BR112012008857A2

BR112012008857A2 - Conjunto de lente fluída.

Info

Publication number: BR112012008857A2
Application number: BR112012008857-2A
Authority: BR
Inventors: Gupta Amitava; Amitava Gupta; Schnell Urban; Urban Schnell; Haroud Karim; Karim Haroud; Jaeger Hans; Hans Jaeger
Original assignee: Adlens Beacon, Inc
Priority date: 2009-10-14
Filing date: 2010-10-12
Publication date: 2020-06-23
Also published as: AU2010307011A1; IL267737A; US20160246073A1; US8136942B2; KR20190089232A; US9939659B2; CN102656484A; EP2488897A1; US9851477B2; IL245239A0; ZA201202886B; EP2488897A4; JP2013508750A; RU2570803C2; CN105403937A; CN102656484B; KR101642544B1; JP6348475B2; KR20160086423A; US20160246072A1

Abstract

CONJUNTO DE LENTE FLUÍDA - Uma montagem de lentes não redondas com fluído inclui uma lente rígida não rendonda e uma membrana flexível ligada à lente rígida não redonda, tal que uma cavidade é formada entre a lente rígida não redonda e a membrana flexível. Um reservatório em comunicação de fluido com a cavidade permite que um fluido seja transferido para dentro e para fora da cavidade de modo a alterar a potência da montagem de lentes com fluido. Em uma forma de realização, uma superfície frontal da lente não redonda é asférica. Adiiconal ou alternativamente, uma espessura da membrana flexível pode ser contornada de modo que ela mude a forma de uma maneira esférica quando o fluído é tranferido entre a cavidade e o reservatório.

Description

: “CONJUNTO DE LENTE FLUIDA” . FUNDAMENTOS Campo É As formas de realização da presente invenção referem-se às

5. lentes carregadas de fluido, em particular lentes carregadas de fluido variáveis.

Técnica Relacionada As lentes fluidas básicas têm sido conhecidas desde cerca de 1958, conforme descrito na Patente US nº 2.836.101, aqui incorporada por “10 referência na sua totalidade. Exemplos mais recentes podem ser observados . em “Dynamically Reconfigurable Fluid Core Fluid Cladding Lens in a Micro fluidic Channel,” Tang et al, Lab Chip, 2008, vol. 8, p. 395, e na publicação WIPO WO 2008/063442, cada uma das quais é aqui incorporada por referência na sua totalidade. Estas aplicações de lentes fluidas são direcionadas para fotônicos, telefone digital e tecnologia de câmara, e microeletrônicos.

As lentes fluidas também têm sido propostas para aplicações oftálmicas. (Ver, por exemplo, a Patente US nº 7.085.065, aqui incorporada por referência na sua totalidade.) Em todos os casos, as vantagens das lentes —fluidas, incluindo uma ampla faixa dinâmica, capacidade de fornecer correção adaptativa, robustez, e baixo custo, devem ser equilibradas contra as limitações do tamanho da abertura, tendência ao vazamento, e consistência no desempenho. A patente “065, por exemplo, tem divulgado várias melhorias e formas de realização direcionadas para a contenção eficaz do fluido na lente —fluidaa ser utilizado em aplicações oftálmicas. O ajuste de potência nas lentes fluidas tem sido efetuado pela injeção de fluido adicional em uma cavidade da lente, por eletroumectação, pela aplicação de impulso de ultrassônicos, e pela utilização de forças de intumescimento em um polímero de reticulação após a introdução de um agente de intumescimento no fluido da lente, tal como água.

: Em todos os casos, existem várias limitações importantes na * — tecnologia atual de lente fluida que precisam ser superadas para otimizar o apelo comercial desta tecnologia. Por exemplo, a espessura das lentes fluidas * é geralmente maior do que as lentes convencionais da mesma potência de

5. aumento e diâmetro. Adicionalmente, não é hoje possível fornecer uma variação de potência de aumento esférica, assim como o astigmatismo através da lente ótica utilizando a tecnologia de lente fluida. Também não é possível atualmente produzir lentes fluidas em qualquer forma desejada que não seja uma forma redonda devido a complicações introduzidas na expansão não “10 uniforme de lentes fluidas não circulares. » BREVE SUMÁRIO Em uma forma de realização da presente invenção, um conjunto de lente fluida não redonda inclui uma lente rígida não redonda e uma membrana flexível ligada à lente rígida não redonda, de tal modo que uma cavidade é formada entre a lente rígida não redonda e a membrana flexível. Um reservatório em comunicação fluida com a cavidade permite que um fluido seja transferido para dentro e para fora da cavidade de modo a alterar a potência de aumento ótica da montagem da lente fluida. Em uma forma de realização, uma superfície frontal da lente rígida não redonda é —asférica. Adicional ou alternativamente, uma espessura da membrana flexível pode ser contornada de modo que mude a forma de uma maneira esférica quando o fluido for transferido entre a cavidade e o reservatório. Adicional ou alternativamente, a membrana flexível pode ter uma parte de “inserção” que é mais flexível do que as outras partes da membrana flexível, tal que a transferência do fluido entre a cavidade e o reservatório faz com que a forma da parte de inserção mude de uma maneira esférica sem modificar substancialmente as partes da membrana flexível diferentes das partes de inserção. Em uma forma de realização, a parte de inserção está na forma elíptica. A parte de inserção pode ser contornada para que mude a forma de uma maneira esférica quando o fluido for transferido ' entrea cavidade e o reservatório. Incluindo uma tal parte de inserção na membrana flexível permite que uma lente não redonda (por exemplo, uma * lente de forma oval, de forma retangular, ou outra forma que possa ser

5. preferida por um usuário) seja usada enquanto mantém as vantagens de um lente carregada de fluido.

Outras formas de realização, aspectos e vantagens da presente invenção, assim como a estrutura e operação das várias formas de realização da presente invenção, são descritos com detalhes abaixo com referência aos “10 desenhos acompanhantes. z BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS/FIGURAS Os desenhos acompanhantes, que são aqui incorporados e formam uma parte do relatório descritivo, ilustram a presente invenção e, juntamente com a descrição, servem ainda para explicar os princípios da invenção e para permitir que uma pessoa versada na técnica pertinente faça e utilize a invenção.

