TW201423202A - 包含低黏性液晶性混合物的電活性眼用透鏡 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種電活性眼用透鏡，其中該透鏡包括一具有附加屈光度的漸進式多焦點區域及一電活性元件。該電活性元件係與該漸進式多焦點區域光學連通及具有活化狀態及去活化狀態。該電活性元件亦包括一液晶性材料，其配置在一具有繞射性表面浮雕結構的空腔中。該液晶性材料具有低旋轉黏性。

Description

包含低黏性液晶性混合物的電活性眼用透鏡 相關申請案之相互參照
本申請案主張2012年8月3日所提出的美國申請案案號61/679,260之利益，其全文藉此以參考方式併入本文。
發明領域
本發明係關於使用在眼睛上、中或關於其之具有低旋轉黏性液晶性混合物之電活性眼用透鏡、透鏡設計、透鏡系統及眼鏡產物或裝置。
發明背景
遠視係人類眼睛的晶狀體調節喪失，其經常伴隨著老化。此調節喪失造成無能力聚焦在近距離物體上。用來矯正遠視的標準工具係多焦點眼用透鏡。多焦點透鏡係一種具有多於一個焦距(即，光學聚焦力(optical power))用以矯正穿越一定距離範圍的聚焦問題之透鏡。多焦點眼用透鏡係藉由將透鏡區域分成不同的光學聚焦力區而工作。典型來說，若有的話，位於透鏡的上部分中之相當大的區域矯正遠距離視力誤差。位於透鏡的下部分之小區域提供 額外的光學聚焦力，用以矯正由遠視所造成的近距離視力誤差。多焦點透鏡亦可包括位於靠近透鏡的中間部分之小區域，其提供用以矯正中距離視力誤差的額外光學聚焦力。
在不同光學聚焦力區之間的轉換可係突然性，如雙焦點及三焦點透鏡的情況；或平順及連續性，如漸進式多焦點透鏡(Progressive Addition Lens)的情況。漸進式多焦點透鏡係一種多焦點透鏡型式，其包括從該透鏡的遠距離視域開始至在該透鏡的下部分中之近距離視域有一連續增加的正屈光光學聚焦力梯度。此光學聚焦力之漸進通常在大約已知為透鏡的擬合十字或擬合點處開始及持續直到在近距離視域處實現最大附加屈光度(add power)，然後係高台穩定時期(plateau)。習知及技術現況的漸進式多焦點透鏡在所塑形的透鏡之一或二外部表面上使用一表面形貌來產生此光學聚焦力之漸進。漸進式多焦點透鏡在光學工業內係已知，其當複數時如為PALS或當單一時如為PAL。PAL透鏡係優良而超過傳統的雙焦點及三焦點透鏡，其中當使用者聚焦在遠距離處之目標至在近距離處之目標上或反之亦然時，它們可提供一無痕、外觀合心意具有連續視力矯正的多焦點透鏡。
雖然PALS現在已廣泛地接受且現在於美國內及遍及世界流行作為遠視矯正，它們亦具有嚴重的視力妥協。這些妥協包括但不限於不想要的散光、畸變及感知模糊。這些視力妥協可影響使用者的水平視寬，其係當使用者左右觀看同時在所提供的距離處聚焦時可清楚地看見的 視野寬度。因此，當聚焦在中距離處時，PAL透鏡可具有窄的水平視寬，此可使得觀看大部分的電腦螢幕困難。類似地，當聚焦在近距離處時，PAL透鏡可具有窄的水平視寬，其可使得觀看全頁的書或報紙困難。遠距離視力可類似地受影響。PAL透鏡亦可由於透鏡畸變對佩戴者當運動時顯現出困難。額外地，因為該光學附加屈光度係配置在該PAL透鏡的下部區域中，當佩戴者觀看在他或她的頭上位於近或中距離處之目標時，其必需將他或她的頭後傾以利用此區域。對照上，當佩戴者下樓梯及假設向下看一下時，則由透鏡提供近距離聚焦而取代必需明確地看見其腳及樓梯的遠距離聚焦。因此，佩戴者的腳將在聚焦範圍外及顯露出模糊不清。除了這些限制之外，許多PALS佩戴者由於存在於每個透鏡中的不均衡畸變而遭受已知為目視動作(visual motion)(經常指為“漂浮(swim)”)的不愉快效應。事實上，許多人因為此效應而拒絕佩戴此透鏡。
當考慮遠視個體的近光學聚焦力需求時，所需要的近光學聚焦力量直接與該個體已遺留在他的或眼睛中之調節幅度的量(近距離聚焦能力)相關。通常來說，當個體老化時，調節幅度的量減少。調節幅度亦可因多種健康理由而減少。因此，當一個人老化及變成更遠視時，就所需要的屈光光學附加屈光度而論，矯正一個人在近視距及中視距處聚焦的能力所需要之光學聚焦力變強。僅以實施例說明之，45歲的個體可需要+1.00屈光度的近視距光學聚焦力以在近點距離處清楚地看見，同時80歲的個體可需要+2.75 屈光度至+3.00屈光度的近視距光學聚焦力以在相同的近點距離處清楚地看見。因為在PAL透鏡中的視力妥協程度隨著屈光光學附加屈光度而增加，更高度遠視的個體將遭受較大的視力妥協。在上述實施例中，年齡45歲的個體將具有比年齡80歲的個體較低程度與他或她的透鏡相關之畸變。如容易地明瞭，此係與所提供與年長相關的生活問題諸如虛弱或靈活度喪失之品質所需要者完全相反。對視力函數(vision function)加入妥協及抑制安全性之處方多焦點透鏡係對使得生活較容易、較安全及較不複雜之透鏡呈鮮明的對比。
僅以實施例說明之，習知具有+1.00D近光學聚焦力的PAL可具有大約+1.00D或較少之不想要的散光。但是，習知具有+2.50D近光學聚焦力的PAL可具有大約+2.75D或更多之不想要的散光，同時習知具有+3.25D近點光學聚焦力的PAL可具有大約+3.75D或更多之不想要的散光。因此，當PAL的近距離附加屈光度增加(例如，+2.50D PAL與+1.00D PAL比較)時，在PAL內發現之不想要的散光以大於相關於近距離附加屈光度之線性速率增加。
更近，已經發展出一種雙面PAL，其具有漸進式多焦點表面形貌配置在透鏡的每邊上。二個漸進式多焦點表面係彼此相對地排列及旋轉，以不僅提供所需要的適當總多焦點近距離附加屈光度，而且亦具有由PAL在透鏡的一邊表面上產生之不想要的散光抵消由PAL在透鏡的其它表面產生之某些不想要的散光。如與傳統的PAL透鏡比 較，即使此設計稍微減低所提供的近距離附加屈光度之不想要的散光及畸變，上述列出之不想要的散光、畸變及其它視力妥協程度仍然對佩戴者造成嚴重的視力問題。
因此，對提供一滿足遠視個體的外觀需求及同時以減低畸變及模糊、擴大水平視寬、允許改良安全性、及允許改良當運動、在電腦上工作及讀書或報紙時的視覺能力之方式來矯正其遠視的眼鏡鏡片及/或眼鏡系統有迫切需求。
發明概要
本發明的某些具體實例提供一種裝置，其包括一具有附加屈光度之漸進式多焦點區域的透鏡，及一與該漸進式多焦點區域光學連通的電活性元件。該電活性元件具有一活化狀態及一去活化狀態。該電活性元件亦包括一配置在具有繞射性表面浮雕結構的空腔中之液晶性材料。該液晶性材料具有第一平均折射率，當該電活性元件係呈活化狀態時；及第二平均折射率，其與該第一平均折射率不同，當該電活性元件係呈去活化狀態時。該繞射性表面浮雕結構的較佳深度係1微米至10微米。該繞射性表面浮雕結構具有1.5至2的較佳平均折射率。該液晶性材料具有50毫巴斯卡‧秒或較少的較佳旋轉黏性。
在某些具體實例中，該液晶性材料亦具有下列參數之一或多種：介電各向異性10或較高、霧狀清除時間(haze clearing time)600毫秒或較短、切換時間5毫秒或較短、在8 伏特或較低的施加電壓下切換及靜態霧量(static haze)1.3%或較少。
在某些具體實例中，該液晶性材料的第二平均折射率係與該繞射性表面浮雕結構的平均折射率實質上相同。
在某些具體實例中，該電活性元件進一步包括一具有繞射性表面浮雕結構的第一基材及一第二基材。
在某些具體實例中，至少該第一基材的繞射性表面浮雕結構與該第二基材界定出該空腔形狀。
在某些具體實例中，該電活性元件更包括一配置在該第一基材與該液晶性材料間之第一電極，及一配置在該第二基材與液晶性材料間之第二電極。在某些具體實例中，該電活性元件進一步包括一在該第一與第二電極間之絕緣層。在某些具體實例中，該電活性元件進一步包括一配置在第一與第二電極之至少一個上的配向層。
在某些具體實例中，該繞射性表面浮雕結構的平均折射率係1.5至1.8。
在某些具體實例中，該裝置係一對眼鏡。
100‧‧‧漸進式多焦點透鏡
110‧‧‧擬合點
120‧‧‧漸進式多焦點區域
130‧‧‧光學聚焦力
200‧‧‧低附加屈光度漸進式多焦點透鏡
210‧‧‧擬合點
220‧‧‧動態光學器件
230‧‧‧結合的光學聚焦力
240‧‧‧漸進式多焦點區域
250‧‧‧上周圍邊緣
300‧‧‧透鏡
310‧‧‧漸進式多焦點區域
320‧‧‧動態光學器件
330‧‧‧遠距離視力
331‧‧‧中距離聚焦能力
332‧‧‧近距離聚焦能力
340‧‧‧眼睛
400‧‧‧低附加屈光度漸進式多焦點透鏡
410‧‧‧擬合點
420‧‧‧動態光學器件
430‧‧‧漸進式多焦點區域及/或路徑
440‧‧‧讀取區域
450‧‧‧畸變，摻合區域
460‧‧‧光學聚焦力
470‧‧‧光學聚焦力
500‧‧‧低附加屈光度漸進式多焦點透鏡
510‧‧‧擬合點
520‧‧‧動態光學器件
530‧‧‧漸進性通道
540‧‧‧讀取區域
550‧‧‧畸變
700‧‧‧電活性元件
702‧‧‧第一或後基材
