DE102020215362A1

DE102020215362A1 - Ophthalmische Linse und Verfahren zum Designen einer ophthalmischen Linse

Info

Publication number: DE102020215362A1
Application number: DE102020215362.0A
Authority: DE
Inventors: Mario Gerlach
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2020-12-04
Filing date: 2020-12-04
Publication date: 2022-06-09
Also published as: US20240094558A1; CN116635775A; WO2022117841A1; EP4255347A1

Abstract

Ausführungsformen betreffen eine ophthalmische Linse (10) umfassend einen Linsenkörper (12) mit einer vorbestimmten refraktiven Wirkung und einer ringförmigen, diffraktiven Strukturierung (14), wobei die ringförmige, diffraktive Strukturierung (14) in radialer Richtung eine Wellenform aufweist, die sich durch eine Asymmetrie und/oder eine Abflachung und/oder die Periodizität von einer sinusförmigen Wellenform unterscheidet, und wobei die Asymmetrie und/oder Abflachung und/oder Periodizität über den gesamten radialen Verlauf der Wellenform konstant oder mit einer streng monotonen Änderung ausgebildet ist. Weitere Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zum Designen einer ophthalmischen Linse (10).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine ophthalmische Linse und ein Verfahren zum Designen einer ophthalmischen Linse. Die Erfindung liegt somit insbesondere auf dem Gebiet ophthalmischen Linsen, insbesondere auf dem Gebiet der Kontaktlinsen und Intraokularlinsen.
Ophthalmische Linsen weisen typischerweise einen Linsenkörper auf, welcher durch seine Beschaffenheit eine refraktive Wirkung erzeugt. Im Stand der Technik ist es außerdem bekannt, ophthalmische Linsen mit diffraktiven Strukturen zu versehen, um die ophthalmische Linse zusätzlich mit einer diffraktiven Wirkung auszustatten. So ist beispielsweise die Verwendung von diffraktiven Strukturen mit einem sinusförmigen Profilverlauf zur Erzeugung von multifokalen ophthalmischen Linsen oder Linsen mit vergrößerter Schärfentiefe, sogenannten Enhanced-Depth-of Focus-Linsen (abgekürzt als: EDoF-Linsen) im Stand der Technik bekannt und kommt in kommerziellen Produkten zum Einsatz. Beispielsweise wurden sinusförmige Diffraktionsprofile von der israelischen Firma Holo Orfür trifokal wirkende Kontaktlinsen eingesetzt. Zudem werden sinusförmige Diffraktionsprofile vom Unternehmen VSY Biotechnology zur Realisierung der trifokalen presbyopiekorrigierenden Linse ACRIVA TRINOVA verwendet. Sinusförmige diffraktive Strukturen weisen dabei die Eigenschaft auf, dass sie eine spiegelsymmetrische Intensitätsverteilung in den um die nullte Beugungsordnung hervorrufen, sofern polychromatische Effekte und die Materialdispersion des Linsenkörpers unberücksichtigt bleiben.
Auch sind aus der Druckschrift WO 2020/053864 A1 ophthalmische Linsen bekannt, welche in einzelnen Perioden der diffraktiven Struktur einen von einer Sinusform abweichenden Verlauf aufweisen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die optischen Eigenschaften von ophthalmischen Linsen noch weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ophthalmische Linsen und Verfahren mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Ansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und in der Beschreibung angegeben.
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft eine ophthalmische Linse umfassend einen Linsenkörper mit einer vorbestimmten refraktiven Wirkung und einer ringförmigen, diffraktiven Strukturierung. Dabei weist die ringförmige, diffraktive Strukturierung in radialer Richtung eine Wellenform auf, die sich durch eine Asymmetrie und/oder eine Abflachung und/oder die Periodizität von einer mit dem Quadrat des Radius sinusförmigen Wellenform unterscheidet. Ferner ist die Asymmetrie und/oder Abflachung und/oder Periodizität über den gesamten radialen Verlauf der Wellenform konstant oder mit einer streng monotonen Änderung ausgebildet.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Designen einer ophthalmischen Linse umfassend einen Linsenkörper mit einer vorbestimmten refraktiven Wirkung und einer ringförmigen, diffraktiven Strukturierung. Das Designen erfolgt dabei derart, dass die ringförmige, diffraktive Strukturierung in radialer Richtung eine Wellenform aufweist, die sich durch eine Asymmetrie und/oder eine Abflachung und/oder die Periodizität von einer mit dem Quadrat des Radius sinusförmigen Wellenform unterscheidet, und dass die Asymmetrie und/oder Abflachung und/oder Periodizität über den gesamten radialen Verlauf der Wellenform konstant oder mit einer streng monotonen Änderung ausgebildet ist.
Eine ophthalmische Linse ist dabei insbesondere eine Linse, welche für die Korrektur einer Fehlsichtigkeit bei einem Menschen oder einem Tier vorgesehen ist. Insbesondere kann die ophthalmische Linse als eine Kontaktlinse oder eine Intraokularlinse (IOL) ausgebildet sein. Im Folgenden werden die Begriffe „Linse“ und „ophthalmische“ Linse als Synonyme verwendet.
Der Linsenkörper ist dabei jener Teil der Linse, der aufgrund seiner Form und materiellen Beschaffenheit eine refraktive Wirkung bereitstellt. Dabei kann der Linsenkörper einen vorbestimmten Brechungsindex und/oder eine vorbestimmte Dicke und/oder vorbestimmte Krümmungsradien an dessen Oberfläche aufweisen. Die vorbestimmte refraktive Wirkung ist dabei jene refraktive Wirkung, welche durch die Wahl der genannten Parameter für die Linse festgelegt ist. Die vorbestimmte refraktive Wirkung kann insbesondere für eine Linse unveränderlich sein, d.h. dass das Auge keine Möglichkeit hat, die refraktive Wirkung der Linse zu ändern. Dies ist insbesondere bei Kontaktlinsen der Fall. Auch IOLs können eine feste Brennweite mit einer vorbestimmten, unveränderlichen refraktiven Wirkung aufweisen.
