Нано линзы для глаз с камерой. «Умные» контактные линзы от Google. Что такое монофокальные стекла

Google LLC / USPTO, 2018

Компания Google подала заявку на патент, описывающий оптическую систему для очков дополненной реальности, позволяющую проецировать изображение в глаз прямо из линзы очков, а не из дополнительной призмы или другого элемента.

В отличие от устройств виртуальной реальности, очки и шлемы дополненной реальности позволяют пользователю видеть реальный мир вокруг и лишь накладывают на него синтетическое изображение. Поскольку такое наложение - это достаточно сложная с технической точки зрения задача, пока эти устройства стоят гораздо больше шлемов виртуальной реальности, а инженеры за последние годы предложили множество различных конструкций для их оптической системы. К примеру, они по-разному решают проблему использования вместе с очками дополненной реальности очков для компенсации нарушений зрения. Инженеры Intel в своем прототипе очков использовали лазерный проектор, установленный в дужке очков, и проецирующий изображение напрямую на сетчатку глаза. А Google в своих очках использовала для проекции отдельный полупрозрачный блок, располагаемый перед обычными очками.

В своей патентной заявке инженеры из Google описали новую конструкцию, позволяющую разместить оптическую систему для проекции изображения в глаз непосредственно в линзе корректирующих или других очков. Линза в такой схеме состоит из двух совмещаемых частей, в одной из которых располагается световод, идущий от края линзы к центру. С края к торцу световода примыкает проекционная система, состоящая из небольшого экрана и призмы.

Схема прохождения лучей от экрана к глазу

Google LLC / USPTO, 2018

Попадая в световод, лучи от экрана проходят к центру линзы, а именно к области, в которой она граничит со второй частью линзы. На этой границе разработчики предлагают размещать массив из отражательных элементов, которые могут быть выполнены из металла или полупрозрачного материала. Поскольку между отражательными элементами будет оставаться свободное пространство, массив будет полупрозрачным и не будет сильно мешать обзору.

Две совмещаемые половины линзы

Недавно стали известны подробности патентной заявки компании Samsung, которую она подала еще в 2014 году. И стало понятно, что, вероятно, корейский технологический гигант разрабатывает умные контактные линзы, которые предназначены для решения задач, с которыми не справились Google Glass.

Эти линзы включают в себя миниатюрный компьютерный чип и камеру, которые будут позволять делать фотографию просто моргнув глазом. Встроенная в эту конструкцию антенна будет отсылать изображение в мобильное устройство для хранения и просмотра. Вам это ничего не напоминает? Очень похоже на то устройство, которое фигурировало в одной из серий фильма "Миссия невыполнима" с Томом Крузом.

Кроме того, такая контактная линза будет показывать прямо в поле зрения пользователя информацию, полученную из Интернета, примерно так, как это происходит в системах дополненной реальности. Согласно патентному описанию, контактные линзы смогут показывать инструкции по ориентированию и навигации, что будет особенно полезно пожилым людям с ослабевшей памятью, искать в интернете информацию, основываясь на том, что он видит в окружающем мире.

Напомним, что не только Samsung занимается разработкой умных контактных линз. Например, уже с 2014 года Google совместно с фармацевтической компанией Novartis ведет проект разработки контактных линз, которые предназначены для мониторинга уровня сахара в крови диабетиков, анализируя их слезную жидкость. Согласно патентной заявке этой компании, и еще множество вещей, если конечно такие разработки будут вестись: следить за температурой и уровнем алкоголя в крови, сканировать штрих-коды и связываться с другими устройствами и т.п.

В 2015 году группа исследователей из швейцарского Государственного технологического института объявила, что они работают над контактными линзами с функцией изменения увеличения (zoom), которая будет активироваться с помощью подмигивания.

Несколько позже, чем Samsung и Google, патентную заявку на похожее устройство подала и компания Sony. Описанное в заявке устройство обещает даже больше, чем линзы Samsung и Google. Кроме фотографий, эти линзы будут способны записывать видео окружающей действительности с помощью технологии, которая сможет различать обычное мигание человеческого глаза и подмигивание с целью активации камеры. Вся информация при этом также отправляется на внешнее устройство. Пошел ли процесс далее патентной заявки, пока неизвестно.

