眼科透镜的制作方法

本发明涉及医疗器械领域，更具体而言，涉及一种眼科透镜。

背景技术：

衍射型眼科透镜的衍射结构设计中，利用不同衍射阶次实现光线在不同焦点汇聚。在衍射结构中，衍射台阶的高度决定了衍射能量在各衍射阶次的分配比例。然而，在现有的衍射型眼科透镜中，衍射结构的衍射台阶的高度小于2.0微米甚至小于1.0微米，这样的细微结构加工困难，成品率较低。同时，在透镜的某口径范围内，衍射单元分布较密，加工成型误差大。

技术实现要素：

本发明提供一种眼科透镜。

本发明实施方式的一种眼科透镜，所述眼科透镜的至少一个光学面设有第一衍射结构，所述第一衍射结构包括至少一个第一衍射单元，所述第一衍射单元包括至少一个第一衍射台阶，所述第一衍射单元被配置成所述第一衍射台阶的高度所导致的光程差大于设计波长且所述光程差为所述设计波长的非整数倍。

本发明实施方式的眼科透镜中，第一衍射结构的衍射台阶的高度所导致的光程差大于设计波长且光程差为设计波长的非整数倍，使得第一衍射台阶的高度可以设计得较高，降低了加工难度，从而提高了成品率。另一方面，相对于现有技术，获得相同的附加光焦度，第一衍射单元的面积增大，即在眼科透镜的某口径范围内第一衍射单元数量减少，则降低了加工难度，从而提高了成品率。还一方面，非整数倍的光程差可以将设计波长光线通过不同阶次的衍射形成两个焦点。

在某些实施方式中，所述第一衍射单元形成所述眼科透镜的至少两个有效焦点。

在某些实施方式中，所述至少两个有效焦点是利用非零阶衍射所形成的。

在某些实施方式中，所述非零阶衍射包括[q]阶衍射及[q]+1阶衍射，q表示所述非整数倍，[q]表示不大于q的最大整数。

在某些实施方式中，所述第一衍射结构包括多个第一衍射单元，所述多个第一衍射单元沿所述眼科透镜的中心向边缘分布，所述多个第一衍射单元的第一衍射台阶的高度所导致的多个光程差中至少有两个光程差不相同。

在某些实施方式中，所述第一衍射结构包括多个第一衍射单元，所述多个第一衍射单元沿所述眼科透镜的中心向边缘分布，所述多个第一衍射单元所形成的+1阶附加衍射度数中至少有两个附加衍射度数不相同。

在某些实施方式中，所述至少一个光学面设有第二衍射结构，所述第二衍射结构包括至少一个第二衍射单元，所述第二衍射单元包括至少一个第二衍射台阶，所述第二衍射单元被配置成所述第二衍射台阶的高度所导致的光程差小于所述设计波长。

在某些实施方式中，当所述第一衍射结构的+n阶衍射的衍射焦距和所述第二衍射结构的+1阶衍射的衍射焦距相同时，在同样大小的衍射区域内，所述第一衍射单元的数量为所述第二衍射单元的数量的1/n，n为大于1的自然数。

在某些实施方式中，当所述第一衍射结构的[q]+1阶衍射度数与所述第二衍射结构的+1阶衍射度数相等时，所述第一衍射单元的面积大于所述第二衍射单元的面积。

在某些实施方式中，当所述第一衍射结构的[q]+1阶衍射度数与[q]阶衍射度数之差等于所述第二衍射结构的+1阶衍射度数与0阶衍射度数之差时，所述第一衍射单元的面积等于所述第二衍射单元的面积。

在某些实施方式中，所述第一衍射台阶的高度大于所述第二衍射台阶的高度。

在某些实施方式中，当所述第一衍射结构的[q]+1阶衍射效率与所述第二衍射结构的+1阶衍射效率相同时，所述第一衍射台阶的高度为所述第二衍射台阶的高度2倍以上。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的眼科透镜的结构示意图；

图2是本发明实施方式的眼科透镜的另一结构示意图；

图3是本发明实施方式的眼科透镜的又一结构示意图；

图4是本发明实施方式的眼科透镜的再一结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设定之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1至图4，本发明实施方式的一种眼科透镜100的至少一个光学面设有第一衍射结构10。第一衍射结构10包括至少一个第一衍射单元12。第一衍射单元12包括至少一个第一衍射台阶14。第一衍射单元12被配置成第一衍射台阶14的高度h1所导致的光程差大于设计波长且光程差为设计波长的非整数倍。

