WO2013045079A1

WO2013045079A1 - Linse mit einem erweiterten fokusbereich

Info

Publication number: WO2013045079A1
Application number: PCT/EP2012/004026
Authority: WO
Inventors: Hans-Jürgen DOBSCHAL
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2013-04-04
Anticipated expiration: 2014-03-29
Also published as: EP2761359B1; US9690882B2; US20140211313A1; EP2761359A1; JP2014528100A; CN103858046B; IN2014DN01769A; DE102011114752A1; AU2012314904A1; CN103858046A; AU2012314904B2; ES2836149T3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Linse (5), welche einen erweiterten Fokusbereich aufweist, wobei die Linse (5) aus einem transparenten Material besteht sowie zwei optische Flächen (2, 4) hat, wobei die Linse (5) eine Brechkraftverteilung F_Ges aufweist. Erfindungsgemäß ändert sich die Brechkraftverteilung F_Ges der Linse (1) bezogen auf eine zur optischen Achse (10) senkrecht stehende Ebene als Funktion der radialen Höhe r und des Azimutwinkel phi der Apertur zwischen einem errechneten Grundwert der Brechkraft F_Linse ungleich Null und einem Maximalwert F_{Spirale max}(r, phi). Somit ergibt sich die Brechkraftverteilung rechnerisch zu F _Ges(r,phi) = F _Linse(r) + F _Spirale(r,phi), mit dem spiralförmigen Brechkraftanteil F _Spirale(r,phi) = F _{Spirale max}(r)* w(phi), wobei F_{Spirale max}(r,phi) nichtlinear radienabhängig ist und w(phi) ein Faktor für den Brechkraftanteil mit einem spiralförmigen Verlauf ist. Weiterhin ist der errechnete Grundwert der Brechkraft F_Linse in eine Brechkraft eines refraktiven Basissystems F_Basisund in eine strukturförmige Brechkraft F_Struktur aufgeteilt, wobei gilt: F _Linse(r) = F _Basis + F _Struktur. Der spiralförmige Brechkraftanteil F_Spirale und der strukturförmige Brechkraftanteil F_Struktur werden addiert und bilden eine spiral- und strukturförmige Zusatzbrechkraft F _SS (r, phi) = F _Struktur + F _{Spirale max} (r) * w(phi), welche auf die Brechkraft des Basissystems F_Basis aufaddiert wird, so dass die Gesamtbrechkraft der Linse (5) sich zu F _Ges(r,phi) = F _Basis + F _SS(r,phi) ergibt.

Description

Linse mit einem erweiterten Fokusbereich

Die Erfindung betrifft eine Linse, welche einen erweiterten Fokusbereich aufweist, wobei die Linse aus einem festen Material besteht, die optischen Flächen der Linse transparent sind und die Linse eine Brechkraftverteilung aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein

Verfahren zur Herstellung der Linse sowie deren Verwendung zur Beeinflussung der Abbildung eines Bildes auf der Retina eines Auges sowie deren Verwendung in einem Objektiv mit einem erweiterten Fokusbereich. Multifokale Linsen sollen gleichzeitig mehrere Forderungen erfüllen. Zunächst soll eine hinreichend gute Kontrastübertragungsfunktion in zwei oder mehr Fokusebenen

gewährleistet werden. Weiterhin soll die Kontrastübertragungsfunktion unabhängig von der Größe der Pupille sein. Und schließlich soll die Linse leicht herstellbar sein, sie soll keine Absätze sowie Kanten und daher möglichst glatte Kurven aufweisen.

Derartige Linsen werden insbesondere bei der Korrektur von Sehfehlern mittels

Brillengläsern oder als Intraokularlinsen (IOL-Linsen) verwendet.

Im Gegensatz zu den schon seit vielen Jahren eingeführten monofokalen IOL-Linsen sind multifokale Linsen bisher nur für den bifokalen Fall umgesetzt, da es erhebliche Probleme bereitet, die oben genannten Forderungen gleichzeitig zu erfüllen. Eine Variante basiert hierbei auf einem speziellen rotationssymmetrischen Ringsystem, wobei durch eine geschickte Abstimmung von Ringradien, Ringbreiten und Ringtiefen eine ausreichend gute Abbildung für zwei diskrete objektseitige Brennebenen erfolgt, beispielsweise bei 0 dpt und ca. 3 dpt Korrekturstärke.

Eine derartige bifokale Linse wird in der US 5 982 543 A beschrieben und verwendet ein rotationssymmetrisches fresnel-ähnliches Ringsystem.

In US 6120148A wird ein rotationssymmetrisches diffraktives Ringsystem beschrieben. Die bifokale Linse aus US 6 536 899 B1 verwendet ebenfalls ein Ringsystem, wobei jeder Ring aus zwei Subringen besteht, die jeweils die zwei gewünschten Brennweiten realisieren. In etwas modifizierter Form sind hieraus auch Lösungen abgeleitet, bei denen eine einzige Linse einen erweiterten, kontinuierlichen Fokusbereich abdeckt. Derartige Linsen sind auch unter dem Begriff„Extended Depth of Focus-Linse" oder auch„EDoF-Linse" bekannt. In US 2006 176 572 A1 wird ein rotationssymmetrisches System aus Ringen verwendet, wobei die Einzelbrennweiten der Ringe innerhalb des gewünschten kontinuierlichen

BESTÄTIGUNGSKOPIE Brennweitenbereiches liegen. Der "Extended depth of Focus"-Effekt entsteht durch die Vermischung der verschieden Brennweiten.

Das System gemäß WO 2010 083 546 A2 besteht aus Sektoren („Tortenstücken") mit azimutal ansteigender Brechkraft. Die Brechkraftverteilung weist hierbei diskrete Sprünge zwischen den Sektoren auf.

In US 2010 002 310 A1 wird ein optisches Abbildungssystem für eine Kamera beschrieben, welches einen erweiterten Schärfentiefenbereich aufweist. Die erweiterte Schärfentiefe wird durch eine Kombination mehrere Linsen mit asphärischen Oberflächen erreicht.

Nachteilig ist insbesondere bei Intraokularlinsen, dass bei der Verwendung von„normalen" sphärischen oder asphärischen Linsengrundformen auf Grund der relativ kurzen, durch die Augenlänge bedingten Brennweite eine starke Radienkrümmung erforderlich ist. Dadurch entstehen eine große Linsendicke, ein relativ großes Linsenvolumen mit einem entsprechend großem Gewicht. Da Intraokularlinsen aus organischen Polymeren gefertigt werden, ist die Brechzahl meist relativ niedrig, was eine starke Radienkrümmung und damit auch eine relativ dicke Linsenform zu Folge hat. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine neue Linse mit einem erweiterten

Fokusbereich zu schaffen. Die neue Linse soll einzeln, insbesondere als Intraokularlinse oder in Verbindung mit anderen optischen Komponenten optische Systeme liefern, welche bei einer hinreichend guten Abbildungsqualität einen großen Schärfentiefenbereich liefern. Die neue Linse soll kostengünstig herstellbar sein.

Insbesondere soll die neue Linse bei einer Verwendung als Intraokularlinse bei einer vorgegebenen Brechkraft eine reduzierte Linsendicke aufweisen.

Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß für die neue Linse mit den

kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß bei dem Verfahren zur Herstellung der Linse mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.

Die Merkmale in den jeweiligen Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Merkmale in den unabhängigen Ansprüchen.

Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß bei dem Verfahren zur Beeinflussung der Abbildung eines Bildes auf der Retina eines Auges mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß bei einem Objektiv dadurch gelöst, dass eine Linse mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 18 im Strahlengang des Objektivs angeordnet ist.

Die Linse mit einem erweiterten Fokusbereich besteht aus einem festen, transparenten Material und hat zwei gefertigte optische Flächen. Erfindungsgemäß hat die Linse eine Brechkraftverteilung F_Ges, welche bezogen auf eine zur optischen Achse senkrecht stehende Ebene eine Funktion der radialen Höhe r und des Azimutwinkels der Apertur phi ist und sich zwischen einem Grundwert der Brechkraft F_ünse ungleich Null und einem Maximalwert F_Spiraie max ändert. Somit ergibt sich die Brechkraftverteilung zu

FGes(^r>Phi ⁼ F_Linse + F_Spirale(r, phi) , mit dem spiralförmigen Brechkraftanteil

^FS_Pirale 0> P^h = ^F Spirale max (Τ , phi) * W(phi)

wobei F_Sp_iraie max(r,phi) nichtlinear radienabhängig ist und w(phi) ein Faktor für den

Brechkraftanteil mit einem spiralförmigen Verlauf ist.

Ein wesentlicher weiterer Aspekt der Erfindung ist, dass ein Wert der Brechkraft der Linse Funse aufgeteilt wird, in einen Anteil der Brechkraft eines refraktiven Basissystems der Linse Fßasis und einen strukturförmigen Anteil der Brechkraft F_Strukt_r, so dass gilt

F Linse ⁼ Fßasis ⁺ F_Struktur . Dabei ist F_BaSis eine Basisbrechkraft einer Linse, welche durch Linsenradien oder Freiformflächenpolynome und Linsendicke sowie Brechzahl des

Linsenmaterials bestimmt ist, und F_Stmktur ist eine Brechkraft, die nicht durch Linsenradien oder Freiformflächenpolynome und Linsendicke sowie Brechzahl des Linsenmaterials beschrieben ist. In dieser Schrift wird daher der Begriff„Struktur" und das Formelzeichen Fstruktur als Brechkraft einer Struktur definiert, die in einem ersten Fall als Höhenprofil z_FreSnei einer Fresnelschen Stufenlinse vorliegt, die in einem zweiten Fall als Phasenprofil

Phases_truktur eines Diffraktiven Optischen Elementes (DOE) vorliegt oder in einem dritten Fall als Brechungsindexgradient An_Str_ukt_r einer Gradienten-Index-Linse (GRIN-Linse) vorliegt. Die Brechkraftverteilung der erfindungsgemäßen Linse ergibt sich für den

rotationssymmetrischen Fall somit zu

F_Ges (r, phi) = F_Bas. (r) + F_Struktur (r) + F_{Spirale max} (r, phi) * w(phi) .

