Офтальмологическое устройство с изменяемыми оптическими свойствами, включающее жидкокристаллические элементы

Офтальмологическое устройство с изменяемыми оптическими свойствами, включающее жидкокристаллические элементы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОТСЫЛКИ НА СМЕЖНЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящая заявка на патент испрашивает преимущество, заявленное в предварительной заявке на патент США № 61/878,723, поданной 17 сентября 2013 г.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Область применения изобретения

Настоящее изобретение описывает устройство офтальмологической линзы с возможностью изменения оптических свойств, а более конкретно, в некоторых вариантах осуществления, изготовление 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 заданными оптическими характеристиками. Контактная линза, например, может предоставлять одно или более из: коррекции характеристик зрения; косметического улучшения; и терапевтического воздействия, но только некоторого 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 линзу активного агента позволяет использовать линзу в терапевтических целях.

На сегодняшний день оптические характеристики офтальмологической линзы обусловливаются ее физическими характеристиками. По существу, оптическую конфигурацию определяют и затем придают ее линзе в процессе изготовления, например отливкой или токарной обработкой. После того как линза изготовлена, ее оптические характеристики остаются постоянными. Однако пользователям может оказаться полезной возможность периодически иметь более одной доступной оптической силы для обеспечения аккомодации зрения. В отличие от тех, кто пользуется очками и может менять очки для изменения оптической коррекции, пользователи контактных либо интраокулярных линз до сих пор не имели возможности без значительных усилий менять оптические характеристики при таких способах коррекции зрения.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Соответственно, настоящее изобретение включает в себя инновации, относящиеся к вставке с изменяемыми оптическими свойствами, использующей жидкокристаллические элементы, которая может обладать энергообеспечением и быть включена в офтальмологическое устройство и выполнена с возможностью изменения оптических свойств линзы. Примеры таких офтальмологических устройств могут включать в себя контактную линзу или интраокулярную линзу. К тому же здесь представлены способы и устройство для изготовления офтальмологических линз со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, использующей жидкокристаллические элементы. Ряд вариантов осуществления изобретения также включает в себя литую силикон-гидрогелевую контактную линзу с жесткой или формируемой вставкой с энергообеспечением, которая дополнительно включает в себя часть с изменяемыми оптическими свойствами, при этом вставка включена в офтальмологическую линзу биосовместимым образом.

Таким образом, настоящее изобретение включает в себя описание офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, устройство изготовления офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, а также способы их производства. Источник энергии может быть размещен на изменяемой оптической вставке, а вставка может быть размещена вблизи от одной или обеих частей формы для литья: первой части формы для литья и второй части формы для литья. Реакционная смесь мономера помещается 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 образуя полость линзы с несущей вставкой с энергообеспечением и по меньшей мере некоторым количеством реакционной смеси мономера в полости линзы. Реакционная смесь мономера подвергается воздействию актиничного излучения для образования офтальмологических линз. Линзы формируются посредством управления потоком актиничного излучения, которым облучается реакционная смесь мономера. В некоторых вариантах осуществления край офтальмологической линзы или герметизирующий вставку слой может быть образован из стандартных гидрогелевых составов 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 изготовления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, использующей жидкокристаллические элементы, и получаемые в результате вставки представляют собой важные аспекты различных вариантов осуществления. В ряде вариантов осуществления жидкий кристалл размещается между слоями центрирования, которые могут устанавливать ориентацию покоя жидкого кристалла. Два упомянутых слоя центрирования электрически связаны с источником энергии электродами, размещенными на слоях подложки, которая содержит часть с изменяемыми оптическими свойствами. Электроды могут иметь энергообеспечение через промежуточное соединение с источником энергии или непосредственно через компоненты, встроенные во вставку.

Подача питания к слоям центрирования может вызывать сдвиг жидкого кристалла из ориентации покоя в ориентацию с энергообеспечением. В примерах 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.

Результирующее центрирование и ориентация молекул воздействует на свет, проходящий через слой жидкого кристалла, вызывая, таким образом, изменение во вставке с изменяемыми оптическими свойствами. Например, преломляющие характеристики, получаемые в результате центрирования и ориентации, влияют на падающий свет. К тому же, такое воздействие может включать в себя эффект нарушения поляризации света. Некоторые варианты осуществления могут включать вставку с изменяемыми оптическими свойствами, в которой подача питания изменяет фокальные характеристики линзы.

