JP7356355B2 - レーザ生成複屈折構造を有する人工水晶体及び人工水晶体を製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学部を有する人工水晶体であって、人工水晶体の主光軸の方向に見て第１の光学面及び反対側の第２の光学面を有し、光学部は、光学部の光学結像特性に寄与する複屈折構造を有する、人工水晶体に関する。本発明は、レーザを使用してこの種の人工水晶体を製造する方法にもさらに関する。

多様な多焦点人工水晶体が従来技術から知られている。特に、この目的を達成するために、眼内の天然水晶体を置換し、これに関して埋め込まれる眼内レンズが知られている。

米国特許出願公開第２０１０／００８２０１７Ａ１号明細書は、レンズの機械的特性及びまた構造的特性を修正するためにスリットがハプティック部品及びまた光学部に作られる眼内レンズを開示している。前記細長いスリットは、具体的にはレーザを使用して眼内レンズの内部に形成される。

さらに、米国特許出願公開第２００４／００３２５６６Ａ１号明細書は、レーザを使用して眼内レンズをマーキングする方法を開示している。レーザは、レンズの光学部の微穿孔を行うために使用される。

さらに、米国特許出願公開第２０１４／０１３５９２０Ａ１号明細書は、眼内レンズの製造方法を開示しており、ここで、それから人工水晶体が製造された高分子材料の親水性挙動を変更するために超短パルスレーザのレーザビームが使用される。高分子材料の親水性挙動のこの変更により、この高分子材料の光学屈折率の低下が実現される。

ここで述べるさらなる既知の製造方法は、例えば、超高精度機械加工である。この場合、作業は、単結晶ダイヤモンド工具により行なわれ、この工具のため、作業は、水晶体が製造されるプラスチック材料に対して機械的に直接作用する。この技術は、旋削又は切削などの従来の切断方法に対応する幾何学的に決定された単結晶ダイヤモンド工具と連動する。しかし、高度に安定した機械及び一貫した環境条件がこれらの製造方法に要求される。通常、製造環境は、この場合、空気調整及び防振される。したがって、製造が非常に複雑である。

超高精度機械加工を利用することにより、プラスチックで作られた光学ユニットの前述の直接機械加工に加え、水晶体が射出成形処理で成形され得る、同じく費用効率が高い成形型を提供することも可能である。

しかし、ここで、光学部の表面上の非常に複雑なプロファイルの製造が制限され、光学部の内部での光学的に効果的な構造の製造は可能ではない。レーザを使用して製造される構造は、前者を越える利点を有する。

既知の人工水晶体、具体的には眼内レンズでは、その光学的機能を制限する望ましくない次数の回折が発生する。これらの望ましくない次数の回折はまた、既知の製造方法とは無関係に、多かれ少なかれ発生する。特に、ハロ及びグレアは、ここで、厄介な機能障害として言及され得る。ハロという用語は、光の屈折及び反射の結果として、ランプ、ヘッドライト及び他の光源周囲の例えばハレーションを生成する照明効果を示す。ハロは、光のリングの形式でも発生する。これらは、特に薄暮又は夜間における特に望ましくない効果であり、誤認にもつながり得る。ハロは、特に薄暮又は夜間における比較的急激な明暗遷移で発生し、その結果、眼の眩惑に加えて、一般的に水晶体の使用者にとって比較的煩わしい。眩惑効果は、グレアと呼ばれる。これらは、特に明るい光源が光を観察者の方向に放射する場合、例えば薄暮時又は暗いときに明るい光の直接入射下で発生する。直接入射又は反射日光もこのような眩惑効果を生じる。

独国特許出願公表第３８５５９６３Ｔ２号明細書は、光学部のいくつかの異なる部分から構築される複屈折眼内レンズを開示している。これは、極めて複雑であり、複屈折の機能が著しく制約される。

本発明の目的は、複屈折構造がより単純であるが、より機能的な方法で形成される人工水晶体及び人工水晶体を製造する方法を提供することである。

本発明の１つの態様は、水晶体の光学結像特性が特徴付けられる光学部を有する人工水晶体に関する。この光学部は、前記水晶体の主光軸の方向に見て第１の光学面及び前者と反対側に位置する第２の光学面を有する。人工水晶体は、特にハプティック構成をさらに有する。ハプティック構成は、水晶体を眼内のその位置に維持するために使用される。人工水晶体は、ハプティック構成に加えて又はその代替として、光学部を少なくとも部分的に取り囲み、且つハプティック構成と異なる周囲部を有する。このようなハプティック構成が存在する場合、この周囲部は、光学部の構成要素でもなく、特にハプティック構成のアームの構成要素でもない。

