專利名稱：電激勵多焦距眼鏡片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光學領域。更具體地，本發(fā)明涉及利用多焦距電激勵眼鏡片的視力矯正。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，公開了一種多焦距電激勵眼鏡。該眼鏡包括電激勵透鏡，該透鏡包括由至少兩個電激勵區(qū)域構成的疊層，以產生多個具有不同觀察矯正的區(qū)，該眼鏡還包括控制器，其用于獨立地激勵每個電激勵區(qū)域以產生多個具有不同觀察矯正的區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，公開了一種多焦距電激勵眼鏡。該電激勵眼鏡包括電激勵透鏡，該透鏡包括至少一個電激勵區(qū)域，以產生多個具有不同觀察矯正的區(qū)，和多個視力矯正區(qū)之間的至少一個混合區(qū)，該眼鏡還包括控制器，其用于獨立地激勵每個電激勵區(qū)域以產生多個用于視力矯正的區(qū)以及至少一個混合區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，公開了一種電激勵透鏡。該透鏡包括兩個疊層電激勵區(qū)域，其中的第一區(qū)域當受到激勵時產生近距和近-中距觀察矯正區(qū)，并且其中的第二區(qū)域當受到激勵時產生遠-中距觀察矯正區(qū)。該透鏡還包括用于獨立地激勵每個電激勵區(qū)域的控制器。
附圖簡要說明通過參照相應的附圖并閱讀下面本發(fā)明優(yōu)選實施例的詳細描述能夠更徹底地理解本發(fā)明，其中使用相同的附圖標記來表示相同的元件，并且其中

圖1是電激勵綜合屈光檢查儀/折光器系統(tǒng)100實施例的透視圖。
圖2是另一電激勵綜合屈光檢查儀/折光器系統(tǒng)200實施例的示意圖。
圖3是常規(guī)的配鏡(dispensing)操作工序300的流程圖。
圖4是配鏡方法400的實施例的流程圖。
圖5是電激勵眼鏡500的實施例的透視圖。
圖6是處方方法600的實施例的流程圖。
圖7是混合型電激勵眼鏡鏡片700的實施例的前視圖。
圖8是沿圖7的剖面線A-A截取的混合型電激勵眼鏡透鏡700的實施例的截面圖。
圖9是沿圖5的剖面線Z-Z截取的電激勵透鏡900的實施例的截面圖。
圖10是電激勵透鏡系統(tǒng)1000的實施例的透視圖。
圖11是沿圖5的剖面線Z-Z截取的衍射電激勵透鏡1100的實施例的截面圖。
圖12是電激勵透鏡1200的實施例的前視圖。
圖13是沿圖12的剖面線Q-Q截取的電激勵透鏡1200的實施例的截面圖。
圖14是跟蹤系統(tǒng)1400的實施例的透視圖。
圖15是電激勵透鏡系統(tǒng)1500的實施例的透視圖。
圖16是電激勵透鏡系統(tǒng)1600的實施例的透視圖。
圖17是電激勵透鏡1700的實施例的透視圖。
圖18是電激勵透鏡1800的實施例的透視圖。
圖19是電激勵折光基體(refractive matrix)1900的實施例的透視圖。
圖20是電激勵透鏡2000的實施例的透視圖。
圖21是電激勵眼鏡2100的實施例的透視圖。
圖22是電激勵透鏡2200的實施例的前視圖。
圖23是電激勵透鏡2300的實施例的前視圖。
圖24是電激勵透鏡2400的實施例的前視圖。
圖25是沿圖5的剖面線Z-Z截取的電激勵透鏡2500的實施例的截面圖。
圖26是沿圖5的剖面線Z-Z截取的電激勵透鏡2600的實施例的截面圖。
圖27是配鏡方法2700的實施例的流程圖。
圖28是電激勵透鏡2800的實施例的透視圖。
圖29是根據(jù)本發(fā)明另一個可選擇實施例的光學透鏡系統(tǒng)的透視圖。
圖30是根據(jù)本發(fā)明另一個可選擇實施例的光學透鏡系統(tǒng)的透視圖。
圖31是根據(jù)本發(fā)明另一個可選擇實施例的光學透鏡系統(tǒng)的透視圖。
圖32是根據(jù)本發(fā)明另一個可選擇實施例的光學透鏡系統(tǒng)的透視圖。
圖33是根據(jù)本發(fā)明另一個可選擇實施例的光學透鏡系統(tǒng)的分解透視圖。
圖34是根據(jù)本發(fā)明另一個可選擇實施例的光學透鏡系統(tǒng)的分解透視圖。
圖35a-35e示出了根據(jù)本發(fā)明另一個可選擇實施例可以完成的裝配過程。
圖36a-36e示出了根據(jù)本發(fā)明另一個可選擇實施例可以完成的裝配過程。
圖37a-37e示出了根據(jù)本發(fā)明又一個可選擇實施例可以完成的裝配過程。
圖38是根據(jù)本發(fā)明另一個可選擇實施例的集成芯片測距儀和集成控制器的分解透視圖。
圖39是根據(jù)本發(fā)明另一個可選擇實施例的集成控制電池和集成控制器的分解透視圖。
圖40是根據(jù)本發(fā)明另一個可選擇實施例的集成控制器測距儀的分解透視圖。
圖41是根據(jù)本發(fā)明又一個可選擇實施例的光學透鏡系統(tǒng)的透視圖。
圖42是根據(jù)本發(fā)明又一個可選擇實施例的光學透鏡系統(tǒng)的透視圖。
圖43是根據(jù)本發(fā)明又一個可選擇實施例的光學透鏡系統(tǒng)的透視圖。
圖44a是根據(jù)本發(fā)明另一個可選擇實施例的集成電源、控制器和測距儀的分解透視圖。
圖44b是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖44a中集成電源、控制器和測距儀沿Z-Z′方向的側面截面圖。
圖45是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖44b中測距發(fā)射器的側面截面圖。
圖46是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖44b中測距接收器的側面截面圖。
圖47a-47c是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的光學透鏡系統(tǒng)的戴鏡者的側視圖。
圖48是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電激勵光學系統(tǒng)的透視圖。
圖49是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電激勵光學系統(tǒng)的透視圖。
圖50是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電激勵光學系統(tǒng)的透視圖。
圖51是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電激勵光學系統(tǒng)的透視圖。
圖52是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電激勵光學系統(tǒng)的透視圖。
圖53a是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電激勵眼鏡的前視圖；圖53b是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電激勵眼鏡的側視圖；圖53c是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電激勵眼鏡的側視圖；圖53d是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電激勵眼鏡的側視圖；圖54是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電激勵眼鏡的前視圖；圖55是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電激勵眼鏡的前視圖55a是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電激勵眼鏡的側視圖；圖55b是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電激勵眼鏡的側視圖；圖55c是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電激勵眼鏡的側視圖；圖56是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電激勵眼鏡的側視圖；圖57是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電激勵眼鏡的前視圖。
優(yōu)選實施例的詳細描述1998年，僅僅在美國就進行了大約9千2百萬次眼部檢查。這些檢查中大多數(shù)包括眼睛內、外部病變的全面檢查、肌肉平衡和雙眼的分析、對角膜的測定以及在多數(shù)情況下對瞳孔的測定，最后是折光檢查，這種檢查既是客觀的也是主觀的。
進行折光檢查是為了了解/診斷患者眼睛的折光異常的程度和類型。當前可以診斷和測定的折光異常的類型有近視、遠視、散光和老花眼。目前的折光器(綜合屈光檢查儀)試圖將患者的遠、近距視力矯正到20/20，并且在某些情況下，能夠獲得20/15的遠距視力；然而，這是非常例外的情況。
應該指出的是，人眼的視網膜所能處理和分辨的視力的理論極限大約是20/10。這遠比當前借助現(xiàn)有的折光器(綜合屈光檢查儀)和常規(guī)的眼鏡透鏡的方法獲得的視力水平好。這些常規(guī)裝置所缺少的是對于非常規(guī)折光異常，例如像差、不規(guī)則散光或視覺層不規(guī)則性的測定、量化和矯正能力。這些像差、不規(guī)則散光和/或視覺層不規(guī)則性可能是由患者的視覺系統(tǒng)或者常規(guī)的眼鏡所引起的像差造成的，或兩者共同造成的。
因此，如果能夠具有對患者視力進行檢測、量化并矯正到接近20/10或盡可能更好的方法則將是非常有利的。而且，如果以非常有效和對用戶友好的方式來進行上述工作也是有利的。
本發(fā)明使用一種新穎的方法來檢測、量化并矯正患者的視力。該方法包括多種采用了電激勵透鏡的創(chuàng)新的實施例。而且，本發(fā)明還使用了一種對該電激勵眼鏡進行選擇、配制、激勵和程控的新穎方法。
例如，在一個發(fā)明實施例中，使用了一種新穎的電激勵綜合屈光檢查儀/折光器。該電激勵綜合屈光檢查儀/折光器采用了比現(xiàn)有的綜合屈光檢查儀少很多的透鏡組件并且是現(xiàn)有綜合屈光檢查儀整個大小和/或重量的幾分之一。實際上，這種示例性的發(fā)明實施例僅包括一對裝在鏡架中的電激勵透鏡，這種鏡架通過其自己的結構設計和/或通過導線網絡來提供使該電激勵透鏡正常工作所需的電功率。
為了有助于理解本發(fā)明的某些實施例，現(xiàn)在提供各種術語的解釋說明。在某些情況下，這些說明并不意在限制，而是應該根據(jù)閱讀本文中的實施例、說明書和權利要求書來領會。
“電激勵區(qū)”可以包括電激勵結構、層和/或區(qū)域，或被包括在電激勵結構、層和/或區(qū)域中?！半娂顓^(qū)域”可以是電激勵層的一部分和/或全部。一個電激勵區(qū)域可以與另一個電激勵區(qū)域相鄰。電激勵區(qū)域可以直接地鄰接另一個電激勵區(qū)域，或利用諸如各電激活區(qū)域之間的絕緣體間接地連接到另一個電激勵區(qū)域?！半娂钫酃饣w”可以是電激勵區(qū)和區(qū)域，并且可以直接地附著在另一個電激勵區(qū)域上或利用諸如各電激活層之間的絕緣體間接地連接到另一個電激勵層?！案街笨梢园附印⒊练e、粘合和其它公知的附著方法。“控制器”可以包括處理器、微型處理器、集成電路、IC、電腦芯片和/或芯片，或被包括在上述元件中?！罢酃馄鳌笨梢园刂破??！白詣诱酃馄鳌笨梢园ㄇ胺治鰞x?！敖嚯x折光異?！笨梢园匣ㄑ酆蜑榱嘶颊咴诮嚯x上看得清楚而需要矯正的任何其它折光異常?！爸芯嚯x折光異常”可以包含需要在中距離進行矯正的老花眼程度和為了患者在中距離上看得清楚而需要矯正的任何其它折光異常?！斑h距離折光異?！笨梢园瑸榱嘶颊咴谶h距離上看得清楚而需要矯正的任何折光異常?！敖嚯x”可以是從大約6英寸到大約22英寸，以及更優(yōu)選從大約14英寸到大約18英寸。“近-中距離”可以是從大約22英寸到大約5英尺?！斑h-中距離”可以是從大約5英尺到大約15英尺?！斑h距離”可以是在15英尺到無窮之間的任何距離，并且更優(yōu)選的是無窮。“常規(guī)的折光異?！笨梢园?、遠視、散光和/或老花眼。“非常規(guī)的折光異?！笨梢园灰?guī)則的散光、視覺系統(tǒng)的像差和任何不包含在常規(guī)折光異常內的任何其它折光異常?！肮鈱W折光異常”包括任何與透鏡鏡片有關的任何像差。
在某些實施例中，“眼鏡”可包含一個透鏡。在其它的實施例中，“眼鏡”可以包含不止一個透鏡?！岸嘟裹c”透鏡可以包含雙焦點、三焦點、四焦點和/或漸增焦點的透鏡。“成品”透鏡坯件可以包含在其兩面上具有加工好的光學表面的透鏡坯件。“半成品”透鏡坯件可以包括僅僅在一面上具有加工好的光學表面，而另一面上具有未光學加工表面的透鏡坯件，該透鏡還需要進一步地改進加工，例如研磨和/或拋光，以使得其成為可使用的透鏡?！氨砻嫘拚笨梢园ㄑ心ズ?或拋光掉多余的材料以加工該半成透鏡坯件的未加工表面。
圖1是電激勵綜合屈光檢查儀/折光器系統(tǒng)100的實施例的透視圖。鏡架110包含電激勵透鏡120，其通過導線網絡130與電激勵透鏡控制器140和電源150相連接。
在某些實施例中，鏡架110的眼鏡腿(圖1中未示出)包含諸如微型燃料電池之類的電池或電源。在其它發(fā)明實施例中，鏡架110的一個或多個眼鏡腿具有所需的電子元件，以便將電源線直接插入電源插座和/或電源激勵折光器的控制器/編碼器160中。
在另一些發(fā)明實施例中，還將該電激勵透鏡120安裝在一種懸置的框架組件中，由此患者可以簡單適當?shù)囟ㄎ黄淠槻恳员阍隍灩鈺r通過該電激勵透鏡來觀察。
雖然第一個發(fā)明實施例只使用一對電激勵透鏡，但是在其它一些發(fā)明實施例中，也可以使用多個電激勵透鏡。而且在其它一些實施例中，還可以使用常規(guī)透鏡和電激勵透鏡的組合。
圖2是電激勵折光器系統(tǒng)200的示例性實施例的示意圖，該系統(tǒng)包括框架組件210，在該框架組件中包含至少一個電激勵透鏡220和多個常規(guī)透鏡，具體為衍射透鏡230、棱鏡透鏡240、散光透鏡250及球面透鏡260。導線網絡270將電激勵透鏡220連接到電源275和控制器280上，該控制器設有處方顯示器290。
在使用多個電激勵透鏡和/或常規(guī)透鏡與電激勵透鏡的組合的每個發(fā)明實施例中，所述透鏡可用于隨機和/或非隨機地按一次一個的順序測試患者的視力。在其它發(fā)明實施例中，根據(jù)需要也可以在每只眼睛前面將兩個或多個透鏡疊加在一起來產生總的矯正光焦度。
在上述電激勵綜合屈光檢查儀和電激勵眼鏡中所使用的電激勵透鏡包括混合結構和/或非混合結構。在混合結構中，常規(guī)的透鏡鏡片與電激勵區(qū)相組合。在非混合結構中，不使用常規(guī)的透鏡鏡片。
如上所述，本發(fā)明與圖3中流程圖所示的目前常規(guī)配鏡的實際程序300不同。如在步驟310和320中所示的，傳統(tǒng)上，在涉及常規(guī)折光器的眼睛檢查之后，隨即獲得該患者的處方并將該處方交給配鏡師。然后，如步驟330和340所示，在配鏡師處選擇患者的鏡架和鏡片。如步驟350和360所示，這些鏡片被加工、磨邊并裝入鏡架。最后，在步驟370，配制和接收新處方的眼鏡。
如圖4的流程圖所示，在一種創(chuàng)新的配鏡方法400的示例性實施例中，在步驟410由該佩帶者選擇或為該佩帶者選擇該電激勵眼鏡。在步驟420，為佩帶者適配鏡架。在步驟430，給佩帶者帶上該電激勵眼鏡，由電激勵綜合屈光檢查儀/折光器控制系統(tǒng)來對電子設備進行控制，在大多數(shù)情況下，該控制系統(tǒng)是由眼科專家和/或技師來操作的。但是，在一些發(fā)明實施例中，患者或佩帶者實際上也能操作該控制系統(tǒng)，由此能夠控制他們自己的電激勵透鏡處方。在其它發(fā)明實施例中，患者/佩帶者以及眼科專家和/或技師一起來共同操作該控制器。
在步驟440中，無論是否由眼科專家、技師和/或患者/佩帶者來操作，該控制系統(tǒng)都被用于在客觀或主觀上為患者/佩帶者選擇最好的矯正處方。在選擇的正確處方來將患者/佩帶者的視力矯正到其最佳矯正度時，眼科專家或技師為患者/佩帶者的電激勵眼鏡編程。
在一個發(fā)明實施例中，在將所選擇的電激勵眼鏡與電激勵綜合屈光檢查儀/折光器的控制器斷開前，將所選擇的處方編程到電激勵眼鏡的控制器和/或一個或多個控制器部件中。在另外的發(fā)明實施例中，稍后才將該處方編程到所選擇的電激勵眼鏡中。
在任一情況下，都要按照與現(xiàn)今的常規(guī)眼鏡完全不同的順序來選擇、適配該電激勵眼鏡及對其編程，并在步驟450配鏡。這個順序為改善制造、驗光和配鏡的效率提供了條件。
通過本發(fā)明的方法，患者/佩帶者完全能夠選擇他們的眼鏡，在測試他們視力時佩帶它們，然后根據(jù)正確的處方對其編程。在大多數(shù)而不是所有的情況下，這在患者/佩帶者離開檢查椅之前就完成了，由此就可以確保該患者的最后處方的整個制作和編程的準確性，以及眼睛驗光本身的準確性。最后，在本發(fā)明的實施例中，當患者從檢查椅站起來并走出眼睛專家的辦公室時，該患者就完全能夠帶上他們的電激勵眼鏡了。
應該指出，另一些發(fā)明實施例還能使該電激勵綜合屈光檢查儀/折光器將患者或佩帶者的最佳矯正處方簡單地顯示或打印出來，那么該處方是以與過去幾乎相同的方式填寫的。當前該過程包括將寫好的處方送到出售和配制電激勵眼鏡(鏡架和鏡片)的配鏡處。
在另一些發(fā)明實施例中，還以電子的方式發(fā)送該處方，例如通過因特網將該處方發(fā)送到出售電激勵眼鏡(鏡架和鏡片)的配鏡處。
如果進行眼睛驗光的地點未填寫處方，則在某些發(fā)明實施例中，對該電激勵眼鏡控制器和/或一個或多個控制器部件進行編程并將其安裝到該電激勵眼鏡中，或者在驗光之后，將其安裝到該電激勵眼鏡中的同時直接進行編程。如果在該電激勵眼鏡中不添加其它部件，則該電激勵眼鏡的控制器和/或一個或多個控制器部件就是該電激勵眼鏡的復雜的內裝部件，而不需要在隨后添加了。
圖27是另一具有創(chuàng)造性的配鏡方法2700的實施例的流程圖。在步驟2710中，采用任意方法對患者的視力進行驗光。在步驟2720中，獲得該患者的處方。在步驟2730中，選擇電激勵眼鏡。在步驟2740，使用佩帶者的處方對該電激勵眼鏡進行編程。在步驟2750，配制該電激勵眼鏡。
圖5是該電激勵眼鏡500的另一具有創(chuàng)造性的實施例的透視圖。在所述實例中，鏡架510包含普通的電激勵透鏡520和522，這兩個透鏡通過連接導線530與電激勵眼鏡控制器540和電源550電連接。剖線Z-Z將該普通的電激勵透鏡520分開。
控制器540起到該電激勵眼鏡500的“大腦”的作用，而且可以包含至少一個處理器部件，至少一個用來存儲具體處方的指令和/或數(shù)據(jù)的存儲器部件，以及至少一個輸入/輸出部件(如端口)?？刂破?40可執(zhí)行計算任務，例如對存儲器進行讀取和寫入，根據(jù)需要的折射率來計算將要施加到各個柵格元件上的電壓，和/或充當該患者/用戶眼鏡與相關的折光器/綜合屈光檢查儀設備之間的局部接口。
在一個發(fā)明實施例中，控制器540由眼科專家或技師進行預編程，以滿足患者的聚焦和調節(jié)的需要。在該實施例中，當控制器540在該患者的眼鏡之外時，就在該控制器540上完成這種預編程，然后在檢查之后再將控制器540插入該眼鏡中。在一個發(fā)明實施例中，控制器540是“只讀”型的，向柵格元件施加電壓以獲得需要的折射率陣列，從而對于特定距離進行視力矯正。當患者的處方變化時，必須對新的控制器540進行編程并由專家將其插入該眼鏡。這種控制器具有一種ASIC(或專用集成電路)和其存儲器以及永久地存儲其上的處理命令。
