具体实施方式

在下面的描述中，附图不一定是按比例绘制的，并且出于清楚和简洁的目的或出于信息目的，某些特征可以以概括或示意性形式示出。此外，尽管在下文详细讨论了制造和使用各种实施例，但应理解如本文所述提供了可以在多种环境下实施的许多发明构思。本文讨论的实施例仅仅是代表性的而不限制本发明的范围。对于本领域技术人员来说还显而易见的是，相对于方法限定的所有技术特征可以单独或组合地转置到装置，反之，相对于装置的所有技术特征可以单独或组合地转置到方法。

术语“包含”(及其任何语法变化形式，例如“包含有(comprises)”和“包含了(comprising)”)、“具有”(及其任何语法变化形式，例如“具有(has)”和“具有(having)”)、“含有”(及其任何语法变化形式，例如“含有(contains)”和“含有了(containing)”)、以及“包括”(及其任何语法变化形式，例如“包括(includes)”和“包括(including)”)都是开放式连接动词。它们用于指明其所述特征、整数、步骤或组分或群组的存在，但不排除其一种或多种其他特征、整数、步骤或组分或群组的存在或加入。因此，“包含”、“具有”、“含有”或“包括”一个或多个步骤或要素的方法或方法中的步骤具备那一个或多个步骤或要素，但不限于仅具备那一个或多个步骤或要素。

除非另有说明，本文所用表示成分的量、范围、反应条件等等的所有数字或表述在所有情况下都要理解为由术语“约”修饰。

此外除非另有说明，根据本发明，对“从X至Y”或“在X与Y之间”的值的区间的指示意为包括X和Y的值。

在本申请中，当光学装置在其表面上包括一个或多个涂层时，表述“将层或涂层沉积到装置上”旨在是指将层或涂层沉积到装置的外涂层的外部(暴露的)表面上，即其距基材最远的涂层。

说成是在基材“上”或沉积到基材“上”的涂层被定义为以下涂层：所述涂层(i)定位在基材上方；(ii)不一定与基材接触，即，一个或多个中间涂层可以布置在所讨论的基材与涂层之间；并且(iii)不一定完全覆盖基材。

在优选实施例中，基材上的或沉积到基材上的涂层与基材直接接触。

如本文中所使用的，基材的后(或内)面旨在意指当使用装置时离配戴者的眼睛最近的面。所述面通常是凹面。相比之下，基材的前面是当使用装置时离配戴者的眼睛最远的面。所述面通常是凸面。

另外，“入射角(符号θ)”是由入射在眼科镜片表面上的光线与入射点处表面的法线形成的角度。光线是例如发光的光源，诸如像在国际比色CIE L*a*b*中定义的标准光源D65。总体上，入射角从0°(正入射)至90°(掠入射)变化。入射角的常见范围是0°至75°。

将标准光源D65和观察者考虑在内(10°的角度)，在380nm与780nm之间计算本发明的光学装置在国际比色系统CIE L*a*b*中的比色系数。观察者是如在国际比色系统CIE L*a*b*中定义的“标准观察者”。

总而言之，根据本发明的光学装置的干涉涂层(取决于所描述的配置将称为“减反射涂层”或“反射涂层”)可以沉积到任何基材上，并且优选地沉积到有机镜片基材(例如热塑性或热固性塑料材料)上。热塑性塑料可以选自，例如：聚酰胺；聚酰亚胺；聚砜；聚碳酸酯及其共聚物；聚(对苯二甲酸乙二酯)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。

热固性材料可以选自，例如：环烯烃共聚物如乙烯/降冰片烯或乙烯/环戊二烯共聚物；直链或支链脂族或芳族多元醇的碳酸烯丙酯的均聚物和共聚物，比如二乙二醇双(碳酸烯丙酯)的均聚物(CR )；可以衍生自双酚A的(甲基)丙烯酸及其酯的均聚物和共聚物；硫代(甲基)丙烯酸及其酯的聚合物和共聚物，可以衍生自双酚A或邻苯二甲酸和烯丙基芳烃如苯乙烯的烯丙基酯的聚合物和共聚物，尿烷和硫代尿烷的聚合物和共聚物，环氧树脂的聚合物和共聚物，以及硫化物、二硫化物和环硫化物的聚合物和共聚物，以及其组合。