В ряде вариантов осуществления между слоем центрирования и электродом располагается диэлектрический материал. Такие варианты осуществления могут включать в себя диэлектрический материал с объемными свойствами, такими как, например, предварительно сформированная форма. Другие варианты осуществления могут включать в себя второй слой диэлектрического материала, причем толщина первого слоя диэлектрического материала имеет разную толщину в области внутри оптической зоны, в результате чего в слое жидкокристаллического материала образуется изменяющееся электрическое поле. В альтернативных вариантах осуществления устройство офтальмологической линзы включает в себя первый слой диэлектрического материала, которое представляет собой смесь двух веществ с похожими оптическими свойствами и различными низкочастотными диэлектрическими свойствами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеизложенные и прочие элементы и преимущества настоящего изобретения станут понятны после следующего более подробного описания 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 изобретения.

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

На Фиг. 3 приводится сечение 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. 4 представлено сечение варианта осуществления устройства офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкого кристалла.

На Фиг. 5 представлен пример варианта осуществления офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкого кристалла.

На Фиг. 6 представлен альтернативный пример осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в котором части с изменяемыми оптическими свойствами могут быть образованы из жидкого кристалла.

На Фиг. 7 представлены этапы способа изготовления офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, которая может быть образована из жидкого кристалла.

На Фиг. 8 представлен пример компонентов устройства, предназначенного для помещения вставки с изменяемыми оптическими свойствами из жидкого кристалла в часть формы для литья офтальмологической линзы.

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

На Фиг. 10 представлен альтернативный пример осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкого кристалла.

На Фиг. 11 представлен альтернативный пример осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкого кристалла.

На Фиг. 12А-В представлен альтернативный пример осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкого кристалла.

На Фиг. 13А-С представлен альтернативный пример варианта осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкого кристалла.

На Фиг. 14А-В представлен альтернативный пример осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкого кристалла.

На Фиг. 15 представлен альтернативный пример осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкого кристалла.

На Фиг. 16А-В представлен альтернативный пример осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкого кристалла.

На Фиг. 17А-В представлен альтернативный пример осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкого кристалла.

На Фиг. 17С, D, E представлен альтернативный пример осуществления слоя центрирования для примера осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкого кристалла. На Фиг. 17F представлен альтернативный пример осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкого кристалла, и уравнения, имеющие большое значение для данного варианта осуществления.

На Фиг. 18 и 18А приведен пример осуществления структурирования жидких кристаллов и пример оптических показателей устройства указанного типа.

На Фиг. 19А и 19В представлен альтернативный пример осуществления структурирования жидких кристаллов, которые могут содержаться во вставках с изменяемыми оптическими свойствами.

На Фиг. 20 приведен крупный план для вариантов осуществления, относящихся к типу, представленному на Фиг. 19.

На Фиг. 21, 21A, 21B и 21C представлен альтернативный пример осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкого кристалла.

На Фиг. 22, 22A, 22B и 22C представлен альтернативный пример осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкого кристалла.

На Фиг. 23 представлен альтернативный пример осуществления вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкого кристалла, и приводятся возможные варианты изменения компонентов поляризованного света при прохождении линзы такого варианта осуществления.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение включает в себя способы и устройства для изготовления офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, в которой часть с изменяемыми оптическими свойствами образована из жидкого кристалла. К тому же настоящее изобретение включает в себя офтальмологическую линзу со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, образованной из жидкого кристалла, встроенного в офтальмологическую линзу.

В соответствии с настоящим изобретением 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 осуществления материалы, содержащие источник энергии, могут быть герметизированы и изолированы от среды, в которую помещают офтальмологическую линзу.

Для изменения оптической части используют регулирующее устройство, управляемое пользователем. Регулирующее устройство может включать в себя, например, электронное или пассивное устройство для увеличения или уменьшения выходного напряжения. Некоторые примеры осуществления также могут включать в себя автоматизированное регулирующее устройство, предназначенное для изменения части с изменяемыми оптическими свойствами посредством автоматизированного устройства в соответствии с измеренным параметром или данными, введенными пользователем. Данные могут вводиться носителем, например, с помощью переключателя, контролируемого беспроводным устройством. Беспроводное устройство может включать в себя, например, радиочастотное управление, магнитную коммутацию, а также индуктивную коммутацию. В другом примере осуществления активация может происходить в ответ на воздействие биологической функции или в ответ на показания датчика внутри офтальмологической линзы. В других примерах осуществления, не имеющих ограничительного характера, активация может происходить также в результате изменения освещенности окружающей среды.

