眼用多焦点衍射镜片制造技术

一种眼用多焦点镜片及其制造方法，该眼用多焦点镜片至少包括用于近视、中视和远视的焦点。该镜片包括：透光镜片主体，提供折射焦点(164)；以及，周期性透光衍射光栅，在镜片主体的至少一部分表面上同心地延伸，并且提供一组衍射焦点(162、63)。衍射光栅被设计为作为光波分束器操作，折射焦点提供用于中视(164)的焦点，并且衍射焦点提供用于近视(163)和远视(162)的焦点。衍射光栅具有光学传递函数(160)，该函数包括连续周期性相位轮廓函数，该连续周期性相位轮廓函数具有作为到镜片主体光轴的径向距离(r)的函数(165)被调制的自变量，从而调整在焦点(162、163、164)中的光分布。

Multifocal diffractive lenses for eyes

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】眼用多焦点衍射镜片
本公开总体上涉及眼用镜片，并且更具体地，涉及为不同瞳孔尺寸提供具有经调整的光分布的衍射级的眼用接触和眼内多焦点衍射镜片。
技术介绍
眼科是针对人眼的解剖、生理和疾病的医学领域。人眼的解剖结构相当复杂。眼睛的主要结构包括：角膜，即位于眼睛外前部的球形透明组织；虹膜，即眼睛的彩色部分；瞳孔，即在虹膜上的可调节光圈，其调节眼睛中接收的光量；晶状体，即眼睛内部的小透明圆盘，其可将光线聚焦到视网膜上；视网膜是形成眼睛的后部或背面，并将感应到的光转换为电脉冲的层，该电脉冲通过视神经到达大脑。后房(即视网膜和晶状体之间的空间)充满房水，并且前房(即晶状体和角膜之间的空间)充满了玻璃体液，一种透明的胶状的物质。天然晶状体具有柔韧的透明的双凸结构，并且与角膜一起操作以使折射光聚焦在视网膜上。晶状体的前侧比后侧更平坦，并且其曲率由睫状肌控制，晶状体通过悬臂韧带(称为小带)与睫状肌相连。通过改变镜片的曲率，改变了眼睛的焦距，以便聚焦在各种距离处的对象上。为了在眼睛的短距离内观看对象，睫状肌会收缩，并且晶状体会变厚，从而产生更圆的形状，以及从而产生高屈光力。将焦点更改为更大距离的对象需要放松镜头，以及从而增加焦距。这种改变曲率并调整眼睛的焦距以在视网膜上形成对象的清晰图像的过程称为适应。在人类中，晶状体在其自然环境中的屈光力约为18到20屈光度，大约是眼睛总光焦度的三分之一。角膜提供了眼睛总光焦度的其余40屈光度。随着眼睛的老化，晶状体的不透明性降低，称为白内障。某些疾病，例如糖尿病、外伤，还有一些药物，以及过度的紫外线照射也可能导致白内障。白内障无痛，导致浑浊模糊的视力。白内障的治疗包括外科手术，通过该手术，可以去除浑浊的晶状体并用人工晶状体代替，该人工晶状体通常称为眼内镜片IOL。另一个与年龄有关的效应称为老花眼，其表现为难以阅读小字或清晰看到附近的图片。老花眼通常被认为是由于眼睛内部天然晶状体的增厚和柔韧性的丧失引起的。与年龄有关的变化也发生在晶状体周围的睫状肌中。弹性较小时，将变得很难聚焦在眼睛附近的对象上。例如，当由具有太大弯曲度的角膜而引起的眼睛不能看见远处对象时，还可以使用多种眼内镜片来矫正其他视觉障碍，诸如近视(myopia)或近视(nearsightedness)。近视的作用是，远距离的光线聚焦在视网膜前面的点上，而不是直接聚焦在视网膜的表面上。由异常平坦的角膜引起的远视(hyperopia)或远视(farsightedness)，使得进入眼睛的光线聚焦在视网膜后面，不允许聚焦在靠近的对象上，并且是散光是造成视觉困难的另一个常见原因，其中，图像由于不规则形状的角膜而模糊不清。在大多数情况下，在白内障手术期间将眼内镜片植入患者的眼睛中，以补偿去除的晶状体的光焦度损失。现代IOL光学器件被设计为具有多焦点光学器件，以提供对象的短、中间和远距视觉，也称为多焦点IOL、MIOL或更具体的三焦点镜片。老花眼可以通过眼镜或隐形眼镜矫正，也可以选择用于多焦点光学器件。多焦点眼用镜片利用两种光学原理，折射和衍射。为了说明这些原理之间的物理差异，在本说明书中，采用光的波模型。在该模型中，电磁波以特定的速度沿特定的方向传播，并具有特定的波长、幅度和相位。折射是光波从一种介质(例如空气或液体)传播到另一种具有不同光波传播速度的介质(例如玻璃或塑料)时经历的偏转。衍射的最基本形式是基于物理效应，即当光波撞击到对象的不规则处时，它会成为次级光波的来源。这些次级波可能以相长和相消的方式相互干扰。当到达特定点的波之间的光程差是其波长的整数倍时，会发生相长干涉，从而使得它们的振幅以增强的方式相加。也称为波同相。当被干扰的光波传播的光程长度之差是波长的一半的奇数倍时，就会发生相消干涉，从而使得一个波的波峰会与另一波的波谷相遇，并且波会部分或完全彼此熄灭。这也称为波异相。多焦点眼用镜片通常具有双凸或平凸形状或双凹或平凹形状，其曲率和厚度适于通过折射在其光轴上提供第一焦点。