CN104049385A - 采用光子元件的眼科装置 - Google Patents

Abstract

本发明描述了具有介质插件的眼科装置，该介质插件在其上或其内具有光子元件。在一些实施例中，可形成各种无源眼科装置。还可形成用于根据基于光子的投影系统的有源眼科装置的方法和装置。

Description

采用光子元件的眼科装置

技术领域

本发明描述了在其上或其内具有光子发射器的眼科装置。

背景技术

传统上，眼科装置，如接触镜片、眼内透镜或泪点塞包括具有矫正、美容或治疗特性的生物相容性装置。例如，接触镜片可提供以下中的一种或多种：视力矫正功能性、美容增强作用和治疗效果。每种功能由镜片的物理特性提供。将折射性质结合到镜片中的设计可提供视力矫正功能。结合到镜片中的颜料可提供美容增强作用。结合到镜片中的活性剂可提供治疗功能性。无需使镜片处于通电状态即可实现此类物理特性。泪点塞传统上为无源装置。

最近已描述了基于通电或非通电眼科插件的新型眼科装置。这些装置可使用通电功能以向有源光学部件提供电力。

最近，已经证实了纳米级光子元件可用于从所述元件阵列投影光子。在光子投影的近场和远场透视中，均可获得图像。

因将纳米级光子元件或此类元件的阵列结合到眼科装置中来限定所述眼科装置是有用的。

发明内容

因此，本发明包括具有光子发射器的封装介质插件，该光子发射器可被包括在通电眼科装置中，并且在一些实施例中，具体地被包括在接触镜片中。光子发射器可提供光图案或来自光图案的动态图像，该光子发射器可被用来以光图案的形式通过眼科装置传递信息或数据到使用者的视网膜。在一些实施例中，提供了具有投影系统的通电眼科装置，该投影系统包括光子发射器的阵列，在该光子发射器的阵列中，图像由对应的光调制元件阵列过滤并通过电光学镜片系统投影。

因此本发明包括含有光子发射器的眼科装置的公开内容。眼科装置可还包括向光子发射器提供光的光源。新型眼科装置可还包括电子部件，该电子部件对到光源的呈电势形式的能量进行控制和传递。电子部件可从通电元件接收能量。在一些实施例中，这些部件可全部组装在眼科装置中，该眼科装置具有与其在使用者的眼睛表面与眼睛相应的眼睑之间所占位置一致的尺寸和形状。

在一些实施例中，此类装置的光子发射器可在半导体材料中形成，该半导体材料可包括硅或由硅制成。光子发射器的设计可具有许多对其功能有用的方面。例如，电阻加热元件并入其结构中可允许有影响通过其中的光的相位特性的光子发射器元件。其它设计元素，如相对于将光子提供给系统的光管的光子发射器的部分的长度和分离可为重要的。

向光子发射器和由这些光子发射器的组合形成的系统提供光的光源可为不同类型。一些实施例可由用于光源的发光二极管构成。其它实施例可包括固态激光器元件作为至少部分光源。在一些实施例中，光源可由多个光源的组合构成。该组合可具有LED和激光源或每个类型的各个光源，其中各个光源可具有不同波长特性。例如，二极管型或激光型的固态发光元件可为至少以下颜色选择中的一种：红色、橙色、黄色、绿色、或蓝色，仅以这些作为例子。在一些实施例中，光源可在加工流程中在与光子发射器相同基片中或基片上形成，该加工流程可在一个流程中加工光源、电子部件和光学部件。在其它实施例中，独立的光源部件可附接到包括光子发射器的系统。

眼科装置可包括在光离开眼科装置之前对从光子发射器发射的光强起作用的元件和元件系统。在一些实施例中，每个光子发射器可包括像素元件，并且每个像素元件还可具有光调制元件。这些光调制元件的组合可被认为是光调制系统。当每个光调制元件与光子发射器或光子发射器的重复组合配对时，该系统可被认为是基于像素的光调制系统。

光调制元件可通过插入将光过滤到光子发射器产生的光路中的材料起作用。在一些实施例中，此功能可使用基于介电湿润(EWOD)的现象执行，其中装置内的表面区域可被构造成具有新生表面自由能。接着EWOD装置还可具有与定义新生表面自由能的表面区域相互作用不同的不混溶液体或流体的组合。在横跨表面区域的电势的受控应用在改变其表面自由能或其有效表面自由能中是有用的，并且因此不同地与不混溶液体的组合相互作用。如果至少一种流体吸收或散射从光子发射器发射的光，而其它的不能，通过改变在或不在光路中的液体，可获得光强的控制和调制，这可被称为光调制。