本发明实施方式的眼科透镜100中，第一衍射结构10的衍射台阶的高度所导致的光程差大于设计波长且光程差为设计波长的非整数倍，使得第一衍射台阶14的高度可以设计得较高，降低了加工难度，从而提高了成品率。另一方面，相对于现有技术，获得相同的附加光焦度，第一衍射单元12的面积增大，即在眼科透镜100的某口径范围内第一衍射单元12数量减少，则降低了加工难度，从而提高了成品率。还一方面，非整数倍的光程差可以将设计波长光线通过不同阶次的衍射形成两个焦点。

可以理解，眼科透镜100的至少一个光学面设有第一衍射结构10，也即是说，眼科透镜100的其中一个光学面(例如图示的上表面或下表面)或两个光学面(例如图示的上表面和下表面)设有第一衍射结构10。在图示的实施方式中，眼科透镜100的上光学面设有第一衍射结构10。

在眼科透镜100中，衍射结构的一侧为透镜材质，另一侧为介质空气(眼科透镜100为隐形眼镜)或体液(眼科透镜100为人工晶体)。光线在介质和透镜材质中的传播速度是不一样的，进而产生光程差。光程差opd＝h*(nm-n0)，其中，h为衍射台阶的高度，n0为透镜的折光率，nm为介质的折光率。

在本发明实施方式中，第一衍射结构10的第一衍射台阶14的高度h1所导致的光程差大于设计波长且光程差为设计波长的非整数倍。由光程差opd＝h*(nm-n0)可知，当设计波长(如546纳米)一定时，透镜和介质的折光率之差不变，光程差越大，衍射台阶的高度就越高。第一衍射台阶14的高度h1均大于2.0微米。传统设计中，衍射台阶导致的光程差都小于1个波长。因此，与传统衍射结构对比，第一衍射台阶14的高度h1可以设计得较高，使得生产加工更加简单、加工相对误差减小，从而提高了眼科透镜100的成品率。

需要说明的是，第一衍射结构10可形成superzone衍射结构，本发明实施方式的眼科透镜100可形成superzone衍射结构衍射眼科透镜。superzone衍射结构即衍射台阶的高度差导致的光程差大于1倍设计波长的衍射结构。

在本发明实施方式中，第一衍射单元12形成眼科透镜100的至少两个有效焦点。如此，眼科透镜100可以产生两个有效焦点或者两个以上焦点，使得佩戴眼科透镜100的用户不但能够看远，更能实现其他距离的视力要求。

具体地，至少两个有效焦点是利用非零阶衍射所形成的。非零阶衍射包括[q]阶衍射及[q]+1阶衍射，q表示非整数倍。也即是说，q是大于1的非整数，第一衍射台阶14的高度h1所导致的光程差为设计波长的q倍。[q]阶衍射及[q]+1阶衍射为第一衍射结构10的主要有效利用衍射阶次。[q]表示不大于q的最大正整数。例如，q＝1.5，[q]＝1。

在本发明实施方式中，第一衍射结构10包括多个第一衍射单元12。多个第一衍射单元12沿眼科透镜100的中心向边缘分布。多个第一衍射单元12的第一衍射台阶14的高度h1所导致的多个光程差中至少有两个光程差不相同。多个第一衍射单元12所形成的+1阶附加衍射度数中至少有两个附加衍射度数不相同。

可以理解，第一衍射结构10的设计包括三种情况。第一种情况：多个第一衍射单元12的第一衍射台阶14的高度h1所导致的多个光程差中至少有两个光程差不相同，多个第一衍射单元12所形成的+1阶附加衍射度数相同。第二种情况：多个第一衍射单元12所形成的+1阶附加衍射度数中至少有两个附加衍射度数不相同，多个第一衍射单元12的第一衍射台阶14的高度h1所导致的多个光程差相同。第三种情况：多个第一衍射单元12所形成的+1阶附加衍射度数中至少有两个附加衍射度数不相同，多个第一衍射单元12的第一衍射台阶14的高度h1所导致的多个光程差中至少有两个光程差也不相同。通过不同的光程差或不同的附加衍射度数的应用，可以获得不同性能的衍射眼科透镜100产品。多个可以理解为两个或两个以上。