在晶状体的前表面和后表面之一或二者上，可以提供透射表面起伏(transmissivesurfacerelief)或衍射光栅(diffractiongrating)，其由规则或周期间隔的脊和/或凹槽组成，被设计成衍射透射光，并被布置在镜片的相应表面处的同心圆环或区域中。脊和/或凹槽的周期间隔或间距基本上确定了在镜片光轴处的相消和相长干涉点。脊和/或凹槽的形状和高度控制通过衍射在相长干涉点处提供的入射光的量。相长干涉点通常称为衍射级或焦点。衍射起伏可被设计成使得例如提供三焦点镜片的第二和第三焦点，其不同于折射焦点。当前的多焦点眼用镜片通常使用两种众所周知类型的基本衍射光栅或起伏来设计，即锯齿型和二元型光栅或起伏。在本说明书中，术语锯齿形或交错形表示一类透射衍射光栅或起伏，其由多个具有单调倾斜光接收表面(诸如线性或弯曲的单调倾斜光接收表面)的重复、连续排列的棱镜形状的透明衍射光学元件DOE组成。为了本说明书的目的，术语二元型起伏表示一类透射衍射起伏，其由多个重复的、间隔开的矩形或棱柱形的透明DOE组成。为了作为镜片操作，锯齿状光栅的重复周期或间距必须在从镜片的中心或光轴起的径向r上单调减小。或者更具体地说，如果第一周期在镜片的中心开始，第二周期在(1*k)0.5开始，其中，k是常数，则第三个周期在(2*k)0.5开始，第四个周期在(3*k)0.5开始，依此类推。因此，在衍射光学中，在所谓的r2空间中表示光栅是有利的。也就是说，沿水平轴的参数随r2变化，从而使周期以等距重复出现。这种基本起伏的焦点(即衍射级)的计算对于衍射光学镜片领域的技术人员而言是众所周知的并且是直接的。通常，为了作为眼用镜片操作，选择基本起伏或光栅的周期或间距以使其具有第一和/或第二衍射级以提供目标焦点。这里，因为利用这些基本的起伏，大部分光以较低的衍射级被衍射。在设计过程中，起伏被构造成具有振幅轮廓，以达到在这些基本光栅或起伏上耦合在折射焦点上并以第一和/或第二衍射级衍射的光的期望强度轮廓。然而，这种方法不会自动导致入射到镜片的光的最佳分布，因为光量也被分配为未使用的较高衍射级，这使得可以调整或控制难以适应不同的瞳孔尺寸的镜片的焦点之间的相对光分布，并且可以显著降低多焦点镜片的整体效率。例如，欧洲专利2377493和欧洲专利2503962试图通过叠加衍射起伏或光栅来解决三焦点眼内镜片的这种效率损失，每个光栅起伏或光栅被设计成单独提供晶状体的目标衍射焦点之一。起伏或光栅的间距必须选择成使得一个轮廓的第二衍射级与另一轮廓的第一衍射级重合。除了将这种眼内镜片的设计自由度由此限制在不同起伏的第一和第二衍射级重合的特定焦距之外，应当理解的是，衍射成更高的衍射级并且对目标焦点中的一个没有贡献的光仍然丢失。因此，这些设计没有提供针对晶状体中的衍射损失的有效补救措施。国际专利申请WO2017/055503公开了不同类型的基本衍射起伏或光栅(诸如，锯齿型和二元型)的叠加，每个都具有相同的一阶焦点。该联合焦点提供了镜片的目标衍射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种眼用多焦点镜片，至少包括用于近视、中视和远视的焦点，所述眼用多焦点镜片具有：透光镜片主体，所述透光镜片主体包括光轴并且提供折射焦点；以及周期性透光衍射光栅，所述周期性透光衍射光栅跨所述镜片主体的至少一个表面的至少一部分在径向上同心延伸，提供一组衍射焦点，其中，所述衍射光栅被设计为作为光波分束器操作，用于将入射在所述镜片主体的光分布在所述折射焦点和所述衍射焦点中，所述折射焦点提供用于中视的所述焦点，所述衍射焦点提供用于近视和远视的所述焦点，所述衍射光栅具有包括连续周期性相位轮廓函数的光学传递函数，在所述镜片主体的径向上延伸，其特征在于所述连续周期性相位轮廓函数包括作为到所述镜片主体的所述光轴的径向距离的函数而被调制的自变量，从而调整入射在所述镜片主体的光的所述分布。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170726 EP 17183354.41.一种眼用多焦点镜片，至少包括用于近视、中视和远视的焦点，所述眼用多焦点镜片具有：透光镜片主体，所述透光镜片主体包括光轴并且提供折射焦点；以及周期性透光衍射光栅，所述周期性透光衍射光栅跨所述镜片主体的至少一个表面的至少一部分在径向上同心延伸，提供一组衍射焦点，其中，所述衍射光栅被设计为作为光波分束器操作，用于将入射在所述镜片主体的光分布在所述折射焦点和所述衍射焦点中，所述折射焦点提供用于中视的所述焦点，所述衍射焦点提供用于近视和远视的所述焦点，所述衍射光栅具有包括连续周期性相位轮廓函数的光学传递函数，在所述镜片主体的径向上延伸，其特征在于所述连续周期性相位轮廓函数包括作为到所述镜片主体的所述光轴的径向距离的函数而被调制的自变量，从而调整入射在所述镜片主体的光的所述分布。


