EP3756043A1 - Brillenglas mit einer beugungsstruktur für licht - Google Patents

Brillenglas mit einer beugungsstruktur für licht

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Publication number
EP3756043A1
EP3756043A1 EP19700880.8A EP19700880A EP3756043A1 EP 3756043 A1 EP3756043 A1 EP 3756043A1 EP 19700880 A EP19700880 A EP 19700880A EP 3756043 A1 EP3756043 A1 EP 3756043A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spectacle lens
diffraction structure
point
light
vector
Prior art date
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Pending
Application number
EP19700880.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jannik Michael TRAPP
Toufic Jabbour
Manuel DECKER
Wolfgang Singer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss AG
Original Assignee
Carl Zeiss AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102018100705.1A external-priority patent/DE102018100705B4/de
Application filed by Carl Zeiss AG filed Critical Carl Zeiss AG
Publication of EP3756043A1 publication Critical patent/EP3756043A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C7/00—Optical parts
    • G02C7/02—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses
    • G02C7/06—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses bifocal; multifocal ; progressive
    • G02C7/061—Spectacle lenses with progressively varying focal power
    • G02C7/063—Shape of the progressive surface
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
    • G02B27/4205—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive optical element [DOE] contributing to image formation, e.g. whereby modulation transfer function MTF or optical aberrations are relevant
    • G02B27/4211—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive optical element [DOE] contributing to image formation, e.g. whereby modulation transfer function MTF or optical aberrations are relevant correcting chromatic aberrations
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
    • G02B27/4272—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having plural diffractive elements positioned sequentially along the optical path
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1876—Diffractive Fresnel lenses; Zone plates; Kinoforms
    • G02B5/189—Structurally combined with optical elements not having diffractive power
    • G02B5/1895—Structurally combined with optical elements not having diffractive power such optical elements having dioptric power
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C2202/00—Generic optical aspects applicable to one or more of the subgroups of G02C7/00
    • G02C2202/20—Diffractive and Fresnel lenses or lens portions
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C2202/00—Generic optical aspects applicable to one or more of the subgroups of G02C7/00
    • G02C2202/22—Correction of higher order and chromatic aberrations, wave front measurement and calculation

Definitions

  • the invention relates to a spectacle lens having a body which contains at least one diffraction structure which extends on a body surface and which is formed by a spatial modulation of the refractive index n (x, y) dependent on the location in the body surface.
  • the invention also extends to a method for determining the design of a spectacle lens and to a method of manufacturing a spectacle lens.
  • a spectacle lens of the aforementioned type is known from WO 2015/177370 A1.
  • a spectacle lens is described for an observer, who has a body that is transparent or at least partially transparent to the light and has a phase object, which transmits the light incident on the side facing away from the observer at an angle of incidence ⁇ into one of the wavelength ⁇ of the observer Light and dependent on the angle of incidence a of the light direction.
  • the phase object has a plurality of locally different, discrete diffraction structures, each of which has only a microscopic extension of z.
  • 25 pm c 25 pm c have 25 pm and the monochromatic light of wavelength 380 nm ⁇ l ⁇ 800 nm with the diffraction efficiency h> 70% in one and the same order of diffraction
  • WO 99/34248 A1 specifies a spectacle lens with superposed holographic optical elements (HOE), which form a volume grating, by means of which the lens is placed on the spectacle lens under a specific position. If incident light is diffracted, resulting in a deflection of the light incident on the lens for this angle of incidence.
  • HOE holographic optical elements
  • WO 2014/064163 A1 describes a spectacle lens having a multiplicity of light-diffracting zones which have a different refractive power.
  • Spectacle lenses in the form of refractive progressive lenses allow an observer suffering from ametropia to observe objects arranged at different distances with a more or less sharp visual impression, even if the accommodative ability of the eyes of this observer is, for B. due to age no longer exists or has severe limitations.
  • visual zones relate to areas of the surface of a progressive lens which are interspersed from the viewing direction of an observer. If the observer peers through different visual zones, this observer can see objects in different object distances sharply, even if their eyes have no accommodation capacity or only limited accommodation capacity.
  • Refractive progressive lenses usually have a remote zone which, when these glasses are used as intended, is penetrated by the viewing direction of an eye of an observer looking into the distance. When looking through the remote zone, the objects arranged at infinity for the observer should be imaged sharply on the retina.
  • refractive progressive lenses in addition to the remote zone usually also have a so-called near zone, which is spaced from the remote zone and through which an observer during normal use of the progressive lens with a maximum accommodation looks through to a near distance (eg 40 cm ) to observe ob- jects in front of the eyes. Between the near zone and the far zone, progressive lenses often have a so-called progression channel. This progression channel connects the far zone with the near zone.
  • the refractive power of the progressive lens is locally different.
  • the basic aim is that the progression channel should be as wide as possible.
  • the achievable width of the progression channel is limited due to the differential geometric set of Minkwitz. From this mathematical theorem, it follows that an observer with an increasing width of the progression channel has to accept non-correctable astigmatic aberrations, ie astigmatism caused by the theorem of Minkwitz.
  • the imaging quality of refractive progressive lenses and the possible extent of the near-field and long-range zones of refractive progressive lenses are therefore fundamentally limited.
  • the object of the invention is to provide a spectacle lens for an observer, whose optical effect can be adapted to the needs of the observer for different viewing directions with an improved imaging quality, and a method for determining the design of such spectacle lens and a Fier thoroughlys vide for such Specify spectacle lens.
  • the optical effect of a spectacle lens is understood as the property of deflecting light.
  • the diffraction of light is understood to be the physical phenomenon of the change in the phase of the light caused by a phase object due to interactions between light and matter.
  • a phase object is a preferably transparent object that influences or changes the phase of the light.
  • the phase object In order for light to be diffracted at a phase object, the phase object must have a diffraction structure.
  • Such a diffraction structure represents a regular or even irregular spatial modulation of the complex refractive index, z. B. in the form of a grid, which may extend in one dimension or in two dimensions (even grid) or in three dimensions (volume grid).
  • a diffraction structure diffracts the light as a function of the angle of incidence of the light under which it strikes the diffraction structure and on the wavelength l of the light.
  • light When light is diffracted at a diffractive structure, it may be deflected in one or more different, discrete directions due to constructive interference. These directions are called diffraction orders in the present case and denoted by integer numbers 0, ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3,..., Where the central order is denoted by 0, and all other orders are numbered.
  • a positive diffraction order corresponds to a deflection angle for the light, which is positive
  • a negative diffraction order to a negative deflection angle related to the incident direction of the light.
  • > 1 diffracted light to the intensity of the n fallend A 'incident on a boundary surface of the diffraction structure at a certain angle of incidence a light is present as the diffraction efficiency of the diffraction structure referred h.
  • the interface of a diffractive structure may coincide with the surface of the transparent body of the spectacle lens, but it does not have to.
  • the interface of a diffraction structure can also be located within the transparent body.
  • the invention makes use of the fact that the diffraction efficiency of a diffraction structure in a layer of optically transparent material arranged on a support is dependent on: the wavelength of the light (1),
  • the thickness (d) of the layer in which the refractive index is modulated the amplitude (An) of the modulation of the refractive index (n),
  • the implicit relation due to the dependence between these quantities means that, for a given wavelength, the angle of incidence can be given, below which the layer in which the index of refraction is modulated effectively diffracts the light incident upon it, that is to say. H. such that the diffraction efficiency h is greater than a certain, basically selectable threshold value.
  • a spectacle lens according to the invention may, in particular, have a different optical effect for different viewing directions, similar to a progressive lens. Ie. for a parallel bundle of light rays which passes from the infinite through the side of the spectacle lens facing the object surface, the spectacle lens has a different refractive power, which depends solely on the diffraction of the light in, depending on the region in which the light beam passes through the spectacle lens the phase object of the spectacle lens or by a combined diffraction and refraction of the light in the spectacle lens can be caused.
  • a spectacle lens according to the invention for an observer can have a body transparent to the light or at least partially transparent with a phase object which front surface of the spectacle facing away from the observer with respect to the surface normal at an incident angle a to a surface normal n of the spectacle lens directs incident light in one of the wavelength l of the light and the angle of incidence a of the light dependent direction.
  • the phase object contains at least one diffraction structure which is extended in the body on a body surface which, when observing an object surface, corresponds to a different eye direction of an eye of the observer having an eye rotation point and a pupil center. through which the eye rotation point and the pupil center and the point on the object surface extending viewing direction beam can be traversed.
  • the diffraction structure is formed by a spatial modulation of the refractive index n (x, y) dependent on the location in the area interspersed with the respective viewing direction.
  • the body of the spectacle lens may in particular have a sandwich structure comprising a substrate and a film adhered to the substrate, eg a photosensitive photopolymer-based film in which the diffraction structure is formed.
  • a film can be glued to the substrate, for example, only after its exposure or can be exposed in the substrate.
  • the spatial modulation of the refractive index n (x, y) in the body forming the at least one diffraction structure is continuous.
  • the continuity of the spatial modulation of the refractive index n (x, y) in the body is not only local, ie over a range whose extent is only a few pm, but also exists on a macroscopic scale.
  • the continuity of the spatial modulation of the refractive index n (x, y) in the body can be global in particular.
  • the continuity of the spatial modulation of the refractive index n (x, y) in the body preferably exists over a coherent region B of the body surface. for its diameter D defined as the supramum of the metric distance d (x, y) of any two points x, y arranged in the region of the body surface
  • the larger the diameter D of the contiguous region B of the body surface the larger is the field of view in which a spectator, by means of the spectacle lens, receives a continuous visual field. tion is ensured without jumps in a field of view perceived by the observer.
  • the diffraction structure converts a spherical light wave, which originates from a point observable by the observer under the respective viewing direction on the object surface, into a light wave running along the viewing direction which optically focuses the point on the object surface onto one in the object surface image plane in the eye of the observer.
  • the optically conjugate image surface may differ from a plane by including the optics of the eye of the observer. Namely, an eye capable of accommodation can compensate for changes in the object distance in different directions of view.
  • the optical effect of the spectacle lens according to the invention is thus determined in particular by the optical effect of the phase object.
  • optical effect of the spectacle lens does not necessarily have to be determined exclusively by the optical effect of the phase object.
  • An inventive spectacle lens can, for. B. also have a by the refraction of light in its transparent or at least partially transparent to the light body specific optical component of effect.
  • a light wave is understood to mean a vector which is perpendicular to the wavefront of a light wave and for the amount of which:
  • Kl t ⁇ where l is the wavelength of the light.
  • the at least one diffraction structure may be a hologram of an object point and a reference wave with visible light.
  • a hologram of an object point and a reference wave is here present and as described in Bergmann Schulfer, textbook of experimental physics, Volume 3, 10th ed., Publisher Walter de Gruyter Berlin New York (2004) on pages 437 and 438 on the basis of Fig. 3.104, whereupon here with reference and the disclosure content of the description of this fact being fully included in the disclosure content of this application, an interference pattern which is generated by superposition of a spherical light wave emitted by the object point and the reference wave.
  • the at least one diffraction structure can also be a hologram of at least a first reference wave W and a second reference wave W12.
  • the at least one diffraction structure to project into the object Observer's eye, at an angle to a line of sight beam, diffracts incident light with a high diffraction efficiency.
  • the hologram is preferably formed as an optical grating, which is a local grating period vector and a local grid vector with a grid vector amount has, being and unit vectors perpendicular to each other and A x , A y and A z are the respective lattice constants of the lattice in the direction of the unit vectors.
  • of the optical grating is preferably: 2.0 pm ⁇ 2tt /
  • the optical grating of the hologram for the light in the visible spectral range with the wavelength 400 nm ⁇ 1 ⁇ 800 nm has a high diffraction efficiency h, which can then be above 80%.
  • of the local grid vector k G38 may be globally constant in the grid of the hologram, ie, be constant in the contiguous area of the body area. It should be noted, however, that for the grid vector magnitude
  • ; F 38 (x, y), where F 38 (x, y) is a scalar function dependent on the location in the body surface.
  • the grating vector k G38 has, in particular, a grating vector amount which optimizes a diffraction efficiency h of the at least one diffraction structure for at least one viewing direction of the observer.
  • the inventors have found that by optimizing a globally constant grating vector amount, a high broadband diffraction efficiency of the diffractive structure in the spectacle lens can be achieved, but by optimizing the grating vector magnitude, aberrations of the optical aberration are also possible with broad banding high diffraction efficiency - to optimize the glasses, ie the optical aberrations of the glasses such as a spherical, astigmatic or chromatic imaging make errors so small that they are below a predetermined threshold.
  • the grating vector k G38 can have a direction optimizing the image point for at least one viewing direction of the observer.
  • the imaging error may correspond to an imaging error or multiple imaging errors from the group color aberration, astigmatism, coma and defocus. That is to say that the aforementioned aberrations are made so small by optimization that they each lie below a predetermined threshold value. It is advantageous if the grating vector k G38 has a direction optimizing a diameter of the pixel for at least one viewing direction of the observer, ie it is ensured that the diameter of the pixel is below a predetermined value.
  • the grating vector k G38 can also have a diffraction efficiency h of the direction optimizing at least one diffraction structure for at least one viewing direction of the observer, ie it is ensured that the diffraction efficiency h of the at least one diffraction structure is h: S, where S is is predetermined threshold.
  • a spectacle lens according to the invention may have a body which is transparent or at least partially transparent to the light, the diffraction structure in the body being extended on a body surface which, when viewing the object surface from different viewing directions, has an eye rotation point and a pupil center eye - Observation person corresponding, through the eye rotation point and the pillule center and the point on the object surface extending viewing direction beam can be penetrated.
  • Such a spectacle gas can have different optical effects for different directions of view.
  • the wavefront vector k wll 'of the first reference wave W and the wavefront vector k wi 2 of the second reference wave W12 and the grating vector k G38 of the hologram apply in a favorable manner to each point of the viewing direction beam on a side of the diffraction structure facing the observer.
  • the grating vector k G38 can have, for at least one viewing direction of the observer, a direction optimizing an aberration of the image point in the eye of the observer.
  • the imaging error can correspond to an aberration or multiple aberrations from the group of color aberration, astigmatism, coma, etc. That is to say, the aforementioned aberrations are minimized by optimizing them so that they are each below a predetermined threshold value.
  • the grating vector k G38 can have, for at least one viewing direction of the observer, a direction optimizing a diameter of the pixel in the eye of the observer.
  • the grating vector k G38 can alternatively or additionally also have a diffraction efficiency h of the direction optimizing the at least one diffraction structure for at least one viewing direction of the observation person, ie it is ensured that the diffraction efficiency h of the at least one diffraction structure applies: h> S, where S is a predetermined threshold.
  • the body of the spectacle lens can in particular have a sandwich structure which contains a substrate and a film bonded to the substrate in which the at least one further diffraction structure is formed.
  • the at least one further diffraction structure can likewise be a hologram of at least one further first reference wave W 2i and a further second reference wave W 2 2, wherein the further first reference wave W 2i the first reference wave W diffracted by the least one diffraction structure or the second reference wave Wi 2 diffracted by the at least one diffraction structure.
  • the hologram may be formed as an optical grating comprising a local grating period vector and a local grid vector with a grid vector amount Has.
  • of the optical grating of the hologram of the further diffraction structure is preferably: 2.0 pm ⁇ 2n /
  • can be globally constant in the grid of the hologram. It should be noted, however, that for the grid vector magnitude
  • ; F (x, y), where F (x, y) is a scalar function dependent on the location in the body surface.
  • the grating vector k G40 can have a grating vector amount that optimizes a diffraction efficiency h of the at least one diffraction structure for at least one viewing direction of the observer.
  • the grating vector k G40 for at least one viewing direction of the observer can have a direction of the picture pixel optimizing a Abbil.
  • the imaging error may correspond to an aberration or multiple aberrations from the group color aberration, astigmatism, coma and defocus.
  • the grating vector k G40 can have a direction optimizing a diameter of the pixel for at least one viewing direction of the observer.
  • the grating vector k G40 can also have a direction optimizing a diffraction efficiency h of the at least one diffraction structure for at least one viewing direction of the observer.
  • the other the first reference wave W21 and the wavefront vector k W22 of the further second reference wave W22 and the grating vector k G40 of the hologram are valid: kw21 - kw22 ' kG40 -
  • the grating vector k G40 for at least one viewing direction of the observer can also have a direction optimizing a diffraction efficiency h of the at least one diffraction structure.
  • the hologram is a hologram of two pairs of reference waves (W21, W 22) or more pairs of reference waves (W 2i, W 22, W 2 3, W 24; ...) is.
  • the diffraction structures can be attached to a flattest surface.
  • this z. B. be the eye of an observer side facing away from the lens.
  • B. Bayfol HX may be formed by the company Covestro AG, which are cemented to the glass body of the spectacle lens.
  • free-form surfaces in a spectacle lens according to the invention are preferably arranged on the side of the spectacle lens facing away from the eye of an observer.
  • the inventors have recognized in particular that a long glass path between diffraction structures and a free-form surface positively influences the reduction of the variance of the spherical effect and the astigmatism.
  • the at least one diffraction structure in a spectacle lens according to the invention enables the center thickness in spectacle lenses with a high positive spherical shear effect and to reduce the edge thickness in spectacle lenses with a high negative spherical effect.
  • the invention also makes it possible to improve the mechanical stability of the spectacle lenses due to the diffraction structures introduced therein.
  • diffraction structures in the form of films and / or layer systems enable splinter protection.
  • the body can have a phase object which contains the at least one diffraction structure.
  • the phase object and the body deflects the light incident on a side of the spectacle lens remote from the observer with respect to the surface normal at an angle of incidence ai to a surface normal of the spectacle lens front surface from a point on an object surface to one of the wavelength l of the light and the angle of incidence ai of the light dependent direction.
  • the body is a refractive body with a refractive dispersion for the light incident on one side of the spectacle lens facing away from the observation person with respect to the surface normal at the angle of incidence ai to the surface normal of the spectacle lens front surface from the point on the object surface D ref l with i / A) sin a !
  • the body is a refractive body with a refractive dispersion D ref 2 P- L (1) here is the refractive index, which is generally dependent on the wave length l, of an optical medium arranged between the object surface and the body for the light.
  • h 2 (l) is the refractive index of the body for the light, which is generally dependent on the wave length l.
  • h 3 (l) is the refractive index, generally dependent on the wavelength l, of an optical medium between the pupil and the body for the light.
  • a 4 is a position of the body surface on which the diffraction pattern is extended, on a surface normal at a light incident from the point on the object surface on the spectacle lens front surface at the angle of incidence ai to the surface normal of the spectacle lens front surface, related deflection angle for that of the Point on the object surface to the spectacle lens front surface at the angle of incidence ai to the surface normal of the spectacle lens front surface incident light.
  • the diffraction structure is a hologram of at least a first reference wave W and a second reference wave W12, which is formed as an optical grating, which is a local grating period vector and a local grid vector with a grid vector amount Has.
  • a proj 38 is the grating period of the projection of the grating vector with the body surface
  • the at least one further diffraction structure is in this case extended on a further body surface which can coincide with the first body surface and which is formed by a spatial modulation of the refractive index n (x, y) dependent on the location in the body surface.
  • the at least one additional diffractive structure is a hologram of at least one further first reference wavelength W21 and a further second reference wave W 22, wherein the further first reference wave W21, the first means of the neglectedstes a diffraction structure diffracted reference wave W or the second means of the neglectedstes a diffraction structure diffracted Reference wave Wi 2 is.
  • the hologram of the further diffraction structure is designed as a further optical grating, which is a local grating period vector and a local grid vector with a grid vector amount Has.
  • the at least one further diffraction structure has, for the side of the spectacle lens facing away from the observer, with respect to the surface normal at the angle of incidence ai to the surface normal of the spectacle lens front surface incident from the point on the object surface and then refracted into the angle 02 with respect to the surface normal to a diffractive dispersion D diff 2 with
  • a 3 is a point of the further body surface through which the further diffraction structure extends, penetrating a surface normal at a point of the light incident from the point on the object surface onto the spectacle glass front surface at the angle of incidence ai relative to the surface normal of the spectacle lens front surface is a related deflection angle for the light incident from the point on the object surface on the eyeglass lens front surface at the incident angle ai to the surface normal of the eyeglass lens front surface.
  • the refractive dispersions D ref 1 , D ref 2 of the body and the diffractive dispersions D diff 1 , D diff 2 of the diffraction structures of the spectacle lens are:
  • the refractive dispersions D ref 1 , D ref 2 of the body and the diffractive dispersions D diff 1 , D diff 2 of the diffractive structures of the spectacle lens are: S ⁇ 0.12 cm / m, then there is a color error for under Use of the spectacle lens in a human eye generated image below the threshold of perception.
  • the refractive dispersions D ref 1 , D ref 2 of the body and the diffractive dispersions D diff 1 , D diff 2 of the diffraction structures of the spectacle lens are: S ⁇ 0.36 cm / m or S ⁇ 0.72 cm / m so is a color error for the image produced using the spectacle lens in a human eye in everyday use generally not disturbing.
  • One idea of the invention is, in particular, to optimize the shape of aspheres or free-form surfaces and diffraction structures with a cost function in the case of a spectacle lens such that aberrations, in particular chromatic aberrations, small and the glass thickness of the spectacle lens, for glasses with positive refractive power, the center thickness, For glasses with negative refractive power, the edge thickness is as low as possible.
  • the invention proposes an optimization method which can be multi-level in particular and in which the target values of the optimization are repeatedly adapted.
  • a cost function can be so diffraction structures and spectacle lens parameters such.
  • the invention proposes that the grating vector k G38 of the diffraction structure and the grating vector k G40 of the further diffraction structure represent a cost function for at least one viewing direction of the observer
  • K iSPH : a 3 (SPH is -SPH soll ) as a spherical aberration of the point on the object surface
  • K iAST : a 4 (AST is -AST soll) as an astigmatic aberration of the point on the object surface
  • the grating vector k G38 of the diffraction structure and the grating vector k G40 of the further diffraction structure for a multiplicity of viewing directions i of the observer have a cost function K optimizing grating vector amounts
  • have, wherein the cost function K includes a cost function term K with:
  • K iSPH : a i3 (SPH is -SPH soll ) as a spherical aberration of the point on the object surface
  • K iAST : a i4 (AST is -AST soll) as an astigmatic aberration of the point on the object surface
  • K iFF a i5 (FF-FF soll) as a chromatic aberration of the point on the object surface
  • the spectacle lens has a geometry of the body, in particular a center thickness of the body and / or a front radius of the body and / or a back radius of the body the cost function K optimizing values.
  • the geometry of the body can have an aspherical shape or an open-surface shape of the spectacle glass front surface and / or the spectacle glass back surface descriptive coefficients.
  • a geometry and an object surface as well as an optical transmission function are specified for the spectacle lens.
  • a phase object is then calculated which transmits the light incident on one side of the spectacle lens at an angle of incidence a to a surface normal n of the spectacle lens front surface into one of the wavelength l of the light and Direction of the angle of incidence a of the light directs direction.
  • the phase object includes at least one diffractive structure extending in the body on a body surface, which corresponds to the observation of an object surface from an eye of the observer having an eye pivot and a pupil center, through the eye pivot and the pupil center, and the point on the body Object surface extending direction of view beam can be penetrated.
  • the diffraction structure is formed by a spatial modulation of the refractive index n (x, y) in the body surface dependent on the location (x, y) interspersed with the viewing direction.
  • the spatial modulation of the refractive index n (x, y) forming the at least one diffraction structure is continuous in the region of the body that can be enforced from a viewing direction.
  • the continuity of the spatial modulation of the refractive index n (x, y) in the body is not only local but consists also on a macroscopic scale.
  • the continuity of the spatial modulation of the refractive index n (x, y) in the body can be global in particular.
  • the continuity of the spatial modulation of the refractive index n (x, y) in the body preferably consists of a contiguous region B of the body surface, for which the supremum of the metric distance d (x, y) of any two, in the region of the body surface arranged points x, y, defined diameter D with
  • the diffraction structure converts a spherical light wave, which originates from a point on the object surface, which is penetrated by the viewing direction, into a light wave running along the viewing direction, which points the point on the object surface onto an image point which is optically conjugate to the object surface the eye of the observer.
  • the at least one diffraction structure is a hologram of at least a first reference wave W and a second reference wave W12, wherein the hologram is formed as an optical grating, which is a local grating period vector and a local grid vector with a grid vector amount Has.
  • of the optical grating is preferably: 2.0 pm ⁇ 2p /
  • the aberration may correspond to one aberration or multiple aberrations from the group color aberration, astigmatism, coma.
  • of the grid vector k G40 for at least one viewing direction of the observer can be optimized to minimize a diameter of the pixel in the eye of the observer.
  • of the grating vector k G40 can also be optimized for at least one viewing direction of the observer. that a diffraction efficiency h of the at least one diffraction structure is maximized.
  • the direction of the grating vector k G40 is preferably optimized for at least one viewing direction of the observer in order to thereby optimize an imaging error of the pixel in the eye of the observer.
  • the aberration can correspond to an aberration or several aberrations from the group color aberration, astigmatism, coma or defocus.
  • the grating vector k G40 can alternatively or additionally also be optimized for at least one viewing direction of the observer in order to minimize a diameter of the pixel in the eye of the observer.
  • the grating vector k G40 can also be optimized for at least one viewing direction of the observer in order to maximize a diffraction efficiency h of the at least one diffraction structure.
  • the body may include a phase object including the at least one diffractive structure, wherein the phase object and the body are the side of the spectacle lens remote from the observer with respect to the surface normal at an incident angle ai to a surface normal of the spectacle lens front surface directing light incident from a point on an object surface into a direction dependent on the wavelength l of the light and on the angle of incidence ai of the light.
  • the body is at the angle of incidence ai to the surface normal of the front surface of the spectacle lens of FIG the light incident on the object surface is a refractive body with a refractive dispersion D ref L with
  • the body is a refractive body with a refractive dispersion D ref 2
  • ⁇ (l) is the refractive index, generally dependent on the wavelength l, of an optical medium arranged between the object surface and the body for the light
  • h 2 (l) the refractive index of the body generally dependent on the wave length l for the light
  • h 3 (l) the refractive index, generally dependent on the wavelength l, of an optical medium between the pupil and the body for the light.
  • a 4 is a point of the body surface on which the diffraction structure extends, extending to a surface normal at a point of the light incident from the point on the object surface on the spectacle lens front surface at the incidence angle ai to the surface normal of the spectacle lens front surface, related deflection angle for the light incident from the point on the object surface to the spectacle lens front surface at the incident angle ai to the surface normal of the spectacle lens front surface.
  • the diffraction structure is a hologram of at least one first reference wave W and one second reference wave W12, which is formed as an optical grating, which is a local grating period vector and a local grid vector with a grid vector amount Has.
  • L proj.38 is the lattice period of the projection of the lattice vector with the body surface
  • a 3 extends to a surface normal at a location of the further surface of the body from which the light incident from the point on the object surface is incident on the spectacle lens front surface at the incidence angle ⁇ i to the surface normal of the spectacle lens front surface, at which the further diffraction structure extends is a related deflection angle for the light incident from the point on the object surface on the eyeglass lens front surface at the incident angle ai to the surface normal of the eyeglass lens front surface.
  • the grating vector k G38 of the diffraction structure and the grating vector k G40 of the further diffraction structure for at least one viewing direction of the person under observation can be grating vector amounts
  • K iSPH : a 3 (SPH is -SPH soll ) as a spherical aberration of the point on the object surface
  • K iAST : a 4 (AST is -AST soll) as an astigmatic aberration of the point on the object surface
  • the grating vector k G38 of the diffraction structure and the grating vector k G40 of the further diffraction structure for a plurality of viewing directions i of the observer can be grid vector amounts
  • K iSPH : a i3 (SPH is -SPH soll ) as a spherical aberration of the point on the object surface
  • K iAST : a i4 (AST is -AST soll) as an astigmatic aberration of the point on the object surface
  • K iFF a i5 (FF-FF soll) as a chromatic aberration of the point on the object surface
  • a geometry of the body in particular a center thickness of the body and / or a front radius of the body and / or a back radius of the body can have the cost function K optimizing values.
  • the geometry of the body may have an aspherical shape or an open-surface shape of the spectacle glass front surface and / or the spectacle glass rear surface describing coefficients.
  • a positive refractive power can be predefined for the spectacle lens, wherein the cost function K contains a cost function term K edge with: where RD is an actual value for the center thickness of the spectacle lens and wherein RD soii is a target value for the center thickness of the spectacle lens.
  • a negative refractive power can also be predetermined, wherein the cost function K contains a cost function term K Ran d with: where RD is an actual value for the edge thickness of the spectacle lens and wherein RD should be a target value for the edge thickness of the spectacle lens.
  • Grid vector k G40 of the further diffraction structure and the geometry of the body for at least one viewing direction of the observer can be optimized to optimize at least one aberration of the viewpoint described in the cost function K in the eye of the observer.
  • a phase object is generated which contains at least one hologram of a first reference wave W generated by a light modulator and a second reference wave W12 generated by means of a light modulator or which contains a computer-generated hologram.
  • Fig. 1 is a pair of glasses with a left and a right spectacle lens, the one
  • FIG. 2 shows an observer with the glasses
  • 3 shows a section of the right-hand spectacle lens of the spectacles shown in FIG. 1 with the right eye of the observer and with an object surface
  • 4 shows the modulation of the refractive index in a diffraction structure of the
  • 5 shows a partial section of the left-hand spectacle lens
  • 6 shows the optical effect and properties of a first diffraction structure and a further diffraction structure of the phase object in the spectacle lens
  • Fig. 7 shows the diffraction efficiency h of a diffraction structure for light in one
  • FIG. 8 shows the diffraction efficiency h of a diffraction structure formed as a multiplexing volume grating in a spectacle lens as a function of the angular deviation Da from a line of sight beam which is bent by an angle a;
  • FIGS. 9a and 9b and FIG. 9c show the diffraction efficiency h of a diffraction structure for light in a spectacle lens for different angles of incidence of the light on the diffraction structure and different wavelengths 1 of the light at different grating constants A G ;
  • FIG. 10 shows a section of another, right spectacle lens for a pair of glasses with the right eye of an observer and with a
  • Object surface which has a first diffraction structure and another Diffraction structure with grating vectors and a geometry of the body of the spectacle lens that minimize a cost function
  • FIG. 11 is an enlarged partial view of the area XI in Fig. 10 with a
  • Fig. 12 shows the distribution of refractive power and astigmatism and a
  • FIG. 14 shows the distribution of refractive power and astigmatism and a
  • Fig. 15 shows the distribution of refractive power and astigmatism and a
  • the spectacles 10 shown in FIG. 1 has a spectacle frame 12, in which a left and a right spectacle lens 16, 18 is accommodated.
