CN113253481B - 一种具有隐形微结构的眼镜片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有隐形微结构的眼镜片，具有物体侧表面和眼侧表面，其包括第一屈光区域，具有基于矫正眼睛的屈光不正用的第一屈光力；和第二屈光区域，具有与所述第一屈光力不同的屈光力，并且具有将物体成像在除了眼睛的视网膜以外的位置上以抑制眼睛的屈光不正的发展的功能，其特征在于：所述第二屈光区域由分布在眼侧表面的多个圆形的次区域构成，每个次区域的直径为2mm～6mm，每个次区域具有多个环形刻蚀凹槽，刻蚀凹槽的宽度为30～100微米，刻蚀凹槽的分布及深度使次区域形成微透镜结构且提供第二屈光力。本发明在能够抑制近视发展的同时，不影响眼镜片的美观。
Description
技术领域
本发明涉及一种眼镜片，具体涉及具有微结构的眼镜片，尤其是具有隐形微结构的眼镜片。
背景技术
人眼对于人的信息获取来说具有至关重要的作用，根据统计，人有80%以上的信息获取来源于眼。目前，社会生活中充斥了各种不同的电子屏，其发出不同强度的光线，而人眼每天的使用时间越来越长，导致了人眼持续不断地产生屈光不正，并且这种屈光不正正在加速增长。根据不完全统计，大学生中，超过80%的人具有200度以上的屈光不正。
在进行屈光矫正的基础上，出现了具有抑制人眼屈光不正的功能性眼镜片。例如设置同心菲涅尔多焦点的镜片，在镜片中同心的配置多个屈光区域，这种镜片具有将像聚焦在眼镜的视网膜的功能，如果患者使用抑制近视用的镜片来观看物体，则在视网膜上形成物体的像，同时在视网膜的前方的点上形成像，因此能够在目视过程中，通过两层像来获得抑制近视的发展的作用。
中国发明专利CN 104678572 B公开了一种眼镜片，在不同的区域中布置若干个直径大约0.8mm～2mm的圆形状小区域镜，形成第二屈光区域。在目视辨别通过第一屈光力形成的物体的像的同时，通过由第二屈光区域在视网膜前方获得的像来抑制近视的发展。同时，第二屈光区域不形成于以所述眼镜片的光学中心作为中心的具有2.5mm至10.0mm的半径的圆形区域，以保持充分的可视性并且获得良好的佩戴感。上述方案中，从实施例可见，用于形成第二屈光区域的圆形状小区域镜排布在眼镜片的物体侧表面。
对于眼镜片而言，如图1所示，具有物体侧表面1和眼侧表面2。在实际制备中，眼侧表面2为固定的球面、非球面或散光面，物体侧表面1加工成例如球面、非球面或者渐进表面，文献CN 104678572 B中的小区域镜也被设置在物体侧表面1上。由此，在眼镜片的表面会有多个小的凸起或者凹陷，以形成第二屈光区域，这导致眼镜片在美观上形成重大缺陷，影响视觉观感。同时，当物体侧表面1为渐进表面时，小区域镜的设计和制备难度也会增加，从而该结构设计不适合用于渐进眼镜片。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种具有隐形微结构的眼镜片，在能够抑制眼睛的屈光不正持续增大的同时，确保充分的可视性和良好的佩戴感，保证眼镜片的美观，且可以适用于渐进眼镜片。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种具有隐形微结构的眼镜片，具有物体侧表面和眼侧表面，其包括第一屈光区域，具有基于矫正眼睛的屈光不正用的第一屈光力；和第二屈光区域，具有与所述第一屈光力不同的屈光力，并且具有将物体成像在除了眼睛的视网膜以外的位置上以抑制眼睛的屈光不正的发展的功能，所述第二屈光区域由分布在眼侧表面的多个圆形的次区域构成，每个次区域的直径为2mm～6mm，每个次区域具有多个环形刻蚀凹槽，刻蚀凹槽的宽度为30～100微米，刻蚀凹槽的分布及深度使次区域形成微透镜结构且提供第二屈光力。
上述技术方案中，通过刻制环形凹槽，由于干涉成像的原因，等同于在主焦面两侧同时拥有了第二焦面。前后焦面距离主焦面距离相等，前后焦面的能量相同，由此实现对屈光不正的发展的抑制。刻蚀凹槽的宽度为30～100微米，肉眼不可见，具有美观的功能且又具有微透镜功能。
上述技术方案中，所述次区域的结构由下列步骤确定：
