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CN109891303A - 允许组装液体填充的分层堆叠体的对准特征 - Google Patents

允许组装液体填充的分层堆叠体的对准特征 Download PDF

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CN109891303A CN201780067386.XA CN201780067386A CN109891303A CN 109891303 A CN109891303 A CN 109891303A CN 201780067386 A CN201780067386 A CN 201780067386A CN 109891303 A CN109891303 A CN 109891303A
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Abstract

示例性眼科装置包括堆叠布置的第一、第二和第三光学元件，每个光学元件包括对准和分离特征。对准和分离特征可以形成储存区域和阻拦区域。储存区域可以向第一、第二和第三光学元件提供径向对准，使得每个光学元件的光轴对准，并且，储存区域可以具有在所述光学元件中的相邻光学元件之间形成的储存区域间隙。设置在储存区域的径向外侧的阻拦区域可以包括由于第一和第二光学元件接触而形成的第一阻拦部，以及由于第二和第三光学元件接触而形成的第二阻拦部，其中阻拦区域确定储存区域间隙宽度。

Description

允许组装液体填充的分层堆叠体的对准特征
技术领域
本公开总体上涉及眼科装置，并且特别地但非排他性地涉及在堆叠的镜片结构的光学元件上的对准和分离特征。
背景技术
老花眼可以通过提供调节的可佩戴或可植入镜片治疗。例如，镜片可以通过对包括在镜片中的液晶材料电刺激来提供调节。与隐形眼镜类似的植入或佩戴在眼睛表面上的镜片可以包括多层材料以提供调节和相关控制。
然而，由于形成多层的部件的尺寸和对准要求，多层可使镜片的制造复杂化。例如，镜片的光轴可以为镜片的制造增加对准约束。多层的光轴的未对准可能导致视力模糊。尽管可以使用许多制造技术来提供所需的对准，但是这些技术可能无法解决镜片的其他因素。
附图说明
参考以下附图描述本发明的非限制性和非穷举性实施例，其中除非另有说明，否则相同的附图标记在各个视图中指代相同的部分。在适当的情况下，并非所有元件的实例都须标记，以免使附图混乱。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在说明所描述的原理上。
图1A是眼科装置的平面图，其包括根据本公开的实施例的对准和分离特征。
图1B是眼科装置的透视图，其包括根据本公开的实施例的对准和分离特征。
图2是光学堆叠体的横截面图，其包括根据本公开的实施例的对准和分离特征。
图3是眼科装置300的部分的说明性横截面图，其包括根据本公开的实施例的对准和分离特征。
图4是眼科装置的功能框图，其包括根据本公开的实施例的对准和分离特征。
具体实施方式
本文描述了包括在堆叠的镜片结构的光学元件上允许组装堆叠的镜片结构的对准和分离特征的系统和设备的实施例。在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有一个或多个具体细节的情况下或利用其它的方法、部件、材料等来实践本文描述的技术。在其他情况下，众所周知的结构、材料或操作未详细示出或描述，以避免模糊某些方面。
贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定都指的是相同实施例。此外，特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。
图1A和1B分别是根据本公开的实施例的眼科装置100的平面图和透视图。眼科装置100可以是可眼上佩戴的装置，例如隐形眼镜，或可植入装置，例如人工晶状体(IOL)。在一些实施例中，眼科装置100可以实施为安装在用户的眼上的智能隐形眼镜，或者实施为IOL，其植入前房、后房、或用户眼的其它位置中。在任一或两个实施例中，眼科装置100可以包括对准和分离特征，其提供眼科装置100的多个光学元件之间的径向对准，并且还提供分离和设置多个光学元件中的相邻光学元件之间的期望宽度的间隙的分离设置特征。
眼科装置100可以总体上是盘形的，并且可以具有前侧(例如，面向外侧)以及后侧(例如，向眼或角膜侧)。眼科装置100可以另外地是圆顶形的，使得前侧是凸形的而后侧是凹形的。总体上，眼科装置100可以具有围绕中间轴线的曲率半径，其可以类似于用户眼的至少部分(例如，角膜)的曲率半径。在一些实施例中，中间轴线还可以是眼科装置100的光轴。
