CN115053170A - 用于减少远视周边散焦的复合微透镜设计 - Google Patents
用于减少远视周边散焦的复合微透镜设计 Download PDFInfo
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Abstract
披露了一种眼镜镜片，该眼镜镜片包括呈图案布置的复合微透镜。复合微透镜包括同轴微型小透镜以及位于该同轴微型小透镜上的离轴子小透镜。该离轴子小透镜具有与该同轴微型小透镜不同的光学功能。通过选择适当的复合微透镜设计，围绕主结构周边添加具有子小透镜的微型小透镜来优化用于近视预防、眩晕预防或任何其他视觉相关状况的眼镜镜片。
Description
背景技术
技术领域
本披露内容涉及一种用于近视控制和预防、抗反射和矫正人眼中的其他视觉障碍的眼镜镜片。更具体地，光学基材可以与复合微透镜结合，该复合微透镜包括微型小透镜和离轴子小透镜，其中该离轴子小透镜具有与微型小透镜不同的光学功能。
相关技术说明
本文提供的“背景技术”说明是为了总体上介绍本披露内容的背景。当前提名的发明人的工作在本背景技术部分中所描述的程度上、以及在提交时间时可能不被认定为现有技术的本说明的方面，既没有明确地也没有隐含地承认是针对本发明的现有技术。
眼睛向近视的发展属于正视化的范畴。此过程由视觉输入引导，并且协调此过程的机制尚不完全清楚。假设正视化经由一种散焦驱动眼睛生长的主动机制发生，并且遗传因素和正视化都影响眼轴的生长。图1展示了眼睛中的远视散焦。长期以来，人们一直认为配戴矫正眼镜可能会阻碍幼儿的正视化过程，此假设特别也得到了动物研究的支持。然而，人类近视矫正不足已被证明会增加近视发展的速度。然而，对于哪些患者群体(如果有的话)，儿童时期配戴矫正眼镜实际上会阻碍正视化，目前尚不完全清楚。
已经有一些关于近视发展的因果因素的研究。特别是，统计数据显示，长时间近距离工作与近视的发展相关，但尚不清楚是否存在因果关系。有许多假设可以解释近视的性质、发病和持续演变，其中一个特别涉及周边散焦。图2展示了眼睛中的周边散焦。特别是，该假设指出眼睛周边视觉中的局部远视散焦导致眼睛伸长或生长。即使在用单光镜片装置矫正眼睛之后，也会出现这种现象。
本披露内容的一个目的是描述一种微透镜的设计，该设计提高了处理近视演变(特别是处理导致眼睛伸长或生长的周边散焦)的能力和灵活性。
发明内容
第一方面是一种眼镜镜片，该眼镜镜片包括多个呈图案布置的复合微透镜；并且该多个微透镜中的至少一个复合微透镜包括同轴微型小透镜和位于该同轴微型小透镜上的至少一个离轴子小透镜，其中，该至少一个离轴子小透镜具有与该同轴微型小透镜不同的光学功能。
复合微透镜设计可以具有一种用于同轴微型小透镜的设计和几种不同的离轴子小透镜的设计。该轴是穿过微透镜的光学中心的一条线、或光轴，微透镜的光学中心是术语同轴和离轴的基准。微透镜的光学中心是光线可以无偏差地穿过的点。
在第二方面，该至少一个离轴子小透镜具有与该同轴微型小透镜不同的形状。
在第三方面，该同轴微型小透镜的中心部分提供光焦度，并且该至少一个离轴子小透镜提供周边散焦。
在第四方面，该同轴微型小透镜是球形形状，并且该至少一个离轴子小透镜是球形形状。
在第五方面，该同轴微型小透镜的高度小于或等于两微米。
在第六方面，该至少一个离轴子小透镜的两个子小透镜分别位于该同轴微型小透镜的左侧部分和右侧部分上。
在第七方面，该至少一个离轴子小透镜的三个子小透镜位于围绕该同轴微型小透镜的三角形布置的顶点上。
