或通過其它方式接近于典型鏡片形式。但是， 為了添加額外的柔性，可變光學(xué)插入物200可以包括額外的形狀部件，諸如沿著它的長度 的放射狀切口?？梢源嬖诙鄠€(gè)由205指示的電子元件，諸如集成電路、分立元件、無源元件 和也可以包括的此類裝置。
[0088] 還解釋了可變光學(xué)部分220。通過在可變光學(xué)插入物中施加電流，所述電流通常 又可以改變在液晶層上建立的電場，可變光學(xué)部分220可以按指令變化。在某些示例性實(shí) 施例中，可變光學(xué)部分220包含一個(gè)薄層，所述薄層包含在2個(gè)透明基底層之間的液晶?？?以存在眾多在電學(xué)上活化和控制可變光學(xué)部件的方式，通常通過電子電路205的作用。電 子電路205可以以不同方式接收信號(hào)，并且還可以連接至感知元件，所述感知元件也可以 是在插入物（諸如零件215)中。在某些示例性實(shí)施例中，可以將可變光學(xué)插入物包封在鏡 片套筒255中，所述鏡片套筒255可以包含水凝膠材料或其它合適的材料以形成眼科鏡片。 在這些示例性實(shí)施例中，眼科鏡片可以包含眼用套筒255和包封的眼科鏡片插入物200,所 述眼科鏡片插入物200本身可以包含液晶材料的層或區(qū)域或包含液晶材料，且在某些示例 性實(shí)施例中，所述層可以包含位于間隙中的液晶材料的聚合物網(wǎng)絡(luò)化區(qū)域。
[0089] 何括液晶元件的可奪光學(xué)插入物
[0090] 參考圖3A，零件300,可以發(fā)現(xiàn)2個(gè)不同地成形的鏡片部件的鏡片效應(yīng)的圖解。如 前所述，通過將電極和液晶層系統(tǒng)包封在2個(gè)不同地成形的鏡片部件內(nèi)，可以形成本文發(fā) 明技術(shù)的可變光學(xué)插入物。所述電極和液晶層系統(tǒng)可以占據(jù)鏡片部件之間的空間，如在350 所解釋的。在320處可以發(fā)現(xiàn)前彎曲件，在310處可以發(fā)現(xiàn)后彎曲件。
[0091] 在一個(gè)非限制性實(shí)例中，前彎曲件320可以具有與空間350相互作用的凹陷形狀 表面。在某些示例性實(shí)施例中，可以將所述形狀進(jìn)一步表征為具有被描繪為330的曲率半 徑和焦點(diǎn)335。在本發(fā)明領(lǐng)域的范圍內(nèi)可以形成具有不同參數(shù)特征的其它更復(fù)雜的形狀； 但是，為了解釋，可以描繪簡單的球形形狀。
[0092] 以類似的且也非限制性的方式，后彎曲件310可以具有與空間350相互作用的凸 出形狀表面。在某些示例性實(shí)施例中，可以將所述形狀進(jìn)一步表征為具有被描繪為340的 曲率半徑和焦點(diǎn)345。所述彎曲的部件可以被稱作，它們的表面或它們的插入物表面具有不 同曲率。等效地，它們可以被稱作，它們的插入物表面具有不同半徑。在本發(fā)明領(lǐng)域的范圍 內(nèi)可以形成具有不同參數(shù)特征的其它更復(fù)雜的形狀；但是，為了解釋，可以描繪簡單的球形 形狀。
[0093] 為了解釋如300類型的鏡片可以如何工作，包含零件310和320的材料可以具有 天然折射率值。在空間350內(nèi)，可以在非限制性實(shí)例中選擇液晶層以匹配折射率的該值。因 此，當(dāng)光線穿過鏡片部件310和320和空間350時(shí)，它們不會(huì)以調(diào)節(jié)聚焦特征的方式與各個(gè) 界面起作用。在它的功能中，沒有顯示的鏡片部分可以活化不同部件的供能，所述部件可以 導(dǎo)致空間350中的液晶層對入射光線呈現(xiàn)不同折射率。在一個(gè)非限制性實(shí)例中，得到的折 射率可以降低?，F(xiàn)在，在每個(gè)材料界面處，基于表面的聚焦特征和折射率的變化，可以將光 路徑模型化以進(jìn)行改變。
