СПОСОБЫ ФОРМИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ С ИЗМЕНЯЕМОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ЧАСТЬЮ, ВКЛЮЧАЮЩИХ СФОРМИРОВАННЫЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ Российский патент 2019 года по МПК A61F9/00 G02C7/04 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к офтальмологическому линзовому устройству с изменяемыми оптическими свойствами, а более конкретно, в некоторых вариантах осуществления, к изготовлению офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, использующей жидкокристаллические элементы.

2. Обсуждение предшествующего уровня техники

Традиционно офтальмологическая линза, такая как контактная или интраокулярная линза, обладает заданными оптическими характеристиками. Например, контактная линза может выполнять одну или более из следующих функций: функциональная коррекция зрения; косметический эффект; терапевтический эффект, но только набор функций по коррекции зрения. Каждая функция обеспечивается физической характеристикой линзы. В принципе, конструкция, включающая преломляющее качество в линзу, обеспечивает функциональные возможности коррекции зрения, что может быть использовано для индивидуума, имеющего близорукость, дальнозоркость, астигматизм, близорукость с астигматизмом, дальнозоркость с астигматизмом, пресбиопию и даже аберрации более высокого порядка. Введение в материал линзы пигмента позволяет обеспечить косметическое улучшение. Введение в материал линзы активного агента позволяет обеспечить терапевтические функции.

На сегодняшний день оптические характеристики офтальмологической линзы обусловливаются ее физической характеристикой. В целом, оптическую конфигурацию определяют и затем придают линзе в процессе изготовления линзы, например, путем отливки, формования или токарной обработки. После изготовления линзы ее оптические характеристики остаются неизменными. Однако для обеспечения аккомодации зрения иногда целесообразно наличие нескольких оптических сил. 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.

Способы изготовления линзовых вставок и линз, совместимых с электроактивными жидкокристаллическими линзами, могут иметь решающее значение для получения коммерческого продукта. Могут наличествовать критические параметры, которые необходимо контролировать для создания желаемого оптического результата, такие как контроль углов поляризации и центрирование линзовых элементов в оптической зоне. Поэтому было бы желательно иметь усовершенствованные способы получения элементов на основе жидких кристаллов.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соответственно, настоящее изобретение включает в себя инновации, относящиеся к способу изготовления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, использующей жидкокристаллические элементы, которая может обладать энергообеспечением, может быть включена в офтальмологическое устройство, имеющее возможность изменять оптические свойства линзы. Примеры таких офтальмологических устройств могут включать контактную линзу или интраокулярную линзу. Кроме того, представлены способы и аппарат для изготовления офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, в которой используются жидкокристаллические элементы. Ряд примеров осуществления также включает в себя литую силикон-гидрогелевую контактную линзу с жесткой или формуемой вставкой с энергообеспечением, которая дополнительно включает в себя часть с изменяемыми оптическими свойствами, причем вставка включена в офтальмологическую линзу биосовместимым образом.

Таким образом, настоящее изобретение включает описание офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, аппарат для изготовления офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, а также способы их изготовления. 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; реакционную смесь мономера подвергают воздействию актиничного излучения с образованием офтальмологической линзы. Линзы формируют путем управления потоком актиничного излучения, которым облучается реакционная смесь мономера. В некоторых вариантах осуществления края офтальмологической линзы или инкапсулирующий вставку слой 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, например, материалы семейства нарафилкона (включая нарафилкон A и нарафилкон B), семейства этафилкона (включая этафилкон A), галифилкон А и сенофилкон А.

Способы образования вставки с жидкокристаллическими элементами с изменяемыми оптическими свойствами и итоговые вставки представляют собой важные аспекты различных вариантов осуществления. В некоторых вариантах осуществления жидкий кристалл может быть размещен между двумя слоями центрирования, которые могут устанавливать для жидкого кристалла ориентацию в состоянии покоя. Эти два слоя центрирования могут находиться в электрической связи с источником энергии с помощью электродов, нанесенных на слои подложки, которая содержит часть с изменяемыми оптическими свойствами. Электроды могут иметь энергообеспечение за счет промежуточного взаимного соединения с источником энергии или непосредственно за счет компонентов, внедренных во вставку.

Подача питания к слоям центрирования может вызывать сдвиг жидкого кристалла из ориентации в состоянии покоя в ориентацию с энергообеспечением. В вариантах осуществления, в которых есть два уровня подачи питания (с питанием или без питания), жидкий кристалл может иметь лишь одну ориентацию с энергообеспечением. В других альтернативных вариантах осуществления, где подача питания происходит вдоль шкалы уровней энергии, жидкий кристалл может иметь множество ориентаций с энергообеспечением. Могут быть реализованы также дополнительные варианты осуществления, в которых процесс подачи питания может вызывать переключение между различными состояниями за счет импульса подачи питания.

Итоговое центрирование и ориентация молекул могут влиять на свет, проходящий через жидкокристаллический слой, посредством этого вызывая изменение во вставке с изменяемыми оптическими свойствами. Например, рефракционные характеристики, получаемые в результате центрирования и ориентации, влияют на падающий свет. Кроме того, воздействие может включать изменение поляризации света. Некоторые варианты осуществления могут включать вставку с изменяемыми оптическими свойствами, в которой подача питания изменяет фокальную характеристику линзы.

В некоторых вариантах осуществления слой жидкого кристалла может быть образован способом, при помощи которого вызывают полимеризацию полимеризуемой смеси, содержащей молекулы жидкого кристалла. Управляя полимеризацией различными способами, можно отделять капли, состоящие из молекул жидкого кристалла, от полимеризованного слоя в процессе его образования. В некоторых вариантах осуществления процессом можно управлять таким образом, чтобы капли были наномасштабными, что может означать, что средний или медианный диаметр скопления капель менее приблизительно 1 микрона в длину. В некоторых дополнительных вариантах средний или медианный диаметр может также быть меньше, чем приблизительно 0,1 микрона в длину.

В некоторых вариантах 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 электродами прилагают электрический потенциал, в слое жидкого кристалла, размещенном между электродами, может образоваться электрическое поле. Приложение электрического поля к жидкокристаллическому слою может вызвать физическое центрирование молекул жидких кристаллов, находящихся в слое, с электрическим полем.

В некоторых вариантах осуществления описанные офтальмологические устройства могут включать процессор.

В некоторых вариантах осуществления описанные офтальмологические устройства могут включать электрическую схему. Электрическая схема может управлять или направлять электрический ток для обеспечения потока внутри офтальмологического устройства. Электрическая схема может управлять электрическим током для обеспечения его протекания от источника энергии к первому или второму электродным элементам.

Один общий аспект включает в себя способ формирования вставки с изменяемыми оптическими свойствами для офтальмологического линзового устройства, включающий: формирование переднего оптического элемента; формирование промежуточного оптического элемента, при этом промежуточный оптический элемент включает поглощающий УФ-излучение краситель; формирование заднего оптического элемента; добавление фоточувствительного слоя центрирования на поверхности переднего оптического элемента, промежуточного оптического элемента и заднего оптического элемента; размещение промежуточного оптического элемента на заднем оптическом элементе; размещение переднего оптического элемента на промежуточном оптическом элементе, где комбинация переднего оптического элемента, промежуточного оптического элемента и заднего оптического элемента образуют стопку; воздействие на фоточувствительные ориентирующие слои под промежуточным оптическим элементом первым источником поляризованного облучения в соответствии с первой картиной поляризации, причем длина волны излучения поглощается, по меньшей мере, частично, поглощающим УФ-излучением красителем; и воздействие на фоточувствительные ориентирующие слои над промежуточным оптическим элементом вторым источником поляризованного облучения в соответствии со второй картиной поляризации, причем длина волны излучения поглощается, по меньшей мере, частично, поглощающим УФ-излучением красителем;

Варианты реализации могут включать один или более из следующих элементов. Указанный выше способ может дополнительно включать полимеризацию раствора, включающего молекулы жидкого кристалла, в первой полости и полимеризацию раствора, включающего молекулы жидкого кристалла, во второй полости. Способ может включать примеры, в которых поглощающий УФ-излучение краситель включает УФ-блокатор бензотриазольного типа.

Один общий аспект включает в себя способ формирования вставки с изменяемыми оптическими свойствами для офтальмологического линзового устройства, включающий: формирование переднего оптического элемента; формирование промежуточного оптического элемента, при этом промежуточный оптический элемент включает поглощающий УФ-излучение краситель; формирование заднего оптического элемента; добавление фоточувствительного слоя центрирования на поверхности переднего оптического элемента, промежуточного оптического элемента и заднего оптического элемента; размещение промежуточного оптического элемента на заднем оптическом элементе; размещение переднего оптического элемента на промежуточном оптическом элементе, где комбинация переднего оптического элемента, промежуточного оптического элемента и заднего оптического элемента образуют стопку; воздействие на фоточувствительные ориентирующие слои под промежуточным оптическим элементом в соответствии с первой картиной поляризации; воздействие на фоточувствительные ориентирующие слои над промежуточным оптическим элементом в соответствии со второй картиной поляризации; заполнение первой камеры между передним оптическим элементом жидким кристаллом, содержащим смесь мономеров; заполнение второй камеры между средним оптическим элементом и задним оптическим элементом жидким кристаллом, содержащим смесь мономеров; измерение оптических характеристик стопки под первым источником поляризованного падающего света; измерение оптических характеристик стопки под вторым источником поляризованного падающего света: регулирование ориентации переднего оптического элемента и/или заднего оптического элемента; полимеризацию смеси жидких кристаллов, содержащей мономер, в первой камере; и полимеризацию смеси жидких кристаллов, содержащей мономер, во второй камере. Возможны способы, включающие дополнительные подэтапы данных этапов.

Один общий аспект включает в себя способ формирования вставки с несколькими полостями для офтальмологического устройства, способ включает: формирование переднего оптического элемента; формирование заднего оптического элемента; формирование промежуточного оптического элемента, при этом композиция промежуточного оптического элемента блокирует более 90% ультрафиолетового света в первой полосе ультрафиолетового света; наложение друг на друга переднего оптического элемента, промежуточного оптического элемента и заднего оптического элемента, при этом первая полость сформирована между передним оптическим элементом и промежуточным оптическим элементом, и вторая полость сформирована между промежуточным оптическим элементом и задним оптическим элементом; облучение объема первой полости с первого направления источником УФ-излучения, которое проходит через передний оптический элемент, при этом источник УФ-излучения испускает свет в первой полосе ультрафиолетового света и облучение попадает на материалы в пределах первой полости; и облучение объема второй полости со второго направления источником УФ-излучения, которое проходит через задний оптический элемент, при этом источник УФ-излучения испускает свет в первой полосе ультрафиолетового света и облучение попадает на материалы в пределах второй полости.

Один общий аспект включает контактную линзу, включающую в себя: вставку, включающую: первый оптический элемент; второй оптический элемент; промежуточный оптический элемент, при этом промежуточный оптический элемент включает поглощающий УФ-излучение краситель; источник энергии; по меньшей мере, первый и второй слои полимеризованного материала, включающие молекулы жидкого кристалла; и электронную схему. Контактные линзы также включают в себя гидрогелевый край, инкапсулирующий вставку.

В некоторых примерах вставка офтальмологического устройства с передней частью вставки, задней частью вставки и, по меньшей мере, первой промежуточной частью вставки может содержать электроды, изготовленные из различных материалов, включая прозрачные материалы, такие как оксид индия и олова (ITO) в качестве примера, не имеющего ограничительного характера. Первый электрод может размещаться в непосредственной близости от задней поверхности переднего криволинейного элемента, при этом второй электрод может размещаться в непосредственной близости от передней поверхности промежуточного оптического элемента. Когда к первому и второму электродами прилагают электрический потенциал, в слое жидкого кристалла, размещенном между электродами, может образоваться электрическое поле. Приложение электрического поля к жидкокристаллическому слою может вызвать физической центрирование молекул жидких кристаллов, находящихся в слое, с электрическим полем. В некоторых вариантах осуществления молекулы жидкого кристалла могут размещаться в составе капель внутри слоя, при этом в некоторых вариантах осуществления капли могут иметь средний диаметр меньше 1 микрона. 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 показателя преломления, вызванного изменением центрирования. В некоторых вариантах осуществления изменение оптических характеристик может привести к изменению фокальных свойств линзы, содержащей слой с молекулами жидкого кристалла.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Вышеизложенные и прочие признаки и преимущества настоящего изобретения станут понятны после следующего, более подробного описания предпочтительных вариантов осуществления изобретения, показанных на прилагаемых чертежах.

