TW202116264A - 用於治療近視之具有光散射的鏡片 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種鏡片，其包含：具有兩個相對彎曲表面之鏡片材料，該等彎曲表面界定鏡片軸；及環繞通光孔徑之光散射區。該通光孔徑及該光散射區實質上定中心於該鏡片軸上，且該光散射區具有複數個經定大小及定型以散射入射光之間隔開之散射中心(例如位於鏡片表面上及/或包埋於該鏡片材料中)，該等散射中心係以包含毗鄰點間之間距之隨機變化及/或點大小之隨機變化之圖案進行配置。

Description

用於治療近視之具有光散射的鏡片
本發明描述用於治療近視且減小近視進展之鏡片。
眼睛係藉由晶狀體將來自外部來源之光聚焦於視網膜表面上之光學感測器，視網膜係係波長依賴性光感測器之陣列。眼睛晶狀體可採用之各種形狀中之每一者與焦距有關，該焦距下可最佳地或近最佳地聚焦外部光線以在視網膜表面上產生對應於藉由眼睛所觀看之外部影像之倒轉影像。眼睛晶狀體(具有眼睛晶狀體可採用之各種形狀中之每一者)最佳地或近最佳地聚焦藉由位於距眼睛一定距離範圍內之外部物體發射或自該物體反射之光，且較不最佳地聚焦或不能聚焦位於該距離範圍以外之物體。
在正常視力個體中，眼睛之軸向長度或自晶狀體至視網膜表面之距離對應於近最佳地聚焦遠處物體之焦距。正常視力個體之眼睛聚焦遠處物體而無需對肌肉施加神經性輸入，該等肌肉施加力以改變眼睛晶狀體之形狀，此過程稱為「調節」。正常個體因調節而聚焦較近之近處物體。
然而，許多人患有眼睛長度相關病症，例如近視(「近視眼」)。在近視個體中，眼睛之軸向長度長於在無調節下聚焦遠處物體所需之軸向長度。因此，近視個體可清楚地觀看近處物體，但遠處物體則較為模糊。儘管近視個體通常能夠調節，但其可聚焦物體之平均距離短於正常視力個體。
通常，嬰兒天生遠視，其中眼睛長度短於在無調節下最佳或近最佳地聚焦遠處物體所需之長度。在眼睛正常發育(稱為「正視化」)期間，相對於眼睛之其他尺寸，眼睛之軸向長度增加至在無調節下近最佳地聚焦遠處物體之長度。理想地，隨著眼睛生長至最終成人大小，生物過程維持相對於眼睛大小之近最佳眼睛長度。然而，在近視個體中，相對於整體眼睛大小之眼睛軸向長度在發育期間繼續增加，且超過提供遠處物體之近最佳聚焦之長度，從而產生愈加明顯之近視。
據信，近視受行為因素以及遺傳因素影響。因此，可藉由解決行為因素之治療裝置來減輕近視。舉例而言，用於治療眼睛長度相關病症(包含近視)之治療裝置闡述於美國公開案第2011/0313058A1號中。
揭示減少視網膜中負責眼睛長度生長之信號之眼鏡及隱形眼鏡。使用(例如)聚碳酸酯或Trivex鏡片毛坯來製備實例性實施例，該等鏡片毛坯已藉由施加散射中心或「點」圖案進行處理，且在觀看軸上具有無點孔口。由此減小視網膜影像中之對比度，據信此可減小與近視進展有關之眼睛生長。位於鏡片軸上之無點孔口容許使用者在觀看軸上物體時體驗最大視敏度，而使用減小之對比度及敏銳度來觀看使用者視野周邊之物體。
對於該等眼鏡而言，與通常用於校正(但不治療)折射誤差之眼鏡相比，視網膜周邊區域中之聚焦影像之對比度有所減小。對比度減小之確切量取決於所傳輸影像中之暗區域及亮區域之相對量。對於24%之光均勻分散之上述實例而言，最大對比度減小為48%，其中對比度定義為亮度差/平均亮度。實驗證實，視網膜之周邊區域中之此對比度減小量對與負責控制眼睛長度生長之機制相關之眼睛生理學具有顯著效應。
本發明之各個態樣匯總如下： 一般而言，在第一態樣中，本發明描述一種鏡片，其包含：具有兩個相對彎曲表面之鏡片材料；及環繞通光孔徑之散射區，其中散射區具有複數個經定大小及定型以散射入射光之間隔開之散射中心，散射中心係以包含毗鄰散射中心間距之不規則變化及/或散射中心大小之不規則變化之圖案進行配置。
鏡片實施例可包含下列特徵中之一或多者及/或其他態樣之特徵。舉例而言，散射中心可相對於柵格位點之規則陣列進行定位，其中每一散射中心在至少一個維度(例如x方向及/或y方向)上自一個相應柵格位點移位等於或小於抖動幅值之量，抖動幅值係毗鄰柵格位點間距離之分率。抖動幅值可為0.5或更小(例如0.01至0.5、0.02或更大、0.03或更大、0.04或更大、0.05或更大、0.08或更大、0.1或更大、0.12或更大、0.15或更大、0.18或更大、0.2或更大、0.25或更大、0.3或更大、0.35或更大、0.4或更大)。
散射中心可具有自標稱值隨機變化之尺寸，隨機變化等於或小於抖動幅值。抖動幅值可為標稱值的0.5倍或更小(例如0.01至0.5、0.02或更大、0.03或更大、0.04或更大、0.05或更大、0.08或更大、0.1或更大、0.12或更大、0.15或更大、0.18或更大、0.2或更大、0.25或更大、0.3或更大、0.35或更大、0.4或更大倍數)。
散射中心可具有自標稱體積隨機變化之體積，隨機變化等於或小於抖動幅值。抖動幅值乘以標稱體積可為0.5或更小(例如0.01至0.5、0.02或更大、0.03或更大、0.04或更大、0.05或更大、0.08或更大、0.1或更大、0.12或更大、0.15或更大、0.18或更大、0.2或更大、0.25或更大、0.3或更大、0.35或更大、0.4或更大)。
鏡片可具有鏡片軸且孔口及環形區實質上定中心鏡片軸於。
散射區可包含第一散射區域及配置於通光孔徑與第一散射區域之間之第二散射區域，第二散射區域包括經定大小及配置以較第一散射區域之散射中心弱地散射入射光之散射中心。鏡片可具有鏡片軸且孔口以及第一散射區域及第二散射區域實質上定中心於鏡片軸上，且第二散射區域中之散射中心具有隨著距鏡片軸之徑向距離增加而單調(例如以線性或幾何方式)增加之尺寸。鏡片可具有鏡片軸且孔口以及第一散射區域及第二散射區域實質上定中心於鏡片軸上，且第二散射區域中之散射中心具有隨著距鏡片軸之徑向距離增加而單調(例如以線性或幾何方式)變化之尺寸及/或體積。
散射中心間距之不規則變化可為隨機變化。散射中心大小之不規則變化可為隨機變化。
散射中心間距及/或散射中心大小可有所變化以將資訊編碼至散射中心中。
散射中心可實質上為圓形形狀。散射中心可定型為標誌或字母數字符號。
鏡片可為平光鏡片、單視鏡片或多視鏡片。鏡片可為眼鏡鏡片或隱形眼鏡鏡片。
散射區可為環形區。通光孔徑可為圓形孔口。
在另一態樣中，本發明描述治療眼睛長度相關病症之方法，其包含：鑑別患者之眼睛長度相關病症；及使用根據先前態樣之鏡片減小患者視力周邊之影像之對比度。
在另一態樣中，本發明描述一副眼鏡，其包含：眼鏡框；及一對根據前述態樣之鏡片，其各自安裝於框中。
眼鏡實施例可包含下列特徵中之一或多者及/或其他態樣之特徵。舉例而言，與經由通光孔徑觀看之物體之影像對比度相比，點圖案可將經由點圖案觀看之物體之影像對比度減小至少30% (例如至少35%、至少40%、至少45%、至少50%、至少55%、至少60%、最多80%)。
鏡片可具有光學屈光度(optical power)以經由通光孔徑將配戴者之軸上視力校正至20/20或更佳，且對於透過點圖案之配戴者周邊視力之至少一部分而言，鏡片將配戴者視力校正至20/25或更佳。
在另一態樣中，本發明描述治療眼睛長度相關病症之方法，其包含鑑別患者之眼睛長度相關病症；及使用前述眼鏡減小患者視力周邊之影像之對比度。
在又一一般態樣中，本發明描述一種方法，其包含：將雷射光束聚焦至焦點；將鏡片曝光於聚焦雷射輻射以在鏡片之彎曲表面上以一定圖案形成光學散射特徵。鏡片曝光包含使雷射光束與鏡片之間產生相對運動，從而鏡片表面之不同位置與雷射光束相對於焦點在不同位置相交。
該方法之實施方案可包含下列特徵中之一或多者及/或其他態樣之特徵。舉例而言，藉由雷射光束形成之光學散射特徵可端視鏡片表面相對於焦點之位置有所變化。由光學散射特徵所致之散射程度可隨鏡片表面相對於焦點之距離有所增加而降低。
