TW202311019A - 製造眼科鏡片之方法 - Google Patents
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Abstract
本發明描述製造一眼科鏡片之方法。該方法包含提供一眼科鏡片之一步驟；及提供一可光固化膜之一步驟。該方法使用一數位光投影系統來光固化該膜之至少一個區以產生至少一個經光固化梯度折射率折射光學元件。將該膜施用至該鏡片之一表面。
Description
本發明涉及製造一眼科鏡片之方法，該鏡片具有施用至其表面之一膜，其中該膜包含已使用數位光投影(DLP)技術光固化之至少一個梯度折射率光學元件。
許多人，包含兒童及成人需要眼科鏡片來矯正近視(Myopia, short-sightedness)，且許多成人需要眼科鏡片來矯正老花(老年無法適應且因此無法聚焦於近處物件)。亦可能需要眼科鏡片來矯正遠視(hyperopia, far-sightedness)、散光或角膜病(其中角膜逐漸凸出以形成一錐形形狀之一狀況)。
近視(Myopia, short-sightedness)影響很多人，包含兒童及成人。近視眼將來自遠處物件之入射光聚焦至視網膜前方之一位置。因此，光朝向視網膜前方之一平面會聚及發散，且在到達視網膜時失焦。用於矯正近視之習知鏡片(例如，眼鏡鏡片及隱形鏡片)減少會聚(針對隱形鏡片)，或致使來自遠處物件之入射光在其到達眼睛之前發散(針對眼鏡鏡片)，使得焦點位置移位至視網膜上。
幾十年前有人提出，可藉由矯正不足，即，使焦點朝向視網膜移動但不完全移動至視網膜上而減緩或預防兒童或年輕人近視之惡化。然而，與利用完全矯正近視之一鏡片獲得之視力相比較，彼方法必然導致遠方視力下降。此外，現在認為矯正不足在控制發展中近視方面有效係值得懷疑的。一種更新近的方法係提供具有提供遠方視力之完全矯正之區及矯正不足或故意引起近視散焦之區兩者之鏡片。亦可提供與穿過鏡片之完全矯正區之光相比較增加光在特定區中之散射之鏡片。有人提出此等方法可預防或減緩兒童或年輕人近視之發展或惡化，同時提供良好的遠方視力。
在具有提供散焦之一區之鏡片之情況下，提供遠方視力之完全矯正之區通常被稱為基本屈光力區，且提供矯正不足或故意引起近視散焦之區通常被稱為增加屈光力區或近視散焦區(因為屈光度比遠方區之屈光度更偏正或更不偏負)。增加屈光力區之一表面(通常係前表面)具有小於遠方屈光力區之曲率半徑的一曲率半徑且因此向眼睛提供一更偏正或更不偏負屈光力。增加屈光力區經設計以在眼睛內將入射平行光(即，來自遠處之光)聚焦於視網膜前方(即，更靠近鏡片)，而遠方屈光力區經設計以聚焦光且在視網膜處(即，離鏡片更遠)形成一影像。
在增加光在一特定區中之散射之鏡片之情況下，可將增加散射之特徵引入至一鏡片表面中或引入至用來形成鏡片之材料中。例如，散射元件可燒製至鏡片中或嵌入鏡片中。散射元件可為嵌入鏡片材料中之雷射燒蝕光學元件。
一種已知類型之減少近視之惡化之隱形鏡片係以MISIGHT (CooperVision, Inc.)之名稱購得之一雙焦點隱形鏡片。此雙焦點鏡片不同於經構形以改良老花眼之視力之雙焦點或多焦點隱形鏡片，因為雙焦點鏡片經構形具有特定光學尺寸以使能夠適應之一人士可使用遠方矯正(即，基本屈光力)來觀察遠處物件及近處物件兩者。具有增加屈光力之雙焦點鏡片之治療區亦在遠及近觀察距離兩者處提供一近視散焦影像。
雖然已發現此等鏡片有益於預防或減緩近視之發展或惡化，但環狀增加屈光力區可引起不想要的視覺副作用。由視網膜前方之環狀增加屈光力區聚焦之光自焦點發散以在視網膜處形成一散焦環。因此，此等鏡片之佩戴者可看到環繞形成於視網膜上之影像之一環或「光暈」，特別是諸如路燈及車頭燈之小而明亮的物件。再者，理論上，佩戴者可使用由環狀增加屈光力區產生之在視網膜前方之額外焦點以使近處物件聚焦，而非使用眼睛之天然適應(即，眼睛改變焦距之本能)來將近處物件聚焦；換言之，佩戴者可能不經意地以相同於使用老花矯正鏡片之方式使用該等鏡片，此對於年輕受試者而言並非期望的。
已開發進一步鏡片用於治療近視且經設計以消除在MISIGHT (CooperVision, Inc.)鏡片及上文所描述之其他類似鏡片中之聚焦遠方影像周圍察看到之光暈。在此等鏡片中，環狀區經構形使得無單個同軸影像形成於視網膜前方，由此防止使用此一影像來避免眼睛適應近處目標之需要。替代方法係，遠點光源藉由環狀區成像至一近處增加屈光力焦面處之一環狀焦線，從而導致一遠方焦面處之光之一小光斑大小，而在視網膜上沒有一環繞「光暈」效應。
已認知，包含用於引入近視散焦之治療部分之已知鏡片通常經設計以向一鏡片佩戴者提供一特定治療。該等鏡片可能係昂貴且設計複雜的，且隨著時間推移，若鏡片佩戴者之要求改變，則其等可能需要購買提供不同矯正位準之不同鏡片。本發明尋求提供一種製造用於預防或減緩近視惡化之鏡片之簡單且具成本效益的方法。此等鏡片亦可有益於矯正或改良與老花、遠視、散光、角膜病或其他折射異常相關聯之視力。
