BRPI1007946B1

BRPI1007946B1 - aparelho óptico de foco variável, e, conjunto de vidros ópticos

Info

Publication number: BRPI1007946B1
Application number: BRPI1007946A
Authority: BR
Inventors: Gupta Amitava; Haroud Karim; Schnell Urban
Original assignee: Adlens Beacon Inc
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2010-02-11
Publication date: 2020-04-22
Also published as: IL214463A; CA2751580A1; US9671620B2; US9033495B2; US20100208194A1; WO2010093751A1; RU2545313C2; JP6711895B2; JP2017062518A; ZA201105871B; JP2019045882A; JP2015148806A; EP2396692A1; CA2751580C; JP2012518197A; US8382280B2; AR075419A1; BRPI1007946A2; RU2011136973A; IL214463A0

Abstract

aparelho óptico de foco variável, e, conjunto de vidros ópticos é descrito um aparelho de lente de foco variável que inclui pelo menos um disco óptico direito, pelo menos uma membrana óptica flexível e pelo menos uma camada de um fluido transparente que ficam em comunicação com um canal de fluido e um reservatório. quando incorporado em uma lente de óculos, o sistema de lente permite que usuários ajustem o grau de cada lente individualmente, de maneira a conseguir o desempenho visual binocular preferido, consistente com a estereopsia e fusão binocular máximas em qualquer plano do objeto desejado.

Description

(54) Tftulo: APARELHO ÓPTICO DE FOCO VARIÁVEL, E, CONJUNTO DE VIDROS ÓPTICOS (51) Int.CI.: G02C 7/02.

(30) Prioridade Unionista: 13/02/2009 US 12/370938.

(73) Titular(es): ADLENS BEACON, INC..

(72) Inventor(es): AMITAVA GUPTA; KARIM HAROUD; URBAN SCHNELL.

(86) Pedido PCT: PCT US2010023830 de 11/02/2010 (87) Publicação PCT: WO 2010/093751 de 19/08/2010 (85) Data do Início da Fase Nacional: 12/08/2011 (57) Resumo: APARELHO ÓPTICO DE FOCO VARIÁVEL, E, CONJUNTO DE VIDROS ÓPTICOS É descrito um aparelho de lente de foco variável que inclui pelo menos um disco óptico direito, pelo menos uma membrana óptica flexível e pelo menos uma camada de um fluido transparente que ficam em comunicação com um canal de fluido e um reservatório. Quando incorporado em uma lente de óculos, o sistema de lente permite que usuários ajustem o grau de cada lente individualmente, de maneira a conseguir o desempenho visual binocular preferido, consistente com a estereopsia e fusão binocular máximas em qualquer plano do objeto desejado.

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APARELHO ÓPTICO DE FOCO VARIÁVEL, E, CONJUNTO DE VIDROS ÓPTICOS

CAMPO DA INVENÇÃO [0001] A presente invenção se refere ao campo de lentes de foco variável e, mais particularmente, a lentes oftálmicas de consumidor que são pelo menos em parte cheias com fluida ou fluida.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [0002] É de conhecimento que a capacidade de o olho humano acomodar, isto é, alterar o comprimento focal da lente natural no olho, é gradualmente diminuída com o aumento da idade. Acomodação em seres humanos é reduzida a 3D (diópteros) ou menos a uma faixa de idade de 33-45 anos. Nesse ponto, óculos de leitura ou alguma outra forma de correção da visão de perto se tornam necessários para o olho humano poder trazer para perto o foco de objetos (tais como linhas de texto em um livro ou em uma revista). Com a continuidade do envelhecimento, a acomodação cai abaixo de 2D, e nesse ponto, é necessária uma correção visual quando se trabalha em um computador, ou durante realização de alguma tarefa visual a distâncias intermediárias.

[0003] Para melhores resultados e para melhor conforto visual, é necessário colocar cada olho no foco no mesmo alvo de visão, por exemplo, uma tela de computador. Um grande segmento de população exige uma correção visual diferente para cada olho. Essas pessoas, conhecidas como anisométropos, exigem diferentes correções visuais para cada olho a fim de conseguir o máximo conforto visual durante leitura ou trabalho em um computador. Sabe-se que, se cada um dos dois olhos de anisométropos não for colocado em foco no mesmo plano de visão, o borrão da imagem anisometrópica resultante causa uma perda de estereopsia (percepção de profundidade). Perda de estereopsia é uma das melhores indicações de perda de função binocular. Perda de binocularidade no plano de leitura pode causar

Petição 870190072420, de 29/07/2019, pág. 12/52 / 16 uma queda na velocidade de leitura e taxa de compreensão, e pode acelerar o início de fadiga mediante leitura ou trabalho sustentado em um computador. Óculos de leitura equipados com lentes líquidas ajustáveis individualmente são, portanto, exclusivamente adequadas para a necessidade visual de indivíduos com perda da função binocular.