圖案可包含光學散射特徵環繞對應於鏡片之觀看軸之通光孔徑之環形區。光學散射特徵可包含離散點。該等點可以陣列形式配置，每一點間隔開1 mm或更小之距離，每一點具有0.5 mm或更小之最大尺寸。通光孔徑可為最大尺寸大於1 mm之無點區域。
雷射可為紅外雷射。雷射可為CO2 雷射。
鏡片可曝光於脈衝雷射輻射。
雷射可具有足夠能量以自鏡片表面去除鏡片材料。
雷射可具有在0.5W至60W範圍內之功率。
雷射輻射可在曝光期間聚焦至約0.1 mm或更小(例如約0.05 mm或更小約0.025 mm或更小)之光點大小。
鏡片可經曝光以便鏡片表面處所曝光之每一位置經歷相同持續時間及相同能量之相應離散曝光。
曝光表面可為凸表面或凹表面。
一般而言，在另一態樣中，本發明描述在鏡片中形成散射中心之方法，其包含：將鏡片之某一區域曝光於具有足以使得形成鏡片之材料起泡之波長及功率之雷射輻射。來自氣泡之泡沫在鏡片中形成散射中心。該方法之實施方案可包含其他態樣之一或多個特徵。
一般而言，在又一態樣中，本發明描述一種方法，其包含：將自鏡片材料形成之鏡片同時曝光於兩個或更多個雷射輻射光束，從而兩個或更多個光束重疊於鏡片材料之一部分中，呈重疊光束之雷射輻射之強度足以在鏡片材料中形成光學散射特徵；及改變鏡片中之重疊光束之位置以在鏡片中形成光學散射特徵之圖案。
該方法之實施方案可包含下列特徵中之一或多者及/或其他態樣之特徵。舉例而言，兩個或更多個光束中之單一者之雷射強度可能不足以在曝光於雷射光束小於10秒內於鏡片材料中形成光學散射特徵。
呈重疊光束之雷射輻射可與鏡片材料相互作用以改變鏡片材料之折射率。
呈重疊光束之雷射輻射可藉由引起鏡片材料之光化學變化來改變鏡片材料之折射率。
呈重疊光束之雷射輻射可藉由引起鏡片材料之光熱變化來改變鏡片材料之折射率。
在另一態樣中，本發明描述一副眼鏡，其包含眼鏡框及一對安裝於框中之鏡片，每一鏡片包含分佈於使用前述方法中之一者形成之每一鏡片中之圖案。
眼鏡實施例可包含下列特徵中之一或多者及/或其他態樣之特徵。舉例而言，每一圖案可包含含有環繞無散射特徵之通光孔徑之光學散射特徵之區域。與經由通光孔徑觀看之物體之影像對比度相比，點圖案可將經由點圖案觀看之物體之影像對比度減小至少30% (例如至少35%、至少40%、至少45%、至少50%、至少55%、至少60%)。
鏡片可具有光學屈光度以經由通光孔徑將配戴者之軸上視力校正至20/20或更佳，且對於透過點圖案之配戴者周邊視力之至少一部分而言，鏡片將配戴者視力校正至20/25或更佳。
除其他優點外，所揭示實施例描述包含以下特徵之眼鏡：減少視網膜中負責雙眼晶狀體上之眼睛長度之生長之信號，且並不將使用者任一眼睛之軸上視力減弱至對使用者造成破壞之程度。舉例而言，提供適當模糊配戴者周邊視力之點圖案且同時容許經由通光孔徑進行正常軸上觀看可容許配戴者全天、每天性地使用。與涉及交替使用不同副眼鏡或使用眼鏡附件之方式相比，所揭示實施例亦可向在雙眼中僅使用單副眼鏡之使用者提供治療益處。
此外，點圖案可較其他圖案極其不可察覺，尤其在點圖案係澄清及無色的之情形下及/或在使用隱形眼鏡之情形下。點圖案之精妙之處可使得由在每天(例如，在學校或另外在同齡人中)使用較引人注目裝置期間原本可能不自然之某些配戴者、尤其兒童更一致地使用。舉例而言，可使用漸變點圖案來減小點圖案對第三方之醒目性。
亦可最佳化點圖案以達成觀看者舒適性。舉例而言，點圖案之特徵可在於軟化在觀看者視野中自鏡片通光孔徑至散射區之過渡的過渡區。替代地或另外，可將隨機抖動施加至點圖案(例如施加至點大小及/或點間距)。該隨機化可減小與光學特徵之均勻陣列有關之不期望光學效應(例如繞射或干涉效應)。舉例而言，可使用隨機抖動來減少使用者之眩光體驗。亦可藉由減少反射中之繞射或干涉效應來減小點圖案對第三方之醒目性。
可將資訊編碼至點圖案中。舉例而言，點可定型為符號(例如字母數字符號)或標誌。替代地或另外，點之形狀、大小及/或間距可根據將資訊嵌入點圖案中之密鑰有所變化。
所揭示實施例可容許(例如)藉由在鏡片表面上或本體中形成用於減輕眼睛增長之點圖案來使點圖案有效且經濟地形成於習用鏡片上。
相關申請案之交互參照
本申請案主張以下申請案之優先權：2018年１月30日提出申請且標題為「METHODS FOR FORMING OPHTHALMIC LENSES FOR TREATING MYOPIA」之臨時申請案第62/624,038號、2018年4月27日提出申請標題為「OPHTHALMIC LENSES WITH LIGHT SCATTERING FOR TREATING MYOPIA」之臨時申請案第62/663,938號及2018年5月15日提出申請且標題為「OPHTHALMIC LENSES WITH LIGHT SCATTERING FOR TREATING MYOPIA」之臨時申請案第62/671,992號。該等臨時申請案中之每一者之全部內容以引用方式併入本文中。
參照圖1A，揭示近視減輕眼鏡100，其容許同時治療雙眼且並不實質上危害清晰視力。此外，眼鏡足夠穩健且不引人注目以容許配戴者在不摘掉眼鏡且對其外觀不會感到不自然下參與相同之日常活動，此係尤其期望的，此乃因通常使用眼鏡來阻止兒童眼睛變長。
近視減輕眼鏡100係由一對框101及安裝於框中之鏡片110a及110b構成。通常，鏡片可為平光鏡片、單視鏡片(例如具有正屈光度或負屈光度)或多視鏡片(例如雙焦點鏡片或漸進鏡片)。鏡片110a及110b各自分別具有通光孔徑120a及120b，該等通光孔徑分別由對比度減小區域130a及130b環繞。通光孔徑120a及120b經定位以與配戴者之軸上觀看位置重合，而對比度減小區域130a及130b對應於配戴者之周邊視力。亦參照圖1B，對比度減小區域130a及130b係由點140之陣列構成，其藉由散射通過彼等區域到達配戴者眼睛之光來減小配戴者周邊視力中之物體之對比度。一般而言，可藉由以下方式來提供點140：在區域130a及130b中每一鏡片之一或兩個表面上形成突出及/或凹陷，及/或在該等區域中之鏡片材料本身中形成散射納入物。
通光孔徑之大小及形狀可有所變化。通常，通光孔徑向配戴者提供可最佳地校正其視敏度(例如至20/15或20/20)之視角錐(viewing cone)。在一些實施例中，孔口之最大尺寸(在x-y平面中)在約0.2 mm (例如約0.3 mm或更大、約0.4 mm或更大、約0.5 mm或更大、約0.6 mm或更大、約0.7 mm或更大、約0.8 mm或更大、約0.9 mm或更大)至約1.5 cm (例如約1.4 cm或更小、約1.3 cm或更小、約1.2 cm或更小、約1.1 cm或更小、約1 cm或更小)之範圍內。在孔口係圓形之情形下(例如如圖1A中所繪示)，此尺寸對應於圓之直徑(亦即Ax =Ay )，然而，非圓形(例如橢圓形、多邊形，Ax ≠Ay )孔口亦係可能的。
通光孔徑可對向觀看者視野中約30°或更小(例如約25°或更小、約20°或更小、約15°或更小、約12°或更小、約10°或更小、約9°或更小、約8°或更小、約7°或更小、約6°或更小、約5°或更小、約4°或更小、約3°或更小)之立體角。水平及垂直觀看平面中所對向之立體角可相同或不同。
