СПОСОБЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ, ВКЛЮЧАЮЩИХ В СЕБЯ ЦИКЛОИДАЛЬНО ОРИЕНТИРОВАННЫЕ ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СЛОИ
METHODS AND APPARATUS FOR OPHTHALMIC DEVICES, INCLUDING CYCLOID ORIENTED LIQUID CRYSTAL LAYERS

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА СМЕЖНЫЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент № 61/878723, поданной 17 сентября 2013 г.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область применения изобретения
Настоящее изобретение описывает устройство офтальмологической линзы с возможностью изменения оптических свойств и, более конкретно, в некоторых примерах осуществления - производство офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, использующей жидкокристаллические элементы.
2. Обсуждение смежной области
Традиционно офтальмологическая линза, такая как контактная или интраокулярная линза, обладает предварительно заданными оптическими характеристиками. Контактная линза, например, может предоставлять одну или более из следующих возможностей: коррекцию зрения; косметическое улучшение; и терапевтическое воздействие, но только в виде набора функций коррекции зрения. Каждая из перечисленных функций обусловлена определенной физической характеристикой линзы. По существу, конфигурация линзы с использованием светопреломляющих свойств позволяет корректировать характеристики зрения. Введение в материал линзы пигмента позволяет получить косметический эффект. Введение в линзу активного агента позволяет получить диагностическую и/или терапевтическую функциональность.
На сегодняшний день оптические характеристики офтальмологической линзы обусловлены ее физическими характеристиками. По существу, оптические свойства линзы определяют и затем внедряют в процессе ее изготовления, например, отливкой или токарной обработкой. После изготовления линзы ее оптические характеристики остаются постоянными. Однако для обеспечения аккомодации зрения для пользователя иногда может быть эффективно наличие более одной доступной оптической силы. В отличие от тех, кто пользуется очками и может менять очки для оптической коррекции, пользователи контактных либо интраокулярных линз до сих пор могли менять оптические характеристики, только прикладывая значительные усилия или используя очки в дополнение к контактным либо интраокулярным линзам.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Соответственно, настоящее изобретение включает в себя инновации, относящиеся к вставке с изменяемыми оптическими свойствами, использующей жидкокристаллические элементы, которая может обладать энергообеспечением, может быть включена в офтальмологическое устройство и имеет возможность изменять оптические свойства устройства. Примеры таких офтальмологических устройств могут включать в себя контактную линзу или интраокулярную линзу. Кроме того, здесь представлены способы и устройство для изготовления офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, использующей жидкокристаллические элементы. Ряд примеров осуществления также включает в себя литую силикон-гидрогелевую контактную линзу с жесткой или формуемой вставкой с энергообеспечением, которая дополнительно включает в себя часть с изменяемыми оптическими свойствами, причем вставка включена в офтальмологическую линзу биосовместимым образом. Формуемую вставку с энергообеспечением можно также поместить между двумя слоями независимо сформированного материала контактной линзы, такого как гидрогель.
Таким образом, настоящее изобретение включает в себя описание офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, устройства формирования офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, а также способов их производства. Источник энергии можно нанести или установить на вставку с изменяемыми оптическими свойствами, а вставку можно разместить вблизи первой части формы для литья и/или второй части формы для литья. Композицию, содержащую реакционную смесь мономера (далее - «реакционная смесь мономера»), помещают между первой частью формы для литья и второй частью формы для литья. Первую часть формы для литья располагают в непосредственной близости от второй части формы для литья, тем самым формируя полость линзы с несущей вставкой с энергообеспечением и по меньшей мере некоторым количеством реакционной смеси мономера в полости линзы; реакционную смесь мономера подвергают воздействию актиничного излучения для формирования офтальмологической линзы. Линзы формируют путем управления потоком актиничного излучения, которым облучают реакционную смесь мономера. В некоторых примерах осуществления край офтальмологической линзы или герметизирующий вставку слой содержит стандартные гидрогелевые составы для офтальмологической линзы. Примеры материалов с характеристиками, которые могут обеспечивать приемлемое сочетание со множеством материалов вставки, могут включать в себя, например, материалы семейства нарафилкона (включая нарафилкон A и нарафилкон B), семейства этафилкона (включая этафилкон A), галифилкон А и сенофилкон А.
Способы формирования вставки с изменяемыми оптическими свойствами, использующей жидкокристаллические элементы, и полученные вставки представляют собой важные аспекты различных примеров настоящего изобретения. В ряде примеров жидкий кристалл можно размещать между ориентирующими слоями, которые могут устанавливать ориентацию покоя жидкого кристалла. В некоторых примерах ориентирующие слои можно структурировать различным образом. Формирование структуры ориентирующих слоев можно выполнить таким образом, чтобы центрирование молекул ориентирующих слоев взаимодействовало с жидкокристаллическими молекулами с образованием плавно изменяющейся структуры циклоидального типа от первой ориентации в центре линзы до второй ориентации далее по радиальной оси, где эта структура повторяется. В некоторых примерах, период повторения структуры можно варьировать для различных целей, таких как сжатие структуры вдоль направления оси до зависимости второго порядка или параболического характера. Другие сжатия или расширения различных порядков в радиальном измерении могут быть возможными. Плавно изменяющуюся структуру можно классифицировать как циклоидальную структуру, и поскольку ориентация жидкокристаллических молекул может изменяться в плоскости поверхности, эффективный показатель преломления света, проходящего через слой или ориентированный материал, может быть относительно постоянным. Тем не менее, циклоидальная структура из молекул может взаимодействовать со светом различным образом и, в частности, может порождать дифференциальные фазовые сдвиги для света правовращающей по сравнению с левовращающей круговой поляризацией. Ориентирующие слои могут находиться в электрической связи с источником энергии посредством электродов, нанесенных на слои подложки, содержащие часть с изменяемыми оптическими свойствами. Электроды могут получать энергообеспечение через промежуточное соединение с источником энергии или непосредственно через компоненты, встроенные во вставку.
Подача питания на электродные слои может вызвать сдвиг в жидком кристалле от ориентации покоя, которая может быть упорядочена в циклоидальную структуру, причем эта структура может называться структурой линзы с дифракционной волновой пластиной, до ориентации с энергообеспечением, в которой циклоидальная структура может отсутствовать. В примерах осуществления, использующих два уровня подачи питания, запитанный и незапитанный, жидкий кристалл имеет только одну ориентацию с энергообеспечением. Структура волновой пластины может быть сформирована в тонкие слои из жидкокристаллического материала с толщинами менее чем длина волны видимого света.
Результирующее центрирование и ориентация молекул воздействуют на свет, проходящий через жидкокристаллический слой, вызывая, таким образом, изменение во вставке с изменяемыми оптическими свойствами. Например, рефракционные или дифракционные свойства, получаемые в результате центрирования и ориентации, могут влиять на падающий свет. Кроме того, эффект может включать в себя изменение поляризации света или влиять на фазу света в зависимости от поляризации. Некоторые примеры могут включать в себя вставку с изменяемыми оптическими свойствами, в которой подача питания изменяет фокальные характеристики линзы.
В некоторых примерах жидкокристаллический слой может быть образован способом, при помощи которого вызывают полимеризацию полимеризуемой смеси, содержащей молекулы жидких кристаллов. Мономер(-ы), используемый(-ые) для образования полимерного матрикса, сами по себе могут содержать присоединенные жидкокристаллические части. Путем управления полимеризацией и введения молекул жидкого кристалла, не присоединенных к мономерным соединениям, можно сформировать матрикс из участков поперечно сшитого полимера, который будет включать в себя участки, где находятся отдельные молекулы жидких кристаллов. Терминологически, такую комбинацию поперечно сшитых полимеризованных молекул с внедренными в промежутки молекулами жидких кристаллов можно назвать сетевой конфигурацией. Ориентирующие слои могут контролировать центрирование молекул жидких кристаллов, прикрепленных к мономеру, таким образом, чтобы сеть из полимеризованного материала была центрирована с направляющими ориентирующими слоями. В некоторых примерах может присутствовать плавно изменяющаяся структура, формируемая различными способами в ориентирующие слои, которые затем могут воздействовать на молекулы жидких кристаллов или сети из жидкокристаллического материала с образованием циклоидальных структур. Присоединенные молекулы жидких кристаллов при полимеризации фиксируются в определенной ориентации, однако молекулы жидких кристаллов, внедренные в промежутки, могут свободно менять свою ориентацию в пространстве. При отсутствии внешнего воздействия свободные молекулы жидких кристаллов будут иметь центрирование, зависящее от матрикса центрированных молекул жидких кристаллов.
Соответственно, в некоторых примерах офтальмологическое устройство может быть сформировано путем введения вставки с изменяемыми оптическими свойствами, содержащей молекулы жидких кристаллов, внутрь офтальмологического устройства. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами может содержать по меньшей мере часть, которая может располагаться в оптической зоне офтальмологического устройства. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами может содержать переднюю часть вставки и заднюю часть вставки. В некоторых примерах молекулы жидких кристаллов могут быть выстроены в структуру по меньшей мере в первой части вставки с изменяемыми оптическими свойствами, которая изменяется в циклоидальной последовательности. Также может быть показано, что ориентация главных осей показателя преломления по меньшей мере в первой части оптической вставки может изменяться с циклоидальным характером. Местоположения в ориентации жидкого кристалла, выстроенные вдоль радиальной оси по меньшей мере в первой части оптической вставки, могут иметь параболическую зависимость от радиального измерения. Местоположения центрирования по радиальной оси могут также называться местоположениями циклоидальных максимумов и могут быть устроены таким образом, что их местоположение относительно центра линзы может иметь главным образом параболическую зависимость от радиального расстояния или радиального измерения, а в некоторых примерах местоположение циклоидальных максимумов в циклоидальной структуре может иметь параболическую зависимость и параметрическую зависимость более высокого порядка от радиального расстояния от центра оптического устройства.
Любая или обе поверхности передней и задней части вставки могут быть искривлены различным образом, при этом в некоторых примерах радиус кривизны задней поверхности передней части вставки может почти совпадать с радиусом кривизны передней поверхности задней части вставки. В альтернативном способе описания, в некоторых примерах, передний элемент вставки может иметь поверхность с первой кривизной, а задний элемент вставки может иметь вторую поверхность со второй кривизной. В некоторых примерах первая кривизна может быть приблизительно такой же, как и вторая кривизна. Источник энергии можно включить в состав линзы и в состав вставки, а в некоторых примерах источник энергии можно разместить таким образом, чтобы по меньшей мере некоторая его часть находилась в неоптической зоне устройства.
В некоторых примерах слой с циклоидальной структурой, содержащий жидкокристаллический материал, может иметь способность вызывать оптический эффект, дополняющий эффект разных радиусов на поверхностях вставки. В некоторых примерах слой с циклоидальной структурой может принимать искривленную форму.
В некоторых примерах офтальмологическое устройство может представлять собой контактную линзу. В некоторых примерах офтальмологическое устройство может представлять собой интраокулярную линзу.
В некоторых примерах вставка офтальмологического устройства может содержать электроды, выполненные из различных материалов, включая прозрачные материалы, такие как оксид индия и олова (ITO), графен и оксиды графена в качестве примеров, не имеющих ограничительного характера. Первый электрод может быть размещен в непосредственной близости от задней поверхности переднего криволинейного элемента, при этом второй электрод может располагаться в непосредственной близости от передней поверхности заднего криволинейного элемента. Когда к первому и второму электродам прикладывают электрический потенциал, в жидкокристаллическом слое, размещенном между электродами, может образоваться электрическое поле. Приложение электрического поля к жидкокристаллическому слою может вызвать физической центрирование свободных молекул жидких кристаллов, находящихся в слое, с электрическим полем. В некоторых примерах свободные молекулы жидких кристаллов могут располагаться на промежуточных участках полимерной сети, а в некоторых примерах главная полимерная цепь может содержать химически связанные молекулы жидких кристаллов, которые можно центрировать в процессе полимеризации при помощи ориентирующих слоев. Когда молекулы жидкого кристалла центрируются с электрическим полем, такое центрирование может вызвать изменение оптических характеристик, при котором световой луч может восприниматься как проходящий через слой, содержащий молекулы жидких кристаллов, и может удалять циклоидальное структурирование. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, можно привести изменение коэффициента преломления, вызванное изменением центрирования. В некоторых примерах изменение оптических свойств может повлечь за собой изменение фокальных свойств линзы, которая содержит слой, содержащий молекулы жидких кристаллов, и может вызвать устранение циклоидального характера слоя.
В некоторых примерах описываемые офтальмологические устройства могут включать в себя процессор.
В некоторых примерах описываемые офтальмологические устройства могут включать в себя электрическую схему. Электрическая схема может контролировать или направлять электрический ток для обеспечения его протекания через офтальмологическое устройство. Электрическая схема может управлять электрическим током для обеспечения его протекания от источника энергии к первому или второму электродным элементам.