  • the glasses 10 can also be designed as a monocle with only a spectacle lens.
  • the spectacle lenses 16, 18 each have a transparent body for the visible light.
  • the design of the spectacle lens 16 corresponds in principle to the construction of the spectacle lens 18.
  • the transparent body for the visible light the lenses 16, 18 is made of a transparent to the visible light plastic.
  • FIG. 2 shows an observer 24 with the spectacles 10 when observing an object surface 28.
  • the transparent body of the left spectacle lens 16 is penetrated by the viewing direction 30 of the left eye 32 of the observer 24.
  • the object surface 28 in FIG. 2 is a curved surface in two mutually perpendicular directions.
  • the viewing direction 30 of the left eye 32 passes through the spectacle lens 16 and the viewing direction of the right eye through the spectacle lens 18 in different areas.
  • Defective vision of the left eye 32 and the right eye of the observer 24 is compensated by means of the left and right spectacle lenses 16, 18 such that the observer 24 sees the object surface 28 sharply at the different points.
  • the lenses 16, 18 have for this purpose on the left 32 and the right eye of the observer 24 and the course of the object surface 28 and the arrangement of the object surface 28 with respect to the observer 24 tuned optical effect.
  • This optical effect can be individualized for the observer 24 in particular.
  • the object surface 28 may be a free-form surface.
  • the object surface 28 can have a basically arbitrary shape, eg.
  • the object surface 28 may be curved or bent or even a plane.
  • FIG. 3 is a section of the spectacle lens 18 from FIG. 1 with the right eye 34 of the observer 24 and the object surface 28 at different viewing directions 30, 30 '.
  • the body 36 of the spectacle lens 16 contains a carrier made of an optical plastic. Basically, the wearer in the body 36 but also z. B. consist of a mineral glass.
  • the phase object 20 in the body 36 of the spectacle lens 16 has an optical effect.
  • the phase object 20 has a first diffraction structure 38 in the form of a first grating formed as a volume grating and a further diffraction structure 40 in the form of a grating designed as a volume grating.
  • the first diffraction structure 38 extends in the body at a first body surface 42, which, when the object surface 28 is observed, is penetrated by a line of sight beam 31, 31 '.
  • the line of sight beam 31, 31 ' penetrates here the body surface 42 at the point 54 or at the point 54'.
  • the course of the gaze beam 31, 31 ' depends on the viewing direction 30, 30'.
  • the line of sight beam 31, 31 ' is a main beam of the optical image in the image surface 28' optically conjugate to the object surface 28 on the ocular fundus of a point 14, 14 'on the object surface 28 observed by the observer 24 in the viewing direction 30, 30' Viewing beam 31, 31 'extends through the eye pivot 50 and the pupil center 51, 51'.
  • the further diffraction structure 40 also extends in the body of the spectacle lens 16 at a further body surface 44, which, when viewing the object surface 28, receives the viewing direction beam 31, 31 'corresponding to the viewing direction 30, 30' of the eye 34 of the observer 24 the points 56, 56 'is enforced.
  • the line of sight beam 31, 31 ' is generally refracted during the penetration of the spectacle lens and it is diffracted in the phase object 20 by the diffraction structures 38, 40.
  • the body surfaces 42, 44 are cutting surfaces of the glasses glass 16, 18, which may in particular be curved. It should also be noted that the body surfaces 42, 44, along which the diffraction structures 38, 40 of the phase object 20 are extended in a spectacle lens 16, 18, also can coincide. In this case, the diffraction structures 38, 40 of the phase object 20 in a spectacle lens 16, 18 abut each other and the diffraction structures 38, 40 are then not spaced apart.
  • the phase object 20 deflects the spectacle glass front surface 46 of the spectacle lens 16, which is directed on a viewing beam 31, 31 'at an angle of incidence ⁇ to the local surface normal 48, into one of the wavelength ⁇ of the light and of the spectacle lens the angle of incidence a of the light dependent direction.
  • the spatial modulation of the refractive index n (x, y) forming the first diffraction structure 38 and the further diffraction structure 40 in the body 36 of a spectacle lens 16, 18 which is enforceable from different directions when wearing the spectacles 10 shown in FIG. 1 is one in each case continuous function of the location in the body surfaces 42, 44 in the spectacle lens 18.
  • the diffraction structures 38, 40 in the phase object 20 of the spectacle lens 18 transmit a spherical light wave which can be observed by one of the observers 24 under the respective viewing direction 30, 30 ' Point 14, 14 'originates on the object surface 28, in a along the Be ickricht- jets 31, 3T extending light wave, the point 14, 14' on the object surface 28 on a in the object surface 28 optically conjugate image surface 28 'lying Image point 15, 15 'in the eye 34 of the observer forms.
  • the left lens 16 in a manner corresponding to the right glasses glass 18 causes an optical imaging of points 14, 14 'on the observed object surface 28 on the fundus, the lie on the line of sight of the then right eye of the observer 24 corresponding sight line rays.
  • FIG. 4 shows the continuous modulation 47 of the refractive index n along a curve in the body surface 42 of FIG. 3 having the amplitude 49 in a section of the diffraction structure 38.
  • FIG. 5 is a section of the body surface 42 Diffraction structure 38 in the eyeglass lens 18.
  • the diffraction structure 38 is a volume lattice having a constant thickness d and its lattice vector has a generally location-dependent dependent direction, where A x , A y , A z are the local lattice constants of the volume lattice of the diffraction structure 38 in the three different spatial directions.
  • f (x, y) is a continuously differentiable groove number function optimized according to the required optical transfer function of the diffraction structure after the spatial variables x and y and where and
  • may be a generally non-constant scalar function F 38 (x, y) depending on the location in the body surface 42.
  • the diffraction structure 40 in a spectacle lens 16, 18 is also a volume mesh having a constant thickness d and its grating vector again has a constant amount but a location-dependent direction.
  • may be a generally non-constant scalar function F 40 (x, y) depending on the location in the body surface 42.
  • FIG. 6 explains the optical effect and properties of the first diffraction structure 38 and the further diffraction structure 40 of the phase object 20 in the spectacle lens 16.
  • the volume grating of the first diffraction structure 38 has a groove density df (x.y) on the side facing the eye 34 of the observer 24.
  • This property of the diffraction structure 38 implies that the direction of the grating vector in the volume lattice of the diffraction structure must be adapted to each possible directional beam 31 through the lens 16, 18, as the amount
  • the first diffraction structure 38 is a hologram of a first reference wave Wn and a first reference wave Wn second reference wave W12, wherein the first reference wave W is a spherical wave of a point light source arranged in the eye 34 of the observer 24 on or in the vicinity of the eye pivot point 50, it can be achieved that the diffraction structure 38 corresponds to that of a directional beam 31 lying on the object surface 28 emitted light, which passes through the pupil 52 of the eye 34 of the observer, is diffracted with a maximum diffraction efficiency h in a pixel 15 on the object surface 28 conjugate image surface 28 '.
  • the wave front vector k wll 'of the first reference wave W and the wavefront vector k wi 2 of the second reference wave W12 as well as the grating vector k G38 are provided on each side of the diffraction structure 38 facing the line of sight 31, 31' of the hologram is linked as follows: kwilkwi2 kG38 -
  • FIG. 7 shows the diffraction efficiency h of the diffraction structure 38 for light which is diffracted at an angle DQ to a line of sight beam 31 as shown in FIG. 3 through the pupil 52 into the eye 34 of the observer 24.
  • the diffraction structure 38 which is a hologram of a first reference wave W and a second reference wave Wi 2 , ensures the first reference wave W a spherical wave in the eye 34 of the observer 24 on or in the eye
  • the point light source arranged near the eye pivot point 50 is such that not only the light on a line of sight 31 but also the light which passes into the eye 34 of the observer at an angle of -2.5 ° ⁇ DQ ⁇ 2.5 ° Diffraction structure 38 is diffracted.
  • the diffraction structure 38 acts as a multiplexing volume grating and thus allows the diffraction of light with the diffraction efficiency h shown in FIG. 8, which at angle DQ to a line of sight steel 31 in the eye 34 of Observant 24 is incident.
  • the diffraction efficiency h is more than 95%.
  • the further diffraction structure 40 shown in FIGS. 3 and 6 in the light-emitting glass 16, 18 has the function of minimizing and, if possible, compensating for a chromatic aberration caused by the dispersion in the diffraction structure 38.
  • the further diffraction structure 40 is also a hologram of a further first reference wave W 2i and a further second reference wave W 22 .
  • the position of the further diffraction structure 40 for the wavefront vector k W21 'of the further first reference wave W 2i and the wavefront vector k W22 of the further second reference wave apply to each point of the viewing direction beam 31, 31' W 22 and the grating vector k G40 of the hologram: kw21- kw22 kG40> wherein the further first reference wave W 2i the first reference wave Wn diffracted by the at least one diffraction structure or the second reference wave Wi 2 diffracted by the at least one diffraction structure to the hologram of the first diffraction structure 38 is.
  • the diffraction structure 40 in the phase object 20 of the spectacle lens 18 diffracts the light, which is diffracted by the diffraction structure 38 into a first diffraction order 01, into a diffraction order O 2 opposite this diffraction order, where:
  • Such a diffraction structure acts as a multiplexing
  • the grating vector k G38 and the grating vector k G40 in the diffraction structure 38 and the diffraction structure 40 of the phase object 20 have a direction basically dependent on the location in the spectacle lens 16, 18, which ensures that the aberration of the pixel in the eye 32, 34 of the observation object - person 24 is minimal.
  • the direction of the grating vector k G38 and the grating vector k G40 in the diffraction structure 38 and the diffraction structure 40 is optimized for this purpose in an optimization method for the smallest possible aberration.
  • the aberration can z.
  • the direction of the grating vector k G38 and the grating vector k G40 in the diffraction structure 38 and the diffraction structure 40 can alternatively or additionally also be optimized such that for the possible different viewing directions 30, 30 'of the observer 24 through the spectacle lens 16, 18 a diameter of the pixel in the eye 32, 34 of the observation person 24 is minimal.
  • the optimization of the grating vector k G38 and the grating vector k G40 in the diffraction structure 38 and the diffraction structure 40 can also take place such that the diffraction efficiency h for the light incident on the spectacle lens 16, 18 in different possible viewing directions is as far as possible is great.
  • of the grating vector k G38 , k G40 of the diffraction structures 38, 40 which depend on the location in the body surfaces 42, 44, a grating vector k G38 , k G40 for at least one viewing direction 30, 30 'of the observer 24 has one Image error 15, 15 'lattice vector amount can optimize.
  • the aberration may correspond to a mapping error or multiple aberrations from the group color aberration, astigmatism, coma and defocus.
  • for at least one viewing direction 30, 30 'of the observer 24 also have a grid vector amount optimizing a diameter of a pixel 15, 15'.
  • This optimization can z. B. carried out on the basis of a cost function, the AbticiansComm and / or color errors and / or the diffraction efficiency h of the diffraction structures 38, 40 in the spectacle lens 16, 18 evaluated.
  • FIG. 10 shows a section of another, right spectacle lens 18 'for a pair of spectacles with the right eye 34 of an observer and with an object surface 28 and an object surface at different viewing directions 30, 30'.
  • FIG. 11 is an enlarged partial view of the section with a line of sight 31 for the viewing direction 30.
  • the body 36 of the spectacle lens 18 ' also contains here a carrier made of an optical plastic.
  • the carrier in the body 36 but also z. B. consist of a mineral glass.
  • the phase object 20 contains a diffraction structure 38.
  • the phase object 20 and the body 36 deflects the side of the spectacle lens 18 'facing away from the observer 24 with respect to the surface normal 48 at an incident angle ai to a surface normal 48 of the spectacle glass front surface 46 a point 14, 14 'on the object surface 28 incident light in one of the wavelength l of the light and the angle of incidence ai of the light dependent direction.
  • Both the first diffraction structure 38 and the further diffraction structure 40 are formed as a volume grating.
  • the first diffraction structure 38 extends in the body on a first body surface 42 which, when the object surface 28 is observed, is penetrated by a line of sight beam 31, 3T.
  • the line of sight beam 31, 3T penetrates the body surface 42 at the point 54 or at the point 54 '.
  • the course of the sight line beam 31, 31 ' depends on the viewing direction 30, 30'.
  • the line of sight beam 31, 31 ' is a main ray of the optical image in the image surface 28' optically conjugate to the object surface 28 on the ocular fundus of a point 14, 14 'on the object surface 28 observed by the observer 24 in the viewing direction 30, 30'
  • the line of sight beam 31, 31 ' extends through the eye pivot point 50 and the pupil center 51, 51'.
  • the further diffraction structure 40 is also extended in the body of the spectacle lens 18 'on a further body surface 44 which, when viewing the object surface 28, is aligned with the line of sight 31, 31' corresponding to the viewing direction 30, 30 'of the eye 34 of the observer 24. is penetrated at the points 56, 56 '.
  • the line of sight beam 31, 31 ' as shown in FIG. 10, is generally refracted during the penetration of the spectacle lens and is diffracted in the phase object 20 by the diffraction structures 38, 40.
  • the body surfaces 42, 44 are cutting surfaces of the glasses glass 18 ', which may in particular be curved. It should also be noted that the body surfaces 42, 44, along which the diffraction structures 38, 40 of the phase object 20 are extended in the spectacle lens 18 ', may also be coincident. In this case, the diffraction structures 38, 40 of the phase object 20 are in a spectacle lens 18 'together and the diffraction structures 38, 40 are then not spaced apart.
  • the diffractive structures 38, 40 in the phase object 20 of the spectacle lens 18 transmit a spherical light wave, which differs from one of the Observation person 24 under the respective viewing direction 30, 30 'observable point 14, 14' on the object surface 28 results in a along the line of sight rays 31, 31 'extending light wave, the point 14, 14' on the object surface 28 to a in the zu the object surface 28 optically conjugate image surface 28 'lying image point 15, 15' in the eye 34 of the observer forms.
  • the refractive index modulation forming the first diffraction structure 38 and the further diffraction structure 40 is continuous over a contiguous region B of the body surface 42, for which, as the supremum of the metallic distance d (x, y) of any two, in the region of Body surface 42 arranged points x, y, defined diameter D is:
  • the body 36 is light incident on the object surface 28 from the point 14, 14 'with respect to the surface normal 48 at the angle of incidence ai to the surface normal 48 of the spectacle lens front surface refractive body with a refractive dispersion D ref with
  • the body 36 is refractive with respect to the surface normal 59 at the exit angle from light emerging from the point 14, 14 'on the object surface 28
  • ((l) is the refractive index of the optical medium for the light, generally dependent on the wave length l, of the optical medium disposed between the object surface 28 and the body 36, nh 2 (l) being the one generally dependent on the wavelength ⁇
  • the refractive index of the body 36 for the light, h 3 (l) is the refractive index, generally dependent on the wave length l, of an optical medium for the light arranged between the pupil 52 and the body 36.
  • a 4 is a point of the body surface 42 penetrated on a surface normal 58 at a point of the body surface 42 penetrating from the point 14, 14 'on the object surface 28 to the spectacle glass front surface at the angle of incidence ai to the surface normal 48 of the spectacle glass front surface 46 the diffraction structure 38 extends, related deflection angle for the light incident from the point 14, 14 'on the object surface 28 on the spectacle lens front surface at the angle of incidence ai to the surface normal 48 of the spectacle lens front surface 46.
  • the diffraction structure 38 is a hologram of at least a first reference wave W and a second reference wave W12, which is formed as an optical grating, which is a local grating period vector and a local grid vector 0 with a grid vector amount Has. 5
  • a proj .38 is the grating period of the projection of the grating vector
  • the further diffraction structure 40 in the spectacle lens 18 diffracts the light diffracted by the diffraction structure 38 into a first diffraction order 01 into a diffraction order O 2, for which the following applies:
  • the further diffraction structure 40 in the spectacle lens 18 ' is extended on a further body surface 44, which may coincide with the first body surface 42 and which is limited by a spatial modulation of the refractive index n (FIG. 2) dependent on the location 54, 56 in the body surface 44. x, y) is formed.
  • the further diffraction structure 40 is a hologram of at least one further first reference wave W 2i and a further second reference wave W 22 .
  • the further first reference wave W 2i is the first reference wave W diffracted by means of the least one diffraction structure 38 or the second reference wave W 2 diffracted by means of the least one diffraction structure 38.
  • the hologram of the further diffraction structure 40 is formed as a further optical grating, which is a local grating period vector and a local grid vector with a grid vector amount Has.
  • the further diffraction structure 40 has, for the side of the spectacle lens 18 'facing away from the observation person 24, with respect to the surface normals 48 at the angle of incidence ai to the surface normal 48 the spectacle lens front surface 46 incident from the point 14, 14 'on the object surface 28 and then refracted at the angle 02 with respect to the surface normal 48 a diffractive dispersion D diff 2 , for which applies:
  • a Proj. 4o is the grating period of the projection of the grating vector of the further optical grating on the other body surface 44 with
  • a 3 is a point of the further body surface 44 interspersed with a surface normal 57 at a point of the light incident from the point 14, 14 'on the object surface 28 on the spectacle glass front surface at the angle of incidence ai to the surface normal 48 of the spectacle glass front surface 46 the further diffraction structure 40 extends, related deflection angle for the incident from the point 14, 14 'on the object surface 28 on the spectacle lens front surface at the angle of incidence ai to the surface normal 48 of the Bril lenglasvorder Structure 46 incident light.
  • the refractive dispersions fulfill errors! A digit was expected, and mistakes! One digit was expected, with the diffractive dispersion error! A digit was expected, and mistakes! One digit was expected, the following relation
  • the grating vector k G38 of the diffraction structure 38 and the grating vector k G40 of the further diffraction structure 40 have grating vector gains
  • that optimize a cost function K for a multiplicity of different viewing directions i Cost Function Term K contains with:
  • K iSPH : a i3 (SPH is -SPH soll ) as a spherical aberration of the point 14 on the object surface 28
  • K iAST : a i4 (AST is -AST soll ) as an astigmatic aberration of the point 14 on the object surface 28
  • the grating vector k G38 of the diffraction structure 38 and the grating vector k G40 of the further diffraction structure 40 and the geometry of the body 36 are optimized for at least one viewing direction 30 of the observer 24 to at least one aberration of the viewpoint in the eye 32 described in the cost function K. 34 to optimize the observer, ie to keep it as low as possible.
  • the center thickness of the body 36 and a front radius of the body 36 and a back radius of the body 36 have values which optimize the cost function K, the geometry of the body 36 having coefficients describing aspherical shape.
  • the geometry of the body 36 can alternatively or additionally also have a free-surface shape of the spectacle glass front surface 46 and / or a free-surface shape of the spectacle glass rear surface describing coefficients.
  • the right-hand spectacle lens 18 'described above can basically also be a left-hand spectacle lens, like the spectacle lens 16 shown in FIG. 1.
  • the optical imaging of points 14, 14 'on the observed object surface 28 on the ocular fundus causes here that corresponding to the viewing direction of the then right eye of the observer 24 sight line rays.
  • FIG. 12 shows the distribution of the refractive power and the astigmatism as well as a color aberration to the spectacle lens 18 'shown in FIG. 10.
  • the prescription effect of the spectacle lens 18 ' is a spherical effect of -4 diopters and an astigmatism of 0 dioptres.
  • the variance of the spherical effect and the astigmatism in diopters as well as the transverse chromatic aberration in a self-selected unit are visualized with respect to the spectacle lens 18 '. Due to the optimization, the edge thickness of the spectacle lens is reduced as much as possible.
  • the resulting distributions of spherical power, astigmatism and lateral chromatic aberrations are shown in sections a), b) and c) of FIG. 12.
  • the spherical effect varies in the spectacle lens 18 'between about -4 diopters in the center and about -3.4 diopters on the lens edge. Astigmatism is close to zero.
  • the color error is around 13 in our self-selected unit, resulting in color fringes of up to 2.9 mm / m. speaks.
  • the edge thickness of the spectacle lens in the height 30 mm is 4.50 mm.
  • the spectacle lens 18 ' is cut out of the circular spectacle lens blank for which it is based.
  • FIG. 13 shows the distribution of the refractive power and the astigmatism as well as a color aberration in the case of a spectacle lens without diffraction structures, which has a refractive power comparable to the spectacle lens shown in FIG. 12, as a reference.
  • the prism is approximated here as a product of the prescription effect of the spectacle lens in terms of diopter and viewing height.
  • a color fringe of z For example, 2 mm per meter expresses that a black object on a white background at a distance of one meter has a color fringe of 2 mm (measured in the object plane).
  • FIGS. 12 and 13 show that the invention makes it possible to significantly reduce the color aberration of a spectacle lens.
  • the color error of the spectacle lens on which FIG. 12 is based lies below the perception threshold of 0.12 cm / m.
  • edge thickness can also be reduced to values that are even lower by the optimization described above.
  • the reduction of the edge thickness is accompanied here by an increase of the chromatic aberration, since the chromatic aberration of the body 36 of the lens lenglases 18 'by the color aberration of the diffraction structures 38, 40 in the spectacle lens of FIG. 12 is already overcompensated.
  • FIG. 14 shows the distribution of refractive power and astigmatism as well as a chromatic aberration in a spectacle lens with a first and a further diffraction structure with grating vectors and with a geometry of the body of the spectacle lens which minimize a cost function.
  • the prescription effect of the spectacle lens is a spherical effect of -8 diopters and an astigmatism of 0 dioptres.
  • FIG. 15 shows the distribution of the refractive power and the astigmatism as well as a chromatic aberration in the case of a spectacle lens without diffraction structures which has a refractive power which increases with the refractive power of the distribution of the refractive power and the astigmatism as well as of the chromatic aberration shown in FIG - underlying eyeglass lens is comparable.
  • the center thickness of the spectacle lenses in FIGS. 14 and 15 is 1.2 mm in each case.
  • the spectacle lenses of FIGS. 14 and 15 are made of a material with refractive index 1.73 (n d line) and an Abbe number of 32.15.
  • the example of the spectacle lenses in FIGS. 14 and 15 differs from the example of the spectacle lenses in FIGS. 12 and 13 by a significantly higher spherical effect of -8 dioptres.
  • FIG. 14 and FIG. 15 show that, even with such a large spherical effect, a significant reduction of the chromatic aberration can be achieved without producing changes in the variance of spherical effect or astigmatism that disturb a person observing .
  • d ri4 5.5 mm
  • a spectacle lens with a phase object 20 described above can be produced by producing the phase object 20 in that at least one hologram of a generated by means of a light modulator second reference wave W12 generated by a light modulator second reference wave W12, or in that the hologram is generated by means of a computer.
  • the project that has patented the invention is a project funded under the Horizon 2020 research and innovation program of the European Union under the Marie Skodowska-Curie Subsidiary Agreement No. 675745.
  • the invention relates to a spectacle lens 16, 18 which has a body 36.
  • the body 36 includes at least one diffractive structure 38, 40 which extends in the body 36 on a body surface 42, 44.
  • the diffraction structure 38 is formed by a spatial modulation of the refractive index n (x, y) which depends on the location 54, 56 in the body surface 42, 44.
  • the spatial modulation of the refractive index n (x, y) in the body 36 is continuous.
  • the continuity of the spatial modulation of the refractive index n (x, y) in the body 36 is preferably over a contiguous region B of the body surface 42 for which the supremum of the metric distance d (x, y) of any two, the area of the body surface 42 arranged points x, y, defined diameter D with
  • D> lmm preferably D> 10mm, more preferably D> 20mm.
  • the diffractive structure converts a spherical light wave, which originates from a point 14, 14 'on an object surface 28, into a light wave, which forms the light wave Point 14, 14 'on the object surface 28 on a lying in an optically conjugate to the object surface 28 image surface 28' lying image point 15, 15 '.
  • a spectacle lens (16, 18) comprising a body (36) including at least one diffractive structure (38) extending on a body surface (42) and penetrating through one of the location (54, 56) in the body surface (42). 42) dependent spatial modulation of the refractive index n (x, y) is formed, characterized in that the spatial modulation of the refractive index n (x, y) in the body (36) is continuous and the diffraction structure is a spherical light wave from a point (14, 14 ') on an object surface (28), converted into a light wave, the point (14, 14') on the object surface (28) on a surface in an object surface (28) optically conjugate Rickflä (28 ') image pixel (15, 15') maps.
  • D> l mm preferably D> io mm, particularly preferably D> 20 mm
  • the diffraction structure in the region B being a spherical light wave originating from a point (14, 14 ') on an object surface (28) a light wave which images the point (14, 14 ') on the object surface (28) onto a pixel (15, 15') lying in an image surface (28 ') which is optically conjugate to the object surface (28).
  • Spectacle lens according to clause 1 or 2 characterized in that the at least one diffraction structure (38) is a hologram of at least one of a first reference wave W and a second reference wave W12.
  • Spectacle lens according to clause 3 or clause 4 characterized in that the hologram is formed as an optical grating which is a local grating period vector and a local grid vector with a grid vector amount Has. 6. spectacle lens according to clause 5, characterized in that for the grating vector amount ⁇ k G38
  • Spectacle lens according to clause 5 or 6 characterized in that the grating vector amount ⁇ k G38
  • spectacle lens according to clause 8 characterized in that the grating vector k G38 for at least one viewing direction (30, 30 ') of the observer (24) a lattice vector amount ⁇ k G38 optimizing an aberration of the pixel (15, 15') ⁇ Has.
  • Spectacle lens according to clause 9 characterized in that the imaging error corresponds to a aberration or multiple aberrations from the group of color aberration, astigmatism, coma and defocus.
  • Spectacle lens according to one of the clauses 5 to 10 characterized in that the grating vector k G38 for at least one line of sight (30, 30 ') of the observer (24) a diameter of the pixel (15, 15') optimizing grating vector amount ⁇ k G38
  • spectacle lens according to one of the clauses 4 to 11, characterized in that the grating vector k G38 for at least one line of sight (30, 30 ') of the observer (24) has an imaging error of the pixel (15, 15') optimizing direction.
  • spectacle lens according to clause 12 characterized in that the imaging error corresponds to a aberration or multiple aberrations from the group of color aberration, astigmatism, coma and defocus.
  • Spectacle lens according to one of the clauses 4 to 14 characterized in that the grating vector k G38 for at least one line of sight (30, 30 ') of the observer (24) has a diffraction efficiency h of at least one diffractive structure (38) optimizing direction , 16.
  • Spectacle lens according to one of the clauses 4 to 15 characterized by a light transparent or at least partially transparent body (36), wherein the diffraction structure (38) in the body (36) a body surface (42) extending from a different viewing directions (30) of an eye (32, 34) of an observation person (32) having an eye rotation point (50) and a pupil center (51) when observing the object surface (28) ), through the eye pivot (50) and the pupil center (51) and the
  • Point (14, 14 ') on the object surface (28) extending viewing direction beam (31, 31') can be penetrated.
  • Spectacle lens according to clause 16 characterized by a different optical effect for different viewing directions (30, 30 ').
  • the at least one further diffraction structure (40) is a hologram of at least one further first reference wave W 2i and another second reference wave W 2 2, the further first reference wave W 2i the by means of the at least one diffraction structure (38) diffracted first reference wave W or by means of the least one diffraction struc- ture (38) diffracted second reference wave Wi 2 is.
  • the hologram is formed as a further optical grating, which is a local grating period vector and a local grid vector with a grid vector amount Has. 24.
  • Spectacle lens according to clause 23 characterized in that for the grating vector amount ⁇ k G40
  • Spectacle lens according to clause 31 characterized in that the imaging error corresponds to a aberration or multiple aberrations from the group color aberration, astigmatism, coma and defocus.
  • spectacle lens according to one of the clauses 23 to 32 characterized in that the grating vector k G40 for at least one line of sight (30, 30 ') of the observer (24) has a diameter of the image point (15, 15') optimizing direction.
  • spectacle lens according to one of the clauses 23 to 33 characterized in that the grating vector k G40 for at least one line of sight (30, 30 ') of the observer (24) has a diffraction efficiency h of at least one diffractive structure (38) optimizing direction.
  • spectacle lens according to one of the clauses 23 to 34, characterized in that at each of the viewing direction beam (31, 31 ') enforceable point on one of the observer (24) facing side of the further diffraction structure (40) for the wavefront vector of another first reference wave W 2i and the wavefront vector k w 22 of the further second reference wave and the grating vector k G40 of the hologram:
  • Spectacle lens according to one of the clauses 22 to 35 characterized in that the hologram of the at least one further diffraction structure (40) is a hologram of two pairs of reference waves (W 2i ,
  • the phase object (20, 22) has the side of the spectacle lens (16, 18) facing away from the observer (24) with respect to the surface normal (48) at an angle of incidence a to a surface normal (48).
  • the spectacle lens front surface (46) directs incident light from a point (14, 14 ') on an object surface (28) into a direction dependent on the wavelength l of the light and on the angle of incidence a of the light.