眼科装置100的示出实施例包括设置在外壳150中的多个光学元件。在一些实施例中，该多个光学元件可以形成为光学堆叠体，其具有例如前光学元件、中光学元件和后光学元件。该多个光学元件和外壳150的至少一部分可以形成为具有上述的曲率半径。该多个光学元件中的每个(在图2和图3中更详细地讨论)可以具有形成在其中和/或其上的对准和分离特征。例如，对准和分离特征可以是凹槽和/或凸脊，其围绕光学元件以一个或多个期望的半径形成环。例如，一个或多个期望的半径可以是距离中心轴线4至10mm，中心轴线可以与眼科装置100的光轴重合。通常，对准和分离特征的径向位置可以由眼科装置100的各个其它方面影响，例如，光学区域的期望面积等。对准和分离特征可以形成或限定眼科装置100中的各个区域，例如光学区域102、储存区域104、阻拦部106和密封区域108。在一些实施例中，眼科装置可以进一步包括外部区域110。各个区域可以包括由对准和分离特征形成的相邻光学元件之间的间隙。另外，对准和分离特征可辅助眼科装置100的组装。
外壳150可以由适于佩戴在用户眼上或可植入用户眼中的材料形成，并且进一步可以是密封内部部件并保护眼的透光材料(例如，透明、洁净的等)。在各实施例中，外壳150可具有类似于隐形眼镜的凸形和凹形表面、其具有大体平坦的表面或其他表面。在隐形眼镜的实施例中，外壳150可以实施为允许氧气抵达眼睛的水凝胶或其他渗透性聚合物材料，或者也可以使用非渗透性材料(例如，玻璃、塑料、硅)。在IOL实施例中，外壳150可以实施为硅外壳或其它可气密封的材料。当然，也可以所使用其它可透光和可生物兼容的材料。
光学区域102可以是光学活性区域，其例如使用液晶材料提供可调节的光功率。光学区域102可以包围中心直径，且可以包括眼科装置100的光轴。在一些实施例中，光学区域102可以具有约5mm的直径，且可以在光轴上居中。液晶材料可以设置在多个光学元件中的相邻光学元件之间形成的间隙中。例如，眼科装置100的透明或半透明电极(未示出)可以由被控制电子器件152控制的一个或多个电源激励，以相对于多个光学元件中的一个或多个光学元件改变液晶材料的液晶的取向。液晶材料的取向的改变可以引起眼科装置100的光学功率的变化，这可以为用户提供调节。
储存区域104可以径向地位于光学区域102的外侧且靠近光学区域102。多个光学元件中的每个的对准和分离特征可以布置为形成储存区域104。储存区域104可以通过光学元件中的相邻光学元件之间的间隙形成，其可以小于、等于或大于与光学区域102相关的间隙。储存区域104可以在光学区域102之外保持过量的液晶材料，该过量的液晶材料例如可以在组装期间包括在眼科装置100中。
阻拦部106可以防止液晶材料溢出储存区域104，且可以防止设置在密封区域中的密封材料在径向向内的方向上破坏储存区域。阻拦部106还可以确定光学区域102中的光学元件和储存区域104之间的间隙宽度。阻拦部106可以通过将光学元件的对准和分离特征互锁而形成。例如，在一个光学元件中形成的凸脊的侧壁(例如平坦区域)可接触(例如搁置于)在相对的光学元件中形成的凹槽的侧壁。替代地或附加地，阻拦部106可以通过配合具有相似或不同曲率半径的曲线或配合(例如，嵌套)V形特征而形成。在一些实施例中，形成在每个光学元件上的对准和分离特征可相对于相对元件中的相关特征稍微偏移，使得形成阻拦部106。
密封区域108可以从阻拦部106径向向外形成。密封区域108可以通过光学元件中的相邻光学元件之间的大间隙形成，且该间隙可允许在其中形成密封剂以密封液晶材料。示例的密封剂可以包括垫圈或可固化粘合剂，此为举例。密封区域108可以例如由于对准和分离特征形成，且进一步由于光学元件的厚度在密封区域108中降低而形成。
在一些实施例中，外部区域110可以位于密封区域108的径向外侧。外侧区域110可以包括光学元件的边缘、控制电路基底，例如控制电子器件152，且其中，外壳150的前部和后部相交且密封。在一些实施例中，用于支撑电子部件和到导体的连接的一个或多个基底可以包括在外部区域110中。例如，盘形基底可以包括在密封区域108的外侧，其支撑控制电子器件152和连接部。
通常，眼科装置100的各个区域可以包括多个光学元件中的相邻光学元件之间的间隙，其由相关的光学元件的对准和分离特征形成。在下文将更详细描述，对准和分离特征可辅助设定间隙的宽度，且其还辅助光学元件的径向对准，以获得光学元件之间的同心性。
图2是光学堆叠体246的横截面图，其包括根据本公开的实施例的对准和分离特征。光学堆叠体246可以是包括在眼科装置100中的光学堆叠体。光学堆叠体246的示出实施例包括光学元件212、214和216，其具有形成在其表面中或上的对准和分离特征242。对准和分离特征242可以限定光学堆叠体246的光学区域202、储存区域204、阻拦部206和密封区域208。各个区域可涉及眼科装置200的操作相关的方面和/或组装相关的方面。
通常，光学元件212-216的组合可形成镜片，其可以由用户的眼睛佩戴或植入用户的眼睛中。光学元件212-216中的至少一个与包括在光学元件212-216之间的间隙中的液晶材料结合，可以提供能够为用户提供调节的动态光学器件。
