(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アイマウント型機器（ＥＭＤ）であって，
封入材料と、
前記封入材料内に配設されたセンサシステムであって、
第１のフォトダイオード（ＰＤ）で受光される光に基づいて第１の信号を生成するように結合された第１の回路であり、前記第１の回路が第１の光応答プロファイルを提供するように構成され、前記第１の信号が前記第１の光応答プロファイルに基づく入射光のレベルを示すように構成された、第１の回路と、
第２のＰＤで受光される光に基づいて第２の信号を生成するように結合された第２の回路であり、前記第２の回路が、前記第１の光応答プロファイルよりも線形な第２の光応答プロファイルを提供するように構成され、前記第２の光応答プロファイルが前記第１の信号に基づいて調整され、前記第２の信号が前記第２の光応答プロファイルに基づいて生成された、第２の回路と、
を具備した、センサシステムと、
前記センサシステムに結合された評価ロジックであって、前記第１の信号および前記第２の信号に少なくとも部分的に基づいて検出された前記センサシステム上のユーザの眼瞼被覆の量および位置に基づいて、ユーザの視線方向および／または焦点距離を検出するように、または、前記ＥＭＤの屈折力を示す値を決定するように構成された、評価ロジックと、
を備えた、アイマウント型機器。
【請求項２】
前記第１のＰＤが、前記第２のＰＤよりも当該ＥＭＤの中心に近い、請求項１に記載のＥＭＤ。
【請求項３】
前記第１のＰＤが、当該ＥＭＤの中心に関して、前記第２のＰＤから回転方向にオフセットした、請求項１に記載のＥＭＤ。
【請求項４】
前記第１の回路が、
第１の容量性負荷と、
前記第１のＰＤから前記第１の容量性負荷に蓄えられた電荷の出力をサンプリングすることによって前記第１の信号を生成するように結合された第１のサンプラ回路と、
を備えた、請求項１に記載のＥＭＤ。
【請求項５】
前記第１の容量性負荷により蓄えられた電荷のレベルに基づいて、前記第１のサンプラ回路が、
前記第１の信号の電圧レベルと、
前記第１の信号の電流レベルと、
前記第１の信号の周波数と、
前記第１の信号により表される数と、
のうちの１つを決定する、請求項４に記載のＥＭＤ。
【請求項６】
前記第１の光応答プロファイルが、対数である、請求項１に記載のＥＭＤ。
【請求項７】
前記封入材料が、凹面および凸面を有しており、前記凹面が、前記ユーザの角膜に取り外し可能に装着されるように構成され、前記凸面が、前記凹面がこのように装着された場合に、眼瞼運動に適合するように構成された、請求項１に記載のＥＭＤ。
【請求項８】
前記封入材料内に配設され、制御装置に対して電気的に接続された遠近調節アクチュエータをさらに備え、前記制御装置が、前記遠近調節アクチュエータを電気的に操作することにより、前記第２の信号の変化に応答して当該ＥＭＤの屈折力を自動的に変化させるように構成された、請求項１に記載のＥＭＤ。
【請求項９】
前記遠近調節アクチュエータが、前記制御装置の電気的影響下で変化する屈折率を有する透明の電気活性光学材料を含む、請求項８に記載のＥＭＤ。
【請求項１０】
前記遠近調節アクチュエータが、前記制御装置の電気的影響下で変化する屈折率を有する透明の液晶層を含む、請求項８に記載のＥＭＤ。
【請求項１１】
アイマウント型機器（ＥＭＤ）を用いた方法であって、
前記ＥＭＤの第１の回路の第１のフォトダイオード（ＰＤ）で受光される光に基づいて第１の信号を生成することであり、前記第１の回路が第１の光応答プロファイルを提供するように構成され、前記第１の信号が前記第１の光応答プロファイルに基づく入射光のレベルを示すように構成された、前記第１の信号を生成することと、
前記ＥＭＤの第２の回路の第２のＰＤで受光される光に基づいて第２の信号を生成することであり、前記第２の回路が、前記第１の光応答プロファイルよりも線形な第２の光応答プロファイルを提供するように構成され、前記第２の光応答プロファイルが前記第１の信号に基づいて調整され、前記第２の信号が前記第２の光応答プロファイルに基づいて生成された、前記第２の信号を生成することと、
ユーザの視線方向および／または焦点距離を検出する、または、前記ＥＭＤの屈折力を示す値を決定することであり、前記検出または決定が、前記第１の信号および前記第２の信号に少なくとも部分的に基づいて検出された前記第１のＰＤおよび前記第２のＰＤ上のユーザの眼瞼被覆の量および位置に基づくことと、
を含む、方法。
【請求項１２】
前記第１のＰＤが、前記第２のＰＤよりも前記ＥＭＤの中心に近い、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のＰＤが、前記ＥＭＤの中心に関して、前記第２のＰＤから回転方向にオフセットした、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）の規定の下、２０１４年６月１３日に出願された米国仮特許出願第６２／０１２，００５号の優先権を主張するものであり、その内容を参照により本明細書に援用する。
【０００２】
[0002]  本開示は、一般的には光学の分野に関し、特に、コンタクトレンズに関するが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００３】
[0003]  遠近調節は、眼が焦点距離を調整することによって、距離が変化する物体に焦点を維持するプロセスである。遠近調節は、反射運動であるが、意識的に操作可能である。遠近調節は、毛様体筋の収縮によって制御される。毛様体筋は、眼の弾性レンズを取り囲み、弾性レンズの焦点を変化させる筋収縮の間、弾性レンズに力を印加する。
【０００４】
[0004]  加齢とともに、毛様体筋の有効性は低下する。老眼は、眼の遠近調節力または焦点調節力の加齢に伴う進行性消失であり、近距離でのボヤケが増大する。この加齢に伴う遠近調節力の消失については、十分に研究がなされており、相対的に一貫していて予測可能である。今日、老眼は、世界中で約１７億人（米国のみでは１．１億人）に影響を及ぼしており、この数は、世界の人口の高齢化とともに大きく増加するものと予想される。
【０００５】
[0005]  近年の技術においては、人間の眼中または眼上で作用して、ユーザの視覚焦点を補助するさまざまな機器の提供が始まっている。これら何らかの種類の機器においては、遠近調節レンズが１つまたは複数の要素および回路を具備し、電気信号の印加によって、これら１つまたは複数の要素の焦点調節能力を変化させる。このような焦点調節能力を変化させるタイミングの決定は、光学機器のユーザによる視線の方向に基づく場合が多い。遠近調節可能な光学機器の能力が高くなり続けていることから、このような光学機器がユーザによる視線の方向を正確に追跡できるようになることが強く求められるものと予想される。
【発明の概要】
【０００６】
[0006]  添付の図面の図中、本発明の種々実施形態を限定ではなく一例として示す。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】[0007]本開示の一実施形態に係る、外部リーダと併せて、視線追跡により自動遠近調節を行うアイマウント型機器の機能ブロック図である。
【図２Ａ】[0008]本開示の一実施形態に係る、アイマウント型機器の上面図である。
【図２Ｂ】[0009]本開示の一実施形態に係る、アイマウント型機器の斜視図である。
【図３Ａ】[0010]本開示の一実施形態に係る、視線検出機構の一般的動作を示した図である。
【図３Ｂ】本開示の一実施形態に係る、視線検出機構の一般的動作を示した図である。
【図４】[0011]本開示の一実施形態に係る、光検出に基づく視線追跡のプロセスを示したフローチャートである。
【図５Ａ】[0012]本開示の一実施形態に係る、アイマウント型機器のセンサシステムの機能ブロック図である。
【図５Ｂ】本開示の一実施形態に係る、アイマウント型機器のセンサシステムの機能ブロック図である。
【図６Ａ】[0013]本開示の一実施形態に係る、視線追跡システムのアイマウント型機器上の光検出器レイアウトを示した図である。
【図６Ｂ】本開示の一実施形態に係る、視線追跡システムのアイマウント型機器上の光検出器レイアウトを示した図である。