[0004] Lentes de foco variável podem ter a forma de um volume de líquido encerrado entre folhas flexíveis e transparentes. Tipicamente, duas tais folhas, uma formando a superfície dianteira da lente e uma formando a superfície traseira da lente, são anexadas uma na outra nas suas bordas, tanto diretamente quanto a um suporte entre as folhas, para formar uma câmara selada contendo o fluido. Ambas as folhas podem ser flexíveis, ou uma pode ser flexível e uma rígida. Fluido pode ser introduzido ou removido da câmara para variar seu volume e, à medida que o volume de líquido muda, assim ocorre com a curvatura da(s) folha(s) e assim o grau da lente. Lentes líquidas são, portanto, especialmente bem adequadas para uso em óculos de leitura, ou seja, óculos usados por presbíopes para leitura.

[0005] Lentes líquidas de foco variável ficaram conhecidas pelo menos desde 1958 (vide, por exemplo, patente U.S. 2.836.101, de Swart). Exemplos mais recentes podem ser encontrados em Tang et al., Dynamically Reconfigurable Liquid Core Liguid Classing Lens in a Microfluidic Channel, LAB ON a CHIP, Vol. 8; no. 3, pp. 395-401 (2008) e no relatório descritivo do pedido de patente internacional WO 2008/063442, intitulado Liquid Lenses with Polycyclic Alkanes. Essas lentes líquidas são tipicamente direcionadas para tecnologia fotônica, telefone digital e câmera, e microcomponentes eletrônicos.

[0006] Lentes líquidas têm também sido propostas para aplicações oftálmicas de consumidor. Vide, por exemplo, patentes U.S. 5.684.637 e 6.715.876 de Floyd, e patente U.S. 7.085.065, de Silver. Essas referências preceituam bombeamento de líquido para dentro ou para fora da câmara da

Petição 870190072420, de 29/07/2019, pág. 13/52 / 16 lente para mudar a curvatura de uma superfície de membrana elástica, ajustando assim o foco da lente líquida. Por exemplo, a patente U.S. 7.085.065 intitulada Variable Focus Optical Apparatus preceitua uma lente de foco variável formada de um envelope de fluido compreendendo duas folhas, pelo menos uma das quais é flexível. A folha flexível é retida no lugar entre dois anéis, que são diretamente presos um no outro, tal como por adesivo, soldagem ultrassônica ou qualquer processo similar, e a outra folha rígida pode ser diretamente presa em um dos anéis. Um furo é feito na lente montada para permitir que a cavidade entre a membrana flexível e a folha rígida seja cheia com fluido transparente.

[0007] Lentes líquidas têm muitas vantagens, incluindo uma ampla faixa dinâmica, a capacidade de prover correção adaptativa, robustez e baixo custo. Entretanto, em todos os casos, as vantagens de lentes líquidas têm que ser equilibradas com suas desvantagens, tais como limitações no tamanho da abertura, possibilidade de vazamento e inconsistência no desempenho. Em particular, Silver revelou diversas melhorias e modalidades voltadas para a contenção efetiva do fluido na lente líquida a ser usada em aplicações oftálmicas, embora não limitado a elas (por exemplo, patente U.S. 6.618.208 de Silver, e referências nela). Ajustes do grau em lentes líquidas tem sido feito injetando fluido adicional na cavidade da lente, por eletroumedecimento, por aplicação de impulso ultrassônico e utilizando forças de intumescimento em um polímero reticulado mediante introdução de um agente de intumescimento tal como água.

[0008] Espera-se que comercialização de lentes líquidas ocorra no futuro próximo, desde que algumas das limitações supranotadas possam ser remediadas. Mesmo assim, a estrutura das lentes líquidas da tecnologia anterior é grande e não é esteticamente adequada para consumidores, que desejam óculos com lentes mais finas e óculos sem armações volumosas. Para as lentes que operam por injeção ou bombeamento de líquido no corpo da

Petição 870190072420, de 29/07/2019, pág. 14/52 / 16 lente, um sistema de controle complicado é normalmente necessário, tornando tais lentes volumosas, caras e sensíveis a vibração.

[0009] Além do mais, até hoje, nenhuma das lentes líquidas da tecnologia anterior provê o consumidor com a capacidade de introduzir o líquido ou removê-lo da câmara da lente de maneira que ele próprio mude seu volume a fim de variar o grau da lente.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [00010] De acordo com os objetivos da invenção, é provida uma lente cheia de líquido para aplicações oftálmicas de consumidor. A lente tem um elemento dianteiro que é rígido provido por uma óptica feita de vidro ou plástico, uma superfície traseira compreendendo uma membrana flexível estirada sobre a borda da óptica direita, e um fluido que enche a cavidade formada entre a óptica dianteira e a membrana flexível. A lente cheia com líquido pode compreender uma ou mais cavidades cheias de líquido, contido por um número correspondente de membranas. Cada cavidade cheia com líquido é selada, e fica sob pressão positiva a fim de manter a membrana em um estado estirado. A óptica dianteira pode ter uma geometria superficial asférica e pode ter uma forma de menisco.

