CN117042951A - 制造眼科镜片的方法 - Google Patents

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Abstract

描述制造眼科镜片的方法(100)。所述方法(100)包含提供眼科镜片的步骤(103)；及提供可光固化膜的步骤(105)。所述方法使用数字光投影系统来光固化所述膜的至少一个区以产生至少一个经光固化梯度折射率折射元件(107)。将所述膜施用到所述镜片(109)的表面。

Description

制造眼科镜片的方法
本申请根据35U.S.C.§119(e)规定要求2021年7月30日申请的第63/227,376号先前美国临时专利申请的权益，所述申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开涉及制造眼科镜片的方法，所述镜片具有施用到其表面的膜，其中所述膜包含已使用数字光投影(DLP)技术光固化的至少一个梯度折射率光学元件。
背景技术
许多人，包含儿童及成人需要眼科镜片来矫正近视(myopia,short-sightedness)，且许多成人需要眼科镜片来矫正老花(老年无法适应且因此无法聚焦于近处物体)。还可能需要眼科镜片来矫正远视(hyperopia,far-sightedness)、散光或角膜病(其中角膜逐渐凸出以形成锥形形状的状况)。
近视(myopia,short-sightedness)影响很多人，包含儿童及成人。近视眼将来自远处物体的入射光聚焦到视网膜前方的位置。因此，光朝向视网膜前方的平面会聚及发散，且在到达视网膜时失焦。用于矫正近视的常规镜片(例如，眼镜镜片及隐形镜片)减少会聚(针对隐形镜片)，或致使来自远处物体的入射光在其到达眼睛之前发散(针对眼镜镜片)，使得焦点位置移位到视网膜上。
几十年前有人提出，可通过矫正不足，即，使焦点朝向视网膜移动但不完全移动到视网膜上而减缓或预防儿童或年轻人近视的恶化。然而，与利用完全矫正近视的镜片获得的视力相比较，所述方法必然导致远方视力下降。此外，现在认为矫正不足在控制发展中近视方面有效是值得怀疑的。一种更新近的方法是提供具有提供远方视力的完全矫正的区及矫正不足或故意引起近视散焦的区两者的镜片。还可提供与穿过镜片的完全矫正区的光相比较增加光在特定区中的散射的镜片。有人提出这些方法可预防或减缓儿童或年轻人近视的发展或恶化，同时提供良好的远方视力。
在具有提供散焦的区的镜片的情况下，提供远方视力的完全矫正的区通常被称为基本屈光力区，且提供矫正不足或故意引起近视散焦的区通常被称为增加屈光力区或近视散焦区(因为屈亮度比远方区的屈亮度更偏正或更不偏负)。增加屈光力区的表面(通常是前表面)具有比远方屈光力区的曲率半径更小的曲率半径且因此向眼睛提供更偏正或更不偏负屈光力。增加屈光力区经设计以在眼睛内将入射平行光(即，来自远处的光)聚焦于视网膜前方(即，更靠近镜片)，而远方屈光力区经设计以聚焦光且在视网膜处(即，离镜片更远)形成图像。
在增加光在特定区中的散射的镜片的情况下，可将增加散射的特征引入到镜片表面中或引入到用来形成镜片的材料中。例如，散射元件可烧制到镜片中或嵌入镜片中。散射元件可为嵌入镜片材料中的激光烧蚀光学元件。
一种已知类型的减少近视的恶化的隐形镜片是以MISIGHT(库博光学公司(CooperVision,Inc.))的名称购得的双焦点隐形镜片。此双焦点镜片不同于经构形以改进老花眼的视力的双焦点或多焦点隐形镜片，因为双焦点镜片经构形具有特定光学尺寸以使能够适应的人能使用远方矫正(即，基本屈光力)来观察远处物体及近处物体两者。具有增加屈光力的双焦点镜片的治疗区也在远及近观察距离两者处提供近视散焦图像。
虽然已发现这些镜片有益于预防或减缓近视的发展或恶化，但环状增加屈光力区可引起不想要的视觉副作用。由视网膜前方的环状增加屈光力区聚焦的光从焦点发散以在视网膜处形成散焦环。因此，这些镜片的佩戴者可看到环绕形成于视网膜上的图像的环或“光晕”，特别是例如路灯及车头灯的小而明亮的物体。再者，理论上，佩戴者可使用由环状增加屈光力区产生的在视网膜前方的额外焦点以使近处物体聚焦，而非使用眼睛的天然适应(即，眼睛改变焦距的本能)来将近处物体聚焦；换句话说，佩戴者可能不经意地以与使用老花矫正镜片相同的方式使用所述镜片，这并非年轻受试者期望的。
已开发另外的镜片，其用于治疗近视且经设计以消除在MISIGHT(库博光学公司)镜片及上文所描述的其它类似镜片中的聚焦远方图像周围察看到的光晕。在这些镜片中，环状区经构形使得无单个同轴图像形成于视网膜前方，由此防止使用此图像来避免眼睛适应近处目标的需要。替代方法是，远点光源通过环状区成像到近处增加屈光力焦面处的环状焦线，从而导致远方焦面处的光的小光斑大小，而在视网膜上没有环绕“光晕”效应。
已认知，包含用于引入近视散焦的治疗部分的已知镜片通常经设计以向镜片佩戴者提供特定治疗。所述镜片可能是昂贵且设计复杂的，且随着时间推移，如果镜片佩戴者的要求改变，那么其可能需要购买提供不同矫正水平的不同镜片。本发明寻求提供一种制造用于预防或减缓近视恶化的镜片的简单且具成本效益的方法。此类镜片也可有益于矫正或改进与老花、远视、散光、角膜病或其它折射异常相关联的视力。