На фиг. 1 представлен пример компонентов прибора узла формы для литья, которые могут быть полезны 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. 3 приводится сечение вставки с изменяемыми оптическими свойствами, где передний и задний криволинейные элементы вставки с изменяемыми оптическими свойствами могут иметь различную кривизну, и где часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкого кристалла.

На фиг. 4 представлено сечение варианта осуществления офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкого кристалла.

На фиг. 5 представлен пример осуществления офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкого кристалла.

На фиг. 6A представлен альтернативный пример варианта осуществления офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкого кристалла.

На фиг. 6B представлен альтернативный пример варианта осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкого кристалла, а вставка может также содержать поляризационный элемент.

На фиг. 6C представлен альтернативный пример варианта осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкого кристалла, и приводятся возможные варианты изменения компонент поляризованного света при прохождении линзы такого варианта осуществления.

На фиг. 7 представлены этапы способа изготовления офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, которая может быть образована из жидкого кристалла.

На фиг. 8 приведен пример компонентов устройства, предназначенных для помещения вставки с изменяемыми оптическими свойствами из жидкого кристалла в часть формы для литья офтальмологической линзы.

На фиг. 9 показан процессор, который может быть использован для реализации некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 10А показаны слои, включенные в примерную линзу с изменяемыми фокусными характеристиками, основанную на двух камерах, заполненных электроактивными жидкими кристаллами.

На фиг. 10В показаны аспекты неоптимальных условий, которые могут возникнуть при изготовлении примерной двухкамерной фокусирующей линзы.

На фиг. 10C-10E представлены примеры изображений воздействия слоев центрирования на молекулы жидких кристаллов и на формирование структур в примерных способах.

На фиг. 11А-11I показаны примерные стадии способа изготовления элементов линзы на основе электроактивных жидкокристаллических элементов.

На фиг. 12 в форме таблицы показаны примерные стадии способа изготовления элементов линзы на основе электроактивных жидкокристаллических элементов.

На фиг. 13А-13D показаны аспекты регулирования центрирования слоев, используемых при изготовлении элементов линз на основе электроактивных жидкокристаллических элементов.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

СПИСОК ТЕРМИНОВ

В этом описании и пунктах формулы, которые относятся к настоящему изобретению, могут использоваться различные термины, к которым будут применены приведенные ниже определения.

Слой центрирования: в настоящем изобретении относится к слою, смежному с жидкокристаллическим слоем, воздействующим и центрирующим ориентацию молекул внутри жидкокристаллического слоя. Итоговое центрирование и ориентация молекул могут влиять на свет, проходящий через жидкокристаллический слой. Например, рефракционные характеристики, получаемые в результате центрирования и ориентации, влияют на падающий свет. К тому же такое воздействие может включать в себя эффект нарушения поляризации света.

«Электрическое соединение»: при использовании в настоящем документе относится к состоянию под воздействием электрического поля. В случае проводящих материалов воздействие может возникать в результате протекания электрического тока или в самом потоке. В случае других материалов может существовать электрическое потенциальное поле, оказывающее воздействие, такое как склонность к ориентации постоянных и индуцированных молекулярных диполей, например, вдоль силовых линий.

Снабжаемый питанием - при использовании в настоящем документе относится к состоянию, в котором устройство может обеспечивать себя электрическим током или хранить внутри себя электрическую энергию.

Ориентация с энергообеспечением: в настоящем документе относится к ориентации молекул жидкого кристалла при воздействии на них потенциального поля, запитанного от источника энергии. Например, устройство, содержащее жидкие кристаллы, может иметь одну ориентацию с энергообеспечением, если источник питания работает либо в режиме с энергообеспечением, либо в режиме без энергообеспечения. В других вариантах осуществления ориентация с энергообеспечением изменяется по шкале в зависимости от количества переданной энергии.

Энергия - в настоящем документе относится к способности физической системы совершать работу. В рамках настоящего изобретения упомянутая способность, как правило, может относиться к способности выполнения электрических действий при совершении работы.

Источник энергии - в рамках настоящего документа относится к устройству, способному поставлять энергию или переводить биомедицинское устройство в состояние с энергообеспечением.

«Устройства сбора энергии»: при использовании в настоящем документе относится к устройствам, способным извлекать энергию из окружающей среды и преобразовывать ее в электрическую энергию.

Интраокулярная линза: в настоящем документе относится к офтальмологической линзе, внедренной внутрь глаза.

Линзоформирующая смесь, или реакционная смесь, или реакционная смесь мономера (RMM): при использовании в настоящем документе относится к мономерному или преполимерному материалу, который может быть полимеризован и сшит или сшит с образованием офтальмологической линзы. Различные варианты осуществления могут включать в себя линзообразующие смеси с одной или более добавками, такими как УФ-блокаторы, оттеночные добавки, фотоинициаторы или катализаторы, а также прочие желаемые добавки для офтальмологических линз, например контактных или интраокулярных линз.

Линзообразующая поверхность: в рамках настоящего документа относится к поверхности, которая применяется для литья линзы. В некоторых вариантах осуществления любая такая поверхность может иметь оптическое качество поверхности, что означает, что данная поверхность является достаточно гладкой и образована таким образом, чтобы поверхность линзы, формируемой путем полимеризации линзообразующей смеси в контакте с формирующей поверхностью, была оптически приемлемого качества. Дополнительно, в ряде вариантов осуществления линзообразующая поверхность может иметь такую геометрию, которая необходима для придания поверхности линзы желаемых оптических характеристик, включая, например, сферическую, асферическую и цилиндрическую силу, коррекцию аберраций волнового фронта, коррекцию топографии роговицы.

Жидкий кристалл - в рамках настоящего документа относится к состоянию вещества, обладающего свойствами от стандартной жидкости и твердого кристалла. Жидкий кристалл невозможно рассматривать как твердое вещество, но его молекулы показывают определенную степень организации. 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 менять внешними воздействиями, например, температурой, магнитным полем или электрическим током, 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, обычно называемый аккумулятором, в своих типичных формах может подзаряжаться или перезаряжаться.

Вставка из субстрата или вставка: при использовании в настоящем документе термин относится к деформируемому или жесткому субстрату, способному удерживать источник энергии в офтальмологической линзе. В некоторых вариантах осуществления несущая вставка также включает в себя одну или более частей с изменяемыми оптическими свойствами.

Форма для литья - в рамках настоящего документа относится к жесткому или полужесткому объекту, который может применяться для формования линз из неполимеризованных составов. Некоторые предпочтительные формы для литья включают в себя две части формы для литья, формирующие часть формы для литья передней криволинейной поверхности и часть формы для литья задней криволинейной поверхности.

Офтальмологическая линза или линза: в настоящем документе относится к любому устройству, находящемуся в глазу или на нем. Эти устройства можно использовать для оптической коррекции или в косметических целях. Например, термин «линза» может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или иному подобному устройству, которое используется для коррекции или модификации зрения или для косметического улучшения физиологии глаза (например, цвета радужной оболочки) без ущерба для 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.

Оптическая зона - в настоящем документе относится к той области офтальмологической линзы, через которую видит пользователь офтальмологической линзы.

Мощность - в настоящем документе относится к выполняемой работе или энергии, передаваемой за единицу времени.

Перезаряжаемый или подзаряжаемый: при использовании в настоящем документе термин относится к возможности возврата в состояние с более высокой способностью совершения работы. В рамках настоящего изобретения указанная способность, как правило, может относиться к восстановлению способности обеспечивать электрический ток определенной величины в течение определенного промежутка времени.

Перезаряжать или заряжать: при использовании в настоящем документе термин относится к возвращению в состояние с большей способностью выполнять работу. В рамках настоящего изобретения указанная способность может относиться к восстановлению способности устройства испускать электрический ток определенной величины с определенной скоростью в течение определенного промежутка времени.

Извлеченный из формы для литья: в рамках настоящего документа относится к линзе, которая или полностью отделена от формы для литья, или неплотно прикреплена к ней, так что она может быть извлечена при легком встряхивании или сдвинута с помощью тампона.

Неактивированная ориентация: в настоящем документе относится к ориентации молекул жидкокристаллического устройства в неактивированном состоянии, то есть, без энергообеспечения.

С изменяемыми оптическими свойствами: при использовании в настоящем документе относится к способности изменять оптические свойства, такие как, например, оптическая сила линзы или угол поляризации.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЖК-ЛИНЗ

Настоящее изобретение включает способы и аппараты для изготовления офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, причем часть с изменяемыми оптическими свойствами содержит жидкий кристалл или композитный материал, который сам по себе включает жидкокристаллические составляющие. Кроме того, настоящее изобретение включает офтальмологическую линзу со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, содержащей жидкий кристалл, встроенный 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 инкапсулированы и выделены из среды, в которой размещена офтальмологическая линза. В некоторых примерах осуществления источник энергии может включать в себя щелочной электрохимический элемент, который может использоваться в первичной схеме или в схеме с перезарядкой.

Для изменения оптической части можно применять регулирующее устройство, управляемое пользователем. Регулирующее устройство может включать, например, электронное устройство или пассивное устройство для увеличения или уменьшения напряжения на выходе или для подключения и 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. Пользователь может вводить данные, например, с помощью переключателя, управляемого беспроводным устройством. Беспроводная связь может включать, например, радиочастотное управление, магнитное переключение, световое излучение с упорядоченной структурой и индуктивное переключение. В других примерах осуществления активация может происходить в ответ на биологическую функцию или в ответ на измерение чувствительного элемента внутри офтальмологической линзы. В других примерах осуществления, не имеющих ограничительного характера, активация может происходить вследствие изменения условий 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 с жидкокристаллическими слоями в неоптической зоне офтальмологической линзы могут присутствовать элементы с энергообеспечением, в то время как другие примеры осуществления не требуют подачи питания. В примерах осуществления, не требующих подачи питания, жидкий кристалл 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 из двух линз, в которой ориентация оптической оси второй линзы вращается относительно первой линзы, позволяет получить элемент линзы, который может изменять показатель преломления неполяризованного света окружающей среды.

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, проходящее через электроды. В трехмерной форме характер объединения полей слоев можно оценить на основе принципов электродинамики и геометрии диэлектрического слоя и жидкокристаллического слоя. Если эффективная электрическая толщина диэлектрического слоя неоднородна, то воздействие поля на электроды может иметь «форму» эффективной формы диэлектрика и может создавать размерные изменения показателя преломления в жидкокристаллических слоях. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления такое придание формы может позволить получить линзы, имеющие способность приобретать изменяемые фокальные характеристики.

Альтернативный иллюстративный вариант осуществления может быть получен, когда физические элементы линзы, содержащие жидкокристаллические слои, сами по себе сформированы так, что они имеют разные фокальные характеристики. Затем электрически изменяемый показатель преломления жидкокристаллического слоя можно применять для введения изменений в фокальные характеристики линзы на основе приложения электрического поля, проходящего через жидкокристаллический слой, 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 зон с различными показателями преломления. В некоторых примерах осуществления эффективным аспектом может быть среднее значение вкладов различных зон, в других примерах осуществления эффективным аспектом может быть наложение зональных или молекулярных эффектов на падающий свет. Форма, которую придает передняя поверхность оболочки жидкокристаллическому слою, и форма, которую придает задняя поверхность оболочки жидкокристаллическому слою, могут в первую очередь определять фокальные характеристики системы.

В следующих далее разделах приведено подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения. Описания как предпочтительных, так и альтернативных вариантов осуществления являются только примерами осуществления, и следует понимать, что специалисту в данной области будут понятны возможности внесения изменений, модификаций и создания альтернатив. Поэтому следует понимать, что объем настоящего изобретения не ограничен указанными примерами осуществления.

ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИЕ ЛИНЗЫ

На фиг. 1 представлено устройство 100 для образования офтальмологических устройств, содержащих герметизированные и герметично закрытые вставки. Прибор 100 включает пример формы для литья передней криволинейной поверхности, такой как часть формы 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 передней криволинейной формы для литья, части формы 102 и задней криволинейной формы для литья 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 изменяемыми оптическими свойствами 104 может содержать множество жидкокристаллических слоев 109 и 110. Другие примеры осуществления могут включать один жидкокристаллический слой; некоторые из них описаны в представленных ниже разделах. При применении устройства 100 можно создать новое офтальмологическое устройство, содержащее комбинацию компонентов со множеством герметичных областей.

В некоторых примерах осуществления линза со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами 104 может включать конфигурацию с жесткой центральной частью и мягкими краями, причем центральный жесткий оптический элемент, включающий жидкокристаллические слои 109 и 110, находится в непосредственном контакте с атмосферой и поверхностью роговицы на передней и задней поверхностях соответственно. Мягкие края материала линзы (как правило, гидрогелевый материал) прикреплены по периферии жесткого оптического элемента, и жесткий оптический элемент также может придавать энергию и функциональность итоговой офтальмологической линзе.

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 с краю 211 изменяемой оптической вставки 200. Источник энергии 210 может включать, например, тонкую пленку, перезаряжаемую литий-ионную батарею или батарею на основе щелочных элементов. Источник энергии 210 можно соединять с соединительными элементами 214 для обеспечения взаимосвязи. Дополнительные соединительные элементы например, 225 и 230 могут связывать источник питания 210 с электронной схемой 205. В других примерах осуществления вставка может иметь элементы взаимного соединения, расположенные на ее поверхности.

В некоторых примерах осуществления вставка с изменяемыми оптическими свойствами 200 может включать гибкую подложку. Данная гибкая подложка может иметь образована с формой, приближенной к типичной форме линзы, образом, аналогичным тому, который был описан ранее, или другими средствами. Однако для придания дополнительной гибкости вставка с изменяемыми оптическими свойствами 200 может включать в себя дополнительные элементы формы, такие как радиальные продольные разрезы. Возможно наличие множества электронных компонентов, таких как указанные под номером 205, такие как интегральные схемы, дискретные компоненты, пассивные компоненты и устройства, которые также могут быть включены.

Также представлена часть с изменяемыми оптическими свойствами 220. 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 жидкокристаллический тонкий слой между двумя слоями прозрачной подложки. Может быть множество способов электрической активации и управления компонентом с изменяемыми оптическими свойствами, обычно путем действия 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 содержать гидрогелевый материал или другой подходящий материал для изготовления офтальмологической линзы. В таких примерах осуществления офтальмологическая линза может содержать края линзы 255 и инкапсулированную вставку с изменяемыми оптическими свойствами 200, которая сама по себе может содержать слои или зоны жидкокристаллического материала или состоять из жидкокристаллического материала.

ВСТАВКА С ИЗМЕНЯЕМЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ, ВКЛЮЧАЮЩАЯ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

На фиг. 3, элемент 300, можно найти пример эффекта линзы для двух участков линзы различной формы. Как отмечалось ранее, обладающая признаками изобретения вставка с изменяемыми оптическими свойствами, описанная в настоящем документе, может быть образована путем введения системы электродного и жидкокристаллического слоя между двумя участками линзы различной формы. Элементом 350 показано, что система электродного и жидкокристаллического слоя может занимать пространство между двумя участками линзы. Такими участками 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 вариантах осуществления форма может дополнительно характеризоваться радиусом кривизны, который обозначается 330, и фокусной точкой 335. В соответствии со сферой охвата настоящего изобретения, можно изготавливать и более сложные формы с различными параметрическими характеристиками; однако для наглядности можно использовать простую сферическую форму.

Аналогичным образом и без ограничительного характера, задний 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 340, и фокусной точкой 345. В соответствии со сферой охвата настоящего изобретения, можно изготавливать и более сложные формы с различными параметрическими характеристиками; однако для наглядности можно использовать простую сферическую форму.

В качестве иллюстрации возможной работы линзы типа 300, материал, который содержится в элементах линзы: заднем криволинейном элементе 310 и переднем криволинейном элементе 320, может иметь значение показателя преломления n. Слой жидкокристаллического композитного материала в пространстве 350 может быть выбран, в качестве неограничивающего примера, таким образом, чтобы он соответствовал этому значению показателя преломления. Таким образом, когда световые лучи будут проходить через элементы линзы: задний криволинейный элемент 310 и передний криволинейный элемент 320, и пространство 350, они не будут взаимодействовать с различными поверхностями раздела образом, корректирующим 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 или повышен. 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 Снеллиуса: sin (theta₁)/sin (theta₂)=n₂/n₁. Например, граница раздела может быть образована передним криволинейным элементом 320 и пространством 350, theta₁ может представлять собой угол, образуемый падающим лучом с нормалью к поверхности на границе раздела. Theta₂ может представлять собой моделируемый угол, образуемый лучом с нормалью к поверхности при выходе за пределы границы раздела. n₂ может представлять собой показатель преломления пространства 350, а n₁ - показатель преломления переднего криволинейного 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. 4 показана офтальмологическая линза 400 с внедренной вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, вставка 410. Офтальмологическая линза 400 может иметь переднюю криволинейную поверхность 401 и заднюю криволинейную поверхность 402. Вставка 410 может иметь часть с изменяемыми оптическими свойствами 403 с жидкокристаллическим слоем 404. В некоторых примерах осуществления вставка 410 может иметь множество жидкокристаллических слоев 404 и 405. Части вставки 410 могут перекрываться с оптической зоной офтальмологической линзы 400.

На фигуре 5 показана часть 500 с изменяемыми оптическими свойствами, которую можно вставить в офтальмологическую линзу, а также жидкокристаллический слой 530. Переменная оптическая часть 500 характеризуется таким же разнообразием материалов и структурным соответствием, как уже обсуждалось в других разделах данного описания. В ряде примеров осуществления первый прозрачный электрод 545 может быть размещен на первой прозрачной подложке 550. Первая поверхность линзы или слоя центрирования 540 может содержать диэлектрическую пленку, а в некоторых вариантах осуществления - из ориентирующих слоев, которые можно помещать на первом прозрачном электроде 545. В таких примерах осуществления форма диэлектрического слоя первой поверхности линзы может образовывать локально изменяемую по диэлектрической толщине форму, как показано на рисунке. Такая локально изменяемая по диэлектрической толщине форма может сообщать элементу линзы дополнительную фокусирующую оптическую силу помимо геометрических эффектов, рассмотренных со ссылкой на фиг. 3. В дополнительных примерах осуществления сформированный слой образован литьем под давлением на комбинации первого прозрачного электрода 545 и первой прозрачной подложки 550.

В некоторых примерах осуществления первый прозрачный электрод 545 и второй прозрачный электрод 520 могут быть сформированы различными способами. В некоторых примерах придание формы может приводить к образованию отдельных четко выраженных зон, к которым подача питания может осуществляться отдельно. В других примерах электроды могут формировать определенные структуры, такие как спираль, идущая от центра линзы к периферической зоне, вследствие чего к жидкокристаллическому слою 530 прикладывается переменное электрическое поле. В любом случае такое придание формы электроду может быть выполнено в дополнение к приданию формы диэлектрическому слою на электроде или вместо такого придания формы. Придание формы электродам данными способами также может обеспечивать дополнительную фокусирующую оптическую силу элементу линзы в процессе эксплуатации.

Жидкокристаллический слой 530 можно разместить между первым прозрачным электродом 545 и вторым прозрачным электродом 520. Второй прозрачный электрод 520 можно нанести на вторую прозрачную подложку 510, причем устройство, образованное от второй прозрачной подложки 510 до первой прозрачной подложки 550, может содержать часть с изменяемыми оптическими свойствами 500 офтальмологической линзы. Два ориентирующих слоя могут также размещаться в позициях 540 и 525 на диэлектрическом слое и окружать жидкокристаллической слой 530. Ориентирующие слои в элементах 540 и 525 могут служить для определения ориентации покоя офтальмологической линзы. В ряде примеров осуществления прозрачные слои электродов 520 и 545 находятся в электрической связи с жидкокристаллическим слоем 530 и вызывают сдвиг ориентации от ориентации покоя к по меньшей мере одной ориентации с энергообеспечением.

На Фиг. 6A показан альтернативный вариант части с изменяемыми оптическими свойствами 600, которую можно вставлять в офтальмологическую линзу, а также два жидкокристаллических слоя 640 и 620. Каждый из аспектов различных слоев, окружающих жидкокристаллическую зону, может отличаться подобным разнообразием, как описано выше применительно к части с изменяемыми оптическими свойствами 500, показанной на фиг. 5. В некоторых примерах осуществления слои центрирования могут вносить поляризационную чувствительность в функционирование одного жидкокристаллического элемента. Комбинируя первый элемент на основе жидкого кристалла, образованный первой подложкой 610, переходные слои которой в пространстве вокруг 620 и вторая подложка 630 могут иметь первый поляризационный приоритет, со вторым элементом на основе жидкого кристалла, образованным второй поверхностью на второй подложке 630, переходными слоями в пространстве вокруг 640 и третьей подложкой 650 со вторым поляризационным приоритетом, можно образовать комбинацию, которая может обеспечить электрически изменяемую фокальную характеристику линзы, нечувствительную к поляризационным аспектам падающего на нее света.

В примере вставки с изменяемыми оптическими свойствами 600 комбинацию из двух электрически активных жидкокристаллических слоев различного типа и разнообразие, связанное с примером 500, можно получить при помощи трех слоев подложки. В других примерах такое устройство можно формировать комбинацией четырех различных подложек. В таких примерах промежуточная подложка или вторая подложка 630 может подразделяться на два слоя. Если эти подложки объединяются позднее, может быть получено устройство, функционирующее аналогично вставке с изменяемыми оптическими свойствами 600. Комбинация четырех слоев представляет собой удобный пример изготовления элемента, в котором аналогичные устройства могут быть выполнены вокруг жидкокристаллических слоев 620 и 640, где различия при обработке могут быть связаны с частью стадий, образующих элементы центрирования жидкокристаллического элемента. В дополнительных примерах, если линза, образованная вокруг одного жидкокристаллического слоя, такого, как показан позицией 500, является сферически-симметричной или симметричной при повороте на девяносто градусов, то два элемента могут быть собраны в конструкцию того же типа, который показан позицией 600, путем поворота этих двух элементов на девяносто градусов друг относительно друга перед сборкой.

Альтернативный пример осуществления, нечувствительной к поляризационным аспектам падающего на нее света, показан на Фиг. 6B и обозначен позицией 660. В варианте осуществления, обозначенном позицией 660, единственный оптический элемент типа, который обсуждался со ссылкой на фиг. 5, показан содержащим первую и вторую подложки 610 и 630 соответственно, окружающие активный жидкокристаллический слой, содержащий жидкокристаллические элементы и обозначенный позицией 620. Как упоминалось выше, центрированные жидкокристаллические элементы могут по-разному действовать на различные компоненты поляризации падающего света. Однако вместо комбинирования двух ортогонально развернутых ориентированных жидкокристаллических слоев однако поляризационный фильтр 665 может быть расположен в соответствии с изображением на представленной фиг. 6B. В некоторых примерах осуществления поляризационный фильтр 665 может позволять поляризованному свету, соответствующему центрированию жидкокристаллического слоя 620, проходить через него, одновременно блокируя ортогональную компоненту поляризации. Поэтому электрически активные фокальные аспекты жидкокристаллического слоя 620 могут создавать одиночный эффект, воздействующий на свет, падающий на линзу, хотя и только на одну компоненту поляризации падающего света.