光学堆叠体246可以由光学元件212-216形成。光学元件212和216可以位于光学元件214的相反侧，使得光学元件214夹在光学元件212和216之间。在一些实施例中，光学元件212可以位于眼科装置200的前侧，而光学元件216可以位于后侧。在这样的实施例中，光学元件212可以是面向外的，而光学元件216可以是面向眼睛或面向角膜的。尽管可以采用这些定义用于讨论本公开，但是它们绝不是限制性的，而是可以采用相反的定义。光学堆叠体246可以封装在外壳150中。通常，光学堆叠体246可以至少在光学区域202内提供眼科装置的光学有源元件。
光学元件212可以是形成为盘的平基底。在一些实施例中，平基底可以是圆顶形，使得凸侧面向后侧，凹侧面向光学元件214。光学元件212可以包括围绕盘形平基底的一个或多个特征，其可以形成在光学元件212的前侧。该一个或多个特征可以设置在距光学元件212的中心轴线的期望半径处，并且在一些实施例中，该一个或多个特征可以从第一半径延伸到第二半径。这些特征，例如凹槽226和凸脊228，可以是切割或模制到光学元件212的材料中的实体特征。凹槽226和凸脊228可以是与光学元件212相关的对准和分离特征242的一部分。虽然仅示出了单个凹槽和单个凸脊，但是对准和分离特征可以包括多个凹槽和凸脊。光学元件212可以由聚合物形成，并且在一些实施例中可以是刚性的透气聚合物。光学元件212可以具有或不具有光学功率，例如静态光学功率。
光学元件214可以是也形成为盘的平基底。类似于光学元件212，光学元件214可以是圆顶形的，其具有面向光学元件212的凸侧和面向光学元件216的凹侧。在光学区域202中，光学元件214可以具有在一侧或两侧上形成的衍射透镜结构，其与液晶材料244结合可以提供动态光学器件。另外，光学元件214可以包括具有期望半径的一个或多个实体特征，其可至少部分地与光学元件212所定位的实体特征的半径对准。在一些实施例中，一个或多个实体特征可以形成在平基底的两个表面上，例如，后表面和前表面。例如，一个或多个实体特征可以包括形成在光学元件214的后侧上的凸脊230和凹槽232，以及形成在光学元件214的前侧的凹槽234和凸脊236。凹槽232、234和凸脊230、236可以组合形成与光学元件214相关的对准和分离特征242。在一些实施例中，凸脊230的顶点和凹槽234的基部可以对准。凹槽232和凸脊236可以类似地对准。当从侧面观察时，光学元件214的这些特征可以呈现为锯齿形，如图2所示。凹槽和凸脊232,234和凸脊230,236可以组合以在光学元件214中形成纽结(kink)或搭扣，当从上方观察时，该纽结或搭扣可以表现为围绕光学元件214的拓扑环(topographical ring)，其可以以距光学元件214的中心轴线的一个或多个期望的半径设置。虽然光学元件214显示为包括两个凸脊和两个凹槽，例如，后侧纽结和前侧纽结，在光学元件214中可以存在多个纽结，以形成相关的对准和分离特征242。类似于光学元件212，凹槽232,234和凸脊230,236可以被切割或模制成用于形成光学元件214的聚合物材料，例如刚性透气聚合物。
光学元件216可以是形成为类似于光学元件212的盘的平基底。在一些实施例中，平基底可以是圆顶形的，使得凸侧面向光学元件214并且凹侧面向眼睛。光学元件216可以包括设置在盘形平基底的期望半径处的一个或多个特征，其可以形成在光学元件216的后侧。在一些实施例中，期望的半径可以至少部分地与设置在后侧上的光学元件214的一个或多个特征的半径对齐。这些特征，例如凹槽238和凸脊240，可以是切割或模制到光学元件216的材料中的实体特征。凹槽240和凸脊238可以是与光学元件216相关的对准和分离特征242的一部分。虽然仅示出了对准和分离特征的单个实例，但是对准和分离特征的多个实例可以包括在光学堆叠体246中。光学元件216可以由聚合物形成，并且在一些实施例中可以是刚性的透气聚合物。光学元件216可以具有或不具有光学功率，例如静态光学功率。
光学元件212-216之间的间隙可以至少在光学区域202和储存区域204中用液晶材料244填充。例如，间隙218、220、222和224可以用液晶材料244填充。液晶材料可以与至少光学元件314组合，通过改变液晶材料244内的液晶的取向，为眼科装置200提供动态光学器件。
光学区域202可以是眼科装置200的光学活性区域，并且可以包括设置在光学元件212-216之间的间隙218和220内的液晶材料244。间隙218是光学元件212和214之间的空间，其可以填充有液晶材料244，并且间隙220是光学元件214和216之间的空间，其也可以填充有液晶材料。光学区域202可以是圆形的，并且可以在光学堆叠体246的光轴上居中。在一些实施例中，光学区域202可以向用户提供动态光学器件，例如，通过改变液晶材料的取向来提供调节。
储存区域204可以是保持过量的液晶材料的区域。储存区域204可以由光学元件212-216中的相邻光学元件之间的间隙形成，所述间隙在光学区域202的径向外侧。例如，储存区域204可以由位于光学区域202和阻拦部206之间的间隙222的部分形成。类似地定位的间隙224的部分也将形成储存区域204的一部分。通常，储存区域204可以在分离和对准特征242定位的位置处或之前开始，并且光学区域202和储存区域204之间的变化可以是渐进的。通常,储存区域204可以径向地位于光学区域202的外侧且围绕光学区域202。这样，储存区域204可以是环形的并且设置在光学堆叠体246的周边上。