Eine mit dem Quadrat des Radius sinusförmige Wellenform ist eine solche Wellenform, welche bei einer Auftragung des Amplitudenverlaufs der Wellenform gegen das Quadrat des Radius, d.h. gegen den quadratischen Radius bzw. r², eine Sinusform aufweist. Mit anderen Worten weist eine solche Wellenform keine Sinusform bei einer Auftragung gegen den (linearen) Radius auf, sondern nur dann, wenn der Amplitudenverlauf gegen den quadratischen Radius betrachtet wird. Eine Wellenform, die von einer mit dem Quadrat des Radius sinusförmigen hinsichtlich einer Asymmetrie und/oder einer Abflachung und/oder der Periodizität abweicht, stellt entsprechend keine mit dem Quadrat des Radius sinusförmige Wellenform dar. Der Begriff „radialer Verlauf“ ist im Rahmen der Erfindung lediglich als Richtungsangabe zu verstehen, sofern nicht explizit anders angegeben. Einem radialen Verlauf einer Wellenform kann demnach auch eine Periodizität mit r² innewohnen, sofern nicht explizit anders angegeben. Die ringförmige, diffraktive Strukturierung ist dabei eine Struktur, welche in und/oder an dem Linsenkörper angeordnet ist und eine diffraktive Wirkung herbeiführt. Beispielsweise kann die diffraktive Strukturierung durch ein Einfräsen, Gravieren, Lasergravieren, ein Drehverfahren, eine Abformtechnik (beispielsweise durch eine Polymerisation in einer Urform) und/oder eine andere Form der Bearbeitung an bzw. in der Linse angebracht werden. Die diffraktive Strukturierung weist dabei optional lokal eine andere Transparenz und/oder einen anderen Brechungsindex auf als das umgebende Medium des Linsenkörpers. Die diffraktive Strukturierung bewirkt durch die topographische Modulation der Oberfläche des Linsenkörpers optische Weglängenunterschiede bzw. Phasenunterschiede von Lichtstrahlen, welche an unterschiedlichen radialen Positionen die diffraktive Struktur passieren. Dass die diffraktive Strukturierung ringförmig ist, bedeutet dabei, dass die diffraktive Strukturierung sich in Form eines oder mehrerer geschlossener Ringe an und/oder in dem Linsenkörper erstreckt. Die ringförmige, diffraktive Struktur muss sich dabei nicht zwingend über den gesamten Linsenkörper bzw. über eine gesamte Oberfläche des Linsenkörpers erstrecken, wenngleich dies gemäß optionalen Ausführungsformen möglich ist. Gemäß anderen Ausführungsformen erstreckt sich die diffraktive Strukturierung nur über einen Teilbereich des Linsenkörpers.
Dass die Wellenform eine Asymmetrie aufweist, bedeutet dabei, dass Perioden der Wellenform und/oder einzelne Perioden der Wellenform mit dem Quadrat des Radius nicht durch eine Spiegelung, beispielsweise an einem lokalen Maximum der Wellenform, in sich selbst überführt werden können. Die Asymmetrie kann insbesondere in unterschiedlich steil ausgebildeten Flanken ausgebildet sein, die auf ein lokales Maximum zulaufen bzw. davon wegführen. Die Asymmetrie hat dabei im Kontext dieser Erfindung gegenüber dem quadratischen Radius vorzuliegen, sodass die Asymmetrie gegenüber einer mit dem Quadrat des Radius sinusförmigen Wellenform asymmetrisch ist.
Die Abflachung der Wellenform ist dabei als eine von einer mit dem Quadrat des Radius vorliegenden Sinusform abweichende Verlaufsform der Wellenform zu verstehen, die sich insbesondere durch steilere Flanken und einen flacheren Bereich um die lokalen Maxima herum auszeichnen kann. In einer Extremform kann die Abflachung dazu führen, dass die Wellenform einen nahezu rechteckigen Verlauf aufweist, der durch sehr steile flanken und einen nahezu eine halbe Periodenlänge ausgedehnten flachen Bereich gekennzeichnet ist. Die Abflachung kann insbesondere durch die maßgebliche Involvierung von höheren harmonischen Schwingungen einer zugrundeliegenden Basis-Sinuskurve zustande kommen.
Die Periodizität kennzeichnet dabei die Regelmäßigkeit der Wellenform. Dabei muss jedoch keine strenge Periodizität im mathematischen Sinne vorliegen. Vielmehr kann sich die Periodizität auch über den radialen Verlauf der Wellenform ändern, indem beispielsweise die Periodenlänge kürzer oder länger wird. Die Periodizität muss auch nicht gegenüber dem (linearen) Radius des Linsenkörpers gegeben sein, sondern kann beispielsweise auch bezüglich einer höheren oder niedrigeren Potenz des Radius vorliegen. Beispielsweise kann die Wellenform periodisch zum Quadrat des Radius ausgebildet sein, d.h. dass sich bei einer Auftragung der Wellenform gegen den quadratischen Radius ein periodischer Verlauf ergibt, während sich bei einer Auftragung gegen den (linearen) Radius eine mit dem abnehmende Periodenlänge erkennen lässt. Die Potenz des Radius mit welchem die Periodizität vorliegt, muss nicht zwingend ganzzahlig sein.
Dass sich die Asymmetrie und/oder die Abflachung und/oder die Periodizität über den gesamten radialen Verlauf der Wellenform streng monoton ändert, bedeutet dabei, dass die Asymmetrie und/oder die Abflachung und/oder die Periodizität über den radialen Verlauf, genauer gesagt im Verlauf mit r², stetig zu- oder abnimmt. Dies schließt insbesondere aus, dass sich die Asymmetrie und/oder die Abflachung und/oder die Periodizität in radialer Richtung sprunghaft ändern. Mit anderen Worten ist die streng monotone Änderung der Asymmetrie und/oder der Abflachung als eine streng monotone Zunahme oder eine streng monotone Abnahme der Asymmetrie bzw. Abflachung ausgeprägt. Demnach ist auch die streng monotone Änderung der Periodizität als eine in radialer Richtung zunehmende oder abnehmende Periodenlänge der Wellenform ausgeprägt. Zusätzlich zu einem oder mehreren der genannten Parameter, die sich streng monoton über den gesamten radialen Verlauf der Wellenform ändern, kann sich optional auch die Amplitude der Wellenform streng monoton über den gesamten radialen Verlauf der Wellenform ändern.
Erfindungsgemäße Ausführungsformen bieten den Vorteil, dass Freiheitsgrade bereitgestellt werden, mittels welcher die Intensitätsverteilung des gebeugten Lichts in die verschiedenen Beugungsordnungen angepasst werden kann. Insbesondere bietet die Erfindung den Vorteil, dass die Beugungsintensität in den negativen Beugungsordnungen erhöht werden kann und auf diese Weise eine zumindest teilweise Angleichung der polychromatischen Beugungseffizienz der negativen Beugungsordnungen an die polychromatische Beugungseffizienz der positiven Beugungsordnungen erzielt werden kann. Als polychromatische Beugungseffizienz wird dabei die polychromatisch summierte bzw. integrierte Beugungseffizienz angesehen. Während bei den positiven Beugungsordnungen die diffraktive Dispersion, d.h. die Abhängigkeit der optischen Weglänge von der Wellenlänge des einfallenden Lichts, der Materialdispersion des Linsenkörpers, d.h. der materialbedingten Wellenlängenabhängigkeit des Brechungsindex des Linsenkörpers, entgegengerichtet ist und diese zumindest teilweise kompensiert, sind für die negativen Beugungsordnungen die diffraktive Dispersion und die Materialdispersion gleichgerichtet und verstärken sich auf diese Weise. Dem kann erfindungsgemäß entgegengewirkt werden, indem die Beugungseffizienz für die negativen Beugungsordnungen oder zumindest für die erste negative Beugungsordnung erhöht wird. Um trotz der Überlagerung der diffraktiven Dispersion und der Materialdispersion dennoch eine polychromatische Beugungseffizienz für die erste negative Beugungsordnung und/oder andere negative Beugungsordnungen zu erzielen, die vergleichbar zur oder gar besser als die polychromatische Beugungseffizienz der nullten oder ersten positiven Beugungsordnung ist.
