專利名稱：電活性透鏡的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造電活性(electro-active)透鏡的有效方法。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的一種實(shí)施例，記述一種由透鏡坯料制造電活性透鏡的方法。所述透鏡坯料包括前表面、后表面，并具有一定厚度和折射率?？蓪㈦娀钚栽糜谕哥R坯料的前表面或后表面上。該方法還包括在的透鏡坯料的包含電活性元件的表面上形成覆蓋層。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施例，記述另一種制造電活性透鏡的方法。該方法包括在電活性元件的周圍模制出具有前表面、后表面、一定厚度和折射率的透鏡坯料。
現(xiàn)在將參照附圖中所示的本發(fā)明一些實(shí)施例更為詳細(xì)地描述本發(fā)明的各個(gè)方面。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例制造電活性透鏡方法的流程圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例制造電活性透鏡方法的流程圖；圖2A-2F表示圖2所示方法中處于各階段的透鏡；圖3表示根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例半成品翅狀(fly-away)模制墊圈的俯視圖；圖4表示圖3中半成品翅狀模制墊圈的剖面圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例制造電活性透鏡方法的流程圖；圖5A-5F表示圖5所示方法中處于各階段的透鏡；圖6為根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例制造電活性透鏡方法的流程圖；圖6A-6E表示圖6所示方法中處于各階段的透鏡；
圖7為根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例制造電活性透鏡方法的流程圖；圖7A表示按照?qǐng)D7中所示方法制得的電活性透鏡；圖8A-8C表示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例導(dǎo)電總線的結(jié)構(gòu)布置；圖9A-9C表示具有該導(dǎo)電總線結(jié)構(gòu)布置的電活性透鏡的一種舉例的圖13A-13D表示根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例安裝到鏡框鉸鏈上或其附近的電池配件；圖14表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造電活性透鏡所用的集成電子部件；圖15表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例制造電活性透鏡所用的集成電子部件的另一實(shí)施例。
圖16為根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例制造電活性透鏡中用于修整并安裝集成電子部件方法的流程圖；圖16A-16E表示圖16所示方法中處于各階段的透鏡；圖17為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例制造電活性透鏡中修整帶電子部件之透鏡的方法流程圖；圖17A-17E表示圖17所示方法中處于各階段的透鏡。
具體實(shí)施例方式
1998年，僅在美國(guó)就進(jìn)行了大約9200萬(wàn)次眼睛檢查。這些檢查中的絕大多數(shù)涉及徹底檢查內(nèi)部和外部眼睛病狀，分析肌肉平衡和雙眼視覺，測(cè)量角膜，以及在許多情況下，測(cè)量瞳孔，并且最終進(jìn)行屈光性檢測(cè)，這既然有主觀性又有客觀性。
屈光性檢測(cè)用于了解/診斷人眼屈光異常的大小和類型。目前可以診斷和測(cè)量的屈光異常為近視、遠(yuǎn)視、散光和老花眼。當(dāng)前的折射鏡(綜合屈光檢查儀)嘗試將人的視力校正到20/20距離和更近的視覺。在有些情況下，可以實(shí)現(xiàn)20/15的遠(yuǎn)距視覺；不過，迄今為止這還是例外。
應(yīng)當(dāng)指出的是，人眼的視網(wǎng)膜能處理和限定視覺的理論極限近似為20/08。這遠(yuǎn)好于當(dāng)前利用現(xiàn)今折射器(綜合屈光檢查儀)和傳統(tǒng)眼睛片所能獲得的視覺水平。這些傳統(tǒng)裝置缺少校正非常規(guī)屈光異常的能力，如象差、不規(guī)則散光或目視層面上的不規(guī)則性。這些象差、不規(guī)則散光和/或目視層面上的不規(guī)則性可能是由于人的視覺系統(tǒng)的原因，或者是傳統(tǒng)眼鏡所引起的象差所致，或者為兩者的組合。
本發(fā)明的一些實(shí)施例披露了制造電活性透鏡的方法。所述電活性透鏡可用于對(duì)一個(gè)焦距或多個(gè)焦距提供視覺校正，并且還校正包括高階象差在內(nèi)的非常規(guī)屈光異常。
為了有助于理解本發(fā)明的一些實(shí)施例，現(xiàn)在解釋多個(gè)術(shù)語(yǔ)?！肮潭ā笨梢园ㄕ辰?、沉積、粘附和其他公知的固定方法?！翱刂破鳌笨梢园ㄌ幚砥?、微處理器、集成電路、計(jì)算機(jī)芯片和/或芯片，或者其中包含這些?！皩?dǎo)電總線”用于通過電信號(hào)的形式將數(shù)據(jù)從一個(gè)位置傳導(dǎo)到另一位置?！敖嗲猱惓！笨梢园ɡ匣ㄑ酆蜑榱耸谷嗽诮嚯x處清楚地觀看的任何其他需要被校正的屈光異常?！爸芯嗲猱惓！笨梢园ㄒ恍Ｕ街虚g距離的老花眼所需的程度和為了使人在中間距離處清楚地觀看的任何其他需要被校正的屈光異常?！斑h(yuǎn)距屈光異?！笨梢园榱耸谷嗽谶h(yuǎn)距離處能清楚地觀看的任何需要被校正的屈光異常?！俺Ｒ?guī)屈光異?！卑ń?、遠(yuǎn)視、散光和/或老花眼。“非常規(guī)屈光異?！卑ú灰?guī)則散光，包括彗差、色差和球差在內(nèi)的眼睛系統(tǒng)的象差，以及常規(guī)屈光異常未包括的任何其他高階象差或屈光異常?！肮鈱W(xué)屈光誤差”包括與透鏡光學(xué)系統(tǒng)有關(guān)的任何象差。
