TWI842032B - 具有帶梯度指數元素之光聚合物層之眼科鏡片及製造其之方法 - Google Patents

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Abstract

描述具有設置於鏡片之一表面上之具有一基本折射率之一層之眼科鏡片。該層包含至少一個梯度指數光學元件。該眼科鏡片可為一眼鏡鏡片或一隱形眼鏡。

Description

具有帶梯度指數元素之光聚合物層之眼科鏡片及製造其之方法
本發明涉及具有包含梯度指數折射元件之一層之眼科鏡片及製造此等鏡片之方法。
包含兒童及成人之許多人需要用眼鏡片來矯正近視(近視眼)，且許多成人需要用眼鏡片來矯正老花眼(與年齡相關之無法適應並因此無法聚焦於近處物體)。亦可需要用眼鏡片來矯正老花(遠視)、散光或圓錐角膜(角膜逐漸凸出形成一錐形之一情況)。
近視眼將來自遠處物體之入射光聚焦至視網膜前面之一位置。因此，光會聚朝向視網膜前面之一平面且朝向視網膜發散，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眼鏡)減少來自遠處物體之入射光在其到達眼睛之前之會聚(對於隱形眼鏡)或發散(對於眼鏡鏡片)，使得焦點之位置轉移至視網膜上。幾十年前已建議，兒童或年輕人之近視進展可藉由欠矯正，即將焦點移動朝向但不完全移動至視網膜上來減緩或預防。然而，與使用完全矯正近視之一鏡片獲得之視力相比，該方法必然導致遠視力下降。此外，現懷疑欠矯正是否有效控制發 展中之近視。一種較新方法係提供具有提供遠視力完全矯正之區及欠矯正或故意誘發近視散焦之區之鏡片。與透過鏡片之完全校正區之光相比，亦可提供增加特定區中光散射之鏡片。已建議，此等方法可預防或減緩兒童或年輕人近視之發展或進展，同時提供良好遠視力。
在鏡片具有提供散焦之一區之情況下，提供遠視力完全矯正之區通常指稱基本屈光度區且提供欠矯正或故意誘發近視散焦之區通常指稱添加屈光度區或近視散焦區(因為屈光度比遠距離區之屈光度更正或負更少)。添加屈光度區之一表面(通常係前表面)具有比遠距離屈光度區之一曲率半徑更小之一曲率半徑且因此向眼睛提供一更多正屈光度或更少負屈光度。添加屈光度區旨在將入射平行光(即來自一遠處之光)聚焦於視網膜前面(即靠近鏡片)之眼睛內，而遠距離屈光度區旨在聚焦光且在視網膜處(即遠離鏡片)形成一影像。
在增加一特定區中之光散射之鏡片之情況下，增加散射之特徵可經引入至一鏡片表面或可經引入至用於形成鏡片之材料中。例如，散射元件可經燒入至鏡片中，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進展之隱形眼鏡係一雙焦點隱形眼鏡，其以MISIGHT(CooperVision,Inc.)之名稱可獲得。此雙焦點鏡片不同於經組態以改良老花眼視力之雙焦點或多焦點隱形眼鏡，因為雙焦點鏡片組態有特定光學尺寸以使能夠適應之一人能夠使用距離校正(即，基本屈光度)用於查看遠處物體及近處物體兩者。具有添加屈光度之雙焦點鏡片之治療區域亦在遠處距離及近視距離兩者提供一近視散焦影像。
儘管已發現此等鏡片有益於預防或減緩近視之發展或進 展，但環形添加屈光度區會引起非所要視覺副作用。由視網膜前面之環形添加屈光度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見在視網膜上形成之一環形或「光暈」周圍之影像，尤其係對於諸如路燈及汽車前燈之明亮小物體。此外，理論上，佩戴者可使用視網膜前面之額外焦點，而非使用眼睛之自然調節(即眼睛改變焦距之自然能力)來聚焦附近物體，其由環形添加屈光度區所致以聚焦附近物體；換言之，佩戴者可不經意地依與使用老花眼矯正鏡片相同之方式使用鏡片，其對於年輕之受試者而言係不期望的。
已開發可用於治療近視之又一鏡片，且該等鏡片經設計以消除在MISIGHT(CooperVision，Inc.)鏡片及上文所描述之其他類似鏡片中在聚焦距離影像周圍觀察之光暈。在此等鏡片中，環形區經組態使得在視網膜前面沒有形成單一軸上影像，藉此防止使用次一影像來避免眼睛需要適應附近目標。相反，遠點光源由環形區成像至一近添加屈光度焦面處之一環形焦線，從而在一遠焦面處的視網膜上產生一小光斑尺寸，沒有一周圍「光暈」效應。
已識別出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為向一鏡片佩戴者提供一特定治療。鏡片可為價格昂貴且設計複雜，且隨時間，若鏡片佩戴者之要求改變，則其等可需要購買提供不同程度矯正之不同鏡片。