  • Spectacle lens according to one of the clauses 20 to 36 characterized by a phase object (20, 22), which has the at least one diffraction structure
  • Body (36) comprises a phase object (20, 22) containing the at least one diffraction structure (38), wherein the phase object (20, 22) and the body (36) has the side of the spectacle lens (16, 18) remote from the observer (24) with respect to the surface normal (48) at an angle of incidence ai to a surface normal (48) of the spectacle lens front surface (46) of FIG light incident on a surface of an object (28) at a point (14, 14 ') in one of the wavelength l of
  • the body (36) for the side of the spectacle lens (16, 18) facing away from the observer (24) with respect to the surface normal (48) at the angle of incidence ai to the surface normal (48) of the spectacle lens front surface (46) from the point (14, 14 ') on the object surface (28) incident light refractive body with a refractive dispersion D ref l is with
  • the body (36) for the on one of the observer (24) facing side of the lens (16, 18) with respect to the surface normal (48) at the exit angle exiting light from the point (14, 14 ') the object surface (28) is a refractive body with a refractive dispersion D ref 2 is with
  • n- L (l) is the refractive index, generally dependent on the wavelength l, of an optical medium for the light between the object surface (28) and the body (36), where h 2 (l) is generally the wavelength l dependent the
  • Refractive index of the body (36) for the light where h 3 (l) is the refractive index, generally dependent on the wave length l, of an optical medium for the light between the pupil (52) and the body (36), the diffraction structure (38) being for the one of the observation - Person (24) facing away from the lens (16, 18) with respect to the surface normal (48) at the angle of incidence ai to the surface normal (48) of the eyeglass lens front surface (46) from the point (14, 14 ') on the Object surface (28) incident light one the refractive
  • d lff - 1 'dl A per j 38 cos a 4 ' where a 4 is incident on a surface normal (48) at one of the from the point (14, 14 ') on the object surface (28) to the spectacle lens front surface (46 ) at the angle of incidence ai to the surface normal (48) of the eyeglass lens front surface (46) incident light interspersed point of the body surface (42) on which the diffraction structure (38) extends, related deflection angle for that of the point (14, 14 ') the object surface (28) is incident on the spectacle lens front surface (46) at the angle of incidence ai to the surface normal (48) of the spectacle lens front surface (46), the diffraction structure (38) being a hologram of at least one first reference wave Wn and one second reference wave W12, which is formed as an optical grating having a local grating period vector and a local grid vector with a grid vector amount
  • a proj .38 is the grating period of the projection of the grating vector on the body surface (42) is with 40.
  • Spectacle lens according to clause 43 characterized in that the grating vector k G38 of the diffraction structure (38) and the grating vector k G40 of the further diffraction structure (40) for at least one viewing direction (30) of the observer (24) optimizes a cost function K G - tervector amounts ⁇ k G38
  • Spectacle lens according to clause 43 characterized in that the grating vector k G38 of the diffraction structure (38) and the grating vector k G 0 the Wei direct diffraction structure (40) for a plurality of viewing directions i of the viewing person (24) a cost function K optimizing Grid vector sums ⁇ k G38 1,
  • Cost Function Term K contains:
  • Spectacle lens according to clause 45 characterized in that a geometry of the body (36), in particular a center thickness of the body (36) and / or a front radius of the body (36) and / or a back radius of the body (36 ), the cost function K has optimizing values.
  • Spectacle lens according to clause 46 characterized in that the geometry of the body has an aspheric shape or an open-surface shape of the spectacle lens front surface (46) and / or the spectacle lens rear surface describing coefficients.
  • RD is is an actual value for the center thickness of the spectacle lens, and wherein RD is u a target value for the center thickness of the spectacle lens.
  • Method according to one of the clauses 50 to 58 characterized in that the direction of the grating vector k G38 for at least one viewing direction (30, 30 ') of the observer (24) is optimized in order to detect an aberration of the pixel in the eye ( 32, 34) of the observer (24).
  • the Abbil tion error corresponds to a aberration or multiple aberrations from the group color aberration, astigmatism, coma.
  • Method according to one of the clauses 50 to 60 characterized in that the grating vector k G38 is optimized for at least one viewing direction (30, 30 ') of the observer (24) in order to obtain a diameter of the pixel in the eye (32, 34). to the observer (24).
  • Method according to one of the clauses 50 to 61 characterized in that the grating vector k G38 is optimized for at least one viewing direction (30, 30 ') of the observer (24) in order to maximize a diffraction efficiency h of the at least one diffraction structure.
  • the body (36) comprises a phase object (20, 22) containing the at least one diffraction structure (38), the phase object (20, 22) and the
  • the body (36) for the side of the person facing away from the observer (24) Spectacle lens (16, 18) with respect to the surface normal (48) at the incident angle ai to the surface normal (48) of the spectacle lens front surface (46) from the point (14, 14 ') incident on the object surface (28) light a refractive body with a refractive dispersion D ref l is with wherein the body (36) for the on one of the observer (24) facing side of the lens (16, 18) with respect to the surface normal (48) at the exit angle exiting light from the point (14, 14 ') the object surface (28) is a refractive body with a refractive dispersion D ref 2 is with
  • n- L (l) is the refractive index, generally dependent on the wavelength l, of an optical medium for the light between the object surface (28) and the body (36), where h 2 (l) is generally the wavelength l dependent on the refractive index of the body (36) for the light, where h 3 (l) is the refractive index, generally dependent on the wave length l, of an optical medium for the light between the pupil (52) and the body (36) wherein the diffraction structure (38) for the side of the spectacle lens (16, 18) facing away from the observer (24) with respect to the surface normal (48) at the angle of incidence ai to the surface normal (48) of the spectacle lens front surface (48).
  • the at least one further diffraction structure (40) a hologram of at least one further first reference wave W 2i and a further second reference wave W 2 2, the further first reference wave W 2i the first reference wave W diffracted by the at least one diffraction structure (38) or the diffraction structure by means of the at least one (38) diffracted second reference wave Wi 2 , wherein the hologram of the further diffraction structure (40) is formed as a further optical grating which is a local grating period vector and a local grid vector with a grid vector amount wherein the at least one further diffraction structure (40) for the side of the spectacle lens (16, 18) remote from the observer (24) with respect to the surface normal (48) at the incidence angle ai to the surface normal (48) the spectacle lens front surface (46) from the point
  • the cost function K has optimizing values.
  • a method according to clause 70 characterized in that the geometry of the body has an aspheric shape or an open-plan shape of the spectacle lens front surface (46) and / or coefficients describing the spectacle lens back surface.
  • Method according to one of the clauses 69 to 71, characterized by a positive refractive power, wherein the cost function K contains a cost function term K edge with: K edge ⁇ . a x (RD is - RD should ),
  • RD is an actual value for the center thickness of the spectacle lens, and wherein RD is u a target value for the center thickness of the spectacle lens.
  • Method according to one of the clauses 69 to 71, characterized by a negative refractive power, wherein the cost function K contains a cost function term K edge with: K edge . a x ⁇ RD is - RD soll ) , where RD is an actual value for the edge thickness of the spectacle lens and where RD S0Ü is a target value for the edge thickness of the spectacle lens.
  • W 2i further first reference wave

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Brillenglas (16, 18), das einen Körper (36) hat. Der Körper (36) enthält wenigstens eine Beugungsstruktur (38, 40), die in dem Körper (36) an einer Körperfläche (42, 44) erstreckt ist. Die Beugungsstruktur (38) ist durch eine von dem Ort (54, 56) in der Körperfläche (42, 44) abhängige räumliche Modulation des Brechungsindex n(x, y) gebildet. Die räumliche Modulation des Brechungsindex n(x, y) in dem Körper (36) ist stetig. Die Stetigkeit der räumlichen Modulation des Brechungsindex n(x, y) in dem Körper (36) besteht bevorzugt über einen zusammenhängenden Bereich B der Körperfläche (42), für dessen als das Supremum des metrischen Abstands d(x,y) zweier beliebiger, in dem Bereich der Körperfläche (42) angeordneter Punkte x, y, definierten Durchmesser D mit D ≔ sup{d(x, y): x, y ∈ B}, gilt: D ≥ 1mm, bevorzugt D ≥ 10mm, besonders bevorzugt D ≥ 20mm. Die Beugungsstruktur überführt eine sphärische Lichtwelle, die von einem Punkt (14, 14') auf einer Objektfläche (28) herrührt, in eine Lichtwelle, die den Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) auf einen in einer zu der Objektfläche (28) optisch konjugierten Bildfläche (28') liegenden Bildpunkt (15, 15') abbildet.

Description

Brillenglas mit einer Beugungsstruktur für Licht Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Brillenglas mit einem Körper, der wenigstens eine Beugungsstruktur enthält, die an einer Körperfläche erstreckt ist und die durch eine von dem Ort in der Körperfläche abhängige räumliche Modulation des Brechungsindex n(x, y) gebildet ist. Die Erfindung erstreckt sich außer- dem auf ein Verfahren zum Ermitteln des Designs eines Brillenglases und ein Herstellungsverfahren für ein Brillenglas.
Ein Brillenglas der eingangs genannten Art ist aus der WO 2015/177370 A1 bekannt. Dort ist ein Brillenglas für eine Beobachtungsperson beschrieben, das einen für das Licht transparenten oder wenigstens teilweise transparen- ten Körper mit einem Phasenobjekt hat, welches das auf die der Beobach- tungsperson abgewandte Seite unter einem Einfallswinkel a einfallende Licht in eine von der Wellenlänge l des Lichts und von dem Einfallswinkel a des Lichts abhängige Richtung lenkt. Das Phasenobjekt weist eine Vielzahl von lokal unterschiedlichen, diskreten Beugungsstrukturen auf, die jeweils nur eine mikroskopisch kleine Ausdehnung von z. B. 25 pm c 25 pm c 25 pm haben und die monochromatisches Licht der Wellenlänge 380 nm < l < 800 nm mit der Beugungseffizienz h > 70 % in ein und dieselbe Beugungsordnung | m | > 1 beugen, wenn das monochromatische Licht un- ter einem Einfallswinkel a auf die der Beobachtungsperson abgewandten Seite des Brillenglases einfällt, der innerhalb eines 15° breiten, von der Wel- lenlänge des Lichts abhängigen beugungsstrukturspezifischen Winkelinter- vall liegt.
In der WO 99/34248 A1 ist ein Brillenglas mit übereinanderliegenden holo- graphischen optischen Elementen (HOE) angegeben, die ein Volumengitter bilden, mittels dessen das auf das Brillenglas unter einem bestimmten Ein- fallswinkel einfallende Licht gebeugt wird, was zu einer Ablenkung des auf das Brillenglas einfallenden Lichts für diesen Einfallswinkel führt.
Die WO 2014/064163 A1 beschreibt ein Brillenglas mit einer Vielzahl von das Licht beugenden Zonen, die eine unterschiedliche Brechkraft haben.
Brillengläser in Form von refraktiven Gleitsichtgläsern ermöglichen einer an Fehlsichtigkeit leidenden Beobachtungsperson, dass diese in unterschiedli- chen Entfernungen angeordnete Objekte mit einem mehr oder weniger scharfen Seheindruck betrachten kann, auch wenn die Akkommodationsfä- higkeit der Augen dieser Beobachtungsperson z. B. altersbedingt nicht mehr gegeben ist oder starke Einschränkungen aufweist.
Für das Design von refraktiven Gleitsichtgläsern werden üblicherweise Seh- zonen definiert. Diese Sehzonen beziehen sich auf von der Blickrichtung ei- ner Beobachtungsperson durchsetzte Bereiche der Oberfläche von einem Gleitsichtglas. Blickt die Beobachtungsperson durch unterschiedliche Sehzo- nen, so kann diese Beobachtungsperson Objekte in verschiedenen Objekt- distanzen scharf sehen, auch wenn deren Augen kein Akkomodationsvermö- gen oder nur ein eingeschränktes Akkomodationsvermögen haben.
Refraktive Gleitsichtgläser haben in der Regel eine Fernzone, die beim be- stimmungsgemäßen Gebrauch dieser Gläser von der Blickrichtung eines Au- ges einer in die Ferne blickenden Beobachtungsperson durchsetzt wird. Beim Blick durch die Fernzone sollen die für die Beobachtungsperson im Unendlichen angeordnete Objekte scharf auf der Netzhaut abgebildet wer- den. Darüber hinaus haben refraktive Gleitsichtgläser neben der Fernzone meist auch eine sogenannte Nahzone, die von der Fernzone beabstandet ist und durch die eine Beobachtungsperson beim bestimmungsgemäßen Ge- brauch des Gleitsichtglases bei einer maximalen Akkommodation hindurch blickt, um in einer Nahdistanz (z. B. 40 cm) vor den Augen angeordnete Ob- jekte zu beobachten. Zwischen der Nahzone und der Fernzone haben Gleitsichtgläser häufig ei- nen sogenannten Progressionskanal. Dieser Progressionskanal verbindet die Fernzone mit der Nahzone. In dem Progressionskanal ist die Brechkraft des Gleitsichtglases lokal unterschiedlich. Um einer Beobachtungsperson mit der Gleitsichtbrille ein weites Sehfeld zur Verfügung zu stellen, wird grundsätzlich angestrebt, dass der Progressionskanal möglichst breit ist. Die erzielbare Breite des Progressionskanals ist jedoch aufgrund des differentialgeometri- schen Satzes von Minkwitz beschränkt. Aus diesem mathematischen Satz folgt, dass eine Beobachtungsperson mit zunehmender Breite des Progres- sionskanals nicht korrigierbare astigmatische Abbildungsfehler, d. h. einen durch den Satz von Minkwitz bedingten Astigmatismus in Kauf nehmen muss. Der Abbildungsqualität von refraktiven Gleitsichtgläsern und der mög- lichen Ausdehnung der Nahbereichs- und Fernbereichszone von refraktiven Gleitsichtgläsern sind deshalb grundsätzliche Grenzen gesetzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Brillenglas für eine Beobachtungsperson bereitzustellen, dessen optische Wirkung für unterschiedliche Blickrichtungen mit einer verbesserten Abbildungsqualität an die Bedürfnisse der Beobach- tungsperson angepasst werden kann, und ein Verfahren zum Ermitteln des Designs eines solchen Brillenglases sowie ein Fierstellungsverfahren für ein solches Brillenglas anzugeben.
Unter der optischen Wirkung von einem Brillenglas wird dabei vorliegend die Eigenschaft verstanden, Licht abzulenken.
Diese Aufgabe wird mit dem in Anspruch 1 angegebenen Brillenglas dem in Anspruch 31 und Anspruch 32 angegebenen Verfahren zum Ermitteln des Designs eines Brillenglases und das in Anspruch 33 angegebene Herstel- lungsverfahren gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass einer Beobachtungsperson, die über kein Akkomodationsvermögen oder ein lediglich eingeschränktes Akkomodationsvermögen verfügt, unterschiedliche Entfernungsbereiche scharf visualisiert werden können, wenn die den Objektbereich abbildenden Lichtstrahlen nicht durch Brechung, sondern durch Beugung abgelenkt wer- den.
Unter der Beugung von Licht wird vorliegend das physikalische Phänomen der durch ein Phasenobjekt hervorgerufenen Veränderung der Phase des Lichts aufgrund von Wechselwirkungen zwischen Licht und Materie verstan- den. Ein Phasenobjekt ist dabei ein vorzugsweise transparentes Objekt, das die Phase des Lichts beeinflusst bzw. verändert. Damit Licht an einem Pha- senobjekt gebeugt wird, muss das Phasenobjekt eine Beugungsstruktur auf- weisen. Eine solche Beugungsstruktur stellt eine regelmäßige oder auch un- regelmäßige räumliche Modulation des komplexen Brechungsindex dar, z. B. in Form eines Gitters, das sich in einer Dimension oder in zwei Dimensionen (ebenes Gitter) oder in drei Dimensionen erstrecken kann (Volumengitter).
Eine Beugungsstruktur beugt das Licht in Abhängigkeit von dem Einfallswin- kel des Lichtes, unter dem es auf die Beugungsstruktur auftrifft, und in Ab- hängigkeit von der Wellenlänge l des Lichts. Wenn Licht an einer Beugungs- Struktur gebeugt wird, so kann es aufgrund von konstruktiver Interferenz in eine oder mehrere unterschiedliche, diskrete Richtungen abgelenkt werden. Diese Richtungen werden vorliegend Beugungsordnungen genannt und nach allgemeiner Konvention mit ganzen Zahlen 0, ±1 , ±2, ±3, ... bezeichnet, wo- bei die zentrale Ordnung mit 0 bezeichnet wird, und alle weiteren Ordnungen durchnummeriert werden.
Unter der Beugung des Lichtes in eine Beugungsordnung | m | > 1 wird demnach die Ablenkung des Lichtes in die durch die Beugungsordnung defi- nierte Richtung verstanden, die durch konstruktive Interferenz von phasen- verschobenem Licht zustande kommt. Mit einem erfindungsgemäßen Brillenglas wird es einer Beobachtungsperson insbesondere ermöglicht, auch bei eingeschränkter Akkommodationsfähig- keit der Augen in unterschiedlichen Entfernungsbereichen angeordnete Ob- jekte scharf wahrzunehmen.
Der Winkel, in den ein Lichtstrahl von einer Beugungsstruktur gebeugt wird, und der Winkel, unter dem ein von der Beugungsstruktur gebeugter Licht strahl auf die Beugungsstruktur auftreffen kann, nimmt dabei mit wachsen- dem Betrag der Beugungsordnung zu. Eine positive Beugungsordnung ent- spricht dabei einem auf die Einfallsrichtung bezogenen Ablenkungswinkel für das Licht, der positiv ist, eine negative Beugungsordnung einem auf die Ein- fallsrichtung des Lichts bezogenen negativen Ablenkungswinkel. Das Verhältnis der Intensität lgebeugt des von einer Beugungsstruktur in eine Beugungsordnung | m | > 1 gebeugten Lichts zu der Intensität Anfallend des auf eine Grenzfläche der Beugungsstruktur unter einem bestimmten Ein- fallswinkel a' einfallenden Lichts wird vorliegend als die Beugungseffizienz h der Beugungsstruktur bezeichnet. Die Grenzfläche einer Beugungsstruktur kann mit der Oberfläche des transparenten Körpers des Brillenglases zu- sammenfallen, sie muss es aber nicht. Die Grenzfläche einer Beugungsstruk- tur kann sich auch innerhalb des transparenten Körpers befinden.
Die Erfindung nutzt aus, dass die Beugungseffizienz einer Beugungsstruktur in einer auf einem Träger angeordneten Schicht aus optisch transparentem Material abhängig ist von: der Wellenlänge des Lichts (l),
dem Brechungsindex (n) des Materials, aus dem das diffra ktive opti- sehe Element aufgebaut ist,
dem Brechungsindex (n0) des umgebenden Mediums,
der Dicke (d) der Schicht, in welcher der Brechungsindex moduliert ist, der Amplitude (An) der Modulation des Brechungsindex (n),
der Periode P der Modulation des Brechungsindex (n), und
dem Einfallswinkel (a', a") des Lichts auf eine Grenzfläche der Beu- gungsstruktur.
Die aufgrund der Abhängigkeit zwischen diesen Größen implizit bestehende Relation bedeutet, dass für eine gegebene Wellenlänge der Einfallswinkel angegeben werden kann, unter dem die Schicht, in welcher der Brechungs- index moduliert ist, das auf sie einfallende Licht effizient beugt, d. h. so, dass die Beugungseffizienz h größer ist als ein bestimmter grundsätzlich wählba- rer Schwellwert.
Ein erfindungsgemäßes Brillenglas kann ähnlich einem Gleitsichtglas insbe- sondere eine für unterschiedliche Blickrichtungen unterschiedliche optische Wirkung haben. D. h. für ein paralleles Lichtstrahlenbündel, das aus dem Unendlichen kommend durch die der Objektfläche zugewandte Seite des Brillenglases hindurchtritt, hat das Brillenglas abhängig von dem Bereich, in dem das Lichtstrahlenbündel das Brillenglas durchsetzt, eine unterschiedli- che Brechkraft, die allein durch die Beugung des Lichts in dem Phasenobjekt des Brillenglases oder auch durch eine kombinierte Beugung und Brechung des Lichts in dem Brillenglas hervorgerufen werden kann. Ein erfindungsge- mäßes Brillenglas für eine Beobachtungsperson kann einen für das Licht transparenten oder wenigstens teilweise transparenten Körper mit einem Phasenobjekt aufweisen, welches das auf einer der Beobachtungsperson abgewandten Seite des Brillenglases in Bezug auf die Oberflächennormale unter einem Einfallswinkel a zu einer Oberflächennormale n der Brillenglas vorderfläche einfallende Licht in eine von der Wellenlänge l des Lichts und von dem Einfallswinkel a des Lichts abhängige Richtung lenkt. Dabei enthält das Phasenobjekt wenigstens eine Beugungsstruktur, die in dem Körper an einer Körperfläche erstreckt ist, die beim Beobachten einer Objektfläche von einem unterschiedlichen Blickrichtungen eines einen Augendrehpunkt und ein Pupillenzentrum aufweisenden Auges der Beobachtungsperson entspre- chenden, durch den Augendrehpunkt und das Pupillenzentrum sowie den Punkt auf der Objektfläche verlaufenden Blickrichtungsstrahl durchsetzt wer- den kann. Die Beugungsstruktur ist dabei durch eine von dem mit der jeweili gen Blickrichtung durchsetzten Ort in der Fläche abhängige räumliche Modu- lation des Brechungsindex n(x,y) gebildet. Zu bemerken ist, dass der Körper des Brillenglases insbesondere eine Sandwichstruktur aufweisen kann, die ein Substrat und eine mit dem Substrat verklebte Folie, z.B. eine Folie auf Basis lichtempfindlicher Photopolymeere enthält, in der die Beugungsstruktur ausgebildet ist. Eine solche Folie kann z.B. erst nach ihrer Belichtung mit dem Substrat verklebt werden oder im Substrat belichtet werden. Die die we- nigstens eine Beugungsstruktur bildende räumliche Modulation des Bre- chungsindex n(x,y) in dem Körper ist stetig. Die Stetigkeit der räumlichen Modulation des Brechungsindex n(x,y) in dem Körper ist nicht nur lokal, d.h. über einen Bereich, dessen Ausdehnung nur wenige pm beträgt, sondern besteht auch auf einer makroskopischen Skala. Die Stetigkeit der räumlichen Modulation des Brechungsindex n(x,y) in dem Körper kann insbesondere global sein. Bei einer globalen Stetigkeit der räumlichen Modulation des Bre- chungsindex n(x,y) in dem Körper besteht die Stetigkeit der räumlichen Mo- dulation des Brechungsindex n(x,y) in dem Körper bevorzugt über einen zu- sammenhängenden Bereich B der Körperfläche, für dessen als das Supre- mum des metrischen Abstands d(x,y) zweier beliebiger, in dem Bereich der Körperfläche angeordneter Punkte x, y, definierten Durchmesser D mit
D := sup{d(x,y): x,y e B}, gilt:
D > 1mm, bevorzugt D > 10mm, besonders bevorzugt D > 20mm. Je größer nämlich der Durchmesser D des zusammenhängenden Bereichs B der Körperfläche gewählt wird, desto größer ist das Blickfeld, in dem für eine Beobachtungsperson mittels des Brillenglases eine kontinuierliche Sehfunk- tion ohne Sprünge in einem von der Beobachtungsperson wahrgenommenen Sehfeld gewährleistet ist.
Die Beugungsstruktur überführt eine sphärische Lichtwelle, die von einem von der Beobachtungsperson unter der jeweiligen Blickrichtung beobachtba- ren Punkt auf der Objektfläche herrührt, in eine entlang der Blickrichtung ver- laufende Lichtwelle, die den Punkt auf der Objektfläche auf einen in einer zu der Objektfläche optisch konjugierten Bildfläche liegenden Bildpunkt in dem Auge der Beobachtungsperson abbildet. Zu bemerken ist, dass auch wenn die Objektfläche eine Ebene ist, die optisch konjugierte Bildfläche unter Ein- beziehung der Optik des Auges der Beobachtungsperson von einer Ebene abweichen kann. Ein akkommodationsfähiges Auge kann nämlich Verände- rungen des Objektabstands bei unterschiedlichen Blickrichtungen ausglei- chen. Die optische Wirkung des erfindungsgemäßen Brillenglases ist damit insbesondere durch die optische Wirkung des Phasenobjekts bestimmt. Die optische Wirkung des Brillenglases muss aber nicht zwingend ausschließlich durch die optische Wirkung des Phasenobjekts festgelegt sein. Ein erfin- dungsgemäßes Brillenglas kann z. B. auch eine durch die Brechung von Licht in seinem für das Licht transparenten oder wenigstens teilweise trans- parenten Körper bestimmte optische Wirkungskomponente haben.
Unter einem lokalen Wellenvektor einer Lichtwelle wird vorliegend ein auf der Wellenfront einer Lichtwelle senkrecht stehender Vektor verstanden, für dessen Betrag gilt:
Kl = t· wobei l die Wellenlänge des Lichts ist.
Die wenigstens eine Beugungsstruktur kann insbesondere ein Hologramm eines Gegenstandspunkts und einer Referenzwelle mit sichtbarem Licht sein. Unter dem Hologramm eines Gegenstandspunkts und einer Referenzwelle wird dabei vorliegend und wie in Bergmann Schäfer, Lehrbuch der Experi- mentalphysik, Band 3, 10. Aufl., Verlag Walter de Gruyter Berlin New York (2004) auf S. 437 und 438 anhand der Abb. 3.104 beschrieben, worauf hier mit Bezug genommen und wobei der Offenbarungsgehalt der Beschreibung dieses Sachverhalts in den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung vollum- fänglich eingeschlossen wird, ein Interferenzmuster verstanden, das durch Superposition einer von dem Gegenstandspunkt ausgesendeten sphärischen Lichtwelle und der Referenzwelle erzeugt ist. Die wenigstens eine Beugungsstruktur kann auch ein Hologramm wenigs- tens einer ersten Referenzwelle W und einer zweiten Referenzwelle W12 sein. Indem dabei die erste Referenzwelle W eine von dem Augendreh- punkt des Auges der Beobachtungsperson ausgesendete sphärische Licht welle ist oder eine von einem Punkt nahe dem Augendrehpunkt des Auges der Beobachtungsperson ausgesendete sphärische Lichtwelle ist, lässt sich erreichen, dass die wenigstens eine Beugungsstruktur das in das Be- obachterauge unter einem Winkel zu einem Blickrichtungsstrahl einfallende Licht mit einer hohen Beugungseffizienz beugt. Das Hologramm ist bevorzugt als ein optisches Gitter ausgebildet, das einen lokalen Gitterperiodenvektor und einen lokalen Gittervektor mit einem Gittervektorbetrag hat, wobei und zueinander senkrecht stehende Einheitsvektoren und Ax, Ay und Az die jeweilige Gitterkonstante des Gitters in der Richtung der Einheitsvektoren ist.
Für den Gittervektorbetrag |kG38 | des optischen Gitters gilt bevorzugt: 2,0 pm < 2tt/|ϊ^| < 2,4 pm.
Auf diese Weise ist gewährleistet, dass das optische Gitter des Hologramms für das Licht im sichtbaren Spektralbereich mit der Wellenlänge 400nm < l < 800nm eine hohe Beugungseffizienz h hat, die dann oberhalb 80% liegen kann.
Der Gittervektorbetrag |kG38| des lokalen Gittervektors kG38 kann in dem Git- ter des Hologramms global konstant sein, d. h., in dem zusammenhängen- den Bereich der Körperfläche konstant sein. Zu bemerken ist allerdings, dass für den Gittervektorbetrag |kG38| auch gelten kann: |kG38 | ;= F38(x,y), wobei F38(x,y) eine von dem Ort in der Körperfläche abhängige skalare Funktion ist.
Eine Idee der Erfindung ist es, dass der Gittervektor kG38 für wenigstens eine Blickrichtung der Beobachtungsperson insbesondere einen eine Beugungsef- fizienz h der wenigstens einen Beugungsstruktur optimierenden Gittervektor- betrag hat. Die Erfinder haben nämlich herausgefunden, dass durch Optimie- ren eines global konstanten Gittervektorbetrags eine hohe breitbandige Beu- gungseffizienz der Beugungsstruktur in dem Brillenglas erzielt werden kann, dass es aber durch Optimieren des Gittervektorbetrags möglich ist, bei breit bandig hoher Beugungseffizienz auch Abbildungsfehler der optischen Abbil- dung der Brille zu optimieren, d.h. die optischen Abbildungsfehler der Brille wie z.B. einen sphärischen, astigmatischen oder chromatischen Abbildungs- fehler so gering zu machen, dass diese unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts liegen.
Insbesondere ist es eine Idee der Erfindung, dass der Gittervektor kG38 für wenigstens eine Blickrichtung der Beobachtungsperson eine einen Abbil dungsfehler des Bildpunkts optimierende Richtung haben kann. Der Abbil- dungsfehler kann dabei einem Abbildungsfehler oder mehreren Abbildungs- fehlern aus der Gruppe Farbfehler, Astigmatismus, Koma und Defokus ent- sprechen. D.h., die genannten Abbildungsfehler werden durch Optimieren so gering gemacht, dass diese jeweils unterhalb eines vorgegebenen Schwell- werts liegen. Von Vorteil ist es, wenn der Gittervektor kG38 für wenigstens eine Blickrichtung der Beobachtungsperson eine einen Durchmesser des Bildpunkts optimierende Richtung hat, d.h. es wird sichergestellt, dass der Durchmesser des Bildpunkts unterhalb eines vorgegebenen Werts liegt.
Der Gittervektor kG38 kann aber alternativ oder zusätzlich für wenigstens eine Blickrichtung der Beobachtungsperson auch eine Beugungseffizienz h der wenigstens einen Beugungsstruktur optimierende Richtung haben, d.h. es wird sichergestellt, dass für die Beugungseffizienz h der wenigstens einen Beugungsstruktur gilt: h > S, wobei S ein vorgegebener Schwellwert ist.
Ein erfindungsgemäßes Brillenglas kann einen für das Licht transparenten oder wenigstens teilweise transparenten Körper aufweisen, wobei die Beu- gungsstruktur in dem Körper an einer Körperfläche erstreckt ist, die beim Be- obachten der Objektfläche von unterschiedlichen Blickrichtungen eines einen Augendrehpunkt und ein Pupillenzentrum aufweisenden Auges einer Be- obachtungsperson entsprechenden, durch den Augendrehpunkt und das Pu- pillenzentrum sowie den Punkt auf der Objektfläche verlaufenden Blickrich- tungsstrahl durchsetzt werden kann.