A FIG. 1 é um diagrama de um conjunto de lente carregada de fluido exemplar, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

A FIG. 2 mostra a variação do astigmatismo como uma função da excentricidade em um conjunto de lente carregada de fluido sem correção de uma superfície de lente frontal.

A FIG. 3 mostra a variação do astigmatismo como uma função da excentricidade em um conjunto de lente carregada de fluido tendo uma correção de superfície da lente frontal tórica, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

À FIG. 4 ilustra a deformação de uma membrana flexível em uma lente fluida, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

As FIGS. 5a,b e 6a,b ilustram o contorno das membranas

À flexíveis, de acordo com as formas de realização da presente invenção.

. As FIGS. 7a,b ilustram uma inserção elíptica exemplar em um conjunto de lente fluida, de acordo com uma forma de realização da presente * invenção.

Ss. As FIGS. 8a,b ilustram a deformação de uma membrana flexível em uma lente fluida, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

A presente invenção será descrita com referência aos desenhos que a acompanham. O desenho em que um primeiro elemento aparece é “10 geralmente indicado pelo(s) dígito(s) mais à esquerda no número de : referência correspondente.

DESCRIÇÃO DETALHADA Embora as configurações específicas e disposições sejam debatidas, deve ficar entendido que isto é feito apenas para fins ilustrativos.

Uma pessoa versada na técnica pertinente irá reconhecer que outras configurações e disposições podem ser usadas sem se afastar do espírito e escopo da presente invenção. Será evidente para uma pessoa versada na técnica pertinente que esta invenção também pode ser empregada em uma variedade de outras aplicações.

Note-se que as referências no relatório descritivo à “uma forma de realização”, “uma forma de realização”, “uma forma de realização de exemplo”, etc., indicam que a forma de realização descrita pode incluir um aspecto, estrutura ou característica particular, mas cada forma de realização pode não necessariamente incluir o aspecto, estrutura, ou característica — particular. Além do mais, tais frases não estão necessariamente referindo-se à mesma forma de realização. Além disso, quando um aspecto, estrutura ou característica particular for descrita em conexão com uma forma de realização, deve estar dentro do conhecimento de uma pessoa versada na técnica para efetuar tal aspecto, estrutura ou característica em conexão com outras formas de realização quer ou não explicitamente descritas.

As limitações da tecnologia de lente carregada de fluido anteriormente disponível descrita na seção dos Fundamentos acima podem ser removidas através da construção de uma lente fluida asférica. As lentes 5 —fluidas anteriores sempre foram redondas na forma, visto que não existia nenhum método para construir uma lente fluida asférica. À FIG. 1 ilustra uma lente fluida asférica exemplar 100 de acordo com uma forma de realização da presente invenção. A lente fluida 100 inclui uma superfície frontal rígida 102, uma superfície dorsal flexível 104, e um fluido que enche a cavidade 106 “10 formada entre a superfície frontal 102 e a superfície dorsal 104. A superfície . frontal rígida 102 pode ser fornecida por uma lente ótica rígida 108 produzida de, por exemplo, vidro ou plástico. A superfície dorsal flexível 104 pode ser fornecida, por exemplo, com uma membrana flexível 110 plana esticada sobre a borda da lente ótica rígida 108. A lente fluida assim formada está conectada — através de um canal 112 até um reservatório 114 alinhado ou de outro modo formado com uma membrana elastomérica deformável que contém fluido em excesso. A lente fluida 100 e o reservatório 114 juntos formam uma unidade vedada. Um atuador 116 é operável para apertar ou expandir a membrana deformável dentro do reservatório para transferir o fluido entre o reservatório ll4ealente fluida 100 através do canal 112. O atuador 116 pode ser, por exemplo e sem limitação, um atuador de bulbo, um atuador tipo seringa, ou um atuador de marcação. Nas formas de realização, nenhuma, cada uma, ou tanto a lente ótica rígida 108 quanto a membrana flexível 110 podem ter potência de aumento ótica. O canal 112, que conecta a lente fluida 100 ao — reservatório 114, pode ser alojado, por exemplo, na parte do olho de uma armação de óculos ou partes da têmpora de uma armação dos óculos.

Em toda esta divulgação, o termo “conjunto de lente fluida” será usado para descrever a montagem da lente frontal rígida 108, da membrana flexível 110, e do sistema de transferência de fluido por intervenção.

O termo “lente fluida” será usado para indicar a camada de fluido e as duas superfícies 102 e 104 que contêm o fluido e que formam as superfícies da lente fluida.

Nas lentes fluidas não circulares, a pressão do fluido causa —deflexões diferentes da membrana flexível ao longo dos seus eixos curtos e longos e, assim produz uma deflexão não esférica da membrana.

As lentes fluidas não circulares das formas de realização da presente invenção, portanto, corrigem o astigmatismo criado por esta deflexão.

Em uma forma de realização, a superfície frontal da lente frontal rígida corrige o astigmatismo “10 causado pelo fluido.

Adicional ou alternativamente, uma espessura da - membrana flexível pode ser contornada de modo a efetuar uma deflexão esférica da membrana em resposta às pressões de fluido.

Em uma forma de realização, a membrana flexível inclui uma parte de inserção que é mais flexível do que outras partes da membrana flexível, tal que a transferência do fluido entre a cavidade e o reservatório faz com que a forma da parte de inserção se altere de uma maneira esférica sem substancialmente alterar as partes da membrana flexível diferentes das partes de inserção.

Asferização da lente frontal Uma lente fluida, tal como a lente fluida 100, pode se tornar mediante o fornecimento de uma lente frontal asférica (rígida). Visto que a lente frontal 108 está em contato com o fluido em sua superfície dorsal 102, o impacto da adição de correção asférica na superfície dorsal 102 da lente frontal 108 será atenuado pelo índice de refração do fluido em relação ao índice de refração do material da lente frontal.