本發明尋求提供一種用於預防或減緩近視惡化之已知鏡片之簡單且成本有效之替代方案。此等鏡片亦可有益於矯正或改良與老花、遠視、散光、圓錐角膜或其他屈光異常相關聯之視力。
根據一第一態樣，本發明提供一種眼科鏡片。該鏡片具有設置於該鏡片之一表面上之具有一基本折射率之一層。該層包含至少一個梯度指數(GRIN)光學元件。
根據一第二態樣，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將一塗層或膜施加至該鏡片，其中該層具有一基本折射率且包含至少一個GRIN光學元件。
當然應瞭解，關於本發明之一個態樣描述之特徵可併入至本發明之其他態樣中。例如，本發明之方法可併入參考本發明之設備描述之特徵且反之亦然。
100:層
102:GRIN光學元件
104:剩餘者
118:鏡片
122:眼鏡
200:層
202:GRIN光學元件
204:剩餘者
218:隱形眼鏡
300:層
302:GRIN光學元件
306:環形區
308:中心區
310:三角形格
318:隱形眼鏡
320:周邊區
400:層
402:GRIN元件
406:環形區
408:中心區
410:方格
418:隱形眼鏡
420:周邊區
512:曲線圖
600:層
602:GRIN元件
604:剩餘者
606:環形區
606a:區/部分
606b:區
608:中心區
618:隱形眼鏡
620:周邊區
700:層
702:GRIN元件
718:鏡片
800:層
802:GRIN光學元件
818:鏡片
900:層
902:球形GRIN元件
918:鏡片
1000:層
1002:GRIN光學元件
1004:剩餘者
1006i:同心環形區
1006ii:同心環形區
1008:中心區
1018:隱形眼鏡
1020:周邊區
1024:環形區
1100:層
1102a:GRIN光學元件
1102b:GRIN光學元件
1102c:GRIN光學元件
1102d:GRIN光學元件
1104a:層
1104b:層
1104c:層
1106a:環形區
1106b:環形區
1106c:環形區
1106d:環形區
1108:中心區
1118:鏡片
1120:環形周邊區
圖1A係根據本發明之一實施例之具有設置於鏡片之一表面上之具有一基本折射率之一層之一眼鏡鏡片之一示意性俯視圖，該層包含複數個GRIN光學元件；圖1B係圖1A之鏡片之一橫截面圖；圖1C係包含如圖1A及圖1B中展示之鏡片之一副眼鏡之一透視圖，其係根據本發明之一實施例之鏡片；圖2A係根據本發明之一實施例之具有設置於鏡片之一表面上之具有一基本折射率之一層之一隱形眼鏡之一示意性俯視圖，該層包含複數個GRIN光學元件；圖2B係圖2A之鏡片之一橫截面圖；圖3係根據本發明之實施例之具有包含包圍一中心區之一環形區之一層之一鏡片之一示意性俯視圖，其中環形區包含配置於一三角形格之格點上之複數個GRIN元件(格線出於繪示性目的而展示且並非係實 體線)；圖4係根據本發明之一實施例之具有一層之一鏡片之一示意性俯視圖，該層包含配置於一方格之格點上之複數個GRIN元件(格線出於繪示性目的而展示且並非係實體線)；圖5係展示根據本發明之一實施例之一GRIN元件之折射率變化之一圖表；圖6係根據本發明之一實施例之具有包括包圍一中心區之一環形區之一層之一鏡片之一示意性俯視圖，其中環形區之一部分包含複數個GRIN元件；圖7A展示根據本發明之一實施例之透過施加至一鏡片之一層之一橫截面，其中該層包含複數個GRIN元件；圖7B展示根據本發明之一實施例之透過施加至一鏡片之一層之一橫截面，其中該層包含複數個長方體GRIN散射元件；圖7C展示根據本發明之一實施例之透過施加至一鏡片之一層之一橫截面，其中該層包含複數個球形GRIN散射元件，各元件具有自各元件之中心徑向向外變化之一折射率；圖8係根據本發明之一實施例之具有包含包圍一中心區之兩個同心環形區之一層之一鏡片之一示意性俯視圖，其中各環形區包含複數個GRIN元件；及圖9係根據本發明之一實施例之具有包含複數個同心環形區之一層之一鏡片之一示意性俯視圖，其中各環形區具有折射率之一振盪變化。
本申請案根據35 U.S.C.§119(e)主張2021年7月30日申請之先前美國臨時專利申請案第63/227,381號之優先權，其全部內容以引用的方式併入本文中。
根據一第一態樣，本發明提供一種眼科鏡片。鏡片具有設置於鏡片之一表面上之具有一基本折射率之一層。層包含至少一個梯度指數光學元件。