如本文中所使用的，(共)聚合物旨在意指共聚物或聚合物。如本文中所使用的，(甲基)丙烯酸酯旨在意指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。如本文中所使用的，聚碳酸酯(PC)旨在意指均聚碳酸酯或者共聚碳酸酯和嵌段共聚碳酸酯。

优选二乙二醇双(碳酸烯丙酯)的均聚物(CR )、烯丙基和(甲基)丙烯酸共聚物(具有在1.54与1.58之间的折射率)、硫代氨基甲酸乙酯的聚合物和共聚物、聚碳酸酯。

所述基材可以在沉积本发明的减反射涂层或反射涂层之前涂覆有一个或多个功能性涂层。惯常用于光学器件中的这些功能性涂层可以是并不限于耐冲击底漆层、耐磨损涂层和/或耐划伤涂层、偏振涂层、光致变色涂层或着色涂层。在下文中，基材是指裸基材或此种经涂覆的基材。

在沉积减反射涂层或反射涂层之前，所述基材的表面通常经受物理或化学表面活化处理，以便增强减反射涂层或反射涂层的附着力。这种预处理通常在真空下进行。它可以是用高能和/或反应性组分例如用离子束(“离子预清理”或“IPC”)或用电子束进行的轰击、电晕放电处理、离子散裂处理、紫外线辐射处理或真空下等离子体介导处理(通常使用氧或氩等离子体)。它还可以是酸性或碱性处理和/或基于溶剂的处理(水、过氧化氢或任何有机溶剂)。

根据本发明的光学装置包括眼科镜片和在深红色与近红外区域中、即在范围从700nm至2500nm的波长下发射的光源。

该光源可以例如是发光二极管(LED)。

为了检测从该源发射的光，可以使用对NIR波长敏感的摄像机，例如CCD(电荷耦合器件)类型或CMOS(互补金属氧化物半导体)类型的相机，而无需任何深红色与NIR滤光片。作为变体，代替相机，可以使用单个深红色与NIR传感器阵列或PSD(位置敏感检测器)传感器或任何其他合适的传感器。

图1示出了包括根据本发明的光学装置的增强现实装置或虚拟现实装置中的布置的非限制性示例。

光学装置包括眼科镜片10，该眼科镜片放置在一方面使用者的眼睛14与另一方面光光学元件12之间。光光学元件12可以是例如波导，该波导具有用于将光耦合至使用者的眼睛14中的耦合装置以及用于将光朝向使用者的眼睛输出耦合的输出耦合装置，使得使用者可以感知虚像。

穿过光光学元件12和穿过眼科镜片10的水平箭头11表示来自环境的光。

增强现实装置或虚拟现实装置中还包括深红色与NIR眼睛跟踪器。深红色与NIR眼睛跟踪器包括深红色与NIR相机16以及至少一个深红色与NIR光源18，该源18包括在根据本发明的光学装置中。

在图1所示的特定实施例中，源18放置在光光学元件12与眼科镜片10之间，而相机16放置在光光学元件12的前方。

作为变体，可以将相机16和源18放置在光光学元件12的前方。

作为另一个变体，光光学元件12可以用于提供虚像和用于提供光照明二者。然后，由眼睛14反射的光可以返回到光光学元件12，并且改向到深红色与NIR光传感器。

眼科镜片10可以向使用者提供光学功能。

例如，该眼科镜片可以是矫正镜片，即用于屈光不正使用者的球面、圆柱面和/或下加光类型的带焦度镜片(power lens)，以用于治疗近视、远视、散光和/或老花眼。镜片10可以具有恒定的焦度，使得其可以提供单光镜片所能提供的焦度，或者该镜片可以是具有可变焦度的渐变式镜片。

