Линзы заполненные жидкостью и их применения в офтальмологии
Жидкая линза в сборе содержит переднюю жесткую линзу, полужесткую мембрану и слой жидкости между передней жесткой линзой и полужесткой мембраной, которая содержит однородную по толщине мембрану, сконфигурированную так, чтобы находиться в напряженном состоянии и иметь отношение напряжений в диапазоне от 2.0:1 до 3.0:1, и оконтуренное покрытие, охватывающее всю поверхность мембраны. Мембрана может раздуваться от минимального до максимального уровня выпуклости. Передняя линза имеет отрицательную оптическую силу. Жесткость полужесткой мембраны является функцией направления приложенного механического или гидростатического напряжения. Толщина покрытия мембраны изменяется по всей длине полужесткой мембраны. Технический результат - облегчение непрерывного настраивания линзы для получения дополнительной коррекции для компенсации изменения естественной глубины фокусировки глаза. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Осуществления настоящего изобретения относится к линзам, заполненным жидкостью, и, в частности, к изменяемым линзам, заполненным жидкостью.
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Первоначальные жидкие линзы были известны по крайней мере с 1958 г., как описано в патенте США №2836101, целиком введенном здесь ссылкой. Более поздние примеры могут быть найдены в статье Tang′a et al. "Dynamically Reconflgurable Fluid Core Cladding Lens in a Microfluidic Channel" ("Плакированные жидкие линзы с динамически реконфигурируемым жидким ядром в микроструйном канале"), Lab Chip, 2008 г., т.8, стр.395, и в Международной публикации патентных заявок №WO 2008/063442, каждый из которых целиком введен здесь ссылкой. Применения этих жидких линз были ориентированы на фотонику, технологию цифровых телефонов и камер, а также на микроэлектронику.
Жидкие линзы были предложены также для офтальмологических применений (см., например, Патент США №7085065, который целиком введен здесь ссылкой). Во всех случаях преимущества жидких линз, включающие широкий динамический диапазон, способность предоставлять адаптивную коррекцию, робастность и низкую стоимость, должны быть сбалансированы с ограничениями по размеру апертуры, с тенденциями к утечке и согласованности в характеристиках. Например, патент '065 раскрывает несколько улучшений и примеров осуществления, направленных на эффективную герметизацию жидкости в жидкой линзе, которая будет использоваться в офтальмологии, хотя и не ограничиваться этим применением (см., например, Патент США №6618208, который целиком введен здесь ссылкой). Регулировка оптической силы жидких линз осуществлялась инжекцией дополнительной жидкости внутрь полости линзы электросмачиванием, использованием ультразвукового импульса и использованием сил разбухания в полимере с межмолекулярными связями при введении в него такого агента разбухания, как вода.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном примере осуществления настоящего изобретения жидкая линза в сборе содержит переднюю жесткую линзу, полужесткую мембрану, которая имеет возможность раздуваться от минимального уровня выпуклости до максимального уровня выпуклости, и жидкий слой между ними. Передняя линза жидкой линзы в сборе этого примера осуществления сконфигурирована так, что имеет отрицательную оптическую силу.
В некоторых примерах осуществления жидкая линза в сборе сконфигурирована так, что имеет результирующую отрицательную оптическую силу, когда мембрана раздувается до максимального уровня выпуклости. В других примерах осуществления жидкая линза в сборе сконфигурирована так, что имеет результирующую отрицательную оптическую силу, когда мембрана раздувается между минимальным уровнем выпуклости и максимальным уровнем выпуклости.
Другие примеры осуществления, особенности и преимущества настоящего изобретения, а также структура и функционирование различных примеров осуществления настоящего изобретения подробно описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ/ФИГУР
Прилагаемые фигуры чертежей, которые введены здесь и образуют часть спецификации, иллюстрируют настоящее изобретение и совместно с описанием служат также для объяснения принципов изобретения и дают возможность специалистам в соответствующей области техники реализовывать и использовать изобретение.
Фиг.1 показывает перспективное изображение сбоку части линзы в соответствии с первым примером осуществления изобретения.
Фиг.2 является таблицей, которая показывает оптические характеристики различных линз в сборе, охватывающих диапазон положительной оптической силы, в соответствии с одним примером осуществления изобретения.
