KR102073610B1 - 유체 렌즈, 렌즈 블랭크 및 이의 제조방법 - Google Patents

유체 렌즈, 렌즈 블랭크 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

유체 렌즈용 렌즈 블랭크는 경질 렌즈 및 이 경질 렌즈에 부착된 반-유연성 팽창성 멤브레인을 포함한다. 렌즈 블랭크는 캐비티 영역과 결합 영역으로 나뉜다. 캐비티 영역은 렌즈 블랭크의 중심 영역으로부터 방사상 외방향으로 연장하며 또한 캐비티는 캐비티 영역 내에서 멤브레인과 경질 렌즈 사이에 형성된다. 접합 영역은 캐비티 영역으로부터 방사상 외방향으로 연장하며 멤브레인은 접합 영역 전반을 통하여 경질 렌즈에 접합되어 유동적으로 밀폐된다. 접합 영역은 다수개의 프레임 형상 및 크기를 수용하게 적합하게 트리밍 되도록 치수화 된다. 렌즈 블랭크를 제조하는 방법도 제공된다. 렌즈 블랭크 및 유체 렌즈의 어레이도 제공된다.

Description

유체 렌즈, 렌즈 블랭크 및 이의 제조방법 {FLUID LENSES, LENS BLANKS, AND METHODS OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명의 실시형태는 유체 렌즈용 렌즈 블랭크 및 유체 렌즈의 제조방법에 관한 것이다.
기본적인 유체 렌즈는 그의 기재내용 전체가 참고로 인용되는 Swart의 미국특허 제2,836,101호에 기재되어 있는 바와 같이 1958년경부터 알려져 있다. 더욱 최근의 예들은 여기에서 각각의 기재재용 전체가 참고로 인용되는 Tang 등의 Lab Chip, 2008년, 제8권, 395 페이지의 "미세유체 채널 내의 동적 재구성 가능한 유체 코어 유체 피복 렌즈" (Dynamically Reconfigurable Fluid Core Fluid Cladding Lens in a Microfluidic Channel) 및 WIPO 공보 WO2008/063442호에서 발견될 수 있다. 유체 렌즈의 이들 용도는 포토닉스, 디지털 전화 및 카메라 기술 및 마이크로일렉트로릭스를 지향하고 있다.
또한 안과적 용도에 유체 렌즈가 제안되었다(예를 들면, 그의 기재내용 전체가 여기서 참고로 인용되는 Silver의 미국특허 제7,085,065호 참조). 유체 렌즈에서 도수 조절(power adjustment)은 예를 들면 유체를 렌즈 캐비티 중에 주입함으로써, 일렉트로웨팅(electrowetting)에 의해, 초음파 충격을 가함으로써, 및 물과 같은 팽윤제의 도입시 가교 폴리머 중에 팽윤력을 이용함으로써, 실시되고 있다.
일부 실시형태에서, 유체 렌즈용 렌즈 블랭크는 경질 렌즈 및 상기 경질 렌즈에 부착된 반-유연성 팽창성 멤브레인을 포함한다. 렌즈 블랭크는 캐비티 영역과 접합 영역으로 나뉜다. 캐비티 영역은 렌즈 블랭크의 중심 영역으로부터 방사상 외방향으로 연장하며 또한 캐비티는 캐비티 영역 내에서 멤브레인과 경질 렌즈 사이에 형성된다. 접합 영역은 캐비티 영역으로부터 방사상 외방향으로 연장하며 또한 멤브레인은 접합 영역 전반을 통하여 경질 렌즈에 접합되어 유동적으로 밀폐된다. 접합 영역은 다수개의 프레임 형상 및 크기를 수용하게 트리밍 되도록 치수화(dimensioned) 된다.
일부 실시형태에서, 유체 렌즈 조립체를 제조하는 방법은 멤브레인의 접합 영역이 경질 렌즈에 유동적으로 밀폐되도록 경질 렌즈에 멤브레인의 일부를 접합하는 것을 포함한다. 접합 영역은 렌즈 블랭크가 트리밍 되어 임의의 통상적인 안경 렌즈 크기에 대응하는 폭 및 높이의 접합 루프 영역을 갖는 트리밍 렌즈를 형성할 수 있도록 치수화 된다. 이 방법은 렌즈 블랭크를 트리밍 하여 통상적인 안경 렌즈 크기에 대응하는 폭 및 높이의 접합 루프 영역을 갖는 트리밍 렌즈를 형성하는 것을 추가로 포함한다.
일부 실시형태에서, 통상의 안경 렌즈 크기 및 형태에 대한 프레임 독립적 설계가 실현될 수 있다. 이러한 프레임 독립적 설계는 어떤 경우에는 유체 렌즈용 부품들의 감소된 수의 스톡 키핑 유닛(SKU)의 사용을 가능하게 할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시형태에서, 각 부품에 대한 단일 SKU는 좌측 눈 렌즈 및 우측 눈 렌즈 모두에 사용될 수 있다.
일부 실시형태에서, 유체 렌즈의 어레이(array)는 다수개의 유체 렌즈를 포함하며, 이들 각각은 경질 렌즈 및 상기 경질 렌즈에 부착된 반 유연성 팽창 멤브레인을 갖는다. 유체 렌즈는 적어도 두 개의 영역으로 나뉘며, 이들 영역은 유체 영역의 중심 영역으로부터 방사상 외방향으로 연장하며 또한 캐비티 영역에서 멤브레인과 경질 렌즈 사이에 캐비티를 형성하는 캐비티 영역, 및 상기 캐비티 영역으로부터 방사상 외방향으로 연장하는 접합 영역을 포함한다. 멤브레인은 접합 영역 전반을 통해 경질 렌즈에 접합되어 유동적으로 밀폐된다. 다수개의 렌즈 블랭크 중의 하나 이상은 상기 어레이 내에 다른 유체 렌즈 중의 하나 이상에 유동적으로 연결된다.
본 발명의 특정한 실시형태, 특징, 및 이점은 물론 본 발명의 다양한 실시형태의 구조 및 조작은 첨부된 도면과 관련하여 여기에서 상세하게 기술된다.
본 명세서에서 도입되고 명세서의 일부를 형성하는 첨부된 도면은 본 발명의 실시형태를 예시하며 또한 상세한 설명과 함께 본 발명의 실시형태의 원리를 추가로 설명하는 역할을 하며 또한 당해 분야의 기술자에게 본 발명의 실시형태를 제조 및 사용하게 한다.
도 1은 일 실시형태에 따른 렌즈 블랭크의 정면도를 예시한다.
도 2는 일 실시형태에 따른 안경 렌즈의 정면도를 예시한다.
도 3은 일 실시형태에 따른 렌즈 블랭크의 정면도를 예시한다.
도 4는 일 실시형태에 따른 렌즈 블랭크의 정면도를 예시한다.
도 5는 일 실시형태에 따른 렌즈 블랭크의 일부의 단면도를 예시한다.
도 6은 일 실시형태에 따른 렌즈 블랭크의 정면도를 예시한다.
도 7은 일 실시형태에 따른 렌즈 블랭크의 정면도를 예시한다.
도 8은 일 실시형태에 따른 렌즈 블랭크의 정면도를 예시한다.
도 9는 일 실시형태에 따른 렌즈 블랭크의 정면도를 예시한다.
도 10은 일 실시형태에 따른 유체 렌즈 조립체를 제조하는 방법에 대한 흐름도를 나타낸다.
도 11은 일 실시형태에 따른 유체 렌즈 조립체를 제조하는 방법에 대한 흐름도를 나타낸다.
도 12는 일 실시형태에 따른 유체 렌즈 조립체를 제조하는 방법에 대한 흐름도를 나타낸다.
도 13은 치수 라벨(dimension label)이 부가된 도 2의 안경 렌즈의 정면도를 예시한다.
도 14는 치수 라벨이 부가된 도 4의 렌즈 블랭크의 정면도를 예시한다.
도 15는 일 실시형태에 따른 렌즈 블랭크의 어레이의 정면도를 예시한다.
