CN113703191B - 一种倾斜光栅防止或减缓近视的眼镜镜片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种倾斜光栅防止或减缓近视的眼镜镜片及其制备方法，该镜片包括镜片基片及高增透膜层，所述高增透膜层包括形成于所述镜片基片一侧表面的交替叠加的多层高折射率镀膜膜层以及多层低折射率镀膜膜层，所述高增透膜层上采用掩模技术搭配多环形同心圆倾斜矩形光栅的等梯度渐变离焦原理形成有周期性空间调制的倾斜矩形光栅膜层。该镜片更加贴合眼球发展中的近视眼视网膜的弧度，此种近视离焦减速信号区面积越大，减缓眼轴增长越明显，防止或减缓近视的效果，确保清晰矫正的同时，有效减缓近视发展，佩戴时间越长，近视控制效果越好，能矫正近视眼视网膜周边不对称性离焦及矫正眼的集合调节障碍，适合大批量生产、制作成本低。
Description
技术领域
本发明涉及镜片技术领域，特别是涉及一种倾斜光栅防止或减缓近视的眼镜镜片及其制备方法。
背景技术
近年来，我国高中生和大学生的近视率均已超过七成并呈逐年上升趋势，小学生的近视率也接近40％。这是一种非常可怕的社会现实，预防近视刻不容缓。
眼球是通过视觉反馈信号来控制其生长和屈光发育的。离焦是一个很重要的视觉反馈信号，它可以改变眼球的生长方式。近年来临床上大量的动物模型研究也表明：周边离焦在近视的发生和发展过程中起到了非常重要的作用。
目前市面上等梯度离焦镜片的产品其基本原理是，采用在母模具上设计多环形超微凹点纳米阵列，使得进行注塑射出成型的镜片凸面上形成多环形超微凸纳米透镜阵列，即仿生蜜蜂或螳螂等昆虫的眼睛上密布排列着超小细微的超微纳米凸透镜阵列而实现随时等梯度离焦聚焦或环焦的效果。
目前市面上制作的超微凸透镜阵列进行等梯度离焦镜片的主要缺点如下:
1、所设计制作出的母模模具面上必须精细加工超微凹面阵列，必须使用非常昂贵的超精密加工设备进行母模具上制作微凹点纳米阵列且精细度及稳定度不佳。
2、所设计制作出的母模具上具有超微凹面阵列的精度逐渐在多次注塑射出成型过程中，因为制程必须历经高温、高压、高速等制程特殊参数，造成母模具上的微凹点纳米阵列容易磨损破坏，导致精度越来越差而使得使用寿命不常，造成必须进行母模具寿命管制与再次开新模具进行频繁更换换新，且造价非常昂贵使得成本异常偏高。
3、所设计的超微凸透镜阵列容易存在视点间的串扰。
4、所设计的超微凸透镜阵列容易产生杂散光、反常色散，造成视野颜色失真。
发明内容
本发明提供了一种倾斜光栅防止或减缓近视的眼镜镜片及其制备方法。
本发明提供了如下方案：
一种倾斜光栅防止或减缓近视的眼镜镜片，包括：
镜片基片及高增透膜层，所述高增透膜层包括形成于所述镜片基片一侧表面的交替叠加的多层高折射率镀膜膜层以及多层低折射率镀膜膜层；
其中，所述高增透膜层上采用掩模技术搭配多环形同心圆倾斜矩形光栅的等梯度渐变离焦原理形成有周期性空间调制的倾斜矩形光栅膜层；所述倾斜矩形光栅膜层包括多环形同心圆倾斜矩形光栅阵列，所述多环形同心圆倾斜矩形光栅阵列包括的不同圆心环上的倾斜矩形光栅的衍射偏振透射光度从中心到周边呈渐进递增，以便产生等梯度离焦渐变折射效果，使不同角度方向的光源入射所述倾斜矩形光栅膜层后均落在视网膜前方的减速信号区，使减速信号区始终处于视网膜前方。
优选地:所述高增透膜层的膜系结构为：
Sub{[HL]ΛS}Air
其中，
H表示高折射率膜料五氧化三钛膜层；
L表示低折射率膜料二氧化硅膜层；
S表示膜堆周期数，S的取值范围为1～8。
优选地:所述高折射率膜料五氧化三钛膜层的膜厚为13纳米，所述低折射率膜料二氧化硅膜层的膜厚为70纳米。
