CN117377564A - 用于减少近视进展的眼科透镜及其基于激光的形成方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在包括透镜材料的眼科透镜的表面处形成光学元件的方法，包括：在眼科透镜的表面处提供激光相互作用层，该激光相互作用层包括第一材料，该第一材料在第一波长λ1处具有辐射的第一吸收，该透镜材料在λ1处具有辐射的第二吸收，第二吸收低于第一吸收，将激光相互作用层的离散区域暴露于λ1处的激光辐射，以足以在透镜材料中的每个离散区域处形成光学元件。

Description

用于减少近视进展的眼科透镜及其基于激光的形成方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2021年5月28日提交的、标题为“OPTHALMIC LENSES FOR REDUCINGMYOPIA PROGRESSION AND LASER BASED METHODS FOR FORMING THE SAME(用于减少近视进展的眼科透镜及其基于激光的形成方法)”的美国申请序列号为63/194,905的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及用于减少近视进展的眼科透镜以及用于调整眼科透镜(例如，单光或多焦库存透镜)以包括用于减少近视进展的光学特征的方法。更具体地，该技术涉及用于通过使用激光相互作用层(例如，与激光相互作用显着不同的层)进行激光曝光以在眼科透镜中生成具有改变折射率的区域(例如，以形成散射中心或小透镜)的系统和方法，与其他层或大部分透镜材料相比，与激光相互作用的层显着不同。
背景技术
眼睛是光学传感器，其中来自外部源的光通过透镜聚焦到视网膜的表面上，视网膜是依赖于波长的光传感器阵列。眼睛的晶状体可以通过改变形状来调节，使得外部光线最佳或接近最佳聚焦的焦距，以在视网膜表面上产生与眼睛观察到的外部图像相对应的倒立图像。眼睛晶状体最佳地或接近最佳地聚焦由距眼睛特定距离范围内的外部物体发射或反射的光，并且不太最佳地聚焦或无法聚焦位于该距离范围之外的物体。
在视力正常的个体中，眼睛的轴向长度或从角膜前部到视网膜中央凹的距离对应于远距离物体的接近最佳聚焦的焦距。视力正常的个体的眼睛聚焦远处的物体，无需对睫状肌产生神经输入，该睫状肌会施加力来改变晶状体的形状，过程被称为“调节”。由于调节，正常人会聚焦较近的、附近的物体。
然而，许多人患有与眼睛长度相关的病症，诸如近视(“近视眼”)。在近视个体中，眼睛的轴向长度比在没有调节的情况下聚焦远处物体所需的轴向长度长。因此，近视个体可以清楚地看到特定距离内的近处物体，但远离该距离的物体却是模糊的。
通常，婴儿天生远视，具有的眼睛长度短于在没有调节的情况下对远处物体进行最佳或接近最佳聚焦所需的长度。在眼睛的正常发育过程中(称为“正视化”)，眼睛的轴向长度相对于眼睛的其他尺寸增加到可以在不进行调节的情况下对远处物体提供接近最佳聚焦的长度。理想情况下，当眼睛长到最终的成人尺寸时，生物过程保持近乎最佳的相对眼睛长度与眼睛尺寸(例如轴向长度)。然而，在近视个体中，眼睛的相对轴向长度与眼睛整体尺寸的相对长度在发育过程中持续增加，超过了对远处物体提供近乎最佳聚焦的长度，导致近视日益明显。
人们认为近视受环境因素以及遗传因素的影响。因此，近视可以通过解决环境因素的治疗装置来减轻。例如，用于治疗眼睛长度相关疾病(包括近视)的治疗装置描述于美国公开号为2011/0313058A1中。
发明内容
公开了用于在眼科透镜上形成光学元件(例如，散射中心和/或小透镜，诸如呈点状)的技术。光学元件可以在透镜表面上被改变尺寸、被成形和被分布，以减少佩戴者近视的发展。该眼科透镜包括设置在透镜表面处的激光相互作用层(laser interactionlayer)，当暴露于激光辐射时，该激光相互作用层有利于光学元件的形成。例如，激光相互作用层可以包括染料或其他光敏材料，其强烈吸收激光波长的光。在一些情况下，与在没有激光相互作用层的情况下将透镜直接暴露于激光相比，激光相互作用层能够经济地、高效地和/或以更高的精度在透镜上形成光学元件的图案。此外，激光相互作用层允许高度定制透镜上的光学元件图案，为每个个体定制近视管理解决方案铺平了道路。
一般而言，在第一方面中，本发明的特征在于一种用于在包括透镜材料的眼科透镜的表面处形成光学元件的方法。该方法包括：(1)在眼科透镜的表面处提供激光相互作用层，该激光相互作用层包括第一材料，该第一材料在第一波长λ1处具有辐射的第一吸收，该透镜材料在λ1处具有辐射的第二吸收，该第二吸收低于该第一吸收；(2)将激光相互作用层的离散区域暴露于在λ1处的辐射，以足以在透镜材料中的每个离散区域处形成光学元件(例如，小透镜、散射中心)。
一般而言，在另一方面中，本发明的特征在于一种眼科透镜，包括：具有相对弯曲表面的透镜材料，该相对弯曲表面被成形为提供眼科透镜的基本曲率，该相对弯曲表面包括第一表面；多个光学元件，其以图案布置在第一表面处，该光学元件对应于具有与透镜材料的折射率不同的折射率和/或与第一表面的曲率不同的表面形状的区域；以及位于第一表面处的激光相互作用层，该激光相互作用层包括第一材料，该第一材料在第一波长λ1处具有辐射的第一吸收，该透镜材料在λ1处具有辐射的第二吸收，该第二吸收低于该第一吸收。
一般而言，在另一方面中，本发明的特征在于一种眼科透镜，包括：具有相对弯曲表面的透镜材料，所述相对弯曲表面被成形为提供眼科透镜的基本曲率，所述相对弯曲表面包括第一表面；以及位于第一表面处的激光相互作用层，该激光相互作用层包括第一材料，该第一材料在第一波长λ1处具有辐射的第一吸收，该透镜材料在λ1处具有辐射的第二吸收，该第二吸收低于该第一吸收。
这些方面的实现可以包括以下一个或多个特征。例如，眼科透镜可以包括一个或多个附加层，该一个或多个附加层与激光相互作用层一起被设置在第一表面上，该一个或多个附加层具有与激光相互作用层不同的组分。一个或多个附加层可以选自由以下组成的组：硬涂层、UV阻挡层、抗反射层、光致变色层和疏水层。该附加层可以包括第一层，其中激光相互作用层位于第一层和透镜材料之间。该第一层可以由在λ1处具有辐射的吸收低于该第一材料的吸收的材料组成。构成第一层的材料可以具有的吸收低于透镜材料的吸收。
眼科透镜可以包括反射层，该反射层在λ1处反射(例如，在λ1处反射正常入射光的50％或更多)。反射层对于至少一些可见波长可以是透明的。反射层可以位于透镜材料和激光相互作用层之间。
除了其他优点之外，本文描述的技术和制品可以改善眼科透镜(例如，用于减少近视的透镜)的外观，改善所得透镜的性能，和/或改善弹性性质，如老化和/或分层。其他优点在本文的描述中描述或暗示。
本说明书的主题的一个或多个实施例的细节在附图和下面的描述中阐述。本主题的其他特征、方面和优点将从说明书、附图和权利要求中变得显而易见。