Соревнование на этом поле обещает быть интересным, поскольку, например, Google недавно подала еще одну патентную заявку, где речь идет о камере, имплантируемой непосредственно в глаз человека. Преимуществом этого варианта является то, что ему не грозит опасность быть смытым во время мытья в душе или быть потерянным в толкучке метро. Описанные в патенте технологии позволяют делать фотографии и снимать видео, автоматически фокусироваться, а также удаленно настраивать и калибровать фокусное расстояние по мере того, как зрение меняется с возрастом.

Когда такие фантастические устройства станут доступны потребителям, непонятно. Но, поскольку эти патентные заявки оформлены самыми крупнейшими технологическими компаниями мира, можно предполагать, что рано или поздно мы увидим, как в реальности будут реализованы эти технологии.

Для комментирования необходимо

На протяжении последнего десятилетия ученые разрабатывают «умные линзы». Сферы применения у них могут быть самые разные, так же как и у «умных очков» Google - «дополненная реальность», навигация, быстрый доступ к информации и компьютерные игры.

Но в отличие от очков «умные линзы» открывают еще и массу возможностей для медицины. Благодаря тому, что они находятся практически внутри организма, встроенный в них компьютер мог бы решать важные для здоровья задачи.
Измерение уровня глюкозы при диабете
В середине января научное подразделение интернет-гиганта Google - Google[x] - представило «умные» контактные линзы для больных сахарным диабетом. Эти приспособления измеряют уровень глюкозы по слезе при помощи крошечного беспроводного чипа и миниатюрного сенсора.
Пока что создан только прототип «умной линзы». Если же их удастся запустить в массовое производство, то они могли бы облегчить жизнь миллионам больных диабетом: при таком заболевании необходимо по несколько раз в день брать кровь из пальца, чтобы померить уровень сахара.
Диагностика глаукомы
Первую в мире разработку по встраиванию микрокомпьютера в контактную линзу представили в 2008 году калифорнийские исследователи. Им удалось создать «плату» из серебра изогнутой формы, которая могла работать как датчик давления. Соответственно, такая линза могла бы диагностировать глаукому, поскольку это заболевание выражается в повышенном внутриглазном давлении. Причем диагностику можно проводить на самой ранней стадии и таким образом предотвращать ухудшение зрения и слепоту.
В 2010 году швейцарская микротехнологическая компания Sensimed представила контактные линзы с сенсором для диагностики глаукомы под брендом Triggerfish. В 2011 году она получила разрешение для массовой продажи продукта в Евросоюзе.
Но действительно массовым это устройство назвать нельзя. Во-первых, оно очень дорогое. Полный комплект в розничной продаже стоит почти 8 000 евро. Во-вторых, оно очень громоздкое и не подходит для ежедневного использования. Комплект включает в себя сами линзы; антенну для получения данных с сенсора, которая приклеивается при помощи специального материала цвета кожи вокруг глаза; портативный приемник, который крепится на тело пациента и кабель, который передает информацию с антенны на приемник. Через Bluetooth показатели можно скачать на компьютер.
Создатели Triggerfish уже три года ждут разрешение на продажу устройства в США.
Защита глаз от яркого света В 2012 году бельгийские ученые создали крошечный изогнутый ЖК-дисплей, который может быть встроен в контактную линзу и полностью повторять ее форму.
В первой линзе-дисплее был всего один пиксель, на котором ученые изобразили знак доллара. Но вместо него можно использовать затемнение, которое позволит защитить от яркого света глаза, а особенно поврежденную сетчатку или радужную оболочку.
Вместо того, чтобы каждый раз снимать и надевать солнцезащитные очки, владельцы таких линз смогут включать и выключать режим затемнения. Это может происходить автоматически при помощи встроенного датчика освещенности.
Технические трудности
Пока что все это - только разработки, которым еще предстоит пройти большой путь до массового использования. Ученые сталкиваются с массой трудностей при попытке создания линз со встроенным компьютером, которые при этом не были бы вредны для глаза.
Во-первых, сложно сделать дисплей или микросхему изогнутой: это либо портит качество дисплея, либо делает линзу слишком жесткой. Во-вторых, экспериментальные линзы сделаны из полиэтилентерефталата, который не может обеспечить приток воздуха к роговице. Ученым нужно найти такой материал, на который можно было бы закрепить мини-компьютер, но чтобы при этом он «дышал».
К тому же необходимо создать способы питания такого компьютера. Сейчас большинство разработок функционируют при помощи беспроводной батареи. В таком случае ее необходимо прикреплять около глаза, что делает устройство менее удобным. Ученые планируют создать крошечный встроенный блок питания. Есть также планы по использованию солнечной энергии для работы «умных линз».
Еще одна проблема: из-за установки дисплея линза становится жесткой и непрозрачной. Для того, чтобы она не раздражала глаз, необходимо создать устройство из таких материалов, которые обеспечивали бы электропроводимость, но при этом были бы достаточно мягкими и прозрачными, а также эластичными и прочными и не требовали бы высоких температур для нанесения, иначе линза расплавится.
Социопсихологические проблемы
Но наука ежедневно двигается вперед, поэтому не стоит сомневаться, что в ближайшие несколько лет ученым удастся создать «умные линзы», которые будут не только полезными и функциональными, но и удобными и безопасными для глаз.
Сложности могут возникнуть уже после, когда продукт будет готов к использованию. Очки Google Glass, которые человек носит в открытую, уже запрещены в некоторых местах из-за боязни вторжения в частную жизнь и нелегального копирования интеллектуальной собственности. Что тогда говорить о скрытой от невооруженных глаз линзе.
Потенциальные возможности «умных линз» огромны, что может насторожить общество, которое и так в последнее время напугано электронной слежкой и вторжением в частную жизнь.

