KR20030069204A - 통합된 요소를 지닌 전기-옵틱 렌즈 - Google Patents

통합된 요소를 지닌 전기-옵틱 렌즈 Download PDF

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KR20030069204A
KR20030069204A KR10-2003-7009079A KR20037009079A KR20030069204A KR 20030069204 A KR20030069204 A KR 20030069204A KR 20037009079 A KR20037009079 A KR 20037009079A KR 20030069204 A KR20030069204 A KR 20030069204A
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이-비젼 엘엘씨
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Abstract

본 발명에 따른 시스템은 첫 번째 외부 표면(292), 두 번째 외부 표면 및 외부 시야계(291), 전기-활성 굴절 매트릭스(299) 를 지닌 첫 번째 옵티칼 렌즈(2900); 및 전기-활성 매트릭스에 연결된 전도체를 포함한다. 본 발명에 따른 선택적 시스템은 렌즈 지지대 및 안경다리 구역을 지닌 프레임; 전기-활성 굴절 매트릭스를 포함한, 렌즈 지지대에 연결된 옵티칼 렌즈; 전기-활성 굴절 매트릭스에 연결된 제어기; 및 제어기에 연결돈 거리 측정기를 포함한다.

Description

통합된 요소를 지닌 전기-옵틱 렌즈{Electro-optic lens with integrated components}
1998년도에 미국에서만 약 9,200백만 번의 시력 측정이 시행되었다. 이러한 측정의 대부분은 내부 및 외부의 눈 병리학을 위한 전체적인 체크, 근육 평형 및 바이노큘라리티(binocularity)의 분석, 각막 및 많은 경우 동공의 측정을 포함하고, 마지막으로 객관적이고도 주관적인 굴절 측정을 포함하였다.
굴절 측정은 눈의 굴절 오류의 크기 및 타입을 이해하고/진단하는데 수행된다. 일반적으로 진단되고 측정될 수 있는 굴절 오류의 타입은 근시, 원시, 난시 및 노안이다. 현재 굴절측정기(포롭터)는 20/20 거리(distance) 및 그 가까이로 또한 일부의 경우는 20/15 거리 시력으로 시력을 교정하도록 시도된다; 그러나 이는 예외가 있다.
눈의 망막이 시력을 처리하고 정의할 수 있는 이론적 한계는 약 20/10이라는 것을 주의하여야 한다. 이는 현재의 굴절측정기(포롭터) 및 통상적인 안경 렌즈의 두 가지 모두의 방법에 의해 일반적으로 수득되는 시력 수준보다 훨씬 더 좋은 것이다. 이러한 통상적인 고안으로부터 빠진 것은 수차(aberration), 불규칙한 난시 또는 렌즈 층 불규칙성과 같은 비-통상적인 굴절 오류를 검출하고, 정량화하고, 교정할 수 있는 능력이다. 이러한 수차, 불규칙한 난시 및/또는 렌즈 층 불규칙성은 시각 시스템의 결과이거나 또는 통상적인 안경에 의해 유발된 수차의 결과이거나 또는 이 둘의 조합의 결과일 수 있다.
따라서 20/10에 가까운 또는 가능하게는 그보다 더 좋은 시력을 검출하고, 정량화하고, 교정하기 위한 수단을 지니는 것은 매우 유익하다. 더욱이 매우 효과적이고 사용자에게 친숙한 방법으로 이를 수행하는 것이 유익하다.
발명의 요약
본 발명에 따른 시스템은 첫 번째 외부표면, 두 번째 외부표면 및 외부 시야계(perimeter)를 지닌 첫 번째 옵틱 렌즈; 전기-활성 굴절 매트릭스(matrix) 및 전기-활성 매트릭스로 연결된 전도체를 포함한다.
본 발명의 또 다른 시스템은 렌지 지지대와 안경다리 구역을 지닌 프레임; 전기-활성 굴절 매트릭스를 지닌 렌즈 지지대와 연결된 옵틱 렌즈; 전기-활성 굴절 매트릭스와 연결된 제어기; 및 제어기와 연결된 거리 측정기를 포함한다.
또한 본 발명은 전기-활성 굴절 매트릭스를 첫 번째 옵틱 렌즈의 공동(cavity) 내로 위치시키고; 전기-활성 굴절 매트릭스의 적어도 일부분을 두 번째 옵틱 렌즈로 감싸는 것으로 구성된 옵틱 렌즈 시스템을 조립하는 방법을 포함한다.
본 출원은 2001년 1월 17일 제출된 미국 임시 출원 제60/261,805호, 2001년 10월 5일 제출된 제60/326,991호 및 2001년 11월 15일 제출된 제60/331,419호의 이익을 청구한다. 또한 본 출원은 2000년 6월 23일 제출된 미국 특허 출원 제09/602,013호; 2000년 6월 23일 제출된 제09/602,012호; 2000년 6월 23일 제출된 제09/602,014호; 및 2000년 6월 23일 제출된 제09/603,736호의 부분계속출원이다. 앞선 모든 출원은 참고문헌으로 여기 전체에 통합된다.
본 발명은 옵틱 분야에 관한 것이다. 더욱 특별하게는 본 발명은 적어도 일부의 통합된 구성성분을 포함한 전기-활성 렌즈를 이용하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 전기-활성 포롭터(phoropter) 시스템(100)의 실시태양의 개략도이다.
도 2는 전기-활성 포롭터/굴절측정기 시스템(200)의 실시태양의 개략도이다.
도 3은 통상적인 조제 실행 시퀀스(300)의 공정도이다.
도 4는 조제 방법(400)의 실시태양의 공정도이다.
도 5는 전기-활성 안경(500)의 실시태양의 개략도이다.
도 6은 처방 방법(600)의 실시태양의 공정도이다.
도 7은 하이브리드(hybrid) 전기-활성 안경 렌즈(700)의 실시태양의 정면도이다.
도 8은 도 7의 섹션 라인 A-A를 지나는 하이브리드 전기-활성 안경 렌즈(700)의 실시태양의 단면도이다.
도 9는 도 5의 섹션 라인 Z-Z를 지나는 전기-활성 안경 렌즈(900)의 실시태양의 단면도이다.
도 10은 전기-활성 렌즈 시스템(1000)의 실시태양의 개략도이다.
도 11은 도 5의 섹션 라인 Z-Z를 지나는 회절성 전기-활성 안경 렌즈(1100)의 실시태양의 단면도이다.
도 12는 전기-활성 렌즈(1200)의 실시태양의 전면도이다.
도 13은 섹션 라인 Q-Q를 지나는 도 12의 전기-활성 렌즈(1200)의 실시태양의 단면도이다.
도 14는 트랙킹(tracking) 시스템(1400)의 실시태양의 개략도이다.
도 15는 전기-활성 렌즈 시스템(1500)의 실시태양의 개략도이다.
도 16은 전기-활성 렌즈 시스템(1600)의 실시태양의 개략도이다.
도 17은 전기-활성 렌즈(1700)의 실시태양의 개략도이다.
도 18은 전기-활성 렌즈(1800)의 실시태양의 개략도이다.
도 19는 전기-활성 굴절 매트릭스(1900)의 실시태양의 개략도이다.
도 20은 전기-활성 렌즈(2000)의 실시태양의 개략도이다.
도 21은 전기-활성 안경(2100)의 실시태양의 개략도이다.
도 22는 전기-활성 렌즈(2200)의 실시태양의 전면도이다.
도 23은 전기-활성 렌즈(2300)의 실시태양의 전면도이다.
도 24는 전기-활성 렌즈(2400)의 실시태양의 전면도이다.
도 25는 도 5의 섹션 라인 Z-Z를 지나는 전기-활성 렌즈(2500)의 실시태양의 단면도이다.
도 26은 도 5의 섹션 라인 Z-Z를 지나는 전기-활성 렌즈(2600)의 실시태양의 단면도이다.
도 27은 조제 방법(2700)의 실시태양의 공정도이다.
도 28은 전기-활성 렌즈(2800)의 실시태양의 개략도이다.
도 29는 본 발명의 또 다른 실시태양에 따른 옵티칼 렌즈 시스템의 개략도이다.
도 30은 본 발명의 또 다른 실시태양에 따른 옵티칼 렌즈 시스템의 개략도이다.
도 31은 본 발명의 또 다른 실시태양에 따른 옵티칼 렌즈 시스템의 개략도이다.
도 32는 본 발명의 또 다른 실시태양에 따른 옵티칼 렌즈 시스템의 개략도이다.
도 33은 본 발명의 또 다른 실시태양에 따른 옵티칼 렌즈 시스템의 분해 개략도이다.
도 34는 본 발명의 또 다른 실시태양에 따른 옵티칼 렌즈 시스템의 분해 개략도이다.
도 35a 내지 35e는 본 발명의 또 다른 실시태양에 따라 완성된 조립 단계를 나타낸 것이다.
도 36a 내지 36e는 본 발명의 또 다른 실시태양에 따라 완성된 조립 단계를 나타낸 것이다.
도 37a 내지 37e는 본 발명의 또 다른 실시태양에 따라 완성된 조립 단계를 나타낸 것이다.
도 38은 본 발명의 또 다른 실시태양에 따른 통합된 칩 거리 측정기 및 통합된 제어기의 분해 개략도이다.
도 39는 본 발명의 또 다른 실시태양에 따른 통합된 제어기 배터리 및 통합된 제어기의 분해 개략도이다.
도 40은 본 발명의 또 다른 실시태양에 따른 통합된 제어기 측정기의 분해 개략도이다.
도 41은 본 발명의 또 다른 실시태양에 따른 옵티칼 렌즈 시스템의 개략도이다.
도 42는 본 발명의 또 다른 실시태양에 따른 옵티칼 렌즈 시스템의 개략도이다.
도 43은 본 발명의 또 다른 실시태양에 따른 옵티칼 렌즈 시스템의 개략도이다.
본 발명은 시력을 검출하고, 정량화하고, 교정하는 신규한 접근을 이용한다. 본 접근은 전기-활성 렌즈를 이용한 여러 가지의 혁신적인 실시태양을 포함한다. 더욱이 본 발명은 전기-활성 안경을 선택하고, 조제하고, 활성화하고, 프로그램화하는 신규한 접근을 이용한다.
예를 들어 하나의 발명의 실시태양에서 신규한 전기-활성 포롭터/굴절측정기가 이용된다. 이러한 전기-활성 포롭터/굴절측정기는 현재의 포롭터 보다 훨씬 더 적은 수의 렌즈 구성성분을 이용하고, 현재의 포롭터의 전체 크기 및/또는 중량의 프랙션(fraction)이다. 사실상 모범적인 발명의 실시태양은 그 자체의 구조적 디자인을 통해 또는 전도성 전선의 네트워크에 의해 전기-활성 렌즈가 정확히 기능할 수 있는데 필요한 전기 파워를 제공하는 프레임 마운팅(frame mounting) 내에 장착된 단 한 쌍의 전기-활성 렌즈로 구성된다.
본 발명의 특정한 실시태양의 이해를 돕기 위해 다양한 용어의 설명이 제공된다. 일부의 상황에서 이러한 설명은 항상 한정적인 것은 아니나 여기서 제공된 실시예, 기술 및 청구항 내에서 바르게 읽혀져야 한다.
"전기-활성 존(zone)"은 전기-활성 구조, 층 및/또는 구역을 포함하거나 이에 포함될 수 있다. "전기-활성 구역"은 전기-활성 렌즈의 일부 및/또는 전체가될 수 있다. 전기-활성 구역은 또 다른 전기-활성 구역에 인접할 수 있다. 전기-활성 구역은 또 다른 전기-활성 구역에 직접적으로 또는 예를 들어 각각의 전기-활성 구역 사이의 절연체와 함께 간접적으로 부착될 수 있다. 전기-활성층은 또 다른 전기-활성층에 직접적으로 또는 예를 들어 각각의 전기-활성층 사이의 절연체와 함께 간접적으로 부착될 수 있다. "부착"은 접합(bonding), 침전(depositing), 부착(adhering) 및 다른 잘-알려진 부착 방법을 포함할 수 있다. "제어기"는 프로세서, 마이크로프로세서, 통합된 서킷(circuit), IC, 컴퓨터 칩 및/또는 칩을 포함하거나 이에 포함될 수 있다. "굴절측정기"는 제어기를 포함할 수 있다. "자동-굴절측정기"는 등상면(wavefront) 분석기를 포함할 수 있다. "근거리 굴절 오류"는 노안 및 근거리에서 깨끗하게 보도록 교정될 필요가 있는 다른 굴절 오류를 포함할 수 있다. "중거리 굴절 오류"는 노안 정도 및 중거리에서 깨끗하게 보도록 교정될 필요가 있는 다른 굴절 오류를 포함할 수 있다. "원거리 굴절 오류"는 원거리에서 깨끗하게 보도록 교정될 필요가 있는 다른 굴절 오류를 포함할 수 있다. "근거리"는 약 6인치에서 약 24인치까지 일 수 있고, 더욱 바람직하게는 약 14인치에서 약 18인치까지 일 수 있다. "중거리"는 약 24인치에서 약 5피트까지 일 수 있다. "원거리"는 5피트와 무한대사이의 거리일 수 있고, 더욱 바람직하게는 무한대일 수 있다. "통상적인 굴절 오류"는 근시, 원시, 난시 및/또는 노안을 포함할 수 있다. "비-통상적인 굴절 오류"는 불규칙한 난시, 시각 시스템의 수차 및 통상적인 굴절 오류에 포함되지 않는 다른 굴절 오류를 포함할 수 있다. "광학 굴절 오류"는 렌즈 옵틱(optic)과 관련된 수차를 포함할 수 있다.
특정한 실시태양에서 "안경"은 하나의 렌즈를 포함할 수 있다. 다른 실시태양에서 "안경"은 하나 이상의 렌즈를 포함할 수 있다. "다중-초점"렌즈는 이중초점, 삼중초점, 사중초점 및/또는 점진적 추가 렌즈를 포함할 수 있다. "마무리된" 렌즈 블랭크(blank)는 양쪽 측면 상의 광학 표면을 마무리한 렌즈 블랭크를 포함할 수 있다. "반-마무리된" 렌즈 블랭크는 한쪽면만 마무리된 광학 표면을 지니고, 다른 한쪽면은 비-광학적으로 마무리된 렌즈를 지닐 수 있으며 이러한 렌즈는 사용 가능하다한 렌즈로 만들기 위해 예를 들어 그라인딩(grinding) 및/또는 연마와 같은 더한 변형을 필요로 한다. "포장"은 반-마무리된 렌즈 블랭크의 비-마무리된 표면을 마무리하기 위해 여분의 물질을 그라인딩하고 또는 연마하는 것을 포함할 수 있다.
도 1은 전기-활성 포롭터/굴절측정기 시스템(100)의 실시태양의 개략도이다. 프레임(110)은 전도성 전선(130)의 네트워크를 통해 전기-활성 렌즈 제어기(140) 및 전기-활성 전원(150)에 연결된 전기-활성 렌즈(120)를 포함한다.
특정한 실시태양에서 프레임(110)의 안경다리(도 1에 나타나지 않음)는 배터리 또는 예를 들어 미세-연료 셀(cell)과 같은 전원을 포함한다. 다른 발명의 실시태양에서 프레임(110)의 안경다리 또는 안경다리들은 전력 코드가 전기아웃렛(outlet) 및/또는 전기-활성 굴절측정기의 제어기/프로그래머(160)에 직접적으로 꽂히도록 필요한 전기 구성성분을 포함한다.
다른 발명의 실시태양에서 전기-활성 렌즈(120)는 굴절되는 동안 전기-활성 렌즈를 통해 보기 위해 얼굴을 정확하게 위치시킬 수 있도록, 매달려있는 하우징 어셈블리(housing assembly) 내에 마운트(mount)된다.
첫 번째 발명의 실시태양이 단 한쌍의 전기-활성 렌즈를 이용하는 반면 특정한 다른 발명의 실시태양에서는 다수의 전기-활성 렌즈가 이용된다. 또한 다른 발명의 실시태양에서 통상적인 렌즈 및 전기-활성 렌즈의 조합이 이용된다.
도 2는 적어도 하나 이상의 전기-활성 렌즈(220) 및 여러 개의 통상적인 렌즈, 특히 회절성 렌즈(230), 분광성 렌즈(240), 난시성 렌즈(250) 및 구형 렌즈(260)를 포함하는 하우징 어셈블리(210)을 포함하는 전기-활성 굴절측정기 시스템(220)의 모범적 실시태양의 도식이다. 전도성 전선의 네트워크(270)는 전기-활성 렌즈(220)를 전원(275) 및 처방 디스플레이(290)를 제공하는 제어기(280)에 연결시킨다.
다수의 전기-활성 렌즈 및/또는 통상적인 렌즈와 전기-활성 렌즈의 조합이 이용된 각각의 발명의 실시태양에서 렌즈는 무작위의 및/또는 비-무작위의 동시에-한번의(one-at-a-time) 시퀀스로 시력을 시험하는데 이용될 수 있다. 다른 발명의 실시태양에서 2 이상의 렌즈는 필요한 각각의 눈앞에 총 교정력을 함께 제공하면서 첨가된다.
전기-활성 포롭터 및 전기-활성 안경 모두에서 이용되는 전기-활성 렌즈는 하이브리드 및/또는 비-하이브리드 구조로 구성된다. 하이브리드 구조 내에서 통상적인 렌즈 옵틱은 전기-활성 존과 결합된다. 비-하이브리드 구조 내에서 어떤 통상적인 렌즈 옵틱도 이용되지 않는다.
상기에 논의된 바와 같이 본 발명은 도 3의 공정도에 나타난 현재의 통상적인 조제 실행 시퀀스(300)와는 다르다. 단계 310 및 320에 나타난 바와 같이 일반적으로 통상적인 굴절측정기를 포함하는 눈 측정은 처방전을 수득하고 그 처방전을 디스펜서(dispenser)로 전달하는 것이 뒤따른다. 그 후 단계 330 및 340에 나타난 바와 같이 디스펜서에서 프레임 및 렌즈가 선택된다. 단계 350 및 360에 나타난 바와 같이 렌즈는 규격화되고, 테가 달리고, 프레임에 조립된다. 마지막으로 단계 370에서 새로운 처방전 안경이 조제되고 수여된다.
도 4의 공정도에 나타난 바와 같이 하나의 발명의 조제 방법(400)의 모범적 실시태양 내의 단계 430에서 전기-활성 안경은 착용자에 의해 또는 그를 위해 선택된다. 단계 420에서 프레임은 착용자에게 맞춰진다. 단계 430에서 착용자가 전기-활성 안경을 착용한 채로 일렉트로닉스(electronics) 대부분의 경우 아이케어(eyecare) 전문가 및/또는 기술자에 의해 조정되는 전기-활성 포롭터/굴절측정기 제어 시스템에 의해 조절된다. 그러나 특정한 발명의 실시태양에서 환자 또는 착용자는 제어 시스템을 실질적으로 조정할 수 있고 따라서 그들 자신의 전기-활성 렌즈의 처방전을 조절할 수 있다. 다른 발명의 실시태양에서 환자/착용자 및 아이케어 전문가 및/또는 기술자 모두 제어기와 함께 수행할 있다.
단계 440에서 아이케어 전문가, 기술자 및/또는 환자/착용자에 의해 조정되던지 간에 제어 시스템은 객관적으로 또는 주관적으로 환자/착용자을 위한 최상의 교정 처방전을 선택하는데 이용된다. 최상의 교정으로 환자/착용자의 시력을 교정하도록 적당한 처방전을 선택하면 아이케어 전문가 또는 기술자는 환자의/착용자의 전기-활성 안경을 프로그램화한다.
하나의 발명의 실시태양에서 선택된 처방전은 전기-활성 포롭터/굴절측정기의 제어기로부터 떨어진 선택된 전기-활성 안경에 앞서 선택된 처방전은 전기-활성 안경 제어기 및/또는 하나 이상의 제어기 구성성분으로 프로그램화된다. 다른 발명의 실시태양에서 처방전은 선택된 전기-활성 안경으로 나중에 프로그램화된다.
이런 경우 현재의 통상적인 안경과 전적으로 다른 시퀀스인 단계 450에서 전기-활성 안경은 선택되고, 맞춰지고, 프로그램화되고, 조제된다. 이러한 시퀀스는 개선된 제조, 굴절 및 조제 효율성을 가능하게 한다.
이러한 발명의 방법을 통해 환자/착용자는 사실상 그들의 안경을 선택할 수 있고, 그들의 시력 테스트가 이루어지는 동안 착용할 수 있고, 교정 처방전을 위해 프로그램화될 수 있다. 전부는 아니지만 대부분의 경우 이는 환자/착용자가 측정용 의자를 떠나기 전에 수행되고 따라서 총 규격화를 확신하고, 눈 굴절 자체의 정확도뿐만 아니라 환자의 최종적인 처방전의 정확도를 프로그램화한다. 마지막으로 이러한 발명의 실시태양에서 환자는 그들이 측정용 의자에서 일어나서 아이케어 전문가의 사무실로 갈 때 사실상 그들의 전기-활성 안경을 착용할 수 있다.
다른 발명의 실시태양은 전기-활성 포롭터/굴절측정기가 과거와 동일한 방식으로 채워진 환자 또는 착용자의 최상의 교정된 처방전을 간단히 디스플레이 하거나 프린트 아웃 하는 것이 가능하게 한다는 것을 주시해야 한다. 일반적으로 처리과정은 전기-활성 안경(프레임 및 렌즈)이 판매되고, 조제되는 조제 로케이션(location)으로 작성된 처방전을 전달하는 것을 포함한다.
또한 다른 발명의 실시태양에서 처방전은 예를 들어 인터넷을 통해 전기-활성 안경(프레임 및 렌즈)이 판매되는 조제 로케이션으로 전자로 송부된다.
처방전이 눈 굴절이 수행된 포인트에서 채워지지 않은 경우 특정한 발명의실시태양 내에서 전기-활성 안경 제어기 및/또는 하나 이상의 제어기 구성성분은 프로그램화되고, 전기-활성 안경 내로 설비되거나 전기-활성 안경 내에 설비되는 동안 직접적으로 프로그램화되고, 굴절이 뒤따른다. 전기-활성 안경에 어떤 것도 첨가되지 않는 경우 전기-활성 안경 제어기 및/또는 하나 이상의 제어기 구성성분은 전기-활성 안경의 복잡한 빌트-인(built-in) 부분이고, 나중에 첨가될 필요가 없다.
도 27은 또 다른 발명의 조제 방법(2700)의 실시태양의 공정도이다. 단계 2710에서 환자의 시력은 어떤 방법을 이용하여 굴절된다. 단계 2720에서 환자를 위한 처방전이 수득된다. 단계 2730에서 전기-활성 안경이 선택된다. 단계 2740에서 전기-활성 안경이 착용자의 처방전으로 프로그램화된다. 단계 2750에서 전기-활성 안경이 조제된다.
도 5는 전기-활성 안경(500)의 또 다른 발명의 실시태양의 개략도이다. 이러한 실시예에서 프레임(510)은 전선(530)을 전기-활성 안경 제어기(540) 및 전원(550)에 연결시킴으로서 전기적으로 커플된 일반적인 전기-활성 렌즈(520 및 522)를 포함한다. 섹션 라인 Z-Z는 일반적 전기-활성 렌즈(520)를 분리한다.