[00011] Em certas modalidades, a invenção provê um aparelho óptico de foco variável compreendendo um componente óptico transparente curvo e rígido, pelo menos uma membrana distensível transparente anexada a uma periferia do componente óptico rígido para definir uma cavidade entre os mesmos, uma quantidade variável de fluido enchendo a cavidade, e um reservatório contendo fluido adicional e em comunicação fluídica com a cavidade e sendo operável para prover injeção de fluido na cavidade ou extração de fluido da cavidade em resposta a uma força ou um impulso.

[00012] Um canal de comunicação poderia prover comunicação fluídica entre o reservatório e a cavidade, formando um sistema selado. O canal de comunicação provendo comunicação fluídica entre o reservatório e a

Petição 870190072420, de 29/07/2019, pág. 15/52 / 16 cavidade pode ser dentro de um anel, dentro do qual a membrana e a periferia do componente óptico rígido são pelo menos em parte para prover anexação nela.

[00013] Em outras modalidades, a invenção proveria um aparelho óptico de foco variável com duas membranas anexadas na periferia do dito componente óptico rígido para definir duas cavidades, uma quantidade variável de fluido enchendo cada uma das cavidades, e um reservatório fica em comunicação fluídica com pelo menos uma das cavidades.

[00014] Em outras modalidades, a invenção proveria um conjunto de vidros ópticos para aplicações oftálmicas compreendendo pelo menos uma lente de foco variável e uma armação, em que o grau óptico de pelo menos uma das lentes é separadamente ajustável pelo usuário. Em certas modalidades de vidros ópticos, o reservatório poderia ficar situado na armação e ser operável pelo atuador para ajustar o grau óptico de pelo menos uma das lentes. Em certas modalidades de vidros ópticos, o canal de comunicação poderia situar-se dentro da dita armação, provendo comunicação fluídica entre o dito reservatório e a dita cavidade.

[00015] Uma lente cheia com líquido é capaz de prover variação do grau óptico em uma faixa de até 4,00 D.

[00016] A presente invenção será mais bem entendida pela referência à discussão detalhada seguinte de modalidades específicas e das figuras anexas, que ilustram e exemplificam tais modalidades.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [00017] Modalidades da invenção serão entendidas e percebidas mais completamente a partir da descrição detalhada seguinte em conjunto com as figuras, que não estão em escala, em que números de referência iguais indicam elementos correspondentes, análogos ou similares, e em que:

A figura 1A é uma vista seccional transversal esquemática de uma primeira modalidade de uma lente cheia de líquido para uso em óculos

Petição 870190072420, de 29/07/2019, pág. 16/52 / 16 ou similares;

A figura 1B é uma vista seccional transversal esquemática de uma segunda modalidade de uma lente cheia com líquido para uso em óculos ou similares;

A figura 2 é uma vista seccional transversal esquemática explodida de uma modalidade do aparelho de óculos utilizando a lente cheia com líquido;

As figuras 3A e 3B são análises de software gráfico do desempenho da lente cheia com líquido; e

As figuras 4A e 4B são análise de software gráfico do desempenho da lente cheia com líquido.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [00018] As modalidades preferidas seguintes exemplificadas pelos desenhos são ilustrativas da invenção e não visam limitar a invenção englobada pelas reivindicações deste pedido.

[00019] A figura 1A mostra uma vista seccional transversal de uma primeira modalidade preferida do aparelho óptico, na forma de uma lente de foco variável 10, pela qual um usuário examina na direção da seta A. A lente 10 é composta de dois componentes ópticos, uma óptica anterior 11 (isto é, dianteira, com relação ao usuário) que é substancialmente rígida e uma óptica posterior 15 (isto é, traseira, com relação ao usuário) que é um líquido.

[00020] A óptica anterior 11 é uma lente substancialmente rígida, preferivelmente feita de um substrato rígido transparente, tal como um plástico ou policarbonato claro, chapa de vidro, chapa de cristal transparente, ou um polímero rígido transparente, por exemplo, policarbonato de bisfenol A ou CR-39 (carbonato de bissalila de dietileno glicol). A óptica anterior 11 pode ser feita de um polímero resistente ao impacto e pode ter um revestimento resistente ao risco ou um revestimento antirreflexivo.

[00021] Em uma modalidade preferida, a óptica anterior 11 tem uma

Petição 870190072420, de 29/07/2019, pág. 17/52 / 16 forma de menisco, isto é, convexa, no seu lado dianteiro, e côncava, no seu lado traseiro. Assim, tanto a superfície dianteira quanto a traseira da óptica anterior 11 são curvas na mesma direção. Entretanto, como em todas as lentes que corrigem presbiopia (incapacidade de acomodar), a óptica anterior 11 é mais espessa no centro e mais fina na borda, isto é, o raio de curvatura da superfície dianteira da óptica anterior 11 é menor que o raio de curvatura da superfície traseira da óptica anterior 11, de maneira tal que os respectivos raios de curvatura das superfícies dianteira e traseira da óptica anterior 11 e, consequentemente, as próprias superfícies dianteira e traseira se interceptam. A interseção das superfícies dianteira e traseira da óptica anterior 11 é a borda circunferencial 16 da óptica anterior 11.

