方法400進(jìn)一步包括，在430處，檢測EMD用戶的角膜的注視方向。在430處的檢測至少部分地基于在410處產(chǎn)生的第一信號(hào)和在420處產(chǎn)生的第二信號(hào)。在傳感器系統(tǒng)500的例子中，第一信號(hào)514用于基于通過PD 512檢測的光照水平而調(diào)整或以其他方式配置檢測器電路520的操作。例如且非限制性地，通過第一信號(hào)514配置檢測器電路520可以包括，基于PD 512對(duì)周圍環(huán)境中的環(huán)境光照的當(dāng)前水平的檢測而設(shè)定電壓、電荷、采樣持續(xù)時(shí)間、采樣頻率和/或任何各種其他操作特征。這種通過第一信號(hào)514對(duì)檢測器電路520的配置可以是用作確定如何響應(yīng)于由PD 522感測的光照而產(chǎn)生第二信號(hào)545的基礎(chǔ)。

在一個(gè)實(shí)施例中，因?yàn)榈诙盘?hào)基于第一信號(hào)，所以在430處檢測的注視方向至少部分地基于第一信號(hào)。例如，在430處的檢測可以包括將第二信號(hào)545發(fā)送到傳感器系統(tǒng)500的評(píng)估邏輯540，所述第二信號(hào)545基于第一信號(hào)514(例如在410處產(chǎn)生的第一信號(hào))，且進(jìn)一步基于通過PD 522感測到的光。評(píng)估邏輯540可以評(píng)估第二信號(hào)545，以檢測EMD(包括傳感器系統(tǒng)500)用戶的注視的一個(gè)或多個(gè)特征。例如，評(píng)估邏輯540的電路可以將由第二信號(hào)545表示的信息與預(yù)定閾值或其他參考值進(jìn)行比較。這種值可以作為先有參數(shù)(a priori parameter)而提供，例如，根據(jù)常規(guī)注視檢測技術(shù)確定所述參數(shù)，這種技術(shù)不在本文中詳細(xì)描述、并且不限制某些實(shí)施例。基于對(duì)第二信號(hào)545的評(píng)估，評(píng)估邏輯540可以檢測例如相對(duì)于用戶眼瞼位置的注視方向。例如，評(píng)估邏輯540可以檢測PD 522當(dāng)前是否被用戶的眼瞼覆蓋。

在另一實(shí)施例中，基于第一信號(hào)且進(jìn)一步基于第二信號(hào)在430處檢測注視方向，其中，第一信號(hào)不被提供至用于產(chǎn)生第二信號(hào)的檢測器電路。例如，圖5B示出了根據(jù)另一實(shí)施例的EMD的傳感器系統(tǒng)550。傳感器系統(tǒng)550包括檢測器電路560、檢測器電路570、控制邏輯580、評(píng)估邏輯590，其分別在功能上對(duì)應(yīng)于前述的檢測器電路510、檢測器電路520、控制邏輯530和評(píng)估邏輯540。檢測器電路560、570分別包括與PD 512、522分別對(duì)應(yīng)的PD 562、572，例如其中，檢測器電路570的光響應(yīng)模式比檢測器電路560的相應(yīng)光響應(yīng)模式更接近線性?？刂七壿?80提供一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)582和一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)584，從而以各種方式控制檢測器電路560、570的偏壓、開關(guān)和/或其他操作特征。基于這種控制，檢測器電路560光感測使得產(chǎn)生第一信號(hào)564，檢測器電路570光感測使得產(chǎn)生第二信號(hào)595。

在傳感器系統(tǒng)550的示例性實(shí)施例中，在430處的檢測包括評(píng)估邏輯590處理第二信號(hào)595，所述第二信號(hào)是獨(dú)立于第一信號(hào)564而產(chǎn)生的。第一信號(hào)564被提供至評(píng)估邏輯590，以作為對(duì)周圍環(huán)境中的當(dāng)前光水平的指示。評(píng)估邏輯590可以調(diào)整用作用于評(píng)估第二信號(hào)595的參考值的閾值或其他參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一信號(hào)564和第二信號(hào)595獨(dú)立于彼此產(chǎn)生。在另一實(shí)施例中，評(píng)估邏輯590提供反饋信號(hào)592，以基于第一信號(hào)564而改變檢測器電路570的操作，其中，控制邏輯580響應(yīng)于信號(hào)592而調(diào)整一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)570，由此改變或確定檢測器電路570如何產(chǎn)生第二信號(hào)595。