De fato, a alteração na — espessura da lente frontal 108 necessária para fornecer uma correção asférica através superfície dorsal 102 pode ser expressa como: dad O Eq 1) nn em que d é a alteração local na espessura da lente frontal requerida para fornecer uma alteração particular na potência óptica nesse ponto, d, é a alteração na espessura que seria necessária se o fluido fosse ar, n, é o índice de refração do material de lente frontal e n5 é o índice de refração do fluido. Por exemplo, se a lente frontal 108 for produzida de policarbonato —de bisfenol A e fluido for óleo de silicona, então n, é 1,59 e nº é 1,54, resultando em d igual a 11,8di. Em outras palavras, uma variação relativamente grande na espessura da lente será requerida para fomecer uma correção asférica, se esta correção for adicionada na superfície dorsal 102 da lente frontal 108.

“10 A espessura da lente pode ser reduzida pela adição de uma - correção asférica em uma superfície frontal 118 da lente frontal 108, a superfície frontal 118 estando em contacto com o ar. A correção asférica na superfície frontal 118 pode estar na forma de correção asférica rotativamente simétrica, tornando a superfície da lente rígida 108 elipsoidal ou hiperboloidal. Neste caso, a superfície pode ser descrita pela Eq. 2, na qual a superfície é elipsoidal se p for positivo, e hiperboloidal se p for negativo: À a an Eq. 2) nt =D) As correções asféricas rotativamente simétricas aplicadas à superfície frontal 118 de lente rígida 108 fornecem pelo menos dois benefícios. As correções asféricas podem ser designadas para minimizar a aberração esférica presente na lente fluida que pode ser especialmente notável para altas potências de aumento esféricas. Adicionalmente, a potência de aumento em excesso da lente fluida pode ser reduzida em altos ângulos de olhar, compatíveis com as necessidades visuais do usuário.

Correção tórica da lente frontal 2” Adicional ou alternativamente, outras correções asféricas podem ser aplicadas à superfície frontal 118 da lente rígida 108. Por exemplo, a superfície 118 pode se tornar toroidal. O astigmatismo assim adicionado à superfície frontal 118 da lente rígida 108 possui pelo menos dois benefícios. O astigmatismo pode ser utilizado para neutralizar o astigmatismo natural do olho, possuído por cerca de 80 % da população que requer correção da visão. O astigmatismo também pode ser utilizado para neutralizar o astigmatismo — gerado na superfície 104 da membrana flexível 110 quando a forma da lente fluida se desvia de um círculo.

As pessoas tendo astigmatismo natural em seus olhos tipicamente usam óculos de correção de astigmatismo para atingir a melhor visão corrigida. Para esta correção ser aplicável, a direção do eixo astigmático “10 dalentedeve ser ortogonal ao eixo astigmático do olho do usuário dos óculos. : Se esta correção astigmática for fornecida pela adição de uma curva tórica à superfície frontal 118 da lente rígida 108, então é desejável produzir lentes rígidas tóricas frontais 108 com o eixo tórico em todos os ângulos possíveis em relação à linha de O a 180º da lente rígida 108. Isto constituiria 180 configurações diferentes, ou skus. Isto é porque a montagem da lente fluida não é rotativamente simétrica, uma vez que inclui o canal 112 ligado a lente fluida 100. Adicionalmente, é desejável substancialmente coincidir a magnitude da correção astigmática adicionada à superfície frontal 118 da lente rígida 108 com a magnitude da correção astigmática requerida pelo usuário. Embora a faixa total de magnitudes de astigmatismo natural seja muito grande (aproximadamente de O a aproximadamente 15 dioptrias, ou mais), é de cerca de 6 dioptrias (D) para 99 % da população que requer correção da visão. Visto que a semelhança entre o astigmatismo natural do olho e o astigmatismo de correção da lente é requerida para ser para a mais próxima 0,25D, cerca de 25 diferentes configurações da superfície frontal são requeridas para cobrir a faixa acima mencionada. Além disso, a conexão do canal 114 com a lente rígida 108 leva a uma diferenciação entre as lentes esquerda e direita, multiplicando o número total de skus por um outro fator de dois. Portanto, 9000 configurações diferentes na superfície frontal 118 da o lente rígida 108 podem ser necessárias para fornecer correção de 99 % da população que necessita de correção da visão.

Em uma forma de realização da presente invenção, é possível reduzir substancialmente o número de skus sobre a lente frontal através da — concepção de uma lente rotativamente simétrica vazia que pode ser moldada ou maquinada em volume elevado. A forma da lente desejada pode então ser cortada para corresponder à forma desejada da lente fluida, e a membrana ligada à borda externa desta forma que foi cortada. Um orifício pode ser perfurado no lado da lente rígida que foi cortada para fornecer uma conexão “10 parao caminho do fluido dentro do canal. Um conector pequeno ou uma - manga pode conectar a extremidade do canal ao orifício.

A aplicação de uma correção tórica à superfície frontal 118 da lente rígida 108 do conjunto de lente fluida também permite a construção de lentes fluidas que não são redondas (por exemplo, ovais ou retangulares) na forma. As lentes fluidas não redondas não têm sido comercializadas por que uma lente fluida não redonda desenvolve erro astigmático quando a lente fluida é insuflada para alcançar uma maior potência de aumento extra. Isto é porque a injeção de fluido dentro de uma lente fluida provoca um aumento na pressão hidrostática que é igual em todas as direções. Esta força faz com que —amembrana flexível (tal como a membrana 110) do conjunto de lente fluida se estique ou forme saliência para fora. Além disso, a força torna a superfície da membrana mais convexa e dá a lente fluida uma maior potência de aumento extra. No caso de uma lente fluida não circular, o comprimento dos meridianos da membrana não é igual em todas as direções. A curvatura da — membrana é, portanto, diferente em diferentes meridianos, sendo mais íngreme no meridiano mais curto e menos íngreme ao longo do meridiano mais longo. Isto leva a uma forma tórica. Em uma forma de realização, é possível neutralizar este astigmatismo induzido por inflação na lente fluida mediante a adição de uma correção astigmática na superfície frontal da lente rígida. Nesta abordagem, quando a lente fluida não for insuflada (isto é, quando ela está na sua potência de aumento adicional mais baixa), a montagem da lente tem astigmatismo correspondente ao astigmatismo adicionado à superfície frontal da lente rígida. Isto é, quando a lente fluida não for insuflada, o astigmatismo adicionado à superfície frontal da lente rígida é descompensado por qualquer astigmatismo induzido por inflação. À adição de astigmatismo na superfície frontal 118 da lente rígida 108 permite um equilíbrio entre o astigmatismo na potência de aumento extra mais baixa e o astigmatismo na potência de aumento extra mais elevada. Este equilíbrio “10 pode ser calculado e otimizado para a faixa total projetada de potências de : aumento da lente fluida. Um tal equilíbrio também pode ser aceitável para o usuário, contanto que o astigmatismo não exceda o limiar de tolerância de astigmatismo do olho humano em qualquer ponto na faixa ou potências de aumento da lente fluida.

