CN119156562A - 包含不对称梯度折射率的光学元件的眼科镜片 - Google Patents

Abstract

描述一种眼科镜片(1)、在眼科镜片(1)中使用的膜及制造眼科镜片(1)的方法(500)。所述镜片(1)具有光轴。所述镜片(1)包括设置于衬底(5)的表面上的层(3)。所述层(3)具有基本折射率且包含具有不对称折射率分布的至少一个梯度折射率光学元件(7a、7b)。所述至少一个梯度折射率光学元件(7a、7b)将来自所述光轴上的远点源的光聚焦到距所述光轴(2)第一距离的点。

Description

包含不对称梯度折射率的光学元件的眼科镜片

技术领域

本公开涉及具有包含具有不对称折射率分布的至少一个梯度折射率折射元件的层的眼科镜片，在此类镜片中使用的膜及制造此类镜片的方法。

背景技术

包含儿童及成人的许多人需要眼科镜片来矫正近视(myopia(short-sightedness))，且许多成人需要眼科镜片来矫正老花眼(年龄相关的无法适应且因此无法聚焦于近处物体)。还可需要眼科镜片来矫正远视(hyperopia(far-sightedness))、散光或圆锥角膜(角膜逐渐凸出以形成锥形的状况)。

在无光学矫正的情况下，近视眼将来自远处物体的传入光聚焦到视网膜前面的位置。因此，光会聚朝向视网膜前面的平面，接着向所述平面远处发散，且在到达视网膜时失焦。用于矫正近视的常规镜片(例如，眼镜镜片及隐形眼镜)降低来自远处物体的传入光在其到达眼睛之前的会聚(对于隐形眼镜)或引起其发散(对于眼镜镜片)，使得使焦点的位置移位到视网膜上。

在老花眼中，晶状体无法有效地改变形状以适应近处物体，且因此患有老花眼的人不能聚焦于近处物体。用于矫正老花眼的常规镜片(例如，眼镜镜片及隐形眼镜)包含双焦点或渐进式镜片，所述镜片包含针对近视力优化的区域及针对远视力优化的区域。还可使用双焦点或多焦点镜片或单视力镜片(其中为每只眼睛提供不同的处方，一只眼睛被提供远视力镜片，且一只眼睛被提供近视力镜片)来治疗老花眼。

几十年前曾提出，儿童或年轻人的近视进展可通过矫正不足(即，使焦点朝向视网膜移动但不完全移动到视网膜上)来减缓或预防。然而，与用完全矫正近视的镜片获得的视力相比，所述方法必然导致远视力下降。此外，现怀疑矫正不足是否有效控制发展中的近视。更新的方法是提供具有提供远视力的完全矫正的区域及矫正不足或故意诱发近视散焦的区域两者的镜片。还可提供与穿过镜片的完全矫正区域的光相比，增加特定区域中的光散射的镜片。已提出，这些方法可预防或减缓儿童或年轻人的近视发展或进展，同时提供良好的远视力。

在镜片具有提供散焦的区域的情况下，提供远视力的完全矫正的区域通常被称为基本屈光力区域，且提供矫正不足或故意诱发近视散焦的区域通常被称为附加屈光力区域或近视散焦区域(因为屈亮度比远视矫正基本屈光力区域的屈光力更正或负更少)。所述附加屈光力区域的表面(通常为前表面)具有比所述远视屈光力区域的曲率半径小的曲率半径，且因此为眼睛提供更多正或更少负屈光力。所述附加屈光力区域经设计以将传入平行光(即，来自远处的光)聚焦于视网膜前面(即，更靠近镜片)的眼睛内，而所述远视屈光力区域经设计以聚焦光且在视网膜处(即，更远离镜片)形成图像。当镜片配戴者正在观看近处目标且使用适应以聚焦穿过所述远视屈光力区域的光时，所述附加屈光力区域将把光聚焦于视网膜前面。

在增加特定区域中的光散射的镜片的情况下，增加散射的特征可被引入到镜片表面中或可被引入到用于形成镜片的材料中。例如，散射元件可通过热或机械或光诱发方法产生到镜片表面中，或嵌入于镜片中。散射元件可为例如激光诱发的材料变化以形成嵌入于镜片材料中的光学元件。

减少近视进展的已知类型的隐形眼镜是可以MISIGHT(酷柏(CooperVision)公司)的名称购得的一种双焦点隐形眼镜。此双焦点镜片与经配置以改进老花眼者的视力的双焦点或多焦点隐形眼镜的不同之处在于，所述双焦点镜片经配置具有特定光学尺寸，以使能够适应的人能够使用远视矫正(即，基本屈光力)用于观看远处物体及近处物体两者。具有附加屈光力的双焦点镜片的治疗区还在远处及近处观看距离两者处提供近视散焦图像。

虽然已发现这些镜片有利于预防或减缓近视的发展或进展，但环状附加屈光力区域可能产生非所要视觉副作用。由环状附加屈光力区域聚焦于视网膜前面的光从焦点发散以在视网膜处形成散焦环。因此，这些镜片的配戴者可看见围绕形成于视网膜上的图像的环形或‘光晕’，尤其是对于小型明亮物体(例如路灯及汽车头灯)。并且，理论上，配戴者可利用额外环状附加屈光力区域来聚焦近处物体，而非使用眼睛的自然适应(即，眼睛改变焦距的自然能力)来使近处物体聚焦；换句话说，配戴者可能不经意地以与使用老花眼矫正镜片相同的方式来使用镜片，此对年轻受试者来说是不可取的。

已发展出可用于治疗近视的进一步镜片。在这些镜片中，环状区域经配置使得未在视网膜前面形成单个轴上图像，借此防止此图像被用于聚焦近处目标且避免需要眼睛适应。而是，远点光源是由环状区域成像到近视附加屈光力焦面处的环形焦线，而在远视焦面处导致视网膜上的光的小光点尺寸，而无周围‘光晕’效应。

对于治疗近视，已认识到，提供引入额外近视散焦的镜片可为有益的。对于治疗老花眼，提供产生扩展焦深的镜片可为有益的。

已认识到，包含用于引入散焦的治疗部分的已知镜片通常经设计以向镜片配戴者提供特定治疗。镜片可为昂贵的且在设计上复杂，且随着时间推移，如果镜片配戴者的需求变化，那么其可能需要购买提供不同矫正水平的不同镜片。

本发明寻求提供一种对已知镜片的简单的且具成本效益的替代物以用于预防或减缓近视的恶化。此类镜片在矫正或改进与老花眼、远视、散光、圆锥角膜或其它折射异常相关联的视力方面也可为有益的。

发明内容

根据第一方面，本公开提供一种根据技术方案1的眼科镜片。

根据第二方面，本公开提供一种根据技术方案22的膜。

根据第三方面，本公开提供一种根据技术方案23的方法。

当然，将了解，关于本公开的一个方面描述的特征可被并入到本公开的其它方面中。例如，本公开的方法可并有关于本公开的设备描述的特征且反之亦然。

附图说明

现将参考所附示意图仅通过实例描述实例实施例。

图1A是根据本公开的实施例的眼科镜片的横截面视图；

图1B是图1A的镜片的俯视图(即，看向在镜片在眼睛上使用时面向前的表面)；

图1C是图1A及1B的镜片的GRIN光学元件中的一者的俯视图；

图1D是图1C中所展示的GRIN光学元件的透视图；

图1E是展示图1C及1D中所展示的GRIN光学元件的折射率分布的图表；

图2A是根据本公开的另一实施例的一眼科镜片的一横截面视图；

图2B是图2A的镜片的俯视图(即，看向在镜片在眼睛上使用时面向前的表面)；

图2C是形成图2A及2B中的镜片中的GRIN元件的内环的GRIN光学元件中的一者的俯视图；

图2D是形成图2A及2B中的镜片中的GRIN元件的外环的GRIN光学元件中的一者的俯视图；

图2E是图2C中所展示的GRIN光学元件的透视图；

图2F是图2D中所展示的GRIN光学元件的透视图；

图2G是展示图2C到2F中所展示的GRIN光学元件的折射率分布的图表；

图3A是根据本公开的实施例的眼科镜片的横截面视图；

图3B是图3A的镜片的俯视图；

图3C是图3A及3B的镜片的GRIN光学元件中的一者的俯视图；

图3D是展示在围绕图3C中所展示的GRIN光学元件中的一者的圆周方向上的折射率分布的图表；

图4是根据本公开的实施例的包含镜片的一副眼镜的前视图；

图5A是根据本公开的实施例的在眼科镜片中使用的膜的俯视图；

图5B是根据本公开的实施例的施覆于镜片的图5A的膜的小部分的横截面视图；及

图6是展示根据本公开的实施例的制造镜片的方法的流程图。

具体实施方式

根据第一方面，本公开提供一种具有光轴的眼科镜片。所述镜片包括设置于衬底的表面上的层。所述层具有基本折射率且包含具有不对称折射率分布的至少一个梯度折射率光学元件，使得所述至少一个梯度折射率(GRIN)光学元件将来自所述光轴上的远点源的光聚焦到距所述镜片的所述光轴第一距离的点。