Фиг.3 показывает перспективное изображение сбоку части линзы в соответствии с одним примером осуществления.
Фиг.4 показывает перспективное изображение сбоку части линзы в соответствии с одним примером осуществления.
Фиг.5 является таблицей, которая показывает оптические характеристики различных линз в сборе, охватывающих отрицательный диапазон оптической силы и диапазон от отрицательной до положительной оптической силы, в соответствии с одним примером осуществления изобретения.
Примеры осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылками на прилагаемые фигуры чертежей.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Хотя здесь обсуждаются определенные конфигурации и компоновки, следует понимать, что это делается только в иллюстративных целях. Специалисты в соответствующей области техники поймут, что могут быть использованы и другие конфигурации и компоновки не выходя за пределы и сущность настоящего изобретения. Специалистам в соответствующей области техники будет очевидно, что это изобретение может также быть использовано в различных других применениях.
Заметим, что ссылки в описании изобретения на "одно осуществление", "осуществление", "пример осуществления" и прочее указывают на то, что описанное осуществление может содержать определенную особенность, структуру или характеристику, но каждое осуществление может и не содержать с необходимостью определенную особенность, структуру или характеристику. Более того, такие фразы не относятся с необходимостью к одному и тому же осуществлению. Кроме того, когда описывается определенная особенность, структура или характеристика во взаимосвязи с осуществлением, любому специалисту в этой области техники будет понятно влияние такой особенности, структуры или характеристики во взаимосвязи с другими примерами осуществления, явно или неявно описанными.
Использование жидких линз в соответствии с примерами осуществления настоящего изобретения для обеспечения коррекции зрения имеет важные преимущества перед традиционными средствами коррекции зрения, такими как жесткие линзы и контактные линзы. Во-первых, жидкие линзы могут легко настраиваться. Так, лицу, страдающему старческой дальнозоркостью, которому требуется дополнительная коррекция положительной оптической силы, чтобы видеть близкие объекты, может быть предоставлена жидкая линза базовой оптической силы, соответствующая предписанному расстоянию. Пользователь может затем настраивать эту жидкую линзу для получения дополнительной коррекции положительной оптической силы, как это требуется, чтобы видеть объекты на промежуточных и других расстояниях.
Во-вторых, жидкие линзы могут настраиваться носителем очков непрерывно в пределах желаемого диапазона оптической силы. В результате носитель очков может настраивать оптическую силу так, чтобы точно согласовывать ее с ошибкой рефракции при определенном расстоянии до объекта в определенной среде освещения. Таким образом, жидкие линзы позволяют настраивать оптическую силу для компенсации изменения естественной глубины фокусировки глаза, которая зависит от размера зрачка носителя очков, что, в свою очередь, зависит от уровня окружающего освещения. Например, многие пациенты сообщают о состоянии, называемом "ночная миопия", при котором пациент становится близоруким при низких уровнях окружающего освещения, например, находясь ночью на улице. Это состояние вызывается увеличением, или дилатацией, зрачка при низких уровнях освещения, которое создает уменьшение сферической эквивалентной оптической силы фокусирующего механизма глаза, который включает роговицу, естественный хрусталик глаза и зрачок. В соответствии с примером осуществления настоящего изобретения пациент с ночной миопией может настраивать жидкую линзу для компенсации ночной миопии.
В-третьих, хотя зрение 20/20, которое соответствует разрешению изображения в 1 дуговую минуту (1/60 градуса), признается в общем случае как величина, представляющая допустимое качество зрения, сетчатка глаза человека позволяет получать более высокое разрешение изображения. Известно, что здоровая сетчатка глаза человека обеспечивает разрешение в 20 дуговых секунд (1/300 градуса). Корректирующие очки, разработанные для предоставления пациенту возможности достижения этого наивысшего уровня зрения, имеют разрешение около 0.10D или лучше. Это разрешение может быть достигнуто непрерывно настраиваемыми элементами жидкой линзы, такой как примеры осуществления жидкой линзы, описанные здесь.
