DE68905661T2

DE68905661T2 - Brechungslinse mit zusammengesetztem Profil.

Info

Publication number: DE68905661T2
Application number: DE89401361T
Authority: DE
Inventors: Dominique Baude; Pierre Chavel; Denis Joyeux; Jean Taboury
Original assignee: Essilor International Compagnie Generale dOptique SA
Current assignee: EssilorLuxottica SA
Priority date: 1988-05-19
Filing date: 1989-05-17
Publication date: 1993-10-28
Anticipated expiration: 2009-05-18
Also published as: AU606519B2; US5114220A; EP0343067B1; JPH0219822A; FR2631713B1; DE68905661D1; FR2631713A1; EP0343067A1; AU3464789A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Augenlinsen.
Sie betrifft ganz besonders die Kontaktlinsen und die intraokularen Implantate. Die unifokalen Kontaktlinsen sind zum Aufsetzen auf die Hornhaut des Auges bestimmt und sie erlauben es, die Fehlsichtigkeiten des Auges zu kompensieren (Kurzsichtigkeit oder Weitsichtigkeit). Dagegen sind die intraokularen Implantate zum Ersetzen der Linse im Inneren des Auges bestimmt.
Seit zahlreichen Jahren wurde versucht, bifokale oder multifokale, auf die Hornhaut aufgesetzte Kontaktlinsen zu entwickeln, die es erlauben, die Akkomodation altersweitsichtiger Patienten zu kompensieren und die Möglichkeit geben, gleichzeitig einen Weitsichtigkeitsfehler zu korrigieren und die Augenlinse beim Nahsehen zu unterstützen.
Es wurden bereits zahlreiche Bauarten bifokaler oder multifokaler Kontaktlinsen vorgeschlagen. Dennoch ist keine dieser bisher vorgeschlagenen mehrfokalen Linsen völlig zufriedenstellend.
Das Dokument FR-A-1 423 908 beschreibt, wie schematisch in den beigefügten Figuren 1A und 1B illustriert ist, die jeweils einer Vorderansicht und einer Seitenansicht im Schnitt entsprechen, eine aus zwei Bereichen 11, 12 gebildete Kontaktlinse 10, die auf wenigstens einer Seite verschiedene Krümmungsradien besitzt und demzufolge verschiedene Brechungseigenschaften, die jeweils an das Nahsehen und das Weitsehen angepaßt sind. Der Gebrauch der in dem Dokument FR-A-1 423 908 beschriebenen Linse erfordert eine relative Verschiebung zwischen der Linse und dem Auge beim Übergang vom Weitsehen zum Nahsehen auf Grund der Auflage der Linse auf dem unteren Augenlid, derart, daß die Sehachse O-O abwechselnd durch die eine oder die andere der zwei Regionen 11, 12 verläuft. In den beigefügten Figuren 2A und 2B wurde schematisch die relative theoretische Stellung der Linse 10 und des Auges jeweils beim Weitsehen und beim Nahsehen illustriert. In diesen Figuren 2A und 2B ist ein ferner Gegenstand mit 13 bezeichnet, ein naher Gegenstand ist mit 14 bezeichnet, wohingegen die Netzhaut, die natürliche Augenlinse und das untere Augenlid jeweils mit 15, 16 und 17 bezeichnet sind. Eine solche Bauart der Linse ist nicht völlig zufriedenstellend. Man wird vor allem feststellen, daß diese Bauart der Linse theoretisch eine wesentliche Verschiebung der Linse 10 im Verhältnis zum Auge erfordert, derart, daß die Sehachse O-O abwechselnd durch die eine oder die andere der zwei Bereiche 11, 12 verläuft. Durch diese Tatsache, die unentbehrliche Auflage der Linse 10 auf dem unteren Augenlid, kombiniert mit der relativen Verschiebung Linse/Auge, ergibt sich, daß diese Linsen schwierig zu tragen sind. Wenn zudem die beiden Korrekturarten gleichzeitig benutzt werden, wobei die optische Achse O-O nahe der Verbindung zwischen den beiden Bereichen 11, 12 ist, ergibt sich ein nicht akzeptables springendes Bild.
Man wird feststellen, daß, wie in den Figuren 3A, 3B und 4A, 4B in jeweils einer Vorderansicht und einer Seitenansicht im Schnitt illustriert ist, die Dokumente US-A-1 647 721 und US-A-1 735 758 Linsen 20, 30 beschreiben, die zum Einbau in Brillengestelle bestimmt sind und, auf eine dem Dokument FR-A-1 423 908 ähnliche Weise, Bereiche 21, 22; 31, 32 zeigen, die verschiedene Brechungseigenschaften aufweisen; gemäß den Dokumenten US-A-1 647 721 und US-A-1 735 758 werden die verschiedenen Brechungseigenschaften jedoch nicht durch Variation des Krümmungsradius sondern durch Variation der Brechung erzielt. Noch genauer werden die verschiedenen Brechungseigenschaften durch den Einschluß eines Elements 21, 31, das aus einem Material mit einer verschiedenen Brechung gebildet wird, in den Korpus 22, 32 der Linse, der aus einem Material mit einer bestimmten Brechung gebildet wird, erzielt. Die in den Dokumenten US-A-1 647 721 und US-A-1 735 753 beschriebenen Linsen weisen die gleichen Unannehmlichkeiten wie die in dem Dokument FR-A-1 423 908 vorgeschlagene Linse auf.
Die vorstehend in Bezug auf die Figuren 1 bis 4 kurz beschriebenen Kontaktlinsen der vorbekannten Art sind dazu bestimmt, ein abwechselndes Sehen zu ermöglichen. Diese Linsen erfordern im allgemeinen einen Ballast zum Aufrechterhalten ihrer Orientierung und zum Verhindern ihrer Drehung auf dem Auge, Ballast, der eine für den Komfort des Trägers sehr störende Überdicke bildet.
Weiterhin ist es erforderlich, daß die Verschiebung der Linse vollkommen kontrolliert wird, um ein korrektes abwechselndes Sehen zu gewährleisten. Jedoch, auf Grund verschiedener, von der Geometrie der Linse unabhängiger Variationen, wie Druck des Augenlids, Abfluß des Tränenfilms etc. 1 kann diese Verschiebung unregelmäßig und unkontrolliert werden.
Zum Beheben dieser Nachteile wurden andere Kontaktlinsen vorgeschlagen, die auf dem Konzept des gleichzeitigen Weitsehens und Nahsehens beruhen.
Wie in den beigefügten Figuren 5A und 5B jeweils schematisch in Vorderansicht und in Seitenansicht im Schnitt illustriert ist, beschreiben die Dokumente EP-A-1 184 490, EP-A-0 232 191, US-A-4 636 049 eine aus zwei konzentrischen Bereichen 41, 42 gebildete Kontaktlinse 40, die auf wenigstens einer Seite verschieden Krümmungsradien aufweist und demzufolge verschiedene Brechungseigenschaften, die jeweils an das Nahsehen und das Weitsehen angepaßt sind. Diese Linsen erfordern keine relative Verschiebung zwischen der Linse und dem Auge mehr, um von einer Sehart zur anderen zu wechseln. Man beobachtet jedoch eine Überlagerung der Bilder beim Übergang zwischen den zwei Bereichen. Weiterhin ist das Element sehr empfindlich auf Änderungen des Pupillendurchmessers, und letzterer kann große Änderungen in Abhängigkeit von der Helligkeit und dem Patienten haben. Wenn zum Beispiel der zentrale Bereich 41 dem Nahsehen zugewiesen ist kann der Träger einen fernen Gegenstand nicht korrekt sehen, wenn die Öffnung der Pupille derart ist, daß sie nur den zentralen Bereich 41 bedeckt.