【図７Ａ】[0014]本開示の一実施形態に係る、視線追跡システムの検出器回路を示した回路図である。
【図７Ｂ】本開示の一実施形態に係る、視線追跡システムの検出器回路を示した回路図である。
【図７Ｃ】[0015]本開示の一実施形態に係る、視線追跡システムの検出器回路の光応答プロファイルを示したグラフである。
【図８Ａ】[0016]本開示の一実施形態に係る、視線追跡システムの検出器を示した回路図である。
【図８Ｂ】[0017]本開示の一実施形態に係る、視線追跡システムの検出器回路によるさまざまな出力を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[0018]  本明細書においては、光検出に基づく視線追跡を行うコンタクトレンズの動作装置、システム、および方法の実施形態を説明する。以下の説明においては、多くの具体的詳細を示すことによって、実施形態の十分な理解が得られるようにする。ただし、当業者であれば、これら具体的詳細のうちの１つもしくは複数の欠落または他の方法、構成要素、材料等の使用によっても、本明細書に記載の技術を実現可能であることが認識されよう。他の例では、特定の態様が不明瞭になることのないように、周知の構造、材料、または動作の詳細な図示または説明を行わない。
【０００９】
[0019]  本明細書の全体を通して、「一実施形態」という言及は、当該実施形態に関連して説明する特定の特徴、構造、または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書の全体を通してさまざまな箇所に表現「一実施形態において」が現れる場合であっても、必ずしもすべてが同じ実施形態を参照しているわけではない。さらに、上記特定の特徴、構造、または特性は、１つまたは複数の実施形態において、任意適当に組み合わされていてもよい。
【００１０】
[0020]  本明細書においては、ユーザの視線の方向または焦点距離を識別し、この情報を用いて、たとえば遠近調節アクチュエータを実時間フィードバック制御する視線検出回路および論理を具備した高性能コンタクトレンズまたは他のアイマウント型機器を説明する。このアイマウント型機器の実施形態は、電源回路、制御電子機器、遠近調節アクチュエータ、光センサシステム、およびアンテナを含み、眼に接触装着されるように形成された封入材料内にすべてが埋め込まれていてもよい。制御電子機器は、光センサシステムを監視して視線方向／焦点距離を識別し、遠近調節アクチュエータを操作してアイマウント型機器の屈折力を制御し、外部リーダとの無線通信を提供するように結合されている。いくつかの実施形態において、電源は、埋め込みバッテリの誘導ワイヤレス充電を制御する充電回路を具備していてもよい。
【００１１】
[0021]  封入材料は、高分子材料、ヒドロゲル、ＰＭＭＡ、シリコーン系ポリマー（たとえば、フルオロシリコンアクリレート）等、人間の眼との直接接触に適合する多様な材料で作製されていてもよい。封入材料は、眼の角膜表面に装着されるように構成された凹状曲率を有する丸みを帯びたレンズの形態であってもよい。電子機器は、角膜の中心領域近くで受光される入射光と干渉することのないように、封入材料内に埋め込まれた基板上の外縁近傍に配設されていてもよい。光センサシステムは、基板上に配置され、眼瞼に向かって外方を向くことにより、当該光センサシステム上の眼瞼被覆の量および位置に基づいて視線方向／焦点距離を検出するようにしてもよい。眼瞼が光センサシステムの異なる部分を覆うことにより、周辺環境の周囲光への曝露が変化するが、これを測定することによって、視線方向および／または焦点距離を決定するようにしてもよい。
【００１２】
[0022]  そして、いくつかの実施形態においては、視線方向／焦点距離情報の使用により、封入材料の中心部に位置決めされた透明の遠近調節アクチュエータを介して適用される遠近調節の量を決定するようにしてもよい。遠近調節アクチュエータは、制御装置によって電気的に操作されるように結合されている。たとえば、遠近調節アクチュエータは、印加された電気的バイアス信号に応答して屈折率を変化させる液晶セルにより実装されていてもよい。他の実施形態において、遠近調節アクチュエータは、印加電界の存在下で屈折率が変化する電気光学材料または変形可能なレンズの形状を変化させる電気機械構造等、他の種類の電気活性光学材料を用いて実装されていてもよい。遠近調節アクチュエータの実装に利用できる他の例示的な構造としては、電気湿潤光学素子、微小電気機械システム等が挙げられる。
【００１３】
[0023]  特定の実施形態は、多様な環境照明レベルのいずれかにおいて視線検出の精度を向上可能である。人間は、典型的な一日の中で、たとえば最大４桁または５桁変動するさまざまな周囲光レベルを経験することが予想される。さまざまな実施形態によれば、このように広く変動する照明条件には、ＥＭＤのある光検出器回路を用いてＥＭＤの別の検出器回路のバイアス、ゲイン等の動作特性を設定することにより適応する。
【００１４】
[0024]  図１は、本開示の一実施形態に係る、外部リーダ１０５と併せて、視線追跡により自動遠近調節を行うアイマウント型機器１００の機能ブロック図である。アイマウント型機器１００の露出部は、眼の角膜表面に接触装着されるように形成された封入材料１１０である。封入材料１１０には、基板１１５が埋設または包囲されて、電源１２０、制御装置１２５、遠近調節アクチュエータ１３０、センサシステム１３５、アンテナ１４０、ならびにさまざまな相互接続１４５および１５０の搭載面を提供している。電源１２０の図示の実施形態は、環境発電アンテナ１５５、充電回路１６０、およびバッテリ１６５を含む。制御装置１２５の図示の実施形態は、制御ロジック１７０、遠近調節ロジック１７５、および通信ロジック１８０を含む。リーダ１０５の図示の実施形態は、プロセッサ１８２、アンテナ１８４、およびメモリ１８６を含む。メモリ１８６の図示の実施形態は、データストレージ１８８およびプログラム命令１９０を含む。
【００１５】
[0025]  制御装置１２５は、センサシステム１３５からのフィードバック制御信号を受信するように結合されるとともに、遠近調節アクチュエータ１３０を動作させるようにさらに結合されている。電源１２０は、動作電圧を制御装置１２５および／または遠近調節アクチュエータ１３０に供給する。アンテナ１４０は、制御装置１２５によって、アイマウント型機器１００への情報伝達および／またはアイマウント型機器１００からの情報伝達を行うように動作する。一実施形態において、アンテナ１４０、制御装置１２５、電源１２０、およびセンサシステム１３５はすべて、埋め込み基板１１５上に位置している。一実施形態において、遠近調節アクチュエータ１３０は、封入材料１１０内に埋め込まれているが、基板１１５上には配設されていない。アイマウント型機器１００は、電子機器を具備するとともに、眼に接触装着されるように構成されていることから、本明細書においては、眼科電子機器プラットフォーム、コンタクトレンズ、または高性能コンタクトレンズとも称する。
【００１６】
[0026]  接触装着を容易化するため、封入材料１１０は、（たとえば、角膜表面を覆う涙液膜による毛細管力によって）湿った角膜表面に付着（「装着」）されるように構成された凹面を有していてもよい。この追加または代替として、アイマウント型機器１００は、凹状曲率により、角膜表面と封入材料１１０との間の真空力によって付着するようになっていてもよい。凹面が眼に対向して装着される一方、封入材料１１０の外方を向く表面は、アイマウント型機器１００が眼に装着されている間に眼瞼運動と干渉しないように形成された凸状曲率を有していてもよい。たとえば、封入材料１１０は、コンタクトレンズと同様に成形された実質的に透明な湾曲ディスクであってもよい。
【００１７】
[0027]  封入材料１１０は、角膜表面との直接接触を伴うコンタクトレンズまたは他の眼科用途での使用に対して採用されるもの等、１つまたは複数の生体適合性材料を含んでいてもよい。任意選択により、封入材料１１０は、このような生体適合性材料で一部が形成されていてもよいし、このような生体適合性材料を含む外側被膜を含んでいてもよい。封入材料１１０は、ヒドロゲル等、角膜表面を湿らせるように構成された材料を含んでいてもよい。場合により、封入材料１１０は、装着者の快適性を高めるため、変形可能な（「軟質」）材料であってもよい。場合により、封入材料１１０は、コンタクトレンズが提供できるような所定の視力矯正屈折力を提供するように成形されていてもよい。封入材料は、高分子材料、ヒドロゲル、ＰＭＭＡ、シリコーン系ポリマー（たとえば、フルオロシリコンアクリレート）等、さまざまな材料で作製されていてもよい。
