TWI629505B - 包含光電元件之眼用裝置 - Google Patents

Abstract

本發明敘述具有媒介插件的眼用裝置，在其之上或之內具有光子元件。在一些實施例中，可成形各種類的被動式眼用裝置。亦可成形用於以光子式投射系統為基準之活化後眼用裝置的方法及裝置。

Description

包含光電元件之眼用裝置

本發明敘述在其之上或之內具有光子發射器的眼用裝置。

傳統上，如隱形眼鏡、人工水晶體或淚管塞等眼用裝置包括具有矯正、美容或治療特性之生物可相容裝置。例如，隱形眼鏡可提供視力矯正功能、加強裝飾與治療效果之一或多者。每種功能係由一種鏡片的物理特性所提供。結合折射特性之鏡片設計可提供視力矯正功能。將色素結合至鏡片可提供加強裝飾效果。將活性劑結合至鏡片中可提供治療效果。此等物理特性不需使鏡片進入賦能狀態便可達成。淚管塞傳統上為被動裝置。

近來已敘述以賦能及非賦能眼用插件為基準的新式眼用裝置。這些裝置可使用賦能功能來供電給主動式光學組件。

近來，已證明奈米級光子元件可用於從該元件之陣列投射光子。在光子投射的近場及遠場兩種透視之中，可獲得影像。

其可用於將眼用裝置定義為由奈米級光子元件或這類元件之陣列結合至該眼用裝置之中所產生者。

因此，本發明包括具有光子發射器的封裝媒介插件，其可包括在賦能的眼用裝置之中，且在一些實施例中，具體而言，其可包括在隱形眼鏡之中。光子發射器可提供光圖案或來自光圖案 的動態影像，其可用於通過眼用裝置將資訊或資料以光圖案的形式傳送至使用者的視網膜。在一些實施例中，所提供者為具有包括光子發射器之陣列的投射系統之賦能眼用裝置，其中影像係藉由對應的光調變元件之陣列進行濾波，並通過光電鏡片系統投射。

本發明因此包括含有光子發射器之眼用裝置的揭示 內容。眼用裝置可另外包括提供光給光子發射器的光源。新式眼用裝置可另外包括電子組件，其控制能量，並以電位的形式將能量傳遞至光源。電子組件可自賦能元件接收其能量。在一些實施例中，這些組件可全部組裝在眼用裝置之中，其可具有與眼用裝置所佔據之介於使用者的眼球表面及眼睛之個別眼皮間的位置一致的尺寸及形狀。

在一些實施例中，這一類裝置的光子發射器可以半導 體材料構成，該半導體材料可包括矽或可由矽製成。光子發射器的設計可具有可用於其功能的眾多態樣。例如，在其結構中結合電阻性加熱元件可容許光子發射器元件影響通過光子發射器元件之光的相位特性。其他設計元件，例如，部分的光子發射器相對於提供光子給系統之光導管的長度及分隔，可為重要的。

提供光給光子發射器以及給由這些光子發射器之組 合構成之系統的光源可具有不同類型。對光源而言，一些實施例可由發光二極體構成。其他實施例可包括作為至少部分光源的固態雷射元件。在一些實施例中，光源可由多重光源的組合構成。該組合可為具有LED及雷射源或者具有各類型之個別的來源，其中個別的來源可具有不同的波長特性。例如，二極體型或雷射型之任一個的固態發光元件可為至少下列之顏色選擇的其中一個：紅、橙、黃、綠或藍，僅提及一些實例。在一些實施例中，光源可在一處理流程中形成在與光子發射器相同的基材之中或之上，其可在一個流程中處理光源、電子組件及光學組件。在其他實施例中，可將分開的光源組件附接至包括光子發射器的系統。

眼用裝置可包括在光離開眼用裝置之前，作用於光子 發射器所發射的光之強度的元件以及元件系統。在一些實施例中， 各光子發射器可包括像素元件，且各像素元件亦可具有光調變元件。可將這些光調變元件的組合視為光調變系統。當光調變元件的每一個與光子發射器或光子發射器的重複組合成對時，可將系統視為像素式光調變系統。

光調變元件可藉由將濾光材料插入從光子發射器產 生的光路徑之中來起作用。在一些實施例中，此功能可使用以介電濕潤(EWOD)為基準的現象來執行，其中裝置內的表面區域可構成為具有新生的表面自由能。EWOD裝置之後亦可具有不可融液體或流體的組合，其與具有已定義之新生表面自由能的表面區域以不同的方式相互作用。跨表面區域受控地施用電位可用於改變其表面自由能或其有效的表面自由能，且因此以不同的方式與不可融流體的組合相互作用。若流體的至少一個吸收或散射自光子發射器發出的光而另一個沒有，則藉由改變流體是否存在於光路徑之中，可獲得光強度的控制或調變，且此可稱為光調變。

可藉由在單一實體之中將投射系統與賦能元件、控制 電路系統、連賦能路系統及資料處理電路系統結合在一起來成形眼用裝置。投射系統可由包括至少光子發射器元件、光源、光調變元件及鏡片元件的子系統構成。投射系統亦可由包括光子發射器元件及相關的像素式光調變元件之組合的子系統構成。