Das Dokument US-A-3 726 578 beschreibt eine Linse, die in ähnlicher Weise wie die Dokumente EP-A-0 184 490, EP-0 232 191 und US-A-4 636 049 konzentrische Bereiche aufweist, die verschiedene Brechungseigenschaften besitzen. Gemäß dem Dokument US-A-3 726 578 werden die verschiedenen Brechungseigenschaften jedoch nicht durch Variation des Krümmungsradius sondern durch Variation der Brechung erzielt, das heißt durch Einschluß eines Elements, das aus einem Material mit einer verschiedenen Brechung gebildet wird, in den Korpus der Linse, der aus einem Material mit einer bestimmten Brechung gebildet wird.
Das Dokument US-A-3 339 997 beschreibt eine den vorgenannten sehr ähnliche Linse, die aber indessen, die chromatische Aberration des Auges nutzend, zwei konzentrische oder nicht konzentrische Bereiche verschiedener Färbung besitzt, um verschiedene Brechungseigenschaften entsprechend der Wellenlänge aufzuweisen.
Die Dokumente US-A-3 004 470, US-4 162 122, US-A-4 210 391 und US-4 340 283 beschreiben schematisch in Vorderansicht in der beigefügten Figur 6A und in geschnittenen Seitenansichten in den Figuren 6B und 6C illustrierte Linsen 50, 60, die auch nicht nur zwei konzentrische Bereiche wie von den Dokumenten EP-A-0 184 490, EP-0 232 191 und US-A-4 636 049 empfohlen aufweisen, sondern eine Reihe kranzförmiger, konzentrischer Zonen 51, 52; 61, 62, die abwechselnd Krümmungsradien eines ersten und eines zweiten Wertes 53, 54, 63, 64 aufweisen, um abwechselnd im Nahsehen und im Weitsehen zu arbeiten. Der Wechsel der Zonen erlaubt es, sich von der Empfindlichkeit in Bezug auf die Veränderung des Pupillendurchmessers frei zu machen (das ist sicher ein Vorteil verglichen mit dem Gegenstand der Dokumente EP-A-0 184 490, EP-A-0 232 191 und US-A-4 636 049). Dennoch erwähnen die in den Dokumenten US-A-3 004 470, US-A-1 162 122, US-A-4 210 391 und US-A-4 340 283 beschriebenen Linsen keine beugenden Eigenschaften derartiger alternierender Profile.
Die Dokumente EP-A-0 064 812 und US-A-4 637 697 beschreiben eine andere Linsenbauart, die zum Realisieren einer bifokalen Augenkorrektur ohne Zonenteilung bestimmt ist. Hierzu besitzt die in den Dokumenten EP-A-0 064 812 und US-A-4 637 697 vorgeschlagene Linse eine hintere Oberfläche und eine vordere Oberfläche mittlerer Krümmungen, die an die erforderliche Korrektur für das Weitsehen des Trägers angepaßt sind, wobei die Linse außerdem ein Hologramm besitzt, das der Linse ein zusätzliches Beugungsvermögen gibt, derart, daß das Bild eines nahen Gegenstandes korrekt auf die Netzhaut fokussiert wird. Gemäß den vorgenannten Dokumenten kann das Hologramm innerhalb der Linse oder auf deren Oberfläche hergestellt sein. Das Hologramm kann durch holographische Aufnahme hergestellt sein. Es kann, wie in der beigefügten Figur 7 illustriert, auf der Oberfläche der Linse in der Form eines reliefförmigen Hologramms mechanisch hergestellt sein, das heißt in der Form eines an das dem Fachmann unter dem Namen Gitter von SORET bekannte optische System angelehnten konzentrischen Gitters.
Noch genauer werden die reliefförmigen Hologramme gemäß dem Dokument US-A-4 637 697 von konzentrischen Zonen 70, 71, 72, 73, 74 gleicher Oberfläche gebildet, das heißt deren äußeren Radien verändern sich gemäß einer geometrischen Reihe in (Kr&sub1;), wobei r&sub1; den äußeren Radius der zentralen Zone 70 und K die ganzen Zahlen bezeichnet. Das Phasenprofil des reliefförmigen Hologramms ist für alle Zonen 70, 71, 72, 73, 74 identisch und asymmetrisch, um die Beugungsordnung +1 zu begünstigen. Als Beispiel kann das Phasenprofil jeder Zone 70, 71, 72, 73, 74 durch eine Folge von A konzentrischen Niveaus verschiedener Dicken bestimmt sein, um Unterschiede optischer Verzögerung von 2π/A zu erhalten. Gemäß dem Dokument EP-A-0 064 812 kann das Hologramm auf dem ganzen oder nur einem Teil des optischen Bereichs der Linse vorgesehen sein. Weiterhin kann die Linse mit mehreren, getrennt hergestellten, eventuell über lagerten Hologrammen verschiedene Beugungsvermögen liefernd realisiert sein. Im Fall reliefförmiger, ein konzentrisches Gitter bildender Hologramme verwirklicht sich die Erreichung verschiedener Beugungsvermögen durch aus konzentrischen Unterzonen gebildete Zonen, deren äußeren Radien von einer Zone zur anderen verschiedenen geometrischen Reihen entsprechen. Die Benutzung von Linsen der in den Dokumenten EP-0 064 812 und US-A-4 637 697 beschriebenen Bauart bringt bei bestimmten Sehbedingungen Probleme der Kontrastwahrnehmung mit sich.
Man wird feststellen, daß das Dokument GB-A-802 918 die frühere Vereinigung einerseits optischer Mittel, die dem Benutzer erlauben, ein entferntes Ziel klar und deutlich zu sehen, und andererseits eines konzentrischen Gitters, das dem Benutzer erlaubt, das Korn der Waffe zu betrachten, in einer Zielvorrichtung für Feuerwaffen beschrieb. Gemäß dem Dokument GB-A-802 918 kann das konzentrische Gitter entweder durch eine durchsichtige Linse gebildet sein, deren eine Seite von abwechselnd transparenten und undurchsichtigen konzentrischen Zonen gleicher Fläche gebildet ist, oder durch eine transparente Linse, die von konzentrischen Kränzen gleicher radialer Oberfläche, die aber abwechselnd die eine oder andere zweier optischer Dichten aufweisen, gebildet sein.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine neue Bauart einer bifokalen oder multifokalen Linse vorzuschlagen, welche die Nachteile der früheren Linsen beseitigt.
