电活性透镜的制造方法

专利名称：电活性透镜的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种制造电活性(electro-active)透镜的有效方法。

发明内容
按照本发明的一种实施例，记述一种由透镜坯料制造电活性透镜的方法。所述透镜坯料包括前表面、后表面，并具有一定厚度和折射率。可将电活性元件置于透镜坯料的前表面或后表面上。该方法还包括在的透镜坯料的包含电活性元件的表面上形成覆盖层。
按照本发明的另一实施例，记述另一种制造电活性透镜的方法。该方法包括在电活性元件的周围模制出具有前表面、后表面、一定厚度和折射率的透镜坯料。
现在将参照附图中所示的本发明一些实施例更为详细地描述本发明的各个方面。


图1为根据本发明一种实施例制造电活性透镜方法的流程图；图2为根据本发明一种实施例制造电活性透镜方法的流程图；图2A-2F表示图2所示方法中处于各阶段的透镜；图3表示根据本发明一种实施例半成品翅状(fly-away)模制垫圈的俯视图；图4表示图3中半成品翅状模制垫圈的剖面图；图5为根据本发明另一实施例制造电活性透镜方法的流程图；图5A-5F表示图5所示方法中处于各阶段的透镜；图6为根据本发明又一实施例制造电活性透镜方法的流程图；图6A-6E表示图6所示方法中处于各阶段的透镜；
图7为根据本发明一种实施例制造电活性透镜方法的流程图；图7A表示按照图7中所示方法制得的电活性透镜；图8A-8C表示根据本发明另一实施例导电总线的结构布置；图9A-9C表示具有该导电总线结构布置的电活性透镜的一种举例的图13A-13D表示根据本发明一种实施例安装到镜框铰链上或其附近的电池配件；图14表示根据本发明实施例制造电活性透镜所用的集成电子部件；图15表示根据本发明实施例制造电活性透镜所用的集成电子部件的另一实施例。
图16为根据本发明再一实施例制造电活性透镜中用于修整并安装集成电子部件方法的流程图；图16A-16E表示图16所示方法中处于各阶段的透镜；图17为根据本发明另一实施例制造电活性透镜中修整带电子部件之透镜的方法流程图；图17A-17E表示图17所示方法中处于各阶段的透镜。
具体实施例方式
1998年，仅在美国就进行了大约9200万次眼睛检查。这些检查中的绝大多数涉及彻底检查内部和外部眼睛病状，分析肌肉平衡和双眼视觉，测量角膜，以及在许多情况下，测量瞳孔，并且最终进行屈光性检测，这既然有主观性又有客观性。
屈光性检测用于了解/诊断人眼屈光异常的大小和类型。目前可以诊断和测量的屈光异常为近视、远视、散光和老花眼。当前的折射镜(综合屈光检查仪)尝试将人的视力校正到20/20距离和更近的视觉。在有些情况下，可以实现20/15的远距视觉；不过，迄今为止这还是例外。
应当指出的是，人眼的视网膜能处理和限定视觉的理论极限近似为20/08。这远好于当前利用现今折射器(综合屈光检查仪)和传统眼睛片所能获得的视觉水平。这些传统装置缺少校正非常规屈光异常的能力，如象差、不规则散光或目视层面上的不规则性。这些象差、不规则散光和/或目视层面上的不规则性可能是由于人的视觉系统的原因，或者是传统眼镜所引起的象差所致，或者为两者的组合。
本发明的一些实施例披露了制造电活性透镜的方法。所述电活性透镜可用于对一个焦距或多个焦距提供视觉校正，并且还校正包括高阶象差在内的非常规屈光异常。
为了有助于理解本发明的一些实施例，现在解释多个术语。“固定”可以包括粘接、沉积、粘附和其他公知的固定方法。“控制器”可以包括处理器、微处理器、集成电路、计算机芯片和/或芯片，或者其中包含这些。“导电总线”用于通过电信号的形式将数据从一个位置传导到另一位置。“近距屈光异常”可以包括老花眼和为了使人在近距离处清楚地观看的任何其他需要被校正的屈光异常。“中距屈光异常”可以包括要被校正到中间距离的老花眼所需的程度和为了使人在中间距离处清楚地观看的任何其他需要被校正的屈光异常。“远距屈光异常”可以包括为了使人在远距离处能清楚地观看的任何需要被校正的屈光异常。“常规屈光异常”包括近视、远视、散光和/或老花眼。“非常规屈光异常”包括不规则散光，包括彗差、色差和球差在内的眼睛系统的象差，以及常规屈光异常未包括的任何其他高阶象差或屈光异常。“光学屈光误差”包括与透镜光学系统有关的任何象差。
