JP2005536782A - 電気活性レンズを製造する方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】
電気活性レンズを製造する方法が開示されている。レンズは、前後表面と厚さと屈折率を有するレンズブランクを用意して製造される。レンズブランクの前後表面の一方の上に電気活性素子が置かれる。そして電気活性素子を含むレンズブランクの表面上に被覆表面が形成される。いくつかの実施形態では、電気活性レンズは、その後、望ましい固定の光学パワーを与えるように表面処理され、眼鏡フレームに合うように縁取りされてもよい。

Description

本発明は電気活性レンズを製造する効率的な方法に関する。

本発明の例示的な実施形態において、レンズブランクから電気活性レンズを製造する方法が開示されている。レンズブランクは前側表面と後側表面と厚さと屈折率を有している。電気活性素子はレンズブランクの前側表面または後側表面のいずれかに置かれてよい。さらに電気活性素子を含むレンズブランクの表面全体の上に被覆層を形成する。

別の例示的な実施形態において、別の電気活性レンズを製造する方法が開示されている。前側表面と後側表面と厚さと屈折率とを有するレンズブランクを電気活性素子の周りにモールドする。

本発明については添付の図面に示される例示的な実施形態と関連してより詳しく記述される。

１９９８年、合衆国の中だけでおよそ９千２百万人の目の検査が行なわれた。これらの非常に大多数の検査は、内部と外部の目病理学のための徹底的なチェック、筋肉バランスと双眼の分析、角膜および多くの場合はどう孔の測定、そして最後に屈折検査を伴った。それは客観的かつ主観的であった。

屈折検査は、人の目の屈折エラーの大きさとタイプを理解／診断するために実施される。現在診断され測定され得るタイプの屈折エラーは、近視と遠視、乱視、老眼である。現在の屈折双眼鏡（フォロプター）は、人の視力を２０／２０距離近くの視力に矯正することを試みている。いくつかのケースでは、２０／１５距離の視力が達成され得るが、しかしこれはまれなことである。

人の目の網膜が視界を処理して定め得る理論上の限界はおよそ２０／０８距離であることは指摘されるべきである。これは今日の屈折双眼鏡（フォロプター）と従来の眼鏡レンズの両方を通して現在得られる視力のレベルよりはるかに良い。これらの従来の装置から欠けているものは、収差や不規則な乱視、目の層（ocular layer）の不規則さなど、通常でない屈折エラーを矯正する能力である。これらの収差および／または不規則な乱視、目の層（ocular layer）の不規則さは、自分の視覚システムの結果または従来の眼鏡によって起こされる収差、あるいは両者の組み合わせの結果である。

本発明の例示的な実施形態によると、電気活性レンズを製造する方法が開示される。電気活性レンズは、一以上の焦点距離のための視力矯正を与えるために使用されてもよく、高次の収差を含む通常でない屈折エラーをさらに矯正してもよい。

本発明のある実施形態の理解を助けるため、ここに種々の用語の説明を記す。「付着」は、接着、堆積、粘着、そのほかの公知の付着方法を含み得る。「コントローラー」は、プロセッサーおよび／またはマイクロプロセッサー、集積回路、コンピュータチップ、チップを含み得るか、それらに含まれ得る。「導電性バス」は電気信号の形態のデータを一個所からほかの個所へ運ぶために働く。「近距離屈折エラー」は、老眼と、人が近距離を明瞭に見るために矯正が必要なそのほかのあらゆる屈折エラーとを含み得る。「中距離屈折エラー」は、中距離を矯正することが必要な老眼と、人が中距離を明瞭に見るために矯正が必要なそのほかのあらゆる屈折エラーとを含み得る。「遠距離屈折エラー」は、人が遠距離を明瞭に見るために矯正が必要なあらゆる屈折エラーを含み得る。「通常の屈折エラー」は、近視および／または遠視、乱視、老眼を含み得る。「通常でない屈折エラー」は、不規則な乱視、コマと色収差、球面収差を含む視覚システムの収差を含み得る。当然ながら、通常の屈折エラーに含まれないそのほかの高次の収差または屈折エラーも含み得る。「光学屈折エラー」は、レンズ光学に関するあらゆる収差を含み得る。

ある実施形態では、「眼鏡」は一枚のレンズを含み得る。ほかの実施形態では、「眼鏡」は一枚より多くのレンズを含み得る。「多焦点」レンズは、二焦点および／または三焦点、四焦点、プログレシブ付与レンズを含み得る。「仕上げ済み」レンズブランクは、両側に仕上げ済み光学表面を有するレンズブランクを含み得る。「半仕上げ」レンズブランクは、一方の側だけに仕上げ済み光学表面を有し、他方の側には光学的に仕上げ済みでない表面を有するレンズブランク、使用可能なレンズに加工するために、例えば、研削および／または研磨など、さらなる修正を必要とするレンズを含み得る。「未仕上げ」レンズブランクは、どちらの側にも仕上げ済み表面を有していない。「ベースレンズ」は、仕上げが済んだレンズブランクのエレクトロアクディブでない部分をいう。

「表面処理」は、過剰の材料を研削および／または研磨して半仕上げまたは未仕上げレンズブランクの仕上げ済みでない表面を仕上げることを含み得る。レンズブランクはまた、眼科レンズ産業に近年採用されている自由成形機械技術を使用して仕上げられてもよい。自由成形技術は、通常のエラー矯正を完了するために使用されてよいだけでなく、高次の収差を矯正して２０／２０よりも良い視力矯正に導くかもしれない通常でないエラー矯正を与えるために使用されてもよいレンズブランクの上に、完全に任意の形状が置かれるのを可能にする。さらに、レンズブランクは、二枚以上のレンズウェハーを一体に接着して仕上げ済みレンズまたは半仕上げレンズブランクを形成することによって製造され得る。当然ながら、レンズブランクは、仕上げ済みか未仕上げか半仕上げかにかかわらず、最初に自由成形技術を使用して製造され、通常と通常でない屈折エラーのいずれかまたは両方を矯正してよい。

