CN117581151A - 具有带grin元件的光聚合物层的眼科镜片 - Google Patents
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Abstract
描述具有提供于镜片(118)的表面上的具有基本折射率的层(100)的眼科镜片(118)。所述层(100)包含至少一个梯度指数光学元件(102)。所述眼科镜片(118)可为眼镜镜片或隐形眼镜。还描述制造此类镜片(118)的方法。
Description
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求2021年7月30日申请的第63/227,381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
本公开涉及具有包含梯度指数折射元件的层的眼科镜片及制造此类镜片的方法。
背景技术
包含儿童及成人的许多人需要眼镜片来矫正近视(近视眼),且许多成人需要眼镜片来矫正老花眼(与年龄相关的无法适应并因此无法聚焦于近处物体)。还可需要眼镜片来矫正老花(远视)、散光或圆锥角膜(角膜逐渐凸出形成锥形的情况)。
近视眼将来自远处物体的传入光聚焦到视网膜前面的位置。因此,光会聚朝向视网膜前面的平面且朝向视网膜发散,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眼镜)减少来自远处物体的传入光在其到达眼睛之前的会聚(对于隐形眼镜)或引起发散(对于眼镜镜片),使得焦点的位置转移到视网膜上。几十年前已建议,儿童或年轻人的近视进展可通过欠矫正,即将焦点移动朝向但不完全移动到视网膜上来减缓或预防。然而,与使用完全矫正近视的镜片获得的视力相比,所述方法必然导致远视力下降。此外,现怀疑欠矫正是否有效控制发展中的近视。一种较新方法是提供具有提供远视力完全矫正的区及欠矫正或故意诱发近视散焦的区的镜片。与通过镜片的完全校正区的光相比,还可提供增加特定区中光散射的镜片。已建议,这些方法可预防或减缓儿童或年轻人近视的发展或进展,同时提供良好远视力。
在镜片具有提供散焦的区的情况下,提供远视力完全矫正的区通常称为基本屈光度区且提供欠矫正或故意诱发近视散焦的区通常称为添加屈光度区或近视散焦区(因为屈光度比远距离区的屈光度更偏正或更不偏负)。添加屈光度区的表面(通常是前表面)具有比远距离屈光度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度。添加屈光度区经设计以将传入平行光(即来自远处的光)聚焦于视网膜前面(即靠近镜片)的眼睛内,而远距离屈光度区经设计以聚焦光且在视网膜处(即远离镜片)形成图像。
在增加特定区中的光散射的镜片的情况下,增加散射的特征可经引入到镜片表面或可经引入到用于形成镜片的材料中。例如,散射元件可经烧入到镜片中,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进展的隐形眼镜是双焦点隐形眼镜,其可以MISIGHT(库博光学公司(CooperVision,Inc.))的名称获得。此双焦点镜片不同于经配置以改进老花眼视力的双焦点或多焦点隐形眼镜,因为双焦点镜片经配置有特定光学尺寸以使能够适应的人能够使用距离校正(即,基本屈光度)以查看远处物体及近处物体两者。具有添加屈光度的双焦点镜片的治疗区域也在远处距离及近视距离两者提供近视散焦图像。
尽管已发现这些镜片有益于预防或减缓近视的发展或进展,但环形添加屈光度区会引起非所要视觉副作用。由视网膜前面的环形添加屈光度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见在视网膜上形成的环形或“光晕”环绕图像,尤其是对于例如路灯及汽车前灯的明亮小物体。此外,理论上,佩戴者可使用视网膜前面的额外焦点,而非使用眼睛的自然调节(即眼睛改变焦距的自然能力)来聚焦附近物体,其由环形添加屈光度区所致以聚焦附近物体;换句话说,佩戴者可不经意地以与使用老花眼矫正镜片相同的方式使用镜片,其对于年轻的受试者来说是不期望的。