镜片的光轴参考远点光源来定义。来自在镜片的光轴上的远点源(其在下文中可被称为轴上远点源)的光将被聚焦到镜片的光轴上。光轴可沿着晶片的中心线。例如，当晶片是隐形眼镜时，光轴通常沿着镜片的中心线。然而，光轴当然可不沿着镜片的中心线；这可能是眼镜镜片的情况，其中镜片的光轴的位置将由佩戴者的瞳距确定，取决于镜片的几何形状，瞳距可能不与镜片的中心线重合。

镜片可为用于预防或减缓近视的发展或进展的镜片。镜片可为用于矫正或改进与老花眼、远视、散光、圆锥角膜或另一折射异常相关联的视力的镜片。

层可覆盖镜片的整个表面，或镜片的表面的基本上全部。替代地，层可覆盖镜片的表面的部分。层可覆盖镜片的表面的中心部分，例如，当镜片在使用中时，配置为位于镜片配戴者的眼睛前面的部分。层可覆盖围绕镜片的中心的表面的环状区域。可存在未由层覆盖的镜片的外围区域。

层的基本折射率可为均匀的。层的基本折射率可介于1.3与1.8之间，优选地为约1.5。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有比基本折射率大的平均折射率。替代地，至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有小于基本折射率的平均折射率。来自轴上远点源的穿过层的光将被聚焦到镜片的光轴上的焦点。基本屈光力焦面可被定义为垂直于镜片的光轴且穿过镜片的焦点的表面。如本文中所使用，术语表面并非指的是物理表面，而是指可穿过将聚焦来自远处物体的光的点绘制的表面。此表面还被称为图像平面(即使其可能为曲面)或图像壳。眼睛将光聚焦到弯曲的视网膜上，且在完美聚焦眼睛中，图像壳的曲率将与视网膜的曲率匹配。因此，眼睛未将光聚焦到平坦数学平面上。然而，在所属领域中，视网膜的曲面通常被称为平面。来自轴上点源的穿过层的光被聚焦到镜片的光轴上在基本屈光力焦面处的焦点。

在本公开的内容背景中，至少一个GRIN光学元件中的每一者是具有变化折射率及在平行于层的表面的平面中由所述变化折射率引起的不对称折射率分布的元件。每一元件可为基本上圆柱形的，或具有椭圆形或卵形横截面的圆柱形，且可具有垂直于层的平面的其圆柱轴线。每一元件可为基本上球状的或基本上立方体的。每一元件可在平行于层的表面的平面中具有圆形、椭圆形、卵形或方形横截面。每一元件可具有圆形、椭圆形、卵形或方形横截面及与所述层的表面齐平的平坦表面。在本公开的实施例中，跨至少一个GRIN光学元件的折射率变动将在至少一个横向方向(即，平行于层的表面延行的方向)上是不对称的。由于不对称折射率分布，从轴上远点源行进的穿过至少一个GRIN光学元件的光将被引导朝向未在镜片的光轴上的点(即，离轴焦点)。

至少一个GRIN光学元件中的每一者是具有其自身的局部光轴的镜片，由于不对称折射率分布，所述局部光轴相对于镜片的光轴倾斜。至少一个GRIN光学元件中的每一者的局部光轴参考远点光源来定义。来自GRIN光学元件的局部光轴上的远点源(其在下文中可被称为轴上远点源)的光将被聚焦到GRIN光学元件的光轴上。在平行于层的表面的方向(即，横向方向)上具有不对称折射率变动的GRIN光学元件将具有相对于具有基本折射率的镜片的层的光轴倾斜的局部光轴，且因此，来自轴上远点源的穿过GRIN光学元件中的每一者的光将被聚焦到距镜片的光轴第一距离的点。GRIN光学元件中的每一者的焦度将取决于所述GRIN光学元件的折射率分布。

至少一个GRIN光学元件中的任何者或全部可经配置使得来自轴上远点源的穿过GRIN光学元件的光线在基本屈光力焦面处形成以镜片的光轴为中心的小光点。因此，尽管GRIN光学元件中的每一者可将光聚焦朝向离轴焦点，但由穿过具有基本折射率的镜片的区域的光形成的图像及由穿过GRIN光学元件的光形成的散焦图像的近似叠加可改进在视网膜处形成的图像的质量或对比度，且可改进镜片配戴者的视力。替代地，至少一个GRIN光学元件中的任何者或全部可经配置使得来自轴上远点源的穿过GRIN光学元件的光在基本屈光力焦面处未与镜片的光轴相交。这可导致在视网膜处形成的图像的对比度降低或图像质量降低，这在减少近视进展方面可为有利的。

不对称折射率变动可为径向折射率变动，即，折射率可从GRIN光学元件的中心处的点且在平行于层的表面的平面(即，横向平面)中径向向外延伸而变化。不对称折射率变动可在圆周方向上，即，折射率可在平行于层的表面的平面中围绕GRIN元件的圆周变化，且折射率变动可沿着GRIN光学元件的不同子午线不同。

不对称折射率变动可为在平行于层的表面的线性方向上的变动。

不对称折射率变动可为在横向平面中在线性方向上的变动与在径向及/或圆周方向上的变动的组合。

有利地，GRIN元件可提供散焦。据信，散焦可有助于预防或减缓近视的恶化。据信，散焦可有助于矫正或改进与老花眼、远视、散光、圆锥角膜或其它折射异常相关联的视力。GRIN光学元件可经配置使得其跨层提供随机折射率调制，借此增加光跨视网膜的散布且降低图像对比度。

至少一个GRIN光学元件中的任何者的折射率变动可由不对称多项式函数定义。

层可包含多个GRIN元件。层可包含跨层随机分布的多个GRIN元件。多个GRIN元件可跨层的部分随机分布。层可包含经布置以形成至少一个环状环的多个GRIN光学元件。至少一个环状环可为圆形、卵形或椭圆形形状。至少一个环状环可以镜片的光轴为中心。多个GRIN光学元件可经布置以形成定位于距镜片的光轴的不同径向距离处的至少两个同心环状环。

对于眼镜镜片，使GRIN光学元件跨镜片的相对较大区域分布可为有利的，因为此可实现在镜片配戴者的眼睛相对于镜片移动时维持由GRIN光学元件引起的散焦。跨眼镜镜片分布的多个GRIN光学元件可实现维持一致近视散焦。

GRIN光学元件可跨整个层或层的部分以规则间隔定位。GRIN光学元件可布置于三角格子的格点上。GRIN光学元件可布置于方形或矩形格子的格点上。

GRIN光学元件可经布置以在层上形成环状图案。所述环状图案可使镜片的中心区域不具有GRIN光学元件。镜片可具有具高达8mm的直径的中心区域，所述中心区域不具有GRIN光学元件。环状图案可包括单个环或多个同心环。

层可包含定位于距镜片的光轴的不同径向距离处的GRIN光学元件的至少一个第二环状环。

GRIN光学元件中的至少两者可为基本上相同的，即，其可具有相同大小及形状，且其可具有相同不对称折射率分布。在此情况下，至少两个GRIN光学元件可将来自轴上远点源的光聚焦朝向未在镜片的光轴上且位于相同焦面上的点。至少两个GRIN元件的折射率分布可变化，使得当镜片被定位于眼睛上时，来自轴上远点源的穿过GRIN光学元件的光将位于比基本屈光力焦面更靠近镜片的后表面的表面处。至少两个GRIN元件的折射率分布可变化，使得当镜片被定位于眼睛上时，来自轴上远点源的穿过GRIN光学元件的光将被聚焦于比基本屈光力焦面更远离镜片的后表面的表面处。