Измерение уровня глюкозы при диабете

В середине января научное подразделение интернет-гиганта Google - Google[x] - представило «умные» контактные линзы для больных сахарным диабетом. Эти приспособления измеряют уровень глюкозы по слезе при помощи крошечного беспроводного чипа и миниатюрного сенсора.

Пока что создан только прототип «умной линзы». Если же их удастся запустить в массовое производство, то они могли бы облегчить жизнь миллионам больных диабетом: при таком заболевании необходимо по несколько раз в день брать кровь из пальца, чтобы померить уровень сахара.

Диагностика глаукомы

Первую в мире разработку по встраиванию микрокомпьютера в контактную линзу представили в 2008 году калифорнийские исследователи. Им удалось создать «плату» из серебра изогнутой формы, которая могла работать как датчик давления. Соответственно, такая линза могла бы диагностировать глаукому, поскольку это заболевание выражается в повышенном внутриглазном давлении. Причем диагностику можно проводить на самой ранней стадии и таким образом предотвращать ухудшение зрения и слепоту.

В 2010 году швейцарская микротехнологическая компания Sensimed представила контактные линзы с сенсором для диагностики глаукомы под брендом Triggerfish. В 2011 году она получила разрешение для массовой продажи продукта в Евросоюзе.

Но действительно массовым это устройство назвать нельзя. Во-первых, оно очень дорогое. Полный комплект в розничной продаже стоит почти 8 000 евро. Во-вторых, оно очень громоздкое и не подходит для ежедневного использования. Комплект включает в себя сами линзы; антенну для получения данных с сенсора, которая приклеивается при помощи специального материала цвета кожи вокруг глаза; портативный приемник, который крепится на тело пациента и кабель, который передает информацию с антенны на приемник. Через Bluetooth показатели можно скачать на компьютер.

Создатели Triggerfish уже три года ждут разрешение на продажу устройства в США.

Защита глаз от яркого света

В 2012 году бельгийские ученые создали крошечный изогнутый ЖК-дисплей, который может быть встроен в контактную линзу и полностью повторять ее форму.

В первой линзе-дисплее был всего один пиксель, на котором ученые изобразили знак доллара. Но вместо него можно использовать затемнение, которое позволит защитить от яркого света глаза, а особенно поврежденную сетчатку или радужную оболочку.

Вместо того, чтобы каждый раз снимать и надевать солнцезащитные очки, владельцы таких линз смогут включать и выключать режим затемнения. Это может происходить автоматически при помощи встроенного датчика освещенности.