В варианте осуществления 660 на Фиг. 6B изображен поляризационный фильтр 665, который в некоторых вариантах осуществления может быть статическим, а в других вариантах осуществления - электрически активным. Этот слой может размещаться, например, между двумя элементами вставки, служащими в качестве оболочки. Такой пример осуществления приведен на фиг. 6B, где поляризационный фильтр 665 может размещаться между второй подложкой 630 и третьей подложкой 650. Возможны многие варианты осуществления, связанные с применением поляризационного элемента в оптическом устройстве, содержащем центрированный жидкий кристалл, в том числе не имеющие ограничительного характера, в которых поляризационный элемент создают на первом или втором элементе вставки, не помещая его между двумя элементами вставки. Альтернативно жидкокристаллический слой 620 и соответствующий поляризационный фильтр 665 могут вместе размещаться между первым и вторым элементами вставки, например.

БИФОКАЛЬНЫЕ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА, СОДЕРЖАЩИЕ ОДНОПОЛЯРИЗАЦИОННО-ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СЛОИ С АКТИВНЫМИ И ПАССИВНЫМИ АСПЕКТАМИ

На Фиг. 6C представлен другой класс устройств, которые могут быть получены путем формирования офтальмологического устройства с жидкокристаллическими слоями. В вариантах осуществления, относящихся к устройствам, представленным на фиг. 6A и 6B, свойство одного слоя из ориентированных жидкокристаллических слоев, состоящее в различном взаимодействии с разными компонентами поляризации падающего света, было различными способами использовано для создания устройств, обеспечивающих единственное оптическое или фокальное световое воздействие на сетчатку пользователя. В другом классе устройств, относящихся к Фиг. 6C, тот факт, что одиночный центрированный слой жидкокристаллического материала по-разному воздействует на различные компоненты поляризации падающего света, определяет часть функций офтальмологического устройства. Такое устройство можно охарактеризовать как разновидность бифокального офтальмологического устройства, содержащего однополяризационно-чувствительные жидкокристаллические слои. Офтальмологическая линза 400, принадлежащая типу, представленному на фиг. 4, может быть оснащена вставкой с изменяемой оптической частью 500, содержащей жидкокристаллический слой. Слой, принадлежащий к различным описанным выше типам, может быть центрирован при помощи слоев центрирования, и поэтому обладает чувствительностью к конкретному состоянию поляризации. Если устройство обладает функцией регулирования фокуса и имеет одинарный ориентированный жидкокристаллический слой, или, альтернативно, представляет собой двухслойное устройство, в котором один жидкокристаллический слой ориентирован в ортогональном направлении по отношению к другому жидкокристаллическому слою, при этом один из жидкокристаллических слоев имеет электрическое энергообеспечение до другого уровня по сравнению со вторым слоем, свет 670, падающий на офтальмологическую линзу 400, можно разложить на две составляющие с различными фокальными свойствами для каждого из направлений поляризации. Как показано на изображении, одна из компонент поляризации 681 может быть сфокусирована на оптическом пути 680 в фокусную точку 682, тогда как другая компонента поляризации 691 может быть сфокусирован на оптическом пути 690 в фокусную точку 692.

Среди офтальмологических устройств существующего уровня техники известен класс бифокальных устройств, одновременно представляющих глазу пользователя несколько сфокусированных изображений. Человеческий мозг обладает способностью разделять эти два изображения и воспринимать различные изображения. Устройство, изображенное на Фиг. 6C, обладает превосходными возможностями для обеспечения бифокальности. Вместо того, чтобы выделять зоны полного изображения и по-разному их фокусировать, жидкокристаллический слой, изображенный на Фиг. 6C, может разделять свет 670 на две компоненты поляризации 681 и 691 во всем видимом окне. До тех пор пока падающий свет 670 не обладает поляризационным приоритетом, изображения будут выглядеть так, как при наличии только одной фокальной характеристики. В других вариантах осуществления такое офтальмологическое устройство может быть сопряжено с источниками света, проектируемыми с определенными типами поляризации для получения различных эффектов, таких как отображение информации с выбранной поляризацией для получения увеличенного изображения. Жидкокристаллические дисплеи могут обладать внутренними свойствами, позволяющими создавать такую внешнюю среду, поскольку свет, исходящий от такого дисплея, может обладать определенной поляризационной характеристикой. Возможны многие варианты осуществления, полученные благодаря возможности усовершенствования устройств за счет использования множества фокальных характеристик.

В других примерах осуществления способность активного управления фокусом устройства позволяет получать устройства, обладающие целым диапазоном бифокальных состояний. В состоянии покоя или в состоянии без энергообеспечения может достигаться бифокальность с одной несфокусированной и с одной сфокусированной компонентой поляризации на средних расстояниях. После активации компонента, наблюдаемая на среднем расстоянии, может дополнительно фокусироваться для получения близкого изображения, если линза обладает двумя устойчивыми состояниями, или диапазона фокусных расстояний в других вариантах осуществления. Бифокальная характеристика позволяет пользователю воспринимать разнообразие окружающей среды одновременно со сфокусированным изображением, что обеспечивает ряд преимуществ.

МАТЕРИАЛЫ

Варианты осуществления микролитьевого формирования могут включать в себя, например, поли(4-метилпент-1-ен)сополимерную смолу, используемую для формирования линз с диаметром приблизительно от 6 до 10 мм, радиусом передней поверхности приблизительно от 6 до 10 мм, радиусом задней поверхности приблизительно от 6 до 10 мм, толщиной в центре приблизительно от 0,050 до 1,0 мм. Некоторые примерные варианты осуществления включают в себя вставку с диаметром около 8,9 мм, радиусом передней поверхности около 7,9 мм, радиусом задней поверхности около 7,8 мм, толщиной в центре около 0,200 мм и профилем кромки радиусом около 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 с образованием офтальмологической линзы на Фиг. 1. Материалом частей формы 101 и 102 может быть, например, полиолефин одного или более из следующего: полипропилен, полистирол, полиэтилен, полиметилметакрилат, а также модифицированные полиолефины. Другие формы для литья могут включать в себя керамический или металлический материал.

Предпочтительный алициклический сополимер содержит два разных алициклических полимера. Различные классы алициклических сополимеров могут иметь температуру фазового перехода в диапазоне от 105° до 160° C.

В некоторых примерах осуществления формы для литья настоящего изобретения могут включать в себя такие полимеры, как полипропилен, полиэтилен, полистирол, полиметилметакрилат, модифицированные полиолефины с алициклической группой в основной цепи и циклические полиолефины. Эта смесь может использоваться на одной или обеих половинах формы для литья, где предпочтительно, чтобы эта смесь использовалась на задней кривизне, а передняя кривизна состояла 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, варианты осуществления также могут включать в себя формы для литья, выполненные с использованием других методик, включая, например, токарную обработку, алмазную обточку или лазерную резку.

Как правило, линзы образованы, по меньшей мере, на одной поверхности обеих частей формы для литья 101 и 102. Тем не менее, в некоторых вариантах осуществления одна из поверхностей линзы может быть образована из части формы для литья 101 или 102, а другая поверхность линзы может быть образована способом токарной обработки или другими способами.

В некоторых примерах осуществления предпочтительный материал линзы включает силиконсодержащий компонент. Под термином «силиконсодержащий компонент» понимают компонент, который содержит, по меньшей мере, одно звено [-Si-O-] в составе мономера, макромера или форполимера. Предпочтительно общее содержание Si и связанного с ним O в силиконсодержащем компоненте составляет более чем около 20% вес., более предпочтительно более чем 30% вес. от общей молекулярной массы силиконсодержащего компонента. Используемые силиконсодержащие компоненты предпочтительно содержат полимеризуемые функциональные группы, такие как акрилатная, метакрилатная, акриламидная, метакриламидная, виниловая, N-виниллактамовая, N-виниламидная и стириловая функциональные группы.

В некоторых примерах осуществления края офтальмологической линзы, также называемые инкапсулирующим 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 представлено более полное с технической точки зрения описание природы материалов, соответствующих уровню техники, описанному в настоящем документе. Специалисту в данной области будет понятно, что другие материалы, отличные от описанных ниже, также позволяют формировать приемлемую оболочку или частичную оболочку для уплотненных и герметизированных вставок, и они должны рассматриваться как последовательные и включенные в пределы объема формулы изобретения.

Приемлемые для целей настоящего изобретения силиконсодержащие компоненты включают соединения формулы I

где

R¹ независимо выбран из одновалентных реакционно-способных групп, одновалентных алкильных групп или одновалентных арильных групп, причем любая из вышеизложенных может дополнительно содержать функциональные группы, выбранные из гидрокси-, амино-, окса-, карбокси-, алкилкарбокси-, алкокси-, амидогрупп, карбамата, карбоната, галогена или их комбинаций, а одновалентные силоксановые цепи содержат 1-100 повторяющихся звеньев Si-O и могут дополнительно содержать функциональные группы, выбранные из алкила, гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамата, галогена и их комбинаций;

где b=0-500, причем предполагается, что, если b отлично от 0, то по b имеется распределение, мода которого равна заявленному значению;

причем, по меньшей мере, один R¹ содержит одновалентную реакционную группу, а в некоторых вариантах осуществления от одного до 3 R¹ содержат одновалентные реакционные группы.

Используемый в настоящей заявке термин «одновалентные реакционноспособные группы» относится к группам, способным вступать в реакции свободнорадикальной и/или катионной полимеризации. Неограничивающие примеры свободнорадикальных реакционно-способных групп включают: (мет)акрилаты, стирилы, винилы, виниловые эфиры, C_1-6алкил(мет)акрилаты, (мет)акриламиды, C_1-6алкил(мет)акриламиды, N-виниллактамы, N-виниламиды, С_2-12алкенилы, С_2-12алкенилфенилы, С_2-12алкенилнафтилы, С_2-6алкенилфенилС_1-6алкилы, O-винилкарбаматы и O-винилкарбонаты. Не имеющие ограничительного характера примеры катионных реакционноспособных групп включают винилэфирные или эпоксидные группы, а также их смеси. В одном варианте осуществления свободнорадикальные реакционноспособные группы содержат (мет)акрилат, акрилокси, (мет)акриламид и их смеси.

Подходящие одновалентные алкильные и арильные группы включают в себя незамещенные одновалентные C₁-C₁₆ алкильные группы, C₆-C₁₄ арильные группы, такие как замещенный и незамещенный метил, этил, пропил, бутил, 2-гидроксипропил, пропоксипропил, полиэтиленоксипропил, а также их комбинации и т. п.

В одном примерном варианте осуществления b равно нулю, один R¹ представляет собой одновалентную реакционноспособную группу и, по меньшей мере, 3 R¹ выбраны из одновалентных алкильных групп, имеющих от одного до 16 атомов углерода, и в другом примерном варианте 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 составляет от 2 до 20, от 3 до 15 или, в некоторых вариантах осуществления, от 3 до 10; по меньшей мере, один концевой фрагмент R¹ содержит одновалентную реакционно-способную группу, а остальные группы R¹ выбраны из одновалентных алкильных групп, содержащих от 1 до 16 атомов углерода, а в другом варианте осуществления - из одновалентных алкильных групп, содержащих от 1 до 6 атомов углерода. В еще одном примерном варианте осуществления b равно от 3 до 15, один концевой R¹ содержит одновалентную реакционно-способную группу, другой концевой R¹ содержит одновалентную алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, а остальные R¹ содержат одновалентную алкильную группу, имеющую от 1 до 3 атомов углерода. Не имеющие ограничительного характера примеры силиконовых компонентов этого варианта осуществления включают полидиметилсилоксан с конечными (моно-(2-гидрокси-3-метакрилоксипропил)-пропил-эфирными группами (молекулярная масса 400-1000)) (OH-mPDMS), полидиметилсилоксаны с конечной монометакрилоксипропильной группой с конечной моно-н-бутильной группой (молекулярная масса 800-1000), (mPDMS).

В другом примерном варианте осуществления b равно от 5 до 400 или от 10 до 300, оба концевых R¹ содержат одновалентные реакционноспособные группы, а остальные R¹ независимо выбраны из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 18 атомов углерода, которые могут иметь эфирные связи между атомами углерода и могут дополнительно содержать галоген.