根據一第一態樣，本發明提供一種製造一眼科鏡片之方法。該方法包括提供一眼科鏡片，及提供一可光固化膜。該方法包括使用一數位光投影系統來光固化該膜之至少一個區，由此產生至少一個經光固化梯度折射率折射光學元件。該方法包括將該膜施用至該鏡片之一表面。
當然應明白，關於本發明之一個態樣所描述之特徵可併入至本發明之其他態樣中。
本申請案根據35 U.S.C. §119(e)規定主張2021年7月30日申請之第63/227,376號先前美國臨時專利申請案之權益，該案之全文以引用的方式併入本文中。
根據一第一態樣，本發明提供一種製造一眼科鏡片之方法。該方法包括提供一眼科鏡片，及提供一可光固化膜。該方法包括使用一數位光投影系統來光固化該膜之至少一個區，由此產生至少一個經光固化梯度折射率折射光學元件。該方法包括將該膜施用至該鏡片之一表面。
該膜可為一交聯聚合物膜。該膜可為一薄膜。該膜可由非一交聯聚合物基質形成。該膜可為一Bayfol® HX膜。該膜可具有一均勻厚度。
該膜之基本折射率可為恆定的。該膜之基本折射率可在1.3與1.8之間、較佳地約1.5。至少一個GRIN光學元件之各者可具有大於基本折光力之一平均折光力。替代地，至少一個GRIN光學元件之各者可具有小於基本折光力之一平均折光力。
在本發明之內文中，至少一個梯度折射率(GRIN)光學元件之各者係具有一變動折射率之一元件。折射率變動可為跨該元件，即，沿平行於該膜之一表面延伸之一方向之一橫向折射率變動。折射率變動可為一徑向折射率變動，即，折射率可自一點徑向地向外延伸而變動。至少一個GRIN光學元件之各者可具有一橫向折射率變動及一軸向折射率變動。至少一個GRIN光學元件之各者之折射率變動可為折射率之一線性變動梯度，或具有由一二次函數定義之一變動分佈之一梯度。
該等GRIN元件可為鏡片。有利地，該等GRIN元件可提供散焦。據信，散焦可有助於防止或減緩近視之惡化。據信，散焦可有助於矯正或改良與老花、遠視、散光、角膜病或其他折射異常相關聯之視力。
與入射於該膜之剩餘部分上之光相比較，至少一個GRIN光學元件之各者可造成入射於該GRIN光學元件上之光之額外散射。
替代地，與入射於該膜之剩餘部分上之光相比較，至少一個GRIN光學元件之各者可造成入射於該GRIN光學元件上之光之散射減少。與基本折射率相比較，至少一個GRIN光學元件之各者可具有至少0.001、較佳地至少0.005之一最小折射率變化。至少一個GRIN光學元件之各者可具有比基本折射率大0.001之一最小折射率。至少一個GRIN光學元件之各者可具有比基本折射率大0.005之一最小折射率。至少一個GRIN光學元件之各者可具有比基本折射率小0.005之一最大折射率。至少一個GRIN光學元件之各者可具有比基本折射率小0.001之一最大折射率。與基本折射率相比較，至少一個GRIN光學元件之各者可具有小於0.1、較佳地小於0.025之一最大折射率變化。至少一個GRIN光學元件之各者可具有比基本折射率大0.1之一最大折射率。至少一個GRIN光學元件之各者可具有比基本折射率大0.025之一最大折射率。至少一個GRIN光學元件之各者可具有比基本折射率小0.1之一最小折射率。至少一個GRIN光學元件之各者可具有比基本折射率小0.025之一最小折射率。至少一個GRIN光學元件之各者可具有在-25 D與25 D之間、較佳地在-0.25 D與25 D之間的一最小折光力。
至少一個GRIN光學元件之各者可延伸穿過該膜之厚度。
在本發明之內文中，經光固化GRIN元件係已藉由光固化或光聚合形成之GRIN元件。經光固化GRIN元件可由可光聚合或可光固化分子或其他可光固化元素製成。光固化可導致跨經光固化區之一橫向變動折射率。可光固化分子可分散於該膜內。可光固化分子可分散於一交聯聚合物基質或一樹脂內。
至少一個GRIN光學元件之各者可具有由一二次函數定義之一徑向變動折射率分佈。至少一個GRIN光學元件之各者可具有由一更高階多項式函數定義之變動折射率分佈。至少一個GRIN光學元件之各者可具有由一高斯函數定義之變動折射率分佈。
複數個經光固化GRIN元件之各者可具有相同折射率變動。複數個經光固化GRIN元件之各者可具有一不同折射率變動。一些經光固化GRIN元件可具有相同折射率變動，而其他元件可具有一不同折射率變動。複數個經光固化GRIN光學元件可經分佈使得具有相同或一類似折射率變動之經光固化GRIN光學元件可呈集群或呈一有序配置分群。該膜可分成複數個相異部分，其中各部分包括具有一不同折射率變動之經光固化GRIN光學元件。
至少一個梯度折射率光學元件之各者可具有在10 μm與10 mm之間的一寬度。至少一個GRIN光學元件之各者可具有在100 μm
3與3 mm
3之間的一體積。複數個GRIN光學元件可佔據該膜之體積之5%與80%之間。複數個梯度折射率光學元件可覆蓋該膜之一表面積之20%與80%。該膜可包含2個至5000個之間的梯度折射率光學元件。
