CN108292072A - 动态衍射液晶透镜 - Google Patents

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Abstract

一种多层透镜堆叠，包括：第一液晶材料，其封装在第一衍射透镜结构与其上设置有第一对准层的第一衬底表面之间；和第二液晶材料，其封装在第二衍射透镜结构与其上设置有第二对准层的第二衬底表面之间。在第一模式下，所述第一和第二液晶材料分别相对于所述第一和第二衬底表面呈垂直对准。在第二模式下，所述第一对准层配置成沿着第一方向对准所述第一液晶材料，所述第二对准层配置成沿着基本上正交于所述第一方向的第二方向对准所述第二液晶材料。所述多层透镜堆叠在第一模式下具有第一光学屈光度和在第二模式下具有不同于所述第一光学屈光度的第二光学屈光度。

Description

动态衍射液晶透镜
技术领域
本公开总体涉及光学领域，特别但非排他地涉及诸如隐形眼镜和人工晶状体透镜的眼科装置。
背景技术
调节是眼睛调整其焦距以保持聚焦在不同距离的物体上的过程。调节是一种反射行为(但可以有意识地操纵)并通过睫状肌收缩来控制。
随着人的年龄增长，睫状肌的有效性降低。老花眼是一种逐渐与年龄有关的眼睛调节或聚焦强度的损失，导致近距离的模糊增加。随着年龄增长的这种调节强度的丧失已经得到很好的研究，并且相对一致且可预测。老花眼影响今天全球近17亿人(仅美国就有1.1亿人)，而且随着世界人口老龄化，这一数字预计将大幅增加。越来越需要能够帮助人们抵消老花眼效应的技术和设备。
发明内容
附图说明
参考以下附图来描述本发明的非限制性和非穷尽的实施例，其中除非另有说明，否则相同的附图标记贯穿各个视图指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是着重于说明所描述的原理。
图1是根据本公开实施例的包括动态衍射液晶透镜的眼科透镜系统的功能框图。
图2A-C是根据本公开实施例的动态衍射液晶透镜的横截面图。
图3是根据本公开另一实施例的动态衍射液晶透镜的横截面图。
图4A和4B是根据本公开实施例的包括动态衍射液晶透镜的隐形眼镜系统的图示。
图5是根据本公开实施例的具有包括动态衍射液晶透镜的植入式人工晶状体系统的眼睛的横截面图。
具体实施方式
这里描述了包括动态衍射液晶透镜的眼科透镜系统的实施例。在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有一个或多个具体细节的情况下，或者利用其他方法、部件、材料等来实践本文描述的技术。在其他情况下，公知的结构、材料或操作未被详细示出或描述以避免模糊某些方面。
贯穿本说明书对“一实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书各处出现的短语“在一实施例中”或“在实施例中”不一定都指同一实施例。此外，特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式在一个或多个实施例中组合。
图1是根据本公开实施例的包括动态衍射液晶透镜的眼科透镜系统100的功能框图。眼科透镜系统100的所示实施例包括控制电路105、动态衍射液晶(“LC”)透镜110和外壳115。控制电路105的所示实施例包括控制器120、电源125、充电电路130和通信电路135。
眼科透镜系统100可以实现为安装在用户眼睛上的智能隐形眼镜，或者实现为可植入用户眼睛的前房、后房或其他位置的人工晶状体(“IOL”)。在各种实施例中，控制电路105和动态衍射LC透镜110都设置在外壳115内。外壳115是密封内部部件并保护眼睛的光学透射材料(例如透明、明晰等)。外壳115可以具有类似于隐形眼镜的凹面和凸面，具有大致平坦的表面，或者在各种实施例中可以具有其他方式。在隐形眼镜实施例中，外壳115可以实现为允许氧气到达眼睛的水凝胶或其他可渗透聚合物材料，或者也可以使用非可渗透材料(例如玻璃、塑料、硅)。在IOL实施例中，外壳115可以被实现为硅外壳或其他可气密密封的材料。当然，还可以使用其他光学透射和生物相容性材料。
控制器120包括协调眼科透镜系统100的其他部件的操作的逻辑。控制器120可以实现为硬件逻辑(例如专用集成电路、现场可编程门阵列等)、在通用微控制器上执行的软件/固件逻辑、或硬件和软件/固件逻辑的组合。电源125可以通过使用包括可再充电电池和/或电容元件的各种电力存储装置来实现。充电电路130耦合到电源125，用于对电源125充电，并且可以包括感应充电元件、光伏元件、使用自然运动产生电流的微机电系统(“MEMS”)充电单元、或者其他。通信电路135耦合到控制器120以提供与其的外部通信。如果功率预算允许，则通信电路135可以包括无源反向散射天线(例如RFID标签)或有源天线。