В соответствии с примером осуществления настоящего изобретения термин "жидкая линза в сборе" включает жидкую линзу, соединительную трубку и резервуар, содержащий избыточную жидкость, причем все они соединены и образуют одну герметизированную полость. Термин "элемент жидкой линзы" относится к самой отдельной жидкой линзе, которая содержит жесткую линзу, гибкую мембрану и слой жидкости между ними.
В оправе очков (не показана) находятся одна или более исполнительных систем (не показаны) для регулировки оптической силы жидкой линзы. Очки в сборе могут содержать оправу очков, сконфигурированную так, чтобы в нее вставлялись одна или более жидких линз. Оправа может иметь произвольную форму и может быть выполнена из пластмассы, металла или другого подходящего материала. Оправа может быть также просто куском проволоки или трубки, намотанным вокруг линз или подсоединенными к линзам иным способом.
В одном примере осуществления очков в сборе, содержащих одну или более жидких линз, каждая жидкая линза может быть оснащена своей собственной исполнительной системой, так что линза каждого глаза может настраиваться независимо. Эта особенность дает возможность пользователям, таким как анизометропическим пациентам, корректировать ошибку рефракции каждого глаза раздельно, с тем чтобы достичь надлежащей коррекции в обоих глазах, результатом чего будет улучшенное бинокулярное зрение и бинокулярное объединение изображений.
Исполнительная система может быть смонтирована на фрагментах дужки или внутри фрагментов дужки очков в сборе так, чтобы она была насколько можно менее заметной, но обеспечивающей при этом легкость работы с системой. Каждая жидкая линза может быть снабжена отверстием, которое соединяется с трубкой, прикрепленной к другому концу резервуара избыточной жидкости. Трубка, подсоединяющая резервуар к жидкой линзе, может быть пропущена через шарнир оправы очков. Резервуар может быть помещен внутри щели, которая проходит по длине дужек, и может быть свернут в обратном направлении, чтобы выжимать дополнительную жидкость в жидкую линзу в сборе через соединительную трубку. Аналогичным образом резервуар может быть развернут для втягивания внутрь него жидкости из жидкой линзы в сборе, с тем чтобы уменьшить положительную оптическую силу жидкой линзы.
В одном примере осуществления все вместе - жидкая линза, соединительная трубка и резервуар - образуют герметизированный блок. Имеются средства для сжатия резервуара, с тем чтобы выталкивать жидкость внутрь жидкой линзы через соединительную трубку. Например, средство сжатия резервуара может быть в форме плунжера, надавливающего на диафрагму и повышающего давление внутри резервуара, шарнирного устройства для сжатия резервуара или любого другого жидкостного насоса или исполнительного элемента, известного любому специалисту в этой области техники. Примерная исполнительная система, содержащая прообраз герметизированного блока, раскрыта, например, в заявке США №12/399368, которая целиком введена здесь ссылкой.
Поскольку оптическая сила элемента жидкой линзы управляется растяжением гибкой мембраны в ответ на жидкость, которая накачивается в этот элемент жидкой линзы или выкачивается из него, то теоретически этим создается возможность предоставления непрерывного диапазона коррекций сферической оптической силы в пределах конструкции данного конкретного элемента жидкой линзы. На практике различные пациенты будут нуждаться в различных пределах возможностей настройки, когда им предоставляется один и тот же элемент жидкой линзы. В типичном случае клинические исследования показывают, что эта граница восприятия различающейся нерезкости изображения находится в диапазоне приблизительно от 0.05D до 0.15D.
На Фиг.1 показывается перспективное изображение сбоку части жидкой линзы в сборе 100, в соответствии с одним примером осуществления изобретения. Линза этого примера осуществления может быть создана такой, чтобы охватывать диапазон положительной оптической силы, например, от +10D до +2D.
Жидкая линза в сборе 100 содержит по меньшей мере одно тело жесткой линзы 110, гибкую мембрану 120, прикрепленную к телу линзы 110 по краю 130 так, чтобы образовывать уплотнение, предотвращающее поступление жидкости в полость, образованную между телом жесткой линзы 110 и мембраной 120, и вытекание из полости, и слой жидкости 140, заполняющей пространство между мембраной 120 и телом жесткой линзы ПО.
