TW200921178A - Multifocal lens with a diffractive optical power region - Google Patents

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200921178 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於藉由使繞射屈光區域之周緣附近之繞射效 率降低而在透鏡中調合的繞射屈光區域。本發明亦關於提 ί、屈光力之漸進的繞射屈光區域。本發明進一步係關於可 使用連續或非連、續、繞射結構的靜態變焦透鏡與動態變焦透 鏡。

【先前技術】 、·堯射屈光區域為透鏡或鏡片中藉由使光繞射而形成屈光 的區域靜態繞射屈光區域包含通常為閉合同心曲線的 獨立表面浮凸繞射結構。表面浮凸繞射結構間距緊密(例 如大約可見光波長之距離)。表面浮凸繞射結構通常具有 相同同度。表面浮凸繞射結構通常可稱為菲涅耳區 (F r e s n e 1 ζ ο n e ) 〇 -般而言，對於給定厚度之透鏡或鏡片，繞射屈光區域 能夠形成比其折射對應物更大的屈光力：雖然繞射屈光區 域具有此優點，但其亦具有若干缺點。.. 使用繞射屈光區域之主要缺點之-在於，與其折射對岸 物相比，#呈現大量的色差。色㈣匕因… 十應 巴是你知因光波長改變而發 生的屈光力之變化。當繞射姓播指，、承拉 田、而射結構趨近透鏡之周緣時，具有 怪定屈光力之繞射屈光區域的多羔 八 飞妁邑差增大。因此，繞射屈光 區域之周緣呈現最高的色差度。 具有繞射屈光區域的透镑I工措 .丄 妁透鏡因此色差而導致嚴重的視覺不 足。备使用繞射區域形成雙焦透 叮 』以—方法瞭解視 132862.doc 200921178 覺不足。在此方法中，可將繞射屈光區域與鏡片之下半部 以保持光學通信之方式置放。該透鏡具有遠距離視覺橋正 且該繞射屈光區域提供供近距離矯正用的額外屈光力。因 此，繞射屈光區域之周緣形成介於遠距離矯正與近距離橋 正之間的邊界。由於此邊界具有最高色^，因此透過此 邊界檢視的使用者將經歷最高程度的視覺不足。 Γ 繞射屈光區域之另一缺點在於，一般認為其無吸引人之 美觀。在上述雙焦方法中，透鏡在繞射屈光區域與鏡片之 間的邊界具有清晰的輪廓’類似於習知雙焦透鏡中的界 線，其可由配戴者觀❹卜配戴者通常發現此並非所要。 由於眼科工業傾向於無界線變焦透鏡（例如漸進相加式透 鏡），因此繞射屈光區域就美觀而言為非所要的。 因此’此項技術巾需要解決上述視覺與美觀性不足的繞 射屈光區域。因此’本發明現提供一種有效克服上述困難 及此項技術之長期内在問題的經改良透鏡。 【發明内容】 在本發明之—實施例中，透鏡系統可包括-繞射屈光區 域。該繞射屈光區域包括複數個同心表面浮凸繞射結構。 和與中心點間隔之周圍繞射結構上的入射光相t匕，中心點 旁之繞射結構上的入射光中之更大部分形成屈光力。 、在本發明之—實施例中，透鏡系統可包括-繞射屈光區 域。亥、繞射屈光區域包括複數個同心表面浮凸繞射結構。 名等’堯射、構包括一系列形成鋸齒形圖案的脊凸及相鄰凹 槽。各同心表面浮凸繞射結構自鋸齒形圖案之凹槽延伸至 132862.doc 200921178 脊凸。中心點旁之第-脊凸與第一相鄰凹槽之間的距離 (例如垂直距離）大於與中心點間隔之第二脊凸肖第二相鄰 凹槽之間的距離（例如垂直距離）。 在本發明之—實施例中，透鏡系統可包括—繞射屈光區 . 域。該繞射屈光區域具有一中心及-周緣。該繞射屈光區 - 域將光聚焦於焦點。自中心聚焦於焦點之光之量大於自周 緣聚焦於焦點之光之量。 ° 〇 在本發明之—實施例中，電活性透鏡系統可包括-施加 電壓之控制器、複數個與控制器電連接之同心獨立可定址 電極，及配置於該等獨立可定址電極之間的電活性材料。 當控制器向複數個獨立可定址電極施加電壓時，電活性材 料之折射率發生改變以提供屈光力。和與複數個獨立可定 址電極之幾何中心間隔之入射光相比，複數個獨立可定址 電極之幾何中心旁之獨立可定址電極上的入射光中之更大 部分形成屈光力。 U 在本發明之一實施例中，透鏡系統可包括一具有第—區 域的繞射屈光區域，該第一區域具有複數個同心表面浮凸 繞射結構以便使特定波長λ之光以焦距f聚焦。第η個同心 - 表面浮凸繞射結構相對於中心點之半徑大於。 . 在本發明之一實施例中，透鏡系統可包括一具有第一區 域的繞射屈光區域，該第一區域具有複數個同心表面浮凸 繞射結構以便使特定波長λ之光以焦距f聚焦。第η個同心 表面浮凸繞射結構相對於中心點之半徑小於^2ηλ/。 【實施方式】 132862.doc 200921178 本發明之實施例由以下實施方彳 貫施方式結合不按比例繪製的 圖式將更能充分領悟並瞭解，豆中 應、類似或相似的元件 _考數字指示相 :鏡中之繞射屈光區域可為靜態或動態。靜態繞射屈光 區域具有在任一點固定不變 η “ 疋+變之屈先力。屈光力不因施加電 動力而變。與靜態繞射屈光區域相比，動 Γ ϋ =域在沿繞射區域之—或多個位置具有可變屈光力。 ，^射屈光區域通常包括複數個與具有電力電源之 益电連接的導電結構，例如像素或電極環。控制器 結構施加電力以形成跨越動態繞射屈光元件的電壓分布， 此電壓分布預定使光繞射以形成所要屈光力。 圖1展示根據先前技術設計的透鏡_之前視圖，透鏡 _具有-折射漸進相加區域1G3及—繞射屈光區域1〇4。 。透鏡為變焦透鏡，其具有由繞射屈光區域，單獨提供 的至少第一屈光力及由如_^+、4(；_、&1, 及由折射漸進相加區域1〇3與繞射屈光 區域104組合提供的至少第二屈光力。 折射漸進相加區域103提供連續單調遞增之正屈 度。折射漸進相加區域103藉由光折射提供屈光力。折射 漸進相加區域1〇3展示於靜態透鏡中。因此，儘管沿折射 漸進相加區域1〇3之表面之不同點處之屈光力存在變化， 但在任何單個點處，靜離类於 处静態透鏡之屈光力係固定不變的 即，不因施加電力或其他動力而變化）。 繞射屈光區域104藉由光之繞射提供屈光力。繞射屈光 區域1〇4展示於靜態透鏡中。靜態繞射屈光區域_包括複 132862.doc 200921178 數個與中心點1〇5同心的繞射結構11〇。當繞射屈光區域 104為靜態時，繞射結構11G通常為表面浮凸繞射結構該 等繞射結構通常具有《㈣截面圖案。儘f可獲得任^ 屈光力’但所示繞射屈光區域1()4提供恆定屈光力。繞射 ，光區域104之屈光力由各表面浮凸繞射結構11〇的間距決 定。為獲得恆定屈光力’表面浮凸繞射結構i ig之半徑定 義為·

Pn ~^j2nXf 其中為第n個同心表面浮凸繞射結構u。相對於繞二 中^ 1 05之半徑，f為設計焦距（亦即，繞射區域之恆定屈光 力之倒數，以屈光度[m.1]表示），且λ為設計波長。 儘管圖1中展示靜態繞射屈光區域104，但應瞭解，在本 發明之其他實施例中，可使用動態繞射屈光區域。動態繞 射屈光區域通常使用-或多種預定電壓以獲得等同於參考 圖1之靜態方法所述的電活性繞射屈光效果。 繞射屈光區域104與折射漸進相加區域1〇3保持光學通 馆。繞射屈光區域！ 04與折射漸進相加區域i 〇3至少部分地 重疊，且大部分重疊較佳。當組合使用時，折射漸進相加 區域1〇3向配戴者提供的屈光力小於配戴者總需之近距離 屈光力端正，且繞射屈光區域提供剩餘屈光力以提供 配戴者總需之近距離屈光力矯正。使用繞射屈光區域ι〇4 增補折射漸進相加區域1〇3之屈光力可使折射漸進相加區 域1〇3之總體屈光力降低。由於非所要的散光已知可以與 折射漸進相加區域之總增量屈光力關聯之線性速率增大， 132862.doc 200921178 因此增補折射漸進相加區域丨〇 3之屈光力可減小該等散光 及其他非所要效應，諸如失真、感知模糊或眩暈。 透鏡100包括遠距離視覺區域1〇7、遠距離至中距離視覺 區域108 ’及中距離至近距離視覺區域1〇9。中距離至近距 離視覺區域109可定位於例如其中折射漸進相加區域1〇3具 . 有最大增量屈光力且與繞射屈光區域104之中心重合的區 域。遠距離至中距離視覺區域1〇8可定位於例如其中折射 漸進相加區域103具有小於其最大增量屈光力且與繞射屈 光區域104重合的區域。或者，遠距離至中距離視覺區域 1 〇 8可定位於例如其中折射漸進相加區域i 〇 3不存在而繞射 屈光區域104存在的區域。遠距離視覺區域1〇7可定位於例 如其中折射漸進相加區域1 〇3與繞射屈光區域丨〇4皆不存在 的區域。近距離視覺（例如，用於識讀）通常描述在約1〇"至 約1 6”範圍内之距離處目視。中距離視覺（例如，對於電腦 及其他辦公室工作）通常描述在約16"至約24"範圍内之距離 〇 處目視。遠距離至中距離視覺描述在約24”至約6,範圍内之 距離處目視。舉例而言’墙正遠距離至中距離視覺的屈光 力為橋正近距離視覺之屈光力之約50°/。（且較佳為約4〇〇/〇) • 或低於50%。 • 透鏡100具有幾何（或物理）中心102及裝配點1 〇 1。通 常，遠距離視覺區域107位於透鏡1〇〇中裝配點ι〇1上方之 觀視區域之上半部。裝配點1 0 1設計成可與配戴者瞳孔之 位置重合且通常標誌屈光力自遠距離視覺區域107向中距 離至近距離視覺區域109漸進（沿漸進相加區域i 〇3)之開 132862.doc 200921178 始。 圖1中展示位於裝配點101下方且與透鏡1〇〇之幾何中心 102重疊的繞射屈光區域。然而，應瞭解繞射屈光區域刚 可定位於透鏡100上之任何處。舉例而言’繞射屈光區域 HM可居中於透鏡100之裝配點101處，以使得繞射結構"Ο 與裝配點101同心。