在一些实施例中，“眼镜”可以包括一个透镜。在其他实施例中，“眼镜”包括可以不止一个透镜。“多焦点透镜”可以包括双焦点、三焦点、四焦点和/或逐次增加焦点的透镜。“成品”透镜坯料可以包括两侧具有抛光光学表面的透镜坯料。“半成品”透镜坯料可以包括仅一侧具有抛光光学表面，而另一侧上具有未经光学抛光表面的透镜坯料，这种透镜需要进一步修正，例如研磨和/或抛光，以便使其成为可用透镜。“未完成”透镜坯料在其任一侧上都不具有抛光表面。“基本透镜”指已经完成的透镜坯料的非电活性部分。
“表面加工”包括研磨和/或抛光，去掉多余的材料，以修整半成品或未完成透镜坯料的非抛光表面。还可以使用近来镜片业采用的自由形态机械加工技术修整透镜坯料。所述自由形态技术可使透镜坯料能够为完全任意的形状，这种透镜坯料可用于完成常规误差校正，但也可以用于校正高阶象差，以便提供非常规误差校正，可使视觉校正优于20/20。另外，可通过将两个或更多透镜晶片粘接在一起而形成成品透镜或半成品透镜坯料，从而制造出透镜坯料。应能理解，无论成品、未完成的还是半成品透镜坯料，最初都可以使用自由形态技术来制造，以便校正常规和非常规屈光异常之一或者校正两者。
如图1中所示，披露一种制造电活性透镜的方法。所述方法包括提供透镜坯料，如步骤10所示。所述透镜坯料可为任何种类的透镜坯料，并具有前表面和后表面、一定厚度和折射率。在步骤20中，将电活性元件放置在透镜坯料的前表面或后表面上。在步骤30中，在包含电活性元件的透镜坯料的表面上形成覆盖层。该覆盖层保护所述电活性元件，并将电活性元件固定在透镜坯料上的某一位置处。用来形成覆盖层的材料还可以与透镜坯料结合，为透镜的佩戴者提供固定距离视觉校正。
所述电活性元件包括一层或多层电活性材料，如聚合物凝胶和/或液晶，当受到外加电压的激励时，产生随所加给电活性材料电压的大小而改变的折射率。当佩戴者通过包含电活性元件的电活性透镜区域观察时，基于电活性元件折射率，佩戴者可实现视觉校正，这可以是除透镜非电活性部分提供的视觉校正以外的视觉校正。适宜的电活性材料包括各类液晶和聚合物凝胶。这些种类包括向列型、近晶型和胆甾型液晶，以及包括聚合物液晶，聚合物分散液晶和聚合物稳定液晶，还有电光聚合物。
如果使用液晶，比如向列型液晶，作为电活性材料，则需要取向层，因为向列型和许多其他液晶都是双折射的。即在没有外加电压而暴露于非偏振光时，它显示出两个不同的焦距。这种双折射导致视网膜上产生两个或者模糊的图象。为了减轻这种双折射，可以使用与第一层电活性材料垂直取向的第二层电活性材料。通过这种方式，由两层对两种光偏振态同样聚焦，并且所有光都聚焦在相同焦距处。
作为另一选择，可以使用具有大手性成分的胆甾型液晶，作为优选的电活性材料。与向列型和其他常用的液晶不同，胆甾型液晶不具有向列型液晶的极性，从而无需多层电活性材料。
2003年4月23日递交的PCT/US03/12528中描述了可用于本发明实施例电活性元件中的各种电活性层，该申请在此全文引作参考。
透镜坯料可为任何类型的透镜坯料，并且包括例如半成品坯料、未完成坯料、透镜晶片、预制光学装置或成品透镜。可通过保形密封，如通过模制或表面铸造，或者通过用透镜晶片覆盖透镜坯料以形成覆盖层。
按照本发明一种实施例，由半成品坯料制造电活性透镜，具有通过保形密封形成的覆盖层。可将所述电活性元件放置在半成品坯料的前表面或后表面上。保形密封在透镜坯料的放置有电活性元件的表面上形成保护覆盖层，将电活性元件埋入透镜内。图2为本发明的一种实施例，它说明一种使用保形密封的半成品坯料制造电活性透镜方法的流程图。图2A-E说明处于图2所示方法各个阶段的透镜。在步骤100，可以选择具有后凹面202和前凸面204的半成品坯料230，如图2A所示。在步骤110，如图2B中所示那样，在半成品坯料230的前凸面204中切出凹槽205。在步骤120，可将电活性元件200放置于凹槽205中。此外，可以将与电活性元件200连接的导电总线210放置在凹槽205中。最好由光学透明的柔性材料，比如涂有透明导电材料像氧化铟锡的眼科级材料的挤压或铸造聚合物膜和/或导电聚合物构成所述导电总线210。导电总线210可具有多个小孔，这可以促进导电总线与透镜坯料230更好地粘接。
在步骤130，如图2D中所示，可使用包含有优选其折射率近似或等于透镜坯料折射率的密封剂，如光学透明树脂的模子220，将电活性元件200和导电总线210保形密封于半成品坯料230中。