[00022] Em certas modalidades, a superfície dianteira da óptica anterior 11 é esférica, significando que ela tem a mesma curva em toda sua superfície, como em lentes de vidros ópticos convencionais. Em uma modalidade preferida, a óptica anterior 11 é asférica e tem uma curvatura da superfície dianteira mais complexa que muda gradualmente do centro da lente para a borda, de maneira a prover um perfil mais esbelto e um perfil de aumento desejado em função do ângulo de visão, o ângulo gaze sendo definido aqui como o ângulo formado entre a linha real de visão e o eixo principal da lente.

[00023] A óptica posterior 15 é uma lente líquida composta de um fluido 14. O fluido 14 é confinado em uma cavidade formada entre a superfície traseira da óptica anterior 11 e uma membrana 13 que é anexada nas bordas da óptica anterior 11. A membrana 13 é preferivelmente feita de um material impermeável a água transparente flexível, tais como poliolefinas, policicloalifáticos, poliéteres, poliésteres, poli-imidas e poliuretanos, por exemplo, filmes de poli(cloreto de vinilideno) claras e elásticas, incluindo filmes comercialmente disponíveis, tais como aqueles fabricados como Mylar® ou Saran®. Observou-se que um filme transparente claro patenteado

Petição 870190072420, de 29/07/2019, pág. 18/52 / 16 feito de poli(tereftalato de etileno) é uma escolha preferida para a membrana. [00024] A cavidade entre a superfície traseira da óptica anterior 11 e uma membrana 13 na figura 1A é formada selando a membrana 13 na periferia ou borda circunferencial 16 da óptica anterior 11. A membrana 13 pode ser selada na óptica anterior 11 por qualquer método conhecido, tal como selagem a quente, selagem adesiva ou soldagem a laser. A membrana pode ser pelo menos em parte ligada a um elemento de suporte que, por sua vez, é ligado na periferia da óptica anterior 11. A membrana 13 é preferivelmente plana quando selada, mas pode ser termoformada em uma curvatura ou geometria esférica específica.

[00025] Fluido 14 encapsulado entre a membrana 13 e a superfície traseira da óptica anterior 11 é preferivelmente descolorida. Entretanto, fluido pode ser tingido, dependendo da aplicação, tal como se a aplicação visada fosse para óculos de sol. Fluido 14 com um índice de refração apropriado e viscosidade adequada para uso em lentes cheias com fluido, tais como, por exemplo, produtos de água desgaseificada, óleo mineral, glicerina e silicone, entre outros que são comumente conhecidos ou usados para lentes cheias com fluido. Um fluido preferido 14 é fabricado pela Dow Coming® com o nome de óleo de bomba de difusão 704, também referido no geral como óleo de silicone.

[00026] Em certas modalidades, a membrana 13 por si não tem restrições nas suas propriedades ópticas. Em outras modalidades, a membrana 13 tem restrições nas suas propriedades ópticas, por exemplo, um índice de refração, que casam com as propriedades ópticas do fluido 14.

[00027] Em uso, pelo menos uma lente 10 se encaixa em um conjunto de armações de óculos ou vidros ópticos para uso por um usuário. Como mostrado na figura 1A, no perfil, a lente 10 permite que o usuário veja através tanto da óptica interior 11 quanto da óptica posterior 15, que juntas provêm um perfil mais espesso no centro da lente 10, e correção visual presbiópica

Petição 870190072420, de 29/07/2019, pág. 19/52 / 16 mais forte do que apenas a óptica anterior 11. O usuário é provido com a capacidade de ajustar a quantidade de fluido 14 dentro da óptica posterior 15 e assim ajustar o grau refrativo da lente 10. Em certas modalidades, como será discutido a seguir, a armação é equipada com um reservatório de fluido em excesso 14 e uma linha de fluido que comunica o reservatório com a óptica posterior 15 da lente 10. A armação de vidros ópticos também preferivelmente tem um mecanismo de ajuste para permitir que o usuário ajuste pessoalmente a quantidade de fluido 14 dentro da óptica posterior 15 de forma que fluido 14 possa se move para dentro do reservatório, ou ser expelido dele para a óptica posterior 15 para dessa forma ajustar o grau refrativo da lente 10 de acordo com a necessidade.

[00028] A figura 1B mostra uma vista seccional transversal de uma segunda modalidade preferida do aparelho óptico na forma de uma lente de foco variável 20, pela qual um usuário vê na direção da seta A. Oposto à lente 10 na figura 1A, que é um compósito de dois componentes ópticos, a lente 20 na figura 1B é um compósito de três componentes ópticos, a saber, uma óptica anterior 21 que é substancialmente rígida, uma óptica intermediária 25 que é um líquido e uma óptica posterior 35 que é um líquido.

