ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА СМЕЖНЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящий патент 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. Обсуждение смежной области
Традиционно офтальмологическая линза, такая как контактная или интраокулярная линза, обладает предварительно заданными оптическими характеристиками. Контактная линза, например, может предоставлять одну или более из следующих возможностей: коррекцию зрения, косметическое улучшение и терапевтическое воздействие, но только в виде набора 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 материал линзы активного агента позволяет использовать линзу в терапевтических целях.
На сегодняшний день оптические характеристики офтальмологической линзы обусловлены ее физическими характеристиками. По существу, оптические свойства линзы определяют и затем внедряют в процессе ее изготовления, например, отливкой или токарной обработкой. После изготовления линзы ее оптические характеристики остаются постоянными. Однако для обеспечения аккомодации зрения для пользователя иногда может быть эффективно наличие более одной доступной оптической силы. В отличие от тех, кто пользуется очками и может менять очки для оптической коррекции, пользователи контактных либо интраокулярных линз до сих пор могли менять оптические характеристики, только прикладывая значительные усилия или используя очки в дополнение к контактным либо интраокулярным линзам.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Соответственно, настоящее изобретение включает в себя инновации, относящиеся к вставке с изменяемыми оптическими свойствами, использующей жидкокристаллические элементы, которая может обладать энергообеспечением, может быть включена в офтальмологическое устройство и имеет возможность изменять оптические свойства устройства. Примеры таких офтальмологических устройств могут включать в себя контактную линзу или интраокулярную линзу. Кроме того, здесь представлены способы и устройство для изготовления офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, использующей жидкокристаллические элементы. Ряд вариантов осуществления также включает в себя литую силиконгидрогелевую контактную линзу с жесткой или формуемой вставкой с энергообеспечением, которая дополнительно включает в себя часть с изменяемыми оптическими свойствами, причем вставка включена в офтальмологическую линзу биосовместимым образом.
Таким образом, описание настоящего изобретения включает в себя описание офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, устройства формирования офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, а также способов их производства. Источник энергии можно нанести или установить на вставку с изменяемыми оптическими свойствами, а вставку можно поместить вблизи первой части формы для литья и/или второй части формы для литья. Композицию, содержащую реакционную смесь мономера (далее - «реакционная смесь мономера»), помещают между первой частью формы для литья и второй частью формы для литья. Первую часть формы для литья располагают вблизи второй части формы для литья, тем самым формируя полость линзы с несущей вставкой с энергообеспечением и по меньшей мере некоторым количеством реакционной смеси мономера в полости линзы; реакционную смесь мономера подвергают воздействию актиничного излучения для формирования офтальмологической линзы. Линзы формируют путем управления потоком актиничного излучения, которым облучают реакционную смесь мономера. В некоторых вариантах осуществления край офтальмологической линзы или герметизирующий вставку слой содержит стандартные гидрогелевые составы для офтальмологической линзы. Примеры материалов с характеристиками, которые могут обеспечивать приемлемое сочетание со множеством материалов вставки, могут включать в себя, например, материалы семейства нарафилкона (включая нарафилкон A и нарафилкон B), семейства этафилкона (включая этафилкон A), галифилкон А и сенофилкон А.
Способы формирования вставки с изменяемыми оптическими свойствами, использующей жидкокристаллические элементы, и полученные вставки представляют собой важные аспекты различных примеров осуществления настоящего изобретения. В ряде примеров осуществления жидкий кристалл можно размещать между ориентирующими слоями, которые могут устанавливать ориентацию покоя жидкого кристалла. В некоторых примерах осуществления ориентирующие слои можно структурировать различным образом. Формирование структуры ориентирующих слоев можно выполнить так, чтобы упорядочение молекул в ориентирующих слоях взаимодействовало с молекулами жидких кристаллов с образованием плавно изменяющейся структуры от первой ориентации в центре линзы до второй ориентации на краю линзы или вблизи него.
В конфигурации с гибридным упорядочением структура на одной стороне жидкокристаллического слоя может отличаться от структуры на другой стороне. Конфигурация с гибридным упорядочением может иметь преимущество в том, что потенциал, при воздействии которого молекулы жидкого кристалла впервые центрируются по внешнему полю, может быть ниже или в некоторых примерах осуществления может составлять ноль вольт. Если структура ориентирующего слоя с одной стороны жидкокристаллического слоя сформирована таким образом, что молекулы жидкого кристалла обладают поперечным упорядочением, в котором их длина ориентирована перпендикулярно поверхности, тогда при воздействии на слой незначительного внешнего поля соседние молекулы жидкого кристалла более легко смещаются в такое же перпендикулярное положение. Благодаря этому можно получить устройства линзы, которые могут работать при более низком уровне подачи питания.
В некоторых вариантах осуществления с гибридным упорядочением, когда одна сторона ориентирована в поперечном упорядочении, другая сторона может быть ориентирована в гомогенную конфигурацию, в которой длинная ось молекул жидкого кристалла ориентирована параллельно поверхности. В некоторых примерах осуществления гомогенная конфигурация, выстроенная посредством ориентирующего слоя, может иметь предпочтительную ось выравнивания в плоскости, параллельной поверхности. Например, все молекулы могут ориентироваться вдоль первой оси. В таких случаях гомогенное упорядочение может создавать эффективный показатель преломления, который будет выше для одного линейно поляризованного направления света, чем для ортогонального направления. В других примерах осуществления молекулы могут выстраиваться в структуру гомогенного упорядочения, тогда как в поверхностном слое их оси могут иметь заданные, но произвольно направленные ориентации.
В некоторых примерах осуществления может быть образована гибридная структура, где на одной стороне жидкокристаллического слоя запрограммировано поперечное упорядочение, а на другой стороне слоя упорядочение жидких кристаллов может быть запрограммировано в любой ориентации между поперечной и гомогенной, включая эти крайние случаи. Эта изменяющаяся ориентация, упорядоченная ориентирующим слоем с одной стороны жидкокристаллического слоя, может изменяться вдоль поверхности типовой линзы. В некоторых примерах осуществления пространственная вариация может вводиться в ориентирующие слои посредством оптической, химической или физической обработки соответствующей поверхности ориентирующего слоя.
В некоторых примерах осуществления жидкокристаллический слой и окружающие слои могут быть изогнуты в пространстве, создавая трехмерную поверхность линзы, где могут возникать вышеупомянутые эффекты. На отдельном участке такой поверхности маленький участок может быть смоделирован как плоская поверхность для понимания упомянутых эффектов. Альтернативно данные эффекты можно интерпретировать как возникающие в изогнутом пространстве поверхности линзы, в котором упорядочение может быть охарактеризовано либо как поперечное, либо гомогенное по отношению к локальной поверхности, изогнутой по всему своему размеру.
Два упомянутых ориентирующих слоя могут находиться в электрической связи с источником энергии посредством электродов, нанесенных на слои подложки, содержащие часть с изменяемыми оптическими свойствами. Электроды могут получать энергообеспечение через промежуточное соединение с источником энергии или непосредственно через компоненты, встроенные во вставку.
Подача питания на электродные слои может приводить к сдвигу в жидком кристалле от ориентации покоя, которая может быть структурирована в гибридную структуру, до ориентации 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 вариантах осуществления, где подача питания происходит по шкале энергетических уровней, жидкий кристалл может иметь множество ориентаций с энергообеспечением. Могут быть реализованы также дополнительные примеры осуществления, в которых способ подачи питания может вызывать переключение между различными состояниями за счет импульса подачи питания.
Результирующее упорядочение и ориентация молекул воздействуют на свет, проходящий через жидкокристаллический слой, вызывая, таким образом, изменение во вставке с изменяемыми оптическими свойствами. Например, рефракционные свойства, получаемые в результате упорядочения и ориентации, могут влиять на падающий свет. Кроме того, такое воздействие может включать в себя эффект нарушения поляризации света. Некоторые примеры осуществления могут включать в себя вставку с изменяемыми оптическими свойствами, в которой подача питания изменяет фокальные характеристики линзы.
В некоторых примерах осуществления слой жидкого кристалла может быть образован способом, при помощи которого вызывают полимеризацию полимеризуемой смеси, содержащей молекулы жидкого кристалла. Мономер(ы), используемый(ые) для образования полимерного матрикса, сами по себе могут содержать присоединенные жидкокристаллические части. Путем управления полимеризацией и введения молекул жидкого кристалла, не присоединенных к мономерным соединениям, можно сформировать матрикс из участков поперечносшитого полимера, который будет включать в себя участки, где находятся отдельные молекулы жидких кристаллов. Терминологически такую комбинацию поперечносшитых полимеризованных молекул с включенными в промежутки молекулами жидкого кристалла можно назвать сетевой конфигурацией. Ориентирующие слои, которые могут образовывать многочисленные примеры упорядочения гибридного типа, могут направлять упорядочение молекул жидкого кристалла, присоединенных к мономеру таким образом, что сетевая структура из полимеризованного материала будет ориентирована по направляющим ориентирующим слоям. Присоединенные молекулы жидкого кристалла при полимеризации фиксируются в определенной ориентации, однако молекулы жидкого кристалла, размещенные в промежутках, могут свободно менять свою ориентацию в пространстве. При отсутствии внешнего воздействия свободные молекулы жидких кристаллов будут иметь упорядочение, зависящее от матрикса упорядоченных молекул жидких кристаллов.
Соответственно, в некоторых примерах осуществления офтальмологическое устройство можно сформировать путем введения вставки с изменяемыми оптическими свойствами, содержащей молекулы жидкого кристалла, внутрь офтальмологического устройства. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами может содержать по меньшей мере часть, которую можно размещать в оптической зоне офтальмологического устройства. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами может содержать передний элемент вставки и задний элемент вставки. В некоторых примерах осуществления молекулы жидкого кристалла могут быть упорядочены в структуру, в которой упорядочение молекул на первой стороне жидкокристаллического слоя является отличным от конфигурации на второй поверхности.
Любая или обе поверхности переднего и заднего элементов вставки могут быть изогнуты различным образом, а в некоторых примерах осуществления радиус кривизны задней поверхности переднего элемента вставки может отличаться от радиуса кривизны передней поверхности заднего элемента вставки. В состав линзы и вставки можно включать источник энергии, при этом в некоторых примерах осуществления источник энергии можно размещать таким образом, чтобы по меньшей мере некоторая его часть находилась в неоптической зоне устройства.
В некоторых примерах осуществления офтальмологическое устройство может представлять собой контактную линзу.
В некоторых примерах осуществления вставка офтальмологического устройства может содержать электроды, изготовленные из различных материалов, включая прозрачные материалы, такие как оксид индия и олова (ITO) в качестве примера, не имеющего ограничительного характера. Первый электрод можно размещать вблизи задней поверхности переднего изогнутого элемента, при этом второй электрод можно размещать вблизи передней поверхности заднего изогнутого элемента. Когда к первому и второму электродам прикладывают электрический потенциал, в жидкокристаллическом слое, размещенном между электродами, может образоваться электрическое поле. Приложение электрического поля к жидкокристаллическому слою может вызвать физическое упорядочение свободных молекул жидких кристаллов, находящихся в слое, в направлении электрического поля. В некоторых примерах осуществления свободные молекулы жидкого кристалла можно размещать на участках промежутков полимерной сетки, а в некоторых примерах осуществления полимерная главная цепь может содержать химически связанные молекулы жидкого кристалла, которые можно центрировать в процессе полимеризации при помощи ориентирующих слоев. Когда молекулы жидких кристаллов центрируются в направлении электрического поля, такое упорядочение может вызвать изменение оптических характеристик, при котором световой луч может восприниматься как проходящий через слой, содержащий молекулы жидких кристаллов. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, можно привести изменение коэффициента преломления, вызванное изменением упорядочения. В некоторых вариантах осуществления изменение оптических характеристик может привести к изменению фокальных свойств линзы, содержащей слой с молекулами жидких кристаллов.