В некоторых вариантах осуществления устройство-вставка может содержать не только передний элемент вставки и задний элемент вставки. Между передней частью вставки и задней частью вставки можно размещать промежуточную часть или части. Например, слой, содержащий жидкий кристалл, может располагаться между передним элементом вставки и промежуточным элементом. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами может содержать по меньшей мере часть, которая может располагаться в оптической зоне офтальмологического устройства. Любая или обе поверхности передней, промежуточной и задней части вставки могут быть искривлены различным образом, при этом в некоторых примерах радиус кривизны задней поверхности передней части вставки может почти совпадать с радиусом кривизны передней поверхности промежуточной части вставки. Источник энергии можно включить в состав линзы и в состав вставки, а в некоторых примерах источник энергии можно разместить таким образом, чтобы по меньшей мере некоторая его часть находилась в неоптической зоне устройства.
Вставка с передней частью вставки, задней частью вставки и по меньшей мере первой промежуточной частью вставки может содержать по меньшей мере первую молекулу жидкого кристалла, и молекула или молекулы жидкого кристалла также могут находиться на участках полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом. В некоторых примерах может присутствовать плавно изменяющаяся структура, формируемая различными способами в ориентирующие слои, которые затем могут воздействовать на молекулы жидких кристаллов или сети из жидкокристаллического материала с образованием циклоидальных структур. В некоторых примерах циклоидальных структур местоположения в ориентации жидкого кристалла, центрированные по радиальной оси по меньшей мере в первой части оптической вставки, могут иметь параболическую зависимость от радиального измерения. Циклоидальная структура может иметь главным образом параболическую зависимость от радиального расстояния, а в некоторых примерах циклоидальная структура может иметь параболическую и параметрическую зависимость более высокого порядка от радиального расстояния от центра оптического устройства.
В некоторых примерах передняя часть вставки, задняя часть вставки и по меньшей мере первая промежуточная часть вставки офтальмологического устройства может представлять собой контактную линзу.
В некоторых примерах вставка офтальмологического устройства с передней частью вставки, задней частью вставки и по меньшей мере первой промежуточной частью вставки может содержать электроды, изготовленные из различных материалов, включая прозрачные материалы, такие как оксид индия и олова (ITO) в качестве примера, не имеющего ограничительного характера. Первый электрод может располагаться в непосредственной близости от задней поверхности переднего криволинейного элемента, при этом второй электрод может находиться в непосредственной близости от передней поверхности промежуточной части. Когда к первому и второму электродам прикладывают электрический потенциал, в жидкокристаллическом слое, размещенном между электродами, может образоваться электрическое поле. Приложение электрического поля к жидкокристаллическому слою может вызвать физическое центрирование молекул жидких кристаллов, находящихся в слое, с электрическим полем. В некоторых примерах молекулы жидких кристаллов могут располагаться на участках полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом. Когда молекулы жидких кристаллов центрируются в направлении электрического поля, такое центрирование может вызвать изменение оптических характеристик, при котором световой луч может восприниматься как проходящий через слой, содержащий молекулы жидких кристаллов. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, можно привести изменение коэффициента преломления, вызванное изменением центрирования. В некоторых примерах изменение оптических характеристик может привести к изменению фокальных свойств линзы, содержащей слой с молекулами жидких кристаллов.
В некоторых примерах промежуточная часть может содержать множество частей, соединенных вместе.
В некоторых примерах, где устройство-вставка может состоять из передней части вставки, задней части вставки и промежуточной части или частей, слой, содержащий жидкий кристалл, может располагаться между передней частью вставки и промежуточной частью или между промежуточной частью и задней частью вставки. Кроме того, поляризационный элемент также может размещаться внутри устройства-вставки с изменяемыми оптическими свойствами. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами может содержать по меньшей мере часть, которая может располагаться в оптической зоне офтальмологического устройства. Любая или обе поверхности передней, промежуточной и задней части вставки могут быть искривлены различным образом, при этом в некоторых примерах радиус кривизны задней поверхности передней части вставки может почти совпадать с радиусом кривизны передней поверхности промежуточной части вставки. Источник энергии можно включить в состав линзы и в состав вставки, а в некоторых примерах источник энергии можно разместить таким образом, чтобы по меньшей мере некоторая его часть находилась в неоптической зоне устройства.
В некоторых примерах можно ссылаться на поверхности внутри вставки с изменяемыми оптическими свойствами, а не на части. В некоторых примерах можно сформировать устройство офтальмологической линзы, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться внутри устройства офтальмологической линзы, причем по меньшей мере часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться в оптической зоне устройства линзы. Данные примеры могут включать в себя криволинейную переднюю поверхность и криволинейную заднюю поверхность. В некоторых примерах передняя поверхность и задняя поверхность могут быть выполнены с возможностью образования по меньшей мере одной камеры. Устройство офтальмологической линзы также может включать в себя источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере на участке, содержащем неоптическую зону. Устройство офтальмологической линзы также может включать в себя слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри камеры, причем слой включает в себя участки жидкокристаллического материала, ориентированные в циклоидальную структуру в плоскости локальной поверхности линзы. Устройство офтальмологической линзы также может включать в себя слой, где местоположения в ориентации жидкого кристалла, центрированные по радиальной оси по меньшей мере в первой части оптической вставки, могут иметь параболическую зависимость от радиального измерения.
В некоторых примерах можно сформировать устройство контактной линзы, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться внутри устройства офтальмологической линзы, причем по меньшей мере часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться в оптической зоне устройства линзы. Данные примеры могут включать в себя криволинейную переднюю поверхность и криволинейную заднюю поверхность. В некоторых примерах передняя поверхность и задняя поверхность могут быть выполнены с возможностью образования по меньшей мере первой камеры. Устройство контактной линзы также может включать в себя слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри камеры, причем этот слой включает в себя участки жидкокристаллического материала, выстроенные в циклоидальном порядке.
В некоторых примерах можно сформировать устройство контактной линзы, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться внутри устройства офтальмологической линзы, причем по меньшей мере часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться в оптической зоне устройства линзы. Устройство контактной линзы также может содержать слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри камеры, причем этот слой включает в себя участки жидкокристаллического материала, центрированного в циклоидальную структуру, и причем по меньшей мере первая поверхность слоя может быть криволинейной.
В некоторых примерах можно сформировать устройство офтальмологической линзы, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться внутри устройства офтальмологической линзы, причем по меньшей мере часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться в оптической зоне устройства линзы. Данные примеры могут включать в себя криволинейную переднюю поверхность и криволинейную заднюю поверхность. В некоторых примерах первая криволинейная передняя поверхность и первая криволинейная задняя поверхность могут быть выполнены с возможностью формирования по меньшей мере первой камеры. Вторая криволинейная передняя поверхность и вторая криволинейная задняя поверхность могут быть выполнены с возможностью формирования по меньшей мере второй камеры. Устройство офтальмологической линзы также может включать в себя слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри первой камеры, причем этот слой включает в себя участки жидкокристаллического материала, выстроенные в циклоидальном порядке. Устройство офтальмологической линзы также может включать в себя источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере на участке, содержащем неоптическую зону. В некоторых примерах офтальмологическая линза может представлять собой контактную линзу. В некоторых примерах офтальмологическая линза может представлять собой интраокулярную линзу.
В некоторых примерах можно сформировать устройство контактной линзы, в котором вставка с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться внутри устройства офтальмологической линзы, причем по меньшей мере часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами может располагаться в оптической зоне устройства линзы. Контактная линза может включать в себя криволинейную первую переднюю поверхность и криволинейную первую заднюю поверхность, причем первая передняя поверхность и первая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере первой камеры. Контактная линза также может содержать первый слой электродного материала в непосредственной близости от задней поверхности первой криволинейной передней поверхности. Контактная линза также может содержать второй слой электродного материала в непосредственной близости от передней поверхности первого заднего криволинейного элемента. Контактная линза также может включать в себя первый слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри первой камеры, причем слой включает в себя участки жидкокристаллического материала, выстроенные в структуру, в которой показатель преломления через по меньшей мере первую часть вставки с изменяемыми оптическими свойствами изменяется с радиальной зависимостью и в которой первый слой, содержащий жидкокристаллический материал, изменяет свой показатель преломления, влияющий на луч света, пересекающий первый слой жидкокристаллического материала, когда между первым слоем электродного материала и вторым слоем электродного материала прикладывают электрический потенциал. Устройство контактной линзы дополнительно может включать в себя вторую криволинейную переднюю поверхность и вторую криволинейную заднюю поверхность, причем вторая передняя поверхность и вторая задняя поверхность выполнены с возможностью формирования по меньшей мере второй камеры. Устройство контактной линзы также может содержать третий слой электродного материала в непосредственной близости от задней поверхности второй криволинейной передней поверхности и четвертый слой электродного материала в непосредственной близости от передней поверхности второго заднего криволинейного элемента. Также может быть включен второй слой, содержащий жидкокристаллический материал, расположенный внутри второй камеры, причем этот слой включает в себя участки жидкокристаллического материала, центрированные в циклоидальном порядке, и причем второй слой, содержащий жидкокристаллический материал, изменяет свой показатель преломления, влияющий на луч света, пересекающий первый слой жидкокристаллического материала, когда между третьим слоем электродного материала и четвертым слоем электродного материала прикладывают электрический потенциал. Введение электрического потенциала через слои электродного материала может стереть циклоидальную структуру в жидкокристаллическом слое вблизи электродов. Контактная линза также может включать в себя источник энергии, встроенный во вставку по меньшей мере на участке, содержащем неоптическую зону. Контактная линза также может включать в себя электрическую схему, содержащую процессор, причем электрическая схема управляет потоком электрической энергии, идущим от источника энергии к одному или более из первого, второго, третьего или четвертого электродных слоев. Кроме того, вставка с изменяемыми оптическими свойствами для контактной линзы также может изменять фокальные свойства офтальмологической линзы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Указанные выше и прочие характеристики и преимущества настоящего изобретения наглядно представлены в следующем более подробном описании предпочтительных примеров настоящего изобретения, проиллюстрированных с помощью прилагаемых чертежей.
На Фиг. 1 представлен пример компонентов устройства узла формы для литья, которые могут быть подходящими для реализации некоторых примеров настоящего изобретения.
На Фиг. 2А и 2В представлен пример осуществления офтальмологической линзы с энергообеспечением и вставкой с изменяемыми оптическими свойствами.
На Фиг. 3 представлен вид в поперечном разрезе варианта осуществления устройства офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из циклоидально ориентированного жидкого кристалла.
На Фиг. 4A и 4B представлен пример взаимодействия ориентирующих слоев, которые могут ориентировать молекулы жидких кристаллов в плоскости поверхности, но с различными осевыми ориентациями.
На Фиг. 5A представлен пример дифракционной волновой пластины согласно настоящему описанию.
На Фиг. 5B представлен пример взаимодействия компонентов света с круговой поляризацией и дифракционных волновых пластин.
На Фиг. 5C представлен пример линзы с дифракционной волновой пластиной и модель для превращения примера дифракционной волновой пластины в пример линзы с дифракционной волновой пластиной.
На Фиг. 5D представлена структура, которая может возникнуть, когда линзу типа, изображенного на Фиг. 5C, помещают между скрещенными поляризаторами.
На Фиг. 5E показано, как линза с циклоидальной волновой пластиной может функционировать при различной поляризации света.
На Фиг. 5F представлен крупный план поперечного сечения примера вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в которой часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из циклоидально ориентированных жидкокристаллических слоев в состоянии без энергообеспечения.
На Фиг. 5G представлен крупный план поперечного сечения примера вставки с изменяемыми оптическими свойствами, в которой часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из жидкокристаллических слоев в состоянии с энергообеспечением.
На Фиг. 6A представлены аспекты, связанные со способами и устройством, которые можно использовать для образования линз с циклоидальными волновыми пластинами.
На Фиг. 6B представлен альтернативный вариант осуществления линзы с изменяемыми оптическими свойствами, содержащей вставку, в которой части с изменяемыми оптическими свойствами могут быть образованы из линзы с циклоидальной волновой пластиной, участков молекул жидких кристаллов между элементами вставки особой формы и поляризационными слоями.
На Фиг. 7 представлены стадии способа для формирования офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, которая может быть образована из циклоидально центрированных участков молекул жидких кристаллов между элементами вставки особой формы.
На Фиг. 8 представлен пример компонентов устройства для помещения вставки с изменяемыми оптическими свойствами, образованной из циклоидально центрированных участков молекул жидких кристаллов между элементами вставки особой формы, в часть формы для литья офтальмологической линзы.
На Фиг. 9 представлен процессор, который можно использовать для реализации некоторых примеров настоящего изобретения.
На Фиг. 10 представлен вид в поперечном разрезе варианта осуществления устройства офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, в котором часть с изменяемыми оптическими свойствами может быть образована из циклоидально ориентированного жидкого кристалла.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение включает в себя способы и устройство, предназначенные для производства офтальмологической линзы со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, причем часть с изменяемыми оптическими свойствами образована из жидкого кристалла или композитного материала, который сам содержит жидкокристаллические элементы. Кроме того, настоящее изобретение включает в себя офтальмологическую линзу со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, образованной из жидкого кристалла, встроенного в офтальмологическую линзу.
