УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область применения изобретения
Настоящее изобретение описывает устройство офтальмологической линзы с возможностью изменения оптических свойств, а более конкретно, в некоторых вариантах осуществления, изготовление 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 заданным оптическим свойством. Контактная линза, например, может предоставлять одну или более из: коррекции характеристик зрения; косметического улучшения; и терапевтического воздействия, но только некоторого 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 линзу активного агента позволяет использовать линзу в терапевтических целях.
На сегодняшний день оптические характеристики офтальмологической линзы обусловливаются ее физической характеристикой. По существу, оптические свойства определяют и затем придают их линзе в процессе изготовления, например, отливкой или токарной обработкой. После того как линза изготовлена, ее оптические характеристики остаются постоянными. Однако пользователям может оказаться полезной возможность периодически иметь более одной доступной оптической силы для обеспечения аккомодации зрения. В отличие от тех, кто пользуется очками и может менять очки для изменения оптической коррекции, пользователи контактных либо интраокулярных линз до сих пор не имели возможности менять оптические характеристики при таких способах коррекции зрения без значительных усилий или ношения очков в дополнение к контактным либо интраокулярным линзам.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Соответственно, настоящее изобретение включает в себя инновации, относящиеся ко вставке с изменяемыми оптическими свойствами, использующей жидкокристаллические элементы, которая может иметь энергообеспечение и быть включена в офтальмологическое устройство и быть выполнена с возможностью изменения оптических свойств устройства. Примеры таких офтальмологических устройств могут включать в себя контактную линзу или интраокулярную линзу. К тому же здесь представлены способы и устройство для изготовления офтальмологических линз со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, использующей жидкокристаллические элементы. Ряд вариантов осуществления изобретения также включает в себя литую силикон-гидрогелевую контактную линзу с жесткой или формируемой вставкой с энергообеспечением, которая дополнительно включает в себя часть с изменяемыми оптическими свойствами, при этом вставка включена в офтальмологическую линзу биосовместимым образом.
Таким образом, настоящее изобретение включает в себя описание офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, устройство изготовления офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, а также способы их производства. Источник энергии может быть размещен или собран на вставке со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, а вставка может быть размещена вблизи от одной или обеих частей формы для литья: первой части формы для литья и второй части формы для литья. Композицию, содержащую реакционную смесь мономера (в дальнейшем называемая «реакционная смесь мономера»), помещают между первой частью формы для литья и второй частью формы для литья. Первую часть формы для литья располагают в непосредственной близости ко второй части формы для литья, тем самым образуя полость линзы с несущей вставкой с энергообеспечением и по меньшей мере некоторым количеством реакционной смеси мономера в полости линзы. Реакционная смесь мономера подвергается воздействию актиничного излучения для образования офтальмологических линз. Линзы формируются посредством управления потоком актиничного излучения, которым облучается реакционная 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 с жидкокристаллическими элементами и получаемые в результате вставки представляют собой важный аспект различных примеров осуществления настоящего изобретения. В ряде примеров осуществления жидкий кристалл может размещаться между двумя слоями центрирования, которые могут устанавливать ориентацию покоя жидкого кристалла. В некоторых примерах осуществления слои центрирования можно структурировать различными способами. Структурирование слоев центрирования может выполняться таким образом, чтобы центрирование молекул в слое центрирования оказывало влияние на молекулы жидких кристаллов и образовывало структуру, постепенно меняющуюся от первой ориентации в центре линзы ко второй ориентации на краю или вблизи края линзы. Такую постепенно меняющуюся структуру можно отнести к градиентным, а поскольку ориентация молекул жидких кристаллов может воздействовать на эффективный показатель преломления слоя, постепенно меняющуюся структуру можно классифицировать как формирование структуры с градиентным показателем преломления. Два упомянутых слоя центрирования электрически связаны с источником энергии электродами, размещенными на слоях подложки, которая содержит часть с изменяемыми оптическими свойствами. Электроды могут иметь энергообеспечение через промежуточное соединение с источником энергии или непосредственно через компоненты, встроенные во вставку.
Подача питания к электродным слоям может воздействовать на перевод жидких кристаллов из ориентации покоя, которая может быть структурирована с градиентным показателем преломления, в ориентацию с энергообеспечением. В примерах осуществления, использующих два уровня энергообеспечения, в режиме вкл. или выкл., жидкий кристалл имеет только одну ориентацию с энергообеспечением. В других альтернативных примерах осуществления, где подача питания происходит по шкале энергетических уровней, жидкий кристалл может иметь множество ориентаций с энергообеспечением. Могут быть реализованы дополнительные примеры осуществления, в которых процесс подачи питания может воздействовать на переключение между различными состояниями за счет импульса подачи питания.
Результирующее центрирование и ориентация молекул воздействует на свет, проходящий через слой жидкого кристалла, вызывая, таким образом, изменение во вставке с изменяемыми оптическими свойствами. Например, преломляющие характеристики, получаемые в результате центрирования и ориентации, влияют на падающий свет. К тому же такой эффект может включать в себя изменение поляризации света. Некоторые примеры осуществления могут включать в себя вставку с изменяемыми оптическими свойствами, в которой подача питания изменяет фокальную характеристику линзы.
В некоторых примерах осуществления слой жидкого кристалла может быть образован способом, который вызывает полимеризацию полимеризуемой смеси, содержащей молекулы жидкого кристалла. Мономер (-ы), используемые для формирования полимерного матрикса, сами по себе могут содержать присоединенные жидкокристаллические элементы. Путем контроля полимеризации и включения жидкокристаллических молекул, не связанных с мономерными композициями, можно образовать матрикс из областей сшитого полимера, который будет включать в себя области, где размещены отдельные жидкокристаллические молекулы. Терминологически такую комбинацию поперечно сшитых полимеризованных молекул с внедренными в промежутки молекулами жидких кристаллов можно назвать сетевой структурой. Слои центрирования могут направлять центрирование молекул жидких кристаллов, присоединенных к мономерам, таким образом, чтобы сеть из полимеризованного материала была центрирована по направляющим слоям центрирования. В некоторых примерах осуществления на слоях центрирования может быть образована различными способами постепенно изменяющаяся структура, которая затем может воздействовать на то, что молекулы жидких кристаллов или сети с жидкими кристаллами будут образовывать структуру с градиентным показателем преломления. Присоединенные молекулы жидких кристаллов при полимеризации сцепляются в такой ориентации, однако молекулы жидких кристаллов, размещенные в промежутках, могут свободно менять свою ориентацию в пространстве. При отсутствии внешнего воздействия свободные молекулы жидких кристаллов будут иметь центрирование, зависящее от матрикса с центрированными жидкокристаллическими молекулами.
Соответственно, в некоторых примерах осуществления офтальмологическое устройство может быть образовано 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, размещенную в оптической зоне офтальмологического устройства. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами может содержать передний элемент вставки и задний элемент вставки. В некоторых примерах осуществления молекулы жидких кристаллов могут быть центрированы в структуру, в которой показатель преломления по меньшей мере d первой части оптической вставки может изменяться в зависимости от радиуса. Зависимость от радиуса может представлять собой, главным образом, параболическую зависимость, а в некоторых примерах осуществления зависимость от радиуса может представлять собой параболическую зависимость или параметрическую зависимость более высокого порядка от радиального расстояния от центра оптического устройства.
Любая или обе поверхности переднего, промежуточного и заднего элементов вставки могут быть искривлены различным образом, при этом в некоторых примерах осуществления радиус кривизны задней поверхности заднего элемента вставки может отличаться от радиуса кривизны на передней поверхности промежуточного элемента вставки. В альтернативном способе описания, в некоторых примерах осуществления передний элемент вставки может иметь поверхность с первой кривизной, а задний элемент вставки может иметь вторую поверхность со второй кривизной. В некоторых примерах осуществления первая кривизна может отличаться от второй кривизны. В состав линзы и вставки может быть включен источник энергии, при этом в некоторых вариантах осуществления источник энергии может быть размещен таким образом, чтобы по меньшей мере некоторая его часть находилась в неоптической зоне устройства.
В некоторых примерах осуществления слой с градиентным показателем преломления, содержащий жидкокристаллический материал, обладает способностью вызывать оптическое воздействие, дополняющее воздействие, вызванное различными радиусами поверхностей вставки. 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 в качестве примера, не имеющего ограничительного характера. Первый электрод может размещаться в непосредственной близости к задней поверхности переднего криволинейного элемента, при этом второй электрод может располагаться в непосредственной близости к передней поверхности заднего криволинейного элемента. Когда к первому и второму электродам прилагают электрический потенциал, в слое жидкого кристалла, размещенном между электродами, может образоваться электрическое поле. Приложение электрического поля к слою жидкого кристалла может воздействовать на физическое центрирование свободных молекул жидкого кристалла с электрическим полем. В некоторых примерах осуществления свободные жидкокристаллические молекулы могут размещаться в промежуточных зонах полимерной сети, а в некоторых примерах осуществления полимерный каркас может содержать химически связанные молекулы жидких кристаллов, которые можно центрировать в процессе полимеризации при помощи слоев центрирования. Когда молекулы жидкого кристалла центрируются с электрическим полем, такое центрирование 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 центрирования. В некоторых примерах осуществления изменение оптических характеристик может привести к изменению фокальных свойств линзы, содержащей слой с молекулами жидкого кристалла.
В некоторых примерах осуществления описываемые офтальмологические устройства могут включать в себя процессор.
В некоторых примерах осуществления описываемые офтальмологические устройства могут включать в себя электрическую схему. Электрическая схема может управлять или направлять электрический ток для обеспечения его протекания через офтальмологическое устройство. Электрическая схема может управлять электрическим током для обеспечения его протекания от источника энергии к первому и второму электродным элементам.
Устройство-вставка может содержать более чем передний элемент вставки и задний элемент вставки в некоторых примерах осуществления. Между передним элементом вставки и задним элементом вставки может размещаться промежуточный элемент или элементы. В одном из примеров слой, содержащий жидкий кристалл, может размещаться между передним элементом вставки и промежуточным элементом. Промежуточный элемент также может именоваться промежуточным криволинейным элементом. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами может содержать по меньшей мере часть, размещенную в оптической зоне офтальмологического устройства. Любая или обе поверхности переднего, промежуточного и заднего элементов вставки могут быть искривлены 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. В состав линзы и вставки может быть включен источник энергии, при этом в некоторых примерах осуществления источник энергии может размещаться таким образом, чтобы по меньшей мере некоторая его часть находилась в неоптической зоне устройства.
Вставка с передним элементом вставки, задним элементом вставки и по меньшей мере первым промежуточным элементом вставки может содержать по меньшей мере первую жидкокристаллическую молекулу, и жидкокристаллическая молекула или молекулы также могут находиться в областях полимерных сетей с размещенным в промежутках жидкокристаллическим материалом. В некоторых примерах осуществления на слоях центрирования различными способами может быть сформирована постепенно изменяющаяся структура, которая затем может воздействовать на то, что молекулы жидких кристаллов или сети с жидкими кристаллами образовывают структуру с градиентным показателем преломления. В некоторых примерах осуществления структур с градиентным показателем преломления молекулы жидких кристаллов могут быть центрированы в структуру, в которой показатель преломления по меньшей мере в первой части оптической вставки может изменяться в зависимости от радиуса. Зависимость от радиуса может представлять собой, главным образом, параболическую зависимость, а в некоторых примерах осуществления зависимость от радиуса может представлять собой параболическую зависимость или параметрическую зависимость более высокого порядка от радиального расстояния от центра оптического устройства.
В некоторых примерах осуществления передний элемент вставки, задний элемент вставки и по меньшей мере первый промежуточный элемент вставки офтальмологического устройства может представлять собой контактную линзу.