Тело жесткой линзы ПО может быть выполнено, например, из поликарбоната бисфенола А, имеющего показатель преломления, например, приблизительно 1.59. Альтернативные примеры осуществления могут содержать тело жесткой линзы ПО, выполненной из различных материалов, которые могут изменять свой показатель преломления. Например, если для изготовления жесткой линзы используется ароматический полиуретан с показателем преломления 1.667, тогда диапазон положительной оптической силы может быть достигнут при более плоской кривизне передней линзы, которую некоторые пользователи считают косметически более значимой. Другими материалами, которые могут использоваться для изготовления жидкой линзы, являются, например, но без ограничения, карбоната диэтилгликоль бисалил (DEG-ВАС), поли(метилметакрилат), РММА и патентованный комплекс полимочевины, торговое наименование Trivex (PPG).
Жесткие линзы обычно отливаются или формуются из полимера, используя пару литейных форм. Кривизна поверхности литейных форм может соответствовать характеристике торической кривой, которая требуется для определенной единицы складского хранения (SKU). Способность обеспечивать значительный диапазон настройки оптической силы представляет собой важное преимущество жидких линз в сборе в терминах стоимости и числа SKU по сравнению с традиционными офтальмологическими линзами. Например, диапазон отрицательной оптической силы от приблизительно -0.25D до приблизительно -7.25D может быть покрыт тремя SKU для коррекции только сферических ошибок, и 51 SKU - для коррекции как сферических, так и астигматических ошибок в диапазоне от приблизительно 0.0D до приблизительно -4.00D.
В одном примере осуществления оптика жесткой линзы этих примеров осуществления, особенно контактирующая с воздухом поверхность, может быть сделана асферической для коррекции сферической аберрации при внеосевом падении, а также для снижения толщины линзы.
В одном примере осуществления гибкая мембрана 120 изготавливается из полимера с межмолекулярными связями или из полимера, который может быть растянут, и примет сферическую форму при вспучивании, но возвратится к своей исходной форме при снятии вспучивания. Мембрана 120 может иметь различные значения толщины в различных своих точках, и может иметь различные модули механического напряжения по различным направлениям, или различные модули механических напряжений в различных ее точках. Альтернативные примеры осуществления мембраны 120 могут содержать любую комбинацию приведенных выше особенностей.
Когда некруглая жидкая линза раздувается, то кривизна выпуклой поверхности изменяется по ориентации и может развиться астигматизм. В одном примере осуществления эта созданная ошибка астигматизма минимизируется изменением жесткости мембраны, как функции от направления приложенного механического или гидростатического напряжения, или изменением ее положения относительно геометрического центра жидкой линзы. Профили толщины мембраны 120 могут быть созданы, например, литьем под давлением или выдувным формированием мембраны. Зависимость модуля упругости мембраны 120 от ориентации может быть создана, например, двухосевым механическим напряжением мембраны при повышающейся температуре и последующим охлаждением под нагрузкой. В одном примере осуществления допустимо отношение механических напряжений от 2.0:1 до 3.0:1.
Модуль растяжения мембраны 120 также может модулироваться от точки к точке наложением жесткого, с большим значением модуля, покрытия на мембрану 120 и изменением толщины покрытия от точки к точке, как определяется, например, в форме таблицы провеса. Такое покрытие может быть керамическим, таким, например, как SiOx или SixNy. Дополнительно или альтернативно могут быть использованы другие керамические покрытия, осаждаемые паром, такие как оксиды алюминия (Al2O3 или TiO2). Могут быть использованы оконтуренные покрытия, например, использованием маски при нанесении покрытия химическим или физическим осаждением в паровой фазе, или изменением времени экспозиции поверхности при покрытии в паровой форме использованием предварительно запрограммированного устройства затенения, которое перемещается вдоль определенной траектории при данной скорости.