定位于距镜片的光轴的相同径向距离处的基本上相同的GRIN光学元件(例如，布置于以光轴为中心的圆形同心环中的GRIN光学元件)可将光聚焦朝向与来自镜片的光轴等距且位于相同焦面上的离轴点。因此，由穿过这些GRIN光学元件的光形成的焦点可在焦面处形成圆环。类似地，基本上相同的GRIN光学元件可经布置以形成以光轴为中心的椭圆形或卵形环，且由来自轴上远点源的穿过这些GRIN光学元件的光形成的焦点可在焦面处形成椭圆形或卵形环。

GRIN光学元件中的至少两者可具有不同的不对称折射率分布。在此情况下，至少两个GRIN光学元件将具有不同的局部光轴。对于具有不同折射率分布且定位于距镜片的光轴的相同径向距离处的第一及第二GRIN元件，来自轴上远点源的穿过第一GRIN光学元件的光可被聚焦到远离镜片的光轴第一距离的点，且来自轴上远点源的穿过第二GRIN光学元件的光可被聚焦到远离镜片的光轴第二不同距离的点。GRIN光学元件中的每一者的焦点将取决于GRIN元件的不对称折射率分布，及GRIN光学元件的位置。

具有不同折射率分布的GRIN光学元件中的至少两者可将光聚焦朝向不同焦面。

多个GRIN光学元件中的每一者可具有不同折射率变动。替代地，一些GRIN光学元件可具有相同折射率变动，且其它元件可具有不同折射率变动。多个GRIN光学元件可经分布使得具有相同或类似折射率变动的GRIN光学元件可以集群或以有序布置分组。层可划分成多个相异部分，其中每一部分包括具有相同或类似折射率变动的GRIN光学元件。

至少一个GRIN光学元件中的每一者的折射率分布与所述元件从镜片的光轴的径向位置之间可存在相关性。定位于距镜片的光轴的相同径向距离处(例如，围绕以镜片的光轴为中心的圆环定位)的GRIN光学元件可具有相同折射率分布。定位于距镜片的光轴的不同径向距离处的GRIN元件可具有不同折射率分布。

定位于距镜片的光轴的较大径向距离处的GRIN光学元件可具有与定位于距镜片的光轴的较小径向距离处的GRIN光学元件相比导致更大焦度的折射率分布。当镜片在使用中时，与定位于距镜片的光轴的较小径向距离处的GRIN光学元件相比，定位于距镜片的光轴的较大径向距离处的GRIN光学元件可将来自轴上远点源的光聚焦朝向更靠近镜片的后表面的表面。

镜片可包括形成以镜片的光轴为中心的第一圆环的GRIN光学元件，且这些GRIN元件可具有第一折射率分布。镜片可包括在比第一圆环更大的径向距离处形成以镜片的光轴为中心的第二圆环的GRIN元件，且这些GRIN元件可具有第二不同折射率分布。第一折射率分布可导致形成第一环的部分的GRIN元件将光聚焦朝向第一焦面，且第二折射率分布可导致形成第二环的GRIN元件将光聚焦朝向第二焦面。当镜片由使用者配戴时，第一焦面及/或第二焦面可比基本焦面更靠近镜片的后表面。第一焦面可比第二焦面更靠近镜片的后表面。第一焦面可比第二焦面更远离镜片的后表面。

镜片可包括形成多个同心环状环的GRIN光学元件。在相同环状环内的GRIN光学元件可具有相同折射率分布。形成不同环状环的GRIN光学元件可具有不同折射率分布。定位于距镜片的光轴的较大径向距离处的环状环可包括具有导致所述元件的更大焦度的折射率变动的GRIN元件。当镜片在使用中时，与定位于距镜片的光轴的较小径向距离处的环状环相比，定位于距镜片的光轴的较大径向距离处的环状环可包括将光聚焦朝向更靠近镜片的后表面的表面的GRIN元件。替代地，定位于距镜片的光轴的较大径向距离处的环状环可包括具有更小焦度的GRIN元件。当镜片在使用中时，与定位于距镜片的光轴的较小径向距离处的环状环相比，定位于距镜片的光轴的较大径向距离处的环状环可包括将光聚焦朝向更远离镜片的后表面的表面的GRIN元件。

与入射于层的其余部分上的光相比，至少一个GRIN光学元件中的每一者可产生入射于所述GRIN光学元件上的光的额外散射。

与基本折射率相比，至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有至少0.001，优选地至少0.005的最小折射率差。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有比基本折射率大0.001的最小折射率。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有比基本折射率大0.005的最小折射率。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有比基本折射率小0.005的最大折射率。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有比基本折射率小0.001的最大折射率。与基本折射率相比，至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有小于0.1，优选地小于0.025的最大折射率差。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有比基本折射率大0.1的最大折射率。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有比基本折射率大0.025的最大折射率。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有比基本折射率小0.1的最小折射率。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有比基本折射率小0.025的最小折射率。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有等于基本折射率的最小折射率。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有介于-25D与+25D之间，优选地介于-0.25D与+25.0D之间的最小折射力。对于用于预防或减缓近视的发展或进展的镜片，每一GRIN光学元件可具有介于-0.25D与+25.0D之间的最小折射力。对于用于预防或减缓远视的发展或进展的镜片，每一GRIN光学元件可具有介于0.0与-25.0D之间的最小折射力。

层具有有限厚度，且至少一个GRIN光学元件中的每一者可延伸穿过层的厚度。至少一个GRIN光学元件中的每一者可仅延伸半穿层的厚度。至少一个GRIN光学元件中的每一者可嵌入于层内。层的厚度可为均匀的。至少一个GRIN光学元件中的每一者可嵌入于层内，而不改变层的厚度或镜片的厚度。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有均匀厚度。至少一个GRIN元件中的每一者可具有与层的表面齐平的平坦表面。

层可为包含至少一个GRIN光学元件的交联聚合物层。层可能已由未交联聚合物的基质形成。层可接合到衬底。层可使用等离子体接合到衬底。层可粘合到衬底。层可使用可固化粘合剂粘合到衬底。

层可设置于衬底的前表面上。层可设置于衬底的后表面上。层可设置于衬底的前及后表面两者上。层可为已施覆到衬底的表面的膜。层可包括HX膜。层可为在镜片的制造期间施覆到衬底的膜。层可为可释放地粘合或以其它方式施覆到衬底，即，其可容易地从镜片移除。层可为可重用的，使得层可被容易地移除且再施覆到同一衬底或不同衬底。

层可为设置于衬底的表面上的涂层。涂层可在衬底工艺期间施覆到衬底。涂层可喷涂到衬底上。涂层可接合到衬底的表面。涂层可为不可逆地施覆到镜片，例如，涂层与衬底之间的接合可为永久性接合。

衬底可为用于施覆到镜片的表面的膜。膜可为柔性透明膜。对于隐形眼镜，膜可具有介于1μm与100μm之间，优选地介于10μm与20μm之间，且更优选地介于14μm与18μm之间的厚度。对于眼镜镜片，膜可具有介于1μm与1000μm之间，优选地介于10μm与20μm之间，且更优选地介于14μm与18μm之间的厚度。

膜可施覆到镜片的前表面。

衬底可在镜片的制造期间施覆到镜片。衬底可为可释放地粘合或以其它方式施覆到镜片，即，其可容易地从镜片移除。衬底可为可重用的，使得衬底可被容易地移除且再施覆到同一衬底或不同衬底。

替代地，衬底可为镜片。

镜片可为眼镜镜片。眼镜镜片可包括PMMA、CR-39、聚碳酸酯、Trivex或冕牌玻璃。镜片可为隐形眼镜。层可设置于镜片的前表面上。在本公开的内容背景中，当镜片由镜片配戴者配戴时，镜片的前表面是镜片的面向前表面或外表面。

镜片可为圆形形状。镜片可为椭圆形形状。镜片可为卵形形状。镜片可为矩形形状。镜片可为方形形状。镜片的前表面可具有介于1200mm²与3000mm²之间的面积。镜片可由透明玻璃或刚性塑料(例如聚碳酸酯)形成。镜片可为基本上平面的且可具有提供镜片屈光力的至少一个曲面。