도 16은 일 실시형태에 따른 유체 렌즈의 어레이의 정면도를 예시한다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 설명한다.
구체적인 형태 및 구성을 설명하지만, 이것은 예시 목적으로만 하고 있다는 것으로 이해해야 할 것이다. 당해 분야의 기술자는 본 발명의 정신 및 범위를 이탈하지 않고 다른 구성 및 배열이 이용될 있다는 것을 인식할 것이다. 또한 본 발명이 다양한 다른 용도에서도 이용할 수 있다는 것은 당해 분야의 기술자에게 자명할 것이다.
주지되는 바와 같이, 본 명세서에서 "일 실시형태", "어느 하나의 실시형태", "예시의 실시형태" 등이라고 하는 기재는 설명되는 실시형태가 특정의 특징, 구조 또는 특성을 포함할 수 있지만, 실시형태 모두가 반드시 특정의 특징, 구조 또는 특성을 포함하지 않을 수 있다는 것을 나타내고 있다. 더욱이 이러한 문구들은 동일한 실시형태를 일컫지 않을 수 있다. 추가로, 특정의 특징, 구조 또는 특성이 실시형태와 관련하여 기재되어 있는 경우, 명확하게 기재되어 있든 그렇지 않든, 다른 실시형태와 관련하여 이러한 특징, 구조 또는 특성을 이용하는 것은 당업자의 통상의 지식의 범위 내에 있다.
도 1은 렌즈 블랭크(100)의 정면도를 예시한다. 렌즈 블랭크(100)는 경질 렌즈(102) 및 경질 렌즈(102)에 부착된 반 유연성 팽창성 멤브레인(104)을 포함한다. 렌즈 블랭크(100)는 개재하는 유체와 함께 공급되었을 때 유체 렌즈로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 용어 "유체 렌즈"(fluid lens)는 유체 층 및 이 유체를 함유하는 표면에 의해 형성된 광학 렌즈들, 예를 들면 경질 렌즈(102) 및 멤브레인(104)을 기술할 수 있다. 일부 실시형태에서, 이러한 유체 렌즈는 유체의 정수압에 의존하여 멤브레인(104)의 곡률 변화 원인이 될 수 있으며, 따라서 이것은 유체 렌즈의 광학 도수를 변경할 수 있다.
경질 렌즈(102)는 유리, 플라스틱, 또는 다른 적절한 재료로 만들 수 있다. 다른 적절한 재료는 예를 들면 제한 없이 디에틸글리콜 비살릴 카보네이트 (DEG-BAC), 폴리(메틸 메타크릴레이트) (PMMA), 및 전매 폴리우레아 복합체, 상품명 TRIVEX (PPG)를 포함한다. 렌즈들은 내충격 폴리머로 만들 수 있으며 또한 긁힘 방지 코팅 또는 반사 방지 코팅을 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 경질 렌즈(102)는 베이스 커브와 고정된 광학 도수를 포함하는 단일 시각 렌즈 형태일 수 있다. 경질 렌즈(102)는 양, 음 또는 필요시 0의 고정 광학 도수를 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 경질 렌즈(102)의 고정 광학 도수는 약 -1D 내지 약 +1D 범위이다. 일부 실시형태에서, 경질 렌즈(102)의 전면의 곡률은 경질 렌즈(102)의 후면의 곡률과 동일할 수 있으며, 이것은 실질적으로 0의 광학 도수를 초래할 수 있다. 일부 실시형태에서, 경질 렌즈(102)는 볼록, 오목, 구면 및/또는 비구면 형상일 수 있다. 일부 실시형태에서, 경질 렌즈(102)는 소정의 팽창 수준에서 원하는 광학 도수를 제공하기 위하여 그의 전면 또는 후면에 보상(compensation)을 포함할 수 있다. 경질 렌즈(102)의 보상은 예를 들면 멤브레인(104)의 기하학, 원하는 팽창 수준, 또는 그의 임의 조합과 같은 인자들 또는 다른 적절한 인자들에 기초하여 설계할 수 있다. 경질 렌즈(102)는 약 55 mm 내지 약 95 mm 범위의 직경을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 경질 렌즈(102)의 직경은 약 60 mm 내지 약 90 mm 범위일 수 있다.
멤브레인(104)은 반-유연성, 투명성, 수 불투과성 재료, 예를 들면, 제한되지 않지만, 투명 및 탄성 폴리올레핀, 폴리할로카본, 폴리사이클로알리파틱스, 폴리에테르, 폴리에스테르, 폴리이미드 및 폴리우레탄, 예를 들면 폴리비닐리덴 디플루오라이드 또는 디클로라이드 필름으로 만들 수 있다. 멤브레인 재료로서 사용하는데 적합한 다른 폴리머들은 예를 들면, 제한되지 않지만, 폴리설폰, 폴리우레탄, 폴리티오우레탄, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 사이클로올레핀의 폴리머 및 지방족 또는 지환족 폴리에테르를 포함한다. 멤브레인(104)은 바이오 적합성 불투과성 재료, 예를 들면 사이클로-지방족 탄화수소로 만들 수 있다. 일부 실시형태에서, 멤브레인(104)의 두께는 약 10 마이크론 내지 2.0 mm 범위일 수 있다. 유체 렌즈에 사용되는 유체는 무색 유체, 예를 들면 공기 또는 증류수일 수 있다. 일부 실시형태에서, 유체는 용도에 따라 색깔을 넣을 수 있다. 사용될 수 있는 유체의 일 예는 "확산 펌프 오일"이란 상품명으로 미시간 미들랜드의 다우 코닝에 의해 제조되며, 이것은 또한 일반적으로 "실리콘 오일"로도 불리운다. 일부 실시형태에서, 유체는 렌즈 재료에 부합하는 굴절률을 갖는 지방족 폴리실옥산일 수 있다. 일부 실시형태에서, 유체는 적어도 하나의 포토크로믹 첨가제를 포함한다.
렌즈 블랭크(100)는 캐비티 영역(106) 및 접합 영역 (108)으로 나뉜다. 특정의 실시형태에서, 캐비티 영역(106)은 렌즈 블랭크(100)의 중심 영역(110)으로부터 방사상 외방향으로 연장한다. 중심영역(110)은 렌즈 블랭크(100)의 정확한 중심에 있는 것으로 도 1에 도시된다. 일부 실시형태에서, 중심영역(110)은 원하는 위치에서 렌즈 블랭크(100)의 정확한 중심으로부터 오프셋할 수 있다. 캐비티 영역(106) 내에서, 캐비티는 멤브레인(104)과 경질 렌즈(102) 사이에 형성된다. 캐비티는 유체로 적어도 부분적으로 충진되도록 구성된다. 캐비티는 유체로 충진되기 때문에, 유체 렌즈의 광학 도수는, 경질 렌즈의 두 개 표면으로 나타내는, 유체 렌즈들의 광학 부품들의 광학 표면들과 이들의 스페이스 및 굴절률, 유체의 두 개 표면들 및 멤브레인의 두 개 표면들의 표면 토포로지 조합에 의해 결정된다. 유체의 부피는 캐비티에서 변화되기 때문에, 멤브레인(104)은 팽창 또는 수축할 수 있다. 이러한 팽창은 유체 렌즈의 광학 도수를 변경하는 역할을 할 수 있다. 일부 실시형태에서, 유체 렌즈의 도수 변화와 수행된 팽창 수준 사이에 직접 및 비례 관계가 있다.