Jedoch können sowohl die Basisbrechkraft der Linse F_BaSis als auch die Brechkraft der Struktur F_struktur den Brechkraftverlauf einer Freiformfläche aufweisen, wobei dann die entsprechenden Polynome in den Formeln einzusetzen sind. Die Erfindung betrifft daher eine spezielle, neue Linsenform, mit der es möglich ist, einen vorgegebenen Brennweitenbereich simultan abzudecken, das heißt, über einen

ausgedehnten Fokalbereich eine hinreichend gute Bildqualität zu generieren. Durch die Aufteilung des Grundwertes der Brechkraft der Linse F_Linse in die Basisbrechkraft F_BaSis der zu fertigenden Linse und in die Brechkraft einer Struktur F_struktur wird realisiert, dass die zu fertigenden Linse mit flacheren Radien hergestellt werden kann. Es erfolgen dadurch eine deutliche Reduzierung der Linsendicke, damit des Linsenvolumens und damit auch des Linsengewichts.

Derartige Linsen mit einem erweiterten Fokusbereich finden in optischen Systemen für eine Kamera, ein Mikroskop oder in optischen Messeinrichtungen Anwendung.

Ein Hauptanwendungsgebiet ist eine Intraokularlinse mit variablem Brennweitenbereich. Mit dem spiralförmigen Brechkraftanteil kann ein Fokussierbereich von 0 bis ca. 3,5 dpt bezogen auf eine feste Basisbrechkraft realisiert werden. Eine solche Intraokularlinse wird meist nach Entfernung der natürlichen Linse ins Auge implantiert. Diese kann aber auch zusätzlich zur natürlichen Linse eingesetzt werden.

Die neue Linse wird nach folgenden Schritten hergestellt:

Schritt 1 : Berechnung eines zunächst monofokalen, virtuellen Basissystems, welches die Fokussierung für eine feste Dioptrienstellung übernimmt (im Fall einer IOL-Linse beispielsweise 60 dpt für das gesunde menschliche Auge). Das ist der Grundwert der Brechkraft F_Lin_Se_> welche durch die Oberflächenformen der optischen Flächen, der

Linsendicke und einer Materialart festgelegt ist. Schritt 2: Aufteilung des Grundwertes der Brechkraft F_LinSe in eine Basisbrechkraft F_Basis und in die Brechkraft einer Struktur Fstruktur-

Praktisch hat es sich als günstig erwiesen, mehr als 50% des Grundwertes der Brechkraft Funse als refraktive Basisbrechkraft F_Basis zu realisieren und weniger als 50% des

Grundwertes der Brechkraft F_Unse als Brechkraft der Struktur Fstruktur zu realisieren.

Besonders vorteilhaft hinsichtlich des Auftretens von Fehlern ist es mehr als 70% als refraktive Basisbrechkraft F_BaSis zu realisieren und weniger als 30% als Brechkraft der Struktur Fstruktur- Die zu fertigenden Linse mit der Basisbrechkraft F_Basis entspricht einer herkömmlichen Linse mit zwei optischen Flächen, welche sphärisch und/oder asphärisch und/oder als Freiformfläche ausgebildet werden können. Zumindest eine dieser optischen Flächen dient als Basisfläche für die Realisierung der zusätzlichen Brechkraftverteilung, welche in dem übernächsten Schritt 4 beschrieben wird. Schritt 3: Bestimmung der Parameter der zusätzlichen spiral- und strukturförmigen Brechkraft F_ss durch Addieren der spiralförmigen Brechkraftverteilung F_Spi_rai_e auf die

Brechkraft der Struktur F_Struktur.

Schritt 4: Aufaddieren oder subtrahieren der in Schritt 3 erhaltenen spiral- und strukturförmigen Brechkraftverteilung F_ss(r, phi) = F_Spiraie + F_struktur auf die optische Wirkung des Basissystems F_BaSis. Im Ergebnis verändert sich die Brechkraft der Linse nichtlinear radienabhängig mit dem Azimutwinkel der Apertur.

Das„Aufaddieren" der spiral- und strukturförmigen Brechkraftverteilung kann durch mehrere Varianten erfolgen, welche jeweils einzeln oder in beliebiger Kombination miteinander eingesetzt werden: a)„Aufaddieren" eines spiral- und fresnelförmigen Höhenprofils z_SF(r, phi), welches die spiral- und strukturförmige Brechkraftverteilung F_Ss aufweist, auf eine der im Schritt 2 berechneten optischen Flächen der Linse mit der Basisbrechkraft F_Basis. Diese bestimmte optische Fläche ist die nur errechnete Basisfläche mit dem Höhenprofil z_BaSj_S, zu der das spiral- und fresnelförmige Höhenprofil z_SF(r, phi) hinzugerechnet wird und so das zu fertigende Profil dieser optischen Fläche festgelegt ist. b)„Aufaddieren" einer spiral- und strukturförmigen diffraktiven Struktur mit der

Zusatzbrechkraft F_SSdiffraktiv auf eine der berechneten und gefertigten optischen Flächen der Linse mit der Basisbrechkraft F_BaSis gemäß Schritt 2. c)„Aufaddieren" eines spiral- und strukturförmigen Brechungsindexverlaufes An_Ss im

Material der Linse. In diesem Fall werden die berechneten Flächen gemäß Schritt 2 nicht verändert und so gefertigt.

Schritt 5: Herstellen der ersten optischen Fläche und der zweiten optischen Fläche der Linse mit der Basisbrechkraft F_BaSis einschließlich dem Aufbringen oder dem Einbringen der spiral- und strukturförmigen Brechkraftverteilung an und/oder auf und /oder innerhalb der Linse.

Herstellungsverfahren für die spiral- und strukturförmige Brechkraftverteilung, sind insbesondere:

aa) Herstellung der optischen Fläche durch Heißprägen oder Spritzgießen

ab) Herstellung der optischen Fläche durch Diamantdrehen ba) Herstellung durch lithographische Ätzverfahren auf der optischen Fläche bb) Herstellung durch Diamantdrehen auf der optischen Fläche

ca) Herstellung durch Schleuderguss aus dem flüssigen Zustand

cb) Herstellung durch Ionenimplantation.

Die Varianten a) und/oder b) können auf eine oder auch auf beiden optischen Flächen einer Linse in einer die Wirkung aufteilenden Weise angewendet werden. Diffraktive Optische Elemente können ergänzend oder zusammen mit der Erzeugung der Brechkraftverteilung zur Farbkorrektur eingesetzt werden. Zum Umfang der Erfindung gehören auch andere Verfahren und Maßnahmen, mit denen die erfindungsgemäße spiral- und strukturförmige Brechkraftverteilung in einer Linse erzielt werden kann, beispielsweise durch Einbringen von Nanoteilchen.

Durch das beschriebene Vorgehen erreicht man zum Beispiel bei einer Intraokularlinse eine stetige Variation der zusätzlichen spiralförmigen Brechkraft F_Spiraie zur Brechkraft des

Basissystems zwischen 0 und ca. 3.5 dpt bei einer in vielen Anwendungsfällen hinreichend guten Bildgüte. Durch den Brechkraftanteil der Struktur F struktur erreicht man eine

Verringerung der Linsendicke um bis zu 50%, was zu einer etwa in der gleichen

Größenordnung liegenden Volumen- und Gewichtsreduzierung führt. Die radienabhängige und Azimut-winkelabhängige Brechkraft F_Ges(r,phi) ergibt sich aus der Summe einer Grundbrechkraft des Basissystems F_Basis , aus der Brechkraft der zusätzlichen Struktur Fstruktur und aus der radien- und winkelabhängigen spiralförmigen Zusatzbrechkraft F_Spirale{r, phi) . Für den rotationssymmetrischen Fall gilt daher:

1 1

F_Ges (r, phi) = F_Basis (r) + [F_Slruklur (r) + F_Spirale (r, phi)] = -j—

J Basis

f Spirale J

Da standardisierte Optikverfahren zur Herstellung der Linse mit dem erweiterten

Fokusbereich eingesetzt werden, ist diese Linse kostengünstig herstellbar.

Für den Fall a)„Aufaddieren" eines spiral- und fresnelförmigen Höhenprofils auf eine der optischen Flächen der Linse und damit die Realisierung einer spiral- und fresnelförmigen Brechkraftverteilung des Gesamtsystems gelten die nachfolgenden Betrachtungen:

Die Gesamtbrechkraft F_Ges setzt sich aus einer Addition der Grundbrechkraft des

Basissystems F_Basis_■ der Brechkraft einer Fresnelschen Stufenlinse F_Fresnei und der spiralförmigen Zusatzbrechkraft F_Spiraie zusammen. ^FGes(^r _>phi) = F_Basis + F_l Fresnel ⁺ Fs_Piraie(^r > phi) . wobei aus Fertigungsgründen eine

Zusammenstellung in den Basisbrechkraftanteil der Linse F_BaSi_s und in den spiral- und fresnelförmige Brechkraftanteil F_SF (r,phi) = F_Fresnel + F_{Spi le} {r, phi) erfolgt.