Em uma forma de realização exemplar, uma lente fluida é projetada de acordo com os parâmetros mostrados na Tabela 1. A superfície frontal da lente fluida não possui qualquer correção astigmática nesta forma de realização.

Tabela 1: Especificações de uma forma de realização da lente fluida raio de curvatura da superfície frontal da lente rígida, Ra raio de curvatura da superfície dorsal da lente rígida, Rv diâmetro longo da lente fluida, a diâmetro curto da lente fluida, b descentragem, alb 0,972 faixa de operação da lente fluida 1,25D a 3,25D potência de aumento inicial ao longo do eixo longo, DI, 1,25D potência de aumento inicial ao longo do eixo curto, DI, 1,26D astigmatismo no estado inicial da lente fluida 0,001D potência de aumento final ao longo do eixo da lente fluida, DF, 3,25D potência de aumento final ao longo do eixo curto da lente fluida, | 3,37D DF, astigmatismo no estado final da lente fluida 0,12D Na forma de realização da lente fluida descrita na Tabela 1, a lente rígida é produzida de policarbonato de Bisfenol A, a membrana é tereftalato de polietileno biaxialmente orientado (nome comercial MYLAR), e o fluido é um óleo de silicona do índice de refração de 1,54. Neste caso, o grau de divergência da forma redonda é expressa como a descentragem, e a forma se torna progressivamente mais não circular quando diverge de 1,0. Os dados na Tabela 1 mostram que a ligeira divergência de uma forma redonda motivou o desenvolvimento de uma quantidade relativamente baixa de astigmatismo (0,12D) no ponto mais alto da faixa, isto é, 3,25D.

A FIG. 2 mostra a dependência da formação de astigmatismo como uma função da descentragem nesta forma de realização da lente fluida.

A ordenada mostra astigmatismo em dioptrias (D), enquanto que a “10 descentragem (k,) foi traçada no eixo x.

Na FIG. 2, a linha 202 representa a : forma de realização da lente fluida descrita na Tabela 1. A linha 204 mostra os valores de astigmatismo no ponto mais baixo da faixa (1,25D), enquanto que a linha 206 representa o ponto mais alto da faixa (3,25D). É claro que para geometrias notavelmente não circulares (isto é, comercialmente úteis) da lente fluida, por exemplo, k, < 0,85, a inflação relativamente pequena requerida para alcançar o ponto mais baixo da faixa de potência de aumento (1,25D) leva a uma pequena magnitude do astigmatismo.

Este astigmatismo é na maior parte abaixo do nível de percepção do olho humano (tipicamente 0,10 a 0,12D). No entanto, o astigmatismo induzido na extremidade superior da faixa de potência de aumento atinge 0,85D em k, = 0,85, bem acima da faixa de tolerância de astigmatismo pelo olho humano quando empregado próximo das tarefas de visão, que é tipicamente ao redor de 0,50D no olhar fixo direto (isto é, ângulo do olhar fixo de O º e não mais do que 0,75D sobre qualquer parte da lente além do ângulo de olhar fixo de 15º) AFIG.2 demonstra a magnitude do problema associado com as lentes fluidas não circulares.

A FIG. 3 mostra a taxa de desenvolvimento de astigmatismo na forma de realização da lente fluida especificada na Tabela 1 com uma correção de astigmático adicionada (isto é, a correção tórica) de 0,125D na superfície frontal da lente rígida.

A linha 304, que representa os valores de astigmatismo no ponto mais baixo da faixa, alcança 0,125D em uma descentragem de 1,0, de acordo com a intenção do projeto.

A linha 306, que representa os valores de astigmatismo no ponto mais alto da faixa, atinge o valor de 0,50D em uma descentragem de 0,87. Curiosamente, o astigmatismo da lente fluida permanece constante em cerca de 0,12D sobre toda a faixa de potências de aumento em uma descentragem de 0,94. É possível alcançar formas não circulares de descentragem mais baixa mediante o aumento da correção de astigmático da superfície frontal da lente rígida.

O máximo de tal “10 correção não deve exceder a 0,18D, consistente com o conforto visual e : qualidade de imagem esperados pelos usuários na extremidade inferior da faixa de potência de aumento do conjunto de lentes fluidas.

Este resultado mostra que é possível projetar lentes fluidas que são moderadamente não redondas na forma com esta abordagem.

Modificação da membrana flexível Uma lente fluida, tal como a lente fluida 100, pode ser processada asférica por deixar a membrana, tal como a membrana 110, inflar para adotar uma forma asférica (em oposição a esférica). Em uma forma de realização, uma lente fluida asférica utiliza uma membrana de espessura de contorno para formar a lente fluida.

Uma membrana de espessura uniforme utilizada para formar um conjunto de lente fluida circular na forma se infla uniformemente, adquirindo assim uma forma esférica.

A deflexão local da membrana é principalmente controlada pela rigidez local da membrana, e pode ser alterada pelo endurecimento da membrana ou alteração de sua — espessura em toda a superfície.

Uma membrana de espessura de contorno pode, portanto, ser utilizada para formar uma lente fluida asférica.

Por exemplo, se uma forma asférica rotativamente simétrica for requerida, a membrana deve inflar em uma forma elipsoidal ou hiperbólica.