В одном примере осуществления мембрана 120 образует надежный и прочный барьер для диффузии жидкости внутрь полости и является прочной к проколам при потребительских офтальмологических применениях. В одном примере осуществления мембрана 120 выполнена из ориентированных или частично кристаллических полимеров, которые имеют высокие температуры стеклования, такие как 100°C или выше (например, 130°C или выше), высокие точки плавления, хотя они могут иметь относительно низкую температуру стеклования, например поливинилфторида (TEDLAR, поставляемый на коммерческой основе Du Pont Corp., Уилмингтон, Делавэр), и высокое растяжение до разрыва, такое как 120% или более, что будет предоставлять адекватную жесткость и прочность на прокол. Точки стеклования и плавления полимеров, используемых для мембран, представлены в Таблице 1. Если для мембраны 120 используются частично кристаллический полимер, такой как РЕЕК (полиэфир эфир кетон), или фторполимеры, такие как TEDLAR, поливинилиденфторид (PVDF) или PTFE, то точка плавления может составлять 150°C или выше. В качестве материалов мембраны могут быть использованы полиолефины, такие как поли(норборнен). К другим полимерам, подходящим для использования в качестве материалов мембраны, относятся, например, но без ограничения, полисульфоны, полиуретаны, политиоуретаны, полиэтилентерефталат, полимеры циклоолефинов и алифатические или алициклические полиэфиры.
| Таблица 1 | ||
| Полимер | Температура стеклования | Точка плавления |
| Поливинилфторид (TEDLAR™) | 41°C | 200°C |
| Поливинилиденфторид (PVDF) | -40°C | 175°C |
| Политетрафторэтилен (PTFE) | 127°C | 327°C |
| Полиэтилентетрафторэтилен (ETFE) | 147°C | 265°C |
| Полиэфир эфир кетон (PEEK) | 145°C | 395°C |
На Фиг.2 представлена таблица, которая показывает оптические характеристики различных линз в сборе, охватывающие диапазон положительной оптической силы, в соответствии с различными примерами осуществления изобретения, такими, например, как линза в сборе на Фиг.1. Значения таблицы были вычислены для линзы в сборе, имеющей тело жесткой линзы ПО, выполненной из поликарбоната бисфенола А, показатель преломления которого равен 1.59. Линза в сборе, используемая для вычисления значений таблицы 2, содержала также жидкость 140, которая представляет собой кремнийорганическое соединение (полисилоксан), имеющее показатель преломления 1.50. Любой специалист в данной области техники понимает, что могут быть использованы другие материалы линзы и жидкости в соответствии с примерами осуществления, описанными здесь, для получения различных диапазонов возможной настройки и/или оптических сил жестких линз.
Строка 1 таблицы на Фиг.2 показывает оптические характеристики одного примера осуществления жидкой линзы в сборе 100 настоящего изобретения. Этот пример осуществления содержит тело жесткой линзы 110, имеющей радиус кривизны приблизительно 295 мм. Оптическая сила тела жесткой линзы 110 составляет приблизительно 3.0D, а передняя кривизна тела жесткой линзы 110 имеет радиус кривизны приблизительно 116 мм.
Оптическая сила этого примера осуществления жидкой линзы в сборе 100 имеет самое меньшее положительное значение, когда мембрана 120 является плоской. Оптическая сила жидкой линзы этого примера осуществления составляет приблизительно 1.7D. В результате, когда мембрана 120 является плоской, результирующая оптическая сила этого примера осуществления жидкой линзы в сборе 100 составляет приблизительно 4.7D.
Результирующая оптическая сила жидкой линзы в сборе 100 может поэтому быть повышена инжекцией дополнительной жидкости в полость, что будет приводить к увеличению давления жидкости и создавать растяжение мембраны 120. В одном примере осуществления кривизна мембраны после раздувания составляет приблизительно 125 мм. В результате оптическая сила этого примера осуществления жидкой линзы в сборе после раздувания составляет приблизительно 7.7D. Соответственно, после раздувания оптическая сила элемента жидкой линзы будет повышена приблизительно на 3.0D.
На Фиг.3 показывается перспективное изображение сбоку части линзы в соответствии с другим примером осуществления изобретения. Линза этого примера осуществления может быть выполнена так, чтобы охватывать самые низкие значения положительной оптической силы, а также нулевую оптическую силу и низкие значения отрицательной оптической силы, например, от +1.75D до -1.00D.