优选地:所述膜系结构的中心波长为550纳米、工作波长为420～780纳米、设计标准宽光谱增透膜Ravg＜0.5％@工作波长420～780纳米、设计透过率＞90％@工作波长420～780纳米。
优选地:所述多环形同心圆倾斜矩形光栅阵列包括10～17环形同心圆倾斜矩形光栅阵列。
优选地:所述倾斜矩形光栅的倾斜角为5°～85°、光栅脊底部宽度为0.2～2.5微米、光栅槽槽深h为0.1～0.6微米、光栅周期为1～5微米、光栅脊底部占空比w/d为0.25～0.51。
优选地:不同圆心环上的倾斜矩形光栅的倾斜角度5°角渐进递增。
优选地:所述镜片基片的厚度为0.6～3.0毫米，所述高增透膜层的厚度为100～980纳米。
一种上述倾斜光栅防止或减缓近视的眼镜镜片的制备方法，所述方法包括：
在眼镜镜片基片上采用离子辅助轰击沉积电子束蒸镀技术沉积形成二氧化硅打底层；
在所述二氧化硅打底层上采用离子辅助沉积电子束蒸镀沉积互相交替叠加高折射率膜料五氧化三钛镀膜膜层与低折射率膜料二氧化硅镀膜膜层形成的高增透膜层；
将掩模片夹附在形成所述高增透膜层的镜片上进行蒸镀沉积形成多环形同心圆倾斜矩形光栅阵列，所述掩模片上开设有与多环形同心圆倾斜矩形光栅阵列相同的多环状同心圆镂空斜孔径圈开区结构。
优选地:所述多环状同心圆镂空斜孔径圈开区结构包括采用准分子激光双光束干涉直写纳米尺度的10～17数量的同心圆环状倾斜角矩形衍射光栅镂空斜孔径圈。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
通过本发明，可以实现一种倾斜光栅防止或减缓近视的眼镜镜片及其制备方法，在一种实现方式下，该镜片可以包括镜片基片及高增透膜层，所述高增透膜层包括形成于所述镜片基片一侧表面的交替叠加的多层高折射率镀膜膜层以及多层低折射率镀膜膜层；其中，所述高增透膜层上采用掩模技术搭配多环形同心圆倾斜矩形光栅的等梯度渐变离焦原理形成有周期性空间调制的倾斜矩形光栅膜层；所述倾斜矩形光栅膜层包括多环形同心圆倾斜矩形光栅阵列，所述多环形同心圆倾斜矩形光栅阵列包括的不同圆心环上的倾斜矩形光栅的衍射偏振透射光度从中心到周边呈渐进递增，以便产生等梯度离焦渐变折射效果，使不同角度方向的光源入射所述倾斜矩形光栅膜层后均落在视网膜前方的减速信号区，使减速信号区始终处于视网膜前方。该镜片更加贴合眼球发展中的近视眼视网膜的弧度，此种近视离焦减速信号区面积越大，减缓眼轴增长越明显，防止或减缓近视的效果，确保清晰矫正的同时，有效减缓近视发展，佩戴时间越长，近视控制效果越好，能矫正近视眼视网膜周边不对称性离焦及矫正眼的集合调节障碍，适合大批量生产、制作成本低、发展潜力巨大、意义重大。同时，采用掩模法蒸镀沉积倾斜矩形光栅的优点包括，可以实现高效率大批量生产，无位移误差的鬼线(伪谱线)、低杂散光、高信噪比、集光立体角大、光谱范围宽、能量响应平滑、谱面平直、环形大面积聚焦、消色差等优良特性，其特点为，衍射偏振强度效率与倾斜矩形光栅结构参量(倾斜角度、光栅周期、光栅槽深、占空比、波长)都形成贡献相关，选择合适的倾斜矩形光栅参量能引起衍射偏振在零级发生干涉相消，以至更多的能量分布在其他能级；在相比单纯的近视离焦信号面，近视离焦光度梯度变化所形成的减速信号区，能产生更强的减缓近视发展的效果。
当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种倾斜光栅防止或减缓近视的眼镜镜片的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种倾斜光栅防止或减缓近视的眼镜镜片的俯视图；
