电子隐形眼镜中的动态老视矫正的制作方法

1.本公开一般涉及眼戴式显示器，并且更具体地涉及矫正老视的电子隐形眼镜。2.相关技术的描述3.电子隐形眼镜可以执行若干个功能，比如使用如deering(美国专利号8,786,675)中描述的微型视频投影仪(或“毫微微投影仪”)来实现ar系统。电子隐形眼镜可能包含专用电子元件使得这些专用电子元件成为解决多种眼部状况的有吸引力的机制。附图说明4.图1是佩戴电子隐形眼镜系统的用户的图示。5.图2是戴有电子隐形眼镜系统的佩戴者的眼睛的图示。6.图3是具有嵌入式可变焦距透镜的双间隙隐形眼镜的横截面视图。7.图4是双间隙接触式透气隐形眼镜的横截面的详细视图。8.图5a是佩戴者的眼睛上的具有平坦可变焦距透镜的电子隐形眼镜的横截面视图。9.图5b是佩戴者的眼睛上的具有弯曲可变焦距透镜的电子隐形眼镜的横截面视图。10.仅出于说明目的，附图描绘了各种实施例。根据以下讨论，本领域技术人员应当容易认识到，在没有背离本文中所描述的原理的情况下，可以采用本文中所图示的结构和方法的备选实施例。具体实施方式11.引言12.老视是一种影响40岁以上人群的眼部状况。它通常在40岁早期到中期变得明显，并且可能持续恶化，直至65岁。这是眼睛的晶状体的年龄相关硬化的后果，这会降低晶状体改变焦距的能力。13.具有嵌入式可变焦距透镜的电子隐形眼镜可以解决老视问题。每当电子隐形眼镜被配置为在读取模式下操作时，可以调整可变焦距透镜的焦距以使得患有老视的用户能够聚焦于近处物体。可变焦距透镜可以是平坦的或弯曲的，并且其焦距可以通过使输入电流、电压和/或信号频率发生变化来调整。14.隐形眼镜可以被配置为响应于来自用户的输入而在读取模式下操作。输入可以是手势、眼睛姿态、话音命令或经由所连接的设备接收的输入。隐形眼镜还可以被配置为在没有来自用户的明确输入的情况下在读取模式下操作，比如，响应于检测到距离用户眼睛为近处的物体，响应于检测到用户眼睛的聚散度，或响应于检测到用户的眼睛正在向下看向用户的头部底部。这种读取模式还针对其他活动被激活，该其他活动中，用户可能必须聚焦眼睛近处的元件，诸如穿针。15.具有可变焦距透镜的电子隐形眼镜架构16.现在转向附图，图1是佩戴电子隐形眼镜系统100的人员的图示。电子隐形眼镜系统100包括功率源和电子隐形眼镜120(“隐形眼镜”)。功率源可以包括嵌入隐形眼镜120内的电池，比如，可以在用户未佩戴隐形眼镜时经由电子接触盒感应充电的电池。隐形眼镜120还可以无线耦合到外部设备，诸如项链110，以便接收功率并且收发数据。例如，隐形眼镜120可以包括各种电子部件，这些电子部件可以将电磁场转换成功率，并且可以由从项链110接收的控制信号配置或响应于从项链110接收的控制信号而操作。17.隐形眼镜120还可以包括其他部件，诸如天线或光学/红外光电检测器、数据存储和缓冲装置、控制装置、以及校准系统(其包括比如运动检测系统)。另外，隐形眼镜120可以包括定位部件，诸如用于运动检测、眼睛跟踪和头部跟踪的加速度计、磁力计和陀螺仪。最后，隐形眼镜120还可以包括数据处理部件，诸如微处理器、微控制器和其他数据处理元件。18.因为隐形眼镜120和项链110与日常生活中使用的普通隐形眼镜和项链相似，所以图1的电子隐形眼镜系统可以使穿戴者感觉自然。项链110可以在其带130内包括附加硬件元件，这些附加硬件元件可以向电子隐形眼镜系统提供附加功能。例如，项链可以通信耦合到智能手机，可以从在智能手机上运行的应用接收配置/读取模式指令，并且可以向隐形眼镜提供指令。项链还可以取代智能手机，而不仅仅是与其进行通信。19.用于电子隐形眼镜的功率源可以是嵌入隐形眼镜120内的小电池。该小电池可以是可再充电的，其比如使用光伏电池或使用将时变磁场(“tvmf”)的转换为电流以为电池充电的电路来进行。