제어기(540)는 전기-활성 안경(500)의 "뇌"로 작용하고, 적어도 하나 이상의 프로세서 구성성분, 지시를 보관하기 위한 적어도 하나 이상의 메모리 구성성분 및포트(port)와 같은 적어도 하나 이상의 입력/출력 구성성분을 포함할 수 있다. 제어기(540)는 메모리로부터의 판독 및 메모리로의 기록과 같은 컴퓨터 태스크(task)를 수행할 수 있고, 바람직한 굴절률에 기초한 개인의 그리드(grid) 요소에 적용되는 전압을 계산하고, 또는 환자/사용자의 안경과 결합된 굴절측정기/포롭터 장비 사이의 국부적 인터페이스(interface)로 작용할 수 있다.
하나의 발명의 실시태양에서 제어기(540)는 환자의 수렴현상(convergence) 및 순응적 필요에 봉착한 아이케어 전문가 또는 기술자에 의해 미리-프로그램화된다. 이러한 실시태양에서 이러한 미리-프로그램화하는 것은 제어기(540)가 환자의 안경의 외부에 있는 동안 제어기(540) 상에서 수행되고, 제어기(540)는 그 후 측정 후 안경 내로 삽입된다. 하나의 발명의 실시태양에서 제어기(540)는 특정한 거리용으로 시력을 교정하는데 필요한 굴절률의 배열을 수득하기 위해 그리드 요소에 전압을 공급하는 "판독-전용"타입이다. 환자의 처방전이 변화하면 새로운 제어기(540)는 전문가에 의해 프로그램화되고, 안경 내로 삽입되어야 한다. 이러한 제어기는 ASIC의 부류 또는 적용 특이적 통합된 서킷 및 그의 메모리 및 영구히 흔적이 남는 처리과정 명령(command)일 것이다.
또 다른 발명의 실시태양에서 환자의 요구가 변화할 때 다른 교정을 제공하도록 먼저 조제되고, 나중에는 동일한 제어기 또는 그의 구성성분이 재프로그램화될 수 있으면 전기-활성 안경 제어기는 아이케어 전문가 또는 기술자에 의해 처음부터 프로그램화된다. 이러한 전기-활성 안경 제어기는 안경으로부터 추출되고, 굴절측정기의 제어기/프로그래머에 위치하고(도 1 및 2에 나타남), 전기-활성 안경으로부터의 어떤 제거 없이 굴절측정기에 의해 측정동안 재프로그램화되거나 원위치에서 재프로그램화된다. 이러한 경우의 전기-활성 안경 제어기는 예를 들어 FPGA의 부류 또는 필드 프로그램가능한 게이트 배열 구조가 될 수 있다. 이러한 발명의 실시태양에서 전기-활성 안경 제어기는 안경 내로 영구히 조립되고, FPGA로 재프로그램밍 명령을 발급하는 굴절측정기로의 인터페이스 링크만을 필요로 한다. 이러한 링크의 일부분은 굴절측정기/포롭터 내 또는 그의 제어기/프로그래머 유니트 내에 파묻힌 AC 어댑터(adaptor)에 의해 제공된 전기-활성 안경 제어기로의 외부 AC 전력을 포함한다.
또 다른 발명의 실시태양에서 전기-활성 안경은 굴절측정기로 작용하고, 아이케어 전문가 또는 기술자에 의해 조정되는 외부 장비는 전기-활성 안경의 제어기로의 디지털 및/또는 아날로그 인터페이스로만 구성된다. 따라서 전기-활성 안경 제어기는 굴절측정기/포롭터를 위한 제어기로도 작용한다. 이러한 실시태양에서 필요한 처리과정 일레트로닉스는 그리드 전압의 배열을 전기-활성 안경으로 바꾸고, 경험적으로 결정된 이용자를 위한 최적 교정 후 이러한 데이터로 전기-활성 안경 제어기를 재프로그램화하는데 유용하다. 이러한 경우 환자는 측정 동안 그/그녀 자신의 전기-활성 안경를 통해 아이 챠트(chart)를 관찰하게 되고, 그/그녀가 최상의 교정 처방전을 선택할 때 그들의 전기-활성 안경 내의 제어기는 동시에 전기적으로 재프로그램화된다는 것을 모른다.
또 다른 혁신적인 실시태양은 첫 번째 단계로서 예를 들어 이에 한정적인 것은 아니지만 본 발명의 전기-활성 렌즈와 호환가능하고, 함께 사용하도록 프로그램화된 피드백(feedback)을 제공하도록 발달되거나 변형된 Humphrey의 자동-굴절측정기 & Nikon의 자동-굴절측정기와 같은 전기-활성 굴절측정기(도 1 및 2에 나타남)와 조합하여 이용될 수 있는 전기-활성 굴절측정기를 이용한다. 이러한 혁신적인 실시태양은 환자 또는 착용자가 그 또는 그녀의 전기-활성 안경을 착용하고 있는 동안 굴절 오류를 측정하는데 사용된다. 이러한 피드백은 제어기 및/또는 프로그래머 내로 자동적으로 또는 수동적으로 투입되고, 그 후 사용자/착용자의 전기-활성 안경의 제어기를 캘리브레이트하고(calibrate), 프로그램화하거나 재프로그램화하게 된다. 이러한 혁신적인 실시태양에서 전기-활성 안경은 전체적인 눈 측정 또는 눈 굴절의 필요 없이 필요에 따라 재-캘리브레이트될 수 있다.
특정한 다른 발명의 실시태양에서 시력 교정은 전기-활성 렌즈에 의해 20/20으로 교정된다. 이는 통상적인 굴절 오류(근시, 원시, 난시 및/또는 노안)을 교정함으로서 대부분의 경우 수득된다. 특정한 다른 발명의 실시태양에서 통상적인 굴절 오류(근시, 원시, 난시 및/또는 노안) 뿐만 아니라 수차, 불규칙 난시 및/또는 눈의 렌즈 층 불규칙성과 같은 비-통상적인 굴절 오류가 측정되고, 교정된다. 발명의 실시태양에서 통상적인 굴절 오류 이외에 수차, 불규칙 난시 및/또는 눈의렌즈 층 불규칙성이 교정됨으로서 시력은 많은 경우 20/15, 20/15 이상, 20/10, 20/10 이상과 같이 20/20 이상으로 교정될 수 있다.
이러한 유익한 오류 교정은 안경 내에 적응성 옵틱으로서 전기-활성 렌즈를 효과적으로 이용함으로서 달성된다. 적응성 옵틱은 통신 및 군사적 적용을 위한 대기를 통한 레이저 송신뿐만 아니라 지면-기반(ground-based) 천문학 망원경 내의 대기의 뒤틀림(distortion)을 교정하는데 수년간 논증되고, 이용되어 왔다. 이들의 경우 분할된 또는 "고무" 거울은 일반적으로 이미지 앞의 파동 또는 레이저 광파를 작게 교정하는데 사용된다. 이러한 거울은 대부분의 경우 기계적인 작동기에 의해 조작된다.
시력에 적용될 때 적응성 옵틱은 눈-안전 레이저와 같은 광 빔(beam)으로의 시각 시스템의 활성 프로빙(probing)에 기초하고, 망막 반사 또는 망막 상에 형성된 이미지의 등상면 뒤틀림을 측정한다. 이러한 등상면 분석의 형태는 평평하거나 구형의 프로브 파동을 추정하고, 시각 시스템에 의해 이러한 등상면 상에 첨가된 뒤틀림을 측정한다. 초기 등상면을 뒤틀린 것과 비교함으로서 숙련된 측정자는 시각 시스템 내에 어떤 비정상이 존재하는지를 결정할 수 있고, 적당한 교정 처방전을 처방할 수 있다. 그러나 여러 가지의 필적하는 등상면 분석기 디자인, 본 발명 내에 포함된 등상면 분석을 수행하는 송신성 또는 반사성 공간 광 변조기(modulator)로서 사용되기 위해 여기에 기술된 전기-활성 렌즈의 개조가 있다. 등상면 분석기의 예는 각각 참고문헌에 포함된 미국특허 제5,777,719호(Williams) 및 제5,949,521호(Williams) 내에 제공된다.
그러나 본 발명의 특정한 실시태양에서 굴절률이 변화할 수 있는 전기적으로 추진된 픽셀(pixel)의 그리드 배열에 의해 이미지 광파가 분배되고, 변화가능한 인덱스에 의해 이들을 통해 통과하는 빛을 가속시키거나 감속시키도록 작은 교정 또는 조정이 이루어진다. 이러한 방법으로 전기-활성 렌즈는 망막 상에 거의 수차가 없는 이미지를 수득하기 위해 눈 자체의 옵틱 내에서 고유의 공간적 결함을 보상할 수 있는 적응성 옵틱이 된다.
특정한 발명의 실시태양에서 전기-활성 렌즈는 전체적으로 2-차원적이기 때문에 눈의 광학 시스템에 의해 유발된 고정된 공간적 수차는 환자/사용자에게 필요한 총체적인 시력 교정 처방전의 상부 상에 굴절 교정의 작은 인덱스를 통합시킴으로서 보상될 수 있다. 이러한 방법으로 시력은 일반적인 수렴현상 및 원근조절(accommodation) 교정과 함께 달성될 수 있는 것 보다 더 좋은 수준으로 교정될 수 있고, 많은 경우 20/20 이상의 좋은 시력을 초래할 수 있다.
이러한 20/20 교정보다 더 좋은 시력을 달성하기 위해 환자의 시각 수차는 예를 들어 등상면 센서 또는 눈 수차 측정을 위해 특별히 고안된 분석기를 이용한 변형된 자동 굴적측정기에 의해 측정될 수 있다. 시각 수차 및 비-통상적인 굴절오류의 다른 타입이 규모 및 공간적인 면 모두에서 결정되면 안경 내의 제어기는 전체적인 근시, 원시, 노안 및/또는 난시 교정 이외에 이러한 수차 및 비-통상적인 굴절 오류의 다른 타입을 보상하기 위해 2-D 공간적으로-의존적인 굴절 변화의 인덱스를 통합하도록 프로그램화될 수 있다. 따라서 본 발명의 전기-활성 렌즈의 실시태양은 환자의 시각 시스템의 수차 또는 렌즈 옵틱에 의해 유발된 것을 전기-활성적으로 교정할 수 있다.
따라서 예를 들어 -3.50 디옵터(diopter)의 특정한 파워 교정이 착용자의 근시를 교정하는 특정한 전기-활성 다이버전트(divergent) 렌즈에 요구된다. 이러한 경우 다른 전압 V1...VN의 배열은 전기-활성 렌즈에 -3.50 디옵터 파워를 주는 반사 N1...NM의 다른 인덱스의 배열을 생성하기 위해 그리드 배열 내의 M 요소에 적용된다. 그러나 그리드 배열 내의 특정한 요소는 시각 수차 및/또는 비-통상적인 굴절 오류를 보상하기 위해 그의 인덱스 N1...NM내의 플러스 또는 마이너스 0.50 유니트 변화를 필요로 한다. 이러한 변화에 상응하는 작은 전압 편차는 기본 근시-교정 전압 이외에 적당한 그리드 요소에 적용된다.
불규칙한 난시, 예를 들어 각막 앞의 눈물층, 각각의 앞 또는 뒤, 수성 불규칙성, 수정체 렌즈의 앞 또는 뒤, 투명 불규칙성 등의 시각 굴절 불규칙성과 같은 비-통상적 굴절 오류 또는 시각 굴절 시스템 자체에 의해 유발된 다른 수차를 가능한 많이 검출하고, 정량화하고 또는 교정하기 위해 전기-활성 굴절측정기/포롭터가 도 6의 발명의 처방전 방법(600)의 실시태양에 따라 이용된다.
단계 610에서 통상적 및 전기-활성 렌즈를 모두 지닌 통상적 굴절측정기, 전기-활성 굴절측정기 또는 전기-활성 렌즈만을 지닌 전기-활성 굴절측정기 또는 자동-굴절측정기는 필요한 경우 마이너스 파워(근시를 위해), 플러스 파워(원시를 위해), 원통형 파워 및 축선(난시를 위해) 및 프리즘(prism) 파워와 같은 통상적인 렌즈 파워를 이용하여 굴절 오류를 측정하는데 이용된다. 이러한 접근을 이용하여 통상적인 교정 굴절 오류에 의해 환자의 BVA(최상 시각 민감도(best visual acuity))로 현재 알려진 것을 얻을 수 있다. 그러나 본 발명의 특정한 실시태양은 현재의 통상적인 굴절측정기/포롭터가 달성하게 될 것 보다 더 시력을 증진시키는 것이 가능하다.
따라서 단계 610은 비-통상적인 발명의 방법으로 처방전의 더한 개선을 제공한다. 단계 610에서 이러한 종결점을 달성하는 처방전은 전기-활성 굴절측정기 내로 프로그램화된다. 환자는 정밀하게 굴절 오류를 자동적으로 측정하는 변형되고, 양립가능한 자동굴절측정기 또는 등상면 분석기 내에 멀티-그리드 전기-활성 구조를 지닌 전기-활성 렌즈를 통해 보도록 정확히 위치된다. 이러한 굴절 오류측정은 가능한 많은 비-통상적 굴절 오류를 검출하고, 정량화한다. 이러한 측정은 환자가 전기-활성 렌즈의 약 4.29 mm의 작은 타겟된 지역을 통해 이루어지는 동안 전기-활성 렌즈의 타겟된 지역을 통해 볼 때 시야의 라인을 따른 포비아(fovea) 상에 최상의 초점을 달성하도록 필요한 처방전을 자동적으로 컴퓨터 처리된다. 이러한 측정이 이루어지면 이러한 비-통상적인 교정은 나중의 이용을 위해 제어기/프로그래머 메모리 내에 보관되거나 또는 전기-활성 렌즈를 제어하는 제어기 내로 프로그램화된다. 물론 이는 두 눈에 대해 반복된다.
단계 620에서 환자 또는 착용자는 선호에 따라 선택적으로 통상적인 굴절 오류, 비-통상적 굴절 오류 또는 이 둘의 조합을 더욱 개선하는 것을 가능하게 할 제어 유니트를 이용하는 것과 최종적인 처방전을 결정한다. 대신에 또는 이에 더하여 일부의 경우 더 이상의 개선이 수행되지 않을 때까지 아이케어 전문가가 이를 개선한다. 이러한 점에서 통상적인 기술을 통해 유용한 것보다 더 좋은 증진된 환자를 위한 BVA이 달성된다.
그 후 단계 630에서 더욱 개선된 처방전은 전기-활성 렌즈의 처방전을 제어하는 제어기로 프로그램화된다. 단계 640에서 프로그램화된 전기-활성 안경이 조제된다.
상기 610에서 640까지의 단계가 아이케어 전문가의 판단 또는 접근에 따라 다르게 하나의 발명의 방법의 실시태양을 제공하는 동안 수많은 다르나 유사한 접근은 전기-활성 굴절측정기/포롭터만 또는 등상면 분석기와의 조합을 이용하여 시력을 검출하고, 정량화하고/또는 교정하는데 이용될 수 있다. 시퀀스가 무엇인지에 관계없이 등상면 분석기와 함께든지 그렇지 않든지 시력을 검출하고, 정량화하고/또는 교정하는 전기-활성 굴절측정기/포롭터를 이용한 어떤 방법도 본 발명의 부분으로 간주된다. 예를 들어 특정한 발명의 실시태양에서 단계 610에서 640까지는 변형된 방법 또는 다른 시퀀스로도 수행된다. 더욱이 특정한 다른 발명의 방법의 실시태양에서 단계 610에 나타난 렌즈의 타겟된 지역은 지름 약 3.0 밀리미터에서 지름 약 8.0 밀리미터의 범위 내에 있다. 또한 다른 발명의 실시태양에서 타겟된 지역은 지름 약 2.0 밀리미터에서 전체 렌즈의 지역까지 어떤 곳도 될 수 있다.
따라서 이러한 논의가 전기-활성 렌즈만의 다양한 형태 또는 나중의 눈 측정을 수행하는 등상면 분석기와의 조합을 이용하는 굴절에서 너무 집중되었더라도 새롭게 생겨난 기술이 간단한 객관적 측정을 가능하게 하여 잠재적으로 환자의 의사소통 반응 또는 상호작용에 대한 필요성을 제거하는 또 다른 가능성이 있다. 여기에 기술되고/또는 청구된 많은 발명의 실시태양은 객관적, 주관적 또는 이 둘의 조합이든지 측정 시스템의 어떤 형태와도 수행하도록 의도된다.
상기에 논의된 바와 같이 전기-활성 렌즈 자체로 돌아와서 본 발명의 실시태양은 하이브리드 또는 비-하이브리드 구조가 될 수 있는 신규한 전기-활성 렌즈를 지닌 전기-활성 굴절측정기/포롭터에 관한 것이다. 하이브리드 구조에 의해 통상적인 단일 시력 또는 다중초점 렌즈 옵틱과 전면 표면, 후면 표면 및/또는 전면과 후면 표면 사이에 위치한 적어도 하나 이상의 전기-활성 존의 조합이 되고, 상기 전기-활성 존은 전기적으로 초점을 변화시키는데 필요한 전기-활성 수단을 지닌 전기-활성 물질로 구성되어 있다. 본 발명의 특정한 실시태양에서 전기-활성 존은 긁힘 및 다른 일반적인 착용으로부터 이를 보호하기 위해 렌즈 내부에 또는 뒤의 오목한 표면의 상에 특별히 위치한다. 전기-활성 존이 앞의 볼록한 표면의 일부에 포함된 실시태양에서 대부분의 경우 긁힘 저항성 코팅이 적용된다. 통상적인 단일 시력 렌즈 또는 통상적인 다중초점 렌즈와 전기-활성 존의 조합은 하이브리드 렌즈 디자인의 총 렌즈 파워를 제공한다. 비-하이브리드에 의해서는 굴절 파워의 거의 100%가 전기-활성 성질에 의해 단독으로 생성됨으로 인하여 전기-활성인 렌즈가 된다.
도 7은 모범적인 하이브리드 전기-활성 안경 렌즈(700)의 실시태양의 전면도이고, 도 8은 그의 라인 A-A를 지나는 단면도이다. 이러한 실시예에서 렌즈(700)는 렌즈 옵틱(710)을 포함한다. 전기-활성층(720)의 전부 또는 일부를 차지하는 하나 이상의 전기-활성 구역을 지닐 수 있는 전기-활성층(720)이 렌즈 옵틱(710)에 부착된다. 또한 프레임층(730)은 렌즈 옵틱(710) 및 전기-활성층(720) 주위의 적어도 일부에 부착된다. 렌즈 옵틱(710)은 이러한 특정한 실시예에서만 수평면에서 오른쪽 방향으로 약 45도 회전하는 난시성 축 A-A를 지닌 난시성 파워 교정 구역(740)을 포함한다. 커버링(covering) 전기-활성층(720) 및 프레임층(730)은 선택적 커버층(750)이다.
후에 논의될 것과 같이 전기-활성층(720)은 액체 크리스탈 및/또는 폴리머 겔을 포함할 수 있다. 또한 전기-활성층(720)은 얼라인먼트층, 금속층, 전도층 및/또는 절연층을 포함할 수 있다.
또 다른 실시태양에서 난시 교정 구역(740)은 렌즈 옵틱(710)이 구형 파워만을 교정하도록 제거된다. 또 다른 실시태양에서 렌즈 옵틱(710)은 원거리, 근거리 및/또는 이 둘 및/또는 구형성, 원통형성, 분광성 및/또는 비구면성(aspheric) 오류를 포함하는 여러 통상적인 굴절 오류 등을 교정할 수 있다. 또한 전기-활성층(720)은 근거리 및/또는 수차와 같은 비-통상적 굴절 오류를 교정할 수 있다. 다른 실시태양에서 전기-활성층(720)은 여러 통상적이거나 비-통상적인 굴절 오류를 교정할 수 있고, 렌즈 옵틱(710)은 통상적인 굴절 오류를 교정할 수 있다.
하이브리드 구조 접근을 지는 전기-활성 렌즈는 비-하이브리드 렌즈보다 뚜렷한 특정한 이점을 지닌다는 것이 발견되었다. 이러한 이점은 낮은 전기 파워 요구, 작은 배터리 크기, 긴 배터리 수명 기대, 덜 복잡한 전기 회로, 적은 전도체, 적은 절연체, 적은 제조 비용, 증가된 시각 투명도 및 증가된 구조적 보전성(integrity)이다. 그러나 비-하이브리드 전기-활성 렌즈는 감소된 두께 및 대량의 제조를 포함하는 그들 자신의 이점을 지닌다는 것을 주지되어야 한다.
또한 일부의 실시태양에서 비-하이브리드 및 전체 필드 하이브리드 및 필드 하이브리드 접근 모두 예를 들어 이용된 전기-활성 구조적 디자인이 멀티-그리드 전기-활성 구조일 때 매우 제한된 수의 SKUs(Stock Keeping Units)의 대량 제조를 가능하게 할 것이라는 것을 발견하였다. 이러한 경우 대량의 제조가 곡률 및 착용자의 해부학적 적합성을 위한 크기와 같은 제한된 수의 분화된 특징 상에 먼저 초점을 맞춘 경우에만 필요하다.
이러한 개선의 중요성을 이해하기 위해 대부분의 처방전을 처리하는데 필요한 많은 통상적인 렌즈 블랭크를 이해해야 한다. 교정 처방전의 약 95%는 -6.00 디옵터에서 +6.00 디옵터의 범위 내의 구형 파워 교정을 포함한다. 이러한 범위에 기초하여 약 49 일반적으로 처방된 구형 파워가 있다. 난시 교정을 포함하는 이러한 처방전 중에 0.25 디옵터 증가로 -4.00 디옵터에서 +4.00 디옵터 내의 범위에서 95%가 있다. 이러한 범위에 기초하여 약 33 일반적으로 처방된 난시(원통형) 파워가 있다. 그러나 난시는 축 구성성분을 지니기 때문에 일반적으로 1도 증가로 처방된 난시 축 방향의 약 360도이다. 따라서 360 다른 난시 축 처방전이 있다.
더욱이 많은 처방전은 노안을 교정하기 위한 이중초점 구성성분을 포함한다. 노안 교정을 지닌 이러한 처방전 중에 0.25 디옵터 증가로 +1.00 디옵터에서 +3.00디옵터 내의 범위에서 95%가 있고, 따라서 약 9 일반적으로 처방된 노안 파워를 초래한다.
본 발명의 일부 실시태양이 구형, 원통형, 축 및 노안 교정을 제공할 수 있기 때문에 하나의 비-하이브리드 전기-활성 렌즈는 5,239,080(=49 ×33 ×360 ×9) 다른 처방전을 제공할 수 있다. 따라서 하나의 비-하이브리드 전기-활성 렌즈는 대량의 제조 및/또는 스톡 다수 렌즈 블랭크 SKUs의 필요성을 제거할 수 있고, 더욱 중요하게는 특정한 환자의 처방전의 각각의 렌즈 블랭크를 그라인드하고 연마할 필요성을 제거할 수 있다.
얼굴형, 속눈썹 길이 등과 같은 해부학적 이슈를 조정하는데 필요한 다양한 렌즈 곡률을 평가하기 위해 하나의 비-하이브리드 전기-활성 렌즈 SKU 보다 많은 것이 대량으로 제조되고/또는 공급될 수 있다. 그럼에도 불구하고 많은 SKU는 약 5백만 이하로 감소될 수 있다.