人工水晶体の光学部は、一体型実施形態を有し、したがって特に一体的な方法でも製造される。人工水晶体は、一体型光学部自体上又はその中において、したがって単一の部品として提供される１つのみの光学部に複屈折構造を有し、前記複屈折構造は、特定の製造構造、具体的にはレーザ構造としてさらに具現化される。この結果、人工水晶体の光学部の構成は、部品という意味で最小化され、しかも、複屈折構造は、その結像特性の点でより精密であり、したがってより精確である。レーザ構造としての構成の結果として、人工水晶体は、光学部において又はその中に局所的な極めて多様な実施形態を有し得、その形式及び／又は配向の点で極めて正確且つ微妙な実施形態も有し得る。したがって、このような複屈折構造の光学的な機能的柔軟性も著しく増加される。

複屈折は、光ビームを、互いに垂直に偏光された２つの部分的ビームに分離する光学的非等方性媒質の能力である。この効果の原因は、光の伝搬方向及び偏光に応じて異なる屈折率にある。等方性材料は、完全に個別ベースでも異方性となり得、次にこの場合には特にまた特別なレーザビーム、特に超短レーザパルスによる適切な処理によって特に複屈折性になり得る。

特に正確な望ましい方向も、２つの説明した処理（パルスレーザ操作及び超短波パルスレーザ操作）により人工水晶体に組み入れられ、前記望ましい方向は、そうでなければ人工水晶体を変更しないが、極めて精密な偏光依存透過を増進する。

好ましくは、この製造は、眼内レンズなどの三焦点人工水晶体を偏光依存性にするためにもこれらに適用可能である。次に、焦点は、偏光フィルタにより非活性化され得る。一例として、これらは、眼鏡内に含まれる可能性がある。特に、複屈折構造は、配光も人工水晶体の少なくとも２つの異なる焦点上で変調されるような方法で具現化される。

特に、複屈折構造が形成される光学部の材料は、等方性材料である。正確には、レーザ構造としての構成は、このような材料が複屈折的に変更されることも可能にする。

好ましくは、複屈折構造は、少なくともいくつかの領域における線形複屈折構造である。この結果、この複屈折構造の線形偏光効果が得られる。この結果、精密な光学的機能を有する非常に特別な複屈折タイプが比較的容易に得られる。

特に、複屈折構造は、光学部の線形構造がこのパルスレーザビームにより融点直下まで加熱されるような方法でパルスレーザビームにより生成される。ここで、特に線形吸収により材料を短期間加熱するために、１ｎｓ～１ｓのパルス長、３２０ｎｍ～１１μｍの波長、０．５Ｈｚ～１ｋＨｚパルス繰り返し率及び数μｍの焦点径を有するパルスレーザビームが供給される。

それに加えて又はその代替として行われ得るさらなる選択肢は、これらのレーザパルスが光学部の線形構造における非線形相互作用をレーザ途絶閾値直下まで生成するような方法で超短レーザパルスを生成する際に見られる。

さらに、人工水晶体を作るモノマー分子を特にアライメントするために超短レーザパルスが提供され得る。特に、このアライメントは、超短レーザパルスを発射するレーザ装置の光軸に対して垂直に又はある角度で提供される。したがって、このアライメントは、さらなるレーザビームをレーザ装置の焦点領域内に放射することにより、多光子重合のために実施され得る。さらに、実施される重合前にモノマー分子をアライメントするために電界及び／又は磁場が使用され得る。

特に、人工水晶体は、少なくとも低減されたハロ及び低減されたグレアを有する少なくとも二焦点人工水晶体が具現化されるように複屈折構造により構成される。

特に、人工水晶体は、好ましくは、複屈折構造に加えて、光学部の光学結像特性に寄与する少なくとも１つの回折格子構造を有する。回折格子構造は、人工水晶体の光学部に形成される。この回折格子構造は、特に振幅格子であり、さらに、特に一体的な方法で形成される人工水晶体の光学部におけるレーザ構造として形成される。振幅格子は、吸収型格子である。振幅格子は、入射光波の振幅を変調するように構成される。振幅格子は、入射光を部分的に吸収する光学格子である。

振幅格子は、透過型回折格子又は反射型回折格子の形式で具現化され得る。このような特別な光学格子をレーザ構造として構成することにより、振幅格子は、第１に、高精度に製造可能であり、第２に、光学部の様々な位置において高精細に局所的に製造され得る。このような振幅格子の特別な構成のため、人工水晶体の望ましくない次数の回折が抑制され得る。特に、光学系のコントラスト強化もこれにより容易にされる。特に、レーザ構造として形成される振幅格子の形式の回折格子構造のこのような実施形態のため、ハロ及びグレアを特に有利な方法で少なくとも顕著に低減することも可能である。特別な光学的妨害効果の結果として発生する望ましくない眩惑及び反射効果は、これにより著しく低減され得る。

