包括液晶元件的可变光学眼科装置 |
|||||||
| 申请号 | CN201410475254.9 | 申请日 | 2014-09-17 | 公开(公告)号 | CN104656272A | 公开(公告)日 | 2015-05-27 |
| 申请人 | 庄臣及庄臣视力保护公司; | 发明人 | S.R.比顿; L.德斯奧; F.A.弗里特施; P.潘多吉劳-斯; R.B.普格; J.D.里亚尔; S.塞拉克; N.V.塔比里安; A.托纳; O.尤斯科瓦; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了如前所述的用于将可变光学插入物提供到眼科镜片中的方法和设备。 能量 源能够对包含在所述眼科镜片内的所述可变光学插入物供电。在一些 实施例 中，眼科镜片由有机 硅 水 凝胶浇铸模塑。各种眼科镜片实体可包括电活性 液晶 层以电控制折射特性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种通电眼科镜片装置，包括： |
||||||
| 说明书全文 | 包括液晶元件的可变光学眼科装置[0002] 本专利申请要求2013年9月17日提交的美国临时专利申请序列号61/878,723的权益。 背景技术[0003] 1.技术领域 [0005] 2.相关领域的讨论 [0006] 传统上，诸如接触镜片或眼内镜片的眼科镜片提供预定的光学质量。接触镜片例如可提供下列中的一种或多种：视力矫正功能性；美容增强作用；以及治疗效果，但只提供一组视力矫正功能。每种功能由镜片的物理特性提供。基本上，将折射性质结合到镜片中的设计提供视力矫正功能性。结合到镜片中的颜料可提供美容增强作用。结合到镜片中的活性剂可提供治疗功能。 [0007] 目前已将眼科镜片的光学质量设计成镜片的物理特性。一般来讲，光学设计已经确定，然后在镜片的制造中(例如，通过浇铸模塑或车床加工)将其应用于镜片中。一旦所述镜片已经形成，所述镜片的所述光学质量就保持稳定。然而，佩戴者有时可发现有利的是具有不止一个光焦度可供其使用以提供视力调节。眼镜佩戴者可通过更换眼镜来改变光学矫正，与眼镜佩戴者不同的是，接触镜片佩戴者或眼内镜片佩戴者需要付出大量的努力才能改变其视力矫正的光学特性。 发明内容[0008] 因此，本发明包括涉及具有液晶元件的可变光学插入物的创新，所述可变光学插入物可通电并结合到眼科装置中，其能够改变镜片的光学质量。此类眼科装置的例子可包括接触镜片或眼内镜片。此外，提出了用于形成具有含液晶元件的可变光学插入物的眼科镜片的方法和设备。一些实施例还可包括具有刚性或可形成的通电插入物(其另外包括可变光学部分)的浇铸模塑的有机硅水凝胶接触镜片，其中插入物以生物相容性方式包括在眼科镜片内。 [0009] 因此，本发明包括具有可变光学插入物的眼科镜片、用于形成具有可变光学插入物的眼科镜片的设备及其制造方法的公开内容。可将能量源沉积于可变光学插入物上，并且可将该插入物放置在邻近第一模具部件和第二模具部件中的一者或两者处。将反应性单体混合物放置在第一模具部件和第二模具部件之间。将第一模具部件邻近第二模具部件定位以形成镜片腔体，该镜片腔体中具有通电的介质插入物和至少一些反应性单体混合物；该反应性单体混合物暴露于光化辐射中以形成眼科镜片。通过控制反应性单体混合物所承受的光化辐射来形成镜片。在一些实施例中，眼科镜片裙边或插入物封装层可由标准水凝胶眼科镜片制剂构成。具有可向多种插入物材料提供合格匹配特性的示例性材料可包括，例如Narafilcon族(包括Narafilcon A和Narafilcon B)和依他菲康族(包括依他菲康A)、Galyfilcon A和Senofilcon A。 [0010] 形成具有液晶元件的可变光学插入物的方法和所得的插入物是各种实施例的重要方面。在一些实施例中，液晶可位于两个对齐层之间，所述对齐层可设定液晶的静息取向。可通过沉积于含有可变光学部分的基底层上的电极使这两个对齐层与能量源电通信。可通过连接至能量源的中间互连件或直接通过嵌入插入物中的部件，来对电极通电。 [0011] 对齐层的通电可导致液晶从静息取向转变为通电取向。在用通或断两种通电水平操作的实施例中，液晶可仅具有一种通电取向。在其他可供选择的实施例中，在根据能量水平的规模进行通电的情况下，液晶可具有多种通电取向。 [0012] 所得的分子对齐和取向可影响穿过液晶层的光，从而导致可变光学插入物的变化。例如，对齐和取向可以将折射特性作用于入射光。另外，该效应可包括光的偏振的改变。一些实施例可包括可变光学插入物，其中通电改变镜片的聚焦特性。 [0013] 在一些实施例中，可将电介质材料沉积于对齐层和电极之间。此类实施例可包括具有三维特性诸如例如预成形形状的电介质材料。其他实施例可包括第二层电介质材料，其中第一电介质材料层的厚度横跨光学区内的区域而变化，从而产生横跨液晶材料层的变化的电场。在可供选择的实施例中，眼科镜片装置可包括第一电介质材料层，其可为具有相似的光学特性和相异的低频电介质特性的两种材料的复合物。附图说明 [0014] 下文是附图所示的本发明优选实施例的更为具体的说明，通过这些说明，本发明的上述及其他特征和优点将显而易见。 [0015] 图1示出了可用于实施本发明的一些实施例的示例性模具组件设备部件。 [0016] 图2A和2B示出了具有可变光学插入物实施例的示例性通电眼科镜片。 [0017] 图3示出了可变光学插入物的剖视图，其中可变光学插入物的前弯曲件和后弯曲件可具有不同曲率并且其中可变光学部分可由液晶构成。 [0018] 图4示出了具有可变光学插入物的眼科镜片装置实施例的剖视图，其中可变光学部分可由液晶构成。 [0019] 图5示出了可变光学插入物的示例性实施例，其中可变光学部分可由液晶构成。 [0020] 图6示出了可变光学插入物的可供选择的示例性实施例，其中可变光学部分可由液晶构成。 [0021] 图7示出了用于形成具有可由液晶构成的可变光学插入物的眼科镜片的方法步骤。 [0022] 图8示出了用于将由液晶构成的可变光学插入物放置在眼科镜片模具部件中的设备部件的例子。 [0023] 图9示出了可用于实施本发明的一些实施例的处理器。 [0024] 图10示出了可变光学插入物的可供选择的示例性实施例，其中可变光学部分可由液晶构成。 [0025] 图11示出了可变光学插入物的可供选择的示例性实施例，其中可变光学部分可由液晶构成。 [0026] 图12A-B示出了可变光学插入物的可供选择的示例性实施例，其中可变光学部分可由液晶构成。 [0027] 图13A-C示出了可变光学插入物的可供选择的示例性实施例，其中可变光学部分可由液晶构成。 [0028] 图14A-B示出了可变光学插入物的可供选择的示例性实施例，其中可变光学部分可由液晶构成。 [0029] 图15示出了可变光学插入物的可供选择的示例性实施例，其中可变光学部分可由液晶构成。 [0030] 图16A-B示出了可变光学插入物的可供选择的示例性实施例，其中可变光学部分可由液晶构成。 [0031] 图17A-B示出了可变光学插入物的可供选择的示例性实施例，其中可变光学部分可由液晶构成。 [0032] 图17C、D、E示出了用于可变光学插入物的示例性实施例的对齐层的可供选择的示例性实施例，其中可变光学部分可由液晶构成。图17F示出了可变光学插入物的可供选择的示例性实施例，其中可变光学部分可由液晶构成，以及实施例的类型的效能(merit)方程式。 [0033] 图18和18A示出了液晶的图案化的示例性实施例和由所述类型的装置得出的示例性光学结果。 [0034] 图19A和19B示出了可结合到可变光学插入物中的液晶的图案化的可供选择的示例性实施例。 [0035] 图20示出了图19中所示类型的实施例的近视图。 [0036] 图21、21A、21B和21C示出了可变光学插入物的可供选择的示例性实施例，其中可变光学部分可由液晶构成。 [0037] 图22、22A、22B和22C示出了可变光学插入物的可供选择的示例性实施例，其中可变光学部分可由液晶构成。 [0038] 图23示出了可变光学插入物的可供选择的示例性实施例，其中可变光学部分可由液晶构成，以及在穿过实施例时偏振光分量可受影响的方式。 具体实施方式[0039] 本发明包括用于制造具有可变光学插入物的眼科镜片的方法和设备，其中可变光学部分由液晶构成。此外，本发明包括具有可变光学插入物的眼科镜片，所述可变光学插入物由液晶构成并结合到所述眼科镜片中。 [0041] 可使用佩戴者控制的调整装置来改变光学部分。所述调整装置可包括例如用于增加或减少电压输出的电子装置或无源装置。一些示例性实施例还可包括自动调整装置以根据已测量的参数或佩戴者输入通过自动设备来改变可变光学部分。佩戴者输入可包括例如无线设备所控制的开关。无线可包括例如无线电频率控制、磁力切换和电感切换。在其他示例性实施例中，可响应于生物功能或响应于眼科镜片内的感应元件的测量值而发生激活。其他示例性实施例可由通过作为非限制性例子的环境照明条件的变化所触发的激活。 [0042] 在一些示例性实施例中，插入物还包括由液晶层构成的可变光学部分。当电极通电所形成的电场导致液晶层内重新对齐从而使分子从静息取向转变为通电取向时，光焦度可发生变化。在其他可供选择的示例性实施例中，可利用通过电极通电改变液晶层所导致的不同效应，例如偏振角的旋转。 [0043] 在具有液晶层的一些示例性实施例中，在眼科镜片的非光学区部分中可存在可进行通电的元件，而其他示例性实施例可不需要通电。在不进行通电的实施例中，液晶可基于一些外部因素，例如环境温度或环境光线而被动地变化。 [0044] 液晶镜片可向入射到其主体上的偏振光提供电力可变的折射率。其中偏振轴在第二镜片中相对于第一镜片旋转的两种镜片的组合允许镜片元件能够改变环境非偏振光的折射率。 [0045] 通过将电活性液晶层与电极组合，可得到通过施加横跨电极的电场可被控制的物理实体。如果在液晶层周边上存在有电介质层，那么横跨电介质层的场和横跨液晶层的场可组合成横跨电极的场。在三维形状中，可基于电力学原理以及电介质层和液晶层的几何形状，来估计横跨各层的场的组合的性质。如果有效电厚度的电介质层以非均匀方式制成，那么横跨电极的场的效应可按照电介质的有效形状“成形”并在液晶层中产生维度形状的折射率变化。在一些示例性实施例中，此类成形可产生能够采用可变聚焦特性的镜片。 [0046] 当包含液晶层的物理镜片元件自身成形为具有不同聚焦特性时，可得到可供选择的示例性实施例。然后，基于通过使用电极施加横跨液晶层的电场，可将液晶层的电力可变的折射率用于引入镜片的聚焦特性的变化。前容纳表面与液晶层构成的形状以及后容纳表面与液晶层构成的形状可首先决定系统的聚焦特性。 [0047] 在以下部分中，将给出本发明的示例性实施例的详细描述。文中描述的优选实施例和替代实施例二者均仅为示例性实施例，并且应当理解，对于本领域中的技术人员而言其变化、修改和更改均可能显而易见。因此，应当理解，所述示例性实施例不对下述发明的范围构成限制。 [0048] 术语表 [0050] 对齐层：如本文所用，是指与液晶层相邻的影响并对齐液晶层内的分子取向的层。所得的分子对齐和取向可影响穿过液晶层的光。例如，对齐和取向可以将折射特性作用于入射光。另外，该效应可包括光的偏振的改变。 [0051] 电通信：如本文所用，是指受电场影响。就导电材料而言，该影响可由电流的流动引起或导致电流的流动。在其他材料中，其可以是电势场产生的影响，例如永久和感应分子偶极子沿着例如场力线取向的趋势。 [0052] 通电的：如本文所用，是指能够提供电流或能够在其内储存电能的状态。 [0053] 通电取向：如本文所用，是指当受到由能量源供能的势场效应的影响时液晶分子的取向。例如，如果能量源以导通或断开状态操作，那么包含液晶的装置可具有一种通电取向。在其他实施例中，通电取向可沿着受所施加的能量的量影响的规模变化。 [0054] 能量：如本文所用，是指使物理系统做功的能力。本发明中的多种用途可指所述能力在做功的过程中能够执行电动作。 [0055] 能量源：如本文所用，是指能够供能或使生物医学装置处于通电状态的装置。 [0056] 能量采集器：如本文所用，是指能够从环境中提取能量并将其转化为电能的装置。 [0057] 眼内镜片：如本文所用，是指嵌入眼睛内的眼科镜片。 [0058] 镜片形成混合物或反应性混合物或反应性单体混合物(RMM)：如本文所用，是指可固化并交联、或可交联以形成眼科镜片的单体或预聚物材料。各个实施例可包括具有一种或多种添加剂的镜片形成混合物，所述添加剂为例如：紫外阻滞剂、着色剂、光引发剂或催化剂和在眼科镜片例如接触镜片或眼内镜片中可能需要的其他添加剂。 [0059] 镜片形成表面：如本文所用，是指用于模塑镜片的表面。在一些实施例中，任何此类表面可具有光学质量表面光洁度，这表示它足够光滑并且被形成使得镜片表面在光学上是合格的，所述镜片表面通过与模塑表面接触的镜片形成混合物的聚合而形成。此外，在一些实施例中，镜片形成表面可具有为应用到镜片表面期望的光学特性所必需的几何形状，包括例如球面形状、非球面形状以及柱面度数、波前像差矫正和角膜拓扑矫正。 [0060] 液晶：如本文所用，是指具有介于常规液体与固态晶体之间的性质的物态。液晶不能以固体表征，但其分子表现出某种程度的对齐。如本文所用，液晶不限于特定的相或结构，但液晶可具有特定的静息取向。液晶的取向和相可通过外力操纵，例如温度、磁力或电力，具体取决于液晶的类别。 [0062] 介质插入物或插入物：如本文所用，是指能够支撑眼科镜片内的能量源的可形成的或刚性的基片。在一些示例性实施例中，介质插入物还包括一个或多个可变光学部分。 [0063] 模具：如本文所用，是指可以用于利用未固化的制剂来形成镜片的刚性或半刚性物体。一些优选的模具包括形成前弯曲模具部件和后弯曲模具部件的两个模具部件。 [0064] 眼科镜片或镜片：如本文所用，是指位于眼睛内或眼睛上的任何眼科装置。这些装置可提供光学矫正或可为美容的。例如，术语镜片可指用于矫正或改进视力或用于增强眼部生理美容(例如虹膜颜色)而不妨碍视力的接触镜片、眼内镜片、覆盖镜片、眼部插入物、光学插入物或其他类似装置。在一些示例性实施例中，本发明的优选镜片是由有机硅弹性体或水凝胶制成的软性接触镜片，其中水凝胶包括例如硅水凝胶和含氟水凝胶。 [0065] 光学区：如本文所用，是指眼科镜片的使用者通过其进行观看的眼科镜片的区域。 [0066] 功率：如本文所用，是指每单位时间内所做的功或所传递的能量。 [0067] 可再充电或可再通电：如本文所用，是指恢复到具有更大做功能力的状态的能力。在本发明内的许多用途可与能够在一定恢复时间段内使电流以一定速率流动的恢复能力相关。 [0068] 再通电或再充电：如本文所用，是指能量源恢复到具有更高做功能力的状态。本发明中的多种用途可涉及恢复装置使得电流在特定的恢复时间段内以特定速率流动的能力。 [0069] 从模具脱离：如本文所用，是指镜片完全从模具分离或只是松散地附着使得其可通过轻轻晃动而取出或用棉签推出。 [0070] 静息取向：如本文所用，是指液晶装置的分子的取向处于其静息、非通电状态。 [0071] 可变光学：如本文所用，是指改变光学质量，诸如例如镜片的光焦度或偏振角的能力。 [0072] 眼科镜片 [0073] 参见图1，示出了形成包括被密封和封装的插入物的眼科装置的设备100。所述设备包括示例性的前弯曲模具102和匹配的后弯曲模具101。眼科装置的可变光学插入物104和主体103可位于前弯曲模具102和后弯曲模具101内部。在一些示例性实施例中，水凝胶主体103的材料可为水凝胶材料，并且可变光学插入物104可被该材料包围在所有表面上。 [0074] 可变光学插入物104可包括多个液晶层109和110。其他示例性实施例可包括单个液晶层，其中的一些将在后面部分讨论。设备100可用于建立新型眼科装置，所述新型眼科装置由具有多个密封区域的元件的组合构成。 [0075] 在一些示例性实施例中，具有可变光学插入物104的镜片可包括刚性中心软裙边设计，其中包括液晶层109和110的中心刚性光学元件与大气以及分别对应前表面和后表面上的角膜表面直接接触。将镜片材料(通常为水凝胶材料)的软裙边附接到刚性光学元件的周边，并且刚性光学元件还可将能量和功能性添加至所得的眼科镜片。 [0076] 参见图2A，在200处，示出了可变光学插入物的示例性实施例的俯视绘图，并参见图2B，在250处，示出了可变光学插入物的示例性实施例的剖视绘图。在该绘图中，能量源210显示位于可变光学插入物200的周边部分211中。能量源210可包括例如可再充电的薄膜锂离子电池或基于碱性电池的电池。能量源210可连接至互连特征结构214以实现互连。在225和230处的另外的互连件例如可将能量源210连接至电路诸如条目205。在其他示例性实施例中，插入物可具有沉积在其表面上的互连特征结构。 [0077] 在一些示例性实施例中，可变光学插入物200可包括挠性基底。该挠性基底可通过与前述类似的方式或通过其他方式形成为近似于典型镜片形式的形状。然而，为了增加另外的柔韧性，可变光学插入物200可包括另外的形状特征，诸如沿其长度的径向切口。可存在诸如205所指示的多种电子部件，诸如集成电路、分立部件、无源部件以及也可被包括的此类装置。 [0078] 还示出了可变光学部分220。可根据命令通过施加穿过可变光学插入物的电流使可变光学部分变化。在一些示例性实施例中，可变光学部分220由两层透明基底之间的液晶薄层构成。可存在电激活和控制可变光学部件的许多方式，通常通过电子电路205的作用。电子电路可以各种方式接收信号并且也可连接至感应元件，所述感应元件也可位于插入物诸如条目215中。在一些实施例中，可变光学插入物可封装在镜片裙边255中以形成眼科镜片，所述镜片裙边可由水凝胶材料或其他合适材料构成。在这些示例性实施例中，眼科镜片可由眼科裙边255和封装的眼科镜片插入物200构成，所述插入物可自身包含液晶材料的层或区域或者包含具有液晶材料的层或区域。 [0079] 包括液晶元件的可变光学插入物 [0080] 参见图3条目300，可找到两种不同形状的镜片件的镜片效应的图示。如之前所提及，本文发明领域的可变光学插入物可通过将电极和液晶层系统封装在两种不同形状的镜片件内而形成。电极和液晶层系统可占据如350处所示的镜片件之间的空间。在320处可找到前弯曲件，并且在310处可找到后弯曲件。 [0081] 在非限制性例子中，前弯曲件320可具有与空间350相互作用的凹形形状的表面。在一些实施例中，该形状可进一步表征为具有被示出为330的曲率半径和焦点335。可在本发明领域的范围内形成具有各种参数特性的其他更复杂形状；然而，为了说明起见，可示出简单的球形形状。 [0082] 以类似且也非限制性的方式，后弯曲件310可具有与空间350相互作用的凸形形状的表面。在一些实施例中，该形状可进一步表征为具有被示出为340的曲率半径和焦点345。可在本发明领域的范围内形成具有各种参数特性的其他更复杂形状；然而，为了说明起见，可示出简单的球形形状。 [0083] 为了说明如300的类型的镜片可如何操作，包括条目310和320的材料可具有预定值的自然折射率，在非限制性例子中，在空间350内可选择液晶层以匹配折射率的该预定值。因此，当光线穿过镜片件310和320以及空间350时，它们不会以将调整聚焦特性的方式对各种界面起作用。在其功能中，未示出的镜片的部分可激活各种部件的通电，从而可导致空间350中的液晶层对入射光线呈现不同折射率。在非限制性例子中，可降低所得的折射率。现在，在每种材料界面处，可对光路建模以基于表面的聚焦特性和折射率的变化而改变。 [0084] 该模型可基于斯涅耳定律：sin(θ1)/sin(θ2)＝n2/n1。例如，界面可由件320和空间350形成。θ1可为入射光线与表面法线在界面处所成的角度。θ2可为光线离开界面时其与表面法线所成的建模角度。n2可表示空间350的折射率并且n1可表示件320的折射率。当n1不等于n2时，则角度θ1和θ2也将不同。因此，当改变空间350中的液晶层的电力可变的折射率时，光线在界面处采取的路径也将改变。 [0085] 参见图4，示出了具有嵌入的可变光学插入物410的眼科镜片400。眼科镜片400可具有前弯曲401和后弯曲402。插入物410可具有含液晶层404的可变光学部分403。在一些示例性实施例中，插入物410可具有多个液晶层404和405。插入物410的部分可与眼科镜片400的光学区重叠。 [0086] 参见图5，示出了具有液晶层530的可插入眼科镜片中的可变光学部分500。可变光学部分500可具有如已在本说明书的其他部分中所讨论的类似的材料多样性和结构关联性。在一些示例性实施例中，透明电极545可放置在第一透明基底550上。第一镜片表面540可由电介质膜以及在一些示例性实施例中的对齐层构成，其可放置在第一透明电极545上。在此类示例性实施例中，第一镜片表面540的电介质层的形状可在所示的电介质厚度中形成区域变化的形状。此类区域变化的形状可引入大于参考图3所讨论的几何效应的镜片元件的额外聚焦能力。在一些实施例中，例如，成形层可通过在第一透明电极545基底 550组合之上注射模塑而形成。 [0087] 在一些示例性实施例中，第一透明电极545和第二透明电极520可以各种方式成形。在一些例子中，所述成形可导致形成单独的不同区域，从而可具有分别施加的通电。在其他例子中，电极可形成为图案诸如从镜片中心到周边的螺旋，从而可横跨液晶层530施加可变电场。