圖6A、6B顯示了根據(jù)各種實(shí)施例的用于實(shí)施可安裝至眼睛的裝置的傳感器系統(tǒng)的不同傳感器布局。這些傳感器系統(tǒng)顯示例如傳感器系統(tǒng)135、235、500的可能的實(shí)施方式。圖6A示出了設(shè)置在可安裝至眼睛的裝置620中的傳感器系統(tǒng)600，其例如包括EMD 100、200中的一個(gè)的特征。EMD 620的操作可以包括執(zhí)行方法400中的某些或所有，例如其中，傳感器系統(tǒng)600操作為有助于確定要通過EMD 620的調(diào)節(jié)促動(dòng)器615提供的光學(xué)強(qiáng)度(例如焦點(diǎn)長度)。

在一實(shí)施例中，傳感器系統(tǒng)600包括控制器610(例如包括控制器125的邏輯)和與之聯(lián)接的至少兩個(gè)光電二極管。例如且非限制性地，控制器610可以經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)跡線(trace)630以各種方式聯(lián)接到光電二極管640、645。所述一個(gè)或多個(gè)跡線630可以通過提供參考電勢(例如地)、電源電壓、一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)和/或等等來啟用PD 640、645的相應(yīng)操作。所述一個(gè)或多個(gè)跡線630可以進(jìn)一步允許待通信到控制器610的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)。在某些實(shí)施例中，PD 640、645例如經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)跡線630(或其他這種跡線)彼此交換一個(gè)或多個(gè)信號(hào)。PD 640、645之間的這種交換可以經(jīng)由獨(dú)立于控制器610的路徑實(shí)現(xiàn)。

PD 640、645中的一個(gè)可以配置為提供光響應(yīng)模式，其相對(duì)于PD 640、645中的另一個(gè)配置的對(duì)應(yīng)的光響應(yīng)模式更具有線性。例如，PD 640、645可以分別提供PD 522、512的相應(yīng)功能。在這種實(shí)施例中，通過PD 645做出的光檢測可以致使傳感器系統(tǒng)600的第一檢測器電路配置(例如包括調(diào)整、偏壓等)包括PD 640的另一檢測器電路。這種檢測器電路可以以各種方式位于PD 640、645處，或在另一實(shí)施例中位于控制器610中。

EMD 620中PD 645的位置可以使得PD 645隨時(shí)間更多地暴露于周圍環(huán)境的環(huán)境光照，例如與EMD 640的隨時(shí)間的這種暴露量相比。在所示的示例性實(shí)施例中，PD 645比PD 640更靠近EMD 620的中心，由此PD 640與PD 645相比更可能在不同時(shí)間被用戶的眼瞼覆蓋。在用戶的角膜運(yùn)動(dòng)時(shí)，PD 640的眼瞼重疊可以致使通過包括PD 640的檢測器電路產(chǎn)生一信號(hào)(例如信號(hào)545)。這種檢測器電路可以基于同時(shí)發(fā)生或更早發(fā)生的PD 645所作的光檢測而配置。這種信號(hào)的不同信號(hào)水平、頻率、值或其他特征可以與不同注視方向和/或焦距相關(guān)，其可以由此例如被控制器610使用，以確定用戶的注視方向和/或焦距。

圖6B示出了設(shè)置在可安裝至眼睛的裝置670中的另一傳感器系統(tǒng)650，其例如包括EMD100、200中一個(gè)的特征。EMD 670的操作可以包括執(zhí)行方法400中的某些或所有，例如其中，傳感器系統(tǒng)600操作為有助于確定由調(diào)節(jié)促動(dòng)器615提供的光學(xué)強(qiáng)度。傳感器系統(tǒng)650可以包括類似于傳感器系統(tǒng)600的特征。例如，傳感器系統(tǒng)650可以包括控制器660、一個(gè)或多個(gè)跡線680和PD 690、695，其在功能上分別對(duì)應(yīng)于控制器610、一個(gè)或多個(gè)跡線630和PD 640、645。

PD 690,695中的一個(gè)可以配置為提供光響應(yīng)模式，其比PD 690,695中的另一個(gè)配置的對(duì)應(yīng)的光響應(yīng)模式更具有線性。例如，PD 690,695可以分別提供PD 522、512的相應(yīng)功能。在這種實(shí)施例中，通過PD 695做出的光檢測可以導(dǎo)致傳感器系統(tǒng)600的第一檢測器電路配置(例如包括調(diào)整、偏壓等)包括PD 690的另一檢測器電路。這種檢測器電路可以以各種方式位于PD 690、695處，或在另一實(shí)施例中位于控制器660中。