已开发可用于治疗近视的另外镜片,且所述镜片经设计以消除在MISIGHT(库博光学公司)镜片及上文所描述的其它类似镜片中在聚焦距离图像周围观察的光晕。在这些镜片中,环形区经配置使得在视网膜前面没有形成单个轴上图像,从而防止使用此类图像来避免眼睛需要适应附近目标。相反,远点光源由环形区成像到近添加屈光度焦面处的环形焦线,从而在远焦面处的视网膜上产生小光斑尺寸,没有环绕“光晕”效应。
已认识到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为向镜片佩戴者提供特定治疗。镜片可为价格昂贵且设计复杂,且随时间,如果镜片佩戴者的要求改变,那么其可需要购买提供不同程度矫正的不同镜片。
本发明寻求提供一种用于预防或减缓近视恶化的已知镜片的简单且成本有效的替代方案。此类镜片也可有益于矫正或改进与老花、远视、散光、圆锥角膜或其它屈光异常相关联的视力。
发明内容
根据第一方面,本公开提供一种眼科镜片。所述镜片具有提供于所述镜片的表面上的具有基本折射率的层。所述层包含至少一个梯度指数(GRIN)光学元件。
根据第二方面,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将涂层或膜施加到所述镜片,其中所述层具有基本折射率且包含至少一个GRIN光学元件。
当然应了解,关于本公开的一个方面描述的特征可并入到本公开的其它方面中。例如,本公开的方法可并入参考本公开的设备描述的特征且反之亦然。
附图说明
图1A是根据本公开的实施例的具有提供于镜片的表面上的具有基本折射率的层的眼镜镜片的示意性俯视图,所述层包含多个GRIN光学元件;
图1B是图1A的镜片的横截面图;
图1C是包含如图1A及1B中展示的镜片的一副眼镜的透视图,其为根据本公开的实施例的镜片;
图2A是根据本公开的实施例的具有提供于镜片的表面上的具有基本折射率的层的隐形眼镜的示意性俯视图,所述层包含多个GRIN光学元件;
图2B是图2A的镜片的横截面图;
图3是根据本公开的实施例的具有包含环绕中心区的环形区的层的镜片的示意性俯视图,其中环形区包含布置于三角形格的格点上的多个GRIN元件(格线是出于说明性目的而展示且并非是物理线);
图4是根据本公开的实施例的具有层的镜片的示意性俯视图,所述层包含布置于方格的格点上的多个GRIN元件(格线是出于说明性目的而展示且并非是物理线);
图5是展示根据本公开的实施例的GRIN元件的折射率变化的图表;
图6是根据本公开的实施例的具有包括环绕中心区的环形区的层的镜片的示意性俯视图,其中环形区的一部分包含多个GRIN元件;
图7A展示根据本公开的实施例的通过施加到镜片的层的横截面,其中所述层包含多个GRIN元件;
图7B展示根据本公开的实施例的通过施加到镜片的层的横截面,其中所述层包含多个长方体GRIN散射元件;
图7C展示根据本公开的实施例的通过施加到镜片的层的横截面,其中所述层包含多个球形GRIN散射元件,每一元件具有从每一元件的中心径向向外变化的折射率;
图8是根据本公开的实施例的具有包含环绕中心区的两个同心环形区的层的镜片的示意性俯视图,其中每一环形区包含多个GRIN元件;及
图9是根据本公开的实施例的具有包含多个同心环形区的层的镜片的示意性俯视图,其中每一环形区具有折射率的振荡变化。
具体实施方式
根据第一方面,本公开提供一种眼科镜片。所述镜片具有提供于镜片的表面上的具有基本折射率的层。所述层包含至少一个梯度指数光学元件。
镜片可用于预防或减缓近视的发展或进展。镜片可为用于矫正或改进与老花、远视、散光、圆锥角膜或其它屈光异常相关联的视力的镜片。
层可覆盖整个镜片表面,或大体上覆盖镜片的表面的全部。替代地,层可覆盖镜片表面的一部分。层可覆盖镜片表面的中心部分,例如,经配置以位于镜片佩戴者的眼睛前面的一部分。层可覆盖环绕镜片的中心的环形区。可存在镜片的未由层覆盖的外围区。
层的基本折射率可为恒定的。层的基本折射率可在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屈光度的平均屈光度。替代地,至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有小于基本屈光度的平均屈光度。