704‧‧‧第二或前基材
706‧‧‧繞射性表面浮雕結構
710‧‧‧空腔
712‧‧‧液晶性混合物
714‧‧‧黏著劑
800‧‧‧電活性透鏡
802‧‧‧電活性元件
804‧‧‧第一光學元件
806‧‧‧第二光學元件
808‧‧‧第一或後基材
810‧‧‧第二或前基材
812‧‧‧繞射性表面浮雕結構
814‧‧‧頂點
816‧‧‧谷底
818‧‧‧液晶性材料
820‧‧‧透明電極
822‧‧‧配向層
824‧‧‧電絕緣層
AA‧‧‧軸線
D‧‧‧距離
d‧‧‧距離
伴隨的圖形於此併入及形成本專利說明書之一部分，其闡明本發明的具體實例，且與說明一起進一步提供以解釋本發明之原理及能夠讓熟知適宜技藝的人士製得及使用本發明。
圖1A顯示出一具有擬合點及漸進式多焦點區域 的低附加屈光度漸進式多焦點透鏡之具體實例；圖1B顯示出沿著圖1A的透鏡之截面，沿著軸線AA所取得的光學聚焦力130曲線圖；圖2A顯示出本發明之具有低附加屈光度漸進式多焦點透鏡且與所配置之更大的動態光學器件結合之具體實例，如此該動態光學器件的一部分位於該透鏡之擬合點上；圖2B顯示出圖2A之具有結合的光學聚焦力之結合式透鏡，其係因為該動態光學器件與漸進式多焦點區域光學連通而產生；圖3A顯示出本發明之具有低附加屈光度漸進式多焦點透鏡及所配置的動態光學器件之具體實例，如此該動態光學器件的一部分位於該透鏡之擬合點上，圖3A顯示出當動態光學器件係關閉時，沿著從佩戴者的眼睛通過擬合點之瞄準線所取得的光學聚焦力來提供佩戴者具有正確的遠距離視力；圖3B顯示出圖3A的透鏡。圖3B顯示出當該動態光學器件係啟動時，沿著從佩戴者的眼睛通過擬合點之瞄準線所取得的光學聚焦力提供佩戴者具有正確的中距離聚焦能力；圖3C顯示出圖3A的透鏡。圖3C顯示出當該動態光學器件係啟動時，該沿著從佩戴者的眼睛通過近距離視域之瞄準線所取得的光學聚焦力提供佩戴者具有正確的近距離聚焦能力； 圖4A顯示出本發明之具有低附加屈光度漸進式多焦點透鏡與動態光學器件結合的具體實例，其中該動態光學器件大於漸進式多焦點區域及/或路徑及位於該透鏡之擬合點上；圖4B顯示出由沿著圖4A的軸線AA取得之固定式漸進式多焦點表面或區域所提供之光學聚焦力；圖4C顯示出沿著圖4A的軸線AA取得當啟動時由該動態光學器件所提供之光學聚焦力；圖4D顯示出沿著圖4A的軸線AA所取得之動態電活性光學與固定式漸進式多焦點區域的結合聚焦力。圖4D顯示出該動態電活性光學之上及下畸變的摻合區域係在該擬合點及漸進式多焦點讀取區域及路徑二者外；圖5A顯示出本發明之動態光學器件係位於低附加屈光度漸進式多焦點透鏡的擬合點下之具體實例；圖5B顯示出沿著圖5A的軸線AA所取得之光學聚焦力；圖6A-6C顯示出該動態光學器件的尺寸之多個具體實例；圖7顯示出一電活性元件的典型截面圖；及圖8顯示出典型的電活性透鏡之分解截面圖。
較佳實施例之詳細說明
在本申請案中使用許多眼科、驗光(optometric)及光學用語。為了清楚的目的，其定義係列在下列中： 附加屈光度：在多焦點透鏡中，為了清楚地近距離觀看所需要加入至遠距離觀看光學聚焦力之光學聚焦力。例如，若個體具有-3.00D的遠距離觀看處方與用於近距離觀看的+2.00D附加屈光度時，則在該多焦點透鏡的近距離部分中之實際光學聚焦力係-1.00D。附加屈光度(add power)有時指為附加屈光度(plus power)。附加屈光度可進一步藉由指出”近視距附加屈光度”，其指為在透鏡的近視距部分中之附加屈光度；及”中視距附加屈光度”，其指為在透鏡的中視距部分中之附加屈光度來區別。典型來說，該中視距附加屈光度係該近視距附加屈光度的大約50%。因此，在上述實施例中，對中距離觀看來說，該個體將具有+1.00D附加屈光度；及在該多焦點透鏡的中視距部分中之實際總光學聚焦力係-2.00D。
大約：加或減10百分比，包含。因此，措辭”大約10毫米”可了解意謂著9毫米至11毫米，包含。
摻合區域：沿著透鏡的周圍邊緣之光學聚焦力轉換，藉此，貫穿該摻合區域光學聚焦力從第一矯正聚焦力連續地轉換至第二矯正聚焦力或反之亦然。通常來說，該摻合區域係經設計以具有儘可能小的寬度。該動態光學器件的周圍邊緣可包括一摻合區域，以便減低該動態光學器件的視野。摻合區域係使用於外觀提高理由及亦用以提高視力功能。摻合區域由於其高度不想要的散光典型不視為透鏡之可利用部分。摻合區域亦已知為轉換區域。
路徑：一漸進式多焦點透鏡的區域，其係定義為 由從遠距離光學聚焦力區或地區擴展至近距離光學聚焦力區或地區的加光學聚焦力增加。此光學聚焦力漸進在該PAL已知為擬合點的區域中開始及在近距離視域中終止。路徑有時指為通道。
路徑長度：該路徑長度係從擬合點至在該路徑中之附加屈光度係在詳細指明的近距離觀看聚焦力之大約85%內的場所所測量之距離。
路徑寬度：該路徑由不想要的散光所界限之最窄部分，其大於大約+1.00D。由於較寬的路徑寬度通常與較少畸變、對佩戴者較好的視覺性能、增加視覺舒適及較易適應相互相關的事實，當比較PAL透鏡時，此定義係有用的。
習知的路徑長度：由於在眼鏡流行上的美觀關心或趨勢，可想要具有垂直縮短的透鏡。在此透鏡中，該路徑亦自然較短。習知的路徑長度指為在未縮短的PAL透鏡中之路徑長度。這些路徑長度通常但非總是係大約15毫米或較長。通常來說，較長的路徑長度意謂著較寬的路徑寬度及較少不想要的散光。較長的路徑設計經常與”軟式”漸進相關，因為在遠距離矯正與近距離矯正間之轉換由於光學聚焦力更逐漸增加而較軟。
動態透鏡：一種具有可藉由施加電能、機械能量或力量來改變光學聚焦力之透鏡。整體透鏡可具有可改變的光學聚焦力，或僅有該透鏡的一部分、區域或地區可具有可改變的光學聚焦力。此透鏡的光學聚焦力係動態或可 調整，如此該光學聚焦力可在二或更多種光學聚焦力間切換。光學聚焦力之一可係實質上無光學聚焦力。該動態透鏡的實施例包括電活性透鏡、彎月形透鏡、流體透鏡、具有一或多種構件的可移動式動態光學器件、氣體透鏡及具有能變形的成員之薄膜透鏡。動態透鏡亦可指為動態光學器件、動態光學元件、動態光學地區或動態光學區。
電活性透鏡：電活性透鏡係一種動態透鏡型式，其中該光學聚焦力係藉由對透鏡施加電壓而切換。液晶可放置在二個電極間之空腔中及液晶的折射率可藉由產生一穿越液晶的電場而改變。此電場可藉由對位於液晶二邊的電極施加一或多種電壓而產生，藉此可依所使用的電極型式、施加至電極的電壓及在液晶薄層內改變的折射率而在透鏡中產生多種光學聚焦力。該空腔形狀可係折射或繞射式。
遠距離參考點：位於擬合十字上方大約3-4毫米的參考點，於此可容易地測量該透鏡的遠距離處方或遠距離光學聚焦力。
遠距離視域：一透鏡包括光學聚焦力的部分，其允許使用者在遠視距處正確地看見。
遠距離寬度：在透鏡的遠距離觀看部分內的最窄水平寬度，其以在0.25D的佩戴者遠距離觀看光學聚焦力矯正內之光學聚焦力提供清楚、大部分的畸變面矯正。
遠視距：一個人觀看的距離，僅以實施例說明之，當觀看超過桌子的邊緣、當開車、當看遠山或當看電 影時。此距離通常但非總是考慮為離眼睛大約32英吋或較遠。遠視距亦可指為遠距離及遠距離點。
擬合十字/擬合點：在PAL上的參考點，其代表佩戴者的瞳孔當透過透鏡直直向前觀看時的大約場所，一旦該透鏡係裝配在眼鏡框架中及放置在佩戴者的臉上時。該擬合十字/擬合點通常但非總是位於垂直於該路徑之開始上方2-5毫米。該擬合十字典型具有非常輕微的加光學聚焦力範圍量，從僅超過+0.00屈光度至大約+0.12屈光度。此點或十字係標記在透鏡表面上，如此其可提供一容易參考點，用以測量及/或雙檢查該透鏡相對於佩戴者的瞳孔之安裝。在將該透鏡分發給患者/佩戴者後，該標記容易地移除。
硬式漸進式多焦點透鏡：在遠距離矯正與近距離矯正間具有較少逐漸、較急劇轉換之漸進式多焦點透鏡。在硬式PAL中，該不想要的畸變可係在該擬合點下及不散開進入該透鏡的周圍中。硬式PAL亦可具有較短的路徑長度及較窄的路徑寬度。”經修改的硬式漸進式多焦點透鏡”係一種硬式PAL，其經修改以具有有限數量的軟式PAL特徵，諸如更逐漸的光學聚焦力轉換、較長的路徑、較寬的路徑、更多散開進透鏡的周圍中之不想要的散光、及低於擬合點之較少不想要的散光。
中距離視域：一透鏡包括光學聚焦力的部分，其允許使用者在中視距處正確地看見。
中視距：一個人看到的距離，僅以實施例說明之，當讀報紙、當在電腦上工作、當在水槽中洗碟子或當 熨燙織物時。此距離通常但非總是考慮為離眼睛在大約16英吋至大約32英吋間。中視距亦可指為中距離及中距離點。
透鏡：造成光會聚或發散的任何裝置或裝置的部分。該裝置可係靜態或動態。該透鏡可係折射或繞射式。該透鏡可在一或二表面上係凹面體、凸面體或平面。該透鏡可係球形、圓柱狀、稜柱或其組合。該透鏡可由光學玻璃、塑膠或樹脂製得。該透鏡亦可指為光學元件、光學地區、光學區域、光學聚焦力區域或光學器件。應該要指出的是，在光學工業中，透鏡即使其具有零光學聚焦力可指為透鏡。
