DE69127734T2

DE69127734T2 - Multifokale diffraktive Linse zur Korrektur von Sehfehlern

Info

Publication number: DE69127734T2
Application number: DE69127734T
Authority: DE
Inventors: John A Futhey; Michael J Simpson
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1990-08-08
Filing date: 1991-08-06
Publication date: 1998-03-19
Anticipated expiration: 2011-08-07
Also published as: JPH04254817A; US5229797A; ES2106766T3; CA2048013C; DK0470811T3; EP0470811A3; EP0470811B1; CA2048013A1; AU657094B2; JP3294291B2; DE69127734D1; EP0470811A2; AU8131991A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ophthalmische Linsen mit einer Mehrzahl von Brennweiten.

Allgemeiner Stand der Technik

Der Begriff "ophthalmische Linse" bezieht sich hierin auf Linsen zur Korrektur von Sehfehlern, wie etwa Kontaktlinsen und intraokulare Linsen. Diese Definition umfaßt auch seltenere Linsen zur Korrektur von Sehfehlern, wie etwa künstliche Homhäute und intralamellare Implantate.
Bifokallinsen bzw. Zweistärkenlinsen für Brillen sind seit hunderten von Jahren bekannt. In diesen Linsen ist ein erster Bereich der Linse kennzeichnenderweise mit einer ersten Brennweite versehen, während ein zweiter Bereich der Linse eine zweite Brennweite aufweist. Der Träger sieht durch den entsprechenden Abschnitt der Linse, um Objekte in der Nähe oder in der Ferne zu betrachten.
In letzter Zeit konzentrierte sich das Interesse auf die Entwicklung anderer Arten multifokaler ophthalmischer Linsen. In Contact Lenses: A Textbook for Practitioner and Student, zweite Ausgabe, Band 2, Seiten 571 bis 591, werden multifokale Kontaktlinsen beschrieben, bei denen ein Ansatz verwendet wird, der dem Ansatz bei Brillenlinsen entspricht. Diese Linsen weisen jedoch größere Nachteile auf, da sie eine Linsen- Verschiebeposition auf dem Auge voraussetzen, so daß verschiedene Bereiche der Linse die Pupille bedecken, um die Sehweite auf kurze und weite Entfernungen anzupassen. Diese Konstruktion kann jedoch nicht bei intraokularen Linsen oder bei anderen implantierten Linsen angewandt werden, da die Position dieser Linsen nicht verschoben werden kann. Diese Konstruktion ist auch bei Kontaktlinsen nachteilig, da es schwierig ist zu gewährleisten, daß sich die Linse für die gewünschte Sehweite auf dem Auge entsprechend verschiebt.
Bei einer anderen Konstruktion für eine bifokale Kontaktlinse, die ebenfalls in dem obengenannten Buch beschrieben wird, wird eine zentrale Zone der Linse mit einer ersten Brennweite vorgesehen, wobei der die zentrale Zone umgebende Bereich mit einer zweiten Brennweite vorgesehen wird. Bei dieser Konstruktion ist auf Grund des Einsatzes des als Simultansehen bekannten Phänomens keine Verschiebung der Linse mehr erforderlich. Das Simultansehen macht sich die Tatsache zunutze, daß das durch die zentrale Zone tretende Licht ein Bild eines bestimmten Objekts in einer ersten Entfernung von der Linse erzeugt, wobei das durch die äußere Zone tretende Licht in einer zweiten Entfernung von der Linse ein Bild des gleichen Objekts erzeugt. Nur eine dieser Bildpositionen fällt auf die Netzhaut und erzeugt ein entsprechend fokussiertes Bild, während sich die andere Bildposition entweder vor oder hinter der Netzhaut befindet. Das ungeeignet fokussierte Bild wird derart defokussiert, daß es nur den Effekt der Reduzierung des Kontrastes des fokussierten Bilds aufweist. Eine 50- bis 60-prozentige Reduzierung des Kontrastes ist auf Grund der logarithmischen sensitorischen Reaktion des Auges kaum wahrnehmbar, und der Träger einer solchen Linse hat den subjektiven Eindruck eines einzelnen, gut fokussierten Bilds.
Wenn die zentrale Zone bei einer solchen Linse groß genug gestaltet wird, um eine ausreichende Beleuchtung des zugeordneten Bilds bei schwachem Licht vorzusehen, d.h. wenn die Pupille des Patienten erweitert ist, ist es ein Nachteil, daß die zentrale Zone die ganze Fläche der Pupille bzw. einen Großteil dieser einnimmt, wenn sich die Pupille bei grellem Licht zusammenzieht. Wenn die zentrale Zone hingegen so klein ist, daß sie bei hellem Licht eine bifokale Funktionsfähigkeit vorsieht, wird bei schwachem Licht eine unzureichende Lichtmenge auf das Bild geleitet. Auf Grund der Tatsache, daß die zentrale Zone für gewöhnlich für bessere Weitsichtigkeit eingesetzt wird, können dadurch gefährliche Situationen auftreten, wenn der Träger einer solchen Linse bei schwachem Licht eine entsprechende Sehweite benötigt, wie etwa dann, wenn der Träger bei Nacht ein Kraftfahrzeug fahren muß.