在本公开的上下文中,至少一个梯度指数(GRIN)光学元件中的每一者是具有变化折射率的元件。折射率的变化可为跨元件的折射率的横向变化,即在平行于层的表面延展的方向上。折射率的变化可为折射率的径向变化,即,折射率可从点径向向外延伸而变化。折射率的变化可为折射率的轴向变化,即在法向于层的表面延展的方向上。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有折射率的横向变化及折射率的轴向变化。至少一个GRIN光学元件中的每一者的折射率的变化可为线性变化的折射率梯度,或具有由二次函数定义的变化轮廓的梯度。
GRIN元件可为镜片。有利地,GRIN元件可提供散焦。据信散焦可有助于防止或减缓近视的恶化。据信散焦可有助于矫正或改进与老花、远视、散光、圆锥角膜或其它屈光异常相关的视力。
与入射于层中的剩余部分上的光相比,至少一个GRIN光学元件中的每一者可引起入射于GRIN光学元件上的光的额外散射。替代地,与入射于层中的剩余部分上的光相比,至少一个GRIN光学元件中的每一者可减少入射于GRIN光学元件上的光的散射。与基本折射率相比,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,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介于-25D与25D之间、优选地介于-0.25D与25D之间的最小屈光度。
至少一个GRIN光学元件中的每一者可延伸穿过层的厚度。至少一个GRIN光学元件中的每一者可延伸穿过层的厚度的中途。至少一个GRIN光学元件中的每一者可嵌入于层内。
层可为包含至少一个GRIN光学元件的交联聚合物层。层可由未交联聚合物的基质形成。
层可提供于镜片的前表面上。在本公开的上下文中,当镜片由镜片佩戴者佩戴时,镜片的前表面是镜片的前向或外表面。
层可为已施加到镜片的表面的膜。层可包括HX膜。层可为在镜片的制造期间施加到镜片的膜。层可永久地粘合或以其它方式施加到镜片。层可可释放地粘合或以其它方式施加到镜片,即,其可容易地从镜片移除。层可为可重复使用,使得层可容易地移除并重新应用到相同镜片或不同镜片。
层可为提供于镜片的表面上的涂层。可在镜片制造工艺期间将涂层施加到镜片。涂层可结合到镜片的表面。涂层可不可逆地施加到镜片,例如,涂层与镜片之间的结合可为永久结合。
镜片可为眼镜镜片。镜片可为圆形。镜片可为椭圆形。镜片可为鹅卵形。镜片可为矩形。镜片可为正方形。镜片的前表面可具有介于1200mm2与3000mm2之间的面积。镜片可由透明玻璃或硬质塑料(例如聚碳酸酯)制成。镜片可大体上平坦且可具有提供镜片屈光度的至少一个弯曲表面。
镜片可为隐形眼镜。如本文中所使用,术语隐形眼镜是指可放置到眼睛的前表面上的眼科镜片。应了解,此隐形眼镜将提供临床上可接受的眼上运动且不与人的眼睛或双眼结合。隐形眼镜可呈角膜镜片的形式(例如,放置于眼睛的角膜上的镜片)。在其中镜片是隐形眼镜的实施例中,镜片可具有60mm2与750mm2之间的表面积。镜片可具有圆形形状。镜片可具有鹅卵形形状。镜片可具有椭圆形状。镜片可具有10mm与15mm之间的直径。
镜片可为刚性隐形眼镜。镜片可为刚性、透气隐形眼镜。
隐形眼镜可为复曲面隐形眼镜。例如,复曲面隐形眼镜可包含经成形为矫正人的散光的光学区。
镜片可为软性隐形眼镜,例如水凝胶隐形眼镜或硅酮水凝胶隐形眼镜。
镜片可包括弹性体材料、硅酮弹性体材料、水凝胶材料或硅酮水凝胶材料或其组合。如隐形眼镜的领域中所理解,水凝胶是一种将水保持在平衡状态且不含含硅酮化学品的材料。硅酮水凝胶是一种水凝胶,其包含含硅酮化学品。如本公开的上下文中描述的水凝胶材料及硅酮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,水凝胶材料或硅酮水凝胶材料具有从约30%到约70%(wt/wt)的EWC。相比之下,如在本公开的上下文中描述的硅酮弹性体材料具有从约0%到小于10%(wt/wt)的水含量。通常,用于本方法或设备的硅酮弹性体材料具有从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采用名称(USAN)的那些: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及其类似者。