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 контролировать 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 примерах осуществления устройство-вставка может содержать не только передний элемент вставки и задний элемент вставки. Между передним элементом вставки и задним элементом вставки можно размещать промежуточный элемент или элементы. Например, слой, содержащий жидкий кристалл, можно размещать между передним элементом вставки и промежуточным элементом. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами может содержать по меньшей мере часть, которую можно размещать в оптической зоне офтальмологического устройства. Любая или обе поверхности передней, промежуточной и задней части вставки могут быть изогнуты различным образом, при этом в некоторых вариантах осуществления радиус кривизны задней поверхности передней части вставки может отличаться от радиуса кривизны передней поверхности промежуточной части вставки. В состав линзы и вставки можно включать источник энергии, при этом в некоторых примерах осуществления источник энергии можно размещать 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 молекулу жидкого кристалла, и молекула или молекулы жидкого кристалла также могут находиться на участках полимерной сетки с размещенным в промежутках жидкокристаллическим материалом. В некоторых примерах осуществления может присутствовать гибридное упорядочение, в котором одна сторона одного из жидкокристаллических слоев упорядочена так, что упорядочение молекул жидкого кристалла отличается от другой стороны. В некоторых примерах осуществления гибридных структур молекулы жидкого кристалла могут быть ориентированы в поперечное упорядочение на одной стороне одного или более жидкокристаллических слоев и в гомогенное упорядочение на другой стороне. В некоторых примерах осуществления передний элемент вставки, задний элемент вставки и по меньшей мере первый промежуточный элемент вставки офтальмологического устройства могут 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, изготовленные из различных материалов, включая прозрачные материалы, такие как оксид индия и олова (ITO) в качестве примера, не имеющего ограничительного характера. Первый электрод можно размещать вблизи задней поверхности переднего изогнутого элемента, при этом второй электрод может находиться вблизи передней поверхности промежуточного элемента. В некоторых примерах осуществления передний элемент вставки может иметь поверхность с первой кривизной, а промежуточный элемент вставки может иметь вторую поверхность со второй кривизной. В некоторых вариантах осуществления первая кривизна может отличаться от второй кривизны. Когда к первому и второму электродам прикладывают электрический потенциал, в жидкокристаллическом слое, размещенном между электродами, может образоваться электрическое поле. Приложение электрического поля к жидкокристаллическому слою может вызвать физическое упорядочение молекул жидкого кристалла, находящихся в слое, с электрическим полем. В некоторых примерах осуществления молекулы жидкого кристалла можно размещать на участках полимерной сетки с размещенным в промежутках жидкокристаллическим материалом. Когда молекулы жидкого кристалла центрируются в направлении электрического поля, такое упорядочение может вызвать изменение оптических характеристик, при котором световой луч может восприниматься как проходящий через слой, содержащий молекулы жидкого кристалла. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, можно привести изменение коэффициента преломления, вызванное изменением упорядочения. В некоторых примерах осуществления изменение оптических характеристик может привести к изменению фокальных свойств линзы, содержащей слой с молекулами жидкого кристалла.
В некоторых примерах осуществления промежуточный элемент может содержать множество элементов, соединенных вместе.
В некоторых примерах осуществления, где устройство-вставка может состоять из переднего элемента вставки, заднего элемента вставки и промежуточного элемента или элементов, слой, содержащий жидкий кристалл, можно размещать между передним элементом вставки и промежуточным элементом или между промежуточным элементом и задним элементом вставки. Кроме того, поляризационный элемент также можно размещать внутри устройства-вставки с изменяемыми оптическими свойствами. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами может содержать по меньшей мере часть, которую можно размещать в оптической зоне офтальмологического устройства. Любая или обе поверхности переднего, промежуточного и заднего элемента вставки могут быть изогнуты различным образом, при этом в некоторых примерах осуществления радиус кривизны задней поверхности переднего элемента вставки может отличаться от радиуса кривизны передней поверхности промежуточного элемента вставки. Источник энергии можно включить в состав линзы и в состав вставки, при этом в некоторых вариантах осуществления источник энергии можно разместить 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 может 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 изогнутую переднюю поверхность и изогнутую 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, содержащем неоптическую зону. Устройство офтальмологической линзы также может включать в себя слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри камеры, причем слой образован из участков полимерной сетки с размещенным в промежутках жидкокристаллическим материалом.
В некоторых примерах осуществления можно сформировать устройство контактной линзы, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами может 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 изогнутую переднюю поверхность и изогнутую 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.
В некоторых примерах осуществления можно сформировать устройство контактной линзы, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами может 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 включать в себя слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри камеры, причем слой может быть образован из участков полимерной сетки с размещенным в промежутках жидкокристаллическим материалом, причем по меньшей мере первая поверхность слоя может быть изогнутой.
В некоторых примерах осуществления можно сформировать устройство офтальмологической линзы, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами может 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 изогнутую переднюю поверхность и изогнутую заднюю поверхность. В некоторых примерах осуществления первая изогнутая передняя поверхность и первая изогнутая задняя поверхность могут быть выполнены с возможностью формирования по меньшей мере первой камеры. Вторая изогнутая передняя поверхность и вторая изогнутая задняя поверхность могут быть выполнены с возможностью формирования по меньшей мере второй камеры. Устройство офтальмологической линзы также может включать в себя слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри первой камеры, причем слой образован из участков полимерной сетки с размещенным в промежутках жидкокристаллическим материалом. Устройство офтальмологической линзы также может включать в себя источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере на участке, содержащем неоптическую зону. 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 может 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 изогнутую первую переднюю поверхность и изогнутую 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 вблизи задней поверхности первой изогнутой передней поверхности. Контактная линза также может содержать второй слой электродного материала вблизи передней поверхности первого заднего изогнутого элемента. Контактная линза также может включать в себя первый слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри первой камеры, причем первый слой жидкокристаллического материала изменяет свой показатель преломления, что влияет на луч света, проходящий через первый слой жидкокристаллического материала, когда к первому слою электродного материала и второму слою электродного материала прикладывают электрический потенциал. Устройство контактной линзы дополнительно может включать в себя вторую изогнутую переднюю поверхность и вторую изогнутую 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 вблизи задней поверхности второй изогнутой передней поверхности и четвертый слой электродного материала вблизи передней поверхности второго заднего изогнутого элемента. Также может быть включен второй слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри второй камеры, причем второй слой жидкокристаллического материала изменяет свой показатель преломления, что влияет на луч света, проходящий через первый слой жидкокристаллического материала, когда к третьему слою электродного материала и четвертому слою электродного материала прикладывают электрический потенциал. Контактная линза также может включать в себя источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере на участке, содержащем неоптическую зону. 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 фокальные свойства офтальмологической линзы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Указанные выше и прочие характеристики и преимущества настоящего изобретения наглядно представлены в следующем более подробном описании предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированных с помощью прилагаемых чертежей.
На фиг. 1 представлен пример компонентов устройства узла формы для литья, которые могут быть подходящими для реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2А и 2В представлен пример осуществления офтальмологической линзы с энергообеспечением и вставкой с изменяемыми оптическими свойствами.
На фиг. 3A приводится вид в поперечном разрезе вставки с изменяемыми оптическими свойствами, где передний и задний изогнутые элементы вставки с изменяемыми оптическими свойствами могут иметь различную кривизну и где часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкого кристалла.
На фиг. 3B представлен вид в поперечном разрезе варианта осуществления устройства офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, причем часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована жидким кристаллом.
На фиг. 4A и 4B представлен пример гибридной структуры в плоском варианте осуществления, который может иметь отношение к значимости различных вариантов осуществления с трехмерной формой и объяснять ее.
На фиг. 4C, 4D и 4E представлены примеры, отображающие влияние ориентирующих слоев на молекулы жидких кристаллов и образование структур в иллюстративной манере.
На фиг. 4F, 4G представлен альтернативный пример гибридной структуры в плоском варианте осуществления, который может иметь отношение к значимости различных вариантов осуществления с трехмерной формой и объяснять ее. В данном примере гибридной структуры первая сторона может иметь поперечное упорядочение, а вторая сторона может иметь гомогенное упорядочение.
На фиг. 5A представлен пример осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, причем часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из участков с гибридной структурой из молекул жидкого кристалла между элементами вставки особой формы.
На фиг. 5B представлен пример осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами с приложенным внешним полем, причем часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из участков с гибридной структурой из молекул жидкого кристалла между элементами вставки особой формы.
На фиг. 6 представлен альтернативный пример осуществления линзы с изменяемыми оптическими свойствами, содержащей вкладку из множества жидкокристаллических участков, причем части с изменяемыми оптическими свойствами могут быть образованы из молекул жидкого кристалла с гибридной структурой между элементами вкладки с особой формой.
На фиг. 7 представлены стадии способа формирования офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, которая может быть образована из участков с гибридной структурой из молекул жидкого кристалла между элементами вставки особой формы.
На фиг. 8 представлен пример компонентов устройства для помещения вставки с изменяемыми оптическими свойствами, образованной из участков с гибридной структурой из молекул жидкого кристалла между элементами вставки особой формы, внутрь одной из частей формы для литья офтальмологической линзы.
На фиг. 9 представлен процессор, который можно использовать для реализации некоторых примеров осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Настоящее изобретение включает в себя способы и устройство, 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 включает жидкокристаллические элементы. Кроме того, настоящее изобретение включает в себя офтальмологическую линзу со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, образованной 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 схеме или в схеме с перезарядкой.
Для изменения оптической части можно использовать регулирующее устройство, управляемое пользователем. Регулирующее устройство может включать в себя, например, электронное 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 устройства в соответствии с измеренным параметром или данными, введенными пользователем. Пользователь может вводить данные, например, с помощью переключателя, управляемого беспроводным устройством. 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 датчика внутри офтальмологической линзы. В других примерах осуществления, не имеющих ограничительного характера, активация может происходить также в результате изменения освещенности окружающей среды.
Изменение оптической силы происходит тогда, когда электрические поля, создаваемые подачей питания к электродам, вызывают переупорядочение внутри жидкокристаллического слоя, сдвигая, таким образом, молекулы из ориентации покоя в ориентацию с энергообеспечением. В других альтернативных примерах осуществления изобретения могут использоваться 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 зоне офтальмологической линзы могут присутствовать 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, например температуры окружающей среды или естественного освещения.
Жидкокристаллическая линза обеспечивает электрически изменяемый коэффициент преломления поляризованного света, падающего на тело линзы. Комбинация двух линз, в которой ориентация оптической оси второй линзы поворачивается относительно первой линзы, позволяет получить линзу, которая в некоторых примерах осуществления способна изменять коэффициент преломления неполяризованного окружающего освещения.