圖2A根據先前技術設計、展示具有靜態繞射屈光區域 1〇4之圖1之透鏡100的前視圖。靜態繞射屈光區域包括 複數個與繞射幾何中心105同心的表面浮凸繞射結構ιι〇。 表面浮凸繞射結構110為連續閉合曲線，其儘管展示為圓 幵y 但可成形為任何閉合曲線，諸如擴圓形。 圖2B根據先前技術設計、展示圖2八之透鏡1〇〇中沿軸 所取的橫截面圖。圖2B展示由繞射結構11〇所形成之圖2a 之繞射屈光區域1〇4的構形輪廓。表面浮凸繞射結構ιι〇之 構形輪廓展示鋸齒形圖案。表面浮凸繞射結構11〇在結構 之最大高度處的部分稱為，，繞射峰，，且表面浮凸繞射結構 11 〇在結構之最低高度處的部分稱為"繞射谷"。所展示之 表面浮凸繞射結構11 〇之高度為恆定的。 然而，當繞射結構110向繞射屈光區域104之周緣徑向擴 展時’繞射結構110之徑向寬度（亦即，一峰至相鄰岑之距 離’或一谷至相鄰谷之距離）減小。徑向寬度在圖23中展 示為112。如上所述，g繞射結構丨1 〇之徑向寬度i 12減小 %，色差增大。因此，繞射屈光區域！ 〇4之周緣區域呈現 最大色差度。 132862.doc 200921178 再參看圖1，繞射屈光區域104包括不足視覺區域106β 不足視覺區域106為使得入射光經歷大於預定臨限值之色 品域通吊，不足視覺區域1 06位於繞射屈光區域1 周緣之至少一部分旁。不足視覺區域106在其與透鏡100之 其餘部分之邊界處可形成清晰的輪廓。 〜，一 I’〜·見个疋敢小 化，根據本發明之—態樣，可將圖1中所示之不足視覺區 域自透鏡100中移除。在一方法中，可以物理方式將繞射 屈先區：周：之至少一部分·，剪切"以將不足視覺區域排 除。通常，剪切繞射屈光區域並不改變形成該區域之個別 表面浮凸繞射結構的形狀。舉例而言，個別表面浮凸繞射 結構保持圓形且與中心點1〇5同心'。然而，剪切因使繞射 跑I* 21周緣侍到重新界定而使繞射屈光區域之形狀在 :“生改變。因此，在剪切繞射屈光區域之周緣之 月1J ’繞射屈光區域之尺寸由最外续矣 gp n MW W外緣表面洋凸繞射結構（亦 射-二大直徑之圓)限定。剪切將最外緣表面浮凸繞 射、4割斷1而使其閉合曲線形狀中斷。 浮凸繞射結構不再為閉合曲線，而為狐形或弓幵)。二 之繞射屈光區域之周緣包括一或多個呈弧刀 合曲線）的表面浮凸繞射結構。 "形成閉 ^及圖4根據本發明之不同態樣展示具有經剪切之 屈先區域111之圖丨之透鏡100的前視圖。” 4射 光區域” A且古斗、夕y Ί蔚切之繞射屈 ^為具有一或多個不形成閉合曲線之繞射結構1 、凡射出光區域。而是繞射結構呈弧形 、 例如完全閉合曲線 132862.doc 200921178 (例如圓或橢圓）之封閉段。該等繞射結構113可稱為"非連 續"。經剪切之繞射屈光區域lu亦可具有形成完全閉合曲 線I的表面浮凸繞射結構。形成完全閉合曲線的繞射結構稱 • 為π連續”。圖1中所示的繞射結構1 ίο例如可視為連續。連 續繞射結構通常徑向定位於非連續繞射結構113之内部。 • 經剪切之繞射屈光區域1Η之周緣邊界稱為"剪切邊界”。 通常，連續繞射結構之不存在（亦即剪切）於非連續繞射 〇 #構113中的部分若存在，則為具有最高球面像差度的彼 等卩刀因此，與未經剪切（亦即具有連續繞射結構）之具 有相同屈光力（亦即，繞射結構之徑向間距相同）的可比繞 射屈光區域相比，將經剪切之繞射屈光區域中的該等部分 排除可提供更少的視覺不足。 雖然經剪切之繞射屈光區域111在圖3及圖4中分別展示 為具有”D”形及橢圓形，但應瞭解，經剪切之繞射屈光區 域可具有任何形狀。 t) 圖5根據本發明之一態樣展示具有修邊邊界114之圖4之 透鏡100的前視圖。修邊邊界例如為在無損於或不改變 經剪切之繞射屈光區域1U之光學性質的情況下、透鏡ι〇〇 • 可經修邊以裝配於眼鏡片框架中的邊界。當根據本發明之 - 一態樣、繞射屈光區域由電活性元件形成時，修邊至修邊 邊界對於圖15及圖16中所示之實施例尤為重要。在該等實 施例中，將繞射屈光區域修邊會對電活性元件造成物理性 損傷’諸如電活性材料之滲漏。 圖6A及圖6B根據本發明之不同態樣、分別展示具有具 132862.doc •14· 200921178 有連續繞射屈光區域104及經剪切之繞射屈光區域in之基 板層115之圖i之透鏡1GG的前視圖。基板層ιΐ5可由適用於 眼科眼鏡片中的任何透明光學材料（諸如紫外線（uv)固化 及/或熱固化單體樹脂或熱塑勝）組成。繞射屈光區域iu可 形成於機具内以便利用此項技術中已知的方法、將繞射屈 光區域m洗鑄、沖壓、壓印或熱成形為適用於眼科鏡片 的透明光學材料内。該等機具通常由金屬（例如鑛錄銘、 不鏽鋼材料或任何其他已知材料）組成。 圖6A展示具有形成繞射屈光區域1()4之連續繞射結構㈣ 之閉合曲線的基板層11 5。 圖6B展示具有形成經剪切之繞射屈光區域⑴之非連續 繞射結構113之非連續曲線的基板層115。經剪切之繞射屈 光區域m亦具有形成連續繞射結構m的連續閉合曲線。 圖6B具有剪切邊界116(亦即經剪切之繞射屈光區域⑴之