[0094] 所述模型可以基于Snell氏定律：sin( 0J/sir^ 0 2) =n2/ni。例如，所述界面可 以由部件320和空間350形成，其中可以是入射線與在界面處的表面法線形成的角；0 2 可以是所述光線在離開界面時(shí)與表面法線形成的模型化的角，n2可以代表空間350的折射 率，且化可以代表部件320的折射率。當(dāng)ni不等于112時(shí)，那么角0 :和0 2也將是不同的。 因而，當(dāng)空間350中的液晶層的電學(xué)上可變的折射率變化時(shí)，光線在界面處所經(jīng)過的路徑 也將變化。
[0095]參考圖3B，顯示了具有嵌入的可變光學(xué)插入物371的眼科鏡片360。眼科鏡片360 可以具有前彎曲部表面370和后彎曲部表面372。插入物371可以具有含有液晶層374的 可變光學(xué)部分373。在某些示例性實(shí)施例中，插入物371可以具有多個(gè)液晶層374和375。 插入物371的部分可以與眼科鏡片360的光學(xué)區(qū)重疊。
[0096]參考圖4A，描繪了梯度指數(shù)化效應(yīng)的描繪。在具有梯度指數(shù)化的示例性實(shí)施例中， 可以使用對齊層來控制液晶分子的取向。取向的控制本身可以控制區(qū)域有效折射率。因而， 液晶分子的取向的控制可形成隨區(qū)域變化的有效折射率，其可以被表征為梯度指數(shù)化的圖 案。在圖4A中，可以顯示所述效應(yīng)的一個(gè)示例性描繪，其中將各個(gè)元件描繪為平坦元件。盡 管有效光學(xué)裝置可以從平坦元件形成，諸如可以用在人工晶狀體裝置或眼鏡中，其可以形 成本文發(fā)明領(lǐng)域的某些部分；也可以存在眾多利用所述梯度指數(shù)化效應(yīng)的實(shí)施例，但是同 樣形成三維形狀。在410,可以發(fā)現(xiàn)前光學(xué)部件，其可以支持電極420和對齊層425。可以 通過多種方式程序化對齊層425，一些實(shí)例可以在以后在本說明書中找到。所述對齊層可以 具有程序化的對齊，其從在440處描繪的與前光學(xué)部件的表面平行的部件變至在430處描 繪的垂直取向，變至在這些之間的取向。對齊層程序化的取向的效應(yīng)可以是造成液晶層形 成梯度指數(shù)化圖案。液晶分子還可以對齊，其中一些分子的取向平行于前光學(xué)表面（諸如 在445處所示），且一些分子的取向垂直于前光學(xué)表面（諸如在435處所示），以及在所述2 種極端情況之間的取向或有效取向。對于液晶分子，該變化可以造成有效折射率在用這些 層形成的光學(xué)裝置的光學(xué)區(qū)中變化或漸變。在某些示例性實(shí)施例中，可以存在后光學(xué)部件， 如在405處所示。所述后光學(xué)部件還可以具有電極層415和對齊層426。在某些示例性實(shí) 施例中，這些對齊層可以程序化成呈現(xiàn)與前光學(xué)表面上限定的那些取向不同的取向。
[0097] 參考圖4B，證實(shí)了圖4A的描繪，其中電場401的存在可以造成在475和485處的 液晶分子與電場對齊。在沒有電場存在下，由于在470和480處的對齊層的效應(yīng)，可以以不 同的方式造成這些區(qū)域475和485對齊。電場401的建立可以支配這些效應(yīng)，所述電場401 可以通過在電極460和465之間建立電勢而造成。
[0098] 參考圖4C，可以發(fā)現(xiàn)與液晶分子441相互作用的取向?qū)?42中的對齊層分子的一 個(gè)示例性實(shí)施例的特寫描繪。在一個(gè)非限制性實(shí)例中，所述對齊層分子可以是偶氮苯部分。 偶氮苯部分中苯基的取向可以以在442處描繪的相對線性方式發(fā)生。在某些示例性實(shí)施例 中，偶氮苯部分的一個(gè)穩(wěn)定構(gòu)型可以將所述部分的芳族環(huán)部分置于反式構(gòu)型，其中所述環(huán) 位于插入的雙鍵化學(xué)鍵的相對側(cè)。這可以是在442處描繪的構(gòu)型，且可以導(dǎo)致分子的長線 性形狀。如描繪的，示例性的偶氮苯部分與液晶分子的相互作用可以造成它們沿著偶氮苯 部分的軸對齊。