Da in diesem Fall die Verteilung der Zusatzbrechkraft durch eine Höhenverteilung erreicht wird, gilt

z_Ges (r, phi) = z_Basis + z_SF (r, phi)

Das Höhenprofil, welches die spiral- und fresnelförmige Zusatzbrechkraft liefert, ist allgemein durch z_SF(r,phi) = z_Fresnel + z_Spirale (r, phi) beschrieben. Die Grundbrechkraft des Basissystems ergibt sich für sphärische Linsen aus der Formel

Dabei ist beispielsweise R₃ der Radius der ersten optischen Fläche, welcher real hergestellt wird und R4 ist der Radius der berechneten Basisfläche, auf die die zusätzliche spiral- und fresnelförmige Brechkraft F_SF in Form des Höhenprofils z_Fs„aufaddiert" wird (die additive Höhe Z_SF, welche die Zusatzbrechkraft liefert, kann auch auf den Radius R₃ aufaddiert werden oder auf beide Radien R₃ und R₄ aufgeteilt werden, die Formeln müssen dann entsprechend verändert werden).

Das Höhenprofil z_BaSis für die errechnete Basisfläche mit dem Radius R₄ der sphärischen

Linse ergibt sich zu z_Basis (x, y) = R₄ - ^ R₄ - x - y und mit r ₌ V_* ² + y¹ ergeben sich die Daten der Basisfläche in Polarkoordinaten zu

Für den Fall einer sphärischen Basisfläche und einer rotationssymmetrischen Fresnel-

Die rotationssymmetrische, fresnelförmige Zusatzbrechkraft errechnet sich zu

^{e *r2*/} Sofern nichtsphärische Basisflächen für die Linse zu Grunde gelegt werden, werden die bekannten Polynome für die Beschreibung nichtsphärischer Flächen zur Bestimmung der optischen Flächen und/oder der Basisfläche verwendet.

Die spiral- und fresnelförmige Zusatzbrechkraft wird durch den additiven Term z_SF(r, phi) als Materialhöhe erzeugt, welche auf die optische Basisfläche mit dem Radius R₄ aufaddiert oder auch subtrahiert wird. Analoge Betrachtungen gelten auch für asphärische und

Freiformflächen, die sich nicht mit einer einfachen Radienangabe beschreiben lassen.

Das spiralförmige Höhenprofil ergibt sich aus z_Spirale r, phi) = z_{Spirale max} (r) * w(phi) , wobei

das Radialpolynom für den maximalen spiralförmigen Höhenanteil als Funktion des Radius zspiraie max(r), welches die maximale zu erzielende Dioptrienzahl verkörpert, ist:

mit r als radiale Höhe und q : Koeffizientensatz des Radialpolynoms. Im einfachsten Fall ist W ₍{pni) - -—P—^hi <j_er winkelabhängige, lineare normierte Anteil, mit

1π

phi als azimutalem Winkel auf der Basisfläche des Basissystems (Trägerlinse).

Der additive Term z_Spiraie(r, phi), welcher auf die Basisfläche der Linse addiert wird, ergibt sich aus

N N

ZSpiraie(^r>P^hi = ² Spirale max 0) * w(ph^l) = £^c

j=2 2π

Allgemein erhalt man den Höhenanteil an der Brechkraft des Gesamtsystems der Linse

Z_Ges (r> Ρ^Ηί = ^Z Basis P^hi)]

Z_Ges(^r>P^hi) = ^Z Basis +

Für das Radialpolynom z_{Spirale max}(r) kann in analoger Weise auch der Ansatz verwendet werden, ebenso kann

sein.

Im einfachsten Falle reicht es daher bereits aus, die zusätzliche radiale Brechkraftverteilung als Produkt des normierten Azimutwinkels mit der maximal zu erreichenden Dioptrienzahl zu realisieren.

Für den einfachsten Fall des Radialpolynoms ^Spirale max

mit c, als Koeffizienten vor dem quadratischen Term lautet die Gleichung für den additiven Term also

^Z Spirale 0, P^h = ^Z Spirale max (^r) * w(pki)

2π

Das obige beschriebene Vorgehen stellt einen linearen„Schraubenanstieg" dar.

In dieser Form ist die Abbildungsqualität über den gesamten Dioptrienbereich in etwa gleichbleibend gut.

Oftmals ist es aber gewünscht, bestimmte Dioptrienbereiche wie zum Beispiel die Null- Dioptrien-Position zu bevorzugen. Hierzu ist es notwendig, die lineare Abhängigkeit der Höhe vom Winkel zu verlassen.

Der winkelabhängige Anteil kann allgemein durch die Formel

M

>{phi) = T /. * exp[- * (phi - w_i )² ]

i=\

beschrieben werden, wobei Wj die Peaklagen (zwischen 0 und 2π),

Ii die Peakintensitäten und a; >0 die Dämpfungskoeffizienten für die jeweiligen Peaklagen sind.

Beispielsweise lässt sich für M=1 ;

durch die Funktion z_Spiraie(r, phi) = z _{Spirale max} (r) * w{phi) = £ _Cj * r^J * exp[- fl, * (phi - 2π^] mit eine Bevorzugung des Null-Dioptrienbereiches realisieren.

Der geringe Anstieg zwischen phi =0 und phi =2 verursacht eine geringe Addition von Brechkraft in diesem Winkelbereich und somit einen größeren Flächenanteil für die

Nulldioptrienentfernung.

Im Zusammenhang mit der Optimierung der Linse mit dem erweiterten Fokusbereich lassen sich weitere Vorteile erzielen, indem weitere Freiheitsgrade bei der Dimensionierung zur Verfügung stehen. Beispielsweise erfolgt dies, wenn die radiale Funktion z_Spiraie max(r)

ebenfalls einen azimutabhängigen Koeffizientensatz erhält und so das Radialpolynom

Spirale max (r,phi) bestimmt wird als

N

^Z Spirale max O, /^^') = ^ j (pki) * T^J

j=2 Daraus ergibt sich der additive Term ^Spi ale O, phi) allgemein zu

N M

^Z Spirale ^ P^h = ^Z Spirale max O, Ρ** * (phi) = j (phi)* r^J eX_P - ö, * (phi - W, J \

7=2

Daher lassen sich für den Winkelterm w(phi) noch weitere Varianten aus der allgemeinen Formel w(phi) = £ ⁷/ * ^exPp ^ai * (p^{hi ~ w}> Y \

i=\

heraus benennen, mit denen man die„Wirkungsdauer" der einzelnen Azimutbereiche

steuern kann.

Die bisherigen Ausführungen basierten alle auf einem additiven Term, welcher refraktiv ist und auf eine der optischen Flächen des Basissystems addiert wird.

Der Additionsterm kann natürlich auch in diffraktiver Form vorliegen, d.h. auf die sphärische Trägerfläche des Basissystems wird ein Diffraktives Optisches Element (DOE) aufgebracht, welches eine spiral- und strukturförmige Phasenfunktion besitzt (Fall b)). Die Gestaltung dieser Phasenfunktion erfolgt dabei in vollkommener Analogie zum refraktiven Ansatz. Es eignen sich insbesondere Blaze-Gitter, Sinusgitter und Binär-Gitter. Die Gitterfrequenz ändert sich radial und winkelabhängig spiralförmig stetig von einem

Ausgangswert bis zu einem Maximalwert, welcher der maximalen Brechkraft entspricht.

Die spiralförmige Phasenfunktion ergibt sich zu

N

Phase _Spirale(r, phi) = Phase_max (r) * w(phi) = £ fc * w(phi) oder

y=2

N

Phase _Spirale(r, phi) = Phase _max (r) * w(phi) = £ fc, * w(phi)

j=\

Die spiralförmige Brechkraft der diffraktiven Struktur ergibt sich zu λ

^Spirale diffraktiv ⁼ ^2 * w(phl) oder ZU λ

^Spirale diffraktiv ~ * w(phi) mit wl als Konstruktionswellenlänge des Diffraktiven

Optischen Elements und λ als Anwendungswellenlänge.

Der Term w(phi) kann aus den obigen Ausführungen heraus gewählt werden und ist im

phi

einfachsten Fall ^~ . Mit ^ als Koeffizient des quadratischen Terms ergibt sich die in

λ

maximale Brechkraft, ^Spirale max diffraktiv - 2k_] - und der winkelabhängige Term F_Sp_irai_e wl

λ * phi

diffraktiv (phi) ergibt sich zu F_{Spirale di}jj_raktiv — 2k

1 wl 2π

In der diffraktiven Ausführung ist die zusätzliche Brechkraft erzeugende Struktur eine Phasenfunktion. Die Phase einer rotationssymmetrischen Struktur ist

L

Phase _Struktur{r) = ^_gl * r' _oder

1=2

L

Phase_Struktur (r) = Y_i g_l * r^2*1

i=\

Die Brechkraft der rotationssymmetrischen Struktur in der diffraktiven Ausführung ist

λ

F Struktur diffraktiv ~ g , Oder ist

wl

λ_

Struktur diffraktiv

wl

mit wl als Konstruktionswellenlänge des Diffraktiven Optischen Elements und λ als Anwendungswellenlänge.