在一些實(shí)施例中，“眼鏡”可以包括一個(gè)透鏡。在其他實(shí)施例中，“眼鏡”包括可以不止一個(gè)透鏡?！岸嘟裹c(diǎn)透鏡”可以包括雙焦點(diǎn)、三焦點(diǎn)、四焦點(diǎn)和/或逐次增加焦點(diǎn)的透鏡?！俺善贰蓖哥R坯料可以包括兩側(cè)具有拋光光學(xué)表面的透鏡坯料。“半成品”透鏡坯料可以包括僅一側(cè)具有拋光光學(xué)表面，而另一側(cè)上具有未經(jīng)光學(xué)拋光表面的透鏡坯料，這種透鏡需要進(jìn)一步修正，例如研磨和/或拋光，以便使其成為可用透鏡?！拔赐瓿伞蓖哥R坯料在其任一側(cè)上都不具有拋光表面?！盎就哥R”指已經(jīng)完成的透鏡坯料的非電活性部分。
“表面加工”包括研磨和/或拋光，去掉多余的材料，以修整半成品或未完成透鏡坯料的非拋光表面。還可以使用近來(lái)鏡片業(yè)采用的自由形態(tài)機(jī)械加工技術(shù)修整透鏡坯料。所述自由形態(tài)技術(shù)可使透鏡坯料能夠?yàn)橥耆我獾男螤睿@種透鏡坯料可用于完成常規(guī)誤差校正，但也可以用于校正高階象差，以便提供非常規(guī)誤差校正，可使視覺校正優(yōu)于20/20。另外，可通過將兩個(gè)或更多透鏡晶片粘接在一起而形成成品透鏡或半成品透鏡坯料，從而制造出透鏡坯料。應(yīng)能理解，無(wú)論成品、未完成的還是半成品透鏡坯料，最初都可以使用自由形態(tài)技術(shù)來(lái)制造，以便校正常規(guī)和非常規(guī)屈光異常之一或者校正兩者。
如圖1中所示，披露一種制造電活性透鏡的方法。所述方法包括提供透鏡坯料，如步驟10所示。所述透鏡坯料可為任何種類的透鏡坯料，并具有前表面和后表面、一定厚度和折射率。在步驟20中，將電活性元件放置在透鏡坯料的前表面或后表面上。在步驟30中，在包含電活性元件的透鏡坯料的表面上形成覆蓋層。該覆蓋層保護(hù)所述電活性元件，并將電活性元件固定在透鏡坯料上的某一位置處。用來(lái)形成覆蓋層的材料還可以與透鏡坯料結(jié)合，為透鏡的佩戴者提供固定距離視覺校正。
所述電活性元件包括一層或多層電活性材料，如聚合物凝膠和/或液晶，當(dāng)受到外加電壓的激勵(lì)時(shí)，產(chǎn)生隨所加給電活性材料電壓的大小而改變的折射率。當(dāng)佩戴者通過包含電活性元件的電活性透鏡區(qū)域觀察時(shí)，基于電活性元件折射率，佩戴者可實(shí)現(xiàn)視覺校正，這可以是除透鏡非電活性部分提供的視覺校正以外的視覺校正。適宜的電活性材料包括各類液晶和聚合物凝膠。這些種類包括向列型、近晶型和膽甾型液晶，以及包括聚合物液晶，聚合物分散液晶和聚合物穩(wěn)定液晶，還有電光聚合物。
如果使用液晶，比如向列型液晶，作為電活性材料，則需要取向?qū)?，因?yàn)橄蛄行秃驮S多其他液晶都是雙折射的。即在沒有外加電壓而暴露于非偏振光時(shí)，它顯示出兩個(gè)不同的焦距。這種雙折射導(dǎo)致視網(wǎng)膜上產(chǎn)生兩個(gè)或者模糊的圖象。為了減輕這種雙折射，可以使用與第一層電活性材料垂直取向的第二層電活性材料。通過這種方式，由兩層對(duì)兩種光偏振態(tài)同樣聚焦，并且所有光都聚焦在相同焦距處。
作為另一選擇，可以使用具有大手性成分的膽甾型液晶，作為優(yōu)選的電活性材料。與向列型和其他常用的液晶不同，膽甾型液晶不具有向列型液晶的極性，從而無(wú)需多層電活性材料。
2003年4月23日遞交的PCT/US03/12528中描述了可用于本發(fā)明實(shí)施例電活性元件中的各種電活性層，該申請(qǐng)?jiān)诖巳囊鲄⒖肌?br> 透鏡坯料可為任何類型的透鏡坯料，并且包括例如半成品坯料、未完成坯料、透鏡晶片、預(yù)制光學(xué)裝置或成品透鏡。可通過保形密封，如通過模制或表面鑄造，或者通過用透鏡晶片覆蓋透鏡坯料以形成覆蓋層。
按照本發(fā)明一種實(shí)施例，由半成品坯料制造電活性透鏡，具有通過保形密封形成的覆蓋層?？蓪⑺鲭娀钚栽胖迷诎氤善放髁系那氨砻婊蚝蟊砻嫔?。保形密封在透鏡坯料的放置有電活性元件的表面上形成保護(hù)覆蓋層，將電活性元件埋入透鏡內(nèi)。圖2為本發(fā)明的一種實(shí)施例，它說(shuō)明一種使用保形密封的半成品坯料制造電活性透鏡方法的流程圖。圖2A-E說(shuō)明處于圖2所示方法各個(gè)階段的透鏡。在步驟100，可以選擇具有后凹面202和前凸面204的半成品坯料230，如圖2A所示。在步驟110，如圖2B中所示那樣，在半成品坯料230的前凸面204中切出凹槽205。在步驟120，可將電活性元件200放置于凹槽205中。此外，可以將與電活性元件200連接的導(dǎo)電總線210放置在凹槽205中。最好由光學(xué)透明的柔性材料，比如涂有透明導(dǎo)電材料像氧化銦錫的眼科級(jí)材料的擠壓或鑄造聚合物膜和/或?qū)щ娋酆衔飿?gòu)成所述導(dǎo)電總線210。導(dǎo)電總線210可具有多個(gè)小孔，這可以促進(jìn)導(dǎo)電總線與透鏡坯料230更好地粘接。
在步驟130，如圖2D中所示，可使用包含有優(yōu)選其折射率近似或等于透鏡坯料折射率的密封劑，如光學(xué)透明樹脂的模子220，將電活性元件200和導(dǎo)電總線210保形密封于半成品坯料230中。