眼科装置可通过将投影系统连同通电元件、控制电路、通信电路以及数据处理电路结合到单个实体中而形成。投影系统可由包括至少光子发射器元件、光源、光调制元件和镜片元件的子系统构成。投影系统还可由包括光子发射器元件和相关联的基于像素的光调制元件的组合的子系统构成。

结合投影系统的眼科装置可以各种形式显示数据或信息。显示可投影基于文本的信息。相似地，显示可投影图像。图像可为由经投影的图像数据的多个像素构成的数字图像的形式。图像可被显示为单色显示或可替代地具有各种程度的颜色。通过改变时标上的显示，投影系统可以各种格式的视频形式显示数据。

包括光子发射器的系统的眼科显示器的示例性显示器可并入镜片作为眼科装置的部件。这些镜片可对由光子发射器的系统形成的图像起作用，并以各种方式聚焦图像到使用者的视网膜上。由光子发射器的阵列产生的远场图像或由光子发射器的阵列产生的近场图像可被镜片系统聚焦。在一些实施例中，镜片系统可包括多个镜片子系统。在一些实施例中，镜片子系统可具有如下元件，所述元件具有定焦特性或固定焦距。在其它实施例中，镜片子系统可包括至少第一可变焦距镜片。此类可变焦距镜片的例子可包括基于弯月面的镜片，该基于弯月面的镜片也可利用EWOD效果起作用。复杂的可变焦距镜片也可由多个电极区域形成，该多个电极区域可有用地从焦距透视和平移透视来移动镜片的焦点特征，平移透视可有效地改变图像投影的位置。在一些情况下，图像可由系统通过使用者的眼睛投影到使用者的视网膜上。当投影到使用者的视网膜上时，由成像光子元件的量值形成的图像的尺寸可小于一平方厘米尺寸。在其它实施例中，其尺寸可小于或大约等于一平方毫米尺寸。

附图说明

图1示出了用于通电眼科装置的介质插件的示例性实施例和通电眼科装置的示例性实施例。

图2示出了具有各种结构的示例性接触镜片，这些结构包括并入的环形多件插件，该插件可用于实现文中技术的多个方面。

图3示出了图2中所示接触镜片的示例性替代实施例，其中插件包括光学区中的材料。

图4示出了示例性光子发射器结构，其与其它现有技术中描述的结构相符，该结构可被用于实现文中技术的多个方面。

图5示出了具有光源的光子发射器的阵列结构和将光源耦合到阵列的装置。

图6示出了在示例性眼科装置的光学区的一部分内包括光子发射器的阵列的示例性装置。

图7示出了示例性光调制元件结构，其可用于实现文中技术的多个方面。

图8示出了可供选择的示例性光调制元件结构，其可用于实现文中技术的多个方面。

图9示出了用于投影系统和镜片系统的示例性通电眼科装置，该投影系统包括光子阵列、光相位或强度调制阵列，其可用于实现文中技术的多个方面。

具体实施方式

本发明涉及具有光子发射器的眼科装置，该光子发射器可在眼睛环境中投影光图案。以下部分将详细说明本发明的实施例。对优选实施例和替代实施例的描述均仅为示例性实施例，并且应当理解，对于本领域的技术人员而言其变型、修改和更改均可以是显而易见的。因此，应当理解，所述示例性实施例不对本发明的范围构成限制。

术语

在涉及本发明的该说明书和权利要求中，所使用的各个术语定义如下：

介电湿润或EWOD：如本文所用，在出现不混溶流体或液体的组合，或具有限定的表面自由能和电势场的表面区域时，是指一类装置或一类装置的部分。通常，电势场将改变表面区域的表面自由能，这可改变不混溶流体与表面区域的相互作用。

