[发明专利]变焦液体填充透镜机构

说明书

技术领域

本发明涉及变焦(variable focus)透镜技术领域，具体涉及至少部分地填充流体或液体的消费型眼科透镜。

背景技术

公知人眼的适应能力(即，改变眼睛中自然晶状体的焦距)会随着年龄的增长而逐渐弱化。在35至45岁的年龄范围，人的适应能力弱化至3D(屈光度)或更甚。此时，人眼需要阅读眼镜或一些其他形式的视力校正方式以对近处的对象(例如书或杂志中的文本行)聚焦。随着年龄进一步增长，适应能力跌落至2D以下，此时需要在计算机前工作时或在以中等距离进行一些视觉任务时进行视觉校正。

为了实现最佳的结果及最佳的视觉舒适度，需要使各个眼睛聚焦在同一观察目标(例如，计算机屏幕)上。大部分人需要对各个眼睛进行不同的视觉校正。这些人(被称为屈光参差者)需要对各个眼睛进行不同的视觉校正以在阅读或在计算机前工作时实现最佳的视觉舒适度。已知如果屈光参差者的两个眼睛中任一者未聚焦在同一观察平面上，则最终的屈光参差影像模糊会导致立体感(深度知觉)丧失。立体感丧失是双眼功能丧失的一个最显著征兆。在阅读平面处双眼能力的丧失会导致阅读速度及理解比率下降，并且在连续阅读或于计算机前工作时会加速疲劳感的产生。因此，配有可分别调节的液体透镜的阅读眼镜特别适合丧失双眼功能的个体的视觉需求。

变焦透镜可采取以下形式，即使得一定体积的液体被封闭在柔性透明片之间。通常，两个上述片(一个形成透镜前表面，而另一个形成透镜后表面)直接或通过片之间的载体间接地在其边缘相互连接以形成容纳液体的密封腔。两个片可均为柔性，或一个可以为柔性，而另一个可以为刚性。流体可被引入腔或从腔去除以改变其体积，并且随着液体体积的变化，片的曲率也发生变化，从而使得透镜的屈光度发生变化。因此，液体透镜特别适用于阅读眼镜，即老视者为阅读而使用的眼镜。

至少从1958年开始就已经出现了变焦液体透镜(例如参见对de Swart授权的美国专利号2,836,101)。在Tang等人所著的“Dynamically Reconfigurable Liquid Core Liquid Cladding Lens in a Microfluidic Channel”，LAB ON A CHIP，Vol.8；No.3，pp.395-401(2008)以及发明名称为“Liquid Lenses with Polycyclic Alkanes”的国际专利申请公开号WO 2008/063442中可找到近期的示例。这些液体透镜通常涉及光电子技术、数字电话及照相机技术以及微电子技术。

已经提出对消费型眼科应用领域使用液体透镜。例如参见对Floyd授权的美国专利号5,684,637以及6,715,876以及对Silver授权的美国专利号7,085,065。这些文献教导了将液体泵入或泵出透镜腔以改变弹性薄膜表面的曲率，从而调节液体透镜的焦点。例如，发明名称为“Variable Focus Optical Apparatus”美国专利号7,085,065教导了由包括两个片材(至少一者为柔性)的流体封套形成的变焦透镜。柔性片材在两个环(两个环例如通过粘合剂、超声波焊接或任意类似工艺及其他方式而直接紧固在一起)之间被保持在位，刚性片材可被直接紧固至一个环。在装配后透镜上贯通钻成孔，以允许利用透明流体来填充柔性薄膜与刚性片材之间的腔。

液体透镜具有很多优点，包括较广的动态范围，提供适应校正的能力，强度高，且成本低。但是，在所有情况下，液体透镜的优点都必须与其缺点(例如，孔径尺寸的限制、渗漏的可能性以及性能不稳定)进行平衡。具体而言，Silver已经揭示了数种用于有效地使流体容纳在用于眼科应用的液体透镜中的改进及实施例，尽管这些改进及实施例并非限制(例如，参见对Silver授权的美国专利号6,618,208，以及其所引用的文献)。已经通过将额外流体注入透镜腔，通过电润湿法，通过应用超声波脉冲并通过利用在引入诸如水的膨胀剂时交联聚合物中的膨胀力，实现了对液体透镜的屈光度的调节。

假定可以克服上述一些限制，那么使液体透镜商品化指日可待。即使如此，现有的液体透镜的体积也过大，对于消费者而言并不美观，消费者需要具有更薄透镜的眼镜以及小框架眼镜。对于通过将液体注入或泵入透镜体而工作的透镜而言，通常需要复杂的控制系统，从而导致这种透镜体积较大，昂贵，且对振动敏感。