(1) 根据镜片折射率n，前后表面曲率半径r1、r2，主焦距F，焦面距离d，计算获得次区域的等效曲率半径r，其中主焦距F是对应第一屈光区域的主焦面的焦距，焦面距离d是主焦面和对应第二屈光区域的次焦面之间的距离；
(2) 根据次区域的直径和等效曲率半径r，进行次区域的环带划分，方法是：
a. 先在次区域所在曲面上采用类菲涅尔波带片方式，按照相位改变2π或者π进行划分，以获得3～5个环带；
b. 如果相位划分单元为2π，则需要以改变π进行二值化，大于π的设定为基础面，小于π的区域刻蚀掉π相位深度；如果相位划分单元为π，则需要以改变π/2进行二值化，大于π/2的设定为基础面，小于π/2的区域刻蚀掉π/2相位深度；
c. 对刻蚀宽度进行调整，使刻蚀凹槽的宽度为30～100微米，完成次区域的环带划分。
上述技术方案中，在所述次区域分布的范围内，第一屈光区域和第二屈光区域形成混合区域，其中，由次区域构成的第二屈光区域的面积为该混合区域总面积的20%～60%。
优选的技术方案，由次区域构成的第二屈光区域的面积为该混合区域总面积的30%～40%。
优选的技术方案，所述次区域在所述混合区域中均匀分布。
优选的技术方案，所述眼侧表面为球面，所述物体侧表面为球面、非球面或渐进表面。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明将用于形成第二屈光区域的次区域设置在眼侧表面，从而可以对眼侧表面选择球面，便于设计和加工实现，同时不影响物体侧表面的形状设计，从而可以适用于例如渐进眼镜片的应用场合；
2、本发明通过环形凹槽形成等效微透镜结构，凹槽宽度不超过100微米，肉眼难辨，在能够抑制近视发展的同时，不影响眼镜片的美观。
附图说明
图1是眼镜片的结构示意图；
图2是实施例的光路示意图；
图3是实施例中次区域的设计过程示意图；
图4是另一实施例中次区域的设计过程示意图。
其中：1、物体侧表面；2、眼侧表面。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：一种具有隐形微结构的眼镜片，如图1所示，具有物体侧表面1和眼侧表面2。对于眼侧表面2，在传统的球面加工后，在球面上刻制环形凹槽，刻制凹槽后，由于干涉成像的原因，等同于在焦面两侧同时拥有了第二焦面。前后焦面距离主焦面距离相等，前后焦面的能量相同。
参见图2，主透镜为镜片的主透镜，设定其焦距即主焦距为F；微透镜为次透镜，设定其焦距为f，次焦面与主焦面之间的距离为d。已知主焦距F以及焦面差d，就可以算出次焦距。
镜片的焦距由镜片两个面的曲率半径r1、r2，厚度和折射率n确定。眼镜的厚度很小，可以认为其镜间距接近于0，镜片焦距可以写为
根据r1，r2，以及d，镜片折射率就可以计算出次区域等效微透镜的曲率半径r。其计算步骤为：
A、先根据r1，r2，n，计算主镜片焦距F；
B、根据主镜片焦距F和d计算次镜片焦距f；
C、根据r1，次镜焦距f，折射率n，计算次镜片第二个面的曲率半径r。
这样就获得次镜的曲率半径r。
例1：
n=1.597（名义折射率1.6），近视300度。第一面曲率半径为392.76mm，第二个面曲率半径为131.2mm，中心厚度1.2。那么可以得到镜片主焦距为330mm，如果需要焦面提前10mm，次焦距为320mm，这样计算出来的次曲率半径为128.5mm。如果需要焦面提前20mm，则计算出来的次曲率半径为125.8mm。
例2：
n=1.499（名义折射率1.49），近视400度。第一面曲率半径为457.8mm，第二个面曲率半径为98mm，中心厚度为1.2mm，计算得到镜片焦距为249.9mm，如果需要焦面往后10mm，那么曲率半径为104.07mm。如果需要焦面后移40mm，则计算得到曲率半径为109.9mm。如果需要后移100mm，则计算得到次曲率半径为126.4mm。
例3：
n=1.499（名义折射率1.49），近视400度。第一面曲率半径为457.8mm，第二个面曲率半径为98mm，中心厚度1.2。可以得到镜片焦距为249.9mm，如果需要焦面提前40mm，那么次焦距为209.9mm，这样计算出来的次曲率半径为85.24mm。