In den U.S. Patenten US-A-4.637.697 und US-A-4.642.112 (die Freeman-Patente) wird eine andere Art einer Bifokallinse gelehrt, bei der Licht durch Refraktion und Diffraktion zu zwei verschiedenen Brennpunkten geleitet wird. Eine Grundbrechungskraft wird durch diffraktive Strukturen ergänzt, die das Licht in eine Mehrzahl diffraktiver Größenordnungen teilt.
Eine diffraktive Zonenplatte muß für Licht mit einer bestimmten Wellenlänge λ gestaltet werden, wobei diese Platte bei dem Licht mit dieser Wellenlänge am wirksamsten ist. Gemäß einer herkömmlichen Konstruktion muß der Radius der n-ten Zone (rn) in den diffraktiven Zonenplatten gleich nr&sub1; sein, wobei es sich bei r&sub1; um den Radius der zentralen Zone handelt. Bei einer entsprechenden Annäherung wäre r&sub1; gleich 2λf, wobei λ die Wellenlänge für die Konstruktion darstellt, und wobei f der Brennweite der diffraktiven Struktur entspricht. Somit hätte die n-te Zone einen Radius von 2nλf.
Bei der Gestaltung einer diffraktiven Zonenplatte muß eine Konstruktionswellenlänge λ ausgewählt werden. Nach der Auswahl einer gewünschten Brennweite und Wellenlänge wird die Position der Begrenzung jeder Zone bestimmt. Diese starre Begrenzung der Zonen führt zu einem Nachteil. Wenn die Fläche der zentralen Zone zu groß ist, wird bei hellem Licht, bei verengter Pupille, nur eine einzige Zone oder sehr wenige Zonen eingesetzt.
Dadurch wird die Effizienz der multifokalen Funktionsweise stark verringert.
In der Patentanmeldung EP-A-0 335 731 an Simpson und Futhey wird eine alternative multifokale ophthalmische Linse mit Sehstärke offenbart, wobei mindestens ein Teil der Sehstärke durch Diffraktion erzeugt wird. Die alternative Linse umfaßt ferner eine Mehrzahl diffraktiver Zonen, mit einer runden zentralen Zone und einer Mehrzahl konzentrischer, kreisförmiger Zonen. Die dieser Konstruktion entsprechenden Linsen erfüllen die Bedingung, daß r&sub1;²-r0² ungleich r&sub0;² ist, wobei r&sub0; der Radius der zentralen Zone ist, und wobei r&sub1; gleich dem Radius der ersten kreisförmigen Zone ist. Speziell ist r&sub0; gleich r&sub0;²+2nλ)f.
Die ophthalmischen Linsen aus EP-A-0 335 731 verwenden Konstruktionen, bei denen sich die Längen der Lichtwege in benachbarten kreisförmigen Zonen um die Hälfte der Konstruktionswellenlänge unterscheiden. Diese Linsen richten den Großteil der verfügbaren Lichtenergie auf zwei Brennpunkte, die entsprechend der nullten und der ersten Ordnung der Diffraktion entsprechen. Der Brennpunkt nullter Ordnung wird für Anwendungen mit großer Sehweite eingesetzt, wie etwa beim Fahren von Kraftfahrzeugen, wobei der Brennpunkt erster Ordnung für Anwendungen mit geringer Sehweite eingesetzt wird, wie etwa beim Lesen.
Eine Eigenschaft von ophthalmischen Zonenplattenlinsen, die Diffraktion einsetzen, ergibt sich aus der starken Wellenlängenabhängigkeit, die bei der Diffraktion inhärent auftritt. Das zu der ersten diffraktiven Ordnung verlaufende Licht erfährt eine diffraktive chromatische Aberration sowie eine refraktive chromatische Aberration. Das Licht zu dem Brennpunkt nullter Ordnung erfährt nur die refraktive chromatische Aberration. Die refraktive chromatische Aberration und die diffraktive chromatische Aberration weisen entgegengesetzte Vorzeichen auf, und wenn sie identisch sind, heben sie sich gegenseitig auf. Die normale refraktive chromatische Aberration des menschlichen Auges beträgt etwa 1 Dioptrie. Die diffraktive chromatische Aberration einer diffraktiven Linse erster Ordnung mit 3 oder 4 Dioptrien zusätzlicher Stärke beträgt etwa -1 Dioptrie, so daß die gesamte chromatische Aberration einer derartigen Linse bei einem Fokus erster Ordnung praktisch Null ist. Auf Grund der Tatsache, daß für den Fokus nullter Ordnung keine diffraktive chromatische Aberration existiert, wird dessen refraktive chromatische Aberration nicht aufgehoben. Somit können derartige Linsen eine chromatische Aberration an einem Brennpunkt korrigieren, jedoch nicht an beiden Brennpunkten.
Die Korrektur bzw. die Behebung der chromatischen Aberration ist bei derartigen Linsen nur bei kurzer Sehweite möglich, da die Diffraktion nullter Ordnung für Weitsichtigkeit sorgt, während die Diffraktion erster Ordnung bei dem Stand der Technik entsprechenden Linsen für Kurzsichtigkeit sorgt. Bei gewissen Bedingungen wäre eine Korrektur der chromatischen Aberration für große Sehweiten wünschenswerter, wie zum Beispiel bei einem Patienten, der bei schwachem Licht ein Kraftfahrzeug fahren muß.