Die Gesamtbrechkraft der Linse ergibt sich im einfachsten Fall für N=1 und L=1 aus einer vergleichsweise starken refraktiven Grundbrechkraft F_BaSi_S des monofokalen Basissystems und aus einem relativ kleinen Brechkraftanteil der diffraktiv erzeugten spiralförmigen und rotationssymmetrischen Zusatzbrechkraft F_ss diffraktiv^

is ⁺ SS diffraktiv

F = F Basis 2g ^- + 2k_x -^- * w{phi)

wl wl

Praktisch wird zuerst die Basisbrechkraft der Linse F_BaSis hergestellt und die spiral- und strukturförmige Zusatzbrech kraft F_Ssdiffrawiv auf eine optische Fläche der Basislinse aufgebracht.

So entsteht durch den diffraktiven Anteil ein relativ nur kleiner Farbfehler und die Linse mit dem erweiterten Fokusbereich ist auch für weißes Licht geeignet.

Die spiral- und strukturförmige Zusatzbrechkraft F_Ssdiffrak«v kann auch auf die beiden optischen Flächen der Linse aufgeteilt werden.

Der spiral- und strukturförmige Additionsterm F_Ss kann jedoch auch durch die Herstellung eines spiral- und strukturförmigen Brechzahlgradienten An_ss realisiert werden (Fall c)). In DE 10 2009 033 984 A1 ist beispielsweise beschrieben, wie in einem optischen Material inhomogene optische Eigenschaften erzeugbar sind. In Abwandlung des dort beschriebenen Verfahrens lässt sich auch ein spiralförmiger und strukturförmiger Brechungsindex-Verlauf realisieren. Die Eigenschaften und die Gestaltung des Brechzahlgradienten erfolgt dabei in vollkommener Analogie zum refraktiven und zum diffraktiven Ansatz. Die Gesamtbrechkraft F_Ges ergibt sich aus der Basisbrechkraft F_BaSis des monofokalen Basissystems plus der Zusatzbrechkraft F_Ss, welche durch die spiral- und strukturförmige Brechkrafterhöhung bereitgestellt wird.

Die spiral- und strukturförmige Zusatzbrechkraft F_Ss (r, phi) ist proportional der

Brechungsindexdifferenz An_ss(r, phi) gemäß der Formel

An_ss(r, phi) = An_Struklur + An_Spirale(r, phi) = An_Strulaur + An_{Spirale max}(r, phi) * w(phi) .

Die Brechungsindexdifferenz An_Ss(r, phi) läuft stetig von 0 (bei r=0 und phi=0) bis zur maximalen Brechungsindexerhöhung An_Spi_raie max (bei r=D/2 und phi=2n wobei die Funktion w(phi) den oben beschriebenen linearen oder allgemeinen Verlauf vorgeben kann. Dabei wird An_Spiraie max (r, phi) in Analogie zur Höhe z_Spiraie max oder zur Phasenfunktion

Phase_Spriraie max berechnet und kann gegenüber der Basisbrechzahl n₂ der Linse sowohl positiv als auch negativ sein.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher auch beliebige Mischformen aus spiralförmigen und/oder fresnelförmigen Höhenprofil(en), aus spiralförmigen und/oder rotationssymmetrischen Phasenverlauf(en) und/oder aus spiralförmigen und/oder

rotationssymmetrischen Brechungsindexverlauf(en), welche den gewünschten zusätzlichen Brechkraftverlauf erzeugen.

Das Höhenprofil und/oder der Phasenverlauf können auf einer der optischen Fläche und/oder auf den zwei optischen Flächen einer Linse verteilt oder kombiniert angeordnet sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 : Eine„dicke" Linse mit erweitertem Fokusbereich in der Seitenansicht nach einer Lösung, die in DE 10 2011 101 899 A1 beschrieben ist und von der die Erfindung ausgeht

Figur 2: Eine„dünne" Linse mit erweitertem Fokusbereich gemäß der Erfindung in der

Seitenansicht

Figur 3: Schematische Darstellung des Vorgehens und der Berechnungsschritte die zur Dimensionierung und Herstellung der„dünnen" Linse führen Figur 4: Darstellung eines spiralförmigen Brechkraftanteils

Figur 5: Darstellung eines rotationssymmetrischen, gefresnelten Brechkraftanteils Figur 6: Darstellung des aufaddierten spiralförmigen und rotationssymmetrischen, gefresnelten Brechkraftanteils

Figuren 7 bis 10: Darstellung des aufaddierten spiralförmigen und

rotationssymmetrischen, gefresnelten Brechkraftanteils, wobei die Stärke des spiralförmigen Anteils von Figur zu Figur zunimmt

Figur 11 : Darstellung einer diffraktiven, spiralförmigen Struktur, welche den

spiralförmigen Brechkraftanteil erzeugt

Figur 12: Darstellung einer diffraktiven, rotationssymmetrischen Ringstruktur

Figur 13: Darstellung der aufaddierten diffraktiven, spiralförmigen Struktur und der

diffraktiven, rotationssymmetrischen Ringstruktur, welche dem Brechkraftanteil gemäß Figur 6 entspricht Figur 14 Eine Schematische Darstellung einer Intraokularlinse im Auge Figur 15 ein Optisches System einer Kamera mit einer„dicken" Linse

Figur 16 ein Optisches System einer Kamera mit einer„dünnen" Linse mit dem

erweiterten Fokusbereich

Figur 1 zeigt eine„dicke" Linse 1 mit einem erweiterten Fokusbereich gemäß DE 10 201 1 101 899 A1 , auf deren Inhalt hier ausdrücklich vollumfänglich Bezug genommen wird.

Gezeigt ist eine Seitenansicht mit Darstellung des spiralförmigen refraktiven Höhenprofils Zspiraie (r, phi), welches die spiralförmige Brechkraftverteilung F_Spiraie(r, phi) erzeugt. Diese Linse 1 ist zunächst durch ihr Basissystem mit dem Radius RT der ersten optischen Fläche 2^' und dem Radius R₂ für die errechnete Basisfläche 3^', sowie durch die Linsendicke d, und der Brechungsindex n₂ bestimmt. Diese Parameter sind für eine vorgesehene

Grundvergrößerung bestimmt. Auf die errechnete Form der Basisfläche 3^' mit dem Radius R₂ wird eine zusätzliche Materialdicke z„aufaddiert", wobei bei phi=0 die zusätzliche

Materialdicke z=0 mm ist, dann stetig ansteigt und bei phi=2 π einen maximalen Wert im Millimeterbereich hat. In der Praxis wird der Maximalwert etwas vor dem Azimutwinkel phi=2 π liegen, um einen stetigen, wenn auch sehr steilen Übergang zurück zum Wert Null bei phi=0 zu realisieren, wie das durch die mit 4a bezeichnete gestrichelte Kurve angedeutet ist.

Als Beispiel werden Parameter für eine Linse angegeben:

1 mm herzustellender Radius

mm berechneter Radius

η·ι= 1 (Brechzahl außerhalb der Linse)

n₂= ,56 (Brechzahl des Linsenmediums)

somit ergibt sich aus der Formel

Basis

n2 - n\ 1 (n2 - n\)² * d\

R\ R2, n\ * nl * R\ * R2

die Brennweite der„Basislinse" zu 16,233 mm.

Auf die errechnete Basisfläche mit dem Radius R₂= 22,3164 mm wird ein linearer

„Schraubenanstieg" gemäß der Formel ^ZS_P,r_a,e (^r> P^M) = ^ZS_P,ra,e max(Ό* HpM) = C, * * ^~ als stetig, linear verlaufendes spiralförmiges Höhenprofil aufaddiert und ergibt die optische Fläche 4'.

Mit c-i =-0,013 erhält man einen spiralförmigen Zusatz, welcher die Brennweite in Luft bis auf 20,57 mm erhöht, was 3,5 dpt entspricht.

Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße„dünne" Linse 5, welche gegenüber der in Figur 1 gezeigten Linse 1 , flachere Radien R₃ und R₄ aufweist und deren Mittendicke d₂ dünner ist, wobei annähernd die gleichen Abbildungsparameter der Linse gemäß Figur 1 erzielt werden: Bei einer Grundbrechkraft von etwa 61 dpt wird eine Zusatzbrechkraft von 3,5 dpt erreicht. Die„dünne" Linse 5 weist die Besonderheit auf, dass der spiralförmige Zusatz einen rotationssymmetrischen Fesnel-Anteil enthält. Dieser Fresnel-Anteil realisiert einen Teil der Brechkraft, welche die„dicke" Linse 1 gemäß Figur 1 aus den Radien R, und R₂ sowie der Linsendicke erhält, so dass die Radien R₃ und R₄ der neuen Linse 5 flacher sind und deren Mittendicke d₂ vergleichsweise kleiner ist.

Das Vorgehen zur Dimensionierung der neuen erfindungsgemäßen„dünnen" Linse 5 wird an Hand von Figur 3 erläutert. Ausgangspunkt ist die in der oberen Zeile der Figur 3 dargestellte„dicke" Linse 1, welche nur berechnet wird. Sie besteht aus dem refraktiven Basissystem mit den Radien R_T und R₂ sowie der Mittendicke d-i (links dargestellt) und dem spiralförmigen Brechkraftanteil, welcher theoretisch durch das Höhenprofil z_Spiraie(r, phi) auf dem Radius R₂ realisiert wird (rechts dargestellt). Dann ist unterhalb dargestellt, dass die Brechkraft des refraktiven Basissystems aufgeteilt wird, in eine neue„dünne" Linse 5, mit den Radien R₃ und R₄ sowie mit der Mittendicke d₂ und in einen rotationssymmetrischen fresnelförmigen Brechkraftanteil

ZFresnel(r)-

In der unteren Zeile ist dargestellt, dass der fresnelförmige Brechkraftanteil z_Fresnei(r) und der spiralförmige Anteil z_Spiraie(r, phi) zu einer spiral- und fresnelförmigen Zusatzbrechkraft F_SF aufaddiert werden. Auf den nur errechneten Radius R₄ der Basislinse mit dem Höhenprofil z_BaSis wird das Höhenprofil z_SF (r , phi) = z_Spirale (r , phi) + z_Fresnel (r) aufaddiert.