透鏡毛坯：一種由可塑形成透鏡的光學材料製得之裝置。透鏡毛坯可具有完成的意義，其中該透鏡毛坯已經塑形以在二外部表面上具有光學聚焦力。透鏡毛坯可具有半完成的意義，其中該透鏡毛坯已經塑形以僅在一個外部表面上具有光學聚焦力。透鏡毛坯可具有未完成的意義，其中該透鏡毛坯尚未經塑形成在任一外部表面上具有光學聚焦力。未完成或半完成的透鏡毛坯表面可藉由已知為自由成形的製造方法或藉由更傳統的表面處理及拋光來完成。
低附加屈光度PAL：具有少於佩戴者在近距離處清楚地看見所必需的近附加屈光度之漸進式多焦點透鏡。
多焦點透鏡：具有多於一個焦點或光學聚焦力的透鏡。此透鏡可係靜態或動態。靜態多焦點透鏡的實施例包括雙焦點透鏡、三焦點透鏡或漸進式多焦點透鏡。動態 多焦點透鏡的實施例包括電活性透鏡，藉此可依所使用的電極型式、施加至電極的電壓及在液晶的薄層內改變之折射率而於透鏡中產生多種光學聚焦力。多焦點透鏡亦可係靜態與動態之組合。例如，電活性元件可與靜態球形透鏡、靜態單視力透鏡、靜態多焦點透鏡，諸如僅以實施例說明之，漸進式多焦點透鏡光學連通使用。在大部分但非全部情況中，多焦點透鏡係折射式透鏡。
近距離視域：該透鏡包含光學聚焦力的部分，其允許使用者在近視距處正確地看見。
近視距：一個人看到的距離，僅以實施例說明之，當讀書、當穿針或當讀取在藥瓶上的用法說明時。此距離通常但非總是考慮為離眼睛在大約12英吋至大約16英吋間。該近視距亦可指為近距離及近距離點。
辦公室透鏡/辦公室PAL：一種特別設計的漸進式多焦點透鏡，其在擬合十字上提供中距離視力、較寬的路徑寬度及亦較寬的讀取寬度。此係藉由一將不想要的散光散佈在該擬合十字上方，及以大部分中距離視力地區置換該遠距離視力地區的光學設計而達成。因為這些特徵，此PAL型式相當適合於文書工作，但是因為該透鏡不包含遠距離視域，個人無法開他或她的車或使用其繞著辦公室或家走路。
眼用透鏡：合適於視力矯正的透鏡，包括眼鏡鏡片、隱形眼鏡、人工水晶體、角膜鑲嵌(corneal in-lay)及角膜覆蓋(corneal on-lay)。
光學連通：二或更多種提供光學聚焦力的光學器件以一方式排列之狀態，如此通過該排列的光學器件之光經歷等於各別元件的光學聚焦力總和之結合的光學聚焦力。
圖形化電極：使用在電活性透鏡中的電極，如此隨著將適當電壓施加至電極，由液晶所產生之光學聚焦力係繞射地產生而不管電極的尺寸、形狀及安排。例如，繞射光學效應可藉由使用同心環形狀的電極在液晶內不斷變化地產生。
像素化(pixilated)電極：使用在電活性透鏡中的電極，其可各別地定址而不管電極之尺寸、形狀及安排。再者，因為該等電極可各別地定址，可將任何任意的電壓圖案施加至電極。例如，像素化電極可在笛卡爾(Cartesian)陣列中呈方形或矩形安排或在六角形陣列中呈六角形安排。像素化電極不需要係與網柵相稱的規則形狀。例如，若每個環係各別定址時，該像素化電極可係同心環。同心像素化電極可各別定址以產生繞射光學效應。
漸進式多焦點區：一透鏡區，其在該區的第一部分中具有第一光學聚焦力及在該區的第二部分中具有第二光學聚焦力，其中於此之間存在光學聚焦力連續改變。例如，一透鏡的區可在該區的一端處具有遠視距光學聚焦力。該光學聚焦力可在穿越該區的附加屈光度中連續增加至中視距光學聚焦力，然後在該區的相反端處至近視距光學聚焦力。在該光學聚焦力已到達近視距光學聚焦力後， 該光學聚焦力可以此漸進式多焦點區之光學聚焦力轉換回至遠視距光學聚焦力的此方式減少。該漸進式多焦點區可在透鏡的表面上或埋入透鏡內。當該漸進式多焦點區係在表面上及包含一表面形貌時，其已知為一種漸進式多焦點表面。
讀取寬度：在透鏡的近距離觀看部分內之最窄水平寬度，其以在0.25D的佩戴者近距離觀看光學聚焦力矯正內之光學聚焦力提供清楚、大部分的無畸變矯正。
短路徑長度：由於在眼鏡流行上的美觀關心或趨勢，可想要具有垂直縮短的透鏡。在此透鏡中，該路徑自然亦較短。短路徑長度指為在縮短的PAL透鏡中之路徑長度。這些路徑長度通常但非總是在大約11毫米至大約15毫米間。通常來說，較短路徑長度意謂著較窄的路徑寬度及更多不想要的散光。較短路徑設計經常與”硬式”漸進相關，因為在遠距離矯正與近距離矯正間之轉換由於在光學聚焦力上較急劇的增加而較硬。
軟式漸進式多焦點透鏡：在遠距離矯正與近距離矯正間具有更逐漸的轉換之漸進式多焦點透鏡。在軟式PAL中，不想要的畸變可在擬合點上方及散開進透鏡的周圍中。軟式PAL亦可具有較長的路徑長度及較寬的路徑寬度。”經修改的軟式漸進式多焦點透鏡”係一軟式PAL，其經修改以具有有限數目的硬式PAL特徵，諸如較急劇的光學聚焦力轉換、較短的路徑、較窄的路徑、更多不想要的散光被推進該透鏡的觀看部分中、及更多不想要的散光在該 擬合點下方。
靜態透鏡：具有光學聚焦力不可隨著施加電能、機械能量或力量而改變的透鏡。靜態透鏡的實施例包括球形透鏡、圓柱狀透鏡、漸進式多焦點透鏡、雙焦點及三焦點。靜態透鏡亦可指為固定透鏡。
不想要的散光：在漸進式多焦點透鏡內發現之不想要的像差、畸變或散光，其非患者指定的視力矯正之部分，而是由於在視域間之平順的光學聚焦力梯度而固有在PAL的光學設計中。雖然，一透鏡可穿越多種屈光聚焦力的透鏡之不同區域而具有不想要的散光，在該透鏡中之不想要的散光通常指為在透鏡中發現之最大不想要的散光。不想要的散光亦可指為位於透鏡的特定部分中之不想要的散光，如與該透鏡整體相反。在此情況中，使用限定性文字來指示出僅考慮在該透鏡的特定部分內之不想要的散光。
當描述動態透鏡時，本發明考慮到，僅以實施例說明之，電活性透鏡、流體透鏡、氣體透鏡、薄膜透鏡及機械可移動的透鏡等等。此透鏡之實施例可在下列中找到：Blum等人之美國專利案號6,517,203、6,491,394、6,619,799；Epstein及Kurtin之美國專利案號7,008,054、6,040,947、5,668,620、5,999,328、5,956,183、6,893,124；Silver之美國專利案號4,890,903、6,069,742、7,085,065、6,188,525、6,618,208；Stoner之美國專利案號5,182,585：及Quaglia之美國專利案號5,229,885。
在光學工業中已熟知及認可的是，只要透鏡之不想要的散光及畸變係大約1.00D或較少，在大部分情況中，該透鏡的使用者將幾乎沒有注意其。於此所揭示的發明係關於一種光學設計、透鏡及眼鏡系統的具體實例，其解決許多，若非大部分，與PALS相關的問題。此外，於此所揭示的發明明顯移除大部分與PALS相關的視力妥協。本發明提供一種對佩戴者達成適合的遠、中及近距離光學聚焦力，同時對多種距離提供連續聚焦能力，類似於PAL之工具。但是對某些高附加屈光度處方諸如+3.00D、+3.25D及+3.50D來說，本發明同時將不想要的散光保持至最大大約1.50D。但是，在大部分情況中，本發明將不想要的散光保持至最大大約1.00D或較少。
本發明係以排列一低附加屈光度PAL與一動態透鏡為基準，如此該動態透鏡與低附加屈光度PAL係呈光學連通，藉此該動態透鏡對佩戴者提供額外需要的光學聚焦力以在近距離處清楚地看見。此組合導致出乎意料的結果，不僅佩戴者具有在中及近距離處清楚看見的能力，而且不想要的散光、畸變及視力妥協程度明顯減低。
該動態透鏡可係一種電活性元件。在電活性透鏡中，電活性光學器件可埋入光學基材的表面內或接附至其。該光學基材可係一完成、半完成或未完成的透鏡毛坯。當使用半完成或未完成的透鏡毛坯時，該透鏡毛坯可在透鏡製造期間完成而具有一或多種光學聚焦力。該電活性光學器件亦可埋入習知的光學透鏡之表面內或接附至其。習 知的光學透鏡可係單焦透鏡或多焦點透鏡，諸如漸進式多焦點透鏡或雙焦點或三焦點透鏡。該電活性光學器件可位於該電活性透鏡的整個視域或僅其部分中。該電活性光學器件可與該光學基材的周圍邊緣間隔開，用以鑲邊該電活性透鏡而用於眼鏡。該電活性元件可位於靠近該透鏡的上、中或下部分。當實質上無施加電壓時，該電活性光學可呈去活化狀態，於此其提供實質上無光學聚焦力。換句話說，當實質上無施加電壓時，該電活性光學器件可具有與埋入或接附其的光學基材或習知透鏡實質上相同的折射率。當它們彼此在0.03內時，二個折射率視為實質上相同。當施加電壓時，該電活性光學可呈活化狀態，於此其提供光學附加屈光度。換句話說，當施加電壓時，該電活性光學器件可具有與埋入或接附其的光學基材或習知透鏡不同之折射率。
電活性透鏡可使用來矯正眼睛的習知或非習知誤差。該矯正可由該電活性元件、該光學基材或習知的光學透鏡或由二種之組合產生。眼睛的習知誤差包括低級數像差，諸如近視力、遠視力、遠視及散光。眼睛的非習知誤差包括較高級數像差，其可由眼睛層不規則性造成。
液晶可使用作為該電活性光學器件的一部分，因為液晶之折射率可藉由穿過該液晶產生一電場而改變。此電場可藉由將一或多種電壓施加至位於液晶二邊上的電極而產生。該電極可係實質上透明及從實質上透明的導電材料諸如氧化銦錫(ITO)或在技藝中熟知的其它此材料製 造。液晶基底的電活性光學器件可特別相當適合於使用作為該電活性光學器件的一部分，因為該液晶可提供所需要的折射率變化範圍，以便提供平面的光學附加屈光度至+3.00D或更大。此光學附加屈光度的範圍可在多數患者中矯正遠視。
