Способ и устройство для офтальмологических устройств, включающих в себя градиентно упорядоченные жидкокристаллические слои и диэлектрические слои особой формы

Заявленная группа изобретений описывает способы и устройства для оснащения офтальмологической линзы изменяемой оптической вставкой. Устройство офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами содержит криволинейную переднюю поверхность и криволинейную заднюю поверхность и расположена по меньшей мере в части оптической зоны устройства офтальмологической линзы. Кроме того, передняя поверхность и задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере части одной камеры. По меньшей мере первый слой диэлектрического материала, толщина которого может изменяться по меньшей мере в пределах оптической зоны устройства, может способствовать образованию электрического поля через жидкокристаллический слой. Источник энергии выполнен с возможностью питать вставку с изменяемыми оптическими свойствами, включенную в офтальмологическую линзу. В некоторых вариантах осуществления офтальмологические линзы отлиты из силикон-гидрогеля. Различные элементы офтальмологической линзы могут включать в себя жидкокристаллические слои для того, чтобы электрическим способом управлять оптическими характеристиками. Технический результат - возможность изменения оптической силы линзы для обеспечения аккомодации зрения. 6 н. и 34 з.п. ф-лы, 21 ил.

 

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА СМЕЖНЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящая заявка является частичным продолжением обычной заявки на патент США №14/469,922, зарегистрированной 27 августа 2014 г. и озаглавленной «Способ и устройство для офтальмологических устройств, включающих в себя градиентно упорядоченные жидкокристаллические слои особой формы», содержание которой является основой для настоящей заявки и включено в нее путем ссылки. Настоящая заявка также испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент №61/878,723, поданной 17 сентября 2013 г.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область применения изобретения

Настоящее изобретение описывает устройство офтальмологической линзы с возможностью изменения оптических свойств и, более конкретно, в некоторых вариантах осуществления - производство офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, использующей жидкокристаллические элементы.

2. Обсуждение смежной области

Традиционно офтальмологическая линза, такая как контактная или интраокулярная линза, обладает предварительно заданными оптическими характеристиками. Контактная линза, например, может предоставлять одну или более из следующих возможностей: коррекцию зрения; косметическое улучшение; и терапевтическое воздействие, но только в виде набора функций коррекции зрения. Каждая из перечисленных функций обусловлена определенной физической характеристикой линзы. По существу, конфигурация линзы с использованием светопреломляющих свойств позволяет корректировать характеристики зрения. Введение в материал линзы пигмента позволяет получить косметический эффект. Введение в материал линзы активного агента позволяет использовать линзу в терапевтических целях.

На сегодняшний день оптические характеристики офтальмологической линзы обусловлены ее физическими характеристиками. По существу, оптические свойства линзы определяют и затем внедряют в процессе ее изготовления, например, отливкой или токарной обработкой. После изготовления линзы ее оптические характеристики остаются постоянными. Однако для обеспечения аккомодации зрения для пользователя иногда может быть эффективно наличие более одной доступной оптической силы. В отличие от тех, кто пользуется очками и может менять очки для оптической коррекции, пользователи контактных либо интраокулярных линз до сих пор могли менять оптические характеристики, только прикладывая значительные усилия или используя очки в дополнение к контактным либо интраокулярным линзам.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соответственно, настоящее описание включает в себя инновации, относящиеся к вставке с изменяемыми оптическими свойствами, использующей жидкокристаллические элементы, которая может обладать энергообеспечением, может быть включена в офтальмологическое устройство и имеет возможность изменять оптические свойства устройства. Примеры таких офтальмологических устройств могут включать в себя контактную линзу или интраокулярную линзу. Кроме того, здесь представлены способы и устройство для изготовления офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, использующей жидкокристаллические элементы. Ряд вариантов 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 описание включает в себя описание офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, устройства формирования офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, а также способов их производства. Источник энергии можно нанести или установить на вставку с изменяемыми оптическими свойствами, а вставку можно разместить вблизи первой части формы для литья и/или второй части формы для литья. Композицию, содержащую реакционную смесь мономера (далее - «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 от второй части формы для литья, тем самым формируя 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 для формирования офтальмологической линзы. Линзы формируют путем управления потоком актиничного излучения, которым облучают реакционную смесь мономера. В некоторых вариантах осуществления край офтальмологической линзы или герметизирующий вставку слой содержит стандартные гидрогелевые составы для офтальмологической линзы. Примеры материалов с характеристиками, которые могут обеспечивать приемлемое сочетание со множеством материалов вставки, могут включать в себя, например, материалы семейства нарафилкона (включая нарафилкон A и нарафилкон B), семейства этафилкона (включая этафилкон A), галифилкон А и сенофилкон А.

Способы формирования вставки с изменяемыми оптическими свойствами, использующей жидкокристаллические элементы, и полученные вставки представляют собой важные аспекты различных примеров настоящего изобретения. В ряде примеров жидкий кристалл можно размещать между ориентирующими слоями, которые могут устанавливать ориентацию покоя жидкого кристалла. В некоторых примерах ориентирующие слои можно структурировать различным образом. Формирование структуры ориентирующих слоев можно выполнить так, чтобы центрирование молекул в ориентирующих слоях взаимодействовало с молекулами жидких кристаллов с образованием плавно изменяющейся структуры от первой ориентации в центре линзы до второй ориентации на краю линзы или вблизи него. Плавно меняющуюся структуру можно классифицировать как градиентную структуру, и поскольку ориентация молекул жидких кристаллов может влиять на эффективный показатель преломления слоя, плавно меняющаяся структура может также быть классифицирована как формирующая градиентно упорядоченную структуру. Два упомянутых ориентирующих слоя могут находиться в электрической связи с источником энергии посредством электродов, нанесенных на слои подложки, содержащие часть с изменяемыми оптическими свойствами. Электроды могут получать энергообеспечение через промежуточное соединение с источником энергии или непосредственно через компоненты, встроенные во вставку. В некоторых примерах диэлектрический слой может быть образован в непосредственной близости от электродов, причем толщина диэлектрического слоя изменяется по меньшей мере на участке внутри оптической зоны полученного устройства.

Подача питания на электродные слои может приводить к сдвигу в жидком кристалле от ориентации покоя, которая может быть структурирована в градиентно упорядоченную структуру, до ориентации с энергообеспечением. В вариантах осуществления, использующих два уровня подачи питания, запитанный и незапитанный, жидкий кристалл имеет только одну ориентацию с энергообеспечением. В других альтернативных вариантах осуществления, где подача питания происходит по шкале энергетических уровней, жидкий кристалл может иметь множество ориентаций с энергообеспечением. Могут быть реализованы также дополнительные варианты осуществления, в которых способ подачи питания может вызывать переключение между различными состояниями за счет импульса подачи питания. Подача питания на электроды, когда в непосредственной близости от электродов присутствует диэлектрический слой, может вызывать отклонение сложной формы в электрическом поле, проходящем через слой, содержащий жидкий кристалл. Форму отклонения в электрическом поле можно запрограммировать посредством контроля изменения толщины диэлектрика, и форма может создавать отклонение в электрическом поле, позволяющее конкретному потенциалу, приложенному к электродам, установить состояние фокусировки при напряжении, промежуточном между отсутствием приложенного электрического поля и значительным приложенным электрическим полем, которое полностью центрирует прилегающие слои из жидких кристаллов по электрическому полю.

Результирующее центрирование и ориентация молекул воздействуют на свет, проходящий через жидкокристаллический слой, вызывая, таким образом, изменение во вставке с изменяемыми оптическими свойствами. Например, рефракционные свойства, получаемые в результате центрирования и ориентации, могут влиять на падающий свет. Кроме того, такое воздействие может включать в себя эффект нарушения поляризации света. Некоторые варианты осуществления могут включать в себя вставку с изменяемыми оптическими свойствами, в которой подача питания изменяет фокальные характеристики линзы.

В некоторых вариантах осуществления жидкокристаллический слой может быть образован способом, при помощи которого вызывают полимеризацию полимеризуемой смеси, содержащей молекулы жидких кристаллов. Мономер (-ы), используемый (-ые) для образования полимерного матрикса, сами по себе могут содержать присоединенные жидкокристаллические части. Путем управления полимеризацией и введения молекул жидкого кристалла, не присоединенных к мономерным соединениям, можно сформировать матрикс из участков поперечносшитого полимера, который будет включать в себя участки, где находятся отдельные молекулы жидких кристаллов. Терминологически, такую комбинацию поперечносшитых полимеризованных молекул с внедренными в промежутки молекулами жидких кристаллов можно назвать сетевой конфигурацией. Ориентирующие слои могут контролировать центрирование молекул жидких кристаллов, прикрепленных к мономеру, таким образом, чтобы сеть из полимеризованного материала была центрирована с направляющими ориентирующими слоями. В некоторых примерах может присутствовать плавно изменяющаяся структура, формируемая различными способами в ориентирующие слои, которые затем могут воздействовать на молекулы жидких кристаллов или сети из жидкокристаллического материала с образованием градиентно упорядоченных структур. Присоединенные молекулы жидких кристаллов при полимеризации фиксируются в определенной ориентации, однако молекулы жидких кристаллов, внедренные в промежутки, могут свободно менять свою ориентацию в пространстве. При отсутствии внешнего воздействия свободные молекулы жидких кристаллов будут иметь центрирование, зависящее от матрикса центрированных молекул жидких кристаллов.

Соответственно, в некоторых вариантах осуществления офтальмологическое устройство может быть сформировано путем введения вставки с изменяемыми оптическими свойствами, содержащей молекулы жидких кристаллов, внутрь офтальмологического устройства. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами может содержать по меньшей мере часть, которая может располагаться в оптической зоне офтальмологического устройства. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами может содержать переднюю часть вставки и заднюю часть вставки. В некоторых примерах молекулы жидких кристаллов могут выстраиваться в структуру, в которой показатель преломления через по меньшей мере первую часть оптической вставки может изменяться с радиальной зависимостью. Радиальная зависимость может иметь главным образом параболическую зависимость от радиального расстояния, а в некоторых примерах радиальная зависимость может иметь параболическую и параметрическую зависимость более высокого порядка от радиального расстояния от центра оптического устройства.

Любая или обе поверхности передней и задней части вставки могут быть искривлены различным образом, при этом в некоторых вариантах осуществления радиус кривизны задней поверхности передней части вставки может отличаться от радиуса кривизны передней поверхности задней части вставки. В альтернативном способе описания, в некоторых вариантах осуществления, передний элемент вставки может иметь поверхность с первой кривизной, а задний элемент вставки может иметь вторую поверхность со второй кривизной. В некоторых вариантах осуществления первая кривизна может отличаться от второй кривизны. Источник энергии можно включить в состав линзы и в состав вставки, а в некоторых вариантах осуществления источник энергии можно разместить таким образом, чтобы по меньшей мере некоторая его часть находилась в неоптической зоне устройства. Диэлектрический слой может располагаться в непосредственной близости от по меньшей мере одного из переднего криволинейного элемента вставки и заднего криволинейного элемента вставки, причем толщина диэлектрического слоя меняется по меньшей мере в пределах части внутри оптической зоны.

В некоторых вариантах осуществления градиентно упорядоченный слой, содержащий жидкокристаллический материал, может иметь способность вызывать оптический эффект, дополняющий эффект различных радиусов поверхностей вставки.

В некоторых вариантах осуществления офтальмологическое устройство может представлять собой контактную линзу.

В некоторых вариантах осуществления вставка офтальмологического устройства 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 быть размещен в непосредственной близости от задней поверхности переднего криволинейного элемента, при этом второй электрод может располагаться в непосредственной близости от передней поверхности заднего криволинейного элемента. Когда к первому и второму электродам прикладывают электрический потенциал, в жидкокристаллическом слое, размещенном между электродами, может образоваться электрическое поле. Приложение электрического поля к жидкокристаллическому слою может вызвать физическое центрирование свободных молекул жидких кристаллов, находящихся в слое, с электрическим полем. В некоторых вариантах осуществления свободные молекулы жидких кристаллов могут располагаться на промежуточных участках полимерной сети, а в некоторых вариантах осуществления главная полимерная цепь может содержать химически связанные молекулы жидких кристаллов, которые можно центрировать в процессе полимеризации при помощи ориентирующих слоев. Когда молекулы жидких кристаллов центрируются в направлении электрического поля, такое центрирование может вызвать изменение оптических характеристик, при котором световой луч может восприниматься как проходящий через слой, содержащий молекулы жидких кристаллов. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, можно привести изменение коэффициента преломления, вызванное изменением центрирования. В некоторых вариантах осуществления изменение оптических характеристик может привести к изменению фокальных свойств линзы, содержащей слой с молекулами жидких кристаллов.

В некоторых вариантах осуществления описываемые офтальмологические устройства могут включать в себя процессор.

В некоторых вариантах осуществления описываемые офтальмологические устройства могут включать в себя электрическую схему. Электрическая схема может контролировать или направлять электрический ток для обеспечения его протекания через офтальмологическое устройство. Электрическая схема может управлять электрическим током для обеспечения его протекания от источника энергии к первому или второму электродным элементам.