Ein solches Brillengas kann für unterschiedliche Blickrichtungen unterschied- liche optische Wirkungen haben. An einer jeden von dem Blickrichtungsstrahl durchsetzbaren Stelle auf einer der Beobachtungsperson zugewandten Seite der Beugungsstruktur gilt dabei für den Wellenfrontvektor kwll’ der ersten Referenzwelle W und den Wel- lenfrontvektor kwi 2 der zweiten Referenzwelle W12 sowie den Gittervektor kG38 des Hologramms günstiger Weise:
Der Gittervektor kG38 kann für wenigstens eine Blickrichtung der Beobach- tungsperson eine einen Abbildungsfehler des Bildpunkts in dem Auge der Beobachtungsperson optimierende Richtung haben. Dabei kann der Abbil dungsfehler einem Abbildungsfehler oder mehreren Abbildungsfehlern aus der Gruppe Farbfehler, Astigmatismus, Koma etc. entsprechen. D.h., die ge- nannten Abbildungsfehler werden durch Optimieren so minimiert, dass diese jeweils unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts liegen.
Der Gittervektor kG38 kann für wenigstens eine Blickrichtung der Beobach- tungsperson eine einen Durchmesser des Bildpunkts in dem Auge der Be- obachtungsperson optimierende Richtung haben. Der Gittervektor kG38 kann alterativ oder zusätzlich für wenigstens eine Blickrichtung der Beobachtungs- person auch eine Beugungseffizienz h der wenigstens einen Beugungsstruk- tur optimierende Richtung haben, d.h. es wird sichergestellt, dass für die Beugungseffizienz h der wenigstens einen Beugungsstruktur gilt: h > S, wo- bei S ein vorgegebener Schwellwert ist.
Indem das Hologramm ein Hologramm zweier Paare von Referenzwellen (Wn, W12) oder mehrerer Paare von Referenzwellen ist, lässt sich erreichen, dass auch Licht, das unter einem Winkel zu einem Blickrichtungsstahl in das Auge der Beobachtungsperson einfällt, mit einer hohen Beugungseffizienz gebeugt werden kann. Von Vorteil ist es, wenn wenigstens eine weitere Beugungsstruktur vorgese- hen ist, die durch die wenigstens eine Beugungsstruktur in eine erste Beu- gungsordnung 01 gebeugtes Licht in eine Beugungsordnung 02 beugt, für die gilt: 1011 = 1021 und sign(Ol) = -sign(02). Auf diese Weise lässt sich er- reichen, dass die weitere Beugungsstruktur eine unerwünschte Dispersion der ersten Beugungsstruktur wenigstens teilweise kompensiert.
Zu bemerken ist, dass der Körper des Brillenglases insbesondere eine Sandwichstruktur aufweisen kann, die ein Substrat und eine mit dem Sub- strat verklebte Folie enthält, in der die wenigstens eine weitere Beugungs- Struktur ausgebildet ist.
Die wenigstens eine weitere Beugungsstruktur kann dabei ebenfalls ein Ho- logramm wenigstens einer weiteren ersten Referenzwelle W2i und einer wei- teren zweiten Referenzwelle W22 sein, wobei die weitere erste Referenzwelle W2i die mittels der wenigstes einen Beugungsstruktur gebeugte erste Refe- renzwelle W oder die mittels der wenigstes einen Beugungsstruktur ge- beugte zweite Referenzwelle Wi2 ist. Das Hologramm kann als ein optisches Gitter ausgebildet sein, das einen lokalen Gitterperiodenvektor und einen lokalen Gittervektor mit einem Gittervektorbetrag hat.
Für den Gittervektorbetrag |kG40 | des optischen Gitters des Hologramms der weiteren Beugungsstruktur gilt bevorzugt: 2,0 pm < 2n/|kG38| < 2,8 pm. Der Gittervektorbetrag |kG40 | kann in dem Gitter des Hologramms global konstant sein. Zu bemerken ist allerdings, dass für den Gittervektorbetrag |kG40 | auch gelten kann: |kG40 | ;= F(x, y), wobei F(x, y) eine von dem Ort in der Körperflä- che abhängige skalare Funktion ist.
Eine Idee der Erfindung ist es, dass der Gittervektor kG40 für wenigstens eine Blickrichtung der Beobachtungsperson einen eine Beugungseffizienz h der wenigstens einen Beugungsstruktur optimierenden Gittervektorbetrag haben kann.
Insbesondere ist es eine Idee der Erfindung, dass der Gittervektor kG40 für wenigstens eine Blickrichtung der Beobachtungsperson eine einen Abbil dungsfehler des Bildpunkts optimierende Richtung haben kann. Der Abbil- dungsfehler kann dabei einem Abbildungsfehler oder mehreren Abbildungs- fehlem aus der Gruppe Farbfehler, Astigmatismus, Koma und Defokus ent- sprechen. Alternativ oder zusätzlich kann der Gittervektor kG40 für wenigs- tens eine Blickrichtung der Beobachtungsperson eine einen Durchmesser des Bildpunkts optimierende Richtung haben. Der Gittervektor kG40 kann auch für wenigstens eine Blickrichtung der Be- obachtungsperson eine eine Beugungseffizienz h der wenigstens einen Beu- gungsstruktur optimierende Richtung haben.
Von Vorteil ist es, wenn dabei an einer jeden von dem Blickrichtungsstrahl durchsetzbaren Stelle auf einer der Beobachtungsperson zugewandten Seite der weiteren Beugungsstruktur für den Wellenfrontvektor kW21 der weiteren ersten Referenzwelle W21 und den Wellenfrontvektor kW22 der weiteren zwei- ten Referenzwelle W22 sowie den Gittervektor kG40 des Hologramms gilt: kw21 — kw22‘kG40 -
Zu bemerken ist, dass der Gittervektor kG40 für wenigstens eine Blickrichtung der Beobachtungsperson auch eine eine Beugungseffizienz h der wenigstens einen Beugungsstruktur optimierende Richtung haben kann. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass das Hologramm ein Hologramm zweier Paare von Referenzwellen (W21, W22) oder mehrerer Paare von Referenzwellen (W2i, W22; W23, W24; ...) ist.
Auf oder in einem erfindungsgemäßen Brillenglas können die Beugungs- Strukturen an einer flachsten Fläche angebracht sein. Für Linsen mit einer negativen Wirkung kann dies z. B. die dem Auge einer Beobachtungsperson abgewandte Seite des Brillenglases sein.
Zu bemerken ist, dass die Beugungsstrukturen in einem erfindungsgemäßen Brillenglas in auflaminierten Folien mit einem holographischen Material wie z. B. Bayfol HX von der Firma Covestro AG ausgebildet sein können, die mit dem Glaskörper des Brillenglases verkittet sind.
Zu bemerken ist auch, dass Freiformflächen bei einem erfindungsgemäßen Brillenglas aus ästhetischen Gründen bevorzugt auf der dem Auge einer Be- obachtungsperson abgewandten Seite des Brillenglases angeordnet sind.
Die Erfinder haben nämlich insbesondere erkannt, dass ein langer Glasweg zwischen Beugungsstrukturen und einer Freiformfläche die Reduktion der Varianz der sphärischen Wirkung und des Astigmatismus positiv beeinflusst.
Die wenigstens eine Beugungsstruktur in einem erfindungsgemäßen Brillen glas ermöglicht, die Mittendicke in Brillengläsern mit hoher positiver sphäri- scher Wirkung und die Randdicke in Brillengläsern mit hoher negativer sphä- rischer Wirkung zu reduzieren. Darüber hinaus ermöglicht die Erfindung auch das Verbessern der mechanischen Stabilität der Brillengläser aufgrund der darin eingebrachten Beugungsstrukturen. Als Folien und/oder Schichtsystem ausgebildete Beugungsstrukturen ermöglichen insbesondere einen Splitter- schutz.
In einem erfindungsgemäßen Brillenglas kann der Körper ein Phasenobjekt aufweisen, das die wenigstens eine Beugungsstruktur enthält. Das Phasen- objekt und der Körper lenkt dabei das auf einer der Beobachtungsperson abgewandten Seite des Brillenglases in Bezug auf die Oberflächennormale unter einem Einfallswinkel ai zu einer Oberflächennormale der Brillenglas- vorderfläche von einem Punkt auf einer Objektfläche einfallende Licht in eine von der Wellenlänge l des Lichts und von dem Einfallswinkel ai des Lichts abhängige Richtung. Der Körper ist für das auf einer der Beobachtungsper- son abgewandten Seite des Brillenglases in Bezug auf die Oberflächennor- male unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennormale der Brillenglas- vorderfläche von dem Punkt auf der Objektfläche einfallende Licht ein refrak- tiver Körper mit einer refraktiven Dispersion Dref l mit i/A) sin a!
ref. asm 0 h 2 (l) )
Für das auf einer der Beobachtungsperson zugewandten Seite des Brillen- glases in Bezug auf die Oberflächennormale unter dem Austrittswinkel ab austretende Licht von dem Punkt auf der Objektfläche ist der Körper ein re- fraktiver Körper mit einer refraktiven Dispersion Dref 2 mit P-L (l) ist hier die im Allgemeinen von der Wellenklänge l abhängige Brech- zahl eines zwischen der Objektfläche und dem Körper angeordneten opti schen Mediums für das Licht. h2(l) ist die im Allgemeinen von der Wellenklänge l abhängige Brechzahl des Körpers für das Licht. h3(l) ist die im Allgemeinen von der Wellenklänge l abhängige Brechzahl eines zwischen der Pupille und dem Körper angeordneten optischen Medi- ums für das Licht.
Die Beugungsstruktur weist dabei für das auf einer der Beobachtungsperson abgewandten Seite des Brillenglases in Bezug auf die Oberflächennormale unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennormale der Brillenglasvorder- fläche von dem Punkt auf der Objektfläche einfallende Licht eine die refrakti- ve Dispersion Dref := Dref l + Dref 2 des Körpers wenigstens teilweise kom- pensierende diffra ktive Dispersion Ddiff l auf mit
Hier ist a4 ein auf eine Oberflächennormale an einer von dem Punkt auf der Objektfläche auf die Brillenglasvorderfläche unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennormale der Brillenglasvorderfläche einfallenden Licht durch- setzten Stelle der Körperfläche, an der die Beugungsstruktur erstreckt ist, bezogener Ablenkwinkel für das von dem Punkt auf der Objektfläche auf die Brillenglasvorderfläche unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennor- male der Brillenglasvorderfläche einfallende Licht.
Die Beugungsstruktur ist ein Hologramm wenigstens einer ersten Referenz- welle W und einer zweiten Referenzwelle W12, das als ein optisches Gitter ausgebildet ist, das einen lokalen Gitterperiodenvektor und einen lokalen Gittervektor mit einem Gittervektorbetrag hat.
Aproj 38 ist dabei die Gitterperiode der Projektion des Gittervektors auf die Körperfläche mit
Bei dem Brillenglas kann insbesondere gelten: sign{Dref l + Dref 2) = -sign(Ddiff l )
Ein erfindungsgemäßes Brillenglas kann wenigstens eine weitere Beugungs- Struktur enthalten, die durch die wenigstens eine Beugungsstruktur in eine erste Beugungsordnung 01 gebeugtes Licht in eine Beugungsordnung 02 beugt, für die gilt: 1011 = 1021 und sign(Ol) = -sign(02). Die wenigstens eine weitere Beugungsstruktur ist dabei an einer weiteren Körperfläche erstreckt, die mit der ersten Körperfläche zusammenfallen kann und die durch eine von dem Ort in der Körperfläche abhängige räumliche Modulation des Brechungsindex n(x, y) gebildet ist.
Die wenigstens eine weitere Beugungsstruktur ist dabei ein Hologramm we- nigstens einer weiteren ersten Referenzwelle W21 und einer weiteren zweiten Referenzwelle W22, wobei die weitere erste Referenzwelle W21 die mittels der wenigstes einen Beugungsstruktur gebeugte erste Referenzwelle W oder die mittels der wenigstes einen Beugungsstruktur gebeugte zweite Refe- renzwelle Wi2 ist.
Das Hologramm der weiteren Beugungsstruktur ist dabei als ein weiteres optisches Gitter ausgebildet, das einen lokalen Gitterperiodenvektor und einen lokalen Gittervektor mit einem Gittervektorbetrag hat.
Die wenigstens eine weitere Beugungsstruktur weist für das auf einer der Beobachtungsperson abgewandten Seite des Brillenglases in Bezug auf die Oberflächennormale unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennormale der Brillenglasvorderfläche von dem Punkt auf der Objektfläche einfallende und dann in den Winkel 02 in Bezug auf die Oberflächennormale gebrochene Licht eine diffraktive Dispersion Ddiff 2 auf mit
J-J _ da3 _ m
dlff- 2‘ dX Ap roj 40 cos a3’ wobei Aproj.4o die Gitterperiode der Projektion des Gittervektors des weiteren optischen Gitters auf die weitere Körperfläche ist mit Dabei ist a3 ein auf eine Oberflächennormale an einer von dem von dem Punkt auf der Objektfläche auf die Brillenglasvorderfläche unter dem Ein- fallswinkel ai zu der Oberflächennormale der Brillenglasvorderfläche einfal- lenden Licht durchsetzten Stelle der weiteren Körperfläche, an der die weite- re Beugungsstruktur erstreckt ist, bezogener Ablenkwinkel für das von dem Punkt auf der Objektfläche auf die Brillenglasvorderfläche unter dem Ein- fallswinkel ai zu der Oberflächennormale der Brillenglasvorderfläche einfal- lenden Licht.
Auf diese Weise kann ein Brillenglas bereitgestellt werden, bei dem die dif- fraktiven Eigenschaften von Beugungsstrukturen und die refraktiven Eigen- schaften des Körpers des Brillenglases derart aufeinander abgestimmt sind, dass durch die Brechung des Lichts hervorgerufene astigmatischen Abbil- dungsfehler des Körpers des Brillenglases gering sind, d.h. unterhalt eines vorgegebenen Schwellwerts liegen, und chromatische Abbildungsfehler, die von Beugungsstrukturen hervorgerufen werden, gering sind, d.h. unterhalb eines vorgegebenen Schwellwerts S liegen.
Von Vorteil ist es, wenn für die refraktiven Dispersionen Dref l , Dref 2 des Körpers und die diffraktiven Dispersionen Ddiff l, Ddiff 2 der Beugungsstruk- turen des Brillenglases gilt:
Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass sich die refraktive und dispersive Dispersion für das Licht, welches das Brillenglas durchsetzt, wenigstens teil- weise aufhebt.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die refraktiven Dispersionen Dref l , Dref.2 des Körpers und die diffraktiven Dispersionen Ddiff l, Ddiff 2 der Beu- gungsstrukturen des Brillenglases der folgenden Beziehung genügen: mit S = 0,72 cm/m, bevorzugt S = 0,36 cm/m, besonders bevorzugt S = 0,12 cm/m.
Wenn für die refraktiven Dispersionen Dref l, Dref 2 des Körpers und die dif fraktiven Dispersionen Ddiff l , Ddiff 2 der Beugungsstrukturen des Brillengla- ses gilt: S < 0,12 cm/m, so liegt ein Farbfehler für die unter Verwendung des Brillenglases in einem menschlichen Auge erzeugten Abbildung unterhalb der Wahrnehmungsschwelle.
Wenn demgegenüber für die refraktiven Dispersionen Dref l, Dref 2 des Kör- pers und die diffraktiven Dispersionen Ddiff l, Ddiff 2 der Beugungsstrukturen des Brillenglases gilt: S < 0,36cm/m bzw. S < 0,72cm/m, so ist ein Farbfehler für die unter Verwendung des Brillenglases in einem menschlichen Auge er- zeugten Abbildung im Alltagseinsatz in der Regel nicht störend.
Eine Idee der Erfindung ist es insbesondere, mit einer Kostenfunktion bei einem Brillenglas die Form von Asphären oder Freiformflächen und von Beu- gungsstrukturen so zu optimieren, dass Abbildungsfehler, insbesondere chromatische Fehler klein und die Glasdicke des Brillenglases, bei Gläsern mit positiver Brechkraft die Mittendicke, bei Gläsern mit negativer Brechkraft die Randdicke, möglichst gering ist.
Die Erfindung schlägt hierfür ein Optimierungsverfahren vor, das insbesonde- re mehrstufig sein kann und bei dem die Zielwerte der Optimierung mehrfach neu anpasst werden. Durch Optimieren einer Kostenfunktion kann so für Beugungsstrukturen und Brillenglasparameter wie z. B. die Varianz der sphä- rischen Wirkung, der Astigmatismus, Farbquerfehler und/oder Glasdicke, insbesondere Mittendicke oder Randdicke ein guter Kompromiss gefunden werden.
Insbesondere schlägt die Erfindung vor, dass der Gittervektor kG38 der Beu- gungsstruktur und der Gittervektor kG40 der weiteren Beugungsstruktur für wenigstens eine Blickrichtung der Beobachtungsperson eine Kostenfunktion
K optimierende Gittervektorbeträge |kG38|, |kG40| haben können, wobei die Kostenfunktion K einen Kostenfunktionsterm enthält mit:
Ki KiGPl + KiGP2 + KiGP2 + K iSPH + ^ίRR an dem von der Blickrichtung durch
setzten Ort auf der Körperfläche, an der die Beugungsstruktur erstreckt ist, an dem von der Blickrichtung durch
setzten Ort auf der weitere Körperfläche, an der die weitere Beugungsstruk- tur erstreckt ist, mit KiSPH : = a3 (SPHist-SPHsoll) als einem sphärischen Abbildungsfehler des Punkts auf der Objektfläche, mit KiAST: = a4(ASTist-ASTsoll) als einen astigmatischen Abbildungsfehler des Punkts auf der Objektfläche, mit KiFF = a5 (FFist-FFsoll) als einem chromatischen Abbildungsfehler des Punkts auf der Objektfläche, wobei die Koeffizienten ax mit x = 1, 2, 3, 4, 5 frei gewählt werden können.
Bei dem Brillenglas kann dabei vorgesehen sein, dass der Gittervektor kG38 der Beugungsstruktur und der Gittervektor kG40 der weiteren Beugungsstruk tur für eine Vielzahl von Blickrichtungen i der Beobachtungsperson eine Kos tenfunktion K optimierende Gittervektorbeträge |kG38|, |kG40| haben, wobei die Kostenfunktion K einen Kostenfunktionsterm K enthält mit:
krichtung i durch
setzten Ort auf der Körperfläche, an der die Beugungsstruktur erstreckt ist, an dem von der Blickrichtung i durch
setzten Ort auf der weiteren Körperfläche, an der die weitere Beugungsstruk- tur erstreckt ist, mit KiSPH : = ai3 (SPHist-SPHsoll) als einem sphärischen Abbildungsfehler des Punkts auf der Objektfläche, mit KiAST: = ai4(ASTist-ASTsoll) als einen astigmatischen Abbildungsfehler des Punkts auf der Objektfläche, mit KiFF = ai5 (FFist-FFsoll) als einem chromatischen Abbildungsfehler des Punkts auf der Objektfläche, wobei die Koeffizienten aix mit x = 1, 2, 3, 4, 5 frei gewählt werden können.
Bevorzugt weist das Brillenglas eine Geometrie des Körpers, insbesondere eine Mittendicke des Körpers und/oder ein Vorderradius des Körpers und/oder ein Rückradius des Körpers die Kostenfunktion K optimierende Werte auf.
Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass bei dem Brillenglas z.B. sphäri- sche Abbildungsfehler minimiert sind und/oder dass das Brillenglas über eine vorgegebene mechanische Stabilität verfügt und/oder dass die Geometrie des Brillenglases vordefinierten Formerfordernissen genügt.
Die Geometrie des Körpers kann dabei eine asphärische Form oder eine Freiflächenform der Brillenglasvorderfläche und/oder der Brillenglasrückflä- che beschreibende Koeffizienten aufweisen. Das vorstehend angegebene Brillenglas kann eine positive Brechkraft haben, wobei die Kostenfunktion K einen Kostenfunktionsterm KRand enthält mit: K Rand : = ax(RDist-RDsoll), wobei RDist ein Istwert für die Mittendicke des Bril lenglases ist und wobei RDsoll ein Sollwert für die Mittendicke des Brillengla- ses ist.
Das vorstehend angegebene Brillenglas kann allerdings auch eine negative Brechkraft haben, wobei die Kostenfunktion K hier dann einen Kostenfunkti- onsterm KRand enthält mit: KRand: = ax(RDist-RDsoll), wobei RDist ein Istwert für die Randdicke des Brillenglases ist und wobei RDsoll ein Sollwert für die Randdicke des Brillenglases ist.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren für das Ermitteln des Designs ei- nes Brillenglases wird für das Brillenglas eine Geometrie und eine Objektflä- che sowie eine optische Übertragungsfunktion vorgegeben. Für die vorgege- bene optische Übertragungsfunktion und die vorgegebene Geometrie wird dann ein Phasenobjekt berechnet, welches das auf einer der Beobachtungs- person abgewandten Seite des Brillenglases unter einem Einfallswinkel a zu einer Oberflächennormale n der Brillenglasvorderfläche einfallende Licht in eine von der Wellenlänge l des Lichts und von dem Einfallswinkel a des Lichts abhängige Richtung lenkt. Das Phasenobjekt enthält dabei wenigstens eine Beugungsstruktur, die in dem Körper an einer Körperfläche erstreckt ist, die beim Beobachten einer Objektfläche von einem einer Blickrichtung eines einen Augendrehpunkt und ein Pupillenzentrum aufweisenden Auges der Beobachtungsperson entsprechenden, durch den Augendrehpunkt und das Pupillenzentrum sowie den Punkt auf der Objektfläche verlaufenden Blick- richtungsstrahl durchsetzt werden kann. Die Beugungsstruktur ist durch eine von dem mit der Blickrichtung durchsetzten Ort (x, y) in der Körperfläche ab- hängige räumliche Modulation des Brechungsindex n(x, y) gebildet.
Die die wenigstens eine Beugungsstruktur bildende räumliche Modulation des Brechungsindex n(x, y) ist in dem von einer Blickrichtung durchsetzbaren Bereich des Körpers stetig. Die Stetigkeit der räumlichen Modulation des Brechungsindex n(x, y) in dem Körper ist nicht nur lokal sondern besteht auch auf einer makroskopischen Skala. Die Stetigkeit der räumlichen Modu- lation des Brechungsindex n(x, y) in dem Körper kann insbesondere global sein. Hierfür besteht die Stetigkeit der räumlichen Modulation des Bre- chungsindex n(x, y) in dem Körper bevorzugt über einen zusammenhängen- den Bereich B der Körperfläche, für dessen als das Supremum des metri- schen Abstands d(x,y) zweier beliebiger, in dem Bereich der Körperfläche angeordneter Punkte x, y, definierten Durchmesser D mit
D := sup{d(x, y): x, y e B), gilt:
D > lmm, bevorzugt D > lOmm, besonders bevorzugt D > 20mm. Die Beugungsstruktur überführt eine sphärische Lichtwelle, die von einem Punkt auf der Objektfläche herrührt, der von der Blickrichtung durchsetzt ist, in eine entlang der Blickrichtung verlaufende Lichtwelle, die den Punkt auf der Objektfläche auf einen in einer zu der Objektfläche optisch konjugierten Bildfläche liegenden Bildpunkt in dem Auge der Beobachtungsperson abbil- det.
Die wenigstens eine Beugungsstruktur ist ein Hologramm wenigstens einer ersten Referenzwelle W und einer zweiten Referenzwelle W12, wobei das Hologramm als ein optisches Gitter ausgebildet ist, das einen lokalen Gitter- periodenvektor und einen lokalen Gittervektor mit einem Gittervektorbetrag hat.
Für den Gittervektorbetrag |kG40 | des optischen Gitters gilt dabei bevorzugt: 2,0 pm < 2p/| kG38 | < 2,8 pm. Zu bemerken ist, dass der Gittervektorbetrag |kG40| des optischen Gitters global konstant sein kann. Zu bemerken ist aller- dings auch, dass für den Gittervektorbetrag gilt: wobei F40 y) eine von dem Ort in der Körperfläche abhängige skalare Funktion ist. Von Vorteil ist es, wenn der Gittervektorbetrag |kG40| des Gittervektors kG40 für wenigstens eine Blickrichtung der Beobachtungsperson optimiert wird, um einen Abbildungsfehler des Bildpunkts in dem Auge der Beobachtungsper- son zu optimieren. Zu bemerken ist, dass der Abbildungsfehler einem Abbildungsfehler oder mehreren Abbildungsfehlern aus der Gruppe Farbfehler, Astigmatismus, Koma entsprechen kann. Darüber hinaus ist zu bemerken, dass der Gitter- vektorbetrag |kG40| des Gittervektors kG40 für wenigstens eine Blickrichtung der Beobachtungsperson optimiert werden kann, um einen Durchmesser des Bildpunkts in dem Auge der Beobachtungsperson zu minieren.
Der Gittervektorbetrag |kG40| des Gittervektors kG40 kann auch für wenigs- tens eine Blickrichtung der Beobachtungsperson dahingehend optimiert wer- den, dass eine Beugungseffizienz h der wenigstens einen Beugungsstruktur maximiert wird.
Die Richtung des Gittervektors kG40 wird bevorzugt für wenigstens eine Blick- richtung der Beobachtungsperson optimiert, um damit einen Abbildungsfehler des Bildpunkts in dem Auge der Beobachtungsperson zu optimieren. Der Abbildungsfehler kann dabei einem Abbildungsfehler oder mehreren Abbil- dungsfehlern aus der Gruppe Farbfehler, Astigmatismus, Koma oder Defo- kus entsprechen.
Der Gittervektor kG40 kann alternativ oder zusätzlich auch für wenigstens ei- ne Blickrichtung der Beobachtungsperson optimiert werden, um einen Durchmesser des Bildpunkts in dem Auge der Beobachtungsperson zu mi- nieren.
Zu bemerken ist, dass der Gittervektor kG40 auch für wenigstens eine Blick- richtung der Beobachtungsperson optimiert werden kann, um eine Beu- gungseffizienz h der wenigstens einen Beugungsstruktur zu maximieren. Zu bemerken ist auch, dass der Körper ein Phasenobjekt aufweisen kann, das die wenigstens eine Beugungsstruktur enthält, wobei das Phasenobjekt und der Körper das auf einer der Beobachtungsperson abgewandten Seite des Brillenglases in Bezug auf die Oberflächennormale unter einem Einfalls winkel ai zu einer Oberflächennormale der Brillenglasvorderfläche von einem Punkt auf einer Objektfläche einfallende Licht in eine von der Wellenlänge l des Lichts und von dem Einfallswinkel ai des Lichts abhängige Richtung lenkt.
Der Körper ist dabei für das auf einer der Beobachtungsperson abgewandten Seite des Brillenglases in Bezug auf die Oberflächennormale unter dem Ein- fallswinkel ai zu der Oberflächennormale der Brillenglasvorderfläche von dem Punkt auf der Objektfläche einfallende Licht ein refraktiver Körper mit einer refraktiven Dispersion Dref L mit
Für das auf einer der Beobachtungsperson zugewandten Seite des Brillen- glases in Bezug auf die Oberflächennormale unter dem Austrittswinkel ab austretende Licht von dem Punkt auf der Objektfläche ist der Körper ein re- fraktiver Körper mit einer refraktiven Dispersion Dref 2 mit
Dabei ist ^(l) die im Allgemeinen von der Wellenlänge l abhängige Brech- zahl eines zwischen der Objektfläche und dem Körper angeordneten opti- sehen Mediums für das Licht, h2(l) die im Allgemeinen von der Wellenklänge l abhängige die Brechzahl des Körpers für das Licht, und h3(l) die im Allgemeinen von der Wellenlänge l abhängige Brechzahl eines zwischen der Pupille und dem Körper angeordneten optischen Medi- ums für das Licht.
Die Beugungsstruktur weist dabei für das auf einer der Beobachtungsperson abgewandten Seite des Brillenglases in Bezug auf die Oberflächennormale unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennormale der Brillenglasvorder- fläche von dem Punkt auf der Objektfläche einfallende Licht eine die refrakti- ve Dispersion Dref := Dref l + Dref 2 des Körpers wenigstens teilweise kom- pensierende diffra ktive Dispersion Ddiff l auf mit Dabei ist a4 ein auf eine Oberflächennormale an einer von dem von dem Punkt auf der Objektfläche auf die Brillenglasvorderfläche unter dem Ein- fallswinkel ai zu der Oberflächennormale der Brillenglasvorderfläche einfal- lenden Licht durchsetzten Stelle der Körperfläche, an der die Beugungsstruk- tur erstreckt ist, bezogener Ablenkwinkel für das von dem Punkt auf der Ob- jektfläche auf die Brillenglasvorderfläche unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennormale der Brillenglasvorderfläche einfallenden Licht. Die Beugungsstruktur ist dabei ein Hologramm wenigstens einer ersten Refe- renzwelle W und einer zweiten Referenzwelle W12, das als ein optisches Gitter ausgebildet ist, das einen lokalen Gitterperiodenvektor und einen lokalen Gittervektor mit einem Gittervektorbetrag hat.