[00029] A óptica anterior 21 é uma lente substancialmente rígida, similar em estrutura e desenho da óptica anterior 11 da modalidade mostrada na figura 1A. Como na óptica anterior 11 da figura 1A, a óptica anterior 21 também tem uma forma de menisco, isto é, tanto a superfície dianteira quanto a traseira da óptica anterior 11 são curvas na mesma direção, e o raio de curvatura da superfície dianteira da óptica anterior 21 é menor que o raio de curvatura da superfície traseira da óptica anterior 21, de maneira tal que a interseção das superfícies dianteira e traseira da óptica anterior 21 seja a borda circunferencial 26 da óptica anterior 21. Entretanto, o raio de curvatura da superfície traseira da óptica anterior 21 é maior que o raio de curvatura da superfície traseira da óptica anterior 11 da figura 1A. Similarmente,

Petição 870190072420, de 29/07/2019, pág. 20/52 / 16 comparada com a óptica anterior 11 da figura 1A, a óptica anterior 21 pode ser um pouco mais fina que a óptica anterior 11 da figura 1A, de maneira a manter a mesma espessura total geral da lente 20, comparado com a lente 10 da figura 1A.

[00030] A óptica intermediária 25 é uma lente líquida composta de um fluido 24, similar ao fluido 13 descrito com relação à figura 1A, que é confinado em uma cavidade formada entre a superfície traseira da óptica anterior 21 e uma membrana 23 que é anexada nas bordas 26 da óptica anterior 21 e é similar em estrutura e desenho às da membrana 13 da modalidade mostrada na figura 1A. Fluido 24 tem um índice refrativo selecionado (η23).

[00031] É preferível que a óptica intermediária 25 também tenha uma forma de menisco, de maneira tal que ambas suas superfícies dianteira e traseira sejam curvas na mesma direção. Naturalmente, a superfície traseira da óptica anterior rígida 21 pode ser formada com uma curvatura durante a fabricação. Entretanto, a curvatura côncava da membrana 23 pode ser conseguida termoformando-a em uma curvatura ou geometria esférica específica quando estiver sendo selada nas bordas 26 da óptica anterior 21. Isto pode ser conseguido por uma redução na pressão dentro da cavidade selada formada entre a membrana 23 e a superfície traseira da óptica anterior

21. Assim, o raio de curvatura da superfície traseira da óptica anterior 21 é menor que o raio de curvatura da membrana 23, e a interseção da superfície traseira da óptica anterior 21 e da membrana 23 é a borda circunferencial 26 da óptica anterior 21.

[00032] A óptica posterior 35 é uma lente líquida composta de um fluido 34, similar ao fluido 13 descrito com relação à figura 1A, que é confinado em uma cavidade formada entre a membrana 23 e uma membrana 33. O fluido 34 tem um índice refrativo selecionado (η34).

[00033] A membrana 33 é similar em estrutura e desenho à membrana

Petição 870190072420, de 29/07/2019, pág. 21/52 / 16 descrita com relação à modalidade mostrada na figura 1A. A membrana 33 pode também ser anexada nas bordas 26 da óptica anterior 21, mas posterior ou sobre as bordas da membrana anexas 23. Alternativamente, um ou mais anéis, ou meios anéis, podem ser usados para prover uma sede para selar a membrana 23 e a membrana 33.

[00034] A membrana 33 é preferivelmente pana quando selada, mas pode ser termoformada em uma curvatura ou geometria esférica específica. Em modalidades preferidas, a pressão positiva dentro da óptica intermediária 25 é menor que a pressão positiva dentro da óptica posterior 35. A maior a pressão positiva dentro da óptica posterior 35 controla a forma da membrana e os respectivos graus refrativos da óptica intermediária 25 dentro da cavidade entre a superfície traseira da óptica anterior 21 e a membranas 23 e da óptica posterior 35 dentro da cavidade entre a membrana 23 e a membrana 33.

[00035] Em uso, pelo menos uma lente 20 é montada em um conjunto de armações de óculos ou vidros ópticos para aplicações oftálmicas para uso por um usuário. Como mostrado na figura 1B, em perfil, a lente 20 permite que o usuário veja através de toda a óptica anterior 21, óptica intermediária 25 e óptica posterior 35, que juntas provêm um perfil mais espesso no centro da lente 20, e correção visual presbiópica mais forte, do que apenas a óptica anterior 21. Em certas modalidades, o usuário é provido com a capacidade de ajustar a quantidade de fluido 24 dentro da óptica intermediária 256 ou a quantidade de fluido 34 dentro da óptica posterior 35, ou dentro de ambas, e dessa forma ajustar o grau refrativo da lente 20. Em certas modalidades, como será discutido a seguir, a armação é equipada com um reservatório de fluido ou um reservatório de fluido 34, ou de ambos, em uma linha de fluido conectando o respectivo reservatório na óptica intermediária 25 ou na óptica posterior 35 da lente 20. A armação dos óculos também preferivelmente tem um ou mais atuadores ou mecanismos de ajuste para permitir que o usuário

Petição 870190072420, de 29/07/2019, pág. 22/52 / 16 ajuste pessoalmente a quantidade de fluido 24 e fluido 34 dentro da óptica intermediária 25 e óptica posterior 35, respectivamente, de forma que fluido 24 e fluido 34 que podem mover-se para dentro do respectivo reservatório para a óptica intermediária 25 e a óptica posterior 35, ou ser expelido dela, e assim ajustar o grau refrativo da lente 20 de acordo com a necessidade.