鏡片可用於預防或減緩近視之發展或進展。鏡片可為用於矯正或改良與老花、遠視、散光、圓錐角膜或其他屈光異常相關聯之視力之一鏡片。
層可覆蓋一整個鏡片表面，或實質上覆蓋鏡片之一表面之所有。替代地，層可覆蓋一鏡片表面之一部分。層可覆蓋一鏡片表面之一中心部分，例如，經組態以位於一鏡片佩戴者之眼睛前面之一部分。層可覆蓋包圍鏡片之中心之一環形區。可存在未由層覆蓋之鏡片之一周邊區。
層之基本折射率可為恆定的。層之基本折射率可在1.3與1.8之間，較佳約1.5。至少一個GRIN光學元件之各者可具有大於基本屈光度之一平均屈光度。替代地，至少一個GRIN光學元件之各者可具有小於基本屈光度之一平均屈光度。
在本發明之上下文中，至少一個梯度指數(GRIN)光學元件之各者係具有一變化折射率之一元件。折射率之變化可為跨元件之折射率之一橫向變化，即在平行於層之一表面延伸之一方向上。折射率之變化可為折射率之一徑向變化，即，折射率可自一點徑向向外延伸而變化。折射率之變化可為折射率之一軸向變化，即在法向於層之一表面延伸之一方向上。至少一個GRIN光學元件之各者可具有折射率之一橫向變化及折射率 之一軸向變化。至少一個GRIN光學元件之各者之折射率之變化可為一線性變化之折射率梯度，或具有由一二次函數界定之一變化輪廓之一梯度。
GRIN元件可為鏡片。有利地，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、圓錐角膜或其他屈光異常相關之視力。
與入射於層之剩餘者上之光相比，至少一個GRIN光學元件之各者可引起入射於GRIN光學元件上之光之額外散射。替代地，與入射於層之剩餘者上之光相比，至少一個GRIN光學元件之各者可減少入射於GRIN光學元件上之光之散射。與基本折射率相比，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大於基本折射率之0.001之一最小折射率。至少一個GRIN光學元件之各者可具有大於基本折射率之0.005之一最小折射率。至少一個GRIN光學元件之各者可具有小於基本折射率之0.005之一最大折射率。至少一個GRIN光學元件之各者可具有小於基本折射率之0.001之一最大折射率。與小於0.1、較佳地小於0.025之基本折射率相比，至少一個GRIN光學元件之各者可具有一最大折射率變化。至少一個GRIN光學元件之各者可具有大於基本折射率之0.1之一最大折射率。至少一個GRIN光學元件之各者可具有大於基本折射率之0.025之一最大折射率。至少一個GRIN光學元件之各者可具有小於基本折射率之0.1之一最小折射率。至少一個GRIN光學元件之各者可具有小於基本折射率之0.025之一最小折射率。至少一個GRIN光學元件之各者可具有介於-25D與25D之間、較佳地介於-0.25D與25D之間的一最小屈光度。
至少一個GRIN光學元件之各者可延伸穿過層之厚度。至 少一個GRIN光學元件之各者可延伸穿過層之厚度之中途。至少一個GRIN光學元件之各者可嵌入於層內。
層可為包含至少一個GRIN光學元件之一交聯聚合物層。層可由未交聯聚合物之一基質形成。
層可設置於鏡片之一前表面上。在本發明之上下文中，當鏡片由一鏡片佩戴者佩戴時，鏡片之前表面係鏡片之前向或外表面。
層可為已施加至鏡片之一表面之一膜。層可包括一Bayfol®HX膜。層可為在鏡片之製造期間施加至鏡片之一膜。層可永久地黏著或依其他方式施加至鏡片。層可可釋放地黏著或依其他方式施加至鏡片，即，其可容易地自鏡片移除。層可為可重複使用，使得層可容易地移除並重新應用至相同鏡片或一不同鏡片。
層可為設置於鏡片之一表面上之一塗層。可在鏡片製造過程期間將塗層施加至鏡片。塗層可結合至鏡片之一表面。塗層可不可逆地施加至鏡片，例如，塗層與鏡片之間的結合可為永久結合。
鏡片可為一眼鏡鏡片。鏡片可為圓形。鏡片可為橢圓形。鏡片可為鵝卵形。鏡片可為矩形。鏡片可為方形。鏡片之前表面可具有介於1200mm2與3000mm2之間的一面積。鏡片可由透明玻璃或硬質塑膠(諸如聚碳酸酯)製成。鏡片可實質上平坦且可具有提供一鏡片屈光度之至少一個彎曲表面。
鏡片可為一隱形眼鏡。如本文中所使用，術語隱形眼鏡係指可放置至眼睛之前表面上之一眼科鏡片。應瞭解，此一隱形眼鏡將提供臨床上可接受之眼上運動且不與一人之眼睛或雙眼結合。隱形眼鏡可呈一角膜鏡片之形式(例如，放置於眼睛之角膜上之一鏡片)。在其中鏡片係一 隱形眼鏡之實施例中，鏡片可具有60mm2與750mm2之間的一表面積。鏡片可具有一圓形形狀。鏡片可具有一鵝卵形形狀。鏡片可具有一橢圓形狀。鏡片可具有10mm與15mm之間的一直徑。