Um tal perfil de inflação pode ser alcançado através da alteração da espessura da membrana em uma forma radialmente simétrica. Qualquer forma superficial pode ser fornecida por um contorno apropriado de espessura em toda a superfície da membrana, como pode ser determinado por uma pessoa de habilidade na técnica.

o A deformação da membrana elástica é fornecida por uma sobreposição de alongamento e curvatura. A rigidez em geral é proporcional ao módulo de elasticidade. Para a parte de alongamento de deformação, também é proporcional à espessura da membrana, a parte de curvatura é proporcional à espessura em cubos. Um método de ajuste da rigidez envolve o “10 ajuste da espessura da membrana ao longo das orientações específicas. À - espessura da membrana pode ser alterada por vários métodos, por exemplo, por um processo de estiramento que é de forma orientacional específico. Outro método é depositar uma camada de um revestimento de espessura variável, tal como através de um processo de deposição de plasma. Como ilustrado nas FIGS. 5a,b e 6a,b, outro método é adesivamente ligar uma segunda tira de membrana de espessura apropriada ao longo de um determinado meridiano da membrana. Tais métodos colocam uma menor limitação sobre a forma dos vidros contendo o mecanismo de lente fluida, visto que qualquer forma pode ser analisada por uma abordagem com base no elemento finito, os eixos eficazes “longos” e “curtos” identificados, e então a variação da espessura aplicada ao longo desses eixos. Alternativamente, uma solução pode ser derivada da rigidez como uma função de coordenadas x, y da membrana, e esta matriz de rigidez pode ser produzida pela deposição de um revestimento relativamente rígido, tal como óxido de silício (SiOx).

23 A concepção de uma membrana flexível com rigidez dependente da localização pode requerer a computação da: resposta mecânica da membrana em uma lente fluida oval, geometria da superfície adquirida pela membrana como um resultado de tal deformação ou estiramento, e a potência ótica de uma lente fluida que inclui uma membrana com a forma resultante, tudo como uma função do volume de fluido injetado na lente.

Além disso, várias computações iterativas podem ser executadas de modo a aproximar tão estritamente quanto possível da forma real da membrana flexível e do estado de desfocagem da imagem da retina produzida por uma talótica Em um exemplo, estas computações complexas foram executadas usando um sistema de software exemplar.

O sistema de software exemplar combinou vários conjuntos de software diferentes, cada uma com uma função diferente, de uma forma tal que cada pedaço de software alimenta o computador com seus resultados no próximo sistema.

Como um exemplo apenas, o seguinte conjunto foi usado nas - computações descritas nas formas de realização exemplares neste documento.

A deformação da membrana de fluido foi modelada sob o software COMSOL Multiphysics, desenvolvido pela COMSOL, Inc. of Burlington, MA.

A saída do modelo COMSOL foi exportada para o software MATLAB, produzido 15º pela The MathWorks, Inc. of Natick, MA, a fim de obter um melhor ajuste polinomial para esta superfície.

Uma segunda ordem polinomial (quadrática) foi utilizada para calcular a melhor combinação de ajuste esfera e cilindro para esta superfície.

Este polinômio foi então importado para o software de modelagem óptica ZEMAX, produzido pela ZEMAX Development Corporation of Bellevue, WA.

A deformação da membrana de fluido foi calculada como uma função de suas coordenadas x, y em COMSOL para uma lente fluida elíptica em que a descentragem foi de 0,8. O diâmetro longo foi 35 mm, enquanto que o diâmetro curto foi de 28 mm.

O modelo foi operado para um quadrante, levando vantagem da simetria quádrupla.

A FIG. 4 ilustra um gradiente de deformação exemplar de uma membrana flexível em uma lente fluida na projeção frontal, como computado sob o pacote de software COMSOL de acordo com estes parâmetros.

Os contornos mostrados na FIG. 4 demonstram que a deformação foi não uniforme em toda a membrana, atingindo um máximo de 0,7 mm (700 mícrons) para uma pressão de 2000

Pascal.

As FIGS. 8a e 8b cada uma representa uma varredura unidimensional da deformação mostrada na FIG. 4. A FIG. 8a representa a deformação ao longo do eixo horizontal, e a FIG. 8b representa a deformação ao longo do eixo vertical.

A estrutura entrelaçada foi feita em modo de movimento circular (extra fina) em três camadas para incluir o modo de curvatura, gerando 5439 elementos no total.

Estes dados foram exportados em MATLAB para o melhor ajuste polinomial de segunda ordem a serem introduzidos em ZEMAX.

Durante a avaliação inicial deste esquema de computação, “10 observou-se que um tamanho de estrutura mais grosseiro forneceu precisão - adequada e fidelidade à superfície gerada pelo tamanho de estrutura mais fina.

Além disso, observou-se que os termos cruzados podem ser desprezados no melhor ajuste polinomial de segunda ordem computado em MATLAB, de modo que a superfície pode ser adequadamente representada como uma —bicônico mais simples com termos quadráticos em x e y, como mostrado nas Eqs. 3 e 4. A Eq. 3 é a equação de Melhor Ajuste utilizada pelo MATLAB para ajustar os dados de deformação exportados do COMSOL. arqueamento Zernike bicônico | de NE z2z(s 7) = oa +Ogã+ yy 1+ (E) -( (x) (Eq. 3) A Eq. 4 é a eq. 3 após ignorar os termos transversais x, y que forneceram um ajuste satisfatório aos dados de deformação.

Esta equação foi utilizada para exportar dados de deformação da superfície em ZEMAX. arqueamento bicônico.

ado atedo — de pda, t+ liofis (x) -fi+ (x) resta) ess (Eq. 4) Esta abordagem computacional e de modelagem foi utilizada para avaliar os conceitos de design diferentes para uma lente fluida não redonda que pode ser ajustada na potência de aumento ao longo de uma faixa - de dioptria de 2,0D. A potência de aumento mais baixa foi assumida de ser Ss 1,25D e potência de aumento mais elevada foi tomado como 3,25D. Uma i outra suposição foi que um máximo de 0,18D de astigmatismo pode ser permitido na potência de aumento mais baixa, enquanto que um máximo de 0,50D de astigmatismo foi admissível na potência de aumento mais elevada.