EMD 670中的PD 695的位置可以使得PD 695隨時(shí)間更多地暴露于周圍環(huán)境的環(huán)境光照(例如與EMD 690的隨時(shí)間的這種暴露量相比)。在所示的示例性實(shí)施例中，PD 690、695相對(duì)于EMD 670的中心彼此旋轉(zhuǎn)偏開，例如偏開至少四十五(45)度。在這種實(shí)施例中，EMD 670可以包括配重結(jié)構(gòu)、環(huán)面結(jié)構(gòu)或其他這種機(jī)構(gòu)，以提供自動(dòng)取向和/或在用戶的眼睛上旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。這種機(jī)構(gòu)可以增加PD 690隨時(shí)間比PD 695更靠近用戶眼瞼的可能性。在用戶的角膜運(yùn)動(dòng)時(shí)，PD 690的眼瞼重疊可以使得通過包括PD 690的檢測器電路產(chǎn)生信號(hào)(例如信號(hào)545)。這種檢測器電路可以基于同時(shí)發(fā)生或更早發(fā)生的PD 695所作的光檢測而配置為產(chǎn)生信號(hào)。這種信號(hào)的不同特征可以與不同的注視方向和/或焦距相關(guān)，其可以由此例如被控制器610使用，以確定用戶的注視方向和/或焦距。

圖7A顯示了根據(jù)實(shí)施例的檢測器電路700的特征，其有助于通過可安裝至眼睛的裝置做出注視檢測。檢測器電路700可以例如包括檢測器電路510的特征中的某些或所有。檢測器電路700正好是包括光電二極管和其他電路部件的電路的一個(gè)例子，以執(zhí)行基于通過光電二極管進(jìn)行的光檢測的電壓、電流或其他特征的采樣。

在所示的示例性實(shí)施例中，檢測器電路700包括光電二極管710(其被正向偏壓以用作PD 710)——和/或作為一個(gè)整體的檢測器電路700——以提供某些非線性(例如對(duì)數(shù)的)光響應(yīng)模式。這種響應(yīng)模式的一個(gè)示例原理性地通過圖7C所示的曲線圖780所示，該曲線圖顯示采樣電壓782(通過PD產(chǎn)生)和入射到PD上的光784的水平之間的理想關(guān)系。關(guān)系786可以表示跨經(jīng)PD 710的電壓、在PD 710充電一給定的時(shí)間段之后的跨經(jīng)電容器714的電壓、或基于通過PD 710做出的光感測的多種其他操作特征的任意項(xiàng)的響應(yīng)模式。示例性關(guān)系786至少在入射到PD 710上的光水平在10以上的區(qū)域中是基本上對(duì)數(shù)性的。某些實(shí)施例并不限于關(guān)系786的具體電壓或光水平，其可以根據(jù)實(shí)施方式的具體細(xì)節(jié)而存在各種變化。

在一實(shí)施例中，檢測器電路700包括電容性負(fù)載(如通過示例性電容器714表示)和選擇性地將電容性負(fù)載聯(lián)接到PD 710的電路部件。檢測器電路700可以進(jìn)一步包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)718，以對(duì)電容器714中的電荷進(jìn)行采樣(例如包括對(duì)跨經(jīng)電容器714的電壓采樣)，并基于這種電荷的量產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)730。操作檢測器電路700可以包括閉合開關(guān)712、716(例如通過相應(yīng)控制信號(hào)720、722)，以通過降低跨經(jīng)PD 710和電容器714的任何電壓而設(shè)定/重設(shè)檢測器電路700為基線狀態(tài)。隨后，開關(guān)712可以打開(而開關(guān)716保持閉合)，以允許PD 710開始為電容器714充電。電容器714充電的速率可以取決于入射到PD 710上的當(dāng)前的光水平。在由控制信號(hào)722確定的某些在先時(shí)間期間之后，開關(guān)716可以被打開以停止電容器714的充電，且ADC718可以隨后對(duì)該電荷量進(jìn)行采樣。輸出730的具體的水平、頻率、值或其他特征可以由此指示在PD 710上的入射光的水平。