阻拦部206可以是光学元件212-216接触或互锁的区域，并且可以形成为防止液晶材料244泄漏出储存区域204，并最终泄漏到光学区域202。阻拦部206可以由形成对准和分离特征242的一些凹槽和凸脊的平坦表面(例如，侧壁)形成。阻拦部206可以布置在储存区域204的径向外侧并且可以环绕储存区域204。通常，阻拦部208可以围绕光学堆叠体246的周边圆周。
密封区域208可以是用于包括密封剂的区域，例如，用于密封液晶材料244。密封区域208可以由光学元件212-216中的相邻光学元件之间的间隙形成，例如间隙226和228。在一些实施例中，密封区域208可以延伸到光学元件212-216的边缘。密封区域208也可以是环形的并且环绕阻拦部206。
当光学元件形成到光学堆叠体246中时，与每个光学元件相关的对准和分离特征242可以辅助光学元件212-216的径向对准，并且可以导致形成间隙218-228。对准和分离特征242可另外限定光学区域202、储存区域204、阻拦部206和密封区域208。更具体地，与每个光学元件212-216相关的对准和分离特征242的相对横向定位和尺寸可以辅助设定各种间隙的宽度，并且辅助光学元件212-216的径向对准以获得同心性。
形成对准和分离特征242的结构可以形成在光学元件212-216中或上，并且可以包括相对于光学元件212-216的至少一个表面的各种角度。例如，凸脊320可以从光学元件214的前表面以一角度向上延伸。在一些实施例中，该角度可小于50°。在一些实施例中，凸脊和凹槽与光学元件的后表面和/或前表面形成的该角度可以影响光学堆叠体246的各种其他特征，例如在这样的表面上形成的电涂层。
可以在堆叠光学元件212-216时形成阻拦部206。阻拦部206可以形成在分离和对准特征242发生接触的区域中。例如，阻拦部206可以形成在凸脊228和236的平坦侧壁搁置于对应的凹槽232和240的平坦侧壁的位置。光学元件212-216在那些位置处的搁置可以提供光学元件212-216中的相邻光学元件之间的紧密接触。另外，形成阻拦部208的凸脊和凹槽可以彼此偏移，使得凸脊和凹槽不会彼此完全嵌套。与凸脊和凹槽的高度/深度相结合的偏移量可以确定各个间隙218-228的宽度。例如，在凸脊228和凹槽232之间发生的光学元件212和214之间的接触可以确定间隙218、222和226的宽度。凸脊228和凹槽232之间的接触点可受其相对偏移量和它们的相对高度/深度的影响。例如，光学元件212-216的凸脊和凹槽的高度/深度可以为约30至90微米。还应注意，间隙226的宽度(可以大于间隙218和222)也可以通过密封区域208中的光学元件212-216的厚度变化来形成。
光学区域202中的间隙218和220的宽度可以由阻拦部208确定，并且还可以受形成在光学元件214上的衍射透镜的影响。例如，当包括衍射透镜方面时，间隙218和220的宽度可以是6至14微米。如果忽略衍射透镜方面，则间隙218和220的宽度可以是2至10微米。形成储存区域204的间隙222和224的宽度可以是例如4至20微米，并且形成密封区域208的间隙226和228的宽度可以是20至100微米。在一些实施例中，间隙222和224的宽度可以是例如8至12微米。
光学元件212-216的径向对准可以通过储存区域204中的凹槽和凸脊的嵌套来辅助，并且进一步通过储存区域204中的间隙的宽度来辅助。凹槽226和232以及凸脊230和238可以提供用于对准光学元件212-216的光轴的引导件，其可以如图所示嵌套以提供粗略对准。另外，例如，储存区域的间隙宽度可以引起毛细力，以从光学区域202芯吸过量的液晶材料244。毛细力可以进一步导致嵌套的凹槽/凸脊两侧的间隙宽度平衡，这可以提供光学元件212-216的更精细的径向对准。
密封区域208可以具有间隙宽度，该间隙宽度提供用于容纳密封剂材料248的空间，例如垫圈或粘合剂。例如，液体密封剂材料可以被芯吸到间隙226和228中。在一些实施例中，液体密封剂材料可以是可在芯吸后快速固化的可固化粘合剂。
可以通过各种组装步骤形成光学堆叠体246。例如，可以在光学元件212的前侧分配受控体积的液晶材料244，然后将光学元件214放置在液晶材料244的体积上。光学元件212和214的对准和分离特征242可以形成间隙218和222，并且进一步径向对准两个光学元件。可能超出光学区域202的体积的液晶材料244可以由于毛细力而被拉入储存区域。毛细力可以使液晶材料244围绕储存区域204中的特征平衡，这可以在光学元件之间提供更精细的对准。然后，可以将密封剂材料248芯吸到光学元件212和214之间的密封区域208中。然后，可以处理密封剂材料248以使其保持在密封区域208内。
可以再次执行上述步骤，以将光学元件216添加到光学堆叠体246。或者，在施加和处理密封剂材料248之前，可以将三个光学元件212-216与液晶材料244组装在一起。