发明内容
根据第一方面，本公开提供一种制造眼科镜片的方法。所述方法包括提供眼科镜片，及提供可光固化膜。所述方法包括使用数字光投影系统来光固化所述膜的至少一个区，由此产生至少一个经光固化梯度折射率折射元件。所述方法包括将所述膜施用到所述镜片的表面。
当然应明白，关于本公开的一个方面所描述的特征可并入到本公开的其它方面中。
附图说明
图1是展示根据本公开的实施例的制造眼科镜片的方法的流程图；
图2A是根据本公开的实施例的包含多个经光固化GRIN光学元件的膜的示意性俯视图；
图2B是图2A的膜的侧视图；
图3是展示根据本公开的实施例的使用灰度图像制造眼科镜片的方法的流程图；
图4是可用来控制来自DLP的光以产生单个经光固化GRIN光学元件的灰度图像；
图5A是根据本公开的实施例的可定义经光固化GRIN元件的所期望位置的晶格的示意图；
图5B是可用来控制来自DLP的光以产生经光固化GRIN光学元件的三角形晶格布置的灰度图像；
图6是展示具有二次折射率分布的GRIN光学元件的经建模折射率分布的3D曲线图；
图7是展示用于根据本公开的实施例的方法中的将经建模的所期望折射率分布转换成光强度图的流程图；
图8是具有包含使用根据本公开的实施例的方法产生的多个同心环状经光固化GRIN光学元件的膜的镜片的示意性俯视图；
图9是使用根据本公开的实施例的方法制造的眼科镜片的示意性侧视图，所述镜片具有施用到所述镜片的前表面的保护层，及将所述膜粘合到所述镜片表面的粘合剂层；
图10是包含根据本公开的方法制造的镜片的一副眼镜的示意性前视图；及
图11是根据本公开的方法制造的隐形镜片的示意性前视图。
具体实施方式
根据第一方面，本公开提供一种制造眼科镜片的方法。所述方法包括提供眼科镜片，及提供可光固化膜。所述方法包括使用数字光投影系统来光固化所述膜的至少一个区，由此产生至少一个经光固化梯度折射率折射元件。所述方法包括将所述膜施用到所述镜片的表面。
所述膜可为交联聚合物膜。所述膜可为薄膜。所述膜可由非交联聚合物基质形成。所述膜可为HX膜。所述膜可具有均匀厚度。
所述膜的基本折射率可为恒定的。所述膜的基本折射率可在1.3与1.8之间、优选地约1.5。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有大于基本折光力的平均折光力。替代地，至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有小于基本折光力的平均折光力。
在本公开的上下文中，至少一个梯度折射率(GRIN)光学元件中的每一者是具有变动折射率的元件。折射率变动可为跨所述元件，即，沿平行于所述膜的表面延伸的方向的横向折射率变动。折射率变动可为径向折射率变动，即，折射率可从点径向地向外延伸而变动。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有横向折射率变动及轴向折射率变动。至少一个GRIN光学元件中的每一者的折射率变动可为折射率的线性变动梯度，或具有由二次函数定义的变动分布的梯度。
所述GRIN元件可为镜片。有利地，所述GRIN元件可提供散焦。相信，散焦可有助于防止或减缓近视的恶化。相信，散焦可有助于矫正或改进与老花、远视、散光、角膜病或其它折射异常相关联的视力。
与入射于所述膜的剩余部分上的光相比较，至少一个GRIN光学元件中的每一者可造成入射于所述GRIN光学元件上的光的额外散射。
替代地，与入射于所述膜的剩余部分上的光相比较，至少一个GRIN光学元件中的每一者可造成入射于所述GRIN光学元件上的光的散射减少。与基本折射率相比较，至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有至少0.001、优选地至少0.005的最小折射率变化。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有比基本折射率大0.001的最小折射率。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有比基本折射率大0.005的最小折射率。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有比基本折射率小0.005的最大折射率。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有比基本折射率小0.001的最大折射率。与基本折射率相比较，至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有小于0.1、优选地小于0.025的最大折射率变化。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有比基本折射率大0.1的最大折射率。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有比基本折射率大0.025的最大折射率。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有比基本折射率小0.1的最小折射率。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有比基本折射率小0.025的最小折射率。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有在-25D与25D之间、优选地在-0.25D与25D之间的最小折光力。