附图说明
图1A是具有提供在透镜表面处的激光相互作用层的眼科透镜的一部分的横截面图。
图1B是激光曝光期间眼科透镜的一部分的横截面图。
图1C是在激光曝光之后具有在表面处形成的光学元件的眼科透镜的一部分的横截面图。
图2是表面上具有激光相互作用层的另一示例的另一眼科透镜的一部分的横截面图。
图3是表面上具有激光相互作用层的另一示例的又一眼科透镜的一部分的横截面图。
图4是具有在表面层和散装材料的界面处形成的光学元件的激光曝光后另一眼科透镜的一部分的横截面图。
图5是在表面处的透镜的散装材料中的激光相互作用层的另一示例情况下的另一眼科透镜的一部分的横截面图，。
图6A是示出用于递送用于一副眼镜的定制眼科透镜的示例系统和工作流程的图。
图6B是示出用于制造包括光学元件的眼科透镜的示例方法的流程图。
图7是用于在眼科透镜上形成光学元件的示例激光系统的示意图。
图8A示出了包含用于减慢近视的眼科透镜的一副眼镜。
图8B示出了图8A中所示的眼科透镜上的光学元件图案。
图9A和图9B示出了具有光学元件图案的透镜坯料，该光学元件图案具有通光孔径和光学元件图案之间的过渡区。
图9C示出了具有从均匀间隔随机位移的光学元件。
各个附图中相同的附图标记和标记指示相同的元件。
具体实施方式
公开了用于在眼科透镜的表面处形成光学元件(例如散射中心或小透镜)的技术。一般而言，光学元件的尺寸、形状和相对于彼此的布置使得它们提供足以减少佩戴者的近视进展的光学效果。示例光学元件和配置描述于：2018年9月27日提交的美国专利号为10571717B2，标题为“OPTHALMIC LENSES FOR TREATING MYOPIA(用于治疗近视的眼科透镜)”；2019年1月29日提交的PCT/US2019/015724，标题为“OPHTHALMIC LENSES WITH LIGHTSCATTERING FOR TREATING MYOPIA(用于治疗近视的光散射眼科透镜)”；以及2021年5月18日提交的PCT/US2021/033026，标题为“OPHTHALMIC LENSES,METHODS OF MANUFACTURINGTHE OPHTHALMIC LENSES,AND METHODS OF DISPENSING EYE CARE PRODUCTS INCLUDINGTHE SAME(眼科透镜、制造眼科透镜的方法以及配发包括眼科透镜的眼睛护理产品的方法)”；以及2019年12月2日提交的PCT/US2019/063982，标题为“LIGHT SCATTERING LENSFOR TREATING MYOPIA AND EYEGLASSES CONTAINING THE SAME(用于治疗近视的光散射透镜和含有该透镜的眼镜)”，其全部内容均通过引用并入本文。
一般而言，所公开的技术涉及在眼科透镜(例如，库存眼科透镜，例如单光或渐进)的表面上提供(例如，涂覆或沉积)激光相互作用层以及将激光相互作用层暴露于激光辐射，以在透镜表面处(例如，在透镜表面上或邻近透镜表面)形成光学元件。当暴露于适当的激光辐射时，激光相互作用层促进光学元件在透镜表面处的形成。这示出在图1A-图1C中。参考图1，涂层透镜10包括位于透镜主体111的表面115上的激光相互作用层100。通常，表面115是弯曲表面，其与透镜主体111的相对侧上的相对表面一起成形以提供基本曲率(例如，提供正或负球面光焦度和/或柱面光焦度，或者在平光透镜(plano lens)的情况下提供零光焦度)。通常，透镜10是弯月形透镜，虽然表面115被描绘为凸表面，但是激光相互作用层也可以应用于凹透镜表面。一般而言，透镜主体111由光学透明材料形成，例如透明聚合物材料，诸如Trivex或聚碳酸酯。
一般而言，选择激光相互作用层100的组分和厚度以有利于在将激光相互作用层100暴露于适当的激光辐射时在表面115处形成光学元件。这在图1B和图1C中示出。具体来说，图1B示出了分别暴露于激光束119和121期间的透镜10，该激光束119和121分别在位置126和位置123处聚焦在激光相互作用层的内部。激光辐射由激光相互作用层100局部吸收，从而在表面115处调整透镜主体111以形成离散光学元件133和131(参见图1C)。光学元件133和131的几何形状(即宽度、深度和高度)取决于诸如激光相互作用层厚度、激光辐射能量和曝光时间、以及激光相互作用层在激光波长处的吸收等因素。在一些示例中，激光相互作用层的厚度在0.2微米至15微米的范围内(例如，0.5微米或更大、1微米或更大、2微米或更大，诸如12微米或更小、10微米或更小，8微米以下，诸如从3微米到5微米)。虽然图1B描绘了位置126和位置123的同时暴露，但对位置的暴露可以是顺序的。
激光束的能量密度将影响激光辐射与激光相互作用层100的物理和/或化学相互作用。例如，对于某些脉冲能量，激光相互作用层100可以在其暴露的地方熔化，以形成光学元件。在一些脉冲能量处，可以通过使激光相互作用层100和/或透镜材料发泡或空化来形成光学元件。对于一些脉冲能量，激光和激光相互作用层100之间的相互作用可以导致透镜材料和/或激光相互作用层100的颜色变化(例如，通过炭化)。在其他情况下，激光相互作用层100和/或散装透镜材料可以通过消融从透镜表面去除。
其他激光参数也可以影响所形成的光学元件的性质。这些包括激光波长、曝光时间(例如，激光相互作用层100被曝光多长时间)、以及通过次数(例如，多次曝光激光相互作用层100中的区域)，可以选择其中的每个来实现激光相互作用层100的期望调整。此外，激光与激光相互作用层100之间的相互作用将取决于激光相互作用层100的材料。例如，激光相互作用层100的材料可以被配置成避免底层透镜材料由于激光照射而变色。
激光相互作用层100的成分包括吸收激光工作波长处的辐射的材料，该辐射可以是UV、可见光或IR辐射。例如，材料可以被选择为具有特定的带隙或任何其他适当的物理性质，以促进仅在对应于激光辐射的波长的特定波长处的吸收。通过激光相互作用层在激光的工作波长处的吸收可以高于通过透镜主体111的散装材料(bulk material)的吸收。这可以是有利的，例如，通过减少由于激光辐射暴露而对透镜主体可能造成的损坏，有助于局部调整透镜主体材料的折射率和透镜表面的形状以形成光学元件，和/或由于增强的吸收而促进以更高效率形成光学元件。例如，在由于局部热效应而形成光学元件的情况下，与透镜表面的直接暴露相比，通过激光相互作用层的激光吸收可以提供更快速的加热和/或更好的受热表面定位。结果可以是更快的光学元件形成、用于光学元件形成所需的更低的激光能量和/或对光学元件的尺寸和形状的更多控制。
在一些实施例中，激光相互作用层暴露于辐射，可以将透镜散装材料从透明改变为在某些波长具有吸收性。例如，曝光辐射可以燃烧透镜材料和/或激光相互作用层100，以便在透镜材料中或其表面上形成光学元件。