Demnach bietet die Erfindung den Vorteil, dass multifokale Linsen, wie etwa trifokale Linsen, bereitgestellt werden können, bei denen die Beugungseffizienz der negativen und insbesondere der ersten negativen Beugungsordnung eine vergleichbare oder bessere Beugungseffizienz aufweisen als die nullte oder erste positive Beugungsordnung. Dies ermöglicht die Bereitstellung einer ophthalmischen Linse, insbesondere einer IOL oder einer Kontaktlinse, welche eine verbesserte Abbildungsleistung im Fernbereich aufweisen, wofür typischerweise die erste negative Beugungsordnung verwendet wird. Dadurch kann der Tragekomfort gesteigert werden, da dieser typischerweise durch die Abbildungsleistung für die Fernsicht am meisten geprägt wird.
Zudem bietet die Erfindung den Vorteil, dass mittels der bereitgestellten Freiheitsgrade auch monofokale ophthalmische Linsen dahingehend verbessert werden können, dass die Schärfentiefe vergrößert werden kann. Dadurch kann der Bereich, in dem der Benutzer der ophthalmischen Linse mit der Linse scharf sehen kann, vergrößert werden und somit die Zufriedenheit des Patienten mit der Linse verbessert werden. Dies wird dadurch ermöglicht, dass durch die Freiheitsgrade die polychromatische Beugungseffizienz derart angepasst werden kann, dass sich beispielsweise aus einer überlappenden polychromatischen Beugungsintensität der nullten, ersten positiven und ersten negativen Beugungsordnung eine Wirkung erzielen lässt, welche einen im Vergleich zu herkömmlichen monofokalen Linsen vergrößerten, Schärfentiefenbereich bietet.
Optional weist die gesamte Wellenform der ringförmigen, diffraktiven Strukturierung in radialer Richtung einen stetig differenzierbaren Verlauf auf. Mit anderen Worten weist die ringförmige, diffraktive Strukturierung in radialer Richtung keine Stufen oder Sprünge auf. Dies bietet den Vorteil, dass die Herstellbarkeit der Linse verbessert werden kann. Außerdem kann dadurch die Homogenität der diffraktiven und refraktiven Wirkung verbessert werden.
Optional ist die ringförmige, diffraktive Strukturierung an einer Oberfläche des Linsenkörpers angeordnet. Beispielsweise kann die ringförmige, diffraktive Strukturierung auf eine Oberfläche aufgeprägt und/oder eingearbeitet sein, beispielsweise durch ein Eingravieren und/oder eine entsprechende Formgebung beim Gießen und/oder Spritzen des Linsenkörpers. Alternativ oder zusätzlich kann eine ringförmige, diffraktive Strukturierung im Inneren des Linsenkörpers bereitgestellt werden. Beispielsweise kann dies durch lokale Änderungen der Transparenz und/oder des Brechungsindex im Inneren des Linsenkörpers durch eine Bestrahlung mit einem Laser erzielt werden. Dabei kann je nach Herstellungsart, die am geeignetsten erscheinende Anbringungsart verwendet werden.
Optional ist die refraktive Wirkung des Linsenkörpers zumindest teilweise sphärisch, asphärisch oder torisch. Dies bietet den Vorteil, dass die refraktive Wirkung des Linsenkörpers für die gewünschte Verwendung der nullten Beugungsordnung angepasst und auf die Bedürfnisse des Benutzers abgestimmt werden kann.
Optional ist die ringförmige, diffraktive Strukturierung konzentrisch um eine optische Achse der ophthalmischen Linse ausgebildet. Dies bietet den Vorteil, dass die gewünschte Abbildungsleistung entlang der optischen Achse erfolgt und etwaige Abbildungsfehler reduziert oder gar ganz vermieden werden können.
Optional ist Asymmetrie derart ausgeprägt, dass sich in den jeweiligen Perioden der Wellenform der gemittelte und/oder maximale Betrag der Steigung einer ansteigenden Flanke von dem gemittelten bzw. maximalen Betrag der Steigung einer abfallenden Flanke unterscheidet. Mit anderen Worten sind die beiden Flanken der Perioden der Wellenform unterschiedlich ausgebildet. Dies bietet einen Freiheitsgrad, mittels welchem eine effiziente Möglichkeit für die Optimierung der polychromatischen Beugungseffizienz der einzelnen Beugungsordnungen angepasst werden kann.
Gemäß manchen Ausführungsformen ist die Asymmetrie derart ausgeprägt, dass in den jeweiligen Perioden der Wellenform der maximale Betrag der Steigung der abfallenden Flanke größer ist, als der maximale Betrag der Steigung der ansteigenden Flanke. Dies bietet den Vorteil, dass insbesondre multifokale Linsen bereitgestellt werden können, bei welchen die polychromatische Beugungsintensität der ersten negativen Beugungsordnung gleich oder gar größer als die polychromatische Beugungsintensität der nullten oder ersten positiven Beugungsordnung ist. Demnach eignet sich dies insbesondere für die Bereitstellung von Linsen, die eine besonders gute Abbildungsleistung für die Fernsicht ermöglichen. Optional beträgt dabei das Verhältnis des maximalen Betrags der Steigung der abfallenden Flanke zum maximalen Betrag der Steigung der ansteigenden Flanke mindestens 1,5. Mit anderen Worten ist abfallende Flanke um mindestens das 1,5-Fache steiler als die ansteigende Flanke. Dies bietet die Möglichkeit, die Verteilung der polychromatischen Beugungsintensität besonders ausgeprägt auf die erste negative Beugungsordnung zu verschieben. Optional ist die ophthalmische Linse multifokal, insbesondere trifokal, ausgebildet. Bei derartigen Linsen ist der Nutzen einer hohen polychromatischen Beugungsintensität bei der ersten negativen Beugungsordnung besonders groß, da diese typischerweise für die Fernsicht genutzt wird, welche für den Tragekomfort der Linse von besonders großer Wichtigkeit ist. Optional ist demnach die ringförmige, diffraktive Strukturierung derart ausgebildet, dass zumindest eine negative Beugungsordnung der ringförmigen, diffraktiven Strukturierung eine größere polychromatische Beugungseffizienz aufweist, als die nullte Beugungsordnung und/oder die erste positive Beugungsordnung.
Gemäß anderen optionalen Ausführungsformen ist die Asymmetrie derart ausgeprägt, dass in den jeweiligen Perioden der maximale Betrag der Steigung der ansteigenden Flanke größer ist, als der maximale Betrag der Steigung der abfallenden Flanke. Dies ist insbesondere für monofokale Linsen mit vergrößertem Schärfetiefenbereich, sogenannten Enhanced-Depth-of-Focus Linsen, vorteilhaft, da dies die Bereitstellung einer breiten polychromatischen Beugungsintensität ermöglicht, die sich über die erste negative und nullte Beugungsordnung und optional die erste positive Beugungsordnung erstreckt und auf diese Weise eine große Schärfentiefe ermöglicht. Optional beträgt dabei das Verhältnis des maximalen Betrags der Steigung der ansteigenden Flanke zum maximalen Betrag der Steigung der abfallenden Flanke mindestens 1,5. Dies ermöglicht eine besonders ausgeprägte Erzeugung eines großen Schärfentiefenbereichs. Optional dabei ist die ringförmige, diffraktive Strukturierung, die derart ausgebildet ist, dass die polychromatische Beugungseffizienz zumindest einer negativen Beugungsordnung der ringförmigen, diffraktiven Strukturierung zumindest 75% der Beugungseffizienz der nullten Beugungsordnung und/oder der ersten positiven Beugungsordnung beträgt. Dies begünstigt den Überlapp der polychromatischen Beugungsintensitäten der ersten negativen und nullten und optional der ersten positiven Beugungsordnung und somit die Bereitstellung eines großen Schärfentiefenbereichs.
