具有集成元件的电光透镜的制作方法

专利名称：具有集成元件的电光透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学领域，更具体地，本发明涉及使用包括至少一些集成元件的电激励透镜的系统及方法。
发明概述根据本发明的系统包括具有第一外表面，第二外表面及一个外周面的第一光学透镜；一个电激励折射基阵及一个与电激励基阵连接的导体。
根据本发明的一个变型系统包括一个框架，该框架具有透镜支座及边撑区域；连接到透镜支座上的光学透镜，该光学透镜具有电激励折射基阵；连接到电激励折射基阵的控制器；及连接到控制器的测距器。
本发明还包括组装一个光学透镜系统的方法，它包括将电激励折射基阵放置到第一光学透镜的空腔中；用第二光学透镜覆盖电激励折射基阵的至少一部分。
附图的简要说明

图1是一个电激励综合屈光检查仪/折射仪系统100的实施例的透视图，图2是另一个电激励综合屈光检查仪/折射仪系统200的实施例的示意图，图3是一个传统的配镜操作程序300的流程图，图4是配镜方法400的一个实施例的流程图，
图5是一个电激励眼镜500的实施例的透视图，图6是一个处方方法600的实施例的流程图，图7是一个混合电激励眼镜透镜700的实施例的前视图，图8是沿图7中截线A-A得到的混合电激励眼镜透镜700的实施例的截面图，图9是沿图5中截线Z-Z得到的一个电激励透镜900的实施例的截面图，图10是一个电激励透镜系统1000的实施例的透视图，图11是沿图5中截线Z-Z得到的一个衍射电激励透镜1100的实施例的截面图，图12是一个电激励透镜1200的实施例的前视图，图13是沿图12的截线Q-Q得到的一个电激励透镜1200的实施例的截面图，图14是跟踪系统1400的一个实施例的透视图，图15是一个电激励透镜1500的实施例的透视图，图16是一个电激励透镜1600的实施例的透视图，图17是一个电激励透镜1700的实施例的透视图，图18是一个电激励透镜1800的实施例的透视图，图19是一个电激励折射基阵1900的实施例的透视图，图20是一个电激励透镜2000的实施例的透视图，图21是一个电激励眼镜2100的实施例的透视图，图22是一个电激励透镜2200的实施例的前视图，图23是一个电激励透镜2300的实施例的前视图，图24是一个电激励透镜2400的实施例的前视图，图25是沿图5中截线Z-Z得到的一个电激励透镜2500的实施例的截面图，图26是沿图5中截线Z-Z得到的一个电激励透镜2600的实施例的截面图，图27是一个配镜方法2700的实施例的流程图，图28是一个电激励透镜2800的实施例的透视图，图29是根据本发明另一变型实施例的光学透镜系统的透视图，图30是根据本发明另一变型实施例的光学透镜系统的透视图，
图31是根据本发明另一变型实施例的光学透镜系统的透视图，图32是根据本发明另一变型实施例的光学透镜系统的透视图，图33是根据本发明另一变型实施例的光学透镜系统的分解透视图，图34是根据本发明另一变型实施例的光学透镜系统的分解透视图，图35a至35e表示根据本发明另一变型实施例可被完成的组装步骤，图36a至36e表示根据本发明另一变型实施例可被完成的组装步骤，图37a至37e表示根据本发明又一变型实施例可被完成的组装步骤，图38是根据本发明另一变型实施例的集成芯片测距器及集成控制器的分解透视图，图39是根据本发明另一变型实施例的集成控制器电池及集成控制器的分解透视图，图40是根据本发明另一变型实施例的集成控制器测距器的分解透视图，图41是根据本发明又一变型实施例的光学透镜系统的透视图，图42是根据本发明又一变型实施例的光学透镜系统的透视图，图43是根据本发明又一变型实施例的光学透镜系统的透视图。
详细说明在1998年仅在美国就进行了将近九千二百万次眼睛检查。这样大量的检查涉及内及外的眼睛病理彻底检查，眼肌平衡及双目视力分析，角膜测量，在多数情况下涉及瞳孔，及最后是折射检查，这既是客观的又是主观的检查。
进行折射检查是为了了解/诊断一只眼睛折射误差的幅度及类型。目前能够诊断及测量的折射误差类型为近视，远视，散光及老花。当前的折射仪(综合屈光检查仪)力图将一个人的视力校正到20/20远及近，及在某些情况下可获得20/15远的视力，但是这在很大程度上是例外。
应当指出，一个人的眼睛的视网膜可处理及分辨的视力接近20/10。这远远好于现在由当前折射仪(综合屈光检查仪)及传统眼镜透镜能获得的视力水平。这些传统的装置所缺少的是检测、定量及校正非普通折射误差如像差、不规则散光或眼层不均匀性的能力。这些像差、不规则散光和/或眼层不均匀性可作为一个人视觉系统的后果或作为由传统的眼镜引起的像差的后果或这两者的组合。
因此，极待需要有一种手段能检测、定量及校正一个人的视力达到接近20/10或可能更好。此外，需要以很高效率及对用户亲善的方式来实现它。
本发明使用用于检测、定量及校正一个人视力的新颖方案。该方案包括多个创造性的使用电激励透镜的实施例。此外，本发明使用对于电激励眼镜的选择、配镜、启动及编程的新颖方案。
例如，在一个有创造性的实施例中，使用新颖的电激励综合屈光检查仪/折射仪。该电激励综合屈光检查仪/折射仪使用比现在的综合屈光检查仪中少得多的透镜及其总体尺寸与/或重量只是现在的综合屈光检查仪的一部分。实际上，本发明示范实施例仅由设置在一个框架座中的一对电激励透镜组成，该框架通过其本身结构设计和/或通过导线网络提供使电激励透镜正常工作所需的电源。
为了有助于理解本发明的一些实施例，现在将给出各种术语的解释。在某些情况下，这些解释不一定企图作出限制，而应根据这里所提供的各个例子、说明书及权利要求书来阅读理解。
“电激励区带”可包括电激励结构，层和/或区或被包括在它们之中。“电激励区”可为电激励层的一部分和/或全部。一个电激励区可以与另一个电激励区相邻。一个电激励区可被直接地或间接地连接到另一电激励区、例如在每个电激励区之间设有绝缘。“电激励折射基阵”为电激励区带及区，及可被直接地或间接地连接到另一电激励层、例如在每个电激励层之间设有绝缘。“连接”可包括焊接，沉积，粘接及另外公知的方法。“控制器”可包括处理器，微处理器，集成电路，IC，计算机芯片和/或基片或被包括在它们之中。“折射仪”可包括一个控制器。“自动折射仪”可包括一个波前分析器。“近距离折射误差”可包括远视及为了人在近距离上看得清楚需要校正的其它折射误差。“中间距离折射误差”可包括需要校正的远视度及为了人在中间距离上看得清楚需要校正的中间距离的及任何其它的折射误差。“远距离折射误差”可包括为了人在远距离上看得清楚需要校正的任何折射误差。“近距离”可从约6英寸至约24英寸，及优选为从约14英寸至18英寸。“中间距离”可从约24英寸至约5英尺。“远距离”可为5英尺与无限远之间的任何距离，优选为无限远。“常规折射误差”可包括近视，远视，散光和/或老花。“非常规折射误差”可包括不规则散光，眼系统像差及不包括在常规折射误差中的任何其它折射误差。“光学折射误差“可包括与透镜光学相关的任何像差。
在某些实施例中，一个“眼镜”可包括一个透镜。在其它实施例中，一个“眼镜”可包括多于一个透镜。“多焦点”透镜可包括双焦点，三焦点，四焦点和/或逐次增加焦点的透镜。“成品”的透镜坯可包括在两面上具有加工好的光学表面的透镜坯。“半成品”透镜坯可包括仅在一面上具有加工好的光学表面及在另一面上具有未光学加工表面的透镜坯，该透镜需进一步改进，例如研磨和/或抛光，使其变成可以使用的透镜。“表面加工”可包括研磨和/或抛光地去除多余材料，以加工半成品透镜坯的未加工表面。
图1是一个电激励综合屈光检查仪/折射仪系统100的实施例的透视图。框架110包含电激励透镜120，后者通过导线网络130连接到控制器140及电源150。
在一些实施例中，框架110的边撑(图1中未示出)包含电池或电源，例如微型燃料电池。在本发明其它实施例中，框架110的一个或多个边撑具有所需的电元件，由此电源线可直接插入电输出口和/或电激励折射仪的控制器/编程器160。
在本发明另一些实施例中，电激励透镜120被安装在一个被悬置的壳体组件中，由此一个人可简单地正确地定位其脸部，以便透过电激励透镜看并被折射。
在第一发明实施例中仅使用一对电激励透镜，而在其它一些发明实施例中使用多个电激励透镜。又在其它一些发明实施例中使用普通透镜与电激励透镜的组合。
图2是一个电激励折射仪系统200的示范实施例的示意图，该系统包括一个壳体组件210，后者包含至少一个电激励透镜220及多个普通透镜，具体为，衍射透镜230，棱形透镜240，散光透镜250及球面透镜60。导线网络270将电激励透镜220连接到电源275及控制器280，后者设有处方显示器290。
在使用多个电激励透镜和/或普通与电激励透镜组合的每个发明实施例中，这些透镜可被用来随机地和/或非随机一次一个地检查一个人的视力。在其它发明实施例中，根据需要将两个或多个透镜叠加起来在各个眼前给予总的校正放大率。
使用在电激励综合屈光检查仪及电激励眼镜中的电激励透镜可由混合结构和/或非混合结构组成。在混合结构中，普通透镜的镜片与电激励区带相组合。在非混合结构中，不使用普通透镜的镜片。
如上所述，本发明不同于现在的传统的配镜程序300，后者表示在图3的流程图上。如图示在步骤310及320上，传统地用传统折射仪作单眼检查及接着获得一个人的处方及拿着该处方去配镜处。接着如步骤330及340所示，在配镜处选择他(她)的镜框及透镜。如步骤350及360所示，这些透镜被加工，磨边及装入镜框。最后，在步骤370上，该新处方的眼镜被配好及收到。
如图4的流程图所示，在本发明配镜方法400的一个示范实施例中，在步骤410上，由配戴者或为配戴者选择电激励眼镜。在步骤420上，为配戴者配镜框。在步骤430上，由配戴者戴上电激励眼镜，由电激励综合屈光检查仪/折射仪控制系统控制其电子部分，通常情况下该控制系统由眼睛护理专职人员和/或技师来操作。但是，在本发明的某些实施例中，患者或配戴者可实际操作该控制系统，及由此控制他们自己的电激励透镜的处方。在本发明的其它实施例中，患者/配戴者及眼睛护理专职人员和/或技师一起来操作控制器。
在步骤440中，控制系统无论由眼睛护理专职人员，技师和/或患者/配戴者操作，被用来客观或主观地为患者/配戴者选择最佳校正的处方。当选择了正确处方来将患者/配戴者的视力校正到最佳校正度时，眼睛护理专职人员或技师对患者/配戴者的电激励眼镜编程序。
在本发明另一实施例中，在选择的电激励眼镜与电激励综合屈光检查仪/折射仪的控制器断开连接前，将选择的处方编程到电激励眼镜的控制器中和/或一个或多个控制器元件中。在本发明另外的实施例中，该处方稍后被编程到选择的电激励眼镜中。
在任一情况下电激励眼镜被选择，适配，编程，及在步骤450上以与现在传统眼镜完全不同的程序配镜。该程序允许改进制作、验光及配镜的效率。
通过本发明的该方法，患者/配戴者可严格地选择他们的眼镜，配戴它们并进行他们视力的检查，及然后对于正确的处方对眼镜编程。在通常但不是所有情况下，这是当患者/配戴者在离开检查椅前作出的，因此可保证患者最后处方的所有制作及编程的精确度，以及眼睛本身验光的精确度。最后，在本发明的该实施例中，当患者从检查椅站起来及走出眼睛护理专职人员房间时，患者可切实地配戴他们的电激励眼镜。
应当指出，本发明其它的实施例允许电激励综合屈光检查仪/折射仪简单地显示或打印出患者或配戴者最佳校正的处方，该处方以与过去几乎相同的方式填写。当前该程序是涉及将书写的处方拿到出售及配制电激励眼镜(镜框及镜片)的配镜处。
在本发明的其它实施例中，该处方将用电子方式地例如通过互联网传送到出售电激励眼镜(镜框及镜片)的配镜处。
当处方不是在进行眼睛验光地点填写的情况下，在本发明的一些实施例中，在验光后，电激励眼镜控制器和/或一个或多个控制器元件被编程及装入到电激励眼镜中，或装入到电激励眼镜中时直接编程。在不对电激励眼镜附加东西的情况下，电激励眼镜控制器和/或一个或多个控制器元件是电激励眼镜的复杂内置部分及不需要在后来附加。
图27是本发明另一配镜方法2700的程序图。在步骤2710上，使用任何方法对患者视力验光。在步骤2720上获得用于患者的处方。在步骤2730上选择电激励眼镜。在步骤2740上用配戴者处方对电激励眼镜编程。在步骤2750上配制电激励眼镜。
图5是本发明另一实施例的电激励眼镜500的透视图。在该图示例中，镜框510包括通用的电激励透镜520及522，它们通过连接导线530与电激励眼镜控制器540及电源550形成电连接。截线Z-Z将通用的电激励透镜520分开。
控制器540起到电激励眼镜500的“电脑”的作用，及可包括至少一个处理器单元，至少一个存储器单元，用于存储指令和或用于专门处方的数据，及至少一个输入/输出单元，例如端口。控制器540可执行计算任务如从存储器读出及写入存储器，及基于所需折射率计算待施加给各个栅单元的电压，和/或作为患者/用户眼镜与相关折射仪/综合屈光检查仪之间的本地接口。
在本发明的一个实施例中，控制器540被眼睛护理专家或技师预编程，以满足患者的聚光及调节的要求。在该实施例中，预编程是在控制器540上作的，而控制器540在患者眼镜的外部，及在检查后控制器540被插入到眼镜中。在本发明的一个实施例中，控制器540是“只读”类型的，将电压施加给栅单元以获得必要的折射率组来校正用于特定距离的视力。当患者的处方改变时，必需由专家编程一个新的控制器540及插入到眼镜中。该控制器将是ASIC’s等级的或应用专门的集成电路，及其存储器及处理指令被永久地“印”在其中。
