結(jié)合超穎表面元件的眼科裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了具有介質(zhì)插件的眼科裝置，所述介質(zhì)插件在上或其內(nèi)具有納米結(jié)構(gòu)化的超穎表面元件。在一些實(shí)施例中，可形成各種無(wú)源眼科裝置。還可形成用于基于超穎表面結(jié)構(gòu)的有源眼科裝置的方法和裝置。
【專利說(shuō)明】結(jié)合超穎表面元件的眼科裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明描述了具有介質(zhì)插件和鏡片的眼科裝置，這些介質(zhì)插件和鏡片在其上或其內(nèi)具有超穎表面元件。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)上，諸如接觸鏡片、眼內(nèi)鏡片或淚點(diǎn)塞的眼科裝置包括具有矯正、美容或治療性質(zhì)的生物相容性裝置。接觸鏡片例如可提供以下一種或多種功能:視力矯正功能性、美容增強(qiáng)作用以及治療效果。每種功能由透鏡的物理特性提供。將折射性質(zhì)結(jié)合到透鏡中的設(shè)計(jì)可提供視力矯正功能。結(jié)合到透鏡中的顏料可提供美容增強(qiáng)作用。結(jié)合到透鏡中的活性劑可提供治療功能性。無(wú)需使鏡片處于通電狀態(tài)即可實(shí)現(xiàn)此類物理特性。淚點(diǎn)塞傳統(tǒng)上為無(wú)源裝置。
[0003]最近已描述了基于通電和非通電眼科插件的新型眼科裝置。這些裝置可利用通電功能來(lái)對(duì)有源光學(xué)元件供電。
[0004]最近，已證實(shí)可通過(guò)制造表面上排列納米級(jí)金屬特征的特定表面結(jié)構(gòu)來(lái)形成獨(dú)特的平坦鏡片?？赏ㄟ^(guò)控制納米級(jí)特征單位晶胞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行各種設(shè)計(jì)。
[0005]可用于限定結(jié)合納米級(jí)結(jié)構(gòu)所形成的眼科裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明包括具有并入的納米級(jí)金屬特征的介質(zhì)插件，這些納米級(jí)金屬特征具有超穎表面。超穎表面可為亞波長(zhǎng)尺寸的特征針對(duì)特定波長(zhǎng)的光的重復(fù)圖案。亞波長(zhǎng)尺寸的特征的相互作用可與光進(jìn)行相互作用并改變來(lái)自特征的再發(fā)射光的相位特性。在這個(gè)意義上還可將特征視為納米級(jí)天線。存在許多在插件上形成納米級(jí)金屬特征的方法，并且這些插件可封裝在眼科材料的鏡片裙邊中以形成眼科裝置。
[0007]在一些實(shí)施例中，通過(guò)將納米級(jí)金屬特征形成為橫跨插入裝置表面的至少一部分的周期性圖案來(lái)限定插入裝置。該周期性圖案的周期性長(zhǎng)度系數(shù)大約等于或小于各種可見光波長(zhǎng)。在一些實(shí)施例中，可基于對(duì)納米級(jí)特征的期望相位特性建模來(lái)確定金屬特征的形狀和尺寸系數(shù)的設(shè)計(jì)。入射到超穎表面元件上的光可以交替的相位特性射出并且可對(duì)其進(jìn)行建模。設(shè)計(jì)可為從頭建模過(guò)程，在該建模過(guò)程中，將結(jié)構(gòu)的性質(zhì)、布局、特征位置和其他因素以及對(duì)光的效應(yīng)用于自洽模型中。作為另外一種選擇，可使用基于試驗(yàn)設(shè)計(jì)的迭代建模，該試驗(yàn)設(shè)計(jì)根據(jù)先前結(jié)果進(jìn)行了調(diào)整。在一些實(shí)施例中，納米級(jí)金屬表面的期望鏡片特性可具有徑向?qū)ΨQ的聚焦鏡片特性。模型可生成具有徑向?qū)ΨQ性和元件集合效應(yīng)的聚焦特性的期望相位特性。當(dāng)將插件形成為具有與平坦表面相對(duì)的三維和彎曲表面時(shí)，存在評(píng)估方案，該評(píng)估方案可用于將具有超穎表面元件的眼科裝置的所得鏡片特性轉(zhuǎn)化成三維空間和作為等效平坦空間的超穎表面中的眼科裝置模型?？纱嬖趯?duì)超穎表面有效聚焦特性的評(píng)估，其可產(chǎn)生設(shè)計(jì)參數(shù)。該過(guò)程可與如上所監(jiān)測(cè)的迭代建模過(guò)程一起使用。