將電活性元件200和導(dǎo)電總線210放置于模子220內(nèi)，并用透鏡坯料230蓋在頂部?？梢詢H借助熱能、光能或者這兩者的結(jié)合使樹脂固化。光源可以包括可見光源、紫外光源或紅外光源當(dāng)中的任何一個(gè)或其組合。
在步驟140，如圖2E所示，使半成品坯料230脫模，制成半成品電活性透鏡坯料235。固化的樹脂在前凸面204上形成覆蓋層215，它具有把電活性元件200和導(dǎo)電總線210埋入電活性透鏡內(nèi)的作用。電活性透鏡坯料235具有覆蓋表面208，該表面的曲率半徑等于模子220的曲率半徑。覆蓋表面208的曲率半徑與后凹面202的曲率半徑相結(jié)合，提供固定的屈光力。
可以有選擇地給透鏡加以硬的抗劃涂層，如步驟150所示?？梢栽谕瓿砂氤善冯娀钚酝哥R坯料235之前，通過浸漬或旋涂透鏡而獲得所述硬的涂層。應(yīng)能理解，可以在用樹脂填充模子220并將樹脂固化到透鏡坯料的前凸面204之前，將所述硬的涂層施加于模子220的內(nèi)表面，從而當(dāng)樹脂固化和形成覆蓋層時(shí)，該硬的涂層已經(jīng)處于覆蓋表面208上。
在步驟160，如圖2F中所示，可通過已知技術(shù)，表面加工所述電活性透鏡坯料235，使半成品電活性透鏡坯料235被修整為所需的規(guī)格，制得電活性透鏡240。隨后可以將電活性透鏡240邊緣處理成于眼鏡框相適應(yīng)。
應(yīng)當(dāng)理解，透鏡坯料230的前凸面204和后凹面202可具有任意彎曲度或者沒有彎曲度，這可在稍后通過多種表面加工技術(shù)予以實(shí)施。一旦透鏡坯料230被保形密封以便掩藏電活性元件200和導(dǎo)電總線210，則完成之后，就賦予后凹面202和覆蓋表面208(并非前凸面204)的彎曲度，決定電活性透鏡240的光學(xué)性質(zhì)。
按照本發(fā)明的一種實(shí)施例，制造電活性透鏡時(shí)使用預(yù)制光學(xué)裝置，比如但不限于成品或者單視覺透鏡。圖6表示使用與上面參照?qǐng)D2所述類似的保形密封方法形成覆蓋層，以便將電活性元件包含到透鏡內(nèi)，從而由具有單視覺透鏡的透鏡坯料制造電活性元件的方法。不過，與參照?qǐng)D2方法所描述的半成品坯料不同，單視覺透鏡已經(jīng)具有一定規(guī)格，無(wú)需進(jìn)一步進(jìn)行表面加工來(lái)為透鏡的佩戴者提供恰當(dāng)?shù)墓潭ㄇ饬?。因而，在本?shí)施例中，優(yōu)選通過以下方式進(jìn)行保形密封，以便不改變?cè)汲善吠哥R的屈光力。比如，可以通過使用模子，在覆蓋層的覆蓋表面上產(chǎn)生等于單視覺透鏡的前凸面曲率半徑的曲率半徑來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。不過，應(yīng)當(dāng)理解，即使使用成品單視覺透鏡，如果需要的話，也可以使用模子產(chǎn)生具有覆蓋表面，該覆蓋表面具有與單視覺透鏡前凸面不同的所需曲率的覆蓋層，從而改變屈光力。
如圖6中所示，在步驟700，就像圖6A中所進(jìn)一步表示的那樣，可選擇單視覺基本透鏡800。在步驟710，，可將圖6B中所示的單視覺基本透鏡800的前凸面804中切出凹槽810。作為另一選擇，單視覺基本透鏡800可以已經(jīng)具有凹槽810，比如，在單視覺基本透鏡800最初制造過程中，可以在單視覺基本透鏡800中形成。在步驟720，有如圖6C所示那樣，將電活性元件200和導(dǎo)電總線210放置于凹槽810中。在步驟730，使用含有樹脂的模子820，將電活性元件200和總線210保形密封，即如圖6D中所示那樣。在步驟740，去除模子820，并且可選擇施加硬的涂層。在一些實(shí)施例中，在保形密封過程中，從模子轉(zhuǎn)移所述硬涂層。在這種情形下，用來(lái)制造覆蓋層凸起覆蓋面808的模子的內(nèi)凹面，應(yīng)當(dāng)預(yù)先涂有硬涂層樹脂，在保形密封過程中，所述硬涂層樹脂會(huì)發(fā)生固化和轉(zhuǎn)移。由于本例中所述的單視覺基本透鏡，在保形密封之前已經(jīng)被修整成具有所需的固定屈光力，模子820的內(nèi)表面優(yōu)選為曲率半徑等于單視覺基本透鏡800的前凸面804的曲率半徑的凹面。這樣，有如圖6E所示那樣，在保形密封后從模子820去除單視覺基本透鏡800時(shí)，就產(chǎn)生曲率與前凸面804基本相同的凸起覆蓋面808，致使單視覺基本透鏡800的固定屈光力改變很小或不改變。
在電活性透鏡制造過程中，使用保形密封，可減小備料保持部件(SKU)539的數(shù)量，這與傳統(tǒng)透鏡通常所需的SKU的數(shù)量相比，被顯著地減小。
為了理解這種改進(jìn)的意義，必須了解用于解決大多數(shù)方案所需的傳統(tǒng)透鏡坯料的數(shù)量。約為95％的校正方案包括-6.00屈光度到+6.00屈光度范圍內(nèi)、步長(zhǎng)為0.25屈光度的球面屈光度校正。根據(jù)這一范圍，具有約49常規(guī)處方的球面屈光度。當(dāng)然，在包括散光校正的方案中，約為90％處于-4.00屈光度到+4.00屈光度的范圍內(nèi)、步長(zhǎng)為0.25屈光度。按照這一范圍，具有約33常規(guī)處方的散光(或柱面)屈光度。不過，由于散光具有軸向分量，存在約180度的散光軸取向，通常規(guī)定步長(zhǎng)為1度。因而，有180個(gè)不同的散光軸向方案。
此外，許多方案包括用于校正老花眼的雙焦點(diǎn)分量。在這些具有老花眼校正的方案中，約為95％處于+1.00到+3.00屈光度范圍內(nèi)、步長(zhǎng)為0.25屈光度，從而產(chǎn)生約為9常規(guī)處方的老花眼屈光度。
