发明领域

本发明涉及视力矫正的领域，更具体地说，涉及利用电激活透镜 矫正视力的一系统、装置和方法。

附图简介

通过下面的详细描述并借助下列的附图将会更容易理解本发 明：

图1是电激活综合屈光检查仪/折光器(phoropter/ refractor)系统的一实施例100的透视图；

图2是电激活综合屈光检查仪/折光器系统的一实施例200的示 意图；

图3是常规的配镜(dispensing)的实际工序300的流程图；

图4是配镜方法400的流程图；

图5是电激活眼镜的实施例500的一透视图；    

图6是开具配镜处方的方法的实施例600的流程图；

图7是一混合型电激活眼镜透镜的实施例700的前视图；

图8是沿图7的剖线A-A截取的混合型电激活眼镜透镜的实施例 700的截面图；

图9是沿图5的剖线Z-Z截取的电激活透镜的实施例900的截面 图；

图10是一电激活透镜系统的实施例900的透视图；

图11是沿图5的剖线Z-Z截取的衍射电激活透镜的实施例1000 的截面图；

图12是一电激活透镜的实施例1200的前视图；

图13是沿剖线Q-Q截取的电激活透镜的实施例1200的截面图；

图14是一跟踪系统的实施例1400的透视图；

图15是一电激活透镜的实施例1500的透视图；

图16是一电激活透镜的实施例1600的透视图；

图17是一电激活透镜的实施例1700的透视图；

图18是一电激活透镜的实施例1800的透视图；

图19是一电激活层的实施例1900的透视图；

图20是一电激活透镜的实施例2000的透视图；

图21是一电激活眼镜的实施例2100的透视图；

图22是一电激活透镜的实施例2200的前视图；

图23是一电激活透镜的实施例2300的前视图；

图24是一电激活透镜的实施例2400的前视图；

图25是沿图5的剖线Z-Z截取的电激活透镜的实施例2500的截 面图；

图26是沿图5的剖线Z-Z截取的电激活透镜的实施例2600的截 面图；

图27是一配镜方法的实施例2700的流程图；

图28是一电激活透镜的实施例2800的透视图。

发明详述

在1998年单在美国就大约进行了9千2百万只眼睛检查。这些 检查的绝大多数涉及眼睛的内部和外部的病理学的全面检查，肌肉平 衡和双眼能力的分析，对角膜和在许多情形中对瞳孔的测量，最后是 屈光度的检查，这种检查既是客观的又是主观的。

进行折光检查是为了了解/诊断人眼的折光异常的程度和类型。 现今能够诊断和测量的折光异常的类型有近视、远视、散光、和老花。 现今的折光器(综合屈光检查仪)企图将人的远近视力矫正到 20/20，在某些情形下，可达到20/15的距离视力(distance vision)；但这是非常例外的。

应该指出人眼的视网膜所能处理和确定的视力的理论极限大约 为20/10。这远优于借助今天的折光器(综合屈光检查仪)和常规的 眼镜透镜在当前所能获得的视力水平。这些常规装置所缺少的是检 测，定量和矫正非常规的折光异常的能力，这些非常规的折光异常 有：象差，不规则散光(irregular astigmatism)，翳障层的不规 则性(ocular layer irregularities)等。这些象差，不规则散光， 翳障层的不规则性可以是由人的视觉系统或常规的眼镜所产生的象 差所引起的，也可是由两者联合引起的。

因而，如能具有一种能对人的视力进行检测，定量，并矫正到尽 可能接近20/10或更好的装置，则将是非常有益的。此外，以一种很 高效的和对用户友好的方式进行这种工作也将是有益。

在对人眼的视力进行检测、定量和矫正时，本发明使用了一种新 颖的方法。该方法涉及好几个有创新性的实施例，这些实施例都使用 了一种电激活的透镜。此外，本发明还使用了一种对电激活眼镜进行 选择、配制，激活和编程的新颖方法。

例如，在一个发明实施例中，就使用了一新颖的电激活综合折光 检测仪/折光器。这种电激活综合折光检测仪/折光器使用了比现今的 综合折光检测仪少得多的透镜零件，而且在整体尺寸和重量上是现今 的综合折光检测仪的几分之一。实际上，这种示范性的发明实施例仅 只由一对装在固定框架中的电激活透镜组成，这种框架通过它自身的 结构设计和/或通过电线网路来提供能使该电激活透镜很好发挥作用 的电功率。

为了有助于理解本发明的某些实施例，现特提供各种术语的说 明。在某些情形，不必要想使这些说明受到限制，这些说明却应借助 本文所提供的一些例子，描述，和权利要求来领会。

“电激活区(electro-active zone)”可包括电激活结构、层、 和/或区域，或被包括在电激活结构、层、和/或区域中。“电激活区 域(electro-active region)”可以是一电激活层的一部分和/或 全部。电激活区域可以与另一电激活区域相邻。电激活区域可以直接 地附着在另一电激活区域上，也可通过，例如，各电激活区域之间的 绝缘体间接地附着在另一电激活区域上。电激活层可以直接地附着在 另一电激活层上，也可用，例如，各电激活层之间的绝缘体间接地附 着在另一电激活层上。“附着”可以包括焊接、淀积、胶粘、以及其 它的熟悉的附着方法。“控制器”可以包括处理器，微处理器，集成 电路、IC，计算机芯片和/或芯片，或被包括在上述处理器，微处理 器，集成电路、IC，计算机芯片和/或芯片中。“折光器(refractor)” 可包括一控制器。“自动折光器”可包括一波前分析器。“近距折光 异常”可包括老花和为了人能在近距离上看清东西而需要矫正的任何 其它的折光异常。“中距离折光异常”可包括需要在中距离上矫正的 老花度和为了人能在中距离上看清东西而需要矫正的任何其它的折 光异常。“远距离折光异常”可包括为了人能在远距离上看清东西而 需要矫正的任何折光异常。“近距离”可以是从大约6英寸到大约24 英寸的距离，较可取的是指大约14到18英寸的距离。“中距离”可 以是从大约24英寸到大约5英尺的距离。“远距离”可以是在大约5 英尺到无穷远之间的距离，较可取的是指无穷远。“常规的折光异常” 可包括近视、远视、散光、和/或老花。“非常规的折光异常”可包 括不规则的散光、视觉系统的象差、以及不包括在常规折光异常中的 任何其它折光异常。“光学折光异常(optical refractive error)” 可包括与透镜镜片有关的任何象差。

在某些实施例中，“眼镜”可包括一个透镜。在另一些实施例中 “眼镜”可包括不只一个透镜。“多焦”透镜可包括双焦、三焦、四 焦、和/或渐变焦透镜(progressive addition lens)。“成品” 透镜坯料可包括在两侧面都加工成光学表面的透镜坯料。“半成品” 透镜坯料可包括仅在一个侧面加工成光学表面，而在另一侧却没加工 成光学表面，为了使它成为一可用的透镜还需进一步修改加工，如象 研磨和/或抛光的透镜坯料。“表面加工”可包括研磨和/或抛光掉多 余的材料以便完成对半成品透镜坯料的非加工好的表面的加工。

图1是电激活综合折光检查仪/折光器系统的一实施例100的透 视图。镜架110包含电激活透镜120，它通过一导线网路130与一电 激活透镜的控制器140和一电源150相连。

在某些实施例中，镜架110的眼镜腿(图1中未画出)包含，例 如，微型燃料电池之类的电池或电源。在另一些发明实施例中，镜架 110的一个眼镜腿或多个眼镜腿拥有需要的电学元件，以便将电线直 接插进电源插座和/或该电激活折光器的控制器/编程器160。

在另一些发明实施例中，该电激活透镜120还被安装在一框架组 件(housing assembly)中，因而人们可简单地将脸安放到适当位 置，以便通过折光的该电激活透镜观察。

虽然该第一个发明实施例只使用了一对电激活透镜，但在某些其 它的发明实施例中，也可使用多个电激活透镜。在其它的一些发明实 施例中还可使用常规透镜与电激活透镜的组合。

图2是电激活透镜的一示范性实施例200的示意图，它包括框架 组件210，在该框架组件中至少包含有一个电激活透镜和几个常规透 镜，具体的说就是包含有，衍射透镜230，棱柱透镜240，散光透镜， 和球面透镜260。导线网路270将该电激活透镜220连接到电源275 和控制器280，该控制器还提供有配镜的处方显示器290。

在使用多个电激活透镜和/或常规透镜与电激活透镜的组合的每 个发明实施例中，所述的透镜可随机和/或非随机地一次一个循序地 用来测试人的视力。在其它的发明实施例中，按需要也可在每个眼睛 前面同时添加两个或更多的透镜来产生总的矫正的光学能力。

上述电激活综合折光检查仪和电激活眼镜中所使用的电激活透 镜是由混合结构和/或非混合结构所构成。在混合结构中，常规的透 镜镜片与一电激活区相结合。在非混合结构中，不使用常规的透镜镜 片。

如上所述，本发明与目前的如图3中的流程图所示的常规配镜的 实际顺序300不同。如步骤310和320所示，在传统上，涉及常规 折光器的眼睛检查之后，受检者即可获得一处方，并将此处方提交给 配镜师(dispenser)。然后如步骤330和340所示，在配镜师处就 可选择受检者所需的镜架和镜片。如步骤350和360所示，这些镜子 被加工，磨边，和装配进镜架。最后，在步骤370，配发和受领该新 处方的眼镜。

如图4的流程图所示，在一创新的配镜方法的示范实施例400 中，在步骤410，由该配镜者选择或为配镜者选择该电激活眼镜。在 步骤420，给配镜者适配镜架。给配镜者佩带上该电激活眼镜，在步 骤430通过电激活综合折光检查仪/折光器控制系统对电子设备进行 控制，在大多数情形，这是由眼科护理专业人员或技师来操作。但是， 在某些发明实施例中，患者或配镜者实际上都能操作该控制系统，因 而能对他们自身的电激活透镜的处方进行控制。在其它的发明实施例 中，患者/配镜者同眼科护理专业人员和/或技师两者一同来操作该控 制器。

在步骤440，无论是否由眼科护理专业人员、技师和/或患者/配 镜者来操作，该控制系统都被用来在客观上或主观上为患者/配镜者 选择最好的矫正处方。在选择该正确处方来将患者/配镜者的视力矫 正到它的最佳结果的过程中，眼科护理专业人员或技师就为患者/配 镜者的电激活眼镜编制程序。

在一个发明实施例中，在将该选择的电激活眼镜与该电激活综合 折光检查仪/折光器的控制器断开之前，所选择的处方就被编程到电 激活眼镜的控制器，和/或一个或多个控制器部件(controller component)中。在另一些发明实施例中，最后才将该处方编程到选 择的电激活眼镜中。

在两种情形中都要按与现今的常规眼镜完全不同的顺序来选 择、适配该电激活眼镜和对其进行编程，并在步骤450配发。这个顺 序为改善制造，验光和配发效率创造条件。

通过本发明的方法，患者/配镜者就能正确地选择他们的眼镜， 在测试它们的视力时佩带上它们，然后让它们按程序进行以便获得矫 正处方。在大多数而不是所有的情形中，这是在患者/配镜者离开测 试椅之前做的事情，这样就确保了患者的最后处方的整个制作和程序 编制的正确性，以及眼睛折光度测定本身的正确性。最后，在这发明 实施例中，当患者从测试椅站起来并从眼科护理专业人员办公室走出 时，他们就可正确地戴上他们的电激活眼镜。

应该指出，另一些发明实施例还能使该电激活综合折光检查仪/ 折光器将患者或配镜者的最好矫正处方简单地显示和打印出来，那时 该处方是以与过去非常相同的方式填写的。新近该过程还包括将写好 的处方送到出售和配制电激活眼镜(镜架和镜片)的配镜场所。

在另一些发明实施例中，该处方还用电子学的方式传送，例如用 因特网传送到出售电激活眼镜(镜架和镜片)的配镜场所。

在进行眼睛验光的地方不填写处方的情形，在某些发明实施例 中，电激活眼镜的控制器，和/或一个或多个控制部分，或者被编程 后再安装进该电激活眼镜，或者按照验光的情况，在安装进该电激活 眼镜的同时直接进行编程。在电激活眼镜不添加物件的情形中，该电 激活眼镜的控制器，和/或一个或多个控制器部件，就是该电激活眼 镜的复杂的内藏部件，而不需在后来添加。

图27是另一发明的配镜方法的实施例2700的一流程图。在步骤 2710，用任一方法对患者的视力进行验光。在步骤2720，获得对患 者的处方。在步骤2730，选择该电激活眼镜。在步骤2740，用给配 镜者的处方对电激活眼镜进行编程。在步骤2750，配发该电激活眼 镜。

图5是该电激活眼镜的另一发明实施例500的一透视图。在这图 示例子中，镜架510包含一般的电激活透镜520和522，这两透镜是 通过连接导线530与电激活眼镜控制器540和电源550相连。剖线 Z-Z将一般的电激活透镜520分开。

控制器540起作该电激活眼镜500的“大脑”的作用，而且含有 至少一个处理器部件，至少一个存储器部件用来存储具体处方的指令 和/或数据，以及至少一个输入/输出部件，如端口。控制器540可 执行计算任务，如象对存储器进行读取和写入，根据希望的折射率来 计算拟施加在各个格栅元件(grid element)上的电压，和/或充当 该患者/用户眼镜与相关的折光器/综合折光检查仪设备之间的本机 接口(local interface)。