図１に示されるように、電気活性レンズを製造する方法が開示される。ステップ１０に示されるように、レンズブランクを用意する。レンズブランクはどんなタイプのレンズブランクであってもよく、前後表面と厚さと屈折率を有している。ステップ２０において、電気活性素子がレンズブランクの前側表面または後側表面のいずれかの上に置かれる。ステップ３０において、電気活性素子を含むレンズブランクの表面全体の上に被覆層が形成される。この被覆層は電気活性素子を保護し、レンズブランク上のある位置に電気活性素子を固定する。被覆層を作るために使用される材料は、レンズブランクと組み合わさって、レンズの装着者に固定距離視力矯正を与えてもよい。

電気活性素子は、印加電圧によって活性化されたときに、電気活性材料に印加される電圧の大きさに応じて可変な屈折率を作り出すポリマージェルおよび／または液晶などの電気活性材料の一以上の層を有していてよい。装着者が電気活性素子を含む電気活性レンズの領域を通して見るとき、装着者は、レンズの電気活性でない部分によって与えられる視力矯正に加えて、電気活性素子の屈折率に基づいた視力矯正を得てよい。適当な電気活性材料は、さまざまのクラスの液晶とポリマージェルを含んでいる。これらのクラスは、ネマチック液晶とスメクチック液晶とコレステリック液晶、ポリマー液晶、ポリマー分散液晶、電気光学ポリマーと同様のポリマー安定液晶を含んでいる。

もしネマチック液晶などの液晶が電気活性材料として使用されるなら、ネマチックおよびほかの多くの液晶は複屈折性であるから、整列層が必要とされる。すなわち、それらは非偏光にさらされたときに印加電圧なしでは二つの異なる焦点距離を示す。この複屈折は網膜上に二重のすなわちぼやけた像を引き起こす。この複屈折を軽減するために、電気活性材料の第一の層に直交して整列された電気活性材料の第二の層が使用されてもよい。この手法では、両方の偏光が両方の層によって等しく合焦され、すべての光が同一焦点距離に合焦される。

あるいはコレステリック液晶の使用は、それは大きいキラル成分を有していて、好適な電気活性材料として代わりに使用されてよい。ネマチックとほかの普通の液晶とは異なり、コレステリック液晶はネマチック液晶の極性をもたないので、電気活性材料の多層を必要としない。

本発明の実施形態の電気活性素子に使用されてよいさまざまな電気活性層は、参照によりそのすべてが本明細書に組み込まれ２００３年４月２３日付けで出願されたPCT/US03/12528に記載されている。

レンズブランクはあらゆるタイプのレンズブランクであってよく、例えば、半仕上げブランクまたは未仕上げレンズブランク、レンズウェハー、予備整形レンズ、仕上げ済みレンズを含んでいてよい。被覆層は、モールドまたは表面鋳造することによって、またはレンズブランクをレンズウェハーで覆うことによってなど、コンフォーマルシールすることによって形成されてよい。

本発明のひとつの例示的な実施形態では、電気活性レンズは半仕上げブランクから、コンフォーマルシールすることにより被覆層が形成されて製造される。電気活性素子は、半仕上げブランクの前側表面または後側表面の上に置かれてよい。コンフォーマルシールは、電気活性素子が置かれたレンズブランクの表面全体の上に保護被覆層を形成し、電気活性素子をレンズ内部に埋め込む。図２は、本発明の実施形態によるコンフォーマルシールされた半仕上げブランクを使用して電気活性レンズを製造する方法を示すフローチャートである。図２Ａ〜図２Ｅは図２に示された方法の種々の段階におけるレンズを示している。ステップ１００において、図２Ａに示されるように、半仕上げブランクの２３０が選択されてよく、それは後側凹状表面２０２と前側凸状表面２０４を有している。ステップ１１０において、図２Ｂに示されるように、半仕上げブランクの２３０の前側凸状表面２０４に溝２０５が切られてよい。ステップ１２０において、溝２０５に電気活性素子２００が置かれてよい。さらに、電気活性素子２００に接続された導電性バス２１０が溝２０５に置かれてよい。好ましくは、導電性バス２１０は、インジウム錫酸化物および／または導電性ポリマーなどの透明導電性材料で被覆された眼科等級材料の押出加工または鋳造されたポリマー層など、光学的に透明な可撓性材料で構成されるとよい。導電性バス２１０は複数の開口を有していてよく、それらはレンズブランク２３０への導電性バスのより良い接着を促進する。

ステップ１３０において、図２Ｄに示されるように、電気活性素子２００と導電性バス２１０は、好ましくはレンズブランクの屈折率に近いか等しい屈折率を有している、光学的に透明な樹脂などの密封剤を含む型２２０を使用して、半仕上げブランク２３０内になじみよく（conformally）シールされ得る。

電気活性素子２００と導電性バス２１０は型２２０の中に置かれ、レンズブランク２３０でふたがされる。樹脂は、例えば、熱エネルギーまたは光エネルギーまたは両者の組み合わせによって、硬化されてよい。光源は、可視光源か紫外線源、赤外線源のいずれかまたは組み合わせであってよい。

ステップ１４０において、図２Ｅに示されるように、半仕上げブランクの２３０は型抜きされて半仕上げ電気活性レンズブランク２３５を与える。硬化した合成樹脂は前側凸状表面２０４全体の上に被覆層２１５を作り、それは電気活性素子２００と導電性バス２１０を電気活性レンズの中に埋め込んだ効果である。電気活性レンズブランク２３５は、型２２０の曲率半径に等しい曲率半径をもつ被覆表面２０８を有している。被覆表面２０８の曲率半径は後側凹状表面２０２の曲率半径と組み合わさって固定の光学パワーを与える。

ステップ１５０に示されるように、耐ひっかき性ハードコートがレンズに施されてよい。半仕上げ電気活性レンズブランク２３５を仕上げる前に、レンズをディップコートまたはスピンコートすることによってハードコートが施されてよい。当然ながら、ハードコートは、型を樹脂で満たしレンズブランク２０４の前側凸状表面に樹脂を硬化させる前に型２２０の内側表面に適用されてよく、その場合、樹脂が硬化されてハードコートが形成されたときにすでにハードコートが被覆表面２０８上にある。

ステップ１６０において、半仕上げ電気活性レンズブランク２３５は、図２Ｆに示されるように、公知技術により電気活性レンズブランク２３５を表面処理することにより所望の処方に仕上げられて、電気活性レンズ２４０を作り出し得る。電気活性レンズ２４０はさらに眼鏡フレームに合うように縁取りされてもよい。