将电活性元件200和导电总线210放置于模子220内，并用透镜坯料230盖在顶部。可以仅借助热能、光能或者这两者的结合使树脂固化。光源可以包括可见光源、紫外光源或红外光源当中的任何一个或其组合。
在步骤140，如图2E所示，使半成品坯料230脱模，制成半成品电活性透镜坯料235。固化的树脂在前凸面204上形成覆盖层215，它具有把电活性元件200和导电总线210埋入电活性透镜内的作用。电活性透镜坯料235具有覆盖表面208，该表面的曲率半径等于模子220的曲率半径。覆盖表面208的曲率半径与后凹面202的曲率半径相结合，提供固定的屈光力。
可以有选择地给透镜加以硬的抗划涂层，如步骤150所示。可以在完成半成品电活性透镜坯料235之前，通过浸渍或旋涂透镜而获得所述硬的涂层。应能理解，可以在用树脂填充模子220并将树脂固化到透镜坯料的前凸面204之前，将所述硬的涂层施加于模子220的内表面，从而当树脂固化和形成覆盖层时，该硬的涂层已经处于覆盖表面208上。
在步骤160，如图2F中所示，可通过已知技术，表面加工所述电活性透镜坯料235，使半成品电活性透镜坯料235被修整为所需的规格，制得电活性透镜240。随后可以将电活性透镜240边缘处理成于眼镜框相适应。
应当理解，透镜坯料230的前凸面204和后凹面202可具有任意弯曲度或者没有弯曲度，这可在稍后通过多种表面加工技术予以实施。一旦透镜坯料230被保形密封以便掩藏电活性元件200和导电总线210，则完成之后，就赋予后凹面202和覆盖表面208(并非前凸面204)的弯曲度，决定电活性透镜240的光学性质。
按照本发明的一种实施例，制造电活性透镜时使用预制光学装置，比如但不限于成品或者单视觉透镜。图6表示使用与上面参照图2所述类似的保形密封方法形成覆盖层，以便将电活性元件包含到透镜内，从而由具有单视觉透镜的透镜坯料制造电活性元件的方法。不过，与参照图2方法所描述的半成品坯料不同，单视觉透镜已经具有一定规格，无需进一步进行表面加工来为透镜的佩戴者提供恰当的固定屈光力。因而，在本实施例中，优选通过以下方式进行保形密封，以便不改变原始成品透镜的屈光力。比如，可以通过使用模子，在覆盖层的覆盖表面上产生等于单视觉透镜的前凸面曲率半径的曲率半径来实现这一点。不过，应当理解，即使使用成品单视觉透镜，如果需要的话，也可以使用模子产生具有覆盖表面，该覆盖表面具有与单视觉透镜前凸面不同的所需曲率的覆盖层，从而改变屈光力。
如图6中所示，在步骤700，就像图6A中所进一步表示的那样，可选择单视觉基本透镜800。在步骤710，，可将图6B中所示的单视觉基本透镜800的前凸面804中切出凹槽810。作为另一选择，单视觉基本透镜800可以已经具有凹槽810，比如，在单视觉基本透镜800最初制造过程中，可以在单视觉基本透镜800中形成。在步骤720，有如图6C所示那样，将电活性元件200和导电总线210放置于凹槽810中。在步骤730，使用含有树脂的模子820，将电活性元件200和总线210保形密封，即如图6D中所示那样。在步骤740，去除模子820，并且可选择施加硬的涂层。在一些实施例中，在保形密封过程中，从模子转移所述硬涂层。在这种情形下，用来制造覆盖层凸起覆盖面808的模子的内凹面，应当预先涂有硬涂层树脂，在保形密封过程中，所述硬涂层树脂会发生固化和转移。由于本例中所述的单视觉基本透镜，在保形密封之前已经被修整成具有所需的固定屈光力，模子820的内表面优选为曲率半径等于单视觉基本透镜800的前凸面804的曲率半径的凹面。这样，有如图6E所示那样，在保形密封后从模子820去除单视觉基本透镜800时，就产生曲率与前凸面804基本相同的凸起覆盖面808，致使单视觉基本透镜800的固定屈光力改变很小或不改变。
在电活性透镜制造过程中，使用保形密封，可减小备料保持部件(SKU)539的数量，这与传统透镜通常所需的SKU的数量相比，被显著地减小。
为了理解这种改进的意义，必须了解用于解决大多数方案所需的传统透镜坯料的数量。约为95％的校正方案包括-6.00屈光度到+6.00屈光度范围内、步长为0.25屈光度的球面屈光度校正。根据这一范围，具有约49常规处方的球面屈光度。当然，在包括散光校正的方案中，约为90％处于-4.00屈光度到+4.00屈光度的范围内、步长为0.25屈光度。按照这一范围，具有约33常规处方的散光(或柱面)屈光度。不过，由于散光具有轴向分量，存在约180度的散光轴取向，通常规定步长为1度。因而，有180个不同的散光轴向方案。