鏡片可為一剛性隱形眼鏡。鏡片可為一剛性、透氣隱形眼鏡。
隱形眼鏡可為一複曲面隱形眼鏡。例如，複曲面隱形眼鏡可包含成形為矯正一人之散光之一光學區。
鏡片可為一軟性隱形眼鏡，諸如一水凝膠隱形眼鏡或一矽酮水凝膠隱形眼鏡。
鏡片可包括一彈性體材料、一矽酮彈性體材料、一水凝膠材料或一矽酮水凝膠材料或其組合。如隱形眼鏡之領域中所理解，一水凝膠係一種將水保持在一平衡狀態且不含含矽酮化學品之材料。一矽酮水凝膠係一種水凝膠，其包含一含矽酮化學品。如本發明之上下文中描述之水凝膠材料及矽酮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，水凝膠材料或矽酮水凝膠材料具有自約30%至約70%(wt/wt)之一EWC。相比之下，如在本發明之上下文中描述之一矽酮彈性體材料具有自約0%至小於10%(wt/wt)之一水含量。通常，用於本方法或設備之矽酮彈性體材料具有自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採用名稱(USAN)之彼等：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及其類似者。
替代地，鏡片可包括、基本上由或由一矽酮彈性體材料組成。例如，鏡片可包括、基本上由或由具有自3至50之一肖氏A硬度之一矽酮彈性體材料組成。肖氏A硬度可使用習知方法判定，如一般技術者所理解(例如，使用一方法DIN 53505)。例如，其他矽酮彈性體材料可自NuSil Technology或Dow Chemical Company獲得。
鏡片可具有一光學區。光學區涵蓋具有光學功能之鏡片部分。光學區經組態以在使用時定位於一眼睛之瞳孔上方或之前。光學區可由一周邊區包圍。周邊區並非係光學區之部分，而係位於光學區之外。對於一隱形眼鏡，當佩戴鏡片時，周邊區可位於虹膜上方。周邊區可提供機械功能，例如，增加鏡片之大小，藉此使鏡片更易於處置。對於一隱形眼鏡，周邊區可提供壓載物以防止鏡片旋轉，及/或提供改良鏡片佩戴者舒適度之一成形區。周邊區可延伸至鏡片之邊緣。在本發明之實施例中，包含至少一個GRIN光學元件之層可覆蓋光學區，但其可為其可不覆蓋周邊區。
層可具有一均勻厚度。對於一隱形眼鏡，層可具有在1μm與100μm之間，較佳在10μm與20μm之間，且更較佳在14μm與18μm之間的一厚度。對於一眼鏡鏡片，層可具有在1μm與1000μm之間，較佳在10μm與20μm之間，且更較佳在14μm與18μm之間的一厚度。
在本發明之實施例中，層可包括跨層之一區域分布之複數個GRIN元件。複數個GRIN光學元件可跨整個區域層分布。複數個GRIN光學元件可跨層之一部分分布。複數個GRIN光學元件可跨整個層或層之 一部分隨機分布。GRIN光學元件可跨整個層或層之一部分以一規則圖案配置。對於一眼鏡鏡片，提供跨鏡片之一區域分布之複數個GRIN可為有利的，因為此可使得在鏡片佩戴者之眼睛相對於鏡片移動時能夠保持散焦(由GRIN元件引起)。跨一眼鏡鏡片分布之複數個GRIN元件可使得能夠保持一致近視散焦。
GRIN光學元件可跨整個層或層之一部分以規則間隔定位。GRIN光學元件可配置於一三角形格之格點上。GRIN光學元件可配置於一正方形或矩形格之格點上。GRIN光學元件可經配置以在層上形成一環形圖案。環形圖案可使鏡片之一中心區沒有GRIN光學元件。鏡片可具有具有高達8mm之一直徑之一中心區，其可沒有GRIN光學元件。環形圖案可包括一單一環或複數個同心環。
層可為一光聚合物層。至少一個梯度指數光學元件之各者可為一光固化梯度指數光學元件。各GRIN光學元件可已使用光固化形成。
至少一個梯度指數光學元件之各者可具有由一二次函數界定之一徑向變化之折射率輪廓。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界定之變化之折射率輪廓。至少一個GRIN光學元件之各者可具有由一高斯函數界定之變化之折射率輪廓。
複數個GRIN元件之各者可具有相同折射率變化。複數個GRIN元件之各者可具有一不同折射率變化。一些GRIN元件可具有相同折射率變化，且其他元件可具有一不同折射率變化。可分布複數個GRIN光學元件，使得具有相同或一類似折射率變化之GRIN光學元件可成簇或一有序配置分組。膜可分成複數個不同部分，其中各部分包括具有一不同折 射率變化之GRIN光學元件。