[00036] Outras modalidades do aparelho óptico com ainda mais componentes ópticos são também possíveis. Além da lente 10 na figura 1A, que é um compósito de uma óptica rígida e uma óptica líquida, e lente 20 na figura 1B, que é um compósito de uma óptica rígida e duas ópticas líquidas, o aparelho óptico pode também ser um compósito de uma óptica rígida e mais de duas ópticas líquidas. Tais modalidades, que não estão mostradas aqui, podem prover vantagens ao usuário e podem permitir ajuste oftálmico mais refinado e sofisticado do que as modalidades descritas nas figuras 1A e 1B.

[00037] Correspondentemente, em modalidades preferidas, as lentes 10 ou 20 podem ser usadas para aplicações em vidros ópticos. Preferivelmente, as lentes 10 ou 20 para o olho esquerdo e o direito são desenhadas independentemente e são capazes de ajuste de cada lente de vidros ópticos separadamente pelo usuário. Em um caso desses, é preferível que um reservatório de líquido separado fique em comunicação fluídica com cada lente, isto é, conectado nele por sua própria linha de líquido. Na modalidade mais preferida, o conjunto de lente líquida, compreendendo a lente líquida, o reservatório e o dito líquido juntos constituem um sistema selado, minimizando assim a incursão de água ou evaporação ou vazamento do líquido. O fluido é acionado por alguma força gerada pelo usuário quando um ajuste do grau é desejado, e é assim movimento ou expelido do respectivo reservatório para a óptica de fluido. O mecanismo de ajuste do grau da lente líquida é por meio de transferência de líquido entre a cavidade e um reservatório.

[00038] A figura 2 mostra uma vista seccional transversal esquemática

Petição 870190072420, de 29/07/2019, pág. 23/52 / 16 explodida de uma modalidade de um conjunto de vidros ópticos ou óculos 1 utilizando a lente cheia com líquido. Os óculos 1 têm uma armação ou suporte 5, dentro do qual a lente de foco variável é assentada. Por questão de simplificação, a figura 2 mostra somente um lado (o esquerdo) de um conjunto de óculos com dois vidros ópticos, isto é, uma para cada olho. Além do mais, a figura 2 mostra uma lente de foco variável com apenas uma óptica fluida, por exemplo, como na lente 10 da figura 1A.

[00039] A óptica anterior 1 e a membrana 13 são vistas na vista explodida da figura 2, e o reservatório 6, que está em comunicação fluídica com a cavidade formada entre a óptica anterior 1 e a membrana 13, está mostrado. Por questão de simplificação, a figura 2 está aqui descrita com relação à modalidade de lente 10 com uma óptica fluida. Em outras modalidades, onde os óculos 1 têm mais de uma óptica fluida, tal como na lente 20 da figura 1B, mais de um reservatório seria exigida, cada qual em comunicação fluídica com a respectiva cavidade.

[00040] O reservatório 6, situado em algumas modalidades anexado na armação 5, ou incorporado nela, tem uma cavidade oca contendo fluido extra 14 que pode ser injetado na lente 10. O fluido extra 14 dentro do reservatório 14 preferivelmente não enche completamente o reservatório 6 de maneira a permitir que o fluido 14 seja expelido da lente 10 dentro do reservatório 6. O reservatório 6 tem um mecanismo ou atuador para mover fluido para dentro da óptica da lente líquida, ou expeli-lo dela. Em uma modalidade, o reservatório 6 é feito de um material rígido, e é equipado com um pistão que é mecanicamente acoplado a um mecanismo de ajuste ou atuador, tal como uma roda de controle manual, um cilindro, um grampo ou uma alavanca, que podem ser anexados no aro ou no suporte da lente, ou em uma armação anexada no suporte da lente. O atuador que provê movimento de fluido 14 para dentro ou para fora do reservatório 5 para dentro da cavidade não está mostrado na figura 2. Em certas modalidades, uma vez que o grau óptico da

Petição 870190072420, de 29/07/2019, pág. 24/52 / 16 lente 10 é ajustado pelo atuador, o atuador pode ser alterado para impedir ajuste adicional das propriedades ópticas da lente 10 pelo usuário.