在另一發(fā)明實施例中，在第一次配鏡時，該電激勵眼鏡的控制器最初可由眼科專家或技師來編程，而后來當患者的需要發(fā)生變化時，則可對同一控制器或其部件進行重新編程以提供不同的矯正。這種電激勵眼鏡的控制器可以從該眼鏡上取下來，在檢查過程中將其置于折光器的控制器/編程器(示于圖1和圖2)中并重新編程，或不從該電激勵眼鏡上取下來而在原位由折光器進行重新編程。在這種情形下，該電激勵眼鏡的控制器可能具有例如一種FPGA(或場可編程門陣列)的體系結構。在這個發(fā)明實施例中，該電激勵眼鏡控制器可永久構建在該眼鏡中，并且只需要與該折光器的接口連接，其中該折光器向該FPGA發(fā)布重新編程的指令。這種連接的部件可能包括該電激勵眼鏡控制器的外部AC電源，該電源由嵌入該折光器/綜合屈光檢查儀中，或嵌入在其控制器/編程單元中的AC適配器提供。
在另一發(fā)明實施例中，該電激勵眼鏡起到折光器的作用，且由眼科專家或技師操作的外部設備僅包括該電激勵眼鏡控制器的數(shù)字和/或模擬接口。這樣，該電激勵眼鏡的控制器也可用作該折光器/綜合屈光檢查儀的控制器。在該實施例中，可利用需要的處理電子設備，從而在根據(jù)經驗確定了對該用戶的最佳矯正后，改變加在該電激勵眼鏡上的該柵格陣列的電壓，并利用這些數(shù)據(jù)對該電激勵眼鏡進行重新編程。在這種情況下，該患者在檢查過程中可通過他/她自己的電激勵眼鏡再次觀察視力表，而且該患者可能沒有察覺到當他/她在選擇最佳矯正處方時，他們電激勵眼鏡中的控制器就同時以電子的方法進行了重新編程。
另一種創(chuàng)新的實施例采用了一種電子自動折光器，該電子自動折光器可用作第一步驟和/或用于與該電激勵折光器相結合(圖1和圖2所示)，這類自動折光器的例子有諸如Humphrey自動折光器和Nikon自動折光器，但并不限于這些，已經對它們進行了開發(fā)或改進，以便能提供用于本發(fā)明的電激勵透鏡的可兼容并已編程的反饋。當患者或佩帶者戴著他(她)的電激勵眼鏡時，所述的創(chuàng)新實施例就可用來測量人的折光異常。這種反饋被自動或手動地饋送到控制器和/或編程裝置中，然后對用戶/佩帶者的電激勵眼鏡進行矯正、編程或重新編程。在所述創(chuàng)新的實施例中，患者的電激勵眼鏡可按需要來重新矯正而毋需進行全面的眼睛檢查或眼睛的折光測定。
在某些其它的發(fā)明實施例中，通過患者的電激勵透鏡，可將其視力矯正到20/20。在大多情形中，這是通過矯正人們的常規(guī)的折光異常(近視、遠視、散光、和/或老花眼)來實現(xiàn)的。在某些其它的發(fā)明實施例中，除了常規(guī)的折光異常(近視、遠視、散光、和/或老花眼)之外，還要測量和矯正非常規(guī)的折光異常，如眼睛的像差、不規(guī)則散光、和/或翳障層的不規(guī)則性。在該發(fā)明實施例中，除了常規(guī)的折光異常之外，還借助矯正眼睛的像差、不規(guī)則散光、和/或翳障層的不規(guī)則性，使患者的視力在大多情形都可矯正到比20/20好，如矯正到20/15，或比20/15更好，達到20/10，和/或比20/10更好。
這種有益的異常矯正是利用該眼鏡中的電激勵透鏡來實現(xiàn)的，該電激勵透鏡實際上用作一種自適應的光器件。自適應光器件已得到論證，而且多年來一直用于矯正地面天文望遠鏡中的大氣畸變，以及用于矯正通信和軍事用途中的通過大氣的激光傳輸。在這些情形下，通常使用分段的鏡面(segmented mirror)或“橡膠”鏡(“rubber”mirror)來對該圖像的波前或激光光波進行小的矯正。在大多情形下，這些反射鏡都是由機械傳動裝置來操作的。
當自適應光器件用于視力時，其是基于利用光束，如對眼無害的激光，對眼睛系統(tǒng)進行主動探測的，并且測量了視網膜的反射或視網膜上產生的圖像的波前畸變。這種形式的波前分析假定了一個平面或球面探測波，并測量由眼睛系統(tǒng)在這個波前上產生的畸變。通過比較初始波前與畸變后的波前，技術熟練的檢查人員就能確定在該眼睛系統(tǒng)中存在有什么異常，并開出適當?shù)某C正處方。對于波前分析器來說存在幾種具有競爭性的設計方案，但是本發(fā)明還包含將這里所描述的電激勵透鏡用作透射或反射式空間光調制器，以進行該波前分析。在下述兩篇美國專利中提供了一些波前分析器的例子美國專利第5,777,719號(Williams)和第5,949,521號(Williams)，在此兩篇全部都引入作為參考。
但是，在本發(fā)明的某些實施例中，對于該電激勵透鏡做了些小的矯正和調整，以使得電驅動像素柵格陣列產生圖像光波，該陣列的折射率是可改變的，通過該可改變的折射率就可使通過這些柵格的光加速或減慢。以此方式，該電激勵透鏡就變成一種自適應光器件，它能對眼睛自身的光學方面的一些固有空間缺陷進行補償，以便在該視網膜上獲得幾乎無像差的圖像。
在某些發(fā)明實施例中，因為該電激勵透鏡完全是二維的，所以通過在患者/用戶的總的視力矯正處方需求之上引入小的折射率校正就可以補償由該眼睛的光學系統(tǒng)所產生的固定空間像差。這樣，視力就可以矯正到好于用普通的聚焦和適應性矯正所能達到的水平，而且在大多情形下，可達到比20/20更好的視力。
為了達到比20/20更好的視力矯正，可通過例如一種改進的自動折光器來對患者眼睛的像差進行測量，該折光器采用一種專為測量眼睛像差而設計的波前傳感器或分析儀。一旦在幅值和空間上測定了該眼睛的像差和其它類型的非常規(guī)的折光異常，就可對該眼鏡中的控制器進行編程來引入與二維空間有關的折射率變化，以便補償這些像差以及除了全部近視、遠視、老花眼、和/或散光矯正之外的其它類型的非常規(guī)折光異常。這樣，本發(fā)明的電激勵透鏡的該實施例就可以電激勵矯正患者眼睛系統(tǒng)的像差或由該透鏡鏡片所產生的像差。
這樣，例如，為了矯正佩帶者的近視，在某一電激勵發(fā)散透鏡中可能需要某一-3.50屈光度的光焦度矯正。在這種情形下，將不同電壓V1...VN的陣列施加到該柵格陣列中的M個元件上以產生不同的折射率N1....NM的陣列，這使該電激勵透鏡具有-3.50屈光度的光焦度。但是，在該柵格陣列中的某些元件需要它們的折射率N1....NM變化達到±0.50個單位，以便對眼睛的像差和/或非常規(guī)的折光異常進行矯正。除了該矯正近視的基礎電壓外，還將與上述變化相對應的小電壓偏差施加到適當?shù)臇鸥裨稀?br> 為了檢測、量化和/或盡可能多地矯正非常規(guī)折光異常，如不規(guī)則散光、眼睛的折光不規(guī)則性，例如角膜前面的淚層、角膜前或后含水量的不規(guī)則性，或晶狀體前或后的透明不均勻性、或由該眼睛折射系統(tǒng)本身引起的其它像差，可按照圖6所示的本發(fā)明的處方方法600的實施例來使用該電激勵折光器/綜合屈光檢查儀。
在步驟610，無論是常規(guī)的折光器、具有常規(guī)和電激勵透鏡的電激勵折光器，還是只具有電激勵透鏡的電激勵折光器或自動折光器都可以用來測量患者的折光異常，當需要時還可使用常規(guī)透鏡的光焦度，如負光焦度(對于近視者來說)、正光焦度(對于遠視者來說)、柱面透鏡的光焦度和軸的取向(對于散光者來說)，以及棱鏡的光焦度等。利用這種方法，患者將通過常規(guī)的矯正折光異常了解到目前什么被認為是患者的BVA(最佳視覺分辨能力)。但是，本發(fā)明的某些實施例卻能將患者的視力提高到超出目前的常規(guī)折光器/綜合屈光檢查儀所能達到的水平。
因此，步驟610以一種非常規(guī)的發(fā)明手段為患者的處方提供了進一步的改進。在步驟610，將實現(xiàn)所述目的處方編程到該電激勵折光器中。適當定位該患者，以便通過該具有多格柵電激勵結構的電激勵透鏡向已改進和相兼容的自動折光器或波前分析器內觀察，這樣就可自動精確地測量該折光異常。這種折光異常的測量方法盡可能地檢測和定量出非常規(guī)的折光異常。這種測量是通過每個電激勵透鏡的一個很小的、大約為4.29mm的對準目標區(qū)域來進行的，同時自動計算出所需的處方以便當該患者通過該電激勵透鏡的目標區(qū)域來觀看時，沿視線的方向在視網膜中央的小窩(fovea)上獲得最佳的聚焦。一旦完成這種測量，這種非常規(guī)的矯正就被儲存在該控制器/編程裝置的存儲器中以便將來使用，或者將其編程到控制該電激勵透鏡的控制器中。當然，這個過程對于兩只眼睛是重復的。
在步驟620，患者或佩帶者現(xiàn)在都可按他們的意見來選用控制單元，該控制單元可以使他們進一步改善常規(guī)的折光異常矯正、非常規(guī)的折光異常矯正、或兩者的組合，從而改善最后的處方，直到令他們滿意為止。可選擇地，或此外，眼科專家還可改善這種矯正，直到不能再進行改善為止。在這時，對于該患者來說將獲得改進后的BVA，它比任何通過常規(guī)技術所能獲得的更好。
在步驟630，隨后將任何進一步改善的處方編程到該控制器中，該控制器控制著該電激勵透鏡的處方。在步驟640，配制經編程的電激勵眼鏡。
雖然前述的步驟610到640介紹了一種本發(fā)明方法的實施例，但根據(jù)眼科專家的判斷或方法，可使用很多不同但卻類似的方法來對患者的視力進行檢測、定量、和/或矯正，而在這過程中使用的僅僅是電激勵折光器/綜合屈光檢查儀或與波前分析儀的組合。任何使用電激勵折光器/綜合屈光檢查儀來對人們的視力進行檢測、定量、和/或矯正的方法，不管順序如何，是否與波前分析儀組合，都被認為是本發(fā)明的一部分。例如，在某些發(fā)明實施例中，步驟610到640就可以以一種改進的方式或甚至一種不同的順序來完成。此外，在某些其它的發(fā)明方法的實施例中，步驟610中所提到的透鏡的對準目標區(qū)域的直徑是在大約3.0mm到大約8.0mm的范圍內。而在其它的一些發(fā)明實施例中，該對準目標區(qū)域的直徑無論何處都是從大約2.0mm到整個透鏡的面積。
雖然迄今為止這個討論一直是集中在僅僅使用各種形式的電激勵透鏡或與其波前分析儀的組合來進行驗光以便完成眼睛的未來檢查的問題上，但卻存在有另一種可能性，即可能會出現(xiàn)一種新技術，可以簡單地提供客觀的測量，這樣，就潛在地消除了與患者的交流應答或對話的需要。本文中所描述和請求保護的許多發(fā)明實施例都希望利用任意類型的測量系統(tǒng)來進行工作，不管是客觀、主觀、還是既客觀又主觀的測量系統(tǒng)都可。
現(xiàn)在回到該電激勵透鏡本身上來，如上所述，本發(fā)明的一個實施例涉及一種具有新穎的電激勵透鏡的電激勵折光器/綜合屈光檢查儀，該折光器/綜合屈光檢查儀可以是混合型結構也可以是非混合型的結構。混合型結構是指常規(guī)的單視(single vision)或多焦點透鏡鏡片與至少一個電激勵區(qū)的組合，該電激勵區(qū)位于前表面上、后表面上、和/或在前后表面之間，該區(qū)包括一種電激勵材料，該材料以必要的電激勵方式從而通過電子手段來改變焦點。在本發(fā)明的某些實施例中，該電激勵區(qū)具體地安置在透鏡內或該透鏡的后凹表面上，以便使它免受劃傷和通常的其它磨損。在包括作為部分前凸表面的電激勵區(qū)的實施例中，多數(shù)情形下都涂敷有防劃傷涂層。常規(guī)的單視透鏡或常規(guī)的多焦點透鏡與該電激勵區(qū)的組合就產生出該混合透鏡方案的總透鏡光焦度。非混合結構是指一種電激勵的透鏡，因此其折光能力的100％通常僅由其電激勵特性來產生。
圖7是示例性混合型電激勵眼鏡透鏡700的實施例的前視圖，圖8是沿A-A線截取的截面圖。在這個圖例中，透鏡700包含透鏡鏡片710。附著在透鏡鏡片710上的是電激勵折光基體720，它可以具有一個或多個占據(jù)全部或部分電激勵折光基體720的電激勵區(qū)域。同樣附著在透鏡鏡片710上并至少部分地圍繞著電激勵折光基體720的是邊框層730。透鏡鏡片710包括散光光焦度矯正區(qū)域740，該區(qū)域具有散光軸A-A，僅在這個具體的實施例中，該軸從水平方向順時針轉動的角度為大約45°。覆蓋電激勵折光基體720和邊框層730的是可選的覆蓋層750。
如將要進一步論述的那樣，電激勵折光基體720可以包括液晶和/或聚合物凝膠。電激勵折光基體720還可以包含對準層、金屬層、導電層、和/或絕緣層。
在一個可供選擇的實施例中，去除了散光矯正區(qū)740，因而透鏡鏡片710僅對球面光焦度進行矯正。在另一個可供選擇的實施例中，透鏡鏡片710可對遠距視力、近距視力、和/或兩者、以及任意類型的常規(guī)折光異常進行矯正，其中包括球面的、柱面的、棱柱的、和/或非球面的折光異常。電激勵折光基體720也可對近距視力和/或非常規(guī)的折光異常(如像差)進行矯正。在其它實施例中，電激勵折光基體720可矯正任意類型的常規(guī)的或非常規(guī)的折光異常，而透鏡鏡片710則可對常規(guī)的折光異常進行矯正。
已發(fā)現(xiàn)，具有混合結構的電激勵透鏡比起非混合結構的電激勵透鏡來具有某些明顯的優(yōu)點。這些優(yōu)點是較低的電功率需求、較小的電池尺寸、電池期望壽命較長、不太復雜的電路、導體較少、絕緣體較少、制造成本較低、光學透光度增大以及結構整體性增強。但是必須指出，非混合型電激勵透鏡也具有它自身的一些優(yōu)點，其中包括厚度薄以及可批量生產。
還發(fā)現(xiàn)，當例如所用的電激勵結構設計是一種多柵格電激勵結構時，非混合型以及在一些實施例中的全場(full field)混合型及部分場混合型方法都允許很有限數(shù)量的SKU(庫存單位)的成批生產。在這種情形下，在成批制造時，為了與佩帶者的生理結構相適應，僅需要把重點主要放在有限的幾個區(qū)分特征上，如曲率和尺寸。
為了理解這種改進的重要性，人們必須了解為滿足大部分處方所需要的傳統(tǒng)透鏡坯件的數(shù)量。大約95％的矯正處方都包括-6.00到+6.00屈光度范圍內的球面光焦度矯正，其屈光度的增加量為0.25。根據(jù)這個范圍，大約有49種通常規(guī)定的球面光焦度。對于那些包括散光矯正的處方，大約95％都在-4.00到+4.00的屈光度范圍內，其屈光度的增量為0.25。根據(jù)這個范圍，大約有33種通常規(guī)定的散光(或柱面)光焦度。然而，由于散光具有軸上分量，所以如果典型地規(guī)定1°的增量，則具有大約360度的散光軸的取向。這樣，就有了360種不同的散光軸處方。
此外，為了矯正老花眼，許多處方都包括雙焦點部件。對于那些矯正老花眼的處方，大約95％都在+1.00到+3.00的屈光度范圍內，其屈光度的增量為0.25，由此獲得大約9種通常規(guī)定的老花眼光焦度。
由于本發(fā)明的一些實施例能夠提供球面、柱面、軸向和老花眼的矯正，因此一種非混合型的電激勵透鏡可提供5,239,080(＝49×33×360×-9)種不同的處方。這樣，一種非混合型電激勵透鏡就可以不需要批量制造和/或庫存很多透鏡坯件的SKU，而且可能更為重要的是可不需要按具體患者的處方對每塊透鏡坯件進行研磨和拋光。
需要考慮到各種的透鏡曲率以適應生理學的問題，如臉形，睫毛長度等，可批量生產和/或庫存比一個SKU稍多一些的非混合型電激勵透鏡。然而，SKU的數(shù)目卻可從幾百萬個減少至大約5個或更少。
在混合型電激勵透鏡的情形中，發(fā)現(xiàn)通過矯正透鏡鏡片的常規(guī)折光異常并使用大多居中的電激勵層，也可以減少所需的SKU數(shù)目。參考圖7，透鏡700可按需要轉動，以便將散光軸A-A安放到需要的位置上。這樣，所需的混合透鏡坯件的數(shù)目就可以以360的倍數(shù)減少。此外，該混合透鏡的電激勵區(qū)還可提供老花眼矯正，由此又以9的倍數(shù)減少所需的透鏡坯件數(shù)目。這樣，混合型電激勵透鏡的實施例就可使所需的透鏡坯件數(shù)目從5百多萬減少到1619(＝49×33)。由于這樣可以合理地批量制造和/或庫存這個數(shù)目的混合型透鏡坯件SKU，所以就不需要研磨和拋光了。
盡管如此，仍然可能要將半成品混合型透鏡坯件研磨和拋光成成品透鏡坯件。圖28是半成品透鏡坯件2800的實施例的透視圖。在該實施例中，半成品透鏡坯件2800具有透鏡鏡片2810，該透鏡鏡片2810具有已加工的表面2820和未加工的表面2830，以及部分場的電激勵折光基體2840。在另一實施例中，半成品透鏡坯件2800可具有全場電激勵層。此外，半成品透鏡坯件2800的該電激勵結構可以是多柵格或單互連的。另外，半成品透鏡坯件2800還可具有折射和/或衍射特性。
在該電激勵透鏡的混合型或非混合型的實施例中，可通過能被控制器調節(jié)和控制的該電激勵透鏡產生和定制大量所需的矯正處方，而該控制器已經按照患者的具體處方需求來定制和/或編程了。由此，就不再需要幾百萬個處方和許多的透鏡類型、單視透鏡坯件，以及許多的多焦點半成品透鏡坯件了。實際上，就我們所知的大多數(shù)透鏡和鏡架的制造和分配都將會被徹底變革。
應該指出，本發(fā)明包括非混合型電激勵透鏡，以及全場和部分場的特定混合型電激勵透鏡兩者情形，后者是預先制造的電子眼鏡(鏡架和/或透鏡)或在交給患者或客戶時定制的電子眼鏡。在該眼鏡是預先制造和裝配的情形中，鏡架和透鏡都是預先做好的，該透鏡已經磨邊并裝進該眼鏡框中。該可編程和可重新編程的控制器，以及具有必要的電子元件的鏡架和透鏡的批量生產也可認為是本發(fā)明的一部分，該電子元件可預先制造并送到眼科專家處或一些其它場所以便按患者的處方安裝例如可編程控制器和/或一個或多個控制器的部件。
在某些情形中，控制器和/或一個或多個控制器部件可以是該預先制造的鏡架和電激勵透鏡組件的一部分，并且隨后在眼科專家處或一些其它場所被編程的。該控制器和/或一個或多個控制器部件可以是例如芯片或薄膜的形式，而且可被裝進鏡架中、裝在鏡架上、裝進眼鏡的鏡片中或裝在眼鏡的鏡片上。根據(jù)將要執(zhí)行的經營策略，該控制器和/或一個或多個控制器部件可以是可重新編程的或不是重新編程的。在該控制器和/或一個或多個控制器部件是可重新編程的情形中，將允許對患者的處方進行反復更新，直到患者或客戶對他或她的眼鏡架及裝飾外觀和該電激勵透鏡的功能都滿意為止。
在后一種情形中，即剛剛論述的該非混合型和混合型電激勵透鏡的實施例情形中，該透鏡在結構上必須非常堅固安全，足以保護眼睛不受外來物體的傷害。在美國，大多數(shù)的眼鏡鏡片都必須通過FDA所要求的撞擊試驗。為了滿足這些要求，在該鏡片內部或鏡片上建立支撐結構是極為重要的。在混合型的情形中，例如，這是將處方或非處方的單視或多焦點透鏡鏡片用作結構基礎來完成的。例如，該混合型的結構基礎可由聚碳酸酯制成。在非混合型透鏡情形中，在某些實施例中，所選的電激勵材料和厚度都考慮到這種結構的需要。在其它的一些實施例中，將電激勵材料安置在其上的該非處方的載體基礎或基片也考慮到了這種所需的防護。
當在某些混合結構的眼鏡透鏡中使用電激勵區(qū)時，重要的是，在該透鏡出現(xiàn)電源中斷時，仍可保持正確距離的矯正。在電源或電線出現(xiàn)故障時，在一些情形下，如果佩戴者正在駕駛汽車或駕駛飛機并喪失了它們的距離矯正能力，這可能是災難性的。為了避免這種情況的出現(xiàn)，當該電激勵區(qū)處于OFF狀態(tài)時(不激勵或沒電狀態(tài))，本發(fā)明的電激勵眼鏡透鏡設計能夠保持提供距離矯正。在本發(fā)明的實施例中，這可通過利用常規(guī)的固定焦距的鏡片來提供該距離矯正而實現(xiàn)，無論它是折射混合型或是衍射混合型都可以。因而，任何額外增加的光焦度都是由該電激勵區(qū)提供的。由此，就出現(xiàn)了防故障的電激勵系統(tǒng)，這是因為常規(guī)的透鏡鏡片將保留該佩戴者的距離矯正。
圖9是另一種電激勵透鏡900的示例性實施例的側視圖，它具有透鏡鏡片910，該鏡片具有與電激勵折光基體920相匹配的折射率。在該圖示實施例中，該發(fā)散透鏡鏡片910具有折射率n1，其可提供距離矯正。附著在透鏡鏡片910上的是可具有未激活狀態(tài)和許多激活狀態(tài)的電激勵折光基體920。當電激勵折光基體920是處于其未激活狀態(tài)時，其具有與透鏡鏡片910的折射率n1近似匹配的折射率n2。更準確地說，當未激活時，n2在n1的0.05個折射率單位之內。圍繞電激勵折光基體920的是邊框層930，其具有折射率n3，其也與透鏡鏡片910的折射率n1近似匹配，并在n1的0.05個折射率單位之內。