В соответствии с настоящим изобретением, сформирована офтальмологическая линза, содержащая встроенную вставку и источник энергии, такой как электрохимический элемент или аккумуляторная батарея в качестве средства для хранения энергии. В некоторых примерах материалы, содержащие источник энергии, можно герметизировать и изолировать от среды, в которую помещают офтальмологическую линзу. В некоторых примерах источник энергии может включать в себя электрохимический элемент, который можно использовать в первичной схеме или в схеме с перезарядкой.
Для изменения оптической части можно использовать регулирующее устройство, управляемое пользователем. Регулирующее устройство может включать в себя, например, электронное или пассивное устройство для увеличения или уменьшения напряжения на выходе или для подключения или отключения источника энергии. Некоторые примеры также могут включать в себя автоматизированное регулирующее устройство для изменения части с изменяемыми оптическими свойствами с помощью автоматизированного устройства в соответствии с измеренным параметром или данными, введенными пользователем. Пользователь может вводить данные, например, с помощью переключателя, управляемого беспроводным устройством. Беспроводное управление может включать в себя, например, радиочастотное управление, электромагнитное переключение, световое излучение с упорядоченной структурой и индуктивное переключение. В других примерах активация может происходить в ответ на воздействие биологической функции или в ответ на показания датчика внутри офтальмологической линзы. В других примерах, не имеющих ограничительного характера, активация может происходить также в результате изменения освещенности окружающей среды.
Изменение оптической силы происходит тогда, когда электрические поля, создаваемые подачей питания к электродам, вызывают перецентрирование внутри жидкокристаллического слоя, сдвигая, таким образом, молекулы из ориентации покоя в ориентацию с энергообеспечением. В других альтернативных примерах изобретения могут использоваться другие эффекты, вызванные изменением жидкокристаллических слоев за счет подачи питания к электродам, например, изменением состояния поляризации света, в частности, вращением плоскости поляризации.
В некоторых примерах с жидкокристаллическими слоями в неоптической зоне офтальмологической линзы могут присутствовать элементы с энергообеспечением, в то время как другие примеры не требуют подачи питания. В примерах, не требующих подачи питания, жидкий кристалл изменяется пассивно в результате воздействия какого-либо внешнего фактора, например, температуры окружающей среды или естественного освещения.
Альтернативный пример может предусматривать вариант, при котором физические элементы линзы, содержащие жидкокристаллические слои, меняют свою форму таким образом, чтобы обеспечивать изменение фокальных свойств. Затем электрически регулируемый показатель преломления жидкокристаллического слоя можно использовать для внесения изменений в фокальные характеристики линзы в зависимости от прилагаемого электрического поля в жидкокристаллическом слое за счет применения электродов. Показатель преломления жидкокристаллического слоя может называться эффективным показателем преломления, при этом каждую обработку, относящуюся к показателю преломления, можно рассматривать в равной мере как относящуюся к эффективному показателю преломления. Эффективный показатель преломления может быть получен, например, в результате наложения множества участков с различными показателями преломления. В некоторых примерах эффективным аспектом может быть среднее значение вкладов различных участков, в то время как в других примерах эффективным аспектом может быть наложение зональных или молекулярных эффектов на падающий свет. Форма, которую придает жидкокристаллическому слою передняя поверхность оболочки, и форма, которую придает жидкокристаллическому слою задняя поверхность оболочки, могут определять фокальные свойства системы с точностью до первого порядка. В том, что касается рефракционных свойств жидкокристаллического слоя, структурирование этих рефракционных свойств может придавать линзе дифракционные свойства, которые используются для эффективного изменения фокальных свойств линзы.
В следующих разделах будет приведено подробное описание примеров настоящего изобретения. Описания как предпочтительных, так и альтернативных примеров являются только примерами. Предполагается, что специалистам в данной области будут понятны возможности создания модификаций и других вариантов осуществления изобретения. Поэтому следует учитывать, что область, охватываемая настоящим изобретением, не ограничивается приведенными примерами.
СПИСОК ТЕРМИНОВ
В данном описании и в формуле изобретения, которые относятся к настоящему изобретению, могут встречаться различные термины, для которых будут применимы представленные ниже определения.
Ориентирующий слой: в настоящем документе относится к слою, смежному с жидкокристаллическим слоем, воздействующему и центрирующему ориентацию молекул внутри жидкокристаллического слоя. Результирующее центрирование и ориентация молекул могут воздействовать на свет, проходящий через жидкокристаллический слой. Например, рефракционные свойства, получаемые в результате центрирования и ориентации, могут влиять на падающий свет. Кроме того, такое воздействие может включать в себя эффект нарушения поляризации света.
Циклоидальный: в настоящем документе циклоидальный относится к структуре ориентации оптической оси, напоминающую структуру ориентации отрезка линии, соединяющего противоположные точки на круге, когда круг движется по поверхности. В настоящем документе циклоидальный также относится к кривым, полученным из математических преобразований, таких как преобразования линейного или нелинейного сжатия или расширения, вращательные преобразования и т.п., произведенных над структурой отрезка линии, соединяющего противоположные точки на круге, когда круг движется по поверхности.
Электрическая связь: в настоящем документе относится к состоянию под воздействием электрического поля. В случае использования проводящих материалов воздействие происходит в результате протекания электрического тока или приводит к протеканию электрического тока. При использовании других материалов воздействие, такое как стремление ориентировать постоянные и индуцированные дипольные молекулы вдоль линий поля, вызывает поле электрического потенциала.
С энергообеспечением: в настоящем документе относится к состоянию способности поставлять электрический ток или аккумулировать электрическую энергию.
Ориентация с энергообеспечением: в настоящем документе относится к ориентации молекул жидкого кристалла при воздействии на них потенциального поля, подключенного к источнику энергии. Например, устройство, содержащее жидкие кристаллы, может иметь одну ориентацию с энергообеспечением, если источник работает только в режиме вкл. и выкл. В других примерах ориентация с энергообеспечением может изменяться по мере приложения различных величин энергии.
Энергия: в настоящем документе относится к способности физической системы к выполнению работы. В рамках настоящего изобретения многие применения могут относиться к указанной способности выполнения электрических действий при проведении работы.
Источник питания: в настоящем документе относится к устройству, выполненному с возможностью поставлять энергию или приводить биомедицинское устройство в состояние с энергообеспечением.
Устройство сбора энергии: в настоящем документе относится к устройству, выполненному с возможностью извлекать энергию из окружающей среды и преобразовывать ее в электрическую энергию.
Промежутки и промежуточный: в настоящем документе относятся к участкам в пределах границ полимерного слоя с сетевой структурой, которые не заняты частями полимера и в которых могут располагаться другие атомы или молекулы. Как правило, в настоящем документе, молекула жидкого кристалла может сама отчасти занимать участок внутри полимера с сетевой структурой, и пространство, которое при этом занимает указанный жидкий кристалл, может быть отнесено к промежуткам.
Интраокулярная линза: в настоящем документе относится к офтальмологической линзе, вставленной в глаз.
Линзообразующая смесь, или реакционная смесь, или реакционная смесь мономера (РСМ): в настоящем документе относится к мономерному или форполимерному материалу, который можно полимеризовать и поперечно сшить или поперечно сшить с образованием офтальмологической линзы. Различные примеры могут включать в себя линзообразующие смеси с одной или более добавками, такими как: УФ-блокаторы, красители, фотоинициаторы или катализаторы и другие добавки, которые могут понадобиться в составе офтальмологических линз, таких как контактные или интраокулярные линзы.
Линзообразующая поверхность: в настоящем документе относится к поверхности, используемой для литья линзы. В некоторых примерах любая такая поверхность может иметь оптическое качество поверхности, что означает, что данная поверхность является достаточно гладкой и образована таким образом, чтобы поверхность линзы, формируемой путем полимеризации линзообразующей смеси в контакте с формирующей поверхностью, была оптически приемлемого качества. Кроме того, в некоторых примерах линзообразующая поверхность может иметь такую геометрию, которая необходима для придания поверхности линзы желаемых оптических характеристик, включая, например, коррекцию сферических, асферических и цилиндрических аберраций, коррекцию аберраций волнового фронта и коррекцию топографии роговицы.
Жидкий кристалл: в настоящем документе относится к состоянию вещества, обладающего свойствами между стандартной жидкостью и твердым кристаллом. Жидкий кристалл невозможно рассматривать как твердое вещество, но его молекулы показывают определенную степень центрирования. Используемый в настоящем документе термин «жидкий кристалл» не ограничивается конкретной фазой или структурой, но такой жидкий кристалл может иметь конкретную ориентацию покоя. Ориентацией и фазами жидкого кристалла можно манипулировать с помощью внешних воздействий, таких как температура, магнетизм или электричество, в зависимости от класса жидкого кристалла.
Литий-ионный элемент: в настоящем документе относится к электрохимическому элементу, в котором электрическая энергия вырабатывается в результате перемещения ионов лития через элемент. Данный электрохимический элемент, как правило, называемый аккумуляторной батареей, в своей типичной форме может быть перезапитан или перезаряжен.
Несущая вставка или вставка: в настоящем документе относится к формуемой или жесткой подложке, способной поддерживать источник энергии внутри офтальмологической линзы. В некоторых примерах несущая вставка также включает в себя одну или более частей с изменяемыми оптическими свойствами.
Форма для литья: в настоящем документе относится к жесткому или полужесткому объекту, который можно использовать для формирования линз из неполимеризованных составов. Некоторые предпочтительные формы для литья состоят из двух частей - передней криволинейной поверхности и задней криволинейной поверхности формы для литья.
Офтальмологическая линза, или линза: в настоящем документе относится к любому офтальмологическому устройству, расположенному в или на глазу. Данные устройства могут обеспечивать оптическую или косметическую коррекцию или модификацию. Например, термин «линза» может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или другому аналогичному устройству, которое используют для коррекции или модификации зрения, либо для косметического улучшения физиологии глаза (например, изменения цвета радужной оболочки) без снижения зрения. В некоторых примерах предпочтительные линзы, составляющие предмет настоящего изобретения, представляют собой мягкие контактные линзы, выполненные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые включают в себя, например, силикон-гидрогели и фтор-гидрогели.
Оптическая зона: в настоящем документе относится к области офтальмологической линзы, через которую смотрит пользователь офтальмологической линзы.
Оптическая сила: в настоящем документе относится к выполненной работе или переданной энергии за единицу времени.
Перезаряжаемый или перезапитываемый: в настоящем документе относится к возможности быть восстановленным до состояния с более высокой способностью к выполнению работы. В рамках настоящего изобретения указанная способность, как правило, может относиться к восстановлению способности испускать электрический ток определенной величины в течение определенного повторного периода времени.
Перезапитывать или перезаряжать: в настоящем документе относится к восстановлению источника энергии до состояния с более высокой способностью к выполнению работы. В рамках настоящего изобретения указанная способность, как правило, может относиться к восстановлению способности устройства испускать электрический ток определенной величины в течение определенного повторного периода времени.
Высвобожденный из формы для литья: в настоящем документе относится к линзе, которая либо полностью отделена от формы для литья, либо лишь слабо закреплена на ней так, что ее можно отделить легким встряхиванием или сдвинуть с помощью тампона.
Ориентация покоя: в настоящем документе относится к ориентации молекул жидкокристаллического устройства в состоянии его покоя, то есть без энергообеспечения.
С изменяемыми оптическими свойствами: в настоящем документе относится к способности изменять оптическое свойство, например, оптическую силу линзы или угол поляризации.
ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКИЕ ЛИНЗЫ
На Фиг. 1 представлено устройство 100 для формирования офтальмологических устройств, содержащих герметизированные вставки. Прибор включает в себя пример формы для литья передней криволинейной поверхности 102 и соответствующей ей формы для литья задней криволинейной поверхности 101. Вставку с изменяемыми оптическими свойствами 104 и тело 103 офтальмологического устройства можно разместить внутри формы для литья передней криволинейной поверхности 102 и формы для литья задней криволинейной поверхности 101. В некоторых примерах материал тела 103 может представлять собой гидрогелевый материал, а вставка с изменяемыми оптическими свойствами 104 может быть окружена данным материалом на всех поверхностях.
Вставка с изменяемыми оптическими свойствами 104 может содержать множество жидкокристаллических слоев (также называемых слоями, содержащими жидкие кристаллы). Другие примеры могут включать в себя один жидкокристаллический слой; некоторые из этих вариантов описаны в следующих разделах. При применении устройства 100 можно создать новое офтальмологическое устройство, образованное из комбинации компонентов с множеством герметичных участков.
В ряде примеров линза со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами 104 может включать в себя конфигурацию с жесткой центральной частью и мягкими краями, в которой центральный жесткий оптический элемент, включающий слой, содержащий жидкий кристалл 109, и слой, содержащий жидкий кристалл 110, непосредственно контактирует с атмосферой и поверхностью роговицы передней и задней поверхностями, соответственно. Мягкие края материала линзы (как правило, материала на основе гидрогеля) прикрепляют по периферической зоне жесткого оптического элемента, и жесткий оптический элемент также может обеспечивать энергию и функциональность для полученной офтальмологической линзы.