在一个发明实施例中，控制器540由该眼科护理专业人员或技师 进行预编程，以满足患者的聚焦和适当的需要。在这实施例中，当控 制器540是在该患者的眼镜之外时，就在控制器540上完成这种预 编程，然后在检查之后再将控制器540插入该眼镜中。在一个发明实 施例中，控制器540是“只读“型的，将电压提供给格栅元件，以便 获得需要的折射率阵列来对一特定距离的视力进行矫正。当患者的处 方变化时，必须对一新的控制器540进行编程并由专家将其插入该 眼镜。这种控制器总是由一种ASIC，或专用集成电路，以及它的存 储器同永记其上的操作命令组成。

在另一发明实施例中，在第一次配镜时，该电激活眼镜控制器最 初可由眼科专家或技师来编程，而后来当患者的需要发生变化时，则 可对同一控制器，或其部件进行重新编程以提供不同的矫正。这种电 激活眼镜的控制器可以从该眼镜上取下来，在检查过程中安放进折光 器的控制器/编程器(表示于图1和图2中)中重新编程，或不从该 电激活眼镜上取下来用折光器原位重新编程。该电激活眼睛的控制器 在这种情形下可能是属于，例如，FPGA，或现场可编程门阵列体系结 构。在这发明实施例中该电激活眼镜控制器可永久构建在该眼镜中， 而且只要求一与该折光器的接口连接，该折光器向该FPGA发布重新 编程的指令。这种连接的部件包括该电激活眼镜控制器的外部AC电 源，该电源由一嵌入该折光器/综合折光检查仪中，或嵌入在它的控 制器/编程装置中的AC适配器提供。

在另一发明实施例中，该电激活眼镜就当作该折光器，而且由眼 科专家或技师操作的外部设备仅由该电激活眼镜的控制器的数字和/ 或模拟接口组成。这样，该电激活眼镜的控制器也可用作该折光器/ 综合折光检查仪的控制器。在这实施例中，该所需要的处理电子设备 可在根据经验确定用户的最佳矫正后用来改变加在该电激活眼镜上 的该格栅阵列电压，和用这数据对该电激活眼镜重新编程。在这种情 形，该患者在检查过程中可通过他/她自己的电激活眼镜查看视力 表，而且可能没有察觉到当他/她在选择最佳矫正处方时，他们电激 活眼镜中的控制器就同时在用电子学方法进行重新编程。

另一创新的实施例利用了一电子自动折光器，该电子自动折光器 可用作第一步和/或用于与该电激活折光器相结合(图1和图2所 示)，这类自动折光器的例子有Humphrey自动折光器和Nikon自动 折光器，但并不限于这些，它们已被发展或改进，以便能提供一种对 于本发明的电激活透镜使用来说是相容和编程的反馈。当患者或配镜 者戴着他或她的电激活眼镜时，这创新的实施例就可用来测量人的折 光异常。这种反馈被自动或人为的馈送到一控制器和/或编程装置 中，然后对用户/配镜者的电激活眼镜进行矫正，编程或重新编程。 在这创新的实施例中，人们的电激活眼镜可按需要被重新矫正而毋需 进行全面的眼睛检查或眼睛的折光测定。

在某些其它的发明实施例中，通过人们的电激活透镜，可将人们 的视力矫正到20/20。在大多情形中，这是通过矫正人们的常规的折 光异常(近视。远视、散光、和/或老花)来实现的。在某些其它的 发明实施例中，除了常规的折光异常(近视。远视、散光、和/或老 花)之外，还要测量和矫正非常规的折光异常，如眼睛的象差、不规 则散光、和/或翳障层的不规则性。在除了常规的折光异常之外还矫 正眼睛的象差、不规则散光、和/或翳障层的不规则性的那些发明实 施例中，人们的视力在大多情形都可矫正到比20/20好，如矫正到 20/15，或比20/15更好，达到20/10，和/或比20/10更好。

这种有益的折光异常的矫正是利用在该眼镜中的电激活透镜来 实现的，该电激活透镜实际上是当做一自适应的光器件。自适应光器 件已被展示，而且多年来都使用来矫正在地面天文望远镜中大气引起 的失真，以及用于通信和军事应用中通过大气的激光传送的矫正。在 这些情形，通常使用分段的镜面(segmented mirror)或“橡胶”镜 (“rubber”mirror)来对该图像的波前或激光的光波作小的矫正。 这些镜子在大多情形都是由机械传动装置来操作的。

自适应光器件，当用于视力时，是基于用一光束，如对眼无害的 激光，对眼睛系统的主动探测和对视网膜反射或在视网膜上产生的图 像的波前失真的测量。假定这种波前分析的形式为一平面或球面探测 波，并测量眼睛系统在这波前上产生的畸变。通过初始波前与畸变波 前的比较，技术熟练的检查人员就能确定在该眼睛系统中存在有什么 异常，从而开出适当的矫正处方。对于波前分析器来说存在有几种具 有竞争性的设计，但是这里描述的该电激活透镜用作透射或反射式的 空间光调制器以便进行这样的波前分析的适应性改型却包含在本发 明之内。一些波前分析器的例子被提供在下述两美国专利中：U.S. Patent No.5,777,719(Williams)，和5,949,521(Williams)， 在此两篇都全部引入作为参考。

但是，在本发明的某些实施例中，对于该电激活透镜做了些小的 校正和调整，以便图像的光波是由电驱动的像素格栅阵列(grid array)所产生，其折射率是可改变的，由于该可改变的折射率就可 使通过这些格栅的光加速或减慢。这样，该电激活透镜就变成一自适 应光器件，它能对眼睛自身的光学方面的一些固有空间不完整性进行 补偿，以便在该视网膜上获得几乎无象差的图像。

在某些发明实施例中因为该电激活透镜完全是二维的，所以由该 眼睛系统所产生的固定空间像差可在患者/用户的总的视力矫正处方 需求之上引入一小的折射率校正来加以补偿。这样，视力就可能矫正 到一比用通常的聚焦和适应性调节所能达到的水平更好的水平，在大 多情形可达到比20/20更好的视力。

为了达到比20/20更好的视力矫正，可通过，例如，一改进的自 动折光器来对患者的眼睛的像差进行测量，该折光器利用了一专为测 量眼睛像差设计的波前传感器或分析器。一旦在量值和空间上测定了 该眼镜的像差和其它的一些类型的非常规的折光异常，就可对该眼镜 中的控制器编程来引入与二维空间有关的折射率变化，以便除了总的 近视，远视，老花，和/或散光矫正之外，还可对这些像差和其它一 些类型的非常规折光异常进行补偿。这样，本发明的电激活透镜的一 些实施例就可对患者眼睛系统或由该透镜镜片所产生的像差进行电 激活矫正。

这样，例如，为了矫正配镜者的近视，某一-3.50的折光度的光 学能力矫正(power correction)可能需要某一电激活发散透镜。 在这种情形，一电压V1...VN的阵列的被施加在该格栅阵列中的M个 元件上以产生一不同的折射率，N1....NM阵列，这使该电激活透镜产 生-3.50折光度的折光能力。但是，在该格栅阵列中的某些元件在它 们的折射率N1....NM中可能要求直到±0.50单位的变化，以便对眼 睛的像差和/或非常规的折光异常进行矫正。除了该矫正近视的基础 电压外，还施加一些与上述变化相应的小的电压偏差到适当的格栅元 件上。

为了检测、定量和/或尽可能多地矫正非常规折光异常，如不规 则散光、眼睛的折光不规则性，如例如角膜前面的划破层(tear layer)、角膜前或后、含水不规则性，或晶状体(lenticular lens) 前或后的透明不均匀性、或由该眼镜折射系统本身引起的其它的像 差，可按照图6所示的本发明的处方方法的实施例600来使用该电激 活折光器/综合折光检查仪。

在步骤610，无论是常规的折光器，具有常规和电激活透镜两者 的电激活折光器，或仅具有电激活透镜的电激活折光器，或是自动折 光器都被使用来测量人们的折光异常，当需要时还可利用常规透镜的 折光能力，如负折光能力(对于近视者来说)，正折光能力(对于远 视者来说)，柱面透镜的折光能力和轴的取向(对于散光者来说)， 以及棱镜的折光能力等。利用这种方法，人们将通过常规矫正的折光 异常了解到目前什么被认为是患者的BVA(最佳视觉分辨能力(best visual acuity))。但是，本发明的某些实施例却能将人们的视力 提高到一超出目前的常规折光器/综合折光检查仪所能达到的水平。

因而，步骤610能以一非常规的发明手段为人们的处方提供进一 步的改进。在步骤610，将实现这目的处方编程到该电激活折光器中。 将该患者适当定位，以便通过具有一多格栅的电激活结构的电激活透 镜向一改进和兼容的自动折光器或波前分析器内观察，这就可自动地 精确地测量该折光异常。这种折光异常的测量方法尽可能地检测和定 量出非常规的折光异常。这种测量是通过每个电激活透镜的一个很小 的，大约为4.29mm的对准目标的区域进行的，同时自动计算出为实 现沿视线在视网膜中央小窝上的最佳聚焦所需要的处方，而这种最佳 聚焦是当患者通过该电激活透镜的对准目标的区域观察时实现的。一 旦完成这种测量，这非常规的矫正就被储存在该控制器/编程装置的 存储器中以便将来使用，或者将它编程到控制该电激活透镜的控制器 中。当然，这个过程对于两眼都是重复的。

在步骤620，患者或配镜者现在都可按他们的意见来选用一控制 装置，所选控制装置应能进一步改善他们对常规折光异常的矫正、非 常规折光异常的矫正、或两者的组合的矫正，这样就可得到令它们满 意的最后处方。另外，或此外，眼科专业人员还可改善这种矫正，直 到不能进行再改善为止。在这时，对于该患者来说将获得一改善的 BVA，它比通过常规技术所能获得的更好。

在步骤630，然后将任何进一步改善的处方编程到该控制器中， 该控制器控制着该电激活透镜的处方。在步骤640，配发经编程的电 激活眼镜。

虽然前述的步骤610到640介绍了一个发明方法的实施例，但根 据眼科专业人员的判断或手段，可使用很多不同但却类似的方法来对 人们的视力进行检测，定量，和/或矫正，而在这过程中使用的仅仅 是电激活折光器/综合折光检查仪或与波前分析仪的组合。任何使用 电激活折光器/综合折光检查仪来对人们的视力进行检测、定量、和/ 或矫正的方法，不管顺序如何，是否与波前分析仪组合，都被认为是 本发明的一部分。例如，在某些发明实施例中，步骤610到640就可 以以一改进的方式或甚至一不同的顺序来完成。此外，在某些其它的 发明方法的实施例中，与该步骤610相关的透镜的对准目标的区域的 直径是在大约3.0mm到大约8.0mm的范围。又，在其它的一些发明 实施例中，该对准目标的区域的直径无论何处都是从大约2.0mm到 全透镜的面积。

虽然迄今为止这个讨论一直是集中在利用各种形式的电激活透 镜或与波前分析仪的组合来进行验光以便完成眼睛的预期检查上 面，但却存在有另一种可能性，可能出现一新兴的技术，可简单地提 供客观的测量，这样，就潜在地消除了对患者的交流应答或对话的需 要。在此描述和提出权利要求的许多发明实施例都打算用任何类型的 测量系统进行工作，不管是客观、主观、还是既客观又主观的测量系 统都可。

现在回到该电激活透镜本身上来，如上所述，本发明的一实施例 涉及一具有新颖的电激活透镜的电激活的折光器/综合折光检查仪， 该折光器/综合折光检查仪可能具有一混合型或非混合型的结构。混 合型结构是指常规的单视或多焦点透镜镜片与至少一个电激活区的 组合，该电激活区位于前表面上、后表面上、和/或在前后表面之间， 该区由一电激活材料构成，具有必要的电激活装置以便用电方法来改 变焦点。在本发明的某些实施例中，该电激活区特别地安置在透镜内 或该透镜的后凹表面上，以便使它免受划伤和通常的其它磨损。在包 括作为前凸表面一部分的电激活区的实施例中，多数情形都涂敷有一 防划伤涂层。常规的单视透镜或多焦点透镜与该电激活区的组合就产 生出该混合透镜结构的总的透镜折光能力。非混合结构是指一电激活 的透镜，因此其折光能力的100％通常都是仅有它的电激活特性产生 的。

图7是一前视图，图8是一截面图，该截面图是沿一示范性混合 型电激活眼镜的透镜的实施例700的A-A线截取的。在这图例中，透 镜700包含一透镜镜片710。附着在透镜镜片710上的是一电激活层 720，它可能具有一个或多个占据全部或部分电激活层720的电激活 区域。也附着在透镜镜片710上并至少部分地围绕着电激活层720 的是边框层(framing layer)730。透镜镜片710包括一具有散光 折光能力矫正区域740，具有一散光轴A-A，仅在这特定的例子中， 该轴相对于水平方向的顺时针转动角为大约45°。覆盖的电激活层 720和边框层730都有一可选的覆盖层750。

