[014]在本发明的一实施例中，眼科设备可包括电活性元件，电活性元件可包括几乎透明的、具有可M径的动态光圈和几乎不透明的、用于提供增大的景深的环，其中该眼科设备与具有用于^f共对用户眼睛的屈光偏差的至少一部分校正的光焦度的眼内晶状体、角膜镶嵌、角膜覆盖、隐形眼镜或眼镜片之一
[015]在本发明的另一实施例中，眼科设备可包括电活性元件，电活性元件可包括几乎透明的、具有可，径的动态光圈和几乎不透明的、用于提供增大的景深的环，其中电活性元件与具有用于提供对用户眼睛的屈光偏差的至少一部分校正的光焦度的眼内晶状体、角膜镶嵌、角膜«或隐糊艮镜之一相齡。
[016]在本发明的一实施例中，眼科设备可包括第一电活性元件，第一电活性元件具有用于提供对用户眼睛的分屈光偏差的至少一部校正的光焦度。该眼科设备可进一步包括第二电活性元件，第二电活性元件基本上没有光焦度，其可包括几乎透明的、具有可M径的动态光圈和几乎不透明的、用于提供增大的景深的环，其中，一电活性元件和，二电活性元件相互进行^1信。
[017]在本发明的一实施例中，目艮科设备可包括电活性元件，电活性元件可
包括几乎透明的、具有可M:径的动态光圈和几乎不透明的、用于提供增大的景深的环，其中该动态光圈的中心可相对于用户的视线而被重定位。附图说明
[018]本发明的实施例根据下面结合附图的详细说明将更加完整地被理解和认识，附图不是按比例的，其中相同的附图标记，相应的、相似的或可类比的元件，在附图中：
[019]图l示出了健康人眼的截面；
[020]图2A示出了具有动态光圈的电活性元件的一个实施例的懒繊面侧
视图；
[021]图2B示出了图2A的电活性元件的折叠的截面侧视图；
[022]图3示出了可操作用于产生动态光圈的多个电极环；
[023]图4A示出了具有动态光圈的电活性元件的一个实施例的懒繊面侧视图；
[024]图4B示出了图4A的电活性元件的折叠的截面侧视图；
[025]图5示出了图3中示出的电极环的若干布置，其中根据本发明的实施例，动态光圈的几何中心可相对于人的瞳孔的几何中心而被重定位；
[026]图6示出了五个电活性元件的堆叠，根据本发明的实施例，其*可用于图5所示的电极环的不同布置；
[027]图7A、 7B、 7C示出本发明的具有动态光圈的实施例，所述动态光圈可用作角膜镶嵌、角膜鶴或隐卿艮衞
[028]图8示出了根据本发明实施例的位于眼睛前室内并与健康的老花眼晶状体进行，信的IOO;
[029]图9示出了根据本发明实施例的位于眼睛前室内并与IOL进行«信的100;
[030]图IO示出了仅根据本发明实施例的位于眼睛前室内并与用于校正远距离视觉的IOL进行^ffi信的100;
[031]图11示出了根据本发明实施例的位于眼睛前室内并与用于校正鄉巨离视觉和，巨离视觉的IOL进行«信的100;
[032]图12示出了根据本发明实施例的位于眼睛后室内并与IOL进行光通信的100;
[033]图13示出了根据本发明实施例的在IOL的最,眼睛瞳孔的部分中具有动态光圈的IOL;
[034]图14示出了根据本发明实施例的在IOL的中间部分中具有动态光圈的IOL;
[035]图15示出了根据本发明实施例的在IOL的最,眼睛视网膜的部分中具有动态光圈的IOL;
[036]图16示出了根据本发明实施例的具有与健康的老花眼晶状体进行光
通信的动态光圈的角膜镶嵌；
[037]图17示出了根据本发明实施例的具有与IOL进行光通信的动态光圈的角S莫镶嵌；
[038]图18示出了根据本发明实施例在白天或日光下，当用户的瞳孔收縮时，传感器感观恍的增加并且控制器可使电活性元件中的动态光圈收瓶
10[039]图19示出了根据本发明实施例在夜晚或黑暗中，当用户的瞳?L扩张 时，传麟感观螺暗并且控制器可使电活性元件中的动态光圈扩张或保持扩张;
[040]图20示出了已被取代的传麟和控制器的正常操作，其中根据本发 明实施例，电活性元件中的动态光圈在黑暗的照明条件下收縮以用于鄉巨离任 务，即^顿户的瞳孔是扩张的也是如此；以及
[041]图21示出了根据本发明实施例的具有一个或多个电活性元件的折叠 的本发明的«^1镜。 对«实施例的说明
[042]电活性元件是一种具有可根据电能的施加而改变的光学'(4M的装置。 可变的光学性质可以是，例如，光焦度、焦距、衍射效率、景深、透射率、染 色、不透明性或以上的组合。电活性元件可由两个基片构成。电活性材料可位 于两个基片之间。该基片的形状和尺寸可被设计成使得确保电活性材料包含在 基片内而不能泄漏出来。 一个或多个电极可设置在与电活性材料撤虫的每个基 片表面上。电活性元件可包括可操作iik^接到控制器的电源。该控制器借助电 连接而可操作i腿接到电极，以向齡电极施加一个或多个电压。当电能借助 电极被施加到电活性材料时，电活性材料的光学特性可改变。例如，当电能借 助电极被施加到电活性材料时，电活性材料的折射率可改变，从而改变电活性 元件的光焦度。