В некоторых примерах осуществления вставка офтальмологического устройства с передним элементом вставки, задним элементом вставки и по меньшей мере первым промежуточным элементом вставки может содержать электроды, изготовленные из различных материалов, включая прозрачные материалы, такие как оксид индия и олова в качестве примера, не имеющего ограничительного характера. Первый электрод может быть размещен в непосредственной близости к задней поверхности переднего криволинейного элемента, которая также может именоваться передним криволинейным элементом вставки, а второй электрод может находиться в непосредственной близости к передней поверхности промежуточного элемента. Когда к первому и второму электродам прилагают электрический потенциал, в слое жидкого кристалла, размещенном между электродами, может образоваться электрическое поле. Приложение электрического поля к слою жидкого кристалла может вызвать физическое центрирование молекул жидкого кристалла с электрическим полем. В некоторых примерах осуществления жидкокристаллические молекулы могут быть размещены в областях полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом. Когда молекулы жидкого кристалла центрируются с электрическим полем, такое центрирование 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 центрирования. В некоторых вариантах 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 частей, соединенных вместе.
В некоторых примерах осуществления, где устройство-вставка может быть образован из переднего элемента вставки, заднего элемента вставки и промежуточного элемента или элементов вставки, слой, содержащий жидкий кристалл, может быть размещен между передним элементом вставки и промежуточным элементом, или между промежуточным элементом и задним элементом вставки. Кроме того, поляризационный элемент также может размещаться внутри устройства-вставки с изменяемыми оптическими свойствами. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами может содержать по меньшей мере часть, размещенную в оптической зоне офтальмологического устройства. Любая или обе поверхности переднего, промежуточного и заднего элементов вставки могут быть искривлены различным образом, при этом в некоторых примерах осуществления радиус кривизны задней поверхности переднего элемента вставки может отличаться от радиуса кривизны передней поверхности промежуточного элемента вставки. В состав линзы и вставки может быть включен источник энергии, при этом в некоторых примерах осуществления источник энергии может размещаться таким образом, чтобы по меньшей мере некоторая его часть находилась в неоптической зоне устройства.
В некоторых примерах осуществления можно ссылаться на поверхности внутри вставки с изменяемыми оптическими свойствами, а не на элементы. В некоторых примерах осуществления можно сформировать устройство офтальмологической линзы, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами может размещаться внутри устройства офтальмологической линзы, причем по меньшей мере часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться в оптической зоне устройства линзы. Такие примеры осуществления могут включать в себя криволинейную переднюю поверхность и криволинейную заднюю поверхность. В некоторых примерах осуществления передняя поверхность и задняя поверхность могут быть выполнены с возможностью формирования по меньшей мере первой камеры. Устройство офтальмологической линзы также может включать в себя источник энергии, встроенный во вставку, по меньшей мене в области, содержащей неоптическую зону. Устройство офтальмологической линзы также может включать в себя слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри камеры, причем слой включает области жидкокристаллического материала, центрированные в структуру, в которой показатель преломления по меньшей мере в первой части вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется в зависимости от радиуса.
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. Такие примеры осуществления могут включать в себя криволинейную переднюю поверхность и криволинейную заднюю поверхность. В некоторых примерах осуществления передняя поверхность и задняя поверхность могут быть выполнены с возможностью образования по меньшей мере первой камеры или по меньшей мере одной камеры. Устройство контактной линзы также может включать в себя слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри камеры, причем слой включает в себя области жидкокристаллического материала, центрированные в структуру, в которой показатель преломления по меньшей мере в первой части вставки с изменяемыми оптическими свойствами, или по меньшей мере в части одной камеры изменяется в зависимости от радиуса.
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 также может включать в себя слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри камеры, причем слой включает в себя области жидкокристаллического материала, центрированные в структуру, в которой показатель преломления по меньшей мере в первой части вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется в зависимости от радиуса, и в котором по меньшей мере первая поверхность слоя может быть криволинейной.
В некоторых примерах осуществления можно сформировать устройство офтальмологической линзы, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами будет располагаться внутри устройства офтальмологической линзы, причем по меньшей мере часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться в оптической зоне устройства линзы. Такие варианты осуществления могут включать в себя криволинейную переднюю поверхность и криволинейную заднюю поверхность. В некоторых примерах осуществления первая криволинейная передняя поверхность и первая криволинейная задняя поверхность могут быть выполнены с возможностью формирования по меньшей мере первой камеры. Вторая криволинейная передняя поверхность и вторая криволинейная задняя поверхность могут быть выполнены с возможностью формирования по меньшей мере второй камеры. Устройство офтальмологической линзы также может включать в себя слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри первой камеры, причем слой включает в себя области жидкокристаллического материала, центрированные в структуру, в которой показатель преломления по меньшей мере в первой части вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется в зависимости от радиуса. Устройство офтальмологической линзы также может включать в себя источник энергии, встроенный во вставку, по меньшей мене в области, содержащей 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 быть расположена внутри устройства офтальмологической линзы, причем по меньшей мере часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами может быть расположена в оптической зоне устройства линзы. Контактная линза может включать в себя криволинейную первую переднюю поверхность и криволинейную первую заднюю поверхность, причем первая передняя поверхность и первая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере первой камеры. Контактная линза также может включать в себя первый слой электродного материала, находящийся в непосредственной близости к задней поверхности криволинейной первой передней поверхности. Контактная линза также может содержать второй слой электродного материала, находящийся в непосредственной близости к передней поверхности первого заднего криволинейного элемента, который также можно считать задним криволинейным элементом вставки. Контактная линза также может включать в себя первый слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри первой камеры, причем слой включает области жидкокристаллического материала, центрированные в структуру, в которой показатель преломления по меньшей мере в первой части вставки с изменяемыми оптическими свойствами меняется в радиальном направлении, причем первый слой, содержащий жидкокристаллический материал, меняет свой показатель преломления, что влияет на луч света, проходящий через первый слой жидкокристаллического материала при приложении электрического потенциала к первому слою электродного материала и второму слою электродного материала. Устройство контактной линзы дополнительно может включать в себя криволинейную вторую переднюю поверхность и криволинейную вторую заднюю поверхность, причем вторая передняя поверхность и вторая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования, по меньшей мере, второй камеры. Устройство контактной линзы также может содержать третий слой электродного материала, находящийся в непосредственной близости к задней поверхности криволинейной второй передней поверхности, и четвертый слой электродного материала, находящийся в непосредственной близости к передней поверхности второго заднего криволинейного элемента. Также может быть второй слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри второй камеры, причем слой включает области жидкокристаллического материала, центрированные в структуру, в которой показатель преломления по меньшей мере в первой части вставки с изменяемыми оптическими свойствами меняется в зависимости от радиуса, и причем второй слой, содержащий жидкокристаллический материал, меняет свой показатель преломления, что влияет на луч света, проходящий через первый слой, содержащий жидкокристаллический материал, при приложении электрического потенциала к третьему слою электродного материала и четвертому слою электродного материала. Устройство контактной линзы также может включать в себя источник энергии, встроенный во вставку, по меньшей мене в области, содержащей неоптическую зону. Контактная линза также может включать в себя электрическую схему, содержащую процессор, причем электрическая схема управляет током электрической энергии от источника энергии к одному или более из первого, второго, третьего или четвертого электродного слоя. Кроме этого, вставка с изменяемыми оптическими свойствами в контактную линзу также может изменять фокальную характеристику офтальмологической линзы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Вышеизложенные и прочие элементы и преимущества настоящего изобретения станут понятны после следующего более подробного описания предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированных с помощью прилагаемых фигур.
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 представлено сечение вставки с изменяемыми оптическими свойствами, где передний и задний криволинейный элементы вставки с изменяемыми оптическими свойствами могут иметь различную кривизну, и где часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образован из жидкого кристалла.
На Фиг. 3B представлено сечение варианта осуществления офтальмологической линзы с изменяемой оптической вставкой, в которой вставка с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из областей полимерных сетей с размещенным в промежутках жидкокристаллическим материалом.
На Фиг. 4A и 4B представлен пример структуры с градиентным показателем преломления в плоском варианте осуществления, который может иметь соответствие и который может объяснить значимость этой структуры для различных вариантов осуществления, имеющих трехмерную форму.
На Фиг. 4C, 4D и 4E представлены примеры изображений воздействия слоев центрирования на молекулы жидких кристаллов и на формирование структур в примерных способах.
На Фиг. 4F представлены примерные модели влияния структурирования с градиентным показателем преломления в жидкокристаллических слоях и получаемые на модели фокальные характеристики.
На Фиг. 5A представлен пример осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из имеющих градиентный показатель преломления областей жидкокристаллических молекул, находящихся между профилированными элементами вставки.
На Фиг. 5B представлен пример осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из имеющих градиентный показатель преломления сетевых полимерных областей с внедренными в промежутки молекулами жидких кристаллов. Слой, содержащий жидкие кристаллы, показан между профилированными элементами вставки.
На Фиг. 5C представлено изображение крупным планом примера осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из имеющих градиентный показатель преломления областей жидкокристаллических молекул, находящихся между профилированными элементами вставки, причем электрическое поле к слою не прилагается и, следовательно, слой находится в ориентации покоя.
На Фиг. 5D представлено изображение крупным планом примера осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из имеющих градиентный показатель преломления областей жидкокристаллических молекул, находящихся между профилированными элементами вставки, причем электрическое поле приложено к слою и, следовательно, слой находится в ориентации с энергообеспечением.
На Фиг. 6 представлен альтернативный пример осуществления линзы с изменяемыми оптическими свойствами, в котором части с изменяемыми оптическими свойствами могут быть образованы из имеющих градиентный показатель преломления областей жидкокристаллических молекул, находящихся между профилированными элементами вставки.
На Фиг. 7 представлены стадии способа формирования офтальмологической линзы с изменяемой оптической вставкой, которая может быть образована из имеющих градиентный показатель преломления областей жидкокристаллических молекул, находящихся между профилированными элементами.
На Фиг. 8 представлен пример компонентов устройства для установки вставки с изменяемыми оптическими свойствами, образованной из имеющих градиентный показатель преломления областей жидкокристаллических молекул, находящихся между профилированными элементами вставки, в часть формы для литья офтальмологической линзы.
На Фиг. 9 представлен процессор, который можно использовать для реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение включает в себя способы и устройство, предназначенные для изготовления офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, причем часть с изменяемыми оптическими свойствами образована из жидкого кристалла или композитного материала, который сам включает в себя жидкокристаллические составляющие. К тому же 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, могут быть герметизированы и изолированы от среды, в которую помещают офтальмологическую линзу. В некоторых примерах осуществления источник энергии может включать в себя электрохимический элемент, который может использоваться в первичной или перезаряжаемой схеме.
Для изменения оптической части используют 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 включают в себя автоматизированное регулирующее устройство, предназначенное для изменения части с изменяемыми оптическими свойствами с помощью автоматизированного устройства в соответствии с измеренным параметром или данными, введенными пользователем. Данные могут вводиться носителем, например с помощью переключателя, контролируемого беспроводным устройством. Беспроводное управление может включать в себя, например, радиочастотное управление, электромагнитное переключение, световое излучение с упорядоченной структурой и индуктивное переключение. В другом примере 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 перецентрирование внутри слоя жидкого кристалла, сдвигая, таким образом, молекулы из ориентации покоя в ориентацию с энергообеспечением. В других альтернативных примерах осуществления могут использоваться другие эффекты, вызванные изменением слоев жидкого кристалла за счет подачи питания на электроды, например, изменением состояния поляризации света, в частности, вращением плоскости поляризации.
В некоторых примерах осуществления изобретения со слоями жидкого кристалла в неоптической зоне офтальмологической линзы присутствуют элементы с энергообеспечением, в то время как другие примеры осуществления изобретения не требуют подачи питания. В примерах осуществления, не требующих подачи питания, жидкий кристалл может изменяться пассивно в результате воздействия какого-либо внешнего фактора, такого как, например, температура окружающей среды или естественное освещение.
