DE102020113832A1

DE102020113832A1 - Kontaktlinse und Verfahren zur Herstellung einer Kontaktlinse

Info

Publication number: DE102020113832A1
Application number: DE102020113832.6A
Authority: DE
Inventors: Manuel Aschwanden; David Andreas NIEDERER
Original assignee: Optotune AG
Current assignee: Optotune Switzerland AG
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2021-11-25
Also published as: CN113721373A; JP2021184090A; US20210364824A1; EP3913422A1

Abstract

Kontaktlinse aufweisend einen Träger (1), ein Abstimmelement (2) und einen Aktuator (3), wobei- der Träger (1) eine erste Hauptoberfläche (11) aufweist, wobei die erste Hauptoberfläche (11) in zwei Richtungen gekrümmt ist, welche beiden Richtungen orthogonal zueinander verlaufen,- das Abstimmelement (2) eine erste flexible Membran umfasst, wobei die erste flexible Membran einen Kontaktbereich aufweist, der großflächig mit der ersten Hauptfläche verbunden ist, und- der Aktuator dazu eingerichtet ist, die optische Leistung des Abstimmelementes zu verändern, wobei der Aktuator eine Verschiebeeinheit mit einem Elektropermanentmagneten aufweist.

Description

Die vorliegende Kontaktlinse umfasst einen Träger, ein Abstimmelement und einen Aktuator. Die Kontaktlinse ist so eingerichtet, dass sie direkt auf der Augenoberfläche platziert werden kann. Kontaktlinsen sind augenprothetische Vorrichtungen, die aus kosmetischen oder therapeutischen Gründen zur Korrektur des Sehvermögens angeordnet sind.
Der Träger ist für sichtbares Licht transparent. Insbesondere besteht der Träger aus Silikon und/oder Fluorkohlenstoff. Der Träger hat zum Beispiel im Wesentlichen die Form eines Kugelsegments, insbesondere die Form einer Kontaktlinse. Der Träger weist eine erste Hauptoberfläche auf, wobei die erste Hauptoberfläche in zwei Richtungen gekrümmt ist, wobei die beiden Richtungen orthogonal zueinander verlaufen. Insbesondere ist die erste Hauptoberfläche des Trägers konkav gekrümmt.
Der Träger kann einen transparenten zentralen Bereich und einen Randbereich aufweisen, wobei der Randbereich den zentralen Bereich umgibt. Der zentrale Bereich kann so vorgesehen sein, dass ein Benutzer durch ihn hindurchsehen kann. Der Träger kann eine Öffnung im zentralen Bereich aufweisen, wobei das Abstimmelement so angeordnet ist, dass es zumindest teilweise in diese Öffnung eingeführt werden kann. Der Randbereich kann aus opakem Material bestehen. Insbesondere kann der Randbereich elektronische Komponenten im Randbereich aufweisen.
Das Abstimmelement kann so angeordnet sein, dass es mit sichtbarem Licht durch Brechung oder Beugung wechselwirkt. Die Wechselwirkung des Abstimmelementes mit sichtbarem Licht kann im Betrieb des Abstimmelementes gesteuert und verändert werden. Insbesondere ist das Abstimmelement eine abstimmbare Linse, ein abstimmbares Gitter oder ein abstimmbarer Spiegel. Das Abstimmelement umfasst eine erste flexible Membran, wobei die erste flexible Membran eine Kontaktfläche aufweist, die großflächig mit der ersten Hauptoberfläche des Trägers verbunden ist. Hier und im Folgenden beschreibt „großflächig verbunden“ eine Verbindung mit einer durchgehenden Kontaktfläche. Insbesondere erstreckt sich der Kontaktbereich kontinuierlich über einen Großteil der ersten Hauptoberfläche im zentralen Bereich. In dem Kontaktbereich liegt die erste Membran an der ersten Hauptoberfläche an und nimmt die Form der ersten Hauptoberfläche an. Insbesondere ist die Differenz zwischen dem Brechungsindex des Trägers und dem Brechungsindex der ersten Membran kleiner als 0,2, vorzugsweise kleiner als 0,1, besonders bevorzugt kleiner als 0,05.