Em uma forma de realização, a espessura não uniforme da membrana flexível é fornecida de modo a modular e alterar a sua deformação em resposta à injeção de fluido e conseqilente aumento da potência de aumento esférica. Uma membrana flexível de espessura variável pode ser obtida de várias maneiras, como descrito acima. Em uma forma de realização, uma fita ou enchimento é utilizado para alterar a espessura sobre certas partes da superfície da membrana. Tais fitas ou enchimentos podem ser cortados da mesma película de polímero como aquela utilizada para fabricar a membrana flexível, e depois ser ligada à membrana flexível. Por exemplo, as fitas ou enchimentos podem ser ligadas à superfície interna da membrana flexível, em contato com o fluido (por exemplo, óleo), a fim de minimizar a visibilidade das fitasou enchimentos. A ligação destas fitas ou enchimentos na membrana pode ser executada utilizando um adesivo. Em uma forma de realização, o adesivo possui um índice de refração aproximadamente igual ao índice de refração do fluido. Alternativamente, as fitas ou enchimentos podem ser ligadas à membrana flexível por meio de soldadura a laser ou soldadura ultrassônica, ou por outros meios, como devem ser conhecidos daqueles de habilidade na técnica. Uma ou mais de tais fitas ou enchimentos podem ser utilizados para esta finalidade. Em uma forma de realização, as fitas e enchimentos não são utilizados para adicionar espessura à membrana flexível, —massim, diferenças na espessura são partes integrantes de uma única lâmina de membrana flexível. Técnicas para a criação de uma membrana flexível de espessura variável incluem, por exemplo, e sem limitação, moldagem, moldagem por compressão, formação térmica, e ablação por laser.

As FIGS. 5a,b e 6a,b ilustram os projetos exemplares de fitas e “10 enchimentos modelados para deduzir a forma ideal e contornos de modo a - modular a rigidez da membrana. As FIGS. 5a e 5b ilustram as fitas 502, 504 aplicadas ao longo dos eixos x e y, respectivamente, de uma membrana flexível 506. As FIGS. 6a e 6b ilustram os enchimentos 602, 604 aplicados ao longo dos eixos x e y, respectivamente, de uma membrana flexível 606.

A Tabela 2 mostra os resultados da análise dos projetos exemplares mostrados nas FIGS. 5a,b e 6a,b, comparando a aplicação de uma fita ou um enchimento (referidos na Tabela 2 como um pedaço de reforço) ao longo de eixos x e y. No modelo exemplar usado na Tabela 2, a espessura do pedaço de reforço (por exemplo, fita ou enchimento) foi a mesma que aquela —daprópriamembrana flexível. Isto é, a espessura foi duplicada onde o reforço foi aplicado. A análise final foi executada sob o software ZEMAX que foi usado para computar o astigmatismo ao longo da faixa inteira de potências de aumento esféricas, assim como o tamanho do ponto de imagem ao longo de eixos x e y. Nesta análise, a descentragem como foi assumida de ser 0,864, a — ótica sendo 35 mm junto ao eixo longo (eixo x) e 30,25 mm junto ao eixo curto (eixo y). A potência de aumento ótica mais baixa é de 1,25D ea potência de aumento ótica mais elevada é de 3,25D. A superfície frontal da lente rígida foi fornecida com uma correção tórica tal que o astigmatismo líquido na potência de aumento mais baixa (1.25D) é de 0,18D em todos os casos.

O tamanho do ponto ao longo do eixo x é quando focado para x; o tamanho do ponto ao longo do eixo y é quando focado para y.

Tabela 2: Modelagem do pedaço de reforço na membrana flexível em uma lente fluida elíptica pedaço de reforço astigmatismo — em | tamanho do ponto | tamanho do ponto 3,25D ao longo do eixo x, | ao longo do eixo y, mícrons mícrons 0,73D enchimento ao longo | 0,61D 13,2 do eixo x (Fig 5a) enchimento ao longo | 1,02D 10,6 16,9 do eixo y (Fig 5b) fita ao longo do eixo x | 0,51D 9,7 12,5 S (Fig 4a) fita ao longo do eixo y | 1,04D 10,4 17,0 : (Fig 5b)

Logo depois, o efeito do reforço de aumento foi examinado como uma função de descentragem.

A Tabela 3 mostra a taxa de formação de astigmatismo quando a espessura do meio de reforço foi aumentada em um modelo exemplar.

Nesta análise exemplar, a descentragem foi assumida de ser 0,864, com o diâmetro longo sendo 35,0 mm.

As potências de aumento esféricas mais baixas e mais elevadas foram assumidas de serem 1,25D e 3,25D, respectivamente, com a faixa de ajuste sendo 2,0D.

Foi também assumido que a superfície frontal da ótica rígida foi fornecida com correção tórica ao longo do eixo apropriado, de modo que o astigmatismo líquido na potência de aumento mais baixa é mantido a 0,18D.

O astigmatismo na potência de aumento esférico mais elevado foi calculado em ZEMAX, juntamente com o tamanho do ponto da imagem.

A membrana de base foi assumida ser de espessura unitária, de modo que um pedaço de reforço de espessura 1X duplica a espessura da membrana onde foi aplicado.

Espera-se que o tamanho do ponto da imagem seja correlacionado com a função de dispersão do ponto da imagem da retina, uma medida crítica da friabilidade e claridade da imagem da retina, e uma medida da qualidade de imagem percebida pelo usuário.

No exemplo mostrado na Tabela 3, houve uma melhora na qualidade da imagem quando a espessura do reforço foi aumentada na lente fluida. Tabela 3: Alteração do astigmatismo como uma função da espessura de reforço pedaço de reforço | astigmatismo máx. tamanho do ponto tamanho do ponto em 3,25D ao longo do eixo x, | ao longo do eixo y, mícrons mícrons 0,73D Enchimento 1X 0,61D Enchimento 2X 0,37D Enchimento 3X |Uogao a go | 0,51D 0,35D ] 0,17D ES Observou-se neste exemplo que o reforço 3X permitiu o uso de uma ótica não circular para a descentragem de 0,80 enquanto se mantém dentro dos limites do astigmatismo especificado para as potências de aumento esféricas mais baixas e mais elevadas (sph) (por exemplo, 0,18 D em 1,25 sph e 0,50D em 3,25D sph). Este nível de descentagem é adequado para a maioria — dos projetos de lente, visto que fornece um diâmetro eixo longo de 40 mm para um diâmetro do eixo curto de 32 mm. Outras divergências da forma redonda (por exemplo, uma descentragem de 0,7) podem ser alcançadas através do aumento de reforço adicional, por exemplo, mediante o uso de uma enchimento ou uma fita que é 4X-6X de espessura.