일부 실시형태에서, 접합 영역(108)은 캐비티 영역(106)으로부터 방사상 외방향으로 연장한다. 일부 실시형태에서, 접합 영역(108)은 경질 렌즈(102)의 주변 에지(edge)까지 연장한다. 일부 실시형태에서, 접합 영역(108)은 경질 렌즈(102)의 주변 에지까지 연장하지 않는다. 일부 실시형태에서, 멤브레인(104)은 경질 렌즈(102) 너머까지 미치고 돌출한다. 접합 영역(108) 전체에 걸쳐, 멤브레인(104)은 경질 렌즈(102)에 접합되어 유동적으로 밀폐된다. 일부 실시형태에서, 멤브레인(104)은 경질 렌즈(102)에 직접 접합된다. 일부 실시형태에서, 강성층과 같은 재료의 층은 멤브레인(104)과 경질 렌즈(102) 사이에 샌드위치 된다. 일부 실시형태에서, 이러한 접합은 캐비티 내의 유체에 환경적으로 강력한 확산 장벽을 제공하는 멤브레인(104)과 경질 렌즈(102) 사이에 밀폐부를 제공한다. 멤브레인(104)은 다양한 방식으로 경질 렌즈(102)에 접합될 수 있다. 일부 실시형태에서, 멤브레인(104)은 가열 밀폐부를 통해 경질 렌즈(102)에 접합된다. 일부 실시형태에서, 멤브레인(104)은 레이저 용접을 통해 경질 렌즈(102)에 접합된다. 일부 실시형태에서, 멤브레인(104)은 접착제를 통해 경질 렌즈(102)에 접합된다. 또한 다른 접합 옵션도 본 발명의 정신 및 범위를 이탈하지 않고 사용할 수 있다.
접착제를 사용하여 멤브레인(104)을 경질 렌즈(102)에 접합하는 일부 실시형태에서, 접착제는 멤브레인(104), 유체, 및 경질 렌즈(102)에 인덱스-부합된다. 예를 들면, 일부 실시형태에서, 경질 렌즈, 멤브레인 및 유체의 굴절률은 예를 들면, 550 nm에서와 같은 하나 이상의 파장에서 0.002 유닛과 같은 적어도 3개의 중요한 수치와 동일하다. 일부 실시형태에서, 다양한 부품들의 각각의 굴절률은 약 550 nm에서 측정시 약 1.47 내지 약 1.78 범위이다. 일부 실시형태에서, 다양한 부품들의 각각의 굴절률은 약 550nm에서 측정시 약 1.52 내지 약 1.70 범위이다. 일부 실시형태에서, 접착제의 굴절률 및 경질 렌즈(102)의 굴절률은 약 0.05 유닛을 초과하여 차이 나지 않는다. 일부 실시형태에서, 접착제의 굴절률 및 멤브레인(104)의 굴절률은 약 0.05 유닛을 초과하여 차이 나지 않는다. 일부 실시형태에서, 접착제의 굴절률 및 유체의 굴절률은 약 0.05 유닛을 초과하여 차이 나지 않는다. 일부 실시형태에서, 멤브레인(104)의 굴절률, 유체의 굴절률, 경질 렌즈(102)의 굴절률, 및 접착제의 굴절률은 약 0.05 유닛을 초과하여 차이 나지 않는다.
일부 실시형태에서, 접합 영역(108)은 원형 또는 타원형 고리와 같은 루프 형상이다. 일부 실시형태에서, 접합 영역(108)은 바람직한 비기하학 루프 형상일 수 있다. 접합 영역(108)은 임의의 통상 안경 렌즈 크기에 대응하는 폭 및 높이의 접합 루프 영역을 갖도록 치수화 된다. 통상의 안경 렌즈 형상의 일 예는 파선 윤곽(114)으로 나타낸다. 다른 통상의 안경 렌즈 형상은 예를 들면 원형, 타원형, 둥근 모서리를 갖는 직사각형, 또는 불규칙 형상을 포함할 수 있다. 접합 영역(108)이 고리 형상인 일부 실시형태에서, 고리의 폭은 약 18 mm 내지 약 40 mm 범위일 수 있다. 일부 실시형태에서, 고리의 폭은 렌즈의 표면에 걸쳐 변할 수 있다. 일부 실시형태에서, 통상의 안경 렌즈 형상은 약 6 mm 내지 약 24 mm 범위의 폭을 갖는 접합 영역(108)과 적합할 수 있다. 일부 실시형태에서, 통상의 안경 렌즈 형상은 약 6 mm 내지 약 18 mm 범위의 폭을 갖는 접합 영역(108)과 적합할 수 있다. 일부 실시형태에서, 통상의 안경 프레임의 "A" 치수 (코의 일시적 치수)의 범위는 약 26 mm 내지 약 48 mm 범위의 폭을 갖는 접합 영역(108)과 적합할 수 있다. 일부 실시형태에서, 통상의 안경 프레임의 "B" 치수 (수직 치수)의 범위는 약 18 mm 내지 약 30 mm 범위의 폭을 갖는 접합 영역(108)과 적합할 수 있다. 일부 실시형태에서, 수용될 수 있는 다양한 동공간 거리는 약 45 mm 내지 약 75 mm 범위이다.
접합 구역(108)의 내부 주변 에지(116)는 원형의 형상일 수 있다. 일부 다른 실시형태에서, 내부 주변 에지(116)는 타원형, 직사각형 또는 불규칙 패턴의 형상이다. 일부 실시형태에서, 접합 영역(108)은 치수화 되어 루프를 형성하고 이를 트리밍하여 약 25 mm 내지 약 48 mm의 임의 외측 루프 폭 및 약 18 mm 내지 약 30 mm의 임의 외측 루프 높이를 갖는 작은 접합 루프를 형성할 수 있다.
도 2는 트리밍 렌즈(120) 형태의 안경 렌즈(118)의 정면도를 예시한다. 트리밍 렌즈(120)는 렌즈 블랭크(100)를 전형적인 안경 형상 및 크기로 트리밍하는 제조 공정을 통해 형성된다. 렌즈 블랭크(100)는 임의의 적절한 커팅 및/또는 절삭가공법에 의해, 예를 들면 유리 커터, 톱, 드릴, 가위, 칼, 레이저, 플라즈마 커터, 또는 워터 젯 커터를 통해 트리밍할 수 있다. 트리밍 렌즈(120)는 접합 영역(108) 내에서 렌즈 블랭크(100)로부터 단순히 트리밍되기 때문에, 트리밍 렌즈(120)는 트리밍 경질 렌즈(122) 및 트리밍 경질 렌즈(122)에 부착된 트리밍 멤브레인(124)을 생기게 할 것이다. 렌즈 블랭크(100)처럼, 트리밍 렌즈(120)는 캐비티 영역(106) 및 트리밍 접합 영역(126)으로 나뉜다. 캐비티 영역(106)은 렌즈 블랭크(100) 상의 캐비티(106)과 동일한 크기 및 형상이다. 트리밍 접합 영역(126)은 트리밍 접합 영역(122)의 주변 에지까지 연장한다. 렌즈 블랭크(100) 상의 접합 영역(108)처럼, 트리밍 접합 영역(126) 전반에 걸쳐 트리밍 멤브레인(124)은 트리밍 경질 렌즈(122)에 접합되어 유동적으로 밀폐된다. 이러한 구성은 트리밍 멤브레인(124)과 트리밍 경질 렌즈(122) 사이에 유체 밀폐를 허용하며, 그래서 유체가 캐비티 영역(106)으로부터 누출하는 것을 방지한다.
트리밍 렌즈(120)에서, 유체 렌즈의 광학 도수는 캐비티 영역(106)에 대응하는 가변 부분 및 트리밍 접합 영역(126)에 대응하는 고정 부분을 포함한다. 일부 실시형태에서, 트리밍 멤브레인(124)은 투명하며 또한 실질적인 광학도수를 제공하지 않는다. 일부 실시형태에서, 고정 부분의 광학 도수는 단지 트리밍 경질 렌즈(122)에 의해 제공된다. 일부 실시형태에서, 가변 부분의 광학 도수는 트리밍 경질 렌즈(122)와 캐비티의 조합에 의해 제공된다. 일부 실시형태에서, 가변 부분의 광학 도수는 비팽창 상태에서 약 -1.0D 및 팽창 상태에서 약 +1.0D 범위이다. 일부 실시형태에서, 가변 부분의 광학 도수는 비팽창 상태에서 약 +0.25D 및 팽창 상태에서 약 +4.0D 범위이다. 일부 실시형태에서, 가변 부분의 광학 도수는 비팽창 상태에서 약 -12.00D 및 팽창 상태에서 약 +12.0D 범위이다.
