ОТСЫЛКИ НА СМЕЖНЫЕ ЗАЯВКИ
Настоящая заявка испрашивает преимущество по предварительной заявке на патент США №61/878723, поданной 17 сентября 2013 г.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область применения изобретения
Настоящее изобретение относится к устройству офтальмологической линзы с возможностью изменения оптических свойств и, более конкретно, в некоторых вариантах осуществления - к производству офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, использующей жидкокристаллические элементы.
2. Описание смежной области
Традиционно офтальмологическая линза, такая как контактная или интраокулярная линза, обладает заданными оптическими характеристиками. Например, контактная линза, может предоставлять одну или более из следующих возможностей: коррекция характеристик зрения; косметическое улучшение; и использование в терапевтических целях, но только некоторый набор функций коррекции зрения. Каждая из перечисленных функций обусловлена определенной физической характеристикой линзы. По существу конфигурация линзы с использованием светопреломляющих свойств позволяет корректировать характеристики зрения. Введение в материал линзы пигмента позволяет получить косметический эффект. Введение в линзу активного агента позволяет использовать линзу в терапевтических целях.
На сегодняшний день оптические характеристики офтальмологической линзы обусловливаются ее физическими характеристиками. По существу оптические свойства определяют и затем придают их линзе в процессе производства, например, отливкой или токарной обработкой. После образования линзы ее оптические характеристики остаются постоянными. Однако для пользователей может быть полезной возможность периодически иметь более одной доступной оптической силы для обеспечения аккомодации зрения. В отличие от тех, кто пользуется очками и может менять очки для изменения оптической коррекции, пользователи контактных или интраокулярных линз до сих пор не имели возможности менять оптические характеристики при таких способах коррекции зрения без существенных усилий или использования очков в дополнение к контактным или интраокулярным линзам.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Соответственно, настоящее изобретение включает в себя инновации, относящиеся к вставке с изменяемыми оптическими свойствами, использующей жидкокристаллические элементы, которая может быть запитана энергией и включена в офтальмологическое устройство, а также выполнена с возможностью изменения оптических свойств устройства. Примеры таких офтальмологических устройств могут включать в себя контактную линзу или интраокулярную линзу. Кроме того, в настоящем документе представлены способы и прибор для формирования офтальмологических линз со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, использующей жидкокристаллические элементы. Некоторые примеры осуществления также могут включать в себя литую контактную линзу из силикон-гидрогеля с жесткой или формируемой вставкой с энергообеспечением, которая дополнительно включает в себя часть с изменяемыми оптическими свойствами, причем вставка включена в офтальмологическую линзу биосовместимым образом.
Следовательно, описание настоящего изобретения включает в себя описание офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, прибор для формирования офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, а также способы их производства. Источник энергии можно разместить или собрать на вставке с изменяемыми оптическими свойствами, а вставку можно разместить в непосредственной близости к одной или обеим частям формы для литья: первой части формы для литья и второй части формы для литья. Композицию, содержащую реакционную смесь мономера (в дальнейшем называемую «реакционной смесью мономера»), помещают между первой частью формы для литья и второй частью формы для литья. Первую часть формы для литья располагают в непосредственной близости ко второй части формы для литья, тем самым образуя полость для линзы с несущей вставкой с энергообеспечением и по меньшей мере некоторым количеством реакционной смеси мономера в полости для линзы; реакционная смесь мономера подвергается воздействию актиничного излучения для образования офтальмологической линзы. Линзы формируются посредством управления потоком актиничного излучения, которым облучается реакционная смесь мономера. В некоторых примерах осуществления край офтальмологической линзы или герметизирующий вставку слой образован из стандартных гидрогелевых составов для офтальмологической линзы. Примеры материалов с характеристиками, которые могут обеспечивать приемлемое сочетание с множеством материалов вставки, могут включать в себя, например, материалы семейства нарафилкона (включая нарафилкон A и нарафилкон B), семейства этафилкона (включая этафилкон A), галифилкон A и сенофилкон A.
Способы формирования вставки с изменяемыми оптическими свойствами, использующей жидкокристаллические элементы, и полученные вставки представляют собой важные аспекты различных примеров осуществления настоящего изобретения. В некоторых примерах осуществления жидкий кристалл может размещаться между двумя центрирующими слоями, которые могут устанавливать ориентацию покоя жидкого кристалла. Данные два центрирующих слоя могут находиться в электрической связи с источником энергии посредством электродов, размещенных на слоях подложки, которая содержит часть с изменяемыми оптическими свойствами. Электроды могут переходить в состояние энергообеспечения через промежуточное соединение с источником энергии или непосредственно через компоненты, встроенные во вставку.
Подача питания в электродные слои может вызывать сдвиг жидкого кристалла из ориентации покоя в ориентацию с энергообеспечением. В примерах осуществления, использующих два уровня подачи питания, запитанный и незапитанный, жидкий кристалл может иметь только одну ориентацию с энергообеспечением. В других альтернативных примерах осуществления, где подача питания происходит по шкале энергетических уровней, жидкий кристалл может иметь множество ориентаций с энергообеспечением. Также можно реализовать другие примеры осуществления, в которых подача питания может вызывать переключение между различными состояниями за счет импульса подачи питания.
Полученное центрирование и ориентация молекул воздействуют на свет, проходящий через жидкокристаллический слой, вызывая, таким образом, изменение во вставке с изменяемыми оптическими свойствами. Например, рефракционные характеристики, получаемые в результате центрирования и ориентации, могут влиять на падающий свет. Кроме того, такое воздействие может включать в себя эффект нарушения поляризации света. В некоторых примерах осуществления вставка с изменяемыми оптическими свойствами изменяет фокальную характеристику линзы.
В некоторых примерах осуществления жидкокристаллический слой можно образовать способом, при помощи которого осуществляют полимеризацию полимеризуемой смеси, содержащей жидкокристаллические молекулы. Мономер (-ы), используемый (-ые) для создания полимерного матрикса, сами по себе могут содержать присоединенные жидкокристаллические части. Путем управления полимеризацией и введения жидкокристаллических молекул, не присоединенных к мономерным соединениям, можно сформировать матрикс из участков поперечносшитого полимера, который будет включать в себя участки, где находятся отдельные жидкокристаллические молекулы. Терминологически такую комбинацию поперечносшитых полимеризованных молекул с внедренными в промежутки жидкокристаллическими молекулами можно назвать сетевой конфигурацией. Центрирующие слои могут направлять центрирование жидкокристаллических молекул, присоединенных к мономеру, таким образом, чтобы сеть из полимеризованного материала была центрирована с направляющими центрирующими слоями. Присоединенные жидкокристаллические молекулы при полимеризации фиксируются в такой ориентации, однако жидкокристаллические молекулы, внедренные в промежутки, могут свободно менять свою ориентацию в пространстве. При отсутствии внешнего воздействия свободные жидкокристаллические молекулы будут иметь центрирование, зависящее от матрикса центрирующих жидкокристаллических молекул.
Соответственно, в некоторых примерах осуществления офтальмологическое устройство можно образовать путем введения вставки с изменяемыми оптическими свойствами, содержащей жидкокристаллические молекулы, внутрь офтальмологического устройства. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами может содержать по меньшей мере часть, размещенную в оптической зоне офтальмологического устройства. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами может содержать передний элемент вставки и задний элемент вставки. Любая или обе поверхности переднего, промежуточного и заднего элемента вставки могут быть искривлены различным образом, а в некоторых примерах осуществления радиус кривизны задней поверхности переднего элемента вставки может отличаться от радиуса кривизны на передней поверхности промежуточного элемента вставки. В альтернативном способе описания, в некоторых примерах осуществления, передний элемент вставки может иметь поверхность с первой кривизной, а задний элемент вставки может иметь вторую поверхность со второй кривизной. В некоторых примерах осуществления первая кривизна может отличаться от второй кривизны. В состав линзы и вставки может быть включен источник энергии, а в некоторых вариантах осуществления источник энергии может располагаться таким образом, чтобы по меньшей мере некоторая его часть находилась в неоптической зоне устройства.
В некоторых примерах осуществления слой, содержащий участки полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом, можно сформировать таким образом, что внутри слоя, образованного из жидкокристаллического материала, участок, содержащий жидкие кристаллы, будет представлять собой часть полимеризованных слоев и будет иметь профиль формы, способный вызывать оптический эффект, дополняющий эффект локальных изменений по диэлектрической толщине на поверхностях вставки.
В некоторых примерах осуществления слой, содержащий участки полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом, также можно сформировать таким образом, что внутри слоя плотность жидкокристаллических молекул будет меняться в пространстве таким образом, что изменение может вызывать оптический эффект, дополняющий эффект локальных изменений по диэлектрической толщине на поверхностях вставки.
В некоторых примерах осуществления офтальмологическое устройство может представлять собой контактную линзу.
В некоторых примерах осуществления вставка офтальмологического устройства может содержать электроды, полученные из различных материалов, включая прозрачные материалы, такие как, в качестве не имеющего ограничительного характера примера, оксид индия и олова. Первый электрод может размещаться в непосредственной близости к задней поверхности переднего криволинейного элемента, а второй электрод может размещаться в непосредственной близости к передней поверхности заднего криволинейного элемента. Когда к первому и второму электродами прилагают электрический потенциал, в жидкокристаллическом слое, размещенном между электродами, может образоваться электрическое поле. Приложение электрического поля к жидкокристаллическому слою может вызвать физическое центрирование свободных жидкокристаллических молекул с электрическим полем. В некоторых примерах осуществления свободные жидкокристаллические молекулы могут размещаться на участках промежутков полимерной сети, а в некоторых примерах осуществления полимерная главная цепь может содержать химически связанные жидкокристаллические молекулы, которые можно центрировать в процессе полимеризации при помощи центрирующих слоев. Когда жидкокристаллические молекулы центрируются в направлении электрического поля, такое центрирование может вызвать изменение оптических характеристик, при котором световой луч может восприниматься как проходящий через слой, содержащий жидкокристаллические молекулы. В качестве не имеющего ограничительного характера примера можно привести изменение показателя преломления, вызванное изменением центрирования. В некоторых примерах осуществления изменение оптических характеристик может привести к изменению фокальных характеристик линзы, содержащей слой с жидкокристаллическими молекулами.
В некоторых примерах осуществления описываемые офтальмологические устройства могут включать в себя процессор.
В некоторых примерах осуществления описываемые офтальмологические устройства могут включать в себя электрическую схему. Электрическая схема может управлять или направлять электрический ток для обеспечения его протекания через офтальмологическое устройство. Электрическая схема может управлять электрическим током для обеспечения его протекания от источника энергии к первому или второму электродным элементам.
В некоторых вариантах осуществления устройство-вставка может состоять из более чем переднего элемента вставки и заднего элемента вставки. Между передним элементом вставки и задним элементом вставки может размещаться промежуточный элемент или элементы. В одном примере слой, содержащий жидкий кристалл, может располагаться между передним элементом вставки и промежуточным элементом. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами может содержать по меньшей мере часть, размещенную в оптической зоне офтальмологического устройства. Любая или обе поверхности переднего, промежуточного и заднего элемента вставки могут быть искривлены различным образом, а в некоторых примерах осуществления радиус кривизны задней поверхности переднего элемента вставки может отличаться от радиуса кривизны передней поверхности промежуточного элемента вставки. В состав линзы и вставки может быть включен источник энергии, а в некоторых примерах осуществления источник энергии может размещаться таким образом, чтобы по меньшей мере некоторая его часть находилась в неоптической зоне устройства.
Вставка с передним элементом вставки, задним элементом вставки и по меньшей мере первым промежуточным элементом вставки может содержать по меньшей мере первую жидкокристаллическую молекулу, и жидкокристаллическая молекула или молекулы также могут находиться на участках полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом.
В некоторых примерах осуществления передний элемент вставки, задний элемент вставки и по меньшей мере первый промежуточный элемент вставки офтальмологического устройства может представлять собой контактную линзу.
В некоторых примерах осуществления вставка офтальмологического устройства с передним элементом вставки, задним элементом вставки и по меньшей мере первым промежуточным элементом вставки может содержать электроды, полученные из различных материалов, включая прозрачные материалы, такие как, в качестве не имеющего ограничительного характера примера, оксид индия и олова. Первый электрод может размещаться в непосредственной близости к задней поверхности переднего криволинейного элемента, и второй электрод может размещаться в непосредственной близости к передней поверхности промежуточного элемента. Когда к первому и второму электродам прилагают электрический потенциал, в жидкокристаллическом слое, размещенном между электродами, может образоваться электрическое поле. Приложение электрического поля к жидкокристаллическому слою может вызвать физическое центрирование жидкокристаллических молекул с электрическим полем. В некоторых примерах осуществления жидкокристаллические молекулы могут размещаться на участках полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом. Когда жидкокристаллические молекулы центрируются с электрическим полем, такое центрирование может вызвать изменение оптических характеристик, при котором световой луч может восприниматься как проходящий через слой, содержащий жидкокристаллические молекулы. В качестве не имеющего ограничительного характера примера можно привести изменение показателя преломления, вызванное изменением центрирования. В некоторых примерах осуществления изменение оптических характеристик может привести к изменению фокальных характеристик линзы, содержащей слой с жидкокристаллическими молекулами.
В некоторых примерах осуществления промежуточный элемент может содержать множество элементов, соединенных вместе.
В некоторых примерах осуществления, где устройство-вставка может быть образовано из переднего элемента вставки, заднего элемента вставки и промежуточного элемента или элементов вставки, слой, содержащий жидкий кристалл, может располагаться между передним элементом вставки и промежуточным элементом или между промежуточным элементом и задним элементом вставки. Кроме того, поляризационный элемент также может размещаться внутри устройства-вставки с изменяемыми оптическими свойствами. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами может содержать по меньшей мере часть, размещенную в оптической зоне офтальмологического устройства. Любая или обе поверхности переднего, промежуточного и заднего элементов вставки могут быть искривлены различным образом, а в некоторых примерах осуществления радиус кривизны задней поверхности переднего элемента вставки может отличаться от радиуса кривизны передней поверхности промежуточного элемента вставки. В состав линзы и вставки может быть включен источник энергии, при этом в некоторых примерах осуществления источник энергии может размещаться таким образом, чтобы по меньшей мере некоторая его часть находилась в неоптической зоне устройства.