하이브리드 전기-활성 렌즈의 경우 렌즈 옵틱으로 통상적인 굴절 오류를 교정하고, 거의 중심에 있는 전기-활성층을 이용함으로서 요구되는 SKU의 수를 감소시키는 것이 가능하다는 것이 발견되었다. 도 7에 나타난 바와 같이 렌즈(700)는 요구되는 위치로 난시 축 A-A를 위치시키는데 필요하기 때문에 회전될 수 있다. 따라서 요구되는 하이브리드 렌즈 블랭크의 수는 360의 인자에 의해 감소될 수 있다. 더욱이 하이브리드 렌즈의 전기-활성 존은 노안 교정을 제공하여 요구되는 렌즈 블랭크의 수를 9의 인자에 의해 감소시킬 수 있다. 따라서 하이브리드 전기-활성 렌즈 실시태양은 요구되는 렌즈 블랭크의 수를 5백만 이상에서 1619(=49 ×33)로 감소시킬 수 있다. 이러한 수의 하이브리드 렌즈 블랭크 SKU의 대량 제조 및/또는 공급이 이론적으로 가능하기 때문에 그라인딩 및 연마의 필요성이 제거된다.
그럼에도 불구하고 반-마무리된 하이브리드 렌즈 블랭크를 마무리된 렌즈 블랭크로의 그라인딩 및 연마는 가능성을 남긴다. 도 28은 반-마무리된 렌즈 블랭크(2800)의 실시태양의 개략도이다. 이러한 실시태양에서 반-마무리된 렌즈 블랭크(2800)는 마무리된 표면(2820), 마무리되지 않은 표면(2830) 및 부분적인 필드 전기-활성층(2840)을 지닌 렌즈 옵틱(2810)을 지닌다. 또 다른 실시태양에서 반-마무리된 렌즈 블랭크(2800)는 전체 필드 전기-활성층을 지닐 수 있다. 더욱이 반-마무리된 렌즈 블랭크(2800)의 전기-활성 구조는 멀티-그리드 또는 단일 인터코넥트(interconnect)가 될 수 있다. 또한 반-마무리된 렌즈 블랭크(2800)는 굴절성 및/또는 회절성 특성을 지닐 수 있다.
전기-활성 렌즈의 하이브리드 또는 비-하이브리드 실시태양에서 요구되는 교정 처방전의 유의적인 수가 생성될 수 있고, 환자의 특정한 처방전 필요성을 위해 주문되고, 프로그램화된 제어기에 의해 개조되고 제어될 수 있는 전기-활성 렌즈에의해 생성될 수 있고, 주문될 수 있다. 따라서 수많은 다중초점 반-마무리된 렌트 블랭크뿐만 아니라 수백만의 처방전 및 수많은 렌즈 스타일 및 단일 시력 렌즈 블랭크가 더 이상 필요하지 않다. 사실상 우리가 아는 바와 같이 대부분의 렌즈 및 프레임 제조 및 뒤틀림에 혁명이 일어난다.
본 발명은 환자 또는 고객에게 배달되는 그때 미리-제조된 전기 안경(프레임 및/또는 렌즈) 또는 주문된 전기 안경인 전체 및 부분적 필드 특이적 하이브리드 전기-활성 렌즈뿐만 아니라 비-하이브리드 전기-활성 렌즈 모두 포함한다는 것을 주지하여야 한다. 안경이 미리-규격화되고 조립되는 경우 프레임 및 렌즈 모두 이미 테가 달린 렌즈로 미리-제조되고, 안경 프레임 내로 들어간다. 또한 미리-규격화될 수 있고, 환자의 처방전을 위해 아이케어 전문가의 사이트 또는 예를 들어 프로그램화된 제어기 및/또는 하나 이상의 제어기 구성성분의 설비를 위한 다른 사이트로 송부될 수 있는 필요한 전기 구성성분을 지닌 프레임 및 렌즈의 대량 생산 뿐만 아니라 프로그램화가능하고 재프로그램화가능한 제어기도 본 발명의 일부로 간주된다.
특정한 경우 제어기 및/또는 하나 이상의 제어기 구성성분은 미리-제조된 프레임 및 전기-활성 렌즈 어셈블리의 일부분이 될 수 있고, 그 후 아이케어 전문가의 사이트 또는 다른 사이트에서 프로그램화될 수 있다. 제어기 및/또는 하나 이상의 제어기 구성성분은 예를 들어 칩 또는 얇은 필름의 형태가 될 수 있고, 안경의 프레임 내에, 프레임 상에, 렌즈 내에, 렌즈 상에 장착될 수 있다. 제어기 및/또는 하나 이상의 구성성분은 시행되는 비즈니스 전략에 기초하여 재프로그램화가 가능하거나 재프로그램화 불가능할 수 있다. 제어기 및/또는 하나 이상의 제어기 구성성분이 재프로그램화 가능한 경우 이는 환자 또는 고객이 전기-활성 렌즈의 미용적 외관 및 기능성뿐만 아니라 그 또는 그녀의 안경 프레임에 대해 만족하는 한 처방전의 반복된 업데이팅(updating)을 가능하게 할 것이다.
후자의 경우 비-하이브리드 및 하이브리드 전기-활성 렌즈는 외부 물질로부터의 상처로부터 눈을 보호하기 위해 구조적으로 안전해야 한다. 미국에서 대부분의 안경 렌즈는 FDA가 요구하는 충격 테스트를 통과해야 한다. 이러한 요구에 부흥하기 위해지지 구조가 렌즈 내부 또는 렌즈 상에 조립되는 것이 중요하다. 하이브리드 타입의 경우 이는 예를 들어 구조적 베이스로서 처방전 또는 비-처방전 단일 시력 또는 다중초점 렌즈 옵틱을 이용하여 달성된다. 예를 들어 하이브리드 타입의 구조적 베이스는 폴리카보네이트로 이루어질 수 있다. 비-하이브리드 렌즈의 경우 특정한 실시태양에서 선택된 전기-활성 물질 및 두께는 이러한 요구되는 구조에 중요하다. 다른 실시태양에서 전기-활성 물질이 위치한 비-처방전 캐리어(carrier) 베이스 또는 기재는 이러한 요구되는 보호에 중요하다.
특정한 하이브리드 디자인에서 안경 렌즈 내에 전기-활성 존을 이용할 경우 렌즈에 대한 파워 교란이 발생할 때 적당한 거리 교정이 유지되는 것이 필수적일수 있다. 배터리 또는 접합이 잘못된 경우 어떤 경우에는 착용자가 자동차를 운전하거나 비행기를 운행하거나 그의 거리 교정을 상실하게 되면 위험할 수 있다. 이러한 사건을 방지하기 위해 전기-활성 안경 렌즈의 발명의 디자인은 전기-활성 존이 OFF 포지션(불활성화되거나 전원이 꺼진 상태) 내에 있을 때 유지되는 거리 교정을 제공할 수 있다. 본 발명의 실시태양에서 이는 굴절성이나 회절성 하이브리드 타입에 관계없이 통상적인 고정된 초점 길이 옵틱으로 거리 교정을 제공함으로서 달성될 수 있다. 따라서 부가적인 파워 첨가는 전기-활성 존에 의해 제공된다. 따라서 통상적인 렌즈 옵틱이 착용자의 거리 교정을 보전할 것이기 때문에 고장-안전 전기-활성 시스템이 발생한다.
도 9는 전기-활성 층(920)에 인덱스 매치된 렌즈 옵틱(910)을 지닌 또 다른 전기-활성 렌즈(900)의 전형적인 실시태양의 측면도이다. 이러한 예가 되는 실시태양에서, 굴절률 n1을 지닌 발산 렌즈 옵틱(910)은 거리 교정을 제공한다. 렌즈 옵틱(910)에 부착된 전기-활성층(920)은 하나의 비활성화된 상태와 다수의 활성화된 상태를 지닐 수 있다. 전기-활성 층(920)이 비활성화된 상태에 있을 때, 그것은 렌즈 옵틱(910)의 굴절률 n1에 대략 매치하는 굴절률 n2를 지닌다. 더욱 정확하게는, 비활성화되었을 때, n2는 n1의 0.05 굴절 유니트 내에 있게 된다. 전기-활성 층(920) 주위의 프레임 층(930)은 n1의 0.05 굴절 유니트 내에서 또한 렌즈 옵틱(910)의 굴절률 n1에 대략 매치하는 굴절률 n3을 지닌다.
도 10은 또 다른 전기-활성 렌즈 시스템(1000)의 전형적인 실시태양의 투시도이다. 이러한 예가 되는 실시태양에서, 전기-활성 렌즈(1010)는 렌즈 옵틱(1040)과 전기-활성 층(1050)을 포함한다. 거리측정기 전달기(rangefinder transmitter)(1020)는 전기-활성층(1050) 위에 위치한다. 또한, 거리측정기 검출기/수신기(1030)는 전기-활성 층(1050) 위에 위치한다. 대체 실시태양에서, 전달기(1020) 또는 수신기(1030)는 전기-활성 층(1050) 내에 위치할 수 있다. 다른 대체 실시태양에서, 전달기(1020) 또는 수신기(1030)는 렌즈 옵틱(1040) 내에 또는 위에 위치할 수 있다. 다른 실시태양에서, 전달기(1020) 또는 수신기(1030)는 외부 커버링 층(1060) 위에 위치할 수 있다. 또한, 다른 실시태양에서, 전달기(1020)와 수신기(1030)는 상기의 어느 조합 위에 위치할 수 있다.
도 11은 회절성 전기-활성 렌즈(1100)의 전형적인 실시태양의 측면도이다. 이러한 예가 되는 실시태양에서, 렌즈 옵틱(1110)은 거리 보정을 제공한다. 렌즈 옵틱(1110)의 한 표면에 에치된 회절성 패턴(1120)은 굴절률 n1을 지닌다. 렌즈 옵틱(1110)에 부착되고 회절성 패턴(1120)을 커버하는 전기-활성 층(1130)은 전기-활성 층(1130)이 비활성화된 상태에 있을 때, n1에 가까운 굴절률 n2를 지닌다. 또한 렌즈 옵틱(1110)에 부착된 프레임 층(1140)은 렌즈 옵틱(1110)과 거의 동일한물질로 구성되며, 적어도 부분적으로 전기-활성 층(1120)을 둘러싼다. 커버링(1150)은 전기-활성 층(1130)과 프레임 층(1140)에 걸쳐 부착된다. 프레임 층(1140)은 또한 렌즈 옵틱(1110)의 연장이 될 수 있으며, 실체 층이 첨가될 수 없으나, 렌즈 옵틱(1110)은 전기-활성 층(1130)에 틀을 잡거나 외접하도록 조립된다.
도 12는 전기-활성 프레임 층(1220)에 부착된 다중초점 옵틱(1210)을 지닌 전기-활성 렌즈(1200)의 전형적인 실시태양의 전면도이며, 도 13은 측면도이다. 이러한 예가 되는 실시태양에서, 다중초점 옵틱(1210)은 진보적인 첨가 렌즈 디자인이다. 게다가, 다중초점 옵틱(1210)은 첫 번째 광학 굴절 초점 영역(1212)과 두 번째 진보적인 첨가 광학 굴절 초점 영역(1214)을 포함한다. 다중초점 옵틱(1210)에 부착된 전기-활성 존(1222)을 지닌 전기-활성 프레임 층(1220)은 두 번째 광학 굴절 초점 존(1214)에 걸쳐 위치한다. 커버 층(1230)은 전기-활성 프레임 층(1220)에 부착된다. 프레임 층은 전기-활성 또는 비-전기-활성이 될 수 있음을 주목해야 한다. 프레임층이 전기-활성일 때, 비-활성화된 영역으로부터 활성화된 영역을 절연하기 위해 절연 물질이 이용된다.
대부분 발명의 경우, 모두는 아니지만, 시력을 최적으로 교정하기 위한 전기-활성 안경을 프로그램하기 위해, 비-통상적인 굴절 오류에 대한 교정이 환자 또는 착용자의 눈 운동을 추적하여 각 눈의 라인-오브-사이트(line-of-sight)를 추적하는 데 필요하다.
도 14는 추적 시스템(1400)의 전형적인 실시태양의 투시도이다. 프레임(1410)은 전기-활성 렌즈(1420)를 포함한다. 전기-활성 렌즈(1420)의 뒷면(착용자의 눈에 가까운 면, 또한 인접면으로 불리는)에 부착된 것은 빛 발산 다이오드와 같은 추적 신호 소스(1430)이다. 또한 전기-활성 렌즈(1420)의 뒷면에 부착된 것은 빛 반사 센서와 같은 추적 신호 수신기(1440)이다. 수신기(1440)와 어쩌면 소스(1430)는 그 메모리 지시에 추적할 수 있도록 포함하는 조절기(나타내지 않음)에 연결된다. 이러한 접근을 이용하여 눈 운동의 위치를 위, 아래, 오른쪽, 왼쪽 및 그의 어느 변화로 매우 정확하게 알아내는 것이 가능하다. 이는, 모두는 아니지만, 라인-오브-사이트(line-of-sight)내에서 교정되고 분리되어야 하는 비-통상적인 굴절 오류의 어떤 타입으로써 필요하다(예를 들면, 눈이 움직임에 따라 움직이는 특정 각막 불규칙 또는 범프의 경우).
다양한 대체 실시태양에서, 소스(1430) 및/또는 수신기(1440)는 프레임(1410)의 뒷면에 부착되고, 프레임(1410)의 뒷면에 파묻히고 및/또는 렌즈(1420)의 뒷면에 파묻힐 수 있다.
전기-활성 안경 렌즈를 포함하는 어느 안경 렌즈의 중요한 부분은 사용자의 시야 내에서 가장 뚜렷한 이미지 품질을 생산하는 데 사용되는 부분이다. 건강한 사람이 각 면에 대해 대략 90도를 볼 수 있지만, 가장 뚜렷한 시각 예민함은 가장좋은 시각 예민함을 지닌 망막의 부분에 대응하는 더 작은 시야 내에 위치한다. 망막의 이러한 영역은 포비아(fovea)로 알려져 있으며, 대략 망막에서 직경 0.40 mm를 측정하는 원형 영역이다. 부가적으로, 눈은 전체 눈동자 직경을 통해 장면의 상을 만들어서, 눈동자 직경은 또한 안경 렌즈의 가장 중요한 부분의 크기에 영향을 미칠 것이다. 안경 렌즈의 결과 중요한 영역은 간단히 포비아 시야의 안경 렌즈로의 투사에 더해진 눈의 눈동자 직경의 합이다.
눈의 눈동자 직경에 대한 전형적인 범위는 4.0 mm의 가장 보통 값을 지닌 3.0 내지 5.5 mm이다. 평균 포비아 직경은 대략 0.4 mm이다.
안경 렌즈로 크기를 투사한 포비아의 크기에 대한 전형적인 범위는 눈의 길이, 눈으로부터 안경 렌즈까지의 거리와 같은 변수에 의해 영향을 받는다.
이러한 특정 발명 실시태양의 추적 시스템은 환자의 망막의 포비아 영역에 관한 눈 운동에 관련한 전기-활성 렌즈의 영역 위치를 알아낸다. 이는 발명의 소프트웨어가 눈이 움직임에 따라 교정 가능한 비-통상적인 굴절 오류를 항상 교정하도록 프로그램 되는 것처럼 중요하다. 따라서, 모두는 아니지만, 대부분의 발명 실시태양에서 전기-활성에 대한 비-통상적인 굴절 오류에 대한 교정이 눈이 그의 타겟을 고정하거나 또는 응시할 때 라인-오브-사이트(line-of-sight)가 통과하는 렌즈의 면적을 변경하는 것이 필요하다. 다른 말로는, 이러한 특정 발명 실시태양에서 전기-활성 렌즈의 대다수는 통상적인 굴절 오류를 교정하며 눈이 움직임에 따라 목표된 전기-활성 면적 초점은 각도를 참작한 비-통상적인 굴절 오류를 교정하기 위해 추적 시스템과 소프트웨어를 통해 움직이며 라인-오브-사이트는 렌즈의 다른 부분을 가로지르며 이를 특정 면적에 대한 최종 처방으로 팩터링(factoring)한다.
모두는 아니지만, 대부분의 발명 실시태양에서, 추적 시스템과 합법화 소프트웨어는 먼 물체를 보거나 응시할 때 사람의 시야를 최대로 교정하도록 이용된다. 가까운 점을 볼 때 추적 시스템이 사용된다면 조화롭고 가까운 수렴에 대해 보정하기 위해 가까운 점 초점의 범위를 계산하거나 필요한 초점 범위를 중개하는데 이용된다. 물론 이는 환자 또는 착용자의 처방의 부분으로 전기-활성 안경 조절기 및/또는 하나 또는 그 이상의 조절기 요소로 프로그램 된다. 여전히 다른 발명 실시태양에서 범위 탐지기 및/또는 추적 시스템은 렌즈 및/또는 프레임으로 결합된다.
다른 발명 실시태양에서 예를 들면 불규칙 난시(astigmatism)와 같은 비-통상적인 굴절 오류의 어떤 타입에 대한 교정은 모두는 아니지만 대부분의 경우에 전기-활성 렌즈는 환자 또는 착용자의 눈에 필요하지 않다. 이러한 경우에 전체 전기-활성 렌즈는 환자의 다른 통상적인 굴절 오류와 마찬가지로 이에 대한 교정을 위해 프로그램 된다.
또한, 이탈은 먼 거리를 보는 데 직접 관련되므로, 그것은 먼 거리를 보는 데 교정될 수 있도록 발견되었다. 이탈 또는 이탈들이 측정되면, 먼 시야, 중간 시야 및/또는 가까운 시야와 같은 특정 거리에 대한 이탈을 전기-활성으로 교정하도록 전기-활성 존을 분리하여 전기-활성 층에서 이러한 이탈에 대한 교정이 가능하다. 예를 들면, 전기-활성 렌즈는 먼 시야, 중간 시야 그리고 가까운 시야 교정 영역으로 분리될 수 있으며, 각 영역을 조절하는 각 소프트웨어는 대응 시력 거리에 충격을 주는 그러한 이탈에 대한 교정을 위해 영역을 만든다. 따라서 이러한 특정 발명 실시태양에서, 각 분리된 영역이 특정 거리의 특정 이탈을 교정함으로써 전기-활성 층이 다른 거리에 대해 분리되는 곳에서, 추적 메카니즘 없이 비-굴절 오류를 교정하는 것이 가능하다.
결국, 또 다른 발명 실시태양에서, 물리적으로 분리하는 전기-활성 존과 추적 없이 이탈에 의해 기인하는 것과 같은 비-통상적인 굴절 오류의 교정을 행하는 것이 가능함이 지적되어야 한다. 이 실시태양에서, 인풋으로 시력 거리를 이용하여, 주어진 시력 거리에서 시야에 충격을 주지 않으면 이탈에 대해 필요한 교정을 설명하기 위해 소프트웨어는 주어진 전기-활성 면적의 초점을 조정한다.
더욱이, 하이브리드 또는 비-하이브리드 전기-활성 렌즈가 전체 필드 또는 부분 필드 효과를 갖도록 고안될 수 있음이 발견되었다. 전체 필드 효과에 의해전기-활성 층 또는 층들은 안경 프레임 내의 렌즈 영역의 대부분을 커버함을 의미한다. 전체 필드의 경우, 전체 전기-활성 면적은 바람직한 파워로 조정될 수 있다. 또한, 전체 필드 전기-활성 렌즈는 부분 필드를 제공하기 위해 조정될 수 있다. 그러나, 부분 필드 전기-활성 특정 렌즈 디자인은 그것을 부분 필드 특정으로 만드는 데 필요한 회로에 기인하는 전체 필드에 조정될 수 없다. 부분 필드 렌즈가 되도록 조정된 전체 필드 렌즈의 경우, 전기-활성 렌즈의 부분 영역은 바람직한 파워로 조정될 수 있다.
도 15는 또 다른 전기-활성 렌즈 시스템(1500)의 전형적인 실시태양의 투시도이다. 프레임(1510)은 부분 필드(1530)를 지닌 전기-활성 렌즈(1520)를 포함한다.
비교의 목적으로, 도 16은 또 다른 전기-활성 렌즈 시스템(1600)의 전형적인 실시태양의 투시도이다. 이러한 예가 되는 실시태양에서, 프레임(1610)은 전체 필드(1630)를 지닌 전기-활성 렌즈(1620)를 포함한다.
어떤 발명 실시태양에서 다중초점 전기-활성 옵틱은 미리 제조되며 어떤 경우에는 요구되는 SKU의 중요하게 감소된 수에 기인하여 마무리된 다중초점 전기-활성 렌즈 블랭크처럼 분배 위치에서 목록에 기입된다. 이러한 발명 실시태양은 목록에 기입된 다중초점 전기-활성 렌즈 블랭크를 전자 합법화 프레임으로 간단히 맞추고 에지하기 위한 분배 사이트를 허가한다. 대부분의 경우에 이러한 발명은 부분 필드 특정 타입 전기-활성 렌즈가 될 수 있지만, 전체 필드 전기-활성 렌즈에 대해서도 작업된다.
발명의 한가지 하이브리드 실시태양에서, 난시와 구면 표면의 교정을 위한 원환체(toric) 표면을 지닌 비구면(aspheric) 디자인 또는 구면 디자인의 통상적인 싱글 시야 렌즈 옵틱은 거리 파워 요구를 제공하는 데 이용된다. 난시 교정이 적절한 파워를 필요로 한다면 싱글 시야 렌즈 옵틱이 선택되어 적당한 난시 축 위치로 회전된다. 이렇게 되면 싱글 시야 렌즈 옵틱은 눈 와이어 프레임 스타일과 크기에 대해 에지될 수 있다. 전기-활성 층은 싱글 시야 렌즈 옵틱에 적용될 수 있거나 전기-활성 층은 에징 전에 적용될 수 있으며 총 렌즈 유니트는 후에 에지될 수 있다. 전기-활성 층이 싱글 시야 또는 다중초점 전기-활성 옵틱의 렌즈 옵틱에 붙여지는 에징에 대해, 에징 전에, 폴리머 겔과 같은 전기-활성 물질은 액정 물질에 걸쳐 잇점이 될 수 있다.
전기-활성 층은 공지된 다른 기술로 양립 가능한 렌즈 옵틱에 적용될 수 있다. 양립 가능한 렌즈 옵틱은 그 커브와 표면이 결합, 미학(aesthetics) 및/또는 적당한 최종 렌즈 파워의 스탠드 포인트로부터 적당하게 전기-활성 층을 받아들이는 옵틱이다. 예를 들면, 접착제는 렌즈 옵틱에 직접 접착제를 적용하고 전기-활성 층 아래에 두는 데 이용될 수 있다. 또한, 전기-활성 층은 릴리스(release)필름에 부착되어 제조될 수 있는데 이 경우에 그것은 제거되어 렌즈 옵틱에 재부착될 수 있다. 또한, 그것은 투-웨이(two-way) 필름 캐리어에 부착될 수 있는데 캐리어 자체는 렌즈 옵틱에 부착된다. 게다가, 그것은 표면 캐스팅(Surface Casting) 기술을 이용하여 적용될 수 있는데 전기-활성 층은 원위치에서(in-situ) 만들어진다.
이전에 언급한 하이브리드 실시태양에서, 스태틱(static)과 비-스태틱 접근의 결합인 도 12는 중간과 가까운 점 시야 요구를 만족시키는 데 이용되며, 적당히 필요한 거리 교정을 지니고, 예를 들면 전체 니어 애드 파워의 대략 +1.00 디옵터를 지닌 다중초점 진보적 렌즈(1210)는 싱글 시야 렌즈 옵틱 대신 이용된다. 이러한 실시태양을 이용할 때 전기-활성 층(1220)은 렌즈 옵틱 내부에 묻히고 다중초점 진보 렌즈 옵틱의 한 면에 위치할 수 있다. 이 전기-활성 층은 부가적인 애드 파워를 제공하는 데 이용된다.