象将要进一步论述的那样，电激活层720可包括有液晶和/或聚 合物凝胶。电激活层720还可包含一对准层、一金属层、一导电层、 和/或一绝缘层。

在一可供选择的实施例中，消除了散光矫正区740，因而透镜镜 片710仅对球面折光能力进行矫正。在另一可供选择的实施例中，透 镜镜片710可对远距视力、近距视力、和/或两者、以及任意一种常 规的折光异常进行矫正，其中包括球面的、柱面的棱柱的、和/或非 球面的折光异常。电激活层720也可对近距视力，和/或非常规的折 光异常，如象像差，进行矫正。在其它一些实施例中，电激活层可对 任意一种常规的或非常规的折光异常进行矫正，而透镜镜片710则可 对常规的折光异常进行矫正。

已发现，具有混合结构的电激活透镜比起非混合结构的电激活透 镜来具有某些独特的优点。这些优点是：需要较低的电功率，较小的 电池尺寸，预期的电池寿命较长，不太复杂的电路，导体较少，绝缘 体较少，制造成本较低，增大了光学透明度和结构的完整性。但是， 必须指出，非混合型电激活透镜也具有它自己的一些优点，其中包括 厚度薄和成批生产。

还发现，当，例如，所用的电激活结构设计是一多格栅电激活结 构的设计时，非混合型和在一些实施例中的全场(full field)混合 型及部分场混合型两者都允许很有限的SKU(库存单位(Stock Keeping Units))的成批生产。在这种情形，仅需在成批制造时， 主要把重点放在有限的几个区分特征上，如象曲率和尺寸，以便与配 镜者的解剖构造相容。

为了理解这种改进的意义，人们必须了解为满足大部分处方所需 要的传统透镜坯料的数量。大约95％的矫正处方都包括在-6.00到+ 6.00屈光度范围内的球面透镜光学能力的矫正，其屈光度的增加量 为0.25。根据这范围，通常大约有49种规定的球面透镜矫正能力。 对于那些包括散光矫正的处方，大约95％都在-4.00到+4.00的折光 度的范围内，其折光度的增量为0.25。根据这个范围，大约有33种 通常处方的散光(或柱面透镜)矫正能力。但是，因为散光具有轴的 成分，所以按增量为1°计就存在有大约360个典型规定的散光轴取 向。这样，散光轴就有360种不同的处方。

此外，为了矫正老花，许多处方都包括一双焦点部件。对于那些 矫正老花的处方，大约95％都在+1.00到+3.00的屈光度范围内， 其屈光度的增量为0.25，因此可得到大约9种通常处方的老花矫正 能力。

由于本发明的一些实施例可提供球面、柱面、轴和老花眼的矫 正，因而一种非混合型的电激活透镜可提供5,239,080(＝49×33 ×360×9)不同的处方。这样，一非混合型电激活透镜就可不需要大 量制造和/或不需要储存很多透镜坯料的SKU(stock keeping unit)。而且可能更为重要的是它可不需要按具体患者的处方对每块 透镜坯料进行研磨和抛光。

为了考虑各种透镜曲率以适应解剖学问题的需要，如脸形，睫毛 长度等，可成批生产和/或储存比一个SKU稍多一些的非混合型的电 激活透镜。然而，该SKU的数目却可从几百万个减少至大约5个或更 少。

在混合型电激活透镜的情形中，发现通过利用透镜镜片和大多居 中的电激活层来矫正常规的折光异常的方法，可能还会使需要的SKU 的数目减少。参考图7，透镜700可按需要转动，以便将散光轴A-A 安放到需要的位置上。这样需要的混合透镜坯料数目就可减少到 1/360。此外，该混合透镜的电激活区还可提供老花矫正，因而又将 需要的透镜坯料数目减少到原来的1/9。这样，混合型电激活透镜的 实施例就可使需要的透镜坯料数目从5百多万减少到1619(＝49× 33)。因为可能合理地成批制造和储存这个数目的SKU的混合型透镜 坯料，所以就可消除对研磨和抛光的需要。

尽管如此，仍然可能要将半成品的混合型透镜坯料研磨和抛光成 成品透镜坯料。图28是一半成品透镜坯料的实施例2800的透视图。 在这实施例中，半成品的透镜坯料2800具有一透镜镜片2810，该透 镜镜片2810具有一加工过的表面2820，一未完成的表面2830一部 分场的电激活层2840。在另一实施例中，半成品透镜坯料2800可具 有一全场电激活层。此外，半成品透镜坯料2800的电激活结构可以 是多格栅或单互连的。另外，半成品透镜坯料2800还可具有折射和/ 或衍射特性。

在该电激活透镜的混合型或非混合型的实施例中，可通过能被控 制器调节和控制的该电激活透镜产生和定制很多需要的矫正处方，而 该控制器是按客户的具体处方需求来设定和/或编程的。这样，几百 万的处方和许多的透镜类型，单视透镜坯料，以及许多的多焦点的半 成品透镜坯料都不再需要。实际上，大多数透镜和镜架的制造和销 售，就我们所知，都将会被彻底变革。

应该指出，本发明包括非混合型电激活透镜，以及全场和部分场 的特定混合型电激活透镜两者情形，后者是预先制作的电子眼镜(镜 架和/或透镜)或在送给患者或客户时定制的电子眼镜。在预先制作 和装配的那种眼镜的情形中，镜架和透镜都是预先做好的，透镜已经 磨边并装进该眼镜框中。该可编程和可重新编程的控制器，以及具有 必要电子元件的镜架和透镜的成批生产也可认为是本发明的一部 分，所述的电子元件可预先制作并送到眼科专业场所或一些其它场所 以便按患者的处方安装，例如，编程控制器，和/或一个或多个控制 器的部件。

在某些情形，控制器，和/或一个或多个控制器部件可以是该预 先制造的镜架和电激活透镜组件的一部分，而且是后来在眼科专业场 所或一些其它场所被编程的。该控制器，和/或一个或多个控制器部 件，可以是，例如，芯片或薄膜的形式，而且可装进镜架中，装在镜 架上，装进眼镜的透镜中，或装在眼镜的镜片上。根据拟执行的经营 策略，该控制器，和/或一个或多个控制器部件可以是能重新编程和 不能重新编程的。在该控制器，和/或一个或多个控制器部件是可重 新编程的情形中，这将允许对人们的处方进行反复的调整，直到患者 或客户对他或她的镜架及装饰外观和该电激活透镜的功能都满意为 止。

在后一情形，即刚刚论述的该非混合型和混合型电激活透镜的实 施例情形中，该透镜在结构上必须非常坚固安全，足以保护眼睛不受 外来物体的伤害。在美国，大多的眼镜透镜都必须通过FDA所要求的 冲击试验。为了满足这些要求，在该透镜内部或透镜上建立一支撑结 构是极为重要的。在混合型的情形中，这是利用，例如，处方或非处 方的单视或多焦点透镜镜片作结构基础。例如，该混合型的结构基础 可由聚碳酸酯制成。在非混合型透镜情形，在某些实施例中，所选的 电激活材料和厚度都考虑到这种结构的需要。在其它的一些实施例 中，电激活材料安置其上的该非处方的载体基础或基片还考虑到这种 防护的需要。

当在某些混合结构的眼镜透镜中利用一些电激活区时，在该透镜 出现电源中断时，保持适当距离的矫正是很为重要的。在电源或电线 出现故障时，在一些情形，如戴镜者在驾驶汽车或驾驶飞机时丧失了 它们的距离矫正能力，则可能损失惨重。为了避免出现这种情况，在 该电激活区处于OFF状态时(停用或没电)，本发明的电激活眼镜的 透镜结构可保持该距离矫正。在本发明的实施例中，这可通过用常规 的固定焦距的镜片来提供该距离矫正，无论它是折射混合型或是衍射 混合型都是可以的。因而，任何额外的添加聚焦能力都是由该电激活 区提供的。这样，就出现了故障自动保险的电激活系统，因为常规的 透镜镜片将保留了该戴镜者的距离矫正能力

图9是另一电激活透镜的示范性实施例900的侧视图，它具有 一透镜镜片910，该镜片具有与电激活层920相匹配的折射率。在 这图示例子中，该发散透镜镜片910具有一折射率n1，它可提供远距 矫正。附着在透镜镜片910上的是可具有一未激活状态和许多激活状 态的电激活层920。当电激活层920是处于其未激活状态时，则它具 有近似与透镜镜片910的折射率n1匹配的折射率n2。更准确地说， 当未激活时，n2与n1之差是在0。05个折射率单位之内。围绕电激活 层920的是边框层930，它具有一折射率n3，它也与透镜镜片910的 折射率n1相匹配，与n1之差是在0.05个折射率单位之内。

图10是另一电激活透镜系统的实施例1000的透视图。在这图示 例子中，电激活透镜1010包括一透镜镜片1040和一电激活层1050。 一测距仪的发射器1020被放置于电激活层1050上。而且，一测距仪 的检测器/接收器1030也被放置在电激活层1050之上。在一可供选 择的实施例中，发射器1020或接收器1030都可放置电激活层1050 之内。在其它一些可供选择的实施例中，发射器1020或接收器1030 可放置于透镜镜片1040之内或放置在该透镜镜片之上。在其它一些 实施例中，发射器1020或接收器1030可放置在外覆盖层1060上。 另外，在其它一些实施例中，1020和1030还可以以前述的任何组合 方式来放置。

图11是衍射电激活透镜的一示范性实施例1100的侧视图。在这 图示例子中，透镜镜片1110提供距离矫正。蚀刻在透镜镜片1110 的一个表面上的是衍射图案1120，具有折射率n1。附着在透镜镜片 1110并覆盖在衍射图案1120上的是电激活层1130，它具有折射率 n2，当电激活层处于未激活状态时n2近似于n1。也附着在透镜镜片 1110上的是边框层1140，它是由基本上与透镜镜片1110相同的材料 构成的，而且它至少部分环绕电激活层1120。覆盖层1150附着在电 激活层1130和边框层1140上。该边框层1140也可以是透镜镜片1110 的延伸，其中，可不添加实际的层，但是透镜镜片1110却被做成这 样，使得能框住或环抱电激活层1130。

图12和图13分别是电激活透镜的示范性实施例1200的前视图 和侧视图，该透镜具有附着在电激活边框层1220上的一多焦镜片 1210。在这图示例子中，多焦镜片1210是一焦距渐增的透镜结构。 此外，在这图示例子中，多焦镜片1210包括一第一光学折射聚焦区 1212和一第二逐渐增加的光学折射聚焦区1214。附着在多焦距镜片 1210上的是电激活边框层1220，该层具有一安放在第二光学折射聚 焦区1214上的一电激活区1222。一覆盖层1230附着在电激活边框 层1220上。应该指出，该边框层可以是电激活或非电激活的。当该 边框是电激活的时，就利用绝缘材料来使该激活区与该非激活区绝 缘。

在大多的但非所有的发明情形中，为了对电激活眼镜进行编程以 便将人们的视力矫正到最佳，于是，要对非常规折光异常进行矫正， 就必须通过跟踪患者或配镜者眼睛的运动来跟踪每个眼睛的视线。

图14是一跟踪系统的示范性实施例1400的透视图。框架1410 包含电激活透镜1420。附着在电激活透镜1420背面(该面最靠近配 镜者的眼睛，也称为近侧面)的是一些跟踪信号源1430，如一些发 光二极管。一些跟踪信号接收器1440，如象光反射传感器，也附着 在电激活透镜1420的背面。接收器1440以及可能信号源1430都与 一控制器相连，该控制器在其存储器中包含有一些能使跟踪进行的指 令。利用这种方法就可将眼睛向上、向下、向右、向左的运动，及眼 睛运动的任何变化很精确的定位。当需要矫正某些类型但不是所有类 型的非常规折光异常，而且这些非常规折光异常被限于人们的视线内 时(例如，在一特殊的角膜不均匀性或撞伤的情形，当眼睛移动时该 角膜不均匀性或撞伤就会移动。)就需要这样。

在不同的可供选择的实施例中，信号源1430和/或接收器1440 都可附着在镜架1410的背面，镶嵌在镜架1410的背面，和/或镶嵌 在透镜1420的背面。

任何眼镜透镜的重要部分，包括该电激活眼镜的透镜，都是用来 在用户的视野内产生最清晰的图像质量的那部分。虽然一个健康的人 能看见两侧大约90°内的物体，但最清晰的视觉分辨能力是局限在 一较小的视野内，这视野与具有最佳视觉分辨能力的视网膜部分相 应。视网膜的这个区域被叫做视网膜中央窝(fovea)，而且它近似 为圆形区域，在视网膜上的直径为0.40mm。另外，该眼睛反映出通 过整个瞳孔直径的场景的图像，因而该瞳孔的直径也将影响该眼镜透 镜的最关键部分的尺寸。所得到的眼镜透镜的关键区域简单地就是眼 镜瞳孔的直径加上该中央窝视野在该眼镜透镜上的投影的总和

该眼睛瞳孔直径的典型范围为3.0到5.5mm，最通常的值为4.0 mm。该中央窝的平均直径大约为0.4mm。

该中央窝在眼镜透镜上的投影直径尺寸的范围受下述之类参 数，如该眼睛的长度，该眼睛到眼镜透镜的距离等的影响。

这个特殊的发明实施例的跟踪系统那时就可将该电激活透镜上 与眼睛相对于患者视网膜的中央窝区的移动相关的该区域定位。当本 发明的软件总是编程来矫正那种在眼睛移动时就可矫正的非常规折 光异常时，这是很重要的。这样，在大多但不是所有的发明实施例中， 都必须对非常规的折光异常进行矫正，以便在眼睛注视他们的目标或 凝视时用电激活的方法来改变该视线所通过的该透镜的区域。换句话 说，在这特殊的发明实施例中，绝大多数的电激活透镜都对常规的折 光异常进行了矫正，而且眼睛移动时，该对准目标的电激活区域的焦 点通过跟踪系统和软件也发生移动，以便对该非常规折光异常进行矫 正，这时应考虑该视线与该透镜的不同部分相交的角度并将这作为影 响因素计入该特殊区域的最后处方。