В некоторых примерах осуществления можно ссылаться на поверхности внутри вставки с изменяемыми оптическими свойствами, а не на элементы. В некоторых примерах осуществления можно сформировать устройство офтальмологической линзы, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами будет располагаться внутри устройства офтальмологической линзы, причем по меньшей мере часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться в оптической зоне устройства линзы. Данные примеры осуществления могут включать в себя криволинейную переднюю поверхность и криволинейную заднюю поверхность. В некоторых примерах осуществления передняя поверхность и задняя поверхность могут быть выполнены с возможностью образования по меньшей мере первой камеры. Устройство офтальмологической линзы также может включать в себя источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере на участке, относящемся к неоптической зоне. Устройство офтальмологической линзы также может включать в себя слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри камеры, причем слой образован из участков полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом.
В некоторых примерах осуществления можно сформировать устройство контактной линзы, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами будет располагаться внутри устройства офтальмологической линзы, причем по меньшей мере часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться в оптической зоне устройства линзы. Данные примеры осуществления могут включать в себя криволинейную переднюю поверхность и криволинейную заднюю поверхность. В некоторых примерах осуществления передняя поверхность и задняя поверхность могут быть выполнены с возможностью образования по меньшей мере первой камеры. Устройство контактной линзы также может включать в себя слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри камеры, причем слой образован из участков полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом.
В некоторых примерах осуществления можно сформировать устройство контактной линзы, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами будет располагаться внутри устройства офтальмологической линзы, причем по меньшей мере часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться в оптической зоне устройства линзы. Устройство контактной линзы может также содержать слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри камеры, причем слой может быть образован из участков полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом, причем по меньшей мере первая поверхность слоя может быть криволинейной.
В некоторых примерах осуществления можно сформировать устройство офтальмологической линзы, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами будет располагаться внутри устройства офтальмологической линзы, причем по меньшей мере часть ставки с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться в оптической зоне устройства линзы. Данные примеры осуществления могут включать в себя криволинейную переднюю поверхность и криволинейную заднюю поверхность. В некоторых примерах осуществления первая криволинейная передняя поверхность и первая криволинейная задняя поверхность могут быть выполнены с возможностью формирования по меньшей мере первой камеры. Вторая криволинейная передняя поверхность и вторая криволинейная задняя поверхность могут быть выполнены с возможностью формирования по меньшей мере второй камеры. Устройство офтальмологической линзы также может содержать слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри первой камеры, причем слой образован из участков полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом. Устройство офтальмологической линзы также может включать в себя источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере на участке, относящемся к неоптической зоне. В некоторых примерах осуществления офтальмологическая линза может представлять собой контактную линзу.
В некоторых примерах осуществления можно сформировать устройство контактной линзы, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами будет располагаться внутри устройства офтальмологической линзы, причем по меньшей мере часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться в оптической зоне устройства линзы. Контактная линза может включать в себя криволинейную первую переднюю поверхность и криволинейную первую заднюю поверхность, причем первая передняя поверхность и первая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере первой камеры. Контактная линза также может содержать первый слой электродного материала в непосредственной близости к задней поверхности криволинейной первой передней поверхности. Контактная линза также может содержать второй слой электродного материала в непосредственной близости к передней поверхности первого заднего криволинейного элемента. Контактная линза также может включать в себя первый слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри первой камеры, причем первый слой образован из участков полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом, причем полимерная сеть содержит химически присоединенные жидкокристаллические молекулы, причем первый слой жидкокристаллического материала имеет разный показатель преломления, что влияет на луч света, проходящий через первый слой жидкокристаллического материала при приложении электрического потенциала к первому слою электродного материала и второму слою электродного материала. Устройство контактной линзы дополнительно может включать в себя криволинейную вторую переднюю поверхность и криволинейную вторую заднюю поверхность, причем вторая передняя поверхность и вторая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере второй камеры. Устройство контактной линзы также может содержать третий слой электродного материала в непосредственной близости к задней поверхности криволинейной второй передней поверхности и четвертый слой электродного материала в непосредственной близости к передней поверхности второго заднего криволинейного элемента. Также можно использовать второй слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри второй камеры, причем второй слой образован из участков полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом, причем полимерная сеть содержит химически присоединенные жидкокристаллические молекулы, причем второй слой жидкокристаллического материала имеет разный показатель преломления, что влияет на луч света, проходящий через первый слой жидкокристаллического материала при приложении электрического потенциала к третьему слою электродного материала и четвертому слою электродного материала. Устройство контактной линзы также может включать в себя источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере на участке, относящемся к неоптической зоне. Контактная линза также может включать в себя электрическую схему, содержащую процессор, причем электрическая схема управляет потоком электрической энергии, идущим от источника энергии к одному или более из первого, второго, третьего или четвертого электродных слоев. Кроме того, вставка с изменяемыми оптическими свойствами для контактной линзы также может изменять фокальную характеристику офтальмологической линзы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
Указанные выше и прочие характеристики и преимущества настоящего изобретения станут очевидны после следующего более подробного описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированных с помощью прилагаемых фигур.
На Фиг. 1 представлен пример компонентов прибора узла формы для литья, которые могут подходить для реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. 2А и 2В представлен пример офтальмологической линзы с энергообеспечением и вставкой с изменяемыми оптическими свойствами.
На Фиг. 3A и 3B представлены виды в сечении вставки с изменяемыми оптическими свойствами, где передний и задний криволинейные элементы вставки с изменяемыми оптическими свойствами могут иметь диэлектрические слои, варьирующиеся по части с изменяемыми оптическими свойствами.
На Фиг. 4A и 4B представлен вид в сечении варианта осуществления устройства офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из участков полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом.
На Фиг. 5 представлен пример осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в которой часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из участков полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом.
На Фиг. 6 представлен альтернативный пример осуществления линзы с изменяемыми оптическими свойствами, содержащей вставку, в которой части с изменяемыми оптическими свойствами могут быть образованы из участков полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом.
На Фиг. 7 представлены стадии способа формирования офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, которая может быть образована из участков полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом.
На Фиг. 8 представлен пример компонентов прибора для размещения вставки с изменяемыми оптическими свойствами, образованной из участков полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом, в часть формы для литья для офтальмологической линзы.
На Фиг. 9 представлен процессор, который можно использовать для реализации некоторых примеров осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. 10A, 10B и 10C представлен альтернативный пример осуществления линзы с изменяемыми оптическими свойствами, содержащей вставку, в которой части с изменяемыми оптическими свойствами могут быть образованы из профилированных участков полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Настоящее изобретение включает в себя способы и прибор, предназначенные для производства офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, причем часть с изменяемыми оптическими свойствами образована из жидкого кристалла или композитного материала, который сам содержит жидкокристаллические элементы. Кроме того, настоящее изобретение включает в себя офтальмологическую линзу со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, образованную из жидкого кристалла, встроенного в офтальмологическую линзу.
В соответствии с настоящим изобретением сформирована офтальмологическая линза, содержащая встроенную вставку и источник энергии, такой как электрохимический элемент или аккумуляторная батарея, в качестве средства для хранения энергии. В некоторых примерах осуществления материалы, содержащие источник энергии, можно герметизировать и изолировать от среды, в которую помещают офтальмологическую линзу. В некоторых примерах осуществления источник энергии может включать в себя электрохимический элемент, который можно использовать в первичной конфигурации или в конфигурации с перезарядкой.
Для изменения оптической части используют регулирующее устройство, управляемое пользователем. Регулирующее устройство может включать в себя, например, электронное устройство или пассивное устройство для увеличения или уменьшения напряжения на выходе или для подключения или отключения источника энергии. Некоторые примеры осуществления также могут включать в себя автоматизированное регулирующее устройство для изменения части с изменяемыми оптическими свойствами с помощью автоматизированного прибора в соответствии с измеренным параметром или данными, введенными пользователем. Данные могут вводиться носителем, например, с помощью переключателя, управляемого беспроводным прибором. Беспроводное управление может включать в себя, например, радиочастотное управление, электромагнитное переключение, световое излучение с упорядоченной структурой и индуктивное переключение. В других примерах осуществления активация может происходить в ответ на воздействие биологической функции или в ответ на показания детектирующего элемента внутри офтальмологической линзы. В других примерах осуществления, в качестве не имеющего ограничительного характера примера, активация может происходить в результате изменения освещенности окружающей среды.
Изменение оптической силы происходит тогда, когда электрические поля, создаваемые подачей питания к электродам, вызывают перецентрирование внутри жидкокристаллического слоя, сдвигая, таким образом, молекулы из ориентации покоя в ориентацию с энергообеспечением. В других альтернативных примерах осуществления можно использовать другие эффекты, вызванные изменением жидкокристаллических слоев за счет подачи питания к электродам, например, изменением состояния поляризации света, в частности, вращением плоскости поляризации.
В некоторых примерах осуществления с жидкокристаллическими слоями в неоптической части зоны офтальмологической линзы присутствуют элементы с энергообеспечением, в то время как другие примеры осуществления не требуют подачи питания. В примерах осуществления, не требующих подачи питания, жидкий кристалл изменяется пассивно в результате воздействия какого-либо внешнего фактора, такого как, например, температура окружающей среды или естественное освещение.
Жидкокристаллическая линза обеспечивает электрически изменяемый показатель преломления поляризованного света, падающего на тело линзы. Комбинация двух линз, где ориентация оптической оси второй линзы поворачивается относительно первой линзы, позволяет получить элемент линзы, который способен изменять показатель преломления неполяризованного освещения окружающей среды.
Объединение электрически активных жидкокристаллических слоев с электродами образует физический объект, управляемый приложением электрического поля к электродам. Если в периферической зоне жидкокристаллического слоя присутствует диэлектрический слой, то поле диэлектрического слоя и поле жидкокристаллического слоя объединяются в поле электродов. Характер трехмерной формы объединения полей слоев оценивается на основе принципов электродинамики и геометрии диэлектрического слоя и жидкокристаллического слоя. Если эффективная электрическая толщина диэлектрического слоя является неоднородной, то воздействие поля на электроды может иметь «форму» эффективной формы диэлектрика и может создавать размерные изменения показателя преломления в жидкокристаллических слоях. В некоторых примерах осуществления такое придание формы приводит к образованию линз, способных приобретать изменяемые фокальные характеристики.
Альтернативный пример осуществления может предусматривать вариант, при котором физические элементы линзы, содержащие жидкокристаллические слои, меняют свою форму таким образом, чтобы обеспечивать различные фокальные характеристики. Затем электрически регулируемый показатель преломления жидкокристаллического слоя можно использовать для внесения изменений в фокальные характеристики линзы в зависимости от прилагаемого электрического поля в жидкокристаллическом слое за счет применения электродов. Показатель преломления жидкокристаллического слоя может называться эффективным показателем преломления, и каждую обработку, относящуюся к показателю преломления, можно рассматривать как в равной мере относящуюся к эффективному показателю преломления. Эффективный показатель преломления можно получить, например, в результате наложения множества участков с различными показателями преломления. В некоторых примерах осуществления эффективным аспектом может быть среднее значение вкладов различных участков, в то время как в других примерах осуществления эффективным аспектом может быть наложение зональных или молекулярных эффектов на падающий свет. Форма, которую передняя поверхность оболочки придает жидкокристаллическому слою, и форма, которую задняя поверхность оболочки придает жидкокристаллическому слою, могут прежде всего определять фокальные характеристики системы.
В следующих разделах представлены подробные описания вариантов осуществления настоящего изобретения. Описания как предпочтительных, так и альтернативных примеров осуществления являются только примерами осуществления, и предполагается, что специалисту в данной области будут понятны возможности создания вариаций, модификаций и внесения изменений. Следовательно, следует учитывать, что объем настоящего изобретения не ограничивается описанными примерами осуществления.
СПИСОК ТЕРМИНОВ
В данном описании и формуле настоящего изобретения используется ряд терминов, для которых будут приняты следующие определения.
Центрирующий слой: при использовании в настоящем изобретении относится к слою, смежному с жидкокристаллическим слоем, воздействующим и центрирующим ориентацию молекул внутри жидкокристаллического слоя. Полученное центрирование и ориентация молекул могут воздействовать на свет, проходящий через жидкокристаллический слой. Например, рефракционные характеристики, получаемые в результате центрирования и ориентации, могут влиять на падающий свет. Кроме того, такое воздействие может включать в себя эффект нарушения поляризации света.
Электрическая связь: при использовании в настоящем изобретении относится к состоянию под воздействием электрического поля. При использовании проводящих материалов воздействие может происходить в результате протекания электрического тока или приводить к протеканию электрического тока. При использовании других материалов воздействие, например, стремление ориентировать постоянные и индуцированные дипольные молекулы вдоль линий поля вызывает поле электрического потенциала.
С энергообеспечением: при использовании в настоящем документе относится к состоянию, при котором устройство может поставлять электрический ток или аккумулировать электрическую энергию.
Ориентация с энергообеспечением: при использовании в настоящем изобретении относится к ориентации жидкокристаллических молекул при воздействии на них потенциального поля, подключенного к источнику энергии. Например, устройство, содержащее жидкие кристаллы, может иметь одну ориентацию с энергообеспечением, если источник энергии работает только в режиме вкл. или выкл. В других примерах осуществления ориентация с энергообеспечением может изменяться по мере приложений различных величин энергии.
Энергия: при использовании в настоящем документе обозначает способность физической системы к совершению работы. Как правило, в рамках настоящего изобретения способность может относиться к способности выполнять электрические действия при совершении работы.
Источник энергии: при использовании в настоящем документе относится к устройству, выполненному с возможностью поставлять энергию или приводить биомедицинское устройство в состояние с энергообеспечением.
Устройство сбора энергии: при использовании в настоящем документе относится к устройству, способному извлекать энергию из окружающей среды и преобразовывать ее в электрическую энергию.
Интраокулярная линза: при использовании в настоящем изобретении относится к офтальмологической линзе, встроенной в глаз.
Линзообразующая смесь, или реакционная смесь, или реакционная смесь мономера (РСМ): при использовании в настоящем документе относится к мономерному или форполимерному материалу, который можно полимеризовать и поперечно сшить или поперечно сшить с образованием офтальмологической линзы. Различные варианты осуществления могут включать в себя линзообразующие смеси с одной или более добавками, такими как УФ-блокаторы, оттеночные добавки, фотоинициаторы или катализаторы, а также иные желаемые добавки для офтальмологических линз, например, контактных или интраокулярных линз.