[0008]在一些實(shí)施例中，建模過(guò)程可通過(guò)使用基于軟件的算法而發(fā)生，基于軟件的算法的參數(shù)可由使用者提供并且可在計(jì)算系統(tǒng)上運(yùn)行。使用者提供的參數(shù)可基于理論要求。在其他情況下，眼科從業(yè)者可測(cè)量患者的眼科特性和矯正需求并將這些需求列成用于建模系統(tǒng)的一組參數(shù)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可在一些實(shí)施例中提供數(shù)字輸出或提供呈設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)點(diǎn)陣列形式的空間設(shè)計(jì)元素。
[0009]在一些實(shí)施例中，優(yōu)選地在光的波長(zhǎng)處于可見光譜的情況下，金屬特征可具有小的表面積維度。例如，超穎表面特征可具有10，OOOnm2或更小的維度。在超穎表面元件放置的周期性中可存在許多多樣性。它們可以直線、極化或徑向圖案或其他周期性圖案進(jìn)行部署。最近的鄰近圖案的間距可與將要通過(guò)元件進(jìn)行相互作用的期望的光波長(zhǎng)有關(guān)。在一些實(shí)施例中，此間距可小于或大約等于可在可見光譜中出現(xiàn)的早期紅色光譜。在一些實(shí)施例中，間距或周期性可小于或大約等于700nm。
[0010]插件可包封在鏡片裙邊中。鏡片裙邊可由通常用于制備接觸鏡片的材料(例如水凝膠)的材料制成。模制成的眼科裙邊可為可用于將鏡片定向在眼睛內(nèi)的穩(wěn)定特征。這些特征可尤其用于對(duì)本身具有高階矯正方面的超穎表面鏡片元件，其中矯正方面并非徑向?qū)ΨQ?？墒褂镁哂懈鞣N設(shè)計(jì)的插件，這些插件可嵌入所得的眼科裝置中。上面具有超穎表面元件的插件表面的整體形狀可為實(shí)質(zhì)上凸的或者為實(shí)質(zhì)上凹的。可成型為眼科裝置插件的其他形狀還可包含本公開范圍內(nèi)的技術(shù)。
[0011 ] 還可制備超穎表面元件的有源或非靜態(tài)實(shí)施例。在一些實(shí)施例中，金屬層可成型為可在電能的影響下使用以形成或提高超穎表面元件的活性的特征。主動(dòng)形成的結(jié)構(gòu)的周期性和形狀方面與前述部分的論述相似。介電潤(rùn)濕(EWOD)原理可用于一些實(shí)施例中。EWOD裝置中的不混溶流體之一可含有金屬納米球或金屬納米棒。在一些實(shí)施例中，納米球或納米棒可具有表面改性以提高其對(duì)EWOD流體中其中一種或另一種的偏向性。在一些實(shí)施例中，可通過(guò)將配體分子化學(xué)連接至納米級(jí)金屬元件來(lái)進(jìn)行表面改性。其中超穎表面元件將主動(dòng)形成的插件的表面可具有如下區(qū)域，這些區(qū)域具有優(yōu)選的表面自由能量以與EWOD流體進(jìn)行不同的相互作用。在一些實(shí)施例中，EWOD區(qū)域的所得狀態(tài)可限定其中納米球、納米棒或其他形狀的金屬成分可在空間中漫射的條件。通過(guò)在EWOD裝置中施加電場(chǎng)，可轉(zhuǎn)換區(qū)域偏向性，從而導(dǎo)致含有納米級(jí)金屬成分的流體積聚成包含超穎表面元件的形狀。
[0012]可形成包含本身具有三維形狀的插件的接觸鏡片，其中插件表面的至少部分上面可具有靜態(tài)或有源超穎表面元件，超穎表面元件在這些靜態(tài)或有源超穎表面元件中具有鏡片效應(yīng)。具有有源超穎表面元件的一些實(shí)施例可包含與介電潤(rùn)濕現(xiàn)象作用的元件。EWOD晶胞的流體內(nèi)可為在一些情況下包含納米球或納米棒的納米級(jí)元件。流體中納米級(jí)元件的表面改性可以各種方式執(zhí)行并且可包括將分子化學(xué)連接至納米級(jí)元件的表面以改變其對(duì)介電潤(rùn)濕流體中的一者或多者的偏向性。在其上面具有有源超穎表面元件的實(shí)施例可響應(yīng)于電場(chǎng)，該電場(chǎng)可通過(guò)位于插件中或眼科裝置內(nèi)的其他元件來(lái)控制。在一些實(shí)施例中，可變焦接觸鏡片可通過(guò)電控形成有源表面超穎表面元件來(lái)形成。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1示出了用于通電眼科裝置的介質(zhì)插件的示例性實(shí)施例和通電眼科裝置的示例性實(shí)施例。