Комбинирование электрически активных слоев жидкого кристалла с электродами образует физический объект, которым можно управлять путем приложения 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. В трехмерной форме характер комбинирования полей слоев можно оценить на основе принципов электродинамики и геометрии диэлектрического слоя и жидкокристаллического слоя. Если эффективная электрическая толщина диэлектрического слоя неоднородна, то воздействие поля на электроды может иметь «форму» эффективной формы диэлектрика и может создавать размерные изменения показателя преломления в жидкокристаллических слоях. В ряде примеров осуществления такое придание формы приводит к образованию линз, способных приобретать изменяемые фокальные свойства.
Альтернативный пример осуществления может предусматривать вариант, при котором физические элементы линзы, содержащие слои жидкого кристалла, меняют свою форму таким образом, чтобы обеспечивать изменение фокальных свойств. 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, при этом каждую обработку, относящуюся к показателю преломления, можно рассматривать в равной мере как 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 придает жидкокристаллическому слою передняя поверхность оболочки, и форма, которую придает жидкокристаллическому слою задняя поверхность оболочки, могут определять фокальные свойства системы с точностью до первого порядка.
В следующих разделах будет приведено подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения. Описания как предпочтительных, так и альтернативных вариантов осуществления являются только примерами осуществления. Предполагается, что специалистам в данной области будут понятны возможности создания модификаций и других вариантов осуществления изобретения. Поэтому следует учитывать, что область, охватываемая настоящим изобретением, не ограничивается приведенными примерами осуществления изобретения.
СПИСОК ТЕРМИНОВ
В данном описании и в формуле изобретения, которые относятся к настоящему изобретению, могут встречаться различные термины, для которых будут применимы представленные ниже определения.
Ориентирующий слой: в настоящем документе относится к слою, смежному с жидкокристаллическим слоем, воздействующему на ориентацию молекул внутри жидкокристаллического слоя и центрирующему ее. Результирующее упорядочение и ориентация молекул могут воздействовать на свет, проходящий через жидкокристаллический слой. Например, рефракционные свойства, получаемые в результате упорядочения и ориентации, могут влиять на падающий свет. Кроме того, такое воздействие может включать в себя эффект нарушения поляризации света.
Электрическая связь: в настоящем документе относится к состоянию под воздействием электрического поля. В случае использования проводящих материалов воздействие происходит в результате протекания электрического тока или приводит к протеканию электрического тока. При использовании других материалов воздействие, такое как стремление ориентировать постоянные и индуцированные дипольные молекулы вдоль линий поля, вызывает поле электрического потенциала.
С энергообеспечением: в настоящем документе относится к состоянию способности поставлять электрический ток или аккумулировать электрическую энергию.
Ориентация с энергообеспечением: в настоящем документе относится к ориентации молекул жидкого кристалла при воздействии на них потенциального поля, подключенного к источнику энергии. Например, устройство, содержащее жидкие кристаллы, может иметь одну ориентацию с энергообеспечением, если источник работает только в режиме «вкл» и «выкл». В других примерах осуществления ориентация с энергообеспечением может изменяться по мере приложения различных величин энергии.
Энергия: в настоящем документе относится к способности физической системы к выполнению работы. В рамках настоящего изобретения многие применения могут относиться к способности выполнения электрических действий при проведении работы.
Источник питания: в настоящем документе относится к устройству, выполненному с возможностью поставлять энергию или приводить биомедицинское устройство в состояние с энергообеспечением.
Устройство сбора энергии: в настоящем документе относится к устройству, выполненному с возможностью извлекать энергию из окружающей среды и преобразовывать ее в электрическую энергию.
Гибридная структура: в настоящем документе относится к конфигурации, в которой промежуточный жидкокристаллический слой расположен между двух ориентирующих слоев, причем структура одного ориентирующего слоя отличается от другого.
Промежутки и промежуточный: в настоящем документе относятся к участкам в пределах границ полимерного слоя с сетевой структурой, которые не заняты частями полимера и в которых могут располагаться другие атомы или молекулы. Как правило, в настоящем документе, молекула жидкого кристалла может сама отчасти занимать участок внутри полимера с сетевой структурой и пространство, которое при этом занимает указанный жидкий кристалл, может быть отнесено к промежуткам.
Интраокулярная линза: в настоящем документе относится к офтальмологической линзе, вставленной в глаз.
Линзообразующая смесь, или реакционная смесь, или реакционная смесь мономера (РСМ): 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, красители, фотоинициаторы или катализаторы и другие добавки, которые могут понадобиться в составе офтальмологических линз, например контактных или интраокулярных линз.
Линзообразующая поверхность: 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, формируемой 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: в настоящем документе относится к состоянию вещества, обладающего свойствами между стандартной жидкостью и твердым кристаллом. Жидкий кристалл невозможно рассматривать как твердое вещество, но его молекулы показывают определенную степень упорядочения. Используемый в настоящем документе термин «жидкий кристалл» не ограничивается конкретной фазой или структурой, но такой жидкий кристалл может иметь конкретную ориентацию покоя. Ориентацией и фазами жидкого кристалла можно манипулировать с помощью внешних воздействий, таких как температура, магнетизм или электричество, в зависимости от класса жидкого кристалла.
Литий-ионный элемент: в настоящем документе относится к электрохимическому элементу, в котором электрическая энергия вырабатывается в результате перемещения ионов лития через элемент. Данный электрохимический элемент, как правило, называемый аккумуляторной батареей, в своей типичной форме может быть перезапитан или перезаряжен.
Несущая вставка или вставка: в настоящем документе относится к формуемой или жесткой подложке, способной 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: в настоящем документе относится к жесткому или полужесткому объекту, который можно использовать для формирования линз из неполимеризованных составов. Некоторые предпочтительные формы для литья состоят из двух частей: передней изогнутой поверхности и задней изогнутой поверхности формы для литья.
Офтальмологическая линза, или линза: в настоящем документе относится к любому офтальмологическому устройству, расположенному в или на глазу. Данные устройства могут обеспечивать оптическую или косметическую коррекцию или модификацию. 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, составляющие предмет настоящего изобретения, представляют собой мягкие контактные линзы, выполненные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые включают в себя, например, силикон-гидрогели и фтор-гидрогели.
Оптическая зона: в настоящем документе относится к области офтальмологической линзы, через которую смотрит пользователь офтальмологической линзы.
Оптическая сила: в настоящем документе относится к выполненной работе или переданной энергии за единицу времени.
Перезаряжаемый или перезапитываемый: в настоящем документе относится к возможности быть восстановленным до состояния с более высокой способностью к выполнению работы. В рамках настоящего изобретения указанная способность, как правило, может относиться к восстановлению способности испускать электрический ток определенной величины в течение определенного повторного периода времени.
Перезапитывать или перезаряжать: в настоящем документе относится к восстановлению источника энергии до состояния с более высокой способностью к выполнению работы. В рамках настоящего изобретения указанная способность, как правило, может относиться к восстановлению способности устройства испускать электрический ток определенной величины в течение определенного повторного периода времени.
Высвобожденный из формы для литья: в настоящем документе относится к линзе, которая либо полностью отделена от формы для литья, либо лишь слабо закреплена на ней так, что ее можно отделить легким встряхиванием или сдвинуть с помощью тампона.
Ориентация покоя: в настоящем документе относится к ориентации молекул жидкокристаллического устройства в состоянии его покоя, то есть без энергообеспечения.
С изменяемыми оптическими свойствами: в настоящем документе относится к способности изменять оптическое свойство, например оптическую силу линзы или угол поляризации.
ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИЕ ЛИНЗЫ
На фиг. 1 представлено устройство 100 для формирования офтальмологических устройств, содержащих герметизированные вставки. Прибор включает в себя пример формы для литья передней изогнутой поверхности 102 и соответствующей ей формы для литья задней изогнутой поверхности 101. Вставку с изменяемыми оптическими свойствами 104 и тело 103 офтальмологического устройства можно разместить внутри формы для литья передней изогнутой поверхности 102 и формы для литья задней изогнутой поверхности 101. В некоторых примерах осуществления материал тела 103 может представлять собой гидрогелевый материал, а 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 этих вариантов описаны в следующих разделах. При применении устройства 100 можно создать новое офтальмологическое устройство, образованное из комбинации компонентов с множеством герметичных участков.
В ряде примеров 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) прикрепляют по периферической зоне жесткого оптического элемента, и жесткий оптический элемент также может обеспечивать энергию и функциональность для полученной офтальмологической линзы.
На фиг. 2А элементом 200 показан вид сверху, и на фиг. 2В элементом 250 показано поперечное сечение для примера осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами. На данном чертеже 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 щелочную аккумуляторную батарею. Источник энергии 210 можно соединять с соединительными элементами 214 для обеспечения взаимосвязи. Дополнительные соединительные элементы, например 225 и 230, могут связывать источник питания 210 со схемой, например, в позиции 205. В других примерах осуществления вставка может иметь элементы взаимосвязи, нанесенные на ее поверхность.
В некоторых примерах осуществления вставка с изменяемыми оптическими свойствами 200 может включать в себя гибкий субстрат. Данному гибкому субстрату можно придать форму, приближенную к типичной форме линзы, способом, аналогичным описанному выше, или иными средствами. Однако для обеспечения 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, в частности, интегральных схем, отдельных компонентов, пассивных компонентов, а также других устройств, установка которых может считаться допустимой.
Часть с изменяемыми оптическими свойствами 220 также изображена на чертежах. Часть с изменяемыми оптическими свойствами 220 может изменяться по команде при пропускании тока через вставку с изменяемыми оптическими свойствами, что, в свою очередь, обычно 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 регулирования компонента с изменяемыми оптическими свойствами, как правило, с помощью электронной схемы 205. Электронная схема 205 может принимать различные сигналы, а также соединяться с детектирующими элементами, которые могут находиться во вставке, например, как элемент 215. В некоторых примерах осуществления вставку с изменяемыми оптическими свойствами можно инкапсулировать в края линзы 255, которые могут быть образованы из гидрогелевого материала или другого подходящего материала для изготовления офтальмологической линзы. В данных примерах осуществления офтальмологическая линза может быть образована из края 255 офтальмологической линзы и инкапсулированной вставки 200 офтальмологической линзы, которая сама по себе может содержать слои или участки жидкокристаллического материала или содержащие жидкокристаллический материал, и в некоторых вариантах осуществления слои могут содержать участки полимерной сетки с размещенным в промежутках жидкокристаллическим материалом.
ВСТАВКА С ИЗМЕНЯЕМЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ, СОДЕРЖАЩАЯ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
На фиг. 3A, элемент 300, можно найти пример эффекта линзы для двух участков линзы различной формы. Как отмечалось ранее, обладающая признаками изобретения вставка с изменяемыми оптическими свойствами, описанная в настоящем документе, может быть образована путем введения системы электродного и жидкокристаллического слоя между двумя участками линзы различной формы. Элементом 350 показано, что система электродного и жидкокристаллического слоя может занимать пространство между двумя участками линзы. Элементом 320 показан передний изогнутый элемент, и элементом 310 показан задний изогнутый элемент.