Линзообразующая поверхность: при использовании в настоящем документе относится к поверхности, используемой для литья линзы. В некоторых примерах осуществления любая такая поверхность может иметь оптическое качество поверхности, что означает, что данная поверхность является достаточно гладкой и образована таким образом, чтобы поверхность линзы, полученная путем полимеризации линзообразующей смеси в контакте с формирующей поверхностью, была оптически приемлемого качества. Кроме того, в некоторых примерах осуществления линзообразующая поверхность может иметь такую геометрию, которая необходима для придания поверхности линзы желаемых оптических характеристик, включая, например, коррекцию сферических, асферических и цилиндрических аберраций, коррекцию аберраций волнового фронта и коррекцию топографии роговицы.
Жидкий кристалл: при использовании в настоящем документе относится к состоянию вещества, имеющего свойства от стандартной жидкости и твердого кристалла. Жидкий кристалл невозможно рассматривать как твердое вещество, но его молекулы показывают определенную степень центрирования. При использовании в настоящем документе термин «жидкий кристалл» не ограничивается конкретной фазой или структурой, но жидкий кристалл может иметь конкретную ориентацию в состоянии покоя. Ориентацию и фазы жидкого кристалла можно изменять с помощью внешних воздействий, таких как, например, температура, магнитное или электрическое поле, в зависимости от класса жидкого кристалла.
Литий-ионный элемент: при использовании в настоящем документе относится к электрохимическому элементу, в котором электрическая энергия вырабатывается в результате перемещения ионов лития через элемент. Такой электрохимический элемент, как правило, называется аккумуляторной батареей и в стандартных формах допускает возможность подзарядки или перезарядки.
Несущая вставка или вставка: при использовании в настоящем документе обозначает формуемую или жесткую подложку, способную поддерживать источник энергии внутри офтальмологической линзы. В некоторых примерах осуществления несущая вставка также включает в себя одну или более частей с изменяемыми оптическими свойствами.
Форма для литья: при использовании в настоящем документе обозначает жесткий или полужесткий объект, который можно применять для формования линз из неполимеризованных составов. Некоторые предпочтительные формы для литья включают в себя две части формы для литья, которые формируют переднюю криволинейную поверхность части формы для литья и заднюю криволинейную поверхность части формы для литья.
Офтальмологическая линза, или линза: при использовании в настоящем документе относится к любому офтальмологическому устройству, расположенному в глазу или на нем. Такие устройства могут обеспечивать оптическую коррекцию или модификацию или использоваться в косметических целях. Например, термин «линза» может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или другому аналогичному устройству, которое используют для коррекции или модификации зрения, либо для косметического улучшения физиологии глаза (например, изменения цвета радужной оболочки) без снижения зрения. В некоторых примерах осуществления предпочтительные линзы настоящего изобретения представляют собой мягкие контактные линзы, полученные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые включают в себя, например, силикон-гидрогели и фтор-гидрогели.
Оптическая зона: при использовании в настоящем документе обозначает область офтальмологической линзы, через которую смотрит пользователь офтальмологической линзы.
Оптическая сила: при использовании в настоящем документе обозначает совершенную работу или переданную энергию за единицу времени.
Перезаряжаемый или перезапитываемый: при использовании в настоящем документе обозначает возможность быть перезаряженным или переведенным в состояние с более высокой способностью к совершению работы. В рамках настоящего изобретения указанная способность, как правило, может относиться к восстановлению способности испускать электрический ток определенной величины с определенной скоростью в течение определенного периода времени.
Перезапитывать или перезаряжать: при использовании в настоящем документе означает возвращение источника энергии в состояние с большей способностью выполнять работу. В рамках настоящего изобретения указанная способность, как правило, может относиться к восстановлению способности устройства обеспечивать электрический ток определенной величины в течение определенного повторного периода времени.
Высвобожденный из формы для литья: при использовании в настоящем документе относится к линзе, которая либо полностью отделена от формы для литья, либо лишь слабо присоединена к ней таким образом, что ее можно отделить легким встряхиванием или сдвинуть с помощью тампона.
Ориентация покоя: при использовании в настоящем изобретении относится к ориентации молекул жидкокристаллического устройства в состоянии покоя, т.е. без энергообеспечения.
С изменяемыми оптическими свойствами: при использовании в настоящем документе относится к способности изменять оптические характеристики, например оптическую силу линзы или угол поляризации.
ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИЕ ЛИНЗЫ
На Фиг. 1 представлен прибор 100 для формирования офтальмологических устройств, содержащих герметизированные вставки. Прибор включает в себя пример формы для литья передней криволинейной поверхности 102 и соответствующей ей формы для литья задней криволинейной поверхности 101. Вставку с изменяемыми оптическими свойствами 104 и тело 103 офтальмологического устройства можно разместить внутри формы для литья передней криволинейной поверхности 102 и формы для литья задней криволинейной поверхности 101. В некоторых примерах осуществления материал тела 103 может представлять собой гидрогелевый материал, и вставка с изменяемыми оптическими свойствами 104 может быть окружена данным материалом на всех поверхностях.
Вставка с изменяемыми оптическими свойствами 104 может содержать множество жидкокристаллических слоев 109 и 110. Другие примеры осуществления могут включать в себя один жидкокристаллический слой; некоторые из них описаны в следующих разделах. Применение прибора 100 может позволить создать новое офтальмологическое устройство, образованное из комбинации компонентов с множеством герметизированных участков.
В некоторых примерах осуществления линза со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами 104 может включать в себя конфигурацию с жесткой центральной частью и мягкими краями, в которой центральный жесткий оптический элемент, содержащий жидкокристаллические слои 109 и 110, непосредственно контактирует с атмосферой и поверхностью роговицы передней и задней поверхностями соответственно. Мягкие края материала линзы (как правило, материала на основе гидрогеля) присоединяются к периферической зоне жесткого оптического элемента, и жесткий оптический элемент также может обеспечивать энергию и функциональность для полученной офтальмологической линзы.
На виде сверху 200, показанном на Фиг. 2А, и виде в сечении 250, показанном на Фиг. 2В, представлен пример осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами. На данном изображении источник энергии 210 показан в части периферической зоны 211 вставки с изменяемыми оптическими свойствами 200. Источник энергии 210 может включать в себя, например, тонкую пленку, перезаряжаемую литий-ионную батарею или батарею на основе щелочных аккумуляторов. Источник энергии 210 может быть соединен с соединительными элементами 214 для обеспечения взаимосвязи. Дополнительные соединительные элементы, например, 225 и 230, могут связывать источник энергии 210 со схемой, например, элемент 205. В других примерах осуществления вставка может иметь соединительные элементы, расположенные на ее поверхности.
В некоторых примерах осуществления вставка с изменяемыми оптическими свойствами 200 может включать в себя гибкую подложку. Данная гибкая подложка может иметь форму, приближенную к типичной форме линзы, аналогично тому, что описано выше, или иными средствами. Однако для придания дополнительной гибкости вставка с изменяемыми оптическими свойствами 200 может включать в себя дополнительные особенности формы, такие как радиальные продольные разрезы. Возможна установка множества электронных компонентов, например, обозначенных 205, таких как интегральные схемы, отдельные компоненты, пассивные компоненты, а также других устройств, установка которых может считаться допустимой.
Часть с изменяемыми оптическими свойствами 220 также показана на фигурах. Часть с изменяемыми оптическими свойствами 220 может изменяться по команде при пропускании тока через вставку с изменяемыми оптическими свойствами, что, как правило, в свою очередь приводит к изменению электрического поля, приложенного к жидкокристаллическому слою. В некоторых примерах осуществления часть с изменяемыми оптическими свойствами 220 содержит тонкий слой, содержащий жидкие кристаллы между двумя слоями прозрачной подложки. Может существовать множество способов электронной активации и управления компонентом с изменяемыми оптическими свойствами, как правило, с помощью электронной схемы 205. Электронная схема 205 может принимать различного рода сигналы и также соединяться с детектирующими элементами, которые могут находиться во вставке, как например, элемент 215. В некоторых примерах осуществления вставку с изменяемыми оптическими свойствами можно герметизировать в край линзы 255, который может быть образован из гидрогелевого материала или другого подходящего материала для образования офтальмологической линзы. В данных примерах осуществления офтальмологическая линза может быть образована из офтальмологического края 255 и герметизированной вставки для офтальмологической линзы 200, которая может сама содержать слои или участки из жидкокристаллического материала или содержащие жидкокристаллический материал, и в некоторых примерах осуществления слои могут содержать участки полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом.
Вставка с изменяемыми оптическими свойствами, включающая в себя жидкокристаллические элементы
На Фиг. 3A показана часть с изменяемыми оптическими свойствами 300, которую можно вставить в офтальмологическую линзу, а также жидкокристаллический слой 325. Часть с изменяемыми оптическими свойствами 300 имеет такое же разнообразие материалов и структурного соответствия, как описано в других разделах данного описания. В некоторых примерах осуществления прозрачный электрод 350 можно разместить на первой прозрачной подложке 355. Первая оптическая часть может включать в себя диэлектрический слой 340. Слой может быть образован из диэлектрической пленки, и в некоторых примерах осуществления центрирующие слои могут размещаться на слое 340. В других примерах осуществления диэлектрические слои могут быть образованы таким образом, чтобы они выполняли дополнительную функцию центрирующего слоя. В примерах осуществления, содержащих диэлектрические слои, форма диэлектрического слоя первой поверхности линзы 340 может образовывать локально изменяемую диэлектрическую толщину, как показано на фигуре. Такая локально изменяемая форма может сообщать дополнительную фокусирующую силу элементу линзы сверх геометрических эффектов искривленных слоев. В некоторых примерах осуществления, например, сформированный диэлектрический слой может быть образован методом литья под давлением на комбинацию первого прозрачного электрода 350 и первой прозрачной подложки 355.
В некоторых вариантах осуществления первому прозрачному электроду 350 и второму прозрачному электроду 315 можно придать различную форму. В некоторых примерах придание формы может приводить к образованию отдельных четко выраженных участков, к которым подача питания может подводиться отдельно. В других примерах электроды могут формировать определенные структуры, такие как спираль, идущая от центра линзы к ее периферии, вследствие чего к жидкокристаллическому слою 325 прилагается переменное электрическое поле. В любом случае такое придание формы электродам может выполняться в дополнение к приданию формы диэлектрическому слою на электроде или вместо него. Придание формы электродам таким способом может также сообщать дополнительную фокусирующую оптическую силу элементу линзы в процессе эксплуатации.
Жидкокристаллический слой 325 может быть расположен между первым прозрачным электродом 350 и вторым прозрачным электродом 315. Второй прозрачный электрод 315 может быть присоединен ко второму прозрачному слою подложки 310, причем устройство, образованное от второго прозрачного слоя подложки 310 к первому прозрачному слою подложки 355, содержит часть с изменяемыми оптическими свойствами офтальмологической линзы. Два центрирующих слоя могут также располагаться в 320 и 330 на диэлектрическом слое и окружать жидкокристаллический слой 325. Центрирующие слои 320 и 330 могут функционировать для определения ориентации покоя офтальмологической линзы. В некоторых примерах осуществления слои электродов 320 и 330 находятся в электрической связи с жидкокристаллическим слоем 325 и вызывают сдвиг ориентации от ориентации покоя к по меньшей мере одной ориентации с энергообеспечением.
На Фиг. 3B представлен альтернативный вариант части с изменяемыми оптическими свойствами 356, которую можно вставить в офтальмологическую линзу, с участком полимерных сетей с внедренным жидкокристаллическим слоем 375. Аналогично части с изменяемыми оптическими свойствами 300, показанной на Фиг. 3A, внутри вставки могут присутствовать слои диэлектриков определенной формы. Например, слои, включая 385, 390 и 395, могут образовывать композитный сформированный диэлектрический слой определенной формы в примере первой части линзы 397. Электрическое воздействие диэлектрического слоя может придавать форму эффективному электрическому полю, которое прилагается поперек слоя, содержащего жидкие кристаллы 375, при подаче к вставке электропитания. Первый прозрачный электрод 396 может размещаться на первом слое подложки или первой части линзы 397, а второй прозрачный электрод 365 может размещаться на втором слое подложки 360. В некоторых примерах осуществления вокруг жидкокристаллического слоя 375 могут размещаться центрирующие слои 380 и 370, влияющие на центрирование молекул в жидкокристаллическом слое.
Вставка 356 (которая также может называться частью с изменяемыми оптическими свойствами 356) может отображаться как имеющая множество диэлектрических слоев 385, 390 и 395. В некоторых примерах осуществления слои 385 и 395 могут состоять из одного типа диэлектрического материала, а слой 390 может состоять из другого типа материала. В некоторых примерах осуществления такая относительно сложная структура может предусматривать комбинацию диэлектрических материалов, имеющих разную эффективную диэлектрическую постоянную при разных частотах. Например, слои 385 и 395 могут быть образованы, без ограничений, из диоксида кремния, а материал слоя 390 может представлять собой водный раствор. Данные слои могут быть выполнены таким образом, чтобы при оптических частотах влияние на пучок света во всех слоях было аналогичным. Однако при более низких электрических частотах, например, приложенных к электродам 365 и 396, водный слой 390 может иметь диэлектрические свойства, отличные от других слоев, что обеспечивает более сильные эффекты на локальные изменения электрического поля, действующего в жидкокристаллическом слое 375.
Часть с изменяемыми оптическими свойствами 356 включает в себя средний слой подложки 385, который формирует поверхностный слой, на который можно нанести жидкокристаллический слой 375. В некоторых примерах осуществления средний слой подложки 385 также может действовать для содержания второго элемента линзы 390, если второй элемент линзы имеет жидкую форму. Некоторые примеры осуществления включают в себя жидкокристаллический слой 375, размещенный между первым центрирующим слоем 360 и вторым центрирующим слоем 370, причем второй центрирующий слой 370 размещен на втором прозрачном электроде 365. Верхний слой подложки 360 может содержать комбинацию слоев, которые формируют часть с изменяемыми оптическими свойствами 356, которая может реагировать на электрические поля, прилагаемые к ее электродам 365 и 396. Центрирующие слои 370 и 380 могут влиять на оптические характеристики части с изменяемыми оптическими свойствами 356 различными способами.
ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ СЛОИ С УЧАСТКАМИ ПОЛИМЕРНЫХ СЕТЕЙ С ВНЕДРЕННЫМИ В ПРОМЕЖУТКИ ЖИДКИМИ КРИСТАЛЛАМИ
На Фиг. 4A и 4B представлена часть с изменяемыми оптическими свойствами 400, которую можно вставить в офтальмологическую линзу, с полимерным слоем 435, содержащим участки полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом. Участки сетей и промежутков представлены в разных местоположениях в сильно обобщенном виде, один из них показан в примере 430. Полимеризованные участки могут придавать пленке структурное строение и форму, тогда как находящийся в промежутках жидкокристаллический материал, такой как 430, может оказывать существенный оптический эффект на свет, проходящий через слой. В некоторых примерах осуществления полимеризованная сеть может содержать химически присоединенные жидкокристаллические части, которые могут оказывать на свет воздействие, аналогичное другим жидкокристаллическим молекулам. Однако химически присоединенные жидкокристаллические части не способны к свободному перемещению под воздействием электрического поля. Их можно центрировать в процессе полимеризации под воздействием центрирующих слоев или иных центрирующих воздействий. Данные жидкокристаллические молекулы в свою очередь могут способствовать поддержанию состояния покоя свободных жидкокристаллических молекул, имеющихся в слое.
Участки полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом могут не образовывать границ, достаточно четких и больших с точки зрения процессов рассеяния.
Стесненность жидких кристаллов в промежутках полимерных матриксов или сетей может затруднить вращение молекул. Данный эффект может привести к тому, что для центрирования молекул в состоянии энергообеспечения потребуются более сильные электрические поля. Кроме того, разработка химических структур жидкокристаллических молекул может помочь определить условия, предусматривающие использование более низких электрических полей для перевода в центрированные состояния.
Существует множество способов формирования слоя с заключенными в полимерную сеть жидкими кристаллами таким образом, как показано в 400. В первом примере можно образовать комбинацию мономера и жидкокристаллических молекул, которая при нагревании образует однородную смесь. Затем смесь можно нанести на часть вставки, представляющую собой передний криволинейный элемент вставки 410, и затем герметизировать во вставку для линзы путем добавления заднего криволинейного или промежуточного элемента вставки 450. Вставку, содержащую жидкокристаллическую смесь, затем можно полимеризовать при заданных условиях для формирования поперечносшитых сетей полимеризованного материала, а также внедренных участков жидких кристаллов в промежутках полимерной сети. В некоторых примерах для инициации полимеризации смесь можно обработать актиничным излучением.
В другом примере также можно использовать смесь жидких кристаллов и жидкокристаллического мономера. В данном примере смесь можно нанести на передний криволинейный элемент 410 или задний или промежуточный криволинейный элемент 450, а затем установить дополнительный элемент. Нанесенная смесь может уже содержать компоненты, необходимые для запуска реакций полимеризации. Или для инициации полимеризации смесь можно обработать актиничным излучением. При выборе определенных вариантов мономеров и инициирующих агентов реакция полимеризации может проходить с такой скоростью и таким образом, что в полимерной сети материала могут образовываться участки с высокой концентрацией жидкокристаллического мономера, аналогичные каплям. Данные жидкокристаллические молекулы могут свободно перемещаться по полимерному матриксу до его полной полимеризации и также могут обладать способностью воспринимать ориентирующие влияния со стороны соседних участков, которые могут представлять собой другие жидкокристаллические молекулы или центрирующие элементы на поверхностях частей вставки, на которую нанесена жидкокристаллическая смесь. Такие центрирующие участки, если они присутствуют, могут определять состояние покоя жидкокристаллических молекул в полимерном матриксе и могут определять фиксированную ориентацию жидкокристаллических молекул на полимеризованных участках после того, как произойдет существенная полимеризация. Кроме того, центрированные жидкокристаллические молекулы в полимере также могут оказывать ориентирующее воздействие на жидкокристаллические молекулы на участках промежутков. Таким образом, комбинированный слой из полимеризованных участков и включенных в них участков промежутков может естественным образом находиться в состоянии центрирования, заданном включением центрирующих элементов в части вставки до введения в нее жидкокристаллического промежуточного слоя.
Существует множество способов включения жидкокристаллических молекул в полимеризованные или желеобразные участки. Некоторые способы представлены в приведенных выше описаниях. Однако любой способ получения слоев с внедренными в полимерную сеть жидкими кристаллами может соответствовать сфере действия настоящего изобретения и может использоваться для создания офтальмологического устройства. В предыдущих примерах указано применение мономеров с присоединенными жидкокристаллическими частями для создания полимерных сетей, образующих промежутки для свободных жидкокристаллических молекул. Полимеры могут находиться в кристаллической форме, полукристаллической форме или в аморфной форме, а в других вариантах осуществления полимер также может находиться в желеобразной или полужелеобразной форме.
Часть с изменяемыми оптическими свойствами, показанная на Фиг. 4A, может иметь другие аспекты, которые могут определяться аналогичных разнообразием материалов и конструктивным соответствием, что описано в других разделах настоящего описания. В некоторых примерах осуществления первый прозрачный электрод 420 можно разместить на первой прозрачной подложке 410. Первая поверхность линзы может быть образована из диэлектрической пленки, а в некоторых примерах осуществления из центрирующих слоев, которые могут размещаться на первом прозрачном электроде 420. В таких вариантах осуществления форма диэлектрического слоя первой поверхности линзы 425 может образовывать локально изменяемую по диэлектрической толщине форму. Диэлектрический слой 445 на второй поверхности линзы у заднего или промежуточного криволинейного элемента 450 также может быть выполнен таким образом, чтобы образовывать изменяемую по диэлектрической толщине форму. Такая локально изменяемая форма может сообщать дополнительную фокусирующую силу элементу линзы, как описано применительно к Фиг. 3A и 3B. В некоторых вариантах осуществления, например, сформированный слой образован методом литья под давлением на комбинации первого прозрачного электрода 420 и первой прозрачной подложки 410.
В некоторых примерах осуществления первому прозрачному электроду 420 и второму прозрачному электроду 440 можно придать различную форму. В некоторых примерах придание формы может приводить к образованию отдельных четко выраженных участков, к которым подача питания может осуществляться отдельно. В других примерах электроды могут формировать определенные структуры, такие как спираль, идущая от центра линзы к ее периферии, вследствие чего к жидкокристаллическому слою 435 и участку 430 прилагается переменное электрическое поле. В любом случае такое придание формы электродам может выполняться в дополнение к приданию формы диэлектрическим слоям на электроде или вместо него. Придание формы электродам таким способом может также сообщать дополнительную фокусирующую оптическую силу элементу линзы в процессе эксплуатации.
Жидкокристаллический слой, диспергированный в жидкокристаллическом слое 435 и участке 430 может быть размещен между первым прозрачным электродом 420 и вторым прозрачным электродом 440. Второй прозрачный электрод 440 может быть присоединен к заднему или промежуточному криволинейному элементу вставки 450, причем получившееся устройство, от первой прозрачной подложки 410 до заднего или промежуточного криволинейного элемента 450, может представлять собой часть с изменяемыми оптическими свойствами офтальмологической линзы. Два центрирующих слоя могут также размещаться на диэлектрическом слое и окружать жидкокристаллический слой 435 и участок 430. Центрирующие слои могут функционировать для определения ориентации покоя офтальмологической линзы. В некоторых примерах осуществления электродные слои 420 и 440 могут находиться в электрической связи с жидкокристаллическим слоем 430 и участком 435 и вызывать сдвиг ориентации от ориентации покоя к по меньшей мере одной ориентации с энергообеспечением.
На Фиг. 4B показан эффект подачи питания на электродные слои. Подача питания может приводить к формированию электрического поля, проходящего через устройство, как показано в 490. Электрическое поле может приводить к тому, что жидкокристаллические молекулы перецентриуются с образовавшимся электрическим полем. Как показано элементом 460, в полимерной сети, содержащей жидкие кристаллы, свободные жидкокристаллические молекулы могут перецентрироваться, как показано вертикальными линиями.
На Фиг. 5 показан альтернативный вариант вставки с изменяемыми оптическими свойствами 500, которую можно вставить в офтальмологическую линзу, а также два жидкокристаллических слоя 525 и 545. Каждый из аспектов различных слоев, окружающих жидкокристаллический участок, может отличаться таким же разнообразием, как описано относительно вставки с изменяемыми оптическими свойствами 300, показанной на Фиг. 3A. В некоторых примерах осуществления центрирующие слои могут вносить поляризационную чувствительность в функционирование единственного жидкокристаллического элемента. Объединяя первый элемент на основе жидких кристаллов, образованный первой подложкой 510, промежуточные слои которой в пространстве вокруг 520 и вторая подложка 530 могут иметь первый поляризационный приоритет, со вторым элементом на основе жидких кристаллов, образованным второй поверхностью на второй подложке 530, промежуточными слоями в пространстве вокруг 540 и третьей подложкой 550 со вторым поляризационным приоритетом, можно создать комбинацию, позволяющую получить электрически изменяемые фокальные характеристики линзы, нечувствительной к поляризационным аспектам падающего на нее света.
В примере элемента 500 комбинацию двух электрически активных жидкокристаллических слоев различного типа и разнообразие, связанное с примером 300, можно получить с использованием трех слоев подложки. В других примерах устройство может быть образовано комбинацией четырех различных подложек. В некоторых примерах промежуточная подложка 530 может разделяться на два слоя. Если подложки объединяются позднее, может получиться устройство, функционирующее аналогично элементу 500. Комбинация четырех слоев представляет собой пример производства элемента, в котором вокруг жидкокристаллических слоев 525 и 545 можно выполнить аналогичные устройства, где различия при обработке могут быть связаны с частью стадий, определяющих центрирующие элементы жидкокристаллического элемента. В других примерах, если элемент линзы вокруг одного жидкокристаллического слоя, такого как показанный в 300, является сферически-симметричной или симметричной при повороте на девяносто градусов, то две части можно собрать в конструкцию того же типа, который показан в 500, путем поворота двух частей на девяносто градусов относительно друг друга перед сборкой.
На Фиг. 6 показана офтальмологическая линза 600 со встроенной вставкой с изменяемыми оптическими свойствами 610. Офтальмологическая линза 600 может иметь переднюю криволинейную поверхность 601 и заднюю криволинейную поверхность 602. Вставка 610 может иметь часть с изменяемыми оптическими свойствами 603 с жидкокристаллическим слоем 605. В некоторых примерах осуществления вставка 610 может иметь множество жидкокристаллических слоев 604 и 605. Части вставки 610 накладываются на оптическую зону офтальмологической линзы 600.
МАТЕРИАЛЫ
Варианты осуществления микроинъекционного литья могут включать в себя, например, поли(4-метилпент-1-ен)сополимер смолы, использующийся с образованием линз с диаметром от приблизительно 6 мм до 10 мм, радиусом передней поверхности от приблизительно 6 мм до 10 мм, радиусом задней поверхности от приблизительно 6 мм до 10 мм и толщиной центра от приблизительно 0,050 мм до 1,0 мм. Некоторые примеры осуществления включают в себя вставку с диаметром приблизительно 8,9 мм, радиусом передней поверхности приблизительно 7,9 мм, радиусом задней поверхности приблизительно 7,8 мм, толщиной центра приблизительно 0,200 мм и толщиной края приблизительно 0,050 мм.
Вставку с изменяемыми оптическими свойствами 104, показанную на Фиг. 1, можно поместить в форму для литья 101 и 102, используемую для образования офтальмологической линзы. Материал части формы для литья 101 и 102 может включать в себя, например, полиолефин одного или более из следующих типов: полипропилен, полистирол, полиэтилен, полиметилметакрилат и модифицированные полиолефины. Иные формы для литья могут включать в себя керамический или металлический материал.
Предпочтительный алициклический сополимер содержит два разных алициклических полимера. Различные марки алициклических сополимеров могут иметь температуру стеклования в диапазоне от 105°C до 160°C.
В некоторых примерах осуществления формы для литья настоящего изобретения могут содержать такие полимеры, как полипропилен, полиэтилен, полистирол, полиметилметакрилат, модифицированные полиолефины с алициклическим фрагментом в основной цепи и циклические полиолефины. Данную смесь можно использовать на любой или обеих из половин формы для литья, причем предпочтительно данная смесь используется для выполнения задней криволинейной поверхности, а передняя криволинейная поверхность состоит из алициклических сополимеров.
В некоторых предпочтительных способах получения форм для литья 100 в соответствии с настоящим изобретением используется литье под давлением в соответствии с известными способами, однако примеры осуществления также могут включать в себя формы для литья, полученные с использованием иных способов, включая, например, токарную обработку, алмазную обточку или лазерную резку.
Как правило, линзы образуются по меньшей мере на одной поверхности обеих частей формы для литья 101 и 102. Однако в некоторых примерах осуществления одну поверхность линзы можно сформировать из части формы для литья 101 или 102, а другую поверхность линзы можно сформировать методом токарной обработки или любыми другими способами.
В некоторых примерах осуществления предпочтительный материал для линзы включает в себя силиконсодержащий компонент. Под «силиконсодержащим компонентом» подразумевается любой компонент, содержащий по меньшей мере один [-Si-O-] блок в составе мономера, макромера или форполимера. Полное содержание Si и присоединенному к нему O в силиконсодержащем компоненте предпочтительно составляет более приблизительно 20 вес.%, более предпочтительно - более 30 вес.% от полной молекулярной массы силиконсодержащего компонента. Подходящие силиконсодержащие компоненты предпочтительно содержат полимеризуемые функциональные группы, например, акрилатную, метакрилатную, акриламидную, метакриламидную, винильную, N-виниллактамовую, N-виниламидную и стирильную функциональные группы.
В некоторых примерах осуществления край офтальмологической линзы, также называемый герметизирующим вставку слоем, который окружает вставку, может быть образован из стандартных гидрогелевых составов для офтальмологической линзы. Примеры материалов с характеристиками, которые могут обеспечивать приемлемое сочетание с множеством материалов вставки, могут включать в себя материалы семейства нарафилкона (включая нарафилкон A и нарафилкон B) и семейства этафилкона (включая этафилкон A). Ниже приведено более полное с технической точки зрения описание природы материалов, которые можно применять в целях настоящего изобретения. Специалист в данной области может обнаружить, что другие материалы, отличные от описанных ниже, также позволяют формировать приемлемую оболочку или частичную оболочку для герметизированных вставок и должны рассматриваться как последовательные и включенные в объем формулы изобретения.