至少一個梯度指數光學元件之各者可具有10μm與5mm之間的一寬度。至少一個GRIN光學元件之各者可具有100μm3及3mm3之間的一體積。複數個GRIN光學元件可佔據層體積之5%與80%之間。複數個梯度指數光學元件可覆蓋層之一表面積之20%與80%之間。層可包含2個與5000個之間的梯度指數光學元件。
至少一個GRIN光學元件之各者可延伸穿過層之厚度。至少一個GRIN元件之各者可延伸穿過層之部分厚度。至少一個GRIN元件之各者可分散在層內。至少一個GRIN元件之各者在形狀上可大致為立方體或球形。
鏡片可具有一中心區及包圍中心區之一環形區。包含至少一個梯度指數光學元件之各者之層可覆蓋環形區之一部分。層可不覆蓋中心區，且因此中心區可沒有GRIN光學元件。層可覆蓋整個環形區，或環形區之部分。如本文中所使用，術語環形區係指可圍繞中心區之整個外邊緣延伸或可部分圍繞中心區之外邊緣延伸之一區。環形區之形狀可為圓形、鵝卵形或橢圓形。環形區可包含複數個GRIN光學元件。複數個GRIN光學元件可分布在整個環形區周圍，或可跨環形區之一部分分布。複數個梯度指數光學元件可圍繞環形區週期性地配置。層可包含複數個同心環形區，且同心環形區之各者可包含至少一個GRIN光學元件。各同心環形區可包含複數個GRIN元件。複數個GRIN光學元件可覆蓋各環形區之一部分。使用角度θ來界定環形區周圍之位置，其中θ在0°與360°之間變化，複數個GRIN光學元件可覆蓋各環形區之相同θ角範圍(即，各環形區之GRIN元件可同相，其中各環形區之最大值及最小值在相同θ值處)，或可佔據不 同θ角範圍(即，各環形區之GRIN元件可異相，其中各元件之最大值及最小值在不同θ值處)。因此，一第一環形區中之至少一個GRIN元件可與一相鄰第二環形區中之至少一個GRIN元件異相。一第一環形區中之至少一個GRIN元件可與一相鄰第二環形區中之至少一個GRIN元件同相。
若層包含複數個同心環形區，則圍繞環形區之各者之折射率變化可同相或異相。
層可包含由該層之具有基本折射率之一區徑向間隔開之複數個同心環形區。替代地，層可包含彼此相鄰之複數個同心環形區，使得在環形同心梯度指數光學元件之間不存在具有基本折射率之一區。
層可具有1μm與70μm之間的一厚度。
鏡片可進一步包括設置於層與鏡片之表面之間的一黏著劑。黏著劑可包括一透明黏著劑，諸如一環氧基黏著劑。黏著劑可為一黏著劑層。黏著劑層可在鏡片之製造期間施加至鏡片之一前表面。黏著劑層可在鏡片之製造期間施加至層之一後表面。黏著劑可將層永久地黏著至鏡片之表面。替代地，層可結合至鏡片之表面。層可永久地或不可逆地結合至鏡片之表面。
鏡片可進一步包括設置於包含至少一個梯度指數光學元件之層之一前表面上之一保護層。包含至少一個GRIN光學元件之層之前表面係在鏡片正常使用且由一鏡片佩戴者佩戴時層之前向或外表面。保護層可覆蓋包含至少一個GRIN光學元件之層之全部或部分前表面。保護層可為一透明層。保護層可包括聚碳酸酯(PC)。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)。保護層可包括具有可忽略雙折射之一物質。保護層可為不透水。保護層可為抗劃傷。保護層可具有基本折射 率。保護層可提供一定程度之UV防護。可使用一黏著劑將保護層黏著至包含至少一個GRIN光學元件之層。
根據一第二態樣，本發明提供一種製造一眼科鏡片之方法。鏡片具有提供鏡片之一表面之一層。該層具有一基本折射率且包含至少一個梯度指數光學元件。方法包括提供一眼科鏡片並將一塗層或膜施加至鏡片以形成層。鏡片可包含上述特徵之任何者。提供鏡片可包括製造鏡片。製造鏡片可包括形成具有一凹鏡片形成表面之一陰模部件及具有一凸鏡片形成表面之一陽模部件。方法可包括用塊狀鏡片材料填充陰模部件與陽模部件之間的一間隙。方法可進一步包括固化塊狀鏡片材料以形成鏡片。
鏡片可為一模製隱形眼鏡。鏡片可藉由澆鑄成型過程、旋轉澆鑄成型過程、或車床加工過程或其之組合來形成。如熟習此項技術者將瞭解，鑄模係指藉由在具有一凹鏡片部件形成表面之一陰模部件與具有一凸鏡片部件形成表面之一陽模部件之間放置一鏡片成形材料來模製一鏡片。
層可為一膜。將膜施加至鏡片上步驟可包括使用黏著劑將層黏著至鏡片。黏著劑可為一透明黏著劑。可將黏著劑施加至包含至少一個GRIN元件之層之一後表面。在施加包含至少一個GRIN元件之層之前，可將黏著劑施加至鏡片之一前表面。
替代地，層可包括一塗層。一塗層可藉由各種塗層方法直接施加至一鏡片表面上，諸如噴塗、旋塗、溶液澆鑄、液相表面沈積或氣相表面沈積。在將塗層施加至一鏡片表面之前，可對鏡片表面進行處理，例如，使用電漿處理，以改良與塗層之結合或黏著性。
