ЗАЩИТНЫЕ ОЧКИ, СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
PROTECTIVE GLASSES, SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING FEEDBACK

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к защитным очкам, системе и способу для обеспечения обратной связи.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Защитные очки или очки такого рода известны из немецкой заявки DE 20 2005 010 966 U1. Защитные очки, описанные в этой публикации, подают световые сигналы пользователю, причем источники света располагаются в оправе защитных очков. Источники света обеспечивают световые пятна, направленные в глаза пользователя, чтобы обеспечить подачу пользователю сигналов или обратной связи.
Подобное устройство известно из публикации Forster et al., "Non-interrupting user interfaces for electronic body-worn swim devices", материалы Ubicomp 2009. Эти защитные очки или очки содержат светодиоды (LED) двух цветов в оправе и приемный блок для дистанционного приема сигналов, которые должны подаваться в виде световых сигналов к глазам пользователя. Таким образом, второй человек, например, тренер, может обеспечивать подачу команд или сигналов обратной связи плывущему человеку для улучшения тренировки.
Недостатком защитных очков или очков, известных на предшествующем уровне техники, является то, что источники света не обеспечивают равномерное распределение света и пользователь может пропустить сигналы или запутаться при просмотре световых пятен светодиодов. Светодиоды могут также вызывать ослепление пользователей, поскольку светодиоды светят им прямо в глаза. Дополнительно, светодиоды, установленные на внешней стороне оправы защитных очков, могут создавать повышенное гидродинамическое сопротивление и быть неудобны для пловца. Наконец, известные решения не эстетичны в том смысле, что такое эстетическое решение не может быть обеспечено из-за того, что светодиоды устанавливаются на линии взгляда глаз пользователя.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача настоящего изобретения состоит в обеспечении защитных очков, системы и способа для обеспечения обратной связи, в частности, пользователю, которые более удобны. Дополнительно, предпочтительно желательно решение, при котором потребляется меньше энергии.
В первом варианте настоящего изобретения представлены защитные очки для обеспечения обратной связи, в частности, пользователю, содержащие:
- по меньшей мере один прозрачный участок, образующий по меньшей мере один участок по меньшей мере одного стекла или линзы защитных очков,
- средства отображения для отображения световых сигналов,
причем средства отображения встроены в прозрачном участке или оправе защитных очков, покрывают поверхность прозрачного участка по меньшей мере частично, и/или покрывают поверхность оправы защитных очков вокруг стекол по меньшей мере частично, и
- средства приведения в действие, связанные со средствами отображения или прозрачным участком для подачи на средства отображения сигналов, соответствующих световым сигналам, которые должны отображаться.
В дополнительном варианте настоящего изобретения представлена система для обеспечения обратной связи, в частности, пользователю, содержащая:
- средство обратной связи для подачи сигнала обратной связи,
- передающее средство, связанное со средством обратной связи, для передачи сигнала обратной связи приемному средству, связанному с упомянутыми выше защитными очками.
В дополнительном варианте настоящего изобретения представлен способ для обеспечения обратной связи, в частности, пользователю, содержащий этапы, на которых:
- определяют по меньшей мере один физический или физиологический параметр пользователя,
- обрабатывают определенный параметр, используя основополагающие данные,
- формируют сигнал обратной связи на основе обработанных данных, и
- обеспечивают подачу сигнала обратной связи, в частности, пользователю, посредством защитных очков, упомянутых выше.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения заданы в зависимых пунктах формулы изобретения. Следует понимать, что способы пунктов формулы изобретения, имеют схожие и/или идентичные предпочтительные варианты осуществления, как и заявленная компоновка и как задано в зависимых пунктах формулы изобретения.
Настоящее изобретение основано на идее предоставления световых сигналов посредством средства отображения, встроенного в стеклах или линзах, покрывающего стекла или линзы защитных очков в виде слоя или пленки и/или покрывающего поверхность оправы защитных очков вокруг стекол или линз с внутренней или внешней стороны по меньшей мере частично, например, в качестве световодного средства. Преимущество этого варианта состоит в том, что достигается равномерное распределение света и, в частности, что световые сигналы достигают пользователя независимо от направления взгляда.
Дополнительно, второй вариант настоящего изобретения основан на идее предоставления пользователю данных результатов измерений, таких как частота гребков или сердцебиение, или подачи сообщений от второго человека, такого как тренер, пользователю, передавая сигнал на приемное средство, связанное с защитными очками. Преимущество этого варианта состоит в том, что пользователь или тренер могут принимать различную информацию в качестве обратной связи, чтобы улучшить тренировку.
Третий вариант настоящего изобретения основан на идее обработки определенных параметров и предоставления обработанных данных пользователю или тренеру посредством защитных очков. Преимущество этого варианта состоит в том, что обратная связь непрерывно принимается пользователем от средства определения и/или от тренера или тренером от средства определения.
Световые сигналы предпочтительно являются двоичными световыми сигналами одного цвета или разных цветов.
В соответствии с дополнительным вариантом настоящего изобретения обеспечиваются защитные очки для обеспечения обратной связи, в частности, пользователю, содержащие
- по меньшей мере один прозрачный участок, образующий по меньшей мере один участок по меньшей мере одного стекла защитных очков,
- средства отображения для отображения световых сигналов пользователю,
- средства приведения в действие, связанные со средствами отображения для подачи на средства отображения сигналов, соответствующих световым сигналам, которые должны отображаться,
причем средства отображения образованы постоянно по меньшей мере частично прозрачным слоем, который встроен в прозрачный участок или который покрывает поверхность прозрачного участка по меньшей мере частично.