В некоторых вариантах осуществления устройство-вставка может содержать не только передний элемент вставки и задний элемент вставки. Между передней частью вставки и задней частью вставки можно размещать промежуточную часть или части. Например, слой, содержащий жидкий кристалл, может располагаться между передним элементом вставки и промежуточным элементом. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами может содержать по меньшей мере часть, которая может располагаться в оптической зоне офтальмологического устройства. Любая или обе поверхности передней, промежуточной и задней части вставки могут быть искривлены различным образом, при этом в некоторых вариантах осуществления радиус кривизны задней поверхности передней части вставки может отличаться от радиуса кривизны передней поверхности промежуточной части вставки. Диэлектрический слой может располагаться в непосредственной близости от по меньшей мере одного из переднего криволинейного элемента вставки, промежуточного криволинейного элемента вставки и заднего криволинейного элемента вставки, причем толщина диэлектрического слоя меняется по меньшей мере в пределах части внутри оптической зоны. Источник энергии можно включить в состав линзы и в состав вставки, а в некоторых вариантах осуществления источник энергии можно разместить таким образом, чтобы по меньшей мере некоторая его часть находилась в неоптической зоне устройства.

Вставка с передней частью вставки, задней частью вставки и по меньшей мере первой промежуточной частью вставки может содержать по меньшей мере первую молекулу жидкого кристалла, и молекула или молекулы жидкого кристалла также могут находиться на участках полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом. В некоторых примерах может присутствовать плавно изменяющаяся структура, формируемая различными способами в ориентирующие слои, которые затем могут воздействовать на молекулы жидких кристаллов или сети из жидкокристаллического материала с образованием градиентно упорядоченных структур. В некоторых вариантах осуществления градиентно упорядоченных структур молекулы жидких кристаллов могут выстраиваться в структуру, в которой показатель преломления через по меньшей мере первую часть оптической вставки может изменяться с радиальной зависимостью. Радиальная зависимость может иметь главным образом параболическую зависимость от радиального расстояния или радиального размера, а в некоторых примерах радиальная зависимость может иметь параболическую и параметрическую зависимость более высокого порядка от радиального расстояния или радиального размера от центра оптического устройства.

В некоторых вариантах осуществления передняя часть вставки, задняя часть вставки и по меньшей мере первая промежуточная часть вставки офтальмологического устройства может представлять собой контактную линзу.

В некоторых вариантах осуществления 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 располагаться в непосредственной близости от задней поверхности переднего криволинейного элемента, при этом второй электрод может находиться в непосредственной близости от передней поверхности промежуточной части. Когда к первому и второму электродам прикладывают электрический потенциал, в жидкокристаллическом слое, 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 молекулы жидких кристаллов могут располагаться на участках полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом. Когда молекулы жидких кристаллов центрируются в направлении электрического поля, такое центрирование может вызвать изменение оптических характеристик, при котором световой луч может восприниматься как проходящий через слой, содержащий молекулы жидких кристаллов. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, можно привести изменение коэффициента преломления, вызванное изменением центрирования. В некоторых вариантах осуществления изменение оптических характеристик может привести к изменению фокальных свойств линзы, содержащей слой с молекулами жидких кристаллов.

В некоторых вариантах осуществления промежуточная часть может содержать множество частей, соединенных вместе.

В некоторых вариантах осуществления, где устройство-вставка может состоять из передней части вставки, задней части вставки и промежуточной части или частей, слой, содержащий жидкий кристалл, может располагаться между передней частью вставки и промежуточной частью или между промежуточной частью и задней частью вставки. Кроме того, поляризационный элемент также может размещаться внутри устройства-вставки с изменяемыми оптическими свойствами. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами может содержать по меньшей мере часть, которая может располагаться в оптической зоне офтальмологического устройства. Любая или обе поверхности передней, промежуточной и задней частей вставки могут быть искривлены различным образом, при этом в некоторых вариантах осуществления радиус кривизны задней поверхности передней части вставки может отличаться от радиуса кривизны передней поверхности промежуточной части вставки. Источник энергии можно включить в состав линзы и в состав вставки, при этом в некоторых вариантах осуществления источник энергии можно разместить таким образом, чтобы по меньшей мере некоторая его часть находилась в неоптической зоне устройства.

В некоторых вариантах осуществления можно ссылаться на поверхности внутри вставки с изменяемыми оптическими свойствами, а не на части. В некоторых вариантах осуществления можно сформировать устройство офтальмологической линзы, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться внутри устройства офтальмологической линзы, причем по меньшей мере часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться в оптической зоне устройства линзы. Данные варианты осуществления могут включать в себя криволинейную переднюю поверхность и криволинейную заднюю поверхность. В некоторых вариантах осуществления передняя поверхность и задняя поверхность могут быть выполнены с возможностью образования по меньшей мере первой камеры. Устройство офтальмологической линзы также может включать в себя источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере на участке, содержащем неоптическую зону. В некоторых примерах диэлектрический слой может располагаться в непосредственной близости от по меньшей мере одной из криволинейной передней поверхности и криволинейной задней поверхности, причем толщина диэлектрического слоя меняется по меньшей мере в пределах части внутри оптической зоны.

Устройство офтальмологической линзы также может включать в себя слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри камеры, причем этот слой включает в себя участки жидкокристаллического материала, выстроенные в структуру, в которой показатель преломления через по меньшей мере первую часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется с радиальной зависимостью.

В некоторых вариантах осуществления можно сформировать устройство контактной линзы, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться внутри устройства офтальмологической линзы, причем по меньшей мере часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться в оптической зоне устройства линзы. Данные варианты осуществления могут включать в себя криволинейную переднюю поверхность и криволинейную заднюю поверхность. В некоторых вариантах осуществления передняя поверхность и задняя поверхность могут быть выполнены с возможностью образования по меньшей мере первой камеры. Устройство контактной линзы также может включать в себя слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри камеры, причем этот слой включает в себя участки жидкокристаллического материала, выстроенные в структуру, в которой показатель преломления через по меньшей мере первую часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется с радиальной зависимостью. Устройство контактной линзы также может включать в себя диэлектрический слой, размещенный в непосредственной близости от по меньшей мере одной из криволинейной передней поверхности и криволинейной задней поверхности, причем толщина диэлектрического слоя меняется по меньшей мере в пределах части внутри оптической зоны.

В некоторых вариантах осуществления можно сформировать устройство контактной линзы, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться внутри устройства офтальмологической линзы, причем по меньшей мере часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться в оптической зоне устройства линзы. Устройство контактной линзы может также включать в себя слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри камеры, причем этот слой может включать в себя участки жидкокристаллического материала, выстроенные в структуру, в которой показатель преломления через по меньшей мере первую часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется с радиальной зависимостью и в которой по меньшей мере первая поверхность слоя может быть криволинейной.

В некоторых вариантах осуществления можно сформировать устройство офтальмологической линзы в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться внутри устройства офтальмологической линзы, причем по меньшей мере часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться в оптической зоне устройства линзы. Данные варианты осуществления могут включать в себя криволинейную переднюю поверхность и криволинейную заднюю поверхность. В некоторых вариантах осуществления первая криволинейная передняя поверхность и первая криволинейная задняя поверхность могут быть выполнены с возможностью формирования по меньшей мере первой камеры. Вторая криволинейная передняя поверхность и вторая криволинейная задняя поверхность могут быть выполнены с возможностью формирования по меньшей мере второй камеры. Устройство офтальмологической линзы также может включать в себя слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри первой камеры, причем этот слой включает в себя участки жидкокристаллического материала, выстроенные в структуру, в которой показатель преломления через по меньшей мере первую часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется с радиальной зависимостью. Офтальмологическое устройство может содержать диэлектрический слой в непосредственной близости от по меньшей мере одной из первой криволинейной передней поверхности и первой криволинейной задней поверхности или второй криволинейной передней поверхности и второй криволинейной задней поверхности, причем толщина диэлектрического слоя изменяется по меньшей мере внутри участка в оптической зоне. Устройство офтальмологической линзы также может включать в себя источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере на участке, содержащем неоптическую зону. В некоторых вариантах осуществления офтальмологическая линза может представлять собой контактную линзу.

В некоторых вариантах осуществления можно сформировать устройство контактной линзы, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться внутри устройства офтальмологической линзы, причем по меньшей мере часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться в оптической зоне устройства линзы. Контактная линза может включать в себя криволинейную первую переднюю поверхность и криволинейную первую заднюю поверхность, причем первая передняя поверхность и первая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере первой камеры. Контактная линза также может содержать первый слой электродного материала в непосредственной близости от задней поверхности первой криволинейной передней поверхности. Контактная линза также может содержать второй слой электродного материала в непосредственной близости от передней поверхности первого заднего криволинейного элемента. Контактная линза также может включать в себя первый слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри первой камеры, причем первый слой включает в себя участки жидкокристаллического материала, выстроенные в структуру, в которой показатель преломления через по меньшей мере первую часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется с радиальной зависимостью и в которой первый слой жидкокристаллического материала изменяет свой показатель преломления, влияющий на луч света, пересекающий первый слой жидкокристаллического материала, когда между первым слоем электродного материала и вторым слоем электродного материала прикладывают электрический потенциал. Устройство контактной линзы дополнительно может включать в себя вторую криволинейную переднюю поверхность и вторую криволинейную заднюю поверхность, причем вторая передняя поверхность и вторая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере второй камеры. Устройство контактной линзы также может содержать третий слой электродного материала в непосредственной близости от задней поверхности второй криволинейной передней поверхности и четвертый слой электродного материала в непосредственной близости от передней поверхности второго заднего криволинейного элемента. Также может быть включен второй слой, содержащий жидкокристаллический материал и расположенный внутри второй камеры, причем второй слой включает в себя участки жидкокристаллического материала, выстроенные в структуру, в которой показатель преломления через по меньшей мере первую часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется с радиальной зависимостью и в которой второй слой жидкокристаллического материала изменяет свой показатель преломления, влияющий на луч света, пересекающий первый слой жидкокристаллического материала, когда между третьим слоем электродного материала и четвертым слоем электродного материала прикладывают электрический потенциал. Офтальмологическое устройство может содержать диэлектрический слой в непосредственной близости от по меньшей мере одной из первой криволинейной передней поверхности и первой криволинейной задней поверхности или второй криволинейной передней поверхности и второй криволинейной задней поверхности, причем толщина диэлектрического слоя изменяется по меньшей мере внутри участка в оптической зоне. Контактная линза также может включать в себя источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере на участке, содержащем неоптическую зону. Контактная линза также может включать в себя электрическую схему, содержащую процессор, причем электрическая схема управляет потоком электрической энергии, идущим от источника энергии к одному или более из первого, второго, третьего или четвертого электродных слоев. Кроме того, вставка с изменяемыми оптическими свойствами для контактной линзы также может изменять фокальные свойства офтальмологической линзы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Указанные выше и прочие характеристики и преимущества настоящего изобретения наглядно представлены в следующем более подробном описании предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированных с помощью прилагаемых чертежей.

На Фиг. 1 представлен пример компонентов устройства узла формы для литья, которые могут быть подходящими для реализации некоторых вариантов осуществления настоящего описания.

На Фиг. 2А и 2В представлен пример осуществления офтальмологической линзы с энергообеспечением и вставкой с изменяемыми оптическими свойствами.

На Фиг. 3A приводится вид в поперечном разрезе 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. 3B представлен вид в поперечном разрезе варианта осуществления устройства офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, причем часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из участков полимерных сетей с внедренными в промежутки жидкими кристаллами.

На Фиг. 4A и 4B представлен пример градиентно упорядоченной структуры в плоском варианте осуществления, который может быть связан с различными вариантами осуществления с трехмерной формой и объяснять их значимость.

На Фиг. 4C, 4D и 4E представлены примеры, отображающие влияние ориентирующих слоев на молекулы жидких кристаллов и образование структур в иллюстративной манере.

На Фиг. 4F представлены примеры моделей эффекта градиентного упорядочения структуры жидкокристаллических слоев и возникающие фокальные свойства, которые могут быть смоделированы.

На Фиг. 5A представлен пример вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в которой часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из градиентно упорядоченных участков молекул жидких кристаллов между элементами вставки особой формы.

На Фиг. 5B представлен пример вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в которой часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из градиентно упорядоченных участков полимера с сетевой структурой из молекул жидких кристаллов с находящимися в промежутках молекулами жидких кристаллов. Жидкокристаллический слой изображен между элементами вставки особой формы.

На Фиг. 5C представлен крупный план примера вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в которой часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из градиентно упорядоченных участков молекул жидких кристаллов между элементами вставки особой формы и в которой отсутствует электрическое поле через слой, в связи с чем она может быть в ориентации покоя.

На Фиг. 5D представлен крупный план примера вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в которой часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из градиентно упорядоченных участков молекул жидких кристаллов между элементами вставки особой формы и в которой присутствует наложенное электрическое поле через слой, в связи с чем она может быть в ориентации с энергообеспечением.

На Фиг. 6 представлен альтернативный вариант осуществления линзы с изменяемыми оптическими свойствами, содержащей вставку, в которой части с изменяемыми оптическими свойствами могут быть образованы из градиентно упорядоченных участков молекул жидких кристаллов между элементами вставки особой формы.