在第八方面，该至少一个离轴子小透镜的四个子小透镜位于围绕该同轴微型小透镜的不同相反侧上。
在第九方面，该同轴微型小透镜是球形形状，并且该至少一个离轴子小透镜是凹形球面。
在第十方面，该同轴微型小透镜是球形形状、非球形形状、棱柱形形状、圆柱形形状、复曲面形状、半球形形状、半圆柱形形状中的一种。
在第十一方面，该至少一个离轴子小透镜是凸形球面、凹形球面和棱柱形状中的一种。
在第十二方面，该至少一个离轴子小透镜中的多个具有不同的形状。
在第十三方面，该多个复合微型小透镜被布置在该眼镜镜片的四个象限中的一个象限中。
在第十四方面，该多个复合微透镜被布置成使得该图案是环图案。
在第十五方面，该环图案是多个同心环。
说明性实施例的前述一般描述及其以下详细描述仅仅是本披露内容的教导的示例性方面，而不是限制性的。
附图说明
当结合附图考虑以下详细描述时，将容易获得对本披露内容及其许多伴随优点的更全面理解，因为通过参考以下详细描述可以更好地理解本披露内容，在附图中：
图1展示了眼睛中的远视散焦；
图2展示了眼睛中的周边散焦；
图3A和图3B展示了排列在单光眼镜镜片上的微透镜；
图4展示了根据本披露内容的示例性方面的复合微透镜的形状；
图5展示了根据本披露内容的示例性方面的同轴微型小透镜的剖面图；
图6展示了根据本披露内容的示例性方面的离轴子小透镜的剖面图；
图7A到图7I展示了根据本披露内容的示例性方面的同轴微型小透镜或离轴子小透镜的三维透视图；以及
图8A、图8B、图8C展示了根据本披露内容的示例性方面的复合微透镜的示例。
具体实施方式
在附图中，类似的附图标记在几个视图中表示相同或对应的部分。进一步，如本文所用，除非另有说明，否则词语“一个(a)”、“一个(an)”等通常具有“一个或多个”的含义。除非另有说明或展示示意性结构或流程图，否则附图通常按比例绘制。
此外，术语“大致(approximately)”、“大约(approximate)”、“约(about)”和类似术语通常指的是包括在20％、10％或优选5％的余量内的识别值以及其间的任何值的范围。
本披露内容涉及复合微透镜的设计，该复合微透镜包含结合到包含非微结构的光学镜片(平光或有焦度)中的多段微结构尺度特征。这些复合微型小透镜可以直接结合在光学镜片基材的表面上，结合在单个膜上或结合在将作为晶片结合到光学镜片上的基于多膜的层压结构内。晶片可以是单一设计和可与几种光学镜片基材材料一起使用的材料。本披露内容涉及使用排列在光学镜片上的离轴微结构子小透镜，这些光学镜片的光学(聚焦、散焦、会聚焦度、发散焦度、棱镜度)功能在相对于可能具有不同焦度函数的微型小透镜的主中心轴的各侧上是不同的。
复合微透镜设计可以具有一种用于同轴微型小透镜的设计和几种不同的离轴子小透镜的设计。该轴是穿过微透镜的光学中心的一条线、或光轴，微透镜的光学中心是术语同轴和离轴的基准。微透镜的光学中心是光线可以无偏差地穿过的点。在图8A所示的示例中，同轴微型小透镜801位于微透镜的轴上，该微透镜的轴由微型小透镜801中间的点表示。离轴小透镜803偏离微透镜的轴。
本披露内容涉及光学膜的光管理，因为它涉及在处理近视控制和预防、抗反射表面和其他视觉相关健康损害的应用中的微结构。本披露内容涉及在基材表面上、在膜上或在层压结构内的微结构设计的各种布置。