该tvmf可以由项链110生成，或可以由在用户未佩戴隐形眼镜时为电池充电的电子接触盒生成。在其他实施例中，功率源可以集成到可穿戴设备(诸如领带、围巾、腰带、帽子的边缘、衬衫的领子、夹克的兜帽、毛衣的袖子、t恤的正面等)中。在其他示例中，功率源可以是外部设备或结构。作为示例，功率源可以是智能电话、台式机(table‑topbox)、或耦合到办公室墙壁的功率源。20.图2是根据一个实施例的具有电子隐形眼镜系统的佩戴者的眼睛的特写视图的图示。隐形眼镜120放置在用户眼睛210的表面上。隐形眼镜120的表面中心与用户的视轴对准，即，沿着垂直于用户虹膜中心的轴对准。电子隐形眼镜120透射的光与普通隐形眼镜一样多。在一个实施例中，隐形眼镜120具有符合用户眼睛形状的定制形状，使得隐形眼镜120在眼睛视轴的约一毫米内保持对准。21.图3是根据一个实施例的具有嵌入式可变焦距透镜326的双间隙隐形眼镜的横截面视图。隐形眼镜120是具有外层310、中间层或芯312和内层314的巩膜隐形眼镜。当佩戴隐形眼镜时，内层314接触眼睛上的泪液层，而外层310暴露于空气中(佩戴者闭眼或眨眼时除外)。作为参考，示出了眼睛210上与角膜304和巩膜306相对应的位置。这指示眼睛210的表面上的巩膜306和角膜304之间的边界。外层310和内层314相对较薄并且由能透过氧气的材料(诸如刚性气体可透(“rgp”)塑料)制成。芯312足够厚以容纳有效载荷，诸如可变焦距透镜326。该可变焦距透镜326还可以由诸如rgp之类的透氧材料或由诸如聚(甲基丙烯酸甲酯)(“pmma”)之类的非透氧材料制成。其他透氧材料可以替代rgp，并且其他透氧材料或非透氧材料可以替代pmma。在一些实施例中，芯312的厚度使得具有芯312的厚度和材料的传统巩膜透镜可能对用户眼睛的氧气透射不足。在于2018年1月31日提交的美国专利号10,095,051中对关于这种双间隙隐形眼镜的其他细节进行描述，其全部内容通过引用并入本文。22.外层310、芯312和内层314经由光学区302外部的、靠近隐形眼镜120外围的胶层316彼此结合。用于胶层316的合适胶包括医用级光学胶。23.在所图示的实施例中，在光学区内并且在胶层316的半径之外，外层310经由外气隙320与芯312分离。另外，内层314通过内部气隙324与芯312分离。在一些实施例中，将内层314粘合到芯312的胶层316位于角膜304外部，使得内气隙324与佩戴者的基本上所有角膜304侧向重叠。外气隙320和/或内气隙324可以包含用于维持隐形眼镜结构的间隙距离和整体结构完整性的间隔物(未示出)。芯312可以在其表面的一个或两个表面上具有抗反射涂层，以便减少芯312与外气隙320和内气隙324之间的界面处的光学反射。24.外气隙320和内气隙324经由氧气通道322连接，其中一些穿过芯312。通道322可以是形成在芯312中的孔。它们用作来自外气隙320的氧气到达内气隙324的通道。在一些实施例中，通道322基本上垂直定向并且穿过芯312的整个厚度。通道322可以钻穿芯312或可以形成为用于形成芯的模制工艺的一部分。通道322可以各自具有基本均匀的横截面(例如，圆形横截面)，例如，其中直径范围从约5um至约0.5mm。25.因为外层310暴露于空气，所以氧气能够通过外层310的透氧材料从周围空气扩散到外气隙320。收集在外气隙320中的氧气迅速扩散通过氧气通道322到达内气隙324，在该内气隙324中，氧气可以扩散通过内层314的透氧材料到达佩戴者的泪液层和下面的角膜。如果内气隙324覆盖佩戴者角膜的大部分，则氧气可以通过内层314相当均匀地分布在佩戴者的角膜上。26.