JP2023505287A - 多深度液晶電極層レンズ - Google Patents

Abstract

典型的な液晶レンズは、リング電極でパターン形成された透明な基材の間に挟まれた液晶を含む。電極にわたって電圧を印加すると、液晶分子が回転し、その見かけの屈折率およびレンズの焦点距離が変化する。リング電極はギャップによって分離され、レンズの周辺に向かってより狭くなる。リング電極が狭すぎると、液晶をうまく切り替えることができない。この問題に対処するために、発明の液晶レンズは、レンズ半径と共に増加する厚さを有する同心の液晶領域を画定する段差表面を有する基材を含む。各領域はリング電極の異なるセットによって切り替えられ、リング電極は段差表面の上、下、または反対側であってもよい。各領域内で、リング電極はレンズの中心から遠くなるとより狭くなる。しかし、リング電極の幅も液晶の厚さと共に増加し、レンズの性能を低下させる幅の減少を相殺する。【選択図】図１Ａ

Description

関連出願の相互参照
本出願は、米国特許出願第６２／９４４，４８３号（２０１９年１２月６日出願）の優先権の利益を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

一つの種類の液晶レンズは、二つの透明な基材の対向面の間に封止された液晶からなる。レンズは、透明な基材の対向面上に透明な電極および配向層を含む。配向層は、液晶を基材に関して整列させる。透明な電極のうちの一つは、例えば、リングまたは画素の形状で、パターン形成されてもよい。他の透明な電極は、パターン形成されておらず、接地面として作用してもよい。

パターン形成された電極に電圧を加えると、液晶にわたって電界が生成される。異方性である液晶分子は、電界と整列し、局所的屈折率を変える。パターン形成された電極に電圧勾配を適用すると、勾配電界が生成され、各電極は、その隣の電極とは異なる電界を生ずる。電界は液晶の屈折率に影響を与えるため、勾配電界は液晶の屈折率の変化の勾配をもたらし、これが次に光学レンズ効果を生じうる。パターン形成された電極は、円形、直線状、楕円形、または液晶で生じた屈折率勾配、およびレンズを通して伝達される波面に対応する変化に対して望ましいほぼすべての他の形状であってもよい。

円形リング電極が、液晶レンズでは一般的である。これらのリング電極は、典型的には、５ｎｍ～２００ｎｍの厚さの酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）の層からリソグラフィーで形成される。ＩＴＯ層は、真空、温度、およびリソグラフィープロセスの操作に耐えることができる、融解シリカガラスなどの第一の透明な基材上に堆積される。パターン形成された電極は、ＳｉＯ_２またはＳＵ－８フォトレジストなどの絶縁層で被覆される。この絶縁層は、リング電極を覆い、隣接するリング電極間のギャップを埋め、リング電極を互いに電気的に分離する。

バスラインは、リング電極を電圧供給部に接続する。これらのバスラインは、絶縁層上に堆積され、リソグラフィーでパターン形成された、ニッケルなどの導電材料の細いトレースである。各バスラインは、絶縁層に形成されたビアホールを通して対応するリング電極に接続する。少数の電極（例えば、２０以下）を有するレンズは、電極あたり１本のバスラインを有してもよい。より多くの電極（例えば、数百の電極）を有するレンズでは、各バスラインは、抵抗ブリッジを介して互いに接続された電極のサブセットに接続してもよい。（抵抗ブリッジの詳細については、例えば、Ｖａｎ Ｈｅｕｇｔｅｎらの米国特許第１０，５９９，００６号を参照のこと。この特許は、「Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ａｃｔｉｖｅ Ｌｅｎｓｅｓ ｗｉｔｈ Ｒａｉｓｅｄ ＲｅｓｉｓｔｉｖｅＢｒｉｄｇｅｓ」と題され、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。）

リング電極、バスライン、および絶縁層は、日産化学株式会社、東京、日本によって製造されたポリイミド樹脂化学物質のＳＵＮＥＶＥＲ（登録商標）ラインなどの配向層で被覆されている。レンズの他の透明な基材は、接地面および配向層として機能するパターン形成されていないＩＴＯ層で被覆されてもよい。Ｍｅｒｃｋ ＭＬＣ－２１４０液晶などの液晶材料は、透明な基材の被覆表面の間に封止されてレンズを形成する。

リング電極を有する液晶レンズでは、リング電極はレンズの中心から遠くなると漸進的に狭くなり、一方で隣接するリング電極間のギャップはすべてほぼ同じ幅である。このアプローチの問題は、リング電極間のギャップの上に電場が生成されないため、レンズ半径と共に総電界振幅が減少することである。結果として、特定の距離、例えば、典型的なレンズの半径１０ｍｍを超えると、リング電極は、狭くなりすぎて有効な総電界を生成できない。すなわち、電極の幅と、隣接する電極間のギャップの幅の比が小さくなりすぎて、レンズの周辺で有効な総電界を生成できない。

例えば、電極が幅１００μｍであり、その電極の両側のギャップが幅３μｍである場合、その点で液晶に作用する電界の約３％が妨害され、比較的小さな望ましくない光学効果を引き起こす。レンズが大きくなるにつれて、ギャップは一定のままであるが、電極はより狭くなり、電極幅とギャップ幅の比が減少する。電極幅が３０μｍであり、ギャップ幅がまだ３μｍであるレンズの点において、ギャップ幅は電極幅の１０％であり、電界の約１０％を妨害する。３％の妨害は許容できるが、１０％の妨害（および結果として生じるその量のレンズ劣化）は許容されない場合がある。この妨害は、液晶レンズの直径、リング電極の数、および／または最小リング電極幅を制限する。

電極幅とギャップ幅との比が小さくなりすぎる前に、レンズ直径を増加させる一つの方法は、液晶の厚さを増加させることである。液晶層の厚さが増加するにつれて、液晶材料を切り替えるために使用される電界も増加し、電界を生成するために使用される電極リングの幅も増加する。要するに、レンズのすべての寸法は、ギャップ幅を除いてスケールアップされるが、ギャップ幅は、典型的には、電極をパターン形成するために使用されるリソグラフィーの空間解像度によって設定される。残念なことに、液晶層の厚さを増加させると、レンズの切り替えがより遅くなり（すなわち、レンズの切り替え速度が低下する）、これは望ましくないため、この解決策の有用性が制限される。

本技術は、より大きい電極ベースの液晶レンズを可能にする一方で、切り替え速度の劣化を低減または最小化し、電極幅とギャップ幅の比が許容できないほど低くなることを防止する。発明のレンズは、眼鏡用レンズ、コンタクトレンズ、および眼内レンズなどの眼科レンズでの使用に適している。これらはまた、複合現実、拡張現実、および仮想現実システムにおいて、視聴者によって知覚される仮想物体の見かけの位置を調整するために、ならびに撮像カメラ、暗視センサー、およびレンズを使用する任意の他の光学装置において使用することができる。

本技術は、第一の基材、第二の基材、液晶材料、接地電極、および複数のリング電極を有する電気活性レンズを含む。第一の基材は、均一な（例えば、平坦または滑らかな）表面を有する。第二の基材は、平らな表面と反対側に段差表面を有する。この段差表面は、少なくとも第一の段および第二の段を有する。液晶材料は、平らな表面と段差表面との間に配置されている。接地電極は、平らな表面または段差表面のいずれか上に配置されている。リング電極は、第一の段に対しては少なくとも二つのリング電極、および第二の段に対しては少なくとも二つのリング電極を用いて、平らな表面または段差表面のうちのもう一方の上に配置される。動作中、リング電極は、液晶材料にわたって電圧を印加する。この電圧は、液晶分子を自己再配向させる電界を生成し、電気活性レンズの焦点距離を変更する。

平らな表面は、平面表面または曲面とすることができる。

段差表面は、電気活性レンズの光軸と同心の異なる直径の積み重なった円筒によって形成され得る。第一の段は、第二の段よりも、電気活性レンズの設計波長での整数波数に等しい光路距離を提供するように選択された高さだけ高くてもよい。

第一の段は、平らな表面の反対側に、電気活性レンズの光軸上を中心とする円形面を有してもよく、第二の段は、円形面と同心で、平らな表面の反対側に環状面を有する。円形面は、第一の距離だけ平面表面から分離されていて、環状面は、第一の距離より大きい第二の距離だけ平らな表面から分離されている。接地電極は、段差表面上に配置することができ、この場合、円形面と反対側の第一の段に対しては少なくとも二つのリング電極、および環状面と反対側の第二の段に対しては少なくとも二つのリング電極を用いて、リング電極は平らな表面上に配置される。別の方法として、接地電極は、平らな表面上にあってもよく、リング電極は、円形面の下に少なくとも二つのリング電極、および環状面の下に少なくとも二つのリング電極を用いて、段差表面の下にあってもよい。接地電極はまた、平らな表面上に配置されてもよく、複数のリング電極は、円形面上に少なくとも二つのリング電極、および環状面上に少なくとも二つのリング電極を用いて、段差表面上に配置されてもよい。この場合、電気活性レンズはまた、円形面と環状面を接続する円筒面上に配置され、円形面上のリング電極の少なくとも一つを電圧供給部に接続するためのバスラインを含んでもよい。