전체 다중초점 렌즈에 의해 필요한 것보다 렌즈 옵틱에서 더 낮은 애드 파워를 이용할 때, 최종 애드 파워는 낮은 다중초점 애드와 전기-활성 층으로 발생되는 부가적으로 필요한 니어 파워의 총 부가적 파워이다. 예를 들면 다중초점 진보적 부가 렌즈 옵틱이 +1.00의 애드 파워를 지니고 전기-활성 층이 +1.00의 니어 파워를 만들면 하이브리드 전기-활성 렌즈에 대한 총 니어 파워는 +2.00D가 된다. 이러한 접근을 이용하여, 다중초점 렌즈, 특히 진보적 부가 렌즈로부터 원하지 않는감지된 뒤틀림을 감소시키는 것이 가능하다.
어떤 하이브리드 전기-활성 실시태양에서 다중초점 진보적 부가 렌즈 옵틱이 이용됨으로써 전기-활성 층은 원하지 않는 난시를 덜어주는 데 이용된다. 이는 원하지 않는 난시가 존재하는 렌즈 면적에서 전기-활성적으로 만들어진 중화 파워 보상을 통해 원하지 않는 난시를 중화시키거나 실질적으로 감소시킴으로써 수행된다.
어떤 발명의 실시태양에서 부분적 필드의 디센트레이션(decentration)이 요구된다. 디센터된 부분적 필드 전기-활성 굴절 매트릭스를 적용할 때 사람의 눈에 적당한 위치에 전자성 변화가능 파워 필드를 위치시키는 것뿐만 아니라 난시를 교정하는 것을 가능하게 하기 위해 단일 시야 렌즈 옵틱의 적당한 난시성 축 위치를 조정하는 방식으로 전기-활성 굴절 매트릭스를 정렬시키는 것이 필요하다. 또한 부분적 필드 고안시 환자의 동공 요구에 대해 적당한 디센트레이션 배치를 가능하게 하기 위해 부분적 필드 위치를 정렬시키는 것이 필요하다. 또한 정전기적 이중초점, 다중초점 또는 누진성 구역이 항상 사람의 거리-조망 응시 아래에 위치되는 통상의 렌즈와 달리 전기-활성 렌즈의 사용은 통상의 다중초점 렌즈에서는 유용하지 않은 특정한 제조 자유성을 가능하게 함이 발견되었다. 따라서 본 발명의 일분 실시태양에서 전기-활성 구역은 일반적으로 사람이 통상의 비-전기-활성 다중-초점 렌즈의 원거리, 중간 및 근거리 시야 구역을 찾게 되는 곳에 위치한다.예를 들어 전기-활성 구역은 렌즈 옵틱의 180 메리디안(meridian) 이상에 위치하여 다중초점 근거리 시야 존(zone)이 때로 렌즈 옵틱의 180 메리디안 이상으로 제공되는 것을 가능하게 한다. 렌즈 옵틱의 180 메리디안 이상의 근거리 시야 존을 제공하는 것은 컴퓨터 모니터 또는 네일링 픽쳐 프레임 오버헤드(nailing picture frames overhead)로 작업하는 것과 같이 착용자의 전면 또는 머리 위에 직접적으로 물체 가까이 거리에서 작업하는 안경 착용자에게 특히 유용할 수 있다.
비-하이브리드 전기-활성 렌즈 또는 하이브리드 전체 필드 렌즈와 예를 들면 35mm 직경 하이브리드 부분 필드 렌즈의 경우에, 이전에 언급한 전기-활성 층은 싱글 시야 렌즈 옵틱, 또는 전기-활성 마무리된 다중초점 렌즈 블랭크를 만드는 렌즈 옵틱으로 미리-제조된, 또는 프레임의 렌즈 설치의 형태에 대한 렌즈 에징 전에 다중초점 진보적 렌즈 옵틱에 직접 적용될 수 있다. 이는 비싼 조립 장비에 대한 최소 요구로 빠른 서비스를 제공할 수 있도록 모든 광학 조제실을 허락할 것이다. 이는 제조업자, 소매상인, 환자, 소비자에게 이익이 된다.
부분 필드의 크기를 고려해 보면, 예를 들면 한가지 발명 실시태양에서 부분 필드 특정 영역은 35mm 직경 센터된(centered) 또는 디센터된(decentered) 라운드 디자인이 될 수 있음을 보여주었다. 직경 크기는 필요에 따라 변할 수 있음이 지적되어야 한다. 어떤 발명 실시태양에서 22mm, 28mm, 30mm & 36mm 라운드 직경이 이용된다.
부분 필드의 크기는 전기-활성 층 및/또는 전기-활성 필드의 구조에 의존할 수 있다. 적어도 2개의 그러한 구조는 본 발명의 범위 내에서 즉 싱글-인터커넥트 전기-활성 구조와 멀티-그리드 전기-활성 구조로 관찰된다.
도 17은 싱글 인터커넥트 구조를 지닌 전기-활성 렌즈(1700)의 실시태양의 투시도이다. 렌즈(1700)는 렌즈 옵틱(1710)과 전기-활성 층(1720)을 포함한다. 전기-활성 층(1720) 내에서, 절연체(1730)는 프레임된 비-활성화된 필드(또는 영역)(1750)로부터 활성화된 부분 필드(1740)를 분리한다. 싱글 와이어 인터커넥트(1760)는 활성화된 필드를 파워 공급기 및/또는 조절기에 연결한다. 모두는 아니지만 대부분의 실시태양에서 싱글 인터커넥트 구조는 그것을 파워 소스로 커플링하는 전기 전도체 한 쌍을 지닌다.
도 18은 멀티-그리드 구조를 지닌 전기-활성 렌즈(1800)의 실시태양의 투시도이다. 렌즈(1800)는 렌즈 옵틱(1810)과 전기-활성 층(1820)을 포함한다. 전기-활성 층(1820) 내에서, 절연체(1830)는 프레임된 비-활성화된 필드(또는 영역)(1850)로부터 활성화된 부분 필드(1840)를 분리한다. 다수의 와이어 인터커넥트(1860)는 활성화된 필드를 파워 공급기 및/또는 조절기에 연결한다.
부분 필드에 대해 더 작은 직경을 이용하면, 싱글 인터커넥트 전기-활성 구조를 이용할 때 부분 필드 특정 영역의 가장자리로부터 중심으로 전기-활성 두께 차이가 최소화될 수 있음이 발견되었다. 이는 특히 싱글 인터커넥트 구조에 필요한 전기-활성 층의 수는 물론 전기적 파워 요구를 최소화하는 데 가장 양성적인 역할을 한다. 이는 항상 멀티-그리드 전기-활성 구조를 이용하여 부분 필드 특정 영역에 대한 경우는 아니다. 싱글 인터커넥트 전기-활성 구조를 이용할 때, 많은 발명 실시태양에서, 모두는 아니지만, 다수의 싱글 인터커넥트 전기-활성 구조는 다수의 전기-활성 층이 예를 들면 +2.50D의 총 결합된 전기-활성 파워를 만들도록 렌즈 내 또는 위에 층을 이룬다. 이 발명 실시예에서만, 5개의 +0.50D 싱글 인터커넥트 층들이 대부분의 경우 절연층에 의해 서로 분리된 상부에 놓여질 수 있다. 이 방법에서, 적당한 전기적 파워는 어떤 경우에 적당히 전류를 통하기에 비실용적인 하나의 두꺼운 싱글 인터커넥트 층의 전기적 요구를 최소화하여 각 층에 대해 필요한 굴절률 변화를 만들 수 있다.
발명에서, 다수의 싱글 인터커넥트 전기-활성 층을 지닌 어떤 실시태양은 그것이 거리 범위에 걸쳐 초점을 맞추는 능력을 갖도록 프로그램된 서열에서 전류를 통할 수 있다. 예를 들면, +2.00D 노안의 사람이 손가락 끝 거리를 볼 수 있도록 +1.00 중간 초점을 만들면서 2개의 +0.50D 싱글 인터커넥트 전기-활성 층이 전류를 통할 수 있었으며 2개의 부가적인 +0.50D 싱글 인터커넥트 전기-활성 층이 +2.00D 노안의 사람에게 16 인치만큼 가까이 읽을 수 있도록 전류를 통할 수 있었다. 각 층의 파워는 물론 전기-활성 층의 정확한 수는 특정 노안의 사람에 대한 인접 및중간 시야 거리의 특정 범위를 커버하는 데 필요한 총 파워는 물론 광학 디자인에 의존하여 변할 수 있다.
게다가, 어떤 다른 발명 실시태양에서, 하나 또는 그 이상의 싱글 인터커넥트 전기-활성 층의 결합이 멀티-그리드 전기-활성 구조 층으로 결합된 렌즈에 존재한다. 다시 이는 적당한 프로그래밍을 가정하여 중간 및 가까운 거리 범위에 대해 초점을 맞추는 능력을 준다. 최종적으로, 다른 발명 실시태양에서, 멀티-그리드 전기-활성 구조만이 하이브리드 또는 비-하이브리드 렌즈에서 이용된다. 적당히 프로그램된 전기-활성 안경 조절기와 결합한 멀티-그리드 전기-활성 구조, 및/또는 하나 또는 그 이상의 조절기 요소는 중간 및 가까운 거리의 넓은 범위에 걸쳐 초점을 맞추도록 해준다.
또한, 표면화(surfacing)를 가능하게 하는 반-마무리된 전기-활성 렌즈 블랭크는 또한 발명의 범위 내에 있다. 이 경우에, 블랭크와 결합된 디센터드, 센터드, 부분 필드 전기-활성 층 또는 전체 필드 전기-활성 층은 블랭크와 결합되고 필요한 교정 처방을 표면에 한다.
어떤 실시태양에서 변화가능 파워 전기-활성 필드는 전체 렌즈에 걸쳐 위치하고 사람의 작용 근거리 시야 초점 요구를 수용하기 위해 렌즈 전체 표면에 걸쳐 일정한 구면 파워 변화로서 조정된다. 다른 실시태양에서 변화가능 파워 필드는일정한 구면 파워 변화로서 전체 렌즈에 걸쳐 조정되는 것과 동시에 뒤틀림(distortion) 및 수차(aberration)를 감소시키기 위해 비구면 주변부 파워 효과를 생성한다. 상기 논의된 실시태양에서 원거리 파워는 단일 시야, 다중초점 마무리된 렌즈 블랭크(blank) 또는 다중초점 누진성 렌즈 옵틱에 의해 교정된다. 전기-활성 옵티칼 레이어(optical layer)는 주로 작용 원거리 초점 요구를 교정한다. 이는 항상 그렇지 않다는 것이 주지되어야 한다. 어떤 경우에는 원거리 구면 파워만을 위해 단일 시야, 다중초점 마무리된 렌즈 옵틱 또는 다중초점 누진성 렌즈 옵틱을 이용하고 전기-활성 굴절 매트릭스를 통해 근거리 시야 작용 파워 및 난시를 교정하거나 난시만을 교정하기 위해 단일 시야 또는 다중초점 렌즈 옵틱을 이용하고 전기-활성층을 통해 구면 파워 및 근거리 시야 작용 파워를 교정하는 것이 가능하다. 또한 플라노(plano), 단일 시야, 다중초점 마무리된 렌즈 옵틱 또는 누진성 다중초점 렌즈 옵틱을 이용하고 전기-활성층에 의해 원거리 구면 및 난시 요구를 교정하는 것이 가능하다.
총 거리 파워 요구는 물론 삼릉형(prismatic), 구형 또는 비구면 파워, 중간 범위 파워 요구와 가까운 점 파워 요구가 많은 부가적 파워 요소로 수행될 수 있는지 파워 교정이 필요함이 발명에서 지적되어야 한다. 이는 모든 거리 구형 파워 요구, 거리 구형 파워 요구의 약간, 모든 난시 파워 요구, 난시 파워 요구의 약간, 모든 삼릉형 파워 요구, 삼릉형 파워 요구의 약간, 또는 전기-활성 층과 결합할 때 총 포커싱 요구를 제공하는 상기의 어느 조합을 제공하는 싱글 시야 또는 마무리된다중초점 렌즈 옵틱의 이용을 포함한다.
전기-활성 층이 마지막 조립 전 또는 후에 그 또는 그녀의 전기-활성 렌즈를 통해 시야를 최대화하기 위한 적응성 옵틱 교정-같은 기술의 이용이 가능하게 함이 발견되었다. 이는 환자 또는 의도된 착용자가 전기-활성 렌즈 또는 렌즈들을 통해 보게 하고 그것을 수동으로 조정하거나 통상적인 및/또는 비-통상적인 굴절 오류를 측정하고 구형, 난시, 이탈 등의 나머지 굴절 오류를 교정하는 특별히 디자인된 자동 굴절 렌즈를 통해 수행될 수 있다. 이 기술은 착용자가 많은 경우에 20/10 또는 더 좋은 시야를 얻도록 할 수 있다.
게다가, 어떤 실시태양에서 프레스넬(Fresnell) 파워 렌즈 층이 전기-활성 층은 물론 싱글 시야 또는 다중초점 또는 다중초점 렌즈 블랭크 또는 옵틱을 따라 이용됨을 주목해야 한다. 예를 들면 프레스넬 층은 구형 파워를 제공하여 렌즈 두께를 감소시키는 데 이용되며, 싱글 시야 렌즈 옵틱은 난시를 교정하고, 전기-활성 층은 중간 및 가까운 거리 포커싱 요구를 교정하는 데 이용된다.
상기 토론된 대로, 또 다른 실시태양에서 회절성 옵틱은 싱글 시야 렌즈 옵틱과 전기-활성 층을 따라 이용된다. 이러한 접근에서 부가적 포커싱 교정을 제공하는 회절성 옵틱은 또한 전기적 파워, 회로와 전기-활성 층의 두께에 대한 요구를 감소시킨다. 이러한 것들은 프레스넬 층, 통상적인 또는 비-통상적인 싱글 시야 또는 다중초점 렌즈 옵틱, 회절성 옵틱 층과 전기-활성 층 또는 층들이 된다. 또한, 회절성 또는 프레스넬 요소를 지니는 비-하이브리드 또는 하이브리드 전기-활성 옵틱을 만들기 위해 회절성 또는 프레스넬 층의 형태 또는 효과를 전기-활성 물질로 나누어주는 에칭 과정을 통해 가능하다. 또한, 통상적인 렌즈 파워는 물론 삼릉형 파워를 만들기 위해 전기-활성 렌즈를 이용하는 것이 가능하다.
대략 22mm 또는 35mm 직경 라운드 센터드 하이브리드 부분 필드 특정 전기-활성 렌즈 디자인 또는 대략 직경 30mm의 조정 가능한 디센터드 하이브리드 전기-활성 부분 필드 특정 디자인을 이용하여 제조 비용을 감소시키고 최종 전기-활성 안경 렌즈의 광학 투명도를 향상시키는 전기적 파워 회로 요구, 배터리 수명, 배터리 크기를 최소화하는 것이 가능하다.
한 발명 실시태양에서, 디센터드 부분 필드 특정 전기-활성 렌즈는 이 필드의 광학 센터가 싱글 시야 렌즈의 광학 센터의 대략 5 mm 아래 위치하도록 위치하지만, 동시에 중간 일하는 범위 동공 거리에 가까이 환자의 교정을 만족하도록 코로 또는 시간적으로 디센터된 가까이 일하는 거리 전기-활성 부분 필드를 지닌다. 그러한 디자인 접근은 원형 디자인에 제한되지 않고 적당한 전기-활성 시야 필드 면적이 사람의 시야 요구에 필요하도록 실질적으로 어느 형태가 될 수 있음을 주목해야 한다. 예를 들면, 디자인은 타원형, 삼각형, 사각형 형태, 8각형, 부분적으로 커브된 것 등이 될 수 있다. 중요한 것은 부분 필드를 이룰 수 있는 비-하이브리드 전체 필드 디자인은 물론 하이브리드 부분 필드 특정 디자인 또는 부분 필드를 이룰 수 있는 하이브리드 전체 필드 디자인에 대해 보는 면적의 적당한 위치이다.
또한 많은 경우에 전기-활성 층은 울퉁불퉁한 두께를 지니고 이용됨이 발견되었다. 즉, 금속성과 전도성 주위 층들은 평행하지 않으며 겔 폴리머 두께는 수렴성 또는 발산하는 렌즈 형태를 만들기 위해 변한다. 비-하이브리드 실시태양 또는 싱글 시야 또는 다중초점 렌즈 옵틱을 지닌 하이브리드 모드에서 그러한 일정하지 않은 두께 전기-활성 층을 사용하는 것이 가능하다. 약간의 발명 실시태양에서, 싱글 인터커넥트 전기-활성 층은 일정하지 않은 두께의 전기-활성 구조를 만드는 평행하지 않은 면을 이용한다. 그러나, 모두는 아니지만 대부분의 발명 실시태양에서, 멀티-그리드 전기-활성 구조는 일정한 두께의 전기-활성 구조를 만드는 평행한 구조를 이용한다.
약간의 가능성을 예증하기 위하여, 수렴성 싱글 시야 렌즈 옵틱은 하이브리드 렌즈 어셈블리를 만들기 위해 수렴성 전기-활성 렌즈에 결합될 수 있다. 사용된 전기-활성 렌즈 물질에 따라, 전기적 전압은 굴절률을 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 굴절률을 감소시키기 위해 전압을 올리면 고정된 전기-활성 렌즈 파워의 다른 조합에 대해 표 1의 첫 번째 열에서 나타낸 대로 최종 렌즈 어셈블리 파워를 덜 플러스된 파워를 주도록 변화시킬 것이다. 전기-활성 렌즈 옵틱의 굴절률을 증가시키도록 적용된 전압을 올려 조정하면, 최종 하이브리드 렌즈 어셈블리 파워는 고정된 전기-활성 렌즈 파워의 다른 조합에 대해 표 2에 나타낸 대로 변한다. 발명의 실시태양에서, 단독 적용된 전압 차이만이 전기-활성 층을 가로질러 요구된다는 것을 주목해야 한다.
S.V. 또는 M.F. 렌즈 옵틱 (거리 시야) 전기-활성 렌즈 파워 전압 변화 굴절률 변화 최종 하이브리드 렌즈 어셈블리 파워
+ + - - 덜 플러스
+ - - - 더욱 플러스
- + - - 더욱 마이너스
- - - - 덜 마이너스
S.V. 또는 M.F. 렌즈 옵틱 (거리 시야) 전기-활성 렌즈 파워 전압 변화 굴절률 변화 최종 하이브리드 렌즈 어셈블리 파워
+ + - - 더욱 플러스
+ - - - 덜 플러스
- + - - 덜 마이너스
- - - - 더욱 마이너스
그러한 하이브리드 어셈블리에 대해 가능한 제조 과정은 다음과 같다. 한 실시예에서, 전기-활성 폴리머 겔 층은 네트 렌즈 옵틱 형태로 주입-몰드, 캐스트, 스탬프, 머신, 다이아몬드 턴 및/또는 폴리쉬 될 수 있다. 얇은 금속성 층은 예를 들면 스푸터링(sputtering) 또는 진공 침전에 의해 주입 몰드되거나 캐스트 폴리머 겔 층의 양쪽 면에 침전된다. 또 다른 전형적인 실시태양에서, 침전된 얇은금속성 층은 렌즈 옵틱과 주입-몰드되거나 캐스트 전기-활성 물질 층의 다른 면 양쪽에 위치한다. 전도 층은 필요하지 않지만, 있다면 그것 또한 금속성 층에 진공 침전되거나 스푸터 될 것이다.
통상적인 이중초점, 다중초점 또는 진보적 렌즈와 달리 가까운 시야 파워 구분이 다른 다중초점 디자인에 대해 다르게 위치하도록 필요한 곳에서 발명은 항상 하나의 보통 위치에 놓여질 수 있다. 통상적인 접근에 의해 이용되는 다른 스태틱 파워 영역과 달리, 눈이 움직이고 머리가 그러한 영역 또는 영역들을 이용하기 위해 기울어지는 곳에서, 본 발명은 똑바로 또는 약간 위 또는 아래로 보도록 하며, 전체 전기-활성 부분 또는 전체 필드는 필요한 가까운 일하는 거리에 대한 교정을 조정한다. 이는 눈 피로와 머리 및 눈 운동을 감소시킨다. 게다가, 멀리 보려고 할 때 조정 가능한 전기-활성 층은 먼 물체를 명확히 보기에 필요한 교정 파워에 조정한다. 대부분의 경우에, 이는 전기-활성 조정 가능한 가까운 일하는 거리 필드를 플라노(plano) 파워가 되게 하며, 하이브리드 전기-활성 렌즈를 거리 파워를 교정하는 먼 시야 교정 렌즈 또는 낮은 파워 다중초점 진보적 렌즈로 전환 또는 조정한다. 그러나, 항상 그런 경우는 아니다.
어떤 경우에 싱글 시야 렌즈 옵틱의 두께를 감소시키는 것이 이로울 것이다. 예를 들면, 플러스 렌즈의 중심 두께 또는 마이너스 렌즈의 가장자리 두께는 전기-활성 조정 가능한 층에서 약간의 적절한 거리 파워 보충을 통해 감소될 수 있다.이는 전체 필드 또는 대부분 전체 필드 하이브리드 전기-활성 안경 렌즈 또는 모든 경우에 비-하이브리드 전기-활성 안경 렌즈에 적용된다.
또한 조정가능한 전기-활성 굴절 매트릭스는 제한된 지역 내에 위치하지 않아도 되나 어떤 크기의 지역 또는 모양이 요구되던지 간에 단일 시야 또는 다중초점 렌즈 옵틱 전체를 감쌀 수 있다. 전기-활성 굴절 매트릭스의 정확한 전체 크기, 모양 및 위치는 성능 및 미학에만 속박된다.
싱글 시야 또는 다중초점 렌즈 블랭크 또는 옵틱의 적당한 전면 볼록과 후면 오목한 커브를 이용함으로써 발명에 필요한 전자공학의 복잡성을 감소시키는 것이 가능함을 또한 발견하였으며 발명의 부분이 된다. 싱글 시야 또는 다중초점 렌즈 블랭크 또는 옵틱의 전면 볼록 베이스 커브를 적당히 선택함으로써 전기-활성 층을 활성화시키는 데 필요한 연결 전극의 수를 최소화하는 것이 가능하다. 어떤 실시태양에서, 전체 전기-활성 필드 면적이 전기 파워의 세트 양으로 조정되면서 2개의 전극만이 필요하다.
이는 전기-활성 물질의 굴절률 변화에 기인하여 일어나며, 전기-활성 층의 위치에 따라, 다른 파워 전, 후, 또는 중간 전기-활성 층을 만든다. 따라서 각 층의 전과 후 커브의 적절한 곡률 관계는 전기-활성 하이브리드 또는 비-하이브리드 렌즈의 필요한 파워 조정에 영향을 준다. 모두는 아니지만 회절성 또는 프레스넬 요소를 특별히 이용하지 않는 하이브리드 디자인 대부분에서 전기-활성 층이 싱글 시야 또는 다중초점 반-마무리된 블랭크 또는 싱글 시야 또는 다중초점 마무리된 렌즈 블랭크의 그것에 평행한 앞과 뒤 커브를 갖지 않는 것이 중요하다. 이에 대한 한가지 예외는 멀티-그리드 구조를 이용하는 하이브리드 디자인이다.
한 실시태양은 전체 필드 접근과 최소 2개의 전극보다 덜 이용하는 하이브리드 전기-활성 렌즈임을 주목해야 한다. 다른 실시태양은 전기-활성 층을 만들기 위해 멀티-그리드 전기-활성 층 접근을 이용하며 이 경우 다수의 전극과 전기 회로가 필요할 것이다. 멀티-그리드 전기-활성 구조를 이용하면, 미용적으로 받아들일 수 있도록(대부분 보이지 않는) 전기적으로 활성화된 그리드의 경계에 대해, 제로 내지 0.02 유니트의 굴절률 차이의 인접 그리드 간의 굴절률 차이를 생산하는 것이 필요함이 발견되었다. 미용적 요구에 의존하여, 굴절률 차이의 범위는 0.01 내지 0.05 유니트가 될 수 있으나 대부분 발명의 실시태양에서 차이는 인접 면적간의 0.02 또는 0.03 유니트의 굴절률의 최대까지 조절기에 의해 제한된다.