此外，许多方案包括用于校正老花眼的双焦点分量。在这些具有老花眼校正的方案中，约为95％处于+1.00到+3.00屈光度范围内、步长为0.25屈光度，从而产生约为9常规处方的老花眼屈光度。
这导致2,619,540(49×33×180×9)个可能的不同透镜方案，透镜制造商需要非常大量的SKU。由于可用于透镜制造的原材料的多样性，以及透镜中可包含的其他特殊特征，比如光色色度，会使这一较大数量SKU的数目进一步增多。通过使大多数视觉校正具有电活性，可大大减少SKU的数量。
在本发明另一实施例中，通过将两个透镜晶片固定在一起，将电活性元件夹在两透镜晶片之间，制造电活性透镜。
如图7中所示，在步骤1000，选择前透镜晶片和后透镜晶片具有所需的光学性质，获得固定距离屈光力，以便与佩戴者的视觉方案相匹配。如图7A所示，选择凹面后透镜晶片900和凸面前透镜晶片930。前透镜晶片930可以具有曲率半径R1，后透镜晶片900可具有曲率半径R2。透镜晶片的固定屈光力等于(n-1)×(1/R1-1/R2)，其中“n”等于制造透镜晶片所用材料的折射率。其中R1与R2两者彼此相似的，通过固定透镜晶片而形成的基本透镜具有固定的屈光力为0。
对于本文所述的其他电活性透镜，通过增加固定屈光力(这通常提供屈光力，以便提供远距视觉校正)，加上通过包含电活性元件的电活性透镜区域观看时提供的屈光力，产生用于近视觉校正和中间视觉校正的屈光力。不过，应当理解，可将任何透镜制造成具有等于零的固定屈光力，从而通过包含电活性元件的电活性透镜区域进行观看，可提供所有视觉校正。同样，通过包含电活性元件的透镜区域观看，可提供对非常规屈光异常的校正，包括针对所有焦距校正高阶象差。
应当进一步理解，尽管使用惯用的铸造、自由形态制造或光致折射率改变或光致屈光改变，不过，可以仅使用基本透镜或者结合电活性元件，校正非常规屈光异常。在这些实施例中，基本透镜可以独立于电活性元件提供非常规屈光异常的校正，这可以校正与常规屈光异常有关的球面屈光力调节或误差，比如老花眼。
再参照图7A，可以在与前透镜晶片903的凸面相对的表面，和与后透镜晶片900的凹面相对的表面当中之一或者两者中切出凹槽。作为另一选择，所述凹槽早已存在于透镜晶片900、930中，预先如在制造时产生。图7A表示前透镜晶片930，在与前透镜晶片930的凸面相对的表面中具有单个凹槽940。可将电活性元件910和柔性的导电总线920放置于后透镜晶片900与前透镜晶片930之间，并将电活性元件910和柔性导电总线920设置成处于凹槽940内。如步骤1030中所示，可以利用折射率相配的粘合剂将前透镜晶片930和后透镜晶片900粘接在一起，制得电活性透镜。
在一些实施例中，可以通过层叠透镜晶片，使后透镜晶片提供柱面屈光力，并组合后透镜晶片与前透镜晶片，实现透镜的球面屈光力，从而制造电活性透镜。
应能理解，在一些实施例中，在制造电活性透镜时，图7中所示的步骤1010是可选择的，并且导电总线和电活性元件不需要凹槽。例如，在有些实施例中，除非需要解决佩戴者所需的特殊视觉，可将电活性元件和导电总线夹在两个透镜晶片之间，同时保持两个晶片的适当关系，以便不产生棱镜屈光力。在各层之间涂覆折射率匹配的眼科级树脂，并且仅利用比如边缘垫圈保持在适当位置直至被固化为止，这时再去除垫圈，以制得电活性透镜。
按照本发明的另一实施例，可以通过围绕电活性元件模制整个透镜来制造电活性透镜，其中，将电活性元件放置在最终电活性元件制品的松散材料中。图3表示保持电活性元件200和总线410-413的半成品翅状模制垫圈610的俯视图。可使电活性元件200与四条导电总线410、411、412、413电连接。导电总线410、411、412、413从电活性元件200向外沿径向延伸到模制垫圈环420。图4表示图3中包括电活性元件200和总线410-413的半成品翅状模制垫圈的剖面图。
图5表示本发明的一种实施例，使用完全模制的半成品坯料制造电活性透镜的方法。如图5A中所示，在步骤500，可以选择包括顶模600和底模620，以及具有垫圈顶腔640、垫圈底腔650的翅状垫圈610的模具组件，电活性元件以及导电总线。在步骤510，将垫圈610放置在底模620上，如图5B中所示那样。在步骤520，可以将树脂660加入模具组件，树脂在固化时将形成透镜。树脂通过导电总线之间的空间或导电总线中的小孔进入垫圈底腔650中。还应当理解，可通过垫圈610侧面中的可密封孔用树脂填充图5D中所示的模具组件。