通电的：如本文所用，是指能够提供电流或能够在其内储存电能的状态。

能量：如本文所用，是指使物理系统做功的能力。本发明中的多种用途可涉及在做功的过程中能够执行电动作的所述能力。

能量源：如本文所用，是指在通电状态能够提供能量或放置逻辑或电子装置的装置或层。

能量采集器：如文中所用，是指能够从环境中提取能量并将其转换成电能的装置。

功能化的：如本文所用，是指使层或装置能够执行包括例如通电、激活或控制的功能。

渗漏：如文中所用，是指不需要的能量损耗。

镜片或眼科装置：如本文所用，是指位于眼睛内或眼睛上的任何装置。这些装置可提供光学矫正，可以是美容的，或可提供与眼睛无关的功能。例如，术语镜片可指用于矫正或改进视力或提升眼部机体的美观效果(例如，虹膜颜色)而不影响视力的接触镜片、眼内透镜、光学插件或其它类似的装置。作为另外一种选择，镜片可提供非光学功能，如，例如监测葡萄糖或服用药物。在一些实施例中，本发明优选的镜片是由有机硅弹性体或水凝胶制成的软性接触镜片，水凝胶包括但不限于有机硅水凝胶和含氟水凝胶。

镜片形成混合物或反应性混合物或反应性单体混合物(RMM)：如本文所用，是指可固化和交联、或可交联以形成眼科镜片的单体或预聚物材料。各种实施例可包括镜片形成混合物，其中镜片混合物具有一种或多种添加剂例如UV阻滞剂、着色剂、光引发剂或催化剂，以及眼科镜片(如接触镜片或眼内透镜)可能需要的其它添加剂。

镜片形成表面：如文中所用，是指用于模塑镜片的表面。在一些实施例中，任何此类表面可以具有光学质量表面光洁度，这表示它足够光滑，并且成型为使得镜片表面具有合格的光学特性，该镜片表面通过与模具表面接触的镜片形成材料的聚合作用而成型。另外，在一些实施例中，镜面形成表面可具有赋予镜片表面期望的光学特性所必需的几何形状，包括但不限于，球面、非球面和柱面度数、波前像差矫正、角膜形貌特征矫正等、以及它们的任何组合。

如文中所用的光调整元件是指调制从一侧透射到另一侧的光强的装置或装置的部分。本文实施例中理想的光调制元件在一种状态中透射所有光，并且在另一种状态中不透射光。实际的元件可大致实现理想的方面。

锂离子电池：如本文所用，是指锂离子在其中运动穿过电池以产生电能的电化学电池。这种通常称之为电池组(battery)的电化学电池可以其典型形式再通电或再充电。

介质插件：如本文所用，是指将包括在通电眼科装置中的封装插件。通电元件和电路可被结合在介质插件中。介质插件限定了通电眼科装置的主要用途。例如，在通电眼科装置允许使用者调节光功率的实施例中，介质插件可包括控制光学区中的液体弯月面部分的通电元件。作为另外一种选择，介质插件可以是环形的，以使得光学区无材料。在此类实施例中，镜片的通电功能可不是光学性能，但是例如可监测葡萄糖或服用药物。

模具：如本文所用，是指可利用未固化的制剂来形成镜片的刚性或半刚性物体。一些优选的模具包括形成前曲面模具部件和后曲面模具部件的两个模具部件。

操作模式：如本文所用，是指高汲取电流状态，其中电路上的电流允许装置执行其主要通电功能。

光学区：如本文所用，是指眼科镜片的佩戴者通过其进行观看的眼科镜片的区域。

光子发射器：如本文所用，是指可接收入射光并透射此光进入自由空间的装置或装置部分。光通常可在入射到发射器的方向不同的改变的方向上前进。发射器通常可包括天线结构以透射光。

基于像素的光调制系统：如本文所用，是指单独作用的光调制元件的组合，其中光调制系统的每个单独作用部分可被当作是像素或画面元素。

功率：如本文所用，是指每单位时间内所做的功或所传递的能量。

可再充电或可再通电：如本文所用，是指恢复到具有更大做功能力的状态的性能。本发明中的许多使用可涉及能够在一定的恢复周期内使电流以一定速率流动的恢复能力。

再通电或再充电：如本文所用，是指恢复到具有更高做功能力的状态。本发明内的许多使用可涉及装置恢复使电流在某一再设定的时间段内以某一速率流动的性能。

参照：如本文所用，是指产生适用于其它电路中理想的、固定的和稳定的电压或电流输出的电路。参照可来源于能带隙，可补偿温度、供给和工艺变化，并且可特别为专用集成电路(ASIC)剪裁。