Zusammenfassung der Erfindung

Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine multifokale ophthalmische Linse gemäß dem gegenständlichen Anspruch 1.
Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Linse mit Diffraktionszonen, die eine zentrale Zone und konzentrische kreisförmige Zonen aufweisen, wobei diese Zonen von benachbarten Zonen durch optische Stufen mit optischen Höhen von 3λ/2 getrennt sind, wobei es sich bei λ um die Konstruktionswellenlänge handelt, die in dem Spektralbereich der größten Sehempfindlichkeit des menschlichen Auges liegt. Die Linse hat eine Diffraktionskraft und zwei Brennpunkte, wobei ein Fokus der Diffraktion erster Ordnung zugeordnet ist, während der zweite Fokus der Diffraktion zweiter Ordnung zugeordnet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Figur 1 eine Vorderansicht einer Linse mit einer flachen Oberfläche, wobei die Linse gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
Figur 2 eine Querschnittsansicht einer einzelnen Zone der Linse aus Figur 1;
Figur 3 eine Querschnittsansicht einer gemäß der vorliegenden Erfindung gestalteten Meniskuslinse;
Figur 4 eine teilweise Querschnittsansicht der Diffraktionszonen der Linse aus Figur 3;
Figur 5 eine Querschnittsansicht einer bikonvexen Linse mit glatten Oberflächen, wobei die Linse eine erfindungsgemäße Konstruktion aufweist;
Figur 6 eine Querschnittsansicht einer bikonvexen Linse mit einer strukturierten Oberfläche, wobei die Linse eine erfindungsgemäße Konstruktion aufweist;
Figur 7 eine Querschnittsansicht einer Meniskuslinse mit glatten Oberflächen, wobei die Linse eine erfindungsgemäße Konstruktion aufweist; und
Figur 8 eine Querschnittsansicht einer alternativen bikonvexen Linse mit glatten Oberflächen, wobei die Linse eine erfindungsgemäße Konstruktion aufweist.