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 способна изменять коэффициент преломления неполяризованного окружающего освещения.
Комбинирование электрически активных слоев жидкого кристалла с электродами образует физический объект, который может управляться приложением электрического поля к электродам. Если в периферической зоне жидкокристаллического слоя присутствует слой диэлектрика, то поле слоя диэлектрика и поле жидкокристаллического слоя объединяются в поле электродов. Характер трехмерной формы комбинации полей слоев оценивается, основываясь на принципах электродинамики геометрии слоя диэлектрика 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 жидких кристаллов, меняют свою форму таким образом, чтобы обеспечивать изменение фокальных свойств. При этом электрически регулируемый показатель преломления слоя жидких кристаллов может использоваться для внесения изменений в фокальные свойства линзы в зависимости от прилагаемого электрического поля в слое жидкого кристалла за счет применения электродов. Показатель преломления слоя жидких кристаллов может называться эффективным показателем преломления, при этом каждую обработку, относящуюся к показателю преломления можно рассматривать как в равной мере относящуюся к эффективному показателю преломления. Эффективный показатель преломления может быть получен, например, в результате наложения множества областей с различными индексами преломления. В некоторых примерах осуществления эффективным аспектом может быть среднее значение вкладов различных областей, в то время как в других вариантах осуществления эффективным аспектом может быть наложение областных или молекулярных эффектов на падающий свет. Форма, которую передняя поверхность оболочки придает слою жидкого кристалла, и форма, которую задняя поверхность оболочки придает жидкому кристаллу, могут в первую очередь определять фокальные свойства системы.
В последующих разделах документа приводятся подробные описания вариантов осуществления настоящего изобретения. Описания как предпочтительных, так и альтернативных вариантов осуществления изобретения являются только примерами осуществления изобретения, предполагается, что специалисту в области, к которой относится изобретение, будут понятны возможности создания модификаций и других вариантов осуществления изобретения. Поэтому следует учитывать, что область, охватываемая настоящим изобретением, не ограничивается описанными примерами осуществления изобретения.
СПИСОК ТЕРМИНОВ
В данном описании и в пунктах формулы изобретения, которые относятся к настоящему изобретению, могут применяться различные термины, для которых будут применимы представленные ниже определения.
Слой центрирования: в рамках настоящего изобретения относится к слою, смежному с жидкокристаллическим слоем, воздействующим и центрирующим ориентацию молекул внутри жидкокристаллического слоя. Результирующее центрирование и ориентация молекул воздействует на свет, проходящий через слой жидкого кристалла. Например, преломляющие характеристики, получаемые в результате центрирования и ориентации, влияют на падающий свет. К тому же такое воздействие может включать в себя эффект нарушения поляризации света.
Электрическая связь: в рамках настоящего изобретения 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, например, стремление ориентировать постоянные и индуцированные дипольные молекулы вдоль линий поля, к примеру, вызывает поле электрического потенциала.
С энергообеспечением: при использовании в настоящем документе относится к состоянию, в котором устройство может поставлять электрический ток или аккумулировать электрическую энергию.
Ориентация с энергообеспечением: в рамках настоящего изобретения относится к ориентации молекул жидкого кристалла при воздействии на них потенциального поля, подключенного к источнику энергии. Например, устройство, содержащее жидкие кристаллы, имеет одну ориентацию с энергообеспечением, если источник работает только в режиме вкл. или выкл. В других примерах осуществления ориентация с энергообеспечением может изменяться по мере приложений различных величин энергии.
Энергия: в настоящем документе обозначает способность физической системы к совершению работы. Множество применений в рамках настоящего изобретения может относиться к способности выполнять электрические действия при совершении работы.
Источник энергии: в настоящем документе обозначает устройство, выполненное с возможностью поставлять энергию или приводить биомедицинское устройство в состояние с энергообеспечением.
Устройство сбора энергии: в настоящем документе относится к устройству, способному извлекать энергию из окружающей среды и преобразовывать ее в электрическую энергию.
Промежутками или промежуточными областями в настоящем документе называются области в пределах слоя полимерной сети, не занятые частями полимера, и которые могут быть местоположением других атомов или молекул. Как правило, в настоящем документе, с полимерной сетью могут сосуществовать молекулы жидких кристаллов, и, следовательно, пространство, занимаемое жидкими кристаллами, может быть названо промежутком.
Интраокулярная линза: в рамках настоящего изобретения относится к офтальмологической линзе, встроенной в глаз.
Линзообразующая смесь, или реакционная смесь, или реакционная смесь мономера (РСМ): при использовании в настоящем документе относится к мономерному или форполимерному материалу, который можно полимеризовать и поперечно сшить или поперечно сшить с образованием офтальмологической линзы. Различные варианты осуществления могут включать в себя линзообразующие смеси с одной или более добавками, такими как: УФ-блокаторы, красители, фотоинициаторы или катализаторы и другие добавки, которые могут понадобиться в составе офтальмологических линз, таких как, например, контактные или интраокулярные линзы.
Линзообразующая поверхность: в настоящем документе обозначает поверхность, используемую для литья линзы. В некоторых примерах осуществления любая такая поверхность может иметь оптическое качество поверхности, что указывает на то, что данная поверхность является достаточно гладкой и образована таким образом, чтобы поверхность линзы, изготовленная путем полимеризации линзообразующей смеси в контакте с формирующей поверхностью, была оптически приемлемого качества. Дополнительно, в некоторых примерах осуществления линзообразующая поверхность может иметь такую геометрию, которая необходима для придания поверхности линзы желаемых оптических характеристик, включая, например, коррекцию сферических, асферических и цилиндрических аберраций, коррекцию аберраций волнового фронта и коррекцию топографии роговицы.
Жидкий кристалл: при использовании в настоящем документе термин относится к состоянию вещества, имеющего свойства от стандартной жидкости и твердого кристалла. Жидкий кристалл не может рассматриваться как твердое вещество, но его молекулы показывают определенную степень центрирования. Используемый в настоящем документе термин «жидкий кристалл» не ограничивается конкретной фазой или структурой, но такой жидкий кристалл может иметь конкретную ориентацию в состоянии покоя. Ориентацию и фазы жидкого кристалла можно изменять с помощью внешних воздействий, таких как, например, температура, магнитное или электрическое поле, в зависимости от класса жидкого кристалла.
Литий-ионный элемент: при использовании в настоящем документе термин относится к электрохимическому элементу, в котором электрическая энергия вырабатывается в результате движения ионов лития через элемент. Такой электрохимический элемент, как правило, называется батареей и в стандартных формах допускает возможность подзарядки или перезарядки.
Несущая вставка или вставка: в настоящем документе обозначает формуемую или жесткую подложку, способную поддерживать источник энергии внутри офтальмологической линзы. В ряде примеров осуществления несущая вставка также включает в себя одну или более часть с изменяемыми оптическими свойствами.
Форма для литья: в настоящем документе обозначает жесткий или полужесткий объект, который может применяться для формования линз из неполимеризованных составов. Некоторые предпочтительные формы для литья включают в себя две части формы для литья, формирующие переднюю криволинейную часть формы для литья и заднюю криволинейную часть формы для литья.
Офтальмологическая линза, или линза: при использовании в настоящем документе термин относится к любому офтальмологическому устройству, расположенному в или на глазу. Такие устройства могут обеспечивать оптическую коррекцию или модификацию или преследовать косметические цели. 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 вариантах осуществления предпочтительные линзы, составляющие предмет настоящего изобретения, представляют собой мягкие контактные линзы, полученные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые включают в себя, например, силикон-гидрогели и фтор-гидрогели.
Оптический или оптическая зона: в настоящем документе обозначает область офтальмологической линзы, через которую смотрит пользователь офтальмологической линзы.
Оптическая сила: в настоящем документе обозначает совершенную работу или переданную энергию за единицу времени.
Перезаряжаемый или перезапитываемый: в настоящем документе обозначает возможность быть перезаряженным или переведенным в состояние с более высокой способностью к совершению работы. В рамках настоящего изобретения многие применения, как правило, могут относиться к способности восстановления со способностью испускать электрический ток определенной величины с определенной скоростью в течение определенного промежутка времени.
Перезапитывать или перезаряжать: в настоящем документе означает возвращение источника энергии в состояние с большей способностью выполнять работу. В рамках настоящего изобретения многие применения, как правило, могут относиться к способности восстановления со способностью обеспечивать электрический ток определенной величины в течение определенного повторного промежутка времени.
Высвобожденный из формы для литья: в настоящем документе обозначает линзу, которая либо полностью отделена от формы для литья, либо лишь слабо закреплена на ней таким образом, что ее можно отделить легким встряхиванием или сдвинуть с помощью тампона.
Ориентация покоя: в рамках настоящего изобретения относится к ориентации молекул жидкокристаллического устройства в состоянии покоя, то есть без энергообеспечения.
С изменяемыми оптическими свойствами: при использовании в настоящем документе термин относится к способности изменять оптические характеристики, например оптическую силу линзы или угол поляризации.
ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИЕ ЛИНЗЫ
На Фиг. 1 представлено устройство 100 для формирования офтальмологических устройств, содержащих герметизированные вставки. Устройство включает в себя пример формы для литья передней криволинейной поверхности 102 и соответствующей ей формы для литья задней криволинейной поверхности 101. Вставку с изменяемыми оптическими свойствами 104 и тело 103 офтальмологического устройства можно разместить внутри формы для литья передней криволинейной поверхности 102 и формы для литья задней криволинейной поверхности 101. В некоторых примерах осуществления материал тела 103 может представлять собой гидрогелевый материал, и вставка с изменяемыми оптическими свойствами 104 может быть окружена данным материалом на всех поверхностях.
Вставка с изменяемыми оптическими свойствами 104 может содержать несколько жидкокристаллических слоев (также называемых слоями, содержащими жидкие кристаллы) 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, содержащее комбинацию компонентов со множеством герметичных областей.
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) прикрепляются по периферической зоне жесткого оптического элемента, и жесткий оптический элемент также может обеспечивать энергию и функциональность для полученной офтальмологической линзы.
На виде сверху 200 на Фиг. 2А и сечении 250 на Фиг. 2В показан пример осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами. На данном изображении источник энергии 210 показан в части периферической зоны 211 вставки с изменяемыми оптическими свойствами. Источник энергии 210 может включать в себя, например, тонкую пленку, перезаряжаемую литий-ионную батарею или батарею щелочных аккумуляторов. Источник энергии 210 может быть соединен с соединительными элементами 214 для обеспечения взаимосвязи. Дополнительные соединительные элементы, например 225 и 230, могут связывать источник питания 210 со схемой, например, показанной позицией 205. В других примерах осуществления вставка может иметь элементы взаимосвязи, расположенные на ее поверхности.
В некоторых примерах осуществления вставка с изменяемыми оптическими свойствами 200 может включать в себя гибкий субстрат. Данный гибкий субстрат может иметь форму, приближенную к типичной форме линзы, аналогичным образом с тем, что было описано выше, или иными средствами. Однако для придания дополнительной гибкости вставка с изменяемыми оптическими свойствами 200 может включать в себя дополнительные особенности формы, такие как радиальные продольные разрезы. Возможна установка множества электронных компонентов, обозначенных 205, в частности, интегральных схем, отдельных компонентов, пассивных компонентов, а также других устройств, установка которых также может быть включена.