圖10是另一種電激勵透鏡系統(tǒng)1000的示例性實施例的透視圖。在該圖示實施例中，電激勵透鏡1010包括透鏡鏡片1040和電激勵折光基體1050。測距儀的發(fā)射器1020被放置于電激勵折光基體1050上。而且，測距儀的檢測器/接收器1030也被放置在電激勵折光基體1050之上。在一個可供選擇的實施例中，發(fā)射器1020或接收器1030都可放置在電激勵折光基體1050中。在其它可選擇的實施例中，發(fā)射器1020或接收器1030都可放置在透鏡鏡片1040之內或之上。在其它實施例中，發(fā)射器1020或接收器1030都可放置在外覆蓋層1060上。另外，在其它實施例中，1020和1030還可以放置在前述的任何組合上。
圖11是衍射電激勵透鏡1100的一個示例性實施例的側視圖。在該圖示實施例中，透鏡鏡片1110提供距離矯正。在透鏡鏡片1110的一個表面上蝕刻的是衍射圖案1120，具有折射率n.sub.1。附著在透鏡鏡片1110并覆蓋在衍射圖案1120上的是電激勵折光基體1130，其具有折射率n.sub.2，當電激勵折光基體1130處于其未激活狀態(tài)時n.sub.2近似于n.sub.1。同樣附著在透鏡鏡片1110上的是邊框層1140，其是由基本上與透鏡鏡片1110相同的材料構成的，而且至少部分環(huán)繞電激勵折光基體1120。覆蓋層1150附著在電激勵折光基體1130和邊框層1140上。該邊框層1140也可以是透鏡鏡片1110的延伸，其中可以不必添加實際的層，然而透鏡鏡片1110卻被做成能框住或限制電激勵折光基體1130。
圖12是電激勵透鏡1200的示例性實施例的前視圖，圖13是其側視圖，該透鏡具有附著在電激勵邊框層1220上的多焦距鏡片1210。在該圖示實施例中，多焦距鏡片1210具有漸進遞增的透鏡結構。此外，在該圖示實施例中，多焦距鏡片1210包括第一光學折光聚焦區(qū)1212和第二漸進遞增的光學折光聚焦區(qū)1214。附著在多焦距鏡片1210上的是電激勵邊框層1220，該層具有放置在第二光學折光聚焦區(qū)1214上的電激勵區(qū)1222。覆蓋層1230附著在電激勵邊框層1220上。應該指出，該邊框層可以是電激勵或非電激勵的。當該邊框層是電激勵的時，就使用絕緣材料來使該激活區(qū)與該非激活區(qū)絕緣。
在大多數(shù)的、而不是所有的發(fā)明情形中，為了對電激勵眼鏡進行編程以便將患者的視力矯正到最佳，就要對非常規(guī)折光異常進行矯正，就必須通過跟蹤患者或佩帶者眼睛的運動來跟蹤每只眼睛的視線。
圖14是跟蹤系統(tǒng)1400的示例性實施例的透視圖。鏡架1410包含電激勵透鏡1420。附著在電激勵透鏡1420背面(該面最靠近配鏡者的眼睛，也稱為最近的側面)的是跟蹤信號源1430，如發(fā)光二極管。同樣附著在電激勵透鏡1420背面的是跟蹤信號接收器1440，如光反射傳感器。接收器1440以及可能的信號源1430都與控制器(未示出)相連，該控制器在其存儲器中包含使跟蹤能夠進行的指令。利用這種方法就可將眼睛向上、向下、向右、向左的運動，及眼睛運動的任何變化很精確地定位。當需要矯正某些類型、但不是所有類型的非常規(guī)折光異常，而且這些非常規(guī)折光異常需要被限制于患者的視線內時(例如，對于特殊的角膜不均勻或有突塊的情形下，當眼睛移動時該角膜的不均勻或突塊就會隨著移動)，就需要這樣。
在不同的可供選擇的實施例中，信號源1430和/或接收器1440都可附著在鏡架1410的背面、鑲嵌在鏡架1410的背面和/或鑲嵌在透鏡1420的背面。
任何眼鏡透鏡的重要部分，包括該電激勵眼鏡透鏡，都是用于在用戶的視野內產生最清晰的圖像質量的部分。盡管一個健康的人能看見其兩側大約90°內的物體，但最清晰的視覺分辨還是局限在很小的視野內的，該視野對應于具有最佳視覺分辨力的視網膜部分。視網膜的這個區(qū)域被叫做視網膜中央窩(fovea)，而且它近似為圓形區(qū)域，在視網膜上測量的直徑為0.40mm。另外，該眼睛通過整個瞳孔直徑對場景成像，因此該瞳孔的直徑也將影響該眼鏡透鏡的最關鍵部分的尺寸。所得到的眼鏡透鏡的關鍵區(qū)域簡單地講就是眼鏡瞳孔的直徑與該中央窩視野在該眼鏡透鏡上的投影的總和。
該眼睛瞳孔直徑的典型范圍是3.0到5.5mm，最通常的值是4.0mm。平均的中央窩直徑大約是0.4mm。
該中央窩在眼鏡透鏡上的投影尺寸的典型范圍受下述參數(shù)的影響，如該眼睛的長度、該眼睛到該眼鏡透鏡的距離等。
因此，這個特殊的發(fā)明實施例的跟蹤系統(tǒng)就可將該電激勵透鏡上與眼睛相對于患者視網膜中央窩區(qū)域移動相關的該區(qū)域定位。當本發(fā)明的軟件進行編程，從而始終矯正在眼睛移動時可矯正的非常規(guī)折光異常時，這是很重要的。這樣，在大多數(shù)、但不是所有的發(fā)明實施例中，必須對非常規(guī)的折光異常進行矯正，以便在眼睛注視其目標或凝視時用電激勵的方法來改變該視線所通過的該透鏡的區(qū)域。換句話說，在所述的特殊發(fā)明實施例中，絕大多數(shù)的電激勵透鏡都對常規(guī)的折光異常進行了矯正，并且當眼睛移動時，該對準目標的電激勵區(qū)域的焦點通過跟蹤系統(tǒng)和軟件也發(fā)生移動，以便對該非常規(guī)折光異常進行矯正，這時應考慮該視線與該透鏡的不同部分相交的角度并將其作為影響因素計入該特殊區(qū)域的最后處方中。
在大多數(shù)、但不是所有的發(fā)明實施例中，當觀看或凝視遠處的目標時，使用該跟蹤系統(tǒng)和啟動軟件來將患者的視力矯正到其最佳狀態(tài)。當觀看近處時，如果使用跟蹤系統(tǒng)，則該跟蹤系統(tǒng)用于計算近處焦距的范圍，以便對人們近范圍或中范圍聚焦所需的調節(jié)能力和會聚性進行矯正。當然，這是作為患者或佩帶者處方的一部分被編程到該電激勵眼鏡的控制器中，和/或一個或多個控制器部件中的。同樣，在其它的發(fā)明實施例中還將測距儀和/或跟蹤系統(tǒng)引入到該透鏡和/或鏡架中。
應該指出，在其它發(fā)明實施例中，例如那些對某些類型的非常規(guī)折光異常(如不規(guī)則散光)進行矯正的發(fā)明實施例中，在大多數(shù)、但非所有的情形中，該電激勵透鏡并不需要跟蹤患者或配鏡者的眼睛。在這種情形下，為了對這種非常規(guī)折光異常以及患者的其它常規(guī)折光異常進行矯正，對整個電激勵透鏡進行編程。
同樣，因為像差與視距直接相關，因此已經發(fā)現(xiàn)可相對于視距來矯正該像差。那就是說，一旦測定了某個像差或一些像差，就可以通過對該電激勵區(qū)域進行分隔來矯正該電激勵折光基體內的這些像差以便對特定距離，如遠距視力、遠-中距視力、近-中距視力和/或近距視力的像差進行電激勵矯正。例如，可將該電激勵透鏡分隔成遠距視力、遠-中距視力、近-中距視力、近距視力的矯正區(qū)，每個軟件控制每個區(qū)，使得該區(qū)能對影響到相應視距的那些像差進行矯正。因而，在這個具體的發(fā)明實施例中，按不同的距離來分隔該電激勵折光基體，由此，各個分隔的區(qū)域可對特定距離的特定像差進行矯正，從而就可以在沒有跟蹤機構的情形下對非常規(guī)的折光異常進行矯正。
最后，應該指出，在另一發(fā)明實施例中，也可以在不對該電激勵區(qū)域進行物理分隔并且不進行跟蹤的情形下，實現(xiàn)對諸如由像差所產生的該非常規(guī)折光異常的矯正。在該實施例中，當利用視距作為輸入時，該軟件就會調節(jié)所給定的電激勵區(qū)域的焦點，以實現(xiàn)所需的對像差的矯正，否則該像差就會影響到該給定視距的視力。
此外，還發(fā)現(xiàn)混合型或非混合型的電激勵透鏡都可設計成具有全場或部分場的效應。全場效應是指該電激勵折光基體或電激勵層覆蓋了眼鏡框內的絕大部分透鏡區(qū)域。在全場的情形下，整個電激勵區(qū)域都可被調節(jié)到需要的光焦度。而且，還可以調節(jié)全場的電激勵透鏡以提供部分場。然而，部分場的電激勵的具體透鏡結構卻不能調節(jié)成全場，這是由于要使它成為特定部分場需要的電路所導致的。在將全場透鏡調節(jié)成為部分場透鏡的情形中，該電激勵透鏡的部分區(qū)域可以被調節(jié)到需要的光焦度。
圖15是另一個電激勵透鏡系統(tǒng)1500的示例性實施例的透視圖。鏡架1510包含具有部分場1530的電激勵透鏡1520。
為了比較，圖16是再一個電激勵透鏡系統(tǒng)1600的示例性實施例的透視圖。在該圖示實施例中，鏡框1610包含有具有全場1630的電激勵透鏡1620。
在某些發(fā)明實施例中，該多焦距電激勵透鏡是預先制作的，而且在一些情況下，由于顯著減少了所需的SKU數(shù)目，該多焦距電激勵透鏡甚至是當作成品多焦距電激勵透鏡坯件而庫存在配鏡場所的。這個發(fā)明實施例允許配鏡場所簡單地對該庫存的多焦距電激勵透鏡坯件磨邊并裝配進該電子啟動鏡架中。雖然在多數(shù)情形中，本發(fā)明可具有特定類型的部分場電激勵透鏡，但應明白這對于全場的電激勵透鏡也同樣有效。
在本發(fā)明的一個混合型實施例中，使用常規(guī)單視透鏡鏡片來提供所需的遠距光焦度，其中所述常規(guī)單視透鏡鏡片具有非球面或不是非球面結構，該結構具有用來矯正散光的復曲面和球面。如果需要矯正散光，就應選擇適當光焦度的單視透鏡鏡片并應將其旋轉到恰當?shù)纳⒐廨S的位置。一旦這樣做了，該單視透鏡鏡片就可按該眼睛的線框類型和尺寸進行磨邊。然后將該電激勵折光基體施加到該單視透鏡鏡片上，或在磨邊之前就可施加該電激勵折光基體，并隨后對整個透鏡單元進行磨邊。應該指出，對于在磨邊之前就將該電激勵折光基體附著在透鏡鏡片上的磨邊過程來說，不管單視還是多焦距電激勵透鏡，諸如聚合物凝膠的電激勵材料可能比液晶材料要優(yōu)越。
可通過本領域中公知的一些不同工藝來將該電激勵折光基體施加到相兼容的透鏡鏡片上。從焊接、美學和/或恰當?shù)淖罱K透鏡光焦度的方面來看，相兼容的透鏡鏡片是指彎曲和表面都能恰當接受該電激勵折光基體的鏡片。例如，可使用粘結劑，將該粘結劑直接施加在該透鏡鏡片上，然后敷設該電激勵層。此外，還可這樣來制作該電激勵折光基體，即將它附著在剝離膜上，在這種情形下，其可取下并重新粘附在該透鏡鏡片上。而且，其還可附著在雙面薄膜載體上，該薄膜載體本身是粘附在該透鏡鏡片上的。此外，還可使用表面鑄造技術來施加該剝離膜，在這種情形下，該電激勵折光基體是在原位上形成的。
在前述的混合型實施例中，如圖12所示，使用靜態(tài)和非靜態(tài)的方法的組合來滿足患者的中點和近點視力的需要，多焦距漸變透鏡1210具有恰當?shù)男枰木嚯x矯正并具有例如+1.00屈光度的全近距增加光焦度，這種多焦距漸變透鏡被用來取代單視透鏡鏡片。在利用這種實施例時，該電激勵折光基體1220可安置在該多焦距漸變透鏡鏡片的任何一側上，也可埋在該透鏡鏡片內。這種電激勵折光基體被用來提供附加的增加光焦度。
當透鏡鏡片中使用的增加光焦度比整個多焦距透鏡所需的小時，最終的增加光焦度就是由電激勵層生成的低多焦距增加光焦度和另外所需的近距光焦度的總附加光焦度。只舉一例來說明；如果多焦距漸增透鏡鏡片具有的增加光焦度為+1.00，而電激勵折光基體產生的近距光焦度為+1.00，則該混合電激勵透鏡的總的近距光焦度就將為+2.00D。利用這種方法，可顯著地減小來自多焦距透鏡、特別是漸增透鏡的不想要的視覺畸變。
在某些使用多焦距漸增透鏡的混合型電激勵實施例中，該電激勵折光基體用來除去不希望的散光。這是由下述方法來實現(xiàn)的僅在存在不想要的散光的透鏡區(qū)域內通過電激勵所產生的抵消光焦度補償來使不想要的散光抵消或顯著地減小。
在某些發(fā)明實施例中需要使該部分場的中心偏離幾何中心。當施加偏離中心的部分場的電激勵折光基體時，需要將該電激勵折光基體以這種方式調整來適應該單視透鏡鏡片的適當散光軸位置，以便能夠矯正患者的散光，如果存在，還應將該電子可變光焦度場定位在患者眼睛的適當位置上。此外，對于部分場的設計來說需要調整該部分場的位置，以便根據(jù)患者瞳孔的需要提供適當偏離中心的位置。還發(fā)現(xiàn)，在常規(guī)透鏡中，靜態(tài)的雙焦距、多焦距或漸變區(qū)域總是設置在達不到人們遠距離觀察凝視要求的地方，與這種常規(guī)的透鏡不同，電激勵透鏡的使用提供了一定的制造自由度，這種自由度不是常規(guī)的多焦透鏡所能提供的。因此，在一些發(fā)明實施例中，將該電激勵區(qū)域設置在人們典型地找到常規(guī)的非電激勵多焦透鏡的遠距、中距和近距視力區(qū)的地方。例如，該電激勵區(qū)域可被設置在該透鏡鏡片的180度子午線以上，因此有時就能在該透鏡鏡片的180度子午線以上提供多焦距的近距視力區(qū)。對于那些在距離其前面或其頭部上方的目標很近的位置工作的佩帶者來說，如在計算機的顯示器前工作，或是在頭上方釘有畫框的人，在該透鏡鏡片的180子午線以上提供近距視力區(qū)是特別有用的。
在非混合型電激勵透鏡，或混合型全場透鏡與例如35mm直徑的混合型部分場透鏡的情形中，在按鏡架透鏡固定的形狀對透鏡磨邊之前，如前所述，就可直接將該電激勵層加在該單視透鏡鏡片上，或加在利用透鏡鏡片預先制造的形成電激勵成品多焦透鏡的坯件，或多焦距漸變透鏡鏡片上。這允許對電激勵透鏡坯件進行預裝配，也能將成品的、但未磨邊的電激勵透鏡坯件庫存起來，由此就可為在任何分配渠道即時地制備眼鏡做好了準備，這些渠道包括醫(yī)生或光學儀器商的辦公室。這將使所有的配鏡處都能提供快速的服務，同時也可將對昂貴的制造設備的需求減至最小。這對制造商，零售商，以及他們的患者、客戶都有好處。
考慮該部分場的尺寸，例如在一個發(fā)明實施例中所示的，該部分場的特定區(qū)域可以是35mm直徑的居中的或偏離中心的圓形設計。應該指出，該直徑的尺寸可以根據(jù)需要來改變。在某些發(fā)明實施例中還使用了22mm、28mm、30mm以及36mm的圓周直徑。
該部分場的尺寸取決于該電激勵折光基體和/或電激勵場的結構。至少有兩種這樣的結構被認為是屬于本發(fā)明范圍的，也就是單互連電激勵結構和多柵格電激勵結構。
圖17是具有單互連電激勵結構的電激勵透鏡1700的實施例的透視圖。透鏡1700包括透鏡鏡片1710和電激勵折光基體1720。在電激勵折光基體1720內的絕緣體1730將激活的部分場1740與框架構造的非激活場(或區(qū)域)1750分隔開。單線或導電帶互連1760將該激活場連接到電源和/或控制器上。注意，在大多數(shù)但不是所有的實施例中，單線互連結構具有單獨一對電導體，將該結構連接到電源上。
圖18是具有多柵格結構的電激勵透鏡1800的實施例的透視圖。透鏡1800包括透鏡鏡片1810和電激勵折光基體1820。在電激勵折光基體1820內，絕緣體1830將激活的部分場1840與框架構造的非激活場(或區(qū)域)1850分隔開。多個互連線1860將該激活場連接到電源和/或控制器上。
當使用較小直徑的部分場時發(fā)現(xiàn)，在使用單互連電激勵結構時，就可將從該部分場的特定區(qū)域的邊緣到中心的該電激勵層厚度差異減至最小。這對于將對電源的需求以及對電激勵層的數(shù)目的需求減至最小具有積極的作用，特別是對于該單互連結構來說更是如此。對于使用多柵格電激勵結構的部分場的特定區(qū)域來說并不總是這樣。當使用單互連電激勵結構時，在許多、但不是所有的發(fā)明實施例中，多個單互連電激勵結構在該透鏡內或透鏡上都是層狀的，以便允許多個電激勵層產生例如+2.50D的總的組合電激勵光焦度。僅在本發(fā)明實施例中，才可將5個+0.50D的單互連層彼此疊放，在多數(shù)情形中用絕緣層將它們隔開。以這種方式，通過將一個厚的單互連層的電需求減至最小，使得適當?shù)碾姽β誓軌驅γ恳粚赢a生所需的折射率變化，在一些情形中，總是不能對該厚度的單互連層進行恰當?shù)募睢?br> 還應指出，在本發(fā)明中，具有多個單互連電激勵層的某些實施例可按預先編程的序列來激活，以便使患者能在一定距離范圍上聚焦。例如，可激活兩個+0.50D的單互連電激勵層，產生+1.00D的中等聚焦，以使+2.00D的老花眼能在很近的距離上看清東西，然后可將另外兩個+0.50D的單互連電激勵層激活以使+2.00D的老花眼能在近到16英寸的距離上閱覽。應該明白，電激勵層的準確數(shù)目，以及每層的光焦度可根據(jù)光學設計和覆蓋具體老花眼的特定近視和中視距離范圍所需要的總光焦度而改變。
此外，在某些其它的發(fā)明實施例中，一個或多個單互連電激勵層的組合與多柵格電激勵層結構結合而存在于該透鏡中。再者，假定可適當編程，這就使患者能夠對中距和近距范圍聚焦。最后，在其它的發(fā)明實施例中，僅將多柵格電激勵結構用在混合或非混合透鏡中。無論哪種情況，這種與適當編程的電激勵眼鏡控制器和/或一個或多個控制器部件相結合的多柵格電激勵結構總能提供在很寬的中距和近距范圍進行聚焦的能力。
而且，可以進行表面處理的半成品電激勵透鏡坯件也屬于本發(fā)明的范圍。在這種情形下，無論是偏離中心、居中的部分場電激勵折光基體，還是全場電激勵折光基體都要與該坯件相結合，然后進行表面處理以滿足處方的需要。
在某些實施例中，該可變光焦度的電激勵范圍位于整個透鏡之上，并按恒定的球面光焦度變化在該透鏡的整個表面上進行調節(jié)，以適應人們工作時近距視力聚焦的需要。在其它的實施例中，該可變的光焦度范圍可按恒定的球面光焦度變化在整個透鏡上進行調節(jié)，與此同時還產生非球面的周邊光焦度效應，以便減小畸變和像差。在上述的一些實施例中，遠距離光焦度是通過單視、多焦距的成品透鏡坯件或多焦距漸變透鏡鏡片來矯正的。該電激勵光學層主要是為了工作距離的聚焦需要來進行矯正。應該指出，事情并不總是這樣。在一些情形中，可以僅使用單視、多焦距成品透鏡鏡片或多焦距漸變透鏡鏡片來獲得遠距的球面光焦度，并通過電激勵折光基體來矯正近距視力工作光焦度和散光，或者僅使用單視或多焦距透鏡鏡片來矯正散光，并通過該電激勵層來矯正球面光焦度和近距視力工作光焦度。而且，還可利用平面、單視、多焦距成品透鏡鏡片或漸變多焦距透鏡鏡片，并通過該電激勵層來矯正遠距球面和散光。
應該指出，按本發(fā)明，所需的光焦度矯正，無論是棱柱的、球面的還是非球面的光焦度，以及總的遠距光焦度需求、中距離的光焦度需求和近處的光焦度需求都可通過任意數(shù)目的附加光焦度的組件來實現(xiàn)。這包括使用單視或成品多焦距透鏡鏡片，當該單視或成品多焦距透鏡鏡片與電激勵層相結合時，就可滿足所有的遠距球面光焦度的需要、一些遠距球面光焦度的需要、所有散光光焦度的需要、一些散光光焦度的需要、所有棱柱光焦度的需要、一些棱柱光焦度的需要或上述任意需要的結合，這就會滿足人們總的聚焦需要了。
已發(fā)現(xiàn)，該電激勵折光基體允許使用類似自適應光學矯正的技術，以便在最后制作之前或之后，通過他(她)的電激勵透鏡就可以將其視力最佳化。這可通過下述方法來實現(xiàn)讓患者或有意佩帶者通過該電激勵透鏡或多個電激勵透鏡觀看并手動調節(jié)它們，或者通過特殊設計的自動折光器來實現(xiàn)，該折光器幾乎立刻就可測量常規(guī)的和/或非常規(guī)的折光異常，而且可對任何余下的球差、散光、像差等折光異常進行矯正。在許多情形下，這種技術都能使佩帶者獲得20/10或更好的視力。
此外，還應該指出，在某些實施例中，菲涅耳光焦度透鏡層與該單視或多焦距或多焦距透鏡坯件或鏡片以及該電激勵層一起使用。例如將該菲涅耳層用于提供球面光焦度，并由此減小透鏡的厚度，將該單視透鏡鏡片用于矯正散光，而該電激勵折光基體則用來矯正中距離和近距離的聚焦的需要。