第一の段に対するリング電極は、第一の直径および第一の幅を有する第一の電極を含んでもよく、第二の段に対するリング電極は、第一の直径よりも大きい第二の直径および第一の幅よりも大きい第二の幅を有する第二の電極を含んでもよい。第一の段に対しては少なくとも１０個のリング電極、および第二の段に対しては少なくとも１０個のリング電極があってもよい。第一の段に対するそれぞれのリング電極は、第一の領域を有してもよく、第二の段に対する少なくとも二つのリング電極のそれぞれは、第一の領域よりも大きい第二の領域を有してもよい。

電気活性レンズはまた、第一の段に対するリング電極のうちの二つを接続する第一の抵抗ブリッジと、第二の段に対するリング電極のうちの二つを接続する第二の抵抗ブリッジとを含んでもよい。また、第一の段と平らな表面との間に第一の直径を有する第一のスペーサービーズと、第二の段と平らな表面との間に第一の直径よりも大きい第二の直径を有する第二のスペーサービーズとを含んでもよい。

こうした電気活性レンズを使用して、入射光を集束させることができる。第一の段に対するリング電極に第一の電圧を印加すると、第一の段と平らな表面との間の、液晶材料の第一の部分が作動する。同様に、第二の段に対するリング電極に第二の電圧を印加すると、第二の段と平らな表面との間で、液晶材料の第二の部分が作動する。これにより、電気活性レンズの焦点距離が変化する。

代替的な電気活性レンズは、第一の基材、第二の基材、液晶材料、接地電極、およびリング電極を含む。第一の基材は、平らな表面を有する。第二の基材は、段差表面を有し、平らな表面の反対側に少なくとも二つの段を有する。これらの第一の段と第二の段との間の高さの差は、電気活性レンズの設計波長における波長の整数に等しい光路長を提供するように選択される。液晶材料は、平らな表面と段差表面との間に配置されている。接地電極は段差表面上にある。そして、リング電極は、第一の段の反対側に少なくとも１０個のリング電極、および第二の段の反対側に少なくとも１０個のリング電極を用いて、平らな表面上にある。

第一の段の反対側のリング電極は、第一の直径および第一の幅を有する第一の電極を含むことができ、第二の段に対するリング電極は、第一の直径よりも大きい第二の直径および第一の幅よりも大きい第二の幅を有する第二の電極を含みうる。第一の段に対する各リング電極は、第一の領域を有することができ、第二の段に対する各リング電極は、第一の領域よりも大きい第二の領域を有しうる。第一の段に対しては少なくとも１００個のリング電極、および第二の段に対しては少なくとも１００個のリング電極があってもよい。また、第一の段と反対側のリング電極のうちの二つを接続する第一の抵抗ブリッジと、第二の段と反対側のリング電極のうちの二つを接続する第二の抵抗ブリッジがあってもよい。

別の代替的な電気活性レンズは、第一の基材、第二の基材、液晶材料、接地電極、およびリング電極を含む。第一の基材は、平らな表面を有する。第二の基材は、段差表面を有し、平らな表面の反対側に少なくとも二つの段を有する。液晶材料は、平らな表面と段差表面との間に配置されている。接地電極は段差表面上に配置されている。それぞれが同じ（第一の）領域を有し、第一の段の反対側の平らな表面上に配置された第一のリング電極があり、液晶材料にわたって第一の電圧を印加する。そしてそれぞれが同じ（第二の）領域を有し、第二の段の反対側の平らな表面上に配置された第二のリング電極があり、液晶材料にわたって第二の電圧を印加する。第二の領域は、第一の領域よりも大きい。

少なくとも１００個の第一のリング電極および少なくとも１００個の第二のリング電極があってもよい。二つの第一のリング電極を接続する第一の抵抗ブリッジと、二つの第二のリング電極を接続する第二の抵抗ブリッジとがあってもよい。

さらに、別の電気活性レンズは、曲面を有する第一の基材、平らな表面と反対側に段差表面を有する第二の基材、曲面と段差表面との間に配置された液晶材料、段差表面上に配置された接地電極、および第一の段と反対側に少なくとも１０個のリング電極および第二の段と反対側に少なくとも１０個のリング電極を用いた複数のリング電極を含む。段差表面の隣接する段の間の高さの差は、電気活性レンズの設計波長における整数の波長に等しい光路長を提供するように選択されうる。第一の段の反対側のリング電極は、第一の直径および第一の幅を有する第一の電極を含んでもよく、第二の段の反対側のリング電極は、第一の直径よりも大きい第二の直径および第一の幅よりも大きい第二の幅を有する第二の電極を含んでもよい。第一の段の反対側の各リング電極は、第一の領域を有することができ、第二の段の反対側の各リング電極は、第一の領域よりも大きい第二の領域を有しうる。第一の段の反対側に少なくとも１００個のリング電極、および第二の段の反対側に少なくとも１００個のリング電極があってもよい。電気活性レンズはまた、第一の段の反対側のリング電極のうちの二つを接続する第一の抵抗ブリッジと、第二の段の反対側のリング電極のうちの二つを接続する第二の抵抗ブリッジとを含んでもよい。

前述の概念、および以下でより詳細に論じる追加的概念のすべての組み合わせは（このような概念が相互に矛盾していないという前提で）、本明細書に開示する本発明の主題の一部であると考えられる。特に、本開示の最後に現れる、特許請求の範囲に記載する主題の全ての組み合わせは、本明細書に開示する発明主題の一部であると考えられる。参照により本明細書に組み込まれる、あらゆる開示においても明示的に用いられる用語は、本明細書に開示される特定の概念と最も一致する意味を与える必要がある。

当業者であれば、図面が主として例示的な目的で提示されていて、本明細書に記載の本発明の主題の範囲を制限することを意図していないことを理解するであろう。図面は必ずしも一定の比率ではなく、いくつかの例では、本明細書に開示する本発明の主題のさまざまな態様は、異なる特徴の理解を容易にするために、図面内で誇張または拡大されて示される場合がある。図面では、同様の参照文字は概して、同様の特徴（例えば、機能的に類似したおよび／または構造的に類似した要素）を意味する。

図１Ａは、段差表面上の単一接地面電極を、平らな平面表面上のリング電極の反対側に有する、液晶レンズの断面図を示す。 図１Ｂは、段差表面上の別個の接地面電極を、平らな平面表面上のリング電極の反対側に有する、液晶レンズの断面図を示す。 図２Ａは、段差表面上のリング電極を、平らな平面表面上の接地面電極の反対側に有する、液晶レンズの断面図を示す。 図２Ｂは、図２Ａの液晶レンズにおける、リング電極の一部および段差表面の一部分の斜視図を示す。 図２Ｃは、段差表面の下のリング電極を、平らな平面表面上の接地面電極の反対側に有する、液晶レンズの断面図を示す。 図３は、湾曲した段差表面上の単一の接地面電極を、均一な曲面上のリング電極の反対側に有する、液晶レンズの断面図を示す。 図４は、図１～４に示すレンズに見られるような、リング電極、抵抗ブリッジ（弧）、バスライン、および段差表面の段の平面図を示す。 ～ 図５Ａおよび図５Ｂは、発明の液晶レンズでの使用に適したリング電極および抵抗ブリッジを示す。 ～ 図６Ａおよび図６Ｂは、発明の液晶レンズでの使用に適したリング電極およびらせん様式の抵抗ブリッジを示す。 図７は、一定の幅を有するらせん様式の抵抗ブリッジを示す。 図８は、変化する幅を有するらせん様式の抵抗ブリッジを示す。 図９は、幅が変化するギャップを有するらせん様式の抵抗ブリッジを示す。

本技術は、より大きい直径、比較的速い切り替え速度、および周辺ゾーンにおける電極幅とギャップ幅のより高い比を有する、電極ベースの液晶レンズを可能にする。これは、中心が薄く、レンズの中心から遠くなると厚くなる、液晶の複数の厚さの層で達成される。円対称のレンズについては、液晶領域は同心円状に配設されてもよく、半径の関数として厚さが増加し、各領域について、異なるセットのリング様または実質的に環状の電極（略して、リング電極）を有する。これらのリング電極は、閉ループまたは閉じていないループであってもよく、すなわち、リング電極によって形成された円形のギャップまたはリングがあってもよい。同様に、リング電極は、完全に円形であってもなくてもよい。

各リング電極は、その外側半径と内側半径との間の差に等しい幅を有する。リング電極の幅は、半径と共に減少し、液晶の厚さと共に増大し、レンズの中心から外向きに移動する段差鋸歯の様式で変化するリング電極の幅をもたらす。中央の薄い部分では、リング電極は、漸進的に狭くなる通常の様式で設計されてもよい。電極幅が許容の境界線となる半径、例えば、２０対１の電極幅とギャップ幅の比において、液晶の厚さは、例えば、２倍に増加し、その半径におけるリング電極の幅は相応して増加する。幅を広くした電極は、レンズの中心から離れると次第に狭くなって、許容できないほど狭くなり、この点において液晶の厚さおよび電極幅は再び増加してもよい。この配設は、所望に応じて何回でも繰り返すことができる。

電極は、異なる電圧で液晶の異なる厚さセクションを駆動してもよく、例えば、より厚い液晶領域はより高い電圧によって駆動される。これらの互い違いの電圧は、レンズの各セクションの電極が駆動制御入力回路中で互いに分離されていることを確実にすることによって提供されうる。別の方法として、異なるグループが、駆動制御入力回路の同じグループに接続されてもよく、その後、抵抗器によって調整を行うことができる。

