專利名稱：弓形液體彎月形透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體涉及弓形液體彎月形透鏡，一些具體的實施例包括具有前曲面弓形透鏡和后曲面弓形透鏡的液體彎月形透鏡。
背景技術(shù)：
液體彎月形透鏡行業(yè)中是已知的。如下文結(jié)合圖IA與IB更詳細地討論，已知的液體彎月形透鏡被制造成圓柱形狀，其具有由與直線軸為固定距離的點形成的周邊表面。已知的液體彎月形透鏡的設(shè)計限制為具有大致平行并且均垂直于圓柱軸線的第一內(nèi)表面以及第二內(nèi)表面。液體彎月形透鏡的用途的已知例子包括諸如電子照相機和手機設(shè)備等裝置。傳統(tǒng)上，眼科裝置(諸如角膜接觸鏡片與人工晶體)包含生物相容性裝置，其具有矯正、美容或治療的性質(zhì)。例如，角膜接觸鏡片可以提供如下作用中的一種或多種視力矯正功能；增進美容；和治療作用。每種功能由透鏡的物理特性提供。將折射性質(zhì)結(jié)合到透鏡中的設(shè)計可提供視力矯正功能。加入透鏡的顏料可提供增進美容的效果。加入透鏡的活性劑可提供治療功能。最近，有理論表明電子元件可結(jié)合到角膜接觸鏡片中。一些元件可包括半導(dǎo)體器件。然而，包括液體彎月形透鏡的尺寸、形狀與控制方面的物理限制使其難以應(yīng)用于眼科鏡片中。一般來講，液體彎月形透鏡的圓柱形狀(有時也稱為“冰球球餅”形狀)并不符合可用于人眼中的物品形狀。其他彎曲透鏡只是理論上的，不能為眼科用途提供實際可行的設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供了具有有助于包含在眼科鏡片(諸如角膜接觸鏡片或人工晶體)中的物理特征的液體彎月形透鏡。根據(jù)本發(fā)明，第一弓形光學(xué)器件接近第二弓形光學(xué)器件，其間具有形成的腔體。該腔體中容納有鹽水溶液和油。對該第一弓形光學(xué)器件以及該第二弓形光學(xué)器件中的一者或兩者的周邊區(qū)域施加充電會改變在該腔體內(nèi)容納的鹽水溶液與油之間形成的彎月形的物理形狀。


圖IA示出了在第一狀態(tài)的圓柱形液體彎月形透鏡的現(xiàn)有技術(shù)例子。圖IB示出了在第二狀態(tài)的圓柱形液體彎月形透鏡的現(xiàn)有技術(shù)例子。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的示例性液體彎月形透鏡的切面剖面輪廓。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一些實施例的示例性弓形液體彎月形透鏡的一部分的橫截面。圖4示出了弓形液體彎月形透鏡的附加示例性方面。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種液體彎月形透鏡，具有前曲面透鏡與后曲面透鏡的至少一者，其限定了液體彎月形透鏡的彎月形腔體。現(xiàn)在參見圖IA，該圖示出了現(xiàn)有技術(shù)透鏡100的剖視圖，其中圓柱體110內(nèi)含有油101和鹽水溶液102。該圓柱體110包括兩個光學(xué)材料板106。每塊板106包括平的內(nèi)表面 113-114。圓柱體110包括基本上旋轉(zhuǎn)對稱的內(nèi)表面。在一些現(xiàn)有技術(shù)實施例中，一個或多個表面可以包括疏水性涂層。電極105也包括在該圓柱體周邊上或圍繞該圓柱體周邊。在鄰近于電極105處也可以使用電絕緣體。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，各內(nèi)表面113-114基本上為平坦的或平面的。鹽水102A與油101之間限定了界面112A。如圖IA所示，界面112A的形狀與鹽水102A和油101的折射率特性相結(jié)合，以接收經(jīng)過第一內(nèi)表面113的入射光108，并提供經(jīng)過第二內(nèi)表面113的發(fā)散光109。通過對電極105施加電流可以改變油101與鹽水102之間的界面的形狀。圖100A示出了在100所示的現(xiàn)有技術(shù)透鏡的透視圖?，F(xiàn)在參見圖1B，該圖示出了激勵狀態(tài)下的現(xiàn)有技術(shù)透鏡100。通過在電極105兩端之間施加電壓114產(chǎn)生激勵狀態(tài)。通過對電極105施加電流改變油101與鹽水102之間的界面112B的形狀。如圖IB中所示，穿過油101和鹽水102B的入射光108B被聚焦為會聚光模式111?，F(xiàn)在參見圖2，其為具有前曲面透鏡201和后曲面透鏡202的液體彎月形透鏡200的剖視圖。