至少一個GRIN光學元件之各者可延伸穿過該膜之厚度。至少一個GRIN元件之各者可延伸穿過該膜之厚度之部分。至少一個GRIN元件之各者可分散於該膜內。至少一個GRIN元件之各者在形狀上可為趨近立方體或球形。
當該膜已施用至該鏡片時，該膜可跨越整個鏡片表面，或實質上跨越鏡片表面之全部。替代地，該膜可跨越一鏡片表面之一部分。該膜可跨越該鏡片表面之一中心部分，例如，經構形以位於一鏡片佩戴者之眼睛前方之一部分。該膜可跨越環繞鏡片中心之一環狀區。可存在該鏡片之未被該膜跨越之一周邊區。
該鏡片可具有一中心區及環繞該中心區之一環狀區。包含至少一個梯度折射率光學元件之各者之膜可跨越該環狀區之一部分。該膜可不跨越該中心區，且因此該中心區可能沒有經光固化GRIN光學元件。該膜可跨越該環狀區之全部，或該環狀區之部分。如本文中所使用，術語環狀區係指可圍繞該中心區之整個外邊緣延伸或可部分地圍繞該中心區之外邊緣延伸之一區。該環狀區在形狀上可為圓形、卵形或橢圓形。該環狀區可包含複數個經光固化GRIN光學元件。複數個經光固化GRIN光學元件可分佈於整個環狀區周圍，或可跨該環狀區之一部分分佈。該膜可包含複數個同心環狀區，且該等同心環狀區之各者可包含至少一個經光固化GRIN光學元件。各同心環狀區可包含複數個經光固化GRIN光學元件。複數個經光固化GRIN光學元件可跨越各環狀區之一部分。使用角度θ來界定圍繞該環狀區之位置，其中θ在0°與360°之間變動，複數個GRIN光學元件可針對各環狀區涵蓋相同θ角範圍(即，針對各環狀區，該等GRIN元件可同相，其中針對各環狀區，最大值及最小值在相同θ值處)，或可佔據不同θ角範圍(即，針對各環狀區，該等GRIN元件可異相，其中針對各環狀區，最大值及最小值在不同θ值處)。因此，一第一環狀區中之至少一個GRIN元件可與一相鄰第二環狀區中之至少一個GRIN元件異相。一第一環狀區中之至少一個GRIN元件可與一相鄰第二環狀區中之至少一個GRIN元件同相。
若該膜包含複數個同心環狀經光固化GRIN光學元件，則圍繞該等環狀元件之各者之折射率變動可同相(即，針對各環狀區，最大值及最小值在相同θ值處)，或異相(即，針對各環狀區，最大值及最小值在不同θ值處)。
若該膜包含複數個同心環狀區，則圍繞該等環狀區之各者之折射率變動可同相或異相。
該膜可包含藉由該層之具有基本折射率之一區徑向地分離之複數個同心環狀區。替代地，該膜可包含彼此相鄰之複數個同心環狀區，使得在環狀同心梯度折射率光學元件之間不存在具有基本折射率之一區。
該膜可具有在1 μm與70 μm之間的一厚度。
該膜可施用至該鏡片之一前表面。該膜可在光固化之後施用至該鏡片表面。該膜可在光固化之前施用至該鏡片。在本發明之內文中，當由一鏡片佩戴者佩戴該鏡片時，該鏡片之前表面係該鏡片之前向或外表面。該膜可永久地施用至該鏡片。該膜可容易自該鏡片移除。該膜可為可重複使用的，使得該膜可容易被移除且重新施用至同一鏡片或一不同鏡片。
該眼科鏡片可為一眼鏡鏡片。該鏡片在形狀上可為圓形。該鏡片在形狀上可為橢圓形。該鏡片在形狀上可為卵形。該鏡片在形狀上可為矩形。該鏡片在形狀上可為方形。該鏡片之前表面具有在300 mm
2與5000 mm
2之間、較佳地在1000 mm
2與3000 mm
2之間的一面積。該鏡片可由透明玻璃或剛性塑膠，諸如聚碳酸酯形成。該鏡片可為實質上平面的且可具有提供一鏡片屈光力之至少一個彎曲表面。
該眼科鏡片可為一隱形鏡片。如本文中所使用，術語隱形鏡片係指可放置至眼睛之前表面上之一眼科鏡片。應明白，此一隱形鏡片將提供臨床上可接受的眼上移動且不會綁定至一人士之一或兩隻眼睛。隱形鏡片可呈一角膜鏡片之形式(例如，擱置於眼睛之角膜上之一鏡片)。在其中該鏡片係一隱形鏡片之實施例中，該鏡片可具有在60 mm
2與750 mm
2之間的一表面積。該鏡片可具有一圓形形狀。該鏡片可具有一卵形形狀。該鏡片可具有一橢圓形形狀。該鏡片可具有在6 mm與20 mm之間、較佳地在9 mm與16 mm之間的一直徑。
該鏡片可為一剛性隱形鏡片。該鏡片可為一剛性、透氣隱形鏡片。
該隱形鏡片可為一複曲面隱形鏡片。例如，該複曲面隱形鏡片可包含經塑形以矯正一人士之散光之一光學區。
該鏡片可為一軟性隱形鏡片，諸如一水凝膠隱形鏡片或一聚矽氧水凝膠隱形鏡片。