Hergestellt wird nun eine Linse mit dem Radius R₃ mit einer Mittendicke d₂ und mit einem Höhenprofil z_SF(r, phi) auf dem berechneten Radius R₄. Das entsprechende, zu fertigende Höhen rofil der optischen Fläche 4 ergibt sich zu

(r) + z Spirale max (r, phi) * w(phi)

Figur 4 zeigt nur den spiralförmigen Brechkraftanteil F_Spiraie der Linse als Höhenprofil z_Spiraie(r, phi). Figur 5 zeigt nur den rotationssymmetrischen, gefresnelten Brechkraftanteil F_Fresnei der Linse als Höhenprofil z_FreSnei(r)- Die Darstellung in Figur 6 zeigt das Ergebnis einer Addition des spiralförmigen Brechkraftanteils und des rotationssymmetrischen, gefresnelten

Brechkraftanteils als Höhenprofil z_SF(r, phi), welches den spiral- und fresnelförmigen

Brechkraftanteil F_SF repräsentiert.

Dieses Höhenprofil wird auf das Höhenprofil z_BaSis der errechneten Basisfläche 3 mit dem Radius R₄ aufaddiert und an der herzustellenden Linse gefertigt.

Die Figuren 7 bis 10 zeigen jeweils eine Darstellung des aufaddierten spiralförmigen und rotationssymmetrischen, gefresnelten Brechkraftanteils F_SF_> wobei die Stärke des

spiralförmigen Anteils von Figur zu Figur von 1 dpt bis zu 3,5 dpt zunimmt.

Nachfolgend wird in den Figuren 1 1 bis 13 gezeigt, dass eine spiral- und strukturförmige Zusatzbrechkraft der Linse F_Ss ausgehend von dem refraktiven Ansatz (dort ist die strukturförmige Zusatzbrechkraft durch eine Fresnel-Struktur realisiert) in vollständiger Analogie auf einen diffraktiven Ansatz übertragen wird.

Figur 11 zeigt schematisch eine diffraktive, spiralförmige Struktur, welche den spiralförmigen Brechkraftanteil F_Spiraie dimaktiv erzeugt. Figur 2 zeigt schematisch eine diffraktive,

rotationssymmetrische Ringstruktur, welche den strukturförmigen Brechkraftanteil F_stnJktur diffraktiv erzeugt. Figur 13 zeigt das Ergebnis einer Addition der beiden diffraktiven Strukturen. Diese Überlagerung der diffraktiven, spiralförmigen Struktur und der diffraktiven,

rotationssymmetrischen Ringstruktur liefert im Ergebnis einen spiral- und strukturförmigen Brechkraftanteil F_Ss, welcher in seiner Wirkung dem refraktiven spiral- und fresnelförmigen Brechkraftanteil F_SF entspricht, der durch das spiral- und fresnelförmige Höhenprofil Z_SF in Figur 6 schematisch dargestellt ist.

Figur 14 zeigt eine schematische Darstellung einer Intraokularlinse 1 1 , welche als„dünne" erweiterte Fokuslinse 5 ins Auge implantiert ist. Im Beispiel ersetzt diese die natürliche Augenlinse und befindet sich im Lichtweg zwischen der Cornea 12 und der Retina 14 im Kammerwasser 13. Die Intraokularlinse 11 hat eine sphärische erste optische Fläche 2 sowie die Spiral- und Strukturform tragende zweite optische Fläche 4.

In einem ersten Beispiel hat die Intraokularlinse 1 1 mit dem erweiterten Fokusbereich folgende Parameter für das Basissystem:

Die Basisradien der Trägerlinse sind der hergestellter Linsenradius R₃=-20 mm, berechneter Linsenradius R₄=+20 mm der Basisfläche 3. Auf die Basisfläche 3 wird das spiral- und fresnelförmige Höhenprofil z_SF(r, phi) aufaddiert ist und entsprechend als Fläche 4 gefertigt. Die Brechkraft des gefresnelten Anteils an der Grundbrechkraft der Linse ergibt sich aus dem Höhenprofil einer Fresnel-Struktur

L

^ZFresnel (^r) ~ ^β1 * ^Y

l=\

und ergibt für L=2 die Koeffizienten des rotationssymmetrischen Fresnelpolynomes

Die Brechkraft der spiralförmigen Zusatzbrechkraft der Linse ergibt sich aus dem Höhenprofil

^Z Spirale ^ >P^hi) = ^ZS_Pirale max(O * ^W( ^A = Σ<7 * ^ * ^

j=\ ^7T

und ergibt für N=1 den Koeffizienten des Spiralpolynomes d=0,025.

So ergibt sich z_SF(r,phi) = z_Spirale{r,phi) + z_Fresnel{r) = c, * r² * + e * r¹ + e₂ * Die Zackentiefe des gefresnelten Elements p wird mit 0, 1 mm gewählt und so ergibt sich die spiralförmige und gefresnelte Zusatzbrechkraft durch die Modulo-Funktion mod(z_SF(r, phi),

P).

Dabei sind der Cornea-Radius mit R₅=7,814mm angenommen und die Konische Konstante K=-0,26. Der Abstand Cornea 12 bis Linsenvorderseite R4 beträgt 4, 12mm, die Linsendicke der Intraokularlinse ist d₂ = 0,65 mm und der Abstand von der Linsenvorderseite R₂ bis zur Retina 14 beträgt 18,1 mm. Als Material wird Benz 25 mit einer Brechzahl des

Linsenmediums n₂= 1 ,56 verwendet.

Die Brechzahl außerhalb der Linse, des Kammerwassers 13, ist η_Ί= 1 ,33.

Im Vergleich dazu hat die in DE10201 1 101 899, dort Figur 4, beschriebene Intraokularlinse folgende Parameter:

1₌ -15,141 1 mm (hergestellte erste optische Fläche 2) R₂= 22,3164 mm (berechnete Basisfläche 3)

Linsendicke d-, = 0,8 mm.

Im Ergebnis ist die neue erfindungsgemäße Linse gemäß dem Beispiel nach Figur 14 um 0,15 mm dünner, was durch den gegenüber flacheren Radius R₃ hervorgerufen wird.

In einem zweiten Beispiel zu Figur 14 hat die Intraokularlinse 1 1 mit dem erweiterten Fokusbereich folgende Parameter für eine diffraktive Ausführung der spiral- und

strukturförmigen Zusatzbrechkraft F_Ss auf einer optischen Fläche der Basislinse:

Cornea : Radius R₅ =7,814 mm, asphärische Konuskonstante K=-0,26

Basisradien der Linse R₃ =R₄ = +/- 20,0 mm (sphärisch), der Abstand Cornea R₅ bis zur gefertigten optischen Fläche 4 mit dem Radius R₄ ist 4, 12 mm,

die Dicke der Intraokularlinse d₂ = 0,65 mm und der Abstand der gefertigten optischen Fläche 2 mit dem Radius R₃ bis Retina beträgt 18,5 mm. Als Material für die Intraokularlinse wird„Benz25" eingesetzt. Der Durchmesser der

Intraokularlinse beträgt 6 mm. Mit diesen Parametern ist das refraktive Basissystem der Linse beschrieben und seine Brechkraft F_BaSis ist festgelegt. Die spiralförmige

Zusatzbrechkraft F_Spiraie und die strukturförmige Zusatzbrechkraft F_Struktur werden als eine spiral- und strukturförmige diffraktive Brechkraftverteilung F_Ss mit einem Diffraktiven Optischen Element erzeugt, welches auf die Oberfläche mit dem Radius R₄ aufgebracht ist. So ergibt sich die Gesamtbrechkraft der Intraokularlinse 1 1 zu

diffraktiv ]

Als Phasenfunktion ausgedrückt ergibt sich die spiral- und strukturförmige Zusatzbrechkraft

Phase _ss {r, phi) = Phase _Struktur + Phase _Spjrale mit

L

Phase _Strktur (r) = g_l * r ^2*'

i=\

Phase _Spira/e(r,phi) = Phase _max(r) * w(phi) = ^^k _j * ^w(P^hi ■

Mit L=2, N=1 und W Pni) -—— ergibt sich Phase_ss (r, phi) = g, * r² + g₂ * r⁴ + k * r² und die reduzierte Phasenfunktion zu

Phase _ss (r, phi) Phase _ss (r, phi)

Phase SS reduziert (r, phi) = - floor , wobei

wl wl

phi=0 ... 2π (Azimutwinkel), r = radiale Höhe auf der Linse und wl die

Konstruktionswellenlände des diffraktiven Element (synthetische Herstellungswellenlänge) sind.

Für die Koeffizienten des rotationssymmetrischen gefresnelten Anteils, der hier als symmetrischer Anteil eines Diffraktiven Optischen Elementes vorliegt, wird festgelegt:

g^O.006109 und g₂=-4,92E-5 .

Für den Koeffizient des spiralförmigen Anteils des Diffraktiven optischen Elementes gilt 0,003. Die Profiltiefe der Diffraktiven Optischen Elements ist h = 0,0043 mm.