Этот вариант основан на идее представления световых сигналов через постоянно прозрачный участок, встроенный в стеклах или линзах защитных очков, или через постоянно прозрачный слой или пленку, покрывающую поверхность стекол или линз защитных очков. Преимущество этого варианта состоит в том, что достигается равномерное распределение света и что световые сигналы достигают пользователя независимо от направления взгляда.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления, средства отображения образованы по меньшей мере частично, прозрачным слоем, который встроен в прозрачном участке или который покрывает поверхность прозрачного участка по меньшей мере частично.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, обеспечивается приемное средство, содержащее по меньшей мере один приемный блок для получения сигналов, которые должны отображаться средствами отображения. Приемное средство служит в качестве интерфейса к другим устройствам, в частности, к средству определения или средству ввода, чтобы определять физические и/или физиологические параметры пользователя или принимать сообщения от второго человека, например, от тренера, для предоставления пользователю некоторой информации обратной связи. Это приемное средство обеспечивает удобное использование защитных очков без какого-либо соединительного кабеля.
В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления средства приведения в действие содержат источник света для подачи световых сигналов, которые должны будут отображаться, и при этом средства отображения содержат световодные средства для проведения световых сигналов источников света. Источник света обеспечивает простую и дешевую возможность подачи световых сигналов, а световодные средства обеспечивают простое решение для реализации равномерного распределения световых сигналов.
В соответствии с одним вариантом изобретения, прозрачность и/или цвет средства отображения возможно электрически регулировать посредством сигналов, подаваемых средством приведения в действие. Это обеспечивает более естественный световой сигнал и обладает значительно меньшим потреблением мощности, так как этот вариант осуществления использует и модифицирует окружающий свет. Сигнал, подаваемый средством приведения в действие, является электрическим сигналом для регулирования прозрачности и цвета средства отображения.
В соответствии с альтернативным вариантом осуществления настоящего изобретения, средства отображения содержат органическую светодиодную пленку (OLED). Это обеспечивает дешевое и удобное решение, так как OLED обеспечивает равномерное распределение света и может приводиться в действие простым средством приведения в действие.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления световодные средства содержат выходные структуры на поверхности и/или внутри объема, чтобы рассеивать свет от источников света. Это обеспечивает дешевый и эффективный механизм рассеивания света в световодных средствах, чтобы обеспечивать равномерное распределение света. Выходные структуры предпочтительно покрывают менее 10-15% световодного средства. Это обеспечивает высокую прозрачность световода.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления, световодные средства содержат по меньшей мере частично отражающий участок или по меньшей мере частично диффузно отражающий участок для отражения и/или рассеивания света источника света. Это обеспечивает эффективный механизм отражения и/или рассеивания света источника света для подачи к глазу пользователя.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления, средства приведения в действие содержат источник света, связанный с прозрачным участком, для подачи световых сигналов, которые должны отображаться на устройствах отображения, и при этом средства отображения образованы по меньшей мере частично отражающим участком или по меньшей мере частично диффузно отражающим участком. Этот вариант осуществления основан на идее, что прозрачный участок, например, стекло защитных очков, служит в качестве световодного средства, а прозрачный участок покрыт по меньшей мере частично отражающим или диффузно отражающим участком, например, диффузно отражающим слоем, чтобы диффузно отражать свет источника света в направлении глаза пользователя. Этот вариант осуществления обеспечивает дешевое решение для подачи обратной связи к глазу пользователя, так как нет необходимости в отдельном световоде.
Для формирования отражающего участка непрерывного слоя предпочтительно использовать пленку, пленку или краску. Это дешевое решение для обеспечения отражающего или диффузно отражающего участка.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления, предпочтительно покрыть средства отображения защитным слоем или покрытием. Это обеспечивает эффективное и дешевое решение по защите средств отображения от воздействий окружающей среды. Это увеличивает срок службы средств отображения.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления, средства приведения в действие содержат источник света, связанный с прозрачным участком, для подачи световых сигналов, которые должны будут отображаться, и при этом средства отображения содержат выходные структуры на поверхности и/или внутри объема прозрачного участка, чтобы рассеивать свет источника света. Это дешевое решение для обеспечения средств отображения, так как никаких отдельных средств для проведения света не требуется.
В соответствии с одним вариантом изобретения, средства приведения в действие содержат источник света, а средства отображения по меньшей мере частично образованы оправой или средством соединения оправы, соединенным с по меньшей мере одним стеклом или линзой защитных очков, при этом оправа и средство соединения оправы образованы по меньшей мере частично из прозрачного материала. Это обеспечивает средства отображения, которые могут быть собраны с небольшими техническими усилиями и, дополнительно, световые сигналы видны также с внешней стороны защитных очков, так что может обеспечиваться подача обратной связи другим людям, например тренеру.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления, обеспечено средство энергоснабжения для обеспечения электроэнергией, в частности, солнечный элемент, приемное средство для приема электроэнергии посредством бесконтактной передачи энергии и/или средство преобразования кинетической энергии для преобразования движений защитных очков в электроэнергию. Солнечный элемент, который может быть соединен с оправой защитных очков, обеспечивает независимый источник энергии для электрических компонентов защитных очков. Помимо солнечного элемента, могут использоваться другие средства получения энергии, например, приемное средство (например, радиоприемник) может использоваться для приема энергии (для e-Skin) от соответствующего передающего средства (например, радиопередатчика), которое вместо передачи только информационных данных может также передавать энергию. Дополнительно, средство преобразования кинетической энергии, например, такое, как используется в часах, может быть обеспечено для преобразования движений защитных очков в электроэнергию.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления, обеспечивается средство считывания для считывания физических или физиологических параметров пользователя и/или физических параметров окружающей среды пользователя. В качестве такого средства считывания для различных целей могут использоваться различные датчики и средство считывания может присоединяться к или встраиваться в защитных очках, одежде пользователя или телу пользователя. Обычно такие параметры, как ориентация и глубина, предпочтительно получают от специализированных датчиков или посредством сочетания датчиков.