Die Augenlinse gemäß der vorliegenden Erfindung ist von der bekannten Bauart mit beugenden, konzentrischen Bestandteilen und gekennzeichnet durch die Tatsache, daß sie wenigstens zwei konzentrische Bereiche umfaßt, die beugende Bestandteile besitzen, die von einem Bereich zum anderen unterschiedliche Phasenprofile aufweisen, um verschiedene Beugungsordnungen zu nutzen.
Wie im folgenden erklärt wird stellt die Linse gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Tatsache, daß sie beugende, auf konzentrische Bereiche verteilte Bestandteile mit unterschiedlichen Phasenprofilen besitzt, einen gegenseitigen Wirksamkeitszusammenhang der Beugung beim Weitsehen und beim Nahsehen dar, der sich in Abhängigkeit von dem Durchmesser der Öffnung der Pupille verändert. Die Linse gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher besser an die Gebrauchsbedingungen angepaßt sein.
Weitere Besonderheiten, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden sich beim Lesen der ausführlichen Beschreibung, die folgen wird, zeigen, und beim Blick auf die beigefügten, als nicht einschränkende Beispiele gegebenen Zeichnungen, und in denen
- die vorstehend beschriebenen Figuren 1 bis 7 den Stand der Technik illustrieren,
- die Figur 8 eine schematische Ansicht einer Linse gemäß der vorliegenden Erfindung im seitlichen Schnitt darstellt,
- die Figuren 9A und 9B in vergrößerter Ansicht das Profil der Reliefs der beugenden Bestandteile eines Bereichs der Linse darstellen,
- die Figur 10 in vergrößerter Ansicht das Profil des Reliefs des beugenden Bestandteils eines anderen Bereichs der Linse darstellt,
- die Figur 11 eine geschnittene Ansicht einer anderen Abwandlung der Linse gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,
- die Figuren 12 und 13 die Wirksamkeit der beugenden Bestandteile jeweils der Figuren 8 und 11 in Abhängigkeit von der Öffnung der Pupille darstellen und
- die Figuren 14, 15, 16 und 17 die Wirksamkeit von Linsen gemäß vier verwirklichten Beispielen der vorliegenden Erfindung darstellen.
Wie vorstehend angegebenen umfaßt eine Linse 100 gemäß der vorliegenden Erfindung nach einem wesentlichen Merkmal mindestens zwei konzentrische Bereiche 110, 120, die beugende Bestandteile besitzen, die Profile verschiedener Phase aufweisen, um verschiedene Beugungsordnungen zu begünstigen.
Die beugenden Bestandteile können von Phasenhologrammen durch reliefförmige Modulation oder Brechungs-Modulation gebildet sein, die im folgenden als reliefförmige Hologramme oder Brechungshologramme bezeichnet werden.
Die beugenden konzentrischen Bereiche der Linse 100 gemäß der vorliegenden Erfindung können ferner mit einem brechenden Bestandteil gepaart sein, der durch die Geometrie der Linse bestimmt ist. Der brechende Bestandteil ist durch den Unterschied des Krümmungsradius zwischen den beiden Hauptflächen 130, 140 der Linse gebildet. Noch genauer kann der brechende Bestandteil ein über die gesamte Ausdehnung der Linse identisches Brechungsvermögen besitzen oder kann zwei verschiedene Brechungsvermögen haben, jeweils in Bezug auf die beiden konzentrischen Bereiche 110, 120 der beugenden Bestandteile. Man kann noch das Benutzen eines brechenden Bestandteils in Betracht ziehen, der verschiedene Brechungsvermögen in Bezug auf einen einzigen konzentrischen Bereich 110, 120 beugender Bestandteile aufweist.
Nach einem bevorzugten Merkmal der vorliegenden Erfindung sind die beiden konzentrischen, unterschiedliche Phasenprofile aufweisenden Bereiche 110, 120 der Linse zum Arbeiten angepaßt, jeweils der eine in der Ordnung n = +1 und der andere in den Ordnungen n = +1 und n = -1.
In dem Fall, in dem die beugenden Bestandteile von Brechungshologrammen gebildet werden, werden diese beugenden Bestandteile von ringförmigen konzentrischen Zonen gebildet, von denen jede in radialer Richtung eine Änderung der Brechung aufweisen, wobei das Brechungsprofil der verschiedenen ringförmigen Zonen für einen betrachteten Bereich 110 oder 120 identisch, aber von einem Bereich zum anderen verschieden ist.
Der äußere Radius der vorgenannten ringförmigen konzentrischen Zonen verändert sich im Verhältnis zur optischen Achse der Linse gemäß einer geometrischen Reihe der Art (Kr&sub1;), wobei K die ganzen Zahlen und r&sub1; den äußeren Radius des zentralen Rings bezeichnet.
In dem Fall, in dem die beugenden Bestandteile von einem reliefförmigen Hologramm gebildet werden, wird die eine der Seiten 130 oder 140 der Linse von ringförmigen, konzentrischen Relief-Strukturen gebildet. Jeder Bereich 110, 120 wird von mindestens einer ringförmigen Relief-Struktur gebildet, die auf der Achse der Linse zentriert ist. Jeder Bereich 110, 120 kann von einer großen Anzahl konzentrischer Relief-Strukturen gebildet werden, die in den Figuren 8 und 11 mit 110a, 110b, 110c... für den zentralen Bereich 110 und mit 120a, 120b, 120c... für den Randbereich 120 bezeichnet werden.
Diese Strukturen 110a, 110b; 120a, 120b haben dasselbe Profil für einen Bereich 110 oder 120, aber die Reliefstrukturen 110a, 110b; 120a, 120b haben verschiedene Profile von einem Bereich zum anderen. Die verschiedenen Strukturen 110a, 110b; 120a, 120b besitzen alle die gleiche Oberfläche. Die äußeren Radien der verschiedenen Strukturen verändern sich gemäß einer geometrischen Reihe der Art (Kr&sub1;) wobei r&sub1; den äußeren Radius der zentralen Struktur 110a, wie in den Figuren 8 und 11 illustriert, und K die aufeinanderfolgenden ganzen Zahlen bezeichnet.
Die auf diese Weise gebildeten Brennweiten fn des beugenden Bestandteils sind gleich fn = r&sub1;²2nλ, wobei r&sub1; den äußeren Radius der zentralen Struktur 110a, n die Beugungsordnung und λ die betrachtete Wellenlänge bezeichnet.
Die Zahl N&sub1; der in dem zentralen Bereich 110 vom Durchmesser D&sub1; enthaltenen Strukturen 110a, 110b... ist gleich
N&sub1; = D&sub1;²/4 r&sub1;².
Die Zahl N&sub2; der in dem Randbereich 120 vom Durchmesser D&sub2; enthaltenen Strukturen 120a, 120b... ist gleich