L proj.38 ist die Gitterperiode der Projektion des Gittervektors auf die Körperfläche mit
Von Vorteil ist es, wenn die für die refraktiven Dispersionen Dref 2, Dref 2 und die diffra ktive Dispersion Dref 2 folgende Beziehung gilt: sign(Dref l + Dref 2) = -sign(Ddiff l )
Bei dem Verfahren für das Ermitteln des Designs eines Brillenglases kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine weitere Beugungsstruktur, das durch die wenigstens eine Beugungsstruktur in eine erste Beugungsordnung 01 gebeugtes Licht in eine Beugungsordnung 02 beugt, für die gilt: 1011 = 1021 und sign(Ol) = -sign(02), wobei die wenigstens eine weitere Beugungsstruktur an einer weiteren Kör- perfläche erstreckt ist, die mit der ersten Körperfläche zusammenfallen kann und die durch eine von dem Ort in der Körperfläche abhängige räumliche Modulation des Brechungsindex n(x, y) gebildet ist, wobei die wenigstens eine weitere Beugungsstruktur ein Hologramm wenigs- tens einer weiteren ersten Referenzwelle W2i und einer weiteren zweiten Referenzwelle W22 ist, wobei die weitere erste Referenzwelle W2i die mittels der wenigstes einen Beugungsstruktur gebeugte erste Referenzwelle W oder die mittels der wenigstes einen Beugungsstruktur gebeugte zweite Re- ferenzwelle Wi2 ist, wobei das Hologramm der weiteren Beugungsstruktur als ein weiteres opti sches Gitter ausgebildet ist, das einen lokalen Gitterperiodenvektor und einen lokalen Gittervektor mit einem Gittervektorbetrag hat wobei die wenigstens eine weitere Beugungsstruktur für das auf einer der Beobachtungsperson abgewandten Seite des Brillenglases in Bezug auf die Oberflächennormale unter dem Einfallswinkel CM ZU der Oberflächennormale der Brillenglasvorderfläche von dem Punkt auf der Objektfläche einfallende und dann in den Winkel 02 in Bezug auf die Oberflächennormale gebrochene Licht eine diffraktive Dispersion Ddiff 2 aufweist mit wobei Aproj.4o die Gitterperiode der Projektion des Gittervektors des weiteren optischen Gitters auf die weitere Körperfläche ist mit
2p
L pro j.40
und wobei a3 ein auf eine Oberflächennormale an einer von dem von dem Punkt auf der Objektfläche auf die Brillenglasvorderfläche unter dem Ein- fallswinkel ai zu der Oberflächennormale der Brillenglasvorderfläche einfal- lenden Licht durchsetzten Stelle der weiteren Körperfläche, an der die weite- re Beugungsstruktur erstreckt ist, bezogener Ablenkwinkel für das von dem Punkt auf der Objektfläche auf die Brillenglasvorderfläche unter dem Ein- fallswinkel ai zu der Oberflächennormale der Brillenglasvorderfläche einfal- lenden Licht ist. Bei dem Verfahren gilt dabei bevorzugt:
Von Vorteil ist es auch, wenn bei dem Verfahren gilt: mit S = 0,72 cm/m, bevorzugt S = 0,36 cm/m, besonders bevorzugt
S = 0,12 cm/m. Der Gittervektor kG38 der Beugungsstruktur und der Gittervektor kG40 der wei- teren Beugungsstruktur für wenigstens eine Blickrichtung der Beobachtungs- person können Gittervektorbeträge |kG38|, |kG40 | haben, die durch Optimie- ren einer Kostenfunktion K ermittelt werden, wobei die Kostenfunktion K ei- nen Kostenfunktionsterm K, enthält mit:
ckrichtung durch-
setzten Ort auf der Körperfläche, an der die Beugungsstruktur erstreckt ist, an dem von der Blickrichtung durch
setzten Ort auf der weitere Körperfläche, an der die weitere Beugungsstruk- tur erstreckt ist, mit KiSPH : = a3 (SPHist-SPHsoll) als einem sphärischen Abbildungsfehler des Punkts auf der Objektfläche, mit KiAST: = a4(ASTist-ASTsoll) als einen astigmatischen Abbildungsfehler des Punkts auf der Objektfläche, mit KiFF = a5 (FFist-FFsoll) als einem chromatischen Abbildungsfehler des Punkts auf der Objektfläche, wobei die Koeffizienten ax mit x = 1, 2, 3, 4, 5 frei gewählt werden können.
Bei dem Verfahren können der Gittervektor kG38 der Beugungsstruktur und der Gittervektor kG40 der weiteren Beugungsstruktur für eine Vielzahl von Blickrichtungen i der Beobachtungsperson Gittervektorbeträge |kG38 |, |kG40 | haben, die durch Optimieren einer Kostenfunktion K ermittelt werden, wobei die Kostenfunktion K einen Kostenfunktionsterm K enthält mit:
krichtung i durch
setzten Ort auf der Körperfläche, an der die Beugungsstruktur erstreckt ist, an dem von der Blickrichtung i durch
setzten Ort auf der weiteren Körperfläche, an der die weitere Beugungsstruk- tur erstreckt ist, mit KiSPH : = ai3 (SPHist-SPHsoll) als einem sphärischen Abbildungsfehler des Punkts auf der Objektfläche, mit KiAST: = ai4(ASTist-ASTsoll) als einen astigmatischen Abbildungsfehler des Punkts auf der Objektfläche, mit KiFF = ai5 (FFist-FFsoll) als einem chromatischen Abbildungsfehler des Punkts auf der Objektfläche, wobei die Koeffizienten aix mit x = 1, 2, 3, 4, 5 frei gewählt werden können.
Bei dem Verfahren kann eine Geometrie des Körpers, insbesondere eine Mittendicke des Körpers und/oder ein Vorderradius des Körpers und/oder ein Rückradius des Körpers die Kostenfunktion K optimierende Werte aufweisen. Insbesondere kann bei dem Verfahren die Geometrie des Körpers eine as- phärische Form oder eine Freiflächenform der Brillenglasvorderfläche und/oder der Brillenglasrückfläche beschreibende Koeffizienten aufweisen.
Bei dem Verfahren kann für das Brillenglas eine positive Brechkraft vorgege- ben werden, wobei die Kostenfunktion K einen Kostenfunktionsterm KRand enthält mit: wobei RDist ein Istwert für die Mittendicke des Brillenglases ist und wobei RDsoii ein Sollwert für die Mittendicke des Brillenglases ist. Alternativ hierzu kann bei dem Verfahren auch eine negative Brechkraft vor- gegeben werden, wobei die Kostenfunktion K einen Kostenfunktionsterm KRand enthält mit: wobei RDist ein Istwert für die Randdicke des Brillenglases ist und wobei RDsoll ein Sollwert für die Randdicke des Brillenglases ist. Zu bemerken ist, dass der Gittervektor kG38 der Beugungsstruktur und der
Gittervektor kG40 der weiteren Beugungsstruktur sowie die Geometrie des Körpers für wenigstens eine Blickrichtung der Beobachtungsperson optimiert werden können, um wenigstens einen in der Kostenfunktion K beschriebenen Abbildungsfehler des Blickpunkts in dem Auge der Beobachtungsperson zu optimieren.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Brillenglases, wird ein Phasenobjekt erzeugt, das wenigstens ein Hologramm einer mittels eines Lichtmodulators erzeugten ersten Referenzwelle W und einer mittels eines Lichtmodulators erzeugen zweiten Referenzwelle W12 enthält oder das ein computergeneriertes Hologramm enthält.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Brille mit einem linken und einem rechten Brillenglas, die ein
Phasenobjekt aufweisen;
Fig. 2 eine Beobachtungsperson mit der Brille; Fig. 3 einen Schnitt des rechten Brillenglases der in der Fig. 1 gezeigten Brille mit dem rechten Auge der Beobachtungsperson und mit ei- ner Objektfläche; Fig. 4 die Modulation des Brechungsindex in einer Beugungsstruktur des
Phasenobjekts in dem Brillenglas;
Fig. 5 einen Teilschnitt des linken Brillenglases; Fig. 6 die optische Wirkung und Eigenschaften einer ersten Beugungs- Struktur und einer weiteren Beugungsstruktur des Phasenobjekts in dem Brillenglas;
Fig. 7 die Beugungseffizienz h einer Beugungsstruktur für Licht in einem
Brillenglas in Abhängigkeit der Winkelabweichung Da von einem um einen Winkel a gebeugten Blickrichtungsstrahl;
Fig. 8 die Beugungseffizienz h einer als ein Multiplexing-Volumengitter ausgebildeten Beugungsstruktur in einem Brillenglas in Abhängig- keit der Winkelabweichung Da von einem um einen Winkel a ge- beugten Blickrichtungsstrahl;
Fig. 9a und Fig. 9b sowie Fig. 9c die Beugungseffizienz h einer Beu- gungsstruktur für Licht in einem Brillenglas für unterschiedliche Einfallswinkel des Lichts auf die Beugungsstruktur und unter- schiedliche Wellenlängen l des Lichts bei unterschiedlichen Git- terkonstanten AG;
Fig. 10 einen Schnitt eines weiteren, rechten Brillenglases für eine Brille mit dem rechten Auge einer Beobachtungsperson und mit einer
Objektfläche, das eine erste Beugungsstruktur und eine weitere Beugungsstruktur mit Gittervektoren und einer Geometrie des Körpers des Brillenglases hat, die eine Kostenfunktion minimieren;
Fig. 11 eine vergrößerte Teilansicht des Bereichs XI in Fig. 10 mit einem
Blickrichtungsstrahl;
Fig. 12 die Verteilung der Brechkraft und des Astigmatismus sowie eines
Farbfehlers bei dem in der Fig. 1 gezeigten Brillenglas; Fig. 13 die Verteilung der Brechkraft und des Astigmatismus sowie eines
Farbfehlers bei einem Brillenglase ohne Beugungsstrukturen, das eine dem in der Fig. 1 gezeigten Brillenglas vergleichbare Brech- kraft hat; Fig. 14 die Verteilung der Brechkraft und des Astigmatismus sowie eines
Farbfehlers bei einem Brillenglas mit einer ersten und einer weite- ren Beugungsstruktur mit Gittervektoren und mit einer Geometrie des Körpers des Brillenglases, die eine Kostenfunktion minimie- ren; und
Fig. 15 die Verteilung der Brechkraft und des Astigmatismus sowie eines
Farbfehlers bei einem Brillenglas ohne Beugungsstrukturen, das eine Brechkraft hat, die mit der Brechkraft des der in Fig. 14 ge- zeigten Verteilung der Brechkraft und des Astigmatismus sowie des Farbfehlers zugrundeliegenden Brillenglases vergleichbar ist.
Die in der Fig. 1 gezeigte Brille 10 hat ein Brillengestell 12, in dem ein linkes und ein rechtes Brillenglas 16, 18 aufgenommen ist. Die Brille 10 kann aber auch als ein Monokel mit lediglich einem Brillenglas ausgeführt sein. Die Bril- lengläser 16, 18 haben jeweils einen für das sichtbare Licht transparenten Körper. Die Bauform des Brillenglases 16 entspricht im Grundsatz der Bau- form des Brillenglases 18. Der für das sichtbare Licht transparente Körper der Brillengläser 16, 18 ist aus einem für das sichtbare Licht durchlässigen Kunststoff hergestellt. In dem transparenten Körper des Brillenglases 16 und des Brillenglases 18 gibt es jeweils Phasenobjekte 20, 22. Diese Phasenob- jekte 20, 22 enthalten Beugungsstrukturen.
Die Fig. 2 zeigt eine Beobachtungsperson 24 mit der Brille 10 beim Beobach- ten einer Objektfläche 28. Der transparente Körper des linken Brillenglases 16 wird dabei von der Blickrichtung 30 des linken Auges 32 der Beobach- tungsperson 24 durchsetzt. Entsprechendes gilt für den transparenten Körper des rechten Brillenglases 18. Die Objektfläche 28 in Fig. 2 ist eine in zwei zueinander senkrechten Richtungen gekrümmte Fläche. Bei dem Betrachten unterschiedlicher Stellen der Objektfläche 28 durchsetzt die Blickrichtung 30 des linken Auges 32 das Brillenglas 16 und die Blickrichtung des rechten Au- ges das Brillenglas 18 in unterschiedlichen Bereichen. Mittels des linken und rechten Brillenglases 16, 18 wird dabei eine Fehlsichtigkeit des linken Auges 32 und des rechten Auges der Beobachtungsperson 24 derart kompensiert, dass die Beobachtungsperson 24 die Objektfläche 28 an den unterschiedli- chen Stellen scharf sieht.
Die Brillengläser 16, 18 haben hierfür eine auf das linke 32 und das rechte Auge der Beobachtungsperson 24 und den Verlauf der Objektfläche 28 und die Anordnung der Objektfläche 28 in Bezug auf die Beobachtungsperson 24 abgestimmte optische Wirkung. Diese optische Wirkung kann für die Be- obachtungsperson 24 insbesondere individualisiert sein. Zu bemerken ist, dass die Objektfläche 28 eine Freiformfläche sein kann. D. h., die Objektflä- che 28 kann eine grundsätzlich beliebige Form haben, z. B. kann die Objekt- fläche 28 gekrümmt oder genickt oder auch eine Ebene sein.
Die Fig. 3 ist ein Schnitt des Brillenglases 18 aus Fig. 1 mit dem rechten Au- ge 34 der Beobachtungsperson 24 und der Objektfläche 28 bei unterschiedli- chen Blickrichtungen 30, 30'. Der Körper 36 des Brillenglases 16 enthält ei- nen Träger aus einem optischen Kunststoff. Grundsätzlich kann der Träger in dem Körper 36 aber auch z. B. aus einem Mineralglas bestehen. Das Pha- senobjekt 20 in dem Körper 36 des Brillenglases 16 hat eine optische Wir- kung.
Das Phasenobjekt 20 weist hierfür eine erste Beugungsstruktur 38 in Form eines ersten als ein Volumengitter ausgebildeten Gitters und eine weitere Beugungsstruktur 40 in Form eines als ein Volumengitter ausgebildeten Git ters auf. Die erste Beugungsstruktur 38 ist in dem Körper an einer ersten Körperfläche 42 erstreckt, die beim Beobachten der Objektfläche 28 von ei- nem Blickrichtungsstrahl 31 , 31' durchsetzt ist. Der Blickrichtungsstrahl 31 , 31 ' durchsetzt hier die Körperfläche 42 an dem Punkt 54 bzw. an dem Punkt 54'. Der Verlauf des Blickrichtungsstrahls 31 , 31 ' hängt von der Blickrichtung 30, 30' ab. Der Blickrichtungsstrahl 31 , 31' ist ein Flauptstrahl der optischen Abbildung in die zu der Objektfläche 28 optisch konjugierte Bildfläche 28' auf dem Augenhintergrund eines von der Beobachtungsperson 24 unter der Blickrichtung 30, 30' beobachteten Punkts 14, 14' auf der Objektfläche 28. Der Blickrichtungsstrahl 31 , 31 ' verläuft dabei durch den Augendrehpunkt 50 und das Pupillenzentrum 51 , 51 '.
Auch die weitere Beugungsstruktur 40 ist in dem Körper des Brillenglases 16 an einer weiteren Körperfläche 44 erstreckt, die beim Beobachten der Ob- jektfläche 28 von dem der Blickrichtung 30, 30' des Auges 34 der Beobach- tungsperson 24 entsprechenden Blickrichtungsstrahl 31 , 31 ' an den Punkten 56, 56' durchsetzt wird. Der Blickrichtungsstrahl 31 , 31' wird, wie in der Fig. 3 gezeigt, beim Durchsetzen des Brillenglases im Allgemeinen gebrochen und er wird in dem Phasenobjekt 20 durch die Beugungsstrukturen 38, 40 ge- beugt.
Zu bemerken ist, dass die Körperflächen 42, 44 Schnittflächen des Brillen glases 16, 18 sind, die insbesondere gekrümmt sein können. Zu bemerken ist auch, dass die Körperflächen 42, 44, entlang der die Beugungsstrukturen 38, 40 des Phasenobjekts 20 in einem Brillenglas 16, 18 erstreckt sind, auch zusammenfallen können. In diesem Fall liegen die Beugungsstrukturen 38, 40 des Phasenobjekts 20 in einem Brillenglas 16, 18 aneinander und die Beugungsstrukturen 38, 40 sind dann nicht voneinander beabstandet.
Das Phasenobjekt 20 lenkt das auf einer der Beobachtungsperson 24 abge- wandten Brillenglasvorderfläche 46 des Brillenglases 16 auf einem Blickrich- tungsstrahl 31 , 31 ' unter einem Einfallswinkel a zu der lokalen Oberflächen- normalen 48 einfallende Licht in eine von der Wellenlänge l des Lichts und von dem Einfallswinkel a des Lichts abhängige Richtung.
Die erste Beugungsstruktur 38 und die weitere Beugungsstruktur 40 sind hierzu jeweils durch eine von dem mit der Blickrichtung durchsetzten Orten 54, 54', 56, 56' in den Körperflächen 42, 44 abhängige räumliche Modulation des Brechungsindex n(x,y) ;= n0 +Ansin(F(x,y)) gebildet.
Die die erste Beugungsstruktur 38 und die weitere Beugungsstruktur 40 bil- dende räumliche Modulation des Brechungsindex n(x,y) in dem beim Tragen der in der Fig. 1 gezeigten Brille 10 von unterschiedlichen Blickrichtungen durchsetzbaren Körper 36 eines Brillenglases 16, 18 ist jeweils eine stetige Funktion des Orts in den Körperflächen 42, 44 in dem Brillenglas 18. Die Beugungsstrukturen 38, 40 in dem Phasenobjekt 20 des Brillenglases 18 überführen eine sphärische Lichtwelle, die von einem von der Beobach- tungsperson 24 unter der jeweiligen Blickrichtung 30, 30' beobachtbaren Punkt 14, 14' auf der Objektfläche 28 herrührt, in eine entlang der Bl ickrich- tungsstrahlen 31 , 3T verlaufende Lichtwelle, die den Punkt 14, 14' auf der Objektfläche 28 auf einen in der zu der Objektfläche 28 optisch konjugierten Bildfläche 28' liegenden Bildpunkt 15, 15' in dem Auge 34 der Beobach- tungsperson abbildet.
Zu bemerken ist, dass das linke Brillenglas 16 in einer dem rechten Brillen glas 18 entsprechenden Weise eine optische Abbildung von Punkten 14, 14' auf der beobachteten Objektfläche 28 auf den Augenhintergrund bewirkt, die auf der Blickrichtung des dann rechten Auges der Beobachtungsperson 24 entsprechenden Blickrichtungsstrahlen liegen.
Die Fig. 4 zeigt die stetige Modulation 47 des Brechungsindex n entlang ei- ner in der Körperfläche 42 aus Fig. 3 verlaufenden Kurve mit der Amplitude 49 in einem Abschnitt der Beugungsstruktur 38. Die Fig. 5 ist ein Abschnitt der an der Körperfläche 42 erstreckten Beugungsstruktur 38 in dem Brillen glas 18. Die Beugungsstruktur 38 ist ein Volumengitter, das eine konstante Dicke d hat und dessen Gittervektor eine grundsätzlich ortsabhängige abhängige Richtung hat, wobei Ax, Ay, Az die lokalen Gitterkonstanten des Volumengitters der Beugungsstruktur 38 in den drei unterschiedlichen Raumrichtungen sind.
In der Beugungsstruktur 38 sind dabei die Gitterkonstanten Lc und Ay durch die folgende Relation verknüpft:
Ac ldf(x, y)
dx
und
Ay 1/df(x, y)
dy wobei f(x,y) eine auf die geforderte optische Übertragungsfunktion der Beu- gungsstruktur optimierte stetig differenzierbare Furchenanzahlfunktion nach den Ortsvariablen x und y ist und wobei und
die physikalische Be-
deutung der Furchendichte des Gitters in der x- und y-Richtung hat. Der Betrag des Gittervektors ist in der Beugungsstruktur 38 konstant. Für die Gitterkonstante gilt vorliegend:
AG = 2,4 mth
Zu bemerken ist, dass vorliegend als ein Wert für die Gitterkonstante Ac grundsätzlich auch andere Werte gewählt werden können, bevorzugt Werte für die gilt:
2,0 mhh < |k^| < 2,8 mhh. Zu bemerken ist auch, dass bei einer modifizierten Ausführungsform der Er- findung der Gittervektorbetrag |kG38| eine im Allgemeinen nicht konstante, vom Ort in der Körperfläche 42 abhängige skalare Funktion F38 (x, y) sein kann. Die Beugungsstruktur 40 in einem Brillenglas 16, 18 ist ebenfalls ein Volu mengitter, das eine konstante Dicke d hat und dessen Gittervektor wiederum einen konstanten Betrag, jedoch eine ortsabhängige Richtung hat. Zu bemerken ist allerdings, dass bei einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung der Gittervektorbetrag |kG40 | eine im Allgemeinen nicht konstante, vom Ort in der Körperfläche 42 abhängige skalare Funktion F40 (x, y) sein kann.
Die Fig. 6 erläutert die optische Wirkung und Eigenschaften der ersten Beu- gungsstruktur 38 und der weiteren Beugungsstruktur 40 des Phasenobjekts 20 in dem Brillenglas 16.
Das Volumengitter der erste Beugungsstruktur 38 hat auf der dem Auge 34 der Beobachtungsperson 24 zugewandten Seite eine Furchendichte df(x.y)
Fx(x,y) = öx
df(x.y)
Fy(x,Y) =
dy die sicherstellt, dass ein auf dem Blickrichtungsstrahl 31 liegender Punkt 14 auf der Objektfläche 28 als ein Bildpunkt 15 auf den Flintergrund des Auges 34 der Beobachtungsperson 24 gebeugt wird.
Diese Eigenschaft der Beugungsstruktur 38 bedingt, dass die Richtung des Gittervektors in dem Volumengitter der Beugungsstruktur auf einen jeden möglichen Blick- richtungsstrahl 31 durch das Brillenglas 16, 18 angepasst sein muss, da der Betrag |kG38 | des Gittervektors in der Beugungsstruktur 38 konstant ist.
Indem diese Anpassung dadurch vorgenommen wird, dass die erste Beu- gungsstruktur 38 ein Hologramm einer ersten Referenzwelle Wn und einer zweiten Referenzwelle W12 ist, wobei die erste Referenzwelle W eine sphä- rische Welle einer in dem Auge 34 der Beobachtungsperson 24 auf oder in der Nähe des Augendrehpunkts 50 angeordneten Punktlichtquelle ist, lässt sich erreichen, dass die Beugungsstruktur 38 das von einem auf einem Blick- richtungsstrahl 31 liegenden Punkt 14 auf der Objektfläche 28 ausgesendete Licht, das durch die Pupille 52 des Auges 34 der Beobachtungsperson ge- langt, mit einer maximalen Beugungseffizienz h in einen Bildpunkt 15 auf der zu der Objektfläche 28 konjugierten Bildfläche 28' gebeugt wird.
An einer jeden von dem Blickrichtungsstrahl 31 , 31' durchsetzbaren Stelle auf einer der Beobachtungsperson 24 zugewandten Seite der Beugungs- Struktur 38 sind hierfür der Wellenfrontvektor kwll’ der ersten Referenzwelle W und der Wellenfrontvektor kwi 2 der zweiten Referenzwelle W12 sowie der Gittervektor kG38 des Hologramms wie folgt verknüpft: kwil— kwi2 kG38 -
Die Fig. 7 zeigt die Beugungseffizienz h der Beugungsstruktur 38 für Licht, das unter einem Winkel DQ zu einem Blickrichtungsstrahl 31 wie in der Fig. 3 gezeigt durch die Pupille 52 in das Auge 34 der Beobachtungsperson 24 ge- beugt wird. Wie aus der Fig. 7 hervorgeht, gewährleistet die Beugungsstruk- tur 38, die ein Hologramm einer ersten Referenzwelle W und einer zweiten Referenzwelle Wi2 ist, wobei die erste Referenzwelle W eine sphärische Welle einer in dem Auge 34 der Beobachtungsperson 24 auf oder in der Nä- he des Augendrehpunkts 50 angeordneten Punktlichtquelle ist, dass nicht nur das Licht auf einem Blickrichtungsstrahl 31 sondern auch das Licht, das unter dem Winkel -2,5° < DQ < 2,5° in das Auge 34 der Beobachtungsperson gelangt, mittels der Beugungsstruktur 38 gebeugt wird.
Zu bemerken ist, dass indem das Hologramm der Beugungsstruktur 38 ein Hologramm zweier Paare von Referenzwellen P1 = (Wn, Wi2); P2 = (W2i, W22) oder mehrerer Paare von Referenzwellen P,(Wii , Wi2), i= 1 , 2, 3 .... ist, gewährleistet werden kann, dass die Beugungsstruktur 38 als ein Multiple- xing-Volumengitter wirkt und damit das Beugen von Licht mit der in der Fig. 8 gezeigten Beugungseffizienz h ermöglicht, das unter dem Winkel DQ zu ei- nem Blickrichtungsstahl 31 in das Auge 34 der Beobachtungsperson 24 ein- fällt. Für unter dem Winkel -2,5° < DQ < 2,5° zu einem Blickrichtungsstrahl einfallendes Licht beträgt die Beugungseffizienz h hier mehr als 95 %.
Die in der Fig. 3 und Fig. 6 gezeigte weitere Beugungsstruktur 40 in dem Bril lenglas 16, 18 hat die Funktion, einen durch die Dispersion in der Beugungs- Struktur 38 hervorgerufenen Farbfehler zu minimieren und nach Möglichkeit zu kompensieren.
Auch die weitere Beugungsstruktur 40 ist hierfür ein Hologramm einer weite- ren ersten Referenzwelle W2i und einer weiteren zweiten Referenzwelle W22. Hier gilt an einer jeden von dem Blickrichtungsstrahl 31 , 31 ' durchsetzbaren Stelle auf einer der Beobachtungsperson 24 zugewandten Seite der weiteren Beugungsstruktur 40 für den Wellenfrontvektor kW21’ der weiteren ersten Re- ferenzwelle W2i und den Wellenfrontvektor kW22 der weiteren zweiten Refe- renzwelle W22 sowie den Gittervektor kG40 des Hologramms: kw21— kw22 kG40> wobei die weitere erste Referenzwelle W2i die mittels der wenigstes einen Beugungsstruktur gebeugte erste Referenzwelle Wn oder die mittels der wenigstes einen Beugungsstruktur gebeugte zweite Referenzwelle Wi2 zu dem Hologramm der ersten Beugungsstruktur 38 ist.
Die Beugungsstruktur 40 in dem Phasenobjekt 20 des Brillenglases 18 beugt das Licht, das mittels der Beugungsstruktur 38 in eine erste Beugungsord- nung 01 gebeugt wird, in eine dieser Beugungsordnung entgegengesetzte Beugungsordnung 02, wobei gilt: |01 | = 1021 und sign(Ol) = -sign(02).
Zu bemerken ist, dass das Hologramm der Beugungsstruktur 40 ebenfalls ein Hologramm zweier Paare von Referenzwellen P1 = (Wn , W12); P2 = (W2i, W22) oder mehrerer Paare von Referenzwellen P,(Wii , Wi2), i= 1 , 2, 3 .... sein kann. Eine solche Beugungsstruktur wirkt als ein Multiplexing-
Volumengitter und ermöglicht das Beugen von Licht mit einer hohen Beu- gungseffizienz h, das mit innerhalb eines Winkelbereichs a ± Da zu einer Oberflächennormale 48 liegendem Einfallswinkel a auf die Brillenglasvorder- fläche 46 einfällt.
Der Gittervektor kG38 und der Gittervektor kG40 in der Beugungsstruktur 38 und der Beugungsstruktur 40 des Phasenobjekts 20 hat eine vom Ort in dem Brillenglas 16, 18 grundsätzlich abhängige Richtung, die gewährleistet, dass der Abbildungsfehler des Bildpunkts in dem Auge 32, 34 der Beobachtungs- person 24 minimal ist.
Die Richtung des Gittervektors kG38 und des Gittervektors kG40 in der Beu- gungsstruktur 38 und der Beugungsstruktur 40 wird hierfür in einem Optimie- rungsverfahren für einen möglichst kleinen Abbildungsfehler optimiert. Der Abbildungsfehler kann z. B. einem Abbildungsfehler oder mehreren Abbil dungsfehlern aus der Gruppe Farbfehler, Astigmatismus, Koma entsprechen.
Die Richtung des Gittervektors kG38 und des Gittervektors kG40 in der Beu- gungsstruktur 38 und der Beugungsstruktur 40 kann alternativ oder zusätz- lich auch so optimiert werden, dass für die möglichen unterschiedlichen Blickrichtungen 30, 30' der Beobachtungsperson 24 durch das Brillenglas 16, 18 ein Durchmesser des Bildpunkts in dem Auge 32, 34 der Beobachtungs- person 24 minimal ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Optimieren des Gittervektors kG38 und des Gittervektors kG40 in der Beugungsstruktur 38 und der Beugungsstruktur 40 auch so erfolgen, dass die Beugungseffizienz h für das in unterschiedlichen möglichen Blickrichtungen entsprechenden Rich- tungen auf das Brillenglas 16, 18 einfallende Licht möglichst groß ist.
Zu bemerken ist, dass im Fall von Gittervektorbeträgen |kG38 |, |kG40 | des Git- tervektors kG38, kG40 der Beugungsstrukturen 38, 40, die von dem Ort in den Körperflächen 42, 44 abhängig sind, ein Gittervektor kG38, kG40 für wenigs- tens eine Blickrichtung 30, 30' der Beobachtungsperson 24 eine einen Abbil- dungsfehler des Bildpunkts 15, 15' optimierenden Gittervektorbetrag aufwei- sen kann. Zu bemerken ist, dass der Abbildungsfehler dabei einem Abbil dungsfehler oder mehreren Abbildungsfehlern aus der Gruppe Farbfehler, Astigmatismus, Koma und Defokus entsprechen kann. Alternativ oder zu- sätzlich kann der Gittervektor |kG38 |, |kG40 | für wenigstens eine Blickrichtung 30, 30' der Beobachtungsperson 24 auch eine einen Durchmesser eines Bildpunkts 15, 15' optimierenden Gittervektorbetrag haben.
Dieses Optimieren kann z. B. anhand einer Kostenfunktion erfolgen, die Ab- bildungsfehler und/oder Farbfehler und/oder die Beugungseffizienz h der Beugungsstrukturen 38, 40 in dem Brillenglas 16, 18 bewertet.
Die Fig. 9a zeigt die Beugungseffizienz h einer Beugungsstruktur für Licht in einem Brillenglas für unterschiedliche Einfallswinkel a und des Lichts und unterschiedliche Wellenlängen l des Lichts auf eine Beugungsstruktur mit der Gitterkonstanten AG = 2,0mih. In der Fig. 9b ist die Beugungseffizienz h einer entsprechenden Beugungsstruktur für Licht mit der Gitterkonstanten AG = 2,4mih zu sehen. Die Fig. 9c zeigt die Beugungseffizienz h einer Beu- gungsstruktur für Licht in einem Brillenglas für unterschiedliche Einfallswinkel a und des Lichts und unterschiedliche Wellenlängen l des Lichts auf eine Beugungsstruktur mit der Gitterkonstanten AG = 2,8mih. Aus Fig. 9a, Fig. 9b und Fig. 9c geht hervor, dass eine Veränderung der Git terkonstante AG in dem Intervall 2,0 miti < 2n/|kG38 | = |AG | < 2,8 miti bzw. 2,0 miti < 2n/|kG40 | = |AG | < 2,8 miti nur geringen Einfluss auf die Beugungs- effizienz h der Beugungsstruktur in dem Brillenglas hat, so dass ein Variieren von Gittervektorbeträgen |kG38 |, |kG40 | des Gittervektors kG38, kG40 die Beu- gungseffizienz h der Beugungsstruktur in dem Brillenglas nicht beeinträchtigt.