[0014]圖2示出了具有各種特征的示例性接觸鏡片，這些特征包括可用于實(shí)施本文技術(shù)的各方面的結(jié)合的單片式插件。
[0015]圖3示出了圖2中所示接觸鏡片的可供選擇的示例性實(shí)施例。
[0016]圖4示出了具有各種特征的示例性接觸鏡片，這些特征包括可用于實(shí)施本文技術(shù)的各方面的結(jié)合的多片式插件。
[0017]圖5示出了與基于平坦超穎表面元件的鏡片和設(shè)計(jì)將雙曲面相位分布用作鏡片的超穎表面元件有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)的方面。
[0018]圖6示出了對(duì)基于三維鏡片基片而非平坦基片的納米結(jié)構(gòu)建模的改變。
[0019]圖7示出了可用于對(duì)鏡片建模的相位特性評(píng)估。
[0020]圖8示出了包含有源元件和超穎表面元件的示例性介質(zhì)插件。
[0021]圖9示出了具有在激活時(shí)引入超穎表面元件的結(jié)構(gòu)的示例性有源眼科裝置。
[0022]圖10示出了具有在激活時(shí)引入超穎表面元件的結(jié)構(gòu)的可供選擇的示例性有源眼科裝置。

【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明涉及一種具有超穎表面元件的眼科裝置，這些超穎表面元件可影響眼睛環(huán)境中電磁輻射的變化。以下部分將詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。對(duì)優(yōu)選實(shí)施例和可供選擇的實(shí)施例的描述均僅為示例性實(shí)施例，并且應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言其變型、修改形式和更改均可能是顯而易見的。因此，應(yīng)當(dāng)理解，所述示例性實(shí)施例不對(duì)本發(fā)明的范圍構(gòu)成限制。
[0024]術(shù)語(yǔ)
[0025]在涉及本發(fā)明的該說(shuō)明書和權(quán)利要求中，所使用的各個(gè)術(shù)語(yǔ)定義如下:
[0026]通電的:如本文所用，是指能夠提供電流或能夠在其內(nèi)儲(chǔ)存電能的狀態(tài)。
[0027]能量:如本文所用，是指使物理系統(tǒng)做功的能力。本發(fā)明中的多種用途可能涉及在做功的過(guò)程中能夠執(zhí)行電動(dòng)作的所述能力。
[0028]能量源:如本文所用，是指能夠提供能量或使邏輯或電裝置處于通電狀態(tài)的裝置或?qū)印?br> [0029]能量采集器:如本文所用，是指能夠從環(huán)境中提取能量并將提取的能量轉(zhuǎn)換成電能的裝置。
[0030]功能化的:如本文所用，是指使層或裝置能夠執(zhí)行包括例如通電、激活或控制的功倉(cāng)泛。
[0031]滲漏:如本文所用，是指不利的能量損耗。
[0032]鏡片或眼科裝置:如本文所用，是指位于眼睛內(nèi)或眼睛上的任何裝置。這些裝置可提供光學(xué)矯正，可具有美容作用或可提供與眼睛無(wú)關(guān)的一些功能性。例如，術(shù)語(yǔ)鏡片可指用于矯正或改進(jìn)視力或提升眼部機(jī)體美觀效果(例如虹膜顏色)而不會(huì)影響視力的接觸鏡片、眼內(nèi)透鏡、覆蓋鏡片、眼部插件、光學(xué)插件或其他類似的裝置。作為另外一種選擇，鏡片可提供非光學(xué)功能，例如監(jiān)測(cè)糖或服用藥物。在一些實(shí)施例中，本發(fā)明的優(yōu)選鏡片是由有機(jī)硅彈性體或水凝膠制成的軟性接觸鏡片，其中水凝膠包括例如硅水凝膠和含氟水凝膠。
[0033]鏡片形成混合物或反應(yīng)性混合物或反應(yīng)性單體混合物(RMM):如本文所用，是指可固化并交聯(lián)、或可交聯(lián)以形成眼科鏡片的單體或預(yù)聚物材料。各種實(shí)施例可包括鏡片形成混合物，其中鏡片形成混合物具有一種或多種添加劑，例如紫外線隔離劑、著色劑、光引發(fā)劑或催化劑以及眼科鏡片(例如角膜接觸鏡片或眼內(nèi)鏡片)可能需要的其他添加劑。