在任一种情况下，除了电极上的电介质层的成形之外或者作为此类成形的替代，可执行此类电极成形。电极以这些方式的成形也可引入操作状态下的镜片元件的额外聚焦能力。 [0088] 液晶层530可位于第一透明电极545与第二透明电极525之间。第二透明电极525可附接至顶部基底层510，其中从顶部基底层510至底部基底层550所形成的装置可包括眼科镜片的可变光学部分500。两个对齐层也可位于电介质层上的540和525处并且可围绕液晶层525。540和525处的对齐层可起到限定眼科镜片的静息取向的作用。在一些示例性实施例中，电极层525和545可与液晶层530电通信，并导致取向从静息取向转变为至少一种通电取向。 [0089] 参见图6，示出了可供选择的具有两个液晶层620和640的可插入眼科镜片中的可变光学插入物600。围绕液晶区域的各个层的方面的每者可具有如相对于图5中的可变光学插入物500所述的类似多样性。在一些示例性实施例中，对齐层可将偏振敏感度引入单个液晶元件的功能中。通过将由第一基底610(其在620周围空间中的中间层和第二基底630可具有第一偏振倾向)形成的第一液晶基元件与由第二基底630上的第二表面、在640周围空间中的中间层和第三基底650形成的具有第二偏振倾向的第二液晶基元件相组合，可形成可实现对镜片上的入射光的偏振方面不敏感的镜片的电力可变的聚焦特性的组合。 [0090] 在示例性元件600处，可采用三个基底层来形成与500处例子相关联的各种类型和多样性的两个电活性液晶层的组合。在其他例子中，装置可通过四种不同基底的组合来形成。在此类例子中，中间基底630可分成两层。如果基底在稍后时间相组合，则可得到功能与条目600类似的装置。四层的组合可代表用于元件制造的方便例子，在所述元件中可在620和640液晶层周围构造类似装置，其中处理差异可涉及为液晶元件限定对齐特征结构的步骤部分。在另外的例子中，如果如500处所示的单个液晶层周围的镜片元件是球面对称的或者在旋转90度时是对称的，则可通过在组装前将两个件相对于彼此旋转90度，而将这两个件组装成600处所示的类型的结构。 [0091] 材料 [0092] 微注射模塑实施例可包括例如聚(4-甲基戊-1-烯)共聚物树脂，其可用于形成直径介于约6mm至10mm之间，前表面半径介于约6mm和10mm之间，后表面半径介于约6mm和10mm之间，以及中心厚度介于约0.050mm和1.0mm之间的镜片。一些示例性实施例包括这样的插入物，其直径为约8.9mm，前表面半径为约7.9mm，后表面半径为约7.8mm，中心厚度为约0.200mm，并且边缘轮廓为约0.050半径范围。 [0093] 可变光学插入物104可放置在用于形成眼科镜片的模具部件101和102中。模具部件101和模具部件102材料可包括例如：一种或多种以下物质的聚烯烃：聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯，以及改性的聚烯烃。其他模具可包含陶瓷或金属材料。 [0095] 在一些示例性实施例中，本发明的模具可包含聚合物诸如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、主链上含脂环部分的改性聚烯烃以及环状聚烯烃。这种共混物可用于任何一半或两半模具上，其中优选的是将这种共混物用于后弯曲，而前弯曲包含脂环族共聚物。 [0097] 通常，在两个模具部件101和102的至少一个表面上形成镜片。然而，在一些示例性实施例中，镜片的一个表面可由模具部件101或102形成，并且镜片的另一个表面可以用车床加工方法或其他方法形成。 [0098] 在一些示例性实施例中，优选的镜片材料包含含有机硅的组分。“含有机硅的组分”是指在单体、大分子单体或预聚物中含至少一个[-Si-O-]单元的组分。优选地，以含有机硅的组分的总分子量计，所有Si和所连接的O在含有机硅的组分中以大于约20重量％，还更优选地大于30重量％的量存在。可用的含有机硅的组分优选地包含可聚合的官能团，诸如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙烯基、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基酰胺和苯乙烯基官能团。 [0099] 在一些示例性实施例中，围绕插入物的眼科镜片的裙边(也称为插入物封装层)可由标准水凝胶眼科镜片制剂构成。具有可与多种插入物材料形成合格匹配特性的示例性材料可包括但不限于Narafilcon族(包括Narafilcon A和Narafilcon B)和依他菲康族(包括依他菲康A)。下文将对与本领域一致的材料性质进行更全面的技术讨论。本领域中的技术人员可认识到，除所讨论的那些材料之外的其他材料还可形成被密封和封装插入物的合格的封装件或部分封装件，并且应将其视为符合并包含在权利要求书的范围内。 [0100] 合适的含有机硅的组分包含由式I表示的化合物 [0101] [0102] 其中 [0103] R1独立地选自一价反应基团、一价烷基基团或一价芳基基团，上述基团中的任一种还可包含选自羟基、氨基、氧杂、羧基、烷基羧基、烷氧基、酰胺基、氨基甲酸酯基、碳酸酯基、卤素或它们的组合的官能团；和含有1至100个Si-O重复单元的一价硅氧烷链，所述重复单元还可以包含选自烷基、羟基、氨基、氧杂、羧基、烷基羧基、烷氧基、酰氨基、氨基甲酸酯基、卤素或它们的组合的官能团； [0105] 其中至少一个R1包含一价反应基团，并且在一些实施例中，1至3个R1包含一价反应性基团。 [0106] 如本文所用，“一价反应性基团”为可经历自由基和/或阳离子聚合的基团。自由基反应性基团的非限制性例子包括(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯基、乙烯基、乙烯基醚、C1-6烷基(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、C1-6烷基(甲基)丙烯酰胺、N-乙烯基内酰胺、N-乙烯基酰胺、C2-12烯基、C2-12烯基苯基、C2-12烯基萘基、C2-6烯基苯基、C1-6烷基、O-乙烯基氨基甲酸酯以及O-乙烯基碳酸酯。阳离子反应基团的非限制性例子包括乙烯基醚或环氧基团以及它们的混合物。在一个实施例中，自由基活性基团包括(甲基)丙烯酸酯、丙烯酰氧基、(甲基)丙烯酰胺、以及它们的混合物。 [0107] 合适的一价烷基和芳基基团包括未取代的一价C1-C16烷基基团、C6-C14芳基基团，诸如取代的和未取代的甲基、乙基、丙基、丁基、2-羟丙基、丙氧基丙基、聚乙烯氧丙基、它们的组合等。 [0108] 在一个实施例中，b为0，一个R1为一价活性基团，并且至少3个R1选自具有1至16个碳原子的一价烷基，并且在另一实施例中，选自具有1至6个碳原子的一价烷基。本实施例的有机硅组分的非限制性例子包括2-甲基-2-羟基-3-[3-[1,3,3,3-四甲基-1-[(三甲基硅烷基)氧基]二硅氧烷基]丙氧基]丙酯(“SiGMA”)、 [0109] 2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙氧基丙基-三(三甲基硅氧基)硅烷、 [0110] 3-甲基丙烯酰氧基丙基三(三甲基硅氧基)硅烷(“TRIS”)、 [0111] 3-甲基丙烯酰氧基丙基双(三甲基甲硅烷氧基)甲基硅烷、以及 [0112] 3-甲基丙烯酰氧基丙基五甲基二硅氧烷。 [0113] 在另一个实施例中，b为2至20、3至15，或者在一些实施例中为3至10；至少一1 1 个末端R包含一价反应基团，并且剩余的R 选自具有1至16个碳原子的一价烷基基团，在另一个实施例中，选自具有1至6个碳原子的一价烷基基团。在另一个实施例中，b为3至 1 1 15，一个末端R包含一价反应基团，另一个末端R 包含具有1至6个碳原子的一价烷基基 1 团并且剩余的R包含具有1至3个碳原子的一价烷基基团。本实施例的有机硅组分的非限制性例子包括(单-(2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基)-丙醚封端的聚二甲基硅氧烷(分子量为400-1000))(“OH-mPDMS”)、单甲基丙烯酰氧基丙基封端的单正丁基封端的聚二甲基硅氧烷(分子量为800-1000)(“mPDMS”)。 [0114] 在另一个实施例中，b为5至400或10至300，两个末端R1均包含一价反应基团1 并且剩余的R独立地选自具有1至18个碳原子的一价烷基基团，所述一价烷基基团在碳原子之间可具有醚键并且还可包含卤素。 [0115] 在一个需要有机硅水凝胶镜片的实施例中，本发明的镜片将由反应性混合物制成，其中基于用以制备聚合物的活性单体组分的总重量计，反应性混合物包含至少约20重量％，优选地在约20重量％至70重量％之间的含有机硅的组分。 [0116] 在另一个实施例中，1至4个R1包含乙烯基碳酸酯或如下式所示的乙烯基氨基甲酸酯： [0117] 式II [0118] [0119] 其中：Y代表O-、S-或NH-； [0120] R代表氢或甲基；d为1、2、3或4；并且q为0或1。 [0121] 含有机硅的乙烯基碳酸酯或乙烯基氨基甲酸酯单体具体包括：1,3-双[4-(乙烯氧基羰基氧基)丁-1-基]四甲基-二硅氧烷；3-(乙烯氧基羰基硫基)丙基-[三(三甲基甲硅烷氧基)硅烷]；3-[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基烯丙基氨基甲酸酯；3-[三(三甲基甲硅烷氧基)甲硅烷基]丙基乙烯基氨基甲酸酯；碳酸三甲基甲硅烷基乙基乙烯酯；碳酸三甲基甲硅烷基甲基酯乙烯酯；并且 [0122] [0123] 在期望生物医疗装置的模量在约200以下的情况中，只有一个R1应包含一价反应1 性基团，并且剩余的R基团中不超过两个将包含一价硅氧烷基团。 [0124] 另一类包含有机硅的组分包括下式的聚氨酯大分子单体： [0125] 式IV-VI [0126] (*D*A*D*G)a*D*D*E1； [0127] E(*D*G*D*A)a*D*G*D*E1；或 [0128] E(*D*A*D*G)a*D*A*D*E1 [0129] 其中： [0130] D代表具有6至30个碳原子的烷二基、烷基环烷二基、环烷二基、芳二基或烷基芳二基， [0131] G代表具有1至40个碳原子并且主链中可包含醚键、硫代键或胺键的烷二基、环烷二基、烷基环烷二基、芳二基或烷基芳二基； [0132] *代表氨基甲酸酯或脲基键； [0133] a为至少1； [0134] A代表下式的二价聚合基： [0135] 式VII [0136]11 [0137] R 独立地代表具有1至10个碳原子并且碳原子之间可以包含醚键的烷基或氟代1 烷基；y为至少1；并且p提供400至10,000的部分重量；E和E中的每一个独立地代表可聚合的不饱和有机基，其由下式表示： [0138] 式VIII [0139] [0140] 其中：R12为氢或甲基；R13为氢、具有1至6个碳原子的烷基或—CO—Y—R15基，14 其中Y为—O—、Y—S—或—NH—；R 为具有1至12个碳原子的二价基团；X代表—CO—或—OCO—；Z代表—O—或—NH—；Ar代表具有6至30个碳原子的芳基；w为0至6；x为 0或1；y为0或1；并且z为0或1。 [0141] 优选的含有机硅的组分是由如下式表示的聚氨酯大分子单体： [0142] 式IX [0143] [0144] 其中R16是移除异氰酸酯基团后的二异氰酸酯的双基，诸如异佛乐酮二异氰酸酯的双基。其他合适的含有机硅的大分子单体为由氟醚、羟基封端的聚二甲基硅氧烷、异佛尔酮二异氰酸酯和甲基丙烯酸异氰基乙酯反应形成的式X的化合物(其中x+y为在10至30范围内的数值)。 [0145] 式X [0146] [0147] 其他适合用于本发明的含有机硅的组分包括包含聚硅氧烷基团、聚亚烷基醚基团、二异氰酸酯基团、多氟化烃基团、多氟化醚基团和多糖基团的大分子单体；具有极性氟化接枝或侧基的有氢原子连接到末端二氟代碳原子的聚硅氧烷；含醚键和硅氧烷键的亲水性硅氧烷基甲基丙烯酸酯以及含聚醚基团和聚硅氧烷基团的可交联单体。也可用前述聚硅氧烷中任一种作为本发明中的含有机硅的组分。 [0148] 液晶材料 [0149] 可存在可具有符合本文所讨论的液晶层类型的特性的多种材料。可以预期，具有有利的毒性的液晶材料可以是优选的并且天然来源的基于胆甾醇基的液晶材料可以是有用的。在其他例子中，眼科插入物的封装技术和材料可允许材料的广泛选择，所述材料可包括LCD显示器相关的材料，其通常为向列型或胆甾型N*或近晶型C*液晶或液晶混合物相关的广泛类别。市售混合物诸如默克特种化学品公司(Merck Specialty chemicals)的用于TN、VA、PSVA、IPS和FFS应用的Licristal混合物，以及其他市售混合物可成为形成液晶层的材料选择。 [0150] 在非限制性意义上，混合物或制剂可包含下列液晶材料：1-(反式-4-己基环己基)-4-异硫氰酸基苯液晶、苯甲酸化合物(包括4-辛基苯甲酸和4-己基苯甲酸)、甲腈化合物(包括4'-戊基-4-联苯甲腈、4'-辛基-4-联苯甲腈、4'-(辛氧基)-4-联苯甲腈、4'-(己氧基)-4-联苯甲腈、4-(反式-4-戊基环己基)苯甲腈、4'-(戊氧基)-4-联苯甲腈、4'-己基-4-联苯甲腈)、以及4,4'-氧化偶氮苯甲醚。 [0151] 在非限制性意义上，可称为W1825的制剂可用作液晶层形成材料。W1825可购自BEAM Engineering for Advanced Measurements Co.(BEAMCO)。 [0153] 对齐层材料： [0154] 在已描述的许多示例性实施例中，眼科镜片内的液晶层可需要在插入物边界处以各种方式对齐。所述对齐例如可平行或垂直于插入物的边界，并且该对齐可通过各种表面的适当处理来获得。所述处理可涉及在包含液晶(LC)的插入物的基底上涂布对齐层。那些对齐层在本文中有所描述。 [0155] 在各种类型的基于液晶的装置中通常实施的技术可为摩擦技术。这些技术可适于考虑到弯曲表面，诸如用于封装液晶的插入件的弯曲表面。在一个例子中，可在表面上涂布聚乙烯醇(PVA)层。例如，可使用1重量％水溶液旋涂PVA层。可以1000rpm旋涂一定时间诸如大约60s来施加溶液，然后干燥。随后，可通过软布摩擦经干燥的层。在非限制性例子中，所述软布可为丝绒。 [0156] 光对齐可为用于在液晶封装件上制备对齐层的另一种技术。在一些示例性实施例中，光对齐可为所需的，这是由于其非接触性质和大规模制造的能力。在非限制性例子中，在液晶可变光学部分中使用的光对齐层可由二向色偶氮苯染料(偶氮染料)构成，所述染料能够主要在垂直于通常紫外波长的线性偏振光的偏振的方向上对齐。此类对齐可以是反复反式-顺式-反式光致异构过程的结果。 [0157] 作为例子，可以由DMF中的1重量％溶液以3000rpm旋涂PAAD系列偶氮苯染料30s。随后，可将所获得的层暴露于紫外波长(诸如例如325nm、351nm、365nm)或甚至可见波长(400-500nm)的线性偏振光束。光源可采取各种形式。在一些示例性实施例中，光可源自例如激光源。其他光源诸如LED、卤素灯或白炽灯光源可为其他非限制性例子。在适当时在各种形式的光以各种图案偏振之前或之后，光可以各种方式准直，诸如通过使用光学透镜装置来准直。例如，来自激光源的光可固有地具有一定程度的准直。 [0158] 多种光致各向异性材料为目前已知的，所述光致各向异性材料基于偶氮苯聚合物、聚酯、具有介晶4-(4-甲氧基肉桂酰氧基)联苯侧基的光致可交联的聚合物液晶等。此类材料的例子包括磺基双偶氮染料SD1和其他偶氮苯染料(具体地，得自BEAM Engineering for Advanced Measurements Co.(BEAMCO)的PAAD系列材料)、聚(乙烯基肉桂酸酯)、以及其他材料。 [0159] 在一些示例性实施例中，可能期望使用PAAD系列偶氮染料的水或醇溶液。一些偶氮苯染料，例如甲基红，可用于通过直接掺杂液晶层来光对齐。偶氮苯染料暴露于偏振光可导致偶氮染料扩散和粘附到液晶层至边界层的大部分之上和之内，从而形成所需的对齐条件。 [0160] 偶氮苯染料诸如甲基红也可与聚合物例如PVA组合使用。可为合格的能够增强相邻液晶层对齐的其他光致各向异性材料当前是已知的。这些例子可包括基于如下的材料：香豆素、聚酯、具有4-(4-甲氧基肉桂酰氧基)-联苯基侧链基团的可光交联的聚合物液晶、聚(肉桂酸乙烯酯)等等。光对齐技术对于具有液晶的图案化对齐的实施例可能是有利的。 [0161] 在制备对齐层的另一个示例性实施例中，可通过在插入件基底上真空沉积氧化硅-6来获得对齐层。例如，可以在低压诸如约10 毫巴下沉积SiO2。可在形成前和后插入件的情况下以纳米级尺寸提供注射模塑的对齐特征结构。可用已提及的材料或可与物理对齐特征结构直接相互作用并将对齐图案化传输到液晶分子的对齐取向中的其他材料，以各种方式涂布这些模塑的特征结构。 [0162] 另外的示例性实施例可涉及插入物形成之后对插入件制作物理对齐特征结构。可在模塑的表面上执行如其他液晶基技术中常用的摩擦技术以形成物理沟槽。也可对表面进行后模塑压印方法以在其上形成小沟槽状特征结构。另外的示例性实施例可源自蚀刻技术的使用，所述蚀刻技术可涉及各种类型的光学图案化方法。 [0163] 电介质材料 [0164] 电介质膜和电介质在本文中有所描述。以非限制性例子的方式，液晶可变光学部分中使用的电介质膜或电介质具有本文所述的适合本发明的特性。电介质可包括单独或一起充当电介质的一个或多个材料层。可使用多个层实现优于单一电介质的电介质性能。 [0165] 电介质可允许分立可变光学部分所需的厚度(例如介于1与10μm之间)的无缺陷绝缘层。缺陷可称为针孔，如本领域技术人员已知的，其为允许穿过电介质进行电和/或化学接触的电介质中的孔。给定厚度的电介质可符合击穿电压的要求，例如电介质应承受100伏或更大。 [0166] 电介质可允许在弯曲、锥形、球形和复杂三维表面(如，弯曲表面或非平面表面)上制造。可使用浸涂和旋涂的典型方法，或可采用其他方法。 [0167] 电介质可抵抗受到可变光学部分中的化学物质的损坏，所述化学物质例如为液晶或液晶混合物、溶剂、酸和碱或在液晶区域形成中可存在的其他材料。电介质可抵抗受到红外光、紫外光和可见光的损坏。不期望的损坏可包括本文所述参数(例如击穿电压和光传输)的劣化。电介质可抵抗离子渗透。电介质可例如通过使用粘附促进层粘附于下面的电极和/或基底。电介质可使用实现低污染、低表面缺陷、共形涂层和低表面粗糙度的方法制成。 [0168] 电介质可具有与系统的电操作相配的相对电容率或电介质常数，例如，低相对电容率以降低给定电极面积的电容。电介质可具有高电阻率，从而即使施加高电压，也只允许非常少的电流流动。电介质可具有光学装置所需的性质，例如，高传输率、低分散性和一定范围内的折射率。 [0170] 电极材料 [0171] 本文中描述了用于施加电势以实现横跨液晶区域的电场的电极。电极通常包括单独或一起充当电极的一个或多个材料层。 [0172] 电极可粘附于下面的基底、电介质涂层或系统中的其他物件，可通过使用粘附促进剂(如，甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)来粘附。电极可形成有益的天然氧化物或可经处理以形成有益的氧化物层。电极可为透明的、基本上透明的或不透明的，且具有较高光传输和较少反射。电极可用已知处理方法图案化或蚀刻。例如，电极可使用光刻图案化和/或剥离方法蒸镀、溅镀或电镀。 [0173] 电极可设计为具有用于本文所述电系统的合适电阻率，例如符合给定几何构造中对电阻的要求。 [0175] 工序 [0176] 将以下方法步骤作为可根据本发明的一些方面实施的工序的例子来提供。应当理解，方法步骤的叙述顺序并不具有限制性，且可使用其他顺序实施本发明。此外，并非所有步骤都是实施本发明所必需的，本发明的各个示例性实施例中可包括另外的步骤。本领域中的技术人员可显而易见，另外的示例性实施例可为实际的，且这些方法都完全在权利要求书的范围内。 [0177] 参见图7，流程图示出了可用于实施本发明的示例性步骤。在701处，形成第一基底层，所述第一基底层可包括后弯曲并具有第一类型的形状的顶部表面，所述第一类型的形状可与其他基底层的表面的形状不同，并且在702处，形成第二基底层，所述第二基底层可包括用于更复杂装置的前弯曲或中间表面或中间表面的一部分。在703处，可将电极层沉积在第一基底层上。所述沉积可例如通过气相沉积或电镀进行。在一些示例性实施例中，第一基底层可为具有光学区中的区域和非光学区中的区域的插入物的一部分。在一些示例性实施例中，电极沉积方法可同时限定各个互连特征结构。 [0178] 在704处，可进一步处理第一基底层以将对齐层添加在之前沉积的电极层之上。可将对齐层沉积在基底上的顶层之上，然后以标准方式例如摩擦技术处理以形成标准对齐层特有的沟槽特征结构，或者通过暴露于高能粒子或光进行处理。反应性液晶元的薄层可用光暴露进行处理以形成具有各种特性的对齐层。 [0179] 在705处，可进一步处理第二基底层。可按照与步骤703类似的方式将电极层沉积在第二基底层之上。然后在一些示例性实施例中，在706处，可将电介质层施加在第二基底层上面的电极层之上。电介质层可形成为横跨其表面具有可变厚度。