Die oben genannten und im Folgenden erläuterten Merkmale und Ausführungsformen sind dabei nicht nur als in den jeweils explizit genannten Kombinationen offenbart anzusehen, sondern sind auch in anderen technisch sinnhaften Kombinationen und Ausführungsformen vom Offenbarungsgehalt umfasst.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand von den folgenden Beispielen und optionalen Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:

1A und 1B eine ophthalmische Linse in schematischen Darstellungen in Draufsicht und in einer Querschnittansicht;
2A und 2B das wellenförmige Höhenprofil der diffraktiven Strukturierung der Linse aus den 1A und 1B;
3A bis 3C eine weiterführende Darstellung des wellenförmigen Verlaufs der diffraktiven Strukturierung;
4A und 4B die polychromatische Beugungseffizienz der Linse gemäß der ersten optionalen Ausführungsform;
5A und 5B das Phasenprofil und die monochromatische Beugungsintensität in Abhängigkeit von der hinzugefügten Beugungskraft;
6A bis 6C den Verlauf einer weiteren diffraktiven Strukturierung, die erste Ableitung und den Betrag der Ableitung für eine Linse mit einem Brechungsindex von n_IOL = 1,56;
7A und 7B eine ophthalmische Linse gemäß einer weiteren optionalen Ausführungsform;
8A und 8B den Verlauf und das Höhenprofil der wellenförmigen diffraktiven Strukturierung gemäß der zweiten optionalen Ausführungsform;
9A bis 9C eine weiterführende Darstellung des wellenförmigen Verlaufs der diffraktiven Strukturierung;
10A und 10B die polychromatische Beugungseffizienz der Linse gemäß der zweiten optionalen Ausführungsform;
11A bis 11D das Phasenprofil und die monochromatische Beugungsintensität;
12A bis 12D den Einfluss verschiedener Parameter auf den Verlauf der Wellenform der diffraktiven Strukturierung.

In den folgenden Figuren werden gleiche oder ähnliche Elemente in den verschiedenen Ausführungsformen der Einfachheit halber mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Mit Bezug auf die folgenden Figuren werden verschiedene ophthalmische Linsen gemäß optionalen Ausführungsformen der Erfindung erläutert.
Die 1A und 1B zeigen eine ophthalmische Linse 10 in schematischen Darstellungen in Draufsicht (1A) und in einer Querschnittansicht (1B). Die ophthalmische Linse 10 ist dabei als eine multifokale Intraokularlinse (IOL) ausgebildet.
Die Linse 10 weist einen Linsenkörper 12 auf, welcher durch seine materielle Beschaffenheit, insbesondere seinen Brechungsindex, und seine Formgebung eine refraktive Wirkung aufweist. An der Vorderseite 12a des Linsenkörpers 12 weist die Linse 10 eine diffraktive Strukturierung 14 auf, aufgrund welcher die Linse 10 zusätzlich zur refraktiven Wirkung auch eine diffraktive Wirkung aufweist. Die diffraktive Strukturierung ist gemäß der gezeigten Ausführungsform wellenförmig ausgestaltet, wobei die Strukturierung ein wellenförmiges Tiefenprofil in radialer Richtung aufweist. Dabei ist zu beachten, dass es sich lediglich um schematische Darstellungen handelt, in welchen die Wellenform der diffraktiven Strukturierung zur besseren Kenntlichmachung stark überhöht dargestellt wird. In tatsächlichen Ausgestaltungen kann die Amplitude und auch die Periode der Wellenform im Vergleich zu den Abmessungen des Linsenkörpers 12 deutlich kleiner und filigraner ausgebildet sein.
Wie in den 1A und 1B zu erkennen ist, ist die diffraktive Strukturierung 14 ringförmig ausgebildet, wobei die Ringe 14a der diffraktiven Strukturierung 14 konzentrisch um die optische Achse 12b der Linse 10 verlaufen. Die Wellenform weicht von einer mit dem Quadrat des Radius sinusförmigen Wellenform ab, indem die Wellenform in radialer Richtung des Linsenkörpers gegenüber dem linearen Radius des Linsenkörpers 12 periodisch verläuft und die Einzelnen Perioden, d.h. die Abschnitte von einem lokalen Maximum zum nächsten lokalen Maximum, einen asymmetrischen Verlauf aufweisen.
Die Graphen in den 2A und 2B zeigen das wellenförmige Höhenprofil der diffraktiven Strukturierung 14 der Linse 10 aus den 1A und 1B. Dabei ist auf der vertikalen Achse jeweils das Höhenprofil relativ zur ansonsten glatten Oberfläche der Vorderseite 12a des Linsenkörpers 12 in Mikrometern angegeben. Der Höhenverlauf der unstrukturierten Vorderseite 12a bzw. Oberfläche des Linsenkörpers 12 stellt eine Grundlinie dar, welche für die Erstellung der dargestellten Graphen dem insgesamten Verlauf der Höhenkontur abgezogen wurde, sodass der wellenförmige Verlauf der diffraktiven Strukturierung 14 in radialer Richtung ohne Einflüsse durch die Krümmung der Vorderseite 12a des Linsenkörpers 12 erkennbar wird.
In 2A ist der Verlauf der diffraktiven Strukturierung in Abhängigkeit vom (linearen) Radius r aufgetragen, d.h. dass auf der horizontalen Achse der lineare Radius r in Millimetern ausgehend von der optischen Achse 12b der Linse 10 aufgetragen ist. In 2B ist der wellenförmige Verlauf hingegen in Abhängigkeit vom Quadrat des Radius r angegeben, d.h. dass auf der horizontalen Achse der quadratische Radius r² in mm² angegeben ist.
Dabei ist erkennbar, dass die diffraktive Strukturierung 12 des Linsenkörpers 12 gemäß der gezeigten Ausführungsform entlang der radialen Richtung periodisch mit dem Quadrat des Radius verläuft. D.h. bei einer Auftragung gegen r² weist der Verlauf eine Periodizität auf, sodass die lokalen Maxima gleich beabstandet sind. Eine Periode ist in 2B beispielhaft eingezeichnete und mit dem Bezugszeichen 1000 versehen. Betrachtet man den wellenförmigen Verlauf hingegen linear, d.h. in einer Auftragung gegen den linearen Radius r, wie in 1 angegeben, sind die lokalen Maxima nicht äquidistant angeordnet, sondern werden mit zunehmendem Radius gestaucht. Dennoch werden die einzelnen Teilabschnitte des Verlaufs von einem Maximum zum nächsten Maximum der Einfachheit halber als „Periode“ bezeichnet. Die mit dem Quadrat des Radius ausgebildete Periodizität des wellenförmigen Verlaufs der diffraktiven Strukturierung 14 bietet den Vorteil, dass in den radial äußeren Bereichen eine stärkere diffraktive Wirkung erzielt werden kann, als in den radial inneren Bereichen und auf diese Weise eine Fokussierung des einfallenden und gebeugten Lichts erzielt werden kann. Die Periodizität mit dem Quadrat des Radius führt dazu, dass zwischen den einzelnen Ringen 14a der ringförmigen, diffraktiven Strukturierung 14 in etwa gleiche Flächeninhalte ausgebildet sind.