도 13은 치수 "A" 및 "B"가 부가된 예시적인 트리밍 렌즈의 정면도를 예시한다. 치수 "A"는 트리밍 렌즈 폭을 식별한다. 이러한 치수에 적절한 값은 대략 30 mm 내지 대략 60 mm 범위의 값을 포함하지만, 이로 제한되는 것은 아니다. 치수 "B"는 트리밍 렌즈 높이를 식별한다. 이러한 치수에 적절한 값은 대략 20 mm 내지 대략 40 mm 범위의 값을 포함하지만, 이로 제한되는 것은 아니다.
도 3은 일 실시형태에 따른 렌즈 블랭크(128)의 정면도를 예시한다. 이 실시형태에서, 멤브레인(136)은 경질 렌즈(138)의 주변 에지까지 연장하지 않는다. 이것은 멤브레인이 정밀하게 경질 렌즈의 동일한 크기 또는 형상이 아닐 수 있거나, 또는 렌즈 블랭크의 제조 과정 중에 경질 렌즈와 완전하게 정렬되지 않을 수 있기 때문이다. 일부 실시형태에서, 경질 렌즈에 비하여 상이한 크기, 형상 및/또는 정렬의 멤브레인이 바람직하다. 이러한 구성은 렌즈 블랭크(128)를 3개의 영역 - 캐비티 영역(130), 접합 영역(132), 및 외부 영역(134)으로 나눈다. 일부 실시형태에서, 캐비티 영역(130) 및 접합 영역(132)은 도 1에서 이들의 각각의 영역과 유사하다. 외부 영역(134)은 멤브레인(136)의 주변 에지로부터 경질 렌즈(138)의 주변 에지까지 방사상 외방향으로 연장한다. 일부 실시형태에서, 외부 영역은 경질 렌즈(138)만을 포함한다. 일부 실시형태에서, 외부 영역(134)은 경질 렌즈(138)의 표면을 따라 약 2 mm 내지 약 10 mm의 폭을 갖는다. 일부 실시형태에서, 외부 영역(134)은 경질 렌즈(138)의 표면을 따라 약 3 mm 내지 약 6 mm의 폭을 갖는다.
도 4는 일 실시형태에 따른 렌즈 블랭크(140)의 정면도를 예시한다. 도 1의 렌즈 블랭크(100)처럼, 렌즈 블랭크(140)는 캐비티 영역과 접합 영역으로 나뉜다. 렌즈 블랭크(140)의 캐비티 영역(142)은 캐비티 영역(142)의 중심 영역(146)으로부터 방사상 외방향으로 연장하는 비구면 서브 영역(144), 및 비구면 서브 영역(144)으로부터 접합 영역(150)으로 방사상 외방향으로 연장하는 구면 서브 영역(148)으로 세분된다. 비구면 서브 영역(144) 내에 경질 렌즈(152)의 곡률은 비구면이고, 또한 구면 서브 영역(148) 내에 경질 렌즈(152)의 곡률은 구면이다. 비구면 서브 영역(144)은 원형 형상이다. 다른 실시형태에서, 비구면 서브 영역(144)은 타원형, 직사각형, 또는 비기하학 형상이다. 일부 실시형태에서, 구면 서브 영역(148)은 블렌드 영역으로 작용할 수 있으며, 이것은 멤브레인(154)의 팽창을 이용하여 서브영역(144)의 에지로부터 접합 영역(150)까지 곡률의 연속 블렌드를 제공할 수 있다.
일부 실시형태에서, 비구면 서브 영역(144) 내에 멤브레인(154)의 두께는 비구면 서브 영역(144) 내에서 경질 렌즈(152)의 비구면성을 오프셋 하도록 윤곽 부여할 수 있다. 일부 실시형태에서, 용어 "윤곽 부여"(contoured)는 두께 등의 기계적 치수, 새그(sag) 등의 기계적 성질, 또는 x 및 y 면에서 비점수차 또는 도수 등의 광학 성질에서의 변화를 나타낼 수 있다. 일부 실시형태에서, 윤곽 부여 두께는 내부 주변 에지(156)를 유체 렌즈의 고정 주변을 생기게 하기 위하여 전체 표면적에 걸쳐 팽창 정도를 조절할 수 있으며, 이것은 바람직한 프레임 기하학으로 정의될 수 있다. 일부 실시형태에서, 상기 윤곽 부여는 멤브레인(154)이 팽창 및 비팽창될 때 경질 렌즈(152)의 비구면성을 오프셋할 수 있다. 일부 실시형태에서, 윤곽 부여는 멤브레인(154)이 팽창 또는 비팽창될 때만 경질 렌즈(152)의 비구면성을 오프셋할 수 있다.
일부 실시형태에서, 비구면 서브 영역(144)의 면적은 약 100 ㎟ 내지 약 600㎟ 범위일 수 있다. 일부 실시형태에서, 비구면 서브 영역(144)의 면적은 약 180 ㎟ 내지 약 450㎟ 범위일 수 있다. 일부 실시형태에서, 비구면 서브영역(144)은 타원형 또는 원형과 같은 연속적 볼록 다항식의 형태이다. 일부 실시형태에서, 비구면 서브 영역(144)는 원하는 불규칙 형상의 형태일 수 있다. 비구면 서브영역(144)가 타원형의 형태인 일부 실시형태에서, 타원형은 약 0.95 내지 약 0.50 범위의 편심을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 타원형은 약 0.95 내지 약 0.65 범위의 편심을 가질 수 있다.
일부 실시형태에서, 비구면 서브영역(144)의 수직 치수는 눈동자의 잠재적 수직 운동을 기본으로 하여 결정된다. 예를 들면, 비구면 서브영역의 수직 치수는 직접 앞으로 응시할 때 눈동자의 경로를 쫓아가며 눈의 주경선을 따라 인간 눈의 관점에 기초하여 결정될 수 있다. 일부 실시형태에서, 이러한 수직 치수는 대략 25 mm일 수 있다. 일부 실시형태에서, 수직 치수는 약 18 mm 내지 약 24 mm 범위일 수 있다.
일부 실시형태에서, 구면 서브 영역(148)은 타원형 또는 원형과 같은 연속적 볼록 다항식 형상이다. 일부 실시형태에서, 구면 서브영역(148)은 바람직한 불규칙 형상의 형태일 수 있다. 구면 서브영역(148)이 원형 형상인 일부 실시형태에서, 원형은 약 10 mm 내지 약 30 mm 범위의 반경을 가질 수 있다. 일부 실시형태에서, 원형은 약 12 mm 내지 약 24 mm 범위의 반경을 가질 수 있다.
도 14는 치수 라벨 "C" 내지 "H"가 부가된 예시적 렌즈 블랭크의 정면도를 예시한다.
치수 "C"는 렌즈 블랭크 직경을 식별한다. 이러한 치수에 적절한 값은 대략 60 mm 내지 대략 95 mm 범위의 값을 포함하지만, 이로 제한되는 것은 아니다.
치수 "D"는 캐비티 영역 높이를 식별한다. 이러한 치수에 적절한 값은 대략 10 mm 내지 대략 30 mm 범위의 값을 포함하지만, 이로 제한되는 것은 아니다.
치수 "E"는 캐비티 영역 폭을 식별한다. 이러한 치수에 적절한 값은 대략 20 mm 내지 대략 40 mm 범위의 값을 포함하지만, 이로 제한되는 것은 아니다.
치수 "F"는 렌즈 블랭크의 에지와 멤브레인 사이의 폭을 식별한다. 이러한 치수에 적절한 값은 대략 1 mm 내지 대략 30 mm 범위의 값을 포함하지만, 이로 제한되는 것은 아니다.
치수 "G"는 비구면 서브 영역 높이를 식별한다. 이러한 치수에 적절한 값은 대략 10 mm 내지 대략 20 mm 범위의 값을 포함하지만, 이로 제한되는 것은 아니다.
치수 "H"는 비구면 서브 영역 폭을 식별한다. 이러한 치수에 적절한 값은 대략 12 mm 내지 대략 30 mm 범위의 값을 포함하지만, 이로 제한되는 것은 아니다.