在本发明的另一实施例中，当首次配镜时电激励眼镜可由眼睛护理专家或技师初始编程，及后来如患者需要改变，该同一控制器或其单元可被重新编程以提供不同的校正。该电激励眼镜控制器可从眼镜中取出，放置在折射仪的控制器/编程器(如图1及2中所示)上及在检查期间被重新编程，或不从电激励眼镜中取出由折射仪就地重新编程。在此情况下该电激励眼镜控制器例如可为FPGA’s等级的或可区域编程的栅阵列结构。在本发明该实施例中，该电激励眼镜控制器可持久地装在眼镜中及仅需要对折射仪的接口连接，后者对FPGA发出重新编程的指令。该连接的一部分应包括由设在折射仪/综合屈光检查仪中或其控制器/编程装置中的AC转接器提供的电激励眼镜控制器的外部AC电源。
在本发明的另一实施例中，电激励眼镜用作折射仪，及由眼睛护理专家或技师操作的外部设备仅由对电激励眼镜控制器的数字和/或模拟接口组成。因此，电激励眼镜控制器也可用作折射仪/综合屈光检查仪的控制器。在该实施例中，可得到必需的电子处理部分来对电激励眼镜改变栅电压组及在凭经验确定对用户的最佳校正后用数据重新编程电激励眼镜。在此情况下，在检查期间患者通过他/她自己的电激励眼镜观察视力检查表及可能未意识到他/她正在选择最佳校正处方，在他们的电激励眼镜中的控制器正在同时进行电子重新编程。
本发明的另一实施例使用电子自动折射仪，它可用作第一步骤和/或与电激励折射仪(如图1及2中所示)的组合，作为例子可使用但不限制于Humphrey’s自动折射仪及Nikon’s自动折射仪，它们已开发或改型能提供用于对本发明电激励透镜的兼容及编程的反馈。本发明的该实施例用于当患者或配戴者配戴了他或她的电激励眼镜时测量眼睛的折射误差。反馈信号自动或手动地供给控制器和或编程器，后者则对用户/配戴者的电激励眼镜的控制器定标、编程或重新编程。在该创造性的实施例中，一个人的电激励眼镜可按需要被重新定标，而无需整个眼睛检查或眼睛验光。
在本发明的其它一些实施例中，通过一个人的电激励透镜可将一个人的视力校正到20/20。这是在通常情况下通过校正常规折射误差(近视，远视，散光和/或老花)获得的。在本发明的其它一些实施例中，测量及校正非常规折射误差，如像差、不规则散光和/或眼睛的眼层不规则度以及常规折射误差(近视，远视，散光和/或老花)。因此，在本发明的该实施例中除了常规折射误差外还可校正像差、不规则散光和/或眼睛的眼层不规则度，在许多情况下一个人的视力可被校正到好于20/20，如达到20/15，好于20/15，达到20/10和/或好于20/10。
该有利的误差校正是利用眼镜中的电激励透镜有效地作为自适应镜片来实现的。自适应镜片其功能已被证实及多年来用于地面天文望远镜的大气层失真的校正及用于通信和军事应用的穿过大气层的激光发送的校正。在此情况下，通常使用分段的或“橡胶”的反射镜对图象光波或激光光波的波前作小的校正。通常这些反射镜由机械致动器操作。
用于视力的自适应镜片乃基于用光束、如对眼睛安全的激光对眼系统的有源检测，及测量视网膜的反射或视网膜上产生的图象的波前失真。波前分析的形式假定为平面的或球面的测试波及测量由眼系统对波前产生的失真。将原始波前与失真波前相比较，技术熟练的检查人员可确定眼系统中存在的畸变度及开出适当的校正处方。对于波前分析器设有多种竞争的设计，但是，这里所述的用于传输或反射空间光调制器的、以执行这种波前分析的电激励透镜的自适应被包括在本发明内。波前分析器的例子在美国专利US 5,777,719(Williams)及US 5,949,521(Williams)中被给出，它们的每个将全部结合于此作为参考。
但是，在本发明的一些实施例中，对电激励透镜作出小的校正或调节，以使得图象光波由电驱动的象素栅阵列产生，后者的折射率可被改变，通过该折射率改变可加速或减速通过它们的光。以此方式，电激励透镜变成一个自适应镜片，它可补偿眼睛本身的光学部分固有的空间缺陷，以便在视网膜上获得几乎无像差的图象。
在本发明的一些实施例中，因为电激励透镜是完全两维的，由眼睛光学系统引起的固定空间像差可以在除了患者/用户的肉眼视力校正处方的要求之外还结合小折射率校正被补偿。以此方式，视力可被校正到好于用普通的聚光及调光校正可获得的水平，及在许多情况下可产生好于20/20的视力。
为了获得优于20/20的校正，可测量患者眼睛的像差，例如通过使用波前传感器的改型自动折射仪或专门设计用于眼睛像差测量的分析器来测量。一旦眼睛的像差及其它类型的非常规折射误差在幅值及空间上被确定，眼镜中的控制器可被编程以结合与2维空间相关的折射率改变来补偿这些像差及除近视、远视、老花和或散光校正外的其它类型的非常规折射误差。因此，本发明的电激励透镜的该实施例可电激励地校正患者眼睛系统的像差或由透镜镜片产生的像差。
因此，例如在某些电激励发散透镜中需要-3.50屈光度的一定放大率(power)校正来校正配戴者的近视。在此情况下，将不同电压V1...VN的一个组施加到栅阵列的M个单元上，以产生一组不同的折射率N1...NM，它们给予电激励透镜-3.50屈光度的放大率。但是，在栅阵列中的某些组可能需要在其折射率N1...NM中多至正或负0.50单位的变化来校正眼睛像差和/或非常规折射误差。除基础近视校正电压外还将与该变化相应的小电压偏差施加给适合的栅单元。
为了尽可能地检测、定量和或校正非常规折射误差如不规则的散光、眼折射不规则性如角膜前面的泪层、角膜前及后部含水量不均匀、角膜前及后部玻璃体的不规则或由眼睛折射系统本身引起的其它像差，根据图6的本发明的处方方法600的一个实施例使用了电激励综合屈光检查仪/折射仪。
在步骤610上，或使用普通的折射仪，或使用具有普通及电激励透镜的电激励折射仪，或使用仅具有电激励透镜的电激励折射仪或自动折射仪来测量一个人的折射误差，并使用普通透镜放大率如负放大率(用于近视)，正放大率(用于远视)，圆柱放大率及轴向放大率(用于散光)及需要时使用棱柱放大率。使用该方案，一个人将会获得现在已知的通过传统折射误差校正能达到的患者BVA(最佳视觉分辨能力)。然而，本发明的一些实施例能够改善一个人的视力，达到超过现在传统折射仪/综合屈光检查仪所能达到的视力。
因此，步骤610以非传统的创造性方式提供一个人处方的进一步精细度。在步骤610中，将可实现该目标的处方编程到电激励折射仪中。患者被正确定位及通过具有多栅电激励结构的电激励透镜看改型并兼容的自动折射仪或波前分析仪，它们将自动且精确地测量折射误差。该折射误差测量尽可能对非常规折射误差作出检测及定量。该测量是通过每个电激励透镜的约4.29mm的小目标区作出的，而当患者通过电激励透镜的目标区看时自动地计算必要的处方，以便在沿视线的视网膜黄斑中心获得最佳聚焦。一旦作出该测量，该非常规校正被存储在控制器/编程器存储器中，用于接着被编程到控制电激励透镜的控制器中。当然，这将对两眼重复进行。
在步骤620上，现在患者或配戴者可根据他们的选择决定来使用控制单元，该控制单元将允许他们精细调节常规的折射校正、非常规折射校正或两者的组合，及因此将根据他们的喜好得到最后的处方。可选择地或附加地，眼睛护理专职人员可精细调节它，直到在某些情况下不可进行精细调节为止。这时将获得对患者改善的BVA，它优于通过传统技术可获得的任何结果。
在步骤630上，将任何精细的处方编程到控制器中，该控制器将控制电激励透镜的处方。在步骤640上，对编程的电激励眼镜进行配制。
虽然从步骤610到640的方法给出本发明方法的一个实施例，而根据眼睛护理专职人员的调节或处理，可使用多种不同的但类似的方案来对一个人的视力作出检测、定量和/或校正，并仅使用电激励折射仪/综合屈光检查仪或结合波前分析仪。任何方法，不管使用电激励折射仪/综合屈光检查仪以什么程序来对一个人的视力作出检测、定量和/或校正，是否结合波前分析仪，都将视为本发明的一部分。例如，在本发明的某些实施例中，步骤610至640可用修改的方式或甚至不同的顺序进行。此外，在本发明某些其它方法的实施例中，涉及步骤610的透镜目标区可在约3.0mm至8.0mm直径的范围内。而在本发明的又一些实施例中，该目标区可在从约2.0mm直径至整个透镜区域的任何区上。
虽然以上的讨论完全集中在仅使用各种形式的电激励透镜或结合波前分析仪进行眼睛检查，而将来随着新出现的技术而将具有允许简化客观检查的可能性，于是，将可能消除与患者交流响应或交互作用的需要。本发明的许多实施例描述和/或在这里要求保护的是，力图与任何类型的测量系统一起工作，无论是客观的、主观的或两者的结合。
现在再回到电激励透镜本身，如上所述，本发明的一个实施例涉及具有新式电激励透镜的电激励折射仪/综合屈光检查仪，该电激励透镜可为混合或非混合结构。对于混合结构意味着一个传统的单象或多焦点透镜镜片与至少一个电激励区带的组合，该电激励区带位于前表面、后表面上和/或在前、后表面之间，该电激励区带由具有可通过电改变焦点的必要电激励装置的电激励材料组成。在本发明的某些实施例中，电激励区带被专门放置在透镜内部或透镜后凹面上，以保护它不被擦伤及防止其它常规的磨损。在包含电激励区带及作为前凸表面一部分的实施例中，通常情况下将施加防擦伤涂层。传统的单象透镜或传统的多焦点透镜与电激励区带的结合将给予混合透镜结构点的透镜放大率。“非混合”则意味着是电激励的，其中通常其100％的折射放大率仅由它的电激励特性产生。
图7是一个示范的混合电激励眼镜透镜700的实施例的前视图，及图8是沿线A-A得到的截面图。在该图示例中，透镜700包括一个透镜镜片710。在透镜镜片710上固定一个电激励折射基阵720，该基阵可具有一个或多个电激励区，这些电激励区占据电激励折射基阵720的全部或一部分。一个边框层730也固定在透镜镜片710上及至少部分地包围电激励折射基阵720。透镜镜片710包括一个具有散光轴A-A的散光放大率校正区740，在该具体的例中该散光轴仅可从水平线顺时针转动约45度。一个选择的覆盖层750覆盖着电激励折射基阵720及边框层730。
如下面将讨论的，电激励折射基阵720可包括液晶和/或聚合物胶。电激励折射基阵720还可包括对中层，金属层，导电层和/或绝缘层。
在一个变换实施例中，散光校正区740被去除，以致对透镜镜片710仅校正球面放大率。在另一变换实施例中，透镜镜片710可校正近距离、远距离和/或这两者及任何形式的常规折射误差，包括球形、圆柱形、棱柱形和/或非球面误差。电激励折射基阵720也可校正近距离、和/或非常规折射误差如像差。在其它实施例中，电激励折射基阵720可校正任何形式的常规折射误差或非常规折射误差，及透镜镜片710可校正常规折射误差。
已经发现，具有混合结构方案的电激励透镜相对非混合透镜具有一些不同的优点。这些优点是电功率需要量小，电池尺寸小，电池寿命期望值大，电路复杂性小，导体少，绝缘体少，制造成本低，透光率增加，及增加结构整体性。但是，必需指出，非混合电激励透镜具有它们自己的一组优点，包括减小厚度及可大规模制造。
也已发现，在一些实施例中，当使用的电激励结构设计是多栅电激励结构时，非混合、所有区域混合及部分区域混合的方案将允许以非常有限数目SKUs(库存单元)进行大规模制造。在此情况下，当大规模制造时仅必需主要集中在有限数目的不同指标如配戴者生理组织兼容的曲率及尺寸上。
为了理解该改进的重要性，我们必需了解需要满足通常处方的传统透镜坯料的数目。约95％的校正处方包括在-6.00至+6.00屈光度范围中的球面放大率校正，其中增量为0.25屈光度。基于该范围，具有约49个通用处方表达的球面放大率。在包括散光校正的那些处方中，约95％落在-4.00至+4.00屈光度范围中，其中增量为0.25屈光度。基于该范围，具有约33个通用处方表达的散光(或圆柱面)放大率。因为散光具有轴向分量，但是，具有约360度的散光轴定向，它们典型地以1度增量写处方。因此，具有360个不同的散光轴处方。
此外，许多处方包括用于校正老花的双焦点分量。在具有老花校正的这些处方中，约95％落在+1.00至+3.00屈光度范围中，其中增量为0.25屈光度，由此产生了约9个通用处方表达的老花放大率。
因为本发明的一些实施例可提供球面、圆柱面、轴向及老花的校正，一个非混合电激励透镜可用于5,239,080(＝49×33×360×9)种不同处方。因此，非混合电激励透镜可为大规模制造和/或库存消除多种透镜坯料SKUs的需要，及可能更重要的是，消除了对于特殊的患者处方研磨及抛光每个透镜坯料的需要。
考虑到需要适应生理组织如面部形状，睫毛长度等的各种透镜曲率，可大规模制造和/或库存一种以上的非混合电激励透镜SKU。然而，SKU’s的数目可从数百万减少到约五种或更少。
在混合电激励透镜的情况下，已经发现，在用透镜镜片及使用大部分对中的电激励层校正常规折射误差的情况下，也可减少所需的SKU’s的数目。参照图7，透镜700可根据需要转动，以使散光轴A-A位于所需的位置上。因此，混合透镜坯料的数目能以倍数360下降。此外，混合透镜的电激励区带可设有老花校正，所需透镜坯料的数目能以倍数9下降。因此，该混合电激励透镜的实施例中所需透镜坯料的数目可从多于5百万减少到1619(＝49×33)。因为该混合透镜坯料SKUs的数目对于大规模制造和/或库存可以说是合理的，这可消除研磨及抛光的需要。