镜片可为隐形眼镜。如本文中所使用，术语隐形眼镜指的是可放置到眼睛的前表面上的眼科镜片。将了解，此隐形眼镜将提供临床上可接受的眼上移动且不与人的一或两只眼睛结合。隐形眼镜可呈角膜镜片(例如，搁置于眼睛的角膜上的镜片)的形式。在其中镜片是隐形眼镜的实施例中，镜片可具有介于60mm²与750mm²之间的表面积。镜片可具有圆形形状。镜片可具有卵形形状。镜片可具有椭圆形形状。镜片可具有介于10mm与15mm之间的直径。

镜片可为硬式隐形眼镜。镜片可为硬式高透氧隐形眼镜。

隐形眼镜可为复曲面隐形眼镜。例如，复曲面隐形眼镜可包含经塑形以矫正人的散光的光学区。镜片可为巩膜隐形眼镜。

镜片可为软性隐形眼镜，例如水凝胶隐形眼镜或硅酮水凝胶隐形眼镜。

镜片可包括弹性体材料、硅酮弹性体材料、水凝胶材料或硅酮水凝胶材料，或其组合。如在隐形眼镜的领域中所理解，水凝胶是将水保持于平衡状态且不具有含硅酮化学品的材料。硅酮水凝胶是包含含硅酮化学品的水凝胶。如在本公开的内容背景中所描述，水凝胶材料及硅酮水凝胶材料具有至少10％到约90％(wt/wt)的平衡水含量(EWC)。在一些实施例中，水凝胶材料或硅酮水凝胶材料具有从约30％到约70％(wt/wt)的EWC。相比来说，如在本公开的内容背景中所描述，硅酮弹性体材料具有从约0％到小于10％(wt/wt)的水含量。通常，与本公开方法或设备一起使用的硅酮弹性体材料具有从0.1％到3％(wt/wt)的水含量。合适镜片配方的实例包含具有以下美国采用名称(USAN)的镜片配方：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、verofilconA、kalifilcon A、lehfilcon A及类似者。

替代地，镜片可包括硅酮弹性体材料，基本上由硅酮弹性体材料组成或由硅酮弹性体材料组成。例如，镜片可包括具有从3到50的肖氏A硬度的硅酮弹性体材料，基本上由所述硅酮弹性体材料组成或由所述硅酮弹性体材料组成。肖氏A硬度可使用如所属领域的普通技术人员所理解的常规方法(例如，使用方法DIN 53505)来确定。其它硅酮弹性体材料可从(例如)诺稀尔技术(NuSil Technology)或陶氏化学公司(Dow Chemical Company)获得。

镜片可具有光学区。光学区涵盖镜片的具有光学功能性的部分。光学区经配置以在使用时定位于眼睛的瞳孔上方或前面。光学区可由外围区围绕。外围区并非光学区的部分，而是位于光学区外部。对于隐形眼镜，当镜片被配戴时，外围区可位于虹膜上方。外围区可提供机械功能，例如，增加镜片的大小，借此使镜片更容易处置。对于隐形眼镜，外围区可提供防止镜片的旋转的垂重(ballasting)，及/或提供改进镜片配戴者的舒适度的经塑形区域。外围区可延伸到镜片的边缘。在本公开的实施例中，包含GRIN光学元件中的至少一者的层可覆盖光学区，但情况可为其不覆盖外围区。

层可具有均匀厚度。对于隐形眼镜，层可具有介于1μm与100μm之间，优选地介于10μm与20μm之间，且更优选地介于14μm与18μm之间的厚度。对于眼镜镜片，层可具有介于1μm与1000μm之间，优选地介于10μm与20μm之间，且更优选地介于14μm与18μm之间的厚度。

层可为光聚合物层。至少一个梯度折射率光学元件中的每一者可为经光固化梯度折射率光学元件。GRIN光学元件中的每一者可能已使用光固化形成。

至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有介于1μm与5mm之间，优选地介于10μm与2mm之间的宽度。至少一个GRIN光学元件中的每一者可具有介于1μm³与5mm³之间，优选地介于10μm³与2mm³之间的体积。多个GRIN光学元件可占据层的体积的5％与80％之间。多个GRIN光学元件可覆盖层的20％与80％之间的表面积。层可包含2个到5000个GRIN光学元件。

镜片可具有中心区域及围绕中心区域的环状区域。层可覆盖环状区域的部分。情况可为，层未覆盖中心区域，且因此中心区域可能不具有GRIN光学元件。层可覆盖全部环状区域或环状区域的部分。如本文中所使用，术语环状区域指的是可围绕中心区域的整个外边缘延伸或可部分围绕中心区域的外边缘延伸的区域。环状区域可为圆形、卵形或椭圆形形状。环状区域可包含多个GRIN光学元件。多个GRIN光学元件可围绕整个环状区域分布，或可跨环状区域的部分分布。

层可包含由具有基本折射率的层的区域径向分隔的多个同心环状区域。

镜片可进一步包括设置于层与衬底的表面之间的粘合剂。粘合剂可包括透明粘合剂，例如环氧基粘合剂。粘合剂可为粘合层。粘合层可在镜片的制造期间施覆到衬底的前表面。粘合剂可将层永久地粘合到衬底的表面。替代地，层可接合到表面的表面。层可永久地或不可逆地接合到衬底的表面。

镜片可进一步包括设置于包含至少一个梯度折射率光学元件的层的前表面上的保护层。当镜片在正常使用中且由镜片配戴者配戴时，包含至少一个GRIN光学元件的层的前表面是层的面向前表面或外表面。保护层可覆盖包含至少一个GRIN光学元件的层的前表面的全部或部分。保护层可为透明层。保护层可包括聚碳酸酯(PC)。保护层可包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或三乙酸纤维素(TAC)。保护层可包括具有可忽略双折射的物质。保护层可为不透水的。保护层可为耐刮擦的。保护层可具有基本折射率。保护层可提供一定程度的UV防护。保护层可使用粘合剂粘合到包含GRIN光学元件中的至少一者的层。

根据第二方面，本公开提供一种用作眼科镜片中的层的膜。所述镜片具有光轴。所述镜片包括衬底。所述镜片可包含上文阐述的任何特征。所述膜具有基本折射率，且包含具有不对称折射率分布的至少一个梯度折射率光学元件。所述膜可经设置于镜片衬底的表面上，使得梯度折射率光学元件中的至少一者将来自光轴上的远点源的光聚焦朝向距光轴第一距离的点。

膜可具有上文描述的层的任何性质。有利地，可将膜施覆到配戴者的现有镜片，因此降低其治疗的成本。

膜可为包含梯度折射率光学元件中的至少一者的交联聚合物薄膜。膜可能已由未交联聚合物的基质形成。膜可为HX膜。

膜可能已经切割、经成形或经塑形以具有适于施覆到眼镜镜片或隐形眼镜的面积。膜可经配置或经设定尺寸且经塑形以用于眼镜镜片，且可具有介于300mm²与5000mm²之间，优选地介于1000mm²与3000mm²之间的面积。膜可用于施覆到眼镜镜片，且可为圆形、卵形、椭圆形、方形或矩形形状。膜可经配置或经设定尺寸且经塑形以用于施覆到隐形眼镜，且可具有介于60mm²与750mm²之间的面积。膜可用于施覆到隐形眼镜，且可为圆形、卵形、椭圆形、方形或矩形形状。膜可用于施覆到隐形眼镜且可具有介于6mm与20mm之间，优选地介于9mm与16mm之间的直径。

膜可具有均匀厚度。对于隐形眼镜，膜可具有介于1μm与100μm之间，优选地介于10μm与20μm之间，且更优选地介于14μm与18μm之间的厚度。对于眼镜镜片，膜可具有介于1μm与1000μm之间，优选地介于10μm与20μm之间，且更优选地介于14μm与18μm之间的厚度。

至少一个梯度折射率光学元件中的每一者可为经光固化光学元件。梯度折射率光学元件中的每一者可能已使用光固化形成。梯度折射率光学元件中的每一者可能已运用数字光投影系统、直接激光写入系统或准直LED或激光光源使用光固化来形成。高分辨率3D可光固化系统(例如基于双光子共焦显微镜的激光照明系统)可用于光固化GRIN元件中的每一者。