可使用眼科级树脂，比如保形密封中所用的树脂。这些树脂包括二烯丙基碳酸二甘醇酯(dietilenglycol bis allylcarbonate)，比如可以从宾夕法尼亚州匹兹堡的PPG Industries公司获得的CR39TM，高折射率聚合物和其他公知眼科树脂材料。在步骤530，如图5D所示那样，可将顶模600放置在垫圈顶腔640上面。在步骤540中，使顶模600与底模620之间的树脂固化，如图5E所示那样。在步骤550，可以与外垫圈环420一起去除顶模600和底模620，得到半成品电活性透镜坯料，然后可使该半成品电活性透镜坯料经过多种精加工技术处理，制得成品电活性透镜。
应该理解，尽管本实施例以铸模为例描述了模制过程，然而，制造电活性透镜时，也可以使用喷射模塑法。在这些实施例中，可将比如聚碳酸酯材料注模到模具中，并且所包含的电活性元件和导电总线周围固化在模具中，制得电活性透镜。
可以使用多种导电总线结构制造本发明实施例的电活性透镜。通常，可按任何方式放置总线或总线组，从电活性元件沿径向向外导电。如图8A中所示，电活性元件200可以与单个导电总线1100电连接。总线1100从电活性元件200向外径向延伸。当总线延伸到电活性元件外部时，也可以用作将电源与电活性元件200直接或间接连接的电导线。
在另一实施例中，如图8B中所示，电活性元件200可与多个导电总线，如导电总线1110、1111、1112电连接。正如采用图7A的单个导电总线那样，每个总线1110、1111、1112可以一端与电活性元件200电连接，并从电活性元件200沿径向向外延伸。最好使每条总线1110、1111、1112在电活性元件200的周围均匀间隔。应当理解，可以按照完全的或者部分的货车论结构的形式，使任何数量的总线被布置成从所述电活性元件200向外延伸。总线数目的增加的优点包括提供多个位置，以设置电子部件，如测距仪、控制器和电源，这些电子部件用于激励电活性元件并提供电活性视觉校正。
按照再一种实施例，如图8C中所示，可使电活性元件200与至少部分围绕电活性光学元件200的盘形导电总线1120电连接。导电总线1120可包括多个孔眼或小孔1125。在电活性元件制造过程中，这些孔眼1125有利于使树脂流动并围绕着导电总线1120，将电活性元件200锁定到透镜坯料中，而且，若使用透镜晶片制造电活性透镜，则可增强导电总线1120与透镜晶片之间的粘接。导电总线1120在盘的内圆周处与电活性光学元件200电连接。
图9A表示电活性透镜1200，它具有与测距仪和控制器相连的导电总线结构。所述导电总线结构包括电活性元件1205、电活性衬底晶片1210、集成控制器/测距仪1220、基本透镜1230和驱动信号总线1240。
测距仪包括与控制器耦合的发射器和检测器。在另一实施例中，可将单独一个装置制造成使得按两种方式同时起到与控制器相连的发射器和检测器的作用。
控制器可以为至少包含一个存储器部件的处理器、微处理器、集成电路或芯片。控制器保存诸如视觉方案的信息，可包括佩戴者针对几个不同观察距离的方案。控制器可作为测距仪的一个部件或者与测距仪集成。但应理解，控制器和测距仪可以为分离部件，无需放置在同一位置，只要控制器与测距仪电连接即可。还应当理解，可使用其他视力检测器，如用于确定佩戴者头部倾斜的微倾斜开关或用于确定佩戴者视线的眼跟踪器，取代测距仪或者与测距仪结合，确定佩戴者观看什么物体，以及应当如何激励电活性元件以提供与被观看物体相应的焦距，为佩戴者提供适当的视觉校正。
测距仪直接或者经由控制器，通过经由导电总线发布的信号，与电活性元件进行电子通信。当测距仪检测出应当转换由电活性元件所产生的焦距，以便提供不同焦距时，测距仪通过电子方式发信号通知控制器。对于该信号作出响应，控制器调节施加给电活性元件的电压，产生折射率改变，这种折射率改变单独或者与其他折射率改变，如基本透镜的固定屈光力所提供的折射率改变结合，提供所需的视觉校正。可使用这种折射率改变校正常规屈光异常，当使用电活性元件产生预定图案的折射率改变时校正非常规屈光异常，或者校正常规和非常规误差校正的组合，其中之一或两者与保存于控制器的存储器中的视觉方案一致。新折射率在电活性透镜中产生适当的屈光力，相当于改变焦距。