从模具脱离：如本文所用，是指镜片完全从模具分离或只是松散地附着使得其可通过药签轻柔地搅拌或推动而移除。

复位功能：如本文所用，是指自触发算法机制以将电路设定为具体预定状态，该状态包括例如逻辑状态或通电状态。例如，复位功能可包括通电复位电路，其可结合切换机构工作以确保芯片适当呈现，在初始连接到电源上和存储模式的唤醒时。

休眠模式或待机模式：如本文所用，是指通电装置的低汲取电流状态，在切换机构已关闭后，其允许在不需要操作模式时保存能量。

堆叠的：如本文所用，是指将至少两个部件层紧邻彼此放置，使得其中一层的一个表面的至少一部分接触第二层的第一表面。在一些实施例中，不论是用于粘附还是用于其它功能的膜均可驻留在通过所述膜彼此接触的这两层之间。

堆叠的集成部件装置或SIC装置：如本文所用，是指包装技术的产品，其通过在彼此上堆叠每层的至少一部分而将基片的薄层装配到操作集成装置中，该基片的薄层可包含电子和机电装置。所述层可包括各种类型、材料、形状和尺寸的组成装置。此外，所述层可由各种装置生产技术制成以匹配和呈现各种轮廓。

储存模式：如本文所用，是指包括电子部件的系统的状态，其中电源供应或被要求供应最小设计负载电流。该术语不可与待机模式互换。

基片插件：如本文所用，是指能够支撑眼科镜片内能量源的可成形的基片或刚性的基片。在一些例子中，基片插件也支撑一个或多个部件。

切换机构：如本文所用，是指与提供各种水平电阻的电路集成的部件，该电阻可对外部刺激作出响应，该部件与眼科装置无关。

通电眼科装置

参见图1，示出了用于通电眼科装置的介质插件100和对应的通电眼科装置150的示例性实施例。介质插件100可包括光学区120，该光学区可用于或可不用于提供视力矫正。在眼科装置的通电功能与视力无关的情况下，介质插件100的光学区120可无材料。在一些实施例中，介质插件100可包括不在光学区120中的部分，该光学区120包括与通电元件110和电子部件105结合的基片115。可有许多实施例涉及在眼科装置中包括光子发射器。

在一些实施例中，电源110和负载105可附接到基片115例如电源110可为电池组，例如负载105可为半导体芯片。导电迹线125和130可使电子部件105和通电元件110电互连。介质插件100可完全封装以保护和容纳通电元件、迹线和电子部件。在一些实施例中，封装材料可为半可渗透的例如以防止特定物质，如水进入介质插件100并允许特定物质，如环境气体或通电元件间反应的副产物渗透或从介质插件100逸出。

在一些实施例中，介质插件100可包括在眼科装置150中，其可包含聚合物生物相容性材料。眼科装置150可包括刚性中心、柔性裙边设计，其中中心刚性光学元件包括介质插件100。在一些具体实施例中，介质插件100可与大气和相应的前面和后面表面上的角膜表面直接接触，或可替换地，介质插件100可封装在眼科装置150中。眼科镜片150的周边155可为柔性裙边材料，其包括例如水凝胶材料。

介质插件100和眼科装置150的基础结构可提供用于许多涉及使用光子发射器的光投影的实施例的环境，其可结合有源或非有源镜片装置，并且在一些实施例中，结合光强调制阵列。这些实施例中的一些可涉及与光学投影部件无关的眼科装置的部分的完全无源功能。其它实施例可涉及具有有源功能的眼科装置，该有源功能可补充或增补光子投影部件的功能。例如，装置的非投影部分可提供视力矫正或装置的有源“屏蔽”，使得其对入射光的透射率减小。

参见图2，示例性多件插件条目200的示图可以剖视图示出。该类型的插件是具有围绕中心光学区材料环的环形插件，中心光学区无材料。在图2中，眼科装置220可具有横截面表示230，其表示穿过线210表示的位置的横截面。在示例性实施例中，插件在眼科装置光学区外侧的区域可包括通电元件并控制电子器件以支持各种有源元件。这些有源元件通常可包括传感器和各类型的通信元件。作为另外一种选择，在本文的发明技术的一些实施例中可提供用于基于光子投影元件的投影元件的控制和通电功能。同样，在装置的光学区外侧可有放置在插件上的印刷图案，该插件示为条目221且在横截面中为条目231。