例如，电介质层可模塑在第一基底层之上。作为另外一种选择，之前形成的电介质层可粘附在第二基底件的电极表面之上。 [0180] 在707处，可按照与704处的处理步骤类似的方式在第二基底层之上形成对齐层。在707之后，可至少形成眼科镜片插入物的一部分的两个单独的基底层可以随时接合。在 708处的一些示例性实施例中，可使这两个件彼此靠近，然后在这两个件之间填充液晶材料。在709处，可使这两个件彼此相邻，然后密封形成具有液晶的可变光学元件。 [0181] 在一些示例性实施例中，在709处所形成的所述类型的两个件可通过重复方法步骤701至709来产生，其中对齐层彼此偏置以允许镜片可调整非偏振光的光焦度。在此类示例性实施例中，这两个可变光学层可组合以形成单个可变光学插入物。在710处，可将可变光学部分连接至能量源，并且可在其上放置中间部件或附接部件。 [0182] 在711处，可将步骤710处所得的可变光学插入物放置在模具部件内。可变光学插入物可含有或也可不含有一个或多个部件。在一些优选的实施例中，通过机械放置将可变光学插入物放置在模具部件中。机械放置可包括例如机器人或其他自动装置，诸如本行业已知的用于放置表面安装部件的装置。可变光学插入物的人工放置也涵盖在本发明的范围内。因此，可采用能够有效地将可变光学插入物与能量源一起放置在浇铸模具部件内的任何机械放置或自动装置，导致模具部件所容纳的反应性混合物的聚合将使可变光学件包括在所得的眼科镜片中。 [0183] 在一些示例性实施例中，将可变光学插入物放置在附接至基底的模具部件中。能量源和一个或多个部件也附接至基底，并与可变光学插入物电通信。部件可包括例如用于控制施加至可变光学插入物的电力的电路。因此，在一些示例性实施例中，部件包括控制机构以用于致动可变光学插入物，从而改变一种或多种光学特性，例如第一光焦度与第二光焦度之间的状态变化。 [0184] 在一些示例性实施例中，处理器装置、MEMS、NEMS或其他部件也可放置于可变光学插入物中并与能量源电接触。在712处，可将反应性单体混合物沉积在模具部件中。在713处，可将可变光学插入物定位成与反应性混合物接触。在一些示例性实施例中，可颠倒可变光学件的放置和单体混合物的沉积的顺序。在714处，将第一模具部件邻近第二模具部件放置以形成镜片形成腔体，其中至少一些反应性单体混合物和可变光学插入物在腔体中。如上文所讨论，优选的实施例包括也位于腔体内并与可变光学插入物电通信的能量源和一个或多个部件。 [0185] 在715处，使腔体内的反应性单体混合物聚合。例如可通过暴露于光化辐射和热中的一者或二者来实现聚合反应。在716处，从模具部件中取出眼科镜片，其中可变光学插入物粘附于或封装在组成眼科镜片的插入物封装聚合材料内。 [0186] 尽管本文中本发明可用于提供由任何已知的镜片材料或适合制作刚性或软质接触镜片的材料制得的刚性或软质接触镜片，但是优选地，本发明的镜片为水含量为约0至约90％的软质接触镜片。更优选地，镜片由含有羟基、羧基或两者的单体制成，或由含有机硅的聚合物(诸如硅氧烷、水凝胶、有机硅水凝胶以及它们的组合)制成。可用于形成本发明镜片的材料可通过使大分子单体、单体以及它们的组合的共混物与添加剂(例如聚合引发剂)反应制得。合适的材料无限制地包括由有机硅大分子单体和亲水单体制成的有机硅水凝胶。 [0187] 设备 [0188] 现在参见图8，该图示出了具有一个或多个传输接口811的自动设备810。托盘813上包括各自带有相关的可变光学插入物814的多个模具部件，这些部件被传送到传输接口811。实施例可包括例如单独放置可变光学插入物814的单个接口、或同时将多个可变光学插入物814放置在多个模具部件中并且在一些实施例中放置在每个模具部件中的多个接口(未示出)。可通过传输接口811的竖直移动815进行放置。 [0189] 本发明的一些实施例的另一个方面包括用于在将眼科镜片的主体模塑在这些部件周围时支撑可变光学插入物814的设备。在一些实施例中，可变光学插入物814和能量源可附连到镜片模具(未示出)中的保持点。保持点可附着有聚合材料，所述聚合材料可为将被形成到镜片主体中的同一类型。其他示例性实施例包括模具部件内的预聚物层，所述模具部件上可附连有可变光学插入物814和能量源。 [0190] 插入物装置中所包括的处理器 [0191] 现在参见图9，其中示出了可用于本发明的一些示例性实施例中的控制器900。控制器900包括处理器910，其可包括耦合至通信装置920的一个或多个处理器部件。在一些实施例中，控制器900可用于将能量传输到放置在眼科镜片中的能量源。 [0192] 控制器900可包括耦合至被配置成经由通信信道而进行能量传输的通信装置的一个或多个处理器。通信装置可用于对可变光学插入物放置在眼科镜片中或者传输操作可变光学装置的命令中的一者或多者进行电子控制。 [0193] 通信装置920还可用于例如与一个或多个控制器设备或制造设备部件进行通信。 [0194] 处理器910还与存储装置930通信。存储装置930可包括任何适当的信息存储装置，包括磁存储装置(例如，磁带和硬盘驱动器)、光存储装置和/或半导体存储器装置(例如，随机存取存储器(RAM)装置和只读存储器(ROM)装置)的组合。 [0195] 存储装置930可存储用于控制处理器910的程序940。处理器910执行程序940的指令，从而根据本发明进行操作。例如，处理器910可接收描述可变光学插入物放置、处理装置放置等等的信息。存储装置930还可在一个或多个数据库950，960中存储眼科的相关数据。数据库950和960可包括用于控制来往于可变光学镜片的能量的特定控制逻辑。 [0196] 包括液晶元件和成形电介质层的可变光学插入物 [0197] 可将液晶材料的各个实施例部署在插入物中，其中成形的插入物层如图3所示。然而，可使用包括电极和成形的电介质件的插入件形成可供选择的组的示例性实施例。参见图10，示出了具有液晶层1025的可插入眼科镜片中的可变光学部分1000。可变光学部分 1000可具有如已在本说明书的其他部分中所讨论的类似的材料多样性和结构关联性。在一些示例性实施例中，透明电极1050可放置在第一透明基底1055上。第一镜片元件1040可由电介质膜构成，其可放置在第一透明电极1050之上。在此类实施例中，第一镜片元件 1040的电介质层的形状可在所示的电介质厚度中形成区域变化的形状。在一些实施例中，成形层可通过在第一透明电极1050之上注射模塑而形成。 [0198] 各种类型的液晶层1025可位于第一透明电极1050与第二透明电极1015之间。第二透明电极1015可附接至顶部基底层1010，其中从顶部基底层1010至底部基底层1055所形成的装置可包含眼科镜片的可变光学部分1000。两个对齐层1030和1020可围绕液晶层1025。对齐层1030和1020可起到限定眼科镜片的静息取向的作用。在一些示例性实施例中，电极层1015和1050可与液晶层1025电通信，并导致取向从静息取向转变为至少一种通电取向。 [0199] 在一些示例性可供选择的实施例中，眼科镜片的可变光学部分1000可不具有对齐层1020和1030，而是透明电极1015和1050与液晶层1025直接通信。在此类示例性实施例中，液晶层1025的通电可导致液晶中的相变，从而改变眼科镜片的可变光学部分1000的光学质量。 [0200] 参见图11，示出了可供选择的具有液晶层1125的可插入眼科镜片中的可变光学部分1100。与图10中的可变光学部分1000类似，基底1135和1155的分层以及第一镜片元件1145和第二镜片元件1140两者上的电介质材料可产生可影响液晶层1125的光学性质的三维形状。第一透明电极1150可位于眼科镜片的可变光学部分1100的第一基底层1155上。 [0201] 由于可变光学部分1100中包括的每层1135、1155、1145和1140具有三维性质，顶部基底层1110和底部基底层1155的性质可比平面镜片实施例或更典型的基于液晶的实施例更复杂。在一些示例性实施例中，顶部基底层1110的形状可不同于底部基底层1155。一些示例性实施例包括均由电介质材料构成的第一镜片元件1145和第二镜片元件1140。第二镜片元件1140可具有在低频下不同于第一镜片元件1145的电介质特性，并且可具有在光谱中与第一镜片元件1145匹配的方面。第二镜片元件1140的材料可包括例如与第一镜片元件1145的光学性质匹配的水性液体。 [0202] 可变光学部分1100可包括中间基底层1135，中间基底层1135可形成可在其上沉积液晶层1125的表面层。在一些示例性实施例中，如果所述第二镜片元件1140处于液体形式，那么中间基底层1135也可起到包含所述第二镜片元件1140的作用。一些示例性实施例可包括第一对齐层1130与第二对齐层1120之间的液晶层1125，其中第二对齐层1120放置在第二透明电极1115之上。顶部基底层1110可包括形成可变光学部分1100的层的组合，所述可变光学部分可响应于横跨其电极1150和1115所施加的电场。对齐层1120和1130可通过各种方式影响可变光学部分1100的光学特性。 [0203] 包括纳米级聚合物分散液晶层的液晶装置 [0204] 参见图12A和12B，示出了可插入眼科镜片中的图12A的可变光学部分，其具有聚合物层1235和在多个位置例如1230处所示的纳米级聚合物分散液晶液滴。聚合区域可赋予膜结构定义和形状，同时富含液晶材料的液滴诸如1230可对传输穿过层的光具有显著光学效应。 [0205] 纳米级液滴是有用的，因为它们尺寸足够小，使得通电和非通电两种状态的液滴和相邻层之间的改变的折射率就散射过程而言可不显著。 [0206] 液晶限制于纳米级液滴可使得分子在液滴内更难以旋转。该效应可导致要用更大的电场来使液晶分子对齐成通电状态。同样地，液晶分子的化学结构的工程化也可有助于限定条件，所述条件使得仅需较低电场就可建立对齐状态。 [0207] 形成1200处所示类型的聚合物分散液晶层可存在多种方式。在第一例子中，可形成单体和液晶分子的混合物，其中将所述组合加热以形成均匀混合物。接下来，可将混合物施加于前弯曲插入件1210，然后通过添加后弯曲或中间插入件1245而封装在镜片插入物中。随后可使包含液晶混合物的插入物以受控且预定的速率冷却。当混合物冷却时，相对纯的液晶单体的区域可以液滴或层内的液滴的形式沉淀。然后可执行催化单体聚合的后续处理步骤。在一些例子中，可在混合物上显现光化辐射以引发聚合。 [0208] 又如，可预先形成液晶和液晶单体的混合物。在该例子中，可将混合物施加于前弯曲件1210或后或中间弯曲件1245，然后可施加另外的件。所施加的混合物可已包含触发聚合反应的组分。或者，可将光化辐射导向到混合物上以引发聚合。