CN103797403A - 具有改进的盐水配方的液体弯月形透镜 - Google Patents

Abstract

本发明整体涉及高效电润湿盐水溶液配方。具体实施例包括高效电润湿盐水配方，所述高效电润湿盐水配方最大化结合到眼科镜片中且使用直流电操作的弓形液体弯月形透镜的电性能。

Description

具有改进的盐水配方的液体弯月形透镜

相关专利申请

本专利申请要求于2011年8月31日提交的美国临时专利申请序列号61／529，343的优先权。

技术领域

本发明涉及电润湿盐水配方。更具体地讲，本发明提供了具有改进的盐水液体性能的液体弯月形透镜。

背景技术

液体弯月形透镜已为各行业中所熟知。如下文结合图1A和图1B更全面地讨论的，已知液体弯月形透镜被设计成圆柱形状，其具有由与为直线的轴相距固定距离的点形成的周边表面。已知液体弯月形透镜用途的例子包括例如电子相机等装置。

一般来讲，液体弯月形透镜仅限于使用交流电(AC)电源控制透镜改变的设计。AC将装置的电介质绝缘层内的电荷俘获降至最少或将其消除，这导致液体弯月形透镜的性能更易于预测，并且最终使装置的寿命更长。因此，已将盐水配方用于具有小离子的AC驱动透镜中。交流电已将装置内使用的小离子将嵌入电介质层中并从而降低装置性能的可能性降至最低。

迄今为止，液体弯月形透镜的例子已结合了包含低分子量无机盐(例如氯化钾、硫酸钠、乙酸钾和氯化锂)的盐水溶液。

按照传统，眼科透镜(例如接触镜片和眼内镜片)已成为具有矫正、美容或治疗功能的生物相容性装置。例如，接触镜片可提供下列作用中的一种或多种：视力矫正功能性；美容增强作用和治疗作用。每种功能可由透镜的一种或多种物理特性提供。例如，在透镜中包含折射性质的设计可提供视力矫正功能，包含在透镜中的颜料可提供美容增强作用，而包含在透镜中的活性剂可提供治疗功能性。

发明内容

根据本发明，提供了具有基于液体弯月面的光学性能的光学透镜设备，该光学透镜设备包括：

具有前曲面透镜外表面和前曲面透镜内表面的前曲面透镜；

具有后曲面透镜内表面和后曲面透镜外表面的后曲面透镜，其中所述后曲面透镜定位在所述前曲面透镜的近侧，使得所述前曲面透镜内表面和所述后曲面透镜内表面之间形成具有穿过前曲面透镜和后曲面透镜的光轴的腔体；

围绕前曲面透镜和后曲面透镜中的一者或二者的内圆周的弯月壁；

容纳在腔体内并且与弯月壁接触的一定体积的盐水溶液，其中所述盐水溶液包含一种或多种两性离子；

也容纳在腔体内并且与前曲面透镜和后曲面透镜中的一者接触的一定体积的光学性能的油，其中

所述一定体积的盐水溶液和油之间形成液体弯月面，其中所述液体弯月面与通过前曲面透镜和后曲面透镜形成的光轴相交。

因此，光学透镜设备包括液体弯月形透镜。

包含在本文所述的任何光学透镜设备中的盐水溶液还可以包含一种或多种空间大体积中和剂。作为另外一种选择或除此之外，盐水溶液可包含一种或多种助溶剂。作为另外一种选择或除此之外，盐水溶液可包含一种或多种离子表面活性剂。作为另外一种选择或除此之外，盐水溶液可包含一种或多种非离子表面活性剂。作为另外一种选择或除此之外，盐水溶液可包含吸光化合物。

盐水溶液可具有小于约10厘沲的运动粘度。

盐水溶液可基本上不含中值粒径为约0.5微米或更大的颗粒污染物。

盐水溶液可具有基本上等于油组分的比重的比重。

盐水溶液和油组分之间的比重差的绝对值可大于约0.010。

光学透镜设备的前曲面透镜外表面和前曲面透镜内表面中的至少一个可包括弓形形状。优选地，光学透镜设备的前曲面透镜外表面和前曲面透镜内表面两者包括弓形形状。

作为另外一种选择或除此之外，光学透镜设备的后曲面透镜内表面和后曲面透镜外表面中的至少一个可包括弓形形状。优选地，后曲面透镜内表面和后曲面透镜外表面两者包括弓形形状。

光学透镜设备可包括在弯月壁的至少一部分上的导电涂层。导电涂层可沿着前曲面透镜和后曲面透镜中的一者或二者的周边的至少一部分定位。导电涂层可从腔体内部的区域延伸至腔体外部的区域。

腔体外部的导电涂层区域可形成能够为液体弯月形透镜提供电荷的电终端。

除了导电涂层之外，还可能存在位于前曲面透镜内表面和后曲面透镜内表面中的一者的至少一部分上的涂层。附加涂层可包括电绝缘材料、疏水性材料或亲水性材料。

一定体积的油可能少于包含在光学透镜设备的腔体内的一定体积的盐水溶液。包含在腔体内的一定体积的油可占据腔体的约60％至约90％。

一定体积的油可具有的密度在盐水溶液密度的12％之内。

光学透镜设备还可以包括用于为导电涂层提供电荷的电源。

将电荷施加到腔体外部的导电涂层区域可能导致弯月面沿着弯月壁的接触位置发生改变。适当地，当以这种方式将电荷施加于腔体外部的导电涂层区域时，盐水溶液具有的比重基本上等于油组分的比重。

电荷可包括直流电。

电荷可具有在约18.0伏特至22.0伏特之间的电荷。

前曲面透镜外表面可具有约0的光焦度，或者该光焦度可能为除约0之外的值，优选地为除约0之外的值。光焦度可为正或负焦度。适当地，光焦度可在-8.0和+8.0屈光度之间。作为另外一种选择或除此之外，前曲面透镜内表面可具有约0的光焦度，或者该光焦度可能为除约0之外的值，优选地为除约0之外的值。光焦度可为正或负焦度。适当地，光焦度可在-8.0和+8.0屈光度之间。

作为另外一种选择或除此之外，后曲面透镜内表面可具有约0的光焦度，或者该光焦度可能为除约0之外的值，优选地为除约0之外的值。光焦度可为正或负焦度。适当地，光焦度可在-8.0和+8.0屈光度之间。