這導(dǎo)致2,619,540(49×33×180×9)個(gè)可能的不同透鏡方案，透鏡制造商需要非常大量的SKU。由于可用于透鏡制造的原材料的多樣性，以及透鏡中可包含的其他特殊特征，比如光色色度，會(huì)使這一較大數(shù)量SKU的數(shù)目進(jìn)一步增多。通過使大多數(shù)視覺校正具有電活性，可大大減少SKU的數(shù)量。
在本發(fā)明另一實(shí)施例中，通過將兩個(gè)透鏡晶片固定在一起，將電活性元件夾在兩透鏡晶片之間，制造電活性透鏡。
如圖7中所示，在步驟1000，選擇前透鏡晶片和后透鏡晶片具有所需的光學(xué)性質(zhì)，獲得固定距離屈光力，以便與佩戴者的視覺方案相匹配。如圖7A所示，選擇凹面后透鏡晶片900和凸面前透鏡晶片930。前透鏡晶片930可以具有曲率半徑R1，后透鏡晶片900可具有曲率半徑R2。透鏡晶片的固定屈光力等于(n-1)×(1/R1-1/R2)，其中“n”等于制造透鏡晶片所用材料的折射率。其中R1與R2兩者彼此相似的，通過固定透鏡晶片而形成的基本透鏡具有固定的屈光力為0。
對(duì)于本文所述的其他電活性透鏡，通過增加固定屈光力(這通常提供屈光力，以便提供遠(yuǎn)距視覺校正)，加上通過包含電活性元件的電活性透鏡區(qū)域觀看時(shí)提供的屈光力，產(chǎn)生用于近視覺校正和中間視覺校正的屈光力。不過，應(yīng)當(dāng)理解，可將任何透鏡制造成具有等于零的固定屈光力，從而通過包含電活性元件的電活性透鏡區(qū)域進(jìn)行觀看，可提供所有視覺校正。同樣，通過包含電活性元件的透鏡區(qū)域觀看，可提供對(duì)非常規(guī)屈光異常的校正，包括針對(duì)所有焦距校正高階象差。
應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，盡管使用慣用的鑄造、自由形態(tài)制造或光致折射率改變或光致屈光改變，不過，可以僅使用基本透鏡或者結(jié)合電活性元件，校正非常規(guī)屈光異常。在這些實(shí)施例中，基本透鏡可以獨(dú)立于電活性元件提供非常規(guī)屈光異常的校正，這可以校正與常規(guī)屈光異常有關(guān)的球面屈光力調(diào)節(jié)或誤差，比如老花眼。
再參照?qǐng)D7A，可以在與前透鏡晶片903的凸面相對(duì)的表面，和與后透鏡晶片900的凹面相對(duì)的表面當(dāng)中之一或者兩者中切出凹槽。作為另一選擇，所述凹槽早已存在于透鏡晶片900、930中，預(yù)先如在制造時(shí)產(chǎn)生。圖7A表示前透鏡晶片930，在與前透鏡晶片930的凸面相對(duì)的表面中具有單個(gè)凹槽940?？蓪㈦娀钚栽?10和柔性的導(dǎo)電總線920放置于后透鏡晶片900與前透鏡晶片930之間，并將電活性元件910和柔性導(dǎo)電總線920設(shè)置成處于凹槽940內(nèi)。如步驟1030中所示，可以利用折射率相配的粘合劑將前透鏡晶片930和后透鏡晶片900粘接在一起，制得電活性透鏡。
在一些實(shí)施例中，可以通過層疊透鏡晶片，使后透鏡晶片提供柱面屈光力，并組合后透鏡晶片與前透鏡晶片，實(shí)現(xiàn)透鏡的球面屈光力，從而制造電活性透鏡。
應(yīng)能理解，在一些實(shí)施例中，在制造電活性透鏡時(shí)，圖7中所示的步驟1010是可選擇的，并且導(dǎo)電總線和電活性元件不需要凹槽。例如，在有些實(shí)施例中，除非需要解決佩戴者所需的特殊視覺，可將電活性元件和導(dǎo)電總線夾在兩個(gè)透鏡晶片之間，同時(shí)保持兩個(gè)晶片的適當(dāng)關(guān)系，以便不產(chǎn)生棱鏡屈光力。在各層之間涂覆折射率匹配的眼科級(jí)樹脂，并且僅利用比如邊緣墊圈保持在適當(dāng)位置直至被固化為止，這時(shí)再去除墊圈，以制得電活性透鏡。
按照本發(fā)明的另一實(shí)施例，可以通過圍繞電活性元件模制整個(gè)透鏡來(lái)制造電活性透鏡，其中，將電活性元件放置在最終電活性元件制品的松散材料中。圖3表示保持電活性元件200和總線410-413的半成品翅狀模制墊圈610的俯視圖?？墒闺娀钚栽?00與四條導(dǎo)電總線410、411、412、413電連接。導(dǎo)電總線410、411、412、413從電活性元件200向外沿徑向延伸到模制墊圈環(huán)420。圖4表示圖3中包括電活性元件200和總線410-413的半成品翅狀模制墊圈的剖面圖。
圖5表示本發(fā)明的一種實(shí)施例，使用完全模制的半成品坯料制造電活性透鏡的方法。如圖5A中所示，在步驟500，可以選擇包括頂模600和底模620，以及具有墊圈頂腔640、墊圈底腔650的翅狀墊圈610的模具組件，電活性元件以及導(dǎo)電總線。在步驟510，將墊圈610放置在底模620上，如圖5B中所示那樣。在步驟520，可以將樹脂660加入模具組件，樹脂在固化時(shí)將形成透鏡。樹脂通過導(dǎo)電總線之間的空間或?qū)щ娍偩€中的小孔進(jìn)入墊圈底腔650中。還應(yīng)當(dāng)理解，可通過墊圈610側(cè)面中的可密封孔用樹脂填充圖5D中所示的模具組件。
可使用眼科級(jí)樹脂，比如保形密封中所用的樹脂。這些樹脂包括二烯丙基碳酸二甘醇酯(dietilenglycol bis allylcarbonate)，比如可以從賓夕法尼亞州匹茲堡的PPG Industries公司獲得的CR39TM，高折射率聚合物和其他公知眼科樹脂材料。在步驟530，如圖5D所示那樣，可將頂模600放置在墊圈頂腔640上面。在步驟540中，使頂模600與底模620之間的樹脂固化，如圖5E所示那樣。在步驟550，可以與外墊圈環(huán)420一起去除頂模600和底模620，得到半成品電活性透鏡坯料，然后可使該半成品電活性透鏡坯料經(jīng)過多種精加工技術(shù)處理，制得成品電活性透鏡。