如上所述，在另一個實施例中，衍射鏡片與該單視透鏡鏡片和該電激勵層一起使用。在這種方法中，提供了額外的聚焦矯正的衍射鏡片，還減少了對電源、電路及電激勵層厚度的需求。再者，還可以以附加的方式使用下述任意兩個或多個部件的組合來提供患者的眼鏡矯正光焦度所需的總的附加光焦度。這些部件是菲涅耳層、常規(guī)或非常規(guī)的單視或多焦距透鏡鏡片、衍射鏡片層以及電激勵折光基體或多層。此外，通過蝕刻方法還可將衍射層或菲涅耳層的形狀和/或效應賦予該電激勵材料，以便產生具有衍射部件或菲涅耳部件的非混合型或混合型的電激勵透鏡。而且，使用該電激勵透鏡不僅可以產生常規(guī)的透鏡光焦度，而且還可產生棱鏡的光焦度。
還發(fā)現(xiàn)，使用直徑近似為22mm或35mm的圓形居中的混合型部分場的特定電激勵透鏡設計，或使用直徑近似為30mm的可調節(jié)偏離中心的混合型電激勵部分場的特定設計時，就可將電源電路的需求、電池壽命、電池尺寸減至最小從而減少了制造成本并改善了最終的電激勵眼鏡透鏡的光學透明性。
在一個發(fā)明實施例中，將該偏心部分場的特定電激勵透鏡定位成使該場的光學中心位于該單視透鏡光學中心下面約5mm的位置上，同時還使近工作距離的電激勵部分場向鼻骨或向太陽穴偏心，以便滿足該患者矯正近-中和近-中到遠-中工作距離范圍時的瞳孔距離。應該注意，這種設計方法并不局限于圓形的設計，實際上可以是能滿足患者視覺需要的具有適當?shù)碾娂钜曈X范圍面積的任何形狀。例如，該設計可以是橢圓形的、矩形的，正方形的，八角形的，部分彎曲的，等等。對于混合型部分場的特定設計或能夠實現(xiàn)部分場的混合型全場設計，以及同樣能夠實現(xiàn)部分場的非混合型全場設計來說，重要的是對其視野范圍的恰當設置。
在一個示例性實施例中，如圖53a所示，該電激勵區(qū)可以在垂直方向上偏心，使得當患者佩帶該眼鏡時，瞳孔5310位于近距視力區(qū)5320上方或者接近近距視力區(qū)5320上方。這種配置的透鏡的優(yōu)點在于僅僅要求輕微的眼睛或頭部移動來通過該區(qū)5330觀察目標，該區(qū)5330可以提供近-中或遠-中距視力矯正、或者這兩種視力矯正。患者也可以在不需要或略微需要眼睛向下移動的情況下使用近距視力來閱讀。
在又一示例性實施例中，如圖53b所示，該電激勵區(qū)可以在水平方向上偏心。在這個實施例中，近距視力區(qū)5320和中距視力區(qū)5330(可以是近-中或者遠-中)向鼻骨方向偏心，如面對該患者看時觀察到的患者右眼所示。向鼻骨方向的偏心可以允許閱讀工作過程中出現(xiàn)的眼睛的自然向內旋轉。在這個實施例中，向鼻骨方向的偏心大約為2mm，盡管這個距離顯然僅僅是示例性的，并且可以根據(jù)患者改變。
在偏心電激勵區(qū)的再一個示例性實施例中，如圖53c所示，該電激勵區(qū)5320和5330可以在垂直方向和水平方向上偏心。這個示例性實施例可以在頭部或者眼睛沒有顯著或任何移動的情況下提供近-中和遠-中距視力的使用，而同時解決了閱讀工作過程中眼睛的自然向內旋轉。
圖53d顯示又一示例性實施例。這個實施例表明了使電激勵區(qū)5320和5330偏心，以將瞳孔5310置于近距視力區(qū)5320邊界之外以及區(qū)5330之內。當觀察正好位于瞳孔之前的物體時，例如觀看計算機監(jiān)視器時，在沒有任何頭部或眼睛移動的情況下，這個實施例提供了對于近-中或者遠-中距視力的使用。利用這個實施例的透鏡的患者還可以通過眼睛或頭部的輕微移動來使用用于閱讀的近距視力區(qū)。
應當理解，這些實施例顯然僅僅是示例性的，并且可以根據(jù)例如患者習慣或者觀察需要而改變。輕易生成了該電激勵區(qū)相對于該患者瞳孔的其它位置并且這些位置都落入本發(fā)明的范圍內。同樣，該電激勵區(qū)可以獨立地偏心不同的量。在近-中和遠-中距工作過程中，還可以將近距區(qū)完全關閉，因此瞳孔關于中距視力的位置更不嚴格，這是因為區(qū)5330和5320的整個區(qū)域僅可以具有近-中或者遠-中距光焦度。然而，在希望同時具有可利用的近距視力和近-中距視力或者遠-中距視力的實施例中，需要根據(jù)先前描述的因素認真選擇瞳孔在電激勵區(qū)中的位置，從而使該眼鏡的性能最佳化。
已經發(fā)現(xiàn)，在許多(但不是所有的)情形中，使用了具有非均勻厚度的電激勵折光基體。這就是說，該金屬的和導電的環(huán)繞層并非平行的，而且凝膠聚合物的厚度也是變化的，以便可形成會聚或發(fā)散的透鏡形狀?？梢栽诜腔旌闲蛯嵤├蚓哂袉我暬蚨嘟咕嗤哥R鏡片的混合型實施例中使用這樣的非均勻厚度的電激勵折光基體。通過這些固定的和可電調節(jié)的透鏡的各種組合來呈現(xiàn)出多種可調透鏡光焦度。在一些發(fā)明實施例中，該單互連電激勵折光基體使用了不平行的面來產生該電激勵結構的不均勻厚度。但是在多數(shù)但不是所有的發(fā)明實施例中，該多柵格電激勵結構卻使用了平行結構，該結構形成了該電激勵結構的均勻厚度。
為了說明一些可能性，可將會聚單視透鏡鏡片粘結到會聚電激勵透鏡上，以便形成混合型透鏡組件。根據(jù)所用的電激勵透鏡材料，該電壓可使折射率增加或減小。如關于固定的和電激勵的透鏡光焦度不同組合的表1的第一行所示的那樣，為了減小折射率而將電壓調高會改變最終的透鏡組件的光焦度從而產生不太大的正光焦度。如將所施加的電壓調高而使該電激勵透鏡鏡片的折射率增大，則該最終的混合型透鏡組件的光焦度就會改變，如關于固定的和電激勵的透鏡光焦度不同組合的表2所示的那樣。應該注意，在本發(fā)明的這個實施例中，僅要求在該電激勵層上施加單一的電壓差。
表1
表2
這種混合型組件的可行的制造過程如下。在一個實施例中，該電激勵的聚合物凝膠層可被噴射塑模、澆鑄、壓印、機加工、金剛石車削和/或拋光成純粹的透鏡鏡片形狀。通過例如濺射或真空淀積來將該薄金屬層淀積到該噴射塑?；驖茶T的聚合物凝膠層的兩面上。在另一個示例性實施例中，該淀積的薄金屬層既被放置在透鏡鏡片上又被放置在噴射塑?；驖茶T的電激勵材料層的另一面上。導電層不是必須的，但如果該導電層是必須的，它同樣也是被真空淀積或濺射到該金屬層上的。
與常規(guī)的雙焦距，多焦距或漸變透鏡不同，在這些透鏡中，近視光焦度部分對于不同的多焦距設計需要不同的定位，本發(fā)明可以總是置于一個共同的位置上。與常規(guī)方法所用的不同靜態(tài)光焦度區(qū)不同，在該常規(guī)方法中，為了利用一個或多個這樣的區(qū)，需要眼睛移動和頭部傾轉，本發(fā)明允許患者直接向前或略微向上或向下看，而該整個電激勵的部分或全場就可以調節(jié)以便矯正到所需的近工作距離。這樣就減少了眼睛的疲勞和頭部與眼睛的運動。此外，當患者需要看遠處時，該可調節(jié)的電激勵折光基體就可以調節(jié)以便矯正為了清楚看到遠處物體所需的光焦度。在大多數(shù)情形下，這樣會使得該電激勵可調節(jié)近工作距離場變成平的光焦度，這樣就將該混合型電激勵透鏡轉變或調節(jié)回為用于矯正遠距光焦度的遠距視力矯正透鏡或低光焦度多焦距漸變透鏡。但并不總是這樣的。
在一些情形中，減小單視透鏡鏡片的厚度可能是有益的。例如，可通過在該電激勵可調層中進行一些適當?shù)倪h距光焦度補償來減小正透鏡的中央厚度或負透鏡的邊緣厚度。這適用于全場或大多數(shù)的全場混合型電激勵眼鏡透鏡，或所有的非混合型電激勵眼鏡透鏡的情形。
再者，應該指出，該可調節(jié)電激勵折光基體并不一定要定位在有限的區(qū)域內而是可以覆蓋整個單視或多焦距透鏡鏡片，不管所要求的單視或多焦距透鏡鏡片的形狀或面積是怎樣的都應這樣。僅僅是由于性能和美觀的原因，才對該電激勵折光基體的精確總體尺寸、形狀和位置加以限制。
還發(fā)現(xiàn)，通過利用單視或多焦距透鏡坯件或鏡片的適當前凸和后凹的曲面，可進一步減小本發(fā)明所需的電子線路的復雜性，這也是本發(fā)明的一部分。通過適當選擇該單視或多焦距透鏡坯件或鏡片的前凸的基礎曲線可以將激勵該電激勵層所需要的連接電極數(shù)目減至最少。在一些實施例中，當用一組數(shù)量的電源調節(jié)整個電激勵范圍區(qū)域時，僅僅只需要兩個電極。
這是由于該電激勵材料的折射率的變化所引起的，其根據(jù)該電激勵層的放置位置，可產生不同光焦度的前、后或中間的電激勵層。因此，每層的前、后曲面的適當曲率關系會影響該電激勵混合或非混合型透鏡所需要的光焦度調節(jié)。在大多數(shù)、但非所有的情形中，混合型設計，特別是那些不使用衍射或菲涅耳部件的混合型設計中，重要的是該電激勵折光基體并不具有與該單視或多焦距半成品坯件或者單視或多焦距成品坯件的曲面相平行的前、后曲面，上述電激勵層附著在該坯件上。這種情形的一個例外就是使用多柵格結構的混合型設計。
應該指出，一種具有混合型電激勵透鏡的實施例使用了不及全場的方法和最少的兩個電極。其它的實施例則使用多柵格電激勵折光基體的方法來形成電激勵折光基體，在這情形中需要多個電極和電路。當使用多柵格電激勵結構時，就會發(fā)現(xiàn)對于那些在裝飾上可接受(大多是看不見)的由電激勵的柵格邊界來說，在相鄰柵格之間需要產生0-0.02個折射率單位的折射率差。根據(jù)裝飾上的要求，該折射率差值的范圍可從0.01到0.05個折射率單位，但在大多數(shù)的發(fā)明實施例中，通過控制器將相鄰區(qū)域之間的差值限制在最大為0.02或0.03個折射率單位。
也可使用一個或多個具有不同電激勵結構，如單互連結構和/或多柵格結構的電激勵層，一旦將其激活就可按需要起作用，產生需要的最終附加光焦度。僅舉一例，患者可通過前面的(遠離佩帶者眼睛的電激勵層)來矯正全場的遠距光焦度并利用后面的(即離眼近的)電激勵折光基體，來為利用由后面的層產生的部分場特定方法的近距視力范圍聚焦。當使這些層保持非常地薄并減小了各個單個層的復雜性時，利用這種多電激勵折光基體方法就能提高其靈活性，這一點應是很明顯的。此外，這種方法還能將單個層排序起來以便患者可以在同一時間全部激活它們以產生同時可變的附加光焦度效果。這種可變的聚焦效果可按時間推移的順序產生，以便當患者從遠到近觀看時，能對中視距離和近視距離的聚焦需求進行矯正，而當人們由近到遠觀看時則產生相反的效果。
該多電激勵折光基體的方法也能提供較快的電激勵聚焦光焦度的響應時間。這是由于一些因素的結合所產生的，一個因素是減小了多電激勵層透鏡中各層所需的電激勵材料的厚度。而且，還因為多電激勵基體允許將復雜的主電激勵折光基體分解成兩個或多個不太復雜的單層，對這些單層分別所要求做的事情比對主電激勵層所要求的要少。
下面來對該電激勵透鏡的材料和構造及其電子配線電路、電源、電開關技術、焦距調節(jié)所需的軟件，以及物距測定等作一介紹。
圖19是電激勵折光基體1900的示例性實施例的透視圖。附著在電激勵材料1910的兩側的是金屬層1920。附著在各金屬層1920的相對側的是導電層1930。
上述的電激勵折光基體是由作為電激勵材料的聚合物凝膠或液晶構成的多層構造。然而，在某些發(fā)明實例中，在同一透鏡中使用了聚合物凝膠和液晶兩種電激勵折光基體。例如，液晶層可用來產生電子色調或太陽眼鏡的效果，而該聚合物凝膠層則可用來增加或減少光焦度。聚合物凝膠和液晶兩者都具有以下特性，即光學折射率可隨著所施加的電壓而改變。該電激勵材料在其每個側面上被兩個幾乎透明的金屬層覆蓋，而且在每個金屬層上淀積了導電層，以便為這些層提供良好的電連接。當在這兩個導電層上施加電壓時，在其之間就通過該電激勵材料產生了電場，從而使該折射率發(fā)生變化。在多數(shù)情形中，將液晶，而在一些情形中是將凝膠，裝載到密封的封套中，這種封套的材料是由從硅、聚甲基丙烯酸酯、苯乙烯、脯氨酸、陶瓷、玻璃、尼龍、聚酯薄膜等材料中選出制作的。
圖20是具有多柵格結構的電激勵透鏡2000的實施例的透視圖。透鏡2000包含一種電激勵材料2010，這種材料在一些實施例中限定了很多的像素，每個像素可由具有電絕緣特性的材料分隔開。這樣，電激勵材料2010就可限定很多的相鄰的區(qū)，每個區(qū)包含有一個或多個像素。
附著在電激勵材料2010的一側的是金屬層2020，它具有由具有電絕緣特性的材料(未示出)分隔開的金屬電極2030的格柵陣列。附著在電激勵材料2010的另一側(未示出)的是對稱的相同金屬層2020。這樣，每個電激勵像素與一對電極2030相匹配以限定格柵元件對。
附著在金屬層2020上的是導電層2040，在該導電層上具有多個互連通路2050，每條互連通路都用具有電絕緣特性的材料(未示出)分隔開。每條互連通路2050將一個柵格元件對與電源和/或控制器電連接。在另一個實施例中，一些和/或所有的互連通路2050可將不只一個柵格元件對與電源和/或控制器連接起來。
應該注意，在一些實施例中，省去了金屬層2020。在其它一些實施例中，用對準層代替了金屬層2020。
在某些發(fā)明實施例中，該前(遠的)表面、中間表面和/或后表面都是由包含常規(guī)彩色照相成分的材料制成的。這種彩色照相成分可以與或可以不與相關的電子產生的色調特征一起用作該電激勵透鏡的一部分。如果使用它，則它將以補償?shù)姆绞教峁└郊拥纳{。然而，應該指出，在許多的發(fā)明實施例中，該彩色照相的材料只被用于沒有電子色調成分的電激勵透鏡。該彩色照相材料可作為該層的組成成分包含在電激勵透鏡層中，或在后來添加到電激勵折光基體中，或作為外層的一部分添加到該透鏡的前面或后面上。此外，本發(fā)明的電激勵透鏡的前或后涂敷有硬膜，也可在前、后兩面都按需要涂覆抗反射膜。
這種構造被叫做子組件，而且能夠對其電控來產生對佩帶者的棱形光焦度、球面光焦度、散光光焦度的矯正、非球面的矯正，或像差的矯正。此外，可控制該子組件來模仿菲涅耳或衍射表面的效果。在一個實施例中，如果需要不只一種類型的矯正，則可并置由電絕緣層隔開的兩個或多個子組件。該絕緣層可由氧化硅構成。在另一實施例中，同一子組件被用來產生多種光焦度的矯正。剛剛描述的兩個子組件的實施例都可用兩種不同的結構制成。該第一種結構的實施例允許上述的每個層，電激勵層、導電層和金屬層都是緊接著的，這就是說，這些材料層是連續(xù)的，由此形成了單互連結構。第二種結構的實施例(如圖20所示)使用了柵格或陣列形式的一些金屬層，每個子陣列區(qū)都與其相鄰的子陣列區(qū)之間電絕緣。在該實施例中，示出了多柵格電激勵結構，蝕刻該導電層以便為每個子陣列或柵格元件提供分離的電接觸或電極。這樣，就可將獨立且不同的電壓施加在該層內的每一對柵格元件上，從而在該電激勵材料層中產生不同折射率的區(qū)域。設計的細節(jié)，包括層的厚度、折射率、電壓、候選的電激勵材料、層的結構、層或部件的數(shù)目、層或部件的排列、每一層或部件的曲率等，都留給光學設計師去決定。
應該指出，多格柵電激勵結構或單互連電激勵結構都能被用作部分透鏡場或全部透鏡場。但是，當使用部分場的特定電激勵折光基體時，在多數(shù)情形中，則使用一種具有嚴密匹配的折射率的電激勵材料來充當部分場的特定電激勵而未激勵層(邊框層)的材料，該層橫向鄰接該部分場的特定電激活區(qū)域并通過絕緣體與該部分場特定的電激勵區(qū)域分隔開。這樣做是為了在處于未激勵狀態(tài)時，通過保持整個電激勵折光基體的外觀看起來象一個整體，來提高該電激勵透鏡的裝飾性。此外，還應該指出，在某些實施例中，該邊框層是由非電激勵材料構成的。
該聚合物材料可以是各式各樣的聚合物，這些聚合物中的電激勵組分按重量至少是30％。這樣的電激勵聚合物材料是眾所周知的并都可在市場上買到。這種材料的實施例包括液晶聚合物，如聚酯、聚醚、聚酰胺、多氯聯(lián)苯(PCB)(penta cyano biphenyl)等等。聚合物凝膠還可包含一種熱固性基體材料來提高凝膠的可加工性能，改善它與封裝導電層的附著力，以及提高凝膠的光學清晰度。僅舉一些例子來說明，這種基質可以是交聯(lián)的丙烯酸脂、甲基丙烯酸酯、聚亞安酯，與雙功能或多功能的丙烯酸脂、甲基丙烯酸酯或聚乙烯的衍生物交聯(lián)的乙烯基聚合物(vinyl polymer)等。
例如該凝膠層的厚度可在大約3微米到大約100微米之間，但也可厚達1毫米，或者，如另一個實施例那樣，其厚度可在大約4微米到大約20微米之間。例如，該凝膠層可具有大約100磅/英寸到大約800磅/英寸的系數(shù)，或者如另一實施例那樣，該系數(shù)為大約200到600磅/英寸。該金屬層可具有的厚度為例如大約10-4微米到大約10-2微米，而如另一個實施例那樣，也可從大約0.8×10-3微米到大約1.2×10-3微米。該導電層可具有的厚度為例如0.05微米到大約0.2微米的數(shù)量級，而如另一個實施例那樣，也可是從大約0.8微米到大約0.12微米，而如再一個實施例那樣，可為約0.1微米。
該金屬層被用來在導電層和電激勵材料之間形成良好的接觸。本領域的技術人員將容易識別出可使用的適當?shù)慕饘俨牧?。例如，人們可使用金或銀來作該金屬層。
在一個實施例中，該電激勵材料的折射率可在例如大約1.2個單位和大約1.9個單位之間變化，而如另一個實施例那樣，也可在大約1.45單位和大約1.75單位之間變化，而折射率的變化至少為0.02單位/伏特。折射率隨電壓的變化率、該電激勵材料的實際折射率及其與該基質材料的相兼容性將決定該電激勵聚合物在該基質材料中的百分組成，且在基礎電壓大約為2.5伏特但不大于25伏特時，則會導致最終組合物的折射率變化為不小于0.02單位/伏特。
如前面討論的，對于使用混合型設計的發(fā)明實施例來說，電激勵折光基體組件的各部分都是用適當?shù)恼澈蟿┗蚰z合技術附著在常規(guī)的透鏡鏡片上的，這種粘合劑或膠合層對可見光都是透明的。這種膠合裝配可以通過剝離紙或剝離膜來進行，為了將該電激勵折光基體膠合到該常規(guī)透鏡鏡片上，預先已經將該電激勵折光基體預裝配和附著在該紙或膜上了準備。其可在應有的位置上生成并施加到待用的透鏡鏡片表面上。而且，還可將其預先施加到透鏡薄片的表面上，然后再將該透鏡薄片膠粘在該待用的透鏡鏡片上。還可以將其施加到半成品透鏡坯件上，隨后再將該坯件進行表面加工或磨邊到滿足適當?shù)某叽纭⑿螤钜约斑m當?shù)目偣饨苟鹊男枰?。最后，可以利用表面澆鑄技術將其澆鑄到預制透鏡鏡片上。這便制造出本發(fā)明的可電調節(jié)的光焦度。該電激勵折光基體可占據(jù)整個透鏡面積，也可以僅占據(jù)其一部分。
該電激勵層的折射率僅對需要聚焦的區(qū)域才會準確地改變。例如，在前述的混合型部分場設計中，該部分場的區(qū)域總是在這個區(qū)域內激勵和改變。因而，在這個實施例中，該折射率僅在該透鏡的特定部分區(qū)域內改變。在另一個混合型全場設計的實施例中，折射率是在整個表面上改變的。同樣，在該非混合型設計中，該折射率也是在整個區(qū)域上改變的。如較早所述，已經發(fā)現(xiàn)為了保持可接受的視覺上的裝飾外觀，電激勵透鏡的相鄰區(qū)域之間的折射率差異應限制為最大0.02-0.05個折射率單位，優(yōu)選為0.02-0.03個單位。
在本發(fā)明的范圍內可以想像，在一些情形中用戶會使用部分場，然后想要將該電激勵折光基體轉換到全場。在這種情形下，應該按照全場的實施例來結構化設計本實施例；然而，應對該控制器進行編程以便滿足將光焦度從全場轉換到部分場以及再轉換回來的需求，反之亦然。
為了產生激勵該電激勵透鏡所需的電場，將電壓施加到該光學組件上。這是由一些小直徑的導線束來實現(xiàn)的，這些導線束都包含在眼鏡框邊上。這些導線從下面所描述的電源引入該電激勵眼鏡的控制器中，和/或一個或多個控制器部件中，并引到環(huán)繞每個眼鏡透鏡的框邊上，這里，使用在半導體制造中所用的現(xiàn)有引線接合技術將這些導線連接到該光學組件中的每個柵格元件上。在單導線互連結構的實施例中，即每個導電層一根導線，每個跟鏡透鏡只需要一個電壓，而且對于每個透鏡來說僅需要兩條導線。將電壓施加在一個導電層上，而在該凝膠層的相對面上的配對導電層維持在接地電位上。在另一實施例中，將交流(AC)電壓施加到相對的導電層上。這兩個連接在每個眼鏡透鏡的框邊處或其附近是很容易完成的。
如果使用柵格陣列電壓，則在該陣列中的每個柵格子區(qū)域都以不同的電壓來尋址，并且一些導電體將引入框架中的每條導線連接到該透鏡上的柵格元件上。光學透明的導電材料，如氧化銦，氧化錫，或氧化銦錫(ITO)都可用來形成該電激勵組件的導電層，以用來將框邊上的導線連接到電激勵透鏡中的每個柵格元件上。不管該電激勵區(qū)域占據(jù)了整個透鏡區(qū)域，還是僅僅占據(jù)透鏡區(qū)域的一部分，這種方法都是可行的。