Технические трудности

Пока что все это - только разработки, которым еще предстоит пройти большой путь до массового использования. Ученые сталкиваются с массой трудностей при попытке создания линз со встроенным компьютером, которые при этом не были бы вредны для глаза.

Во-первых, сложно сделать дисплей или микросхему изогнутой: это либо портит качество дисплея, либо делает линзу слишком жесткой. Во-вторых, экспериментальные линзы сделаны из полиэтилентерефталата, который не может обеспечить приток воздуха к роговице. Ученым нужно найти такой материал, на который можно было бы закрепить мини-компьютер, но чтобы при этом он «дышал».

К тому же необходимо создать способы питания такого компьютера. Сейчас большинство разработок функционируют при помощи беспроводной батареи. В таком случае ее необходимо прикреплять около глаза, что делает устройство менее удобным. Ученые планируют создать крошечный встроенный блок питания. Есть также планы по использованию солнечной энергии для работы «умных линз».

Еще одна проблема: из-за установки дисплея линза становится жесткой и непрозрачной. Для того, чтобы она не раздражала глаз, необходимо создать устройство из таких материалов, которые обеспечивали бы электропроводимость, но при этом были бы достаточно мягкими и прозрачными, а также эластичными и прочными и не требовали бы высоких температур для нанесения, иначе линза расплавится.

Социопсихологические проблемы

Но наука ежедневно двигается вперед, поэтому не стоит сомневаться, что в ближайшие несколько лет ученым удастся создать «умные линзы», которые будут не только полезными и функциональными, но и удобными и безопасными для глаз.

Сложности могут возникнуть уже после, когда продукт будет готов к использованию. Очки Google Glass, которые человек носит в открытую, уже запрещены в некоторых местах из-за боязни вторжения в частную жизнь и нелегального копирования интеллектуальной собственности. Что тогда говорить о скрытой от невооруженных глаз линзе.

Потенциальные возможности «умных линз» огромны, что может насторожить общество, которое и так в последнее время напугано электронной слежкой и вторжением в частную жизнь.

Готовы ли вы испытать на себе суперзрение? Совсем скоро мы сможем пользоваться умными контактными линзами из будущего. Сейчас вы узнаете, какие возможности откроют для нас такие технологии.

Умные контактные линзы уже существуют, и мы сможем делать с ними поразительные вещи

Алексей Зеньков

Это уже не первый раз, когда технологический гигант предпринимает попытку сделать нечто для наших глаз – в 2014 году представила проект по созданию умных контактных линз , а в 2015-м получила патент на создание линз на солнечных батареях . Следующая волна появления подобных устройств может случиться через многие годы, но уже сейчас никто не сомневается в их огромном потенциале.

Только взгляните:

Контролировать здоровье станет проще

Доктор в ваших глазах лучше, чем доктор в кармане. Популярность фитнес-трекеров не даст соврать – нам нравится собирать данные о собственном здоровье. Однако существующие сейчас технологии довольно ограничены.

Томас Квинн, глава отдела контактных линз в Американской ассоциации оптометрии, видит подобные линзы и в качестве инструмента для доставки лекарств. Линзы могли бы подавать медикаменты прямо в глаза, сделав неудобные глазные капли пережитком прошлого.

Очки для чтения больше не понадобятся

В докладе Technology Review говорится, что умные линзы, возможно, смогут автоматически настраивать фокусировку. Это значит, что форма линз будет меняться в зависимости от того, куда мы смотрим.

Исчезнет необходимость в носимых устройствах

Умные линзы могут сделать умные часы бесполезными. Создатели носимых устройств обещали нам возможность оторваться от смартфонов и все равно оставаться в курсе всех уведомлений. В реальности мы получили просто дополнительные гаджеты, с которым все так же возимся. Умные контактные линзы, оснащенные встроенными камерами, датчиками и антеннами, делают эти громоздкие некрасивые устройства лишними.

Не нужно будет вглядываться в мелкие символы на экране браслета. Умными контактными линзами можно будет управлять с помощью движений глаз, а вся нужная информация будет прямо перед глазами благодаря встроенному проекционному дисплею.