１つの有利な実施形態では、振幅格子は、光学部の微穿孔として構成される。これは、このような特別な光学格子がレーザ構造として製造される場合に特に有利な実施形態である。振幅格子が微穿孔により製造される場合、これは、この振幅格子の個々の構造領域の高精密構成を可能にする。振幅格子の光学的効果は、これにより、特に有利な方法で実現される。他方では、このような構成は、振幅格子の輪郭領域の高鮮明性を実現し、この結果、特に振幅格子の周囲領域における、振幅格子にもはや属さない光学部の領域も不利に損なわれず、したがって光学結像特性が不利に変造されない。特に微穿孔としての構成のため、振幅格子の構造領域内の極めて精細に計量された差を生成することも可能であり、この結果、ここで、後者における振幅格子の非常に個別の光学結像特性も生成され得る。

微穿孔としての振幅格子の構成のため、光学部の内部に位置する振幅格子の構成を特に有利な方法で生成することも可能である。この点に関して有利な実施形態では、振幅格子は、したがって、光学部の内部に完全に位置し、したがって面構造として発生しない。この構成のため、振幅格子自体も光学部の材料により完全に取り囲まれ、光学部の材料の重合及びレーザ放射の作用のみにより形成される。内側に位置し、したがって埋め込まれる振幅格子のこの構成は、前述の利点を特定の範囲まで可能にし、不利な機械的影響に対して振幅格子が保護される状況もさらにもたらす。したがって、特に人工水晶体を製造する際及び人工水晶体を埋め込む前のさらなる格納中、この振幅格子に対するいかなる直接的機械的影響も発生し得ず、したがってこの振幅格子へのいかなる損傷も引き起こされ得ない。

さらに有利な実施形態では、振幅格子は、微穿孔の穿孔ゾーンの第１の穿孔密度及び／又は微穿孔の穿孔ゾーンの第１の寸法で構成された第１の格子領域を有する。振幅格子は、特に穿孔ゾーンの第１の穿孔密度と異なる微穿孔の穿孔ゾーンの第２の穿孔密度及び／又は微穿孔の穿孔ゾーンの第１の寸法と異なる微穿孔の穿孔ゾーンの第２の寸法で構成された第２の格子領域を有する。このようにして、比較的小さいように及び／又は形状が特に個別であるようにも構成され得る、高精密であり、したがって光学的に高機能な振幅格子領域が生成され得る。このようにして、振幅格子は、様々な減衰程度又は階調で且つしたがって入射光の完全に個別の吸収値でも構成され得る。これにより、前述の望ましくない光屈折及び反射効果は、さらに低減され得る。

特に、振幅格子の不透明な格子領域の位置及び／又は数を前記パラメータ、特に微穿孔の穿孔ゾーンの穿孔密度及び／又は微穿孔の穿孔ゾーンの寸法に応じて構成することも可能である。穿孔ゾーンの寸法は、内部寸法及び／又は深さであり得る。したがって、気泡状であり得るこのような穿孔ゾーンの形状に応じて、振幅格子の個々の構成を実現することが可能である。

１つの有利な実施形態では、微穿孔の少なくとも１つの穿孔ゾーンは、染料で少なくとも部分的に充填されるようになされ得る。このような追加の材料添加により、振幅格子は、さらに改善され得、様々な且つ精細な段階的減衰度又は階調で実現され得る。さらに、格子構造の可変性及び柔軟性が増加される。特に、格子構造のマイクロメートル範囲内の特に高精度で書き込むことも可能である。ここで、振幅格子の光学的機能は、特別な吸光染料により完全に個々に影響され得る。したがって、個々の穿孔ゾーンは、この染料及び／又は異なる方法で吸収する様々な染料で少なくとも部分的に充填され得る。振幅格子の主な機能、特に様々な領域内の個々の吸収挙動は、ここで、極めて可変であり且つ極めて柔軟な方法で個々に設計され得る。これは、穿孔ゾーンの様々な穿孔ゾーン密度及び様々なサイズも、高精度で且つしたがって位置及び形式の点で精密に構成されるため、特にレーザ構造としての振幅格子の実施形態によっても可能にされる。その後、個別化され得る、個別の吸収挙動を有する１つ又は複数の染料による充填は、振幅格子のとりわけ異なる且つ精細に計量された吸収挙動が得られることも可能にする。

１つの有利な実施形態では、染料は、少なくとも１つの穿孔ゾーン内で重合される。したがって、染料の長期的安定性が改善される。重合は、例えば、ＵＶ（紫外線）光によって又はレーザ光による多光子重合によって実現され得る。

特に、振幅格子の不透明格子領域の位置及び／又は数は、染料のタイプに応じて、且つ／又は染料の量に応じて、且つ／又は染料が少なくとも部分的に充填される穿孔ゾーンの数に応じて、且つ／又は染料が少なくとも部分的に充填される穿孔ゾーンの位置に応じて決定される。したがって、既に上に述べた高可変性及び製造されることが可能な振幅格子の個別化の程度が著しく増加される。これは、レーザ構造としての振幅格子の実施形態により特に可能にされる。これは、上に既に包括的に提示されたこのような振幅格子の原理製造に関する並びにその位置精度及び高い光学的機能に対する利点がレーザのみにより可能にされるためである。