至少一个GRIN光学元件中的每一者可延伸穿过所述膜的厚度。
在本公开的上下文中，经光固化GRIN元件是已通过光固化或光聚合形成的GRIN元件。经光固化GRIN元件可由可光聚合或可光固化分子或其它可光固化元素制成。光固化可导致跨经光固化区的横向变动折射率。可光固化分子可分散于所述膜内。可光固化分子可分散于交联聚合物基质或树脂内。
至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有由二次函数定义的径向变动折射率分布。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有由更高阶多项式函数定义的变动折射率分布。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有由高斯函数定义的变动折射率分布。
多个经光固化GRIN元件中的每一者可具有相同折射率变动。多个经光固化GRIN元件中的每一者可具有不同折射率变动。一些经光固化GRIN元件可具有相同折射率变动，而其它元件可具有不同折射率变动。多个经光固化GRIN光学元件可经分布使得具有相同或类似折射率变动的经光固化GRIN光学元件可呈集群或呈有序布置分组。所述膜可分成多个相异部分，其中每一部分包括具有不同折射率变动的经光固化GRIN光学元件。
至少一个梯度折射率光学元件中的每一者可具有在10μm与10mm之间的宽度。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有在100μm3与3mm3之间的体积。多个GRIN光学元件可占据所述膜的体积的5％与80％之间。多个梯度折射率光学元件可覆盖所述膜的表面积的20％与80％。所述膜可包含2个到5000个之间的梯度折射率光学元件。
至少一个GRIN光学元件中的每一者可延伸穿过所述膜的厚度。至少一个GRIN元件中的每一者可延伸穿过所述膜的厚度的部分。至少一个GRIN元件中的每一者可分散于所述膜内。至少一个GRIN元件中的每一者在形状上可大致为立方体或球形。
当所述膜已施用到所述镜片时，所述膜可跨越整个镜片表面，或大体上跨越镜片表面的全部。替代地，所述膜可跨越镜片表面的一部分。所述膜可跨越所述镜片表面的中心部分，例如，经构形以位于镜片佩戴者的眼睛前方的一部分。所述膜可跨越环绕镜片中心的环状区。可存在所述镜片的未被所述膜跨越的周边区。
所述镜片可具有中心区及环绕所述中心区的环状区。包含至少一个梯度折射率光学元件中的每一者的膜可跨越所述环状区的一部分。所述膜可不跨越所述中心区，且因此所述中心区可能没有经光固化GRIN光学元件。所述膜可跨越所述环状区的全部，或所述环状区的部分。如本文中所使用，术语环状区是指可围绕所述中心区的整个外边缘延伸或可部分地围绕所述中心区的外边缘延伸的区。所述环状区在形状上可为圆形、卵形或椭圆形。所述环状区可包含多个经光固化GRIN光学元件。多个经光固化GRIN光学元件可分布于整个环状区周围，或可跨所述环状区的一部分分布。所述膜可包含多个同心环状区，且所述同心环状区中的每一者可包含至少一个经光固化GRIN光学元件。每一同心环状区可包含多个经光固化GRIN光学元件。多个经光固化GRIN光学元件可跨越每一环状区的一部分。使用角度θ来定义围绕所述环状区的位置，其中θ在0°与360°之间变动，多个GRIN光学元件可针对每一环状区涵盖相同θ角范围(即，针对每一环状区，所述GRIN元件可同相，其中针对每一环状区，最大值及最小值在相同θ值处)，或可占据不同θ角范围(即，针对每一环状区，所述GRIN元件可异相，其中针对每一环状区，最大值及最小值在不同θ值处)。因此，第一环状区中的至少一个GRIN元件可与相邻第二环状区中的至少一个GRIN元件异相。第一环状区中的至少一个GRIN元件可与相邻第二环状区中的至少一个GRIN元件同相。
如果所述膜包含多个同心环状经光固化GRIN光学元件，那么围绕所述环状元件中的每一者的折射率变动可同相(即，针对每一环状区，最大值及最小值在相同θ值处)，或异相(即，针对每一环状区，最大值及最小值在不同θ值处)。
如果所述膜包含多个同心环状区，那么围绕所述环状区中的每一者的折射率变动可同相或异相。
所述膜可包含通过所述层的具有基本折射率的区径向地分离的多个同心环状区。替代地，所述膜可包含彼此相邻的多个同心环状区，使得在环状同心梯度折射率光学元件之间不存在具有基本折射率的区。