こうした多深度レンズは、リソグラフィーパターン形成を使用して構築されうる。例えば、二層設計では、ＳＵ－８フォトレジストまたは他の適切な材料の円形（トップハット形状）の堆積物が、レンズの基材うちの１つの表面の中心に形成され、段差表面を形成しうる。段の高さ（すなわち、ＳＵ－８堆積物の厚さ）は、基材間に閉じ込められた液晶層の厚さの変化を画定する。リング電極は、ＳＵ－８堆積物上、ＳＵ－８堆積物の下、またはＳＵ－８堆積物のない基材上にパターン形成されてもよい。

発明の液晶レンズの例は、直径４０ｍｍの円形レンズ上に、ＳＵ－８フォトレジストから作製された高さ１０ミクロン、直径２０ミリメートルのプラトーを有する一つの基材の中央セクションを有する。１０ミクロンのスペーサービーズがプラトー上にあり、２０ミクロンのスペーサービーズが他の場所にあり、その結果、中央セクションは液晶の１０ミクロンの厚さの層を有し、レンズの残りの部分は液晶の２０ミクロンの厚さの層を有する。

発明の液晶レンズの中心にある薄い液晶領域は、より厚い周辺液晶領域よりも高い切り替え速度を有してもよい。一部の場合、多くの用途（例えば、ヒトの視覚）で、利用されるのは主にレンズの中心であるため、これは許容可能な妥協である。例えば、こうしたレンズが、輻輳調節矛盾（Ｖｅｒｇｅｎｃｅ Ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｌｉｃｔ、ＶＡＣ：画像がより近いと思うように脳はだまされているが、目は実際により近い物体に順応していない）を補正するために、仮想現実および／または拡張現実装置で使用される場合、画像を視界の中に位置付けるとき、レンズ切り替え速度を考慮に入れることができる。例えば、仮想物体をより近くに見えるようにし、次に視野を横切って横方向に移動させることを考慮する。仮想物体がその仮想位置を１００ミリ秒で変更すべきであるが、レンズの中央セクションのみがそのように速く切り替えられる一方、周辺セクションは切り替えるのに３００ミリ秒かかる場合、仮想物体は、中心レンズセクションが１００ミリ秒でそれに焦点を合わせるように、まず配置／再配置されうる。次いで３００ミリ秒後に、周辺セクションが焦点を変えて中央セクションに一致させた後、視野中の仮想物体の位置は、レンズの周辺セクションに横方向に並進移動されてもよく、これにより仮想物体に正しく焦点が合う。

多深度液晶レンズ
図１Ａは、発明の液晶レンズ１００の断面を示す。この液晶レンズ１００は、第一の透明な基材１１０と第二の透明な基材１２０との間に封止された液晶材料１４０を含む。適切な液晶は、ネマチック液晶であるＭｅｒｃｋ ＭＬＣ２１４０である。他の多くの製造業者、例えば、日本のチッソなどが、液晶を市販している。第一の透明な基材１１０は、第二の透明な基材１２０によって画定された層になったまたは段差表面１２２に面する滑らかな表面１１２を有する。滑らかな表面１１２は、平坦で均一かつ規則的であり、知覚可能な突出部、塊、またはくぼみがなく、この例では平面である。他の例では、滑らかな表面１１２は、例えば、球面、放物面、または非球面の一部分の形状で、滑らかに湾曲したものでありうる。

この例では、段差表面１２２は、三つの段１３１～１３３（層、レベル、またはプラトーとも呼ばれる）を画定し、この例は、レンズの光軸１０１と同心（従って、互いに同心）として示されている。一部の場合、層は円形または同心ではなく、例えば、楕円形であってもよく、または互いおよび／またはレンズの光軸に対して中心がシフトしていてもよい（その他の数および配設の段も可能である）。第一の段１３１は、第一の基材１１０の滑らかな表面１１２の反対側に光軸１０１を中心とする円形面１３４を有し、第二の段１３２および第三の段１３３は、また光軸１０１を中心とするそれぞれの環状面１３５を有する。円形面１３４および環状面１３５は、設計波長で光路差の整数倍（例えば、１倍）波長を提供するように高さが選択された円筒面１３６によって接続されている。これらの高さは、液晶１４０の異なる領域の厚さを固定する。曲面または傾斜面によって形成された表面を有するフレネルレンズとは異なり、円形面１３４および環状面１３５は、平面であり、互いに平行であり、円筒面１３６と平行であるレンズの光軸１０１に対して垂直である。

幾何学的に、段差表面１２２は、単調に減少する半径の円筒を重ね合わせて積み重ねることによって形成されうる。物理的に、段差表面１２２は、ＳＵ－８フォトレジスト、二酸化ケイ素、または別の適切な材料をガラスまたはプラスチック片上に堆積およびパターン形成することによって形成されうる。また、第二の基材１２０を所望の形状で樹脂から３Ｄ印刷または成形することによっても形成されうる。または、適切な材料を所望の形状に刻印することによって形成することができる。電子回路作製、ダイヤモンドポイント旋盤細工などの微細加工プロセスを含む、多数の他の適切な製造方法がある。

円形面１３４、環状面１３５、および円筒面１３６を含む段差表面１２２は、接地面電極１２４として機能するＩＴＯなどの透明導電材料で被覆される。動作中、この電極１２４は、段差表面１２２全体を同じ（接地）電位に維持する。このコーティングは、スパッタリング、蒸着、または別の適切な薄膜コーティング方法を用いて行うことができる。電極１２４は、段差表面１２２に関して液晶材料１４０を固定および／または整列させる液晶配向層１２６で被覆されている。

接地面電極１２４は、第一の基材１１０の滑らかな表面１１２上に形成されたリング電極１１４の反対側である。（中央リング電極１１４は、リングの代わりに円の形状であってもよい。）リング電極１１４は、以下に説明するように、バスラインおよび／または抵抗ブリッジを介して一つ以上の電圧供給部に接続することができる。電圧供給部は、異なる（例えば、位相ラップ）電圧をリング電極１１４に印加し、リング電極１１４と接地面電極１２４との間の液晶１４０に勾配様式で自己再整列させる電界を生成する。この再整列により、レンズの焦点距離が変化する。

リング電極１１４は、ギャップ１１５によって分離され、サブセット１１４ａ～１１４ｃに分割されていて、段差表面１２２の各段１３１～１３３に対して１つのサブセットを有する。サブセット１１４ａ～１１４ｃ／段１３１～１３３あたり、少なくとも二つ、および場合によりそれ以上（例えば、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、またはそれ以上）のリング電極１１４がある。各サブセットのリング電極１１４は、抵抗ブリッジで互いに、および以下に説明するようにバスラインで一つ以上の電圧供給部に接続することができる。

リング電極１１４の幅は、以下のように変化する。各サブセット内／各段に対しては、リング電極１１４は、レンズの光軸１０１からより遠くなると漸進的に狭くなる。（対照的に、ギャップ１１５はすべて、ほぼ同じ幅、例えば、約３ミクロンである。）リング電極１１４はまた、液晶の厚さ／段の高さと共に幅が増す。結果として、各サブセットの最も外側のリング電極１１４は、次の外側サブセットの最も内側のリング電極１１４よりも狭い。図１Ａでは、第一のサブセット１１４ａの最も外側のリング電極１１４は、第二のサブセット１１４ｂの最も内側のリング電極１１４よりも狭く、第二のサブセット１１４ｂの最も外側のリング電極１１４は、第三のサブセット１１４ｃの最も内側のリング電極１１４よりも狭い。（以下に記載する図４は、リング電極１１４の平面図を示す。）下段１３２、１３３上のより広いリング電極は、より高い電圧を液晶１４０のより厚い領域に印加することができる。電極は絶縁層で被覆され、バスラインが電極を短絡することを防止する。バスラインは、個別の場所を除いて電極と電気的に接触することなく、電極および絶縁層の上を通る。

滑らかな表面１１２およびリング電極１１４は、液晶材料１４０を滑らかな表面１１２と整列および／または固定させ、約４０ｎｍの厚さでありうる液晶配向層１１６で被覆されている。この配向層は、典型的には、スピン塗布、噴霧、浸漬塗布、インクジェット印刷、または別の適切な方法を用いて塗布される。配向層はまた、フェルトクロスで擦られ、偏光に曝露され、または加熱されて、配向層にプレチルト角を導入する。配向層材料の例は、日本の日産ケミカルズによって製造されるサンエバーである。

図１Ｂは、図１Ａの液晶レンズ１００の改変バージョン１００’を示す。この改変液晶レンズ１００’では、段差表面１２２の円形面１３４および環状面１３５上に別個の電極１２４’、１２４’’、および１２４’’’がある。電極１２４’、１２４’’、および１２４’’’は、絶縁層（図示せず）で被覆され、絶縁層上に形成されたバスライン（導電性トレース、図示せず）を介してそれぞれの電圧供給部に接続されうる。これらの電極１２４’、１２４’’、および１２４’’’は、互いに直接接続されておらず、つまり、段差表面の円筒面１３６上には延びないので、異なる電圧電位に維持されうる。例えば、液晶材料１４０のより厚い領域にわたってより大きい電位降下があるように、これらの電位は、液晶材料１４０の厚さの変化を考慮するように選択されうる。これにより、液晶１００’を作動させるためにリング電極１１４に印加する最大電圧の低減が可能となる。別の方法として、電極１２４’、１２４’’、および１２４’’’は、それらが同一の電位となるように、バスラインを介して共通接地に接続されうる。液晶材料および厚さの関数として、複屈折率および光路差（ＯＰＤ）の所望の変化を達成するための電圧は、Ｗｕ ｅｔ ａｌ．， “Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ－Ｃｒｙｓｔａｌｓ，”
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２３（２１）： ３９１１-３９１５， Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １９８４， ＤＯＩ：
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に開示されている。例えば、駆動電圧を０．２ボルト増加させて、１５μｍから２５μｍに液晶の厚さを増加させるのと同じＯＰＤを達成してもよい。