Deve ser observado que a análise e os resultados apresentados acima remeteram a uma situação paraxial exemplar assumindo um tamanho da pupila de 4,0 mm. Em outras palavras, foi aplicável no centro da ótica sobre um ângulo de campo moderado, menor do que 10 graus. Esta análise pode ser repetida em ângulos diferentes de olhar fixo para a ótica inteira. Uma tal computação ainda otimizaria a forma da membrana, uma vez que seria possível prescrever os esquemas de reforço que fornecem a melhor correção para a ótica inteira, em vez de fornecer a melhor correção no centro ótico. Na execução desta otimização global, pode ser reconhecido que os segmentos óticos longe do centro não são tão importantes na determinação da satisfação visual geral como o centro da ótica, visto que a maioria das tarefas de visualização requer olhar fixo direto com os movimentos dos olhos controlados que suplementam os movimentos da cabeça para a maior parte da — experiência de visão próxima ao confortável. Outras ópticas moldadas, tais como a ótica em forma retangular ou quadrada, também podem ser adaptadas para este método. À forma da membrana deformada pode ser descrita, por exemplo, como uma coleção de pontos tais como uma nuvem de pontos, ou uma coleção de “10 ranhuras utilizadas para ajustar os pontos. Neste caso, a frente de onda dos - raios transmitidos através da lente líquida (incluindo a membrana deformada) é computada, e uma correção adaptativa pode ser aplicada na frente de onda para maximizar a qualidade da imagem da retina. A qualidade da imagem da retina pode ser medida por um das várias métricas comumente usadas de 15º qualidade de imagem, tais como a relação Strehl ou a desfocagem equivalente.

Inserção da lente fluida Em uma forma de realização do projeto tipo inserção, a forma não redonda da lente fluida inclui uma seção circular ou elíptica centrada no — local da pupila do usuário. Em uma tal forma de realização, após a colocação sobre os óculos, o centro da pupila se coloca em alinhamento com o centro da inserção. Com uma inserção circular, a região ativa pode ser pequena dependendo da armação da lente, porque o diâmetro vertical da forma circular deve se ajustar dentro do diâmetro vertical da armação. Se a região ativa da membrana flexível for muito pequena, ela pode ser inadequada para um usuário visto que o movimento do olho de um usuário pode necessitar de uma faixa maior de visualização lado-a-lado de cima-para-baixo. Por exemplo, um usuário médio necessita uma largura área activa de cerca de 30 a 35 mm para o movimento confortável dos olhos lado-a-lado. Uma parte de inserção elíptica leva em conta uma tal largura de área ativa, mesmo quando a dimensão vertical da inserção for pequena em comparação com a largura de área ativa.

As FIGS. 7a,b ilustram uma inserção elíptica exemplar 702 em um conjunto de lente fluida 704. A ótica de inserção 702 é aqui referida como a região ótica ativa.

A região ótica ativa é projetada para inflar para liberar a faixa de potência de aumento desejada.

As especificações de astigmatismo na extremidade baixa e alta da faixa de potência aplicam-se apenas à região ativa.

A região ativa pode ser desenvolvida pelo contorno da espessura da membrana sendo substancialmente mais fina do que na região ótica 7 10 circundante.

Por exemplo, como mostrado na inserção elíptica exemplar 702 : da FIG. 7b, observou-se que para uma região ativa de 25 mm x 35 mm, uma descentragem de 0,80 satisfaz as especificações óticas mencionadas acima ao longo de uma faixa de potência de aumento de 1,50D, de 1,25D a 2,75D.

Uma relação de espessura da membrana de 2X a 10X pode ser utilizada para fornecer esta segmentação da área ótica total.

Em uma forma de realização, a relação de espessura da membrana é de 3X a 7X.

Quanto menor for a relação de espessura, tanto mais deflexão é experimentada pela zona externa.

Isto leva a um nível mais elevado de astigmatismo na zona ativa.

Para um tal projeto ser esteticamente aceitável, a margem da região ótica ativa pode ser suavemente misturada, de modo que as distorções de sobressalto de imagem ou imagem perceptível são evitadas.

Verificou-se que as principais causas do desconforto visual associado com esta margem são: (1) descontinuidade do efeito prismático, (2) descontinuidade de ampliação, e (3) alto astigmatismo localizado, causado pela descontinuidade da potência de aumento.

Estes também são os principais fatores que contribuem para a visibilidade desta margem, potencialmente levando a um resultado esteticamente inaceitável.

Estes problemas podem ser minimizados mediante o fornecimento de uma zona de transição.

Em uma forma de realização, a zona de transição é de aproximadamente 1 a 5 mm de largura.

Em uma forma de realização adicional, a zona de transição é de aproximadamente 2 a 3 mm de largura.

A largura da zona de transição pode ser determinada pelo gradiente na potência de aumento dentro desta zona, visto que o desempenho visual desta zona pode ser aceitável, por exemplo, apenas por um gradiente de potência de aumento de 0,50D/mm ou menos, levando a um valor máximo de astigmatismo de 0,50D nesta zona.

Em um tal exemplo, uma faixa de potência de 1,50D requer uma zona de transição de 3,0 mm de largura.

Conclusão “10 Embora várias formas de realização da presente invenção : foram descritas acima, deve ficar entendido que elas foram apresentadas apenas por meio de exemplo, e não de limitação.

Será evidente para as pessoas versadas na técnica pertinente que várias alterações na forma e no detalhe podem ser feitas sem se afastar do espírito e escopo da invenção.

Assim, a amplitude e escopo da presente invenção não devem ser limitados por qualquer uma das formas de realização exemplares acima descritas, mas devem ser definidos apenas de acordo com as reivindicações que se seguem e seus equivalentes.

Além disso, o propósito do Resumo precedente é permitir a U.S.