【００１８】
[0028]  基板１１５は、センサシステム１３５、制御装置１２５、電源１２０、およびアンテナ１４０の搭載に適した１つまたは複数の表面を具備する。基板１１５は、（たとえば、フリップチップ搭載による）チップ系回路の搭載プラットフォームおよび／または導電性材料（たとえば、金、白金、パラジウム、チタン、銅、アルミニウム、銀、金属、他の導電性材料、これらの組み合わせ等）をパターン化して電極、相互接続、アンテナ等を作成するプラットフォームの両者として採用されていてもよい。いくつかの実施形態においては、実質的に透明な導電性材料（たとえば、インジウムスズ酸化物）が基板１１５上にパターン化されて、回路、電極等を形成していてもよい。たとえば、アンテナ１４０は、金または別の導電性材料のパターンを基板１１５に堆積させることにより形成されるようになっていてもよい。同様に、相互接続１４５および１５０は、導電性材料の適当なパターンを基板１１５に堆積させることにより形成されるようになっていてもよい。基板１１５上の材料のパターン化には、レジスト、マスク、および堆積技術の組み合わせが採用されるようになっていてもよい。基板１１５は、ポリエチレンテレフタレート（「PET」）または封入材料１１０内の回路および／または電子機器を構造的に支持するのに十分な別の材料等、比較的硬い材料であってもよい。あるいは、アイマウント型機器１００は、単一の基板ではなく、分離した基板群で構成されていてもよい。たとえば、制御装置１２５および電源１２０がある基板に搭載される一方、アンテナ１４０およびセンサシステム１３５が別の基板に搭載され、これら２つが相互接続を介して電気的に接続されていてもよい。
【００１９】
[0029]  いくつかの実施形態において、電源１２０および制御装置１２５（および、基板１１５）は、アイマウント型機器１００の中心から離れて位置決めされることにより、アイマウント型機器１１０の中心を通って眼に至る光透過と干渉しないようになっていてもよい。これに対して、遠近調節アクチュエータ１３０は、中心に位置決めされることにより、アイマウント型機器１１０の中心を通って眼に至る光透過に光学的遠近調節を適用するようにしてもよい。たとえば、アイマウント型機器１００が凹状湾曲ディスクとして成形されている場合、基板１１５は、ディスクの外縁周り（たとえば、外周近傍）に埋め込まれていてもよい。いくつかの実施形態において、センサシステム１３５は、眼瞼の重なりを検知するように分散した２つ以上の離散光検出器センサを具備する。センサシステム１３５および／または基板１１５は、眼に至る光透過との干渉を軽減するため、入射可視光に対して実質的に透明であってもよい。
【００２０】
[0030]  基板１１５は、埋め込み電子機器構成要素の搭載プラットフォームを提供するのに十分な半径方向幅寸法を有する扁平リングとして成形されていてもよい。基板１１５は、アイマウント型機器１００のプロファイルに悪影響を及ぼすことなく封入材料１１０に埋め込み可能となる十分小さな厚さを有していてもよい。基板１１５は、搭載された電子機器を支持するのに適した構造的安定性を提供するのに十分大きな厚さを有していてもよい。たとえば、基板１１５は、直径がおよび１０ミリメートル、半径方向の幅がおよそ１ミリメートル（たとえば、外半径が内半径よりも１ミリメートル大きい）、厚さがおよそ５０マイクロメートルのリングとして成形されていてもよい。任意選択により、基板１１５は、アイマウント型機器１００のアイマウント面（たとえば、凸面）の曲率と一致していてもよい。たとえば、基板１１５は、内半径および外半径を規定する２つの円形部分間の仮想円錐の表面に沿って成形されていてもよい。このような例において、仮想円錐の表面に沿った基板１１５の表面は、当該半径にてアイマウント面の曲率と略一致した傾斜面を規定する。
【００２１】
[0031]  図示の実施形態において、電源１２０は、制御装置１２５等のさまざまな埋め込み電子機器に給電するバッテリ１６５を具備する。バッテリ１６５は、充電回路１６０および環境発電アンテナ１５５によって、誘導充電されるようになっていてもよい。一実施形態において、アンテナ１４０および環境発電アンテナ１５５は、環境発電および通信というそれぞれの機能を果たす独立したアンテナである。別の実施形態において、環境発電アンテナ１５５およびアンテナ１４０は、時分割式または同時式の誘導充電およびリーダ１０５との無線通信のための機能を提供する同じ物理的なアンテナである。この追加または代替として、電源１２０は、入射紫外線、可視光線、および／または赤外線からエネルギーを取得するソーラーセル（「太陽電池」）を具備していてもよい。さらに、周囲振動からエネルギーを取得する慣性出力捕捉システムが含まれていてもよい。
【００２２】
[0032]  充電回路１６０は、整流器／調整器を具備することにより、取得エネルギーを調整してバッテリ１６５を充電するか、またはバッテリ１６５を用いることなく、制御装置１２５に直接給電するようにしてもよい。また、充電回路１６０は、１つまたは複数のエネルギー貯蔵素子を具備することにより、環境発電アンテナ１５５の高周波変動を軽減するようにしてもよい。たとえば、１つまたは複数のエネルギー貯蔵素子（たとえば、キャパシタ、インダクタ等）が接続され、低域通過フィルタとして機能するようになっていてもよい。
【００２３】
[0033]  制御装置１２５は、その他の埋め込み構成要素の動作を計画するロジックを含む。制御ロジック１７０は、論理的ユーザインターフェース、電力管理機能の提供等、アイマウント型機器１００の一般的動作を制御する。遠近調節ロジック１７５は、センサシステム１３５からのフィードバック信号を監視し、ユーザの現在の視線方向または焦点距離を決定し、これに応答して遠近調節アクチュエータ１３０を操作することにより、適当な遠近調節を提供するロジックを含む。自動遠近調節は、視線追跡からのフィードバックに基づいて実時間で実行されるようになっていてもよいし、ユーザ制御によって特定の遠近調節方式（たとえば、読書のための近距離の遠近調節、日常的行為のための遠距離の遠近調節等）が選択可能であってもよい。通信ロジック１８０は、アンテナ１４０を介したリーダ１０５との無線通信の通信プロトコルを提供する。一実施形態において、通信ロジック１８０は、リーダ１０５から出力された電磁界１７１の存在下の場合、アンテナ１４０を介したバックスキャッタ通信を提供する。一実施形態において、通信ロジック１８０は、バックスキャッタ無線通信に対してアンテナ１４０のインピーダンスを変調する高性能無線自動識別（「RFID」）タグとして動作する。制御装置１２５のさまざまなロジックモジュールは、汎用マイクロプロセッサ上で実行されるソフトウェア／ファームウェア、ハードウェア（たとえば、特定用途向け集積回路）、または両者の組み合わせとして実装されていてもよい。
【００２４】
[0034]  アイマウント型機器１００は、その他さまざまな埋め込み電子機器およびロジックモジュールを具備していてもよい。たとえば、ユーザに可視フィードバックを与えるため、光源または画素アレイが含まれていてもよい。位置、回転、方向、または加速度フィードバック情報を制御装置１２５に与えるため、加速度計またはジャイロスコープが含まれていてもよい。
【００２５】
[0035]  なお、図１に示すブロック図は、説明の便宜上、機能モジュールとの関連で記載しているが、必ずしも物理的組織を含むわけではない。むしろ、アイマウント型機器１００の実施形態は、単一のチップ、複数のチップ、１つまたは複数の集積回路等に実装された機能モジュール（「サブシステム」）のうちの１つまたは複数で構成されていてもよい。
【００２６】