該隱形鏡片可包括一彈性體材料、一聚矽氧彈性體材料、一水凝膠材料或一聚矽氧水凝膠材料，或其等組合。如隱形鏡片技術中所理解，水凝膠係一種將水保持於一平衡狀態且沒有一含聚矽氧化學品之材料。聚矽氧水凝膠係一種包含一含聚矽氧化學品之水凝膠。如本發明之內文中所描述，水凝膠材料及聚矽氧水凝膠材料具有至少10%至約90% (wt/wt)之一平衡水含量(EWC)。在一些實施例中，水凝膠材料或聚矽氧水凝膠材料具有自約30%至約70% (wt/wt)之一EWC。相較之下，如在本發明之內文中所描述，一聚矽氧彈性體材料具有自約0%至小於10% (wt/wt)之一水含量。通常，結合本方法或設備之聚矽氧彈性體材料具有自0.1%至3% (wt/wt)之一水含量。合適鏡片配方之實例包含具有以下美國通用名稱(USAN)之鏡片配方：methafilcon A、ocufilcon A、ocufilcon B、ocufilcon C、ocufilcon D、omafilcon A、omafilcon B、comfilcon A、enfilcon A、stenfilcon A、fanfilcon A、etafilcon A、senofilcon A、senofilcon B、senofilcon C、narafilcon A、narafilcon B、balafilcon A、samfilcon A、lotrafilcon A、lotrafilcon B、somofilcon A、riofilcon A、delefilcon A、verofilcon A、kalifilcon A、lehfilcon A及類似者。
替代地，該鏡片可包括以下項、本質上由以下項組成或由以下項組成：一聚矽氧彈性體材料。例如，該鏡片可包括以下項、本質上由以下項組成或由以下項組成：具有自3至50之一肖氏A硬度之一聚矽氧彈性體材料。如一般技術者所理解，可使用習知方法(例如，使用一方法DIN 53505)判定肖氏A硬度。例如，其他聚矽氧彈性體材料可自NuSil Technology或Dow Chemical Company獲得。
該鏡片可具有一光學區。該光學區涵蓋該鏡片之具有光學功能性之部分。該光學區經構形以在使用時定位於一眼睛之瞳孔上或前方。該光學區可被一周邊區環繞。該周邊區並非係該光學區之一部分，而是位於該光學區之外。針對一隱形鏡片，當佩戴該鏡片時，該周邊區可位於虹膜上方。該周邊區可提供機械功能，例如增加該鏡片之大小由此使該鏡片更易於操作。針對一隱形鏡片，該周邊區可提供垂重以防止該鏡片旋轉，及/或提供改良鏡片佩戴者之舒適度之一經塑形區。該周邊區可延伸至該鏡片之邊緣。在本發明之實施例中，包含至少一個GRIN光學元件之膜可跨越該光學區，但可不跨越該周邊區。
針對一隱形鏡片，該膜可具有在1 μm與100 μm之間、較佳地在10 μm與20 μm之間、更佳地在14 μm與18 μm之間的一厚度。針對一眼鏡鏡片，該膜可具有在1 μm與1000 μm之間、較佳地在10 μm與20 μm之間、更佳地在14 μm與18 μm之間的一厚度。
在本發明之內文中，數位光投影(DLP)系統係一種用來朝向一可光固化膜引導光，由此使該膜之一區能夠被光固化之光照明系統。所使用的DLP系統具有適於目標膜材料之光聚合或光固化之一波長。例如，針對一Bayfol® HX膜，DLP系統可具有在440 nm至660 nm之間的範圍內之一波長。DLP系統之像素解析度可小於100 μm、較佳地小於30 μm、更佳地小於10 μm。DLP系統可為一商業DLP系統，例如具有一460 nm波長及30 nm像素解析度之一3DLP9000-LED.9”WQXGA光引擎。DLP系統可包含一微機電系統(MEMS)。DLP系統可包含一數位鏡面裝置。該數位鏡面裝置可引導光，及/或控制光朝向該膜之透射。
DLP系統可用來照明整個膜或該膜之一區。DLP系統可用來光固化一個別可光固化元素或分子，或複數個個別可光固化分子。複數個個別可光固化分子可連續或同時光固化。DLP系統可用來照明該膜之一環狀區，或該膜之複數個同心環狀區。
使用數位光投影系統可包括使用一灰階影像來控制光至該膜上之投影。灰階影像可提供用於將來自DLP系統之光投影至該膜上之一模板。灰階影像可為一.bmp影像。灰階影像可遮蔽該膜之一些區，使得此等區不曝露於來自DLP系統之光，同時將該膜之至少一個區曝露於來自DLP系統之光。灰階影像可將複數個區曝露於來自DLP系統之光。該膜之曝露於來自DLP系統之光之區可經光固化以產生經光固化GRIN元件。
該膜可包含複數個經光固化GRIN光學元件。複數個GRIN光學元件可跨整個膜分佈。複數個GRIN光學元件可跨該膜之一部分分佈。複數個GRIN光學元件可跨該膜之全部或一部分隨機地分佈。該等GRIN光學元件可跨該膜之全部或一部分配置成一規則圖案。該等GRIN光學元件可配置於一三角形晶格之晶格點上。該等GRIN光學元件可配置於一正方形或矩形晶格之晶格點上。該等GRIN光學元件可經配置以在該膜上形成一環狀圖案。該環狀圖案可使該鏡片之一中心區沒有GRIN光學元件。該鏡片可具有高達8 mm之一直徑之一中心區，可沒有GRIN光學元件。該環狀圖案可包括單個環或複數個同心環。複數個灰階影像可用來控制光至一膜上之投影。
製造該鏡片之方法可包括產生該膜之一設計，其中該設計具有經光固化梯度折射率折射光學元件之一所期望圖案。該方法可包括使用該設計產生灰階影像。