在大多但不是所有的发明实施例中，在观看或凝视远处的目标 时，该跟踪系统和使能软件就被用来将人们的视力矫正到它的最佳状 态。在观看近处时，如果使用跟踪系统，则该跟踪系统就被用来计算 近处聚焦的范围，以便对人们在近范围或中范围上聚焦需要的调节能 力和汇聚性进行矫正。当然，这是作为患者或配镜者的处方的一部分 被编程到该电激活眼睛的控制器，和/或一个或多个控制器部件中 的。在其它的发明实施例中测距仪和/跟踪系统还被引入该透镜和/ 或镜框中。

应该指出，在其它的对某些类型的非常规折光异常，如象不规则 散光，进行矫正的发明实施例中，在大多数但非所有的情形中，该电 激活透镜并不需要跟踪患者或配镜者的眼睛。在这种情形，为了对这 种情形以及患者的其它的常规折光异常进行矫正，可对总的电激活透 镜进行编程。

又因为象差直接与视距相关，因而发现他们是可相对于视距来矫 正的。这就是说，一旦测定了象差或一些象差，就可对该电激活层内 的这些象差进行矫正，其方法是对所述的一些电激活区域分离，以便 对特定距离，如远距视力，中距视力，和/或近距视力的象差进行电 激活矫正。例如，可将该电激活透镜分离成远距视力，中距视力，近 距视力的矫正区，软件控制每个区，使该区能对影响相应视距的那些 象差进行矫正。因而，在这具体发明实施例中，按不同的距离来分离 该电激活层，由此，各个分离的区域可对一具体距离的具体象差进行 矫正，从而就可在没有跟踪机构的情形下对非常规的折光异常进行矫 正。

最后，应该指出，在另一发明实施例中，也可在对该电激活区不 进行物理分离和没有跟踪的情形下，实现对如由象差所产生的那种非 常规的折光异常的矫正。在这实施例中，当利用视距作输入时，该软 件就会调节给定的电激活区域的焦点，以实现对一象差所需要的矫 正，要不然象差就会影响该给定视距的视力。

此外，还发现，混合型或非混合型的电激活透镜都可设计成具有 全场或部分场的效应。全场效应的意思是该电激活层或一些电激活层 覆盖着眼镜框内的绝大部分区域。在全场的情形下，整个电激活面积 都可调节到希望的折光能力。而且，一全场的电激活透镜还可调节成 提供一部分场的电激活透镜。但是部分场的电激活的具体透镜结构却 不能调节成全场，这是由于使它成为特定部分场所需要的电路原因所 致。在一调节成为部分场透镜的全场透镜的情形中，该电激活透镜的 部分区域可调节到希望的光学能力。

图15是另一电激活透镜系统的示范性实施例1500的透视图。镜 架1510包含具有部分场1530的电激活透镜1520。

为了比较，图16是再一个电激活透镜系统的示范性实施例1600 的透视图。在这图示例子中，镜框1610包含有具有一全场1630的电 激活透镜1620。

在某些发明实施例中，该多焦距电激活镜片是预先制作的，而且 在一些情形中，由于显著减少了所需的SKU数目，该多焦距电激活镜 片甚至是当作成品而库存在配镜场所的多焦距电激活透镜坯料。这个 发明实施例允许配镜现场简单地对该库存的多焦距电激活透镜坯料 磨边并装配进该能电子使能的镜架中。虽然在多数情形中，这发明可 由一些特定类型的部分场的电激活透镜构成，但应明白这对于全场的 电激活透镜也将同样好地工作。

在本发明的一混合型实施例中，一常规的单视透镜镜片是属于非 球面或不是球面的结构，具有一用来矫正散光的复曲面，而且球面被 用来提供需要的视距的调节能力。如果需要矫正散光，就应选择具有 适当光学能力的单视透镜镜片并应将其旋转到恰当的散光轴的位 置。一旦做到这一点，该单视透镜镜片就可按该眼睛的线框式样(eye wire frame style)和尺寸进行磨边。然后可将该电激活层施加到 该单视透镜镜片，或在磨边之前就可施加该电激活层，而且可在后来 再对总的透镜单元进行磨边。应该指出，对于在磨边之前就将该电激 活层附着在透镜镜片，单视或多焦距电激活镜片上的磨边来说，聚合 物凝胶之类的电激活材料可能比液晶材料优越。

可通过本技术中熟知的一些不同工艺来将该电激活层施加到相 容的透镜镜片上。从焊接，美学，和/或适当的最后的透镜光学能力 的观点来看，相容的透镜镜片是一些其弯曲情况和表面都将能恰当接 受该电激活层的镜片。例如，可使用粘结剂，将该粘结剂直接施加在 该透镜镜片上，然后，敷设该电激活层。此外，还可这样来制作该电 激活层，将它附着在一释放膜(release film)上，在这种情形中， 它可取下又可重新粘附在该透镜镜片上。而且，它还可附着在双面薄 膜载体(two way film carrier)上，其薄膜载体本身是粘附在该 透镜镜片上的。此外，它还可利用表面铸造技术来施加，在这种情形， 该电激活层是原位形成的。

在前述的混合实施例中，如图12所示，使用静态和非静态的方 法的组合来满足人们的中点和近点视力的需要，多焦距渐变透镜1210 具有适当的需要的距离矫正能力，而且其增加到全近距增加光学能力 (full near add power)为，例如，大约+1.00屈光度，这种多焦 距渐变透镜被利用来取代该单视透镜镜片。在利用这种实施例时，该 电激活层1220可安置在该多焦距渐变透镜镜片的任何一边，也可埋 在该透镜镜片内。这种电激活层被用来提供附加的增加光学能力。

当透镜镜片中使用的增加能力(add power)比总的多焦距透镜 所要求的小时，该最终的增加能力就是低的多焦距增加的能力和另外 要求的通过电激活层产生的近距能力(near power)的总附加的能 力。只举一例来说明，如果一多焦距渐增透镜具有的增加能力为+ 1.00，而电激活层产生的近距能力为+1.00，则该混合透镜的总的近 距能力就将为+2.00 D。利用这种方法，可显著减小来自多焦距透 镜，特别是渐增透镜的不想要的视觉畸变(preceived distortion)。

在某些使用多焦渐增透镜的混合型电激活实施例中，该电激活层 是用来扣除不希望的散光。这是由下述方法来实现的：通过只在不希 望存在散光的该透镜的区域内用电激活产生的抵消补偿能力将不希 望的散光抵消或显著减小。

在某些实施例中需要使该部分场的中心偏离几何中心。当施加一 偏心的部分场的电激活层时，需要将该电激活层这样调整来适应该单 视透镜镜片的适当的散光轴位置，以便能够矫正人们的散光，如果存 在，还应将该电子的可变能力的范围定位在人眼的适当位置上。而且 对于部分场的结构来说需要调整该部分场的位置，以便提供对于患者 瞳孔需要的恰当偏心位置。还发现，与常规的透镜不同，在这种常规 透镜中静态的双焦，多焦或渐变区域总是安放得达不到人们远距离观 察凝视的要求，电激活透镜的使用提供了一定的制造自由度，这自由 度不是常规的多焦透镜所能提供的。因此，在一些发明实施例中，将 该电激活区域放置在人们经常寻找常规的非电激活的多焦透镜的远 距，中距，和近距视力区的地方。例如，该电激活区可被放置在该透 镜的180度子午线以上，因此有时就能提供一在该透镜镜片的180 度子午线以上的多焦距的近距视力区。对于那些在离就在其前面或其 头部上方的目标很近的距离上工作的戴镜者，如象对在计算机的显示 器前工作，或是在头上方钉画框的人来说，在该透镜镜片的180子午 线以上提供近距视力区可能是特别有用的。

在非混合型电激活透镜，或混合型全场透镜和例如，35mm直径 的混合型部分场透镜两种情形中，在按固定透镜的框架形状对透镜磨 边(edging)之前，如前所述，就可直接将该电激活层施加在单视透 镜镜片上，或施加在用透镜镜片预先制造的形成电激活的成品多焦透 镜坯料，或多焦渐变透镜镜片上。这允许对电激活透镜坯料进行预装 配，也能将成品的但未磨边的电激活透镜坯料库存起来，这样就可为 在任何的销售渠道制备眼镜时做好准备，这些渠道包括医生或光学仪 器商的办公室。这将使所有的配镜处(dispensary)都能提供快速的 服务，同时也可将昂贵的制造设备的需求减至最小。这对制造商，零 售商，以及他们的患者、客户都有好处。

考虑一下该部分场的尺寸，例如，已经表明，在一个发明实施例 中，该部分场的具体区域为35mm直径的居中的或偏心的圆形设计。 应该指出，该直径的尺寸可按需要改变。在某些发明实施例中使用了 22mm，28mm，30mm，以及36mm的圆周直径。

该部分场的尺寸可能与该电激活层和/或电激活场的结构有关。 至少有两个这样的结构被认为是属于本发明的范围，也就是，单互连 电激活结构和多格栅(multi-grid)电激活结构。

图17是一具有单互连电激活结构的电激活透镜的实施例1700的 透视图。透镜1700包括一透镜镜片1710和一电激活层1720。在电 激活层1720内一绝缘体1730将激活的部分场1740与构造的非激活 场(或区)1750分隔开。单线互连(single wire interconnect) 1760将该激活场连接到电源和/或控制器上。注意，在多数但非所有 的实施例中，单线互连结构具有一单对的电导体将该结构连接到电源 上。

图18是一具有多格栅电激活结构的电激活透镜的实施例1800的 透视图。透镜1800包括一透镜镜片1810和一电激活层1820。在电 激活层1820内一绝缘体1830将激活的部分场1840与构造的非激活 范围(或区)1850分隔开。一些互连线1860将该激活场连接到电源 和/或控制器上。

当利用较小直径的部分场时发现，在利用单互连电激活结构时， 从该部分场的具体区域的边缘到中心的该电激活层的厚度差异就可 减至最小。这在将电源的需求，以及需要的电激活层的数目减至最小 时具有积极的作用，特别是对于该单互连结构来说更是如此。这对于 使用多格栅电激活结构的部分场的具体区域来说并不总是这样。当使 用一单互连电激活结构时，在许多但不是所有的发明实施例中，多个 单互连电激活结构在该透镜内或透镜上都是层状的，以便提供多个电 激活层，从而产生，例如，+2.50 D的总的组合电激活能力。仅在 本发明实施例中，才可将5个+0.50 D的单互连层一个叠放在另一 个上面，在多数情形中彼此都用绝缘层隔开。这样，通过将一个厚的 单互连层的电需求减至最小，适当的电功率就可对每一层产生需要的 折射率变化，在一些情形中，这样厚度的单线互连电激活层总是不能 进行恰当激励的。

还应指出，在本发明中，具有多个单线互连电激活层的某些实施 例可按一预先编制的程序序列来激活，以便使人们能在一距离范围上 聚焦。例如，可激活两个+0.50 D的单线互连电激活层，产生一+ 1.00的中等聚焦，以便允许+2.00 D的老花眼在很近的距离上(see at finger tip distance)看清东西，然后可将两个另外的+0.50 D 的单线互连电激活层激活以使+2.00 D的老花眼能在近到16英寸距 离上阅览。应该明白，电激活层的准确数目，以及每层的能力可根据 光学设计，以及覆盖一具体的老花眼的特定的近视和中视距离范围所 需要的总的光学能力而改变。

此外，在某些其它的发明实施例中，一个或多个单线互连电激活 层的组合都与一多格栅电激活层结构联合存在于该透镜中。再有就 是，假定可进行适当编程，这就使人们具有对中距和近距范围聚焦的 能力。最后，在其它的发明实施例中，多格栅电激活结构只被使用在 混合或非混合透镜中。两种情况无论那种，这种与适当编程的电激活 眼镜的控制器，和/或一个或多个控制器部件，相结合的多格栅电激 活结构总能提供在一很宽的中距和近距范围进行聚焦的能力。

而且，提供表面处理的半成品电激活透镜坯料也属于本发明的范 围。在这种情形，无论是偏心、居中的部分场的电激活层，或是全场 的电激活层都要与该坯料相结合，然后进行表面处理以满足处方的需 要。

在某些实施例中，该可变光学能力的电激活范围是位于整个透镜 之上，而且按恒定的球面光学能力(spherical power)变化在该透 镜整个表面上进行调节，以适应人们工作时近距视物聚焦的需要。在 其它的实施例中，该可变的光学能力范围可按恒定的球光焦度的变化 在整个透镜上进行调节，而同时还产生一非球面的周边能力效应 (aspherical peripherical power effect)，以便减小畸变和象 差。在上述的一些实施例中，距离聚焦能力是通过单视、多焦的成品 透镜坯料，或多焦渐变透镜镜片来矫正。该电激活光学层主要是为工 作距离的聚焦需要来进行矫正。应该指出，事情并不总是这样。在一 些情形中，可以只使用单视、多焦成品透镜镜片，或多焦渐变透镜镜 片来获得远距的球面聚焦能力，并通过电激活层来矫正近视工作能力 (near vision working power)和散光，也可只使用单视或多焦透 镜镜片矫正来矫正散光，并通过个电激活层来矫正球聚焦能力和近视 工作能力。而且，还可利用平的，单视，多焦成品透镜镜片，或多焦 渐变透镜镜片，并通过该电激活层来矫正远距球面能力和散光。