На Фиг. 7 представлены стадии способа формирования офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, которая может быть образована из градиентно упорядоченных участков молекул жидких кристаллов между элементами вставки особой формы.

На Фиг. 8 представлен пример компонентов устройства для помещения вставки с изменяемыми оптическими свойствами, образованной из градиентно упорядоченных участков молекул жидких кристаллов между элементами вставки особой формы, в часть формы для литья офтальмологической линзы.

На Фиг. 9 представлен процессор, который можно использовать для реализации некоторых вариантов осуществления настоящего описания.

На Фиг. 10A представлен вид в поперечном разрезе вставки с изменяемыми оптическими свойствами, где передний и задний криволинейные элементы вставки с изменяемыми оптическими свойствами могут иметь диэлектрические слои, варьирующиеся по части с изменяемыми оптическими свойствами.

На Фиг. 10B представлен вид в поперечном разрезе вставки с изменяемыми оптическими свойствами, где передний и задний криволинейные элементы вставки с изменяемыми оптическими свойствами могут иметь диэлектрические слои, варьирующиеся по части с изменяемыми оптическими свойствами.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее описание включает в себя способы и устройство, предназначенные для производства офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, причем часть с изменяемыми оптическими свойствами образована из жидкого кристалла или композитного материала, который сам содержит жидкокристаллические элементы. Кроме того, настоящее описание включает в себя офтальмологическую линзу со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, образованной из жидкого кристалла, встроенного в офтальмологическую линзу.

В соответствии с настоящим описанием, 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 материалы, содержащие источник энергии, можно герметизировать и изолировать от среды, в которую помещают офтальмологическую линзу. В некоторых примерах источник энергии может включать в себя электрохимический элемент, который можно использовать в первичной схеме или в схеме с перезарядкой.

Для изменения оптической части можно использовать регулирующее устройство, управляемое пользователем. Регулирующее устройство может включать в себя, например, электронное или пассивное устройство для увеличения или уменьшения напряжения на выходе или для подключения или отключения источника энергии. Некоторые примеры также могут включать в себя автоматизированное регулирующее устройство 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. Беспроводное управление может включать в себя, например, радиочастотное управление, электромагнитное переключение, световое излучение с упорядоченной структурой и индуктивное переключение. В других примерах активация может происходить в ответ на воздействие биологической функции или в ответ на показания датчика внутри офтальмологической линзы. В других примерах, не имеющих ограничительного характера, активация может происходить также в результате изменения освещенности окружающей среды.

Изменение оптической силы происходит тогда, когда электрические поля, создаваемые подачей питания к электродам, вызывают перецентрирование внутри жидкокристаллического слоя, сдвигая, таким образом, молекулы из ориентации покоя в ориентацию с энергообеспечением. В других альтернативных примерах изобретения могут использоваться другие эффекты, вызванные изменением жидкокристаллических слоев за счет подачи питания к электродам, например, изменением состояния поляризации света, в частности, вращением плоскости поляризации.

В некоторых примерах с жидкокристаллическими слоями в неоптической зоне офтальмологической линзы могут присутствовать элементы с энергообеспечением, в то время как другие примеры не требуют подачи питания. В примерах, не требующих подачи питания, жидкий кристалл изменяется пассивно в результате воздействия какого-либо внешнего фактора, например, температуры окружающей среды или естественного освещения.

Жидкокристаллическая линза обеспечивает электрически изменяемый коэффициент преломления поляризованного света, падающего на тело линзы. Комбинация двух линз, в которой ориентация оптической оси второй линзы поворачивается относительно первой линзы, позволяет получить линзу, которая способна изменять коэффициент преломления неполяризованного окружающего освещения.

Комбинирование электрически активных жидкокристаллических слоев с электродами образует физический объект, которым можно управлять путем приложения электрического поля к электродам. Если в периферической зоне жидкокристаллического слоя присутствует диэлектрический слой, то поле диэлектрического слоя и поле жидкокристаллического слоя объединяются в поле электродов. В трехмерной форме характер комбинирования 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 ряде примеров такое придание формы приводит к образованию линз, способных приобретать изменяемые фокальные свойства.

Альтернативный пример может предусматривать вариант, при котором физические элементы линзы, содержащие жидкокристаллические слои, меняют свою форму таким образом, чтобы обеспечивать изменение фокальных свойств. Затем электрически регулируемый показатель преломления жидкокристаллического слоя можно использовать для внесения изменений в фокальные характеристики линзы в зависимости от прилагаемого электрического поля в жидкокристаллическом слое за счет применения электродов. Показатель преломления жидкокристаллического слоя может называться эффективным показателем преломления, при этом каждую обработку, относящуюся к показателю преломления, можно рассматривать в равной мере как относящуюся к эффективному показателю преломления. Эффективный показатель преломления может быть получен, например, в результате наложения множества участков с различными показателями преломления. В некоторых примерах эффективным аспектом может быть среднее значение вкладов различных участков, в то время как в других примерах эффективным аспектом может быть наложение зональных или молекулярных эффектов на падающий свет. Форма, которую придает жидкокристаллическому слою передняя поверхность оболочки, и форма, которую придает жидкокристаллическому слою задняя поверхность оболочки, могут определять фокальные свойства системы с точностью до первого порядка.

В следующих разделах будет приведено подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения. Описания как предпочтительных, так и альтернативных вариантов осуществления являются только примерами. Предполагается, что специалистам в данной области будут понятны возможности создания модификаций и других вариантов осуществления изобретения. Поэтому следует учитывать, что область, охватываемая настоящим изобретением, не ограничивается приведенными примерами.

СПИСОК ТЕРМИНОВ

В данном описании и в формуле изобретения, которые относятся к настоящему изобретению, могут встречаться различные термины, для которых будут применимы представленные ниже определения.

Ориентирующий слой: в настоящем документе относится к слою, смежному с жидкокристаллическим слоем, воздействующему и центрирующему ориентацию молекул внутри жидкокристаллического слоя. Результирующее центрирование и ориентация молекул могут воздействовать на свет, проходящий через жидкокристаллический слой. Например, рефракционные свойства, получаемые в результате центрирования и ориентации, могут влиять на падающий свет. Кроме того, такое воздействие может включать в себя эффект нарушения поляризации света.

Электрическая связь: в настоящем документе относится к состоянию под воздействием электрического поля. В случае использования проводящих материалов воздействие происходит в результате протекания электрического тока или приводит к протеканию электрического тока. При использовании других материалов воздействие, такое как стремление ориентировать постоянные и индуцированные дипольные молекулы вдоль линий поля, вызывает поле электрического потенциала.

С энергообеспечением: в настоящем документе относится к состоянию способности поставлять электрический ток или аккумулировать электрическую энергию.

Ориентация с энергообеспечением: в настоящем документе относится к ориентации молекул жидкого кристалла при воздействии на них потенциального поля, подключенного к источнику энергии. Например, устройство, содержащее жидкие кристаллы, может иметь одну ориентацию с энергообеспечением, если источник работает только в режиме вкл. и выкл. В других примерах ориентация с энергообеспечением может изменяться по мере приложения различных величин энергии.

Энергия: в настоящем документе относится к способности физической системы к выполнению работы. В рамках настоящего изобретения многие применения могут относиться к указанной способности выполнения электрических действий при проведении работы.

Источник питания: в настоящем документе относится к устройству, выполненному с возможностью поставлять энергию или приводить биомедицинское устройство в состояние с энергообеспечением.

Устройство сбора энергии: в настоящем документе относится к устройству, выполненному с возможностью извлекать энергию из окружающей среды и преобразовывать ее в электрическую энергию.

Промежутки и промежуточный: в настоящем документе относятся к участкам в пределах границ полимерного слоя с сетевой структурой, которые не заняты частями полимера и в которых могут располагаться другие атомы или молекулы. Как правило, в настоящем документе, молекула жидкого кристалла может сама отчасти занимать участок внутри полимера с сетевой структурой, и пространство, которое при этом занимает указанный жидкий кристалл, может быть отнесено к промежуткам.

Интраокулярная линза: в настоящем документе относится к офтальмологической линзе, вставленной в глаз.

Линзообразующая смесь, или реакционная смесь, или реакционная смесь мономера (РСМ): в настоящем документе относится к мономерному или форполимерному материалу, который можно полимеризовать и поперечно сшить или поперечно сшить с образованием офтальмологической линзы. Различные варианты осуществления могут включать в себя линзообразующие смеси с одной или более добавками, такими как: УФ-блокаторы, красители, фотоинициаторы или катализаторы и другие добавки, которые могут понадобиться в составе офтальмологических линз, таких как контактные или интраокулярные линзы.

Линзообразующая поверхность: в настоящем документе относится к поверхности, используемой 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. Кроме того, в некоторых примерах линзообразующая поверхность может иметь такую геометрию, которая необходима для придания поверхности линзы желаемых оптических характеристик, включая, например, коррекцию сферических, асферических и цилиндрических аберраций, коррекцию аберраций волнового фронта и коррекцию топографии роговицы.

Жидкий кристалл: в настоящем документе относится к состоянию вещества, обладающего свойствами между стандартной жидкостью и твердым кристаллом. Жидкий кристалл невозможно рассматривать как твердое вещество, но его молекулы показывают определенную степень центрирования. Используемый в настоящем документе термин «жидкий кристалл» не ограничивается конкретной фазой или структурой, но такой жидкий кристалл может иметь конкретную ориентацию покоя. Ориентацией и фазами жидкого кристалла можно манипулировать с помощью внешних воздействий, таких как температура, магнетизм или электричество, в зависимости от класса жидкого кристалла.

Литий-ионный элемент: в настоящем документе относится к электрохимическому элементу, в котором электрическая энергия вырабатывается в результате перемещения ионов лития через элемент. Данный электрохимический элемент, как правило, называемый аккумуляторной батареей, в своей типичной форме может быть перезапитан или перезаряжен.

Несущая вставка или вставка: в настоящем документе относится к формуемой или жесткой подложке, способной поддерживать источник энергии внутри офтальмологической линзы. В некоторых примерах несущая вставка также включает в себя одну или более частей с изменяемыми оптическими свойствами.

Форма для литья: в настоящем документе относится к жесткому или полужесткому объекту, который можно использовать для формирования линз из неполимеризованных составов. Некоторые предпочтительные формы для литья состоят из двух частей - передней криволинейной поверхности и задней криволинейной поверхности формы для литья.

Офтальмологическая линза, или линза: в настоящем документе относится к любому офтальмологическому устройству, расположенному в или на глазу. Данные устройства могут обеспечивать оптическую или косметическую коррекцию или модификацию. Например, термин «линза» может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или другому аналогичному устройству, которое используют для коррекции или модификации зрения, либо для косметического улучшения физиологии глаза (например, изменения цвета радужной оболочки) без снижения зрения. В некоторых примерах предпочтительные линзы, составляющие предмет настоящего изобретения, представляют собой мягкие контактные линзы, выполненные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые включают в себя, например, силикон-гидрогели и фтор-гидрогели.

Оптическая зона: в настоящем документе относится к области офтальмологической линзы, через которую смотрит пользователь офтальмологической линзы.

Оптическая сила: в настоящем документе относится к выполненной работе или переданной энергии за единицу времени.

Перезаряжаемый или перезапитываемый: в настоящем документе относится к возможности быть восстановленным до состояния с более высокой способностью к выполнению работы. В рамках настоящего описания указанная способность, как правило, может относиться к восстановлению способности испускать электрический ток определенной величины в течение определенного повторного периода времени.

Перезапитывать или перезаряжать: в настоящем документе относится к восстановлению источника энергии до состояния с более высокой способностью к выполнению работы. В рамках настоящего описания указанная способность, как правило, может относиться к восстановлению способности устройства испускать электрический ток определенной величины в течение определенного повторного периода времени.

Высвобожденный из формы для литья: в настоящем документе относится к линзе, которая либо полностью отделена от формы для литья, либо лишь слабо закреплена на ней так, что ее можно отделить легким встряхиванием или сдвинуть с помощью тампона.

Ориентация покоя: в настоящем документе относится к ориентации молекул жидкокристаллического устройства в состоянии его покоя, то есть без энергообеспечения.

С изменяемыми оптическими свойствами: в настоящем документе относится к способности изменять оптическое свойство, например, оптическую силу линзы или угол поляризации.

ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИЕ ЛИНЗЫ

На Фиг. 1 представлено устройство 100 для формирования офтальмологических устройств, содержащих герметизированные вставки. Прибор включает в себя пример формы для литья передней криволинейной поверхности 102 и соответствующей ей формы для литья задней криволинейной поверхности 101. Вставку с изменяемыми оптическими свойствами 104 и тело 103 офтальмологического устройства можно разместить внутри формы для литья передней криволинейной поверхности 102 и формы для литья задней криволинейной поверхности 101. В некоторых примерах материал тела 103 может представлять собой гидрогелевый материал, а вставка с изменяемыми оптическими свойствами 104 может быть окружена данным материалом на всех поверхностях.