図２Ａおよび図２Ｂは、透明な基材２２０の段差表面２２２上に形成されたリング電極２２４を有する発明の液晶レンズ２００を示す。図２Ａは、液晶レンズ２００の液晶の断面を示し、図２Ｂは、段差表面２２２の一部分およびリング電極２２４の一部の斜視図を示す。透明な基材２２０、および滑らかな表面２１２と段差表面２２２との間に液晶材料２４０を有する滑らかな（ここでは平面の）表面２１２を有する別の透明な基材２１０。滑らかな表面２１２は、ＩＴＯなどの、接地面電極２１４を形成する透明な導電材料で被覆され、これが次に液晶配向層２１６で被覆されている。

リング電極２２４は、段差表面の円形面２３４および環状面２３５上に直接堆積された導電性トレースから形成され、これは円筒面２３６によって接続され、レンズの光軸２０１と同心である。面は、レンズの光軸２０１から放射状に外向きに増加する液晶の厚さの領域を設定する段２３１～２３３を画定する。円形面２３４上および各環状面２３５上には少なくとも二つのリング電極２２４があり、段２３１～２３３および液晶材料２４０の領域に対して、リング電極のそれぞれのサブセット２２４ａ～２２４ｃを提供する。サブセット２２４ａ～２２４ｃの各々におけるリング電極２２４は、以下に説明するように、抵抗ブリッジでそれぞれに接続することができる。

各面／段上の外側リング電極２２４は、その面／段の内側リング電極２２４よりも狭い。そして、各面段上の最も内側のリング電極２２４は、次に高い段上の最も外側のリング電極２２４よりも広い。図２Ａでは、第一の段２３１（第一のサブセット２２４ａ）上の最も外側のリング電極２２４は、第二の段２３３（第二のサブセット２２４ｂ）上の最も内側のリング電極２２４よりも狭く、第二の段２３３上の最も外側のリング電極２２４は、第三の段２３３（第三のサブセット２２４ｃ）上の最も内側のリング電極２２４よりも狭い。

図２Ｂは、リング電極２２４が電圧供給接続またはバスライン２５２ａ～２５２ｄ（総称して、バスライン２５２）で電圧供給部２５０ａおよび２５０ｂにどのように接続されているかを示す。（明確にするために、第三の段２３３は省略されている。）バスライン２５２は、ＩＴＯまたはニッケルなどの、導電材料から形成され、これは、リング電極２２４を覆う絶縁層（図示せず）上に堆積される。絶縁層は、リング電極２２４を互いに分離し電気的に分離するギャップ２２５を充填する。ギャップ２２５はそれぞれ、ほぼ同じ幅（例えば、約３ミクロン）である。この絶縁層は、段差表面２２２の円筒面２３６上に随意に延びることができる。

各バスライン２５２は、絶縁層および段差表面２２２の少なくとも一部分を、対応するリング電極２２４まで横断し、絶縁層の対応する穴またはビアを通してそのリング電極２２４に接続する。バスライン２５２ａは、環状面２３５、円筒面２３６、および円形面２３４の一部分を、最も内側（中央）のリング電極２２４まで横断する。バスライン２５２ｂは、環状面２３５、円筒面２３６、および円形面２３４の一部分を、リング電極の第一のサブセット２２４ａの最も外側のリング電極２２４まで横断する。一緒に、バスライン２５２ａおよび２５２ｂは、リング電極２２４の第一のサブセット２２４ａを第一の電圧供給部２５０ａに接続し、これは、リング電極２２４の第一のサブセット２２４ａを第一の電圧で駆動する。同様に、バスライン２５２ｃおよび２５２ｃは、環状面２３５および外側円筒面２３６を横断して、リング電極２２４の第二のサブセット２２４ｂの最も内側の電極および最も外側の電極をそれぞれ第二の電圧供給部２５０ｂに接続するが、これは第二の電圧で、リング電極２２４の第二のサブセット２２４ｂを駆動し、第二の電圧はその厚さの増加により、同じＯＰＤを達成するためにより高い場合がある。一部の液晶は、電圧に対してとても高い応答速度を有するので、増加した厚さを補償するために増加を必要としない場合がある。

図２Ｃは、図２Ａおよび図２Ｂの液晶レンズ２００の改変バージョン２００’を示す。この改変された液晶レンズ２００’では、リング電極２２４’は、段差表面２２２上ではなく段差表面２２２’の下に形成される。例えば、リング電極２２４’、抵抗ブリッジ、絶縁層、およびバスラインは、平坦な基材表面上に形成されうる。これらの構成要素が形成されると、樹脂またはフォトレジストなどの追加の透明材料を堆積（および随意にパターン形成）して、リング電極２２４’の上に段差表面２２２’を形成することができる。段差表面の下に電極を位置付ける場合、上述のように電圧を上方調整しなければならない。隣接する電極２２４’の間にはまだギャップ２２５’があるが、これらのギャップは、この追加の（絶縁）材料によって覆われる。段差表面２２２’は、段ごとに複数のリング電極があるように形成される。レンズの光軸２０１に沿って見たとき、リング電極２２４’は、図１Ａおよび図２Ａに示す液晶レンズ１００および２００で使用されたパターンと同様または同一のパターンを形成する。

図３は、湾曲した透明な基材３１０と３２０との間に封止された液晶材料３４０を有する、発明の液晶レンズ３００の断面を示す。この液晶レンズ３００は、凸状の外面３１８および凹状の外面３２８を有する凸凹レンズである。この形状では、レンズ３００は、適切な材料で、かつ適切な寸法で作製された時に、コンタクトレンズまたは眼鏡レンズとしての使用に適している。発明の液晶レンズはまた、例えば、眼内レンズとして使用するために二つの凸状の外面、または二つの凹状の外面を有し得る。いずれにしても、外面は、レンズに固定屈折力を提供するために、球面断面または非球面形状を含むさらに複雑な形状でありうる。外面はまた、収差（例えば、患者の眼の乱視）を補正する、または二焦点レンズ、三焦点レンズ、もしくは累進焦点レンズのように複数の焦点距離を提供するような形状とすることができる。

基材３１０および３２０の内面も湾曲している。この場合、上部基材３１０は、滑らかな凹状の内面３１２を有し、下側基材は、凸状の段差内面３２２を有する。一緒に、内面は、液晶材料３４０を保持する封止された空洞を形成する。上部基材の内面は、レンズ３００の所望の切替可能な光学特性に応じて、平面、凸状であってもよく、またはより洗練された形状を有してもよい。同様に、段差内面３２２は、ここでもレンズ３００の所望の切替可能な光学特性に応じて、図１Ａ、図１Ｂ、および図２Ａ～２Ｃに示されるような平面の段、または角度のあるもしくは凹状の段を有することができる。この例では、段差表面３２２は三つの段３３１～３３３を形成し、これは、レンズの光軸３０１に沿って見たとき、円形（３３４）および環状（３３５）に見えるが、わずかに湾曲した（凸状）面を形成する。これらの面のそれぞれは、その隣接する面と連続しているか、または介在する円筒面３３６と連続していてもよい。

段差表面３２２上の導電層は、接地面電極３２４を形成する。レンズ３００はまた、上部基材３１０の凹状の内面３１２上にリング電極３１２を含む。これらのリング電極３１４は、ギャップ３１５によって分離され、図４に示す段と整列して減少および増加する幅を有する（下記に説明）。リング電極３１４およびギャップ３１５は、絶縁層（図示せず）で覆われていてもよい。バスラインおよび／または抵抗ブリッジ（図示せず）は、リング電極３１４をコントローラまたは他の電圧供給部または一組の電圧供給部に接続する。別の方法として、リング電極は、段差表面３２２の上または下にあってもよく、図２Ａ～２Ｃに示すように、接地面は上部基材の凹状内面３１２上にある。

多深度液晶レンズの設計プロセス例
液晶レンズの電極構造を設計する際には、いくつかの要因を考慮する必要がある。これらの要因には、（１）レンズの直径、（２）液晶層の中心領域（液晶層の最も薄い部分）の厚さ、（３）液晶の利用可能な複屈折率（屈折率変化）、（４）電極の最小許容幅（典型的には、電極を作るために使用されるリソグラフィープロセスによって設定される）、（５）レンズ中に望まれる電極の最小数、（６）利用可能な総光路差（ＯＰＤ）、および（７）レンズの設計波長が含まれる。

所望の直径３０ｍｍのレンズに対する以下の設計プロセスの例を考慮する。液晶の開始厚さは１０ミクロン（０．０１０ｍｍ）であり、液晶の利用可能な複屈折率（屈折率変化）は０．２２（例えば、１．５～１．７２）であり、最小許容電極幅は５００ミクロンであり、レンズ中の電極の最小数は１５である。電極の最小数よりも多いことが望ましいが、最小数よりも少ないことは望ましくない。設計波長は５５０ｎｍ（緑色）である。