[043]电活性元件可嵌A^附着到眼科it^的表面以形成电活性透镜。可替 换地，电活性元件可駄或附着到基本不提供光焦度的雅的表面，以形成电 活性«。在这种情况下，电活性元件可与眼科纖进行^M信，但与眼科透 镜分离或远离或者不与眼科透镜相整合。该眼科透镜可以是光学基片或透镜。 "透镜"是使光会聚^散的任何设备或设备的一部分（即，«能够聚焦光)。 邀竟可以是折射的或衍射的或两者的组合。«可以是在一个或两，面上凹、 凸、或平面的。透镜可以是球形的、圆柱形的、棱镜形的或它们的组合。透镜 可由光学玻璃、塑料、热塑性树脂、热固性树脂、玻璃和树脂的复合物或不同 光度的树脂或塑料的合成物而制成的。应当指出，在光学工业中，设备可以指 的^it镜，即使它具有零光焦度（称为平的或没有光焦度)。但是，在这种情况 下，^a常被称为"平光透镜"。纖可以是传统或非传统的。传统的透镜校 正包括如近视、远视、老花和规则散光的低阶像差的眼睛的传统误差。非传统透镜校正包括可能由眼层不规贝蜮异常而导致的高阶像差的眼睛的非传统误 差。该透镜可以是单焦点透镜或多焦点透镜，如渐增透镜或者双焦点或三焦点 透镜。与其相比，这里使用的"平镜"基本上没有光焦度并且不能聚焦光（借 助或者折射或者衍射)。术语"屈光偏差"可以指传统的或非传统的眼睛的體。 应该指出的是，光的改变方向并不校正眼睛的屈光偏差。因此，例如，将光转 向到视网膜的健自分并不校正眼睛的屈光偏差。
[044]电活性元件可位于电活性透镜或平镜的旨观看区域中或位于其仅 一部分中。电活性元件可位于透镜或TO的顶部、中部鹏部的Pf傲。应该指 出的是，电活性元件能够聚焦其自身上的光而不需与光学基片^t镜相组合。
[045]图1示出了«的人目艮100的截面。目艮睛的白色部分被称为巩膜110。 在巩膜上驢有称为结膜120的透明膜。提供大部分眼睛光焦度的眼睛的中央 透明部分是角膜130。虹膜140，其是眼睛的有颜色的部分并形成瞳孔150。括 约肌肌肉收縮瞳孔而扩«肌肉扩张瞳孔。瞳孔是眼睛的天然光圈。前室160 是位于虹膜和角膜的最内表面之间的充满液体的空间。晶状体170保持在晶状 体囊175中，^^供眼睛光焦度的其余部分。健康的晶状体育^改变其光焦度， 从而使得眼睛能够在远、中间、和鄉巨离处聚焦，即称为适应性调节的过程。 后室180是,后表面和视网膜190前表面之间的空间。视网膜是眼睛的"像 平面"，并连接至'將视觉信息传达到大脑的视神经195。
[046]静态（非动态）小光圈可具有大景深的优点，而且具有减少MOTH 或平镜的光透射的害处。同样，静态大光圈可具有增大通^it镜或平镜的光的 itl寸的优点，而且具有减小景深的害处。
[047]本发明的实施例包括一榊艮科设备（其可能是透镜或平镜)，其包括 具有动态光圈的电活性元件（这里可称作本发明的透镜或平镜)。动态光圈是具 有可«径的光圈。动态光圈的光圈直径可能育滩在两个或多个直径t间切换， 例如，在第一直径和第二直《拉间切换。动态光圈可超径之间连续地切换(即， 以平滑过渡的方式）或不^^卖地切换（即，以不连续的步骤)。动态光圈可具有 最小非零光圈直径或肯,完全关闭从而使得光圈直径为零。动态光圈可产生具 有圆形、椭圆形或任何形仗的光圈。
[048]本发明的实施例可具有动态光圈，其會,在用于增大的景深（并M^、 光的透射）的减小的尺寸和用于增加光的透射（并减小景深）的增加的尺寸之
12间改变。在一个实施例中，当大景深对于用户最有益时，对于鄉巨离和/或中距 离视觉可以减小动态光圈的大小。动态光圈可以在大小上从适合适当的ffl巨离
视觉的直径增加到适^t当的中间距离视觉的itti:径。动态光圈的直径在大 小上可进一步增加以用于适当的逾巨离视觉，从而提供增加的光透射，这是因 为大景深对于^巨离视觉?fe说不是重要的。
[049]如这M^用的，眼内平镜(IOO)是一种插A^禾IA目艮睛中的TO(基 本不具有光焦度)。眼内TO可插A^t!A眼睛的前室離室中、角膜的基质内 (类似于角膜镶嵌）或者角膜的上皮层内（类似于角膜覆盖）或眼睛的任何组织 结构内。眼内平镜具有大致为零的光焦度并因此不能聚焦光。相反，本发明实 施例中的眼内平镜可具有动态光圈并只能提供增大的景深。
[050]如这里所用的，目艮内晶状体（IOL)是一种插A^IA眼睛中的3gH (具有光焦度)。眼内晶状体可插入或植入到眼睛的前室或后室内、角膜的基质 内（类似于角膜镶嵌）或进入角膜的上皮层内（类似于角膜覆盖）或眼睛的任 何解剖结构内。眼内晶状体具有一个或多个光焦度并且在本发明实施例中可能 有或也可能没有动态光圈。当IOL具有动态光圈时，其能提供增大的景深。
[051]如这里所用的，角膜镶嵌是一种插入或植入到角膜的基质内的平镜 (具有大致为零的光焦度）或透镜（具有光焦度)。当特指角膜镶嵌平镜时，可 以4顿术语"角膜镶嵌«"或"平角膜镶嵌"。当特指角膜镶^tm时，可以 {顿术语"角膜镶l^t镜"或"聚焦角膜镶嵌"。如这里所用的，角膜覆盖是一 种插A^植入到角膜的上皮层内的平镜（具有大致为零的光焦度）或透镜（具 有光焦度)。当特指角膜覆盖«时，可以使用术语"角膜覆盖平镜"或"平角 膜覆盖"。当特指角膜覆盖iSH时，可以4OT术语"角膜覆盖透镜"或"聚焦角 膜覆盖"。如这里所用的，隐形眼镜是一种可移除地方爐在角膜的上面的平镜(具 有大致为零的光焦度）或M (具有光焦度)。当特指隐形眼镜平镜时，可以使 用术语"隐糊艮镜TO"或"平隐形眼镜"。当特指隐形眼镜纖时，可以{柳 术语"聚焦隐形眼镜"。