但是，将半成品的混合透镜坯料研磨及抛光为成品的混合透镜坯料仍是可能的。图28是一个半成品的透镜坯料2800的实施例的透视图。在该实施例中，半成品的透镜坯料2800具有加工好的表面2820的透镜镜片2810，一个未加工表面2830及部分区的电激励折射基阵2840。在另一实施例中，半成品透镜坯料2800可具有整个区域的电激励层。此外，半成品透镜坯料2800的电激励结构可为多栅的或单个互连的。另外，半成品透镜坯料2800可具有折射和/或衍射特性。
在电激励透镜的混合或非混合的实施例中，可产生出显著数目需要校正的处方及由电激励透镜来配制，这些电激励透镜可被控制器调节及控制，该控制器是为患者专门处方的要求定制和/或编程的。因此不再需要数百万的处方及各种透镜类型、单象透镜坯料及多种多焦点半成品透镜坯料。事实上，对于大多数透镜及镜框制造及销售商，众所周知这将是一次革命。
应当指出，本发明既包括非混合电激励透镜也包括全部及部分区域的专门电激励透镜，它们可预制造电子眼镜(镜框和/或透镜)或在交付给患者或用户时定配电子眼镜。在眼镜被预制及组装的情况下，将预制镜框及透镜及用磨好边的透镜置入镜框。考虑作为本发明一部分的还有可编程及预编程的控制器及具有必要电元件的镜框及透镜的大规模生产，它们可被预制造及送到眼睛护理专职人员处或其它场所，例如用于根据患者处方安装可编程的控制器和/或一个或多个控制器元件。
在某些情况下，控制器和/或一个或多个控制器元件可以是预制镜框及电激励透镜组件的一部分及然后在眼睛护理专职人员或其它某一场所被编程。控制器和/或一个或多个控制器元件例如可为芯片或薄膜的形式，及可被放置在眼镜的镜框中、镜框上、透镜中或透镜上。控制器和/或一个或多个控制器元件可根据所贯彻的商业策略可再编程或不可再编程。在控制器和/或一个或多个控制器元件可再编程的情况下，这将允许一个人处方的重复更新，只要患者或用户喜欢他或她的镜框及其外观以及电激励透镜的功效。
在后一种情况下，这些透镜，即刚讨论过的非混合及混合的电激励透镜必需有很好的结构，以便保护眼睛免受异物的伤害。在美国，大部分眼镜透镜必需通过FDA要求的冲击试验。为了满足该要求，重要的是在透镜中或透镜上建立支承结构。在混合类型的情况下，例如是使用处方的或非处方的单象或多焦点透镜镜片作为结构底基。例如，用于混合类型的结构底基可由聚碳酸酯制作。在非混合透镜的情况下，在一些实施例中，考虑所需的该结构来选择电激励材料及其厚度。在另外的实施例中，放置电激励材料的非处方载体底基或衬底是为了该所需的保护。
当在一些混合类型中在眼镜透镜中使用电激励区带时，重要的是当对于透镜出现电源中断时仍可维持正确的距离校正。在电池或导线故障的情况下，如果配戴者正在驾驶汽车或驾驶飞机及其距离校正丧失，这将是一场灾难。为了防止该情况的出现，本发明电激励眼镜透镜的设计可提供当电激励区带在关(OFF)位置(非激励或非供电状态)时仍维持距离校正。在本发明的一个实施例中，这可通过由常规的固定焦距镜片来提供距离校正，它可为折射或衍射的混合类型。因此在电激励区带可设置任何附加的电源。这样，就产生了防故障的电激励系统，因为常规的透镜镜片就保留配戴者的距离校正。
图9是另一电激励透镜900的示范实施例，该电激励透镜具有一个透镜镜片910，它的折射率与电激励折射基阵920匹配。在该图示的实施例中，具有折射率n1的发散透镜镜片910提供距离校正。电激励折射基阵920固定在透镜镜片910上，它可具有未激励状态及多个激励状态。当电激励折射基阵920在其未激励状态时，它具有折射率n2，该折射率接近匹配透镜镜片910的折射率n1。更确切地，这时未激励的折射率n2在n1的0.05折射单位内。边框层930围绕着电激励折射基阵920，该边框层具有折射率n3，它也接近匹配透镜镜片910的折射率n1，在n1的0.05折射单位内。
图10是另一电激励透镜系统1000的一个示范实施例的透视图。在该图示例中，电激励透镜1010包括一个透镜镜片1040及一个电激励折射基阵1050。在电激励折射基阵1050上设有一个测距器发送器1020。并且，在电激励折射基阵1050上设有一个测距器检测器/接收器1030。在一个变换实施例中在电激励折射基阵1050上可设有一个发送器1020或接收器1030。在其它的变换实施例中，可在透镜镜片1040内或上设置一个发送器1020或接收器1030。在其它的实施例中，发送器1020或接收器1030可设置在外覆盖层1060上。此外，在其它实施例中，发送器1020或接收器1030可被设在以上部分的任何组合上。
图11是一个衍射电激励透镜1100的示范实施例的侧视图。在该图示的例中，透镜镜片1110提供距离校正。在透镜镜片1110的一个表面上蚀刻出衍射图案1120，后者具有折射率n1。固定在透镜镜片1110上及覆盖着衍射图案1120的是电激励折射基阵1130，它具有折射率n2，当电激励折射基阵1130在其未激励状态时该折射率接近n1。并且边框层1140也固定在透镜镜片1110上，该边框层由与透镜镜片1110极其相同的材料构成，及它至少部分地围绕电激励折射基阵1130。覆盖层1150固定在电激励折射矩阵1130及边框层1140上。边框层1140也可是透镜镜片1110的延伸，其中不加入实际的层，但透镜镜片1110被制造成框住或圈住电激励折射基阵1130。
图12是电激励透镜1200的一个示范实施例的前视图，而图13是其侧视图，该电激励透镜具有固定在电激励边框层1220上的多焦点镜片1210。在该图示实施例中，多焦点镜片1210是一个分级附加的透镜结构。此外，在该图示实施例中，多焦点镜片1210包括第一光学折射聚焦区带1212及第二分级附加光学折射聚焦区带1214。在多焦点镜片1210上固定有电激励边框层1220，后者具有电激励区1222，该电激励区被设置在第二光学折射聚焦区带1214上。在电激励边框层1220上固定有覆盖层1230。应当指出，该边框层可为电激励的或非电激励的。当边框层为电激励时，使用绝缘材料来绝缘激励区与非激励区。
在本发明的大多数情况下、但不是所有情况下，为了对电激励眼镜编程以将一个人的视力校正到最佳，因此，必需对非常规折射误差进行校正，以通过跟踪患者或配戴者的眼睛适动来跟踪每个眼睛的视线。
图14是一个跟踪系统1400的示范实施例的透视图。镜框1410包括电激励透镜1420。在电激励透镜1420的后侧(即最靠近配戴者眼睛的一侧，或称为近侧)固定有跟踪信号源1430，例如发光二极管。并且在电激励透镜1420的后侧固定有跟踪信号接收器1440，例如光反射传感器。接收器1440及可能的信号源1430被连接到一个控制器(未示出)，后者在其存储器中包括启动跟踪的指令。使用该方案可很精确地检测眼睛的向上、向下、向左、向右的运动及它的任何偏移。对于在一个人的视线中需要校正及孤立的非常规折射误差的某些类型但不是所有类型(例如在特殊的角膜不规则或当眼睛移动时移动的隆起)，这是需要的。
在多个变换实施例中，信号源1430和/或接收器1440可被固定在镜框1410的后侧，埋在镜框1410的后侧中和/或埋在透镜1420的后侧中。
包括电激励眼镜透镜的任何眼镜透镜的重要部分是用于在用户视野中产生最清晰图象质量的部分。一个健康人约可看到每侧90度，最清晰的视觉分辨度位于一个小视野中，它相应于视网膜具有最佳视觉分辨度的部分。该视网膜区域被称为黄斑中心，及在视网膜上约为0.40mm直径的圆区域。此外，眼睛通过整个瞳孔直径观看场景，因此瞳孔的直径也将影响眼镜透镜最关键区域的尺寸。所产生的眼镜透镜最关键区域可简化为眼睛瞳孔直径加上黄斑中心视野在眼镜透镜上的投影。
眼睛瞳孔直径的典型范围为3.0至5.5mm，最通常的值为4.0mm。平均黄斑中心直径约为0.4mm。
黄斑中心在眼镜透镜上的投影尺寸大小的典型范围受到一些参数、例如眼睛长度，眼睛到眼镜透镜的距离等的影响。
本发明该专门实施例的跟踪系统位于与相对于患者视网膜黄斑中心区域的眼睛运动相关的电激励透镜的区域。重要的是，本发明的软件被编程得总是当眼睛运动时可校正非常规折射误差。因此，在大多数情况但不是所有情况下，必需对非常规折射误差校正，以便当眼睛固定在其目标上或凝视时电激励地改变视线通过的透镜区域。换句话说，在该专门的实施例中，大多数电激励透镜校正常规折射误差，及当眼睛运动时目标电激励聚焦区域也移动；及通过跟踪系统及软件来校正非常规折射误差并考虑视野与透镜不同区域相交的角度及将此归入到最后的处方中以用于该专门区域。
在本发明大多数但不是所有的实施例中，是在看着或凝视远方的物体时使用跟踪系统及启动软件来将一个人的视力校正到最佳。如果看着近点上使用跟踪系统时，将使用该跟踪系统来计算近点聚焦的范围以便校正一个人的适应性及计算近或中等会聚范围的聚焦需要。当然这将作为患者或配戴者处方的一部分被编程到电激励眼镜的控制器中和/或一个或多个控制器元件中。在本发明的其它实施例中在透镜和/或镜框中结合了测距器和/或跟踪系统。
应当指出，在本发明的其它实施例中，如校正一定类型的非常规折射误差如不规则散光的实施例中，在大多数情况但不是所有情况下，电激励透镜不需要跟踪患者或配戴者的眼睛。在此情况下整个电激励透镜被编程以校正它及患者的其它常规折射误差。
并且，因为像差直接涉及观看距离，已经发现，它们可相对观看距离被校正。这就是，一旦测量出一个或多个像差，可通过分隔电激励区域来校正电激励折射基阵中的这些像差，由此对于特定距离如远、中等和/或近视力来电激励地校正像差。例如，电激励透镜可被分隔为远、中等和近视力校正区带，每个软件控制每个区带，以使该区带校正影响相应视觉距离的像差。因此，在本发明的该专门实施例中，电激励折射基阵被分隔成不同距离，由此每个被分隔的区域校正特定距离的特定像差，这样它不用跟踪机构可校正非折射误差。
最后，应当指出，在本发明另一实施例中，可以实现非常规折射误差、如由像差引起的折射误差的校正，而无电激励区域的分隔及无跟踪。在该实施例中，使用观看距离作为输入，软件调整给定电激励区域的聚焦以导致对像差的所需校正，该像差否则将影响在给定观看距离上的视力。
此外，已经发现，混合的或是非混合的电激励透镜可设计成具有全区或部分区功能。全区功能意味着电激励折射基阵或层覆盖镜框中透镜的绝大部分区域。在全区情况下，整个电激励区域可被调整到所需放大率。并且全区电激励透镜可被调整以提供部分区。但是，部分区特定电激励透镜的设计不可调整到全区，因为所需电路使它成为部分区专用的。在全区情况下调节透镜成为部分区透镜，电激励透镜的部分区域可被调节到所需放大率。
图15是另一电激励透镜系统1500的示范实施例的透视图。镜框1510包括电激励透镜1520，它具有部分区1530。
为了比较，图16是又一电激励透镜系统1600的示范实施例的透视图。在该图示实施例中，镜框1610包括电激励透镜1620，它具有全区1630。
在本发明的一些实施例中，预制出多焦点电激励镜片及在某些情况下，由于大大减少了所需SKU’s的数目，甚至作为成品多焦点电激励透镜坯料存储在配镜场所。本发明的该实施例允许配镜场所简单地将多焦点电激励透镜坯料配制及磨边以装入电子启动镜框。虽然在大多数情况下本发明为部分区特定类型的电激励透镜，但应理解它也同样适用于全区电激励透镜。
在本发明的一个混合类型的实施例中，适用传统的非球面设计或具有复曲面的非球面设计的单影象透镜镜片来校正散光，及使用球面来提供距离的放大率需要。如果需要散光校正，将选择适当放大率的单影象透镜镜片及将其转动到正确的散光轴位置。一旦这样作了，该单影象透镜镜片将被磨边以适合眼睛线框类型及尺寸。然后可在磨边前施加可被施加在单影象透镜镜片上或电激励折射基阵的电激励折射基阵及整个透镜单元后来才磨边。应当指出，为了磨边，在磨边前使电激励折射基阵固定到透镜镜片上，或者单影象镜片或多焦点电激励镜片上，可有利地使用电激励材料如聚合物胶加在液晶材料上。
可通过不同的公知技术将电激励折射基阵施加到适配的透镜镜片上。适配的透镜镜片是这样的镜片，即从连接、美观和/或正确的透镜最后放大率的观点来看，曲面将合适地接收电激励折射基阵。例如，可使用粘接直接地对透镜镜片提供粘剂及然后放置电激励层。并且，电激励折射基阵可被制造成使其连接有可取掉的粘膜，在此情况下，它可被取掉及再粘接到透镜镜片上。并且它可被粘接到双面粘膜载体上，其中载体本身被粘接到透镜镜片上。此外，可使用表面铸造技术，在此情况下，电激励折射基阵可在现场产生。
在前述的混合类型的实施例中，图12使用静态的及非静态的方案组合来满足一个人的中等及近点视力需要，使用具有适合需要的距离校正及具有全近加放大率的和具有如约+1.00屈光度的多焦点分级透镜1210来替代单影象透镜镜片。在使用该实施例时，电激励折射基阵1220可被放置在多焦点分级透镜镜片的每侧上，及埋在透镜镜片的内部。使用该电激励折射基阵用于提供附加的加放大率。
当使用低于整体多焦点透镜所需的透镜镜片中的加放大率时，最后的加放大率是低多焦点的加放大率和通过电激励层产生的所需的附加近放大率的总附加放大率。仅作为例子，如果一个多焦点分级增加透镜镜片具有+1.00的加放大率及电激励折射基阵产生+1.00的近放大率，则对于混合电激励透镜的总近放大率将是+2.00D。使用该方案，可大大减少不希望的由多焦点透镜、尤其是分级增加透镜感觉到的失真。