因此，本发明涉及被配制成显著改善使用直流电或交流电工作的液体弯月形透镜的电性能的高效电润湿盐水溶液。当将电压值施加至液体弯月形透镜(例如弓形液体弯月形透镜)时，静电荷可在电介质-导电材料界面以及电介质-盐水溶液界面处积聚。由于小离子(如存在于标准盐水溶液中的那些)被吸引到电介质材料并且吸附到其上或吸收到其中而发生电荷俘获，从而削弱了电介质保持表面静电荷的能力。另外，当最初将电压施加至透镜时，作为结果，液体弯月面可沿着弯月壁移动一段距离。然而，液体弯月面随后可沿非通电状态的方向弛豫移动返回，从而使透镜失去其所需的光焦度。

可以使用高效电润湿盐水溶液来避免电荷俘获。当用于电润湿装置中时，本发明的高效电润湿盐水溶液包含不易于朝着电介质-盐水溶液界面移动的两性离子有机化合物，以及不易于将其自身嵌入电介质材料中的较少量的空间大体积有机盐。还可将盐水溶液设计为通过包含有限数量的具有已知高纯度的组分和通过将盐水保持在接近中性的pH下，来将其他小分子和离子在溶液内的存在或形成减至最少或完全消除。随着电荷俘获几乎被消除，当将直流电(DC)电压施加至液体弯月形透镜时，液体弯月面可沿着弯月壁移动到所需位置并且保持其位置和相应的光焦度。凭借本发明，可使用设计为驱动液体弯月形透镜的集成电路来实现超低功耗，该液体弯月形透镜可利用高效电润湿盐水溶液的电性能。

附图说明

图1A示出了处于第一状态的圆柱形液体弯月形透镜的现有技术实例。

图1B示出了处于第二状态的圆柱形液体弯月形透镜的现有技术实例。

图2示出了根据本发明的光学透镜设备中的示例性液体弯月形透镜的切片切割截面轮廓。

图3示出了包括在根据本发明的光学透镜设备中的示例性弓形液体弯月形透镜的切割截面。

图4示出了包括在光学透镜设备中的弓形液体弯月形透镜的附加示例性方面。

图5示出了包括在根据本发明的光学透镜设备中的弓形液体弯月形透镜内的弯月壁元件。

图6A示出了处于第一状态的具有标准盐水配方和交流电的弓形液体弯月形透镜的切割截面。

图6B示出了处于第二状态的图6A的切割截面。

图7示出了具有由直流电供电的高效电润湿盐水配方的另一种示例性弓形液体弯月形透镜的切割截面。

具体实施方式

本发明提供了具有有利于避免在电润湿装置的电介质层内(例如，在液体弯月形透镜中)的电荷俘获的性质的高效电润湿盐水溶液配方。具体地讲，本发明提供了具有基于权利要求中所限定的液体弯月面的光学性能的光学透镜设备。

术语

在涉及本发明的该说明书和权利要求中，所使用的各个术语定义如下：

交流电(AC)：在电路中每隔一定时间逆转方向的电流；通常以一定频率或一定范围的频率反复地改变其方向或强度的电流。

大体积分子：如本文所用，是指具有至少一个带支链的或叔基部分(如在三乙醇胺中为叔氮的例子中)和／或至少一个环状部分(如，环己胺)的分子。

接触角：也可称为液体弯月边界，其为油／盐水溶液界面接触弯月壁的角度。就线性弯月壁而言，接触角为在液体弯月边界接触弯月壁的点处，在弯月壁和相切于液体弯月边界的线之间测量的角度。就曲面弯月壁而言，接触角为在液体弯月边界接触弯月壁的点处，在相切于弯月壁的线与液体弯月边界之间测量的角度。

直流电(DC)：仅沿一个方向流动的电流；沿一个方向以恒定的强度移动的电流。

电润湿装置：使用外加电场通过改变盐水-弯月壁界面的界面张力从而改变宏观接触角或通过凭借界面电应力诱导本体液体运动来致动或操纵小体积的液体的装置。

电润湿盐水：可适用于电润湿装置的包含溶解的离子的溶液。

液体弯月边界：在电润湿装置中的盐水溶液和油之间的弓形或平坦流体界面。一般来讲，该界面可形成在一侧上为凹面而在另一侧上为凸面的透镜。

弯月腔体：位于液体弯月形透镜中、在前曲面透镜和后曲面透镜之间的空间，其中保持有油和盐水溶液。

弯月壁：前曲面透镜和后曲面透镜中的一者或二者的内部上的特定区域，使得其位于弯月腔体内，其中液体弯月边界沿弯月腔体运动。

光学区：如本文所用，是指透镜的可由透镜使用者透过其进行观看的区域。例如，眼科透镜中由眼科透镜的佩戴者透过其可进行观看的区域。

锐缘：前曲面透镜片或后曲面透镜片任一者内表面的几何结构，其适于帮助包含光学件上两种预定流体的接触线的位置。优选地，锐缘为外角而非内角。从流体的观点来讲，其可为大于180度的角度。

两性离子：如本文所用，是指在分子内的不同位置处带有正电荷和负电荷的中性分子。两性离子在本文中有时也可称为“内盐”。

在本文中提到“液体弯月形透镜”的情况下，应当将其理解为包括在本发明的光学透镜设备中。

如本文所用，术语“包含”涵盖了“包括”以及“由...组成”和“基本上由...组成”，例如，“包含”X的组合物可仅由X组成，或可包含额外的物质(如，X+Y)。

如下文进一步所述，光学透镜设备(诸如接触镜片)可包括液体弯月形透镜，例如具有弯月壁以及有利于包含在透镜内的液体被吸引和／或排斥且与另一种液体形成弯月边界的物理结构的弓形液体弯月形透镜。这样的透镜包括在后曲面透镜(在本文中也称为“第二光学件”)近侧的前曲面透镜(在本文中也称为“第一光学件”)，以及其间形成的腔体。所述腔体内保持有盐水溶液和油。对大致位于所述第一光学件和所述第二光学件的一者或二者的周边区域中的弯月壁施加电荷改变了形成于容纳在所述腔体内的盐水溶液和油之间的弯月面的物理形状。

包括液体弯月形透镜的尺寸和形状在内的物理约束可能妨碍了对电池或其他能够使用交流电使透镜工作的电源的使用，其出于多种原因比直流电的耗电量大得多。要优化电源管理以及对可用体积的利用率，可使用直流电来有效地操作液体弯月形透镜。然而，直流电的使用增大了电荷俘获和相关性能下降的可能性。因此，在电润湿应用中使用的传统盐水溶液不利于这样的应用。

现在参见图1A，该图示出了现有技术透镜100的切割截面，其中油101和盐水溶液102被包含在圆柱体110内。圆柱体110包括两个光学材料板106。每个板106包括平坦的内表面113-114。圆柱体110包括基本上旋转对称的内表面。在一些现有技术实施例中，一个或多个表面可包括疏水性涂层。电极105也被包括在该圆柱体的周边上或围绕该圆柱体的周边。在电极105的近侧也可使用电绝缘体104。