[052]在本发明的实施例中，具有动态光圈的电活性元件可与隐形眼镜、角 膜镶嵌、角膜覆盖、IOO或IOL相整合（g卩，嵌入其中或附着于其上)。IOO或 IOL可插入或植入眼睛的前室或后室内、角膜的基质内（作为角膜镶嵌）或者 角膜的上皮层内（作为角膜覆盖)。角膜镶嵌、角膜«和隐形眼镜可以是會,聚焦光（从而具有光焦度）的透镜或不能聚焦光（从而具有大致为零的光焦度) 的平镜。本发明的实施例可提供增大的景深。本发明的一些实施例可提供增大 的景深并且还可以至少部分地校正用户眼睛的传统的和/或非传统的误差。本发 明的实施例可用于与育,聚焦光且至少部分地校正用户眼睛的传统和或非传统 误差的下歹服备中的一个或多个进行舰信：目艮镜片、隐形眼镜、角膜镶嵌、 角膜覆盖或眼内晶状体。本发明的实施例还可提供一发明系统，其具有动态光 圈，该动态光圈提供增大的景深并与用于校正视觉误差（例如老花眼）的眼科 透镜（其可以是单视觉或多焦点透镜）进行^il信和/或相整合。该发明系统可 实现从超B离到繊巨离的几乎连续的范围的感知的聚焦（即，动态光圈提供增 大的景深，这用于提供眼科透镜的固定或静态校正能力之间的连续范围的聚 焦)。几乎连续的范围的聚焦可以从鄉巨离至'J逾巨离、从近距离到中间距离、从 中间距离到逾巨离，任何距离范围之间。
[053]图2A示出了具有动态光圈的电活性元件200的一实施例的懒纖面 侧视图。图2B示出了图2A的电活性元件的折叠截面侧视图。 一个或多个电活 性元件200可用于隐形眼镜、角膜镶嵌、角膜覆盖、100或IOL。如果f顿一 个以上的电活性元件，贝赃元件间存在合适的绝缘时，电活性元件可以一个堆
叠于另一^h之上。
[054〗电活性元件200可包括两B学基片210或可由两^fc学基片限定。 两个基片可以大致是平的且平行的、弯曲且平行的或一个基片可具有表面凹凸 衍射图案而另一个基片可以是大致光滑的。基片可具有光焦度或基片可不具有 光焦度。每±央基片可具有200 ?m或更小的厚度。一l^说，较薄的基片实现 电活性元件的较高的灵活性，在本发明的一些插A^植入至鹏睛中的实施例中 这是重要的。提供电接地的连续光学透明电极220可置于基片中的一个之上， 并且可以将一个或多个单独可寻址的光学透明电极225置于第二基片上。电极 225可确定动态光圈的特性，诸如动态光圈的大小、形状和/^i:径。电极220 和225可以例如包括任何已知的透明导电氧化物（如ITO)或导电有机材料（如 PEDOT: PSS，纳米管)。光学透明电极的厚度可以是例如小于l ? m， ■ 小于O.l ?m。电极220和225可涂覆有配向层230。或者，只有一个电丰及涂有 配向层。电活性材料240體在配向层之间。电活性材料的厚度可以在l ?m 和10 ? m之间，但ttt小于5 ? m。电活性材料可以是液晶材料。液晶材料可
14以是向列液晶、扭曲向列液晶、超扭曲向列液晶、胆甾相液晶、近晶型双稳态 液晶或任何其它类型的液晶材料。配向层是一种薄膜，仅举例而言，其可以是 小于100纳米厚并由聚M胺而构成。该薄膜被施加到与液晶丰才料直接接触的 基片表面。在电活性元件组装前，在一个方向（配向方向）上用织物例如天鹅 »抛光该薄膜。当液晶分子与抛光的聚酰亚胺层接触时，该液晶分子择1fct也
位于基片的平面内，并在聚酰亚胺层!赠擦的方向上对准（即平行于基片的表
面对准)。可替换地，配向层还可以由感光材料构成，该感光材料在暴露于线性
偏振的uv光时产生与使用抛光的配向层时相同的结果。
[055]控制器250M51电连接255连接到电极220和225，并且控制器250 育g够ffiil向^h电极施加一个或多个电压而在电fet间产生电场。在一些实施 例中，该控制器是电活性元件的一部分。在其它实施例中，该控制離于电活 性元件之外并禾,电活性元件中的电触点连接到电极。该控制器可连接到电源、 传感器或任何其它必要的电子设备上。当电极之间不存在电场时，液晶分子在 作为配向方向的相同方向上对准。在电极之间存在电场时，液晶^T在电场方 向上定向。在电活性元件中，电场垂直于配向层。因此，如果电场足够强，则 液晶分子的方向将垂直于配向方向。如果电场不够强大，则液晶^T将是在配 向方向和垂直于配向方向之间的某方向上。应当指出，基片可和电极、配向层 和电活性材料一样宽或更宽。
[056]电活性元件可具有光可透射过的光圈260和吸收和/或散射光的环 270。在现有技术中已知的是，动态光圈的大小的改顿常是与电活性元件的景 深的改变成反比的，并与通过电活性元件的光的透射的改变成正比。光圈可以 是动态的并能够在一个或多个直径之间切换。该5W定位在电活性元件的周围 边缘处或与周围边缘间隔开。该环可延伸到电活性元件的径向中心。光圈可定 位在电活性元件的几何中心，并能够一直延伸到电活性元件的周围边缘、延伸 至U离开该周围边缘的固定距离处或者延伸至鹏离电活性元件的几何中心的径向 距离处。在其它实施例中，光圈能够被重定位，以使光圈中心与电活性元件的 几何中心不相同。该环通常框住光圈并限定光圈的大小和外部界限。如这里进 一步详细地说明的，光圈可被改变以实现任何一个连续或不连续范围的直径尺 寸。
[057]电活性材料可包括掺杂有诸如二向色染料的染料材料的液晶层。MilfOT染料材料掺杂液晶分子，染料M本身与液晶分子对准。染料M是有极 性的并旋转以与所施力啲电场对准。染料材料的光吸收依赖于相对于入射光波 各个染料分子的方向。在具有液晶分子的均一 （水平）配向的去激活状态中，
当电极之间的电场不够强大时，染料^T与配向层对准，并且对M:液晶的光 的吸收被最大化。在具有液晶分子的均一 （7K平）配向的激活状态下，当电极 之间的电场足够强大时，染料針旋转并与电场的方向对准、垂直于配向方向。 在这个方向上，对ffiil液晶的光的吸收被最小化。与此相反盼瞎况是，当采用 液晶的同向（垂直）配向时，使得吸收在去歡活状态是最小化的而在歡活状态 是最大化的。也可使用铁电液晶材料。