바람직한 부가적 엔드(end) 포커싱 파워를 만들도록 전류를 통하는 데 필요하도록 반응할 수 있는 싱글-인터커넥트 구조 및/또는 멀티-그리드 구조와 같은 다른 전기-활성 구조를 지닌 하나 또는 그 이상의 전기-활성 층을 이용하는 것이 또한 가능하다. 이런 변하기 쉬운 포커싱 효과는 멀리서 가까이 보려고 할 때 중간-범위 포커싱 요구와 가까운 시야 범위 포커싱 요구에 대해 교정하여 가까이서멀리 보려고 할 때 역효과가 나타나도록 타임 랩스드(lapsed) 서열에서 생산될 수 있다.
멀티 전기-활성 층 접근은 또한 더 빠른 전기-활성 포커싱 파워 응답 시간을 가능하게 한다. 이는 멀티 전기-활성 층을 이룬 렌즈의 각 층에 필요한 감소된 전기-활성 물질 두께 요인의 조합에 기인하여 일어난다. 또한, 멀티 전기-활성 층 렌즈는 마스터 전기-활성 층의 복잡성을 마스터 전기-활성 층보다 개별적으로 덜 필요한 둘 또는 그 이상의 적은 복합 개별 층으로 나누는 것이 가능하기 때문이다.
다음은 전기-활성 렌즈의 물질과 구조, 그 전기적 배선(wiring) 회로, 전기적 전원, 전기적 스위칭 기술, 초점 길이 조정에 필요한 소프트웨어와 물체 거리 레인징을 기술한다.
도 19는 전기-활성 층(1900)의 전형적인 실시태양의 투시도이다. 전기-활성 물질(1910)의 양쪽 면에 부착된 것은 금속성 층(1920)이다. 각 금속성 층(1920)의 반대면에 부착된 것은 전도층(1930)이다.
상기 토론된 전기-활성 층은 폴리머 겔 또는 전기-활성 물질과 같은 액정으로 이루어진 다층 구조이다. 그러나, 어떤 발명의 경우 폴리머 겔 전기-활성 층과 액정 전기-활성 층은 동일한 렌즈 내에서 이용된다. 예를 들면 액정층은 전자 틴트(tint) 또는 선글래스 효과를 만드는 데 이용될 수 있으며 폴리머 겔 층은 애드 또는 서브트랙트 파워에 이용될 수 있다. 폴리머 겔과 액정은 그 광학 굴절률이 적용된 전기 전압에 의해 변할 수 있는 성질을 지닌다. 전기-활성 물질은 한쪽 면에 2개의 거의 투명한 금속성 층으로 커버되며, 전도층은 이러한 층에 좋은 전기적 연결을 제공하기 위하여 각 금속성 층에 침전된다. 전압이 2개의 전도층에 적용되면, 그들 사이에 전기장이 생기며, 전기-활성 물질을 통해 굴절률이 변한다. 대부분의 경우, 액정과 어떤 경우 겔은 실리콘, 폴리메타크릴레이트, 스티렌, 프롤린, 세라믹, 글래스, 나일론, 밀라(mylar) 등으로부터 선택된 물질의 밀봉 캡슐화된 엔벨롭에서 저장된다.
도 20은 멀티-그리드 구조를 지닌 전기-활성 렌즈(2000)의 실시태양의 투시도이다. 렌즈(2000)는 어떤 실시태양에서 전기 절연 성질을 지닌 물질에 의해 분리될 수 있는 다수의 픽셀을 한정할 수 있는 전기-활성 물질(2010)을 포함한다. 따라서, 전기-활성 물질(2010)은 각 영역이 하나 또는 그 이상의 픽셀을 포함하는 많은 인접 영역을 한정할 수 있다.
전기-활성 물질(2010)의 한 면에 부착된 것은 금속성 층(2020)이며, 이는 전기 절연 성질을 지닌 물질(나타내지 않음)에 의해 분리되는 금속성 전극(2030)의 그리드 어레이를 지닌다. 전기-활성 물질(2010)의 반대 면에 부착된 것은 대칭적으로 동일한 금속성 층(2020)이다. 따라서, 각 전기-활성 픽셀은 그리드 요소 페어를 한정하기 위해 한 쌍의 전극(2030)에 매치된다.
금속성 층(2020)에 부착된 것은 전기 절연 성질을 지닌 물질(나타내지 않음)에 의해 각각 분리되는 다수의 인터커넥트 바이아스(2050)를 지닌 전도층(2040)이다. 각 인터커넥트 바이아스(2050)는 전기적으로 하나의 그리드 요소 페어가 파워 공급기 및/또는 조절기에 커플된다. 대체 실시태양에서, 약간의 및/또는 모든 인터커넥트 바이아스(2050)는 하나 이상의 그리드 요소 페어를 파워 공급기 및/또는 조절기에 연결할 수 있다.
어떤 실시태양에서 금속성 층(2020)은 제거됨을 주목해야 한다. 다른 실시태양에서, 금속성 층(2020)은 정렬층으로 대체된다.
어떤 발명 실시태양에서 전(말단) 표면, 중간 표면 및/또는 후 표면은 통상적인 포토크로매틱 요소를 포함하는 물질로 만들어질 수 있다. 이 포토크로매틱 요소는 전기-활성 렌즈의 부분으로 관련된 전자 생산된 틴트 특징으로 이용되거나 이용되지 않을 수 있다. 그러나, 많은 발명 실시태양에서 포토크로매틱 물질은 전자 틴트 요소 없이 전기-활성 렌즈로 홀로 이용된다. 포토크로매틱 물질은 층 조성 또는 후에 전기-활성 층에 첨가된 또는 렌즈의 전 또는 후에 바깥층의 부분으로 첨가되어 전기-활성 렌즈 층에 포함될 수 있다. 게다가, 발명의 전기-활성 렌즈는 전, 후 또는 양쪽에 하드-코팅될 수 있으며 항-반사 코팅으로 코팅될 수 있다.
이 구조물은 서브-어셈블리로 불리며 착용자의 삼릉형 파워, 구형 파워, 난시 파워 교정, 비구면 교정 또는 이탈 교정을 하도록 전기적으로 조절될 수 있다. 더욱이 서브어셈블리는 프레스넬 또는 회절 표면의 그것을 모방하기 위해 조절될 수 있다. 하나의 실시태양에서, 한 타입 이상의 교정이 필요하다면, 둘 또는 그 이상의 서브어셈블리는 전기적 절연층에 의해 병렬되고(juxtaposed), 분리될 수 있다. 절연층은 실리콘 옥사이드로 구성될 수 있다. 또 다른 실시태양에서, 동일한 서브어셈블리는 다수의 파워 교정을 하도록 이용된다. 토론된 2개의 서브-어셈블리 실시태양 중 하나는 2개의 다른 구조로 만들어질 수 있다. 이 첫 번째 구조 실시태양은 층의 각각, 전기-활성 층, 전도체와 금속이 접촉하여, 물질의 연속적 층이 되게 하여 싱글-인터커넥트 구조를 형성한다. 두 번째 구조 실시태양(도 20에 나타낸)은 그리드 또는 어레이 형태로 금속성 층을 이용하는데, 각 서브-어레이 면적은 그 인접으로부터 전기적으로 절연된다. 멀티-그리드 전기-활성 구조를 보여주는 이 실시태양에서, 전도 층은 분리된 전기적 콘택트 또는 전극을 각 서브-어레이 또는 그리드 요소에 제공하기 위해 에치된다. 이 방법에서, 분리된 별개의 전압이 전기-활성 물질 층에서 다른 굴절률 영역을 만드는 층에서 각 그리드 요소 페어에 걸쳐 적용될 수 있다. 층 두께, 굴절률, 전압, 후보 전기-활성 물질, 층 구조, 층 또는 요소의 수, 층 또는 요소의 배열, 각 층 및/또는 요소의 곡률을포함하는 세부 디자인은 광학 디자이너가 결정하기에 달려있다.
멀티-그리드 전기-활성 구조 또는 단일 인터커넥트 전기-활성구조간에 부분렌즈필드 또는 전체렌즈필드로서 이용될 수 있음을 주목하여야 한다. 그러나, 전기-활성층에 특정 부분필드가 이용될 때, 대개의 경우에 있어서 전기-활성 비활성화된 층(프레임층)에 특별히 적합한 부분필드의 굴절율과 매우 가깝게 매칭되는 굴절율을 지닌 전기-활성물질이 절연체에 의해 특정 전기-활성 존 부분필드로부터 분리되거나 측면적으로 근접하여 사용할 수 있다. 이것은 전체 전기-활성층을 마치 불활성 스테이트에서 하나로 보이게 하는 방법에 의해 전기-활성렌즈의 패션기능을 증가시키기 위한 것이다. 또한 프레임층(framing layer)은 비전기-활성물질로 되어있음을 주목하여야 한다.
고분자 물질은 그 성분 중에 중량비로 적어도 30% 이상을 전기-활성성분을 지니는 다양한 종류의 고분자일 수 있다. 이와 같은 전기-활성 고분자물질은 잘 알려져 있으며 상업적으로 입수할 수 있다. 이러한 물질의 예로서는 폴리에스테르, 폴리에테르, 폴리아마이드, 펜타시아노비페닐(PCB) 또는 다른 것들과 같은 액정 폴리머들을 포함할 수 있다. 고분자 겔의 가공성을 증진시키기 위해 열경화성 수지 매트릭스 성분을 포함할 수 있다. 또한, 전도성 층의 캡슐화를 통해 부착성을 증진시킬 수도 있으며, 겔의 광학적 투명성을 증가시킨다. 이러한 매트릭스의 예로서는 가교결합된 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 폴리우레탄, 비닐폴리머가 가교결합된 이중 또는 다중기능의 아크릴레이트, 메타크릴레이트 또는 비닐유도체 등을 들 수 있다.
겔층의 두께는 예를 들면, 약 3 마이크론부터 약 100 마이크론까지 일수 있으나, 1 밀리미터 정도의 두께를 지닐 수도 있고, 바람직하기로는 약 4 마이크론부터 약 20 마이크론 사이의 두께일 수 있다. 겔층은 예를 들면, 인치당 약 100파운드부터 인치당 약 800 파운드까지의 모듈러스를 지닐 수 있고, 바람직하기로는 인치당 200 내지 600 파운드의 모듈러스를 지닐 수 있다. 금속층(metallic layer)은 예를 들면, 약 10-4마이크론부터 10-2마이크론의 두께를 지닐 수 있고, 바람직하기로는 약 0.8 ×10-3마이크론부터 약 1.2 ×10-3의 두께를 지닐 수 있다. 전도층(conductive layer)은 예를 들면, 약 0.05 마이크론부터 약 0.2 마이크론의 두께를 지닐 수 있고, 바람직하기로는 약 0.8 마이크론부터 약 0.12 마이크론의 두께를 지닐 수 있고, 더욱 바람직하기로는 약 0.1 마이크론이다.
금속층은 전도층과 전기-활성물질간의 좋은 접촉을 제공하기 위해 사용된다. 통상의 기술을 가진 자에 의해 적당한 금속물질을 이용할 수 있음이 인식될 수 있다. 예를 들면, 금 또는 은과 같은 것이다.
하나의 실시태양으로 전기-활성물질의 굴절율은 변할 수 있고, 예를 들면,약 1.2 유니트와 약 1.9 유니트 사이이고, 바람직하기로는 1.45 유니트와 1.75 유니트 사이이다. 또한, 굴절율의 변화는 볼트당 최소 0.02 유니트 이내이어야 한다. 볼트에 따른 굴절율에 변화율, 전기-활성 물질의 실제 굴절율 및 매트릭스 물질의 상용성은 매트릭스 내에 전기-활성 고분자의 조성퍼센티지를 결정할 것이다. 그러나, 최종 조성의 굴절율의 변화는 약 2.5 볼트의 기저전압에서 또는 25볼트 이내에서 볼트당 0.02 유니트 이내이어야 한다.
하이브리드 디자인을 이용하는 본 발명의 실시태양에 대해서는 이미 언급한 바 있다. 전기-활성층 섹션은 적당한 접착성 또는 결합 기술로 가시광선에 투명하게 종래의 렌즈 옵틱에 부착시킬 수 있다. 이와 같은 결합 어셈블리는 종래의 렌즈 옵틱에 결합시키기 위해 미리 조립되고 부착된 전기-활성 층을 지니는 릴리즈 페이퍼 또는 필름일수 있다. 이것은 정지된 상태에서 렌즈 옵틱의 표면에 적용할 수 있도록 제조된 것이다. 또한, 렌즈 웨이퍼의 표면에 미리 적용할 수 있도록 제조된 것도 있으며, 이는 렌즈 옵틱의 기다리는 동안 접착력이 증가하여 결합되는 것이다. 이것은 후에 표면 또는 가장자리를 적당한 규격 형상뿐만 아니라 적당한 파워로 가공할 수 있도록 반가공된 렌즈 블랭크에도 적용할 수 있다. 마지막으로 표면 캐스팅 기술을 이용하여 렌즈 옵틱의 가공을 할 수 있으며 이것은 본 발명의 전기적으로 변형된 파워를 창출하는 것이다. 전기-활성 층은 전체 렌즈부분 또는 그의 일부분만을 점유할 수 있다.
전기-활성층의 굴절율은 포커스를 원하는 지역을 위해서만 변경되어 교정될 수 있다. 예를 들면, 하이브리드 부분필드 디자인에서 언급한 바와 같이 부분필드 지역(partial field area)은 활성화될 수 있고, 이 지역 속에서 변경될 수 있다. 그러므로 본 발명의 실시태양으로 굴절율은 렌즈의 특정부분 지역에서만 변경될 수 있다. 또다른 실시태양으로 하이브리드 전체필드 디자인의 굴절율에서는 굴절율은 전체 표면에 반해 변경될 수 있다. 이와 유사하게 굴절율은 비-하이브리드 디자인 속에서는 전체 지역에 반해 변경될 수 있다. 이미 언급한 바와 같이 미용상 광학 외형(optical cosmetic appearance)을 수용할 수 있게 유지하기 위하여 개발된 것으로 전기-활성 옵틱의 인접한 지역 사이에 굴절율의 변화는 0.02 유니트 내지 0.05 유니트를 넘지 않아야 하며, 바람직하게는 0.02 유니트 내지 0.03 유니트 정도이다.
본 발명의 범위에서 사용자는 어떤 경우에 부분필드를 사용할 수 있고, 그 뒤에 전체필드에 전기-활성층을 변경시킬 수 있기를 원할 수 있다. 이 경우 본 발명의 실시태양은 전체필드 실시태양을 위해 고안되어야 한다. 그러나, 제어기가 전체필드로부터 부분필드로 파워를 변경할 수 있도록 프로그램될 수 있으며 이와 반대도 가능한 것이다.
전기-활성 렌즈를 시뮬레이트하기에 필요한 전기필드를 설정하기 위해서는 전압이 광학 어셈블리에 전달되어야 한다. 이를 위해 작은 직경의 와이어의 한묶음이 준비된다. 이것은 안경의 프레임의 모서리에 포함되어 있다. 와이어는 하기하는 바와 같이, 전원으로부터 전기-활성 안경 제어기로 연결되고, 이때 하나 또는 그 이상의 제어기 성분으로 연결될 수 있다. 그리고, 각각 안경 렌즈에 가장자리 모서리에 프레임에도 연결된다. 반도체 제조에 사용되는 와이어 본딩 기술은 광학 어셈블리 내에 각각의 그리드 요소(grid element)에 와이어를 연결시킬 수 있다. 와이어 인터커넥트 구조의 실시태양으로, 전도층에 하나의 와이어를 의미하고, 안경 렌즈 당 하나의 전압만을 가하는 것이 요구된다. 그리고, 각각의 렌즈에 오직 두 개의 와이어만이 요구되는 것이다. 전압은 하나의 전도층에 인가된다. 반면에 겔층의 반대편에 그의 파트너는 그라운드 포텐셜(ground potential)이 주어진다. 또다른 실시태양으로 전류(AC) 전압을 변경하는 것이 전도층에 반대하여 적용될 수 있다. 이러한 두 개의 커넥션은 각각 안경렌즈의 가장자리 프레임 근처에서 쉽게 만들어진다.
만약, 전압의 그리드 배열이 사용된다면, 어레이 내의 각각의 그리드 하부지역은 특정한 전압으로 인가된다. 그리고, 전도체가 렌즈의 그리드 요소에 대한 프레임에 각각의 와이어리드를 연결시킨다. 인디움옥사이드, 틴옥사이드 또는 인디움틴옥사이드(ITO)와 같은 광학적으로 투명한 전도성 물질이 전기-활성 어셈블리의 전도층을 형성하기 위하여 사용될 수 있다. 이 때, 전기-활성 어셈블리는 전기-활성 렌즈 내에 각각의 그리드 요소에 프레임 모서리 속에 와이어를 연결할 수 있도록 사용하는 것이다. 이러한 방법은 전기-활성 지역이 전체 렌즈 부분을 점유하던지 오직 그 일부를 점유하던지 간에 관계없이 사용될 수 있다.
광학 어셈블리에 전기파워를 공급하기 위해서는 배터리와 같은 전원이 디자인에 포함되어야 한다. 전기필드를 창출하는 전압은 작고, 따라서 프레임의 안경다리는 전원을 공급하기 위한 축소된 벌크 배터리를 함유할 수 있도록 고안되어야 한다. 이 배터리는 프레임 안경다리에 포함되어 있는 멀티 플렉싱 커넥션을 통하여 한 다발의 와이어로 연결된다. 또 다른 실시태양에서 등각성(conformal) 박막 배터리가 접착제에 의해 프레임 안경다리에 부착될 수 있고, 이것은 전하가 소모되었을 때, 제거하거나 교체할 수 있다. 선택적으로, 등각성 박막 배터리가 사용할 수 없을 경우, 제자리에서 충전이 가능하게 하도록 프레임 장착 배터리에 부착시키기 위한 AC 어댑터를 제공할 수 있다.
또다른 에너지원으로 미세-연료 셀(fuel cell)을 사용할 수 있고, 이것은 배터리보다 높은 에너지저장기능을 제공하는 안경 프레임 속에 포함될 수 있다. 연료 셀은 안경 프레임 속에 리저버에 의해 연료를 주입할 수 있는 미세 연료 캐닝스터를 통해 재충전시킨다.
본 발명의 하이브리드 멀티그리드 구조를 사용하여 전원을 더욱 작게 하는 것이 가능하고, 이러한 것은 대개의 경우 부분필드 특정영역을 포함하게 된다. 하이브리드 부분필드 멀티그리드 구조를 사용한 때에는 하이브리드 전체필드 멀티그리드 구조도 또한 사용할 수 있음을 인지하여야 한다.
본 발명은 또 다른 접근방법으로 수차(aberration)와 같은 종래에 없던 굴절 오류를 교정할 때에 상기에서 언급함과 같은 안경에 트랙킹 시스템(tracking system)을 설치할 수 있다. 전기-활성 안경 제어기에 적절한 소프트웨어와 프로그램을 행하여야 하며, 하나 또는 그 이상의 제어기 성분이 전기-활성 안경 몸체내에 제공되어야 한다. 본 발명의 형체는 사람의 눈에 트랙킹 함으로써 시야의 라인을 찾아낼 수 있을 뿐 아니라 이를 통하여 보는 전기-활성 렌즈의 특정 지역에 필요한 전기에너지를 공급할 수 있다. 이를 다시 표현하면, 눈의 움직임에 따라 목적하는 전기적으로 에너지화된 지역이 전기-활성 렌즈를 직접 통해 특정사람의 시야에 상응하여 렌즈를 어크로스하게 움직이는 것이다. 예를 들면, 사용자는 종래의 굴절 오류(구형, 원추형 및 프리즘)를 교정하기 위해 고정된 파워 렌즈, 전기-활성 렌즈 또는 이 두 타입의 결합체를 사용할 수 있다. 이러한 예로서, 종래에 없던 굴절 오류를 멀티-그리드 구조를 지닌 전기-활성층의 방법에 의해 교정할 수 있다. 눈의 움직임에 따라 전기-활성 렌즈의 상응활성 부위가 눈과 함께 움직인다. 이를 다시 표현하면, 눈의 운동에 상응하는 눈의 시야 라인이 눈의 운동과 관련하여 렌즈를 어크로스시켜 렌즈를 움직이게 하는 것이다.
상기한 멀티-그리드 전기-활성 구조는 하이브리드 전기-활성 렌즈와 하이브리드 또는 결합하여 부분필드 또는 전체필드 디자인을 할 수 있는 것이다.
본 발명의 실시태양을 사용하기 위해서 사람들은 그것을 통하여 보는 한정된 부분에만 전기적으로 에너지화시키는 방법을 통해 전기적 필요성을 최소화할 수 있다. 그러므로, 에너지화되는 부위가 적어질수록 어느 시기에 주어진 처방에 의해 필요한 전원은 줄어들 게 된다. 직접적으로 보이지 않는 부분에서는 모든 경우는 아니지만 대개의 경우에, 그것을 위해서 에너지화되거나 활성화되지는 않는다. 예를 들면, 근시, 원시, 난시, 노안과 같은 시야를 20/20으로 교정하기 위해 종래의 굴절 오류를 교정할 수 있다. 본 발명의 실시태양에서 타겟 또는 트랙된 부위는 불규칙한 난시, 수차 및 불규칙한 층의 눈의 표면에 존재하는 굴절 오류 등을 포함하는 가능한 굴절 오류를 교정할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시태양으로 타겟 또는 트랙된 부위를 이와 함께 종래의 오류도 교정할 수 있다. 본 발명의 또다른 실시태양으로 타겟된 또는 트랙된 부위는 제어기 및/또는 하나 또는 그 이상의 제어기 성분의 도움으로 자동적으로 위치할 수 있고, 이는 안경에 위치한 눈 트랙킹 시스템으로 눈의 움직임을 트랙킹하는 안경 위에 위치한 거리측정기 또는 트랙킹 시스템과 거리측정기 시스템 모두에 의해 행할 수 있는 것이다.
비록 오직 부분적인 전기-활성 존이 이 디자인에 사용되고 있지만, 비활성 스테이트에서 렌즈 안에 사용자가 보이는 원형의 라인을 피하기 위해 전체의 표면을 전기-활성 물질로 커버할 수 있다. 약간의 실시태양에서는 투명한 절연체가 전기-활성 부위를 중앙 부위에 한정시키기 위해 사용할 수 있고, 활성화되지 않은주변전기-활성 물질은 보이지 않는 활성부위의 가장자리에 있게 할 수 있다.
또 다른 실시태양으로 박막필름 태양전지 배열을 프레임 표면에 부착시킬 수 있다. 전압은 태양광 또는 실내광의 광전자 효과에 의해 옵티컬 그리드 및 와이어에 인가된다. 하나의 실시태양으로 태양 배열은 일차적인 전원으로 사용할 수 있다. 이는 이미 배터리 미니어처로 언급한 바 있다. 전기 파워가 필요하지 않을 때, 배터리는 이와 같은 실시태양에서 이러한 시기에 태양전지로부터 충전된다. 한편으로는 고안된 배터리가 부착된 AC 어댑터를 사용할 수 있다.