在仅通过电活性元件、不通过使用自由形态透镜技术校正非常规屈光异常的情况下，采用特异电活性元件。通过向电活性元件加给电压，以校正非常规屈光异常，对于电活性元件内包含的多个象素产生折射率改变，从而产生具有多个折射率的栅格或图案，结合起来用于校正非常规屈光异常。
测距仪可使用多种信号源，如激光器、发光二极管、射频波、微波或超生脉冲定位物体，并确定其距离。光发射器可以为垂直腔面发射激光器(VCSEL)。这些装置的小尺寸和平坦外形使其对于这种应用而言极具吸引力。在另一实施例中，使用有机发光二极管或OLED作为测距仪的光源。这种装置的优点在于，常常可将OLED制造成使得它基本上为透明的。因此，OLED可以为最佳的测距仪，使透镜符合审美上的需要，因为它可以结合到透镜或框架内，却不会被注意到。
参照图9B，图9B为图9A中所示透镜从顶部观看时的剖面图，可将控制器/测距仪1220包含于电活性衬底1250之内，而电活性衬底1250可以得到进一步的处理，制得电活性透镜。可以利用通道1290与埋入基本透镜1230中的电路电连接。然后可以用透明导体1293、1296涂覆基本透镜1230的外表面，使用透明导体1293、1296与外部电源的正接线端和负接线端电接触，从而通过在透镜的两个外表面之间加给电势，可将电能加给电活性元件1205和控制器/测距仪1220。
可通过一系列导电总线使控制器/测距仪1220与电活性元件1205连接，诸如利用本文所述的任何结构。总线优选为有如货车轮样的结构，其中总线构成所述车轮的轮辐，电活性元件则作为轮毂。这种货车轮样的结构给出可将控制器/测距仪1220安装在透镜1200上若干不同位置处的选择。控制器/测距仪1220可以连接于任何导电总线1240上任何位置处，优选在透镜靠近镜框的边缘处连接，或者控制器/测距仪1220可固定于眼镜框上，通过导线与导电总线1240连接。这种货车轮样的导电总线结构还提供多个位置，用以将电压从电源施加于电活性元件1205上。
作为另一选择，在有些实施例中，可以如图9C中所示使用导电表面。在这些实施例中，可使用导电穿透装置，如具有第一钳夹1282和第二钳夹1284的夹钳，每个钳夹固定于电源的相对接线端。可以上紧钳夹1282、1284，使得一部分钳夹可穿透透镜1200的表面，或者通过其他方式与透明导体1293、1296的表面相接触，从而从电源传导电能。在图9C中，连接钳夹1282、1284处于透镜的相对侧。不过，应当理解，两个钳夹1282、1284可穿透透镜的相同侧，只要能适当地绝缘分离正导线与负导线即可。
在本发明另一实施例中，可将与比如电池那样的电源的接触头安装在眼镜镜片的框架铰链1305上或者在其附近，其中眼镜镜片包含根据本文所述方法制造的电活性透镜1200。图10A表示眼镜框的后视图，该眼镜框具有安装于根据本发明实施例的镜框铰链上或附近的与电源的接触头。图10B表示眼镜框的顶视图，该眼镜框具有接触头，所述接触头与电池接触，并被安装于本发明实施例的眼镜框铰链上或其附近。在有些实施例中，可以通过在透镜中钻出到达电源接线端1380、1385的孔1330而使诸如电池1320那样的电源与透镜连接。
在一些实施例中，控制器/测距仪1220安装于透镜1200中，并且通过固定于眼镜框1300的电池1320为控制器/测距仪1220和电活性元件1205输送电能。图10A和10B表示与电池1320的接触头1310处于框架铰链1305上或在其附近，例如，这是处于眼镜框的两侧支架区域上的实施例。作为选择，如图11A和11B中所示，还可以通过透镜1200的后部形成与电池1320的接触头1310。可由透明导电材料，如ITO或其他导电氧化物或者透明导电聚合物制成接触头1310。
图12A和12B表示安装于眼镜框铰链1305上或其附近的电池1320的接触头1310的另一实施例。接触头1310可通过眼镜框1300的侧面延伸到透镜1200的侧面中。在这种情形中，用彼此电绝缘的两个导电条涂覆透镜1200的外缘，有利于阻止电流输送给该装置。这些导电条可以提供更好的表面接触，并且对于施加给电活性元件1205的电压减小阻抗。
还可以使用螺钉和眼镜框铰链将外部电源安装于镜框。在一些实施例中，也可以通过这种方式把控制器安装于眼镜框上。图13A-13D表示安装于眼镜框铰链上的电池组件。电池组件包括具有固定有支撑环1420的电池1320、眼镜框螺钉1410和眼镜框铰链1305。电池支撑环1420可以插入眼镜框铰链1305中，以容纳螺钉1410。螺钉1410可以通过眼镜框铰链1305插入，其中使眼镜框铰链1305带有螺纹，以保持螺钉1410。图13D表示表示另一实施例，其中电池组件还可以包括电池托架1322，可以从该处取下或者更换电池1320，而不会使螺钉1410与电池支撑环1420脱离。