Die 2A und 2B veranschaulichen weiter, dass die Wellenform eine Asymmetrie aufweist und darin von einer sinusförmigen Wellenform abweicht. Dabei ist die abfallenden Flanke, d.h. jene Flanken, die von einem lokalen Maximum wegführen, steiler ausgebildet als die ansteigenden Flanken, die zu einem lokalen Maximum hinführen. Dies ermöglicht, dass die Beugungsintensität der einzelnen Beugungsordnungen verändert werden kann und insbesondere die Beugungsintensität der ersten negativen Beugungsordnung erhöht werden kann und die Beugungsintensität der ersten positiven Beugungsordnung verringert werden kann.
Das wellenförmige Profil der diffraktiven Strukturierung 14 kann beispielsweise für einen Linsenkörper 12 mit einem Brechungsindex von n_IOL = 1,46 verwendet werden.
Die 3A bis 3C zeigen eine weiterführende Darstellung des wellenförmigen Verlaufs der diffraktiven Strukturierung 14 gegen das Quadrat des Radius r² aufgetragen. Dabei entspricht 3A dem Verlauf des wellenförmigen Profils, wie in 2B, 3B der ersten Ableitung (in der Einheit mm/mm) nach dem Radius und 3C dem Betrag der ersten Ableitung (entsprechend auch in der Einheit mm/mm). Die einzelnen Perioden sind als Z1 bis Z5 kenntlich gemacht. Vorsorglich wird darauf hingewiesen, dass lediglich ein Teil des wellenförmigen Verlaufs dargestellt ist und die tatsächliche Wellenform deutlich mehr als fünf Perioden aufweisen kann.
Die vertikalen gestrichelten Linien 1002 und 1004, welche sich über alle drei Graphen erstrecken, kennzeichnen jene Stellen, an denen die abfallende Flanke (Linie 1002) bzw. die ansteigende Flanke (Linie 1004) den jeweils maximalen Betrag der Steigung in der Periode Z1 aufweisen. Dabei ist insbesondere im Graphen in 3C zu erkennen, dass gemäß der gezeigten Ausführungsform der Betrag der Steigung der abfallenden Flanke deutlich größer ausgeprägt ist, als der Betrag der Steigung der ansteigenden Flanke. Zur weiteren Verdeutlichung sind die Zahlenwerte angegeben, wobei der Betrag der Steigung der abfallenden Flanken 0,03 mm/mm beträgt und der Betrag der Steigung der ansteigenden Flanke 0,0087 mm/mm beträgt. Der Betrag der Steigung in der abfallenden Flanke ist demnach in dieser Ausführungsform deutlich größer als der Betrag der Steigung der ansteigenden Flanke, wobei das Verhältnis ca. 3,45 beträgt. In der Periode Z5, in welcher die Beträge der Steigung mit 0,0215 mm/mm in der abfallenden Flanke und 0,007 in der ansteigenden Flanke angegeben sind, beträgt das Verhältnis ca. 3,07. Alle Perioden weisen demnach eine Asymmetrie auf, wobei die Asymmetrie nicht für alle Perioden gleich ausgebildet ist, sondern einer streng monotonen Änderung, nämlich einer streng monotonen Abnahme unterworfen ist. Dadurch kann eine für die multifokale IOL vorteilhafte Verteilung der Beugungsintensität zwischen den Beugungsmaxima erzielt werden, sodass die polychromatische Beugungsintensität für die erste negative Beugungsordnung größer als die nullte und die erste positive Beugungsordnung ist, auch wenn die Materialdispersion des Linsenkörpers 12 mitberücksichtigt wird.
Die polychromatische Beugungseffizienz ist für die in den 1A bis 3C beschriebene Linse 10 in den 4A und 4B in beliebigen Einheiten dargestellt, wobei 4A die polychromatische Beugungsordnung ohne Berücksichtigung der Materialdispersion des Linsenkörpers 12 und 4B die polychromatische Beugungsordnung mit Berücksichtigung der Materialdispersion des Linsenkörpers 12 darstellt. Letztere ist für die optische Leistung der Linse maßgeblich. Die horizontale Achse gibt die hinzugefügte Beugungskraft in Dioptrien an (Add Power), um welche die refraktive Wirkung des Linsenkörpers durch die diffraktive Wirkung geändert wird. Die nullte Beugungsordnung, welche die unveränderte refraktive Wirkung des Linsenkörpers widerspiegelt, weist entsprechend eine hinzugefügte Beugungskraft von null Dioptrien auf. Die positiven Beugungsordnungen weisen eine positive hinzugefügte Beugungskraft auf, da diese das einfallende Licht in Richtung der optischen Achse der Linse 10 beugen und entsprechend die refraktive Wirkung des (konvexen) Linsenkörpers 12 verstärken. Die negativen Beugungsordnungen weißen hingegen eine negative hinzugefügte Beugungskraft auf, da diese die effektive refraktive Wirkung der Linse 10 reduzieren, da die diffraktive Wirkung der refraktiven Wirkung des Linsenkörpers 12 entgegenwirkt. So weist die erste negative Beugungsordnung eine hinzugefügte Beugungskraft von ca. -1,3 Dioptrien und die erste positive Beugungsordnung eine hinzugefügte Beugungskraft von etwa +1,3 Dioptrien auf.
Wie in 4A gezeigt, führt die diffraktive Strukturierung mit den Eigenschaften, wie mit Bezug auf die vorhergehenden Figuren erläutert, dazu, dass die polychromatische Beugungsintensität der ersten negativen Beugungsordnung deutlich größer ist, als die polychromatische Beugungsintensität der nullten und ersten positiven Beugungsordnung.
Da für die negativen Beugungsordnung allerdings die Dispersion gleichgerichtet ist zur Materialdispersion und diese entsprechend verstärkt, ist das Verhältnis der Beugungsintensitäten unter Berücksichtigung der Materialdispersion weniger ausgeprägt, wie in 4B gezeigt. Dennoch kann mit der Linse gemäß der erläuterten optionalen Ausführungsform erreicht werden, dass die polychromatische Beugungsintensität der ersten negativen Beugungsordnung auch unter Berücksichtigung der Materialdispersion größer als jeweils die polychromatische Beugungsintensität der nullten und der ersten positiven Beugungsordnung ist. Somit bietet eine Linse gemäß der der erläuterten Ausführungsform den Vorteil, dass insbesondere in der ersten negativen Beugungsordnung die größte polychromatische Beugungsintensität erreicht werden kann, d.h. in jener Beugungsordnung, die typischerweise für den Fernfokus verwendet wird. Dies bietet den Vorteil, dass das Seherleben des Patienten deutlich verbessert werden kann gegenüber Linsen mit einer sinusförmigen diffraktiven Strukturierung. Auch bietet dies den Vorteil, dass zwischen dem Fernfokus (erste negative Beugungsordnung) und dem Intermediärfokus (nullte Beugungsordnung) ein kontinuierlicher Übergangsbereich entsteht, der sich positiv auf die Schärfentiefe auswirkt und die Linse noch weiter verbessert.