当然ながら、レンズブランク２３０の前側凸状表面２０４と後側凹状表面２０２は湾曲をどの程度有していてもまたは有していなくてもよく、それはさまざまな表面処理技術を介して後に与えられてよい。いったんレンズブランク２３０がなじみよくシールされて電気活性素子２００と導電性バス２１０を埋め込んでしまえば、前側凸状表面２０４ではなく、仕上げ後の後側凹状表面２０２と被覆表面２０８の最終的な湾曲の程度が電気活性レンズ２４０の光学特性を決定する。

本発明のひとつの例示的な実施形態において、電気活性レンズの製造は、これに限らないが、例えば、仕上げ済み単視力レンズなどの予備整形レンズを使用する。図６は、図２に関連して先に説明したものに似たコンフォーマルシールを使用してレンズ内部に電気活性素子を含んでいる被覆層を作って、単視力レンズであるレンズブランクから電気活性レンズを製造する方法を示している。しかしながら、図２の方法に対して記述された半仕上げブランクとは異なり、単視力レンズはすでに処方を有しており、さらに表面処理して装着者のレンズに矯正した固定の光学パワーを与える必要はない。従って、この実施形態では、コンフォーマルシールは、好ましくは元の仕上げ済みレンズのパワーを変化させないように行なわれる。これは、例えば、単視力レンズの前側凸状表面の曲率半径に等しい被覆層の被覆表面の曲率半径を作り出す型を使用することによって達成されてよい。しかしながら、当然ながら、たとえ仕上げ済み単視力レンズが使用されても、もし望むならば単視力レンズの前側凸状表面の湾曲とは異なる望ましい湾曲をもつ被覆表面を有する被覆層を作り出す型を使用することによって光学パワーが変更されてもよい。

図６に示されるように、ステップ７００において、さらに図６Ａに示されるように、単視力ベースレンズ８００が選択され得る。ステップ７１０において、図６Ｂに示される単視力ベースレンズ８００の前側凸状表面８０４に溝８１０が切られてよい。あるいは、単視力ベースレンズ８００がすでに溝８１０を有していてもよく、その原形の製造の間に溝が単視力ベースレンズ８００に形成されてもよい。ステップ７２０において、図６Ｃに示されるように、電気活性素子２００と導電性バス２１０が溝８１０に置かれてよい。ステップ７３０において、図６Ｄに示されるように、電気活性素子２００とバス２１０が樹脂を含む型８２０を使用してなじみよくシールされる。ステップ７４０において、型８２０が取り外され、ハードコートが付加的に塗布されてよい。いくつかの実施形態ではハードコートはコンフォーマルシールの間に型から転送される。この場合、被覆層の凸状被覆表面８０８を作り出すために使用される型の内側凹状表面は、コンフォーマルシール中に硬化され転写されるハードコート樹脂であらかじめコートされる。この例で記述される単視力ベースレンズはコンフォーマルシール前に望ましい固定の光学パワーを有するようにすでに仕上げられていてよいので、型８２０の内側表面は好ましくは単視力ベースレンズ８００の前側凸状表面８０４の曲率半径に等しい曲率半径を有する凹状であるとよい。これは、図６Ｅに示されるように、コンフォーマルシール後の型８２０からの単視力ベースレンズ８００の取り外しにおいて、前側凸状表面８０４の湾曲に実質的に湾曲が一致する凸状被覆表面８０８をもたらし、その結果、単視力ベースレンズ８００の固定の光学パワーはほとんど変化することはない。

電気活性レンズの製造におけるコンフォーマルシールの使用は、在庫維持単位（stock-keeping-units）（ＳＫＵ）の数を５３９に減らすことができる。それは、従来のレンズにおいて一般に要求されるＳＫＵの数に比較して大幅な減少である。

この改善の重要性を理解するため、たいていの処方を扱うに必要な伝統的レンズブランクの数を理解しなくてはならない。調整処方のおよそ９５％は、０.２５ジオプターの増加について−６.００ジオプターないし＋６.００の範囲内の球面パワー収差を含んでいる。この範囲に基づいて、およそ４９の通常処方済み球面パワーがある。乱視矯正を含むそれらの処方のうち、およそ９０％は、０.２５ジオプターの増加について＋４.００ジオプターないし−４.００ジオプターの範囲内に収まる。この範囲に基づいて、およそ３３の通常処方済み乱視（すなわち円筒）パワーがある。しかしながら、乱視は軸成分を有するので、およそ１８０度の乱視軸方向があり、それは１度増加に典型的に処方されている。従って、１８０の異なる乱視軸処方がある。

さらに、多くの処方は、老眼を矯正するために二焦点成分を含んでいる。老眼矯正を有するそれらの処方のうち、およそ９５％は、０.２５ジオプターの増加について＋１.００ないし＋３.００の範囲内に収まり、それによりおよそ９の通常処方済み老眼パワーがある。

これは、２，６１９，５４０（４９×３３×１８０×９）の異なるレンズ処方の可能性をもたらし、レンズ製造業者に大多数のＳＫＵを要求する。この多数のＳＫＵは、レンズ製造のために入手可能な原材料の多種多様さのために、さらにはフォトクロミック着色などのレンズ中の含有物に入手可能なほかの特性のためにさらに増加する。多くの視力矯正を電気活性的に与えることにより、ＳＫＵの数は大幅に減少する。

本発明の別の例示的な実施形態においては、二枚のレンズウェハーを一体に付着し、二枚のレンズウェハー間に電気活性素子がはさみ込まれることによって、電気活性レンズが製造される。

図７に示されるように、ステップ１０００において、装着者の視力処方に合った固定の距離屈折パワーに望ましい光学特性をもった前側レンズウェハーと後側レンズウェハーが選択されてよい。図７Ａに示されるように、凹状後側レンズウェハー９００と凸状前側レンズウェハー９３０が選択される。前側レンズウェハー９３０はＲ１の曲率半径を有していてよく、いっぽう、後側レンズウェハー９００はＲ２の曲率半径を有していてよい。レンズウェハーの固定の光学パワーは（ｎ−１）×（１／Ｒ１−１／Ｒ２）に等しく、ここで「ｎ」はレンズウェハーを製造するに使用される材料の屈折率に等しい。Ｒ１とＲ２は互いに平行であり、レンズウェハーを付着して形成された結果的ベースレンズはゼロの固定光学パワーを有している。