[0036]  外部リーダ１０５は、アイマウント型機器１００に対して無線信号１７１を送受信するアンテナ１８４（または、２つ以上のアンテナの群）を具備する。また、外部リーダ１０５は、メモリ１８６と連通したプロセッサ１８２を有するコンピュータシステムを具備する。メモリ１８６は、持続性コンピュータ可読媒体であり、磁気ディスク、光ディスク、有機メモリ、および／またはプロセッサ１８２可読のその他任意の揮発性（たとえば、RAM）もしくは不揮発性（たとえば、ROM）記憶システムが挙げられるが、これらに限定されない。メモリ１８６は、データログ（たとえば、ユーザログ）、（たとえば、アイマウント型機器１００および／または外部リーダ１０５の動作を調整する）プログラム設定等のデータの指標を格納するデータストレージ１８８を具備していてもよい。また、メモリ１８６は、プロセッサ１８２が実行するプログラム命令１９０を含むことにより、当該命令１９０により指定されたプロセスを外部リーダ１０５に実行させるようにしてもよい。たとえば、プログラム命令１９０は、アイマウント型機器１００から伝達された情報の読み出しまたはアイマウント型機器１００への情報の送信によるアイマウント型機器１００の動作モードのプログラムあるいは選択を可能とするユーザインターフェースを外部リーダ１０５に提供させるようにしてもよい。また、外部リーダ１０５は、アンテナ１８４を動作させることにより、アイマウント型機器１００に対して無線信号１７１を送受信する１つまたは複数のハードウェア構成要素を具備していてもよい。
【００２７】
[0037]  外部リーダ１０５は、スマートフォン、デジタル補助装置、または無線通信リンク１７１を提供するのに十分な無線接続性を有する他の携帯型コンピュータ機器であってもよい。また、外部リーダ１０５は、携帯型コンピュータ機器には一般的に採用されていない搬送波周波数で通信リンク１７１が動作する例の場合等、携帯型コンピュータ機器に差し込み可能なアンテナモジュールとして実装されていてもよい。場合により、外部リーダ１０５は、装着者が比較的眼の近くで装着することにより、低い電力コストで無線通信リンク１７１を動作させ得るように構成された専用機器である。たとえば、外部リーダ１０５は、ネックレス、イヤリング等の宝飾品に組み込まれていてもよいし、帽子、ヘッドバンド等、頭部近くに着用した被服に組み込まれていてもよい。
【００２８】
[0038]  図２Ａおよび図２Ｂは、本開示の一実施形態に係る、アイマウント型機器２００を示した２つの図である。図２Ａは、アイマウント型機器２００の上面図であり、図２Ｂは、同じく斜視図である。アイマウント型機器２００は、図１に示すアイマウント型機器１００の考え得る一実施態様である。アイマウント型機器２００の図示の実施形態は、封入材料２１０、基板２１５、電源２２０、制御装置２２５、遠近調節アクチュエータ２３０、センサシステム２３５、およびアンテナ２４０を含む。当然のことながら、図２Ａおよび図２Ｂは、必ずしも正確な縮尺で描いてはおらず、例示的なアイマウント型機器２００の構成の記載において、説明を目的として図示したに過ぎない。
【００２９】
[0039]  アイマウント型機器２００の封入材料２１０は、湾曲ディスクとして成形されている。封入材料２１０は、実質的に透明な材料であり、アイマウント型機器２００が眼に装着されている間、入射光を眼まで透過可能である。封入材料２１０は、高分子材料、ポリエチレンテレフタレート（「PET」）、ポリメチルメタクリレート（「PMMA」）、ポリヒドロキシエチルメタクリレート（「polyHEMA」）、ヒドロゲル、シリコン系ポリマー（たとえば、フルオロシリコンアクリレート）、これらの組み合わせ等、検眼における視力矯正および／または美容コンタクトレンズの形成に用いられるものと同様の生体適合性材料である。封入材料２１０は、眼の角膜表面への適合に適した凹面２１１が一方側に形成されていてもよい。ディスクの反対側には、アイマウント型機器２００が眼に装着されている間の眼瞼運動と干渉しない凸面２１２を有していてもよい。図示の実施形態においては、円形または長円形の外側縁部２１３が凹面２１１および凸面２１２を接続している。
【００３０】
[0040]  アイマウント型機器２００は、約１センチメートルの直径、およそ０．１〜およそ０．５ミリメートルの厚さ等、視力矯正および／または美容コンタクトレンズと同様の寸法を有していてもよい。ただし、これら直径および厚さの値は、説明を目的として与えているに過ぎない。いくつかの実施形態において、アイマウント型機器２００の寸法は、装着者の眼の角膜表面のサイズおよび／または形状に応じて選択されていてもよい。封入材料２１０には、湾曲形状が多様に形成されていてもよい。たとえば、加熱成型、射出成型、回転鋳造等、視力矯正コンタクトレンズの形成に用いられるものと同様の技術の採用により、封入材料２１０を形成することができる。
【００３１】
[0041]  基板２１５は、封入材料２１０内に埋め込まれている。基板２１５は、遠近調節アクチュエータ２３０が位置決めされた中心領域から離れて、封入材料２１０の外縁に沿って位置するように埋め込まれていてもよい。図示の実施形態において、基板２１５は、遠近調節アクチュエータ２３０を取り囲んでいる。基板２１５は、眼に近過ぎて焦点が合わず、入射光が眼の光検知部まで透過する中心領域から離れて位置決めされているため、視覚と干渉しない。いくつかの実施形態において、基板２１５は、任意選択により透明な材料で形成されて、視覚に対する影響がさらに軽減されていてもよい。基板２１５は、平坦な円形リング（たとえば、中心孔を有するディスク）として成形されていてもよい。基板２１５の（たとえば、半径方向の幅に沿った）平坦面は、電子機器の搭載および導電性材料のパターン化による電極、アンテナ、および／または相互接続の形成のためのプラットフォームである。
【００３２】
[0042]  センサシステム２３５は、アイマウント型機器２００に関して少なくとも部分的に広がり、光検出に基づいて眼瞼の重なりを検知する。眼瞼の重なりの量および位置を監視することにより、制御装置２２５がセンサシステム２３５からのフィードバック信号を測定して、おおよその視線方向および／または焦点距離を決定するようにしてもよい。図３Ａを参照して、アイマウント型機器２００は、正面を見ている角膜上に配設されている。この位置では、光への曝露に影響する眼瞼３１０が少なくとも２つの光センサ３０５に重なっていない。制御装置２２５は、センサ３０５からのフィードバック信号によって、角膜が正面を見ているものと判定するようにしてもよい。この状況において、制御装置２２４は、ユーザの焦点が遠距離に合っており、遠近調節がこれに応じて調整されているものと判定するようにしてもよい。これに対応して（図３Ｂ参照）、センサ３０５のうちの１つとの眼瞼３１０の重なりの量および位置に基づき、角膜が下方および／または内方の鼻を見ているものと制御装置２２５が判定した場合は、ユーザの焦点が近距離に合っている（たとえば、読書）ものと考えられる。この状況において、遠近調節アクチュエータ２３０により適用される遠近調節の量は、読書の行為と関連付けられた近距離の焦点距離に対応するものとする。
【００３３】
[0043]  センサシステム２３５は、封入材料２１０内で基板２１５上に配設されている。図示の実施形態において、センサシステム２３５は、遠近調節アクチュエータ２３０の周りに広がっている。図示の実施形態において、センサシステム２３５は、アンテナ２４０と遠近調節アクチュエータ２３０との間で基板２１５の内側縁部に沿って配設されている。他の実施形態において、センサシステム２３５は、アンテナ２４０の周りで基板２１５の外側縁部に沿って一部または全体が広がっていてもよい。センサシステム２３５は、凹面２１１に隣接する基板２１５の後面または凸面２１２に隣接する基板２１５の前面に配設されていてもよい。また、複数の配向、グループ化、および分散によって、センサシステム２３５を実装するようにしてもよい。図示の実施形態において、センサシステム２３５は、封入材料２１０の中心から同じ距離に分散した複数の離散光検出器センサを具備する。ただし、種々実施態様では、このような中心からそれぞれ異なる距離にある光検出器を含む。センサシステム２３５を具備するような視線追跡機構のいくつかの実施態様については、図６Ａおよび図６Ｂに関して以下に詳しく論じる。
【００３４】