В одном примере осуществления жидкая линза в сборе 300 содержит по меньшей мере одно тело жесткой линзы 310, гибкую мембрану 320, присоединенную к телу линзы 310 по краю 330 так, что образует уплотнение, предотвращающее поступление жидкости в полость или вытекание жидкости из полости, образованной между телом жесткой линзы 310 и мембраной 320, и слой жидкости 340, заполняющей пространство между мембраной 320 и телом жесткой линзы 310.
На Фиг.4 показывается перспективное изображение сбоку части линзы в соответствии с другим примером осуществления изобретения. Этот пример осуществления может быть выполнен таким, чтобы охватывать диапазон отрицательной оптической силы, например от -10D до -2D.
В одном примере осуществления жидкая линза в сборе 400 содержит по меньшей мере одно тело жесткой линзы 410, гибкую мембрану 420, присоединенную к телу линзы 410 по краю 430 так, чтобы образовывать уплотнение, предотвращающее поступление жидкости в полость или вытекание жидкости из полости, образованной между телом жесткой линзы 410 и мембраной 420, и слой жидкости 440, заполняющей пространство между мембраной 420 и телом жесткой линзы 410.
Тело жесткой линзы 410 является отрицательной жесткой линзой, имеющей вогнутую внутреннюю поверхность для достижения результирующей низкой оптической силы. В одном примере осуществления гибкая мембрана 420 устанавливается перед телом жесткой линзы 410, так что гибкая мембрана 420 располагается на некотором удалении от пользователя, когда он носит очки. В одном примере осуществления, например, передняя кривизна жесткой линзы составляет приблизительно 3.00D, оптическая сила жесткой линзы составляет приблизительно -1.00D, а радиус кривизны задней поверхности составляет приблизительно 147.5 мм. В результате оптическая сила жидкой линзы при наименьшем значении ее оптической силы составляет приблизительно 3.39D, а оптическая сила в полном сборе составляет 2.39D. Соответственно, диапазон возможной настройки этого примера осуществления составляет от приблизительно 2.39D до приблизительно 5.39D.
В одном примере осуществления жидкая линза в сборе 400 настраивается так, чтобы достигать в результате отрицательную оптическую силу. В этом примере осуществления тело жесткой линзы 410 является отрицательной жесткой линзой, имеющей вогнутую внутреннюю поверхность. Гибкая мембрана 420 присоединяется к телу линзы 410 по краю 430 так, что образует уплотнение, предотвращающее поступление жидкости в полость или вытекание жидкости из полости, образованной между телом жесткой линзы 410 и мембраной 420, и слой жидкости 440, заполняющей пространство между мембраной 420 и телом жесткой линзы 410. В этом примере осуществления жидкая линза в сборе 400 сконфигурирована так, чтобы при растяжении мембраны 420 оптическая сила жидкой линзы, которая содержит мембрану 420 и жидкость 440, имела бы более высокое положительное значение, чем отрицательная оптическая сила тела жесткой линзы 410. Если жесткая линза сама по себе является в достаточной мере отрицательной, то жидкая линза в сборе 400 будет иметь в результате отрицательную оптическую силу, даже когда гибкая мембрана растягивается.
На Фиг.5 представлена таблица, которая показывает оптические характеристики различных линз в сборе, которые охватывают отрицательный диапазон оптической силы и диапазон оптической силы от отрицательного до положительного в соответствии с различными примерами осуществления изобретения. Эти значения были вычислены для линзы в сборе, имеющей тело жесткой линзы 410, выполненной из поликарбоната бисфенола А, показатель преломления которого составляет 1.59. Линза в сборе, используемая для вычисления значений таблицы 5, содержит также жидкость 440, которая представляет собой кремнийорганическое соединение (полисилоксан), имеющее показатель преломления 1.50. Любой специалист в этой области техники понимает, что при использовании различных материалов могут быть получены и различные значения.
Оптическая сила примеров осуществления жидких линз в сборе, раскрытых здесь, содержат пять параметров: (1) оптическая сила жесткой линзы, (2) кривизна поверхности жесткой линзы, контактирующей с жидкостью, (3) кривизна мембраны, (4) показатель преломления жидкости и (5) толщина слоя жидкости. Эта линзовая система может быть соответственно проанализирована как система, имеющая три поверхности, два показателя преломления (материал жесткой линзы и жидкость) и две толщины. Поскольку оптическая сила примеров осуществления жидкой линзы в сборе может быть изменена только в положительном направлении, то оптическая сила самой жесткой линзы является минимально возможной величиной оптической силы, на которую может быть настроена жидкая линза в сборе.