В одном примерном варианте осуществления при необходимости 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 примерном варианте осуществления от одного до четырех R¹ содержат винилкарбонат или карбамат формулы:

Формула II

где: Y обозначает O-, S- или NH-;

R обозначает водород или метил; d равно 1, 2, 3 или 4; и q равно 0 или 1.

Силиконсодержащие винилкарбонатные или винилкарбаматные мономеры конкретно включают: 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 200, только один из фрагментов R¹ должен содержать одновалентную реакционную группу, и не более двух из остальных фрагментов R¹ должны представлять собой одновалентные 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 содержать в основной цепи эфирные, тиоэфирные или аминовые связи;

* означает уретановую или уреидовую связь;

_a равно, по меньшей мере, 1;

A означает двухвалентный полимерный радикал формулы:

Формула VII

R¹¹ независимо обозначает алкильную или фторзамещенную алкильную группу, имеющую от 1 до 10 атомов углерода, которая может содержать эфирные связи между атомами углерода; y равно, по меньшей мере 1; и p обеспечивает молекулярную массу 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.

Предпочтительно силиконсодержащий компонент представляет собой полиуретановый макромер, представленный следующей формулой:

Формула IX

где R¹⁶ представляет собой бирадикал диизоцианата после удаления изоцианатной группы, например, бирадикал изофорондиизоцианата. Другим приемлемым силиконсодержащим макромером является соединение формулы X (где x+y представляет собой число в диапазоне от 10 до 30), получаемое при реакции фторэфира, полидиметилсилоксана с концевой гидроксильной группой, изофорондиизоцианата и изоцианатоэтилметакрилата.

Формула X

Другие силиконсодержащие компоненты, приемлемые для применения в настоящем изобретении, включают макромеры, содержащие полисилоксановые, полиалкиленэфирные, диизоцианатные, полифторуглеводородные, полифторэфирные и полисахаридные группы; полисилоксаны с полярной фторированной привитой или боковой группой, имеющей атом водорода, прикрепленный к концевому дифторзамещенному атому углерода; гидрофильные силоксанилметакрилаты, содержащие простые эфирные и силоксанильные связи, а также поперечно-сшиваемые мономеры, содержащие полиэфирные и полисилоксанильные группы. Любые из вышеуказанных полисилоксанов также могут использоваться как силиконсодержащий компонент в настоящем изобретении.

ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Может быть множество материалов, имеющих характеристики, которые соответствуют типам жидкокристаллического слоя, описанным в настоящем документе. 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 представленные ниже жидкокристаллические материалы: жидкий кристалл 1-(транс-4-гексилциклогексил)-4-изотиоцианатобензол, соединения бензойной кислоты, включая (4-октилбензойную кислоту и 4-гексилбензойную кислоту), карбонитрильные соединения, включая (4'-пентил-4-бифенилкарбонитрил, 4'-октил-4-бифенилкарбонитрил, 4'-(октилокси)-4-бифенилкарбонитрил, 4'-(гексилокси)-4-бифенилкарбонитрил, 4-(транс-4-пентилциклогексил)бензонитрил, 4'-(пентокси)-4-бифенилкарбонитрил, 4'-гексил-4-бифенилкарбонитрил) и 4,4'-азоксианизол.

Не имея ограничительного характера, составы, демонстрирующие особенно высокое двупреломление, составляющее n_par-n_perp > 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 применения концептов, обладающих признаками изобретения, в настоящем документе могут быть подходящими и другие классы жидкокристаллических материалов. Например, ферроэлектрические жидкие кристаллы могут обеспечивать выполнение функции в вариантах осуществления с жидкими кристаллами с ориентацией вдоль электрического поля, но могут вносить и другие эффекты, такие как взаимодействия с магнитным полем. Взаимодействия электромагнитного излучения с материалами также могут различаться.

МАТЕРИАЛЫ СЛОЕВ ЦЕНТРИРОВАНИЯ

Во многих описанных примерах осуществления может существовать необходимость центрирования жидкокристаллических слоев внутри офтальмологических линз различными способами на границах вставки. 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 покрытие подложек вставок, содержащих жидкий кристалл (ЖК), слоями центрирования. Данные слои центрирования описаны в настоящем документе.

В устройствах различных типов на основе жидких кристаллов широко применяется техника 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% масс. Раствор может наноситься в процессе центрифугирования со скоростью 1000 об/мин в течение времени, такого как приблизительно 60 с, а затем высушиваться. Затем просушенный слой можно отшлифовать мягкой тканью. В примере, не имеющем 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 востребована 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 результатом повторяющихся транс-цис-транс-фотоизомерзационных процессов.

В качестве примера, азобензольные красители серии PAAD можно наносить методом центрифугирования с использованием водного раствора, 1% масс., в DMF при 3000 об/мин в течение 30 с. В дальнейшем полученный слой можно подвергнуть воздействию линейно поляризованного светового луча, имеющего длину волны в УФ-диапазоне (например, 325 нм, 351 нм, 365 нм) или даже в видимом диапазоне (400-500 нм). Источник света может принимать различные формы. В некоторых примерах осуществления свет может поступать, например, от лазерных источников. Другими примерами, не имеющими ограничительного характера, могут служить такие световые источники, как СИД, галогенные источники и лампы накаливания. Либо до, либо после поляризации различных форм света, выполняемой по различным схемам в зависимости от конкретного случая, свет можно коллимировать различными способами, такими как с помощью применения оптических линзовых устройств. Свет от лазерного источника может обладать некоторой степенью коллимации, например, присущей источнику.

В настоящее время известно большое количество фотоанизотропных материалов на основе азобензольных полимеров, полиэфиров, жидких кристаллов из фотосшитого полимера с боковыми группами мезогенного 4-(4-метоксициннамоилокси)бифенила и т. п. Примеры таких материалов включают в себя сульфоновый бисазокраситель SD1 и другие азобензольные красители, в частности, материалы серии PAAD, доступные от компании BEAM Engineering for Advanced Measurements Co. (BEAMCO), поли(винилциннаматы) и т.п.

В некоторых примерах осуществления может быть 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. Например, SiO₂ можно осадить при низком давлении, таком как ~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 рисунка 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 вставки после их формования. Методы шлифовки, общепринятые в других областях применения жидких кристаллов, могут быть реализованы на формованных поверхностях для создания механических желобков. Поверхности также могут подвергаться процессу выдавливания рельефа после формования для создания на них небольших желобчатых элементов. Дополнительные примеры осуществления могут быть реализованы с применением методов травления, которые могут включать оптические процессы формирования рисунка различного типа.

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Диэлектрические пленки и диэлектрики, описанные в данном документе. В примерах, не имеющих ограничительного характера, диэлектрические пленки или диэлектрики, применяемые в части жидкого кристалла с изменяемыми оптическими свойствами, обладают характеристиками, подходящими для настоящего изобретения, описанного в настоящем документе. Диэлектрик может содержать один или более слоев материала, функционирующих по отдельности или вместе в качестве диэлектрика. Несколько слоев могут быть использованы для достижения диэлектрических характеристик, превосходящих характеристики одиночного диэлектрика.

Диэлектрик может допускать наличие бездефектного изолирующего слоя с толщиной, требуемой для части с дискретно изменяемыми оптическими свойствами, например, в диапазоне от 1 до 10 мкм. Как известно специалистам в данной области, дефект могут называть «микроотверстием», которое представляет собой отверстие в диэлектрике, допускающее возможность электрического и/или химического контакта через диэлектрик. Диэлектрик при заданной толщине может отвечать требованиям в отношении напряжения пробоя, согласно которым, например, диэлектрик должен выдерживать напряжение 100 вольт или более.

Диэлектрик может быть изготовлен на криволинейных, конических, сферических и сложных трехмерных поверхностях (например, криволинейных поверхностей или неплоских поверхностях). Могут быть использованы типовые способы покрытия методом погружения и центрифугирования, или могут быть применены 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 зоны. Диэлектрик может быть стойким к действию инфракрасного, ультрафиолетового и видимого света. Нежелательное повреждение может включать ухудшение параметров, описанных в настоящем документе, например, напряжения пробоя и светопропускания. Диэлектрик может быть стойким к проникновению ионов. Диэлектрик может быть прикреплен к нижележащему электроду и/или подложке, например, с помощью слоя, повышающего адгезию. Диэлектрик может быть изготовлен с использованием технологического процесса, 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 области электрода. Диэлектрик может обладать высоким удельным сопротивлением, таким образом пропуская 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 один или более таких материалов, как парилен-C, парилен-HT, диоксид кремния, нитрид кремния и тефлон AF.

ЭЛЕКТРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Электроды, описанные в настоящем документе, служат для приложения электрического потенциала с целью получения электрического поля в жидкокристаллической области. В целом, электрод содержит один или более слоев материала, функционирующих по отдельности или вместе в качестве электрода.

Электрод может быть прикреплен к нижележащей подложке, диэлектрическому покрытию или другим объектам в системе, возможно, с применением усилителя адгезии (например, метакрилоксипропилтриметоксисилана). Электрод может образовывать естественный оксид с полезными свойствами или подвергаться обработке для создания оксидного слоя с полезными свойствами. Электрод может быть прозрачным, по существу прозрачным или непрозрачным, иметь высокое светопропускание и слабое отражение. Электрод может быть подвергнут структурированию или травлению с помощью известных способов обработки. Например, электроды могут быть подвергнуты испарению, металлизации напылением или гальванизации с использованием формирования рисунка методом фотолитографии и/или взрывной литографии.

Конструкцию электрода могут выполнять с возможностью обладания удельным сопротивлением, подходящим для применения в электрической системе, раскрытой в настоящем описании, например, в соответствии с требованиями к сопротивлению в определенной геометрической конструкции.

Электроды могут изготавливаться из одного или более материала, такого как оксид индия и олова (ITO), оксид цинка с примесью алюминия (AZO), золото, нержавеющая сталь, хром, графен, слои легированного графена и алюминий. Следует понимать, что данный список не является исчерпывающим.

СПОСОБЫ

Следующие этапы способа предложены как примеры процессов, которые можно реализовать в соответствии с некоторыми аспектами настоящего изобретения. Следует понимать, что порядок представления этапов способа не считается ограничивающим и для реализации настоящего изобретения могут использоваться и другие последовательности. Кроме того, не все из этапов необходимы для реализации настоящего изобретения и в различные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть включены дополнительные этапы. 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, на которой проиллюстрированы примеры стадий, которые можно применять для реализации настоящего изобретения. На стадии 701 происходит 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 части, расположенной в оптической зоне. На стадии 702 происходит 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, путем осаждения из паровой фазы или нанесения гальванического покрытия. В ряде примеров осуществления первый слой подложки может быть частью вставки, которая имеет участки, как в оптической зоне, так и в неоптической зоне. Способ осаждения покрытия на электрод может одновременно определить элементы взаимодействия в некоторых примерах осуществления. В некоторых примерах осуществления диэлектрический слой может быть образован на соединительных элементах или электродах. Слой диэлектрика может содержать множество изолирующих слоев или слоев диэлектрика, например, диоксид кремния.

На стадии 704 первый слой подложки может быть дополнительно обработан так, чтобы добавить слой центрирования на предварительно нанесенный слой электрода. Слой центрирования может быть нанесен на верхний слой подложки, а затем обработан 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.

На стадии 705 второй слой подложки может быть подвергнут дополнительной обработке. Слой электрода может быть осажден на втором слое подложки образом, аналогичным использованному на стадии 703. Затем в некоторых вариантах осуществления, на стадии 706, диэлектрический слой могут наносить на второй слой подложки, расположенный на электродном слое. Слой диэлектрика может быть образован с переменной толщиной по его поверхности. Например, слой диэлектрика можно сформовать 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 образован на втором слое подложки образом, аналогичным стадии обработки на стадии 704. После стадии 707 два отдельных слоя подложки, которые могут образовывать, по меньшей мере, часть вставки офтальмологической линзы, готовы к соединению. 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 можно расположить смежно друг с другом, а затем герметизировать с образованием элемента с изменяемыми оптическими свойствами с жидким кристаллом. Существуют многочисленные способы совместной герметизации частей, включая 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 вариантах осуществления оба слоя с изменяемыми оптическими свойствами могут быть объединены с образованием единой вставки с изменяемыми оптическими свойствами. На стадии 710 часть с изменяемыми оптическими свойствами можно соединить с источником энергии и поместить на ней промежуточные или прикрепляемые компоненты.