In einem dritten Beispiel hat die Intraokularlinse 11 mit dem erweiterten Fokusbereich folgende Parameter für eine diffraktive Ausführung der Zusatzbrechkraft F_ss, aufgeteilt auf die zwei optischen Flächen 2 und 4 der refraktiven Basislinse 3:

Cornea-Radius R₅=7,814 mm, asphärische Konuskonstante K=-0,26)

Die Basisradien der Intraokularlinse sind R₃=R₄ = +/- 20,0 mm (sphärisch). Weitere

Parameter sind: Der Abstand Cornea-Radius R₅ bis zur optischen Fläche 4 mit dem Radius R₄ von 4, 12 mm, die Mittendicke d₂ = 0,65 mm und der Abstand der optischen Fläche 2 mit dem Radius R₃ bis zur Retina beträgt 18,5 mm, das Linsen-Material ist„Benz25" und der Durchmesser der Intraokularlinse ist 6 mm.

In diesem Beispiel ist auf jeder der optischen Flächen 2 und 4 jeweils ein Diffraktives optisches Element aufgebracht.

Die Brechkraft wird hier so aufgeteilt, dass der spiralförmige Brechkraftanteil F_Spiraie auf der optischen Fläche mit dem Radius R₄ liegt und der strukturförmige rotationssymmetrische Brechkraftanteil F_Struktur auf dem Radius R₃ liegt.

Mit L=2, N=1 und W{phi) = ergibt sich

phi

Phase_ss (r, phi)

2π

und die reduzierte Phasenfunktion zu Phase _ss (r, phi) Phase _ss (r, phi)

Phase SS reduziert (r,phi) = floor wobei wl wl

phi=0 ... 2π (Azimutwinkel), r = radiale Höhe auf der Linse und wl die

Für das auf die optische Fläche 4 aufgebrachte Diffraktive Optische Element gilt:

sowie g₂=0 und -0,003

Die Profiltiefe der Diffraktiven Optischen Elementes ist h = 0,0043 mm.

Für das auf die optische Fläche 2 aufgebrachte diffraktive optische Element gilt:

g^O.0065 sowie g₂=1 ,8975 E-4 und O.

Die Profiltiefe der Diffraktiven Optischen Elementes ist h = 0,0043 mm.

Figur 15 zeigt ein optisches System einer Kamera gemäß Figur 3 aus der DE 10 2011 101 899 A1 mit einer„dicken" Linse 1 , welche den erweiterten Fokusbereich aufweist. Zur Basisbrechkraft, resultierend aus den Radien R^ R₂, der Brechzahl n₂ und der Mittendicke der berechneten Linse wird ein zusätzlicher Brechkraftanteil in Form eines spiralförmigen Brechkraftanteils hinzugerechnet. Dieser spiralförmige Brechkraftanteil wird als Höhenprofil zspiraie auf das Höhenprofil der berechneten Basisfläche 3^' hinzu addiert und wird in der Praxis als zweite optische Fläche 4^' gefertigt.

Der spiralförmige Brechkraftanteil kann aber auch in diffraktiver Form als Diffraktives Optisches Element auf eine oder beide der optischen Flächen der Linse mit der

Basisbrechkraft gefertigt werden. Alternativ kann der spiralförmige Brechkraftanteil auch als Brechungsindexgradient innerhalb der Linse mit der Basisbrechkraft gefertigt werden.

Ebenso sind beliebige Mischformen vorgesehen.

Figur 16 zeigt ein optisches System einer Kamera mit einer erfindungsgemäßen„dünnen" Linse 5, welche den erweiterten Fokusbereich aufweist. Im Beispiel wird zur Basisbrechkraft der berechneten Linse ein zusätzlicher Brechkraftanteil in Form eines spiral- und

fresnelförmiges Höhenprofils Z_SF hinzugerechnet. Das Höhenprofil wird auf das Höhenprofil der berechneten Basisfläche 3 mit dem Radius R₄ hinzuaddiert und wird als zweite optische Fläche 4 gefertigt. Der spiral- und fresnelförmige Brechkraftanteil kann ganz oder teilweise auch durch ein Diffraktives Optisches Element auf der optischen Fläche der Basislinse (oder verteilt auf beiden optischen Flächen) oder durch einen Brechungsindexgradienten im Linsenmaterial realisiert werden.

In Lichtausbreitungsrichtung folgt der„dünnen" Linse 5 eine asphärische Linse 6 mit den optischen Flächen 17 und 18, dann folgen ein Filter 15 und ein Sensor 7.

Die„dünne" Linse 5 hat objektseitig eine erste optische Fläche 2 mit dem Radius R₃.

Bildseitig ist die zweite optische Fläche 4 angefertigt, deren Höhenprofil sich aus dem Höhenprofil z_Basis des berechneten Radius R₄ und dem spiral- und fresnelförmigen

Höhenprofil z_SF(r, phi) sich ergibt.

Als Beispiel wird ein Handyobjektiv mit einer Brennweite von 5,61 mm gezeigt, welches eine Baulänge von 6,1 mm und eine Öffnung 1 :2,8 hat.

Die optischen Flächen 2, 17 und 18 der Linsen 5 und 6 besitzen eine rotationsasphärische Grundform.

Linse 5: Linsendicke d₂ = 1 ,21 mm, Material ist Zeonex

optische Fläche 2: R₃ = 1 ,482 mm konvex

Asphärenkoeffizienten:

K = 0,04649

A = -0.698748E-03

B = 0.987484E-03

C = -0,119379E-03

D = -0,104254E-02

E = 0.323245E-03

Die nicht gefertigte sphärisch konkave Basisfläche 3 hat einen berechneten Radius

R₄ = 6,303 mm. Auf das Höhenprofil z_BaSis dieser Basisfläche 3 wird der spiral- und fresnelförmige Brechkraftverlauf in Form eines Höhenprofils Z_SF aufaddiert. Dieses

Höhenprofil wird dann an der zu fertigenden Linse hergestellt. Im Beispiel sind der

Koeffizient des spiralförmigen Polynoms Ct = -0,00268 und der Koeffizient des

rotationssymmetrischen Fresnelanteils e^ 0,03

Der zusätzliche spiralförmige Brechkraftanteil berechnet sich zu

und der zusätzliche rotationssymmetrische Fresnel-Anteil zu ^r F Fresnel = * r ' ²

Und die Gesamtbrechkraft ergibt sich zu

^Ges ⁼ F Basis ~*~ ^SF ⁼ ^ Basis ~*~ ^Fresnel ~*~ ^Spirale ^tGes ~ Basis + ^le\ ^{l K}\ ^V _{2 π}

Die auf die Basisfläche 3 aufaddierte Zusatzbrechkraft ist phi

Fresnel Spirale = 2e, * r² + 2Ä:, * ² *

2π

oder als Höhenprofil beschrieben

= z Fresnel + z Spirale = 2e, * r² + 2£, * r² *

2π

Die Zackentiefe der Fresnelfurchen ist 0,008 mm.

Die Linse 6 hat eine Dicke von 3,0 mm, Material ist Polycarbonat.

Die optische Fläche 17 hat einen Radius R₆ = -3,075 mm mit den

Asphärenkoeffizienten:

K = 11 ,058298

A = -0,623991 E-01

B = -0,926325E-02

C = 0.244030E-01

D = -0,125809E+00

E = 0,345714E-01

F = -0,10 087E-01

G = -0,221418E-15

H = -0,409672E-17

J = 0,991703E-20

Die optische Fläche 18 hat den Radius R₇ = 44,1377 mm (konvex)

mit den Asphärenkoeffizienten:

K = -0,238656e57

A = -0,171783E-01

B = 0.462293E-03

C = -0.823963E-03

D = 0,227317E-03

E = -0,108925E-04

F = -0.474572E-05

G = 0.385353E-06

H = 0,475909E-07

J = -0.466662E-08

Der Abstand zwischen der Linse 5 bis zur Linse 6 beträgt 0,75 mm, der Abstand zwischen der Linse 6 bis zum Filter 15 beträgt 0,4 mm und der Abstand vom Filter 15 bis zur Bildebene des Detektors 7 beträgt 0,4 mm, wobei die Filterdicke ebenfalls 0,4 mm beträgt.

Das Objektiv liefert einen gleichzeitigen Fokusbereich von 330 mm bis unendlich. Die Baulänge des Objektives ist nur 6,1 mm und damit um 0,7 mm kleiner als in den Beispielen zu Figur 3 in DE 10 2011 101 899 A1 beschrieben.

Dabei unterstützten insbesondere die zweckmäßige Wahl der Koeffizienten c und e vor dem quadratischen Term die Achromatisierung des Objektivs.