В примере, не имеющем ограничительного характера, передний изогнутый элемент 320 может иметь вогнутую по форме поверхность, которая соприкасается с пространством 350. В некоторых примерах осуществления форма может дополнительно характеризоваться радиусом кривизны, который обозначается 335, и фокусной точкой 330. В соответствии со сферой охвата настоящего изобретения можно изготавливать и более сложные формы с различными параметрическими характеристиками; однако для наглядности можно использовать простую сферическую форму.
Аналогичным образом и без ограничительного характера задний изогнутый элемент 310 может иметь выпуклую по форме поверхность, которая соприкасается с пространством 350. В некоторых примерах осуществления форма может дополнительно характеризоваться радиусом кривизны, который обозначается 340, и фокусной точкой 345. В соответствии со сферой охвата настоящего изобретения можно изготавливать и более сложные формы с различными параметрическими характеристиками; однако для наглядности можно использовать простую сферическую форму.
Для того чтобы проиллюстрировать работу линзы типа 300, укажем, что материал, содержащий элементы 310 и 320, может обладать естественным коэффициентом преломления, имеющим определенное значение. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, в пространстве 350 можно выбрать жидкокристаллический слой, имеющий соответствующее значение коэффициента преломления. Таким образом, когда световые лучи будут проходить через элементы линзы 310 и 320 и пространство 350, они не будут взаимодействовать с различными поверхностями раздела так, чтобы корректировать фокальные свойства. Выполняя свое назначение, части линзы, не показанные на чертеже, могут активировать подачу питания к различным компонентам, вследствие чего жидкокристаллический слой в пространстве 350 может принимать другое значение показателя преломления падающего света. В примере, не имеющем ограничительного характера, результирующий показатель преломления может быть понижен. Далее на каждой границе раздела материалов можно моделировать нарушение хода светового луча с учетом фокальных свойств поверхности и изменения показателя преломления.
Модель может быть основана на законе преломления света: sin(theta1)/sin(theta2)=n2/n1. Например, граница раздела может быть образована элементом 320 и пространством 350; theta1 может представлять собой угол, образуемый падающим лучом с нормалью к поверхности на границе раздела. Theta2 может представлять собой моделируемый угол, образуемый лучом с нормалью к поверхности при выходе за пределы границы раздела. n2 может представлять собой показатель преломления пространства 350, а n1 - показатель преломления элемента 320. Когда n1 не равен n2, углы theta1 и theta2 также будут различными. Таким образом, когда электрически изменяемый коэффициент преломления в жидкокристаллическом слое в пространстве 350 изменяется, траектория светового луча на границе раздела также изменяется.
На фиг. 3B показана офтальмологическая линза 360 со встроенной вставкой с изменяемыми оптическими свойствами 371. Офтальмологическая линза 360 может иметь переднюю изогнутую поверхность 370 и заднюю изогнутую поверхность 372. Вставка 371 может иметь часть с изменяемыми оптическими свойствами 373 с жидкокристаллическим слоем 374. В некоторых примерах осуществления вставка 371 может иметь множество жидкокристаллических слоев 374 и 375. Части вставки 371 могут накладываться на оптическую зону офтальмологической линзы 360.
На фиг. 4A изображение примера осуществления гибридного упорядочения устройства линзы на основе жидкого кристалла для наглядности приведено в плоском формате. В некоторых примерах осуществления с гибридным упорядочением ориентирующие слои можно использовать для контроля ориентации молекул жидкого кристалла, которая отличается от первой поверхности жидкого слоя до второй поверхности на нем. Контроль ориентации может, в свою очередь, контролировать эффективный показатель преломления участка. Таким образом, контроль ориентации молекул жидкого кристалла может создавать участки с изменяемым эффективным показателем преломления. На фиг. 4A может быть показан пример изображения гибридного эффекта, где различные элементы отображены как плоские элементы. Хотя эффективные оптические устройства могут быть образованы из плоских элементов, например, подходящих для устройств интраокулярной линзы, в качестве примера, не имеющего ограничительного характера, которые могут формировать части настоящего изобретения, могут также существовать многочисленные примеры осуществления, которые используют изображенный эффект гибридного упорядочения, но при этом образуют трехмерные формы. Элементом 410 представлен передний оптический элемент, который может удерживать электроды 420 и ориентирующий слой 425. Ориентирующий слой 425 можно программировать различными способами; некоторые примеры представлены далее в настоящем описании. Ориентирующий слой может иметь запрограммированное упорядочение, которое может меняться от ориентации параллельной поверхности переднего оптического элемента, как показано элементом 440, до перпендикулярной ориентации, как показано элементом 430, и любых промежуточных ориентаций. Влияние ориентации ориентирующих слоев может вызвать образование в жидкокристаллическом слое градиентно упорядоченной структуры. Жидкокристаллические молекулы могут также быть упорядочены с некоторыми молекулами, ориентированными параллельно передней оптической поверхности, как показано элементом 445, и некоторыми молекулами, ориентированными перпендикулярно передней оптической поверхности, как показано элементом 435, а также иметь ориентации или эффективные ориентации между этими двумя крайними случаями. Для молекул жидких кристаллов данное изменение может вызвать изменение эффективного показателя преломления или его градиентное упорядочение в пределах оптической зоны оптического устройства, образованного этими слоями. В некоторых примерах осуществления может существовать задний оптический элемент, как представлено элементом 405. Задний оптический элемент также может иметь электродные слои 415 и ориентирующие слои 426. В некоторых примерах осуществления эти ориентирующие слои могут допускать принятие ориентаций, отличных от заданных для передней оптической поверхности. На фиг. 4A в элементе 426 ориентирующий слой может быть ориентирован таким образом, что он в свою очередь ориентирует жидкокристаллические молекулы в поперечное упорядочение, в котором длинная ось молекул жидкого кристалла ориентирована перпендикулярно поверхности. Как можно наблюдать на фиг. 4A, это приводит к изменению структуры ориентации жидкого кристалла от первой поверхности к поперечному упорядочению в состоянии покоя жидкокристаллического слоя.
Поперечная ориентация задней поверхности и соседних жидкокристаллических слоев может переходить в структурированную переднюю поверхность путем постепенного изменения структуры. В некоторых примерах осуществления гибридная ориентация может означать, что способность жидкокристаллического слоя менять свой эффективный показатель преломления под влиянием внешнего электрического поля может снизиться, поскольку часть слоя может быть упорядочена в направленную конфигурацию, которая может установиться при наличии внешнего электрического поля. С другой стороны, поскольку наличие участка с поперечным упорядочением вблизи поверхности в элементе 426 задает правильное упорядочение во внешнем поле, энергия активации внешнего поля, необходимая для того, чтобы вызвать сдвиг в упорядочении молекул жидкого кристалла, может быть уменьшена. В некоторых примерах осуществления результатом может быть снижение потенциала между электродами, необходимого для того, чтобы начать изменение упорядочения жидкого кристалла, вплоть до нуля вольт. Подобные эффекты могут иметь преимущества, такие как снижение необходимой подачи питания при работе.
На фиг. 4B можно наблюдать влияние электрического поля 401, приложенного к жидкокристаллическому слою 475. В некоторых примерах осуществления электрическое поле 401 может быть установлено путем подачи питания на электроды 415 и 420. Влияние участков ориентирующих слоев с различной ориентацией, таких как 430 и 440, может быть подавлено влиянием электрического поля 401, приводящего к одинаковой ориентации молекул жидких кристаллов, центрируемых электрическим полем 401, как представлено элементами 475 и 485.
Существует множество способов образования ориентирующих слоев, показанных в качестве примера в элементе 425, или любых ориентирующих слоев, упомянутых в различных примерах осуществления в настоящем документе. В одном примере краситель, содержащий молекулы на основе химической структуры азобензола, можно нанести на электродный слой или на диэлектрик, находящийся на электродном слое, с тем чтобы сформировать слой. Химический остаток азобензола может иметь транс-конфигурацию или цис-конфигурацию. Во многих примерах транс-конфигурация может являться термодинамически более стабильным состоянием из этих двух конфигураций, и, следовательно, при температуре, например, около 30 градусов Цельсия большинство молекул азобензольного слоя могут быть ориентированы в транс-конфигурацию. Вследствие разной электронной структуры эти две конфигурации могут поглощать свет разной длины волны. Таким образом, при облучении, например, светом с длиной волны 300-400 нм, транс-форма молекулы азобензола может изомеризоваться в цис-форму. Цис-форма может относительно быстро возвращаться в транс-конфигурацию, но эти две трансформации могут приводить к физическому перемещению молекулы в момент трансформации. При наличии поляризованного света поглощение света может быть более или менее вероятным в зависимости от ориентации транс-азобензольной молекулы относительно вектора поляризации и угла падения света, используемого для облучения. Под влиянием облучения определенной поляризации и угла падения света молекулы азобензола могут ориентироваться относительно оси поляризации падающего света и плоскости падения. Следовательно, облучая ориентирующие слои азобензольных молекул светом соответствующей длины волны с предварительно заданными и пространственно варьирующимися поляризацией и углом падения, можно образовать слой с варьирующимся в пространстве упорядочением азобензольных молекул. Азобензольные молекулы в статичной ориентации также взаимодействуют с окружающими их молекулами жидкого кристалла, формируя различное упорядочение молекул жидкого кристалла, как показано на фиг. 4A.
Азобензольные материалы также могут предоставить другие возможности модулирования направления фиксации, благодаря возможности получения ориентаций в плоскости и не в плоскости в транс- и цис-конфигурациях, что схематически показано на фиг. 4C-E. Такие материалы иногда именуются командными слоями. Модуляцию ориентации жидких кристаллов такими материалами также можно получить путем пространственной модуляции интенсивности актиничного излучения. Как показано на фиг. 4C, молекулы азобензола в элементе 442 могут быть ориентированы в транс-конфигурацию и при этом быть сцеплены с поверхностью. В такой конфигурации молекулы жидкого кристалла могут ориентироваться так, как представлено элементом 441. В альтернативной цис-конфигурации молекулы азобензола 443 на фиг. 4D могут заставлять молекулы жидкого кристалла ориентироваться, как представлено элементом 440. На фиг. 4E показана комбинация ориентаций жидких кристаллов, которая может соответствовать изложенным в настоящем документе концепциям, обладающим признаками изобретения.
Другие ориентирующие слои могут быть образованы другими способами, например с применением падающего поляризованного излучения для контроля пространственного упорядочения полимеризованных слоев на основе предпочтительной ориентации при индукции полимеризации локальным облучением падающим светом.
На фиг. 4F может быть показан альтернативный пример изображения гибридного эффекта, где различные элементы отображены как плоские элементы. Хотя эффективные оптические устройства могут быть образованы из плоских элементов, например, в качестве примера, не имеющего ограничительного характера, подходящие для устройств интраокулярной линзы, которые могут образовать части настоящего изобретения; также может существовать множество вариантов осуществления, которые используют изображенный эффект гибридного упорядочения, но образованы из трехмерных форм. Ориентирующий слой 491 можно программировать различными способами; некоторые примеры можно найти в настоящем описании. Ориентирующий слой может иметь запрограммированное упорядочение, ориентирующее молекулы ориентирующего слоя для упорядочения молекул жидкого кристалла параллельно поверхности переднего оптического элемента, как представлено элементом 492. Задний оптический элемент также может иметь электродные слои и ориентирующий слой 494. В некоторых примерах осуществления второй ориентирующий слой может быть сформирован так, чтобы допускать ориентацию, отличную от заданных для передней оптической поверхности. На фиг. 4F в элементе 494 ориентирующий слой может быть ориентирован таким образом, что он в свою очередь ориентирует молекулы жидкого кристалла в поперечное упорядочение, в котором длинная ось молекул жидкого кристалла ориентирована перпендикулярно поверхности. Как можно наблюдать на иллюстрации фиг. 4F, это приводит к изменению структуры ориентации жидкого кристалла 493 от первой поверхности к поперечному упорядочению на второй поверхности, когда жидкокристаллический слой находится в состоянии покоя.
