CN114008518A - 在低双折射率基础镜片上具有全息反射镜的眼科镜片 - Google Patents

Abstract

本披露涉及一种眼科镜片，所述眼科镜片包括：基础镜片(10)，所述基础镜片至少包括低双折射率材料层(11)和被记录在所述低双折射率材料层的表面上的至少一个全息部件(20)；以及辅助镜片(30)，所述辅助镜片被组装到所述基础镜片(10)。本披露还涉及一种用于制造这种眼科镜片的方法。

Description

在低双折射率基础镜片上具有全息反射镜的眼科镜片

技术领域

本发明涉及一种眼科镜片，该眼科镜片包括基础镜片，该基础镜片包括低双折射率材料层，至少一个全息部件被记录在该低双折射材料层上。本发明还涉及这种眼科镜片的制造过程。

背景技术

具有显示特征的头戴式装置是众所周知的。这种装置允许配戴者可见图像或文本以实现增强现实。

为此，从文件WO 2016/156614中已知一种用于提供旨在配适到镜架上并由配戴者配戴的眼科镜片的方法，其中该镜片包括全息反射镜，该全息反射镜被配置为反射由集成在镜架中的图像源生成的光。

反射镜是全息的，因为它是使用全息过程进行记录的。更具体地，全息反射镜是通过在眼科镜片上提供未记录介质的膜而获得的，并且通过在全息介质处在至少参考束与照明/物体束之间生成干涉来对全息反射镜进行记录。

取决于在记录步骤期间束的配置，反射镜可以被赋予一种光学功能，该光学功能能够在反射到反射镜上时修改源自图像源的光束的波前。因此，记录可以根据镜片和镜架的配置以及可选地根据配戴者的一些特征来执行。

全息图的质量、特别是由全息反射镜执行的光学功能的准确度取决于为记录光学功能而产生的干涉条纹的质量。此质量与干涉条纹的可见度V相关，该可见度与照明/物体束的偏振与参考束的偏振之间的角度ψ直接相关联：

V(ψ)＝V_max·cos(ψ)

其中Vmax是最大可见度，理想情况下为1。

如果基材介质是均质的、特别是具有低双折射率，则该角度仅与记录设置相关联、并且可以容易地进行优化。然而，如果基材介质是双折射的，则由于材料本身的原因，该角度可能局部变化，这导致条纹的局部可见度降低，并且因此导致全息反射镜的质量和均匀性较差。

在镜片上记录全息反射镜的另一个问题是大规模制造这种镜片的复杂性。实际上，全息记录可能取决于镜片特征，例如镜片焦度、集成有镜片的头戴式装置的类型等，这意味着相对于镜片特征适配每个全息部件的配置、并且因此适配每个记录光学设置的配置。这导致制造过程的复杂性和高成本。

发明内容

本披露的目的是提供一种针对现有技术中的缺陷的解决方案。

特别地，本披露的一个目的是提供一种以更便宜、更快速的方式制造包括全息部件的镜片的方法，而无论镜片的光学特征如何，例如在折射率、透射率、双折射率、吸收滤光、焦度(包括渐变光焦度)等方面。

通过结合独立权利要求中描述的特征来实现上述目的，并且从属权利要求提供了本发明的特定有利示例。

披露了一种眼科镜片及其制造方法。

根据本披露的实施例的眼科镜片包括基础镜片和辅助镜片，该基础镜片包括低双折射率材料层，全息部件被记录在该低双折射率材料层上，该辅助镜片被组装到基础镜片。归功于低双折射率材料层，可以获得高质量且高效的全息部件。然后，辅助镜片可以通过仅仅将辅助镜片组装到基础镜片来提供任何期望的功能，无论是机械的还是光学的。特别地，辅助镜片可以由高双折射率材料制成而不影响全息反射镜的制造成本或复杂性。

例如，基础镜片可以是平光镜片，即没有任何焦度，并且辅助镜片可以具有与最终镜片的焦度相对应的光焦度。在实施例中，基础镜片和/或辅助镜片可以结合有光学功能。特别地，在基础镜片的前表面处结合偏振/光致变色/着色功能而全息部件处于其后表面处可以允许增加虚拟图像对比度，因为来自环境的光会减少，而来自显示器和由反射镜反射的光不会减少，这特别适合增强现实应用。