所述膜可具有在1μm与70μm之间的厚度。
所述膜可施用到所述镜片的前表面。所述膜可在光固化之后施用到所述镜片表面。所述膜可在光固化之前施用到所述镜片。在本公开的上下文中，当由镜片佩戴者佩戴所述镜片时，所述镜片的前表面是所述镜片的前向或外表面。所述膜可永久地施用到所述镜片。所述膜可容易从所述镜片移除。所述膜可为可重复使用的，使得所述膜可容易被移除且重新施用到同一镜片或不同镜片。
所述眼科镜片可为眼镜镜片。所述镜片在形状上可为圆形。所述镜片在形状上可为椭圆形。所述镜片在形状上可为卵形。所述镜片在形状上可为矩形。所述镜片在形状上可为方形。所述镜片的前表面具有在300mm2与5000mm2之间、优选地在1000mm2与3000mm2之间的面积。所述镜片可由透明玻璃或刚性塑料，例如聚碳酸酯形成。所述镜片可为大体上平面的且可具有提供镜片屈光力的至少一个弯曲表面。
所述眼科镜片可为隐形镜片。如本文中所使用，术语隐形镜片是指可放置到眼睛的前表面上的眼科镜片。应明白，此隐形镜片将提供临床上可接受的眼上移动且不会绑定到人的一或两只眼睛。隐形镜片可呈角膜镜片的形式(例如，搁置于眼睛的角膜上的镜片)。在其中所述镜片是隐形镜片的实施例中，所述镜片可具有在60mm2与750mm2之间的表面积。所述镜片可具有圆形形状。所述镜片可具有卵形形状。所述镜片可具有椭圆形形状。所述镜片可具有在6mm与20mm之间、优选地在9mm与16mm之间的直径。
所述镜片可为刚性隐形镜片。所述镜片可为刚性、透气隐形镜片。
所述隐形镜片可为复曲面隐形镜片。例如，所述复曲面隐形镜片可包含经塑形以矫正人的散光的光学区。
所述镜片可为软性隐形镜片，例如水凝胶隐形镜片或硅水凝胶隐形镜片。
所述镜片可包括弹性体材料、硅弹性体材料、水凝胶材料或硅水凝胶材料，或其组合。如隐形镜片领域中所理解，水凝胶是一种将水保持于平衡状态且没有含硅化学品的材料。硅水凝胶是一种包含含硅化学品的水凝胶。如本公开的上下文中所描述，水凝胶材料及硅水凝胶材料具有至少10％到约90％(wt/wt)的平衡水含量(EWC)。在一些实施例中，水凝胶材料或硅水凝胶材料具有从约30％到约70％(wt/wt)的EWC。相较之下，如在本公开的上下文中所描述，硅弹性体材料具有从约0％到小于10％(wt/wt)的水含量。通常，结合本方法或设备的硅弹性体材料具有从0.1％到3％(wt/wt)的水含量。合适镜片配方的实例包含具有以下美国通用名称(USAN)的镜片配方：美他菲康(methafilcon)A、奥酷菲康(ocufilcon)A、奥酷菲康B、奥酷菲康C、奥酷菲康D、奥玛菲康(omafilcon)A、奥玛菲康B、库菲康(comfilcon)A、恩菲康(enfilcon)A、斯坦菲康(stenfilcon)A、芬菲康(fanfilcon)A、因坦菲康(etafilcon)A、塞诺菲康(senofilcon)A、塞诺菲康B、塞诺菲康C、纳拉菲康(narafilcon)A、纳拉菲康B、巴拉菲康(balafilcon)A、萨姆菲康(samfilcon)A、洛塔菲康(lotrafilcon)A、洛塔菲康B、索莫菲康(somofilcon)A、锐奥菲康(riofilcon)A、得力菲康(delefilcon)A、维罗菲康(verofilcon A)、卡列菲康(kalifilcon)A、列赫菲康(lehfilcon)A及类似者。
替代地，所述镜片可包括以下项、基本上由以下项组成或由以下项组成：硅弹性体材料。例如，所述镜片可包括以下项、基本上由以下项组成或由以下项组成：具有从3到50的肖氏A硬度的硅弹性体材料。如所属领域的一般技术人员所理解，可使用常规方法(例如，使用方法DIN 53505)确定肖氏A硬度。例如，其它硅弹性体材料可从诺希尔技术公司(NuSilTechnology)或陶氏化学公司(Dow Chemical Company)获得。
所述镜片可具有光学区。所述光学区涵盖所述镜片的具有光学功能性的部分。所述光学区经构形以在使用时定位于眼睛的瞳孔上或前方。所述光学区可被周边区环绕。所述周边区并非是所述光学区的一部分，而是位于所述光学区之外。针对隐形镜片，当佩戴所述镜片时，所述周边区可位于虹膜上方。所述周边区可提供机械功能，例如增加所述镜片的大小由此使所述镜片更易于操作。针对隐形镜片，所述周边区可提供垂重以防止所述镜片旋转，及/或提供改进镜片佩戴者的舒适度的经塑形区。所述周边区可延伸到所述镜片的边缘。在本公开的实施例中，包含至少一个GRIN光学元件的膜可跨越所述光学区，但可不跨越所述周边区。
针对隐形镜片，所述膜可具有在1μm与100μm之间、优选地在10μm与20μm之间、更优选地在14μm与18μm之间的厚度。针对眼镜镜片，所述膜可具有在1μm与1000μm之间、优选地在10μm与20μm之间、更优选地在14μm与18μm之间的厚度。