通过以上第一衍射结构10的三种情况以及第二衍射结构20相组合，可以获得不同焦点个数(2焦点、3焦点、4焦点等)、在不同焦点处能量分布差异的衍射多焦点眼科透镜100。

在本发明的实施方式中，眼科透镜100的一个光学面可以设有第二衍射结构20。第二衍射结构20包括至少一个第二衍射单元22。第二衍射单元22包括至少一个第二衍射台阶24。第二衍射单元22被配置成第二衍射台阶24的高度h2所导致的光程差小于设计波长。

如此，第一衍射结构10与第二衍射结构20组合，使得眼科透镜100的光学设计更灵活，从而获得更好的眼科透镜100。较佳地，第一衍射结构10与第二衍射结构20可设置在眼科透镜100的同一个光学面。在图1的示例中，眼科透镜100包括一个第一衍射结构10和一个第二衍射结构20。眼科透镜100形成4个焦点。第一衍射结构10的第一衍射台阶14的高度h1所导致的光程差为设计波长的1.5倍，其+1阶衍射度数为0.5d，其+2阶衍射度数为d。第二衍射结构20的第二衍射台阶24的高度h2所导致的光程差为设计波长的0.5倍，其+0阶衍射度数为0，其+1阶衍射度数为2d。d表示度数的某个数值。

在图2的示例中，眼科透镜100包括两个第一衍射结构10和一个第二衍射结构20。图2表示，在眼科透镜100的一个光学面上的不同区域设置三个衍射结构，即两个第一衍射结构10和一个第二衍射结构20以交替的方式或其他组合方式沿眼科透镜100的中心向边缘分布(如图1)。其中一个第一衍射结构10的第一衍射台阶14的高度h1所导致的光程差为设计波长的1.5倍，其+2阶衍射度数为2d。另一个第一衍射结构10的第一衍射台阶14的高度h1所导致的光程差为设计波长的1.5倍，其+2阶衍射度数为d。第二衍射结构20的第二衍射台阶24的高度h2所导致的光程差为设计波长的0.5倍，其+1阶衍射度数为d。

在图3的示例中，眼科透镜100包括两个第一衍射结构10。图3表示，在眼科透镜100的一个光学面上的不同区域设置两个衍射结构，即两个第一衍射结构10以交替的方式或其他组合的方式沿眼科透镜100的中心向边缘分布(如图1)。其中一个第一衍射结构10的第一衍射台阶14的高度h1所导致的光程差为设计波长的1.5倍，其+2阶衍射度数为2d。另一个第一衍射结构10的第一衍射台阶14的高度h1所导致的光程差为设计波长的1.5倍，其+2阶衍射度数为d。

在图4的示例中，眼科透镜100包括一个第一衍射结构10和一个第二衍射结构20。图4表示，在眼科透镜100的一个光学面上的不同区域设置两个衍射结构，即一个第一衍射结构10和一个第二衍射结构20以交替的方式或其他组合的方式沿眼科透镜100的中心向边缘分布(如图1)。第一衍射结构10的第一衍射台阶14的高度h1所导致的光程差为设计波长的1.5倍，其+2阶衍射度数为2d。第二衍射结构20的第二衍射台阶24的高度h2所导致的光程差为设计波长的0.5倍，其+1阶衍射度数为d。

在本发明实施方式中，当第一衍射结构10的+n阶衍射的衍射焦距和第二衍射结构20的+1阶衍射的衍射焦距相同时，在同样大小的衍射区域内，第一衍射单元12的数量为第二衍射单元22的数量1/n，n为大于1的自然数。

如此，第一衍射单元12的面积大于第二衍射单元22的面积，降低了第一衍射结构10的加工难度。在一个示例中，当第一衍射结构10的第一衍射台阶14的高度h1所导致的光程差大于1个设计波长且小于2个设计波长时，第一衍射结构10的有效焦点为+1阶衍射和+2阶衍射。而第二衍射结构20的有效焦点为0阶衍射和+1阶衍射。当第一衍射结构10的+2阶衍射和第二衍射结构20的+1阶衍射获得相同的衍射焦距时，在同样大小的衍射区域内，第一衍射单元12的数量仅为第二衍射单元22的数量的1/2，即第一衍射单元12的数量仅为第二衍射单元22的数量的一半，第一衍射单元12的宽度w1变大，有利于第一衍射结构10的加工。