[0044]  遠近調節アクチュエータ２３０は、封入材料２１０内で中心に位置決めされて、ユーザの視覚中心におけるアイマウント型機器２００の屈折力に影響を及ぼす。種々実施形態において、遠近調節アクチュエータ２３０は、制御装置２２５の影響下で屈折率を変化させることにより動作する。屈折率を変化させることによって、アイマウント型機器２００の湾曲面の正味の屈折力が変化するため、制御可能な遠近調節が適用される。遠近調節アクチュエータ２３０は、さまざまな異なる電気活性光学素子を用いて実装されていてもよい。たとえば、遠近調節アクチュエータ２３０は、封入材料２１０の中心に配設された液晶層（たとえば、液晶セル）を用いて実装されていてもよい。他の実施形態において、遠近調節アクチュエータ２３０は、印加電界の存在下で屈折率が変化する電気光学材料等、他の種類の電気活性光学材料を用いて実装されていてもよい。遠近調節アクチュエータ２３０は、封入材料２１０内に埋め込まれた特異な素子（たとえば、液晶セル）または屈折率を制御可能なバルク材料であってもよい。さらに別の実施形態において、遠近調節アクチュエータ２３０は、電気信号の影響下で形状が変化する変形可能なレンズ構造を用いて実装されていてもよい。以上から、アイマウント型機器２００の屈折力は、制御装置２２５から遠近調節アクチュエータ２３０まで延びた１つまたは複数の電極を介した電気信号の印加により、制御装置２２５によって制御される。
【００３５】
[0045]  遠近調節アクチュエータ２３０は、ネマチック液晶、ツイステッドネマチック液晶、コレステリック液晶、またはブルー相液晶等、さまざまな異なる液晶構造を用いて実装されていてもよい。低電力チップの設計には低いスイッチング電圧が望ましいため、スイッチング電圧が５Ｖ未満のネマチック液晶が適している。５Ｖ制御信号の印加により、オフモードの約１．７４からオンモードの１．５２までの範囲の屈折率切り替えを実現可能である。読書用の近距離の遠近調節には、０．２の屈折率シフトで十分なはずである。
【００３６】
[0046]  図２Ａに戻って、ループアンテナ２４０は、基板の平坦面に沿ったパターン化によって平坦な導電性リングを形成した導電性材料の層である。いくつかの例において、ループアンテナ２４０は、封入材料の曲率に沿ってさらに柔軟化できるように、電気的に接合された複数の実質的に同心状の部分を含んでいてもよい。そして、各部分は、アイマウント型機器２００の凹状／凸状曲率に沿って、独立して屈曲するようになっていてもよい。いくつかの例において、ループアンテナ２４０は、完全なループとならないように形成されていてもよい。たとえば、図２Ａに示すように、アンテナ２４０は、切り欠きを有することにより、制御装置２２５および電源２２０のための空間を確保していてもよい。ただし、ループアンテナ２４０は、基板２１５の平坦面を１回または複数回完全に包む導電性材料の連続ストリップとして配置されていてもよい。たとえば、制御装置２２５、電源２２０、およびセンサシステム２３５の反対の基板２１５の後面において、複数巻きの導電性材料のストリップがパターン化されていてもよい。そして、このような巻回アンテナの端部間の相互接続（たとえば、アンテナリード）が基板２１５を通って制御装置２２５に達していてもよい。
【００３７】
[0047]  アイマウント型機器１００は、眼のサイズおよび眼瞼の形状がさまざまに異なるさまざまなユーザが使用する可能性があるため、特定のユーザに対しては、システムのトレーニングに設定プロセスが有用となり得る。したがって、初期使用に際しては（または、定期的にであっても）、視線検出校正の実行により、さまざまな視線方向および焦点距離に対する基準測定値を取得するようにしてもよい。
【００３８】
[0048]  図４は、一実施形態に係る、ＥＭＤのユーザによる視線を検出する方法４００の要素を示している。方法４００は、たとえばＥＭＤ１００、ＥＭＤ２００、または本明細書に記載のその他さまざまなアイマウント型機器のいずれかにより実行されるようになっていてもよい。本明細書においては、種々実施形態の特徴を示すため、図５Ａに示すセンサシステム５００に関して方法４００を記載している。ただし、このような記載は、拡張により、図５Ｂに示す別のセンサシステム５５０またはさまざまな実施形態に係る上記のような他のさまざまなセンサシステムのいずれかに対して、追加または代替で適用されるようになっていてもよい。
【００３９】
[0049]  図５Ａに示すように、センサシステム５００は、ユーザの角膜に配設されている間にそれぞれが光を検出する各フォトダイオード５１２、５２２を具備した検出器回路５１０、５１２を備える。検出器回路５１０は、たとえばセンサシステム５００の例示的な制御ロジック５３０（たとえば、制御ロジック５３０が制御ロジック１７０に含まれる場合）により与えられた１つまたは複数の制御信号５３２に応答して動作するようになっていてもよい。この代替または追加として、検出器回路５２０は、たとえば制御ロジック５３０（または、センサシステム５００の他の回路）により与えられた１つまたは複数の制御信号５３４に応答して動作するようになっていてもよい。このような制御信号５３２、５３４は、検出器回路５１０、５２０の各バイアス、スイッチング、および／または他の動作特性をさまざまに決定するようにしてもよい。
【００４０】
[0050]  方法４００は、４１０において、ＥＭＤの第１の回路の第１のフォトダイオード（PD）で受光される光に基づいて第１の信号を生成するステップを含んでいてもよい。たとえば、４１０における生成するステップは、検出器回路５１０のＰＤ５１２で受光される光に基づいて第１の信号５１４を生成するステップを含む。たとえば、検出器回路５１０は、異なる時間に異なるレベルの電荷をさまざまに蓄えるように結合された第１の容量性負荷（図示せず）をさらに備えていてもよい。所与の時間において、蓄えられた電荷のレベルは、ＰＤ５１２の動作に少なくとも部分的に基づいていてもよい。たとえば、第１の容量性負荷の充電および／または放電は、少なくとも一部がＰＤ５１２の電圧および／またはＰＤ５１２の出力電流によって決定される。このような実施形態において、検出器回路５１０は、サンプラ回路（図示せず）をさらに具備して、第１の容量性負荷の電圧および／または第１の容量性負荷の出力電流をサンプリングするようにしてもよい。検出器回路５１０は、このようなサンプリングに基づいて、第１の信号５１４を生成するようにしてもよい。たとえば、サンプラ回路は、アナログ−デジタル変換器（ADC）回路を具備して、第１の信号５１４のデジタル情報を生成する。いくつかの実施形態は、この点で限定されていないものの、第１の信号５１４の信号（たとえば、電圧または電流）レベル、信号周波数、デジタル値、または他の特性は、このようなＡＤＣ回路により決定されるようになっていてもよい。他の実施形態において、第１の信号５１４は、検出器回路５１０のアナログ出力である。
【００４１】
[0051]  方法４００は、４２０において、ＥＭＤの第２の回路の第２のＰＤで受光される光に基づいて第２の信号を生成するステップをさらに含んでいてもよい。第１の回路（たとえば、検出器回路５１０）は、第１の光応答プロファイルを提供するように構成されていてもよく、第２の回路（たとえば、検出器回路５２０）は、第１の応答プロファイルよりも線形な第２の光応答プロファイルを提供するように構成されている。本明細書においては、フォトダイオード（または、このようなフォトダイオードを具備した検出器回路）の背景において、「光応答プロファイル」は、フォトダイオードに入射する光のレベルの領域全体でのフォトダイオード（検出器回路）によるさまざまな応答を表す。限定ではなく一例として、このようにさまざまな応答は、フォトダイオードの電圧のさまざまな値および／またはフォトダイオードの出力電流のさまざまな値を含んでいてもよい。特定の実施形態は、この点で限定されていないものの、第１の応答プロファイルの少なくとも一部は、対数あるいは非線形であってもよい。第１の応答プロファイルの非線形性によって、周辺環境の考え得る広範な照明条件を考慮した正確な視線検出が容易となる可能性がある。限定ではなく一例として、数桁変動するさまざまな照明強度レベルは、第１の回路の電圧、電流、および／または他の動作特性のさまざまな値に対応していてもよく、これらさまざまな値は、より小さな桁数の範囲（たとえば、１桁の範囲）にある。
【００４２】