可使用液晶薄層(例如，少於10微米)來建構該電活性光學。該液晶薄層可夾在二片透明基材中間。該二片基材亦可沿著其周圍邊緣密封，如此該液晶係以實質上氣密方式密封在基材內。透明導電材料層可沈積在二片大部分平面的透明基材之內部表面上。然後，該導電材料可使用作為電極。當使用薄層時，可使用該電極的形狀及尺寸來在透鏡內引發某些光學效應。所需要對此液晶薄層施加至這些電極的操作電壓可相當低，典型為低於5伏特。該電極可經圖形化。例如，可藉由使用沈積在該基材之至少一邊上的同心環形電極在液晶內動態地產生繞射光學效應。此光學效應可根據環的半徑、環的寬度及分別施加至不同環的電壓範圍而產生光學附加屈光度。該電極可經像素化。例如，該像素化電極可係在笛卡爾陣列中呈方形或矩形安排，或在六角形陣列中呈六角形安排。此像素化電極的陣列可效法繞射、同心環電極結構使用來產生光學附加屈光度。該像素化電極亦可以類似於在地面天文學中使用來矯正大氣紊流效應的方式使用來矯正眼睛的較高級數像差。
現在製造方法限制該最小畫素尺寸，及如此限制 該最大動態電活性光學器件直徑。僅以實施例說明之，當使用產生繞射圖案的同中心像素化方法時，最大動態電活性光學直徑經估計對+1.50D來說係20毫米；對+1.25D來說係24毫米；及對+1.50D來說係30毫米。當使用像素化繞射方法時，現在製造方法限制該最大動態電活性光學器件直徑。就此來說，本發明之具體實例可以較小的光學聚焦力在更大的直徑下擁有動態電活性光學器件。
再者，該電活性光學器件係包含二片透明基材及一液晶層，其中該第一基材係大部分平面及塗佈一透明導電層，同時該第二基材具有一圖形化表面，其係一表面浮雕繞射圖案(亦指為繞射性表面浮雕結構)及亦塗佈一透明導電層。表面浮雕繞射光學器件係一種在上面具有經蝕刻或產生的繞射線柵之物理基材。表面浮雕繞射圖案可藉由鑽石車削、注塑成型、鑄塑、熱成形及壓印產生。此光學器件可經設計以具有固定的光學聚焦力及/或像差矯正。藉由透過電極對液晶施加電壓，該光學聚焦力/像差矯正可各別地藉由折射率失配及相配而切換開及關。當實質上無施加電壓時，該液晶可具有與該表面浮雕繞射光學實質上相同的折射率。此抵消正常將由該表面浮雕繞射元件提供的光學聚焦力。當施加電壓時，該液晶可具有與該表面浮雕繞射元件不同的折射率，如此該表面浮雕繞射元件現在提供光學附加屈光度。藉由使用表面浮雕繞射圖案方法，可製得具有大直徑或水平寬度的動態電活性光學器件。這些光學器件的寬度可製得最高或大於40毫米。
亦可使用較厚的液晶層(典型為>50微米)來建構該電活性多焦點光學器件。例如，可使用模態透鏡(modal lens)來產生一折射光學器件。在技藝中已知，模態透鏡併入一單一連續性低導電度圓形電極，其由單一高導電度環形電極包圍及與其電接觸。在對該高導電度環電極施加單一電壓後，該基本上呈徑向對稱之電阻性網路的低導電度電極穿越該液晶層產生一電壓梯度，其隨後在液晶中引發一折射率梯度。具有折射率梯度的液晶層將作用為電活性透鏡及將聚焦入射在其之上的光。
在某些具體實例中，使用動態光學器件與漸進式多焦點透鏡組合以形成一結合式透鏡。該漸進式多焦點透鏡可係一低附加屈光度漸進式多焦點透鏡。該漸進式多焦點透鏡包含一漸進式多焦點區。該動態光學器件可設置成其係與該漸進式多焦點區光學連通。該動態光學器件係與該漸進式多焦點區間隔開，但是與之光學連通。
在某些具體實例中，該漸進式多焦點區可具有下列之一的附加屈光度：+0.50D、+0.75D、+1.00D、+1.12D、+1.2.5D、+1.37D及+1.50D。在某些具體實例中，該動態光學器件在活化狀態下可具有下列之一的光學聚焦力：+0.50D、+0.75D、+1.00D、+1.12D、+1.25D、+1.37D、+1.50D、+162D、+1.75D、+2.00D及+2.25D。該漸進式多焦點區之附加屈光度及該動態光學器件之光學聚焦力可以+0.125D(其四捨五入至+0.12D或+0.13D)步階或以+0.25D步階製造或指定給患者。
應該要指出的是，本發明考慮到合適地矯正佩戴者在遠、中及近視距離處的視力所需要之任何及全部可能的聚焦力組合，靜態及動態二者，在此揭示中所提供的發明實施例及具體實例全然係闡明用及不想要以任何方式限制。當低附加屈光度漸進式多焦點區域係與動態光學器件光學連通時，反而它們想要顯示出多焦點光學聚焦力關係。
該動態光學器件可具有一摻合區域，如此沿著該元件的周圍邊緣之光學聚焦力經摻合，以便當該元件經啟動時減低周圍邊緣的視野。在大部分但非全部情況中，該動態光學器件的光學聚焦力在摻合區域中可從由該動態光學器件當啟動時所貢獻的最大光學聚焦力轉換至在該漸進式多焦點透鏡中所實測的光學聚焦力。在某些具體實例中，該摻合區域沿著該動態光學器件的周圍邊緣之寬度可係1毫米-4毫米。在其它具體實例中，該摻合區域沿著該動態光學器件的周圍邊緣之寬度可係1毫米-2毫米。
當該動態光學器件係關閉時，該動態光學器件將提供實質上無光學附加屈光度。因此，當該動態光學器件係關閉時，該漸進式多焦點透鏡可對該結合式透鏡提供全部的附加屈光度(即，結合式光學器件之總附加屈光度，其等於該PAL的附加屈光度)。若該動態光學器件包括一摻合區域時，在去活化狀態下，該摻合區域由於在去活化狀態下的折射率相配而實質上無貢獻光學聚焦力及實質上無不想要的散光。在某些具體實例中，當該動態光學器件係關閉時，在該結合式透鏡內之總不想要的散光實質上等於由 該漸進式多焦點透鏡所貢獻者。在本發明的具體實例中，當該動態光學器件係關閉時，該結合式光學器件之總附加屈光度可係大約+1.00D及在該結合式透鏡內之總不想要的散光可係大約1.00D或較少。在其它具體實例中，當該動態光學器件係關閉時，該結合式光學器件之總附加屈光度可係大約+1.25D及在該結合式透鏡內之總不想要的散光可係大約1.25D或較少。在又其它具體實例中，當該動態光學器件係關閉時，該結合式光學器件之總附加屈光度可係大約+1.50D及在該結合式透鏡內之總不想要的散光可係大約1.50D或較少。
當該動態光學器件係啟動時，該動態光學器件將提供額外的光學聚焦力。因為該動態光學器件係與該漸進式多焦點透鏡呈光學連通，該結合式光學器件之總附加屈光度係等於該PAL的附加屈光度與該動態光學器件的多焦點光學聚焦力。若動態光學器件包括一摻合區域時，在活化狀態下，該摻合區域由於在活化狀態下的折射率失配而貢獻光學聚焦力及不想要的散光，及大部分不可使用於視力聚焦。因此，當該動態光學器件包括一摻合區域時，該結合式光學器件之不想要的散光係僅在該動態光學器件之可使用的部分內測量，其不包括該摻合區域。在某些具體實例中，當該動態光學器件係啟動時，在該結合式透鏡內之總不想要的散光如透過該透鏡之可使用的部分測量，其可實質上等於在該漸進式多焦點透鏡內之不想要的散光。在某些具體實例中，當該動態光學器件係啟動及該結合式 光學器件之總附加屈光度係在大約+0.75D至大約+2.25D間時，在該結合式透鏡之可使用的部分內之總不想要的散光可係1.00D或較少。在其它具體實例中，當該動態光學器件係啟動及該結合式光學器件之總附加屈光度係在大約+2.50D至大約+2.75D間時，在該結合式透鏡之可使用的部分內之總不想要的散光可係1.25D或較少。在又其它具體實例中，當該動態光學器件係啟動及該結合式光學器件之總附加屈光度係在大約+3.00D至大約+3.50D間時，在該結合式透鏡之可使用的部分內之總不想要的散光可係1.50D或較少。因此，本發明允許產生一具有總附加屈光度明顯高於該透鏡之不想要的散光之透鏡，如透過透鏡之可使用的部分測量。或該另一種方法，對本發明之結合式透鏡之所提供的總附加屈光度來說，該不想要的散光程度係實質上減低。此係對在文獻中所教導或所可商業購得者有一明顯的改良程度。此改良轉變成較高的適應速率、較少畸變、佩戴者較少絆倒或迷向及對佩戴者之中及近距離觀看有更寬的清楚視野。
在某些具體實例中，該動態光學器件可貢獻在使用者的新遠視力處方中所需要之總附加屈光度的大約30%至大約70%間。該低附加屈光度PAL的漸進式多焦點區可貢獻使用者的近距離視力處方所需要之剩餘附加屈光度，換句話說，各別在大約70%至大約30%間。在其它具體實例中，該動態光學器件及漸進式多焦點區域每個可對使用者的近距離視力處方所需要之總附加屈光度貢獻大約50%。 若該動態光學器件貢獻太多的總附加屈光度，當該動態透鏡係關閉時，使用者會在中距離處無法清楚地看見。額外地，當該動態光學器件係啟動時，使用者可在中距離視域中具有太多的光學聚焦力及如此會無法在中距離處清楚地看見。若該動態光學器件貢獻太些微的總附加屈光度，該結合式透鏡可具有太多不想要的散光。
