(57)【要約】【課題】  コンタクトレンズを含む眼科用装置など医療用装置を含む機械的装置に組み込まれるように設計及び構成され得るアンテナ及びアンテナシステムを提供する。【解決手段】  これらのアンテナ及びアンテナシステムは、機械的装置から受信機へとデータを送信するために、送信機からデータを受信するために、かつ／又は、機械的装置に組み込まれた電気機械セル又は同様のものを誘導充電するために利用され得る。【選択図】図１Ａ
2013156632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼科用レンズ組立体であって、
眼の表面の内側と近位側の少なくとも一方に配置するように構成されたレンズであって、視力矯正と視力強化の少なくとも一方のために構成可能な光学ゾーンと、前記視力矯正及び視力強化を可能にするための１つ又は２つ以上の電子部品とを有する、レンズと、
前記１つ又は２つ以上の電子部品に作動的に結合された少なくとも１つのアンテナ装置であって、前記１つ又は２つ以上の電子部品との１方向又は２方向通信と電力伝送の少なくとも一方をもたらすための、アンテナ装置と、を備える、眼科用レンズ組立体。
【請求項２】
前記レンズは、コンタクトレンズを含む、請求項１に記載の眼科用レンズ組立体。
【請求項３】
前記レンズは、眼内レンズを含む、請求項１に記載の眼科用レンズ組立体。
【請求項４】
前記レンズは、眼鏡レンズを含む、請求項１に記載の眼科用レンズ組立体。
【請求項５】
前記少なくとも１つのアンテナ装置は、１つ又は２つ以上の単巻ループアンテナを含む、請求項１に記載の眼科用レンズ組立体。
【請求項６】
前記１つ又は２つ以上の単巻ループアンテナはそれぞれ、導線コイルを備える、請求項５に記載の眼科用レンズ組立体。
【請求項７】
前記１つ又は２つ以上の単巻ループアンテナはそれぞれ、回路基板上の導電性トレースを備える、請求項５に記載の眼科用レンズ組立体。
【請求項８】
前記１つ又は２つ以上の単巻ループアンテナはそれぞれ、前記レンズのすぐ上にある導電性トレースを備える、請求項５に記載の眼科用レンズ組立体。
【請求項９】
前記１つ又は２つ以上の単巻ループアンテナはそれぞれ、スタック形ダイ構成に組み込まれた支持体上の導電性トレースを備える、請求項５に記載の眼科用レンズ組立体。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのアンテナ装置は、１つ又は２つ以上の多重巻ループアンテナを含む、請求項１に記載の眼科用レンズ組立体。
【請求項１１】
前記１つ又は２つ以上の多重巻ループアンテナはそれぞれ、導線コイルを備える、請求項１０に記載の眼科用レンズ組立体。
【請求項１２】
前記１つ又は２つ以上の多重巻ループアンテナはそれぞれ、回路基板上の導電性トレースを備える、請求項１０に記載の眼科用レンズ組立体。
【請求項１３】
前記１つ又は２つ以上の多重巻ループアンテナはそれぞれ、前記レンズのすぐ上にある導電性トレースを備える、請求項１０に記載の眼科用レンズ組立体。
【請求項１４】
前記１つ又は２つ以上の多重巻ループアンテナはそれぞれ、スタック形ダイ構成に組み込まれた支持体上の導電性トレースを備える、請求項１０に記載の眼科用レンズ組立体。
【請求項１５】
前記少なくとも１つのアンテナ装置は、１つ又は２つ以上のスパイラルアンテナを含む、請求項１に記載の眼科用レンズ組立体。
【請求項１６】
前記１つ又は２つ以上のスパイラルアンテナはそれぞれ、導線コイルを備える、請求項１５に記載の眼科用レンズ組立体。
【請求項１７】
前記１つ又は２つ以上のスパイラルアンテナはそれぞれ、回路基板上の導電性トレースを備える、請求項１５に記載の眼科用レンズ組立体。
【請求項１８】
前記１つ又は２つ以上のスパイラルアンテナはそれぞれ、前記レンズのすぐ上にある導電性トレースを備える、請求項１５に記載の眼科用レンズ組立体。
【請求項１９】
前記１つ又は２つ以上のスパイラルアンテナはそれぞれ、スタック形ダイ構成に組み込まれた支持体上の導電性トレースを備える、請求項１５に記載の眼科用レンズ組立体。
【請求項２０】
前記少なくとも１つのアンテナ装置は、１つ又は２つ以上のタップポイントを備える、請求項１に記載の眼科用レンズ組立体。
【請求項２１】
前記少なくとも１つのアンテナ装置は、フラクタル設計を備える、請求項１に記載の眼科用レンズ組立体。
【請求項２２】
前記少なくとも１つのアンテナ装置を保護するように構成された絶縁層を更に備える、請求項１に記載の眼科用レンズ組立体。
【請求項２３】
レンズ組立体であって、
画像強調、画像捕捉及び視力矯正の少なくとも１つのための光学ゾーンと、画像強調、画像捕捉及び視力矯正を可能にするための１つ又は２つ以上の電子部品とを有するレンズと、
前記１つ又は２つ以上の電子部品に作動的に結合された少なくとも１つのアンテナ装置であって、前記１つ又は２つ以上の電子部品との１方向又は２方向通信と電力伝送の少なくとも一方をもたらすための、アンテナ装置と、を備える、レンズ組立体。
【請求項２４】
レンズ組立体であって、
画像強調、画像捕捉及び視力矯正の少なくとも１つのための光学ゾーンを有するレンズと、
前記レンズと作動的に結合された少なくとも１つのアンテナ装置であって、前記少なくとも１つのアンテナ装置の通電及び遮断が、前記レンズの機械的変化を生じさせる、アンテナ装置と、を備える、レンズ組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学レンズに関するものであり、より具体的には、コンタクトレンズを含めた装着型レンズ、眼内レンズ（ＩＯＬ）を含めた移植用レンズ、並びに、情報受信、情報送信、及び／又は充電／エネルギー採取のための電子回路及び関連するアンテナ／アンテナ組立体を組み込んだ光学構成要素を備える任意の他のタイプの装置などの光学レンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子装置は絶えず最小化されるものであるため、様々な用途に向けた装着型又は埋込み型のマイクロ電子装置がますます創成されると思われる。そのような用途には、体の化学反応の様子を監視すること、測定に応答してあるいは外部の制御信号に応答して、自動的なものを含め様々な機構によって、管理された薬用量の薬物又は治療薬を投与すること、並びに、器官又は組織の能力を増強することを挙げることができる。そのような装置の例には、グルコース注入ポンプ、ペースメーカー、除細動器、補助循環装置及び神経刺激器が挙げられる。特に有効な新たな応用分野が、眼科用装着型レンズ及びコンタクトレンズにある。例えば、装着型レンズは、眼の能力を増強又は向上させるために、電子式可変焦点を有するレンズ組立体を組み込んでもよい。別の例において、可変焦点の有無にかかわらず、装着型コンタクトレンズが、前角膜（涙膜）に特定の化学物質が集中することを検知するために、電子センサーを組み込んでもよい。埋込み型の電子機器をレンズ組立体にて使用するには、場合により、それらの電子機器との通信、並びにそれらの電子機器に給電及び／又は再通電する方法が求められることになる。
【０００３】
多くの場合、制御及び／又はデータ収集の目的で、埋込み型の電子機器との間の通信に備えることが望ましい。この種の通信は、電子機器が完全に封止され得るように、またレンズが使用されている間の通信を容易にするために、好ましくはレンズの電子機器と直接、物理的に接触することなく実施されるべきである。したがって、電磁波を用いて、信号をレンズの電子機器に無線で結合することが望ましい。それゆえに、コンタクトレンズなどの光学レンズ組立体における使用に好適なアンテナ構造が必要とされている。
【０００４】
これらの用途における電子機器は多くの場合、電源を必要とし得る。したがって、充電式電池又はコンデンサなどの自蔵式の電力貯蔵装置を組み込むことが望ましいこととなり得る。それに代わって、電子機器は、自蔵式の電力貯蔵装置から給電されるのではなく、遠くから誘導的に給電されてもよく、したがって充電の必要はない。電池を再充電するための、ある許容される方法は、誘導結合によるものであり、この誘導結合により、外部コイルが、ある充電回路に結合されるか、接続されるか、あるいは他の方式で結び付けられたコイルに磁気的に結合され、その充電回路は、装置に埋め込まれた電池を再充電するように適合されている。したがって、誘導構造、例えば、光学レンズ組立体における使用に好適なアンテナ、アンテナ組立体及び／又はコイルが必要とされている。更に、近接場結合を効率的にするために、コイル構造を外部の誘導コイル構造と位置合わせするのに好都合な方法を提供することが望ましい。