眼科透镜系统100包括动态衍射LC透镜110以提供可变光学屈光度，该可变光学屈光度可在操作期间在控制电路105的协调和影响下动态调整。在一实施例中，动态衍射LC透镜110具有两种操作模式，每个具有不同的光学屈光度。这些模式在来自控制电路105的电气影响下激活。在一实施例中，第一模式提供用于远距离视觉的第一光学屈光度，而第二模式提供不同于第一光学屈光度的第二光学屈光度，用于短距离视觉(例如阅读或电脑监控距离)。在一实施例中，第一模式是缺省模式，其在没有施加电压时持续，而当控制电路105主动将偏置电压施加到动态衍射LC透镜110时第二模式持续。此配置提供故障保护模式，如果控制电路105失效或用完电力，则用户的视力默认为远视(例如用于驾驶)。
图2A-C是根据本公开实施例的动态衍射LC透镜200的横截面图。动态衍射LC透镜200是动态衍射LC透镜110的一种可能的实现方式。图2A示出了动态衍射LC透镜200的横截面图，图2C是电极对和对准层的相同示出细节的一部分的特写图。所示实施例包括LC材料205、LC材料210、衍射透镜结构215、衍射透镜结构220、衬底表面225和230、电极对235、电极对240、对准层245和对准层250(注意，电极对和对准层仅在图2C中示出以免扰乱其他附图)。
LC材料205封装在衍射透镜结构215和衬底表面225之间，而LC材料210封装在衍射透镜结构220和衬底表面230之间。这些结构垂直对准以形成多层透镜堆叠。该多层透镜堆叠可以以两种模式中的至少一种模式操作。在第一模式中，LC材料205和210相对于衬底表面225和230呈现垂直对准(在图2A和2C中示出)。第一模式导致多层透镜堆叠具有第一光学屈光度。在第二模式中，在LC材料205和210上施加电压，导致液晶自身定向，如图2B所示。第二模式使得多层透镜堆叠具有不同于第一光学屈光度的第二光学屈光度。第一和第二模式的第一和第二光学屈光度分别是指沿着基本垂直于衬底表面225和230的轨迹265入射通过多层透镜堆叠的光260所经历的光学屈光度。
第一模式与第二模式之间的光学屈光度差异源于光260在其通过LC材料205和210时所经历的不同折射率，这取决于其取向。在第一模式中，LC材料205和210都被定向为使得光260经历寻常的折射率(no)。在所示的实施例中，当LC材料205和210的主轴分别与衬底表面225和230垂直或竖直对准时，第一模式发生。这种对准被称为垂直对准。对于平行于主轴入射的光260，寻常的折射率no是偏振不敏感的(即非双折射的)。在第一模式中，LC材料205和210都是同向对准的，因此多层透镜堆叠的聚光透镜结构沿着法向轨迹265是偏振不敏感的。
如果衍射透镜结构215和220由折射率为nsub的透明或透光材料形成，则LC材料205/210与衍射透镜结构215/220之间的界面在第一模式下具有的折射率差异为|no-nsub|。如果差异大于零，则衍射透镜结构215和220的衍射光栅将具有光学屈光度。如果差异为零，则界面没有折射率差异，并且衍射透镜结构215和220的衍射光栅将不具有光学屈光度。衍射效率分别随着衍射透镜结构215和220以及LC材料205和210的折射率的增加的不匹配而变化。
在第二模式中，LC材料205和210将其自身定向正交于垂直对准位置并且彼此正交(参见图2B)。在一实施例中，第二模式通过经由电极对235和240在LC材料205和210上施加电压而被激活。LC材料205和210的这种重新对准导致沿着法向轨迹265入射的光260经历不寻常的折射率(ne)。参考图2B，在第二模式期间，LC材料205的主轴水平对准，而LC材料210的主轴垂直对准到页面中。在该取向中，LC材料205和210沿光260的法向轨迹265是双折射或偏振敏感的，其中一个偏振将看到no，并且正交偏振将看到ne。然而，在第二模式中，LC材料205和210也是正交取向的，使得当光260在第二模式下通过多层透镜堆叠时，一半光260在通过LC材料205时经历非寻常的折射率ne，且另一半在通过LC材料210时经历非寻常的折射率ne。因此，在第二模式中，LC材料205和210沿着法向轨迹265是共同偏振不敏感的。
LC材料205和210的对准取向通过在电极对235和240上施加(或缺乏)电压以及液晶对准层245和250的构造和LC材料本身的类型(即LC属于表征为具有负介电各向异性的一类材料)而被选择。正是负介电各向异性特征允许LC材料205和210垂直对准(图2A)并在存在施加电压的情况下(图2B)定向。液晶对准层的创建在本领域中是已知的。用于调节对准层245和250的示例技术包括施加摩擦方向或其他方式。在一实施例中，对准层由聚酰亚胺材料形成。对准层245和250被调节为在存在施加电压的情况下(如图2B所示)提供LC材料205和210之间的正交对准。LC材料205和210之间的取向可以通过对准层245和250的适当调节来反转。