На Фиг. 2А элементом 200 показан вид сверху, и на Фиг. 2В элементом 250 показано поперечное сечение для примера вставки с изменяемыми оптическими свойствами. На данном рисунке источник энергии 210 показан в части периферической зоны 211 вставки с изменяемыми оптическими свойствами 200. Источник энергии 210 может включать в себя, например, тонкую пленку, перезаряжаемую литий-ионную батарею или щелочную аккумуляторную батарею. Источник энергии 210 может быть соединен с соединительными элементами 214 для обеспечения взаимосвязи. Дополнительные соединительные элементы например, 225 и 230 могут связывать источник питания 210 со схемой, например, электронной схемой 205. В других примерах вставка может иметь элементы взаимосвязи, нанесенные на ее поверхность.
В некоторых примерах вставка с изменяемыми оптическими свойствами 200 может включать в себя гибкий субстрат. Данному гибкому субстрату можно придать форму, приближенную к типичной форме линзы, способом, аналогичным описанному выше, или иными средствами. Однако для обеспечения дополнительной гибкости вставка с изменяемыми оптическими свойствами 200 может включать в себя дополнительные особенности формы, такие как радиальные продольные разрезы. Возможна установка множества электронных компонентов, например, обозначенных 205, в частности, интегральных схем, отдельных компонентов, пассивных компонентов, а также других устройств, установка которых может считаться допустимой.
Часть с изменяемыми оптическими свойствами 220 также изображена на рисунках. Часть с изменяемыми оптическими свойствами 220 может изменяться по команде при пропускании тока через вставку с изменяемыми оптическими свойствами, что, в свою очередь, обычно приводит к изменению электрического поля, приложенного к жидкокристаллическому слою. В ряде примеров часть с изменяемыми оптическими свойствами 220 содержит жидкокристаллическую тонкую пленку, расположенную между двумя слоями прозрачной подложки. Может существовать множество способов электронной активации и регулирования компонента с изменяемыми оптическими свойствами, как правило, с помощью электронной схемы 205. Электронная схема 205 может принимать различные сигналы, а также соединяться с детектирующими элементами, которые могут находиться во вставке, например, как элемент 215. В некоторых примерах вставку с изменяемыми оптическими свойствами можно инкапсулировать в края линзы 255, которые могут быть образованы из гидрогелевого материала или другого подходящего материала для изготовления офтальмологической линзы. В данных примерах офтальмологическая линза может быть образована из края линзы 255 и герметизированной вставки 200 с изменяемыми оптическими свойствами, которая может сама содержать слои или участки из жидкокристаллического материала, и в некоторых примерах слои могут содержать участки полимерных сетей с внедренным в промежутки жидкокристаллическим материалом.
Вставка с изменяемыми оптическими свойствами, содержащая жидкокристаллические элементы
На Фиг. 3 показана офтальмологическая линза 360 со встроенной вставкой с изменяемыми оптическими свойствами 371. Офтальмологическая линза 360 может иметь переднюю криволинейную поверхность 370 и заднюю криволинейную поверхность 372. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами 371 может иметь часть с изменяемыми оптическими свойствами 373 с жидкокристаллическим слоем 374. В некоторых примерах вставка с изменяемыми оптическими свойствами 371 может иметь множество жидкокристаллических слоев 374 и 375. Части вставки с изменяемыми оптическими свойствами 371 могут накладываться на оптическую зону офтальмологической линзы 360.
На Фиг. 4A может быть изображено в иллюстративной манере центрирование молекул жидких кристаллов 410 молекулами ориентирующего слоя 415. Как показано, ориентирующие слои можно использовать для контроля ориентации молекул жидких кристаллов относительно поверхности, к которой присоединен ориентирующий слой, а также в плоскости или локальной плоскости этой поверхности. Контроль ориентации может сам по себе контролировать локальный эффективный показатель преломления света, проходящего сквозь поверхность. Кроме того, ориентация молекул жидких кристаллов в локальной плоскости может вызывать взаимодействия с векторами электрического поля света, проходящего сквозь эту поверхность. Таким образом, контроль ориентации молекул жидких кристаллов может формировать локально изменяющийся эффективный показатель преломления или, если многие из молекул по существу ориентированы одинаковым образом в направлении, перпендикулярном поверхности, то ориентация молекул в плоскости участка локальной поверхности может воздействовать на фазу электромагнитного излучения или света, которые могут проходить через этот участок. Многочисленные характеры ориентации молекул жидких кристаллов в плоскости могут позволять программирование различных структур в пространственной ориентации жидкого кристалла.
На Фиг. 4A представлено изображение крупным планом примера молекул ориентирующего слоя 415 в ориентирующем слое, которые взаимодействуют с молекулами жидких кристаллов 410. В примере, не имеющем ограничительного характера, молекула ориентирующего слоя может представлять собой остаток азобензола. В некоторых примерах в одной стабильной конфигурации азобензольного остатка ароматические кольца остатка могут находиться в цис-конфигурации, в которой кольца размещаются по одну сторону находящейся между ними двойной химической связи. Это может быть конфигурация, представленная элементом 415, которая может привести к тому, что часть молекул будет ориентирована параллельно поверхности, с которой они связаны. Как видно, взаимодействие примеров азобензольных остатков с молекулами жидких кристаллов может вызвать центрирование жидких кристаллов вдоль осей азобензольных остатков. На Фиг. 4A эти молекулы центрирования могут быть ориентированы так, чтобы молекулы жидких кристаллов располагались параллельно поверхности. Как показано, в дополнение к плоскости поверхности молекулы приводят к ориентации молекул жидких кристаллов продольно по длине страницы.
На Фиг. 4B можно увидеть пример альтернативной ориентации. В этом примере молекулы ориентирующего слоя 425 могут снова быть ориентированы в пример цис-конфигурации, которая центрирует молекулы жидких кристаллов 420 параллельно локальной поверхности, однако теперь ориентация этих молекул представлена так, чтобы показать, что при другой ориентации в плоскости длина молекул жидких кристаллов может быть направлена в и из страницы. Посредством программирования ориентации молекул ориентирующего слоя можно создать участки, которые ориентированы в различные ориентации между изображенными на Фиг. 4A и Фиг. 4B.
Офтальмологические устройства, содержащие линзы с циклоидальными волновыми пластинами
Особый вид поляризационных голограмм; а именно, циклоидальные дифракционные волновые пластины (CDW), обеспечивают по существу стопроцентную дифракционную эффективность и могут обладать спектральной широкополосностью. Структура циклоидальных дифракционных волновых пластин, схематично показанная на Фиг. 5A, содержит пленку из анизотропного материала 565, в котором ориентация оптической оси непрерывно поворачивается в плоскости пленки, что иллюстрируется структурой на пленке из анизотропного материала 565. При выполнении условия полуволнового запаздывания по фазе, которое, как правило, обеспечивается в пленках из жидкокристаллического полимера (ЖКП) толщиной приблизительно 0,001 мм (один микрометр), достигается почти стопроцентная эффективность в диапазоне видимого света. Показанный на Фиг. 5A вид крупным планом программирования ориентации, которое может возникать в циклоидальной конфигурации волновой пластины, демонстрирует повторяющуюся циклическую структуру. В заданном направлении оси, например, 563, которая может называться осью х, структура может варьировать от параллельной ориентации относительно направления оси 560 к перпендикулярной ориентации относительно направления оси 561 и снова к параллельной ориентации относительно направления оси 562.
Такая необычная для оптики ситуация, при которой тонкая решетка показывает высокую эффективность, будет понятна, если рассмотреть линейно поляризованный пучок света с длиной волны λ, падающий в обычных условиях вдоль оси z на двупреломляющую пленку в плоскости x,y. Если толщина пленки L и ее оптическая анизотропия, Δn, выбраны таким образом, что LΔn=λ/2, а ее оптическая ось ориентирована под углом 45 (сорок пять) градусов, α, относительно направления поляризации входящего пучка, то поляризация выходящего пучка будет повернута под углом 90 (девяносто) градусов, β. Таким образом работает полуволновая пластина. Угол поворота поляризации на выходе из такой волновой пластины, β=2α, зависит от ориентации оптической оси d=(dx, dy)=(cosα, sinα). Жидкокристаллические материалы, как низкомолекулярные, так и полимерные, допускают непрерывное вращение d в плоскости волновой пластины с высокими пространственными частотами, α=qx, где период пространственной модуляции Λ=2π/q может быть сравним с длиной волны видимого света. Поляризация света на выходе из такой волновой пластины имеет непрерывную пространственную модуляцию, β=2qx, а электрическое поле в картине вращающейся поляризации на выходе данной волновой пластины дает среднее значение, <E>=0, и в направлении падающего пучка свет не пропускается. Таким образом, получаемая картина поляризации соответствует перекрытию двух пучков с круговой поляризацией, распространяющихся под углами ±λ/Λ. Данный эффект наглядно представлен на Фиг. 5B. Элементом 573 представлен падающий свет, содержащий компоненты поляризации из обеих картин круговой поляризации, который может прерывать пример циклоидальной волновой пластины 570. Картина падающего света показана под двумя углами распространения, например, +λ/Λ в элементе 571  и -λ/Λ в элементе 572. В случае входного пучка с круговой поляризацией присутствует только один порядок дифракции, +1 в элементе 571 или -1 в элементе 572, в зависимости от того, является пучок правосторонним или левосторонним.
Особый вид циклоидальных волновых дифракционных пластин может быть показан на Фиг. 5C. В таком примере осуществления рисунок циклоидальной дифракционной волновой пластины, представленный на Фиг. 5A, можно дополнительно уточнить в форм-факторе устройств-вставок интраокулярной линзы. На Фиг. 5C представлено изображение воображаемой трансформации дифракционной волновой пластины с Фиг. 5A в новую структуру. Изображение ориентации молекул жидких кристаллов при взгляде сверху на дифракционную волновую пластину показано в упрощенной форме 570. В упрощенной форме 570 молекулы, ориентированные параллельно 571 направлению оси 563, изображены как тонкие полоски, а молекулы, ориентированные перпендикулярно 572 направлению оси 563, изображены толстой линией. В циклоидальной структуре, как показано на Фиг. 5A, между этими двумя линиями молекулы жидких кристаллов могут быть смоделированы так, что их ориентация плавно изменяется между крайними случаями. Расстояние между линиями в упрощенной форме 570 может быть приблизительно линейным. Элементом 573 представлено, что трансформация структуры может быть выполнена так, чтобы произвести параболическое сжатие структуры. Вдоль направления оси расстояние между линиями следовательно изменится, как отражено в расположении линий в упрощенной сжатой форме 574. Иллюстративное однолинейное представление 575 упрощенной сжатой формы 574 теперь представляет узкие линии как незакрашенные круги, а более толстые линии как закрашенные круги. Данное представление может быть подходящим для того, чтобы представить, как сжатая циклоидальная структура может быть сформирована в закрытую структуру. Примером способа моделирования особой разновидности дифракционной волновой пластины может быть рассмотрение вращения 576 однолинейного представления 575 сжатой циклоидальной структуры вокруг оси. В другом примере особую разновидность дифракционной волновой пластины можно смоделировать путем рассмотрения воспроизведения однолинейного представления 575 по круговой траектории, где каждая ориентация в конкретной радиальной точке остается неизменной вдоль всей круговой траектории. В полученной иллюстрации 583 форма является приближением, поскольку она изображена в плоском виде, но программирующая форма подобной ориентации может возникать на трехмерных поверхностях, таких как вставки линзы в том числе.
Структура, которая может возникать в результате таких трансформаций, может затем быть сформирована в жидкокристаллическом слое посредством записи соответствующей структуры центрирования в ближайшие ориентирующие слои. Запись структуры центрирования может выполняться на плоской поверхности или на складчатой поверхности, такой как стягиваемая часть сферической поверхности. Когда молекулы жидкого кристалла или молекулы жидкокристаллического полимера центрированы подобным образом, и полученный слой помещен между скрещенными поляризаторами, свет, проходящий сквозь эту комбинацию, может формировать структуру 592, как показано на Фиг. 5D. Темные области 590 могут представлять собой ориентацию молекул жидких кристаллов, центрированных по любой из осей скрещенных поляризаторов. Светлые зоны 591 могут представлять собой участки, в которых молекулы не центрированы по скрещенным осям поляризации, причем самые яркие точки могут быть примерно на сорока пяти градусах к любой из осей скрещенных поляризаторов. Параболический аспект структурирования можно оценивать по уменьшающемуся расстоянию между белыми линиями структуры. Между следующими подряд белыми линиями структуры циклоидальная структура может завершать свой цикл.