【０００５】
電気機器及び通信機能をコンタクトレンズに埋め込むことは、構成要素の寸法が、特に最大長さ及び幅だけでなく厚さが限られること、電池又は超コンデンサにおけるエネルギー蓄積能力が限られること、小型の電池では電池の内部抵抗がより高く、また小型のコンデンサでは電荷蓄積が限られるがために、ピーク電流消費量が限られること、エネルギー蓄積が限られるがために、平均電力消費量が限られること、並びに、小型で特に薄い構成要素の頑健性及び製造性が限られることを含め、多数の領域にわたる共通した問題を呈する。通信装置に関して言えば、具体的な問題には、アンテナ効率が限られることが含まれ、これは、寸法又は面積、そしてループアンテナの場合には巻数、及びアンテナ効率に直接、関連する。それに加えて、これらの用途に関して規制機関によって割り当てられる周波数帯の組も限られており、その選択は、所与の構造の効率、最大許容送信機出力、干渉可能性、及び通信リンクの他の側面に影響を及ぼす。身体上の伝搬及び吸収の更なる特徴は、電磁エネルギーの吸収に対する採択された安全限界と共に、周波数に依存する。様々な政府機関が、それらに関する指針又は規制を発することも、発しないこともある。身体上のアンテナ効率は、大部分が電場又は「Ｅフィールド」のアンテナの場合は低下する。同様に、電池又は類似の装置の無接点充電について言えば、アンテナの寸法は、達成可能な最大インダクタンスと、装置に伝送され得る最大電圧又は電流とに関連する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、コンタクトレンズの体積及び面積で機能性と性能に対する要件を満たす、機械的に頑健なアンテナ組立体を提供することが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のアンテナ及び／又はアンテナ組立体は、簡潔に上述した欠点を克服するものである。
【０００８】
第１の態様によれば、本発明は、眼科用レンズ組立体に関するものである。この眼科用レンズ組立体は、眼の表面の内側と近位側の少なくとも一方に配置するように構成されたレンズであって、視力矯正と視力強化の少なくとも一方のために構成可能な光学ゾーンと、視力矯正及び視力強化を可能にするための１つ又は２つ以上の電子部品とを有する、レンズと、１つ又は２つ以上の電子部品に作動的に結合された少なくとも１つのアンテナ装置であって、１つ又は２つ以上の電子部品との１方向又は２方向通信と電力伝送の少なくとも一方をもたらすための、アンテナ装置とを備える。
【０００９】
別の態様によれば、本発明は、レンズ組立体に関するものである。そのレンズ組立体は、画像強調、画像捕捉及び視力矯正の少なくとも１つのための光学ゾーンと、画像強調、画像捕捉及び視力矯正を可能にするための１つ又は２つ以上の電子部品とを有するレンズと、１つ又は２つ以上の電子部品に作動的に結合された少なくとも１つのアンテナ装置であって、１つ又は２つ以上の電子部品との１方向又は２方向通信と電力伝送の少なくとも一方をもたらすための、アンテナ装置とを備える。
【００１０】
更に別の態様によれば、本発明は、レンズ組立体に関するものである。そのレンズ組立体は、画像強調、画像捕捉及び視力矯正の少なくとも１つのための光学ゾーンを有するレンズと、レンズと作動的に結合された少なくとも１つのアンテナ装置であって、少なくとも１つのアンテナ装置の通電及び遮断が、レンズの機械的変化を生じさせる、アンテナ装置とを備える。
【００１１】
本発明によれば、アンテナ又はアンテナ組立体が、レンズ及びコンタクトレンズを含めて、眼科用装置などの機械的装置に組み込まれ得る。例示的な実施形態について、コンタクトレンズ（装着型）又は眼内レンズ（ＩＯＬ）と関連させて説明するが、留意すべき重要なこととして、本発明は、種々の関連する又は無関係な装置にも利用され得る。装着型、つまりコンタクトレンズは、眼の能力を高めるために、電子的に調節可能な焦点を有するレンズ組立体を組み込んでもよく、かつ／又は、涙膜内に特定の化学物質が集中していることを検知するために、電子センサーを組み込んでもよい。そのような埋込み式電子機器をレンズ組立体内で使用することで、場合によっては、１方向及び／又は２方向の通信が、また電子機器に給電するか若しくは電力貯蔵装置に充電する方法が必要となる。本発明のアンテナ／アンテナ組立体は、情報及び／又はデータを送信及び／又は受信するだけでなく、電池を充電するための手段、非接触式充電若しくは無線周波数（ＲＦ）エネルギー採取法によって電子機器に給電するために利用される電池又はコンデンサを提供するためにも利用され得る。当該技術分野で知られているように、ＲＦエネルギー採取システムが実装され得るが、ＲＦエネルギー採取システムでは、回路の動作は非接触式充電と類似しているが、より高い周波数、例えば９００メガヘルツ〜２．４ギガヘルツにてなされる。当該技術分野において、「非接触式充電」は多くの場合、低周波、例えば１２５キロヘルツ〜１３．５メガヘルツの、コイル状構造への近接場結合に関連付けられるものであり、ＲＦエネルギー採取は、ＲＦアンテナに結合される、より長距離、低電力の更なる高周波に関連付けられるものである。
【００１２】
本発明による例示的な光学レンズ組立体は、回路基板又は支持体と、電子回路と、レンズ構造（光学系）と、アンテナ構造とを備え得る。電子回路は、回路基板上に実装された種々の電子部品を備えてもよく、また回路基板は、それらの電子部品を相互接続するように配線トレースを設けてもよい。回路基板は、レンズに機械的に取り付けられて光学レンズ組立体の硬質な構成要素を形成してもよい。それに代わって、回路基板は、レンズに機械的に取り付けられず、したがって光学レンズ組立体の硬質な構成要素を形成しなくてもよい。この装置は、レンズのタイプによって異なり得る。いくつかの例示的な実施形態において、アンテナ構造又はアンテナは、レンズ構造を同心に囲んで装着された１つ又は２つ以上の巻線を備えるコイルを有してもよい。それに代わる例示的な実施形態において、アンテナは、回路基板上の１つ又は２つ以上の配線トレースを備えてもよい。アンテナは、電子回路に電気的に結合され得る。いくつかの例示的な実施形態において、電子回路は、出射電磁信号を送信信号に載せて送信するために、送信信号をアンテナに与えてもよく、その一方で、それに代わる例示的な実施形態において、アンテナは、入射電磁信号を受信し、受信信号を電子回路に与えてもよい。それに代わる更に別の例示的な実施形態において、アンテナは、信号を送信及び受信するために利用されてもよい。それに代わる更に別の例示的な実施形態において、アンテナは、蓄積要素又は電池を非接触式で充電するために利用されてもよい。いくつかの例示的な実施形態において、後に詳細に説明するように、シングルアンテナが、通信と電力伝送の両方に利用されてもよい。
【００１３】
眼科用装置などの医療装置に組み込まれるアンテナ及びアンテナシステム又は組立体が、多様な用途に合わせて利用又は構成され得る。用途には、眼科用装置との間でデータを送信／受信すること、眼科用装置が置かれる環境から情報を感知すること、眼科用装置に結合された電池を充電すること、並びに、他の装置を作動又は始動することが含まれる。眼科用装置との間のデータフローには、キーフォブ、スマートフォン又は他のハンドヘルド装置及び無線ネットワーク、眼科用装置を保持するためのケース、例えば、化学的又はＵＶ式の消毒システムを利用するコンタクトレンズ用の洗浄ケース、並びに、テキスト情報、ビデオ情報、テレメトリ情報、グラフィック、再プログラミング若しくはアップデート用のソフトウェア又はコードなどと、ＲＦ又は誘導性無線リンクを介して通信することが含まれてもよい。送信又は受信するデータ又は情報は、涙膜の分析結果、眼圧、心拍数、血圧などを含んでもよい。眼科用装置は、装置の用途に基づいて、種々のパラメータ、例えば遠近調節レンズに対する毛様筋収縮を検知するために利用され得る。それに関連して、アンテナ又はアンテナシステムからの出力は、装置の光学的特性を変化させる二次装置を作動又は始動するために、また薬物又は治療薬を分配するために利用され得る。アンテナ及びアンテナ組立体は、上述のように、電池を充電するために、あるいは遠隔の電源から絶えず給電するために利用され得る。これは、充電ではなく非接触式の給電の形態をなし得る。アンテナはまた、レンズなどの眼科用装置との間で通信するために、読書中の眼の輻輳を検知するために、あるいは、３次元ホログラフィック認識に対する動作を同期させるために利用され得る。