附图说明

为了更完整地理解本文提供的描述及其优点，现在结合附图和详细描述参照以下简要描述，其中相似的附图标记表示相似的部分。

图1描绘了眼科镜片的第一示例。

图2描绘了眼科镜片的第二示例。

图3描绘了眼科镜片的第三示例。

图4示意性地表示插入有眼科镜片的光学装置。

图5a至图5d示意性地示出了用于记录全息反射镜的不同光学布置。

图6示意性地示出了制造眼科镜片的方法的示例性实施例的主要步骤。

具体实施方式

定义

提供以下定义来描述本披露。

“全息反射镜”(HM)在本领域中是已知的。如果反射镜是使用全息过程进行记录的，则它被定义为全息反射镜。此反射镜被用于将由图像源(例如可以是显示屏、微型投影仪等)生成的光束反射朝向配戴者的眼睛，以使配戴者可见图像。全息反射镜并不用于对所记录的全息图像进行重建，如传统全息图观看的情况。

根据记录配置，反射镜可以被赋予以下光学功能，该光学功能与支撑全息反射镜的层的几何形状无关。例如，全息反射镜可以具有或不具有焦距，包括一个或几个不同功能的或反射不同波长的区域，具有确定的焦度等。

“全息滤光片”是用全息过程记录在支撑件上的光学滤光片。这种滤光片可以让一个波长或一系列波长在特定方向上通过。

“全息镜片”是根据全息过程而被记录在支撑件上的镜片。它可以在给定的波长或波长范围内操作，以便将光聚焦在给定的方向上或给定位置处。在同一个支撑件上，全息镜片可以被配置为表现出光谱和/或角度选择性，具有不同焦距和不同光谱或角度选择性的不同区域。

“全息偏转器”是全息部件，其将入射光引导朝向与由入射光遵循的方向不同的方向。

“傅立叶全息图”是包括图像的全息图，该图像可以由外部源以透射或反射方式读取，从而允许制造紧凑型显示器，用于增强现实、验光或视轴矫正法的应用。

“侧光(edge-lite)全息图”是允许在薄层内引导光的全息图，例如用于适当的传感器、显示器或滤光片集成。

在下文中，全息部件可以是指全息反射镜、全息滤光片、全息镜片、全息偏转器、傅立叶全息图或侧光全息图中的任何一个。

全息部件在支撑件上的记录是用光学布置来执行的，该光学布置包括光源，例如发射光束的激光器。通常，偏振分束器允许将束分成两束：一个参考束和一个照明束，这两个束取决于全息部件的类型在同一侧或相反侧照射全息介质。由参考束和照明束在全息记录介质上引起的干涉允许记录全息部件。参考束和照明束的配置允许适配全息部件的功能和配置。例如，在全息反射镜的情况下，一旦设定了光学布置(例如几何形状、束大小等)，就可以通过改变一个或多个参数来修改全息反射镜的特征，该一个或多个参数包括两个束之间的功率比(影响条纹对比度和衍射效率)、曝光时间(影响衍射和漫射效率)、以及可旋转支撑件(其上定位有保偏光纤，通过这些保偏光纤传输参考束和照明束)的可能使用(影响束在离开光纤时的偏振)。可以注意到，也可以使用多个参考束和/或照明束来记录全息部件。技术人员可以参照文件WO 2016/156614以获取关于用于实现期望的全息部件配置的记录设置的更多细节。

“头戴式显示装置”(HMD)在本领域中是已知的。这种装置要被戴在配戴者的头上或周围，包括头盔式显示器、光学头戴式显示器、头戴式显示器等。它们包括用于显示图像以供配戴者可视化的光学装置。HMD可以提供计算机生成的图像和“现实生活”视野的叠加可视化。HMD可以是单目的(单眼)或双目的(双眼)。结合有根据本披露的镜片的HMD可以采用各种形式，包括眼镜、面罩(比如滑雪或潜水面罩)、护目镜等。HMD包括一个或多个眼科镜片。在优选实施例中，HMD是一副配备有眼科镜片的眼镜，这些眼科镜片可以是太阳镜片。

“图像源”(IS)是本领域已知的。图像源是可以发射适合于显示图像以供配戴者可视化的光束的任何光源。可视化发生在源自图像源的照明束反射到全息反射镜上之后。在本披露的实施例中，IS典型地是偏离轴线的，因为它可以位于配戴者的颞侧部附近，例如在HMD的镜腿部件上，比如眼镜的镜腿部件。在本披露的实施例中，IS可以是被配置为用于显示虚拟图像(计算机生成的图像)的任何图像源。它可以是屏幕(例如OLED、LCD、LCOS等)、与其光源(例如激光器、激光器二极管等)结合使用的相位和/或振幅SLM(空间光调制器)、投影仪(比如微型投影仪(可以使用LED、二极管激光器等的MEMS或DLP)、或任何其他源。IS还可以包括任何其他图像源(计算机生成的图像源)和/或控制电子器件和/或电源和/或可选的光学元件等。