替代地,镜片可包括以下项、基本上由以下项组成或由以下项组成:硅酮弹性体材料。例如,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硬度的硅酮弹性体材料。肖氏A硬度可使用常规方法确定,如所属领域的一般技术人员所理解(例如,使用方法DIN 53505)。例如,其它硅酮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。
镜片可具有光学区。光学区涵盖具有光学功能的镜片部分。光学区经配置以在使用时定位于眼睛的瞳孔上方或之前。光学区可由外围区环绕。外围区并非是光学区的部分,而是位于光学区之外。对于隐形眼镜,当佩戴镜片时,外围区可位于虹膜上方。外围区可提供机械功能,例如,增加镜片的大小,从而使镜片更易于处置。对于隐形眼镜,外围区可提供压载物以防止镜片旋转,及/或提供改进镜片佩戴者舒适度的成形区。外围区可延伸到镜片的边缘。在本公开的实施例中,包含至少一个GRIN光学元件的层可覆盖光学区,但其可为其可不覆盖外围区。
层可具有均匀厚度。对于隐形眼镜,层可具有在1μm与100μm之间,优选地在10μm与20μm之间,且更优选地在14μm与18μm之间的厚度。对于眼镜镜片,层可具有在1μm与1000μm之间,优选地在10μm与20μm之间,且更优选地在14μm与18μm之间的厚度。
在本公开的实施例中,层可包括跨层的区域分布的多个GRIN元件。多个GRIN光学元件可跨整个区域层分布。多个GRIN光学元件可跨层的一部分分布。多个GRIN光学元件可跨整个层或层的一部分随机分布。GRIN光学元件可跨整个层或层的一部分以规则图案布置。对于眼镜镜片,提供跨镜片的区域分布的多个GRIN可为有利的,因为这可使得在镜片佩戴者的眼睛相对于镜片移动时能够保持散焦(由GRIN元件引起)。跨眼镜镜片分布的多个GRIN元件可使得能够保持一致近视散焦。
GRIN光学元件可跨整个层或层的一部分以规则间隔定位。GRIN光学元件可布置于三角形格的格点上。GRIN光学元件可布置于正方形或矩形格的格点上。GRIN光学元件可经布置以在层上形成环形图案。环形图案可使镜片的中心区没有GRIN光学元件。镜片可具有拥有高达8mm的直径的中心区,其可没有GRIN光学元件。环形图案可包括单个环或多个同心环。
层可为光聚合物层。至少一个梯度指数光学元件中的每一者可为光固化梯度指数光学元件。每一GRIN光学元件可已使用光固化形成。
至少一个梯度指数光学元件中的每一者可具有由二次函数定义的径向变化的折射率分布。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化的折射率分布。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化的折射率分布。
多个GRIN元件中的每一者可具有相同折射率变化。多个GRIN元件中的每一者可具有不同折射率变化。一些GRIN元件可具有相同折射率变化,且其它元件可具有不同折射率变化。可分布多个GRIN光学元件,使得具有相同或类似折射率变化的GRIN光学元件可以集群或以有序布置分组。膜可分成多个不同部分,其中每一部分包括具有不同折射率变化的GRIN光学元件。
至少一个梯度指数光学元件中的每一者可具有10μm与5mm之间的宽度。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有100μm3及3mm3之间的体积。多个GRIN光学元件可占据层体积的5%与80%之间。多个梯度指数光学元件可覆盖层的表面积的20%与80%之间。层可包含2个与5000个之间的梯度指数光学元件。
至少一个GRIN光学元件中的每一者可延伸穿过层的厚度。至少一个GRIN元件中的每一者可延伸穿过层的部分厚度。至少一个GRIN元件中的每一者可分散在层内。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。