微结构和基材可以由相同材料或彼此相容的材料制成，以保证微结构/基材接口的良好结合和光学透明度。相同材料的示例包括但不限于聚碳酸酯(PC)、脂环族聚碳酸酯共聚物、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、聚酰胺(PA)、共聚酯、聚酯对苯二甲酸酯(PET)、三乙酸纤维素(TAC)、热塑性聚氨酯(TPU)和环状烯烃共聚物(COC)。不偏好的细丝/载体对的示例包括但不限于PMMA/PC、共聚酯/PC、聚酯合金/PC和脂环族聚碳酸酯/PC。PMMA的非限制性示例包括Evonik
Arkema
和ChiMei
共聚酯的非限制性示例包括Eastman TRITANTM和SK Chemical
聚酯合金的非限制性示例包括Sabic XYLEXTM。脂环族聚碳酸酯的非限制性示例包括三菱化学公司的DURABIOTM和Teijin
PC的非限制性示例包括Sabic LexanTM、Teijin
和Covestro
p
层压件的典型示例包括PC/PVA/PC、PC/PET/PC和TAC/PVA/TAC偏振层压件、PC/PU/PC和PC/TPU/PC光致变色层压件、PC/MOF(多层光学膜)/PC偏振和/或蓝色截止和/或反射镜层压件。
在一些实施例中，层压结构是多个层的偏振层压件，其中两个或更多个层是不同材料的。偏振层压件包括但不限于聚碳酸酯(PC)/聚乙烯醇(PVA)/PC、聚碳酸酯(PC)/聚酯对苯二甲酸酯(PET)/PC、三乙酸纤维素(TAC)/PVA/TAC、聚酰胺(PA)/PVA/PA、环状烯烃共聚物(COC)/PVA/COC、热塑性聚氨酯(TPU)/PVA/TPU、PC/多层光学膜(MOF)/PC。尽管层压件被显示为对称的，但也可以使用非对称层压件。
在一些实施例中，层压结构是多个层的光致变色层压件，其中两个或更多个层是不同材料的。光致变色层压件包括但不限于聚碳酸酯(PC)、聚氨酯(PU)/PC、PC/聚醚嵌段酰胺(PEBA)/PC、三乙酸纤维素(TAC)/PU/TAC、TAC/PEBA/TAC、聚酰胺(PA)/PU/PA、PA/PEBA/PA、环状烯烃共聚物(COC)/PU/COC、COC/PEBA/COC、热塑性聚氨酯(TPU)/PU/TPU、TPU/PEBA/TPU。尽管层压件被显示为对称的，但也可以使用非对称层压件。
在本披露的上下文中，术语“镜片”可以指未切割的光学镜片或被磨边以配合特定眼镜镜架的眼镜光学镜片或眼科镜片以及适于定位在眼科镜片上的光学装置。光学装置可以定位于眼科镜片的前表面或后表面上。光学装置可以是光学补片。光学装置可以适于可移除地定位在眼科镜片上，例如夹片(clip)，该夹片被配置成夹在包括眼科镜片的眼镜镜架上。
Minghua Dai的美国专利9,442,308描述了一种用于控制散焦和眼睛屈光度的多元件镜片，用于预防和治疗近视和远视。根据Dai的观点，人眼内部的整个视区可以分为中心视区、赤道视区和其他两个区域之间的部分周边视区。中心视野决定人眼的清晰视力，而赤道视区对人眼的清晰视力影响极小，但是此区域中的眼球生长变化对眼轴大小的影响最为显著。随后，Dai的发明使用一种光学散焦的方法设计了多元件镜片。
为了保证远视的完全矫正或非过度矫正，Dai描述了一种设计，该设计对于眼睛的中心视区具有小的散焦或聚焦、对于赤道视区具有度数小于矫正度数的凸形镜片的大散焦、并且对于其他周边视区具有中等散焦，以创建光学远视散焦。
多元件镜片包括用于产生大散焦的大单元凸形镜片、可设置在大单元凸形镜片上的小单元凹形镜片、以及多个子单元凹形镜片。通过光对人眼视区的影响，可以有效地控制眼轴的生长，从而达到良好预防和治疗近视和远视的特点。在一些情况下，当用户的视力稳定时，可能会停止使用眼镜。