Für die Charakterisierung der optischen Leistung der Linse 10 erscheint die Betrachtung der polychromatischen Beugungsintensität unter Berücksichtigung der Materialdispersion des Linsenkörpers 10 geboten, da die Dispersion einen erheblichen Einfluss auf die optische Wirkung haben kann. Dies ist in den 5A bis 5D dargestellt. Die 5A und 5B zeigen das Phasenprofil (in Abhängigkeit vom linearen Radius) bzw. die monochromatische Beugungsintensität in Abhängigkeit von der hinzugefügten Beugungskraft (in Dioptrien) jeweils ohne Berücksichtigung der Materialdispersion. Die 5C und 5D zeigen das Phasenprofil (in Abhängigkeit vom linearen Radius) bzw. die monochromatische Beugungsintensität in Abhängigkeit von der hinzugefügten Beugungskraft (in Dioptrien) jeweils mit Berücksichtigung der Materialdispersion. Daran lässt sich erkennen, dass für eine Optimierung der optischen Leistung einer Linse 10 die Materialdispersion des Linsenkörpers mit zu berücksichtigen ist, um das bestmögliche Ergebnis zu erzielen.
Die 6A bis 6C zeigen den Verlauf einer weiteren diffraktiven Strukturierung, die erste Ableitung und den Betrag der Ableitung für eine Linse 10 mit einem Brechungsindex von n_IOL = 1,56. Der Brechungsindex des umgebenden Mediums im Auge ist unverändert n_MED = 1,336. Die Darstellung entspricht jener aus den 3A bis 3C, jedoch in einer Ausgestaltung für eine Linse mit anderem Brechungsindex. Bzgl. der Erläuterungen der dargestellten Informationen wird demnach auf die Erläuterungen der 3A bis 3C verwiesen. In den Graphen ist ersichtlich, dass das Verhältnis der Beträge der abfallenden Flanken relativ zu den Beträgen der ansteigenden Flanken für die Perioden Z1 bzw. Z5 3,54 bzw. 3,0 beträgt. Für die Anpassung an den jeweiligen Brechungsindex können demnach Variationen der Asymmetrie vorteilhaft sein.
Die 7A und 7B zeigen eine ophthalmische Linse 10 gemäß einer weiteren optionalen Ausführungsform der Erfindung, wobei die Linse 10 als eine monofokale Intraokularlinse (IOL) mit vergrößerter Schärfentiefe ausgebildet ist. Eine derartige Linse wird auch als EDoF-Linse bezeichnet (EDoF = Enhanced Depth of Focus). Wie auch die IOL gemäß der vorhergehend erläuterten Ausführungsform (1A und 1B) weist auch diese Linse 10 einen Linsenkörper 12 mit refraktiver Wirkung auf, sowie eine auf der Vorderseite 12a des Linsenkörpers 12 angebrachte ringförmige, diffraktive Strukturierung 14, welche mehrere konzentrisch um die optische Achse der Linse 10 verlaufende Ringe 14a aufweist. Wie auch in den 1A und 1B, sind auch die hier gezeigten Darstellungen rein schematischer Natur und insbesondere sind die Abmessungen der diffraktiven Strukturierung relativ zum Linsenkörper stark vergrößert dargestellt.
Gemäß dieser zweiten optionalen Ausführungsform ist die diffraktive Strukturierung 14 hinsichtlich ihrer Periodizität, der Periodizitätsänderung, der Asymmetrie und der Abflachung dahingehend optimiert, dass die optischen Eigenschaften der diffraktiven Strukturierung 14 die mit der Linse 10 erzielbare Schärfentiefe gegenüber einer Linse mit regulärer, ringförmiger, diffraktiver Strukturierung mit einem sinusförmigen Verlauf vergrößert.
In den 8A und 8B ist der Verlauf bzw. das Höhenprofil der wellenförmigen diffraktiven Strukturierung 14 relativ zum Verlauf der ansonsten glatten Oberfläche 12a des Linsenkörpers 12, welcher eine subtrahierte Grundlinie darstellt, in radialer ausgehend von der optischen Achse 12a der Linse 10 aufgetragen (in Mikrometern), wobei in 8A auf der horizontalen Achse der lineare Radius r aufgetragen ist und in 8B der quadratische Radius r². Dabei ist erkennbar, dass sowohl in der Auftragung gegenüber dem linearen Radius r, als auch in Auftragung gegenüber dem quadratischen Radius r² die Periodizität der Wellenform der diffraktiven Strukturierung einer streng monotonen Änderung unterliegt. Wie in den Graphen erkennbar ist, nimmt die Periodizität in radialer Richtung mit zunehmendem Radius ab, sodass die Wellenform zunehmend gestaucht wird. Dies ist eine Eigenschaft, in der sich die gezeigte Linse 10 gemäß der zweiten optionalen Ausführungsform von der Linse 10 gemäß der ersten optionalen Ausführungsform unterscheidet. Die streng monotone Änderung der Periodizität bietet dabei den Vorteil, dass die Schärfentiefe der Linse 10 vergrößert werden kann.
Eine genauere Betrachtung der Asymmetrie der Wellenform des radialen Verlaufs der diffraktiven Strukturierung 14 ist in den 9A bis 9C gezeigt, welche entsprechend den 3A bis 3C den Verlauf der Wellenform gegen r² ( 9A), die erste Ableitung nach dem Radius in mm/mm (9B) und den Betrag der ersten Ableitung in mm/mm zeigen. Die gestrichelten vertikalen Linien 1002 bis 1008 machen dabei jene Stellen kenntlich, an welchen die Wellenform die Stellen aufweist, die lokal die Steigung mit dem größten Betrag aufweisen.
Dabei ist den Graphen zu entnehmen, dass die ansteigenden Flanken, d.h. die Teilabschnitte, welche auf ein Maximum zulaufen, eine Steigung mit größerem Betrag aufweisen als die absteigenden Flanken, welche von einem Maximum weglaufen. In der ersten Periode Z1 weist die abfallende Flanke eine maximale Steigung mit dem Betrag 0,0024 mm/mm auf und die ansteigende Flanke eine maximale Steigung mit dem Betrag 0,0047, welche somit im Verhältnis von 1:1,96 zueinanderstehen. In der Periode Z5 weist die abfallende Flanke eine maximale Steigung mit einem Betrag von 0,0018 mm/mm und die ansteigende Flanke eine maximale Steigung mit Betrag 0,0041 mm/mm auf, welche demnach in einem Verhältnis von 1:2,28 zueinanderstehen. Wie erkennbar, unterliegt auch die Asymmetrie bzw. das Verhältnis der Steigungen innerhalb der jeweiligen Periode einer streng monotonen Änderung, welche zur Bereitstellung der vergrößerten Schärfentiefe beiträgt.
In den 10A bis 10B ist die aus der diffraktiven Strukturierung 14 der Linse 10 gemäß der zweiten optionalen Ausführungsform resultierende polychromatische Beugungseffizienz (in beliebigen Einheiten) ohne Berücksichtigung der Materialdispersion des Linsenkörpers (10A) und mit Berücksichtigung der Materialdispersion des Linsenkörpers 12 (10B) gegen die hinzugefügte Beugungsleistung (in Dioptrien) aufgetragen. Dabei ist in 10A erkennbar, dass die Beugungsintensität der ersten positiven Beugungsordnung in etwa 0,32 beträgt, die Beugungsintensität der nullten Beugungsordnung in etwa 0,3 und die Beugungsintensität der ersten negativen Beugungsordnung in etwa 0,2 beträgt. Ohne Berücksichtigung der Materialdispersion (10A) sind die einzelnen Beugungsordnungen deutlich voneinander separiert. Unter Berücksichtigung der Materialdispersion des Linsenkörpers 12 entsteht eine signifikante Überlagerung der Beugungsordnungen, sodass ein etwa 2 Dioptrien breiter Bereich der Beugungsintensitäten um die nullte Beugungsordnung herum entsteht, welcher der Linse eine gegenüber einer herkömmlichen monofokalen Linse stark vergrößerte Schärfentiefe bereitstellt.