圖7B顯示了根據(jù)另一實(shí)施例的檢測器電路740的特征，以有助于通過可安裝至眼睛的裝置做出注視檢測。檢測器電路740可以例如包括檢測器電路510的特征中的某些或所有。檢測器電路740是配置為提供對(duì)數(shù)性或其他非線性(例如根據(jù)關(guān)系786)的光響應(yīng)模式的電路的另一例子。

檢測器電路740可以包括PD 750，聯(lián)接在PD 750和電源電壓Vdd之間的晶體管752、電容器754、和選擇性地將電容器754聯(lián)接到PD 750的開關(guān)器756。檢測器電路740可以進(jìn)一步包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)758，以對(duì)電容器754中的電荷進(jìn)行采樣，并且基于這一電荷量產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)770。在一實(shí)施例中，在用于通過PD 750感測光的操作的準(zhǔn)備過程中，檢測器電路740可以設(shè)定(例如重設(shè))至某些初始狀態(tài)。例如，這種初始化可以包括關(guān)閉晶體管752(例如暫時(shí)地設(shè)定偏壓電壓Vb到0V)和在開關(guān)756閉合時(shí)允許PD 750向電容器754放電。

在晶體管752被偏壓時(shí)，在隨后通過檢測器電路740感測光期間，跨經(jīng)PD 750的電壓V_pd可以通過下列等式表示：

其中I_b是通過晶體管752的電流通過V_b感應(yīng)的電流分量，i_ph是通過晶體管752的電流通過PD 750感應(yīng)的電流分量，I_o是晶體管752的反向飽和電流，k是常數(shù)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，晶體管752是n通道金屬氧化物半導(dǎo)體(NMOS)場效應(yīng)晶體管，其被V_b偏壓為低于其臨界狀態(tài)。因此，檢測器電路740可以提供基本上對(duì)數(shù)性的光響應(yīng)模式。檢測器電路740的操作可以包括閉合開關(guān)器756(例如基于控制信號(hào)760)，以允許PD 750開始為電容器754充電。在通過控制信號(hào)760確定的某些在先時(shí)間段之后，開關(guān)756可以打開以停止對(duì)電容器754充電，且ADC 758可以隨后對(duì)電荷量進(jìn)行采樣，且基于該采樣而產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)770。在另一實(shí)施例中，開關(guān)760保持閉合，且ADC 758連續(xù)地對(duì)電容器754進(jìn)行采樣。

圖8A顯示了根據(jù)一實(shí)施例的檢測器電路800，以有助于通過可安裝至眼睛的裝置進(jìn)行注視檢測。檢測器電路800可以例如包括檢測器電路520的特征中的某些或所有。檢測器電路800是包括光電二極管和其他電路部件的電路，以基于通過光電二極管進(jìn)行的光檢測執(zhí)行采樣。在所示的示例性實(shí)施例中，檢測器電路800包括PD 810、聯(lián)接在PD 810和電源電壓Vdd之間的開關(guān)812、電容器814和選擇性地將電容器814聯(lián)接到PD 810的開關(guān)816。檢測器電路800可以進(jìn)一步包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)818，以對(duì)電容器814中的電荷采樣和基于該電荷量產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)830。

檢測器電路800可以配置為有助于檢測器電路800提供相對(duì)線性的光響應(yīng)模式。在圖8A示出的實(shí)施例中，PD 810被反向偏壓以有助于PD 810(和/或作為一個(gè)整體的檢測器電路800)提供某些光響應(yīng)模式，其與另一檢測器電路(檢測器電路700、740中的一個(gè))的光響應(yīng)模式相比是相對(duì)線性的。來自其他檢測器電路的信號(hào)可以配置檢測器電路800以提供多種相對(duì)線性的光響應(yīng)模式中的特定的一種。例如且非限制性地，檢測器電路800可以聯(lián)接到另一檢測器電路(未示出)，其基于通過另一檢測器電路進(jìn)行的光檢測產(chǎn)生輸出。控制信號(hào)822(或其他用以配置檢測器電路800的信號(hào))可以包括這種輸出信號(hào)或基于這種輸出信號(hào)。例如，開關(guān)816的采樣周期、采樣頻率或其他操作特征可以至少部分地基于另一檢測器電路對(duì)于周圍環(huán)境中的環(huán)境光照水平的檢測而確定。