Patente Tredemark Office e o público em geral, e especialmente os cientistas, engenheiros e profissionais da técnica que não estão familiarizados com a patente ou termos legais ou fraseologia, determinar rapidamente a partir de uma inspeção rápida a natureza e essência da divulgação técnica do pedido.

O Resumo não se destina a ser limitativo do escopo da presente — invenção de qualquer forma.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Conjunto de lente fluida, caracterizado pelo fato de que compreende: uma lente rígida não redonda tendo uma superfície posterior e uma superfície frontal asférica; uma membrana flexível acoplada à superfície posterior da lente rígida não redonda, tal que uma cavidade é formada entre uma superfície frontal da membrana flexível e a superfície posterior da lente rígida; e um reservatório em comunicação fluida com a cavidade entre a “10 superfície frontal da membrana flexível e a superfície posterior da lente rígida : não redonda, tal que um fluido é transferível entre o reservatório e a cavidade para alterar a potência óptica do conjunto de lente fluida, em que a superfície frontal asférica pelo menos parcialmente reduz um erro óptico causado pelo fluido localizado na cavidade.

2. Conjunto de lente fluida de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície posterior da lente rígida não redonda é esférica.

3. Conjunto de lente fluida de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma transferência de fluido entre o reservatório eacavidade faz com que a membrana flexível altere a forma asfericamente.

4. Conjunto de lente fluida de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a superfície frontal asférica da lente rígida substancialmente se contrapõe à superfície asférica da membrana flexível.

5. Conjunto de lente fluida de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a membrana flexível é uniforme na espessura.

6. Conjunto de lente fluida de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a membrana flexível não é uniforme na espessura.

7. Conjunto de lente fluida de acordo com a reivindicação 6,

caracterizado pelo fato de que a espessura da membrana flexível é contornada de modo que induz a membrana flexível alterar a forma esférica quando o fluido é transferido entre o reservatório e a cavidade.

8. Conjunto de lente fluida de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um astigmatismo introduzido pela superfície frontal asférica está dentro de um nível de tolerância de um visor.

9, Conjunto de lente fluida de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície frontal da lente rígida é tórica.

10. Conjunto de lente fluida, caracterizado pelo fato de que "10 compreende: : uma lente rígida não redonda tendo uma superfície posterior e uma superfície frontal; uma membrana flexível acoplada à superfície posterior da lente rígida não redonda que forma uma cavidade entre uma superfície frontal da membrana flexível e a superfície posterior da lente rígida, em que a membrana flexível não é uniforme na espessura; e um reservatório em comunicação fluida com a cavidade entre a superfície frontal da membrana flexível e a superfície posterior da lente rígida não redonda, tal que um fluido é transferível entre o reservatório e a cavidade.

11. Conjunto de lente fluida de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a espessura da membrana flexível é contornada de modo que induz a membrana flexível alterar a forma esférica quando o fluido é transferido entre o reservatório e a cavidade.

12. Conjunto de lente fluida de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que uma variação de espessura da membrana flexível segue um meridiano da membrana.

13. Conjunto de lente fluida de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a membrana flexível compreende: uma primeira membrana de espessura uniforme; e uma segunda membrana de espessura uniforme, em que a segunda membrana é menor do que a primeira membrana e está ligada à membrana primeira membrana ao longo de um meridiano da primeira membrana.

14. Conjunto de lente fluida de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a membrana flexível consiste de uma lâmina moldada única.

15. Conjunto de lente fluida de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a transição entre uma espessura mínima e uma * 10 espessuramáxima da membrana flexível é lisa.

. 16. Conjunto de lente fluida de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que uma espessura máxima da membrana flexível é pelo menos duas vezes a espessura mínima da membrana flexível.

17. Conjunto de lente fluida de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a espessura máxima da membrana flexível é pelo menos três vezes a espessura mínima.

18. Conjunto de lente fluida de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a não uniformidade da membrana flexível fornece uma faixa de ajuste para o conjunto de lente fluida de aproximadamente 2,0 dioptrias.

19. Conjunto de lente fluida de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a superfície frontal da lente rígida não redonda é asférica.

20. Conjunto de lente fluida, caracterizado pelo fato de que compreende: uma lente rígida não redonda tendo uma superfície posterior e uma superfície frontal; uma membrana flexível acoplada à superfície posterior da lente rígida não redonda que forma uma cavidade entre a uma superfície frontal da membrana flexível e a superfície posterior da lente rígida, em que a membrana flexível está configurada para alterar a forma em uma parte elíptica da membrana flexível de modo diferente a partir de uma parte da membrana flexível fora da parte elíptica quando o fluido for transferido entre o — reservatório e a cavidade, a parte elíptica da membrana flexível sendo menor do que a membrana flexível inteira; e um reservatório em comunicação fluida com a cavidade entre a superfície frontal da membrana flexível e a superfície posterior da lente rígida não redonda, tal que um fluido é transferível entre o reservatório e a cavidade. PIO

21. Conjunto de lente fluida de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que uma espessura da parte elíptica da membrana flexível é menor do que uma espessura da membrana flexível fora da parte elíptica.

22. Conjunto de lente fluida de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato dé que a superfície frontal da lente rígida não redonda é asférica.

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MC MN EO pa O Co o O Aquas NI; AD s Su OO sl FIG. 5a FIG. 5b 606 : 604 X & AR 606 - E ” 7 FIG. 6a FIG. 69 lente frontal FJDÕÓÕÓ ===. ZM, ; ã: . 2 o” . ÃZ “. = membrana da lente FIG. 7a área activa FIG. 7b

8 É fo mo Bd donde gemia pdoe E A E a o : E ái : á Á i - i i : i : : j Í " 2 i H : H : i i i 2a Éden cs Loc br ode o : : á i : * i i E Í ; : À : i i : i o é : á ; E: H : $ 8 2 posts desde edema de E nieceer pensa direrrraA oQNHIo esddÇ: fes OG od 0004 0006 0008 OO 002 0074 0016 DOTE — OO2 FIG. 8a o 8 b v . E : : À : : : Ô = : : : : : : 2 : : : : : Ss á i : X : : o c i : i : 2 : ; : H ; : n x : x : : Ss $ ; : É : v : : : : : : o : : : : : o 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 FIG. 8b