在另一示例中，如图1B所示，激光相互作用层100可以包括染料。合适的染料材料可以包括例如能够从Epolin，LLC(新泽西州，纽瓦克)商购获得的那些。可以选择的染料在激光波长(例如，UV或IR)具有高吸收，但在其他波长(例如，可见波长)处具有相对低的吸收。例如，激光相互作用层可以具有两倍于散装透镜材料的吸收系数或更高(如，x3或更高、x5或更高、x10或更高、x20或更高)。这样的激光相互作用层可以提供在可见光谱范围内基本透明且无色的透镜，即使激光相互作用层仍然存在。为了分植(subplant)光学元件，顶层的激光波长处的吸收系数可以被选择为低于设计形成光学元件的材料的吸收系数(例如，x1/3或更小、x1/5或更少、x1/10或更少、x1/20或更少)。
一般而言，多种不同的激光器可以被用于形成光学元件并与适当的激光相互作用层配对。在一些实施例中，可以使用具有高峰值功率的超快激光器(飞秒或皮秒激光器)。例如，商业飞秒激光系统可以用于照射激光相互作用层100以形成期望形状和尺寸的光学元件。
一般而言，激光相互作用层100可以使用适合于形成该层的材料的常规涂覆或沉积方法而沉积在表面115上。例如，可以使用热蒸发、电子束辅助蒸发、物理气相沉积(PVD)、溅射、化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)、液相涂覆(例如，旋涂或浸涂)、喷涂、聚合或任何其他适当的技术来在透镜表面上形成激光相互作用层。激光相互作用层100可以从溶液中沉积出来，在涂覆之后将其闪干。
在形成光学元件之后，激光相互作用层可以保留为成品透镜的一部分，或者可以被去除(例如，通过在适当的溶剂中冲洗)。
一般而言，例如在暴露于激光辐射之前或之后，可以在激光相互作用层上沉积其他层。例如，参见图2，透镜12包括透镜主体111、透镜表面115上的激光相互作用层200、以及激光相互作用层200顶部上的另一层210。层210可以是例如硬涂层或疏水涂层。一般而言，层210可以提供与光学元件的形成无关的功能(例如，机械和/或化学保护)。另外，在一些情况下，层210可以影响激光的吸收特性。
在一些实施例中，一个或多个层可以设置在激光相互作用层和透镜之间的透镜表面上。例如，参见图3，透镜13包括位于激光相互作用层301和透镜的表面115之间的第一层311。第二层321形成在激光相互作用层301的顶部上。
在某些实施例中，第一层311被选择为反射工作激光波长的辐射。这样的配置可以用于进一步增强激光相互作用层301对激光辐射的吸收，因为否则将被传输到透镜主体111中的激光辐射被反射回到激光相互作用层301中。这样的层的示例是电介质多层堆叠(例如，形成布拉格反射器)，其设计用于反射激光波长的光。
在一些实施例中，最接近透镜的表面115的第一层311是UV和/或蓝光阻挡层。在使用UV或蓝色激光辐射来形成光学元件的情况下，这种布置可能是有利的。
附加层311和附加层321中的任一个或这两者可以执行保护下层的透镜材料免受在形成光学元件时由于激光暴露而损坏的功能，并且可以被配置为物理地承受激光暴露，例如，使得当暴露到激光时，这些层不会形成微裂纹或任何其他不良特征。可替选地或附加地，附加层311和/或附加层321可以在激光曝光之前、期间或之后减少多层结构的分层，例如通过增强粘附性和/或减少相邻层之间的膨胀差。
在另一个示例中，激光相互作用层经由转键合(transbonding)施加到散装材料。作为示例，转键合工艺可以包括使用粘合剂或膜嵌入模制。
在又一示例中，激光相互作用层通过3D打印技术形成，该3D打印技术包括在增材制造过程中使用膜嵌入的技术。
更一般地，激光相互作用层可以形成透镜表面上的多层堆叠的一部分，例如与诸如防刮涂层(例如，硬涂层，包括多层硬涂层)、UV保护涂层、光致变色涂层和抗反射(AR)涂层的一个或多个层一起形成多层堆叠的一部分。激光相互作用层可以位于多层叠堆中的任何适当的位置，以有利于在透镜表面处形成光学元件。
在一些示例中，除了促进通过激光曝光形成光学元件之外，激光相互作用层还可以起到附加功能。例如，通过强烈吸收光谱的UV部分中的光，除了通过暴露于UV激光来促进光学元件形成之外，激光相互作用层还可以充当UV保护涂层。类似地，激光相互作用层可以用作蓝切透镜(blue-cut lens)(例如，减少380-420nm光的量的透镜，例如已知会导致视觉疲劳的透镜)中的蓝光过滤层。
在某些示例中，激光相互作用层由多于一个的组成层组成。例如，激光相互作用层可以包括组成层，该组成层在强烈吸收激光波长的辐射的另一层下方(即，更靠近透镜表面)强烈反射激光波长的光。这样的反射器可以起到双重目的：减少进入透镜主体的激光辐射的量以及由于由反射层反射的光的双程(double pass)而增加吸收层中的激光的量。多层电介质叠层可以用于强烈反射特定波长的光，同时在其他波长下相对透明，并且此类叠层可以用于此目的。
虽然前述示例的特征是通过局部调整透镜的表面115的形状来形成光学元件，但在一些实施方式中，透镜表面基本保持不变，并且通过调整形成透镜的散装材料的光学性质在透镜表面处形成光学元件。例如，参见图4，涂层透镜14包括透镜主体111和激光相互作用层400，激光相互作用层400有利于在表面115处的透镜主体111的散装材料中形成光学元件430和光学元件431，而不改变表面115的形状。例如，激光相互作用层可以将透镜的散装材料局部加热至散装材料的折射率改变的温度以形成光学元件。
在先前的示例中，激光相互作用层是设置在透镜表面上的层或者设置在透镜表面上的层堆叠的一部分。然而，其他实施例也是可能的。例如，激光相互作用层可以是在透镜表面处并入透镜的散装材料中的层。这样的示例在图5中示出，其中透镜15包括激光相互作用层500，其通过穿过表面115将材料注入透镜主体111的主体中而形成。在一些实施例中，激光相互作用层可以是用于在操作激光波长处吸收辐射的染料，该染料可以扩散到透镜表面处的透镜主体材料中。
已经描述了几个示例并且其他示例是可能的。例如，虽然前述特征在于透镜的单个表面上的激光相互作用层，但在一些示例中，两个透镜表面都可以包括激光相互作用层，例如用于在透镜的相对表面处形成光学元件。
参照图6A，用于配发眼镜101的示例系统600包括输入终端110和与透镜调整系统130通信的数据处理装置120。眼镜101包括安装在眼镜框170中的透镜150和透镜151。每个透镜150、151包括作为定制过程的一部分由透镜调整系统130在透镜上形成的光学元件的图案155、156。
例如输入终端110可以是计算机终端或移动设备(例如平板计算机或移动电话)，该计算机终端或移动设备运行有利于系统600的操作的软件应用程序。数据处理装置120包括处理模块122(例如，一个或多个计算机处理器)，其检索或计算关于要在透镜上形成的光学元件的图案155的信息124。例如，光学元件可以包括小透镜、散射中心和/或菲涅耳(Fresnel)透镜元件，其可以根据图案155布置。在一些实施例中，光学元件减少眼镜101的使用者的近视进展。根据选择，系统600将关于图案155的信息125发送到透镜调整系统130。