眼科镜片

参照图1至图3，现在将描述根据本披露的实施例的眼科镜片1。

眼科镜片1包括基础镜片10和辅助镜片30，该基础镜片包括层11，全息部件20被记录在该层上，该辅助镜片被组装到基础镜片10。

如图4示意性所示，根据实施例，此眼科镜片1适于配适到头戴式显示装置HMD 5中，该头戴式显示装置包括镜架50，内置图像源51被定位在该镜架中。在此实施例中，全息部件20可以包括全息反射镜。在这种情况下，图像源51被配置为用于照亮所述全息反射镜并在反射到所述全息反射镜20上时使配戴者可见虚拟图像，该虚拟图像被叠加到配戴者的环境的真实视觉上。对于屈光不正的配戴者，眼科镜片1适于矫正配戴者的虚拟视觉(由图像源生成的图像的视觉)和真实视觉(配戴者的环境的视觉)。

特定的应用是增强现实设备，其中在眼睛瞳孔与图像源之间实现了光学共轭。在此配置中，HMD 5可以包括可移动微反射镜，该可移动微反射镜被插入在图像源与镜片之间、并且根据眼睛瞳孔的位置移动以便跟随眼睛瞳孔的运动。此外，在此配置中，在镜片中记录的全息反射镜被配置为实现在图像源与瞳孔之间的光学共轭。鉴于在全息反射镜与瞳孔之间的距离非常短，这意味着反射镜具有大的焦度，例如在+40D至+60D的范围内。

另一个可能的应用是成像系统，在该成像系统中，不与眼睛瞳孔存在共轭，而是图像源位于全息反射镜的焦点附近，并且全息反射镜被配置为将虚拟图像发送到无限远。

眼科镜片1的基础镜片10是至少部分透明的。基础镜片可以是平面的、曲面的、球面的、圆柱面的或完全自由形式的。基础镜片的外部形状可以是自由形式的、圆形的、方形的等。辅助镜片可以是平面的、曲面的、球面的、圆柱面的或完全自由形式的。辅助镜片的外部形状可以是自由形式的、圆形的、方形的等。

基础镜片10的层11由低双折射率材料制成，以允许记录高质量的全息部件20。如上文所提及的，为记录光学功能而产生的干涉条纹的可见度V取决于在照明束地偏振与参考束的偏振之间的角度Ψ。双折射材料包括偏振的固有变化，降低了干涉条纹沿所记录的层的表面的可见度。

在此认为，具有低双折射率的材料是条纹在材料层的表面之上的可见度是最大可见度Vmax的至少80％的材料，该最大可见度对应于角度Ψ从大约0到38°的变化，这又对应于小于一个条纹的宽度，其中亮条纹对应于平行偏振状态并且暗条纹对应于垂直偏振状态。

以下材料具有低双折射率并且适用于形成基础镜片的层11，全息部件被记录在该层上：

-由三井东压化学公司以商品名MR-7^TM和MR-8^TM销售的热固性聚硫氨酯树脂，

-烯丙基二甘醇碳酸酯(ADC)，也称为CR-39，或由依视路公司以商品名

销售，

-三醋酸纤维素(TAC)，

-1.74折射率材料，

-矿物玻璃

另一方面，辅助镜片30可以包括至少一个高双折射率材料层，因为不必在其上记录全息反射镜。例如，辅助镜片可以由聚碳酸酯形成。然而，辅助镜片30也可以由低双折射率材料或各种层形成，它们中的一些是高双折射的，而另一些是具有低双折射率的。

根据实施例，低双折射率材料层11没有光焦度，因此不向配戴者提供矫正。眼科镜片1可以具有确定的焦度。在这种情况下，焦度可以由辅助镜片30提供。眼科镜片1也可以不提供光焦度。在这种情况下，辅助镜片30可以是平光镜片，即没有光焦度的镜片，但它被用于增加基础镜片10的机械特性(如果该基础镜片非常薄，例如厚度小于1mm)和/或为眼科镜片提供至少一种光学功能。