На стадии 711 вставку с изменяемыми оптическими свойствами, полученную на стадии 710, можно помещать внутри части формы для литья. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами также может содержать или может не содержать один или более компонентов. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления вставка с изменяемыми оптическими свойствами помещается в часть формы для литья посредством механическим способом. Установка механическим способом может включать в себя, например, применение робота или других средств автоматизации, известных в отрасли в качестве применяемых для установки компонентов методом поверхностного монтажа В рамках объема настоящего изобретения предусмотрено также размещение вставки с изменяемыми оптическими свойствами 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 форму для литья помещается вставка с изменяемыми оптическими свойствами, закрепленная в подложке. Источник энергии и один или более компонентов также закреплены в подложке и электрически связаны со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами. Компоненты могут включать в себя, например, схему для управления оптической силой, прикладываемой к вставке с изменяемыми оптическими свойствами. Соответственно, в некоторых примерах осуществления компонент включает механизм контроля, приводящий в действие вставку с изменяемыми оптическими свойствами, для того, чтобы изменить одну или более оптическую характеристику, такую как, например, изменить состояние первой оптической силы на вторую оптическую силу.

В некоторых примерах осуществления устройство процессора, микроэлектромеханический (МЭМС), наноэлектромеханический (НЭМС) или другой компонент также могут быть помещены во вставку с изменяемыми оптическими свойствами и находятся в электрической связи с источником энергии. На стадии 712 реакционная смесь мономера может осаждаться в часть формы для литья. На стадии 713 вставка с изменяемыми оптическими свойствами может быть расположена в контакте с реакционной смесью. В некоторых вариантах осуществления порядок размещения изменяемых оптических свойств 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 описано выше, предпочтительные варианты осуществления включают источник энергии и один или более компонентов, также находящихся внутри полости и в электрической связи со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами.

На стадии 715 реакционноспособная мономерная смесь в полости полимеризуется. Полимеризацию можно провести, например, путем воздействия фотохимического активного излучения или тепла или с помощью обоих видов воздействия. На стадии 716 офтальмологическая линза удаляется из частей формы для литья вместе со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, удерживаемой на или инкапсулированной в герметизирующий вставку полимеризованный материал, из которого выполнена офтальмологическая линза.

Хотя способ в соответствии с настоящим изобретением 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 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 полимеров, содержащих силикон, таких как силоксаны, гидрогели, силикон-гидрогели и их комбинации. Материал, пригодный для изготовления линз, составляющих предмет настоящего изобретения, может быть получен путем реагирования 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.

АППАРАТ

На фиг. 8 представлен автоматизированный аппарат 810 с одной или более перемещаемыми поверхностями 811. Составные части формы, каждая из которых связана с вставкой с изменяемыми оптическими свойствами 814, удерживаются на поддоне 813 и передаются к перемещаемым поверхностям раздела 811. Примеры осуществления могут включать в себя, например, единую поверхность раздела индивидуально помещаемой вставки с изменяемыми оптическими свойствами 814 либо множество поверхностей (не показано) для одновременного размещения вставок с изменяемыми оптическими свойствами 814 во множество частей формы для литья, а в некоторых вариантах осуществления в каждую часть формы для литья. Размещение может выполняться посредством вертикального движения 815 перемещаемых границ раздела 811.

Другой аспект некоторых примеров осуществления настоящего изобретения включает 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). Точки фиксации могут быть выполнены с использованием полимеризованного материала такого же типа, из которого будет сформирована сама линза. Другие примеры осуществления включают слой форполимера внутри части формы для литья, на которой могут быть прикреплены вставка с изменяемыми оптическими свойствами 814 и источник энергии.

ПРОЦЕССОРЫ, ВКЛЮЧЕННЫЕ В УСТРОЙСТВА ВСТАВКИ

На Фиг. 9 представлен контроллер 900, который можно использовать в некоторых примерах осуществления настоящего изобретения. Контроллер 900 содержит процессор 910, который может содержать один или несколько компонентов процессора, подключенных к устройству 920 связи. В примерах вариантах осуществления контроллер 900 может использоваться для передачи энергии источнику энергии, помещенному в офтальмологическую линзу.

Контроллер может включать в себя один или несколько процессоров, соединенных с устройством связи, выполненным 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 920 связи также можно использовать для сообщения, например, с одним или несколькими компонентами аппарата контроллера или производственного оборудования.

Процессор 910 также находится в соединении с запоминающим устройством 930. Устройство хранения данных 930 может содержать любые соответствующие устройства хранения информации, включающие в себя сочетания магнитных устройств хранения данных (например, магнитной ленты и жестких дисков), оптических устройств хранения данных и/или полупроводниковых устройств хранения данных, таких как оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) и постоянных запоминающих устройств (ПЗУ).

В устройстве 930 хранения данных может быть сохранена программа 940 для управления процессором 910. Процессор 910 выполняет инструкции программы 940 и, таким образом, работает в соответствии с настоящим изобретением. Например, процессор 910 может получать информацию с описанием расположения изменяемой оптической вставки, расположения устройства обработки данных и так далее. В устройстве 930 хранения данных могут быть также сохранены офтальмологические данные в одной или более базах данных 950, 960. Базы данных 950 и 960 могут включать специальную контрольную логическую схему для управления энергией, идущей к и от линзы с изменяемыми оптическими свойствами.

В данном описании дана ссылка на элементы, представленные 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 показанных, и следует понимать, что отличия от показанных относительных масштабов входят в рамки сущности области, описанной в настоящем документе. Например, масштаб молекул жидкого кристалла может быть слишком мал, чтобы их можно было изобразить в реальном масштабе элементов вставки. Таким образом, изображение элементов, представляющих молекулы жидкого кристалла в том же масштабе, что и элементы вставки, чтобы сделать возможным представление таких факторов, как центрирование молекул, является таким примером масштаба изображения, который в реальных вариантах осуществления может быть совсем иным.

Обратимся к фиг. 10А, на которой изображена примерная двухкамерная жидкокристаллическая электроактивная линза в поперечном сечении, так что можно увидеть различные задействованные слои. Первый пластиковый элемент линзы, передний оптический элемент 1010, может определять верхний передний криволинейный элемент вставки линзы. На элементах вставки линзы могут присутствовать многочисленные слои с различными функциями. В проиллюстрированном примере может присутствовать следующие слои: слой электрода 1021, который является прозрачным и который в некоторых примерах может быть образован слоем оксида индия-олова или осажденным слоем графена, оксида графена или углеродных нанотрубок в качестве примера. На электродном слое 1021 может находиться слой центрирования 1023, как было описано ранее. Также могут присутствовать самовыравнивающиеся слои материала, такого как оксид кремния (SiOx), или, в других примерах, фотоактивные химически связанные молекулярные слои центрирования. Вблизи слоя центрирования 1023 может быть расположен первый жидкокристаллический слой 1020, который в некоторых примерах может представлять собой слой жидкокристаллического полимера или жидких кристаллов жидкокристаллического полимера. Полимеризованный жидкокристаллический слой 1020 показан в линейно выровненном слое, где направление жидких кристаллов ориентировано в бумагу и выходит из нее. К другой стороне жидкокристаллического слоя может прилегать слой центрирования 1024 и электродный слой 1022. Электродный слой 1022 и слой центрирования 1024 могут быть расположены на промежуточном оптическом элементе 1030. Промежуточный оптический элемент 1030 может определять границу двухкамерного линзового элемента. На другой стороне промежуточного оптического элемента 1030 могут быть расположены слои, которые определяют верхнюю кривую второй жидкокристаллической камеры. Ими могут быть слой центрирования 1043 и электродный слой 1041. Во второй камере может быть расположен второй жидкокристаллический слой 1040. Такой второй жидкокристаллический слой 1040 также может являться полимеризованным слоем, при этом направление молекул жидких кристаллов может быть выровнено на странице слева направо, в соответствии с иллюстрацией, то есть, по существу, быть перпендикулярным центрированию в первой камере. Нижняя часть второй камеры может иметь нижний оптический элемент 1050 с нанесенными слоями электродного слоя 1042 нижней части второй камеры и слоя центрирования 1044 нижней части второй камеры. Комбинация из трех пластиковых элементов и двух выровненных жидкокристаллических слоев со слоями центрирования и электродами может в некоторых примерах дополнять элемент линзы.

На фиг. 10В показана иллюстрация различных типов неоптимальных аспектов изготовления линзового элемента по фиг. 10А. В первом типе неоптимального аспекта может быть сформирована одна или две камеры, причем оптический центр линзового элемента может не находиться в физическом центре компонентов линзы. На фиг. 10В оптический центр 1071 одной линзы может быть смещен относительно оптического центра 1070 другого линзового элемента. В некоторых вариантах осуществления передний оптический элемент 1061 может быть смещен относительно нижнего оптического элемента 1060. Такое смещение может быть причиной неоптимального выравнивания центра линзы. В другом примере может присутствовать смещение 1080 оси вращения между выравниванием первой камеры и второй камеры. В идеале в некоторых примерах две камеры могут быть ориентированы на девяносто градусов друг относительно друга, но, в зависимости от обработки может присутствовать смещение в направлении вращения вокруг центра линзы, которое вызывает смещение 1080 между идеальной ориентацией 90 градусов и фактической ориентацией. Могут существовать способы обработки слоев линзы позволяющие минимизировать эти ошибки. В некоторых примерах ориентированные жидкокристаллические слои могут быть осмотрены с помощью оборудования, которое измеряет оптический центр линзы и позволяет перемещать части линзы до их фиксации на месте. В других примерах слои центрирования для жидких кристаллов могут быть ориентированы с использованием фоточувствительных слоев центрирования, где на выравнивание может влиять или оно может определяться облучением слоя центрирования.

Обратимся к фиг. 10C, на которой представлено изображение крупным планом примера молекул слоя центрирования в ориентирующем слое 1082, которые взаимодействуют с молекулами жидких кристаллов 1081. В примере, не имеющем ограничительного характера, молекула слоя центрирования может представлять собой азобензольный остаток. Ориентация фенильных групп в азобензольном остатке может быть относительно линейной, как показывает позиция 1082. В некоторых примерах в одной стабильной конфигурации азобензольного остатка ароматические кольца остатка могут находиться в транс-конфигурации, в которой кольца размещаются по разные стороны находящейся между ними двойной химической связи. Это может быть конфигурация, показанная в позиции 1082, и в результате форма молекулы может быть более линейной. Как видно, взаимодействие примеров азобензольных остатков с молекулами жидких кристаллов может вызвать центрирование жидких кристаллов вдоль осей азобензольных остатков.

Обратимся к фиг. 10D, на которой представлен крупный план примера альтернативной ориентации молекул в ориентирующем слое как показано на 1083, взаимодействующих с молекулами жидкого кристалла 1084. Примеры азобензольных остатков в позиции 1083 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 1080, например, могут приобретать центрирование, параллельное молекулам центрирования. В некоторых примерах ориентации в 1082 и 1083 могут придавать жидкокристаллическим слоям минимальный и максимальный показатель преломления.

На фиг. 10E 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 рисунке, 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. *Fred. Мы должны ввести некоторые цифры здесь и на чертежах.

Обратимся теперь к фиг. 11А, на которой проиллюстрированы этапы обработки для различных примерных слоев. Передний оптический элемент 1010 может быть обработана на этапе 1100 для нанесения электродного слоя 1021 на поверхность. В некоторых примерах на слой может быть нанесен оксид индия-олова. Обработанный передний оптический элемент может удерживаться, пока обрабатываются другие оптические элементы. Слой центрирования 1023 может быть размещен на электродном слое 1021. В некоторых примерах обработка оптического элемента может происходить параллельно или в любом возможном порядке.