[0034]鏡片形成表面:如本文所用，是指用于模塑鏡片的表面。在一些實(shí)施例中，任何此類表面均可以具有光學(xué)質(zhì)量表面光潔度，這表示它足夠光滑，并且成型為使得鏡片表面具有可接受的光學(xué)特性，該鏡片表面通過(guò)與模具表面接觸的鏡片形成材料的聚合作用而成型。此外，在一些實(shí)施例中，鏡片形成表面可具有賦予鏡片表面期望的光學(xué)特性所必需的幾何形狀，包括但不限于球面、非球面以及柱面度數(shù)、波前像差矯正、角膜形貌校正等，以及它們的任何組合。
[0035]鋰離子電池:如本文所用，是指鋰離子在其中移動(dòng)穿過(guò)電池以產(chǎn)生電能的電化學(xué)電池。這種通常稱之為電池組(battery)的電化學(xué)電池可以其典型形式再通電或再充電。
[0036]介質(zhì)插件:如本文所用，是指將并入通電眼科裝置中的封裝插件。通電元件和電路可結(jié)合到介質(zhì)插件中。介質(zhì)插件限定了通電眼科裝置的主要用途。例如，在通電眼科裝置允許使用者調(diào)整光功率的實(shí)施例中，介質(zhì)插件可包括控制光學(xué)區(qū)中的液體彎月面部分的通電元件。作為另外一種選擇，介質(zhì)插件可為環(huán)形的以使得光學(xué)區(qū)不含材料。在此類實(shí)施例中，鏡片的通電功能可能不為光學(xué)性質(zhì)，但可能為例如監(jiān)測(cè)糖或服用藥物。
[0037]超穎表面:如本文所用，是指周期性排列的納米級(jí)特征的人工組合。這些組合產(chǎn)生與天然結(jié)構(gòu)不同的有用特性。在本文中的實(shí)施例，特征與特別是處于可見光譜中的光的相互作用可允許構(gòu)造鏡片裝置。
[0038]模具:如本文所用，是指是指可以用于利用未固化的制劑來(lái)形成鏡片的剛性或半剛性物體。一些優(yōu)選的模具包括形成前曲面模具部件和后曲面模具部件的兩個(gè)模具部件。
[0039]納米級(jí):如本文所用，是指具有或至少具有一個(gè)維度小于大約I微米的一個(gè)或多個(gè)特征的元件；因此，其針對(duì)至少一個(gè)尺寸的維數(shù)可以納米表示。
[0040]操作模式:如本文所用，是指其中流經(jīng)電路的電流允許裝置進(jìn)行其主要通電功能的高電流汲取狀態(tài)。
[0041]光學(xué)區(qū):如本文所用，是指眼科鏡片的佩戴者通過(guò)其進(jìn)行觀看的眼科鏡片的區(qū)域。
[0042]功率:如本文所用，是指每單位時(shí)間內(nèi)所做的功或所傳遞的能量。
[0043]可再充電或可再增能:如本文所用，是指恢復(fù)到具有更大做功能力的狀態(tài)的性能。本發(fā)明范圍內(nèi)的多種用途可涉及能夠在特定的恢復(fù)時(shí)間周期內(nèi)使電流以特定速率流動(dòng)的恢復(fù)能力。
[0044]再通電或再充電:如本文所用，是指恢復(fù)到具有更大做功能力的狀態(tài)。本發(fā)明范圍內(nèi)的許多用途可涉及使裝置恢復(fù)至使電流在特定的恢復(fù)時(shí)間周期內(nèi)使電流以特定速率流動(dòng)的能力。
[0045]基準(zhǔn):如本文所用，是指產(chǎn)生適用于其他電路的理想、固定和穩(wěn)定的電壓或電流輸出的電路?；鶞?zhǔn)可源于能帶隙，可補(bǔ)償溫度、供給和工藝變化，并且可針對(duì)特定的專用集成電路(ASIC)進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。
[0046]從模具脫離:如本文所用，是指鏡片與模具完全分離或只是松散地附接使得其可通過(guò)輕輕晃動(dòng)移除或用藥簽推離。
[0047]復(fù)位功能:如本文所用，是指將電路設(shè)定至特定的預(yù)定狀態(tài)(包括例如邏輯狀態(tài)或通電狀態(tài))的自觸發(fā)算法機(jī)制。復(fù)位功能可包括例如功率打開復(fù)位電路，其可與開關(guān)機(jī)構(gòu)共同工作以確保芯片在初始連接至電源和從存儲(chǔ)模式喚醒時(shí)的正確啟動(dòng)(bring-up)。
[0048]休眠模式或待機(jī)模式:如本文所用，是指通電裝置在開關(guān)機(jī)構(gòu)已關(guān)閉后的低電流汲取狀態(tài)，該狀態(tài)允許在不需要操作模式時(shí)的能量保存。