[058]图3示出了可操作用于产生动态光圈的多个电极环300。电极,作 为电活性元件200内的光学透明电极225。在这种实施例中，电活性材料240 可以是掺杂有二向色染料的液晶。电极环300可由几个环形电极310、 320、 330、 和340组成。当然，更少或更多的电极也可以。齡电极可被^^虫寻址。一旦 电活性元^牛被置于眼睛内或上时，电极环的中心相对于瞳孔轴可以是同心的。 电极间的间隙可大约为5 ? m至10 ? m，但可更小。电极的310内直径是rl， 电极310的夕卜直径是r2，电极320的外直径是r3，电极330的外直径是r4，电 极340的夕卜直径是r5。 ^电极的内直径可限定不同的光圈大小。
[059]如果在电极和接地电极之间施加足够强大的电场，如果向电极施加超 过阈值的电压，或者如果满足将电极和接地电极之间的电活性材料置于激活状 态下的条件，则电极可以是"激活的"。如果在电极和接地电敬t间未施加足够 强大的电场，如果向电极施加了低于阈值的电压，或者如果满足将电极和接地 电极之间的电活性材料置于去激活状态下的条件，电极可以是"去激活的"。
[060]在本发明的使用液晶材料的一实施例中，当在电极间施加超过大约 IO伏阈值的电压时，液晶材料可以是激活的，当在电极间施加低于大约10伏阈 值的电压时，液晶材料可以是去激活的。使用的电能大约是l微瓦。应当指出， 电位可以是（仅仅举例说明）1伏或更小、5伏或更小、10伏或更小^！ 10 伏。
[061]为降低功耗，可^(OT双稳态液晶材料。双稳态液晶材料可利用电能的 施加在两个稳定态中的稳态之间切换（其中一个状态是欲活状态，而另一个状 态是去激活状态)。双稳态液晶材料保持在一个稳态中，鼓有足够的电能施加为止，从而将该双稳态液晶材料切换到另一稳态。因此，仅仅需要用以从一个
状态切换至拐一个而不是保留在一状态中的电功率。当在电丰fe间施加+5伏或 更高时，双稳态液晶材料可切换到第一状态，当在电极之间施加-5伏或更低时， 可切换到第二状态。当然其它电压，更高和更低的都是可以的。
[062]在本发明的一实施例中，如果电极310、 320、 330、 340是^T活的， 则不透明环270将形成在rl和r5之间，光圈260将形鹏电极中心和rl之间。 如果电极310是去歡活的，则不透明JP见在将形鹏电极320的内直径和r5之 间，光圈260现在将形成在电极中心和电极320的内直径之间。如果电极310、 320、 330和340是去激活的，贝鹏不会有不透明环270，并且光圈260现在将 形j^电极中心和r5之间。可M31首先去激活电极310、接着是电极320、接着 是电极330、以及最后是电极340来增大光圈。可通过首先激活电极340、接着 是电极330、接着是电极320、以及最后是电极310来减小光圈。因此，如图3 所示，存在5个可能的?L径光阑。然而，更少颇多的?L径光阑是可能的。如 在照相机中一样，^?L径光阑可提供具有下一个最小光圈大小的两倍面积的 光圈。换句话说，每个电极的内直径之间可能存在二的平方根的关系。当然， 其它的光圈大小是可能的。当完全收縮时，光圈直径可能介于约l.Omm和约 3.0mm之间，^KM介于约1.0mm和约2.5mm之间，更^^介于约1.0mm和 约2.0腿之间。当完全扩张时，光圈直径可能为约7.0mm或更大。在一些实施 例中，在黑暗或无光环境中可没有光圈（即，没有环，从而眼睛的瞳?L用作自 然光圈）。
[063]在本发明的实施例中，该环的外缘可进一步延伸舰瞳?L外缘（不论 是完全扩张或收縮)。如果在环的外缘和瞳孔的外缘之间存在间隙，则会产生有 害影响，诸如（仅仅举例说明）光晕、光TO对比度敏感度陶氐。
[064]在一个实施例中，齡电极环大约在相同的时间被撒活以用于光圈的 瞬时改变。在另一实施例中，为了逐渐縮小和扩张动态光圈的渐显和渐消效果， 依次激活和/或去激,个电极环。例如，最外层的电极W首先被激活并最后 被去激舌而最内层的电极环可最后被激活并首先被去激活。在一个实施例中， 电极可在不到1秒的时间内被激活或去激活，并且可以优选在少于约0.5秒内被 歡活或去激活。
[065]在本发明的另一实施例中，电极225可以是布置在栅格中的多个斜虫
17寻址电极。每个电极可称为一个"像素"（在这种情况下，电极可被称为"像素
化的（pixilated)")。像素可以是任意大小或形状。ffi^择性地电激活或去激 活像素，可形成光圈260和环270。
[066]图4A示出了具有动态光圈的电活性元件400的一个实施例的^l纖 面侧视图。图4B示出了图4A的电活性元件的折叠的截面侦舰图。类似于电活 性元件200，电活性元件400包括两^fi学基片210。提供电接地的连续光学透 明电极220可體在基片中的一个基片上，并且一个或多个與虫寻址的光学透 明电极225可，在第二基片上。电极225可确定的动态光圈的特性，诸如动 态光圈的大小、皿和/皿径。电极220和225可涂覆有配向层230。所述配 向层具有相互偏离90度的配向方向，但其它值诸如180、 270、 360度#大也 是可能的。电活性材料240设置在配向层之间。电活性才才茅斗可以是液晶禾才料， 优选是向列型、胆甾型或近晶型双稳态液晶材料之一。液晶材料可，#^有二向 色染料，并成为二向色液晶材料。控制器250 M电连接255连接到电极220 和225，并育,在电极之间产生电场。电活性元件可具有光可,过的光圈260， 以及吸收和/或散射光的环270 。电活性元件400可进一步包括两个偏振器280 ， 这两个偏振器280定位在电活性材料的任一侧上（例如，电t砂卜部)。偏振器也 可位于基片的外表面上（电极位于基片的最内层表面上)。朋:述偏振器中的^h 偏振器在它们对应的夕卜表面处可具有平行于液晶层的指向矢的偏振方向（即， 平行于最接近的配向层的配向方向）。偏振器具有偏移例如90度的相对偏振方 向。这样偏移的偏振器可称为"交叉"偏振器。