도 5는 일 실시형태에 따른 유체 렌즈(158)의 단면도를 예시한다. 그의 기재내용 전체가 본 명세서에서 참고로 인용되는 미국특허출원 제13/407,416호에 기술된 바와 같이, 멤브레인(160)은 경질 렌즈(162)에 부착될 수 있고 두꺼운 영역 (164), 힌지상 부분(hinge-like section)(166) 및 중심 디스크 영역(168)을 포함한다. 일부 실시형태에서, 중심 디스크 영역(168)은 수평축을 따라 사용자의 실질적으로 전체 시야에 걸쳐 대략 2.0 디옵터 이상의 실질적으로 일정한 구면 도수를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 사용자의 전체 시야는 유체 렌즈(158)의 광학 중심에서 중심을 갖는 수평축을 따라 대략 50 mm일 수 있다.
일부 실시형태에서, 힌지상 부분(166)은 경질 렌즈(162)에 부착상태로 잔류하면서 팽창 멤브레인(160)의 비평면 기하학을 수용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 힌지상 부분(166)은 난시의 원인이 되는 두꺼운 영역(164)에 이송된 스트레스를 최소화하면서 목적 도수 범위에 상응하는 멤브레인(160)의 완전한 팽창을 촉진할 수 있다. 일부 실시형태에서, 힌지상 부분(166)은 멤브레인(160)의 중심 디스크 영역(168) 및 두꺼운 영역(164)에서 실질적인 광학 디스토션을 일으키지 않고 새그 변화를 "흡수"되게 할 수 있다. 일부 실시형태에서, 힌지상 부분(166)과 같은 힌지상 부분의 사용은 개개의 부분 내에 멤브레인(160)의 광학 특성을 효과적으로 분리시킬 수 있다. 폭 대 그 두께의 비로 정의될 수 있는 높은 어스펙트 비를 갖는 힌지가 특히 효과적일 수 있다.
일부 실시형태에서, 두꺼운 영역(164)은 대략 1 mm의 두께를 가지며, 또한 중심 디스크 영역(168)은 대략 0.225 mm의 두께를 갖는다. 일부 실시형태에서, 중심 디스크 영역(168)은 대략 12 mm의 직경을 가지며, 또한 디스크 에지는 대략 23.2 mm의 직경을 갖는다. 힌지상 부분(166)은 두꺼운 영역(164)와 중심 디스크 영역(168) 사이에 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 유체 렌즈(158)는 중심 디스크 영역(168)의 중심과 디스크 선단 사이에 대략 22도 응시각도를 제공할 수 있다. 일부 실시형태에서, 유체 렌즈(158)는 대략 55 mm x 25 mm의 크기의 둥근 직사각형의 프레임으로 사용하기 위해 구성될 수 있다. 이러한 구성은 프레임의 선단에 허용가능한 성질을 유지시키면서 중심 디스크 영역(168)에서 허용가능한 광학 성능을 제공할 수 있다.
용어 "중심 광학 영역"은 사용자의 눈의 위치에 대응하는 광축에 중심을 갖는 유체 렌즈에서의 시야를 나타내는데 사용될 수 있다. 일부 실시형태에서, 광축은 평균 또는 개개 착용자의 눈동자의 중심으로 정렬된다. 일부 실시형태에서, 광학 영역은 대략 15 mm 폭 (x 축을 따라) 및 대략 12 mm 높이 (y축을 따라)이며, 이것은 대략 +/- 15도의 수평 응시각도 및 대략 +/- 12도의 수직 응시각도에 대응할 수 있다.
일부 실시형태에서, 멤브레인(160)에서 중심 디스크 영역(168)은 대략 0.9의 편심도를 갖는다. 즉 수평 폭은 수직 폭보다 대략 1.11배 크다. 이러한 설계는 힌지상 부분에 대응하는 이행 영역의 위치를 수평 방향에서 더 큭 응시각도로 밀어내며, 여기서 시각 폭 및 수평 안구 운동 시 더 적은 제약을 받는다. 일부 실시형태에서, 수직 단면 두께는 대략 0.200 mm이고, 폭은 대략 3.7 mm이고, 또한 어스펙트 비는 대략 1:18.5이다. 일부 실시형태에서, 수평 단면 두께는 대략 0.2 mm이고, 상응하는 폭은 대략 1.45 mm이고 어스펙트 비는 대략 1:7이다.
다른 설계 파라미터 중에서 힌지 폭은 필요에 따라 조절될 수 있다. 예를 들면, 일부 실시형태에서, Y-축을 따라 넓은 힌지와 수평 축을 따라 두꺼운 힌지의 조합은 팽창에 의해 유발된 비점수차를 감소시키는 역할을 할 수 있다. 일부 실시형태에서, 폭은 약 0.1 mm 내지 약 2.5 mm 범위일 수 있다. 일부 실시형태에서, 힌지상 부분(166)의 두께는 약 0.01 mm 내지 약 0.25 mm 범위이다. 일부 실시형태에서, 힌지 부분의 두께는 약 0.07 mm 내지 약 0.20 mm 범위이다. 근거리 시력 (예를 들면, 약 0 내지 약 15도)을 위해 사용될 수 있는 응시각도에 있어서, 이러한 구성은 표적 상질(예를 들면, 대략 0.5D의 비점수차 또는 대략 등가 구면도수 0.25D의 이미지 블러(image blur)에 대응하는 대략 10 마이크론의 망막에서 착란원을 갖는 표적 상질)을 제공할 수 있다.
본 명세서에 기술되는 일부 실시형태는 수평축을 따라 비교적 안정한 수준의 구면 도수 및 비점수차, 및 수직축을 따라 비교적 더 짧은 범위의 구면 도수 및 비점수차를 나타낸다. 일 예로서, 렌즈는 구면도수가 광학 중심으로부터 대략 10 mm (+/- 대략 5 mm)에 걸쳐 대략 0.25 디옵터 미만 변화하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 렌즈는 구면도수가 광학 중심으로부터 대략 20 mm (+/- 대략 10 mm)에 걸쳐 대략 0.25 디옵터 미만 변화하도록 구성할 수 있다. 일부 실시형태에서, 수직축을 따라 구면도수 및/또는 비점수차는 수평축에 비하여 동일하거나 더 큰 범위를 가질 수 있다. 광학 성능의 한 가지 측정치는 수평축을 따라 유발된 비점수차의 크기일 수 있다. 일부 실시형태에서, 유발된 비점수차는 광학 중심으로부터 수평축 (+/- 약 5 mm)를 따라 적어도 약 10 mm에 걸쳐 또한 일부 실시형태에서는 광학 중심으로부터 대략 20 mm (+/- 약 10 mm)에 걸쳐 대략 0.5 디옵터 미만일 수 있다.
도 6 내지 도 8은 렌즈 블랭크의 대체 실시형태를 예시한다. 도 6은 비구면 서브영역(172)이 타원형상이고 구면 서브영역(174)이 원형 형상인 일 실시형태에 따른 렌즈 블랭크(170)의 정면도를 예시한다. 도 7은 비구면 서브영역(178)과 구면 서브영역(180)이 둘 다 타원형 형상인 일 실시형태에 따른 렌즈 블랭크(176)의 정면도를 예시한다. 도 8은 접합 영역(188)의 내부 주변 에지(184) 및 외부 주변 에지(186)가 둥근 모서리를 갖는 정방형인 일 실시형태에 따른 렌즈 블랭크(182)의 정면도를 예시한다.
도 9는 일 실시형태에 따른 렌즈 블랭크(190)의 정면도를 예시한다. 렌즈 블랭크(190)는 경질 렌즈(194) 내에 형성된 채널(192)을 포함한다. 일부 실시형태에서, 채널(192)은 캐비티 내측에 유체의 정수압을 변화시키기 위하여 과량 유체를 함유하는 저장소 및 캐비티 사이에 교환 유체에 캐비티의 접근을 허용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 채널(192)은 유체가 캐비티에 들어가거나 나와서 멤브레인(198)을 팽창하거나 비팽창하도록 구성되어 있다. 일부 실시형태에서, 채널(192)은 연결 튜브를 거쳐 저장소에 연결된다. 일부 실시형태에서, 유체 렌즈, 채널, 연결 튜브, 및 저장소는 함께 밀폐 유닛을 형성한다.