系统600被设计为允许调整各种透镜140以包括光学元件的图案155。即，该系统被设计用于调整透镜坯料，该透镜坯料可以从众多眼科透镜公司购买。这些包括单视(singlevision)处方透镜、多焦点透镜和平光透镜。透镜140通常由玻璃或塑料形成。用于调整的透镜142通常根据用户的需要(例如，Rx)和偏好(例如，透镜材料、涂层)来选择。
透镜调整系统130包括平台132，该平台相对于曝光设备134定位所选透镜142或反之亦然。根据实施方式，曝光设备134可以将材料沉积在透镜的表面上以形成光学元件，或者将透镜暴露于辐射，该辐射改变透镜142的表面和/或体积以形成光学元件。透镜调整系统130还包括透镜对准模块，例如光学对准模块或物理光阑，其相对于曝光设备134对准透镜142，以确保根据透镜与图案之间的指定相对对准来形成图案。
系统600控制透镜142和曝光设备134之间的相对定向，以根据图案155在透镜上形成光学元件。在透镜142上形成光学元件152的图案155之后，在通常称为边缘处理的过程中，透镜的边缘被成形(例如，铣削)以适配眼镜框170。或者，在透镜142上形成光学元件152的图案155之前，透镜的边缘被成形为适配眼镜框架170。以相同的方式调整第二透镜以提供用于安装在眼镜框架170中的第二透镜151。
图6A中概述的过程可以包括附加步骤。例如，可以在施加图案155之前或之后将附加涂层施加到一个或两个透镜表面。示例包括UV或蓝光滤光器、抗反射涂层、光致变色涂层或层、偏振器、镜面涂层、着色剂和硬涂层。在一些情况下，执行透镜表面的附加成形，例如以在应用图案155之前或之后为用户定制多焦点透镜。
该过程可以在眼镜店、分配中心、光学实验室或集中制造设施处进行。由于透镜调整可以在透镜库存中的透镜上本地进行，并且与现有的眼镜配发协议相配合，因此能够及时交付高度定制的一副眼镜，其中包括光学元件的图案，例如定制的光学元件的图案。
还参考图6B，在一些实施方式中，个性化眼镜101通过序列180提供，序列180可以完全在眼睛护理专业人员的办公室执行或者与分配中心、光学实验室或集中制造设施一起执行。在第一步骤181中，眼睛护理专业人员例如通过对受试者进行验光来确定患者的处方。该步骤确定其上形成图案的眼科透镜的光焦度。患者还可以像选择普通处方眼镜一样选择眼镜框。在一些实施例中，可以从零售店选择眼镜框，并且可以通过以下方式将透镜形状传送到边缘处理位置：(i)提供型号，使得可以从数据库检索追踪形状；(ii)在商店处执行框架追踪过程并以电子方式提供追踪形状；或(iii)将框架运送到边缘处理位置，使得边缘处理设施可以获得追踪形状。在替代实施例中，眼镜框架可以从“静态框架板”中选择，其中一个或多个店内模型与边缘处理设施处的库存中的眼镜框架相匹配。
眼睛护理专业人员还可以收集用于选择图案的附加信息。一般来说，该图案可以考虑以下因素：诸如用于患者的透镜处方(Rx)、患者的瞳孔大小、患者的聚散度、患者的瞳孔距离、患者的凝视角度、患者近视进展情况的测量值、患者近视倾向(例如，遗传倾向或行为影响因素)、安装到眼镜架上后透镜的最终形状和尺寸、光学元件图案对其他人的显着性的衡量标准、患者舒适度的测量、对于患者的给定瞳孔到框架的光学中心高度、患者偏好或选择(例如，图案的轮廓形状)以及眼睛护理专业人员的偏好(例如，治疗效果的剂量)。
在下一步骤182中，该系统识别适合患者的光学元件的图案。该识别可以包括从几个预先建立的图案(例如，存储在模式数据库中)中进行选择或根据图案生成算法计算新的图案。例如，图案可以由系统计算以具有由用户选择的特定轮廓或密度分布。
可以改变的图案的参数包括例如光学元件的类型(例如，小透镜、散射中心、菲涅耳透镜)、光学元件的尺寸、它们的密度以及它们所占据的区域的形状。进一步的参数包括任何通光孔径的尺寸、形状和位置以及透镜上图案的位置。这些中的每个都可以根据图案在佩戴者上所需的光学效果(例如，周边视觉和通光孔径角范围的对比度降低量)和/或图案对于看到被佩戴眼镜的观察者的显着性来个性化。
一旦系统建立了图案，在步骤183中，关于图案的信息就被传送到透镜调整系统。该信息可以包括由透镜调整系统130可读格式中的一个或多个数据文件。例如，适合于生成图像的商业软件(例如，Microsoft Office产品，例如Visio、PowerPoint或Word；AdobePhotoshop、Adobe Illustrator、SolidWorks)可以与标准驱动软件结合使用以生成用于透镜调整系统130的控制信号。该图案能够以文件格式指定，诸如WinLase Professional Job(WLJ)、WinLase Professional Object(WLO)、HPGL Plotter File(PLT)、WindowsEnhanced Metafile(EMF)、Windows MetaFile(WMF)、AutoCad(DXF)、AutoCad(DWG)、AdobeIllustrator(AI)、CorelDRAW(CDR)、Excellon2 File(EX2)、Windows Bitmap(BMP)、JPEGBitmap(JPG)、CompuServe Bitman(GIF)、PaintBrush(PCX)、TruView Job(JOB)或TruViewObject(MCL)文件。编码在这样的文件中的图案可以使用计算机代码来生成，例如使用诸如AppleScript、JavaScript、Python、C++等的计算机编程语言。可替选地或附加地，可以使用定制软件和文件格式。这种图案可以由软件使用来自特定用户(诸如眼睛护理专业人员或患者)的输入参数来生成。这样的定制图案可以在短时间内生成，从而允许快速、及时制造，诸如在24小时或更短的时间内(例如，12小时或更短、1小时或更短、50分钟或更短、40分钟或更短、30分钟或更短、20分钟或更短、10分钟或更短，例如1分钟或更短、40秒或更短、30秒或更短、10秒或更短、1秒或更短)。
接下来，在步骤184中，透镜调整系统130相对于系统对准透镜或反之亦然，以便在透镜上的指定位置形成图案。这可以涉及相对于透镜调整系统物理地移动透镜和/或平移、旋转和/或缩放图案的尺寸以适应透镜的位置的软件调节。一旦对准，在步骤185中，该系统根据关于图案的信息来调整透镜以在所需图案中形成光学元件。
在步骤186中，对透镜边缘进行成形，并将成形的透镜安装在框架中。
一般而言，这些步骤能够以其他顺序发生。例如，在步骤185中在透镜上形成光学元件之前，可以在步骤186中对透镜进行边缘处理和成形。