应该指出，按本发明，需要的能力矫正，无论是棱柱的、球形的 或是非球形的能力，以及总的远距能力的需求、中距离能力的需求和 近处能力的需求都可通过任意数目的附加能力的元件来实现。这些包 括使用单视透镜镜片或成品多焦透镜镜片，或任何上述镜片的组合， 单视透镜镜片或成品多焦距透镜镜片可满足：所有的远距球面能力的 需要、一些远距球面能力的需要；所有散光能力的需要、一些散光能 力的需要；所有棱柱的光学能力的需要、一些棱柱光学能力的需要； 当任何上述镜片的组合与电激活层联合时就会满足人们总的聚焦需 要。

已发现，该电激活层允许使用类自适应的光学矫正技术，以便通 过他或她的电激活透镜在最后制作之前或之后就把人们的视力改善 到最好。这可采用下述方法来实现：让患者或有意的配镜者通过该一 个电激活透镜或多个电激活透镜观看并手动调节它们，也可通过特殊 设计的自动折光器来实现，该折光器几乎马上就可测量常规的和/或 非常规的折光异常，而且将对任何余下的球面、散光、像差 (spherical，astigmatic，aberrations)等折光异常进行矫正。 在许多情形这种技术都能使配镜者达到20/10或更好的视力。

此外，还应该指出，在某些实施例中，与该单视或多焦或多焦透 镜坯料或镜片以及电激活层一起使用了一菲涅耳能力透镜层 (Fresnel power lens layer)。例如，该菲涅耳层被用来提供球 面能力，并由此减小透镜厚度，该单视透镜镜片用来矫正散光，而该 电激活层则用来矫正中距离和近距离的聚焦的需要。

如上所述，在另一实施例中，与该单视透镜镜片和该电激活层一 起使用了一衍射镜片。在这方法中，该衍射镜片提供了额外的聚焦矫 正，进一步减少了对电源，电路和电激活层厚度的需求。再有就是， 还可以附加的方式利用任何两个或多个下述部件组合来提供人们的 眼镜矫正能力不足所需要的总的附加能力。这些部件是菲涅耳层，常 规或非常规的单视或多焦距透镜镜片，衍射镜片层，以及一层或多层 电激活层。此外，通过蚀刻方法还可将衍射或菲涅耳层的形状和/或 效应赋予该电激活材料，以便产生一具有衍射或菲涅耳部件的非混合 或混合型的电激活镜片。而且利用该电激活透镜还可不仅产生常规的 透镜能力，而且还可产生棱镜的光学能力。

还发现，利用一近似22mm或35mm直径的圆形的居中的混合型 部分场的特定电激活透镜设计，或利用一直径近似为30mm的可调节 的偏心的混合型电激活部分场的特定设计时，就可将电源电路的需 求、电池寿命、电池尺寸减至最小从而减小了制造成本，而且还可改 善最终的电激活眼镜透镜的光学透明性。

在一个发明实施例中，该偏心的部分场的特定电激活透镜被这样 定位，使得该场的光学中心定位在该单视透镜的光学中心下面近似5 mm的位置上，而同时还使较近工作距离的电激活部分场向鼻骨或向 太阳穴偏心的，以便适合患者矫正近到中等工作距离范围时瞳孔距 离。应该注意，这样的设计方法并不限于圆形设计，而实际上可以是 能满足人们视觉需要的具有适当的电激活视觉范围面积的任何形 状。例如，该设计可以是椭圆形的、矩形的，正方形的，部分弯曲的， 等等。重要的是，对于混合型的部分场的特定设计或具有实现部分场 能力的混合型全场设计，以及也具有实现部分场能力的非混合型全场 设计来说，应将它们视域放置适当。

还发现，在许多(但不是所有的)情形中使用了具有非均匀厚度 的电激活层。这就是说，为了形成一汇聚或发散透镜的形状，该金属 的和导电的环绕层并非平行的，而且凝胶聚合物厚度也是变化的。可 以在非混合型实施例或具有单视或多焦距透镜镜片的混合型实施例 中使用这样的非均匀厚度的电激活层。这就可通过这些固定的与可用 电调节的透镜的各种组合呈现出可调透镜的各种光学能力。在一些发 明实施例中，该单互连电激活层使用了两不平行的侧面来产生该电激 活结构的不均匀厚度。但是在多数但不是所有的发明实施例中，该多 格栅电激活结构却使用了平行结构，这种结构就形成了该电激活结构 的均匀厚度。

为了对上述的一些可能情况进行说明，可将汇聚单视透镜镜片粘 结在汇聚电激活透镜上，以便形成一混合透镜组合。根据所用的电激 活透镜材料，该电压可使其折射率增加或减小。如关于固定的和电激 活的透镜折光能力的不同组合表1的第一行所示那样，当将电压调高 就使折射率减小时将会改变最终的透镜组合的折光能力以便产生不 太大的正能力(plus power)。如将施加的电压调高就使该电激活透 镜镜片的折射率增大时，则该最终的混合透镜组合折光能力就会发生 变化，如关于固定的和电激活的透镜能力的不同组合表2所示那样。 应该注意，在本发明的这个实施例中，只要求在电激活层两边一单一 施加的电压差 S.V或M.F 透镜镜片 (远距视力) 电激活透镜 光学能力 电压变化 折射率变化 最终的混合透镜组 件的光学能力 + + - - 较小的正能力 (Less Plus) + - - - 较大的正能力 (More Plus) - + - - 较大的负能力 (More Minus) - - - - 较小的负能力 (Less Minus) 表1 S.V或M.F 透镜镜片 (远距视力) 电激活透镜 光学能力 电压变化 折射率变化 最终的混合透镜 组件的光学能力 + + - - 较大的正能力 (More Plus) + - - - 较小的正能力 (Less Plus) - + - - 较小的负能力 (Less Minus) - - - - 较大的负能力 (More Minus) 表2

这种混合型组合的可行的制造过程如下。举一个例子，该电激活 的聚合物凝胶层可被喷射模塑(injection-molded)，浇铸，压印 (stamp)，机加工，金刚石车削(diamond turned)，和/或抛光 等方法加工成纯粹的透镜镜片形状。该薄的金属层可以使用，例如， 溅射或真空淀积方法淀积到该喷射模塑或浇铸的聚合物凝胶层的两 个面上。在另一示范性实施例中，该淀积的薄金属层既被放置在透镜 镜片上又被放置在喷射模塑模注或浇铸的电激活材料层的另一面 上。可以不需要导电层，但如果这样，则可将它真空淀积或溅射在该 金属层上。

与常规的双焦，多焦或渐变透镜不同，在这些透镜中，近视能力 的部分对于不同的多焦设计需要不同的放置，本发明可以总是安放在 一个共同的位置上。与常规方法所使用的不同静态能力区不同，上述 常规情形中为了利用一个或多个这样的区就要眼睛移动和头部倾 转，本发明允许人们直接向前或稍微向上或向下看，而该整个电激活 部分或全场就可调节到对于所需的近工作距离来说是恰好的状态 上。这就减少了眼睛的疲劳和头部与眼睛的运动。此外，当人们需要 观看远处时该可调节的电激活层就调节到清楚看见远处物体所需的 恰好的聚焦能力上。在大多数情形，这总会使近工作距离的可调节的 电激活场变成平的本领(plano power)，这样就将该混合型电激活 透镜转变或调节回成为矫正远视能力(distance power)的远视矫 正透镜或低折光能力的多焦渐变透镜。但是，这并不总是能行的。

在一些情形减小单视透镜镜片的厚度可能是有益的。例如，可通 过在该电激活的可调层中进行一些适当的远视能力(distance power)补偿来减小正透镜的中央厚度或负透镜的边缘厚度。这适用 于全场或大多数的全场混合电激活眼镜透镜，或所有的非混合型电激 活眼镜透镜的情形。

再有就是，应该指出，该可调节的电激活层并不一定要放在一有 限的区域内而可覆盖整个单视或多焦透镜镜片，不管要求两者有什么 样的形状或面积都应这样。仅仅是由于性能和美观的原因，才对该电 激活层的精确总体尺寸，形状和位置加以限制。

还发现，通过利用该单视或多焦距透镜坯料或镜片的适当的前凸 和后凹的曲面，就可进一步减小本发明所需电子线路的复杂性，这也 属本发明的一部分。通过适当选择该单视或多焦距透镜坯料或镜片的 前凸的基础曲线就可将激活该电激活层所需要的连接电极数目减至 最少。在一些实施例中，当用一组电源调节整个电激活范围的面积 时，仅仅只需要两个电极。

这是由于该电激活材料的折射率发生变化所引起的，根据该电激 活层的放置位置，这可产生一不同折光能力的前、后、或中间的电激 活层。这样，每层的前、后曲面的适当的曲率关系将影响该电激活的 混合或非混合型透镜的所需要的折光能力调节。在大多但非所有的情 形中，混合设计，特别是那些不使用衍射或菲涅耳元件的设计中，重 要的是该电激活层并不具有与该单视或多焦距的半成品坯料或单视 或多焦距的成品坯料的曲面平行的前、后曲面，上述电激活层就附着 在该坯料上。这种情形的一个例外就是利用多格栅结构的混合设计。

应该指出，一个实施例就是使用小于到全场的方法的混合型电激 活透镜和最少的两个电极。其它的实施例则使用一多格栅电激活层的 方法来形成电激活层，在这情形中要求多个电极，而且还要求一电路 系统。当使用一多格栅电激活结构时，就会发现，对于那些在装饰上 可接受(大多是看不见的)的被电激活的格栅的边界来说，在相邻格 栅之间可能需要产生0-0.02个折射率单位的折射率差。根据装饰上 的要求，该折射率差值的范围可从0.01到0.05个折射率单位，但在 大多的发明实施例中，通过控制器将相邻区域之间的差值限制在最大 为0.02或0.03个折射率单位。

也可使用一个或多个具有不同电激活结构，如单互连结构和/或 多格栅结构的电激活层，一旦激活它就可按需要起作用，产生希望的 附加的最终能力。只是一个例子，人们可通过前面的(远离配镜者眼 睛的电激活层)来矫正全场的远距聚焦能力和利用后面的(离眼近 的)电激活层，再利用由后面的层产生的部分场的特定方法对近距视 力范围聚焦。当使这些层保持非常地薄和减小了每个单个层的复杂性 时，利用这种多电激活层方法就能提高其灵活性，这一点应是显而易 见的。此外，这种方法还能将单个层全部排序起来以便人们在同一时 间激活所有它们以产生可变的相加聚焦能力的效果。这种可变的聚焦 效果就可按时间推移的顺序(in a time lapsed sequence)产生， 以便当人们从远到近观看时，能对中视距离和近视距离的聚焦进行矫 正，而当人们由近到远观看时则产生相反的效果。

该多电激活层的方法也能提供较快的电激活聚焦能力的响应时 间。这是由于一些因素的联合所产生的，一个因素是减小了多电激活 层透镜中各层所需的电激活材料的厚度。此外，还因为多电激活层透 镜允许将复杂的主电激活层分解成两个或多个不太复杂的单层，对这 些单层分别要求做的事情比主电激活层要少。

下面来对该电激活透镜的材料和构造，它的电线路电路，电源， 电开关技术，焦距调节需要的软件，以及物距测定等作一介绍。

图19是一电激活层的示范性实施例1900的透视图。附着在电激 活材料1910的两侧上的是金属层1920。附着在各金属层1920的另 一侧的是导电层1930。

上述的电激活层是一由作为电激活材料的聚合物凝胶或液晶构 成的多层构造。但是，在某些发明案例中，在同一透镜中使用了聚合 物凝胶和液晶两种电激活层。例如，液晶层可用来产生电子色调或太 阳眼镜的效果，而该聚合物凝胶层则可用来增加或减少光学能力。聚 合物凝胶和液晶两者都具有一种特性，就是其光学折射率可由施加的 电压来改变。该电激活材料被在两侧上的两个几乎透明的金属层所覆 盖，而且在每个金属层上淀积了一导电层，以便为这些层提供良好的 电连接。当电压施加在两导电层上时，在两导电层之间就产生一穿过 该电激活材料的电场，从而使该折射率发生变化。在多数情形，将液 晶，而在一些情形是将凝胶，装载一密封的封套中，这种封套是由从 硅，聚甲基炳烯酸酯，苯乙烯，脯氨酸，陶瓷，玻璃，尼龙，聚酯薄 膜等等中选出的材料制作的。

图20是一具有多格栅结构的电激活透镜的实施例2000的透视 图。透镜2000包含有一种电激活材料2010，这种材料在一些实施例 中限定很多的像素，每个像素又可用具有电绝缘特性的材料分隔开。 这样，电激活材料2010就可限定很多的相邻的区，每个区包含有一 个或多个像素。