Подходящие силиконсодержащие компоненты включают в себя соединения Формулы I
Где R1 независимо выбирают из группы, включающей в себя одновалентные реакционноспособные группы, одновалентные алкильные группы или одновалентные арильные группы, причем каждая из перечисленных групп может дополнительно содержать функциональные группы, выбранные из следующих групп: гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, карбонат, галоген или их комбинации; а одновалентные силоксановые цепи содержат 1-100 повторяющихся Si-O блоков и могут дополнительно содержать функциональные группы, выбранные из следующих групп: алкил, гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, галоген или их комбинации;
где b= от 0 до 500, причем подразумевается, что если b отлично от 0, то по b имеется распределение с модой, равной указанному значению;
причем по меньшей мере один R1 содержит одновалентную реакционноспособную группу, а в некоторых примерах осуществления от одного до 3 R1 содержат одновалентные реакционноспособные группы.
При использовании в настоящем документе «одновалентные реакционноспособные группы» представляют собой группы, способные вступать в реакции свободнорадикальной и/или катионной полимеризации. Не имеющие ограничительного характера примеры свободнорадикальных реакционноспособных групп включают в себя (мет)акрилаты, стирилы, винилы, виниловые эфиры, C1-6алкил(мет)акрилаты, (мет)акриламиды, C1-6алкил(мет)акриламиды, N-виниллактамы, N-виниламиды, C2-12алкенилы, C2-12алкенилфенилы, C2-12алкенилнафтилы, C2-6алкенилфенил-C1-6алкилы, O-винилкарбаматы и O-винилкарбонаты. Не имеющие ограничительного характера примеры катионных реакционноспособных групп включают в себя винилэфирные или эпоксидные группы, а также их смеси. В одном варианте осуществления свободнорадикальные реакционноспособные группы содержат (мет)акрилаты, акрилокси, (мет)акриламиды и их смеси.
Подходящие одновалентные алкильные и арильные группы включают в себя незамещенные одновалентные C1-C16алкильные группы, C6-C14 арильные группы, такие как замещенные и незамещенные метил, этил, пропил, бутил, 2-гидроксипропил, пропоксипропил, полиэтиленоксипропил, а также их комбинации и т.п.
В одном примере осуществления b равно нулю, один R1 представляет собой одновалентную реакционноспособную группу, и по меньшей мере 3 R1 выбраны из одновалентных алкильных групп, имеющих от одного до 16 атомов углерода, и в другом примере осуществления - из одновалентных алкильных групп, имеющих от одного до 6 атомов углерода. Не имеющие ограничительного характера примеры силиконсодержащих компонентов в данном варианте осуществления включают в себя 2-метил-, 2-гидрокси-3-[3-[1,3,3,3-тетраметил-1-[(триметилсилил)окси]дисилоксанил]пропокси]пропиловый эфир (SiGMA),
2-гидрокси-3-метакрилоксипропилоксипропил-трис(триметилсилокси)силан,
3-метакрилоксипропилтрис(триметилсилокси)силан (TRIS),
3-метакрилоксипропилбис(триметилсилокси)метилсилан и
3-метакрилоксипропилпентаметилдисилоксан.
В другом примере осуществления b равно от 2 до 20, от 3 до 15 или в некоторых примерах осуществления от 3 до 10; по меньшей мере один концевой R1 содержит одновалентную реакционноспособную группу, а остальные R1 выбраны из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 16 атомов углерода, а в другом варианте осуществления - из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 6 атомов углерода. В другом варианте осуществления b равно от 3 до 15, один концевой R1 содержит одновалентную реакционноспособную группу, другой концевой R1 содержит одновалентную алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, а остальные R1 содержат одновалентные алкильные группы, имеющие от 1 до 3 атомов углерода. Не имеющие ограничительного характера примеры силиконсодержащих компонентов данного варианта осуществления включают в себя (полидиметилсилоксан (МВ 400-1000) с концевой моно-(2-гидрокси-3-метакрилоксипропил)-пропил эфирной группой) (OH-mPDMS), (полидиметилсилоксаны (МВ 800-1000) с концевыми моно-н-бутильными и концевыми монометакрилоксипропильными группами) (mPDMS).
В другом примере осуществления b равно от 5 до 400 или от 10 до 300, оба концевых R1 содержат одновалентные реакционноспособные группы, а остальные R1 независимо выбраны из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 18 атомов углерода, которые могут иметь эфирные связи между атомами углерода и могут дополнительно содержать галоген.
В одном примере осуществления, где необходимо получить силикон-гидрогелевую линзу, линзу настоящего изобретения получают из реакционной смеси, содержащей по меньшей мере приблизительно 20 и предпочтительно приблизительно от 20 до 70 вес.% силиконсодержащих компонентов в расчете на общий вес компонентов, содержащих реакционноспособный мономер, из которых получают полимер.
В другом варианте осуществления от одного до четырех R1 содержат винилкарбонат или карбамат формулы:
Формула II
где Y означает O-, S- или NH-;
R означает водород или метил; d равен 1, 2, 3 или 4; и q равен 0 или 1.
Силиконсодержащие винилкарбонатные или винилкарбаматные мономеры конкретно включают в себя: 1,3-бис[4-(винилоксикарбонилокси)бут-1-ил]тетраметилдисилоксан; 3-(винилоксикарбонилтио)пропил-[трис(триметилсилокси)силан]; 3-[трис(триметилсилокси)силил]пропилаллилкарбамат; 3-[трис(триметилсилокси)силил]пропилвинилкарбамат; триметилсилилэтилвинилкарбонат; триметилсилилметилвинилкарбонат, и
Если необходимы биомедицинские устройства с модулем упругости менее приблизительно 200, только один R1 должен содержать одновалентную реакционноспособную группу и не более двух из остальных фрагментов R1 должны содержать одновалентные силоксановые группы.
Другой класс силиконсодержащих компонентов включает в себя полиуретановые макромеры следующих формул:
Формулы IV-VI
(*D*A*D*G)a *D*D*E1;
E(*D*G*D*A)a *D*G*D*E1 или;
E(*D*A*D*G)a *D*A*D*E1,
где D обозначает алкильный бирадикал, алкилциклоалкильный бирадикал, циклоалкильный бирадикал, арильный бирадикал или алкиларильный бирадикал, имеющий от 6 до 30 атомов углерода,
G обозначает алкильный бирадикал, циклоалкильный бирадикал, алкилциклоалкильный бирадикал, арильный бирадикал или алкиларильный бирадикал, имеющий от 1 до 40 атомов углерода, который может иметь в основной цепи эфирные, тиоэфирные или аминовые связи;
* обозначает уретановую или уреидо связь;
a равен по меньшей мере 1;
A обозначает двухвалентный полимерный радикал следующей формулы:
Формула VII
R11 независимо обозначает алкильную или фторзамещенную алкильную группу, имеющую от 1 до 10 атомов углерода, которая может иметь эфирные связи между атомами углерода; y равно по меньшей мере 1; и p обеспечивает молекулярную массу фрагмента от 400 до 10 000; каждый из E и E1 независимо обозначает полимеризуемый ненасыщенный органический радикал, представленный формулой:
Формула VIII
где R12 представляет собой водород или метил; R13 представляет собой водород, алкильный радикал, имеющий от 1 до 6 атомов углерода, или радикал -CO-Y-R15, в котором Y представляет собой -O-,Y-S- или -NH-; R14 представляет собой двухвалентный радикал, имеющий от 1 до 12 атомов углерода; X означает -CO- или -OCO-; Z означает -O- или -NH-; Ar означает ароматический радикал, имеющий от 6 до 30 атомов углерода; w равно от 0 до 6; x равно 0 или 1; y равно 0 или 1; и z равно 0 или 1.
Предпочтительный силиконсодержащий компонент представляет собой полиуретановый макромер, представленный следующей формулой
Формула IX
,
где R16 представляет собой бирадикал диизоцианата после удаления изоцианатной группы, такой как бирадикал изофорондиизоцианата. Другим подходящим силиконсодержащим макромером является соединение формулы X (где x+y представляет собой число в диапазоне от 10 до 30), образованное при реакции фторэфира, полидиметилсилоксана с концевой гидроксильной группой, изофорондиизоцианата и изоцианатоэтилметакрилата.
Формула X
Другие силиконсодержащие компоненты, подходящие для применения в рамках настоящего изобретения, включают в себя макромеры, содержащие полисилоксановые, полиалкиленэфирные, диизоцианатные, полифторуглеводородные, полифторэфирные и полисахаридные группы; полисилоксаны с полярной фторированной привитой или боковой группой, содержащей атом водорода, присоединенный к концевому дифторзамещенному атому углерода; гидрофильные силоксанилметакрилаты, содержащие эфирные и силоксанильные связи, а также поперечно сшиваемые мономеры, содержащие полиэфирные и полисилоксанильные группы. Для целей настоящего изобретения любой из перечисленных выше силоксанов можно также использовать в качестве силиконсодержащего компонента.
ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Существует множество материалов, обладающих характеристиками, которые соответствуют типам жидкокристаллических слоев, описанных выше. Можно предположить, что жидкокристаллические материалы с благоприятными токсическими свойствами окажутся предпочтительными и что природные жидкокристаллические материалы на основе холестерина могут подходить для использования в настоящем изобретении. В других примерах технология обложки и материалы офтальмологических вставок могут обеспечить широкий выбор материалов, которые могут включать в себя материалы, относящиеся к ЖК-дисплею, которые, как правило, могут охватывать широкие категории, связанные с нематическими (N), холестерическими или смектическими жидкими кристаллами или жидкокристаллическими смесями. Доступные в продаже смеси, такие как смеси Licristal на основе специализированных химикатов Merck для применений в технологиях TN, VA, PSVA, IPS и FFS, и другие доступные в продаже смеси дают широкие возможности выбора для формирования жидкокристаллического слоя.
В не имеющем ограничительного характера смысле смеси и составы могут содержать следующие жидкокристаллические материалы: жидкий кристалл 1-(транс-4-гексилциклогексил)-4-изотиоцианатобензол, соединения бензойной кислоты, включая (4-октилбензойную кислоту и 4-гексилбензойную кислоту), карбонитрильные соединения, включая (4′-пентил-4-бифенилкарбонитрил, 4′-октил-4-бифенилкарбонитрил, 4′-(октилокси)-4-бифенилкарбонитрил, 4′-(гексилокси)-4-бифенилкарбонитрил, 4-(транс-4-пентилциклогексил)бензонитрил, 4′-(пентокси)-4-бифенилкарбонитрил, 4′-гексил-4-бифенилкарбонитрил) и 4,4′-азоксианизол.
В не имеющем ограничительного характера смысле составы, демонстрирующие особенно высокое двупреломление, составляющее npar-nperp>0,3 при комнатной температуре, можно использовать в качестве материала для формирования жидкокристаллического слоя. Например, такой состав под названием W1825 можно приобрести у компаний AWAT и BEAM Engineering for Advanced Measurements Co. (BEAMCO).
Для реализации концептов, обладающих признаками изобретения, могут подходить и другие классы жидкокристаллических материалов. Например, ферроэлектрические жидкие кристаллы могут обеспечивать выполнение основной функции при вариантах осуществления с жидкими кристаллами с ориентацией вдоль электрического поля, но могут вносить и другие эффекты, такие как взаимодействие с магнитным полем. Виды взаимодействия электромагнитного излучения с материалами также могут различаться.
МАТЕРИАЛЫ ЦЕНТРИРУЮЩИХ СЛОЕВ
Во многих примерах осуществления, описанных в настоящем документе, может возникнуть необходимость центрирования жидкокристаллических слоев внутри офтальмологических линз различными способами на границах вставок. Центрирование может быть, например, параллельно или перпендикулярно границам вставок, при этом данного центрирования можно добиться при помощи надлежащей обработки различных поверхностей. Обработка может включать в себя покрытие подложек вставок, содержащих жидкий кристалл (ЖК) центрирующими слоями. Данные центрирующие слои описаны в настоящем документе.
В устройствах на основе жидких кристаллов различных типов широко применяется метод шлифовки. Данный способ можно использовать, чтобы учесть кривизну поверхностей, таких как поверхности частей вставки, используемые для образования оболочки жидкого кристалла. В одном примере поверхности можно покрыть слоем поливинилового спирта (ПВС). Например, слой ПВС можно нанести методом центрифугирования с использованием водного раствора 1 вес.%. Раствор может наноситься в процессе центрифугирования при 1000 об/мин в течение приблизительно 60 с, а затем высушиваться. После этого просушенный слой можно отшлифовать мягкой тканью. В качестве не имеющего ограничительного характера примера, мягкая ткань может представлять собой бархат.
В качестве другого способа получения центрирующих слоев на жидкокристаллических оболочках может применяться фотоцентрирование. В некоторых примерах осуществления фотоцентрирование может быть желательно из-за своего бесконтактного характера и возможности осуществления крупносерийного производства. В качестве не имеющего ограничительного характера примера, фотоцентрирующий слой, используемый в части с изменяемыми оптическими свойствами жидкого кристалла, может быть образован из дихроичного азобензольного красителя (азокрасителя), способного к центрированию преимущественно в направлении, перпендикулярном поляризации линейно поляризованного света, как правило, ультрафиолетовых волн. Такого центрирования можно добиться в результате повторяющихся транс-цис-транс-фотоизомеризационных процессов.
Например, азокрасители серии PAAD можно наносить методом центрифугирования с использованием водного раствора 1 вес.% в DMF при 3000 об/мин в течение 30 с. После этого полученный слой можно подвергнуть воздействию линейно поляризованного светового луча, имеющего длину волны в УФ-диапазоне (например, 325 нм, 351 нм, 365 нм) или даже в видимом диапазоне (400-500 нм). Источник света может иметь различные формы. В некоторых примерах осуществления свет может поступать, например, от лазерных источников. Другими не имеющими ограничительного характера примерами могут служить такие световые источники, как светодиоды, галогенные источники и лампы накаливания. До или после поляризации различных форм света, выполняемой в соответствии с различными схемами в зависимости от конкретного случая, свет можно коллимировать различными способами, например, при помощи применения оптических линзовых устройств. Например, свет от лазерного источника может обладать некоторой степенью коллимирования, внутренне присущей источнику.