Genaue Beschreibung

Eine ophthalmische Linse, die in Figur 1 allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist, ist mit einer Diffraktionszonenplatte vorgesehen, welche die Zonen 12, 14, 16, 18 und 20 aufweist. In der Zeichnung sind zwar nur fünf Zonen abgebildet, jedoch sind normalerweise mehr Zonen vorgesehen. Die genaue Anzahl der Zonen ist unter anderem von dem Ausmaß der Veränderung von der Basissehstärke der Linse, der Linsengröße und der Konstruktionswellenlänge abhängig. Kennzeichnende Linsen weisen zwischen 20 und 40 Zonen auf. Die Radien der Zonen werden durch verschiedene Faktoren beeinträchtigt, einschließlich der Auswahl einer Konstruktionswellenlänge, wobei dies später im Text beschrieben wird. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen wird die Konstruktionswellenlänge in dem Spektralbereich der größten Sehempfindlichkeit des menschlichen Auges ausgewählt.
Die Linse aus Figur 1 hat kennzeichnenderweise zwei Hauptsehstärken, die aus den kombinierten Effekten der Refraktion und Diffraktion resultieren. Der Diffraktionsanteil der beiden Sehstärken wird durch Trennen der Zonen durch optische Stufen vorgesehen. Eine optische Stufe bewirkt, daß unmittelbar auf jeder Seite passierende Lichtstrahlen verschiedene Lichtweglängen aufweisen, wobei die Lichtweglänge als Wellenlängen des Lichts einer spezifischen Konstruktionswellenlänge definiert ist. Ein Möglichkeit zur Bereitstellung der optischen Stufen ist die Erzeugung physischer Strukturen auf einer Oberfläche der Linse. Alternativ können optische Stufen auf einer glatten Oberfläche durch Veränderung des Brechungsindexes auf dem darunterliegenden Material vorgesehen werden. Eine derartige Veränderung des Brechungsindexes kann zum Beispiel durch Entfernen von Teilstücken des Linsenmaterials und Füllen der dadurch gebildeten Strukturen mit einem Material mit einem anderen Brechungsindex bewirkt werden, oder durch Dotierung von Teilstücken der Linse mit einem Dotierstoff, der eine Veränderung des Brechungsindexes der dotierten Bereiche bewirkt.
Die Größe der optischen Stufen sind als optische Höhe definiert. Der Begriff optische Höhe bezieht sich hierin auf die Differenz bei der Länge des Lichtwegs von Wellenlängen des Lichts benachbarter Lichtstrahlen, die auf beiden Seiten die Stufe passieren. Somit entspricht die optische Höhe einer Stufe der physikalischen Höhe mal der Differenz zwischen dem Brechungsindex der Linse und des umgebenden Mediums. Bei einer Linse, bei der die Diffraktionszonen durch Modifikation eines Teils des Linsenmaterials erzeugt werden, ersetzt der Brechungsindex des modifizierten Teils der Linse den des umgebenden Mediums. Für die Teilung des Lichts zwischen zwei Brennpunkten muß die optische Höhe einer Stufe ein ungerades halbes integrales Vielfaches der Lichtwellenlänge betragen, die als Konstruktions- bzw. Bemessungswellenlänge ausgewählt worden ist. Die optische Höhe zwischen benachbarten kreisförmigen Zonen bei dem Stand der Technik entsprechenden ophthalmischen multifokalen Linsen liegt bei der Hälfte der Konstruktionswellenlänge, während die entsprechende optische Höhe der erfindungsgemäßen ophthalmischen Linsen dem anderthalbfachen der Konstruktionswellenlänge entspricht.
Ein Effekt des Einsatzes von Stufen mit optischen Höhen von 3λ/2 anstatt gemäß dem Stand der Technik von λ/2 ist die Verschiebung des primären Brennpunktes von den Punkten, die der nullten und ersten Ordnung der Diffraktion entsprechen, zu den Punkten, die den ersten und zweiten Ordnungen der Diffraktion entsprechen. In diesem Zusammenhang empfängt der Hauptbrennpunkt kennzeichnenderweise etwas über 40 Prozent des von der Linse durchgelassenen Lichts. Bei zwei Hauptbrennpunkten verbleiben somit geringe Lichtmengen, die um eine Mehrzahl von Brennpunkten mit anderen Diffraktionsgrößen verstreut sind. Die Intensität dieser anderen Brennpunkte ist normalerweise zwar nicht hoch genug, um diesen ein wirksames Sehvermögen zuzuordnen, doch verhindert diese geringe Intensität eine signifikante Beeinträchtigung des Sehvermögens bei den anderen Brennpunkten.