L 外邊界)。剪切邊界116完全位於基板層115之周緣内。 可利用多種方法及裝置在圖6A及圖⑽之基板層ιΐ5内切 成繞射結構113 ’以使得料繞射結構可凹人透鏡内 透鏡凸出。 在-方法中，使用鑽石機床在基板層内直接切成或蝕刻 成凹槽以形成繞射結構之曲線。或者，可在模具（或供日 後複製用的主模）内切成凹槽以便_或壓印基板展 床可使用與基板層之外表面成直㈣鑽石鑲尖刀具I將透 鏡或模具旋轉且將刀具沿與透鏡旋轉軸平行之方向(與旋 轉平面正交）移動。當刀具向透鏡内部移 132862.doc 15 200921178 基板層，將基板層中的材料移除。同樣，當刀具自透鏡移 離時，刀具脫離基板層且不移除基板層中的材料。因此， 田透鏡或模具旋轉時，刀具可穿透透鏡以形成回轉對稱 (亦即圓形）凹槽。或者，當刀具以恆定深度穿透透鏡表面 時，可藉由使透鏡繞軸旋轉且沿直線移動刀具來在透鏡内 切成橢圓形凹槽。類似地，可以其他圖案移動刀具以切成 具有其他曲率的凹槽。 f、 如圖7中所示，在基板層内切成圖6B之非連續繞射結構 113。 圖7根據本發明之一態樣展示一軌跡，刀具沿該軌跡繞 圖6B之前視圖透鏡1〇〇環行，以在基板層115切成經剪切之 繞射屈光區域111。該軌跡標記為指示刀具切入基板層i工5 内的實線軌跡117及指示刀具不切入基板層115内的虛線軌 跡118。刀具迂迴切入及脫離基板層115，在進入點119處 進入透鏡100以起動切割並在退出點12〇處離開透鏡11〇以 〇 中止切割。進入點U9及退出點120之位置決定在基板層 115内何處切成繞射結構及在何處不切成繞射結構。進入 點119及退出點12〇形成非連續繞射結構m之彎曲弧形之 • 端點。進入點119及退出點120依賴於並界定剪切邊界 ^ ιΐό。在剪切邊界116之内部，刀具嵌入基板層Us内且（沿 實線軌跡117)切成非連續表面浮凸繞射結構U3之凹槽。 在剪切邊界116之外部，一機械致動器通常將刀具自基板 層115中移除，此時刀具不嵌入、繞透鏡環行（沿虛線軌跡 118)。從而，在基板層115内切成經剪切之繞射屈光區域 132862.doc -16- 200921178 ⑴之非連續繞射結構113。使用採用快速刀具祠服技術或 慢速刀具伺服技術的刀具可在基板層115内切成經剪切之 繞射屈光區域111，但可使用其他已知技術及刀具切割基 板層115。不切割之剪切邊界116外部的區域通常在連續繞 射屈光區域！04之周緣附近包括圖ltfj所示的不足視覺區域 ⑽m見覺區域1()6若形成，則預計會形成高色差度。 雖然圖7中之透鏡1〇〇之旋轉取向經展示為逆時針方向 (以進入點119及退出點12〇處之箭頭指示），但應瞭解，該 取向可反設為順時針方向。若透鏡1〇〇之旋轉取向反設， 則進入點119及退出點i 20之位置亦反設。 雖然圖7係參照橢圓形之經剪切之繞射屈光區域丨丨丨加以 才田述，但應瞭解，可使用類似方法將繞射屈光區域剪切成 具有任何回轉形狀。在一方法中，進入點119及退出點12〇 可定位於透鏡100表面之替代位置處以界定具有所要形狀 及尺寸的剪切邊界。 圖8A-8I根據本發明之多個態樣展示具有多種形狀之經 剪切之繞射屈光區域1 Π的前視圖。應瞭解採用本文中所 述的技術可形成其他形狀及尺寸之經剪切之繞射屈光區域 111。亦可使得圖8A-81中所示的經剪切之繞射屈光區域 Π1與圖6A之連續繞射屈光區域104重合。 藉由在透鏡100旋轉的同時、將刀具以不同半徑穿透基 板層115内來在該層内切成圖6A之繞射屈光區域1〇4之連續 繞射結構110。在刀具移至下一個半徑之前，透鏡1〇〇相對 於刀具可旋轉至少一整圈（例如至少360度）。或者，當透鏡 132862.doc 17 200921178 =床内旋轉時’刀具可在外表連續移動，從而形成螺旋 然而，存在的不連續性會產生其他光學故障。通常，告 穿刺切割或脫離切割時，會沿經剪切之繞射“ 之剪切邊界116、在基板層115内形成清晰的不連 =度深度。不連續梯度深度沿剪切邊界ιΐ6產生非所要 界線。為解決此問題，可添加調合區間合此邊界。 習知調合區通常可調合屈光力。藉由改變繞射結構之徑 γ置可调口繞射區域與另一區域之間的屈光力。該等實 施例之更詳細說明可見於2006年11月13日申請且題為 Electro-Active Ophthal.ic Lens Having an Optical Power endlng Region”的美國申請案第η，””。號中該申請 -文乂引用方式併入本文中。在繞射結構與透鏡之其餘 部分相接合之處，繞射區域之屈光力一般遞減為〇。從而 纽屈光力之突然變化，且由此消除繞射結構與透鏡其餘 此邊界處的任何界線。雖然此調合區使透鏡中 =界線之可視性降低，但其具有其他缺點。―缺點在於， 當調合區中之屈光力降為〇時，調合區具有很小的光學用 途。 、為解決此問題’提出藉由將繞射屈光區域之繞射效率降 為〇、從而向其周緣徑向擴展來調合繞射屈光區域的調合 區。繞射效率為引導成為所要繞射級（亦即，透鏡之設計 屈光力或焦距）之入射光的分率。當繞射屈光區域之繞射 效率趨近0時’藉由繞射屈光區域聚焦之光的分率同樣遞 132862.doc -18- 200921178 ’繞射效率調合 而形成漸進邊界 減為〇。由此，在繞射屈光區域之周緣處 為0且該區域之光學效應同樣調合至〇，從 及無界線邊界。 設計焦距下的繞射效率^在數學上定義為 sin —Ά ..2π π l-^ί 2π ^ π 其中々為繞射鏡片（諸如表面浮凸繞射結構）形成的相位後 移。 方私式（2)表明，當相位德兹jd 。# 田々曰位便移z/卢為2π時，繞射效率π為 1(100 %之入射光以設計隹距臂隹、，曰 τ ,，、、蛆聚焦），且當相位後移」《為〇 時，繞射效率;7為〇(無光以設計焦距聚焦卜 當具有第一折射率〜的表面浮凸繞射結構與具有第二折 射率的另-光學結構接觸時，相位後移却定義為： ^^2nrhZJh.d ^ (3) 其中λ為入射光波長，d為繞射結構之深度。 方私式（2)與（3)共同表明，當繞射結構之深度d平穩地調 合至0時，繞射效率同樣調合至〇。 從而可#由調纟繞射結構之高纟來形錢射效率調合 〇 圖9A及圖9B根據本發明之多個態樣展示非連續繞射結 構113及供調合非連續曲線用之調合區⑵之單個非連續曲 線的側視圖。調合p， 0 Q123藉由在經剪切之繞射屈光區域之 132862.doc -19- 200921178 剪切邊界處改變非連續曲線之高度來獲得。當刀具121趨 ’ j刀邊界時，刀具經由調合區123進人並離開基板層 115 ’該調合區123具有預定距離㈣便以非連續曲線之高 度（例如最小值⑼至最大值）形成連續梯度。此連續梯度深 度預定可調合經剪切之繞射屈光區域以形成無界線的剪切 邊界it於刀具進入並離開的距離汎在例如約0.5毫米(叫 至約4毫米範圍内’且較佳為約j毫米，但可使用任何距離 W。 在圖9A中，刀具121沿預定軌跡124切割基板層以形成凸 出非連續曲線。在_中，刀具121沿預定執跡125切割基 板層以形成凹人非連續曲線。雖‘然圖9A及圖之非連續 曲線可以物理方式倒置，但其在光學上一般為等效的。 與屐不使用刀具所形成之經調合之經剪切之繞射屈光區 域的圖7、圖9A及圖9B對比，經調合之經剪切之繞射屈光 區域可替代地採用已知半導體加工機具及技術加以蝕刻， 如圖10A-10C中所示。 圖10A-10C根據本發明之多個態樣分別展示在透鏡基板 層上蝕刻經剪切之繞射屈光區域的有序階段中、透鏡 1000-1002的側視圖。 圖1〇A展示具有扁平基板層128之透鏡1〇〇〇的側視圖，該 基板層塗有耐蝕刻層127。耐蝕刻層127可由例如光阻劑組 成，但可使用其他材料。基板材料可為用於透鏡之所要最 終材料，或可為模材料，由該模材料可洗鑄、沖壓、熱形 成或壓印所要的繞射結構。 132862.doc •20- 200921178 圖10B展示透鏡1001的側視圖，該透鏡1001具有圖ι〇Α 之扁平基板層128及具有表面浮凸繞射構形的圖案化耐姓 刻層129。表面浮凸繞射構形藉由例如使用已知的半導體 加工機具及技術將耐蝕刻層129圖案化來形成。舉例而 言，耐蝕刻層可使用任何灰階的微影方法（諸如使用直接 * 雷射寫入或經由可變傳輸高能束感光性（HEBS)光罩曝光的 技術）加以圖案化。表面浮凸繞射構形具有非連續繞射結 ('S 構之圖案。表面浮凸繞射構形可在繞射區域之周緣處降低 高度以形成調合區。非連續繞射結構可具有多種形狀，諸 如圖8A-8I中所示的彼等形狀。在一方法中，表面浮凸繞 射構形如下形成：首先將具有連續繞射結構之耐蝕刻層 127圖案化，且接著剪切彼等結構以形成非連續繞射結 構，該等非連續繞射結構在其周緣處具有平滑的調合高 度。或者，直接在耐蝕刻層内將非連續繞射結構及調合區 圖案化。 Ο 圖1〇c展示具有具有經剪切之繞射屈光區域m之圖案化 基板層130之透鏡1002的側視圖，該繞射屈光區域m具有 圖6B之非連續繞射結構11 3。非連續繞射結構J丨3藉由將圖 - 1 0B之圖案化耐蝕刻層129之表面浮凸繞射圖案轉印至圖 . 之扁平基板層128上來形成。在一方法中，藉由將圖 1 0B之透鏡1 〇〇 1置放於乾式蝕刻室（諸如反應性離子蝕刻 (RIE)機）内來轉印圖案。乾式钮刻室經由圖丨之圖案化 耐姓刻層129與扁平基板層128钱刻以轉印繞射圖案。轉印 後，即形成具有經調合之經剪切之繞射屈光區域u丨的圖 132862.doc -21 200921178 之圖案化基板層13〇，該繞射屈光區域ιη具有非連續 繞射結構113。 圖根據本發明之一態樣、為一模之所量測之表面構形 的圖，°亥杈用於自透鏡之周緣向透鏡之中心製造透鏡。該 透鏡具有”切之繞射屈光區域及調合區。繞射屈光區域 可經剪切，例如，如圖7及圖9Bt所示或如圖1〇A_i〇c中 所不的繞射屈光區域。經剪切之繞射屈光區域具有橢圓形 的剪切邊界° I切邊界之橢圓形具有例如約30 mm之長軸 及例如約16 mm之短軸。調合區包括在剪切邊界處具有趨 近〇之連續高度變化的繞射結構(亦即，其中繞射屈光區域 之周緣與模之其餘部分接合）。調合區定位於剪切邊界之 外邛或者，調合區定位於剪切邊界之内部至居中於剪切 邊界處。調合區具有例如約1 mm之寬度。然而，調合區可 八有例如約〇. 1 mm至約5 〇 mm範圍内之寬度，且較佳例如 約0.2 mm至約！·〇 mm範圍内之寬度。經剪切之繞射屈光區 域為具有例如550奈米波長的光提供例如+1.25屈光度（D) 之屈光力。對於鑄造具有其他所要物理或光學性質的模可 使用其他尺寸、屈光力及波長。 該圖沿模表面之長度（以毫米（mm)量測）展示模之表面浮 凸繞射結構的高度（以微米（μπι)量測）。此實例之表面長度 係沿圖6Β中所示的量測線126量測。在此實例中，由Zyg〇 白光干涉儀提供量測。 圖12A-12C根據本發明之多個態樣、分別為跨越透鏡模 (參照圖11所述）之繞射屈光區域之調合區所量測之透鏡的 132862.doc -22- 200921178 表面構形、屈光力及繞射效率的圖。 圖12C之繞射效率與沿透鏡模長度所量測之圖以之繞 射結構之高度之間的關係由方程式⑺及（3)定義。當繞: 結構之高度由最大值降為〇時，調合區之繞射效率二樣降 為0。調合區藉由改變繞射結構之高度而非其屈光力來調 合繞射區域。如上所述，屈光力為繞射結構之半徑的函數 (例如根據方程式⑴)且與繞射結構之高度無關。因… 改變繞射結構之高度以便調合繞射效率時，屈光力不受: 響。因此，可獲得具有任何屈光力的經調合之繞射區域； 在圖12B中，繞射屈光區域之屈光力恒定不變。由怪定 屈光力區域聚焦之光聚焦於單對應焦點。然而，由於調合 區:繞射效率在區域之周緣處降為約〇，從而聚焦（於焦點口） 之光之量同樣降為〇。因此，雖然屈光力在繞射屈光區域 之周緣處存在突然變化，作右网 文c仁在周緣處，由繞射屈光區域聚 焦之光之量及因此繞射屈去p P Λ1、 Ο 成無界線邊界。 形 圖UA根據本發明之—態樣、為—具有繞射結構之透鏡 之表面構形圖’該等繞射結構在剪切邊界處具有突變終止 點⑶。該圖展示表面浮凸繞射結構之高度」與跨越剪切邊 界之徑向距離Γ之間的關係。繞射結構皆為同心且具有一 系列形成鋸齒形圖案的脊凸及相鄰凹槽。各同心繞身"士構 自广齒形圖案之凹槽擴展至脊凸。可使用根據見於美國申 案第1·，313號(雇年3月24曰申請且題為一 中之實施例所 I32862.doc -23· 200921178 射結構’該申請案以引用方式全文併入本文中。

圖13B根據本發明之—態樣、為用於調合圖i3a之透鏡 之繞射結構的調合函數圖，以便減少剪切邊界處之突變終 止點。該圖展示調合函數m與跨越剪切邊界之徑向距離^之 間的關係。自透鏡之中心至剪切邊界，調合函數單調遞 減。調合函數展示為初始恆定（例如，具有不變深度之1之 值）且接著在有限距離上逐漸降低。調合函數可為單獨或 組合的任何連續函數或數學關係，諸如常數函數、線性函 數夕項式函數、二角函數、指數函數、雙曲函數或對數 函數。 圖13C根據本發明之—態樣、為圖l3A之繞射結構之高 度^與圖13B之調合函數m之乘積心之圖，調合函數所與跨 越剪切邊界之徑向距離Γ有關。 圖13D根據本發明之―態樣、為繞射結構之經調合之表 面構形的圖’該等繞射結構具有作為圖况之乘積的高 度。該圖展示經調合之表面浮凸繞射結構之高度d與跨: 剪切邊界之徑向距離r之間的關係。該等經調合之表面、'心 凸繞射結構之高度為未經調合之表面浮 ：： 與調合函數的乘積。 之网度 虽對表面浮凸繞射分布之表 作7 '心π詞口 m裂吟，調 合函數使得繞射效率在調合區之寬度评上單調遞減。植射 屈光區域具有複數個同心繞射結構時，繞射屈光區域： 心點旁的第一繞射結構之高度(亦即，第-脊凸與相鄰第 一凹槽之間的距離)大於與該中心點間隔之第二繞射結構 132862.doc -24- 200921178 的=度（亦即’第二脊凸與相鄰第二凹槽之間的 乘積使繞射結構之高度（在剪切邊 ’ 如介於1與〇之間的值)之比例變化。比:二，’例 應用運算子。在圏13C之實例中,值函數 域的單調遞減值函數且運算子為乘法。 0之值

藉由使繞射結構之高度依比例變化’繞射屈光區域之繞 :效率自最大值至0不等。繞射結構具有不變的全峰高 :，繞射效率出現最大值。最大繞射效率通常出現同心繞 射結構之中㈣旁，亦即調合區㈣。繞射效率為最小值 (〇)時’繞射屈光區域的繞射屈光力不使任何人射光聚焦。 繞射結構具有0之峰高時，繞射效率出現最小值。最：繞 射效率通常出現於同心繞射結構之周緣處，亦即調合區之 周緣處。 在繞射效率最大之區域，繞射屈光區域可錢射區域之 設計屈光力聚焦約腑。的人射光。當繞射屈光區域之繞 射效率遞減為0時，受該區域影響之光之量遞減為〇且因 此，該區域變得不可見。因此，具有圖13D之經調合之表 面構形的透鏡具有可藉由改變其繞射效率而得以充分調合 的繞射屈光區域。 圖14A根據本發明之一態樣、為具有多層表面浮凸繞射 結構之透鏡的表面構形圖’該等多層表面浮凸繞射結構端 接於剪切邊界處之突變終止點132處。多層表面浮凸繞射 結構之表面構形為離散函數，諸如階梯函數或平方函數之 組合。多層表面浮凸繞射結構之繞射效率隨最高層之高度 132862.doc -25- 200921178 增加而增大。多居矣=、心 序凸繞射結構已知近似於圖13 A之 表面浮凸繞射結構。容屁 . 層表面洋凸繞射結構之繞射效率小 於與其近似之表面浮A^ ϋ & 凸繞射結構之繞射效率。當模擬表面 構形所用之每區之屏赵 «數增加時，其繞射效率亦增加。 圖14B根據本發明之_態樣、為用於調合圖“A之繞射 結構之表面構形的調合函數圖，以便減少剪切邊界處之突 變終止點。調合函數可為圖13B之調合函數。

