KR101837932B1 - 비-구형 메니스커스 벽을 갖는 액체 메니스커스 렌즈 - Google Patents

비-구형 메니스커스 벽을 갖는 액체 메니스커스 렌즈 Download PDF

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아담 토너
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Abstract

본 발명은 일반적으로 메니스커스 벽을 갖는 아치형 액체 메니스커스 렌즈에 관한 것이다. 일부 구체적인 실시예는, 본질적으로 원추 절두체 - 그의 단면은 비-구형임 - 의 형상인 메니스커스 벽을 갖는 액체 메니스커스 렌즈를 포함한다. 실시예는 또한 콘택트 렌즈에 포함시키기에 적합한 크기 및 형상의 렌즈를 포함할 수 있다.

Description

비-구형 메니스커스 벽을 갖는 액체 메니스커스 렌즈{LIQUID MENISCUS LENS WITH NON-SPHERICAL MENISCUS WALL}
관련 출원
본 출원은 2010년 9월 29일자로 출원되고 발명의 명칭이 "비-구형 메니스커스 벽을 갖는 액체 메니스커스 렌즈(LIQUID MENISCUS LENS WITH NON-SPHERICAL MENISCUS WALL)"인 미국 가특허 출원 제61/387510호에 대한 우선권을, 그리고 2011년 4월 27일자로 출원되고 발명의 명칭이 "아치형 액체 메니스커스 렌즈(ARCUATE LIQUID MENISCUS LENS)"인 미국 정규 특허 출원 제13/095786호의 일부 계속 출원으로서뿐만 아니라 2011년 5월 31일자로 출원되고 발명의 명칭이 "원추 절두체 메니스커스 벽을 갖는 렌즈(LENS WITH CONICAL FRUSTUM MENISCUS WALL)"인 미국 정규 특허 출원 제13/149105호의 일부 계속 출원으로서 우선권을 주장하며, 이들 출원 각각의 내용은 신뢰되며 참고로 포함된다.
본 발명은 일반적으로 액체 메니스커스 렌즈에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 본 발명은 메니스커스 벽 - 그의 단면은 비-구형이고, 또한 아치형일 수 있음 - 을 갖는 액체 메니스커스 렌즈를 포함한다.
액체 메니스커스 렌즈는 다양한 산업에 알려져 있다. 도 1a 및 도 1b를 참조해 하기에서 더 완전하게 논의되는 바와 같이, 공지의 액체 메니스커스 렌즈는 직선인 축으로부터 고정 거리에 있는 점들에 의해 형성된 주연부 표면을 갖는 원통형 형상으로 설계되었다. 공지의 액체 메니스커스 렌즈는 제1 내측 표면이 제2 내측 표면에 대체로 평행하고 각각의 내측 표면이 원통 축에 수직인 디자인으로 제한되었다. 액체 메니스커스 렌즈의 공지된 사용 예는 전자 카메라와 같은 장치를 포함한다.
전통적으로, 안과용 장치, 예를 들어 콘택트 렌즈 및 안내 렌즈(intraocular lens)는 교정, 미용 또는 치료 품질을 갖는 생체적합성 장치를 포함하였다. 예를 들어 콘택트 렌즈는 시력 교정 기능성, 미용 향상, 및 치료 효과 중 하나 이상을 제공할 수 있다. 각각의 기능은 렌즈의 물리적 특성에 의해 제공된다. 렌즈에 굴절 품질을 포함시키는 디자인은 시력 교정 기능을 제공할 수 있다. 렌즈에 포함된 안료는 미용 향상을 제공할 수 있다. 렌즈에 포함된 활성제는 치료 기능성을 제공할 수 있다.
보다 최근에는, 전자 구성요소가 콘택트 렌즈에 포함되고 있다. 일부 구성요소는 반도체 소자를 포함할 수 있다. 그러나, 액체 메니스커스 렌즈의 크기, 형상 및 제어 태양을 포함한 물리적 제한이 안과용 렌즈에서의 그의 사용을 배제시켰다. 일반적으로, 액체 메니스커스 렌즈의 "하키용 퍽(hockey puck)" 형상으로 때때로 지칭되는 원통형 형상은 인간의 눈 환경에서 작용할 수 있는 어떤 것에 도움이 되지 않았다.
또한, 만곡된 액체 메니스커스 렌즈는 평행한 측벽들 및/또는 광학적 윈도우(optical window)들을 갖는 액체 메니스커스 렌즈의 전통적인 디자인에 반드시 존재하지는 않는 물리적 문제들을 포함한다.
따라서, 본 발명은 아치형 전방 곡면 렌즈 및 아치형 후방 곡면 렌즈를 포함하는 액체 메니스커스 렌즈를 제공한다. 렌즈 내에 수용되고 다른 액체와 메니스커스를 형성하는 액체의 끌어당겨짐과 밀어내짐 중 하나 또는 둘 모두에 도움이 되는 물리적 특징부를 갖는 메니스커스 벽 - 그의 단면은 비-구형임 - 이 본 발명에 포함된다.
본 발명에 따르면, 제1 아치형 형상의 광학체(optic)가 제2 아치형 형상의 광학체에 인접해 있으며, 이때 이들 사이에 공동(cavity)이 형성된다. 식염수 및 오일이 공동 내에 유지된다. 제1 아치형 광학체와 제2 아치형 광학체 중 하나 또는 둘 모두의 주연부 영역에 일반적으로 위치된 메니스커스 벽에 대한 정전위의 인가는, 공동 내에 유지된 식염수와 오일 사이에 형성된 메니스커스의 물리적 형상을 변화시킨다.
<도 1a>
도 1a는 제1 상태에 있는 원통형 액체 메니스커스 렌즈의 종래 기술 예를 도시하는 도면.
<도 1b>
도 1b는 제2 상태에 있는 원통형 액체 메니스커스 렌즈의 종래 기술 예를 도시하는 도면.
<도 2>
도 2는 본 발명의 일부 실시예에 따른 예시적인 액체 메니스커스 렌즈의 절단 프로파일을 도시하는 도면.
<도 3>
도 3은 본 발명의 일부 실시예에 따른, 예시적인 아치형 액체 메니스커스 렌즈의 일부분의 단면을 도시하는 도면.
<도 4>
도 4는 아치형 액체 메니스커스 렌즈의 추가의 예시적인 태양을 도시하는 도면.
<도 5>
도 5는 본 발명의 일부 실시예에 따른, 아치형 액체 메니스커스 렌즈 내의 메니스커스 벽 요소를 도시하는 도면.
<도 6>
도 6은 아치형 액체 메니스커스 렌즈 내의 비-구형 메니스커스 벽의 위에서 내려다 본 단면도.
<도 7>
도 7은 액체 메니스커스의 위치를 보여주는, 아치형 액체 메니스커스 렌즈 내의 비-구형 메니스커스 벽의 위에서 내려다 본 직교 도면.
본 발명은 액체 메니스커스 렌즈를 제공하며, 이때 전방 곡면 렌즈 및 후방 곡면 렌즈 중 적어도 하나가 액체 메니스커스 렌즈의 메니스커스 공동(meniscus cavity)을 한정한다.