N&sub2; = (D&sub2;² - D&sub1;²)/4r&sub1;².
Die Zahl N der in dem Durchmesser der Öffnung der Pupille enthaltenen Strukturen ist gleich
N = D²/4r&sub1;².
Das Profil der Strukturen 110a, 110b, 120a, 120b... kann, wie in der Figur 9B illustriert, fortgesetzt werden; es kann auch, wie in der Figur 9A illustriert, zusammengestellt sein, zum Beispiel gebildet aus M um 2π/M phasenverschobenen Niveaus, die Unterschiede λ/M in der optischen Verzögerung erzeugen.
Die Wirksamkeit der Beugung En für die Ordnung n einer solchen zusammengestellten, aus um 2π/M phasenverschobenen M Niveaus gebildeten Struktur ist gleich
En = Energie in der Ordnung n/einfallende Energie
Die Gesamtwirksamkeit der Beugung Eng der Linse 100, die zwei konzentrische Bereiche 110, 120 mit verschiedenen Phasenprofilen besitzt, entspricht dem Mittelwert der Wirksamkeiten der Beugungen En110, En120 der Ordnung n der Bereiche 110, 120, die in dem Durchmesser D der Öffnung der Pupille enthalten sind, also
Eng = N&sub1;&sub0;En110 + N&sub2;&sub0;En120/N
In der obenstehenden Beziehung bezeichnen N&sub1;&sub0; und N&sub2;&sub0; die Zahl der Strukturen 110a, 110b; 120a, 120b jedes in dem Durchmesser D der Öffnung der Pupille enthaltenen Bereiches. Wenn zum Beispiel der Durchmesser D der Öffnung der Pupille gleich dem Durchmesser D&sub1; des zentralen Bereiches 110 ist, ist N&sub1;&sub0; = N&sub1; und N&sub2;&sub0; = 0.
Die Beugungsordnung n = +1 wird, wie in der Figur 9A illustriert, für Relief-Strukturen stufenförmig zusammengestellter Art erreicht, das heißt für Strukturen, die ein aus M, mit M größer als 2, um 2π/M phasenverschobenen Niveaus zusammengesetztes Profil aufweisen.
Die Wirksamkeit der Beugung E&sub1; in der Ordnung n = +1 ist zum Beispiel für M = 4 gleich 0,81, während sie Null ist für die Ordnungen 0 und -1, wobei sich die restliche Energie auf die höheren Ordnungen aufteilt.
Die Beugungsordnungen n = +1 und n = -1 werden, wie in der Figur 10 illustriert, gleichzeitig erhalten durch eine Struktur vom Typ Rechteckfunktion, die eine Phasenverschiebung um π erzeugt, das heißt einen Wechsel ringförmiger, konzentrischer Zonen, die relative Phasenverschiebungen von 7c erzeugen. Die Wirksamkeit der Beugung solcher rechteckförmigen Strukturen, die eine Phasenverschiebung von π erzeugen, ist gleich 0,4 für n = +1 und n = -1, wobei die Wirksamkeit der Beugung En für die anderen Ordnungen gleich Null ist.
In der Figur 12 ist die Gesamtwirksamkeit der Beugung eines zusammengesetzten, beugenden Bestandteils, wie schematisch in der Figur 8 für einen zentralen Bereich 110, der aus einer Stufenform, die aus vier um 2π/4 phasenverschobenen Niveaus zusammengestellt ist, und einem Randbereich 120, der aus einer Rechteckfunktion 0, π gebildet ist, in Abhängigkeit vom Durchmesser D der Öffnung der Pupille illustriert.
Wenn der Durchmesser D der Öffnung der Pupille kleiner oder gleich dem äußeren Durchmesser D&sub1; (2R&sub1;) des zentralen Bereiches 110 ist gilt N = N&sub1;&sub0;, und N&sub2;&sub0; = 0 die Gesamtwirksamkeit Eng = En110 und folglich E+1g = 0,81 für n = +1 und Eng = 0 für n = -1 und n = 0.
Folglich weist der beugende Bestandteil, wenn der Durchmesser D der Öffnung der Pupille kleiner oder gleich dem äußeren Durchmesser D&sub1; des zentralen Bereiches 110 ist,
eine Wirksamkeit von 0,81 für das Korrekturvermögen +1/f auf (man erinnere sich daß fn = r&sub1;²2nλ).
Wenn der Durchmesser D der Öffnung der Pupille größer als der äußere Durchmesser D&sub1; (2R&sub1;) des zentralen Bereiches 110 ist wird die Wirksamkeit des beugenden Bestandteils durch die folgende Beziehung bestimmt:
Eng = (N&sub1;&sub0;En110 + N&sub2;&sub0;En120)/N
Folglich:
E+1g = 0,4 + 0,41 D&sub1;²/D² für n = +1
E-1g = 0,4 - 0,4 D&sub1;²/D² für n = -1
Eng = 0 für n = 0.
Anders ausgedrückt, wenn der Durchmesser D der Öffnung der Pupille größer als der äußere Durchmesser D&sub1; des zentralen Bereiches 110 ist, wie in der Figur 12 illustriert, nimmt die Gesamtwirksamkeit der Linse für die Korrektur +1/f gegen eine Asymptote bei 0,4 ab, wogegen die Gesamtwirksamkeit der Linse für das Korrekturvermögen -1/f gegen eine Asymptote bei 0,4 zunimmt.
In der Figur 13 ist die Gesamtwirksamkeit der Beugung Eng eines zusammengesetzten, beugenden Bestandteils der in der Figur 11 schematisch illustrierten zusammengesetzten Bauart, die aus einem zentralen Bereich 110, der aus einer Rechteckfunktion 0, π und einem Randbereich 120, der aus einer Stufenform, die aus vier um 2π/4 phasenverschobenen Niveaus zusammengestellt ist, gebildet ist, in Abhängigkeit vom Durchmesser D der Öffnung der Pupille illustriert.
Wenn der Durchmesser D der Öffnung der Pupille kleiner oder gleich dem äußeren Durchmesser D&sub1; (2R&sub1;) des zentralen Bereiches 110 ist, N = N&sub1;&sub0; und die Gesamtwirksamkeit Eng = En110, folglich:
E+1g = 0,4 für n = +1
E-1g = 0,4 für n = -1
Eng = 0 für n = 0.
Anders ausgedrückt, wenn der Durchmesser D der Öffnung der Pupille kleiner oder gleich dem äußeren Durchmesser D&sub1; des zentralen Bereiches 110 ist, weist die Linse für die Korrekturvermögen +1/f und -1/f eine identische Gesamtwirksamkeit von 0,4 auf.
Wenn der Durchmesser D der Öffnung der Pupille größer als der äußere Durchmesser D&sub1; (2R&sub1;) des zentralen Bereiches 110 ist wird die Gesamtwirksamkeit der Linse durch die Beziehung
Eng = (N&sub1;&sub0;En110 + N&sub2;&sub0;En120)/N
gegeben, folglich:
E+1g = 0,81 - 0,41 D&sub1;²/D² für n = +1
E-1g = 0,4 D&sub1;²/D² für n = -1 und
Eng = 0 für n = 0.
Anders ausgedrückt, wenn der Durchmesser D der Öffnung der Pupille größer als der äußere Durchmesser D&sub1; des zentralen Bereiches 110 ist, wie in der Figur 13 illustriert, nimmt die Gesamtwirksamkeit der Linse für das Korrekturvermögen +1/f gegen eine Asymptote bei 0,81 zu, wogegen die Gesamtwirksamkeit der Linse für das Korrekturvermögen -1/f gegen 0 abnimmt.
Im folgenden werden vier Beispiele von Linsen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Beispiel 1