應(yīng)該理解，盡管本實(shí)施例以鑄模為例描述了模制過程，然而，制造電活性透鏡時(shí)，也可以使用噴射模塑法。在這些實(shí)施例中，可將比如聚碳酸酯材料注模到模具中，并且所包含的電活性元件和導(dǎo)電總線周圍固化在模具中，制得電活性透鏡。
可以使用多種導(dǎo)電總線結(jié)構(gòu)制造本發(fā)明實(shí)施例的電活性透鏡。通常，可按任何方式放置總線或總線組，從電活性元件沿徑向向外導(dǎo)電。如圖8A中所示，電活性元件200可以與單個(gè)導(dǎo)電總線1100電連接。總線1100從電活性元件200向外徑向延伸。當(dāng)總線延伸到電活性元件外部時(shí)，也可以用作將電源與電活性元件200直接或間接連接的電導(dǎo)線。
在另一實(shí)施例中，如圖8B中所示，電活性元件200可與多個(gè)導(dǎo)電總線，如導(dǎo)電總線1110、1111、1112電連接。正如采用圖7A的單個(gè)導(dǎo)電總線那樣，每個(gè)總線1110、1111、1112可以一端與電活性元件200電連接，并從電活性元件200沿徑向向外延伸。最好使每條總線1110、1111、1112在電活性元件200的周圍均勻間隔。應(yīng)當(dāng)理解，可以按照完全的或者部分的貨車論結(jié)構(gòu)的形式，使任何數(shù)量的總線被布置成從所述電活性元件200向外延伸?？偩€數(shù)目的增加的優(yōu)點(diǎn)包括提供多個(gè)位置，以設(shè)置電子部件，如測(cè)距儀、控制器和電源，這些電子部件用于激勵(lì)電活性元件并提供電活性視覺校正。
按照再一種實(shí)施例，如圖8C中所示，可使電活性元件200與至少部分圍繞電活性光學(xué)元件200的盤形導(dǎo)電總線1120電連接。導(dǎo)電總線1120可包括多個(gè)孔眼或小孔1125。在電活性元件制造過程中，這些孔眼1125有利于使樹脂流動(dòng)并圍繞著導(dǎo)電總線1120，將電活性元件200鎖定到透鏡坯料中，而且，若使用透鏡晶片制造電活性透鏡，則可增強(qiáng)導(dǎo)電總線1120與透鏡晶片之間的粘接。導(dǎo)電總線1120在盤的內(nèi)圓周處與電活性光學(xué)元件200電連接。
圖9A表示電活性透鏡1200，它具有與測(cè)距儀和控制器相連的導(dǎo)電總線結(jié)構(gòu)。所述導(dǎo)電總線結(jié)構(gòu)包括電活性元件1205、電活性襯底晶片1210、集成控制器/測(cè)距儀1220、基本透鏡1230和驅(qū)動(dòng)信號(hào)總線1240。
測(cè)距儀包括與控制器耦合的發(fā)射器和檢測(cè)器。在另一實(shí)施例中，可將單獨(dú)一個(gè)裝置制造成使得按兩種方式同時(shí)起到與控制器相連的發(fā)射器和檢測(cè)器的作用。
控制器可以為至少包含一個(gè)存儲(chǔ)器部件的處理器、微處理器、集成電路或芯片?？刂破鞅４嬷T如視覺方案的信息，可包括佩戴者針對(duì)幾個(gè)不同觀察距離的方案?？刂破骺勺鳛闇y(cè)距儀的一個(gè)部件或者與測(cè)距儀集成。但應(yīng)理解，控制器和測(cè)距儀可以為分離部件，無(wú)需放置在同一位置，只要控制器與測(cè)距儀電連接即可。還應(yīng)當(dāng)理解，可使用其他視力檢測(cè)器，如用于確定佩戴者頭部?jī)A斜的微傾斜開關(guān)或用于確定佩戴者視線的眼跟蹤器，取代測(cè)距儀或者與測(cè)距儀結(jié)合，確定佩戴者觀看什么物體，以及應(yīng)當(dāng)如何激勵(lì)電活性元件以提供與被觀看物體相應(yīng)的焦距，為佩戴者提供適當(dāng)?shù)囊曈X校正。
測(cè)距儀直接或者經(jīng)由控制器，通過經(jīng)由導(dǎo)電總線發(fā)布的信號(hào)，與電活性元件進(jìn)行電子通信。當(dāng)測(cè)距儀檢測(cè)出應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)換由電活性元件所產(chǎn)生的焦距，以便提供不同焦距時(shí)，測(cè)距儀通過電子方式發(fā)信號(hào)通知控制器。對(duì)于該信號(hào)作出響應(yīng)，控制器調(diào)節(jié)施加給電活性元件的電壓，產(chǎn)生折射率改變，這種折射率改變單獨(dú)或者與其他折射率改變，如基本透鏡的固定屈光力所提供的折射率改變結(jié)合，提供所需的視覺校正?？墒褂眠@種折射率改變校正常規(guī)屈光異常，當(dāng)使用電活性元件產(chǎn)生預(yù)定圖案的折射率改變時(shí)校正非常規(guī)屈光異常，或者校正常規(guī)和非常規(guī)誤差校正的組合，其中之一或兩者與保存于控制器的存儲(chǔ)器中的視覺方案一致。新折射率在電活性透鏡中產(chǎn)生適當(dāng)?shù)那饬?，相?dāng)于改變焦距。
在僅通過電活性元件、不通過使用自由形態(tài)透鏡技術(shù)校正非常規(guī)屈光異常的情況下，采用特異電活性元件。通過向電活性元件加給電壓，以校正非常規(guī)屈光異常，對(duì)于電活性元件內(nèi)包含的多個(gè)象素產(chǎn)生折射率改變，從而產(chǎn)生具有多個(gè)折射率的柵格或圖案，結(jié)合起來(lái)用于校正非常規(guī)屈光異常。