图3是本发明实施例提供的倾斜矩形光栅膜层的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的倾斜矩形光栅膜层的SEM扫描电镜照；
图5是本发明实施例提供的近视离焦示意图；
图6是本发明实施例提供的远视离焦示意图。
图中：镜片基片1、高增透膜层2、高折射率镀膜膜层21、低折射率镀膜膜层22、倾斜矩形光栅膜层3、多环形同心圆倾斜矩形光栅阵列31、镜片光学中心区域4。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
参见图1、图2，为本发明实施例提供的一种倾斜光栅防止或减缓近视的眼镜镜片，如图1、图2所示，该镜片可以包括：
镜片基片1及高增透膜层2，所述高增透膜层2包括形成于所述镜片基片1一侧表面的交替叠加的多层高折射率镀膜膜层21以及多层低折射率镀膜膜层22；
其中，所述高增透膜层2上采用掩模技术搭配多环形同心圆倾斜矩形光栅的等梯度渐变离焦原理形成有周期性空间调制的倾斜矩形光栅膜层3；所述倾斜矩形光栅膜层3包括多环形同心圆倾斜矩形光栅阵列31，所述多环形同心圆倾斜矩形光栅阵列31包括的不同圆心环上的倾斜矩形光栅的衍射偏振透射光度从中心到周边呈渐进递增，以便产生等梯度离焦渐变折射效果，使不同角度方向的光源入射所述倾斜矩形光栅膜层后均落在视网膜前方的减速信号区，使减速信号区始终处于视网膜前方。
进一步的，所述高增透膜层的膜系结构为：
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其中，
H表示高折射率膜料五氧化三钛膜层；
L表示低折射率膜料二氧化硅膜层；
S表示膜堆周期数，S的取值范围为1～8。
所述高折射率膜料五氧化三钛膜层的膜厚为13纳米，所述低折射率膜料二氧化硅膜层的膜厚为70纳米。所述膜系结构的中心波长为550纳米、工作波长为420～780纳米、设计标准宽光谱增透膜Ravg＜0.5％@工作波长420～780纳米、设计透过率＞90％@工作波长420～780纳米。
所述多环形同心圆倾斜矩形光栅阵列包括10～17环形同心圆倾斜矩形光栅阵列。所述倾斜矩形光栅的倾斜角为5°～85°、光栅脊底部宽度为0.2～2.5微米、光栅槽槽深h为0.1～0.6微米、光栅周期为1～5微米、光栅脊底部占空比w/d为0.25～0.51。不同圆心环上的倾斜矩形光栅的倾斜角度5°角渐进递增。所述镜片基片的厚度为0.6～3.0毫米，所述高增透膜层的厚度为100～980纳米。如图3、图4所示，设计倾斜矩形光栅倾斜角为β，β角范围设计为5°～85°。设计光栅脊底部宽度w为0.2um～2.5um。设计光栅槽槽深h为0.1um～0.6um。设计光栅周期d为1um～5um。设计光栅脊底部占空比w/d为0.25～0.51。
本申请实施例提供的倾斜矩形光栅防止或减缓近视的眼镜镜片，可以使不同角度方向的光源入射倾斜矩形光栅膜层后，均落在视网膜前方的减速信号区，能够使减速信号区始终处于视网膜前方，更加贴合眼球发展中的近视眼视网膜的弧度，此种近视离焦减速信号区面积越大，减缓眼轴增长越明显，防止或减缓近视的效果，确保清晰矫正的同时，有效减缓近视发展，佩戴时间越长，近视控制效果越好，能矫正近视眼视网膜周边不对称离焦及矫正眼的集合调节障碍。