附着在电激活材料2010的一侧的是金属层2020，它具有一个由 具有电绝缘特性的材料分隔(未画出)的金属电极的格栅阵列2030。 附着在电激活材料2010的另一侧(未画出)的是一对称的相同金属 层2020。这样，每个电激活像素与一对电极2030匹配以限定一格栅 元件对(grid element pair)

附着在金属层2020上的是导电层2040，在这导电层上具有一些 互连通路2050，每条互连通路都用具有电绝缘特性的材料(未示出) 隔开。每条互连通路2050在电学上将格栅元件对与电源和/或控制器 相耦连。在另一实施例中，一些，和/或所有的互连通路2050可将不 只一个格栅元件对与电源和/或控制器连起来。

应该注意，在一些实施例中省去了该金属层2020。在其它一些 实施例中则用一对准层(alignment layer)来代替金属层2020。

在某些发明实施例中，该前(离眼远的)表面，中间的表面，和 /或后表面都是由包含有常规的彩色照相的成分(photochromatic component)的材料制成。这种彩色照相成分可以或不可以与相关的 电子产生的色调特征一起用作该电激活透镜的一部分。如果使用它， 则它将以互补的方式提供一附加的色调(additive tint)。但是， 应该指出，在许多的发明实施例中，该彩色照相的材料只被用于没有 电子色调成分(electronic tint component)的电激活透镜。该彩 色照相的材料可通过该层的组成成分包含在一电激活透镜层中，或在 后来添加到电激活层上，或作为外层的一部分添加到该透镜的前面或 后面。此外，本发明的电激活透镜的前、后都涂敷有硬膜，也可在前、 后两面都按希望涂覆一层抗反射膜。

这种构造被叫做子部件(sub-assembly)，而且对于配镜者来说， 它可用电控来产生棱镜的折光能力、球面镜的折光能力、散光镜的折 光能力的矫正、非球面镜的矫正，或者象差的矫正。此外，该子部件 可被电控来模仿菲涅耳或衍射表面的效果。在一个实施例中，如果需 要不只一种类型的矫正，则可并置由电绝缘层隔开的两个或多个子部 件。该绝缘层可由氧化硅构成。在另一实施例中，同一子部件被用来 产生多种能力矫正。刚刚描述的两个子部件的实施例都可用两种不同 的结构做成。这第一种结构的实施例允许每个上述的层，电激活层， 导电层，和金属层都是紧接着的，这就是说，这些材料层是连续的， 这样就形成一单互连结构。该第二种结构的实施例(如图20所示) 以格栅或阵列的形式利用了一些金属层，每个子阵列区都与其邻居电 绝缘。在这表示多格栅电激活结构的实施例中，该导电层被蚀刻，以 便给每个子阵列或格栅元件提供分离的电接触或电极。这样，就可将 一些独立而不同的电压施加在该层内的每一对格栅元件上，从而在该 电激活材料层中产生一些不同折射率的区域。设计的细节，包括层的 厚度，折射率，电压，候选的电激活材料，层的结构，层或部件的数 目，层或部件的排列，每一层或部件的曲率等，都留给光学设计师去 决定。

应该指出，多格栅电激活结构或单互连电激活结构都能被用作部 分的透镜场或全部的透镜场。但是，当使用部分场的特定电激活层 时，在多数情形中，则使用一种具有严密匹配的折射率的电激活材料 充当横向紧邻的部分场的特定电激活区域的电激活的而又未激活的 层(边框层)的材料，并用一绝缘体将其与该部分场的特定电激活区 域分隔开。这样做是为了在处于未激活状态时使整个电激活层的外观 看起来象一个整体，以提高该电激活透镜的装饰性。此外，还应该指 出，在某些实施例中，该边框层则是由非电激活材料构成的。

该聚合物材料可以是各式各样的聚合物，这些聚合物中按重量的 电激活成分至少为30％。这样的电激活聚合物材料是众所周知的，都 可在市场上买到。这种材料的例子包括液晶聚合物，如象聚酯、聚醚、 聚酰胺、多氯联苯(PCB)(penta cyano biphenyl)等等。聚合物 凝胶还可包含一种热固性基质材料来提高凝胶的可加工性能，改善它 在封装的导电层上的附着力，以及提高凝胶的光学清晰度。仅举一些 例子来说明，这种基质可以是交联的丙烯酸脂(acrylate)、甲基 丙烯酸酯、聚亚安酯、与双功能或多功能的丙烯酸脂、甲基丙烯酸酯 或聚乙烯的衍生物交联的乙烯基聚合物(vinyl polymer)等。

例如该凝胶层的厚度可在大约3微米到大约100微米之间，但 可厚达1mm，或者，象另一个例子那样，其厚度可在大约4微米到 大约20微米之间。例如，该凝胶层可具有一大约100磅/英寸到大约 800磅/英寸的模数，或者，如另一例子那样，模数为大约200到600 磅/英寸。该金属层可具有的的厚度为，例如，大约10-4微米到10-3 微米，而如另一例子那样，也可是从大约0.8×10-3微米到大约1.2 ×10-3微米。该导电层具有的厚度可在，例如，0.05微米的数量级 到大约0.2微米，而如另一例子那样，也可是从大约0.8微米到大 约1.2微米，而象再一例子那样，可为0.1微米。

该金属层被用来在导电层和电激活层之间形成良好的接触。熟悉 本技术的业内人士将容易识别可使用的适当的金属材料。例如，人们 可使用金或银来作该金属层。

在一个实施例中，该电激活材料的折射率可在，例如，大约1.2 个单位和大约1.9个单位之间变化，而象另一例子那样，也可在大约 1.45单位和大约1.75单位之间变化，其折射率的变化至少为0.02 单位/伏特。折射率随电压的变化率，该电激活材料的实际折射率， 以及它与该基质材料的相容性将决定该电激活聚合物在该基质材料 中的百分组成，而且在基础电压为大约2.5伏特但不大于25伏特时， 则应导致最后组成的折射率的变化为不小于0.02单位/伏特。

如前所述，对于使用混合设计的发明实施例来说，电激活层组件 的各部分都是用适当的粘结或胶合技术附着在一常规的透镜镜片上 的，这种粘结或胶合层对可见光都是透明的。这种胶合装配可以通过 脱膜纸或脱膜膜来进行，为给将电激活层胶合在常规的透镜镜片上做 好准备，这种脱膜纸或脱膜膜就预先将电激活层预装或附着在该纸或 膜上了。它可现场生产并施加在待用的透镜镜片表面上。而且，还可 将它预先施加到一透镜薄片(lens wafer)的表面上，然后再将这透 镜薄片胶粘在该待用的透镜镜片上。还可以将它施加在一半成品的透 镜坯料上，后来再将该坯料进行表面加工或磨边以适应适当尺寸，形 状，以及适当的总的光学能力的需要。最后，它可以利用表面浇铸技 术将它浇铸到一完成的透镜镜片(performed lens optic)上。这 便产生出本发明的那种可用电学方法改变的屈光能力。该电激活层可 占据整个透镜面积，也可仅占据透镜面积的一部分。

该电激活层的折射率只对需要聚焦的区域才可恰当地改变。例 如，在前述的混合型部分场设计中，该部分场的区域总是在这区域内 被激活和被改变。因而，在这实施例中，该折射率就仅只在该透镜的 一特定的部分区域内改变。在另一混合型全场设计的实施例中，折射 率是在跨越整个表面的范围上改变。同样，在该非混合型设计中，该 折射率也是在跨越整个区域的范围上改变。如较早所述，发现，为了 保持一可接受的视觉上的装饰外观，电激活镜片的相邻区域之间的折 射率差异应将最大值限制在0.02-0.05个折射率单位，最好为 0.02-0.03个单位。

在本发明的范围内可以想像，在一些情形中用户总使用一部分 场，然后希望将该电激活层转换到全场。在这种情形，应对该控制器 进行编程来满足该能力转换的需要，从全场转换到一部分场和反之亦 然。

为了产生激活该电激活透镜所需的电场，电压被送到该光学组件 (optical assemblies)上。这是由一些小直径的导线束来实现的。 这些线束都包含在眼镜框边上。这些导线从下面介绍的电源引入该电 激活眼镜的控制器，和/或一个或多个控制器部件，和引到环绕每个 眼镜透镜的框边上，这里，使用在半导体制造中所使用的时新引线接 合技术将这些导线连接到该光学组件的每个格栅元件上。在意味着每 一导电层一条导线的该单线互连结构的实施例中，每一眼镜透镜只需 要一伏特，而且对于每一透镜只需要两条导线。该电压总是施加在一 导电层上，而在该凝胶层的另一面上的配对导电层却维持在地电位 上。在另一实施例中，交流(AC)电压被施加在相对的两导电层上。 这两条线的连接在每个眼镜透镜的框边处或其附近是很容易完成 的。

如果采用格栅阵列电压(grid array of voltage)，则在该阵 列的每个格栅子区域(grid sub-area)都以一不同的电压来寻址， 而且一些导电体将引入框架中的每条电线连接到该透镜的格栅元件 上。光学透明的导电材料，如氧化铟，氧化锡，或氧化铟锡(ITO) 都可用来形成该电激活组件的导电层，它被用来将框边上的导线连接 到电激活透镜中的每个格栅元件上。不管该电激活区域是占据整个透 镜区，或仅仅是它的一部分，这种方法都是可用的。

为了给该光学组件提供电源，在该设计中可包括一电池之类的电 源。产生该电场的电压是很小的，因此，该眼镜框架的腿被设计成允 许插入和取出能提供这种功率的一些微型电池的结构。通过一也包含 在眼镜架腿的多路连接将这些电池连接到该导线束上。在另一实施例 中，一些保形薄膜电池(conformal thin film battery)被用粘结 剂附着在镜架腿的表面上，当其电量耗尽时可将它们取下和替换。另 一可供选择的方案是提供一AC适配器，连接在一固定在框架上的电 池上，以便在不用时能对该块电池或保形薄膜电池就地充电。

一种包括微型的燃料电池的代用能源也是可用在眼镜镜架中，以 提供比电池大的能量储备。用一小的燃料罐将燃料注入眼镜架的储存 器中就可对该燃料电池充电。

已发现，通过使用发明的混合多格栅结构的方法就可将对电源的 需求减至最少，在多数但并非所有的情形中，这种结构包括部分场的 特定区域。应该指出，尽管人们可使用混合部分场的多格栅结构，但 也可使用混合的全场多格栅结构。

在另一可矫正非常规的屈光异常，如像差的发明方法中，如上所 述，一跟踪系统被构建在该眼镜中，并提供了恰当的可操作软件和对 安装在该电激活眼镜内的电激活眼镜控制器，和/或一个或多个控制 器部件的编程。这个发明实施例不但用跟踪人们眼睛的方法跟踪人们 的视线，而且还将需要的电能施加给视线正通过的该电激活透镜的特 定区域。换句话说，当眼睛移动时，与人们穿过该电激活透镜的视线 相应，一被对准的电激活区就会横过透镜移动。这在几种不同的透镜 设计中总得到证明。例如，为了对常规的(球面、柱面、和棱柱)的 屈光异常进行矫正，用户可能具有一固定屈光能力的透镜，一电激活 透镜，或两种类型透镜的混合。在这例子中，该非常规的屈光异常将 会通过多格栅电激活结构的电激活层得到矫正，由此，当眼睛移动 时，电激活透镜的相应的激活区就会随眼睛移动。换句话说，与该眼 睛的移动相应的眼睛视线，当其与该透镜相交时，它就会与该眼睛移 动相关作横过透镜的移动。

在上述的发明例子中，应该指出，被引入该混合型电激活透镜中 或该透镜上的该多格栅电激活结构是属于部分场或全场的结构。

应该指出，当利用这种发明实施例时，人们通过仅通过激励视线 直接通过的有限区域而将电的需求减至最少。因而，对于一给定处方 来说，在任何时刻被激励的面积越小，则消耗的电能就越少。在多数 但并非所有的情形中，非直接观察到的区域总不会被激励或激活，因 而总会对常规的屈光异常，例如，近视，远视，散光，老花进行矫正， 使人们达到20/20的视力矫正。在本发明实施例中被对准和被跟踪的 区域总是尽可能多的矫正非常规的屈光异常，它们是不规则的散光， 像差，和视角面(ocular surface)或层的不均匀性。在其它一些发 明实施例中被对准或被跟踪的区域也可对一些常规的屈光异常进行 矫正。在几个前述的实施例中，这被对准和被跟踪的区域可借助控制 器，和/或一个或多个控制器部件，并通过安置在该眼镜中跟踪该眼 睛移动的测距器(range finder)，或用一安置在眼镜中的眼睛跟踪 系统，或者通过跟踪系统和测距器系统两者来自动定位。

虽然在某些设计中只使用一部分电激活区域，但却用电激活材料 将整个的表面覆盖，以避免在处于非激活状态的透镜中用户能看见的 环形线。在一些发明实施例中，使用了透明的绝缘体以便使电激活局 限于正被激活的中央区域，而未激活的周边电激活材料被用来使该激 活区域的边缘看不见。

在另一实施例中，将一薄膜太阳能电池附着在该框架表面上，并 利用太阳光和环境光产生的光电效应将电压施加在导线和光学格栅 上。在一实施例中，使用太阳能电池阵列来作主电源，并包括前述的 微型电池作备用电源。在本实施例中当不需电源时，该电池这时就可 由太阳电池充电。另一方案还为这设计提供了一AC适配器附着在电 池上。