В ряде примеров осуществления вставка также включает в себя часть с изменяемыми оптическими свойствами, образованную из слоев жидкого кристалла. Изменение оптической силы может происходить тогда, когда электрические поля, создаваемые подачей питания к электродам, вызывают переориентацию внутри слоя жидкого кристалла, сдвигая, таким образом, молекулы из ориентации покоя в ориентацию с энергообеспечением. В других альтернативных примерах осуществления используются другие эффекты, вызванные изменением слоев жидкого кристалла в результате подачи питания к электродам, например вращение углов поляризации.

В некоторых примерах осуществления изобретения с слоями жидкого кристалла в неоптической зоне офтальмологической линзы присутствуют элементы с энергообеспечением, в то время как другие примеры осуществления изобретения не требуют подачи питания. В вариантах осуществления, не требующих подачи питания, жидкий кристалл может изменяться 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 ось поляризации второй линзы поворачивается относительно первой линзы, позволяет получить линзу, которая способна изменять коэффициент преломления неполяризованного естественного освещения.

Комбинируя электрически активные слои жидкого кристалла с электродами, можно получить физический объект, управляемый приложением электрического поля к электродам. Если в периферической зоне жидкокристаллического слоя присутствует слой диэлектрика, то поле слоя диэлектрика и поле жидкокристаллического слоя объединяются в поле электродов. Характер трехмерной формы комбинации полей слоев оценивается, основываясь на принципах электродинамики геометрии слоя диэлектрика 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 осуществления такое придание формы приводит к образованию линз, способных приобретать изменяемые фокальные свойства.

Альтернативный пример осуществления может предусматривать вариант, при котором физические элементы линзы, содержащие слои жидких кристаллов, меняют свою форму таким образом, чтобы обеспечивать изменение фокальных свойств. При этом электрически регулируемый показатель преломления слоя жидких кристаллов можно использовать для внесения изменений в фокальные свойства линзы в зависимости от прилагаемого электрического поля в слое жидкого кристалла за счет применения электродов. Форма, которую передняя поверхность оболочки придает слою жидкого кристалла, и форма, которую задняя поверхность оболочки придает жидкому кристаллу, могут в первую очередь определять фокальные свойства системы.

В следующих разделах будет приведено подробное описание примеров осуществления настоящего изобретения. Описания как предпочтительных, так и альтернативных вариантов осуществления изобретения являются только примерами осуществления изобретения, предполагается, что специалисту в области, к которой относится изобретение, будут понятны возможности создания модификаций и других вариантов осуществления изобретения. Следовательно, предполагается, что примеры осуществления не ограничивают объем настоящего изобретения.

СПИСОК ТЕРМИНОВ

В приведенном ниже описании и пунктах формулы настоящего изобретения использован ряд терминов, для которых будут приняты следующие определения:

Слой центрирования: в рамках настоящего изобретения относится к слою, смежному с жидкокристаллическим слоем, воздействующим и центрирующим ориентацию молекул внутри жидкокристаллического слоя. Результирующее центрирование и ориентация молекул воздействует на свет, проходящий через слой жидкого кристалла. Например, преломляющие характеристики, получаемые в результате центрирования и ориентации, влияют на падающий свет. К тому же, такое воздействие может включать в себя эффект нарушения поляризации света.

Электрическая связь: в рамках настоящего изобретения 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, например, стремление ориентировать постоянные и индуцированные дипольные молекулы вдоль линий поля, к примеру, вызывает поле электрического потенциала.

С энергообеспечением: при использовании в настоящем документе относится к состоянию, в котором устройство может поставлять электрический ток или аккумулировать электрическую энергию.

Ориентация с энергообеспечением: в рамках настоящего изобретения относится к ориентации молекул жидкого кристалла при воздействии на них потенциального поля, подключенного к источнику энергии. Например, устройство, содержащее жидкие кристаллы, имеет одну ориентацию с энергообеспечением, если источник работает только в режиме вкл. и выкл. В других вариантах осуществления ориентация с энергообеспечением изменяется по шкале в зависимости от количества переданной энергии.