當該動態光學器件包括一摻合區域時，於動態光學器件可需要足夠寬以保證該摻合區域的至少一部分係位於該結合式光學器件之周圍。在某些具體實例中，該動態光學器件的水平寬度可係大約26毫米或較大。在其它具體實例中，該動態光學器件的水平寬度可在大約24毫米至大約40毫米間。在又其它具體實例中，該動態光學器件的水平寬度係在大約30毫米至大約34毫米間。若該動態光學器件的寬度係小於大約24毫米時，當該動態光學器件係啟動時，該摻合區域可能會干擾使用者的視力及對使用者產生太多畸變及漂浮。若該動態光學器件的寬度係大於大約40毫米時，會難以將該結合式透鏡鑲邊進眼鏡框架的形狀中。在大部分但非全部情況中，當該動態光學器件係將其摻合區域設置在該結合式透鏡之擬合點處或下方時，該動態光學器件可具有一水平寬度尺寸大於垂直高度尺寸的橢圓形形狀。當該動態光學器件與其摻合區域係設置在擬合點上方時，該動態光學器件係通常但非總是設置成該動態光學器件之上周圍邊緣係在該擬合點上方最少8毫米。應注意的是，非電活性的動態光學器件可放置至該結合式透鏡 之周圍邊緣。額外地，此非電活性動態光學器件可係少於24毫米寬。
在某些具體實例中，該動態光學器件係設置在該擬合點處或上方。該動態光學器件之上周圍邊緣可在擬合點上方之大約0毫米至15毫米間。當佩戴者觀看中距離、近距離或在中與近距離間之某處(近中距離)時，該動態光學器件當啟動時能夠提供所需要的光學聚焦力。此起因於設置在擬合點處或上方之動態光學器件。當使用者直直向前觀看時，此將允許其具有一正確的中距離處方。額外地，因為該漸進式多焦點區域，該光學聚焦力從擬合點向下經由該路徑連續地增加。當經由該路徑觀看時，使用者將具有正確的近中距離及近距離處方矯正。因此，在許多情況中，使用者可不需要儘量向下看或必需儘量提高其下巴以經由該透鏡的中距離視域看見。若該動態光學器件係與該結合式透鏡之上部垂直地間隔開時，使用者亦可能夠藉由使用該結合式透鏡在啟動的動態光學器件上方之一部分看見遠距離處。當該動態光學器件係關閉時，該透鏡在擬合點處或接近其之區域將返回至該透鏡的遠距離光學聚焦力。
在該動態光學器件具有一摻合區域的具體實例中，可較佳的是在該擬合點上方設置該動態光學器件。在此具體實例中，當該動態光學器件係啟動時，使用者可經由該擬合點直直向前看及經由該路徑而沒有經由該摻合區域向下觀看。如上述提及，該摻合區域可引進高程度不想要的散光，透過其觀看可令人不舒服。因此，使用者可利 用該結合式光學器件呈活化狀態沒有經歷高程度不想要的散光，因為使用者將不需越過該動態光學器件之邊緣或摻合區域。
在某些具體實例中，該動態光學器件係設置在該擬合點下方。該動態光學器件的上周圍邊緣可在該擬合點下方之大約0毫米至15毫米間。當使用者經由擬合點直直向前看時，遠距離處方矯正係由該結合式光學器件提供，因為該動態光學器件係不與該結合式透鏡之此部分光學連通。但是，當使用者將他或她的注視從擬合點向下轉移通過該路徑時，使用者可經歷高程度不想要的散光，因為使用者的眼睛越過該動態光學器件之摻合區域。此可以下列詳述的多種方法矯正。
本發明之結合式眼用透鏡包含一光學設計，其考慮到：1)本發明的眼用透鏡滿足佩戴者之近視矯正所需要的總近距離附加屈光度；2)在該結合式透鏡之可使用的部分中之不想要的散光或畸變程度；3)部分由該漸進式多焦點區域貢獻的光學附加屈光度之量；4)由該動態光學器件當啟動時所貢獻的光學聚焦力之量；5)該漸進式多焦點區的路徑長度；6)該漸進式多焦點區之設計，按照其係，僅以實施例說明之，軟式PAL設計、硬式PAL設計、經修改的軟式PAL設計、或經修改的硬式PAL設計；7)該動態光學器件的寬度及高度；及8)該動態光學器件相關於該漸進式多焦點區之場所。
圖1A顯示出具有擬合點110及漸進式多焦點區 域120的漸進式多焦點透鏡100之具體實例。在圖1A中的漸進式多焦點透鏡係一種低附加屈光度漸進式多焦點透鏡，其經設計以提供佩戴者具有想要的少於佩戴者所需要的近距離光學聚焦力矯正之光學聚焦力。例如，該PAL的附加屈光度可係近距離光學聚焦力矯正的50%。沿著透鏡的軸線AA，從該擬合點至在該透鏡上該光學聚焦力係於該想要的加光學聚焦力之85%內的點之距離已知為該路徑長度。該路徑長度在圖1A中係標明為距離D。該距離D之值可依許多因素而改變，諸如該透鏡將鑲邊以安裝的框架之型式、需要多大的光學聚焦力及需要多寬的路徑寬度。在本發明的具體實例中，該距離D係在大約11毫米至大約20毫米間。在本發明的另一個具體實例中，該距離D係在大約14毫米至大約18毫米間。
圖1B顯示出沿著圖1A的透鏡之截面，沿著軸線AA所採截的光學聚焦力130之曲線圖。該曲線圖的x軸代表沿著在透鏡中的軸線AA之距離。該曲線圖的y軸代表在透鏡中的光學聚焦力量。顯示在曲線圖中的光學聚焦力在擬合點處開始。在該擬合點前或處之光學聚焦力可係大約+0.00D至大約+0.12D(即，大約無光學聚焦力)或可依使用者的遠距離處方需求而具有正或負屈光聚焦力。圖1B顯示出該透鏡在擬合點前或處如為無具有光學聚焦力。在擬合點後，該光學聚焦力連續增加至最大聚焦力。最大聚焦力可沿著軸線AA持續該透鏡的某些長度。圖1B顯示出該最大聚焦力持續，其顯露如為光學聚焦力的穩定水準。圖1B亦 顯示出該距離D發生在最大聚焦力前。在最大聚焦力穩定水準後，然後，該光學聚焦力可連續減少直到想要的光學聚焦力。該想要的光學聚焦力可係小於最大聚焦力的任何聚焦力及可等於在擬合點處之光學聚焦力。圖1B顯示出該光學聚焦力在最大聚焦力後連續減少。
在某些具體實例中，該漸進式多焦點區可係一位於該透鏡的前表面上之漸進式多焦點表面，及該動態光學器件可埋在該透鏡中。在其它具體實例中，該漸進式多焦點區可係一位於該透鏡的背表面上之漸進式多焦點表面，及該動態光學器件可埋在該透鏡中。在其它具體實例中，該漸進式多焦點區可係二個漸進式多焦點表面，其中一表面位於該透鏡的前表面及該第二表面位於該透鏡的背表面(如為雙表面漸進式多焦點透鏡)，及該動態光學器件可埋在該透鏡中。在又其它發明具體實例中，該漸進式多焦點區無法藉由幾何表面產生，而是取代可藉由折射率梯度產生。此具體實例將允許該透鏡的二表面類似於在單聚焦透鏡上所使用之表面。此提供一漸進式多焦點區的折射率梯度可設置在該透鏡內或在該透鏡之表面上。
如上所述，甚至當該動態光學器件係呈去活化狀態時，該佩戴者將總是具有正確的中距離及遠距離視力光學聚焦力。因此，當佩戴者需要適合的近距離光學聚焦力時，可需要的唯一控制機制係一用以選擇性啟動該動態光學器件的工具。此效應係由該具有附加屈光度的低附加屈光度PAL提供，其在近距離處提供比使用者的處方性近距 離需求小之光學聚焦力，及進一步此較低的附加屈光度接近佩戴者的中距離觀看需求之正確處方光學聚焦力。當該動態光學器件係啟動時，其將滿足佩戴者的近距離光學聚焦力聚焦需求。
此可大大地簡化控制該透鏡所需要的感應器套組。事實上，可需要的全部係一種可偵測使用者是否聚焦超過中距離的檢測裝置。若使用者係聚焦比遠距離近時，該動態光學器件可經啟動。若使用者未聚焦比遠距離近時，該動態光學器件可係關閉。此裝置可係簡單的傾斜開關、手動開關或測距儀。
因為該動態光學器件元件在去活化狀態下提供正確的中距離及遠距離光學聚焦力，該動態光學器件視為故障保安。換句話說，若該動態光學器件元件損壞時，則佩戴者將仍然具有中距離視力及遠距離視力。例如，若使用者在開車而該動態光學器件元件停止工作使得該動態光學器件元件返回或餘留在去活化狀態時，使用者將仍然具有繼續開車所需要的中距離視力及遠距離視力。在某些具體實例中，該動態光學器件元件係一種電活性元件。在此具體實例中，如上述討論，該電活性光學在去活化狀態下可具有與繞射浮雕表面結構實質上相同的折射率。
在某些具體實例中，可在控制系統中配置小量的時間性延遲，以便患者的眼睛在該動態光學器件係啟動前通過該動態光學器件之周圍邊緣的點。此允許佩戴者避免任何不愉快、不想要的畸變效應，而此效應可由透過觀看 該動態光學器件的周圍邊緣造成。當該動態光學器件包括一摻合區域時，此具體實例可係有益的。僅以實施例說明之，當佩戴者的瞄準線從觀看遠距離目標移動至近距離目標時，佩戴者的眼睛將平移過該動態光學器件的周圍邊緣進入近距離視域中。在此情況下，該動態光學器件將不啟動直到佩戴者的瞄準線已經轉換通過該動態光學器件的周圍邊緣及進入近距離視域中。此藉由延遲啟動該動態光學器件的時間發生，以允許佩戴者的瞄準線通過該周圍邊緣。若該動態光學器件之啟動未經時間延遲，反而在佩戴者的瞄準線轉換過該周圍邊緣前啟動時，佩戴者當透過該周圍邊緣觀看時可遭遇到高程度不想要的散光。當該動態光學器件的周圍邊緣係位於該結合式透鏡之擬合點處或低於其時，此具體實例大部分可使用。在其它具體實例中，該動態光學器件的周圍邊緣可設置在該結合式透鏡之擬合點上方，因此，在大部分情況中，可不需要該延遲，因為當在中距離與近距離間觀看時，佩戴者的瞄準線不會通過該動態光學器件之周圍邊緣。
在又其它具體實例中，可將該漸進式多焦點透鏡與該動態光學器件之摻合區域設計成於該PAL中，在二個重疊之區域中，於該摻合區域中之不想要的散光至少部分抵消不想要的散光之某些。此效應可與雙邊PAL比較，其中一個表面之不想要的散光經設計以抵消一些其它表面之不想要的散光。