2.根据权利要求1所述的眼用多焦点镜片，其中，所述自变量被调制，以在所述连续周期性相位轮廓函数中提供周期性平滑过渡。


3.根据权利要求2所述的眼用多焦点镜片，其中，每个过渡在所述连续周期性相位轮廓函数的周期的一部分上延伸，从而调整所述衍射焦点中的所述光分布，其中，每个过渡包括以下中的至少一个：
-在所述镜片主体的径向上，在所述连续周期性相位轮廓函数中提供位移的过渡，以及
-在横向于所述镜片主体的所述至少一个表面的方向上，在所述连续周期性相位轮廓函数中提供位移的过渡。


4.根据权利要求3所述的眼用多焦点镜片，其中，在所述镜片主体的径向上在所述连续周期性相位轮廓函数中提供位移的过渡被布置在所述连续周期性相位轮廓函数的前缘和后缘或侧面中的至少一个的位置处，并且在横向于所述镜片主体的所述至少一个表面的方向上在所述连续周期性相位轮廓函数中提供位移的过渡被布置在所述连续周期性相位轮廓函数的波峰和波谷中的至少一个的位置处。


5.根据权利要求2、3或4所述的眼用多焦点镜片，其中，所述过渡包括以下中的至少一个：
-在所述连续周期性相位轮廓函数中，提供在所述连续周期性相位轮廓函数的多个周期中相同的位移的过渡，
-在所述连续周期性相位轮廓函数中，提供在所述连续周期性相位轮廓函数的多个周期上增加的位移的过渡，以及
-在所述连续周期性相位轮廓函数中，提供在所述连续周期性相位轮廓函数的多个周期上减小的位移的过渡。


6.根据权利要求2、3、4或5所述的眼用多焦点镜片，其中，所述自变量被调制，以在所述连续周期性相位轮廓函数的相同周期长度中提供在所述镜片主体的径向上间隔开的第一过渡和第二过渡，其中，所述第二过渡至少部分抵消所述第一过渡的操作。


7.根据前述权利要求中的任一项所述的眼用多焦点镜片，其中，根据自变量调制函数来调制所述自变量，特别是其中，所述自变量调制函数是具有等于所述连续周期性相位轮廓函数的周期的周期的周期性函数，包括连续函数、连续三角函数、三角函数和梯形函数中的一个。


8.根据前述权利要求中的任一项所述的眼用多焦点镜片，其中，跨所述镜片主体对所述连续周期性相位轮廓函数的所述自变量不同地调制，从而针对不同的瞳孔尺寸，不同地调整入射在所述镜片主体的光的所述分布，特别是其中，所述自变量在覆盖所述镜片主体的至少一个区域的所述连续周期性相位轮廓函数的一数量的连续周期中被调制，其中，连续周期的所述数量和所述自变量的调制在跨所述镜片主体的不同区域处不同。


9.根据前述权利要求中的任一项所述的眼用多焦点镜片，其中，所述衍射光栅被布置为作为光波分束器操作，并且包括在衍射级为+1和-1处的衍射焦点，并且根据下式表达所述连续周期性相位轮廓函数：



其中：
φ(r)是所述衍射光栅的连续周期性相位轮廓函数，
r是从所述镜片主体的所述光轴向外的径向距离或半径，[mm]，
Α(r)是在...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯文·塔吉·西格瓦尔德·霍姆斯特姆，艾萨·奇姆，哈坎·乌雷，
申请(专利权)人：VSY生物技术和医药公司，
类型：发明
国别省市：土耳其;TR