Ο 圖14 C根據本發明之一能接 之 I、樣、為圖14A之繞射結構之表 面構形與圖13B之調合函數的乘積圖。 圖1 4 D根據本發明之—能样 %. ΛΑ AI /1 心樣、為繞射結構之經調合之表 面構形的圖，該等續制·纟士雄目女 現射、、，。構具有作為圖14C之乘積的高 度。如參照圖m-郎所述，具有圖13D之經調合之表面 構形的透鏡具有可藉由改變其繞射效率而得以充分調合的 繞射屈光區域。 雖然上述圖式中描述具有表面浮凸繞射結構（該等繞射 結構使用預定形成繞射效應的物理分層表面構形）的靜態 繞射光學元件’但根據本發明之一態樣，或者可使用如圖 15、16及17A-17D中所示的動態繞射光學元件以形成由該 靜態結構所獲得的所有光學結果。 圖15根據本發明之一態樣展示電活性透鏡2〇〇之第—分 解橫截面圖。透鏡200包括配置於第一光學元件2〇2與第二 光學元件203之間的電活性元件201。電活性元件2〇1包括 苐一基板層204、第二基板層205、透明電極2〇7及208、絕 緣層209、對齊層210及211，及電活性材料212。該等實施 132862.doc -26- 200921178 例之更詳細說明可見於美國申請案第12/018,048號（2008年 月 22 日申请且題為"Cholesteric Liquid

Matenal")中，該申請案全文以引用方式併入本文中。 電活性疋件201與第—光學元件202及第二光學元件2〇3 保持光予通彳§。電活性元件2〇1藉由例如黏接層（未圖示）與 第光予70件202及第二光學元件203附著。第一光學元件 202及第二光學元件2()3可分別為凸狀及凹狀，或成形為或

6整為可提供所要光學效應。舉例而言，折射漸進屈光區 域：：成於第一光學元件與第二光學元件中任一者或兩者 之一部分之内表面或外表面上以形成屈光力之漸進。第一 光學元件202與第二光學元件加之任—者或兩者可具有未 經修整、經半修整或經修整的外表面。光學元件202與光 學元件2〇3之任一者或兩者可分別以第-基板層204及第二 基板層205之形式形成。 第一基板層2〇4具有扁平表面構形而第二基板層205具有 由繞射結構206形成的表面浮凸繞射構形。雖㈣一基板 層204之表面構形展+ & 但可使用任何大體無特 徵的表面構形（例如成曲形）。透明電極208、對齊層211及 3有電活性材料212之區域沿第二基板層205形成且因此亦 具有表面浮凸繞射構形。 次者第一基板204亦具有表面 浮凸繞射構形。作A另娃& 吐 下為另一替代，第二基板205具有扁平# 面構形而第一基板2〇4且女主… 匁徇十表 /、有表面泮凸繞射構形。 第一基板層204及笛-甘』β 第一基板層205可分別塗有透明 207及208。透明電榀？Λ7 a _ π廷3電極 及208可分別均勻地沈積於第—基 I32862.doc •27- 200921178 板層204及第二基板層205之整個内表面上。 電活性材料21 2可包含於第一基板層204與第二基板層 205之間。電活性材料2 12可為液晶材料，諸如向列型液 晶、膽留醇型液晶、近晶型液晶、聚合物分散型液晶或聚 ' 合物穩定型液晶。 • 對齊層2 1 0及2 11使電活性材料2 1 2之分子以預定方向、 相對於基板層204及205對齊。對齊層2 1 〇及211可由例如聚 ^、 醯亞胺材料（用於機械拋光）或光敏材料（用於偏振uv光學 " 對準）組成。 透明電極207及208可經由例如電接點（未圖示）電連接至 控制器（未圖示）。絕緣層2〇9配置於透明電極207與2〇8之間 以防止透明電極2〇7與208之間發生電傳導（亦即，電短 路）。控制益向透明電極2〇7及208施加電壓，該等電壓預 定促成電場跨越電活性材料212以及對齊層21〇與211形 成。電場改變電活性材料212之分子之取向，從而改變電 U 活性材料212之折射率。電活性元件201之折射率變化預定 在電活性材料212中形成繞射圖案以提供屈光力。當不施 加電壓於電極207及208時，電活性材料212之折射率與表 面’牙凸繞射結構206之折射率匹配。從而，不形成光學相 ， 位後移且不使光聚焦(亦即繞射效率為0)。當對電極207及 2〇8施加預定電壓時，電活性材料川之折射率與表面浮凸 繞射結構206之折射率不同。從而，形成光學相位後移以 便以屈光力使大體所有的人射光聚焦（亦即約iqq%繞射效 率）。因此，藉由將施加於透明電極2〇7及2〇8的電壓開或 132862.doc •28- 200921178 關，亦使電活性元件2〇1之屈光力分別開或關，從而調節 電活性元件201之介於最大值與最小值之間的繞射效率。 當對電活性元件201施加電壓時，在邊界222内形成屈光 力。施加電壓導致屈光力在由最外層連續表面浮凸繞射結 構所形成之邊界222處產生突然變化。從而，在透鏡2〇〇中 形成可見界線。為減少界線之可視性，需要調合區。

可在邊界222處之預定距離上、使用調合區調合邊界 222，從而调合繞射結構2〇6之高度，使之降為〇。此調合 區根據圖9A、叩或丨^⑴中所示之實施例形成。 口 雖然圖15中之電活性元件2()1展示為扁平狀，但應瞭解 電活性元件20 1可另外成曲形。 當電活性材料為偏光敏感性液晶材料（諸如向列型液晶） 時，較佳使用兩個電活性元件。該兩個電活性元件串聯定 位且具有正交對齊方向的對齊層以容許任何偏振態之入射 光同等聚焦。該等實施例之更詳細說明可見於美國申請案 第職3,949號（2_年6月9日申請且題為％加d .叫 — s”)中，該申請案全文以引用方式併入本文中。 _據本發明之一態樣展示圖15之電活性透鏡_的 第-分解橫截面圖，該電活性透鏡具有包括第—基板層 =與第二基板層2U的電活性元件3〇1，第—基板層與 與皆具有扁平表面構形。雖然第-基板層2。4 與第一基板層213之表面構形展示為扁平狀，作可替代地 使用任何大體無特徵的表面構形（例如成曲形 電活性透鏡300具有電活性元件3〇1，電活性元件3〇ι包 I32862.doc -29- 200921178 括各自第一基板層213形成的圖案化透明電極214、對齊 層215及含有電活性材料212的區域。由於第二基板層 213(上述元件沿第二基板層213形成）具有扁平表面構形， 因此該等元件亦具有扁平表面構形。 圖案化透明電極214包括複數個獨立可定址電極216(例 ' 如電極環或像素）。如圖17A及圖ΠΒ中所示，獨立可定址 電極216排列成可在透鏡3〇〇中形成繞射屈光區域。透明電 f) 極2G7為用作圖案化透明電極214之參考電極（亦即電接地） 的薄膜透明電極層。當跨越圖案化透明電極214及透明電 極2〇7對電活性元件301施加電壓時，繞射圖案在電活性元 件301之邊界222内形成。 圖17A及圖17B根據本發明之多個態樣展示圖16之圖案 化透明電極214的前視圖’該電極具有由邊界222界定的獨 立可定址電極2 1 6。 獨立可定址電極2丨6包括連續完整電極218、連續閉合彎 ) 肖電極219及彎曲弧電極220。或者，獨立可定址電極^6 可僅為非連續彎曲電極。獨立可定址電極216展示為圓形 或圓弧形，但可替代地使用其他幾何形狀，諸如摘圓形或 • 多邊幾何形狀。雖然圖17A及圖ΠΒ中分別展示12個及13 - 則蜀立可定址電極216 ’但可使用任何數 電㈣。在像素化方法中，可使用任何數量之像二象 素排列。獨立可定址電極216較佳為同心。獨立可定址電 極216為光學透明的。獨立可^址電極216由任何已知的透 明導電氧化物（例如氧化錮錫（1丁0))或有機導電材料（例如 132862.doc -30- 200921178 聚（3,4-伸乙二氧基噻吩）聚（苯乙烯磺酸鹽xpED〇T:pss)或 碳奈米管）組成。 獨立可定址電極216沿電邊界幻7具有與控制器（未圖示） 的獨立電接線。電絕緣層（未圖示）形成於獨立可定址電極 216之間。電絕緣層佔據相鄰獨立可定址電極216之間所形 成的空間2 2 1以防止其間發生電傳導。 獨立可疋址電極216包括至少一彎曲弧電極22〇，彎曲弧 電極220可以任何排列方式定位以形成具有任何形狀的繞 射屈光區域。在圖17A中’獨立可定址電極216經排列可形 成橢圓形繞射屈光區域，而在圖17B中，獨立可定址電極 2以經排列可形成平頂弓形繞射屈光區域。或者，獨立可 定址電極216可以不同方式排列並成形以便形成具有任何 形狀（例如圖8 A-8I)的繞射屈光區域。 當用於圖16之透鏡300中時，施加於獨立可定址電極216 的電壓預定形成跨越電活性材料212的電壓分布。此電壓 分布經預定、轉而促成電活性材料212之折射率之變化（及 從而透鏡3 00之折射率之轡仆、。u f π 斤町手（夂化）。此折射率變化形成繞射圖 案且從而形成電活性元件301中之繞射屈光區域。 圖18A根據本發明之一態樣展示具有複數個獨立可定址 電極216之圖16之電活性透鏡3〇〇之徑向周緣部分的側視 圖。

圖1 8 B根據本發明之一離样s A ι樣展不她加於獨立可定址電極 216的電壓，該等電壓預定形成_之電活性元件加中之 繞射屈光區域。該等電壓(例如四種電壓：νι、……及 132862.doc 200921178