在某些具體實例中，可想要增加動態光學器件的 尺寸及設置該動態光學器件，以便該動態光學器件之上周圍邊緣在該透鏡的擬合點上方。圖2A顯示出低附加屈光度漸進式多焦點透鏡200與所配置之更大的動態光學器件220結合之具體實例，如此該動態光學器件的上周圍邊緣250位於該透鏡之擬合點210上方。在本發明的具體實例中，該較大的動態光學器件之直徑係在大約24毫米至大約40毫米間。該動態光學器件相對於該透鏡的擬合點之垂直位移係由距離d標明出。在某些具體實例中，距離d之範圍係在大約0毫米至等於該動態光學器件的直徑之大約一半的距離。在其它具體實例中，該距離d係一在該動態光學器件的直徑之大約八分之一至該動態光學器件的直徑之八分之三間的距離。圖2B顯示出具有結合的光學聚焦力230之具體實例，其係因為該動態光學器件係與漸進式多焦點區域240光學連通而產生。透鏡200可具有減少的路徑長度。在某些具體實例中，該路徑長度係在大約11毫米至大約20毫米間。在其它具體實例中，該路徑長度係在大約14毫米至大約18毫米間。
在圖2A及2B所闡明的具體實例中，當該動態光學器件係啟動時，因為該透鏡係一低附加屈光度PAL及該動態光學器件係設置在該擬合點上方，當直直向前觀看時，佩戴者具有正確的中距離視力。當佩戴者的眼睛向下移動該路徑時，佩戴者亦具有正確的近中距離。最後，佩戴者在該結合式透鏡之區域內具有正確的近距離視力，其中該動態光學器件與漸進式多焦點區的聚焦力結合而形成 所需要的近視距矯正。此結合該動態光學器件與漸進式多焦點區係一種優良的方法，因為電腦使用大部分係中視距工作及許多人係呈直直向前或非常些微向下觀看的姿態來觀看電腦螢幕。在去活化狀態下，該透鏡在擬合點上方及接近其之區域考慮到遠視力觀看矯正與在擬合點下方之弱漸進性聚焦力。該漸進式多焦點區域的最大光學聚焦力貢獻給佩戴者所需要的近距離光學聚焦力之大約一半，及該動態光學器件貢獻出清楚的近距離視力所需要之光學聚焦力的剩餘部分。
圖3A-3C闡明本發明的一個具體實例，其中該動態光學器件320係放置在透鏡300內，及該漸進式多焦點區域310係放置在透鏡的背表面上。此背漸進式多焦點表面可在具有整合的動態光學器件之半完成的透鏡毛坯上，藉由已知為自由成形之製造方法在加工期間放置於該透鏡上。在其它具體實例中，該漸進式多焦點區係設置在該半完成的透鏡毛坯之前表面上。該半完成的透鏡毛坯併入該動態光學器件，如此該動態光學器件與該漸進式多焦點表面曲率呈適合的排列。然後，該半完成的透鏡毛坯係藉由習知的表面處理加工、拋光、鑲邊及裝配進眼鏡框架中。
如在圖3A中闡明，當該動態光學器件係關閉時，沿著佩戴者的眼睛340經由擬合點之瞄準線所取得的光學聚焦力提供佩戴者具有正確的遠距離視力330。如在圖3B中闡明，當該動態光學器件係啟動時，沿著從佩戴者的眼睛通過擬合點之瞄準線所取得的光學聚焦力提供佩戴者具 有正確的中距離聚焦能力331。當佩戴者將他或她的注視向下移動如顯示在圖3B-3C中的路徑時，該動態光學器件及漸進式多焦點表面之結合式光學器件提供從中距離聚焦至近距離聚焦大部分連續的聚焦力轉換。因此，如在圖3C中闡明，當該動態光學器件係啟動時，沿著從佩戴者的眼睛通過近距離視域之瞄準線所取得的光學聚焦力提供佩戴者具有正確的近距離聚焦能力332。在此具體實例中，該控制系統僅需要決定佩戴者是否觀看至遠距離。在此距離觀看的情況中，該動態光學器件可保持在去活化狀態下。在使用測距裝置的具體實例中，測距系統僅需要決定目標是否比中距離較接近眼睛。在此情況中，該動態光學器件將啟動以提供結合的光學聚焦力而允許同步中距離及近距離光學聚焦力矯正。在此具體實例中，眼睛不必需通過或越過該動態光學器件當其開啟時的上邊緣，諸如當使用者從透鏡的遠距離部分看至透鏡的近距離部分時及反之亦然。若該動態光學器件具有其最高邊緣位於擬合點下方時，當從遠距離看至近距離或從近距離看至遠距離時，眼睛必需通過或越過此上邊緣。但是，某些具體實例可允許該態光學器件配置在擬合點下方，如此大黑眼睛不通過該動態光學器件的最高邊緣。此具體實例可允許關於視覺性能及人體工學的其它優點。
雖然圖3A-3C闡明在背表面上的漸進式多焦點表面區域，其亦可配置在透鏡的前表面上或設置在透鏡的前及背表面二者上，同時該動態光學器件可設置在透鏡 內。額外地，當該動態光學器件係闡明如為設置在透鏡內時，若其係從彎曲基材製得及由眼用覆蓋材料覆蓋時，其亦可放置在透鏡表面上。藉由使用一種具有已知光學聚焦力的動態光學器件與每種具有不同附加屈光度的不同PAL透鏡組合，其可實質上減少該動態光學器件半完成毛坯SKU的數目。例如，+0.75D動態光學器件可與+0.50D、+0.75D或+1.00D漸進式多焦點區域或表面結合，以各別製造出+1.25D、+1.50D或+1.75D的附加屈光度。或+1.00D動態光學器件可與+0.75D或+1.00D漸進式多焦點區域或表面結合，以製造出+1.75或+2.00D的附加屈光度。再者，該漸進式多焦點區域可經最佳化以對佩戴者的特徵負責，諸如患者的遠距離聚焦力及通過該透鏡的眼睛路徑；和事實上，該漸進式多焦點區域係加入至提供所需要的讀取矯正之大約一半的動態電活性光學器件。同樣地，反之亦良好地工作。例如，+1.00D漸進式多焦點區域或表面可與+0.75D、+1.00D、+1.25D或+1.50D動態光學器件結合以產生+1.75D、+2.00D、+2.25D或+2.50D之結合的附加屈光度。
圖4A闡明另一個具體實例，藉此一低附加屈光度漸進式多焦點透鏡400係與一比該漸進式多焦點區域及/或路徑430大的動態光學器件420結合。在此具體實例中，該來自該動態光學器件之摻合區域之不想要的畸變450充分地在擬合點410及漸進式多焦點路徑430二者及讀取區域440外。圖4B-4D顯示出沿著圖4A的透鏡之截面，沿著軸線AA所取得的光學聚焦力之曲線圖。每個曲線圖的x軸代表 在透鏡中沿著軸線AA之距離。每個曲線圖的y軸代表在透鏡內的光學聚焦力之量。在擬合點前或處之光學聚焦力可係大約+0.00D至大約+0.12D(即，大約無光學聚焦力)或可具有正或負屈光聚焦力，端視使用者的遠距離處方需求而定。圖4B顯示出該透鏡在擬合點前或處如無具有光學聚焦力。圖4B顯示出由沿著圖4A的軸線AA所取得之固定式漸進式多焦點表面或區域所提供的光學聚焦力460。圖4C顯示出由該動態光學器件當啟動時所提供沿著圖4A的軸線AA取得之光學聚焦力470。最後，圖4D顯示出該動態電活性光學及固定式漸進式多焦點區域沿著圖4A的軸線AA取得之結合的聚焦力。從圖形中明瞭，該動態電活性光學器件之上及下畸變摻合區域450係在擬合點410及漸進式多焦點讀取區域440二者及路徑430外。
圖5A及5B係闡明性具體實例，其中動態光學器件520係設置在低附加屈光度漸進式多焦點透鏡500的擬合點510下方。在圖5A中，當佩戴者的眼睛追尋漸進性通道530時，該動態電活性光學器件的摻合區域之場所產生明顯的整體畸變550。在本發明的某些發明具體實例中，此係藉由延遲該動態光學器件之啟動直到佩戴者的眼睛已通過該動態光學器件的摻合區域之上邊緣而解決。圖5B顯示出沿著圖5A的軸線AA之光學聚焦力。可看見畸變550的區域僅在擬合點下方與該透鏡之附加屈光度重疊，及進一步顯示出需要延遲該動態光學器件之啟動直到眼睛通過此區域。一旦眼睛通過此區域及進入例如讀取區域540時，無較長的明 顯光學畸變。在某些具體實例中，可提供1毫米-2毫米之非常窄的摻合區域以允許眼睛快速通過此區域。在本發明的具體實例中，該動態光學器件的水平寬度可在大約24毫米至大約40毫米間。在其它具體實例中，該動態光學器件的水平寬度可在大約30毫米至大約34毫米間。在又其它具體實例中，該動態光學器件的水平寬度可係大約32毫米。因此，在某些具體實例中，該動態光學器件塑形成更類似於橢圓形，其中該水平測量係比垂直測量寬。
圖6A-6C顯示出動態光學器件的具體實例。在所顯示出的具體實例中，該動態光學器件具有橢圓形及係在大約26毫米至大約32毫米寬間。顯示出該動態光學器件的多種高度。圖6A顯示出具有高度大約14毫米的動態光學器件。圖6B顯示出具有高度大約19毫米的動態光學器件。圖6C顯示出具有高度大約24毫米的動態光學器件。
在本發明中進一步考慮到，該動態光學器件可需要相對於該漸進式多焦點區域垂直地及在某些情況中水平地偏離中心，依佩戴者的瞳孔間距離、擬合點及眼鏡框架裁剪(frame eye-wire cut out)尺寸而定。但是，在全部情況中，當該動態光學器件係相對於該漸進式多焦點區域偏離中心時，當該動態光學器件係啟動時，其仍然與該區域光學連通。應注意的是，該眼鏡框架或框邊的垂直尺寸將在許多但非全部情況中決定此偏離中心的量。
本發明之眼用透鏡允許88%或更大的光學穿透度。若在二者表面上使用抗反射塗層時，該眼用透鏡光學 穿透度將在超過90%。本發明的眼用透鏡之光學效率係90%或較好。本發明的眼用透鏡能以多種熟知的透鏡處理塗佈，諸如僅以實施例說明之，抗反射塗層、耐刮傷性塗層、緩衝塗層、疏水塗層及紫外光塗層。紫外光塗層可塗佈至該眼用透鏡或至該動態光學器件。在該動態光學器件係一種液晶基底的電活性光學器件之具體實例中，該紫外光塗層可保護液晶遠離可隨著時間損害液晶之紫外光。本發明的眼用透鏡亦能鑲邊進眼鏡框所需要的形狀中，或在其周圍鑽孔以便裝配，僅以實施例說明之，在無邊框架中。