图3是眼科装置300的部分的说明性横截面图，其包括根据本公开的实施例的对准和分离特征。眼科装置300可以是眼科装置100的示例。眼科装置300可以包括例如与眼科装置200相同或相似的特征，为了简洁起见，可能不会对其详细讨论。眼科装置300的所示实施例包括光学元件312、314和316，其具有在其中和/或其上形成的分离和对准特征342。分离和对准特征342可以限定光学区域302、储存区域304、阻拦部306和密封区域308。例如，眼科装置300可以佩戴在眼睛上或植入眼睛中以提供调节。
光学元件312-316可以形成光学堆叠体，例如光学堆叠体246，并且可以被封装在外壳350中。外壳350可以为光学元件312-316提供保护外壳，包括眼科装置300的各种其他部件。另外，外壳350可以由适于佩戴在眼睛上或植入眼睛中的可生物兼容材料形成。例如，外壳350可以由普通材料(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PolyMethylMethAcrylate)或PMMA)或其他透光材料制成。
另外，外壳350可以具有适于安装在眼睛角膜上的尺寸和形状。在所示实施例中，外壳350包括外侧、例如后侧，其具有凸形形状，和面向眼睛一侧、例如前侧，其具有凹形形状。当然，眼科装置300可呈现其他形状和几何形状，包括背负式(piggyback)构造，其附接到可眼戴的承载基底的表面，该承载基底具有类似于传统隐形眼镜的整体形状。
光学元件312可以是半球形的，并且可以提供光学堆叠体的顶部基底。此外，光学元件312可以设置在光学元件314和外壳350之间。光学元件312可以包括凹槽和凸脊，以形成相关的对准和分离特征。例如，浅U形凹槽可以延伸到光学元件312中，并且V形凸脊可以延伸出光学元件312。光学元件312可以由透光材料形成，例如透明聚合物。在一些实施例中，光学元件312可以由刚性的可透气的聚合物形成。另外，在一些实施例中，光学元件312可以向眼科装置300提供光学功率，并且在其他实施例中，可以不提供任何光学功率。
光学元件314也可以是半球形的，并且可以包括在光学区域302内的一个或两个表面上的衍射透镜。例如，衍射透镜可以形成在向外侧(+Y方向)和/或向眼侧(-Y方向)上。光学元件314可以包括在两侧(例如，向外侧和面眼侧)上的凹槽和凸脊，其形成相关的对准和分离特征342。例如，光学元件314具有向上弯曲部，接着是向下弯曲部，其一起在光学元件314中形成蛇形形状。蛇形形状可以形成与光学元件314相关的对准和分离特征。光学元件314中的蛇形形状可以在光学元件314的两侧形成凹槽和凸脊。光学元件314可以由形成光学元件312的类似材料形成。
光学元件316也可以是半球形的，并且可以提供光学堆叠体的底部基底。此外，光学元件316可以设置在眼科装置300的面向眼睛侧上的外壳350和光学元件314之间。光学元件316可以包括凹槽和凸脊，以形成相关的对准和分离特征342。例如，浅V形凸脊可以从光学元件316向上延伸，其邻近V形凸脊，V形凸脊也从光学元件316向外延伸。在两个V形凸脊之间形成凹槽。光学元件316可以由形成其它两个光学元件的类似材料形成。另外，在一些实施例中，光学元件312可以向眼科装置300提供光学功率，并且在其他实施例中，可以不提供任何光学功率。
分离和对准特征342包括在三个光学元件中的每个上或中形成的凸脊和凹槽。三个光学元件中的每一个的分离和对准特征342之间的相对位置和相互作用可以导致眼科装置300的各个区域的形成，例如光学区域302、储存区域304、阻拦部306和密封区域308。例如，凹槽和凸脊发生接触以形成阻拦部306的平坦区域也可以确定光学区域302和储存区域304的间隙宽度。虽然密封区域308的间隙宽度可以另外受到阻拦部306的影响，但是光学元件312-316中的一个或多个可以在密封区域308中变薄，这也可以确定密封区域308的间隙宽度。
光学区域302可以是眼科装置300的光学活性区域，并且可以位于用户眼睛的角膜上。例如，光学区域302可以包括填充有液晶材料的光学元件之间的间隙。可以电刺激液晶材料以改变取向，从而由眼科装置300提供光学功率的变化。间隙可以具有2至10微米的宽度，这可以由形成阻拦部306的光学元件312-316的对准和分离特征342确定。
储存区域304可以由位于光学区域302和阻拦部306之间的相邻光学元件之间的间隙形成。储存区域304中的光学元件之间的间隙可以具有与光学区域302中的光学元件之间的间隙宽度相似、更大或更小的宽度。例如，储存区域304中的间隙宽度可以是4至20微米。
在储存区域304中出现的光学元件的特征提供了光学元件之间的径向对准，使得可以实现光学元件的光轴的同心性。在储存区域中出现的凹槽和凸脊的嵌套可以提供径向对准。另外，储存区域304中的间隙宽度可以具有这样的量级，使得通过光学元件和液晶材料的相互作用在储存区域中引起毛细力。毛细力可以导致嵌套的凹槽/凸脊两侧的间隙宽度可以平衡，这可以导致实现同心性。另外，毛细力可以通过使光学元件自对准来辅助组装眼科装置100。