膜可经配置以可容易地从眼科镜片移除。膜可为可重用的，使得膜可被容易地移除且再施覆到相同镜片或不同镜片。有利地，此可实现镜片配戴者的处方的灵活性，因为如果镜片配戴者的处方改变，那么可将膜施覆到其现有镜片或自其现有镜片移除。

膜可具有用于粘合到镜片衬底的表面的粘合表面。在施覆到镜片衬底之前，膜的粘合表面可由保护膜覆盖。保护膜可包含一种聚合物，例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯(PE)或三乙酸纤维素(TAC)。保护膜可为透明的。保护膜可为柔性膜。粘合表面可为粘合剂(例如环氧基粘合剂)层。

膜可设置于衬底上。衬底可接触膜的第一表面，且膜的第二相对表面可为粘合表面。因此，如果膜是使用粘合表面粘合到眼科镜片，那么当膜被施覆到镜片时，衬底可变为镜片膜的前/面向前/外表面。当膜被施覆到眼科镜片的表面时，衬底可经配置以提供保护层。衬底可包括聚碳酸酯(PC)。衬底可包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或三乙酸纤维素(TAC)。衬底可包括具有可忽略双折射的物质。衬底可为不透水的。衬底可为耐刮擦的。衬底可具有基本折射率。衬底可提供一定程度的UV防护。

根据第三方面，本公开提供一种制造眼科镜片的方法。所述镜片具有光轴。所述镜片包括设置于衬底的表面上的层。所述层具有基本折射率，且包含具有不对称折射率分布的至少一个梯度折射率光学元件。所述至少一个梯度折射率光学元件将来自所述光轴上的远点源的光聚集到距所述光轴第一距离的点。所述镜片可包含上文描述的任何特征。所述方法包括提供具有光轴的镜片。所述方法包括提供具有基本折射率的层，其中所述层包含具有不对称折射率分布的至少一个梯度折射率光学元件。所述方法包括将所述层施覆于镜片衬底的表面上，使得将来自光轴上的远点源的穿过所述层的光聚焦到光轴上的点，且将来自光轴上的远点源的穿过至少一个梯度折射率光学元件的光聚焦到距光轴第一距离的点。

制造镜片可包括：形成具有凹透镜形成表面的母模部件及具有凸透镜形成表面的公模部件。方法可包括用块材镜片材料填充所述母模部件与所述公模部件之间的间隙。方法可进一步包括固化块材镜片材料以形成镜片。

镜片可为模制隐形眼镜。镜片可通过浇铸模制工艺、旋转浇铸模制工艺或车削工艺或其组合形成。如所属领域的技术人员所理解，浇铸模制指的是通过将镜片形成材料放置于具有凹透镜部件形成表面的母模部件与具有凸透镜部件形成表面的公模部件之间来模制镜片。

制造镜片可包括：将粘合剂施覆到衬底的表面，及使用所述粘合剂将层施覆到镜片衬底的表面。制造镜片可包括：将层接合到镜片衬底的表面。制造镜片可包括：将粘合剂施覆到层的表面，及使用所述粘合剂将层施覆到镜片。方法可包括对层进行切割、成形或塑形使其具有适于施覆到眼镜镜片或隐形眼镜的面积。

提供层可包括：提供可光固化膜。提供所述膜可包括：使用数字光投影系统来光固化膜的至少一个区域，借此产生至少一个经光固化梯度折射率折射元件。

在本公开的内容背景中，经光固化GRIN光学元件是已通过光固化或光聚合形成的GRIN元件。经光固化GRIN光学元件可由可光聚合的或可光固化的分子或其它可光固化的元素产生。光固化可导致跨经光固化区域的横向变化的折射率。可光固化分子可分散于膜内。可光固化分子可分散于交联聚合物基质内，或树脂内。

在本公开的内容背景中，数字光投影(DLP)系统是用于将光引导朝向可光固化膜，借此能够光固化所述膜的区域的光照明系统。所使用的DLP系统具有适用于目标膜材料的光聚合或光固化的波长。例如，对于HX膜，DLP系统可具有在介于440nm到660nm之间的范围内的波长。DLP系统的像素分辨率可小于100μm，优选地小于30μm，更优选地小于10μm。DLP系统可为商业DLP系统，例如，具有460nm波长及30nm像素分辨率的3DLP9000-LED.9”WQXGA光引擎。DLP系统可包含微机电系统(MEMS)。DLP系统可包含数字镜装置。数字镜装置可引导光，及/或控制朝向膜的光传输。

DLP系统可用于照明整个膜或膜的区域。DLP系统可用于光固化个别可光固化元素或分子，或多个个别可光固化分子。多个个别可光固化分子可连续或同时被光固化。DLP系统可用于照明膜的环状区域或膜的多个同心环状区域。

使用数字光投影系统可包括使用灰度图像来控制到膜上的光投影。灰度图像可提供用于将来自DLP系统的光投影到膜上的样板。灰度图像可为.bmp图像。灰度图像可屏蔽膜的一些区域，使得这些区域未暴露于来自DLP系统的光，同时将膜的至少一个区域暴露于来自DLP系统的光。灰度图像可将多个区域暴露于来自DLP系统的光。暴露于来自DLP系统的光的膜的区域可经光固化以产生经光固化GRIN光学元件。

制造镜片的方法可包括产生膜的设计，其中所述设计具有具不对称折射率分布的经光固化GRIN光学元件的所要图案。方法可包括使用设计产生灰度图像。

灰度图像可经设计以产生上文描述的经光固化GRIN元件的任何布置，其中GRIN光学元件具有不对称折射率分布。灰度图像可包括使来自DLP系统的光能够到达膜的多个孔隙。由来自DLP系统的光照明的膜的区域可被光固化。图像可包括阻挡或屏蔽光到达膜的多个部分。未由来自DLP系统的光照明的膜的区域将不会被光固化。图像可包括布置成图案的多个孔隙。经光固化GRIN光学元件的所要图案可为布置于膜的格点上的GRIN光学元件阵列，且在此情况下，图像可包括布置于格点上的多个孔隙。格子可为三角格子、方形格子或立方格子。

方法可包括建模至少一个经光固化GRIN元件中的每一者的所要不对称折射率分布，及确定产生所述所要不对称折射率分布所需的至少一个曝光条件。

建模可用于确定光固化具有所要不对称折射率分布的GRIN元件所需的曝光的强度及/或曝光的持续时间及/或曝光的波长。条件可取决于DLP系统的特性，例如，光源的波长、强度及类型。条件可取决于膜性质，例如，膜材料及膜厚度。建模可使用任何合适建模软件(例如，MATLAB^TM)来执行。建模可使用实验(经测量)数据或理论(经预测)数据来执行。经预测数据可基于膜材料及/或DLP系统的已知性质。经光固化GRIN元件中的每一者的所要折射率分布可由不对称多项式函数定义，或可由不对称多项式函数近似计算。可针对单个经光固化GRIN元件或针对多个经光固化GRIN元件建模所要不对称折射率分布。对于包含多个GRIN光学元件的膜，至少一个经光固化GRIN元件中的每一者的所要不对称折射率分布可为相同的，或经光固化GRIN元件中的每一者可具有不同的所要不对称折射率分布。

建模步骤可包括测量或绘制依据曝光条件而变化的折射率变化图。曝光条件可为光强度、曝光的持续时间或光波长。图可被产生为具有非平面表面的图。图可被产生为3D图。图可经迭代地更新及/或优化以产生经光固化GRIN光学元件的所要折射率分布。图可为单个经光固化GRIN光学元件或多个经光固化GRIN光学元件的折射率变化图。图可用于产生用于DLP成像系统中的折射率梯度像素矩阵。像素矩阵可识别DLP成像系统的每一像素的所需曝光条件以产生跨膜的所需折射率变动。折射率梯度像素矩阵可经配置以产生单个经光固化GRIN光学元件，或跨膜分布的2与5000个之间的经光固化GRIN元件。折射率梯度像素矩阵可经配置以跨膜的20％与80％之间的区域产生经光固化GRIN元件。