因为通过空气(诸如间隙320/324和轴322中的空气)的氧气扩散是通过诸如rgp之类的可渗透固体的扩散的大约100,000倍快，所以隐形眼镜120的氧气透射率主要由外层310和内层314的厚度而非气隙320/324或芯312的厚度定义。例如，考虑其中收集下层和分布下层具有相等面积的透镜。如果隐形眼镜120的外层310和内层314中的每个层具有100um的厚度，并且由具有“dk”＝100的rgp材料制成，则整个隐形眼镜120的总“dk/t”大约为50。换言之，整个隐形眼镜120的“dk/t”与200um厚的rgp材料层的“dk/t”基本相似。选择隐形眼镜120中的气隙320/324的厚度、通道322的直径和通道322的数目以确保整个透镜结构的dk/t足以提供期望水平的角膜氧合。另外，可以选择芯312的厚度和结构强度以容纳有效载荷。27.在一些实施例中，隐形眼镜120的外层和内层各自具有大约100um的厚度。在各个情况下，外层和内层的厚度可以分别介于约10um与约300um之间。在一些实施例中，上气隙和下气隙的厚度均小于100um(例如，约75um厚)。然而，在其他情况下，气隙可能厚达300um，或薄至约0.1um或更小。如果期望，则隐形眼镜120的芯312的尺寸被设计为能够承载有效载荷，诸如主动有效载荷，并且可以厚至约1mm或更大、约0.5mm或更大，并且通常至少为0.1mm厚。28.在另一实施例(未示出)中，外层310不沿着隐形眼镜120的整个区域延伸。取而代之的是，外层310位于隐形眼镜120的与用户眼睛的虹膜相对应的中央区之外，使得它可以具有环形形状并且沿着隐形眼镜120的外围区定位。在这样的实施例中，气隙仅位于外层310内。这种配置可以减小隐形眼镜120的总厚度，从而可以减少光通过其到达眼睛的材料的量，从而潜在地减少由材料引起的光学失真。在于2018年11月8日提交的美国专利申请号16/184,242中对关于该实施例的附加细节进行描述，其全部内容通过引用并入本文。29.如图所示，芯312的有效载荷可以包括可变焦距透镜326。可变焦距透镜326可以包括一个或多个层。这些层中的一个层可以包括液晶或具有可变折射率的其他材料，该可变折射率响应于所施加的输入(诸如电磁场)而发生改变。输入可以使用一个或多个透明电极(使用施加到电极的电流的电压、幅度和/或频率的变化)来施加。当没有施加输入时，可变焦距透镜326中的液晶中的每个液晶的默认状态可以与特定折射率相对应。在一些实施例中，默认状态与正常聚焦模式下的操作相对应。30.基于透镜中液晶层的折射率，进入可变焦距透镜326的光被折射到不同的程度。因此，通过调整可变焦距透镜326的液晶层内的折射率，可以调整可变焦距透镜的焦距，从而帮助佩戴者聚焦于附近对象。31.可变焦距透镜326可以被配置为在正常聚焦模式和读取模式下操作。当可变焦距透镜326被配置为在正常聚焦模式下操作时，可变焦距透镜的焦距被调整为允许处于或超过选定距离(例如，15cm)的物体聚焦在用户的视网膜上。当可变焦距透镜326被配置为在读取模式下操作时，可变焦距透镜的焦距被调整为允许处于用户相同距离内的物体聚焦在用户的视网膜上。32.在一些实施例中，配置可变焦距透镜326以在读取模式下操作包括：选择焦距(比如，基于物体距用户的距离)，以及基于选定焦距来配置可变焦距透镜。当物体与用户之间的距离发生改变时，可以基于新选定焦距(例如，物体与用户之间的新距离)来重新配置可变焦距透镜326。因此，应当指出，实际上，可变焦距透镜在读取模式下的操作可以包括在任何数目的焦距配置下操作。33.为了在用户读取模式下的操作期间确定可变焦距透镜326的折射率，隐形眼镜120可以被配置为在校准模式下操作。隐形眼镜120可以被配置为当隐形眼镜120第一次被用户使用时(例如，在隐形眼镜的设置期间)或响应于来自用户的输入而在校准模式下操作。