용어
본 발명에 관한 이러한 상세한 설명 및 특허청구범위에서, 하기의 정의가 적용될 다양한 용어가 사용될 수 있다:
접촉각: 액체 메니스커스 경계로 또한 지칭되는 오일/식염수 계면이 메니스커스 벽과 만나는 각도. 직선형 메니스커스 벽의 경우에, 접촉각은 액체 메니스커스 경계가 메니스커스 벽과 만나는 지점에서 메니스커스 벽과 액체 메니스커스 경계에 접하는 선 사이의 각도로서 측정된다. 만곡된 메니스커스 벽의 경우에, 접촉각은 메니스커스 벽과 액체 메니스커스 경계가 만나는 지점에서 이들에 접하는 선들 사이의 각도로서 측정된다.
렌즈: 본 명세서에 사용된 바와 같이, 렌즈는 예로서 가시 광선과 같은 미리한정된 파장 범위의 방사선에 대해 광학적으로 투과성인 전방 표면 및 후방 표면을 갖는 물품을 의미한다. 렌즈는 본질적으로 평평한 전방 표면과 후방 표면 중 하나 또는 둘 모두, 또는 형상이 아치형인 전방 표면과 후방 표면 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수 있다.
액체 메니스커스 경계: 식염수와 오일 사이의 아치형 표면 계면. 일반적으로, 이 표면은 한 쪽에서는 오목하고 다른 쪽에서는 볼록한 렌즈를 형성할 것이다.
메니스커스 공동: 전방 곡면 렌즈와 후방 곡면 렌즈 사이의 아치형 액체 메니스커스 렌즈 내의 공간이며, 그 안에 오일 및 식염수가 유지된다.
메니스커스 벽: 메니스커스 공동 내에 있도록 전방 곡면 렌즈의 내측에 있는 특정 영역이며, 이를 따라 액체 메니스커스 경계가 이동한다.
광학 구역: 본 명세서에 사용된 바와 같이, 안과용 렌즈의 착용자가 이를 통해 보게 되는 안과용 렌즈의 영역을 말한다.
샤프(sharp): 광학체 상의 2개의 미리한정된 유체의 접속선의 위치를 수용하기에 충분한 전방 곡면 렌즈 부품 또는 후방 곡면 렌즈 부품 중 어느 하나의 내부 표면의 기하학적 특징부. 이 샤프는 보통 내측 코너보다는 외측 코너이다. 유체 관점에서, 그것은 180도 초과의 각도이다.
이제 도 1a를 참조하면, 종래 기술의 렌즈(100)의 절단도가 도시되어 있으며, 오일(101) 및 식염수(102)가 원통(110) 내에 수용되어 있다. 원통(110)은 광학 재료의 2개의 플레이트(106)를 포함한다. 각각의 플레이트(106)는 본질적으로 평평한 내측 표면(113, 114)을 포함한다. 원통(110)은 본질적으로 회전 대칭인 내측 표면을 포함한다. 일부 종래 기술 실시예에서, 하나 이상의 표면이 소수성 코팅부를 포함할 수 있다. 전극(105)이 또한 원통의 주연부 상에 또는 그 주위에 포함된다. 전기 절연체가 또한 전극(105)에 인접하게 사용될 수 있다.
종래 기술에 따르면, 내측 표면(113, 114) 각각은 본질적으로 평평하거나 평탄하다. 식염수(102A)와 오일(101) 사이에 계면 표면(112A)이 형성된다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 계면(112A)의 형상은 식염수(102A) 및 오일(101)의 굴절률 특성과 조합되어 제1 내측 표면(113)을 통해 입사 광(108)을 수광하고 제2 내측 표면(114)을 통해 발산 광(109)을 제공한다. 오일(101)과 식염수(102) 사이의 계면 표면의 형상은 전극(105)에 대한 전위의 인가에 의해 변경될 수 있다.
도 1a는 100으로 도시된 종래 기술의 렌즈의 사시도를 도시하고 있다.
이제 도 1b를 참조하면, 종래 기술의 렌즈(100)가 에너지 공급된 상태로 도시되어 있다. 에너지 공급된 상태는 전극(115)에 걸쳐 전압(114)을 인가함으로써 성취된다. 오일(101)과 식염수(102B) 사이의 계면 표면(112B)의 형상은 전극(115)에 대한 전위의 인가에 의해 변경된다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 오일(101) 및 식염수(102B)를 통과하는 입사 광(108B)은 수렴 광 패턴(111)으로 집중된다.
이제 도 2를 참조하면, 전방 곡면 렌즈(201) 및 후방 곡면 렌즈(202)를 갖는 액체 메니스커스 렌즈(200)의 절단도가 도시되어 있다. 다양한 실시예에서, 전방 곡면 렌즈(201) 및 후방 곡면 렌즈(202)는 아치형 렌즈 또는 실질적으로 평평한 렌즈를 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시예에서, 전방 곡면 렌즈(201) 및 후방 곡면 렌즈(202)는 서로 인접하게 위치되며 이들 사이에 공동(210)을 형성한다. 전방 곡면 렌즈(201)는 오목 아치형 내측 렌즈 표면(203) 및 볼록 아치형 외측 렌즈 표면(204)을 포함한다. 오목 아치형 내측 렌즈 표면(203)은 하나 이상의 코팅부(도 2에 도시되지 않음)를 가질 수 있다. 코팅부는 예를 들어 전기 전도성 재료 또는 전기 절연 재료, 소수성 재료 또는 친수성 재료 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 오목 아치형 내측 렌즈 표면(203)과 코팅부 중 하나 또는 둘 모두는 액체 중에 있으며, 공동(210) 내에 수용된 오일(208)과 광학적으로 연결(optical communication)된다.
후방 곡면 렌즈(202)는 볼록 아치형 내측 렌즈 표면(205) 및 오목 아치형 외측 렌즈 표면(206)을 포함한다. 볼록 아치형 내측 렌즈 표면(205)은 하나 이상의 코팅부(도 2에 도시되지 않음)를 가질 수 있다. 코팅부는 예를 들어 전기 전도성 재료 또는 전기 절연 재료, 소수성 재료 또는 친수성 재료 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 볼록 아치형 내측 렌즈 표면(205) 및 코팅부 중 적어도 하나는 액체 중에 있으며, 공동(210) 내에 수용된 식염수(207)와 광학적으로 연결된다. 식염수(207)는, 이온 전도성이고 그렇기 때문에 전하 쪽으로 끌어당겨지거나 전하에 의해 밀어내질 수 있는 하나 이상의 염 또는 다른 성분을 포함한다.
본 발명에 따르면, 전기 전도성 코팅부(209)가 전방 곡면 렌즈(201)와 후방 곡면 렌즈(202) 중 하나 또는 둘 모두의 주변부의 적어도 일부분을 따라 위치된다. 전기 전도성 코팅부(209)는 금 또는 은을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 생체적합성이다. 전기 전도성 코팅부(209)에 대한 전위의 인가는 식염수(207) 내의 이온 전도성 염 또는 다른 성분의 끌어당겨짐 또는 밀어내짐 중 어느 하나를 생성한다.
전방 곡면 렌즈(201)는 오목 아치형 내측 렌즈 표면(203) 및 볼록 아치형 외측 렌즈 표면(204)을 통과하는 광에 관하여 광학 굴절력(optical power)을 갖는다. 광학 굴절력은 0일 수 있거나, 양 또는 음의 굴절력일 수 있다. 일부 바람직한 실시예에서, 광학 굴절력은 비제한적인 예로서 -8.0 내지 +8.0 디옵터의 굴절력과 같은, 교정용 콘택트 렌즈에서 전형적으로 확인되는 굴절력이다.