Обратимся к фиг. 11B, на которой показаны этапы обработки для различных примерных слоев со ссылкой на промежуточный оптический элемент 1030. Поскольку могут быть обработаны две поверхности среднего оптического элемента, обработка промежуточного оптического элемента может быть более сложной. В некоторых примерах на этапе 1103 верхняя поверхность промежуточного оптического элемента может иметь нанесенный на нее прозрачный электродный слой 1022. На этапе 1104 нижняя поверхность промежуточного оптического элемента может иметь нанесенный на нее прозрачный электродный слой 1041. В некоторых примерах обработка этапов 1103 и 1104 может происходить одновременно. Затем на этапе 1105 слой центрирования 1024 может быть сформирован на верхней поверхности промежуточного оптического элемента. Слой центрирования 1024 может быть фоточувствительным слоем центрирования. Затем на этапе 1106 нижняя поверхность промежуточного оптического элемента может иметь расположенный на ней слой центрирования 1043, причем снова слой центрирования 1043 может быть фоточувствительным.

Обратимся теперь к фиг. 11C, на которой проиллюстрированы этапы обработки для различных примерных слоев. Нижний оптический элемент 1050 может быть обработана на этапе 1107 для нанесения электродов 1042 на поверхность. В некоторых примерах на слой может быть нанесен оксид индия-олова. В другом примере на нижний оптический элемент 1050 может быть нанесен слой оксида графена. Затем на этапе 1108 слой фоточувствительных молекул центрирования, например, материал центрирования на основе азобензола, может быть нанесен на электродный слой для формирования слоя центрирования 1044. В некоторых примерах могут присутствовать другие слои, которые наносятся между электродом и слоем центрирования. Обработанный передний оптический элемент может удерживаться, пока обрабатываются другие оптические элементы. В некоторых примерах обработка оптических элементов может происходить параллельно или в любом возможном порядке.

Обратимся теперь к фиг. 11D, три части, передний оптический элемент 1010, промежуточный оптический элемент 1030 и нижний оптический элемент 1050, все с нанесенными на них соответствующими слоями, могут быть собраны в одну стопку элементов на этапе 1109. Данные элементы все еще могут иметь возможность перемещаться относительно друг друга, однако, они образуют как первую полость 1110 и вторую полость 1111.

В некоторых примерах слои центрирования могут быть сформированы процессами осаждения, так что они уже определены на деталях с зафиксированным центрированием. В таких случаях может быть важно вращать верхнюю и/или нижнюю части для гарантии того, что слои центрирования верхней и нижней камер расположены под углом девяносто градусов друг относительно друга. В другом примере, как упоминалось, слои центрирования могут быть фотоактивными. На фиг. 11Е показан пример формирования ориентации слоев центрирования. На данной фигуре промежуточный оптический элемент 1030 показан в полном темном затенении. Это иллюстрирует тот факт, что промежуточный пластик линзы может быть образован с включенным количеством ультрафиолетового красителя. УФ-краситель может, по существу, поглощать весь ультрафиолетовый свет, который обычно используется в процессе обработки фоточувствительного слоя центрирования. В некоторых примерах УФ-красителем или блокатором может быть УФ-блокатор бензотриазольного типа, такой как NORBLOC 7966. Другие препараты, возможные для использования в качестве УФ-блокатора, могут включать 2-(4-бензоил-3-гидроксифенокси)этилакрилат, который может также называться UV 416, 4-метакрилокси-2-гидроксибензофенон, который может также называться UV 725 или Pharnorcia 725, 2-(2'-гидрокси-5'-метакрилоксиэтилфенил)-2H-бензотриазол, который, как упоминалось ранее, может также называться Norbloc 7966, 2-фенилэтилметакрилат, который может также называться UV 123, 2-фенилэтилакрилат, который может также называться UV 367, 4-[(E)фенилдиазенил]фенил-2-метакрилат, который может также называться BL01, или 2-(2'-гидрокси-3'-металлил-5'-метилфенил)бензотриазол, который может также называться BL02, среди других примеров УФ-поглощающих молекул, которые могут быть использованы в контактных линзах. Это позволяет в качестве аспекта следующих процедур создать ось выравнивания в первой камере, которая будет точно перпендикулярна оси выравнивания второй камеры, до машинного уровня точности. Также прибор может быть использован для излучения поляризованного света, лучи которого точно перпендикулярны друг другу с нижней и верхней части стопки линз. Затем верхний поляризованный источник света 1115 может быть ориентирован перпендикулярно нижнему поляризованному источнику света 1120. Фоточувствительные слои центрирования в верхней камере или первой полости 1110, включая слой центрирования 1023 и слой центрирования 1024, могут быть подвергнуты влиянию для центрирования относительно верхнего поляризованного источника света 1115. Напротив, слои центрирования 1043 и 1044 во второй полости 1111 могут быть выровнены относительно нижнего поляризованного источника света 1120. Поскольку промежуточный оптический элемент 1030 может быть непрозрачным для длин волн источников поляризованного света, схемы двух источников могут не интерферировать друг с другом. Кроме того, в некоторых примерах спектр поглощения УФ-красителей может быть узким, так что видимый эффект красителя в видимом спектре будет отсутствовать. В таких случаях УФ-поглощение может обеспечить дополнительные преимущества для пользователя, одновременно выполняя желаемые эффекты обработки.

В некоторых примерах природа слоев центрирования может быть более сложной. Например, слои центрирования на промежуточном оптическом элементе могут быть нанесенными слоями, тогда как другие слои центрирования могут быть фоточувствительными. Например, нанесенные слои могут быть сформированы так, что они благоприятствуют гомеотропному выравниванию жидкого кристалла. В этом случае самыми внешними слоями центрирования могут быть фоточувствительные слои. Может быть выполнен тот же тип обработки, что и ранее. В некоторых других примерах камеры могут быть заполнены жидкокристаллическими слоями, которые могут содержать УФ-чувствительные красители. Комбинация линейного выравнивания и гомеотропного выравнивания на другой стороне слоя может все еще формировать слой с линейными аспектами выравнивания.

Обратимся к фиг. 11F, на которой указано, что в некоторых примерах слой жидкокристаллического материала может теперь быть внесен в первую полость, создавая первый жидкокристаллический слой 1020, а вторая полость создает второй жидкокристаллический слой 1040. В некоторых примерах жидкокристаллические слои могут представлять собой слои жидкокристаллического полимера с жидкими кристаллами, смешанные с раствором полимеризуемого мономера. В других примерах полимерный материал, имеющий химически связанные жидкокристаллические молекулы, может иметь жидкие кристаллы, смешанные с мономерной жидкостью. Поскольку камеры имеют слои центрирования 1023, 1024, 1043 и 1044, молекулы жидких кристаллов будут ориентироваться по направлению ориентации слове центрирования. Через определенное время, достаточное для того, чтобы жидкокристаллические слои расслабились в выровненную конфигурацию, слои могут быть центрированы и эффект их центрирования может позволить измерить их оптические свойства в центрированных состояниях.

Обратимся к фиг. 11G, на которой указано, как процесс измерения может быть изображен на центрированных жидкокристаллических слоях. Как обсуждалось ранее со ссылкой на фиг. 10B, могут существовать многочисленные неоптимальные условия, которые могут быть измерены, такие как несоответствие центрации, иллюстрируемое разницей между оптическим центром 1070 и оптическим центром 1071. Может иметь место несоответствие вращения, как показано углом смещения 1080. На этапе 1140 отдельные оптические элементы можно двигать для перемещения их в направлении x и y, поворота их вокруг определенной оси или в соответствии с обоими указанными вариантами перемещения. Так как слои уложены в стопку, но не герметизированы и не прикреплены друг к другу, такие перемещения могут выполняться для фиксации нежелательных условий, что приводит к более оптимальной комбинации линз, как показано со ссылкой на фиг. 11H, где два измеренных оптических центра 1071 и 1070 могут располагаться друг над другом в желаемом центре стопки линз. В некоторых случаях, когда оптическая ось двух камер не установлена с машинной точностью с помощью средств выравнивания с использованием световых лучей, оптические оси также могут быть измерены, а поворот одного или нескольких элементов может привести их в положение перпендикулярно друг другу.

Обратимся теперь к фиг. 11I, на которой видно, что после того как были произведены различные измерения и сделаны корректировки положений элементов линзы, вставка линзы может быть зафиксирована в указанной ориентации. В некоторых примерах это может происходить путем уплотнения или склеивания краев оптических элементов вместе. В некоторых других примерах плавильное устройство, такое как лазер, может расплавить и сплавить края оптических элементов вместе. На фиг. 11I представлен другой пример, в котором полимерный материал включен в состав жидкокристаллических слоев, включая первый жидкокристаллический слой 1020 и второй жидкокристаллический слой 1040, в камерах. В некоторых примерах воздействие света, обычно в УФ-спектре, может катализировать полимеризацию жидкокристаллического слоя и смешанного с ним мономера. Произошедшая полимеризация может блокировать молекулы жидкого кристалла в центрированной ориентации. В некоторых примерах мономеры также могут быть связаны с молекулами жидких кристаллов, которые также могут влиять на возникновение полимеризации таким образом, что связанные молекулы жидкого кристалла могут совмещаться с слоями центрирования, а также с несвязанными молекулами жидкого кристалла. В примерах, где промежуточная оптика поглощает ультрафиолетовое излучение, может быть необходимо обеспечить излучение с обеих сторон стопки, такое как излучение 1160 с передней стороны стопки и излучение 1161 с задней стороны стопки. В других примерах полимеризацию можно катализировать другими способами, такими как нагревание стопки. После того, как слои в камерах будут полимеризованы, камеры могут быть запечатаны самим процессом полимеризации. В других примерах края могут быть герметизированы или склеены для обеспечения дополнительной герметизации жидкокристаллических слоев. В некоторых примерах уложенные в стопку элементы удерживались на месте с помощью зажимов перед проведением процессов полимеризации или герметизации, и после герметизации элементы стопки теперь могут быть высвобождены.

На фиг. 12 показан способ формирования жидкокристаллического электроактивного линзового элемента. На этапе 1201 формируют переднюю, промежуточную и заднюю оптические части двухкамерного или более вставного элемента. В некоторых примерах промежуточный оптический элемент может быть сформирован с вкраплением в форму УФ-красителя. На этапе 1202 электродный слой может быть нанесен на нижнюю поверхность переднего оптического элемента, обе поверхности промежуточного оптического элемента и верхнюю поверхность заднего оптического элемента. В некоторых примерах один или более электродов могут быть опущены. На этапе 1203 фоточувствительный слой центрирования может быть нанесен на электродные слои на передних, промежуточных и задних оптических элементах. В некоторых примерах могут быть промежуточные слои, такие как изоляционные пленки между электродным слоем и фоточувствительным слоем центрирования. На этапе 1204 передний оптический элемент может быть расположен над промежуточным оптическим элементом. Промежуточный оптический элемент может быть расположен над задним оптическим элементом, образуя стопку с полостями или камерами, которые могут быть совмещены друг с другом. Ими могут быть верхняя или первая полость и нижняя или вторая полость. На этапе 1205 на переднюю часть стопки может быть излучен первый определенный световой поток. В некоторых примерах картина света может быть поляризована вдоль первой оси линейной поляризации. На заднюю часть стопки может быть излучен второй определенный световой поток, который может представлять собой вторую картину линейной поляризации вдоль оси, перпендикулярной первой оси линейной поляризации. Длина волны излучения может соответствовать длине волны или диапазону длин волн, которые взаимодействуют с фоточувствительным слоем центрирования. На этапе 1206 жидкость, содержащая жидкие кристаллы, может быть нанесена в первую полость, а жидкость, содержащая жидкие кристаллы, может быть нанесена во вторую полость. В некоторых примерах жидкий кристалл может быть смешан в полимеризуемую мономерную жидкость, которая может представлять собой мономер с частями, содержащими связанный жидкий кристалл. Может быть допущено взаимодействие участков жидких кристаллов со слоями центрирования и, таким образом, центрирование данных участков во время этапа 1207. Затем на этапах 1208 и 1209 может быть выполнено измерение на оптических устройствах. Первая оптическая камера может быть измерена светом первой поляризации, где поляризация выполнена для выравнивания с молекулами жидких кристаллов в первой камере на этапе 1208. На втором этапе измерение может быть повторено с перпендикулярной поляризацией, которая выборочно исследует молекулы во второй камере на этапе 1209. Измерения каждой камеры можно сравнить с теоретическим измерением для разработанной камеры жидких кристаллов. Кроме того, результаты для двух камер можно сравнить друг с другом для оценки степени, в которой ориентации соответственно перпендикулярны или ортогональны друг другу. На этапе 1210 оценка результата измерения может позволить определять любые корректировки, которые могут потребоваться для оптимальных результатов, таких как перемещение одного или более оптических элементов в одном или более направлениях или поворот частей относительно друг друга. После внесения корректировок в некоторых примерах процесс измерения может быть повторен. Далее на этапе 1211 мономер, содержащий жидкие кристаллы, может быть подвергнут воздействию условия, которое может вызвать полимеризацию мономера, такого как воздействие излучения или нагревание. Затем на этапе 1212 может быть предусмотрена дополнительное герметичное соединение деталей между собой. В некоторых случаях полимеризованный мономер в камерах сам может являться средством герметизации, в ином случае, например, на края оптических деталей может быть нанесен герметизирующий материал, например, адгезив, либо они могут быть сварены посредством лазерного плавления. Результатом такого способа может быть хорошо выровненный набор линзовых элементов с электроактивным слоем, содержащим жидкокристаллический материал с оптимизированными оптическими характеристиками.