V4)施加於獨立可定址電極216。該等電壓以單調遞增電塵 之重複順序施加於獨立可定址電極216，獨立可定址電極 216處於獨立可定址電極216徑向排狀次序中。該等電壓 形成跨越電活性材料212的多層電壓分布，該多層電壓分 布預定形成電活性元件3〇1中的多層繞射圖案.SB之多 層繞射圖案類似於圖14A之多層表面浮凸繞射圖案。然 而圖18B之多層繞射圖案由不同折射率形成，而圖"A 之多層I面浮凸繞射圖案在物理上由繞射結構之不同高度 形成。繞射結構係指能夠使光繞射的任何結構。在一實例 中，繞射結構係指如圖13A、13D、14A及14D中所示、具 有以物理方式所形成之包括一系列脊凸及相鄰凹槽之鋸齒 形圖案的表面浮凸繞射結構。在另一實例中，在圖丨5中， 繞射結構係指具有鋸齒形圖案的繞射結構2〇6、具有鑛齒 形圖案的電極208，或其組合，及/或電活性元件2〇1之其 他組件。在另一實例中，在圖1 6中’繞射結構係指具有一 致表面構形或扁平表面構形的獨立可定址電極2丨6。在此 實例中，藉由施加電壓分布以便改變電活性材料2 12之折 射率來形成光之繞射。在此實例中，雖然繞射結構（亦即 獨立可定址電極216)能夠使光繞射，但不向其施加電壓 時’繞射結構不使光繞射。 當向圖18A之獨立可定址電極216施加圖18B之電壓時， 電活性元件301中之繞射圖案形成於邊界222内，導致屈光 力在邊界222處之突然變化，導致透鏡中產生可見界線。 為解決此問題，需要調合區。 132862.doc -32- 200921178 ▲上述圖式中描述靜態調合區，該調合區湘繞射結構之 ，物理變化來形成繞射效率之調合，以減少繞射結構 界222處之界線之可視性。然而，由於圖μ之透鏡则 係利用具有扁平表面構形的圖案化透明電極214，因此需 要替代調合方式。 圖18C展示施加於獨立可定址電極216的電壓，該等電壓 預定形成圖16之電活性元件則中之繞射屈光區域之調 合。調合函數（例如圖抓⑽及咖刚之調合函數）藉由 在有限距離上、使繞射效率自透鏡則之徑向中心至邊界 222單調遞減來調節分布。調合函數（在邊界222處）以一定 比例值（m)(例如，！與〇之間之值）調節施加於獨立可定址電 極216的電壓幅值。當施加於獨立可定址電極216的電壓幅 值在邊界222附近趨近〇時，透鏡3 〇〇之折射率變化及由此 所形成之繞射效應（亦即繞射效率）在邊界222附近亦趨近 〇。當透鏡300之繞射效率遞減為〇時，邊界222變得不可 見。 雖然圖18B及圖18C中展示四種電壓，可使用任何數量 之電壓。不同電壓數愈大（且由此每個菲涅耳區之位準或 電壓週期愈大）’與理想繞射結構之近似度愈佳。然而， 一個週期順序之電壓之寬度及由此該等電壓所施加之獨立 可定址電極216之寬度決定透鏡300之繞射屈光力。為保持 該繞射屈光力，當增加用於模擬繞射結構之不同電壓數 時’同一區域中之獨立可定址電極216之數量亦須增加。 從而增加獨立可定址電極216之密度。為在透鏡3〇〇之相同 132862.doc -33- 200921178 大小區域内裴配更多的獨 的獨了疋址電極216，可將獨立可 疋址電極216變窄且緊密地移在 . 田減小獨立可定址 ^ 的間距時’㈣獨立可定址電極叫之間的導 電（亦即短路）潛在性增加。 ^ M 此獨立可定址電極216之間 可使用額外絕緣(未圖示)以防止此電傳導。 =:動態調合方式並非實體結構，而是電狀態，例 f: 形成繞射效率之調合的電壓。調合方式較佳整合於 電活性元件3 01。 、 法幅值不藉由調合函數調節。在該* 日萨由雷苦：π疋在電，原(獨立可定址電極)處降低，而 疋藉由電活性元件之周綾套 、 放的絕緣材料（未圖示）截 斷。絕緣材料具有單調遞增 ISI 18ΓΦ ^ - ΛΛ ^ °茨寺；度預定可根據 圖18C中所不的電壓分布減小電壓幅值 繞射屈光區域之繞射效率的 “，、調合 材料而非調節所施電㈣起。果㈣’但由預定置放絕緣 ί: 上述任何調合繞射屈光區域之繞射效率的方式可& 知屈光力調合區使用（例如，加咖等人之美 ^ …^ 申请案全文以弓丨用方式併入本 文中）。當共同用於透鏡中時，繞射效率調合區及屈 調合區可早獨配置，或者可部分或全部重疊。 在圖18 A中，電活性裱会t。^ a , 透鏡300包括用於控制電活性材料 212之厚度的隔片223。 何才十 圖Μ根據本發明之—態樣展示漸進相加式繞射屈光區 域1 3 3之前視圖。漸進相加彳 加式繞射屈力區域具有複數個同 132862.doc -34· 200921178 心表面浮凸繞射結構以便以焦距f使特定波長λ之光聚隹。 漸進相加式繞射屈光區域133為靜態或動態。漸進相 、屈光區域133具有第—區域，該第—區域包括相對於 • 2心點具有如下第-範圍内之半徑r的同心表面浮凸繞射 ，’。構110 · 4<丫^1+6/2相加式繞射屈光區域133具有第二區 . 二該第二區域包括相對於中心點具有如下第二範圍内之 半徑r的同心表面浮凸繞射結構110:成。舉例而言，第 Q 二區域徑向定位於第一區域内部。 漸進相加式繞射屈光區域133隨其相對於h點的徑向 距離遞増而具有漸進之屈光力。圖中’漸進相加式繞射屈 光區域133之屈光力在第二區域中為恆定的。為獲得恆定 光力第一區域之第η個同心表面浮凸繞射結構丨丨〇相對 於其中心點的半徑等於爾（亦即，根據方程式⑴之定 義）。圖申，漸進相加式繞射屈光區域133在第—區域中之 屈光力其相對於中心點的徑向距離遞增而遞;咸。為獲得 〇 ㊣減屈光力之漸進，至少-些繞射結構110之半徑偏離方 程式⑴之定義。為獲得遞減屈光力之漸進，第一區域之第 同〜表面浮凸繞射結構相對於其中心點的半徑大於 2”Λ/。或者，漸進相加式繞射屈光區域133在第一區域中 - 之屈光力隨其相對於中心點的徑向距離遞增而遞增。為獲 侍遞增屈光力之漸進，第一區域之第η個同心表面浮凸繞 射、、、。構相對於其中心點的半徑小於^2n^f。在一實例中，至 ^ 些繞射結構的徑向寬度彼此相等’例如在第一區域 中。 一 132862.doc •35- 200921178 漸進相加式繞射屈光區域133之屈光力漸進展示於曲線 圖134中。圖中，漸進相加式繞射屈光區域133之屈光力隨 徑向距離遞增而遞減。因此，與恆定繞射屈光區域相比， 漸進相加式繞射屈光區域133之繞射結構之相對徑向寬度 以更慢的速率遞減。由於色差度隨繞射結構之寬度遞增而 遞減，因此漸進相加式繞射屈光區域133之色差小於恆定 繞射屈光區域之色差。實驗觀測到，相對於漸進相加式繞 射屈光區域U3之中心，提供+1 〇〇 D之屈光力且由典型眼 鏡片材料組成的漸進相加式繞射屈光區域在小於6賴的徑 向距離處呈現低於預定臨限級（例如，顯見級）的色差度。 若色差度（例如+1.〇〇D漸進相加式繞射屈光區域133在相 對於其中心之6.0 mm處的色差度）低於預定臨限級，則具 有具有相同徑向寬度之繞射結構的其他區域亦如此，例 如，城5〇 D繞射屈光區域在相對於中心之12〇 _處， + 0.33 D繞射屈光區域在相對於中心之18 〇 _處及+2 〇〇 d 繞射屈光區域在相對於中心之3 G _處。繞射結構之徑向 寬度(決定其色差)在各徑向距離上為局部恆定的且隨半徑 遞增而遞減。此方法形成對於所有繞射結構具有一致色差 的漸進相加式繞射屈光區域133。漸進相加式繞射屈光區 域133可在剪切邊界處經剪切，以㈣贱形成大於預定 臨限值之色差的繞射結構。 圖刚及19C根據本發明之多個態樣展示沿剪切邊界116 經剪切之圖19A之漸進相加式繞射屈光區域133的前視圖。