本明細書に記述される電気活性レンズのほかにおいても、近視力矯正と中視力矯正のための光学パワーは追加の固定光学パワーに起因し、それは一般に、遠距離視力矯正を与えるための光学パワーに、電気活性素子を含んでいる電気活性レンズの領域を通して見ることによって与えられる光学パワーを加えてなる。しかしながら、当然ながら、どんなレンズもゼロに等しい固定光学パワーを有するように製造されてよく、従って、電気活性素子を含んでいる電気活性レンズの領域を通して見ることによってすべての視力矯正が提供される。同様に、電気活性素子を含んでいるレンズの領域を通して見ることは、すべての焦点距離に対して、高次の収差の矯正を含めて、通常でない屈折エラーの矯正を与えてよい。

当然ながら、カスタマイズされた鋳造、または自由成形製造、光誘起屈折率変化または光誘起屈折変化の使用を介して、ベースレンズを単体でまたは電気活性素子と組み合わせて使用して、通常でない屈折エラーを矯正することが可能である。これらの実施形態では、ベースレンズは、電気活性素子とは独立に通常でない屈折エラーの矯正を与えてよく、それは、老眼などの通常の屈折エラーに関する球面パワー調整またはエラーを矯正してよい。

再び図７Ａに参照して、前側レンズウェハー９３０の凸状表面の反対側の表面と後側レンズウェハー９００の凹状表面の反対側の表面の一方または両方に溝が形成されてよい。あるいは、溝は、製造時などに前もって作られていて、レンズウェハー９００、９３０にすでに存在していてもよい。図７Ａは、前側レンズウェハー９３０の凸状表面の反対側の表面に単一の溝９４０を有する前側レンズウェハー９３０を示している。電気活性素子９１０と可撓性導電性バス９２０は後側レンズウェハー９００と前側レンズウェハー９３０の間に置かれ、電気活性素子９１０と可撓性導電性バス９２０は溝９４０内にはまるように位置している。ステップ１０３０に記載されるように、前側レンズウェハー９３０と後側レンズウェハー９００は屈折率整合接着剤で一体に接着されて電気活性レンズを作る。

いくつかの実施形態では、電気活性レンズは積層レンズウェハーから製造され、後側レンズウェハーが円筒パワーを与え、後側レンズウェハーと前側レンズウェハーの組み合わせがレンズの球面パワーを完成させる。

当然ながら、いくつかの実施形態における電気活性レンズの製造では、図７に示されるステップ１０１０は任意で、導電性バスと電気活性素子のための溝は不要である。例えば、いくつかの実施形態では、電気活性素子と導電性バスは二枚のレンズウェハーの間にはさみ込まれ、装着者の特定の視力の要求に対処することが望ましいことを除いて、二枚のウェハーの適切な関係をプリズムパワーを作り出さないように維持する。屈折率整合眼科等級樹脂が層の間に供給され、例えば、周囲ガスケットによって所定位置に硬化するまで保持されてよい。硬化した時点でガスケットが取り除かれ、電気活性レンズになる。

本発明の別の例示的な実施形態においては、電気活性素子の周囲にレンズ全体をモールドすることによって電気活性レンズが製造される。電気活性素子は最終的電気活性レンズ製品のバルクの中に配置される。図３は、電気活性素子２００とバス４１０〜４１３を保持している半仕上げフライアウェイモールドガスケット６１０の上面を示している。電気活性素子２００は四つの導電性バス４１０と４１１と４１２と４１３に電気的に接続されてよい。導電性バス４１０と４１１と４１２と４１３は電気活性素子２００から放射状に外に向かってモールドガスケットリング４２０まで延びている。図４は、図３の半仕上げフライアウェイモールドガスケットの断面を示し、それは電気活性素子２００とバス４１０〜４１３を含んでいる。

図５は、本発明の実施形態による完全にモールドされた半仕上げブランクを使用して電気活性レンズを製造する方法を示している。ステップ５００において、図５Ａに示されるように、上側型６００と下側型６２０を含む型アッセンブリーと、ガスケット上側空洞６４０とガスケット下側空洞６５０と電気活性素子と導電性バスを有するフライアウェイガスケットとが選択される。ステップ５１０において、図５Ｂに示されるように、ガスケット６１０は下側型６２０の上に置かれる。ステップ５２０において、型アッセンブリーに樹脂６６０が加えられ、それは硬化されてレンズを形成する。樹脂は、導電性バス間の空間または導電性バス中の開口を通ってガスケット下側空洞６５０内に入り込む。当然ながら、図５Ｄの示される型アッセンブリーはガスケット６１０の側面の手ごろな開口を介して樹脂で満たされ得る。

コンフォーマルシールに使用される樹脂などの眼科等級樹脂が使用されてよい。これらの樹脂は、高屈折率ポリマーやほかの公知の眼科樹脂材料である、ピッツバーグペンシルベニアのＰＰＧインダストリーズ社から入手可能なＣＲ３９（商標）などのジエチレングリコール・ビス・アリルカーボネート（dietilenglycol bis allylcarbonate）を含んでいる。ステップ５３０において、図５Ｄに示されるように、上側型６００がガスケット上側空洞６４０の上に置かれる。図５Ｅに示されるように、上側型６００と下側型６２０の間の樹脂がステップ５４０において硬化される。ステップ５５０において、上側型６００と下側型６２０が外側ガスケットリング４２０に沿って取り去られて半仕上げ電気活性レンズブランクを作り出し、それは次にさまざまな表面加工技術が施されて仕上げ済み電気活性レンズを作る。

当然ながら、本実施形態は鋳造成形の成形工程について述べているが、電気活性レンズの製造には射出成形が使用されてもよい。これらの実施形態において、例えば、ポリカーボートなどの材料を電気活性素子と導電性バスの周りにさいころに射出成形し硬化させて電気活性レンズを製造してもよい。

さまざまな導電性バス配置が本発明の例示的な実施形態の電気活性レンズを製造するために使用されてよい。一般的に、ひとつのバスまたはバスの組が電気活性素子から放射状に外に向かって導通を取るどのような手法で置かれてもよい。図８Ａに示されるように、電気活性素子２００は単一の導電性バス１１００に電気的に接続されてよい。バス１１００は電気活性素子２００から放射状に外に向かって延びている。バスが電気活性素子から外に向かって延びているとき、それは電源を直接または間接的に電気活性素子２００に接続する電気リードとしても利用されてよい。