м
м
На Фиг. 5E можно увидеть пример иллюстрации линзы с дифракционной волновой пластиной обсуждаемого здесь типа. Фокусирующий эффект может проистекать как от физической формы поверхности линзы, так и от параболического расположения, наложенного на циклоидальную структуру, что может быть связано с параболической формой характеристик фазовой задержки для света, проходящего через поверхность линзы. Фокусирующие характеристики могут взаимодействовать радиальным образом согласно той же модели, которая обсуждалась для дифракционной волновой пластины, где одно направление круговой поляризации может распространяться с +1 порядком, а другое с -1 порядком. На иллюстрации примера объект 599 некоторого типа может быть размещен в центральной точке и может быть смоделирован показательными лучами 593 и 598. Когда эти лучи, показанные с обоими компонентами круговой поляризации, взаимодействуют с линзой 597 с дифракционной волновой пластиной, их можно смоделировать так, что порядок +1 будет сходиться в изображение в фокусной точке 595, тогда как порядок -1 может отклоняться от фокусной точки по расходящейся траектории 594 и расходящейся траектории 596 для примера из показательных лучей. Таким образом, воспринимаемое изображение объекта для неполяризованного света может представлять собой наложение сфокусированного изображения и расфокусированного изображения.
Подобная структура линзы с дифракционной волновой пластиной действует как линза и имеет преимущества по сравнению с другими жидкокристаллическими линзами, которые могут включать в себя получение другой или большей силы линзы (измеренной как фокусное расстояние или в диоптриях) внутри пленок с такой же или меньшей толщиной. В некоторых примерах толщина пленки может составлять всего 1-5 мкм. Другим преимуществом такой линзы может быть возможность переключения между положительными и отрицательными значениями для корректировки оптической силы путем изменения поляризации света, падающего на устройство. В некоторых примерах жидкокристаллические пластины запаздывания по фазе можно применять для упрощения переключения поляризации. Разделение функции линзы и функции переключения позволяет обеспечить гибкость электрических характеристик системы, таких как емкость и потребление питания, в качестве примера, не имеющего ограничительного характера. Например, хотя для самой линзы может быть выбрана малая толщина, толщину жидкокристаллического замедлителя фазы можно выбрать так, чтобы свести к минимуму потребление энергии.
Циклоидальная дифракционная картина линзы, образованная в пространстве между передним элементом вставки и задним элементом вставки, позволяет получить электрически активную встроенную вставку с изменяемыми оптическими свойствами. На Фиг. 5F показана вставка с изменяемыми оптическими свойствами 500, которую можно вставить в офтальмологическую линзу, с примерным циклоидально изменяющимся показателем преломления, запрограммированным путем управления ориентацией жидкокристаллического слоя 530. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами 500 может иметь аналогичное разнообразие материалов и структурного соответствия, как уже обсуждалось в других разделах настоящего описания. В некоторых примерах прозрачные электроды в элементах 520 и 545 можно поместить на первую прозрачную подложку 510 и вторую прозрачную подложку 550, соответственно. Первая 525 и вторая 540 поверхности линзы могут быть образованы из диэлектрической пленки, а также структурированные ориентирующие слои, которые могут быть нанесены на прозрачные электроды или диэлектрические пленки, соответственно. Параболическое структурирование, наложенное на циклоидальную ориентацию жидкокристаллических слоев, может придавать дополнительную фокусирующую силу элементу линзы сверх геометрических эффектов.
Как показано на Фиг. 5G, при прикладывании электрического потенциала к электродам в передней и задней частях вставки в циклоидально-ориентированном жидкокристаллическом слое можно сформировать электрическое поле 532. Когда жидкокристаллические остатки центрируются по электрическому полю, как представлено элементом 532, полученное центрирование может сделать жидкокристаллический слой пространственно равномерным, без особых линзовых свойств, обусловленных дифракционной волновой пластиной. Таким образом, в примере, не имеющем ограничительного характера, структура в элементе 531, обладающая оптической силой, при прикладывании электрического поля может не вызывать эффекта фокусировки, как представлено элементом 532.
Примеры производства линзы с дифракционной волновой пластиной
Изготовление дифракционных волновых пластин с жидкими кристаллами или жидкокристаллическим полимером может представлять собой многоэтапный способ. Технология печати циклоидальных дифракционных волновых пластин с шаблонной волновой пластины может оказаться подходящей для крупномасштабного производства с высоким качеством и большими площадями. Можно сравнить ее с другими примерами осуществления с применением голографического оборудования, в которых могут наблюдаться дополнительные проблемы, связанные со сложностью, стоимостью и стабильностью. В методике печати может применяться структура вращающейся поляризации, получаемая на выходе шаблонной циклоидальной дифракционной волновой пластины при подаче входного пучка с линейной или круговой поляризацией. Период печатаемых волновых пластин может удваиваться при применении линейно поляризованного входного пучка. По сравнению с прямой записью на фотоанизотропном материале, преимущество технологии жидкокристаллических полимеров на основе фотоцентрирования может основываться на коммерческой доступности жидкокристаллических полимеров, например, от компании Merck. Типичный жидкокристаллический полимер из реакционных мезогенов, например, имеющий в номенклатуре производителя (Merck) название RMS-001C, можно нанести методом центрифугирования (как правило, при 3 000 (трех тысячах) об/мин в течение 60 (шестидесяти) с) на фотоцентрирующий слой и полимеризовать УФ-облучением в течение приблизительно 10 (десяти) минут. Для широкополосной дифракции или корректировки пиковой длины волны дифракции можно нанести множество слоев.
В некоторых примерах офтальмологическая вставка может производиться с возможностью содержать линзу с волновой пластиной. В некоторых примерах передний оптический элемент может быть отлит, вырезан или сформирован иным образом в согласии с задним оптическим элементом таким образом, чтобы между ними присутствовал узкий промежуток, вмещающий жидкокристаллический материал. В некоторых примерах промежуток может быть не шире 1,5 микрон. Требуемая толщина промежутка может зависеть от жидкокристаллического материала и его коэффициента двойного преломления. Толщина дифракционной волновой пластины может быть должна удовлетворять первому порядку или второму порядку следующего уравнения -
i
следовательно, толщина первого порядка (m=0) может быть порядка 1-2 мкм, тогда как второй порядок может быть кратным толщине первого порядка. d может представлять собой толщину пленки, дельта n может представлять собой коэффициент двойного преломления, а лямбда - длину волны в центре спектра, подвергнутого действию устройства. При этом толщина может быть достаточно малой, чтобы обладать желательными качествами для размера вставки. В некоторых примерах, для того чтобы сохранить тонкий промежуток с однородной толщиной, разделители одинакового размера могут быть введены в жидкокристаллический материал. При заполнении промежутка, образованного между передним оптическим и задним оптическим элементами, разделитель может поддерживать минимальную толщину промежутка.
В некоторых примерах передняя оптика и задняя оптика могут быть образованы, например, из топаза. Могут проводиться обработки поверхности образованных оптических элементов, способствующие улучшению сцепления и качества пленок электродных материалов, которые могут быть нанесены на оптические элементы. Электроды могут быть образованы из различных описанных материалов; и в примере могут быть образованы из ITO. В некоторых примерах на электродный материал можно нанести диэлектрическую пленку. Ориентирующий слой можно нанести на оптический элемент методом центрифугирования. Примеры ориентирующих слоев могут включать в себя различные материалы, которые могут быть приведены в следующих разделах; например, материал может включать в себя пример из ряда светоцентрируемых азобензольных красителей (PAAD). Примерами условий нанесения методом центрифугирования могут быть вращение элемента с диаметром приблизительно 1 см со скоростью 1000-5000 оборотов в минуту в течение 10-60 секунд или более.
2
Оптические элементы могут размещаться вместе без наличия жидкокристаллического материала между ориентирующими слоями. Затем могут быть нанесены фоточувствительные ориентирующие слои. На Фиг. 6A показан пример способа формирования структуры. Элементом 660 представлено, что источники когерентного света, такие как лазер, могут освещать рисунок маски слоя. Источник когерентного света может иметь множество рабочих длин волн и, например, может работать на длине волны 445 нм. Когерентный свет может проходить через голографическую маску 661, которая сформирует циклоидальную структуру, как было упомянуто выше. Свет может быть сконцентрирован через фокусирующую линзу 662, которая может быть отделена от маски на регулируемое расстояние, например, 2 сантиметра. Объект фокусирующей линзы может быть сфокусирован в фокусную точку 664, которая может быть на расстоянии, например, около 40 см. Сфокусированная структура может пересекать устройство 663 из совмещенных переднего и заднего оптических элементов, которое может быть размещено на базовом оптическом расстоянии 666, которое может составлять, например, около 10 см от собирающей линзы. Освещение маски на слое фотоцентрирования может производиться в течение переменного количества времени, которое может зависеть от природы слоя фотоцентрирования. В примере время освещения может изменяться от 5 до 30 минут с интенсивностью падающего света 5-50 мВ/см. Полученные структурированные элементы линзы могут затем заполняться материалом, содержащим жидкий кристалл. В некоторых примерах, как упомянуто выше, жидкокристаллический материал может являться комбинацией из различных материалов и может содержать жидкий кристалл, полимерный жидкий кристалл и другие подобные материалы, включая примеры сферических разделителей или других разделяющих устройств. Результатом может быть вставка, которая содержит линзу с дифракционной волновой пластиной.
В некоторых примерах вставка может быть образована из переднего оптического элемента с задним оптическим элементом, аналогично предыдущему примеру, где установлено условие гибридного центрирования. В таком условии один из переднего или заднего оптических элементов может быть сформирован в структуру циклоидального типа, тогда как другой может быть сформирован так, что ориентирующий слой центрирован полностью параллельно поверхности оптического элемента или перпендикулярно поверхности оптического элемента. В некоторых примерах второй оптический элемент может быть покрыт различными центрирующими материалами, такими как, без ограничений, 3-(триметоксисилил)-пропил-диметил-октадецил аммоний хлорид, который также называют DMOAP. DMAOP можно использовать для покрытия оптического элемента, и после сушки он может формировать слой, который придает молекулам жидких кристаллов гомеотропное упорядочение, в котором длина молекул жидких кристаллов ориентирована перпендикулярно поверхности.
На Фиг. 6В показан альтернативный вариант вставки с изменяемыми оптическими свойствами 600, которую можно вставлять в офтальмологическую линзу и которая имеет второй слой 620 и первый слой 640. В некоторых примерах каждый из слоев может содержать жидкокристаллические слои; в других примерах по меньшей мере один из слоев содержит молекулы жидких кристаллов в конфигурации типа линзы с волновой пластиной. Как описывалось ранее, линза с волновой пластиной может фокусировать два вектора ориентации света с круговой поляризацией различным образом. Один может быть сфокусирован, в то время как другой может быть расфокусирован. В некоторых примерах может быть желательным создание вставки из двух слоев, в которой первый слой может представлять собой линзу с волновой пластиной, а второй может представлять собой поляризационный светофильтр, причем второй слой фильтрует один компонент круговой поляризации падающего света. В других примерах вторая пленка может быть выполнена с возможностью преобразовывать свет в один только компонент круговой поляризации.
Каждый из аспектов различных слоев, окружающих жидкокристаллический(-е) участок(-ки), и, в ином случае, другого участка со слоями может отличаться подобным разнообразием, как описано выше применительно к вставке с изменяемыми оптическими свойствами 500, показанной на Фиг. 5F. Для примера, первый слой 640 может быть изображен имеющим программирование типа линзы с волновой пластиной; тогда как второй слой 620 может быть изображен с отличающейся ориентацией молекул жидких кристаллов в данном примере. Совмещая первый элемент на основе жидкого кристалла, образованный первой подложкой 610, промежуточные слои которой в пространстве вокруг 620 и второй подложки, которая может быть названа промежуточной подложкой 630, могут иметь первую фильтрующую характеристику, со вторым элементом на основе жидкого кристалла, образованным второй поверхностью промежуточной подложки 630, промежуточными слоями в пространстве вокруг 640 и третьей подложкой 650, с характеристикой фокусирующей линзы с волновой пластиной, можно образовать комбинацию, которая может обеспечить электрически изменяемые фокальные свойства линзы с прозрачностью только для фокусированного света, пропускаемого через линзу; в качестве примера.
В примере вставки с изменяемыми оптическими свойствами 600, комбинация из по меньшей мере слоя типа линзы с волновой пластиной различных типов и разнообразия, связанная с примерами вставки с изменяемыми оптическими свойствами 500, может быть образована с использованием трех слоев подложки. В других примерах такое устройство может быть сформировано комбинацией четырех различных подложек. В таких примерах промежуточная подложка 630 может подразделяться на два слоя. Если эти подложки объединяются позднее, может быть получено устройство, функционирующее аналогично вставке с изменяемыми оптическими свойствами 600. Комбинация четырех слоев представляет собой пример изготовления элемента, в котором аналогичные устройства могут быть выполнены вокруг обоих слоев 620 и 640, где различия при обработке могут быть связаны с частью стадий, образующих элементы центрирования жидкокристаллического элемента.
МАТЕРИАЛЫ
Примеры в виде микроинъекционного литья могут включать в себя, например, смолу на основе сополимера поли(4-метилпент)-1-ен, используемую для образования линз с диаметром от приблизительно 6 мм до 10 мм, радиусом передней поверхности от приблизительно 6 мм до 10 мм, радиусом задней поверхности от приблизительно 6 мм до 10 мм и толщиной центра от приблизительно 0,050 мм до 1,0 мм. Некоторые примеры включают в себя вставку с диаметром приблизительно 8,9 мм, радиусом передней поверхности приблизительно 7,9 мм, радиусом задней поверхности приблизительно 7,8 мм, толщиной центра приблизительно 0,200 мм и толщиной края приблизительно 0,050 мм.