일부 실시형태에서, 저장소는 연결 튜브 및/또는 채널을 통해 유체 렌즈 내로 유체를 밀어내도록 압축할 수 있다. 일부 실시형태에서, 저장소는 저장소 내의 압력을 증가시키기 위하여 격막에 부딛치는 플런저를 통해 압축된다. 일부 실시형태에서, 저장소는 캘리퍼(caliper)를 통해 압축된다. 다른 적절한 구성이 사용될 수 있다. 하나 이상의 적절한 구성은, 예를 들면, 그 기재내용 전체가 본 명세서에서 참고로 인용되는 Gupta의 미국특허 제8,087,778호에 기술되어 있다.
저장소는 템플 부품(temple piece)내에, 안경 프레임 내에, 또는 다른 원하는 위치에 도입될 수 있다. 저장소는 유연성, 투명성, 수 불투과성 재료로 만들어질 수 있다. 예를 들면, 제한되지 않지만, 저장소는 폴리비닐리덴 디플로오라이드, 예를 들면 델라웨어 윌밍톤 DuPont Performance Elastomers LLC에 의해 공급된 열수축 VITON(R), 독일 메켄하임의 DSG-CANUSA에 의해 제조된 (가요성의) DERAY- KYF 190, Berwyn, PA의 Tyco Electronics Corp.(전 Raychem Corp.)에 의해 제조된 (반경질의)RW-175, 또는 다른 적절한 재료로 만들 수 있다. 저장소의 추가 실시형태는 그 기재내용 전체가 본 명세서에서 참고로 인용되는 미국 특허출원공개 2011-0102735호에 기술되어 있다.
대체적으로 또는 추가적으로, 렌즈 블랭크(190)는 멤브레인(198)과 경질 렌즈(194) 사이에 배치된 튜브(200)를 포함할 수 있다. 튜브(200)는 필요에 따라 실질적으로 경질이거나 또는 실질적으로 유연성일 수 있다. 일부 실시형태에서, 튜브(200)는 저장소와 동일한 재료로 만들 수 있다. 일부 실시형태에서, 튜브(200)는 하나 이상의 재료들, 예를 들면 TYGON (폴리비닐 클로라이드), PVDF (폴리비닐리덴 플루오라이드), 및 천연고무로 만든다. 예를 들면, PVDF는 이의 내구성, 투과성, 및 크림핑 내성을 기본으로 하여 적합할 수 있다. 튜브(200)는 투명하거나, 반투명하거나, 또는 불투명할 수 있다. 일부 실시형태에서, 튜브(200)는 경질 렌즈(194), 멤브레인(198) 및 유체중의 하나 이상과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는다. 채널(192)처럼, 튜브(200)는 유체가 캐비티에 들어가거나 또는 나와서 멤브레인(198)을 팽창하거나 비팽창하도록 구성할 수 있다. 일 실시형태에서, 튜브(200)는 채널(192) 내에 삽입된다.
도 10은 일 실시형태에 따른 유체 렌즈 조립체를 제조하는 방법에 대한 흐름도(202)를 예시한다. 단지 예시 목적으로 도 1 및 2에 나타낸 유체 렌즈 부품에 대해 언급된다. 즉 이 방법은 본 명세서에 기술된 임의의 적절한 유체 렌즈를 제조하는데 사용되거나 또는 그의 역으로 사용할 수 있다.
단계(204)에서, 멤브레인(104)의 일부는 경질 렌즈(102)에 접합됨으로써 멤브레인(104)의 접합 영역이 경질 렌즈(102)에 유동적으로 밀폐된다. 임의의 적합한 접합 방법은 멤브레인을 경질 렌즈에 접합하는데 사용할 수 있다. 예를 들면, 본 명세서에 기술된 바와 같이, 일부 실시형태에서, 멤브레인(104)은 열 밀폐를 통해 경질 렌즈(102)에 접합된다. 일부 실시형태에서, 멤브레인(104)은 레이저 용접을 통해 경질 렌즈(102)에 접합된다. 일부 실시형태에서, 멤브레인(104)은 접착제를 통해 경질 렌즈(102)에 접합된다. 접합 영역은 렌즈 블랭크(100)가 트리밍 되어 임의의 통상의 안경 렌즈 크기에 대응하는 폭 및 높이의 접합 루프 영역을 갖는 트리밍 렌즈(120)를 형성하도록 치수화된다.
단계(206)는 렌즈 블랭크(100)를 트리밍하여 소정의 안경 렌즈 크기에 대응하는 폭과 높이의 접합 루프 영역을 갖는 트리밍 렌즈(120)를 형성하는 것을 포함한다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, 렌즈 블랭크(100)는 임의의 적절한 커팅 및/또는 절삭가공법, 예를 들면 유리 커터, 톱, 드릴, 가위, 칼, 레이저, 플라스마 커터 또는 워터 젯 커터를 통해 소정의 안경 형상 및 크기로 트리밍 할 수 있다.
도 11은 일 실시형태에 따른 유체 렌즈 조립체의 제조방법에 대한 흐름도(280)를 나타낸다. 단지 예시 목적으로 도 9에 나타낸 유체 렌즈 부품에 대해 언급된다. 즉 이러한 방법은 본 명세서에 기술된 임의의 적절한 유체 렌즈를 제조하는데 적용될 수 있거나 또는 이와 반대일 수 있다. 단계(210)은 경질 렌즈(194) 내에 채널(192)을 형성하는 것을 포함한다. 채널(192)은 임의의 적절한 절삭가공법, 예를 들면 유리 커터, 톱, 드릴, 가위, 칼, 레이저, 플라스마 커터 또는 워터 젯 커터를 통해 형성될 수 있다. 채널(192)은 유체가 캐비티에 들어가거나 또는 나와서 멤브레인(198)을 팽창시키거나 또는 비팽창시키도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 흐름도(280)의 단계(204) 및 단계(206)은 도 10에서 흐름도(202)에 대해 본 명세서에 기술된 바와 실질적으로 동일하게 남을 것이다.
도 12는 일 실시형태에 따른 유체 렌즈 조립체의 제조방법에 대한 흐름도(212)를 나타낸다. 단지 예시 목적으로 도 9에 나타낸 유체 렌즈 부품에 대해 언급된다. 즉 이러한 방법은 본 명세서에 기술된 임의의 적절한 유체 렌즈를 제조하는데 적용될 수 있거나 또는 이와 반대일 수 있다. 단계(214)는 멤브레인(198)이 경질 렌즈(194)에 유동적으로 밀폐 및 접착되기 전에 멤브레인(198)과 경질 렌즈(194) 사이에 튜브(200)을 배치하는 것을 포함한다. 이것은 예를 들면 멤브레인(198)이 경질 렌즈(194)에 접합되기 전에 튜브 220을 경질 렌즈(194)에 가로 놓음으로써 달성할 수 있다. 튜브(200)는 유체가 캐비티에 들어가거나 또는 나와서 멤브레인을 팽창시키거나 또는 비팽창시키는 것을 허용하도록 구성된다. 일부 실시형태에서, 흐름도(212)의 단계(204) 및 단계(206)는 도 10에서 흐름도(202)에 대해 본 명세서에 기술된 바와 실질적으로 동일하게 남을 것이다.