Der Aktuator ist so eingerichtet, dass er das Abstimmelement steuert. Insbesondere bewegt der Aktuator Komponenten des Abstimmelements in Bezug auf den Träger, wodurch die Wechselwirkung des Abstimmelements mit sichtbarem Licht gesteuert wird. Der Aktuator ist dazu eingerichtet, den Brechwert des Abstimmelements zu verändern. Der Aktuator umfasst eine Verschiebeeinheit mit einem Elektropermanentmagneten. Die Verschiebeeinheit ist so eingerichtet, dass sie eine erste Kraft auf das Abstimmelement ausübt. Der Aktuator umfasst beispielsweise mehrere Verschiebeeinheiten, wobei jede Verschiebeeinheit so eingerichtet ist, dass sie eine erste Kraft auf das Abstimmelement ausübt. Die Verschiebeeinheiten können im Randbereich des Trägers angeordnet sein. Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Aktuator mehrere Verschiebeeinheiten, die jeweils einen Elektropermanentmagneten aufweisen, wobei die Verschiebeeinheiten um das Abstimmelement herum auf dem Träger angeordnet sind.
Die Verschiebeinheit umfasst mindestens einen Permanentmagneten. Unter einem Permanentmagneten wird in diesem Zusammenhang ein Objekt aus einem Material verstanden, das magnetisiert ist und ein eigenes, anhaltendes Magnetfeld erzeugt. Insbesondere umfasst der Permanentmagnet ein ferromagnetisches Material.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Kontaktlinse den Träger, das Abstimmelement und den Aktuator. Der Träger weist eine erste Hauptoberfläche auf, wobei die erste Hauptoberfläche in zwei Richtungen gekrümmt ist, wobei die beiden Richtungen orthogonal zueinander verlaufen.
Das Abstimmelement umfasst die erste flexible Membran, wobei die erste flexible Membran einen Kontaktbereich aufweist, der großflächig mit der ersten Hauptoberfläche verbunden ist. Der Aktuator ist dazu eingerichtet, den Brechwert des Abstimmelementes zu verändern, wobei der Aktuator die Verschiebeeinheit mit einem Elektropermanentmagneten umfasst.
Der beschriebenen Kontaktlinse liegt u. a. die Überlegung zugrunde, dass ein fester Brechwert den Einsatzbereich einer solchen Kontaktlinse einschränkt. Es ist daher erwünscht, den Brechwert in verschiedenen Situationen an die Bedürfnisse des Anwenders anpassen zu können. Weiterhin ist es erwünscht, dass die Kontaktlinse universell einsetzbar ist, um unterschiedliche Fehlsichtigkeiten zu korrigieren. Die vorliegende Kontaktlinse überwindet diese Einschränkungen vorteilhaft, indem der Brechwert der Kontaktlinse mittels des Abstimmelements verändert wird.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Träger eine zweite Hauptoberfläche auf einer der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden Seite. Insbesondere ist die zweite Hauptoberfläche konvex gekrümmt. Beispielsweise erstreckt sich die zweite Hauptoberfläche im Wesentlichen parallel zu der ersten Hauptoberfläche.
Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich die mindestens eine Entlüftung von der ersten Hauptoberfläche zur zweiten Hauptoberfläche durch den Träger. Die Entlüftung kann eine Öffnung sein, die einen Gasaustausch, insbesondere einen Sauerstoffaustausch, zwischen der Seite der ersten Hauptoberfläche und der Seite der zweiten Hauptoberfläche ermöglicht.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Abstimmelement einen Hohlraum, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Insbesondere ist die Flüssigkeit für sichtbares Licht transparent.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Abstimmelement eine zweite flexible Membran und einen Formgeber. Die zweite flexible Membran kann aus demselben Material bestehen wie die erste flexible Membran. Insbesondere können die erste flexible Membran und die zweite flexible Membran einteilig gefertigt sein. Beispielsweise umschließen die erste und die zweite flexible Membran den Hohlraum, der mit der Flüssigkeit gefüllt ist, allseitig vollständig. Alternativ wird der Hohlraum durch die erste flexible Membran, die zweite flexible Membran und den Formgeber begrenzt. Insbesondere kann der Formgeber eine rahmenartige Geometrie aufweisen, wobei die erste und die zweite Membran an gegenüberliegenden Seiten des Formgebers fest angebracht sind.