下面以具体实施例对本发明实施方式的眼科透镜100进行说明。在第一衍射结构10中，第一衍射单元12被配置成第一衍射台阶14的高度h1所导致的光程差为设计波长的q倍，q大于1且为非整数。

第一衍射结构10的设计：

(1)首先确定q值，q值决定了能量在各焦点的分布。

当能量在[q]阶衍射焦点及[q]+1阶衍射焦点分配比例为1:1时，q＝n+0.5，其中n为大于等于1的整数。当能量更多分配在[q]阶衍射焦点时，n<q<n+0.5，其中n为大于等于1的整数。能量更多分配在[q]+1阶衍射焦点时，n+0.5<q<n+1，其中n为大于等于1的整数。

在眼科透镜100中，振幅传递函数可以用以下傅利叶级数函数表示为：

其中，p表示设计波长相位差为2π的倍数，m表示衍射阶次，r表示衍射结构中某点到光学中心的距离，λ0表示设计波长，f0表示设计波长的衍射焦距。α表示波长影响因素，即波长与设计波长不相等时对振幅的影响，如下：

其中，λ表示波长，λ0表示设计波长，n(λ0)表示透镜对设计波长的折光率，n(λ)表示透镜对波长的折光率。

对于衍射结构第m阶次衍射能量可通过t(r)的傅利叶系数的平方获得，如下：

(2)确定光线可有效利用的最高衍射阶次：m＝[q]+1

(3)确定衍射台阶的位置rx：

其中，x表示光轴以外的理论计算的第x个衍射台阶，x为不等于0的正整数，λ0表示设计波长，dm表示第m阶的附加衍射度数，f1表示+1阶衍射附加焦点的焦距：f1＝1/(dm/m)。第m阶衍射附加焦点的焦距为：fm＝f1/m。