一般而言，可基於各種設計參數來選擇對比度減小區域130a及130b中之點圖案以在使用者之視網膜上提供期望光散射程度。通常，該等設計參數包含(例如)點密度、其大小及形狀及其折射率，且更詳細地論述於下文中。理想地，選擇點圖案以提供小窩上之高視敏度及視網膜其他部分上之減小之影像對比度，且配戴者之不適性足夠低以容許長期、持續佩戴。舉例而言，可期望兒童在一天之大部分時間(若非全部)內舒適地佩戴眼鏡。替代地或另外，點圖案可經設計以用於特定任務、尤其可視為強烈促進眼睛長度生長之任務，例如視訊遊戲、閱讀或其他廣角、高對比度影像曝光。舉例而言，在該等情況下(例如在使用者在其周邊視力中經歷高對比度及/或無需配戴者使用周邊視力自身移動及定向之情況下)，可增加周邊之散射強度及散射角，而可能較少考慮感覺及自尊。此可在該高對比度環境中產生較高效率之周邊對比度減小。
據信，減小使用者眼睛小窩上之影像對比度在控制眼睛生長方面之有效性小於減小使用者視網膜之其他部分上的影像對比度。因此，可調整點圖案以減少(例如最小化)散射至使用者小窩中之光，而視網膜之其他部分上之相對較多光係散射光。小窩上之散射光之量可分別由通光孔徑120a及120b之大小影響，但亦由點、尤其最靠近通光孔徑者之性質影響。在一些實施例中，舉例而言，最靠近通光孔徑之點可經設計以使其光散射有效性小於遠離通光孔徑者。替代地或另外，在一些實施例中，最靠近通光孔徑之點可經設計以使正向散射角小於遠離孔口者。
在某些實施例中，點可經設計以遞送減小之窄角散射及增加之廣角散射以產生視網膜上均勻光分佈/低對比度信號，同時經由散射中心之幾何結構來保留敏銳度。舉例而言，點可經設計以生成顯著寬正向角度散射(例如大於10%、20%或更多、30%或更多、40%或更多、50%或更多之光偏轉大於2.5°)。窄角度正向散射(亦即在2.5°內)可保持相對較低(例如50%或更低、40%或更低、30%或更低、20%或更低)。
一般而言，可使用各種不同度量來評估點圖案之性能以最佳化其在近視減輕眼鏡中之應用。舉例而言，可根據經驗(例如基於具有不同點圖案之鏡片之物理量測)來最佳化點圖案。舉例而言，可基於濁度量測(例如濁度國際測試標準，例如ASTM D1003及BS EN ISO 13468)來表徵光散射。可使用習用濁度計，例如BYK-Gardner濁度計(例如Haze-Gard Plus儀器)，其量測完全透過鏡片之光量、原狀透射之光量(例如在0.5°內)、大於2.5°之偏轉量及澄清度(2.5°內之量)。亦可使用其他設備來表徵光散射以用於根據經驗最佳化散射圖案之目的。舉例而言，可使用藉由量測孔環中在2.5°內之光來量測光漫射之設備(例如來自Hornell之設備)。
替代地或另外，可藉由電腦建模軟體(例如Zemax或Code V)來最佳化點圖案。
在一些實施例中，可基於點擴散函數之最佳化來設計點圖案，點擴散函數可代表視網膜上之散射中心之影像。舉例而言，可改變散射中心之大小、形狀及間距以均勻擴散視網膜照明，從而小窩外側之視網膜經散射光均勻覆蓋以減小(例如最小化)視網膜此區域處之對比度。
替代地或另外，可基於調變轉移函數之最佳化來設計點圖案，調變轉移函數係指人類視力系統之空間頻率反應。舉例而言，可改變散射中心之大小、形狀及間距以減小多種空間頻率之衰減。可改變點圖案之設計參數以視需要增加或降低某些空間頻率。通常，視力所關注之空間頻率在精細側為每度18個週期且在模糊側為每度1.5個週期。可設計點圖案以增加在此範圍內之某些子組之空間頻率下之信號。
可使用上文所提及之度量基於點之大小及/或形狀(二者皆可視需要有所變化)來評估點圖案。舉例而言，點可實質上為圓形(例如球形)、狹長(例如橢圓形)或不規則形狀。通常，隆凸應具有足夠大以散射可見光且足夠小以不會由配戴者在正常使用期間所辨別之尺寸(例如如圖1B中所繪示之直徑)。舉例而言，點可具有在以下範圍內之尺寸(如在x-y平面中所量測)：約0.001 mm或更大(例如約0.005 mm或更大、約0.01 mm或更大、約0.015 mm或更大、約0.02 mm或更大、約0.025 mm或更大、約0.03 mm或更大、約0.035 mm或更大、約0.04 mm或更大、約0.045 mm或更大、約0.05 mm或更大、約0.055 mm或更大、約0.06 mm或更大、約0.07 mm或更大、約0.08 mm或更大、約0.09 mm或更大、約0.1 mm)至約1 mm或更小(例如約0.9 mm或更小、約0.8 mm或更小、約0.7 mm或更小、約0.6 mm或更小、約0.5 mm或更小、約0.4 mm或更小、約0.3 mm或更小、約0.2 mm或更小、約0.1 mm)。
應注意，對於較小點(例如尺寸相當於光波長，例如0.001 mm至約0.05 mm)而言，光散射可視為瑞利散射(Raleigh scattering)或米氏散射(Mie scattering)。對於較大隆凸(例如約0.1 mm或更大)而言，光散射可源於幾何散射。
一般而言，點尺寸可在每一鏡片中相同或可有所變化。舉例而言，尺寸可隨隆凸位置(例如如自通光孔徑所量測)及/或隨距鏡片邊緣之距離而增加或降低。在一些實施例中，隆凸尺寸隨距鏡片中心之距離之增加單調變化(例如單調增加或單調降低)。在一些情形下，尺寸之單調增加/降低包含隨距鏡片中心之距離隆凸直徑線性改變。
圖1B中所展示之點係配置於正方形柵格上，其在每一方向上間隔均勻量。此展示為y-方向中之Dy 及x-方向中之Dx 。一般而言，點經間隔以便整體而言其在觀看者周邊提供足夠對比度減小以降低近視。通常，較小點間距將產生較大對比度減小(所提供毗鄰點並不重疊或合併)。一般而言，Dx 及Dy 在以下範圍內：約0.05 mm (例如約0.1 mm或更大、約0.15 mm或更大、約0.2 mm或更大、約0.25 mm或更大、約0.3 mm或更大、約0.35 mm或更大、約0.4 mm或更大、約0.45 mm或更大、約0.5 mm或更大、約0.55 mm或更大、約0.6 mm或更大、約0.65 mm或更大、約0.7 mm或更大、約0.75 mm或更大)至約2 mm (例如約1.9 mm或更小、約1.8 mm或更小、約1.7 mm或更小、約1.6 mm或更小、約1.5 mm或更小、約1.4 mm或更小、約1.3 mm或更小、約1.2 mm或更小、約1.1 mm或更小、約1 mm或更小、約0.9 mm或更小、約0.8 mm或更小)。作為一實例，點間距可為0.55 mm、0.365 mm或0.240 mm。
儘管圖1B中所展示之點在x-方向及y-方向上以相等間距配置，但更通常而言每一方向中之間距可不同。另外，隆凸可排列成非正方形柵格。舉例而言，可使用六角形柵格。不規則陣列亦係可能的，舉例而言，可使用隨機或半隨機佈置。在隨機圖案之情形下，給定尺寸係x-方向及y-方向中之平均點間距。
一般而言，鏡片之點覆蓋率可視需要有所變化。此處，覆蓋率係指鏡片之總面積投影至對應於點之x-y平面上之比例。通常，較低點覆蓋率將產生低於較高點覆蓋率之散射(假設個別點係離散的，亦即，其並不合併以形成較大點)。點覆蓋率可自10%或更大至約75%有所變化。舉例而言，點覆蓋率可為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，例如50%或55%)。可根據使用者之舒適程度來選擇點覆蓋率以(例如)提供配戴者自願長時間(例如全天)佩戴眼鏡之足夠舒適之周邊視力程度。
儘管點在圖1B中繪示為具有圓形足跡，但更通常而言，點可具有其他形狀。舉例而言，點可在一個方向中(例如在x-方向或y-方向中)係狹長的，例如在橢圓形點之情形下。在一些實施例中，點具有隨機形狀。
據信，入射於對比度減小區域130a及130b中之點間鏡片上之來自場景之光有助於使用者視網膜上的場景影像，而入射於點上之來自場景之光則並不如此。此外，入射於點上之光仍傳輸至視網膜，從而具有減小影像對比度且並不實質上減小視網膜處之光強度之效應。因此，據信，使用者周邊視野中之對比度減小量與對比度減小區域中由點覆蓋之表面積比例相關(例如大致成正比)。通常，點佔據對比度減小區域130a及130b之面積(如在x-y平面中所量測)之至少10% (例如20%或更大、30%或更大、40%或更大、50%或更大，例如90%或更小、80%或更小、70%或更小、60%或更小)。