在本公开的上下文中，数字光投影(DLP)系统是一种用来朝向可光固化膜引导光，由此使所述膜的区能够被光固化的光照明系统。所使用的DLP系统具有适于目标膜材料的光聚合或光固化的波长。例如，针对HX膜，DLP系统可具有在440nm到660nm之间的范围内的波长。DLP系统的像素分辨率可小于100μm、优选地小于30μm、更优选地小于10μm。DLP系统可为商业DLP系统，例如具有460nm波长及30nm像素分辨率的3DLP9000-LED.9”WQXGA光引擎。DLP系统可包含微机电系统(MEMS)。DLP系统可包含数字镜面装置。所述数字镜面装置可引导光，及/或控制光朝向所述膜的透射。
DLP系统可用来照明整个膜或所述膜的区。DLP系统可用来光固化个别可光固化元素或分子，或多个个别可光固化分子。多个个别可光固化分子可连续或同时光固化。DLP系统可用来照明所述膜的环状区，或所述膜的多个同心环状区。
使用数字光投影系统可包括使用灰度图像来控制光到所述膜上的投影。灰度图像可提供用于将来自DLP系统的光投影到所述膜上的模板。灰度图像可为.bmp图像。灰度图像可遮蔽所述膜的一些区，使得这些区不暴露于来自DLP系统的光，同时将所述膜的至少一个区暴露于来自DLP系统的光。灰度图像可将多个区暴露于来自DLP系统的光。所述膜的暴露于来自DLP系统的光的区可经光固化以产生经光固化GRIN元件。
所述膜可包含多个经光固化GRIN光学元件。多个GRIN光学元件可跨整个膜分布。多个GRIN光学元件可跨所述膜的一部分分布。多个GRIN光学元件可跨所述膜的全部或一部分随机地分布。所述GRIN光学元件可跨所述膜的全部或一部分布置成规则图案。所述GRIN光学元件可布置于三角形晶格的晶格点上。所述GRIN光学元件可布置于正方形或矩形晶格的晶格点上。所述GRIN光学元件可经布置以在所述膜上形成环状图案。所述环状图案可使所述镜片的中心区没有GRIN光学元件。所述镜片可具有高达8mm的直径的中心区，可没有GRIN光学元件。所述环状图案可包括单个环或多个同心环。多个灰度图像可用来控制光到膜上的投影。
制造所述镜片的方法可包括产生所述膜的设计，其中所述设计具有经光固化梯度折射率光学元件的所期望图案。所述方法可包括使用所述设计产生灰度图像。
灰度图像可经设计以产生上文所描述的经光固化GRIN元件的布置中的任一者。灰度图像可包括使来自DLP系统的光能够到达所述膜的多个孔径。可光固化所述膜的由来自DLP系统的光照明的区。所述图像可包括阻挡或遮蔽光到达所述膜的多个部分。所述膜的未由来自DLP系统的光照明的区将不被光固化。所述图像可包括布置成图案的多个孔径。经光固化GRIN光学元件的所期望图案可为布置于所述膜的晶格点上的GRIN光学元件阵列，且在此情况下，所述图像可包括布置于晶格点上的多个孔径。所述晶格可为三角形晶格、正方形晶格或立方体晶格。
所述方法可包括对至少一个经光固化GRIN元件中的每一者的所期望折射率分布进行建模，及确定产生所期望折射率分布所需的至少一个光暴露条件。
建模可用来确定光固化具有所期望折射率分布的GRIN元件所需的光暴露强度及/或光暴露持续时间及/或光暴露波长。所述条件可取决于DLP系统的特性，例如光源的波长、强度及类型。所述条件可取决于膜性质，例如膜材料及膜厚度。所述建模可使用任何合适建模软件执行，例如MATLABTM。建模可使用实验(测量)数据或理论(预测)数据建模。预测数据可基于膜材料及/或DLP系统的已知性质。每一经光固化GRIN元件的所期望折射率分布可由二次函数定义，或可由二次函数概估。每一经光固化GRIN元件的所期望折射率分布可由更高阶多项式函数定义，或可由更高阶多项式函数概估。每一经光固化GRIN元件的所期望折射率分布可由高斯函数定义，或可由高斯函数概估。可针对单个经光固化GRIN元件或多个经光固化GRIN元件对所期望折射率分布进行建模。针对包含多个GRIN光学元件的膜，至少一个经光固化GRIN元件中的每一者的所期望折射率分布可相同，或每一经光固化GRIN元件可具有不同的所期望折射率分布。
建模步骤可包括测量或绘制依据光暴露条件的折射率变化图。所述光暴露条件可为光强度、暴露持续时间或光波长。所述图可产生为具有非平面表面的图。所述图可产生为3D图。可迭代地更新及/或优化所述图以产生经光固化GRIN元件的所期望折射率分布。所述图可为单个经光固化GRIN元件或多个经光固化GRIN元件的折射率变化图。所述图可用来产生用于DLP成像系统中的折射率梯度像素矩阵。所述像素矩阵可识别DLP成像系统的每一像素的所需光暴露条件以跨所述膜产生所需折射率变动。折射率梯度像素矩阵可经构形以产生单个经光固化GRIN元件，或跨所述膜分布的2个与5000个之间的经光固化GRIN元件。折射率梯度像素矩阵可经构形以跨所述膜的面积的20％与80％之间产生经光固化GRIN元件。
建模步骤可包含将折射率变化图转换成数字光投影强度图。所述数字光投影强度图可为DLP系统的像素矩阵。可从折射率梯度像素矩阵产生所述数字光投影强度图。当产生用于DLP系统中的灰度图像时，可使用所述数字光投影强度图。所述数字光投影强度图可用来确定用于DLP系统中的所需暴露条件。DLP强度图可用来产生.bmp图像。所述图像可为8位图。光暴露条件可取决于膜类型、经光固化GRIN元件的所需图案或布置、膜性质及DLP成像系统的性质。因此，所述数字光投影强度图可用来通过确定所需暴露条件而控制光到所述膜的投影。