【００１４】
アンテナ及びアンテナ組立体は、種々の方式で物理的に実現され得る。物理的実現形態には、眼科用装置に組み込まれた回路上の導電性トレース、及び／又は、装置に埋め込まれた巻線、装置内／装置上に印刷された導電性トレース、及び／又はスタック形ダイ組立体内の層が含まれる。例えば、アンテナは、適切なトレースの冶金学を用いて、支持材料上の層の片側又は両側にトレースを設けて、円形／ワッシャ形又は円弧形状の層上に製作され得る。単一の装置に複数のアンテナが同様に利用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本発明の前述の及び他の特徴及び利点が、添付の図面に示すように、本発明の好ましい実施形態の、以下のより具体的な説明から明らかとなろう。
【図１Ａ】本発明によるシングルループアンテナを備える光学レンズ組立体の第１の例示的な実施形態を概略的に表現したもの。
【図１Ｂ】図１Ａの光学レンズ組立体の第１の例示的な回路基板を概略的に表現したもの。
【図２】本発明による第２の例示的な回路基板を概略的に表現したもの。
【図３】本発明による第３の例示的な回路基板を概略的に表現したもの。
【図４】本発明によるコイルアンテナ部分組立体を備える光学レンズ組立体の第２の例示的な実施形態を概略的に表現したもの。
【図５】本発明によるアンテナ及び受信機回路をブロック図で表現したもの。
【図６】本発明によるアンテナ及び送信機回路をブロック図で表現したもの。
【図７】本発明による非接触式充電回路をブロック図で表現したもの。
【図８】本発明による、アンテナと受信機とを備えた光学レンズ組立体と組み合わせた送信機回路をブロック図で表現したもの。
【図９】本発明による、光学レンズ組立体に組み込まれた二次誘導性回路と組み合わせた一次誘導性回路をブロック図で表現したもの。
【図１０】本発明による、コンタクトレンズ保持ケースに組み込まれたコンタクトレンズ非接触式充電システムをブロック図で表現したもの。
【図１１】本発明による、通信と電力伝送の両方に利用され得る４巻スパイラルアンテナを概略的に表現したもの。
【図１２】本発明によるダイスタック構成を概略的に表現したもの。
【図１３】本発明による、アンテナ導体を伝導性涙膜から絶縁してコンタクトレンズ内にアンテナを実装する設計の横断面図を概略的に表現したもの。
【図１３Ａ】本発明による、絶縁材を備えた支持体上のアンテナトレースの横断面図。
【図１４】本発明によるコンタクトレンズとシングルループアンテナを簡潔に概略的に表現したもの。
【図１５】本発明による、寄生結合を伴うアンテナトレースを概略的に表現したもの。
【図１６Ａ】本発明による回路基板上のアンテナを概略的に表現したもの。
【図１６Ｂ】本発明による回路基板上のアンテナを概略的に表現したもの。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１Ａを参照すると、光学レンズ組立体１００の第１の例示的な実施形態が示されている。コンタクトレンズとして示されているが、留意すべき重要なこととして、本発明は、医療及び眼科の用途を有する種々の装置、並びに、カメラ、双眼鏡、及び顕微鏡など、レンズを組み込んだ任意の装置と共に利用され得る。例示的な光学レンズ組立体１００は、レンズ構造１０２と、回路基板１０４と、回路基板１０４上に定置された電子回路１０６と、レンズ構造１０２と干渉しないように同様に回路基板１０４上に定置された単巻ループアンテナ１０８とを備えている。本明細書で利用されるとき、レンズ構造１０２は、ヒドロゲルオーバーモールディングなど構成要素の一領域よりもむしろ、組立体のうちの、必ずしも別個の構成要素ではなく光学レンズとして働く部分を有してもよい。電子回路１０６及びアンテナ１０８は、任意の好適な手段、例えば、はんだ、ワイヤボンディング、導電性エポキシ、導電性インク及び導電性ポリマーによって、あらゆる用途に好適な任意の構成をなして、回路基板１０４に接続又は実装されてよい。本明細書で使用される回路基板１０４は、ニッケル／金の表面仕上げを有する柔軟なポリイミドの支持体上の銅トレースを含めて、任意の好適な支持体を有してよい。回路基板については、後に更に詳細に説明する。電子回路１０６は、回路基板１０４に実装された１つ又は２つ以上の電子部品１１０を備えてもよく、また回路基板１０４は、１つ又は２つ以上の電子部品１１０を相互接続するために、相互接続導電性トレース１１２を備えてもよい。回路基板１０４は、任意の好適な手段でレンズ構造１０２に取り付けられてよい。例えば、回路基板１０４は、レンズ構造１０２に機械的に連結されて、光学レンズ組立体１００の硬質な構成要素を形成してもよい。単巻ループアンテナ１０８は、様々な好適な導電性材料で形成され、様々な技術を利用して構成されてよい。図示の例示的な実施形態において、アンテナ１０８は、回路基板１０４上でトレースを巻回することによって形成され、体又は眼に着用されるときの指向性、効率及び／又はゲインなど、アンテナとして、あるいは、別のインダクタに磁気結合するインダクタとして動作するための所定の特徴を有する電磁構造を形成するように装置され得る。単巻ループアンテナ１０８は、配線トレース１１２によって電子回路１０６に電気的に結合され得る。上述のように、アンテナは、銅、銀、金、ニッケル、酸化インジウムスズ及び白金を含めて、様々な好適な導電性材料及び合金で製作され得る。好ましくは、アンテナは、非反応性の生体適合性材料で製作される。
【００１７】
図１Ｂは、図１Ａの例示的な光学レンズ組立体１００の回路基板１０４の更なる細部を示している。回路基板１０４は、電子部品１１０（図１Ａ）の電気的接続及び実装を容易にするために、実装パッド１１４を備えてもよい。実装パッド１１４は、種々の好適な材料から構成されてよく、例えば、パッド１１４は、金属トレース１１２を形成する金属層を備えて構成されてもよく、また、当業者に知られているように製造性と信頼性を改善するために付加的な金属層を用いて、被覆されるか、あるいはより適切には、任意の好適なプロセスを利用してメッキされてもよい。回路基板１０４はまた、開口部１１６を設けるように構成されてもよく、この開口部１１６内にレンズ構造又は光学部分１０２が実装されてもよく（図１Ａ）、あるいはこの開口部１１６を、回路基板１０４の片側に実装されたレンズ構造によって光が通過することができる。回路基板１０４は、後に更に詳細に説明するように、導電層と絶縁層、例えば、上部の導電層を被覆するはんだマスク又は導電層を分離する絶縁体を備えてもよい。それらに代わる多様な構成が存在する。
【００１８】
図２は、図１Ａに示す光学レンズ組立体１００と共に利用され得る別の例示的な回路基板２０４を示している。回路基板２０４は、両面に及ぶ表側の導電性相互接続トレース２１２ａ及び裏側の導電性相互接続トレース２１２ｂ（ファントム画法で示す）と、表側と裏側との間に電気接続をなすためのスルーホール又はビア２１８と、実装パッド２１４と、中央開口部２１６と、単巻ループアンテナでない多重巻ループアンテナ２２０とを備えている。多重巻ループアンテナ２２０は、２巻又は３巻以上のワイヤと、回路基板２０４の表側又は裏側の一方又は両方に形成された導電性トレース又は同様のものとを備えている。多重アンテナが両側で利用される場合、スルーホール又はビア２０８は、それらの間の接続をなすために利用され得る。明らかとなるように、回路基板２０４は更なる金属層を備えてもよく、任意の層の組み合わせが使用されて多重巻ループアンテナ２２０が構成され得る。
【００１９】
ここで図３を参照すると、図１Ａに示す光学レンズ組立体１００と共に利用され得る更に別の例示的な回路基板３０４が示されている。回路基板３０４は、表側の導電性相互接続トレース３１２ａと、裏側の導電性相互接続トレース３１２ｂ（ファントム画法で示す）と、スルーホールビア３１８と、実装パッド３１４と、中心開口部３１６と、１つ又は２つ以上のスパイラルアンテナ構造３２０とを備えている。１つ又は２つ以上のスパイラルアンテナ構造３２０はそれぞれ、１巻又は２巻以上のワイヤと、導電性トレース又は同様のものとを備えており、その導電性トレース又は同様のものは、回路基板３０４の表側の金属か裏側の金属のいずれか、又は表側と裏側の金属の両方に形成されている。１つ又は２つ以上のアンテナ構造３２０が両側で利用される場合、スルーホールビア３１８は、それらの間の接続をなすために利用され得る。明らかとなるように、回路基板３０４は更なる金属層を備えてもよく、任意の層の組み合わせが利用されてスパイラルアンテナ構造３２０が構成され得る。それに代わって、アンテナ構造は、他の導電層をアンテナ構造３２０の上及び／又は下にして、内部の導電層上に埋め込まれてもよい。