Часть с изменяемыми оптическими свойствами 220 также изображена на фигурах. Часть с изменяемыми оптическими свойствами 220 может изменяться по команде при пропускании тока через вставку с изменяемыми оптическими свойствами, что, в свою очередь, приводит, как правило, к изменению электрического поля, приложенного к жидкокристаллическому слою. В ряде примеров осуществления часть с изменяемыми оптическими свойствами 220 содержит тонкий слой, содержащий жидкие кристаллы, расположенный 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 различного рода сигналы и соединяться с сенсорными элементами, которые могут находиться во вставке, например, элемент 215. В некоторых примерах осуществления вставка с изменяемыми оптическими свойствами может инкапсулироваться в края линзы 255, которые могут быть образованы из гидрогелевого материала или другого подходящего материала для изготовления офтальмологической линзы. В этих примерах осуществления офтальмологическая линза может быть образована из офтальмологического края 255 и инкапсулированной вставки 200 офтальмологической линзы, которая сама может содержать слои или области из жидкокристаллического материала или содержащие жидкокристаллический материал, и в некоторых примерах осуществления слои могут содержать области полимерных сетей с размещенным в промежутках жидкокристаллическим материалом.
Вставка с изменяемыми оптическими свойствами, содержащая жидкокристаллические элементы
На Фиг. 3A, позиция 300, можно найти пример эффекта действия линзы для двух элементов линзы различной формы. Как отмечалось ранее, обладающая признаками изобретения вставка с изменяемыми оптическими свойствами, описанная в настоящем документе, может быть образована при введении системы электрода и жидкокристаллического слоя между двумя элементами линзы различной формы. Как показано в 350, система электрода и жидкокристаллического слоя может занимать пространство между двумя элементами линзы. Такими элементами могут быть передний криволинейный элемент 320 и задний криволинейный элемент 310.
В примере, не имеющем ограничительного характера, передний криволинейный 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 330, и фокусной точкой 335. В соответствии со сферой охвата настоящего изобретения могут изготавливаться более сложные формы с различными параметрическими характеристиками; однако для наглядности может использоваться простая сферическая форма.
Точно также и без ограничительного характера задний криволинейный элемент 310 может иметь выпуклую по форме поверхность, которая соприкасается с пространством 350. В некоторых вариантах осуществления форма может дополнительно характеризоваться радиусом кривизны, который обозначается 345, и фокальной точкой 340. Криволинейные элементы могут рассматриваться как имеющие разную кривизну их поверхностей или поверхностей вставки. Аналогично, они могут рассматриваться как имеющие различные радиусы поверхностей вставки. В соответствии со сферой охвата настоящего изобретения могут изготавливаться более сложные формы с различными параметрическими характеристиками; однако для наглядности может использоваться простая сферическая форма.
Чтобы проиллюстрировать работу линзы типа, обозначенного позицией 300, укажем, что материал, содержащий элементы 310 и 320, может обладать естественным коэффициентом преломления, имеющим 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 проходят 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, где 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 криволинейную поверхность 370 и заднюю криволинейную поверхность 372. Вставка 371 имеет 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 представлено изображение эффекта градиентного показателя преломления. В примерах осуществления с градиентным показателем преломления для управления ориентацией молекул жидких кристаллов могут использоваться слои центрирования. Управляя ориентацией, можно контролировать локальный эффективный показатель преломления. Таким образом, управляя ориентацией молекул жидких кристаллов, можно формировать регионально изменяющийся эффективный показатель преломления, который можно охарактеризовать как структуру с градиентным показателем преломления. На Фиг. 4A представлен пример эффекта при отображении различных элементов на плоскости. Хотя эффективные оптические устройства могут быть образованы из плоских элементов и могут быть подходящими для использования в устройствах интраокулярных линз и очках, которые могут формировать части настоящего изобретения; также возможно много вариантов осуществления, использующих эффект градиентного показателя преломления, но также выполненных в виде трехмерных форм. В позиции 410 можно видеть передний оптический элемент, который может служить опорой для электродов 420 и слоев центрирования 425. Слой центрирования 425 можно запрограммировать различными способами, некоторые из которых представлены ниже в настоящем описании. Слой центрирования может иметь запрограммированное центрирование, меняющееся от параллельной поверхности переднего оптического элемента, как показано в позиции 440, к перпендикулярной, показанной в позиции 430, с промежуточными ориентациями. Результатом запрограммированного центрирования может быть воздействие на жидкокристаллический слой с образованием структуры с градиентным показателем преломления. Молекулы жидких кристаллов также могут центрироваться так, что некоторые молекулы ориентируются параллельно передней оптической поверхности, как показывает позиция 445, а некоторые молекулы ориентируются перпендикулярно передней оптической поверхности, как показывает позиция 435, также с ориентациями и эффективными ориентациями, лежащими между этими двумя крайностями. В случае жидкокристаллических молекул такие вариации могут воздействовать на изменения или градации эффективного показателя преломления по оптической зоне оптического устройства, образованного этими слоями. В некоторых примерах осуществления может присутствовать задний оптический элемент, как показывает позиция 405. Задний оптический элемент также может содержать электродные слои 415 и слои центрирования 426. В некоторых примерах осуществления эти слои центрирования могут быть запрограммированы для придания ориентаций, сходных со слоями, определенными на передней оптической поверхности.
На Фиг. 4B представлено изображение объекта на Фиг. 4A, но наличие электрического поля 401 в этом случае воздействует на то, что жидкокристаллические молекулы 475 и 485 центрируются с электрическим полем. В отсутствие электрического поля области 475 и 485 могут центрироваться по-разному, благодаря влиянию слоев центрирования 470 и 480. Эти эффекты преодолеваются воздействием электрического поля 401, формируемого при приложении электрического потенциала к электродам 460 и 465.
На Фиг. 4C представлено изображение крупным планом примера осуществления молекул слоя центрирования в ориентирующем слое 442, которые взаимодействуют с молекулами жидких кристаллов 441. В примере, не имеющем ограничительного характера, молекула слоя центрирования может представлять собой остаток азобензола. Ориентация фенильных групп в азобензольном остатке может быть относительно линейной, как показывает позиция 442. В некоторых примерах осуществления в одной стабильной конфигурации азобензольного остатка ароматические кольца остатка могут находиться в транс-конфигурации, в которой кольца размещаются на противоположных сторонах находящейся между ними двойной химической связи. Это может быть конфигурация, показанная в позиции 442, и в результате форма молекулы может быть более линейной. Как видно, взаимодействие примеров азобензольных остатков с молекулами жидких кристаллов может воздействовать на центрирование жидких кристаллов вдоль осей азобензольных остатков.
На Фиг. 4D представлен крупный план примера осуществления альтернативной ориентации молекул в ориентирующем слое 443. Примеры азобензольных остатков в позиции 443 представляют собой вторую конфигурацию азобензольного каркаса, в которой ароматические кольца ориентированы в цис-конфигурацию. Как видно, в результате концевые части молекул приобретают конфигурацию, более параллельную поверхности оптического элемента. Теперь молекулы жидких кристаллов 440, например, могут приобретать центрирование, параллельное молекулам центрирования. Некоторые примеры осуществления ориентации в 442 и 443 могут придавать жидкокристаллическим слоям минимальный и максимальный показатель преломления.
На Фиг. 4E представлен в качестве примера крупный план комбинации различных конфигураций слоя центрирования. В областях, в которых в ориентации преобладают конфигурации, параллельные поверхности элементу вставки, жидкокристаллические молекулы могут, в основном, ориентироваться параллельно поверхности. Альтернативно, в областях, в которых в ориентации преобладают перпендикулярные конфигурации, жидкокристаллические молекулы могут, в основном, центрироваться перпендикулярно поверхности. Между этими крайними ориентациями молекулы могут центрироваться по средней конфигурации молекул центрирования. Как видно на фигуре, в результате может получаться эффективная промежуточная ориентация. Таким образом можно управлять ориентациями молекул жидких кристаллов, что позволяет получить структуры с градиентным показателем преломления жидкокристаллических молекул, в которых эффективный показатель преломления будет постепенно меняться от одного экстремума к другому на протяжении элементов линзы.
На Фиг. 4F, позиция 490, можно видеть моделирование линз, имеющих градиентный показатель преломления (GRIN-линзы), в соответствии с изложенными в настоящем документе принципами. В простой модели поверхности линзы показаны плоскими, но принципы могут применяться и к обобщенным изогнутым поверхностям. Таким образом, представлен пример осуществления 490 для случая, в котором слой, имеющий градиентный показатель преломления, представлен плоским, а результаты являются применимыми и сходными с таковыми при придании слою трехмерной формы, как описано в настоящем документе. Линза, имеющая градиентный показатель преломления 490, может иметь согласно модели на фигуре толщину d, и в радиальном направлении может иметь градиент показателя преломления, который можно отобразить разными оттенками черного цвета. Высокий показатель преломления может быть размещен в центре 491, и в радиальном направлении может уменьшаться, как показывает позиция 492. Эффект градиентного показателя преломления позволяет фокусировать свет, как показывает позиция 493.
Структура линзы с градиентным показателем преломления, которая может быть сформирована путем структурирования слоев центрирования, может иметь постепенное изменение в зависимости от радиального местоположения. Если центр поверхности линзы обозначить как (0,0°) в полярных координатах, то показатель преломления может характеризоваться примером функционального отношения, показанного в позиции 496. Более обобщенным способом представления имеющих градиентный показатель преломления линз, в которых показатель преломления меняется по радиусу, является следующее выражение:
Как видно в позиции 496, эту обобщенную форму можно упростить до параболического отношения, в котором показатель преломления зависит от радиуса следующим образом:
в случае линзы на основе жидких кристаллов с радиально меняющимся параболическим градиентным показателем преломления по Уравнению 2 параметр A можно представить, как показано в Ур. (3):
Оптическую силу линзы с параболически изменяющимся по радиусу показателем преломления, имеющей толщину d, можно представить следующим образом:
Это выражение можно преобразовать для представления фокального расстояния следующим образом:
Для тех случаев, в которых толщина линзы намного меньше радиуса линзы, Ур. (5) можно упростить, поскольку синус малой величины представляет собой приблизительно малую величину. Результатом будет следующее выражение для расчета фокального расстояния 495 жидкокристаллической GRIN-линзы:
Следовательно, при программировании слоя центрирования могут быть образованы линзы с градиентным показателем преломления, где ориентацию жидких кристаллов задают таким образом, чтобы соблюдалось соотношение, показанное в Ур. 2. Толщину жидкокристаллического слоя задают таким образом, чтобы фокусное расстояние соответствовало Ур. (6).
На Фиг. 5A показана часть с изменяемыми оптическими свойствами 500, вводимая в офтальмологическую линзу, с примерным радиально изменяющимся показателем преломления, запрограммированным путем управления ориентацией жидкокристаллического слоя 530. Часть с изменяемыми оптическими свойствами 500 имеет такое же подобное разнообразие материалов и структурного соответствия, как уже обсуждалось в других разделах данного описания. В некоторых примерах осуществления прозрачные электроды 520 и 545 можно поместить на первую прозрачную подложку 510 и вторую прозрачную подложку 550, соответственно. Первая 525 и вторая 540 поверхности линзы могут быть образованы из диэлектрической пленки, а также структурированные слои центрирования, которые могут быть нанесены на прозрачные электроды или диэлектрические пленки, соответственно. Формирующая градиентный показатель преломления ориентация жидкокристаллических слоев может вносить оптическую силу, дополняющую эффекты геометрической формы.
На Фиг. 5B показаны примеры осуществления имеющих градиентный показатель преломления жидкокристаллических линз 560, в которых могут применяться композиции из жидкокристаллических полимеров с жидкими кристаллами. В первом примере можно образовать комбинацию мономера и жидкокристаллических молекул, которая при нагревании образует равномерную смесь. Далее смесь можно нанести на передний криволинейный элемент 561 вставки, а затем инкапсулировать во вставку для линзы путем добавления заднего криволинейного или промежуточного криволинейного элемента 567 вставки. Вставку, содержащую жидкокристаллическую смесь, далее можно полимеризовать при заданных условиях для формирования поперечно сшитых сетей полимеризованного материала, а также внедренных областей жидких кристаллов в промежутках полимерной сети. В некоторых примерах для инициации полимеризации смесь можно обработать актиничным излучением. Наличие структурированных слоев центрирования 563 и 565 позволяет сориентировать мономеры и жидкокристаллические молекулы 564 перед процессом полимеризации и в ходе него с образованием показанной радиально изменяющейся структурой. В некоторых примерах осуществления возможно использование прозрачных электродов, показанных в позициях 562 и 566.