１つの有利な実施形態では、振幅格子は、光学部の主光軸を中心に少なくとも部分的に広がる格子領域として格子リングを有する。振幅格子のこのような構造化により、吸収効果を有し、幾何学的に見て主光軸を中心とした好ましい対照な構成も有し、さらにこの方位角方向の光学特性に関する一様な効果を有するリングゾーンを生成することが特に可能である。

特に、振幅格子は、光学部の内部に完全に位置するように構成される。これは、振幅格子が光学部の材料によって完全に取り囲まれ、したがってその外部に位置しないように、且つしたがって光学部の光学面に露出されないように構成されることを意味する。これにより実現可能な利点は、既に上に述べられている。

１つの有利な実施形態では、振幅格子とは別個の光学格子構造が光学部の少なくとも一方の面に形成される。光学結像特性が２つの別個の光学格子構造により改善され得、特に厄介な光学的効果がさらに効果的に抑制され得る。特に、この場合、様々な光学的妨害効果をより良く抑制することも可能である。

特に、さらなる別個の光学格子構造は、位相格子である。位相格子は、入力光波の位相に影響を及ぼす光回折格子である。吸収型光学格子である振幅格子とは対照的に、位相格子は、入射光源の波頭を再形成する波再形成格子である。位相格子は、透過型回折格子又は反射型回折格子の形式でも具現化され得る。特に、振幅格子と組み合わせて、光学結像特性を改善することと、前述の厄介な回析又は反射効果をより効果的に低減することとが可能である。特に、実質的に振幅格子により少なくとも顕著に低減され得る前述のハロ及びグレアにも関係して、様々な厄介な回折効果及び反射効果が低減される。

さらなる有利な実施形態では、位相格子は、少なくとも２つの波長について色収差補正されるようになされる。このようにして、特定の次数の回折の回折効率が最大化される。この目的を達成するために、可能な限り大きい強度が特定の所望の次数の回折に集中され、且つ対照的に、例えば零次数の回折を含む残り次数の回折において最小化される。有利な実施形態により、この位相格子の特定の格子領域では、少なくとも２つの波長の前記色収差補正を構成するために特定の屈折率修正が生成されることが保証される。この屈折率修正は、レーザ、特に超短パルスレーザを使用して生成される。色収差補正のため、干渉波の位相差は、波長と無関係にされる。これは、少なくとも２つの異なる波長の上述の有利な実施形態において行われる。

例えば、上述の位相格子は、ブレーズド回折格子であり得る。

上で言及された光学部の少なくとも一方の光学面は、球状又は非球状であるように構成されるようになされ得る。このとき、円環状構成及びしたがって円環状表面プロファイルが前記光学面の少なくとも一方に構成されることが可能である。他の光学面プロファイルも光学部のこのような光学面に構成され得る。例えば、ここで、さらなる回折要素の構成部であり得るリング状ゾーンが形成され得る。しかし、これらのリング状ゾーンは、前記光学面に形成され、したがって外側に位置する光学的構造要素であり、したがって露出される。

人工水晶体の光学部は、振幅格子と、場合により少なくとも１つのさらなる光学格子とが製造されるような方法で特にレーザ装置の超短パルスレーザを使用して処理される。特に、レーザ装置のパラメータは、人工水晶体の光学部の透明プラスチック内のレーザ途絶が閾値の直上のレーザビームの焦点において発生するように設定される。レーザビームの強度の増加が設定されると、より大きい損傷容積がこのプラスチック内に生成される。プラスチック内の気泡形成の形式で通常発生するレーザ途絶は、例えば、マイクロジュール範囲の十分なエネルギーにより単発で生成され得るか、又はキロヘルツ～メガヘルツの範囲の高い繰り返し率によるナノジュール範囲内の低エネルギー密度により生成され得る。

１つの有利な実施形態では、人工水晶体は、ホログラフィック格子として構成されるさらなる光学格子構造を有するようにもなされ得る。１つの有利な実施形態では、格子構造は、第１のホログラフィック格子及び第２のホログラフィック格子を有するようになされ得る。特に、モアレ構造がこれらの２つのホログラフィック格子により製造され得る。好ましくは、２つのホログラフィック格子間の主光軸の方向に測定される距離は、第１の光学面と第２の光学面との間の主光軸の方向に測定される距離より小さいように構成される。特に、人工水晶体の光学部における少なくとも１つのホログラフィック格子は、光学部の両方の光学面間の完全に内部に位置するように構成される。

少なくとも１つの被覆が光学部の第１の光学面又は第２の光学面に適用され、且つ少なくとも１つのホログラフィック格子が前記被覆内に形成されるようになされ得る。光学部は、少なくとも１つの積層された領域を有し得、少なくとも１つのホログラフィック格子は、前記積層領域内に形成される。