[0099] 參考圖4D，在443處描繪了所述取向?qū)又械姆肿拥奶娲匀∠虻囊粋€(gè)示例性實(shí)施 例的特寫描繪。對于示例性的偶氮苯部分，在443處的描繪可以代表偶氮苯部分主鏈的第 二構(gòu)型，其中所述環(huán)的芳族環(huán)部分以順式-構(gòu)型取向。如描繪的，這可以將分子的末端部分 置于與光學(xué)部件表面更平行的構(gòu)型。在440處的液晶分子現(xiàn)在可以以示例性方式與對齊分 子的平行取向?qū)R。在某些示例性實(shí)施例中，在442處和在443處的取向可以給液晶層賦 予有效折射率的最大值和最小值。
[0100] 現(xiàn)在參考圖4E，以示例性的方式描繪了不同對齊層構(gòu)型的組合的特寫描繪。在其 中相對于插入件表面的平行構(gòu)型支配取向的區(qū)域中，液晶分子可以主要取向?yàn)榕c所述表面 平行。可替換地，在由垂直分子支配的區(qū)域中，液晶分子可以大約基本上以垂直于表面的取 向?qū)R。在這些極端取向之間，可以基于對齊分子的平均構(gòu)型來對齊分子。如在圖中所示， 這可以導(dǎo)致有效的中間取向。以此方式，可以以允許建立液晶分子的梯度指數(shù)化的圖案的 方式控制液晶分子的取向的分布，其中有效折射率在鏡片元件的維度上從一個(gè)極端值流暢 地變化為另一個(gè)極端值。
[0101] 參考圖4F，在490處可以發(fā)現(xiàn)根據(jù)本文原理的梯度指數(shù)化鏡片或GRIN鏡片的模型 化的描繪。作為一個(gè)簡單模型，以扁平形式描繪了鏡片表面，但是對于一般化的彎曲表面， 可以遵循與彎曲表面有關(guān)的原理。因此，針對如顯示的梯度指數(shù)化的層為平坦的情況描繪 了在490處的示例性實(shí)施例，且結(jié)果可應(yīng)用于和類似于在三維成形下層的轉(zhuǎn)化的那些（如 在本文中已經(jīng)討論的）。梯度指數(shù)化的鏡片490可以具有在圖上模型化為"d"的厚度，且在 半徑維度，它可以具有可被描繪為黑色的不同陰影的折射率梯度。高折射率可以位于半徑 維度的中央491，且下降可以沿著半徑方向發(fā)生，如在492處所示。梯度指數(shù)化效應(yīng)可以能 夠聚焦光，如在493處所示。
[0102] 可通過對齊層的圖案化而賦予的梯度指數(shù)化的鏡片的圖案化可以具有依賴于半 徑位置的平滑變化。如果在極坐標(biāo)中給鏡片表面的中心分配（〇,〇° )的位置，那么折射率 可以呈現(xiàn)示例性的函數(shù)關(guān)系式，如在496處所示。一個(gè)更一般化的方案（代表梯度指數(shù)化 的鏡片，其中所述指數(shù)以半徑方式變化）可以是以下的表示：
[0103] Eq (1) n (r) = n0[a0+a1r2+a2;r 4+a3;r6+...]。
[0104] 如在496處所示，該一般化形式可以用下述關(guān)系式簡化為拋物線關(guān)系式，其中折 射率取決于半徑：
[0105] Eq(2)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種眼科鏡片裝置，所述眼科鏡片裝置具有定位在所述眼科鏡片裝置的光學(xué)區(qū)的至 少一部分內(nèi)的可變光學(xué)插入物，其中所述可變光學(xué)插入物包括： 彎曲的前表面和彎曲的后表面，其中所述前表面和所述后表面被配置成界定一個(gè)腔室 的至少一部分； 能量源，所述能量源至少在包括非光學(xué)區(qū)的區(qū)域中被嵌入所述可變光學(xué)插入物中；和 含有液晶材料的層，所述含有液晶材料的層定位在所述至少一個(gè)腔室內(nèi)，其中所述層 包括在圖案中對齊的液晶材料的區(qū)域，其中至少跨可變光學(xué)插入物的第一部分的折射率關(guān) 于半徑依賴性而改變。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼科鏡片裝置，其中至少跨所述光學(xué)插入物的第一部分的折 射率對半徑維度具有拋物線依賴性。
3.