結合投射系統的眼用裝置可以各種形式顯示資料或 資訊。顯示可投射文字式資訊。類似地，顯示可投射影像。影像可具有數位影像的形式，其係由所投射之影像資料的多重像素構成。 影像可顯示為單色顯示，或者替代地，具有各種程度的顏色。藉由改變時間標度上的顯示，投射系統可以各種格式的視頻形式顯示資料。

包括光子發射器系統之眼用裝置的例示性顯示可結合鏡片作為部分的眼用裝置。這些鏡片可作用於由光子發射器系統成形的影像，並將該影像以各種方式聚焦至使用者的視網膜之上。由光子發射器之陣列所創造的遠場影像或由光子發射器之陣列所創造的近場影像可藉由鏡片系統來聚焦。在一些實施例中，鏡片系統 可包括多重鏡片子系統在一些實施例中，鏡片子系統可具有具有固定聚焦特性或固定焦距的元件。在其他實施例中，鏡片子系統可包括至少一第一變焦鏡片。這一類變焦鏡片之一實例可包括基於彎月形之鏡片，其亦可利用EWOD效應來使之起作用。複雜的變焦鏡片亦可藉由多重電極區域成形，該區域對於從焦距透視以及從平移透視這兩者移動鏡片的焦點特性是有用的，這兩者可在投射影像處有效地變化。在一些案例中，影像可藉由系統來投射通過使用者的眼睛並投射在使用者的視網膜之上。當投射在使用者的視網膜之上時，由成像光子元件的延伸區所形成之影像的尺寸大小可小於一平方厘米。在其他實施例中，尺寸大小可小於或接近等於一平方公釐。