形成阻拦部306的光学元件的特征可以相对于相邻光学元件上的镜像的特征横向偏移。使形成阻拦部306的凸脊/凹槽偏移可导致凸脊/凹槽的彼此接触的平坦表面(例如，侧壁)。例如，从光学元件312向下延伸的凸脊可以相对于光学元件314的相对凹槽偏移，使得在这两个特征的侧壁接触的位置形成阻拦部306。偏移量和凸脊/凹槽的高度/深度可以至少在光学区域302和储存区域304中设定间隙宽度。
密封区域308可以形成在阻拦部306的径向外侧，并且可以具有大于光学区域302和储存区域304的间隙宽度的间隙宽度。例如，形成密封区域308的间隙宽度可以是30至100微米。虽然密封区域308的间隙宽度可以大于其他讨论的间隙宽度，但是密封区域的间隙宽度可以足够小，以引起液体密封剂材料芯吸到密封区域308中。
在光学堆叠体的组装期间，各个区域和相关的间隙可以有助于光学元件312-316的相对定位。例如，对准和分离特征342可以辅助光学元件312-316的径向对准以获得同心性，并且，阻拦部306和密封区域308可以减少或消除液晶材料分别从光学元件和储存区域302，304的泄漏。
图4是眼科装置400的功能框图，包括根据本公开的实施例的对准和分离特征。眼科装置400可以是眼上可佩戴装置，例如隐形眼镜或智能隐形眼镜、或可植入装置，例如人工晶状体。在所描绘的实施例中，眼科装置400包括外壳材料410，外壳材料410形成为接触安装到眼睛的角膜表面或植入眼睛中。基底415嵌入外壳材料410内或由外壳材料410围绕，以提供用于电源420、控制器425、天线440和各种互连部445和450的安装表面。基底415和相关的电子器件可以是控制电子器件152的一种实施方式。所示的电源420的实施例包括能量收集天线455、充电电路460和电池465。控制器425的所示实施例包括控制逻辑470、调节逻辑475和通信逻辑480。如图所示，调节致动器430设置在外壳材料410中。
电源420向控制器425和/或调节致动器430提供操作电压。天线440由控制器425操作，以将信息传送到眼科装置400和/或从眼科装置400传送信息。在所示实施例中，天线440、控制器425和电源420设置在基底415上/中，而调节致动器430设置在外壳材料410中(不在基底415中/上)。然而，在其他实施例中，取决于眼科装置400的具体设计，眼科装置400中包含的各种电路和装置可以设置在基底415中/上或外壳材料410中。例如，在一个实施例中，调节致动器430可以设置在透明基底上。
基底415包括一个或多个适于安装控制器425、电源420和天线440的表面。基底415既可以实施为基于芯片的电路的安装平台(例如，通过倒装芯片安装)和/或实施为图案化导电材料(例如，金、铂、钯、钛、铜、铝、银、金属、其它导电材料、其组合等)的平台，以用于形成电极、互连部、天线等。在一些实施例中，可以在基底415上图案化基本上透明的导电材料(例如，氧化铟锡或银纳米线网格)，以形成电路、电极等。例如，可以通过在基底415上沉积金或其他导电材料的图案来形成天线440。类似地，可以通过在基底415上沉积合适的导电材料图案来形成互连部445和450。可以采用抗蚀剂、掩模和沉积技术的组合来在基底415上图案化材料。基底415可以是相对刚性的材料，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)或足以在结构上支撑外壳材料410内的电路和/或电子器件的另一种材料。或者，眼科装置400可以替代性地布置有一组未连接的基底而不是单个基底415。例如，控制器425和电源420可以安装到一个基底415，而天线440安装到另一个基底415，并且，两者可以通过互连部电连接。基底415也可以是连续的半导体片，其容纳全部或一些上述装置部件架构为集成电路。
基底415可以成形为扁平环，其径向宽度尺寸足以为嵌入式电子元件提供安装平台。基底415可以具有足够小的厚度，以允许基底415嵌入外壳材料410中，而不会不利地影响眼科装置400的轮廓。基底415可以具有足够大的厚度以提供适于支撑安装在其上的电子器件的结构稳定性。例如，基底415可以成形为具有约10毫米的直径、约1毫米的径向宽度(例如，外半径比内半径大1毫米)和约50微米的厚度的环。基底415可任选地与眼科装置400的眼睛安装表面的曲率(例如，凸面)对准。例如，基底415可以沿着两个圆形区段之间的假想圆锥的表面成形，该圆形区段限定内半径和外半径。在这样的示例中，沿着假想锥的表面的基底415的表面限定了倾斜表面，该倾斜表面与该半径处的眼睛安装表面的曲率大致对准。
在所示实施例中，电源420包括电池465以为各种嵌入式电子器件供电，包括控制器425。电池465可以由充电电路460和能量收集天线455感应充电。在一个实施例中，天线440和能量收集天线455是独立的天线，其服务于它们各自的能量收集和通信功能。在另一实施例中，能量收集天线455和天线440是相同的物理天线，它们对于其各自的感应充电功能和与读取器405的无线通信功能共享时间。附加或替代地，电源420可以包括太阳能电池(“光伏电池”)以从进入的紫外、可见和/或红外辐射中捕获能量。此外，可以包括惯性动力拾取系统以从环境振动中捕获能量。