在其中使用多焦点分级增加透镜镜片的某些混合电激励实施例中，使用电激励折射基阵减去不希望的散光。这是通过仅在透镜存在不希望的散光的透镜区域中电激励产生的中和放大率补偿的中和或不希望散光的实质性减小来实现的。
在本发明的一些实施例中，需要部分区的偏心设置。当施加偏心部分区电激励折射基阵时，必需这样地对齐电激励折射基阵以适应单影象透镜镜片的正确散光轴位置，由此允许校正一个人的散光-如果它存在的话，及定位一个人眼睛正确位置上可变电子放大率区。并且，必需使用部分区设计来对齐部分区位置，以允许正确的偏心布置并考虑到患者瞳孔的需要。还进一步地发现了它不同于常规透镜，在常规透镜中静态双焦点、多焦点或分级区域总被布置在一个人远距离凝视的下面，电激励透镜的使用允许某些制造自由度，这对于常规的多焦点透镜是不能得到的。因此，本发明的某些实施例中，电激励区位于传统非电激励多焦点透镜中典型区分的远、中等及近视力区上。例如，电激励区可放置在透镜镜片的180经线上方，由此允许多焦点近视力区带偶尔设置在透镜镜片的180经线上方。将近视力区带设置在透镜镜片的180经线上方尤其可有利于这些眼镜配戴者在近距离上观看配戴者直接前方或头上方的物体，例如观看计算机监视器或钉挂在头顶上方的图框。
在非混合电激励透镜或混合全区透镜与例如35mm直径混合部分区透镜的情况下，如上所述，电激励层可被直接施加到单影象透镜镜片上，或与透镜镜片一起预制产生电激励成品多焦点透镜坯料，或在透镜磨边成镜框的透镜安装形状前的多焦点分级透镜镜片。这允许电激励透镜坯料的预组装，及可库存产品的但未磨边的电激励透镜坯料，因此允许在任何销售渠道上及时地制造眼镜，包括眼诊所或眼镜店。这将允许配镜者能在最少需要昂贵制造设备的情况下提供快速的服务。这有利于制造商，销售商及其患者或用户。
考虑部分区的尺寸，例如在本发明的一个实施例中已给出，部分区的专用区域可为35mm直径的同心或偏心圆形状。应当指出，该直径尺寸非常依赖于需要。在本发明的一些实施例中，可使用22mm，28mm，30mm及36mm的圆直径。
部分区的尺寸可依赖于电激励折射基阵和/或电激励区的结构。至少两种这样的结构可在本发明的范围内考虑，即单互连电激励结构及多栅电激励结构。
图17具有单互连结构的电激励透镜1700的透视图。透镜1700包括一个透镜镜片1710及一个电激励折射基阵1720。在电激励折射基阵1720内，一个绝缘体1730将激励部分区1740与边框非激励区(或区域)1750分开。单导线或导电条互连部分1760使激励区连接到电源和/或控制器。注意，在大多数-要不然所有-实施例中，单互连结构具有将其连接到电源的单对电导体。
图18是具有多栅结构的电激励透镜1800的透视图。透镜1800包括一个透镜镜片1810及一个电激励折射基阵1820。在电激励折射基阵1820内一个绝缘体1830将激励部分区1840与边框非激励区(或区域)1850分开。多导线互连部分1860使激励区连接到电源和/或控制器。
当使用小直径的部分区时，已经发现，在使用单互连电激励结构的情况下从部分区专用区域的边缘到中心的不同电激励厚度可被减小。这对减小电功率需要及尤其用于单互连结构的所需多个电激励层具有非常有利的作用。对于部分区专用区域也不总是使用多栅电激励结构。当使用单互连电激励结构时，在本发明的许多但非所有实施例中，多个单互连电激励结构在透镜内部或上面被层叠，以允许多个电激励层产生例如+2.50D的总组合电激励放大率。仅在本发明实例中，可彼此顶上叠置5个+0.50D的单互连层，在大多数情况下仅由绝缘层分开。以此方式，适当的电功率可对每层产生必需的折射率变化，其方式是减小单个厚互连层的用电量，后者在某些情况下对于正常供电可能是做不到的。
还应当指出，在本发明中，具有多个单互连电激励层的某些实施例可用编程的顺序供电，以允许一个人有能力在一定距离范围上聚焦。例如，可对两个+0.50D的单互连电激励层供电，产生+1.00的中等聚焦以使得一个+2.00D的远视眼看到指尖处的距离，及然后可对两个附加的+0.50D的单互连电激励层供电，以使得+2.00D的远视眼能近到在16英寸上阅读。应当理解，电激励层的精确数目及每层的放大率可根据镜片设计及所需的总放大率改变以对于一个具体的远视眼可覆盖近及中等视力距离的特定范围。
此外，在本发明的一些其它实施例中，在透镜上设有一个或多个单互连电激励层的组合被结合了多栅电激励结构层。假定编程合适，这再一次地给予一个人在中等及近距离范围上聚焦的能力。最后，在本发明的其它实施例中，在混合或非混合透镜中仅使用多栅电激励结构。多栅电激励结构结合适当编程的电激励眼镜控制器和/或一个或多个控制元件的任一方式将允许在中等及近距离的宽范围上聚焦的能力。
并且，允许表面处理的半成品电激励透镜坯料也属于本发明的范围内。在此情况下，将任一偏心的、同心的、部分区电激励折射基阵结合在坯料中，或将全区电激励折射基阵结合在坯料中，然后进行表面处理以校正所需处方。
在一些实施例中，在整个透镜上设置可变放大率的电激励区，且将其作为在透镜的整个表面上的恒定球面放大率变化来调节，以适应一个人工作的近视力聚焦需要。在其它实施例中，可变放大率区在整个透镜上作为恒定球面放大率变化来调节及在同时产生非球面外围放大率作用，以便减小失真及像差。在上述一些实施例中，通过单影象、多焦点成品透镜坯料或多焦点分级透镜镜片来校正远距离的放大率。电激励透镜层主要用于校正工作距离的聚焦需要。应当指出，情况并非总是这样。如果可能，在某些情况下，使用单影象、多焦点成品透镜镜片或仅用于远距离球面放大率多焦点分级透镜镜片及通过电激励折射基阵来校正近视力工作放大率及散光，或使用单影象、多焦点透镜镜片仅校正散光及通过电激励层校正球面放大率及近视力工作的放大率。并且，可以使用平面的单影象、多焦点成品透镜镜片或多焦点分级透镜镜片及通过电激励层来校正远距离球面及散光需要。
应当指出，根据本发明，所需的放大率校正，无论是棱柱形，球面的或非球面的放大率及总距离的放大率，所需的中等范围放大率及近点放大率需要可通过任何数目的附加放大率部分来实现。这包括使用单影象或多焦点成品透镜镜片来提供所有距离的球面放大率需要，某些距离的球面放大率需要，所有的散光放大率需要，某些散光放大率需要，所有的棱柱形放大率需要，某些棱柱形放大率需要，或当与电激励层组合时提供以上任何组合用于一个人的所有聚焦需要。
已经发现，电激励折射基阵允许使用自适应的光学校正类技术来增大一个人透过他或她的电激励透镜的视力，该校正或在最后眼镜制作前或后进行。这可通过使患者或待配戴者透过一个或多个电激励透镜观看及手动调节它们，或通过专门设计的自动折射仪来实现，后者几乎瞬时地测量常规的和/或非常规的折射误差及将校正任何剩余的折射误差如球面的、散光的、像差等折射误差。在许多情况下该技术将允许配戴者达到20/10或更好的视力。
此外，应当指出，在某些实施例中，可与单影象或多焦点或多焦点透镜坯料或镜片及电激励层一起使用菲涅尔(Fresnell)放大透镜。例如使用菲涅尔层提供球面放大率及由此减小透镜厚度，使用单影象透镜镜片校正散光及使用电激励折射基阵校正中等及近距离聚焦的需要。
如上所述，在另一实施例中与单影象透镜镜片及电激励层一起使用衍射镜片。在该方案中，提供附加聚焦校正的衍射镜片进一步减小了对电功率、电路及电激励层厚度的需要。可再次地以附加方式使用以下然后两个或多个的组合来提供对于一个人的眼镜校正放大率所需的总附加放大率。这些是菲涅尔层，常规或非常规的单影象或多焦点透镜镜片，衍射镜片层，及电激励折射基阵或层。此外可通过一个蚀刻处理来影响进入电激励材料的衍射层或菲涅尔层的形状和/或作用，由此产生具有衍射层或菲涅尔层成分的非混合或混合电激励镜片。并且，可以使用电激励透镜来不仅产生常规的透镜放大率，而且也产生棱柱形放大率。
已经发现，使用约22mm或35mm直径的圆同心混合部分区专用电激励透镜设计或可调节的约30mm直径的偏心混合电激励部分区专用设计可以减小电路功率的需要，增加电池寿命及减小电池尺寸，减小制造成本及改善最后电激励眼镜透镜的透光性。
在本发明的一个实施例中，设置了偏心的部分区专用电激励透镜，以使得该区的光学中心约在单影象透镜光学中心以下5mm，而同时具有向鼻方向偏心的近工作距离的电激励部分区或暂时满足患者校正近至中等瞳孔工作距离范围。应当指出，这种设计方案不限制在圆形上，而实际可为允许一个人所需视力所要求的适当电激励视野的任何形状。例如，该形状可为椭圆、矩形、方形、八边形、部分弧形等。重要的是，对于混合部分区专门设计或具有获得部分区能力的混合全区设计及也具有获得部分区能力的非混合全区设计的视觉区域的正确布置。
此外，已经发现，在许多情况(但非所有情况)下，使用的电激励折射基阵具有不均匀的厚度。这就是，金属及导电的外围层不平行及聚合物胶厚度变化形成会聚或发散的透镜形状。可以在非混合类型或混合类型的实施例中使用具有单影象或多焦点透镜镜片的这种非均匀厚度的电激励折射基阵。这体现了通过这些固定的及可电调节透镜的各种组合的可调节透镜放大率的宽广变化。在本发明的一些实施例中，单互连电激励折射基阵使用非平行的面产生电激励结构的非均匀厚度。但是，在本发明的大多数但非所有的实施例中，多栅电激励结构使用平行结构，它们产生电激励结构的不均匀厚度。
为了说明某些可能性，会聚单影象透镜镜片可连接到会聚电激励透镜上以产生混合透镜组件。依赖于所使用的电激励透镜材料，电压可使折射率增加或减小。调节电压直到减小折射率可改变最后的透镜组件的放大率，以给出较小的正放大率，对于固定的电激励透镜的放大率的不同组合如表1中的第一行所示。如果调节施加的电压直到增加电激励透镜镜片的折射率，则对于固定的电激励透镜的放大率的不同组合的最后的混合透镜组件的放大率变化如表2中所示。应当指出，
在本发明该实施例中，仅需要在电激励层上简单施加电压差。
表1
表2
用于这种混合组件的一个可能的制造过程如下。在一个例子中，电激励聚合物胶层可被注塑模制、铸造、冲压、机加工、金刚石切圆和/或抛光成最后的透镜镜片形状。将薄金属层沉积在注塑模制或铸造的聚合物胶层上，例如通过溅射或真空沉积。在另一示范实施例中，该沉积的薄金属层被设置在透镜镜片及模制或铸造的电激励材料层上。导电层可以不需要，但如果需要时，可真空沉积或溅射到金属层上。
不同于其中近视力放大率区段需要对不同的多焦点形状不同地布置的传统的双焦点、多焦点或分级透镜，本发明总是可被布置在一个共同的位置上。不同于传统方案使用的不同静态放大率区带，其中眼睛的运动及头的倾斜以使用这种区带，本发明允许一个人一直向前看或直着向上或向下看，及整个电激励部分区或全区调节并校正必要的近工作距离。这减少了眼睛的疲劳及头部与眼睛的运动。此外，当一个人需要看远处时，可调节的电激励折射基阵调节并校正所需放大率，以便能清楚地看到远处的物体。在大多数情况下，这将引起可电激励调节的近工作距离区变成平面的放大率，由此将混合电激励透镜转换或调节成远距离视力校正透镜或低放大率多焦点分级透镜以校正远距离放大率。但是，情况不总是这样。
在某些情况下可以有利地减小单影象透镜镜片的厚度。例如，一个正透镜的中心厚度或一个负透镜的边缘厚度可通过在可电激励调节层中的一些合适的距离放大率的补偿来减小。这可施加到全区或大多数全区混合电激励眼镜透镜或所有的非混合电激励眼镜透镜。
必需再一次地指出，可电激励调节的折射基阵不一定要位于有限区域中，而可覆盖整个单影象或多焦点透镜镜片，不管任何一种镜片需要何尺寸区域或形状。电激励折射基阵的整体精确尺寸，形状及位置仅受到其性能及美学观点的限制。
已经发现-并作为本发明的一部分，使用单影象或多焦点透镜坯料或镜片的适当前凸及后凹的曲度可进一步减小本发明所需的电子部件的复杂度。通过单影象或多焦点透镜坯料或镜片的前凸基本曲度的适当选择可减少对激励电激励层所需的连接电极的数目。在某些实施例中，用适量的电功率调节整个电激励区域时仅需要两个电极。
这是由于电激励材料折射率的改变，根据电激励层、不同放大率的前、后或中间电激励层的布置产生该改变。因此每个层前、后曲线的适当曲率关系将影响电激励混合或非混合透镜的所需放大率调节。在大多数但非所有混合类型中，尤其对于未使用衍射或菲涅尔元件的混合类型，重要的是，电激励折射基阵不具有平行于所连接的单影象或多焦点半成品坯料或单影象或多焦点成品透镜坯料的前及后曲线。而对此的一个例外是使用多栅结构的一种混合设计。
应当指出，混合电激励透镜的一个实施例，其中使用少于全区的方案及少至两个电极。另一实施例使用多栅电激励折射基阵方案来产生电激励折射基阵，其中将需要多个电极及电路。当使用多栅电激励结构时，已经发现，被电激励的栅边界在外观上要能被接受(通常不被看见)，则必需在相邻的栅之间产生0至0.02单位的折射率差。根据外观的要求，折射率差的范围可为0.01至0.05单位折射率差，但在本发明的大多数实施例中该折射率差是有限的，通过控制器在相邻区域之间它被控制在最大0.02或0.03单位折射率差。