В соответствии с предпочтительными вариантами осуществления предложенных защитных очков, упомянутые средства считывания содержат одно или более средств измерений для измерения частоты гребков пользователя, времени, эффективности, глубин, сердцебиения, вращения тазобедренного сустава или ориентации тазобедренного сустава, датчик ускорения для измерения ускорения и/или движения защитных очков, магнитометр, гироскоп, датчик положения, датчик ориентации для определения ориентации головы пользователя и магнитный датчик для измерения направления движения пользователя.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления, средства считывания встроены в оправе или ремешке, который соединен с оправой. Это обеспечивает удобное решение для встраивания средств считывания, поскольку не требуются никакие дополнительные ремешки и т.п. для соединения датчиков с телом пользователя и поскольку такие параметры, как сердцебиение, могут легко быть измерены на виске пользователя.
Например, датчик ускорения обеспечивает удобное средство ввода, чтобы изменять модальность посредством получения сообщений от защитных очков и, в частности, изменять модальность посредством движений головы. Таким образом, обеспечиваются простые и удобные средства ввода, которые могут также служить средством измерения для определения движения головы пользователя.
В соответствии с вариантом осуществления системы согласно второму варианту изобретения, средства обратной связи содержат средство определения, предназначенное для определения по меньшей мере одного физического и/или физиологического параметра пользователя. Этот вариант осуществления позволяет пользователю получать обратную связь без привлечения второго человека, например тренера.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления системы, средство обратной связи содержит средство ввода, выполненное с возможностью обеспечения передачи сообщений и/или информации от второго пользователя к защитным очкам. Это позволяет второму человеку непрерывно поддерживать связь с пользователем, чтобы усиливать тренировочный эффект.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления системы, обеспечивается средство обработки для обработки сигналов средств обратной связи и для обеспечения подачи обработанного сигнала на передающее средство. Таким образом, средство обработки обеспечивает сигнал, который понятен, проще и повышает удобство обратной связи, обеспечиваемой защитными очками.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие варианты изобретения станут очевидны и будут подробно объяснены со ссылкой на вариант осуществления, описанный далее.
На следующих чертежах:
Фиг. 1 - схематичное изображение основной компоновки защитных очков и стекол, используемых для защитных очков,
Фиг. 2 - схематичное изображение вида сбоку в разрезе световодного средства, содержащего средство приведения в действие и выходные структуры,
Фиг. 3 - схематичное изображение вида сбоку в разрезе световодного средства, содержащего средство приведения в действие и отражающий участок,
Фиг. 4 - вид сверху структуры электродов электрофоретической пленки,
Фиг. 5 - схематичный вид сверху стекла защитных очков, содержащих средство отображения, прикрепленное к поверхности стекла,
Фиг. 6 - система, содержащая защитные очки, средство измерений и средство ввода,
Фиг. 7 - блок-схема последовательности выполнения операций способа для обработки и представления обратной связи пользователю,
Фиг. 8 - схематичный вид сбоку в разрезе световодного средства, уложенного между двумя участками стекла,
Фиг. 9 - схематичный вид сбоку в разрезе световодного средства, встроенного в стекле,
Фиг. 10 - схематичный вид сбоку стекла, покрытого отражающим участком,
Фиг. 11 - схематичный вид сбоку в разрезе стекла, имеющего защитный слой,
Фиг. 12 - схематичный вид сбоку в разрезе стекла, имеющего встроенный отражающий участок,
Фиг. 13 - схематичный вид сверху стекла защитных очков, содержащих отражающий участок, частично покрывающий стекло,
Фиг. 14 - схематичный вид в разрезе стекла защитных очков, прикрепленного к оправе, имеющей встроенный источник света,
Фиг. 15 - световодное средство, имеющее отражающий участок, и
Фиг. 16 - схематичный вид оправы защитных очков, имеющих световодные средства вокруг стекол.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1a схематично представлен вид защитных очков или очков, используемых пловцами. Защитные очки, в целом, обозначаются ссылочной позицией 10. Защитные очки 10 содержат оправу 12, два прозрачных участка 14, образующих стекла 14 или линзы 14 защитных очков 10 (или по меньшей мере участок по меньшей мере одного стекла или линзы защитных очков). Здесь следует заметить, что термин "стекло" при его использовании здесь должен пониматься как содержащий также "линзу" защитных очков. Оправа 12 образована двумя отдельными участками, соединяющимися друг с другом посредством соединительного участка 16. Два участка оправы 12 соединяются с ремешком 17, предусмотренным для крепления защитных очков 10 к голове пользователя.
Оправа 12 защитных очков 10 предназначена для крепления в ней стекол 14 или линз 14 и для изолирования глаз пользователя от внешней среды. Прозрачные участки 14 образуют стекла 14 или линзы 14 для обеспечения видимости во внешнюю сторону.