100‧‧‧媒介插件

105‧‧‧電子組件

110‧‧‧賦能元件

115‧‧‧基材

120‧‧‧光學區

125‧‧‧導電軌跡

130‧‧‧導電軌跡

150‧‧‧眼用裝置

155‧‧‧緣周

200‧‧‧眼用裝置

210‧‧‧橫剖線

220‧‧‧眼用裝置

221‧‧‧印刷圖案項目

230‧‧‧眼用裝置橫剖面

231‧‧‧印刷圖案項目

250‧‧‧穩定區特徵項目

260‧‧‧穩定區特徵項目

300‧‧‧多片式插件的變異

310‧‧‧橫剖線

320‧‧‧眼用裝置

321‧‧‧印刷圖案項目

330‧‧‧眼用裝置橫剖面

331‧‧‧印刷於插件上的圖案特徵

335‧‧‧液態之基於彎月形之系統

336‧‧‧含有元件的眼用裝置光學區外側部分

350‧‧‧眼用裝置中的對準特徵或穩定區

360‧‧‧眼用裝置中的對準特徵或穩定區

400‧‧‧光子發射器

410‧‧‧光子發射器元件

420‧‧‧光導管

430‧‧‧光導引組件

435‧‧‧間隙

440‧‧‧光輻射器

450‧‧‧光子發射器

460‧‧‧接觸

470‧‧‧電阻臂

471‧‧‧電阻臂

480‧‧‧接觸

500‧‧‧光子發射器構成陣列

510‧‧‧光子發射器

520‧‧‧光子發射器像素

530‧‧‧字元線

535‧‧‧位元線

540‧‧‧光源

550‧‧‧插入物

561‧‧‧光源

562‧‧‧光源

563‧‧‧光源

570‧‧‧光導管

571‧‧‧光導管

572‧‧‧光導管

600‧‧‧光子陣列投射遠場相位控制像素影像的實施例

610‧‧‧眼用插件

620‧‧‧投射系統

630‧‧‧電氣匯流排

650‧‧‧光子發射器

700‧‧‧

710‧‧‧像素元件

711‧‧‧隔離結構

713‧‧‧表面

714‧‧‧電極

715‧‧‧電極

716‧‧‧隔離結構

717‧‧‧油質液體或者染色流體

718‧‧‧含水流體

720‧‧‧像素元件

727‧‧‧

800‧‧‧描述EWOD像素式光強度調變單元之一替代實施例

810‧‧‧像素元件

811‧‧‧定義像素的結構圍阻體

812‧‧‧介電材料之一選擇性層

813‧‧‧具有已定義之表面自由能的表面

814‧‧‧電極

815‧‧‧電極

816‧‧‧定義像素的結構圍阻體

817‧‧‧具有吸收特性的流體

818‧‧‧其他可不明顯地與通過單元的光相互作用的流體

820‧‧‧像素元件

827‧‧‧

900‧‧‧光子式成像系統之一實施例

910‧‧‧眼用裝置

911‧‧‧裙件

915‧‧‧橫剖線

921‧‧‧虹膜圖案項目

930‧‧‧橫剖面

931‧‧‧印刷圖案

936‧‧‧插件裝置

940‧‧‧光子投射組件

941‧‧‧電力互連匯流排

950‧‧‧穩定元件或者鏡片系統

960‧‧‧穩定元件

圖1說明用於賦能眼用裝置的媒介插件之一例示性實施例以及賦能眼用裝置之一例示性實施例。

圖2說明一例示性隱形眼鏡，其具有包括結合的環型多片式插件之各種特徵，並可用於實現本文所屬技術的態樣。

圖3說明圖2所展示者之一例示性替代實施例，其中插件在光學區中包括材料。

圖4說明例示性光子發射器結構，其與別處之最新型技術中所述的結構一致，並可用於實現本文所屬技術的態樣。

圖5說明光子發射器之一陣列結構，其具有光源以及將光源耦合至陣列的手段。

圖6說明一例示性裝置，其在一例示性眼用裝置之一部分的光學區內包括一光子發射器的陣列。

圖7說明一例示性光調變元件結構，其可用於實現本文所屬技術的態樣。

圖8說明一替代例示性光調變元件結構，其可用於實現本文所屬技術的態樣。

圖9說明一用於投射系統之例示性賦能眼用裝置，其包括光子 陣列、光相位或強度調變陣列以及鏡片系統，並可用於實現本文所屬技術的態樣。

本發明係關於具有光子發射器的眼用裝置，其可在眼睛的環境中投射光圖案。在下列段落中將給出本發明實施例之詳細說明。較佳實施例與另一實施例之說明僅為實例，且精於此項技藝之人士當可輕易思及各種變化、修改及變更。因此該例示性實施例並未限制基本發明之原理。

名詞解釋

在有關本發明之說明與申請專利範圍中，各式用語將應用如下定義：介電濕潤或EWOD：如本文中所使用，係指裝置的一類或裝置部分的一類，在其中存在不可融流體或液體的組合、具有已定義之表面自由能的表面區域以及電位場。一般地，電位場將改變表面區域的表面自由能，其可改變不可融流體與表面區域的相互作用。

賦能：如本文中所使用，係指能夠供應電流至或能夠具有電能儲存於其中之狀態。

能量：如本文中所使用，係指物理系統作功之能力。許多上述術語於本發明內之使用係關於可以作電功之能力。

能源：如本文中所使用，係指能夠供應能量或將邏輯或電氣裝置置於賦能狀態之一裝置或層。

能量擷取器：如本文中所使用，係指能夠從環境提取能量並將之轉換為電能之裝置。

功能化：如本文中所使用，係指使一層或裝置能夠執行一功能，包括例如賦能、啟動或控制。

滲漏：如本文中所使用，係指不想要的能量損失。

鏡片或眼用裝置：在本文中，係意指裝置於眼球上或眼球內的任何器件。這些裝置可提供光學校正、可為裝飾性或者可提供與眼睛不相關的功能性。例如，鏡片一詞可指隱形眼鏡、人工水晶體、覆蓋鏡片、眼用插件、光學插件或其他類似裝置，透過上述裝置來矯正或修正視力，或者在不妨礙視力的情況下，透過上述裝置使眼睛生理在裝飾方面有所增進(例如，虹膜顏色)。或者，鏡片可提供非光學的功能，例如，監控葡萄糖或投藥。在一些實施例中，本發明較佳的鏡片係由聚矽氧彈性體或水凝膠所製成的軟性隱形眼鏡，其包括例如聚矽氧水凝膠及氟水凝膠。

鏡片成形混合物或反應性混合物或反應性單體混合物(RMM)：如本文中所使用，係指可予以固化並且交聯或予以交聯以成形眼用鏡片的單體或預聚合物材料。各種實施例可包括鏡片成形混合物，其具有一或多個添加劑(例如，紫外線阻斷劑、染劑、光起始劑或催化劑)以及可為例如隱形眼鏡或人工水晶體之眼用鏡片期望的其他添加劑。

鏡片成形表面：如本文中所使用，係指用於模塑化鏡片的表面。在一些實施例中，任何此類表面可具有光學品質表面光度，此表示其平滑與成形程度足以使藉由與模面接觸之鏡片成形材料聚合作用方式製造的鏡面在光學特性上可被接受。再者，在一些實施例中，鏡片成形表面可具有必須賦予鏡片表面期望的光學特性之幾何，其中包括但不限於球面、非球面及柱面度數(cylinder power)、波前像差校正(wave front aberration correction)、角膜形貌校正(corneal topography correction)，以及相似之物及其任何組合。

如本文所述，光調變元件係指調變從一側傳送至另一側之光之強度的裝置或裝置的一部分。在本文的實施例中，理想的光調變元件將是在一狀態中傳送所有光，且在另一狀態中完全不傳送光者。具有實用性的元件實質上可達成理想的態樣。

鋰離子電池：如本文中所使用，係指電化學電池，其中鋰離子穿越過電池以產生電能。此電化電池一般稱為電池，可在其標準型態中重新通上電流或充電。

媒介插件：如本文中所使用，係指封裝插件，在賦能的眼用裝置中將該插件包括在內。可在媒介插件中結合賦能元件及電路系統。媒介插件定義賦能之眼用裝置的主要用途。例如，在賦能的眼用裝置允許使用者調整光功率的實施例中，媒介插件可包括控制光學區中之液體彎月形部分的賦能元件。替代地，媒介插件為環形，使光學區為材料之空隙。在此類實施例中，鏡片的賦能功能可不是光學特質，而是例如為監控葡萄糖或供給藥物。