用于在多柵格陣列設計中實現(xiàn)象素化的技術之一是制作單個的小型容積的電激勵材料，每個具有其自己的成對的驅動電極以便在該小型容積材料上建立電場。實現(xiàn)象素化的另一個技術是在導電或金屬層中使用圖案化電極，該電極光刻形成在基板上。通過這種方法，該電激勵材料可以包含在連續(xù)的容積內，并且產生該象素化的不同電場區(qū)域完全由該圖案化的電極來限定。
為了給該光學組件提供電源，在該設計方案中包括電池之類的電源。用于產生該電場的電壓是很小的，因此，眼鏡架的腿被設計成允許插入和取出提供該電源的微型電池的結構。通過同樣包含在鏡架腿內的多路連接將這些電池連接到該導線束上。在另一實施例中，利用粘結劑將一些均勻的薄膜電池粘附在鏡架腿的表面上，這樣當電池電量耗盡時可取下和替換它們。另一個可選擇的方案是提供AC適配器，連接到固定在鏡架上的電池上，以便在不用時能對該塊電池或一致的薄膜電池就地充電。
一種可選擇的電源還可能是包含在眼鏡鏡架中的微型燃料電池，來提供比電池大的能量儲備。用小的燃料罐將燃料注入眼鏡架的儲存器中就可對該燃料電池充電。
已發(fā)現(xiàn)，通過使用本發(fā)明的混合型多柵格結構的方法就可將對電源的需求減至最少，在多數(shù)但并非所有的情形中，這種結構包括部分場的特定區(qū)域。應該指出，盡管人們可以使用混合型部分場的多柵格結構，但也可使用混合型全場多柵格結構。
在另一個矯正非常規(guī)折光異常(如像差)的發(fā)明方法中，如上所述，可將跟蹤系統(tǒng)構建在該眼鏡中，并提供了安裝在該電激勵眼鏡中的恰當?shù)目刹僮鬈浖统炭氐碾娂钛坨R控制器和/或一個或多個控制器部件。這個發(fā)明實施例不但通過跟蹤人們的眼睛來跟蹤人們的視線，而且還將所需的電能施加給視線正通過的該電激勵透鏡的特定區(qū)域。換句話說，當眼睛移動時，與直接穿過該電激勵透鏡的人們的視線相應，被對準的電激勵區(qū)也會在透鏡上移動。這在多種不同的透鏡設計中將得到證明。例如，為了對常規(guī)的(球面、柱面、和棱柱)的折光異常進行矯正，使用者可能會有固定光焦度的透鏡、電激勵透鏡或兩種類型透鏡的混合。在這個例子中，該非常規(guī)的折光異常將會通過具有多柵格結構的電激勵折光基體得到矯正，借此，當眼睛移動時，相應的電激勵透鏡的激勵區(qū)域就會隨著眼睛移動。換句話說，眼睛的視線對應于該眼睛的移動，當視線與該透鏡相交時就會與該眼睛移動相關地在透鏡上移動。
在上述的發(fā)明實施例中，應該指出，被引入到該混合型電激勵透鏡中或該透鏡上的該多柵格電激勵結構可以具有部分場或全場設計。
應該指出，當使用這種發(fā)明實施例時，人們僅僅通過電激勵視線直接通過的有限區(qū)域就可以將對電的需求減至最少。因而，對于給定處方來說，在任何時刻被激勵的面積越小，則消耗的電能就越少。在多數(shù)但并非所有的情形中，非直接觀察到的區(qū)域不會被激活或激勵，因而總會對常規(guī)的屈光異常，例如近視、遠視、散光、老花眼進行矯正，使患者達到20/20的視力矯正。在本發(fā)明實施例中，被對準和被跟蹤的區(qū)域總是盡可能多地矯正非常規(guī)的折光異常，它們是不規(guī)則的散光、像差和眼睛表面或層的不規(guī)則性。在其它發(fā)明實施例中，被對準或被跟蹤的區(qū)域也可對一些常規(guī)的異常進行矯正。在前述的幾個實施例中，所述的被對準和被跟蹤的區(qū)域可借助控制器和/或一個或多個控制器部件，并通過安置在該眼鏡中跟蹤該眼睛移動的測距儀(range finder)，及安置在眼鏡中的眼睛跟蹤系統(tǒng)，或者通過跟蹤系統(tǒng)和測距儀系統(tǒng)兩者來自動定位。
雖然在某些設計中只使用部分電激勵區(qū)域，但是卻用電激勵材料將整個表面覆蓋，以避免在處于非激勵狀態(tài)中使用者在透鏡中看到環(huán)形的線。在一些發(fā)明實施例中，使用透明的絕緣體來使電激勵局限于正被激勵的中央?yún)^(qū)域，而使用未激勵的周邊電激勵材料來使激勵區(qū)域的邊緣不可見。
在另一實施例中，將薄膜太陽能電池組附著在鏡架的表面上，并利用太陽光和環(huán)境光產生的光電效應將電壓施加在導線和光學柵格上。在一個實施例中，使用太陽能電池組來作主電源，并包括前述的微型電池作備用電源。在該實施例中當不需要電源時，在這段時間內該電池就可由太陽電池充電。另一個方案還為這種設計提供了AC適配器并連接到這些電池上。
為了給使用者提供可變的焦距，該電激勵透鏡是可用開關控制的。至少提供了兩個切換位置，但是如果需要則可提供更多的切換位置。在最簡單的實施例中，該電激勵透鏡或者是打開的，或者是關閉的。當在關閉的位置上時，沒有電流流過導線，沒有電壓施加在該柵格組件上，而且只使用了固定的透鏡光焦度。在用戶需要遠距矯正時總是這樣，例如，當然假定該混合型電激勵透鏡使用的是用于矯正遠距視力的單視或多焦距透鏡坯件或鏡片作為它的結構的一部分。為了提供閱讀所需的近距視力矯正，開關會是打開的，由此給透鏡提供了預定的電壓或電壓陣列，從而在該電激勵組件中產生正的增加光焦度。如果需要中距視力矯正，就可包括第三切換位置。該切換可由微處理器控制，或由用戶手動控制。實際上，可包含多個附加的位置。在另一實施例中，該開關是模擬的而非數(shù)字的，并且可通過調節(jié)旋鈕或操縱桿來提供連續(xù)變化的透鏡焦距，這很象收音機上的音量控制。
可以是這種情況，該結構的部件中沒有固定的透鏡光焦度，而整個視力矯正都是通過該電激勵透鏡來完成的。在這個實施例中，如果用戶對遠距和近距視力矯正都需要，那么在所有的時間里都會給該透鏡提供電壓或電壓陣列。如果用戶只需要遠距視力矯正或閱讀時進行調節(jié)，則在需要矯正時該電激勵透鏡將會打開，而在不需矯正時關閉。但是，并不總是這樣的。在某些實施例中，根據(jù)透鏡的設計，關閉或降低電壓會自動地增加遠距和或近距視力區(qū)的光焦度。
在一個示例性實施例中，該開關本身置于該眼鏡透鏡的鏡架上并與控制器相連，例如，包含在該眼鏡架中的專用集成電路。所述控制器通過對該電源供給的電壓進行調節(jié)來響應該開關的不同位置。由此，這種控制器就構成了上述的多路復用器，其將不同的電壓分配給那些連接導線。該控制器也可以是具有薄膜形式的先進設計，并像電池或太陽能電池一樣沿著該鏡架的表面安裝。
在一個示例性實施例中，所述控制器和/或一個或多個控制器部件，可按已知的患者視力的矯正要求來制作和/或編程，并使用戶容易地在不同的預定電壓陣列之間切換，而這些電壓系列是根據(jù)他(她)個人的視力需求來定制的。這種電激勵眼鏡的控制器和/或一個或多個控制器部件可以容易被眼科專家或技師取出和/或進行編程，并且當用戶的視力矯正需求改變時可以根據(jù)新的“處方”來對控制器進行替換和/或重新編程。
以控制器為基礎的開關的一個方案是它能在不到一微秒的時間內改變施加在電激勵透鏡上的電壓。如果該電激勵折光基體是用快速開關材料制作的，則該透鏡焦距的迅速轉變會破壞佩帶者的視力。需要緩和地從一個焦距轉變到另一焦距。作為本發(fā)明的附加的特征，可以將“延時”程序編入該控制器中來減緩焦距的轉變。相反，也可將“超前”程序編入該控制器中來加速該焦距的轉變。同樣，該轉變可以借助預估算法來預計。
總之，可以設定該轉變的時間常數(shù)，使它與調節(jié)佩帶者視力所需要的折射率變化成比例和/或響應于這種變化。例如，聚焦光焦度的小變化可被迅速地轉變，而聚焦光焦度的大變化，如佩帶者將其目光從遠處的目標迅速移動到閱讀的印刷材料上時，則可設定為發(fā)生在較長的時間周期內，比如說10-100毫秒。這個時間常數(shù)是可按戴鏡者的舒適情況來調節(jié)的。
總之，并不需要將開關放在眼鏡本身上。在另一個示例性實施例中，該開關是在一個分離的模塊中的，可放在用戶衣服的口袋中并可以手動激勵。這種開關可用細導線或光纖與該眼鏡相連。另一種類型的開關包含小的微波或射頻短程發(fā)射器，它能將關于開關位置的信號傳送到一致地設置在眼鏡架上的微細接收天線上。在這兩種開關結構中，用戶在他(她)眼鏡的焦距變化范圍內都可以進行直接而細心地控制。
在不同的示例性實施例中，該開關由視域檢測儀，例如測距裝置來自動控制，該測距裝置安置在例如眼鏡的鏡架內、鏡架上、透鏡內和/或透鏡上，并向前指向將要觀察的目標。
圖21是電激勵眼鏡2100的另一個發(fā)明實施例的透視圖。在這個圖示實施例中，鏡架2110包含電激勵透鏡2120，該電激勵透鏡通過連接導線2130連接到控制器2140(集成電路)和電源2150上。將測距儀的發(fā)射器2160附著到電激勵透鏡2120上，并將測距儀的接收器2170附著到另一個電激勵透鏡2120上。在各種可供選擇的實施例中，發(fā)射器2160和/或接收器2170可附著在任一電激勵透鏡2120上，附著在鏡架2110上，嵌入透鏡2120中，和/或嵌入鏡架2110中。而且，測距器的發(fā)射器2160和/或接收器2170可由控制器2140和/或分離的控制器(未示出)來控制。同樣，由接收器2170接收的信號可由控制器2140和/或分離的控制器(未示出)來處理。
總之，這種測距器是一種有源探測器，它可以使用各種光源如激光器、發(fā)光二極管、射頻波、微波或超聲脈沖來定位目標并測定該目標的距離。在一個實施例中，將垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)用作光發(fā)射器。這些裝置的小尺寸和扁平外形使它們對于本申請來說具有很大的吸引力。在另一個實施例中，將有機發(fā)光二極管(或OLED)用作該測距儀的光源。這種裝置的優(yōu)點是OLED大多通?？芍谱鞒赏该鞯摹＿@樣，如果考慮裝飾性那么OLED也許就是優(yōu)選的測距儀設計，因為可將它引入透鏡或鏡框中而不會被看到。
將用于接收來自目標的反射信號的適當傳感器設置在該透鏡鏡架前面的一個或多個位置上并與微小的控制器相連以便計算距離范圍。在另一個實施例中，可以制作單個的裝置以起到發(fā)射器和檢測器的雙重作用，并與該距離范圍計算器相連接。這個距離范圍通過導線或光纖發(fā)送到置于該透鏡鏡架中的開關控制器上或自身上的無線遙控器上，并對其加以分析以便對該目標的距離確定出準確的開關設置。在一些情形中，可將距離范圍控制器和開關控制器集成在一起。
應該理解，在某些情況下，當佩帶者想從一個物體的焦點移到另一個物體的焦點時，該測距裝置很難切換該電激勵透鏡的焦距。例如，在該透鏡從一種視力矯正切換到另一種之前，該測距儀的發(fā)射器和接收器需要由該透鏡的佩帶者來額外地移動頭部才能切換。另外，當該透鏡從佩帶者實際所需的視力矯正切換到不合適的視力矯正時，會產生“錯誤切換”。例如，當該透鏡從遠距離視力矯正切換到遠-中距離或近-中距離或者近距離視力矯正時，而不是切換到佩帶者實際上所需要的遠距離矯正。
因此，在另一個示例性實施例中，為了控制由該發(fā)射器產生的發(fā)射束寬度，以及由該接收器接收的接收光錐區(qū)，可以將附加透鏡有選擇地覆蓋在該測距儀的發(fā)射器和接收器上。
圖44a是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的集成電源、控制器和測距儀的分解截面圖。如圖44a所示，系統(tǒng)4400包括與控制器4440相連接的測距裝置4420，而該控制器依次與電源4460連接。圖44b是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖44a中系統(tǒng)4400沿Z-Z′方向的側面截面圖。如圖44b所示，測距裝置4420包括測距儀發(fā)射器4424和測距儀接收器4428。在這個示例性實施例中，測距儀發(fā)射器4424和測距儀接收器4428分別是發(fā)射二極管和接收二極管，例如，可以是IR激光二極管，LED或其它非可見輻射光源的形式。在這個示例性實施例中，發(fā)射器4424已經選擇性地覆蓋了發(fā)射透鏡4426以便控制由發(fā)射器4424產生的發(fā)射束寬度。同樣，接收器4428可以選擇性地覆蓋有接收透鏡4430以便控制由接收器4428接收的接收光錐區(qū)。應該理解，接收器4428的接收區(qū)域或光錐區(qū)包含立體角，超出該立體角，則接近該測距裝置的光線一旦穿過接收透鏡、孔徑或其它覆蓋接收器4428的裝置就會到達接收器4428上。保護窗可以屏蔽測距裝置4420的內部部件，更具體的，可屏蔽發(fā)射器和接收器使其免受用戶周圍環(huán)境的影響，同時還不會影響到該內部部件的功能。
圖45是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖44b中該測距儀發(fā)射器4424的側視圖。如圖45所示，發(fā)射透鏡4426具有選定的發(fā)散光焦度，可以將由發(fā)射器4424產生的光束B發(fā)散為給定工作距離L上的給定圖案寬度D。這樣，由發(fā)射器4424產生的該光束的寬度對于用于閱讀和中距離觀看的給定工作距離來說是最佳的，這個寬度將對頭部額外移動的需求最小化，同時通過未將該光束過分增大而避免了錯誤的切換。
圖46是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的圖44b的測距儀接收器4428的側視圖。如圖46所示，該接收器4428選擇性地覆蓋有接收透鏡4430，在該接收透鏡4430內形成有縫隙孔4432。使用具有縫隙孔4432的接收透鏡4430可以將所接收的圖案基本上減小為矩形區(qū)域，而不是接收透鏡4430未安裝在接收器4428上時檢測到的全部視野。在該實施例中，接收透鏡4430是由例如不透明的材料構成的，這樣可以防止接收器4428接收任何除穿過縫隙孔4432之外的反射光。
應該理解，上述具有覆蓋發(fā)射器4424的發(fā)射透鏡4426和覆蓋接收器4428的接收透鏡4430的實施例僅僅是示例性的，也可以采用其它使用發(fā)射器4424的發(fā)射光束或接收器4428的接收光錐區(qū)的實施例來進一步地減小錯誤切換或提高光學系統(tǒng)4400的光學性能。例如，限制接收光錐區(qū)或接收器的接收圖案的其它方法包含使用其它幾何形狀的孔、可變快門、透鏡或裝置來限制光線傳輸?shù)浇邮掌?428上。還應該理解，把透鏡放置在發(fā)射器和接收器上是可選擇的，根據(jù)本發(fā)明可以提供上述透鏡的任意組合。例如，在至少另一個實施例中，用于選擇性覆蓋接收器4428的接收透鏡4430是可選擇的。同樣，在至少又一個實施例中，用于選擇性覆蓋發(fā)射器4424的發(fā)射透鏡4426也是可選擇的。在上述示例性發(fā)明實施例中，對額外的頭部移動的需要和錯誤切換的發(fā)生都隨著由測距儀發(fā)射器產生的發(fā)射光束的寬度增長以及可選擇地操縱反射光束如何出現(xiàn)在該測距儀接收器上而減至最小。
在另一個示例性實施例中，該開關可由用戶頭部小而快速的移動來控制。這將由包含在該透鏡鏡架的腿中的另一個視野檢測器，例如微型陀螺儀或微型加速計來完成。頭部的微小、快速晃動或扭轉將會觸發(fā)該微型陀螺儀或微型加速計，并使得開關轉動通過它的一些容許的位置設定，從而將該電激勵透鏡的焦點改變到希望的矯正位置上。例如，根據(jù)由微型陀螺儀或微型加速計的移動檢測，可以對該控制器進行編程以便為測距裝置提供光焦度，這樣所觀察到的區(qū)域可以受到該測距裝置詢問以便確定是否需要視力矯正的改變。同樣，在預定時間間隔或時間周期之后，其中沒有檢測到頭部移動，則可以關閉該測距裝置。此外，在至少一個實施例中，在移動檢測和使用該測距裝置之后，則還可以開啟該測距裝置。
在另一個示例性實施例中，可以使用另一種視野檢測儀，例如斜度開關，來確定該用戶的頭部是否以高于或低于表示某人目光直視遠方的姿勢的給定角度低下或抬起。例如，一種示例性的斜度開關可以包含設置在控制器上的水銀開關，僅僅當患者以距離水平線預定角度向上看或向下看時，該水銀開關才會關閉為測距儀和/或控制器提供電源的電路。由于透鏡可以被設計成在沒有電源的狀態(tài)下進行遠距離矯正，在至少一個實施例中，當用戶的頭部以距離水平線預定角度向下或向上傾斜時，該測距裝置可以配置為將該電激勵透鏡從遠距離矯正操縱并切換到另一種狀態(tài)(例如近距離或中距離矯正)。另外，該透鏡可以采用附加的需求，即在切換開始前在近或中距離內的目標被感應一段預定的時間周期。該斜度開關也可以用于設置邏輯高電平，然后和測距儀設定的、表示目標位于近距離還是中間距離的邏輯電平一起經過與門(在正邏輯中)。
圖47a-47c是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的光學透鏡系統(tǒng)佩帶者的側視圖。如圖47a所示，光學透鏡系統(tǒng)的佩帶者可以將他的頭部從水平調整到頭部向上傾斜角度(θup)，及從水平調整到頭部向下傾斜角度(θdown)。圖47b表示佩帶者以頭部向下傾斜角度(θdown)向下傾斜其頭部。圖47c表示佩帶者以頭部向上傾斜角度(θup)向上傾斜其頭部。在一個示例性實施例中，當佩帶者的頭部從水平位置向上或向下移動大約5到15度，且優(yōu)選從水平位置移動大約10度時，可以關閉該斜度開關(并為該測距裝置或控制器，或這兩者提供電源)。在另一個實施例中，當佩帶者的頭部從水平位置向上或向下移動大約15到30度，且優(yōu)選從水平位置移動大約20度時，可以關閉該斜度開關。
應該理解，上述采用了斜度開關的實施例可以根據(jù)佩帶者的愿望和要求來進行優(yōu)化。例如，該佩帶者可以選擇而使從水平位置偏離的、為關閉開關所需的角度在向上或向下的方向上有所不同。這樣，用于關閉開關的向上傾斜角度可以與向下傾斜的角度相等，或者它們也可以彼此相差幾度。此外，當佩帶者向下傾斜其頭部時，或者可選擇地，僅僅當佩帶者向上傾斜其頭部時，該斜度開關還可以通過僅激勵測距儀(或為測距裝置或控制器，或者這兩者提供電源)來進行優(yōu)化。由于每個人略微向下傾斜頭部來閱讀，因此后一種情況是不太可能的。
在另一個發(fā)明實施例中，該系統(tǒng)使用斜度開關來確定佩帶者頭部的傾斜角度。該傾斜的角度，無論是向上的或者向下的，都可以發(fā)送到控制器中來確定是否該傾斜是否大于預定的角度。因此，該控制器可以根據(jù)越過與該斜度開關相關的斜度閾值的傾斜度來選擇性地向該測距儀供電。同樣，在又一個實施例中，可以以類似的方式使用微型陀螺儀或微型加速器。例如，微型陀螺儀或微型加速器可以產生輸出，控制器根據(jù)該輸出確定佩帶者頭部的位置，并相應調整對該測距裝置的供電。
再一個示例性實施例使用了微型陀螺儀與手動開關的組合。在該實施例中，該微型陀螺儀通常為180度以下的閱讀和視覺功能使用，以便響應于人們頭部的傾斜。因此，當人們的頭部傾斜時，該微型陀螺儀就發(fā)送信號到控制器中，該信號表示頭部的傾斜度，隨后根據(jù)傾斜的需求，將該傾斜度轉換為增長的聚焦光焦度。對于某些在或高于180度的視覺功能，例如在計算機前工作的情況下，可遙控的手動開關用于代替微型陀螺儀。
在另一個實施例中，使用了測距儀和微型陀螺儀的組合。該微型陀螺儀用于近視以及低于180度的其它視覺功能，而該測距儀用于180度以上的觀察距離和例如四英寸或更少的觀察距離。在又一個實施例中，測距裝置可以與斜度開關、微型陀螺儀或微型加速器結合使用，來確定是否應切換該電激勵透鏡。在這些實施例中，控制器可以對每個集成部件，例如斜度開關、陀螺儀或加速器，按照附加要求使用邏輯電平，該要求例如在切換開始前該測距裝置必須獲得新的觀察距離。
作為手動開關或測距儀設計的可選方案，用于調整電激勵組件聚焦光焦度的另一個示例性實施例使用了眼睛跟蹤儀來測量瞳孔之間的距離及檢測該觀察距離。當眼睛聚焦在遠處或近處的目標時，所述距離就會隨著瞳孔的收縮和發(fā)散而變化。至少兩個發(fā)光二極管和至少兩個相鄰的光電傳感器設置在接近鼻梁的鏡架中，該光電傳感器用于檢測從眼睛反射的該二極管發(fā)出的光。該系統(tǒng)能夠檢測每只眼睛瞳孔邊緣的位置，并將該位置轉變?yōu)橥字g的距離，以便計算該用戶眼睛平面到目標的距離。在某些實施例中，三個或甚至于四個發(fā)光二極管和光電傳感器可以用于跟蹤眼睛的移動。