电极对235和240可以由透明的导电材料比如氧化铟锡(“ITO”)或其他材料制成。电极对235和240可以共享公共接地电极(例如衬底表面225和230上的电极可被连接在一起)或不共享。在一实施例中，在电极对240和235上施加的电压是交流(“AC”)电压(例如4Vrms)。
在所示实施例中，衬底表面225和230是平面平板衬底的相对侧。在一实施例中，衍射透镜结构215和220以及平面平板衬底由普通材料(例如聚甲基丙烯酸甲酯或PMMA)或其他光学透射材料制成。在其他实施例中，衍射透镜结构215和220由具有共同折射率(nsub)的材料形成，而衬底表面225和230可以具有或不具有与nsub不同的折射率。
在一实施例中，选择用于形成衍射透镜结构215和220的材料，使得在第一模式中当电极对235和240上不施加电压时，no近似等于nsub。表面起伏衍射光学结构的调制深度(D1)可以由下式给出：
XX，(等式1)
其中λ是设计波长，其可被选择为550nm(人眼的明视响应的峰值)。在衍射透镜结构215和220由在550nm具有nsub＝1.4928的PMMA和可从EMD Performance Materials公司购得的MLC-2079(在550nm具有ne＝1.4937)制造的实施例中，D1约为3.6μm。LC材料205和210的总厚度D2可以小于15μm厚，并且在一些实施例中小于10μm厚。这有利于相对较薄的整体多层透镜堆叠，其非常适合用于隐形眼镜或IOL装置内。当然还可以使用其他尺寸(更大或更小)。例如，D1在可见光谱内对于峰值明适响应可以是3.6μm±1.4μm。基于这些材料和设计原理的动态衍射LC透镜可以产生偏振不敏感的关闭状态(例如第一模式)，其中衍射透镜结构被消除到人眼几乎检测不到的程度并且在开启状态(例如第二模式)下以高效率产生光学屈光度，并且也是偏振不敏感的。在一实施例中，默认的关闭状态(例如第一模式)被选择为对应于用户远视的状态，而活动的开启状态(例如第二模式)被选择为对应于用户近视(例如阅读或计算机视觉)的状态。这种配置在发生故障或耗电时提供安全的默认模式。然而，在其他实施例中，如果给定应用需要，则第一和第二模式可以颠倒。
图3是根据本公开另一实施例的动态衍射LC透镜300的横截面图。动态衍射LC透镜300是图1所示的动态衍射LC透镜110的另一种可能的实现方式。动态衍射LC透镜300的所示实施例包括LC材料305、LC材料310、衍射透镜结构315、衍射透镜结构320以及衬底表面325和330。虽然未示出，但衬底表面325和330还包括电极对和设置在其上的对准层。动态衍射LC透镜300使用与动态衍射LC透镜200相同的原理以相同的方式操作；然而，衍射透镜结构315/320和衬底表面325/330的取向已经被切换，以将衍射透镜结构315和320置于由衬底表面325和330围绕的中心。衍射透镜结构315和320可以由单体部件或由沿着虚线350背对背连接的两个单独元件制成。
图4A和图4B是根据本公开实施例的包括动态衍射液晶透镜的隐形眼镜系统400的图示。隐形眼镜系统400是图1所示的眼科透镜系统100的一种可能的实现方式。隐形眼镜系统400的所示实施例包括衬底405、动态衍射LC透镜410、外壳415、控制器420、电源425和天线430。外壳415具有安装在眼睛角膜上的尺寸和形状。在所示实施例中，外壳415包括具有凸形形状的外侧412和具有凹形形状的向上侧413。当然，隐形眼镜系统400可以采取其他形状和几何，包括背负式配置，其附接到具有类似于传统隐形眼镜的总体形状的可眼戴的载体衬底的表面。
在所示实施例中，控制器420、电源425和天线430全都设置在环形衬底405上，环形衬底405环绕动态衍射LC透镜410。这些部件全都布置在外壳415内。在一实施例中，天线430耦合到控制器420以操作为用于设备外通信的无源反向散射天线以及用于为电源425充电的感应充电天线。动态衍射LC透镜410可以采用动态衍射LC透镜200或300的实施例来实现。
图5是根据本公开实施例的具有包括动态衍射液晶透镜的植入式IOL系统500的眼睛515的横截面图。IOL系统500是图1所示的眼科透镜系统100的一种可能的实现方式，并且还可以包括动态衍射LC透镜200或300的实现方式。IOL系统500被示为植入在虹膜510后面的后房505内。然而，IOL系统500也可以植入到其他位置，例如布置在虹膜510和角膜525之间的前房520。
包括摘要中描述的内容的本发明的说明性实施例的以上描述并非旨在穷举或将本发明限制于所公开的精确形式。虽然本文中出于说明目的描述了本发明的特定实施例和示例，但是在本发明的范围内各种修改是可能的，如相关领域的技术人员将认识到的。
根据上面的详细描述可以对本发明做出这些修改。以下权利要求中使用的术语不应被解释为将本发明限制于说明书中公开的具体实施例。相反，本发明的范围完全由下面的权利要求确定，这些权利要求根据已建立的权利要求解释的原则来解释。