Вставка с изменяемыми оптическими свойствами 104 может содержать множество жидкокристаллических слоев 109 и 110. Другие примеры могут включать в себя один жидкокристаллический слой; некоторые из этих вариантов описаны в следующих разделах. При применении устройства 100 можно создать новое офтальмологическое устройство, образованное из комбинации компонентов с множеством герметичных участков.

В ряде примеров линза со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами 104 может включать в себя конфигурацию с жесткой центральной частью и мягкими краями, в которой центральный жесткий оптический элемент, содержащий жидкокристаллические слои 109 и 110, непосредственно контактирует с атмосферой и поверхностью роговицы передней и задней поверхностями, соответственно. Мягкие края материала линзы (как правило, материала на основе гидрогеля) прикрепляют по периферической зоне жесткого оптического элемента, и жесткий оптический элемент также может обеспечивать энергию и функциональность для полученной офтальмологической линзы.

На Фиг. 2А элементом 200 показан вид сверху, и на Фиг. 2В элементом 250 показано поперечное сечение для примера вставки с изменяемыми оптическими свойствами. На данном чертеже источник энергии 210 показан в части периферической зоны 211 вставки с изменяемыми оптическими свойствами 200. Источник энергии 210 может включать в себя, например, тонкую пленку, перезаряжаемую литий-ионную батарею или щелочную аккумуляторную батарею. Источник энергии 210 может быть соединен с соединительными элементами 214 для обеспечения взаимосвязи. Дополнительные соединительные элементы например, 225 и 230 могут связывать источник питания 210 со схемой, например, электронной схемой 205. В других примерах вставка может иметь элементы взаимосвязи, нанесенные на ее поверхность.

В некоторых примерах вставка с изменяемыми оптическими свойствами 200 может включать в себя гибкий субстрат. Данному гибкому субстрату можно придать форму, приближенную к типичной форме линзы, способом, аналогичным описанному выше, или иными средствами. Однако для обеспечения дополнительной гибкости вставка с изменяемыми оптическими свойствами 200 может включать в себя дополнительные особенности формы, такие как радиальные продольные разрезы. Возможна установка множества электронных компонентов, например, обозначенных 205, в частности, интегральных схем, отдельных компонентов, пассивных компонентов, а также других устройств, установка которых может считаться допустимой.

Часть с изменяемыми оптическими свойствами 220 также изображена на чертежах. Часть с изменяемыми оптическими свойствами 220 может изменяться по команде при пропускании тока через вставку с изменяемыми оптическими свойствами, что, в свою очередь, обычно приводит к изменению электрического поля, приложенного к жидкокристаллическому слою. В ряде примеров часть с изменяемыми оптическими свойствами 220 содержит жидкокристаллическую тонкую пленку, расположенную между двумя слоями прозрачной подложки. Может существовать множество способов электронной активации и регулирования компонента с изменяемыми оптическими свойствами, как правило, с помощью электронной схемы 205. Электронная схема 205 может принимать различные сигналы, а также соединяться с детектирующими элементами, которые могут находиться во вставке, например, как элемент 215. В некоторых примерах вставку с изменяемыми оптическими свойствами можно инкапсулировать в края линзы 255, которые могут быть образованы из гидрогелевого материала или другого подходящего материала для изготовления офтальмологической линзы. В данных примерах офтальмологическая линза может быть образована из края линзы 255 и герметизированной вставки 200 с изменяемыми оптическими свойствами, которая может сама содержать слои или участки из жидкокристаллического материала, и в некоторых примерах слои могут содержать участки полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом.

ВСТАВКА С ИЗМЕНЯЕМЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ, СОДЕРЖАЩАЯ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

На Фиг. 3A, 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. Элементом 320 показан передний криволинейный элемент, и элементом 310 показан задний криволинейный элемент.

В примере, не имеющем ограничительного характера, передний криволинейный элемент 320 может иметь вогнутую по форме поверхность, которая соприкасается с пространством 350. В некоторых примерах форма может дополнительно характеризоваться радиусом кривизны, который обозначается 335, и фокусной точкой 330. В соответствии со сферой охвата настоящего изобретения, могут изготавливаться 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 примерах форма может дополнительно характеризоваться радиусом кривизны, который обозначается 345, и фокусной точкой 340. В соответствии со сферой охвата настоящего изобретения, могут изготавливаться и более сложные формы с различными параметрическими характеристиками; однако для наглядности можно использовать простую сферическую форму.

Для того чтобы проиллюстрировать, каким образом может работать линза типа 300, материал, содержащий задний криволинейный элемент 310 и передний криволинейный элемент 320, может иметь естественный показатель преломления с определенным значением. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, в пространстве 350 можно выбрать жидкокристаллический слой, имеющий соответствующее значение коэффициента преломления. Таким образом, когда световые лучи будут проходить через элементы линзы и пространство 350, они не будут взаимодействовать с различными поверхностями раздела так, чтобы корректировать фокальные свойства. Выполняя свое назначение, части линзы, не показанные на чертеже, могут активировать подачу питания к различным компонентам, вследствие чего жидкокристаллический слой в пространстве 350 может принимать другое значение показателя преломления падающего света. В примере, не имеющем ограничительного характера, результирующий показатель преломления может быть понижен. Далее на каждой границе раздела материалов можно моделировать нарушение хода светового луча с учетом фокальных свойств поверхности и изменения показателя преломления.

Модель может быть основана на законе преломления света: sin (theta₁)/sin (theta₂)=n₂/n₁. Например, граница раздела может быть образована 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. 3B показана офтальмологическая линза 360 со встроенной вставкой с изменяемыми оптическими свойствами 371. Офтальмологическая линза 360 может иметь переднюю криволинейную поверхность 370 и заднюю криволинейную поверхность 372. Вставка 371 может иметь часть с изменяемыми оптическими свойствами 373 с жидкокристаллическим слоем 374. В некоторых примерах вставка 371 может иметь множество жидкокристаллических слоев 374 и 375. Части вставки 371 могут накладываться на оптическую зону офтальмологической линзы 360.

На Фиг. 4A приведено изображение эффекта градиентного упорядочения. В примерах с градиентным упорядочением ориентирующие слои можно применять для контроля ориентации молекул жидких кристаллов. Контроль ориентации может, в свою очередь, контролировать эффективный показатель преломления участка. Таким образом, контроль ориентации молекул жидких кристаллов может формировать регионально изменяющийся эффективный показатель преломления, который может быть охарактеризован как градиентно упорядоченная структура. На Фиг. 4A может быть показан пример изображения эффекта, где различные элементы отображены как плоские элементы. Хотя эффективные оптические устройства могут быть образованы из плоских элементов, например, подходящие для устройств интраокулярной линзы, которые могут образовать части настоящего изобретения; также может существовать множество вариантов осуществления, которые используют изображенный эффект градиентного упорядочения, но образованы из трехмерных форм. Элементом 410 представлен передний оптический элемент, который может удерживать электроды 420 и ориентирующие слои 425. Ориентирующий слой 425 можно программировать различными способами; некоторые примеры представлены далее в настоящем описании. Ориентирующий слой может иметь запрограммированное центрирование, которое может меняться от ориентации параллельной поверхности переднего оптического элемента, как показано элементом 440, до перпендикулярной ориентации, как показано элементом 430, и любых промежуточных ориентаций. Влияние запрограммированной ориентации ориентирующих слоев может вызвать образование в жидкокристаллическом слое градиентно упорядоченной структуры. Жидкокристаллические молекулы могут также быть центрированы с некоторыми молекулами, ориентированными параллельно передней оптической поверхности, как показано элементом 445, и некоторыми молекулами, ориентированными перпендикулярно передней оптической поверхности, как показано элементом 435, а также иметь ориентации или эффективные ориентации между этими двумя крайними случаями. Для молекул жидких кристаллов данное изменение может вызвать изменение эффективного показателя преломления или его градиентное упорядочение в пределах оптической зоны оптического устройства, образованного этими слоями. В некоторых примерах может существовать задний оптический элемент, как показано элементом 405. Задний оптический элемент также может иметь электродные слои 415 и ориентирующие слои 426. В некоторых примерах эти ориентирующие слои можно запрограммировать так, чтобы принимать ориентации, аналогичные заданным на передней оптической поверхности.

На Фиг. 4B можно наблюдать влияние электрического поля 401, приложенного к жидкокристаллическому слою 475. В некоторых примерах электрическое поле 401 может быть установлено путем подачи питания на электроды 415 и 420. Влияние участков ориентирующих слоев с различной ориентацией, таких как 470 и 480, может быть подавлено влиянием электрического поля 401, приводящего к одинаковой ориентации молекул жидких кристаллов, центрируемых электрическим полем 401, как представлено элементами 475 и 485.

На Фиг. 5B, 560 могут быть приведены примеры градиентно упорядоченных жидкокристаллических линз, в которых могут применяться жидкокристаллические и полимерные композиции. В первом примере можно сформировать комбинацию мономера и молекулы жидкого кристалла, которая при нагревании образует гомогенную смесь. Затем эту смесь можно нанести на часть, представляющую собой передний криволинейный элемент вставки 561, а затем герметизировать ее во вставку для линзы путем добавления заднего криволинейного или промежуточного элемента вставки 567. Вставку, содержащую жидкокристаллическую смесь, затем можно полимеризовать при предварительно заданных условиях для формирования поперечносшитых сетей полимеризованного материала, а также внедренных участков жидких кристаллов в промежутках полимерной сети. В некоторых примерах для инициации полимеризации смесь можно обработать актиничным излучением. Как представлено элементами 563 и 565, присутствие структурированных ориентирующих слоев может ориентировать мономеры и молекулы жидких кристаллов 564 перед началом и во время процесса полимеризации с образованием радиально изменяющейся структуры. В некоторых примерах могут присутствовать прозрачные электроды, как может быть представлено элементами 562 и 566.

Существует множество способов включения молекул жидких кристаллов в полимеризованные или гелевые области. Таким образом, любой способ создания полимерных жидкокристаллических слоев с сетевой структурой может соответствовать объему настоящего изобретения и может быть использован для создания офтальмологического устройства, в котором образован градиентно упорядоченный радиальный профиль. В предыдущих примерах описано применение мономеров с присоединенными жидкокристаллическими частями для создания слоев с сетевой структурой, образующих промежутки для свободных молекул жидких кристаллов. Полимер может находиться в кристаллической форме, полукристаллической форме или в аморфной форме, а в других вариантах осуществления полимер также может находиться в гелевой и полугелевой форме.

Часть с изменяемыми оптическими свойствами, показанная на Фиг. 5А и 4B, может иметь другие аспекты, которые могут определяться аналогичным разнообразием материалов и конструктивным соответствием, что описано в других разделах настоящего документа. В ряде примеров первый прозрачный электрод 420 можно разместить на первой прозрачной подложке 410. Первая поверхность линзы может быть образована из диэлектрической пленки, а в некоторых примерах - из ориентирующих слоев, которые можно разместить на первом прозрачном электроде.

На Фиг. 5C, элемент 570 может демонстрировать часть градиентно упорядоченной линзы, содержащей жидкий кристалл, центрированный в соответствии с градиентно упорядоченной линзой. Некоторые вариации в ориентации молекул жидких кристаллов изображены в примере изменения показателя преломления с радиальным расстоянием. Могут присутствовать первый элемент вставки 571 и второй элемент вставки 576 с ориентирующими слоями 572 и 575 на них. Ориентирующие слои могут управлять самостоятельной ориентацией молекул жидких кристаллов 574 в жидкокристаллическом слое 573.

Та же часть градиентно упорядоченной линзы, содержащей жидкий кристалл, которая показана на Фиг. 5C, представлена на Фиг. 5D. Как показано на Фиг. 5D, электрическое поле может накладываться на слой, содержащий упорядоченные молекулы жидких кристаллов и, таким образом, может быть в ориентации с энергообеспечением. Электрическое поле изображено вектором поля в элементе 580 и создается путем подачи питания на электродные слои. Показано, как молекулы жидких кристаллов, например, в элементе 581, центрируются по накладываемому электрическому полю. В этой конфигурации с энергообеспечением градиентное упорядочение по существу стирается, в то время как слой выстраивается, демонстрируя относительно однородный показатель преломления падающего излучения. Могут присутствовать и другие оптические эффекты поверхностей и форм линзы, но выстраивание ориентации жидкого кристалла приведет к изменению фокальных свойств.

На Фиг. 6 показан альтернативный вариант вставки 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 вставке с изменяемыми оптическими свойствами 500, показанной на Фиг. 5A, или 560 на Фиг. 5B. В качестве примера, оба слоя в элементах 620 и 640 изображены как имеющие одинаковое градиентно упорядоченное программирование; однако, в некоторых других примерах возможно объединение линзы с градиентным упорядочением с другим жидкокристаллическим элементом. В некоторых примерах комбинация из множества градиентно упорядоченных слоев может позволить образование множества фокальных свойств сложным образом. Комбинируя первый элемент на основе жидких кристаллов, образованный первой подложкой 610, промежуточные слои которой в пространстве вокруг 620 и вторая подложка 630 могут иметь первое фокальное свойство, со вторым элементом на основе жидких кристаллов, образованным второй поверхностью на второй подложке 630, промежуточными слоями в пространстве вокруг 640 и третьей подложкой 650 со вторым фокальным свойством, можно сформировать комбинацию, позволяющую получить, например, электрически изменяемые фокальные свойства линзы.