充电电路460可以包括整流器/调节器，以调节所捕获的能量用以对电池465充电，或在没有电池465的情况下直接为电源控制器425充电。充电电路460还可以包括一个或多个能量存储设备，以减轻能量收集天线455中的高频变化。例如，可以连接一个或多个能量存储设备(例如，电容器、电感器等)以用作低通滤波器。
控制器425包含用于编排其他嵌入式部件的操作的逻辑。控制逻辑470控制眼科装置400的一般操作，包括提供逻辑用户界面、功率控制功能等。调节逻辑475包括以下逻辑：用于从监测眼睛的取向的传感器接收信号的逻辑、确定用户当前注视方向或焦距的逻辑，以及响应于这些物理提示操纵调节致动器430(隐形眼镜的焦距)的逻辑。自动调节可以基于来自注视跟踪的反馈实时实施，或者允许用户选择特定的调节方式(例如，用于阅读的近场调节，用于常规活动的远场调节等)。通信逻辑480提供用于经由天线440与读取器405进行无线通信的通信协议。在一个实施例中，当存在从读取器405输出的电磁场471时，通信逻辑480经由天线440提供后向散射通信。在一个实施例中，通信逻辑480作为智能无线射频识别(“RFID”)标签操作，其调制天线440的阻抗以用于后向散射无线通信。控制器425的各种逻辑模块可以在通用微处理器上执行的软件/固件中实施、在硬件(例如，专用集成电路)上实施、或两者的组合。
眼科装置400可以包括各种其他嵌入式电子和逻辑模块。例如，可以包括光源或像素阵列以向用户提供可视反馈。可以包括加速计或陀螺仪向控制器425提供位置、旋转、方向或加速度反馈信息。
所示实施例还包括具有处理器482、天线484和存储器486的读取器405。读取器405中的存储器486包括数据存储器488和程序指令490。如图所示，读取器405可以设置在眼科装置400的外部，但是可以放置在其附近以为眼科装置400充电，向眼科装置400发送指令，和/或从眼科装置400提取数据。在一个实施例中，读取器405可以类似于传统的隐形眼镜支架，使用者在晚上将眼科装置400放入其中以充电、提取数据、清洁镜片等。
外部读取器405包括天线484(或多于一个天线的组)，以向眼科设备400发送无线信号471和从眼科设备400接收无线信号471。外部读取器405还包括计算系统，其具有与存储器486通信的处理器482。存储器486是非暂时性计算机可读介质，其可以包括但不限于磁盘、光盘、有机存储器、和/或处理器182可读的任何其他易失性(例如，RAM)或非易失性(例如，ROM)存储系统。存储器486可以包括数据存储器488以存储数据的指示，例如数据日志(例如，用户日志)、程序设置(例如，以调整眼科设备400和/或外部读取器405的行为)等。存储器486可以还包括程序指令490，其用于由处理器482执行，以使外部读取器405执行由指令490指定的处理。例如，程序指令490可以使外部读取器405提供用户界面，其允许检索从眼科装置400传送的信息，或者允许向眼科装置400发送信息以编程或以其他方式选择眼科装置400的操作模式。外部读取器105还可以包括一个或多个硬件组件，用于操作天线484以向眼科设备400发送无线信号471和从眼科设备400接收无线信号471。
外部读取器405可以是智能电话、数字助理或具有足以提供无线通信链路471的无线连接的其他便携式计算设备。外部读取器405还可以实现为可以插入便携式计算设备的天线模块，例如在一实施例中，通信链路471以便携式计算设备中不常用的载波频率操作。在一些实例中，外部读取器405是专用设备，其被配置为相对靠近佩戴者的眼睛佩戴，以允许无线通信链路471以低功率预算操作。例如，外部读取器405可以集成在一件首饰中，例如项链、耳坠等，或者集成在头部附近的衣服上，例如帽子、头带等。
本发明的所示实施例的以上描述，包括摘要中所描述的内容，并非旨在穷举或将本发明限制于所公开的确切形式。尽管出于说明目的在本文中描述了本发明的特定实施例和示例，但是如相关领域的技术人员将认识到的，在本发明的范围内可以进行各种修改。
根据以上详细描述，可以对本发明进行这些修改。以下权利要求中使用的术语不应被解释为将本发明限制于说明书中公开的特定实施例。相反，本发明的范围完全由所附权利要求确定，所述权利要求应根据权利要求解释的既定原则来解释。

Claims (25)

1.一种眼科装置，包括：
堆叠布置的第一、第二和第三光学元件，每个光学元件包括以其半径形成的对准和分离特征，其中，每个所述光学元件的对准和分离特征对应于在至少一个其它光学元件上的类似特征，所述对准和分离特征形成：
储存区域，用于向所述第一、第二和第三光学元件提供径向对准，使得每个所述光学元件的光轴对准，所述储存区域具有在第一、第二和第三光学元件中的相邻光学元件之间形成的储存区域间隙；以及
阻拦区域，设置在所述储存区域的径向外侧，包括由于第一和第二光学元件接触而形成的第一阻拦部，以及由于第二和第三光学元件接触而形成的第二阻拦部，其中，所述阻拦区域确定所述储存区域间隙宽度。
2.根据权利要求1所述的眼科装置，其中，所述对准和分离特征还形成由所述储存区域围绕的光学区域，所述光学区域以每个所述光学元件的光轴为中心，其中，所述光学区域具有在第一、第二和第三光学元件中的相邻光学元件之间形成的光学区域间隙，并且其中，所述阻拦部确定所述光学区域间隙宽度。