建模步骤可包含将折射率变化图转换成数字光投影强度图。数字光投影强度图可为用于DLP系统的像素矩阵。可从折射率梯度像素矩阵产生数字光投影强度图。当产生用于DLP系统中的灰度图像时，可使用数字光投影强度图。数字光投影强度图可用于确定用于DLP系统中的所需曝光条件。DLP强度图可用于产生.bmp图像。图像可为8位图。曝光条件可取决于膜类型、经光固化GRIN光学元件的所需图案或布置、膜性质及DLP成像系统的性质。因此，数字光投影强度图可用于通过确定所需曝光条件来控制到膜上的光投影。

方法可包括使用灰度图像及/或数字光投影强度图将膜暴露于来自DLP系统的光，以控制到跨膜的曝光上的光投影。方法可包括等待供膜显影的最小时间量。方法可包括在等待供膜显影的最小时间之后，使用DLP系统或使用UV烘箱对膜进行泛光固化或泛光曝光。

DLP系统可包含引起非线性强度响应的光学器件。方法可涉及确定在任何或所有像素处是否存在显著非线性响应。如果存在显著非线性响应，那么方法可包括调适数字光投影强度图以考虑非线性响应。

至少一个GRIN光学元件中的每一者的所要折射率分布可产生具有介于约1μm与5.0mm之间的直径的经光固化GRIN光学元件。经建模折射率分布可经配置以产生具有介于约1μm与5.0mm之间的直径的至少一个经光固化GRIN光学元件。经建模折射率分布可经优化或经迭代地优化以产生具有介于约1μm与5.0mm之间的直径的至少一个经光固化GRIN光学元件。至少一个经光固化GRIN光学元件中的每一者的所要折射率分布可产生具有介于1μm³与5mm³之间的体积的经光固化GRIN元件。至少一个经光固化GRIN光学元件中的每一者的所要折射率分布可产生在平行于膜的表面的方向上具有不对称分布的圆盘状经光固化GRIN元件或球状经光固化GRIN元件。经建模折射率分布可经优化或经迭代地优化以产生具有上文描述的任何特性的至少一个经光固化GRIN光学元件。

方法可包括在光固化之后将膜施覆到镜片或镜片衬底的表面。膜可在从第二衬底移除及施覆到镜片或镜片衬底之前安置于所述第二衬底上以进行光固化。第二衬底可为载玻片。可在光固化之前将膜施覆到镜片的表面。可使用粘合剂(例如环氧基粘合剂)将膜粘合到镜片的表面。粘合剂可为粘合层。可在镜片的制造期间将粘合层施覆到镜片的前表面。可在将膜施覆到镜片表面之前将粘合层施覆到膜的后表面。粘合剂可将膜永久地粘合到镜片的表面。粘合剂可将膜可释放地粘合到镜片的表面。

在将膜施覆到镜片或镜片衬底之前(此可在光固化膜的区域之前或之后)，膜可经切割或经塑形以适于施覆到眼科镜片。膜可经切割或经塑形以覆盖镜片的整个表面或镜片的表面的部分。膜可被切割或塑形为圆形的、卵形的或椭圆形的。膜可经切割或经塑形以覆盖镜片的光学区，或在镜片由镜片配戴者配戴时将定位于镜片配戴者的视网膜前面的镜片的区域。

在光固化之前，可将保护层施覆到膜的表面。方法可包括在光固化之前移除保护层。保护层可包括聚丙烯。

在将经光固化膜施覆到镜片之后，方法可包括将保护层施覆到镜片的前表面(即，在经光固化层的顶部上)。保护层可覆盖包含至少一个经光固化GRIN光学元件的膜的前表面的全部或部分。保护层可为透明层。保护层可包括聚碳酸酯(PC)。保护层可包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或三乙酸纤维素(TAC)。保护层可包括具有可忽略双折射的物质。保护层可为不透水的。保护层可为耐刮擦的。保护层可具有基本折射率。保护层可提供一定程度的UV防护。保护层可使用粘合剂粘合到包含至少一个经光固化GRIN光学元件的膜。

在本公开的其它实施例中，提供层可包括使用准直LED/激光光源来光固化可光固化层的至少一个区域。高分辨率3D可光固化系统(例如基于双光子共焦显微镜的激光照明系统)可用于光固化可光固化层的至少一个区域。提供层可包括使用高分辨率光聚合工艺及采用高分辨率梯度强度光掩模(即，用于投影光刻中的铬或抗蚀剂涂布的玻璃光掩模)。

在本公开的其它实施例中，层可包括涂层。涂层可通过各种涂布方法(例如喷涂、旋涂、溶液浇铸、液相表面沉积或气相表面沉积)直接施覆到镜片表面或镜片衬底表面上。在将涂层施覆到镜片表面或镜片衬底表面之前，可例如使用等离子体处理来处理表面，以改进与涂布层的接合或粘合。

根据本公开的实施例的眼科镜片1(图1A)具有光轴2，且包括设置于衬底5(在此情况下，衬底5形成镜片1的部分)的前表面上的层3。层3具有均匀厚度及均匀基本折射率。层3覆盖镜片1的前表面。来自轴上远点源的穿过具有基本折射率的层3的区域的光将被聚焦到镜片1的光轴2上的光点11。光点11位于图1A中所展示的基本屈光力焦面13上。

如图1A到1B中所展示，层3包含布置成同心圆9a、9b的多个GRIN光学元件7a、7b(虚线9a、9b被提供为到眼睛的导引且不表示镜片1的结构特征)。GRIN光学元件7a、7b中的每一者是基本上圆柱形形状，其在平行于层3的表面的平面中具有椭圆形横截面。GRIN光学元件7a、7b中的每一者具有在垂直于元件7a、7b的圆柱轴线的平面(即，平行于层3的表面的平面)中在径向方向及横向方向两者上变化的折射率分布，而导致跨元件7a、7b的不对称折射率分布。图1C是图1A及1B中所展示的镜片1的GRIN光学元件7a中的一者的俯视图，且图1D以透视图展示相同元件7a。跨元件7a的表面的折射率在垂直于元件7a的圆柱轴线的平面中变化，在平行于层3的前表面的平面中从点‘X’径向向外变化，且在由箭头‘Y’指示的平行于层3的前表面的方向上横向变化。折射率分布在平行于元件7a的圆柱轴线的方向‘Z’上是恒定的(即，不变化)(见图1D)。折射率变动在方向‘Y’上具有不对称分布22，如图1E中所展示。

形成内圆9a的GRIN元件7a全部具有相同折射率分布(如图1C及1D中所展示)且全部是定位于距镜片1的光轴2的相同径向距离处。由于GRIN光学元件7a具有不对称折射率分布，如图1C到1E中所展示，因此GRIN元件7a的局部光轴是相对于镜片1的光轴2倾斜。来自轴上远点源的穿过具有基本折射率的层3的区域的光被聚焦到光轴上的光点11。来自轴上远点源的穿过GRIN光学元件7a的光被聚焦远离镜片1的光轴2。GRIN光学元件7a是布置成以镜片1的光轴2为中心的圆9a，且来自轴上远点源的穿过形成内环9a的GRIN光学元件7a的光将形成焦点15a、15b(图1A中所展示)的环。当镜片1由镜片配戴者配戴时，形成内环9a的GRIN元件7a将来自轴上远点源的光聚焦朝向附加屈光力焦面17，与基本屈光力焦面13(图1A中所展示)相比，附加屈光力焦面17更靠近镜片1的后表面(即，更远离视网膜，或更靠近角膜)。GRIN光学元件7a中的每一者的局部光轴与镜片的光轴相交，且来自轴上远点源的穿过形成内环9a的GRIN光学元件7a的光线经引导使得在基本屈光力表面13处形成未聚焦光的小光点尺寸。此可改进形成于镜片配戴者的视网膜处的图像的质量。

形成外环9b的GRIN光学元件7b全部具有相同于形成内环9a的GRIN元件7a(如图1C到1E中所展示)的折射率变动。形成外环9b的GRIN光学元件7a全部是定位于距光轴2的相同径向距离处，且与形成内环9a的GRIN光学元件7a相比在距光轴2的更大径向距离处。