Man wünscht eine Linse zu verwirklichen, die ein Korrekturvermögen beim Nahsehen von Pp = -2,5 Dioptrien aufweist, bevorzugt bei starker Helligkeit und aufrechterhalten bei einer minimalen Schwelle bei schwacher Helligkeit, und ein Korrekturvermögen beim Weitsehen von PL = -4 Dioptrien, bevorzugt bei schwacher Helligkeit.
Die diesen Kriterien entsprechende Linse umfaßt
- eine Brechungslinse mit konstantem Vermögen von l/f' = -3,25 Dioptrien, und
- einen beugenden Bestandteil vom Vermögen 1/f = 0,75 Dioptrien von der Bauart wie in der beigefügten Figur 8 illustriert, zusammengesetzt aus einem zentralen Bereich 110, der aus einer Stufenform, die aus M Niveaus (zum Beispiel 4 Niveaus) zusammengestellt ist, und einem Randbereich 120, der aus einer Rechteckfunktion in 0, π gebildet ist.
Der zentrale Bereich 110 des beugenden Bestandteils arbeitet in der Ordnung +1. Er liefert eine Brennweite +f mit einer Wirksamkeit der Beugung Elg = 0,81. Das Korrekturvermögen des zentralen Bereichs 110 der Linse, nur aktiv bei starker Helligkeit, ist folglich:
1/f + 1/f' = 0,75 - 3,25 = -2,50 Dioptrien mit einer konstanten Wirksamkeit.
Der Randbereich 120 des beugenden Bestandteils, aktiv bei schwacher Helligkeit, arbeitet gleichzeitig in den Ordnungen n = +1 und n = -1 mit der Wirksamkeit E+1g = 0,4 und E-1g = 0,4. Er liefert die zwei Brennweiten +f und -f mit einer Wirksamkeit der Beugung von 0,4.
Der Randbereich liefert folglich zwei Korrekturvermögen:
1/f + 1/f' = 0,75 - 3,25 = -2,5 Dioptrien und -1/f + 1/f' = -0,75 - 3,25 = -4 Dioptrien.
Die Wirksamkeit dieser zwei Korrekturen ist konstant und gleich 0,4 für den Randbereich 120 allein. Im Hinblick auf die Linse 100 nehmen die Wirksamkeiten dieser zwei Korrekturen (-2,5 und -4 Dioptrien) ab D größer als D&sub1; mit dem Durchmesser D der Öffnung der Pupille jeweils ab und zu.
Die so erhaltene Wirksamkeit der Korrektur beim Nahsehen und Weitsehen ist in der beigefügten Figur 14 illustriert. Die Figur 14 zeigt, daß die Linse gemäß diesem ersten Beispiel einerseits das Nahsehen bei starker Helligkeit sehr begünstigt, gänzlich eine Schwelle der Korrektur beim Nahsehen bei schwacher Helligkeit aufrechterhaltend, und andererseits ein Weitsehen bei schwacher Helligkeit zuläßt.