灰階影像可經設計以產生上文所描述之經光固化GRIN元件之配置之任一者。灰階影像可包括使來自DLP系統之光能夠到達該膜之複數個孔徑。可光固化該膜之由來自DLP系統之光照明之區。該影像可包括阻擋或遮蔽光到達該膜之複數個部分。將不光固化該膜之未由來自DLP系統之光照明之區。該影像可包括配置成一圖案之複數個孔徑。經光固化GRIN光學元件之所期望圖案可為配置於該膜之晶格點上之一GRIN光學元件陣列，且在此情況下，該影像可包括配置於晶格點上之複數個孔徑。該晶格可為一三角形晶格、一正方形晶格或立方體晶格。
該方法可包括對至少一個經光固化GRIN元件之各者之一所期望折射率分佈進行建模，及判定產生所期望折射率分佈所需之至少一個曝光條件。
建模可用來判定光固化具有一所期望折射率分佈之一GRIN元件所需之曝光強度及/或曝光持續時間及/或曝光波長。該等條件可取決於DLP系統之特性，例如光源之波長、強度及類型。該等條件可取決於膜性質，例如膜材料及膜厚度。該建模可使用任何合適建模軟體，例如MATLAB
TM執行。建模可使用實驗(量測)資料或理論(預計)資料建模。預計資料可基於膜材料及/或DLP系統之已知性質。各經光固化GRIN元件之所期望折射率分佈可由一二次函數定義，或可由一二次函數概估。各經光固化GRIN元件之所期望折射率分佈可由一更高階多項式函數定義，或可由一更高階多項式函數概估。各經光固化GRIN元件之所期望折射率分佈可由一高斯函數定義，或可由一高斯函數概估。可針對單個經光固化GRIN元件或複數個經光固化GRIN元件對所期望折射率分佈進行建模。針對包含複數個GRIN光學元件之一膜，至少一個經光固化GRIN元件之各者之所期望折射率分佈可相同，或各經光固化GRIN元件可具有不同的所期望折射率分佈。
建模步驟可包括量測或繪製依據一曝光條件之一折射率變化圖。該曝光條件可為光強度、曝光持續時間或光波長。該圖可產生為具有一非平面表面之一圖。該圖可產生為一3D圖。可反覆地更新及/或最佳化該圖以產生一經光固化GRIN元件之一所期望折射率分佈。該圖可為單個經光固化GRIN元件或複數個經光固化GRIN元件之一折射率變化圖。該圖可用來產生用於DLP成像系統中之一折射率梯度像素矩陣。該像素矩陣可識別DLP成像系統之各像素之所需曝光條件以跨該膜產生所需折射率變動。折射率梯度像素矩陣可經構形以產生單個經光固化GRIN元件，或跨該膜分佈之2個與5000個之間的經光固化GRIN元件。折射率梯度像素矩陣可經構形以跨該膜之面積之20%與80%之間產生經光固化GRIN元件。
建模步驟可包含將一折射率變化圖轉換成一數位光投影強度圖。該數位光投影強度圖可為DLP系統之一像素矩陣。可自一折射率梯度像素矩陣產生該數位光投影強度圖。當產生用於DLP系統中之一灰階影像時，可使用該數位光投影強度圖。該數位光投影強度圖可用來判定用於DLP系統中之所需曝光條件。DLP強度圖可用來產生一.bmp影像。該影像可為一8位元影像。曝光條件可取決於膜類型、經光固化GRIN元件之所需圖案或配置、膜性質及DLP成像系統之性質。因此，該數位光投影強度圖可用來藉由判定所需曝光條件而控制光至該膜之投影。
該方法可包括將該膜曝露於來自DLP之光，使用一灰階影像及/或一數位光投影強度圖來控制光跨該膜之曝光之投影。該方法可包括等待該膜顯影之一最小時間量。該方法可包括在等待該膜顯影之一最小時間之後，使用DLP系統或使用一UV烘箱對該膜進行泛光固化或泛光曝光。
DLP系統可包含致使非線性強度回應之光學器件。該方法可涉及判定在任何或所有像素處是否存在顯著的非線性回應。若存在顯著的非線性回應，則該方法可包括調適數位光投影強度圖以解決該等非線性回應。
至少一個GRIN光學元件之各者之所期望折射率分佈可產生具有在約1 mm與3.5 mm之間的一直徑之一經光固化GRIN光學元件。經建模折射率分佈可經構形以產生具有在約1 mm與3.5 mm之間的一直徑之至少一個經光固化GRIN光學元件。可最佳化或反覆地最佳化經建模折射率分佈以產生具有在約1 mm與3.5 mm之間的一直徑之至少一個經光固化GRIN光學元件。至少一個經光固化GRIN光學元件之各者之所期望折射率分佈可產生具有在500 μm
3與30 mm
3之間的一體積之經光固化GRIN元件。至少一個經光固化GRIN光學元件之各者之所期望折射率分佈可產生盤形經光固化GRIN元件或球形經光固化GRIN元件。可最佳化或反覆地最佳化經建模折射率分佈以產生具有上文所描述之特性之任一者之至少一個經光固化GRIN光學元件。
該方法可包括在光固化之後將該膜施用至該鏡片表面。該膜可自該基板移除且施用至該鏡片之前安置於一基板上用於光固化。該基板可為一載玻片或基板。可在光固化之前將該膜施用至該鏡片表面上。可使用一粘合劑，諸如一環氧樹脂基粘合劑將該膜粘合至該鏡片表面。該粘合劑可為一粘合劑層。該粘合劑層可在該鏡片之製造期間施用至該鏡片之一前表面。該粘合劑層可在將該膜施用至該鏡片表面之前施用至該膜之一後表面。該粘合劑可將該膜永久地粘合至該鏡片表面。該粘合劑可將該膜可釋放地粘合至該鏡片表面。