[067]在去歡活状态下，当电tfc间的电场不够强大时，配向层以液晶层的 指向矢为方向，以与外表面处的偏振器对准。在这个方向上，进入第一偏振器 的光（即，平行于第一偏振器的偏振方向偏振的光）被液晶旋转90度，并且现 在可ffi51第二偏振器（即，该光现在平行于第二偏振器的偏振方向上偏振)。因 此，在去激活状态下，对M51电活性元件的光的吸收被最小化。在撒活状态下， 当电极之间的电场足够强时，液晶分子与电场的方向对准，垂直于配向方向。 在这个方向上，进入第一偏振器的光（即，平行于第一偏振器的偏振方向偏振 的光）不被旋转，从而被第二偏振器阻挡（即，该光在垂直于第二偏振器的偏
振方向上偏振)。因此，在撒活状态下，对M:液晶的光的吸收被最大化。
[068]图3中所示的电极环可用作电活性元件400中的光学透明电极225。如上所述，如果电极310、 320、 330、和340被歡活，贝U不透明环270将形自 rl和r5之间，而光圈260将形成在电极中心和rl之间。如果电极310被去激活， 则不透明JP见在将形鹏电极320的内直径和r5之间，而光圈260现在将形成 在电极中心和电极320的内直^t间。如果电极310、 320、 330、和340被去激 活，则将没有不透明环270并且光圈260现在将形j^电极中心和r5之间。
[069]战实施例的一传点是偏繊吸收大约50%的入射光。因此，在 实际设备中禾,这种膜将限律倒达视网膜的光量。在本发明的一实施例中，与 环形电极同心的区域可被从偏振器之一或其两个被物理移除。移除的区域可以 是任何大小或形状的，但是在优选实施例中是等于最小环形电极的内直径。通 过移除该中央区域，可《顿一个或多个偏振器，同时增大了通过电活性元件的 整体邀寸。在该实施例中，动态光圈的功能未受影响并且整体透射得到增大。 此外，光圈和环之间的iW对比度（M光圈的光和皿环的光之间的比例） 增大，从而使得动态光圈在提供景深方面更高效。在另一实施例中，取代移除 该区域，相反该区域可由更薄或效率更低的偏振膜组成，用于增^t射，从而 有助于«状态盼性會^1不透明状态。这些实施例增大了环的黑暗区域和光 圈的区域之间的M对比度。
[070]使IIA的角膜镶嵌、角膜覆盖、100或IOL完美地以眼睛的光轴为 中心实际上是不可能的，这是因为眼睛在正常解剖结构中是不对称的。大部分 期望的植入位置是与瞳孔的中心轴对准。然而，必须预期相对于眼睛的瞳孔的 中心的大约为O.lmm或0.2mm的眼睛的偏心，即便在正常的解剖结构下也是如 此。这也适合于隐卿艮镜，其不是手賴直入，而是被放置于人的角膜或其泪层 上。
[071]图5示出了根据本发明实施例的图3所示的电极环的几种布置，其中 动态光圈的几何中心可相对于人瞳孔的几何中心而被重定位。布置A使环形电 极的几何中心与电活性元件的基片的几何中心对准。布置B、 C、 D、和E使环 形电极的几何中心分别与电活性元件的基片的几何中心向左、向右、向上和向 下对准。布置A、 B、 C、 D和E齡均可用于與虫的电活性元件。图6示出了 五个电活性元件的堆叠，其中电活性元件齡可用于根据本发明实施例的图5 所示的环形电极的不同布置。每个电活性元件适当地与其它电活性元件绝缘。 环形电极的几何中心和基片的几何中心之间的距离可在约O.Omm和约lmm之间，更ifc^在约0.0mm和约0.5mm之间。应当指出，两个中心之间以l對可角度
的其它布置是可能的。该实施例实现了在本发明的植入物被手术HA后M:借
助远程调节来改变动态光圈的中心的能力。环形电极的一个或多个布置可被激 活以防止其它布置相对用户视线重对准动态光圈的中心。当本发明的植入物与
用户的视线不成一直线地被aa外科手术植入时，这是很重要盼瞎况。某些视
网膜疾病或外伤例如黄斑变性、视网，?L或视网膜脱离都可破坏视网膜的区 域。该实施例也可用于将离开视网膜损坏区域的用户的视线重新对准到视网膜 的^i康区域。
[072]在电极225是布置在栅格中的多个单独寻址电极的本发明实施例中， 各个像素可选择性地被激活或去激活以相对于基片或眼睛瞳孔的几何中心重定 位光圈260和环270的几何中心。
[073]电活性元件會,在第一賴焦度和第二光焦度之间切换。电活性元件
可具有去激活状态下的第一光焦度并可具有^:活状态下的第二光焦度。当施加
到电活性元件的电极的一个或多个电压低于第一预定阈值时，电活性元件可处 于去激活状态。当施加到电活性元件的电极的一个或多个电压超过第二预定阈 值时，电活性元件可处于激活状态。另外，电活性元件能够"调节"其光焦度 以使得电活性元件能够在第一光焦度和第二光焦度之间提供连续的或大,续 的光焦度变化。
[074]电活性透镜可用于校正传统或非传统咖艮睛的误差。该校正可由电活 性元件、由光学基片或眼科透镜或由它们两个的组合来实现。
[075]在本发明的实施例中，具有动态光圈的电活性元件附着于或駄到不 折射或衍射光且因此不提供聚焦能力的光学予贼型件（perform)、賴、或基片 中，以用于校正眼睛的视觉误差的目的。在本发明的一些实施例中，具有动态 光圈的电活性元件附着于或駄到眼科透镜内，所述眼科透镜校正由自然生理 情况导致的和/或由白内障或健康晶状体的移除导致的用户的折射误差。眼科透 镜也可舰任何或所有用户的眼睛的传统和/或非传统的误差。因此，动态光圈 可与聚焦透镜相整合。可替换地，电活性透镜可具有带动态光圈的第一电活性 元件。第一电活性元件或与第一电活性元件进行«信的第二电活性元件能够 校正任何^^f有用户咖艮睛的传统和/或非传统的體。战实施例可以是隐形 目艮镜、角膜覆盖、角膜镶嵌、IOO或IOL。，实施例可用于与聚焦透镜如，