Beispiel 2

Man wünscht eine Linse zu verwirklichen, die ein Korrekturvermögen beim Nahsehen von PP = -2,5 Dioptrien aufweist, bevorzugt bei starker Helligkeit, ein Korrekturvermögen von PI = -3,25 Dioptrien beim Sehen im Mittelbereich, bevorzugt bei schwacher Helligkeit, und ein Korrekturvermögen beim Weitsehen von PL = -4 Dioptrien, bevorzugt bei schwacher Helligkeit.
Die diesen Kriterien entsprechende Linse umfaßt:
- einen brechenden Bestandteil, der einen zentralen Bereich mit einem Vermögen von 1/f' = -2,875 Dioptrien und einen Randbereich mit dem Vermögen 1/f" = -3,625 Dioptrien umfaßt, und
- einen beugenden Bestandteil vom Vermögen 1/f = 0,375 Dioptrien von der Bauart wie in der Figur 8 illustriert, umfassend einen zentralen Bereich 110, der aus einer aus 4 Niveaus zusammengestellten Stufenform gebildet ist, und einen Randbereich 120, der aus einer Rechteckfunktion 0, π gebildet ist.
Die zentralen Bereiche und die Randbereiche des brechenden und des beugenden Bestandteils sind jeweils gegenüberstehend angeordnet, das heißt daß sie gleiche äußere Radien besitzen.
Der zentrale Bereich 110 des beugenden Bestandteils arbeitet in der Ordnung +1. Er liefert eine Brennweite +f mit einer Wirksamkeit der Beugung Elg = 0,81. Das Korrekturvermögen des zentralen Bereichs 110 der Linse ist folglich:
l/f + l/f' = 0,375 - 2,875 = -2,50 Dioptrien mit einer konstanten Wirksamkeit.
Der Randbereich 120 des beugenden Bestandteils arbeitet gleichzeitig in den Ordnungen n = +1 und n = -1 mit einer Wirksamkeit E+1g = 0,4 und E-1g = 0,4. Er liefert die zwei Brennweiten +f und -f mit einer Wirksamkeit der Beugung von 0,4.
Der Randbereich liefert folglich zwei Korrekturvermögen:
1/f + l/f" = 0,375 - 3,625 = -3,25 Dioptrien und
-1/f + 1/f" = -0,375 - 3,625 = -4 Dioptrien.
Die Wirksamkeit dieser zwei Korrekturen ist konstant und gleich 0,4 für den Randbereich 120 allein. Im Hinblick auf die gesamte Linse nimmt die Wirksamkeit dieser zwei Korrekturen -3,25 Dioptrien und -4 Dioptrien, die jeweils der erforderlichen Korrektur für das Sehen im Mittelbereich und für das Weitsehen entsprechen, ab D größer als D&sub1; jeweils mit dem Durchmesser D der Öffnung der Pupille zu.
Die Wirksamkeit der Linse für das Nahsehen, das Sehen im Mittelbereich und das Weitsehen ist in Abhängigkeit vom Durchmesser D der Öffnung der Pupille in der Figur 15 schematisch illustriert. Diese zeigt, daß die Linse den erwünschten Bedingungen entspricht, das heißt ein bei starker Helligkeit bevorzugtes Nahsehen und ein bei schwacher Helligkeit bevorzugtes Sehen im Mittelbereich und Weitsehen.