镜片可具有中心区及环绕中心区的环形区。包含至少一个梯度指数光学元件中的每一者的层可覆盖环形区的一部分。层可不覆盖中心区,且因此中心区可没有GRIN光学元件。层可覆盖整个环形区,或环形区的部分。如本文中所使用,术语环形区是指可围绕中心区的整个外边缘延伸或可部分围绕中心区的外边缘延伸的区。环形区的形状可为圆形、鹅卵形或椭圆形。环形区可包含多个GRIN光学元件。多个GRIN光学元件可分布在整个环形区周围,或可跨环形区的一部分分布。多个梯度指数光学元件可围绕环形区周期性地布置。层可包含多个同心环形区,且同心环形区中的每一者可包含至少一个GRIN光学元件。每一同心环形区可包含多个GRIN元件。多个GRIN光学元件可覆盖每一环形区的一部分。使用角度θ来定义环形区周围的位置,其中θ在0°与360°之间变化,多个GRIN光学元件可覆盖每一环形区的相同θ角范围(即,每一环形区的GRIN元件可同相,其中每一环形区的最大值及最小值在相同θ值处),或可占据不同θ角范围(即,每一环形区的GRIN元件可异相,其中每一元件的最大值及最小值在不同θ值处)。因此,第一环形区中的至少一个GRIN元件可与邻近第二环形区中的至少一个GRIN元件异相。
第一环形区中的至少一个GRIN元件可与邻近第二环形区中的至少一个GRIN元件同相。
如果层包含多个同心环形区,那么围绕环形区中的每一者的折射率变化可同相或异相。
层可包含由所述层的具有基本折射率的区径向间隔开的多个同心环形区。替代地,层可包含彼此邻近的多个同心环形区,使得在环形同心梯度指数光学元件之间不存在具有基本折射率的区。
层可具有1μm与70μm之间的厚度。
镜片可进一步包括提供于层与镜片的表面之间的粘合剂。粘合剂可包括透明粘合剂,例如环氧基粘合剂。粘合剂可为粘合剂层。粘合剂层可在镜片的制造期间施加到镜片的前表面。粘合剂层可在镜片的制造期间施加到层的后表面。粘合剂可将层永久地粘合到镜片的表面。替代地,层可结合到镜片的表面。层可永久地或不可逆地结合到镜片的表面。
镜片可进一步包括提供于包含至少一个梯度指数光学元件的层的前表面上的保护层。包含至少一个GRIN光学元件的层的前表面是在镜片正常使用且由镜片佩戴者佩戴时层的前向或外表面。保护层可覆盖包含至少一个GRIN光学元件的层的前表面的全部或部分。保护层可为透明层。保护层可包括聚碳酸酯(PC)。保护层可包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或三乙酸纤维素(TAC)。保护层可包括具有可忽略双折射的物质。保护层可为不透水。保护层可为抗划伤。保护层可具有基本折射率。保护层可提供一定程度的UV防护。可使用粘合剂将保护层粘合到包含至少一个GRIN光学元件的层。
根据第二方面,本公开提供一种制造眼科镜片的方法。镜片具有提供镜片的表面的层。所述层具有基本折射率且包含至少一个梯度指数光学元件。方法包括提供眼科镜片并将涂层或膜施加到镜片以形成层。镜片可包含上述特征中的任何者。提供镜片可包括制造镜片。制造镜片可包括形成具有凹镜片形成表面的阴模部件及具有凸镜片形成表面的阳模部件。方法可包括用块状镜片材料填充阴模部件与阳模部件之间的间隙。方法可进一步包括固化块状镜片材料以形成镜片。
镜片可为模制隐形眼镜。镜片可通过浇铸成型工艺、旋转浇铸成型工艺、或车床加工工艺或其组合来形成。如所属领域的技术人员将了解,铸模是指通过在具有凹镜片部件形成表面的阴模部件与具有凸镜片部件形成表面的阳模部件之间放置镜片成形材料来模制镜片。
层可为膜。将膜施加到镜片上的步骤可包括使用粘合剂将层粘合到镜片。粘合剂可为透明粘合剂。可将粘合剂施加到包含至少一个GRIN元件的层的后表面。在施加包含至少一个GRIN元件的层之前,可将粘合剂施加到镜片的前表面。
替代地,层可包括涂层。涂层可通过各种涂层方法直接施加到镜片表面上,例如喷涂、旋涂、溶液浇铸、液相表面沉积或气相表面沉积。在将涂层施加到镜片表面之前,可对镜片表面进行处理,例如,使用等离子体处理,以改进与涂层的结合或粘合性。
形成层的步骤可包括光固化可光固化层的至少一个区,从而产生至少一个光固化梯度指数光学元件。数字光投影系统可用于光固化所述可光固化层的至少一个区。替代地,可使用直接激光写入系统来光固化所述可光固化层的至少一个区。替代地,准直LED/激光光源可用于光固化所述可光固化层的至少一个区。高分辨率3D可光固化系统(例如基于双光子共焦显微镜的激光照明系统)可用于光固化所述光固化层的至少一个区。
在下文描述的实例实施例中,镜片可为眼镜镜片或隐形眼镜。镜片可具有圆形形状。镜片可具有鹅卵形形状。镜片可具有椭圆形形状。在眼镜镜片的情况下,镜片可具有在300mm2与5000mm2之间,优选地在1000mm2与3000mm2之间的面积。在隐形眼镜的情况下,镜片可具有在60mm2与750mm2之间的表面积。隐形眼镜可具有在6mm与20mm之间,优选地在9mm与16mm之间的直径。