この例では、第一のステップは、段差表面を有しない液晶レンズの設計に使用されるのと同じプロセスを使用して、一組の電極リングの幅を確立することである。電極の所望の最小数は１５個であるが、１５個の電極の幅を計算すると、最も外側の電極が、所望の最小幅を満たさないことを示す。電極の数を２０個に増やすことによって、少なくとも１１個の内側電極が所望の最小幅を満たす。液晶の厚さならびに外側電極の幅および数は、以下に記載されるように補償するために調整されうる。各電極は、他のすべての電極と同じ表面積を有するべきである。これは、レンズの全表面積を決定し、所望の電極の数で割ることによって計算される。この例では、直径３０ｍｍのレンズの表面全体は７０６．８６ｍｍ^２である。この値を２０で割った場合、各電極の表面積は３５．３４３ｍｍ^２であるべきである。（設計プロセスのこの段階では、電極間のギャップは無視されるほど小さい。）

最も外側のリング電極の外径は、所望のレンズ直径に設定され、この場合は３０ｍｍである。最も外側のリング電極の内径は、レンズの総表面積から所望の表面積を差し引き、次にπで割って、その商の平方根を取ることによって計算し、最も外側のリング電極の内半径を得る。この半径を２倍にすると、最も外側のリング電極の内径が得られる。この例では、７０６．８６平方ミリメートルの総表面積から、３５．３４３ｍｍ^２の単一電極の所望の面積を引いたものが、６７１．５２ｍｍ^２の外側電極内の表面積をもたらし、これは、１４．６２ｍｍの内半径および２９．２４ｍｍの内径に対応する。このプロセスは、すべての電極が計算されるまで繰り返され、内径は各リング電極から、次の内側リング電極の外径としての役割を果たす電極間のギャップを引いたものである。（必要に応じて、最も内側の電極は円形とすることができる。）

表１は、これらの計算の結果を示し、リング電極番号１は最も内側の電極であり、リング電極番号２０は最も外側の電極である。表１は、中央１１個の電極（電極番号１～１１）のみが０．５ｍｍの最小幅要件を満たしており、残りの９個（電極番号１２～２０）は満たしていないことを示している。

すべての電極を少なくとも０．５ｍｍ幅にする、この設計問題に対する解決策の最初の部分は、電極番号１２の幅をより大きくして、電極番号１３＋がより幅の広い電極番号１２と同じ領域を有するように電極設計計算を再開することである。ただし、これを行う前に、利用可能なＯＰＤを考慮して、電極とＯＰＤの比が、所望の屈折力および波面平滑度を提供するのに十分であることを確実にするべきである。

この設計の利用可能なＯＰＤは、液晶層の厚さにその利用可能な複屈折率を掛け、次いで設計波長で割ることによって計算される。この場合、中央の１０ミクロンの厚さに０．２２の利用可能な複屈折率を掛けると、２．２ミクロンの光位相差が得られる。２．２ミクロンの位相差を５５０ｎｍ（緑色光）の設計波長で割ると、ＯＰＤの４つの波長が利用可能であることが示される。しかし、単に電極番号１２～２０の幅を増加させることによって、所望の波面平滑度を有する所望の屈折力を提供するには、ＯＰＤが不十分である。屈折力は達成されうるが、波面は階段様式ではかなり粗いものとなる。

この設計問題の解決策の第二の部分は、利用可能なＯＰＤを増やすことである。これは、電極番号１１の外半径よりも大きい半径で液晶層の厚さを増加させ、次に上述の電極設計プロセスを繰り返すことによって達成されるが、今回は表１の電極番号１１の外径である電極番号１２の内径で始める。言い換えれば、電極番号１１の外半径より大きい半径を有する電極を用いて第二の段または層を形成するが、第二の段上の電極は０．５ｍｍ以上の幅を有する。

少なくとも１５個の電極の設計目標を達成するために、第二の段上の各電極の面積は、第二の段の面積を４（電極合計１５個から第一／中央段上の１１個の内側電極を引いたもの）で割ることによって設定される。この計算により、４個の電極のそれぞれが、７９．５３ｍｍ^２の面積を有することになる。表２は、第二の段の４個の電極の幅および半径を、リング電極番号１１（第一の段の最も外側の電極）の半径および幅と共に示し、第一の電極は、所望のレンズ半径よりも大きい半径を有することを示す。

表３は、段差レンズの最終的な電極半径および幅を示し、電極番号１は最も内側（中央）の電極であり、電極番号１５は最も外側の電極である。

次に、前のより薄い電極から、第一の厚くなった電極の幅の増加を計算し、液晶層の厚さを比例的に増加させることによって、第二の段の上方の液晶層の厚さの増加を決定する。この例では、厚さの増加は、２．０８の因数であり、これは、２０．８ミクロンの新しい総厚さに対して、１０．８ミクロンのＯＰＤ（および段の高さ）の増加に換算される。

他のレンズでは、電極の数は、直径３０ｍｍのレンズにおいて例えば、１００、２００、３００個またはそれ以上と、はるかに大きくてもよい。各段は、次の外側の段よりも高い一つ以上の光の波長であってもよい。増加が少ないと、より多くの段が生じ、増加が大きいと、より少ない段が生じうる。例えば、３つの波の開始ＯＰＤを有する３０ｍｍのレンズで、各増加が１つの波であったとしたら、レンズは５つの段を有するであろう。各増加が３つの波である場合、レンズは２つの段を有することになる。上の例では、１５個の電極を使用して、より小さく、より読みやすい数値のセットで設計方法を例証している。これにより、液晶層の厚さが非整数量（２．０８の因数）だけ増加した。別の方法として、ＯＰＤ／段の高さの増加は、回折効率を増加させるために設計波長の整数倍で行うことができる。段の高さを設計波長の整数倍に設定する場合、レンズ直径は、正確に所望の値ではないかもしれないが、例えば、３０ｍｍ直径のレンズ中の３００個の電極など、より大きい電極数では、差異は無視できるほど小さくなり、目標の３０ｍｍ直径は、数十ミクロン外れるだけになりうる。

最終設計ステップは、電極の内側半径と外側半径を調整して、電極間の電気的接触を排除するために電極間にギャップを提供することである。各電極は、隣接する電極に印加される電圧とは異なる電圧によって電力供給されてもよく、そのためギャップは電気的短絡を防止する。典型的なギャップ幅は３ミクロンであるため、各電極の半径の値は１．５ミクロンごとで調整される（すなわち、内側半径は１．５ミクロン増加し、外側半径は１．５ミクロン減少する）。現在の典型的なギャップは３ミクロンであるが、リソグラフィー技術が向上するにつれてこのギャップは減少しうる。

直径３０ｍｍのレンズには典型的には３００個の電極があるが、この数もリソグラフィー技術の制限によるものである。一般的に、波面の階段がはるかに小さくなるので、電極の数が多い方が良い。リソグラフィー技術が進化するにつれて、電極の数を数百から数千、またはそれ以上に増やすことができる。

例示的なレンズ設計に印加される電圧の例は、以下の通りである。

リング電極および抵抗ブリッジ
図４は、レンズの光学軸１０１、２０１、および３０１に沿って見たときに、図１Ａ、図２Ａ、および図２Ｃに示され、上述されたレンズ中のリング電極１１４、２２４、２２４’、および３１４ならびにギャップ１１５、２２５、２２５’および３１５によって形成されうるパターンを示す。破線は、第一の段１３１、２３１、および３３１と、第二の段１３２、２３２、および３３２、ならびに第二の段１３２、２３２、および３３２と、第三の段１３３、２３３、および３３３との間の境界または移行を表す。このパターンでは、段あたり４個のリング電極、および合計３個の段がある。他の適切なパターンは、段あたり、より多くのまたはより少ない段および／またはより多くのまたはより少ないリング電極を有してもよい。一般的に、より多くのリング電極は、レンズの焦点距離のより微細な制御およびより良い空間分解能を提供する。そして、より多くの段により、より直径の大きいレンズが可能になる。今日のリソグラフィーの最先端技術では、段あたりの電極の合理的な範囲は３０～１００であり、レンズあたり１、２、３、４、または５つの段である。リソグラフィー技術が進化するにつれて、これらの数は増加しうる。

リング電極の幅は、半径および段数と共に変化するが、ギャップはすべてほぼ同じ幅である。ギャップ幅は、隣接するリング電極間に所望の電気的分離を提供する最小幅（例えば、約３、４、または５ミクロン）に設定されてもよく、例えば、リソグラフィーまたは他の技術を使用して、パターン形成されてもよい。リソグラフィーの液晶複屈折の今日の最先端技術により、リング電極幅は５ｍｍ～１５μｍの範囲で変化することができ、一方段の高さは１μｍ～３０μｍの範囲で変化することができる。

図４はまた、第一の段上の、それぞれ最も内側および最も外側のリング電極を、コントローラまたは電圧供給部上の電圧供給端子に接続する、二つのバスライン４５２ａおよび４５２ｂ（総称して、バスライン４５２）を示す。他のバスライン（明確にするために省略）は、少なくとも、他の段上の最も内側および最も外側のリング電極を、コントローラまたは他の電圧供給部上の他の電圧供給端子に接続する。段あたりより多くのリング電極を有するレンズについては、また追加のバスラインを中間リング電極に接続してもよい。上述のように、これらのバスライン４５２は、リング電極の上にあり、リング電極間のギャップを埋める透明な絶縁層（図示せず）上にある。各バスライン４５２は、絶縁層の穴またはビアを通して対応するリング電極に接続する。