На фиг. 1b схематично представлен вид сверху стекла 14 защитных очков 10. Стекло 14 или линза 14 может быть выполнено из любого прозрачного твердого материала. Прозрачный материал в виде прозрачного слоя или пленки крепится к поверхности стекла, образуя средство 18 отображения. Стекло 14 дополнительно содержит средство 20 приведения в действие, связанное со средством 18 отображения, чтобы подавать сигналы на устройство 18 отображения.
На фиг. 1c схематично представлен вид сбоку в разрезе стекла 14, содержащего средство 18 отображения и средство 20 приведения в действие. Средство 18 отображения выполнено в виде прозрачного слоя, прикрепленного к поверхности стекла 14. Средство 20 приведения в действие соединено со средством 18 отображения с одной из его боковых сторон.
Средство 20 приведения в действие подает сигналы на средство 18 отображения, чтобы отображать или представлять соответствующие световые сигналы глазам пользователя.
Предпочтительно, свет, излучаемый средством 18 отображения, экранируется/делается невидимым в прямом пути. С этой целью (по меньшей мере) непрозрачный участок стекла 14 экранирует прохождение света между точкой излучения света и глазами или, альтернативно, создается дополнительное экранирующее средство.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, средства 18 отображения обеспечены в виде световода 18a, образованного из прозрачного материала, такого как PMMA или поликарбонат. Средства 20 приведения в действие обеспечены в виде источника 20а света, предпочтительно образованного одним или более светодиодами. Источник 20a света подает световые сигналы, введенные в световод 18a средств 18 отображения, чтобы подавать световые сигналы к глазам пользователя. Световод 18a содержит выходные структуры 22 или рассеивающие частицы 22, чтобы рассеивать свет в световоде 18a для обеспечения равномерного распределения света.
В таком варианте осуществления в качестве такого световода может использоваться способ, известный как способ Lightskin (тонкая оболочка), причем такой способ Lightskin основан на использовании световода, образованного из тонкого листа прозрачного материала. Подробности способа Lightskin можно найти, например, в WO 2008/065614 Al (PH006909) и европейской патентной заявке 09177884.5 (PH014332).
В соответствии с альтернативным вариантом осуществления настоящего изобретения, средства 18 отображения образованы из активного слоя, покрытия или пленки 18b, где прозрачность и/или цвет слоя регулируются электрически. Эта активная пленка 18b основана на эффекте электрофореза, электрохромизма или электросмачивания. Средства 20 приведения в действие подают электрический сигнал на средства 18 отображения, чтобы изменять прозрачность и/или цвет средств 18 отображения для представления глазам пользователя соответствующих световых сигналов. Пленка 18b является постоянно прозрачной, то есть прозрачность изменяется, но пленка 18b остается по меньшей мере частично прозрачной.
В таком варианте осуществления известный способ e-Skin может использоваться в виде активного слоя, для которого способ e-Skin основан на электрофорезе в одной плоскости. Подробности этого способа e-Skin можно найти, например, в журнале "Password" по исследованиям компании Philips в области технологий, выпуск 36, ноябрь 2009, стр. 23-25, опубликованном, например, на http://www.research.philips.com/password/download/ password_36.pdf. Более подробную информацию можно найти в работах K.-M.H. Lenssen, M.H.W.M. van Delden, M. Muller and L.W.G. Stofmeel, "Bright Color Electronic Paper Technology and its Applications", Proc. IDW'09, стр. 529-532 (2009) и K.-M.H. Lenssen, P.J. Baesjou, F.P.M. Budzelaar, M.H.W.M. van Delden, S.J. Roosendaal, L.W.G. Stofmeel, A.R.M. Verschueren, J.J. van Glabbeek, J.T.M. Osenga and R.M. Schuurbiers, "Novel Concept for Full-Color Electronic Paper", J. of the SID 17/4, стр. 383-388 (2009). Подробности способа e-Skin, описанные в этих документах, присутствуют в настоящей заявке посредством ссылки.
Активная пленка 18b может состоять из маслянистой жидкости, содержащей заряженные, окрашенные частицы. Эта электрофоретическая суспензия заключена в виде слоя между двумя подложками. По меньшей мере одна из этих подложек содержит один или более электродов. Заряженные частицы движутся под действием электрического поля, создаваемого электрическим напряжением, приложенным к электродам. Заряженные частицы движутся в плоскости активной пленки 18b, чтобы изменять прозрачность и/или цвет активной пленки 18b. Если частицы распределены по всей области, активная пленка 18b имеет цвет частиц. Если частицы собираются в небольшой части области под действием электрического поля электрода, активная пленка 18b прозрачна. Предпочтительно, один из электродов, если смотреть сверху, образует сотовую структуру. Предпочтительно, используются окрашенные частицы, размер которых мал по сравнению с длиной волны света. Это позволяет пользователю смотреть сквозь стекла 14 даже в состоянии низкой прозрачности, подобно солнечным очкам. Дополнительно, это позволяет использование субтрактивной цветовой схемы для реализации многоцветности. В дополнительном варианте осуществления ячейки и/или электроды в пленке имеют апериодическую структуру, чтобы избежать муаровых эффектов.
В дополнительном варианте осуществления две, три или более электрофоретических пленок располагаются слоями друг на друге и прикрепляются к поверхности стекол 14, чтобы реализовать многоцветное средство 18 отображения. Альтернативно, так как можно независимо управлять более чем одним типом окрашенных частиц, многоцветная пленка может быть реализована как единый слой без укладки друг на друга двух или более разных пленок.