GRIN光学元件7b是布置成以镜片1的光轴2为中心的圆。其具有聚焦来自轴上远点源的穿过GRIN光学元件7b的光以形成焦点19a、19b(图1A中所展示)的环的局部光轴。焦点19a、19b的环将具有比由穿过GRIN光学元件7a的内环9a的光形成的焦点15a、15b的环更大的半径。形成外环9b的GRIN光学元件7b的折射分布与形成内环9a的GRIN光学元件7a的折射率分布相同。当镜片1由配戴者配戴时，形成外环9b的GRIN光学元件7b将把光聚焦朝向相同于形成内环9a的GRIN元件7a的附加屈光力焦面17。GRIN光学元件7b中的每一者的局部光轴与镜片的光轴相交，且来自轴上远点源的穿过形成外环9b的GRIN光学元件7b的光线经引导使得在基本屈光力表面13处形成未聚焦光的小光点尺寸。此可改进形成于镜片配戴者的视网膜处的图像的质量。

根据本公开的另一实施例的眼科镜片101(图2A)是以光轴102为中心，且包括设置于衬底105(在此情况下，衬底105形成镜片101的部分)的前表面上的层103。层103具有均匀基本折射率及均匀厚度。层103覆盖镜片101的前表面。来自轴上远点源的穿过具有基本折射率的层103的区域的光将被聚焦到镜片101的光轴102上的光点111。光点111位于基本屈光力焦面113上。

如图2B中所展示，层103包括布置成同心圆109a、109b的多个GRIN光学元件107a、107b(虚线109a、109b被提供为到眼睛的导引且不表示镜片101的结构特征)。GRIN光学元件107a、107b中的每一者是基本上圆柱形形状，其具有椭圆形横截面。GRIN光学元件107a、107b中的每一者具有在垂直于元件107a、107b的圆柱轴线的平面(即，平行于层103的表面的平面)中在径向及横向方向两者上变化的折射率分布，而导致跨元件107a、107b的不对称折射率分布，如图2C到2G中所展示。形成内圆109a的GRIN元件107a全部具有相同折射率变动(如图2B、2C、2E及2G中所展示)且全部是定位于距光轴102的相同径向距离处。图2C是作为内圆109a的部分的GRIN光学元件107a中的一者的俯视图。图2E以透视图展示相同元件107a。在垂直于元件107a的圆柱轴线的平面中跨元件107a的表面的折射率在平行于层103的前表面的平面中从点X径向向外变化，且在由箭头‘Y’指示的平行于层103的前表面的方向上横向变化。折射率分布在平行于元件107a的圆柱轴线的方向‘Z’上是恒定的(即，不变化)，如图2E中所展示。折射率变动在方向‘Y’上具有不对称分布122a，如图2G中所展示。

由于这些GRIN元件107a全部具有图2C及2E中所展示的相同不对称折射率分布，且由于其是定位于距光轴102的相同径向距离处，因此来自轴上远点源的穿过GRIN光学元件107a的光将被聚焦远离光轴102且将形成焦点115a、115b(图2A中所展示)的环。当镜片101由镜片配戴者配戴时，GRIN光学元件107a的折射率分布导致来自轴上远点源的光被聚焦于低附加屈光力焦面117处，与基本屈光力焦面113相比，低附加屈光力焦面117更靠近镜片101的后表面。

图2D是作为内环109b的部分的GRIN光学元件107b中的一者的俯视图。图2F以透视图展示相同元件107b。与形成内环109a的部分的GRIN光学元件107a相比，此元件107b展示折射率变动的不同量值。在垂直于元件107b的圆柱轴线的平面中跨元件107b的表面的折射率在平行于层103的前表面的平面中从点X径向向外变化，且在由箭头‘Y’指示的平行于层103的前表面的方向上横向变化。折射率分布在平行于元件107b的圆柱轴线的方向‘Z’上是恒定的(即，不变化)，如图2F中所展示。折射率变动在方向‘Y’上具有不对称分布122b，如图2G中所展示。

形成外环109b的GRIN光学元件107b还全部具有相同折射率变动，但这些元件107b具有不同于形成内环109a的GRIN光学元件107a的折射率分布。形成外环109b的GRIN光学元件107b全部是定位于距光轴102的相同径向距离处，且与形成内环109a的GRIN光学元件107a相比在距光轴102的更大径向距离处。与形成内环109a的GRIN光学元件107a相比，形成外环109b的GRIN光学元件107b具有不同焦度。与形成内环109a的部分的GRIN光学元件107a的局部光轴相比，形成外环109b的部分的GRIN光学元件107b的局部光轴是相对于镜片101的光轴102倾斜更多。来自轴上远点源的穿过形成外环109b的GRIN光学元件107b的光经聚焦以形成焦点119a、119b的环，如图2A中所展示。焦点119a、19b的环具有比由穿过GRIN光学元件107a的内环109a的光形成的焦点115a、115b的环更大的半径，且穿过外环GRIN光学元件107b的光被聚焦于高附加屈光力焦面123上的离轴点处，高附加屈光力焦面123与基本屈光力焦平面113相比更靠近镜片101的后表面，且与低附加屈光力焦面117相比更靠近镜片101的后表面。

根据本公开的另一实施例的眼科镜片201(图3A)是以光轴202为中心，且包括设置于衬底205(在此情况下，衬底205形成镜片201的部分)的前表面上的层203。层203的基本折射率是均匀的，且层203具有均匀厚度。层203覆盖镜片201的前表面。来自轴上远点源的穿过具有基本折射率的层203的区域的光将被聚焦到镜片201的光轴202上的光点211。光点211位于图3A中所展示的基本屈光力焦面213上。

图3B展示图3A的镜片201的示意性俯视图。层203包括跨层203布置成随机图案的多个GRIN光学元件207。GRIN光学元件207在层203的平面中具有圆形横截面，且具有在圆周方向上(在图3C及3D中所展示的箭头‘W’的方向上)及在径向方向上连续变化的不对称折射率分布。元件207在方向‘W’上的不对称折射率变动是由图3D中的曲线222展示。GRIN元件207全部具有相同折射率变动，如图3C及3D中所展示，但其定位于距光轴202的不同径向距离处。由于GRIN元件207具有不对称折射率分布，因此来自轴上远点源的穿过GRIN光学元件207的光将被聚焦远离光轴202。当镜片201由配戴者配戴时，GRIN光学元件207将光聚焦朝向附加屈光力焦面217上的离轴焦点，与基本屈光力焦面213相比，附加屈光力焦面217更靠近镜片211的后表面，如图3A中所展示。

图3C是图3A及3B中所展示的镜片201的GRIN光学元件207的俯视图。GRIN元件207具有圆形横截面及在由箭头‘W’指示的圆周方向上且在径向方向上变化的不对称折射率分布。沿着图3C中所展示的虚线曲线在箭头‘W’的方向上的折射率分布在图3D中被绘制为曲线222。

图4是包含类似于图2A及2B中所展示的镜片101的镜片301的一副眼镜325的前视图。所述一副眼镜325含有两个镜片301。每一镜片301以光轴302为中心，且包括设置于衬底(在此情况下，衬底形成镜片301的部分)的前表面上的层303。层303的基本折射率是均匀的，且层303具有均匀厚度。层303覆盖镜片301的前表面。来自轴上远点源的穿过镜片301的基底层303的光将被聚焦到镜片301的光轴302上在基本屈光力焦面(未展示)处的光点。

每一层303包括布置成同心圆309a、309b的多个GRIN光学元件307a、307b(虚线被提供为到眼睛的导引且不表示镜片301的结构特征)。GRIN光学元件307a、307b中的每一者具有平行于层303的平面跨元件307a、307b在径向及横向方向两者上变化的折射率分布，而导致不对称分布。形成内圆309a的GRIN元件307a全部具有相同折射率变动且全部定位于距光轴302的相同径向距离处。由于GRIN元件307a具有不对称折射率分布，因此来自轴上远点源的穿过GRIN光学元件307a的光将被聚焦远离光轴302。GRIN光学元件307a是布置成以每一镜片301的光轴302为中心的圆，且来自远点源的穿过形成内环309a的GRIN光学元件307a的光将形成焦点的环。