抵抗弧または湾曲抵抗ブリッジ４６０は、各段上のリング電極を接続する。抵抗ブリッジ４６０は、各段上の最も内側のリング電極を各段上の最も外側のリング電極に接続した分圧器ネットワークとしての役割を果たす。バスライン４５２によって印加される電圧は、抵抗ブリッジ４６０にわたってそれらの抵抗に比例して降下し、リング電極にわたって電圧勾配を生じる。この電圧勾配は、液晶材料に対応する屈折率勾配を作り出し、レンズにその屈折力を与える。

各抵抗弧４６０は、内側リング電極の外縁上の点と、外側リング電極の内縁上の点を、内側リング電極と外側リング電極との間のギャップを横切って接続する、導電性および光透過性の、例えばＩＴＯ、カーボンナノチューブ、銀ナノワイヤ、または類似の材料などの抵抗材料の薄い湾曲ストリップとして形成されうる。これらの点は、互いに方位角的に分離されてもよい（すなわち、レンズの光軸が円筒ｚ軸と一致する円筒座標で、抵抗弧の端部（末端）は、異なる角度座標θ）を有しうる）。この分離角は、数度（例えば、１°、５°、または１０°）から３６０°以上に及び、電極間のらせん経路に従う抵抗弧に対応しうる。これらの抵抗弧は、「らせん様式の」抵抗弧と呼ばれる。図４では、抵抗弧４６０はそれぞれ９０°の角度を定める。抵抗弧４６０は、角度で均等に分布されるが、他の定められた角度および角度分布が可能である。

抵抗弧の弧長は、その端部間の分離角および電極の半径に依存する。一般に、抵抗弧４６０は、１ミクロン～１０ｃｍの任意の指定した長さに及ぶことができる。それぞれ異なる平均半径を有するいくつかの抵抗弧は、短い長さの同じ抵抗弧材料によって直列に接続することができる。これらの短い長さは、ほぼすべての所望の回転角度で配向されうる。結果として得られるらせん様式の抵抗弧は、内側電極の周りの１回以上（例えば、２、５、または１０）の回転に及んで、より高い抵抗（およびより低い電力散逸）を提供しうる。一般的に、他のすべてのものは等しく、らせん様式の抵抗弧の長さが大きくなるほど、所定の弧幅に対して、その実効抵抗は高くなる。言い換えれば、抵抗弧の長さと幅の比が高いと、より高い抵抗を生じる。

電極の内半径の周りに単一の回転を含むらせん様式の抵抗弧については、その長さの制限因子は、電極の円周であり、これは、弧の幅（すなわち、弧に沿った任意の所与の点において、弧の長さおよび／または方向に垂直な同一平面寸法）よりも数桁大きくてもよい。この長さは、電極の内半径の周りのその後のさらなる回転（および／または部分回転）からなる抵抗弧の促進によってさらに増加させることができる。最大長さは、電極の幅および円周によって制限される回転の数の両方によって定義される。

電極間のギャップは、約１．５ミクロン幅でありうるが、なおかつギャップおよび／または抵抗弧幅の範囲は、０．１ミクロン～１０ミクロンであってもよく、それらの間の任意のあらゆる値および部分範囲を含む（例えば、０．２４２、０．５０、０．７６７３、１．０、１．２２、および１．４３ミクロン）。電極、ギャップ、および／または抵抗弧は、例えば、リソグラフィー、エッチング、（例えば、導電性ポリマーの）印刷、自己集合、リフトオフ、レーザーアブレーション、および／または薄膜パターニングの任意の他の方法を介して形成されうる。リソグラフィーを使用する場合、近接リソグラフィー、接触リソグラフィー、投影リソグラフィー、干渉リソグラフィー、マスクレスリソグラフィー、電子ビームリソグラフィー、および／または他のリソグラフィー技術を伴うことができる。エッチングを使用する場合、湿式（液体ベース）エッチングおよび／または乾式（プラズマベース）エッチングを伴うことができる。

各抵抗弧の抵抗は、接続された各電極間で等しくてもよい。これは、角サイズを保存するのではなく（例えば、各接続に対して９０度セグメントが使用されている図４に示す実施例とは対照的に）、抵抗弧の長さを同じまたはほぼ同じ（例えば、それぞれ５０ミクロン）であるように選択することによって達成することができる。抵抗弧の長さを均一の長さに設定することで、電極間の均一な抵抗が確保される。

らせん様式の抵抗弧のらせん様式の性質は、レンズによる波面への歪みを最小化することができる。弧の長さ（移動方向）に沿ったらせん様式の抵抗弧領域の電圧は、二つの接続された電極の電圧の間で変化しうる。従って、弧領域中の屈折率は、弧によって接続された二つの電極領域のそれぞれの屈折率の間で変化することができ、よって、波面形状に最小限の混乱を引き起こしうる。弧を形成する導電材料のエッチング領域は、電極および／または抵抗弧からのフリンジ電界を経験することができ、これは混乱を最小化することができる。

図５Ａは、光軸に沿って見た、段差または層付き内部基材表面を有する液晶レンズでの使用に適した（この倍率のレベルで見える）複数のリング様電極３２００を示す図である。リング様電極３２００は、（この倍率のレベルで見える）複数の実質的にリング様の非導電性ギャップ３３００によって実質的に分離されている。加えて、図５Ａは、電圧供給接続（バスライン）３７００、および（この図では部分的に見える）非重複部分３４１０および重複部分３４２０を有するらせん様式のギャップ３４００を示す。電圧供給接続３７００は、内側電極３２００を電圧供給部（図示せず）に接続する。

図５Ｂは、発明の液晶レンズの一段上方の液晶を作動させる使用のために適した、一対の導電性および／または抵抗性の隣接電極４１１０および４１２０のクローズアップである。電極４１１０および４１２０は、ギャップ４４００によって実質的に分離され、ギャップ４４００は、単一ギャップ非重複部分４４１０および二重ギャップ重複部分４４２０を画定する。ギャップ４４００は、始端４４３０で始まり、終端４４４０で終わり、位置４４５０で半径の急激な変化を有するものとして視覚化されうる。重複部分４４２０は、（湾曲した）重複長さ４４９０を画定する。

重複部分４４２０の二重ギャップの間には、（湾曲した）弧長４５９０を有するらせん様式の弧４５００がある。弧４５００は、隣接する電極４１１０および４１２０と同じ材料から形成されてもよく、よって、電極４１１０から、弧入口４５４０を通り、弧４５００の長さ４５９０に沿って、弧隅部４５６０を周り、弧出口４５５０から電極４１２０へ、および／または逆方向へ電流が流れるのを可能にする、それらの電極間に導電性および／または抵抗リンクを提供することができる。湾曲長さ４４９０が長いほど、弧長さ４５９０が長くなるため、らせん様式の弧４５００によって提供される電気抵抗が大きくなる。同様に、重複部分４４２０の二重ギャップが近いほど、弧４５００が狭くなり、またらせん様式の弧４５００によって提供される電気抵抗が大きくなる。ギャップ隅部４４６０に示されるように、非重複部分４４１０から重複部分４４２０へ移行する際のギャップ４４００の半径の変化は、急であるか、またはよりゆるやかであってもよく、非重複部分４４１０の任意の所望の部分（および全長まで）にわたって起こる可能性がある。同様に、弧４５００は、実質的に一定の半径を有してもよく、および／または弧隅部４５６０に示すような中断および／または不連続性を有してもよい。

図６Ａは、光軸に沿って、発明の液晶レンズでの使用に適した電極５１１０および５１２０を見た図である。これらの電極５１１０および５１２０は、数回転に及ぶ重複部分を有する（この倍率のレベルで見える）らせん様式のギャップ５４００によって実質的に分離されている。

図６Ｂは、図６ＡのゾーンＢのクローズアップである。これは、数回転に及ぶ重複部分５４２０を有するらせん様式のギャップ５４００によって実質的に分離された隣接する電極５１１０および５１２０を示す。この構造は、三つのギャップリング５４２２、５４２４、および５４２６を含むように見える。ギャップ５４００の重複部分５４２０の幾何学的形状は、少なくとも光軸に垂直な平面で、らせん様式の弧５５００の幾何学的形状を実質的に画定する。光軸の方向のらせん様式の弧５５００の幾何学的形状は、電極層５１００の奥行きによって制御されうる。この例では、らせん様式の弧５５００の幾何学的形状を考慮すると、電流は、電極５１１０から、弧入口５５５０を通り、第一の放射状部分５５５５に沿って、第一の隅部５５６０を周り、第一の弧部分５５６２に沿って、第二の隅部５５７２を周り、第二の放射状部分５５７４に沿って、第三の隅部５５７６を周り、第二の弧部分５５６４に沿って、第四の隅部５５８２を周り、第三の放射状部分５５８４に沿って、弧出口５５４０から電極５１２０に流れうる。ギャップ幅Ｗｇは、一定であってもよく、またはギャップ５４００に沿って変化してもよい。同様に、弧幅Ｗａは、一定であってもよく、または弧５５００に沿って変化してもよい。

図７～９は、抵抗ブリッジの幾何学的形状の追加的な態様を示す。図７は、らせん様式のギャップ７４００によって実質的に分離された隣接する電極７１１０および７１２０を示し、このギャップは、らせん様式の弧７５００に沿った各位置で実質的に一定の弧幅Ｗａを画定する。対照的に、図８では、隣接する電極８１１０および８１２０は、変化する弧幅Ｗａを有するらせん様式のギャップ８４００によって実質的に分離されている。図９は、らせん様式のギャップ９４００によって実質的に分離された電極９１１０および９１２０を示し、このギャップは、ギャップ９４００の最も内側の回転の比較的狭い幅Ｗｇ１から、ギャップ９４００の最も外側の回転の比較的広い幅Ｗｇ２まで幅が変化する。