为了给用户提供一可变的焦距，该电激活透镜是可用开关控制 的。至少提供有两个切换位置，但是如果需要则可提供更多的切换位 置。在最简单的实施例中，该电激活透镜或者是打开的，或者是关闭 的。在打开的位置上，没有电流流过导线，没有电压施加在该格栅组 件上，而仅仅只使用了固定的透镜屈光能力(lens power)。例如， 在需要远距视力矫正的用户中总是这样，当然，这假定了该混合电激 活透镜使用了用来矫正远距视力的单视或多焦透镜坯料或镜片作为 它的结构的一部分。为了提供阅读所需的近距视力矫正，开关将是打 开的，因此给透镜提供一预定的电压或电压阵列，从而在该电激活组 合中产生一正的加大的屈光能力。如果希望中范围的视力矫正，就可 包括一个第三切换位置。该切换可由微处理器控制的，或由用户手动 控制。实际上，可包含好几个附加的位置。在另一实施例中，该开关 是模拟而非数字的，因而可用调节旋钮或操纵杆的方法来提供连续变 化的透镜焦距，很象收音机上的音量控制。

事实可以是这样，该结构没有具有固定的透镜光学能力的部分， 而整个视力矫正都是通过该电激活透镜来实现的。在这个实施例中， 如果远距和近距视力矫正用户都需要，则将在所有时间都应给该透镜 提供电压或电压阵列。如果用户只需要远距视力矫正或阅读时进行调 节，则该电激活透镜将会在需要矫正时打开，在不需矫正时关闭。但 是，这并不总是这样。在某些实施例中，关闭或降低电压就会自动地 使远和/或近距视力区的屈光能力增大，这与透镜的设计有关。

在一个示范性实施例中，该开关本身是安置在该眼镜透镜的框架 上并与一控制器，例如，一包含在该眼镜框架中的专用集成电路 (Application Specific Integrated Circuit)相连。这控制器会 对该开关上的不同位置作出反应，对该电源供给的电压进行调节。照 此，这控制器就构成上述的多路复用器(multiplexer)，它把各种 电压分配给那些连接导线。该控制器也可是一具有薄膜形式的先进设 计，并像电池或太阳能电池一样保形地(conformably)安装在该框 架表面。

在一个示范性实施例中，这个控制器，和/或一个或多个控制器 部件可按已知的用户视力矫正要求来制作和编程，并使用户容易在不 同的预定电压系列之间切换，这些电压系列是根据他或她的视力矫正 要求来定制的。这种电激活眼镜的控制器，和/或一个或多个控制器 部件是容易被验光专家或技师取出与更换，和/或在用户的视力矫正 要求变化时根据新的“处方”来对控制器重新编程。

以控制器为基础的开关的一个方面是它能在不到一微秒的时间 内改变施加在电激活透镜上的电压。如果该电激活层是用一种快速开 关材料制作的，则该透镜焦距的迅速变化对于配镜者视力可以引起混 乱。温和地从一个焦距转变到另一焦距可能是适当的。作为本发明的 附加的特点，可将“延时”程序编进控制器中，它就会减缓该焦距的 转变。相反，也可将“超前”程序编程到该控制器中，它就会加速 该焦距的转变。同样，该转变可用一预估算法(predictive algorithm)来预先处理。

总之，该转变的时间常数可这样设定，使它与调节配镜者视力所 需要的折射率变化成比例和/或对这种变化很敏感。例如，聚焦能力 的一些小变化可被迅速转变，而聚焦能力的大变化，如戴镜者将它的 目光从远处的目标迅速移动到阅读的印刷材料上时，则可设定到发生 在一较长的时间周期上，比如说10-100毫秒。这种时间常数是可按 照戴镜者的舒适情况来调节的。

总之，它并不需要将开关放在眼镜自身上。在另一示范性实施例 中，该开关是在一分离的模块中，可放在用户的衣服口袋中并可被手 激发。这种开关可用一细导线或光纤与眼镜连接。另一种类型的开关 包含一小的微波或射频短程发射器，它能将关于开关状态位置的信号 送到保形地固定在眼镜架上的微细接收天线上。在这两种开关结构 中，用户在他或她的眼镜的焦距变化范围内都可直接而细心地进行控 制。

在又一个示范性实施例中，该开关被一测距装置(range finding device)自动控制，该测距装置是安置在该眼镜的镜架内、镜架上、 透镜内、和/或透镜上，并向前指向拟观察目标的。

图21是电激活眼睛的另一发明实施例2100的透视图。在这图示 例子中，镜架2110包含电激活透镜2120，后者由一连接导线2130连 接到控制器2140(集成电路)和电源2150上。将测距器的发射器2160 附着在一电激活透镜2120上，并将测距器的接收器2170附着在另一 个电激活透镜2120上。在各种可供选择的实施例中，发射器2160 和/或接收器2170可附着在任一电激活透镜2120上，附着在镜架 2170上，埋在透镜2120中，和/或埋在镜架2110中。另外，测距器 的发射器2160和/或接收器2170可被控制器2140和/或一分离的控 制器(未画出)控制。同样，由接收器2170接收的信号可由控制器 2140和/或分离的控制器(未画出)处理。

总之，这种测距器是一主动寻的器(active seeker)，它可利 用各种光源，如激光器，发光二极管，射频波，微波，或超声脉冲来 定位目标和确定目标的距离。在一个实施例中，垂直腔表面发射激光 器(VCSEL)(vertical cavity surface emitting laser)被用作 光发射器。这些装置的小尺寸和扁平外形使它们对于这种应用来说具 有很大的吸引力。在另一实施例中，有机发光二极管，或OLED被用 作该测距器的光源。这种装置的优点是OLED通常大多可做成透明 的。这样，如果关心装饰性则OLED也许就是较好的，因为可将它引 入透镜或镜框中而不会被看出。

用来接收来自目标的反射信号的适当的传感器被安放在该透镜 框架前面的一个或多个位置上并与微小的控制器相连以便计算距离 范围。这个距离范围通过导线或光纤送到该开关控制器上或自身上的 无线电遥控器(wireless remote)上，并对信号加以分析以便对该 目标距离确定出恰当的开关设置。在一些情形中，可将距离范围控制 器和开关控制器整合在一起。

在另一示范性实施例中，该开关可由用户头部的小而快速的移动 来控制。这将由包含在该透镜框架的边腿中的微型陀螺仪或微型加速 计来完成。头部的一微小、快速的晃动或扭转将会触发该微型陀螺或 微型加速计，使开关转动通过它的一些容许的位置设定，将该电激活 透镜的焦点改变到希望的矫正位置上。

再一个示范性实施例利用了微型陀螺仪与手动开关的联合。在这 实施例中，该微型陀螺仪通常是为180度以下的阅读和观察功能使用 的，为的是对人的头部倾斜作出反应。这样，当人们的头部倾斜时， 该微型陀螺仪就会传送一表示头部倾斜度的信号给该控制器，然后根 据倾斜程度这信号就被转换成增大的聚焦能力。该可遥控的手动开关 被用来替代该微型陀螺仪，用于某些正好在或超过180度的观察功能 上，如在计算机上工作的情形。

在又一示范性实施例中，使用了一测距器和微型陀螺仪的组合。 该微型陀螺仪被用于近距观察，和180度以下的其它的视力功能，而 该测距器则用在180度以上而且其观察距离为，例如4米或不到4米 的观察距离上。

作为一个用来调节该电激活组合的聚焦能力的手动开关或测距 器设计的变通方案，另一示范性实施例使用了一眼睛跟踪器来测量瞳 孔之间的距离。当眼睛聚焦在远处或近处的目标上时，这瞳孔之间的 距离就随瞳孔的聚拢或散开(converge or diverge)而改变。至少 有两个发光二极管和至少有两个相邻的感光器(photo-sensor)被安 置在鼻梁附近的镜框中，后者用来检测从眼睛反射的该发光二极管的 光。这个系统可探测每个眼睛瞳孔边缘的位置并将这位置转变成瞳孔 之间的距离，以便计算该用户眼平面到目标的距离。在某些实施例 中，三个或甚至四个发光二极管和感光器被用来跟踪眼睛的移动。

除了视力矫正之外，该电激活层还可用来使眼镜透镜产生一种电 子色调。通过在适当的凝胶聚合物或液晶上施加适当电压的方法就可 使透镜产生一色调或太阳镜的效果，这在某种程度改变了光对透镜的 透射率。这光强度的减小就使透镜产生一种“太阳镜”的效果，使用 户在光亮的户外环境中感到舒适。在施加电场时具有高极化率的液晶 成分和凝胶聚合物对于这种应用极具吸引力。

在一些发明实施例中，这发明可用来找出何处的温度变化可以大 到足以影响该电激活层的折射率。然后，必须对于所有供给该格栅组 件的电压施加一校正因子来补偿这种影响。一微型的热敏电阻，热电 偶，或其它的温度传感器被用来探测温度的变化，上述探测器件被安 装在透镜和/或镜架里面，或透镜和/或镜架的上面，并将它们与电源 相连。该控制器将这些读数转变成补偿该电激活材料折射率变化所需 的电压变化。

但是，在某些实施例中，为了增加该一个或一些电激活层的温 度，实际上是将电子电路嵌入透镜之中或置于透镜的表面之上的。这 样做是为了进一步减小这些电激活层的折射率，这样就使透镜的光学 能力的变化达到最大。在加大或不加大电压时都可利用温度的增高， 这样就可在通过折射率变化来控制和改变该透镜的聚焦能力方面产 生额外的灵活性。当利用温度时，最好能对故意施加的温度进行测 量，获得反馈和加以控制。

在部分或全场的个别编址的电激活区的格栅阵列中，可能需要许 多的导体将来自控制器的一些电压多路传输到每个格栅元件上。为了 易于布置这些互连线，本发明将控制器安置在该眼镜镜架的前面部 分，例如在鼻梁区域。这样放置在眼镜腿中的电源只用两根通过眼镜 腿前面的镜架铰链的导线就可与该控制器连接。将控制器连接到透镜 上的那些导线可全部包含在该镜架的前面部分内。

在本发明的一些实施例中，该眼镜可具有一个或两个眼镜镜架 腿，其零件是很容易拆卸下来的。每条眼镜腿都由两部分构成：一直 与该铰链和前镜架连接的一个短的部分和插入这部分的一个较长的 部分。每个眼镜腿上可拔下来的部分都包含有一电源电池(电池，燃 料电池)，而且很容易地从该腿的固定部分取下和重新与它连接上。 这些可取下的腿是可再充电的，其方法是，例如，将它放入一便携式 的A.C.充电器中，它是用直流电流，磁感应，或其它的一般再充电 的方法来进行充电。这样，就可将充完电的替换腿连接到该眼镜上， 以连续地，长时间地提供激活透镜和测距系统的用电。实际上，为此 目的用户可在其衣服口袋或小包中携带好几个替换腿。

在很多情形中，戴镜者为远、近、和/或中距视力将需要球面镜 的矫正。这就允许全互连的格栅阵列透镜发生变化，变化利用了要求 矫正的镜片的球对称性的优点。在这情形中，由一些电激活区域的同 心环构成的特殊几何形状的格栅可包括或者部分区域者或全场的透 镜。这些环可是圆形也可是非圆形，如椭圆。这种构形可用来显著减 小需要的必须用带有不同电压的导线分别编址的电激活区的数目，从 而大大简化了该互连电路。这种设计为利用混合透镜结构矫正散光提 供了条件。在这种情形，常规的镜片可提供柱面和/或散光矫正，而 同心环的电激活层可提供球面的远距和/或近距视力矫正。

这种同心环，或环形区的实施例在使电激活聚焦适应戴镜者的需 要方面提供了很大的灵活性。因为圆形区的对称性，就可制备很多的 较薄区而不会增加布线和互连的复杂性。例如，由4000方格像素构 成的电激活透镜将需要对这所有的4000个区编址的布线；需要覆盖 直径为35毫米的圆形局部区域面积及会产生大约0.5毫米的像素间 距(pixel pitch)。另一方面，由同样的0.5毫米的间距(或环的 厚度)的同心环图案构成的适合镜片将只需要35个环形区，大大地 减小了布线的复杂性。相反，该像素间距(和分辨率)可只减小到 0.1毫米，而且只将该区(和互连线)数目增加到175个。对戴镜者 来说，较大的该区分辨率就可转变成较大的舒适性，因为从一个区到 一个区的沿径向的折射率变化是较平滑和较为逐渐的。当然，这种设 计将人们限制在只是一些球面性质的视力矫正上。

还发现，该同心环设计可定制这些环形环(toroidal ring)的 厚度，以便将最大的分辨率安放在需要的半径位置上。例如，如果该 设计需要包含周相(phase-wrapping)，也就是，在利用光波的周期 性来对具有有限的折射率变化的材料实现较大的聚焦能力时，人们可 设计一环的阵列，该阵列在周边具有一些较窄的环，而在该电激活面 积的圆形部分区域的中心具有一些较宽的环。这种明智利用每个环形 像素可产生对于所用的区数所可能获得的最大的聚焦能力，同时可将 存在于使用包含周相(phase-wrapping)的低分辨率系统中的混迭效 应(aliasing effect)减到最小。