В настоящее время известно большое количество фотоанизотропных материалов на основе азобензольных полимеров, полиэфиров, жидких кристаллов из фотосшитого полимера с боковыми группами мезогенного 4-(4-метоксициннамоилокси)бифенила и т.п. Примеры таких материалов включают в себя сульфоновый бисазокраситель SD1 и другие азобензольные красители, в частности, материалы серии PAAD, доступные от компании BEAM Engineering for Advanced Measurements Co. (BEAMCO), поли(винилциннаматы) и т.п.
В некоторых примерах осуществления может быть желательно применение водных или спиртовых растворов азокрасителей серии PAAD. Некоторые азобензольные красители, например, метиловый красный краситель, могут использоваться для фотоцентрирования путем создания жидкокристаллического слоя путем прямого легирования. Воздействие поляризованного света на азобензольный краситель может вызвать диффузию азокрасителей внутрь объема жидкокристаллического слоя и их адгезивное сцепление с пограничными слоями, что создает желаемые условия центрирования.
Азобензольные красители, такие как метиловый красный краситель, можно также использовать в комбинации с полимером, например, ПВС. В настоящее время известны также другие фотоанизотропные материалы, способные улучшать центрирование смежных жидкокристаллических слоев. Такие примеры могут включать в себя материалы на основе кумаринов, полиэфиров, жидкие кристаллы из фотосшитого полимера с боковыми группами мезогенного 4-(4-метоксициннамоилокси)бифенила, поли(виниловые циннаматы) и т.п. Технология фотоцентрирования может иметь преимущество при использовании в вариантах осуществления, содержащих упорядоченную ориентацию жидкого кристалла.
В другом примере осуществления производства центрирующих слоев центрирующий слой можно получить посредством вакуумного напыления оксида кремния на подложки части вставки (SiOx, где 1<=X<=2). Например, SiO2 можно напылять при низком давлении, таком как ~10-4 Па (10-6 мбар). Центрирующие элементы можно получить в наноразмерном масштабе с помощью инжекционного формования при создании передней и задней частей вставки. Данные формованные элементы можно покрывать различными способами с помощью материалов, указанных выше, или других материалов, которые могут непосредственно взаимодействовать с физическими центрирующими элементами и передавать центрирование формируемого рисунка в центрированную ориентацию жидкокристаллических молекул.
Ионно-лучевое центрирование может представлять собой другой способ получения центрирующих слоев на жидкокристаллических оболочках. В некоторых примерах осуществления центрирующий слой может бомбардироваться коллимированным аргоновым ионным или сфокусированным галлиевым ионным лучом, имеющим определенный угол/ориентацию. Данный тип центрирования можно также использовать для центрирования оксида кремния, алмазоподобного углерода (DLC), полиимида и других центрирующих материалов.
Дополнительные примеры осуществления могут быть связаны с созданием физических центрирующих элементов частей вставок после их формования. Методы шлифовки, общепринятые в других областях применения жидких кристаллов, можно реализовать на формованных поверхностях для создания физических желобков. Поверхности могут также подвергаться процессу выдавливания рельефа после формования для создания на них небольших желобчатых элементов. Дополнительные примеры осуществления можно реализовать с использованием методов травления, которые могут включать в себя оптические процессы формирования рисунка различных типов.
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
В настоящем документе описаны диэлектрические пленки и диэлектрики. В качестве не имеющих ограничительного характера примеров, диэлектрические пленки или диэлектрики, используемые в части с изменяемыми оптическими свойствами жидкого кристалла, обладают характеристиками, подходящими для настоящего изобретения, представленного в настоящем документе. Диэлектрик может содержать один или более слоев материала, функционирующих по отдельности или вместе в качестве диэлектрика. Множество слоев можно использовать для достижения диэлектрических характеристик, превосходящих характеристики одиночного диэлектрика.
Диэлектрик может допускать наличие бездефектного изолирующего слоя с толщиной, необходимой для части с дискретно изменяемыми оптическими свойствами, например, между 1 и 10 мкм. Как известно специалистам в данной области, дефект может называться «микроотверстием», которое представляет собой отверстие, допускающее возможность электрического и/или химического контакта через диэлектрик. Диэлектрик при данной толщине может отвечать требованиям в отношении напряжения пробоя, согласно которым, например, диэлектрик должен выдерживать напряжение 100 вольт или более.
Диэлектрик может допускать производство с образованием криволинейных, конических, сферических и сложных трехмерных поверхностей (например, криволинейных поверхностей или неплоских поверхностей). Можно использовать стандартные способы покрытия методом погружения и центрифугирования или применять другие способы.
Диэлектрик может препятствовать повреждению из-за воздействия химикатов в части с изменяемыми оптическими свойствами, например, жидкого кристалла или жидкокристаллической смеси, растворителей, кислот и оснований или других материалов, которые могут присутствовать при формировании жидкокристаллического участка. Диэлектрик может препятствовать повреждению из-за воздействия инфракрасного, ультрафиолетового и видимого света. Нежелательное повреждение может включать в себя ухудшение параметров, описанных в настоящем документе, например, напряжения пробоя и светопропускания. Диэлектрик может препятствовать проникновению ионов. Диэлектрик может препятствовать электромиграции, росту дендритов и другим видам разложения расположенных ниже электродов. Диэлектрик может адгезивно прикрепляться к расположенному ниже электроду и/или подложке, например, с применением слоя, повышающего адгезивное сцепление. Диэлектрик может производиться с использованием способа, обеспечивающего низкий уровень загрязнения, малую концентрацию поверхностных дефектов, однородное покрытие и низкую шероховатость поверхности.
Диэлектрик может обладать относительной диэлектрической проницаемостью или диэлектрической постоянной, совместимой с электрической эксплуатацией системы, например, низкой относительной диэлектрической проницаемостью для уменьшения емкости в заданной области электрода. Диэлектрик может обладать высоким удельным сопротивлением, таким образом пропуская лишь очень небольшой ток, даже если приложено высокое напряжение. Диэлектрик может обладать свойствами, желательными для оптического устройства, например, высоким пропусканием, низкой дисперсией и показателем преломления в определенном диапазоне.
В качестве не имеющего ограничительного характера примера, диэлектрические материалы включают в себя один или более из парилена-C, парилена-HT, диоксида кремния, нитрида кремния и тефлона AF.
ЭЛЕКТРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Электроды, описанные в настоящем документе, используют для приложения электрического потенциала для получения электрического поля на жидкокристаллическом участке. По существу электрод содержит один или более слоев материала, функционирующих по отдельности или вместе в качестве электрода.
Электрод может прикрепляться к расположенной ниже подложке, диэлектрическому покрытию или другими объектами в системе, возможно, с применением усилителя адгезии (например, метакрилоксипропилтриметоксисилан). Электрод может формировать оказывающий полезное воздействие естественный оксид или подвергаться обработке для создания полезного оксидного слоя. Электрод может быть прозрачным, по существу прозрачным или непрозрачным, обладать высоким светопропусканием и слабым отражением. Электрод может подвергаться профилированию или травлению с помощью известных способов обработки. Например, электроды могут подвергаться испарению, металлизации напылением или нанесению гальваническим покрытием с использованием формирования рисунка методом фотолитографии и/или взрывной литографии.
Электрод может быть выполнен с возможностью иметь удельное сопротивление, подходящее для применения в электрической системе, описанной в настоящем документе, например, в соответствии с требованиями к сопротивлению в заданной геометрической конструкции.
Электроды могут производиться из одного или более материалов, таких как оксид индия и олова (ITO), оксид цинка с примесью алюминия (AZO), золото, нержавеющая сталь, хром, графен, слои легированного графена и алюминий. Следует понимать, что данный список не является исчерпывающим.
Электроды можно использовать для формирования электрического поля на участке между электродами. В некоторых примерах осуществления электроды можно формировать на множестве поверхностей. Может существовать возможность размещать электроды на любой поверхности или на всех сформированных поверхностях, и электрическое поле между поверхностями, на которых сформированы электроды, можно создавать путем приложения электрического потенциала по меньшей мере к двум таким поверхностям.
СПОСОБЫ
Следующие стадии способов представлены как примеры процессов, которые можно реализовать в соответствии с некоторыми аспектами настоящего изобретения. Следует понимать, что порядок, в котором представлены стадии способов, ни в коей мере не является ограничивающим, и настоящее изобретение может быть реализовано и при другом порядке. Кроме того, не все стадии являются необходимыми для реализации настоящего изобретения, и в различные примеры осуществления настоящего изобретения можно включить дополнительные стадии. Специалисту в данной области может быть очевидно, что можно реализовать дополнительные варианты осуществления, и такие способы входят в объем формулы изобретения.
На Фиг. 7 представлена структурная схема с примерами стадий, которые можно использовать для реализации настоящего изобретения. На стадии 701 формируется первый слой подложки, который может содержать заднюю криволинейную поверхность и иметь верхнюю поверхность с формой первого типа, которая может отличаться от формы поверхности других слоев подложки. В некоторых примерах осуществления разница может включать в себя различный радиус кривизны поверхности по меньшей мере в некоторой части, расположенной в оптической зоне. На стадии 702 формируется второй слой подложки, который может содержать переднюю криволинейную поверхность, или промежуточную поверхность, или часть промежуточной поверхности для более сложных устройств. На стадии 703 электродный слой можно нанести на первый слой подложки. Нанесение может происходить, например, путем осаждения из паровой фазы или методом нанесения гальванического покрытия. В некоторых примерах осуществления первый слой подложки может быть частью вставки, которая имеет участки как в оптической зоне, так и в неоптической зоне. Процесс осаждения покрытия на электрод может одновременно образовать соединительные элементы в некоторых вариантах осуществления. В некоторых примерах осуществления диэлектрический слой можно образовать на соединительных элементах или электродах. Диэлектрический слой может содержать многочисленные изолирующие или диэлектрические слои, например, такие как диоксид кремния.
На стадии 704 первый слой подложки можно дополнительно обработать, чтобы добавить центрирующий слой на предварительно нанесенный слой покрытия диэлектрика или электрода. Центрирующие слои можно нанести на верхний слой подложки и затем обработать стандартным способом, например, методом шлифовки, для создания желобков, характерных для стандартных центрирующих слоев, или посредством обработки с использованием воздействия энергетических частиц или света. Тонкие слои фотоанизотропных материалов можно обрабатывать посредством светового воздействия с образованием центрирующих слоев с различными характеристиками. Как указано выше, способы с образованием жидкокристаллических слоев, с помощью которых получают участки полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкими кристаллами, могут не включать в себя стадии, связанные с созданием центрирующих слоев.
На стадии 705 второй слой подложки можно подвергнуть дополнительной обработке. Электродный слой может быть осажден на втором слое подложки аналогичным образом, как показано на стадии 703. Затем в некоторых примерах осуществления, на стадии 706, диэлектрический слой можно нанести на второй слой подложки на электродном слое. Диэлектрический слой можно сформировать с изменяемой толщиной по всей его поверхности. Например, диэлектрический слой можно формовать на первом слое подложки. Альтернативно предварительно сформированный диэлектрический слой можно адгезивно прикрепить на электродную поверхность второго элемента подложки.
На стадии 707 центрирующий слой можно сформировать на втором слое подложки аналогичным образом, как показано на стадии 704. После стадии 707 два отдельных слоя подложки, которые могут образовывать по меньшей мере часть вставки для офтальмологической линзы, готовы к присоединению. В некоторых примерах осуществления на стадии 708 две части располагают в непосредственной близости друг к другу, а затем между ними будет добавлен жидкокристаллический материал. Существуют многочисленные способы введения жидкого кристалла между частями, включая, в качестве не имеющих ограничительного характера примеров, вакуумное введение, при котором полость вакуумируется, после чего обеспечивают возможность стекания жидкокристаллического материала в вакуумированное пространство. Кроме того, заполнению пространства жидкокристаллическим материалом будут способствовать капиллярные силы, присутствующие в пространстве между частями вставки для линзы. На стадии 709 две части можно расположить смежно друг с другом, а затем герметизировать с образованием элемента с изменяемыми оптическими свойствами с жидким кристаллом. Существуют многочисленные способы совместной герметизации частей, включая, в качестве не имеющих ограничительного характера примеров, применение адгезивов, уплотнителей и механических уплотнительных компонентов, таких как уплотнительные кольца и фиксаторы с защелкой.
В некоторых примерах осуществления две части такого типа, как были образованы на стадии 709, могут быть созданы путем повторения стадий способа от 701 до 709, в котором центрирующие слои смещены относительно друг друга, чтобы обеспечить получение линзы, которая может регулировать фокальную оптическую силу неполяризованного света. В таких примерах осуществления, два слоя с изменяемыми оптическими свойствами можно объединить с образованием вставки с изменяемыми оптическими свойствами. На стадии 710 часть с изменяемыми оптическими свойствами можно соединить с источником энергии и на ней можно разместить промежуточные или прикрепляемые компоненты.
На стадии 711 вставку с изменяемыми оптическими свойствами, полученную на стадии 710, можно разместить внутри части формы для литья. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами также может содержать или не содержать один или более компонентов. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления вставка с изменяемыми оптическими свойствами помещается в часть формы для литья механическим способом. Помещение механическим способом может включать в себя, например, применение робота или других средств автоматизации, известных в отрасли в качестве применяемых для установки компонентов способом поверхностного монтажа. В объем настоящего изобретения также входит помещение вставки с изменяемыми оптическими свойствами в форму человеком. Соответственно, для эффективного помещения вставки с изменяемыми оптическими свойствами с источником энергии в часть формы для литья можно использовать какие-либо механические или автоматизированные способы помещения таким образом, чтобы полимеризация реакционной смеси в частях формы для литья включала в себя изменяемые оптические свойства в полученной офтальмологической линзе.
В некоторых примерах осуществления вставка с изменяемыми оптическими свойствами может помещаться в форму для литья с присоединением к подложке. Источник энергии и один или более компонентов также можно присоединить к подложке и обеспечить электрическую связь со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами. Компоненты могут включать в себя, например, схему для управления оптической силой, прилагаемой к вставке с изменяемыми оптическими свойствами. Соответственно, в некоторых примерах осуществления компонент включает в себя механизм управления, приводящий в действие вставку с изменяемыми оптическими свойствами, чтобы изменить одну или более оптические характеристики, например, изменить состояние первой оптической силы на вторую оптическую силу.