在单体和引发剂的某些材料选择的情况下，聚合反应可以一定速率以及以可形成液晶单体的高浓度区域的此类方式进行，所述高浓度区域类似于液滴或材料聚合网络内的液滴。这些液滴可被聚合材料包围，所述聚合材料也包含一定量的液晶分子。这些液晶分子可在其完全聚合之前在聚合物基体内自由运动并且也可能够感受其相邻区域中的取向效应，所述相邻区域可为其上施加液晶混合物的插入件表面上的其他液晶分子或对齐特征结构。对齐区域可决定聚合物基体内的液晶分子的静息状态并且在发生显著聚合后可决定聚合区域中的液晶分子的固定取向。同样地，聚合物中的对齐液晶分子也可对液滴内的液晶分子或液晶分子的液滴施加取向效应。因此，组合的聚合区域和包括的液滴区域的层可以天然对齐状态存在，所述天然对齐状态通过在用液晶中间层形成插入物之前在插入件上包括对齐特征结构而预先确定。 [0209] 将液晶分子结合到聚合或胶凝区域中可存在多种方式。在之前的描述中，已描述了一些方式。然而，形成聚合物分散液晶层的任何方法可包括本发明范围内的技术并且可用于形成眼科装置。之前的例子提及使用单体形成围绕液晶分子的液滴的聚合层。聚合单体的状态可为聚合材料的晶形，或在其他实施例中也可以聚合单体的胶凝形式存在。 [0210] 图12A的可变光学部分可具有可由如已在本说明书的其他部分中所讨论的相似的材料多样性和结构关联性所限定的其他方面。在一些示例性实施例中，透明电极1220可放置在第一透明基底1210上。第一镜片表面可由电介质膜以及在一些示例性实施例中的对齐层构成，其可放置在第一透明电极1220上。在此类示例性实施例中，第一镜片表面的电介质层的形状可在电介质厚度上形成区域变化的形状。此类区域变化的形状可引入大于参考图3所讨论的几何效应的镜片元件的额外聚焦能力。在一些示例性实施例中，例如，成形层可通过在第一透明电极1220基底1210组合之上注射模塑而形成。 [0211] 在一些示例性实施例中，第一透明电极1220和第二透明电极1240可以各种方式成形。在一些例子中，所述成形可导致形成单独的不同区域，从而可具有分别施加的通电。在其他例子中，电极可形成为图案诸如从镜片中心到周边的螺旋，从而可横跨液晶层1230和1235施加可变电场。在任一种情况下，除了电极上的电介质层的成形之外或者作为此类成形的替代，可执行此类电极成形。电极以这些方式的成形也可引入操作状态下的镜片元件的额外聚焦能力。 [0212] 聚合物分散液晶层1230和1235可位于第一透明电极1220与第二透明电极1240之间。第二透明电极1240可附接至底部基底层1245，其中从顶部基底层1210至底部基底层1245所形成的装置可包括眼科镜片的可变光学部分。两个对齐层也可位于电介质层上并且可围绕液晶层1230和1235。对齐层可起到限定眼科镜片的静息取向的作用。在一些实施例中，电极层1220和1240可与液晶层1230，1235电通信，并导致取向从静息取向转变为至少一种通电取向。 [0213] 在图12B中，示出了电极层的通电的效应。通电可使得电场横跨装置建立，如1290处所示。电场可诱导液晶分子自身与所形成的电场重新对齐。如在包含液晶的液滴中的1260处所示，分子可如现在的竖直线所示重新对齐。 [0214] 参见图13A-C，示出了可供选择的具有液晶层的可插入眼科镜片中的可变光学插入物1300，其包括聚合区域1320和富含液晶的液滴1330。可在液晶区域周围限定的各种元件的每个方面可具有如关于图12A-B中的可变光学插入物所述类似的多样性。因此，可存在前光学元件1310和后光学元件1340，其中在一些示例性实施例中，这些光学元件可在例如其上具有如下的一者或多者：电极、电介质层和对齐层。参见图13A，如可通过虚线1305所示的，可观察到液滴位置中的球形图案。1320周围的聚合区域可按照没有或相对没有液滴的此类方式形成，而液滴诸如1330可在其他位置中形成。如1305处的边界所示的液滴的成形轮廓可限定使用可变光学插入物的液晶层形成装置的另外方式。穿过液晶层的光学辐射将具有其相互作用的液滴区域的累积效应。因此，较高数量液滴呈现于光的层的部分将有效地具有对光的较高有效折射率。在可供选择的说明中，液晶层的厚度可有效地视为随边界1305而变化，所述边界被限定在有较少液滴的地方。参见图13B，液滴可为纳米级的并且在一些示例性实施例中可在不具有外部取向方面的层中形成。如在1350处所示，液滴可具有对于内部的液晶分子而言非对齐且随机的状态。转到图13C，通过对液晶层的任一侧上的电极施加电势来施加电场1370，可使如条目1360的例子中所示的液滴内的液晶分子对齐。该对齐将导致有效折射率变化，液滴附近的光束将感知所述变化。该情形与液晶层中的密度变化或液滴区域的存在相结合，通过包含具有液晶分子的液滴的适当形状的区域中的有效折射率的变化，可形成电力可变的聚焦效应。虽然示出了具有液滴的成形区域的示例性实施例，其具有包括液晶层的纳米级液滴，但可存在液滴尺寸较大时形成的附加实施例，并且另外的示例性实施例可源自在较大液滴区域存在下对齐层的使用。 [0215] 包括液晶聚合物分散液晶层的液晶装置 [0216] 参见图14A，示出了可插入眼科镜片中的可变光学部分，其具有液晶聚合物层1430和聚合物分散液晶层1440。液晶聚合物分散液晶层可由富含其他聚合区域1430内的液晶分子1440的孤立液滴构成。聚合区域可赋予膜结构定义和形状，同时富含液晶材料的液滴可对传输穿过层的光具有显著光学效应。 [0217] 在液晶层的折射率效应可用于形成可变光学组件的应用中，可能有用的是，处理聚合区域，使得大量结合的液晶分子包括在胶凝或聚合区域内。该结合可允许取向效应从结合在插入物装置的表面中的对齐层传输至聚合物分散液滴内的液晶组分，在图14A的图示中，聚合区域和液滴两者中的对齐液晶分子的结合由横跨这些区域的平行线的存在所示。此外，结合在聚合或胶凝材料内的液晶分子可允许处于静息状态以及处于电场内时聚合物区域与液滴区域的折射率的相对匹配。液晶层的这两个组分之间的折射率的相对匹配可使区域之间的界面处的光散射最小化。 [0218] 形成图14A所示类型的液晶聚合物分散液晶层可存在多种方式。在第一例子中，可形成单体和液晶分子的混合物，其中将所述组合加热以形成均匀混合物。接下来，可将混合物施加于前弯曲插入件1410，然后通过添加后弯曲或中间插入件1460封装在镜片插入物中。随后可使包含液晶混合物的插入物以受控且预定的速率冷却。当混合物冷却时，相对纯的液晶单体的区域可以液滴或层内的液滴的形式沉淀。然后可执行引发单体聚合的后续处理步骤。在一些例子中，可将光化辐射导向至混合物以引发聚合。 [0219] 又如，也可形成液晶和液晶单体的混合物。在该例子中，可将混合物施加于前弯曲件1410或后或中间弯曲件1460，然后可施加另外的弯曲件。所施加的混合物可已包含催化聚合反应的组分。或者，可将光化辐射导向到混合物上以引发聚合。在单体和催化剂的某些材料选择的情况下，聚合反应可以一定速率以及以使液晶单体的高浓度区域类似于液滴或材料聚合网络内的液滴的此类方式进行。这些液滴可被聚合材料包围，所述聚合材料也包含一定量的液晶分子。这些液晶分子可在聚合物基体内自由运动直到其达到聚合的特定状态。所述液晶分子也可能够感知其相邻区域中的取向效应，所述相邻区域可为其上施加液晶混合物的插入件表面上的其他液晶分子或对齐特征结构。对齐区域可决定聚合物基体内的液晶分子的静息状态。同样地，聚合物中的对齐液晶分子也可对液滴内的液晶分子或液晶分子的液滴施加取向效应。因此，组合的聚合区域和包括的液滴区域的层可以天然对齐状态存在，所述天然对齐状态通过在用液晶中间层形成插入物之前在插入件上包括对齐特征结构而预先确定。 [0220] 将液晶分子结合到聚合或胶凝区域中可存在多种方式。在之前的描述中，已描述了一些方式。然而，形成聚合物分散液晶层的任何方法可包括本发明范围内的技术并且可用于形成眼科装置。之前的例子提及使用单体形成围绕液晶分子的液滴的聚合层。聚合单体的状态可为聚合材料的晶形，或在其他实施例中也可以聚合单体的胶凝形式存在。 [0221] 图14A处的可变光学部分可具有可由如已在本说明书的其他部分中所讨论的相似的材料多样性和结构关联性所限定的其他方面。在一些示例性实施例中，透明电极1450可放置在第一透明基底1460上。第一镜片表面1445可由电介质膜以及在一些示例性实施例中的对齐层构成，其可放置在第一透明电极1450上。在此类示例性实施例中，第一镜片表面1445的电介质层的形状可在所示的电介质厚度中形成区域变化的形状。此类区域变化的形状可引入大于参考图3所讨论的几何效应的镜片元件的额外聚焦能力。在一些示例性实施例中，例如，成形层可通过在第一透明电极1445基底1450组合之上注射模塑而形成。 [0222] 在一些示例性实施例中，第一透明电极1445和第二透明电极1425可以各种方式成形。在一些例子中，所述成形可导致形成单独的不同区域，从而可具有分别施加的通电。在其他例子中，电极可形成为图案诸如从镜片中心到周边的螺旋，从而可横跨液晶层1430和1440施加可变电场。在任一种情况下，除了电极上的电介质层的成形之外或者作为此类成形的替代，可执行此类电极成形。电极以这些方式的成形也可引入操作状态下的镜片元件的额外聚焦能力。 [0223] 聚合物分散液晶层1430和1440可位于第一透明电极1450与第二透明电极1420之间。第二透明电极1420可附接至顶部基底层1410，其中从顶部基底层1410至底部基底层1450所形成的装置可包括眼科镜片的可变光学部分1400。两个对齐层也可位于电介质层上的1445和1425处并且可围绕液晶层1430和1440。1445和1425处的对齐层可起到限定眼科镜片的静息取向的作用。在一些实施例中，电极层1420和1450可与液晶层1430，1440电通信，并导致取向从静息取向转变为至少一种通电取向。 [0224] 在图14B中，示出了电极层的通电的效应。通电可使得电场横跨装置建立，如1490处所示。电场可诱导液晶分子自身与所形成的电场重新对齐。如对于层的聚合部分中的分子在1470处和在包含液晶的液滴中的1480处所示，分子可如现在的竖直线所示重新对齐。 [0225] 参见图15，示出了可插入眼科镜片中的具有两个液晶层1520和1550的可供选择的可变光学插入物1500，所述两个液晶层中的每个可为如参考图14A和14B所讨论的液晶和聚合物分散液晶层。围绕液晶区域的各个层的方面的每者可具有如相对于图14A和图14B中的可变光学插入物所述的类似多样性。在一些示例性实施例中，对齐层可将偏振敏感度引入单个液晶元件的功能中。通过将由第一基底1510、在1520周围空间中的中间层和第二基底1530形成的具有第一偏振倾向的第一液晶基元件与由第二基底1540上的第二表面、在1550周围空间中的中间层和第三基底1560形成的具有第二偏振倾向的第二液晶基元件相组合，可形成可实现对镜片上的入射光的偏振方面不敏感的镜片的电力可变的聚焦特性的组合。