根据现有技术，内表面113-114中的每个为基本上平坦的或平面的。在盐水溶液102A和油101之间限定界面表面112A。如图1A所示，界面112A的形状与盐水溶液102A和油101的折射率性质结合，以接收穿过第一内表面113的入射光108并提供穿过第二内表面114的发散光109。在油101和盐水溶液102之间的界面表面形状可因对电极105施加交流电而发生改变。

在100A处，示出了在100处所示的现有技术透镜的透视图。

现在参见图1B，其示出了处于通电状态的现有技术透镜100。通电状态通过在整个电极105上施加电压114B而完成。油101和盐水溶液102之间的界面表面112B的形状因对电极105施加电流而发生改变。如图1B中所示出，穿过油101和盐水溶液102的入射光108聚焦为会聚光图案111B。

现在参见图2，示出了具有前曲面透镜201和后曲面透镜202的示例性新型弓形液体弯月形透镜200的切割截面。前曲面透镜201与后曲面透镜202彼此紧邻设置，并且在两者之间形成腔体210。前曲面透镜可包括凹面弓形内透镜表面203和凸面弓形外透镜表面204。凹面弓形透镜表面203可具有一个或多个涂层(图2中未示出)。涂层可包含例如导电材料或电绝缘材料、疏水性材料或亲水性材料中的一种或多种。凹面弓形透镜表面203和涂层的一者或二者可主要与包含在腔体210中的油208形成液体连通和／或光学连通。

后曲面透镜202可包括凸面弓形内透镜表面205和凹面弓形外透镜表面206。凸面弓形透镜表面205可具有一个或多个涂层(图2中未示出)。涂层可包含例如导电材料或电绝缘材料、疏水性材料或亲水性材料中的一种或多种。凸面弓形透镜表面205和涂层中的至少一者可主要与包含在腔体210内的盐水溶液207形成液体连通和光学连通。盐水溶液207包含一种或多种盐或其他导电组分，并且因此可受电荷吸引或排斥。

根据本发明，导电涂层209可沿着前曲面透镜201和后曲面透镜202中的一者或二者的周边的至少一部分定位。导电涂层209可以包括(例如)金或银，并且应优选地为可生物相容的。对导电涂层209施加电荷可造成盐水溶液中导电盐或其他组分的吸引或排斥。

弓形液体弯月形透镜可为折射元件的光学组件。前曲面透镜201可具有与穿过凹面弓形内透镜表面203和凸面弓形外透镜表面204的光相关的光焦度。该光焦度可为0，或可为正焦度或负焦度。在一些优选的实施例中，该光焦度可为通常存在于矫正性角膜接触镜片中的焦度，例如，作为非限制性例子，在-8.0与+8.0屈光度之间的焦度。此外，后曲面透镜202可具有与穿过凸面弓形内透镜表面205和凹面弓形外透镜表面206的光相关的光焦度。该光焦度可为0，或可为正焦度或负焦度。光焦度可为通常存在于矫正性角膜接触镜片中的焦度，诸如作为非限制性例子在-8.0和+8.0屈光度之间的焦度。

本发明的光学透镜设备还可以包括与在盐水溶液207和油208之间形成的液体弯月面211的形状变化相关联的光焦度变化。光焦度变化可相对较小，例如其变化在0至2.0屈光度之间。作为另外一种选择，与液体弯月面211的形状变化相关联的光焦度变化可为至多约30或更高的屈光度改变。一般来讲，与液体弯月面211的形状变化相关联的光焦度的更高动态范围通常与具有较大厚度210的透镜相关联。

在光学透镜设备包括在眼科镜片(例如接触镜片)中的情况下，弓形液体弯月形透镜200的横切透镜厚度210可至多为约1,000微米厚。相对较薄的透镜200的示例性透镜厚度210可为至多约200微米厚。优选地，本发明的光学透镜设备包括透镜厚度210为约600微米厚的液体弯月形透镜200。一般来讲，前曲面透镜201的横切厚度可在约35微米至约200微米之间，并且后曲面透镜202的横切厚度也可在约35微米和200微米之间。

根据本发明，累计光焦度为前曲面透镜201、后曲面透镜202、以及在油208与盐水溶液207之间形成的液体弯月面211的光焦度的总和。透镜200的光焦度还可包括在前曲面透镜201、后曲面透镜202、油208和盐水溶液207中的一者或多者之间的折射率差。

在包括结合到接触镜片内的弓形液体弯月形透镜200的那些实施例中，还可能期望的是，当接触镜片配戴者移动时，盐水207与油208在曲面液体弯月形透镜200内的相对位置保持稳定。一般来讲，优选的是防止油208在佩戴者运动时相对于盐水207显著地移动。因此，油208和盐水溶液207的组合可优选地被选择成具有相同的或类似的密度。另外，油208和盐水溶液207优选地具有相对较低的混溶性，以使得盐水207与油208不显著混合。

优选地，包含在腔体内的一定体积的盐水溶液207多于包含在腔体内的一定体积的油208。另外，盐水溶液207优选地与后曲面透镜200的内表面205的很大一部分接触，或者在一些实施例中，与整个内表面205接触。光学透镜设备可包括一定体积的油208，所述油的体积相比于一定量的盐水溶液207可为约66体积％或更多。光学透镜设备可包括弓形液体弯月形透镜，其中油208的体积相比于一定量的盐水溶液207为约90体积％或更少。

现在参见图3，该图示出了弓形液体弯月形透镜300的切割截面。如上所述，弓形液体弯月形透镜300可包括组合的前曲面透镜301和后曲面透镜302组件。前曲面透镜301和后曲面透镜302可用一种或多种至少部分地透明的材料形成。前曲面透镜301和后曲面透镜302中的一者或两者可包括通常为光学透明的塑料，例如，下列中的一种或多种：PMMA、环烯烃共聚物和TPX。

例如，可通过下列中的一种或多种方法形成前曲面透镜301和后曲面透镜302中的一者或两者：单点金刚石车削车床加工；注模；数字微镜器件自由成形。

前曲面透镜301和后曲面透镜302中的一者或两者可另外包括涂层，例如，如图所示，导电涂层303沿着周边部分从309延伸至310。优选地，导电涂层303包括金。金可通过溅射工艺、气相沉积或本领域中已知的其他合适的工艺施加。可供选择的导电涂层303可作为非限制性例子包括铝、镍和铟锡氧化物。一般来讲，应将导电涂层303施用到前曲面透镜301和后曲面透镜302中的一者或两者的周边区域。