所述方法可包括将所述膜暴露于来自DLP的光，使用灰度图像及/或数字光投影强度图来控制光跨所述膜的光暴露的投影。所述方法可包括等待所述膜显影的最小时间量。所述方法可包括在等待所述膜显影的最小时间之后，使用DLP系统或使用UV烘箱对所述膜进行泛光固化或泛光暴露。
DLP系统可包含致使非线性强度响应的光学器件。所述方法可涉及确定在任何或所有像素处是否存在显著的非线性响应。如果存在显著的非线性响应，那么所述方法可包括调适数字光投影强度图以解决所述非线性响应。
至少一个GRIN光学元件中的每一者的所期望折射率分布可产生具有在约1mm与3.5mm之间的直径的经光固化GRIN光学元件。经建模折射率分布可经构形以产生具有在约1mm与3.5mm之间的直径的至少一个经光固化GRIN光学元件。可优化或迭代地优化经建模折射率分布以产生具有在约1mm与3.5mm之间的直径的至少一个经光固化GRIN光学元件。至少一个经光固化GRIN光学元件中的每一者的所期望折射率分布可产生具有在500μm3与30mm3之间的体积的经光固化GRIN元件。至少一个经光固化GRIN光学元件中的每一者的所期望折射率分布可产生盘形经光固化GRIN元件或球形经光固化GRIN元件。可优化或迭代地优化经建模折射率分布以产生具有上文所描述的特性中的任一者的至少一个经光固化GRIN光学元件。
所述方法可包括在光固化之后将所述膜施用到所述镜片表面。所述膜可在从所述衬底移除且施用到所述镜片之前安置于衬底上用于光固化。所述衬底可为载玻片或衬底。可在光固化之前将所述膜施用到所述镜片表面上。可使用粘合剂，例如环氧树脂基粘合剂将所述膜粘合到所述镜片表面。所述粘合剂可为粘合剂层。所述粘合剂层可在所述镜片的制造期间施用到所述镜片的前表面。所述粘合剂层可在将所述膜施用到所述镜片表面之前施用到所述膜的后表面。所述粘合剂可将所述膜永久地粘合到所述镜片表面。所述粘合剂可将所述膜可释放地粘合到所述镜片表面。
在将所述膜施用到所述镜片(其可在光固化所述膜的区之前或之后)之前，可将所述膜切割或塑形为适于施用到眼科镜片。所述膜可经切割或经塑形以覆盖所述镜片的整个表面，或所述镜片表面的一部分。所述膜可切割或塑形为圆形、卵形或椭圆形。所述膜可经切割或塑形以覆盖所述镜片的光学区，或所述镜片的在由镜片佩戴者佩戴所述镜片时将定位于镜片佩戴者的视网膜前方的区。
在光固化之前，可将保护层施用到所述膜的表面。所述方法可包括在光固化之前移除所述保护层。所述保护层可包括聚丙烯。
在将经光固化膜施用到所述镜片之后，所述方法可包括将保护层施用到所述镜片的前表面(即，在经光固化层的顶上)。所述保护层可覆盖包含至少一个经光固化GRIN光学元件的所述膜的前表面的全部或部分。所述保护层可为透明层。所述保护层可包括聚碳酸酯(PC)。所述保护层可包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或三乙酸纤维素(TAC)。所述保护层可包括具有可忽略双折射的物质。所述保护层可为不透水的。所述保护层可为防刮的。所述保护层可具有基本折射率。所述保护层可提供一定程度的UV保护。所述保护层可使用粘合剂粘合到包含至少一个经光固化GRIN光学元件的膜。
图1是展示根据本公开的实施例的制造用于近视控制的眼科镜片的方法100的流程图。在第一步骤103中，提供眼科镜片，且在第二步骤105中，提供可光固化膜。在第三步骤107中，使用数字光投影(DLP)以在可光固化膜内产生至少一个经光固化GRIN元件。DLP系统将光引导朝向可光固化膜并将照明所述膜的区，且将由此产生至少一个经光固化GRIN元件。在第四步骤109中，将所述膜施用到眼科镜片的表面。
图2A是包含使用根据本公开的实施例的方法产生的多个经光固化GRIN光学元件202的用于施用到眼科镜片的膜200的示意性俯视图。膜200具有环绕中心区208的环状206区，且环状区206包含多个GRIN光学元件202。GRIN光学元件202各自具有跨元件202连续地且横向地变动的折射率梯度，且每一元件202具有相同折射率变动。膜200的基本折射率是恒定的且所述膜具有均匀厚度。膜200具有圆形平面形形状。在此实例中，每一GRIN元件202具有高于基本折射率的平均折射率。GRIN光学元件202以规则间隔跨膜200的环状区206的表面分布。膜200的中心区208不含任何GRIN光学元件202。GRIN光学元件202中的每一者是经光固化光学元件。当光入射于GRIN光学元件202上时，其与入射于膜200的不包含光学元件的区域204上的光相比较被更多地散射。
图2B是图2A的膜200的侧视图。经光固化GRIN光学元件202延伸穿过膜200的厚度且以规则间隔跨膜200的表面分布。
图3是展示根据本公开的实施例的使用灰度图像制造眼科镜片的方法300的流程图。在第一步骤301中，产生包含GRIN光学元件的图案的膜的设计。在第二步骤302中，使用所述图案来产生灰度图像。在第三步骤中，提供眼科镜片303，且在第四步骤中，提供可光固化膜305。灰度图像用来提供用于将来自数字光投影系统的光投影到所述膜上的模板。灰度图像遮蔽所述膜的一些区，使得这些区不暴露于光，同时允许其它区暴露于光。所述膜的暴露于来自DLP系统的光的区以产生GRIN光学元件将被光固化。因此，在步骤五307中，使用DLP及灰度图像，在可光固化膜内产生至少一个经光固化GRIN元件。在最终步骤309中，将所述膜施用到所述镜片的表面。