[0049]堆疊的:如本文所用，是指將至少兩個(gè)部件層緊鄰彼此放置，使得其中一層的一個(gè)表面的至少一部分接觸第二層的第一表面。在一些實(shí)施例中，不論是用于粘附還是用于其他功能的膜均可駐留在通過(guò)所述膜彼此接觸的這兩層之間。
[0050]堆疊的集成元器件或SIC器件:如本文所用，是指包裝技術(shù)的產(chǎn)品，其通過(guò)在彼此上堆疊每層的至少一部分而將基片的薄層組裝到有效集成器件中的，該基片的薄層可含有電子裝置和機(jī)電裝置。層可包括各種類型、材料、形狀和尺寸的元器件。此外，層可由各種裝置生產(chǎn)技術(shù)制成以匹配和呈現(xiàn)各種輪廓。
[0051]存儲(chǔ)模式:如本文所用，是指包括電子部件的系統(tǒng)的狀態(tài)，其中電源供給或被要求提供最小的設(shè)計(jì)負(fù)載電流。此術(shù)語(yǔ)與待機(jī)模式不可互換。
[0052]基片插件:如本文所用，是指能夠支撐眼科鏡片內(nèi)能量源的可成形的基片或剛性的基片。在一些例子中，基片插件也支撐一個(gè)或多個(gè)組件。
[0053]開關(guān)機(jī)構(gòu):如本文所用，是指與電路集成的元件，其提供響應(yīng)于外界刺激的各種水平的電阻，而與眼科裝置無(wú)關(guān)。
[0054]三維:如本文所用，是指實(shí)質(zhì)上不是平面的形狀或表面。
[0055]通電眼科裝置
[0056]參見圖1，示出用于通電眼科裝置的介質(zhì)插件100的示例性實(shí)施例以及對(duì)應(yīng)的通電眼科裝置150。介質(zhì)插件100可包括可具有或可能不具有提供視力矯正功能的光學(xué)區(qū)120。在眼科裝置的通電功能與視力無(wú)關(guān)的情況下，介質(zhì)插件100的光學(xué)區(qū)120可不含材料。在一些實(shí)施例中，介質(zhì)插件100可包括未處于光學(xué)區(qū)120中的部分，光學(xué)區(qū)120包括結(jié)合通電元件110和電子部件105的基片115?？纱嬖趯⒊f表面元件并入眼科裝置中的許多實(shí)施例；然而許多可將表面部分限定在上面部署有超穎表面元件的光學(xué)區(qū)120內(nèi)。
[0057]在一些實(shí)施例中，電源110 (可為例如電池)和負(fù)載105 (可為例如半導(dǎo)體芯)可附接到基片115。導(dǎo)電跡線125和130可將電子部件105和通電元件110電互連。介質(zhì)插件100可被完全封裝以保護(hù)和容納通電元件、跡線和電子部件。在一些實(shí)施例中，封裝材料可為半滲透性的以例如防止特定物質(zhì)(例如水)進(jìn)入介質(zhì)插件100，并且允許特定物質(zhì)(例如環(huán)境氣體或通電元件內(nèi)的反應(yīng)副產(chǎn)物)滲透或逸出介質(zhì)插件100。
[0058]在一些實(shí)施例中，介質(zhì)插件100可并入眼科裝置150中，其可包含聚合物型生物相容性材料。眼科裝置150可包括剛性中心、柔性裙邊設(shè)計(jì)，在該設(shè)計(jì)中，中心剛性光學(xué)元件包括介質(zhì)插件100。在一些特定的實(shí)施例中，介質(zhì)插件100可與大氣環(huán)境直接接觸，并且相應(yīng)前表面和后表面上的角膜表面或介質(zhì)插件100可封裝在眼科裝置150中。眼科鏡片150的周邊155可為柔性裙邊材料，包括例如水凝膠材料。
[0059]介質(zhì)插件100和眼科裝置150的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)可為包括納米結(jié)構(gòu)化元件的許多實(shí)施例提供環(huán)境以形成超穎表面。這些實(shí)施例中的一些可僅涉及眼科裝置的無(wú)源功能，其中例如超穎表面元件發(fā)揮與例如視力矯正有關(guān)的光學(xué)效應(yīng)。其他實(shí)施例可涉及具有有源功能的眼科裝置，其中超穎表面元件本身同樣發(fā)揮有源功能。另外，在另外的實(shí)施例中，超穎表面元件本身可為眼科裝置的有源功能的部件。