图1A是根据本公开的实施例的眼镜镜片118的示意性俯视图,具有提供于镜片118的前表面上的具有基本折射率的层100,层100包含多个GRIN光学元件102。层100呈膜的形式。膜100的基本折射率是恒定的且膜具有均匀厚度。层100包含多个GRIN光学元件102。层100覆盖镜片118的前表面。GRIN光学元件102各自具有折射率梯度,所述梯度在平行于层100的前表面的方向上跨元件连续且横向变化。每一元件102具有相同折射率变化。与入射于具有基本折射率的层100中的剩余者104上的光相比,在大体上垂直于层100的方向上入射于GRIN元件102上的光经散射得更多。GRIN元件102以规则间隔跨膜100的表面分布,覆盖膜的表面中的一者的约70%。GRIN光学元件102中的每一者是光固化光学元件。图1B是图1A的镜片118的横截面,其展示提供于镜片118的前表面上的层100。
图1C是包含如图1A中所展示的镜片118的一副眼镜122的透视图。所述一副眼镜122含有图1A中描述的两个镜片,如果镜片在使用中,那么其在佩戴者眼睛的瞳孔前面。如上文所描述,层100覆盖每一眼镜镜片118的前表面。层100包含多个GRIN光学元件102,且层中的剩余者104具有基本折射率。
图2A是根据本公开的实施例的隐形眼镜218的示意性俯视图,具有提供于镜片218的表面上的具有基本折射率的层200,层200包含多个GRIN光学元件202。层200覆盖镜片218的前表面且具有均匀厚度。GRIN元件202覆盖层200的前表面的约70%。层200的基本折射率是恒定的。GRIN光学元件202以规则间隔跨层200的表面分布。GRIN光学元件202各自具有跨元件202连续及横向变化的折射率梯度,且每一元件202具有相同折射率变化。与入射于具有基本折射率的层200中的剩余者204上的光相比,入射于GRIN元件202上的光经散射得更多。层200包括在制造工艺期间施加到镜片218的涂层。图2B是图2A中显示的镜片218的侧视图。
图3是隐形眼镜318的示意性俯视图,类似于图2A中所展示的镜片218。隐形眼镜318具有提供于镜片318的前表面上的层300。层300具有环形形状,覆盖镜片300的环形区306,且环绕镜片318的中心区308。根据本公开的实施例,层300包含布置于三角形格310的格点上的多个GRIN光学元件302。格线是出于说明性目的而展示,且并非是物理线。层300具有均匀厚度。GRIN元件302横越层300的前表面的约70%。层300的基本折射率是恒定的。GRIN光学元件302布置于跨越层300的表面的三角形格310的格点上。镜片318的中心区308未由层300覆盖,且因此,此中心区308不包含任何GRIN元件。镜片318的外围区320也未由层300覆盖,且因此不包含任何GRIN元件302。GRIN光学元件302各自具有跨元件302连续及横向变化的折射率梯度且每一元件302具有相同折射率变化。
图4是隐形眼镜418的示意性俯视图,类似于图3中所展示的镜片318。隐形眼镜418具有提供于镜片418的前表面上的层400。覆盖镜片418的中心区408的层400的一部分没有GRIN光学元件402。覆盖镜片418的外围区420的层400的一部分也没有GRIN光学元件402。根据本公开的实施例,覆盖镜片400的环形区406的层400的一部分包含布置于方格410的格点上的多个GRIN元件402。格线是出于说明性目的而展示且并非是物理线。GRIN光学元件402各自具有跨元件402上连续且横向地变化的折射率梯度且每一元件402具有相同折射率变化。
图5是曲线图512,其展示根据本发明的实施例的可包含在层中的GRIN元件的折射率变化。GRIN元件具有由二次函数定义的变化折射率分布,使得最大折射率位于元件的中心处,且折射率从元件的中心向外径向减小。与不含有GRIN光学元件的膜的区域相比,折射率变化导致入射于GRIN光学元件上的光的散射增加。