即使层11、以及可能的整个基础镜片10、以及可能的辅助镜片30没有光焦度，它们也可以具有弯曲的表面以提供良好的美感。根据非限制性示例，低双折射率材料层11包括前表面12和后表面13，并且这两个表面都可以是球面的，并且因此没有光焦度。

根据另一个实施例，低双折射率材料层11可以包括光焦度。辅助镜片30可以被配置为提供与低双折射率材料层11的焦度互补的焦度，以获得镜片1的所需焦度。

在图1所示的示例中，基础镜片10仅包括低双折射率材料层11和记录在该低双折射率材料层上的全息部件20。全息部件20可以被记录在层11的前表面12或后表面13上，如果基础镜片10仅包括所述层11，则分别形成基础镜片10的前表面或后表面。辅助镜片30可以在基础镜片10的前表面或更优选地后表面上被组装到该基础镜片。

在多个实施例中，它们中的一些示例在图2和图3中示出，基础镜片10和/或辅助镜片30适于提供至少一种光学功能，比如振幅滤光功能、光谱滤光功能(比如边通、比如短通或长通，或带通滤光，或特定颜色的滤光，例如通过着色，或结合光致变色或电致变色功能)、或偏振功能。

为了提供所述光学功能，基础镜片10和/或辅助镜片30可以包括不止一个层。例如，如果基础镜片提供光学功能，则该光学功能可以通过低双折射率材料层11(例如，层11可以被着色以提供日光/抗UV保护)或通过被组装到该低双折射率材料层的至少一个附加层14、或通过层11和附加层14组合来实现。

在这种情况下，全息部件20和基础镜片10的附加层14的相对位置、以及辅助镜片30(即，被组装到基础镜片10的前表面或后表面)的位置可以根据由附加层和/或辅助镜片30提供的光学功能来确定。

根据非限制性示例，如果光学功能是偏振功能、光致变色功能、或由着色层获得的滤光之一，则全息部件20可以优选地被记录在层11的后表面13上，而光学功能是在全息部件20的前侧通过层11本身或通过附加层14实现的，该附加层被组装到低双折射率材料层11的前表面12上。这允许，当眼科镜片1结合到具有图像源的镜架中时，由附加层或层11本身实现的光学功能仅适用于来自“现实生活”视野的光，而不适用于来自图像源的光，然后适用于在反射镜上反射的光。因此无需为考虑光学功能的影响而适配全息反射镜的配置。此外，在这种情况下，偏振/光致变色/着色功能的存在增强了虚拟图像的对比度，因为来自环境的光会减少而来自虚拟源的光不会减少。

同样在这种情况下，辅助镜片30可以被组装在基础镜片10的后表面上(如果附加层14被组装到层11的前表面，则该后表面是层11的后表面)。

可以由基础镜片10或辅助镜片30提供的光学功能的第一示例是至少部分着色。基础镜片10的层11或附加层14、或者辅助镜片30的层可以由着色材料形成，比如包括蓝光截止功能的材料，如文件WO 2018/054984中披露的。层11、或附加层14、或辅助镜片30的层还可以包括UV吸收染料(比如由BASF公司以商品名

477或479销售的染料)。如果全息部件20被记录在低双折射率材料层11的后表面上，提供UV吸收染料会减少到达全息部件的UV量，这减少了这种部件可能具有的黄色外观。

参照图2，根据另一个示例，基础镜片10包括附加光致变色层14，比如光致变色聚氨酯层14。在另一个实施例中，辅助镜片30可以包括这种光致变色层。

根据图3中所示的另一个示例，基础镜片10可以包括偏振单元15。偏振单元15典型地包括两个低双折射率材料层，偏振膜被定位在这两个低双折射率材料层之间。在这种情况下，其上记录有全息部件20的低双折射率材料层11可以是单元的两个低双折射率材料层之一。

例如，偏振单元可以由TAC-PVA-TAC(PVA代表聚乙烯醇)三层的堆叠体形成，在这种情况下，TAC层之一也可以形成其上记录有全息部件20的低双折射率材料层11。偏振单元15也可以由PC-PVA-PC(PC代表聚碳酸酯)三层的堆叠体形成。由于PC是高双折射率材料，在这种情况下，基础镜片10包括被组装在单元15上的低双折射率材料层11，而不形成该单元的一部分。根据另一个示例(未示出)，辅助镜片30可以包括这种偏振单元15。