사용자에게 변화하는 초점거리를 제공하기 위하여 전기-활성 렌즈는 스위치할 수 있다. 적어도 둘 이상의 스위치 포지션이 제공될 수 있고, 그 이상이 필요시 제공될 수 있다. 단순한 실시태양으로 전기-활성 렌즈는 온 또는 오프시킬 수 있다. 오프위치에서 전류는 와이어에 흐르지 않고, 그리드 어셈블리에 아무런 전압이 가해지지 않는다. 오직 고정렌즈 파워만이 유용하다. 이것은 사용자가 먼 필드 거리의 교정을 요하는 경우이며, 예를 들면 하이브리드 전기-활성 렌즈는 단일 비전 또는 멀티 포커스 렌즈 또는 그 구성의 일부로 원거리 시야를 교정하는 옵틱을 사용할 수 있다. 읽는 것과 같은 가까운 시야교정을 위해서는 스위치가 온 상태로 되어야 하며, 이미 결정된 전압 또는 전압의 어레이를 렌즈에 제공하고, 전기-활성 어셈블리 내에 포지티브 증가 파워를 창출한다. 만약 중간 필드 교정이 요구되는 경우 제 3의 스위치 포지션이 포함될 수 있다. 이러한 스위치는 마이크로프로세서에 의해 제어되거나 사용자가 직접 손으로 제어할 수 있다. 사실상, 몇 개의 추가적 포지션이 포함될 수 있다. 또 다른 실시태양으로 스위치는 아날로그이며 디지털이 아니다. 라디오의 볼륨조절기와 같은 손잡이 또는 레버를 조정함으로써 렌즈의 초점거리의 연속적인 변화를 제공할 수 있다.
고정된 렌즈 파워가 디자인의 일부에 포함되지 않는 경우도 있고, 모든 시야 교정은 전기-활성 렌즈를 통하여 이룩된다. 이런 실시태양으로 만약 원거리 및 가까운 거리의 교정이 사용자에 의해 요구될 때 전압 또는 전압의 어레이는 렌즈에 제공되어야 한다. 만약 오직 거리교정 또는 독서용 원근조절이 사용자에 의해 요구될 때 교정이 요구될 때는 전기-활성 렌즈는 온 상태이어야 하고, 교정이 필요없을 때는 오프이어야 한다. 그러나 이러한 것은 항상 있는 경우는 아니고, 어떤 경우에서는 렌즈의 디자인에 의존하여 전압을 턴오프 또는 턴다운을 거리에 따라 자동적으로 조절하게 할 수도 있다.
하나의 예시적인 실시태양으로 스위치 자체는 안경 렌즈 프레임 위에 위치하고, 제어기에 연결되어 있다. 예를 들면, 안경 프레임에 Application Specific Integrated Circuit가 포함될 수 있다. 이러한 제어기는 전원으로부터 공급되는 전압의 조절에 의해 스위치의 다른 포지션으로 응답하게 한다. 이와 같이 제어기는 상기한 바와 같은 멀티플렉서로 만들어질 수 있고, 이것은 연결되는 와이어에 다양한 전압을 인가시킨다. 제어기는 박막형의 진보된 디자인일 수 있으며, 배터리 또는 태양전지와 같이 프레임의 표면에 장착시킬 수 있다.
또 하나의 예시적 실시태양으로 제어기 및/또는 하나 또는 그 이상의 제어기 성분은 사용자의 시야교정 요구조건에 따라 프로그램될 수 있도록 제조될 수 있다. 또한 사용자로 하여금 이미 결정된 전압의 다른 어레이를 통하여 각각 개인의 시야 조건에 맞춰 사용자가 쉽게 스위치를 사용할 수 있게 할 수 있다. 전기-활성 안경 제어기 및/또는 하나 또는 그 이상의 제어기 성분은 전문가 또는 기술자에 의해 시야 프로그램을 쉽게 제거할 수 있고, 사용자의 시야 교정 요구조건이 변경되었을 때, 새로운 처방에 의해 제어기를 재프로그램시켜 대체할 수 있다.
제어기 기반 스위치의 한 측면은 마이크로세컨드 이내에 전기-활성 렌즈에 인가되는 전압을 변화시킬 수 있는 것이다. 만약 전기-활성층이 빠른 스위칭 물질로 이루어졌다면, 렌즈의 초점거리의 급격한 변화가 안경착용자의 시야를 파괴시킬 가능성도 있다. 한 초점거리에서 또 다른 초점거리로의 느슨한 전환이 바람직하다. 본 발명의 부가적인 형태로서 전환을 천천히 하기 위해 래그타임(lag time)이 제어기에 프로그램될 수 있다. 반대로 빠른 전환을 위해서는 제어기에 리드타임(lead time)이 프로그램될 수 있다. 비슷하게 전환은 예측가능한 알고리즘에 의해 예측할 수 있다.
어떠한 경우에는 전환상수시간을 통하여 안경착용자의 시야에 적응하여 굴절율의 변화를 부분적 또는 전체적으로 답할 수 있도록 고정시킬 수 있다. 예를 들면, 포커스 파워의 작은 변화는 빠르게 스위치할 수 있고, 반면에 안경착용자가 그의 시야를 원거리 물질로부터 근거리 독서물에 이동시키는 것과 같은 포커스 파워의 큰 변화는 긴 시간기간동안에 발생하도록 즉, 10 내지 100 밀리세컨드에 발생하도록 고정할 수 있다. 이와 같은 시간 조정은 착용자의 편의에 따라 가능한 것이다.
어느 경우에도 안경 그 자체를 스위치 온 시킬 필요는 없는 것이다. 또다른 예시적 실시태양으로, 스위치는 분리된 모듈 안에 있고, 사용자의 옷 속에 호주머니에 넣을 수도 있고, 이를 손으로 구동시킬 수 있는 것이다. 이러한 스위치는 얇은 와이어 또는 광 파이버를 통해 안경에 연결될 수 있다. 스위치의 또 다른 형식은 마아크로웨이브 또는 짧은 영역의 전자파를 통해 전송시키는 장치를 포함하는 스위치로서 이것을 통해 안경 프레임에 장착된 안테나 리시버 유니트에 스위치 포지션에 관한 신호를 전송시키는 것이다. 이 모든 스위치 형태에서도 사용자는 그의 안경에 초점거리 변화에 따른 직접적 또는 간접적인 제어를 할 수 있는 것이다.
또 다른 예시적 실시태양으로 스위치는 렌즈 속 또는 프레임 위나 안에 있는 범위 파인딩 기구에 의해 자동적으로 제어되는 것이다. 이를 통해 인지하려는 물체를 정면으로 지적할 수 있다.
도 21은 본 발명의 전기-활성 안경(2100)의 또 다른 실시태양을 나타내는 사시도이다. 이러한 도시된 예에서 나타난 바와 같이 프레임(2110)은 전기-활성 렌즈(2120)을 포함하고 있고, 전기-활성 렌즈는 연결 와이어(2130)를 통해 제어기(2140)(집적회로) 및 전원(2150)에 연결된다. 거리측정기 트랜스미터(2160)가 전기-활성 렌즈(2120)에 부착되어 있고, 거리측정기 리시버(2170)는 또 다른 전기-활성 렌즈(2120)에 부착되어 있다. 여러 가지 실시태양은 변형으로, 트랜스미터(2160) 및/또는 리시버(2170)가 전기-활성 렌즈(2120)에 부착되어 있을 수 있다. 이것은 프레임(2110)에 부착되고 렌즈(2120) 및/또는 프레임(2110)에 파묻혀 있을 수 있다. 또한 거리측정기 트랜스미터(2160) 및/또는 리시버(2170)는 제어기(2140) 및/또는 별개의 제어기(보이지 않음)에 의해 제거된다. 유사하게 리시버(2170)에 의해 접수된 신호는 제어기(2140) 및/또는 별개의 제어기(보이지 않음)에 의해 처리될 수 있다.
어떠한 경우에도 거리측정기는 활동적인 씨커(seeker)이며 레이저 발광 다이오드의 빛, 라디오 주파수 웨이브, 마이크로웨이브 또는 초음파 펄스와 같은 여러 가지 소스를 사용하여 물체를 위치시키고 그것의 거리를 결정한다. 하나의 실시태양에서 수직 공동 표면 발광 레이저(VCSEL)가 빛 트랜스미터로서 사용될 수 있다. 작은 크기와 편편한 형태의 이 기구는 본 적용에 매우 매력적인 것이다. 또 다른 실시태양으로 유기발광 다이오드 또는 OLED를 거리측정기를 위한 광원으로사용할 수 있다. 이 기구에 이점은 OLED가 매우 투명하게 제작될 수 있다는 것이다. 그러므로 OLED는 만약 패션형으로 고려한다면, 매우 좋은 거리측정기일 수 있다. 왜냐하면 이것은 주목할만한 특징 없이 렌즈 또는 프레임에 합체될 수 있기 때문이다.
목적물의 오프 신호를 받기 위한 적절한 센서는 렌즈 프레임의 정면에 하나 또는 그 이상의 위치에 위치하는 것이다. 작은 제어기가 범위를 조정할 수 있도록 연결될 수 있다. 이 범위는 와이어 또는 이 범위는 렌즈 프레임 안에 위치하는 스위칭 제어기에 광 파이버 또는 와이어를 통해 전송되거나 그 자체가 리모트 무선으로 전송될 수 있고, 목적 거리를 위한 정확한 스위치를 결정하기 위해 분석한다. 이 경우에 범위 제어기와 스위칭 제어기는 서로 상호작용을 한다.
또 다른 예시적 실시태양으로 스위치는 작지만 빠른 사용자의 머리 움직임에 의해 제어될 수 있다. 이것은 렌즈 프레임 위에 아주 작은 마이크로자이로스코프 또는 작은 마이크로악셀로미터를 포함하여 성취될 수 있다. 머리의 작지만 빠른 흔들림 또는 비틀림이 마이크로자이로 또는 마이크로악셀로미터의 작용을 시작해하며 이는 원하는 교정을 위한 전기-활성 렌즈의 초점을 변화시키거나 위치를 셋팅할 수 있게 하는 것이다.
또 다른 예시적 실시태양은 수동의 스위치를 지닌 마이크로자이로스코프의결합을 통해 사용하는 것이다. 이러한 실시태양에서 마이크로자이로스코프는 사람의 머리가 기울어질 수 있는 180 이내의 범위에서 읽거나 보는 기능을 하기에 유용하게 사용할 수 있다. 그러므로 사람의 머리가 기울어질 때, 마이크로자이로스코프는 머리의 기울기를 나타내는 정도를 제어기에 시그널로 전송시킨다. 이에 따라 기울기의 정도에 의존하여 증가하는 포커싱 파워로 전환되는 것이다. 수동 스위치는 리모트형일 수 있고, 어떤 시야기능을 위해 자이로스코프를 오버리드하기 위해 사용할 수 있으며, 또한 컴퓨터 안에서 작동 가능하게 할 수도 있다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시태양으로 거리측정기와 마이크로자이로스코프의 결합이 사용될 수 있다. 마이크로자이로스코프는 가까운 시야에 사용되고, 180 이내의 다른 시야 기능에는 거리측정기가 보이는 거리를 위해 사용된다. 180 이상의 것은 예를 들면, 4 피트 또는 그것보다 작은 거리의 것이다.
선택적으로 수동 스위치 또는 거리측정기를 전기-활성 어셈블리의 포커싱 파워에 조정시킬 수 있도록 디자인한다. 다른 예에서는 동공간(inter-pupillary)거리를 측정하기 위한 아이트랙커로 사용할 수 있는 것이다. 원거리 또는 근거리 물체의 눈 초점에 따라서는 동공의 모임과 분산이 변화한다. 다이오드 오프로부터 반사되는 빛을 감지하기 위한 적어도 두 개의 발광 다이오드와 적어도 두 개의 이와 인접한 포토센서에서 눈은 코 브리지에 인접한 안쪽 프레임으로 위치한다. 이 시스템은 각각의 눈의 동공의 가장자리 위치를 감지할 수 있다. 또한, 사용자의 눈 프레임으로부터 목적물의 거리를 계산하는 동공간 거리 위치 전환에 사용될 수 있다. 이러한 실시태양은 셋 또는 네 개의 발광 다이오드와 포토센서가 눈에 운동을 트랙하기 위해 사용된다.
시야 교정에 덧붙여 전기-활성층이 안경 렌즈에 전기 크로믹 틴트(chromic tint)를 주기 위해 사용할 수 있다. 적당한 겔 고분자 또는 액정 층에 적절한 전압을 가함으로서 엷은 빛깔 또는 선글래스 효과가 렌즈에 주어질 수 있으며, 이는 렌즈를 통해 어느 정도 빛 투과성을 변경시킬 수 있다. 감소된 빛의 양은 사용자의 편의에 따라 밝은 곳 또는 실외에서 렌즈에 선글래스 효과를 준다. 적용된 전기 필드에 응답하는 높은 형광성을 지닌 액정 조성과 겔 고분자는 본 적용에 매우 효과적인 것이다.
어떤 실시태양에서는 본 발명은 전기-활성층의 굴절율에 큰 영향을 줄 수 있는 온도변화가 있는 곳에서 사용할 수 있도록 고안될 수 있다. 그리고 그리드 어셈블리에 공급된 모든 전압의 교정 요소가 이러한 효과를 보충하는 데 적용될 수 있다. 전원 센서에 연결되고 렌즈 및/또는 프레임에 장착된 써미스터(thermistor), 써모커플(thermocouple), 또는 다른 온도 센서의 미니어처가 온도에 따라 변하는 것이다. 컨트롤러는 전기-활성 물질의 굴절율의 변화를 위한 교정이 필요한 전압의 변화를 감지할 수 있도록 전환시킨다.
그러나, 어떤 경우에는 전기적 서킷은 전기-활성층 또는 층을 증가시키기 위한 목적으로 렌즈의 표면 위에 실제적으로 장착될 수 있다. 이것은 렌즈의 파워 변화를 극대화시킴으로써 전기-활성층의 굴절율을 감소시키는 것이다. 증가된 온도는 전압의 증가와 관계없이 이용될 수 있고, 굴절율 변화에 의해 렌즈 파워의 변화 및 조정을 가능하게 하는 추가적 유연성을 제공하는 것이다. 온도가 사용될 때는 이를 측정하는 것이 바람직하고 적절히 적용되기 위해서 온도를 제어하거나 피드백시킨다.
각각 어드레스된 전기-활성 존의 부분 또는 전체 필드 그리드 어레이의 경우에는 많은 전도체가 제어기로부터 각각의 그리드 요소에 특정한 전압을 멀티플렉스(multiplex)시키기 위해 필요한 것이다. 이와 같은 인터커넥트를 쉽게 설치하기 위해서, 본 발명은 예를 들면, 코걸이 부위와 같은 안경 프레임의 전면섹션에 제어기를 위치케 한다. 그러므로 안경다리에 위치한 파워소스는 안경다리-전면 프레임 힌지(hinge)를 통해 오직 두 개의 전도체에 의해 제어기에 연결될 수 있는 것이다. 렌즈 제어기에 연결된 전도체는 총체적으로 프레임 전면부 안에 포함되어 있을 수 있다.
본 발명의 어떤 실시태양에서는 안경은 하나 또는 두 개의 안경 프레임 안경다리 또는 이들의 일부분을 쉽게 제거할 수 있는 것이다. 각각의 안경다리는 두 개의 부분으로 구성되어 있고, 이는 힌지와 전면 프레임 섹션에 연결되어 유지하고있는 짧은 부분과 이 조각에 플러그에 있는 긴 부분이다. 안경다리의 플러그 할 수 없는 부분은 전기 전원(배터리, 연료 셀 등)을 각각 포함하고 있고, 안경다리의 고정된 부분에서부터 간단히 제거되거나 재연결될 수 있다. 이와 같은 제거될 수 있는 안경다리는 반복 충전할 수 있으며, 예를 들면, 자기 인덕션 또는 다른 재충전방법에 의해 직류흐름을 충전할 수 있는 포터블 AC 충전 유니트를 지닐 수 있다. 이와 같은 방법으로 충분히 충전된 교체가능한 안경다리는 렌즈와 레인징 시스템의 지속적이고 장기간 활성을 위해 안경에 연결될 수 있다. 사실상 몇 개의 교체가능한 안경다리가 이러한 목적으로 사용자의 주머니 속에 장착될 수 있다.
많은 경우에 있어서, 착용자는 원거리, 근거리 또는 중거리 비전의 구형 (spherical)교정을 요구한다. 이것은 인터커넥트 그리드 어레이 렌즈에 충분한 변형을 가능케 하는 것이다. 그러므로 원하는 교정 옵틱의 구형 대칭(symmetry)에 이점이 있는 것이다. 이 경우 전기-활성 존의 콘센트 링으로 구성된 특별한 기하학적 형상의 그리드는 부분적 영역 또는 전체필드 렌즈를 포함할 수 있다. 링은 원형일 수 있고, 예를 들면, 타원형과 같은 형상일 수 있다. 이러한 형상은 원하는 전기-활성 존의 수의 실질적인 감소에 이바지하며, 이는 특히 인터커넥트 서킷의 단순화에 의한 상이한 전압으로 전도체 연결에 의해 각각으로 어드레스하여야 하는 것이다. 이러한 디자인은 하이브리드 렌즈 디자인을 채택함으로 인한 난시의 교정에 적합한 것이다. 이 경우 종래의 옵틱은 원통형 또는 난시 교정을 제공할 수 있고, 콘센트링 전기-활성층은 구형거리 및/또는 가까운 시야 교정에도 제공될 수 있다.
콘센트릭 링 또는 토로이달 존은 착용자의 요구에 따라 전기-활성 포커싱을 적합케 하는 충분한 유연성을 부여할 수 있다. 원형 존 대칭 때문에 많은 더 얇은 존이 와이어링 또는 인터커넥트 복잡성의 증가 없이도 제작될 수 있다. 예를 들면, 4000 스퀘어 픽셀의 어레이로부터 제조된 전기-활성 렌즈는 모든 4000존의 어드레스를 위한 와이어링을 요구한다. 35mm 직경의 원형부분 영역 지역을 커버하기 위해서는 약 5mm의 피치의 픽셀을 요구한다. 한편, 동일한 0.5mm 피치 (또는 링 두께)의 콘센트릭 링의 패턴으로부터 만들어진 적용가능한 옵틱은 35 토로이달 존만을 요구하고 있고, 이는 와이어링 복잡성을 크게 감소시킨 것이다. 반대로 픽셀 피치(레졸루션)는 오직 0.1mm로 감소될 수 있고, 오직 존의 수(인터커넥트)만이 175로 증가하는 것이다. 존의 증가된 레졸루션은 착용자에게 큰 편안함을 주는 것이며 이는 존으로부터 또 다른 존으로의 굴절율의 방사상 변화가 완만하고, 점증적이기 때문이다. 물론 이러한 디자인은 자연적으로 구형인 시야교정에만 한정하는 것이다.
콘센트릭 링이 요구되는 반경(radius)의 큰 레졸루션(resolution)을 지니기 위하여 토로이달 링의 두께를 변화시키는 것이 또한 가능한 것이다. 예를 들면, 제한된 굴절율의 변화를 지니는 물질로서 포커싱 파워를 증대시키기 위한 광 파장의 주기성의 이점을 이용하여 랩(wrap) 형상의 디자인을 원한다면, 사람들은 전기-활성 부위의 원형부분 영역에 중심에 더 넓은 링과 주변에 더 좁은 링을 배치시키는 것을 디자인할 수 있다. 이와 같은 토로이달 픽셀의 현명한 사용은 사용할 수 있는 존의 수의 수득가능한 큰 포커싱 파워를 발생시키며, 반면에 랩 형상을 채택하는 낮은 레졸루션 시스템에 영향을 최소화시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 실시태양으로 부분적 전기-활성 존을 지니는 하이브리드 렌즈의 먼 필드 포커스 영역을 가까운 비전 포커스 영역으로 전환시의 부드러움이 요구되는 것이다. 이는 물론 전기-활성 존의 원형 경계선에서 발생한다. 이를 성취하기 위해서 전기-활성 존의 주변에 근거리 비전을 위한 낮은 파워의 영역으로 프로그램되기를 원하는 것이다. 예를 들면, 35mm 직경의 전기-활성 존을 지니는 콘센트릭 링의 하이브리드를 고려한다면, 고정된 초점거리 렌즈는 거리 교정을 제공하고 전기-활성 존은 +2.50 추가된 파워 노안 교정을 제공하는 것이다. 전기-활성 존의 주변에 모든 방법으로 이와 같은 파워를 유지하는 대신에, 각각이 어드레스 가능한 전기-활성 콘센트릭 링 존을 포함하는 몇 개의 토로이달 영역 또는 밴드는 큰 직경에서 파워감소를 위해 프로그램 되는 것이다. 예를 들면, 활성화 기간 중에 한 실시태양은 +2.50 추가 파워에 중심직경 26mm 서클을 지니고, +2.00 추가 파워에 26 내지 29mm로 직경이 연장되는 토로이달(toroidal) 밴드를 지닌다. 한편으로는 +1.5 추가 파워에 29 내지 32mm로 직경이 연장된 또 다른 토로이달 밴드를 지니고, +1.0 추가 파워에 32 내지 35mm로 직경이 연장된 토로이달 밴드에 의해 둘러싸이는 것이다. 이러한 디자인은 착용자에게 더욱 편안한 경험을 제공하는 것이다.
안과용 안경 렌즈를 사용할 때, 사람들은 렌즈의 상부 약 반 정도를 원거리 시야에 사용한다. 중앙라인에서 약 2 내지 3mm 상부와 약 6 내지 7mm 하부는 중간거리 시야에 사용되고 중앙라인부터 7 내지 10mm 이하는 근거리 시야에 사용하는 것이다.
눈에서 발생하는 수차는 교정하려는 요구와 눈으로부터의 거래에 따라 다르게 나타난다. 보려는 물체의 거리는 특별한 수차의 교정 요구와 직접적으로 관련이 있다. 그러므로, 눈의 광학 체계로부터 발생하는 수차는 모든 원거리에 거의 비슷하게 교정이 요구되고, 중간거리에도 동일한 교정이 요구되며, 근거리에도 동일한 교정이 요구된다. 그러므로, 눈의 특정한 수차를 교정하기 위한 렌즈의 광학활성 조정이 필요하고, 렌즈의 3 내지 4 섹션(원거리, 중간거리, 근거리 섹션)에는 눈의 시야운동에 따라 전기-활성 렌즈의 그리드-바이-그리드 조정을 시행하여야 하는 것이다.
도 22는 전기-활성 렌즈(2200)의 실시태양을 나타내는 정면도이다. 렌즈(2200)안에서는 서로 다른 굴절교정을 지닌 여러 가지 영역이 제공된다. 선 B-B 하부에 몇 개의 근거리 교정 영역(2210) 및 (2220)이 서로 다른 교정파워를 지니고 있고, 그 주위에 중간거리 교정 영역(2230)으로 둘러싸여 있다. 오직 두 개의 근거리 교정영역(2210) 및 (2220)만이 나타내었으나, 수 개의 근거리 교정영역이 제공될 수 있다. 선 B-B 상부에는 원거리 교정영역(2240)이 제공된다. 영역(2210,2220 및 2230)은 순차적인 방법으로 프로그램되어 활성화될 수 있고, 파워를 줄이기 위하여 예를 들면, 정지 온-오프방법 또는 종래의 방법으로 작동될 수 있다. 원거리에서 근거리를 볼 때, 또는 근거리에서 원거리를 볼 때, 렌즈(2200)는 다양한 영역의 서로 다른 초점거리간에 전환을 부드럽게 함으로써 착용자의 초점에 도움을 준다. 그러므로, 이미지 점프(image jump)와 같은 현상은 경감되거나, 크게 감소한다. 이와 같은 본 실시태양의 개량형이 하기 도 23 및 도 24에 나타나 있다.