区域1550的图示中的圆点特征结构可描绘对齐的液晶分子，其对齐垂直于 1520处的层中的对齐分子的对齐。1590处所施加的电场示出了横跨这两个液晶层任一者的电场可诱导液滴区域中的液晶分子的重对齐。在一些示例性实施例中，存在横跨如图15中所示的液晶区域1520和1550任一者施加电场的单独能力。在其他示例性实施例中，对眼科装置的电极施加电势可同时对两个层通电。 [0226] 在示例性元件1500处，可采用四个基底层1510、1530、1540和1560形成与图14A和14B中的例子相关联的各种类型和多样性的两个电活性液晶层的组合。在其他例子中，装置可通过三个不同基底的组合来形成，其中中间基底可由所示的1530和1540件的组合产生。四个基底件的使用可代表用于元件制造的方便例子，在所述元件中可在1520和1550液晶层周围构造类似装置，其中处理差异可涉及为液晶元件限定对齐特征结构的步骤部分。在另外的例子中，如果如图14A在1400处所示的单个液晶层周围的镜片元件是球面对称的或者在旋转90度时是对称的，则可通过在组装前将各自由两个基底件制成的两个单独插入件相对于彼此旋转90度，而将这两个件组装成具有1500处所示的类型的四个基底件的结构。 [0227] 包括具有不同锚固强度的液晶层的眼科装置 [0228] 参见图16A，可找到包括具有不同锚固强度的液晶层的眼科装置的示例性描绘。眼科插入物可由其上放置有前弯曲电极层1610和后弯曲电极层1615的前弯曲件1620和后弯曲件1625构成。在一些示例性实施例中，可在电极层的表面上或在一些情况下在位于电极层之上的电介质层上添加材料的锚固层。锚固层的表面可以各种化学或物理方式改性，使得与随后施加的液晶层1605的表面相互作用可在横跨经处理的表面的空间上发生变化。在比例和物理现象未按实际比例示出的示例性方式中，锚固强度可在1630、1640和1650处示出。如果1630处的锚固位置的键合强度增强(由三个锚固键表示)，则表面区域上的液晶分子的该锚固的效应可传送至整个层的相邻液晶分子。表面区域1640的键合强度(由两个锚固键示出)在与区域1630相比时可较弱，但也可比1650处的表面区域(其锚固强度由单个锚固键示出)更强。在静态和非通电模式下，液晶层1605的液晶可以液晶分子的杆形图示所示的优选方式对齐，所述液晶分子以相对于表面拓扑的大体平行方式放置。 [0229] 在1690所示的电场存在下，液晶分子可与电场相互作用并且其上具有力以沿着已建立的电场取向。如此前所提及的，锚固相互作用的强度可传送通过液晶层并导致邻近表面锚固位点的不同位置中的液晶分子的取向的不同转变。例如，强烈地相互作用的区域可具有在1635处几乎不受电场1690扰动地放置的液晶分子。然而，最弱锚固区域可在1655处与电场1690完全对齐。此外，如1645处所示，所述取向可在中间锚固强度1640的区域处采取用电场1690对齐的中间状态。 [0230] 因此，分子诸如图16A中的分子的空间均匀取向可在如图16B中所示的电场存在下采取区域可变的取向。由于液晶分子可基于其相对于入射辐射的对齐来呈现对入射辐射的不同折射率，基于锚固层的处理来控制区域变化的取向的能力可实现在对电极1615和1625通电产生电场1690时激活的程序化光学效应。同样地，空间意义上的折射率变化的细节也可基于所施加的电场的强度而平稳变化。这继而可通过横跨电极层施加的电场势或电压的水平来控制。因此，包括施加于锚固层(其具有与液晶层锚固相互作用的、区域限定且变化的强度)的液晶层的光学装置可产生具有通电状态相对于非通电状态的、空间上改变的折射率分布的双稳态特性的装置，或者作为另外一种选择，可存在通过将电极通电至变化的电势或电压所得到的光学特性的连续统一体。 [0231] 包括具有不同锚固方向(预倾)的液晶层的眼科装置 [0232] 参见图17A-B，可找到用以设计电极区域之间的液晶层的对齐的空间变化的类似但可供选择的示例性实施例。在图17A处，可找到包括具有不同对齐取向的液晶层的眼科装置的示例性描绘。眼科插入物可由其上放置有前弯曲电极层1715和后弯曲电极层1720的前弯曲件1705和后弯曲件1710构成。在一些示例性实施例中，可在电极层的表面上或在一些情况下在位于电极层之上的电介质层上添加能够在液晶层附近对齐分子的材料层。对齐层1725可通过各种化学或物理处理使得层形成时其整个表面上的分子以可变但程序化的方式取向的此类方式形成或者在形成之后处理。这些取向中的一些可诱导液晶分子以如在1730处的对齐层附近的1735所示的第一取向来对齐到以对于1740处的对齐层附近的分子而言可在1745处示出的可完全垂直于第一对齐取向1735的取向来对齐。 [0233] 所述讨论侧重于第一表面处的对齐层中的分子的取向，但事实上在具有前弯曲和后弯曲的眼科插入物中，可在每个表面上进行对齐层的处理。在一些示例性处理中，前弯曲件上的空间上变化的图案可具有后弯曲件上的等同限定的空间图案。在这些情况下，液晶层内的分子的取向可被示出为在整个层上是均匀的，而取向可沿着表面件在空间上发生变化，如图17A所示。在其他示例性实施例中，当与眼科插入物装置的后弯曲件之上的对齐层上形成的空间图案相比时，可在前弯曲件之上的对齐层中形成不同的空间图案。此类实施例可导致受控于整个眼科插入物装置的表面上的液晶分子的不同对齐，以及在从整个液晶层的前光学件到后光学件的取向的表面的给定空间位置处以受控的方式对齐的附加变化。 [0234] 参见图17B，示出了所施加的电场对液晶层中的分子的取向的效应的描绘。通过对分别位于前弯曲件1710和后弯曲插入件1705上的两个电极1760和1765施加电势，建立1701处的电场。可观察到在示例性描绘中通过施加电场1701可不会改变1770和1780所示的对齐层的分子的取向。然而，电场与液晶分子的相互作用可使得其可支配对齐层的相互作用，并且液晶层中的分子可因此与电场对齐，如条目1775和1785所示。应注意，图示可代表实际情况的简化，因为在非常接近对齐层的区域中，可存在不按图示方式对齐的取向，但可估计整体液晶分子的集合的效应类似于以分子在整个空间位置的及与电场的相对均匀对齐示出的效应。 [0235] 形成以1725处的示例性方式示出的对齐层或就此而言在本文各种实施例中提及的任何对齐层可存在多种方式。在一个例子中，可将包含基于偶氮苯的化学主链的分子的染料涂布在电极层上或电子层之上的电介质上以便自身形成层。基于偶氮苯的化学部分可以反式构型和顺式构型存在。在多个例子中，反式构型可为这两种构型中的热力学上更稳定的状态，因此例如在约30摄氏度的温度下，偶氮苯层的大多数分子可以反式状态取向。由于不同分子构型的电子结构，这两种构型可吸收不同波长下的光。因此，在示例性意义上，通过用300-400纳米量级的波长的光照射，偶氮苯分子的反式形式可异构化为顺式形式。顺式形式可相对快速地回到反式构型，但这两种变换可导致变换发生时分子的物理运动。在偏振光存在下，光的吸收可或多或少可能取决于反式偶氮苯分子相对于偏振矢量的取向以及用于对所述分子照射的光的入射角。具有特定偏振和入射角的辐射的所得效应可为参考入射偏振轴和入射平面使偶氮苯分子取向。因此，通过用预定且空间上变化的偏振和入射角以适当波长照射偶氮苯分子的对齐层，可形成具有偶氮苯分子对齐的空间变化的层。静态意义上的偶氮苯分子也与其环境中的液晶分子相互作用，从而形成图17A中所示的液晶分子的不同对齐。 [0236] 由于在反式和顺式状态下有获得面内和面外取向的机会，偶氮苯材料也可允许有调节锚固方向的其他机会，如图17C–E中示意性地示出的。这些材料有时称为命令层。此类材料的液晶取向调节也可通过在空间上调节光化光强度来获得。参见图17C，1742处的偶氮苯分子可以反式构型取向，同时也锚固至表面。在该构型中，液晶分子可如1741处所示那样取向。在可供选择的顺式构型中，偶氮苯分子1743可影响液晶分子以如1740处所示那样取向。参见图17E，液晶取向的组合被示出为可符合本文发明构思。 [0237] 其他对齐层可以不同方式形成，诸如，使用偏振入射辐射，基于局部偏振入射光所诱导的聚合的优选取向，来控制聚合层的空间对齐。 [0238] 参见图17F，示出了梯度折射率光学件的代表。参考图16A和B所示的锚固的原理以及与参考图17A、B和C所示的对齐层相关的示例性实施例可用于形成具有径向距离的折射率的抛物线变化，可在1796处找到在数学上代表折射率n(r)相对于径向距离r的此类抛物线变化的关系。可在1790处找到平坦镜片物体的现象的图形表示，其中1791处的折射率可为相对较高的折射率，所述折射率可通过图示中黑色的密度来表示。当折射率以诸如1792所示那样径向变化时，折射率也可以是较低的折射率，如黑色的减小密度所示。光学件可以具有径向距离的折射率的抛物线变化形成，并且对光的效应可为入射辐射相位的转变以产生如1793处所示的光的焦点。此类梯度折射率光学件的聚焦特性的数学估算可在1795处示出。 [0239] 包括摆线波片镜片的眼科装置 [0240] 偏振全息图的特殊类型(即，摆线衍射波片(CDW))基本上提供了百分之百的衍射效率并且可为光谱宽带的。示意性地示于图18中的摆线衍射波片的结构包括各向异性材料膜1810，其中光轴取向在膜的平面内连续旋转，如膜1810中的图案1820所示。可参考1830和1840找到此类波片得出的典型光学结果。对于可见光波长而言，在通常在大约一微米(0.001mm)厚的液晶聚合物(LCP)膜中满足的半波相位延迟条件下几乎实现百分之百的效率。参见图18A，可在1890处找到可在摆线波片设计中发生的取向程序化的近视图。在给定的轴方向例如1885中，图案可从平行于轴方向的取向1860变化直到朝轴方向的垂直取向的各取向1870，并且再次返回直到1880处的轴方向的平行方向。 [0241] 可通过考虑沿z轴垂直入射在x、y平面中的双折射膜上的波长为λ的线偏振光束来理解其中薄型光栅显示具有高效率的光学件中的此类独特情况。如果膜的厚度L和膜的光学各向异性Δn被选择为使得LΔn＝λ/2，并且膜的光轴相对于输入光束的偏振方向取向成四十五(45)度(角α)，则输出光束的偏振被旋转九十(90)度(角β)。这就是半波波片起作用的方式。此类波片的输出处的偏振旋转角(β＝2α)取决于光轴的取向d＝(dx，dy)＝(cosα，sinα)。低分子量液晶材料以及聚合物型液晶材料均允许d在波片平面内以高空间频率α＝qx进行连续旋转，其中空间调节周期Λ＝2π/q可相当于可见光的波长。此类波片的输出处的光的偏振因此在空间中得到调节(β＝2qx)，并且此波片的输出处的旋转偏振图案中的电场进行平均( [0242] 图19A处示出了摆线衍射波片的特殊类型。