在一些实施例中，需要在眼睛环境中取向眼科镜片。条目250和260可表示稳定区结构，稳定区结构可有助于根据使用者的眼睛取向形成的眼科镜片。此外，在一些实施例中，根据多件环形插件使用取向结构可允许其相对于模塑稳定结构的取向，这对于投影元件和不具有动态焦点和中央控制的镜片系统的布置特别重要。

参见图3，图2中示例性多件插件条目300的变型可以剖视图示出。在图3中，眼科装置320可具有横截面表示330，其表示穿过线310表示的位置的横截面。在示例性实施例中，眼科装置320的光学区可包括在可发现有源焦点调节镜片系统如基于液体弯月面的镜片系统335处的部分。同样，装置的光学区外侧可为插件在336包含通电元件及控制和激活部件的部分。因为与图2中实施例类似的动力，如条目350和条目360所示，可有包括在眼科装置中的对齐结构或稳定区，并且可有印刷在如结构331的插件上的图案。

光子投影元件

参见图4，其示出条目400光子发射器。可有多种方式定义与光子应用一起使用的发射器(还可当作辐射器)元件。在400中，条目410表示与现有技术中描述的一些定义一致的简单光子发射器元件。用于系统的光子源可为与辐射器元件的耦合部分430平行延伸的光管420。传播通过光管420的光子可通过称为短暂耦合的过程耦合到耦合部分430；在光管附近区域到周边的指数衰减现象。耦合允许光子从光管传播到辐射器元件。耦合度和因此进入辐射器元件的光子数，其为一类型的强度，可通过许多现象调制，如使用的材料、环境条件、且更重要的系统的结构设计。条目430的平行部分的长度和该区域和光管435之间的间隙可控制耦合的效率，并可用来调节光子发射器集合中的光子发射器标称相对强度。在条目410中，光将通过元件的光引导部件430前进，直到其到达在衍射光栅中成形的辐射器部分。可利用许多效果来增加光通过光子发射器的效率，如例如发射表面的构造角度和其形状以及间隙尺寸。理想地，尽可能多的光将在440处在一个方向上发射，例如“出页面”的方向。

在450处，可发现更精密的光子发射器。加热机构可结合到发射器单元中。其可由内置在光子发射器中的电阻加热器构成。在发射器是由半导体材料如硅构成的实施例中，电阻器可在相同层形成，该层可掺杂以改变电阻率特性。通过从触点480流出电流通过电阻臂470，且通过发射器主体430的部分，再返回通过电阻臂471的另一部分，以及通过触点460，光子发射器可具有不同加热的光路部分。光管(如条目430中光管)的热效果可改变传播通过其中的光相位特性。因此，条目450的光子发射器可具有基于源光管420中的强度从其发射的一定的光强，和基于发射器装置的耦合区域接近度以及耦合区域尺寸的进入发射器装置的源光的耦合效率。此外，而且光的相位可基于通过条目460和480之间的加热器部分的电流的施加可控制地改变。发射的光的相对相位以此种方式的控制可导致在相位特性中编码的信息的有效传输，该相位特性在用此类光子发射器建立的阵列的远场图像中可观察，其中各像素的相位可通过强加到部分发射器装置上的热状态控制。可有许多可构造此类光子发射器的材料，并且可有许多用于不同材料引入相位效果的方法，包括作为非限制性例子的热控制和机械应力控制。

参见图5，其示出了由光子发射器构造的示例性阵列条目500。在一些实施例中，光子发射器像素520可以类似方法在410或450定义元件。在条目500中，单元以条目450中的类型描述。光由光源540提供，光源540在一些实施例中可由一个或多个激光元件构成，激光元件用于发射光到光子发射器阵列一个或多个供应光管中。流过像素520加热部分的电流可通过与以集成电路中金属导线类似的方式内置在光子发射器中的导电金属导线引入。一组字线530可具有对应的位线535以允许以有效的方式寻址各单元。在一些实施例中，光子阵列可内置在硅基片中，硅基片可用于构建用于阵列自身的控制电子。示例性像素元件如520可具有约9微米x9微米或更小的尺寸。因此，64×64发射器的阵列可具有大致0.5mm×0.5mm的尺寸比例。像素的实际尺寸可在矩阵中改变且对于不同的定向发射波长可以是不同的。