[0060]參見圖2，項(xiàng)目200，可以橫截面示出對(duì)示例性單片式插件的圖示。在圖2中，眼科裝置220可具有橫截面圖230，其通過(guò)線條210所表示的位置來(lái)示出橫截面。在示例性實(shí)施例中，眼科裝置220的光學(xué)區(qū)可包括偏振元件，其可在橫截面中表示為項(xiàng)目235。納米結(jié)構(gòu)化元件可位于項(xiàng)目235的表面上以形成超穎表面。在其他實(shí)施例中，項(xiàng)目235可單獨(dú)表示上面具有超穎表面元件的表面。項(xiàng)目235可表示三維形成的基片，該基片附接到其他插件形成件以形成插件。
[0061]另外，在裝置的光學(xué)區(qū)外部可存在置于單片式插件上的印刷圖案，其以項(xiàng)目221示出并且在橫截面中示出為項(xiàng)目231。在一些實(shí)施例中，插入件可僅包括235處的超穎表面元件和231處的任選印刷區(qū)域
[0062]如在橫截面中所示出，單片式插入件235可具有三維形狀。例如，通過(guò)對(duì)開始呈平面形式的薄片材料進(jìn)行熱成形，該件可呈三維彎曲形狀?？稍谶M(jìn)行此熱成形之前或之后將超穎表面元件可添加至片材。
[0063]在一些實(shí)施例中，對(duì)眼部環(huán)境內(nèi)眼科鏡片的定向存在要求。項(xiàng)目250和260可表示有助于對(duì)使用者的眼睛的成型眼科鏡片進(jìn)行定向的穩(wěn)定區(qū)特征。另外，在一些實(shí)施例中，在單片式插件上使用穩(wěn)定特征可允許其相對(duì)于模制穩(wěn)定特征定向。定向能力可能對(duì)于實(shí)質(zhì)上徑向?qū)ΨQ的超穎表面特征的放置尤其重要，正如可矯正二階以及高階視力偏差的圖案的情形。
[0064]參見圖3，項(xiàng)目300，可以橫截面示出圖2中所示的示例性單片式插件的變型。在圖3中，眼科裝置320可具有橫截面圖330，其通過(guò)線條310所表示的位置來(lái)示出橫截面。在示例性實(shí)施例中，眼科裝置320的光學(xué)區(qū)可包括這樣的部分(在圖中未必按比例示出)，其中表面形狀對(duì)于入射輻射是凹的，這與凸取向相反。這允許這樣的實(shí)施例，其中并非調(diào)整眼科鏡片的聚焦方面，而是超穎表面元件可調(diào)整鏡片表面的發(fā)散方面。納米結(jié)構(gòu)化元件可位于項(xiàng)目335的此凹表面上以形成超穎表面。另外，在裝置的光學(xué)區(qū)外部可存在置于單片式插件上的印刷圖案，其以項(xiàng)目321示出并且在橫截面中示出為項(xiàng)目331。在一些實(shí)施例中，插入件可僅包括335處的超穎表面元件和331處的任選印刷區(qū)域就與圖2中的實(shí)施例相同的動(dòng)機(jī)而言，可存在結(jié)合到眼科裝置中的對(duì)準(zhǔn)特征或穩(wěn)定區(qū)(如以項(xiàng)目350和360示出)，并且可存在印刷于插件上的作為特征331的圖案。
[0065]參見圖4，項(xiàng)目400，可觀察到其中多片式插件可用于形成眼科裝置的附加實(shí)施例。在項(xiàng)目405中，多片式插件422可包括光學(xué)區(qū)中的有源元件。該圖示出橫跨線條410的橫截面圖430。就示例性目的而言，眼科鏡片還包括作為項(xiàng)目431的印刷特征，該印刷特征和可在橫截面中以項(xiàng)目431表示。另外，示例性鏡片可包括穩(wěn)定特征450和460。
[0066]多片式插件還可用于具有環(huán)形形狀的實(shí)施例，其中光學(xué)區(qū)中無(wú)插件材料。由于具有超穎表面，可對(duì)環(huán)形插件的做出以下修改，其中雙片式環(huán)形形狀存在于以項(xiàng)目436示出的區(qū)域中，而插件的單片可位于光學(xué)區(qū)中并支撐超穎表面元件。
[0067]多片式插件的示例性實(shí)施例可包括介于兩個(gè)插入件之間的項(xiàng)目435處的彎月面型有源鏡片元件。當(dāng)電池供電電路在整個(gè)彎月形鏡片部分施加電勢(shì)時(shí)，彎月形鏡片可主動(dòng)改變聚焦特性。超穎表面元件可并入多片式表面中的一者上。在一個(gè)非限制性實(shí)例中，在有源彎月形鏡片的表面上并入無(wú)源超穎表面聚焦元件可允許對(duì)鏡片高階矯正方面的光學(xué)特性進(jìn)行調(diào)整。