도 15는 일 실시형태에 따른 다수개의 렌즈 블랭크(218)(이것은 또한 "렌즈릿"으로도 언급될 수 있음)를 포함하는 어레이(216)의 정면도를 예시한다. 렌즈 블랭크(218)의 각각은 본 명세서에 기술된 임의의 적합한 렌즈 블랭크일 수 있다. 일부 실시형태에서, 렌즈 블랭크(218)는 바람직한 배열 형태 또는 구성을 달성하기 위하여 본 명세서에 기술된 렌즈 블랭크 중의 하나 이상으로부터 변형된다. 어레이(216)는 직사각형 형상으로 배열된 렌즈(218)의 8개 행과 10개 열을 포함한다. 일부 실시형태에서, 어레이(216)는 더 큰 수 또는 더 작은 수의 행 및/또는 열을 포함한다. 일부 실시형태에서 어레이(216)은 바람직한 비직사각형 형상이다. 어레이(216)는 예를 들면 본 명세서에 기술된 경질 렌즈 중 하나 이상과 같은 단일의 편평한 경질 렌즈(220)로부터 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 어레이(216)는 여러 조각의 경질 렌즈 재료를 포함한다. 일부 실시형태에서, 경질 렌즈(220)는 하나 이상의 굴곡 조각의 경질 재료를 포함한다. 일부 실시형태에서, 다수개의 렌즈 블랭크(218) 중의 하나 이상은 어레이(216) 내에 다른 렌즈 블랭크(218) 중의 하나 이상과 상이한 광학 특성을 제공한다. 예를 들면, 다수개의 렌즈 블랭크(218) 중의 하나 이상은 상이한 재료, 두께, 곡률, 또는 다른 성질들을 포함할 수 있다.
어레이(216)은 경질 렌즈(220)에 형성된 수직 채널(222) 및 수평 채널(224)을 포함한다. 이들 채널은 예를 들면 어레이(216)를 별도의 렌즈 블랭크(218)로 분리하거나 또는 다수개의 렌즈 블랭크(218)의 더 작은 어레이로 분리하는 것을 촉진하기 위하여 적절한 깊이 및 폭일 수 있다. 분리 공정은 본 명세서에 기술된 임의의 적절한 커팅 및/또는 절삭가공법, 예를 들면 유리 커터, 톱, 드릴, 가위, 칼, 레이저, 플라스마 커터 또는 워터 젯 커터를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 채널은 대각선 또는 곡선형이다. 채널은 하나 이상의 원하는 형상의 형태일 수 있다. 예를 들면, 채널은 직사각형, 삼각형, 원형, 타원형 또는 비기하학 형상 중 하나 이상의 형상일 수 있다. 일부 실시형태에서, 어레이(216)는 채널을 포함하지 않는다. 일부 실시형태에서, 어레이(216)는 어레이(216)의 분리를 촉진하거나 또는 다른 바람직한 용도를 위하여 어레이(216)의 표면 상하에 절단선을 포함한다.
도 16은 일 실시형태에 따른 유체 렌즈(228)의 어레이(226)의 정면도를 예시한다. 유체 렌즈(228) 또는 바람직한 다수개의 유체 렌즈(228)는 예를 들면 안과적 또는 마이크로 유체 장치 내에서 따로 분리하여 사용할 수 있다. 각각의 유체 렌즈(228)는 본 명세서에 기술된 다른 적절한 유체 렌즈와 유사한 캐비티 영역(230) 및 접합 영역(232)을 포함한다. 캐비티 영역(230)은 원형 형상일 수 있다. 일부 실시형태에서, 캐비티 영역(230) 중 하나 이상은 다른 적절한 형상, 예를 들면 타원형이다. 일부 실시형태에서, 캐비티 영역(230)은 각각의 유체 렌즈(228)에 대해 표면 양각 (surface relief) (예를 들면, 오목부)로 형성된다. 경질 플레이트(236)는 본 명세서에 기술된 임의의 적절한 경질 렌즈와 유사하게 구성되거나 제조할 수 있다. 일부 실시형태에서, 경질 플레이트(236)는 적절한 성형 도구 또는 인서트(insert)를 사용하여 액상 프리폴리머로부터 사출성형 또는 주형 성형 된다. 일부 실시형태에서, 경질 플레이트(236)는 플랫 패널로부터 절삭가공된다.
어레이(226)는 하나 이상의 유체 렌즈(228)를 하나 이상의 추가적인 유체 렌즈(228)와 유동적으로 연결하는 채널(234)을 추가로 포함한다. 도 16에 도시된 실시형태에서, 채널(234)은 각각의 유체 렌즈(228)를 이의 두 개 인접한 유체 렌즈에 수평 방향으로 연결한다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 채널은 약 20 마이크론 내지 약 1 mm 범위의 폭을 가질 수 있다. 채널은 하나 이상의 수평, 수직, 대각선, 또는 필요에 따라 다른 방향으로 인접한 또는 비인접한 유체 렌즈를 연결하도록 구성될 수 있다. 채널(234)은 예를 들면 레이저 스크러빙 가공에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 채널(234)은 워터 젯 프로세싱에 의해 형성된다.
도 16에 도시된 실시형태에서, 여러 개의 유체 렌즈(228)는 하나 이상의 채널(234) 내에 밸브(238)를 포함한다. 밸브(238)는 하나 이상의 채널(234)을 유동적으로 밀폐하고 유체가 특정 유체 렌즈(228)에 들어가거나 나오는 것을 방지하도록 조절 가능하다. 일부 실시형태에서, 모든 유체 렌즈(228)는 적어도 하나의 밸브(238)를 포함한다. 일부 실시형태에서, 밸브(238)는 일단 캐비티 영역(230) 또는 채널(234) 내에 바람직한 상태가 도달되면 채널(234)이 자동으로 유동적으로 밀폐하도록 구성된다. 예를 들면, 밸브(238)는 일단 캐비티 영역(230) 또는 채널(234) 내에 바람직한 유체압, 부피, 온도 또는 유속이 도달되거나 소정의 시간 동안 유지되면 채널(234)을 자동으로 유동적으로 밀폐하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태에서, 밸브(238)는 플로우 컨트롤러(flow controller)에 작동적으로 연결된다. 플로우 컨트롤러는 다수개의 인접 또는 비인접한 유체 렌즈(228) 사이에 또는 단일 유체 렌즈(228)를 위해 유체 흐름을 조절하는데 사용될 수 있다. 플로우 컨트롤러는 전기적으로 조작될 수 있다. 하나 이상의 플로우 컨트롤러는 각각의 유체 렌즈(228) 내에서 유체 흐름을 별개로 조절하기 위하여 하나 이상의 로직 컨트롤러(logic controller)에 의해 어드레스 가능할 수 있다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 유체 렌즈(228) 내에서 유체 흐름을 조절하면 하나 이상의 유체 렌즈(228)에 대한 광학 도수를 조절할 수 있다. 일부 실시형태에서, 이러한 구성은 다수개의 렌즈릿(228)에 의해 형성된 렌즈 어레이 내에 다수의 광학 도수를 허용할 것이다. 일부 실시형태에서, 다수개의 렌즈 릿(228)에 의해 형성된 렌즈 어레이는 두 개의 두드러진 광학 도수를 갖는 2초점 안경 형태일 수 있다.
일부 실시형태에서, 밸브는 다수개의 유체 렌즈 내에 광학 도수를 조절하는데 사용되지 않는다. 유체 렌즈(228)는 재료들 또는 부품들의 재료 성질들 또는 형상들 사이의 차이에 기초하여 상이한 광학 도수를 허용하도록 구성할 수 있다. 예를 들면, 어레이(226)는 상이한 팽창 특성들, 상이한 경질 렌즈 곡률, 또는 상이한 채널 두께의 상이한 멤브레인 재료를 갖는 유체 렌즈(228)를 포함할 수 있으며, 이들의 임의의 것은 어레이(226) 내에 하나 이상의 유체 렌즈(228)의 광학 도수에 영향을 미칠 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 어레이(266)는 직사각형 형상으로 배열된 유체 렌즈(228)의 8개 행 및 10개 열을 포함한다. 일부 실시형태에서, 어레이(266)는 더 많은 수 또는 더 적은 수의 행 및/또는 열을 포함한다. 예를 들면, 어레이(226)는 단일 플레이트 상에 형성된 수백 개, 수천 개 또는 그 이상의 유체 렌즈(228)를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 어레이(226)는 900개의 유체 렌즈(228)를 포함하며, 각각의 유체 렌즈(228)는 약 1 ㎟ 내지 약 10 ㎟의 면적을 갖는다.