Fig. 10 zeigt einen Schnitt eines weiteren, rechten Brillenglases 18' für eine Brille mit dem rechten Auge 34 einer Beobachtungsperson und mit einer Ob- jektfläche 28 und einer Objektfläche bei unterschiedlichen Blickrichtungen 30, 30'. Die Fig. 1 1 ist eine vergrößerte Teilansicht des Schnitts mit einem Blickrichtungsstrahl 31 für die Blickrichtung 30.
Der Körper 36 des Brillenglases 18' enthält auch hier einen Träger aus einem optischen Kunststoff. Grundsätzlich kann der Träger in dem Körper 36 aber auch z. B. aus einem Mineralglas bestehen. In dem Körper 36 des Brillengla ses 18' gibt es wiederum ein Phasenobjekt 20 mit einer optischen Wirkung.
Das Phasenobjekt 20 enthält eine Beugungsstruktur 38. Das Phasenobjekt 20 und der Körper 36 lenkt das auf einer der Beobachtungsperson 24 abge- wandten Seite des Brillenglases 18' in Bezug auf die Oberflächennormale 48 unter einem Einfallswinkel ai zu einer Oberflächennormale 48 der Brillen- glasvorderfläche 46 von einem Punkt 14, 14' auf der Objektfläche 28 einfal- lende Licht in eine von der Wellenlänge l des Lichts und von dem Einfalls winkel ai des Lichts abhängige Richtung.
Sowohl die erste Beugungsstruktur 38 als auch die weitere Beugungsstruktur 40 sind als ein Volumengitter ausgebildet. Die erste Beugungsstruktur 38 ist in dem Körper an einer ersten Körperfläche 42 erstreckt, die beim Beobach- ten der Objektfläche 28 von einem Blickrichtungsstrahl 31 , 3T durchsetzt ist. Der Blickrichtungsstrahl 31 , 3T durchsetzt hier die Körperfläche 42 an dem Punkt 54 bzw. an dem Punkt 54'. Der Verlauf des Blickrichtungsstrahls 31 , 31 ' hängt von der Blickrichtung 30, 30' ab. Der Blickrichtungsstrahl 31 , 31 ' ist ein Hauptstrahl der optischen Abbildung in die zu der Objektfläche 28 optisch konjugierte Bildfläche 28' auf dem Augenhintergrund eines von der Beobach- tungsperson 24 unter der Blickrichtung 30, 30' beobachteten Punkts 14, 14' auf der Objektfläche 28. Der Blickrichtungsstrahl 31 , 31' verläuft dabei durch den Augendrehpunkt 50 und das Pupillenzentrum 51 , 51 '.
Auch die weitere Beugungsstruktur 40 ist in dem Körper des Brillenglases 18' an einer weiteren Körperfläche 44 erstreckt, die beim Beobachten der Ob- jektfläche 28 von dem der Blickrichtung 30, 30' des Auges 34 der Beobach- tungsperson 24 entsprechenden Blickrichtungsstrahl 31 , 31 ' an den Punkten 56, 56' durchsetzt wird. Der Blickrichtungsstrahl 31 , 31' wird, wie in der Fig. 10 gezeigt, beim Durchsetzen des Brillenglases im Allgemeinen gebrochen und er wird in dem Phasenobjekt 20 durch die Beugungsstrukturen 38, 40 gebeugt.
Zu bemerken ist, dass die Körperflächen 42, 44 Schnittflächen des Brillen glases 18' sind, die insbesondere gekrümmt sein können. Zu bemerken ist auch, dass die Körperflächen 42, 44, entlang der die Beugungsstrukturen 38, 40 des Phasenobjekts 20 in dem Brillenglas 18' erstreckt sind, auch zusam- menfallen können. In diesem Fall liegen die Beugungsstrukturen 38, 40 des Phasenobjekts 20 in einem Brillenglas 18' aneinander und die Beugungs- Strukturen 38, 40 sind dann nicht voneinander beabstandet.
Die erste Beugungsstruktur 38 und die weitere Beugungsstruktur 40 sind hierzu jeweils durch eine von dem mit der Blickrichtung durchsetzten Orten 54, 54', 56, 56' in den Körperflächen 42, 44 abhängige räumliche Modulation des Brechungsindex n(x,y) ;= n0 +Ansin(F(x,y)) gebildet.
Die die erste Beugungsstruktur 38 und die weitere Beugungsstruktur 40 bil- dende räumliche Modulation des Brechungsindex n(x,y) in dem beim Tragen einer der in der Fig. 1 gezeigten Brille 10 entsprechenden Brille von unter- schiedlichen Blickrichtungen durchsetzbaren Körper 36 eines Brillenglases 16, 18 ist jeweils eine stetige Funktion des Orts auf den Körperflächen 42, 44 in dem Brillenglas 18. Die Beugungsstrukturen 38, 40 in dem Phasenobjekt 20 des Brillenglases 18 überführen eine sphärische Lichtwelle, die von einem von der Beobachtungsperson 24 unter der jeweiligen Blickrichtung 30, 30' beobachtbaren Punkt 14, 14' auf der Objektfläche 28 herrührt, in eine entlang der Blickrichtungsstrahlen 31 , 31' verlaufende Lichtwelle, die den Punkt 14, 14' auf der Objektfläche 28 auf einen in der zu der Objektfläche 28 optisch konjugierten Bildfläche 28' liegenden Bildpunkt 15, 15' in dem Auge 34 der Beobachtungsperson abbildet.
Die die erste Beugungsstruktur 38 und die weitere Beugungsstruktur 40 bil- dende Modulation des Brechungsindex ist über einen zusammenhängenden Bereich B der Körperfläche 42 stetig, für dessen als das Supremum des met- rischen Abstands d(x,y) zweier beliebiger, in dem Bereich der Körperfläche 42 angeordneter Punkte x, y, definierte Durchmesser D gilt:
D := sup{d(x, y): x, y e B) > 20mm,
Der Körper 36 ist für das auf einer der Beobachtungsperson 24 abgewandten Seite des Brillenglases 18' in Bezug auf die Oberflächennormale 48 unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennormale 48 der Brillenglasvorderflä- che 46 von dem Punkt 14, 14' auf der Objektfläche 28 einfallende Licht ein refraktiver Körper mit einer refraktiven Dispersion Dref mit
„ da2 d (l) sin
Dref i : = — =— asm in
rer- 1 dX dX V n2 (l) )
Dabei ist der Körper 36 für das auf einer der Beobachtungsperson 24 zuge- wandten Seite des Brillenglases 16, 18 in Bezug auf die Oberflächennormale 59 unter dem Austrittswinkel ab austretende Licht, das von dem Punkt 14, 14' auf der Objektfläche 28 herrührt, ein refraktiver Körper mit einer refraktiven Dispersion Dref 2 mit
Hier ist ^(l) die im Allgemeinen von der Wellenklänge l abhängige Brech- zahl des zwischen der Objektfläche 28 und dem Körper 36 angeordneten optischen Mediums für das Licht, nh2(l) ist die im Allgemeinen von der Wel- lenklänge l abhängige die Brechzahl des Körpers 36 für das Licht, h3(l) ist die im Allgemeinen von der Wellenklänge l abhängige Brechzahl eines zwi- schen der Pupille 52 und dem Körper 36 angeordneten optischen Mediums für das Licht.
Die Beugungsstruktur 38 weist für das auf einer der Beobachtungsperson 24 abgewandten Seite des Brillenglases 18' in Bezug auf die Oberflächennor- male 48 unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennormale 48 der Bril- lenglasvorderfläche 46 von dem Punkt 14, 14' auf der Objektfläche 28 einfal lende Licht eine die refraktive Dispersion Dref := Dref l + Dref 2 des Körpers 36 wenigstens teilweise kompensierende diffraktive Dispersion Ddiff L auf.
Dabei gilt:
Ddiff.
Hier ist a4 ein auf eine Oberflächennormale 58 an einer von dem von dem Punkt 14, 14' auf der Objektfläche 28 auf die Brillenglasvorderfläche unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennormale 48 der Brillenglasvorderflä- che 46 einfallenden Licht durchsetzten Stelle der Körperfläche 42, an der die Beugungsstruktur 38 erstreckt ist, bezogener Ablenkwinkel für das von dem Punkt 14, 14' auf der Objektfläche 28 auf die Brillenglasvorderfläche unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennormale 48 der Brillenglasvorderflä- che 46 einfallende Licht. Die Beugungsstruktur 38 ist ein Hologramm wenigstens einer ersten Refe- renzwelle W und einer zweiten Referenzwelle W12, das als ein optisches Gitter ausgebildet ist, das einen lokalen Gitterperiodenvektor und einen lokalen Gittervektor 0 mit einem Gittervektorbetrag hat. 5 Aproj.38 ist die Gitterperiode der Projektion des Gittervektors
Die weitere Beugungsstruktur 40 in dem Brillenglas 18' beugt das durch die Beugungsstruktur 38 in eine erste Beugungsordnung 01 gebeugte Licht in eine Beugungsordnung 02, für die gilt:
1011 = 1021 und sign(Ol) = -sign(02). Die weitere Beugungsstruktur 40 in dem Brillenglas 18' ist an einer weiteren Körperfläche 44 erstreckt, die mit der ersten Körperfläche 42 zusammenfal- len kann und die durch eine von dem Ort 54, 56 in der Körperfläche 44 ab- hängige räumliche Modulation des Brechungsindex n(x,y) gebildet ist.
Die weitere Beugungsstruktur 40 ist ein Hologramm wenigstens einer weite- ren ersten Referenzwelle W2i und einer weiteren zweiten Referenzwelle W22. Die weitere erste Referenzwelle W2i ist dabei die mittels der wenigstes einen Beugungsstruktur 38 gebeugte erste Referenzwelle W oder die mittels der wenigstes einen Beugungsstruktur 38 gebeugte zweite Referenzwelle Wi2.
Dabei ist das Hologramm der weiteren Beugungsstruktur 40 als ein weiteres optisches Gitter ausgebildet, das einen lokalen Gitterperiodenvektor und einen lokalen Gittervektor mit einem Gittervektorbetrag hat.
Die weitere Beugungsstruktur 40 hat für das auf einer der Beobachtungsper- son 24 abgewandten Seite des Brillenglases 18' in Bezug auf die Oberflä- chennormale 48 unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennormale 48 der Brillenglasvorderfläche 46 von dem Punkt 14, 14' auf der Objektfläche 28 einfallende und dann in den Winkel 02 in Bezug auf die Oberflächennormale 48 gebrochene Licht eine diffraktive Dispersion Ddiff 2, für die gilt:
J-J _ da3 _ m
dlff- 2‘ dX Aproj 40 cos a3 '
AProj.4o ist dabei die Gitterperiode der Projektion des Gittervektors des weite- ren optischen Gitters auf die weitere Körperfläche 44 mit Hier ist a3 ein auf eine Oberflächennormale 57 an einer von dem von dem Punkt 14, 14' auf der Objektfläche 28 auf die Brillenglasvorderfläche unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennormale 48 der Brillenglasvorderflä- che 46 einfallenden Licht durchsetzten Stelle der weiteren Körperfläche 44, an der die weitere Beugungsstruktur 40 erstreckt ist, bezogener Ablenkwinkel für das von dem Punkt 14, 14' auf der Objektfläche 28 auf die Brillenglasvor- derfläche unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennormale 48 der Bril lenglasvorderfläche 46 einfallende Licht.
Bei dem Brillenglas 18' erfüllen die refraktiven Dispersionen Fehler! Eine Ziffer wurde erwartet, und Fehler! Eine Ziffer wurde erwartet, mit der dif- fraktiven Dispersion Fehler! Eine Ziffer wurde erwartet, und Fehler! Eine Ziffer wurde erwartet, die folgende Relation
Dabei gilt: mit S = 0,72 cm/m, bevorzugt S = 0,36 cm/m, besonders bevorzugt
S = 0,12 cm/m.
In dem Brillenglas 18' haben der Gittervektor kG38 der Beugungsstruktur 38 und der Gittervektor kG40 der weiteren Beugungsstruktur 40 Gittervektorbe träge |kG38|, |kG40|, die für eine Vielzahl von unterschiedlichen Blickrichtun gen i eine Kostenfunktion K optimieren, die einen Kostenfunktionsterm K enthält mit:
krichtung i durch
setzten Ort 54 auf der Körperfläche 42, an der die Beugungsstruktur 38 er- streckt ist,
mit KjGp2:— a2 an dem von der Blickrichtung i durch
setzten Ort 56 auf der weiteren Körperfläche 44, an der die weitere Beu gungsstruktur 40 erstreckt ist, mit KiSPH : = ai3 (SPHist-SPHsoll) als einem sphärischen Abbildungsfehler des Punkts 14 auf der Objektfläche 28, mit KiAST: = ai4(ASTist-ASTsoll) als einen astigmatischen Abbildungsfehler des Punkts 14 auf der Objektfläche 28, mit KiFF = ai5 (FFist-FFsoll) als einem chromatischen Abbildungsfehler des Punkts 14 auf der Objektfläche 28, wobei die Koeffizienten aix mit x = 1, 2, 3, 4, 5 frei gewählt werden können.
Der Gittervektor kG38 der Beugungsstruktur 38 und der Gittervektor kG40 der weiteren Beugungsstruktur 40 sowie die Geometrie des Körpers 36 werden für wenigstens eine Blickrichtung 30 der Beobachtungsperson 24 optimiert, um wenigstens einen in der Kostenfunktion K beschriebenen Abbildungsfeh- ler des Blickpunkts in dem Auge 32, 34 der Beobachtungsperson zu optimie- ren, d. h. möglichst gering zu halten. Bei dem Brillenglas 18' haben deshalb die Mittendicke des Körpers 36 und ein Vorderradius des Körpers 36 und ein Rückradius des Körpers 36 Werte, welche die Kostenfunktion K optimieren, wobei die Geometrie des Körpers 36 eine asphärische Form beschreibende Koeffizienten hat. Zu bemerken ist, dass die Geometrie des Körpers 36 alter- nativ oder zusätzlich auch eine Freiflächenform der Brillenglasvorderfläche 46 und/oder eine Freiflächenform der Brillenglasrückfläche beschreibende Koeffizienten aufweisen kann.
Das Brillenglas 18' hat eine positive Brechkraft, wobei die Kostenfunktion K einen Kostenfunktionsterm KRand enthält mit: KRand: = ax(RDist-RDsoll), wobei RDist ein Istwert für die Mittendicke des Brillenglases ist und wobei RDsoll ein Sollwert für die Mittendicke des Brillenglases ist.
Zu bemerken ist, dass das Brillenglas 18' auch eine negative Brechkraft ha- ben kann, wobei die Kostenfunktion K dann einen Kostenfunktionsterm KRand enthält mit: KRand: = ax(RDist-RDsoll), wobei RDist ein Istwert für die Randdi- cke des Brillenglases ist und wobei RDsoll ein Sollwert für die Randdicke des Brillenglases ist. Zu bemerken ist, dass das vorstehend beschriebene rechten Brillenglas 18' grundsätzlich auch wie das in der Fig. 1 ersichtliche Brillenglas 16 ein linkes Brillenglas sein kann. Die optische Abbildung von Punkten 14, 14' auf der beobachteten Objektfläche 28 auf den Augenhintergrund bewirkt hier, dass auf der Blickrichtung des dann rechten Auges der Beobachtungsperson 24 entsprechenden Blickrichtungsstrahlen liegen.
In der Fig. 12 sind die Verteilung der Brechkraft und des Astigmatismus so- wie eines Farbfehlers zu dem in der Fig. 10 gezeigte Brillenglas 18' darge- stellt. Die Rezeptwirkung des Brillenglases 18' ist eine sphärische Wirkung von -4 Dioptrien und ein Astigmatismus von 0 Dioptrien. In der Fig. 12 sind zu dem Brillenglas 18' die Varianz der sphärischen Wirkung und der Astig- matismus in Dioptrien sowie der Farbquerfehler in einer selbstgewählt Einheit visualisiert. Aufgrund des Optimierens ist die Randdicke des Brillenglases so weit wie möglich reduziert. Der dem Brillenglas 18' zugrunde liegende Brillenglasroh- ling ist kreisrund und hat den Durchmesser d = 60 mm. Es besteht aus einem Material mit Brechungsindex 1.59 (d Linie), um eine sphärische Wirkung von -4 Dioptrien, insbesondere in der Glasmitte, bei möglichst geringem Astigma- tismus zu erreichen.
Die resultierenden Verteilungen von sphärischer Wirkung, Astigmatismus und Farbquerfehler sind in den Abschnitten a), b) und c) der Fig. 12 darge- stellt. Die sphärische Wirkung variiert bei dem Brillenglas 18' zwischen ca. -4 Dioptrien im Zentrum und ca. -3.4 Dioptrien am Linsenrand. Der Astigmatis- mus liegt nahezu bei null. Der Farbfehler liegt bei einem Wert von ca. 13 in unserer selbstgewählten Einheit, was Farbsäumen von bis zu 2,9 mm/m ent- spricht. Die Randdicke des Brillenglases in der Höhe 30 mm ist 4,50 mm. Für das Einfassen in ein Brillengestellt wird das Brillenglas 18' aus dem ihm zu grunde liegenden kreisrunden Brillenglasrohling ausgeschnitten.
Die Fig. 13 zeigt die Verteilung der Brechkraft und des Astigmatismus sowie eines Farbfehlers bei einem Brillenglase ohne Beugungsstrukturen, das eine dem in der Fig. 12 gezeigten Brillenglas vergleichbare Brechkraft hat, als ei- ne Referenz. Die Mittendicke di3 des der Fig. 13 zugrundeliegenden Brillen- glases und die Mittendicke die des der Fig. 12 zugrundeliegenden Brillengla ses sind dabei gleich. Es gilt: di3 = die = 1 ,2 mm. Das Material der Brillenglä ser, die der Fig. 12 und der Fig. 13 zugrunde liegen, hat den Brechungsindex n = 1.59 (nd Linie) und die Abbe Zahl v = 41.11.
Der Farbfehler der Referenz hat zusätzlich noch mit der in der Augenoptik gängigen Näherungsformel„Farbsaum pro Meter = Prisma / Abbezahl“. Das Prisma wird hier als Produkt von Rezeptwirkung des Brillenglases in Diopt- rien und Durchblickshöhe angenähert. Ein Farbsaum von z. B. 2 mm pro Me- ter drückt aus, dass ein schwarzes Objekt auf weißem Grund in einer Entfer- nung von einem Meter einen Farbsaum von 2 mm (gemessen in der Objekt- ebene) hat.
Die Fig. 12 und Fig. 13 zeigen, dass die Erfindung ermöglicht, den Farbfehler eines Brillenglases deutlich zu reduzieren. Der Farbfehler des der Fig. 12 zugrunde liegenden Brillenglases liegt unter der Wahrnehmungsschwelle von 0,12 cm/m. Die Randdicke dris dieses Brillenglases ist mit dris = 3,8 mm um 0.7 mm kleiner als die Randdicke n3 = 4,6 mm des Brillenglases, das der Fig. 13 zugrunde liegt.
Zu bemerken ist, dass die Randdicke durch das vorstehend beschriebene Optimieren grundsätzlich auch auf Werte reduziert werden kann, die noch geringer sind. Das Reduzieren der Randdicke geht hier jedoch mit einer Er- höhung des Farbfehlers einher, da der Farbfehler des Körpers 36 des Bril- lenglases 18' durch den Farbfehler der Beugungsstrukturen 38, 40 in dem Brillenglas der Fig. 12 bereits überkompensiert wird.
Die Fig. 14 zeigt die Verteilung der Brechkraft und des Astigmatismus sowie eines Farbfehlers bei einem Brillenglas mit einer ersten und einer weiteren Beugungsstruktur mit Gittervektoren und mit einen Geometrie des Körpers des Brillenglases, die eine Kostenfunktion minimieren. Die Rezeptwirkung des Brillenglases ist eine sphärische Wirkung von -8 Dioptrien und ein As- tigmatismus von 0 Dioptrien.
In der Fig. 15 ist die Verteilung der Brechkraft und des Astigmatismus sowie eines Farbfehlers bei einem Brillenglas ohne Beugungsstrukturen zu sehen, das eine Brechkraft hat, die mit der Brechkraft des der in Fig. 14 gezeigten Verteilung der Brechkraft und des Astigmatismus sowie des Farbfehlers zu- grundeliegenden Brillenglases vergleichbar ist. Die Mittendicke der Brillen- gläser in Fig. 14 und 15 ist jeweils 1 ,2 mm. Die Brillengläser aus Fig. 14 und Fig. 15 sind aus einem Material mit Brechungsindex 1.73 (nd Linie) und einer Abbe Zahl von 32.15 hergestellt.
Das Beispiel der Brillengläser in Fig. 14 und 15 unterscheidet sich vom Bei- spiel der Brillengläser in Fig. 12 und 13 durch eine deutlich höhere sphäri- sche Wirkung von -8 Dioptrien. Die Fig. 14 und die Fig. 15 zeigen, dass auch bei einer so großen sphärischen Wirkung eine deutliche Reduktion des Farb- fehlers erreicht werden kann, ohne dass dabei Veränderungen der Varianz von sphärischer Wirkung oder Astigmatismus erzeugt werden, die eine Be- obachtungsperson stören. Zu bemerken ist, dass für die Randdicke dri4 des der Fig. 14 zugrunde liegenden Brillenglases gilt: dri4 = 5,5 mm, wobei das der Fig. 15 zugrundeliegende Brillenglas die Randdicke dri5 = 5,7 mm hat.
Zu bemerken ist außerdem, dass ein Brillenglas mit einem vorstehend be- schriebenen Phasenobjekt 20 hergestellt werden kann, indem das Phasen- objekt 20 dadurch erzeugt wird, dass wenigstens ein Hologramm einer mit- tels eines Lichtmodulators erzeugten ersten Referenzwelle W und einer mittels eines Lichtmodulators erzeugen zweiten Referenzwelle W12 erzeugt wird, oder dadurch, dass das Hologramm mittels eines Computers generiert wird.
Das Projekt, das zu der Anmeldung der Erfindung zum Patent geführt hat, ist ein im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 der Europäischen Union unter dem Marie Skodowska-Curie Förderabkom- men Nr. 675745 gefördertes Projekt.
Zusammenfassend sind zu der Erfindung insbesondere die folgenden bevor- zugten Merkmale festzuhalten: Die Erfindung betrifft ein Brillenglas 16, 18, das einen Körper 36 hat. Der Körper 36 enthält wenigstens eine Beugungs- Struktur 38, 40, die in dem Körper 36 an einer Körperfläche 42, 44 erstreckt ist. Die Beugungsstruktur 38 ist durch eine von dem Ort 54, 56 in der Körper- fläche 42, 44 abhängige räumliche Modulation des Brechungsindex n(x,y) gebildet. Die räumliche Modulation des Brechungsindex n(x,y) in dem Kör- per 36 ist stetig. Die Stetigkeit der räumlichen Modulation des Brechungsin- dex n(x,y) in dem Körper 36 besteht bevorzugt über einen zusammenhän- genden Bereich B der Körperfläche 42, für dessen als das Supremum des metrischen Abstands d(x,y) zweier beliebiger, in dem Bereich der Körperflä- che 42 angeordneter Punkte x, y, definierten Durchmesser D mit
D := sup{d(x, y): x, y e B) gilt:
D > lmm, bevorzugt D > lOmm, besonders bevorzugt D > 20mm.
Die Beugungsstruktur überführt eine sphärische Lichtwelle, die von einem Punkt 14, 14' auf einer Objektfläche 28 herrührt, in eine Lichtwelle, die den Punkt 14, 14' auf der Objektfläche 28 auf einen in einer zu der Objektfläche 28 optisch konjugierten Bildfläche 28' liegenden Bildpunkt 15, 15' abbildet.
Bevorzugte Merkmale der Erfindung:
1. Brillenglas (16, 18) mit einem Körper (36), der wenigstens eine Beugungsstruktur (38) enthält, die an einer Körperfläche (42) erstreckt ist, und die durch eine von dem Ort (54, 56) in der Körperfläche (42) abhängige räumliche Modulation des Brechungsindex n(x, y) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Modulation des Brechungsindex n(x, y) in dem Körper (36) stetig ist und die Beugungsstruktur eine sphärische Lichtwelle, die von einem Punkt (14, 14') auf einer Objektfläche (28) herrührt, in eine Lichtwelle überführt, die den Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) auf einen in einer zu der Objektfläche (28) optisch konjugierten Bildflä che (28') liegenden Bildpunkt (15, 15') abbildet.
2. Brillenglas nach Klausel 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die räumli- che Modulation des Brechungsindex n(x, y) über einen zusammenhän- genden Bereich B der Körperfläche (42) stetig ist, für dessen als das Supremum des metrischen Abstands d(x,y) zweier beliebiger, in dem Bereich der Körperfläche (42) angeordneter Punkte x, y, definierten Durchmesser D mit D = sup{d(x, y) : x, y e B}, gilt:
D > l mm, bevorzugt D > io mm, besonders bevorzugt D > 20 mm, wobei die Beugungsstruktur in dem Bereich B eine sphärische Lichtwel- le, die von einem Punkt (14, 14') auf einer Objektfläche (28) herrührt, in eine Lichtwelle überführt, die den Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) auf einen in einer zu der Objektfläche (28) optisch konjugierten Bildfläche (28') liegenden Bildpunkt (15, 15') abbildet.
Brillenglas nach Klausel 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Beugungsstruktur (38) ein Hologramm wenigstens ei- ner ersten Referenzwelle W und einer zweiten Referenzwelle W12 ist.
Brillenglas nach Klausel 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Holo- gramm der Beugungsstruktur (38) ein Hologramm zweier Paare von Referenzwellen (Wn, W12) oder mehrerer Paare von Referenzwellen Pi(Wii, Wi2), 1= 1 , 2, 3 ... ist.
Brillenglas nach Klausel 3 oder Klausel 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Hologramm als ein optisches Gitter ausgebildet ist, das einen lokalen Gitterperiodenvektor und einen lokalen Gittervektor mit einem Gittervektorbetrag hat. 6. Brillenglas nach Klausel 5, dadurch gekennzeichnet, dass für den Git- tervektorbetrag \kG38 | des optischen Gitters gilt: 2,0 mhh < 2TT/| /CG38 | < 2,8 mhh.
7. Brillenglas nach Klausel 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gittervektorbetrag \kG38 | global konstant ist.
8. Brillenglas nach Klausel 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass für den Gittervektorbetrag gilt: wobei F38 (X, y) eine von dem Ort (54, 56) in der Körperfläche (42, 44) abhängige skalare Funktion ist.
9. Brillenglas nach Klausel 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gitter- vektor kG38 für wenigstens eine Blickrichtung (30, 30') der Beobach- tungsperson (24) eine einen Abbildungsfehler des Bildpunkts (15, 15') optimierenden Gittervektorbetrag \kG38 \ hat.
10. Brillenglas nach Klausel 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbil- dungsfehler einem Abbildungsfehler oder mehreren Abbildungsfehlern aus der Gruppe Farbfehler, Astigmatismus, Koma und Defokus ent- spricht. 11. Brillenglas nach einer der Klauseln 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gittervektor kG38 für wenigstens eine Blickrichtung (30, 30') der Beobachtungsperson (24) eine einen Durchmesser des Bildpunkts (15, 15') optimierenden Gittervektorbetrag \kG38 | hat und/oder dadurch gekennzeichnet, dass der Gittervektor kG38 für wenigstens eine Bl ickrich- tung (30, 30') der Beobachtungsperson (24) einen eine Beugungseffizi- enz h der wenigstens einen Beugungsstruktur (38) optimierenden Git- tervektorbetrag \kG38 | hat.
12. Brillenglas nach einer der Klauseln 4 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gittervektor kG38 für wenigstens eine Blickrichtung (30, 30') der Beobachtungsperson (24) eine einen Abbildungsfehler des Bildpunkts (15, 15') optimierende Richtung hat.
13. Brillenglas nach Klausel 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbil dungsfehler einem Abbildungsfehler oder mehreren Abbildungsfehlern aus der Gruppe Farbfehler, Astigmatismus, Koma und Defokus ent- spricht.
14. Brillenglas nach einer der Klauseln 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Gittervektor kG38 für wenigstens eine Blickrichtung (30, 30') der Beobachtungsperson (24) eine einen Durchmesser des Bildpunkts (15, 15') optimierende Richtung hat.
15. Brillenglas nach einer der Klauseln 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Gittervektor kG38 für wenigstens eine Blickrichtung (30, 30') der Beobachtungsperson (24) eine eine Beugungseffizienz h der wenigs- tens einen Beugungsstruktur (38) optimierende Richtung hat. 16. Brillenglas nach einer der Klauseln 4 bis 15, gekennzeichnet durch einen für das Licht transparenten oder wenigstens teilweise transparen- ten Körper (36), wobei die Beugungsstruktur (38) in dem Körper (36) an einer Körperfläche (42) erstreckt ist, die beim Beobachten der Objekt- fläche (28) von einem unterschiedlichen Blickrichtungen (30) eines ei- nen Augendrehpunkt (50) und ein Pupillenzentrum (51 ) aufweisenden Auges (32, 34) einer Beobachtungsperson (24) entsprechenden, durch den Augendrehpunkt (50) und das Pupillenzentrum (51 ) sowie den
Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) verlaufenden Blickrichtungs- strahl (31 , 31 ') durchsetzt werden kann.
17. Brillenglas nach Klausel 16, gekennzeichnet durch eine für unter- schiedliche Blickrichtungen (30, 30') unterschiedliche optische Wirkung.
18. Brillenglas nach Klausel 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Referenzwelle Wn eine von dem Augendrehpunkt (50) des Auges (34) der Beobachtungsperson (24) ausgesendete sphärische Lichtwelle ist.