可以使用一个或多个具有不同电激励结构的电激励层，如单互连结构和/或多栅结构，需要时，它们一旦被激励可响应来产生所需附加的端部聚焦放大率。仅作为例子，可使用前部(电激励层，相对配戴者眼睛远的)及使用后部(即近的)电激励折射基阵来校正全区的远距离放大率，及使用由后部层产生的部分区专用方案聚焦近视力范围。应当阐明，使用该多电激励折射基阵方案将允许增加柔性并保持层极其薄及减小每个层的复杂性。此外，该方案以可同时对它们供电的方式允许按顺序排列各个层，并产生同时可变的附加聚焦放大率效应。该可变聚焦放大率效应将以时间经过顺序产生，由此当一个人从远向近看时校正中间距离聚焦需要及近视力范围聚焦需要，及然后当其从近向远看时产生相反的效应。
该多电激励折射基阵方案也允许快速的电激励聚焦放大率响应时间。作到这点是由于各因素的组合，一个因素是每层多电激励层透镜所需的电激励材料厚度的减小。并且，因为多电激励折射基阵允许将复杂的主电激励折射基阵分解成两个或多个不太复杂的单个层，单个层分别比主电激励层的要求小。
下面将描述电激励透镜的材料及结构，它所需的接线电路，电源，电开关技术，用于焦距调节的软件，及物体距离范围。
图19是一个电激励折射基阵1900的示范实施例的透视图。在电激励材料1910的两侧上固定有金属层1920。在每个金属层1920的外侧上固定有导电层1930。
上述电激励折射基阵是由作为电激励材料的聚合物胶或液晶组成的多层结构。但是，在本发明的某些例中，可在同一透镜中使用聚合物胶电激励折射基阵及液晶电激励折射基阵两者。例如，液晶层可被用于产生电子色调或太阳镜效果及聚合物胶层可用于放大率的加减。聚合物胶及液晶两者均具有其光折射率可通过电压的施加而改变之特性。电激励材料由两个近似透明的金属层覆盖在两侧上，及在每个金属层上沉积了一个导电层，以提供对这些层的良好电连接。当电压加在这两个导电层上时，在它们之间产生电场及通过电激励材料来改变折射率。在大多数情况下，液晶及某些情况下的聚合物胶被置于密封的材料包封内，此包封材料可从硅、聚甲基丙烯酸酯、苯乙烯、脯氨酸，陶瓷、玻璃、尼龙、聚酯薄膜等中选择。
图20是具有多栅结构的电激励透镜2000的一个实施例的透视图。透镜2000包括一个电激励材料2010，在某些实施例中，它可限定多个象素，每个象素可被具有电绝缘性能的材料分开。电激励材料2010可限定多个相邻的区带，每个区带包括一个或多个象素。
在电激励材料2010的一侧上固定一个金属层2020，它具有被具有电绝缘性能的材料(未示出)分隔的金属电极2030的栅阵列。在电激励材料2010的另一侧(未示出)上固定有对称的相同金属层2020。因此，每个电激励象素与一对电极对2030匹配并限定了一个栅单元对。
在金属层2020上固定有导电层2040，后者包括多个被具有电绝缘性能的材料(未示出)分隔的互连通路2050。每个互连通路2050将一个栅单元对电连接到电源和/或控制器。在一个变换实施例中，一些或全部互连通路2050可将多于一个的栅单元对电连接到电源和/或控制器。
应当指出，在某些实施例中可去除金属层2020。在另外的实施例中金属层2020可由对中层取代。
在本发明的一些实施例中，前(远)表面、中间面和/或后表面可由包括光致变色成分的材料构成。该光致变色成分可与作为电激励透镜一部分的产生电子色调的特征一起使用或不一起使用。在使用它的情况下，它将以补色方式提供附加色调。但是，应当指出，在本发明的许多实施例中仅是光致变色材料与电激励透镜一起使用而无电子色调成分。该光致变色材料可被包括在电激励透镜层中，其方式是作为层组分或将它加到电激励折射基阵或作为透镜前或后面上外层的附加部分。此外，需要时，本发明的电激励透镜可前或后面硬镀或双面镀上防反射的层。
该结构被称为“子组件”，及可被电控制为配戴者产生棱柱形放大率、切面放大率、散光放大率校正，非球面校正或像差校正。此外，该子组件可被控制以模仿菲涅尔或衍射表面。在一个实施例中，如果需要多于一个类型的校正，可通过电绝缘层使两个或多个子组件并列或分开。该绝缘层可由氧化硅组成。在另一实施例中，使用相同的子组件来产生多放大率校正。上述两种子组件实施例的任一个可由两个不同的结构组成。第一结构实施例允许各层，电激励层，导体及金属相接触，即为连续的材料层，因此形成单互连结构。第二结构实施例(如图20所示)使用栅或阵列形式的金属层，每个子组件区与其相邻区电绝缘。在该表示为多栅电激励结构的实施例中，导电层被蚀刻以对每个子阵列或栅元件提供分开的电触头或电极。以此方式，可在层中的每个栅元件对上施加分开的及不同的电压，在电激励材料层中产生不同折射率的区域。其设计的细节，包括层厚度、折射率、电压，选择电激励材料、层结构、层或单元的数目、层或单元的布置、每个层和/或单元的曲率将留给光学设计者来确定。
应当指出，可使用多栅电激励结构或单互连电激励结构作为部分透镜区或全透镜区。但是，当使用部分区专用电激励折射基阵时，在大多数情况下，使用具有接近匹配折射率的电激励材料作为部分区专用电激励、非激励层(镜框层)的材料及由绝缘区与部分区专用电激励区域侧向接近及分开。这样做是用于增加电激励透镜的美观性能，其方式是，将整个电激励折射基阵的外观保持为如同未激励的状态。并且，应当指出，在一些实施例中，镜框层是非电激励材料的。
聚合物材料可为其中电激励成分至少为30重量％配方的各种各样的聚合物。这些电激励聚合物材料是公知的及可从市场上得到。这些材料的例子包括液晶聚合物如聚酯，聚醚，聚酰胺，五氰联二苯(PCB)或其它材料。聚合物胶也可包括热固型基质材料，以增强胶的可处理性、改善对包封导电层的粘接性及增加胶的光学清晰度。仅作为该基质的例子可为交链的丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯，聚氨基甲酸，与双功能或多功能丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或乙烯基衍生物交链的乙烯基聚合物。
胶层的厚度例如可为约3微米至100微米，但也可以为1毫米，或在另外例中约4微米至约20微米之间。胶层可具有例如约每英寸100磅至每英寸800磅的单位重量，或在另外例中为约每英寸200至600磅。该金属层可具有例如约10-4微米至约10-2微米的厚度，及在另外例中可从约0.8×10-3微米至约1.2×10-3微米。导电层例如可具有0.05微米至约0.2微米量级的厚度，及在另一例中可从约0.8微米至约0.12微米，而在又一例中约为0.1微米。
在导电层及电激励材料之间使用金属层来提供良好的接触。本领域的熟练技术人员将易于理解可被使用的合适金属材料。例如可使用金或银。
在一个实施例中，电激励材料的折射率例如可在约1.2单位及约1.9单位之间变化，及在另外例中可在约1.45单位及约1.75单位之间变化，及折射率至少以每伏0.02单位变化。折射率随电压的变化率，电激励材料的实际折射率及与基质材料的兼容性将确定基质中电激励聚合物组分的百分比，但应产生最后组分折射率变化在基本电压约2.5伏-但不大于25伏-时不小于每伏0.02单位。
如以上本发明实施例中所述，使用混合设计，用适合的对可见光透明的粘接或连接技术将电激励折射基阵部分固定在常规的透镜镜片上。该连接组件可通过具有预安装及固定的电激励折射基阵的剥离纸或膜再连接到常规的透镜镜片上。它可以在现场制作及施加到候用的透镜镜片上。并且，它可被预施加给透镜镜片的表面，然后粘接到候用的透镜镜片上。它也可施加到半成品透镜坯料上，后者以后被表面加工或磨边到适当的尺寸、形状及合适的总放大率要求。最后可使用表面铸造技术被铸造成预成型透镜镜片。这将产生出本发明的可电控制改变的放大率。电激励折射基阵可占据整个透镜区或仅它的一部分。
电激励层的折射率可以仅对需要聚焦的区域进行校正改变。例如，在上述混合部分区方案中，部分区被激励及在该区中改变。因此，在该实施例中，折射率仅在透镜的专门部分区域中被改变。在混合全区类型的其它的实施例中，折射率在整个表面上改变。类似地，折射率可在非混合类型的整个区域上改变。如前面所讨论的，已经发现，为了维持可接受的镜片外观，在电激励透镜镜片的相邻区域之间的折射率差应被限制到最大0.02单位至0.05单位的折射率差，最好0.02单位至0.03单位。
在本发明中可以设想，在某些情况下，用户可使用部分区及然后将电激励折射基阵转换到全区。在此情况下，该实施例可结构上作为全区实施例设计；但控制器应被编程，以允许放大率需要从全区转换到部分区及再回转或反之亦然。为了产生激励电激励透镜所必需的电场，将电压施加到镜片组件。它由小直径的导线束提供，这些导线束被包含在眼镜框的边缘中。导线从下面所述的电源导入电激励眼镜控制器和/或一个或多个控制器元件，及到围绕每个眼镜透镜的镜框边缘，这里使用半导体制造上现有技术的导线连接技术来将导线连接到镜片组件的每个栅单元上。在单导线互连结构实施例中，意指每导电层一个导线，每个眼镜透镜仅需要一电压及对于每个透镜仅需要两个导线。电压将被施加给一个导电层，而在胶层反面上的另一导线保持在地电位上。在另一实施例中，在对立的导电层上施加交流(AC)电压。这两种连接易于在或靠近每个眼镜透镜的镜框边缘附近形成。
如果使用电压的栅阵列，阵列中每个栅子区用不同电压寻址，及导体将镜框中每个引线连接到透镜上的栅单元。可使用透明的光学导电材料如氧化铟，氧化锡，或氧化锡铟(ITO)来形成电激励组件的导电层，它用于将镜框边缘的导线连接到电激励透镜的每个栅单元。该方法的使用可不管电激励区是否占据整个透镜区或仅其一部分。
用于在多栅阵列类型中获得象素状态的一种技术是产生电激励材料的各个微型容积，每个用它自己的驱动电极对在该微型容积上建立电场。用于获得象素状态的另一技术使用导电层或金属层的图形电极，它们被平版印刷在衬底上。以此方式，电激励材料可被包含在邻近的容积中，及产生象素状态的不同电场区域整体上由图形电极来确定。
为了对透镜组件提供电功率，在该设计中包括一个电源、如一个电池。产生电场的电压小，因此镜框的边撑设计成允许插入及取出提供该功率的微型块状电池。该电池通过亦包含在镜框边撑中的多路接线连接到导线束。在另一实施例中，共形的薄膜电池用粘剂连接在镜框边撑的表面并允许当电用完时取下及更换它。一个变换方式为使用AC转换器连接到安装在镜框上的电池以便在不使用时就地对块状电池及共形的薄膜电池充电。
一个替换的能源是可在镜框中包含微型燃料电池以提供比上述电池更大的储能。该燃料电池可用小燃料罐将燃料注入镜框中的储存器来充电。
已经发现，可通过使用在大多数但非所有情况下包括部分区专用区域的、本发明的混合多栅结构方案来减小电功率的需要。应当指出，当使用混合部分区多栅结构时，也可使用混合全区多栅结构。
在其中校正非常规折射误差如像差的本发明另一方案中，在眼镜中装有跟踪系统，如上所述，在电激励眼镜中将设置电激励眼镜控制器和/或一个或多个控制器元件合适的启动软件及编程。本发明的实施例通过跟踪一个人的眼睛来跟踪其视线，及将必要的电能提供到被视线穿过的电激励透镜的专门区域。换言之，当眼睛移动时，目标电激励区将相应于一个人穿过电激励透镜的视线在透镜上移动。这在多个不同的透镜设计中已经证明。例如，用户可具有固定放大率透镜、电激励透镜或这两者的混合类型透镜来校正常规的(球形，圆柱形及棱柱形)折射误差。在该例中，非常规折射误差将通过多栅结构的电激励折射基阵来校正，其中当眼睛移动时，相应的电激励混合部分区多栅结构透镜的激励区域随着眼睛移动。换句话说，相应于眼睛移动的眼睛视线当它与透镜相交时将在透镜上根据眼睛的移动而移动。
在本发明的上述例中，应当指出，结合在电激励透镜中或其上的多栅电激励结构可为部分区或全区类型。
应当指出，使用本发明的实施例，可通过仅电激励被直接观看的有限区域来减小电量需要。因此，对于给定处方在一任何时间激励较小区域将消耗小的电功率。在大多数但非所有情况下，非直接观看的区域不被供电或激励而用于常规折射误差校正，这将对于近视，远视，散光及老花的人可获得20/20的视力校正。在本发明该实施例中的目标及跟踪区将尽可能地校正非常规折射误差，即不规则的散光、像差及眼睛表面或层中的不规则性。在另外的实施例中，目标及跟踪区也可校正某些常规的误差。在上述多个实施例中，目标及跟踪区可借助控制器和/或一个或多个控制器元件自动地定位，其方式是眼镜中的测距器或跟踪系统及测距系统两者，用眼镜中的眼睛跟踪系统跟踪眼睛运动。
虽然在某些设计中仅使用部分电激励区，但整个表面均覆盖电激励材料，以避免在非激励状态时用户在透镜中看到圆圈线。在本发明的一些实施例中，使用透明的绝缘材料使电激励限定在被激励的中心区域及未激励的外围电激励材料以用于保持激励区的边缘不被看到。
在另一实施例中，可在镜框表面施加薄膜太阳能电池阵列，由阳光或室内光的光电效应产生的电压被提供给导线及光栅。在本发明的一个实施例中使用太阳能电池阵列作为主要电源及用上述微型电池作为备用电源。在该实施例中当不用电时，该电池这时可被太阳能电池充电。一个变换例则允许AC转接器用于该方案的电池。
为了对用户提供可变的焦距，电激励透镜可被开关转换。至少设有两个转换位置，但是如果需要可设置更多的转换位置。在该最简单的实施例中，电激励透镜或接通或关断。在关断位置上导线中无电流流过，无电压加在栅组件上，及仅使用固定透镜放大率。这是用户需要远距离校正的情况，例如-当然假定，混合电激励透镜使用单影象或多焦点透镜坯料或校正远视力的镜片作为其结构的一部分。为了对阅读提供近视力校正，开关将接通，对透镜提供预定电压或电压阵列，及在电激励组件中产生正加放大率。如果需要中区校正，可设置第三开关位置。该开关可由微处理器控制，或由用户手动控制。实际上可包括多个附加位置。在另一实施例中，开关是模拟量的而非数字量的，通过象无线电音量控制的钮或杆来连续地改变透镜的焦距。