该镜片还可以包括滤光片，该滤光片可以集成在基材、涂层或膜上。例如，滤光片可以被设计成截止一些偏振并且保留与虚像偏振相对应的偏振。以此方式，由于减少了来自环境的杂光，同时维持了虚像的强度，因此可以增加虚像的对比度。镜片可以例如包括放置在铸造模具上的偏振膜，比如TAC-PVA-TAC(三乙酰纤维素-聚(乙烯醇)-三乙酰纤维素)膜。该偏振膜可以是特定的滤光片，例如对于与虚像波长不同的波长透射率减小，而对于与光光学元件12相对应的波长保持较高的透射率。

镜片10至少在其一个面上、优选地在其前面和其后面两者上包括深红色与NIR减反射涂层。

减反射涂层将被设计为减少在深红色与NIR范围内的反射，使得相机16几乎不会接收到来自镜片10上反射的光。

图2示出了包括根据本发明的光学装置的眼睛跟踪装置中的布置的非限制性示例。

在此实施例中，光学装置可以被实现为具有镜架20的眼睛配戴设备，并且可以用于没有虚像显示的眼睛跟踪。

例如，该光学装置可以用于通过眨眼检测来检测驾驶时的疲劳、或者用于眼睛健康监测。

在此实施例中，与图1的实施例相比，深红色与NIR光源18指向镜片10的后面，使得镜片10可以仅在其后面上具有减反射涂层，而镜片10的前面具有深红色与NIR光反射涂层。作为变体，反射涂层可以由嵌入在镜片10内的反射元件代替，例如MOF(多层光学滤光片)。

如图2所示，眼睛配戴设备具有特定的深红色与NIR光源18，该光源可以放置在使用者的镜腿上或镜架20上。眼睛配戴设备还具有位于源18附近的相机16。

由源18发射的光至少部分地被眼睛14的前表面反射，以照射该前表面。

深红色与NIR光被眼睛14漫射和反射，并且朝向镜片10的反射前面向后传播，然后朝向相机16传播。

类似于图1的实施例，镜片10的后面具有深红色与NIR光减反射涂层，使得当光从眼睛14朝向镜片10向后传播时，没有发生或几乎没有发生朝向相机16的反射。另外，来自深红色与NIR外部源(比如太阳或环境)的反射将减少影响。

根据本发明，在分别在图1和图2中示出的两个实施例中，眼科镜片10具有涂覆有前干涉涂层的前面和涂覆有后干涉涂层的后面。

对于范围从700nm至小于或等于2500nm的预定最大波长的波长，在入射角小于或等于45°时，后干涉涂层的平均反射率小于或等于2.5％。

在特定实施例中，当深红色与NIR光的入射角较低时，即与正入射相差不大，通常当光源指向眼科镜片的前面时，对于范围从700nm至小于或等于2500nm的预定最大波长的波长，在入射角小于或等于35°时，后干涉涂层的平均反射率小于或等于2.5％。对于由眼科镜片的几何形状和光源所限定的入射角，这允许最小化深红色与NIR光的反射。

在另一个特定实施例中，当深红色与NIR光的入射角较高时，通常当光源指向眼科镜片的后面时，对于范围从700nm至小于或等于2500nm的预定最大波长的波长，在入射角包括在35°(包括)与45°(包括)之间时，后干涉涂层的平均反射率小于或等于2.5％。对于由眼科镜片的几何形状和位于配戴者头部侧的光源所限定的入射角，这允许最小化深红色与NIR光的反射。

因此，这是减反射涂层，显著减少了深红色与NIR范围内的反射，使得相机16将几乎不会接收到来自镜片10上反射的光。

这将确保对眼睛14的特征进行高质量的测量，因为将存在有限的噪声光。例如，这使得可以获得准确且可靠的眼睛位置以及虹膜或瞳孔大小测量。在图1的实施例中，然后例如可以使用眼睛位置来根据其位置修改虚像的内容。眼睛位置也可以用作MMI接口(多媒体接口)的一部分，以驱动电子系统。