19. Brillenglas nach einer der Klauseln 16 bis 18 dadurch gekennzeichnet, dass an einer jeden von dem Blickrichtungsstrahl (31 , 31 ') durch- setzbaren Stelle auf einer der Beobachtungsperson (24) zugewandten Seite der Beugungsstruktur (38) für den Wellenfrontvektor kwl der ers- ten Referenzwelle W und den Wellenfrontvektor kwl2 der zweiten Re- ferenzwelle W12 sowie den Gittervektor kG38 des Hologramms gilt: k-wu— kwl2 kG 38 20. Brillenglas nach einer der Klauseln 1 bis 19, gekennzeichnet durch wenigstens eine weitere Beugungsstruktur (40), die durch die wenigs- tens eine Beugungsstruktur (38) in eine erste Beugungsordnung 01 gebeugtes Licht in eine Beugungsordnung 02 beugt, für die gilt: | Ol | = 1021 und sign(Ol) =— sign(02) . Brillenglas nach Klausel 20, dadurch gekennzeichnet, dass die we- nigstens eine weitere Beugungsstruktur (40) an einer weiteren Körper- fläche (44) erstreckt ist, die mit der ersten Körperfläche (42) zusam- menfallen kann und die durch eine von dem Ort (54, 56) in der Körper- fläche (42, 44) abhängige räumliche Modulation des Brechungsindex n(x, y) gebildet ist. Brillenglas nach Klausel 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die we- nigstens eine weitere Beugungsstruktur (40) ein Hologramm wenigs- tens einer weiteren ersten Referenzwelle W2i und einer weiteren zwei- ten Referenzwelle W22 ist, wobei die weitere erste Referenzwelle W2i die mittels der wenigstes einen Beugungsstruktur (38) gebeugte erste Referenzwelle W oder die mittels der wenigstes einen Beugungsstruk- tur (38) gebeugte zweite Referenzwelle Wi2 ist. Brillenglas nach Klausel 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Holo- gramm als ein weiteres optisches Gitter ausgebildet ist, das einen loka- len Gitterperiodenvektor und einen lokalen Gittervektor mit einem Gittervektorbetrag hat. 24. Brillenglas nach Klausel 23, dadurch gekennzeichnet, dass für den Gittervektorbetrag \kG40 | des weiteren optischen Gitters gilt: 2,0 pm < 2n/\kG40 1 < 2,8 pm. 25. Brillenglas nach Klausel 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Gittervektorbetrag \kG40 | global konstant ist.
26. Brillenglas nach Klausel 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass für den Gittervektorbetrag gilt: wobei F40 (x,y) eine von dem Ort (54, 56) in der Körperfläche (42, 44) abhängige skalare Funktion ist. 27. Brillenglas nach Klausel 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Git- tervektor kG40 für wenigstens eine Blickrichtung (30, 30') der Beobach- tungsperson (24) einen einen Abbildungsfehler des Bildpunkts (15, 15') optimierenden Gittervektorbetrag \kG40 | hat. 28. Brillenglas nach Klausel 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbil dungsfehler einem Abbildungsfehler oder mehreren Abbildungsfehlern aus der Gruppe Farbfehler, Astigmatismus, Koma und Defokus ent- spricht. 29. Brillenglas nach einer der Klauseln 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Gittervektor kG40 für wenigstens eine Blickrichtung (30, 30') der Beobachtungsperson (24) eine einen Durchmesser des Bild punkts (15, 15') optimierenden Gittervektorbetrag \kG40 | hat. 30. Brillenglas nach einer der Klauseln 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Gittervektor kG40 für wenigstens eine Blickrichtung (30, 30') der Beobachtungsperson (24) einen eine Beugungseffizienz h der wenigstens einen Beugungsstruktur (38) optimierenden Gittervektorbe- trag hat.
31. Brillenglas nach einer der Klauseln 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Gittervektor kG40 für wenigstens eine Blickrichtung (30, 30') der Beobachtungsperson (24) eine einen Abbildungsfehler des Bildpunkts (15, 15') optimierende Richtung hat.
32. Brillenglas nach Klausel 31 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abbil dungsfehler einem Abbildungsfehler oder mehreren Abbildungsfehlern aus der Gruppe Farbfehler, Astigmatismus, Koma und Defokus ent- spricht.
33. Brillenglas nach einer der Klauseln 23 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Gittervektor kG40 für wenigstens eine Blickrichtung (30, 30') der Beobachtungsperson (24) eine einen Durchmesser des Bild punkts (15, 15') optimierende Richtung hat.
34. Brillenglas nach einer der Klauseln 23 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Gittervektor kG40 für wenigstens eine Blickrichtung (30, 30') der Beobachtungsperson (24) eine Beugungseffizienz h der we- nigstens einen Beugungsstruktur (38) optimierende Richtung hat.
35. Brillenglas nach einer der Klauseln 23 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass an einer jeden von dem Blickrichtungsstrahl (31 , 31 ') durch- setzbaren Stelle auf einer der Beobachtungsperson (24) zugewandten Seite der weiteren Beugungsstruktur (40) für den Wellenfrontvektor der weiteren ersten Referenzwelle W2i und den Wellenfrontvektor kw 22 der weiteren zweiten Referenzwelle sowie den Gittervektor kG40 des Hologramms gilt:
36. Brillenglas nach einer der Klauseln 22 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass das Hologramm der wenigstens einen weiteren Beugungs- Struktur (40) ein Hologramm zweier Paare von Referenzwellen (W2i,
W22) oder mehrerer Paare von Referenzwellen P,(Wii , Wi2), i= 1 , 2, 3 ... ist.
37. Brillenglas nach einer der Klauseln 1 bis 19, gekennzeichnet durch ein Phasenobjekt (20, 22), das die wenigstens eine Beugungsstruktur
(38) enthält, wobei das Phasenobjekt (20, 22) das auf einer der Be- obachtungsperson (24) abgewandten Seite des Brillenglases (16, 18) in Bezug auf die Oberflächennormale (48) unter einem Einfallswinkel a zu einer Oberflächennormale (48) der Brillenglasvorderfläche (46) von ei- nem Punkt (14, 14') auf einer Objektfläche (28) einfallende Licht in eine von der Wellenlänge l des Lichts und von dem Einfallswinkel a des Lichts abhängige Richtung lenkt.
38. Brillenglas nach einer der Klauseln 20 bis 36, gekennzeichnet durch ein Phasenobjekt (20, 22), das die wenigstens eine Beugungsstruktur
(38) und die wenigstens eine weitere Beugungsstruktur (40) enthält, wobei das Phasenobjekt (20, 22) das auf einer der Beobachtungsper- son (24) abgewandten Seite des Brillenglases (16, 18) in Bezug auf die Oberflächennormale (48) unter einem Einfallswinkel a zu einer Oberflä- chennormale (48) der Brillenglasvorderfläche (46) von einem Punkt (14,
14') auf einer Objektfläche (28) einfallende Licht in eine von der Wellen- länge l des Lichts und von dem Einfallswinkel a des Lichts abhängige Richtung lenkt. 39. Brillenglas nach Klausel 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Körper (36) ein Phasenobjekt (20, 22) aufweist, das die wenigstens ei- ne Beugungsstruktur (38) enthält, wobei das Phasenobjekt (20, 22) und der Körper (36) das auf einer der Beobachtungsperson (24) abgewand- ten Seite des Brillenglases (16, 18) in Bezug auf die Oberflächennorma- le (48) unter einem Einfallswinkel ai zu einer Oberflächennormale (48) der Brillenglasvorderfläche (46) von einem Punkt (14, 14') auf einer Ob- jektfläche (28) einfallende Licht in eine von der Wellenlänge l des
Lichts und von dem Einfallswinkel ai des Lichts abhängige Richtung lenkt, wobei der Körper (36) für das auf einer der Beobachtungsperson (24) abgewandten Seite des Brillenglases (16, 18) in Bezug auf die Oberflä- chennormale (48) unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennor- male (48) der Brillenglasvorderfläche (46) von dem Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) einfallende Licht ein refraktiver Körper mit einer refraktiven Dispersion Dref l ist mit wobei der Körper (36) für das auf einer der Beobachtungsperson (24) zugewandten Seite des Brillenglases (16, 18) in Bezug auf die Oberflä- chennormale (48) unter dem Austrittswinkel ab austretende Licht von dem Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) ein refraktiver Körper mit einer refraktiven Dispersion Dref 2 ist mit
D ref. asm
wobei n-L (l) die im Allgemeinen von der Wellenklänge l abhängige Brechzahl eines zwischen der Objektfläche (28) und dem Körper (36) angeordneten optischen Mediums für das Licht ist, wobei h2(l) die im Allgemeinen von der Wellenklänge l abhängige die
Brechzahl des Körpers (36) für das Licht ist, wobei h3(l) die im Allgemeinen von der Wellenklänge l abhängige Brechzahl eines zwischen der Pupille (52) und dem Körper (36) ange- ordneten optischen Mediums für das Licht ist, wobei die Beugungsstruktur (38) für das auf einer der Beobachtungs- person (24) abgewandten Seite des Brillenglases (16, 18) in Bezug auf die Oberflächennormale (48) unter dem Einfallswinkel ai zu der Ober- flächennormale (48) der Brillenglasvorderfläche (46) von dem Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) einfallende Licht eine die refraktive
Dispersion Dref. == Dref.i + Dref.2 des Körpers (36) wenigstens teilweise kompensierende diffra ktive Dispersion Ddiff L aufweist mit
J-J _ da4 _ m
dlff- 1 ' dl Aproj 38 cos a4’ wobei a4 ein auf eine Oberflächennormale (48) an einer von dem von dem Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) auf die Brillenglasvorder- fläche (46) unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennormale (48) der Brillenglasvorderfläche (46) einfallenden Licht durchsetzten Stelle der Körperfläche (42), an der die Beugungsstruktur (38) erstreckt ist, bezogener Ablenkwinkel für das von dem Punkt (14, 14') auf der Ob- jektfläche (28) auf die Brillenglasvorderfläche (46) unter dem Einfalls winkel ai zu der Oberflächennormale (48) der Brillenglasvorderfläche (46) einfallenden Licht ist, wobei die Beugungsstruktur (38) ein Hologramm wenigstens einer ers- ten Referenzwelle Wn und einer zweiten Referenzwelle W12 ist, das als ein optisches Gitter ausgebildet ist, das einen lokalen Gitterperioden- vektor und einen lokalen Gittervektor mit einem Gittervektorbetrag
hat, und wobei Aproj.38 die Gitterperiode der Projektion des Gittervektors auf die Körperfläche (42) ist mit 40. Brillenglas nach Klausel 39, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: sign{Dref l + Dref 2) = -sign(Ddiff l )
41. Brillenglas nach Klausel 39 oder Klausel 40, gekennzeichnet durch wenigstens eine weitere Beugungsstruktur (40), das durch die wenigs- tens eine Beugungsstruktur (38) in eine erste Beugungsordnung 01 gebeugtes Licht in eine Beugungsordnung 02 beugt, für die gilt: 1011 = 1021 und sign(Ol) =— sign(02), wobei die wenigstens eine weitere Beugungsstruktur (40) an einer wei- teren Körperfläche (44) erstreckt ist, die mit der ersten Körperfläche (42) zusammenfallen kann und die durch eine von dem Ort (54, 56) in der Körperfläche (42, 44) abhängige räumliche Modulation des Bre- chungsindex n(x,y) gebildet ist, wobei die wenigstens eine weitere Beugungsstruktur (40) ein Holo- gramm wenigstens einer weiteren ersten Referenzwelle W2i und einer weiteren zweiten Referenzwelle W22 ist, wobei die weitere erste Refe- renzwelle W2i die mittels der wenigstes einen Beugungsstruktur (38) gebeugte erste Referenzwelle W oder die mittels der wenigstes einen Beugungsstruktur (38) gebeugte zweite Referenzwelle Wi2 ist, wobei das Hologramm der weiteren Beugungsstruktur (40) als ein wei- teres optisches Gitter ausgebildet ist, das einen lokalen Gitterperioden- vektor und einen lokalen Gittervektor mit einem Gittervektorbetrag hat wobei die wenigstens eine weitere Beugungsstruktur (40) für das auf einer der Beobachtungsperson (24) abgewandten Seite des Brillengla- ses (16, 18) in Bezug auf die Oberflächennormale (48) unter dem Ein- fallswinkel ai zu der Oberflächennormale (48) der Brillenglasvorderflä- che (46) von dem Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) einfallende und dann in den Winkel 02 in Bezug auf die Oberflächennormale (48) gebrochene Licht eine diffraktive Dispersion Ddiff 2 aufweist mit wobei Aproj.4o die Gitterperiode der Projektion des Gittervektors des wei- teren optischen Gitters auf die weitere Körperfläche (44) ist mit
2p
L pro j.40
und wobei a3 ein auf eine Oberflächennormale (48) an einer von dem von dem Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) auf die Brillenglas- vorderfläche (46) unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennorma- le (48) der Brillenglasvorderfläche (46) einfallenden Licht durchsetzten Stelle der weiteren Körperfläche (44), an der die weitere Beugungs- Struktur (40) erstreckt ist, bezogener Ablenkwinkel für das von dem Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) auf die Brillenglasvorderfläche unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennormale (48) der Brillen glasvorderfläche (46) einfallenden Licht ist. Brillenglas nach Klausel 41 , dadurch gekennzeichnet, dass gilt:
43. Brillenglas nach Klausel 42, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: mit S = 0,72 cm/m, bevorzugt S = 0,36 cm/m, besonders bevorzugt S = 0,12 cm/m. 44. Brillenglas nach Klausel 43, dadurch gekennzeichnet, dass der Git- tervektor kG38 der Beugungsstruktur (38) und der Gittervektor kG40 der weiteren Beugungsstruktur (40) für wenigstens eine Blickrichtung (30) der Beobachtungsperson (24) eine Kostenfunktion K optimierende Git- tervektorbeträge \kG38 |, \kG40 | haben, wobei die Kostenfunktion K ei- nen Kostenfunktionsterm K, enthält mit:
Kj KiQp-L + KjrG,PP27 + Ki irG.Pp2? + K iiiSsPpHn + K ' ii.FF an dem von der Blickrichtung
(30) durchsetzten Ort (54) auf der Körperfläche (42), an der die Beu- gungsstruktur (38) erstreckt ist, an dem von der Blickrichtung
(30) durchsetzten Ort (56) auf der weitere Körperfläche (42), an der die weitere Beugungsstruktur (40) erstreckt ist, mit KiSPH: = a3 (SPHist - SPHsoü) als einem sphärischen Abbildungsfeh- ler des Punkts (14) auf der Objektfläche (28), mit KiAST \ = a4(ASTist - ASTsoll) als einen astigmatischen Abbildungs- fehler des Punkts (14) auf der Objektfläche (28), mit KiFF = a5 (FFist - FFS0Ü) als einem chromatischen Abbildungsfehler des Punkts (14) auf der Objektfläche (28), wobei die Koeffizienten ax mit x = 1, 2, 3, 4, 5 frei gewählt werden kön- nen. 45. Brillenglas nach Klausel 43 dadurch gekennzeichnet, dass der Gitter- vektor kG38 der Beugungsstruktur (38) und der Gittervektor kG 0 der wei- teren Beugungsstruktur (40) für eine Vielzahl von Blickrichtungen i der Beobachtungsperson (24) eine Kostenfunktion K optimierende Gitter- vektorbeträge \kG38 1, | kG 0 \ haben, wobei die Kostenfunktion K einen
Kostenfunktionsterm K enthält mit:
er Blickrichtung
i durchsetzten Ort (54) auf der Körperfläche (42), an der die Beugungs- Struktur (38) erstreckt ist, an dem von der Blickrichtung
i durchsetzten Ort (56) auf der weiteren Körperfläche (42), an der die weitere Beugungsstruktur (40) erstreckt ist, mit KiSPH \ = ai3 (SPHist - SPHsoll ) als einem sphärischen Abbildungsfeh- ler des Punkts (14) auf der Objektfläche (28), mit KiAST: = au(ASTist - ASTsoü) als einen astigmatischen Abbildungs- fehler des Punkts (14) auf der Objektfläche (28), mit KiFF = ai5 (FFist - FFS0Ü) als einem chromatischen Abbildungsfehler des Punkts (14) auf der Objektfläche (28), wobei die Koeffizienten aix mit x = 1, 2, 3, 4, 5 frei gewählt werden kön- nen.
46. Brillenglas nach Klausel 45, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ge- ometrie des Körpers (36), insbesondere eine Mittendicke des Körpers (36) und/oder ein Vorderradius des Körpers (36) und/oder ein Rückra- dius des Körpers (36), die Kostenfunktion K optimierende Werte auf- weist.
47. Brillenglas nach Klausel 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Geo- metrie des Körpers eine asphärische Form oder eine Freiflächenform der Brillenglasvorderfläche (46) und/oder der Brillenglasrückfläche be- schreibende Koeffizienten aufweist.
48. Brillenglas nach einer der Klauseln 45 bis 47. gekennzeichnet durch eine positive Brechkraft, wobei die Kostenfunktion K einen Kostenfunk- tionsterm KRand enthält mit: KRand ·. = ax(RDist - RDsoll ),
wobei RDist ein Istwert für die Mittendicke des Brillenglases ist und wo- bei RDsou ein Sollwert für die Mittendicke des Brillenglases ist.
49. Brillenglas nach einer der Klauseln 45 bis 47, gekennzeichnet durch eine negative Brechkraft, wobei die Kostenfunktion K einen Kostenfunk- tionsterm KRand enthält mit: KRand-. = ax{RDist - RDsoll), wobei RDist ein Istwert für die Randdicke des Brillenglases ist und wobei RDS0Ü ein Sollwert für die Randdicke des Brillenglases ist. Verfahren für das Ermitteln des Designs eines Brillenglases (16, 18) mit einem Körper (36), bei dem für das Brillenglas (16, 18) eine Geometrie und eine Objektflä- che (28) sowie eine optische Übertragungsfunktion vorgegeben wird, wobei für die vorgegebene optische Übertragungsfunktion und die vor- gegebene Geometrie ein Phasenobjekt (20, 22) berechnet wird, wel- ches das auf einer der Beobachtungsperson (24) abgewandten Seite des Brillenglases (16, 18) unter einem Einfallswinkel a zu einer Oberflä- chennormale n der Brillenglasvorderfläche (46) einfallende Licht in eine von der Wellenlänge l des Lichts und von dem Einfallswinkel a des Lichts abhängige Richtung lenkt, wobei das Phasenobjekt (20, 22) wenigstens eine Beugungsstruktur (38, 40) enthält, die in dem Körper (36) an einer Körperfläche (42, 44) erstreckt ist, die beim Beobachten einer Objektfläche (28) von einem einer Blickrichtung (30) eines einen Augendrehpunkt (50) und ein Pupillenzentrum (51 ) aufweisenden Auges (32, 34) der Beobachtungsperson (24) entspre- chenden, durch den Augendrehpunkt (50) und das Pupillenzentrum (51 ) sowie den Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) verlaufenden Blick- richtungsstrahl (31 , 31 ') durchsetzt werden kann, die durch eine von dem mit der Blickrichtung (30) durchsetzten Ort (x, y) in der Körperfläche (42, 44) abhängige räumliche Modulation des Brechungsindex n(x, y) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Modulation des Brechungsindex n(x, y) in dem Körper (36) stetig ist und die Beugungsstruktur eine sphärische Lichtwelle, die von einem Punkt (14, 14') auf einer Objektfläche (28) herrührt, in eine Lichtwelle überführt, die den Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) auf einen in einer zu der Objektfläche (28) optisch konjugierten Bildflä che (28') liegenden Bildpunkt (15, 15') abbildet, wobei die Beugungsstruktur (38, 40) eine sphärische Lichtwelle, die von einem Punkt auf der Objektfläche (28) herrührt, der von der Bl ickrich- tung durchsetzt ist, in eine entlang der Blickrichtung (30, 30') verlaufen- de Lichtwelle überführt, die den Punkt auf der Objektfläche (28) auf ei- nen in einer zu der Objektfläche (28) optisch konjugierten Bildfläche (28') liegenden Bildpunkt in dem Auge (32, 34) der Beobachtungsper- son (24) abbildet. Verfahren nach Klausel 50, dadurch gekennzeichnet, dass die die wenigstens eine Beugungsstruktur (38, 40) bildende räumliche Modula- tion des Brechungsindex n(x, y) in dem von einer Blickrichtung durch- setzbaren Bereich des Körpers (36) über einen zusammenhängenden Bereich B der Körperfläche (42) stetig ist, für dessen als das Supremum des metrischen Abstands d(x,y) zweier beliebiger, in dem Bereich der Körperfläche (42) angeordneter Punkte x, y, definierten Durchmesser D mit
D = sup{d(x, y) : x, y e B}, gilt:
D > l mm, bevorzugt D > io mm, besonders bevorzugt D > 20 mm. Verfahren nach Klausel 50 oder 51 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Beugungsstruktur (38) ein Hologramm wenigstens einer ersten Referenzwelle W und einer zweiten Referenzwelle W12 ist, wobei das Hologramm als ein optisches Gitter ausgebildet ist, das einen lokalen Gittervektor und einen lokalen Gittervektor mit einem Gittervektorbetrag hat. Verfahren nach Klausel 52, dadurch gekennzeichnet, dass für den Gittervektorbetrag \kG38 \ des optischen Gitters gilt: 2,0 pm < 2p/ \k^ \ < 2,8 pm. Verfahren nach einer der Klausen 50 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass der Gittervektorbetrag \kG38 \ global konstant ist. Verfahren nach einer der Klauseln 50 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass für den Gittervektorbetrag gilt:
|^G38 | F38 Cx > y)> wobei F38(X, y) eine von dem Ort (54, 56) in der Körperfläche (42, 44) abhängige skalare Funktion ist.
56. Verfahren nach Klausel 55, dadurch gekennzeichnet, dass der Gitter- vektorbetrag \kG38 | des Gittervektors kG38 für wenigstens eine Blickrich tung (30, 30') der Beobachtungsperson (24) optimiert wird, um einen Abbildungsfehler des Bildpunkts in dem Auge (32, 34) der Beobach- tungsperson (24) zu optimieren.
57. Verfahren nach Klausel 56, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbil dungsfehler einem Abbildungsfehler oder mehreren Abbildungsfehlern aus der Gruppe Farbfehler, Astigmatismus, Koma entspricht.
58. Verfahren nach Klausel 56 oder 57, dadurch gekennzeichnet, dass der Gittervektorbetrag \kG38 | des Gittervektors kG38 für wenigstens eine Blickrichtung (30, 30') der Beobachtungsperson (24) optimiert wird, um einen Durchmesser des Bildpunkts in dem Auge (32, 34) der Beobach- tungsperson (24) zu minieren und/oder dadurch gekennzeichnet, dass der Gittervektorbetrag \kG38 | des Gittervektors kG38 für wenigstens eine Blickrichtung (30, 30') der Beobachtungsperson (24) optimiert wird, um eine Beugungseffizienz h der wenigstens einen Beugungsstruktur zu maximieren.
59. Verfahren nach einer der Klauseln 50 bis 58, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung des Gittervektors kG38 für wenigstens eine Blick- richtung (30, 30') der Beobachtungsperson (24) optimiert wird, um einen Abbildungsfehler des Bildpunkts in dem Auge (32, 34) der Beobach- tungsperson (24) zu optimieren.
60. Verfahren nach Klausel 59, dadurch gekennzeichnet, dass der Abbil dungsfehler einem Abbildungsfehler oder mehreren Abbildungsfehlern aus der Gruppe Farbfehler, Astigmatismus, Koma entspricht. Verfahren nach einer der Klauseln 50 bis 60, dadurch gekennzeichnet, dass der Gittervektor kG38 für wenigstens eine Blickrichtung (30, 30') der Beobachtungsperson (24) optimiert wird, um einen Durchmes- ser des Bildpunkts in dem Auge (32, 34) der Beobachtungsperson (24) zu minieren. Verfahren nach einer der Klauseln 50 bis 61 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gittervektor kG38 für wenigstens eine Blickrichtung (30, 30') der Beobachtungsperson (24) optimiert wird, um eine Beugungsef- fizienz h der wenigstens einen Beugungsstruktur zu maximieren. Verfahren nach Klausel 50, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (36) ein Phasenobjekt (20, 22) aufweist, das die wenigstens eine Beu- gungsstruktur (38) enthält, wobei das Phasenobjekt (20, 22) und der
Körper (36) das auf einer der Beobachtungsperson (24) abgewandten Seite des Brillenglases (16, 18) in Bezug auf die Oberflächennormale (48) unter einem Einfallswinkel ai zu einer Oberflächennormale (48) der Brillenglasvorderfläche (46) von einem Punkt (14, 14') auf einer Objekt- fläche (28) einfallende Licht in eine von der Wellenlänge l des Lichts und von dem Einfallswinkel ai des Lichts abhängige Richtung lenkt, wobei der Körper (36) für das auf einer der Beobachtungsperson (24) abgewandten Seite des Brillenglases (16, 18) in Bezug auf die Oberflä- chennormale (48) unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennor- male (48) der Brillenglasvorderfläche (46) von dem Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) einfallende Licht ein refraktiver Körper mit einer refraktiven Dispersion Dref l ist mit wobei der Körper (36) für das auf einer der Beobachtungsperson (24) zugewandten Seite des Brillenglases (16, 18) in Bezug auf die Oberflä- chennormale (48) unter dem Austrittswinkel ab austretende Licht von dem Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) ein refraktiver Körper mit einer refraktiven Dispersion Dref 2 ist mit
D ref. asm
wobei n-L (l) die im Allgemeinen von der Wellenklänge l abhängige Brechzahl eines zwischen der Objektfläche (28) und dem Körper (36) angeordneten optischen Mediums für das Licht ist, wobei h2(l) die im Allgemeinen von der Wellenklänge l abhängige die Brechzahl des Körpers (36) für das Licht ist, wobei h3(l) die im Allgemeinen von der Wellenklänge l abhängige Brechzahl eines zwischen der Pupille (52) und dem Körper (36) ange- ordneten optischen Mediums für das Licht ist, wobei die Beugungsstruktur (38) für das auf einer der Beobachtungs- person (24) abgewandten Seite des Brillenglases (16, 18) in Bezug auf die Oberflächennormale (48) unter dem Einfallswinkel ai zu der Ober- flächennormale (48) der Brillenglasvorderfläche (46) von dem Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) einfallende Licht eine die refraktive Dispersion Dref. == Dref.i + Dref.2 des Körpers (36) wenigstens teilweise kompensierende diffra ktive Dispersion Ddiff L aufweist mit wobei a4 ein auf eine Oberflächennormale (48) an einer von dem von dem Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) auf die Brillenglasvorder- fläche unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennormale (48) der Brillenglasvorderfläche (46) einfallenden Licht durchsetzten Stelle der Körperfläche (42), an der die Beugungsstruktur (38) erstreckt ist, bezo- gener Ablenkwinkel für das von dem Punkt (14, 14') auf der Objektflä- che (28) auf die Brillenglasvorderfläche unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennormale (48) der Brillenglasvorderfläche (46) einfallen- den Licht ist, wobei die Beugungsstruktur (38) ein Hologramm wenigstens einer ers- ten Referenzwelle W und einer zweiten Referenzwelle W12 ist, das als ein optisches Gitter ausgebildet ist, das einen lokalen Gitterperioden- vektor und einen lokalen Gittervektor mit einem Gittervektorbetrag hat, und wobei Aproj.38 die Gitterperiode der Projektion des Gittervektors auf die Körperfläche (42) ist mit Verfahren nach Klausel 63, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: sign{Dref l + Dref 2) = -sign(Ddiff l ) Verfahren nach Klausel 63 oder Klausel 64, gekennzeichnet durch wenigstens eine weitere Beugungsstruktur (40), das durch die wenigs- tens eine Beugungsstruktur (38) in eine erste Beugungsordnung 01 gebeugtes Licht in eine Beugungsordnung 02 beugt, für die gilt: 1011 = 1021 und sign(Ol) =— sign(02), wobei die wenigstens eine weitere Beugungsstruktur (40) an einer wei- teren Körperfläche (44) erstreckt ist, die mit der ersten Körperfläche
(42) zusammenfallen kann und die durch eine von dem Ort (54, 56) in der Körperfläche (42, 44) abhängige räumliche Modulation des Bre- chungsindex n(x,y) gebildet ist, wobei die wenigstens eine weitere Beugungsstruktur (40) ein Holo- gramm wenigstens einer weiteren ersten Referenzwelle W2i und einer weiteren zweiten Referenzwelle W22 ist, wobei die weitere erste Refe- renzwelle W2i die mittels der wenigstes einen Beugungsstruktur (38) gebeugte erste Referenzwelle W oder die mittels der wenigstes einen Beugungsstruktur (38) gebeugte zweite Referenzwelle Wi2 ist, wobei das Hologramm der weiteren Beugungsstruktur (40) als ein wei- teres optisches Gitter ausgebildet ist, das einen lokalen Gitterperioden- vektor und einen lokalen Gittervektor mit einem Gittervektorbetrag hat wobei die wenigstens eine weitere Beugungsstruktur (40) für das auf einer der Beobachtungsperson (24) abgewandten Seite des Brillengla- ses (16, 18) in Bezug auf die Oberflächennormale (48) unter dem Ein- fallswinkel ai zu der Oberflächennormale (48) der Brillenglasvorderflä- che (46) von dem Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) einfallende und dann in den Winkel 02 in Bezug auf die Oberflächennormale (48) gebrochene Licht eine diffraktive Dispersion Ddiff 2 aufweist mit
D - d a3 m
udiff. 2 -— d - AprOj.40 cos 0C3 wobei Aproj.4o die Gitterperiode der Projektion des Gittervektors des wei- teren optischen Gitters auf die weitere Körperfläche (44) ist mit 2p
L pro j.40
und wobei a3 ein auf eine Oberflächennormale (48) an einer von dem von dem Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) auf die Brillenglas vorderfläche unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennormale (48) der Brillenglasvorderfläche (46) einfallenden Licht durchsetzten
Stelle der weiteren Körperfläche (44), an der die weitere Beugungs- Struktur (40) erstreckt ist, bezogener Ablenkwinkel für das von dem Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) auf die Brillenglasvorderfläche (46) unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennormale (48) der Brillenglasvorderfläche (46) einfallenden Licht ist.
66. Verfahren nach Klausel 65, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: 67. Verfahren nach Klausel 66, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: mit S = 0,72 cm/m, bevorzugt S = 0,36 cm/m, besonders bevorzugt S = 0,12 cm/m.