Обратимся к фиг. 13А, на которой показан пример опорной рамы, которая может удерживать оптические элементы таким образом, что они могут быть собраны и отрегулированы. На иллюстрациях показана одна оптическая деталь в раме, но в некоторых примерах может присутствовать несколько оптических элементов, которые могут обрабатываться параллельно. Передний оптический элемент в раме 1310 может включать установочный выступ 1091. Промежуточный оптический элемент в раме 1320 может включать установочный выступ 1092. Задний оптический элемент в раме 1330 может включать установочный выступ 1093. Рамки выравнивания могут быть перемещены внешним оборудованием для их корректировки.

Обратимся к фиг. 13В но которой показаны три оптические детали в рамах, которые могут быть собраны вместе в стопку. Во время соединения элементов в стопку могут быть добавлены слои жидких кристаллов. Собранные элементы и слои жидких кристаллов могут образовывать активный оптический элемент. Например, на фиг.13С падающий свет может быть поляризован вдоль направления выровненных молекул жидких кристаллов одной из камер. Интерферометр волнового фронта может характеризовать оптические характеристики линзы. На фиг. 13C показан пример наложения оптического волнового фронта. Пример может указывать на то, что может потребоваться комбинация движений по осям «X» и «Y» переднего оптического элемента. На фиг. 13D показан пример наложения оптического волнового фронта. Эта иллюстрация может показать хорошее выравнивание полости линзы, которая выровнена вдоль другой оси поляризации. После регулировки рамок в соответствии с измеренными волновыми фронтами линза может быть готова к фиксации в положении путем либо полимеризации жидкого слоя, содержащего жидкие кристаллы, либо запечатывания края оптических элементов, либо с использованием данных двух техник вместе.

Несмотря на то, что показанные и описанные варианты осуществления считаются наиболее практичными и предпочтительными, ясно, что специалистам в данной области техники представляются возможности отступления от показанных и описанных конкретных промышленных образцов и способов, которые можно применять, не выходя за рамки сущности и объема настоящего изобретения. Настоящее изобретение не ограничено конкретными описанными и проиллюстрированными конструкциями, но должно быть сконструировано так, чтобы соответствовать всем модификациям, которые могут подпадать под объем прилагаемой формулы изобретения.

В настоящем изобретении раскрыты способы и устройство для подготовки офтальмологической линзы с изменяемой оптической силой. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами может иметь поверхности с различными радиусами кривизны. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами может также содержать поляризационные элементы. В некоторых примерах промежуточный оптический элемент может быть сформирован таким образом, что он может содержать поглощающий УФ-излучение краситель, позволяющий осуществлять дифференциальную обработку областей с обеих сторон промежуточного оптического элемента. В некоторых вариантах осуществления офтальмологические линзы отлиты из силикон-гидрогеля. Различные объекты офтальмологической линзы могут включать электроактивные жидкокристаллические слои для электрического управления характеристиками преломления. Применение данной группы изобретений позволит расширить арсенал технических средств. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Способ формирования вставки с изменяемыми оптическими свойствами для устройства офтальмологической линзы, содержащий этапы, на которых:

формируют передний оптический элемент;

формируют промежуточный оптический элемент, при этом промежуточный оптический элемент содержит поглощающий УФ-излучение краситель, который поглощает достаточное количество излучения, чтобы изолировать обработку УФ-чувствительных слоев, расположенных выше и ниже промежуточной оптической детали;

формируют задний оптический элемент;

добавляют фоточувствительный слой центрирования на поверхности переднего оптического элемента, промежуточного оптического элемента и заднего оптического элемента, при этом фоточувствительный слой центрирования отличается по химическому составу от поглощающего УФ-излучение красителя;

размещают промежуточный оптический элемент на заднем оптическом элементе;

размещают передний оптический элемент на промежуточном оптическом элементе, причем комбинация переднего оптического элемента, промежуточного оптического элемента и заднего оптического элемента образует стопку;

оказывают воздействие на фоточувствительные слои центрирования под промежуточным оптическим элементом первым источником поляризованного излучения в соответствии с первой картиной поляризации, причем длина волны излучения полностью поглощается поглощающим УФ-излучение красителем; и

и оказывают воздействие на фоточувствительные слои центрирования над промежуточным оптическим элементом вторым источником поляризованного облучения в соответствии со второй картиной поляризации, причем длина волны излучения полностью поглощается поглощающим УФ-излучение красителем.

2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этапы, на которых:

заполняют первую полость между передним оптическим элементом и промежуточным оптическим элементом раствором, содержащим молекулы жидкого кристалла, образующие первый жидкокристаллический слой;

заполняют вторую полость между промежуточным оптическим элементом раствором, содержащим молекулы жидкого кристалла, образующие второй жидкокристаллический слой; и

предоставляют возможность раствору в заполненных полостях приспособиться к выравниванию в соответствии с картинами фоточувствительных слоев центрирования.

3. Способ по п. 2, дополнительно содержащий этап, на котором:

измеряют фокальные характеристики первого жидкокристаллического слоя между передней оптикой и промежуточной оптикой, причем измерение включает использование поляризованного света, выровненного относительно картины поляризации второй поляризационной картины.

4. Способ по п. 3, дополнительно содержащий этап, на котором:

измеряют фокусные характеристики первого жидкокристаллического слоя между передней оптикой и промежуточной оптикой, причем измерение включает использование поляризованного света, выровненного относительно картины поляризации второй поляризационной картины, причем электрический потенциал подают на первый электрод и второй электрод, окружающие первый жидкокристаллический слой между передней оптикой и промежуточной оптикой.

5. Способ по п. 4, дополнительно содержащий этап, на котором:

измеряют характеристики поляризации жидкокристаллического слоя между промежуточной оптикой и задней оптикой, причем электрический потенциал, приложенный на первый электрод и второй электрод, окружающие первый жидкокристаллический слой между передней оптикой и промежуточной оптикой, временно удаляет по меньшей мере часть поляризационной характеристики первого слоя жидких кристаллов между передней оптикой и промежуточной оптикой.

6. Способ по п. 4, дополнительно содержащий этап, на котором:

вычисляют фокальный центр оптического устройства, сформированного первым жидкокристаллическим слоем между передней оптикой и промежуточной оптикой.

7. Способ по п. 6, дополнительно содержащий этап, на котором:

выполняют коррекцию положения одного или более из передней оптики, промежуточного оптического элемента и заднего оптического элемента путем перемещения вдоль одной или обеих перпендикулярных осей в плоскости вставки с изменяемыми оптическими свойствами.

8. Способ по п.7, в котором регулирование позиции выполняют на основе вычисления фокального центра.

9. Способ по п. 8, дополнительно содержащий этапы, на которых:

выполняют полимеризацию раствора, содержащего молекулы жидкого кристалла, в первой полости; и

выполняют полимеризацию раствора, содержащего молекулы жидкого кристалла, во второй полости.

10. Способ по п. 5, дополнительно содержащий:

коррекцию положения одного или более из передней оптики, промежуточного оптического элемента и заднего оптического элемента путем вращения относительно физического центра вставки с изменяемыми оптическими свойствами.

11. Способ по п. 10, дополнительно содержащий этап, на котором:

выполняют полимеризацию раствора, содержащего молекулы жидкого кристалла, в первой полости; и

выполняют полимеризацию раствора, содержащего молекулы жидкого кристалла, во второй полости.

12. Способ по п. 1, в котором поглощающий УФ-излучение краситель содержит УФ-блокатор бензотриазольного типа.

13. Способ формирования вставки с изменяемыми оптическими свойствами для устройства офтальмологической линзы, содержащий этапы, на которых:

формируют передний оптический элемент;

формируют промежуточный оптический элемент, при этом промежуточный оптический элемент включает поглощающий УФ-излучение краситель, который поглощает достаточное количество излучения, чтобы изолировать обработку УФ-чувствительных слоев, расположенных выше и ниже промежуточной оптической детали;

формируют задний оптический элемент;

добавляют фоточувствительный слой центрирования на поверхности переднего оптического элемента, промежуточного оптического элемента и заднего оптического элемента;

размещают промежуточный оптический элемент на заднем оптическом элементе;

размещают передний оптический элемент на промежуточном оптическом элементе, причем комбинация переднего оптического элемента, промежуточного оптического элемента и заднего оптического элемента образует стопку;

оказывают воздействие на фоточувствительные слои центрирования под промежуточным оптическим элементом в соответствии с первой картиной поляризации;

воздействие на фоточувствительные слои центрирования над промежуточным оптическим элементом в соответствии со второй картиной поляризации;

заполняют первую камеру между передним оптическим элементом жидким кристаллом, содержащим смесь мономеров;

заполняют вторую камеру между средним оптическим элементом и задним оптическим элементом жидким кристаллом, содержащим смесь мономеров;

измеряют оптические характеристики стопки под первым источником поляризованного падающего света;

измеряют оптические характеристики стопки под вторым источником поляризованного падающего света;

регулируют ориентацию переднего оптического элемента и/или заднего оптического элемента;

выполняют полимеризацию смеси жидких кристаллов, содержащей мономер, в первой камере; и

выполняют полимеризацию смеси жидких кристаллов, содержащей мономер, во второй камере.

14. Способ формирования вставки с изменяемыми оптическими свойствами для офтальмологического устройства, содержащий этапы, на которых:

формируют передний оптический элемент;

формируют задний оптический элемент;

формируют промежуточный оптический элемент, при этом композиция промежуточного оптического элемента блокирует более 90% ультрафиолетового света в первой полосе ультрафиолетового света, при этом композиция, которая блокирует более 90% ультрафиолетового света и предотвращает попадание света, используется для формирования офтальмологического устройства, блокирует прохождение ультрафиолетового света через промежуточный элемент и обеспечивает облучение двух сторон промежуточного элемента в различных направлениях одновременно;

накладывают передний оптический элемент на промежуточный оптический элемент и на задний оптический элемент, причем первая полость сформирована между передним оптическим элементом и промежуточным оптическим элементом, а вторая полость сформирована между промежуточным оптическим элементом и задним оптическим элементом;

облучают объем первой полости источником УФ-излучения в первом направлении, которое проходит через передний оптический элемент, при этом источник УФ-излучения испускает свет в первой полосе ультрафиолетового света и облучение попадает на материалы в пределах первой полости; и

облучают объем второй полости одновременно с облучением объема первой полости источником УФ-излучения во втором направлении, которое проходит через задний оптический элемент, при этом источник УФ-излучения испускает свет в первой полосе ультрафиолетового света и облучение попадает на материалы в пределах второй полости.