Энергия: в настоящем документе обозначает способность физической системы к совершению работы. В рамках настоящего изобретения многие применения могут относиться к указанной способности выполнения электрических действий при совершении работы.

Источник энергии: в настоящем документе обозначает устройство, выполненное 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.

Интраокулярная линза: в рамках настоящего изобретения относится к офтальмологической линзе, встроенной в глаз.

Линзообразующая смесь, или реакционная смесь, или реакционная смесь мономера (РСМ): при использовании в настоящем документе термин 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, например контактных или интраокулярных линз.

Линзообразующая поверхность: в настоящем документе обозначает поверхность, используемую для литья линзы. В ряде вариантов осуществления любая такая поверхность представляет собой поверхность оптической чистоты и качества, что указывает на то, что данная поверхность является достаточно гладкой и образована таким образом, что поверхность линзы, образованная при полимеризации линзообразующей смеси, находящейся в непосредственном контакте с поверхностью формы для литья, обладает оптически приемлемым качеством. Дополнительно, в ряде вариантов осуществления линзообразующая поверхность может иметь такую геометрию, которая необходима для придания поверхности линзы желаемых оптических характеристик, включая, например, сферическую, асферическую и цилиндрическую силу, коррекцию аберраций волнового фронта, коррекцию топографии роговицы.

Жидкий кристалл: при использовании в настоящем документе термин относится к состоянию вещества, имеющего свойства от стандартной жидкости и твердого кристалла. 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 в состоянии покоя. Ориентацию и фазы жидкого кристалла можно изменять с помощью внешних воздействий, таких как, например, температура, магнитное или электрическое поле, в зависимости от класса жидкого кристалла.

Литий-ионный элемент: при использовании в настоящем документе термин относится к электрохимическому элементу, в котором электрическая энергия вырабатывается в результате движения ионов лития через элемент. Такой электрохимический элемент, как правило, называется батареей и в стандартных формах допускает возможность подзарядки или перезарядки.

Несущая вставка или вставка: в настоящем документе обозначает формуемую или жесткую подложку, выполненную с возможностью поддерживать источник энергии внутри офтальмологической линзы. В ряде примеров осуществления несущая вставка также включает в себя одну или более часть с изменяемыми оптическими свойствами.

Форма для литья: в настоящем документе обозначает жесткий или полужесткий объект, который может применяться для формования линз из неполимеризованных составов. Некоторые предпочтительные формы для литья включают в себя использование формы из двух частей, формирующей переднюю криволинейную поверхность части и формирующей заднюю криволинейную поверхность части формы для литья.

Офтальмологическая линза, или линза: при использовании в настоящем документе термин относится к любому офтальмологическому устройству, расположенному в или на глазу. Данные устройства могут обеспечивать оптическую или косметическую коррекцию. Например, термин «линза» относится к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или иному устройству подобного назначения, служащему для коррекции или модификации зрения или для косметической коррекции физиологии глаза (например, изменения цвета радужной оболочки) без ущерба для зрения. В некоторых вариантах осуществления предпочтительные линзы, составляющие предмет настоящего изобретения, представляют собой мягкие контактные линзы, полученные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые включают в себя, например, силикон-гидрогели и фтор-гидрогели.

Оптическая зона: в настоящем документе обозначает область офтальмологической линзы, через которую смотрит пользователь офтальмологической линзы.

Оптическая сила: в настоящем документе обозначает совершенную работу или переданную энергию за единицу времени.

Перезаряжаемый или перезапитываемый: в настоящем документе обозначает возможность быть перезаряженным или переведенным в состояние с более высокой способностью к совершению работы. Множество вариантов применения в рамках настоящего изобретения могут относиться к возможности восстановления указанной способности, при которой электрический ток определенной величины генерируется в течение определенного восстановленного периода времени.

Перезапитывать или перезаряжать: в настоящем документе означает возвращение источника энергии в состояние с большей способностью выполнять работу. Множество вариантов применения в рамках настоящего изобретения могут быть связаны с восстановлением способности устройства генерировать электрический ток определенной величины в течение определенного восстановленного периода времени.

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

Ориентация покоя: в рамках настоящего изобретения относится к ориентации молекул жидкокристаллического устройства в состоянии покоя, то есть без энергообеспечения.