一般而言，點圖案減小了配戴者周邊視力中之物體影像之對比度且並不顯著降低此區域中之觀看者視敏度。此處，周邊視力係指通光孔徑之視野以外的視野。相對於使用鏡片通光孔徑所觀看之影像對比度，該等區域中之所測定影像對比度可減小40%或更大(例如45%或更大、50%或更大、60%或更大、70%或更大、80%或更大)。可根據每一個別情形之需要來設定對比度減小。據信，典型對比度減小在約50%至55%之範圍內。低於50%對比度減小可用於極輕度情形，而較易感染之個體則可需要高於55%之對比度減小。可將周邊視敏度校正至20/30或更佳(例如20/25或更佳、20/20或更佳，如藉由主覺驗光所測定)，而仍達成有意義之對比度減小。
此處，對比度係指相同視野內之兩個物體之間之亮度差。因此，對比度減小係指此差異之變化。
可以各種方式來量測對比度及對比度減小。在一些實施例中，可基於經由鏡片之通光孔徑及點圖案在受控條件下所獲得之標準圖案(例如黑色及白色正方形棋盤格)中不同部分之間的光亮度差來量測對比度。
替代地或另外，可基於鏡片之光學轉移函數(OTF)來測定對比度減小(例如參見http://www.montana.edu/jshaw/documents/18%20EELE582_S15_OTFMTF.pdf)。對於OTF而言，對比度係指定用於傳輸刺激，其中在不同「空間頻率」下正弦調節亮區及暗區。該等刺激看起來像交替之亮條及暗條，其條間距在一定範圍內變化。對於所有光學系統而言，具有最高空間頻率之正弦變化性刺激之對比度傳輸最低。闡述所有空間頻率之對比度傳輸之關係係OTF。可藉由實施點擴散函數之傅裡葉變換(Fourier transform)來獲得OTF。可藉由使點光源穿過鏡片成像於檢測器陣列上且測定來自點之光如何分佈於檢測器中來獲得點擴散函數。
在量測衝突之情形下，OTF技術係較佳的。
在一些實施例中，可基於由點覆蓋之鏡片面積對通光孔徑面積之比率來估計對比度。在此近似法中，假設撞擊點之所有光皆均勻分散於整個視網膜區域中，此減小了較亮影像區域中可獲得之光量且此增加了較暗區域中之光。因此，可基於經由鏡片之通光孔徑及點圖案進行之光透射量測來計算對比度減小。
通常，鏡片110a及110b可為透明或有色的。亦即，鏡片可對所有可見波長光學透明(表現為澄清及/或無色)，或可包含光譜濾波(表現為有色)。舉例而言，鏡片可包含減小傳輸至配戴者之紅光量之濾波器。據信，過度刺激人眼(尤其在兒童中)中之紅錐細胞(L cone)可產生非最佳眼睛增長及近視。因此，使用鏡片以光譜方式過濾紅光可進一步減輕配戴者之近視。
可藉由在鏡片表面上施加膜來提供光譜過濾。可藉由以下方式來施加膜：以物理方式在鏡片表面上沈積材料，在表面上塗覆材料層，或在表面上層壓預形成膜。適宜材料包含提供干涉過濾之吸收性過濾材料(例如染料)或多層膜。在一些實施例中，可藉由在鏡片材料本身中包含過濾材料及/或在用於形成隆凸之材料中包含過濾材料來提供光譜過濾。
參照圖2，藉由使用眼鏡210觀看白色背景上之黑色文字來展示點圖案之光譜過濾及對比度減小之效應。文字白色背景因藉由眼鏡過濾紅色波長而顯現為綠色外觀。通光孔徑220a及220b處之影像對比度不受影響，但在觀看者視框中之其他處有所減小。
如上文所述，一般而言，點可提供為每一鏡片之一或兩個表面上之隆凸及/或凹陷，及/或提供為鏡片材料本身中之散射納入物。在一些實施例中，可藉由鏡片110a及110b中之每一者之表面(例如背表面或前表面)上之隆凸陣列來形成點。
可自具有類似於下伏鏡片之折射率(對於聚碳酸酯為1.60)之光學透明材料來形成隆凸。舉例而言，在自聚碳酸酯形成鏡片之實施例中，可自具有類似於PC之折射率之聚合物(例如自光活化聚胺基甲酸酯或基於環氧之塑膠)來形成隆凸。除PC外，鏡片自身亦可自烯丙基二甘醇碳酸酯塑膠、基於胺基甲酸酯之單體或其他抗衝擊性單體製得。或者，鏡片可自一種折射率大於1.60之較緻密高折射率塑膠製得。在一些實施例中，鏡片係自具有較低折射率之光學透明材料(例如CR39為1.50，Trivex為1.53)製得。
亦可藉由在鏡片之一或兩個表面中生成凹陷來形成表面點圖案。舉例而言，參照圖3A，鏡片300包含自形成於鏡片主體302之表面上之凹陷304所形成之點圖案。在此實例中，繪示負屈光度凹凸鏡片。更通常而言，亦可使用正屈光度或無屈光度鏡片。凹陷304可具有類似於上述隆凸之尺寸及/或間距。可使用各種技術形成凹陷304，例如自鏡片表面蝕刻(例如物理蝕刻或化學蝕刻)或燒蝕材料(例如使用雷射輻射或分子或離子束)。在一些實施例中，在模製鏡片時，形成凹陷。在一些情形下，凹陷可各自對應於鏡片表面中去除足夠材料以粗糙化表面從而鏡片表面散射而非折射入射光之區域。
鏡片300亦在鏡片主體302中相對於凹陷304之表面上包含光學塗層306。光學塗層306可實施一或多種功能，例如抗反射、光譜過濾(例如UV過濾)及或保護性硬塗層。
在一些實施例中，藉由其他漫射結構(例如粗糙化表面)來產生對比度減小。可使用全像漫射體或毛玻璃漫射體。在一些實施例中，可藉由層壓於鏡片表面上之膜來提供漫射體。
參照圖3B，展示另一鏡片310之剖面圖。此鏡片包含含有包埋散射中心314之鏡片主體312。鏡片310亦在一個鏡片主體表面上包含光學塗層316。亦可在兩個表面上具有光學塗層。散射中心通常係自與本體鏡片材料具有折射率失配之材料形成。舉例而言，在模製鏡片時，可將適當大小之透明珠粒分散於鏡片材料中，其中珠粒材料及本體鏡片材料之折射率不同。通光孔徑係僅自本體鏡片材料形成。
在一些實施例中，可使用選擇性誘導鏡片本體材料之折射率變化之製程來形成包埋散射中心314。舉例而言，曝光於雷射光束可(例如)經由光化學及/或光熱相互作用來引起本體鏡片材料之折射率之局部變化。可用於局部化點圖案之實例性雷射曝光方法更詳細闡述於下文中。
通常，鏡片材料與點材料之間之折射率失配影響每一隆凸處所散射光之量，例如如使用點擴散函數所計算。通常，材料之間之折射率失配愈大，則散射愈多入射光。因此，可使用折射率失配作為最佳化點散射性質之設計參數。
在一些實施例中，隆凸材料經選擇以具有在鏡片材料之折射率0.1內(例如0.09或更小、0.08或更小、0.07或更小、0.06或更小、0.05或更小、0.04或更小、0.03或更小、0.02或更小、0.01或更小、0.005或更小、0.002或更小、0.001或更小內)之折射率(例如如在可見光範圍內之一或多個波長下所量測)。
在某些實施例中，較大折射率失配(例如大於0.1)係可能的。舉例而言，隆凸材料可經選擇以具有與鏡片材料之折射率相差0.15或更大(例如0.2或更大、0.25或更大、0.3或更大、0.35或更大，例如最大約0.4)之折射率。
一般而言，每一點之折射率可相同或不同。舉例而言，在點各自自相同材料形成之情形下，每一點可具有相同折射率。或者，在一些實施例中，折射率可在點之間或在不同點組之間有所變化。舉例而言，在某些實施方案中，點及鏡片本體材料之間之折射率失配可隨距鏡片軸之徑向距離的增加而增加，從而隨距鏡片軸之徑向距離之增加而增加自每一點所散射光之量。
在一些情況下，可自吸收至少一些入射至其上之光之材料(例如染料)形成點。材料可經選擇以吸收寬帶可見光，或僅吸收某些波長之光(例如吸收短波長組分或長波長組分)。據信，光吸收性材料可幫助減小眩光及/或提供用於構築點之點擴散函數之另一設計參數。在一些實施例中，曝光於某些波長之輻射可將鏡片材料自透明變為吸收性。舉例而言，曝光輻射可燒製鏡片材料以在鏡片材料中或在其表面上形成光吸收中心。