形成外环309b的GRIN光学元件307b还全部具有相同折射率变动，但这些元件307b具有不同于形成内环309a的GRIN光学元件307a的折射率变动。形成外环309b的GRIN光学元件307b全部定位于距光轴302的相同径向距离处，且与形成内环309a的GRIN光学元件307a相比在距光轴302更大径向距离处。来自轴上远点源的穿过形成外环309b的GRIN光学元件307b的光将形成焦点的环。焦点的此环将具有比由穿过GRIN光学元件307a的内环309a的光形成的焦点的环更大的半径。形成外环309b的GRIN光学元件307b的折射率分布不同于形成内环309a的GRIN光学元件307a的折射率分布。当镜片301由配戴者配戴时，穿过形成内环309a的GRIN光学元件307a的光将被聚焦到第一焦面上的点，且穿过形成外环309b的GRIN光学元件307b的光将被聚焦到第二不同焦面处的点。当镜片301由镜片配戴者配戴时，第一及第二焦面两者将比基本屈光力焦面更靠近镜片301的后表面。

图5A展示根据本公开的实施例的在眼科镜片中使用的膜403的示意性俯视图。膜403包括HX膜且已被切割成具有500mm²的面积的圆形形状。膜具有基本折射率及恒定厚度。膜403包含已通过光固化形成且跨膜403随机分布的多个GRIN光学元件407。每一GRIN光学元件407在膜的平面中具有圆形横截面，及在圆周方向上不对称地变化的折射率分布。数个GRIN元件407具有不同的不对称折射率分布。图5B展示穿过以隐形眼镜401的形式施覆到衬底405的图5A的膜403的小部分的横截面。GRIN光学元件407延伸穿过膜403的厚度。镜片401以光轴402为中心，光轴402在基本上垂直于膜403的平面的方向上延伸。来自轴上远点源的穿过具有基本折射率的膜403的部分的光将被聚焦到光轴402上的光点。由于GRIN光学元件407具有不对称折射率分布，因此每一GRIN元件407的局部光轴相对于镜片401的光轴402倾斜。因此，来自轴上远点源的穿过每一GRIN元件407的光将被聚焦到离轴焦点。由于不同GRIN光学元件407具有不同的不对称折射率分布，因此元件407的局部光轴可倾斜达不同量，且GRIN光学元件407可具有不同焦度。

图6是展示根据本公开的实施例的制造眼科镜片的方法500的流程图。在第一步骤531，提供以光轴为中心的眼科镜片。在第二步骤533，提供包含具有不对称折射率分布的多个GRIN光学元件的层。在第三步骤535，方法包括将层施覆到镜片的前表面。一旦膜被设置于镜片的表面上，来自轴上远点源的穿过层的光便被聚焦到镜片的光轴上的光点。来自轴上远点源的穿过GRIN光学元件的光将被聚焦于离轴焦点处。

虽然已参考特定实例实施例描述及说明本公开，但所属领域的普通技术人员将了解，本公开适用于本文中未明确说明的许多不同变动。仅通过实例，现将描述特定可能变动。

在上文描述的本公开的实例实施例中，每一GRIN元件具有与镜片的基本折射率相比导致更高焦度的折射率分布。在其它实例实施例中，GRIN元件可具有与镜片的基本折射率相比导致更低焦度的折射率分布。

在上文描述的实例实施例中，将层施覆到镜片的表面。在其它实施例中，可将层施覆到衬底，随后可将衬底施覆到镜片的表面。

虽然在前述描述中，提及具有已知的明显或可预见等效物的整体或元件，但此类等效物如同个别地阐述般并入本文中。应参考权利要求书用于确定应被解释为涵盖任何此类等效物的本公开的真实范围。读者还将了解，被描述为有利的、方便的或类似者的本公开的整数或特征是任选的，且并不限制独立权利要求书的范围。此外，应理解，此类任选整数或特征虽然在本公开的一些实施例中可能有益，但在其它实施例中可能并非期望的且因此可能不存在。

Claims (23)

1.一种具有光轴的眼科镜片，所述镜片包括设置于衬底的表面上的层，所述层具有基本折射率且包含具有不对称折射率分布的至少一个梯度折射率光学元件，使得所述至少一个梯度折射率光学元件将来自所述光轴上的远点源的光聚焦到距所述光轴第一距离的点。

2.根据权利要求1所述的眼科镜片，其中所述层包含跨所述层随机分布的多个所述梯度折射率光学元件。

3.根据权利要求1所述的眼科镜片，其中所述层包含经布置以形成至少一个环状环的多个所述梯度折射率光学元件。

4.根据任一前述权利要求所述的眼科镜片，其中所述梯度折射率光学元件中的至少两者具有相同不对称折射率分布且将光聚焦朝向相同焦面。

5.根据任一前述权利要求所述的眼科镜片，其中所述梯度折射率光学元件中的至少两者具有不同的不对称折射率分布，其中第一梯度折射率光学元件将来自轴上远点源的光聚焦朝向距所述镜片的所述光轴第一距离的光点，且第二梯度折射率光学元件将来自轴上远点源的光聚焦朝向距所述镜片的所述光轴第二不同距离的光点。

6.根据任一前述权利要求所述的眼科镜片，其中定位于距所述镜片的所述光轴的相同径向距离处的梯度折射率光学元件具有相同折射率分布。

7.根据权利要求6所述的眼科镜片，其中在距所述镜片的所述光轴的第一径向距离处形成第一环状环的梯度折射率光学元件具有第一折射率分布，且其中在距所述镜片的所述光轴的更大径向距离处形成第二同心环状环的梯度折射率光学元件具有第二不同折射率分布。

8.根据权利要求6至7中任一权利要求所述的眼科镜片，其中定位于距所述镜片的光轴的较大径向距离处的梯度折射率光学元件具有与定位于距所述镜片的所述光轴的较小径向距离处的梯度光学元件相比导致更大焦度的折射率分布。

9.根据任一前述权利要求所述的眼科镜片，其中所述层设置于所述衬底的前表面上。

10.根据任一前述权利要求所述的眼科镜片，其中所述层是已被施覆到所述衬底的表面的膜。

11.根据任一前述权利要求所述的眼科镜片，其中所述层是设置于所述衬底的表面上的涂层。

12.根据任一前述权利要求所述的眼科镜片，其中所述衬底是用于施覆到所述镜片的表面的薄膜。

13.根据任一前述权利要求所述的眼科镜片，其中所述衬底是所述镜片。

14.根据任一前述权利要求所述的眼科镜片，其中所述镜片是眼镜镜片。

15.根据权利要求1至13中任一权利要求所述的眼科镜片，其中所述镜片是隐形眼镜。

16.根据权利要求15所述的眼科镜片，其中所述镜片是硬式隐形眼镜。

17.根据任一前述权利要求所述的眼科镜片，其中所述层是光聚合物层，其中所述至少一个梯度折射率光学元件中的每一者是经光固化梯度折射率光学元件。

18.根据任一前述权利要求所述的眼科镜片，其中所述至少一个梯度折射率光学元件中的每一者具有由不对称多项式函数定义的折射率分布。

19.根据任一前述权利要求所述的眼科镜片，其中所述至少一个梯度折射率光学元件中的每一者具有介于1μm与5mm之间的直径或宽度。

20.根据任一前述权利要求所述的眼科镜片，其中梯度折射率光学元件占据所述层的20％与80％之间的表面积。

21.根据任一前述权利要求所述的眼科镜片，其中来自轴上点源的穿过所述层的光被聚焦到所述镜片的所述光轴上在基本屈光力焦面处的焦点，且其中所述梯度折射率光学元件中的任何者或全部经配置使得来自轴上远点源的穿过所述GRIN光学元件的光在所述基本屈光力焦面处形成以所述镜片的所述光轴为中心的光的小光点尺寸。

22.一种用于用作根据权利要求1至21中任一权利要求所述的眼科镜片中的所述层的膜，其中所述膜具有基本折射率，且其中所述膜包括具有不对称折射率分布的至少一个梯度折射率光学元件。

23.一种制造根据权利要求1至21中任一权利要求所述的眼科镜片的方法，所述方法包括：

提供具有光轴的镜片；及

提供具有基本折射率的层，所述层包含具有不对称折射率分布的至少一个梯度折射率光学元件；及

将所述层施覆到所述镜片衬底的表面，使得所述至少一个梯度折射率光学元件将来自所述光轴上的远点源的光聚焦到距所述光轴第一距离的点。