在將該膜施用至該鏡片(其可為在光固化該膜之一區之前或之後)之前，可將該膜切割或塑形為適於施用至一眼科鏡片。該膜可經切割或經塑形以覆蓋該鏡片之整個表面，或該鏡片表面之一部分。該膜可切割或塑形為圓形、卵形或橢圓形。該膜可經切割或塑形以覆蓋該鏡片之光學區，或該鏡片之在由一鏡片佩戴者佩戴該鏡片時將定位於一鏡片佩戴者之視網膜前方之一區。
在光固化之前，可將一保護層施用至該膜之一表面。該方法可包括在光固化之前移除該保護層。該保護層可包括聚丙烯。
在將經光固化膜施用至該鏡片之後，該方法可包括將一保護層施用至該鏡片之前表面(即，在經光固化層之上)。該保護層可覆蓋包含至少一個經光固化GRIN光學元件之該膜之前表面之全部或部分。該保護層可為一透明層。該保護層可包括聚碳酸酯(PC)。該保護層可包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或三乙酸纖維素(TAC)。該保護層可包括具有可忽略雙折射之一物質。該保護層可為不透水的。該保護層可為防刮的。該保護層可具有基本折射率。該保護層可提供一定程度之UV保護。該保護層可使用一粘合劑粘合至包含至少一個經光固化GRIN光學元件之膜。
圖1係展示根據本發明之一實施例之製造用於近視控制之一眼科鏡片之一方法100之一流程圖。在一第一步驟103中，提供一眼科鏡片，且在一第二步驟105中，提供一可光固化膜。在一第三步驟107中，使用數位光投影(DLP)以在可光固化膜內產生至少一個經光固化GRIN元件。一DLP系統將朝向可光固化膜引導光並將照明該膜之一區，且將由此產生至少一個經光固化GRIN元件。在一第四步驟109中，將該膜施用至眼科鏡片之一表面。
圖2A係包含使用根據本發明之一實施例之一方法產生的複數個經光固化GRIN光學元件202之用於施用至一眼科鏡片之一膜200之一示意性俯視圖。膜200具有環繞一中心區208之一環狀區206，且環狀區206包含複數個GRIN光學元件202。GRIN光學元件202各具有跨元件202連續地且橫向地變動之一折射率梯度且各元件202具有相同折射率變動。膜200之基本折射率係恆定的且該膜具有一均勻厚度。膜200具有一圓形平面形形狀。在此實例中，各GRIN元件202具有高於基本折射率之一平均折射率。GRIN光學元件202以規則間隔跨膜200之環狀區206之表面分佈。膜200之中心區208不含任何GRIN光學元件202。GRIN光學元件202之各者係一經光固化光學元件。當光入射於GRIN光學元件202上時，其與入射於膜200之不包含光學元件之區域204上之光相比較被更多地散射。
圖2B係圖2A之膜200之一側視圖。經光固化GRIN光學元件202延伸穿過膜200之厚度且以規則間隔跨膜200之表面分佈。
圖3係展示根據本發明之一實施例之使用一灰階影像製造一眼科鏡片之一方法300之一流程圖。在一第一步驟301中，產生包含GRIN光學元件之一圖案的一膜之一設計。在一第二步驟302中，使用該圖案來產生一灰階影像。在一第三步驟中，提供一眼科鏡片303，且在一第四步驟中，提供一可光固化膜305。灰階影像用來提供用於將來自數位光投影系統之光投影至該膜上之一模板。灰階影像遮蔽該膜之一些區，使得此等區不曝露於光，同時允許其他區曝露於光。將光固化該膜之曝露於來自DLP系統之光之區以產生GRIN光學元件。因此，在步驟五307中，使用DLP及灰階影像，在可光固化膜內產生至少一個經光固化GRIN元件。在最終步驟309中，將該膜施用至該鏡片之一表面。
圖4係可在根據本發明之一實施例之一方法中使用之一灰階影像411。灰階影像411之暗區域413指示將不曝露於光之區。灰階影像411之較亮區域415指示將允許光穿過之區。將光固化一膜之曝露於光之區以產生一經光固化GRIN元件。
圖5A係在根據本發明之一實施例之一方法中可用來界定經光固化GRIN元件之所期望位置之一晶格之一示意圖517。該晶格具有一三角形晶格圖案。各晶格點510可界定其中在一可光固化膜上產生一GRIN光學元件之一位置。晶格圖案可用來產生一灰階影像511，如圖5B中所展示。
圖5B係可用來控制來自一DLP之光以產生經光固化GRIN光學元件之一三角形晶格配置之一灰階影像511。此灰階影像511包括配置成一圖案之複數個孔徑515。此等與圖5A中所展示之圖案之晶格點510對準。此灰階影像511可用來控制來自一DLP系統之光以產生配置於一三角形晶格之晶格點510上之複數個經光固化GRIN光學元件。灰階影像之暗區域513用來遮蔽可光固化膜之區使得該等區不曝露於光。灰階影像511中之光孔徑515允許來自DLP系統之光穿過且因此允許該膜之區曝露於光。此致使膜之經曝露區被光固化以產生複數個經光固化GRIN元件。
圖6係展示具有一二次折射率分佈之一GRIN光學元件之一經建模折射率分佈之一3D曲線圖612。該GRIN元件具有由一二次函數定義之一3維變動折射率，使得最大折射率位於元件中心處，且該折射率自元件中心徑向地向外減小。與不含一GRIN光學元件之一膜區域相比較，折射率變動致使入射於GRIN光學元件上之光散射增加。