如先前所述，一般而言，點圖案之大小、間距及配置可有所變化。在一些實施例中，點圖案之特徵在於(例如)點大小及/或間距之梯度。點圖案之特徵可在於點散射效率之梯度(例如因每一點之折射率失配及/或形狀之梯度)。漸變點圖案可減小圖案之醒目性。舉例而言，自鏡片之通光部分至散射部分之漸變過渡之顯眼性小於急劇過渡。
在一些實施例中，鏡片之特徵可在於其中點圖案在區間有所變化之不同區。舉例而言，參照圖4A及4B，鏡片400包含通光孔徑410、過渡區420及散射區430。通光孔徑410具有半徑R410且過渡區420係環繞通光孔徑且具有內徑R410 及外徑R420 之環形區。鏡片區域之剩餘部分形成散射區430。
過渡區420之特徵在於入射光散射小於散射區430中之點圖案之點圖案，從而提供自通光孔徑至散射區之鏡片散射性質之過渡。此一過渡可較為有利，其中與在散射區延伸至通光孔徑時所提供之散射相比其減小小窩中之散射。另一優點在於，過渡區可減小點圖案對使用者之可見性，從而提供更舒適之體驗。此可對於兒童尤其重要，其中兒童長時間定期佩戴特徵在於該等鏡片之眼鏡之可能性取決於兒童之舒適程度。
通常，過渡區420中之點圖案可有所變化。在一些實施例中，過渡區之特徵在於均勻點圖案，其中點具有相同之形狀及大小且均勻間隔。或者，在某些實施例中，過渡區中之點圖案之特徵可在於具有改變之點密度、間距及/或大小。舉例而言，點圖案可經選擇以在最靠近通光孔徑處提供最弱散射，且隨著徑向距離自R410 增加至R420 散射單調增加。舉例而言，在一些實施例中，點密度自R410 至R420 單調(例如線性)增加。舉例而言，隨著距鏡片軸之徑向距離自R410 增加至R420 ，點直徑可自第一值(例如0.05 mm)線性增加至第二值(例如0.17 mm)。替代地或另外，點間距可自R410 單調(例如線性)降低至R420 。
通常，R410 係在約1 mm至約3 mm範圍內(例如1.0 mm至1.1 mm、1.1 mm至1.2 mm、1.2 mm至1.3 mm、1.3 mm至1.4 mm、1.4 mm至1.5 mm、1.5 mm至1.6 mm、1.6 mm至1.7 mm、1.7 mm至1.8 mm、1.8 mm至1.9 mm、1.9 mm至2.0 mm、2.0 mm至2.1 mm、2.1 mm至2.2 mm、2.2 mm至2.3 mm、2.3 mm至2.4 mm、2.4 mm至2.5 mm、2.5 mm至2.6 mm、2.6 mm至2.7 mm、2.7 mm至2.8 mm、2.8 mm至2.9 mm、2.9 mm至3.0 mm)。
R420 可在約2 mm至約6 mm範圍內(例如2.0 mm至2.2 mm、2.2 mm至2.4 mm、2.4 mm至2.6 mm、2.6 mm至2.8 mm、2.8 mm至3.0 mm、3.0 mm至3.2 mm、3.2 mm至3.4 mm、3.4 mm至3.6 mm、3.6 mm至3.8 mm、3.8 mm至4.0 mm、4.0 mm至4.2 mm、4.2 mm至4.4 mm、4.4 mm至4.6 mm、4.6 mm至4.8 mm、4.8 mm至5.0 mm、5.0 mm至5.2 mm、5.2 mm至5.4 mm、5.4 mm至5.6 mm、5.6 mm至5.8 mm、5.8 mm至6.0 mm)。
在一些實施例中，點圖案包含相對於規則陣列使點隨機移位。引入隨機位移可減少與規則間隔散射中心有關之光學效應，例如星爆樣眩光。例如參見https://www.slrlounge.com/diffraction-aperture-and-starburst-effects/，其闡釋涉及照相術之星爆效應。因此，與其中散射中心均勻間隔之類似點圖案相比，在點圖案中包含隨機位移可向使用者提供更舒適之體驗。替代地或另外，隨機化點圖案可減少反射光中所展現之光學效應(例如繞射或干擾效應)，從而減小點圖案對觀看者之可察覺性。
隨機位移圖解說明於圖4C中，其展示相對於陣列柵格定位之點401a-401e，其中毗鄰柵格位點在x-方向上彼此間隔距離Dx 且在y-方向上彼此間隔距離Dy 。如所圖解說明，Dx = Dy ，然而，更通常而言，垂直柵格間距及水平柵格間距可不同。
對於每一點而言，δx = Ax ∙Dx ∙RN[0,1]且δy = Ay ∙Dy ∙RN[0,1]，其中Ax 及Ay 分別係x-方向及y-方向中之抖動幅值(介於0與1之間)，其可相同或不同。RN[0,1]係0與1之間之隨機數字。
點大小亦可隨機變化，此可減小與均勻大小點之陣列有關之光學效應(例如眩光)。舉例而言，如圖4C中所圖解說明，每一點之徑向尺寸可自標稱點半徑r0 有所變化。如所圖解說明，點401d具有標稱點半徑r0 ，而點401b及401e分別具有皆大於r0 之半徑rb 及re 且rb ≠ re 。可根據式ri = r0 + Δr來設定點半徑，其中Δr = Ar ∙r0 ∙RN[0,1]，其中i係指第i個點且Ar 係設定為0與1之間之值之點半徑抖動幅值。
更通常而言，儘管上述實例提及標稱圓點之點半徑，但可端視應用向其他點大小參數施加抖動。舉例而言，可將抖動施加至點體積或其他點尺寸(例如x-尺寸、y-尺寸)。
在一些實施例中，點圖案可包含點佈置之隨機抖動及點大小之隨機抖動。
特徵在於過渡區之實例性點圖案展示於圖5A-5F中。圖5A、5C及5E中之圖案之特徵在於散射區中之均勻間隔點。圖5B、5D及5F中之圖案之特徵在於點自均勻間距隨機移位。水平軸及垂直軸之單位皆係mm。圖5A-5F中之每一者包含展示相應點圖案之放大視圖之插圖。描述點圖案之參數提供於下表中。
圖 點圖案 通光孔徑 半徑 過渡區 半徑 散射區
點柵格間距 點尺寸 抖動幅值
5A DOT-02- 210-170 2 mm 3.5 mm 0.21 mm 0.17 mm 0
5B 210-170- JITTERED 2 mm 3.5 mm 0.21 mm 0.17 mm 0.1
5C DOT-02- 240-170 2 mm 3.5 mm 0.24 mm 0.17 mm 0
5D 240-170- JITTERED 2 mm 3.5 mm 0.24 mm 0.17 mm 0.15
5E DOT-02- 365-170 2 mm 3.5 mm 0.365 mm 0.17 mm 0
5F 365-170- JITTERED 2 mm 3.5 mm 0.365 mm 0.17 mm 0.2
在一些實施例中，點圖案之特徵在於(例如)點大小及/或間距之梯度。點圖案之特徵可在於點散射效率之梯度(例如因每一點之折射率失配及/或形狀之梯度)。漸變點圖案可減小圖案之醒目性。舉例而言，自鏡片之通光部分至散射部分之漸變過渡之顯眼性小於急劇過渡。
參照圖6A及6B，展示實例性漸變點圖案。
具體而言，圖6A展示在毗鄰點之間具有不同間距之漸變點圖案600。通光孔徑610過渡至低密度區域620。在區域620中，毗鄰點之間之距離相對較大，由此致使區域620中之點具有低密度。低密度區域620然後過渡至高密度區域630，其中毗鄰點之間之間距較小，由此致使點具有高密度。高密度區域630然後過渡至低密度區域640，其中毗鄰點之間之間距再次增加。因此，因自通光孔徑610至鏡片外邊緣之漸變過渡，漸變點圖案之顯眼性可小於漸變至較高密度、均勻點圖案。
點密度可不僅由毗鄰點之間之間距控制，且亦由點大小控制。參照圖6B，舉例而言，點圖案650之特徵在於靠近通光孔徑660之點之大小小於較靠近點圖案邊緣680之點。
在另一實例中，鏡片可具有點大小及點至點距離二者有所變化之漸變點圖案。
點之形狀及/或組成亦可沿徑向有所變化，從而產生漸變圖案。對於塊體散射中心而言，舉例而言，可藉由形成與點圖案中心中之散射中心相比較靠近點圖案邊緣之鏡片塊體材料相比，折射率失配較低之散射中心來提供漸變圖案。