Вставку с изменяемыми оптическими свойствами 104, показанную на Фиг. 1, можно поместить в форму для литья, используемую для формирования офтальмологической линзы. Материал частей формы для литья может включать в себя, например, полиолефин одного или более из следующих типов: полипропилен, полистирол, полиэтилен, полиметилметакрилат, а также модифицированные полиолефины. Иные формы для литья могут включать в себя керамический или металлический материал.
Предпочтительный алициклический сополимер содержит два разных алициклических полимера. Различные марки алициклических сополимеров могут иметь температуру стеклования от 105°C до 160°C.
В некоторых примерах формы для литья настоящего изобретения могут содержать такие полимеры, как полипропилен, полиэтилен, полистирол, полиметилметакрилат, модифицированные полиолефины с алициклическим фрагментом в основной цепи и циклические полиолефины. Смесь можно использовать на любой или обеих половинах формы для литья, причем предпочтительно данная смесь используется для выполнения задней криволинейной поверхности, а передняя криволинейная поверхность состоит из алициклических сополимеров.
В ряде предпочтительных способов изготовления форм для литья для целей настоящего изобретения используется литье под давлением в соответствии с известными способами, однако примеры также могут включать формы для литья, изготовленные иными способами, в том числе: токарной обработкой, алмазной обточкой, формированием или лазерной резкой.
Как правило, линзы образуются по меньшей мере на одной поверхности обеих частей формы для литья; задней криволинейной формы для литья 101 и передней криволинейной формы для литья 102. Однако в некоторых примерах одну поверхность линзы можно сформировать из части формы для литья, а другую поверхность линзы можно сформировать методом токарной обработки или любыми другими способами.
В некоторых примерах предпочтительный материал линзы включает в себя силиконсодержащий компонент. Под «силиконсодержащим компонентом» подразумевается любой компонент, содержащий по меньшей мере одно звено [-Si-O-] в составе мономера, макромера или форполимера. Полное содержание Si и непосредственно связанного с ним O в рассматриваемом силиконсодержащем компоненте предпочтительно составляет более чем приблизительно 20 весовых процентов, а еще предпочтительнее более чем 30 весовых процентов полного молекулярного веса силиконсодержащего компонента. Подходящие для целей настоящего изобретения силиконсодержащие компоненты предпочтительно содержат полимеризуемые функциональные группы, такие как акрилатная, метакрилатная, акриламидная, метакриламидная, виниловая, N-виниллактамовая, N-виниламидная и стириловая функциональные группы.
В некоторых примерах края офтальмологической линзы, также называемые герметизирующим вставку слоем, который окружает вставку, могут быть образованы из стандартных гидрогелевых составов для офтальмологической линзы. Примеры материалов с характеристиками, которые могут обеспечивать приемлемое сочетание со множеством материалов вставки, могут включать в себя материалы семейства нарафилкона (включая нарафилкон A и нарафилкон B) и семейства этафилкона (включая этафилкон A). Ниже приведено более полное с технической точки зрения описание характера материалов, которые могут применяться в области, представленной в настоящем документе. Специалисту в данной области будет понятно, что другие материалы, отличные от описанных ниже, также позволяют сформировать приемлемую оболочку или частичную оболочку для герметизированных вставок и должны считаться соответствующими и включенными в объем формулы изобретения.
Подходящие для целей настоящего изобретения силиконсодержащие компоненты включают в себя соединения Формулы I
,
где
1
R независимо выбирают из группы, включающей моновалентные реакционноспособные группы, моновалентные алкильные группы или моновалентные арильные группы, причем каждая из перечисленных химических групп может дополнительно иметь в своем составе функциональные группы, выбираемые из следующего ряда: гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, карбонат, галоген или их различные комбинации; а моновалентные силоксановые цепи имеют в своем составе 1-100 повторяющихся Si-O блоков и могут дополнительно иметь в своем составе функциональные группы, выбираемые из следующего ряда: алкил, гидрокси, амино, окса, карбокси, алкилкарбокси, алкокси, амидо, карбамат, галоген или их различные комбинации;
где b = от 0 до 500, причем подразумевается, что если b отлично от нуля 0, то по b имеется распределение с модой, равной указанному значению;
1
1
причем по меньшей мере один R содержит одновалентную реакционноспособную группу, а в некоторых примерах от одного до 3 R содержат одновалентные реакционноспособные группы.
1-6
1-6
2-12
2-12
2-12
2-6
1-6
Используемый в настоящем документе термин «моновалентные реакционноспособные группы» относится к группам, способным к реакциям свободнорадикальной и/или катионной полимеризации. Не имеющие ограничительного характера примеры свободнорадикальных реакционноспособных групп включают в себя (мет)акрилаты, стирилы, винилы, виниловые эфиры, Cалкил(мет)акрилаты, (мет)акриламиды, Cалкил(мет)акриламиды, N-виниллактамы, N-виниламиды, Cалкенилы, Cалкенилфенилы, Cалкенилнафтилы, Cалкенилфенил-Cалкилы, O-винилкарбаматы и O-винилкарбонаты. Не имеющие ограничительного характера примеры катионных реакционноспособных групп включают в себя винилэфирные или эпоксидные группы и их смеси. В одном варианте осуществления свободнорадикальные реакционные группы содержат (мет)акрилаты, акрилокси, (мет)акриламиды и их смеси.
1
16
6
14
Подходящие для целей настоящего изобретения одновалентные алкильные и арильные группы включают в себя незамещенные одновалентные C-Cалкильные группы, C-Cарильные группы, такие как замещенные и незамещенные метил, этил, пропил, бутил, 2-гидроксипропил, пропоксипропил, полиэтиленоксипропил, их комбинации и т.п.
1
1
В одном примере b равно нулю, один R представляет собой одновалентную реакционноспособную группу, и по меньшей мере 3 R выбирают из одновалентных алкильных групп, имеющих от одного до 16 атомов углерода, а в другом примере - из одновалентных алкильных групп, имеющих от одного до 6 атомов углерода. Не имеющие ограничительного характера примеры силиконсодержащих компонентов в данном варианте осуществления включают в себя 2-метил-, 2-гидрокси-3-[3-[1,3,3,3-тетраметил-1-[(триметилсилил)окси]дисилоксанил]пропокси]пропиловый эфир (SiGMA),
2-гидрокси-3-метакрилоксипропилоксипропилтрис(триметилсилокси )силан,
3-метакрилоксипропилтрис(триметилсилокси)силан (TRIS),
3-метакрилоксипропилбис(триметилсилокси)метилсилан и
3-метакрилоксипропилпентаметилдисилоксан.
1
1
1
1
1
В другом примере b равно от 2 до 20, от 3 до 15 или в некоторых примерах от 3 до 10; по меньшей мере один концевой R содержит одновалентную реакционноспособную группу, а остальные R выбирают из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 16 атомов углерода, а в другом варианте осуществления - из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 6 атомов углерода. В другом варианте осуществления b равно от 3 до 15, один концевой R содержит одновалентную реакционноспособную группу, другой концевой R содержит одновалентную алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода, а остальные R содержат одновалентные алкильные группы, имеющие от 1 до 3 атомов углерода. Не имеющие ограничительного характера примеры силиконсодержащих компонентов такого варианта осуществления включают в себя (полидиметилсилоксан (МВ 400-1000) с концевой моно-(2-гидрокси-3-метакрилоксипропил)-пропил эфирной группой) (OH-mPDMS), (полидиметилсилоксаны (МВ 800-1000) с концевыми моно-н-бутильными и концевыми монометакрилоксипропильными группами), (mPDMS).
1
1
В другом примере b равно от 5 до 400 или от 10 до 300, оба концевых R содержат одновалентные реакционноспособные группы, а остальные R независимо выбирают из одновалентных алкильных групп, имеющих от 1 до 18 атомов углерода, которые могут иметь эфирные связи между атомами углерода и могут дополнительно содержать галоген.
В одном примере, где желательно использовать линзы из силиконового гидрогеля, линзы настоящего изобретения изготавливают из реакционной смеси, содержащей по меньшей мере приблизительно 20 и предпочтительно от 20 до 70 вес.% силиконсодержащих компонентов в расчете на общую массу реакционных компонентов мономерной смеси, из которой образуется полимер.
1
В другом варианте осуществления от одного до четырех R содержат винилкарбонат или карбамат следующей формулы:
Формула II
,
где: Y обозначает O-, S- или NH-;
R обозначает водород или метил; d равен 1, 2, 3 или 4; q равен 0 или 1.
Силиконсодержащие винилкарбонатные или винилкарбаматные мономеры конкретно включают в себя: 1,3-бис[4-(винилоксикарбонилокси)бут-1-ил]тетраметилдисилоксан; 3-(винилоксикарбонилтио)пропил-[трис(триметилсилокси)силан]; 3-[трис(триметилсилокси)силил]пропилаллилкарбамат; 3-[трис(триметилсилокси)силил]пропилвинилкарбамат; триметилсилилэтилвинилкарбонат; триметилсилилметилвинилкарбонат, и
1
1
Если необходимы биомедицинские устройства с модулем упругости менее приблизительно 200, только один R должен содержать моновалентную реакционноспособную группу, и не более двух из остальных R должны содержать моновалентные силоксановые группы.
Другой класс силиконсодержащих компонентов включает полиуретановые макромеры со следующими формулами:
Формулы IV-VI
a
1
(*D*A*D*G) *D*D*E;
a
1
E(*D*G*D*A) *D*G*D*E или;
a
1
E(*D*A*D*G) *D*A*D*E
где:
D обозначает алкильный бирадикал, алкилциклоалкильный бирадикал, циклоалкильный бирадикал, арильный бирадикал или алкиларильный бирадикал, содержащий от 6 до 30 атомов углерода,
G обозначает алкильный бирадикал, циклоалкильный бирадикал, алкилциклоалкильный бирадикал, арильный бирадикал или алкиларильный бирадикал, содержащий от 1 до 40 атомов углерода, который может иметь в основной цепи эфирные, тиоэфирные или аминовые мостиковые группы;
* обозначает уретановую или уреидо мостиковую группу;
a
равен по меньшей мере 1;
A обозначает двухвалентный полимерный радикал со следующей формулой:
Формула VII
11
1
R независимо обозначает алкильную или фторзамещенную алкильную группу, имеющую от 1 до 10 атомов углерода, которая может иметь эфирные связи между атомами углерода; y равно по меньшей мере 1; и p обеспечивает молекулярную массу фрагмента от 400 до 10000; каждый из E и E независимо обозначает полимеризуемый ненасыщенный органический радикал, представленный следующей формулой:
Формула VIII
,
12
13
15
14
где: R представляет собой водород или метил; R представляет собой водород, алкильный радикал, имеющий от 1 до 6 атомов углерода, или радикал -CO-Y-R, в котором Y представляет собой -O-, Y-S- или -NH-; R представляет собой двухвалентный радикал, имеющий от 1 до 12 атомов углерода; X означает -CO- или -OCO-; Z означает -O- или -NH-; Ar означает ароматический радикал, имеющий от 6 до 30 атомов углерода; w равно от 0 до 6; x равно 0 или 1; y равно 0 или 1; z равно 0 или 1.
Предпочтительный силиконсодержащий компонент представляет собой полиуретановый макромер, представленный следующей формулой:
Формула IX
16
где R представляет собой бирадикал диизоцианата после удаления собственно изоцианатной группы, например, бирадикал изофорондиизоцианата. Другим силиконсодержащим макромером, соответствующим целям настоящего изобретения, является соединение Формулы X (где x+y представляет собой число в диапазоне от 10 до 30), получаемое при реакции фторэфира, полидиметилсилоксана с концевой гидроксильной группой, изофорондиизоцианата и изоцианатэтилметакрилата.
Формула X
Иные силиконсодержащие компоненты, соответствующие целям настоящего изобретения, включают макромеры, содержащие полисилоксановые, полиалкиленэфирные, диизоцианатные, полифторуглеводородные, полифторэфирные и полисахаридные группы; полисилоксаны с полярной фторированной привитой или боковой группой, содержащей атом водорода, присоединенный к концевому дифторзамещенному атому углерода; гидрофильные силоксанилметакрилаты, содержащие эфирные и силоксанильные мостиковые группы, а также поперечно-сшиваемые мономеры, содержащие полиэфирные и полисилоксанильные группы. Для целей настоящего изобретения любой из перечисленных выше полисилоксанов можно также использовать в качестве силиконсодержащего компонента.
ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Существуют многочисленные материалы, обладающие характеристиками, которые соответствуют типам жидкокристаллических слоев, рассмотренных выше. Можно предположить, что жидкокристаллические материалы с благоприятными токсическими свойствами окажутся предпочтительными и что природные жидкокристаллические материалы на основе холестерина могут быть подходящими. В других примерах технология обложки и материалы офтальмологических вставок могут обеспечить широкий выбор материалов, которые могут включать в себя материалы, относящиеся к ЖК-дисплею, которые, как правило, могут охватывать широкие категории, связанные с нематическими (N), холестерическими или смектическими жидкими кристаллами или жидкокристаллическими смесями. Коммерчески доступные смеси, такие как смеси Licristal на основе специализированных химикалий Merck для применений в технологиях TN, VA, PSVA, IPS и FFS, и другие коммерчески доступные смеси создают широкие возможности выбора для формирования жидкокристаллического слоя.