[0052]  センサシステム５００の例において、検出器回路５２０は、異なる時間に異なるレベルの電荷をさまざまに蓄えるように結合された第２の容量性負荷（図示せず）をさらに備える。所与の時間において、蓄えられた電荷のレベルは、ＰＤ５２２の動作に少なくとも部分的に基づいていてもよい。たとえば、第２の容量性負荷の充電および／または放電は、少なくとも一部がＰＤ５２２の電圧および／またはＰＤ５２２の出力電流によって決定される。検出器回路５２０は、サンプラ回路（図示せず）をさらに具備して、第２の容量性負荷の電圧および／または第２の容量性負荷の出力電流をサンプリングする。このような実施形態において、４２０における生成するステップは、検出器回路５２０がこのようなサンプリングに基づいて、第２の信号５４５を生成するステップを含んでいてもよい。たとえば、サンプラ回路は、アナログ−デジタル変換器（ADC）回路を具備して、第２の信号５４５のデジタル情報を生成する。いくつかの実施形態は、この点で限定されていないものの、第２の信号５４５の電圧レベル、周波数、デジタル値、または他の特性は、このようなＡＤＣ回路により決定されるようになっていてもよい。他の実施形態において、第２の信号５４５は、検出器回路５２０のアナログ出力である。
【００４３】
[0053]  方法４００は、４３０において、ＥＭＤのユーザの角膜による視線の方向を検出するステップをさらに含む。４３０における検出するステップは、４１０で生成した第１の信号および４２０で生成した第２の信号に少なくとも部分的に基づく。センサシステム５００の例において、第１の信号５１４は、ＰＤ５１２で検出された光のレベルに基づいて検出器回路５２０の動作を調節あるいは設定するように与えられている。限定ではなく一例として、第１の信号５１４による検出器回路５２０の設定には、周辺環境における周囲光の現行レベルのＰＤ５１２による検出に基づいた電圧、電荷、サンプリング時間、サンプリング周波数、および／またはその他さまざまな動作特性のいずれかの設定を含んでいてもよい。このような第１の信号５１４による検出器回路５２０の設定は、ＰＤ５２２による光検知に応答して第２の信号５４５がどのように生成されるかの基礎であってもよい。
【００４４】
[0054]  一実施形態において、第１の信号に少なくとも部分的に基づいて４３０で視線の方向が検出されるのは、第２の信号が第１の信号に基づくためである。たとえば、４３０における検出するステップは、第１の信号５１４（たとえば、４１０で生成した第１の信号）の他、ＰＤ５２２による光検知にさらに基づく第２の信号５４５をセンサシステム５００の評価ロジック５４０に送信するステップを含んでいてもよい。評価ロジック５４０は、第２の信号５４５を評価して、センサシステム５００を含むＥＭＤのユーザによる視線の１つまたは複数の特性を検出するようにしてもよい。たとえば、評価ロジック５４０の回路は、第２の信号５４５により表される情報を所定の閾値等の基準値と比較するようにしてもよい。このような値は、予備パラメータとして与えられていてもよい。たとえば、このパラメータは、従来の視線検出技術に従って決定されるが、これらについては、本明細書において詳述することはなく、また、特定の実施形態における限定でもない。第２の信号５４５の評価に基づいて、評価ロジック５４０は、たとえばユーザの眼瞼の位置に対する視線の方向を検出するようにしてもよい。たとえば、評価ロジック５４０は、現在、ユーザの眼瞼がＰＤ５２２に重なっているか（否か）を検出するようにしてもよい。
【００４５】
[0055]  別の実施形態においては、４３０において、第１の信号の他、第２の信号にさらに基づいて、視線の方向が検出される。ここで、第１の信号は、第２の信号を生成する検出器回路に与えられない。たとえば、図５Ｂは、別の実施形態に係る、ＥＭＤのセンサシステム５５０を示している。センサシステム５５０は、検出器回路５６０、検出器回路５７０、制御ロジック５８０、および評価ロジック５９０を具備しており、それぞれが機能上、検出器回路５１０、検出器回路５２０、制御ロジック５３０、および評価ロジック５４０に対応している。検出器回路５６０、５７０は、ＰＤ５１２、５２２にそれぞれ対応するＰＤ５６２、５７２を具備する。たとえば、検出器回路５７０の光応答プロファイルは、検出器回路５６０の対応する光応答プロファイルよりも線形である。制御ロジック５８０は、１つまたは複数の制御信号５８２および１つまたは複数の制御信号５８４を提供することにより、検出器回路５６０、５７０のバイアス、スイッチング、および／または他の動作特性をさまざまに制御する。このような制御に基づいて、検出器回路５６０による光検知の結果、第１の信号５６４が生成されるとともに、検出器回路５７０による光検知の結果、第２の信号５９５が生成される。
【００４６】
[0056]  センサシステム５５０の例示的な実施形態において、４３０における検出するステップは、第１の信号５６４とは独立に生成された第２の信号５９５の評価ロジック５９０による処理ステップを含む。第１の信号５６４は、周辺環境における光の現行レベルの指標として評価ロジック５９０に与えられる。評価ロジック５９０は、第２の信号５９５の評価の基準値として用いられる閾値等のパラメータを調整するようにしてもよい。一実施形態において、第１の信号５６４および第２の信号５９５は、互いに独立して生成される。別の実施形態において、評価ロジック５９０は、フィードバック信号５９２を供給して、第１の信号５６４に基づく検出器回路５７０の動作を変化させる。制御ロジック５８０は、信号５９２に応答して１つまたは複数の制御信号５７０を調整することにより、検出器回路５７０による第２の信号５９５の生成方法を変更あるいは決定する。
【００４７】
[0057]  図６Ａおよび図６Ｂは、種々実施形態に係る、アイマウント型機器のセンサシステムを実装する異なるセンサレイアウトを示している。これらのセンサシステムは、たとえばセンサシステム１３５、２３５、５００の考え得る実施態様を表している。図６Ａは、たとえばＥＭＤ１００、２００のうちの一方の特徴を含むアイマウント型機器６２０内に配設されたセンサシステム６００を示している。ＥＭＤ６２０の動作には、方法４００の一部または全部の実行を含む。たとえば、センサシステム６００は、ＥＭＤ６２０の遠近調節アクチュエータ６１５によりもたらされる光学的強度（焦点距離等）の決定のために動作する。
【００４８】
[0058]  一実施形態において、センサシステム６００は、（たとえば、制御装置１２５のロジックを含む）制御装置６１０と、これに結合された少なくとも２つのフォトダイオードとを具備する。限定ではなく一例として、制御装置６１０は、１つまたは複数の配線６３０を介して、フォトダイオード６４０、６４５に対してさまざまに結合されていてもよい。１つまたは複数の配線６３０は、基準電位（たとえば、グランド）、供給電圧、１つもしくは複数の制御信号、ならびに／またはその他のうちの一部または全部を提供することによって、ＰＤ６４０、６４５がそれぞれ動作できるようにしてもよい。１つまたは複数の配線６３０は、１つまたは複数の信号の制御装置６１０への伝達をさらに可能としていてもよい。いくつかの実施形態において、ＰＤ６４０、６４５は、たとえば１つまたは複数の配線６３０（または、このような他の配線）を介して、１つまたは複数の信号を交換する。ＰＤ６４０、６４５間のこのような交換は、制御装置６１０から独立した経路を介してでもよい。
【００４９】
[0059]  ＰＤ６４０、６４５の一方は、ＰＤ６４０、６４５の他方が提供するように構成された対応する光応答プロファイルよりも線形な光応答プロファイルを提供するように構成されていてもよい。たとえば、ＰＤ６４０、６４５は、ＰＤ５２２、５１２それぞれの対応する機能を提供するようにしてもよい。このような実施形態においては、ＰＤ６４５による光検出の結果として、センサシステム６００の第１の検出器回路が、ＰＤ６４０を具備する別の検出器回路を設定するようにしてもよい（たとえば、調節、バイアス設定等）。このような検出器回路は、ＰＤ６４０、６４５においてさまざまに位置付けられていてもよいし、別の実施形態においては、制御装置６１０に位置付けられていてもよい。
【００５０】