Для покрытия диапазона положительных оптических сил выбирается диапазон положительных оптических сил жесткой линзы. Радиусы кривизны передней поверхности (называемой также передняя кривая или базовая кривая) также выбирается. Этот процесс выбора может содержать анализ качества изображения для каждой конфигурации, а также косметические факторы, такие как покров лица.
Передняя поверхность конкретной линзы может быть создана, базируясь на показателе преломления материала.
В одном примере осуществления с целью таких вычислений оптическая сила жидкой линзы в сборе может быть упрощенно представлена как функция оптической силы жесткой линзы, оптической силы элемента жидкой линзы и радиуса кривизны поверхности жесткой линзы, контактирующей с жидкостью. Показатель преломления мембраны не требуется принимать во внимание, поскольку в этой конфигурации мембрана является очень тонкой и может моделироваться как остаточная однородность в толщине по полному диапазону раздувания. Тем не менее, показатель преломления мембраны является важным параметром проектирования, поскольку он может быть согласован с показателем преломления жидкости в жидкой линзе.
Вышеупомянутые примеры демонстрируют способы покрытия сферического диапазона коррекции зрения, требуемого для типичной популяции населения. Жесткая линза может также быть выполнена с торической коррекцией для корректирования астигматической ошибки. В одном примере осуществления эта коррекция реализуется на поверхности жесткой линзы, которая контактирует с воздухом. Типичная астигматическая ошибка применительно к населению лежит в диапазоне от приблизительно -0.25D до приблизительно -4.00D, ступенчато по 0.25D, с тем чтобы охватывать 95% населения.
Хотя выше были описаны различные примеры осуществления настоящего изобретения, следует понимать, что они были представлены только через примеры и не вносят ограничений. Специалистам в релевантной области техники будет очевидно, что могут быть сделаны различные изменения в форме и деталях без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Таким образом, объем и диапазон настоящего изобретения не должен быть ограничен каким-либо из описанных выше примеров осуществления, но должен быть определен только в соответствии с последующими пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.
Далее, целью вышеприведенного реферата является предоставление возможности Управлению патентами США и товарных знаков и в целом общественности, а особенно ученым, инженерам и практикам в этой области техники, которые не знакомы с патентом или юридической терминологией или фразеологией, быстро определить из беглого просмотра природу и сущность технического раскрытия заявки. Рефератом никоим образом не предполагается ставить ограничения на диапазон настоящего изобретения.
1. Жидкая линза в сборе, содержащая:
переднюю жесткую линзу;
полужесткую мембрану, которая содержит:
(i) мембрану, при этом мембрана является:
a. однородной по толщине, и
b. до того как быть использованной в жидкой линзе в сборе, сконфигурирована так, чтобы находиться в напряженном состоянии и иметь отношение напряжений в диапазоне от 2.0: 1 до 3.0:1, и
(ii) оконтуренное покрытие мембраны, при этом оконтуренное покрытие мембраны охватывает всю поверхность мембраны;
где полужесткая мембрана может раздуваться от минимального уровня выпуклости до максимального уровня выпуклости,
оконтуренное покрытие мембраны; и
слой жидкости между передней жесткой линзой и полужесткой мембраной,
при этом передняя линза сконфигурирована так, что имеет отрицательную оптическую силу,
жесткость полужесткой мембраны является функцией направления приложенного механического или гидростатического напряжения, и
при этом толщина покрытия мембраны изменяется по всей длине полужесткой мембраны.
2. Жидкая линза в сборе по п. 1, отличающаяся тем, что упомянутая передняя линза имеет двояковогнутую геометрию.
3. Жидкая линза в сборе по п. 1, отличающаяся тем, что жидкая линза в сборе сконфигурирована так, что имеет результирующую отрицательную оптическую силу, когда мембрана растягивается до максимального уровня выпуклости.
4. Жидкая линза в сборе по п. 1, отличающаяся тем, что жидкая линза в сборе сконфигурирована так, что имеет результирующую отрицательную оптическую силу, когда мембрана раздувается между минимальным уровнем выпуклости и максимальным уровнем выпуклости.