在校准模式期间，用户可以在佩戴隐形眼镜120的同时查看用户附近的一些物体。然后，用户可以调整电子隐形眼镜系统100的设置以使可变焦距透镜326的折射率发生变化，直到用户可以清楚地看到物体为止。可替代地，电子隐形眼镜系统100可以自动使可变焦距透镜326的折射率发生变化，比如，直到用户提供指示清楚地看到物体的输入为止。然后，用户提供输入的点处的可变焦距透镜326的折射率可以由隐形眼镜120在隐形眼镜的处于读取模式的后续操作中使用。在一些实施例中，校准过程还可以在诸如验光师之类的专家的指导下执行。34.电子隐形眼镜系统100可以接收一种或多种类型的输入以配置隐形眼镜120以在读取模式下操作。比如，电子隐形眼镜系统100可以经由所连接的设备(诸如智能手机、项链110或任何其他合适设备)从用户接收输入。同样，电子隐形眼镜系统100可以使用诸如语音识别系统之类的音频处理系统从与读取模式下的操作相关联的用户接收话音输入，诸如口头命令。这些输入可以在任何时间发生以使得电子隐形眼镜系统100改变到读取模式。35.电子隐形眼镜系统100可以经由手势接收输入，该手势可以由连接到电子隐形眼镜系统100的相机捕获并且使用手势识别系统进行分析。手势可以是例如用户的手指轻敲用户的头部，或可以是用户的食指和拇指向上移动到用户眼睛的与鼻梁相对的一侧，好像向上移动假想双焦距透镜组一样。电子隐形眼镜系统100可以经由头部或眼睛移动或手势接收将隐形眼镜120配置为在读取模式下操作的输入。诸如加速度计、陀螺仪等之类的各种传感器可以嵌入隐形眼镜120中以检测用户眼睛和/或头部的移动模式。在于2018年6月11日提交的美国专利申请号16/005,379中对关于使用传感器跟踪用户眼睛的附加细节进行描述，其全部内容通过引用并入本文。36.电子隐形眼镜系统100还可以被配置为响应于检测到用户双眼的聚散度而在读取模式下操作。例如，电子隐形眼镜系统100可以使用诸如在用户的一只眼睛或两只眼睛的隐形眼镜120上的包括一个或多个图像传感器的一个或多个相机、加速度计、陀螺仪和/或电子隐形眼镜系统100中的其他电路，来确定用户眼睛的凝视方向和/或代表性视野。当电子隐形眼镜系统100确定用户的凝视方向的会聚到阈值度数(例如，30度)，这指示用户正在看比选定距离更近的物体时，电子隐形眼镜系统100可以将隐形眼镜120配置为在读取模式操作。可以在校准模式期间校准该阈值度数。反之，当电子隐形眼镜系统100确定用户眼睛的聚散度超过指示用户正在看比阈值距离更远的物体的阈值度数时，电子隐形眼镜系统100可以将隐形眼镜120配置为在正常聚焦模式下操作。正常聚焦模式与读取模式之间的过渡可以是渐进的。可替代地，隐形眼镜120可以与用户眼睛的聚散度的量成比例地连续调整可变隐形眼镜326的焦距。37.在一些实施例中，电子隐形眼镜系统100可以通过确定隐形眼镜内固定点之间的距离小于阈值距离来检测用户眼睛的聚散度。距离可以使用嵌入隐形眼镜内的电路或传感器来确定，这些电路或传感器被配置为确定彼此的接近度。这些电路或传感器可以包括声纳声学传感器，这些声纳声学传感器能够感测由位于每个隐形眼镜120内的声纳发送器所发送的信号以确定眼睛的固定点之间的距离。38.电子隐形眼镜系统100可以被配置为响应于确定用户正在看处于用户眼睛的阈值距离内的对象而在读取模式下操作。比如，电子隐形眼镜系统100可以包括深度测量设备，该深度测量设备被配置为确定物体与用户的距离，该深度测量设备比如嵌入在隐形眼镜120、项链110或用户佩戴的配饰或衣物内。当检测到用户正在读取时，即当使用图像识别检测到在用户眼镜前方的文本时，隐形眼镜还可以被配置为在读取模式下操作。39.电子隐形眼镜系统100可以被配置为响应于检测到用户正在向下看，即，用户的虹膜朝向用户的头部底部移动，而在读取模式下操作。