Поперечная ориентация задней поверхности и соседних жидкокристаллических слоев может переходить в структурированную переднюю поверхность путем постепенного изменения структуры. В некоторых примерах осуществления гибридная ориентация может означать, что способность жидкокристаллического слоя менять свой эффективный показатель преломления под влиянием внешнего электрического поля может снизиться, поскольку часть слоя может быть упорядочена в направленную конфигурацию, которая может установиться при наличии внешнего электрического поля. С другой стороны, поскольку наличие участка с поперечным упорядочением вблизи поверхности в элементе 494 задает правильное упорядочение во внешнем поле, энергия активации внешнего поля, необходимая для того, чтобы вызвать сдвиг в упорядочении молекул жидкого кристалла, может быть уменьшена. В некоторых примерах осуществления результатом может быть снижение потенциала между электродами, необходимого для того, чтобы начать изменение упорядочения жидкого кристалла, вплоть до нуля вольт. Подобные эффекты могут иметь преимущества, такие как снижение необходимой подачи питания при работе.
На фиг. 4G можно наблюдать влияние электрического поля 401, приложенного к жидкокристаллическому слою 495. В некоторых примерах осуществления электрическое поле 401 может быть установлено путем подачи питания на электроды 496 и 497. Влияние участков ориентирующих слоев с различной ориентацией, таких как 491, может быть подавлено влиянием электрического поля 401, приводящего к одинаковой ориентации молекул жидких кристаллов, центрируемых электрическим полем 401, как представлено элементом 495.
На фиг. 5A показана часть с изменяемыми оптическими свойствами 500, которую можно вставлять в офтальмологическую линзу, а также жидкокристаллический слой 530. Часть с изменяемыми оптическими свойствами 500 может иметь аналогичное разнообразие материалов и структурного соответствия, как уже обсуждалось в других разделах настоящего описания. В ряде примеров осуществления прозрачный электрод 545 можно помещать на первой прозрачной подложке 550. Первая поверхность линзы может быть образована из диэлектрической пленки и ориентирующих слоев 540, которые можно помещать на первом прозрачном электроде 545. Ориентирующий слой в элементе 540, в качестве примера, может быть сконфигурирован в поперечную конфигурацию. Как упомянуто выше, соседние молекулы жидкого кристалла могут упорядочиваться своими длинными осями, ориентированными перпендикулярно поверхности, в поперечное упорядочение. Как представлено элементом 500, второй ориентирующий слой 525 может находиться вблизи второго электродного слоя 520, который сам может быть расположен на поверхности второй прозрачной подложки 510. Ориентация слоя в элементе 525 может отличаться от ориентации слоя 540, что может создать гибридную ориентацию. Молекулы жидкого кристалла показаны на примере изображения, в котором части слоя представлены с примерными ориентациями, чтобы показать, как слой может иметь ориентационную структуру внутри жидкокристаллического слоя, постепенно изменяющегося от ориентирующего слоя на одной поверхности до ориентирующего слоя на другой поверхности.
Существуют многочисленные способы встраивания молекул жидкого кристалла в чистый жидкий кристалл или в полимеризованные или гелеобразные участки, содержащие жидкокристаллические слои. Некоторые способы представлены в приведенном описании. Однако любой способ получения слоев с внедренными в полимерную сетку жидкими кристаллами может соответствовать объему настоящего изобретения и может использоваться для создания офтальмологического устройства. В некоторых примерах осуществления составы жидких кристаллов можно помещать в местоположение между первым и вторым оптическими элементами. В других примерах описано применение мономеров с присоединенными жидкокристаллическими частями для создания слоев с сетевой структурой, образующих промежутки для свободных молекул жидкого кристалла. Полимер может находиться в кристаллической форме, полукристаллической форме или в аморфной форме, а в других вариантах осуществления полимер также может находиться в гелевой и полугелевой форме.
Как показано на фиг. 5B, элемент 560, электрическое поле может накладываться на слой, содержащий упорядоченные молекулы жидкого кристалла 564 и, таким образом, может быть в ориентации с энергообеспечением. Электрическое поле изображено вектором поля в элементе 570 и создается путем подачи питания на электродные слои 562 и 566. Показано, как молекулы жидких кристаллов, например, в элементе 564, центрируются по накладываемому электрическому полю. В данной конфигурации с энергообеспечением гибридное упорядочение молекул жидкого кристалла, которое может быть задано ориентирующими слоями 563 и 565, может быть стерто, по мере того как слой выстраивается, демонстрируя относительно однородные значения показателя преломления падающего излучения. Могут присутствовать и другие оптические эффекты элементов линз 561 и 567.
На фиг. 6 показан альтернативный вариант вставки с изменяемыми оптическими свойствами 600, которую можно вставлять в офтальмологическую линзу, а также два жидкокристаллических слоя 640 и 620. Каждый из аспектов различных слоев, окружающих жидкокристаллическую зону, может отличаться подобным разнообразием, как описано выше применительно к вставке с изменяемыми оптическими свойствами 500, показанной на фиг. 5A, или 560 на фиг. 5B. В качестве примера оба слоя в элементах 620 и 640 отображены с одинаковым запрограммированным гибридным упорядочением; однако в некоторых других примерах осуществления может существовать возможность совмещения линзы с гибридным упорядочением, например, в элементе 620, с другим жидкокристаллическим элементом в элементе 640. В некоторых примерах осуществления комбинация множества запрограммированных слоев с гибридным упорядочением может позволять задавать множество фокальных свойств сложным способом. Комбинируя первый элемент на основе жидких кристаллов, образованный первой подложкой 610, промежуточные слои в пространстве вокруг 620 и вторая подложка 630 которой могут иметь первый поляризационный приоритет, со вторым элементом на основе жидких кристаллов, образованным второй поверхностью на второй подложке 630, промежуточными слоями в пространстве вокруг 640 и третьей подложкой 650 со вторым поляризационным приоритетом, можно сформировать комбинацию, позволяющую получить, например, электрически изменяемые фокальные свойства линзы.
В приведенном примере элемента 600 комбинацию двух электрически активных жидкокристаллических слоев различного типа и разнообразие, связанное с примерами элементов 500 и 560, можно получить при помощи трех слоев подложки. В других примерах такое устройство можно формировать комбинацией четырех различных подложек. В таких примерах промежуточную подложку 630 можно подразделять на два слоя. Если эти подложки объединяются позднее, могут получать устройство, функционирующее аналогично элементу 600. Комбинация четырех слоев представляет собой пример изготовления элемента, в котором аналогичные устройства могут быть выполнены вокруг жидкокристаллических слоев 620 и 640, где различия при обработке могут быть связаны с частью стадий, образующих элементы упорядочения жидкокристаллического элемента.
МАТЕРИАЛЫ
Варианты осуществления в виде микроинъекционного литья могут включать в себя, например, смолу на основе сополимера поли(4-метилпент)-1-ен, используемую для образования 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 помещать в форму для литья 101 и 102, используемую для формирования 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, а также 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 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. Смесь можно использовать на любой или обеих половинах формы для литья, причем предпочтительно данная смесь используется для выполнения задней изогнутой поверхности, а передняя изогнутая поверхность состоит из алициклических сополимеров.
В ряде предпочтительных способов изготовления форм для литья 100 для целей настоящего изобретения используется литье под давлением в соответствии с известными методиками, однако примеры осуществления также могут включать формы для литья, изготовленные по другим методикам, в том числе токарной обработкой, алмазным точением, а также лазерной резкой.
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 линзы включает в себя силиконсодержащий компонент. Под «силиконсодержащим компонентом» подразумевается любой компонент, содержащий по меньшей мере одно звено [-Si-O-] в составе мономера, макромера или форполимера. Полное содержание Si и непосредственно связанного с ним O в рассматриваемом силиконсодержащем компоненте предпочтительно составляет более чем приблизительно 20 весовых процентов, а еще предпочтительнее более чем 30 весовых процентов полного молекулярного веса силиконсодержащего компонента. Подходящие для целей настоящего изобретения силиконсодержащие компоненты предпочтительно содержат полимеризуемые функциональные группы, такие как акрилатная, метакрилатная, акриламидная, метакриламидная, виниловая, N-виниллактамовая, N-виниламидная и стириловая функциональные группы.
В некоторых примерах осуществления края офтальмологической линзы, также называемые герметизирующим вставку слоем, который окружает вставку, могут быть образованы из стандартных гидрогелевых составов для офтальмологической линзы. Примеры материалов с характеристиками, которые могут обеспечивать приемлемое сочетание со 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 характера материалов, которые могут применяться в области, представленной в настоящем документе. Специалисту в данной области будет понятно, что другие материалы, отличные от описанных ниже, также позволяют сформировать приемлемую оболочку или частичную оболочку для герметизированных вставок и должны считаться соответствующими и включенными в объем формулы изобретения.
Подходящие для целей настоящего изобретения силиконсодержащие компоненты включают в себя соединения формулы I
,
где
R1 независимо выбирают из группы, включающей моновалентные реакционноспособные группы, моновалентные алкильные группы или моновалентные арильные группы, причем каждая из перечисленных химических групп может дополнительно иметь в своем составе функциональные группы, выбираемые из следующего ряда: гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, карбонат, галоген или их различные комбинации; а моновалентные силоксановые цепи имеют в своем составе 1-100 повторяющихся Si-O блоков и могут дополнительно иметь в своем составе функциональные группы, выбираемые из следующего ряда: алкил, гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, галоген или их различные комбинации;
где b = от 0 до 500, причем подразумевается, что если b отлично от нуля 0, то по b имеется примерное распределение с модой, равной указанному значению;
причем по меньшей мере один R1 содержит одновалентную реакционноспособную группу, а в некоторых вариантах осуществления от одного до 3 R1 содержат одновалентные реакционноспособные группы.
Используемый в настоящем документе термин «моновалентные реакционноспособные группы» относится к группам, способным к реакциям свободнорадикальной и/или катионной полимеризации. Не имеющие ограничительного характера примеры свободнорадикальных реакционноспособных групп включают в себя (мет)акрилаты, стирилы, винилы, виниловые эфиры, C1-6 алкил(мет)акрилаты, (мет)акриламиды, C1-6 алкил(мет)акриламиды, N-виниллактамы, N-виниламиды, C2-12 алкенилы, C2-12 алкенилфенилы, C2-12 алкенилнафтилы, C2-6 алкенилфенил-C1-6 алкилы, O-винилкарбаматы и O-винилкарбонаты. Не имеющие ограничительного характера примеры катионных реакционноспособных групп включают в себя винилэфирные или эпоксидные группы и их смеси. В одном варианте осуществления свободнорадикальные реакционные группы содержат (мет)акрилаты, акрилокси, (мет)акриламиды и их смеси.