別の実施形態では、図８Ｂに示されるように、電気活性素子２００は、導電性バス１１１０と１１１１と１１１２などの複数の導電性バスに電気的に接続されてよい。図７Ａの単一の導電性バスの場合と同様に、導電性バス１１１０と１１１１と１１１２のおのおのは一端において電気活性素子２００に電気的に接続され、電気活性素子２００から放射状に外に向かって延びていてよい。好ましくは、バス１１１０と１１１１と１１１２のおのおのは電気活性素子２００の周りに均等に間隔を置いている。当然ながら、どのような数のバスが、全体的または部分的にワゴン車輪状に、電気活性素子２００から外に向かって延びて配置されてよい。バスの数を増やすことは、電気活性素子を活性化して電気活性視力矯正を与えるために、距離測定器、コントローラー、電源などの電気コンポーネントが置かれてよい多くの個所を与えるという利点を含んでいる。

さらに別の実施形態では、電気活性素子２００は、図８Ｃに示されるように、電気活性光学素子２００を取り囲んでいるディスク状導電性バス１１２０に電気的に接続されてよい。導電性バス１１２０は複数の穴すなわち開口１１２５を有していてよい。これらの穴１１２５は、電気活性レンズの製造の際に樹脂が導電性バス１１２０を通って周りに流れて電気活性素子２００をレンズブランク内に閉じ込めるのを可能にする利点があり、また、電気活性レンズがレンズウェハーを使用して製造されるのであれば、導電性バス１１２０とレンズウェハーの間の付着を強めてよい。導電性バス１１２０は、ディスクの内側周縁において電気活性光学素子２００に電気的に接続されている。

図９Ａは、距離測定器とコントローラーに接続された導電性バス配置を有する電気活性レンズ１２００を示している。導電性バス配置は、電気活性素子１２０５と電気活性基板ウェハー１２１０と一体型コントローラー／距離測定器１２２０とベースレンズ１２３０と駆動信号バス１２４０とを有している。

距離測定器はコントローラーに接続された送波器と検出器を有していてよい。別の実施形態では、コントローラーに接続された送波器と検出器の両方としてデュアルモードで動作する単一の装置が製造され得る。

コントローラーは、少なくともひとつのメモリーコンポーネントを含むプロセッサーか、マイクロプロセッサー、集積回路、チップであってよい。コントローラーは、いくつかの異なる目視距離における装着者の処方を含む視力処方などの情報を記憶する。コントローラーは、距離測定器のコンポーネントまたは距離測定器が集積されたコンポーネントであってよい。しかしながら、当然ながら、コントローラーと距離測定器は別個のコンポーネントであって同一個所に配置される必要がなくてもよく、コントローラーと距離測定器が電気的に接続されてさえいればよい。当然ながら、装着者が見ている物体が何であるか、見られている物体に関して装着者に適切な視力矯正を与える焦点距離を与えるために電気活性素子がどのように活性化されるべきかを決定する距離測定器に代えて、あるいはそれと組み合わされて、装着者の頭の傾斜を決定するマイクロ傾斜スイッチまたは装着者の視線を決める視標追跡器など、ほかの視覚装置機が使用されてよい。

距離測定器は、導電性バスを通して分配される信号を介して、直接またはコントローラーを経由して電気活性素子と電気連絡している。電気活性素子によって作り出される焦点距離が異なる焦点距離を与えるように切り換えられるべきであることを距離測定器が検出したとき、距離測定器はコントローラーに電気的に信号を送ってよい。この信号に応じてコントローラーは電気活性素子に印加される電圧を調整し、それ自体によってまたはベースレンズの固定光学パワーによって与えられるほかの屈折率変化と組み合わさって、望ましい視力矯正を与える屈折率変化を作り出す。この屈折率変化は、通常の屈折エラーを、または通常でない屈折エラーを規定パターンに屈折率変化が発生したときにピクシレイテッド電気活性素子を使用して、または通常の屈折エラーと通常でない屈折エラーの組み合わせを矯正するために使用されてもよく、それらはコントローラーのメモリーに記憶されている視力矯正に一致する。新しい屈折率は、焦点距離の変化に応じて電気活性レンに適切な光学パワーを作り出す。

通常でない屈折エラーが電気活性素子だけによって自由成形技術を使用せずに矯正されるケースでは、ピクシレイテッド電気活性素子が使用される。通常でない屈折エラーは、電気活性素子に電圧を印加し、電気活性素子に含まれる複数の画素に屈折率変化を作り出し、通常でない屈折エラーの矯正を与える組み合わせのさまざまな屈折率をもつグリッドまたはパターンを作り出すことによって矯正される。

距離測定器は、レーザーや発光ダイオード、高周波、マイクロ波、超音波パルスなどの源を使用して、物体を探し出しその距離を決定してよい。光送波器は面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）であってよく、光送波器として使用される。これらの装置の小さく平らな輪郭はそれらをこの用途にとって魅力的なものにしている。別の実施形態では、有機発光ダイオードすなわちＯＬＥＤが距離測定器用の光源として使用されてよい。この装置の利点はＯＬＥＤがほとんど透明となるようにしばしば製造され得るということである。従って、ＯＬＥＤはレンズやフレームに目立たずに組み込まれ得るので、レンズを見た目に心地よく保つに望ましい距離測定器であってよい。

図９Ａに示されたレンズを上から見た断面図である図９Ｂを参照して分かるように、コントローラー／距離測定器１２２０は電気活性レンズ基板１２５０内に収容されており、それはさらに処理されて電気活性レンズになる。バイア１２９０は、ベースレンズ１２３０内に埋め込まれた回路構成への電気接続をとるために使用されてよい。ベースレンズ１２３０の外側表面は、外部電源の正と負の端子と電気接触をとるために使用され得る透明導電体１２９３と１２９６でコートされてもよく、レンズの二つの外側表面の間に電位差を印加することによって電気活性素子１２０５とコントローラー／距離測定器１２２０に電力が印加される。