后曲面透镜302可具有施用到特定区域的导电涂层304。例如，可从第一边界304-1至第二边界304-2涂覆围绕后曲面透镜302的周边的部分。此外，可通过任何之前给出的例子来施加金涂层。另外，可使用掩模，以预定图案围绕前曲面透镜301或后曲面透镜302的一个或多个周边部分施用金或其他导电材料。还可使用多种方法来施用可供选择的导电材料，并且使其覆盖后曲面透镜302的不同区域。此外，可使用导电流通路径来提供与前曲面透镜301和后曲面透镜302中的一者或两者的内表面上的导电涂层的电连通。例如，可使用例如导电环氧树脂的导电填充材料填充后曲面透镜302中的一个或多个孔或狭缝。

前曲面透镜301和后曲面透镜302中的一者或两者可由多种不同的材料形成，其中光学区可位于前曲面透镜301和后曲面透镜302的中心区域(未示出)并可包括具有光传输性质的材料，并且周边区域可包括含有导电材料的不透光区域。该不透光区域还可包括控制电路和／或能源中的一个或多个。

还可将绝缘体涂层305施用于前曲面透镜301。作为非限制性例子，可将绝缘体涂层305涂覆在从第一区305-1延伸至第二区305-2的区域。绝缘体可包括例如Parylene C、Teflon AF或其他具有多种电特性和机械特性以及电阻的材料。

绝缘体涂层305可产生边界区域，以保持导电涂层303与容纳在前曲面透镜301和后曲面透镜302之间的腔体中的盐水溶液306之间的分离。因此，本发明的光学透镜设备可包括绝缘体涂层305，其被图案化并定位在前曲面透镜301和后曲面透镜302中的一者或两者的一个或多个区域中，以防止带正电的导体303与带负电的盐水溶液306发生接触，其中导体303与盐水溶液306的接触可导致电短路。本发明的光学透镜可包括带正电的盐水溶液306和带负电的导体303，或反之亦然。

导体303和盐水溶液306之间的短路可起到使与透镜300工作有关的电路重置的作用。例如，短路状态可中断透镜的电源，并使得盐水溶液306和油307回到默认位置。

优选地，光学透镜设备包括导体303，其从腔体311的内部区域309延伸至腔体311的外部区域310。光学透镜设备可包括穿过前曲面透镜或后曲面透镜的通道312，其可填充有导电材料313，例如防水导电环氧树脂。导电材料313可形成或被连接到腔体外部的电终端。可向该终端施加电荷并通过通道312中的导电材料313传导至涂层。

绝缘体涂层305的厚度可作为透镜性能的参数而变化。根据本发明，包括盐水溶液306和导体303的带电组分可以保持在绝缘体涂层305的两侧上。本发明可提供绝缘体涂层305的厚度与盐水溶液306和导体303之间的电场强度之间的间接关系，其中盐水溶液306和导体303保持的距离越远，在给定的施加电压下，电场强度将越弱。

一般来讲，本发明提供了电场强度可随着绝缘体涂层305的厚度增加而明显减弱。盐水溶液306和导体303靠得越近，在给定的施加电压下，可用于移动球形液体弯月边界308的静电力可能越大。同样，随着盐水溶液306和导体303之间的距离增大，在给定的施加电压下，可用于移动球形液体弯月边界308的静电力可能越弱。此外，绝缘体涂层305越薄，当施加电压时，绝缘体涂层越可能出现电介质击穿。电介质击穿最有可能发生在电介质绝缘体的不均匀区域(缺陷)中。对一些盐水溶液结合施加的直流电压的使用可通过将小分子以电泳方式驱动进绝缘体涂层来加速电介质击穿和最终透镜失效的出现。

可能期望的是包括密度与也包含于透镜300内的油307的密度大致相同的盐水溶液306。例如，盐水溶液306的密度可优选地在油307密度的10％内，更优选地，盐水溶液306的密度将在油307密度的5％内，最优选地在约1％内。

作为另外一种选择，可能不需要油和盐水的密度密切匹配，特别是在作用于油和盐水的表面和／或界面力的总和大大超过可能由惯性或重力施加的力的情况下。可通过调节盐水溶液306内的盐或其他组分的浓度来调节盐水溶液306的密度。

根据本发明，弓形液体弯月形透镜300可通过限制油307相对于前曲面透镜301和后曲面透镜302的运动来提供更稳定的光学性能。使油307相对于弓形前曲面透镜301和后曲面透镜302中的一者或两者的移动保持稳定的一种方法可为使油307和盐水溶液306保持较为相似的密度。此外，与传统的圆柱形透镜设计相比，由于前曲面透镜301和后曲面透镜302两者的内表面均为弓形设计，使得盐水溶液306层的相对深度或厚度可有所减小。在这种情形下，作用在腔体内的流体上的界面力可在维持未扰动的液体弯月边界方面具有相对更大的贡献。在这种情况下，油和盐水的密度匹配可能变得更加轻松。

优选地，与油307相比，盐水溶液306提供较低的折射率。然而，作为另外一种选择，可能包括与油307相比折射率较高的盐水溶液306，在这种情况下油可提供相对较低的折射率。

可使用粘合剂314来将前曲面透镜301和后曲面透镜302固定在彼此紧邻的位置，从而在两者之间保持油307和盐水溶液306。粘合剂314可用作密封物，使得盐水溶液306或油307不从曲面液体弯月形透镜300中流体渗漏。

现在参见图4，示出了曲面液体弯月形透镜400，其中盐水溶液406与油407之间具有液体弯月边界401。优选地，在402和403之间延伸的弓形壁中的第一角度转折可将弯月壁405限定在前曲面透镜404中。当可沿着一个或多个导电涂层或导电材料408施加和移除电荷时，液体弯月边界401可沿着弯月壁405上下移动。

优选地，导电涂层408可从保存盐水溶液406和油407的腔体409内部的区域延伸至包含盐水溶液406和油407的腔体409外部的区域。在此类实施例中，导电涂层408可为施用到腔体409外部某点的导电涂层408至腔体内且与盐水溶液406接触的导电涂层区域的电荷的管道。

现在参见图5，示出了弓形液体弯月形透镜500的边缘的切割截面，该透镜具有前曲面透镜501和后曲面透镜502。弓形液体弯月形透镜500可用于容纳盐水溶液503和油504。弓形液体弯月形透镜500的几何形状以及盐水溶液503和油504的特性可有利于液体弯月边界505在盐水溶液503和油504之间形成。