模具：如本文中所使用，其指可被用來使未固化配方形成鏡片的剛性或半剛性物體。某些較佳模具包括成形前曲面模具零件與後曲面模具零件的兩個模型零件。

操作模式：如本文中所使用，係指高電流汲取狀態，其中遍及電路之上的電流允許裝置執行其主要賦能功能。

光學區：如本文中所使用，係指眼用鏡片之區域，該眼用鏡片之配戴者係透過該區域看東西。

光子發射器：如本文中所使用，係指可接收入射光，並將該光傳送至自由空間之中的裝置或裝置部分。光一般可沿著與入射至發射器之上不同的方向繼續前進。發射器一般可包括天線結構，以傳送光。

像素式光調變系統：如本文中所使用，係指個別起作用之光調變元件的組合，其中可將光調變系統之各個別起作用的部分視為一像素或圖素。

功率：如本文中所使用，係指每單位時間之作功或傳遞之能量。

可再充電的或可再賦能的：如本文中所使用，係指恢復至具更高容量以作工之狀態的能力。許多上述術語於本發明內之使用可能與恢復之能力有關，該恢復之能力係以使電流在一特定重建之期間內以特定速率流動之能力來恢復。

再賦能或再充電：如本文中所使用，係指回復至具有更高容量以作工的狀態。許多上述術語於本發明內之使用可能與設 備之恢復有關，該設備之恢復係讓設備恢復至具有使電流在一特定重建之期間內以特定速率流動之能力。

參考：如本文中所使用，係指適於用在其他電路中之產生理想、固定且穩定的電壓或電流輸出的電路。參考可衍生自能帶間隙，可針對溫度、供電及過程變異進行補償，並可為特殊的特定應用積體電路(ASIC)具體地量身打造。

自模具釋放：如本文中所使用，係指鏡片係完全自模具分離或僅不牢固地附接著，以致鏡片可利用溫和搖動予以移除或利用拭子予以推出。

重設功能：如本文中所使用，係指自觸發演算機制，以將電路設定為特定的預定狀態，包括例如，邏輯狀態或賦能狀態。重設功能可包括例如賦能重設電路，其可與開關機構協作，以確保晶片在初始連接至電源以及在從儲存模式喚醒這兩者之上的正確啟動。

睡眠模式或備用模式：如本文中所使用，係指在不需要操作模式時，於關閉開關機構容許省電之後，賦能裝置的低電流汲取狀態。

堆疊：如本文中所使用，係指至少兩個組件層彼此相鄰置放，使得該些層之一者之一表面至少一部分接觸一第二層之一第一表面。在一些實施例中，一薄膜(無論用於黏附或其他功能)可存在於兩層之間，透過該薄膜使該等兩層彼此接觸。

堆疊型整合式組件裝置或SIC裝置：如本文中所使用，係指封裝技術的產品，其可由將每一層的至少一部分彼此堆疊而將基材的薄層組裝到運作性整合式裝置內，所述的基材薄層可含有電氣及電機裝置。這多個層件可包含各式類型、材料、形狀、以及尺寸的組件裝置。此外，此等層件可由各種器件生產技術製成，用以符合並且呈現各式形態。

儲存模式：如本文中所使用，係指包括電子組件之系統的狀態，其中電源持續供應，或電源必須供應最小之經設計的負載電流。此術語不可與備用模式互換。

基材插件：如本文中所使用，係指能夠支撐眼用鏡片中能源之可成形或剛性基材。在一些實施例中，基材插件亦支撐一或多個組件。

開關機構：如本文中所使用，係指與電路整合並提供各種位準之電阻的組件，其可響應獨立於眼用裝置的外側激源。

賦能眼用裝置

繼續至圖1，其描述用於賦能眼用裝置的媒介插件100之一例示性實施例以及對應的賦能眼用裝置150。媒介插件100可包括光學區120，其可或可不具有提供視力矯正的功能。在眼用裝置的賦能功能與視力無關的情況下，媒介插件100的光學區120可為材料的空隙。在一些實施例中，媒介插件100可包括非位於光學區120之中的一部分，其包括與賦能元件110及電子組件105結合的基材115。可存在眾多關於將光子發射器包括在眼用裝置之中的實施例。

在一些實施例中，可將可為例如電池的電源110以及可為例如半導體晶粒的負載105附接至基材115。導電軌跡125及130可與電子組件105及賦能元件110電氣互連。可完全封裝媒介插件100，以保護並內含賦能元件、軌跡及電子組件。在一些實施例中，封裝材料可為半透性的，例如，防止例如水之特定物質進入媒介插件100，並允許例如周圍氣體或賦能元件內之反應副產物的特定物質進入媒介插件100或由媒介插件100滲出。

在一些實施例中，媒介插件100可包括在眼用裝置150之中，其可包括聚合物生物可相容材料。眼用裝置150可包括剛性中心、軟性裙件設計，其中中心剛性光學元件包括媒介插件100。在一些特定實施例中，媒介插件100可與大氣以及個別的前及後表面上的角膜表面直接接觸，或者替代地，媒介插件100可封裝在眼用裝置150之中。眼用鏡片150的緣周155可為軟性裙件材料，包括例如水凝膠材料。