コントローラー／距離測定器１２２０は、例えば本明細書に記載されている形態のいずれかの一連の導電性バスによって、電気活性素子１２０５に接続されてよい。好ましくは、バスはワゴン車輪構造であってよく、その場合、バスは車輪のスポークを形成し、電気活性素子がハブとして働く。ワゴン車輪構造はレンズ１２００上の多くの異なる個所にコントローラー／距離測定器１２２０が搭載される選択を提供する。コントローラー／距離測定器１２２０はどの導電性バス１２４０上のどの点において接続されてよいが、好ましくはフレーム近くのレンズの周縁において接続されるとよく、あるいはコントローラー／距離測定器１２２０はフレームに取り付けられ、リードを介して導電性バス１２４０に接続されるとよい。このワゴン車輪導電性バス形態はまた、電源から電気活性素子１２０５に電圧を印加する多数の個所を提供する。

あるいは、ある実施形態では、図９Ｃに示されるように、電気導電表面が使用されてよい。これらの実施形態では、第一あご１２８２と第二あご１２８４を有するクランプなどの導電突き刺し機構が使用されてよく、各あごは電源の逆極性端子に取り付けられる。あご１２８２と１２８４は、あごの部分がレンズ１２００の表面を突き刺すか、さもなければ透明導電体１２９３と１２９６に接触して電源から電力を案内するように締められとよい。図９Ｃにおいて、接続あご１２８２と１２８４はレンズの反対側に示されている。しかしながら、当然ながら、適当な絶縁体が正と負のリードを分離しているならば、両方のあご１２８２と１２８４はレンズの同じ側を突き刺してもよい。

本発明のさらに別の実施形態では、本明細書に記載された方法によって製造された電気活性レンズ１２００を含む眼鏡レンズのフレームちょうつがい１３０５またはその近くにバッテリーなどの電源への連絡が設けられてよい。図１０Ａは、本発明の例示的な実施形態によるフレームのちょうつがいまたはその近くに電源への連絡を備えた眼鏡フレームの背面を示している。図１０Ｂは、本発明の例示的な実施形態によるフレームちょうつがいまたはその近くにバッテリーへの連絡を備えた眼鏡フレームの上面を示している。いくつかの実施形態では、レンズ内の電力端子１３８０に穴１３８５を開けることによって、バッテリー１３２０などの電源がレンズの前部を通してレンズに接続されてよい。

いくつかの実施形態では、コントローラー／距離測定器１２２０がレンズ１２００内に載せられ、フレーム１３００に取り付けられたバッテリー１３２０によってコントローラー／距離測定器１２２０と電気活性素子１２０５に電力が供給される。図１０Ａと図１０Ｂは、フレームちょうつがい１３０５またはその近く、例えばフレームのつるにバッテリー１３２０への連絡１３１０が設けられた実施形態を示している。あるいは、図１１Ａと図１１Ｂに示されるように、バッテリー１３２０への連絡１３１０はレンズの背面を通すこともできる。連絡１３１０は、ＩＴＯやほかの導電性酸化物などの透明導電性材料からまたは透明導電性ポリマーで作られてよい。

図１２Ａと図１２Ｂは、フレームちょうつがい１３０５または近くに設けられたバッテリー１３２０への連絡１３１０の代替実施形態を示している。連絡１３１０は、フレーム１３００の側方を通ってレンズ１２００の側方内に延びている。このようなケースでは、レンズ１２００の外側縁を互いに電気的に隔離された二本の導電性細片でおおって装置に電流が供給されるのを妨げることは有利である。これらの導電性細片は、電気活性素子１２０５に供給される電圧にとって、より良い表面接触と低減されたインピーダンスを提供する。

ねじとフレームちょうつがいを使用して外部電源をフレームに載せることも可能である。いくつかの実施形態では、同じ手法によってコントローラーがフレームに載せられてもよい。図１３Ａ〜図１３Ｄは、フレームちょうつがいに載せられたバッテリーアタッチメントを示している。バッテリーアタッチメントは、支持リング１４２０付きバッテリー１３２０と、フレームねじ１４１０と、フレームちょうつがい１３０５とを有している。バッテリー支持リング１４２０はフレームちょうつがい１３０５に挿入されてねじ１４１０を受けてもよい。ねじ１４１０はフレームちょうつがい１３０５を通して挿入されてよく、それにはねじ１４１０を保持するためねじが切られていてよい。図１３Ｄは、バッテリー支持リング１４２０からねじ１４１０を取り外すことなくバッテリー１３２０が取り外され交換されるバッテリー受け台１３２２をバッテリーアタッチメントがさらに有している代替実施形態を示している。

電気活性レンズのコントローラーと距離測定器と電源はレンズや眼鏡フレームに置かれる別個のコンポーネントであってよく、あるいはそれらは単一モジュールに一体化されていてもよい。図１４は、本発明の例示的な実施形態による単一コントロールモジュールを形成する一体化されたバッテリーとコントローラーと距離測定器を示している。コントロールモジュールは、例えば、モジュールの第一のコンポーネントとしての距離測定器を一体となって形成する半円フォトディテクター１７００と半円発光ダイオード１７１０を有している。コントローラー１７２０は距離測定器の後ろに配置され、第二のコンポーネントを形成し、ディスク形状バッテリー１７３０がコントローラー１７２０の後ろに配置される。図１５に示されるように、これらのコンポーネントは、導電性バス１８２０を介して電気活性素子１８３０に取り付けられ、電気活性素子１８３０に電力を供給してレンズ１８００の焦点距離を切り換えてレンズの装着者に必要な視力矯正を提供し得る単一コントロールモジュール１８１０を形成する。

図１６は、一体コントロールモジュールを仕上げてレンズに載せる方法を示している。ステップ１９００において、レンズブランクの大きさとまた装着者の瞳の位置と間隔をも考慮した望ましい眼鏡フレームのためにレイアウトが選択される。ステップ１９１０において、一般に予備整形レンズか半仕上げブランクである、レンズブランク１９７５が、レンズブランクの大きさと装着者の瞳の配列とに基づいて偏心される。いくつかのケースでは、望ましいプリズム効果を作り出すために偏心が望まれる。もしレンズの電気活性でない部分に乱視の矯正が与えられるなら、レンズブランクが回転させてもよい。ステップ１９２０において、装着者に必要な距離処方を与えるためにレンズブランク１９７５が表面鋳造または研磨される。ステップ１９３０において、電気活性素子１９７７と導電性バス１９７９を受けるため表面に溝が切られるか成形される。当然ながら、ステップ１９３０は任意であり、溝はあらかじめ作られていてもよい。ステップ１９４０において、電気活性素子と導電性バスは、もちろんコントローラー／距離測定器１９８１も、溝内に挿入されてなじみよくシールされ、コンポーネントがレンズ内に埋め込まれる。バスは好ましくは、眼鏡フレームの縁近く好ましくは装着者のつるの近くに距離測定器とコントローラーが配置され得る場所に合わされる。