Существует множество способов включения жидкокристаллических молекул в полимеризованные или гелевые области. Таким образом, любой способ создания жидкокристаллических слоев с полимерными сетями может соответствовать сфере действия настоящего изобретения и может использоваться для создания офтальмологического устройства с градиентным радиальным профилем показателя преломления. В предыдущих примерах упоминалось применение мономеров с присоединенными жидкокристаллическими частями для создания полимерных сетей, образующих промежутки для свободных молекул жидких кристаллов. Полимеризованные мономеры могут находиться в кристаллической форме, полукристаллической форме или в аморфной форме полимеризованного материала, а в других вариантах осуществления полимеризованный мономер также может находиться в гелевой или полугелевой форме.
Часть с изменяемыми оптическими свойствами, показанная на Фиг. 5A и 5B, может иметь другие аспекты, которые могут определяться сходным разнообразием материалов и конструктивным соответствием, что описано в других разделах настоящего описания. В ряде вариантов осуществления первый прозрачный электрод 520 может быть размещен на первой прозрачной подложке 510. Первая поверхность линзы может быть образована из диэлектрической пленки, и, в некоторых вариантах осуществления, из слоев центрирования, которые могут размещаться на первом прозрачном электроде.
На Фиг. 5C, позиция 570 может представлять собой часть имеющей градиентный показатель преломления линзы, содержащую жидкие кристаллы, центрированные в соответствии с градиентным показателем преломления. В качестве примера показано некоторое изменение ориентации молекул жидких кристаллов для получения изменения показателя преломления, зависящего от радиального расстояния. Это может быть первый элемент вставки 571 и второй элемент вставки 576, с находящимися на них слоями центрирования 572 и 575. Слои центрирования могут направлять свободно ориентирующиеся молекулы жидких кристаллов 574 в жидкокристаллическом слое 573.
Та же часть линзы с градиентным показателем преломления, содержащая жидкие кристаллы, которая показана на Фиг. 5C, представлена на Фиг. 5D. В случае, показанном на Фиг. 5D, на слой, содержащий центрированные молекулы жидких кристаллов, накладывается электрическое поле и, следовательно, в данном случае молекулы находятся в ориентации с энергообеспечением. Электрическое поле изображено вектором поля 580, и его создает подача питания к электродным слоям. Молекулы жидких кристаллов, например 581, показаны центрированными по электрическому полю. В такой конфигурации с энергообеспечением градиент показателя преломления по существу исчезает, поскольку слой выравнивается и формируется относительно равномерный показатель преломления в отношении падающего света. Возможны другие оптические эффекты, связанные с поверхностями и формами линзы, но выравнивание ориентаций жидких кристаллов создает иные фокальные характеристики.
На Фиг. 6 показан альтернативный вариант части с изменяемыми оптическими свойствами 600, которую можно вставлять в офтальмологическую линзу, а также два жидкокристаллических слоя 620 и 640. Каждый из аспектов различных слоев, окружающих жидкокристаллическую область, может отличаться таким же разнообразием, как описано выше применительно ко вставке с изменяемыми оптическими свойствами 500, показанной на Фиг. 5A, или 560 на Фиг. 5B. Например, оба слоя 620 и 640 показаны имеющими сходный заданный градиентный показатель преломления; однако существует возможность в других примерах осуществления объединить линзу с градиентным показателем преломления с другим жидкокристаллическим элементом. В некоторых примерах осуществления комбинация множества слоев с градиентным показателем преломления может позволить определить множество фокальных характеристик. Объединяя первый элемент на основе жидких кристаллов, образованный первой подложкой 610, где промежуточные слои в пространстве вокруг 620 и вторая подложка 630 могут иметь первую фокальную характеристику, 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 второй фокальной характеристикой, можно сформировать комбинацию, позволяющую получить электрически изменяемые фокальные характеристики линзы в качестве примера.
В приведенном примере элемента 600 комбинацию двух электрически активных жидкокристаллических слоев различного типа и разнообразие, связанное с примерами 500 и 560, можно получить при помощи трех слоев подложки. В других примерах устройство может быть образовано комбинацией четырех различных подложек. В таких примерах промежуточная подложка 630 может подразделяться на два слоя. Если подложки объединяются позднее, может быть получено устройство, функционирующее аналогично элементу 600. Комбинация четырех слоев представляет собой пример изготовления элемента, в котором вокруг жидкокристаллических слоев 620 и 640 могут быть выполнены аналогичные устройства, где различия при обработке могут быть связаны с частью стадий, определяющих свойства центрирования жидкокристаллического элемента.
МАТЕРИАЛЫ
Варианты осуществления микроинъекционного литья могут включать в себя, например, поли(4-метилпент-1-ен)сополимер смолы, которые могут использоваться 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 диаметром приблизительно 8,9 мм, радиусом передней поверхности приблизительно 7,9 мм, радиусом задней поверхности приблизительно 7,8 мм, а также толщиной центра приблизительно 0,200 мм и толщиной края приблизительно 0,050 мм.
Вставка с изменяемыми оптическими свойствами 104, показанная на Фиг. 1, может быть помещена в часть формы для литья 101 и 102, используемую для получения офтальмологической линзы. Материал части формы для литья 101 и 102 может включать в себя, например, полиолефин одного или более из: полипропилена, полистирола, полиэтилена, полиметилметакрилата, а также модифицированных полиолефинов. 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 вариантах осуществления формы для литья, составляющие предмет 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 из половин формы для литья, причем предпочтительно данная смесь используется для выполнения задней криволинейной поверхности, а передняя криволинейная поверхность состоит из алициклических сополимеров.
В некоторых предпочтительных способах изготовления форм для литья в соответствии с настоящим изобретением используется литье под давлением в соответствии с известными методиками; однако примеры осуществления могут также включать в себя формы для литья, выполненные другими способами, включая, например: токарную обработку, алмазную обточку, а также лазерную резку.
Как правило, линзы образуются по меньшей мере на одной поверхности обеих частей формы для литья 101 и 102. Однако в некоторых вариантах 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 вариантах осуществления предпочтительный материал включает в себя силиконсодержащий компонент. Под «содержащим силикон компонентом» подразумевается любой компонент, имеющий по меньшей мере один [-Si-O-] блок 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% вес., и более предпочтительно более чем 30% вес. полного молекулярного веса силиконсодержащего компонента. Подходящие силиконсодержащие компоненты предпочтительно содержат полимеризуемые функциональные группы, такие как акрилатную, метакрилатную, акриламидную, метакриламидную, винильную, N-виниллактамовую, N-виниламидную и стирильную 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 природы материалов, которые могут применяться в целях настоящего изобретения. Специалист в данной области может обнаружить, что другие материалы, отличные от описанных ниже, также позволяют формировать приемлемую оболочку или частичную оболочку для герметизированных и герметично закрывающих вставок и должны рассматриваться как последовательные и включенные в объем формулы изобретения.
Подходящие силиконсодержащие компоненты включают в себя соединения формулы I
где
R1 независимо выбирают из группы, включающей моновалентные реакционные группы, моновалентные алкильные группы или моновалентные арильные группы, причем каждая из перечисленных химических групп может дополнительно содержать в своем составе функциональные группы, выбранные из следующего ряда: гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, карбонат, галоген, а также их различные комбинации; а моновалентные силоксановые цепи содержат 1-100 повторяющихся Si-O блоков и могут дополнительно содержать функциональные группы, выбранные из следующего ряда: алкил, гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, галоген, а также их различные комбинации;
где b = от 0 до 500, причем подразумевается, что если b отлично от нуля 0, то по b имеется распределение с модой, равной указанному значению;
причем по меньшей мере один фрагмент R1 содержит моновалентную реакционную группу, а в некоторых вариантах настоящего изобретения от одного до 3 фрагментов R1 содержат моновалентные реакционные группы.
При применении в настоящем документе «одновалентные реакционные группы» представляют собой группы, способные вступать в реакции свободнорадикальной и/или катионной полимеризации. Характерные, но не имеющие ограничительного характера примеры свободнорадикальных реакционных групп включают в себя (мет)акрилаты, стирилы, винилы, виниловые простые эфиры, C1-6алкил(мет)акрилаты, (мет)акриламиды, C1-6алкил(мет)акриламиды, N-виниллактамы, N-виниламиды, C2-12алкенилы, C2-12алкенилфенилы, C2-12алкенилнафтилы, C2-6алкенилфенил-C1-6алкилы, O-винилкарбаматы и O-винилкарбонаты. Характерные, но не имеющие ограничительного характера примеры катионных реакционных групп включают в себя винилэфирные или эпоксидные группы, а также их смеси. В одном примере 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-С16алкильные группы, C6-С14арильные 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 реакционную группу, и по меньшей мере 3 R1 выбраны из одновалентных алкильных групп, имеющих от одного до 16 атомов углерода, и в другом примере осуществления - из одновалентных алкильных групп, имеющих от одного до 6 атомов углерода. Не имеющие ограничительного характера примеры компонентов, содержащих силикон, в данном примере осуществления включают в себя 2-метил-,2-гидрокси-3-[3-[1,3,3,3-тетраметил-1-[(триметилсилил)окси]дисилоксанил]пропокси]пропиловый сложный эфир (SiGMA),
2-гидрокси-3-метакрилоксипропилоксипропил-трис(триметилсилокси)силан,
3-метакрилоксипропилтрис(триметилсилокси)силан (TRIS),
3-метакрилоксипропилбис(триметилсилокси)метилсилан и
3-метакрилоксипропилпентаметилдисилоксан.
В другом примере осуществления b равно от 2 до 20, от 3 до 15 или в некоторых примерах осуществления от 3 до 10. По меньшей мере один концевой R1 содержит одновалентную реакционную группу, а остальные R1 выбраны из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 16 атомов углерода, а в другом примере осуществления - из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 6 атомов углерода. Еще в одном примере осуществления настоящего изобретения b равно от 3 до 15, один концевой R1 содержит одновалентную реакционную группу, другой концевой R1 содержит одновалентную алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, и оставшийся R1 содержит одновалентную алкильную группу, имеющую 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 реакционные группы, а остальные R1 независимо выбраны из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 18 атомов углерода, которые могут иметь эфирные связи между атомами углерода и могут дополнительно содержать галоген.
В одном примере осуществления, когда необходимо изготовить силикон-гидрогелевую линзу, линзу, составляющую предмет настоящего изобретения, изготавливают из реакционной смеси, содержащей по меньшей мере приблизительно 20 и предпочтительно приблизительно от 20 до 70% вес. силиконсодержащих компонентов в расчете на общий вес содержащих реакционный мономер компонентов, из которых изготавливают полимер.
В другом примере осуществления от одного до четырех R1 содержат винилкарбонат или карбамат с формулой:
Формула II
где: Y означает O-, S- или NH-;
R означает водород или метил; d равен 1, 2, 3 или 4; и q равен 0 или 1.