Claims (20)

1.一种设备，包括：
第一液晶材料，其封装在第一衍射透镜结构与其上设置有第一对准层的第一衬底表面之间；和
第二液晶材料，其封装在第二衍射透镜结构与其上设置有第二对准层的第二衬底表面之间；
其中，在第一模式下，所述第一和第二液晶材料分别相对于所述第一和第二衬底表面呈垂直对准，
其中，在所述第一和第二液晶材料的第二模式下，所述第一对准层配置成沿着第一方向对准所述第一液晶材料，所述第二对准层配置成沿着基本上正交于所述第一方向的第二方向对准所述第二液晶材料，
其中，所述第一和第二衍射透镜结构以及所述第一和第二液晶材料形成在第一模式下具有第一光学屈光度和在第二模式下具有不同于所述第一光学屈光度的第二光学屈光度的多层透镜堆叠。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，对于沿着穿过所述第一和第二衬底表面的法向轨迹入射通过所述多层透镜堆叠的光而言，所述第一和第二液晶材料在所述第一模式期间具有第一折射率，并且在所述第二模式期间具有与所述第一折射率不同的第二折射率。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第一和第二液晶材料的第一折射率在所述第一模式下沿着所述法向轨迹是偏振不敏感的，并且其中，所述第一和第二液晶材料的第二折射率在所述第二模式下沿着所述法向轨迹是正交偏振敏感的。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述第一和第二液晶材料的第二折射率在所述第二模式下沿着所述法向轨迹是共同偏振不敏感的。
5.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第一折射率比所述第二折射率更接近所述第一和第二衍射透镜结构的第三折射率，其中，所述多层透镜堆叠在所述第一模式期间比在所述第二模式期间具有更少的光学屈光度。
6.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第一折射率是所述第一和第二液晶材料的寻常的折射率，所述第二折射率是所述第一和第二液晶材料的非寻常的折射率，二者都是在沿着所述法向轨迹测量时。
7.根据权利要求1所述的设备，还包括：
第一电极对，其设置为在所述第一液晶材料上施加第一电压；和
第二电极对，其设置为在所述第二液晶材料上施加第二电压，
其中，所述第一模式通过不存在所述第一和第二电压而被触发，且所述第二模式通过施加所述第一和第二电压而被触发。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述设备包括隐形眼镜或人工晶状体中的一个，所述设备还包括：
控制器，其耦合成选择性地施加所述第一和第二电压；和
电源，其耦合成为所述控制器供电。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一和第二衬底表面设置在所述第一和第二衍射透镜结构之间。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一和第二衍射透镜结构设置在所述第一和第二衬底表面之间。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一和第二衍射透镜结构由透明塑料形成。