在一些實施例中，可將資訊編碼至點圖案中。舉例而言，可根據密鑰引入點圖案之間距、大小及/或形狀之變化，從而可隨後由具有該密鑰者讀出資訊。在一些情形下，可將關於配戴者之資訊編碼至點圖案中，例如其屬性及關於其視力之資訊。
在一些實施例中，點可為大小不同之點。參照圖7A，鏡片700包含通光孔徑702及包含具有不同大小之點：小點704及大點706之點圖案。在一實施例中，小點704小於大點706，且因此，大點706大於小點704。
在某些實施方案中，小點704及大點706可對應於二元組件。舉例而言，小點704對應於零且大點706對應於一，此乃因小點704及大點706之反射光之強度不同且可詮釋為二元代碼。在以串形式讀取時，小點704及大點706形成編碼包含(但不限於)配戴者屬性或視力資訊之資訊之二元代碼序列。舉例而言，編碼資訊可包含鏡片處方資訊。
在某些實施方案中，可存在超出小點大小704及大點大小706之其他點大小，舉例而言，點圖案之點大小不限於兩種大小。舉例而言，在感測器檢測來自鏡片700之經編碼點圖案之反射光時，可使用對應於不同輸出之各種點大小。感測器可經構形以檢測三個或更多個不同強度之反射光(例如來自鏡片700上之點圖案之三個或更多個不同點大小之反射光的強度)。
在一些實施例中，點可為具有不同厚度之孔環之點。參照圖7B，鏡片720包含通光孔徑722及包含「圓圈」 724 (例如具有孔環及通光中心之點)及點726之點圖案。
在某些實施方案中，圓圈724及點726可對應於二元組件。舉例而言，圓圈724對應於零且點726對應於一，且在以串形式讀取時，圓圈724及點726形成編碼包含(但不限於)配戴者屬性或視力資訊之資訊之二元代碼序列。舉例而言，編碼資訊可包含鏡片處方資訊。
在一實施例中，圓圈724之孔環之大小、形狀及/或厚度有所變化，且由此反射光之強度有所變化。感測器可經構形以檢測不同強度之反射光，從而轉換成發送至解碼器之類比信號。舉例而言，圓圈724之具有某些形狀、大小及厚度之孔環可對應於預定編碼資訊。舉例而言，具有某一厚度之孔環可對應於預定鏡片處方強度，且隨著孔環之厚度增加，鏡片之處方強度增加。
在一些實施例中，點可定型為符號，例如字母數字符號或標誌。參照圖7C，鏡片740包含通光孔徑742及符號744之點圖案。
在某些實施方案中，符號744可為標誌、相同符號、各種符號、簡單形狀、複雜形狀、字母數字、字母及/或詞語。舉例而言，符號744可為指示處方強度之數字。在另一實例中，符號744可為製造商指示更換鏡片應訂購之處之標誌。在另一實例中，符號744可為指示特定配戴者之診斷之形狀(例如對應於配戴者之近視及散光之程度之具有不同子午線長度及高度之卵形)。
通常，獨立人類視力不能察覺點間距、大小及/或形狀之變化且使用放大光學裝置及/或機器讀取系統來讀出所編碼資訊。在某些實施方案中，使用顯微閱讀器來讀出所編碼資訊。舉例而言，使用顯微鏡或類似放大光學裝置使得驗光師或鏡片技師能夠讀取來自鏡片之所編碼資訊。
在某些實施方案中，使用機器讀取系統來讀出所編碼資訊。參照圖8，機器讀取系統800包含鏡片801 (具有由點圖案803環繞之通光孔徑802)、光發射體812、光814、反射光816、感測器818、資料庫820、解碼器電路822及控制器824。
在一些實施方案中，系統800包含光發射體812。舉例而言，光發射體812將光814 (例如LED或雷射)照射於點圖案803上。點圖案803係(例如)圖7A-7C中所圖解說明之經編碼圖案。
光814係(或非)以反射光816形式自點圖案803反射出。反射光816之強度有所變化(舉例而言，其在不反射至100%反射之範圍內)，此乃因某些點或不存在點可產生光814之全反射或不反射。反射光816亦可為光814之部分反射。類似地，在一些實施例中，可使用透射光或透射光及反射光之組合來讀出所編碼資訊。
在某些實施例中，系統800包含感測器818。舉例而言，感測器818係光檢測器，例如光電單元。感測器818之各種實施方案可包含(但不限於)雷射掃描儀及基於照相機之讀數儀。感測器818檢測且量測反射光816之強度，且輸出信號。舉例而言，由感測器818輸出之信號係代表反射光816之強度之類比信號。將對應於反射光816之強度之由感測器818生成之信號輸出至解碼器電路822。舉例而言，將可反射光816之強度轉變成信號(例如開啟-關斷脈衝)。
在一些實施方案中，將由感測器818生成之信號傳輸至資料庫820。舉例而言，資料庫820可交叉參考符號(亦即實施(例如)來自圖7C之符號之影像識別搜索)以解碼信號。資料庫820可含有符號、影像、字母數字代碼等之庫。舉例而言，若點圖案803包括複雜形狀(例如標誌或符號)，則感測器可將與該複雜形狀相關之信號傳輸至資料庫820以用於交叉參考。
在一實施例中，解碼器電路822解碼來自感測器818之信號且將其轉變成數位信號。數位信號係來自感測器818之信號之數位代表，例如使用零代表關斷脈衝且一代表開啟脈衝之二元代碼。
解碼器電路822將數位信號傳輸至控制器824。數位信號可由控制器824讀取。舉例而言，解碼器電路822可傳輸由控制器824轉變成文字之二元代碼，且由此可讀取點圖案803上之所編碼資訊。
儘管上述實施例描述其中對比度減小區域係環形(例如環繞通光孔徑之同心圓)之實例，但更通常而言，其他形狀亦係可能的。舉例而言，狹長(例如橢圓形)形狀係可能的。一般而言，對比度減小區域可覆蓋通光孔徑外側之整個鏡片，或僅覆蓋鏡片周邊處離開通過鏡片之部分。
一般而言，可以各種方式在鏡片中形成點。舉例而言，可使用噴墨技術形成點，例如彼等揭示於2017年7月31日提出申請且標題為「OPHTHALMIC LENSES FOR TREATING MYOPIA」之PCT/US2017/044635中之技術，該案件之全部內容以引用方式併入本文中。
在一些實施例中，藉由使鏡片曝光於雷射輻射來在鏡片上形成點。雷射輻射在局部與鏡片材料相互作用，從而產生點。通常，如下文實例中所論述，可使用雷射在鏡片表面上或在鏡片本體材料中形成點。舉例而言，將鏡片表面曝光於具有足夠能量之雷射光束可藉由在表面上留下小凹陷及/或粗糙化斑塊來產生點。藉由將鏡片表面區域選擇性曝光至雷射輻射，可在表面上形成點圖案。舉例而言，可在脈衝化光束的同時相對於表面移動雷射光束。可藉由移動光束且同時固定表面、移動表面且同時固定光束或移動光束及表面二者來引起光束與鏡片表面之間之相對運動。
通常，可以諸多方式影響使用雷射在鏡片表面上形成之點之光學性質。舉例而言，雷射光束脈衝之能量密度通常影響雷射光與鏡片材料之物理及/或化學相互作用。舉例而言，對於某些脈衝能量而言，可熔化鏡片材料，其中將其曝光以形成點。在一些脈衝能量下，可藉由使鏡片材料起泡來形成點。此可發生於高於鏡片熔化之能量下。對於一些脈衝能量而言，雷射光與鏡片材料之間之相互作用可使得鏡片材料產生色彩變化(例如藉由炭化)。在再其他情況下，可藉由燒蝕自鏡片表面去除鏡片材料。
其他雷射參數亦可影響使用雷射形成之點之性質。該等參數包含雷射波長、曝光時間(例如每一點位置曝光之時長)及道次數(例如曝光某一區域多次，其中在每一曝光之間曝光其他區域)，其中之每一者可經選擇以達成期望表面改良。另外，雷射光與鏡片材料之間之相互作用取決於鏡片材料本身。舉例而言，與鏡片材料中具有相對較高玻璃轉變溫度之點相比，可使用較低脈衝能量或較少脈衝來形成鏡片材料中具有較低玻璃轉變溫度之點。
在一些實施例中，選擇雷射及其操作參數以提供具有特定範圍之正向散射角(例如介於3°與30°之間)之點。特定而言，選擇雷射參數可以達成產生15.5°至19.5°之正向散射角之表面改良。在某些情形下，選擇雷射參數以達成10-50%之散射效率(例如濁度)。特定而言，可選擇雷射參數以達成15%至19%及38%至42%之散射效率。