圖1 9B展示經剪切之漸進相知A 相加式繞射屈光區域135，其具有 132862.doc • 36 · 200921178 寬於高度的近距離視覺區及垂直 王且興水平方向上的屈光力漸 進。圖19C展示經剪切之漸進相加式繞射屈光區域135,直 具有窄於高度的中距離至近距離視覺區及僅垂直方向上或 • 纟要在垂直方向上的屈光力漸進。應瞭解，漸進相加式繞 射屈光區域135可剪切成呈古k ha j y刀珉具有任何所要形狀（例如，如圖 - 8A-8I中所示）。 繞射效率調合區如下調合圖19B及19C之經剪切之漸進 η 相加式繞射屈光區域135:將其繞射效率降低至g、向其周 緣徑向擴展。由於繞射效率調合區調合獨立於屈光力，因 此調合區可沿經剪切之繞射屈光區域之整個剪切邊界（具 有不同屈光力）調合經剪切之繞射屈光區域，以減少沿剪 切邊界116之界線之出現。 圖19A-19C之漸進相加式繞射屈光區域在垂直與水平方 向上可具有不同的屈光力漸進。此外，屈光力漸進不必終 止於零屈光力。 U 圖20Α展示圖19Β之經剪切之漸進相加式繞射屈光區域 1 35，其根據本發明之一態樣具有沿垂直軸丨4〇之屈光力漸 進及沿水平軸141之屈光力漸進。 . 圖20B、20C及根據本發明之多個態樣展示沿圖20Α - 之軸140及141之屈光力的曲線圖。 在20B及20(^_ ’屈光力漸進143為沿圖20A之垂直轴140 的屈光力且屈光力漸進145為沿圖20A之水平軸141的屈光 力。在圖20B及20C中’恆定屈光力142為沿圖20A之垂直 軸140與水平軸141的屈光力，其中屈光力重合。屈光力通 132862.doc -37- 200921178 常在近距離視覺區域中重合。 在圊20B中，沿垂直軸的屈光力漸進143在近距離視覺區 域外單調遞減至約零屈光力144(亦即平透鏡）。沿水平軸的 屈光力漸進145在近距離視覺區域外單調遞減至非零屈光 力146。在一實例中’沿水平轴的屈光力遞減至非零屈光 力146，非零屈光力146在恆定屈光力142之約5〇%至約乃〇/〇 範圍内’但可使用其他非零屈光力。 在圖20C中，沿垂直軸的屈光力漸進143與沿水平軸的屈 光力漸進145在近距離視覺區域外分別單調遞減至非零屈 光力148與146。在一實例中，沿垂直軸的屈光力遞減至非 零屈光力148，非零屈光力148在約+〇 12 D至約+1 d範 圍内’但較佳在約+0.25 D至約+0.75 D範圍内，但可使用 其他非零屈光力。 當沿垂直軸的屈光力漸進143遞減至非零屈光力148(在 中距離視覺區域中）時，屈光力在遠距離至中距離視覺區 域與中距離視覺區域之間存在不連續性。當對遠距離及中 距離視覺區域觀視時，該等不連續性通常形成非所要的光 學效應，諸如影像斷裂或届伞士、盛以 飞屈先力遞增。影像斷裂程度視不 連續處之屈光力變化大小而定。 在圖20D中’沿垂直軸的屈 涵九力為近距離視覺區域中之 怪定屈光力142及離散單調遞湳 邈减至零屈光力15〇或非零屈光 力151的屈光力149(例如， 為1^梯函數或分段函數）。離散 屈先力漸進之不連續性可用 屈先力調合區或繞射效率調合 區加以調合。 132862.doc 200921178 或者，圖i9B之經剪切之漸進相加式繞射屈光區域135之 屈光力可根據任何數學函數（例如常數函數、線性函數、 式函數-角函數'指數函數、雙曲函數、對數函數 3何組合）徑向改變。眼鏡片之繞射屈光力變化可在 約6_至約16麵或約8赠約14_且較佳㈣酿至 約12 mm範圍内之距離處出現。 圖21A及21B根據本發明之一態樣展示具有圖刚之經剪 切之漸進相加式繞射屈光區域135之透㈣㈣前視圖，該 區域具有小於預定臨限值的散光且提供配戴者完整近距離 視覺處方。由於經剪切之漸進相加式繞射屈光區域⑴可 提供配戴者完整近距離視謦# ㈣覺處方’因此不需要額外的鏡 片0 在圖21A中，漸進相加式繞射屈光區域135提供連續單調 遞增之屈光力漸進，屈光力範圍為具有零屈光力之最小屈 光力區域158(例如平透鏡區域）至最大屈光力區域159⑼如 具有+1.25 D屈光力的區域）。 在圖21B中，屈光力漸進可自非零最小屈光力區域⑽變 化至最大屈光力區域159(例如具有+1〇〇 D屈光力之區 域圖21B之屈光力漸進（例如，在非零最小屈光力區域 終止之屈光力漸進)通常不視為漸進相加式透鏡Ο,豆 -般定義為具有終止於零屈光力的屈光力漸進。當配戴者 之完整近距離視覺處方為例如近距離視覺區域中之吣5〇 D或小於+ 1.50 D之屈光力（例如，新出現之老視者）時，可 由經剪切之料相加式騎^區域135全部提供橋正。 132862.doc 39· 200921178 在有些情況下’藉由剪切經剪切之漸進相加式繞射屈光 區域⑴來移除繞射結構可使透鏡伽之^力遞減至小於 為配戴者指定的屈光力。在其他情況下，例如，當配戴者 完整近距離視覺處方為大於+ 1.5〇 〇時，提供大於+ 1 5〇 D 屈光力的經剪切之漸進相加式繞射屈光區域135並不提供 色差及非所要散光之足夠減少。在該等情況下，可將經剪 切之漸進相加式繞射屈光區域（例如，提供所需屈光力之 一部分）與折射鏡片（諸如折射漸進相加區域（例如提供所需 屈先力之-部分）)組合，以提供所需的完整屈光力。 圖22A:22B根據本發明之一態樣展示圖η 則之透鏡 的月J視圖’透鏡具有與圖i之折射漸進相加區域⑻ 保持光學通信之圖19B之經剪切之漸進相加式繞射屈光區 域135。經剪切之漸進相加式繞射屈光區域135具有小於預 =臨限值的散光且具有更小的配戴者完整近距離處方。為 提供配戴者完整近距離視覺處方，折射漸進相加區域103 提供所需之其餘屈光力。在—實例中，配戴者完整近距離 視覺處方為例如近距離視覺區域中之+2.⑽D屈光力。舉 例而言’漸進相加式繞射屈光區域135提供+ i 〇〇 d屈光力 且折射漸進相加區域1〇3提供+ 1〇〇D屈光力。 在圖22A中，漸進相加式繞射屈光區域135及折射漸進相 加區域1G3各具有具有零屈光力的最小屈光力區域158(例 如平透鏡區域）。最小屈光力區域位於其中該等區域之周 緣與漸進通道之頂部接合之處。因此，在漸進通道之頂部 不存在屈光力遞增。在圖22B中，漸進相加式繞射屈光區 132862.doc 200921178 域135始於非零（例如+〇 25 D)最小屈光力區域丨的。從而， 在漸進通道之頂部存在屈光力遞增（例如+〇 25 〇)。 圖23A及圖23B分別為圖}之折射漸進相加區域之屈光力 及散光之等高線圖。在圖中，折射漸進相加式透鏡提供近 距離視覺區域136中之最大屈光力（在該實例中為+2'.〇〇 D)。 折射漸進相加區域具有不足視覺區域，該區域導致入射 光經歷大於預定臨限值的散光。大於預定臨限值的散光位 於散光等尚線圖之區域137中。當以透鏡觀視時，由於大 於1.00 D的散光一般產生明顯的失真及眩暈，因此預定臨 限值可為約1.00 D且較佳為〇25 D，但可使用其他值。雖 然可存在任何數量及位置之區域137，但在圖23B中在漸 進通道之相應侧存在兩個區域137。在該實例中，區域137 具有約2.00 D之最大散光。 為減少區域137之非所要散光，可使用圖19B之經剪切之 漸進相加式繞射屈光區域135模擬圖！之折射漸進相加區 域，同時具有排除不足視覺區域的剪切邊界，不足視 覺區域產生區域137之非所要散光。 圖23C及23D分別為圖19B之經剪切之漸進相加式繞射屈 光區域135之屈光力及散光的等高線圖，其與圖丨之折射漸 進相加區域之近距離視覺區域中之+2 〇〇 D屈光力漸進近 似。 圖23B中所示之折射漸進相加式透鏡之區域137中的非所 要散光（例如高達2.00 D)大於圖23〇中所示之經剪切之漸進 132862.doc •41 · 200921178 相加式，.堯射屈光區域中之區域138中的非所要散光（例如高 達L·25 D)(分別對於具有相同屈光力的136及139)。因此’ 與單獨使用折射漸進相加區域相比，使用經剪切之漸進相 加式繞射屈光區域提供所需屈光力之一部分或全部可減少 散光。應瞭解經剪切之繞射屈光區域可減少散光，而非消 除散光。舉例而言，圖23D表明，剪切可將散光減少至低 於散光之預定臨限值’例如小於1〇〇D且較佳小於〇.25 D 〇 圖24A及圖24B分別為圖19A之漸進相加式繞射屈光區域 ⑴之少屈光f及散光之等高線圖。圖24A及圖2仞根據本發 月之夕個’⑮'樣、分別包括屈光力區域ΐ6ι(例如具有高達 + 1.00 D之屈光力）及呈右」、认―、垃μ π a /、有小於或4於預定臨限值（例如〇 25 D)之散光的散光區域163。 及圖2卿別為圖19A之經剪切之漸進相加式繞射 屈光區域135之屈光力及散光分別的等高線圖。圖24C及圖 24D根據本發明之多個態樣、包括大於散光165之預定臨限 例如〇·25 D)的剪切區域。可使用其他屈光力及臨限 圖24E及圖24F根據本發明之多個態樣、分 透鏡之屈光力及散光的等高線圖，該透鏡包括圖19^ 經剪切之㈣相加式繞料絲域135及圖k 加區域⑻。透鏡之屈光力為經剪切之漸進相加式繞斩= 光&域之屈光力區域161與折射漸進相加區域之尸、士 ^ 域162之相加二在該實例中，屈光力區域⑹提供第―屈= 力漸進（例如高達+1，00 D)且屈光力區域162提供第二^光 132862.doc •42· 200921178 $漸進（例如高達+1·00 D)，以便在近距離視覺區域i36 中、向透鏡提供經組合之屈光力漸進（例如高達+2〇〇 d)。 同樣’透鏡之散光為具有小於或等於散光165之預定臨限 值（例如0·25 D)之散光之散光區域163與包括折射漸增區域 之散光之散光區域164的相加。在該實例中，散光區域163 提供等於散光之預定臨限值（例如高達Q25⑺的散光且散 先區域164提供與折射漸增區域之散光（例如+1.00 D屈光 力）關聯的散光（例如高達U0 D)。從巾，透鏡具有共計高 達1.25 1)之散光。藉由將經剪切之漸進相加式繞射屈光區 域與折射漸進相加區域組合以提供+2〇〇 D屈光力所形成 的=5 D散光小於由提供+2.〇〇 D屈光力之折射漸進相加區 域單獨所形成的2.00 D散光（如圖23B中所示）。 在一實例中，t配戴|完整近距離視覺處方在近距離視 覺區域中為例如+!·〇〇 D或小於+ 1〇〇 D且較佳+〇·75 d或小 於+0.75 D之屈光力時(例如，對於保留一些調節能力的新 出現老視者），可由具有恆定屈光力的繞射屈光區域完全 提供矮正。 圖25A-25D根據本發明之多個態樣、展示分別具有圖 8G、8Ε、81及沾之經剪切之繞射屈光區域m(具有恆定屈 光力）之圖21A-21B之透鏡4〇〇的前視圖。圖25A_25D之經 剪切之繞射屈光區域具有多種形狀，但應瞭解連續繞射屈 光區域之任何部分可經剪切。經剪切之繞射屈光區域。玉 可為靜態繞射屈光區域（如圖8A_8I中所示），或為由塗覆表 面洋凸繞射結構206之透明電極2〇8形成的動態繞射屈光區 域（如圖15中所示）或由獨’立可定址電極216形成的動態繞射 132862.doc •43- 200921178 屈光區域（如圖17A-17B中所示）。 圖26A-26D根據本發明之多個態樣、展示具有經剪切之 繞射屈光區域111之圖25A-25D之透鏡400的前視圖，該區 域與圖1之折射漸進相加區域103保持光學通信、具有恆定 屈光力。 折射漸進相加區域103可與經剪切之繞射屈光區域丨丨丨之 剪切邊界116隔開。舉例而言，折射漸進相加區域1〇3可始 於剪切邊界116之屈光力不連續點下方，例如相距約〇至約 6 mm範圍内之距離（沿垂直軸量測）。 在貫例中’配戴者近距離視覺處方為例如約+2.00 D;遠距離至中距離視覺處方為例如約+〇·62 D;且中距離 視覺處方為例如約+1.00 D。為提供供該實例之處方用的 總屈光力，圖26B之透鏡400可具有提供例如高達+〇.62 D 之匣疋屈光力的經剪切之繞射屈光區域丨丨丨。經剪切之繞 射屈光區域11!可具有直徑為約4〇 〇1111的最大繞射結構。透 鏡400可具有折射漸進相加區域丨〇3 ,該區域始於具有約零 (平透鏡）屈光力之剪切邊界116之屈光力不連續點下方約6 mm。折射漸進相加區域1〇3可使屈光力增大，以在距離剪 切邊界116之屈光力不連續點9 mm處提供+〇 38 d屈光力 (例如在中距離視覺區域中)。由折射漸進相加區域1 〇3形成 的+0.38 D屈光力與由經剪切之繞射屈光區域⑴形成的 +0.62D屈光力在透鏡4〇〇中組合，以提供+ι 〇〇〇之總屈光 力供配戴者之中距離視覺處方使用。折射漸進相加區域 1〇3提供高達+1.38 D之屈光力，其與由經剪切之繞射屈光 132862.doc •44· 200921178 區域ill提供的+()·62 Dm組合時，可為配戴者之近距 離視覺處方提供+2.00 D總屈光力。位於折射漸進相加區 域1〇3上方之經剪切之繞射屈光區域lu之部分為配戴者遠 距離至中距離視覺處方提供矯正。在另一實例中，矯正近 . 距離視覺所需的屈光力可在經剪切之繞射屈光區域U1與 - 折射漸進相加區域103之間等分。在該實例中，若配戴者 近距離視覺處方為+2.50 D，則經剪切之繞射屈光區域ηι 提供+ 1，25 D之恆定屈光力且折射漸進相加區域1〇3提供高 達+ 1.25 D之漸進屈光力。 在圖26A-26D中，由於折射漸進相加區域1〇3與經剪切 之繞射屈光區域ni之剪切邊界116隔開，因此折射漸進相 加區域103之形狀及大小視經剪切之繞射屈光區域iu之形 狀及大小而定。 圖27A-27D根據本發明之多個態樣、展示具有折射漸進 相加區域103之圖26A-26D之透鏡4〇〇的前視圖，該區域至 Ο 少部分地位於經剪切之繞射屈光區域ill之剪切邊界116外 部。舉例而言，折射漸進相加區域103可始於經剪切之繞 射屈光區域111之屈光力不連續點上方，例如相距約〇至約 6 範圍内之距離（沿垂直軸量測）。 - 在一實例中，配戴者近距離視覺處方為例如約+2.50 D ;遠距離至中距離視覺處方為例如約+〇 75 D ;且中距離 視覺處方為例如約+1.25 D。為提供供該實例之處方用的 屈光力，圖26B之透鏡400可具有提供例如高達+〇75 恆疋屈光力的繞射屈光區域1U。折射漸進相加區域ι〇3在 132862.doc -45- 200921178