후방 곡면 렌즈(202)는 볼록 아치형 내측 렌즈 표면(205) 및 오목 아치형 외측 렌즈 표면(206)을 통과하는 광에 관하여 광학 굴절력을 갖는다. 광학 굴절력은 0일 수 있거나, 양 또는 음의 굴절력일 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 굴절력은 비제한적인 예로서 -8.0 내지 +8.0 디옵터의 굴절력과 같은, 교정용 콘택트 렌즈에서 전형적으로 확인되는 굴절력이다. 광학 축(212)이 후방 곡면 렌즈(202) 및 전방 곡면 렌즈(201)를 통해 형성된다.
다양한 실시예는 또한 식염수(207)와 오일(208) 사이에 형성된 액체 메니스커스(211)의 형상의 변화와 관련된 광학 굴절력의 변화를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 굴절력의 변화는 예를 들어 0 내지 2.0 디옵터의 변화와 같이 비교적 작을 수 있다. 다른 실시예에서, 액체 메니스커스의 형상의 변화와 관련된 광학 굴절력의 변화는 최대 약 30 이상 디옵터의 변화일 수 있다. 일반적으로, 액체 메니스커스(211)의 형상의 변화와 관련된 광학 굴절력의 더 높은 변화는 비교적 증가된 렌즈 두께(213)와 관련된다.
본 발명의 일부 실시예, 예를 들어 콘택트 렌즈와 같은 안과용 렌즈에 포함될 수 있는 실시예에 따르면, 아치형 액체 메니스커스 렌즈(200)의 크로스 컷(cross cut) 렌즈 두께(213)는 최대 약 1,000 마이크로미터 두께일 것이다. 비교적 더 얇은 렌즈(200)의 예시적인 렌즈 두께(213)는 최대 약 200 마이크로미터 두께일 수 있다. 바람직한 실시예는 렌즈 두께(213)가 약 600 마이크로미터 두께인 액체 메니스커스 렌즈(200)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 전방 곡면 렌즈(201)의 크로스 컷 두께는 약 35 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터일 수 있고, 후방 곡면 렌즈(202)의 크로스 컷 두께가 또한 약 35 마이크로미터 내지 200 마이크로미터일 수 있다. 전형적으로, 단면 프로파일은 렌즈(200)의 여러 위치에서의 한정된 두께 변화를 포함한다.
본 발명에 따르면, 총 광학 굴절력은 전방 곡면 렌즈(201), 후방 곡면 렌즈(202), 및 오일(208)과 식염수(207) 사이에 형성된 액체 메니스커스(211)의 광학 굴절력들의 총계이다. 일부 실시예에서, 렌즈(200)의 광학 굴절력은 또한 전방 곡면 렌즈(201), 후방 곡면 렌즈(202), 오일(208) 및 식염수(207) 중 하나 이상 사이에서와 같은 굴절률의 차이를 포함할 것이다.
콘택트 렌즈에 포함된 아치형 액체 메니스커스 렌즈(200)를 포함하는 이들 실시예에서, 식염수(207) 및 오일(208)이 콘택트 렌즈 착용자가 이동할 때 아치형 액체 메니스커스 렌즈(200) 내의 그들의 상대 위치에 안정하게 유지되는 것이 추가로 요구된다. 일반적으로, 착용자가 이동할 때 오일(208)이 식염수(207)에 대해 부유 및 이동하는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 따라서, 오일(208) 및 식염수(207) 조합은 바람직하게는 동일하거나 유사한 밀도를 갖도록 선택된다. 부가적으로, 오일(208) 및 식염수(207)는 바람직하게는 식염수(207)와 오일(208)이 혼합되지 않도록 비교적 낮은 혼화성을 갖는다.
일부 바람직한 실시예에서, 공동(210) 내에 수용된 식염수(207)의 체적은 공동(210) 내에 수용된 오일(208)의 체적보다 크다. 부가적으로, 일부 바람직한 실시예는 후방 곡면 렌즈(202)의 내측 표면(205)의 본질적으로 전체와 접촉하는 식염수(207)를 포함한다. 일부 실시예는 식염수(207)의 양과 비교할 때 체적 기준으로 약 66% 이상인 오일(208)의 체적을 포함할 수 있다. 일부 추가의 실시예는 오일(208)의 체적이 식염수(207)의 양과 비교할 때 체적 기준으로 약 90% 이하인 아치형 액체 메니스커스 렌즈를 포함할 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 아치형 액체 메니스커스 렌즈(300)의 에지 부분의 절단도가 도시되어 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 아치형 액체 메니스커스 렌즈(300)는 조합된 전방 곡면 렌즈(301) 및 후방 곡면 렌즈(302) 구성요소들을 포함한다. 전방 곡면 렌즈(301) 및 후방 곡면 렌즈(302)는 적어도 부분적으로 투명한 하나 이상의 재료로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 전방 곡면 렌즈(301)와 후방 곡면 렌즈(302) 중 하나 또는 둘 모두는, 예를 들어 PMMA, 제오노르(Zeonor) 및 TPX 중 하나 이상과 같은 대체로 광학적으로 투명한 플라스틱을 포함한다.
전방 곡면 렌즈(301)와 후방 곡면 렌즈(302) 중 하나 또는 둘 모두는, 예를 들어 단일점 다이아몬드 선삭 래싱(single point diamond turning lathing), 사출 성형(injection molding), 디지털 미러 소자 자유 성형(digital mirror device free forming) 중 하나 이상과 같은 공정을 통해 형성될 수 있다.
전방 곡면 렌즈(301)와 후방 곡면 렌즈(302) 중 하나 또는 둘 모두는 도시된 바와 같이 전도성 코팅부(303)를 포함할 수 있으며, 이 전도성 코팅부(303)는 309로부터 310까지 주연부 부분을 따라 연장된다. 일부 바람직한 실시예에서, 전도성 코팅부(303)는 금을 포함한다. 금은 스퍼터 공정(sputter process), 증착(vapor deposition) 또는 다른 공지의 공정을 통해 적용될 수 있다. 대안적인 전도성 코팅부(303)는 비제한적인 예로서 알루미늄, 니켈, 및 인듐 주석 산화물을 포함할 수 있다. 일반적으로, 전도성 코팅부(303)는 전방 곡면 렌즈(301)와 후방 곡면 렌즈(302) 중 하나 또는 둘 모두의 주연부 영역에 적용될 것이다.
본 발명의 일부 실시예에서, 후방 곡면 렌즈(302)는 특정 영역에 적용된 전도성 코팅부(304)를 갖는다. 예를 들어, 후방 곡면 렌즈(302)의 주연부 둘레의 부분은 제1 경계(304-1)로부터 제2 경계(304-2)까지 코팅될 수 있다. 금 코팅부는 예를 들어 스퍼터 공정 또는 증착을 통해 적용될 수 있다. 일부 실시예에서, 전방 곡면 렌즈(301) 또는 후방 곡면 렌즈(302)의 하나 이상의 주연부 부분 둘레에 금 또는 다른 전도성 재료를 미리결정된 패턴으로 적용하기 위해 마스크(mask)가 사용될 수 있다. 대안적인 전도성 재료가 다양한 방법을 사용해 그리고 후방 곡면 렌즈(302)의 다양한 영역을 덮도록 적용될 수 있다.