В соответствии с этим вариантом осуществления, средства 20 приведения в действие подают электрическое напряжение на электроды активной пленки 18b, чтобы изменять свет, проходящий через стекло 14, и предоставлять соответствующие световые сигналы глазам пользователя. Преимуществом этой активной пленки 18b является низкая потребляемая мощность, так как используется или модулируется рассеянный свет и, дополнительно, благодаря использованию рассеянного света достигается равномерное распределение света.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления, защитные очки снабжены солнечным элементом в качестве источника энергии, чтобы подавать электроэнергию к электрическим компонентам защитных очков 10. Дополнительно, электроэнергия может подаваться устройством, содержащимся в оправе 12, действующим на основе кинетической энергии. Таким образом, движение защитных очков обеспечивает электроэнергию.
Дополнительно, оправа 12 может содержать средство измерения ускорения для измерения ускорения и/или движения защитных очков 10, например, чтобы изменять модальность. Например, различные части стекла могут использоваться для получения различной информации.
На фиг. 2 схематично представлен вид сбоку световода 18a в разрезе. Световод 18a содержит выходные структуры 22, чтобы рассеивать пучки 24 света, обеспечиваемые средством 20 приведения в действие, сформированные источником света 20a и, в частности, светодиодом. Световод 18a содержит наружную поверхность 26 и внутреннюю поверхность 28. Выходные структуры 22 или рассеивающие частицы 22 образованы на наружной поверхности 26 световода 18a и/или внутри объема световода 18a. Стекло 14 (не показано на фиг. 2; смотрите фиг. 1c) защитных очков 10 предпочтительно прикреплено к внутренней поверхности 28 световода 18a, но, в целом, может также прикрепляться к наружной поверхности световода.
Выходные структуры 22 обеспечиваются для рассеивания пучков 24 света и направления пучков 24 света к внутренней поверхности 28 и к глазам пользователя или направления пучков 24 света к наружной поверхности 28 и другим людям, например к тренеру. Пучки 24 света проводят в световоде 18a без потерь за счет полного внутреннего отражения, пока они не достигнут выходной структуры 22, которая рассеивает пучок 24 света так, чтобы он мог выйти из световода 18a. Таким образом, рассеивание частиц 22 обеспечивает равномерное распределение света, подаваемого к пользователю и/или другим людям. Выходные структуры 22 предпочтительно обеспечиваются на наружной поверхности 26, которая является стороной защитных очков 10, контактирующей с водой. Причина этого состоит в том, что в случае, когда в качестве выходных структур используются окрашенные точки, обычно больше света рассеивается в направлении, противоположном стороне точек (которая в этом случае обращена к глазам пользователя). Однако для других типов выходных структур применение этого не требуется.
На фиг. 3 схематично представлен вид сбоку в разрезе световода 18a. Световод 18a почти одинаков со световодом 18a, показанным на фиг. 2. На одном краю световода 18a напротив средства 20 приведения в действие отражающий участок 30 крепится к световоду 18a. Пучки 24 света, которые проходят через световод 18a и не рассеиваются на рассеивающей частице 22, отражаются отражающим участком 30. Таким образом, пучки 24 света направляются назад в световод 18a, за счет чего эффективность световода 18a увеличивается. Отражающий участок 30 может быть сформирован зеркалом или хорошо отражающим покрытием или быть сформирован шероховатостью внешнего края, которая также должна привести в результате к обратному рассеянию света в световоде 18a. Этот эффект уменьшается, когда световод 18a используется в воде, из-за меньшей разницы в показателях преломления между материалом световода и водой.
Чтобы увеличить равномерность света, расстояние между выходными структурами 22 и размер выходных структур 22 могут быть различны вдоль световода 18a, так что все области стекла 14 будут освещаться с одной и той же интенсивностью. Чтобы получить равномерный вывод света по всей поверхности световода 18a, рассеивающие частицы 22, близкие к источникам света, могут быть менее плотными, чем выходные структуры 22, расположенные дальше от источников 20a света. Выходные структуры 22 обычно покрывают 10-15% поверхности световода 18a. Выходные структуры 22 могут содержать окрашенные точки или могут быть образованы локальной шероховатостью поверхности или мелкими углублениями, сформированными на поверхности световода 18a.
Дополнительно, оправа 12 может быть изготовлена из белой полупрозрачной резины, и светодиоды могут быть установлены в оправе так, что свет также рассеивается оправой 12 защитных очков 10.
Световод 18a или активная пленка 18b могут покрывать всю поверхность стекла 14 или могут покрывать стекло 14 по меньшей мере частично, как описано ниже.
На фиг. 4 схематично представлена структура электродов активной пленки 18b. Эта активная пленка 18b содержит два электрода 32, 34. Один из электродов 32 образован в виде паутины в форме сот, а другой электрод 34 образован в виде круга, расположенного в середине каждого из участков сотовых ячеек электрода 32. Активная пленка 18b содержит маслянистую жидкость 35, содержащую заряженные окрашенные частицы 36. Если к электродам 32, 34 не приложено никакое электрическое напряжение, частицы 36 распределяются внутри жидкости 35 равномерно, за счет чего прозрачность слоя снижается. Если к электродам 32, 34 приложено напряжение, частицы 36 притягиваются к одному или обоим электродам 32, 34 и прозрачность увеличивается. Таким образом, цвет и/или прозрачность активной пленки 18b могут регулироваться, прикладывая электрическое напряжение к электродам 32, 34. Электрод 32 может иметь любую сетчатую структуру, например, квадратной формы, треугольной формы и т.д.
На фиг. 5 показан вид сверху на стекло 14, частично покрытое средством 18 отображения. Средство 18 отображения образовано изогнутой тонкой пленкой, прикрепленной к стеклу 14 на внешнем его крае. Средство 20 приведения в действие расположено на одном конце тонкой полоски пленки в форме круга, чтобы подавать сигнал к средству 18 отображения.