这可以是设计部分中无固定透镜放大率及所有视力校正由电激励透镜实现的情况。在该实施例中，当用户需要远及近视力校正的任何设计对透镜提供电压或电压阵列。如果用户远距离校正或阅读适配，电激励透镜将在需要校正时接通及在不需要校正时关断。但情况不总是这样。在某些实施例中根据透镜设计，关断或降低电压将自动增加远和/或近视力范围的放大率。
在一个示范实施例中，开关本身位于眼镜镜框中及连接到控制器上，例如在镜框中包括一个专用集成电路。该控制器通过调节由电源供给的电压响应不同的开关位置。因此，控制器构成上述的多路器，它将各个电压分配给连接导线。控制器也可以薄膜形式的先进设计及象电池或太阳能电池那样沿镜框表面共形地安装。
在一个示范实施例中，根据已知的用户视力校正要求来制造和/或编程该控制器和/或一个或多个控制器元件，及允许用户容易地在为他或她各自视力需求定作的不同预定电压阵列之间转换。该电激励眼镜控制器和/或一个或多个控制器元件易于被视力护理专家或技师取下和/或编程，及当用户视力校正需要改变时用新“处方”的控制器替换和/或重新编程。
基于控制器转换的一个方面是它能在小于1微秒的时间中改变对电激励透镜施加的电压。如果电激励折射基阵由快速转换材料制造，透镜焦距的快速改变可破坏配戴者的视力。从一个焦距到另一焦距的缓和过渡将是理想的。作为本发明的一个附加特征，可在控制器中编程一个减缓过渡的“延迟时间”。相反地，可在控制器中编程一个“超前时间”来加速该过渡。类似地，过渡可由预定的算法来预处理。
在任何情况下，可设定过渡的时间常数，以使得它正比和/或响应适合配戴者视力所需的折射率变化。例如聚焦放大率的小变化将快速转换；而聚焦放大率的大变化-如一个配戴者将其视力从远物体快速地移动到阅读印刷材料，可设置成在较长的时间周期上发生，如10-100毫秒。该时间常数可根据配戴者的舒适性来调节。
在任何情况下，开关不一定要设在眼镜本身上。在另一的示范实施例中，开关是一个独立的组件，可以放在用户的衣袋中及手动地操作。该开关可通过薄导线或光导纤维连接到眼镜上。另一开关方案包括小型微波或无线电频率短距离发射机，它将开关位置的信号发送给顺应地安装在镜框上的微型接收天线。在这两种开关构型中，用户可对他或她眼镜的焦距直接地但离散地控制。
在又一示范实施例中，开关可由位于镜框中、镜框上、眼镜透镜中和/或透镜上的测距器自动地控制及对准到被观察的物体。
图21是本发明的电激励眼镜2100的另一实施例的透视图。在该图示例中，镜框2110包括电激励透镜2120，后者通过连接导线2130连接到控制器2140(集成电路)及电源2150。测距器发送器2160固定在电激励透镜2120上，及测距器接收器2170被固定在另一电激励透镜2120上。在各个变换实施例中，发送器2160和/或接收器2170可被固定在任一电激励透镜2120上、固定在镜框2110上、埋在透镜2120中和/或埋在镜框2110中。此外，测距器发送器2160和/或接收器2170可被控制器2140和/或一个分开的控制器(未示出)控制。类似地，由接收器2170接收的信号可被控制器2140和/或一个分开的控制器(未示出)处理。
在任何情况下，该测距器是一个有源的探测器及可使用各种源如激光，发光二极管，无线电频率波，微波，或超声波脉冲来定位物体及确定其距离。在一个实施例中，使用垂直腔表面发射激光器(VCSEL)作为光发射器。这些装置的小尺寸及扁平构型使它们对于该应用很有吸引力。在另一实施例中，一种有机发光二极管或OLED可用作该测距器的光源。该装置的优点是，OLBDs可用它们通常透明的方式制造。因此，如果考虑美观的话，OLBD可为最佳的测距器方案，因为它可被结合到透镜或镜框中而不被察觉。
接收物体反射信号的合适传感器被放置在镜框前面的一个或多个位置中及连接到微型控制器以计算距离。该距离通过导线或光纤传送到位于镜框中的转换控制器或由本身进行无线电遥控并分析及确定为该物体距离设定的校正转换。在某些情况下，测距控制器及转换控制器可集成在一起。
在另一示范实施例中，该转换控制可由用户头部的小而快的移动来控制。这将通过镜框边撑中的微型陀螺仪或加速仪来实现。一个小幅度的快速摇头或扭头将触发微型陀螺仪或微型加速仪及引起开关通过其允许的位置设定点转动，将电激励透镜的焦点改变到所需的校正值。
又一示范实施例使用微型陀螺仪与手动开关的组合。在该实施例中，微型陀螺仪被用于在180以下的常规阅读及视觉功能，由此将响应一个人头部的倾斜。因此，当一个人头部倾斜时，微型陀螺仪将指示头倾斜度的信号发送给控制器，然后它被转换成增大的聚焦放大率，这依赖于头部晃动度。使用可遥控的手动开关来取代微型陀螺仪，用于在180或超过180的一定视觉功能，例如激发计算机工作。
在又一示范实施例中，使用测距器及微型陀螺仪的组合。微型陀螺仪用于近视力及低于180的视觉功能，及测距器用于观看180以上的距离及例如观看例如4英尺以下的距离。
作为调节电激励组件的聚焦放大率的手动转换或测距器的一个替换例，另一示范实施例使用眼睛跟踪器来测量瞳孔间距离。当眼睛聚焦在远或近物体上时，该距离随着瞳孔的会聚及发散而变化。至少两个发光二极管及至少两个相邻的光传感器被设置在接近鼻梁的镜框内部来检测来自二极管而被眼睛反射的光。该系统可传感每个眼睛瞳孔边缘的位置及将该位置转换成瞳孔间的距离，以便计算物体到用户眼睛平面的距离。在一些实施例中使用三个或甚至四个发光二极管及光传感器来跟踪眼睛的移动。
除视力校正外，电激励折射基阵还可给予眼镜透镜电致色调。当对适当的聚合物胶或液晶层施加适当的电压时，可给予透镜色调或太阳镜效果，它可在某些程度上改变光通过透镜的透射。减小光强度可给予透镜“太阳镜”效果，以使用户在明亮的室外感到舒适。具有响应所施加电场的高偏振能力的液晶组分及聚合物胶对该应用最具有吸引力。
在本发明的一些实施例中，本发明可用于温度变化大到足以影响电激励层的折射率的场所。这时，应使用对于栅组件所有施加电压的校正系数来补偿该效应。微型热敏电阻、热电偶或其它温度传感器可安装在透镜和/或镜框上或其内部及连接到电源，以传感温度的变化。控制器将这些读数转换成补偿电激励材料的折射率变化所需的电压变化。
但是，在某些实施例中，电子电路实际可装到透镜内或其表面上，用于增加电激励基阵或层的温度。这样做将进一步减小电激励层的折射率，由此增大透镜放大率变化。温度增加可与电压增加或不增加一起使用，由此得到能通过折射率变化来控制及改变透镜放大率的给定附加灵活性。当利用温度时最好能测量、反馈及控制被谨慎施加的温度。
在各个寻址的电激励区的部分区或全区栅阵列的情况下，必需用许多导体将特定的电压从控制器多路输送到每个栅单元。为了易于安排这些相互连接，本发明将控制器放置在镜框的前部分中，例如在鼻梁的区域中。固此，位于边撑中的电源将通过穿过边撑前铰链的两个导体连接到控制器。这些将控制器连接到透镜的导体可完全包含在镜框前部分中。
在本发明的一些实施例中，镜框可具有一个或两个边撑，它们的一部分易于被拆卸。每个边撑由两部分组成一个与铰链和前框架部保持连接的短部分及一个插入到该短部分中的长部分。每个不可拔下的边撑部分包括一个电源(电池，燃料电池等)及可简单地取下及再连接到边撑的固定部分上。这些可取下的边撑可被再充电，例如通过放置在一个便携式A.C.充电装置中用直流电、通过电磁感应或通过任何通用的充电方法充电。以此方式，充满电的替换边撑可连接到眼镜，以提供对透镜及测距系统连续、长期的激励。实际上，为此目的，用户可在衣袋或手袋中携带多个替换边撑。
在许多情况下，配戴者将需要用于远、近和/或中间视力的球面校正。这允许使用各种全互连的栅阵列透镜，它们将利用所需校正镜片的球面对称的优点。在此情况下，由电激励区域连接环组成的专门几何形状的栅可包括部分区或全区透镜。环可为圆形或非圆形的如椭圆形的。该构型是用于显著地减少必需用不同电压通过导体连接分开寻址的所需电激励区域的数目，这大大简化了互连的电路。该设计允许通过使用混合透镜结构校正散光。在此情况下，传统的透镜可提供圆柱形校正和/或散光校正，而同心的环形电激励折射基阵可提供球面校正和/或近视力校正。
该同心环或环形区的实施形式允许在电激励聚焦适配配戴者的需要方面具有大的灵活性。因为圆区域的对称性，可制造出很多更薄的区带而不增加导线及互连的复杂性。例如，由4000个方象素阵列制成的电激励透镜将需要接线到所有4000个区带地址；它们需要覆盖35mm直径的圆的部分区域，这将获得约0.5mm的象素间距。另一方面，由同样0.5mm间距(或环厚)的同心环图案制成的适配镜片将仅需要35个环形区带，大大地减小了接线的复杂性。相反地，象素间距(及分辨率)可减小到仅0.1mm并使区带数目(及互连数目)仅增加到175。区带的高分辨率将转变为使配戴者更舒适，因为从一个到另一个区带径向折射率的变化更加平滑及更加缓和。当然，该方案仅限制在一个人的视力校正实际上为球面特征的校正上。
还已发现，同心环方案可定制环的厚度由此在它需要的半径上设置更大的分辨率。例如，该方案要求相位交叠，即利用光波周期性使用有限折射率变化的材料来获得较大的聚焦放大率，我们可设计在电激励区的圆部分区域外周上较窄环及中心上较宽环的阵列。每个环象素的合适应用将获得对于使用的区带数目可得到的最大聚焦放大率，并减小了出现在使用相位交叠的低分辨率系统中的失真效果。
在本发明的另一实施例中，最好是，在使用部分电激励区的混合透镜中平滑从远视野聚焦区域到近视力聚焦区域的尖锐过渡。当然，这将发生在电激励区的圆边界上。为了实现它，本发明将进行编程使电激励区外围上具有用于近视力的小放大率区域。例如，考虑35mm直径电激励区的混合同心环方案，其中固定焦距透镜提供了远距离校正，及电激励区提供+2.50加放大率老花校正。不是将该放大率一直保持到电激励区的外围，各包括多个可寻址的电激励同心环区的多个环区或“环带”将被编程，以在较大直径上具有减小的放大率。例如，在一个实施例中，当激励期间可具有+2.50加放大率的中心26mm直径的圆，从26延伸到29mm直径的环带具有+2.00加放大率，另一从29延伸到32mm直径的环带具有+1.5加放大率，由从32延伸到35mm直径、具有+1.0加放大率的外围环带环绕。该方案可用来对一些用户提供更舒适的配戴经验。
当使用检查镜时通常用上方近一半透镜用于远距离观看。中线以上约2至3mm及中线以下约6至7mm用于中等距离观看及中线以下7-10mm用于近距离观看。
在眼中产生的像差对于在离眼睛各个距离上表现为不同及需要不同的校正。被正在观看的一个物体的距离直接涉及所需的专门像差校正。因此，由眼睛光学系统产生的像差将需要对所有远距离近似相同的校正，对所有中等距离近似相同的校正，及对所有近距离近似相同的校正。因而，本发明允许在透镜的三至四个区域(远距离区域，中等距离区域及近区域)中对透镜电激励调节以校正一定的眼像差，与眼睛及视线通过透镜移动时试图逐栅地调节电激励透镜时相反。
图22是一个电激励透镜2200的实施例的前视图。在透镜2200中规定了提供不同折射校正的各个区域。在中线B-B以下，分别具有不同校正放大率的多个近距离校正区域2210及2220被单个中等距离校正区域2230包围。虽然仅表示出两个近距离校正区域2210及2220，但可设置任何数目的近距离校正区域。类似地，可设置任何数目的中等距离校正区域。在中线B-B以上，设有远距离校正区域2240。区域2210，2220及2230例如可用编程的顺序方式激励，以节省电能，或以类似于传统三焦点的静态开-关方式激励。当从远向近或从近向远看时，透镜2200可帮助配戴者眼睛聚焦，并平滑了各区域的各焦距之间的过渡。由此，可消除或大大减小“图象跳动”现象。在以下图23及24中所示的实施例中也提供了这种改进。
图23是另一电激励透镜2300的实施例的前视图。在透镜2300中规定了提供不同折射校正的各个区域。在中线C-C以下，单个近距离校正区域2310被单个中等距离校正区域2320包围。在中线C-C以上，设有单个远距离校正区域2330图24是另一电激励透镜2400的实施例的前视图。在透镜2400中规定了提供不同折射校正的各个区域。单个近距离校正区域2410被单个中等距离校正区域2420包围，后者被单个远距离校正区域2430包围。
图25是另一电激励透镜2500的实施例的侧视图。透镜2500包括常规的透镜镜片2510，在其上固定有多个全区电激励区域2520，2530，2540及2550，每个区域通过绝缘层2525，2535及2545与相邻的区域分开。
图26是另一电激励透镜2600的实施例的侧视图。透镜2600包括常规的透镜镜片2610，在其上固定有多个部分区电激励区域2620，2630，2640及2650，每个区域通过绝缘层2625，2635及2645与相邻的区域分开。边框区域2660围绕着电激励区域2620，2630，2640及2650。
再回到折射电激励透镜的讨论，用于折射误差校正的电激励透镜可使用与压印或蚀刻有衍射图案的玻璃、聚合物或塑料基底透镜相邻的电激励折射基阵来制造。具有衍射印记的基底透镜的表面直接与电激励材料相接触。因此，电激励折射基阵的一个表面为衍射图案，该衍射图案是透镜基底表面图案的镜象。