Подходящие для целей настоящего изобретения одновалентные алкильные и арильные группы включают в себя незамещенные одновалентные C1-C16 алкильные группы, C6-C14 арильные группы, такие как замещенные и незамещенные метил, этил, пропил, бутил, 2-гидроксипропил, пропоксипропил, полиэтиленоксипропил, 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 выбирают из одновалентных алкильных групп, имеющих от одного до 16 атомов углерода, а 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-метакрилоксипропилоксипропилтрис(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 выбирают 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 такого 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 выбирают 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 желательно использовать линзы из силиконового гидрогеля, линзы настоящего изобретения изготавливают из реакционной смеси, содержащей по меньшей мере приблизительно 20 и предпочтительно от 20 до 70 вес% силиконсодержащих компонентов в расчете на общую массу реакционных компонентов мономерной смеси, из которой образуется полимер.
В другом варианте осуществления от одного до четырех R1 содержат винилкарбонат или карбамат следующей формулы:
Формула II
,
где Y обозначает O-, S- или NH-;
R обозначает водород или метил; d равен 1, 2, 3 или 4; 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 моновалентную реакционноспособную группу и не более двух из остальных R1 должны содержать моновалентные силоксановые группы.
Другой класс силиконсодержащих компонентов включает полиуретановые макромеры со следующими формулами:
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, содержащий от 6 до 30 атомов углерода,
G обозначает алкильный бирадикал, циклоалкильный бирадикал, алкилциклоалкильный бирадикал, арильный бирадикал или алкиларильный бирадикал, содержащий от 1 до 40 атомов углерода, который может иметь в основной цепи эфирные, тиоэфирные или аминовые мостиковые группы;
* обозначает уретановую или уреидо мостиковую группу;
a равен по меньшей мере 1;
A обозначает двухвалентный полимерный радикал со следующей формулой:
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 следующей 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; 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 собственно изоцианатной группы, например, бирадикал изофорондиизоцианата. Другим силиконсодержащим макромером, соответствующим целям настоящего изобретения, является соединение Формулы X (где x+y представляет собой число в диапазоне от 10 до 30), получаемое при реакции фторэфира, полидиметилсилоксана с концевой гидроксильной группой, изофорондиизоцианата и изоцианатэтилметакрилата.
Формула X
Иные силиконсодержащие компоненты, соответствующие целям настоящего изобретения, включают 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 мостиковые группы, а также поперечно-сшиваемые мономеры, содержащие полиэфирные и полисилоксанильные группы. Для целей настоящего изобретения любой из перечисленных выше полисилоксанов можно также использовать в качестве силиконсодержащего компонента.
ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Существуют многочисленные материалы, обладающие характеристиками, которые соответствуют типам жидкокристаллических слоев, рассмотренных выше. Можно предположить, что жидкокристаллические материалы с благоприятными токсическими свойствами окажутся предпочтительными и что природные жидкокристаллические материалы на основе холестерина могут быть подходящими. 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. Коммерчески доступные смеси, такие как смеси Licristal на основе специализированных химикалий Merck для применений в технологиях TN, VA, PSVA, IPS и FFS, и другие коммерчески доступные смеси создают 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 nпар-nперп>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 быть подходящими и другие классы жидкокристаллических материалов. Например, ферроэлектрические жидкие кристаллы могут обеспечивать выполнение основной функции при варианте 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 ОРИЕНТИРУЮЩИХ СЛОЕВ
Во многих примерах осуществления, описанных выше, может возникнуть необходимость упорядочения жидкокристаллических слоев внутри офтальмологических линз различными способами на границах вставок. Упорядочение может быть, например, параллельным или перпендикулярным границам вставок, при этом такое упорядочение можно получать путем надлежащей обработки различных поверхностей. Эта обработка может включать в себя покрытие подложек вставок, содержащих жидкий кристалл (ЖК) ориентирующими слоями. Эти ориентирующие слои раскрыты в настоящем описании.
В устройствах на основе жидких кристаллов различных типов широко применяется способ шлифовки. Этот способ можно применить с возможностью учета кривизны поверхностей, таких как поверхности элементов вставки, используемых для образования оболочки жидкого кристалла. В одном из примеров поверхности можно покрыть слоем поливинилового спирта (ПВС). Например, покрытие на слой ПВС можно нанести методом центрифугирования с использованием водного раствора, 1% масс. Раствор можно наносить в процессе центрифугирования при 1000 об/мин в течение приблизительно 60 с, а затем высушивать. После этого просушенный слой можно отшлифовать мягкой тканью. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, мягкая ткань может представлять собой бархат.
В качестве другого способа получения ориентирующих слоев на жидкокристаллических оболочках можно применять фотоупорядочение. В некоторых примерах осуществления фотоупорядочение наиболее востребовано вследствие своего бесконтактного характера и возможности осуществления крупносерийного производства. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, фотоориентирующий слой, используемый в жидкокристаллической части с изменяемыми оптическими свойствами, может содержать дихроичный азобензольный краситель (азокраситель), способный к ориентации преимущественно в направлении, перпендикулярном поляризации линейно поляризованного света типичных ультрафиолетовых волн. Такое упорядочение может быть результатом повторяющихся транс-цис-транс-фотоизомеризационных процессов.
В качестве примера, азокрасители серии PAAD можно наносить методом центрифугирования с использованием водного раствора, 1% масс., в DMF при 3000 об/мин в течение 30 с. В дальнейшем 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 примерами, не имеющими ограничительного характера, могут служить такие световые источники, как СИД, галогенные источники и лампы накаливания. До или после поляризации различных форм света, выполняемой согласно различным схемам в зависимости от конкретного случая, свет можно коллимировать различными способами, например путем применения оптических линзовых устройств. Свет от лазерного источника может, например, 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 биазокраситель SD1 и другие азобензольные красители, в частности, материалы серии PAAD, доступные от компании BEAM Engineering for Advanced Measurements Co. (BEAMCO), поли(винилциннаматы) и другие.
В некоторых примерах осуществления может потребоваться применение водных или спиртовых растворов азокрасителей серии PAAD. Некоторые азобензольные красители, например метиловый красный краситель, можно использовать для фотоупорядочения путем создания жидкокристаллического слоя с помощью прямого легирования. Воздействие поляризованного света на азобензольный краситель может вызвать диффузию азокрасителей внутрь объема жидкокристаллического слоя и их сцепление с граничными слоями, что создает требуемые условия упорядочения.
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 упорядочение 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 другие. Технология фотоупорядочения может быть преимущественной в вариантах осуществления, содержащих упорядоченную ориентацию жидкого кристалла.
В другом примере осуществления производства слоев упорядочения слой упорядочения можно получить посредством вакуумного напыления оксида кремния (SiOx, где 1<=x<=2) на подложки элемента вставки. Например, SiO2 можно напылять при низком давлении, таком как ~0,1 мПа (~10-6 мбар). Элементы упорядочения можно получить в наноразмерном масштабе с помощью инжекционного формования при создании переднего и заднего элементов вставки. Эти формованные элементы можно покрывать различными способами с помощью материалов, упомянутых выше, или других материалов, которые могут непосредственно взаимодействовать с физическими элементами упорядочения и передавать упорядочение формируемого рисунка в упорядоченную ориентацию молекул жидкого кристалла.
Ионно-лучевое упорядочение может представлять собой еще один способ получения слоев упорядочения на жидкокристаллических оболочках. В некоторых примерах осуществления ориентирующий слой могут бомбардировать коллимированным аргоновым ионным или сфокусированным галлиевым ионным лучом, имеющим определенный угол/ориентацию. Этот тип упорядочения можно также использовать для ориентации оксида кремния, алмазоподобного углерода (DLC), полиимида и других материалов упорядочения.
Дополнительные примеры осуществления могут быть связаны с созданием физических элементов упорядочения элементов вставок после их формования. Методы шлифовки, общепринятые в других областях применения жидких кристаллов, могут быть реализованы на формованных поверхностях для создания механических желобков. Поверхности можно также подвергать процессу выдавливания рельефа после формования с целью создания на них небольших желобчатых элементов. Дополнительные примеры могут быть реализованы с применением методов травления, которые могут включать оптические способы формирования рисунка различного типа.
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
В настоящем описании раскрыты диэлектрические пленки и диэлектрики. В качестве примеров, не имеющих ограничительного характера, диэлектрические пленки или диэлектрики, используемые в жидкокристаллической части с изменяемыми оптическими свойствами, обладают характеристиками, подходящими для настоящего изобретения, описанного в настоящем документе. Диэлектрик может содержать один или более слоев материала, функционирующих по отдельности или вместе в качестве диэлектрика. Можно использовать несколько слоев для достижения диэлектрических характеристик, превосходящих характеристики одиночного диэлектрика.
Диэлектрик может допускать наличие бездефектного изолирующего слоя толщиной, требуемой для части с дискретно изменяемыми оптическими свойствами, например между 1 и 10 мкм. Как известно специалистам в данной области, дефект могут называть «микроотверстием», которое представляет собой отверстие в диэлектрике, допускающее возможность электрического и/или химического контакта через диэлектрик. Диэлектрик, при определенной толщине, может отвечать требованиям в отношении напряжения пробоя, согласно которым, например, диэлектрик должен выдерживать напряжение 100 вольт или более.
Диэлектрик можно изготавливать на изогнутых, конических, сферических и сложных трехмерных поверхностях (например, изогнутых поверхностях или неплоских поверхностях). Можно использовать типовые способы покрытия методом погружения и центрифугирования или применять другие способы.
Диэлектрик может сопротивляться повреждению от 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 сопротивляться повреждению от воздействия инфракрасного, ультрафиолетового и видимого света. Нежелательное повреждение может включать в себя ухудшение параметров, раскрытых в настоящем описании, например напряжения пробоя и светопропускания. Диэлектрик может сопротивляться проникновению ионов. Диэлектрик может препятствовать электромиграции, росту дендритов и другим видам разложения расположенных ниже электродов. Диэлектрик можно прикреплять к нижележащему электроду и/или подложке, например, с помощью слоя, повышающего адгезию. Диэлектрик можно изготавливать с использованием способа, обеспечивающего низкий уровень загрязнения, малую концентрацию поверхностных дефектов, однородное покрытие и низкую шероховатость поверхности.
Диэлектрик может обладать относительной проницаемостью или диэлектрической постоянной, совместимой с электрической эксплуатацией системы, например низкой относительной проницаемостью для уменьшения емкости в определенной зоне 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 примера, не имеющего ограничительного характера, диэлектрические материалы включают в себя один или более таких материалов, как парилен-C, парилен-HT, диоксид кремния, нитрид кремния и тефлон AF.
ЭЛЕКТРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Электроды, раскрытые в настоящем описании, служат для приложения электрического потенциала с целью получения электрического поля в жидкокристаллической зоне. По существу, электрод содержит один или более слоев материала, функционирующих по отдельности или вместе в качестве электрода.
Электрод можно прикреплять к нижележащей подложке, диэлектрическому покрытию или другим объектам 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, почти прозрачным или непрозрачным, обладать высоким светопропусканием и слабым отражением. Электрод можно подвергать структурированию или травлению с помощью известных способов обработки. Например, электроды можно подвергать испарению, металлизации напылением или гальванизации с использованием формирования рисунка методом фотолитографии и/или взрывной литографии.