Der Aktuator ist so eingerichtet, dass er eine Position des Formgebers in Bezug auf den Träger einstellt. Die zweite flexible Membran ist abhängig von der Position des Formgebers in Bezug auf den Träger. Insbesondere führt ein verringerter Abstand zwischen dem Formgeber und dem Träger zu einem erhöhten Brechwert und ein erhöhter Abstand zwischen dem Formgeber und dem Träger zu einem verringerten Brechwert.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Aktuator so eingerichtet, dass er eine erste Kraft auf den Formgeber in einer ersten Richtung ausübt, und eine Rückführstruktur ist so eingerichtet, dass sie eine zweite Kraft auf den Formgeber in einer zweiten Richtung ausübt. Die erste Richtung und die zweite Richtung liegen in entgegengesetzten Richtungen. Insbesondere ist die erste Kraft eine einstellbare Magnetkraft und die zweite Kraft ist eine Federkraft. Die Rückstellstruktur kann einteilig mit dem Formgeber hergestellt werden. Insbesondere kann die Rückstellstruktur als Biegebalken ausgebildet sein, der fest mit dem Träger verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Verschiebeeinheit einen ersten Permanentmagneten, einen zweiten Permanentmagneten, eine Spule und zwei Polschuhe. Die Spule ist so eingerichtet, dass die Intensität und die Richtung der Magnetisierung des ersten Permanentmagneten eingestellt werden kann. Insbesondere ist der erste Permanentmagnet von der Spule umgeben, wodurch der erste Permanentmagnet Magnetfeldern ausgesetzt ist, die aus Strömen durch die Spule resultieren. Insbesondere ist auch der zweite Permanentmagnet in der Spule angeordnet. Der erste Permanentmagnet und der zweite Permanentmagnet können z. B. aus Materialien mit unterschiedlicher Suszeptibilität bestehen. So ist beispielsweise die Suszeptibilität des ersten Permanentmagneten größer als die Suszeptibilität des zweiten Permanentmagneten. Somit führt die Beaufschlagung des ersten und des zweiten Magneten mit demselben Magnetfeld zu unterschiedlichen Magnetisierungen des ersten und des zweiten Permanentmagneten.
Insbesondere haben der erste und der zweite Permanentmagnet jeweils eine Haupterstreckungsachse, wobei die Haupterstreckungsachse des ersten Permanentmagneten parallel zur Haupterstreckungsachse des zweiten Magneten verläuft. In einer Richtung schräg zu den Haupterstreckungsachsen können beide Magnete von der Spule umgeben sein. Insbesondere weist die Spule eine einzelne Windung auf.
Die Polschuhe sind auf gegenüberliegenden Seiten des ersten und zweiten Permanentmagneten entlang deren Haupterstreckungsachsen angeordnet. Insbesondere deckt jeder Polschuh das Ende des Südpols oder des Nordpols des ersten und des zweiten Permanentmagneten ab. Die Polschuhe bestehen aus einem ferromagnetischen Material, insbesondere Eisen. Die Polschuhe sind so angeordnet, dass sie das Magnetfeld des ersten und zweiten Permanentmagneten leiten. Die Polschuhe sind in unmittelbarer Nähe des Formgebers angeordnet. Insbesondere umfasst der Formgeber ein Material mit einer Suszeptibilität ungleich Null. Beispielsweise ist die Suszeptibilität des Materials des Formgebers größer als 100, insbesondere größer als 200, vorzugsweise größer als 300.
Durch Anlegen eines Stroms an die Spule kann die Magnetisierung im ersten und zweiten Permanentmagneten verändert werden, wodurch die Verschiebeeinheit in verschiedene Zustände versetzt werden kann. In einem ersten Zustand ist die Magnetisierung des ersten Permanentmagneten antiparallel zur Magnetisierung des zweiten Permanentmagneten. Die Magnetisierung des ersten Permanentmagneten wirkt also der Magnetisierung des zweiten Permanentmagneten entgegen. Im ersten Zustand bewirkt die Verschiebeeinheit also nicht eine Magnetkraft auf den Formgeber. In einem zweiten Zustand ist die Magnetisierung des ersten Permanentmagneten parallel zur Magnetisierung des zweiten Permanentmagneten.