Die 11A und 11B zeigen das Phasenprofil (in Abhängigkeit vom linearen Radius) bzw. die monochromatische Beugungsintensität in Abhängigkeit von der hinzugefügten Beugungskraft in Dioptrien jeweils ohne Berücksichtigung der Materialdispersion für die Linse 10 gemäß der zweiten optionalen Ausführungsform. Die 11C und 11D zeigen das Phasenprofil (in Abhängigkeit vom linearen Radius) bzw. die monochromatische Beugungsintensität in Abhängigkeit von der hinzugefügten Beugungskraft in Dioptrien jeweils mit Berücksichtigung der Materialdispersion. Daran lässt sich erkennen, dass für eine Optimierung der optischen Leistung einer Linse 10 die Materialdispersion des Linsenkörpers mit zu berücksichtigen ist, um das bestmögliche Ergebnis zu erzielen.
Im Folgenden wird anhand eines Beispiels erläutert, wie die mathematische Beschreibung einer asymmetrischen Wellenform für den radialen Verlauf einer ringförmigen, diffraktiven Struktur erfolgen kann, ohne dass jedoch die Erfindung darauf beschränkt ist.
Gemäß dem im Folgenden erläuterten Beispiel wird eine regelmäßig symmetrische Form eines sinusförmigen Profils hin zu einer asymmetrisch undulierten Struktur verändert. Durch die dadurch erzielbare Asymmetrie im Beugungsprofil kann die bereits oben erläuterte Asymmetrie hinsichtlich der Beugungseffizienzen der verschiedenen Beugungsordnungen in Bezug zur nullten Beugungsordnung erreicht werden, wodurch einer oder mehrere Freiheitsgrade für die Gestaltung von Linsen bereitgestellt wird, beispielsweise für die Gestaltung ferndominanter Intensitätsverteilungen für multifokale Intraokularlinsen.
Beispielsweise kann die Abweichung des Profils von einem sinusförmigen Verlauf durch die folgende mathematische Formel f beschrieben werden: $\begin{array}{l} f [r, ω, a,c,sf, β,δ0, sync] = \\ \sqrt{\frac{1 + sf {(r)}^{sync}}{1 + sf {(r)}^{2} Cos {(δ0+2 π ω r^{s y n c} + β (r) C o s (δ 0 + 2 π ω r^{s y n c}))}^{2}}} a C o s (δ0+2 π ω r^{s y n c} \\ + β (r) C o s (δ 0 + 2 π ω r^{s y n c})) + c; \end{array}$
Die Parameter und Variablen sind im Folgenden erläutert:

r: radiale Position auf der Linsenoberfläche
ω: Parameter für den diffraktiven Abstand der Beugungsordnungen
a: Phasenhub in multiplen der Designwellenlänge
c: Phasenoffset
sf(r): „shape factor“ Form (Abflachung)
β(r): Parameter für Asymmetrie

δ0: laterale Phasenverschiebung
sync: Parameter zur Variation der Periodizität

Die Auswirkungen der einzelnen Parameter und ihrer jeweiligen Variation auf das Profil des Wellenverlaufs werden im Folgenden beispielhaft illustriert. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die oben angegebene mathematische Funktion nur ein Beispiel darstellt und andere mathematische Funktionen, wie etwa davon abgewandelte Funktionen, Funktionen auf Basis von Fourierreihen, eine zumindest stückweise Definition über Polynome und/oder Splines ebenso geeignet sein können, um ein asymmetrisches Wellenprofil für den radialen Verlauf der diffraktiven Struktur anzugeben.
Die Wirkung einer Variation des Shape Factors sf(r), welcher die Abflachung des Wellenprofils beeinflusst, ist in 12A gezeigt. Dabei ist ein Amplitudenprofil der Wellenform (in beliebigen Einheiten) gegen den quadratischen Radius r² für verschiedene Werte des Shape Factors sf(r) aufgetragen. Wenngleich der Shape Factor sf(r) mit dem Radius streng monoton variieren kann, ist in 12A zugunsten der Übersichtlichkeit die Wellenform für einen vom Radius unabhängigen Shape Factor gezeigt. Dabei ist die Wellenform gemäß Gleichung (1) für verschiedene Werte des Shape Factors sf aufgetragen, wobei sich der Wertebereich von sf = 0 bis sf = 10 erstreckt. Für größer werdende Werte von sf erfährt die Wellenform eine zunehmende Abflachung. Die Pfeile 1010 verdeutlichen die Entwicklung der Abflachung der Wellenform mit zunehmendem sf, wobei die Richtung, in welche die jeweiligen Pfeile deuten, die Richtung der Entwicklung für zunehmende Werte des Shape Factors sf angeben. Dabei ist erkennbar, dass für sf = 0 die Wellenform eine starke Ähnlichkeit mit einer sinusförmigen Wellenform aufweist, wohingegen die Wellenform für sf = 10 zu einer nahezu rechteckig verlaufenden Wellenform abgeflacht ist.
12B zeigt ein Amplitudenprofil der Wellenform (in beliebigen Einheiten) gegen den quadratischen Radius r² für verschiedene Werte des Parameters für Asymmetrie β(r). Wenngleich der Parameter für Asymmetrie β(r) mit dem Radius streng monoton variieren kann, ist in 12A zugunsten der Übersichtlichkeit die Wellenform für einen vom Radius unabhängigen Parameter für Asymmetrie gezeigt. Der Wertebereich reicht dabei von β = 0 bis β = 0,7. Zunehmende Werte des Parameters für Asymmetrie β beeinflussen dabei die Asymmetrie der Wellenform zunehmend stark, sodass die Flanken der Wellenform zunehmen stark von einem spiegelsymmetrischen Verlauf bezüglich des lokalen Maximums abweichen. Für größer werdenden Parameter für Asymmetrie β verliert die auf ein lokales Maximum zulaufende Flanke an Steilheit, während die vom lokalen Maximum weglaufende Flanke an Steilheit zunimmt. Die Entwicklung der Asymmetrie der Wellenform mit zunehmendem Parameter für Asymmetrie ist mit den Pfeilen 1010 indiziert, wobei die Pfeile in die Entwicklungsrichtung mit zunehmendem Parameter für Asymmetrie β zeigen.
12C zeigt ein Amplitudenprofil der Wellenform (in beliebigen Einheiten) gegen den quadratischen Radius r² für verschiedene Werte des Parameters sync, welcher die Periodizität festlegt. Ein Wert von sync = 1 bedeutet dabei, dass die Wellenform periodisch mit r, d.h. mit dem linearen Radius, verläuft. Weist der sync Parameter einen wert von 2 oder 3 auf, ist die Wellenform entsprechend periodisch bezüglich r² bzw. r³. Selbstverständlich sind auch andere Werte als die beispielhaft genannten Werte für den Parameter sync möglich, insbesondere auch Werte, die nicht ganzzahlig sind. Dadurch, dass der Graph in 12C gegen das Quadrat des Radius aufgetragen ist, erscheint die Wellenform mit sync = 2 als periodisch. Die Wellenform mit sync = 3 erfährt mit zunehmendem Radius eine Stauchung, während die Wellenform mit sync = 1 mit zunehmendem Radius in quadratischer Auftragung gestreckt wird. Entsprechend verdeutlicht 12C, wie der Parameter sync dazu genutzt werden kann, die Periodizität der Wellenform und insbesondere eine streng monotone Variation der Periodizität der Wellenform zu erzielen. Der Pfeil 1010 verdeutlicht die zunehmende Verzerrung der Wellenform mit größer werdenden sync Parameter.