在得到次曲率半径之后，进行次区域的环带划分与凹槽宽度设定，以确定次区域的结构。
方法是：
A、先按照相位改变2π（2pi）进行划分，这个步骤跟菲涅尔波带片一样处理。
B、如果改变2π相位划分的圈太少，则可以以π为基础进行划分。一般而言，需要至少3~5个环带才能形成干涉成像。
C、如果相位划分单元为2π，则需要以改变π进行二值化，大于π的设定为基础面，小于π的区域刻蚀掉π相位深度。如果相位划分单元为π，则需要以改变π/2进行二值化，大于π/2的设定为基础面，小于π/2的区域刻蚀掉π/2相位深度。
D、根据上述步骤处理，获得的是类似于50%占空比。根据衍射光学的定义，占空比只改变衍射效率，不改变相位，也就是调整占空比，不影响焦距，只影响能量。在此调整刻蚀宽度，使得刻蚀宽度处在30到100微米之间（这里，需要整个面进行计算，使得所有环带的宽度统一，以方便制作）。超过100微米后的线宽，可以轻易的被人眼获取，就没有隐形的效果。
参见附图3，是采用上述方法对例3所述眼镜片的环带划分与凹槽宽度设定过程。
例3中，计算出来的次曲率半径为85.24mm。相位改变2π，厚度d=0.55um/(1.499-1)=1.1um。也就是说当厚度差为1.1微米时，需要划分为一圈。假设圆区的直径为3mm，那么矢高差为1.7微米，考虑到1.1微米改变2π，需要划分得更细，也就是0.55微米划分一圈，即整个3mm直径内可以划分为1.7/0.55=3圈。此时可以满足干涉衍射条件。
附图4是另一个实施例的设定过程示意图。计算出来的次曲率半径为65.24mm。相位改变2π，厚度d=0.55um/(1.499-1)=1.1um。也就是说当厚度差为1.1微米时，需要划分为一圈。假设圆区的直径为3mm，那么矢高差为4.2微米，考虑到0.55微米划分一圈，即整个3mm直径内可以划分为4.2/0.55=7圈。
Claims (5)
1.一种具有隐形微结构的眼镜片，具有物体侧表面和眼侧表面，其包括第一屈光区域，具有基于矫正眼睛的屈光不正用的第一屈光力；和第二屈光区域，具有与所述第一屈光力不同的屈光力，并且具有将物体成像在除了眼睛的视网膜以外的位置上以抑制眼睛的屈光不正的发展的功能，其特征在于：所述第二屈光区域由分布在眼侧表面的多个圆形的次区域构成，每个次区域的直径为2mm～6mm，每个次区域具有多个环形刻蚀凹槽，刻蚀凹槽的宽度为30～100微米，刻蚀凹槽的分布及深度使次区域形成微透镜结构且提供第二屈光力；
所述次区域的结构由下列步骤确定：
(1) 根据镜片折射率n，前后表面曲率半径r1、r2，主焦距F，焦面距离d，计算获得次区域的等效曲率半径r，其中主焦距F是对应第一屈光区域的主焦面的焦距，焦面距离d是主焦面和对应第二屈光区域的次焦面之间的距离；
(2) 根据次区域的直径和等效曲率半径r，进行次区域的环带划分，方法是：
a. 先在次区域所在曲面上采用类菲涅尔波带片方式，按照相位改变2π或者π进行划分，以获得3～5个环带；
b. 如果相位划分单元为2π，则需要以改变π进行二值化，大于π的设定为基础面，小于π的区域刻蚀掉π相位深度；如果相位划分单元为π，则需要以改变π/2进行二值化，大于π/2的设定为基础面，小于π/2的区域刻蚀掉π/2相位深度；
c. 对刻蚀宽度进行调整，使刻蚀凹槽的宽度为30～100微米，完成次区域的环带划分。
2.根据权利要求1所述的具有隐形微结构的眼镜片，其特征在于：在所述次区域分布的范围内，第一屈光区域和第二屈光区域形成混合区域，其中，由次区域构成的第二屈光区域的面积为该混合区域总面积的20%～60%。
3.根据权利要求2所述的具有隐形微结构的眼镜片，其特征在于：由次区域构成的第二屈光区域的面积为该混合区域总面积的30%～40%。
4.根据权利要求2所述的具有隐形微结构的眼镜片，其特征在于：所述次区域在所述混合区域中均匀分布。
5.根据权利要求1所述的具有隐形微结构的眼镜片，其特征在于：所述眼侧表面为球面，所述物体侧表面为球面、非球面或渐进表面。
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