在一些实施例中，透镜和图案这两者都是径向对称的。换句话说，透镜和图案都关于中心轴线对称。这也可以称为旋转对称。例如，当平光透镜或仅具有球面光焦度的透镜提供有圆形边缘时，该透镜是径向对称透镜。一般来说，具有圆形边缘的透镜被称为圆形透镜，即使表面的曲率延伸到由该边缘限定的圆的平面之外。
此外，光学元件可以布置成关于图案的几何中心具有径向对称性的图案。此类图案通常具有圆形周边，并且在光学上，无论用户通过哪个径向方向观看，都执行相同的功能。在这种情况下，图案的几何中心(诸如光学元件的环形区域内的通光孔径的中心)可以与透镜的光学中心对准。对于这样的球面透镜，光学中心常常与透镜的几何中心重合。例如在这种情况下，图案与透镜的对准可以通过以下来实现：使用焦度计以测量和标记光学中心，并在透镜上形成图案之前将图案与标记的光学中心对准。
然而，更一般地，前述技术还可以用于在径向对称或径向不对称透镜上形成旋转不对称图案。一般来说，这涉及在透镜和图案之间建立相对对准，以在形成光学元件之前解决不对称性。系统根据需要来调整对准，以便该相对对准符合指定。在一些实施例中，可以在透镜上形成结构和/或光学对准特征，其允许在形成光学元件之前在透镜调整系统内对准透镜。
参考图7，用于在透镜的表面上形成光学元件的示例激光系统700包括激光器320、激光束衰减器330、聚焦光学器件340、直角棱镜350和载物台370。激光器320将激光光束引导向镜350，镜350将该光束转向透镜302，透镜302通过载物台370相对于镜350定位。致动器360(例如压电致动器)附接到镜350。激光系统300还包括控制器(例如计算机控制器)，该控制器与激光器320、光束斩波器330和致动器360通信。
激光束衰减器330和聚焦光学器件340定位在光束路径中。光束衰减器330衰减光束，使得暴露到透镜302的激光能量可以被调整和控制(例如，脉冲)。聚焦光学器件340通常包括一个或多个光动力元件(例如，一个或多个透镜)，其将光束聚焦到透镜302的表面上的足够小的光点，使得透镜表面上由光束调整的区域可以成形为所需的图案特征尺寸。致动器360改变反射镜350相对于光束的朝向，以将脉冲光束扫描到透镜表面上的不同目标点。控制器310协调激光器320、光束衰减器330和致动器360的操作，使得激光系统在透镜上形成预定的光学元件图案。
在一些实施方式中，载物台370还包括致动器。载物台致动器可以是多轴致动器，例如，在与光束传播方向中正交的两个横向维度上移动透镜。可替选地或附加地，致动器可以沿着光束方向移动载物台。沿光束方向移动载物台可以用于将透镜表面的暴露部分维持在光束的焦点位置，而不管透镜表面的曲率如何，从而在整个透镜表面上维持基本恒定的光束尺寸和激光能量密度。载物台致动器还可以由控制器310控制，控制器310与该系统的其他元件协调该载物台运动。在一些实施例中，使用载物台致动器代替镜致动器。
此外，在一些实施方式中，在引入系统600和700之前，使用例如焦点计、焦度计、光学测绘仪、具有特征检测软件的CCD相机、机械固定装置或追踪器等来捕获透镜的光学或结构特征的朝向和位置，以捕获机械结构。然后使用例如夹子、固定装置、夹具、吸盘等将透镜保持在基于先前测量的已知朝向和位置处，并且将该透镜引入到系统600和700中，而不丢失朝向和位置信息。这种转移可以例如通过使用机械臂、手动转移到固定器或已知的位置和朝向、具有固定锁定位置的旋转转盘等来实现。可替选地，包括上述示例，用于捕获透镜的光学和结构特征的朝向和位置的装置可以与系统的其他部件集成，例如在致动载物台370、传送机或旋转台中。一般而言，实施方式可以包括机器视觉以及透镜与各种系统部件的自动对准，以实现光学元件图案在透镜上的期望放置。
一般而言，激光器320可以是任何类型的激光，其能够产生具有足够能量的光以改变表面处的透镜材料。可以使用气体激光、染料激光、固态激光和半导体激光。一般来说，可以使用许多适合加工应用的激光技术。气体激光包括某些准分子激光(例如在308nm处的XeCl和在353nm处的XeF)。可以使用的另一种气体激光包括某些红外激光，诸如可以使用CO2激光(具有9.4μm或10.6μm的发射波长)。可以使用商业激光系统，诸如例如由UniversalLaser Systems，Inc.(亚利桑那州，斯科茨代尔)制造的CO2激光系统(例如，60W VLS 4.60系统)。可以使用的固态激光的示例包括在1μm处波长发射的掺镱玻璃激光和掺铬翠绿宝石激光(例如，发射可见光或近红外波长)。可以使用的半导体激光的示例包括InGaAsP或InGaAsP激光。
通常选择脉冲持续时间和脉冲能量来改变透镜表面处的材料量，以提供期望尺寸的光学元件。
虽然前述示例透镜调整系统涉及在透镜表面上形成光学元件，但是可替选地或附加地，光学元件可以嵌入透镜材料本身中。例如，可以选择透镜材料和激光曝光系统，使得曝光引起散装透镜材料本身的折射率的局部变化，从而在透镜主体中形成光学元件(例如，散射中心或小透镜)。
参考图8A，示出了允许同时治疗双眼的近视降低眼镜800。降低近视眼镜800由一对眼镜框架801和安装在框架中的眼科透镜810a和眼科透镜810b组成。一般而言，眼科透镜可以是平光透镜、单光透镜(例如，具有正或负光焦度)或多光透镜(例如，双焦点或渐进透镜)。眼科透镜810a和810b各自分别具有通光孔径820a和820b，通光孔径820a和820b分别由对比度降低区域830a和830b围绕。通光孔径820a和820b定位成与佩戴者的轴线上观察位置一致，而对比度降低区域830a和830b对应于佩戴者的周边视觉。还参考图8B，对比度降低区域830a和130b由光学元件840的阵列组成，其通过将穿过这些区域的光散射到佩戴者的眼睛来降低佩戴者的周边视觉中的物体的对比度。一般而言，可以使用上述技术来提供光学元件840。
通光孔径的尺寸和形状可以变化。一般来说，通光孔径为佩戴者提供视锥，其视力可以得到最佳矫正(例如，达到20/15或20/20)。在一些示例中，该孔径的最大尺寸(在x-y平面中)在约0.2mm(例如，约0.3mm或更大、约0.4mm或更大、约0.5mm或更大、约0.6mm或更大、约0.6mm或更大、约0.7mm或更大、约0.8mm或更大、约0.9mm或更大)至约1.5cm(例如，约1.4cm或更小、约1.3cm或更小、约1.2cm或更小、约1.1cm或更小、约1厘米或更小)。当孔径为圆形时，例如，如图8A所示，该尺寸对应于圆的直径(即，Ax＝Ay)，然而非圆形(例如，椭圆形、多边形、Ax≠Ay)孔径也是可能的。在一些示例中，透镜根本不具有通光孔径，并且光学元件包含在整个视觉轴线上。在一些示例中，光学效应的大小可以在孔径区域上变化，例如通过改变光学元件尺寸和形状。此外，光学元件的密度可以在孔径区域上变化。
通光孔径可以对向约30度或更小的立体角(例如，约25度或更小、约20度或更小、约15度或更小、约12度或更小、约10度或更小、约9度或更小、约8度或更小、约7度或更小、约6度或更小、约5度或更小、约4度或更小、约3度或更小)。水平和垂直观察平面中所对的立体角可以相同或不同。