測(cè)距儀可使用多種信號(hào)源，如激光器、發(fā)光二極管、射頻波、微波或超生脈沖定位物體，并確定其距離。光發(fā)射器可以為垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)。這些裝置的小尺寸和平坦外形使其對(duì)于這種應(yīng)用而言極具吸引力。在另一實(shí)施例中，使用有機(jī)發(fā)光二極管或OLED作為測(cè)距儀的光源。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，常?？蓪LED制造成使得它基本上為透明的。因此，OLED可以為最佳的測(cè)距儀，使透鏡符合審美上的需要，因?yàn)樗梢越Y(jié)合到透鏡或框架內(nèi)，卻不會(huì)被注意到。
參照?qǐng)D9B，圖9B為圖9A中所示透鏡從頂部觀看時(shí)的剖面圖，可將控制器/測(cè)距儀1220包含于電活性襯底1250之內(nèi)，而電活性襯底1250可以得到進(jìn)一步的處理，制得電活性透鏡?？梢岳猛ǖ?290與埋入基本透鏡1230中的電路電連接。然后可以用透明導(dǎo)體1293、1296涂覆基本透鏡1230的外表面，使用透明導(dǎo)體1293、1296與外部電源的正接線端和負(fù)接線端電接觸，從而通過在透鏡的兩個(gè)外表面之間加給電勢(shì)，可將電能加給電活性元件1205和控制器/測(cè)距儀1220。
可通過一系列導(dǎo)電總線使控制器/測(cè)距儀1220與電活性元件1205連接，諸如利用本文所述的任何結(jié)構(gòu)?？偩€優(yōu)選為有如貨車輪樣的結(jié)構(gòu)，其中總線構(gòu)成所述車輪的輪輻，電活性元件則作為輪轂。這種貨車輪樣的結(jié)構(gòu)給出可將控制器/測(cè)距儀1220安裝在透鏡1200上若干不同位置處的選擇。控制器/測(cè)距儀1220可以連接于任何導(dǎo)電總線1240上任何位置處，優(yōu)選在透鏡靠近鏡框的邊緣處連接，或者控制器/測(cè)距儀1220可固定于眼鏡框上，通過導(dǎo)線與導(dǎo)電總線1240連接。這種貨車輪樣的導(dǎo)電總線結(jié)構(gòu)還提供多個(gè)位置，用以將電壓從電源施加于電活性元件1205上。
作為另一選擇，在有些實(shí)施例中，可以如圖9C中所示使用導(dǎo)電表面。在這些實(shí)施例中，可使用導(dǎo)電穿透裝置，如具有第一鉗夾1282和第二鉗夾1284的夾鉗，每個(gè)鉗夾固定于電源的相對(duì)接線端?？梢陨暇o鉗夾1282、1284，使得一部分鉗夾可穿透透鏡1200的表面，或者通過其他方式與透明導(dǎo)體1293、1296的表面相接觸，從而從電源傳導(dǎo)電能。在圖9C中，連接鉗夾1282、1284處于透鏡的相對(duì)側(cè)。不過，應(yīng)當(dāng)理解，兩個(gè)鉗夾1282、1284可穿透透鏡的相同側(cè)，只要能適當(dāng)?shù)亟^緣分離正導(dǎo)線與負(fù)導(dǎo)線即可。
在本發(fā)明另一實(shí)施例中，可將與比如電池那樣的電源的接觸頭安裝在眼鏡鏡片的框架鉸鏈1305上或者在其附近，其中眼鏡鏡片包含根據(jù)本文所述方法制造的電活性透鏡1200。圖10A表示眼鏡框的后視圖，該眼鏡框具有安裝于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鏡框鉸鏈上或附近的與電源的接觸頭。圖10B表示眼鏡框的頂視圖，該眼鏡框具有接觸頭，所述接觸頭與電池接觸，并被安裝于本發(fā)明實(shí)施例的眼鏡框鉸鏈上或其附近。在有些實(shí)施例中，可以通過在透鏡中鉆出到達(dá)電源接線端1380、1385的孔1330而使諸如電池1320那樣的電源與透鏡連接。
在一些實(shí)施例中，控制器/測(cè)距儀1220安裝于透鏡1200中，并且通過固定于眼鏡框1300的電池1320為控制器/測(cè)距儀1220和電活性元件1205輸送電能。圖10A和10B表示與電池1320的接觸頭1310處于框架鉸鏈1305上或在其附近，例如，這是處于眼鏡框的兩側(cè)支架區(qū)域上的實(shí)施例。作為選擇，如圖11A和11B中所示，還可以通過透鏡1200的后部形成與電池1320的接觸頭1310?？捎赏该鲗?dǎo)電材料，如ITO或其他導(dǎo)電氧化物或者透明導(dǎo)電聚合物制成接觸頭1310。
圖12A和12B表示安裝于眼鏡框鉸鏈1305上或其附近的電池1320的接觸頭1310的另一實(shí)施例。接觸頭1310可通過眼鏡框1300的側(cè)面延伸到透鏡1200的側(cè)面中。在這種情形中，用彼此電絕緣的兩個(gè)導(dǎo)電條涂覆透鏡1200的外緣，有利于阻止電流輸送給該裝置。這些導(dǎo)電條可以提供更好的表面接觸，并且對(duì)于施加給電活性元件1205的電壓減小阻抗。
還可以使用螺釘和眼鏡框鉸鏈將外部電源安裝于鏡框。在一些實(shí)施例中，也可以通過這種方式把控制器安裝于眼鏡框上。圖13A-13D表示安裝于眼鏡框鉸鏈上的電池組件。電池組件包括具有固定有支撐環(huán)1420的電池1320、眼鏡框螺釘1410和眼鏡框鉸鏈1305。電池支撐環(huán)1420可以插入眼鏡框鉸鏈1305中，以容納螺釘1410。螺釘1410可以通過眼鏡框鉸鏈1305插入，其中使眼鏡框鉸鏈1305帶有螺紋，以保持螺釘1410。圖13D表示表示另一實(shí)施例，其中電池組件還可以包括電池托架1322，可以從該處取下或者更換電池1320，而不會(huì)使螺釘1410與電池支撐環(huán)1420脫離。
所述電活性透鏡的控制器、測(cè)距儀和電源可以是放置在透鏡或眼鏡框上的分離部件，或者可將它們集成于一個(gè)模塊中。圖14表示集成的電池、控制器和測(cè)距儀，它們構(gòu)成本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所使用的單一控制模塊。該控制模塊比如僅包括半圓形光電檢測(cè)器1700和半圓形發(fā)光二極管1710，它們一起構(gòu)成測(cè)距儀，作為模塊的第一部件?？蓪⒖刂破?720設(shè)在測(cè)距儀后面，構(gòu)成第二部件；可將盤形電池1730設(shè)于控制器1720的后面。如圖15所示，這些部件構(gòu)成單獨(dú)一個(gè)控制模塊1810，該控制模塊1810可通過導(dǎo)電總線1820與電活性元件1830連接，為電活性元件1830提供電能，并變換透鏡1800的焦距，為透鏡佩戴者提供所需的視覺校正。