12.根据权利要求1所述的设备，衍射结构具有约3.6μm±1.4μm的调制深度，且所述第一和第二液晶材料各自小于15μm厚。
13.一种眼科透镜系统，包括：
衍射液晶(“LC”)透镜，其包括：
第一液晶材料，其封装在第一衍射透镜结构与第一衬底表面之间；和
第二液晶材料，其封装在第二衍射透镜结构与第二衬底表面之间；其中，所述第一和第二衍射透镜结构以及所述第一和第二液晶材料被堆叠；以及
耦合到所述衍射LC透镜的控制器，所述控制器包括逻辑，所述逻辑在由所述控制器执行时将使所述眼科透镜系统执行操作，所述操作包括：
激活第一模式，所述第一模式将所述第一和第二液晶材料分别垂直对准到所述第一和第二衬底表面，以引起所述衍射LC透镜的第一光学屈光度；和
激活第二模式，所述第二模式沿着第一方向对准所述第一液晶材料并且沿着与所述第一方向基本正交的第二方向对准所述第二液晶材料，以引起所述衍射LC透镜的第二光学屈光度，该第二光学屈光度不同于第一光学屈光度。
14.根据权利要求13所述的眼科透镜系统，还包括：
第一对准层，所述第一对准层横跨所述第一衬底表面设置，所述第一对准层配置成在激活所述第二模式时使所述第一液晶材料沿着所述第一方向对准；和
第二对准层，所述第二对准层横跨所述第二衬底表面设置，所述第二对准层配置成在激活所述第二模式时使所述第二液晶材料沿着所述第二方向对准。
15.根据权利要求13所述的眼科透镜系统，其中，对于沿着穿过所述第一和第二衬底表面的法向轨迹入射通过所述衍射LC透镜的光而言，所述第一和第二液晶材料在所述第一模式期间具有第一折射率，并且在所述第二模式期间具有与所述第一折射率不同的第二折射率。
16.根据权利要求15所述的眼科透镜系统，其中，所述第一和第二液晶材料的第一折射率在所述第一模式下沿着所述法向轨迹是偏振不敏感的，并且其中，所述第一和第二液晶材料的第二折射率在所述第二模式下沿着所述法向轨迹是正交偏振敏感的。
17.根据权利要求16所述的眼科透镜系统，其中，所述第一和第二液晶材料的第二折射率在所述第二模式下沿着所述法向轨迹是共同偏振不敏感的。
18.根据权利要求15所述的眼科透镜系统，其中，所述第一折射率比所述第二折射率更接近所述第一和第二衍射透镜结构的第三折射率，其中，所述衍射LC透镜在所述第一模式期间比在所述第二模式期间具有更少的光学屈光度。
19.根据权利要求13所述的眼科透镜系统，还包括：
第一电极对，其设置为在所述第一液晶材料上施加第一电压；和
第二电极对，其设置为在所述第二液晶材料上施加第二电压，
其中，所述第一模式包括不施加所述第一和第二电压的默认模式，并且所述第二模式包括施加所述第一和第二电压。
20.根据权利要求19所述的眼科透镜系统，其中，所述第一和第二电极对共享公共接地。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109669278A (zh) * 2018-11-21 2019-04-23 京东方科技集团股份有限公司 镜片和眼镜
CN112513568A (zh) * 2018-07-24 2021-03-16 高通股份有限公司 用于主动深度感测系统的可调节光分布
CN112789547A (zh) * 2018-09-28 2021-05-11 三井化学株式会社 镜片、镜片坯件及眼睛佩戴物