Силиконсодержащие винилкарбонатные или винилкарбаматные мономеры конкретно включают в себя: 1,3-бис[4-(винилоксикарбонилокси)бут-1-ил]тетраметилдисилоксан; 3-(винилоксикарбонилтио)пропил-[трис(триметилсилокси)силан]; 3-[трис(триметилсилокси)силил]пропилаллилкарбамат; 3-[трис(триметилсилокси)силил]пропилвинилкарбамат; триметилсилилэтилвинилкарбонат; триметилсилилметилвинилкарбонат, и
Если необходимы биомедицинские устройства с модулем упругости менее приблизительно 200, только один из фрагментов R1 должен содержать моновалентную реакционную группу, и не более двух из остальных фрагментов 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, имеющий от 6 до 30 атомов углерода,
G обозначает алкильный бирадикал, циклоалкильный бирадикал, алкилциклоалкильный бирадикал, арильный бирадикал или алкиларильный бирадикал, имеющий от 1 до 40 атомов углерода, который может иметь в основной цепи эфирные, тиоэфирные или аминовые мостиковые группы;
*обозначает уретановую или уреидо мостиковую группу;
a равен по меньшей мере 1;
A обозначает бивалентный 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 молекулярный вес 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 бивалентный радикал, имеющий от 1 до 12 атомов углерода; X означает -CO- или -OCO-; Z означает -O- или -NH-; Ar означает ароматический радикал, имеющий от 6 до 30 атомов углерода; w равно от 0 до 6; x равно 0 или 1; y равно 0 или 1; и z равно 0 или 1.
Предпочтительный силиконсодержащий компонент представляет собой полиуретановый макромер, представленный следующей формулой:
Формула IX
где R16 представляет собой бирадикал диизоцианата после удаления собственно изоцианатной группы, например, бирадикал изофоронизоцианата. Другим подходящим силиконсодержащим макромером является соединение формулы X (где x+y представляет собой число в диапазоне от 10 до 30), образованное при реакции фторэфира, полидиметилсилоксана с концевой гидроксильной группой, изофоронизоцианата и изоцианатоэтилметакрилата.
Формула X
Другие силиконсодержащие компоненты, подходящие для применения в рамках настоящего изобретения, включают в себя макромеры, содержащие полисилоксановые, полиалкиленэфирные, диизоцианатные, полифторуглеводородные, полифторэфирные и полисахаридные группы; полисилоксаны с полярной фторированной привитой или боковой группой, содержащей атом водорода, присоединенный к концевому дифторзамещенному атому углерода; гидрофильные силоксанилметакрилаты, содержащие эфирные и силоксанильные мостиковые группы, а также поперечно-сшиваемые мономеры, содержащие полиэфирные и полисилоксанильные группы. Для целей настоящего изобретения все из перечисленных выше силоксанов 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.
Не имея ограничительного характера, смеси или составы могут содержать следующие жидкокристаллические материалы: жидкий кристалл 1-(транс-4-гексилциклогексил)-4-изотиоцианатобензол, композиции бензойной кислоты, включая (4-октилбензойную кислоту и 4-гексилбензойную кислоту), карбонитрильные композиции, 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.
Не имея ограничительного характера, составы, демонстрирующие особенно высокое двупреломление, составляющее nпар.-nперп.>0,3 при комнатной температуре, могут использоваться в качестве материала для формирования жидкокристаллического слоя. Например, такой состав под названием W1825 может быть приобретен 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 СЛОЕВ ЦЕНТРИРОВАНИЯ
Во многих примерах осуществления, раскрытых выше, может возникнуть необходимость центрирования жидкокристаллических слоев внутри офтальмологических линз различными способами на границах вставок. Центрирование может быть, например, параллельным или перпендикулярным границам вставок, при этом такое центрирование может быть получено при помощи надлежащей обработки различных поверхностей. Обработка может включать в себя покрытие подложек вставок, содержащих жидкий кристалл (ЖК) слоями центрирования. Эти слои центрирования раскрыты в настоящем описании.
В устройствах на основе жидких кристаллов различных типов широко применяется способ шлифовки. Этот способ можно применить, чтобы учесть кривизну поверхностей, таких как поверхности элементов вставки, используемые для образования оболочки жидкого кристалла. В одном из примеров поверхности могут быть покрыты слоем поливинилового спирта (ПВС). Например, покрытие на слой ПВС может быть нанесено методом центрифугирования с использованием водного раствора, 1% вес. Раствор может наноситься в процессе центрифугирования при 1000 об/мин в течение приблизительно 60 с, а затем высушиваться. После этого просушенный слой можно отшлифовать мягкой тканью. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, мягкая ткань может представлять собой бархат.
В качестве другого способа получения слоев центрирования на жидкокристаллических оболочках может применяться фотоцентрирование. В некоторых примерах осуществления фотоцентрирование наиболее востребовано вследствие своего бесконтактного характера и возможности осуществления крупносерийного производства. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, слой фотоцентрирования, используемый в части с изменяемыми оптическими свойствами жидкого кристалла, может быть образован из дихроичного азобензольного красителя (азокрасителя), способного к центрированию преимущественно в направлении, перпендикулярном поляризации линейно поляризованного света типичных ультрафиолетовых волн. Такое центрирование может быть получено в результате повторяющихся транс-цис-транс-фотоизомеризационных процессов.
В качестве примера азокрасители серии PAAD могут наноситься методом центрифугирования с использованием водного раствора, 1% вес., 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 вариантах 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, при помощи применения оптических линзовых устройств. Свет от лазерного источника может обладать некоторой степенью коллимирования, внутренне присущей источнику, например.
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 быть желательным применение водных или спиртовых растворов азобензольных красителей серии PAAD. Некоторые азобензольные красители, например, метиловый красный краситель, могут использоваться для фотоцентрирования путем создания жидкокристаллического слоя путем прямого легирования. Воздействие поляризованного света на азобензольный краситель может вызвать диффузию азобензольных красителей внутрь объема жидкокристаллического слоя и их сцепление с граничными слоями, что создает требуемые условия центрирования.
Азобензольные красители, такие как метиловый красный краситель можно также использовать в комбинации с полимером, например, ПВС. В настоящее время известны также другие фотоанизотропные материалы, способные улучшать центрирование смежных слоев жидких кристаллов. 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 фотоцентрирования может быть преимущественной в вариантах осуществления, содержащих структурированную ориентацию жидкого кристалла.
В другом примере осуществления производства слоев центрирования слой центрирования может быть получен посредством вакуумного напыления оксида кремния на подложки элемента вставки (SiOx, где 1<=X<=2). Например, SiO2 можно напылять при низком давлении, таком как ~0,1 мПа (~10-6 мбар). Элементы центрирования можно получить в наноразмерном масштабе с помощью инжекционного формования при создании передней и задней элементов вставки. Эти формованные элементы можно покрывать различными способами с помощью материалов, упомянутых выше, или других материалов, которые могут непосредственно взаимодействовать с физическими элементами центрирования и передавать центрированную структуру формируемого чертежа в центрированную ориентацию молекул жидкого кристалла.
Ионно-лучевое центрирование может представлять собой еще один способ получения слоев центрирования на жидкокристаллических оболочках. В некоторых примерах осуществления слой центрирования может бомбардироваться коллимированным аргоновым ионным или сфокусированным галлиевым ионным лучом, имеющим определенный угол/ориентацию. Этот тип центрирования можно также использовать для центрирования оксида кремния, алмазоподобного углерода, полиимида и других материалов центрирования.
Дополнительные примеры осуществления могут быть связаны с созданием физических элементов центрирования 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 могут подвергаться также процессу выдавливания рельефа после формования с целью создания на них небольших желобчатых элементов. Дополнительные примеры осуществления могут быть реализованы с применением методов травления, которые могут включать оптические процессы структурирования 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 части с изменяемыми оптическими свойствами жидкого кристалла, обладают характеристиками, подходящими для настоящего изобретения, раскрытого в настоящем документе. Диэлектрик может содержать один или более слой материала, функционирующий по отдельности или вместе в качестве диэлектрика. Несколько слоев могут использоваться для достижения диэлектрических характеристик, превосходящих характеристики одиночного диэлектрика.
Диэлектрик может допускать наличие бездефектного изолирующего слоя толщиной, требующейся для части с дискретно изменяемыми оптическими свойствами, например, между 1 и 10 мкм. Как известно специалистам в данной области, дефект может называться «микроотверстием», которое представляет собой отверстие, допускающее возможность электрического и/или химического контакта через диэлектрик. Диэлектрик при данной толщине может отвечать требованиям в отношении напряжения пробоя, согласно которым, например, диэлектрик должен выдерживать напряжение 100 вольт или больше.
Диэлектрик может допускать изготовление с образованием криволинейных, конических, сферических и сложных трехмерных поверхностей (например, криволинейных поверхностей или неплоских поверхностей). Можно использовать типовые способы покрытия методом погружения и центрифугирования, или применять другие способы.
Диэлектрик может сопротивляться повреждению из-за воздействия химикатов в части с изменяемыми оптическими свойствами, например, жидкого кристалла или жидкокристаллической смеси, растворителей, кислот и оснований или других материалов, которые могут присутствовать при формировании жидкокристаллической области. Диэлектрик может сопротивляться повреждению из-за 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 предотвращать электромиграцию, рост дендритов и другие виды разложения нижележащих электродов. Диэлектрик может прикрепляться к нижележащему электроду и/или подложкой, например, с применением слоя, повышающего адгезию. Диэлектрик может изготавливаться с использованием способа, обеспечивающего низкий уровень загрязнения, малую концентрацию поверхностных дефектов, однородное покрытие и низкую шероховатость поверхности.
Диэлектрик может обладать относительной диэлектрической проницаемостью или диэлектрической постоянной, совместимой с электрической эксплуатацией системы, например, низкой относительной диэлектрической проницаемостью для уменьшения емкости в данной 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 из парилена-C, парилена-HT, диоксида кремния, нитрида кремния и тефлона AF.
ЭЛЕКТРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Электроды, раскрытые в настоящем описании, служат для приложения электрического потенциала с целью получения электрического поля в жидкокристаллической области. По существу электрод содержит один или более слой материала, функционирующий по отдельности или вместе в качестве электрода.
Электрод может прикрепляться к нижележащей подложке, диэлектрическому покрытию или другими объектами в системе, возможно, с применением усилителя адгезии (например, метакрилоксипропилтриметоксилан). Электрод может формировать оказывающий полезное воздействие естественный оксид или подвергаться обработке для создания полезного оксидного слоя. Электрод может быть прозрачным, по существу прозрачным или непрозрачным, обладать высоким светопропусканием и слабым отражением. Электрод может подвергаться структурированию или травлению с помощью известных способов обработки. Например, электроды могут подвергаться испарению, металлизации напылением или гальванизации с использованием формирования фигуры методом фотолитографии и/или взрывной литографии.
Конструкция электрода может быть выполнена с возможностью иметь удельное сопротивление, подходящее для применения в электрической системе, раскрытой в настоящем описании, например, в соответствии с требованиями к сопротивлению в данной геометрической конструкции.
Электроды могут изготавливаться из одного или более из оксида индия и олова (ITO), оксида цинка с примесью алюминия (AZO), золота, нержавеющей стали, хрома, графена, слоев легированного графена и алюминия. Следует понимать, что данный список не является исчерпывающим.
Электроды можно использовать для формирования электрического поля в области между электродами. В некоторых вариантах осуществления электроды можно образовывать на нескольких поверхностях. Может существовать возможность размещать электроды на любую поверхность или на все сформированные поверхности, и электрическое поле между поверхностями, на которых сформированы электроды, можно образовывать путем приложения электрического потенциала по меньшей мере к двум таким поверхностям.
СПОСОБЫ
Перечисленные ниже стадии описанных способов приводятся как примеры процессов, которые могут быть реализованы в соответствии с некоторыми аспектами настоящего изобретения. Как должно стать понятно, порядок, в котором представлены отдельные стадии описываемых способов, ни в коей мере не является ограничивающим, и настоящее изобретение может быть реализовано и при ином их порядке. Кроме того, не все из стадий являются необходимыми для реализации настоящего изобретения, и в различные варианты осуществления настоящего изобретения можно включить дополнительные стадии. Специалисту в данной области может быть очевидно, что на практике возможны дополнительные варианты осуществления, и такие способы находятся в рамках объема формулы изобретения.