圖16表示將集成控制模塊修整并安裝于透鏡中的方法。在步驟1900，考慮透鏡坯料尺寸和佩戴者的瞳孔位置以及瞳孔之間的距離，選擇所需鏡框的結(jié)構(gòu)。在步驟1910，可以根據(jù)透鏡坯料的尺寸和佩戴者的瞳孔結(jié)構(gòu)，使通常為預(yù)制的光學(xué)裝置或半成品坯料的透鏡坯料1975偏軸。某些情況下也需要偏軸，為的是產(chǎn)生所需的棱鏡效果。如果透鏡的非電活性部分提供散光校正，則還可以旋轉(zhuǎn)透鏡坯料。在步驟1920，可以表面鑄型(surface cast)或研磨透鏡坯料1975，以便為佩戴者提供所需的距離方案。在步驟1930，可以在表面中切割或模制出凹槽，用于容納電活性元件1977和導(dǎo)電總線1979。應(yīng)當(dāng)理解，步驟1930是可選的，可以預(yù)先制得凹槽。在步驟1940，將電活性元件和導(dǎo)電總線，以及控制器/測(cè)距儀1981插入凹槽中，并保形密封，以便將這些部件埋入透鏡內(nèi)。最好將總線設(shè)在這樣一個(gè)位置，使得所述測(cè)距儀和控制器能靠近眼鏡框的邊緣，最好設(shè)置得靠近佩戴者的鬢角。
然而，應(yīng)予理解，對(duì)于其他實(shí)施例，無(wú)需將控制器和測(cè)距儀埋入透鏡內(nèi)，可以在以后比如通過放置在眼鏡框上或者放置在透鏡表面上而加入其中的任何一個(gè)或者兩者，然后與包含在透鏡內(nèi)的導(dǎo)電總線電連接。在步驟1950，將透鏡邊緣處理成適于放置在眼鏡框內(nèi)的形狀，然后安裝在眼鏡框內(nèi)。在為適于放入眼鏡框內(nèi)而處理透鏡邊緣時(shí)，應(yīng)當(dāng)將透鏡的邊緣做成僅去除透鏡中不包含電活性元件的那些部分。最后，在步驟1960，將電池與導(dǎo)電總線連接。如果在安裝之前沒有將控制器預(yù)先編程，則可以進(jìn)行編程，以便包含佩戴者特有的信息，比如對(duì)于不同焦距佩戴者的視覺方案。
作為另一選擇，可將測(cè)距儀、控制器和電池當(dāng)中的任何一個(gè)或多個(gè)安裝在眼鏡框上，并由經(jīng)過電活性元件的導(dǎo)線與電活性透鏡連接。圖17表示修整和配置眼鏡框中具有測(cè)距儀、電池和控制器的透鏡的方法。在步驟2000，選擇一種設(shè)計(jì)。在步驟2010，如圖17b中所示那樣，可使預(yù)制的光學(xué)裝置或半成品坯料偏軸和旋轉(zhuǎn)。如果透鏡具有復(fù)曲面屈光力，則將電活性元件放置在透鏡的光學(xué)中心上，必須相對(duì)于復(fù)曲面軸對(duì)總線取向。在步驟2020，將透鏡研磨成復(fù)曲面和球形，如圖17C中所示。如步驟2030所示者，將透鏡進(jìn)行邊緣處理，放置于眼鏡框內(nèi)，如圖17D所示那樣。在步驟2040，可以將表示為集成控制模塊2060的測(cè)距儀、電池和控制器安裝到眼鏡框上，完成這一過程，如圖17E中所示。作為另一選擇，應(yīng)能理解，可在制作眼鏡框的過程中，將集成控制模塊安裝到眼鏡框上。
如果佩戴者的視覺需要，則在制造電活性透鏡的各個(gè)實(shí)施例的過程中可以加入棱鏡。例如，如果使用半成品坯料，則可以增加棱鏡，并且，如果視覺方案需要，可以將表面加工成透鏡，或者在某些情況下可以通過使透鏡相對(duì)于佩戴者的瞳間距偏軸而形成棱鏡。
同樣地，可以通過如在表面處理之后，但最好在硬涂覆之前，對(duì)透鏡染色，實(shí)現(xiàn)制造過程中改變電活性透鏡的其他方法。還可以通過用易于吸收光色染料的光色層或材料保形涂覆透鏡，而使透鏡對(duì)光反應(yīng)變色。作為另外的選擇，可通過電活性元件產(chǎn)生的電色染色，或者通過向電活性元件加入附加的電活性材料層，而形成染色。
可以在邊緣處理之前或之后，為透鏡施加一個(gè)任選的消反射涂層。為了避免消反射涂層涂覆過程中可能發(fā)生的脫氣，應(yīng)當(dāng)將電活性元件完全密封在透鏡內(nèi)。
本發(fā)明不限于本文所述特定實(shí)施例的范圍。實(shí)際上，除了本文所述以外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)以上的描述和附圖，易于得出本發(fā)明的多種變型。因而，這些變型意在落入所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。另外，盡管本文采用出于特定目的在特定環(huán)境下的特定實(shí)施方式作為舉例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可知，其用途不限于此。而且，為了任何目的在任何環(huán)境下都可以有利地實(shí)施本發(fā)明。因而，應(yīng)當(dāng)考慮本文披露的本發(fā)明全部精髓來(lái)解釋下面給出的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種制造電活性透鏡的方法，包括如下步驟提供包括前和后透鏡坯料表面、一定厚度及折射率的透鏡坯料；將電活性元件放置在所述透鏡坯料的前或后表面中之一上；以及在透鏡坯料的包含電活性元件的表面上形成覆蓋層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述透鏡坯料選自一組半成品坯料、未完成透鏡坯料、透鏡晶片、預(yù)制光學(xué)透鏡坯料和成品透鏡坯料中。