一般而言，可以基于各种设计参数来选择对比度降低区域830a和830b中的光学元件图案，以在用户的视网膜上提供期望程度的光散射。一般来说，这些设计参数包括例如光学元件密度、它们的尺寸和形状以及它们的折射率，并且在下面更详细地讨论。理想地，选择图案以在中央凹上提供高视觉敏锐度并在视网膜的其他部分上提供降低的图像对比度，同时对佩戴者来说具有足够低的不适感以允许长时间、连续佩戴。例如，孩子们可能需要在一天的大部分时间(如果不是全部时间)舒适地佩戴眼镜。
可以相信的是，与降低用户视网膜其他部分上的图像对比度相比，降低用户眼睛中央凹上的图像对比度在控制眼睛生长方面效率较低。因此，可以定制点图案以减少(例如，最小化)散射到用户中央凹的光，而视网膜其他部分上相对更多的光是散射光。中央凹上的散射光的量可以分别受到通光孔径820a和820b的尺寸的影响，而且还受到光学元件的性质的影响，尤其是那些最接近通光孔径的光学元件的性质。例如，在一些示例中，最接近通光孔径的光学元件可以被设计为比那些更远的光学元件效率更低的光散射。
在某些实施例中，光学元件可以被设计成传递减少的窄角散射和增加的广角散射，以在视网膜上产生均匀的光分布(降低对比度)，同时通过散射中心的几何形状保持敏锐度。例如，光学元件可以被设计成产生显着的宽前向角散射(例如，诸如超过10％、20％或更多、30％或更多、40％或更多、50％或更多、偏转超过2.5度或更多)。窄角前向散射，即2.5度内，可以保持相对低(例如，50％或更小、40％或更小、30％或更小、20％或更小)。
一般而言，可以使用各种不同的度量来评估光学元件图案的性能，以便优化它们以用于基于眼镜的近视管理解决方案。例如，光学元件图案可以凭经验来优化，例如基于具有不同光学元件图案的透镜的物理测量。例如，光散射可以基于雾度测量来表征，诸如雾度的国际测试标准(例如，ASTM D1003和BS EN ISO 13468)。可以使用传统的雾度计，例如BYK-Gardner雾度计(诸如Haze-Gard Plus仪器)，用于测量多少光完全透过透镜的、未受干扰传输(例如，0.5度以内)的光量、偏转超过2.5度的程度(雾度)是多少、以及透明度(2.5度以内的量)。其他设备也可以用于表征光散射，以为了根据经验优化散射图案的目的。例如，可以使用通过测量2.5度左右的圆环内的光来测量光扩散的设备。(例如，来自Hornell的设备)。
可替选地或附加地，可以通过光线追踪计算机建模软件(例如，Zemax或Code V)来优化光学元件图案。
在一些实施例中，光学元件图案可以基于点分散函数的优化来设计，点分散函数表示由光学元件在视网膜上提供的光的分辨率和分布。例如，可以改变光学元件的尺寸、形状和间距，以均匀地传播视网膜的照明，使得中央凹外部的视网膜均匀地被散射光覆盖，以减少(例如，最小化)视网膜的该区域的对比度。
可替选地或附加地，可以基于调制传递函数的优化来设计光学元件图案，调制传递函数指的是人类视觉系统的空间频率响应。例如，可以改变光学元件的尺寸、形状和间距以平滑空间频率的范围的衰减。可以改变光学元件图案的设计参数，以便根据需要增加或减少某些空间频率。一般来说，视觉感兴趣的空间频率在精细侧上为每度18个周期，在粗侧上为每度1.5个周期。光学元件图案可以被设计成在该范围内的空间频率的某些子集处提供增强的信号。
诸如将模拟图像投影在视网膜上的其他工具可以用于模拟眼睛通过光学元件图案看到的内容。例如，光学模拟软件中提供了多个库图像文件，这些文件可以与视力直接相关。由于正常视力(20/20)对应于物体空间中包含5弧分的五杠字母(诸如E)的分辨率，因此会产生0.024毫米的视网膜图像尺寸。视网膜上的模拟字母E显示了光学元件图案存在时图像质量的变化。这在比较光学系统改变前后的视网膜图像时非常有用。
前述度量可以用于基于点的尺寸和/或形状来评估光学元件图案，这两者都可以根据需要改变。例如，光学元件可以是基本上圆形的、细长的(例如，椭圆形的)或不规则形状的。一般而言，光学元件应具有足够大以散射可见光、但又足够小以便在正常使用期间不会被佩戴者分辨的维度(例如，直径，如图1B所示)。例如，光学元件可以具有(如在x-y平面中测量的)约0.001mm或更大(例如，约0.005mm或更大、约0.01mm或更大、约0.015mm或更大、约0.02mm或更大、约0.025mm或更大、约0.03mm或更大、约0.035mm或更大、约0.04mm或更大、约0.045mm或更大、约0.05mm或更大、约0.055mm或更大、约0.06mm或更大、约0.07mm或更大、约0.08mm或更大、约0.09mm或更大、约0.1mm)至约1mm或更小(例如，约0.9mm或更小、约0.8mm或更小、约0.7mm或更小、约0.6mm或更小、约0.5mm或更小、约0.4mm或更小、约0.3mm或更小、约0.2mm或更小、约0.1mm)的范围内的维度。
注意的是，对于较小的光学元件，例如，具有与光的波长相当的维度(例如，0.001mm至约0.05mm)，光散射可以被认为是瑞利(Raleigh)散射或米氏(Mie)散射。对于较大的光学元件，例如约0.1毫米或更大，光散射可能是由于几何散射。
一般而言，每个透镜的光学元件的维度可以相同或者可以变化。例如，维度可以作为光学元件的位置(例如从通光孔径测量)的函数，和/或作为距透镜边缘的距离的函数，而增加或减小。在一些实施例中，突起维度随着距透镜中心的距离增加而单调变化(例如，单调增加或单调减少)。在一些情况下，维度的单调增加/减少包括作为距透镜中心的距离的函数线性地改变光学元件的直径。
图8B中所示的光学元件布置在方格上，在每个方向中间隔均匀的量。这由y方向中的Dy和x方向中的Dx表示。一般来说，光学元件是间隔开的，以便它们共同在观看者周围提供足够的对比度降低，以减少近视。通常，较小的光学元件间距将导致更大的对比度降低(假设相邻点不重叠或合并)。一般而言，Dx和Dy在约0.05mm(例如，约0.1mm或更大、约0.15mm或更大、约0.2mm或更大、约0.25mm或更大、约0.3mm或更大、约0.35mm或更大、约0.4mm或更大、约0.45mm或更大、约0.5mm或更大、约0.55mm或更大、约0.6mm或更大、约0.65mm或更大、约0.7mm或更大、约0.75mm或更大)至约2mm(例如，约1.9mm或更小、约1.8mm或更小、约1.7mm或更小、约1.6mm或更小、约1.5mm或更小、约1.4mm或更小、约1.3mm或更小、约1.2毫米或更小、约1.1毫米或更小、约1毫米或更小、约0.9毫米或更小、约0.8毫米或更小)的范围内。作为示例，光学元件间距可以是0.55mm、0.365mm或0.240mm。