レンズ電子機器
各発明の液晶レンズ（例えば、上述のレンズ１００、１００’、２００、２００’、および３００）は、レンズの焦点距離を変更するために液晶材料を作動させるための電子機器を含んでもよく、または電子機器に結合されていてもよい。制御電子回路は、例えば、１Ｈｚ～２０ｋＨｚの周波数で発振する正弦波または方形波、およびゼロボルト～５００ボルトの範囲の頂点間振幅などの交流電流を提供する。これらの電子機器は、レンズを着用している人がどこを見ているかを検出する、レンジファインダーまたはチルトスイッチなどのセンサーを含みうる。また、着用者によって制御および作動されるフォブまたはスマートフォンなどの外部装置から焦点を変更するための無線コマンドを受信し、かつ装置情報を外部装置に送信するための、アンテナおよびトランシーバを含む無線インターフェースを含んでもよい。アンテナは、レンズの外縁に沿ってまたはその近くに配置された、リング形状または環状の金属片の形態を取ってもよい。

無線インターフェースおよび随意のセンサーは、適切なマイクロプロセッサまたは集積回路などのプロセッサまたはコントローラに結合され、これは、リング電極に直接電圧を印加するか、またはリング電極に電圧（複数可）を印加する一つ以上の電圧供給部を作動させる。プロセッサ、無線インターフェース、随意のセンサー、および随意の電圧は、電池、キャパシタ、または他の適切な電源によって給電され、これは、誘導充電または磁気共鳴充電を使用して、アンテナまたは他のコイルを介して再充電することができる。アンテナおよび随意の別個の充電コイルを含む電子機器は、レンズの基材のうちの一つに埋め込まれてもよく、または基材の間に挟まれてもよい。アンテナおよび／または随意の別個の充電コイルはまた、一つの基材の表面上、または基材間の継ぎ目に沿ってあり、一つ以上の導電性トレースを介して電子機器に接続されてもよい。

結論
発明に関するさまざまな実施形態を本明細書に記述し、かつ例示してきたが、当業者は、本明細書に記載の機能を実施するための、ならびに／または結果および／もしくは利点の一つ以上を得るための、さまざまな他の手段および／または構造を容易に想定し、またこうした変形および／または修正のそれぞれは、本明細書に記載の発明に関する実施形態の範囲内であるものと見なされる。より一般的に、当業者は、本明細書に記載のすべてのパラメータ、寸法、材料、および構成が例示であることを意味することと、実際のパラメータ、寸法、材料、および／または構成が、本発明の教示が使用される特定の用途に依存することとを容易に理解するであろう。当業者は、本明細書に記載の特定の発明に関する実施形態の多くの同等物を、単に通常の実験を用いて認識し、または確認することができるであろう。

前述の実施形態は、例としてのみ提示されていて、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内で、発明に関する実施形態は、具体的に記述および特許請求される以外の形で実践されうる。本開示の発明に関する実施形態は、本明細書に記載の各個々の特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法を対象とする。加えて、二つ以上のこうした特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法の任意の組み合わせは、こうした特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法が相互に矛盾しない場合、本開示の発明の範囲内に含まれる。

また、さまざまな発明に関する概念が、一つ以上の方法として具現化されてもよく、その例を提供してきた。方法の一部として行われる行為は、任意の好適なやり方で順序付けられてもよい。その結果、行為が例示するものとは異なる順序で実施される実施形態を構築してもよく、それは、例示的な実施形態に連続する行為として示されている場合であってさえも、一部の行為を同時に実施することを含んでもよい。

本明細書で定義および使用されるすべての定義は、辞書による定義、参照により組み込まれる文書中の定義、および／または定義された用語の通常の意味を統制するものと理解されるべきである。

本明細書および特許請求の範囲で使用する不定冠詞「ａ」および「ａｎ」は、明確にそうでないと示されない限り、「少なくとも一つ」を意味すると理解されるべきである。

本明細書および特許請求の範囲で使用する「および／または」という語句は、結合された要素の「いずれかまたは両方」を意味し、すなわち一部の場合において接続的に存在し、他の場合において離接的に存在する要素を意味すると理解されるべきである。「および／または」で挙げられる複数の要素は、同じ様式、すなわち等位接続される要素のうちの「一つ以上」と解釈されるべきである。具体的に識別される要素に関連するかまたは関連しないかにかかわらず、「および／または」節によって具体的に識別される要素以外に、他の要素が随意に存在し得る。それゆえに、非限定的な例として、「Ａおよび／またはＢ」への言及は、「含む」などの制限のない語法と連動して使われる時に、一実施形態においてＡのみ（任意選択的にＢ以外の要素を含む）、別の実施形態においてＢのみ（任意選択的にＡ以外の要素を含む）、さらに別の実施形態においてＡとＢの両方（任意選択的に他の要素を含む）などを指すことができる。

本明細書および特許請求の範囲において使用する場合、「または」は、上で定義した「および／または」と同じ意味を有すると理解されるべきである。例えば、リスト内の項目を分離する時、「または」または「および／または」は包括的なもの、すなわち多数の要素または要素のリスト、および任意選択的にリストに無い追加の項目のうちの少なくとも一つを含むが、二つ以上も含むと解釈されるものとする。それとは反対であると明確に指示される用語、例えば「のうちの一つのみ」もしくは「のうちのまさに一つ」、または特許請求の範囲において使用する時の「から成る」などの用語のみが、多数のまたは列挙された要素のうちのまさに一つの要素を包含することを指すことになる。一般に、本明細書で使用する場合、「または」という用語は、「いずれか」、「のうちの一つ」、「のうちの一つのみ」、または「のうちのまさに一つ」など、排他的な用語が先行する時に、排他的な選択肢（すなわち「両方ではなく一方または他方」）を示すとのみ解釈されるものとする。「から本質的に成る」は、特許請求の範囲で使用する場合、特許法の分野において使用される通常の意味を有するものとする。

本明細書および特許請求の範囲で使用する場合、一つ以上の要素のリストに関連する「少なくとも一つ」という語句は、要素のリストの中の要素のいずれか一つ以上から選択される、少なくとも一つの要素を意味するが、要素のリスト内で具体的に列挙したありとあらゆる要素のうちの、少なくとも一つを必ずしも含むわけではなく、要素のリストのいかなる要素の組み合せも除外するものではないと理解されるべきである。またこの定義によって、「少なくとも一つ」という語句が指す、要素のリスト内で具体的に識別される以外の要素が、具体的に識別される要素に関連するかまたは関連しないかにかかわらず、任意に存在し得ることも許容される。それゆえに、非限定的な例として、「ＡおよびＢのうちの少なくとも一つ」（または等価的に「ＡまたはＢのうちの少なくとも一つ」、もしくは等価的に「Ａおよび／またはＢのうちの少なくとも一つ」）は、一実施形態においてＢは存在せず、任意選択的に二つ以上のＡを含む、少なくとも一つのＡ（任意選択的にＢ以外の要素を含む）、別の実施形態においてＡは存在せず、任意選択的に二つ以上のＢを含む、少なくとも一つのＢ（任意選択的にＡ以外の要素を含む）、また別の実施形態において任意選択的に二つ以上のＡを含む、少なくとも一つのＡ、および任意選択的に二つ以上のＢを含む、少なくとも一つのＢ（任意選択的に他の要素を含む）を指すことなどができる。

特許請求の範囲、ならびに上記の明細書において、すべての移行句、例えば「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「持つ（ｃａｒｒｙｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「包含する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「伴う（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」、「保つ（ｈｏｌｄｉｎｇ）」、「から構成される（ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ）」、およびこれに類するものは制限がないと理解され、すなわち含むがそれに限定はされないということを意味する。「から成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」および「から本質的に成る（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」という移行句のみが、米国特許局の特許審査手続便覧、セクション２１１１．０３に規定の通り、それぞれ閉鎖的または半閉鎖的な移行句であるものとする。

Claims (31)