20仅鄉1価言，IOL、晶状体、角膜镶嵌、角膜鶴、隐糊艮镜或者眼镜片的舰 信中。聚焦透镜可以是静态的（无法改变其光焦度）或动态的（會,改变其光 焦度)。
[076]图7A、 7B和7C示出了具有动态光圈的本发明的实施例，所述动态 光圈可用作角膜镶嵌、角膜覆盖或隐形眼镜。图7A、 7B、和7C所示的实施例 可作些微调，例如通辻添加稳定化的触觉，以用作具有动态光圈的本发明的前 室或后室100或IOL。 ，^it镜500可具有一个或多个电活性元件510。电 活性元件510可类似于电活性元件200或400，或可没有动态光圈，并且可以作 为替代提供可变光焦度。电活性元件可^A^附着到基片520。 ^;t可没有光焦 度或可具有一个或多个光焦度。基片和/或电活性元件育,用于校正眼睛的任何 或全部传统和/或非传统體的至少一部分。控制器530可舰电连接535被电 连接到电活性元件中的电敬i:。电极可限定几乎透明的光圈540和几乎不透明 的环545。术语"几乎透明"是指大约50%或以上的，射75%或以上)， 但并不意1«—定是100%的，射。术语"几乎不透明"是指大约50%# 少的，射（优选35%或更少)，但并不意味着到一定是0%的，射。
[077]基片可具有一个或多个开口 550禾口/或孔555，以允许养分和/或细胞 废物fflil^片和/或电活性元件。这些开口和/或孔可由例如激光来产生，或者它
们可以是机械加工或压印的。通常瞎况下，这些开口禾n孔位于本发明的透镜或
平镜的非电区域或其它非重要区域，例如在电极没有延伸到或没有施加电能的 中心区域内。在将具有动态光圈的本发明的透镜或平镜用作角膜镶嵌或角膜覆 盖时，这些特征是尤为重要的。
[078]该控制器可从电源560汲取其电功率的至少一部分。电m附着于基 片并与其相整合，或者附着于基片但不与其相整合。电源可以是薄膜可充电电 池，诸如Excellatron制造的薄膜可充电电池。该薄膜可充电电池能以皿45,000 个周期被反复使用。这可^f共给本发明的it镜或TO20-25年的^^*。在本 发明的实施例中，可1OT两个薄膜可充电电池并可使他们一个堆叠于另一个之 上。在该实施例中，所述电池中的一个电池可^f顿20-25年，并且在第一个电池
不再工作的时候切换至拐一个电池。可替换地，也可利用远程地发送到控制器 的信号来切换到其他电池。这可以将本发明的TO或透镜的寿命延长到40-50 年。电源也可能是电容器。电源可以被^^呈地充电，例如通过感应。[079]光敏电池565和压电材料也可以用来补充和/或增加电源的电功率。 另外，光敏电池和/舰电材料可消除对电源的需要。光敏电池可能是太阳能电 池。可替换地，光敏电池可能是1.5 ? m的光伏电池。{顿光伏电池并将其定 位为与用户的视线不成直线，«地{顿光伏电池并将其定位于在瞳孔由于黑 暗而部分扩张、但不是完全扩张时的瞳孔的边缘周边。本发明的纖或平镜可 能因itkM:利用會^对1.5 ?m的光伏电池或电池组纟舒能量的眼睛安全激光而 被充电。用户可将他的或她的下巴和前额放置到设备中，该设备提供为对1.5 ?m 的光伏电池或电池组给予能量所需咖艮睛安全激光。这可以在家里每天一次或 根据需要来实现。可fflil正常扩张的瞳孔或由非常黑暗的房间导致的或禾,设 备阻挡任何环境可见光导致的完全非药物扩张的瞳孔来提供合适的能量。当在 本发明的«或平镜内使用1.5 ? m的光伏电池或电池组时，在大多数实施例 (但并不是所有实施例冲电池或电池组需要育,弯曲。当^顿不能弯曲的1.5 ? m的光伏电池时，《顿多个电池并将它们以如下的模式布置：该模式允许在插 入到眼睛中之前将本发明的透镜或平镜折叠麟曲为覆盖或环绕电池组。
[080]在本发明的实施例中，光敏电池565可能是太阳能电池。太阳能电池 可能位于用户眼睛的虹膜的一部分的前面（较靠近眼睛的角膜）并与该虹膜的 一部分分离地放置。细的电线可以可操作地将太阳能电池连接至体发明的51^ 或透镜的控制器。电线可以穿过瞳孔而不触及虹膜，并可操作地连接到眼睛的 前室或后室内的本发明的IOO或IOL。太阳能电池可以足够大，从而使得， 供足够的电力以避M单独的电源的需要。细电线可以不导电并具有这样的形 状因子：该形状因子具有适当的拉伸强度以保持太阳能电池位于^S的位置。 在本发明的一些实施例中，可M3i目艮科激光器在,中形成一个或多个小孔， 以使得细电线将太阳能电池连接到容纳电活性元件的IOO或IOL。
[081]本发明的纖或TO可包掛己忆金属材料570，用于在折叠并插入到 眼睛中之后重新^:设备的适当皿、定位和对准。记忆金属"记住"其形状 并试图在变形后（例如，在被折叠以准备插入至鹏睛中时）恢复其原来的几何 形状。记忆金属也可用作天线功能，用于对本发明的透镜或平镜感应地充电或 用于接收来自发射器的信号。发射器可将信号发送给本发明的透镜或平镜以改 变动态光圈的直径#改本发明的透镜的光焦度。
[082]本发明的透镜或TO可包括传^1580。该传»可以是测距仪，用于检测至佣户试图聚焦的〗體处的距离。该传li^可以是光敏电池565，用于检 湖怀境光和/或入射到本发明的透镜或TO的光。该传«1可包括，例如， 一个
或多个下列设备：光探测器、光电或UV敏感的光电池、倾斜开关、光传感器、