5. Жидкая линза в сборе по п. 1, отличающаяся тем, что жидкая линза в сборе сконфигурирована так, что имеет результирующую положительную оптическую силу, когда мембрана раздувается до максимального уровня выпуклости.
6. Жидкая линза в сборе по п. 1, отличающаяся тем, что жидкая линза в сборе сконфигурирована так, что имеет результирующую положительную оптическую силу, когда мембрана частично раздувается между минимальным уровнем выпуклости и максимальным уровнем выпуклости.
7. Жидкая линза в сборе по п. 1, отличающаяся тем, что жидкая линза в сборе сконфигурирована так, что имеет диапазон оптической силы в 3 диоптрии между минимальным уровнем выпуклости и максимальным уровнем выпуклости.
8. Жидкая линза в сборе по п. 1, отличающаяся тем, что жидкая линза в сборе имеет некруглую форму.
9. Жидкая линза в сборе по п. 8, отличающаяся тем, что поверхность передней линзы, не примыкающая к слою жидкости, является вогнутой.
10. Жидкая линза в сборе по п. 1, отличающаяся тем, что поверхность передней линзы, примыкающая к слою жидкости, является вогнутой.
11. Корректирующий окуляр, содержащий две жидкие линзы в сборе, при этом каждая жидкая линза в сборе содержит:
переднюю жесткую линзу;
полужесткую мембрану, которая содержит:
(i) мембрану, при этом мембрана является:
а. однородной по толщине, и
b. до того как быть использованной в жидкой линзе в сборе, сконфигурирована так, чтобы находиться в напряженном состоянии и иметь отношение напряжений в диапазоне от 2.0: 1 до 3.0:1, и
(ii) оконтуренное покрытие мембраны, при этом оконтуренное покрытие мембраны охватывает всю поверхность мембраны;
где полужесткая мембрана может раздуваться от минимального уровня выпуклости до максимального уровня выпуклости,
оконтуренное покрытие мембраны; и
слой жидкости между передней жесткой линзой и полужесткой мембраной,
при этом передняя линза сконфигурирована так, что имеет отрицательную оптическую силу,
жесткость полужесткой мембраны является функцией направления приложенного механического или гидростатического напряжения, и
при этом толщина покрытия мембраны изменяется по всей длине полужесткой мембраны.
12. Корректирующий окуляр по п. 11, отличающийся тем, что одна или более жидких линз в сборе сконфигурирована так, что имеет результирующую отрицательную оптическую силу, когда мембрана раздувается до максимального уровня выпуклости.
13. Корректирующий окуляр по п. 11, отличающийся тем, что одна или более жидких линз в сборе сконфигурирована так, что имеет результирующую отрицательную оптическую силу, когда мембрана раздувается между минимальным уровнем выпуклости и максимальным уровнем выпуклости.
14. Корректирующий окуляр по п. 11, отличающийся тем, что одна или более жидких линз в сборе сконфигурирована так, что имеет результирующую положительную оптическую силу, когда мембрана раздувается до максимального уровня выпуклости.
15. Корректирующий окуляр по п. 11, отличающийся тем, что одна или более жидких линз в сборе сконфигурирована так, что имеет результирующую положительную оптическую силу, когда мембрана частично раздувается между минимальным уровнем выпуклости и максимальным уровнем выпуклости.
16. Корректирующий окуляр по п. 11, отличающийся тем, что одна или более жидких линз в сборе сконфигурирована так, что имеет диапазон оптической силы в 3 диоптрии между минимальным уровнем выпуклости и максимальным уровнем выпуклости.
17. Корректирующий окуляр по п. 11, отличающийся тем, что одна или более жидких линз в сборе имеет некруглую форму, если смотреть спереди жидкой линзы в сборе.
18. Корректирующий окуляр по п. 17, отличающийся тем, что одна или более жидких линз содержит вогнутую поверхность, примыкающую к слою жидкости.
19. Корректирующий окуляр по п. 11, отличающийся тем, что одна или более жидких линз содержит вогнутую поверхность, примыкающую к слою жидкости.