根据又一个示例，基础镜片10或辅助镜片30可以包括电致变色单元(未示出)。

最后，基础镜片10和辅助镜片30中的至少一个可以在其外表面上包括涂层16，比如耐磨涂层(也称为硬质多层涂层)和/或抗反射涂层。在全息部件20被记录在低双折射率材料层11的后表面上的情况下，所述表面优选地形成基础镜片10的后表面22，并且涂层16优选地被沉积在基础镜片的前表面21上。还可以在全息部件20之上、在基础镜片10的后表面22上提供附加涂层16。可以在全息部件与涂层16之间提供中间附加层。

如果涂层是抗反射涂层，则可以在记录全息部件20之前沉积涂层，以便增强记录质量并保护全息部件。

根据另一个实施例，全息部件20可以被记录在低双折射率材料层11的前表面上，所述全息部件20形成基础镜片10的前表面或被附加层覆盖，并且基础镜片10可以在其前表面处、以及还可能在其后表面处包括涂层。

在实施例中，比如在图2和图3所示的示例中，基础镜片10可以包括不止一个附加层14，以便提供期望的功能或不止一种功能。例如，至少一个附加层可以是光致变色层14或偏振单元15，并且至少一个其他层16可以包括一个或多个涂层(耐磨、抗反射涂层等)。辅助镜片30还可以包括一个或多个层以实现多种期望的光学功能。

在低双折射率材料层11的表面上记录的全息部件20被配置为提供至少一种光学功能，比如反射镜功能、滤光功能等。根据示例，全息部件20可以是全息滤光片。根据另一个示例，全息部件20可以是全息反射镜，进一步包括滤光功能。例如，全息反射镜20可以被配置为仅反射特定波长范围内的光，比如蓝光、红光或绿光。如果全息部件是反射镜，则它可以是弯曲的且偏离轴线的，以反射从HMD的图像源发出的特定波长范围。在这种情况下，所反射的波长的类型可以取决于图像源。反射镜也可以是平面反射镜，其被配置为反射来自配戴者的真实视野的波长。全息反射镜20还可以提供期望的焦度，比如在上文给出的示例中，其中全息反射镜在HMD的图像源与配戴者的瞳孔之间提供光学共轭。

全息部件20还可以结合光波导等的功能。

如上文所指示的，全息部件20是通过在至少参考束与照明束之间的全息记录材料膜上产生干涉来记录的。在实施例中，无论最终的镜片是什么，对于给定的基础镜片几何形状，都可以保持相同的设置来记录全息部件。例如，如果全息部件是全息滤光片，就是这种情况。在这种情况下，可以在将辅助镜片组装到基础镜片之前或之后来执行记录。

在其他实施例中，可以根据最终镜片1的配置来适配用于记录全息部件20的设置。例如，对于增强现实应用，在全息部件是反射镜的情况下，用于记录全息反射镜的设置可以根据最终镜片焦度进行适配。在这种情况下，如果辅助镜片30提供光焦度并且由低双折射率材料制成，则优选地在全息反射镜的记录期间将该辅助镜片组装到基础镜片10。相反，如果辅助镜片30由高双折射率材料制成，则辅助镜片可以用由低双折射率材料制成的等效镜片替换。设置还可以取决于全息部件在最终镜片内的位置，即全息部件是被组装在基础镜片的后表面还是前表面上，以及辅助镜片30是被组装在基础镜片的后表面还是前表面处。

在实施例中，层11可以包括记录在其上的多个全息部件20。作为第一示例，可以在低双折射率材料层11上提供适合于过滤或反射不同波长范围的不同滤光片或反射镜。在这种情况下，部件20优选地被记录在层11的同一侧。在另一个示例中，低双折射率材料层11在其第一侧(后表面)包括偏离轴线的第一全息反射镜，该第一全息反射镜被配置为反射由显示器或图像源发射的波长范围内的光，并且层11可以在第二侧(前表面)进一步包括第二全息反射镜，比如平面反射镜，例如以避免未被第一反射镜反射的光可以被配戴者的交谈伙伴看到。

眼科镜片的制造方法

参照图6，现在将描述根据以上描述的眼科镜片1的制造方法100的主要步骤。

此方法包括在低双折射率材料层11上形成全息部件20的步骤110，该步骤包括在低双折射率材料层11的主表面上沉积全息材料膜F的子步骤111。低双折射率材料层11可以预先经历热成型步骤以便提供期望的曲率。