所述电活性透镜的控制器、测距仪和电源可以是放置在透镜或眼镜框上的分离部件，或者可将它们集成于一个模块中。图14表示集成的电池、控制器和测距仪，它们构成本发明一个实施例所使用的单一控制模块。该控制模块比如仅包括半圆形光电检测器1700和半圆形发光二极管1710，它们一起构成测距仪，作为模块的第一部件。可将控制器1720设在测距仪后面，构成第二部件；可将盘形电池1730设于控制器1720的后面。如图15所示，这些部件构成单独一个控制模块1810，该控制模块1810可通过导电总线1820与电活性元件1830连接，为电活性元件1830提供电能，并变换透镜1800的焦距，为透镜佩戴者提供所需的视觉校正。
图16表示将集成控制模块修整并安装于透镜中的方法。在步骤1900，考虑透镜坯料尺寸和佩戴者的瞳孔位置以及瞳孔之间的距离，选择所需镜框的结构。在步骤1910，可以根据透镜坯料的尺寸和佩戴者的瞳孔结构，使通常为预制的光学装置或半成品坯料的透镜坯料1975偏轴。某些情况下也需要偏轴，为的是产生所需的棱镜效果。如果透镜的非电活性部分提供散光校正，则还可以旋转透镜坯料。在步骤1920，可以表面铸型(surface cast)或研磨透镜坯料1975，以便为佩戴者提供所需的距离方案。在步骤1930，可以在表面中切割或模制出凹槽，用于容纳电活性元件1977和导电总线1979。应当理解，步骤1930是可选的，可以预先制得凹槽。在步骤1940，将电活性元件和导电总线，以及控制器/测距仪1981插入凹槽中，并保形密封，以便将这些部件埋入透镜内。最好将总线设在这样一个位置，使得所述测距仪和控制器能靠近眼镜框的边缘，最好设置得靠近佩戴者的鬓角。
然而，应予理解，对于其他实施例，无需将控制器和测距仪埋入透镜内，可以在以后比如通过放置在眼镜框上或者放置在透镜表面上而加入其中的任何一个或者两者，然后与包含在透镜内的导电总线电连接。在步骤1950，将透镜边缘处理成适于放置在眼镜框内的形状，然后安装在眼镜框内。在为适于放入眼镜框内而处理透镜边缘时，应当将透镜的边缘做成仅去除透镜中不包含电活性元件的那些部分。最后，在步骤1960，将电池与导电总线连接。如果在安装之前没有将控制器预先编程，则可以进行编程，以便包含佩戴者特有的信息，比如对于不同焦距佩戴者的视觉方案。
作为另一选择，可将测距仪、控制器和电池当中的任何一个或多个安装在眼镜框上，并由经过电活性元件的导线与电活性透镜连接。图17表示修整和配置眼镜框中具有测距仪、电池和控制器的透镜的方法。在步骤2000，选择一种设计。在步骤2010，如图17b中所示那样，可使预制的光学装置或半成品坯料偏轴和旋转。如果透镜具有复曲面屈光力，则将电活性元件放置在透镜的光学中心上，必须相对于复曲面轴对总线取向。在步骤2020，将透镜研磨成复曲面和球形，如图17C中所示。如步骤2030所示者，将透镜进行边缘处理，放置于眼镜框内，如图17D所示那样。在步骤2040，可以将表示为集成控制模块2060的测距仪、电池和控制器安装到眼镜框上，完成这一过程，如图17E中所示。作为另一选择，应能理解，可在制作眼镜框的过程中，将集成控制模块安装到眼镜框上。
如果佩戴者的视觉需要，则在制造电活性透镜的各个实施例的过程中可以加入棱镜。例如，如果使用半成品坯料，则可以增加棱镜，并且，如果视觉方案需要，可以将表面加工成透镜，或者在某些情况下可以通过使透镜相对于佩戴者的瞳间距偏轴而形成棱镜。
同样地，可以通过如在表面处理之后，但最好在硬涂覆之前，对透镜染色，实现制造过程中改变电活性透镜的其他方法。还可以通过用易于吸收光色染料的光色层或材料保形涂覆透镜，而使透镜对光反应变色。作为另外的选择，可通过电活性元件产生的电色染色，或者通过向电活性元件加入附加的电活性材料层，而形成染色。
可以在边缘处理之前或之后，为透镜施加一个任选的消反射涂层。为了避免消反射涂层涂覆过程中可能发生的脱气，应当将电活性元件完全密封在透镜内。
本发明不限于本文所述特定实施例的范围。实际上，除了本文所述以外，本领域普通技术人员根据以上的描述和附图，易于得出本发明的多种变型。因而，这些变型意在落入所附权利要求的范围之内。另外，尽管本文采用出于特定目的在特定环境下的特定实施方式作为举例描述了本发明，但本领域普通技术人员可知，其用途不限于此。而且，为了任何目的在任何环境下都可以有利地实施本发明。因而，应当考虑本文披露的本发明全部精髓来解释下面给出的权利要求。