为了检测用户正在向下看，电子隐形眼镜系统100可以使用加速度计和/或陀螺仪检测用户的头部和/或一只或两只眼睛的定向，该加速度计和/或陀螺仪可以嵌入隐形眼镜120中。可替代地，电子隐形眼镜系统100通过使用诸如嵌入隐形眼镜120内的电容传感器之类的传感器检测用户的下眼睑已经覆盖住隐形眼镜120的底部的阈值部分来检测用户的头部正在向下看。在另一情况下，电子隐形眼镜系统100通过检测用户的上眼睑已经移动了阈值量来检测用户的头部正在向下看。40.在上述情况下，可以使用相同的输入或不同的输入在正常聚焦模式与读取模式之间来回切换。41.尽管可变焦距透镜326被示为在形状上是平坦的，但是在其他实施例中，可变焦距透镜326可以具有不同的形状，诸如弯曲形状，如下文参考图5a至图5b所描述的。42.更进一步地，尽管参考了可变焦距透镜326中的液晶层，但是在其他实施例中，可变焦距透镜326包括液体透镜。液体透镜可以包括具有不同折射率的两种不同液体。这些液体不能混溶(即，不会相互混合)，向两种液体之间的界面施加电压使得两种液体之间边界的曲率发生改变，从而产生透镜。这两种液体可以包括非导电油和水溶液，并且可以由界面材料隔开。43.通过为用户调整透镜326的焦距，用户能够使用单个设备(隐形眼镜120)来查看近处物体和远处物体，而不必依赖多个透镜件(例如，老花镜和远视眼镜)或具有多个区域的透镜，其中每个区域与不同焦距(例如，双焦透镜)相对应。取而代之的是，佩戴者视野的同一部分可能具有单个焦距，并且在无需携带附加透镜的情况下，可以动态改变这个焦距。图3和图4所示的结构准许隐形眼镜120携带非透氧可变焦距透镜326作为有效载荷，但仍提供足够的角膜氧合。44.在一个实施例中，代替改变读取模式和正常模式的焦距，可变焦距透镜326基于用户与物体之间的距离来沿着连续路径改变焦距。45.图4是根据实施例的双间隙接触式透气透镜结构的横截面的详细视图。隐形眼镜120的外层310可以由rgp(刚性透气)402材料构成，该rgp402使用胶水层316附接到可以由pmma材料312构成的芯312。在沿着隐形眼镜120的点处，可以存在气隙而非胶层316。内气隙324层位于芯312与内层314之间，该内侧314可以由rgp402材料构成。46.可变焦距透镜形状变型47.图5a是根据一个实施例的佩戴平坦可变焦距透镜的佩戴者眼睛上的电子隐形眼镜的横截面视图。平坦可变焦距透镜510可以是比如直径介于1mm与5mm之间的圆形平盘，并且可以嵌入在覆盖用户虹膜的位置。48.图5b是根据一个实施例的佩戴弯曲可变焦距透镜520的佩戴者眼睛上的电子隐形眼镜的横截面视图。与图5a中的平坦可变焦距透镜510相对比，图5b中的可变焦距透镜的形状是弯曲的。弯曲可变焦距透镜520的形状允许将比平坦可变焦距透镜相比更大的透镜嵌入隐形眼镜120内。例如，弯曲可变焦距透镜520的直径可能介于2mm与8mm之间。49.由于平坦可变焦距透镜和弯曲可变焦距透镜的形状，所以每个透镜的折射率在每个透镜的不同区域可能不同，以便入射到透镜上的光均匀聚焦在用户的视网膜上。为了实现这种均匀聚焦，可变焦距透镜的折射率可以在可变焦距透镜的不同区域处被调整为不同，使得入射到透镜的不同区域的光在到达视网膜时聚焦。50.尽管具体实施方式包含许多细节，但是这些不应被解释为限制本发明的范围，而仅应解释为说明不同示例。应当领会，本公开的范围包括上文未详细讨论的其他实施例。在没有背离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以对本文中所公开的方法和装置的布置、操作和细节进行对本领域技术人员而言显而易见的各种其他修改、改变和变化。因此，本发明的范围应由所附权利要求及其法律等同物来确定。当前第1页12当前第1页12