В примере вставки с изменяемыми оптическими свойствами 600 комбинацию из двух электрически активных жидкокристаллических слоев различного типа и разнообразие, связанное с примерами 500 и 560, можно получить при помощи трех слоев подложки. В других примерах такое устройство может быть сформировано комбинацией четырех различных подложек. В таких примерах вторая промежуточная 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 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.

МАТЕРИАЛЫ

Варианты осуществления в виде микроинъекционного литья могут включать в себя, например, смолу на основе сополимера поли(4-метилпент)-1-ен, используемую для образования линз с диаметром от приблизительно 6 мм до 10 мм, радиусом передней поверхности от приблизительно 6 мм до 10 мм, радиусом задней поверхности от приблизительно 6 мм до 10 мм и толщиной центра от приблизительно 0,050 мм до 1,0 мм. Некоторые примеры включают в себя вставку с диаметром приблизительно 8,9 мм, радиусом передней поверхности приблизительно 7,9 мм, радиусом задней поверхности приблизительно 7,8 мм, толщиной центра приблизительно 0,200 мм и толщиной края приблизительно 0,050 мм.

Вставку с изменяемыми оптическими свойствами 104, показанную на Фиг. 1, можно поместить в форму для литья 101 и 102, используемую для формирования офтальмологической линзы. Материал части формы для литья 101 и 102 может включать в себя, например, полиолефин одного или более из следующих типов: полипропилен, полистирол, полиэтилен, полиметилметакрилат, а также модифицированные полиолефины. Иные формы для литья могут включать в себя керамический или металлический материал.

Предпочтительный алициклический сополимер содержит два разных алициклических полимера. Различные марки алициклических сополимеров могут иметь температуру стеклования от 105ºC до 160ºC.

В некоторых примерах формы для литья настоящего описания могут содержать такие полимеры, как полипропилен, полиэтилен, полистирол, полиметилметакрилат, модифицированные полиолефины с алициклическим фрагментом в основной цепи и циклические полиолефины. Смесь можно использовать на любой или обеих половинах формы для литья, причем предпочтительно данная смесь используется для выполнения задней криволинейной поверхности, а передняя криволинейная поверхность состоит из алициклических сополимеров.

В ряде предпочтительных способов изготовления форм для литья для целей настоящего изобретения используется литье под давлением в соответствии с известными способами, однако примеры также могут включать формы для литья, изготовленные иными способами, в том числе: токарной обработкой, алмазным точением, а также лазерной резкой.

Как правило, линзы образуются по меньшей мере на одной поверхности обеих частей формы для литья 101 и 102. Однако в некоторых примерах одну поверхность линзы можно сформировать из части формы для литья 101 или 102, а другую поверхность линзы можно сформировать методом токарной обработки или любыми другими способами.

В некоторых примерах предпочтительный материал линзы включает в себя силиконсодержащий компонент. Под «силиконсодержащим компонентом» подразумевается любой компонент, содержащий по меньшей мере одно звено [-Si-O-] в составе мономера, макромера или форполимера. Полное содержание Si и непосредственно связанного с ним O в рассматриваемом силиконсодержащем компоненте предпочтительно составляет более чем приблизительно 20 весовых процентов, а еще предпочтительнее более чем 30 весовых процентов полного молекулярного веса силиконсодержащего компонента. Подходящие для целей настоящего изобретения 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 края офтальмологической линзы, также называемые герметизирующим вставку слоем, который окружает вставку, могут быть образованы из стандартных гидрогелевых составов для офтальмологической линзы. Примеры материалов с характеристиками, которые могут обеспечивать приемлемое сочетание со множеством материалов вставки, могут включать в себя материалы семейства нарафилкона (включая нарафилкон A и нарафилкон B) и семейства этафилкона (включая этафилкон A). Ниже приведено более полное с технической точки зрения описание характера материалов, которые могут применяться в области, представленной в настоящем документе. Специалисту в данной области будет понятно, что другие материалы, отличные от описанных ниже, также позволяют сформировать приемлемую оболочку или частичную оболочку для герметизированных вставок и должны считаться соответствующими и включенными в объем формулы изобретения.

Подходящие для целей настоящего изобретения силиконсодержащие компоненты включают в себя соединения Формулы I

где

R¹ независимо выбирают из группы, включающей моновалентные реакционноспособные группы, моновалентные алкильные группы или моновалентные арильные группы, причем каждая из перечисленных химических групп может дополнительно иметь в своем составе функциональные группы, выбираемые из следующего ряда: гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, карбонат, галоген или их различные комбинации; а моновалентные силоксановые цепи имеют в своем составе 1-100 повторяющихся Si-O блоков и могут дополнительно иметь в своем составе функциональные группы, выбираемые из следующего ряда: алкил, гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, галоген или их различные комбинации;

где b = от 0 до 500, причем подразумевается, что если b отлично от нуля 0, то по b имеется распределение с модой, равной указанному значению;

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

Используемый в настоящем документе термин «моновалентные реакционноспособные группы» относится к группам, способным к реакциям свободнорадикальной и/или катионной полимеризации. Не имеющие ограничительного характера примеры свободнорадикальных реакционноспособных групп включают в себя (мет)акрилаты, стирилы, винилы, виниловые эфиры, C_1-6алкил(мет)акрилаты, (мет)акриламиды, C_1-6алкил(мет)акриламиды, N-виниллактамы, N-виниламиды, C_2-12алкенилы, C_2-12алкенилфенилы, C_2-12алкенилнафтилы, C_2-6алкенилфенил-C_1-6алкилы, O-винилкарбаматы и O-винилкарбонаты. Не имеющие ограничительного характера примеры катионных реакционноспособных групп включают в себя винилэфирные или эпоксидные группы и их смеси. В одном варианте осуществления свободнорадикальные реакционные группы содержат (мет)акрилаты, акрилокси, (мет)акриламиды и их смеси.

Подходящие для целей настоящего изобретения одновалентные алкильные и арильные группы включают в себя незамещенные одновалентные C₁-C₁₆алкильные группы, C₆-C₁₄арильные группы, такие как замещенные и незамещенные метил, этил, пропил, бутил, 2-гидроксипропил, пропоксипропил, полиэтиленоксипропил, их комбинации и т.п.

В одном примере b равно нулю, один R¹ представляет собой одновалентную реакционноспособную группу, и по меньшей мере 3 R¹ выбирают из одновалентных алкильных групп, имеющих от одного до 16 атомов углерода, а в другом примере - из одновалентных алкильных групп, имеющих от одного до 6 атомов углерода. Не имеющие ограничительного характера примеры силиконсодержащих компонентов в данном варианте осуществления включают в себя 2-метил-, 2-гидрокси-3-[3-[1,3,3,3-тетраметил-1-[(триметилсилил)окси]дисилоксанил]пропокси]пропиловый эфир (SiGMA),

2-гидрокси-3-метакрилоксипропилоксипропилтрис(триметилсилокси)силан,

3-метакрилоксипропилтрис(триметилсилокси)силан (TRIS),

3-метакрилоксипропилбис(триметилсилокси)метилсилан и

3-метакрилоксипропилпентаметилдисилоксан.

В другом примере b равно от 2 до 20, от 3 до 15 или в некоторых примерах от 3 до 10; по меньшей мере один концевой R¹ содержит одновалентную реакционноспособную группу, а остальные R¹ выбирают из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 16 атомов углерода, а в другом варианте осуществления - из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 6 атомов углерода. В другом варианте осуществления b равно от 3 до 15, один концевой R¹ содержит одновалентную реакционноспособную группу, другой концевой R¹ содержит одновалентную алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, а остальные R¹ содержат одновалентные алкильные группы, имеющие от 1 до 3 атомов углерода. Не имеющие ограничительного характера примеры силиконсодержащих компонентов такого варианта осуществления включают в себя (полидиметилсилоксан (МВ 400-1000) с концевой моно-(2-гидрокси-3-метакрилоксипропил)-пропил эфирной группой) (OH-mPDMS), (полидиметилсилоксаны (МВ 800-1000) с концевыми моно-н-бутильными и концевыми монометакрилоксипропильными группами), (mPDMS).

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

В одном примере, где желательно использовать линзы из силиконового гидрогеля, линзы настоящего описания изготавливают из реакционной смеси, содержащей по меньшей мере приблизительно 20 и предпочтительно от 20 до 70 вес.% силиконсодержащих компонентов в расчете на общую массу реакционных компонентов мономерной смеси, из которой образуется полимер.

В другом варианте осуществления от одного до четырех R¹ содержат винилкарбонат или карбамат следующей формулы:

Формула II

где: Y обозначает O-, S- или NH-;

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

Силиконсодержащие винилкарбонатные или винилкарбаматные мономеры конкретно включают в себя: 1,3-бис[4-(винилоксикарбонилокси)бут-1-ил]тетраметилдисилоксан; 3-(винилоксикарбонилтио)пропил-[трис(триметилсилокси)силан]; 3-[трис(триметилсилокси)силил]пропилаллилкарбамат; 3-[трис(триметилсилокси)силил]пропилвинилкарбамат; триметилсилилэтилвинилкарбонат; триметилсилилметилвинилкарбонат, и

Если необходимы биомедицинские устройства с модулем упругости менее приблизительно 200, только один R¹ должен содержать моновалентную реакционноспособную группу, и не более двух из остальных R¹ должны содержать моновалентные силоксановые группы.

Другой класс силиконсодержащих компонентов включает полиуретановые макромеры со следующими формулами:

Формулы IV-VI

где:

D обозначает алкильный бирадикал, алкилциклоалкильный бирадикал, циклоалкильный бирадикал, арильный бирадикал или алкиларильный бирадикал, содержащий от 6 до 30 атомов углерода,

G обозначает алкильный бирадикал, циклоалкильный бирадикал, алкилциклоалкильный бирадикал, арильный бирадикал или алкиларильный бирадикал, содержащий от 1 до 40 атомов углерода, который может иметь в основной цепи эфирные, тиоэфирные или аминовые мостиковые группы;

* обозначает уретановую или уреидо мостиковую группу;

_a равен по меньшей мере 1;

A обозначает двухвалентный полимерный радикал со следующей формулой:

Формула VII

R¹¹ независимо обозначает алкильную или фторзамещенную алкильную группу, имеющую от 1 до 10 атомов углерода, которая может иметь эфирные связи между атомами углерода; y равно по меньшей мере 1; и p обеспечивает молекулярную массу фрагмента от 400 до 10000; 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 двухвалентный 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; z равно 0 или 1.

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

Формула IX

где R¹⁶ представляет собой бирадикал диизоцианата после удаления собственно изоцианатной группы, например, бирадикал изофорондиизоцианата. Другим силиконсодержащим макромером, соответствующим целям настоящего изобретения, 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 изоцианатэтилметакрилата.

Формула X

Иные силиконсодержащие компоненты, соответствующие целям настоящего изобретения, включают макромеры, содержащие полисилоксановые, полиалкиленэфирные, диизоцианатные, полифторуглеводородные, полифторэфирные и полисахаридные группы; полисилоксаны с полярной фторированной привитой или боковой группой, содержащей атом водорода, присоединенный к концевому дифторзамещенному атому углерода; гидрофильные силоксанилметакрилаты, содержащие эфирные и силоксанильные мостиковые группы, а также поперечно-сшиваемые мономеры, содержащие полиэфирные и полисилоксанильные группы. Для целей настоящего описания любой из перечисленных выше полисилоксанов можно также использовать в качестве силиконсодержащего компонента.

ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Существуют многочисленные материалы, обладающие характеристиками, которые соответствуют типам жидкокристаллических слоев, рассмотренных выше. Можно предположить, что жидкокристаллические материалы с благоприятными токсическими свойствами окажутся предпочтительными и что природные жидкокристаллические материалы на основе холестерина могут быть подходящими. В других примерах технология обложки и материалы офтальмологических вставок могут обеспечить широкий выбор материалов, которые могут включать в себя материалы, относящиеся к ЖК-дисплею, которые, как правило, могут охватывать широкие категории, связанные с нематическими (N), холестерическими или смектическими жидкими кристаллами или жидкокристаллическими смесями. Коммерчески доступные смеси, такие как смеси Licristal на основе специализированных химикалий Merck для применений в технологиях TN, VA, PSVA, IPS и FFS, и другие коммерчески доступные смеси создают широкие возможности выбора для формирования жидкокристаллического слоя.

В не имеющем ограничительного характера смысле, смеси и составы могут содержать следующие 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.

В не имеющем ограничительного характера смысле, составы, демонстрирующие особенно высокое двупреломление, составляющее n_пар-n_перп>0,3 при комнатной температуре, можно использовать в качестве материала для формирования жидкокристаллического слоя. Например, такой состав под названием W1825 можно приобрести у компаний AWAT и BEAM Engineering for Advanced Measurements Co. (BEAMCO).