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10437129B2 (en) * 2015-11-10 2019-10-08 Verily Life Sciences Llc Dynamic diffractive liquid crystal lens
CN107797307B (zh) * 2017-11-18 2019-12-13 上海明湖科技有限公司 一种基于液晶双折射的双屈光度眼镜
US11126055B2 (en) 2018-07-10 2021-09-21 Verily Life Sciences Llc Switching of liquid crystal device
CN109031678A (zh) * 2018-08-20 2018-12-18 京东方科技集团股份有限公司 显示装置及用于控制该显示装置的方法
US11561085B2 (en) * 2019-06-05 2023-01-24 Qualcomm Incorporated Resolving multipath interference using a mixed active depth system
US11563873B2 (en) 2020-04-14 2023-01-24 Qualcomm Incorporated Wide-angle 3D sensing
EP4176307A1 (en) 2020-08-19 2023-05-10 e-Vision Smart Optics Inc. Electro-active sporting glasses

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1397824A (zh) * 2001-05-28 2003-02-19 索尼株式会社 液晶显示装置和投影型液晶显示设备
US20070216851A1 (en) * 2006-03-01 2007-09-20 Citizen Watch Co., Ltd. Liquid crystal lens and imaging lens device
CN104102022A (zh) * 2013-04-03 2014-10-15 郑嘉鸿 动态式视力矫正眼镜
US20150077663A1 (en) * 2013-09-17 2015-03-19 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Method and apparatus for ophthalmic devices including hybrid alignment layers and shaped liquid crystal layers
CN105009002A (zh) * 2013-03-01 2015-10-28 西铁城控股株式会社 光束分割元件

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6161128A (ja) * 1984-10-19 1986-03-28 Olympus Optical Co Ltd 液晶めがね
WO2003019247A1 (fr) 2001-08-24 2003-03-06 Asahi Glass Company, Limited Polariseur multicouches a diffraction et element a cristaux liquides
BR0213012A (pt) 2001-10-05 2004-12-28 E Vision Llc Lentes eletro-ativas hìbridas
KR20070034578A (ko) 2004-07-15 2007-03-28 아사히 가라스 가부시키가이샤 액정 렌즈 소자 및 광헤드 장치
WO2006013901A1 (ja) 2004-08-04 2006-02-09 Asahi Glass Company, Limited 液晶レンズ素子および光ヘッド装置
WO2006119503A1 (en) * 2005-05-04 2006-11-09 Abbott Laboratories Guidewire apparatus with an expandable portion
US20070159562A1 (en) 2006-01-10 2007-07-12 Haddock Joshua N Device and method for manufacturing an electro-active spectacle lens involving a mechanically flexible integration insert
JP5037149B2 (ja) 2006-03-01 2012-09-26 シチズンホールディングス株式会社 撮像レンズ装置
AR064986A1 (es) 2007-01-22 2009-05-06 Pixeloptics Inc Material cristalino liquido colesterico en lente electroactiva
US20120212696A1 (en) 2011-01-27 2012-08-23 Pixeloptics, Inc. Variable optical element comprising a liquid crystal alignment layer
RU2629550C2 (ru) 2011-12-23 2017-08-29 Джонсон Энд Джонсон Вижн Кэа, Инк. Изменяемое оптическое офтальмологическое устройство, содержащее жидкокристаллические элементы
US20150042904A1 (en) 2012-03-12 2015-02-12 Nec Corporation Display device and mobile terminal device
US9351827B2 (en) * 2012-04-03 2016-05-31 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Lens driver for variable-optic electronic ophthalmic lens
US20140036172A1 (en) * 2012-08-03 2014-02-06 Pixeloptics, Inc. Electro-Active Ophthalmic Lenses Comprising Low Viscosity Liquid Crystalline Mixtures
WO2016135434A1 (en) * 2015-02-23 2016-09-01 Milan Momcilo Popovich Electrically focus-tunable lens
US10437129B2 (en) * 2015-11-10 2019-10-08 Verily Life Sciences Llc Dynamic diffractive liquid crystal lens
US10698235B2 (en) * 2017-02-16 2020-06-30 Verily Life Sciences Llc Ophthalmic device including liquid crystal alignment features

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1397824A (zh) * 2001-05-28 2003-02-19 索尼株式会社 液晶显示装置和投影型液晶显示设备
US20070216851A1 (en) * 2006-03-01 2007-09-20 Citizen Watch Co., Ltd. Liquid crystal lens and imaging lens device
CN105009002A (zh) * 2013-03-01 2015-10-28 西铁城控股株式会社 光束分割元件
CN104102022A (zh) * 2013-04-03 2014-10-15 郑嘉鸿 动态式视力矫正眼镜
US20150077663A1 (en) * 2013-09-17 2015-03-19 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Method and apparatus for ophthalmic devices including hybrid alignment layers and shaped liquid crystal layers

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112513568A (zh) * 2018-07-24 2021-03-16 高通股份有限公司 用于主动深度感测系统的可调节光分布
CN112789547A (zh) * 2018-09-28 2021-05-11 三井化学株式会社 镜片、镜片坯件及眼睛佩戴物
CN109669278A (zh) * 2018-11-21 2019-04-23 京东方科技集团股份有限公司 镜片和眼镜

Also Published As

Publication number Publication date
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US10437129B2 (en) 2019-10-08
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US20170131568A1 (en) 2017-05-11
US20200012167A1 (en) 2020-01-09

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