在形成用于抑制近视发展的镜片时，第二屈光区域可以由具有将图像聚焦在眼睛视网膜前方的点上的功能的材料制成。因此，当患者使用抑制近视发展的镜片来观察物体时，物体的图像形成在视网膜上，同时在视网膜的前方形成图像。即，此镜片具有通过视网膜前方的图像抑制近视发展的作用，这是通过第一屈光力以外的屈光力获得的作用，同时视觉上识别由第一屈光力形成的物体的图像。图3A和图3B展示了排列在单光眼镜镜片上的微透镜。特定的眼镜镜片具有基于用于矫正近视的处方的第一屈光力的第一屈光区域301、以及在镜片的中心部分附近形成为多个分别独立的岛状区域的第二屈光区域303。
此镜片的一个替代性实施例在WO 2019/166659中进行了说明，该文件讨论了一种镜片元件，该镜片元件旨在配戴在人的眼睛前方以抑制或减少眼睛异常屈光(比如近视或远视)的发展。本披露内容超越了使用在其几何形状上具有各向同性焦度的简单微透镜设计(例如，球形、非球形、棱柱形)的当前方法，是一种基于复杂的微型小透镜设计及其在主光学镜片上的大小、位置和密度来优化光学功能的方法。例如，在一个子小透镜内具有可变焦度可以降低调节滞后距离，以防止青少年眼睛快速拉长(预防近视)。
本披露内容涉及使用排列在光学镜片表面上的复合微透镜，光学镜片的光学功能在相对于中心同轴微型小透镜的离轴各侧上是不同的。复合微透镜可以具有多种光学功能，例如中心微型小透镜部分提供光焦度并且微透镜的离轴部分提供周边散焦。
子小透镜设计允许独立控制离轴光，以相对于眼睛后部的形状会聚或发散光。而镜片的同轴部分将光聚焦到负责观察细节的眼睛黄斑部分(中心视网膜)。
微型小透镜的形状、子小透镜的形状、以及围绕微型小透镜的轴的一个或多个子小透镜的布置可以是非对称的。有利地，这些特征允许对通过镜片的每个部分的光进行准确、定制和非对称的控制。
在正常情况下，已经近视的眼睛平均会出现约0.8屈光度的远视散焦。此值表示在已经拉长的眼球位置与其原始位置之间的差异。由于此散焦，眼睛会因大的调节滞后而挣扎。通过设计，在围绕周边添加微透镜有助于减少调节滞后的大距离，该大距离是配戴矫正单光(SV)镜片的已经近视的眼睛所遭受的。通过在离轴区域处、围绕微透镜的周边添加更多微透镜，在(+1屈光度到+3.5屈光度)之间的任意位置具有可定制焦度，可以进一步减少滞后距离。这种滞后的进一步减少有助于使图像更接近眼睛的视网膜，最终防止眼睛不得不进一步拉长以适应物体，眼睛的进一步拉长在正常情况下会加剧近视的发展。
本发明提供了更大的自由度，以在同一微结构内具有多种光焦度，从而扩大其潜在的功效和有效性。
在图4中示出了结合了离主轴微结构子小透镜的复合微透镜的示例(回旋镖式401和复眼式403)。如图4所示，离轴子小透镜可以在相应的微型小透镜411、421的表面上是凹形413、或凸形423、或平坦的。
复合微透镜设计可以具有一种用于同轴微型小透镜的设计和几种不同的离轴子小透镜的设计。