應該理解，在又一個實施例中，這里描述的各種裝置的組合，都可以按照需要以任何方式組合起來以滿足技術人員和該光學透鏡系統(tǒng)的佩帶者的需要，其中所述的各種裝置的組合可以將錯誤的切換和佩帶者過大的移動減小至初始的切換。這樣，可以定制邏輯電平或開關裝置中的任何一個來滿足給定使用者的具體需求。
除了視力矯正外，該電激勵折光基體還可以用于使眼鏡透鏡產生一種電子色調。通過在適當?shù)哪z聚合物或液晶層上施加適當?shù)碾妷壕涂墒雇哥R產生色調或太陽鏡的效果，這在某種程度上改變了光通過透鏡的透射率。這種減小了的光強度就使透鏡產生一種“太陽鏡”的效果，使用戶在光亮的戶外環(huán)境中感到舒適。對于所施加的電場具有高極化率的液晶成分和凝膠聚合物對于這種應用極具吸引力。
在一些發(fā)明實施例中，本發(fā)明可以用在溫度變化大到足以影響該電激勵層的折射率的位置上。然后，必須對所有供給該柵格組件的電壓施加校正因子來補償這種影響。安裝在透鏡和/或鏡架里面或上面，并與電源相連接的微型熱敏電阻、熱電偶或其它的溫度傳感器可以檢測溫度的變化。該控制器將這些讀數(shù)轉變成補償該電激勵材料折射率變化所需的電壓變化。
然而，在某些實施例中，為了增加該電激勵折光基體或層的溫度，實際上是將電子電路嵌入透鏡之中或置于透鏡的表面之上的。這樣做進一步減小了這些電激勵層的折射率，由此使透鏡光焦度的變化達到最大。在加大或不加大電壓時都可利用溫度的增高，這樣就可在通過折射率變化來控制和改變該透鏡光焦度方面產生的額外的靈活性。當使用溫度時，最好能對有意施加的溫度進行測量、獲得反饋和加以控制。
在部分場或全場的獨立尋址的電激勵區(qū)域的柵格陣列中，可能會需要許多的導線將來自控制器的特定電壓多路傳輸?shù)矫總€柵格元件上。為了易于布置這些互連線，本發(fā)明將該控制器安置在該眼鏡鏡架的前面部分，例如，在鼻梁區(qū)。這樣，放置在眼鏡腿中的電源只用兩根通過眼鏡腿前面的鏡架鉸鏈的導線就可與該控制器連接。將控制器連接到透鏡上的那些導線可全部包含在該鏡架的前面部分內。
在本發(fā)明的一些實施例中，該眼鏡可具有一個或兩個眼鏡鏡架腿，其零件是很容易拆卸下來的。每條眼鏡腿都包括兩部分保持與該鉸鏈和前鏡架部分連接的短的部分和插入這部分的較長的部分。每個可從眼鏡腿上拔下來的部分都包含電源電池(電池、燃料電池等)，而且很容易地從該腿的固定部分拆卸下來并重新與它連接上。這些可拆卸的腿是可充電的，例如，將它放入便攜式的A.C.充電器中，該充電器是用直流電流、磁感應或任何其它的一般充電方法來進行充電的。這樣，可將充完電的替換腿連接到該眼鏡上，以提供連續(xù)、長時間的透鏡和測距系統(tǒng)的激勵。實際上，為此目的用戶可在其衣服口袋或小包中攜帶多個替換腿。
在很多情形下，佩帶者需要對遠、近、和/或近或遠中距視力進行球面矯正。這就允許了全互連柵格陣列透鏡發(fā)生變化，其中該變化利用了要求矯正的鏡片的球對稱性的優(yōu)點。在這情形中，由電激勵區(qū)域的同心環(huán)構成的特殊幾何形狀的柵格可包括部分區(qū)域或全場透鏡。這些環(huán)可以是圓形或非圓形，如橢圓。這種構形可用來顯著地減小所需的必須用帶有不同電壓的導線分別尋址的電激勵區(qū)域的數(shù)目，從而大大地簡化了該互連電路。這種設計為使用混合型透鏡設計來進行散光矯正提供了條件。在這種情形中，常規(guī)的鏡片可以提供柱面和/或散光矯正，而同心環(huán)的電激勵折光基體可提供球面的遠距和/或近距視力矯正。
這種同心環(huán)或環(huán)形區(qū)的實施例在使電激勵聚焦適應佩帶者需要的方面提供了很大的靈活性。由于該環(huán)形區(qū)的對稱性，因此可以制備很多較薄的區(qū)而不會增加布線和互連的復雜性。例如，由4000個方格像素構成的電激勵透鏡將需要對這所有的4000個區(qū)尋址的線路；覆蓋直徑為35毫米的圓形部分區(qū)域面積的需要會產生大約0.5毫米的像素間距。另一方面，由同樣的0.5毫米間距(或環(huán)的厚度)的同心環(huán)圖案構成的自適應鏡片將只需要35個環(huán)形區(qū)，由此大大地減小了布線的復雜性。相反，該像素的間距(和分辨率)可以減小到僅0.1毫米，而且只將該區(qū)(和互連線)的數(shù)目增加到175個。對佩帶者來說，該區(qū)較大的分辨率就可轉變成較大的舒適性，這是因為從一個區(qū)到另一個區(qū)的折射率的徑向變化是較平滑和較緩和的。當然，這種設計將人們限制在本質上只是球面的視力矯正上。
還發(fā)現(xiàn)，該同心環(huán)設計可定制環(huán)形環(huán)的厚度，以便將最大的分辨率安放在需要它的半徑位置上。例如，如果該設計需要包相(phase-wrapping)，即當利用光波的周期性的優(yōu)點來以具有有限折射率變化的材料實現(xiàn)較大的聚焦光焦度時，人們可以設計一種陣列，在該陣列的電激勵面積的圓形部分區(qū)域的周邊具有較窄的環(huán)，而在該區(qū)域的中心具有較寬的環(huán)。對每個環(huán)形像素的這種明智的使用可以對于所用的區(qū)數(shù)產生可獲得的最大聚焦光焦度，同時可將存在于使用包相的低分辨率系統(tǒng)中的混迭效應減到最小。
在本發(fā)明的另一個實施例中，在采用部分電激勵區(qū)的混合型透鏡內，需要將從遠場聚焦區(qū)域到近距視力聚焦區(qū)域的急劇過渡變得平滑。這當然發(fā)生在該電激勵區(qū)域的圓形邊界上。為了實現(xiàn)這一點，本發(fā)明將編程來使得在該電激勵區(qū)域周邊的區(qū)域具有用于近視的較小光焦度。例如，考慮到一種具有35mm直徑的電激勵區(qū)域的混合型同心環(huán)設計，其中固定焦距的透鏡提供了遠距矯正，而該電激勵區(qū)域提供了+2.50的附加光焦度老花眼矯正。對幾個環(huán)形區(qū)域或“帶”進行編程以便在較大的直徑處具有減小的光焦度，而不是一直到該電激勵區(qū)域周邊都保持這種光焦度不變，其中上述的每個環(huán)形區(qū)或“帶”都包含著幾個可尋址的電激勵同心環(huán)形區(qū)。例如，在激勵過程中，一個實施例可以具有中心的26mm直徑的圓，其附加光焦度為+2.50，直徑從26mm擴展到29mm的環(huán)帶，其附加光焦度為+2.00，另一個環(huán)帶直徑從29mm擴展到32mm，其附加光焦度為+1.50，周圍環(huán)繞有直徑從32mm擴展到35mm的環(huán)帶，其附加光焦度為+1.0。這種設計在為某些用戶提供較為舒適的佩帶感受方面是有利的。
當使用眼科眼鏡透鏡時，對于遠距離觀察來說，人們一般使用該透鏡上部的大約一半。對于中距離觀察來說，人們一般使用中線以上大約2-3mm和中線以下大約6-7mm的部分，而在中線以下7-10mm的部分用于近距觀察。
眼睛產生的像差對于離眼睛的距離來說是不同的，因而需要進行不同的矯正。正在觀察的目標的距離與所需要矯正的具體像差直接相關。因此，由眼睛的光學系統(tǒng)所產生的像差對于所有的遠距離來說將需要近似相同的矯正，對于所有的遠-中距離來說將需要近似相同的矯正，對于所有的近-中距離來說將需要近似相同的矯正，而對于所有的近點距離來說也將需要近似相同的矯正。因此，本發(fā)明允許在該透鏡的三或四個部分(遠距離部分、中距離部分和近距離部分)內對該透鏡進行電激勵調節(jié)，以便矯正該眼的某些像差，這與在該眼睛和眼睛的視線在透鏡上移動時盡力一個柵格接著一個柵格地調節(jié)該電激勵透鏡相反。
圖22是電激勵透鏡2200的實施例的前視圖。在透鏡2200內定義了各種區(qū)域來提供不同的折光矯正。在中線B-B以下，單個的中距離矯正區(qū)域2230包圍著幾個近距離矯正區(qū)域2210和2220，每個近距離矯正區(qū)域都具有不同的矯正光焦度。盡管只示出了兩個近距離矯正區(qū)域2210和2220，但可以提供任意數(shù)目的近距離矯正區(qū)域。同樣，也可提供任意數(shù)目的中距離矯正區(qū)域。在中線B-B之上，提供了遠距離的矯正區(qū)域2240。區(qū)域2210、2220、和2230可按已編程的順序來激勵，以便例如節(jié)約電能，或者也可以按與常規(guī)的三焦距(tri-focal)類似的靜態(tài)開關方式來激勵。當由遠到近，或由近到遠觀看時，透鏡2200可以通過使各區(qū)域的各焦距之間的過渡平滑來幫助佩帶者的眼睛聚焦。由此，就免除或大大地減小了“圖像跳躍”的現(xiàn)象。
通過利用電激勵混合區(qū)可以有選擇地縮小視力矯正區(qū)之間的圖像跳躍和不連續(xù)性。圖54中表示了一種示例性實施例。此處所示的示例性實施例表示了置于固定遠距光學元件5340內的電激勵區(qū)。近距視力區(qū)5320混合在混合區(qū)5420上的區(qū)5330中，該區(qū)5330可以提供近-中距視力、遠-中距矯正或者這二者。該混合區(qū)5420可以是任意寬度的電激勵區(qū)，但是優(yōu)選為大約6mm寬或者更小。當患者的視線離開一個視力矯正區(qū)移動到另一個視力矯正區(qū)時，該混合區(qū)5420可以通過提供平滑過渡來遮蔽或者屏蔽區(qū)與區(qū)之間的不連續(xù)性并且減少圖像跳躍。另一個混合區(qū)5430可以位于區(qū)5330與遠距視力區(qū)5340之間?；旌蠀^(qū)5430可以具有任意的寬度，但優(yōu)選為10mm寬或更窄。在任何混合區(qū)中，該混合區(qū)可以是光焦度縮減的線性混合，或者是由多項式或者指數(shù)函數(shù)表示的混合。在近距和近-中或遠-中距光焦度同時存在的實施例中，該混合區(qū)5420可以從近距光焦度過渡到近-中或遠-中距光焦度。在沒有近-中或遠-中距區(qū)的情況下激勵近距視力區(qū)的實施例中，該混合區(qū)5420可以提供從近距視力光焦度到遠距視力光焦度的過渡。在大多數(shù)實施例中，混合區(qū)5430可以提供從近-中或者遠-中距光焦度到遠距光焦度的過渡。
雖然圖54所示的瞳孔5310相對于電激勵區(qū)居中，但是如本文中其它位置所述的，可以將該透鏡放置成以其它不同方式相對于該透鏡的電激勵區(qū)放置瞳孔。
圖23是另一種電激勵透鏡2300的實施例的前視圖。在透鏡2300內定義了各種區(qū)域來提供不同的折光矯正。在中線C-C之下，單個的中距離矯正區(qū)域2320包圍著單個的近距離矯正區(qū)域2310。在中線C-C之上，設置有單個的遠距離矯正區(qū)域2330。
圖24是另一種電激勵透鏡2400的實施例的前視圖。在透鏡2400內定義了各種區(qū)域來提供不同的折光矯正。單個的中距離矯正區(qū)域2420包圍著單個的近距離矯正區(qū)域2410，前者又被單個的遠距離矯正區(qū)域2430所包圍。
圖25是另一種電激勵透鏡2500的實施例的側視圖。透鏡2500包括常規(guī)的透鏡鏡片2510，其上附著有多個全場電激勵區(qū)域2520、2530、2540和2550，每個區(qū)域與其相鄰區(qū)域之間用絕緣層2525、2535、2545隔開。
圖26是另一種電激勵透鏡2600的實施例的側視圖。透鏡2600包括常規(guī)的透鏡鏡片2610，其上附著有多個部分場的電激勵區(qū)域2620、2630、2640和2650，每個區(qū)域與其相鄰區(qū)域之間用絕緣層2625、2635和2645隔開。鏡架區(qū)域2660將電激勵區(qū)域2620、2630、2640和2650包圍。
現(xiàn)在回來討論衍射電激勵透鏡，用于矯正折光異常的電激勵透鏡可使用與玻璃、聚合物或塑料基片透鏡鄰接的電激勵折光基體來制備，上述的基片透鏡印有或蝕刻有衍射圖案。該具有衍射印痕的基片透鏡表面直接與該電激勵材料接觸。這樣，該電激勵層的一個表面也會具有衍射圖案，該圖案是該透鏡基片表面上的衍射圖案的鏡象。
該組件用作混合型透鏡，以便該基片透鏡總提供固定的矯正光焦度，典型地用于遠距矯正。處于未激勵狀態(tài)的該電激勵折光基體的折射率幾乎與該基片透鏡的折射率相同；其差異應為0.05個折射率單位或更小。這樣當該電激勵透鏡未被激勵時，該基片透鏡和電激勵折光基體具有相同的折射率，而該衍射圖案不起作用，因而不提供矯正(0.00屈光度)。在這種狀態(tài)下，基片透鏡的光焦度是唯一的矯正光焦度。
當該電激勵折光基體被激活時，其折射率變化，并且該衍射圖案的折光光焦度會添加到該基片透鏡上。例如，如果基片透鏡具有-3.50屈光度的光焦度，而當電激勵衍射層被激活時其具有+2.00屈光度的光焦度，則該電激勵透鏡組件的總光焦度就是-1.50屈光度。這樣，該電激勵透鏡便可近距觀察或閱讀。在其它的實施例中，處于激勵狀態(tài)的該電激勵折光基體的折射率可與該透鏡鏡片相匹配。
通過利用疊層電激勵區(qū)域，可以同時利用用于觀察矯正的多個區(qū)。圖55表示了具有兩個電激勵視力矯正區(qū)5520和5530以及遠距矯正區(qū)5540的電激勵透鏡的示例性實施例，該遠距矯正區(qū)可以由固定遠距的光學元件來提供。這些區(qū)可以表示一個或多個疊層電激勵區(qū)域，其中區(qū)5520和5530中的觀察矯正不同，根據(jù)不同的觀察矯正來激勵電激勵區(qū)域，以下將進行進一步描述。
在一些實施例中，可以生成遠-中距視力矯正區(qū)。這種遠-中距矯正區(qū)可以為對于舒適的近-中距觀察矯正來講過遠，而對于顯著有效的遠距視力矯正來講又太近的物體提供增強的觀察矯正。通常，這些距離可以是大約5英尺到大約15英尺。
圖55a中表示了具有疊層電激勵區(qū)域的電激勵透鏡的示例性實施例。透鏡5500具有兩個電激勵區(qū)域。每個區(qū)域可以為近距視力矯正提供一半光焦度。如圖55a所示，一個區(qū)域的面積可以小于另一個區(qū)域，然而這兩個區(qū)域也可以具有相同的大小。當激勵這兩個區(qū)域并且一個人通過這兩個區(qū)域觀察時，可以出現(xiàn)近距視力矯正，而如果一個人僅通過一個區(qū)域觀察時，可以出現(xiàn)近-中距矯正。可選擇的是，如果僅僅激勵了兩個區(qū)域中的一個，例如激勵了區(qū)域5565，而沒有激勵區(qū)域5560，則在整個電激勵區(qū)域上出現(xiàn)近-中距視力。
圖55b中表示了具有遠-中距視力矯正區(qū)的電激勵透鏡的示例性實施例。透鏡5500具有單獨的近距矯正區(qū)域5560和兩個中距矯正區(qū)域5565和5570，所有區(qū)域都是電激勵型的，并且可以是彼此堆疊起來的。近距矯正區(qū)域5560可以提供用于提供近距觀察矯正所需的附加光焦度的50％。其余的可以在兩個中距矯正區(qū)域5565和5570之間等分。當僅僅激勵區(qū)域5565或5570中的一個并且不激勵近距區(qū)域5560時，可以出現(xiàn)遠-中距矯正。當不激勵近距區(qū)域5560并且激勵區(qū)域5565和5570時可以出現(xiàn)近-中距矯正。當激勵近距區(qū)域5560以及中距區(qū)域5565和5570時可以出現(xiàn)近距視力矯正。
通過固定遠距的光學元件可以提供遠距矯正區(qū)5540，例如具有+4.0屈光度的光焦度的遠距矯正區(qū)用于具有遠視情況的患者。如本文中其它位置所述，這可以提供一種“自動防故障”模式，使得如果任意電激勵區(qū)域或者全部電激勵區(qū)域出現(xiàn)光焦度損失或其它問題，則患者仍然可以具有遠距觀察能力。作為另一個實施例，該患者還可能具有諸如老花之類的視力問題，這分別需要用于近距視力矯正的+2.5屈光度的光焦度、用于近-中距視力矯正的+1.25屈光度的光焦度以及用于遠-中距視力矯正的+0.625屈光度的光焦度。
在這個實施例中，該透鏡電激勵部分的總最大光焦度可以是用以矯正近距視力問題的+2.5屈光度。為了提供近距觀察矯正，可以激勵所有電激勵區(qū)域，從而當通過近距矯正區(qū)觀察物體時產生+6.5屈光度的總光焦度，即通過全部三個已激勵的電激勵區(qū)域(用于矯正遠距視力的+4.0屈光度加上用于矯正近距視力的+2.5屈光度)觀察。電激勵區(qū)域的總光焦度可以累積，因此如果該患者改為觀察近-中距范圍內的物體，則可以在沒有激勵區(qū)域5560的情況下獨立地激勵區(qū)域5565和5570，從而提供+1.25屈光度的總光焦度增長，或者+5.25屈光度的全部視力矯正。同樣，如果患者觀察遠-中距范圍內的物體，則可以激勵區(qū)域5565或5570以提供+4.625屈光度的總矯正。當觀察電激勵區(qū)之外的物體時，由固定遠距的光學元件來提供矯正，在這個實施例中為+4.0屈光度。
這個實施例僅用于說明目的，并且利用其它視力處方也能起到同樣有效的作用。以下，在表3中對根據(jù)示例性實施例的上述實施例做進一步說明。該表還表明了該電激勵區(qū)域對于其它不同距離視力問題的光焦度。
表3
同樣，與電激勵區(qū)域的大小和形狀一樣，該實施例和表中描述的光焦度僅僅是示例性的，盡管圖55b所示的該電激勵區(qū)域為圓形，其直徑為12mm和28mm，但可以根據(jù)患者觀察的需要改變。
遠-中距區(qū)域的附加光焦度可以從大約0.25到大約2.0屈光度，優(yōu)選在0.25與0.75之間，其表示近-中距光焦度的大約50％，按照慣例該附加光焦度大約是規(guī)定的近距視力光焦度的一半。用于遠-中距光焦度的附加疊層電激勵區(qū)域的其它優(yōu)點在于當添加到近距或近-中距矯正光焦度時，遠-中距光焦度可以累積以生成“強”近距和/或“強”近-中距光焦度。
區(qū)域5560、5565和5570可以全部為相同的大小或者它們可以是不同的大小。在疊層電激勵區(qū)域的情況下，當所有區(qū)域都具有相同大小時，在近距到近-中距到遠-中距觀察之間可以不需要混合區(qū)域。在通過固定光學元件提供遠距觀察矯正的實施例中，僅僅需要從遠距區(qū)域到電激勵區(qū)域的混合，即從近距、近-中距或者遠-中距直接到遠距的過渡。
應當理解，區(qū)域5560、5565和5570的順序不嚴格，本發(fā)明可以在任何情況下起到同樣有效的作用。例如，盡管圖55b將區(qū)域5560表示為距離眼睛最遠的電激勵區(qū)域，但是也可以將其置于區(qū)域5565與5570之間。同樣，可以將區(qū)域5560放置為距離眼睛最近的電激勵區(qū)域。無論這些區(qū)域如何堆疊起來以生成觀察矯正區(qū)，都不會影響這些區(qū)的性能。
在又一示例性實施例中，可以由單獨的電激勵區(qū)域提供近距和近-中距視力矯正。圖56中表示了這個實施例的實例，其中區(qū)域5550和5570可以彼此堆疊起來。區(qū)域5550可以提供近距和近-中距視力矯正區(qū)。在這個實施例中，通常一次僅僅可以激勵一個區(qū)域5550或者5570。如果激勵了區(qū)域5550而沒有激勵區(qū)域5570，那么該透鏡可以提供近距和近-中距視力矯正。生成用于通過該透鏡提供全光焦度的部分進行觀察的近距視力矯正區(qū)，在這個實例中，圓形區(qū)域具有6mm的半徑。生成用于通過該透鏡僅提供較小近-中距光焦度的部分進行觀察的近-中距矯正區(qū)，在這個實例中，減去近距視力矯正區(qū)的面積，圓形區(qū)域具有14mm的半徑?？蛇x擇的是，如果沒有激勵層5550，而激勵了層5570，則該透鏡可以提供遠-中距視力矯正區(qū)。與其它實施例中一樣，在電激勵區(qū)域的外面觀察可以提供遠距視力矯正區(qū)，該區(qū)具有固定遠距光學元件的光焦度。