В некоторых примерах осуществления процессор, микроэлектромеханические системы (МЭМС) и наноэлектромеханические системы (НЭМС) или другие компоненты также могут размещаться во вставке с изменяемыми оптическими свойствами и находиться в электрическом контакте с источником энергии. На стадии 712 реакционная смесь мономера может осаждаться в часть формы для литья. На стадии 713 вставку с изменяемыми оптическими свойствами можно привести в контакт с реакционной смесью. В некоторых вариантах осуществления порядок размещения элемента с изменяемыми оптическими свойствами и осаждения мономерной смеси может быть обратным. На стадии 714 первая часть формы для литья размещена в непосредственной близости ко второй части формы для литья с образованием полости для образования линзы по меньшей мере с частью реакционной смеси мономера и вставкой с изменяемыми оптическими свойствами в полости. Как описано выше, предпочтительные варианты осуществления включают в себя источник энергии и один или более компонентов, также находящихся в полости, соединенных посредством электрической связи со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами.
На стадии 715 происходит полимеризация реакционной смеси мономера в полости. Полимеризацию можно провести, например, путем воздействия одного или обоих из актиничного излучения и тепла. На стадии 716 офтальмологическую линзу удаляют из части формы для литья вместе со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, удерживаемой на или герметизированной в герметизирующим вставку полимеризованном материале, из которого выполнена офтальмологическая линза.
Хотя описанное в настоящем документе настоящее изобретение можно использовать для образования жестких или мягких контактных линз из любого известного материала для образования линз или материала, подходящего для производства таких линз, линзы настоящего изобретения предпочтительно представляют собой мягкие контактные линзы с содержанием воды от приблизительно 0 до приблизительно 90 процентов. Более предпочтительно, чтобы линзы были получены из мономеров, содержащих гидроксильные группы, карбоксильные группы или оба типа групп, или получены из силиконсодержащих полимеров, таких как силоксаны, гидрогели, силикон-гидрогели и их комбинации. Материал, подходящий для формирования линз настоящего изобретения можно получить путем взаимодействия смесей макромеров, мономеров и их комбинаций вместе с добавками, такими как инициаторы полимеризации. Подходящие материалы включают в себя, без ограничений, силикон-гидрогели, полученные из силиконовых макромеров и гидрофильных мономеров.
Прибор
На Фиг. 8 представлен автоматизированный прибор 810 с одной или более перемещаемыми стыковочными элементами 811. Множество частей формы для литья, каждая из которых связана со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами 814, удерживаются на поддоне 813 и передаются к перемещаемым стыковочным элементам 811. Примеры осуществления могут включать в себя, например, единый стыковочный элемент индивидуально помещаемой вставки с изменяемыми оптическими свойствами 814 или множество стыковочных элементов (не показаны) для одновременного размещения вставок с изменяемыми оптическими свойствами 814 во множестве частей форм для литья, а в некоторых примерах осуществления - в каждой части формы для литья. Размещение может происходить посредством вертикального перемещения 815 перемещаемых стыковочных элементов 811.
Другой аспект некоторых примеров осуществления настоящего изобретения включает в себя прибор для удерживания вставки с изменяемыми оптическими свойствами 814 во время формования вокруг данных компонентов тела офтальмологической линзы. В некоторых примерах осуществления вставка с изменяемыми оптическими свойствами 814 и источник энергии могут прикрепляться к удерживающим точкам на форме для литья линзы (не показано). Крепление к удерживающим точкам может осуществляться таким же полимеризованным материалом, из которого будет формоваться тело линзы. Другие примеры осуществления включают в себя слой форполимера на той части формы для литья, на которой могут закрепляться вставка с изменяемыми оптическими свойствами 814 и источник энергии.
Процессоры, включаемые в устройство-вставку
На Фиг. 9 представлен контроллер 900, который можно использовать в некоторых примерах осуществления настоящего изобретения. Контроллер 900 включает в себя процессор 910, который может включать в себя один или более процессорных компонентов, соединенных с устройством связи 920. В некоторых примерах осуществления контроллер 900 можно использовать для передачи энергии источнику энергии, помещенному в офтальмологическую линзу.
Контроллер может включать в себя один или более процессоров, соединенных с устройством связи, выполненных с возможностью передачи энергии посредством канала связи. Устройство связи можно использовать для электронного управления одним или более из размещения вставки с изменяемыми оптическими свойствами в офтальмологической линзе или передачи команды для управления устройством с изменяемыми оптическими свойствами.
Устройство связи 920 также можно использовать для сообщения, например, с одним или более компонентами контролирующего прибора или производственного оборудования.
Процессор 910 также может находиться в связи с устройством хранения данных 930. Устройство хранения данных 930 может содержать любое соответствующее устройство хранения информации, включая комбинации магнитных устройств хранения данных (например, накопителей на магнитных лентах и жестких магнитных дисках), оптических устройств хранения данных и/или полупроводниковых запоминающих устройств, таких как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).
В устройстве хранения данных 930 может храниться программа 940 для управления процессором 910. Процессор 910 выполняет инструкции программы 940 и, таким образом, работает в соответствии с настоящим изобретением. Например, процессор 910 может принимать информацию с описанием расположения вставки с изменяемыми оптическими свойствами, расположения устройства обработки данных и т.п. Устройство хранения данных 930 может также хранить офтальмологические данные в одной или более баз данных 950, 960. Базы данных 950 и 960 могут включать в себя специальную контролирующую логическую схему для управления энергией, идущей к линзе с изменяемыми оптическими свойствами и от нее.
ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ СЛОИ С ПРОФИЛИРОВАННЫМИ УЧАСТКАМИ ПОЛИМЕРНЫХ СЕТЕЙ С ВНЕДРЕННЫМ В ПРОМЕЖУТКИ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИМ МАТЕРИАЛОМ
На Фиг. 10A-C представлен альтернативный вариант осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами 1000, которую можно встроить в офтальмологическую линзу, с жидкокристаллическим слоем, содержащим полимеризованные участки 1020 и полимеризованные участки, богатые жидкокристаллическим материалом 1030. Каждый из аспектов различных элементов, которые можно образовать вокруг жидкокристаллического участка, может отличаться таким же разнообразием, как описано применительно к вставке с изменяемыми оптическими свойствами, описанной в настоящем документе. Следовательно, возможно существование переднего оптического элемента 1010 и заднего оптического элемента 1040, где в некоторых примерах осуществления данные оптические элементы могут содержать на себе, например, один или более электродов, диэлектрических слоев и центрирующих слоев. Как описано в предыдущих разделах, форма диэлектрических слоев может быть такой, что для устройства характерны локальные изменения толщины, и это может обеспечивать изменения переменного электрического поля в слоях, содержащих жидкие кристаллы. Описанные в настоящем документе и ранее различные примеры осуществления, относящиеся к управлению и к формированию диэлектрических слоев, согласуются с примерами осуществления, представленными на Фиг. 10A-C.
На Фиг. 10A представлена общая картина расположения участков полимерных сетей, показанных пунктирной линией 1005. Окружающий полимеризованный участок 1020 может быть выполнен таким образом, чтобы он был лишен или относительно лишен участков полимерных сетей с внедренными в промежутки жидкими кристаллами, тогда как жидкокристаллические участки, такие как 1030, можно сформировать в других местоположениях. Имеющие определенный профиль формы участки сетей с внедренными в промежутки жидкими кристаллами, показанные границей 1005, могут предоставлять дополнительные способы для формирования устройств, использующих жидкокристаллический слой во вставке с изменяемыми оптическими свойствами.
На оптическое излучение, проходящее через жидкокристаллический слой, будут оказывать совокупный эффект жидкокристаллические участки, с которыми будет взаимодействовать излучение. Таким образом, те части слоя, в которых под воздействием света будет находиться больше жидкокристаллических участков, фактически будут иметь более высокий эффективный показатель преломления света. В альтернативной интерпретации можно считать, что толщина жидкокристаллического слоя будет меняться при задании границы 1005 таким образом, чтобы она охватывала меньшее число жидкокристаллических молекул.
Как показано на Фиг. 10B, жидкокристаллические молекулы могут находиться в промежутках полимеризованной сети, а в некоторых примерах осуществления можно сформировать слой, в котором полимерная главная цепь сети также может содержать ориентированные жидкокристаллические части, способные ориентировать свободные жидкие кристаллы, находящиеся в промежутках. Как показано элементом 1050, полимерная сеть может сориентировать жидкие кристаллы.
Как показано на Фиг. 10C, применение электрического поля 1070 путем приложения электрического потенциала с обеих сторон жидкокристаллического слоя может приводить к центрированию жидкокристаллических молекул внутри участков сетей, как показано, например, элементом 1060. Данное центрирование приводит к изменению эффективного показателя преломления луча света в непосредственной близости к участку сети. Данный эффект, в сочетании с изменением плотности или наличия участков сетей в жидкокристаллическом слое, может приводить к электрически изменяемому эффекту фокусировки, обусловленному изменением эффективного показателя преломления в соответствующем профилированном участке, который содержит участки сетей с внедренными жидкокристаллическими молекулами.
В некоторых описанных примерах осуществления элементы вставки могут иметь характерную кривизну поверхностей. В некоторых примерах осуществления кривизна некоторых или всех поверхностей вставки может быть одинаковой или аналогичной, а в других вариантах осуществления может отличаться. Конфигурация элементов вставки может формировать между элементами участки, образующие пространство, в котором могут находиться различные элементы, описанные в настоящем документе, такие как электродные слои, центрирующие слои и жидкокристаллические слои. Пространство между элементами вставки может образовывать камеру, в которую можно залить жидкокристаллический слой и в которой в некоторых вариантах осуществления и содержится слой.
В настоящем изобретении жидкокристаллический слой можно полимеризовать описанными способами, и, следовательно, он может формировать собственный уровень локализации. Полимеризованный слой в некоторых вариантах осуществления можно сформировать в указанной выше камере. В других примерах осуществления между первым элементом вставки и вторым элементом вставки может находиться полимеризованный жидкокристаллический слой, который образует свой собственный уровень локализации.
В других вариантах осуществления можно создать криволинейный слой полимеризованного жидкокристаллического материала, который после обработки будет существовать в затвердевшем виде сам по себе без дальнейшего присоединения к элементам вставки или элементам формы для литья, которые могут подходить для придания материалу криволинейной формы. После этого полученный изолированный криволинейный слой полимеризованного жидкокристаллического материала может иметь поверхности, к которым можно применять дополнительные виды обработки, описанные в настоящем документе. Например, на одной или обеих поверхностях полимеризованного жидкокристаллического слоя можно сформировать электроды, во многом аналогично тому, как их формируют на элементах вставки. В некоторых примерах осуществления на полученном изолированном криволинейном слое полимеризованного жидкокристаллического материала можно сформировать центрирующие слои. В некоторых других примерах осуществления центрирующие слои могут присутствовать и могут получать рисунок либо на поверхности элементов вставки, либо на поверхности элементов формы для литья, используемой для создания полимеризованного элемента. Данные центрирующие слои, присутствующие на элементах вставки или элементах формы для литья, могут придавать определенную ориентацию жидкокристаллическим полимерным материалам, как описано выше. В процессе удаления элементов вставки или элементов формы для литья и освобождения криволинейного полимеризованного жидкокристаллического слоя центрирующий слой в некоторых примерах осуществления можно убрать, а в других примерах осуществления - полностью или частично оставить.
Полученный объект, созданный путем формования изолированного элемента с одним или более криволинейными жидкокристаллическими слоями, можно обработать с использованием способов, аналогичных применяемым к устройству-вставке для получения офтальмологических устройств, как описано в настоящем документе.
В настоящем подробном описании приводятся ссылки на элементы, показанные на фигурах. Многие из элементов приведены для справки, чтобы проиллюстрировать обладающие признаками изобретения примеры осуществления для лучшего понимания. Относительный масштаб фактических элементов может значительно отличаться от показанных элементов, причем следует понимать, что отличия относительных показанных масштабов должны входит в сущность настоящего изобретения. Например, масштаб жидкокристаллических молекул может быть слишком мал, чтобы их можно было показать в реальном масштабе частей вставки. Изображение элементов, представляющих жидкокристаллические молекулы в том же масштабе, что и части вставки, чтобы сделать возможным представление таких факторов, как центрирование молекул, является, таким образом, таким примером масштаба изображения, который в реальных вариантах осуществления может быть совсем иным.