图5展示了根据本披露内容的示例性方面的同轴微型小透镜的剖面图。同轴微型小透镜设计可以是以下形状之一：球形501、503、非球形、(弯曲)棱柱形505、(常规)棱柱形507、圆柱形、复曲面、球面复曲面或其他已知的光学设计。图6展示了根据本披露内容的示例性方面的离轴子小透镜的剖面图。离轴子小透镜423可以是任何形状的微型小透镜：球形601、带角球形603、弯曲棱柱605、球形棱柱607、常规棱柱609。然而，离轴子小透镜在以下方面有所不同：i)围绕同轴形状的位置(从观看图像的观察者的角度来看，同轴微型小透镜的左、右、上、下部分)；ii)形状的大小；iii)曲率半径；iv)棱柱的斜率；v)整个眼睛镜片的象限以及其他位置。可以有任意数量的子小透镜，并且子小透镜可以成对配置(例如2、4、6等)或独立配置(例如1、3、5、7等)。子小透镜可以在微型小透镜上以图案或随机的方式相互交叉设置。
图7A到图7I展示了根据本披露内容的示例性方面的同轴微型小透镜或离轴子小透镜的三维透视图。同轴微型小透镜设计或离轴子小透镜可以是以下形状之一：图7A中的球形701、图7B中的部分圆柱形703、图7C中的非球形705、图7H中的非球形717、图7I中的非球形719、图7D中的(弯曲)棱柱形707、图图7E中的(常规)棱柱形709、图7F中的四分之一圆柱形711、图7G中的复曲面或其他已知光学设计715。微型小透镜的直径范围可以从约0.25mm至2mm或更小，且高度范围从约1至5微米。
图8A、图8B、图8C展示了根据本披露内容的示例性方面的复合微透镜的示例。图8A的复合微透镜的示例，中心同轴形状801是球形，且子小透镜形状803也是球形。查看此微透镜的截面，离轴子小透镜结构803可以是凸形球面、凹形球面、棱柱或其他常见光学形状，包括球面、圆柱形、复曲面、棱柱或平坦棱柱以及其他几何形状，例如抛物线、双曲线、伪球形和曳物线圆锥。
眩晕的潜在原因有很多，包括内耳感染、偏头痛、梅尼埃病、BPPV等。眼保健专家刚开始探索许多与视觉相关的健康问题，例如某些遮光镜片有助于减少偏头痛(一般)和偏头痛相关的眩晕。同样，由视觉刺激(包括移动的、倾斜的、眼花缭乱和晕头转向的视野)引发眩晕的患者可以通过特殊适配的镜片(例如，阻挡、重定向或散焦周边光)来帮助，这些镜片可以减少/消除视觉刺激引发的眩晕。
通过选择适当的复合微透镜设计，围绕主结构周边添加微结构可以优化用于近视预防、视觉眩晕预防或任何其他视觉健康相关状况的机制。
通过改变结合了离主轴微结构子小透镜设计的复合微透镜并将它们定位在定制眼睛配戴物上，复合微透镜可以用于为每个配戴者生产定制的镜片设计。
(1)一种眼镜镜片，包括多个呈图案布置的复合微透镜；并且该多个微透镜中的至少一个复合微透镜包括同轴微型小透镜和位于该同轴微型小透镜上的至少一个离轴子小透镜，其中该至少一个离轴子小透镜具有与该同轴微型小透镜不同的光学功能。
(2)根据(1)所述的眼镜镜片，其中，该至少一个离轴子小透镜具有与该同轴微型小透镜不同的形状。
(3)根据(1)或(2)所述的眼镜镜片，其中，该同轴微型小透镜的中心部分提供光焦度，并且该至少一个离轴子小透镜提供周边散焦。
(4)根据(1)至(3)中任一项所述的眼镜镜片，其中，该同轴微型小透镜是球形形状并且该至少一个离轴子小透镜是球形形状。
(5)根据(1)至(4)中任一项所述的眼镜镜片，其中，该同轴微型小透镜的高度小于或等于两微米。
(6)根据(1)至(5)中任一项所述的眼镜镜片，其中，该至少一个离轴子小透镜的两个子小透镜分别位于该同轴微型小透镜的左侧部分和右侧部分上。
(7)根据(1)至(6)中任一项所述的眼镜镜片，其中，该至少一个离轴子小透镜的三个子小透镜位于围绕该同轴微型小透镜的三角形布置的顶点上。
(8)根据(1)至(7)中任一项所述的眼镜镜片，其中，该至少一个离轴子小透镜的四个子小透镜位于围绕该同轴微型小透镜的不同相反侧上。