」切邊界116之屈光力不連續點上方3 mm距離處可具有約 零（亦即平透鏡）屈光力。折射漸進相加區域1〇3可使屈光力 增大而在屈光力不連續點處提供+〇25 D屈光力以使不連 續點處之屈光力遞增降低。在屈光力不連續點下方6 mm距 離處（例如在中距離視覺區域中），折射漸進相加區域1〇3可 使屈光力增大至約+〇·5〇 D之屈光力。由折射漸進相加區 域1〇3形成的+0.50 D屈光力與由經剪切之繞射屈光區域 1U形成的+0.75 D屈光力在透鏡4〇〇中組合，以提供+1 25 D之總屈光力供配戴者之中距離視覺處方使用。折射漸進 相加區域1〇3提供高達+ 1·75 〇之屈光力，其與由經剪切之 繞射屈光區域111提供的+〇 75 D屈光力組合時，可為配戴 者之近距離視覺處方提供+25〇D總屈光力。 在圖27A-27D中，由於折射漸進相加區域1〇3位於剪切 邊界116之屈光力不連續點上方，因此折射漸進相加區域 1 〇 3之形狀及大小視經剪切之繞射屈光區域丨丨丨之形狀及大 小而定。 光 在其他實施例中，折射漸進相加區域或經剪切之繞射屈 區域可單獨用於矯正配戴者之高屈光力(例如大於+ ι ,〇〇 D)近距離視覺處方。或者， 區域可組合用於構正配戴者 折射漸進相加區域或繞射屈光 之低屈光力（例如小於+ 1 , 〇〇 D) 近距離視覺處方，以進— 關聯的失真及色差。 步減少通常與全折射或繞射透鏡 根據本發明之多個態樣 21B、22A-22B、25A-25D、 ’圖 19A-19C、20A-20D、21A-26A-26D及 27A-27D之透鏡 400 I32862.doc -46 - 200921178 可為靜態或動態透鏡。 圖28A-28B根據本發明之多個態樣、展示^及圖^靜 態透鏡刚的侧視圖。透鏡⑽具有第—層⑸，第一層152 包括具有表面浮凸繞射構形的繞射結構ug(形成繞射屈光

U 在圓28A中，、繞射結構11〇形成於第一層152上。第一層 152由具有第一折射率㈤）的第一材料組成。第—層⑸與 由具有第二且不同之折射率㈨)之第二材料組成的第二層 153保持光學通信。繞射結構m之高度d較佳定義如下：s d{nx = = 2 (4) 其中乂為繞射屈光區域之設計波長。繞射結構110之高度隨 折射率差值△«增大而減小。繞射結構110愈短則愈易製 造且愈不日請。然巾’折射率差值之增大通常使第—材料 與第二材料之間的介面菲淫耳反射（F_el reflection)増 強’從而使透過成品透鏡的光減少。因此，折射率差值△” 例如在約G.G2至約0.25範圍内’且較佳在約〇 G5至約〇15範 圍内。此外，ϋ由使用四分之一波長的薄膜及折射率匹配 層（在此項技術中已為人所知）可增加透過兩種材料或任何 光學材料介面的光。 在一方法中，根據本發明之一態樣，透鏡1〇〇藉由首先 形成具有表面浮凸繞射結構110之第一層152或第二層Η] 之預成型坯來製造。接著例如使用光學品質之黏著劑將預 成型坯與透鏡100之剩餘部分接合。預成型坯可藉由例如 澆鑄熱固化或紫外線（υν)固化單體樹脂來製造。或者，如 132862.doc •47- 200921178 此項技術中所知’預成型坯可藉由將熱塑性材料射出成 形、壓印、沖壓或熱成形來製造。預成型坯可起消耗性模 之作用。當形成第二層153之預成型坯時，預成型坯之内 表面具有繞射結構110且預成型坯之外表面（形成透鏡1〇〇 之前表面）可作為折射鏡片（諸如漸進相加區域）形成。漸進 相加區域較佳以預定取向、相對於表面浮凸繞射結構對 齊，以確保恰當地形成遠距離視覺區域、遠距離至中距離

視覺區域及中距離至近距離視覺區域。預成型坯之厚度及 添加至預成型远中的任何材料應使得表面浮凸繞射結構 110與最終透鏡之經修整之前表面相距約i mm或小Li mm ° 如上所述，第一層152之折射率與第二層153之折射率必 須不相同。在一實例中，第一層152與第二層153中之—者 係由MR-2〇(具有丨^之折射率）組成，而另一者係由 Trivex(具有i.53之折射率）組成。在一實例中，第一層π 與第二請中之-者係由CR39(具㈣之折射二組 成，而另-者係由TS216(具有i.59之折射率）組成。在另— 實例中’帛一層152與第二層⑸中之-者係由MR_1〇(具有 1.668之折射率）組成，而另—土〆丄τ. 而另一者係由Trivex(具有1.53之拼 射率）組成。 一般而言，透鏡 了由表1中所列的任何材料組 可使用其他材料。 132862.doc •48- 200921178 材料 折射率 阿貝數(Abbe Number) 供應商 CR39 1.49 55 PPG Nouryset 200 1.49 55 Great Lakes Rav-7 1.50 58 Great Lakes Trivex 1.53 44 PPG Brite-5 1.548 38 Doosan Brite-Super 1.553 42 Doosan TS216 1.59 32 Tokuyama 聚碳酸酯 1.59 30 Multiple MR-20 1.594 43 Mitsui MR-8 1.597 41 Mitsui Brite-60 1.60 35 Doosan UDEL P-1700 NT-06 1.634 23.3 Solvay RadelA-300 NT 1.653 22 Solvay MR-7 1.665 31 Mitsui MR-10 1.668 31 Mitsui Radel R-5000 NT 1.675 18.7 Solvay Eyry 1.70 36 Hoya 高指數Essilor 1.74 33 Essilor 表1 圖28B展示具有第三層154之圖28A之透鏡100，第三層 154由具有第三折射率〇3)的第三材料組成。若第三層154 為預成型坯，則繞射結構110形成於第三層154上。第三層 154配置於第一基板層152與第二基板層153之間。第三層 154之折射率不同於第一層152與第二層153中之一者或兩 者之折射率。第一層152之折射率與第二層153之折射率可 相同或不相同。第三折射率例如在約1.50至約1.75範圍 内，且第一折射率及第二折射率例如在約1.40至約1.65範 圍内。在該實例中，用具有較低折射率的材料包繞具有較 高折射率的材料。或者，第三折射率例如在約1.40至約 1.65範圍内，且第一折射率及第二折射率例如在約1.50至 約1.75範圍内。在該實例中，用具有較高折射率的材料包 繞具有較低折射率的材料。與相反組態（對於具有相同屈 132862.doc -49- 200921178 光力的透鏡）相比，該配置通常形成更薄且更扁平的成品 透鏡。 圖28B之第一層152及第二層153可使用具有表面浮凸繞 射結構的預成型坯製造，如參照圖28A所述。第三層i 54可 採取光學品質之黏著劑之形式，黏著劑用於使第一基板層 152與第二基板層153黏著。光學品質之黏著劑具有例如能 夠使表面浮凸繞射結構11〇之高度滿足方程式（4)的光學性 質（亦即具有高繞射效率）。第三層154(包括繞射結構）之厚 度例如在約0.05 mm至約1.00 mm範圍内且較佳在約〇 i mm 至約0 · 5 m m範圍内。 或者，第二層154可製造為表面浮凸繞射預成型坯（例如 插件）。隨後使用類似於製造偏光太陽鏡所用的嵌鑄方法 (在此項技術中已為人所熟知）將第一層i 52及第二層i 53與 該預成型链接合。 如上所述，第三層154之折射率不同於第一層152與第二 曰153中之者或兩者之折射率。在一實例中，第一層152 與第二層153中之一者或兩者係由mr_2〇組成，而第三層 係由Tdvex組成。在另一實例中，第一層152與第二層153 中之一者或兩者係由CR39組成，而第三層154係由TS216 組成。在另一實例中，第一層152與第二層153中之一者或 兩者係由MR-10組成，而第三層154係由THvex組成。或 者，可使用例如表1中所列的其他材料。 圖28C展示具有光學品質之黏接層155之圖28B之透鏡 00黏接層155配置於第三基板層之兩側上以便與第 132862.doc -50- 200921178 一層152及第二層153接合。第一層i52、第二層i53及第三 層154可作為預成型链形成且接著藉由光學品質之黏接層 5 5接σ光學品質之黏接層1 5 5之厚度例如在約〇.〇5 mm 約00 mm範圍内且較佳在約〇· 1 mm至約〇 5 mm範圍 内。 圖28D展示具有第三層154之圖28B之透鏡1〇〇,第三層 1 54封裝於材料丨56内以形成材料不敏感性插件1 。材料 不敏感性插件157配置於第一層152與第二層153之間。可 使用光學品質之黏著劑將材料不敏感性插件157與第一層 152及第二層153接合。或者，可使用例如類似於製造偏光 太陽鏡所用的澆鑄方法（在此項技術中已為人所熟知）、將 材料不敏感性插件157插在第一層152與第二層153之間。 材料不敏感性插件157充分含有繞射結構11〇。因此，根據 方程式（4)，透鏡1〇〇之繞射效率視第三層154與材料之 間的折射率差值而定且與層152及153之折射率無關（亦即 對其不敏感）。因此，第一層152及第二層153可由任何種 類的光學材料組成且材料不敏感性插件1 5 7可形成具有相 同繞射效率的屈光力。與圖28A-28C之上述方法相比，藉 由對第一基板層152及第二基板層153提供不同材料且一般 對材料不敏感性插件157提供相同材料，可以少量的製造 性SKU及生產機具獲得多種設計之透鏡1〇〇。 在本發明之另一實施例（未圖示）中，將一層具有均一厚 度（亦即’無表面浮凸繞射結構）的感光性材料置放於兩個 預成形的光學組件之間。當曝露於光輻射時，感光性材料 132862.doc -51 - 200921178 之折射率永久且不可逆地轉變為預定值。感光性材料可以 預定形成繞射屈光區域的圖案曝露於韓射。舉例而古，繞 相分布可經由光罩或掃描雷射源、藉助於 感先性材料上。光輻射例如為在紫外線或可見光W㈣ 之光輻射’但可使用其他波長。 雖然圖28A_28D中所示的透鏡j 〇〇為半成品轉fb)，但 ^用其他透鏡及成品，諸如成品透鏡、成品透軌或透 。雖㈣-基㈣152在圖28Α.展示為未經修 正仁第—基板層152之背表面通常使用此項技術中已知 =法加以研磨且拋光或自由成形，以形成患者遠視視覺 處方1瞭解圖28A-28D中所示的透鏡i⑽可經修邊以裝配 於眼鏡片框架中，且可經鑽m以安裝於無邊眼鏡片框架。 在本發明之另一實施例（未圖示）中，透鏡可進一步包括 靜態色調或動態色調(藉由添加光色材料)、抗反射塗層、 防’于塗層、抗刮擦硬塗層、紫外線吸收性塗層及高能光之 選擇性過據塗層。 旦應瞭解本發明所述的繞射結構不改變穿越透鏡之光之總 里’亦即’其不藉由諸如偏光或著色來阻播光。而是該等 =結構使聚焦於繞射屈光區域之焦點之光之、總量改變一 ^刀胃將繞射屈光區域與折射主體透鏡組合使用時，未 聚’、、、於堯射屈光區域與折射主體透鏡之組合之焦點的剩餘 部分聚焦於折射主體透鏡之焦點。 、 【圖式簡單說明】 圖1展示一具有折射漸進相加區域及繞射屈光區域之透 132862.doc •52· 200921178 鏡100的前視圖。 圖2 A展示具有靜態繞射屈光區域之圖丨之透鏡1〇〇的前視 圖2B展示在圖2A之透鏡中沿軸AA所取的橫截面圖。 圖3及圖4展示具有一經剪切之繞射屈光區域之圖1之透 鏡100的前視圖。 圖5展示具有修邊邊界之圖4之透鏡1〇〇的前視圖。