Bezugszeichen

1 „dicke" Linse

2 gefertigte erste optische Fläche (sphärisch, asphärisch, radialsymmetrisch,

Freiformfläche) einer„dünnen" Linse

2^' optische Fläche einer„dicken" Linse

3 berechnete Basisfläche der„dünnen" Linse (sphärisch, asphärisch,

radialsymmetrisch, Freiformfläche)

3^' berechnete, zweite optische Fläche der„dicken" Linse

4 gefertigte zweite optische Fläche der„dünnen" Linse (sphärisch, asphärisch,

radialsymmetrisch, Freiformfläche, spiral- und strukturförmige Oberfläche)

4^' gefertigte Fläche der„dicken" Linse

5 „dünne" Linse

6 asphärische Linse

7 Sensor

8 Lichtbündel

9 Linsenrand

10 optische Achse

1 1 Intraokularlinse

12 Cornea

13 Kammerwasser

14 Retina

15 Filter

16 spiral- und strukturförmiges Diffraktives Optisches Element (DOE)

17 optische Fläche

18 optische Fläche

Fcesir, phi) Gesamtbrechkraft der Linse

Funse Grundwert der Brechkraft des Basissystems einer„dicken" Linse Fßasis Brechkraft des Basissystems einer„dünnen" Linse

Fstruktur Brechkraft einer Struktur, die zur Brechkraft F_BaSis der„dünnen" Linse hin zu kommt

Fspiraie(r, phi) spiralförmiger Brechkraftanteil, der zur Brechkraft F_BaSis der„dünnen"

Linse hinzu kommt

Fspir_ai_e max(r, phi) maximale Brechkraft des spiralförmigen Anteils der Brechkraft sF(r, phi) spiral- und fresnelförmige zusätzliche refraktive Brechkraft Fss(r, phi) spiral- und strukturförmige zusätzliche Brechkraft

Fss diffrawiv(r, phi) spiral- und strukturförmige zusätzliche diffraktive Brechkraft

' Struktur diffraktiv Brechkraft der Struktur in diffraktiver Form

Fspiraie diffraktiv(r, phi) spiralförmige Brechkraft in diffraktiver Form

fßasis Brennweite des Basissystems

fs_Piraie(r, phi) Brennweite der spiralförmigen Zusatzbrechkraft

fstruktur Brennweite der Zusatzbrechkraft einer Struktur

L, M, N, Endwerte

i, j, I Zählwerte

Cj, d, c₂ Polynomkoeffizienten der Spirale für den refraktiven Fall

kj, k_{1 t} k₂ Polynomkoeffizienten der Spirale für den diffraktiven Fall

ei, e- , e₂ Polynomkoeffizienten des gefresnelten Anteils für den refraktiven Fall

9i. 9i, 92 Polynomkoeffizienten des strukturförmigen Anteils für den diffraktiven Fall

zspiraie max( maximale Höhe der Spirale (radiusabhängig)

zspiraie max(r, phi) maximale Höhe (radiusabhängig und Azimutwinkel-abhängig) zs_Piraie(r, phi) spiralförmige additive Höhe auf der Basisfläche

Zßasis Höhenprofil der berechneten Basisfläche 3

Zpresnei Höhenprofil der Fresnel-Struktur

z_SF spiral- und fresnelförmiges Höhenprofilauf der berechneten

Basisfläche 3

ZGe_S(r, phi) Höhenprofil der gefertigten optischen Fläche 4

w(phi) winkelabhängiger Anteil des Brechkraftverlaufes

Wj, w_{1 f} w₂ Peaklagen der Winkelverteilungsfunktion

a,, ai, a₂ Dämpfungskoeffizienten für die jeweiligen Peaklagen

Ii, I,, l₂ Intensitätswerte der Einzelpeaks

Linsendurchmesser

Radius (radiale Höhe)

Azimutwinkel

Radius der ersten optischen Fläche der„dicken" Linse

Radius der optischen Basisfläche der„dicken" Linse

Radius der ersten optischen Fläche 2 der„dünnen" Linse

Radius der optischen Basisfläche 3 der„dünnen" Linse

Cornea-Radius

Radius der asphärischen Linse

Radius der asphärischen Linse Brechzahl des umgebenden Mediums

n₂ Brechzahl des Linsenmaterials

di Mittendicke der„dicken" Linse

d₂ Mittendicke der„dünnen" Linse

d₃ Mittendicke der asphärischen Linse

h Profiltiefe des diffraktiven Elements

P Zackentiefe des gefresnelten Elements

λ Anwendungswellenlänge

wl Konstruktionswellenlänge des diffraktiven Elements

Phasespira_le max(r, phi) Maximalwert der Gitterfrequenz, welcher der maximalen

spiralförmigen Brechkraftverteilung entspricht

Phase_Spiraie(r, phi) Phasenfunktion der spiralförmigen Brechkraftverteilung

Phasestruktur Phasenfunktion der zusätzlichen strukturellen

Brechkraftverteilung

Phase_Ss(r, phi) Phasenfunktion der spiral- und strukturförmigen

Brechkraftverteilung

t Rechengröße

floor(t) ganzzahliger Anteil (Floor-Funktion)

Profil(r, phi) auf die Höhe h reduzierte Phasenfunktion

K asphärische Konstante

x, y kartesische Koordinaten

AnspiraieSpiralförmige Brechungsindexverteilung

An_Spiraie max maximaler Brechungsindex der Spirale

Anstru_ktur Brechungsindexverteilung der Struktur

An_Ss spiral- und strukturförmige Brechungsindexverteilung

Claims

Patentansprüche

Linse mit einem erweiterten Fokusbereich, wobei die Linse (5) aus einem

transparenten Material besteht sowie zwei gefertigte optische Flächen (2, 4) hat, wobei die Linse (5) eine Brechkraftverteilung F_Ges aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass

sich die Brechkraftverteilung F_Ges der Linse (5) bezogen auf eine zur optischen Achse (10) senkrecht stehende Ebene als Funktion der radialen Höhe (r) und des

Azimutwinkels (phi) der Apertur zwischen einem errechneten Grundwert der

Brechkraft F_LlnSe ungleich Null und einem Maximalwert F_SPiraie max(r, phi) ändert und somit die Brechkraftverteilung rechnerisch sich zu

^Fces0, Phi) = F_Unse (r) + F_{Spira!e max} (r, phi) * w(phi) ergibt, wobei

Fspiraie max(r,phi) nichtlinear radienabhängig ist und w(phi) ein Faktor für den

Brechkraftanteil mit dem spiralförmigen Verlauf ist und dass der errechnete

Grundwert der Brechkraft F_Unse aufgeteilt ist, in einen refraktiven Brechkraftanteil eines Basissystems F_BaSis und in einen Brechkraftanteil einer Struktur Fstruktur, weiterhin ein spiralförmiger Brechkraftanteil

^Fs_P<r_aie(^r>P^hi) = ^Fs_Piraie max (^r> P^hi) * (p i) und der Brechkraftanteil der Struktur

Fstruktur zu einer s iral- und strukturförmigen zusätzlichen Brechkraft

^Fss i^r> Phi) =

+ ^Fspir_ai_e (^{r '}» phi) zusammengeführt sind, so dass die

Gesamtbrechkraft der gefertigten Linse (5) sich zu

^Fces (r, phi) = F_Basis + F_ss (r, phi) ergibt.

Linse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass w(phi) mit der Formel w(phi) = exp - a^phi - w, )²J beschrieben ist und w, die Peaklagen der

Winkelverteilungsfunktion; l, Intensitätswerte der Einzelpeaks; a, >0

Dämpfungskoeffizienten für die jeweiligen Peaklagen sowie i ein Zählwert und M ä i ein Endwert sind.

Linse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass w(phi) mit der Formel

, , ._λ phi

w pni ) = als linearer Verlauf beschrieben ist.

2π Linse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die spiral- und

strukturförmige Brechkraftverteilung F_ss durch ein Höhenprofil erzeugt ist, wobei das Höhenprofil z_Ges (r, phi) der zu fertigenden zweiten optischen Fläche (4) aus der Addition eines Höhenprofils z_BaSis einer berechneten Basisfläche (3), eines fresnelförmigen Höhenprofils z_FreSnei einer Fresnelschen Stufenlinse und eines spiralförmigen Höhenprofils z_Spiraie(r, phi) sich ergibt, wobei die additive Höhe z_Spiraie(r, phi) ausgehend von Null bis zu einem Maximalwert z_Spiraie max sich als Funktion ^zs_P,raie(^r>P^h = ^z Spirale _maxO '» P^hi) * (phi) ergibt, wobei der Radius (r) zwischen 0 und

D/2 und der Azimutwinkel der Apertur (phi) zwischen 0 und 2π sich stetig ändern, wobei das spiralförmige Höhenprofil z_Spiraie(r, phi) und das fresnelförmige Höhenprofil ZFresnei auf das Höhenprofil z_BaSis der berechneten Basisfläche 3 aufaddiert sind, wodurch die zu fertigende optische Fläche (4) mit einem spiral- und fresnelförmigen

Höhenprofil z_Fs beschrieben ist, wobei gilt z_Ges(r,phi) = z_Basjs + z_FS(r,phi) mit FS (r,phi) = ^ZFresnel ^{+ 2} Spirale (^Γ' Ρ^ΐ) .

Linse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die spiralförmige additive Höhe Zs_Piraie sich ergibt aus dem Produkt eines Polynoms für die maximale Höhe zs_Piraie max(r, phi), welches nichtlinear radienabhängig und winkelabhängig ist, und eines winkelabhängigen Anteils w(phi):

Z Spirale 0 > P^M) = ^Z Spirale max O, P^h * w{pM) , wobei

N

^ZSpirale max O' /⁷^^') = j{phl) * ^J oder

7=2

N

^ZS_Pirale max (> ^^') = Z^C AP^M) * ^

7 = 1

das Polynom für die maximale Höhe ist. Linse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die additive Höhe (z) sich ergibt aus dem Produkt eines Polynoms für die maximale Höhe z_max(r), welches nichtlinear radienabhängig ist, und einem winkelabhängigen Anteil w(phi):

^ZSpirale(^r>P^h = ^Z Spirale max O) /^»^') , Wobei

^{N N}

² Spirale max (^r) ⁼ Σ^' * ^ Oder ^Z Spirale max ") ^~ Σ °j ^ ^V

7=2 7=1 das Radialpolynom für die maximale Höhe ist.