特に、前記ホログラフィック格子は、光学部にレーザ構造としても形成される。

格子構造のこのような特定の構成により、特に特別に重畳された少なくとも２つの異なる別個のホログラフィック格子により、水晶体の個々の屈折力を生成することが可能である。前記光学的活性格子構造、好ましくはモアレ構造を光の干渉長内で製造することができるように、ホログラフィック格子の形式の少なくとも２つのこのような回折構造は、レーザを使用して、特に水晶体の光学部のそれに応じた隣接層内にレーザ構造として製造される。ここで、プラスチック内に屈折率の正及び負の変化を生成することが可能である。

人工水晶体は、特に多焦点、特に少なくとも三焦点人工水晶体である。人工水晶体は、特に眼内レンズである。

本発明は、前述の態様による多焦点人工水晶体を製造する方法にもさらに関する。この方法では、光学的に効果的な構造がレーザ装置で製造され、１００ｆｓ～２０ｐｓのパルス長、３２０ｍｍ～１１００ｍｍの波長、１ｋＨｚ～１０ＭＨｚのパルス繰り返し率、５μｍ未満、特に２未満μｍの焦点径及び１０⁶Ｗ／ｃｍ²より大きいパワー密度を有するパルスレーザビームが生成され、且つ人工水晶体の材料に作用する。パルス長は、好ましくは、３００ｆｓであり、波長は、好ましくは、１０６０ｎｍ、又は５３２ｎｍ、又は３５５ｎｍである。破壊性機械加工により、好ましくは２５６ｎｍ、好ましくは２１３ｎｍの波長が特に研磨機械加工のために提供されることが可能である。

本発明のさらなる特徴は、特許請求の範囲、添付図面及び添付図面の説明から明らかである。上の説明で述べられた特徴及び特徴の組み合わせ並びに以下の図面の説明において述べられ、且つ／又は添付図面内のみで示される特徴及び特徴の組み合わせは、それぞれに規定された組み合わせにおいてだけでなく、他の組み合わせでも本発明の範囲から逸脱することなく使用され得る。したがって、添付図面において明示的に示され且つ説明されないが、別々の特徴の組み合わせにより、説明された実施形態から出現するとともに製造可能である本発明の実施形態も含まれ、開示されるものと考えられるべきである。したがって、もともと記述された独立請求項のすべての特徴を有しない実施形態及び特徴の組み合わせも開示されるものと考えられるべきである。さらに、特許請求の範囲の従属請求項で説明される特徴組み合わせを越えるか又はそれから逸脱する実施形態及び特徴の組み合わせは、特に上に説明した実施形態により開示されるものと考えられるべきである。

本明細書において示されるパラメータの具体的な値及び水晶体の例示的実施形態の定義のためのパラメータ又はパラメータ値の比に関する指標は、逸脱（例えば、測定誤差、システム障害、ＤＩＮ公差などの理由での）に関連しても本発明の範囲により付随的に包含されるものと考えられるべきである。これは、実質的に対応する値及び指標に関係する説明もこれにより理解されるべきであることを意味する。

本発明の例示的実施形態は、概略的な添付図面を参照して以下にさらに詳細に説明される。

本発明による人工水晶体の第１の例示的実施形態の概略的な簡略斜視図を示す。 本発明による人工水晶体のさらなる例示的実施形態の概略的な簡略斜視図を示す。 特定の複屈折構造を有する人工水晶体の光学部の例示的実施形態の平面図を示す。 追加の特定の第１の振幅格子を有する人工水晶体の光学部の例示的実施形態の平面図を示す。 追加の特定の第２の振幅格子を有する人工水晶体の光学部の例示的実施形態の平面図を示す。 光学部に追加の位相格子を有する人工水晶体の例示的実施形態の概略断面図を示す。 人工水晶体を製造するためのレーザ装置の簡略図を示す。

添付図面では、同一の又は機能的に均等な要素に同じ参照符号が与えられる。

図１ａは、この場合には眼内レンズである人工水晶体１の第１の例示的実施形態の斜視図を示す。以下で水晶体１と呼ばれる人工水晶体１は、光学部２とそれに隣接するハプティック構成３とを含む。水晶体１は、多焦点、特に三焦点レンズである。水晶体１は、折り畳み可能であり、小さい切開を通じて眼内に導入され得る。水晶体１の光学結像特性に必須である光学部２は、主光軸Ａを含む。さらに、前記主光軸Ａの方向に見て、光学部２は、前面であり得る第１の光学面、すなわち光学面４を有し、その反対方向に、後面であり得る第２の光学面、すなわち光学面５を有する。眼内の水晶体１の埋め込み状態では、前面は、角膜に面する一方、後面は、この角膜から見て外方に向く。