前曲面透鏡201與后曲面透鏡202彼此緊鄰設(shè)置，并在兩者之間形成腔體210。該前曲面透鏡包括凹面弓形內(nèi)透鏡表面203和凸面弓形外透鏡表面204。凹面弓形透鏡表面203可具有一個或多個涂層(圖2中未示出)。涂層可包括例如導(dǎo)電材料或電絕緣材料、疏水性材料或親水性材料中的一種或多種。弓形透鏡表面203和涂層中的一者或兩者與腔體210中所含的油208形成液體和光學(xué)連通。后曲面透鏡202包括凸面弓形內(nèi)透鏡表面205和凹面弓形外透鏡表面205。凸面弓形透鏡表面205可具有一個或多個涂層(圖2中未示出)。涂層可包括例如導(dǎo)電材料或電絕緣材料、疏水性材料或親水性材料中的一種或多種。凸面弓形透鏡表面205和涂層中的至少一者與腔體210中所含的鹽水溶液207形成液體和光學(xué)連通。鹽水溶液207包含一種或多種鹽或其他導(dǎo)電組分，并因此可受電荷吸引或排斥。根據(jù)本發(fā)明，導(dǎo)電涂層209沿著前曲面透鏡201與后曲面透鏡202中的一者或兩者的周邊的至少一部分設(shè)置。導(dǎo)電涂層209可包括金或銀，并優(yōu)選地具有生物相容性。對導(dǎo)電涂層209施加充電造成鹽水溶液中導(dǎo)電的鹽或其他組分的吸引或排斥。前曲面透鏡201具有光焦度，它與通過凹面弓形內(nèi)透鏡表面203和凸面弓形外透鏡表面204的光相關(guān)。該光焦度可為O或可為正焦度或負焦度。在一些優(yōu)選的實施例中，該光焦度為通常存在于矯正性角膜接觸鏡片中的焦度，諸如，作為非限制性例子，介于-8. O與+8. O屈光度之間的焦度。后曲面透鏡202具有光焦度，它與通過凸面弓形內(nèi)透鏡表面205和凹面弓形外透鏡表面206的光相關(guān)。該光焦度可為O或可為正焦度或負焦度。在一些實施例中，該光焦度為通常存在于矯正性角膜接觸鏡片中的焦度，諸如，作為非限制性例子，介于-8. O與+8. O屈光度之間的焦度。多個實施例還可以包括與在鹽水溶液207與油之間形成的液體彎月形211的形狀變化相關(guān)的光焦度變化。在一些實施例中，光焦度變化可以相對較小，例如，其變化介于O至2. O屈光度之間。在其他實施例中 ，與液體彎月形的形狀變化相關(guān)的光焦度變化可高達約30或更高的屈光度。一般來講，與液體彎月形211的形狀變化相關(guān)的較高光焦度變化與相對較厚的透鏡厚度210有關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，諸如可包括在例如角膜接觸鏡片的眼科鏡片中的實施例，弓形液體彎月形透鏡200的橫切透鏡厚度210將高達約1，000微米厚。相對較薄的透鏡200的示例性透鏡厚度210可高達約200微米厚。優(yōu)選的實施例可包括具有約600微米厚的透鏡厚度210的液體彎月形透鏡200。一般來講，前曲面透鏡201的橫切厚度可介于約35微米至約200微米之間，并且后曲面透鏡202的橫切厚度也可介于約35微米至200微米之間。根據(jù)本發(fā)明，累計光焦度為前曲面透鏡201、后曲面透鏡202以及在油208與鹽水溶液207之間形成的液體彎月形211的光焦度的總和。在一些實施例中，透鏡200的光焦度還包括介于前曲面透鏡201、后曲面透鏡202、油208和鹽水溶液207中的一者或多者之間的折射率差。在包括結(jié)合到角膜接觸鏡片內(nèi)的弓形液體彎月形透鏡200的那些實施例中，還期望的是，當角膜接觸鏡片配戴者移動時，鹽水207與油208在曲面液體彎月形透鏡200內(nèi)的相對位置保持穩(wěn)定。一般來講，優(yōu)選的是，當配戴者移動時，要防止油208相對于鹽水207流動和移動，因此，選擇的油208和鹽水溶液207的組合優(yōu)選地具有相同或相似的密度。此夕卜，油208和鹽水溶液207優(yōu)選地具有相對低的不混溶性，以使得鹽水溶液207與油208不會混合。在一些優(yōu)選的實施例中，腔體中所含的鹽水溶液體積大于腔體中所含的油的體積。此外，一些優(yōu)選的實施例包括基本上與后曲面透鏡200的整個內(nèi)表面205接觸的鹽水溶液207。在一些實施例中，油208的體積相較于鹽水溶液207的量可為約66體積％或更多。一些附加實施例可包括弓形液體彎月形透鏡，其中油208的體積相較于鹽水溶液207的量為約90體積％或更少?，F(xiàn)在參見圖3，該圖示出了弓形液體彎月形透鏡300的邊緣部分的剖面圖。如上所述，弓形液體彎月形透鏡300包括組合的前曲面透鏡301和后曲面透鏡302元件。前曲面透鏡301與后曲面透鏡302可以用一種或多種至少部分透明的材料形成。在一些實施例中，前曲面透鏡301與后曲面透鏡302中的一者或兩者包括通常為光學(xué)透明的塑料，例如，下列中的一種或多種PMMA、Zeonor和TPX。