图4是可在根据本公开的实施例的方法中使用的灰度图像411。灰度图像411的暗区域413指示将不暴露于光的区。灰度图像411的较亮区域415指示将允许光穿过的区。膜的暴露于光的区将被光固化以产生经光固化GRIN元件。
图5A是在根据本公开的实施例的方法中可用来定义经光固化GRIN元件的所期望位置的晶格的示意图517。所述晶格具有三角形晶格图案。每一晶格点510可定义其中在可光固化膜上产生GRIN光学元件的位置。晶格图案可用来产生灰度图像511，如图5B中所展示。
图5B是可用来控制来自DLP的光以产生经光固化GRIN光学元件的三角形晶格布置的灰度图像511。此灰度图像511包括布置成图案的多个孔径515。这些与图5A中所展示的图案的晶格点510对准。此灰度图像511可用来控制来自DLP系统的光以产生布置于三角形晶格的晶格点510上的多个经光固化GRIN光学元件。灰度图像的暗区域513用来遮蔽可光固化膜的区使得所述区不暴露于光。灰度图像511中的光孔径515允许来自DLP系统的光穿过且因此允许所述膜的区暴露于光。这致使膜的经暴露区被光固化以产生多个经光固化GRIN元件。
图6是展示具有二次折射率分布的GRIN光学元件的经建模折射率分布的3D曲线图612。所述GRIN元件具有由二次函数定义的3维变动折射率，使得最大折射率位于元件中心处，且所述折射率从元件中心径向地向外减小。与不含GRIN光学元件的膜区域相比较，折射率变动致使入射于GRIN光学元件上的光散射增加。
图7是展示用于根据本公开的实施例的方法中的将经建模的所期望折射率分布转换成光强度图的步骤的流程图700。所述流程图从GRIN元件712的经建模折射率分布的曲线图开始，所述分布类似于图6中所展示的分布。折射率变化对强度响应曲线图719用来针对特定膜及DLP系统表征产生特定折射率变化所需的光暴露。使用此曲线图719及经建模折射率分布，可产生数字光投影强度图721，其是DLP系统的像素矩阵。此用来产生灰度图像711，所述灰度图像含有用于DLP系统中的所需暴露条件。接着可将可光固化膜暴露于来自DLP的光，使用灰度图像711来控制由所述膜经历的光暴露图案。将在所述膜的表面上产生经光固化GRIN光学元件。
图8是具有包含使用根据本公开的实施例的方法产生的环绕中心区908的多个同心环状区902a到d的膜900的镜片918的俯视图。每一环状区902a到d包含用阴影指示的多个GRIN光学元件903a到d，其中较暗阴影指示最大的较高折射率。围绕环状区902a到d中的每一者的折射率变动与紧邻于那个环状区的环变动异相。例如，围绕元件902a的折射率变动与围绕元件902b的变动异相。同心环状区902a到d被膜904a到c的具有基本折射率的区径向分离。在本公开的其它实施例(未展示)中，同心环状区可彼此相邻，即，不被具有基本折射率的区分离。
图9是使用根据本公开的实施例的方法制造的眼科镜片1018的侧视图。镜片1018具有通过粘合剂粘合到所述镜片的前表面的带有基本折射率的膜1000。保护层1040通过粘合剂附接到膜1000的前表面。膜1000包含使用根据本公开的实施例的方法光固化的多个GRIN元件1002。GRIN光学元件1002以规则间隔跨膜1000的表面分布。GRIN光学元件1002各自具有跨元件1002连续地且横向地变动的折射率梯度且每一元件1002具有相同折射率变动。膜1000的基本折射率是恒定的且所述膜具有均匀厚度。保护层1040是涵盖膜1000的整个前表面且防水及防刮的透明层。
图10是包含根据本公开的方法制造的镜片1118的一副眼镜1122的前视图。每一镜片1118具有提供于所述镜片的前表面上的带有基本折射率的层，所述层包含多个GRIN光学元件1102。所述层是已施用到眼镜镜片1118的膜1100。膜1100的基本折射率是恒定的且所述膜具有均匀厚度。膜1100包含多个GRIN光学元件1102。膜1100具有圆形平面形形状。GRIN光学元件1102中的每一者具有大于膜1100的基本折光力的平均折光力。GRIN光学元件1102各自具有跨元件1102连续地且横向地变动的折射率梯度，且每一元件1102具有相同折射率变动。与入射于膜1100的具有基本折射率的剩余部分上的光相比较，入射于GRIN元件1102上的光被更多地散射。grin元件1102在形状上是球形的且以规则间隔跨膜1100的前表面分布，跨越所述膜的表面中的一者的约70％。与入射于膜1104的具有基本折射率的剩余部分上的光相比较，入射于GRIN元件1102上的光被更多地散射。所述一副眼镜1122含有这些镜片1118中的两者。