媒介插件100以及眼用裝置150的基礎結構可為含括以光子發射器投射光的眾多實施例提供環境，其可與活性或非活性鏡片裝置，以及在一些實施例中，與光強度調變陣列組合在一起。這些實施例的其中一些可含括與光子投射組件不相關之部分的眼用裝置之純粹的被動式功能。其他實施例可含括具有主動式功能的眼用裝置，其可互補或增補光子投射組件的功能。例如，裝置的非投射部分可提供視力矯正或裝置的活性「遮蔽」，以致降低其對入射光的透明度。

繼續至圖2，其可以橫剖面描述一例示性多片式插件的圖示，即項目200。此類型的插件為環型插件，其具有環繞無材料之中心光學區的材料環。在圖2中，眼用裝置220可具有橫剖面表示圖230，其表示通過由線210所示之位置的橫剖面。在一例示性實施例中，眼用裝置位於光學區外側的插件區域可包括賦能元件及控制電子設備，以支援各種種類的主動元件。這些主動元件一般可包括感測器及各種類型的連通元件。或者，在本文之本發明所屬技術的一些實施例中，可提供用於投射元件之控制及賦能功能，投射元件係以光子投射元件為基準。同樣地，在裝置的光學區外側，可存在置放於插件之上的印刷圖案，如項目221以及橫剖面之項目231所示。

在一些實施例中，在眼睛的環境內可存在針對眼用鏡片之定向的需求。項目250及260可表示穩定區特徵，其可協助在使用者的眼球之上定向成形的眼用鏡片。此外，在一些實施例中，在多片式環型插件上使用定向特徵可容許其相對於模塑化穩定特徵的定向，此對不具有動態聚焦及對中心控制的投射元件以及鏡片系統的置放而言可為特別重要的。

繼續至圖3，其可以橫剖面描述圖2所示之例示性多片式插件的變異，即項目300。在圖3中，眼用裝置320可具有橫剖面表示圖330，其表示通過由線310所示之位置的橫剖面。在一例示性實施例中，眼用裝置320的光學區可包括一部分，在其中可發現例如液態之基於彎月形之鏡片系統335之活性聚焦調整鏡片系 統。同樣地，在裝置的光學區外側，在336處可存在含有賦能元件及控制與啟動組件的插件部分。為了類似於圖2之實施例的動機，可如項目350及360所示般地在眼用裝置中結合對準特徵或穩定區，並可存在作為特徵331之印刷於插件上的圖案。

光子投射元件

繼續至圖4，其顯示光子發射器，即項目400。可存在眾多定義與光子應用併用之發射器(亦可將之視為輻射器)元件的方式。在400中，項目410展示簡單的光子發射器元件，其係與最新型技術中所述的一些定義一致。用於系統的光子來源可為光導管420，其平行輻射器元件的耦合部分430延伸。行進通過光導管420的光子可藉由可稱為消散波耦合的過程來耦合至耦合部分430；消散波耦合係在光導管之緣周的附近區域中以指數方式衰減的現象。耦合將允許光子從光導管移動至輻射器元件。耦合度且因此是進入輻射器元件的光子數量(其係一種強度類型)可藉由若干現象來進行調變，例如，所用的材料、周圍條件，但更重要的是系統的結構設計。項目430之平行部分的長度以及此區域與光導管間的間隙435可支配耦合的效率，並可用於調整一批光子發射器中之一光子發射器的標稱相對強度。在項目410中，光將繼續前進通過元件的光導引組件430，直到抵達形狀為繞射光柵的輻射器部分為止。可利用眾多效應來增加光通過光子發射器的效率，例如，發射表面的構成角度以及其形狀與間隙的大小。理想地，盡可能多的光將在440處沿著一方向(例如，「離開頁面」)發射。

在450，可發現更為精密的光子發射器。可在發射器單元中結合加熱機構。其可由光子發射器內建的電阻加熱器構成。在以例如矽之半導體材料成形發射器的實施例中，電阻器可成形於相同的層中，在其中可摻雜來改變其電阻率特性。藉由從接觸460使電流流動，通過電阻臂470，並通過一部分的發射器主體430，再往回通過另一部分的電阻臂471，並通過接觸480，光子發射器可具有以區別方式加熱的一部分光路徑。光導管中的熱效應，例如，項 目430的，可改變行進通過光導管的光之相位特性。因此，以來源光導管420中的強度為基準，項目450的光子發射器可具有從其自身發射之一特定強度的光，並可具有以發射器裝置之耦合區域的近接處與該耦合區域的大小為基準之進入發射器裝置之來源光的耦合效率。除此之外，該光的相位可以通過項目460及480間之加熱器部分的電流的施用為基準進行可控制的改變。以這一類方式控制發射光的相對相位可導致編碼在相位特性中之資訊的有效傳送，相位特性可在構成為具有這類光子發射器之陣列的遠場影像中觀察到，其中個別像素的相位可藉由施加於部分的發射器裝置上的熱態來予以控制。可存在眾多可構成這一類光子發射器的材料，且可存在眾多使不同材料引入相位效應的手段，包括作為非限制實例的熱控制及機械應力控制。