衍射偏振光栅工作原理是基于夫琅禾费多缝衍射效应，是一种重要的高分辨率的色散光学技术，在现代光学中占有极其重要的地位，本发明技术上采用掩模技术搭配多环形同心圆倾斜矩形光栅的等梯度渐变离焦原理(属于一种环焦技术)，形成周期性空间调制的衍射偏振层，每个镜片上形成多环形同心圆倾斜矩形光栅阵列，不同圆心环上的倾斜矩形光栅的衍射偏振透射光度则从中心到周边呈渐进递增，产生等梯度离焦渐变折射效果，使得不同角度方向的光源入射倾斜矩形光栅膜层后均落在视网膜前方的减速信号区，使减速信号区始终处于视网膜前方，更加贴合眼球发展中的近视眼视网膜的弧度，此种近视离焦减速信号区面积越大，减缓眼轴增长越明显，防止或减缓近视的效果，确保清晰矫正的同时，有效减缓近视发展，佩戴时间越长，近视控制效果越好，能矫正近视眼视网膜周边不对称性离焦及矫正眼的集合调节障碍，适合大批量生产、制作成本低、发展潜力巨大、意义重大；相对于传统的衍射偏振光栅，本发明专利采用掩模法蒸镀沉积倾斜矩形光栅的优点为高效率大批量性、无位移误差的鬼线(伪谱线)、低杂散光、高信噪比、集光立体角大、光谱范围宽、能量响应平滑、谱面平直、环形大面积聚焦、消色差等优良特性，其特点为，衍射偏振强度效率与倾斜矩形光栅结构参量(倾斜角度、光栅周期、光栅槽深、占空比、波长)都形成贡献相关，选择合适的倾斜矩形光栅参量能引起衍射偏振在零级发生干涉相消，以至更多的能量分布在其他能级；在相比单纯的近视离焦信号面，近视离焦光度梯度变化所形成的减速信号区，能产生更强的减缓近视发展的效果。
正常人眼轴主要在23.5-24mm左右,眼轴每增长1mm,近视度数最高可以增加约300度，随着眼轴增长，眼球的视网膜被拉薄，容易发生视网膜裂孔和脱离的概率，且眼轴的增长是不可逆的，想要减缓近视发展，最重要的是要减缓眼轴的增长。当射入眼内的光线焦点没有落在视网膜上时就形成了“离焦”，根据焦点与视网膜的位置关系,可以分为近视离焦和远视离焦。经过科学实验对比验证发现：在小鸡眼前加上正球镜，小鸡的眼内会形成近视离焦信号，焦点落在视网膜前方，能使眼轴缩短；在小鸡的眼前加上负透镜，小鸡的眼内会形成远视离焦信号，焦点落在视网膜后方，会诱发眼轴变长。如图5、图6所示，当射入眼内的光线焦点没有落在视网膜上时就形成了“离焦”，根据焦点与视网膜的位置关系,可以分为近视离焦和远视离焦，此种近视离焦减速信号区面积越大，减缓眼轴增长越明显。
本申请实施例提供的倾斜矩形光栅防止或减缓近视的眼镜镜片，技术原理为在眼镜镜片上采用掩模技术进行蒸镀沉积多环形同心圆倾斜矩形光栅的等梯度渐变离焦技术(属于一种环焦技术)，形成周期性空间调制的衍射偏振层，在每个镜片上形成多环形同心圆倾斜矩形光栅阵列，产生等梯度离焦渐变折射效果，使得不同角度方向的光源入射倾斜矩形光栅膜层后均落在视网膜前方的减速信号区，能够使减速信号区始终处于视网膜前方，此种近视离焦减速信号区面积越大，减缓眼轴增长越明显，更加贴合眼球发展中的近视眼视网膜的弧度，无论看远还是看近，都能保持这种高效机制，进而达到消色差效应及在视网膜前方产生一定容量的减速信号区，此种近视离焦减速信号区面积越大，减缓眼轴增长越明显，防止或减缓近视的效果，确保清晰矫正的同时，有效减缓近视发展，佩戴时间越长，近视控制效果越好，能矫正近视眼视网膜周边不对称性离焦及矫正眼的集合调节障碍，在相比单纯的近视离焦信号面，近视离焦光度梯度变化所形成的减速信号区，能产生更强的减缓近视发展的效果，适合大批量生产、制作成本低、发展潜力巨大、意义重大。
本申请实施例还可以提供一种上述倾斜光栅防止或减缓近视的眼镜镜片的制备方法，所述方法包括：
在眼镜镜片基片上采用离子辅助轰击沉积电子束蒸镀技术沉积形成二氧化硅打底层；
在所述二氧化硅打底层上采用离子辅助沉积电子束蒸镀沉积互相交替叠加高折射率膜料五氧化三钛镀膜膜层与低折射率膜料二氧化硅镀膜膜层形成的高增透膜层；