形成層之步驟可包括光固化一可光固化層之至少一個區，藉此產生至少一個光固化梯度指數光學元件。一數位光投影系統可用於光固化可光固化層之至少一個區。替代地，可使用一直接雷射寫入系統來光固化可光固化層之至少一個區。替代地，一準直LED/雷射光源可用於光固化可光固化層之至少一個區。一高解析度3D光固化系統(諸如一基於雙光子共焦顯微鏡之雷射照明系統)可用於光固化光固化層之至少一個區。
在下文描述之實例實施例中，鏡片可為一眼鏡鏡片或一隱形眼鏡。鏡片可具有一圓形形狀。鏡片可具有一鵝卵形形狀。鏡片可具有一橢圓形形狀。在一眼鏡鏡片之情況下，鏡片可具有在300mm2與5000mm2之間，較佳在1000mm2與3000mm2之間的一面積。在一隱形眼鏡之情況下，鏡片可具有在60mm2與750mm2之間的一表面積。一隱形眼鏡可具有在6mm與20mm之間，較佳在9mm與16mm之間的一直徑。
圖1A係根據本發明之一實施例之一眼鏡鏡片118之一示意性俯視圖，具有設置於鏡片118之一前表面上之具有一基本折射率之一層100，層100包含複數個GRIN光學元件102。層100呈一膜之形式。膜100之基本折射率係恆定的且膜具有一均勻厚度。層100包含複數個GRIN光學元件102。層100覆蓋鏡片118之前表面。GRIN光學元件102各具有一折射率梯度，該梯度在平行於層100之前表面之一方向上跨元件連續且橫向變化。各元件102具有相同折射率變化。與入射於具有基本折射率之層100之剩餘者104上之光相比，在實質上垂直於層100之一方向上入射於GRIN元件102上之光經散射得更多。GRIN元件102以規則間隔跨膜100之一表面分布，覆蓋膜之表面之一者之約70%。GRIN光學元件102之各者係一光固化光學元件。圖1B係圖1A之鏡片118之一橫截面，其展示設置於鏡 片118之前表面上之層100。
圖1C係包含如圖1A中所展示之鏡片118之一副眼鏡122之一透視圖。該副眼鏡122含有圖1A中描述之兩個鏡片，若鏡片在使用中，則其在佩戴者眼睛之瞳孔前面。如上文所描述，層100覆蓋各眼鏡鏡片118之前表面。層100包含複數個GRIN光學元件102，且層之剩餘者104具有基本折射率。
圖2A係根據本發明之一實施例之一隱形眼鏡218之一示意性俯視圖，具有設置於隱形眼鏡218之一表面上之具有一基本折射率之一層200，層200包含複數個GRIN光學元件202。層200覆蓋隱形眼鏡218之前表面且具有一均勻厚度。GRIN元件202覆蓋層200之前表面之約70%。層200之基本折射率係恆定的。GRIN光學元件202以規則間隔跨層200之表面分布。GRIN光學元件202各具有跨元件202連續及橫向變化之一折射率梯度，且各元件202具有相同折射率變化。與入射於具有基本折射率之層200之剩餘者204上之光相比，入射於GRIN元件202上之光經散射得更多。層200包括在製造過程期間施加至隱形眼鏡218之一塗層。圖2B係圖2A中顯示之隱形眼鏡218之一側視圖。
圖3係一隱形眼鏡318之一示意性俯視圖，類似於圖2A中所展示之隱形眼鏡218。隱形眼鏡318具有設置於隱形眼鏡318之前表面上之一層300。層300具有一環形形狀，覆蓋隱形眼鏡318之一環形區306，且包圍隱形眼鏡318之一中心區308。根據本發明之一實施例，層300包含配置於一三角形格310之格點上之複數個GRIN光學元件302。格線係出於繪示性目的而展示，且並非係實體線。層300具有一均勻厚度。GRIN元件302橫越層300之前表面之約70%。層300之基本折射率係恆定的。GRIN 光學元件302配置於跨越層300之表面之一三角形格310之格點上。隱形眼鏡318之一中心區308未由層300覆蓋，且因此此中心區308不包含任何GRIN元件。隱形眼鏡318之一周邊區320亦未由層300覆蓋，且因此不包含任何GRIN元件302。GRIN光學元件302各具有跨元件302連續及橫向變化之一折射率梯度且各元件302具有相同折射率變化。
圖4係一隱形眼鏡418之一示意性俯視圖，類似於圖3中所展示之隱形眼鏡318。隱形眼鏡418具有設置於隱形眼鏡418之前表面上之一層400。覆蓋隱形眼鏡418之一中心區408之層400之一部分沒有GRIN光學元件402。覆蓋隱形眼鏡418之一周邊區420之層400之一部分亦沒有GRIN光學元件402。根據本發明之一實施例，覆蓋隱形眼鏡418之一環形區406之層400之一部分包含配置於一方格410之格點上之複數個GRIN元件402。格線係出於繪示性目的而展示且並非係實體線。GRIN光學元件402各具有跨元件402上連續且橫向地變化之一折射率梯度且各元件402具有相同折射率變化。