しかしながら、当然ながら、ほかの実施形態と同様に、コントローラーと距離測定器はレンズ内に埋め込まれる必要はなく、それらの一方または両方が、眼鏡フレーム上やレンズ表面上に置かれてからレンズ内に含まれる導電性バスと電気的に接続されて追加されてよい。ステップ１９５０において、レンズは、眼鏡フレーム内への配置のための形状に縁取りされてから、そのフレームに取り付けられる。レンズを縁取りして眼鏡フレームに合わせるとき、レンズは電気活性素子を含まないレンズの部分だけが取り除されるように縁取りされるべきである。最後に、ステップ１９６０において、バッテリーが導電性バスに接続される。もしコントローラーが組み込み前にあらかじめプログラムされていないなら、異なる焦点距離に対する装着者の視力処方など、装着者に特有の情報を含むようにプログラムされてよい。

あるいは、距離測定器とコントローラーとバッテリーのいずれかひとつまたはすべてが眼鏡フレームに取り付けられ、電気活性素子に達するリードを介して電気活性レンズに接続されてよい。図１７は、眼鏡フレームに距離測定器とバッテリーとコントローラーを施してレンズを仕上げる方法を示している。ステップ２０００において、レイアウトが選択される。ステップ２０１０において、図１７ｂに示されるように、予備整形レンズまたは半仕上げブランクが偏心され回転され得る。もしレンズがトーリックパワーを有し、電気活性素子がレンズの光学中心に置かれているなら、バスはトーリック軸に対して方向づけされなければならない。ステップ２０２０において、図１７Ｃに示されるように、レンズはトーリック形状と球形状に研削されてよい。レンズは、ステップ２０３０において、図１７Ｄに示されるように、眼鏡フレーム中への配置のために、縁取りされてよい。ステップ２０４０において、図１７Ｅに示されるように、一体コントロールモジュール２０６０として示される距離測定器とバッテリーとコントローラーが眼鏡フレームに取り付けられてプロセスが完了してよい。あるいは、当然ながら、一体コントロールモジュールがフレーム製造中に眼鏡フレームに取り付けられてもよい。

もし装着者の視力の要求に必要であれば、電気活性レンズを製造するさまざまな実施形態にプリズムが付加されてもよい。例えば、もし半仕上げブランクが使用されるなら、視力処方に要求されるようにプリズムがレンズに付加され表面加工されてもよく、また、いくつかのケースでは装着者の瞳間距離に対するレンズの偏心によってプリズムが作られ得る。

同様に、表面処理した後だが好ましくはハードコートする前にレンズを着色することなどによって、製造中に電気活性レンズを修正するほかの方法が達成される。フォトクロミック層またはフォトクロミック染色を容易に吸収する材料でレンズをなじみよくコートすることによって、レンズがフォトクロミックにされ得る。あるいは、電気活性素子によって作り出される電気黒ミック着色によって、または電気活性素子に電気活性材料の追加層を加えることによって着色が作り出されてもよい。

縁取りの前や後において、追加の反射防止コートがレンズに塗布されてもよい。反射防止コートの塗布の間に発生し得る毒ガスを避けるため、電気活性素子はレンズ内に完全にシールされているべきである。

本発明はここに記述された特定の実施形態による範囲に限定されるべきではない。それどころか、ここに記述された実施形態に加えられる、本発明のさまざまな変更は、当業者にはこれまでの記述と添付の図面から明かであろう。従って、このような変更は特許請求の範囲の中に収まると意図される。さらに、本発明が特定の目的のために特定の環境の中で特定の実施という状況でここに記述されたが、その有用さはそれらに限定されるものではなく、本発明は、あらゆる目的に対するあらゆる環境において有益に実施され得ることは、当業者であれば分かるであろう。従って、特許請求の範囲はここに開示されている発明の要旨を考慮して解釈されるべきである。