12D zeigt ein Amplitudenprofil der Wellenform (in beliebigen Einheiten) gegen den quadratischen Radius r² für verschiedene Werte des Parameters δ0, welcher die laterale Phasenverschiebung angibt. Eine Variation dieses Parameters führt entsprechend zu einem radialen Versatz der periodischen Wellenform, ohne jedoch dessen Wellenlänge, Abflachung und Asymmetrie zu beeinflussen. Mit anderen Worten stellt eine Variation des Parameters δ0 eine Verschiebung der Wellenform in radialer Richtung dar. Der Pfeil 1010 verdeutlicht die zunehmende laterale Verschiebung der Wellenform mit größer werdenden δ0.
Bezugszeichenliste

10: (ophthalmische) Linse
12: Linsenkörper
12a: Vorderseite bzw. Oberfläche des Linsenkörpers
14: diffraktiven Strukturierung
14a: Ringe der diffraktiven Strukturierung
1000: Periodenlänge
1002 ... 1008: Stellen mit maximalem Steigungsbetrag
1010: Tendenz der Änderungen bei Zunahme des jeweiligen Parameters
Z1 ... Z5: Perioden der Wellenform

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2020/053864 A1 [0003]

Claims

Ophthalmische Linse (10) umfassend einen Linsenkörper (12) mit einer vorbestimmten refraktiven Wirkung und einer ringförmigen, diffraktiven Strukturierung (14), wobei die ringförmige, diffraktive Strukturierung (14) in radialer Richtung eine Wellenform aufweist, die sich durch eine Asymmetrie und/oder eine Abflachung und/oder die Periodizität von einer mit dem Quadrat des Radius sinusförmigen Wellenform unterscheidet, und wobei die Asymmetrie und/oder Abflachung und/oder Periodizität über den gesamten radialen Verlauf der Wellenform konstant oder mit einer streng monotonen Änderung ausgebildet ist.
Ophthalmische Linse (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Wellenform in radialer Richtung periodisch mit dem Quadrat des Radius des Linsenkörpers (12) ist.
Ophthalmische Linse (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die gesamte Wellenform der ringförmigen, diffraktiven Strukturierung in radialer Richtung einen stetig differenzierbaren Verlauf aufweist.
Ophthalmische Linse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Asymmetrie derart ausgeprägt ist, dass der Verlauf der Wellenform in radialer Richtung nicht spiegelsymmetrisch zum lokalen Maximum der jeweiligen asymmetrischen Periode ausgebildet ist.
Ophthalmische Linse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abflachung der Wellenform auf einer erhöhten Steilheit der Flanken und einer reduzierten Steilheit um das lokale Maximum der Periode der Wellenform beruht.
Ophthalmische Linse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die streng monotone Änderung der Asymmetrie und/oder der Abflachung als eine streng monotone Zunahme oder eine streng monotone Abnahme der Asymmetrie bzw. Abflachung ausgeprägt ist.
Ophthalmische Linse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die streng monotone Änderung der Periodizität als eine in radialer Richtung zunehmende oder abnehmende Periodenlänge der Wellenform ausgeprägt ist.
Ophthalmische Linse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ringförmige, diffraktive Strukturierung (14) an einer Oberfläche (12a) des Linsenkörpers (12) angeordnet ist.
Ophthalmische Linse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die refraktive Wirkung des Linsenkörpers (12) zumindest teilweise sphärisch, asphärisch oder torisch ist.
Ophthalmische Linse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ringförmige, diffraktive Strukturierung (14) konzentrisch um eine optische Achse (12b) der ophthalmischen Linse (10) ausgebildet ist.
Ophthalmische Linse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Asymmetrie derart ausgeprägt ist, dass sich in den jeweiligen Perioden der Wellenform der gemittelte und/oder maximale Betrag der Steigung einer ansteigenden Flanke von dem gemittelten bzw. maximalen Betrag der Steigung einer abfallenden Flanke unterscheidet.
Ophthalmische Linse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Asymmetrie derart ausgeprägt ist, dass in den jeweiligen Perioden der Wellenform der maximale Betrag der Steigung der abfallenden Flanke größer ist, als der maximale Betrag der Steigung der ansteigenden Flanke.
Ophthalmische Linse (10) gemäß Anspruch 12, wobei das Verhältnis des maximalen Betrags der Steigung der abfallenden Flanke zum maximalen Betrag der Steigung der ansteigenden Flanke mindestens 1,5 beträgt.
Ophthalmische Linse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ophthalmische Linse (10) multifokal, insbesondere trifokal, ausgebildet ist.
Ophthalmische Linse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ringförmige, diffraktive Strukturierung derart ausgebildet ist, dass zumindest eine negative Beugungsordnung der ringförmigen, diffraktiven Strukturierung (14) eine größere polychromatische Beugungseffizienz aufweist, als die nullte Beugungsordnung und/oder die erste positive Beugungsordnung.
Ophthalmische Linse (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Asymmetrie derart ausgeprägt ist, dass in den jeweiligen Perioden der maximale Betrag der Steigung der ansteigenden Flanke größer ist, als der maximale Betrag der Steigung der abfallenden Flanke.
Ophthalmische Linse (10) gemäß Anspruch 16, wobei das Verhältnis des maximalen Betrags der Steigung der ansteigenden Flanke zum maximalen Betrag der Steigung der abfallenden Flanke mindestens 1,5 beträgt.
Ophthalmische Linse (10) gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei die ophthalmische Linse (10) monofokal ausgebildet ist.
Ophthalmische Linse (10) gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die ringförmige, diffraktive Strukturierung derart ausgebildet ist, dass die polychromatische Beugungseffizienz zumindest einer negativen Beugungsordnung der ringförmigen, diffraktiven Strukturierung (14) zumindest 75% der Beugungseffizienz der nullten Beugungsordnung und/oder der ersten positiven Beugungsordnung beträgt.
Ophthalmische Linse (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ophthalmische Linse (10) als eine Intraokularlinse oder als eine Kontaktlinse ausgebildet ist.
Verfahren zum Designen einer ophthalmischen Linse (10) umfassend einen Linsenkörper (12) mit einer vorbestimmten refraktiven Wirkung und einer ringförmigen, diffraktiven Strukturierung (14) derart, dass die ringförmige, diffraktive Strukturierung (14) in radialer Richtung eine Wellenform aufweist, die sich durch eine Asymmetrie und/oder eine Abflachung und/oder die Periodizität von einer mit dem Quadrat des Radius sinusförmigen Wellenform unterscheidet, und dass die Asymmetrie und/oder Abflachung und/oder Periodizität über den gesamten radialen Verlauf der Wellenform konstant oder mit einer streng monotonen Änderung ausgebildet ist.