В одном варианте осуществления средства 20 приведения в действие образованы по меньшей мере одним светодиодом и свет, излучаемый этим светодиодом, подается или излучается в световод 18a. Световод 18a снабжен выходными структурами 22, расположенными на его поверхности. Световод 18a может быть образован из гибкого материала, например силикона, и может быть покрыт защитным слоем.
В альтернативном варианте осуществления средство 20 приведения в действие обеспечено в виде источника 20b электрического напряжения, а средство 18 отображения обеспечено в виде активной пленки 18b, причем прозрачность или цвет этой пленки возможно регулировать, как описано выше.
В альтернативном варианте осуществления световод 18a покрыт отражающим участком, слоем или пленкой, чтобы отражать свет источника 20b света. В этом варианте осуществления световод 18a не содержит в обязательном порядке индивидуальные выходные структуры.
Таким образом, даже при стекле 14 c частичным покрытием может быть обеспечена подача светового сигнал к глазам пользователя с равномерным распределением.
На фиг. 6 представлена система с обратной связью, в целом обозначенная ссылочной позицией 40. Система 40 содержит защитные очки 10, как описано выше, и, дополнительно, средство 42 измерения или определения и/или средство 44 ввода. Защитные очки 10, в целом, идентичны защитным очкам 10, описанным выше, и дополнительно содержат приемное средство 46 для получения или приема сигналов от средства 44 ввода и/или средства 42 измерения. Защитные очки 10 дополнительно содержат солнечные элементы 48 для подачи электроэнергии к электрическим компонентам.
Средство ввода 44 снабжено передающим средством 50 для передачи сигналов от средства 44 ввода к приемному средству 46 защитных очков 10. Средство 44 ввода снабжено клавиатурой 52 или другими устройствами 52 ввода, чтобы вводить сообщения, которые должны отображаться или предоставляться пользователю посредством защитных очков 10.
Таким образом, система 40 может использоваться для обеспечения обратной связи пользователю, в частности, пловцу, использующему защитные очки 10, и тренер, используя средство 44 ввода, может передавать сообщения посредством передающего средства 50 приемному средству 46. Сообщения тренера предоставляются посредством световых сигналов, подаваемых пользователю средством 18 отображения защитных очков 10.
Средства 42 измерения предпочтительно снабжены передающим средством 54, например радиопередатчиком или кабельным передатчиком, чтобы передавать сигналы приемному средству 46 защитных очков 10. Средства 42 измерения дополнительно содержат измерительные устройства 56 для измерения физических или физиологических параметров пользователя, в частности плывущего пользователя, например частота гребков, время, эффективность, глубины, сердцебиение, вращение тазобедренного сустава или ориентация тазобедренного сустава и т.д. Измерительные устройства 56 образованы датчиками, которые могут быть расположены в любом месте на теле пользователя, в частности, встроены в одежде, или прикреплены к телу в качестве нательных датчиков, или которые могут быть встроены любым способом в защитных очках, в таком случае никакой радиопередатчик не требуется, но предпочтительно используется передача по кабелю.
Дополнительно, могут обеспечиваться различные датчики 57 для считывания физических параметров окружающей среды пользователя. Кроме того, эти датчики могут располагаться в любом месте на теле пользователя, в частности встроены в одежде или прикреплены к телу в качестве нательных датчиков, или могут любым способом быть встроены в защитных очках. Упомянутые датчики 57 могут содержать один или более датчиков ускорения для измерения ускорения и/или движения защитных очков, магнитометр, гироскоп, датчик положений, датчик ориентации для определения ориентации головы пользователя (обычно, ориентация может также быть определена из других сигналов, полученных другими датчиками, например из сигналов датчика ускорения и/или магнитного датчика), и магнитный датчик для измерения направления движения пользователя.
Например, датчик ускорения может использоваться, чтобы легко изменять модальность посредством получения сообщений от защитных очков и, в частности, изменять модальность посредством движений головы.
Дополнительно может быть обеспечен датчик для измерения ориентации головы. Обработка сигналов может позволить получить параметры движения других частей тела, возможно, используя дополнительные данные (например, предположения, ограничивающие способы, которыми могут интерпретироваться сигналы).
Дополнительно может быть обеспечен датчик для измерения частоты пульса, использующий, например, существующие оптические способы, прикрепляемый к защитным очкам или являющийся частью защитных очков, так, чтобы проводить измерения на висках сбоку от глаз.
Кроме того, на защитных очках может быть обеспечен магнитный датчик, чтобы оценить правильность направления, в котором движется пользователь.
В целом, в соответствии с настоящим изобретением могут использоваться различные датчики и способы считывания, в том числе, использующие магнитометры, гироскопы и датчики, чувствительные к положению, такие как датчики на основе радиосигналов.
В предпочтительном варианте осуществления с другой стороны одного или более светодиодов обеспечиваются один или более приводов, чтобы, например, перемещать светодиоды для изменения/модуляции световых сигналов, излучаемых одним или более светодиодами. В частности, для этой цели могут использоваться вибрационные/тактильные преобразователи.
Измерительное средство 42 использует данные, предоставляемые средством считывания, то есть, измерительными устройствами 56 и датчиками 57, и обрабатывает данные посредством средства 43 обработки, использующего основополагающие знания, хранящиеся в средстве 45 хранения данных, и, используя передающее средство 54, подает обработанный сигнал на приемное средство 46, чтобы предоставить сигналы обратной связи пользователю посредством защитных очков 10.