[00041] O reservatório 6 pode ser conectado a um anel oco (não mostrado), previamente descrito, que realiza diversas funções. Este anel, como a sede da membrana flexível selada, provê uma plataforma de largura e inclinação definidas na qual a membrana 13 é ligada. O anel pode também definir o canal de fluido, na forma de um espaço oco dentro do anel. Em uma modalidade, o anel, cujo anel pode ser montado dentro da armação ou suporte da lente 5, pode ser provido com uma série de furos ou aberturas colocadas radialmente através das quais fluido entra na cavidade da lente líquida. Esta série de furos pode ser colocada em intervalos angulares regulares para entregar o fluido na cavidade a uma taxa controlada.

[00042] Nas modalidades de óculos 1 com mais de uma óptica fluida, tal como na lente 20 da figura 1B, cada cavidade da lente líquida é preferivelmente provida com um reservatório exclusivo, e cada cavidade de lente líquida é preferivelmente provida com um anel exclusivo, de forma que os canais de líquido permaneçam separados para cada cavidade.

[00043] O desenho óptico e mecânico da lente líquida permite sua função principal para prover capacidade de ajustar o grau óptico em uma ampla faixa de possibilidades sem impactar significativamente a aparências cosmética, durabilidade ou qualidade de imagem. Uma meta do esforço de desenho é minimizar o volume da lente líquida, preferivelmente reduzindo sua espessura. A espessura da lente líquida depende do raio de curvatura da superfície traseira da óptica anterior 11 e do diâmetro da óptica anterior 11. Portanto, a curva da superfície traseira da óptica anterior 11 precisa ser a maior possível (de maneira tal que a superfície traseira da óptica anterior 11 seja a mais plana possível), consistente com a especificação do grau óptico a ser provido pela óptica anterior 11. A especificação do grau óptico da óptica anterior 11 é baseada na faixa de graus ópticos para os quais a lente líquida

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[00044] Para a faixa de 1,0 D a 5,0 D, por exemplo, a configuração de desenho preferida é usar uma óptica dianteira na faixa de grau de -1,0 D a +0,75D, mais preferivelmente entre -0,5D e +0,5D, acima de tudo preferivelmente 0,0 D, com um raio de curvatura que é consistente com o desempenho óptico e aparência cosmética nesta faixa. Sabe-se que a curva dianteira (raio de curvatura) da óptica anterior rígida 11 está relacionado com a faixa de correções de visão a ser provida a fim de conseguir curvatura de campo ideal no ponto distante. Por exemplo, curvaturas mais acentuadas são usadas para prover correções hiperópicas, ao passo que curvas mais planas são usadas para correções miópicas.

[00045] Os princípios ópticos de seleção de curvas bases são bem conhecidos (vide, por exemplo, M. Jalie, The Principles of Ophthalmic Lenses, quarta edição, capítulo 18, The Association of British Dispensing Opticians, Londres, 1988, e I.M. Borish, Clinical Refraction terceira edição, capítulo 26, The professional Press, Inc. Nova Iorque, 1970).

[00046] Para correções refrativas na faixa de 1,0 D a 5,0 D, a faixa preferida do raio de curvatura da óptica anterior 11 é entre 100 e 700 mm, dependendo do índice refrativo do material usado para fabricar a óptica anterior 11, mais preferivelmente entre 500 e 550 mm, a faixa preferida de espessura é 0,7 a 2,5 mm, mais preferivelmente entre 1,0 e 1,5 mm. Sabe-se bem que a aberração esférica que afeta o grau efetivo provido por uma óptica fora de seu centro depende do ângulo de visão e do grau no centro. Para um ângulo de visão máximo de 20 graus, uma óptica de 30-40 mm de diâmetro e para uma faixa de grau paraxial de 1,0 D a 5,0 D, o desvio fora de eixo no grau esperado é cerca de 0,25 - 5,0 D.

[00047] A modalidade preferida de lente 10 consiste em uma óptica anterior 11 de grau zero, cuja espessura é igual a 1,2 mm. A superfície dianteira da óptica anterior 11 é preferivelmente asférica, de maneira tal que o

Petição 870190072420, de 29/07/2019, pág. 26/52 / 16 grau da óptica anterior 11 caia 0,25 D continuamente em um raio de 10 mm. Toda a lente 10 tem um grau igual a 1,21 D no centro, a óptica posterior 15, isto é, a camada de líquido, tendo uma espessura de 0,32 mm no centro, o diâmetro da lente de 35 mm, enquanto o raio de curvatura da membrana 13 é infinito, uma vez que a membrana 13 é plana ligada.

[00048] O grau da lente 10 aumenta quando a pressão do líquido 14 é aumentada injetando mais líquido do reservatório 6 na cavidade. O raio de curvatura da membrana 13 é 274 mm quando o grau da lente atinge 3,25 D. 300 microlitros de fluido são necessários para atingir o nível de pressão positiva exigido para causar o nível exigido de deformação (estufamento) da membrana 13.