无源测距设备、渡越时间观懂设备、目腿踪器、检测用户可能正妇见看的位置 的视觉探测器、加速计、接近开关、物理开关、手动鹏控制、当用户触摸一 幅眼镜的鼻梁时进行开关的电容开关、瞳孔直径探测器、连接到眼部肌肉或神
经的生物反馈设备等等。该传自还可以包括一个或多个微机电系统（MEMS) 陀螺仪，其被适配为检测用户的头部倾斜鄉户的眼睛的旋转(encyclorotation)。
[083]该传繊可以可操作地连接到控制器。该传麟可检测传離息并发 送信号给控制器，该控制器触发本发明的透镜或平镜的一个或多个动态部件的 歡活和/或去激活。当本发明的纖或平镜包括具有动态光圈的电活性元件时， 传感器（仅仅是举例）可检测光强度并将该信息传递给控制器。在本发明的实 施例中，传感器可能是光探测器，并可位于本发明的透镜或平镜的周边区域内 并位于虹膜的后面。这个位置可用于感测由用户的瞳孔的收縮和扩张导致的可 用光的增加和/或减少。图19示出了：在夜晚或黑暗中当用户的瞳孔扩张时，传 «感测到黑暗，以及控制器可使动态光圈扩皿保衛广张。图18示出了在白 天或光下，当用户的瞳孔收縮时，传«1感测到光的增加，以及控制器可使动 态光圈收縮。动态光圈可以保持收縮直到传感器感测到黑暗或可用光的缺少低 于某阈值（在这种情况下控制器会使动态光圈扩张）为止。应当指出，本发明 设想衞专感器定位在以最优方式工作的本发明的透镜或平镜的任何区域中。在 本发明的某些实施例中，控制器可能有延迟特征，这确保光强度的变化不是暂 时的（即，持续舰EM特征的延迟)。因此，当用户闪烁他m咖艮睛时，由 于延迟电路的延迟比眨眼所用的时间长，因此光圈的大小将不会改变。该延迟 可能长于约0.0秒，雌为1.0秒颇长。
[084]在本发明的另一实施例中，传繊（仅仅是^f列）可以捡测到人正在 聚焦的位置的距离。如果传感器检测到用户正在鄉巨离范围内聚焦，则控制器 可以使动态光圈收縮以产生增大的景深。如果传«^^测到用户正在超出鄉巨 离范围的位置聚焦，贝啦制器可以使动态光圈扩张。在本发明的实施例中，传 感器可能包括两个或更多的光探测器阵列，在每个阵列上设置有聚焦透镜。每 个聚焦透镜可具有适于离用户眼睛的特定距离的焦距。例如，可4顿三个光电
23探测器阵列，第一个具有针对鄉巨离正确聚焦的聚焦透镜，第二个具有针对中 距离正确聚焦的聚焦透镜，第三个具有针对鄉巨离正确聚焦的聚焦透镜。可使 用差求和算法来确定哪个阵列具有最高对比度（从而提供最佳聚焦)。具有最高 对比度的阵列因此可用于确定，户至,户正聚焦的物体的距离。
[085]应当指出，在本发明的纖或賴的一些实施例中，传感器和控制器
可以被手动操作的遥控开关取代。远程开关可通过无线通信、声通信、振动通 信或«信（诸如例如红外）来发送信号。仅仅是^例子，如果传感器感测 到黑暗的房间，诸如具有暗淡光线的餐馆，则控制器可能使动态光圈扩张，以
允许更多的光到达视网膜。不过，这可能会影响用户执^M巨离任务（诸如读
菜单）的能力。用户可以远程控制本发明的透镜或平镜的动态光圈收縮光圈以
增大景深瓶高用户读菜单的能力。图20示出了已经被取代的传S^和控制器 的常规操作，其中动态光圈收縮以用于黑暗光线条件下的超巨离任务，即使用 户的瞳孔是扩张的也是如此。当鄉巨离任务已经完成时，用户可以远程地允许 传感器和控制器使光圈再次自动扩张，从而使用户针对非鄉巨离任务育,在昏 暗的餐厅内进行最佳的观看。在激活时，可以利用本发明的透镜或平镜经由由 记[乙金属材料570形成的纖（仅仅是^i列）接收遥控开雑号。
[086]本发明的透镜或平镜的基片可涂覆有与眼睛内的组织对象生物兼容 的材料。生物兼容的材料可以包括，例如，聚偏氟乙烯或非7jC凝胶微?L渗透全 氟醚。基片和附加到或^A到基片内的各种电子器件可随意被涂覆以被密闭地 密封从而防止或延缓浸析。此外，该基片可被设计成^^t装各种电子器件，从 而使它们被掩埋在基片内。
[087]在本发明的实施例中，本发明的纖或TO可弯曲、可折叠和/或能 够巻起来以用于在ffl51约lmm至3mm的小切口插入期间的适合。可以使用一 鹏于IOL的tlA的、具有活塞的类似注射器的设备用作插AX具，其使得能 够将折叠的或巻起的本发明的透镜或平镜正确地放置在眼睛的前室或后室中的 所期望的位置处。图21示出了具有一个或多个电活性元件的折fi^来的本发明 的平镜或透镜。还应该注意，本发明的平隐形眼镜和聚焦隐形眼镜可以是能变 形的。
[088]具有动态光圈的本发明的实施例可被单眼地（只在用户的一个眼睛 内），眼地（在用户的双眼内）适合或植入。因为动态光圈可被安排为在晚上或暗淡光线情况下（这时用户的瞳?Lt径将自然地扩张）扩展至更大的尺寸, 因此眩光、光晕、重影以及打到用户视网膜的光的减少大部分被消除。因此， 与其它传统的不具备动态光圈且因此作为由于眩光、光晕、重影等的折衷从而
往往在一只眼睛中适于鄉巨离校正而在另一只眼睛中适合超巨离校正的IOL、 角膜覆盖、角膜镶嵌和隐形眼镜。应该指出的是，如果需要的话，本发明的平
镜或透镜也可以单眼方式植入或安装。此外，这m^f披露的本发明的平镜或透 镜可以以这样的方式设计并制造，即动态光圈的中心点在植入到眼睛内或眼睛 上后相对于平镜或透镜的中心可以被远程重定位，以更好将动态光圈的中心轴 对准用户的m^。