该组件作为混合透镜，其中基底透镜总是设有典型用于远距离校正的固定校正放大率。电激励折射基阵在其未激励状态的折射率近似与基底透镜的折射率相同；其区别将为0.05折射率单位或更小。因此，当电激励透镜未被激励时，基底透镜及电激励折射基阵具有相同折射率，及衍射图形无放大率且不提供校正(0.00屈光度)。在此状态中，基底透镜的放大率仅是校正放大率。
当电激励折射基阵被激励时，它的折射率改变及衍射图案的折射放大率变为附加到基底透镜上。例如，如果基底透镜具有-3.50屈光度的放大率，及当激励时电激励衍射层具有+2.00屈光度的放大率，则电激励透镜组件的总放大率为-1.50屈光度的放大率。以此方式，电激励透镜允许用于近距离观看或阅读。在其它实施例中，电激励折射基阵在激励状态中可具有与透镜镜片匹配的折射率。
使用液晶的电激励层是双折射的。这就是，当它们曝露在未偏振光中时，在其未激励状态下它们显示两个不同的焦距。该双折射引起视网膜上双的或模糊的图象。对于解决该问题具有两个方案。第一方案需要使用至少两个电激励层。一个电激励层由纵向定向在层中的电激励分子来制造，而另一电激励层由其层中横向定向的分子来制造；因此，在两个层中的分子定向是彼此正交的。以此方式，两个光的偏振被两个层相等地聚焦，及所有光被聚焦在相同的焦距上。
这可通过简单地叠放两个正交定向的电激励层来实现或通过一个变换方案来实现，在该变换方案中，透镜的中心层是一个双面板，即在两面上蚀刻有相同的衍射图案。然后将电激励材料放在层中中心板的两侧上，保证它们的定位为正交。接着将上覆盖层放置在电激励折射基阵以保持它。这提供了一个比彼此叠放两个不同的激励/衍射层更简单的方案。
一个不同的变换方案需要对电激励材料附加一种胆甾醇(cholesteric)液晶，以便给予它大的手性(chiral)成分。已经发现，一定等级的手性浓度可消除面内偏振敏感度，及可避免需要两个纯向列液晶电激励层作为电激励材料中的成分。
现在转向用作电激励层的材料，下面列出可用作本发明的电激励折射基阵及透镜的材料类别及专用电激励材料。下面非液晶材料被列入类别I，我们通常将这些类别的每种材料称为聚合物胶。
液晶该类别包括任何液晶膜，它们形成具有可被电场控制的长程定向顺序的向列相、层列相或胆甾醇相。向列液晶的例子为戊氰基联苯(5CB)，(正辛基氧)-4-氰基联苯(80CB)，其它液晶的例子为n＝3，4，5，6，7，8，9的化合物4-氰基-4-n-烷基联苯，4-n-戊氧基联苯，4-氰基-4″-n-烷基对三联苯，及如由BDH(英国药物院)-Merck生产的E7，E36，E46及ZLI系列的商用混合物。
光电聚合物该类别包括任何对光透明的聚合物材料，如在J.E.Mark著的“聚合物物理特性手册”(美国物理学会，Woodburry，纽约，1996年)中所公开的材料，它们包含在施主与受主族之间具有不对称偏振共轭p电子的分子(被称为发色团)，如由Ch.Bosshard等人著的“有机非线性光学材料”(Gordon and Breach出版社，阿姆斯特丹，1995年)中所公开的。这些聚合物的例子为聚苯乙烯，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚乙烯咔唑，聚酰亚胺，聚硅烷。发色团的例子为对硝苯胺(PNA)，分散红1(DR1)，3-甲基-4-甲氧基-4′-硝基茋，二乙氨基硝基茋(DANS)，二乙基-硫代-巴比土酸。
光电聚合物可这样生产a)遵循一种客/主方法，b)将发色团共价地结合到聚合物中(侧链及主链)，和/或c)使用晶格硬化方法，如交联。
聚合物液晶该类别包括聚合物液晶(PLCs)，它有时也称为液晶聚合物，低分子质量液晶，自增强聚合物，现场复合物，和/或分子复合物。PLCs是同时包含相对硬及柔性序列的共聚物，如由W.Brostow著，A.A.Collyer，Elsevier编辑的“液晶聚合物从结构到应用”第1章(纽约-伦敦，1992年)中3所公开的。PLCs的例子是包括4-氰苯基苯甲酸酯侧基的聚甲基丙烯酸酯及其它类似的复合物。
聚合物分散液晶该类别包括聚合物分散液晶(PDLCs)，它由聚合物基质中分散的液晶小滴组成。这些材料可用多种方式制造(i)通过向列曲线对准相(NCAP)，通过热诱导相分离(TIPS)，溶剂诱导相分离(SIPS)及聚合诱导相分离(PIPS)。PDLCs的例子为E7(BDH-Merck)与NOA65(Norland产品公司，纽约)的混合物；E44(BDH-Merck)与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的混合物；E49(BDH-Merck)与PMMA的混合物；单体二季戊四醇氢氧戊丙烯酸酯(dipentaerythrol hydroxypenta aerylate)，液晶E7，N-乙烯基吡咯烷酮，N-苯基甘氨酸及玫瑰红染料的混合物。
聚合物稳定液晶该类别包括聚合物稳定液晶(PSLCs)，它们是聚合物网中的液晶组成的，其中聚合物的组分小于液晶重量的10％。一种可光聚合的单体与液晶及紫外线(UV)聚合的引发剂相混合。当液晶对准排列后，单体聚合通常由UV曝光来起动及生成的聚合物产生可稳定液晶的网。作为PSLCs的例子，例如可参考C.M.Hudson等著的“聚合物稳定液晶中的各向异性网的光学研究”，信息显示学会杂志，卷5/3，1-5页(1997年)；G.P.Wiederrrecht等人著的“聚合物稳定向列液晶中的光折射率”，美国化学学会杂志，卷120，3231-3236页(1998年)。
自组合非线性超分子结构该类别包括光电不对称有机膜，它可使用以下方法制造Langmuir-B1odgett膜，交变聚电解质水溶液沉积(聚阴离子/聚阳离子)，分子束取向生长方法，通过共价连接反应的序列合成(例如基于有机三氯硅烷的自组合多层沉积)。这些技术通常导致具有小于约1mm厚度的薄膜。
图29是根据本发明另一变换实施例的光学透镜系统的透视图。图29中的该光学透镜系统被表示为包括一个光学透镜2900，它具有外径291，透镜表面292，电源293，电池母线294，透明导电母线295，控制器296，发光二极管297，射线或光检测器298，及电激励折射基阵或区域299。在该实施例中，电激励折射基阵299包含在光学透镜290的空腔或凹槽2999中。
可以看出，该光学透镜系统是自保持的及可放置在各种载体，包括镜框及综合屈光检查仪中。在使用中，透镜2900的电激励折射基阵299可由控制器296聚焦及控制，以改善用户视力。该控制器296可通过透明导电母线295接收电源293的功率，及可通过透明导电母线295接收来自射线检测器298的数据信号。该控制器296可通过这些母线控制这些部分及其它部分。
当工作正常时，电激励折射基阵299可折射通过它的光，以使得透镜2900的配戴者能通过电激励折射基阵299看到聚焦的图象。因为图29的光学透镜系统是自保持的，光学透镜2900可放置到各种镜框及其它的载体中，甚至这些镜框及其它的载体未包括透镜系统的专门支承部分。
如所述地，发光二极管297，射线检测器298，控制器296及电源293彼此相连接及通过各导电母线连接到电激励折射基阵299。可以看到，电源293通过透明导电母线295直接连接到控制器296。该透明导电母线主要用于对控制器传送功率，它也可选择地对发光二极管297，射线检测器298，及需要时对再生折射基阵299供电。虽然在该实施例中透明导电母线295优选为透明的，而在变换的实施例中它也可为半透明或不透明的。
为了有助电激励折射基阵299的聚焦，发光二极管297及射线检测器298可彼此作为测距器相联系地工作以帮助电激励折射基阵299的聚焦。例如，可由发光二极管297发射可见光及不可见光。然后可用射线检测器298检测发射光的反射及可产生它识别出已传感到反射光束的信号。当接收到该信号时，控制这些动作的控制器296可确定出特定物体的距离。当知道了该距离，用用户固有光学补偿预先编程的该控制器296可产生出激励电激励折射基阵299的信号，以允许用户通过光学透镜290更清楚地观看物体或图象。
在该实施例中，电激励折射基阵299被表示为具有35mm直径的圆，及光学透镜2900也表示为圆，这里它具有70mm的直径290及透镜中心厚度约为2mm。但在变换的实施例中，光学透镜2900及电激励折射基阵299也可构成其它标准或非标准的形状及尺寸。然而，在这些变换尺寸及位置的每个中，最好电激励折射基阵299的位置及尺寸是这样的，即该系统的用户能容易地通过透镜的电激励折射基阵299部分观看图象和物体。
光学透镜290的其它部分可被定位在光学透镜2900的其它位置上。但最好，为这些单个部分选择的位置尽可能对用户不显眼。最好这些其它部分位于远离用户主观看路径的地方。此外，最好这些部分尽可能作得小及透明，以减小阻碍用户视线的危险。
在一个优选实施例中，电激励折射基阵299的表面可为隆起的或基本上随着光学透镜292的表面隆起的。但是，这些母线可沿透镜半径从中点向外辐射地放置。当以此方式定位母线时，透镜可在其载体中转动以使母线对齐在最少妨碍的位置上。但如图29中所示，该优选母线的方案不总是被遵循的。在图29中，不是使所有部分沿以透镜2900的半径定位的单个母线布置，射线检测器298及发光二极管297定位在非径向母线295上。然而，最好将多个但非所有的不同部分沿透镜半径布置以最小化它们的妨碍。此外，最好是，母线或其它导电材料能从透镜外围上触及到，以便能根据需要从透镜边缘接近、控制或编程透镜的各个部分，甚至当透镜被蚀刻或磨边以适配于专门的镜框时也能如此。该可接近性包括直接曝露在透镜外部及定位在接近外围的表面上及然后可通过穿入透镜接触到。
图30是根据本发明另一变换实施例的光学透镜系统的透视图。类似于图29的实施例，该实施例也表示为可用于校正或改善用户折射误差的透镜系统。图30的透镜系统包括一个镜框301，透明导电母线305，发光二极管/测距器307，鼻垫308，电源303，半透明控制器306，电激励折射基阵309及光学透镜300。如在图30中可看到的，控制器306沿电激励折射基阵309及电源303之间的透明导电母线305布置。可以看出，测距器307沿另一导电母线连接到控制器306。
在该实施例中，光学透镜300被镜框301支承及安装。此外，不是将电源303安装在光学透镜300上或其内部，电源303被安装在鼻垫308上，该电源再通过鼻垫连接器302连接到控制器306。该结构的一个优点是，电源303可根据需要易于更换及充电。
图31是根据本发明另一变换实施例的光学透镜系统的透视图。在图31中，标注出控制器316，条带317，镜框311，导电母线315，电激励折射基阵319，光学透镜310，镜框杆或中空腔313，及信号导体318。不是将控制器316安装在光学透镜310上或其内部，如以上实施例中所示，该控制器316被安装在条带317中。控制器316通过信号导体318连接到电激励折射基阵319，信号导体318被放置在镜框杆的中空腔313中及通过条带317连接到控制器316。通过将控制器316布置在条带317上，用户的处方可与它一起携带通过简单地卸下条带317及将它装到用户要配戴的替换镜框上，从一个透镜系统换到另一透镜系统上。
图32是根据本发明另一变换实施例的光学透镜系统的透视图。在图32中可看到镜框321，电激励折射基阵329，光学透镜320，及镜框内信号导体328。在该实施例中，镜框321包括镜框内信号导体328，这些信号导体可沿其长度的任何点被触及，以使得信息及电源易于提供到光学透镜320的各部分，而不管它们在镜框321中的位置如何。换句话说，不管光学透镜320的径向母线的位置如何，该径向母线总可接触到镜框内信号导体328及提供电源及信息，以控制电激励折射基阵329。图32中的截面A-A清楚地表示出该镜框内信号导体328。在另一变换实施例中，不是具有两个镜框内信号导体328，仅在镜框内设置一个导体并让镜框本身用作一个导体以利于将电源及其它信息传送到各个部分。此外，在本发明的一个变换实施例中也可使用多于两个的镜框内导体。
此外，在另一替换实施例中，不是用单个径向母线连接折射基阵与镜框信号导体，而是使用导电层。在该变换实施例中，导电层可覆盖所有的透镜或透镜的一部分。在一个优选实施例中，将是透明的及覆盖整个透镜以消除与层边界相关的失真。当使用该层时，沿着透镜外围进入点的数目可通过在不止一处将该层延伸到外围而增大。此外，该层可分隔到各个子区，以在透镜边缘与透镜内的各部分之间提供多个通路。
图33是根据本发明另一变型实施例的光学透镜系统的分解透视图。在图33中可看到一个光学透镜333，它具有一个电激励折射基阵339及一个光学环圈332，在该实施例中，折射基阵339被放置在光学环圈332内及然后固定到光学透镜333的背后。这样一来，光学环圈332在光学透镜333背后形成一个支承、保持及容纳电激励折射基阵339的槽腔。一旦该光学透镜系统被组装，光学透镜333的正面将被模制、表面模铸、叠层或处理以使光学透镜系统的构型进一步地适合用户特定折射及光学需要。根据上述实施例，该电激励折射基阵339然后被激励及控制以改善用户视力。