Die Magnetisierung des ersten Permanentmagneten und des zweiten Permanentmagneten addieren sich also. Im zweiten Zustand bilden der erste und der zweite Permanentmagnet, die Polschuhe und mindestens ein Abschnitt des Formgebers einen magnetischen Kreis, wodurch eine magnetische Kraft auf den Formgeber ausgeübt wird.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktlinse angegeben. Insbesondere kann eine hier beschriebene Kontaktlinse mit dem Verfahren hergestellt werden. Dies bedeutet, dass alle für die Kontaktlinse offenbarten Merkmale auch für das Verfahren offenbart sind und umgekehrt.
In einem Verfahrensschritt a) des Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktlinse wird ein Träger mit einer ersten Hauptoberfläche bereitgestellt, ein Abstimmelement mit einer ersten flexiblen Membran und einer zweiten flexiblen Membran auf gegenüberliegenden Seiten des Abstimmelementes bereitgestellt und ein Aktuator bereitgestellt.
In einem Verfahrensschritt b) des Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktlinse wird das Abstimmelement an dem Träger angebracht. Im Verfahrensschritt b) wird die zweite flexible Membran an einem Stanzwerkzeug befestigt. Das Stanzwerkzeug drückt das Abstimmelement gegen den Träger, wobei die erste flexible Membran und die erste Hauptoberfläche einen Kontaktbereich bilden. Insbesondere ist das Stanzwerkzeug so eingerichtet, dass es das Abstimmelement gegen die erste Hauptfläche des Trägers drückt. Die erste flexible Membran und die erste Hauptoberfläche können z. B. klebend verbunden sein.
Nach dem Verbinden von Abstimmelement und Träger wird das Stanzwerkzeug entfernt.
In einem Verfahrensschritt c) wird der Aktuator auf dem Träger angeordnet. Insbesondere kann Verfahrensschritt c) zwischen Verfahrensschritt a) und Verfahrensschritt b) durchgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens erstreckt sich in Verfahrensschritt a) die erste flexible Membran im Wesentlichen flach und in Verfahrensschritt b) wird die erste flexible Membran mittels des Stanzwerkzeugs und mittels der ersten Hauptoberfläche des Trägers gekrümmt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Stanzwerkzeug eine Stanzfläche, die im Wesentlichen komplementär zur ersten Hauptoberfläche ist. Beispielsweise ist die Stanzfläche zumindest in einem Abschnitt konvex gekrümmt. Im Verfahrensschritt b) wird das Abstimmelement mit der zweiten Membran an der Stanzfläche befestigt. Die zweite Membran liegt an der Stanzfläche an, wobei die zweite Membran und die erste Membran gekrümmt sind.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Verfeinerungen und Weiterentwicklungen der Kontaktlinse und des Verfahrens zur Herstellung der Kontaktlinse ergeben sich aus den nachfolgend in Verbindung mit den Figuren dargestellten beispielhaften Ausführungsformen.

1 und 2 zeigen beispielhafte Ausführungsformen von Kontaktlinsen in schematischen perspektivischen Ansichten;
3 und 4 zeigen beispielhafte Ausführungsformen von Kontaktlinsen in schematischen Schnittansichten;
5 zeigt ein Abstimmelement einer beispielhaften Ausführungsform der Kontaktlinse in einer schematischen perspektivischen Ansicht, das im Verfahrensschritt a) des Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktlinse vorgesehen ist;
6 zeigt einen Träger und einen Aktuator einer beispielhaften Ausführungsform einer Kontaktlinse in einer schematischen Schnittansicht, die im Verfahrensschritt a) des Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktlinse vorgesehen sind;
7 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des Verfahrensschritts b) des Verfahrens zur Herstellung der Kontaktlinse in einer schematischen Schnittdarstellung, wobei das Abstimmelement mittels eines Stanzwerkzeugs an dem Träger angebracht wird;
8 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Verschiebeeinheit einer Kontaktlinse in einer schematischen Perspektivansicht;
9, 10 und 11 zeigen beispielhafte Ausführungsformen von Teilen einer Verschiebeeinheit einer Kontaktlinse in schematischen perspektivischen Ansichten;
12, 13 und 14 zeigen beispielhafte Ausführungsformen von Teilen einer Verschiebeeinheit einer Kontaktlinse in schematischen Schnittansichten;
15 und 16 zeigen eine beispielhafte Ausführungsform eines Abstimmelements einer Kontaktlinse in einer Draufsicht und in einer Schnittansicht;
17 zeigt ein beispielhaftes Diagramm eines Abstimmelementes, das den Zusammenhang von erster Kraft, die mittels des Aktuators auf das Abstimmelement aufgebracht wird, und Brechwert des Abstimmelementes darstellt;
18 zeigt ein beispielhaftes Diagramm eines Abstimmelements, das das Verhältnis von Formgeberhub zu Brechwert darstellt;
19 zeigt ein beispielhaftes Diagramm eines Aktuators, das das Verhältnis einer ersten Kraft zur Länge des Spalts zwischen dem Aktuator und dem Formgeber darstellt;
20 zeigt ein beispielhaftes Diagramm eines Aktuators, das das Verhältnis des an die Spule angelegten Stroms zum Luftspalt zwischen dem Aktuator und dem Formgeber darstellt.