일부 실시예에서, 예를 들어 후방 곡면 렌즈(302) 내의 하나 이상의 구멍 또는 슬롯과 같은 전도성 개구부(pass through)가 예를 들어 전도성 에폭시와 같은 전도성 충전재 재료로 충전될 수 있다. 전도성 충전재는 전방 곡면 렌즈(301)와 후방 곡면 렌즈(302) 중 하나 또는 둘 모두의 내측 표면 상의 전도성 코팅부에 전기적 연결을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 태양에서, 전방 곡면 렌즈(301)와 후방 곡면 렌즈(302) 중 하나 또는 둘 모두는 다수의 상이한 재료로 생성될 수 있으며, 여기서 전방 곡면 렌즈(301) 및 후방 곡면 렌즈(302)의 대체로 중심 영역에 있는 광학 구역(도시되지 않음)은 광학적으로 투명한 재료를 포함할 수 있고 주변 구역은 전기 전도성 재료를 포함하는 광학적으로 불투명한 영역을 포함할 수 있다. 광학적으로 불투명한 영역은 또한 제어 회로 및 에너지원 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또 다른 태양에서, 일부 실시예에서, 절연체 코팅부(305)가 전방 곡면 렌즈(301)에 적용된다. 비제한적인 예로서, 절연체 코팅부(305)는 제1 영역(305-1)으로부터 그리고 제2 영역(305-2)까지 걸치는 영역에 적용될 수 있다. 절연체는 예를 들어 파릴렌(Parylene) C™, 테플론(Teflon) AF, 또는 다양한 전기 및 기계적 특성과 전기 저항을 갖는 다른 재료를 포함할 수 있다.
일부 구체적인 실시예에서, 절연체 코팅부(305)는 전방 곡면 렌즈(301)와 후방 곡면 렌즈(302) 사이의 공동 내에 수용된 식염수(306)와 전도성 코팅부(303) 사이의 분리를 유지하는 경계 영역을 생성한다. 따라서 일부 실시예는 양전하 전도체(303)와 음전하 식염수(306)가 접촉하는 것을 방지하기 위해 전방 곡면 렌즈(301)와 후방 곡면 렌즈(302) 중 하나 또는 둘 모두의 하나 이상의 영역에 패턴화되고 위치된 절연체 코팅부(305)를 포함하며, 여기서 전도체(303)와 식염수(306)의 접촉은 전기적 단락을 야기할 것이다. 실시예는 양전하 식염수(306) 및 음전하 전도체(303)를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예는 렌즈(300)의 작동과 관련된 회로의 리셋 기능으로서 전도체(303)와 식염수(306) 사이의 단락을 허용할 수 있다. 예를 들어, 단락 상태는 렌즈에 인가되는 전위를 동등하게 하고 식염수(306) 및 오일(307)이 디폴트 위치로 복귀하게 할 수 있다.
일부 바람직한 실시예는 공동(311)의 내부에 있는 영역(309)으로부터 공동(311)에 대해 외부에 있는 영역(310)까지 연장되는 전도체(303)를 포함한다. 다른 실시예는 예를 들어 방수 전도성 에폭시와 같은 전도성 재료(313)로 충전될 수 있는, 전방 곡면 렌즈 또는 후방 곡면 렌즈를 통한 채널(312)을 포함할 수 있다. 전도성 재료(313)는 공동에 대해 외부에 있는 전기 단자를 형성하거나 이에 연결될 수 있다. 전위가 단자에 인가되고 채널(312) 내의 전도성 재료(313)를 통해 코팅부로 전도될 수 있다.
절연체 코팅부(305)의 두께는 렌즈 성능의 파라미터로서 변화될 수 있다. 본 발명에 따르면, 식염수(306) 및 전도체(303)를 포함한 대전된 구성요소는 일반적으로 절연체 코팅부(305)의 양쪽에 유지된다. 본 발명은 절연체 코팅부(305)의 두께와, 식염수(306)와 전도체(303) 사이의 전계(electrical field) 사이의 간접적인 관계를 제공하며, 여기서 식염수(306) 및 전도체(303)가 더 멀리 이격되어 유지될수록, 전계는 더 약할 것이다.
일반적으로, 본 발명은 절연체 코팅부(305) 두께가 증가함에 따라 전계 강도가 현저하게 감소할 수 있음을 제공한다. 전계들이 서로 가까울수록, 구형 액체 메니스커스 경계(308)를 이동시키는 데 일반적으로 이용가능할 에너지가 더 많다. 식염수(306)와 전도체(303) 사이의 거리가 증가함에 따라, 식염수(306)와 전도체 코팅부(303)의 정전하들이 더 멀리 이격될 것이고 이에 따라 구형 액체 메니스커스 경계(308)를 이동하게 하는 것이 더 어렵다. 반대로, 절연체 코팅부(305)가 더 얇을수록, 렌즈가 절연체 코팅부(305)에 있어서의 결함에 대해 더 민감하다. 일반적으로, 절연체 코팅부(305) 내의 비교적 작은 구멍조차도 전기적 단락을 생성할 것이고 렌즈는 일렉트로웨팅(electrowetting) 방식으로 기능하지 않을 것이다.
일부 실시예에서, 렌즈(300) 내에 또한 수용된 오일(307)의 밀도와 대체로 동일한 밀도를 갖는 식염수(306)를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 식염수(306)는 바람직하게는 오일(307)의 밀도의 10% 내에 있는 밀도를 포함할 수 있고, 더 바람직하게는 식염수(306)는 오일의 밀도의 5% 내 그리고 가장 바람직하게는 약 1% 이하 내의 밀도를 포함할 것이다. 일부 실시예에서, 식염수(306) 내의 염 또는 다른 성분의 농도는 식염수(306)의 밀도를 조절하기 위해 조절될 수 있다.
본 발명에 따르면, 아치형 액체 메니스커스 렌즈(300)는 전방 곡면 렌즈(301) 및 후방 곡면 렌즈(302)에 관한 오일(307)의 이동을 제한함으로써 보다 안정된 광학 품질을 제공할 것이다. 아치형 전방 곡면 렌즈(301)와 후방 곡면 렌즈(302) 중 하나 또는 둘 모두에 관한 오일(307)의 이동의 안정성을 유지하는 하나의 방법은 오일(307) 및 식염수(306)에 있어서 비교적 동일한 밀도를 유지하는 것이다. 또한, 전방 곡면 렌즈(301)와 후방 곡면 렌즈(302) 둘 모두의 내측 표면의 곡면 디자인으로 인해, 식염수(306) 층의 상대 깊이 또는 두께가 전통적인 원통형 렌즈 디자인과 비교할 때 감소된다. 이러한 시나리오에서, 공동 내의 유체들에 작용하는 계면력(interfacial force)들은 교란되지 않은 액체 메니스커스 경계(308)를 유지하는 것에 대하여 상대적으로 더 크게 기여할 수 있다. 따라서, 밀도 정합 요건은 그러한 경우에 더 완화될 수 있다. 일부 실시예에서, 유체 층들의 상대적 얇음은 액체 렌즈 경계(308)를 추가로 지지한다.