На Фиг. 7 представлена блок-схема с примерами стадий, которые можно использовать для реализации настоящего изобретения. На стадии 701 выполняется формирование первого слоя подложки, который может содержать заднюю криволинейную поверхность и иметь верхнюю поверхность с формой первого типа, которая может отличаться от формы поверхности других слоев подложки. В некоторых примерах осуществления разница может включать в себя различный радиус кривизны поверхности по меньшей мере в некоторой части, расположенной в оптической зоне. На стадии 702 выполняется формирование второго слоя подложки, который может содержать переднюю криволинейную поверхность или промежуточную поверхность или часть промежуточной поверхности для более сложных устройств. На стадии 703, электродный слой может быть нанесен на первый слой подложки. Осаждение может происходить, например, осаждением из паровой фазы или методом нанесения гальванического покрытия. В ряде примеров осуществления первый слой подложки может быть частью вставки, которая имеет области, как в оптической зоне, так и в неоптической зоне. Способ осаждения покрытия на электрод может одновременно определить элементы взаимодействия в некоторых вариантах осуществления. В некоторых примерах осуществления диэлектрический слой может быть образован на соединительных элементах или электродах. Диэлектрический слой может содержать многочисленные изолирующие или диэлектрические слои, например, такие как диоксид кремния.
На стадии 704 первый слой подложки может быть дополнительно обработан, чтобы добавить слой центрирования на предварительно нанесенный слой покрытия диэлектрика или электрода. Слои центрирования могут быть нанесены на верхний слой подложки, а затем обработаны стандартным способом, например, шлифованием, для создания желобков, характерных для стандартных слоев центрирования, или посредством обработки с использованием воздействия энергетических частиц или света. Тонкие слои фотоанизотропных материалов могут обрабатываться посредством светового воздействия в целях формирования слоев центрирования с различными характеристиками. Как отмечалось ранее, в способы формирования жидкокристаллических слоев, с помощью которых получают области полимерных сетей с размещенными в промежутках жидкими кристаллами, могут не быть включены стадии, связанные с образованием слоев центрирования.
На стадии 705 второй слой подложки может быть подвергнут дополнительной обработке. Электродный слой может быть осажден на втором слое подложки аналогичным образом, как это было сделано на стадии 703. Затем в некоторых вариантах осуществления, на стадии 706, диэлектрический слой может быть нанесен на второй слой подложки, расположенный на электродном слое. Диэлектрический слой может быть сформирован с переменной толщиной по всей его поверхности. Например, диэлектрический слой можно формовать на первом слое подложки. Альтернативно, предварительно сформированный диэлектрический слой может быть прикреплен на электродную поверхность второго элемента подложки.
На стадии 707 слой центрирования может быть сформирован на втором слое подложки аналогичным образом, как и при обработке на стадии 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 в непосредственную близость друг к другу, а затем жидкокристаллический материал будет введен между элементами. Существуют многочисленные способы введения жидкого кристалла между элементами, включая в качестве примеров, не имеющих ограничительного характера, вакуумное введение, при котором полость вакуумируется, после чего обеспечивают возможность стекания жидкокристаллического материала в вакуумированное пространство. Кроме того, заполнению пространства жидкокристаллическим материалом будут способствовать капиллярные силы, присутствующие в пространстве между элементами вставки линзы. На стадии 709 два элемента могут быть расположены смежно друг с другом, а затем герметизированы 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 типа, как были образованы на стадии 709, могут быть созданы путем повторения стадий способа от 701 до 709, в котором слои центрирования смещены друг от друга, чтобы обеспечить получение линзы, которая может регулировать фокальную силу неполяризованного света. В таких примерах осуществления, оба слоя с изменяемыми оптическими свойствами могут быть объединены с образованием вставки с изменяемыми оптическими свойствами. На стадии 710 элемент с изменяемыми оптическими свойствами может быть соединен с источником энергии и промежуточные или прикрепляемые компоненты могут быть размещены на нем.
На стадии 711 вставка с изменяемыми оптическими свойствами, полученная на стадии 710, может быть размещена внутри части формы для литья. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами также может содержать или может не содержать один или более компонент. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления вставка с изменяемыми оптическими свойствами помещается в часть формы посредством механическим способом. Помещение механическим способом может включать в себя, например, применение робота или других средств автоматизации, известных в отрасли в качестве применяемых для установки компонентов способом поверхностного монтажа. В 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 могут быть использованы какие-либо механические или автоматизированные способы помещения, так чтобы полимеризация реакционной смеси в частях формы для литья включала в себя изменяемые оптические свойства в итоговой офтальмологической линзе.
В некоторых примерах осуществления в часть формы для литья может помещаться вставка с изменяемыми оптическими свойствами, закрепленная в подложке. Источник энергии и один или более компонент также могут быть закреплены в подложке и связаны электрической связью со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами. Компоненты могут включать в себя, например, схему для управления оптической силой, прилагаемой к вставке с изменяемыми оптическими свойствами. Соответственно, в некоторых примерах осуществления компонент включает в себя механизм контроля, приводящий в действие вставку с изменяемыми оптическими свойствами, для того, чтобы изменить одну или более оптическую характеристику, например, изменить состояние первой оптической силы на вторую оптическую силу.
В некоторых примерах осуществления устройство процессора, микроэлектромеханические системы (МЭМС) и наноэлектрические системы (НЭМС) или другие компоненты также могут размещаться во вставке с изменяемыми оптическими свойствами и быть подключенными к источнику энергии. На стадии 712 реакционная смесь мономера может осаждаться в часть формы для литья. На стадии 713 вставка с изменяемыми оптическими свойствами может быть приведена в контакт с реакционной смесью. В некоторых вариантах осуществления порядок размещения изменяемой оптики и осаждения мономерной смеси может быть обратным. На стадии 714 первая часть формы для литья помещена в непосредственной близости ко второй части формы для литья с образованием полости для изготовления 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 компонент, также находящийся в полости, соединенных посредством электрической связи со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами.
На стадии 715 реакционная смесь мономера в полости полимеризуется. Полимеризацию можно провести, например, путем воздействия одного или обоих из актиничного излучения и тепла. На стадии 716 офтальмологическая линза удаляется из частей формы для литья вместе со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, удерживаемой на или инкапсулированной в герметизирующим вставку полимеризованном материале, из которого выполнена офтальмологическая линза.
Хотя настоящее изобретение можно использовать для образования жестких или мягких контактных линз из любого известного материала для образования линз или материала, подходящего для производства таких линз, линзы, составляющие предмет настоящего изобретения, предпочтительно представляют собой мягкие контактные линзы с содержанием воды от приблизительно 0 до приблизительно 90 процентов. Более предпочтительно, чтобы указанные линзы были изготовлены из мономеров, содержащих гидроксильные группы, карбоксильные группы или оба типа групп, или были изготовлены 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 силикон-гидрогели, изготовленные из силиконовых макромеров и гидрофильных мономеров.
Устройство
На Фиг. 8 изображено автоматизированное устройство 810 с одной или более перемещаемой поверхностью 811. Множество частей формы для литья, каждая из которых связана со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами 814, удерживаются на поддоне 813 и передаются к перемещаемым поверхностям 811. Примеры осуществления могут включать в себя, например, единую поверхность раздела индивидуально помещаемой вставки с изменяемыми оптическими свойствами 814, либо множества поверхностей (не показано) для одновременного размещения вставок с изменяемыми оптическими свойствами 814 во множестве частей формы для литья, а в некоторых примерах осуществления в каждую часть формы для литья. Размещение может происходить посредством вертикального движения 815 перемещаемых поверхностей 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 вставка с изменяемыми оптическими свойствами 814 и источник энергии могут прикрепляться к точкам удерживания на форме для литья линзы (не показано). Крепление к удерживающим точкам может осуществляться таким же полимеризованным материалом, из которого будет формоваться тело линзы. Другие примеры осуществления включают в себя слой форполимера на той части формы для литья, на которой могут закрепляться вставка с изменяемыми оптическими свойствами 814 и источник энергии.
Процессоры, включаемые в устройство-вставку
На Фиг. 9 представлен контроллер 900, который можно использовать в некоторых примерах осуществления настоящего изобретения. Контроллер 900 включает процессор 910, который может включать в себя один или более процессорный компонент, соединенный с устройством обмена данными 920. В примерах вариантах осуществления контроллер 900 может использоваться для передачи энергии источнику энергии, помещенному в офтальмологическую линзу.
Контроллер может включать в себя один или более процессор, соединенный с устройством обмена данными, выполненный с возможностью передачи энергии посредством канала связи. Устройство обмена данными может использоваться для электронного управления одним или более из размещения вставки с изменяемыми оптическими свойствами в офтальмологическую линзу или передачи команды для управления устройством с изменяемыми оптическими свойствами.
Устройство обмена данными 920 также можно использовать для сообщения, например, с одним или более компонентом контролирующего устройства или 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 может храниться программа 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 базе 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 фигурах. Многие из 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. Изображение элементов, представляющих молекулы жидкого кристалла в том же масштабе, что и элементы вставки, чтобы сделать возможным представление таких факторов, как центрирование молекул, является поэтому таким примером масштаба изображения, который в реальных вариантах осуществления может быть совсем иным.
Хотя представленные и описанные в настоящем документе варианты осуществления считаются наиболее практичными и предпочтительными, очевидно, что специалистам в данной области будут понятны возможности отступления от конкретных конфигураций и способов, представленных и описанных в настоящем документе, которые можно использовать без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Настоящее изобретение не ограничивается отдельными конструкциями, описанными и показанными в настоящем документе, но все его конструкции должны быть согласованы со всеми модификациями, которые могут входить в объем приложенной формулы изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, ВКЛЮЧАЮЩИХ В СЕБЯ ГРАДИЕНТНО УПОРЯДОЧЕННЫЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СЛОИ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЛОИ ОСОБОЙ ФОРМЫ | 2014 |
|
RU2604571C2 |
| ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО С ИЗМЕНЯЕМЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ, ВКЛЮЧАЮЩЕЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ | 2014 |
|
RU2622462C2 |
| СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, ВКЛЮЧАЮЩИХ УЧАСТКИ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОЛИМЕРНОЙ СЕТКИ ОСОБОЙ ФОРМЫ ИЗ ЖИДКОГО КРИСТАЛЛА | 2014 |
|
RU2594367C2 |
| СПОСОБ И ПРИБОР ДЛЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, СОДЕРЖАЩИХ ДИЭЛЕКТРИКИ И ПОЛИМЕРНЫЕ СЕТИ С ЖИДКИМИ КРИСТАЛЛАМИ | 2014 |
|
RU2582407C2 |
| 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 АППАРАТ ДЛЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, СОДЕРЖАЩИХ ДИЭЛЕКТРИКИ И НАНОМАСШТАБНЫЕ КАПЛИ ЖИДКОГО КРИСТАЛЛА | 2014 |
|
RU2600276C2 |
| ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО С ИЗМЕНЯЕМЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ, СОДЕРЖАЩЕЕ ФОРМОВАННЫЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ | 2014 |
|
RU2594437C2 |
| ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО С ИЗМЕНЯЕМЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ, ВКЛЮЧАЮЩЕЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ С НАНОРАЗМЕРНЫМИ КАПЛЯМИ ИЗ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ | 2014 |
|
RU2611076C2 |
| СПОСОБЫ ФОРМИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ С ИЗМЕНЯЕМОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ЧАСТЬЮ, ВКЛЮЧАЮЩИХ СФОРМИРОВАННЫЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ | 2017 |
|
RU2677585C2 |
Устройство офтальмологической линзы содержит вставку с изменяемыми оптическими свойствами, расположенную по меньшей мере в части оптической зоны линзы. Вставка содержит криволинейные переднюю и заднюю поверхности, выполненные с возможностью формирования по меньшей мере части одной камеры, источник энергии, встроенный во вставку в области неоптической зоны, и слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри по меньшей мере одной камеры. Слой включает в себя области жидкокристаллического материала, ориентированные в структуру, в которой показатель преломления по меньшей мере в первой части вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется в зависимости от радиуса и имеет параболическую зависимость от радиального расстояния. Технический результат - возможность изменения оптической силы линзы для обеспечения аккомодации зрения. 6 н. и 30 з.п. ф-лы, 19 ил.