[0068]多片式插件還可包括有源納米級(jí)超穎表面實(shí)施例。在后續(xù)章節(jié)中，討論的是關(guān)于在項(xiàng)目435處的兩個(gè)插入件之間的區(qū)域內(nèi)主動(dòng)形成超穎表面元件的實(shí)施例。在一些此類實(shí)施例中，光學(xué)區(qū)可具有相對(duì)于使用者的眼睛的優(yōu)選定向。用于形成包括超穎表面的眼科裝置的方法可允許鏡片的各個(gè)元件與穩(wěn)定元件450和460的被檢測(cè)到的對(duì)準(zhǔn)。這些元件然后將保持鏡片相對(duì)于眼睛的確立定向。
[0069]軺穎表面鏡片元件
[0070]參見圖5的，項(xiàng)目500，示出基于光與納米級(jí)金屬元件的相位改變相互作用的平坦表面型鏡片裝置的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式的方面。在平坦表面鏡片的一些實(shí)施方式中，小金屬特征可限定在平坦表面上，具有與平坦鏡片表面上的光進(jìn)行相互作用的設(shè)計(jì)。在項(xiàng)目520至527中，示出功能鏡片的一組設(shè)計(jì)。510的特征包括超穎表面元件的單位晶胞，其以形成鏡片的方式橫跨平坦表面部署。
[0071]在示例性實(shí)施例中，將鏡片優(yōu)化為針對(duì)1.5微米左右的波長(zhǎng)，該波長(zhǎng)是可見光譜范圍之外的常見通信電磁波長(zhǎng)。在其他實(shí)施例中，可對(duì)可見光譜內(nèi)的波長(zhǎng)進(jìn)行優(yōu)化。單位晶胞從項(xiàng)目520變化至523。元件的長(zhǎng)度范圍可為180至85納米的長(zhǎng)度，這可從長(zhǎng)度范圍在大約90埃至零的線性元件之間存在一定的角度而觀察到。包含超穎表面裝置的金屬的厚度可為大約50納米，并且裝置彼此可相隔范圍從750納米低至200納米的間距。當(dāng)較接近200納米時(shí)，超穎表面元件往往會(huì)彼此“通信”并改變相鄰裝置的性質(zhì)。在功能裝置的展示中，可以四個(gè)分立步驟確定單位晶胞元件的數(shù)量，但在實(shí)踐中不同元件設(shè)計(jì)的數(shù)量可能明顯更多。各種參數(shù)與展示的針對(duì)某些波長(zhǎng)范圍的操作有關(guān)。510中超穎表面元件的設(shè)計(jì)方面(包括其厚度和長(zhǎng)度)的變型可用于將超穎表面元件調(diào)整至不同的波長(zhǎng)范圍。
[0072] 示出的元件和上述參數(shù)與用于形成平坦鏡片的方面有關(guān)，其中超穎表面天線元件的相位改變用于對(duì)形成鏡片的雙曲面徑向相位分布590建模。在550中，可存在與對(duì)置于平坦鏡片560上的元件的期望相位特性進(jìn)行評(píng)估有關(guān)的重要元件。鏡片560可具有如項(xiàng)目561所示的半徑。模制鏡片可具有如項(xiàng)目581所示的焦距特性?？杀硎緸槲恢?x，y)的位置570處的超穎表面元件例如524的模制相位特性使得由項(xiàng)目590所表示的相移特性與球形模型表面580上的位置矢量的投影成正比。這將產(chǎn)生具有所需聚焦特性581的期望鏡片功能。可證實(shí)對(duì)于此類參數(shù)關(guān)系而言，相移PS(x，y)的此類投影將遵循以下關(guān)系式

【權(quán)利要求】
1.一種眼科裝置，包括: 插入裝置，其中所述插入裝置上的表面的至少一部分在其上具有金屬特征，其中所述金屬特征以圖案布置，所述圖案的周期性小于與目標(biāo)光波長(zhǎng)相等的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼科裝置，其中: 在所述光與所述金屬特征相互作用之后，所述金屬特征基于其在插件上的位置和近似目標(biāo)波長(zhǎng)的光的期望相位特性具有變化的形狀和尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的眼科裝置，其中: 所述變化的形狀和尺寸對(duì)于所述插入裝置的所述表面上的位置是恒定的，所述表面的半徑在所述插件表面所參考的圓柱坐標(biāo)系中是恒定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的眼科裝置，其中: 基于其在所述插件上的位置，所述金屬特征的形狀和尺寸可通過(guò)基于以下評(píng)估的關(guān)系式的相移關(guān)系確定:
其中r為所述金屬特征的所述位置的半徑，Θ為所述金屬特征的所述位置的極角，λ為所述目標(biāo)波長(zhǎng)，h為所述金屬特征的所述位置的圓柱坐標(biāo)系高度，并且f’為針對(duì)期望鏡片特性的有效評(píng)估焦距。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼科裝置，其中: 所述金屬特征具有小于或大約等于10，OOOnm2的最大表面積維度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的眼科裝置，其中: 所述周期性小于大約700nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的眼科裝置，還包括 水凝膠材料的封裝鏡片裙邊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的眼科裝置，還包括水凝膠材料的封裝鏡片裙邊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的眼科裝置，還包括 所述封裝鏡片裙邊內(nèi)的穩(wěn)定特征。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的眼科裝置，其中: 所述表面的所述至少一部分的形狀為凹的。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的眼科裝置，其中: 所述表面的所述至少一部分的形狀為凸的。
12.—種眼科裝置，包括: 插入裝置，其中所述插入裝置上的表面的至少一部分在其上具有金屬特征，其中所述金屬特征以重復(fù)的圖案布置，所述圖案的周期性小于與目標(biāo)光波長(zhǎng)相等的距離； 位于所述金屬特征上的電介質(zhì)層； 接近所述電介質(zhì)層的不混溶流體的組合物，其中所述不混溶流體中的至少一者包括金屬納米球或金屬納米棒中的一者或多者。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的眼科裝置，其中: 所述電介質(zhì)層的表面包含具有表面自由能的層，所述層排斥包括大部分金屬納米球或金屬納米棒的所述不混溶流體中的一者。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的眼科裝置，其中: 橫跨具有表面自由能的排斥包括大部分金屬納米球或金屬納米棒的所述不混溶流體中的一者的所述層施加電場(chǎng)導(dǎo)致所述層變?yōu)槲ㄋ龃蟛糠纸饘偌{米球或金屬納米棒的所述不混溶流體中的一者的層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的眼科裝置，其中: 所述吸引包括所述大部分金屬納米球的所述一種不混溶流體形成呈現(xiàn)與入射光相互作用的特征的納米球或納米 棒的集合，其中與所述入射光相互作用的所述特征的所述形狀和尺寸導(dǎo)致所述入射光中的近似目標(biāo)相移。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的眼科裝置，包括 所述金屬納米球或所述金屬納米棒上的附接表面配體。
17.一種接觸鏡片裝置，包括: 至少第一三維部署的超穎表面元件的集合，所述集合與入射光的相互作用導(dǎo)致鏡片效應(yīng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的接觸鏡片裝置，其中: 所述三維部署的超穎表面元件的集合是靜態(tài)的，所述集合與入射光的相互作用導(dǎo)致聚焦鏡片效應(yīng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的接觸鏡片裝置，其中: 所述至少第一三維部署的超穎表面元件的集合是動(dòng)態(tài)存在的；其中所述動(dòng)態(tài)存在受在所述接觸鏡片裝置內(nèi)引入電場(chǎng)的影響。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的接觸鏡片裝置，其中: 所述至少第一三維部署的超穎表面元件的集合包含金屬納米球或金屬納米棒中的一者或多者。
【文檔編號(hào)】G02C7/04GK104076525SQ201410097061
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月15日
【發(fā)明者】R.B.普格, F.A.弗里特施 申請(qǐng)人:莊臣及莊臣視力保護(hù)公司