(9)根据(1)至(8)中任一项所述的眼镜镜片，其中，该同轴微型小透镜是球形形状并且该至少一个离轴子小透镜是凹形球面。
(10)根据(1)至(9)中任一项所述的眼镜镜片，其中，该同轴微型小透镜是球形形状、非球形形状、棱柱形形状、圆柱形形状、复曲面形状、半球形形状、半圆柱形形状中的一种。
(11)根据(1)至(10)中任一项所述的眼镜镜片，其中，该至少一个离轴子小透镜是凸形球面、凹形球面和棱柱形状中的一种。
(12)根据(1)至(11)中任一项所述的眼镜镜片，其中，该至少一个离轴子小透镜中的多个具有不同的形状。
(13)根据(1)至(12)中任一项所述的眼镜镜片，其中，该多个复合微型小透镜被布置在该眼镜镜片的四个象限中的一个象限中。
(14)根据(1)至(13)中任一项所述的眼镜镜片，其中，该多个复合微透镜被布置成使得该图案是环图案。
(15)根据(14)所述的眼镜镜片，其中，该环图案是多个同心环。
鉴于上述教导，本发明的许多修改和变化是可能的。因此，应当理解，在所附权利要求的范围内，本发明可以不同于本文具体描述的方式实施。
Claims (15)
1.一种眼镜镜片，包括：
呈图案布置的多个复合微透镜；并且
所述多个微透镜中的至少一个复合微透镜包括
同轴微型小透镜，以及
位于所述同轴微型小透镜上的至少一个离轴子小透镜，
其中，所述至少一个离轴子小透镜具有与所述同轴微型小透镜不同的光学功能。
2.根据权利要求1所述的眼镜镜片，其中，所述至少一个离轴子小透镜具有与所述同轴微型小透镜不同的形状。
3.根据权利要求1或2所述的眼镜镜片，其中，所述同轴微型小透镜的中心部分提供光焦度，并且所述至少一个离轴子小透镜提供周边散焦。
4.根据前述权利要求中任一项所述的眼镜镜片，其中，所述同轴微型小透镜是球形形状并且所述至少一个离轴子小透镜是球形形状。
5.根据前述权利要求中任一项所述的眼镜镜片，其中，所述同轴微型小透镜的高度小于或等于两微米。
6.根据前述权利要求中任一项所述的眼镜镜片，其中，所述至少一个离轴子小透镜的两个子小透镜分别位于所述同轴微型小透镜上的两个不同部分处。
7.根据前述权利要求中任一项所述的眼镜镜片，其中，所述至少一个离轴子小透镜的三个子小透镜位于围绕所述同轴微型小透镜的三角形布置的顶点上。
8.根据前述权利要求中任一项所述的眼镜镜片，其中，所述至少一个离轴子小透镜的四个子小透镜位于围绕所述同轴微型小透镜的不同相反侧上。
9.根据前述权利要求中任一项所述的眼镜镜片，其中，所述同轴微型小透镜是球形形状并且所述至少一个离轴子小透镜是凹形球面。
10.根据前述权利要求中任一项所述的眼镜镜片，其中，所述同轴微型小透镜是球形形状、非球形形状、棱柱形形状、圆柱形形状、复曲面形状、半球形形状、半圆柱形形状中的一种。
11.根据前述权利要求中任一项所述的眼镜镜片，其中，所述至少一个离轴子小透镜是凸形球面、凹形球面和棱柱形状中的一种。
12.根据前述权利要求中任一项所述的眼镜镜片，其中，所述至少一个离轴子小透镜中的多个具有不同的形状。
13.根据前述权利要求中任一项所述的眼镜镜片，其中，该多个复合微型小透镜被布置在该眼镜镜片的四个象限中的一个象限中。
14.根据前述权利要求中任一项所述的眼镜镜片，其中，所述多个复合微透镜被布置成使得所述图案是环图案。
15.根据权利要求14所述的眼镜镜片，其中，所述环图案是多个同心环。
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