圖5係一曲線圖512，其展示根據本發明之一實施例之可包含於一層中之一GRIN元件之折射率變化。GRIN元件具有由一二次函數界定之一變化折射率輪廓，使得最大折射率位於元件之中心處，且折射率自元件之中心向外徑向減小。與不含有GRIN光學元件之膜之一區域相比，折射率變化導致入射於GRIN光學元件上之光之散射增加。
圖6係根據本發明之一實施例之具有一層600之一隱形眼鏡618之一示意性俯視圖，層600包含包圍一中心區608之一環形區606(其展示為區606a及606b)，其中環形區606a之一部分包含複數個GRIN元件602。覆蓋隱形眼鏡618之一周邊區620之層600之一部分亦沒有GRIN光學 元件602。隱形眼鏡618類似於圖2A至B中所描述之隱形眼鏡，然而，在此實施例中，GRIN光學元件602跨環形區之一部分606a之表面規則地分布，環形區606b之其餘者不含有任何GRIN光學元件602。與入射於具有基本折射率之剩餘者604上之光相比，入射於GRIN元件602上之光經散射得更多。
圖7A展示根據本發明之一實施例之透過施加至一鏡片718之一層700之一橫截面，其中層700包含複數個GRIN元件702。GRIN光學元件702以規則間隔跨層700之表面分布。層700呈一膜之形式。GRIN光學元件702各具有一折射率梯度，其在平行於膜之一表面之一方向上跨元件連續及橫向變化。各GRIN光學元件702之折射率在垂直於膜之一表面之一方向上係恆定的。各元件702具有相同折射率變化。膜700之基本折射率係恆定的且膜700具有一均勻厚度。在製造過程期間將膜700施加至鏡片718。
圖7B展示根據本發明之一實施例之透過施加至一鏡片818之一層800之一橫截面，其中層800包含複數個長方體GRIN元件802。層800呈一膜之形式，且GRIN光學元件802係光固化光學元件，其分散於層800之厚度內。GRIN光學元件802各具有一折射率梯度，其在平行於層800之一表面之一方向上自元件802之中心徑向向外變化。各元件802具有相同折射率變化。膜800之基本折射率係恆定的且膜800具有一均勻厚度。在製造過程期間將膜800施加至鏡片818。
圖7C展示根據本發明之一實施例之透過施加至一鏡片918之一層900之一橫截面，其中層900包含複數個球形GRIN元件902。層900呈一膜之形式，且GRIN光學元件902係光固化光學元件，其分散於膜900 之厚度內。GRIN光學元件902各具有一折射率梯度，其自元件902之中心徑向向外變化及各元件902具有相同折射率變化。膜900之基本折射率係恆定的且膜900具有一均勻厚度。在製造過程期間將膜900施加至鏡片918。
圖8係根據本發明之一實施例之一隱形眼鏡1018之一示意性俯視圖，具有包含包圍一中心區1008之兩個同心環形區1006i及1006ii之一層1000，其中各環形區包含複數個GRIN元件1002。GRIN光學元件1002各具有跨元件1002連續及橫向變化之一折射率梯度且各元件1002具有相同折射率變化。同心環形區1006i及1006ii由具有基本折射率之層1000之一環形區1024分離。GRIN光學元件1002以規則間隔跨同心環形區1006i及1006ii之表面分布。覆蓋鏡片之中心部分1008之層1000之區不含有任何GRIN光學元件1002。覆蓋隱形眼鏡1018之周邊區1020之層1000之區不含有任何GRIN光學元件1002。GRIN光學元件1002之各者具有大於具有基本折射率之(剩餘者1004之)基本屈光度之一平均屈光度。
圖9係根據本發明之一實施例之一鏡片1118之一示意性俯視圖，具有包含包圍一中心區1108之一環形周邊區1120之一層1100及包含複數個同心環形區1106a-d之層1100，各環形區1106a-d包含複數個GRIN光學元件1102a-d。GRIN光學元件(1102a-d之一者)分布在各環形區1106a-d周圍，使得GRIN光學元件1102b圍繞環形區1106b之一者之定位與GRIN光學元件(1102a及1102c)在相鄰環形區1106a/1106c中之定位異相。同心環形區1106a-d由具有基本折射率之層1104a-c之一區徑向分離。在本發明之其他實施例(未展示)中，同心環形區可彼此相鄰，即不由具有基本折射率之區分離。
儘管已參考特定實施例描述及繪示本發明，但一般技術者將瞭解，本發明適用於本文未具體繪示之許多不同變化。僅藉由實例，現將描述特定可行變化。