Конструкцию электрода могут выполнять с возможностью обладания удельным сопротивлением, подходящим для применения в электрической системе, раскрытой в настоящем описании, например, в соответствии с требованиями к сопротивлению в определенной геометрической конструкции.
Электроды можно изготавливать 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. Электроды можно размещать на любой или на всех образованных поверхностях, а электрическое поле можно создавать на участке между любыми поверхностями, на которых образованы электроды, путем приложения электрического потенциала по меньшей мере к двум таким поверхностям.
СПОСОБЫ
Следующие стадии способа предложены как примеры способов, которые можно реализовать в соответствии с некоторыми аспектами настоящего изобретения. Следует понимать, что порядок представления стадий способа не является ограничивающим и для реализации настоящего изобретения можно использовать и другие последовательности. Кроме того, не все из стадий являются необходимыми для реализации настоящего изобретения и в различные примеры осуществления настоящего изобретения можно включать дополнительные стадии. Специалисту в данной области может быть очевидно, что на практике возможны дополнительные варианты осуществления и такие способы также входят в объем формулы изобретения.
На фиг. 7 представлена блок-схема с примерами стадий, которые можно использовать для реализации настоящего изобретения. На стадии 701 происходит формирование первого слоя подложки, который может содержать заднюю изогнутую 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 происходит формирование второго слоя подложки, который может содержать переднюю изогнутую 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 ряде примеров осуществления первый слой подложки может быть частью вставки, которая имеет участки как в оптической, так и в неоптической зоне. Способ осаждения покрытия на электрод может одновременно образовывать соединительные элементы в некоторых вариантах осуществления. В некоторых примерах осуществления диэлектрический слой можно формировать на соединительных элементах или электродах. Диэлектрический слой может содержать многочисленные изолирующие и диэлектрические слои, такие как диоксид кремния.
На стадии 704 первый слой подложки можно дополнительно обработать, чтобы добавить ориентирующий слой на предварительно нанесенный диэлектрический или электродный слой. Ориентирующие слои можно нанести на верхний слой подложки, а затем обработать стандартным способом, например шлифованием, для создания желобков, характерных для стандартных ориентирующих слоев, или посредством обработки с использованием воздействия энергетических частиц или света. Тонкие слои фотоанизотропных материалов можно обрабатывать посредством светового воздействия в целях формирования ориентирующих слоев с различными характеристиками. Как указано выше, способы с образованием жидкокристаллических слоев, с помощью которых получают участки полимерных сетей с внедренными в промежутки жидкими кристаллами, могут не включать в себя стадии, связанные с созданием ориентирующих слоев.
На стадии 705 второй слой подложки можно подвергнуть дополнительной обработке. Электродный слой можно нанести на второй слой подложки способом, аналогичным описанному на стадии 703. Затем в некоторых вариантах осуществления, на стадии 706, диэлектрический слой могут наносить на второй слой подложки, расположенный на электродном слое. Диэлектрический слой можно сформировать с переменной толщиной по всей его поверхности. Например, диэлектрический слой можно формовать на первом слое подложки. Альтернативно предварительно сформированный диэлектрический слой можно прикрепить на электродную поверхность второго элемента подложки.
На стадии 707 ориентирующий слой можно сформировать на втором слое подложки способом, аналогичным описанному для стадии обработки 704. После стадии 707 два отдельных слоя подложки, которые могут образовывать по меньшей мере часть вставки офтальмологической линзы, готовы к присоединению. В некоторых примерах осуществления на стадии 708, эти два элемента будут приведены близко друг к другу, а затем между ними будет введен жидкокристаллический материал. Существуют многочисленные способы введения жидкого кристалла между частями, включая, в качестве примера, не имеющего ограничительного характера, вакуумное введение, при котором полость вакуумируют, после чего обеспечивают возможность стекания жидкокристаллического материала в вакуумированное пространство. Кроме того, заполнению пространства жидкокристаллическим материалом будут способствовать капиллярные силы, присутствующие в пространстве между элементами вставки линзы. На стадии 709 два элемента можно расположить смежно друг с другом, а затем герметизировать с образованием элемента с изменяемыми оптическими свойствами с жидким кристаллом. Существуют многочисленные способы совместной герметизации элементов, включая применение связывающих веществ, герметизирующих составов и механических уплотнительных компонентов, таких как уплотнительные кольца и фиксаторы с защелкой в качестве примеров, не имеющих ограничительного характера.
В ряде примеров осуществления два элемента такого же типа, какие были образованы на стадии 709, могут быть созданы путем повторения стадий способа от 701 до 709, в которых ориентирующие слои смещены друг от друга, чтобы обеспечить получение линзы, которая может регулировать фокальную оптическую силу неполяризованного света. В таких примерах осуществления, два слоя с изменяемыми оптическими свойствами могут быть объединены с образованием единой вставки с изменяемыми оптическими свойствами. На стадии 710 часть с изменяемыми оптическими свойствами можно соединить с источником энергии и поместить на ней промежуточные или прикрепляемые компоненты.
На стадии 711 вставку с изменяемыми оптическими свойствами, полученную на стадии 710, можно помещать 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 вставку с изменяемыми оптическими свойствами помещают в часть формы для литья механическим способом. Помещение механическим способом может включать в себя, например, использование робота или других средств автоматизации, известных в отрасли в качестве применяемых для помещения компонентов методом поверхностного монтажа. В рамках настоящего изобретения предусмотрено также 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 любые механические или автоматизированные способы, так чтобы полимеризация реакционной смеси в части формы для литья включала в себя изменяемые оптические свойства в итоговой офтальмологической линзе.
В некоторых примерах осуществления вставку с изменяемыми оптическими свойствами можно помещать в форму для литья, закрепленную в подложке. Источник энергии и один или более компонентов также могут быть прикреплены к подложке и электрически связаны со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами. Компоненты могут включать в себя, например, схему для управления оптической силой, прикладываемой к вставке с изменяемыми оптическими свойствами. Соответственно, в некоторых примерах осуществления компонент включает в себя механизм контроля, приводящий в действие вставку с изменяемыми оптическими свойствами, с тем чтобы изменить одну или более оптических характеристик, например изменить состояние первой оптической силы на вторую оптическую силу.
В некоторых примерах осуществления устройство процессора, микроэлектромеханические системы (МЭМС), наноэлектромеханические системы (НЭМС) или другие компоненты также могут помещаться 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 можно привести вставку с изменяемыми оптическими свойствами в контакт с реакционной смесью. В некоторых примерах осуществления порядок помещения изменяемой оптики и осаждения мономерной смеси может быть обратным. На стадии 714 первую часть формы для литья помещают вблизи второй части формы для литья с образованием полости для формирования линзы по меньшей мере с частью реакционной смеси мономера и вставкой с изменяемыми оптическими свойствами в полости. Как сказано 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 реакционную смесь мономера в полости полимеризуют. Полимеризацию можно провести, например, путем воздействия актиничного излучения и/или тепла. На стадии 716 офтальмологическую линзу удаляют из частей формы для литья вместе со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, прикрепленной или инкапсулированной в герметизирующем вставку полимеризованном материале, из которого выполнена офтальмологическая линза.
Хотя настоящее изобретение можно использовать для создания жестких или мягких контактных линз из любого известного материала линз или материала, подходящего для производства таких линз, линзы, составляющие предмет настоящего изобретения, предпочтительно представляют собой мягкие контактные линзы с содержанием воды от приблизительно 0 до приблизительно 90 процентов. Более предпочтительно изготовление линз из мономеров, содержащих гидроксильные группы, карбоксильные группы или оба типа групп, или из силиконсодержащих полимеров, таких как силоксаны, гидрогели, силикон-гидрогели и их комбинации. Материал, подходящий для формирования линз, составляющих предмет настоящего изобретения, можно изготовить путем взаимодействия смесей макромеров, мономеров и их комбинаций вместе с добавками, такими как инициаторы полимеризации. Подходящие материалы включают в себя, без ограничения, силикон-гидрогели, изготовленные из силиконовых макромеров и гидрофильных мономеров.
УСТРОЙСТВО
На фиг. 8 изображено автоматизированное устройство 810 с одним или более интерфейсами передачи 811. Множество частей формы для литья, каждая из которых связана со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами 814, удерживают на поддоне 813 и передают к интерфейсам передачи 811. Примеры осуществления могут включать в себя, например, одну поверхность для отдельного помещения вставки с изменяемыми оптическими свойствами 814, или множество поверхностей (не показаны) для одновременного помещения вставок с изменяемыми оптическими свойствами 814 во множестве частей форм для литья, а в некоторых примерах осуществления - в каждой части формы для литья. Помещение может происходить посредством вертикального движения 815 интерфейсов передачи 811.
Следующий аспект некоторых примеров осуществления настоящего изобретения включает в себя устройство для удерживания вставки с изменяемыми оптическими свойствами 814 во время формования вокруг этих компонентов тела офтальмологической линзы. В некоторых примерах осуществления вставку с изменяемыми оптическими свойствами 814 и источник энергии можно прикреплять к удерживающим точкам на форме для литья линзы (не показано). Точки удерживания можно закреплять полимеризованным материалом того же типа, из которого формируют тело линзы. Другие примеры осуществления включают в себя слой форполимера на той части формы для литья, на которой можно закреплять вставку 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 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, выполненным с возможностью передачи энергии посредством канала связи. Устройство связи можно использовать для электронного управления одним или более следующими процессами: помещение вставки с изменяемыми оптическими свойствами в офтальмологическую линзу или передача команды для управления устройством с изменяемыми оптическими свойствами.
Устройство связи 920 также можно использовать для сообщения, например, с одним или более устройствами контроллера или компонентами производственного оборудования.
Процессор 910 также может быть в связи с устройством хранения данных 930. Устройство хранения данных 930 может содержать любые соответствующие устройства хранения информации, включая комбинации магнитных устройств хранения данных (например, накопители 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 можно хранить программу 940 для управления процессором 910. Процессор 910 выполняет команды 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 базах 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.