一般来讲，液体弯月形透镜可被视为具有以下中的一种或多种的电容器：导电涂层、绝缘体涂层、通路以及存在于或穿过前曲面透镜501和后曲面透镜502的材料。根据本发明，当对前曲面透镜501和后曲面透镜502中的一者或两者的至少一部分的表面施加静电荷时，液体弯月边界505的形状并且因此液体弯月边界505和前曲面透镜501之间的接触角可能随之发生变化。

根据本发明，通过导电涂层或材料施加于盐水溶液503的电势的变化导致液体弯月边界505沿着弯月壁506的位置发生变化。更具体地讲，液体弯月边界的移动发生在第一锐缘506-1和第二锐缘506-2之间。

优选地，当将第一量级的电势施加到透镜时(例如，当电压为零时，与未通电或静息状态相关)，液体弯月边界505可位于或临近第一锐缘506-1。

施加第二量级的电势(有时称为通电状态)，可与液体弯月边界505沿弯月壁506大致向第二锐缘506-2方向的运动相关联，从而使液体弯月边界505的形状发生变化。

弯月壁506可为与绝缘体涂层的厚度相关的平滑表面。平滑弯月壁506表面可最小化绝缘体涂层中的缺陷。此外，因为表面纹理的随机不规则性，将透镜通电或断电时可能造成不稳定的流体流动，并且因此可能导致不稳定或无法预测的弯月面运动，所以显著平滑的弯月壁506可能是优选的。例如，显著平滑的弯月壁可包括沿着弯月壁506的在约1.25纳米至5.00纳米范围内的峰谷测量。

可能期望弯月壁506为疏水性的，在这种情况下，所定义的纹理(例如纳米纹理化表面)可结合到弓形液体弯月形透镜的设计中。

弯月壁506可相对于透镜的光轴成角度。透镜的光轴通常将穿过前曲面透镜和后曲面透镜。光轴还将优选地穿过液体弯月面。该角度范围可为0°(或与光轴平行)至90°或接近90°(或与光轴垂直)。如图所示，弯月壁506角度通常在约30°和50°之间，以使弓形液体弯月形透镜根据当前在液体弯月边界505和涂覆有绝缘体的弯月壁506之间的接触角来发挥作用。因使用不同材料或因不同光学目的(例如远望视觉)，弯月壁506的角度可更接近0°或90°。

弯月壁506的角度可被设计成适应在施加规定电压时产生的沿弯月壁506的运动的量级。随着所述弯月壁506角度的增加，改变透镜焦度的能力通常在给定透镜大小和电压参数内降低。此外，如果弯月壁506相对于光轴为0°或接近0°，则液体弯月边界505可几乎直线前进至前光学件上。弯月壁角度可为可进行定制从而为透镜性能提供各种预定结果的几个参数之一。

弯月壁506的长度可为大约0.265mm。然而，在各种设计中，弯月壁506的角度与整个透镜的尺寸一起可自然地影响弯月壁506的长度。

一般可认为，如果油504接触后曲面透镜502，则弓形液体弯月形透镜500可能失效。因此，优选地，弯月壁506被设计成使在第一锐缘506-1和后曲面透镜502之间在其最近点处有50微米的最小间隙。作为另外一种选择，虽然随间隙减小，透镜失效风险可能增加，但最小间隙可小于50微米。作为另外一种选择，可增加间隙以降低透镜失效风险，但整个透镜厚度也将会增加，这可能是不期望的。

当液体弯月边界505沿着弯月壁506行进时，其行为可使用杨氏方程进行推算。虽然杨氏方程定义了液滴在干燥表面上所引起的力平衡，并且假设为完全平坦的表面，但基本性质仍可应用于在弓形液体弯月形透镜500内产生的电润湿透镜环境。

当将第一量级的电势施加到透镜，例如当透镜处于未通电状态时，可实现油504和盐水溶液503之间(在本文中称为液体弯月边界505)、油504和弯月壁506之间以及盐水溶液503和弯月壁506之间的界面能的平衡，从而可产生液体弯月边界505和弯月壁506之间的平衡接触角。当被施加到弓形液体弯月形透镜500的电压量级改变时，界面能的平衡可能改变，从而导致液体弯月边界505与弯月壁506之间的接触角相应地改变，以及液体弯月边界曲率的改变。

在弓形液体弯月形透镜500的设计和功能中，液体弯月边界505与涂覆有绝缘体的弯月壁506的接触角可为重要元素，不仅由于其在液体弯月边界505运动中对于杨氏方程的作用，而且由于该接触角可与弓形液体弯月形透镜500的其他设计结构结合用于限制弯月面运动。

弯月壁506两端的中断部分(例如锐缘506-1和506-2)可作为液体弯月面505运动的边界发挥作用，因为其可要求电压的显著变化以实现液体弯月面接触角的足够大变化，从而使液体弯月边界505运动通过锐缘中的一者。作为非限制性例子，液体弯月边界505与弯月壁506的接触角可在15°至40°的范围内，然而液体弯月边界505与第二锐缘506-2之下的步位507的接触角可能在90°至130°的范围内，并且优选地为约110°。

当将电压施加到透镜时，导致液体弯月边界505沿弯月壁506向第二锐缘506-2移动，液体弯月边界505与涂覆有绝缘体的弯月壁506的自然接触角可使液体弯月边界505停留在第二锐缘506-2处，除非施加显著更高的电压。

在弯月壁506的一端，第一锐缘506-1可限定一个液体弯月边界505可能不会超过的限度，从而可以防止任何显著的运动。第一锐缘506-1可被构造为锐缘边缘。作为另外一种选择，第一锐缘506-1可优选地具有限定的小径向表面，其可能被产生为具有较低的缺陷发生率。导电体、绝缘体和其他可能的期望的涂层可能无法均匀地且按预期沉积在锐缘边缘上，但径向表面的限定的半径边缘可更可靠地被涂覆。

第一锐缘506-1可被构造为约90°的角度，其中限定的半径为约10微米。该锐缘也可被制造成具有小于90°的角度。具有大于90°角度的锐缘可用于增加锐缘的坚固性，但该设计会占去较多的透镜空间。

锐缘506-1／506-2的限定半径可在5微米至50微米的范围内。然而，作为另外一种选择，可使用较大的限定半径来改善涂层的可靠性，其代价是在透镜设计的紧密度范围内使用更多的空间。在这方面，如在许多其他透镜设计领域中，可在易于制造、透镜功能最佳化以及尺寸减小之间作出权衡。可使用各种变量来制造实用、可靠的弓形液体弯月形透镜500。