虽然图8B中所示的点在x方向和y方向中以相等的间距布置，更一般地，每个方向中的间距可以不同。此外，光学元件可以排列成非正方形的网格。例如，可以使用六边形网格。非规则阵列也是可能的，例如，可以使用随机或半随机点放置。在随机图案的情况下，给出的维度将是点在x和y方向中的平均间隔。
一般而言，光学元件对透镜的覆盖范围可以根据需要而变化。这里，覆盖率是指投影到与光学元件相对应的x-y平面上的透镜总面积的比例。通常，较低的光学元件覆盖率会产生比较高的光学元件覆盖率低的散射(假设各个光学元件是离散的，即，它们不合并形成更大的光学元件)。光学元件覆盖范围可以从10％或更高变化到大约75％。例如，光学元件覆盖率可以是15％或更大、20％或更大、25％或更大、30％或更大、35％或更大、40％或更大、45％或更大，诸如50％或55％)。可以根据用户的舒适水平来选择光学元件覆盖范围，例如，以提供足够舒适的周边视觉水平，使得佩戴者将自愿长时间(例如，全天)佩戴眼镜。
虽然光学元件在图8B中被描绘为具有圆形覆盖区，但是更一般地，光学元件也可以具有其他形状。例如，光学元件可以在一个方向(例如，在x方向或y方向中)中伸长，诸如在椭圆形光学元件的情况下。在一些实施例中，光学元件的形状是不规则的。
可以相信的是，来自场景的光在点之间的降低的对比度区域830a和830b中入射透镜上，有助于在用户的视网膜上形成场景的图像，而来自入射到光学元件上的场景的光则不是。此外，入射到光学元件上的光仍然会传输到视网膜，因此具有降低图像对比度的效果，而不会显着降低视网膜处的光强度。因此，可以相信的是，用户周边视野中对比度降低的量与由光学元件覆盖的对比度降低区域的表面积的比例相关(例如，近似成比例)。一般而言，光学元件占据减少的对比度区域830a和830b的面积(如在x-y平面中测量的)的至少10％(例如，20％或更多、30％或更多、40％或更多、50％或更多，诸如90％或更少、80％或更少、70％或更少、60％或更少，例如10％至20％、10％至30％)。
一般而言，光学元件图案降低了佩戴者周边视觉中的物体图像的对比度，而不会显着降低观看者在该区域中的视力。这里，周边视觉是指通光孔径领域之外的视野。相对于使用所确定的透镜通光孔径观看的图像对比度，这些区域中的图像对比度可以降低40％或更多(例如，45％或以上、50％或以上、60％或以上、70％或以上、80％或以上)。根据每个个体情况的需要可以设置对比度降低。相信的是，典型的对比度降低将在约50％至55％的范围内。低于50％的对比度降低可以用于非常轻微的情况，而更容易发生的受试者可能需要高于55％的对比度降低。根据主观验光(subjective refraction)确定，周边视力可以被矫正至20/30或更好(例如，20/25或更好、20/20或更好)，同时仍然实现有意义的对比度降低。
这里，对比度是指相同视野内的两个物体之间的亮度差异。因此，对比度降低是指这种差异的变化。
对比度和对比度降低可以通过多种方式来测量。在一些实施例中，可以基于在受控条件下通过透镜的通光孔径和点图案获得的标准图案(诸如黑白方块的棋盘)的不同部分之间的亮度差来测量对比度。
可替选地或附加地，可以基于透镜的光学传递函数(OTF)来确定对比度降低(参见，例如，http://www.montana.edu/jshaw/documents/18％20EELE582_S15_OTFMTF.pdf)。对于OTF，对比度是针对其中亮区和暗区以不同的“空间频率”进行正弦调制的刺激的传输而指定的。这些刺激看起来像交替的明暗条，条之间的间距在范围内变化。对于所有光学系统，对于具有最高空间频率的正弦变化刺激，对比度的传输是最低的。描述所有空间频率的对比度传输的关系是OTF。该OTF可以通过对点扩散函数进行傅里叶变换来获得。该点扩散函数可以通过将点光源通过透镜成像到检测器阵列上并确定来自点的光如何分布在检测器上来获得。
在测量冲突的情况下，OTF技术是优选的。
在一些示例中，可以基于由光学元件覆盖的透镜的面积与通光孔径的面积相比的比率来估计对比度。在此近似中，可以假设的是，照射到光学元件的所有光均匀地分散在整个视网膜区域，这减少了图像较亮区域中可用的光量，并增加了较暗区域的光量。因此，可以基于通过透镜的通光孔径和光学元件图案进行的光透射测量来计算对比度降低。
透镜可以由聚碳酸酯组成。除了PC，透镜本身也可以由烯丙基二甘醇碳酸酯塑料、聚氨酯基单体或其他耐冲击单体制成。可替选地，透镜可以由折射率大于1.60的更致密的高折射率塑料之一制成。在一些实施例中，透镜由具有较低折射率的光学透明材料(例如，CR39是1.50处，Trivex是在1.53处)制成。
如前所述，一般来说，光学元件图案的尺寸、间隔和布置可以变化。在一些示例中，光学元件图案的特征在于例如光学元件尺寸和/或间距的梯度。光学元件图案可以具有光学元件的散射效率的梯度(例如，由于每个光学元件的折射率失配和/或形状的梯度)。渐变光学元件图案可以降低图案的显着性。例如，从透镜的透明部分到散射部分的渐变过渡与急剧过渡相比可能不那么显着。
在一些实施例中，透镜可以具有不同的区域，其中光学元件图案随区域而变化。例如，参考图9A和图9B，透镜900包括通光孔径910、过渡区920和散射区930。通光孔径910具有半径R910，并且过渡区920是围绕该通光孔径的环形区域，该环形区域具有内半径R910和外半径R920。透镜区域的其余部分形成散射区930。
过渡区920的特征在于点图案，该点图案对入射光的散射少于散射区930中的光学元件图案，从而提供该透镜的散射特性从通光孔径到散射区的过渡。这样的过渡可能是有利的，在于与如果散射区延伸到通光孔径而将提供的散射相比，这减少了进入中央凹的散射。另一个优点是过渡区域可以降低光学元件图案对用户的可见度，从而提供更舒适的佩戴体验。这对于儿童来说尤其重要，其中儿童将长期定期佩戴具有此类透镜的眼镜的可能性取决于儿童的舒适度。
一般而言，过渡区920中的光学元件图案可以变化。在一些示例中，过渡区的特征在于均匀的光学元件图案，其中光学元件具有相同的形状和尺寸并且均匀地间隔开。可替选地，在某些示例中，过渡区中的光学元件图案的特征可以是变化的光学元件密度、间隔和/或尺寸。例如，可以选择光学元件图案以提供最接近于通光孔径的最弱散射，并且在从R910到R920的增加的径向距离处单调增加散射。例如，在一些实施例中，光学元件密度从R910单调地(例如，线性地)增加到R920。例如，当距透镜轴线的径向距离从R910增加到R920时，光学元件直径可以从第一值(例如，0.05mm)线性增加到第二值(例如，0.17mm)。可替选地或附加地，光学元件间距可以从R910单调地(例如，线性地)减小到R920。