【００２０】
図４は、光学レンズ組立体４００の別の例示的な実施形態を示している。光学レンズ組立体４００は、レンズ構造又は光学系４０２と、回路基板４０４と、電子回路４０６と、コイルアンテナ部分組立体４０８とを備えている。電子回路４０６は、回路基板４０４上に実装された電子部品４１０を備えてもよく、回路基板４０４は、電子部品４１０を相互接続するように導電性相互接続トレース４１２を設けてもよい。前述した例示的な実施形態と同様に、電子部品は、実装パッド（図示せず）を含めて、任意の好適な方式で回路基板４０４に接続されてよい。回路基板４０４は、任意の好適な手段でレンズ構造４０２に取り付けられてよい。例えば、回路基板４０４は、レンズ構造４０２に機械的に連結されて、光学レンズ組立体４００の硬質な構成要素を形成してもよい。コイルアンテナ部分組立体４０８は、身体上又は眼内に着用されるときの方向性、効率又はゲインなど、アンテナとして、あるいは、別の誘導コイルへの磁気結合のためのインダクタとして動作するための望ましい特徴を有する電磁構造を生じるように、円形の形態をなす１巻又は２巻以上のワイヤ又は同様のものを備えてもよい。コイルアンテナ部分組立体４０８は、配線トレース４１２及び電子部品４１０によって電子回路４０６に電気的に結合されてよい。図１Ａの光学レンズ組立体と図４の光学レンズ組立体との、注目すべきあるいは主な違いはアンテナにある。図１Ａの装置は、回路基板１０４を伴って構成された単巻ループアンテナ１０８を備えているのに対し、図４の装置は、回路基板４０４から分離したコイルアンテナ部分組立体４０８を備えている。この設計は、製作、費用、組立て、アンテナ性能、並びに他の特徴に関して利点をもたらし得る。アンテナ部分組立体４０８は、例えばレンズ構成要素内のワイヤ又はプリントコイルとして、レンズ４０２と一体化され得る。
【００２１】
留意すべき重要なこととして、本明細書で説明する回路基板は、種々の製作技術を利用して、種々の生体適合性材料又は各材料の組み合わせから構成され得る。更に詳細な説明を後に示す。
【００２２】
図１１を参照すると、通信と電力伝送の一方又は両方に利用され得るシングルアンテナ１１００の例示的な実施形態が示されている。図１１において、シングルアンテナ１１００は、第１のループの後の第１のタップポイント１１０２と第４のループの後の第２のタップポイント１１０４とを備えた単一の４ループスパイラルアンテナとして構成されている。シングルループタップ１１０２は、例えば９００メガヘルツを対象としたものであるが、４ループタップ１１０４は１３．５メガヘルツを対象としたものである。高域フィルタ１１０６が第１のタップポイント１１０２に結合されており、一方で低域フィルタ１１０８が第２のタップポイント１１０４に結合されている。高域フィルタ１１０６は、通信又は電力結合などのために、ＲＦ送信又は受信回路に電気信号を結合し得る。低域フィルタ１１０８もまた、通信又は電力結合などのために、より低周波数の送信又は受信回路に電気信号を結合し得る。低域及び高域フィルタは、当業者に知られているように、多様な構成要素及び／又はソフトウェアを使用して多様な構成で実装され得る。
【００２３】
当該技術分野で知られているように、プリント回路基板は通常、柔軟な回路基板を生産するために、ＦＲ−４ガラス繊維エポキシ又はポリイミド柔軟材料などのガラス繊維強化エポキシ積層シートの１枚又は２枚以上の層を設けて製造又は製作される。導電性回路トレースは、所定の厚さの銅又は他の好適な導電性材料を絶縁層にコーティングし、フォトレジスト材料をその上に塗布し、所望の回路配線パターンに基づいてその材料を選択的にパターニング及びエッチングすることによって形成され得る。多層基板（Multiplayer boards）は、各層に接着剤を用いてビルドアップされ得る。次いで、上部のトレースはニッケル／金又は他の材料でメッキされて、適切な耐食性、はんだ付け適性及び接合性が得られる。
【００２４】
アンテナトレースは、直接、コンタクトレンズ又は光学インサート内に形成され得る。レンズ成形プロセスにより、アンテナの挿入又はコンタクトレンズのポリマー内へのアンテナの堆積が可能となる。アンテナは、製造の間にプリント硬化性トレースとして堆積され得る。アンテナを具備するインサートが、成形の間にコンタクトレンズに加えられ得る。アンテナは、金属を選択的に堆積させ、金属を広範囲に堆積させ、次いで選択的に除去し、液状の硬化性導体を堆積させるか、あるいは他の手段によって、光学インサート上に製作され得る。アンテナの機能性は、回路基板に関連して説明したものと類似しているが、しかしながら、物理的な実現は、典型的な回路基板材料に代わってポリマー又はプラスチック上になされる。
【００２５】
コイル部分組立体は、レンズ組立体の一部として組み込まれる円柱形の形状に、エナメル塗装されたワイヤを巻回することによって製造され得る。それに代わって、ワイヤは、レンズ構造自体の外側部分に巻き付けられてもよく、また所望によりレンズ構造に接合（接着）されるかあるいは他の方法で取り付けられてもよい。ワイヤをレンズに取り付けるための任意の好適な手段、例えば小さなタブが、巻線を定位置に固定するために利用され得る。それに代わる更に別の実施形態において、例えばレーザー又は機械的手段を用いて、レンズ組立体の外側又は内側部分の導電層に螺旋又は円形のパターンの導電トレースを選択的にエッチングすることによって、コイルが形成され得る。
【００２６】
アンテナはまた、まずスタック形ダイ構造を製作し、次いでそれをコンタクトレンズ内に埋め込むことによって、コンタクトレンズ内に実現されてもよい。アンテナは、適切なトレースの冶金学を用いて、ガラス、シリコン又はアルミナのような支持材料上の層の片側又は両側に導電トレースを設けて、円形／ワッシャ形又は円弧形状の層上に製作され得る。場合によっては、電池、センサー及び種々の他の電子回路又は装置を含めた電子システムを形成するように、アンテナ層は他の層と組み合わされ得る。アンテナは、ある装置の両側にある完全なループ又は部分的なループとして、あるいは他の装置を迂回して構成され、すべてがビア及び／又はブリッジを通じて相互接続され得る。
【００２７】
図１２は、コンタクトレンズ１２００に組み込まれた例示的なスタック形ダイ装置を示している。図示のように、このコンタクトレンズは、光学レンズゾーン１２０２と、１枚又は２枚以上の電子部品層１２０４と、少なくとも１枚のアンテナ層１２０６とを備えている。光学レンズゾーン１２０２は、前方光学系と、後方光学系と、それらの周囲の金属化フランジ１２０８とを備えている。スタック形ダイは、ポリマーの中に封入されてレンズ１２００を形成している。留意すべき重要なこととして、単巻ループアンテナ、多重ループアンテナ、スパイラルアンテナ又はコイルアンテナ部分組立体を含めて、本明細書で説明するアンテナはいずれも、支持体の有無にかかわらずポリマーの中に封入されてレンズを形成することができる。
【００２８】
導電性アンテナトレースの物理的実現形態、例えば、スタック形ダイ又はレンズを形成する材料の上及び／又は材料に直接印刷される導電性トレースによる、回路基板上のワイヤコイル構成に関わらず、アンテナトレースは好ましくは、眼の内側又は外側に見られる周囲の導電性流体から絶縁されるべきである。眼の涙膜は３枚の層から構成されている。第１の層、つまり最下層は、眼を被覆しムチンを含む層であり、ムチンは、杯細胞と呼ばれる結膜中の細胞によって生成される。ムチンは、眼の表面上又は表面内にある微視的な凹凸に充填されるが、このことは明瞭な視覚に重要である。涙膜の第２の層、つまり中間層は、涙膜の大部分をなす水様性物質を含んでいる。水様性成分の大部分は、主涙腺又は涙腺から生成又は供給される。涙膜の第３の層、つまり最上層は、瞼板腺から分泌される油の薄層を備えており、涙が過度に急速に蒸発するのを防止するように機能する。眼房水は、眼の角膜と水晶体との間の前眼房内にある透明な水に似た液体であり、水晶体は組成において血漿と類似している。硝子体液は、眼の水晶体と網膜との間の後眼房内にあるゼリー状の液体である。涙と眼房水のいずれもが導電性成分を含有し得る。したがって、適切な絶縁がなければ、望ましくない短絡がアンテナトレースの間に発生することがあり、あるいは、アンテナの性能が、高い誘電率を有するおよそ導電性の液体又は材料が存在することで劣化し得る。例えば、涙膜は上述のように、水と塩イオンとの導電性溶液を含む。ヒトの組織並びに涙膜はまた、アンテナのチューニング、周波数応答、及び効率を変化させ得る誘電特性を呈する。