Gleiche, identische oder identisch wirkende Elemente sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Proportionen der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstabsgetreu anzusehen, es sei denn, es werden ausdrücklich Einheiten angegeben. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zur besseren Verständlichkeit in der Größe übertrieben sein.
Die 1 und 2 zeigen beispielhafte Ausführungsformen von Kontaktlinsen in schematischen perspektivischen Ansichten. Die Kontaktlinse 1 weist einen Träger 2, ein Abstimmelement 3 und einen Aktuator 4 auf.
Der Träger 2 hat eine erste Hauptoberfläche 22, die konkav gewölbt ist, und eine zweite Hauptoberfläche 23, die konvex gewölbt ist. Der Träger 1 hat eine erste Hauptoberfläche 22, wobei die erste Hauptoberfläche 22 in zwei Richtungen gekrümmt ist, wobei sich die beiden Richtungen orthogonal zueinander erstrecken. Auf der Seite der ersten Hauptoberfläche 22 ist das Abstimmelement 3 und der Aktuator 4 an dem Träger 2 befestigt. Der Träger 2 umfasst Entlüftungen 21, die einen Gasaustausch zwischen der Seite der ersten Hauptoberfläche 22 und der zweiten Hauptoberfläche 23 ermöglichen.
Der Aktuator 4 umfasst mehrere Verschiebeeinheiten 41, wobei jede Verschiebeeinheit dazu eingerichtet ist, eine erste Kraft 61, insbesondere eine Magnetkraft, auf das Abstimmelement 3, insbesondere auf einen Abschnitt 320 eines Formgebers 32, auszuüben. Das Abstimmelement 3 umfasst eine Rückstellstruktur 310, die eine zweite Kraft 62, insbesondere eine Rückstellkraft, in Richtung gegen die Magnetkraft ausübt.
Die 3 und 4 zeigen beispielhafte Ausführungsformen von Kontaktlinsen 1 in schematischen Schnittansichten. Das Abstimmelement 2 umfasst eine erste flexible Membran 33, wobei die erste flexible Membran 33 einen Kontaktbereich aufweist, der großflächig mit der ersten Hauptoberfläche 22 verbunden ist. Der Aktuator 4 ist dazu eingerichtet, den Brechwert des Abstimmelements 3 zu verändern, wobei der Aktuator 4 eine Verschiebeeinheit 41 mit einem Elektropermanentmagneten 410 umfasst.
5 zeigt ein Abstimmelement 3 einer beispielhaften Ausführungsform der Kontaktlinse 1 in einer schematischen perspektivischen Ansicht. Das Abstimmelement 3 ist im Verfahrensschritt a) des Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktlinse 1 vorgesehen. Das Abstimmelement umfasst einen Formgeber 32, der die Geometrie eines kreisförmigen Rahmens aufweist. Des Weiteren umfasst der Formgeber 32 die erste flexible Membran 33 und die zweite flexible Membran 34, die an sich gegenüberliegenden Seiten des Formgebers 32 angeordnet sind. Der Formgeber 32, die erste flexible Membran 33 und die zweite flexible Membran 34 umschließen einen Hohlraum, der mit einer transparenten Flüssigkeit 35 gefüllt ist. Der Formgeber 32 besteht aus einem ferromagnetischen Material, das so eingerichtet ist, dass es mit dem Aktuator 4 zusammenwirkt. Der Formgeber umfasst mehrere Abschnitte 320, die in Umfangsrichtung um den Hohlraum herum angeordnet sind. Der Formgeber 32 umfasst mehrere Rückstellstrukturen, die in Umfangsrichtung um den Hohlraum herum angeordnet sind. Die Rückstellstrukturen 310 sind als mäanderförmige Biegebalken ausgebildet. Die distalen Enden der Biegebalken sind so eingerichtet, dass sie an dem Träger 2 befestigt werden können.