일부 바람직한 실시예에서, 식염수(306)는 상대적으로 높은 굴절률을 제공하는 오일(307)과 비교할 때 낮은 굴절률을 제공한다. 그러나, 일부 실시예에서, 오일(307)과 비교할 때 더 높은 굴절률을 갖는 식염수(306)를 포함하는 것이 가능하며, 그러한 경우에 오일은 상대적으로 더 낮은 굴절률을 제공한다.
전방 곡면 렌즈(301) 및 후방 곡면 렌즈(302)를 서로 인접하게 제위치에 고정하고 이로써 이들 사이에 오일(307) 및 식염수(306)를 보유하기 위해 접착제(314)가 사용될 수 있다. 접착제(314)는 시일(seal)로서 작용하여, 만곡된 액체 메니스커스 렌즈(300)로부터의 식염수(306) 또는 오일(307)의 누출이 없게 한다.
이제 도 4를 참조하면, 만곡된 액체 메니스커스 렌즈(400)가 도시되어 있으며, 식염수(406)와 오일(407) 사이에 액체 메니스커스 경계(401)가 있다. 일부 바람직한 실시예에 따르면, 402와 403 사이에 걸치는 아치형 벽의 제1 모난 중단부(angular break)에 의해 전방 곡면 렌즈(404)에 메니스커스 벽(405)이 한정된다. 액체 메니스커스 경계(401)는 하나 이상의 전도성 코팅부 또는 전도성 재료(408)를 따라 전위가 인가되고 제거됨에 따라 메니스커스 벽(405) 위아래로 이동할 것이다.
일부 바람직한 실시예에서, 전도성 코팅부(408)가 식염수(406) 및 오일(407)을 보유하는 공동(409)에 대해 내부에 있는 영역으로부터 식염수(406) 및 오일(407)을 수용하는 공동(409)에 대해 외부에 있는 영역까지 연장될 것이다. 그러한 실시예에서, 전도성 코팅부(408)는 공동(409)에 대해 외부에 있는 지점에서 전도성 코팅부(408)에 인가된 전위의, 공동(409) 내에 있고 식염수(406)와 접촉하는 전도성 코팅부(408)의 영역으로의 도관일 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 아치형 액체 메니스커스 렌즈(500)의 에지 부분의 절단도가 전방 곡면 렌즈(501) 및 후방 곡면 렌즈(502)와 함께 도시되어 있다. 아치형 액체 메니스커스 렌즈(500)는 식염수(503) 및 오일(504)을 수용할 수 있다. 아치형 액체 메니스커스 렌즈(500)의 기하학적 형상과 식염수(503) 및 오일(504)의 특성이 식염수(503)와 오일(504) 사이의 액체 메니스커스 경계(505)의 형성을 용이하게 한다.
일반적으로, 액체 메니스커스 렌즈는 전방 곡면 렌즈(501) 및 후방 곡면 렌즈(502) 상에 또는 이들을 통해 존재하는 재료, 경로, 절연체 코팅부, 및 전도성 코팅부 중 하나 이상을 갖는 커패시터(capacitor)로서 간주될 수 있다. 본 발명에 따르면, 액체 메니스커스 경계(505)의 형상 및 이에 따라 액체 메니스커스 경계(505)와 전방 곡면 렌즈(501) 사이의 접촉각은, 전방 곡면 렌즈(501)와 후방 곡면 렌즈(502) 중 하나 또는 둘 모두의 적어도 일부분의 표면에 인가되는 전위에 응답해 변화한다.
본 발명에 따르면, 전도성 코팅부 또는 재료를 통해 식염수(503)에 인가되는 전위의 변화는 메니스커스 벽(506)을 따른 액체 메니스커스 경계(505)의 위치를 변화시킨다. 이 이동은 제1 샤프(506-1)와 제2 샤프(506-2) 사이에서 발생한다.
바람직한 실시예에서, 액체 메니스커스 경계(505)는, 예를 들어 전력 차단 상태 또는 휴지 상태와 상호관련된 전압 및 전류와 같은 제1 크기의 전위가 렌즈에 인가될 때 제1 샤프(506-1)에 또는 그 부근에 있을 것이다.
때때로 제1 전력 공급 상태로 지칭되는 제2 크기의 전위의 인가는 대체로 제2 샤프(506-2)의 방향으로의 메니스커스 벽(506)을 따른 액체 메니스커스 경계(505)의 이동과 상호관련되어, 액체 메니스커스 경계의 형상이 변화하게 할 수 있다.
제1 전력 공급 상태와 제2 전력 공급 상태 사이의 전이를 위해 인가되는 전압은 예를 들어 약 5 볼트 내지 약 60 볼트의 직류 전압을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 교류 전압이 또한 이용될 수 있다.
일부 실시예에서, 메니스커스 벽(506)은 절연체 코팅부의 두께에 관하여 매끄러운 표면일 것이다. 매끄러운 메니스커스 벽(506) 표면은 절연체 코팅부에 있어서의 결함을 최소화할 수 있다. 부가적으로, 표면 텍스처에 있어서의 랜덤한 불규칙들은 불균일한 유체 운동으로 이어지고 이에 따라 렌즈에 에너지 공급 또는 에너지 차단할 때 불균일한 또는 예측불가능한 메니스커스 운동을 야기할 수 있기 때문에, 매끄러운 메니스커스 벽(506)이 바람직하다. 일부 바람직한 실시예에서, 매끄러운 메니스커스 벽은 약 1.25 나노미터 내지 5.00 나노미터 범위의, 메니스커스 벽(506)을 따른 피크(peak) 대 밸리(valley) 측정값을 포함한다.
다른 태양에서, 일부 실시예에서, 메니스커스 벽(506)이 소수성인 것이 바람직하며, 그 경우에 나노-텍스처화된 표면과 같은 한정된 텍스처가 아치형 액체 메니스커스 렌즈의 디자인에 포함될 수 있다.
또 다른 태양에서, 일부 실시예에서, 메니스커스 벽(506)은 렌즈의 광학 축에 대해 경사질 수 있다. 그 각도는 0° 또는 광학 축에 평행한 것으로부터 90° 또는 그 부근 또는 광학 축에 수직인 것까지의 범위일 수 있다. 도시된 바와 같이, 그리고 일부 바람직한 실시예에서, 메니스커스 벽(506) 각도는 일반적으로 액체 메니스커스 경계(505)와 절연체-코팅된 메니스커스 벽(506) 사이의 현재의 접촉각을 고려해 볼 때 아치형 액체 메니스커스 렌즈가 기능을 하기 위해 약 30° 내지 50°이다. 상이한 재료의 사용에 의해 또는 망원경 시각과 같은 상이한 광학 대물 렌즈에 의해, 메니스커스 벽(506)의 각도는 0° 또는 90°에 더 가까울 수 있다.
본 발명에 따르면, 메니스커스 벽(506)의 각도는 지정된 전압의 인가시 메니스커스 벽(506)을 따른 이동의 크기를 수용하도록 설계될 수 있다. 일부 실시예에서, 메니스커스 벽(506) 각도가 증가함에 따라, 렌즈 굴절력을 변화시키는 능력은 주어진 렌즈 크기 및 전압 파라미터 내에서 대체로 감소한다. 부가적으로, 메니스커스 벽(506)이 광학 축에 대해 0° 또는 그 부근에 있는 경우, 액체 메니스커스 경계(505)는 전방 광학체 쪽으로 거의 일직선으로 나아가게 될 것이다. 메니스커스 벽 각도는 렌즈 성능에 있어서의 다양한 결과를 제공하도록 조정될 수 있는 몇 개의 파라미터들 중 하나이다.