[0060]  ＰＤ６４５は、ＥＭＤ６２０における位置によって、周辺環境の周囲光に対して時間とともにより曝露され得る可能性がある（たとえば、ＥＭＤ６４０に関するこのような曝露の経時的な量との比較による）。図示の例示的な実施形態においては、ＰＤ６４５がＰＤ６４０よりもＥＭＤ６２０の中心に近いため、ＰＤ６４０は、ＰＤ６４５と比較して、さまざまな時間にユーザの眼瞼によって覆われる可能性が高い。ユーザの角膜が動くと、ＰＤ６４０との眼瞼の重なりによって、ＰＤ６４０を具備する検出器回路により信号（たとえば、信号５４５）が生成されるようになっていてもよい。このような検出器回路は、ＰＤ６４５による同時または早期光検出に基づいて構成されていてもよい。このような信号のさまざまな信号レベル、周波数、値、または他の特性は、さまざまな視線方向および／または焦点距離と関連付けられていてもよいため、たとえば制御装置６１０による使用によって、ユーザの視線方向および／または焦点距離を決定可能である。
【００５１】
[0061]  図６Ｂは、たとえばＥＭＤ１００、２００のうちの一方の特徴を含むアイマウント型機器６７０内に配設された別のセンサシステム６５０を示している。ＥＭＤ６７０の動作には、方法４００の一部または全部の実行を含む。たとえば、センサシステム６５０は、遠近調節アクチュエータ６６５によりもたらされる光学的強度の決定のために動作する。センサシステム６５０は、センサシステム６００と同様の特徴を含んでいてもよい。たとえば、センサシステム６５０は、制御装置６６０、１つまたは複数の配線６８０、およびＰＤ６９０、６９５を具備しており、それぞれが機能上、制御装置６１０、１つまたは複数の配線６３０、およびＰＤ６４０、６４５に対応している。
【００５２】
[0062]  ＰＤ６９０、６９５の一方は、ＰＤ６９０、６９５の他方が提供するように構成された対応する光応答プロファイルよりも線形な光応答プロファイルを提供するように構成されていてもよい。たとえば、ＰＤ６９０、６９５は、ＰＤ５２２、５１２それぞれの対応する機能を提供するようにしてもよい。このような実施形態においては、ＰＤ６９５による光検出の結果として、センサシステム６００の第１の検出器回路が、ＰＤ６９０を具備する別の検出器回路を設定するようにしてもよい（たとえば、調節、バイアス設定等）。このような検出器回路は、ＰＤ６９０、６９５においてさまざまに位置付けられていてもよいし、別の実施形態においては、制御装置６６０に位置付けられていてもよい。
【００５３】
[0063]  ＰＤ６９５は、ＥＭＤ６７０における位置によって、周辺環境の周囲光に対して時間とともにより曝露され得る可能性がある（たとえば、ＥＭＤ６９０に関するこのような曝露の経時的な量との比較による）。図示の例示的な実施形態において、ＰＤ６９０、６９５は、ＥＭＤ６７０の中心に関して、たとえば少なくとも４５°だけ、互いに回転方向にオフセットしている。このような実施形態において、ＥＭＤ６７０は、重み付けされた構造、円環状の構造、またはこのような他の機構を含むことにより、ユーザの眼に関して、自動配向および／または回転安定を与えるようにしてもよい。このような機構によって、ＥＭＤ６９０が時間とともにＥＭＤ６９５よりもユーザの眼瞼に近くなる可能性が高くなり得る。ユーザの角膜が動くと、ＰＤ６９０との眼瞼の重なりによって、ＰＤ６９０を具備する検出器回路により信号（たとえば、信号５４５）が生成されるようになっていてもよい。このような検出器回路は、ＰＤ６９５による同時または早期光検出に基づいて、信号を生成するように構成されていてもよい。このような信号のさまざまな特性は、さまざまな視線方向および／または焦点距離と関連付けられていてもよいため、たとえば制御装置６１０による使用によって、ユーザの視線方向および／または焦点距離を決定可能である。
【００５４】
[0064]  図７Ａは、一実施形態に係る、アイマウント型機器による視線検出のための検出器回路７００の特徴を示している。検出器回路７００は、たとえば検出器回路５１０の特徴の一部または全部を含んでいてもよい。検出器回路７００は、フォトダイオードおよび他の回路を具備して、フォトダイオードによる光検出に基づく電圧、電流、または他の特性のサンプリングを実行する回路の一例に過ぎない。
【００５５】
[0065]  図示の例示的な実施形態において、検出器回路７００は、順方向バイアスされたフォトダイオード７１０および／または全体として検出器回路７００の順方向バイアスがなされたＰＤ７１０を具備することにより、何らかの非線形（たとえば、対数）光応答プロファイルを提供する。このような応答プロファイルの例については、ＰＤにより生成されたサンプリング電圧７８２とＰＤに入射する光のレベル７８４との間の理想的な関係７８６として、図７Ｃのグラフ７８０に概念的に示している。関係７８６は、ＰＤ７１０の電圧、ＰＤ７１０による所与の期間の充電後のキャパシタ７１４の電圧、またはＰＤ７１０による光検知に基づくその他多様な動作特性のいずれかの応答プロファイルを表していてもよい。この例示的な関係７８６は、少なくともＰＤ７１０の入射光のレベル１０を超える領域において、実質的に対数である。特定の実施形態は、関係７８６の特定の電圧または光レベルに限定されず、実施態様固有の詳細に従って広く変動し得る。
【００５６】
[0066]  一実施形態において、検出器回路７００は、例示的なキャパシタ７１４により表されるような容量性負荷と、容量性負荷をＰＤ７１０に対して選択的に結合させる回路とを具備する。検出器回路７００は、アナログ−デジタル変換器（ADC）７１８をさらに備えて、キャパシタ７１４の電荷をサンプリングするとともに（キャパシタ７１４の電圧のサンプリングを含む）、このような電荷の量に基づいてデジタル信号７３０を生成するようにしてもよい。検出器回路７００の動作においては、（たとえば、各制御信号７２０、７２２によって）スイッチ７１２、７１６を閉じることにより、ＰＤ７１０およびキャパシタ７１４の任意の電圧の低減によって、検出器回路７００を基準状態にセット／リセットするようにしてもよい。その後、（スイッチ７１６を閉じたまま）スイッチ７１２を開いて、ＰＤ７１０によるキャパシタ７１４の充電開始を許可するようにしてもよい。キャパシタ７１４の充電速度は、ＰＤ７１０の入射光の現行レベルによって決まり得る。制御信号７２２により決定された何らかの予備期間の後は、スイッチ７１６を開いてキャパシタ７１４の充電を停止した後、ＡＤＣ７１８によって、このような充電の量をサンプリングするようにしてもよい。このように、出力７３０の特定のレベル、周波数、値、または他の特性によって、ＰＤ７１０の入射光のレベルを示すようにしてもよい。
【００５７】
[0067]  図７Ｂは、別の実施形態に係る、アイマウント型機器による視線検出のための検出器回路７４０の特徴を示している。検出器回路７４０は、たとえば検出器回路５１０の特徴の一部または全部を含んでいてもよい。検出器回路７４０は、たとえば関係７８６に従って、対数または他の非線形光応答プロファイルを提供するように構成された回路の別の例である。
【００５８】
[0068]  検出器回路７４０は、ＰＤ７５０、ＰＤ７５０と供給電圧Ｖｄｄとの間に結合されたトランジスタ７５２、キャパシタ７５４、およびキャパシタ７５４をＰＤ７５０に対して選択的に結合させるスイッチ７５６を具備していてもよい。検出器回路７４０は、アナログ−デジタル変換器（ADC）７５８をさらに備えて、キャパシタ７５４の電荷をサンプリングするとともに、このような電荷の量に基づいてデジタル信号７７０を生成するようにしてもよい。一実施形態において、検出器回路７４０は、ＰＤ７５０で光を検知する動作に備えて、何らかの初期状態にセット（たとえば、リセット）されるようになっていてもよい。たとえば、このような初期化においては、トランジスタ７５２をオフにする（たとえば、バイアス電圧Ｖｂを一時的に０Ｖに設定する）とともに、スイッチ７５６が閉じている間、ＰＤ７５０によってキャパシタ７５４の放電を許可するようにしてもよい。
【００５９】
[0069]  その後、トランジスタ７５２がバイアスされている間の検出器回路７４０による光検知においては、ＰＤ７５０の電圧Ｖｐｄを以下の式により表すことができる。
【００６０】
【数１】
0006621423.tif 000002