圖7係展示用於根據本發明之一實施例之一方法中之將一經建模的所期望折射率分佈轉換成一光強度圖之步驟之一流程圖700。該流程圖自一GRIN元件712之一經建模折射率分佈之一曲線圖開始，該分佈類似於圖6中所展示之分佈。一折射率變化對強度回應曲線圖719用來針對一特定膜及DLP系統特性化一特定折射率變化所需之曝光。使用此曲線圖719及經建模折射率分佈，可產生一數位光投影強度圖721，其係DLP系統之一像素矩陣。此用來產生一灰階影像711，該灰階影像含有用於DLP系統中之所需曝光條件。接著可將一可光固化膜曝露於來自DLP之光，使用灰階影像711來控制由該膜經歷之曝光圖案。將在該膜之一表面上產生一經光固化GRIN光學元件。
圖8係具有包含使用根據本發明之一實施例之一方法產生的環繞一中心區908之複數個同心環狀區902a至902d之一膜900之一鏡片918之一俯視圖。各環狀區902a至902d包含用陰影指示之複數個GRIN光學元件903a至903d，其中較暗陰影指示最大的較高折射率。圍繞環狀區902a至902d之各者之折射率變動與緊鄰於彼環狀區之環變動異相。例如，圍繞元件902a之折射率變動與圍繞元件902b之變動異相。同心環狀區902a至902d被膜904a至904c之具有基本折射率之區徑向分離。在本發明之其他實施例(未展示)中，同心環狀區可彼此相鄰，即，不被具有基本折射率之區分離。
圖9係使用根據本發明之一實施例之一方法製造的一眼科鏡片1018之一側視圖。鏡片1018具有藉由一粘合劑粘合至該鏡片之前表面之帶有一基本折射率之一膜1000。一保護層1040藉由一粘合劑附接至膜1000之前表面。膜1000包含使用根據本發明之一實施例之一方法光固化之複數個GRIN元件1002。GRIN光學元件1002以規則間隔跨膜1000之表面分佈。GRIN光學元件1002各具有跨元件1002連續地且橫向地變動之一折射率梯度且各元件1002具有相同折射率變動。膜1000之基本折射率係恆定的且該膜具有一均勻厚度。保護層1040係涵蓋膜1000之整個前表面且防水及防刮之一透明層。
圖10係包含根據本發明之方法製造的鏡片1118之一副眼鏡1122之一前視圖。各鏡片1118具有提供於該鏡片之一前表面上之帶有一基本折射率之一層，該層包含複數個GRIN光學元件1102。該層係已施用至眼鏡鏡片1118之一膜1100。膜1100之基本折射率係恆定的且該膜具有一均勻厚度。膜1100包含複數個GRIN光學元件1102。膜1100具有一圓形平面形形狀。GRIN光學元件1102之各者具有大於膜1100之基本折光力之一平均折光力。GRIN光學元件1102各具有跨元件1102連續地且橫向地變動之一折射率梯度且各元件1102具有相同折射率變動。與入射於膜1100之具有基本折射率之剩餘部分上之光相比較，入射於GRIN元件1102上之光被更多地散射。GRIN元件1102在形狀上係球形的且以規則間隔跨膜1100之一前表面分佈，跨越該膜之表面之一者之約70%。與入射於膜1104之具有基本折射率之剩餘部分上之光相比較，入射於GRIN元件1102上之光被更多地散射。該副眼鏡1122含有兩個此等鏡片1118。
圖11係根據本發明之方法製造的一隱形鏡片1218之一前視圖。鏡片1218之前表面具有一層1200，該層具有一基本折射率且包含複數個GRIN光學元件1202。層1200係一膜。膜1200跨越鏡片1218之整個前表面且具有一均勻厚度。GRIN元件1202跨越該膜之表面之約70%。GRIN光學元件1202以規則間隔跨膜1200之表面分佈。GRIN光學元件1202之各者具有大於基本折光力之一平均折光力。GRIN光學元件1202各具有跨元件1202連續地且橫向地變動之一折射率梯度且各元件1202具有相同折射率變動。與入射於膜1204之具有基本折射率之剩餘部分上之光相比較，入射於GRIN元件1202上之光被更多地散射。
雖然已參考特定實施例描述及繪示本發明，但一般技術者應明白，本發明適用於本文中未具體地繪示之許多不同變動。僅作為示例，現在將描述特定的可能變動。
在本發明之實例實施例中，各GRIN元件可具有高於基本折射率之一平均折射率。在其他實例實施例中，各GRIN元件可具有低於基本折射率之一平均折射率。
雖然在前文描述中，提及具有已知的明顯或可預見等效物之整數或元件，但此等等效物如同個別地闡述般併入本文中。應參考發明申請專利範圍以判定本發明之真實範疇，其應被解釋為涵蓋任何此等等效物。讀者亦將明白，被描述為有利、方便或類似者之本發明之整數或特徵係可選的，且不限制獨立請求項之範疇。此外，應理解，此等可選整數或特徵雖然在本發明之一些實施例中可能有益，但可能並非期望的且因此在其他實施例中可能不存在。
100:方法
103:第一步驟
105:第二步驟
107:第三步驟
109:第四步驟
200:膜
202:經光固化折射率(GRIN)光學元件
204:區域
206:環狀區
208:中心區
300:方法
301:第一步驟
302:第二步驟