Таким образом, система 40 может обеспечивать обратную связь от второго человека, например, тренера и/или от измерительного средства 42, измеряющего физические и/или физиологические параметры.
Для энергоснабжения может применяться не только солнечный элемент 48, но и другие средства.
Например, при радиочастотной передаче передающего средства 50 для приема достаточной энергии может использоваться приемное средство 46. Дополнительно, для энергоснабжения существуют другие варианты осуществления, такие как аккумуляторная батарея (заряжаемая или незаряжаемая).
На фиг. 7 представлена блок-схема последовательности осуществления операций способа 60 для обеспечения обратной связи пользователю. Датчики (то есть измерительные средства 56 и/или датчики 57), обеспечиваемые в защитных очках 10 и/или на теле пользователя, определяют (62) физические или физиологические параметры и предоставляют результаты измерений предпочтительно на средство обработки для предварительной обработки (64). Предварительно обработанные данные подаются на средство дальнейшей обработки для обработки (66) данных с использованием основополагающих знаний 68. Обработанные данные могут быть сохранены (70) в средстве хранения данных для оценки или управления 71 рабочими характеристиками. Средство обработки обеспечивает обратную связь (72, 74) на устройства 18 отображения защитных очков 10. Данные, подлежащие измерению, могут быть переданы непосредственно на средство обработки для обработки (66) и могут отображаться посредством средства 44 ввода. Тренер может управлять обеспечиваемой пользователю обратной связью, либо посылая команды процессорной системе, расположенной у пользователя, либо управляя сигналом или информацией, посылаемой на приемное средство 46 защитных очков 10 и представляемой пользователю.
На фиг. 8 представлен дополнительный вариант осуществления прозрачного участка 14, используемого для защитных очков 10. Прозрачный участок 14 формируют из двух отдельных прозрачных слоев 14a, 14b или стеклянных участков 14a, 14b. Средства 18 отображения укладывают друг на друга или слоями между прозрачными слоями 14a, 14b или стеклянными участками 14a, 14b. Средства 20 приведения в действие соединяют со средствами 18 отображения, как описано выше. Средство 18 отображения, соответствующее этому варианту осуществления, может быть образовано световодом 18a или активной пленкой 18b, как описано выше. Таким образом, устройства 18 отображения механически защищены между двумя стеклянными участками 14a, 14b.
На фиг. 9 показан дополнительный вариант осуществления прозрачного участка 14, используемого для защитных очков 10. Прозрачный участок 14c или стекло 14c защитных очков 10 в соответствии с настоящим вариантом осуществления образует световод 18c. Прозрачный участок 14c или стекло 14c образован из твердого прозрачного материала, причем источник 20a света соединяется с прозрачным участком 14c для ввода пучков 24 света в прозрачный участок 14c. Прозрачный участок 14c содержит выходную структуру 22, чтобы рассеивать пучки света 24, как описано выше. Таким образом, световод 18c встроен в прозрачный участок 14c.
В итоге, настоящее изобретение обеспечивает защитные очки, систему и способ для обеспечения обратной связи пользователю, которые более удобны для пользователя.
На фиг. 10 схематично показан вид сбоку в разрезе прозрачного участка 14, соответствующего дополнительному варианту осуществления изобретения. Прозрачный участок 14 или стекло 14 защитных очков 10 в соответствии с настоящим вариантом осуществления образует световод. Прозрачный участок 14 или стекло 14 образован из твердого прозрачного материала, причем источник 20a света соединяется с прозрачным участком 14 для ввода пучков 24 света в прозрачный участок 14. Прозрачный участок 14 частично покрывается отражающим участком 80 или диффузно отражающим участком 80. Отражающий участок 80 формируется непрерывным слоем, пленкой или краской. Отражающий участок 80 предпочтительно формируется на поверхности прозрачного участка 14 и располагается на краю 82 стекла 14. В соответствии с этим вариантом осуществления, свет 24 от источника 20a света проводится через прозрачный участок 14 и отражается, предпочтительно, диффузно отражается или отражается с рассеиванием от отражающего или диффузно отражающего участка 80 в направлении глаза пользователя. Таким образом, средство отображения, соответствующее этому варианту осуществления, обеспечивает простое и эффективное решение по предоставлению световых сигналов пользователю.
На фиг. 11 схематично представлен вид сбоку в разрезе прозрачного участка 14, соответствующего варианту осуществления, показанному на фиг. 10. Одинаковые элементы обозначаются одинаковыми ссылочными позициями, поэтому здесь подробно объясняются только отличия. Отражающий участок 80 или диффузно отражающий участок 80 покрывается защитным слоем 84, чтобы защитить отражающий участок 80 от воздействий окружающей среды, в частности, от воды, так, чтобы прочность средства отображения, в частности, отражающего участка 80, повысилась.
Защитный слой 84 может использоваться для всех вариантов осуществления настоящего изобретения, чтобы повысить прочность защитных очков в целом.
На фиг. 12 схематично показан вид сбоку в разрезе прозрачного участка 14 или стекла 14 в соответствии с дополнительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Прозрачный участок 14 содержит отражающий участок 80 или диффузно отражающий участок 80, который встроен в прозрачный участок 14. Источник 20a света соединяется с прозрачным участком 14 на одной стороне отражающего участка 80, так чтобы свет 24 источника 20a света мог отражаться или диффузно отражаться или рассеянно отражаться отражающим участком 80 и проводиться к глазу пользователя. Так как отражающий участок 80 встроен в прозрачный участок 14, прочность стекла 14 защитных очков дополнительно повышается.