全息材料是本领域已知的。这种材料包括重铬酸盐明胶和光聚合物。合适的光聚合物的非限制性示例由Polygrama公司以商品名SM-TR^TM销售。全息材料可以通过聚合物喷射、喷涂、浸涂或通过旋涂来沉积。它可以被沉积在低双折射率材料层11的前表面或后表面上、整个表面上或仅特定区域上，例如通过移印。在浸涂的情况下，全息材料被沉积在层11的两个主表面上，并且可以稍后去除膜之一。

然后，步骤110包括在将全息材料膜暴露于全息设置的同时对其进行暴晒112，以便有效地记录全息部件。参照图5a至图5d，通过在全息材料膜F上、在参考束RB与照明束IB之间生成干涉来执行全息部件的记录。这两个束来自同一个源S，以允许在这些束之间发生干涉。孔径、束的取向、束之间的距离、源的波长以及束的数量(至少两个，但也可以更多)允许限定所记录的光学功能。特别地，参考束的空间配置反映了一旦将镜片配适到镜架中即可实现用于照明全息部件的空间配置(取向、距离、宽度，即投影在镜片上的区的形状和大小等)。

记录设置可以被配置为使得参考束RB和照明束IB中的至少一个在到达全息材料膜之前传播通过低双折射率材料层。如前所述，与使用双折射材料层相比，使用低双折射率层作为全息部件的支撑件为所记录的全息部件提供了更好的质量，因为条纹的可见度增加了。

然而，由于这些束之一在全息材料与支撑全息材料的材料层之间的界面上的反射，可能发生一些寄生反射，这些寄生反射产生了寄生全息图。当记录设置被配置为使得参考束RB和照明束IB在到达全息材料膜之前并未传播通过低双折射率材料层时，情况也是如此。

使用低双折射率层使得能够使用可以针对特定偏振设计的抗反射涂层，这可能比针对两个垂直偏振设计的抗反射涂层(当支撑全息材料的材料层是双折射的时，情况将会如此)更有效且更容易设计。

另外，也可以通过选择以下配置来更容易地减少寄生反射，在该配置中，参考束和照明束中的至少一个以适当的偏振以接近布儒斯特(Brewster)角的角度入射在全息材料上。由光源S(典型地是激光器)发射的光例如通过光纤引导到低双折射率材料层11，这些光纤可以包括单模光纤(优选是保偏(PM)单模光纤)、大芯面积光纤(优选是PM大芯面积光纤)。分束器用于将束分成参考束和照明束。

可以使用选自单焦镜片、多焦镜片(比如双焦镜片和渐变多焦点镜片)的一个或多个镜片，以及可选的平面反射镜，以例如根据要记录的全息部件的配置对照明束和参考束进行成形。例如，可以使用其他器件来对照明束和/或参考束进行成形，比如具有不同焦距的镜片、空间光调制器和自适应反射镜。此配置优选地考虑到：

-配戴者的数据，以便使镜片和全息部件配适到配戴者。数据包括例如瞳距、眼睛转动中心位置、处方、功能偏好等。此列表并非详尽无遗。

-镜架数据，包括镜架的几何形状(承载图像源的分支相对于镜片的位置、镜片的大小)、嵌入镜架中的可能附件(比如眼动仪)等。此列表并非详尽无遗。

-辅助镜片数据，包括镜片的焦度及其光学特征(折射率、透射率、扩散等)等。此列表并非详尽无遗。

-基础镜片数据，包括基础镜片的配置(嵌入其中的功能)及其光学特征等。此列表并非详尽无遗。

-显示器数据：显示器的类型(比如OLED、LCD、LCOS等屏幕，比如LED、激光器、二极管激光器、OLED等相干或不相干的光源、光源和屏幕的组合)、主动或被动投射具有期望规格的图像的光学系统(准直器、焦点、偏转器等)的存在、显示器的几何尺寸、显示器的物理特征(例如带宽)等。此列表并非详尽无遗。

在一些实施例中，其中全息部件20是被配置为反射由HMD的图像源生成的虚拟图像的反射镜，用于记录的光学布置被配置为：

-参考束RB模拟要用于照亮所述全息部件的图像源的束，以使配戴者在配戴镜架时可见虚拟图像的显示，并且

-照明束IB被配置成限定：

ο配戴者在配戴镜架时对所显示的虚拟图像的可视化距离，和/或

ο配戴者在配戴镜架时对所述显示的图像的可视化方向，和/或

ο全息反射镜的、用于配戴者在配戴镜架时对所述显示的虚拟图像的可视化的区域的数量。

图5a至图5e中示出了用于记录旨在于在HMD上使用的全息反射镜的示例性实施例。图5a呈现了用于记录平面反射镜的设置。在这种情况下，参考束RB是由放置在层11之后的平面反射镜M反射的照明透射束。