Bei einer Linse mit Stufen mit optischen Höhen von entspricht die kurze Sehweite der Diffraktion erster Ordnung, wobei die große Sehweite der Diffraktion nullter Ordnung entspricht. Im Gegensatz dazu entspricht die große Sehweite bei einer 3λ/2-Stufen-Linse der Diffraktion erster Ordnung, wobei die kurze Sehweite der Diffraktion zweiter Ordnung entspricht. Wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist, tritt eine Aufhebung der beiden Arten chromatischer Aberration bei einer kennzeichnenden Linse mit einer zusätzlichen Kraft von 3 oder 4 Dioptrien nur bei der Diffraktion erster Ordnung auf. Eine geringere Aberration ist bei dem Fernbrennpunkt ein Vorteil, und folglich weist eine Linse mit den optischen Stufenhöhen 3λ/2 Vorteile auf. Ein Beispiel dafür ist eine Person, die diese Linse während dem Fahren bei Nacht trägt, wobei die Fernsicht von größter Bedeutung ist.
Die Abbildung aus Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht einer einzelnen Zone einer Linse, die auf einer flachen Oberfläche der Linse aus Figur 1 ausgebildet ist. Der Fachmann wird erkennen, daß die Maßstäbe aus den Figuren 2 bis 5 parallel zu der optischen Achse stark vergrößert dargestellt sind, um die Merkmale der Strukturen deutlicher zu offenbaren. Die Vorderseite 30 ist glatt, wobei die Diffraktionszonen auf der Rückseite vorgesehen sind. Die Rückseite weist die Diffraktionszone 34 und die Stufen 32 und 36 auf. Wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist, beträgt die optische Höhe der Stufe 36 3λ/2, wobei λ die Konstruktionswellenlänge darstellt. Die durch den Bereich 34 und die Stufe 36 gebildete Diffraktionszone hinterläßt in der Rückseite der Linse einen Ausschnitt 38. Wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist, kann der Bereich 38 offengelassen oder mit einem Material gefüllt werden, das einen anderen Brechungsindex als der Linsenkörper aufweist. Wenn der Bereich 38 gefüllt wird, kann es natürlich erforderlich sein, daß die physikalische Höhe der Stufe 36 verändert werden muß, um die gewünschte optische Höhe beizubehalten.
Die Form der Zonenoberfläche beeinträchtigt die Diffraktionsordnungen, auf die die Struktur Energie leitet sowie die Energieverteilung unter diesen Ordnungen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat der Bereich 34 der veranschaulichten Zone die Form einer Hyperbel, wobei für gewöhnlich auch der Einsatz einer sphärischen Annäherung, einer linearen Annäherung oder sogar einer stufenweisen Annäherung an eine Hyperbelkurve zulässig ist. Die genaue Form einer Zone ist jedoch für die Leistungsfähigkeit der Linse von geringerer Bedeutung als die Positionen der Zonenbegrenzungen. Die wichtigste Bedingung ist die zweckmäßige Anordnung der Zonenbegrenzungen. Ferner ist es wünschenswert, jedoch nicht unbedingt erforderlich, daß die Zonenkurve gleichmäßig ist. Da es unter Verwendung zur Zeit verfügbarer Techniken allgemein einfacher ist, sphärische Zonenformen zu erzeugen als hyperbolische Formen, und da eine Sphäre über einen kleinen Bereich eine ziemlich genaue Annäherung an eine hyperbolische Oberfläche darstellt, kann eine sphärische Zonenform für eine Annäherung an die bevorzugte Hyperbelform verwendet werden. Die in den bevorzugten Ausführungsbeispielen verwendeten sphärischen Oberflächen sind so gestaltet, daß die zweckmäßige Stufenhöhe zwischen den Zonen vorgesehen wird, und wobei die Krümmungsmitte der Oberflächen auf der optischen Achse der Linse liegt. Andere Oberflächenformen können ebenfalls verwendet werden, sofern diese Formen über die Größe einer Zone eine gute Annäherung an eine Hyperbel darstellen.
Die Bereitstellung der strukturierten Oberfläche einer erfindungsgemäßen Linse mit einer Basiskurve ist bekannt. Die Kontur einer Diffraktionszone stellt dann die algebraische Summe der Basiskurve und der Kontur dar, die die Zone ohne die Basiskurve aufweisen würde.