繼續至圖5，其描述由光子發射器構成之一例示性陣列，即項目500。在一些實施例中，光子發射器像素520可以類似於410或450之元件的方式定義。在項目500中，各單元係描述為具有項目450中的類型。從光源540供應光，在一些實施例中，光源540可由一或多個雷射元件構成，雷射元件發射光至一或多個用於光子發射器陣列的供應光導管之中。流過像素520之加熱部分的電流可藉由光子發射器內建的導電金屬線引入，導電金屬線係以類似於積體電路中之金屬線的方式內建於光子發射器之中。一組字元線530可具有對應的位元線535，以允許以有效率的方式定址個別的單元。在一些實施例中，可在可用於構成用於陣列本身之控制電子設備的矽基材中內建光子陣列。例如520之例示性像素元件可具有約9微米乘9微米的大小或更小。因此，64×64發射器的陣列可具有尺寸大略為0.5mm乘0.5mm的規模。像素的實際大小可在矩陣中予以改變，並可針對不同的目標發射波長而有所不同。

在項目500的插入物550中，可顯示光源與一或多個供應光導管540的特寫版本。可將來自來源561的光導引至光導管之中。沿著光導管的大小，可發現為另外光導管形式之另外的分配元件。項目570、571及572可展示光導管，其係耦合至主供應光導 管之中，並大略為垂直地延伸，以將光分配給多列光子發射器。可針對每一元件最佳化沿著列之導管及個別的像素元件的設計態樣，以便可獲得沿著列以及位於陣列中之特殊的強度圖案。在一較佳實例中，可將陣列設計為致使來自各像素之所得的發射強度對所有元件而言接近相同。

在一些實施例中，不同波長的多重光源可用於在單一來源光導管540之上授予光，或者在一些實施例中；光源540可由多重導管構成。在該實例中，可存在三個不同的光源561、562及563。其中，在一非限制實例中，來源561可包括紅光源，來源562可包括綠光源，且563可包括藍光源。可存在與本發明所屬技術一致之眾多類型的光源，包括作為非限制實例之固態雷射或固態發光二極體或者濾光白熾燈。在陣列中之像素的相對相位對編碼資訊而言可為重要的實施例中，光源的特徵可在於光輸出期望的同調性。其他實施例可以非同調性光源使之起作用。

若在供應來源中提供多重波長，則可控制如項目570所示的光導管之多列的相互作用，以便一個光源有利於一特殊列。此可藉由在用於列570的光導管於其中耦合至供應光導管的區域中使用過濾材料來控制。或者，若存在多重供應光導管，則可藉由吸收材料來阻隔用於特殊光源不需要之波長的導管。可存在眾多可用於阻隔光耦合的材料，包括金屬材料或在半導體材料中使用重摻雜位準。

在一替代實施例中，多重光源可具有任務循環。為了輪流使用來源光導管，可打開或關閉多重光源。在這一類實施例中，可不需要多重來源線路或控制的任一個來使不同光源注入陣列的不同區域。不過，光子發射器像素的設計可以未針對特殊波長最佳化，但針對所有使用的波長最佳化的這一類方式執行。在一些實施例中，可藉由多重發射器來構成像素，其中可針對特殊來源最佳化發射器的其中一個。

在個別像素於設計內包括相位偏移組件之項目510的陣列中，其可用於包括鏡片，其容許陣列的遠場影像聚焦至可包括 使用者視網膜的特殊一點之上。在一單一光源的實施例中，重要的是可將同調光用作來源。所得的遠場影像可包括由個別像素內之相位資訊構成的影像。可在圖6中描述光子陣列投射遠場相位控制像素影像的這一類實施例之一實例，即項目600。如所述之可含有賦能元件及控制電路系統的眼用插件610可通過電氣匯流排630控制電氣信號。在一些實施例中，此匯流排可由導體構成，導體具有盡可能小的可見光吸光度特性。例如，氧化銦錫(ITO)可為一實例。投射系統620可位於光學區的中心處，並可包括如項目650所示的光子發射器陣列以及控制電路系統、光源及透鏡化元件，僅提及少數包括在內的組件。

一替代實施例可含括將光子陣列用作光發射器，其中相位特性並非主要的焦點。繼續至圖7，可發現利用例示性光子發射器但無結合的加熱器之像素元件720之一實例，即項目700。在一些實施例中，結合加熱器仍可為有需要的，但例如，並未將其繪出。若所得陣列的近場影像係聚焦於特殊的位置之上，則光源可為投射系統的一部分，其中各像素具有控制從發射器繼續前進至使用者視網膜之傳送強度的元件。在圖7中，可發現對準各光子發射元件的光強度控制元件之一實例。

介電濕潤現象可用於控制在逐像素基準上傳送的強度。該技術藉由改變接近液體之表面的表面自由能來作用於液體的組合。對EWOD裝置而言，不可融液體的組合可為有效的，在不可融液體的組合中，一液體例如為極性液體(如水溶液)，且另一液體為非極性液體(如油)。這些液體的其中一個可配製為對特殊期望的波長體系中的光為透明的，而另一液體可在那些或全部的可見波長下為不透明的。液體本身可具有這類性質，或液體可與染色劑組合，以產生期望的波長阻隔功效。並且，在相同裝置的不同像素元件之中，可將不同的液體組合與不同的固有波長阻隔能力包括在一起。