权利要求
1.一种制造电活性透镜的方法，包括如下步骤提供包括前和后透镜坯料表面、一定厚度及折射率的透镜坯料；将电活性元件放置在所述透镜坯料的前或后表面中之一上；以及在透镜坯料的包含电活性元件的表面上形成覆盖层。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述透镜坯料选自一组半成品坯料、未完成透镜坯料、透镜晶片、预制光学透镜坯料和成品透镜坯料中。
3.如权利要求1所述的方法，其中，还包括在所述透镜坯料的前表面或后表面中形成凹槽，用于容纳放置于透镜坯料上的电活性元件。
4.如权利要求3所述的方法，其中，通过机械加工或模制透镜坯料的表面形成所述凹槽。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述电活性元件与电总线连接。
6.如权利要求5所述的方法，其中，所述总线是柔性的。
7.如权利要求5所述的方法，其中，所述总线至少部分地围绕所述电活性元件。
8.如权利要求5所述的方法，其中，所述总线与延伸到电活性透镜边缘中的透明电活性导线连接。
9.如权利要求5所述的方法，其中，所述总线包括从电活性元件向外辐射的多条透明电导线。
10.如权利要求5所述的方法，其中，所述总线至少包括一个穿孔。
11.如权利要求1所述的方法，其中，所述电活性元件与控制器连接。
12.如权利要求1所述的方法，其中，所述电活性元件与电源连接。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述电源与眼镜框的铰链连接。
14.如权利要求12所述的方法，其中，所述电源与眼镜框的两侧支架之一连接。
15.如权利要求12所述的方法，其中，所述电源与眼镜框的铰链螺钉连接。
16.如权利要求12所述的方法，其中，所述电源包含于电活性透镜内。
17.如权利要求1所述的方法，其中，通过模制形成所述覆盖层。
18.如权利要求1所述的方法，其中，通过表面铸型形成所述覆盖层。
19.如权利要求1所述的方法，其中，通过保形密封形成所述覆盖层。
20.如权利要求1所述的方法，其中，由透镜晶片形成所述覆盖层。
21.如权利要求1所述的方法，其中，所述透镜坯料是屈光力等于佩戴者的距离视觉方案的成品透镜坯料。
22.如权利要求1所述的方法，其中，所述透镜坯料是屈光力等于零的成品透镜坯料。
23.如权利要求1所述的方法，其中，所述电活性元件提供屈光改变。
24.如权利要求23所述的方法，其中，所述屈光改变校正高阶象差。
25.如权利要求23所述的方法，其中，所述屈光改变校正非常规屈光异常。
26.如权利要求23所述的方法，其中，所述屈光改变校正常规屈光异常。
27.如权利要求1所述的方法，其中，所述电活性元件与视觉检测器连接。
28.一种按照权利要求1的方法制造出的透镜，其中，透镜坯料校正佩戴者的常规和非常规屈光异常，并且电活性元件校正佩戴者的球差。
29.一种由透镜坯料制造电活性元件的方法，包括如下步骤提供包括前和后表面、一定厚度和折射率的透镜，所述前或后透镜坯料表面具有凹槽；将电活性元件放置在透镜坯料表面的凹槽内；以及在透镜坯料的包含电活性元件的表面上形成覆盖层。
30.如权利要求29所述的方法，其中，利用透镜晶片形成所述覆盖层。
31.一种制造电活性透镜的方法，包括如下步骤在电活性元件和导电总线的周围形成具有前表面、后表面、一定厚度和折射率的透镜坯料。
32.一种具有前曲面、后曲面、一定厚度和折射率的电活性透镜，t3包括基本透镜；电活性元件；以及导电总线。
全文摘要
一种制造电活性元件的方法，通过提供具有前和后表面、一定厚度和折射率的透镜坯料制造透镜。将电活性元件放置在透镜坯料的前表面或后表面中之一上，然后在透镜坯料的包含电活性元件的表面上形成覆盖表面。按照一些实施例，对电活性透镜进行表面处理，以提供所需的固定屈光力，并将边缘处理成适于放入眼镜框内。
文档编号G02F1/13GK1675582SQ03819801
公开日2005年9月28日 申请日期2003年8月20日 优先权日2002年8月20日
发明者罗纳德·D·布卢姆, 威廉·科科纳斯基, 德怀特·P·杜斯通 申请人:易维视公司