Для реализации концептов, обладающих признаками изобретения, могут быть подходящими и другие классы жидкокристаллических материалов. Например, ферроэлектрические жидкие кристаллы могут обеспечивать выполнение основной функции при варианте осуществления с жидкими кристаллами с ориентацией вдоль электрического поля, но могут вносить и другие эффекты, такие как взаимодействие с магнитным полем. Виды взаимодействия электромагнитного излучения с материалами также могут различаться.

МАТЕРИАЛЫ ОРИЕНТИРУЮЩИХ СЛОЕВ:

Во многих примерах осуществления, описанных выше, может возникнуть необходимость центрирования жидкокристаллических слоев внутри офтальмологических линз различными способами на границах вставок. Центрирование может быть, например, параллельным или перпендикулярным границам вставок, при этом такое центрирование может быть получено путем надлежащей обработки различных поверхностей. Эта обработка может включать в себя покрытие подложек вставок, содержащих жидкий кристалл (ЖК) ориентирующими слоями. Эти ориентирующие слои раскрыты в настоящем описании.

В устройствах на основе жидких кристаллов различных типов широко применяется способ шлифовки. Этот способ можно применить с возможностью учета кривизны поверхностей, таких как поверхности частей вставки, используемых для образования оболочки жидкого кристалла. В одном из примеров поверхности можно покрыть слоем поливинилового спирта (ПВС). Например, покрытие на слой ПВС можно нанести методом центрифугирования с использованием водного раствора, 1% масс. Раствор можно наносить в процессе центрифугирования при 1000 об/мин в течение приблизительно 60 с, а затем высушивать. После этого просушенный слой можно отшлифовать мягкой тканью. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, мягкая ткань может представлять собой бархат.

В качестве другого способа получения ориентирующих слоев на жидкокристаллических оболочках можно применять фотоцентрирование. В некоторых примерах фотоцентрирование наиболее востребовано вследствие своего бесконтактного характера и возможности осуществления крупносерийного производства. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, фотоориентирующий слой, используемый в жидкокристаллической части с изменяемыми оптическими свойствами, может содержать дихроичный азобензольный краситель (азокраситель), способный к ориентации 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, азокрасители 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 иметь различные формы. В некоторых вариантах осуществления свет может поступать, например, от лазерных источников. Другими примерами, не имеющими ограничительного характера, могут служить такие световые источники, как СИД, галогенные источники и лампы накаливания. До или после поляризации различных форм света, выполняемой согласно различным схемам в зависимости от конкретного случая, свет можно коллимировать различными способами, например, путем применения оптических линзовых устройств. Свет от лазерного источника может, например, обладать некоторой степенью коллимирования, внутренне 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 биазокраситель SD1 и другие азобензольные красители, в частности, материалы серии PAAD, доступные от компании BEAM Engineering for Advanced Measurements Co. (BEAMCO), поли(винилциннаматы) и другие.

В некоторых примерах может потребоваться применение водных или спиртовых растворов азокрасителей серии PAAD. Некоторые азобензольные красители, например, метиловый красный краситель, можно использовать для фотоцентрирования путем создания жидкокристаллического слоя с помощью прямого легирования. Воздействие поляризованного света на азобензольный краситель может вызвать диффузию азокрасителей 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 жидкокристаллических слоев. 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 упорядоченную ориентацию жидкого кристалла.

В другом примере производства ориентирующих слоев ориентирующий слой можно получить посредством вакуумного напыления оксида кремния (SiOx, где 1<=X<=2) на подложки части вставки. Например, SiO₂ можно напылять при низком давлении, таком как ~0,0001 Па (~10^-6 мбар). Элементы центрирования можно получить в наноразмерном масштабе с помощью инжекционного формования при создании передней и задней частей 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 центрирование формируемого рисунка в центрированную ориентацию молекул жидкого кристалла.

Ионно-лучевое центрирование может представлять собой еще один способ получения ориентирующих слоев на жидкокристаллических оболочках. В некоторых примерах ориентирующий слой может бомбардироваться коллимированным аргоновым ионным или сфокусированным галлиевым ионным лучом, имеющим определенный угол/ориентацию. Этот тип центрирования можно также использовать для ориентации оксида кремния, алмазоподобного углерода (DLC), полиимида и других материалов центрирования.

Дополнительные примеры могут быть связаны с созданием физических элементов центрирования частей вставок после их формования. Методы шлифовки, общепринятые в других областях применения жидких кристаллов, могут быть реализованы на формованных поверхностях для создания механических желобков. Поверхности можно также подвергать процессу выдавливания рельефа после формования с целью создания на них небольших желобчатых элементов. Дополнительные примеры могут быть реализованы с применением методов травления, которые могут включать оптические способы формирования рисунка различного типа.

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

В настоящем описании раскрыты диэлектрические пленки и диэлектрики. В качестве примеров, не имеющих ограничительного характера, диэлектрические пленки или диэлектрики, используемые в жидкокристаллической части 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 использоваться для достижения диэлектрических характеристик, превосходящих характеристики одиночного диэлектрика.

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

Диэлектрик можно изготавливать на криволинейных, конических, сферических и сложных трехмерных поверхностях (например, криволинейных поверхностей или неплоских поверхностях). Можно использовать типовые способы покрытия методом погружения и центрифугирования или применять другие способы.

Диэлектрик может сопротивляться повреждению от 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 жидкокристаллического участка. Диэлектрик может сопротивляться повреждению от воздействия инфракрасного, ультрафиолетового и видимого света. Нежелательное повреждение может включать в себя ухудшение параметров, раскрытых в настоящем описании, например, напряжения пробоя и светопропускания. Диэлектрик может сопротивляться проникновению ионов. Диэлектрик может препятствовать электромиграции, росту дендритов и другим видам разложения расположенных ниже электродов. Диэлектрик можно прикреплять к нижележащему электроду и/или подложке, например, с помощью слоя, повышающего адгезию. Диэлектрик может изготавливаться с использованием способа, обеспечивающего низкий уровень загрязнения, малую концентрацию поверхностных дефектов, однородное покрытие и низкую шероховатость поверхности.

Диэлектрик может обладать относительной проницаемостью или диэлектрической постоянной, совместимой с электрической эксплуатацией системы, например, низкой относительной проницаемостью для уменьшения емкости в определенной зоне электрода. Диэлектрик может обладать высоким удельным сопротивлением, таким образом пропуская лишь очень небольшой ток, даже если приложено высокое напряжение. Диэлектрик может обладать свойствами, желательными для оптического устройства, например, высоким пропусканием, низкой дисперсией и показателем преломления в определенном диапазоне.

В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, диэлектрические материалы включают в себя один или более таких материалов, как парилен-C, парилен-HT, диоксид кремния, нитрид кремния и тефлон AF.

ЭЛЕКТРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Электроды, раскрытые в настоящем описании, служат для приложения электрического потенциала с целью получения электрического поля в жидкокристаллической зоне. По существу, электрод содержит один или более слоев материала, функционирующих по отдельности или вместе в качестве электрода.

Электрод можно прикреплять к нижележащей подложке, диэлектрическому покрытию или другим объектам в системе, возможно, с применением усилителя адгезии (например, метакрилоксипропилтриметоксисилан). Электрод может формировать оказывающий полезное воздействие естественный оксид или подвергаться обработке для создания полезного оксидного слоя. Электрод может быть прозрачным, почти прозрачным или непрозрачным, обладать высоким светопропусканием и слабым отражением. Электрод можно подвергать структурированию или травлению с помощью известных способов обработки. Например, электроды можно подвергать испарению, металлизации напылением или гальванизации с использованием формирования рисунка методом фотолитографии и/или взрывной литографии.

Конструкция электрода может быть выполнена 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 можно изготавливать из одного или более материалов, таких 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.

Электроды можно использовать для формирования электрического поля на участке между электродами. В некоторых примерах осуществления электроды можно формировать на множестве поверхностей. Электроды можно размещать на любой или на всех образованных поверхностях, а электрическое поле можно создавать на участке между любыми поверхностями, на которых образованы электроды, путем приложения электрического потенциала по меньшей мере к двум таким поверхностям.

СПОСОБЫ

Следующие стадии способа предложены как примеры способов, которые можно реализовать в соответствии с некоторыми аспектами настоящего описания. Следует понимать, что порядок представления стадий способа не является ограничивающим, и для реализации настоящего изобретения можно использовать и другие последовательности. Кроме того, не все из стадий являются необходимыми для реализации настоящего описания, и в различные варианты осуществления настоящего описания можно включать дополнительные стадии. Специалисту в данной области может быть очевидно, что на практике возможны дополнительные варианты осуществления, и такие способы также входят в объем формулы изобретения.

На Фиг. 7 представлена блок-схема с примерами стадий, которые можно использовать для реализации настоящего описания. 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 разница может включать в себя различный радиус кривизны поверхности по меньшей мере в некоторой 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 можно нанести на первый слой подложки. Нанесение может происходить, например, путем осаждения из паровой фазы или методом нанесения гальванического покрытия. В ряде вариантов осуществления первый слой подложки может быть частью вставки, которая имеет участки, как в оптической, так и в неоптической зоне. Способ осаждения покрытия на электрод может одновременно образовывать соединительные элементы в некоторых вариантах осуществления. В некоторых примерах диэлектрический слой можно формировать на соединительных элементах или электродах. Диэлектрический слой может содержать многочисленные изолирующие и диэлектрические слои, такие как диоксид кремния.

На стадии 704 первый слой подложки можно дополнительно обработать, чтобы добавить ориентирующий слой на предварительно нанесенный диэлектрический или электродный слой. Ориентирующие слои можно нанести на верхний слой подложки, а затем обработать стандартным способом, например, шлифованием, для создания желобков, характерных для стандартных ориентирующих слоев, или посредством обработки с использованием воздействия энергетических частиц или света. Тонкие слои фотоанизотропных материалов можно обрабатывать посредством светового воздействия в целях формирования ориентирующих слоев с различными характеристиками. Как указано выше, способы с образованием жидкокристаллических слоев, с помощью которых получают участки полимерных сетей с внедренными в промежутки жидкими кристаллами, могут не включать в себя стадии, связанные с созданием ориентирующих слоев.

На стадии 705 второй слой подложки можно подвергнуть дополнительной обработке. Электродный слой можно нанести на второй слой подложки способом, аналогичным описанному на стадии 703. Затем в некоторых примерах, на стадии 706, диэлектрический слой может быть нанесен на второй слой подложки, расположенный на электродном слое. Диэлектрический слой можно сформировать с переменной толщиной по всей его поверхности. Например, диэлектрический слой можно формовать на первом слое подложки. Альтернативно, предварительно сформированный диэлектрический слой можно прикрепить на электродную поверхность второй части подложки.

На стадии 707 ориентирующий слой можно сформировать на втором слое подложки способом, аналогичным описанному для стадии обработки 704. После стадии 707 два отдельных слоя подложки, которые могут образовывать по меньшей мере часть вставки офтальмологической линзы, готовы к присоединению. В некоторых примерах, на стадии 708, эти две части будут приведены в непосредственную близость друг к другу, а затем между ними будет введен жидкокристаллический материал. Существуют многочисленные способы введения жидкого кристалла между частями, включая, в качестве примера, не имеющего ограничительного характера, вакуумное введение, при котором полость вакуумируют, после чего обеспечивают возможность стекания жидкокристаллического материала в вакуумированное пространство. Кроме того, заполнению пространства жидкокристаллическим материалом будут способствовать капиллярные силы, присутствующие в пространстве между частями вставки линзы. На стадии 709 две части 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 две части такого же типа, какие были образованы на стадии 709, могут быть созданы путем повторения стадий способа от 701 до 709, в которых ориентирующие слои смещены друг от друга, чтобы обеспечить получение линзы, которая может регулировать фокальную оптическую силу неполяризованного света. В таких примерах два 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 разместить на ней промежуточные или прикрепляемые компоненты.

На стадии 711 вставку с изменяемыми оптическими свойствами, полученную на стадии 710, можно разместить внутри части формы для литья. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами также может содержать или не содержать один или более компонентов. В некоторых предпочтительных вариантах осуществления вставку с изменяемыми оптическими свойствами помещают в часть формы для литья механическим способом. Установка механическим способом может включать в себя, например, использование робота или других средств автоматизации, известных в отрасли в качестве применяемых для установки компонентов методом поверхностного монтажа. В рамках настоящего описания предусмотрено также помещение вставки с изменяемыми оптическими свойствами в форму человеком. Соответственно, для эффективного помещения вставки с изменяемыми оптическими свойствами с источником энергии в часть формы для литья можно использовать любые механические или автоматизированные способы, так чтобы полимеризация реакционной смеси в части формы для литья включала в себя изменяемые оптические свойства в итоговой офтальмологической линзе.

В некоторых примерах вставка с изменяемыми оптическими свойствами может быть помещена в форму для литья, закрепленную в подложке. Источник энергии и один или более компонентов также могут быть прикреплены к 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 компонент включает в себя механизм контроля, приводящий в действие вставку с изменяемыми оптическими свойствами, с тем чтобы изменить, одну или более оптических характеристик, например, изменить состояние первой оптической силы на вторую оптическую силу.