図１ｂは、眼内レンズとして形成された人工水晶体１のさらなる例示的実施形態の斜視図を示す。前記レンズは、異なるハプティック構成３により、図１ａの実施形態と異なる。水晶体１は、ハプティック構成３により眼内に保持される。

光学面４及び５は、本実施形態では、非平面的に、特に凸状に湾曲される。少なくとも１つの光学面４、５では、回折プロファイルがこの凸状基本形状上に形成される。

原理的に、異なる方法で整形され構成されたハプティック構成３が提供されることも可能である。

図２は、人工水晶体１の一体型光学部２上の単純化及び概略平面図を示す。したがって、光学部２は、単一の部品として製造され、したがって特に非破壊的な着脱不能な方法でまとめられる複数の個別の部品から組み立てられない。複屈折構造２ａは、特に光学部２の内部に形成され、したがって、前記複屈折構造は、光学部２の材料内に完全に埋め込まれるか又は前記材料により取り囲まれる。複屈折構造２ａは、レーザ構造として具現化される。特に、このタイプの構成は、さらにこのような構造を光学部２の内部に製造することを、特にこの場合には光学部２の本体の一体型製造の実施に続いてのみ可能にする。加えて、レーザ構造としての構成は、原理的に、複屈折構造２ａ及び構造要素、この場合にはライン２ｂの全体の特定の形成精度を高精度及び個々の距離、さらに最小距離並びにまた特別な程度に不変の直線及び平行な特性で増長するのみである。複屈折構造２ａの光学的機能は、レーザ構造としての実施形態の結果として特に高精度である。特に、複屈折構造２ａは、線形複屈折構造である。特に、複屈折構造２ａは、並列に且つ互いに所定の距離で具現化される複数のライン２ｂを有する。

図２に示された実施形態では、複屈折構造２ａは、光学部２の全表面上に形成される。複屈折構造２ａは、それと比較して低減された領域内のみにも形成され得る。この領域は、様々な面形式を有し、したがって任意の自由形式面も有し得る。

図３は、光学部２が光学面４の光景で示されるさらなる例示的実施形態の簡略図を示す。水晶体１はまた、追加的に又は代替的に、光学面５の光景に応じて構成される可能性がある。例示的実施形態では、特にこの場合には振幅格子６である少なくとも１つの回折格子又は少なくとも１つの回折格子構造は、好ましくは、光学部２の内部に特に複屈折構造２ａに加えて形成され、好ましくは円盤の形状を有する。振幅格子６は、レーザ構造として形成される。振幅格子６は、特に光学部２内に完全に配置され、レーザで製造される。したがって、振幅格子６は、光学部２の残材により完全に取り囲まれ、したがって前記材料により完全に取り囲まれる。

光学部２は、１つの部品で形成され、したがって単一の部品を形成する。

特に、振幅格子６は、光学部２内の微穿孔７としても構成され得る。

振幅格子６は、微穿孔７の穿孔ゾーンの第１の穿孔密度及び／又は前記微穿孔７の穿孔ゾーンの第１の寸法で構成される第１の格子領域８を有する。振幅格子６は、好ましくは、それとは別個の第２の格子領域９であって、微穿孔７の穿孔ゾーンの第１の穿孔密度と異なる微穿孔７の穿孔ゾーンの第２の穿孔密度及び／又は微穿孔７の穿孔ゾーンの第１の寸法と異なる微穿孔７の穿孔ゾーンの第２の寸法で構成される第２の格子領域９を有する。特に、振幅格子６は、少なくとも１つの第３の格子領域１０も有するようになされる。第３の格子領域１０は、微穿孔７の穿孔ゾーンの第１及び第２の穿孔密度と異なる穿孔ゾーンの第３の穿孔密度並びに／又は穿孔ゾーンの第３の穿孔密度及び／若しくは微穿孔７の穿孔ゾーンの第１及び第２の寸法と異なる微穿孔７の穿孔ゾーンの寸法で構成される。

少なくとも１つの格子領域８、９、１０は、図面に垂直である主光軸Ａに対して半径方向に繰り返すようになされ得る。少なくとも２つの格子領域８、９、１０の主光軸Ａに対するこの半径方向の代替構造も提供され得る。

図３に従って示される実施形態では、微穿孔７の個々の穿孔ゾーンは、主光軸Ａを中心として特に完全に広がるように構成されるリングゾーンとして形成される。少なくとも１つの格子領域８、９、１０が主光軸Ａを中心として部分的にのみ広がるように構成される構成が提供されることも可能である。

分かる通り、格子領域８、９、１０の径方向厚さも異なるように構成される。

少なくとも１つの染料は、少なくとも１つの格子領域８、９、１０の少なくとも１つの穿孔ゾーン、好ましくは複数の穿孔ゾーンに含まれるように特になされ得る。したがって、振幅格子６の吸収挙動は、異なる方法で設定され得る。