【００２９】
ここで図１３を参照すると、レンズ、例えばコンタクトレンズ内のアンテナ構成の３つの例示的な実施形態が、横断面図で示されている。レンズ１３００は、図示のように、フレキシブル回路基板１３０２を備えており、このフレキシブル回路基板１３０２上にアンテナトレース１３０４がパターニングされ得る。また、回路基板１３０２には、レンズモジュール１３０６と電子部品１３０８とが実装されている。絶縁層１３１０がアンテナトレース上にコーティングされている。コンタクトレンズ用ポリマー１３１２は、組立体全体を封入している。レンズ１３２０は、図示のように、アンテナ層１３２６を最上層とするスタック形ダイ装置１３２２を備えている。スタック形ダイ装置１３２２はまた、各層内に装置された電子部品の複数の層１３２８、１３３０及び１３３２を備えている。層１３２８は、複数の機能部品、例えば集積回路ＲＦ受信機を備えてもよい。層１３３０は、例えば複数の電池層又は他のエネルギー蓄積装置を備えてもよい。層１３３２は、更なる回路又はアンテナを備えてもよい。絶縁層１３２４がアンテナ層１３２６の上側にコーティングされてもよい。ここでもまた、コンタクトレンズ用ポリマーが組立体全体を封入している。レンズ１３４０は、図示のように、レンズ１３４４を形成するポリマー上に直接、実装されたアンテナ１３４２を備えており、絶縁層１３４８がアンテナ１３４２上に定置されている。集積回路１３４６が、例えばＲＦ受信機としてアンテナ１３４２に接続されてもよい。コンタクトレンズ用ポリマーは、組立体全体を封入している。
【００３０】
絶縁層１３１０、１３２４及び１３４８は、種々の方式で埋め込まれ得る。例えば、個別の部品、電池及び／又は集積回路などの構成要素への接続を可能にするために開口した状態に残される規定のパッドを除いて、回路基板上に、すべてのトレースを絶縁するはんだマスク層を実装することが一般的である。ダイスタック装置においては、ダイの取付け及びパッキングにおいて標準的に実施されているように、アンダーフィル又は他の接着剤若しくは封入剤が使用され得る。光学ポリマー上に直接、実現されたアンテナトレースを利用する設計の場合、半導体加工の業界で知られている標準的な堆積又はコーティング技術によって、絶縁層が堆積され得る。これらの手法のいずれも、パリレン（paralyne）コーティング、誘電堆積、浸漬コーティング、スピンコーティング又は塗装を含めて、更なる絶縁又は封入を受け得る。絶縁材料は、特定のトレース形状及び分離を考慮して、加えられる電磁場の存在下で十分な絶縁耐力を有さなければならない。
【００３１】
ここで図１３Ａを参照すると、絶縁材を上に備えた支持体上のアンテナトレースを含めて、複数の構成要素を有するコンタクトレンズ１３６０が横断面図で示されている。支持体１３６２は、回路基板、ダイスタック内に使用されるシリコン又は他の材料、光学プラスチック／ポリマー、又は光学及び金属トレースでの使用に好適な任意の他の支持材料を含めて、任意の好適な表面を備えてよい。アンテナトレース１３６４は、本明細書で説明したものなど、任意の好適な技術を利用して、支持体１３６２上に形成され得る。ワイヤ組立体として実装されるアンテナの場合、そのアンテナは、直接、支持体上に形成されなくてもよい。絶縁層１３６６が、アンテナトレース１３６４同士の間に、またアンテナトレース１３６４と周囲環境との間に電気的及び機械的絶縁をもたらしており、その周囲環境には、生体適合性ポリマー１３６８及び眼球環境１３７０が含まれ得るが、眼鏡環境１３７０は、レンズ１３６０と接触する涙膜及びその他同様のものが含まれる。絶縁層１３６６及び生体適合性ポリマー層１３６８はまた、アンテナトレース１３６４及び支持体１３６２に対し、化学的絶縁並びに機械的絶縁をももたらし得る。
【００３２】
アンテナと、高誘電率を持つ近接する物質又は様々な回路ノードに接続された近接する物体とが物理的に分離することは、アンテナの周波数応答、チューニング、及び効率に影響を及ぼし得る。寄生容量がループアンテナの周囲に分布して、性能が設計目標とは相当に異なるものになり得る。他の回路トレースは、寄生結合を回避するために、可能な限りアンテナトレースから遠ざけられるべきである。近接する物体及び物質の存在下でのアンテナを設計するために、電磁場シミュレーションが実施されるべきである。
【００３３】
ここで図１５を参照すると、アンテナトレース寄生結合を概略的に表現したものが示されている。アンテナトレース１５０２は、任意の好適な支持体１５００上に実装されてよく、この支持体１５００は、本明細書に記載したものなど、任意の好適な技術を利用した回路基板又はダイスタックを有し得る。基板１５００上に実装され、アンテナトレース１３０２に近接して設置された他の構成要素１５０６は、コンデンサ１５０４で表現される寄生容量によってアンテナトレース１５０２に結合し得る。前述した通り、当該技術分野では周知のように、この結合はアンテナ性能に相当に影響を及ぼし得る。しかしながら、この寄生結合は、アンテナトレース１５０２と他の構成要素１５０６との間の離隔距離１５０８を、距離によってあるいは遮蔽材を通して増加することによって低減され得る。
【００３４】
図１６Ａ及び１６Ｂは、図１５に関連して示した構想を表す概略図である。図１６Ａにおいて、回路基板１６１４上のアンテナトレース１６０２は、トレース１６０４、１６０６、１６０８及び１６１０、並びに電子部品１６１２に近接している。これらの導電トレース及び／又は電子部品の各々が、アンテナトレース１６０２に沿った寄生容量の分布の原因となり得る。したがって、１つの解決策が図１６Ｂに示されているが、ここでは、回路基板１６１４’上のアンテナトレース１６０２’はトレース１６０４’、１６０６’、１６０８’、及び１６１０’、並びに部品１６１４’から分離されており、それによって、寄生容量が低下し、アンテナ性能が改善される。
【００３５】
アンテナ又はアンテナシステムが、信号を受信するための手段として、信号を送信するための手段として、誘導結合の手段として、あるいはそれらの任意の組み合わせとして働き得る。アンテナの機能により、その設計及びその支援回路が決まる。例えば、受信機回路、送信機回路、誘導結合回路に、あるいはそれらの任意の組み合わせにアンテナが結合されてよい。基本的に、アンテナは、電磁波形を電気信号に、電気信号を電磁波形に、あるいは電気信号を異なる電気信号に変換する電気装置である。以下で、アンテナの異なる３つの用途及びそのアンテナに関連する回路について重点的に議論する。
【００３６】
留意すべき重要なこととして、後に記載し説明する回路は種々の方式で実装され得る。例示的な一実施形態において、回路は個別のアナログ部品を使用して実装され得る。別の例示的な実施形態において、回路は、集積回路又は集積回路と個別の部品との組み合わせで実装され得る。それに代わる更に別の例示的な実施形態において、回路又は特別な機能は、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラ上で稼働するソフトウェアによって実装され得る。
【００３７】