ここで、ＩｂはＶｂにより誘導されたトランジスタ７５２を流れる電流の成分、ｉｐｈはＰＤ７５０により誘導されたトランジスタ７５２を流れる電流の成分、Ｉ０はトランジスタ７５２の逆飽和電流、ｋは定数である。例示的な一実施形態において、トランジスタ７５２は、その閾状態を下回るようにＶｂによりバイアスされたｎチャネル金属酸化物半導体（NMOS）電界効果トランジスタである。結果的に、検出器回路７４０は、実質的に対数の光応答プロファイルを提供するようにしてもよい。検出器回路７４０の動作においては、（たとえば、制御信号７６０に基づいて）スイッチ７５６を閉じることにより、ＰＤ７５０によるキャパシタ７５４の充電開始を許可するようにしてもよい。制御信号７６０により決定された何らかの予備期間の後は、スイッチ７５６を開いてキャパシタ７５４の充電を停止した後、ＡＤＣ７５８によって、このような充電の量をサンプリングするとともに、このようなサンプリングに基づいてデジタル信号７７０を生成するようにしてもよい。別の実施形態においては、スイッチ７６０が閉じたままであり、ＡＤＣ７５８がキャパシタ７５４を継続的にサンプリングする。
【００６１】
[0070]  図８Ａは、一実施形態に係る、アイマウント型機器による視線検出のための検出器回路８００の特徴を示している。検出器回路８００は、たとえば検出器回路５２０の特徴の一部または全部を含んでいてもよい。検出器回路８００は、フォトダイオードおよび他の回路を具備して、フォトダイオードによる光検出に基づくサンプリングを実行する回路の一例である。図示の例示的な実施形態において、検出器回路８００は、ＰＤ８１０、ＰＤ８１０と供給電圧Ｖｄｄとの間に結合されたスイッチ８１２、キャパシタ８１４、およびキャパシタ８１４をＰＤ８１０に対して選択的に結合させるスイッチ８１６を具備する。検出器回路８００は、アナログ−デジタル変換器（ADC）８１８をさらに備えて、キャパシタ８１４の電荷をサンプリングするとともに、このような電荷の量に基づいてデジタル信号８３０を生成するようにしてもよい。
【００６２】
[0071]  検出器回路８００は、相対的に線形な光応答プロファイルを提供するように構成されていてもよい。図８Ａに示す実施形態において、ＰＤ８１０は、逆方向バイアスおよび／または全体として検出器回路８００の逆方向バイアスにより、別の検出器回路（検出器回路７００、７４０の一方等）の光応答プロファイルと比較して、相対的に線形な何らかの光応答プロファイルを提供するものである。他方の検出器回路からの信号が検出器回路８００を設定して、比較的線形な複数の光応答プロファイルのうちの特定の１つを提供するようにしてもよい。限定ではなく一例として、検出器回路８００は、光検出に基づいて出力を生成する別の検出器回路（図示せず）に結合されていてもよい。制御信号８２２（または、検出器回路８００を設定する他の信号）は、このような出力信号を含んでいてもよいし、あるいは、このような出力信号に基づいていてもよい。たとえば、周辺環境における周囲光のレベルの他方の検出器回路による検出に少なくとも部分的に基づいて、スイッチ８１６のサンプリング期間、サンプリング周波数、または他の動作特性が決定されるようになっていてもよい。
【００６３】
[0072]  図８Ｂは、時間８５４に対する（たとえば、キャパシタ８１４の）サンプリング電圧８５２のさまざまな遷移８６０、８６２、８６４を示したグラフ８５０であり、遷移８６０、８６２、８６４はそれぞれ、ＰＤ８１０で検知されるそれぞれの照明レベルに対応している。サンプリング電圧８５２とこのようにさまざまな照明レベルとの間の関係は、たとえば回路７００、７４０の一方の光応答プロファイルと比較して、相対的に線形であってもよい。遷移８６０、８６２、８６４はそれぞれ、比較のため、時間ｔ０を始点として示しているが、当然のことながら、ＰＤ８１０は、所与の時間において、このようなレベルの照明にのみ曝露されている。
【００６４】
[0073]  グラフ８５０においては、時間ｔ０がスイッチ８１２の開放に一致するが、この時、キャパシタ８１４は充電済みであり、何らかの初期レベル（たとえば、供給電圧Ｖｄｄのレベル）でサンプリング電圧８５２を与える。スイッチ８１２の開放（および、スイッチ８１６の閉塞）の後、キャパシタ８１４は、ＰＤ８１０に結合された状態で放電を行うが、ＰＤ８１０の照明が比較的高いレベルであることの結果として、サンプリング電圧８５２が比較的高速に放電される。一実施形態に係る例示的な状況においては、暗い（たとえば、夜間の）照明環境の結果として、放電時間が比較的長くなるため、検出器回路８００は、遷移８６０を与える。これに対して、明るい（たとえば、日中の）照明環境の結果としては、放電時間が比較的短くなるため、検出器回路８００は、遷移８６４を与える可能性がある。中程度（たとえば、薄暮の）照明環境の結果としては、遷移８６２によって表されるように、放電時間が中間となる。時間ｔｓでサンプリングされた電圧（たとえば、電圧ｖ１、ｖ２、ｖ３のうちの１つ）は、ＰＤ８１０の入射光のレベルと別のＰＤ（たとえば、ＰＤ７１０またはＰＤ７５０）の入射光のレベルとの間の差を表していてもよいし、あるいは、この差の決定に用いられるようになっていてもよい。
【００６５】
[0074]  ユーザの角膜が動いた場合、ＰＤ８１０との眼瞼の重なりの結果、別の回路による同時または早期光検出に応答して、８１０で検出された光および検出器回路８００の設定に基づく信号８３０のレベル、周波数、値、または他の特性が得られるようになっていてもよい。このような信号により表されるさまざまな信号レベル、値、または他の情報は、さまざまな視線方向および／または焦点距離と関連付けられていてもよいため、たとえば制御装置１２５による使用によって、ユーザの視線方向および／または焦点距離を決定可能である。一実施形態において、スイッチ８１２および／またはスイッチ８１６の動作は、別の回路（たとえば、回路７００、７４０の一方）により検出された環境照明のレベルを示す当該他方の回路からの信号に基づく。この代替または追加として、他方の回路からのこのような信号は、信号８３０とともに、代わりとして他のロジック（図示せず）に提供され、評価によって、ユーザによる視線の方向が検出されるようになっていてもよい。
【００６６】
[0075]  以上説明したプロセスは、コンピュータソフトウェアおよびハードウェアの観点で記載している。上記技術は、有形または持続性機械（たとえば、コンピュータ）可読記憶媒体内で具現化された機械実行可能な命令を構成していてもよく、機械により実行された場合は、機械に上記動作を行わせることになる。また、上記プロセスは、特定用途向け集積回路（「ASIC」）等のハードウェア内に具現化されていてもよい。
【００６７】
[0076]  有形の機械可読記憶媒体としては、機械（たとえば、コンピュータ、ネットワーク機器、個人用デジタル補助装置、製造工具、一連の１つまたは複数のプロセッサを備えた機器等）によりアクセス可能な持続性の形態の情報を提供（すなわち、格納）する任意の機構が挙げられる。たとえば、機械可読記憶媒体としては、記録可能／記録不可能な媒体（たとえば、リードオンリーメモリ（ROM）、ランダムアクセスメモリ（RAM）、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリデバイス等）が挙げられる。
【００６８】
[0077]  本発明の図示の実施形態に関する上記説明は、要約書に記載の内容を含むが、何ら網羅的なものでもなければ、開示の厳密な形態に本発明を限定するものでもない。本明細書においては、説明を目的として、本発明の具体的な実施形態および例を説明しているが、当業者が認識するように、本発明の範囲内で種々改良が可能である。
【００６９】
[0078]  これらの改良は、上記詳細な説明に照らして、本発明に施すことができる。以下の特許請求の範囲に用いる用語は、本明細書に開示の具体的な実施形態に本発明を限定するものと解釈すべきではない。むしろ、本発明の範囲は、請求項解釈に関する確立された原則に従って解釈され得る以下の特許請求の範囲によって全体が決定されることになる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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