将掩模片夹附在形成所述高增透膜层的镜片上进行蒸镀沉积形成多环形同心圆倾斜矩形光栅阵列，所述掩模片上开设有与多环形同心圆倾斜矩形光栅阵列相同的多环状同心圆镂空斜孔径圈开区结构。
进一步的，所述多环状同心圆镂空斜孔径圈开区结构包括采用准分子激光双光束干涉直写纳米尺度的10～17数量的同心圆环状倾斜角矩形衍射光栅镂空斜孔径圈。
本申请实施例提供了一种倾斜矩形光栅防止或减缓近视的眼镜镜片及其制备方法，设计上首先采用电子束蒸镀高折射率膜料五氧化三钛(Ti3O5)镀膜膜层与低折射率膜料二氧化硅(SiO2)镀膜膜层构成的增透膜层，再进一步地，技术上首创研发掩模技术再继续于增透镜片上蒸镀沉积制作出多环形同心圆倾斜矩形光栅阵列。
本申请实施例在掩模片上设计多环形同心圆镂空斜孔径圈倾斜矩形光栅开区结构，所述的掩模法蒸镀沉积倾斜矩形光栅，即掩模片事先进行激光干涉直写纳米尺度的10～17同心圆环状数量的镂空斜孔径圈开区结构，同一圆心环上具有同样倾斜角矩形光栅的偏振透射光度分布几乎相同，而不同圆心环上的倾斜角矩形光栅的倾斜角度则从中心到周边呈现出每环新增5°角渐进递增式倾斜角矩形光栅；每个圆心环上的倾斜角矩形光栅的偏振透射的光度，都是经过复杂精密的优化计算的结果，可使光线在视网膜前方产生一定容量的减速信号区，此种近视离焦减速信号区面积越大，减缓眼轴增长越明显，来达到减缓眼轴增长的效果。
所述的蒸镀的堆叠多层的增透膜层及光栅膜层，导入光学等效导纳值的调节，优化出可见光全带宽膜系，采用严格的耦合波方法分析倾斜矩形光栅结构参量对其衍射效率的影响而得到了倾斜矩形光栅的倾斜角度、槽深、光栅周期等结构参量以及波长与偏振衍射效率的关系，另在硬件技术采用电子束蒸发镀膜加以离子束辅助沉积(IBAD)，优点是所制备的薄膜附着牢固、结构致密、环境稳定性好，完全满足相关的环境试验要求；当蒸镀前，每个镜片夹附上此特殊掩模片，在进行蒸镀时，高折射率五氧化三钛增透膜料蒸束流穿透掩模片上的多环状同心圆镂空斜孔径圈开区的区域后，于下层的增透膜镜片上产生高保真度图形转移沉积了对等上层掩模片多环状同心圆镂空斜孔径相应的倾斜矩形光栅，形成等梯度离焦渐变折射空间调制的偏振衍射层，每个镜片上形成多环形同心圆倾斜矩形光栅阵列，使得不同角度方向的光源入射整个镜片上的倾斜矩形光栅膜层后均落在视网膜前方的减速信号区，进而达到消色差效应及在视网膜前方产生了一定容量的减速信号区，此种近视离焦减速信号区面积越大，减缓眼轴增长越明显，使得视网膜上视觉神经逐渐适应而减缓了眼轴增长，可有效减缓近视发展，达到防止或减缓近视的效果；经实验证明，倾斜式矩形光栅槽上的不同矩形光栅的倾斜角度与波长产生不同偏振衍射关系，在镜片上的多环形同心圆倾斜矩形光栅形成不同的倾斜角度下产生不同的偏振衍射，综合开发技术方案如下：
首先，在眼镜镜片基片上进行离子辅助轰击沉积电子束蒸镀技术沉积二氧化硅打底层，离子轰击时间为1min～5min，接着在二氧化硅打底层上进行离子辅助沉积电子束(IBAD)蒸镀沉积增透膜膜系采用高折射率膜料五氧化三钛(Ti3O5)镀膜膜层与低折射率膜料二氧化硅(SiO2)镀膜膜层互相交替叠加构成的高增透膜层，蒸镀背景真空度为1×10Λ(-3)Pa～9×10Λ(-3)Pa,氧压为1×10Λ(-2)Pa～8×10Λ(-2)Pa；镀制过程中采用光学监控以及石英晶体监控方法对膜厚进行监控。本制备优点是所制备的镀膜膜层附着牢固、结构致密、环境稳定性好，完全满足相关的环境试验要求。
本申请提供的增透膜层总膜系设计为Sub{[HL]ΛS}Air
H表示高折射率膜料五氧化三钛(Ti3O5)膜层膜厚13nm厚度；