图5b呈现了用于记录偏离轴线的平面反射镜的设置。在这种情况下，照明束IB是准直束，并且参考束RB是来自偏离轴线的位置的另一个准直束，该偏离轴线的位置对应于图像源IS相对于全息反射镜的新近位置。此实现方式适用于SLM(空间光调制器)或光场显示器LFD形式的光源。

图5c呈现了记录偏离轴线的曲面反射镜的设置。在这种情况下，照明束IB是准直束，并且参考束RB具有例如显示器或图像源的特征并且以期望的位置、焦点和角度到达膜F。此实现方式适用于包括图像源形式的屏幕和/或要求在瞳孔与图像源之间的光学共轭的HMD。

图5d呈现了以下设置，该设置用于记录用于显示器或图像源的可视化的偏离轴线的反射镜和用于外部观察者的机密性滤光片两者。在这种情况下，照明束IB是准直束，第一参考束RB1具有显示器和图像源的特征并且以期望的位置、焦点和角度到达层11，并且第二参考束RB2是由放置在层11之后的平面反射镜M反射的照明准直束。

可以为其他类型的光学功能形成其他设置。

根据实施例，基础镜片10仅由记录有全息部件的层11形成。根据另一个实施例，基础镜片10进一步包括至少一个附加层14和/或附加涂层16。

因此，镜片1的制造100可选地还包括将低双折射率材料层11组装到任何附加层14的步骤113，例如以便使基础镜片10结合其他光学功能，比如上文所列的那些光学功能(例如色调、光致变色、电致变色、偏振功能等)。此步骤可以根据被结合到附加层中的功能的类型而不同地执行(例如，可以通过浸渍、旋涂等来执行涂覆)。

步骤110和步骤113的实施顺序可以根据在基础镜片中实现的功能而变化。

根据第一实施例，可以在记录110全息部件之前实施将低双折射率材料层11组装到附加层14(其可以包括光致变色或电致变色单元15或其层)的步骤113。例如，如果附加层是在增强现实应用中提供偏振、光致变色、电致变色或滤光功能的层，则可以是这种情况。在这种情况下，在记录全息反射镜之前，优选地在层11的前表面上提供附加层，以增强在来自HMD的图像源的虚拟图像与来自配戴者的环境的图像之间的对比度。

根据另一个实施例，可以在记录110全息部件之后执行步骤113。

该方法还包括将低双折射率材料层11组装到辅助镜片30的步骤120。此组装120可以通过胶合、铸造、夹紧、通过增材制造(例如通过将形成辅助镜片30的材料的体素直接沉积在基础镜片上)来执行。

在另一个实施例中，步骤120可以使用背面注射过程来执行，在此期间将基础晶片10放入模具中，并且在必须形成辅助镜片的表面(例如后表面)上提供注射材料。

在实施例中，组装步骤120可以在将低双折射率材料层11组装到附加层14的步骤112之后执行。

步骤120可以在将全息部件记录在低双折射率材料层11上的步骤110之后执行，或者在其之前执行，例如如果辅助镜片30具有低双折射率并且提供光焦度，并且全息部件的配置必须考虑到所述光焦度。在这种情况下，辅助镜片30是全息部件的记录设置的一部分。

该方法还包括沉积比如抗反射涂层或硬质多层涂层等至少一个涂层16的步骤130。涂层可以沉积在基础镜片10的主表面(即前表面或后表面)上，或者沉积在低双折射率材料层11上，或者沉积在附加层14上，如果有的话。在这种情况下，步骤130可以在记录全息部件20之前或在此步骤之后执行。

步骤130也可以在将基础镜片10组装到辅助镜片30之后执行，并且在这种情况下包括将涂层16沉积在所获得的镜片1的前表面或后表面上。

根据示例，基础镜片10可以包括在记录全息部件20之前沉积的抗反射涂层16，以通过去除任何虚反射来改进记录。由于记录全息材料的步骤111优选地在80℃下执行，因此优选地选择能够承受此温度的抗反射涂层。根据另一个示例，由于硬质多层涂层(HMC)的沉积过程要求在大约100℃至120℃下加热的步骤并且这种温度由全息部件承受，因此可以在记录全息部件之后提供HMC。