在条目500的插图550中，示出了光源和供应光管540的特写版。来自源561的光可被引导进入光管。沿着光管的尺寸，可发现以附加的光管形式的附加的分配元件。条目570、571和572示出了耦合到主供应光管的光管，并且该光管大致垂直地延伸以将光分配到多行光子发射器。光管和沿着行的各像素元件的设计方面可针对每个元件最优化，以使得可获得沿着行且在阵列中的具体强度图案。在优选的例子中，阵列可被设计使得从每个像素所得的发射强度大约对所有元件是相同的。

在一些实施例中，在不同波长处的多个光源可被用来在单源光管540上或在一些实施例中提供光；光管540可由多个管件构成。在所述例子中，可有三个不同的光源561、562和563。在非限制性例子中，源561可包括红色光源，源562可包括绿色光源并且563可包括蓝色光源。可有许多符合本发明技术的光源类型，作为非限制性例子包括固态激光、或固态发光二极管、或过滤白炽灯。对于阵列中的像素的相对相位对于编码信息重要的实施例中，光源可通过期望的光输出相干性表征。其它实施例可用非相干光源工作。

如果在供应源中提供多种波长，作为条目570示出的多行光管的相互作用可被控制，以使得一个光源支持特定行。这可通过在区域中使用过滤材料控制，该区域中用于行570的光管耦合到供应光管。作为另外一种选择，如果有多个供应光管，用于具体光源的非所需波长的光管可被吸收材料阻挡。可有许多可用来阻挡光耦合的材料，其包括金属材料或在半导体材料中使用重掺杂水平。

在可供选择的实施例中，多个光源可具有占空比。它们在轮到其使用源光管时可被打开或关闭。在此类实施例中，可不需要多源线或控制将光源汇集到阵列的不同区域。然而，光子发射器像素的设计可不得不以此类方式进行，该方式不是对于具体波长最优化而是对于采用的所有波长最优化。在一些实施例中，像素可由多个发射器构成，其中一个发射器可针对具体源最优化。

在条目510的阵列中，其中各像素在其设计中包括相移部件，这对于包括允许阵列的远场图像聚焦到具体点上的镜片是有用的，具体点可包括使用者的视网膜。在单光源实施例中，将相干光用作光源是重要的。所得远场图像可包括由各像素中相位信息构成的图像。光子阵列投影远场相位控制的像素图像的此类实施例的例子在图6中示为条目600。如已描述的眼科插件610和控制电路可控制通过电气总线630的电信号，该眼科插件610可包含通电元件。在一些实施例中，该总线可由具有尽可能小的可见光吸收特性的导体构造。例如，氧化铟锡(ITO)可作为一个例子。投影系统620可位于光学区的中心，并且可包括如条目650所示的光子发射器的阵列，连同控制电路、光源、以及镜片元件一起示出，即给出几种包括的部件。

可供选择的实施例可涉及使用光子阵列作为光发射器，其中相位特性不是主要焦点。参见图7，可发现条目700，其为利用示例性光子发射器而不结合加热器的像素元件720的例子。在一些实施例中，引入加热器仍是理想的，但示例中未描述。如果所得阵列的近场图像聚焦在具体位置上，则光源可为投影系统的一部分，其中每个像素具有控制从发射器向使用者的视网膜的透射强度的元件。在图7中可发现与每个光子发射元件对齐的光强控制元件。

介电湿润现象可被用来控制在逐个像素基础上透射的强度。该技术通过改变靠近液体的表面的表面自由能而作用于液体组合。不混溶液体的组合可有效用于EWOD装置，不混溶液体中，一种液体例如是像水溶液的极性液体，而另一种液体是像油的非极性液体。这些液体中的一种可被配制为对具体所需波长范围中的光是透明的，然而另一种液体对那些或所有可见波长是不透明的。该液体自身可具有此类特性，或该液体可与染色剂混合以产生期望的波长阻挡效果。并且，可以在同一装置的不同像素元件中包括具有不同固有波长阻挡性能的液体的不同组合。