3.根据权利要求2所述的眼科装置，其中，所述光学区域间隙宽度和所述储存区域间隙宽度是不同的宽度。
4.根据权利要求2所述的眼科装置，其中，液晶材料设置在所述光学区域间隙和所述储存区域间隙中。
5.根据权利要求2所述的眼科装置，其中，所述储存区域联接以保持来自所述光学区域的过量的液晶材料。
6.根据权利要求1所述的眼科装置，其中，所述对准和分离特征还形成设置在所述阻拦区域的径向外侧的密封区域，所述密封区域具有形成在第一、第二和第三光学元件中的相邻光学元件之间的密封区域间隙，其中，所述阻拦部确定密封区域间隙宽度。
7.根据权利要求1所述的眼科装置，其中，所述阻拦区域防止液晶材料沿径向向外方向从所述储存区域溢出。
8.根据权利要求1所述的眼科装置，其中，所述对准和分离特征由设置在第一、第二和第三光学元件中的每一个的一个或多个表面上的凹槽和凸脊形成。
9.根据权利要求8所述的眼科装置，其中，第一光学元件的凹槽和凸脊形成在第一光学元件的一个表面上，第一光学元件的所述一个表面面向第二光学元件。
10.根据权利要求8所述的眼科装置，其中，第三光学元件的凹槽和凸脊形成在第三光学元件的一个表面上，第三光学元件的所述一个表面面向第二光学元件。
11.根据权利要求8所述的眼科装置，其中，第二光学元件的凹槽和凸脊形成在第二光学元件的两个表面上，其中，所述两个表面中的一个面向第一光学元件，且所述两个表面中的另一个面向第三光学元件。
12.一种装置，包括：
堆叠布置的第一、第二和第三光学元件，其中，第一、第二和第三光学元件中的每一个包括对准和分离特征，所述对准和分离特征对应于其他第一、第二和第三光学元件中的至少一个上的类似特征，
其中，所述对准和分离特征提供第一、第二和第三光学元件之间的径向对准，
其中，第一、第二和第三光学元件中的相邻光学元件在所述对准和分离特征的侧壁处联接以形成阻拦部，并且
其中，光学区域、储存区域和密封区域中的每一个由第一、第二和第三光学元件中的相邻光学元件之间的相应间隙形成，并且
其中，在第一、第二和第三光学元件中的相邻光学元件之间形成的相应间隙的宽度由联接以形成所述阻拦部的所述对准和分离特征的侧壁确定。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，包括在第一、第二和第三光学元件中的每一个中的对准和分离特征是环形的，并且围绕第一、第二和第三光学元件的周边形成，并且其中，所述对准和分离特征限定了光学区域、储存区域和密封区域。
14.根据权利要求12所述的装置，其中，包括在第一、第二和第三光学元件中的每一个中的所述对准和分离特征包括一个或多个凸脊和一个或多个凹槽，其布置成至少部分地对准第一、第二和第三光学元件中的相邻一个光学元件上的镜像的凹槽和凸脊。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，第二光学元件的凸脊嵌套在第一光学元件的凹槽内，以提供第一和第二光学元件之间的径向对准，并且其中，第一光学元件的凸脊的侧壁搁置在第二光学元件的凹槽的侧壁上，以在第一和第二光学元件之间形成阻拦部。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，形成在第一和第二光学元件之间的阻拦部确定形成在第一和第二光学元件之间的光学区域间隙、储存区域间隙和密封区域间隙的宽度。
17.根据权利要求14所述的装置，其中，第三光学元件的凸脊嵌套在第二光学元件的凹槽内，以提供第二和第三光学元件之间的径向对准，并且其中，第二光学元件的凸脊的侧壁搁置在第三光学元件的凹槽的侧壁上，以在第二和第三光学元件之间形成阻拦部。
18.根据权利要求15所述的装置，其中，形成在第二和第三光学元件之间的阻拦部确定形成在第二和第三光学元件之间的光学区域间隙、储存区域间隙和密封区域间隙的宽度。
19.根据权利要求12所述的装置，还包括液晶材料，所述液晶材料设置在第一、第二和第三光学元件中的相邻光学元件之间出现的、形成所述光学区域和所述储存区域的相应间隙内。
20.根据权利要求12所述的装置，其中，在第一、第二和第三光学元件中的相邻光学元件之间形成的所述密封区域被形成用于包含密封剂材料。
21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述阻拦部防止所述密封剂材料沿径向向内的方向破坏所述储存区域。
22.根据权利要求12所述的装置，其中，在所述第一、第二和第三光学元件中的相邻光学元件之间形成光学、储存和密封区域的相应间隙具有不同的间隙宽度。
23.根据权利要求12所述的装置，其中，形成所述储存区域的所述间隙的宽度为四至二十微米。
24.根据权利要求12所述的装置，其中，形成所述密封区域的所述间隙的宽度为20至100微米。
25.根据权利要求12所述的装置，其中，所述光学区域包括所述装置的中心直径，其中，所述储存区域围绕所述光学区域，其中，所述阻拦部围绕所述储存区域，并且其中，所述密封区域围绕所述阻拦部。
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