圖6A及圖6B展示具有基板層之圓1之透鏡100的前視 圖，其基板層分別具有連續繞射屈光區域及經剪切之繞射 屈光區域。 圖7展示一軌跡，刀具沿該執跡繞圖沾之透鏡ι〇〇環行以 在基板層内切成經剪切之繞射屈光區域。 圖8A-8I展示具有多種形狀之經剪切之繞射屈光區域的 前視圖。 圖9A及圖9B展示具有經剪切之繞射屈光區域之圖⑶之 透鏡刚的側視圖，該繞射屈光區域具有非連續繞射結構 及用於調合非連續繞射結構的調合區。 圖1〇A-1〇C展示透鏡在圖6B之經剪切之繞射屈光區域钮 刻入透鏡之基板層之連續階段巾的側視圖。 圖11為一模之所量測之表 表面構形的圖，該模用於製造具 有經調合之經剪切之繞㈣光區域的透鏡。 圖1 2 A-12C分別為橫越經剪 θ ,a, ^ ^ ^繞射屈光區域之調合區 所罝測之圖11之透鏡模表 率圖。 表面構㈣1光力圖及繞射效 132862.doc 53· 200921178 圖^-別為透鏡之表面構形圖，該透鏡具有表面浮凸 繞射結構及用於平整繞射結構之表面構形的調合功能。 W4A-14D為透鏡之表面構形圖，該透鏡具有多層表面 浮凸繞射結構及用於平整多層繞射結構之表面構形的調合 ' 功能。 - 圖1 5及圖1 6展不電活性透鏡之分解橫截面圖。 圖17A及圖17B展示圖16之電活性透鏡之圖案化電極層 的前視圖。 圖1 8A展示具有獨立可定址電極之圖“之電活性透鏡的 側視圖。 圖18B展示施加於圖18A之獨立可定址電極的電壓’該 等電壓預定形成繞射屈光區域。 圖18C展示施加於圖18A之獨立可定址電極的電壓，該 等電壓預定形成繞射效率經調合之繞射屈光區域。 圖19A展示漸進相加式繞射屈光區域的前視圖。 J 圖19B及圖19C展示經剪切之圖19A之漸進相加式繞射屈 光區域的前視圖。 圖20A展示圖19B之經剪切之漸進相加式繞射屈光區 - 域，該區域具有沿垂直軸140及水平軸141之屈光力漸進。 • 圖20]3展示沿圖20A之軸140及軸141之屈光力之圖。 圖20C展示沿圖20A之軸140及轴Ml之屈光力之圖。 圖20D展示沿圖20A之軸140與軸141中之一者或兩者之 屈光力的圖。 圖21A及圖21B展示透鏡400之前視圖，該透鏡具有圖 132862.doc -54- 200921178 19B之經剪切之漸進相加式繞射屈光區域。 圖22A-22B展不圖21A及圖21B之透鏡4〇〇的前視圖，該 透鏡具有與圖1之折射漸進相加區域保持光學通信之圖i9b 之經剪切之漸進相加式繞射屈光區域。 圖23A及圖23B分別為圖丨之折射漸進相加區域之屈光力 及散光之等高線圖。 圖23C及圖23D分別為圖19β之經剪切之漸進相加式繞射 屈光區域之屈光力及散光之等高線圖，其與圖丨之折射漸 進相加區域之屈光力漸進接近。 圖24A及圖24B分別為圖19A之漸進相加式繞射屈光區域 之屈光力及散光之等高線圖。 圖24C及圖24D分別為圖19B之經剪切之漸進相加式繞射 屈光區域之屈光力及散光之等高線圖。 圖24E及圖24F分別為圖19b之經剪切之漸進相加式繞射 屈光區域與圖1之折射漸進相加區域組合之屈光力及散光 之等高線圖。 圖25A-25D展示具有恆定屈光力之經剪切之繞射屈光區 域之圖21A-21B之透鏡400的前視圖。 圖26A-26D展示圖25A_25D之透鏡4〇〇的前視圖該透鏡 具有屈光力恆定、與圖丨之折射漸進相加區域光學通信的 經剪切之繞射屈光區域。 圖27A-27D展示圖26A_26D之透鏡4〇〇的前視圖，該透鏡 具有至少部分位於繞射屈光區域之剪切邊界外部的折射漸 進相加區域。 132862.doc -55- 200921178 圖28A-28B展示圖3及圖4之透鏡ι〇〇的側視圖。 【主要元件符號說明】 100101102 103 104

透鏡/本發明之態樣之具有經剪切 之繞射屈光區域111的透鏡 裝配點 幾何（或物理）中心 折射漸進相加區域 '繞射屈光區域/靜態繞射屈光區

105 107 108 109 110111112 113 114 115 域/連續繞射屈光區域 中心點/繞射幾何中心 遠距離視覺區域 遠距離至中距離視覺區域 中距離至近距離視覺區域 繞射結構/表面浮凸繞射結構/連 續繞射結構 經剪切之繞射屈光區域/繞射屈光 區域徑向寬度 繞射結構/非連續繞射結構/非連 續表面浮凸繞射結構/經剪切之繞 射屈光區域11 1之非連續繞射結構 修邊邊界 基板層/具有連續繞射屈光區域 1 〇4及經剪切之繞射屈光區域m 132862.doc -56- 200921178 之基板層/具有形成繞射屈光區域 1〇4之連續繞射結構110之閉合曲 線的基板層/具有形成經剪切之繞 射屈光區域111之非連續繞射結構 113之非連續曲線的基板層 116 剪切邊界/具有排除不足視覺區域 之剪切邊界/經剪切之繞射屈光區 域111之剪切邊界 117 指示刀具切入基板層115内的實線 軌跡 118 指示刀具不切入基板層115内的虛 線軌跡 119 進入點 120 退出點 121 刀具 123 調合區/供調合非連續曲線用之調 合區 124 預定軌跡 125 預定軌跡 126 量測線 127 耐蝕刻層 128 扁平基板層 130 圖案化基板層 131 剪切邊界處之突變終止點 132862.doc - 57 200921178 132 剪切邊界處之突變終止點 133 漸進相加式繞射屈光區域 134 曲線圖 135 經剪切之漸進相加式繞射屈光區 域/漸進相加式繞射屈光區域 136 近距離視覺區域 137 區域/散光等高線圖中之區域 138 經剪切之漸進相加式繞射屈光區 域中之區域 139 與136具有相同屈光力的區域 140 垂直軸 141 水平轴 142 恆定屈光力/近距離視覺區域中之 恆定屈光力 143 屈光力漸進 145 沿水平軸的屈光力漸進 146 非零屈光力 148 非零屈光力 149 離散單調遞減至零屈光力150或非 零屈光力151的屈光力 150 零屈光力 151 非零屈光力 152 由具有第一折射率(”,)之第一材 料組成的第一層 132862.doc -58- 200921178 f ( 153 154 由具有第二且不同之折射率〇2) 之第二材料組成的第二層 由具有第三折射率（A)之第三材 料組成的第三層 155 具有光學品質之黏接層 156 材料 157 材料不敏感性插件 158 具有零屈光力之最小屈光力區域 159 最大屈光力區域 160 非零最小屈光力區域 161 屈光力區域/經剪切之漸進相加式 繞射屈光區域之屈光力區域 162 折射漸進相加區域之屈光力區域 163 具有小於或等於散光165之預定臨 限值之散光之散光區域 164 包括折射漸增區域之散光之散光 區域 165 散光 200 電活性透鏡 201 配置於第一光學元件202與第二光 學元件203之間的電活性元件 202 第一光學元件 203 苐一光學元件 204 第一基板層 132862.doc -59· 200921178 205 206 207 、 208 209 210 211 第二基板層 繞*射結構/表面浮凸繞射結構/具 有銀齒形圖案的繞射結構 電極/透明電極 配4置於透明電極207與208之間以 防止透明電極207與208之間發生 電傳導的絕緣層 對齊層 對齊層 212 213 214 215 216 217 電活性材料 第一基板層 圖案化透明電極 對齊層 獨立可定址電極 電邊界 連續 219 連續 220 彎曲 221 相鄰 成的 完整電極 閉合彎曲電極 弧電極 獨立可定址電極216之間所形 空間 邊界/由最外層連續表面浮凸繞射 結構所形成之邊界/電活性元件 3 01之邊界/繞射結構之邊界 用於控制電活性材料212之厚度的 132862.doc -60- 200921178 隔片 300 透鏡/電活性透鏡 301 電活性元件 400 透鏡 1000、1001、1002 透鏡

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Claims (1)

1. 200921178 十、申請專利範圍： 1. 一種透鏡系統，其包含： 一包含複數個同心繞射結構的繞射屈光區域，其中與 入射於一繞射結構之自中心點間隔之周邊上之光相比' ’ 入射於一繞射結構之中心點附近的光之部分在更大程 . 上有助於屈光力。 & 2·如請求項1之透鏡系統，其中該複數個同心繞射結構包 含—系列形成鋸齒形圖案的脊凸及相鄰凹槽，其中 9 ' |〇J 心繞射結構自該鋸齒形圖案之一凹槽延伸至一相鄰脊 凸，其中中心點附近之繞射結構之一脊凸與一相鄰凹槽 之間距大於自該中心點間隔之周邊上的繞射結構之―: 凸與一相鄰凹槽之間距。 3.如請求項2之透鏡系統，其進一步包含： —沿该錫齒形圖案形成的第一電極層； 沿該第一電極層形成的電活性材料； 〇 一沿該電活性材料形成且與該第一電極層電連接的第 一電極層； 榼貝該第一電極層與該第二電極層施加電壓的控制 • 器；且 二中田β玄控制态検貫該第一電極層與該第二電極層施 電壓時電活性材料之折射率發生改變以提供該繞射 :光區域之屈光力，且其中有助於該繞射屈光區域之屈 “力之光刀率之差異係歸因於該中心點附近之繞射結構 之脊凸與相鄰凹槽 之間距與自該中心點間隔之繞射結構 132862.doc

   7. 8. 200921178 之脊凸與相鄰凹槽之間距的差異。 4·如請求項！之透鏡系統，其中該等同心繞射結構包含獨 立可定址電極且該繞射屈光區域包含： 一用於向複數個獨立可定址電極施加電壓的控制 配置於該等獨立可定址電極之間的電活性材料，其中 當該控制器向該複數個獨立可定址電極施加電壓時：該 電活性材料之折射率發生改變以提供該繞射屈光區域之 屈光力，且其中有助於該繞射屈光區域之屈光力之光分 率之差異係歸因於該中心點附近之繞射結構之相鄰獨立 可定址電極之間電活性材料之折射率與自該中心點間隔 之繞射結構之相鄰獨立可定址電極之間電活性材料之折 射率的差異。 5. 如請求項4之透鏡系統，其中該等獨立可定址電極包括 同心彎曲電極。 6. 如请求項4之透鏡系統，其中該等獨立可定址電極包括 像素。 :請求項1之透鏡系統，其中有助於屈光力的分率隨該 繞，结構相對於該中心點之徑向距離遞增而遞減。 ::求項7之透鏡系統’其中有助於屈光力的該分率在 =第—徑向距離内恆定且在一第二較大徑向距離内遞 9 ·如e月求項1之透鏡系統 之函數來定標。 其中該分率由具有〇至1範圍内 132862.doc 200921178 1 ο.如請求項1 處’該分率 之透鏡系統 約為0。 其中在該繞射屈光區域之周緣 分段函數來約 11.如清求項1之透鏡系統，其中該分率由— 計。 12. 如請求項1之透鏡系統，其中該屈光力為恆定屈光力 13. 如請求項i之透鏡系統，其中該屈光力為漸進屈光力 14. 如請求項丨之透鏡系統’其中該繞射屈光區域經剪切

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