在一實例實施例中，油質非水液體可包括染色劑，以在可視為光調變元件之EWOD像素單元的一層中提供有效吸光度。在圖7中，項目710可包括像素元件，其中油質液體的位置橫 跨像素，並吸收可觀數量的光。可存在定義像素單元之邊緣的隔離結構711及716。油質液體可為在例示性像素式EWOD單元中如項目717所繪示者。項目713處之一部分的單元可以一材料塗被，該材料具有表面自由能，以致其可與油質流體相斥。含水流體可表示為項目718。因此，在一標準的非賦能狀態中，流體將較佳地採取染色的油質相位在其中局部橫跨像素之遠離表面713的內部區域，從而是處於繼續前進通過像素之光的光路徑中的位置。電極715及714連同位於表面713之材料的下方或包括表面713之材料的介電質的組合容許跨兩個不可融液體施用電位。藉由跨電極施用電位，可改變表面713的自由能，以將項目717的油質液體吸引過來，如在720處可觀察到的。當如727所示般地將染色流體717汲往電極的側壁區域時，流體可自光學路徑移出，且像素對通過像素的光變得更為透明。此實施例將因而容許對欲傳遞通過之自光子發射器發出的光進行像素式控制。在一些實施例中，此可容許投射系統由光子發射器陣列的組合構成，光子發射器各具有對應的像素元件，其包括用於控制透光率的介電濕潤單元。這些實施例亦可包括光源、用於光源及像素元件兩者的控制電子設備以及鏡片系統，鏡片系統係用於在可包括使用者視網膜的所需位置聚焦近場影像。介電濕潤單元可存在眾多替代物，其可容許控制接近光子發射器之光的透光率。此外，提供介電濕潤式單元的實例可具有眾多替代物，包括例如可包括染料或者阻隔光的固有性質之流體的類型反轉。

繼續至圖8，其描述EWOD像素式光強度調變單元之一替代實施例，即項目800。在此實施例中，表面(流體將沿著此表面受到吸引)之近接處中的電極並非位於垂直結構的側壁之上，而是沿著單元正面的其中一個。由於裝置可在光繼續前進通過此表面的情況下操作，在這類實施例中，使用相對透明的電極是重要的。如先前的討論所提及的，使用ITO作為電極材料可為可接受的解決方案。同樣地，亦可存在允許電極位於EWOD單元正面的緣周之上的變體。然而，在圖8中，項目810可表示光吸收材料在其中阻隔大多數的單元表面的單元。項目817可表示具有吸收特性的流體，此 吸收特性係固有的或由染料之使用而產生的。項目818可表示其他可不明顯地與通過單元的光相互作用的流體。項目813可表示具有已定義之表面自由能的表面，表面自由能可為固有的或可由設計為建立表面特性的處理所產生。項目812可為介電材料之一選擇性層，若將項目813創造為介電質之上的另外薄膜或者為介電質之表面改質的任一個，則項目812可存在。項目814可為可用於定義介電質表面之區域的電極，當跨EWOD單元施用電位時，其便會受到影響。項目811及816可為結構圍阻體，其係用於定義像素。當跨單元於點814及815處施用電位時，單元的狀態可如項目820中所描述的。藉由致使光吸收流體在電極814上方的表面區域中受斥，流體移動至像素元件的邊緣，如單元圖示上的827所示。因此，流體自光路徑移出，且像素對通過像素的光變得更為透明。

具有光子發射器的賦能眼用裝置

繼續至圖9，其顯示結合許多已討論之光子式成像系統的態樣之一實施例，即項目900。項目910可為能夠配戴於使用者的眼球表面之上的眼用裝置。其可由水凝膠質的裙件911構成，在一些實施例中，其完全環繞插件裝置，或者在其他實施例中，其部分環繞或支撐插件裝置。在圖示中，裙件911環繞基本上為環型的插件裝置936。密封在插件裝置936內的可為賦能元件、用於控制、啟動、連通、處理及類似物的電子電路系統。賦能元件可為單次使用的電池元件或者可充電的元件以及致能裝置之再充電的電力控制系統。組件可位於插件裝置之中作為分離的組件或者作為具有多重活性層的堆疊型整合式裝置。

眼用裝置可具有結構及美容用態樣，包括穩定元件950及960，其可用於定義裝置在使用者眼球上的定向，並用於適當地使裝置對中心。基本上為環型的裝置可具有印刷於其一或多個表面上的圖案，如虹膜圖案項目921以及沿著線915取得之橫剖面930中的項目931所繪示的。

插件裝置在光學區的小區域之中可具有光子式成像系統，如項目940所示。如先前所提及，在一些實施例中，64×64像素成像系統可以大小大略為0.5mm×0.5mm的尺寸構成。在橫剖面中，可觀察到項目940可為光子投射組件，其可包括光子發射器元件；EWOD式像素透光率控制裝置、一光源或多重光源以及控制這些組件的電子設備。光子式成像系統可附接至鏡片系統950，並可藉由資料及電力互連匯流排941來連接至環型插件組件。