図５を参照すると、アンテナ５０２とそれに関連する無線受信機５００が示されている。無線受信機の電子回路５００は、アンテナ整合回路５０４と、受信機回路５０６と、コントローラ５０８と、アクチュエータ５１０と、電池５１２と、電力管理回路５１４とを備えている。この構成において、アンテナ５０２は、電磁信号５０１を受信するように、また受信した電気信号をアンテナ整合回路５０４に与えるように適合されている。アンテナ整合回路５０４は、電力伝送を最大化しかつ／又は負荷からの反射を最小化するために、電力源と負荷との間のインピーダンスを調和させるのに必要な、任意の好適な回路を備えてよい。本質的に、アンテナピンピーダンスは、アンテナ上の任意の点における電圧と電流との比であり、効率的な動作のためには、アンテナインピーダンスは負荷に整合されるべきであり、したがって整合回路が利用される。この場合、整合回路５０４は、無線及び回路設計の分野で知られているように、電力整合、雑音整合、又は他の整合条件を最適にすべく、アンテナ５０２と受信機回路５０６との間のインピーダンス整合をもたらすように適合されている。受信機回路５０６は、アンテナ５０２によって受信された変調信号を処理し、復調信号をコントローラ５０８に与えるのに必要な、任意の好適な回路を備えている。明確にする目的で、変調は、信号又は電磁波形の１つ又は２つ以上の特性を変化させることを含む。例えば、ある波形が、振幅変調（ＡＭ）されても、周波数変調（ＦＭ）されても、位相変調（ＰＭ）されてもよい。アナログ及びデジタル変調の他の形態も存在する。他方で復調は、変調搬送波から元の情報担持信号を抽出することを伴う。コントローラ５０８に命令を与えるのは、この復調された情報信号である。コントローラ５０８は、アクチュエータ５１０の状態又は動作を制御するために、復調信号に基づいて制御信号をアクチュエータ５１０に与える。この制御信号は、コントローラ（例えば、制御法則を実施するため）及び／又はコントローラに結合された任意の他の回路（例えば、フィードバック制御システムを実装するため、又は、センサーデータに基づく情報など、他の情報に基づいてアクチュエータの動作を修正するため）の内部状態に更に基づくものであってよい。電池５１２は、エネルギーを必要とする電子回路５００内のすべての部品、例えば能動部品に対する電気エネルギーの供給源となる。電力管理回路５１４は、電池５１２から電流を受け取り、その電流を調節するかあるいはその電流を調整して、電子回路５００内の他の能動回路による使用に好適な有効出力電圧を与えるように適合されている。コントローラ５０８はまた、受信機回路５０６又は受信機５００内の他の回路を制御するために利用されてもよい。アンテナ５０２は、本明細書で説明する１つ又は２つ以上の構成を備え得る。例えば、単巻ループアンテナ、多重巻ループアンテナ、スパイラルアンテナ、コイルアンテナ部分組立体、又はスタック形ダイ構成又は装置である。
【００３８】
当該技術分野で知られているように、アンテナと受信及び／又は送信回路との間の最適な電力伝送には、アンテナに与えられるインピーダンスと回路に与えられるインピーダンスとを整合することが必要となる。基本的に、最適な電力伝送は、アンテナ及び回路のインピーダンスのリアクタンス成分が相殺し、インピーダンスの抵抗成分が等しくなるときに生じる。最適な電力伝送の基準をそれぞれに満たす回路にアンテナを結合するために整合回路が導入されてもよく、それによって、最適な電力伝送をアンテナと回路との間に生じさせることが可能となる。それに代わって、回路における最大電流又は電圧など、異なるパラメータを最適化するために、異なる基準が選択されてもよい。整合回路は当該技術分野で周知であり、コンデンサ、インダクタ、及び抵抗器などの個別の回路部品を用いて、あるいは、所望のインピーダンス特性をもたらす、回路基板内のトレースなどの導電性構造を用いて実装され得る。
【００３９】
小型のＲＦループアンテナのインピーダンスは通常、２０ナノヘンリー〜５０ナノヘンリーであり、整合用部品の値（valves）は、コンデンサが０．５ピコファラッド〜１０ピコファラッド、インダクタが３ナノヘンリー〜５０ナノヘンリーの範囲内にある。非接触式充電コイルのインピーダンスは通常、１００ナノヘンリー〜５ナノヘンリーであり、それに関連する、回路を共振させるためのコンデンサは２０ピコファラッド〜１００ピコファラッドである。
【００４０】
アクチュエータ５１０は、任意の個数の好適な装置を備えてよい。例えば、アクチュエータ５１０は、任意のタイプの電気機械装置、例えばポンプ又はトランスデューサを備えてよい。アクチュエータはまた、電気装置、化学物質放出装置、又はそれらの任意の組み合わせを備えてよい。アクチュエータ５１０は、発光ダイオード若しくはダイオードアレイ又は任意の他の好適なディスプレイ若しくはユーザーインターフェイスなど、被制御装置で置き換えられてもよい。換言すれば、回路５００はアクチュエータ（能動的装置）を利用しても被制御装置（受動的装置）を利用してもよい。この文脈で用いられるとき、受動的装置とは、別の装置に出力しないかあるいは別の装置を制御しない装置であり、例えば、モーターなどのアクチュエータは能動的であるのに対して、ディスプレイ又はモニターは受動的である。対照的に、電子工学の用語においては、抵抗器、コンデンサ及びインダクタなどの受動的電子装置と、トランジスタなどの能動的装置とがある。能動的装置は、この文脈で用いられるとき、トランジスタなど、「動作性能」を変化させることが可能な装置である。
【００４１】
電池５１２は、電気エネルギーを貯蔵するための任意の好適な装置を備えてよい。例えば、電池５１２は、非充電式電気化学セル、充電式電気化学セル、貯蔵用電気化学セル、及び／又はコンデンサを含んでよい。それに代わる例示的な実施形態において、ＲＦエネルギー採取又は近接場誘導結合に関連して上で説明したように、電池が必要とされないこともある。それに代わって、機械的振動及び類似の手段が、電力を発生又は採取するために利用されてよい。
【００４２】
電力管理回路５１４は、電池５１２の出力を調整することに加えた多様な機能のために、更なる回路を備えてもよい。例えば、電力管理回路５１４は、充電量などの様々な電池パラメータを監視し、電池の過放電を防止し、電子回路５００の起動及び停止を管理するための回路を備えてもよい。
【００４３】
ここで図６を参照すると、アンテナ６０２とそれに関連する無線送信機又は無線送信機回路６００が示されている。無線送信機の電子回路６００は、アンテナ整合回路６０４と、送信機回路６０６と、コントローラ６０８と、電池６１０と、電力管理回路６１２と、センサー６１４とを備えている。この例示的な実施形態において、アンテナ６０２は、整合された送信電気信号を整合回路６０４から受信し、その送信電気信号に基づいて送信電磁信号６０１を同報又は放射するように適合されている。上述と同様に、信号処理の分野で当業者に知られているように、整合回路６０４は、電力整合、雑音整合、又は他の整合条件を最適にするために、アンテナ６０２と送信機回路６０６との間のインピーダンス整合をもたらすように構成され得る。アクチュエータと協働するのではなく、コントローラ６０８は、センサー６１４からセンサーデータ信号を受信するように結合及び構成されている。センサー６１４は、機械的センサー、化学的センサー、及び／又は電気的センサーを含めて、任意のタイプのセンサーを含んでよい。コントローラ６０８は、センサー６１４から得たセンサーデータ信号に基づいて、送信機回路６０６に送信データ信号を与える。送信データ信号は、コントローラ６０８の内部状態及び／又はコントローラ６０８に結合された他の回路の状態に更に基づいてもよい。前述と同様に、電池６１０は、エネルギーを必要とする部品（能動部品）のすべてに対し、電気位置エネルギーの供給源となる。ここでもまた、電力管理回路６１２は、電池６１０から電流を受け取るように、また回路６００内の他の能動部品に、調整された供給電圧を与えるように構成されている。アンテナ６０２は、本明細書で説明する１つ又は２つ以上の構成を備え得る。例えば、単巻ループアンテナ、多重巻ループアンテナ、スパイラルアンテナ、コイルアンテナ部分組立体、又はスタック形ダイ配列又は構成である。
【００４４】