일부 바람직한 실시예에서, 메니스커스 벽(506)은 길이가 약 0.265 mm이다. 그러나, 메니스커스 벽(506)의 각도는 렌즈 전체의 크기와 함께 자연적으로 다양한 디자인에서 메니스커스 벽(506) 길이에 영향을 줄 것이다.
오일(504)이 후방 곡면 렌즈(502)와 접촉하는 경우 아치형 액체 메니스커스 렌즈(500)가 고장날 것으로 일반적으로 간주될 수 있다. 따라서, 바람직한 실시예에서, 메니스커스 벽(506)은 제1 샤프(506-1)와 이 제1 샤프에 가장 가까운 지점의 후방 곡면 렌즈(502) 사이에 50 마이크로미터의 최소 여유(clearance)를 허용하도록 설계된다. 다른 실시예에서, 최소 여유는 50 마이크로미터 미만일 수 있지만, 렌즈 고장의 위험은 여유가 감소될수록 증가한다. 또 다른 실시예에서, 여유는 렌즈 고장의 위험을 완화시키도록 증가될 수 있지만, 렌즈 전체 두께가 또한 증가할 것이며, 이는 바람직하지 않을 수 있다.
본 발명의 일부 바람직한 실시예의 또 다른 태양에서, 메니스커스 벽(506)을 따라 이동할 때의 액체 메니스커스 경계(505)의 거동은 영의 방정식(Young's Equation)을 사용해 추정될 수 있다. 영의 방정식이 건조한 표면 상의 액체 방울에 의해 야기되는 힘들의 균형을 정의하고 있고 완전히 평평한 표면을 가정하고 있지만, 기본적인 특성이 아치형 액체 메니스커스 렌즈(500) 내에 생성된 일렉트로웨팅된(electrowetted) 렌즈 환경에 적용될 수 있다.
예를 들어 렌즈가 전력 차단 상태에 있을 때와 같이, 제1 크기의 전기 에너지가 렌즈에 인가될 수 있다. 제1 크기의 전기 에너지의 인가 동안에, 오일(504)과 식염수(503) 사이의 계면 에너지들의 균형이 달성된다. 그러한 상태는 본 명세서에서 액체 메니스커스 경계(505)로 지칭될 수 있다. 오일(504) 및 메니스커스 벽(506)과, 식염수(503) 및 메니스커스 벽(506)이 액체 메니스커스 경계(505)와 메니스커스 벽(506) 사이의 평형 접촉각을 형성한다. 전압 크기의 변화가 아치형 액체 메니스커스 렌즈(500)에 인가되는 경우, 계면 에너지들의 균형은 변화될 것이고, 그 결과 액체 메니스커스 경계(505)와 메니스커스 벽(506) 사이의 접촉각의 대응하는 변화가 생성될 것이다.
액체 메니스커스 경계(505)와 절연체-코팅된 메니스커스 벽(506)의 접촉각은, 액체 메니스커스 경계(505)의 이동에 있어서 영의 방정식에서의 그의 역할로 인해서뿐만 아니라, 메니스커스 이동을 제한하기 위해 접촉각이 아치형 액체 메니스커스 렌즈(500)의 다른 특징부와 함께 사용되기 때문에, 아치형 액체 메니스커스 렌즈(500)의 설계 및 기능에 있어서 중요한 요소이다.
메니스커스 벽(506)의 양 단부에 있는, 샤프(506-1, 506-2)와 같은, 불연속부들은 액체 메니스커스(505) 이동에 대한 경계로서 역할을 하는데, 그 이유는 샤프들 중 하나를 지나도록 액체 메니스커스 경계(505)를 이동시키기에 충분히 큰 액체 메니스커스 접촉각의 변화를 실행하는 것은 인가되는 전위의 상당한 변화를 필요로 할 것이기 때문이다. 비제한적인 예로서, 일부 실시예에서, 액체 메니스커스 경계(505)와 메니스커스 벽(506)의 접촉각은 15° 내지 40°의 범위인 반면, 액체 메니스커스 경계(505)와 제2 샤프(506-2) 너머의 단차부(507)의 접촉각은 아마도 90° 내지 130°의 범위 그리고 일부 바람직한 실시예에서 약 110°이다.
전압이 렌즈에 인가되어, 제2 샤프(506-2)를 향하는, 메니스커스 벽(506)을 따른 액체 메니스커스 경계(505)의 이동을 생성할 수 있다. 액체 메니스커스 경계(505)와 절연체-코팅된 메니스커스 벽(506)의 자연적인 접촉각은, 상당히 더 많은 전압이 공급되지 않는 한, 액체 메니스커스 경계(505)가 제2 샤프(506-2)에서 정지되게 할 것이다.
메니스커스 벽(506)의 하나의 단부에서, 제1 샤프(506-1)는 일반적으로 액체 메니스커스 경계(505)가 전형적으로 이를 넘어서는 이동하지 않을 하나의 한계를 형성한다. 일부 실시예에서, 제1 샤프(506-1)는 날카로운 에지로서 구성된다. 다른 바람직한 실시예에서, 제1 샤프(506-1)는 결함의 가능성이 더 작은 상태로 생성될 수 있는 한정된 작은 반경의 표면을 갖는다. 전도성 코팅부, 절연체 코팅부, 및 다른 가능한 원하는 코팅부가 날카로운 에지 상에 균일하고 예측가능하게 침착되지 않을 수 있는 반면, 반경 표면의 한정된 반경 에지는 더 확실하게 코팅될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 샤프(506-1)는 약 10 마이크로미터의 한정된 반경을 갖고서 약 90° 각도로 구성된다. 샤프는 또한 90° 미만의 각도를 갖도록 생성될 수 있다. 일부 실시예에서, 90° 초과의 각도를 갖는 샤프가 샤프의 튼튼함을 증가시키기 위해 사용될 수 있지만, 그렇다면 그 디자인은 더 많은 렌즈 공간을 차지할 것이다.
다양한 실시예에서, 샤프(506-1 및/또는 506-2)의 한정된 반경은 5 마이크로미터 내지 50 마이크로미터의 범위 내일 수 있다. 더 큰 한정된 반경이 코팅의 신뢰성을 개선하기 위해 사용될 수 있지만, 렌즈 설계의 엄격한 한계 내에서 더 많은 공간을 사용하는 희생이 있어야 한다. 이와 관련하여, 렌즈 설계의 많은 다른 영역에서와 같이, 구성의 용이함, 렌즈 기능의 최적화, 및 크기 최소화 사이에 상충관계가 존재한다. 기능적이고 신뢰할 수 있는 아치형 액체 메니스커스 렌즈(500)가 광범위한 변수를 사용해 제조될 수 있다.