6 zeigt einen Träger 2 und Verschiebeeinheiten 41 eines Aktuators 4 einer beispielhaften Ausführungsform einer Kontaktlinse 1 in einer schematischen Schnittansicht. Der Träger 2 und der Aktuator werden im Verfahrensschritt a) des Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktlinse 1 bereitgestellt. Die Verschiebeeinheiten 41 werden im Verfahrensschritt c) des Verfahrens zur Herstellung einer Kontaktlinse 1 an dem Träger 2 angebracht.
7 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform des Verfahrensschritts b) des Verfahrens zur Herstellung der Kontaktlinse 1 in einer schematischen Schnittdarstellung. Das Abstimmelement 3 wird mit Hilfe eines Stanzwerkzeugs 5 auf dem Träger 2 befestigt. Das Stanzwerkzeug 5 hat eine Stanzfläche 51, die konvex gekrümmt ist. Die Stanzfläche 51 drückt das Abstimmelement 3 gegen die erste Hauptoberfläche 22 des Trägers 2. Dadurch wird das Abstimmelement 3, insbesondere die erste flexible Membran 33, gekrümmt. Insbesondere sind die erste flexible Membran 33 und die erste Hauptoberfläche 22 in einem Kontaktbereich miteinander verbunden. Der Kontaktbereich umfasst mindestens 75 %, insbesondere mindestens 90 %, der der ersten Hauptoberfläche 22 zugewandten Fläche der ersten flexiblen Membran 33. Das Stanzwerkzeug 5 wird nach dem Verfahrensschritt b) entfernt.
Die 8 und 9 zeigen eine beispielhafte Ausführungsform einer Verschiebeeinheit 41 einer Kontaktlinse 1 in einer schematischen perspektivischen Ansicht. Die Verschiebeeinheit 41 umfasst zwei Polschuhe 430 und eine Spule 440. Die Spule 440 umgibt einen ersten Permanentmagneten 410 und einen zweiten Permanentmagneten 420. Die Suszeptibilität des ersten Permanentmagneten ist größer als die Suszeptibilität des zweiten Permanentmagneten 420. Der erste Permanentmagnet besteht z. B. aus Eisen, Aluminium, Nickel-Kobalt (Alnico) und der zweite Permanentmagnet aus Nickel, Eisen und Bor (NIB).
10 und 11 zeigen Teile einer Verschiebeeinheit 41 einer Kontaktlinse 1 und die Abmessungen einer solchen beispielhaften Ausführungsform. Der erste 410 und der zweite 420 Permanentmagnet haben eine zylindrische Geometrie mit einem Durchmesser von 0,25 mm und einer Länge von 1 mm. Der Polschuh 430 hat eine Quaderform mit 0,6 mm X 0,6 mm X 0,4 mm. Die Spule 440 hat eine einzige Wicklung, wobei die Dicke des Spulenmaterials 0,1 mm beträgt.
Die 12, 13 und 14 zeigen beispielhafte Ausführungsformen von Teilen einer Verschiebeeinheit 41 einer Kontaktlinse 1 in schematischen Schnittansichten. Die Abmessungen der Polschuhe 430 weichen geringfügig von den Abmessungen der in den 10 und 11 gezeigten Ausführungsform ab.
15 und 16 zeigen eine beispielhafte Ausführungsform eines Abstimmelements einer Kontaktlinse in einer Draufsicht und in einer Schnittansicht. Das Abstimmelement 3 hat eine freie Öffnung mit einem Durchmesser von 6 mm. Der Formgeber 32 hat eine Breite von 0,3 mm. Der Abstand zwischen der Verschiebeeinheit und den Abschnitten, gemessen entlang der optischen Achse, beträgt etwa 20 Mikrometer. Der Formgeber 32 umfasst mehrere Abschnitte 310, wobei jedem Abschnitt 310 eine Verschiebeeinheit 410 zugeordnet ist. Weiterhin umfasst der Formgeber mehrere Rücklaufstrukturen 310. Der Formgeber 32 hat eine Dicke von 0,1 mm. Die Dicke wird entlang der optischen Achse gemessen und die Breite wird senkrecht zur optischen Achse gemessen. Auf gegenüberliegenden Seiten des Formgebers 32 sind die erste flexible Membran 33 und die zweite flexible Membran 34 angeordnet. Die flexiblen Membranen haben jeweils eine Dicke von 40 Mikrometer. Die erste flexible Membran 33, die zweite flexible Membran 34 und der Formgeber 32 begrenzen einen Hohlraum, der vollständig mit der transparenten Flüssigkeit 35 gefüllt ist.