С изменяемыми оптическими свойствами: в настоящем документе относится к способности изменять оптические свойства, такие как, например, оптическую силу линзы или угол поляризации.

ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИЕ ЛИНЗЫ

На Фиг. 1 представлено устройство 100 для формирования офтальмологических устройств, содержащих герметизированные вставки. Устройство 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 ряде примеров осуществления материал гидрогелевого тела 103 представляет 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 осуществления могут включать в себя один жидкокристаллический слой; некоторые из этих вариантов описаны в следующих разделах. Применение устройства 100 может позволить создать новое офтальмологическое устройство, образованное из комбинации компонентов со множеством герметизированных областей.

В ряде примеров осуществления 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) прикрепляются по периферической зоне жесткого оптического элемента, и жесткий оптический элемент также может обеспечивать энергию и функциональность для полученной офтальмологической линзы.

На виде сверху 200 на Фиг. 2А и сечении 250 на Фиг. 2В показан пример осуществления 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 батарею щелочных аккумуляторов. 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, в позиции 205. В других примерах осуществления вставка может иметь элементы взаимосвязи, расположенные на ее поверхности.

В некоторых примерах осуществления вставка с изменяемыми оптическими свойствами 200 может включать в себя гибкий субстрат. Данный гибкий субстрат может иметь форму, приближенную к типичной форме линзы, аналогичным образом с тем, что было описано выше, или иными средствами. Однако для придания 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 может быть изменена по команде с помощью электрического тока, проходящего через часть с изменяемыми оптическими свойствами. В ряде примеров осуществления часть с изменяемыми оптическими свойствами 220 образована из жидкокристаллической тонкой пленки, расположенной 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 может принимать различного рода сигналы и соединяться с сенсорными элементами, которые могут находиться во вставке, например, элемент 215. В некоторых вариантах осуществления вставка с изменяемыми оптическими свойствами может быть инкапсулироваться в края линзы 255, которые могут быть образованы из гидрогелевого материала или другого подходящего материала с образованием офтальмологической линзы. В таких примерах осуществления офтальмологическая линза может содержать края 255 офтальмологической линзы и инкапсулированную вставку 200 офтальмологической линзы, которая сама по себе может содержать слои или области жидкокристаллического материала или состоять из жидкокристаллического материала.

Вставка с изменяемыми оптическими свойствами, содержащая жидкокристаллические элементы

На Фиг. 3, позиция 300, можно найти пример эффекта действия линзы для двух элементов линзы различной формы. Как отмечалось ранее, обладающая признаками изобретения вставка с изменяемыми оптическими свойствами, описанная в настоящем документе, может быть образована при введении системы электрода и жидкокристаллического слоя между двумя элементами линзы различной формы. Как показано в 350, система электрода и жидкокристаллического слоя может занимать пространство между двумя элементами линзы. Такими участками могут быть передний криволинейный элемент 320 и задний криволинейный элемент 310.

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

Точно также и без ограничительного характера задний криволинейный элемент 310 может иметь выпуклую по форме поверхность, которая соприкасается с пространством 350. В некоторых вариантах осуществления форма может дополнительно характеризоваться радиусом кривизны, который обозначается 345, и фокусной точкой 340. В соответствии со сферой охвата настоящего изобретения могут изготавливаться более сложные формы с различными параметрическими характеристиками; однако для наглядности может использоваться простая сферическая форма.

В качестве иллюстрации возможной работы линзы типа 300, материал, который содержится в элементах 310 и 320, может иметь заданное значение естественного показателя преломления, а жидкокристаллический слой в пространстве 350 может быть выбран, не имея ограничительного характера, таким образом, чтобы он соответствовал этому заданному значению показателя преломления. Таким образом, когда световые лучи проходят через элементы линзы 310 и 320 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 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 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. 4 показана офтальмологическая линза 400 со встроенной вставкой с изменяемыми оптическими свойствами 410. Офтальмологическая линза 400 может иметь переднюю криволинейную поверхность 401 и заднюю криволинейную поверхность 402. Вставка 410 имеет часть с изменяемыми оптическими свойствами 403 с жидкокристаллическим слоем 404. В некоторых примерах осуществления вставка 410 может иметь множество жидкокристаллических слоев 404 и 405. Части вставки 410 накладываются на оптическую зону офтальмологи