图34是根据本发明另一变型实施例的光学透镜系统的分解透视图。在图34中可看到一个光学透镜340，电激励折射基阵349及一个载体348。不是象上一实施例中使用环圈在光学透镜上辅助地定位电激励折射基阵，在该实施例中电激励折射基阵349通过载体348连接到光学透镜340上。类似地，支持电激励折射基阵349所需的其它部分347也连接到载体348上。这样一来，这些部分347及电激励折射基阵349能容易地固定到各个光学透镜上。此外，载体348，它的部分347及电激励折射基阵349可各被其它材料或衬底覆盖，以保护它们在连接到透镜前或后不被损坏。
载体348可由多种可能的材料制成，这些材料包括聚合物网，柔顺性塑料，陶瓷，玻璃，及任何这些材料的复合物。因此，载体348依赖其材料组分可为柔性的或刚性的。在每个情况下，载体348最好是透明的，虽然在其它实施例中它可为有色调或半透明的及可提供透镜340的其它所需特性。根据载体材料组分类型，可使用各种制造方法，包括透镜的显微机加工及湿、干蚀刻，以形成其中可安装载体的凹槽或腔。这些技术也可使用来制造载体本身，其中包括蚀刻载体的一侧或两侧以产生衍射图案来校正由载体产生的任何光学像差。
图35a至35e表示根据本发明另一变型实施例可被使用的组装步骤。在图35a中可清楚地看到镜框350及配戴者的眼睛357。在图35b中可看到电激励折射基阵358，径向母线354及各个转动箭头及位置箭头351，352及353。图35c表示径向母线354位于“9点钟”位置的光学透镜系统。图35d表示图35c中的同一光学透镜系统，它在被磨边及除去外围或外部区域的一部分后准备安装到镜框350。图35e表示一个完整的透镜系统，它具有在第一区域的与用户眼睛同心的电激励折射基阵，位于用户眼睛及透镜外围区域中的镜框350的边撑之间的径向母线354及电源359。在该实施例中组合的外围区域及第一区域包括整个透镜坯料。但是，在其它实施例中，它们可仅包括整个透镜坯料的一部分。
一个组装根据本发明一个实施例的透镜系统的技术人员可如下地进行。在图35a所示的第一步骤中，适配于电激励透镜的镜框350可放置在用户的前面，使用户眼睛357对镜框布置。在相对镜框布置了用户眼睛的中心后，电激励透镜可被转动、定位、磨边及切割，以使得当用户配戴镜框时电激励折射基阵358的中心相对用户眼睛357同心地布置。它的转动及切割被表示在图35b，35c及35d中。当透镜被磨边及切割到适合电激励折射基阵358在用户眼睛上的位置后，电源或其它部分可搭接到透镜母线354上及透镜可被固定到镜框中，如图35e所示。该搭接过程可包括将各个部分的引线通过透镜表面穿入母线中及将各部分固定在透镜上并设置各部分相互的连接及与其它部分的连接。
当上述的电激励透镜系统及电激励基阵在用户眼睛前或上被对中后，透镜及电激励基阵也可按其它定向放置到用户视野上，这包括偏离用户眼睛的中心。此外，由于可获得的配戴镜框的无数形状及尺寸，并因为透镜将磨边，因此允许透镜尺寸改变，透镜可最终被技术人员组装，以适合各种各样的镜框及各个用户。
除仅使用电激励折射基阵校正用户的视力外，透镜的单面或双面可被表面铸形或研磨以进一步补偿用户折射误差。类似地，透镜表面可被叠层以补偿用户的光学像差。
在该实施例及其它实施例中，技术人员可使用标准透镜坯料来组装该系统。这些透镜坯料可在30mm-80mm范围上，及最通用的尺寸为60mm，65mm，70mm，72mm及75mm。这些透镜坯料可在组装过程前或有时在组装期间与装在载体上的电激励基阵相连接。
图36a至36e表示描述另一组装程序的本发明另一变型实施例，其中不将测距器及电源放置在透镜上，这些部分实际上被连接在本身镜框上。图36a至36e表示镜框360，用户眼睛367，定位及转动箭头360，361，362及363，电激励折射基阵368及透明母线364。如上述实施例中那样，首先使用户眼睛定位在镜框内。然后可相对用户眼睛旋转透镜，以使得电激励折射基阵368适当地定位在用户眼睛的前面。然后根据需要透镜被成形及研磨及插入到镜框中。在该插入的同时可将测距器、电池及其它部分连接到透镜上。
图37a至37f给出本发明又一变型实施例。在这些图中表示出透明母线374，电激励折射基阵378，用户眼睛377，转动箭头371，测距器或控制器及电源373以及多导体接线372。在该变换实施例中除完成在上两个组装实施例中的所述步骤外，还要完成在图37e中所示的另一步骤。图37e中所示的该步骤需要用多导体垫圈或导线系统372覆盖透镜外圆周。该导线系统372可用来将信号及电源传送到电激励折射基阵378及其它部分或从它们传送回来。在多导体垫圈372中的实际信号导线可包括ITO[铟锡氧化物]材料及金，银，铜，或其它合适的导体。
图38是本发明中可被使用的集成控制器及集成测距器的分解的等角投影图。它不是如其它实施例中所示的将控制器及测距器彼此通过母线相连接，在该实施例中，由径向检测器381及红外线发光二极管382组成的测距器被直接地连接到控制器383上。然后如以上实施例中所述地将整个单元连接到镜框或透镜上。而在图38中表示1.5mm及5mm的尺寸，但也可使用其它的尺寸及构型。
图39是根据本发明另一变型实施例的集成控制器及电源的分解透视图。在该实施例中控制器393被直接连接在电源394上。
图40是根据本发明另一变型实施例的集成电源404，控制器403及测距器的分解透视图。在图40中可看到，射线检测器401及发光二极管402(测距器)被连接在控制器403上，后者再连接到电源404上。如上述实施例那样，这里也示范地标出了尺寸(3.5mm及6.5mm)，但也可使用其它的尺寸。
图41至43各表示根据本发明不同变型实施例的透镜系统的透视图。图41的透镜系统使用控制器及测距器组合413，该组合通过导电母线412再连接到电激励折射基阵414及电源411。类似地，图42表示组合控制器及电源424，它通过透明导电母线425被连接到发光二极管422及射线检测器421(测距器)以及电激励折射基阵423。图43表示组合电源、控制器及沿径向透明导电母线433定位的测距器432定位，该导电母线再连接到电激励折射区域431。在这三个图的每个中标出了各个尺寸及直径。应当理解，这些尺寸及直径仅为图示，但也可使用各种其它的尺寸及直径。
虽然以上已讨论了本发明的各种实施例，但在本发明的精神及范围内其它的实施例亦是可能的。例如，除了上述的每个部分外，也可在透镜上增添眼睛跟踪器来跟踪用户聚焦电激励折射基阵时，及为用户执行各种其它的功能及服务时的眼睛运动。此外，虽然描述组合的LED及射线检测器作为测距器，但也可使用其它的部件来实现该功能。
权利要求
1.光学透镜系统，包括；具有第一区域及周边区域的第一光学透镜；连接到光学透镜第一区域的电激励折射基阵；透镜的周边区域可被去除，以便对特定的镜框定形光学透镜。
2.根据权利要求1的光学透镜系统，其中大于30％的透镜周边区域可从该光学透镜中去除，以便对特定的镜框构造光学透镜。
3.根据权利要求1的光学透镜系统，其中大于60％的透镜周边区域可从该光学透镜中去除，以便对特定的镜框构造光学透镜。
4.根据权利要求1的光学透镜系统，其中电激励折射基阵包括图形电极。
5.根据权利要求1的光学透镜系统，其中电激励折射基阵包括衍射单元。
6.根据权利要求1的光学透镜系统，其中电激励折射基阵包括多个象素单元。
7.根据权利要求1的光学透镜系统，还包括连接到第一光学透镜的控制器及导电母线。
8.根据权利要求7的光学透镜系统，其中控制器包括一个电源。
9.根据权利要求1的光学透镜系统，还包括连接到第一光学透镜的第二光学透镜，该第二光学透镜覆盖电激励折射基阵的至少一部分。
10.根据权利要求1的光学透镜系统，还包括沿着第一光学透镜的半径定位的导电母线，该导电母线将第一光学透镜的周边区域连接到电激励折射基阵。
11.根据权利要求1的光学透镜系统，还包括连接到第一光学透镜的测距器；及连接到第一光学透镜的电源。
12.根据权利要求1的光学透镜系统，其中电激励折射基阵被连接到一个载体上。
13.根据权利要求1的光学透镜系统，其中控制器，测距器及电源被连接到一个载体上，及其中电激励折射基阵是一个衍射单元。
14.光学透镜系统，包括具有第一固定外表面，第二固定外表面及外周边的第一光学透镜；连接到该透镜的电激励折射基阵；及连接到电激励折射基阵的导体，该导体可从透镜的外周边通过。
15.根据权利要求14的透镜系统，还包括连接到导电母线及连接到第一光学透镜的控制器。
16.根据权利要求15的透镜系统，其中控制器包括一个电源，及其中外周边可被去除，以修改透镜的周边形状。
17.根据权利要求14的透镜系统，还包括连接到第一光学透镜的第二光学透镜，该第二光学透镜覆盖电激励折射基阵的至少一部分。
18.根据权利要求14的光学透镜系统，还包括沿着第一光学透镜的半径定位的导电母线，该导电母线将第一光学透镜的外周边连接到电激励折射基阵。
19.根据权利要求14的光学透镜系统，还包括连接到第一光学透镜的测距器；及连接到第一光学透镜的电源。
20.根据权利要求14的光学透镜系统，其中电激励折射基阵被连接到一载体上。
21.根据权利要求20的光学透镜系统，还包括连接到导电母线的控制器，其中电激励折射基阵，控制器，测距器及电源也被连接到一载体上。
22.根据权利要求14的光学透镜系统，还包括围绕第一光学透镜的外周边的导体。
23.根据权利要求14的光学透镜系统，其中电激励折射基阵包括多个图形电极。
24.根据权利要求14的光学透镜系统，其中该导体是透明的。
25.包括一光学透镜的光学透镜系统，包括镜框，该镜框具有透镜支座及边撑区域；连接到透镜支座的光学透镜，该光学透镜包括电激励折射基阵；连接到电激励折射基阵的控制器；及连接到控制器的测距器。
26.根据权利要求25的透镜系统，还包括一个条带，该条带连接到镜框及控制器。
27.根据权利要求25的透镜系统，还包括连接到控制器及电激励折射基阵的信号导体，该信号导体穿过镜框边撑区域中的空腔。
28.根据权利要求25的透镜系统，还包括连接到镜框鼻垫上的电源。
29.根据权利要求25的透镜系统，其中测距器及电源连接到镜框。
30.根据权利要求25的透镜系统，其中透镜支座包括至少一个信号导体。
31.组装用于眼镜中的光学透镜系统的方法，包括将电激励折射基阵放置到第一光学透镜的空腔中；及用第二光学透镜覆盖电激励折射基阵的至少一部分。
32.根据权利要求31的方法，还包括将控制器及电源连接到电激励折射基阵上。
33.根据权利要求31的方法，还包括对第一光学透镜磨边以适合指定的配戴者镜框。
34.根据权利要求31的方法，还包括在第一或第二光学透镜上增加一个电源。
35.根据权利要求31的方法，其中将电激励折射基阵放置到第一光学透镜的空腔中包括将一柔性膜施加在该光学透镜的表面上。
36.根据权利要求31的方法，还包括将来自控制器的接触引线压入到埋在第一透镜中的通讯母线中。
37.根据权利要求31的方法，还包括用信号导体覆盖第一光学透镜。
38.根据权利要求31的方法，还包括修改第一或第二光学透镜的衍射放大率。
39.根据权利要求31的方法，还包括对第一透镜中的凹槽磨边及切割。
40.根据权利要求31的方法，还包括该空腔与用户眼睛的视线同心。
41.控制光学透镜中电激励折射基阵的系统，该系统包括连接到电源的射线传感器；连接到电源的发光二极管；及连接到电源的控制器。
42.根据权利要求41的系统，其中射线传感器及发光二极管彼此并列及都连接到控制器。
43.根据权利要求41的系统，其中电源被固定到控制器上。
44.根据权利要求41的系统，其中控制器被编程以产生补偿预定用户折射误差的信号。
45.组装眼镜的方法，包括设置具有电激励折射基阵的透镜系统，该透镜系统还具有一个固定外表面；通过对透镜系统外周边磨边来修改透镜系统的形状；及将透镜系统放置到镜框中。
46.根据权利要求45的方法，还包括将透镜系统中的导体连接到镜框中的导体上。
47.根据权利要求45的方法，其中电激励折射基阵包括多个单个的象素。
48.光学透镜系统，包括具有第一固定透镜外表面，第二固定透镜外表面的光学透镜；定位在第一固定外表面与第二固定外表面之间的电激励折射基阵；及连接到电激励折射基阵的多个母线。
49.组装光学透镜系统的方法，包括提供透镜坯料，该透镜坯料具有电激励折射基阵；及从该透镜坯料去除材料以构造透镜坯料用于装配到特定镜框中的。
50.根据权利要求49的方法，其中电激励折射基阵包括图形电极。
全文摘要
根据本发明的系统包括；具有第一外表面(292)，第二外表面及外周边(291)的第一光学透镜(2900)，电激励折射基阵(299)及连接到该电激励基阵的导体。根据本发明的一个可替换系统包括一个镜框，该镜框具有透镜支座及边撑区域；连接到透镜支座的光学透镜，该光学透镜包括电激励折射基阵；连接到电激励折射基阵的控制器；及连接到控制器的测距器。
文档编号A61B3/10GK1498353SQ02806741
公开日2004年5月19日 申请日期2002年1月16日 优先权日2001年1月17日
发明者R·D·布卢姆, W·科科纳斯基, D·P·杜斯顿, Y·卡茨曼, U·埃夫伦, J·A·蒂比多, R D 布卢姆, 杜斯顿, 穆, 蒂比多, 蚵, 颇伤够 申请人:E-视觉有限公司