在一些實施例中，鏡片系統可由靜態鏡片組件構成，其將成像系統的近場影像聚焦至與眼用裝置之主體相關的空間中之固定位置。在其他實施例中，鏡片系統亦可包括主動式組件。例如，具有多重電極區域的基於彎月形之鏡片裝置可用於平移投射影像的中心以及調整裝置的焦度，以調整焦點及有效地調整投射影像的尺寸。鏡片裝置可具有屬於自己的控制電子設備，或者替代地，其可藉由光子式成像組件或環型插件裝置的任一個或兩個來控制及供電。

在一些實施例中，顯示可為以64×64為基準的投射系統，但更多或更少的像素係輕易地屬於本發明所屬之技術範圍內，其可藉由像素元件以及眼用裝置本身的尺寸來予以限制。顯示可用於顯示點矩陣文本資料、影像資料或視頻資料。在一些實施例中，藉由使投射系統跨使用者眼睛成光柵同時顯示資料，鏡片系統可用於擴大顯示的有效像素尺寸。顯示可為單色性質，或者替代地，可具有以多重光源為基準的顏色範圍。欲顯示的資料可從外側來源連通至眼用鏡片，或者資料可源自眼用裝置本身、源自感測器或例如記憶體組件。在一些案例中，資料可以連通源自外部來源以及源自眼用裝置本身。

Claims (21)

1. 一種眼用裝置，其包括：至少一第一光源，其發射光；至少一第一光子發射器，其發射至少一些來自該第一光源的光；一電子組件，其施加電位於該光源；以及一賦能元件，其賦能至少該電子組件，其中該賦能元件具有一尺寸和形狀，使得在使用時可佔據一使用者的眼球表面和眼皮之間的一位置。
2. 如申請專利範圍第1項之眼用裝置，其中：該第一光子發射器包括一半導體材料。
3. 如申請專利範圍第2項之眼用裝置，其中；該半導體材料包括矽。
4. 如申請專利範圍第3項之眼用裝置，其中：該第一光子發射器另外包括一電阻式加熱元件。
5. 如申請專利範圍第1項之眼用裝置，其中：該第一光源包括一發光二極體。
6. 如申請專利範圍第1項之眼用裝置，其中：該第一光源包括一雷射。
7. 如申請專利範圍第1項之眼用裝置，另外包括：一以像素為基礎的光調變系統。
8. 如申請專利範圍第7項之眼用裝置，其中：該以像素為基礎的光調變系統包括一表面區域，其中該表面區域可具有藉由施加橫跨該表面區域之一電場而加以改變的一表面自由能。
9. 一種眼用裝置，其包括：一眼用裝置中的投射系統，其中該投射系統包括：一光子發射器、一光源、一光調變元件以及一透鏡元件；至少一第一賦能元件，係位於該眼用裝置中；一從該眼用裝置中控制用以與位於該眼用裝置外部的一信號源無線通訊的一通信協定的電子電路；一將資料處理成與該投射系統通訊之格式的電子電路；其中該光子發射器發射至少一些來自該光源的光。
10. 如申請專利範圍第9項之眼用裝置，其中：該眼用裝置的使用部分臨近於一使用者的眼球表面。
11. 如申請專利範圍第10項之眼用裝置，其中：該投射系統以文字的形式投射資料。
12. 如申請專利範圍第10項之眼用裝置，其中：該投射系統以影像的形式投射資料。
13. 如申請專利範圍第10項之眼用裝置，其中：該投射系統以視頻的形式投射資料。
14. 如申請專利範圍第10項之眼用裝置，其中：該透鏡元件包括一固定焦距的透鏡。
15. 如申請專利範圍第10項之眼用裝置，其中：該透鏡元件包括一可變焦距的透鏡。
16. 如申請專利範圍第15項之眼用裝置，其中：該可變焦距的透鏡包括一基於彎月形的透鏡。
17. 如申請專利範圍第10項之眼用裝置，其中該資料是投射在一使用者的網膜上。
18. 如申請專利範圍第10項之眼用裝置，其中該投射影像的尺寸在其所欲的影像平面上之大小係小於一平方厘米。
19. 如申請專利範圍第10項之眼用裝置，其中：該光源包括多於一個的固態發光元件。
20. 如申請專利範圍第19項之眼用裝置，其中：一第一固態發光元件具有中心發射波長係為紅色；一第二固態發光元件具有中心發射波長係為綠色；以及一第三固態發光元件具有中心發射波長係為藍色。
21. 一種眼用裝置，其包括：一投射系統，其中該投射系統包括：一電阻式加熱部分之光子發射器、一光源、以及一透鏡元件；至少一第一賦能元件，係位於一眼用裝置中；一從該眼用裝置中控制用以與位於該眼用裝置外部的一信號源無線通訊的一通信協定的電子電路；以及一將資料處理成與該投射系統通訊之格式的電子電路，其中該資料由該投射系統編碼成被發射的光中的相位特性。