圖8B顯示了隨時(shí)間854變化的各種采樣電壓852(例如跨經(jīng)電容器814的電壓)的各種轉(zhuǎn)變860、862、864的曲線圖850，轉(zhuǎn)變860、862、864的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于在PD 810處感測到的不同的光照水平。采樣電壓852和這種照明水平的范圍之間的關(guān)系可以是相對(duì)線性的，例如與電路700、740中一個(gè)的光響應(yīng)模式相比。雖然為了比較而將轉(zhuǎn)變860、862、864的每一個(gè)顯示為在時(shí)刻t0起動(dòng)，但是應(yīng)理解，PD 810僅在給定時(shí)間暴露至這種光照水平。

在圖850中，時(shí)刻t0對(duì)應(yīng)開關(guān)812的打開，此時(shí)，電容器814已經(jīng)被充電以提供在某初始水平(例如電源電壓Vdd的水平)下的采樣電壓852。在打開開關(guān)812(且開關(guān)816關(guān)閉)之后，電容器814將在被聯(lián)接到PD 810時(shí)放電，其中，在PD 810處的相對(duì)較高的照明水平致使采樣電壓852的相對(duì)更快的放電。在根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性情況下，黑暗(例如夜間)照明環(huán)境可以導(dǎo)致相對(duì)緩慢的放電速率，其中，檢測器電路800由此提供轉(zhuǎn)變860。相反，明亮(例如白天)照明環(huán)境可以導(dǎo)致相對(duì)快速的放電速率，其中，檢測器電路800由此提供轉(zhuǎn)變864。中等(例如微光)照明環(huán)境可以導(dǎo)致中等的放電時(shí)間，例如由轉(zhuǎn)變862表示。在時(shí)間ts處的采樣電壓(例如電壓v1、v2、v3中的一個(gè))可以代表或用于確定PD 810的入射光水平和另一PD(例如PD 710或PD 750)上的入射光水平之間的差值。

當(dāng)用戶的角膜運(yùn)動(dòng)時(shí)，眼瞼重疊PD 810可以導(dǎo)致信號(hào)830的水平、頻率、值或其他特征，該信號(hào)830基于在810處檢測光和檢測器電路800響應(yīng)于另一電路的同時(shí)或較早的光檢測的配置。通過這種信號(hào)830表示的不同信號(hào)水平、值或其他信息可以與不同注視方向和/或焦距相關(guān)聯(lián)，且可以因此例如被控制器125使用以確定用戶的注視方向和/或焦距。在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)812和/或開關(guān)816的操作是基于來自另一電路(例如電路700、740中的一個(gè))的信號(hào)，該信號(hào)指示通過另一電路檢測到的環(huán)境照明水平。替換地或額外地，來自另一電路的這種信號(hào)可以代替地與信號(hào)830一起提供到其他邏輯(未示出)以用于評(píng)估，以檢測用戶的注視方向。

針對(duì)計(jì)算機(jī)軟件和硬件描述如上所述的過程。所述的技術(shù)可以構(gòu)成機(jī)器可執(zhí)行指令，其實(shí)施在實(shí)體的或非瞬時(shí)機(jī)器(例如計(jì)算機(jī))可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其在被機(jī)器執(zhí)行時(shí)將使得機(jī)器執(zhí)行所述操作。另外，過程可以實(shí)施在硬件中，例如應(yīng)用專業(yè)集成電路(“ASIC”)或其他的。

實(shí)體的機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括任何機(jī)構(gòu)，其以非瞬時(shí)的形式提供(即存儲(chǔ))信息，其可被機(jī)器(例如計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)裝置、個(gè)人數(shù)字助手、制造工具、具有成組的一個(gè)或多個(gè)處理器的任何裝置等)訪問。例如，機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括可記錄的/不可記錄的介質(zhì)(例如只讀存儲(chǔ)器(ROM)，隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器(RAM)，磁盤存儲(chǔ)介質(zhì)，光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)，閃速存儲(chǔ)器裝置，等)。

本發(fā)明的所述實(shí)施例的如上描述(包括摘要中所述的)目的不是將本發(fā)明窮盡或限制為所公開的確切形式。盡管本發(fā)明的具體實(shí)施例和例子出于展示的目的在本文描述，但是各種修改可在本發(fā)明的范圍中，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的。

可在以上詳細(xì)描述的教導(dǎo)下針對(duì)本發(fā)明做出這些修改。權(quán)利要求使用的術(shù)語不應(yīng)該用于將本發(fā)明限制為說明書公開的具體實(shí)施例。相反，本發(fā)明的范圍通過權(quán)利要求完全地確定，其根據(jù)權(quán)利要求解讀的準(zhǔn)則來理解。