303:第三步驟
305:第四步驟
307:步驟五
309:最終步驟
411:灰階影像
413:暗區域
415:較亮區域
510:晶格點
511:灰階影像
513:暗區域
515:孔徑/光孔徑
517:示意圖
612:3D曲線圖
700:流程圖
711:灰階影像
712:GRIN元件
719:折射率變化對強度回應曲線圖
721:數位光投影強度圖
900:膜
902a-902d:同心環狀區
903a-903d:GRIN光學元件
904a-904c:膜
908:中心區
918:鏡片
1000:膜
1002:GRIN元件
1018:鏡片
1040:保護層
1100:膜
1102:GRIN光學元件
1104:膜
1118:鏡片/眼鏡鏡片
1122:副眼鏡
1200:層/膜
1202:GRIN光學元件
1204:膜
1218:隱形鏡片
圖1係展示根據本發明之一實施例之製造一眼科鏡片之一方法之一流程圖；
圖2A係根據本發明之一實施例之包含複數個經光固化GRIN光學元件之一膜之一示意性俯視圖；
圖2B係圖2A之膜之一側視圖；
圖3係展示根據本發明之一實施例之使用一灰階影像製造一眼科鏡片之一方法之一流程圖；
圖4係可用來控制來自一DLP之光以產生單個經光固化GRIN光學元件之一灰階影像；
圖5A係根據本發明之一實施例之可界定經光固化GRIN元件之所期望位置之一晶格之一示意圖；
圖5B係可用來控制來自一DLP之光以產生經光固化GRIN光學元件之一三角形晶格配置之一灰階影像；
圖6係展示具有一二次折射率分佈之一GRIN光學元件之一經建模折射率分佈之一3D曲線圖；
圖7係展示用於根據本發明之一實施例之一方法中之將一經建模的所期望折射率分佈轉換成一光強度圖之一流程圖；
圖8係具有包含使用根據本發明之一實施例之一方法產生的複數個同心環狀經光固化GRIN光學元件之一膜之一鏡片之一示意性俯視圖；
圖9係使用根據本發明之一實施例之一方法製造的一眼科鏡片之一示意性側視圖，該鏡片具有施用至該鏡片之前表面之一保護層，及將該膜粘合至該鏡片表面之一粘合劑層；
圖10係包含根據本發明之方法製造的鏡片之一副眼鏡之一示意性前視圖；及
圖11係根據本發明之方法製造的一隱形鏡片之一示意性前視圖。
100:方法
103:第一步驟
105:第二步驟
107:第三步驟
109:第四步驟
Claims (18)
- 一種製造一眼科鏡片之方法，其包括： 提供一眼科鏡片； 提供一可光固化膜； 使用一數位光投影系統來光固化該膜之至少一個區，由此產生至少一個經光固化梯度折射率折射光學元件；及 將該膜施用至該鏡片之一表面。
- 如請求項1之方法，其中使用該數位光投影系統包括使用一灰階影像控制來自該系統之光至該膜上之投影。
- 如請求項2之方法，其中存在複數個該等經光固化梯度折射率折射光學元件，且其中該方法包括： 產生該膜之一設計，其中該設計具有經光固化梯度折射率折射光學元件之一所期望圖案；及 使用該設計產生該灰階影像。
- 如請求項3之方法，其中梯度折射率光學元件之該所期望圖案包括配置於該膜之晶格點上之一梯度折射率光學元件陣列。
- 如請求項1至4中任一項之方法，其中該方法包括對該至少一個經光固化梯度折射率折射光學元件之各者之一所期望折射率分佈進行建模；及判定產生該所期望折射率分佈所需之至少一個曝光條件。
- 如請求項5之方法，其中該至少一個經光固化梯度折射率折射光學元件之各者之該所期望折射率分佈係由一二次函數定義。
- 如請求項5之方法，其中該建模步驟包括量測或繪製依據一曝光條件之一折射率變化圖。
- 如請求項7之方法，其中該建模步驟包括將該折射率變化圖轉換成用於控制光至該該膜上之該投影之一數位光投影強度圖。
- 如請求項8之方法，其包括判定該數位光投影系統是否產生一顯著的非線性回應，且將任何顯著的非線性回應併入至該數位光投影強度圖中。
- 如請求項5之方法，其中該至少一個經光固化梯度折射率折射光學元件之各者之該所期望折射率分佈產生具有在約1 mm與約3.5 mm之間的一直徑之經光固化梯度折射率折射光學元件。
- 如請求項1至4中任一項之方法，其中該數位光投影系統包含一數位鏡面裝置。
- 如請求項1至4中任一項之方法，其中該數位光投影系統具有在440 nm與660 nm之間的一照明波長。
- 如請求項1至4中任一項之方法，其中該數位光投影系統之像素解析度小於100 μm。
- 如請求項1至4中任一項之方法，其中該方法包括在光固化之後將該膜施用至該鏡片之該表面。
- 如請求項1至4中任一項之方法，其中將該膜施用至該鏡片之一表面之步驟包括使用一粘合劑將該膜粘合至該鏡片。
- 如請求項1至4中任一項之方法，其包括將該膜切割或塑形為適於施用至該眼科鏡片。
- 如請求項1至4中任一項之方法，其中該眼科鏡片係一眼鏡鏡片。
- 如請求項1至4中任一項之方法，其中該眼科鏡片係一隱形鏡片。
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