上述预定最大波长为2500nm、优选1400nm、更优选980nm、甚至更优选900nm。作为非限制性示例，眼睛跟踪的关注范围是从780nm至900nm。

后干涉涂层在深红色与NIR区域中、即在范围从700nm至2500nm的波长下的平均反射率，记为R_m ^NIR2500，由以下公式定义：

其中，R(λ)表示在给定波长λ下的反射率。

以更一般的方式，后干涉涂层在深红色与NIR区域中、即在范围从700nm至预定波长A nm的波长下的平均反射率，记为R_m ^NIRA，由以下公式定义：

根据本发明，取决于深红色与NIR光源是指向眼科镜片的前面还是后面，前干涉涂层的平均反射率R_m ^NIR是不同的。

即，例如在如图1所示的增强现实装置或虚拟现实装置的配置中，深红色与NIR光源指向眼科镜片的前面，而例如在如图2所示的眼睛跟踪装置的配置中，深红色与NIR光源指向眼科镜片的后面。

如果源指向眼科镜片的前面，则对于范围从700nm至上述预定最大波长的波长，在入射角小于或等于45°时，前干涉涂层的R_m ^NIR小于或等于2.5％。

如果源指向眼科镜片的后面，则对于范围从700nm至上述预定最大波长的波长，在入射角小于或等于45°时，前干涉涂层的R_m ^NIR大于或等于25％。

另外，在特定实施例中，在可见光范围内，即对于范围从380nm至780nm的波长，在入射角小于或等于45°时，前干涉涂层和后干涉涂层的光反射率Rv小于2.5％、优选地小于1％、更优选地小于0.75％。

光反射率Rv如ISO 13666:1998标准中所定义的，即在整个可见光谱中(即380nm与780nm之间)，材料反射的光通量与入射光通量之比。

因此，对于来自镜片的配戴者的后方的光以及在镜片的前面和后面上反射的光，可见光反射都被限制。

这是特别有利的，因为通过限制来自镜片后面的反射增加了视觉舒适度，并且通过减少观察者感知的反射改善了美观性。

在特定实施例中，后干涉涂层包括至少四层，每一层的折射率要么低于所有相邻层的折射率，要么高于所有相邻层的折射率。换句话说，交替堆叠低折射率材料的层和高折射率材料的层。

在此实施例中，如果深红色与NIR光源指向眼科镜片的前面，前干涉涂层也包括至少四层，每一层的折射率要么低于所有相邻层的折射率，要么高于所有相邻层的折射率。

在此实施例中，作为非限制性示例，镜片包括基材，该基材可以对于可见光是透明的或部分吸收可见光并且对于深红色与NIR光是透明的或部分地吸收深红色与NIR光。在背离基材移动的方向上，干涉涂层至少包括：

·具有范围从1.6至2.4的折射率的一个层；

·具有小于1.6的折射率的一个层；

·具有范围从1.6至2.4的折射率的一个层；

·具有小于1.6的折射率的一个层。

在此实施例中，具有范围从1.6至2.4的折射率的层可以例如由氧化锆(ZrO₂)制成，并且具有小于1.6的折射率的层可以例如由二氧化硅(SiO₂)制成。

在此实施例中，作为非限制性示例，在背离基材移动的方向上，镜片至少包括：

·具有范围从10nm至25nm的物理厚度的一个层；

·具有范围从20nm至35nm的物理厚度的一个层；

·具有范围从140nm至180nm的物理厚度的一个层；

·具有范围从90nm至120nm的物理厚度的一个层。

在此实施例中，作为非限制性示例，后干涉涂层的物理厚度或前干涉涂层的物理厚度(总是将深红色与NIR光源指向眼科镜片的前面)小于或等于500nm、优选地小于或等于320nm、并且通常范围从260nm至320nm。

在特定实施例中，如果深红色与NIR光源指向眼科镜片的后面，则前干涉涂层包括至少六层。在背离基材移动的方向上，前干涉涂层至少包括：

·具有范围从1.6至2.2的折射率的一个层；

·具有大于或等于2.2的折射率的一个层；

·具有小于或等于1.6的折射率的一个层；

·具有大于或等于2.2的折射率的一个层；

·具有范围从1.6至2.2的折射率的一个光学层；以及

·具有小于或等于1.6的折射率的一个层。

在此实施例中，具有范围从1.6至2.2的折射率的层可以例如由氧化锆(ZrO₂)制成，具有小于1.6的折射率的层可以例如由二氧化硅(SiO₂)制成，并且具有大于2.2的折射率的层可以例如由二氧化钛(TiO₂)制成。