在示例性实施例中，油基非水液体可包括染色剂以给予在EWOD像素单元层中的有效吸光度，该EWOD像素单元可被当作光调制元件。在图7中，条目710可包括像素元件，其中油基液体跨像素定位并吸收相当量的光。可有限定像素单元的边缘的隔离结构711和716。油基液体可在基于EWOD单元的示例性像素中描述为条目717。在条目713处的单元的部分可涂覆一种材料，该材料具有表面自由能使得其可排斥油基流体。水性流体可表示为条目718。因此，在标准非通电状态中，流体优选采用染色的油基相跨远离表面713的像素内部区域局域化定位的位置，且因此在光前进通过像素的光路中。电极715和714连同在表面713材料之下或包括表面713材料的电介质的组合允许跨两种不混溶液体施加电势。通过跨电极施加电势，表面713的自由能可被改变以将条目717的油基液体吸引到该表面，如可在720处观察到的那样。当染色的流体717被吸引到如示为727的电极的侧壁区域时，其被移出光学路径且像素对于通过其中的光变的更透明。因此本实施例将允许从光子发射器发射到穿过其上的光的基于像素的控制。在一些实施例中，这可允许投影系统由光子发射器的阵列的组合形成以控制透射，其中每个光子发射器具有对应的像素元件，所述像素元件包括介电湿润单元。这些实施例还可包括光源、用于光源和像素元件的控制电子器件、以及镜片系统以在期望的位置聚焦近场图像，期望的位置可包括使用者的视网膜。可存在许多介电湿润单元的替代方案，其可允许控制靠近光子发射器的光透射。另外，提供的基于介电湿润的单元的例子可具有许多替代方案，例如替代方案包括流体类型的逆转，流体可包括染料或固有特性以阻挡光。

参见图8，其描绘了条目800，条目800是基于EWOD像素的光强调制单元的替代实施例。在本实施例中，接近流体沿其被吸引的表面的电极不在竖直结构的侧壁上而是沿着一个单元面。因为装置可使用通过此表面前进的光操作，相对透明电极的使用在此类实施例中是重要的。如在先前的讨论中提到的，使用ITO作为用于电极材料是可接受的解决方案。同样，可有允许电极也位于EWOD单元面的周边上修改形式。然而，在图8中，条目810可表示光吸收材料阻挡大部分单元表面的单元。条目817可表示具有吸收特性是固有的或由染料的使用引起的流体。条目818可表示另一种流体，其不与通过单元的光显著地相互作用。条目813可表示具有限定的表面自由能的表面，该表面自由能是固有的或由设计成形成表面特性的加工引起的。条目812可为介电材料的任选的层，如果条目813作为在电介质上附加的膜或作为电介质的表面修改建立，则该任选的层可存在。条目814可为电极，该电极可用于限定介电表面的区域，当电势横跨EWOD单元施加时，介电表面的区域受到影响。条目811和816可为用于限定像素的结构性限制。当电势横跨在点814和815处的单元施加时，单元的状态可如在条目820中描述的那样。通过引起光吸收流体在电极814上方的表面区域被排斥，流体移动到像素元件的边缘，如在单元示图中由827示出。因此，其移出光路并且像素对通过其中的光变得更透明。

具有光子发射器的通电眼科装置

参见图9，其示出了条目900，条目900是包含基于光子的成像系统的许多讨论的方面的实施例。条目910可为能够佩戴在使用者的眼睛表面上的眼科装置。其可由基于水凝胶的裙边911形成，在一些实施例中基于水凝胶的裙边911完全地围绕，在其它实施例中，其部分地围绕或支撑插件装置。在示图中，裙边911围绕基本环形的插件装置936。在插件装置936中密封的可为通电元件，用于控制、激活、通信、处理等的电子电路。通电元件可为一次性使用的电池组元件或可再充电元件连同功率控制系统，其使装置能够再充电。部件可位于插件装置中作为离散部件或作为具有多个有源层的堆叠集成装置。

眼科装置可具有结构和美容方面，其包括稳定元件950和960，稳定元件950和960可用于定义在使用者的眼睛上的装置的取向和适当地集中装置。基本环形的装置可具有印刷在其一个或多个表面上的图案，示为虹膜图案条目921且在横截面930中，沿着线915，示为条目931。

插件装置可在光学区的小区域中具有基于光子的成像系统，如示为条目940。如先前提到的，在一些实施例中，64×64像素成像系统可以大致0.5mm×0.5mm尺寸形成。在横截面中，可观察到条目940可为光子投影部件，光子投影部件可包括光子发射器元件；基于EWOD的像素透射控制装置、光源或多个光源和电子器件以控制这些部件。基于光子的成像系统可附接到镜片系统950并通过数据和电力相互连接总线941连接到环形插件部件。