如上述討論，在某些具體實例中，該裝置包括一具有包含液晶性材料的電活性元件之透鏡。圖7係此電活性元件的典型截面圖。電活性元件700可包括一第一或後基材702及一第二或前基材704。第一基材702可具有一繞射性表面浮雕結構706，其可根據上述討論的任何方法形成。在某些具體實例中，邊框層(無顯示)可至少部分包圍該繞射性表面浮雕結構706。在某些具體實例中，該邊框層可由與第一基材702及/或第二基材704相同的材料建構。在某些具體實例中，該邊框層可係無加入實際層的第一基材702之延伸，但是，第一基材702可製造成邊框化或拘束該繞射性表面浮雕結構706。在某些具體實例中，無邊框層。該電活性元件700亦可包括一空腔710，其具有一由至少第一基材702的繞射性表面浮雕結構706及第二基材704所界定之形狀。液晶性混合物712可配置在空腔710中。繞射性表面浮雕結構706與液晶性混合物712之組合可作用為近距離區域。黏著劑 714可使用來將第一基材702及第二基材704黏著在一起。黏著劑714可經選擇以具有與第一基材702及/或第二基材704相配的折射率。
圖8闡明典型的電活性透鏡800之分解截面圖。該電活性透鏡800可具有一電活性元件802，其黏著性接附至第一光學元件804及第二光學元件806。該光學元件之任一個或二個可具有外部表面，其可係未完成、半完成或完成。該光學表面之一或二者的光學設計可經最佳化以允許該光學設計的某些特徵(例如，具有附加屈光度之漸進式多焦點區域)係與電活性元件802光學連通。電活性元件802全然係典型。電活性元件802係類似於電活性元件700，但是具有如在下列討論的額外構件。電活性元件802可具有一第一或後基材808及一第二或前基材810。再者，光學元件804及806之一或二者可使用作為基材。第一基材808可具有一具有繞射性表面浮雕結構812的繞射光學聚焦力區域。如可在圖8中看見，繞射性表面浮雕結構812可具有一深度，其等於從該結構的頂點814至該結構的谷底816之距離。該表面浮雕繞射結構812可係連續的圓形或橢圓。在某些具體實例中，該第二基材810可係實質上平坦。再者，該第二基材810亦可具有一繞射性表面浮雕結構。至於另一個替代例，該第一基材808可係實質上平坦及該第二基材810可具有一表面浮雕繞射結構。該液晶性材料818可由第一基材808與第二基材810約束。該液晶性材料可係向列相液晶、膽固醇型液晶、層列相液晶、聚合物分散型液晶、或聚合物安定型液 晶。該第一基材808及第二基材810二者可塗佈透明電極820用以對液晶性材料818施加電場。配向層822可配置在電極820的上部上。該電極可具有電接觸(無顯示)以允許電連接至控制器。該配向層可在相對於基材之預定配向方向上優先地配向該液晶層。為了避免在二個透明電極間導電(即，電短路)，可在電極820間配置一或多層電絕緣層824。該電活性透鏡的多種構件之更詳細說明可在美國專利案號8,319,937中找到，其全文以參考之方式併入本文。應瞭解在本發明的某些具體實例中該電活性元件可經彎曲。此具體實例的更詳細說明可在美國專利案號7,728,949中找到，其全文以參考之方式併入本文。
該液晶性材料之選擇可影響該電活性元件的操作。例如，液晶性材料的黏彈性性質和其電及光學性質定義出液晶基底的裝置，諸如例如，電活性透鏡之靜態及動態特性。流動黏性及特別是旋轉黏性係液晶性材料的重要物理性質，其決定液晶基底的裝置之反應時間。在某些具體實例中，光電裝置使用呈向列相的液晶性材料。在此具體實例中，該反應時間係與旋轉黏性，γ1呈比例。旋轉黏性，γ1標出在分子轉動期間於液晶性分子間之摩擦力特徵。換句話說，旋轉黏性可決定液晶性材料方向之重定向速率，如為對外部施加場例如電或磁場之改變的反應。
下列方程式(1)-(3)顯現出在電活性裝置中，於切換電壓(Vc)及應答時間(τ開及τ關)與向列相液晶性材料之分子參數間的基本關係： Vc=π{Kii/(εo△ε)}1/2 (1)
T開=γ1d2/(εo△εV2-κπ2) (2)
T關=γ1d2/(κπ2) (3)
其中：Kii係該液晶性材料的彈性常數；εo係介電常數；△ε係介電各向異性；γ1係旋轉黏性；及d係液晶槽厚度。
上述方程式顯示出具有較低旋轉黏性的液晶性材料將產生對在所施加的場中之改變具有較快反應的裝置，同時具有較高介電各向異性將產生需要較低的切換電壓及具有快速反應的液晶裝置。
旋轉黏性γ1的大小依溫度、分子間交互作用及分子結構而定。在結構與旋轉黏性間之關係特別有興趣，因為藉由修改該液晶性結構可修改該分子以減低黏性。一些理論已經發展以試圖說明液晶性材料黏性之起因。但是，由於在液晶性分子當中複雜的各向異性吸引力及空間排斥交互作用，這些理論未更完全地令人滿意。諸如分子的結構堅硬度及強極性分子間交互作用的效應確實影響該流動及旋轉黏性，但是其貢獻難以預測。因此，對黏性所提出的模型某些符合某些種類的液晶性材料，但是無法符合其它。
同樣地，雖然該液晶性材料的流動黏性可容易地獲得，但旋轉黏性由於其測量方法更複雜而無法廣泛地獲 得。對所提供的液晶性材料種類來說，在流動黏性與旋轉黏性間僅有少數經驗相關聯性。通常來說，具有高流動黏性的液晶性混合物同樣顯示出高旋轉黏性。但是，此規則非總是該情況，因為二者黏性(流動黏性及旋轉黏性)係各自獨立的物理性質。
考慮到上述提到之液晶性材料黏性及結構的挑戰，難以對所提供的用途預定出想要的液晶性材料性質組。在市場上有提供許多商業可獲得用於不同電活性應用的液晶性材料混合物。但是，這些商業可獲得的液晶性材料混合物不總是對特別用途具有將令人滿意的正確性質組。例如，對較佳的電活性眼用透鏡來說，該液晶性材料應該具有：-低霞霧度，由於美觀需求，當該透鏡係放置在使用者的臉上時，在該眼用透鏡中的電活性區域(即，讀取區域)不顯著；-低黏性，特別是低旋轉黏性(例如，50毫巴斯卡‧秒或較低)，其將造成透鏡具有快速反應時間；-高介電各向異性(例如，10或較高)，其將導致較快的反應性透鏡，其消耗較少能量；-高雙折射(例如，0.26或較高)，其將在合理的槽厚度內讓寬處方範圍係可能；-正確的非尋常及尋常折射率和其在可見波長範圍內的正確色散，其將與使用作為透鏡基材的材料性質相配；及-安定的介晶/向列相範圍及足夠高的等向性溫度(例 如，100℃或較高)，其將允許該透鏡的電活性區域甚至在當透鏡在夏天曝露至高溫及在冬天曝露至至較低的溫度時之條件下穩定操作。
找出適當用於動態電活性透鏡的液晶性材料混合物係一挑戰。許多液晶性材料具有令人滿意的光學及介電性質，但是其係具有高旋轉黏性(大於50毫巴斯卡‧秒)的液體，此將影響表面霧值及霧狀清除時間，即，在透鏡關掉後模糊變清澈的速率。因此，本發明的具體實例集中在鑑別出具有正確的電、光學及黏彈性性質組之液晶性材料，其具有應用在具有特定性質而沒有妥協該透鏡的最後性能之電活性眼用透鏡中的潛力。本發明之具體實例亦集中在鑑別出具有低旋轉黏性(50毫巴斯卡‧秒或較少)的液晶性材料，其與繞射性表面浮雕結構之特徵組合工作以提供該裝置之故障保安操作。在某些具體實例中，該裝置可係該電活性透鏡或一對包含電活性透鏡的眼鏡。
如上述討論，該液晶性材料的折射率可藉由穿越該液晶產生一電場而改變。藉由透過一對電極對液晶施加電壓，由繞射性表面浮雕結構所提供的光學聚焦力矯正可各別藉由折射率失配及相配來切換開及關。當實質上無施加電壓(即，去活化狀態)時，該液晶可具有實質上與該繞射性表面浮雕結構相同的折射率。此抵消將由繞射性表面浮雕結構正常提供的光學聚焦力及提供故障保安操作。當施加電壓時，該液晶可具有與該表面浮雕繞射元件不同的折射率，如此該表面浮雕繞射元件現在提供光學附加屈光 度。因此，該液晶性材料可具有第一折射率，當該電活性元件係呈活化狀態時；及第二折射率，其與該第一折射率不同，當該電活性元件係呈去活化狀態時。進一步在某些具體實例中，該液晶性材料的第二折射率(即，呈去活化狀態)與繞射性表面浮雕結構的折射率相配或係實質上相同。如上述討論，二種折射率當它們彼此在0.03內時，其視為實質上相同。
影響該電活性元件之作用的繞射性表面浮雕結構之性質包括折射率及深度。在某些具體實例中，組成該繞射性表面浮雕結構的材料可具有平均折射率在範圍1.5至2，較佳範圍係1.5至1.8。如於本文中所使用，材料的折射率指為平均折射率，其係該材料的尋常折射率及非尋常折射率之平均。折射率隨著波長變化至該程度，如於本文中所測量及主張的折射率係在波長589奈米處。在某些具體實例中，該繞射性表面浮雕結構的深度係在1微米至10微米之範圍中。
在某些具體實例中，該液晶性材料具有低旋轉黏性，例如50毫巴斯卡‧秒或較低、45毫巴斯卡‧秒或較低、40毫巴斯卡‧秒或較低、35毫巴斯卡‧秒或較低、30毫巴斯卡‧秒或較低、或25毫巴斯卡‧秒或較低的旋轉黏性。在某些具體實例中，該液晶性材料具有旋轉黏性在範圍25毫巴斯卡‧秒至50毫巴斯卡‧秒。