도 23은 전기-활성 렌즈(2300)의 또 다른 실시태양을 나타내는 정면도이다. 렌즈(2300)내에는 서로 다른 굴절율을 지닌 여러 가지 영역을 포함하고 있다. 선 C-C의 중간 이하는 근거리 교정영역(2310)이고 이는 중간거리 교정영역(2320)에 둘러싸여 있다. 선 C-C의 상부는 원거리 교정영역(2330)이 위치한다.
도 24는 전기-활성 렌즈(2400)의 또 다른 실시태양을 나타내는 정면도이다. 렌즈(2400)내에는 서로 다른 굴절율을 지닌 여러 가지 영역을 포함하고 있다. 선 C-C의 중간 이하는 근거리 교정영역(2410)이고 이는 중간거리 교정영역(2420)에 둘러싸여 있고, 이는 또한 원거리 교정영역(2430)에 둘러싸여 있다.
도 25는 전기-활성 렌즈(2500)의 또 다른 실시태양을 나타내는 측면도이다. 렌즈(2500)는 종래의 렌즈 옵틱(2510)을 포함하고 그 위에 수 개의 전체필드 전기-활성 존(2520, 2530, 2540 및 2550)이 부착되어 있다. 각각의 영역은 절연층인 (2525, 2535 및 2545)에 의해 인접한 영역과 분리되어 있다.
도 26은 전기-활성 렌즈(2600)의 또 다른 실시태양을 나타내는 측면도이다. 렌즈(2600)는 종래의 렌즈 옵틱(2610)을 포함하고 그 위에 수 개의 전체필드 전기-활성 존(2620, 2630, 2640 및 2650)이 부착되어 있다. 각각의 영역은 절연층인 (2625, 2635 및 2645)에 의해 인접한 영역과 분리되어 있다. 프레임 영역(2660)은 전기-활성 존(2620, 2630, 2640 및 2650)을 둘러싸고 있다.
전기-활성 회절 렌즈에 관해 설명을 보충하면, 굴절 오류를 교정하기 위한 전기-활성 렌즈는 회절 형식으로 프린트하거나 에치시킬 수 있는 유리, 고분자 또는 플라스틱 물질에 인접한 전기-활성층을 사용하여 제조할 수 있다. 회절 임프린트를 지니는 렌즈 물질의 표면은 전기-활성 물질과 직접 접촉한다. 그러므로, 전기-활성층의 표면은 렌즈물질 표면 위에서 거울상과 같은 회절패턴을 지니게 된다.
어셈블리는 하이브리드 렌즈와 같이 작용하며, 이는 렌즈 기재가 항상 고정된 교정파워를 지님으로서 전형적으로 원거리 교정을 하는 것과 같다. 비활성화상태 하에서 전기-활성층의 굴절율은 렌즈 기재의 굴절율과 거의 일치한다. 그 차이는 0.05 인덱스 유니트 또는 그 이하이다. 그러므로 전기-활성 렌즈가 비활성시에는 렌즈 기재와 전기-활성층은 동일한 인덱스를 지니고 회절패턴은 파워가 없으며, 아무런 교정도(0.00 디옵터) 제공하지 않는다. 이 상태에서 렌즈 기재의 파워는 오직 교정 파워이다.
전기-활성층이 활성화될 때, 그것의 인덱스는 변하고 회절패턴의 굴절파워는 기재렌즈에 추가된다. 예를 들면, 기재렌즈가 -3.50 디옵터의 파워를 지닐 때, 전기-활성 회절층은 +2.00 디옵터의 활성화시의 파워를 지닌다. 따라서, 전기-활성 렌즈 어셈블리의 총 파워는 -1.50 디옵터이다. 이와 같은 방법으로 전기-활성 렌즈는 근거리 시야 또는 독서를 가능하게 한다. 또 다른 실시태양으로 활성화된 상태에서 전기-활성층은 렌즈 옵틱과 매치되는 인덱스일 수 있다.
액정을 사용하는 전기-활성층은 복굴절화된다. 이것은 편광되지 않은 광선에 놓일 때, 비활성화 상태에서 두 개의 서로 다른 초점거리를 나타내는 것이다. 이와 같은 복굴절은 망막에 둘 또는 희미한 이미지를 준다. 이러한 문제를 해결하기 위해 두 가지 방법이 있다. 첫 번째는 적어도 두 개 이상의 전기-활성층을 사용하는 것이다. 층에 가로로 배열된 전기-활성 분자를 사용하여 만들 수 있다. 한편, 또한 방법은 층에 세로로 편향된 분자를 만드는 것이다. 그러므로, 두 개의 층을 분자배열은 서로간에 직각이다. 이와 같은 방법으로 빛의 편광은 모두모든 층에 의해 동일하게 포커스되고 모든 빛은 동일한 초점거리를 지녀 포커스되는 것이다.
이것은 두 개의 직각으로 배열된 전기-활성층을 단순히 쌓아올리거나 렌즈의 중앙층이 더블사이드 플레이트인 또 다른 디자인에 의해 성취될 수 있다. 이 때, 더블사이드 플레이트라는 것은 모든 측면에 동일한 회절패턴을 에치시킨 것이다. 전기-활성 물질은 그들의 배열이 직각임을 확인하기 위해 중앙 플레이트의 모든 사이드에 그 층을 놓게 한다. 그리고, 전기-활성층 각각 위에 커버 수퍼스트레이트(superstrate)를 놓는다. 이것은 전기-활성/회절층의 각각에 서로 겹치게 하는 것보다 더욱 단순한 디자인이다.
선택적인 형태로서 전기-활성 물질에 많은 양의 키랄 성분을 부여하여 콜레스테릭 액정을 첨가할 수도 있다. 이는 키랄 농도 수준에 따라 플레인 편광 감도를 제거하는 것이 알려졌기 때문으로 전기-활성 성분으로 순수한 네마틱 액정의 두 개의 전기-활성층을 필요로 하지 않는 것이다.
전기-활성층에 사용되는 물질에 관해서는 전기-활성층과 본 발명의 렌즈에는 다음과 같은 특별한 전기-활성 물질을 사용할 수 있고, 그 리스트를 다음에 나타내었다. 클래스 1에 예시된 액정 물질 외에도 이와 유사한 클리머 겔들을 사용할 수 있을 것이다.
Ⅰ) 액정
전기필드를 제어할 수 있는 넓은 범위로 오리엔테이션된 성질을 지닌 네마틱, 스메틱 또는 콜레스트릭 상의 액정 필름을 포함한다. 네마틱 액정의 예로서는 펜틸-시아노-비페닐(5CB),(n-옥틸옥시)-4-시아노비페닐(8OCB) 등이다. 다른 액정의 예로서는 n이 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 일 때의 화합물들로 4-시아노-4-n-알킬비페닐, 4-n-펜틸옥실-비페닐, 4-시아노-4'-n-알킬-p-테르페닐 및 E7, E36, E46 및 BDH(브리티쉬 드라그 하우스)-머크사의 ZLI-시리즈의 상용화된 혼합물 등이다.
Ⅱ) 일렉트로-옵틱 고분자
J. E Mark에 의해 American Institute of Physics, Woodburry, New York, 1996에서 발간된 "폴리머의 물리적 특성 핸드북"에 나타난 것과 같은 투명 광학 고분자 물질을 포함한다. 이러한 것은 Ch. Bosshard et al.,에 의해 Gordon and Breach Publishers, Amsterdam, 1995에서 발간된 "유기 비선형 옵틱 물질"에 기재된 바와 같은 도너와 억셉터 그룹(크로머포어로 인용됨)에 의한 공역 시그마 엘렉트론으로 편광된 언시메트리컬 특징을 지니는 분자들이다. 이들 고분자의 예로서는 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐카르바졸, 폴리이미드, 폴리실란 등을 들 수 있다. 크로머포어의 예로서는 파라니트로아닐린(PNA), 디스펄스 레드 1(DR 1), 3-메틸-4-메톡시-4'-니트로스틸벤, 디에틸아미노니트로스틸렌(DANS), 디에틸-티오-바비튜릭산 등이다.
전기 옵틱 고분자는 a) 게스트/호스트 접근법에 의하거나, b) 폴리머(펜단트 및 메인체인)에 크로머포어를 도입시키거나, c) 가교결합과 같은 격자하드닝 접근법에 의해 제조될 수 있다.
Ⅲ) 고분자 액정
이러한 고분자 액정은 폴리머 리퀴드 크리스탈(PLCs)을 포함한다. 이것은 액정 고분자, 저분자량의 매스 액정, 셀프 리인포싱 고분자, 인스튜 복합체 및/또는 분자복합체 등이다. PLCs는 상대적으로 곧고 유연한 서열을 지닌 공중합체로서 W. Brostow, edited by A. A. Collyer, Elsevier, New-Tork-London, 1992, 챕터 1에 "리퀴드 크리스탈린 고분자 : 구조로부터 응용까지"에 자세히 기술되어 있다. PCLs의 예로서는 사이드 체인으로 4-시아노페닐벤조에이트와 이와 유사한 화합물을 포함하는 폴리메타크릴레이트이다.
Ⅳ) 고분자 분산 액정
이러한 고분자 분산 액정은 폴리머 디스펄스트 리퀴드 크리스탈(PDLCs)을 포함하며 이는 고분자 매트릭스 내에 액정 드랍렛의 분산으로 되어 있다. 이러한 물질은 여러 가지 방법으로 제조할 수 있으며, 이는 열로 유도된 상분리(TIPS), 용매로 유도된 상분리(SIPS) 및 고분자 유도된 상분리(PIPS)에 의한 네마틱커빌리니얼 어라인드 페이스(NCAP)법에 의한 것이다. PDLC의 예로서는 액정 E7 (BDH-머크)와 NOA65(Norland products, Inc. NJ)의 혼합물, E44 (BDH-머크)와 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)의 혼합물, E49 (BDH-머크)와 PMMA의 혼합물, 디펜타에리스리톨 하이드록시펜타 아크릴레이트, 액정 E7, N-비닐피롤리돈, N-페닐글리세린 및 Rose Bengal 염료의 혼합물이다.
Ⅴ) 고분자 안정화된 액정
고분자 안정화된 액정은 폴리머-스테빌라이즈드 리퀴드 크리스탈(PSLCs)을 포함한다. 이는 폴리머 중의 액정 성분이 10 중량% 이하인 폴리머 네트워크 안에 액정을 함유한 물질이다. 포토폴리머 가능한 단량체는 액정과 UV 폴리머화 개시제를 혼합시킨다. 액정이 배열된 후에 단량체의 중합은 자외선 노출로 인해 시작되고, 그 결과 액정이 안정화된 네트워크를 지닌 폴리머가 제조된다. PSLCs의 예로서는 C. M. Hudson et al. 등의 Jourmal of the Society for Information Display, vol. 5/3, 1-5, (1997)에 기재된 "고분자 안정화된 액정의 애니소트로픽 네트워크의 광학적 연구"와 G. P. Widerrecht et al,의 J. of Am. Chem, Soc., 120, 3231-3236(1998)에 기재된 "고분자 안정화된 네마틱 액정의 포토리프렉티비티"에 나타나 있다.
Ⅵ) 자동조립된 비선형 수프라 분자 구조
이것은 일렉트로 옵틱 어시메트릭 유기 필름을 포함하는 것으로 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다. Langmuir-Blodgett 필름, 수용액으로부터 폴리일렉트로라이트 데포지션(폴리어니온/폴리카티온) 전환, 분자빔 애피탁시법, 코발런트 커플링 반응에 의한 연속적 합성 (예를 들면, 오르가노트리클로로실란-자가기반-어셈블드 다층 데포지션) 등이다. 이러한 기법 등은 약 1mm 이내의 두께를 지닌 얇은 필름을 제조할 수 있다.
도 29는 본 발명의 또 다른 선택적 실시태양에 따른 옵티칼 렌즈 시스템의 개략도이다. 도 29의 옵티칼 렌즈 시스템은 외부 시야계(perimeter)(291), 렌즈 표면(292), 파워 소스(293), 배터리 버스(bus)(294), 투명 전도체 버스(295), 제어기(296), 광 방출 다이오드(297), 방사 또는 광 검출기(298) 및 전기-활성 굴절 매트릭스 또는 구역(299)을 지닌 옵티칼 렌즈(2900)을 포함함을 나타낸다. 이러한 실시태양에서 전기-활성 굴절 매트릭스(299)는 옵티칼 렌즈(290)의 공동 또는 리세스(recess)(2999) 내에 포함된다.
나타난 바와 같이 이러한 옵티칼 렌즈 시스템은 자가-포함되고 안경 프레임 및 포롭터를 포함한 광범위한 지지대 내에 위치된다. 사용시 렌즈(2900)의 전기-활성 굴절 매트릭스(299)는 사용자의 시력을 증진시키기 위해 초점이 맞춰지고 제어기(296)에 의해 제어된다. 이러한 제어기(296)는 투명 전도체 버스(295)를 통해 파워 소스로부터 파워를 받고 방사 검출기(298)로부터 투명한 전도체 버스(295)를 통해 데이터 신호를 받는다. 제어기(196)는 이들 버스를 통해 다른 요소를 제어한다.
정확하게 기능하면 전기-활성 굴절 매트릭스(299)는 이를 통과하는 빛을 굴절시켜 렌즈(2900)의 착용자가 전기-활성 굴절 매트릭스(299)를 통해 초점 맞춰진 이미지를 볼 수 있게된다. 도 29의 옵티칼 렌즈 시스템은 자가-포함되기 때문에 옵티칼 렌즈(2900)는 이들 프레임과 다른 지지대가 렌즈 시스템을 위해 특정한지지 요소를 포함하지 않더라도 다양한 프레임 및 다른 지지대 내에 놓인다.
논의된 바와 같이 광 방출 다이오드(297), 방사 검출기(298), 제어기(296) 및 파워 소스(293)는 각각 서로 및 다양한 전도체 버스를 통해 전기-활성 굴절 매트릭스(299)에 연결된다. 나타난 바와 같이 파워 소스(293)는 투명 전도체 버스(295)를 통해 제어기(296)에 직접 연결된다. 이러한 투명 전도체 버스는 필수품으로서 광 방출 다이오드(297), 방사 검출기(298)와 반작용성 굴절 매트릭스(299) 모두에 선택적으로 공급되는 제어기에 파워를 전달하는데 사용된다. 이러한 실시태양에서 투명 전도체 버스(295)는 바람직하게는 투명한 반면 또 다른 실시태양에서 반투명하거나 불투명하다.
전기-활성 굴절 매트릭스(299)의 초점을 맞추는 것을 돕기 위해 광 방출 다이오드(297) 및 방사 검출기(298)는 전기-활성 굴절 매트릭스(299)의 초점을 맞추는 것을 돕기 위해 거리 측정기로서 서로에 관련하여 작용한다. 예를 들어 가시광선 및 비가시(invisible) 광선은 광 방출 다이오드(297)로부터 방출된다. 이러한 방출된 광의 반사는 방사 검출기(298)에 의해 검출되고 반사된 광 빔을 감지하였음을 확인하는 신호를 생성한다. 이러한 신호를 받으면 이들 활동 모두를 제어하는 제어기(296)는 특정한 물체의 거리를 측정한다. 이러한 거리를 인식하면 사용자의 적당한 옵티칼 보상으로 미리 프로그램화된 제어기(296)는 전기-활성 굴절 매트릭스(299)를 활성화시켜 옵티칼 렌즈(290)를 통해 사용자가 물체 또는 이미지를 더욱 선명하게 볼 수 있게 한다.
이러한 실시태양에서 전기-활성 굴절 매트릭스(299)는 35mm 지름을 지닌 원으로 나타나 있고, 옵티칼 렌즈(2900)도 70mm 지름(290), 약 2mm의 중심 렌즈 두께를 지닌 원으로 나타나 있다. 그러나 선택적인 실시태양에서 옵티칼 렌즈(2900) 및 전기-활성 굴절 매트릭스(299)는 다른 표준 및 비-표준 모양 및 크기로 형상화된다. 이들 각각의 선택적 크기 및 방향에서 전기-활성 굴절 매트릭스(299)의 위치 및 크기는 시스템의 사용자가 렌즈의 전기-활성 굴절 매트릭스(299) 부분을 통해 이미지와 물체를 용이하게 볼 수 있도록 되는 것이 바람직하다.
옵티칼 렌즈 내의 다른 요소(290)는 옵티칼 렌즈(2900)의 다른 위치 내에 놓인다. 그러나 이들 개별적 요소의 어떠한 선택된 위치도 가능한한 사용자에게 조심서있게 되는 것이 바람직하다. 즉, 이들 다른 요소는 사용자의 주요 조망 패쓰(path)로부터 떨어져 위치되는 것이 바람직하다. 더욱이 이들 요소는 사용자의 시야 라인에 대한 방해 위험을 감소시키기 위해 가능한한 작고 투명하게 되는것이 바람직하다.
바람직한 실시태양에서 전기-활성 굴절 매트릭스(299)의 표면은 플러쉬(flush)되거나 옵티칼 렌즈의 표면(292)과 실질적으로 플러쉬된다. 더욱이 버스는 중심 포인트로부터 투영하는 렌즈의 반경을 따라 렌즈 내에 위치된다. 이러한 형태로 버스를 위치시킴으로서 렌즈는 그의 가장 적게 눈에 거슬리는 방향으로 버스를 정렬시키기 위해 그들의 지지대 내에 회전된다. 그러나 도 29에 나타난 바와 같이 이러한 바람직한 버스 고안은 항상 따를 필요는 없다. 도 29에서 방사 검출기(298) 및 광 방출 다이오드(297)는 렌즈(2900)의 반경을 따라 위치된 단일 버스를 따라 모든 요소를 지니기보다는 비-반사상 버스(295) 상에 위치하였다. 그럼에도 불구하고 모두는 아니지만 많은 다양한 요소가 그들의 방해성을 최소화하기 위해 렌즈의 반경을 따라 놓이는 것이 바람직하다. 더욱이 버스 또는 전도성 물질이 렌즈의 외부 주변으로부터 접근하기 쉬워서 렌즈가 특정한 프레임에 맞도록 에칭되거나 에지(edge)될 때도 렌즈의 개별적인 요소가 렌즈의 에지로부터 필수품으로서 접근되거나 제어되거나 프로그램화되는 것이 바람직하다. 이러한 접근용이성은 시야계의 표면 가까이에 위치될 뿐만 아니라 렌즈 외부로의 직접 노출도 포함하고 렌즈 내로의 관통을 통해 닿을 수 있다.
도 30은 본 발명의 또 다른 선택적 실시태양에 따른 렌즈 시스템의 개략도이다. 도 29의 실시태양과 같이 이러한 실시태양도 사용자의 굴절 오류를 교정하거나 증가시키는데 사용되는 렌즈 시스템을 나타낸다. 도 30의 렌즈 시스템은 프레임(301), 투명 전도체 버스(305), 광 방출 다이오드/거리 측정기(307), 코 패드(308), 파워 소스(303), 반투명 제어기(306), 전기-활성 굴절 매트릭스(309) 및 옵티칼 렌즈(300)를 포함한다. 도 30에 나타난 바와 같이 제어기(306)는 전기-활성 굴절 매트릭스(309)와 파워 소스(303) 사이에서 투명 전도체 버스(305)를 따라 위치한다. 나타난 바와 같이 거리 측정기(307)는 다른 전도체 버스를 따라 제어기(306)와 연결된다.
이러한 실시태양에서 옵티칼 렌즈(300)는 프레임(301)에 의해 마운트되고 지지된다. 더욱이 옵티칼 렌즈(300) 위 또는 내에 마운트된 파워 소스(303)를 지니기보다는 파워 소스(303)는 코 패드(308)에 연결되고 이는 차례로 코 패드 커넥터(302)를 통해 제어기(306)에 연결된다. 이러한 형상의 장점은 파워 소스(303)가 요구에 따라 용이하게 대체되거나 재교환될 수 있다는 점이다.
도 31은 본 발명의 또 다른 실시태양에 따른 선택적 렌즈 시스템의 개략도이다. 도 31에서 제어기(316), 스트랩(317), 프레임(311), 전도성 버스(315), 전기-활성 굴절 매트릭스(318)가 표식된다. 옵티칼 렌즈(310) 위 또는 내에 제어기(316)를 마운팅하기보다는 앞선 실시태양에 나타난 바와 같이 제어기(316)는 스트랩(317) 위에 마운트된다. 이러한 제어기(316)는 프레임(311)의 빈 루멘(lumen) 프레임 스템(stem)(313) 내에 위치하고 스트랩(317)을 통해제어기(316)로 이동하는 신호 전도체(318)를 통해 전기-활성 굴절 매트릭스(319)에 연결된다.
도 32는 본 발명의 또 다른 선택적 실시태양에 따른 렌즈 시스템의 개략도이다. 전기-활성 굴절 매트릭스(329), 옵티칼 렌즈(320) 및 내부 프레임 신호 전도체(328) 뿐만 아니라 프레임(321) 모두 도 32에서 볼 수 있다. 이러한 실시태양에서 프레임(321)은 정보 및 파워가 프레임(321)의 방향에 관계없이 옵티칼 렌즈(320)의 요소에 용이하게 제공되도록 이의 길이를 따라 어떤 지점으로부터 접근되는 내부 프레임 신호 전도체(328)를 포함한다. 즉, 옵티칼 렌즈(320)의 반사상의 버스의 위치에 관계없이 방사상의 버스는 내부 프레임 신호 전도체(328)에 접촉할 수 있고 전기-활성 굴절 매트릭스(329)을 제어하기 위해 파워와 정보 모두를 제공할 수 있다. 도 32의 섹션 A-A는 이들 내부 프레임 신호 전도체(328)를 명확히 보여준다. 또 다른 선택적 실시태양에서 2개의 내부 프레임 신호 전도체(328)를 지니기보다는 단지 하나만이 프레임 자체를 남기는 프레임 내에 제공되어 요소로의 파워와 다른 정보의 이동을 촉진시키는 전도체로서 사용된다. 또한 더욱이 2개 이상의 내부 프레임 전도체가 본 발명의 선택적 실시태양에 사용된다.
더욱이 또 다른 선택적 실시태양에서 프레임 신호 전도체에 굴절 매트릭스를 연결시킨 단일 방사상의 버스를 지니기보다는 대신에 전도성층이 사용된다. 이러한 선택적 실시태양에서 전도성층은 렌즈의 전체 또는 렌즈의 일부분만을 덮는다.바람직한 실시태양에서 이는 투명하고 층의 경계와 관련된 뒤틀림을 최소화하기 위해 렌즈 전체를 덮을 것이다. 이러한 층이 사용될 때 렌즈의 외부 시야계를 따라 있는 많은 접근 포인트는 하나 이상의 위치에서 외부 주변부로 층을 확장시킴으로서 증가된다. 더욱이 이러한 층은 개별적인 서브-구역으로 구획화되어 렌즈의 에지와 그것의 내부의 요소 사이에 다수의 통로를 제공하게 된다.