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。
儘管在前述描述中，提及具有已知明顯或可預見等效物之整體或元件，但此等等效物經併入至本文中，如同個別闡述般。應參考申請專利範圍用於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。讀者亦應瞭解，經描述為有利、方便或其類似者之本發明之整體或特徵係可選的，且不限制獨立請求項之範疇。此外，應瞭解，此等可選整體或特徵儘管在本發明之一些實施例中可有益，但可不期望的且因此在其他實施例中可不存在。
100:層
102:GRIN光學元件
104:剩餘者
118:鏡片

Claims (26)

  1. 一種眼科鏡片，該鏡片具有設置於該鏡片之一表面上之具有一基本折射率之一層，且該層包含至少一個梯度指數光學元件，其中該至少一個梯度指數光學元件具有在平行於該層之一前表面之一方向上跨該至少一個梯度指數光學元件連續且橫向變化之一折射率梯度。
  2. 如請求項1之眼科鏡片，其中該層設置於該鏡片之一前表面上。
  3. 如請求項1或請求項2之眼科鏡片，其中該層係已施加至該鏡片之一表面之一膜。
  4. 如請求項1或請求項2之眼科鏡片，其中該層係設置於該鏡片之一表面上之一塗層。
  5. 如請求項1或請求項2之眼科鏡片，其中該鏡片係一眼鏡鏡片。
  6. 如請求項1或請求項2之眼科鏡片，其中該鏡片係一隱形眼鏡。
  7. 如請求項6之眼科鏡片，其中該鏡片係一剛性隱形眼鏡。
  8. 如請求項1或請求項2之眼科鏡片，其中該層包括跨該層之一區域分布之複數個梯度指數光學元件。
  9. 如請求項8之眼科鏡片，其中該複數個梯度指數光學元件分布於跨該層之一區域之一三角形格之格點上。
  10. 如請求項1或請求項2之眼科鏡片，其中該層係一光聚合物層，其中該至少一個梯度指數光學元件之各者係一光固化梯度指數光學元件。
  11. 如請求項1或請求項2之眼科鏡片，其中該至少一個梯度指數光學元件之各者具有由一二次函數界定之一徑向變化之折射率輪廓。
  12. 如請求項1或請求項2之眼科鏡片，其中該至少一個梯度指數光學元件之各者具有在10μm與2mm之間的一直徑或寬度。
  13. 如請求項8之眼科鏡片，其中該複數個梯度指數光學元件佔據該層之一表面積之20%與80%之間。
  14. 如請求項1或請求項2之眼科鏡片，其具有一中心區及包圍該中心區之一環形區，其中包含該至少一個梯度指數光學元件之各者之該層覆蓋該環形區之一部分。
  15. 如請求項14之眼科鏡片，其中複數個梯度指數光學元件圍繞該環形區週期性地配置。
  16. 如請求項14之眼科鏡片，其中該層包含複數個同心環形區，各環形區包含至少一個梯度指數光學元件。
  17. 如請求項16之眼科鏡片，其中一第一環形區中之至少一個梯度指數光學元件與一相鄰第二環形區中之至少一個梯度指數光學元件異相。
  18. 如請求項16之眼科鏡片，其中該等環形區由具有該基本屈光度之該層之一區徑向分離。
  19. 如請求項16之眼科鏡片，其中該等環形區彼此相鄰。
  20. 如請求項1或請求項2之眼科鏡片，其中該層具有在1μm與70μm之間的一厚度。
  21. 如請求項1或請求項2之眼科鏡片，其進一步包括設置於該層與該鏡片之該表面之間的一黏著劑。
  22. 如請求項1或請求項2之眼科鏡片，其進一步包括設置於包含至少一個梯度指數光學元件之該層之該前表面上之一保護層。
  23. 一種製造一眼科鏡片之方法，該方法包括：提供一眼科鏡片；及在該鏡片之一表面上形成一層，其中該層具有一基本折射率且包含 至少一個梯度指數光學元件，其中該至少一個梯度指數光學元件具有在平行於該層之一前表面之一方向上跨該至少一個梯度指數光學元件連續且橫向變化之一折射率梯度。
  24. 如請求項23之方法，其中形成該層包括將一塗層或膜施加至該鏡片之該表面。
  25. 如請求項24之方法，其中該層係一膜且其中將該膜施加至該鏡片之步驟包括使用一黏著劑將該膜黏著至該鏡片。
  26. 如請求項24之方法，其中該層係一塗層，且其中電漿塗層用於將該層施加至該鏡片。
TW111128505A 2021-07-30 2022-07-29 具有帶梯度指數元素之光聚合物層之眼科鏡片及製造其之方法 TWI842032B (zh)

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