本発明の例示的な実施形態による電気活性レンズを製造する方法のフローチャートである。 本発明の例示的な実施形態による電気活性レンズを製造する方法のフローチャートである。 図２に示された方法のひとつの段階におけるレンズを示している。 図２に示された方法のひとつの段階におけるレンズを示している。 図２に示された方法のひとつの段階におけるレンズを示している。 図２に示された方法のひとつの段階におけるレンズを示している。 図２に示された方法のひとつの段階におけるレンズを示している。 図２に示された方法のひとつの段階におけるレンズを示している。 本発明の例示的な実施形態による半仕上げフライアウェイモールドガスケットの上面を示している。 図３の半仕上げフライアウェイモールドガスケットの断面を示している。 本発明の別の例示的な実施形態による電気活性レンズを製造する方法のフローチャートである。 図５に示された方法のひとつの段階におけるレンズを示している。 図５に示された方法のひとつの段階におけるレンズを示している。 図５に示された方法のひとつの段階におけるレンズを示している。 図５に示された方法のひとつの段階におけるレンズを示している。 図５に示された方法のひとつの段階におけるレンズを示している。 図５に示された方法のひとつの段階におけるレンズを示している。 本発明のさらに別の例示的な実施形態による電気活性レンズを製造する方法のフローチャートである。 図６に示された方法のひとつの段階におけるレンズを示している。 図６に示された方法のひとつの段階におけるレンズを示している。 図６に示された方法のひとつの段階におけるレンズを示している。 図６に示された方法のひとつの段階におけるレンズを示している。 図６に示された方法のひとつの段階におけるレンズを示している。 本発明の例示的な実施形態による電気活性レンズを製造する方法のフローチャートである。 図７に記述された方法によって製造される電気活性レンズを示している。 本発明の代替実施形態による導電性バス配置を示している。 本発明の代替実施形態による導電性バス配置を示している。 本発明の代替実施形態による導電性バス配置を示している。 導電性バス配置を有している電気活性レンズの例示的な実施形態を示している。 導電性バス配置を有している電気活性レンズの例示的な実施形態を示している。 導電性バス配置を有している電気活性レンズの例示的な実施形態を示している。 本発明の例示的な実施形態により製造された電気活性レンズを有している眼鏡フレームの背面を示している。 本発明の例示的な実施形態により製造された電気活性レンズを有している眼鏡フレームの上面を示している。 本発明の例示的な実施形態により製造された電気活性レンズを有している図１０Ａと図１０Ｂの眼鏡フレームの代替実施形態を示している。 本発明の例示的な実施形態により製造された電気活性レンズを有している図１０Ａと図１０Ｂの眼鏡フレームの代替実施形態を示している。 本発明の例示的な実施形態により製造された電気活性レンズを有している図１０Ａと図１０Ｂの眼鏡フレームの代替実施形態を示している。 本発明の例示的な実施形態により製造された電気活性レンズを有している図１０Ａと図１０Ｂの眼鏡フレームの代替実施形態を示している。 本発明の例示的な実施形態によるフレームちょうつがい上またはその近くに取り付けられたバッテリーアタッチメントを示している。 本発明の例示的な実施形態によるフレームちょうつがい上またはその近くに取り付けられたバッテリーアタッチメントを示している。 本発明の例示的な実施形態によるフレームちょうつがい上またはその近くに取り付けられたバッテリーアタッチメントを示している。 本発明の例示的な実施形態によるフレームちょうつがい上またはその近くに取り付けられたバッテリーアタッチメントを示している。 本発明の例示的な実施形態による電気活性レンズを製造することにおいて、使用のための一体化された電気のコンポーネントを示している。 本発明の例示的な実施形態による電気活性レンズを製造することにおいて、使用のための一体化された電気のコンポーネントの別の実施形態を示している。 本発明のさらに別の例示的な実施形態による電気活性レンズを製造することにおいて、一体化された電気のコンポーネントを仕上げて取り付ける方法のフローチャートである。 図１６に示された方法の種々の段階におけるレンズを示している。 図１６に示された方法の種々の段階におけるレンズを示している。 図１６に示された方法の種々の段階におけるレンズを示している。 図１６に示された方法の種々の段階におけるレンズを示している。 図１６に示された方法の種々の段階におけるレンズを示している。 本発明の別の例示的な実施形態による電気活性レンズを製造することにおいて、電気のコンポーネントを持つレンズを仕上げる方法のフローチャートである。 図１７に示された方法の種々の段階におけるレンズを示している。 図１７に示された方法の種々の段階におけるレンズを示している。 図１７に示された方法の種々の段階におけるレンズを示している。 図１７に示された方法の種々の段階におけるレンズを示している。 図１７に示された方法の種々の段階におけるレンズを示している。

Claims (32)

1. 前後レンズブランク表面と厚さと屈折率を有するレンズブランクを用意し、
   レンズブランクの前後表面の一方に電気活性素子を置き、
   電気活性素子を含むレンズブランクの表面全体の上に被覆層を形成する、電気活性レンズを製造する方法。
2. 半仕上げブランク、未仕上げレンズブランク、レンズウェハー、予備整形レンズ、仕上げ済みレンズブランクとからなるグループからレンズブランクが選択される、請求項１に記載の方法。
3. さらに、レンズブランク上に置かれる電気活性素子を受けるためにレンズブランクの前側表面または後側表面に溝を形成する、請求項１に記載の方法。
4. レンズブランクの表面を機械加工するかモールドするかのいずれかによって溝が形成される、請求項３に記載の方法。
5. 電気活性素子が電気バスに接続される、請求項１に記載の方法。
6. バスが可撓性である、請求項５に記載の方法。
7. バスが少なくとも部分的に電気活性素子を取り囲んでいる、請求項５に記載の方法。
8. 電気活性レンズの周囲に到達している透明電気活性リードにバスが接続される、請求項５に記載の方法。
9. バスが、電気活性素子から外へ広がっている複数の透明電気リードを有している、請求項５に記載の方法。
10. バスが少なくとも一つの開口を含んでいる、請求項５に記載の方法。
11. 電気活性素子がコントローラーに接続される、請求項１に記載の方法。
12. 電気活性素子が電源に接続される、請求項１に記載の方法。
13. 電源が眼鏡フレームのちょうつがいに接続される、請求項１２に記載の方法。
14. 電源が眼鏡フレームのつるに接続される、請求項１２に記載の方法。
15. 電源が眼鏡フレームのちょうつがいネジに接続される、請求項１２に記載の方法。
16. 電源が電気活性レンズ内に含まれている、請求項１２に記載の方法。
17. 被覆層がモールドすることによって形成される、請求項１に記載の方法。
18. 被覆層が表面鋳造することによって形成される、請求項１に記載の方法。
19. 被覆層がコンフォーマルシールによって形成される、請求項１に記載の方法。
20. 被覆層がレンズウェハーによって形成される、請求項１に記載の方法。
21. レンズブランクが、装着者の距離視力処方に等しい光学パワーをもつ仕上げ済みレンズブランクである、請求項１に記載の方法。
22. レンズブランクが、ゼロに等しい光学パワーをもつ仕上げ済みレンズブランクである、請求項１に記載の方法。
23. 電気活性素子が屈折率変化を与える、請求項１に記載の方法。
24. 屈折率変化が高次の収差を矯正する、請求項２３に記載の方法。
25. 屈折率変化が通常でない屈折エラーを矯正する、請求項２３に記載の方法。
26. 屈折率変化が通常の屈折エラーを矯正する、請求項２３に記載の方法。
27. 電気活性素子が視力検出器に接続される、請求項１に記載の方法。
28. 請求項１に記載の方法によって製造されるレンズであって、レンズブランクが装着者の通常の屈折エラー通常でない屈折エラーを矯正し、電気活性素子が装着者の球面エラーを矯正する、レンズ。
29. レンズブランクから電気活性レンズを製造する方法であって、
    前後表面と厚さと屈折率を有し、前側表面または後側表面が溝を有しているレンズブランクを用意し、
    レンズブランク表面の溝内に電気活性素子を置き、
    電気活性素子を含むレンズブランクの表面全体の上に被覆層を形成する、方法。
30. 被覆層がレンズウェハーを通って形成される、請求項３１に記載のレンズ。
31. 電気活性レンズを製造する方法であって、電気活性素子と導電性バスの周囲に前側表面と後側表面と厚さと屈折率を有しているレンズブランクを形成する、方法。
32. 前側曲面と後側曲面と厚さと屈折率を有する電気活性レンズであって、
    ベースレンズと、
    電気活性素子と、
    導電性バスとを有している、レンズ。

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