Хотя представленные и описанные в настоящем документе варианты осуществления считаются наиболее практичными и предпочтительными, очевидно, что специалистам в данной области будут понятны возможности отступления от конкретных конфигураций и способов, представленных и описанных в настоящем документе, которые можно использовать без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Настоящее изобретение не ограничивается отдельными конструкциями, описанными и показанными в настоящем документе, но все его конструкции должны быть согласованы со всеми модификациями, которые могут входить в объем приложенной формулы изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, ВКЛЮЧАЮЩИХ В СЕБЯ ГРАДИЕНТНО УПОРЯДОЧЕННЫЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СЛОИ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЛОИ ОСОБОЙ ФОРМЫ | 2014 |
|
RU2604571C2 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, СОДЕРЖАЩИХ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СЛОИ, ИМЕЮЩИЕ ГРАДИЕНТНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ И ЗАДАННУЮ ФОРМУ | 2014 |
|
RU2595824C2 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, ВКЛЮЧАЮЩИХ УЧАСТКИ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОЛИМЕРНОЙ СЕТКИ ОСОБОЙ ФОРМЫ ИЗ ЖИДКОГО КРИСТАЛЛА | 2014 |
|
RU2594367C2 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, ВКЛЮЧАЮЩИХ В СЕБЯ ЦИКЛОИДАЛЬНО ОРИЕНТИРОВАННЫЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СЛОИ | 2014 |
|
RU2605806C2 |
| СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, ВКЛЮЧАЮЩИХ В СЕБЯ ЦИКЛОИДАЛЬНО ОРИЕНТИРОВАННЫЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СЛОИ | 2014 |
|
RU2596883C2 |
| ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО С ИЗМЕНЯЕМЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ, ВКЛЮЧАЮЩЕЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ | 2014 |
|
RU2622462C2 |
| СПОСОБ И АППАРАТ ДЛЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, СОДЕРЖАЩИХ ДИЭЛЕКТРИКИ И НАНОМАСШТАБНЫЕ КАПЛИ ЖИДКОГО КРИСТАЛЛА | 2014 |
|
RU2600276C2 |
| ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО С ИЗМЕНЯЕМЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ, ВКЛЮЧАЮЩЕЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ С НАНОРАЗМЕРНЫМИ КАПЛЯМИ ИЗ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ | 2014 |
|
RU2611076C2 |
| ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО С ИЗМЕНЯЕМЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ, СОДЕРЖАЩЕЕ ФОРМОВАННЫЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ | 2014 |
|
RU2594437C2 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, ВКЛЮЧАЮЩИХ ГИБРИДНЫЕ ОРИЕНТИРУЮЩИЕ СЛОИ И ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СЛОИ ОСОБОЙ ФОРМЫ | 2014 |
|
RU2592474C2 |
Изобретение относится к способам и прибору для оснащения офтальмологической линзы вставкой с изменяемыми оптическими свойствами. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами может иметь внутри поверхности с различающимися радиусами кривизны. Жидкокристаллический слой можно использовать для осуществления функции изменения оптических свойств. В некоторых вариантах осуществления жидкокристаллический слой может содержать участки полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом. Источник энергии выполнен с возможностью питать вставку с изменяемыми оптическими свойствами, включенную в офтальмологическую линзу. В некоторых вариантах осуществления офтальмологическую линзу отливают из силикон-гидрогеля. Различные элементы офтальмологической линзы могут включать в себя управляемые электрическим способом рефракционные характеристики электроактивных жидкокристаллических слоев. Изобретение обеспечивает возможность придания вставке офтальмологической линзе изменяемые оптические свойства. 6 н. и 34 з.п. ф-лы, 10 ил.
1. Устройство офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, расположенной по меньшей мере в части оптической зоны устройства офтальмологической линзы, причем вставка с изменяемыми оптическими свойствами содержит:
криволинейную переднюю поверхность и криволинейную заднюю поверхность, причем передняя поверхность и задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере части одной камеры;
диэлектрический слой в непосредственной близости к по меньшей мере одной из криволинейной передней поверхности и криволинейной задней поверхности, причем толщина диэлектрического слоя меняется в пределах по меньшей мере части внутри оптической зоны;
источник энергии, встроенный во вставку с изменяемыми оптическими свойствами по меньшей мере на участке, содержащем неоптическую зону; и
слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри по меньшей мере одной камеры, причем слой включает в себя участки полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом.
2. Устройство офтальмологической линзы по п. 1, в котором полимерная сеть содержит химически присоединенные жидкокристаллические молекулы.
3. Устройство офтальмологической линзы по п. 2, в котором внутри слоя, образованного из участков полимерных сетей жидкокристаллического материала, участок, содержащий жидкие кристаллы в промежутках сети, представляет собой часть слоя между криволинейной передней поверхностью и криволинейной задней поверхностью и обладает профилем формы, способным вызывать оптический эффект, дополняющий эффект изменения толщины в диэлектрическом слое.
4. Устройство офтальмологической линзы по п. 2, в котором линза представляет собой контактную линзу.
5. Устройство офтальмологической линзы по п. 4, дополнительно содержащее:
первый слой электродного материала в непосредственной близости к задней криволинейной поверхности; и
второй слой электродного материала в непосредственной близости к передней криволинейной поверхности.
6. Устройство офтальмологической линзы по п. 5, в котором форма переднего элемента вставки и заднего элемента вставки компенсирует изменение толщины диэлектрической пленки таким образом, что жидкокристаллический слой является приблизительно равномерным по толщине по меньшей мере на участке, образующем оптическую зону.
7. Устройство офтальмологической линзы по п. 6, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами изменяет фокальную характеристику линзы.
8. Устройство офтальмологической линзы по п. 7, дополнительно содержащее электрическую схему, которая управляет потоком электрической энергии от источника энергии к первому и второму электродным слоям.
9. Устройство офтальмологической линзы по п. 8, в котором электрическая схема содержит процессор.
10. Устройство офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, расположенной по меньшей мере в части оптической зоны устройства офтальмологической линзы, причем вставка с изменяемыми оптическими свойствами содержит:
криволинейную первую переднюю поверхность и криволинейную первую заднюю поверхность, причем первая передняя поверхность и первая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере части первой камеры;
криволинейную вторую переднюю поверхность и криволинейную вторую заднюю поверхность, причем вторая передняя поверхность и вторая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере части второй камеры;
диэлектрический слой в непосредственной близости по меньшей мере к одной из криволинейной первой передней поверхности, криволинейной второй передней поверхности, криволинейной первой задней поверхности и криволинейной второй задней поверхности, причем диэлектрический слой имеет разную толщину по меньшей мере в пределах части внутри оптической зоны;
слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный по меньшей мере в одной из первой камеры и второй камеры, причем слой образован из участков полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом; и
источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере на участке, содержащем неоптическую зону.
11. Устройство офтальмологической линзы по п. 10, в котором полимерная сеть содержит химически присоединенные жидкокристаллические молекулы.
12. Устройство офтальмологической линзы по п. 11, в котором внутри слоя, образованного из участков полимерных сетей жидкокристаллического материала, участок, содержащий жидкие кристаллы в промежутках сети, представляет собой часть слоя между криволинейной передней поверхностью и криволинейной задней поверхностью и обладает профилем формы, способным вызывать оптический эффект, дополняющий эффект различного диэлектрического слоя.
13. Устройство офтальмологической линзы по п. 10, в котором линза представляет собой контактную линзу.
14. Устройство офтальмологической линзы по п. 13, дополнительно содержащее:
первый слой электродного материала в непосредственной близости к первой криволинейной задней поверхности; и
второй слой электродного материала в непосредственной близости к криволинейной первой передней поверхности.
15. Устройство офтальмологической линзы по п. 14, в котором слой жидкокристаллического материала имеет разный показатель преломления, что влияет на луч света, проходящий через слой жидкокристаллического материала, когда электрический потенциал приложен к первому слою электродного материала и второму слою электродного материала.
16. Устройство офтальмологической линзы по п. 15, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами изменяет фокальную характеристику линзы.
17. Устройство офтальмологической линзы по п. 16, дополнительно содержащее электрическую схему, которая управляет потоком электрической энергии от источника энергии к первому и второму электродным слоям.
18. Устройство офтальмологической линзы по п. 17, в котором электрическая схема содержит процессор.
19. Устройство контактной линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, расположенной по меньшей мере в части оптической зоны устройства контактной линзы, причем вставка с изменяемыми оптическими свойствами содержит:
криволинейную первую переднюю поверхность и криволинейную первую заднюю поверхность, причем первая передняя поверхность и первая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере первой камеры;
первый слой электродного материала в непосредственной близости к криволинейной первой передней поверхности;
второй слой электродного материала в непосредственной близости к криволинейной первой задней поверхности;
первый слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри первой камеры, причем первый слой образован из участков полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом, причем полимерная сеть содержит химически присоединенные жидкокристаллические молекулы, причем первый слой жидкокристаллического материала имеет разный показатель преломления, что влияет на луч света, проходящий через первый слой жидкокристаллического материала при приложении электрического потенциала к первому слою электродного материала и второму слою электродного материала;
криволинейную вторую переднюю поверхность и криволинейную вторую заднюю поверхность, причем вторая передняя поверхность и вторая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере второй камеры;
третий слой электродного материала в непосредственной близости к криволинейной второй передней поверхности;
четвертый слой электродного материала в непосредственной близости к криволинейной второй задней поверхности;
второй слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри второй камеры, причем второй слой образован из участков полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом, причем полимерная сеть содержит химически присоединенные жидкокристаллические молекулы, причем второй слой жидкокристаллического материала имеет разный показатель преломления, что влияет на луч света, проходящий через первый слой жидкокристаллического материала при приложении электрического потенциала к третьему слою электродного материала и четвертому слою электродного материала;
диэлектрический слой в непосредственной близости по меньшей мере к одной из криволинейной первой передней поверхности, криволинейной второй передней поверхности, криволинейной первой задней поверхности и криволинейной второй задней поверхности, причем диэлектрический слой имеет разную толщину по меньшей мере в пределах части внутри оптической зоны;
источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере на участке, содержащем неоптическую зону;
электрическую схему, содержащую процессор, которая управляет потоком электрической энергии от источника энергии к одному или более из первого, второго, третьего или четвертого электродных слоев; и
причем вставка с изменяемыми оптическими свойствами изменяет фокальную характеристику офтальмологической линзы.
20. Устройство контактной линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, расположенной по меньшей мере в части оптической зоны устройства контактной линзы, причем вставка с изменяемыми оптическими свойствами содержит:
слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри вставки с изменяемыми оптическими свойствами, причем слой образован из участков полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом, причем по меньшей мере первая поверхность слоя является криволинейной; и
диэлектрический слой в непосредственной близости к слою, содержащему жидкокристаллический материал, причем диэлектрический слой имеет разную толщину по меньшей мере в пределах части внутри оптической зоны.
21. Устройство офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, расположенной по меньшей мере в части оптической зоны устройства офтальмологической линзы, причем вставка с изменяемыми оптическими свойствами содержит:
передний криволинейный элемент вставки и задний криволинейный элемент вставки, причем задняя поверхность переднего криволинейного элемента имеет первую кривизну, а передняя поверхность заднего криволинейного элемента имеет вторую кривизну;
диэлектрический слой в непосредственной близости к слою, содержащему жидкокристаллический материал, причем диэлектрический слой имеет разную толщину по меньшей мере в пределах части внутри оптической зоны;
источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере на участке, содержащем неоптическую зону; и
слой, содержащий жидкокристаллический материал, причем слой образован из участков полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом.
22. Устройство офтальмологической линзы по п. 21, в котором полимерная сеть содержит химически присоединенные жидкокристаллические молекулы.
23. Устройство офтальмологической линзы по п. 22, в котором внутри слоя, образованного из участков полимерных сетей жидкокристаллического материала, участок, содержащий жидкие кристаллы в промежутках сети, представляет собой часть слоя между оптическими элементами и обладает профилем формы, способным вызывать оптический эффект, дополняющий эффект кривизны поверхностей.
24. Устройство офтальмологической линзы по п. 21, в котором первая кривизна отличается от второй кривизны.
25. Устройство офтальмологической линзы по п. 21, в котором линза представляет собой контактную линзу.
26. Устройство офтальмологической линзы по п. 25, дополнительно содержащее:
первый слой электродного материала в непосредственной близости к задней поверхности переднего криволинейного элемента; и
второй слой электродного материала в непосредственной близости к передней поверхности заднего криволинейного элемента.
27. Устройство офтальмологической линзы по п. 26, в котором слой жидкокристаллического материала имеет разный показатель преломления, что влияет на луч света, проходящий через слой жидкокристаллического материала, когда электрический потенциал приложен к первому слою электродного материала и второму слою электродного материала.
28. Устройство офтальмологической линзы по п. 27, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами изменяет фокальную характеристику линзы.
29. Устройство офтальмологической линзы по п. 28, дополнительно содержащее электрическую схему, которая управляет потоком электрической энергии от источника энергии к первому и второму электродным слоям.
30. Устройство офтальмологической линзы по п. 29, в котором электрическая схема содержит процессор.
31. Устройство офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, расположенной по меньшей мере в части оптической зоны устройства офтальмологической линзы, причем вставка с изменяемыми оптическими свойствами содержит:
передний криволинейный элемент вставки, по меньшей мере первый промежуточный криволинейный элемент и задний криволинейный элемент вставки, причем задняя поверхность переднего криволинейного элемента имеет первую кривизну, а передняя поверхность первого промежуточного криволинейного элемента имеет вторую кривизну;
диэлектрический слой в непосредственной близости по меньшей мере к одному из переднего криволинейного элемента вставки, первого промежуточного криволинейного элемента и заднего криволинейного элемента вставки, причем диэлектрический слой имеет разную толщину по меньшей мере в пределах части внутри оптической зоны;
источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере на участке, содержащем неоптическую зону; и
вставку с изменяемыми оптическими свойствами, содержащую слой, содержащий жидкокристаллический материал, причем слой образован из участков полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом.
32. Устройство офтальмологической линзы по п. 31, в котором полимерная сеть содержит химически присоединенные жидкокристаллические молекулы.
33. Устройство офтальмологической линзы по п. 32, в котором первая кривизна отличается от второй кривизны.
34. Устройство офтальмологической линзы по п. 31, в котором линза представляет собой контактную линзу.
35. Устройство офтальмологической линзы по п. 34, дополнительно содержащее:
первый слой электродного материала в непосредственной близости к переднему криволинейному элементу; и
второй слой электродного материала в непосредственной близости к одному или более из промежуточного криволинейного элемента и заднего криволинейного элемента.
36. Устройство офтальмологической линзы по п. 34, дополнительно содержащее:
первый слой электродного материала в непосредственной близости к переднему криволинейному элементу; и
второй слой электродного материала в непосредственной близости к промежуточному криволинейному элементу.
37. Устройство офтальмологической линзы по п. 36, в котором слой жидкокристаллического материала имеет разный показатель преломления, что влияет на луч света, проходящий через слой жидкокристаллического материала, когда электрический потенциал приложен к первому слою электродного материала и второму слою электродного материала.
38. Устройство офтальмологической линзы по п. 37, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами изменяет фокальную характеристику линзы.
39. Устройство офтальмологической линзы по п. 38, дополнительно содержащее электрическую схему, которая управляет потоком электрической энергии от источника энергии к первому и второму электродным слоям.
40. Устройство офтальмологической линзы по п. 39, в котором электрическая схема содержит процессор.
| Способ получения диэлектрического покрытия мишеней запоминающих электронно-лучевых трубок | 1959 |
|
SU125841A1 |
| US 4373218 A, 15.02.1983 | |||
| US 4244060 A, 13.01.1981 | |||
| Дыхательный прибор (респиратор) для подогревания вдыхаемого воздуха выдыхаемым | 1925 |
|
SU4849A1 |