L表示低折射率膜料二氧化硅(SiO2)膜层膜厚70nm厚度；
S表示膜堆周期数，S设计范围为1～8周期；
膜系的中心波长设计为550nm；
设计工作波长：420nm～780nm范围内的任意波长；
设计标准宽光谱增透膜Ravg＜0.5％@工作波长420nm～780nm；
设计透过率＞90％@工作波长420nm～780nm。
接着，将预先进行准分子激光双光束干涉直写，形成纳米尺度的10～17同心圆环状数量的倾斜角矩形衍射光栅镂空斜孔径圈开区结构的掩模片，掩模片上不同的同心圆环上的倾斜角矩形光栅的倾斜角度，从中心到周边呈现出每环新增5°角渐进递增式的倾斜角矩形光栅的开区结构；将掩模片夹附在镀有增透膜的镜片上进行蒸镀沉积倾斜角矩形衍射光栅，所述的掩模片上设计了多环同心圆镂空斜孔径圈开区结构，在进行蒸镀时，高折射率五氧化三钛增透膜料蒸束流穿透掩模片上的多环状同心圆镂空斜孔径圈开区的区域后，于下层的增透膜镜片上产生高保真度图形转移沉积了对等上层掩模片多环状同心圆镂空斜孔径相应的倾斜矩形光栅，倾斜矩形光栅与镜片法线Z轴形成不同的β倾斜角度而偏振衍射不同方向、不同振幅与不同相位的透射光，倾斜矩形光栅线条形成足够强度的较大周期结构，避免细的光栅线条扭曲或并拢等破坏矩形倾斜光栅原有周期结构的现象，形成等梯度离焦渐变折射空间调制的衍射偏振层，应用在可见光波段时，随着倾斜矩形光栅倾斜度的不同，当倾斜矩形光栅与镜片法线Z轴倾斜度越大，偏振倾斜角越大，偏振衍射透射越明显，倾斜式矩形光栅槽的零级衍射效率随着入射光方位角(入射面与镜片法线Z轴的夹角)的变化越大，具有越大衍射透射偏振效率，由于没有高级次衍射波，零级衍射波的衍射效率很高，应用在可见光波段时，随着倾斜式矩形光栅倾斜角度的倾斜越大，具有越大衍射透射偏振效率，特此利用此重点特性开发，掩模片上不同圆心环上的倾斜角矩形的倾斜角度，从中心到周边呈现出每环新增5°角渐进递增式的倾斜角矩形光栅，蒸镀时，掩模片夹附在增透膜镜片上，高折射率五氧化三钛增透膜料蒸束流穿透掩模片上的多环状同心圆镂空斜孔径圈开区的区域后，于下层的增透膜镜片上产生高保真度图形转移沉积了对等上层掩模片多环状同心圆镂空斜孔径相应的倾斜矩形光栅，倾斜矩形光栅与镜片法线Z轴形成不同的β倾斜角度而偏振衍射不同方向、不同振幅与不同相位的透射光，在高密度光栅的偏振自成像效应，该效应在光栅周期接近光波波长时，入射光偏振态的改变导致不同的光栅自成像，当光栅周期为2.5倍的光波波长时，偏振导致的光栅自成像形成最大效应。由于倾斜矩形衍射光栅中的衍射属于矢量衍射，其衍射偏振效率与倾斜矩形光栅倾斜角、光栅槽深、光栅周期以及波长等结构参量有关，意义重大、发展潜力巨大。
所述的镜片基片Sub包括且不仅限于如下：光学镜片及太阳镜片的玻璃基材、聚碳酸酯PC基材、尼龙PA基材、CR-39基材、PMMA基材、AC亚克力基材、MR-8基材、MR-7基材中的任意一种。
所述镜片基片的厚度为0.6mm～3.0mm，单一周期的平面光波导薄膜膜堆由高折射率五氧化三钛(Ti3O5)膜层及低折射率二氧化硅(SiO2)膜层叠加而成，然后继续交替叠加至三周期，总体膜堆膜层厚度范围设计为100nm～980nm。
生产制程参数如下：
镜片基片与蒸发物距离40cm～90cm，基片长晶温度为40℃～80℃，充氧量20～180SCCM，束流密度100mA～120mA,工作时真空度为1×10^(-3)Pa～9×10^(-3)Pa；镀膜前离子轰击1分钟～5分钟，低折射率膜料二氧化硅(SiO2)的沉积速率0.6nm/s～6.0nm/s；高折射率五氧化三钛(Ti3O5)的沉积速率0.4nm/s～5.0nm/s，电子枪功率保持在50％～80％；电子枪阳极电压100V～130V，阳极电流3A～10A；阴极电压20V～50V，阴极电流12A～20A；停镀后在降温半小时之后充气真空室取出镜片。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种倾斜光栅防止或减缓近视的眼镜镜片，其特征在于，包括：