1. 電気活性レンズであって、
   平らな表面を有する第一の基材と、
   前記平らな表面と反対側に段差表面を有する第二の基材であって、前記段差表面が少なくとも第一の段および第二の段を有する、第二の基材と、
   前記平らな表面と前記段差表面との間に配置された液晶材料と、
   前記平らな表面または前記段差表面のうちの一つの上に配置された接地電極と、
   前記平らな表面または前記段差表面のうちの他方の上に配置されて、前記液晶材料にわたって電圧を印加する複数のリング電極と、を備え、前記複数のリング電極が、前記第一の段に対して少なくとも二つのリング電極、および前記第二の段に対して少なくとも二つのリング電極を含む、電気活性レンズ。
2. 前記平らな表面が平面表面である、請求項１に記載の電気活性レンズ。
3. 前記平らな表面が曲面である、請求項１に記載の電気活性レンズ。
4. 前記段差表面が、前記電気活性レンズの光軸と同心の異なる直径の積み重なった円筒によって形成される、請求項１に記載の電気活性レンズ。
5. 前記第一の段が、前記電気活性レンズの設計波長での整数波数に等しい光路距離を提供するように選択された高さだけ前記第二の段よりも高い、請求項１に記載の電気活性レンズ。
6. 前記第一の段が、前記平らな表面の反対側に、前記電気活性レンズの光軸上を中心とする円形面を有し、前記第二の段が、前記円形面と同心で前記平面の反対側にある環状面を有する、請求項１に記載の電気活性レンズ。
7. 前記円形面が、前記平面表面から第一の距離だけ分離されていて、前記環状面が、前記平らな表面から前記第一の距離よりも大きい第二の距離だけ分離されている、請求項６に記載の電気活性レンズ。
8. 前記接地電極が前記段差表面上に配置され、前記複数のリング電極が前記平らな表面上に配置されていて、前記第一の段に対する前記少なくとも二つのリング電極を前記円形面の反対側に、および前記第二の段に対する前記少なくとも二つの電極を前記環状面の反対側に有する、請求項６に記載の電気活性レンズ。
9. 前記接地電極が前記平らな表面上に配置され、前記複数のリング電極が前記段差表面の下に配置されていて、前記第一の段に対する前記少なくとも二つのリング電極を前記円形面の下に、および前記第二の段に対する前記少なくとも二つのリング電極を前記環状面の下に有する、請求項６に記載の電気活性レンズ。
10. 前記接地電極が前記平らな表面上に配置され、前記複数のリング電極が前記段差表面上に配置されていて、前記第一の段に対する前記少なくとも二つのリング電極を前記円形面上に、および前記第二の段に対する前記少なくとも二つのリング電極を前記環状面上に有する、請求項６に記載の電気活性レンズ。
11. 請求項１０に記載の電気活性レンズであって、
    前記円形面および前記環状面を接続する円筒面上に配置され、前記第一の段に対する前記少なくとも二つのリング電極のうちの少なくとも一つを電圧供給部に接続するためのバスラインをさらに備える、電気活性レンズ。
12. 前記第一の段に対する前記少なくとも二つのリング電極が、第一の直径および第一の幅を有する第一の電極を含み、前記第二の段に対する前記少なくとも二つのリング電極が、前記第一の直径よりも大きい第二の直径および前記第一の幅よりも大きい第二の幅を有する第二の電極を含む、請求項１に記載の電気活性レンズ。
13. 前記複数のリング電極が、前記第一の段に対して少なくとも１０個のリング電極、および前記第二の段に対して少なくとも１０個のリング電極を含む、請求項１に記載の電気活性レンズ。
14. 前記第一の段に対する前記少なくとも二つのリング電極のそれぞれが、第一の領域を有し、前記第二の段に対する前記少なくとも二つのリング電極のそれぞれが、前記第一の領域よりも大きい第二の領域を有する、請求項１に記載の電気活性レンズ。
15. 請求項１に記載の電気活性レンズであって、
    前記第一の段に対する前記少なくとも二つのリング電極のうちの二つを接続する第一の抵抗ブリッジと、
    前記第二の段に対する前記少なくとも二つのリング電極のうちの二つを接続する第二の抵抗ブリッジと、をさらに含む、電気活性レンズ。
16. 請求項１に記載の電気活性レンズであって、前記第一の段が、前記第二の段よりも前記電気活性レンズの光軸に近く、
    前記第一の段と前記平らな表面との間に第一の直径を有する第一のスペーサービーズと、
    前記第二の段と前記平らな表面との間に、前記第一の直径よりも大きい第二の直径を有する第二のスペーサービーズと、をさらに備える、電気活性レンズ。
17. 平らな表面を有する第一の基材と、前記平らな表面と反対側に段差表面を有し、かつ少なくとも第一の段および第二の段を有する第二の基材と、前記平らな表面と前記段差表面との間に配置された液晶材料と、複数のリング電極とを備える電気活性レンズで光を集束させる方法であって、
    前記複数のリング電極中の少なくとも二つの内側リング電極に印加された電圧を用いて、前記第一の段と前記平らな表面との間の前記液晶材料の第一の部分を作動させることと、
    前記複数のリング電極中の少なくとも二つの外側リング電極に印加された電圧を用いて、前記第二の段と前記平らな表面との間の前記液晶材料の第二の部分を作動させることと、を含む方法。
18. 電気活性レンズであって、
    平らな表面を有する第一の基材と、
    前記平らな表面と反対側に段差表面を有する第二の基材であって、前記段差表面が少なくとも第一の段および第二の段を有し、前記第一の段と前記第二の段との間の高さの差が、前記電気活性レンズの設計波長における波長の整数に等しい光路長を提供するように選択される、第二の基材と、
    前記平らな表面と前記段差表面との間に配置された液晶材料と、
    前記段差表面上に配置された接地電極と、
    前記平らな表面上に配置され、前記液晶材料にわたって電圧を印加する複数のリング電極と、を備え、前記複数のリング電極が、前記第一の段の反対側に少なくとも１０個のリング電極、および前記第二の段の反対側に少なくとも１０個のリング電極を含む、電気活性レンズ。
19. 前記第一の段の反対側の前記少なくとも１０個のリング電極が、第一の直径および第一の幅を有する第一の電極を含み、前記第二の段に対する前記少なくとも１０個のリング電極が、前記第一の直径よりも大きい第二の直径および前記第一の幅よりも大きい第二の幅を有する第二の電極を含む、請求項１８に記載の電気活性レンズ。
20. 前記第一の段に対する前記少なくとも１０個のリング電極のそれぞれが、第一の領域を有し、前記第二の段に対する前記少なくとも１０個のリング電極のそれぞれが、前記第一の領域よりも大きい第二の領域を有する、請求項１８に記載の電気活性レンズ。
21. 前記複数のリング電極が、前記第一の段に対して少なくとも１００個のリング電極、および前記第二の段に対して少なくとも１００個のリング電極を含む、請求項１８に記載の電気活性レンズ。
22. 請求項１８に記載の電気活性レンズであって、
    前記第一の段の反対側の前記少なくとも１０個のリング電極のうちの二つを接続する第一の抵抗ブリッジと、
    前記第二の段の反対側の前記少なくとも１０個のリング電極のうちの二つを接続する第二の抵抗ブリッジと、をさらに含む、電気活性レンズ。
23. 電気活性レンズであって、
    平らな表面を有する第一の基材と、
    前記平らな表面と反対側に段差表面を有する第二の基材であって、前記段差表面が少なくとも第一の段および第二の段を有する、第二の基材と、
    前記平らな表面と前記段差表面との間に配置された液晶材料と、
    前記段差表面上に配置された接地電極と、
    前記第一の段の反対側の前記平らな表面上に配置され、前記液晶材料にわたって第一の電圧を印加する複数の第一のリング電極であって、前記複数の第一のリング電極中の各第一のリング電極が第一の領域を有する、複数の第一のリング電極と、
    前記第二の段の反対側の前記平らな表面上に配置され、前記液晶材料にわたって第二の電圧を印加する複数の第二のリング電極であって、前記複数の第二のリング電極中の各第二のリング電極が前記第一の領域より大きい第二の領域を有する、複数の第二のリング電極と、を備える電気活性レンズ。
24. 前記複数の第一のリング電極が少なくとも１００個の第一のリング電極を含み、前記複数の第二のリング電極が少なくとも１００個の第二のリング電極を含む、請求項２３に記載の電気活性レンズ。
25. 請求項２３に記載の電気活性レンズであって、
    前記複数の第一のリング電極中の二つの第一のリング電極を接続する第一の抵抗ブリッジと、
    前記複数の第二のリング電極中の二つの第二のリング電極を接続する第二の抵抗ブリッジと、をさらに備える電気活性レンズ。
26. 電気活性レンズであって、
    曲面を有する第一の基材と、
    前記平らな表面と反対側に段差表面を有する第二の基材であって、前記段差表面が少なくとも第一の段および第二の段を有する、第二の基材と、
    前記曲面と前記段差表面との間に配置された液晶材料と、
    前記段差表面上に配置された接地電極と、
    前記曲面上に配置され、前記液晶材料にわたって電圧を印加する複数のリング電極と、を備え、前記複数のリング電極が、前記第一の段の反対側の少なくとも１０個のリング電極、および前記第二の段の反対側の少なくとも１０個のリング電極を含む、電気活性レンズ。
27. 前記第一の段と前記第二の段との間に、前記電気活性レンズの設計波長において波長の整数に等しい光路長を提供するように選択された高さの差がある、請求項２６に記載の電気活性レンズ。
28. 前記第一の段の反対側の前記少なくとも１０個のリング電極が、第一の直径および第一の幅を有する第一の電極を含み、前記第二の段と反対側の前記少なくとも１０個のリング電極が、前記第一の直径よりも大きい第二の直径および前記第一の幅よりも大きい第二の幅を有する第二の電極を含む、請求項２６に記載の電気活性レンズ。
29. 前記第一の段の反対側の前記少なくとも１０個のリング電極のそれぞれが、第一の領域を有し、前記第二の段の反対側の前記少なくとも１０個のリング電極のそれぞれが、前記第一の領域よりも大きい第二の領域を有する、請求項２６に記載の電気活性レンズ。
30. 前記複数のリング電極が、前記第一の段の反対側の少なくとも１００個のリング電極、および前記第二の段の反対側の少なくとも１００個のリング電極を含む、請求項２６に記載の電気活性レンズ。
31. 請求項２６に記載の電気活性レンズであって、
    前記第一の段の反対側の前記少なくとも１０個のリング電極のうちの二つを接続する第一の抵抗ブリッジと、
    前記第二の段の反対側の前記少なくとも１０個のリング電極のうちの二つを接続する第二の抵抗ブリッジと、をさらに含む、電気活性レンズ。
    

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