7. Linse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Brechkraftverteilung durch ein Diffraktives Optisches Element erzeugt ist, wobei die berechnete Basisfläche (3) als zweite optische Fläche (4) gefertigt ist und der Brechkraftanteil mit dem spiral- und strukturförmigen Verlauf F_Ss diffraktiv sich aus der Wirkung eines optischen Gitters ergibt, welches auf die gefertigte zweite optische Fläche (4) aufgebracht ist, weiterhin die spiral- und strukturförmige zusätzliche diffraktive Brechkraft F_Ss diffraktiv die Summe aus der Brechkraft der Spirale in diffraktiver Form F_Spiraie diffraktiv und aus der Brechkraft der Struktur in diffraktiver Form F_Strukt_r diffraktiv ist und die Brechkraft in Phasenform beschrieben ist als

Phase _ss{r,phi) = Phase _Struklur + Phase_Spirale(r,phi) ,

wobei der Radius (r) zwischen 0 und D/2 und der Azimutwinkel der Apertur (phi) zwischen 0 und 2π sich stetig ändern, wodurch das auf der optischen Fläche (3) gefertigte Gitter den spiral- und strukturförmigen Phasenverlauf aufweist.

8. Linse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte für das

spiralförmige Gitterprofil durch die Formel

Phase_Spirale (r , phi) = Phase_{Spirale max} (r , phi) * w(phi)

bestimmt sind, wobei

Phase _{Spirale max} (r, phi) = £ *, (phi) * r^J oder

N

Phase _{Spirale max} O, phi) = £ k_j phi) * r²'^J

7=1

das Polynom für die maximalen Phasenwerte ist. 9. Linse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte für das

spiralförmige Gitterprofil durch die Formel

Ph se_Spirale (r, phi) = Phase _{Spirale max} (r) * w(phi)

bestimmt sind, wobei

N N

Phase _{Spirale max} (r) = £ ^J oder Phase _{Spirale max} (r) = £ *_y- * r²'^J

=2 7=1

das Radialpolynom für die maximalen Phasenwerte ist.

10. Linse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Brechkraftanteil mit dem spiral- und strukturförmigen Verlauf F_Ss durch eine additive oder subtraktive

Brechungsindexverteilung An_ss (r, phi) im Material der Linse sich ergibt, welche die Summe aus einer spiralförmigen Brechungsindexverteilung An_Spiraie (r, phi) und aus einer strukturförmigen Brechungsindexverteilung An_Strukt_f ist

An_ss (r, phi) = An_Siruklur + An_Spirale {r, phi)

und die Brechungsindexverteilung von einem Grundwert n₂ ausgehend bis zu einem Maximalwert Δη_8ρΐΓ3| _max sich als Funktion

^Ans_Piraie (^r> P^hi) =

max (>% P^hi) * Hphi) ergibt, wobei der Radius (Γ) zwischen 0 und D/2 und der Azimutwinkel der Apertur (phi) zwischen 0 und 2π sich stetig ändern, wodurch für An_Ss (r, phi) die spiral- und strukturförmige

Brechungsindexverteilung des Linsenmaterials beschrieben ist.

1 1. Linse nach den Ansprüchen 4, 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass

die die zusätzliche spiral- und strukturförmige Brechkraft F_Ss erzeugenden Formen und/oder Strukturen jeweils einzeln oder miteinander kombiniert auf einer der optischen Flächen der Linse und/oder auch auf den beiden optischen Flächen der Linse einzeln oder in Kombination miteinander und/oder verteilt angeordnet sind und/oder in das Material der Linse eingebracht sind.

12. Linse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass

die Basisbrechkraft der Linse F_BaSis und/oder die Zusatzbrechkraft der Struktur F_struktur rotationssymmetrisch sind. 13. Verfahren zur Herstellung einer Linse (5) mit einem erweiterten Fokusbereich,

welches folgende Schritte umfasst:

Schritt 1 : Berechnung eines monofokalen virtuellen Basissystems mit einem

Grundwert der Brechkraft F_Linse unter Festlegung der Parameter einer ersten optischen Fläche (2^'), der Parameter einer zweiten optischen Fläche (3^') und einer Linsendicke (d sowie einer Werkstoffart mit einem Brechungsindex (n₂) und einer

Abbe-Zahl,

Schritt 2: Aufteilung des Grundwertes der Brechkraft (F_Linse) in eine Basisbrechkraft Feasis und in einen strukturförmigen Brechkraftanteil F_struktur, wobei die Basisbrechkraft Fßasis durch die Parameter (R₃) einer ersten optischen Fläche (2), die Parameter (R ) einer berechneten Fläche (3) und einer Linsendicke (d₂) sowie der Werkstoffart mit einem Brechungsindex (n₂) und der Abbe-Zahl bestimmt ist,

Schritt 3: Bestimmung der Parameter einer zusätzlichen spiralförmigen

Brechkraftverteilung F_Spiraie(r, phi) welche sich bezogen auf eine zur optischen Achse (10) senkrecht stehende Ebene als Funktion der radialen Höhe (r) und des

Azimutwinkel (phi) der Apertur zwischen einem Grundwert und einem Maximalwert nichtlinear radienabhängig ändert,

Schritt 4: Bestimmung einer zusätzlichen spiral- und strukturförmigen Brechkraft F_ss durch Addieren der spiralförmigen Brechkraftverteilung F_S iraie aus Schritt 3 auf die strukturförmige Brechkraftverteilung Fstruktur aus Schritt 2,

Schritt 5: Aufaddieren oder subtrahieren der in Schritt 4 erhaltenen spiral- und strukturförmigen Brechkraftverteilung F_Ss(r, phi) = F_Spiraie (r, phi)+ F_struktur auf die optische Wirkung des Basissystems F_BaSis aus Schritt 2,

Schritt 6: Herstellung der Linse mit der spiral- und strukturförmigen

Brechkraftverteilung an, auf, und/oder innerhalb der Linse, so dass die

Gesamtbrechkraft der gefertigten Linse sich ergibt aus

F_Ges (r,phi) = F_Basis + F_ss (r,phi)= F_Basis + [F_Slruklur + F_Spira!e {r, phi)}.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die zusätzliche spiral- und strukturförmige Brechkraft F_Ss, durch eine Addition eines spiral- und fresnelförmigen Höhenprofils z_SF(r, phi) auf das Höhenprofil z_BaSis einer berechnete Basisfläche (3) erzeugt wird, wobei eine spiralförmige additive Höhe (z_Spiraie) eine Funktion des Radius (r) und des Azimutwinkels der Apertur (phi) ist und sich die spiralförmige additive Höhe (z_Spiraie) sich zwischen dem Wert Null und einem Maximalwert ändert, weiterhin der strukturförmige Brechkraftanteil Fstruktur durch ein fresnelförmiges Höhenprofil z_FreSnei erzeugt wird und weiterhin die Höhenprofile zu dem spiral- und fresnelförmigen

Höhenprofil (Z_SF) addiert werden

z_SF (r, phi) = z_Fresnel + z_{Spirale max} (r, phi) * w(phi) und die Linse mit dem

Parameter (R₃) für die erste optische Fläche (2) und mit der zweiten optischen Fläche (4) gefertigt wird, wobei das Höhenprofil der zweiten optischen Fläche (4) sich aus Zoes (^Γ' Phi) ^{= z} Basis ^{+ Z}SF ergibt und wobei z_Basis das Höhenprofil der

errechneten Basisfläche (3) mit dem Radius (R₄) ist.

15. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem sich die Gesamtbrechkraft F_Ges der Linse sich ergibt aus F_Ges = F_Basis + F_ss , wobei die spiral- und strukturförmige Brechkraftverteilung F_ss durch die Wirkung einer spiral- und strukturförmigen Phasenfunktion Phase_Ss(r, phi) erzeugt wird, welche auf die gefertigte zweite optische Fläche (4) aufgebracht ist , wobei die gefertigte zweite optische Fläche (4) der berechneten Basisfläche (3) mit dem Radius (R₄) entspricht und die spiral- und strukturförmige Phasenfunktion bestimmt ist durch

Phase _ss {r, phi) = Phase _Struktur + Phase _Spirale (r, phi) , wobei die spiralförmige

Phasenfunktion Phase_Spiraie eine Funktion des Radius (r) und des Azimutwinkels der Apertur (phi) ist, und sich die spiralförmige Brechungswirkung zwischen dem Wert Null und einem Maximalwert ändert.

16. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die spiral- und strukturförmige

Brechkraftverteilung F_Ss durch einen spiral- und strukturförmigen

Brechungsindexverlauf An_Ss im Material der Linse hergestellt wird und der spiral- und strukturförmige Brechungsindexverlauf An_Ss sich aus der Addition eines

spiralförmigen Brechungsindexverlaufes An_Spiraie(r, phi) und eines strukturförmigen Brechungsindexverlaufes Ansmjktur ergibt, und die spiralförmige Brechkraftverteilung nspiraie sich zwischen dem Grundwert und dem Maximalwert ändert.

17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche von 13 bis 16 bei dem eine spiral- und strukturförmige Brechkraftverteilung F_Ss an und/oder in eine Augenlinse, eine phake Intraokularlinse oder eine aphake Intraokularlinse aufgeprägt und/oder eingeprägt wird.

18. Objektiv mit einem erweiterten Fokusbereich, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Strahlengang des Objektivs eine Linse (1) mit einem erweiterten Fokusbereich gemäß der Merkmale in einem oder in mehreren der Ansprüche von 1 bis 12 als abbildendes Element angeordnet ist.