例如，可以通過以下方法中的一種或多種形成前曲面透鏡301和后曲面透鏡中的一者或兩者單點金剛石車削加工；注模；數(shù)字微鏡器件自由成形。前曲面透鏡301與后曲面透鏡302中的一者或兩者可以包括導(dǎo)電涂層303，如圖所示，該導(dǎo)電涂層303沿著周邊部分從309延伸至310。在一些優(yōu)選的實施例中，導(dǎo)電涂層303包括金?？赏ㄟ^濺鍍方法、氣相沉積或其他已知的方法涂覆金?？晒┻x擇的導(dǎo)電涂層303可包括(作為非限制性例子)鋁、鎳和銦錫氧化物。一般來講，將導(dǎo)電涂層303涂覆于前曲面透鏡301和后曲面透鏡302中的一者或兩者的周邊區(qū)域。在本發(fā)明的一些實施例中，后曲面透鏡302具有涂覆于特定區(qū)域的導(dǎo)電涂層304。例如，可從第一邊界304-1至第二邊界304-2涂布圍繞后曲面透鏡302的周邊的部分。例如，可以通過濺鍍方法或氣相沉積涂覆金涂層。在一些實施例中，可使用掩模，以預(yù)定圖案圍繞前曲面透鏡301或后曲面透鏡302的一個或多個周邊部分涂覆金或其他導(dǎo)電材料?？墒褂枚喾N方法涂覆可供選擇的導(dǎo)電材料，使其覆蓋后曲面透鏡302的不同區(qū)域。在一些實施例中，可通過例如導(dǎo)電環(huán)氧樹脂的導(dǎo)電填料材料填充導(dǎo)電流通路徑，例如后曲面透鏡302中的一個或多個孔或狹縫。導(dǎo)電填料可提供電傳導(dǎo)至前曲面透鏡301和后曲面透鏡302中的一者或兩者的內(nèi)表面上的導(dǎo)電涂層。 在本發(fā)明的另一方面，前曲面透鏡301與后曲面透鏡302中的一者或兩者可以由多種不同的材料形成，其中通常在前曲面透鏡301和后曲面透鏡302的中心區(qū)域中的光學(xué)區(qū)(未示出)可包括光學(xué)透明材料，并且周邊區(qū)域可包括含有導(dǎo)電材料的不透光區(qū)域。該不透光區(qū)域還可以包括控制電路與能源中的一者或多者。還在另一方面，在一些實施例中，將絕緣體涂層305涂覆到前曲面透鏡301上。作為非限制性例子，可以將絕緣體涂層305涂覆于從第一區(qū)305-1延伸至第二區(qū)305-2的區(qū)域。絕緣體可包括例如Parylene C、Teflon AF或其他具有多種電和機械特性以及電阻的材料。在一些具體的實施例中，絕緣體涂層305產(chǎn)生邊界區(qū)域，以便使導(dǎo)電涂層303與容納在前曲面透鏡301與后曲面透鏡302之間的腔體中的鹽水溶液306保持分離。因此，一些實施例包括絕緣體涂層305，其圖案化并設(shè)置在前曲面透鏡301和后曲面透鏡302中的一者或兩者的一個或多個區(qū)域中，以防止帶正電的導(dǎo)體303與帶負電的鹽水溶液306發(fā)生接觸，其中導(dǎo)體303與鹽水溶液306的接觸會造成短路。實施例可以包括帶正電的鹽水溶液306和帶負電的導(dǎo)體303。還有其他實施例可允許導(dǎo)體303與鹽水溶液306之間發(fā)生短路，作為與透鏡300工作有關(guān)的電路的重置功能。例如，短路狀態(tài)可中斷透鏡的電源，并使得鹽水溶液306和油307回到默認位置。一些優(yōu)選的實施例包括導(dǎo)體303，它從腔體311的內(nèi)部區(qū)域309延伸至腔體311的外部區(qū)域310。其他實施例可包括穿過前曲面透鏡或后曲面透鏡的通道312，其可填充有導(dǎo)電材料313，例如，防水導(dǎo)電環(huán)氧樹脂。導(dǎo)電材料313可形成或被連接到腔體外部的電氣端子?？上蛟摱俗邮┘映潆姴⑼ㄟ^通道312內(nèi)的導(dǎo)電材料313傳導(dǎo)至涂層。絕緣體涂層305的厚度可作為透鏡性能參數(shù)變化。根據(jù)本發(fā)明，包括鹽水溶液306和導(dǎo)體303的帶電組分通常保持在絕緣體涂層305的任一側(cè)。本發(fā)明提供了絕緣體涂層305厚度與鹽水溶液306和導(dǎo)體303之間的電場之間的間接關(guān)系，其中鹽水溶液306與導(dǎo)體303離得越遠，其電場將越弱。一般來講，本發(fā)明提供了電場強度會隨著絕緣體涂層305的厚度增加而明顯降低。電場越接近時，通常將得到用于移動球面液體彎月形邊界308的更多能量。當鹽水溶液306與導(dǎo)體303之間的距離增大時，鹽水溶液306與導(dǎo)體涂層303的電場相隔越遠，因此越難以移動球面彎月形邊界308。相反，絕緣體涂層305越薄，球面液體彎月形308的移動對絕緣體涂層305中的缺陷越敏感。一般來講，絕緣體涂料305中即使相對較小的孔也會使透鏡300短路。在一些實施例中，希望的是包括密度與也容納在透鏡300內(nèi)的油307的密度大致相同的鹽水溶液306。