在某些具體實例中，該液晶性材料具有高介電各向異性，例如10或較高、11或較高、12或較高、13或較高、 14或較高、或15或較高的介電各向異性。在某些具體實例中，該液晶性材料具有介電各向異性在範圍10至15內。
在某些具體實例中，該液晶性材料具有短的霧狀清除時間，例如1秒或較短、950毫秒或較短、900毫秒或較短、850毫秒或較短、800毫秒或較短、750毫秒或較短、700毫秒或較短、650毫秒或較短、600毫秒或較短、550毫秒或較短、500毫秒或較短、450毫秒或較短、400毫秒或較短、350毫秒或較短、300毫秒或較短、250毫秒或較短、200毫秒或較短、150毫秒或較短、100毫秒或較短、50毫秒或較短、或10毫秒或較短的霧狀清除時間。在某些具體實例中，該液晶性材料具有霧狀清除時間在範圍10毫秒至1秒內，較佳範圍在450毫秒至600毫秒內。該霧狀清除時間係模糊或霧值在透鏡係關掉後變清澈的速率。
在某些具體實例中，該液晶性材料具有快速切換時間，例如5毫秒或較短、4.5毫秒或較短、4毫秒或較短、3.5毫秒或較短、3毫秒或較短、或2.5毫秒或較短的切換時間。在某些具體實例中，該液晶性材料具有切換時間在範圍2.5毫秒至5毫秒內。切換時間係液晶性材料在狀態間(即，啟動及關閉)切換所花的時間。
在某些具體實例中，該液晶性材料在啟動與去活化狀態間切換所需要施加的電壓量係低。例如，該液晶性材料在下列施加電壓下切換：12伏特或較低、11.5伏特或較低、11伏特或較低、10.5伏特或較低、10伏特或較低、9.5伏特或較低、9伏特或較低、8.5伏特或較低、8伏特或較低、 7.5伏特或較低、7伏特或較低、6.5伏特或較低、6伏特或較低、5.5伏特或較低、5伏特或較低、4.5伏特或較低、4伏特或較低、3.5伏特或較低、3伏特或較低、2.5伏特或較低、或2伏特或較低。在某些具體實例中，該液晶性材料在2伏特至12伏特的電壓施加範圍下切換，較佳在範圍5伏特至8伏特內。
在某些具體實例中，該液晶性混合物具有低靜態霧量，例如2%或較少、1.9%或較少、1.8%或較少、1.7%或較少、1.6%或較少、1.5%或較少、1.4%或較少、1.3%或較少、1.2%或較少、1.1%或較少、1%或較少、0.9%或較少、0.8%或較少、0.7%或較少、0.6%或較少、0.5%或較少、0.4%或較少、0.3%或較少、0.2%或較少、或0.1%或較少的靜態霧量。在某些具體實例中，該液晶性混合物具有靜態霧量在範圍0.1%至2%內，較佳範圍在1%至1.3%內。該靜態霧量可使用標準霧值計量器來測量。
在某些具體實例中，旋轉黏性、介電各向異性、霧狀清除時間、切換時間、切換需要施加的電壓及液晶性混合物之靜態霧量的多種之一落在上述對這些參數每種所詳細指明的任何範圍內。例如，該液晶性材料可：具有旋轉黏性50毫巴斯卡‧秒或較低；具有介電各向異性10或較高；具有霧狀清除時間600毫秒或較短；具有切換時間5毫秒或較短；在8伏特或較低的施加電壓下切換；及具有靜態霧量1.3%或較少。
應該進一步提到的是，本發明考慮到全部眼用透 鏡；隱形眼鏡、人工水晶體、角膜覆蓋、角膜鑲嵌及眼鏡鏡片。在某些具體實例中，該眼用透鏡可係該裝置。在其它具體實例中，該裝置可一對包括該眼用透鏡的眼鏡。
實施例
在類似於在圖7中闡明之電活性眼用透鏡組態中測試三種液晶性混合物。該液晶性混合物係根據對具有下列性質之組合的液晶性混合物之需求而從日本的DIC(指為LC1)、德國的Merk(指為LC2)及日本的JNC Corporation(指為LC3)取得：旋轉黏性30毫巴斯卡‧秒或較低、介電各向異性15或較大、雙折射0.26或較大、等向性溫度100℃或較低及在0℃至100℃的範圍內具有向列相。LC1、LC2及LC3不滿足全部所詳細指明的性質。LC1、LC2及LC3之組成物未知及未以商品名出售。下列表1提供LC1、LC2及LC3之非尋常折射率ne、尋常折射率n0、雙折射△n、平均折射率navg、等向性溫度Tc、介電各向異性△ε及流動黏性η或旋轉黏性γ1。折射率(非尋常、尋常及平均)係以在波長589奈米下所取得的測量為基準。
所測試的液晶性混合物經選擇具有平均折射率(navg)大約1.64，以便它們與透鏡的第一及第二基材材料之平均折射率(navg)緊密相配，其係大約1.67。以每種液晶性 材料來製得多個透鏡，及測量數種對電活性透鏡之操作重要的參數。這些參數包括霧狀清除時間(HCT)、切換時間、切換電壓、繞射效率及靜態霧量。表2顯現出以LC1、LC2及LC3製得的透鏡之這些測量值。
對LC1、LC2及LC3所測量的參數之總整理係提供在下列表3中。
表3顯示出具有低旋轉黏性(例如，小於50毫巴斯卡‧秒)產生具有最短霧狀清除時間(HCT)的電活性眼用透鏡之液晶性材料，諸如LC3。HCT係測量在透鏡關閉後於電活性區域中之透明度到達起始的透鏡透明度(即，在透鏡開啟前之透明度)的95%所需要之時間。表3亦顯示出具有低旋轉黏性產生具有較快的切換時間(在啟動及去活化狀態間切換之時間)，和需要較低的切換電壓之電活性眼用透鏡的液晶性材料，諸如LC3。從佩戴者的觀點來看，該靜態霧量係可接受的。
要瞭解該詳細說明部分而非該概述及摘要部分意欲使用來解釋本申請專利範圍。該概述及摘要部分可提出如由本發明家預計之本發明的一或多個但非全部的典型 具體實例，因此，不想要以任何方式限制本發明及附加的申請專利範圍。
前述特定具體實例之說明將因此完全地顯露出本發明的一般本質，其它人可藉由應用在該技藝之技巧內的知識沒有過度地實驗而容易地修改及/或適應於此特定具體實例中的多種應用，而沒有離開本發明的一般概念。因此，此適應及修改意欲根據顯現於本文的教導及指導而在所揭示的具體實例之同等物的意義及範圍內。要瞭解於本文中的措辭或術語係用於說明而非限制的目的，如此本專利說明書之術語或措辭欲由熟練的人士按照本教導及指導來解釋。
800‧‧‧電活性透鏡
802‧‧‧電活性元件
804‧‧‧第一光學元件
806‧‧‧第二光學元件
808‧‧‧第一或後基材
810‧‧‧第二或前基材
812‧‧‧繞射性表面浮雕結構
814‧‧‧頂點
816‧‧‧谷底
818‧‧‧液晶性材料
820‧‧‧透明電極
822‧‧‧配向層
824‧‧‧電絕緣層

Claims (15)

  1. 一種裝置，其包含：一透鏡，其包含：一具有附加屈光度(add power)的漸進式多焦點區域；及一電活性元件，其與該漸進式多焦點區域光學連通且具有活化狀態及去活化狀態，該電活性元件包含一液晶性材料，其係配置在一具有繞射性表面浮雕結構的空腔中，其中：(i)當該電活性元件係在活化狀態時，該液晶性材料具有一第一平均折射率；以及，當該電活性元件在去活化狀態時，該液晶性材料具有一第二平均折射率，該第二平均折射率與該第一平均折射率不同；(ii)該繞射性表面浮雕結構的深度為1微米至10微米；(iii)該繞射性表面浮雕結構具有一平均折射率從1.5至2；以及(iv)該液晶性材料具有旋轉黏性50mPa.s或較低。
  2. 如請求項1之裝置，其中該液晶性材料具有介電各向異性10或較高。
  3. 如請求項1之裝置，其中該液晶性材料具有霧狀清除時間(haze clearing time)600毫秒或較少。
  4. 如請求項1之裝置，其中該液晶性材料具有切換時間5毫秒或較少。
  5. 如請求項1之裝置，其中該液晶性材料在8伏特或較低的施加電壓下切換。
  6. 如請求項1之裝置，其中該液晶性混合物具有靜態霧量(static haze)1.3%或較少。
  7. 如請求項1之裝置，其中該液晶性材料：具有介電各向異性10或較高；具有霧狀清除時間600毫秒或較少；具有切換時間5毫秒或較少；在8伏特或較低的施加電壓下切換；及具有靜態霧量量1.3%或較少。
  8. 如請求項1之裝置，其中該液晶性材料的第二平均折射率係與該繞射性表面浮雕結構的平均折射率實質上相同。
  9. 如請求項1之裝置，其中該電活性元件進一步包含：一具有繞射性表面浮雕結構的第一基材；及一第二基材。
  10. 如請求項9之裝置，其中至少該第一基材的繞射性表面浮雕結構與該第二基材界定出該空腔的形狀。
  11. 如請求項9之裝置，其中該電活性元件進一步包含：一第一電極，其配置在該第一基材與該液晶性材料之間；以及一第二電極，其配置在該第二基材與該液晶性材料 之間。
  12. 如請求項11之裝置，其中該電活性元件進一步包含一在該第一與第二電極之間的絕緣層。
  13. 如請求項11之裝置，其中該電活性元件進一步包括一配向層，該配向層係配置在該第一及第二電極中之至少一個之上。
  14. 如請求項1之裝置，其中該裝置為一副眼鏡。
  15. 如請求項1之裝置，其中該繞射性表面浮雕結構的平均折射率係從1.5至1.8。
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