在此类示例性实施例中，图18中提及的摆线衍射波片图案可进一步以眼科镜片插入物装置的形状因数细化。在图示中，形状以平坦形式描绘，但也可在整个三维表面诸如镜片插入物上出现类似的取向程序化形状。在1910处，摆线衍射波片图案可螺旋地旋转成辐射状图案，所述辐射状图案可位于平坦表面上或折叠表面(诸如球面的对向部分)上，并且液晶或液晶聚合物分子的旋转角可以抛物线函数从波片的中心调节。此类结构作用类似于镜片，其与其他液晶镜片相比的优点可包括可在相同厚度或更薄的膜内获得镜片的不同或更高的强度(以焦距或屈光度测量)。在一些示例性实施例中，膜的厚度可仅为1-5μm。镜片的另一个优点可为有机会通过入射在装置上的光的偏振的切换而在用于光焦度调节的正值和负值之间切换。在一些示例性实施例中，液晶相位延迟片的使用可用于促进偏振切换。透镜作用与切换作用之间的去耦可允许系统的电特性(作为非限制性例子，诸如电容和功率消耗)的多功能性。例如，即使镜片自身可被选择为薄型，液晶相位延迟片的厚度也可被选择为使功率消耗最小化。 [0243] 前插入件与后插入件之间的空间内形成的摆线衍射镜片图案可形成电活性嵌入可变光学插入物。如图19B所示，通过对前插入物和后插入物中的电极施加电势，可横跨以摆线方式取向的液晶层建立电场1990。当液晶部分与如1920处所示的电场对齐时，所得对齐可使液晶层变成空间上均匀的膜而不具有衍射波片镜片的特殊性质。因此，作为非限制性例子，在施加如1920处所示的电场时，1910处具有光焦度的图案可不产生聚焦效应。 [0244] 参见图20条目2000，可找到用于摆线波片型实施例的液晶分子的对齐的近视图。示出了图案的四分之一，并且可观察到从镜片中心2010径向向外例如到2020及到外部的分子的对齐的取向转变。可观察到取向可类似于相对于例如图18所示的程序化图案的径向旋转。 [0245] 液晶和液晶聚合物衍射波片的制造可为多步过程。用于从母版波片印刷摆线衍射波片的技术可适于以高质量和大面积进行的大规模生产。这可与涉及全息设备的其他实施例相比较，所述全息设备可增加复杂性、成本和稳定性问题。印刷技术可采用得自线或圆形偏振输入光束的在母版摆线衍射波片的输出处获得的旋转偏振图案。当使用线偏振输入光束时，印刷波片的周期可加倍。相比于光致各向异性材料中的直接记录，根据液晶聚合物的商业可用性(例如得自默克公司(Merck))，基于光对齐的液晶聚合物技术可具有优点。可将反应性液晶元(可以供应商(默克公司(Merck))命名诸如RMS-001C来引用)的典型液晶聚合物旋涂(通常三千(3000)rpm持续六十(60)s)在光对齐层上并紫外聚合大约十(10)分钟。可涂布多个层以用于宽带衍射或用于调节峰值衍射波长。 [0246] 包括具有聚合物分散液晶层的成形电介质层的眼科装置。 [0247] 参见图21，可找到包括成形电介质层的眼科装置的示例性实施例。所述示例性实施例共用相对于图10相关的示例性实施例所讨论的多个方面。在2140处，可找到与1040处的类似特征结构对应的成形电介质层。在图21相关的示例性实施例中，可通过用于形成聚合物分散液晶层的单体部分的受控聚合来形成电介质层2140。在一些示例性实施例中，层2140可包含在聚合过程期间截留的液晶分子的量。如果其上形成有层2140的表面具有对齐层诸如2170，则液晶分子可对齐成对齐层的图案并且在一些示例性实施例中可在形成聚合层2140时对齐。 [0248] 包含液晶分子的单体的处理可随后在可形成包含液晶分子的聚合物分散空隙诸如2130的此类条件下聚合。2120处的随后聚合的层的其他区域中，可形成包含液体分子的聚合物层。在一些示例性实施例中，可存在2165处的对齐层，其也可在聚合过程期间使液晶分子取向。 [0249] 图21的图示示出了存在前基底2110和后基底2150的示例性实施例，电极层2160和2175以及对齐层2170和2165可位于前基底2110和后基底2150之间。所述对齐层可以此前所述的方式形成和图案化，或可通过例如行业标准摩擦过程预先形成。图21的描绘示出了各个层的平坦取向。该描绘仅出于示例性目的，并且弯曲光学件(诸如可位于眼科装置诸如接触镜片中的光学件)可共用结构顺序(如果不共用所示形状的话)。在一些示例性实施例中，诸如空隙特征结构2130为纳米级的那些实施例中，结构中可能不需要对齐层。在这些特征结构中，空隙层中的分子的随机取向可为所需的。 [0250] 此外，如此前参考眼科插入物装置内形成的聚合物分散液晶层所述的，通过横跨电极层施加电势来形成穿过液晶层的电场可使得存在于空隙中的液晶层与电场对齐并使呈现于穿过眼科装置的光的折射率转变。成形电介质2140可使穿过液晶层任何部分的局部电场随成形电介质轮廓而变化。在一些示例性实施例中，所述成形电介质层可由具有与聚合物分散液晶层相比类似的光学电介质特性但具有不同电介质特性的材料形成。 [0251] 参见图21A和21B，示出了液晶的单独液滴2131以展示可能的各种取向方面。在一些示例性实施例中，特别是液滴具有纳米级尺寸的实施例中，图21A处的非通电取向可具有液晶分子呈现所示随机取向图案的液滴。在其他示例性实施例中，对齐层的使用可形成非通电取向构型，其中例如所述分子可平行于表面对齐，诸如图21B中的2132处所示。在这些情况的任一者中，当施加电场2190时，液晶分子可与电场对齐，如图21C中的2133处所展示。 [0252] 包括在聚合物层中具有不同密度的液晶液滴的聚合物分散液晶层的眼科装置[0253] 参见图22，可找到包括液晶层的眼科装置的另一个示例性实施例。在与图13A相关的示例性实施例具有相似性的示例性实施例中，可形成液晶层以实现光学效应，其中聚合物层中的液晶液滴的密度在整个径向层在横向意义上变化。如图22所示，条目2210和条目2260可分别代表前插入件和后插入件。在这些件之上可为由2250和2220所表示的层或层的组合。层2250和2220可代表电极层，所述电极层也可在其上包括电介质层和/或对齐层。在这些层之间可为包括液晶部分的层2240。层2240可以一定方式处理，使得聚合材料的区域可被诸如2230处的主要包含液晶分子的液滴中断。图22的描绘示出了各个层的平坦取向。该描绘仅出于示例性目的，并且弯曲光学件(诸如可位于眼科装置诸如接触镜片中的光学件)可共用结构顺序(如果不共用所示形状的话)。在一些示例性实施例中，诸如液滴特征结构2230为纳米级的那些实施例中，结构中可能不需要对齐层。在这些特征结构中，空隙层中的分子的随机取向可为所需的。 [0254] 通过控制聚合处理，可以一定方式执行空间控制，使得在包含液晶的层2240的特定位置处，从前弯曲插入物到后弯曲区域可存在与另一个位置处不同的密度或量的液晶材料。横跨镜片表面的液晶材料的量的这些变化可用于使穿过眼科装置的光在特定区域处将感知的总折射率程序化。可促使光学效应诸如球面聚焦和高阶光学效应发生。与此前实施例中一样，横跨层2240的电场的建立可导致液晶部分的对齐的改变，所述改变可导致眼科装置的改变的光学效应以电活性方式建立。 [0255] 参见图22A和22B，示出了液晶的单独液滴2231以展示可能的各种取向方面。在一些示例性实施例中，特别是液滴具有纳米级尺寸的实施例中，图22A处的非通电取向可具有液晶分子呈现所示随机取向图案的液滴。在其他示例性实施例中，对齐层的使用可形成非通电取向构型，其中例如所述分子可平行于表面对齐，诸如图22B中的2232处所示。在这些情况的任一者中，当施加电场2290时，液晶分子可与电场对齐，如图22C中的2233处所展示。 [0256] 包括具有有源和无源方面的单偏振敏感液晶层的双焦点眼科装置。 [0257] 参见图23，对于包括单偏振敏感液晶层的双焦点眼科装置，可找到采用所述各种示例性实施例中的一些的一类装置。图4中所述类型的眼科镜片可提供有包括液晶层的插入物2330。已描述的各种类型的层可通过对齐层对齐，因此具有对特定偏振状态的敏感度。如果装置具有焦点调节功能并具有单个对齐液晶层，或者作为另外一种选择为双层装置，其中一个液晶层以与另一个液晶层的正交方向对齐，并且所述液晶层之一被电力通电至与另一者不同的水平，那么入射在眼科镜片400上的光2310可分解成对于每个偏振方向的两种不同的聚焦特性。如图所示，偏振分量之一2351可聚焦于朝向焦点2352的路径2350，而另一偏振分量2341可聚焦于朝向焦点2342的路径2340。 [0258] 在现有技术眼科镜片中，存在同时向用户眼睛呈现多个聚焦图像的一类双焦点装置。人脑能够挑选出两幅图像并观察不同图像。2300处的装置可具有实现此类双焦点能力的改善能力。并非截取全局图像的区域并以不同方式对其聚焦，而是2300处所示类型的液晶层可在横跨整个可见窗口上将光2320分成两个偏振分量2351和2341。只要环境光2320不具有偏振倾向，则图像应类似地呈现，采用单独的任一聚焦特性时就是如此。在其他示例性实施例中，此类眼科装置可与光源配对，所述光源以限定偏振进行投影以实现不同效应，诸如显示具有所选偏振的信息，使得其呈放大的图像。液晶显示器可固有地提供此类环境条件，因为光可从具有限定偏振特性的此类显示器显露出来。可存在由利用具有多种聚焦特性的装置的能力所产生的多个示例性实施例。 [0259] 在其他示例性实施例中，有效控制装置的焦点的能力可实现具有一系列双焦点条件的装置。静息状态或非通电状态可包括双焦点，其中一个偏振未聚焦并且另一个偏振聚焦于中距离。激活时，中距离分量可进一步聚焦为近程成像(如果镜片为双稳态的话)或在其他实施例中的一系列焦距。双焦点特性可允许用户在感知聚焦图像的同时感知其距离环境，而不论聚焦图像有多近，这可具有各种优点。液晶层可沿着偏振维度取向的任何液晶实施例可包括可用于形成该实施例类型的双焦点设计的实施例。 [0260] 在该描述中，参考了图中所示的元件。出于参考目的示出了多个元件，以便为方便理解而示出本发明技术的示例性实施例。实际特征结构的相对比例可明显不同于所示的相对比例，并且来自所示相对比例的变型应假定在本领域的精神内。例如，液晶分子可具有小到不可思议的比例以便相对于插入件的比例进行描绘。按照与插入件类似的比例对表示液晶分子的结构进行描绘以允许表示诸如分子对齐的因素因此为所描绘比例的这样的例子，所述例子使得在实际实施例中可假定有很大不同的相对比例。 [0261] 尽管所示出和描述的据信是最为实用和优选的实施例，但显而易见的是，本领域中的技术人员可对所描述和所示出的特定设计和方法作出变更，并且可在不脱离本发明的实质和范围的情况下使用这些变更。本发明并非局限于所述和所示的具体构造，而是应该理解为与落入所附权利要求书的范围内的全部修改形式相符。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