例如，鹽水溶液306的密度可以優(yōu)選地在油307密度的10%以內(nèi)，更優(yōu)選地，鹽水溶液306的密度將在油密度的5%以內(nèi)，最優(yōu)選地在約I %以內(nèi)。在一些實施例中，可通過調(diào)整鹽水溶液30 6中的鹽或其他組分的濃度來調(diào)整鹽水溶液306的密度。根據(jù)本發(fā)明，通過限制油307相對于前曲面透鏡301和后曲面透鏡302的移動，弓形液體彎月形透鏡300將提供更穩(wěn)定的光學(xué)質(zhì)量。使油307相對于弓形前曲面透鏡301和后曲面透鏡302中的一者或兩者的移動保持穩(wěn)定的一種方法是使油307和鹽水溶液306保持相對一致的密度。此外，與傳統(tǒng)的圓柱形透鏡設(shè)計相比，由于前曲面透鏡301和后曲面透鏡302兩者的內(nèi)表面均為曲面設(shè)計，使得鹽水溶液306層的相對深度或厚度有所減小。因此，透鏡300內(nèi)油的位置變得更加穩(wěn)定，以便避免油移動以及油306和鹽水溶液307之間的彎月形可能遭到的破壞。在一些優(yōu)選的實施例中，與提供相對較高折射率的油307相比，鹽水溶液306提供較低的折射率。然而，在一些實施例中，可能包括與油307相比折射率較高的鹽水溶液306，在這種情況下油307提供相對較低的折射率。可以用粘結(jié)劑308固定前曲面透鏡301與后曲面透鏡302到彼此接近的位置，從而在其間保持油307和鹽水溶液306。粘結(jié)劑308用作密封件，使得鹽水306或油307不會從曲面液體彎月形透鏡300中漏出?，F(xiàn)在參見圖4，圖中示出了曲面液體彎月形透鏡400，其中鹽水溶液406與油407之間具有液體彎月形邊界401。根據(jù)一些優(yōu)選的實施例，在402與403之間延伸的弓形壁中的第一角度轉(zhuǎn)折限定了前曲面透鏡404中的彎月形壁405。當沿著一個或多個導(dǎo)電涂層或?qū)щ姴牧?08施加和移除充電時，液體彎月形邊界401將在彎月壁405上下移動。在一些優(yōu)選的實施例中，導(dǎo)電涂層403將從保存鹽水溶液406和油407的腔體409內(nèi)部的區(qū)域延伸至容納鹽水溶液406和油407的腔體409外部的區(qū)域。在此類實施例中，導(dǎo)電涂層403可為施加于腔體409外部某點的導(dǎo)電涂層403至腔體內(nèi)且與鹽水溶液406相接觸的導(dǎo)電涂層區(qū)域的充電管道。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)透鏡，其包括 前曲面透鏡，所述前曲面透鏡包括前曲面透鏡外表面和前曲面透鏡內(nèi)表面，其中所述前曲面透鏡外表面和所述前曲面透鏡內(nèi)表面均包括弓形形狀； 后曲面透鏡，所述后曲面透鏡包括后曲面透鏡內(nèi)表面和后曲面透鏡外表面，其中所述后曲面透鏡內(nèi)表面和所述后曲面透鏡外表面均包括弓形形狀，所述后曲面透鏡緊鄰所述前曲面透鏡設(shè)置，使得所述前曲面透鏡內(nèi)表面和所述后曲面透鏡內(nèi)表面之間形成腔體； 導(dǎo)電涂層，所述導(dǎo)電涂層在所述前曲面透鏡內(nèi)表面的一部分上，所述部分包括所述前曲面透鏡內(nèi)表面的周邊區(qū)域；以及 粘結(jié)劑，所述粘結(jié)劑將所述前曲面透鏡固定在緊鄰所述后曲面透鏡的位置處。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)透鏡，其還包括容納在所述腔體內(nèi)的一定體積的油和一定體積的鹽水溶液以及在所述油和所述鹽水溶液之間形成的彎月形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)透鏡，其中所述腔體中容納的所述油的體積小于所述鹽水溶液的體積。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)透鏡，其中所述油的體積相較于所述鹽水溶液的量占約66體積％或更多。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)透鏡，其中所述油的體積相較于所述鹽水溶液的量占約90體積％或更少。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)透鏡，其中所述一定體積的油的密度約等于所述鹽水溶液的密度。