본 발명의 다양한 실시형태들을 상술하였지만, 이들 실시형태는 단지 예시로서 제공되는 것이지, 본 발명을 한정하는 것이 아니다는 것을 이해해야 한다. 본 발명의 정신 및 범위를 이탈하지 않고 실시형태의 형태 및 상세의 다양한 변화가 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서 본 발명의 폭 및 범위는 상술한 실시형태의 어느 것으로 제한되지 않고, 다음의 특허청구범위 및 이들의 균등물에 따라서만 정의되어야 한다.
본 명세서에 기술된 조립체의 실시형태에서 부품들의 각각에 대한 재료의 선택은 기계적 성질, 온도 민감성, 광학 성질, 예를 들어 분산성, 주형 가능성, 특성 또는 당해 분야의 통상의 기술을 가지 자에게 자명한 임의의 다는 인자에 의해 알려질 수 있다. 예를 들면, 기술된 다양한 조립체의 부품들은 임의의 적절한 공정, 예를 들면 금속 사출성형(MIM), 부형, 절삭가공, 플라스틱 사출성형 등을 통하여 제조할 수 있다. 이들 조립체는 임의의 적절한 형상일 수 있으며, 또한 플라스틱, 금속, 또는 다른 적절한 재료로 만들 수 있다. 일부 실시형태에서, 경량 재료는, 예를 들면, 제한되지 않지만, 고충격 내성 플라스틱 재료, 알루미늄, 티타늄 등을 사용할 수 있다. 일부 실시형태에서, 부품 중의 하나 이상은 전체적으로 또는 부분적으로 투명한 재료로 만들 수 있다.
추가로, 전술한 요약서의 목적은 일반적으로 미국특허상표청 및 공중에게, 및 특히 특허 또는 법률 용어 또는 표현법에 친숙하지 않는 당해 분야의 과학자, 엔지니어 및 개업의에게, 본 출원의 기술적 기재내용의 성질 및 본질을 대충 검사로부터 빠르게 판단할 수 있게 하는 것이다. 요약서는 어떤 식으로든 본 발명의 범위에 관하여 제한하도록 의도되지 않는다.

Claims (26)

  1. 유체 렌즈 블랭크의 어레이로서:
    복수 개의 유체 렌즈 블랭크를 포함하며,
    상기 복수 개의 유체 렌즈 블랭크의 각 유체 렌즈 블랭크는:
    경질 렌즈, 및
    상기 경질 렌즈의 전면에 직접 부착된 반-유연성 팽창성 멤브레인(semi-flexible inflatable membrane)을 포함하며,
    각 유체 렌즈 블랭크는 적어도 두 개의 영역으로 나뉘고,
    상기 영역은:
    각 유체 렌즈 블랭크의 중심 영역으로부터 방사상 외측으로 연장하는 캐비티 영역으로서, 상기 캐비티 영역 내에서 상기 경질 렌즈의 전면과 상기 멤브레인 사이에 캐비티를 형성하는, 캐비티 영역, 및
    상기 캐비티 영역으로부터 각 유체 렌즈 블랭크의 에지를 향해 방사상 외측으로 연장하는 제2 영역을 포함하며,
    상기 멤브레인은 상기 제2 영역에 걸쳐 상기 경질 렌즈의 상기 전면에 유체적으로 밀폐(fluidly sealed)되며, 또한,
    상기 각 유체 렌즈 블랭크가:
    i) 복수 개의 프레임 형상 및 크기를 수용하고, 또한
    ii) 상기 멤브레인이 상기 경질 렌즈의 상기 전면에 유체적으로 밀폐되게 유지하도록 구성되게
    상기 제2 영역이 치수화되는,
    유체 렌즈 블랭크의 어레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 유체 렌즈 블랭크는 적어도 세 개의 영역으로 나뉘며,
    제3 영역은:
    상기 멤브레인의 주변 에지로부터 상기 경질 렌즈의 상기 전면의 주변 에지까지 방사상 외측으로 연장하는 외부 영역을 포함하는,
    유체 렌즈 블랭크의 어레이.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 멤브레인은 상기 경질 렌즈의 상기 전면에 직접 밀폐되는,
    유체 렌즈 블랭크의 어레이.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐비티 영역은, 상기 캐비티 영역의 중심 영역으로부터 방사상 외측으로 연장하는 비구면 서브-영역, 및 상기 비구면 서브-영역으로부터 상기 제2 영역까지 방사상 외측으로 연장하는 구면 서브-영역으로 더 나뉘며,
    상기 비구면 서브-영역 내의 상기 경질 렌즈의 곡률은 비구면이고, 또한 상기 구면 서브-영역 내의 상기 경질 렌즈의 곡률은 구면이며, 또한
    상기 비구면 서브-영역 내의 상기 멤브레인의 두께는 상기 비구면 서브-영역 내의 상기 경질 렌즈의 비구면성을 오프셋하도록 윤곽이 부여되는,
    유체 렌즈 블랭크의 어레이.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 비구면 서브-영역은 타원 형상인,
    유체 렌즈 블랭크의 어레이.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 영역의 내부 주변 에지는 타원 형상인,
    유체 렌즈 블랭크의 어레이.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐비티 영역의 광학 도수는 비팽창 상태에서 -1.0 D 내지 팽창 상태에서 +1.0 D의 범위인,
    유체 렌즈 블랭크의 어레이.
  8. 제 1 항에 있어서,
    가변 부분의 광학 도수는 비팽창 상태에서 +0.25 D 내지 팽창 상태에서 +4.0 D의 범위인,
    유체 렌즈 블랭크의 어레이.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 경질 렌즈의 굴절률 및 상기 멤브레인의 굴절률의 차이는 0.01 유닛을 초과하지 않는,
    유체 렌즈 블랭크의 어레이.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐비티는 적어도 하나의 포토크로믹 첨가제(photochromic additive)를 포함하는 유체로 적어도 부분적으로 충진되는,
    유체 렌즈 블랭크의 어레이.
  11. 제 1 항에 있어서,
    각 유체 렌즈 블랭크는:
    상기 경질 렌즈 내에 형성되는 채널을 더 포함하고,
    상기 채널은 상기 멤브레인이 팽창하거나 비팽창하도록 상기 캐비티로의 유체의 유입 또는 유출을 허용하도록 구성되는,
    유체 렌즈 블랭크의 어레이.
  12. 제 1 항에 있어서,
    각 유체 렌즈 블랭크는:
    상기 멤브레인 및 경질 렌즈 사이에 배치된 튜브를 더 포함하고,
    상기 튜브는 상기 멤브레인이 팽창하거나 비팽창하도록 상기 캐비티로의 유체의 유입 또는 유출을 허용하도록 구성되는,
    유체 렌즈 블랭크의 어레이.
  13. 제 1 항에 있어서,
    접착제의 굴절률 및 상기 경질 렌즈의 굴절률의 차이는 0.01 유닛을 초과하지 않는,
    유체 렌즈 블랭크의 어레이.
  14. 제 1 항에 있어서,
    접착제의 굴절률 및 상기 멤브레인의 굴절률의 차이는 0.01 유닛을 초과하지 않는,
    유체 렌즈 블랭크의 어레이.
  15. 제 1 항에 있어서,
    접착제의 굴절률 및 상기 캐비티 내에 배치된 유체의 굴절률의 차이는 0.01 유닛을 초과하지 않는,
    유체 렌즈 블랭크의 어레이.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 유체 렌즈 블랭크의 적어도 하나의 제1 유체 렌즈 블랭크는 상기 어레이 내의 상기 복수 개의 유체 렌즈 블랭크의 적어도 하나의 제2 유체 렌즈 블랭크에 대하여 적어도 하나의 상이한 광학 특성(optical property)을 갖는,
    유체 렌즈 블랭크의 어레이.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 프레임 형상 및 크기는 복수 개의 프레임 형상 및 크기의 조합을 포함하고,
    각 프레임 형상 및 크기의 조합은:
    20 mm 내지 60 mm의 범위 내의 폭 및
    10 mm 내지 30 mm의 범위 내의 높이를 갖는,
    유체 렌즈 블랭크의 어레이.

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