17 zeigt ein beispielhaftes Diagramm eines Abstimmelementes 3, das den Zusammenhang zwischen der Kraft, die mittels des Aktuators 4 auf das Abstimmelement 3 wirkt, und den Brechwert des Abstimmelementes darstellt. Der Brechwert wird in Dioptrien angegeben, die Kraft in Millinewton. Die Daten sind für eine Umgebungstemperatur von 36°C angegeben.
18 zeigt ein beispielhaftes Diagramm eines Abstimmelementes 30, in dem das Verhältnis von Formgeberhub zu Brechwert dargestellt ist. Der Brechwert wird in Dioptrien angegeben, der Formgeberhub in Mikrometern. Die Daten sind für eine Umgebungstemperatur von 36°C angegeben.
19 zeigt ein beispielhaftes Diagramm eines Aktuators, das das Verhältnis der Kraft zur Länge des Spalts zwischen Aktuator und Formgeber darstellt. Die Kraft ist in Millinewton und die Länge des Luftspalts in Mikrometer angegeben. Die blaue Kurve zeigt die Kraft des Aktuators 4 und die orangefarbene Kurve zeigt die Kraft des Abstimmelements 3. Zur Abschätzung der Kraft des Aktuators wird ein analytisches Magnetkreis-Modell verwendet. Die Kraft des Aktuators (blaue Kurve) wird mit der Kraft des Abstimmelementes 3 verglichen.
20 zeigt ein beispielhaftes Diagramm eines Aktuators, das das Verhältnis des an der Spule anliegenden Stroms zur Länge des Spalts zwischen Aktuator und Formgeber darstellt. Der Strom wird in Ampere und die Länge des Spalts in Millimeter angegeben. Bei einer Spule mit einem Draht von 40 Mikrometern Durchmesser mit 50 Windungen und einem Widerstand von 1 Ohm kann der Aktuator beispielsweise mit einem Strom von weniger als 5 Ampere, insbesondere weniger als 2,5 Ampere, betrieben werden. Dieser Strom erfordert eine Spannung zwischen +5 Volt und -5 Volt, insbesondere zwischen -2,5 Volt und 2,5 Volt.
Der Aktuator benötigt eine maximale Leistung für das Umschalten zwischen zwei Zuständen des Aktuators von 1 Millijoule, vorzugsweise von 0,625 Millijoule, wenn die Schaltzeit (t) 100 Mikrosekunden beträgt, der Widerstand 1 Ohm, die Ansteuerspannung (U) 2 Volt und der Ansteuerstrom (I) 2,5 Ampere beträgt. Der Energieverbrauch (E) pro Schaltung wird berechnet durch: $E = P * t = U * I * t$
Die Erfindung ist durch die hierauf basierende Beschreibung nicht auf die beispielhaften Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal und jede Merkmalskombination, die insbesondere jede Merkmalskombination in den Patentansprüchen umfasst, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder beispielhaften Ausführungsformen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Kontaktlinse
2: Träger
21: Entlüftung
22: Erste Hauptoberfläche
23: Zweite Hauptoberfläche
3: Abstimmelement
310: Rückstellstruktur
32: Formgeber
320: Ausschnitt
33: Erste flexible Membran
34: Zweite flexible Membran
35: Transparente Flüssigkeit
4: Aktuator
41: Verschiebeeinheit
410: Erster Permanentmagnet
420: Zweiter Permanentmagnet
430: Polschuh
440: Spule
5: Stanzwerkzeug
51: Stanzfläche
61: Erste Kraft
62: Zweite Kraft

Claims

Kontaktlinse (1) aufweisend einen Träger (2), ein Abstimmelement (3) und einen Aktuator (4), wobei - der Träger (2) eine erste Hauptoberfläche (22) aufweist, wobei die erste Hauptoberfläche (22) in zwei Richtungen gekrümmt ist, welche beiden Richtungen orthogonal zueinander verlaufen, - das Abstimmelement (3) eine erste flexible Membran (33) aufweist, wobei die erste flexible Membran (33) einen Kontaktbereich aufweist, der großflächig mit der ersten Hauptoberfläche (22) verbunden ist, und - der Aktuator (4) dazu eingerichtet ist, die optische Leistung des Abstimmelements (3) zu verändern, wobei der Aktuator (4) eine Verschiebeeinheit (41) mit einem Elektropermanentmagneten (410, 420) aufweist.