1. Устройство офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, расположенной по меньшей мере в части оптической зоны устройства офтальмологической линзы, причем вставка с изменяемыми оптическими свойствами содержит:
криволинейную переднюю поверхность и криволинейную заднюю поверхность, причем передняя поверхность и задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере части одной камеры;
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 слой включает в себя области жидкокристаллического материала, центрированные в структуру, в которой показатель преломления по меньшей мере в первой части вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется в зависимости от радиуса,
при этом показатель преломления по меньшей мере в первой части оптической вставки имеет параболическую зависимость от радиального расстояния.
2. Устройство офтальмологической линзы по п. 1, в котором оптическое воздействие слоя, содержащего жидкокристаллический материал, дополняется воздействием, вызванным разными радиусами поверхностей вставки.
3. Устройство офтальмологической линзы по п. 1, в котором линза представляет собой контактную линзу.
4. Устройство офтальмологической линзы по п. 3, дополнительно содержащее:
первый слой электродного материала в непосредственной близости к задней криволинейной поверхности; и
второй слой электродного материала в непосредственной близости к передней криволинейной поверхности.
5. Устройство офтальмологической линзы по п. 4, в котором по меньшей мере часть слоя, содержащего жидкокристаллический материал, меняет свой показатель преломления, что влияет на луч света, проходящий через слой, содержащий жидкокристаллический материал, когда электрический потенциал приложен к первому слою электродного материала и второму слою электродного материала.
6. Устройство офтальмологической линзы по п. 5, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами изменяет фокальную характеристику линзы.
7. Устройство офтальмологической линзы по п. 6, дополнительно содержащее электрическую схему, причем электрическая схема управляет потоком электрической энергии от источника энергии к первому и второму электродным слоям.
8. Устройство офтальмологической линзы по п. 7, в котором электрическая схема содержит процессор.
9. Устройство офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, расположенной по меньшей мере в части оптической зоны устройства офтальмологической линзы, причем вставка с изменяемыми оптическими свойствами содержит:
криволинейную первую переднюю поверхность и криволинейную первую заднюю поверхность, причем указанная первая передняя поверхность и указанная первая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере части первой камеры;
криволинейную вторую переднюю поверхность и криволинейную вторую заднюю поверхность, причем вторая передняя поверхность и вторая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере части второй камеры;
по меньшей мере один слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри по меньшей мере одной камеры, причем по меньшей мере один слой включает в себя области жидкокристаллического материала, центрированные в структуру, в которой показатель преломления по меньшей мере в первой части вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется в зависимости от радиуса; и
источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере в области, содержащей неоптическую зону,
при этом показатель преломления по меньшей мере в первой части оптической вставки имеет параболическую зависимость от радиального расстояния.
10. Устройство офтальмологической линзы по п. 9, в котором оптическое воздействие слоя, содержащего жидкокристаллический материал, дополняется воздействием, вызванным разной кривизной поверхностей вставки.
11. Устройство офтальмологической линзы по п. 9, в котором линза представляет собой контактную линзу.
12. Устройство офтальмологической линзы по п. 11, дополнительно содержащее:
первый слой электродного материала в непосредственной близости к первой криволинейной задней поверхности; и
второй слой электродного материала в непосредственной близости к первой криволинейной передней поверхности.
13. Устройство офтальмологической линзы по п. 12, в котором слой, содержащий жидкокристаллический материал, меняет свой показатель преломления, что влияет на луч света, проходящий через слой, содержащий жидкокристаллический материал, когда электрический потенциал приложен к первому слою электродного материала и второму слою электродного материала.
14. Устройство офтальмологической линзы по п. 13, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами изменяет фокальную характеристику линзы.
15. Устройство офтальмологической линзы по п. 14, дополнительно содержащее электрическую схему, причем электрическая схема управляет потоком электрической энергии от источника энергии к первому и второму электродным слоям.
16. Устройство офтальмологической линзы по п. 15, в котором электрическая схема содержит процессор.
17. Устройство контактной линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, расположенной по меньшей мере в части оптической зоны устройства контактной линзы, причем вставка с изменяемыми оптическими свойствами содержит:
криволинейную первую переднюю поверхность и криволинейную первую заднюю поверхность, причем указанная первая передняя поверхность и указанная первая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере первой камеры;
первый слой электродного материала в непосредственной близости к первой криволинейной передней поверхности;
второй слой электродного материала в непосредственной близости к первой криволинейной задней поверхности;
первый слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри первой камеры, причем первый слой включает области жидкокристаллического материала, центрированные в первую структуру, в которой первый показатель преломления по меньшей мере в первой части вставки с изменяемыми оптическими свойствами меняется в первой зависимости от радиуса, и причем первый слой, содержащий жидкокристаллический материал, меняет свой первый показатель преломления, что влияет на первый луч света, проходящий через первый слой, содержащий жидкокристаллический материал, когда первый электрический потенциал приложен к первому слою электродного материала и второму слою электродного материала;
криволинейную вторую переднюю поверхность и криволинейную вторую заднюю поверхность, причем вторая передняя поверхность и вторая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере второй камеры;
третий слой электродного материала в непосредственной близости ко второй криволинейной передней поверхности;
четвертый слой электродного материала в непосредственной близости ко второй криволинейной задней поверхности;
второй слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри второй камеры, причем второй слой включает области жидкокристаллического материала, центрированные во вторую структуру, в которой второй показатель преломления по меньшей мере во второй части вставки с изменяемыми оптическими свойствами меняется во второй зависимости от радиуса, и причем второй слой, содержащий жидкокристаллический материал, меняет свой второй показатель преломления, что влияет на второй луч света, проходящий через второй слой, содержащий жидкокристаллический материал, когда второй электрический потенциал приложен к третьему слою электродного материала и четвертому слою электродного материала;
источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере в области, содержащей неоптическую зону;
электрическую схему, содержащую процессор, при этом электрическая схема управляет током электрической энергии от источника энергии к одному или более из первого, второго, третьего или четвертого электродного слоев; и
причем вставка с изменяемыми оптическими свойствами изменяет фокальную характеристику устройства контактной линзы, при этом показатель преломления по меньшей мере в первой части оптической вставки имеет параболическую зависимость от радиального расстояния.
18. 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, при этом слой включает области жидкокристаллического материала, центрированные в структуру, в которой показатель преломления по меньшей мере в первой части вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется в зависимости от радиуса; и
причем по меньшей мере первая поверхность слоя, содержащего жидкокристаллический материал, является криволинейной, при этом показатель преломления по меньшей мере в первой части оптической вставки имеет параболическую зависимость от радиального расстояния.
19. Устройство офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, расположенной по меньшей мере в части оптической зоны устройства офтальмологической линзы, причем вставка с изменяемыми оптическими свойствами содержит:
передний криволинейный элемент вставки и задний криволинейный элемент вставки, причем задняя поверхность переднего криволинейного элемента имеет первую кривизну, а передняя поверхность заднего криволинейного элемента имеет вторую кривизну;
источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере в области, содержащей неоптическую зону; и
слой, содержащий жидкокристаллический материал, причем слой включает в себя области жидкокристаллического материала, центрированные в структуру, в которой показатель преломления по меньшей мере в первой части вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется в зависимости от радиуса, при этом
показатель преломления по меньшей мере в первой части оптической вставки имеет параболическую зависимость от радиального расстояния.
20. Устройство офтальмологической линзы по п. 19, в котором оптический эффект слоя, содержащего жидкокристаллический материал, дополняется эффектом разной кривизны поверхностей вставки.
21. Устройство офтальмологической линзы по п. 19, в котором первая кривизна отличается от второй кривизны.
22. Устройство офтальмологической линзы по п. 19, в котором линза представляет собой контактную линзу.
23. Устройство офтальмологической линзы по п. 22, дополнительно содержащее:
первый слой электродного материала в непосредственной близости к задней поверхности переднего криволинейного элемента; и
второй слой электродного материала в непосредственной близости к передней поверхности заднего криволинейного элемента.
24. Устройство офтальмологической линзы по п. 23, в котором слой, содержащий жидкокристаллический материал, меняет свой показатель преломления, что влияет на луч света, проходящий через слой, содержащий жидкокристаллический материал, когда электрический потенциал приложен к первому слою электродного материала и второму слою электродного материала.
25. Устройство офтальмологической линзы по п. 24, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами изменяет фокальную характеристику линзы.
26. Устройство офтальмологической линзы по п. 25, дополнительно содержащее электрическую схему, причем электрическая схема управляет потоком электрической энергии от источника энергии к первому и второму электродным слоям.
27. Устройство офтальмологической линзы по п. 26, в котором электрическая схема содержит процессор.
28. Устройство офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, расположенной по меньшей мере в части оптической зоны устройства офтальмологической линзы, причем вставка с изменяемыми оптическими свойствами содержит:
передний криволинейный элемент вставки, по меньшей мере первый промежуточный криволинейный элемент и задний криволинейный элемент вставки, причем задняя поверхность переднего криволинейного элемента имеет первую кривизну, а передняя поверхность первого промежуточного криволинейного элемента имеет вторую кривизну;
источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере в области, содержащей неоптическую зону;
при этом указанная вставка с изменяемыми оптическими свойствами содержит слой, содержащий жидкокристаллический материал, причем слой включает в себя области жидкокристаллического материала, центрированные в структуру, в которой показатель преломления по меньшей мере в первой части вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется в зависимости от радиуса, причем
показатель преломления по меньшей мере в первой части оптической вставки имеет параболическую зависимость от радиального расстояния.
29. Устройство офтальмологической линзы по п. 28, в котором первая кривизна отличается от второй кривизны.
30. Устройство офтальмологической линзы по п. 28, в котором линза представляет собой контактную линзу.
31. Устройство офтальмологической линзы по п. 30, дополнительно содержащее:
первый слой электродного материала в непосредственной близости к переднему криволинейному элементу; и
второй слой электродного материала в непосредственной близости к одному или более из промежуточного криволинейного элемента и заднего криволинейного элемента.
32. Устройство офтальмологической линзы по п. 30, дополнительно содержащее:
первый слой электродного материала в непосредственной близости к переднему криволинейному элементу; и
второй слой электродного материала в непосредственной близости к промежуточному криволинейному элементу.
33. Устройство офтальмологической линзы по п. 32, в котором слой, содержащий жидкокристаллический материал, меняет свой показатель преломления, что влияет на луч света, проходящий через слой, содержащий жидкокристаллический материал, когда электрический потенциал приложен к первому слою электродного материала и второму слою электродного материала.
34. Устройство офтальмологической линзы по п. 33, в котором:
вставка с изменяемыми оптическими свойствами изменяет фокальную характеристику линзы.
35. Устройство офтальмологической линзы по п. 34, дополнительно содержащее электрическую схему, причем электрическая схема управляет потоком электрической энергии от источника энергии к первому и второму электродным слоям.
36. Устройство офтальмологической линзы по п. 35, в котором электрическая схема содержит процессор.
| WO 2012103497 A1, 02.08.2012;US 20130166025 A1, 27.06.2013;US 2012224127 A1, 06.09.2012;US 2012140167 A1, 07.06.2012;US 20090033863 A1, 05.02.2009 .. |