Die Abbildung aus Figur 3 zeigt eine Querschnittsansicht durch die Mitte einer derartigen Linse 40 unter Verwendung einer Basiskurve. Bei der Linse handelt es sich um eine Meniskuslinse mit einer glatten Vorderseite 42 und einer Diffraktionszonenplatte, die durch eine strukturierte Rückseite mit einer Reihe von Diffraktionszonen 46, 48, 50, 52 und 54 gebildet wird. Diese Zonen sind durch optische Stufen getrennt, wie etwa durch die Stufe 44, die die Zonen 50 und 52 trennt. Alternativ können die Zonen auf der Vorderseite 42 der Linse oder auf beiden Seiten der Linse ausgebildet sein. Die erfindungsgemäßen ophthalmischen Linsen weisen kennzeichnenderweise physische Stufen zwischen den Zonen auf, wobei sie normalerweise durch im Fach allgemein bekannte Wiederholungstechniken erzeugt werden. Wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist, können die optischen Stufen, welche die Diffraktionszonen trennen, wie etwa die optische Stufe 44, auch auf andere Art und Weise gebildet werden, ohne daß eine wirkliche physische Stufe erforderlich ist.
Die zentrale Zone 46 der Linse 40 weist eine sphärische Krümmung auf, die durch einen Krümmungsradius (R&sub4;&sub6;) definiert ist, wobei die Krümmung entlang der optischen Achse der Linse zentriert ist. Jede kreisförmige Zone 48, 50, 52 und 54 ist ferner ein Segment einer sphärischen Oberfläche, die durch einen entsprechenden Krümmungsradius R&sub4;&sub8;, R&sub5;&sub0;, R&sub5;&sub2; bzw. R&sub5;&sub4; definiert ist, zentriert auf der optischen Achse.
Wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist, können für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Linse herkömmliche Techniken eingesetzt werden. Eine Linse kann zum Beispiel unter Verwendung einer Form im Spritzgußverfahren erzeugt werden, wodurch die Diffraktionsstrukturen gebildet werden. Alternativ dazu kann das Muster in die Linsenvorform geschnitten werden.
Die Abbildung aus Figur 4 zeigt eine teilweise Querschnittsansicht ausgewählter kreisförmiger Zonen einer Linse, wie etwa der Linse 40, wobei die Abmessungen entlang der optischen Achse erweitert dargestellt sind. Die Linse aus Figur 4 weist eine optische Achse 146 sowie die Zonen 136, 138, 140 und 142 auf. Die den kreisförmigen Zonen 138, 140 und 142 entsprechenden sphärischen Oberflächen sind durch Strichlinien erweitert dargestellt, wobei sich die optische Achse 146 an den entsprechenden Punkten 148, 150 und 152 schneiden. Eine Gruppe von Verschiebungsparametern d&sub1;&sub3;&sub8;, d&sub1;&sub4;&sub0; und d&sub1;&sub4;&sub2; kann definiert werden, um den Abstand zwischen den Schnittpunkten 148, 150 und 152 sowie dem Schnittpunkt 156 für die zentrale Zone 136 darzustellen. Bei der ausgewählten erfindungsgemäßen Linsenkonstruktion schneidet eine als eine Basiskurve definierte sphärische Oberfläche den Punkt 156, den sie auch einschließt, und die Kreise 158, 160 und 162 an den Innenkanten der kreisförmigen Zonen. Der Krümmungsradius der Basiskurve ist ein Parameter zur Bestimmung der Sehstärken der multifokalen Diffraktionslinsen.
Die Konstruktion einer erfindungsgemäßen Linse mit Diffraktionsstärke kann vollständig durch die Radien und die Höhe der optischen Stufen wie etwa 137, 139, 141 und 143 aus Figur 4, die Verschiebungsparameter d&sub1;&sub3;&sub8;, d&sub1;&sub4;&sub0;, d&sub1;&sub4;&sub2; und d&sub1;&sub4;&sub4; sowie den Krümmungsradius r&sub1;&sub3;&sub6; der zentralen Zone spezifiziert werden. Alternativ können die Verschiebungen, die Zonenradien und die Krümmungsradien der Zonenkonturen spezifiziert werden. Nachstehend wird durch die Konstruktionsparameter aus Tabelle 1 ein Beispiel für die Konstruktion einer ophthalmischen Linse beschrieben, die der Linse 30 aus Figur 3 sehr ähnlich ist, wobei sie jedoch typischere 34 Zonen aufweist. Bei der Linse handelt es sich um eine intraokulare Linse, wobei es sich bei dem Material der Linse um einem Acrylkunststoff mit einem Brechungsindex von 1,492 handelt. Der Krümmungsradius der Basiskurve beträgt 22,00000 mm. Bei einer gegebenen Konstruktionswellenlänge von 555 nm und einem Brechungsindex von 1,336 für das Wasser des menschlichen