可在两个相邻锐缘之间的侧壁上结合改善的表面光洁度使用更大的锐缘半径。可能期望从第一半径(锐缘)至第二半径(锐缘)的表面为平滑的且不具有中断部分，其中这有助于使用相同的工具切割用于形成锐缘的模具。锐缘中所包括的半径可被切割成模具表面，其中模具表面半径可大于锐缘半径。其中所述模具表面为包括侧壁和一个或多个锐缘的连续表面。较大的工具半径可能涉及对应切割过程中的更平滑的表面光洁度。

在506-2处，第二锐缘可包括经设计用以当电压施加到弓形液体弯月形透镜500时限制油的运动的结构。第二锐缘506-2也可包括具有大致尖的末端的锐缘，或第二锐缘506-2可包括在5和50微米之间，最优选地为10微米的限定半径。10微米的半径良好地用作锐缘并且可使用单点金刚石车削车床加工或注模方法制造。

延伸到前曲面透镜501的光学区508的起点的垂直或近垂直步位507可包括在第二锐缘506-2与弯月壁506相对的一侧上。步位507的高度可为120微米，但也可在50至200微米的范围内。

步位507可与光轴成约5°的角度。作为另外一种选择，步位507的角度可仅为1°或2°，或可为大于5°的角度。与光轴成较小角度的步位507通常可作为更有效的弯月面运动限制物，因为其可能需要液体弯月边界505接触角的更大变化，以将弯月壁506移开到步位507上。优选地，从步位507到光学区508起始处的过渡区的半径为25微米，因为较大的半径会不必要地消耗透镜设计中更多的空间。相反，较小的半径可能是可行的，并且如果有必要增加空间，则可实施较小的半径。在该领域以及其他透镜领域中，使用限定半径而非理论锐缘的决定可部分地基于用于透镜元件的注模方法的电势运动。步位507和光学区508起始处之间的弯曲可在注模工艺期间改善塑性流，并且致使透镜具有最佳强度和应力处理特性。

现在参见图6A，示出了处于第一状态的具有标准盐水配方和交流电的液体弯月形透镜600A的示例性切割截面。液体弯月形透镜的一部分包括弯月壁601，其内侧涂覆有导电材料602，例如金。导电涂层602还可被绝缘体涂层603覆盖。在液体弯月形透镜内可包括油604和盐水溶液605。

在该示例性实施例中，交流电电源606在其向导电涂层602提供负偏压607A并且向盐水溶液605提供正偏压608A的时刻被及时示出。这可能导致当净负电荷611A在导电涂层602内于绝缘体-导电涂层界面609A处积聚时以及当相应的净正电荷612A在盐水溶液605内于绝缘体-盐水溶液界面610A处积聚时，在绝缘体涂层603内形成电场。在这种状态下，与盐水溶液605内的净正电荷612A相关的阳离子可暂时地被吸引朝向绝缘体涂层603。现在参见图6B，示出了处于第二状态的具有标准盐水配方和交流电的图6A中的液体弯月形透镜的切割截面。在该实施例中，交流电电源606在其向导电涂层602提供正偏压607B并且向盐水溶液605提供负偏压608B的时刻被及时示出。因此，电场的形成可发生在绝缘体涂层603内，其极性与形成于液体弯月形透镜600A中的电场相反。净正电荷611B可在导电涂层602内于绝缘体-导电涂层界面609B处积聚，并且相应的净负电荷612B可在盐水溶液605内于绝缘体-盐水溶液界面610B处积聚。在这种状态下，与盐水溶液605内的净负电荷612B相关的阴离子也可暂时地朝向绝缘体涂层603被吸引。

当与包含小的有机或无机盐(例如硫酸钠或乙酸钾)的离解离子的传统盐水溶液结合使用时，图6A和6B中所示采用交流电的具体实施可使液体弯月形透镜的绝缘体涂层内的电荷俘获减到最少或消除，然而这样做是以较高的功耗为代价的。这种情况部分可归因于下述事实：在交流电周期的每个阶段期间储存在电场中的能量通常不会通过现有的驱动电路完全恢复，并且在某种程度上，由于绝缘体涂层内的电路电阻元件和能量损耗，这种能量恢复方法的效率将低于100％。通过增大交流电驱动的频率，这种能量损失可能加剧到一定程度。

现在参见图7，本发明的光学透镜设备以具有高效电润湿盐水溶液的弓形液体弯月形透镜700的示例性切割截面示出。液体弯月形透镜的一部分可包括弯月壁701，其内侧涂覆有导电材料702，例如金。导电涂层702还可被绝缘体涂层703覆盖。如图所示，可发现液体弯月形透镜内的油704和高效电润湿盐水溶液705。

优选地，光学透镜设备可包括直流电电源706。在该图示中，直流电电源706向导电涂层702提供负偏压707，并且为高效电润湿盐水溶液705提供正偏压708。这可导致净负电荷711在导电涂层702内于绝缘体-导电涂层界面709处积聚，并且相应的净正电荷712在高效电润湿盐水溶液705内于绝缘体-盐水溶液界面710处积聚。在示例性的所示实施例中，两性离子或两性离子物质，例如MOPS(3-(N-吗啉基)丙磺酸)714，可存在于高效电润湿盐水溶液705内并在其中包括主要带电物质，然而当高效电润湿盐水溶液705的pH大约等于MOPS的pK_a，即pH=7.2时，每个MOPS分子714上的净电荷几乎为零。MOPS在去离子水中的溶液通常将为酸性的，并且可能需要用中和剂713进行pH值调节以达到pH7.2，其可为MOPS的等电pH。如图所示的中和剂713可为三乙醇胺(pK_a为大约7.8)，在其中，某些摩尔分数可在高效电润湿盐水溶液705中变得质子化并且可包括具有正形式电荷的第二带电物质(其以显著低于MOPS浓度的浓度存在)。在恒定的直流偏压的情况下，高效电润湿盐水溶液705中的阳离子通常将被吸引到绝缘体-盐水溶液界面710，并有助于弓形液体弯月形透镜的电荷俘获和性能退化。然而，尽管存在带有正形式电荷的MOPS分子714的质子化吗啉基部分，MOPS分子714的净电中性通常仍可防止或抑制其朝着绝缘体-盐水溶液界面710移动。相反，由于中和剂713朝着界面电泳迁移，所以净正电荷712可在绝缘体-盐水溶液界面710处积聚。三乙醇胺盐在结构上可能空间体积太大而不能显著渗透到绝缘体涂层703中，因此电荷俘获如果不被完全消除，也可显著减少。对于本领域的技术人员将显而易见的是，上述说明表示可能承受与热力学平衡的短暂动态偏差的多个简易质子交换反应。因此，绝缘体-盐水溶液界面710附近的一些MOPS分子714可能短暂地变得质子化，使得带正电的MOPS分子714可包括在该界面处的带电物质的一部分。