在此实施例中，作为非限制性示例，在背离基材移动的方向上，镜片至少包括：

·具有范围从31nm至54nm的物理厚度的一个层；

·具有范围从74nm至98nm的物理厚度的一个层；

·具有范围从165nm至190nm的物理厚度的一个层；

·具有范围从87nm至98nm的物理厚度的一个层；

·具有范围从0nm至10nm的物理厚度的一个光学层；以及

·具有范围从64nm至85nm的物理厚度的一个层。

除非另外指定，否则本申请中提及的折射率是在25℃、550nm波长下表达的。

在特定实施例中，眼科镜片10可以包括硬涂层以增加其耐磨性。在这样的实施例中，基材的折射率将有利地类似于硬涂层的折射率，以便减少由于折射率之间的不匹配而引起的条纹。条纹的确可能还会降低用于眼睛特征测量的图像质量，因为这些条纹会提供强度变化，尤其是在使用高相干光(这是在使用具有窄波长带宽的NIR光的情况)时。

以下示例以非限制方式说明本发明。

示例

1.一般工序

在示例中使用的眼科镜片包括折射率为1.60(来自三井公司(MITSUI)的MR-镜片)、涂覆有折射率为1.59的3μm厚的硬涂层的镜片基材。

将根据本发明的减反射涂层沉积在镜片的后面上。

另外，对于深红色与NIR光源指向镜片的前面的使用，根据本发明的减反射涂层也沉积在镜片的前面上。

另一方面，对于深红色与NIR光源指向镜片的后面的使用，根据本发明的反射涂层沉积在镜片的前面上。

不加热基材而通过在真空下蒸发(蒸发源：电子枪)来沉积减反射涂层和反射涂层的层。

沉积框架是Leybold 1104机器，所述机器配备有用于蒸发氧化物的电子枪(ESV14(8kV))，并且设置有用于初步阶段的离子枪(Commonwealth Mark II)以便使用氩离子(IPC)准备基材表面。

通过石英微量天平来控制这些层的厚度。在具有URA配件(通用反射配件)的可变入射分光光度计Perkin-Elmer Lambda 850上进行光谱测量。

2.测验程序

用于制造包括在根据本发明的光学装置中的眼科镜片的方法包括将基材(可能在其后面或前面上涂覆有常规抗磨损且耐划伤涂层)引入真空沉积室中的步骤、抽吸直至获得高真空的步骤、通过氩离子束活化基材表面、关闭离子辐射、然后通过连续蒸发随后形成减反射涂层和反射涂层的不同层的步骤、以及最后的通风步骤。

3.结果

下面详细描述在镜片的后面上用示例1的干涉涂层获得的眼科镜片的结构特性和光学性能。

图3展示了在入射角为15°和35°的情况下，在380nm与900nm之间的反射曲线图。

光学值是后面的光学值。

反射光的色度(C^*)和色调角(h^*)是针对15°和35°入射角、标准光源D65和标准观察者(角度10°)提供的。

Rv是从380nm至780nm计算的光反射率。

在图1的实施例的实现中，与示例1相同的干涉涂层已经沉积在眼科镜片的前面上。在示例1中，对于范围从700nm至900nm的波长，镜片的前面和后面上的平均反射率均小于或等于2.5％，甚至小于1％。通过这类特性，避免了噪声反射。

在图2的实施例的实现中，下面在示例2中详细描述的另一个干涉涂层已经沉积在眼科镜片的前面上，其中硬涂层不同于后面上的硬涂层，该硬涂层具有1.479的折射率，并且厚度为3μm。

在示例2中，对于范围从700nm至900nm的波长，镜片的后面上的平均反射率小于或等于2.5％，甚至小于1％；并且对于范围从700nm至900nm的波长，镜片的前面上的平均反射率大于25％。通过这类特性，朝向镜片的后面的光仅被镜片的前面反射，并且后面上的低反射避免了噪声反射。

尽管代表性处理和物品已在本文详细描述，但是本领域技术人员将认识到可以在不脱离由所附权利要求描述和限定的范围下做出各种替代和修改。