Auges, kann eine physische Stufenhöhe von 0,00532 mm errechnet werden, die einer optischen Stufenhöhe von 3λ/2 entspricht. Diese Stufenhöhe trifft auf alle optische Stufen der Linse zu. In Tabelle I handelt es sich bei ri um den Radius der Stufe, die die i-te Zone einschließt. Ri ist der Krümmungsradius der Oberfläche in der i-ten Zone, und di ist der Abstand zwischen dem Schnittpunkt der Basiskurve und der optischen Achse, und wobei der Schnittpunkt der gekrümmten Oberfläche die i-te kreisförmige Zone mit der optischen Achse umfaßt. Bei der 0-ten Zone handelt es sich um die inlierste bzw. die zentrale Zone. TABELLE 1
Die Abbildung aus Figur 5 zeigt eine Ansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung. In Figur 5 handelt es sich bei der Linse 160 um eine bikonvexe Linse mit glatter Oberfläche, wobei die Linse zwei Linsenelemene 162 und 164 umfaßt. Das Linsenelement 162 hat eine glatte Außenseite 166, bei der es sich um die Vorderseite der Linse 160 handelt, wobei eine diffraktive Innenoberfläche 168 eine runde zentrale Zone 174 aufweist sowie eine Reihe kreisförmiger Zonen 176, 178, 180 und 182. Die Diffraktionszonen 174, 176, 178, 180 und 182 sind durch die entsprechenden runden, zylindrischen Stufen 175, 177, 179, 181 und 183 getrennt, die alle zentriert um die optische Achse 184 angeordnet sind. Das Linsenelement 164 umfaßt ferner eine innere strukturierte Oberfläche 170 und eine glatte äußere Oberfläche 172, welche die Rückseite der Linse 160 darstellt. Die innere Oberfläche 170 stellt kennzeichnenderweise eine unterteilte Oberfläche dar, die durch Guß oder Auftragen eines härtbaren Flüssigharzes in Kontakt mit der Diffraktionsoberfläche 168 des Linsenelements 162 gebildet wird oder durch ein separates Wiederholungs- oder Bearbeitungsverfahren. Die Oberfläche 170 wird mit der Oberfläche 168 des Linsenelements 162 verbunden bzw. in engen Kontakt gebracht. Die Linsenelemente 162 und 614 weisen verschiedene Brechungsindizes i&sub6;&sub2; und i&sub6;&sub4; auf. Wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist, beträgt die optische Höhe einer Stufe zwischen benachbarten kreisförmigen Zonen für erfindungsgemäße Linsen 3λ/2, wobei λ für die Konstruktionswellenlänge steht. Somit ist die physische Stufenhöhe jeder Stufe wie folgt gegeben:
(3λ/2) / (i&sub6;&sub2;-i&sub6;&sub4;).
Die Abbildung aus Figur 6 zeigt eine erfindungsgemäße bikonvexe Linse 70. Im Gegensatz zu der bikonvexen Linse 160 aus Figur 5 hat die Linse 70 eine glatte Oberfläche 72 und eine strukturierte Oberfläche 74. Die strukturierte Oberfläche 74 umfaßt eine innerste zentrale Zone 76 sowie kreisförmige Zonen, wie etwa die Zonen 78 und 80.
Die Abbildung aus Figur 7 zeigt eine Linse 81 mit glatten Oberflächen, wie etwa die Oberflächen der Linse 160 aus Figur 5. Im Gegensatz zu der Linse 160 handelt es sich bei der Linse 81 um eine Meniskuslinse. Die Linse 81 weist zwei Bereiche 82 und 84 mit verschiedenen Brechungsindizes auf. Die strukturierte Oberfläche 86 trennt die Bereiche 82 und 84, wobei die glatten Oberflächen 88 und 90 frei bleiben.
Die Abbildung aus Figur 8 zeigt eine erfindungsgemäße bikonvexe Linse 92 mit glatter Oberfläche. Die Linse 92 umfaßt die Bereiche 94 und 96 aus Materialien mit verschiedenen Brechungsindizes, wobei die Bereiche durch die strukturierte Oberfläche 98 getrennt sind. Im Gegensatz zu der Oberfläche 17 der Linse 160 aus Figur 8 weist die Linse 92 eine Oberfläche mit einer konvexen darunterliegenden Basiskurve auf.
Gemäß dem Umfang der Erfindung können die Linsenkonstruktionen mehr als zwei Linsenelemente umfassen. Sie können auch zwei Linsenelemente umfassen, die einen Hohlraum einschließen können, der ein Vakuum oder ein Fluid aufweist. Bei den erfindungsgemäßen ophthalmischen Linsen ist es erforderlich, daß die kreisförmigen Zonen zwischen unmittelbar benachbarten Zonen einen Unterschied in der optischen Stufenhöhe von anderthalb λ aufweisen, wobei verschiedene Brechungsindizes auf entgegengesetzten Seiten der Diffraktionsoberfläche erforderlich sind.