도 33은 본 발명의 또 다른 선택적 실시태양에 따른 옵티칼 렌즈 시스템의 분해 개략도이다. 도 33에서 옵티칼 렌즈(333)는 전기-활성 굴절 매트릭스(339) 및 옵티칼 환상면체(toroid)(332)와 나타날 수 있다. 이러한 실시태양에서 굴절 매트릭스(339)는 옵티칼 환상면체(332) 내에 위치하고 옵티칼 렌즈(333)의 뒤에 고정된다. 이렇게 할 때 옵티칼 환상면체(332)는 전기-활성 굴절 매트릭스(339)를 지지하고 유지하고 포함하기 위해 옵티칼 렌즈(333) 뒤에서 공동의 리세스를 형성한다. 이러한 옵티칼 렌즈 시스템이 조립되면 옵티칼 렌즈(333)의 전면은 몰드(mold)되거나 표면 주조되거나 라미네이트(laminate)되거나 처리되어 사용자의 특정한 굴절 및 옵티칼 요구에 옵티칼 렌즈 시스템에 맞추어 형상화된다. 상기 실시태양에 일치하여 전기-활성 굴절 매트릭스(339)는 활성화되고 제어되어 사용자의 시력을 증가시킨다.
도 34는 본 발명의 선택적 실시태양의 또 다른 분해 개략도이다. 도 34에서 전기-활성 굴절 매트릭스(349) 및 캐리어(348)가 모두 나타날 수 있다. 앞선실시태양에서와 같이 옵티칼 렌즈 상에 전기-활성 굴절의 방향을 맞추는 것을 돕기 위해 환상면체를 사용하기보다는 본 실시태양에서 전기-활성 굴절 매트릭스(349)는 캐리어(348)를 통해 옵티칼 렌즈(340)에 연결된다. 마찬가지로 전기-활성 굴절 매트릭스(349)를 지지하는데 필요한 다른 요소(347)도 캐리어(348)에 연결된다. 이렇게 하면 이들 요소(347) 및 전기-활성 구절 매트릭스(349)는 다양한 옵티칼 렌즈에 용이하게 고정된다. 더욱이 이러한 캐리어(348), 그의 요소(347) 및 전기-활성 굴절 매트릭스(349)는 렌즈에 연결되기 전 또는 후에 상처로부터 이들을 보호하기 위해 각각 또 다른 재료 및 물질로 덮인다.
캐리어(348)는 폴리머 메쉬의 멤브레인, 유연한 플라스틱, 세라믹, 유리 및 이들 물질의 혼합물을 포함한 많은 가능한 물질로 이루어진다. 결과적으로 이러한 캐리어(348)는 그의 물질 조성에 따라 다르게 휘거나 단단해진다. 각각의 경우 캐리어(348)는 선택적인 실시태양에서 염색(tint)되거나 반투명하고 렌즈(340)에 다른 원하는 성질을 제공하더라도 이는 투명한 것이 바람직하다. 캐리어(348)를 이루는 물질의 타입에 따라 다르게 캐리어가 마운트되는 리세스 또는 공동을 형성하기 위한 렌즈의 마이크로-기계가공 및 습식과 건식 에칭을 포함하여 다양한 제조 과정이 사용된다. 또한 이들 기술은 캐리어에 의해 생성된 어떤 옵티칼 수차를 보정하는 다른 패턴을 생성하기 위해 캐리어의 하나 또는 양면을 에칭하는 것을 포함하여 캐리어 자체를 제조하는데 사용될 수 있다.
도 35a 내지 35e는 본 발명의 선택적 실시태양에 따라 사용된 어셈블리 시퀀스를 나타낸다. 도 35a에서 프레임(350)과 착용자의 눈(357)이 선명하게 나타날 수 있다. 도 35b에서 전기-활성 굴절 매트릭스(358), 방사상의 버스(354) 및 다양한 방향 및 위치 화살표(351, 352 및 353)가 나타날 수 있다. 도 35c는 9시 위치에서 방사상의 버스(354)를 지닌 옵티칼 렌즈 시스템을 나타낸다. 도 35d는 옵티칼 렌즈 시스템이 에지되고 외부 시야계의 일부분 또는 구역이 프레임(350) 내로의 마운팅을 위해 제조시 제거된 후 도 35c와 동일한 옵티칼 렌즈 시스템을 나타낸다. 도 35e는 첫 번째 구역 내에서 사용자의 눈에 중심이 맞춰진 전기-활성 굴절 매트릭스 및 방사상의 버스(354) 및 사용자의 눈과 렌즈의 시야계 구역 내의 프레임(350)의 안경다리 사이에 위치한 파워 소스(359)를 지닌 완성된 렌즈 시스템을 나타낸다. 결합된 시야계 구역과 첫 번째 구역은 본 실시태양에서 전체 렌즈 블랭크로 구성된다. 그러나 다른 실시태양에서 이들은 총 렌즈 블랭크의 일부분으로만 구성된다.
본 발명의 하나의 실시태양에 따라 이러한 렌즈 시스템을 조립하는 기술자는 하기와 같이 진행한다. 도 35a에 서술된 첫 번째 단계에서 전기-활성 렌즈에 맞춰진 프레임(350)은 프레임에 대해 사용자 눈(357)의 중심에 위치하도록 사용자 전면에 놓인다. 프레임에 대해 사용자 눈의 중심에 위치한 후 전기-활성 렌즈는 사용자가 프레임을 착용할 때 전기-활성 굴절 매트릭스(358)의 중심이 사용자 눈(357)에 중심이 맞춰지도록 회전되고 위치되고 에지되고 절단된다. 이러한 회전 및 절단은 도 35b, 35c 및 35d에 나타나 있다. 렌즈가 사용자 눈에 전기-활성 매트릭스(358)를 정확하게 위치시키기 위해 에지되고 절단된 후 파워 소스 또는 다른 요소는 렌즈의 버스(354) 위에 스냅(snap)되고 렌즈는 도 35e에 나타난 바와 같이 프레임에 고정된다. 이러한 스냅핑 과정은 서로 그리고 다른 요소와의 결합을 제공하기 위한 뿐만 아니라 렌즈에 요소를 고정시키기 위해 렌즈 표면을 통한 또한 버스 내로의 각각의 요소로부터의 푸싱 리드(pushing lead)를 포함한다.
전기-활성 렌즈 시스템 및 전기-활성 매트릭스가 사용자 눈의 전면에 중심이 맞춰지는 동안 렌즈와 전기-활성 매트릭스 모두는 사용자 눈의 중심으로부터 오프-세트(off-set)되는 것을 포함한 사용자의 시야 필드 내에서 다른 방향으로 위치한다. 더욱이 유용한 안경 프레임의 무수한 형태와 크기에 기인하여 렌즈가 에지되어 그의 치수가 변화되게 하기 때문에 렌즈는 결국 광범위한 프레임과 개개인의 사용자에 맞추도록 기술자에 의해 조립된다.
사용자의 시력을 교정하기 위해 전기-활성 굴절 매트릭스를 간단히 이용하는 것에 더하여 렌즈의 하나 또는 양면이 사용자의 굴절 오류에 대해 더욱 보정하도록 표면-주조되거나 연마된다. 마찬가지로 렌즈 표면은 사용자의 옵티칼 수차에 대해 보정하도록 라미네이트된다.
다른 것뿐만 아니라 본 실시태양에서 기술자는 시스템을 조립하기 위해 표준렌즈 블랭크를 사용한다. 이들 렌즈 블랭크는 30mm∼80mm에서 최대 일반 크리 60mm, 65mm, 70mm, 72mm 및 75mm의 범위이다. 이들 렌즈 블랭크는 조립 과정동안 또는 그 전에 캐리어 위에 마운트된 전기-활성 매트릭스와 연결된다.
도 36a 내지 36e는 렌즈에 위치한 거리 측정기 및 파워 소스를 지니기보다는 이들 요소가 실제로 프레임 자체와 연결되는 또 다른 어셈블리 시퀀스를 기술하는 본 발명의 선택적 실시태양을 나타낸다. 도 36a 내지 36e를 통해 프레임(360), 사용자 눈(367) 및 방향과 회전(360, 361, 362 및 363), 전기-활성 굴절 매트릭스(368) 및 투명 요소 버스(364)가 예시된다. 상기한 실시태양에서와 같이 사용자 눈은 먼저 프레임 내에 위치한다. 이후 렌즈는 전기-활성 굴절 매트릭스(368)가 사용자 눈의 전면에 정확히 위치하도록 사용자 눈에 대해 회전한다. 이후 렌즈는 필요에 따라 형체가 만들어지고 연마되고 프레임 내로 삽입된다. 이러한 삽입과 일치하여 거리 측정기 배터리 및 다른 요소도 렌즈에 연결된다.
도 37a 내지 37f는 본 발명의 또 다른 선택적 실시태양을 제공한다. 투명 버스(371), 전기-활성 굴절 매트릭스(378), 사용자 눈(377), 회전 화살표(371), 거리 측정기 또는 제어기 및 파워 소스(378) 및 멀티-전도체 와이어(372)가 이들 도면에 기술된다. 이러한 선택적 실시태양에서 2개의 어셈블리 실시태양에 기술된 단계를 완성하는데 더하여 도 37e에 기술된 또 다른 단계가 완성된다. 도 37e에기술된 단계는 멀티-전도체 세척기 또는 와이어 시스템(372)으로 렌즈의 외부 환경을 감싸는 것을 수반한다. 이러한 와이어 시스템(372)은 신호 및 파워를 다른 요소뿐만 아니라 전기-활성 굴절 매트릭스(378) 내로 또한 그로부터 이동하는데 사용된다. 멀티-전도체 세척기(372) 내의 실질적인 신호 와이어는 금, 은, 구리 또는 다른 적당한 전도체 뿐만 아니라 ITO[인듐틴옥사이드(indium tin oxide)] 물질을 포함한다.
도 38은 본 발명에서 사용된 통합된 제어기와 거리 측정기의 같은 크기의 분해도이다. 다른 실시태양에 나타난 바와 같이 버스를 통해 서로 연결된 제어기 및 거리 측정기를 지니기보다는 본 실시태양에서 회전 검출기(381) 및 적외선 광 방출 다이오드(382)로 구성된 거리 측정기는 제어기(383)에 직접 연결된다. 이러한 전체 유니트는 상기 실시태양에서 기술된 바와 같이 프레임 또는 렌즈에 연결된다. 도 38에 나타난 바와 같이 지름이 1.5mm 및 5mm인 반면 다른 치수 및 형상도 사용된다.
도 39는 본 발명의 또 다른 선택적 실시태양에 따른 통합된 제어기와 파워 소스의 분해 개략도이다. 이러한 실시태양에서 제어기(393)는 파워 소스(394)에 직접 연결된다.
도 40은 본 발명의 또 다른 선택적 실시태양에 따른 통합된 파워 소스(404),제어기(403) 및 거리 측정기의 분해 개략도이다. 도 40에 나타날 수 있는 바와 같이 방사 검출기(401) 및 광 방출 다이오드(402)(거리 측정기)는 제어기에 연결되고, 이는 차례로 파워 소스(404)에 연결된다. 상기 실시태양과 같이 이 경우에 나타난 치수(3.5mm 및 6.5mm)는 본보기이고 선택적인 치수도 사용된다.
도 41 내지 43은 본 발명의 다양한 선택적 실시태양에 따른 렌즈 시스템의 각각의 개략도이다. 도 41은 파워 전도체 버스(412)를 통해 차례로 전기-활성 굴절 매트릭스(414)와 파워 소스(411)와 연결되는 제어기와 거리 측정기 결합(43)을 이용하는 렌즈 시스템이다. 비교적으로 도 42는 투명한 전도체 버스(425)를 통해 광 방출 다이오드(422) 및 방사 검출기(421)(거리 측정기) 및 전기-활성 굴절 매트릭스(423)에 연결된 결합된 제어기 및 파워 소스(424)를 나타낸다. 도 43은 방사상의 투명 전도체 버스(433)를 따라 위치하고 이는 차례로 전기-활성 굴절 구역(431)에 연결되는 결합된 파워 소스, 제어기 및 거리 측정기(432)의 위치를 나타낸다. 이들 각각의 3개의 도면에서 다양한 치수와 지름이 나타난다. 이들 치수 및 지름은 단지 예증적인 것이고 다양한 다른 치수 및 지름이 사용됨이 이해되어야 한다.
본 발명의 다양한 실시태양이 상기에 기술된 반면 다른 실시태양도 본 발명의 정신 및 범위 내에 또한 가능하다. 예를 들어 상기 기술된 각각의 요소에 더하여 사용자를 위한 다양한 다른 기능 및 서비스를 수행할 뿐만 아니라 전기-활성굴절 매트릭스에 초점을 맞출 때 사용자의 눈의 이동을 추적하기 위해 눈 추적기도 렌즈에 첨가된다. 더욱이 거리 측정기로서 결합된 LED와 방사 검출기가 기술된 반면 다른 요소도 이러한 기능을 완성하는데 사용된다.

Claims (50)

  1. 첫 번째 구역 및 시야계 구역을 지닌 첫 번째 옵티칼 렌즈;
    옵티칼 렌즈의 첫 번째 구역에 연결된 전기-활성 굴절 매트릭스로 구성되고,
    렌즈의 시야계 구역은 특정한 안경 프레임에 대해 옵티칼 렌즈를 형상화하기 위해 제거가능함을 특징으로 하는 옵티칼 렌즈 시스템
  2. 제 1항에 있어서, 상기 렌즈의 시야계 구역의 30% 이상은 특정한 안경 프레임에 대해 옵티칼 렌즈를 형상화하기 위해 제거됨을 특징으로 하는 옵티칼 렌즈 시스템
  3. 제 1항에 있어서, 상기 렌즈의 시야계 구역의 60% 이상은 특정한 안경 프레임에 대해 옵티칼 렌즈를 형상화하기 위해 제거됨을 특징으로 하는 옵티칼 렌즈 시스템
  4. 제 1항에 있어서, 상기 전기-활성 굴절 매트릭스는 패턴화된 전극을 포함함을 특징으로 하는 옵티칼 렌즈 시스템
  5. 제 1항에 있어서, 상기 전기-활성 굴절 매트릭스는 회절성 요소를 포함함을 특징으로 하는 옵티칼 렌즈 시스템
  6. 제 1항에 있어서, 상기 전기-활성 굴절 매트릭스는 다수의 픽실레이트된(pixilated) 요소를 포함함을 특징으로 하는 옵티칼 렌즈 시스템
  7. 첫 번째 옵티칼 렌즈에 연결된 제어기 및 전도체로 더욱 구성된 제 1항의 옵티칼 렌즈 시스템
  8. 제 17항에 있어서, 상기 제어기는 파워 소스를 포함함을 특징으로 하는 옵티칼 렌즈 시스템
  9. 전기-활성 굴절 매트릭스의 적어도 일부분을 덮는, 첫 번째 옵티칼 렌즈에 연결된 두 번째 옵티칼 렌즈로 더욱 구성된 제 1항의 옵티칼 렌즈 시스템
  10. 첫 번째 옵티칼 렌즈의 반경을 따라 위치한 전도체 버스, 첫 번째 옵티칼 렌즈의 시야계 구역을 전기-활성 굴절 매트릭스에 연결시키는 전도체 버스로 더욱 구성된 제 1항의 옵티칼 렌즈 시스템
  11. 첫 번째 옵티칼 렌즈에 연결된 거리 측정기; 및
    첫 번째 옵티칼 렌즈에 연결된 파워 소스로 더욱 구성된
    제 1항의 옵티칼 렌즈 시스템
  12. 제 1항에 있어서, 상기 전기-활성 굴절 매트릭스는 캐리어에 연결됨을 특징으로 하는 옵티칼 렌즈 시스템
  13. 제 12항에 있어서, 상기 제어기, 거리 측정기 및 파워 소스는 캐리어에 연결되고, 상기 전기-활성 굴절 매트릭스는 회절성 요소를 포함함을 특징으로 하는 옵티칼 렌즈 시스템
  14. 첫 번째 고정된 외부 표면, 두 번째 고정된 외부 표면 및 외부 시야계를 지닌 첫 번째 옵티칼 렌즈;
    렌즈에 연결된 전기-활성 굴절 매트릭스; 및
    렌즈의 외부 시야계로부터 접근하기 쉬운 전기-활성 굴절 매트릭스에 연결된 전도체로 구성된
    옵티칼 렌즈 시스템
  15. 전도체에 연결되고 첫 번째 옵티칼 렌즈에 연결된 제어기로 더욱 구성된 제 14항의 옵티칼 렌즈 시스템
  16. 제 15항에 있어서, 상기 제어기는 파워 소스를 포함하고, 상기 외부 시야계는 렌즈의 시야계를 변형시키기 위해 제거가능함을 특징으로 하는 옵티칼 렌즈 시스템
  17. 전기-활성 굴절 매트릭스의 적어도 일부분을 덮는, 첫 번째 옵티칼 렌즈에 연결된 두 번째 옵티칼 렌즈로 더욱 구성된 제 14항의 옵티칼 렌즈 시스템
  18. 제 14항에 있어서, 상기 전도체 버스는 첫 번째 렌즈의 반경을 따라 위치하고 외부 시야계를 전기-활성 굴절 매트릭스에 연결시킴을 특징으로 하는 옵티칼 렌즈 시스템
  19. 첫 번째 옵티칼 렌즈에 연결된 거리 측정기; 및
    첫 번째 옵티칼 렌즈에 연결된 파워 소스로 더욱 구성된
    제 14항의 옵티칼 렌즈 시스템
  20. 제 14항에 있어서, 상기 전기-활성 굴절 매트릭스는 캐리어에 연결됨을 특징으로 하는 옵티칼 렌즈 시스템
  21. 전도체 버스에 연결된 제어기로 더욱 구성되고, 전기-활성 굴절 매트릭스, 제어기, 거리 측정기 및 파워 소스가 캐리어에 연결됨을 특징으로 하는 제 20항의 옵티칼 렌즈 시스템
  22. 첫 번째 옵티칼 렌즈의 외부 시야계 주위를 둘러싸는 전도체로 더욱 구성된 제 14항의 옵티칼 렌즈 시스템
  23. 제 14항에 있어서, 상기 전기-활성 굴절 매트릭스는 다수의 패턴화된 전극을 포함함을 특징으로 하는 옵티칼 렌즈 시스템
  24. 제 14항에 있어서, 상기 전도체는 반투명함을 특징으로 하는 옵티칼 렌즈 시스템
  25. 렌즈 지지대와 안경다리 구역을 지닌 프레임;
    전기-활성 굴절 매트릭스를 포함한, 렌즈 지지대에 연결된 옵티칼 렌즈;
    전기-활성 굴절 매트릭스에 연결된 제어기; 및
    제어기에 연결된 거리 측정기로 구성된
    옵티칼 렌즈를 포함한 옵티칼 렌즈 시스템
  26. 프레임 및 제어기에 연결된 스트랩으로 더욱 구성된 제 25항의 렌즈 시스템
  27. 프레임의 안경다리 구역 내 루멘(lumen)을 관통하는, 제어기와 전기-활성 굴절 매트릭스를 연결하는 신호 전도체로 더욱 구성된 제 25항의 렌즈 시스템
  28. 프레임의 코 패드에 연결된 파워 소스로 더욱 구성된 제 25항의 렌즈 시스템
  29. 제 25항에 있어서, 상기 거리 측정기 및 파워 소스는 프레임에 연결됨을 특징으로 하는 렌즈 시스템
  30. 제 25항에 있어서, 상기 렌즈 지지대는 적어도 하나 이상의 신호 전도체를 포함함을 특징으로 하는 렌즈 시스템
  31. 첫 번째 옵티칼 렌즈의 공동 내로 전기-활성 굴절 매트릭스를 위치시키고;
    두 번째 옵티칼 렌즈로 적어도 일부분 이상의 전기-활성 굴절 매트릭스를 덮는 것으로 구성된
    안경에서 사용하기 위한 옵티칼 렌즈 시스템의 조립 방법
  32. 제어기와 파워 소스를 전기-활성 굴절 매트릭스에 연결시키는 것으로 더욱 구성된 제 31항의 방법
  33. 지정된 안경 프레임에 맞추기 위해 첫 번째 옵티칼 렌즈를 에지(edge)하는 것으로 더욱 구성된 제 31항의 방법
  34. 첫 번째 및 두 번째 옵티칼 렌즈 상에 파워 소스를 성장시키는 것으로 더욱 구성된 제 31항의 방법
  35. 제 31항에 있어서, 상기 공동 내로 전기-활성 굴절 매트릭스를 위치시키는 것은 옵티칼 렌즈 상에 유연한 멤브레인을 적용시키는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법
  36. 제어기로부터 첫 번째 렌즈 내에 박힌 커뮤니케이션 버스 내로 접촉 리드의 초점을 맞추는 것으로 더욱 구성된 제 31항의 방법
  37. 신호 전도체로 첫 번째 옵티칼 렌즈를 감싸는 것으로 더욱 구성된 제 31항의 방법
  38. 첫 번째 렌즈 또는 두 번째 렌즈의 굴절 파워를 변형시키는 것으로 더욱 구성된 제 31항의 방법
  39. 첫 번째 렌즈 내로의 리세스를 에지하고 절단하는 것으로 더욱 구성된 제 31항의 방법
  40. 제 31항에 있어서, 상기 공동은 사용자 눈의 시야 라인 내 중심에 맞춰짐을 특징으로 하는 방법
  41. 파워 소스에 연결된 방사 센서;
    파워 소스에 연결된 광 방출 다이오드; 및
    파워 소스에 연결된 제어기로 구성된
    옵티칼 렌즈 내에서 전기-활성 굴절 매트릭스를 제어하기 위한 시스템
  42. 제 41항에 있어서, 상기 방사 센서 및 광 방출 다이오드는 서로 병렬되고 모두 제어기에 연결됨을 특징으로 하는 시스템
  43. 제 41항에 있어서, 상기 파워 소스는 제어기에 부착됨을 특징으로 하는 시스템
  44. 제 41항에 있어서, 상기 제어기는 미리 측정된 사용자의 굴절 오류를 보정하기 위해 신호를 생성하도록 프로그램화됨을 특징으로 하는 시스템
  45. 전기-활성 굴절 매트릭스를 지니고 고정된 외부 표면도 지닌 렌즈 시스템을제공하고;
    렌즈 시스템의 외부 시야계를 에지함으로서 렌즈 시스템의 형태를 변형시키고;
    안경 프레임 내로 렌즈 시스템을 위치시키는 것으로 구성된
    안경 조립 방법
  46. 안경 프레임의 전도체에 렌즈 시스템의 제어기를 연결시키는 것으로 더욱 구성된 제 45항의 방법
  47. 제 45항에 있어서, 상기 전기-활성 굴절 매트릭스는 다수의 개별적인 픽셀(pixel)을 포함함을 특징으로 하는 방법
  48. 첫 번째 고정된 렌즈 페이스 및 두 번째 고정된 렌즈 페이스를 지닌 옵티칼 렌즈;
    첫 번째 고정된 렌즈 페이스와 두 번째 고정된 렌즈 페이스 사이에 위치한 전기-활성 굴절 매트릭스; 및
    상기 전기-활성 굴절 매트릭스에 연결된 다수의 버스로 구성된
    옵티칼 렌즈 시스템
  49. 전기-활성 굴절 매트릭스를 지닌 렌즈 블랭크를 제공하고;
    특정화된 안경 프레임에 맞추도록 렌즈 블랭크를 형상화하기 위해 렌즈 블랭크로부터 물질을 제거하는 것으로 구성된
    옵티칼 렌즈 시스템의 조립 방법
  50. 제 49항에 있어서, 상기 전기-활성 굴절 매트릭스는 패턴화된 전극을 포함함을 특징으로 하는 방법
KR10-2003-7009079A 2001-01-17 2002-01-16 통합된 요소를 지닌 전기-옵틱 렌즈 KR20030069204A (ko)

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US60/326,991 2001-10-05
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113906333A (zh) * 2019-06-02 2022-01-07 奥普蒂卡阿姆卡(艾阿)有限公司 用于近视治疗的电可调谐助视器

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