В настоящем описании приводятся ссылки на элементы, изображенные на чертежах. Многие из этих элементов приведены для справки, чтобы проиллюстрировать варианты осуществления настоящего изобретения в целях лучшего понимания. Относительный масштаб фактических элементов может значительно отличаться от изображенных, причем следует понимать, что отличия относительных изображенных масштабов не образуют отступления от существа настоящего изобретения. Например, масштаб молекул жидкого кристалла может быть слишком мал, чтобы их можно было изобразить в реальном масштабе элементов вставки. Таким образом, изображение элементов, представляющих молекулы жидкого кристалла в том же масштабе, что и элементы вставки, чтобы сделать возможным представление таких факторов, как упорядочение молекул, является 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 конкретными 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, ВКЛЮЧАЮЩИХ В СЕБЯ ЦИКЛОИДАЛЬНО ОРИЕНТИРОВАННЫЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СЛОИ | 2014 |
|
RU2605806C2 |
| СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, ВКЛЮЧАЮЩИХ В СЕБЯ ЦИКЛОИДАЛЬНО ОРИЕНТИРОВАННЫЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СЛОИ | 2014 |
|
RU2596883C2 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, ВКЛЮЧАЮЩИХ УЧАСТКИ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОЛИМЕРНОЙ СЕТКИ ОСОБОЙ ФОРМЫ ИЗ ЖИДКОГО КРИСТАЛЛА | 2014 |
|
RU2594367C2 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, СОДЕРЖАЩИХ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СЛОИ, ИМЕЮЩИЕ ГРАДИЕНТНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ПРЕЛОМЛЕНИЯ И ЗАДАННУЮ ФОРМУ | 2014 |
|
RU2595824C2 |
| ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО С ИЗМЕНЯЕМЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ, ВКЛЮЧАЮЩЕЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ С НАНОРАЗМЕРНЫМИ КАПЛЯМИ ИЗ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ | 2014 |
|
RU2611076C2 |
| СПОСОБ И ПРИБОР ДЛЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, СОДЕРЖАЩИХ ДИЭЛЕКТРИКИ И ПОЛИМЕРНЫЕ СЕТИ С ЖИДКИМИ КРИСТАЛЛАМИ | 2014 |
|
RU2582407C2 |
| ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО С ИЗМЕНЯЕМЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ, ВКЛЮЧАЮЩЕЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ | 2014 |
|
RU2622462C2 |
| ИЗМЕНЯЕМОЕ ОПТИЧЕСКОЕ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, СОДЕРЖАЩЕЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ | 2012 |
|
RU2629550C2 |
| СПОСОБ И АППАРАТ ДЛЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, СОДЕРЖАЩИХ ДИЭЛЕКТРИКИ И НАНОМАСШТАБНЫЕ КАПЛИ ЖИДКОГО КРИСТАЛЛА | 2014 |
|
RU2600276C2 |
Устройство офтальмологической линзы содержит вставку с изменяемыми оптическими свойствами, расположенную по меньшей мере в части оптической зоны линзы. Вставка содержит изогнутые переднюю и заднюю поверхности, формирующие по меньшей мере часть одной камеры; источник энергии, встроенный во вставку в неоптической зоне; и слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри по меньшей мере одной камеры. Молекулы жидкого кристалла внутри слоя упорядочены в гибридную структуру. Структура упорядочения молекул жидкого кристалла вблизи изогнутой передней поверхности отличается от структуры упорядочения молекул жидкого кристалла вблизи изогнутой задней поверхности. Технический результат - снижение минимального электрического потенциала, необходимого для сдвига ориентации молекул жидкого кристалла, за счет структуры упорядочения молекул жидкого кристалла. 6 н. и 34 з.п. ф-лы, 18 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:
изогнутую переднюю поверхность и изогнутую заднюю поверхность, причем передняя поверхность и задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере части одной камеры;
источник энергии, встроенный во вставку с изменяемыми оптическими свойствами по меньшей мере в области, содержащей неоптическую зону; и
слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри по меньшей мере одной камеры, причем молекулы жидкого кристалла внутри слоя, содержащего жидкокристаллический материал, упорядочены в гибридную структуру, причем структура упорядочения молекул жидкого кристалла вблизи изогнутой передней поверхности отличается от структуры упорядочения молекул жидкого кристалла вблизи изогнутой задней поверхности.
2. Устройство офтальмологической линзы по п. 1, в котором одна из структуры упорядочения жидкокристаллических молекул вблизи изогнутой передней поверхности или структуры упорядочения молекул жидкого кристалла вблизи изогнутой задней поверхности ориентируют молекулы жидкого кристалла в гомеотропной ориентации.
3. Устройство офтальмологической линзы по п. 2, в котором оптический эффект слоя, образованного из жидкокристаллического материала с гибридным упорядочением, дополняется эффектом различия радиусов изогнутой передней поверхности и изогнутой задней поверхности.
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 вблизи изогнутой задней поверхности; и
второй слой электродного материала вблизи изогнутой передней поверхности.
6. Устройство офтальмологической линзы по п. 5, в котором слой жидкокристаллического материала изменяет свой показатель преломления, что влияет на луч света, проходящий через слой жидкокристаллического материала, когда электрический потенциал прикладывают к первому слою электродного материала и второму слою электродного материала.
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:
первую изогнутую переднюю поверхность и первую изогнутую заднюю поверхность, причем первая передняя поверхность и первая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере части первой камеры;
вторую изогнутую переднюю поверхность и вторую изогнутую заднюю поверхность, причем вторая передняя поверхность и вторая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере части второй камеры;
слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри по меньшей мере одной из первой камеры и второй камеры, причем молекулы жидкого кристалла внутри слоя, содержащего жидкокристаллический материал, упорядочены в
гибридную структуру, причем структура упорядочения молекул жидкого кристалла вблизи изогнутой передней поверхности отличается от структуры упорядочения молекул жидкого кристалла вблизи изогнутой задней поверхности; и
источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере в области, содержащей неоптическую зону.
11. Устройство офтальмологической линзы по п. 10, в котором одна из структуры упорядочения молекул жидкого кристалла вблизи изогнутой передней поверхности или структуры упорядочения молекул жидкого кристалла вблизи изогнутой задней поверхности ориентирует молекулы жидкого кристалла в гомеотропной ориентации.
12. Устройство офтальмологической линзы по п. 11, в котором оптический эффект слоя, образованного из жидкокристаллического материала с гибридным упорядочением, дополняется эффектом различия радиусов изогнутой передней поверхности и изогнутой задней поверхности.
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 вблизи задней изогнутой поверхности; и
второй слой электродного материала вблизи передней изогнутой поверхности.
15. Устройство офтальмологической линзы по п. 14, в котором слой жидкокристаллического материала изменяет свой показатель преломления, что влияет на луч света, проходящий через слой жидкокристаллического материала, когда электрический потенциал прикладывают 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:
первую изогнутую переднюю поверхность и первую изогнутую заднюю поверхность, причем первая передняя поверхность и первая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере первой камеры;
первый слой электродного материала вблизи первой изогнутой передней поверхности;
второй слой электродного материала вблизи первой изогнутой задней поверхности;
первый слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри первой камеры, причем молекулы жидкого кристалла внутри первого слоя, содержащего жидкокристаллический материал, упорядочены в гибридную структуру, причем структура упорядочения молекул жидкого кристалла вблизи изогнутой первой передней поверхности отличается от структуры упорядочения молекул жидкого кристалла вблизи изогнутой первой задней поверхности и причем первый слой жидкокристаллического материала изменяет свой показатель преломления, влияющий на луч света, пересекающий первый слой жидкокристаллического материала, когда к первому слою электродного материала и второму слою электродного материала прикладывают электрический потенциал;
вторую изогнутую переднюю поверхность и вторую изогнутую заднюю поверхность, причем вторая передняя поверхность и вторая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере второй камеры;
третий слой электродного материала вблизи второй изогнутой передней поверхности;
четвертый слой электродного материала вблизи второй изогнутой задней поверхности;
второй слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри второй камеры, причем молекулы жидкого кристалла внутри второго слоя, содержащего жидкокристаллический материал, упорядочены в гибридную структуру, причем структура упорядочения молекул жидкого кристалла вблизи изогнутой второй передней поверхности отличается от структуры упорядочения молекул жидкого кристалла вблизи изогнутой второй задней поверхности, и причем второй слой жидкокристаллического материала изменяет свой показатель преломления, влияющий на луч света, пересекающий второй слой жидкокристаллического материала, когда к третьему слою электродного материала и четвертому слою электродного материала прикладывают электрический потенциал;
источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере в области, содержащей неоптическую зону; и
электрическую схему, содержащую процессор, причем электрическая схема 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 фокальные свойства 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 молекулы жидкого кристалла внутри слоя, содержащего жидкокристаллический материал, упорядочены в гибридную структуру, и причем по меньшей мере первая поверхность слоя является изогнутой.
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 изогнутый элемент вставки и задний изогнутый
элемент вставки, причем задняя поверхность переднего изогнутого элемента имеет первую кривизну, а передняя поверхность заднего изогнутого элемента имеет вторую кривизну;
источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере в области, содержащей неоптическую зону; и
слой, содержащий жидкокристаллический материал, причем молекулы жидкого кристалла внутри слоя, содержащего жидкокристаллический материал, упорядочены в гибридную структуру, причем структура упорядочения молекул жидкого кристалла вблизи переднего изогнутого элемента отличается от структуры упорядочения молекул жидкого кристалла вблизи заднего изогнутого элемента.
22. Устройство офтальмологической линзы по п. 21, в котором одна из структуры упорядочения молекул жидкого кристалла вблизи переднего изогнутого элемента или структуры упорядочения молекул жидкого кристалла вблизи заднего изогнутого элемента ориентируют молекулы жидкого кристалла в гомеотропной ориентации.
23. Устройство офтальмологической линзы по п. 22, в котором оптический эффект слоя, образованного из жидкокристаллического материала с гибридным упорядочением, дополняется эффектом различия радиусов поверхностей вставки.
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 вблизи задней поверхности переднего изогнутого элемента; и
второй слой электродного материала вблизи передней поверхности заднего изогнутого элемента.
27. Устройство офтальмологической линзы по п. 26, в котором слой жидкокристаллического материала изменяет свой показатель преломления, что влияет на луч света, проходящий через слой жидкокристаллического материала, когда электрический потенциал прикладывают 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 изогнутый элемент вставки, по меньшей мере первый промежуточный изогнутый элемент и задний изогнутый элемент вставки, причем задняя поверхность переднего изогнутого элемента имеет первую кривизну, а передняя поверхность первого промежуточного изогнутого элемента имеет вторую кривизну;
источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере в области, содержащей неоптическую зону; и
слой жидкокристаллического материала, причем молекулы жидкого кристалла внутри слоя, содержащего жидкокристаллический материал, упорядочены в гибридную структуру, причем структура упорядочения молекул жидкого кристалла вблизи переднего изогнутого элемента отличается от структуры упорядочения молекул жидкого кристалла вблизи заднего изогнутого элемента.
32. Устройство офтальмологической линзы по п. 31, в котором одна из структуры упорядочения молекул жидкого кристалла вблизи переднего изогнутого элемента или структуры упорядочения молекул жидкого кристалла вблизи заднего изогнутого элемента ориентирует молекулы жидкого кристалла в гомеотропной ориентации.
33. Устройство офтальмологической линзы по п. 32, в котором оптический эффект слоя, образованного из жидкокристаллического
материала с гибридным упорядочением, дополняется эффектом различия радиусов поверхностей вставки.
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 вблизи переднего изогнутого элемента; и
второй слой электродного материала вблизи одного или более из промежуточного изогнутого элемента и заднего изогнутого элемента.
36. Устройство офтальмологической линзы по п. 34, дополнительно содержащее:
первый слой электродного материала вблизи переднего изогнутого элемента; и
второй слой электродного материала вблизи промежуточного изогнутого элемента.
37. Устройство офтальмологической линзы по п. 36, в котором слой жидкокристаллического материала изменяет свой показатель преломления, что влияет на луч света, проходящий через слой жидкокристаллического материала, когда электрический потенциал прикладывают 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.
| US 2012140167 A1, 07.06.2012 | |||
| US 20090033863 A1, 05.02.2009 | |||
| US 20130166025 A1, 27.06.2013 | |||
| WO 2012103497 A1, 02.08.2012 | |||
| US 20030058517 A1, 27.03.2003 .. |