Beispiel 3

Man wünscht eine Linse zu verwirklichen, die ein Korrekturvermögen beim Nahsehen von Pp = -2,5 Dioptrien aufweist, aufrechterhalten bei einer minimalen Schwelle bei starker Helligkeit und bevorzugt bei schwacher Helligkeit, und ein Korrekturvermägen beim Weitsehen von PL = -4 Dioptrien, bevorzugt bei starker Helligkeit.
Die diesen Kriterien entsprechende Linse umfaßt:
- eine Brechungslinse mit konstantem Vermögen von 1/f' = -3,25 Dioptrien, und
- einen beugenden Bestandteil vom Vermögen 1/f = 0,75 Dioptrien von der Bauart wie in der beigefügten Figur 11 illustriert, zusammengesetzt aus einem zentralen Bereich 110, der aus einer Rechteckfunktion 0, π gebildet ist, und einem Randbereich 120, der aus einer Stufenform, die aus M Niveaus (zum Beispiel 4 Niveaus) zusammengestellt ist.
Der zentrale Bereich 110 des beugenden Bestandteils arbeitet in den Ordnungen n = +1 und n = -1 mit der Wirksamkeit E+1g = 0,4 und E-1g = 0,4. Er liefert die zwei Brennweiten +f und -f mit einer Wirksamkeit der Beugung von 0,4.
Der zentrale Bereich liefert folglich zwei Korrekturvermögen:
1/f + 1/f' = 0,75 - 3,25 = -2,50 Dioptrien und
-1/f + 1/f' = -0,75 - 3,25 = -4 Dioptrien.
Die Wirksamkeit dieser zwei Korrekturen -2,50 Dioptrien und -4 Dioptrien ist konstant und gleich 0,4 für den zentralen Bereich 110.
Der Randbereich 120 des beugenden Bestandteils arbeitet in der Ordnung +1. Er liefert eine Brennweite +f mit einer Wirksamkeit der Beugung E+1g = 0,81. Das Korrekturvermögen des Randbereichs 120 der Linse ist folglich:
1/f + 1/f' = 0,75 - 3,25 = -2,50 Dioptrien mit einer konstanten Wirksamkeit von 0,81.
Im Hinblick auf die gesamte Linse nimmt diese Korrektur von -2,50 Dioptrien folglich ab D größer als D&sub1; mit dem Durchmesser D der Öffnung der Pupille zu.
Die Figur 16, die schematisch die Wirksamkeit der Linse für die Korrekturvermögen beim Nahsehen und beim Weitsehen illustriert, zeigt, daß die dem vorgenannten dritten Beispiel entsprechende Linse mit den erwarteten Kriterien übereinstimmt, das heißt ein Nahsehen, aufrechterhalten bei einer Schwelle bei starker Helligkeit und bevorzugt bei schwacher Helligkeit, und ein Weitsehen, bevorzugt bei starker Helligkeit.