在本发明的另一实施例中，人们要求的是，在利用部分场电激活 区的混合型透镜内从远场聚焦区到近距视力的聚焦区的急剧过渡变 得平滑。这当然是发生在该电激活区域的圆形边界上。为了实现这一 点，本发明总是采用编程的方法来使得在该电激活区的周边具有一些 近视聚焦能力较小的区域。例如，考虑一具有35mm直径的电激活 区的混合型的同心环设计，在这种设计中固定焦距的透镜提供了远距 视力的矫正，而该电激活区给老花矫正提供+2.50的附加能力(add power)。将对几个环形区域或“带”进行编程以便在较大的直径处 具有减小的聚焦能力，而不是一直到该电激活区周边都保持这种聚焦 能力不变，上述的每个环形区或“带”又都包含着几个可编址的电激 活的同心环形区。例如，在激活过程中，一个实施例可能具有：一居 中的直径为26mm的圆，其附加能力为+2.50，一直径从26mm扩展 到29mm的环带，其附加能力为+2.00，另一环带一直径从29 mm 扩展到32mm，其附加能力为+1.50，一直径从32mm扩展到35mm 的外围环形带，其附加能力为+1.0。这种设计在为某些用户提供较 为舒适的戴镜感受方面可能是有益的。

当使用眼科眼镜透镜(ophthalmic spectacle lens)时，对于 远距离观看来说，人们一般使用该透镜的上部的大约一半。大约在中 线上面2-3mm和在中线下面6-7mm的部分用于中距观察，而在中线 下面7-10mm的部分用于近距观察。

眼睛产生的像差对于离眼睛的距离来说显得是不同的，因而需要 进行不同的矫正。正在观看的目标的距离直接与需要矫正的具体像差 相关。因而，由眼睛的光学系统所产生的像差对于所有的远距离来说 需要的矫正将近似相同，对于所有的中距离来说需要的矫正将近似相 同，而对于所有的近点距离来说需要的矫正也近似相同。因而，本发 明允许在该透镜的三或四部分(远距离部分，中距离部分和近距离部 分)内对该透镜进行电激活调节，以便矫正该眼的某些像差，这与在 该眼睛和眼睛的视线横过透镜移动时尽力一个格栅接着一个格栅地 调节该电激活透镜不同。

图22是一电激活透镜的实施例2200的前视图。在透镜2200内 形成有各种区域来提供不同的屈光矫正。在中线B-B以下一单个的中 距离矫正区2230包围着几个近距离矫正区2210和2220，每个近距 离矫正区都具有不同的屈光矫正能力。尽管只画出两个近距离矫正区 2210和2220，但任意数目的近距离矫正区却都是可以提供的。同样， 也可提供任意数目的中距离矫正区。在中线B-B之上，提供有一远距 离的矫正区2240。区域2210、2220、和2230可按一编程的顺序来 激活，以便，例如节约电能，也可按一个与常规的三焦距透镜类似的 静态开关方式来激活。当由远到近，或由近到远观看时，透镜2220 可以通过使各区的不同焦距之间的过渡平滑的方法来帮助戴镜者的 眼睛聚焦。由此，就免除或大大地减小“图像跳跃”的现象。这种改 进还提供在下面的图23和24所画的实施例中。

图23是另一电激活透镜的实施例2300的前视图。在透镜2300 内形成有各种区域来提供不同的屈光矫正。在中线C-C之下一单一的 近距离矫正区2310被一单一的中距离矫正区2320所包围。在中线 C-C之上设置有一单一的远距离矫正区2330。

图24是另一电激活透镜的实施例2400的前视图。在透镜2400 内形成有各种区域来提供不同的屈光矫正。一单一的近距离矫正区 2410被一单一的中距离矫正区2420所包围，后者又被一单一的远距 离矫正区2430所包围。

图25是另一电激活透镜的实施例2500的侧视图。透镜2500包 括一常规透镜镜片2510，其上附着有好几个全场电激活区域2520， 2530，2540和2550，在其相邻区域之间用绝缘层2525，2535，2545 隔开。

图26是另一电激活透镜的实施例2600的侧视图。透镜2600包 括一常规透镜镜片2610，其上附着有好几个部分场的电激活区域 2620，2630，2640和2650，在其相邻区域之间用绝缘层2625，2635， 2645隔开。边框区2660将电激活区2620，2630，2640和2650包围。

现回来讨论衍射电激活透镜，矫正屈光异常的电激活透镜可利用 一与一玻璃，聚合物，或塑料基片透镜邻接的电激活层来制备，上述 的基片透镜印有或蚀刻有一衍射图案。该具有衍射花纹印痕 (diffractive imprint)的基片透镜表面直接与该电激活材料接 触。这样，该电激活层的一个表面也会具有一衍射图案，该图案是该 基片透镜上的衍射图案的镜象。

该组件充当一混合型透镜，以便该基片透镜总可提供一固定的矫 正能力，常常用于远距视力矫正。处于未激活状态的该电激活层的折 射率几乎与该基片透镜的折射率相同；其差异应为0.05个折射率单 位或更小。这样当该电激活透镜未被激活时，该基片透镜和电激活层 具有相同的折射率，而衍射图案不起作用，因而不提供矫正(0.00 屈光度)。在这种状态，基片透镜的矫正能力是唯一的矫正能力。

当该电激活层被激活时，其折射率的变化，和该衍射图案的折射 能力都会添加到该基片透镜上。例如，如果基片透镜具有的能力为- 3.50个屈光度，而电激活衍射层被激活时其具有的能力为+2.00个 屈光度，则该电激活透镜组合的总能力就是-1.50个屈光度。这样， 该电激活透镜便可近距观察或阅读。在其它的实施例中，处于激活状 态的该电激活层的折射率可与该透镜镜片相匹配。

使用液晶的电激活层是双折射的。这就是说，当其暴露在非偏振 光下时，它们在非激活状态上就会显示出两个不同的焦距。这种双折 射在视网膜上就会产生双影或模糊图像。解决这个问题有两种方法。 第一种要求至少使用两个电激活层。一层是在该层中使分子沿纵向排 列，而另一层则是在该层中使分子沿横向取向；这样，在这两层中分 子的排列是相互正交的。这样，光的两个偏振都可被两个液晶层同样 聚焦，因而所有的光都以相同的焦距聚焦。

这可通过将该两分子正交排列的电激活层简单的堆摞起来实 现，也可用其透镜的中心层是一双面板，也就是，在其两侧蚀刻有相 同的衍射图案的另一结构来实现。那时将电激活材料安放在该中心板 两侧的层中，确保两侧的层中的分子排列是正交的。然后将一覆盖 (cover superstrate)安放在每一电激活层的上面，以便将它包含 起来。这就提供了一种比将两不同的电激活/衍射层相互叠加更为简 单的结构。

一不同的方案要求人们将胆甾醇型液晶(cholesteric liquid crystal)添加到该电激活材料上，以便赋予它一很大的手征性成分 (chiral component)。人们发现，某一水平的手征性浓度就可消 除该面内的偏振灵敏度，因而就不需要由用作该电激活材料成分的纯 向列型液晶(nematic liquid crystal)构成的两个电激活层。

现转到用于该电激活层的材料上来，现将可用于本发明的电激活 层和透镜的一些材料种类和具体的电激活材料的例子列举如下。除了 列在下面的类I中的液晶材料外，一般我们将此外的每类材料都叫做 聚合物凝胶。

I)液晶

这一类包括形成向列液晶，近晶型液晶(smectic)，或胆甾醇 型液晶相的任何的液晶薄膜，它们都具有一可由电场控制的长程有序 取向。向列液晶的例子有；戊基氰基联苯(pentyl-cyano-biphenyl) (5CB)，n-辛基氧基-4-氰基联苯((n-octyloxy)- 4cyanobiphenyl)(80CB)。液晶的其它例子是4-氰基-4-n-烷基联 苯(4-cyano-4-n-alkylbiphenyls)中的n＝3，4，5，6，7，8，9 的各种化合物，4-n-戊基氧基联苯(4-n-pentyloxy-biphenyl)，4- 氰基-4”-n-烷基-p-三联苯(4-cyano-4”-n-alkyl-p- terphenyls)，和市售的由BDH(British Drug House)-Merck制造 的基质材料，如E7，E36，E46，和ZLI系列。

II)电光聚合物

这一类包括任何透明的光学聚合物材料，如在1996年由纽约 Woodburry的美国物理研究所出版，J.E.Mark所著的“Physical Properties of Polymers Handbook”中所公开的那些聚合物，这些 聚合物包含一些在施主与受主群(叫做色基(chromophore))之间 具有非对称极化的共轭的p电子的分子，如1995年由Amsterdam的 Gordon and Breach Publishers出版，Ch.Bosshard等人所著的 “Organic Nonlinear Optical Materials”公开的那些。一些聚合 物的例子如下：聚苯乙烯(polystyrene)，聚碳酸脂 (polycarbonate)，聚甲基丙烯酸甲脂 (polymethylmethacrylate)，聚乙烯咔唑(polyvinylcarbazole)， 聚酰亚胺(polyimide)，聚硅烷(polysilane)。色基的例子是： 对硝基苯氨(paranitroaniline)(PNA)，分散红1(dispersered 1) (DR1)，3-甲基-4-甲氧基-4-硝基均二苯代乙烯(3-methyl-4- methoxy-4-nitrostilbene)，二乙基氨基硝基均二苯代乙烯 (diethylaminonitrostilbene)(DANS)，二乙基硫代巴比土酸 (diethyl-thio-barbituric acid)。

电光聚合物可用下述方法生产：a)用仿效宾/主的方法 (guest/host approach)，b)将色基共价引入聚合物(悬挂和主 链(pendant and main-chain))，和/或c)用晶格硬化(lattice hardening)的方法，如交联(cross-linking)。

III)聚合物液晶

这一类包括一些时也被称之为液晶化聚合物(liquid crystalline polymer)、低分子量的液晶、自增强聚合物、定向凝 固的共晶体复合材料(in situ composite)和/或分子复合材料的 聚合物液晶(PLC)。PLC是共聚物，同时包含相当坚固和柔软的分 子排列，如在1992年由New-York-London的Elsevier出版，A.A. Collyer编辑的“Liquid Crystalline Polymers：From Structures to Applications”的第一章所公开的那些。PLC的一些例子有：包 含4-氰基苯基苯甲酸酯(4-cyanophenyl benzoate)侧组的聚甲基丙 烯酸酯和其它的类似化合物。

IV)聚合物色散性液晶(dispersed liquid crystal)

这一类包括一些由在聚合物基质中的色散液晶微滴组成的聚合 物分散性液晶(PDLC)。这些材料可以用几种方法制作：(i)用向 列型曲线排列相(nematic curvilinear aligned phase)(NCAP)， (ii)用热诱发相分离(thermally induced phase separation) (TIPS)，(iii)用溶剂诱发相分离法(SIPS)，和(iiii)用聚 合作用诱发相分离法(PIPS)。PDLC的例子有：液晶E7(BDH-Merck) 和NOA65的混合物(Norland products，Inc.NJ)；E44(BDH-Merck) 和聚甲基丙烯酸甲脂(polymethylmethacrylate)(PMMA)的混合 物；E49(BDH-Merck)和PMMA的混合物；单体二季戊四醇羟基五丙 烯酸酯(monomer dipentaerythrol hydroxy penta acrylate)， 液晶E7，N-乙烯基砒咯烷酮(N-vinylpyrrolidone)，N-苯基甘氨 酸(N-phenylglycine)，和染料玫瑰红(Rose Bengal)的混合物。

V)聚合物稳定的液晶

这一类包括一些聚合物稳定的液晶(PSLC)，它是由液晶在聚合物 网状结构中构成的材料，在这种材料中的聚合物网络不到液晶的 10wt％。将一可光聚合的单体与液晶和UV聚合引发剂 (polymerization initiator)混合在一起。在将液晶调整 (align)好后，一般通过UV照射就可使该单体的聚合作用开始，所 得的聚合物就产生一使液晶稳定的网络。PSLC的例子可参看，例如， 下列文献：C.M.Hudson et al.Optical Studies of Anisotropic Networks in Polymet-Stabilized Liquid Crystals，Journal of the Society for Information Display，vol.5/3，1-5，(1997)；G.P. Wiederrecht et al，Photorefractivity in Polymer-Stabilized Nematic Liquid Crystals，J.of Am.Chem.Sco.，120，3231-3236 (1998)。

VI)自组合(self-assembled)的非线性超分子结构

这一类包括可利用下列方法制作的电光非对称的有机薄膜，这些 方法是：Langmuir-Blodgett薄膜法，从水溶液中进行交替的聚合 高分子电解质沉积(聚阴离子/聚阳离子(polyanion/polycation)) 的方法，分子束外延法，用共价耦合反应连续合成法(例如，以有机 三氯硅烷(organotrichlorosilane)为基础的自组合多层沉积)。 这些技术常常得到具有小于1mm厚度的薄膜。

对于熟悉本技术的业内人士来说，从上面列举的详细说明，本发 明的其它一些优点和实施例都将是显而易见的。因此，在这里所提供 的附图、说明、和例子实际上应当作是示范性和例证性的，而不应被 当作是一种限制。例如，可提供一种这样的电激活眼镜，该眼镜具有 一个混合型透镜和一个非混合型透镜。同样，也可提供一种这样的电 激活眼镜，该眼镜具有一个全场的电激活透镜和一个部分场的电激活 透镜。同样，也可提供一种这样的电激活眼镜，该眼镜具有一个使用 单互连电激活结构的透镜和另一个使用多格栅电激活结构的透镜。