雷射光束在鏡片表面處之解析度可小於期望點大小。舉例而言，光束解析度(例如如自強度特徵之FWHM所測定)可為點尺寸之約50%或更小(例如約25%或更小、約10%或更小、約5%或更小、約1%或更小)。在一些實施例中，光束可能能夠形成尺寸為100 μm或更小(例如50 μm或更小、20 μm或更小、10 μm或更小、5 μm或更小)之特徵。
參照圖9，用於在鏡片表面上形成點之雷射系統900包含雷射920、光束斬波器930、聚焦光學裝置940、鏡子950及平臺970。雷射920將雷射光束引向鏡子950，鏡子使光束朝向鏡片901偏振，鏡片藉由平臺970相對於鏡子950進行定位。致動器960 (例如壓電致動器)附接至鏡子950。平臺包含支撐鏡片901之鏡片安裝表面980。雷射系統900亦包含與雷射920、光束斬波器930及致動器960通訊之控制器(例如電腦控制器)。
光束斬波器930及聚焦光學裝置940定位於光束路徑中。斬波器930週期性阻斷光束，從而將鏡片901曝光於離散脈衝之雷射光。聚集光學裝置940 (其通常包含一或多個光學動力元件，例如一或多個透鏡)將光束聚焦成鏡片901之表面上之足夠小光點，從而鏡片表面上由光束燒蝕之區域對應於期望點大小。致動器960改變鏡子950相對於光束之定向以將脈衝光束掃描至鏡片表面上之不同目標點。控制器910配合雷射920、斬波器930及致動器960之操作，從而雷射系統在鏡片上形成預定點圖案。
在一些實施方案中，平臺970亦包含致動器。平臺致動器可為(例如)在垂直於光束傳播方向之兩個側向維度上移動鏡片之多軸致動器。替代地或另外，致動器可沿光束方向移動平臺。沿光束方向移動平臺可用於將鏡片表面之曝光部分維持於光束之焦點位置(不管鏡片表面之曲率如何)，由此在鏡片表面中維持實質上恆定之點大小。平臺致動器亦可由控制器910控制，該控制器協調此平臺運動與其他系統元件。在一些實施例中，使用平臺致動器代替鏡子致動器。
通常，雷射920可為能夠生成具有燒蝕鏡片材料之足夠能量之光之任一類型雷射。可使用氣體雷射、化學雷射、染料雷射、固態雷射及半導體雷射。在一些實施例中，可使用紅外雷射，例如CO2 雷射(具有9.4 μm或10.6 μm之發射波長)。可使用市售雷射系統，例如由Universal Laser Systems, Inc. (Scottsdale, AZ)製得之CO2 雷射系統(例如60W VLS 4.60系統)。在一些實施例中，可使用飛秒雷射。舉例而言，可使用商業飛秒雷射系統(例如由Trumpf (Santa Clara, CA)製得者，例如TruLaser Station 5005之TruMicro 2030雷射裝置)以形成具有期望形狀及大小之點圖案。此一雷射裝置之叢發模式可達成遠高於單一脈衝之最大能量之叢發能量，從而產生較高燒蝕速率。此實例性雷射系統可提供小於400飛秒之脈衝持續時間以及50 μJ最大脈衝能量。
通常選擇脈衝持續時間及脈衝能量以提供具有期望大小之點。舉例而言，在一些實施例中，雷射920藉由熔化鏡片901之表面(例如雷射蝕刻)來在鏡片901上形成預定點圖案。舉例而言，雷射920加熱且熔化鏡片901表面之一部分以形成點，此乃因雷射蝕刻使得鏡片901之熔化材料發生膨脹，從而在其周圍產生形成點之凹坑及凸孔。
在某些實施方案中，雷射920使用雷射起泡在鏡片901上形成預定點圖案。舉例而言，在雷射光與鏡片材料相互作用時，材料發生軟化或熔化且在軟化/熔化材料中形成氣泡。在材料冷卻且返回其室溫狀態時，捕集該等氣泡。所捕集氣泡可有效散射光，從而提供點。
在實施例中，雷射920使用雷射標誌在鏡片901上形成預定點圖案。舉例而言，雷射標誌藉由誘導鏡片901上之色彩變化(例如因鏡片901部分中形成預定點圖案之化學或物理變化)來在鏡片901上形成預定點圖案。在另一實施例中，雷射920藉由使用雷射標誌燒焦鏡片901以在鏡片901上形成預定點圖案來在鏡片901上形成預定點圖案。
在一些實施方案中，雷射920使用燒蝕在鏡片901上形成預定點圖案。舉例而言，使用雷射920藉由局部蒸發或昇華鏡片901材料來燒蝕(例如去除材料)鏡片901以形成預定點圖案。在燒蝕之後，可在鏡片901上形成凹坑。
在一些實施例中，為減小點圖案之顯眼性(例如為減小散射中心處由燒蝕凹坑所致之反向散射及反射)，改質鏡片901上之燒蝕凹坑之表面以減小表面粗糙度。減小表面粗糙度可減小小角度光散射(例如在散射角小於3°之情形下)之效應。舉例而言，可藉由第二道次熔化燒蝕凹坑之粗糙表面(例如藉由使用較低能量光束)來改質鏡片901上之燒蝕凹坑之表面。可(例如)藉由使雷射920散焦(例如藉由增加雷射920之光束寬度)來達成較低能量光束。在一些實施方案中，繼續減小點圖案之顯眼性涉及多個反覆之散焦雷射920。舉例而言，使雷射920散焦發生若干道次(例如，每一第二、第三、第四等道次)，其中增加散焦(例如增加每一道次之光束寬度)以影響凹坑之錐度(例如羽化或平滑化凹坑邊緣)。在一些實施方案中，減小點圖案之顯眼性涉及實施多個重疊燒蝕以使用多個重疊燒蝕凹坑(例如兩個或更多個重疊同心圓)構成一個燒蝕凹坑。
在一些實施方案中，減小點圖案之顯眼性涉及在鏡片920之背面上塗覆抗反射層。在一些實施方案中，將反射層塗覆於鏡片前表面上。若在鏡片901之背面實施雷射燒蝕，則此尤其有益。通常，雷射920對塗層之影響強於鏡片901材料，由此影響凹坑之錐度(例如羽化或平滑化凹坑邊緣)。
在一些實施例中，可結合鏡片表面之曲率使用具有較小聚焦深度之聚焦光學裝置以在鏡片表面上提供改變之點大小。舉例而言，參照圖10且類似於系統900，用於在鏡片1001之表面上形成點之雷射系統1000包含雷射1020、光束斬波器1030 (或用於生成雷射脈衝之其他調變器)、聚焦光學裝置1040、鏡子1050及平臺1080。雷射1020將雷射光束1025引向鏡子1050，鏡子使光束1025朝向鏡片1001偏轉，鏡片藉由平臺1080相對於鏡子1050進行定位。致動器1060附接至鏡子1050。雷射系統1000亦包含與雷射1020、光束斬波器1030、致動器1060通訊之控制器1010。
光束斬波器1030及聚焦光學裝置1040定位於光束路徑中。斬波器1030週期性阻斷光束1025，從而將鏡片1001曝光於離散脈衝之雷射光。聚焦光學裝置1040將光束1025聚焦成鏡片1001之表面上或靠近表面之足夠小光點1045，從而鏡片表面上由光束1025燒蝕之區域對應於期望點大小。致動器1060改變鏡子1050相對於光束1025之定向以將脈衝光束1025掃描至鏡片表面上之不同目標點。控制器1010配合雷射1020、斬波器1030及致動器1060之操作，從而雷射系統1000在鏡片1001上形成預定點圖案。
移動平臺1080可平行於雷射光束1025之聚焦平面1035側向移動鏡片1001，如由圖10中之箭頭所指示。因鏡片表面之曲率，鏡片表面並不總是與雷射光束之焦點1045處之聚焦平面1035重合，此意味著鏡片表面處之雷射輻射強度將端視鏡片相對於光點1045之側向位置有所變化。通常，鏡片表面之蝕刻量將取決於其所接收之雷射輻射強度。因此，鏡片表面上曝光於離焦光束之位置所接收蝕刻強度小於彼等其中鏡片表面與聚焦平面1035重合之位置。因此，假設雷射脈衝時間及側向平移速度係恆定的，則鏡片表面與聚焦平面1035重合之位置之蝕刻速率最高且在自此位置進一步平移鏡片時則有所減小。因此，可基於鏡片表面之曲率來簡單地達成漸變圖案。
當然，可一起或單獨使用其他曝光參數(例如脈衝時間、脈衝能量、點組成(例如其中藉由多個重疊或鄰近燒蝕中心、起泡或熔化區來形成點))及鏡片曲率來達成期望漸變點圖案。