通常，R910在约1mm至约3mm的范围内(例如，1.0mm至1.1mm、1.1mm至1.2mm、1.2mm至1.3mm、1.3mm至1.4mm、1.4mm至1.5mm、1.5mm至1.6mm、1.6mm至1.7mm、1.7mm至1.8mm、1.8mm至1.9mm、1.9mm至2.0mm、2.0mm至2.1mm、2.1mm至2.2mm、2.2mm至2.3mm、2.3mm至2.4mm、2.4mm至2.5mm、2.5mm至2.6mm、2.6mm至2.7mm、2.7mm至2.8mm、2.8mm至2.9mm、2.9mm至3.0mm)。
R920可以在约2mm至约6mm的范围内(例如，2.0mm至2.2mm、2.2mm至2.4mm、2.4mm至2.6mm、2.6mm至2.8mm、2.8mm至3.0mm、3.0mm至3.2mm、3.2mm至3.4mm、3.4mm至3.6mm、3.6mm至3.8mm、3.8mm至4.0mm、4.0mm至4.2mm、4.2mm至4.4mm、4.4mm至4.6mm、4.6mm至4.8mm、4.8mm至5.0mm、5.0mm至5.2mm、5.2mm至5.4mm、5.4mm至5.6mm、5.6mm至5.8mm、5.8mm至6.0mm)。
在一些实施例中，光学元件图案包括相对于规则阵列随机移位的光学元件。引入随机位移可以减少与规则间隔开的散射中心相关的光学效应，诸如星爆状眩光。例如，参见https://www.slrlounge.com/diffraction-aperture-and-starburst-effects/，它说明了与摄影相关的星爆效果。因此，与其中光学元件均匀间隔开的类似光学元件图案相比，在光学元件图案中包括随机位移可以为用户提供更舒适的体验。可替选地或附加地，光学元件图案的随机化可以减少反射光中显现的光学效应(例如，衍射或干涉效应)，从而降低观察者对光学元件图案的可察觉性。
图9C中示出了随机位移，其示出了相对于阵列晶格定位的光学元件901a-901e，其中相邻晶格位置在x方向中彼此间隔开距离Dx并且在y方向中彼此间隔开距离Dy。如图所示，Dx＝Dy，然而，更一般地，竖直晶格间距和水平晶格间距可以不同。
对于每个光学元件，δx＝Ax·Dx·RN[0,1]并且δy＝Ay·Dy·RN[0,1]，其中Ax和Ay分别在x方向和y方向中是0和1之间的抖动幅度，其可以相同或不同。RN[0,1]是0到1之间的随机数。
光学元件尺寸也可以随机变化，这可以减少与尺寸均匀的光学元件的阵列相关的光学效应，诸如眩光。例如，如图9C所示，每个光学元件的径向维度可以与标称光学元件半径r0不同。如图所示，光学元件401d具有标称半径r0，而光学元件401b和401e分别具有半径rb和re，其均大于r0且rb≠re。光学元件半径可以根据公式ri＝r0+△r设定，其中△r＝Ar·r0·RN[0,1]，其中i指代第i个光学元件，Ar为光学元件半径抖动幅度，其设定为0到1之间的值。
更一般地，虽然上面的示例涉及标称圆形的光学元件的光学元件半径，但是取决于应用，抖动可以被应用于其他光学元件尺寸参数。例如，抖动可以被应用于光学元件体积或其他光学元件维度(例如，x维度、y维度)。
在一些实施例中，光学元件图案可以包括光学元件放置中的随机抖动和光学元件尺寸中的随机抖动这两者。
已经描述了多个实施例，其他实施例在所附权利要求中。

Claims (11)

1.一种用于在包括透镜材料的眼科透镜的表面处形成光学元件的方法，所述方法包括：
在所述眼科透镜的表面处提供激光相互作用层，所述激光相互作用层包括第一材料，所述第一材料在第一波长λ1处具有辐射的第一吸收，所述透镜材料在λ1处具有辐射的第二吸收，所述第二吸收低于所述第一吸收；
将所述激光相互作用层的离散区域暴露于在λ1处的激光辐射，以足以在所述透镜材料中的每个离散区域处形成光学元件。
2.一种眼科透镜，包括：
透镜材料，所述透镜材料具有相对弯曲表面，所述相对弯曲表面被成形为提供所述眼科透镜的基本曲率，所述相对弯曲表面包括第一表面；
多个光学元件，所述多个光学元件以图案被布置在所述第一表面处，所述光学元件对应于具有与所述透镜材料的折射率不同的折射率和/或与所述第一表面的曲率不同的表面形状的区域；以及
在所述第一表面处的激光相互作用层，所述激光相互作用层包括第一材料，所述第一材料在第一波长λ1处具有辐射的第一吸收，所述透镜材料在λ1处具有辐射的第二吸收，所述第二吸收低于所述第一吸收。
3.一种眼科透镜，包括：
透镜材料，所述透镜材料具有相对弯曲表面，所述相对弯曲表面被成形为提供眼科透镜的基本曲率，所述相对弯曲表面包括第一表面；以及
在所述第一表面处的激光相互作用层，所述激光相互作用层包括第一材料，所述第一材料在第一波长λ1处具有辐射的第一吸收，所述透镜材料在λ1处具有辐射的第二吸收，所述第二吸收低于所述第一吸收。
4.根据权利要求3所述的眼科透镜，进一步包括与所述激光相互作用层一起设置在所述第一表面上的一个或多个附加层，所述一个或多个附加层具有与所述激光相互作用层不同的组分。
5.根据权利要求4所述的眼科透镜，其中，所述一个或多个附加层选自由以下各项组成的组：硬涂层、UV阻挡层、抗反射层、光致变色层和疏水层。
6.根据权利要求4所述的眼科透镜，其中，所述至少一个附加层包括第一层，其中所述激光相互作用层位于所述第一层和所述透镜材料之间。
7.根据权利要求6所述的眼科透镜，其中，所述第一层由在λ1处具有辐射的吸收低于所述第一材料的吸收的材料组成。
8.根据权利要求7所述的眼科透镜，其中，组成所述第一层的材料具有的吸收低于所述透镜材料的吸收。
9.根据权利要求3所述的眼科透镜，进一步包括反射层，所述反射层在λ1处反射(例如，反射在λ1处的正常入射光的50％或更多)。
10.根据权利要求9所述的眼科透镜，其中，所述反射层对于至少一些可见波长是透明的。
11.根据权利要求9所述的眼科透镜，其中，所述反射层位于所述透镜材料与所述激光相互作用层之间。
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AU2017351635C1 (en) * 2016-10-25 2023-08-03 Brien Holden Vision Institute Limited Devices, systems and/or methods for myopia control
EP3564714B1 (en) * 2016-12-28 2021-12-08 Nikon-Essilor Co., Ltd. Hard coat layer-forming composition and eyeglass lens
US10884264B2 (en) * 2018-01-30 2021-01-05 Sightglass Vision, Inc. Ophthalmic lenses with light scattering for treating myopia

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