В некоторых примерах устройство процессора, микроэлектромеханические системы (МЭМС), наноэлектромеханические системы (НЭМС) или другие компоненты также могут размещаться во вставке с изменяемыми оптическими свойствами и находиться в электрическом контакте с источником энергии. На стадии 712 реакционная смесь мономера может осаждаться в часть формы для литья. На стадии 713 можно привести вставку с изменяемыми оптическими свойствами в контакт с реакционной смесью. В некоторых примерах порядок размещения изменяемой оптики и осаждения мономерной смеси может быть обратным. На стадии 714 первую часть формы для литья помещают в непосредственной близости от второй части формы для литья с образованием полости для формирования линзы по меньшей мере с частью реакционной смеси мономера и вставкой с изменяемыми оптическими свойствами в полости. Как сказано выше, предпочтительные варианты осуществления включают в себя источник энергии и один или более компонентов, также находящихся в полости, соединенных посредством электрической связи со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами.

На стадии 715 реакционную смесь мономера в полости полимеризуют. Полимеризацию можно провести, например, путем воздействия актиничного излучения и/или тепла. На стадии 716 офтальмологическую линзу удаляют из частей формы для литья вместе со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, прикрепленной или инкапсулированной в герметизирующем вставку полимеризованном материале, из которого выполнена офтальмологическая линза.

Хотя настоящее изобретение можно использовать для создания жестких или мягких контактных линз из любого известного материала линз или материала, подходящего для производства таких линз, линзы, составляющие предмет настоящего изобретения, предпочтительно представляют собой мягкие контактные линзы с содержанием воды от приблизительно 0 до приблизительно 90 процентов. Более предпочтительно изготовление линз из мономеров, содержащих гидроксильные группы, карбоксильные группы или оба типа групп, или из силиконсодержащих полимеров, таких как силоксаны, гидрогели, силикон-гидрогели и их комбинации. Материал, подходящий для формирования линз, составляющих предмет настоящего изобретения, можно изготовить путем взаимодействия смесей макромеров, мономеров и их комбинаций вместе с добавками, такими как инициаторы полимеризации. Подходящие материалы включают в себя, без ограничения, силикон-гидрогели, изготовленные из силиконовых макромеров и гидрофильных мономеров.

УСТРОЙСТВО

На Фиг. 8 изображено автоматизированное устройство 810 с одним или более интерфейсами передачи 811. Множество частей формы для литья, каждая из которых связана со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами 814, удерживают на поддоне 813 и передают к интерфейсам передачи 811. Примеры могут включать в себя, например, одну поверхность для отдельного размещения вставки с изменяемыми оптическими свойствами 814, или множество поверхностей (не показаны) для одновременного размещения вставок с изменяемыми оптическими свойствами 814 во множестве частей форм для литья, а в некоторых примерах - в каждой части формы для литья. Размещение может происходить посредством вертикального движения 815 интерфейсов передачи 811.

Следующий аспект некоторых примеров настоящего описания включает в себя устройство для удерживания вставки с изменяемыми оптическими свойствами 814 во время формования вокруг этих компонентов тела офтальмологической линзы. В некоторых примерах вставку с изменяемыми оптическими свойствами 814 и источник энергии можно прикреплять к удерживающим точкам на форме для литья линзы (не показано). Точки удерживания можно закреплять полимеризованным материалом того же типа, из которого формируют тело линзы. Другие примеры включают в себя слой форполимера на той части формы для литья, на которой можно закреплять вставку с изменяемыми оптическими свойствами 814 и источник энергии.

ПРОЦЕССОРЫ, ВКЛЮЧАЕМЫЕ В УСТРОЙСТВО-ВСТАВКУ

На Фиг. 9 представлен контроллер 900, который можно использовать в некоторых примерах настоящего описания. Контроллер 900 включает процессор 910, который может включать в себя один или более процессорных компонентов, соединенных с устройством связи 920. В некоторых примерах контроллер 900 можно использовать для передачи энергии источнику энергии, помещенному в офтальмологическую линзу.

Контроллер может включать в себя один или более процессоров, соединенных с устройством связи, выполненным с возможностью передачи энергии посредством канала связи. Устройство связи можно использовать для электронного управления одним или более следующими процессами: помещение вставки с изменяемыми оптическими свойствами в офтальмологическую линзу или передача команды для управления устройством с изменяемыми оптическими свойствами.

Устройство связи 920 также можно использовать для сообщения, например, с одним или более устройствами контроллера или компонентами производственного оборудования.

Процессор 910 также может быть в связи с устройством хранения данных 930. Устройство хранения данных 930 может содержать любые соответствующие устройства хранения информации, включая комбинации магнитных устройств хранения данных (например, накопители на магнитных лентах и жестких магнитных дисках), оптических устройств хранения данных и/или полупроводниковых запоминающих устройств, таких как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).

В устройстве хранения данных 930 может храниться программа 940 для управления процессором 910. Процессор 910 выполняет команды программы 940 и, таким образом, работает в соответствии с настоящим описанием. Например, процессор 910 может принимать информацию с описанием расположения вставки с изменяемыми оптическими свойствами, расположения устройства обработки данных и т.п. Устройство хранения данных 930 может также хранить офтальмологические данные в одной или более базах данных 950, 960. Базы данных 950 и 960 могут включать в себя специальную контролирующую логическую схему для управления энергией, идущей к линзе с изменяемыми оптическими свойствами и от нее.

ВСТАВКА С ИЗМЕНЯЕМЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ, ВКЛЮЧАЮЩАЯ В СЕБЯ ГРАДИЕНТНО УПОРЯДОЧЕННЫЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЛОИ

На Фиг. 10A показана часть с изменяемыми оптическими свойствами 1000, которую можно вставлять в офтальмологическую линзу, а также жидкокристаллический слой 1025. Часть с изменяемыми оптическими свойствами 1000 может иметь аналогичное разнообразие материалов и структурного соответствия, как уже обсуждалось в других разделах настоящего описания. В ряде примеров первый прозрачный электрод 1050 можно разместить на первой прозрачной подложке 1055. Первый элемент линзы может включать в себя диэлектрический слой 1040. Этот слой может быть образован из диэлектрической пленки, а в некоторых примерах ориентирующие слои могут размещаться на диэлектрическом слое 1040. В других примерах диэлектрические слои могут быть образованы таким образом, чтобы выполнять дополнительную функцию ориентирующего слоя. В примерах, содержащих диэлектрические слои, форма диэлектрического слоя 1040 первой поверхности линзы может образовывать локально изменяемую диэлектрическую толщину, как показано на фигуре. Такая локально изменяемая форма может сообщать дополнительную фокусирующую силу элементу линзы сверх геометрических эффектов искривленных слоев. В некоторых примерах, например, сформированный диэлектрический слой может быть образован методом литья под давлением поверх комбинации первого прозрачного электрода 1050 и первой прозрачной подложки 1055.

В некоторых примерах первому прозрачному электроду 1050 и второму прозрачному электроду 1015 можно придать различную форму. В некоторых примерах придание формы может приводить к образованию отдельных четко выраженных участков, 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 1025 прикладывается переменное электрическое поле. В любом случае, такое придание формы электродам можно выполнять в дополнение к приданию формы диэлектрическому слою на электроде или вместо него. Придание электродам формы таким способом также может сообщать элементу линзы дополнительную фокусирующую оптическую силу в процессе эксплуатации.

Жидкокристаллический слой 1025 можно разместить между первым прозрачным электродом 1050 и вторым прозрачным электродом 1015. Второй прозрачный электрод 1015 может быть прикреплен ко второму прозрачному слою подложки 1010, причем устройство, образованное от второго прозрачного слоя подложки 1010 к первому прозрачному слою подложки 1055, может содержать часть с изменяемыми оптическими свойствами офтальмологической линзы. Два ориентирующих слоя также могут располагаться в элементах 1020 и 1030 на диэлектрическом слое и окружать жидкокристаллический слой 1025. Ориентирующие слои в элементах 1020 и 1030 могут служить для образования ориентации покоя офтальмологической линзы. В ряде примеров слои электродов могут находиться в электрической связи с жидкокристаллическим слоем 1025 и вызывать сдвиг ориентации от ориентации покоя к по меньшей мере одной ориентации с энергообеспечением.

На Фиг. 10B представлен альтернативный вариант части с изменяемыми оптическими свойствами 1056, которая может быть вставлена в офтальмологическую линзу, с градиентно упорядоченным жидкокристаллическим слоем 1075. Аналогично части с изменяемыми оптическими свойствами 1000, показанной на Фиг. 10A, внутри вставки могут присутствовать слои диэлектриков определенной формы. Например, слои, включая 1085, 1090 и 1095, могут образовывать композитный сформированный диэлектрический слой определенной формы поверх первого элемента линзы 1097 в качестве примера. Электрическое воздействие диэлектрического слоя может придавать форму эффективному электрическому полю, которое прикладывают к жидкокристаллическому слою 1075, при подаче питания к вставке. Первый прозрачный электрод 1096 может располагаться на первом слое подложки или элементе линзы 1097, а второй прозрачный электрод 1065 может располагаться на втором слое подложки, который отмечен как второй слой подложки 1060. В некоторых примерах вокруг жидкокристаллического слоя 1075 могут располагаться ориентирующие слои, влияющие на центрирование в нем молекул.

Вставка (которая также может называться частью с изменяемыми оптическими свойствами 1056) может быть представлена элементами 1085, 1090 и 1095 как имеющая множество диэлектрических слоев. В некоторых вариантах осуществления один тип диэлектрического материала может содержать средний диэлектрический слой 1085 и средний диэлектрический слой 1095, а другой тип материала может содержать слой 1090. В некоторых примерах такая относительно сложная структура может предусматривать комбинацию диэлектрических материалов, имеющих разную эффективную диэлектрическую прочность при разных частотах. Например, средние диэлектрические слои 1085 и 1095 могут быть образованы, без ограничений, из диоксида кремния, а материал слоя 1090 может представлять собой водный раствор. Данные слои могут быть выполнены таким образом, чтобы при оптических частотах влияние на пучок света во всех слоях было одинаковым. Однако при более низких электрических частотах, например, приложенных к электродам 1065 и 1096, водный слой 1090 может иметь диэлектрические свойства, отличные от других слоев, что обеспечивает более сильное воздействие на локальные изменения электрического поля, действующего в жидкокристаллическом слое 1075.

Часть с изменяемыми оптическими свойствами 1056 может включать в себя средний диэлектрический слой 1085, который может формировать поверхностный слой, на который можно нанести жидкокристаллический слой 1075. В ряде вариантов осуществления средний диэлектрический слой 1085 может также содержать второй элемент линзы, если указанный второй элемент линзы имеет жидкую форму. Некоторые варианты осуществления могут включать в себя жидкокристаллический слой 1075, размещенный между первым ориентирующим слоем 1080 и вторым ориентирующим слоем 1070, причем второй ориентирующий слой 1070 размещен на втором прозрачном электроде 1065. Верхний слой подложки 1060 может содержать комбинацию слоев, формирующих часть с изменяемыми оптическими свойствами 1056, которая может реагировать на электрические поля, прилагаемые к ее электродам 1065 и 1096. Ориентирующие слои могут влиять на оптические характеристики части с изменяемыми оптическими свойствами 1056 различными способами.

Способность изменять толщину диэлектрика вдоль поверхности электрода может позволить осуществлять эффективное программирование изменяющегося диэлектрического поля от центра линзы до ее краев. В некоторых примерах, как было описано ранее, градиентно упорядоченная структура в жидкокристаллических слоях может являться базовым условием фокусировки части с изменяемыми оптическими свойствами без электрического смещения. Как было описано, в этих примерах к электродам можно приложить достаточно сильное напряжение, так что поле вызовет полное выравнивание всего жидкого кристалла по электрическому полю, эффективно стирая градиентно упорядоченную структуру. Существует возможность формировать толщину жидкокристаллического слоя таким образом, чтобы при подаче единого потенциала на электроды поле жидкокристаллического слоя все еще соответствовало фокусирующей градиентно упорядоченной структуре. Альтернативно, за счет формирования диэлектрических слоев, как было описано ранее, в некоторых примерах существует возможность того, что результирующее электрическое поле, которое образуется в жидкокристаллическом слое относительно местоположения в оптической зоне офтальмологического устройства, может соответствовать по меньшей мере второму условию фокусировки устройства. Таким образом, офтальмологическое устройство может иметь дополнительные рабочие состояния, помимо изначально запрограммированной градиентно упорядоченной структуры, а также состояние, в котором эта структура устранена.

В настоящем описании приводятся ссылки на элементы, изображенные на чертежах. Многие из этих элементов приведены для справки, чтобы проиллюстрировать варианты осуществления настоящего изобретения в целях лучшего понимания. Относительный масштаб фактических элементов может значительно отличаться от изображенных, причем следует понимать, что отличия относительных изображенных масштабов не образуют отступления от существа настоящего изобретения. Например, масштаб молекул жидких кристаллов может быть слишком мал, чтобы их можно было изобразить в реальном масштабе частей вставки. Таким образом, изображение элементов, представляющих молекулы жидких кристаллов в том же масштабе, что и части вставки, чтобы сделать возможным представление таких факторов, как центрирование молекул, является таким примером масштаба изображения, который в реальных вариантах осуществления может быть совсем иным.