图6是根据本公开的实施例的具有层600的隐形眼镜618的示意性俯视图,层600包含环绕中心区608的环形区606(其展示为区606a及606b),其中环形区606a的一部分包含多个GRIN元件602。覆盖镜片618的外围区620的层600的一部分也没有GRIN光学元件602。眼形眼镜618类似于图2A到B中所描述的眼形眼镜,然而,在此实施例中,GRIN光学元件602跨环形区的一部分606a的表面规则地分布,环形区606b的其余者不含有任何GRIN光学元件602。与入射于具有基本折射率中的剩余者604上的光相比,入射于GRIN元件602上的光经散射得更多。
图7A展示根据本公开的实施例的穿过施加到镜片718的层700的横截面,其中层700包含多个GRIN元件702。GRIN光学元件702以规则间隔跨层700的表面分布。层700呈膜的形式。GRIN光学元件702各自具有折射率梯度,其在平行于膜的表面的方向上跨元件连续及横向变化。每一GRIN光学元件702的折射率在垂直于膜的表面的方向上是恒定的。每一元件702具有相同折射率变化。膜700的基本折射率是恒定的且膜700具有均匀厚度。在制造工艺期间将膜700施加到镜片718。
图7B展示根据本公开的实施例的穿过施加到镜片818的层800的横截面,其中层800包含多个长方体GRIN元件802。层800呈膜的形式,且GRIN光学元件802是光固化光学元件,其分散于层800的厚度内。GRIN光学元件802各自具有折射率梯度,其在平行于层800的表面的方向上从元件802的中心径向向外变化。每一元件802具有相同折射率变化。膜800的基本折射率是恒定的且膜800具有均匀厚度。在制造工艺期间将膜800施加到镜片818。
图7C展示根据本公开的实施例的穿过施加到镜片918的层900的横截面,其中层900包含多个球形GRIN元件902。层900呈膜的形式,且GRIN光学元件902是光固化光学元件,其分散于膜900的厚度内。GRIN光学元件902各自具有折射率梯度,其从元件902的中心径向向外变化且每一元件902具有相同折射率变化。膜900的基本折射率是恒定的且膜900具有均匀厚度。在制造工艺期间将膜900施加到镜片918。
图8是根据本公开的实施例的隐形眼镜1018的示意性俯视图,其具有包含环绕中心区1008的两个同心环形区1006i及1006ii的层1000,其中每一环形区包含多个GRIN元件1002。GRIN光学元件1002各自具有跨元件1002连续及横向变化的折射率梯度且每一元件1002具有相同折射率变化。同心环形区1006i及1006ii由具有基本折射率的层1000的环形区1024分离。GRIN光学元件1002以规则间隔跨同心环形区1006i及1006ii的表面分布。覆盖镜片的中心部分1008的层1000的区不含有任何GRIN光学元件1002。覆盖镜片1018的外围区1020的层1000的区不含有任何GRIN光学元件1002。GRIN光学元件1002中的每一者具有大于具有基本折射率的(剩余者1004的)基本屈光度的平均屈光度。
图9是根据本公开的实施例的镜片1118的示意性俯视图,其具有包含环绕中心区1108的环形外围区1120的层1100及包含多个同心环形区1106a到d的层1100,每一环形区1106a到d包含多个GRIN光学元件1102a到d。GRIN光学元件(1102a到d中的一者)分布在每一环形区1106a到d周围,使得GRIN光学元件1102b围绕环形区1106b中的一者的定位与GRIN光学元件(1102a及1102c)在邻近环形区1106a/1106c中的定位异相。同心环形区1106a到d由具有基本折射率的层1104a到c的区径向分离。在本公开的其它实施例(未展示)中,同心环形区可彼此邻近,即不由具有基本折射率的区分离。
尽管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将了解,本公开适用于本文未具体说明的许多不同变化。仅通过实例,现将描述特定可行变化。
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。
尽管在前述描述中,提及具有已知明显或可预见等效物的整数或元件,但此类等效物经并入到本文中,如同个别阐述般。应参考权利要求书用于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。读者还应了解,经描述为有利、方便或其类似者的本公开的整数或特征是任选的,且不限制独立技术方案的范围。此外,应了解,此类可选整数或特征尽管在本公开的一些实施例中可有益,但可并非是期望的且因此在其它实施例中可不存在。