Kontaktlinse (1) nach Anspruch 1, wobei die Krümmung der ersten Hauptoberfläche (22) konkav ist.
Kontaktlinse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (2) auf einer der ersten Hauptoberfläche (22) gegenüberliegenden Seite eine zweite Hauptoberfläche (23) aufweist, und die zweite Hauptoberfläche (23) im Wesentlichen parallel zur ersten Hauptoberfläche (22) verläuft.
Kontaktlinse (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei sich die mindestens eine Entlüftung (21) von der ersten Hauptoberfläche (22) zur zweiten Hauptoberfläche (23) durch den Träger (2) erstreckt.
Kontaktlinse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abstimmelement (3) einen Hohlraum aufweist, der mit einer transparenten Flüssigkeit (35) gefüllt ist.
Kontaktlinse (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei - das Abstimmelement (3) eine zweite flexible Membran (34) und einen Formgeber (32) umfasst, - der Aktuator (4) eingerichtet ist, um eine Position des Formgebers (32) in Bezug auf den Träger (2) einzustellen, und - eine Krümmung der zweiten flexiblen Membran (34) von der Position des Formgebers (32) in Bezug auf den Träger (2) abhängt.
Kontaktlinse (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste flexible Membran (33) und die zweite flexible Membran (34) den Hohlraum auf allen Seiten vollständig begrenzen.
Kontaktlinse (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei - der Aktuator (4) mehrere Verschiebeeinheiten (41) umfasst, die jeweils einen Elektropermanentmagneten (410, 420) aufweisen, und - wobei die Verschiebeeinheiten (41) um das Abstimmelement (3) herum auf dem Träger (2) angeordnet sind.
Kontaktlinse (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Aktuator (4) so eingerichtet ist, dass er eine erste Kraft (61) auf den Formgebers (32) in einer ersten Richtung ausübt, und eine Rückstellstruktur (310) so eingerichtet ist, dass sie eine zweite Kraft (62) auf den Formgeber (32) in einer zweiten Richtung ausübt, wobei die zweite Richtung antiparallel zur ersten Richtung ist.
Kontaktlinse (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste Kraft (61) eine einstellbare Magnetkraft ist und die zweite Kraft (62) eine Federkraft ist.
Verfahren zur Herstellung einer Kontaktlinse (1), umfassend die Schritte: a) Bereitstellen - eines Trägers (2) mit einer ersten Hauptoberfläche (22), - eines Abstimmelements (3) mit einer ersten flexiblen Membran (33) und einer zweiten flexiblen Membran (34) auf gegenüberliegenden Seiten des Abstimmelements (3), und - eines Aktuators (4), b) Befestigen des Abstimmelements (3) an dem Träger (2), wobei - die zweite flexible Membran (34) an einem Stanzwerkzeug (5) befestigt ist, - das Stanzwerkzeug (5) das Abstimmelement (3) gegen den Träger (2) drückt, wobei die erste flexible Membran (33) und die erste Hauptoberfläche (22) einen Kontaktbereich bilden, und - das Stanzwerkzeug (5) von dem Abstimmelement (3) entfernt wird, c) Anordnen des Aktuators (4) auf dem Träger (2).
Verfahren nach Anspruch 11, wobei - im Schritt a) die erste flexible Membran (33) sich im Wesentlichen flach erstreckt, - im Schritt b) die erste flexible Membran (33) mittels der ersten Hauptoberfläche (22) des Trägers (22) gekrümmt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Stanzwerkzeug (5) eine Stanzfläche (51) aufweist, die im Wesentlichen komplementär zur ersten Hauptoberfläche (22) ist.