일부 실시예에서, 더 큰 샤프 반경이 2개의 인접 샤프 사이의 측벽 상의 개선된 표면 마무리와 함께 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 반경부(샤프)로부터 제2 반경부(샤프)까지의 표면이 매끄럽고 불연속부를 갖지 않는 것이 바람직할 수 있으며, 여기서 샤프를 형성하는 데 사용되는 주형을 동일한 공구로 절삭하는 것이 도움이 된다. 샤프에 포함되는 반경이 주형 공구 표면 내로 절삭될 수 있으며, 여기서 주형 공구 표면 반경은 샤프 반경보다 크다. 여기서 주형 공구 표면은 하나 이상의 샤프 및 하나의 측벽을 포함하는 연속 표면이다. 더 큰 공구 반경이 일반적으로 대응 절삭부의 더 매끄러운 표면 마무리에 관련될 수 있다.
제2 샤프(506-2)는 아치형 액체 메니스커스 렌즈(500)에 전압이 인가될 때 오일 이동을 제한하도록 설계된 특징부를 포함한다. 제2 샤프(506-2)는 또한 일부 실시예에서 대체로 뾰족한 단부를 포함할 수 있거나, 다른 실시예에서 제2 샤프(506-2)는 5 내지 25 마이크로미터, 가장 바람직하게는 10 마이크로미터의 한정된 반경을 포함할 수 있다. 10 마이크로미터 반경이 샤프로서 잘 작동하며, 단일점 다이아몬드 선삭 래싱 또는 사출 성형 공정을 사용해 생성될 수 있다.
전방 곡면 렌즈(501)의 광학 영역(508)의 시작부로 연장되는 수직방향 또는 거의 수직방향의 단차부(507)가 메니스커스 벽(506)에 대향하는 제2 샤프(506-2)의 측에 포함될 수 있다. 일부 실시예에서, 단차부(507)는 높이가 120 마이크로미터이지만, 높이는 50 내지 200 마이크로미터의 범위 내일 수 있다.
일부 실시예에서, 단차부(507)는 광학 축으로부터 약 5°로 경사질 수 있다. 다른 실시예에서, 단차부(507) 각도는 1° 또는 2°만큼 작을 수 있거나, 5°를 초과해 경사질 수 있다. 광학 축으로부터 덜 경사진 단차부(507)는 일반적으로 메니스커스 이동의 보다 효과적인 제한기로서 역할을 할 것인데, 그 이유는 메니스커스 벽(506)을 떠나 그리고 단차부(507) 쪽으로 이동하는 것은 액체 메니스커스 경계(505)의 접촉각의 더 큰 변화를 필요로 할 것이기 때문이다. 단차부(507)로부터 광학 영역(508)의 시작부로의 전이부는 25 마이크로미터 반경이다. 더 큰 반경은 불필요하게 렌즈 디자인 내의 더 많은 공간을 소비할 것이다. 더 작은 반경이 가능하며, 공간을 늘리기 위해 필요한 경우에 구현될 수 있다. 렌즈 내의 다른 영역뿐만 아니라 이러한 영역에서 이론적인 샤프보다는 한정된 반경을 사용하는 결정은 렌즈 요소를 위한 사출 성형 공정에 대한 잠재적인 조치에 부분적으로 기초한다. 단차부(507)와 광학 영역(508)의 시작부 사이의 곡선은 사출 성형 공정 동안에 플라스틱 유동을 개선할 것이고, 그 결과 최적의 강도 및 응력-제어 특성을 갖는 렌즈를 생성할 것이다.
이제 도 6을 참조하면, 아치형 액체 메니스커스 렌즈의 비-구형 메니스커스 벽(601) 구성요소의 위에서 내려다 본 단면도가 도시되어 있다. 도 6에서, 비-구형 메니스커스 벽(601)의 형상은 강조를 위해 과장되어 있다. 현실적인 비율을 사용해 작성되는 경우, 도 6은 육안으로는 구형으로 보이게 할 정도로 매우 약간의 비-구형 형상을 갖는 메니스커스 벽을 보여줄 것이다. 가장 바람직한 실시예에서, 비-구형 메니스커스 벽은 타원형 형태로 생성된다. 원환체 형상의 렌즈가 이에 의해 약간 타원형인 액체 메니스커스를 갖도록 생성될 수 있다.
바람직한 실시예는 구형의 아치형 액체 메니스커스 렌즈 조립체 내의 비-구형 메니스커스 벽(601)을 포함한다. 다른 실시예는 비-구형의 아치형 액체 메니스커스 렌즈 조립체 내의 비-구형 메니스커스 벽(601)을 포함한다.
이제 도 7을 참조하면, 제1 샤프(702), 제2 샤프(703) 및 광학 영역(704)을 포함하는, 아치형 액체 메니스커스 렌즈 내의 비-구형 메니스커스 벽(701)의 위에서 내려다 본 직교 도면이 도시되어 있다. 도 6에서 그랬던 것처럼, 도 7에서 타원의 크기가 또 강조되어 있다. 액체 메니스커스는 선(705)에서 비-구형 메니스커스 벽(701)과 접촉한다. 이러한 도시에서, 액체 메니스커스 접촉선(705)은 전력 공급 상태에서 제2 샤프(703)에 더 근접해 있다. 전력 차단 상태에서, 액체 메니스커스 접촉선(705)은 제1 샤프(702)에 있거나 이에 더 근접해 있을 것이다.
구성이 타원형인 메니스커스 벽의 이용은 제1 및 제2 아치형 형상의 광학체들 사이의 공동이 비-구형이 되게 하고, 생성되는 오일 및 식염수는 원환체의 세그먼트의 형태를 취한다. 생성되는 렌즈는 난시를 교정할 수 있는 난시도수(cylinder power), 축 및 광학 굴절력을 포함한다. 특정의 난시도수가 메니스커스 벽의 타원의 크기를 변화시킴으로써 성취된다. 축은 타원이 아치형 액체 메니스커스 렌즈 조립체 내에서 정렬되는 회전의 정도에 의해 제어된다. 난시 교정에 추가해, 원시를 위한 특정의 광학 굴절력이 제1 전압 수준이 인가된 때 - 제1 상태로의 액체 메니스커스의 이동을 야기함 - 비-구형 메니스커스 벽을 갖는 아치형 액체 메니스커스 렌즈 내에서 성취될 수 있다. 더 높은 제2 전압 수준이 인가되어 액체 메니스커스를 추가로 이동시켜서, 근시를 위한 광학 굴절력 교정을 생성할 수 있다. 대안적으로, 원시를 위한 광학 굴절력 교정이 아치형 액체 메니스커스 렌즈를 캡슐화하는 렌즈 내에서 발생할 수 있는 반면, 난시 및 근시가 비-구형 메니스커스 벽을 갖는 아치형 액체 메니스커스 렌즈 내에서 교정된다.
비-구형 메니스커스 벽을 갖는 액체 메니스커스 렌즈는 난시 교정을 위해 눈 상에서의 렌즈의 정확한 위치를 유지하도록 다양한 렌즈 안정화 방법을 포함한다. 안정화는 밸러스팅(ballasting)과 같은 기술 또는 보다 진보된 가속 안정화 설계를 사용해 성취될 수 있다. 안정화 기술은 아치형 액체 메니스커스 렌즈 내에서, 또는 아치형 액체 메니스커스 렌즈를 캡슐화하는 렌즈 내에서 실행될 수 있다.
본 발명이 특정 실시예를 참조해 기술되었지만, 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 변화가 이루어질 수 있고 등가물이 본 발명의 요소를 대신할 수 있음이 당업자에 의해 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 특정 상황 또는 재료를 본 발명의 교시에 맞추기 위해 많은 변경이 이루어질 수 있다.