В целом, отражающий участок 80 или диффузно отражающий участок 80 может быть образован из слоя, пленки или отражающей краски и обычно не прозрачен, так что эта часть стекла 14 не пропускает свет с внешней стороны к глазам пользователя.
На виде сверху на фиг. 13 показано стекло 14 или линза 14, частично покрытое отражающим или диффузно отражающим участком 80. Отражающий участок 80 образван периодически сформированной структурой на внешнем краю 82 стекла 14. Отражающий участок 80 может быть сформирован как полный круг, как полукруг или как участок на одной стороне стекла 14. Источник 20a света располагается на одной стороне стекла 14, чтобы подавать световые сигналы к прозрачному участку 14 и отражающему слою 80.
На фиг. 14 представлен альтернативный вариант осуществления настоящего изобретения. Стекло 14 крепится к оправе 12. Источник 20a света встроен в оправу 12. Оправа 12 частично образована из прозрачного материала, так чтобы свет 24 мог проводиться от источника 20a света к прозрачному участку 14 и к глазу пользователя. Дополнительно, так как оправа 12 частично образована из прозрачного материала, свет 24 также подводится к обратной стороне защитных очков 10, чтобы подавать световые сигналы другим людям, таким как тренер. Следовательно, защитные очки, соответствующие этому варианту осуществления, могут использоваться для обеспечения обратной связи пользователю или другим людям.
Измерительное средство 56 и/или датчики 57 на фиг. 6 могут также быть встроены в оправе 12 и/или в ремешке 17, чтобы измерять физические или физиологические параметры, в частности, частоту гребков, время, эффективность, глубины, сердцебиение, вращение тазобедренного сустава или ориентацию тазобедренного сустава и т.д. Преимущество встраивания измерительных средств 56 и/или датчиков 57 в оправе 12 или в ремешке 17, заключается в том, что это удобно для использования, и физиологические параметры, такие как сердечный ритм, могут легко измеряться на виске головы.
В альтернативном варианте осуществления источник 20a света встроен в ремешке, в частности, чтобы подавать световые сигналы другим людям.
Оправа 12 предпочтительно образована из прозрачного и/или гибкого материала, такого как силикон, и служит в качестве световода для проведения света от источника 20a света к внешней стороне или к стеклу 14.
В дополнительном варианте осуществления в качестве световода могут служить соединительное средство 16 и/или ремешки 17. В этом случае соединительное средство 16 и/или ремешок по меньшей мере частично прозрачны и покрывают оправу 12 и/или по меньшей мере одно стекло 14 по меньшей мере частично. В этом случае, соединительное средство 16 и ремешок 17 могут быть соединены друг с другом или образованы из одного непрерывного ремешка.
На фиг. 15 схематично представлен вид сбоку в разрезе дополнительного варианта осуществления световода 18a. Световод 18a покрывается отражающим или диффузно отражающим участком 80, чтобы отражать лучи 24 света, излучаемые источником 20a света. Источник 20a света предпочтительно выполнен как светодиод. Световод 18a содержит наружную поверхность 26 и внутреннюю поверхность 28. Отражающий участок 80 образован на наружной поверхности 26 световода 18a. Стекло 14 (не показано на фиг. 15; смотрите фиг. 1c) защитных очков 10 предпочтительно прикрепляется к внутренней поверхности 28 световода 18a. Пучки 28 света проводятся световодом 18a к глазам пользователя и отражаются отражающим участком 80, чтобы повысить эффективность источника 20a света.
Световод 18a предпочтительно образован из гибкого материала, такого как силикон, и может прикрепляться к стеклу 14 посредством клея.
На фиг. 16 схематично представлен вид защитных очков, содержащих оправу 12, в которой крепятся стекла 14 или линзы 14, в которых световоды 18a прикрепляются к поверхности оправы 12. Световоды 18a располагаются вокруг стекол 14 или линз 14, чтобы обеспечить равномерное распределение света для глаз пользователя. В частности, оправа 12 может быть образована из прозрачного материала, чтобы проводить свет, излучаемый источником 20a света и проводимый через световод 18a к внутренней части защитных очков 10.
В альтернативном варианте осуществления световоды 18a могут быть сформированы как полуокружность или участок, прикрепленный к оправе 12 на одной стороне стекла 14. Оправа 12 может быть образована из гибкого материала, такого как силикон.
Хотя настоящее изобретение описано выше, используя защитные очки для плавания, изобретение может также использоваться для других видов спорта, где используются защитные очки, таких как велоспорт, лыжи, коньки, дайвинг, подводное плавание, и, возможно, для любых видов спорта на открытом воздухе, где используются солнцезащитные очки, например, гольф, оздоровительный бег и т.д.
Хотя изобретение было проиллюстрировано на чертежах и подробно описано в предшествующем описании, такие иллюстрирование и описание должны считаться иллюстративными или примерными и не создающими ограничений; изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления. Другие изменения в раскрытых вариантах осуществления могут быть придуманы и осуществлены специалистами в данной области техники при практической реализации заявленного изобретения, исходя из изучения чертежей, раскрытия и приложенной формулы изобретения.
В формуле изобретения слово "содержащий" не исключает другие элементы или этапы и единственное число не исключает множественное число. Единый элемент или другой блок может выполнять функции нескольких элементов, описанных в формуле изобретения. Простой факт того, что некоторые критерии повторяются во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что комбинация этих критериев не может использоваться для достижения преимущества.
Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны истолковываться как ограничение объема изобретения.