镜片基片及高增透膜层，所述高增透膜层包括形成于所述镜片基片一侧表面的交替叠加的多层高折射率镀膜膜层以及多层低折射率镀膜膜层；
其中，所述高增透膜层上采用掩模技术搭配多环形同心圆倾斜矩形光栅的等梯度渐变离焦原理形成有周期性空间调制的倾斜矩形光栅膜层；所述倾斜矩形光栅膜层包括多环形同心圆倾斜矩形光栅阵列，所述多环形同心圆倾斜矩形光栅阵列包括的不同圆心环上的倾斜矩形光栅的衍射偏振透射光度从中心到周边呈渐进递增，以便产生等梯度离焦渐变折射效果，使不同角度方向的光源入射所述倾斜矩形光栅膜层后均落在视网膜前方的减速信号区，使减速信号区始终处于视网膜前方；
所述倾斜矩形光栅的倾斜角为5°～85°、光栅脊底部宽度为0.2～2.5微米、光栅槽槽深h为0.1～0.6微米、光栅周期为1～5微米、光栅脊底部占空比w/d为0.25～0.51。
2.根据权利要求1所述的倾斜光栅防止或减缓近视的眼镜镜片，其特征在于，所述高增透膜层的膜系结构为：
Sub{[H L]ΛS}Air
其中，
H表示高折射率膜料五氧化三钛膜层；
L表示低折射率膜料二氧化硅膜层；
S表示膜堆周期数，S的取值范围为1～8。
3.根据权利要求2所述的倾斜光栅防止或减缓近视的眼镜镜片，其特征在于，所述高折射率膜料五氧化三钛膜层的膜厚为13纳米，所述低折射率膜料二氧化硅膜层的膜厚为70纳米。
4.根据权利要求3所述的倾斜光栅防止或减缓近视的眼镜镜片，其特征在于，所述膜系结构的中心波长为550纳米、工作波长为420～780纳米、设计标准宽光谱增透膜Ravg＜0.5％@工作波长420～780纳米、设计透过率＞90％@工作波长420～780纳米。
5.根据权利要求1所述的倾斜光栅防止或减缓近视的眼镜镜片，其特征在于，所述多环形同心圆倾斜矩形光栅阵列包括10～17环形同心圆倾斜矩形光栅阵列。
6.根据权利要求1所述的倾斜光栅防止或减缓近视的眼镜镜片，其特征在于，不同圆心环上的倾斜矩形光栅的倾斜角度5°角渐进递增。
7.根据权利要求1所述的倾斜光栅防止或减缓近视的眼镜镜片，其特征在于，所述镜片基片的厚度为0.6～3.0毫米，所述高增透膜层的厚度为100～980纳米。
8.一种权利要求1至7任意一项所述的倾斜光栅防止或减缓近视的眼镜镜片的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
在眼镜镜片基片上采用离子辅助轰击沉积电子束蒸镀技术沉积形成二氧化硅打底层；
在所述二氧化硅打底层上采用离子辅助沉积电子束蒸镀沉积互相交替叠加高折射率膜料五氧化三钛镀膜膜层与低折射率膜料二氧化硅镀膜膜层形成的高增透膜层；
将掩模片夹附在形成所述高增透膜层的镜片上进行蒸镀沉积形成多环形同心圆倾斜矩形光栅阵列，所述掩模片上开设有与多环形同心圆倾斜矩形光栅阵列相同的多环状同心圆镂空斜孔径圈开区结构。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述多环状同心圆镂空斜孔径圈开区结构包括采用准分子激光双光束干涉直写纳米尺度的10～17数量的同心圆环状倾斜角矩形衍射光栅镂空斜孔径圈。
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