Claims (26)
1.一种眼科镜片,所述镜片具有提供于所述镜片的表面上的具有基本折射率的层,且所述层包含至少一个梯度指数光学元件。
2.根据权利要求1所述的眼科镜片,其中所述层提供于所述镜片的前表面上。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的眼科镜片,其中所述层是已施加到所述镜片的表面的膜。
4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的眼科镜片,其中所述层是提供于所述镜片的表面上的涂层。
5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的眼科镜片,其中所述镜片是眼镜镜片。
6.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的眼科镜片,其中所述镜片是隐形眼镜。
7.根据权利要求6所述的眼科镜片,其中所述镜片是刚性隐形眼镜。
8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的眼科镜片,其中所述层包括跨所述层的区域分布的多个梯度指数光学元件。
9.根据权利要求8所述的眼科镜片,其中所述多个梯度指数光学元件分布于跨所述层的区域的三角形格的格点上。
10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的眼科镜片,其中所述层是光聚合物层,其中所述至少一个梯度指数光学元件中的每一者是光固化梯度指数光学元件。
11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的眼科镜片,其中所述至少一个梯度指数光学元件中的每一者具有由二次函数定义的径向变化的折射率分布。
12.根据前述权利要求中任一权利要求所述的眼科镜片,其中所述至少一个梯度指数光学元件中的每一者具有在10μm与2mm之间的直径或宽度。
13.根据权利要求8到12中任一权利要求所述的眼科镜片,其中所述多个梯度光学元件占据所述层的表面积的20%与80%之间。
14.根据前述权利要求中任一权利要求所述的眼科镜片,其具有中心区及环绕所述中心区的环形区,其中包含所述至少一个梯度指数光学元件中的每一者的所述层覆盖所述环形区的一部分。
15.根据权利要求14所述的眼科镜片,其中多个梯度指数光学元件围绕所述环形区周期性地布置。
16.根据权利要求14或权利要求15所述的眼科镜片,其中所述层包含多个同心环形区,每一环形区包含至少一个梯度指数光学元件。
17.根据权利要求16所述的眼科镜片,其中第一环形区中的至少一个梯度指数光学元件与邻近第二环形区中的至少一个梯度指数光学元件异相。
18.根据权利要求16或权利要求17所述的眼科镜片,其中所述环形区由具有所述基本屈光度的所述层的区径向分离。
19.根据权利要求16或权利要求17所述的眼科镜片,其中所述环形区彼此邻近。
20.根据前述权利要求中任一权利要求所述的眼科镜片,其中所述层具有在1μm与70μm之间的厚度。
21.根据前述权利要求中任一权利要求所述的眼科镜片,其进一步包括提供于所述层与所述镜片的所述表面之间的粘合剂。
22.根据前述权利要求中任一权利要求所述的眼科镜片,其进一步包括提供于包含至少一个梯度指数光学元件的所述层的前表面上的保护层。
23.一种制造眼科镜片的方法,所述方法包括:
提供眼科镜片;及
在所述镜片的表面上形成层,其中所述层具有基本折射率且包含至少一个梯度指数光学元件。
24.根据权利要求23所述的方法,其中形成所述层包括将涂层或膜施加到所述镜片的所述表面。
25.根据权利要求24所述的方法,其中所述层是膜且其中将所述膜施加到所述镜片的步骤包括使用粘合剂将所述膜粘合到所述镜片。
26.根据权利要求24所述的方法,其中所述层是涂层,且其中等离子体涂层用于将所述层施加到所述镜片。
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