由于浓度相对较高的两性离子型MOPS分子714的存在，高效电润湿盐水溶液705可能具有高的离子电导性，从而赋予液体弯月形透镜对施加的直流偏压的快速响应。此外，高效电润湿盐水溶液705可被缓冲至7.2的近中性pH，借此，水合氢离子和羟离子这两种低分子量和最小空间体积的小离子的浓度可保持在约10^-7M的可忽略不计的浓度。这样，水合氢离子和／或羟基基团促成电荷俘获的可能性便降至最低，并且由于高效电润湿盐水溶液705可被缓冲至接近生物pH，所以其可能特别适用于生物医学应用。

本发明表明，期望用于使用直流电的电润湿装置中的盐水溶液可能包括特定特征。包含处于或接近其等电点的两性离子的盐水溶液可能是有利的，因为两性离子是电中性的并因此不会被显著地吸引至带电的绝缘体界面。两性离子物质的量可在很大的范围内变化，以定制盐水溶液的性质，例如(仅举几例)折射率、比重和渗透度。可用于本发明的光学透镜设备的盐水溶液中的优选的两性离子可包括氨基酸、生物缓冲剂(例如所谓的Good氏缓冲剂)、甜菜碱、磷脂以及其他两性离子表面活性剂。特别优选的两性离子包括pK_a接近7的那些，例如MOPS、PIPES(哌嗪-N，N′-双(2-乙磺酸))和TES(2-[[1，3-二羟基-2-(羟甲基)丙-2-基]氨基]乙磺酸)。

包含相对较大的离子的高效电润湿盐水溶液可能是有效的，因为如果将大离子电泳驱动至或接近绝缘体涂层，其不太能够渗透到绝缘体涂层中并引起电荷俘获。

优选地，高效电润湿盐水溶液可被缓冲至近中性pH，以便减轻对生物医学装置的危害。近中性pH可能也是有利的，因为水解离出来的物质(即，水合氢离子和羟离子)的浓度可保持在大约10^-7M的极低水平，从而将可导致或加剧电荷俘获的带正电的或带负电的小离子的可获得性降至最低。另外，可使用缓冲溶液，因为其抑制pH改变，使得溶液随着时间推移更为稳定。因此，可能需要使用中和剂对缓冲溶液进行pH调整。当在溶液中时，优选的中和剂可基本上仅包含大体积的离子。如本文所述，术语“大体积”应当指具有至少一个带支链的部分(如在三乙醇胺中为中心氮的例子中)和／或至少一个环状部分(如，环己胺)。

在本发明的光学透镜设备中使用的高效电润湿盐水溶液的比重可优选地被配制成基本上匹配电润湿装置中所用的油的比重，使得(例如，当设备移动时)液体弯月面将不会被重力和／或惯性力显著干扰，并且使得无像差的液体弯月面可得以保持。然而，对于其中使用高表面积／体积弓形设计的应用来说，该设计可允许显著的密度失配。

盐水溶液可具有溶解的溶质含量，即渗透度，使得液体弯月形透镜和其周围(如，接触镜片润湿溶液或人体泪液)之间的渗透压梯度可被最小化。在一些情况下，液体弯月形透镜可与包含可透水材料的组件组装在一起。通过将渗透压梯度最小化，随时间推移在液体弯月形透镜内由于扩散而发生组成变化的风险可被降低，并且在透镜的使用期限内，光学性质可得到稳定。

盐水溶液可任选地包括表面活性剂或表面活性剂的混合物，以便有利地调节在液体弯月形透镜内的各种界面张力。如杨氏-李普曼方程所预测，为了减小致动透镜所需的驱动电压，可添加表面活性剂以降低盐水溶液-油界面张力。此外，表面活性剂可用作加工助剂以有利于填充期间疏水性绝缘体的盐水润湿，方式为通过降低盐水溶液-电介质界面张力和／或盐水溶液-空气界面张力。表面活性剂的加入可改善电润湿装置的性能。表面活性剂可以是两性离子型或非离子表面活性剂。也可使用聚合物两性离子型和／或非离子表面活性剂，例如聚(环氧乙烷)和聚(二甲基硅氧烷)的接枝共聚物(诸如由Gelest，Inc.销售的DBE-821)，或被称为泊洛沙姆的聚(环氧乙烷)和聚(环氧丙烷)的嵌段共聚物。通过结合数均摩尔质量大于约1,000g／mol的聚合物表面活性剂，表面活性剂、水和盐向液体弯月形透镜的油相中的迁移可能减少。油相内存在水和／或带电物质可能是不可取的，因为这可能使光学特性和液体弯月形透镜的性能均受到损害。合适的两性离子型和非离子表面活性剂和聚合物表面活性剂可能有很多，这些物质对本领域的技术人员来说是不言自明的。使用阴离子或阳离子表面活性剂可能是不太优选的；如果这样的组分在应用直流偏压的过程中被电泳驱动到盐水溶液-电介质界面，则可能有助于电荷俘获。然而，在可将阴离子和／或阳离子表面活性剂或聚合物表面活性剂对电荷俘获的促成效用确定为可忽略不计时，也可将它们用于本发明的上下文中。表面活性剂的使用是任选的，因为在一些实施例中其可能是合适的，这取决于配制者的判断。

在本发明的光学透镜设备中使用盐水溶液的情况下，盐水溶液应当具有合适的光学性质。例如，盐水溶液的折射率应当显著不同于油的折射率，使得有用的折射界面可在这两者的边界处产生。出于实用目的，该折射率差应当为约至少0.05。可通过包括调整溶解的固体含量的各种方法，或者通过结合一定量的共溶剂或共溶剂的混合物来调整盐水溶液的折射率。当溶解在近中性pH的水中时，所述一种或多种共溶剂应基本上不电离，否则其可能促进电荷俘获。优选地，如果要使用的话，所述一种或多种共溶剂在眼部环境中可能是无害的，例如丙二醇、甘油，和／或低分子量的聚(乙二醇)。根据本发明，本领域的技术人员还将知道多种合适的其他共溶剂。另外，盐水溶液还应当具有适当的阿贝数，以便不向液体透镜中引入显著的色差。最后，盐水的可见光谱透射率应适合于最终用途。在一些实施例中，可将吸光化合物(例如染料、着色剂和／或紫外线隔离剂)结合到盐水溶液中。在一些实施例中，光致变色染料是特别优选的。