盡管將此處討論的示例性實施例的視力矯正區(qū)域表示為圓形，但是該區(qū)域可以具有任意的形狀，例如圖57所示的基本上為矩形。如這個示例性實施例中所示，近距視力區(qū)5720和視力區(qū)5730都可以基本上為矩形，這兩個區(qū)可以通過上述相同大小的多個疊層區(qū)來提供近-中距和/或遠-中距視力。矩形的轉角可以是圓的。在這個示例性實施例中，近距視力區(qū)5720的高度約為8mm、寬度約為18mm，從而面積約為144mm2。區(qū)5730的寬度約為28mm、高度約為28mm，從而面積約為784mm2。區(qū)5730在與具有所述尺寸的近距視力區(qū)一同使用時的有效高度約為10mm。然而，所述尺寸僅是示例性的；其它大小和形狀也可以。該電激勵區(qū)域不需要同心堆疊起來，在一些實施例中，可能會需要將一個或多個電激勵區(qū)域偏移。
使用液晶的電激勵層是雙折射的。這就是說，當其暴露在非偏振光下時，在非激活狀態(tài)它們會顯示出兩個不同的焦距。這種雙折射在視網膜上就會產生雙影或模糊圖像。解決這個問題有兩種方法。第一種要求使用至少兩個電激勵層。一層是在該層中使電激勵分子沿縱向排列，而另一層則是在該層中使分子沿橫向取向；由此，在這兩層中分子的排列是相互正交的。這樣，光的兩種偏振都可被兩個液晶層同樣聚焦，且所有的光都以相同的焦距聚焦。
這可通過將該兩正交排列的電激勵層簡單地堆疊起來實現(xiàn)，或者用可選方案來實現(xiàn)，其中該透鏡的中心層是雙面板的，即在其兩側上蝕刻有相同的衍射圖案。隨后，將電激勵材料放置在該中心板兩側上的層中，確保兩側的層中的分子排列是正交的。然后將覆蓋物安放在每個電激勵折光基體的上面，以便將它包含起來。這就提供了一種比將兩種不同的電激勵衍射層相互疊置更簡單的設計。
不同的可選方案要求人們將膽甾型液晶添加到該電激勵材料中，以便賦予其很大的手性成分。已經發(fā)現(xiàn)，一定濃度的手性材料可以消除該板內的偏振感光度，因而不需要由作為電激勵材料成分的純向列型液晶的兩個電激勵層。
現(xiàn)轉到用于該電激勵層的材料上來，將可用于本發(fā)明的電激勵折光基體和透鏡的一些材料種類和具體的電激勵材料的實施例列舉如下。除了列在下面的類I中的液晶材料外，通常我們將這類材料都叫做聚合物凝膠。
液晶這類包括形成向列型、近晶型或膽甾型相位的任何液晶薄膜，該薄膜都具有可由電場控制的長程取向次序。向列型液晶的實施例有戊基氰基聯(lián)苯(pentyl-cyano-biphenyl)(5CB)、n-辛基氧基-4-氰基聯(lián)苯((n-octyloxy)-4-cyanobiphenyl)(8OCB)。液晶的其它實施例是4-氰基-4-n-烷基聯(lián)苯(4-cyano-4-n-alkylbiphenyls)、4-n-戊基氧基聯(lián)苯(4-n-pentyloxy-biphenyl)、4-氰基-4”-n-烷基-p-三聯(lián)苯(4-cyano-4”-n-alkyl-p-terphenyls)的化合物，其中的n＝3，4，5，6，7，8，9以及市售的由BDH(British Drug House)-Merck制造的，如E7、E36、E46和ZLI-系列的混合物。
電-光聚合物這類包括任何透明的光學聚合物材料，如在1996年由紐約Woodburry的美國物理研究所出版，J.E.Makr所著的“Physical Properties of PolymersHandbook”中所公開的那些聚合物，這些聚合物包含一些在施主與受主群(叫做色基(chromophore))之間具有非對稱極化的共軛的p電子的分子，如1995年由Amsterdam的Gordon and Breach Publishers出版，Ch.Bosshard等人所著的“Organic Nonlinear Optical Materials”中所公開的那些。一些聚合物的實施例如下聚苯乙烯(polystyrene)、聚碳酸脂(polycarbonate)、聚甲基丙烯酸甲脂(polymethylmethacrylate)、聚乙烯咔唑(polyvinylcarbazole)、聚酰亞胺(polyimide)、聚硅烷(polysilane)。色基的實施例是對硝基苯氨(paranitroaniline)(PNA)、分散紅1(disperse red 1)(DR1)、3-甲基-4-甲氧基-4-硝基均二苯代乙烯(3-methyl-4-methoxy-4′-nitrostilbene)、二乙基氨基硝基均二苯代乙烯(diethylaminonitrostilbene)(DANS)、二乙基硫代巴比土酸(diethyl-thio-barbituric acid)。
電光聚合物可用下述方法生產a)仿效賓/主的方法(guest/host approach)，b)將色基共價引入聚合物(懸掛和主鏈(pendant and main-chain))，和/或c)晶格硬化(lattice hardening)的方法，如交聯(lián)(cross-linking)。
聚合物液晶這類包括有時也被稱為液晶化聚合物(liquid crystalline polymer)、低分子量的液晶、自增強聚合物、原位復合材料(in situ-composite)和/或分子復合材料的聚合物液晶(PLC)。PLC是共聚物，其同時包含比較堅固和柔軟的分子排列，如在1992年由New-York-London的Elsevier出版，A.A.Collyer編輯的“Liquid Crystalline PolymersFrom Structures to Applications”的第一章所公開的那些。PLC的一些實施例有包含4-氰基苯基苯甲酸酯(4-cyanophenyl benzoate)側基的聚甲基丙烯酸酯和其它的類似化合物。
聚合物色散型(dispersed)液晶這類包括由在聚合物基質中的分散液晶微滴組成的聚合物分散性液晶(PDLC)。這些材料可以用幾種方法制作(i)向列型曲線對準相位(nematiccurvilinear aligned phases)(NCAP)，熱誘發(fā)相位分離(thermally induced phaseseparation)(TIPS)，溶劑誘發(fā)相位分離(SIPS)，和聚合作用誘發(fā)相位分離(PIPS)。PDLC的實施例有液晶E7(BDH-Merck)和NOA65(Norland products，Inc.NJ)的混合物；E44(BDH-Merck)和聚甲基丙烯酸甲脂(polymethylmethacrylate)(PMMA)的混合物；E49(BDH-Merck)和PMMA的混合物；單體二季戊四醇羥基五丙烯酸酯(monomer dipentaerythrol hydroxypenta acrylate)、液晶E7、N-乙烯基砒咯烷酮(N-vinylpyrrolidone)、N-苯基甘氨酸(N-phenylglycine)和玫瑰紅染料(Rose Bengal)的混合物。
聚合物穩(wěn)定型液晶這類包括聚合物穩(wěn)定型液晶(PSLC)，它是由聚合物網狀結構中的液晶構成的材料，在該網絡結構中，聚合物不到液晶的10wt％。將可光聚合的單體與液晶和UV聚合引發(fā)劑(polymerization initiator)混合在一起。在將液晶對準后，通常由UV曝光來使該單體的聚合作用開始，這樣所得的聚合物就產生使液晶穩(wěn)定的網絡。PSLC的實施例可參照例如下列文獻C.M.Hudson等著的“Optical Studies of Anisotropic Networks in Polymer-Stabilized Liquid Crystals”，信息顯示學會雜志“Journal of the Society for Information Display”，卷5/3，第1-5頁，(1997)；G.P.Wiederrecht等人著的，“Photorefractivity in Polymer-StabilizedNematic Liquid Crystals”，美國化學學會雜志(J.of Am.Chem.Sco.)，卷120，第3231-3236頁(1998年)。
自組合型(self-assembled)非線性超分子結構這類包括可利用下列方法制作的電光非對稱有機薄膜，這些方法是Langmuir-Blodgett薄膜法、從水溶液中進行交替的聚合高分子電解質沉積(聚陰離子/聚陽離子(polyanion/polycation))的方法、分子束外延法、用共價耦合反應連續(xù)合成法(例如，以有機三氯硅烷(organotrichlorosilane)為基礎的自組合多層沉積)。這些技術常常導致具有小于1mm厚度的薄膜。
圖29是根據(jù)本發(fā)明另一個可選擇實施例的光學透鏡系統(tǒng)的透視圖。圖29中示出的該光學透鏡系統(tǒng)，包括具有外周邊2910的光學透鏡2900、透鏡表面2920、電源2930、電池總線2940、透明導線總線2950、控制器2960、發(fā)光二極管2970、輻射或光檢測器2980和電激勵折光基體或區(qū)域2990。在該實施例中，電激勵折光基體2990被包含在光學透鏡2900的空腔或凹槽2999內。
如所看到的，該光學透鏡系統(tǒng)是自包含型的并且可以放置在包括眼鏡鏡架和綜合屈光檢查儀在內的多種載體上。在使用時，該透鏡2900的電激勵折光基體2990可以由控制器2960來聚焦和控制，由此達到提高使用者視力的目的。該控制器2960可以通過透明導線總線2950從電源2930接收電能并可以通過透明導線總線2950從輻射檢測器2980接收數(shù)據(jù)信號。該控制器2950可以通過這些總線控制這些和其它的部件。
當工作正常時，該電激勵折光基體2990可以折射通過它的光，這樣透鏡2900的佩帶者就可以通過該電激勵折光基體2900看到聚焦的圖像。由于圖29的光學透鏡系統(tǒng)是自包含的，因此即使各種鏡架和其它載體沒有包含用于該透鏡系統(tǒng)的特殊載體部件，該光學透鏡2900也可以被放置在這些鏡架和載體中。
如所述地，該發(fā)光二極管2970、輻射檢測器2980、控制器2960和電源2930彼此相互連接，并且通過各種導線總線與電激勵折光基體2990連接。如所看到的，電源2930通過透明導線總線2950直接連接到控制器2960上。該透明導線總線主要用于將電能傳送到該控制器，它也可選擇性地對發(fā)光二極管2970和輻射檢測器2980兩者供電，并且在需要時對再生(retroactive)折光基體2990供電。雖然在本實施例中透明導線總線2950優(yōu)選是透明的，但是在可選擇的實施例中其還可以是半透明的或不透明的。
為了有助于該電激勵折光基體2990的聚焦，發(fā)光二極管2970和輻射檢測器2980可以彼此共同作為測距儀工作，來幫助該電激勵折光基體2990的聚焦。例如，可以從發(fā)光二極管2970發(fā)出可見光和非可見光。然后可由輻射檢測器2980來檢測該發(fā)射光的反射，并產生識別其已經檢測到反射光束的信號。根據(jù)接收的這個信號，控制這兩個動作的控制器2960就可以確定該具體目標的距離。知道了這些距離，那么根據(jù)用戶適當?shù)墓鈱W補償已經預編程的該控制器2960，就可以產生出激勵該電激勵折光基體2990的信號以使得用戶通過該光學透鏡2900看時可以看到更加清晰的目標或圖像。
在該實施例中，所示出的電激勵折光基體2990是具有35mm直徑的圓形，并且所示出的該光學透鏡2900也是圓形，這時具有70mm的直徑并且透鏡中心的厚度大約是2mm。然而，在可選擇的實施例中，該光學透鏡2900和該電激勵折光基體2990也可以構造成其它標準和非標準的形狀和大小。在每一個可選擇的大小和定位中，仍然優(yōu)選使電激勵折光基體2990的位置和大小是這樣的，即該系統(tǒng)的用戶可以通過該透鏡的電激勵折光基體2990的部分輕易地看到圖像和目標。
該光學透鏡2900中的其它部件可以定位在該光學透鏡2900的其它位置上。然而，優(yōu)選的是，為這些單個部件所選擇的任何位置對于用戶來說都應該盡可能的不引人注意。換句話說，這些其它的部件應該優(yōu)選位于遠離用戶主要視線的位置上。而且，這些部件最好還盡可能的小和透明以便進一步減小對用戶視線的影響。
在優(yōu)選實施例中，電激勵折光基體2990的表面可以與該光學透鏡2920的平面相齊平或基本上齊平。而且，這些總線可以沿從透鏡中心向外發(fā)射的半徑方向定位在透鏡中。通過以這種方式定位這些總線，這些透鏡可以在其載體上旋轉以將這些總線定位在其最不突出的位置上。然而，如在圖29中所看到的，不必總遵循這個優(yōu)選的總線設計。在圖29中，除了使所有沿著單一總線的部件沿著透鏡2900的半徑定位以外，輻射檢測器2980和發(fā)光二極管2970已經被定位在非徑向總線2950上。不過，如果優(yōu)選將各種部件中的多個，而不是全部沿著透鏡的徑向設置就可以使其妨礙最小化。而且，以下也是優(yōu)選的，即該總線或其它的導電材料從該透鏡的外邊緣容易被接觸到，這樣按照需要該透鏡的單個部件從該透鏡的邊緣也可以被接觸到、被控制或編程，即使該透鏡為了適合特定的鏡架已經被蝕刻或磨邊。
圖30是根據(jù)本發(fā)明另一個可選擇實施例中透鏡系統(tǒng)的透視圖。與圖29的實施例相似，該實施例也示出了可用于矯正或改進用戶的折光異常的透鏡系統(tǒng)。該圖30的透鏡系統(tǒng)包括鏡架3010、透明導線總線3050、發(fā)光二極管/測距儀3070、鼻墊3080、電源3030、半透明控制器3060、電激勵折光基體3090和光學透鏡3000。如在圖30中所看到的，該控制器3060沿著電激勵折光基體3090和電源3030之間的透明導線總線3050定位。如還可以看出的，測距儀3070沿著不同的導線總線與控制器3060相連接。
在該實施例中，光學透鏡3000由鏡架3010來裝配和支撐。而且，除了使電源3030裝配到光學透鏡3000上或光學透鏡3000內以外，電源3030還裝配在鼻墊3080上，該電源依次通過鼻墊連接器3020與控制器3060相連接。這種構造的優(yōu)點是，當需要時，該電源3030可以輕易地替換或者充電。
圖31是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的可選擇的透鏡系統(tǒng)的透視圖。圖31中已經標出了控制器3160、帶子3170、鏡架3110、導電總線3150、電激勵折光基體3190、光學透鏡3100、鏡架柄或中空腔3130和信號導線3180。除了如以前的實施例中示出的將控制器310裝配在光學透鏡3100上或內以外，該控制器3160還可以裝配在帶子3170上。該控制器3160通過信號導線310與電激勵折光基體3190相連接，其中該信號導線位于鏡架3110的鏡架柄中空腔3130內，并通過帶子3170傳送到控制器3160上。通過將控制器3160設置在帶子3170上，并通過簡單地摘下帶子3170然后將其安裝到用戶將要佩帶的可選鏡架上，就可以利用帶子將用戶的處方從一個透鏡系統(tǒng)攜帶到另一個透鏡系統(tǒng)上。
圖32是根據(jù)本發(fā)明另一個可選擇實施例中透鏡系統(tǒng)的透視圖。鏡架3210和電激勵折光基體3290、光學透鏡3200和內部鏡架信號導線3280全部都能在圖32中看到。在該實施例中，鏡架3210包含內部鏡架信號導線3280，該信號導線可在沿著其長度的任何點被觸及到，這樣不管它在鏡架3210中位置如何，信息和電能都可以被輕易地提供給光學透鏡3200的各部件中。換句話說，不管光學透鏡3200的徑向總線的位置如何，該徑向總線都可以連接到該內部鏡架信號導線3280上并提供電能和信息來控制電激勵折光基體3290。圖32中的截面A-A清楚地示出了這些內部鏡架信號導線3280。在另一個可選擇實施例中，除了具有兩個內部鏡架信號導線3280以外，在鏡架內還可以只提供一個內部信號導線，而使鏡架本身用作導線，以起到為各個部件傳輸電能和其它信息的作用。更進一步地，在本發(fā)明的另一個可選擇實施例中，還可以使用多于兩個的內部鏡架導線。
此外，在另一個可選擇實施例中，除了使單個徑向總線連接折光基體與鏡架信號導線以外，還可以使用導電層來替代該徑向總線。在該可選擇實施例中，該導線層可以覆蓋透鏡的全部或著僅僅覆蓋該透鏡的一部分。在一個優(yōu)選的實施例中，該導電層是透明的并覆蓋了整個透鏡以便將與該層的邊緣有關的畸變最小化。當使用該層時，通過將該層延伸到外周邊的不止一個位置上來增加沿該透鏡外周邊的接觸點的數(shù)量。此外，還可以將該層劃分為單個的子區(qū)域以便在該透鏡的邊緣和其內的部件之間提供多條路徑。
圖33是根據(jù)本發(fā)明另一個可選擇實施例的光學透鏡系統(tǒng)的分解透視圖。在圖33中，可以看到光學透鏡3330具有電激勵折光基體3390和光學環(huán)形面3320。在該實施例中，已經將該折光基體3390定位在該光學環(huán)形面3320中，并隨后將其固定在該光學透鏡3330的背面。這樣做，光學環(huán)形面3320在該光學透鏡3330的背面就形成凹腔來支持、保持及容納該電激勵折光基體3390。一旦所述光學透鏡系統(tǒng)已經被組裝好，那么該光學透鏡3330的前面就可以被模制、表面鑄造、碾壓或處理以便進一步地構造該光學透鏡系統(tǒng)來滿足用戶具體的折光和光學需求。和上述實施例一致，隨后對該電激勵折光基體3390進行激勵和控制來改善用戶的視力。
圖34是本發(fā)明另一個可選擇實施例的分解視圖。在圖34中可以看到光學透鏡3400、電激勵折光基體340和載體3480。不同于以前的實施例中使用環(huán)形面來幫助將該電激勵折光定位在該光學透鏡上，在本實施例中電激勵折光基體3490通過載體3480與光學透鏡3400相連接。同樣，用于支撐該電激勵折光基體3490所需的其它部件3470也可以連接到載體3480上。這樣做，這些部件3470和電激勵折光基體3490就可以很容易地固定到各種光學透鏡了。而且，所述載體3480、其部件3470和電激勵折光基體3490中的每一個都被另一種材料或物質覆蓋以防止它們在與該透鏡連接前或后遭受損傷。
該載體3480可以用多種可能的材料制成，包括聚合物網膜、柔性塑料、陶瓷、玻璃和任意這些材料的混合物。因此，所述載體3480是柔性的還是剛性的取決于其材料的組成。在每種情況下，盡管在可選擇實施例中該載體3480是色調的或半透明的且還為該透鏡3400提供其它所需的特性，但是優(yōu)選的是該載體是透明的。根據(jù)該載體3480包括的材料的類型，可以采用多種制造方法，包括透鏡的微型機加工及濕和干蝕刻來形成其內裝配有載體的凹槽或腔體。這些技術也可以用于生產載體本身，包括蝕刻該載體的一個側面或兩個側面來產生衍射圖案以便對由該載體產生的任何光學像差進行矯正。
圖35a-35e示出了根據(jù)本發(fā)明可選擇實施例所使用的組裝次序。在圖35a中可以清楚地看到佩帶者的鏡架3500和眼睛3570。在圖35b中還可以看到光學透鏡3505的電激勵折光基體3580、徑向總線3540和各種旋轉和位置的箭頭3510、3520和3530。圖35c示出在9點位置上具有徑向總線3540的光學透鏡系統(tǒng)。圖35d示出與圖35c中相同的光學透鏡系統(tǒng)，該光學透鏡系統(tǒng)在被磨邊和被去掉外周邊的一部分或區(qū)域后，準備裝配到該鏡架3500內。圖35e示出了完成的透鏡系統(tǒng)，該透鏡系統(tǒng)具有將中心定在用戶眼睛的第一區(qū)域上的電激勵折光基體以及在透鏡的外周邊區(qū)域上位于用戶的眼睛和鏡架腿3500之間的徑向總線3540和電源3590。在該實施例中，外周邊和第一區(qū)域的組合包括整個透鏡坯件。然而，在其它實施例中，它們可以只包括全部透鏡坯件的一部分。
下面進行根據(jù)本發(fā)明一個實施例的透鏡系統(tǒng)的專業(yè)組裝。在圖35a中所示的第一個步驟中，將要與該電激勵透鏡安裝在一起的鏡架3500放置在用戶的面前以便關于該鏡架定位用戶眼睛3570的中心。在關于該鏡架定位了用戶眼睛的中心以后，接著對該電激勵透鏡進行旋轉、定位、磨邊和切削，這樣當用戶配帶該鏡架時該電激勵折光基體3580的中心就被置于用戶眼睛3570的中心上了。圖35b，35c和35d示出了所述的旋轉和切削。在對該透鏡磨邊和切削以便將電激勵折光基體3580正確地定位在用戶的眼睛上后，可以將電源或其它部件貼覆在透鏡的總線3540上，且該透鏡可以如圖35e中所示固定在鏡架中。所述的貼覆過程可以包括將每個部件的導線通過透鏡的表面插入到總線中以便將該部件固定在該透鏡上并為它們提供相互的連接和與其它部件的連接。