少なくとも１つの穿孔ゾーン内の少なくとも１つの吸光染料が重合されるようになされ得る。

１つの有利な実施形態では、さらなる光学格子構造は、光学面４上及び／又は光学面５上の振幅格子６とは別個の格子構造として追加的に形成され、したがって外側に配置されるようになされる。前記さらなる格子構造は、別個の光学格子として構成され、特に位相格子１１として構成される。明確化のために、この位相格子１１は、図２に明示的に構造的に示されず、参照符号により示されるのみである。

位相格子１１の可能な実施形態の図５に示された高度に単純化された概略図を参照する。ここで、光学部２の詳細が示され、光学部２の高度に単純化された断面図が示され、主光軸Ａは、前記断面の面内に位置する。

位相格子１１は、ここで、一例としてブレーズド回折格子として示される。特に、光学面４及び光学面５は、それぞれ非平面であるように構成され、特に湾曲状であるように構成され、球状又は非球状曲率が形成され得る。図５の著しく拡大された断面図では、光学面４は、湾曲しておらず、平面状態で単純化された方法で示される。

図５は、位相格子１１が光学面４に形成される例を示す。この位相格子１１もレーザ構造として形成され、且つ以下に説明されるレーザ装置で製造される。位相格子１１は、複数の格子領域１２、１３、１４及び１５を有する。格子領域１２～１５は、数及びまたそれらの個々の形式の点で単に一例であり、且つ概略的であるが、排他的でないと理解されるべきである。格子領域１２～１５は、互いに対して段階的ゾーンとして形成される。好ましくは、位相格子１１は、少なくとも２つの波長について色収差補正されるようになされる。

格子領域１２は、第１の部分領域１２ａ及び第２の部分的領域１２ｂを有するように特になされる。２つの部分領域１２ａ、１２ｂは、異なる屈折率を有する。これは、光学部２の材料に対するレーザビームの作用により実現される。原理的に、位相格子１１は、有利には、光学部２と同じ材料から形成される。レーザビームの作用下において、特に、さらに外側に位置する部分領域１２ｂは、屈折率が変化するような方法で影響を受け、材料構成の変化は、ここで、前記レーザビームにより生成され、屈折率の変化を生じる。部分領域１２ａは、対照的に、光学部２の材料に従って特に不変の屈折率を有する。同様に非限定的であると理解される図５の実施形態において明らかなように、レーザビームの作用によりその屈折率の点で変更された外側部分領域１２ｂは、三角形の形状で形成されたこの断面図内にある。ゾーン先端１２ｃから見て、外側部分領域１２ｂは、隣接する第２の格子領域１３の方向に広がり、したがって特に隣接する格子領域１３において好ましく形成された接合位置にその最大広がりを有する。

特に、対応構成は、図５に同様に示されるように、少なくとも１つのさらなる格子領域１３～１５内にも形成される。

図４は、人工水晶体１のさらなる例示的実施形態の光学部２の同様な簡略図を示す。図３の図解とは対照的に、複屈折構造２ａに対して追加的である振幅格子６の構成は、ここで、格子領域８、９、１０として周囲リングにより構成されないが、離間されるように且つ好ましくは主光軸Ａ周囲の円周方向に互いに対して等距離であるように構成された複数の個々の局所的領域により生成されるようになされる。個々の局所的領域はまた、ここで、いずれの場合にも特に１つ又は複数の染料により少なくとも部分的に同様に充填され得る複数の穿孔ゾーンにより形成される。ここで分かるように、格子領域８は、例えば、さらに内部に位置する格子領域１０の局所的領域と異なる方法で個々の構成内に形成される複数の局所的領域を有する。特に、格子領域、この場合には格子領域９は、図３の構成に従って実現されるようにもなされ得る。例えば、さらなる代替形態は、格子領域８が図３に応じて構成されるとともに、格子領域１０のみが図４の図解に従って構成されるように同様に構成され得る。格子領域１０が図３の構成に従って実現されるとともに、格子領域８のみが図４の構成に従って実現されるように同様になされ得る。格子領域８及び１０に関して図４の実施形態において提供されるように、格子領域９は、個々の局所的領域内で遮断されるようにそれに応じて構成されるように同様になされ得る。

振幅格子６に加えて且つ場合によりこの位相格子１１に加えて又はその代替として、さらなる光学的に効果的な格子構造１６（図３及び図４）も光学部２上に又はその中に形成され得る。このさらなる別個の光学格子構造１６は、少なくとも１つのホログラフィック格子を有する。この別個の光学格子構造１６は、好ましくは、図６に関して以下に説明されるように、レーザ構造として形成され、特にレーザ装置で製造される。

この光学構造１６は、好ましくは、２つの別個のホログラフィック格子、第１のホログラフィック格子及び第２のホログラフィック格子を有する。好ましくは、２つのホログラフィック格子間の主光軸Ａの方向に測定された距離は、第１の光学面４と第２の光学面５との間の主光軸Ａの方向に測定された距離より小さいように構成される。１つの有利な実施形態では、少なくとも２つのホログラフィック格子が重ねられ、特にモアレ構造が形成されるように重ねられる。特に、この光学構造１６は、光学部２の主光軸Ａ周囲の中央円形ゾーンとして構成される。