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)透鏡，其中所述一定體積的油的密度在所述鹽水溶液密度的約10%以內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)透鏡，其中所述一定體積的油的密度在所述鹽水溶液密度的約5%以內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)透鏡，其中所述導(dǎo)電涂層從所述腔體內(nèi)部的區(qū)域延伸至所述腔體外部的區(qū)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)透鏡，其中所述腔體外部的導(dǎo)電涂層區(qū)域形成電氣端子，所述電氣端子為所述液體彎月形透鏡提供充電。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)透鏡，其中所述鹽水溶液和所述油形成彎月形，并且對在所述腔體外部的導(dǎo)電涂層區(qū)域施加充電使所述彎月形的形狀發(fā)生變化。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)透鏡，其中所述充電包括直流。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)透鏡，其中所述充電包括約20.O伏特。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)透鏡，其中所述充電包括介于約18.O伏特至22. O伏特之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)透鏡，其中所述充電包括約5.O伏特。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)透鏡，其中所述充電包括介于約3.5伏特至約7. 5伏特之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)透鏡，其中所述前曲面透鏡外表面包括不為約O的光焦度。
18.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)透鏡，其中所述前曲面透鏡內(nèi)表面包括不為約O的光焦度。
19.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)透鏡，其中所述后曲面透鏡外表面包括不為約O的光焦度。
20.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)透鏡，其中所述后曲面透鏡內(nèi)表面包括不為約O的光焦度。
21.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)透鏡，其還包括穿過所述前曲面透鏡與所述后曲面透鏡中的一者或兩者的通道，并且導(dǎo)電材料填充所述通道。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的光學(xué)透鏡，其還包括與填充所述通道的所述導(dǎo)電材料電氣連通的端子。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的光學(xué)透鏡，其中對所述端子施加充電使所述彎月形的形狀發(fā)生變化。
24.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)透鏡，其還包括沿著所述前曲面透鏡內(nèi)表面的至少一部分的絕緣體涂層，其中所述絕緣體涂層包括電絕緣體。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的光學(xué)透鏡，其中所述絕緣體包括ParyleneC和Teflon AF之一 O
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的光學(xué)透鏡，其中所述絕緣體包括邊界區(qū)域，以使所述導(dǎo)電涂層與包含在所述前曲面透鏡和所述后曲面透鏡之間的所述腔體內(nèi)的鹽水溶液之間保持分離。
全文摘要
本發(fā)明提供了液體彎月形透鏡，所述透鏡具有有助于包含在眼科鏡片，諸如角膜接觸鏡片或人工晶體中的物理特征。根據(jù)本發(fā)明，第一弓形光學(xué)器件緊鄰第二弓形光學(xué)器件，其間形成有腔體。
文檔編號A61F2/16GK102884454SQ201180023994
公開日2013年1月16日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者R.B.皮尤, A.托納, D.B.奧特斯, S.斯努克, J.D.里亞爾, E.R.科尼克 申請人:莊臣及莊臣視力保護公司