В не имеющем ограничительного характера смысле, смеси и составы могут содержать следующие жидкокристаллические материалы: жидкий кристалл 1-(транс-4-гексилциклогексил)-4-изотиоцианатобензол, соединения бензойной кислоты, включая (4-октилбензойную кислоту и 4-гексилбензойную кислоту), карбонитрильные соединения, включая (4'-пентил-4-бифенилкарбонитрил, 4'-октил-4-бифенилкарбонитрил, 4'-(октилокси)-4-бифенилкарбонитрил, 4'-(гексилокси)-4-бифенилкарбонитрил, 4-(транс-4-пентилциклогексил)бензонитрил, 4'-(пентокси)-4-бифенилкарбонитрил, 4'-гексил-4-бифенилкарбонитрил) и 4,4'-азоксианизол.
пар
перп
В не имеющем ограничительного характера смысле, составы, демонстрирующие особенно высокое двупреломление, составляющее n-n>0,3 при комнатной температуре, можно использовать в качестве материала для формирования жидкокристаллического слоя. Например, такой состав под названием W1825 можно приобрести у компаний AWAT и BEAM Engineering for Advanced Measurements Co. (BEAMCO).
Для реализации концептов, обладающих признаками изобретения, могут быть подходящими и другие классы жидкокристаллических материалов. Например, ферроэлектрические жидкие кристаллы могут обеспечивать выполнение основной функции при примерах с жидкими кристаллами с ориентацией вдоль электрического поля, но могут вносить и другие эффекты, такие как взаимодействие с магнитным полем. Виды взаимодействия электромагнитного излучения с материалами также могут различаться.
МАТЕРИАЛЫ ОРИЕНТИРУЮЩИХ СЛОЕВ
Во многих примерах осуществления, описанных выше, может возникнуть необходимость центрирования жидкокристаллических слоев внутри офтальмологических линз различными способами на границах вставок. Центрирование может быть, например, параллельным или перпендикулярным границам вставок, при этом такое центрирование может быть получено путем надлежащей обработки различных поверхностей. Эта обработка может включать в себя покрытие подложек вставок, содержащих жидкий кристалл (ЖК) ориентирующими слоями. Эти ориентирующие слои раскрыты в настоящем описании.
В устройствах на основе жидких кристаллов различных типов широко применяется способ шлифовки. Этот способ можно применить с возможностью учета кривизны поверхностей, таких как поверхности частей вставки, используемых для образования оболочки жидкого кристалла. В одном из примеров поверхности можно покрыть слоем поливинилового спирта (ПВС). Например, покрытие на слой ПВС можно нанести методом центрифугирования с использованием водного раствора, 1 мас.%. Раствор можно наносить в процессе центрифугирования при 1000 об/мин в течение приблизительно 60 с, а затем высушивать. После этого просушенный слой можно отшлифовать мягкой тканью. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, мягкая ткань может представлять собой бархат.
В качестве другого способа получения ориентирующих слоев на жидкокристаллических оболочках можно применять фотоцентрирование. В некоторых примерах фотоцентрирование наиболее востребовано вследствие своего бесконтактного характера и возможности осуществления крупносерийного производства. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, фотоориентирующий слой, используемый в жидкокристаллической части с изменяемыми оптическими свойствами, может содержать дихроичный азобензольный краситель (азокраситель), способный к ориентации преимущественно в направлении, перпендикулярном поляризации линейно поляризованного света типичных ультрафиолетовых волн. Такое центрирование может быть результатом повторяющихся транс-цис-транс-фотоизомерзационных процессов.
В качестве примера, азокрасители серии PAAD можно наносить методом центрифугирования с использованием водного раствора, 1 мас.%, в DMF при 3000 об/мин в течение 30 с. В дальнейшем полученный слой можно подвергнуть воздействию линейно поляризованного светового луча, имеющего длину волны в УФ-диапазоне (например, 325 нм, 351 нм, 365 нм) или даже в видимом диапазоне (400-500 нм). Источник света может иметь различные формы. В некоторых примерах свет может поступать, например, от лазерных источников. Другими примерами, не имеющими ограничительного характера, могут служить такие световые источники, как СИД, галогенные источники и лампы накаливания. До или после поляризации различных форм света, выполняемой согласно различным схемам в зависимости от конкретного случая, свет можно коллимировать различными способами, например, путем применения оптических линзовых устройств. Свет от лазерного источника может, например, обладать некоторой степенью коллимирования, внутренне присущей источнику.
В настоящее время известно большое количество фотоанизотропных материалов на основе азобензольных полимеров, полиэфиров, жидких кристаллов из фотосшитого полимера с боковыми группами мезогенного 4-(4-метоксициннамоилокси)бифенила и т.п. Примеры таких материалов включают в себя сульфоновый биазокраситель SD1 и другие азобензольные красители, в частности, материалы серии PAAD, доступные от компании BEAM Engineering for Advanced Measurements Co. (BEAMCO), поли(винилциннаматы) и другие.
В некоторых примерах может потребоваться применение водных или спиртовых растворов азокрасителей серии PAAD. Некоторые азобензольные красители, например, метиловый красный краситель, можно использовать для фотоцентрирования путем создания жидкокристаллического слоя с помощью прямого легирования. Воздействие поляризованного света на азобензольный краситель может вызвать диффузию азокрасителей внутрь объема жидкокристаллического слоя и их сцепление с граничными слоями, что создает требуемые условия центрирования.
Азобензольные красители, такие как метиловый красный краситель, можно также использовать в комбинации с полимером, например, ПВС. В настоящее время известны также другие фотоанизотропные материалы, способные улучшать центрирование смежных жидкокристаллических слоев. Такие примеры могут включать в себя материалы на основе кумаринов, полиэфиров, жидкие кристаллы из фотосшитого полимера с боковыми группами мезогенного 4-(4-метоксициннамоилокси)бифенила, поли(виниловые циннаматы) и другие. Технология фотоцентрирования может быть преимущественной в примерах, содержащих упорядоченную ориентацию жидкого кристалла.
2
-6
В другом примере производства ориентирующих слоев ориентирующий слой можно получить посредством вакуумного напыления оксида кремния (SiOx, где 1<=X<=2) на подложки части вставки. Например, SiO можно напылять при низком давлении, таком как ~0,0001 Па (~10 мбар). Элементы центрирования можно получить в наноразмерном масштабе с помощью инжекционного формования при создании передней и задней частей вставки. Эти формованные элементы можно покрывать различными способами с помощью материалов, упомянутых выше, или других материалов, которые могут непосредственно взаимодействовать с физическими элементами центрирования и передавать центрирование формируемого рисунка в центрированную ориентацию молекул жидкого кристалла.
Ионно-лучевое центрирование может представлять собой еще один способ получения слоев центрирования на жидкокристаллических оболочках. В некоторых примерах ориентирующий слой может бомбардироваться коллимированным аргоновым ионным или сфокусированным галлиевым ионным лучом, имеющим определенный угол/ориентацию. Этот тип центрирования можно также использовать для ориентации оксида кремния, алмазоподобного углерода (DLC), полиимида и других материалов центрирования.
Дополнительные примеры могут быть связаны с созданием физических элементов центрирования частей вставок после их формования. Методы шлифовки, общепринятые в других областях применения жидких кристаллов, могут быть реализованы на формованных поверхностях для создания механических желобков. Поверхности можно также подвергать процессу выдавливания рельефа после формования с целью создания на них небольших желобчатых элементов. Дополнительные примеры могут быть реализованы с применением методов травления, которые могут включать оптические способы формирования рисунка различного типа.
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
В настоящем описании раскрыты диэлектрические пленки и диэлектрики. В качестве примеров, не имеющих ограничительного характера, диэлектрические пленки или диэлектрики, используемые в жидкокристаллической части с изменяемыми оптическими свойствами, обладают характеристиками, подходящими для настоящего изобретения, описанного в настоящем документе. Диэлектрик может содержать один или более слоев материала, функционирующих по отдельности или вместе в качестве диэлектрика. Несколько слоев могут использоваться для достижения диэлектрических характеристик, превосходящих характеристики одиночного диэлектрика.
Диэлектрик может допускать наличие бездефектного изолирующего слоя толщиной, требуемой для части с дискретно изменяемыми оптическими свойствами, например, между 1 и 10 мкм. Как известно специалистам в данной области, дефект может называться «микроотверстием», которое представляет собой отверстие в диэлектрике, допускающее возможность электрического и/или химического контакта через диэлектрик. Диэлектрик, при определенной толщине, может отвечать требованиям в отношении напряжения пробоя, согласно которым, например, диэлектрик должен выдерживать напряжение 100 вольт или более.
Диэлектрик можно изготавливать на криволинейных, конических, сферических и сложных трехмерных поверхностях (например, криволинейных поверхностей или неплоских поверхностях). Можно использовать типовые способы покрытия методом погружения и центрифугирования или применять другие способы.
Диэлектрик может сопротивляться повреждению от воздействия химикатов в части с изменяемыми оптическими свойствами, например, жидкого кристалла или жидкокристаллической смеси, растворителей, кислот и оснований или других материалов, которые могут присутствовать при формировании жидкокристаллического участка. Диэлектрик может сопротивляться повреждению от воздействия инфракрасного, ультрафиолетового и видимого света. Нежелательное повреждение может включать в себя ухудшение параметров, раскрытых в настоящем описании, например, напряжения пробоя и светопропускания. Диэлектрик может сопротивляться проникновению ионов. Диэлектрик может препятствовать электромиграции, росту дендритов и другим видам разложения расположенных ниже электродов. Диэлектрик можно прикреплять к нижележащему электроду и/или подложке, например, с помощью слоя, повышающего адгезию. Диэлектрик может изготавливаться с использованием способа, обеспечивающего низкий уровень загрязнения, малую концентрацию поверхностных дефектов, однородное покрытие и низкую шероховатость поверхности.
Диэлектрик может обладать относительной проницаемостью или диэлектрической постоянной, совместимой с электрической эксплуатацией системы, например, низкой относительной проницаемостью для уменьшения емкости в определенной зоне электрода. Диэлектрик может обладать высоким удельным сопротивлением, таким образом пропуская лишь очень небольшой ток, даже если приложено высокое напряжение. Диэлектрик может обладать свойствами, желательными для оптического устройства, например, высоким пропусканием, низкой дисперсией и показателем преломления в определенном диапазоне.
В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, диэлектрические материалы включают в себя один или более таких материалов, как парилен-C, парилен-HT, диоксид кремния, нитрид кремния и тефлон AF.
ЭЛЕКТРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Электроды, раскрытые в настоящем описании, служат для приложения электрического потенциала с целью получения электрического поля в жидкокристаллической зоне. По существу, электрод содержит один или более слоев материала, функционирующих по отдельности или вместе в качестве электрода.
Электрод можно прикреплять к нижележащей подложке, диэлектрическому покрытию или другим объектам в системе, возможно, с применением усилителя адгезии (например, метакрилоксипропилтриметоксисилан). Электрод может формировать оказывающий полезное воздействие естественный оксид или подвергаться обработке для создания полезного оксидного слоя. Электрод может быть прозрачным, почти прозрачным или непрозрачным, обладать высоким светопропусканием и слабым отражением. Электрод можно подвергать структурированию или травлению с помощью известных способов обработки. Например, электроды можно подвергать испарению, металлизации напылением или гальванизации с использованием формирования рисунка методом фотолитографии и/или взрывной литографии.
Конструкция электрода может быть выполнена с возможностью обладания удельным сопротивлением, подходящим для применения в электрической системе, раскрытой в настоящем описании, например, в соответствии с требованиями к сопротивлению в определенной геометрической конструкции.
Электроды можно изготавливать из одного или более материалов, таких как оксид индия и олова (ITO), оксид цинка с примесью алюминия (AZO), золото, нержавеющая сталь, хром, графен, слои легированного графена и алюминий. Следует понимать, что данный список не является исчерпывающим.
Электроды можно использовать для формирования электрического поля на участке между электродами. В некоторых примерах электроды можно формировать на множестве поверхностей. Электроды можно размещать на любой или на всех образованных поверхностях, а электрическое поле можно создавать на участке между любыми поверхностями, на которых образованы электроды, путем приложения электрического потенциала по меньшей мере к двум таким поверхностям.
СПОСОБЫ
Следующие стадии способа предложены как примеры способов, которые можно реализовать в соответствии с некоторыми аспектами настоящего изобретения. Следует понимать, что порядок представления стадий способа не является ограничивающим, и для реализации настоящего изобретения можно использовать и другие последовательности. Кроме того, не все из стадий являются необходимыми для реализации настоящего изобретения, и в различные примеры настоящего изобретения можно включать дополнительные стадии. Специалисту в данной области может быть очевидно, что на практике возможны дополнительные примеры, и такие способы также входят в объем формулы изобретения.