図７は、非接触式充電受信機を備える電子回路７００を示している。電子回路７００は、整流回路７０２と、電池充電回路７０４と、電池７０６と、電力管理回路７０８と、コントローラ７１０と、アクチュエータ７１２とを備えている。二次誘導性回路７１４が整流回路７０２に結合されており、整流回路７０２に電力信号を与える。二次誘導性回路７１４は基本的には、一次回路（図示せず）からの電磁場によって電流を発生させる誘導性回路である。簡潔に言えば、整流回路が交流を直流に変換する。整流回路７０２は、基本的にはダイオードを使用して一方向に電流を流す、最も簡潔な形態で示されている。誘導性回路７１４はまた、コイルを備える最も簡潔な形態で示されており、そのコイルにて、電流が利用されて磁場が生成される。これらの回路のいずれも、特定の用途に何が必要であるかによって、更に複雑になり得る。当業者には、全波ブリッジ整流器を含めて、共振回路及び整流回路の代替的な多数の例示的な実施形態が認識されるであろうが、全波ブリッジ整流器は、整流の効率を改善し得る第２のタップを有するインダクタに結合されてもされなくてもよいが、基本的には同種又は類似の機能を実施する。整流回路７０２は、電力信号を整流して電池充電回路７０４に直流（ＤＣ）信号を与える。電池充電回路７０４は電池７０６に結合されており、電池７０６はまた、電力管理回路７０８に結合されており、電力管理回路７０８にエネルギーを与える。留意すべき重要なこととして、図は、電池充電回路と、電池と、電力管理回路とを結合する単一ノードにおける明確な接続を示しているが、スイッチとスイッチング回路網で１つ又は２つ以上の装置を選択的に結合する別の「管理電力経路」を用いた多様な実装形態が存在する。電力管理回路７０８は、調整された電圧の供給をコントローラ７１０及びアクチュエータ７１２に提供し得る。コントローラ７１０は更に、電力管理回路７０８からインジケータ信号を受信するように、また電力管理回路７０８に制御信号を与えるように構成され得る。コントローラ７１０は、アクチュエータ７１２にアクチュエータ制御信号を与える。動作中、電池充電回路７０４は、電池７０６の電池電圧と、整流回路７０２からの利用可能電圧とを検知し得る。利用可能電圧が電池電圧よりも高い場合、また電池電圧が所望の充電レベルに満たない場合、利用可能電圧が過度に低くなるか、あるいは電池電圧が所望の充電レベルに達するまで、電池充電回路７０４は電池を充電し得る。コントローラ７１０は、周期的にロー又はハイの電力状態に移行するように、また、電力管理回路７０８に命令して動作モードを変更し、アクチュエータ７１０を制御するように、内部状態機械又はマイクロプロセッサコア及びソフトウェアの制御下で動作し得る。電力管理回路７０８は電池電圧を検知し、インジケータ信号に、電池７０６の充電状態の指示を与え得る。コントローラ７１０の動作は、インジケータ信号に、したがって電池７０６の充電状態に依存し得る。二次誘導性回路７１４は、単巻ループアンテナ、多重巻ループアンテナ、スパイラルアンテナ構造、又はコイルアンテナ部分組立体のうちの１つ又は２つ以上を備えてよい。
【００４５】
ここで図８を参照すると、例示的な送信機と、図５に示すような受信機を備える例示的な光学レンズ組立体とが示されている。図示のように、全システム８００は、制御送信機８０２と光学レンズ組立体８０４とを備えている。制御送信機８０２は、アンテナ８０６と、送信機回路８０８と、電池８１０と、ユーザーインターフェイス８１２とを備えてよい。例えば、ユーザーインターフェイス８１２は、任意選択の構成要素であってもよい。アンテナ８０６は、本明細書で開示するものなど、任意の好適な装置を備えてよい。留意すべき重要なこととして、電池８１０は、充電式電池、非充電式電池、１つ又は２つ以上のコンデンサ、及び上述したようなＡＣアダプタと協働する電源を含めて、任意の好適な装置を備えてよい。ユーザーインターフェイス８１２は送信機回路８０８に結合されており、送信機回路８０８のステータスをユーザーが制御及び／又は観測するためのボタン又は類似の手段を設けてもよい。換言すれば、ユーザーインターフェイス８１２は、ボタン、タッチスクリーンディスプレイ、又は任意の他の既知の手段など、ユーザー又は操作者が送信機回路８０８に命令し送信機回路８０８と通信し得る任意の好適な手段を備えてよい。送信機回路８０８は、送信電磁信号８０１を同報するために、電気送信信号を発生させアンテナ８０１に与える。送信電磁信号８０１は、ユーザー／操作者によって与えられる制御情報に基づいてもよく、かつ／又は、送信機８０２の内部状態に基づいてもよい。光学レンズ組立体８０４はまた、アンテナ８１４と、図５の回路５００に相当に類似し得る電子回路８１６と、レンズ構造８１８とを備えてよく、このレンズ構造８１８にアンテナ８１４と電子回路８１６が組み込まれる。
【００４６】
図８は例示的な送信機と例示的な光学レンズ組立体とを示しているが、図９は、二次誘導性回路９０６及び電子回路９１４を含めて、例示的な非接触式充電システム９０２と例示的な光学レンズ組立体９０４とを示している。非接触式充電システム９０２は、一次誘導性回路９０８と、誘導性送信機回路９１０と、電池９１２とを備えている。電池９１２は、誘導性送信機回路９１０に対する電気位置エネルギーの供給源となる。誘導性送信機回路９１０は、一次回路９０８内に交番磁界を発生させるために、駆動信号を発生させ、一次誘導回路９０８に与える。一次誘導性回路９０８は、当該技術分野で周知のように、例えば、直列又は並列回路装置を用いて、任意の好適な設計を備え得る。光学レンズ組立体９０４は、二次回路９０６と電子回路９１４とを備えている。充電動作の間、二次回路９０６は、電子回路９１４に与えられる電流を誘起磁場が二次回路９０６内に誘起するように、一次回路９０８に磁気的に結合され得る。電子回路９１４は、回路７００（図７）に相当に類似した回路を備えてもよく、二次回路９０６は、本明細書で議論したものなど、任意のタイプのアンテナを備えてよい。電子回路９１４及び二次回路９０１は、本明細書で説明した例示的実施形態のいずれかなど、任意の好適な方式で光学レンズ組立体９１６に組み込まれ得る。
【００４７】
図９に示す充電システムは、種々の好適な装置に組み込まれ得る。図１０は、充電システムを組み込んだ例示的なコンタクトレンズケース１００２を示している。例示的なコンタクトレンズケース１００２は、レンズホルダー１００４と、回路基板１００６と、誘導性送信機回路１００８と、電源１０１０と、一次誘導性アンテナ構造１０１２とを備えている。コンタクトレンズ１０１４は、回路基板１０１６と、二次誘導性アンテナ構造１０１８とを備えている。レンズ１０１４は横向きに示されており、したがって光学構造は示されていない。動作の際、ユーザーは単純に、レンズホルダー１００４の中にレンズ１０１４を置く。レンズホルダー１００４は、最適に整列し、磁力線１００１によって示すように、二次誘導性アンテナ構造１０１８と一次誘導性アンテナ構造１０１２との間の、所望の程度の磁気結合を達成するような方式で付形されている。
【００４８】
通常、無線通信の場合、規制機関が許可する電力レベルが通信及びＲＦエネルギー採取に十分となる、約９００メガヘルツ及び２．４ギガヘルツの周波数範囲が存在する。そのような周波数帯は、８６６メガヘルツの欧州ＩＳＭバンド、９１５メガヘルツのＩＳＭバンド、及び２．４ギガヘルツのＩＳＭバンドとして知られている。電力伝送には、共通のＲＦＩＤバンドにて指定される約１３．５６メガヘルツの周波数により、比較的高度な許容電場強度と、小さな構造への効率的な結合を得るのに十分な高い周波数とが得られる。特定の用途に利用される公称周波数及び電力に関わらず、生物学的器官の上、中、又は付近で装置を使用するとき、様々なパラメータを安全のために調整することが必要となり得る。
【００４９】
エネルギー採取は、エネルギーが種々の外部供給源から抽出され、捕捉され、次いで利用のために貯蔵されるプロセスである。典型的な例がＲＦＩＤシステムであり、ＲＦＩＤシステムでは無線送信機がＲＦエネルギーを同報して遠隔装置に給電する。米国連邦通信委員会及び／又は他の同様の規制機関が、電力レベルを含めて送信に対する具体的な指針を示しており、この指針では、エネルギーの安全レベルを含めて様々な問題が扱われている。
【００５０】
それに代わる例示的実施形態において、付加的な電子装置を使用するのではなく、アンテナの通電及び遮断にレンズ自体が応答するレンズが構成され得る。例えば、図１４に示すアンテナ１４００は、アンテナ１４００が通電されているとき、レンズ１４０２がある特定の形状及び／又は外形を呈し、アンテナ１４００が遮断されているとき、レンズ１４０２が別の又は他の形状及び／又は外形を呈するように、レンズ１４０２に装着され得る。その操作は、圧電材料の使用法と類似したものとなり得る。アンテナ１４００は、レンズ１４０２に結合された外部電磁場によって通電されるときにアンテナに誘起される電流がアンテナを活性化させるように、電気光学レンズに直接接続されてもよい。基本的に、そのようなシステムを実現するのに必要となるのは、通常の送信電源と受信アンテナだけであり、その受信アンテナはコンタクトレンズの制約の中で実装され得る。好ましくは、付加的な同調構成要素を伴わずに、アンテナのみが必要となる。
【００５１】