図６は、多焦点人工水晶体１を製造するように構成されたレーザ装置１７の概略図を示す。特に、このレーザ装置１７は、振幅格子６、及び／又は位相格子１１、及び／又は少なくとも１つのさらなる光学格子構造１６を製造するために使用され得る。レーザ装置１７は、超短パルスレーザである少なくとも１つのレーザ１８を有する。前記レーザ装置１７は、これによりレーザ１８のパルスレーザビームが設定可能である特に３次元設定可能スキャナ１９を有する。レーザ装置１７は、ビーム経路内のスキャナ１９の下流に配置される集束光学ユニット２０をさらに有する。レーザ装置１７は、容器２１をさらに有し、容器２１上では、人工水晶体１は、その後、集束光学ユニット２０により合焦されるレーザビーム２２により所望の構造が形成することができるように置かれる。そのレーザパルスを有するパルスレーザビーム２２は、特に１００ｆｓ～２０ｐｓのパルス長、特に波長２００ｎｍ～１１００ｎｍ、特に１ｋＨｚ～１０ＭＨｚのパルス繰り返し率、特に５未満μｍの焦点径及び特に１０⁸Ｗ／ｃｍ²より大きいパワー密度で生成される。ここで、特に多光子吸収が可能にされる。集束光学ユニット２０は、０．１より大きい、好ましくは０．３より大きい、特に０．５より大きい開口数を有し得る。５μｍ未満、特に２μｍ未満の焦点径の製造もレーザ装置１７により可能である。この場合、１０¹⁰Ｗ／ｃｍ²より大きい集束レーザビームのパワー密度は、例えば、高分子材料の線形吸収がこの効果を支援しない場合、人工水晶体の高分子材料の光学的途絶（光途絶）を実現することが可能である。人工水晶体１の高分子材料内のみに非線形相互作用を実現するために、光途絶を生じないが、光学的及び／若しくは機械的又は関連する吸湿性材料特性を変更し得る１０¹⁰Ｗ／ｃｍ²未満のパワー密度も提供される。人工水晶体の高い機械加工効率を保証するために、１ｋＨｚ～１０ＭＨｚの範囲内のレーザビーム２２の超短レーザパルスの繰り返し率が有利である。ここで、サブμＪ範囲内のパルスエネルギーが使用される。特に、１ＭＨｚを越える繰り返し率では、１μＪ未満のパルスエネルギーも累積相互作用効果のために供給される。

Claims (9)

1. 光学部（２）を有する人工水晶体（１）であって、前記人工水晶体（１）の主光軸（Ａ）の方向に見て第１の光学面（４）及び反対側の第２の光学面（５）を有し、前記光学部（２）は、複屈折性を有する構造（２ａ）で形成される、人工水晶体（１）において、
   前記光学部（２）は、アライメントされたモノマー分子が重合する等方性の高分子材料からなり、
   前記一体型光学部（２）内の前記複屈折構造（２ａ）は、レーザ構造として形成されることを特徴とする人工水晶体（１）。
2. 前記光学部（２）は、等方性材料から形成されることを特徴とする、請求項１に記載の人工水晶体（１）。
3. 前記複屈折構造（２ａ）は、線形構造であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の人工水晶体（１）。
4. 前記複屈折構造（２ａ）は、直線のライン（２ｂ）を有することを特徴とする、請求項３に記載の人工水晶体（１）。
5. 前記光学部（２）は、前記複屈折構造（２ａ）とは別個の少なくとも１つのさらなる回折格子構造（６、１１、１６）をレーザ構造として有することを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載の人工水晶体（１）。
6. 前記回折格子構造（６、１１、１６）は、振幅格子（６）を有することを特徴とする、請求項５に記載の人工水晶体（１）。
7. 前記回折格子構造（６、１１、１６）は、位相格子（１１）を有することを特徴とする、請求項５又は６に記載の人工水晶体（１）。
8. 前記回折格子構造（６、１１、１６）は、少なくとも１つのホログラフィック格子（１６）を有することを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の人工水晶体（１）。
9. 請求項１～８のいずれか一項に記載の人工水晶体（１）を製造する方法であって、前記複屈折構造（２ａ）は、レーザ装置（１７）で製造され、及び１００ｆｓ～２０ｐｓのパルス長、３２０ｎｍ～１１００ｎｍの波長、１ｋＨｚ～１０ＭＨｚのパルス繰り返し率、５μｍ未満の焦点径及び１０^６Ｗ／ｃｍ^２より大きいパワー密度を有するパルスレーザビームは、生成され、且つ前記光学部（２）に作用する、方法。

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