根据另一个示例，硬质多层涂层和/或抗反射涂层可以被沉积于在将基础镜片10组装到辅助镜片30之后获得的镜片的前表面或后表面上。

在图6中示出了该方法的非限制性示例性实现方式，该方法包括在低双折射率材料层11上形成全息部件20的步骤110、将所述层组装112到结合有光学功能的附加层14、然后将如此获得的基础镜片组装120到辅助镜片、以及最终将至少一个涂层16沉积130在如此获得的眼科镜片上。

获得的最终镜片包括高质量全息部件20，因为它已被记录在低双折射率材料层11上，并且可以通过基础镜片或通过辅助镜片提供任何合适的光学功能。

Claims (14)

1.一种眼科镜片(1)，包括：

-基础镜片(10)，所述基础镜片至少包括低双折射率材料层(11)和被记录在所述低双折射率材料层的表面上的至少一个全息部件(20)，以及

-辅助镜片(30)，所述辅助镜片被组装到所述基础镜片(10)。

2.根据权利要求1所述的眼科镜片，其中，所述辅助镜片(30)是由高双折射率材料制成的。

3.根据权利要求1或2所述的眼科镜片，其中，所述眼科镜片(1)具有光焦度，所述低双折射率材料层(11)没有光焦度，并且所述眼科镜片的光焦度的至少一部分是由所述辅助镜片(30)提供的。

4.根据前述权利要求中任一项所述的眼科镜片，其中，所述基础镜片(10)和/或所述辅助镜片(30)被设计为提供选自下组的光学功能：振幅滤光功能、光谱滤光功能、偏振功能。

5.根据权利要求4所述的眼科镜片，其中，所述基础镜片(10)包括偏振功能、光致变色或电致变色单元或着色层之一，并且所述全息部件(20)位于所述基础镜片的后表面(22)上。

6.根据前述权利要求中任一项所述的眼科镜片，其中，所述基础镜片(10)包括由两个低双折射率材料层形成的偏振单元(15)，在所述两个低双折射率材料层之间插入偏振膜，并且其中，记录有所述全息部件(20)的所述低双折射率材料层(11)是所述偏振单元(15)的所述两个低双折射率层之一。

7.根据前述权利要求中任一项所述的眼科镜片，其中，所述基础镜片(10)具有前表面(21)和后表面(22)，所述后表面是由所述低双折射率材料层(11)的后表面(13)形成的，

并且所述基础镜片的前表面(21)覆盖有硬质多层涂层(16)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的眼科镜片，其中，所述全息部件(20)选自由以下各项组成的组：

-全息反射镜，

-全息滤光片，

-全息镜片，

-全息偏转器，

-傅立叶全息图，

-侧光全息图。

9.一种制造眼科镜片的方法，包括以下步骤：

-将未记录的全息介质膜沉积(111)在低双折射率材料层(11)的表面上，

-通过在参考束与照明束之间生成干涉来执行(112)所述全息介质的全息记录，以在所述低双折射率材料层(10)上形成全息部件，以及

-将所述低双折射率材料层(11)组装(120)到辅助镜片(30)，所述组装步骤在所述执行全息记录的步骤之后或之前执行。

10.根据权利要求9的方法，其中，在所述全息记录(112)期间，所述参考束和所述照明束中的至少一个在到达所述全息介质之前传播通过所述低双折射率材料层。

11.根据权利要求9或10的方法，进一步包括在执行所述全息记录之前的所述低双折射率材料层的热成型步骤，所述热成型步骤被实施以实现期望的曲率。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中，所述组装步骤(120)是通过增材制造、胶合、铸造、夹紧或注射来执行的。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，进一步包括在所述全息记录步骤之前或之后将至少一个附加层(14)组装(113)到所述低双折射率材料层(11)的步骤，所述附加层(14)提供光学功能。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，进一步包括在通过将所述低双折射率材料层(11)组装到所述辅助镜片(30)而获得的所述镜片的前表面和/或后表面上沉积至少一个涂层(130)，或者在包括所述低双折射率材料层(11)的基础镜片(10)上在所述基础镜片组装到所述辅助镜片(30)之前沉积至少一个涂层，所述至少一个涂层包括硬多层涂层和/或耐磨涂层。

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