本发明的高效电润湿盐水溶液应当具有流变性，该流变性可能有利于液体弯月边界在其正常工作期间的快速运动。考虑到弓形液体弯月形透镜设计中的非常薄的流体层，高效电润湿盐水溶液应具有尽可能低的运动粘度。在实际应用中，粘度(在室温下测量)应尽可能接近1厘沲。从上述描述应当认识到，高效电润湿盐水配方可能是多元的问题，并且对于一些应用来说，盐水的粘度可能以减少对一些其他的理想性质(如，渗透度)的优化为代价从1厘沲的目标粘度向上偏离。在一些情况下，最多至10厘沲(在室温下测量)的运动粘度可能是有用的，并且会无疑地维持本发明的实质。

高效电润湿盐水溶液应基本上不含颗粒污染物，以便能提供具有较长使用寿命和良好的光学特性的高品质液体弯月形透镜的制造。因此，在一些实施例／应用中，高效电润湿盐水溶液应当在制备之后且在组装液体弯月形透镜之前使用(例如)0.45微米或更细的过滤器进行过滤。在一些情况下，当可能需要无菌盐水溶液(例如，在生物医学装置内使用)时，可使用0.22微米或更细的过滤器来过滤高效电润湿盐水溶液。

虽然高效电润湿盐水溶液在结合直流驱动使用时可提供显著改善的电性能，但这并不妨碍对交流驱动的使用。盐水溶液可与交流和直流驱动两者兼容。使用直流驱动时，取决于所施加偏压的极性，高效盐水溶液的性能可显著变化。在一些情况下，使用直流驱动时，仅有一种极性是合适的。

可使用各种高效电润湿盐水溶液配方。下述配方是示例性的，并且不对本发明的范围构成限制：

配方1：

配方2：

配万3：

与配方1或配方2类似的具有不同表面活性剂的配方

配方4：

与配方1或配方2类似的具有不同盐(例如甜菜碱)的配方

配方5：

与配方1或配方2类似的，不具有表面活性剂的配方

虽然已结合具体实施例对本发明进行了描述，但本领域的技术人员应当理解在不脱离本发明的范围的前提下可作出各种变化，或使用等效物代替其元件。此外，在不脱离本发明的范围的前提下，可根据本发明的教导内容作出许多修改形式，以适应具体情况或材料。

因此，旨在使本发明不受限于作为执行本发明的最佳设想方式公开的具体实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求书的范围和实质内的所有实施例。

Claims (24)

1. 一种具有基于液体弯月面的光学性能的光学透镜设备，所述光学透镜设备包括：

具有前曲面透镜外表面和前曲面透镜内表面的前曲面透镜；

具有后曲面透镜内表面和后曲面透镜外表面的后曲面透镜，其中所述后曲面透镜定位在所述前曲面透镜近侧，使得所述前曲面透镜内表面和所述后曲面透镜内表面之间形成具有通过所述前曲面透镜和所述后曲面透镜的光轴的腔体，其中所述前曲面透镜和后曲面透镜中的至少一者包括围绕内圆周的弯月壁，并且所述腔体包含：

与所述弯月壁接触的一定体积的盐水溶液和一定体积的光学性能的油，并且其中所述盐水溶液包含一种或多种两性离子；

由所述一定体积的盐水溶液和所述一定体积的光学性能的油形成的液体弯月面，其中所述液体弯月面与通过所述前曲面透镜和所述后曲面透镜形成的所述光轴路径相交。

2. 根据权利要求1所述的光学透镜设备，其中所述盐水溶液还包含一种或多种空间大体积中和剂。

3. 根据权利要求1或权利要求2所述的光学透镜设备，其中所述盐水溶液还包含一种或多种助溶剂。

4. 根据前述权利要求中任一项所述的光学透镜设备，其中所述盐水溶液还包含一种或多种离子表面活性剂。

5. 根据前述权利要求中任一项所述的光学透镜设备，其中所述盐水溶液还包含一种或多种非离子表面活性剂。

6. 根据前述权利要求中任一项所述的光学透镜设备，其中所述盐水溶液还包含吸光化合物。

7. 根据前述权利要求中任一项所述的光学透镜设备，其中所述盐水溶液还包括小于约10厘沲的运动粘度。

8. 根据前述权利要求中任一项所述的光学透镜设备，其中所述盐水溶液不含中值粒径为约0.5微米或更大的颗粒污染物。

9. 根据前述权利要求中任一项所述的光学透镜设备，其中所述盐水溶液包括的比重基本上等于所述油组分的比重。

10. 根据前述权利要求中任一项所述的光学透镜设备，其中所述盐水溶液和所述油组分之间的比重差的绝对值大于约0.010。

11. 根据前述权利要求中任一项所述的光学透镜设备，其中所述前曲面透镜外表面和所述前曲面透镜内表面二者的形状包括弓形形状。

12. 根据前述权利要求中任一项所述的光学透镜设备，其中所述后曲面透镜内表面和所述后曲面透镜外表面二者的形状包括弓形形状。

13. 根据前述权利要求中任一项所述的光学透镜设备，还包括在所述弯月壁的至少一部分上的导电涂层。

14. 根据权利要求13所述的光学透镜设备，其中所述导电涂层从所述腔体内部的区域延伸至所述腔体外部的区域。

15. 根据权利要求14所述的光学透镜设备，其中所述腔体外部的导电涂层的所述区域形成能够向所述液体弯月形透镜提供电荷的电终端。

16. 根据前述权利要求中任一项所述的光学透镜设备，其中包含在所述腔体内的所述一定体积的油少于包含在所述腔体内的所述一定体积的盐水溶液。

17. 根据权利要求16所述的光学透镜设备，其中包含在所述腔体内的所述一定体积的油占据所述腔体的60%至90%。

18. 根据前述权利要求中任一项所述的光学透镜设备，其中所述一定体积的所述油具有的密度在所述盐水溶液的所述密度的12%以内。

19. 根据前述权利要求中任一项所述的光学透镜设备，其中所述盐水溶液和所述油形成弯月面，并且对所述腔体外部的导电涂层的所述区域施加电荷使得所述弯月面沿着所述弯月壁的接触位置发生变化。

20. 根据权利要求19所述的光学透镜设备，其中所述电荷包括直流电。

21. 根据权利要求19或权利要求20所述的光学透镜设备，其中所述电荷包括在约18.0伏特至22.0伏特之间。

22. 根据前述权利要求中任一项所述的光学透镜设备，其中所述前曲面透镜外表面包括不为约0的光焦度。

23. 根据前述权利要求中任一项所述的光学透镜设备，其中所述前曲面透镜内表面包括不为约0的光焦度。

24. 根据前述权利要求中任一项所述的光学透镜设备，其中所述后曲面透镜内表面包括不为约0的光焦度。

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