在一些实施例中，镜片系统可由静态镜片部件形成，静态镜片部件将成像系统的近场图像聚焦到与眼科装置主体相关的空间的固定位置。在其它实施例中，镜片系统还可包括有源部件。例如，具有多电极区域的基于弯月面的镜片装置可被用来平移投影图像的中心并调节装置的焦度以调节焦点和有效地调节投影的图像的尺寸。镜片装置可具有其自己的控制电子器件，或可替换地其可被基于光子的成像部件或环形插件装置中的一者或二者控制和驱动。

在一些实施例中，显示器可为基于64×64的投影系统，但更多或更少的像素易于包括在本发明技术的范围内，其可由像素元件和眼科装置自身的尺寸限制。显示器可用于显示点阵文本数据、图像数据或视频数据。在一些实施例中镜片系统可用于通过在显示数据时横跨使用者的眼睛光栅扫描投影系统扩展显示的有效像素尺寸。显示器可实际上是单色的，或可替换地具有基于多光源的颜色范围。待显示的数据可从外部源传送到眼科镜片，或数据可例如从传感器或存储部件产生于眼科装置自身。在一些情况下，数据可产生于具有通信的外部源和产生于眼科装置自身中。

Claims (21)

1.一种眼科装置，包括：

至少第一光子发射器；

至少第一光源，其中在离开所述光源之后，来自所述光源的一些

光由所述第一光子发射器发射；

电子部件，其将电势施加至所述光源；以及

通电元件，其对至少所述电子部件进行通电，其中所述通电元件具有一定的尺寸和形状，使得在使用中，其可占据介于使用者的眼表面与眼睑之间的位置。

2.根据权利要求1所述的眼科装置，其中：

所述第一光子发射器由半导体材料构成。

3.根据权利要求2所述的眼科装置，其中：

所述半导体材料包括硅。

4.根据权利要求3所述的眼科装置，其中：

所述第一光子发射器还包括电阻性加热元件。

5.根据权利要求1所述的眼科装置，其中：

所述第一光源包括发光二极管。

6.根据权利要求1所述的眼科装置，其中：

所述第一光源包括激光。

7.根据权利要求1所述的眼科装置，还包括：

基于像素的光调制系统。

8.根据权利要求7所述的眼科装置，其中：

所述基于像素的光调制系统包括表面区域，其中所述表面区域可具有表面自由能，所述表面自由能通过施加跨越所述表面区域的电位场来改变。

9.一种眼科装置，包括：

眼科装置内的投影系统，其中所述投影系统包括：

光子发射器、光源、光调制元件以及透镜元件；

至少第一通电元件，其位于所述眼科装置内；

电子电路，其利用位于所述眼科装置外的信号源，从所述眼科装置内来控制用于无线通信的通信协议；

电子电路，其将数据处理成与所述投影系统通信的格式。

10.根据权利要求9所述的眼科装置，其中：

在使用中，所述眼科装置的部分紧邻使用者的眼表面驻留。

11.根据权利要求10所述的眼科装置，其中：

所述投影系统以文本形式来投射数据。

12.根据权利要求10所述的眼科装置，其中：

所述投影系统以图像形式来投射数据。

13.根据权利要求10所述的眼科装置，其中：

所述投影系统以视频形式来投射数据。

14.根据权利要求10所述的眼科装置，其中：

所述透镜元件包括固定焦距透镜。

15.根据权利要求10所述的眼科装置，其中：

所述透镜元件包括变焦透镜。

16.根据权利要求10所述的眼科装置，其中：

所述变焦透镜包括凹凸基透镜。

17.根据权利要求10所述的眼科装置，其中所述数据被投射至使用者的视网膜上。

18.根据权利要求10所述的眼科装置，其中所投射的图像在其预期图像平面内的尺寸小于一平方厘米的尺寸。

19.根据权利要求10所述的眼科装置，其中：

所述光源包括多于一个的固态发光元件。

20.根据权利要求19所述的眼科装置，其中：

第一固态发光元件具有红色的发射中心波长；

第二固态发光元件具有绿色的发射中心波长；并且

第三固态发光元件具有蓝色的发射中心波长。

21.一种眼科装置，包括：

投影系统，其中所述投影系统包括：

包括电阻性加热部分的光子发射器、光源以及透镜元件；

至少第一通电元件，其位于眼科装置内；

电子电路，其利用位于所述眼科装置外的信号源，从所述眼科装置内来控制用于无线通信的通信协议；以及

电子电路，其将数据处理成与所述投影系统通信的格式，其中所述数据通过所述投影系统被编码为所发射的光中的相位特性。