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，還包括在所述透鏡坯料的前表面或后表面中形成凹槽，用于容納放置于透鏡坯料上的電活性元件。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，通過機(jī)械加工或模制透鏡坯料的表面形成所述凹槽。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電活性元件與電總線連接。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述總線是柔性的。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述總線至少部分地圍繞所述電活性元件。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述總線與延伸到電活性透鏡邊緣中的透明電活性導(dǎo)線連接。
9.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述總線包括從電活性元件向外輻射的多條透明電導(dǎo)線。
10.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述總線至少包括一個(gè)穿孔。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電活性元件與控制器連接。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電活性元件與電源連接。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述電源與眼鏡框的鉸鏈連接。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述電源與眼鏡框的兩側(cè)支架之一連接。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述電源與眼鏡框的鉸鏈螺釘連接。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述電源包含于電活性透鏡內(nèi)。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過模制形成所述覆蓋層。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過表面鑄型形成所述覆蓋層。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過保形密封形成所述覆蓋層。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，由透鏡晶片形成所述覆蓋層。
21.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述透鏡坯料是屈光力等于佩戴者的距離視覺方案的成品透鏡坯料。
22.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述透鏡坯料是屈光力等于零的成品透鏡坯料。
23.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電活性元件提供屈光改變。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述屈光改變校正高階象差。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述屈光改變校正非常規(guī)屈光異常。
26.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述屈光改變校正常規(guī)屈光異常。
27.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電活性元件與視覺檢測(cè)器連接。
28.一種按照權(quán)利要求1的方法制造出的透鏡，其中，透鏡坯料校正佩戴者的常規(guī)和非常規(guī)屈光異常，并且電活性元件校正佩戴者的球差。
29.一種由透鏡坯料制造電活性元件的方法，包括如下步驟提供包括前和后表面、一定厚度和折射率的透鏡，所述前或后透鏡坯料表面具有凹槽；將電活性元件放置在透鏡坯料表面的凹槽內(nèi)；以及在透鏡坯料的包含電活性元件的表面上形成覆蓋層。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中，利用透鏡晶片形成所述覆蓋層。
31.一種制造電活性透鏡的方法，包括如下步驟在電活性元件和導(dǎo)電總線的周圍形成具有前表面、后表面、一定厚度和折射率的透鏡坯料。
32.一種具有前曲面、后曲面、一定厚度和折射率的電活性透鏡，t3包括基本透鏡；電活性元件；以及導(dǎo)電總線。
全文摘要
一種制造電活性元件的方法，通過提供具有前和后表面、一定厚度和折射率的透鏡坯料制造透鏡。將電活性元件放置在透鏡坯料的前表面或后表面中之一上，然后在透鏡坯料的包含電活性元件的表面上形成覆蓋表面。按照一些實(shí)施例，對(duì)電活性透鏡進(jìn)行表面處理，以提供所需的固定屈光力，并將邊緣處理成適于放入眼鏡框內(nèi)。
文檔編號(hào)G02F1/13GK1675582SQ03819801
公開日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2003年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月20日
發(fā)明者羅納德·D·布盧姆, 威廉·科科納斯基, 德懷特·P·杜斯通 申請(qǐng)人:易維視公司