當所描述的電激勵透鏡系統(tǒng)和電激勵基體位于使用者的眼睛前面或上面的中心時，該透鏡和該電激勵基體還可以設置在使用者視野的其它位置中，包括偏移使用者眼睛中心的位置。此外，由于可獲得無數(shù)形狀和大小的眼鏡鏡架，這是因為可以對該透鏡磨邊，由此使得其大小是變化的，該透鏡可以由技師最后進行裝配來滿足單個使用者和鏡架的多樣性。
除了簡單地使用該電激勵折光基體來矯正使用者的視力外，也可以對該透鏡的一個或兩個表面進行表面鑄造或碾磨來進一步對使用者的折光異常進行補償。同樣，還可以碾壓該透鏡的表面來補償該使用者的光學像差。
在該實施例和在其它的實施例中，技師可以使用標準的透鏡坯件來裝配該系統(tǒng)。這些透鏡坯件可以是30mm到80mm大小，最普通的大小是60mm、65mm、70mm、72mm和75mm。在裝配過程前或者裝配過程的某個時刻，這些透鏡坯件可以與安裝在載體上的電激勵基體相連接。
圖36a-36e說明了本發(fā)明的一個可選擇實施例，其中描述了另一種裝配次序，除了使該測距儀和電源定位在該透鏡上以外，這些部件實際上與鏡架本身相連接。圖36a-36e示出了鏡架3600、使用者的眼睛3670、定位和旋轉箭頭3610、3620和3630，光學透鏡3605的電激勵折光基體3680和透明的部件總線3640。與上述實施例一樣，首先將使用者的眼睛定位在該鏡架中。然后關于該使用者的眼睛旋轉該透鏡，使得該電激勵折光基體3680恰好位于該使用者的面前。接著，按照需要對該透鏡塑型和碾磨并插入到該鏡架中。在插入的同時，將這個測距儀、電池和其它部件3690也連接到該透鏡上。
圖37a-37f還提供了本發(fā)明的另一個可選擇實施例。這些圖中表示了透明總線3740、電激勵折光基體3780、使用者的眼睛3770、旋轉箭頭3710、測距儀或控制器和電源3730以及多觸點導線3720。在所述的可選擇實施例中，除了完成在其它的兩個裝配實施例中已經描述的步驟外，還要完成圖37e所示的另一個步驟。圖37e中所示的這個步驟，需要利用多觸點墊圈或導線系統(tǒng)3720包裹該透鏡的外部圓周。該導線系統(tǒng)3720可以用于將信號和電能傳輸?shù)皆撾娂钫酃饣w3780和其它部件以及從該電激勵折光基體3780和其它部件傳輸信號和電能。該多觸點墊圈3720中的實際信號線可以包含ITO[氧化銦錫]材料和金、銀、銅或者其它合適的導體。
圖38是本發(fā)明可采用的集成控制器和測距儀的剖面立體圖。與其它實施例所示的使控制器和測距儀通過總線彼此連接不同，在本實施例中，包括輻射檢測器3810和紅外發(fā)光二極管3820的測距儀直接連接到控制器3830上。如以上實施例所述，該整個單元隨后被連接到鏡架或透鏡上。盡管圖38中示出的尺寸是1.5mm和5mm，但是也可以采用其它的尺寸和結構。
圖39是根據(jù)本發(fā)明又一個可選擇實施例的集成控制器和電源的剖面透視圖。在該實施例中，控制器3930直接連接到電源3940上。
圖40是根據(jù)本發(fā)明另一個可選擇實施例的集成電源4040、控制器4030和測距儀的剖面透視圖。如圖40中可看到的，輻射檢測器4010和發(fā)光二極管4020(測距儀)連接到控制器4030上，而該控制器4030依次連接到電源4040上。如上述實施例一樣，在該情況下所示的尺寸(3.5mm和6.5mm)是示例性的，也可以采用可選擇的尺寸。
圖41-43是根據(jù)本發(fā)明各種可選擇實施例的透鏡系統(tǒng)的各個透視圖。圖41是采用了控制器和測距儀的組合4130的透鏡系統(tǒng)，且該組合依次通過電源導電總線4120連接到該電激勵折光基體4140和電源4110上。相比較地，圖42示出了組合的控制器和電源4240，其通過透明導線總線4250連接到發(fā)光二極管4220和輻射檢測器4210(測距儀)以及電激勵折光基體4230上。圖43示出了組合的電源、控制器和測距儀4320的位置，其沿著徑向透明導電總線4330定位，并依次連接到電激勵折光區(qū)域4310上。在這三幅圖中，每幅圖示出的是不同的尺寸和直徑。應該明白，這些尺寸和直徑僅僅是示例性的，也可以采用各種其它的尺寸和直徑。
還應該了解，本發(fā)明的各種實施例在光子學和通信領域具有廣泛的用途。例如，本文中所述的電激勵系統(tǒng)可以用于調整和/或聚焦光束或激光束，這些光束在光通信和光學計算中具有使用價值，例如光開關和數(shù)據(jù)存儲。此外，可以將本文中所述的電激勵系統(tǒng)用于復雜的圖像系統(tǒng)以便在三維空間中定位光學圖像。
圖48是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電激勵光學系統(tǒng)的透視圖。如圖48所示，電激勵光學系統(tǒng)4800包含第一電激勵元件4820、第二電激勵元件4830、第三電激勵元件4840和測距裝置4850。還是如圖48所示，圖像4810由三維空間內的第一位置處的箭頭表示。該圖像可以是例如，光束、激光束、或實像或者虛像。因此，該電激勵光學系統(tǒng)4800可以用于將圖像4810聚焦到三維空間中的預定位置上。該第一電激勵元件4820可以用于沿著x軸移動或改變圖像4810。這可以通過將合適的信號陣列施加到第一電激勵元件4820上以在該第一電激勵元件4820中生成水平的棱鏡來實現(xiàn)的。第二電激勵元件4830可以采用與第一電激勵元件4820相似的方式來使用，以便沿著該y軸產生垂直的棱鏡并改變圖像4810。根據(jù)所需的最終圖像的位置，第三電激勵元件4840用于通過將該系統(tǒng)4800的光焦度調整到更正或更負的光焦度值，來沿著z軸聚焦圖像4810。此外，測距裝置4850可以用于檢測目標的位置，例如在使用者想要聚焦最終圖像的圖像范圍內的傳感器。然后，測距裝置4850確定該第三電激勵元件4840中所需的聚焦程度以便在三維空間中的預定位置處獲得用戶需要的最終圖像4860。應該了解，測距裝置4850可以是上述測距儀實施例的形式，包含集成的電源、控制器和測距系統(tǒng)。
圖49是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電激勵光學系統(tǒng)的透視圖。如圖49所示，電激勵光學系統(tǒng)4900包含第一電激勵元件4920、第二電激勵元件4930和測距裝置4950。還是如圖49所示，圖像4910由三維空間中的第一位置處的箭頭表示。該圖像還可以是例如光束、激光束或實像或者虛像。因此，該電激勵光學系統(tǒng)4900可以用于將圖像4910聚焦到三維空間中的預定位置上。該第一電激勵元件4920可以用于沿著該x軸和y軸移動或改變該圖像4910。這可以通過將合適的信號陣列施加到第一電激勵元件4920上以便在該第一電激勵元件4920上生成水平的或垂直的棱鏡來實現(xiàn)。在本實施例中，該所生成的棱鏡與僅僅具有水平的或僅僅具有垂直的棱鏡相對，可以具有水平和垂直兩部分。根據(jù)所需的最終圖像位置，該第二電激勵元件4930可以用于通過將該系統(tǒng)4900的光焦度調整到更正或更負的光焦度，來沿著z軸聚焦圖像4910。此外，測距裝置4950可以用于檢測目標的位置，例如在使用者想要聚焦最終圖像的圖像范圍內的檢測器。然后，測距裝置4950可以確定該第二電激勵元件4930中所需的聚焦程度以便在三維空間中的預定位置處獲得用戶需要的最終圖像4960。應該了解，測距裝置4950可以是上述測距裝置實施例的形式，包含集成的電源、控制器和測距系統(tǒng)。
圖50是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電激勵光學系統(tǒng)的透視圖。如圖50所示，電激勵光學系統(tǒng)5000包含第一電激勵元件5020和測距裝置5050。還是如圖50所示，圖像5010由三維空間中的第一位置處的箭頭表示。該圖像可以是例如光束、激光束或實像或者虛像。因此，該電激勵光學系統(tǒng)5000可以用于將圖像5010聚焦到三維空間中的預定位置上。該第一電激勵元件5020可以用于沿著x-軸和y-軸移動或改變該圖像5010。這可以通過將合適的信號陣列施加到第一電激勵元件5020上以便在該第一電激勵元件5020上生成水平的或垂直的棱鏡來實現(xiàn)。在本實施例中，該所生成的棱柱與僅僅具有水平的或僅僅具有垂直的棱柱相對，可以具有水平和垂直兩部分。此外，根據(jù)所需的最終圖像的位置，該第一電激勵元件5020可以用于通過將該系統(tǒng)5000的光焦度調整到更正或更負的光焦度，來沿著z軸聚焦圖像5010。測距裝置5050可以用于檢測目標的位置，例如在使用者想要聚焦最終圖像的圖像范圍內的檢測器。然后，測距裝置5050可以確定該第一電激勵元件5020中所需的聚焦程度以便在三維空間中的預定位置處獲得用戶需要的最終圖像5060。因此，該光學系統(tǒng)5000可以產生具有與帶有棱鏡的光學透鏡相同光學特性的陣列，該透鏡具有固定角度和需要的球面光焦度。應該了解，測距裝置5050可以是上述測距儀實施例中的形式，包含集成的電源、控制器和測距系統(tǒng)。
圖51是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電激勵光學系統(tǒng)的透視圖。如圖51所示，電激勵光學系統(tǒng)5100包含第一元件5120、第二電激勵元件5130和測距裝置5150。還是如圖51所示，圖像5110由三維空間中的第一位置處的箭頭表示。該圖像可以是例如光束、激光束或實像或虛像。因此，該電激勵光學系統(tǒng)5100可以用于將圖像5110聚焦到三維空間中的預定點上。該第一元件5120可以用于選擇來自圖像或光束5110的特定光波長。這可以利用靜態(tài)單色濾波器或者機械或電子切換的彩色濾波器來實現(xiàn)。該第二電激勵元件5130可以用于沿著x軸和y軸移動或改變圖像5110。這可以通過將合適的信號陣列施加到第二電激勵元件5130上以便在該第二電激勵元件5130上生成水平的或垂直的棱鏡來實現(xiàn)。在該實施例中，該所生成的棱鏡與僅僅具有水平的或僅僅具有垂直的棱鏡相對，可以具有水平和垂直兩部分。根據(jù)所需的最終圖像的位置，該第二電激勵元件5130也可以用于通過將該系統(tǒng)5100的光焦度調整到更正或更負的光焦度，來沿著z軸聚焦圖像5110。此外，測距裝置5150可以用于檢測目標的位置，例如，在使用者想要聚焦最終圖像的圖像范圍內的檢測器。然后，測距裝置5150可以確定該第二電激勵元件5130中所需的聚焦程度以便在三維空間中的預定位置處獲得用戶需要的最終圖像5160。因此，該光學系統(tǒng)5100可以產生具有與帶有棱鏡的光學透鏡相同光學特性的陣列，該透鏡具有固定角度和需要的球面光焦度。應該了解，測距裝置5150可以是上述測距裝置實施例中的形式，包含集成的電源、控制器和測距系統(tǒng)。
圖52是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電激勵光學系統(tǒng)的透視圖。如圖52所示，電激勵光學系統(tǒng)5200包含第一電激勵元件5220、第二電激勵元件5230和測距裝置5250。還是如圖52所示，圖像5210由三維空間中的第一位置處的箭頭表示。該圖像可以是例如光束、激光束或實像或虛像。因此，該電激勵光學系統(tǒng)5200可以用于將圖像5210聚焦到三維空間中的預定位置上。該第一元件5220可以是固定的透鏡，用于沿著z軸提供大的或總的最終圖像位置的調整。該第二電激勵元件5230可以用于沿著該x軸和y軸移動或改變該圖像5210。這可以通過將合適的信號陣列施加到第二電激勵元件5230上以便在該第二電激勵元件5230上生成水平的或垂直的棱鏡來實現(xiàn)。在該實施例中，該所生成的棱鏡與僅僅具有水平的或僅僅具有垂直的棱鏡相對，可以具有水平和垂直兩部分。根據(jù)所需的最終圖像的位置，該第二電激勵元件5230還可以用于結合第一元件5220，通過將該系統(tǒng)5200的光焦度調整到更正或更負的光焦度，來沿著z-軸聚焦圖像5210。此外，測距裝置5250可以用于檢測目標的位置，例如，在使用者想要聚焦最終圖像的圖像范圍內的檢測器。然后，測距裝置5250可以與第一元件5220相結合，確定該第二電激勵元件5230所需的聚焦程度以便在三維空間中的預定位置處獲得用戶需要的最終圖像5260。因此，該光學系統(tǒng)5200可以產生具有與帶有棱鏡的光學透鏡相同光學特性的陣列，該透鏡具有固定角度和需要的球面光焦度。應該了解，測距裝置5250可以是上述測距儀實施例中的形式，包含集成的電源、控制器和測距系統(tǒng)。應該進一步了解，盡管上述僅僅參照圖52描述了用于調整最終圖像的焦距的固定透鏡，但是固定透鏡還可以與上述用于在三維空間中調整或聚焦光學圖像的任意電激勵光學系統(tǒng)一起使用。例如，上述的各種實施例可以用于為記錄光學圖像而設計的任何成像系統(tǒng)中，例如數(shù)字或傳統(tǒng)相機、錄像機和其它用于記錄光學圖像的裝置。
盡管上面已經描述了本發(fā)明的各種實施例，同樣其它包含在本發(fā)明精神和范圍內的實施例也是可行的。例如，除了上述的每個部件外，還可以將眼睛跟蹤儀添加到透鏡上，從而在聚焦電激勵折光基體和為用戶進行各種其它功能和服務時，跟蹤用戶眼睛的移動。而且，盡管已經描述了將組合的LED和輻射檢測器用做測距儀，但是其它組件也可以用于完成該項功能。
權利要求
1.一種多焦距電激勵眼鏡，包括電激勵透鏡，包括至少兩個電激勵區(qū)域的疊層，以生成多個具有不同觀察矯正的區(qū)；和控制器，用于獨立地激勵每個電激勵區(qū)域，以生成多個具有不同觀察矯正的區(qū)。
2.如權利要求1所述的多焦距電激勵眼鏡，進一步包括由固定的遠距光學元件生成的遠距觀察矯正區(qū)。
3.如權利要求1所述的多焦距電激勵眼鏡，其中用于觀察矯正的多個區(qū)中的一個是用于觀察矯正的遠-中距區(qū)。
4.如權利要求3所述的多焦距電激勵眼鏡，其中由遠-中距區(qū)提供的觀察矯正大約是0.25屈光度到大約2.0屈光度。
5.如權利要求3所述的多焦距電激勵眼鏡，其中由遠-中距區(qū)提供的觀察矯正大約是0.25屈光度到大約0.75屈光度。
6.如權利要求1所述的多焦距電激勵眼鏡，其中至少兩個電激勵區(qū)域的疊層至少生成用于觀察矯正的近距和近-中距區(qū)。
7.如權利要求1所述的多焦距電激勵眼鏡，其中至少兩個電激勵區(qū)域的疊層至少生成用于觀察矯正的近距、近-中距和遠-中距區(qū)。
8.如權利要求1所述的多焦距電激勵眼鏡，其中透鏡具有至少三個電激勵區(qū)域的疊層。
9.如權利要求8所述的多焦距電激勵眼鏡，其中至少三個電激勵區(qū)域至少生成用于觀察矯正的近距、近-中距和遠-中距區(qū)。
10.如權利要求9所述的多焦距電激勵眼鏡，其中通過激勵全部三個電激勵區(qū)域來生成用于觀察矯正的近距區(qū)。
11.如權利要求9所述的多焦距電激勵眼鏡，其中遠-中距區(qū)的觀察矯正被附加到近距和近-中距區(qū)的觀察矯正。
12.如權利要求8所述的多焦距電激勵眼鏡，其中至少三個電激勵區(qū)域的面積都相同。
13.如權利要求8所述的多焦距電激勵眼鏡，其中電激勵區(qū)域之一的面積小于其它至少兩個電激勵區(qū)域。
14.如權利要求13所述的多焦距電激勵眼鏡，其中較小的電激勵區(qū)域是在患者佩帶該鏡片時相對瞳孔最遠的電激勵區(qū)域。
15.如權利要求13所述的多焦距電激勵眼鏡，其中較小的電激勵區(qū)域是在患者佩帶該鏡片時相對瞳孔最近的電激勵區(qū)域。
16.如權利要求13所述的多焦距電激勵眼鏡，其中較小的電激勵區(qū)域位于其它至少兩個電激勵區(qū)域之間。
17.如權利要求1所述的多焦距電激勵眼鏡，其中多個觀察矯正區(qū)以瞳孔為中心。
18.如權利要求1所述的多焦距電激勵眼鏡，其中多個觀察矯正區(qū)相對瞳孔垂直偏心。
19.如權利要求1所述的多焦距電激勵眼鏡，其中多個觀察矯正區(qū)相對瞳孔水平偏心。
20.如權利要求1所述的多焦距電激勵眼鏡，其中多個觀察矯正區(qū)在近距矯正區(qū)之外相對瞳孔偏心。
21.如權利要求1所述的多焦距電激勵眼鏡，其中電激勵區(qū)域基本上是矩形的。
22.如權利要求1所述的多焦距電激勵眼鏡，進一步包括在多個觀察矯正區(qū)之間的至少一個電激勵混合區(qū)。
23.如權利要求22所述的多焦距電激勵眼鏡，其中隨著多個觀察矯正區(qū)從較高光焦度過渡到較低光焦度，混合區(qū)的光焦度從較高光焦度線性下降到較低光焦度。
24.如權利要求22所述的多焦距電激勵眼鏡，其中隨著多個觀察矯正區(qū)從較高光焦度過渡到較低光焦度，混合區(qū)的光焦度從較高光焦度按指數(shù)規(guī)律下降到較低光焦度。
25.如權利要求22所述的多焦距電激勵眼鏡，其中隨著多個觀察矯正區(qū)從較高光焦度過渡到較低光焦度，混合區(qū)的光焦度通過多項式函數(shù)從較高光焦度下降到較低光焦度。
26.一種多焦距電激勵眼鏡，包括電激勵透鏡，包括至少一個電激勵區(qū)域，以生成多個具有不同觀察矯正的區(qū)以及位于多個視力矯正區(qū)之間的至少一個混合區(qū)；和控制器，用于獨立地激勵每個電激勵區(qū)域，以生成用于視力矯正的多個區(qū)以及至少一個混合區(qū)。
27.如權利要求26所述的多焦距電激勵眼鏡，其中隨著多個觀察矯正區(qū)從較高光焦度過渡到較低光焦度，混合區(qū)的光焦度從較高光焦度線性下降到較低光焦度。
28.如權利要求26所述的多焦距電激勵眼鏡，其中隨著多個觀察矯正區(qū)從較高光焦度過渡到較低光焦度，混合區(qū)的光焦度從較高光焦度按指數(shù)規(guī)律下降到較低光焦度。
29.如權利要求26所述的多焦距電激勵眼鏡，其中隨著多個觀察矯正區(qū)從較高光焦度過渡到較低光焦度，混合區(qū)的光焦度通過多項式函數(shù)從較高光焦度下降到較低光焦度。
30.一種電激勵透鏡，包括兩個疊層電激勵區(qū)域，其中當激勵第一區(qū)域時，其生成近距和近-中距觀察矯正區(qū)，并且當激勵第二區(qū)域時，其生成遠-中距觀察矯正區(qū)，任何時候每次僅激勵一個電激勵區(qū)域；控制器，用于獨立地激勵每個電激勵區(qū)域，以生成多個具有不同觀察矯正的區(qū)。
31.一種電激勵透鏡，包括三個疊層電激勵區(qū)域，當激勵三個電激勵區(qū)域時生成近距觀察矯正區(qū)，并且在激勵兩個電激勵區(qū)域時生成近-中距觀察矯正區(qū)，并且當僅激勵一個電激勵區(qū)域時生成遠-中距觀察矯正區(qū)；控制器，用于獨立地激勵每個電激勵區(qū)域，以生成多個具有不同觀察矯正的區(qū)。
32.如權利要求31所述的電激勵眼鏡，其中三個電激勵區(qū)域的面積都相同。
33.如權利要求31所述的電激勵眼鏡，其中三個電激勵區(qū)域中的一個的面積小于其余兩個電激勵區(qū)域。
34.如權利要求33所述的電激勵眼鏡，其中較小面積的電激勵區(qū)域提供用于近距觀察矯正的光焦度的大約50％。
35.如權利要求34所述的電激勵眼鏡，其中其余兩個電激勵區(qū)域各提供用于近距觀察矯正的光焦度的大約25％。
全文摘要
公開了一種電激勵多焦距眼鏡。該眼鏡具有至少兩個電激勵區(qū)域(5560)、(5565)和(5570)的疊層。電激勵區(qū)域生成多個觀察矯正區(qū)。該眼鏡還具有控制器，用于獨立地激勵該電激勵區(qū)域，以生成觀察矯正區(qū)。還公開了一種具有混合區(qū)的電激勵多焦距眼鏡。該混合區(qū)在觀察矯正區(qū)之間提供了光焦度的過渡。
文檔編號G02C7/02GK1662172SQ03814970
公開日2005年8月31日 申請日期2003年4月23日 優(yōu)先權日2002年4月25日
發(fā)明者R·D·布魯姆, D·P·杜斯頓, W·科科納斯基, D·卡特茲曼 申請人:E-視覺有限公司