留意すべき重要なこととして、種々のアンテナ設計及びそれに関連する回路が本発明によって利用され得る。本発明のアンテナは、他の要素の活性化を含め、視力矯正、治療薬及びフォトクロマティック減光剤（photochromatic diming）を分配すること、基板上の電池及び類似のエネルギー蓄積装置を充電すること、遠隔電源から絶えず給電され、エネルギー採取すること、レンズにかつ／又はレンズからデータを送信すること、並びに眼自体で検知することを含め、種々の用途に利用され得る。レンズへの及び／又はレンズからのデータの送信には、バイオメトリックデータを含めて、任意のタイプの情報が含まれ得る。
【００５２】
本明細書で説明するように、アンテナは、回路基板上のトレース、レンズに埋め込まれるかあるいはレンズ上に印刷された巻線、及びスタック形ダイ配列をなす層を含めて、種々の形態を取り得る。アンテナに、アンテナ関連の回路が結び付けられる。無線周波数の整合は、個別の部品、集積回路、集積受動装置、ＭＥＭＳチューナ及びスイッチで実現され得る。共振及び負荷構造は、負荷とＱ値とを規定する並行抵抗、直列及び／又は並列抵抗、並びに環境に適合する可同調構造を含む。
【００５３】
好ましく設計された任意のアンテナが、身体上で稼働し、利用可能な面積及び容積が限られた塩性の環境に埋め込まれるように設計される。したがって、モノポール及びダイポール並びに同様のアンテナは身体上又は塩水中では好ましくないので、小さな磁気ループ装置が好ましい。
【００５４】
本明細書に記載したいずれのアンテナ、例えばコイルも、加えて他のアンテナ設計も、当該技術分野で知られているように、寸法、効率、入力インピーダンス、帯域幅、及びマルチバンド利用を含め、性能を最適化するために、フラクタル設計を用いて実現され得る。本質的に、フラクタルアンテナとは、フラクタル自己相似設計を用いて、所与の全表面積又は容積内で電磁放射線を送信及び／又は受信できる材料の長さ又は周囲長を最大化する任意のアンテナ構造である。フラクタルアンテナは帯域幅が広く、複合共振するため、アンテナ同調ユニットは、フラクタルアンテナで使用する場合には一般に必要とされない。
【００５５】
本明細書に記載するように、また当該技術分野で知られているように、アンテナは、電磁波を送信及び／又は受信することによって機能する。いかなるアンテナ設計でも対処されなければならない種々の基本要因があり、それらの基本要因には、ゲイン、効率、インピーダンス、帯域幅、分極、指向性、及び放射パターンが含まれる。これらの要因はすべて重要であり、用途に応じて異なり得る。例えば、アンテナがコンタクトレンズにて利用される場合、アンテナは好ましくは、放射電力の大部分が眼の外に、そして頭部から離れて移動する指向性アンテナとして設計される。望ましい周波数及び帯域幅は、稼働率及び所望の機能性に応じて選択又は選定され得る。インピーダンス、すなわちアンテナの入力における電圧と電流の比もまた、特定の設計によって決定され得る。
【００５６】
最も実用的で好ましい実施形態であると考えられる内容が図示及び説明されているが、明らかなこととして、説明及び図示した特定の設計及び方法は、当業者には思いつくものであり、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく用いられ得るものである。本発明は、説明及び図示した特定の構造に限定されるものではないが、添付の特許請求の範囲に含まれ得るすべての修正形態に一致するものと見なされるべきである。
【００５７】
〔実施の態様〕
（１）  眼科用レンズ組立体であって、
眼の表面の内側と近位側の少なくとも一方に配置するように構成されたレンズであって、視力矯正と視力強化の少なくとも一方のために構成可能な光学ゾーンと、前記視力矯正及び視力強化を可能にするための１つ又は２つ以上の電子部品とを有する、レンズと、
前記１つ又は２つ以上の電子部品に作動的に結合された少なくとも１つのアンテナ装置であって、前記１つ又は２つ以上の電子部品との１方向又は２方向通信と電力伝送の少なくとも一方をもたらすための、アンテナ装置と、を備える、眼科用レンズ組立体。
（２）  前記レンズは、コンタクトレンズを含む、実施態様１に記載の眼科用レンズ組立体。
（３）  前記レンズは、眼内レンズを含む、実施態様１に記載の眼科用レンズ組立体。
（４）  前記レンズは、眼鏡レンズを含む、実施態様１に記載の眼科用レンズ組立体。
（５）  前記少なくとも１つのアンテナ装置は、１つ又は２つ以上の単巻ループアンテナを含む、実施態様１に記載の眼科用レンズ組立体。
（６）  前記１つ又は２つ以上の単巻ループアンテナはそれぞれ、導線コイルを備える、実施態様５に記載の眼科用レンズ組立体。
（７）  前記１つ又は２つ以上の単巻ループアンテナはそれぞれ、回路基板上の導電性トレースを備える、実施態様５に記載の眼科用レンズ組立体。
（８）  前記１つ又は２つ以上の単巻ループアンテナはそれぞれ、前記レンズのすぐ上にある導電性トレースを備える、実施態様５に記載の眼科用レンズ組立体。
（９）  前記１つ又は２つ以上の単巻ループアンテナはそれぞれ、スタック形ダイ構成に組み込まれた支持体上の導電性トレースを備える、実施態様５に記載の眼科用レンズ組立体。
（１０）  前記少なくとも１つのアンテナ装置は、１つ又は２つ以上の多重巻ループアンテナを含む、実施態様１に記載の眼科用レンズ組立体。
【００５８】
（１１）  前記１つ又は２つ以上の多重巻ループアンテナはそれぞれ、導線コイルを備える、実施態様１０に記載の眼科用レンズ組立体。
（１２）  前記１つ又は２つ以上の多重巻ループアンテナはそれぞれ、回路基板上の導電性トレースを備える、実施態様１０に記載の眼科用レンズ組立体。
（１３）  前記１つ又は２つ以上の多重巻ループアンテナはそれぞれ、前記レンズのすぐ上にある導電性トレースを備える、実施態様１０に記載の眼科用レンズ組立体。
（１４）  前記１つ又は２つ以上の多重巻ループアンテナはそれぞれ、スタック形ダイ構成に組み込まれた支持体上の導電性トレースを備える、実施態様１０に記載の眼科用レンズ組立体。
（１５）  前記少なくとも１つのアンテナ装置は、１つ又は２つ以上のスパイラルアンテナを含む、実施態様１に記載の眼科用レンズ組立体。
（１６）  前記１つ又は２つ以上のスパイラルアンテナはそれぞれ、導線コイルを備える、実施態様１５に記載の眼科用レンズ組立体。
（１７）  前記１つ又は２つ以上のスパイラルアンテナはそれぞれ、回路基板上の導電性トレースを備える、実施態様１５に記載の眼科用レンズ組立体。
（１８）  前記１つ又は２つ以上のスパイラルアンテナはそれぞれ、前記レンズのすぐ上にある導電性トレースを備える、実施態様１５に記載の眼科用レンズ組立体。
（１９）  前記１つ又は２つ以上のスパイラルアンテナはそれぞれ、スタック形ダイ構成に組み込まれた支持体上の導電性トレースを備える、実施態様１５に記載の眼科用レンズ組立体。
（２０）  前記少なくとも１つのアンテナ装置は、１つ又は２つ以上のタップポイントを備える、実施態様１に記載の眼科用レンズ組立体。
【００５９】
（２１）  前記少なくとも１つのアンテナ装置は、フラクタル設計を備える、実施態様１に記載の眼科用レンズ組立体。
（２２）  前記少なくとも１つのアンテナ装置を保護するように構成された絶縁層を更に備える、実施態様１に記載の眼科用レンズ組立体。
（２３）  レンズ組立体であって、
画像強調、画像捕捉及び視力矯正の少なくとも１つのための光学ゾーンと、画像強調、画像捕捉及び視力矯正を可能にするための１つ又は２つ以上の電子部品とを有するレンズと、
前記１つ又は２つ以上の電子部品に作動的に結合された少なくとも１つのアンテナ装置であって、前記１つ又は２つ以上の電子部品との１方向又は２方向通信と電力伝送の少なくとも一方をもたらすための、アンテナ装置と、を備える、レンズ組立体。
（２４）  レンズ組立体であって、
画像強調、画像捕捉及び視力矯正の少なくとも１つのための光学ゾーンを有するレンズと、
前記レンズと作動的に結合された少なくとも１つのアンテナ装置であって、前記少なくとも１つのアンテナ装置の通電及び遮断（de-energization）が、前記レンズの機械的変化を生じさせる、アンテナ装置と、を備える、レンズ組立体。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１３Ａ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【外国語明細書】
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