衍射台阶的高度：

其中q表示大于1的非整数，λ0表示设计波长，n(λ0)表示透镜对设计波长的折光率，nm表示介质的折光率。

当然，第二衍射结构20的设计也可参照上述方式，在第二衍射结构20中，第二衍射单元22被配置成第二衍射台阶24的高度h2所导致的光程差小于设计波长。

本发明的眼科透镜100的衍射结构的具体实施例：

在以下实施例中，眼科透镜100的折光率为1.531，眼科透镜100所处的环境介质的折光率为1.336，设计波长为546纳米。

(1)衍射台阶的高度所导致的光程差为设计波长的1.5倍(q＝1.5)时，附加衍射焦点度数为+3.0d。

视近焦点衍射阶次m为+2阶衍射，衍射度数为+3.0d；

第一阶衍射的焦点度数为+1.5d；

衍射台阶的高度为：h＝1.5*0.546/(1.531-1.336)＝4.2微米；

第一个衍射台阶的位置r1＝(2*0.546*2/3.0)^(1/2)＝0.853毫米；

第二个衍射台阶的位置r2＝(4*0.546*2/3.0)^(1/2)＝1.207毫米；

第三个衍射台阶的位置r3＝(6*0.546*2/3.0)^(1/2)＝1.478毫米；

其他衍射台阶的位置可按照如上的方法进行计算。

0阶衍射能量分布为(附加衍射度数0)：4.5％；

+2阶衍射能量分布为(附加衍射度数+3.0d)：41％；

+1阶衍射能量分布为(附加衍射度数+1.5d)：41％。

(2)衍射台阶的高度所导致的光程差为设计波长的0.5倍时，附加衍射焦点度数为+3.0d。

视近焦点衍射阶次m为+1阶衍射，衍射度数为+3.0d；

第一阶衍射的焦点度数为+3.0d；

衍射台阶的高度为：h＝0.5*0.546/(1.531-1.336)＝1.4微米；

第一个衍射台阶的位置r1＝(2*0.546/3.0)^(1/2)＝0.603毫米；

第二个衍射台阶的位置r2＝(4*0.546/3.0)^(1/2)＝0.853毫米；

第三个衍射台阶的位置r3＝(6*0.546/3.0)^(1/2)＝1.045毫米；

其他衍射台阶的位置可按照如上的方法进行计算。

0阶衍射能量分布为(附加衍射度数0d)：41％；

+1阶衍射能量分布为(附加衍射度数+3.0d)：41％。

(3)衍射台阶的高度所导致的光程差为设计波长的2.5倍(q＝2.5)时，附加衍射焦点度数为+3.0d。

视近焦点衍射阶次m为+3阶衍射，衍射度数为+3.0d；

第一阶衍射的焦点度数为+1.0d；

衍射台阶的高度为：h＝2.5*0.546/(1.531-1.336)＝7.0微米；

第一个衍射台阶的位置r1＝(2*0.546*3/3.0)^(1/2)＝1.045毫米；

第二个衍射台阶的位置r2＝(4*0.546*3/3.0)^(1/2)＝1.478毫米；

第三个衍射台阶的位置r3＝(6*0.546*3/3.0)^(1/2)＝1.810毫米；

其他衍射台阶的位置可按照如上的方法进行计算。

0阶衍射能量分布为(附加衍射度数0)：1.6％；

+1阶衍射能量分布为(附加衍射度数+1.0d)：4.5％；

+2阶衍射能量分布为(附加衍射度数+2.0d)：41％；

+3阶衍射能量分布为(附加衍射度数+3.0d)：41％。

(4)衍射台阶的高度所导致的光程差为设计波长的1.366倍(q＝1.366)时，附加衍射焦点度数为+3.0d。

视近焦点衍射阶次m为+2阶衍射，衍射度数为+3.0d；

第一阶衍射的焦点度数为+1.5d；

衍射台阶的高度为：h＝1.336*0.546/(1.531-1.336)＝3.741微米；

第一个衍射台阶的位置r1＝(2*0.546*2/3.0)^(1/2)＝0.853毫米；

第二个衍射台阶的位置r2＝(4*0.546*2/3.0)^(1/2)＝1.207毫米；

第三个衍射台阶的位置r3＝(6*0.546*2/3.0)^(1/2)＝1.478毫米；

其他衍射台阶的位置可按照如上的方法进行计算。

0阶衍射能量分布为(附加衍射度数0)：4.5％；

+2阶衍射能量分布为(附加衍射度数3.0d)：21％；

+1阶衍射能量分布为(附加衍射度数1.5d)：63％。

(5)衍射台阶的高度所导致的光程差为设计波长的1.5倍(q＝1.5)时，附加衍射焦点度数为+6.0d。

视近焦点衍射阶次m为+2阶衍射，衍射度数为+6.0d；

第一阶衍射的焦点度数为+3.0d；

衍射台阶的高度为：h＝1.5*0.546/(1.531-1.336)＝4.2微米；

第一个衍射台阶的位置r1＝(2*0.546*2/6.0)^(1/2)＝0.603毫米；

第二个衍射台阶的位置r2＝(4*0.546*2/6.0)^(1/2)＝0.853毫米；

第三个衍射台阶的位置r3＝(6*0.546*2/6.0)^(1/2)＝1.045毫米；

其他衍射台阶的位置可按照如上的方法进行计算。

0阶衍射能量分布为(附加衍射度数0)：4.5％；

+2阶衍射能量分布为(附加衍射度数+6.0d)：41％；

+1阶衍射能量分布为(附加衍射度数+3.0d)：41％。

综上可知，实施例(1)、(3)、(4)及(5)为第一衍射结构10，实施例(2)为第二衍射结构20。根据以上实施例可以得出：

当第一衍射结构10的[q]+1阶衍射度数与第二衍射结构20的+1阶衍射度数相等时，第一衍射单元12的面积大于第二衍射单元22的面积，对于同样光学口径位置的衍射单元宽度，第一衍射单元12的宽度w1大于第二衍射单元22的宽度w2。

当第一衍射结构10的[q]+1阶衍射度数与[q]阶衍射度数之差等于第二衍射结构20的+1阶衍射度数与0阶衍射度数之差时，第一衍射单元12的面积等于第二衍射单元22的面积，对于同样光学口径位置的衍射单元宽度，第一衍射单元12的宽度w1等于第二衍射单元22的宽度w2。

第一衍射台阶14的高度h1大于第二衍射台阶24的高度h2。

当第一衍射结构10的[q]+1阶衍射效率与第二衍射结构20的+1阶衍射效率相同时，第一衍射台阶14的高度h1为第二衍射台阶24的高度h2的2倍以上。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“某些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。