[00049] ZEMAX é um programa de desenho óptico amplamente usado vendido pela Zemax Development Corporation of Bellevue, Washington que é usado para o desenho e análise de sistemas ópticos. Usando o software Zemax, a invenção foi capaz de testar o desempenho de lente 10 na linha de base bem como sobre 2,0 D de aumento do grau. As figuras 3A e 3B mostram uma análise do software Zemax do desempenho no eixo (figura 3A) e 20 graus fora do eixo (figura 3B) de lentes 10 (óptica anterior 11 e óptica de líquido posterior 15) como linha de base. As figuras 4A e 4B mostram uma análise Zemax do desempenho no eixo ((figura 4A) e 20 graus fora do eixo (figura 4B) de lentes 10 (óptica anterior 11 e óptica de líquido posterior 15) sobre 2,0 D de melhoria do grau. Como as figuras 3 e 4 mostram, o desempenho óptico é bastante bom, tanto no eixo quanto fora do eixo, a diferença entre o grau sagital e o tangencial sendo menor que 0,1 D e um ângulo de visão de 20 graus.

[00050] Assim, uma lente cheia com líquido foi provida. Versados na técnica percebem que a presente invenção pode ser praticada por outras modalidades além da descrita que são apresentadas com propósitos de ilustração, e não de limitação, e que a invenção está limitada somente pelas reivindicações seguintes.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho óptico de foco variável (10), compreendendo:

um componente óptico transparente, curvo, rígido;

duas membranas transparentes distensíveis (13), em que pelo menos uma das duas membranas transparentes distensíveis (13) é anexada diretamente a uma periferia do dito componente óptico rígido para definir duas cavidades, uma primeira cavidade entre o componente óptico rígido e uma primeira membrana (13) e uma segunda cavidade entre a primeira membrana (13) e uma segunda membrana (13);

uma quantidade variável de fluido (14) enchendo cada uma das cavidades; e um reservatório (6) contendo fluido adicional (14) e em comunicação fluídica com pelo menos uma das cavidades, em que o reservatório (6) é configurado para prover injeção de fluido (14) na pelo menos uma cavidade ou extração de fluido (14) da pelo menos uma cavidade em resposta a uma força ou um impulso;

o aparelho óptico de foco variável (10) é caracterizado pelo fato de que:

o componente óptico transparente, curvo, rígido possui uma superfície dianteira (11) e uma superfície traseira (15);

em que a superfície dianteira (11) do componente óptico rígido e a superfície traseira do componente óptico rígido (15) são curvas na mesma direção; e em que o raio de curvatura da superfície dianteira (11) é menor que o raio de curvatura da superfície traseira (15) de maneira tal que a interseção da superfície dianteira e da superfície traseira é a borda circunferencial (16) do componente óptico rígido.
2. Aparelho óptico de foco variável (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende um canal de

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3. Aparelho óptico de foco variável (10) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que as cavidades, o reservatório (6) e o canal de comunicação compreendem um sistema selado.
4. Aparelho óptico de foco variável (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma das membranas (13) é anexada à periferia do componente óptico rígido, pelo menos em parte, por vedação adesiva ou soldagem a laser.
5. Aparelho óptico de foco variável (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma das membranas (13) é pelo menos em parte ligada a um elemento de suporte que, por sua vez, é ligado à periferia do componente óptico rígido.
6. Aparelho óptico de foco variável (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma das membranas (13) é pelo menos em parte assentada com a periferia do dito componente óptico rígido dentro de um anel para prover anexação no mesmo.
7. Aparelho óptico de foco variável (10) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o anel compreende um canal de comunicação provendo comunicação fluídica entre o reservatório (6) e uma ou mais das cavidades.
8. Aparelho óptico de foco variável (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma superfície anterior do componente óptico rígido (11) tem uma geometria asférica que muda gradualmente do centro da lente (10) para a borda da lente (10).
9. Aparelho óptico de foco variável (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o componente óptico rígido tem um grau óptico que é menor ou igual a um mínimo da faixa de grau projetada para ser provida pelo aparelho óptico de foco variável (10).

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10. Aparelho óptico de foco variável (10) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o componente óptico rígido é feito de um polímero resistente ao impacto, um revestimento resistente ao risco ou um revestimento antirreflexivo.
11. Conjunto de vidros ópticos (1) desenhado para aplicações oftálmicas, incluindo duas lentes (21, 25), caracterizado pelo fato de que compreende:

pelo menos um aparelho óptico de foco variável (20) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, e um atuador, e um suporte da lente.
12. Conjunto de vidros ópticos (1) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o grau óptico de pelo menos uma das suas lentes é separadamente ajustável.
13. Conjunto de vidros ópticos (1) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o reservatório (6) se situa no suporte da lente e é operável pelo atuador.
14. Conjunto de vidros ópticos (1) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o grau óptico de pelo menos uma das lentes (21, 25) é ajustável pelo atuador e em seguida alterado para impedir ajuste adicional.
15. Conjunto de vidros ópticos (1) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:

uma armação (5) anexada ao suporte da lente; e um canal de comunicação dentro da dita armação (5) provendo comunicação fluídica entre o dito reservatório (6) e uma ou mais cavidades.

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