图11是根据本公开的方法制造的隐形镜片1218的前视图。镜片1218的前表面具有层1200，所述层具有基本折射率且包含多个GRIN光学元件1202。层1200是膜。膜1200跨越镜片1218的整个前表面且具有均匀厚度。GRIN元件1202跨越所述膜的表面的约70％。GRIN光学元件1202以规则间隔跨膜1200的表面分布。GRIN光学元件1202中的每一者具有大于基本折光力的平均折光力。GRIN光学元件1202各自具有跨元件1202连续地且横向地变动的折射率梯度，且每一元件1202具有相同折射率变动。与入射于膜1204的具有基本折射率的剩余部分上的光相比较，入射于GRIN元件1202上的光被更多地散射。
虽然已参考特定实施例描述及说明本公开，但所属领域的一般技术人员应明白，本公开适用于本文中未具体地说明的许多不同变动。仅以实例的方式，现在将描述特定的可能变动。
在本公开的实例实施例中，每一GRIN元件可具有高于基本折射率的平均折射率。在其它实例实施例中，每一GRIN元件可具有低于基本折射率的平均折射率。
虽然在前文描述中，提及具有已知的明显或可预见等效物的整数或元件，但此类等效物如同个别地阐述般并入本文中。应参考权利要求书以确定本公开的真实范围，其应被解释为涵盖任何此类等效物。读者也将明白，被描述为有利、方便或类似者的本公开的整数或特征是任选的，且不限制独立权利要求的范围。此外，应理解，此类任选整数或特征虽然在本公开的一些实施例中可能有益，但可能并非期望的且因此在其它实施例中可能不存在。

Claims (18)

1.一种制造眼科镜片的方法，其包括：
提供眼科镜片；
提供可光固化膜；
使用数字光投影系统来光固化所述膜的至少一个区，由此产生至少一个经光固化梯度折射率折射元件；及
将所述膜施用到所述镜片的表面。
2.根据权利要求1所述的方法，其中使用所述数字光投影系统包括使用灰度图像控制来自所述系统的光到所述膜上的投影。
3.根据权利要求2所述的方法，其中存在多个所述经光固化梯度折射率光学元件，且其中所述方法包括：
产生所述膜的设计，其中所述设计具有经光固化梯度折射率光学元件的所期望图案；及
使用所述设计产生所述灰度图像。
4.根据权利要求3所述的方法，其中梯度折射率光学元件的所述所期望图案包括布置于所述膜的晶格点上的梯度折射率光学元件阵列。
5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述方法包括对所述至少一个经光固化梯度折射率光学元件中的每一者的所期望折射率分布进行建模；及确定产生所述所期望折射率分布所需的至少一个光暴露条件。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述至少一个经光固化梯度折射率光学元件中的每一者的所述所期望折射率分布由二次函数定义。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的方法，其中所述建模步骤包括测量或绘制依据光暴露条件的折射率变化图。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述建模步骤包括将所述折射率变化图转换成用于控制光到所述膜上的所述投影的数字光投影强度图。
9.根据权利要求8所述的方法，其包括确定所述数字光投影系统是否产生显著的非线性响应，且将任何显著的非线性响应并入到所述数字光投影强度图中。
10.根据权利要求5到9中任一权利要求所述的方法，其中所述至少一个经光固化梯度折射率光学元件中的每一者的所述所期望折射率分布产生具有在约1mm与约3.5mm之间的直径的经光固化梯度折射率光学元件。
11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述数字光投影系统包含数字镜面装置。
12.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述数字光投影系统具有在440nm与660nm之间的照明波长。
13.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述数字光投影系统的像素分辨率小于100μm。
14.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述方法包括在光固化之后将所述膜施用到所述镜片的所述表面。
15.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中将所述膜施用到所述镜片的表面的步骤包括使用粘合剂将所述膜粘合到所述镜片。
16.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其包括将所述膜切割或塑形为适于施用到所述眼科镜片。
17.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述眼科镜片是眼镜镜片。
18.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中所述眼科镜片是隐形镜片。
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