Beispiel 4

Man wünscht eine Linse zu verwirklichen, die ein Korrekturvermögen beim Nahsehen von PP = -2,50 Dioptrien aufweist, bevorzugt bei schwacher Helligkeit, ein Korrekturvermögen beim Sehen im Mittelbereich von PI = -3,25 Dioptrien, bevorzugt bei starker Helligkeit, und ein Korrekturvermögen beim Weitsehen von PL = -4 Dioptrien, bevorzugt bei starker Helligkeit.
Die diesen Kriterien entsprechende Linse umfaßt:
- einen brechenden Bestandteil, der einen zentralen Bereich mit einem Vermögen von 1/f' = -3,625 Dioptrien und einen Randbereich mit dem Vermögen 1/f" = -2,875 Dioptrien umfaßt, und
- einen beugenden Bestandteil vom Vermögen 1/f = 0,375 Dioptrien von der Bauart wie in der beigefügten Figur 11 illustriert, umfassend einen zentralen Bereich 110, der aus einer aus 4 Niveaus zusammengestellten Stufenform gebildet ist, und einen Randbereich 120, der aus einer Rechteckfunktion 0, π gebildet ist.
Der zentrale Bereich und der Randbereich des brechenden Bestandteils und des beugenden Bestandteils sind jeweils gegenüberstehend angeordnet, das heißt daß sie gleiche äußere Radien besitzen.
Der zentrale Bereich 110 des beugenden Bestandteils arbeitet in den Ordnungen n = +1 und n = -1 mit der Wirksamkeit E+1g = 0,4 und E-1g = 0,4. Er liefert zwei Brennweiten +f und -f mit einer Wirksamkeit der Beugung von 0,4. Der zentrale Bereich 110 der Linse liefert folglich zwei Korrekturvermögen:
1/f + 1/f' = 0,375 - 3,625 = -3,25 Dioptrien und
-1/f + 1/f' = -0,375 - 3,625 = -4 Dioptrien.
Die Wirksamkeit dieser zwei Korrekturen -3,25 Dioptrien und -4 Dioptrien ist konstant und gleich 0,4 für den zentralen Bereich 110.
Der Randbereich 120 des beugenden Bestandteils arbeitet in der Ordnung +1. Er liefert eine Brennweite +f mit einer Wirksamkeit der Beugung E+1g = 0,81. Das Korrekturvermögen des Randbereichs der Linse ist folglich:
1/f + 1/f" = 0,375 - 2,875 = -2,5 Dioptrien.
Die Wirksamkeit dieser Korrektur von -2,5 Dioptrien ist konstant und gleich 0,81 für den Randbereich 120 allein. Im Hinblick auf die gesamte Linse nimmt die Wirksamkeit dieser Korrektur von -2,5 Dioptrien ab D größer als D&sub1; mit dem Durchmesser D der Öffnung der Pupille gegen 0,81 zu.
Die beigefügte Figur 17, die schematisch die Wirksamkeit der Korrektur der Linse beim Nahsehen, beim Sehen im Mittelbereich und beim Weitsehen darstellt, zeigt, daß die dem vierten Beispiel entsprechende Linse den vorstehenden Kriterien entspricht, das heißt ein bei schwacher Helligkeit bevorzugtes Nahsehen, ebenso wie ein bei starker Helligkeit bevorzugtes Sehen im Mittelbereich und Weitsehen,.
Das für die Verwirklichung des beugenden Bestandteils erforderliche Hologramm, das gemäß der vorliegenden Erfindung zwei unterschiedliche Phasenprofile aufweist, kann mittels aller dem Fachmann an und für sich bekannten Mittel erzeugt werden, vor allem durch Gravur, Gießen oder Aufzeichnung.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sondern erstreckt sich auf alle ihrem Sinn entsprechenden Abwandlungen.

Claims

1. Augenlinse der Bauart mit beugenden, konzentrischen (110a, 110b,... ; 120a, 120b...) Bestandteilen dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens zwei konzentrische Bereiche (110, 120) umfaßt, die beugende Bestandteile (110a, 110b,...; 120a, 120b,...) besitzen, die von einem Bereich zum anderen unterschiedliche Phasenprofile aufweisen, um die verschiedenen Ordnungen (h) der Beugung zu nutzen.

2. Linse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die beugenden Bestandteile (110a, 110b,...; 120a, 120b.....) von Relief-Hologrammen gebildet sind.

3. Linse nach einein der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die beugenden Bestandteile (110a, 110b,... 120a, 120b...) von ringförmigen, konzentrischen Relief- Strukturen auf einer Seite der Linse gebildet sind, wobei das Profil der verschiedenen Relief-Strukturen für einen betrachteten Bereich identisch, aber von einem Bereich zum anderen verschieden ist.

4. Linse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

der äußere Radius der Relief-Strukturen (110a, 110b 120a, 120b,...), sich im Verhältnis zur optischen Achse der Linse gemäß einer geometrischen Reihe des Typs (K r1) verändert, wobei K die ganzen Zahlen und r&sub1; den äußeren Radius der zentralen Struktur bezeichnet.

5. Linse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die beugenden Bestandteile von Brechungshologrammen gebildet sind.

6. Linse nach einem der Ansprüche 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die beugenden Bestandteile von konzentrischen Ringen gebildet sind, die in radialer Richtung eine Änderung der Brechung aufweisen, wobei das Brechungsprofil der verschiedenen ringförmigen konzentrischen Zonen für einen betrachteten Bereich identisch, aber von einem Bereich zum anderen verschieden ist.

7. Linse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

der äußere Radius der ringförmigen konzentrischen Zonen im Verhältnis zur optischen Achse der Linse sich gemäß einer geometrischen Reihe des Typs K r&sub1; verändert, wobei K die ganzen Zahlen und r&sub1; den äuderen Radius des zentralen Rings bezeichnet.

8. Linse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beugenden Bestandteile einem brechenden Bestandteil zugeordnet sind, der durch die allgemeine Geometrie der Linse (130, 140) gebildet ist.

9. Linse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

der brechende Bestandteil (130, 140) ein über die ganze Ausdehnung der Linse identisches Brechungsvermögen besitzt.

10. Linse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

der brechende Bestandteil (130, 140) mindestens zwei verschiedene Brechungsvermögen besitzt, und zwar jeweils bezogen auf die konzentrischen Bereiche der beugenden Bestandteile, die dasselbe Phasenprofil haben.

11. Linse nach Ansspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der brechende Bestandteil (130, 140) mindestens zwei verschiedene Brechungsvermögen besitzt, bezogen auf einen Bereich der beugenden Bestandteile, die dasselbe Phasenprofil haben.

12. Linse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrischen, verschiedene Phasenprofile aufweisenden Bereiche (110, 120) der beugenden Bestandteile zum Arbeiten angepaßt sind, jeweils der eine in der Ordnung n = + 1 und der andere in den Ordnungen n = + 1 und n = - 1.

13. Linse nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrischen, verschiedene Phasenprofile aufweisenden Bereiche (110, 120) der beugenden Bestandteile einerseits aus einem in Stufenform aus um 2π/M phasenverschobenen M Niveaus, mit M> 2 zusammengestellt und andererseits mit Lücken in π gebildet sind.

14. Linse nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein intraokulares Implantat bildet, das zum Ersetzen der Augenlinse bestimmt ist.

15. Linse nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Kontaktlinse bildet, die zum Aufsetzen auf die Hornhaut des Auges zur Unterstützung der Augenlinse beim Sehen in der Nähe bestimmt ist.