На Фиг. 7 представлена блок-схема с примерами стадий, которые можно использовать для реализации настоящего изобретения. На стадии 701 происходит формирование первого слоя подложки, который может содержать заднюю криволинейную поверхность и иметь верхнюю поверхность с формой первого типа, которая может отличаться от формы поверхности других слоев подложки. В некоторых примерах разница может включать в себя различный радиус кривизны поверхности по меньшей мере в некоторой части, расположенной в оптической зоне. На стадии 702 происходит формирование второго слоя подложки, который может содержать переднюю криволинейную поверхность или промежуточную поверхность или часть промежуточной поверхности для более сложных устройств. На стадии 703 электродный слой можно нанести на первый слой подложки. Нанесение может происходить, например, путем осаждения из паровой фазы или методом нанесения гальванического покрытия. В ряде примеров первый слой подложки может быть частью вставки, которая имеет участки как в оптической, так и в неоптической зоне. Способ осаждения покрытия на электрод может одновременно образовывать соединительные элементы в некоторых вариантах осуществления. В некоторых примерах диэлектрический слой можно формировать на соединительных элементах или электродах. Диэлектрический слой может содержать многочисленные изолирующие и диэлектрические слои, такие как диоксид кремния.
На стадии 704 первый слой подложки можно дополнительно обработать, чтобы добавить ориентирующий слой на предварительно нанесенный диэлектрический или электродный слой. Ориентирующие слои можно нанести на верхний слой подложки, а затем обработать стандартным способом, например, шлифованием, для создания желобков, характерных для стандартных ориентирующих слоев, или посредством обработки с использованием воздействия энергетических частиц или света. Тонкие слои фотоанизотропных материалов можно обрабатывать посредством светового воздействия в целях формирования ориентирующих слоев с различными характеристиками. Как указано выше, способы с образованием жидкокристаллических слоев, с помощью которых получают участки полимерных сетей с внедренными в промежутки жидкими кристаллами, могут не включать в себя стадии, связанные с созданием ориентирующих слоев.
На стадии 705 второй слой подложки можно подвергнуть дополнительной обработке. Электродный слой можно нанести на второй слой подложки способом, аналогичным описанному на стадии 703. Затем в некоторых примерах, на стадии 706, диэлектрический слой может быть нанесен на второй слой подложки, расположенный на электродном слое. Диэлектрический слой можно сформировать с переменной толщиной по всей его поверхности. Например, диэлектрический слой можно формовать на первом слое подложки. Альтернативно, предварительно сформированный диэлектрический слой можно прикрепить на электродную поверхность второй части подложки.
На стадии 707 ориентирующий слой можно сформировать на втором слое подложки способом, аналогичным описанному для стадии обработки 704. После стадии 707 два отдельных слоя подложки, которые могут образовывать по меньшей мере часть вставки офтальмологической линзы, готовы к присоединению. В некоторых примерах, на стадии 708, эти две части будут приведены в непосредственную близость друг к другу, а затем между ними будет введен жидкокристаллический материал. Существуют многочисленные способы введения жидкого кристалла между частями, включая, в качестве примера, не имеющего ограничительного характера, вакуумное введение, при котором полость вакуумируют, после чего обеспечивают возможность стекания жидкокристаллического материала в вакуумированное пространство. Кроме того, заполнению пространства жидкокристаллическим материалом будут способствовать капиллярные силы, присутствующие в пространстве между частями вставки линзы. На стадии 709 две части можно расположить смежно друг с другом, а затем герметизировать с образованием элемента с изменяемыми оптическими свойствами с жидким кристаллом. Существуют многочисленные способы совместной герметизации частей, включая применение связывающих веществ, герметизирующих составов и механических уплотнительных компонентов, таких как уплотнительные кольца и фиксаторы с защелкой в качестве примеров, не имеющих ограничительного характера.
В ряде примеров две части такого же типа, какие были образованы на стадии 709, могут быть созданы путем повторения стадий способа от 701 до 709, в которых ориентирующие слои смещены друг от друга, чтобы обеспечить получение линзы, которая может регулировать фокальную оптическую силу неполяризованного света. В таких примерах два слоя с изменяемыми оптическими свойствами могут быть объединены с образованием единой вставки с изменяемыми оптическими свойствами. На стадии 710 часть с изменяемыми оптическими свойствами можно соединить с источником энергии и разместить на ней промежуточные или прикрепляемые компоненты.
На стадии 711 вставку с изменяемыми оптическими свойствами, полученную на стадии 710, можно разместить внутри части формы для литья. Вставка с изменяемыми оптическими свойствами также может содержать или не содержать один или более компонентов. В некоторых предпочтительных примерах вставку с изменяемыми оптическими свойствами помещают в часть формы для литья механическим способом. Установка механическим способом может включать в себя, например, использование робота или других средств автоматизации, известных в отрасли в качестве применяемых для установки компонентов методом поверхностного монтажа. В рамках настоящего изобретения предусмотрено также помещение вставки с изменяемыми оптическими свойствами в форму человеком. Соответственно, для эффективного помещения вставки с изменяемыми оптическими свойствами с источником энергии в часть формы для литья можно использовать любые механические или автоматизированные способы, так чтобы полимеризация реакционной смеси в части формы для литья включала в себя изменяемые оптические свойства в итоговой офтальмологической линзе.
В некоторых примерах вставка с изменяемыми оптическими свойствами может быть помещена в форму для литья, закрепленную в подложке. Источник энергии и один или более компонентов также могут быть прикреплены к подложке и электрически связаны со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами. Компоненты могут включать в себя, например, схему для управления оптической силой, прикладываемой к вставке с изменяемыми оптическими свойствами. Соответственно, в некоторых примерах компонент включает в себя механизм контроля, приводящий в действие вставку с изменяемыми оптическими свойствами, с тем чтобы изменить, одну или более оптических характеристик, например, изменить состояние первой оптической силы на вторую оптическую силу.
В некоторых примерах устройство процессора, микроэлектромеханические системы (МЭМС), наноэлектромеханические системы (НЭМС) или другие компоненты также могут размещаться во вставке с изменяемыми оптическими свойствами и находиться в электрическом контакте с источником энергии. На стадии 712 реакционная смесь мономера может осаждаться в часть формы для литья. На стадии 713 можно привести вставку с изменяемыми оптическими свойствами в контакт с реакционной смесью. В некоторых примерах порядок размещения изменяемой оптики и осаждения мономерной смеси может быть обратным. На стадии 714 первую часть формы для литья помещают в непосредственной близости от второй части формы для литья с образованием полости для формирования линзы по меньшей мере с частью реакционной смеси мономера и вставкой с изменяемыми оптическими свойствами в полости. Как сказано выше, предпочтительные примеры включают в себя источник энергии и один или более компонентов, также находящихся в полости, соединенных посредством электрической связи со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами.
На стадии 715 реакционную смесь мономера в полости полимеризуют. Полимеризацию можно провести, например, путем воздействия актиничного излучения и/или тепла. На стадии 716 офтальмологическую линзу удаляют из частей формы для литья вместе со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами, прикрепленной или инкапсулированной в герметизирующем вставку полимеризованном материале, из которого выполнена офтальмологическая линза.
Хотя настоящее изобретение можно использовать для создания жестких или мягких контактных линз из любого известного материала линз или материала, подходящего для производства таких линз, линзы, составляющие предмет настоящего изобретения, предпочтительно представляют собой мягкие контактные линзы с содержанием воды от приблизительно 0 до приблизительно 90 процентов. Более предпочтительно изготовление линз из мономеров, содержащих гидроксильные группы, карбоксильные группы или оба типа групп, или из силиконсодержащих полимеров, таких как силоксаны, гидрогели, силикон-гидрогели и их комбинации. Материал, подходящий для формирования линз, составляющих предмет настоящего изобретения, можно изготовить путем взаимодействия смесей макромеров, мономеров и их комбинаций вместе с добавками, такими как инициаторы полимеризации. Подходящие материалы включают в себя, без ограничения, силикон-гидрогели, изготовленные из силиконовых макромеров и гидрофильных мономеров.
УСТРОЙСТВО
На Фиг. 8 изображено автоматизированное устройство 810 с одним или более интерфейсами передачи 811. Множество частей формы для литья, каждая из которых связана со вставкой с изменяемыми оптическими свойствами 814, удерживают на поддоне 813 и передают к интерфейсам передачи 811. Примеры могут включать в себя, например, одну поверхность для отдельного размещения вставки с изменяемыми оптическими свойствами 814, или множество поверхностей (не показаны) для одновременного размещения вставок с изменяемыми оптическими свойствами 814 во множестве частей форм для литья, а в некоторых примерах - в каждой части формы для литья. Размещение может происходить посредством вертикального движения 815 интерфейсов передачи 811.
Следующий аспект некоторых примеров настоящего изобретения включает в себя устройство для удерживания вставки с изменяемыми оптическими свойствами 814 во время формования вокруг этих компонентов тела офтальмологической линзы. В некоторых примерах вставку с изменяемыми оптическими свойствами 814 и источник энергии можно прикреплять к удерживающим точкам на форме для литья линзы (не показано). Точки удерживания можно закреплять полимеризованным материалом того же типа, из которого формируют тело линзы. Другие примеры включают в себя слой форполимера на той части формы для литья, на которой можно закреплять вставку с изменяемыми оптическими свойствами 814 и источник энергии.
Процессоры, включаемые в устройство-вставку
На Фиг. 9 представлен контроллер 900, который можно использовать в некоторых примерах настоящего изобретения. Контроллер 900 включает процессор 910, который может включать в себя один или более процессорных компонентов, соединенных с устройством связи 920. В некоторых примерах контроллер 900 можно использовать для передачи энергии источнику энергии, помещенному в офтальмологическую линзу.
Контроллер может включать в себя один или более процессоров, соединенных с устройством связи, выполненным с возможностью передачи энергии посредством канала связи. Устройство связи можно использовать для электронного управления одним или более следующими процессами: помещение вставки с изменяемыми оптическими свойствами в офтальмологическую линзу или передача команды для управления устройством с изменяемыми оптическими свойствами.
Устройство связи 920 также можно использовать для сообщения, например, с одним или более устройствами контроллера или компонентами производственного оборудования.
Процессор 910 также может быть в связи с устройством хранения данных 930. Устройство хранения данных 930 может содержать любые соответствующие устройства хранения информации, включая комбинации магнитных устройств хранения данных (например, накопители на магнитных лентах и жестких магнитных дисках), оптических устройств хранения данных и/или полупроводниковых запоминающих устройств, таких как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).
В устройстве хранения данных 930 может храниться программа 940 для управления процессором 910. Процессор 910 выполняет команды программы 940 и, таким образом, работает в соответствии с настоящим изобретением. Например, процессор 910 может принимать информацию с описанием расположения вставки с изменяемыми оптическими свойствами, расположения устройства обработки данных и т.п. Устройство хранения данных 930 может также хранить офтальмологические данные в одной или более базах данных 950, 960. Базы данных 950 и 960 могут включать в себя специальную контролирующую логическую схему для управления энергией, идущей к линзе с изменяемыми оптическими свойствами и от нее.
ИНТРАОКУЛЯРНЫЕ ЛИНЗЫ
На Фиг. 10 интраокулярное устройство 1060 показано в сравнении с примером глаза в поперечном сечении. Вставка 1070 изображает участок интраокулярного устройства, содержащего жидкокристаллический материал 1071. Первая подложка 1072 и вторая подложка 1073 могут быть покрыты различными слоями, как описывалось выше, включая электроды, диэлектрики и ориентирующие слои. Части интраокулярного устройства 1070 могут накладываться на оптическую зону офтальмологической линзы 1060. Первая подложка 1072 и вторая подложка 1073 показаны в качестве примера как плоские поверхности, однако в некоторых примерах они могут также принимать искривленную форму. Жидкокристаллический материал 1071 изображен таким образом, чтобы отражать локальный участок жидкокристаллического материала, ориентированный в циклоидальную структуру согласно настоящему описанию.
В настоящем описании приводятся ссылки на элементы, изображенные на рисунках. Многие из этих элементов приведены для справки, чтобы проиллюстрировать примеры настоящего изобретения в целях лучшего понимания. Относительный масштаб фактических элементов может значительно отличаться от изображенных, причем следует понимать, что отличия относительных изображенных масштабов не образуют отступления от существа настоящего изобретения. Например, масштаб молекул жидких кристаллов может быть слишком мал, чтобы их можно было изобразить в реальном масштабе частей вставки. Таким образом, изображение элементов, представляющих молекулы жидких кристаллов в том же масштабе, что и части вставки, чтобы сделать возможным представление таких факторов, как центрирование молекул, является таким примером масштаба изображения, который в реальных примерах может быть совсем иным.
Хотя представленные и описанные в настоящем документе примеры считаются наиболее практичными и предпочтительными, очевидно, что специалистам в данной области будут понятны возможности отступления от конкретных конфигураций и способов, представленных и описанных в настоящем документе, которые можно использовать без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Настоящее изобретение не ограничивается конкретными конструкциями, описанными и показанными в настоящем документе, но все его конструкции должны быть согласованы со всеми модификациями, которые могут входить в объем приложенной формулы изобретения.