Хотя представленные и описанные в настоящем документе варианты осуществления считаются наиболее практичными и предпочтительными, очевидно, что специалистам в данной области будут понятны возможности отступления от конкретных конфигураций и способов, представленных и описанных в настоящем документе, которые можно использовать без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Настоящее описание не ограничивается конкретными конструкциями, описанными и показанными в настоящем документе, но все его конструкции должны быть согласованы со всеми модификациями, которые могут входить в объем приложенной формулы изобретения.

1. Устройство офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, расположенной по меньшей мере в части оптической зоны устройства офтальмологической линзы, причем вставка с изменяемыми оптическими свойствами содержит:
криволинейную переднюю поверхность и криволинейную заднюю поверхность, причем передняя поверхность и задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере части одной камеры;
диэлектрический слой в непосредственной близости от по меньшей мере одной из криволинейной передней поверхности и криволинейной задней поверхности, причем толщина диэлектрического слоя изменяется в пределах по меньшей мере части внутри оптической зоны;
источник энергии, встроенный во вставку с изменяемыми оптическими свойствами по меньшей мере на участке, содержащем неоптическую зону; и
слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри по меньшей мере одной камеры, причем слой включает в себя участки жидкокристаллического материала, ориентированные в структуру, в которой показатель преломления через по меньшей мере первую часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется с радиальной зависимостью.

2. Устройство офтальмологической линзы по п. 1, в котором показатель преломления через по меньшей мере первую часть оптической вставки имеет параболическую зависимость от радиального расстояния.

3. Устройство офтальмологической линзы по п. 2, в котором оптический эффект слоя, содержащего жидкокристаллический материал, дополняется эффектом, вызванным толщиной диэлектрического слоя, когда к слою, содержащему жидкокристаллический материал, прикладывают электрическое поле.

4. Устройство офтальмологической линзы по п. 3, в котором линза представляет собой контактную линзу.

5. Устройство офтальмологической линзы по п. 4, дополнительно содержащее:
первый слой электродного материала в непосредственной близости от задней криволинейной поверхности; и
второй слой электродного материала в непосредственной близости от передней криволинейной поверхности.

6. Устройство офтальмологической линзы по п. 5, в котором показатель преломления по меньшей мере части слоя, содержащего жидкокристаллический материал, изменяется и воздействует на луч света, проходящий через слой, содержащий жидкокристаллический материал, когда к первому слою электродного материала и второму слою электродного материала прикладывают электрический потенциал.

7. Устройство офтальмологической линзы по п. 6, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами изменяет фокальную характеристику линзы.

8. Устройство офтальмологической линзы по п. 7, дополнительно содержащее электрическую схему, которая управляет потоком электрической энергии от источника энергии к первому и второму электродным слоям.

9. Устройство офтальмологической линзы по п. 8, в котором электрическая схема содержит процессор.

10. Устройство офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, расположенной по меньшей мере в части оптической зоны устройства офтальмологической линзы, причем вставка с изменяемыми оптическими свойствами содержит:
первую криволинейную переднюю поверхность и первую криволинейную заднюю поверхность, причем первая передняя поверхность и первая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере части первой камеры;
вторую криволинейную переднюю поверхность и вторую криволинейную заднюю поверхность, причем вторая передняя поверхность и вторая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере части второй камеры;
диэлектрический слой в непосредственной близости от по меньшей мере одной из первой криволинейной передней поверхности и первой криволинейной задней поверхности, причем толщина диэлектрического слоя изменяется в пределах по меньшей мере части внутри оптической зоны;
по меньшей мере один слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри по меньшей мере одной камеры, где по меньшей мере один слой включает в себя участки жидкокристаллического материала, ориентированные в структуру, в которой показатель преломления через по меньшей мере первую часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется с радиальной зависимостью; и
источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере в области, содержащей неоптическую зону.

11. Устройство офтальмологической линзы по п. 10, в котором показатель преломления через по меньшей мере первую часть оптической вставки имеет параболическую зависимость от радиального расстояния.

12. Устройство офтальмологической линзы по п. 11, в котором оптический эффект слоя, содержащего жидкокристаллический материал, дополняется эффектом, вызванным толщиной диэлектрического слоя, когда к слою, содержащему жидкокристаллический материал, прикладывают электрическое поле.

13. Устройство офтальмологической линзы по п. 10, в котором линза представляет собой контактную линзу.

14. Устройство офтальмологической линзы по п. 13, дополнительно содержащее:
первый слой электродного материала в непосредственной близости от первой криволинейной задней поверхности; и
второй слой электродного материала в непосредственной близости от первой криволинейной передней поверхности.

15. Устройство офтальмологической линзы по п. 14, в котором слой, содержащий жидкокристаллический материал, имеет разный показатель преломления, что влияет на луч света, проходящий через слой жидкокристаллического материала, когда к первому слою электродного материала и второму слою электродного материала прикладывают электрический потенциал.

16. Устройство офтальмологической линзы по п. 15, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами изменяет фокальную характеристику линзы.

17. Устройство офтальмологической линзы по п. 16, дополнительно содержащее электрическую схему, которая управляет потоком электрической энергии от источника энергии к первому и второму электродным слоям.

18. Устройство офтальмологической линзы по п. 17, в котором электрическая схема содержит процессор.

19. Устройство контактной линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, расположенной по меньшей мере в части оптической зоны устройства контактной линзы, причем вставка с изменяемыми оптическими свойствами содержит:
первую криволинейную переднюю поверхность и первую криволинейную заднюю поверхность, причем первая передняя поверхность и первая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере первой камеры;
первый слой электродного материала в непосредственной близости от первой криволинейной передней поверхности;
второй слой электродного материала в непосредственной близости от первой криволинейной задней поверхности;
диэлектрический слой в непосредственной близости от по меньшей мере одной из первой криволинейной передней поверхности и первой криволинейной задней поверхности, причем толщина диэлектрического слоя изменяется в пределах по меньшей мере части внутри оптической зоны;
первый слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри первой камеры, где первый слой включает в себя участки жидкокристаллического материала, ориентированные в первую структуру, в которой первый показатель преломления через по меньшей мере первую часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется с первой радиальной зависимостью и в которой первый слой, содержащий жидкокристаллический материал, изменяет свой первый показатель преломления, который воздействует на первый луч света, проходящий через первый слой, содержащий жидкокристаллический материал, когда к первому слою электродного материала и второму слою электродного материала прикладывают первый электрический потенциал;
вторую криволинейную переднюю поверхность и вторую криволинейную заднюю поверхность, причем вторая передняя поверхность и вторая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере второй камеры;
третий слой электродного материала в непосредственной близости от второй криволинейной передней поверхности;
четвертый слой электродного материала в непосредственной близости от второй криволинейной задней поверхности;
второй слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри второй камеры, где второй слой включает в себя участки жидкокристаллического материала, ориентированные во вторую структуру, в которой второй показатель преломления через по меньшей мере вторую часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется со второй радиальной зависимостью и в которой второй слой, содержащий жидкокристаллический материал, изменяет свой второй показатель преломления, который воздействует на второй луч света, проходящий через второй слой, содержащий жидкокристаллический материал, когда к третьему слою электродного материала и четвертому слою электродного материала прикладывают второй электрический потенциал;
источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере в области, содержащей неоптическую зону; и
электрическую схему, содержащую процессор, которая управляет потоком электрической энергии от источника энергии к одному или более из первого, второго, третьего или четвертого электродных слоев; и
причем вставка с изменяемыми оптическими свойствами изменяет фокальные свойства устройства контактной линзы.

20. Устройство контактной линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, расположенной по меньшей мере в части оптической зоны устройства контактной линзы, причем вставка с изменяемыми оптическими свойствами содержит:
слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри вставки с изменяемыми оптическими свойствами, при этом слой включает в себя участки жидкокристаллического материала, ориентированные в структуру, в которой показатель преломления через по меньшей мере первую часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется с радиальной зависимостью;
диэлектрический слой в непосредственной близости от слоя, содержащего жидкокристаллический материал, причем диэлектрический слой имеет разную толщину по меньшей мере в пределах части внутри оптической зоны; и
причем по меньшей мере первая поверхность слоя, содержащего жидкокристаллический материал, является криволинейной.

21. Устройство офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, расположенной по меньшей мере в части оптической зоны устройства офтальмологической линзы, причем вставка с изменяемыми оптическими свойствами содержит:
передний криволинейный элемент вставки и задний криволинейный элемент вставки, причем задняя поверхность переднего криволинейного элемента имеет первую кривизну, а передняя поверхность заднего криволинейного элемента имеет вторую кривизну;
диэлектрический слой в непосредственной близости от по меньшей мере одного из криволинейного переднего элемента и криволинейного заднего элемента, причем толщина диэлектрического слоя изменяется в пределах по меньшей мере части внутри оптической зоны;
источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере в области, содержащей неоптическую зону; и
слой, содержащий жидкокристаллический материал, в котором слой включает в себя участки жидкокристаллического материала, ориентированные в структуру, в которой показатель преломления через по меньшей мере первую часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется с радиальной зависимостью.

22. Устройство офтальмологической линзы по п. 21, в котором показатель преломления через по меньшей мере первую часть оптической вставки имеет параболическую зависимость от радиального измерения.

23. Устройство офтальмологической линзы по п. 22, в котором оптический эффект слоя, содержащего жидкокристаллический материал, дополняется эффектом, вызванным толщиной диэлектрического слоя, когда к слою, содержащему жидкокристаллический материал, прикладывают электрическое поле.

24. Устройство офтальмологической линзы по п. 23, в котором первая кривизна отличается от второй кривизны.

25. Устройство офтальмологической линзы по п. 24, в котором линза представляет собой контактную линзу.

26. Устройство офтальмологической линзы по п. 25, дополнительно содержащее:
первый слой электродного материала в непосредственной близости от задней поверхности переднего криволинейного элемента; и
второй слой электродного материала в непосредственной близости от передней поверхности заднего криволинейного элемента.

27. Устройство офтальмологической линзы по п. 26, в котором слой, содержащий жидкокристаллический материал, имеет разный показатель преломления, что влияет на луч света, проходящий через слой жидкокристаллического материала, когда к первому слою электродного материала и второму слою электродного материала прикладывают электрический потенциал.

28. Устройство офтальмологической линзы по п. 27, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами изменяет фокальную характеристику линзы.

29. Устройство офтальмологической линзы по п. 28, дополнительно содержащее электрическую схему, которая управляет потоком электрической энергии от источника энергии к первому и второму электродным слоям.

30. Устройство офтальмологической линзы по п. 29, в котором электрическая схема содержит процессор.

31. Устройство офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, расположенной по меньшей мере в части оптической зоны устройства офтальмологической линзы, причем вставка с изменяемыми оптическими свойствами содержит:
передний криволинейный элемент вставки, по меньшей мере первый промежуточный криволинейный элемент и задний криволинейный элемент вставки, причем задняя поверхность переднего криволинейного элемента имеет первую кривизну, а передняя поверхность первого промежуточного криволинейного элемента имеет вторую кривизну;
диэлектрический слой в непосредственной близости от по меньшей мере одного из криволинейного переднего элемента и промежуточного криволинейного элемента, причем толщина диэлектрического слоя изменяется в пределах по меньшей мере части внутри оптической зоны;
источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере в области, содержащей неоптическую зону; и
при этом вставка с изменяемыми оптическими свойствами содержит слой, содержащий жидкокристаллический материал, причем этот слой включает в себя участки жидкокристаллического материала, ориентированные в структуру, в которой показатель преломления через по меньшей мере первую часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется с радиальной зависимостью.

32. Устройство офтальмологической линзы по п. 31, в котором показатель преломления через по меньшей мере первую часть оптической вставки имеет параболическую зависимость от радиального измерения.

33. Устройство офтальмологической линзы по п. 32, в котором первая кривизна отличается от второй кривизны.

34. Устройство офтальмологической линзы по п. 31, в котором линза представляет собой контактную линзу.

35. Устройство офтальмологической линзы по п. 34, дополнительно содержащее:
первый слой электродного материала в непосредственной близости от переднего криволинейного элемента; и
второй слой электродного материала в непосредственной близости от одного или более из промежуточного криволинейного элемента и заднего криволинейного элемента.

36. Устройство офтальмологической линзы по п. 34, дополнительно содержащее:
первый слой электродного материала в непосредственной близости от переднего криволинейного элемента; и
второй слой электродного материала в непосредственной близости от промежуточного криволинейного элемента.

37. Устройство офтальмологической линзы по п. 36, в котором слой, содержащий жидкокристаллический материал, имеет разный показатель преломления, что влияет на луч света, проходящий через слой жидкокристаллического материала, когда к первому слою электродного материала и второму слою электродного материала прикладывают электрический потенциал.

38. Устройство офтальмологической линзы по п. 37, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами изменяет фокальную характеристику линзы.

39. Устройство офтальмологической линзы по п. 38, дополнительно содержащее электрическую схему, которая управляет потоком электрической энергии от источника энергии к первому и второму электродным слоям.

40. Устройство офтальмологической линзы по п. 39, в котором электрическая схема содержит процессор.