따라서, 본 발명은 본 발명을 실시하기 위해 고려되는 최선의 방식으로서 개시된 특정 실시예로 한정되는 것이 아니라, 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 범주 및 사상 내에 속하는 모든 실시예를 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (32)

  1. 콘택트 렌즈로서,
    전방 렌즈 외측 표면 및 전방 렌즈 내측 표면을 포함하는 전방 렌즈;
    후방 렌즈 내측 표면 및 후방 렌즈 외측 표면을 포함하는 후방 렌즈로서, 상기 전방 렌즈 내측 표면과 상기 후방 렌즈 내측 표면이 사이에 공동(cavity)을 형성하도록 상기 전방 렌즈에 인접하게 위치되는, 상기 후방 렌즈;
    상기 전방 렌즈 내측 표면과 상기 후방 렌즈 내측 표면 사이에 형성된 상기 공동 내에 수용되는 소정 체적의 식염수 및 오일로서, 상기 식염수와 상기 오일 사이의 메니스커스(meniscus)를 포함하는, 상기 소정 체적의 식염수 및 오일; 및
    상기 렌즈의 광학축에 대해 수직한 면에 따른 단면이 아치형이되 비-구형인 원추 절두체(conical frustum) 형상을 갖고, 상기 전방 렌즈 내측 표면의 영역 내에 형성되는 메니스커스 벽을 포함하는, 콘택트 렌즈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전방 렌즈 및 상기 후방 렌즈 중 적어도 하나는 평평한, 콘택트 렌즈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전방 렌즈 및 상기 후방 렌즈는 아치형 렌즈를 포함하는, 콘택트 렌즈.
  4. 제3항에 있어서, 상기 메니스커스 벽의 적어도 일부분 상의 전도성 코팅부를 추가로 포함하는, 콘택트 렌즈.
  5. 제4항에 있어서, 상기 소정 체적의 오일은 상기 공동 내에 수용된 상기 소정 체적의 식염수보다 적은, 콘택트 렌즈.
  6. 제5항에 있어서, 상기 소정 체적의 오일은 상기 식염수의 양과 비교할 때 체적 기준으로 66% 이상을 포함하는, 콘택트 렌즈.
  7. 제5항에 있어서, 상기 소정 체적의 오일은 상기 식염수의 양과 비교할 때 체적 기준으로 90% 이하를 포함하는, 콘택트 렌즈.
  8. 제4항에 있어서, 상기 오일의 밀도는 상기 식염수의 밀도와 동일한, 콘택트 렌즈.
  9. 제4항에 있어서, 상기 오일의 밀도는 상기 식염수의 밀도의 90% 내지 110%인, 콘택트 렌즈.
  10. 제4항에 있어서, 상기 오일의 밀도는 상기 식염수의 밀도의 95% 내지 105%인, 콘택트 렌즈.
  11. 제4항에 있어서, 상기 전도성 코팅부는 상기 공동에 대해 내부에 있는 영역으로부터 상기 공동에 대해 외부에 있는 영역까지 연장되는, 콘택트 렌즈.
  12. 제11항에 있어서, 상기 공동에 대해 외부에 있는 상기 전도성 코팅부의 상기 영역은 상기 콘택트 렌즈에 전위를 제공하기 위한 전기 단자를 형성하는, 콘택트 렌즈.
  13. 제11항에 있어서, 상기 식염수 및 상기 오일은 메니스커스를 형성하고, 상기 공동에 대해 외부에 있는 상기 전도성 코팅부의 상기 영역에 대한 전위의 인가는 상기 메니스커스 벽을 따른 상기 메니스커스의 접촉 위치의 변화를 야기하는, 콘택트 렌즈.
  14. 제12항에 있어서, 상기 전위는 상기 전기 단자에 직류를 인가함으로써 제공되는, 콘택트 렌즈.
  15. 제12항에 있어서, 상기 전위는 5.0 볼트 내지 60.0 볼트인, 콘택트 렌즈.
  16. 제15항에 있어서, 상기 전위는 20.0 볼트인, 콘택트 렌즈.
  17. 제15항에 있어서, 상기 전위는 5.0 볼트인, 콘택트 렌즈.
  18. 제12항에 있어서, 상기 전위는 3.5 볼트 내지 7.5 볼트인, 콘택트 렌즈.
  19. 제5항에 있어서, 상기 전방 렌즈는 상기 전방 렌즈 외측 표면을 통과하는 광에 관하여 0 이외의 광학 굴절력(optical power)을 갖는, 콘택트 렌즈.
  20. 제5항에 있어서, 상기 전방 렌즈는 상기 전방 렌즈 내측 표면을 통과하는 광에 관하여 0 이외의 광학 굴절력을 갖는, 콘택트 렌즈.
  21. 제5항에 있어서, 상기 후방 렌즈는 상기 후방 렌즈 외측 표면을 통과하는 광에 관하여 0 이외의 광학 굴절력을 갖는, 콘택트 렌즈.
  22. 제5항에 있어서, 상기 후방 렌즈는 상기 후방 렌즈 내측 표면을 통과하는 광에 관하여 0 이외의 광학 굴절력을 갖는, 콘택트 렌즈.
  23. 제5항에 있어서, 상기 전방 렌즈와 상기 후방 렌즈 중 하나 또는 둘 모두를 통한 채널, 및 상기 채널을 충전하는 전도성 재료를 추가로 포함하는, 콘택트 렌즈.
  24. 제23항에 있어서, 상기 채널을 충전하는 상기 전도성 재료와 전기적으로 연결(electrical communication)되는 단자를 추가로 포함하는, 콘택트 렌즈.
  25. 제24항에 있어서, 상기 단자에 대한 전위의 인가는 상기 메니스커스의 형상의 변화를 야기하는, 콘택트 렌즈.
  26. 제5항에 있어서, 상기 전방 렌즈의 상기 내측 표면의 적어도 일부분을 따른 절연체 코팅부를 추가로 포함하고, 상기 절연체 코팅부는 전기 절연체를 포함하는, 콘택트 렌즈.
  27. 제26항에 있어서, 상기 절연체는 파릴렌(Parylene) C™ 및 테플론(Teflon) AF 중 하나를 포함하는, 콘택트 렌즈.
  28. 제26항에 있어서, 상기 절연체는 상기 전방 렌즈와 상기 후방 렌즈 사이의 상기 공동 내에 수용된 상기 식염수와 상기 전도성 코팅부 사이의 분리를 유지하는 경계 영역을 포함하는, 콘택트 렌즈.
  29. 제5항에 있어서, 상기 원추 절두체 형상은 상기 렌즈의 광학축에 대해 30° 내지 50°의 각도를 갖는, 콘택트 렌즈.
  30. 제29항에 있어서, 상기 메니스커스 벽에 인접한 메니스커스 샤프(meniscus sharp)를 추가로 포함하고, 상기 샤프는 상기 소정 체적의 식염수 및 오일을 수용하기 위한 모난 특징부(angular feature)를 포함하는, 콘택트 렌즈.
  31. 제30항에 있어서, 상기 샤프는 반경 표면(radial surface) 부분을 포함하는, 콘택트 렌즈.
  32. 제31항에 있어서, 상기 반경 표면 부분은 5 마이크로미터 내지 25 마이크로미터 범위의 반경을 포함하는, 콘택트 렌즈.
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