Claims

1. Multifokale, ophthalmische Linse (10) mit zwei Hauptsehstärken, die beide aus den kombinierten Effekten der Diffraktion und der Refraktion resultieren, wobei die genannte Linse mindestens eine Oberfläche aufweist, die eine Mehrzahl von Diffraktionszonen umfaßt, die eine zentrale Zone (12) und eine Mehrzahl konzentrischer, kreisförmiger Zonen (14-20) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zone von einer angrenzenden Zone durch eine optische Stufe (32, 36) getrennt ist, die eine optische Höhe aufweist, die im wesentlichen dem anderthalbfachen der Konstruktionswellenlänge entspricht, die in dem Spektralbereich mit der größten Sehempfindlichkeit des menschlichen Auges bei Tageslicht gegeben ist.

2. Ophthalmische Linse nach Anspruch 1, wobei es sich bei der genannten Linse um eine intraokulare Linse handelt.

3. Ophthalmische Linse nach Anspruch 1, wobei es sich bei der genannten Linse um eine Kontaktlinse handelt.

4. Ophthalmische Linse nach Anspruch 1, wobei es sich bei der genannten Linse um eine künstliche Hornhaut handelt.

5. Multifokale, ophthalmische Linse nach Anspruch 1, wobei es sich bei der genannten Linse um ein intralamellares Implantat handelt.

6. Multifokale, ophthalmische Linse nach Anspruch 1, wobei die genannten Diffraktionszonen auf einer gekrümmten Oberfläche vorgesehen sind.

7. Ophthalmische Linse nach Anspruch 6, wobei die genannte gekrümmte Oberfläche konkav ist.