亦可使用雷射系統在鏡片之本體材料中形成散射中心。在許多情形下，光學材料(例如塑膠或玻璃)之本體性質之雷射輻射效應取決於雷射輻射之強度。該等變化可經由一或多種不同機制發生，例如光化學變化、光熱變化(舉例而言，光引起加熱，此會改變材料性質)及/或一些其他機制。通常，強度愈大，則光學材料之變化將愈大。在許多情形下，此變化未必係線性關係。舉例而言，可存在一些臨限強度，在低於該臨限強度時，在本體材料中發生較少(若存在)變化。在一些臨限強度下，變化開始發生。舉例而言，參照圖11A，展示鏡片材料之折射率變化與雷射強度之間之此一非線性關係的繪圖。
具有相對較低強度I0 之雷射輻射僅產生較小折射率變化∆R0 ；然而，在雷射強度達到2I0 時，發生顯著折射率變化∆R0 。
可使用折射率變化之此非線性行為來局部化鏡片材料中之包埋散射中心。舉例而言，可將鏡片曝光於兩個或更多個雷射光束，每一光束強度小於引起顯著折射率變化之臨限強度。儘管每一雷射光束過弱而不能產生顯著折射率變化，但雷射光束重疊(舉例而言，所有雷射光束皆可聚焦於同一點)之區域可經歷對應於產生散射中心之足夠折射率變化。或者，若光束焦點位於材料本體內，則可使用具有窄聚焦區之光學裝置。
舉例而言，參照圖11B，展示使用兩束重疊光束之在鏡片1101中產生包埋散射中心之雷射系統1105。雷射系統1105包含兩個雷射1120A及1120B、光束斬波器1130A及1130B、聚焦光學裝置1140A及1140B、鏡子1150A及1150B、致動器1160A及1160B及平臺1180。控制器1110連結至致動器、聚焦光學裝置及雷射中之每一者。每一雷射以類似於圖10中所闡述之方式進行操作。聚焦光學裝置及鏡子經構形以將光束1185A及1185B聚焦至鏡片1101內側之公用區域1190，其中重疊光束之強度足以使得鏡片材料產生足以形成散射中心之變化。在重疊區域外側，強度快速降落至低於達成顯著折射率變化之任一臨限值之值。
可使用兩個以上雷射。替代地或另外，來自單一雷射之光束可分離且單獨引導至鏡片上，從而其重疊於靶區域處以產生散射中心。
其他配置亦係可能的。舉例而言，多個雷射光束可自相同表面而非自相對表面(如圖11B中繪示)進入鏡片。
儘管前述闡述係關於眼鏡鏡片，但所揭示原理可應用於其他形式鏡片(例如隱形眼鏡)。在一些實施例中，可在隱形眼鏡上提供點圖案以提供類似治療效應。隱形眼鏡點圖案中之點之大小及間距可經定大小以便其使使用者視野中之相當立體角對向針對上文眼鏡鏡片所闡述之點圖案。
實例 使用配備有毫微秒UV雷射之Trumpf Trumark 5000標誌雷射站在20 kHZ之脈衝重複速率在Trivex鏡片上形成點。雷射站係在1,000 mm/s掃描速度及100%輸出功率下操作。點直徑大約為170微米且端視點間距產生15%至42%之濁度。在一些情況下，藉由標誌兩個半徑約為0.06 mm及0.03 mm之同心重疊圓(由直徑約為0.04 mm之個別雷射標誌構成)來形成點，從而產生整體直徑為0.17 mm之點。毗鄰點間隔0.24 mm或0.365 mm。
其他實施例 闡述諸多實施例。其他實施例在下列申請專利範圍中。
100:近視減輕眼鏡 101:框 110a:鏡片 110b:鏡片 120a:通光孔徑 120b:通光孔徑 130a:對比度減小區域 130b:對比度減小區域 140:點 200:眼鏡 220a:通光孔徑 220b:通光孔徑 300:鏡片 302:鏡片主體 304:凹陷 306:光學塗層 310:鏡片 312:鏡片主體 314:包埋散射中心 316:光學塗層 400:鏡片 401a:點 401b:點 401c:點 401d:點 401e:點 410:通光孔徑 420:過渡區 430:散射區 600:漸變點圖案 610:通光孔徑 620:低密度區域 630:高密度區域 640:低密度區域 650:點圖案 660:通光孔徑 680:邊緣 700:鏡片 702:通光孔徑 704:小點 706:大點 720:鏡片 722:通光孔徑 724:圓圈 726:點 740:鏡片 742:通光孔徑 744:符號 800:機器讀取系統 801:鏡片 802:通光孔徑 803:點圖案 812:光發射體 814:光 816:反射光 818:感測器 820:資料庫 822:解碼器電路 824:控制器 900:雷射系統 901:鏡片 910:控制器 920:雷射 930:光束斬波器 940:聚焦光學裝置 950:鏡子 960:致動器 970:平臺 980:鏡片安裝表面 1000:雷射系統 1001:鏡片 1010:控制器 1020:雷射 1025:雷射光束 1030:光束斬波器 1035:聚焦平面 1040:聚焦光學裝置 1045:光點/焦點 1050:鏡子 1060:致動器 1080:平臺 1101:鏡片 1105:雷射系統 1110:控制器 1120A:雷射 1120B:雷射 1130A:光束斬波器 1130B:光束斬波器 1140A:聚焦光學裝置 1140B:聚焦光學裝置 1150A:鏡子 1150B:鏡子 1160A:致動器 1160B:致動器 1180:平臺 1185A:光束 1185B:光束 1190:公用區域 Dx :距離 Dy :距離 I0 :雷射強度 R410 :半徑/內徑 R420 :外徑 r0 :標稱點半徑 rb :半徑 re :半徑 x:方向 y:方向 ∆R0 :折射率變化
圖1A展示用於治療近視之含有鏡片之一副眼鏡。 圖1B展示圖1A中所展示之鏡片上之點圖案。 圖2圖解說明使用實例性鏡片來治療近視所經歷之對比度減小。 圖3A展示自鏡片表面去除之實例性鏡片材料之剖面圖。 圖3B展示在鏡片之相對表面之間具有散射納入物之實例性鏡片之剖面圖。 圖4A及4B展示具有點圖案之鏡片毛坯，該點圖案在通光孔徑與點圖案之間具有過渡區。 圖4C展示自均勻間距具有隨機位移之點。 圖5A展示具有過渡區及均勻間隔點之實例性點圖案。 圖5B展示具有過渡區及自均勻間距具有隨機位移之點之實例性點圖案。 圖5C展示具有過渡區及均勻間隔點之另一實例性點圖案。 圖5D展示具有過渡區及自均勻間距具有隨機位移之點之另一實例性點圖案。 圖5E展示具有過渡區及均勻間隔點之另一實例性點圖案。 圖5F展示具有過渡區及自均勻間距具有隨機位移之點之另一實例性點圖案。 圖6A展示具有在毗鄰點之間具有不同間距之漸變點圖案之實例性鏡片。 圖6B展示具有點大小有所不同之漸變點圖案之實例性鏡片。 圖7A展示具有含有藉由具有不同大小之點編碼之資訊之圖案的實例性鏡片。 圖7B展示具有含有藉由具有不同形狀之點編碼之資訊之圖案的實例性鏡片。 圖7C展示具有呈標誌形式之點圖案之實例性鏡片。 圖8展示一實例性機器讀取系統。 圖9係用於在鏡片表面上形成凹陷之雷射系統之示意圖。 圖10係用於在鏡片表面上形成凹陷之另一雷射系統之示意圖。 圖11A係鏡片材料之折射率變化對雷射強度之繪圖。 圖11B係用於在實例性鏡片之本體材料中形成納入物之雷射系統之示意圖。
100:近視減輕眼鏡
101:框
110a:鏡片
110b:鏡片
120a:通光孔徑
120b:通光孔徑
130a:對比度減小區域
130b:對比度減小區域
140:點
x:方向
y:方向

Claims (1)

  1. 一種鏡片，其包括： 鏡片材料，其具有兩個相對彎曲表面；及 環繞通光孔徑之散射區，其中該散射區具有複數個經定大小及定型以散射入射光之間隔開之散射中心，該等散射中心係以包含毗鄰散射中心間之間距的不規則變化及/或散射中心大小之不規則變化之圖案進行配置。
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