[089]本发明的平镜或透镜可与下列进行^M信：健康但老花眼的晶状体， 变现不佳的（underperforming)或功能良好的单焦点IOL，静态多焦点IOL，动 态聚焦IOL (如电活性聚焦IOL)或者没有动态光圈的适应性调节IOL，虹膜已 被损伤并破损、有洞或不能正确地縮小或扩张的眼睛，诸如某些白化病患者的 虹膜色素缺乏的虹膜，不具有动态光圈的功能良好或表现不佳的多焦点或单视 觉隐形眼镜，不具有动态光圈的功能良好或表现不佳的多焦点或单视觉角膜镶 嵌或角膜覆盖，不具有动态光圈的功能良好或表现不佳的多焦点或单视觉眼镜 片，或者屈光手术不理想的眼睛。
[090]"功能良好的"透镜育,正确地将光聚焦在视网膜上。"表现不佳的" 透镜不能正确地将光聚焦在视网膜上。在大多数情况下，当与前述段落中提供 的不同示例相关联或进行^1信时，本发明的平镜或透镜能改善用户感觉到的 视觉灵敏度质量。当和完全成形的透镜使用时，动态光圈增大景深并用于抑制 或消除用户眼睛的一些或大多数高阶像差。
[091]本发明的容纳有在这里公开的电活性元件的透镜或平镜可由本领域 公知的并用于IOL、隐形眼镜或角膜镶嵌的眼科材料组成。该材料可以是可变 形或不可«的。在本发明的一个实施例中（未示出），本发明的IOO由两个大 约100?m的聚f(lt才料层组成，具有适合的电极、液晶材料（其可纟錄有二向色 染料)、可选偏廳、电源、控制器、传麟和其它需要的电子器件。每个100 ?m 层用来形成可变形的封套，该封套夹入并容纳电子器件和电活性材料。该工作 ^m的总厚度约500 ?m或以下。该特殊实施例的外直径大约为9.0 mm (不包括 任何触觉)。本发明的IOO會,被折叠并通过大约2mm或更小的小型手术切口
25被插AS鹏睛内。在本发明的一些实施例中，记IZ金属薄层可用作本发明的IOO 的一部分，以在已经将100插入到了眼睛的前室離室中之后帮助将IOO打开 到其适当的皿并定位。
[092]在本发明的一些实施例中，可在本发明的透镜或TO中包含色彩或者 过滤器，以过滤高能量的蓝光和/或紫外光。该过滤器或fe^也可以用来增弓OT 户所感觉到的对比度灵敏度。
[093]10O或IOL的直径在大约5mm和约10mm (不包撤虫觉）之间，这
取决于本发明的透镜的或平镜的意图目的。其他的尺寸也是可以的。
[094]当作为角膜镶嵌4顿时，本发明的具有动态光圈的TO^M的直径 必须小于角膜的直径。当作为隐形眼镜使用时，本发明的«或透镜可具有大 约5mm和大约14mm之间的直径。在本发明的一些实施例中，^)t的外表面可 弯曲以大致匹配角膜的曲率（当在角膜镶嵌中使用时）或眼睛表面的曲率（当 在隐糊艮镜中4柳时)。在其它实施例中，基片的夕卜表面可能是平面的。
[095]图8示出了根据本发明实施例的位于眼睛前室内的并与健康的老花 眼晶状体进行光通信的IOO。图9示出了根据本发明实施例的位于眼睛前室内 的并与IOL进行光通信的IOO。图10示出了根据本发明实施例的位于眼睛前室 内的并与仅用于校正遞巨离视觉的IOL进行^M信的IOO。图10所示的实施例 可用于为鄉巨离和/或中间距离校正提供增大的景深。图11示出了根据本发明实 施例的位于眼睛前室内并与校正遞巨离视觉和鄉巨离视觉的IOL进行光通信的 IOO。图11所示的实施例可用于提供增大的景深以用来提供中间距离校正。图 12示出了根据本发明实施例的位于眼睛后室内的并与IOL进行舰信的100。 图13示出了根据本发明实施例的在IOL的最,目艮睛瞳孔的部分内具有动态光 圈的IOL。图14示出了根据本发明实施例的在IOL的中间部分中具有动态光圈 的IOL。图15示出了根据本发明实施例的在IOL的最,目艮睛视网膜的部分中 具有动态光圈的IOL。图16示出了根据本发明实施例的具有与健康的老花眼晶 状体进行^ffi信的动态光圈的角膜镶嵌。图17示出了根据本发明实施例的具有 与IOL进行光通信的动态光圈的角膜镶嵌。应当指出，不可育际出本发明所有 可能的实施例、组合和布置。例如，未示出具有动态光圈的隐形眼镜和角膜镶 嵌的实施例。然而，这些实施例对本领域技术人员来说是明显的。
[096]可,入没有动态光圈的传统IOL的初始手术过程期间手术插A^发明的IOO或IOL。另外，可在最初的IOL手术后数小时、数天、数周、数月或 数年，作为夕卜禾样术^f呈的后续而手术插A^发明的IOO或IOL。
[097]本发明的透镜或平镜的成功运作依赖于获得通过几乎透明的光圈的 最大许可M"和fflil几乎不透明的环形区域的最小许可透射。利用具有0和1.0 之间的ND值的中性密度（ND)光学过滤器进行实验，其中在过滤器中形成具 有1.5mm直径的洞以产生光圈。在一些实验中，将第二过滤器方爐在该光圈上 来模JM过光圈的透射。中性密度是基于对数标度的对，射的量度，并且与 经过下列关系的鄉（T)相关：
T=1(rND 等式l
[098]在实验中，过滤器保持在未校正的+2.50D老花眼患者咖艮睛前方， 并与其非常誕。老花眼患魏过光圈观看位于离患都艮睛大约13英寸的位置 处的近视觉目标。结果发现，这种光圈通过提供良好的视觉灵驗和对比度灵 驗来增大景深（但仅在某些情况下)。
[099] —«说，当几乎透明的光圈的ND值小于约O.l (T大于约80X) 并且几乎透明的光圈和几乎不透明的环之间的ND值的差大于约0.3时，获得最 好的结果。在本发明的雌实施例中，几乎透明的光圈的ND值可低于约0.04 (丁大于约90%)，而几乎不透明的环的ND大于约l.O (T小于约10X)。虽然 增大几乎透明的光圈和几乎不透明的环之间的ND值的差可以韦M尝几乎透明的 光圈中的高ND值，但它将导雜腿视网膜的光的整体透射的不期望的减少。
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