68. Verfahren nach Klausel 67, dadurch gekennzeichnet, dass der Gitter- vektor kG38 der Beugungsstruktur (38) und der Gittervektor kG 0 der wei- teren Beugungsstruktur (40) für wenigstens eine Blickrichtung (30) der Beobachtungsperson (24) Gittervektorbeträge \kG38 |, \kG40 \ haben, die durch Optimieren einer Kostenfunktion K ermittelt werden, wobei die Kostenfunktion K einen Kostenfunktionsterm Ki enthält mit: Kj KiQp-L + KjrG,PP27 + Ki irG.Pp 2? + Ki iSs PPHH + K ' ii.FF an dem von der Blickrichtung
(30) durchsetzten Ort (54) auf der Körperfläche (42), an der die Beu- gungsstruktur (38) erstreckt ist, an dem von der Blickrichtung
(30) durchsetzten Ort (56) auf der weiteren Körperfläche (42), an der die weitere Beugungsstruktur (40) erstreckt ist, mit KiSPH: = a3 (SPHist - SPHsoll) als einem sphärischen Abbildungsfeh- ler des Punkts (14) auf der Objektfläche (28), mit KiAST \ = a4(ASTist - ASTsoll) als einen astigmatischen Abbildungs- fehler des Punkts (14) auf der Objektfläche (28), mit KiFF = a5 (FFist - FFS0Ü) als einem chromatischen Abbildungsfehler des Punkts (14) auf der Objektfläche (28), wobei die Koeffizienten ax mit x = 1, 2, 3, 4, 5 frei gewählt werden kön- nen. Verfahren nach Klausel 67 dadurch gekennzeichnet, dass der Gitter- vektor kG38 der Beugungsstruktur (38) und der Gittervektor kG40 der wei- teren Beugungsstruktur (40) für eine Vielzahl von Blickrichtungen i der Beobachtungsperson (24) Gittervektorbeträge \kG38 |, \kG40 \ haben, die durch Optimieren einer Kostenfunktion K ermittelt werden, wobei die Kostenfunktion K einen Kostenfunktionsterm K enthält mit: mit
Kj KiQp-L + KjrG,PP27 + Ki irG.Pp 2? + Ki iSs PPHH + K ' ii.FF an dem von der Blickrichtung
i durchsetzten Ort (54) auf der Körperfläche (42), an der die Beugungs- Struktur (38) erstreckt ist, an dem von der Blickrichtung
i durchsetzten Ort (56) auf der weiteren Körperfläche (42), an der die weitere Beugungsstruktur (40) erstreckt ist, mit KiSFH: = ai3 (SPHist - SPHsoll ) als einem sphärischen Abbildungsfeh ler des Punkts (14) auf der Objektfläche (28), mit KiAST: ai4(ASTist - ASTsoll) als einen astigmatischen Abbildungs- fehler des Punkts (14) auf der Objektfläche (28), mit KiFF = ai5 (FFist - FFsoll ) als einem chromatischen Abbildungsfehler des Punkts (14) auf der Objektfläche (28), wobei die Koeffizienten aix mit x = 1, 2, 3, 4, 5 frei gewählt werden kön nen. Verfahren nach Klausel 69, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ge- ometrie des Körpers (36), insbesondere eine Mittendicke des Körpers
(36) und/oder ein Vorderradius des Körpers (36) und/oder ein Rückra- dius des Körpers (36), die Kostenfunktion K optimierende Werte auf- weist. Verfahren nach Klausel 70, dadurch gekennzeichnet, dass die Geo- metrie des Körpers eine asphärische Form oder eine Freiflächenform der Brillenglasvorderfläche (46) und/oder der Brillenglasrückfläche be- schreibende Koeffizienten aufweist. Verfahren nach einer der Klauseln 69 bis 71 , gekennzeichnet durch eine positive Brechkraft, wobei die Kostenfunktion K einen Kostenfunk- tionsterm KRand enthält mit: KRand ·. = ax(RDist - RDsoll ) ,
wobei RDist ein Istwert für die Mittendicke des Brillenglases ist und wo- bei RDsou ein Sollwert für die Mittendicke des Brillenglases ist. Verfahren nach einer der Klauseln 69 bis 71 , gekennzeichnet durch eine negative Brechkraft, wobei die Kostenfunktion K einen Kostenfunk- tionsterm KRand enthält mit: KRand. = ax{RDist - RDsoll), wobei RDist ein Istwert für die Randdicke des Brillenglases ist und wobei RDS0Ü ein Sollwert für die Randdicke des Brillenglases ist. Verfahren nach einer der Klauseln 68 bis 73, dadurch gekennzeichnet, dass der Gittervektor kG38 der Beugungsstruktur (38) und der Git tervektor kG40 der weiteren Beugungsstruktur (40) sowie die Geometrie des Körpers (36) für wenigstens eine Blickrichtung (30) der Beobach- tungsperson (24) optimiert wird, um wenigstens einen in der Kosten- funktion K beschriebenen Abbildungsfehler des Blickpunkts in dem Au- ge (32, 34) der Beobachtungsperson zu optimieren. Verfahren zum Fierstellen eines Brillenglases, insbesondere eines Bril lenglases, das gemäß einer der Klauseln 1 bis 49 ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Phasenobjekt (20) erzeugt wird, das wenigstens ein Flologramm einer mittels eines Lichtmodulators er- zeugten ersten Referenzwelle W und einer mittels eines Lichtmodula- tors erzeugen zweiten Referenzwelle W12 enthält oder das ein compu- tergeneriertes Hologramm enthält. Verfahren nach Klausel 75, dadurch gekennzeichnet, dass das Pha- senobjekt mittels Belichten einer Folie erzeugt wird, die mit einem Glas- körper oder einem Glassubstrat verkittet wird.
Bezuqszeichenliste
10 Brille
12 Brillengestell
14, 14' Punkt auf der Objektfläche 28
15, 15' Bildpunkt
16 linkes Brillenglas
18 rechtes Brillenglas
18 weiteres Brillenglas
20 Phasenobjekt
22 Phasenobjekt
24 Beobachtungsperson
28 Objektfläche
28' konjugierte Bildfläche
30, 30' Blickrichtung
31 , 31 ' Blickrichtungsstrahl
32 linkes Auge
34 rechtes Auge
36 Körper des Brillenglases
38 erste Beugungsstruktur
40 weitere Beugungsstruktur
42 erste Körperfläche
44 weitere Körperfläche
46 Brillenglasvorderfläche
47 Modulation
48, 57, 58, 59 Oberflächennormale
49 Amplitude
50 Augendrehpunkt
51 , 51 ' Pupillenzentrum
52 Pupille
54, 54', 56, 56' Punkt / Ort a, ai Einfallswinkel
Winkel
a3 Ablenkwinkel
a6 Austrittswinkel
l Wellenlänge
^G Gitterkonstante
h Beugungseffizienz
Lc > Ay AZ , AG Gitterkonstanten
Dq Winkel zu einem Blickrichtungsstrahl n(x, y) Brechungsindex
B zuammenhängender Bereich
d Dicke
i Blickrichtung
K Kostenfunktion
h Brechungsindex
01 erste Beugungsordnung
02 weitere Beugungsordnung
Wn erste Referenzwelle
W12 zweite Referenzwelle
W2i weitere erste Referenzwelle
W 22 weitere zweite Referenzwelle
Ddiff.1. Ddiff .2 diffraktive Dispersion
Dre i, Dre† 2 refraktive Dispersion
proj.40 Gitterperiode der Projektion des Gittervektors

Claims

Patentansprüche
1. Brillenglas (16, 18) mit einem Körper (36), der wenigstens eine Beugungsstruktur (38) enthält, die an einer Körperfläche (42) erstreckt ist, und die durch eine von dem Ort (54, 56) in der Körperfläche (42) abhängige räumliche Modulation des Brechungsindex n(x, y) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Modulation des Brechungsindex n(x, y) in dem Körper (36) stetig ist und die Beugungsstruktur eine sphärische Lichtwelle, die von einem Punkt (14, 14') auf einer Objektfläche (28) herrührt, in eine Lichtwelle überführt, die den Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) auf einen in einer zu der Objektfläche (28) optisch konjugierten Bildflä che (28') liegenden Bildpunkt (15, 15') abbildet.
2. Brillenglas (16, 18) mit einem Körper (36), der wenigstens eine Beugungsstruktur (38) enthält, die an einer Körperfläche (42) erstreckt ist, und die durch eine von dem Ort (54, 56) in der Körperfläche (42) abhängige räumliche Modulation des Brechungsindex n(x, y) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Modulation des Brechungsindex n(x, y) in dem Körper (36) stetig ist und die Beugungsstruktur eine sphärische Lichtwelle, die von einem Punkt (14, 14') auf einer Objektfläche (28) herrührt, in eine Lichtwelle überführt, die den Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) auf einen in einer zu der Objektfläche (28) optisch konjugierten Bildflä che (28') liegenden Bildpunkt (15, 15') abbildet, wobei die räumliche Modulation des Brechungsindex n(x,y) über einen zusammenhängen- den Bereich B der Körperfläche (42) stetig ist, für dessen als das Sup- remum des metrischen Abstands d(x,y) zweier beliebiger, in dem Be- reich der Körperfläche (42) angeordneter Punkte x, y, definierten Durchmesser D mit
D := sup{d(x, y): x, y e B) gilt:
D > 1mm,
oder
D > 10mm
oder
D > 20mm und wobei die Beugungsstruktur in dem Bereich B eine sphärische
Lichtwelle, die von einem Punkt (14, 14') auf einer Objektfläche (28) herrührt, in eine Lichtwelle überführt, die den Punkt (14, 14') auf der Ob- jektfläche (28) auf einen in einer zu der Objektfläche (28) optisch konju- gierten Bildfläche (28') liegenden Bildpunkt (15, 15') abbildet.
3. Brillenglas nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Beugungsstruktur (38) ein Hologramm wenigstens einer ersten Referenzwelle W und einer zweiten Referenzwelle Wi2 ist.
4. Brillenglas nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ho- logramm der Beugungsstruktur (38) ein Hologramm zweier Paare von
Referenzwellen (Wn, W12) oder mehrerer Paare von Referenzwellen Pi(Wii, Wi2), 1= 1 , 2, 3 ... ist.
5. Brillenglas nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeich- net, dass das Hologramm als ein optisches Gitter ausgebildet ist, das einen lokalen Gitterperiodenvektor und einen lokalen Gittervektor mit einem Gittervektorbetrag hat, wobei für den Gittervektorbetrag |kG38| des optischen Gitters gilt: 2,0 mhh < 2tt/|ϊ^| < 2,8 pm.
6. Brillenglas nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gittervektorbetrag |kG38| global konstant ist.
7. Brillenglas nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass für den Gittervektorbetrag gilt: | ^G38 | ?38 (x, y), wobei F38(X, y) eine von dem Ort (54, 56) in der Körperfläche (42, 44) abhängige skalare Funktion ist.
8. Brillenglas nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Git- tervektor kG38 für wenigstens eine Blickrichtung (30, 30') der Beobach- tungsperson (24) eine einen Abbildungsfehler des Bildpunkts (15, 15') optimierenden Gittervektorbetrag |kG38| hat, wobei der Abbildungsfehler einem Abbildungsfehler oder mehreren Abbildungsfehlern aus der Gruppe Farbfehler, Astigmatismus, Koma und Defokus entspricht.
9. Brillenglas nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gittervektor kG38 für wenigstens eine Blickrichtung (30, 30') der Beobachtungsperson (24) eine einen Durchmesser des Bild punkts (15, 15') optimierenden Gittervektorbetrag |kG38| hat und/oder dadurch gekennzeichnet, dass der Gittervektor kG38 für wenigstens eine Blickrichtung (30, 30') der Beobachtungsperson (24) einen eine Beugungseffizienz h der wenigstens einen Beugungsstruktur (38) opti- mierenden Gittervektorbetrag |kG38| hat.
10. Brillenglas nach einem der Ansprüche 4 bis 9, gekennzeichnet durch einen für das Licht transparenten oder wenigstens teilweise transparen- ten Körper (36), wobei die Beugungsstruktur (38) in dem Körper (36) an einer Körperfläche (42) erstreckt ist, die beim Beobachten der Objekt- fläche (28) von einem unterschiedlichen Blickrichtungen (30) eines ei- nen Augendrehpunkt (50) und ein Pupillenzentrum (51 ) aufweisenden Auges (32, 34) einer Beobachtungsperson (24) entsprechenden, durch den Augendrehpunkt (50) und das Pupillenzentrum (51 ) sowie den Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) verlaufenden Blickrichtungs- strahl (31 , 31 ') durchsetzt werden kann.
11. Brillenglas nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine für unter- schiedliche Blickrichtungen (30, 30') unterschiedliche optische Wirkung.
12. Brillenglas nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Referenzwelle Wn eine von dem Augendrehpunkt (50) des
Auges (34) der Beobachtungsperson (24) ausgesendete sphärische Lichtwelle ist.
13. Brillenglas nach einem der Ansprüche 10 bis 12 dadurch gekenn- zeichnet, dass an einer jeden von dem Blickrichtungsstrahl (31 , 31 ') durchsetzbaren Stelle auf einer der Beobachtungsperson (24) zuge- wandten Seite der Beugungsstruktur (38) für den Wellenfrontvektor kwll’ der ersten Referenzwelle W und den Wellenfrontvektor kwl2 der zweiten Referenzwelle W12 sowie den Gittervektor kG38 des Holo- gramms gilt:
14. Brillenglas nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch wenigstens eine weitere Beugungsstruktur (40), die durch die wenigs- tens eine Beugungsstruktur (38) in eine erste Beugungsordnung 01 gebeugtes Licht in eine Beugungsordnung 02 beugt, für die gilt: | Ol | = 1021 und sign(Ol) = -sign(02) .
15. Brillenglas nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die we- nigstens eine weitere Beugungsstruktur (40) an einer weiteren Körper- fläche (44) erstreckt ist, die mit der ersten Körperfläche (42) zusam- menfallen kann und die durch eine von dem Ort (54, 56) in der Körper- fläche (42, 44) abhängige räumliche Modulation des Brechungsindex n(x, y) gebildet ist.
16. Brillenglas nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die we- nigstens eine weitere Beugungsstruktur (40) ein Hologramm wenigs- tens einer weiteren ersten Referenzwelle W2i und einer weiteren zwei- ten Referenzwelle W22 ist, wobei die weitere erste Referenzwelle W2i die mittels der wenigstes einen Beugungsstruktur (38) gebeugte erste
Referenzwelle W oder die mittels der wenigstes einen Beugungsstruk- tur (38) gebeugte zweite Referenzwelle Wi2 ist.
17. Brillenglas nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Ho- logramm als ein weiteres optisches Gitter ausgebildet ist, das einen lo- kalen Gitterperiodenvektor und einen lokalen Gittervektor mit einem Gittervektorbetrag hat, wobei für den Gittervektorbetrag |kG40| des weiteren optischen Git ters gilt: 2,0 pm < 2p/| kG381 < 2,8 pm.
18. Brillenglas nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Git- tervektorbetrag |kG40| global konstant ist.
19. Brillenglas nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass für den Gittervektorbetrag gilt: |^G4o | F40 (*, y), wobei F40(x,y) eine von dem Ort (54, 56) in der Körperfläche (42, 44) abhängige skalare Funktion ist.
20. Brillenglas nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Git tervektor kG40 für wenigstens eine Blickrichtung (30, 30') der Beobach- tungsperson (24) einen einen Abbildungsfehler des Bildpunkts (15, 15') optimierenden Gittervektorbetrag |kG40| hat, wobei der Abbildungsfehler einem Abbildungsfehler oder mehreren Abbildungsfehlern aus der Gruppe Farbfehler, Astigmatismus, Koma und Defokus entspricht.
21 . Brillenglas nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Gittervektor kG40 für wenigstens eine Blickrichtung (30, 30') der Beobachtungsperson (24) eine einen Durchmesser des Bildpunkts (15, 15') optimierenden Gittervektorbetrag |kG40| hat und/oder dass der Gittervektor kG40 für wenigstens eine Blickrichtung (30, 30') der Beobachtungsperson (24) einen eine Beugungseffizienz h der wenigstens einen Beugungsstruktur (38) optimierenden Gittervektorbetrag |kG40| hat und/oder dass der Gittervektor kG40 für wenigstens eine Blick richtung (30, 30') der Beobachtungsperson (24) eine einen Abbildungs- fehler des Bildpunkts (15, 15') optimierende Richtung hat.
22. Brillenglas nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (36) ein Phasenobjekt (20, 22) aufweist, das die wenigstens eine Beugungsstruktur (38) enthält, wobei das Phasenobjekt (20, 22) und der Körper (36) das auf einer der Beobachtungsperson (24) abge- wandten Seite des Brillenglases (16, 18) in Bezug auf die Oberflächen- normale (48) unter einem Einfallswinkel ai zu einer Oberflächennorma- le (48) der Brillenglasvorderfläche (46) von einem Punkt (14, 14') auf einer Objektfläche (28) einfallende Licht in eine von der Wellenlänge l des Lichts und von dem Einfallswinkel ai des Lichts abhängige Rich- tung lenkt, wobei der Körper (36) für das auf einer der Beobachtungsperson (24) abgewandten Seite des Brillenglases (16, 18) in Bezug auf die Oberflä- chennormale (48) unter dem Einfallswinkel CM ZU der Oberflächennor- male (48) der Brillenglasvorderfläche (46) von dem Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) einfallende Licht ein refraktiver Körper mit einer refraktiven Dispersion Dref l ist mit wobei der Körper (36) für das auf einer der Beobachtungsperson (24) zugewandten Seite des Brillenglases (16, 18) in Bezug auf die Oberflä- chennormale (48) unter dem Austrittswinkel Oe austretende Licht von dem Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) ein refraktiver Körper mit einer refraktiven Dispersion Dref 2 ist mit wobei n-L (l) die im Allgemeinen von der Wellenklänge l abhängige Brechzahl eines zwischen der Objektfläche (28) und dem Körper (36) angeordneten optischen Mediums für das Licht ist, wobei h2(l) die im Allgemeinen von der Wellenklänge l abhängige die Brechzahl des Körpers (36) für das Licht ist, wobei h3(l) die im Allgemeinen von der Wellenklänge l abhängige Brechzahl eines zwischen der Pupille (52) und dem Körper (36) ange- ordneten optischen Mediums für das Licht ist, wobei die Beugungsstruktur (38) für das auf einer der Beobachtungs- person (24) abgewandten Seite des Brillenglases (16, 18) in Bezug auf die Oberflächennormale (48) unter dem Einfallswinkel ai zu der Ober- flächennormale (48) der Brillenglasvorderfläche (46) von dem Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) einfallende Licht eine die refraktive
Dispersion Dref. == Dref.i + Dref.2 des Körpers (36) wenigstens teilweise kompensierende diffra ktive Dispersion Ddiff L aufweist mit wobei a4 ein auf eine Oberflächennormale (48) an einer von dem von dem Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) auf die Brillenglasvorder- fläche (46) unter dem Einfallswinkel ai zu der Oberflächennormale (48) der Brillenglasvorderfläche (46) einfallenden Licht durchsetzten Stelle der Körperfläche (42), an der die Beugungsstruktur (38) erstreckt ist, bezogener Ablenkwinkel für das von dem Punkt (14, 14') auf der Ob- jektfläche (28) auf die Brillenglasvorderfläche (46) unter dem Einfalls winkel ai zu der Oberflächennormale (48) der Brillenglasvorderfläche (46) einfallenden Licht ist, wobei die Beugungsstruktur (38) ein Hologramm wenigstens einer ers- ten Referenzwelle Wn und einer zweiten Referenzwelle W12 ist, das als ein optisches Gitter ausgebildet ist, das einen lokalen Gitterperioden- vektor und einen lokalen Gittervektor mit einem Gittervektorbetrag
hat, und wobei Aproj.38 die Gitterperiode der Projektion des Gittervektors auf die Körperfläche (42) ist mit
23. Brillenglas nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: sign(Dref l + Dref 2) = -sign(Ddiff l ) 24. Brillenglas nach Anspruch 22 oder Anspruch 23, gekennzeichnet durch wenigstens eine weitere Beugungsstruktur (40), das durch die wenigs- tens eine Beugungsstruktur (38) in eine erste Beugungsordnung 01 gebeugtes Licht in eine Beugungsordnung 02 beugt, für die gilt:
1011 = 1021 und sign(Ol) = -sign(02), wobei die wenigstens eine weitere Beugungsstruktur (40) an einer wei- teren Körperfläche (44) erstreckt ist, die mit der ersten Körperfläche (42) zusammenfallen kann und die durch eine von dem Ort (54, 56) in der Körperfläche (42, 44) abhängige räumliche Modulation des Bre- chungsindex n(x,y) gebildet ist, wobei die wenigstens eine weitere Beugungsstruktur (40) ein Holo- gramm wenigstens einer weiteren ersten Referenzwelle W21 und einer weiteren zweiten Referenzwelle W22 ist, wobei die weitere erste Refe- renzwelle W21 die mittels der wenigstes einen Beugungsstruktur (38) gebeugte erste Referenzwelle W oder die mittels der wenigstes einen Beugungsstruktur (38) gebeugte zweite Referenzwelle Wi2 ist, wobei das Hologramm der weiteren Beugungsstruktur (40) als ein wei- teres optisches Gitter ausgebildet ist, das einen lokalen Gitterperioden- vektor und einen lokalen Gittervektor mit einem Gittervektorbetrag hat wobei die wenigstens eine weitere Beugungsstruktur (40) für das auf einer der Beobachtungsperson
(24) abgewandten Seite des Brillengla- ses (16, 18) in Bezug auf die Oberflächennormale (48) unter dem Ein- fallswinkel ai zu der Oberflächennormale (48) der Brillenglasvorderflä- che (46) von dem Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) einfallende und dann in den Winkel a2 in Bezug auf die Oberflächennormale (48) gebrochene Licht eine diffraktive Dispersion Ddiff 2 Fehler! Eine Ziffer wurde erwartet.aufweist mit
D - da3 m
udiff. -— - d AprOj cos C wobei Aproj.4o die Gitterperiode der Projektion des Gittervektors des wei- teren optischen Gitters auf die weitere Körperfläche (44) ist mit
2p
L pro j.40
und wobei a3 ein auf eine Oberflächennormale (48) an einer von dem von dem Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) auf die Brillenglas- vorderfläche (46) unter dem Einfallswinkel CM ZU der Oberflächennorma- le (48) der Brillenglasvorderfläche (46) einfallenden Licht durchsetzten Stelle der weiteren Körperfläche (44), an der die weitere Beugungs- Struktur (40) erstreckt ist, bezogener Ablenkwinkel für das von dem Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) auf die Brillenglasvorderfläche unter dem Einfallswinkel C ZU der Oberflächennormale (48) der Brillen glasvorderfläche (46) einfallenden Licht ist.
25. Brillenglas nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass gilt:
26. Brillenglas nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: mit S = 0,72 cm/m, bevorzugt S = 0,36 cm/m, besonders bevorzugt S = 0,12 cm/m.
27. Brillenglas nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Git- tervektor kG38 der Beugungsstruktur (38) und der Gittervektor kG40 der weiteren Beugungsstruktur (40) für wenigstens eine Blickrichtung (30) der Beobachtungsperson (24) eine Kostenfunktion K optimierende Git- tervektorbeträge |kG38 |, |kG40 | haben, wobei die Kostenfunktion K einen Kostenfunktionsterm enthält mit:
Ki KiGPl + KiGP2 + KiGP2 + K iSPH + K iFF mit KiGP1: = an dem von der Blickrichtung (30)
durchsetzten Ort (54) auf der Körperfläche (42), an der die Beugungs- Struktur (38) erstreckt ist,
an dem von der Blickrichtung (30)
durchsetzten Ort (56) auf der weitere Körperfläche (42), an der die wei tere Beugungsstruktur (40) erstreckt ist, mit KiSPH : = a3 (SPHist-SPHsoll) als einem sphärischen Abbildungsfehler des Punkts (14) auf der Objektfläche (28), mit KiAST: = a4(ASTist-ASTsoll) als einen astigmatischen Abbildungsfehler des Punkts (14) auf der Objektfläche (28), mit KiFF = a5 (FFist-FFsoll) als einem chromatischen Abbildungsfehler des Punkts (14) auf der Objektfläche (28), wobei die Koeffizienten ax mit x = 1, 2, 3, 4, 5 frei gewählt werden kön- nen.
28. Brillenglas nach Anspruch 26 dadurch gekennzeichnet, dass der Git tervektor kG38 der Beugungsstruktur (38) und der Gittervektor kG40 der weiteren Beugungsstruktur (40) für eine Vielzahl von Blickrichtungen i der Beobachtungsperson (24) eine Kostenfunktion K optimierende Git- tervektorbeträge |kG38|, |kG40| haben, wobei die Kostenfunktion K einen Kostenfunktionsterm K enthält mit:
Blickrichtung i
durchsetzten Ort (54) auf der Körperfläche (42), an der die Beugungs- Struktur (38) erstreckt ist, an dem von der Blickrichtung i
durchsetzten Ort (56) auf der weiteren Körperfläche (42), an der die weitere Beugungsstruktur (40) erstreckt ist, mit KiSPH : = ai3 (SPHist-SPHsoll) als einem sphärischen Abbildungsfeh- ler des Punkts (14) auf der Objektfläche (28), mit KiAST: = ai4 (ASTist-ASTsoll) als einen astigmatischen Abbildungsfeh- ler des Punkts (14) auf der Objektfläche (28), mit KiFF = ai5 (FFist-FFsoll) als einem chromatischen Abbildungsfehler des Punkts (14) auf der Objektfläche (28), wobei die Koeffizienten aix mit x = 1, 2, 3, 4, 5 frei gewählt werden kön- nen.
29. Brillenglas nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine Geometrie des Körpers (36), insbesondere eine Mittendicke des Kör- pers (36) und/oder ein Vorderradius des Körpers (36) und/oder ein Rückradius des Körpers (36), die Kostenfunktion K optimierende Werte aufweist.
30. Brillenglas nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Ge- ometrie des Körpers eine asphärische Form oder eine Freiflächenform der Brillenglasvorderfläche (46) und/oder der Brillenglasrückfläche be- schreibende Koeffizienten aufweist.
31. Verfahren für das Ermitteln des Designs eines Brillenglases (16, 18) mit einem Körper (36), bei dem für das Brillenglas (16, 18) eine Geometrie und eine Objektflä- che (28) sowie eine optische Übertragungsfunktion vorgegeben wird, wobei für die vorgegebene optische Übertragungsfunktion und die vor- gegebene Geometrie ein Phasenobjekt (20, 22) berechnet wird, wel- ches das auf einer der Beobachtungsperson (24) abgewandten Seite des Brillenglases (16, 18) unter einem Einfallswinkel a zu einer Oberflä- chennormale n der Brillenglasvorderfläche (46) einfallende Licht in eine von der Wellenlänge l des Lichts und von dem Einfallswinkel a des Lichts abhängige Richtung lenkt, wobei das Phasenobjekt (20, 22) wenigstens eine Beugungsstruktur (38, 40) enthält, die in dem Körper (36) an einer Körperfläche (42, 44) erstreckt ist, die beim Beobachten einer Objektfläche (28) von einem einer Blickrichtung (30) eines einen Augendrehpunkt (50) und ein Pupillenzentrum (51 ) aufweisenden Auges (32, 34) der Beobachtungsperson (24) entspre- chenden, durch den Augendrehpunkt (50) und das Pupillenzentrum (51 ) sowie den Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) verlaufenden Blick- richtungsstrahl (31 , 31') durchsetzt werden kann, die durch eine von dem mit der Blickrichtung (30) durchsetzten Ort (x, y) in der Körperfläche (42, 44) abhängige räumliche Modulation des Brechungsindex n(x,y) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Modulation des Brechungsindex n(x, y) in dem Körper (36) stetig ist und die Beugungsstruktur eine sphärische Lichtwelle, die von einem Punkt (14, 14') auf einer Objektfläche (28) herrührt, in eine Lichtwelle überführt, die den Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) auf einen in einer zu der Objektfläche (28) optisch konjugierten Bildflä che (28') liegenden Bildpunkt (15, 15') abbildet. wobei die Beugungsstruktur (38, 40) eine sphärische Lichtwelle, die von einem Punkt auf der Objektfläche (28) herrührt, der von der Bl ickrich- tung durchsetzt ist, in eine entlang der Blickrichtung (30, 30') verlaufen- de Lichtwelle überführt, die den Punkt auf der Objektfläche (28) auf ei- nen in einer zu der Objektfläche (28) optisch konjugierten Bildfläche (28') liegenden Bildpunkt in dem Auge (32, 34) der Beobachtungsper- son (24) abbildet.
32. Verfahren für das Ermitteln des Designs eines Brillenglases (16, 18) mit einem Körper (36), bei dem für das Brillenglas (16, 18) eine Geometrie und eine Objektflä- che (28) sowie eine optische Übertragungsfunktion vorgegeben wird, wobei für die vorgegebene optische Übertragungsfunktion und die vor- gegebene Geometrie ein Phasenobjekt (20, 22) berechnet wird, wel- ches das auf einer der Beobachtungsperson (24) abgewandten Seite des Brillenglases (16, 18) unter einem Einfallswinkel a zu einer Oberflä- chennormale n der Brillenglasvorderfläche (46) einfallende Licht in eine von der Wellenlänge l des Lichts und von dem Einfallswinkel a des Lichts abhängige Richtung lenkt, wobei das Phasenobjekt (20, 22) wenigstens eine Beugungsstruktur (38, 40) enthält, die in dem Körper (36) an einer Körperfläche (42, 44) erstreckt ist, die beim Beobachten einer Objektfläche (28) von einem einer Blickrichtung (30) eines einen Augendrehpunkt (50) und ein Pupillenzentrum (51 ) aufweisenden Auges (32, 34) der Beobachtungsperson (24) entspre- chenden, durch den Augendrehpunkt (50) und das Pupillenzentrum (51 ) sowie den Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) verlaufenden Blick- richtungsstrahl (31 , 31 ') durchsetzt werden kann, die durch eine von dem mit der Blickrichtung (30) durchsetzten Ort (x, y) in der Körperfläche (42, 44) abhängige räumliche Modulation des Brechungsindex n(x, y) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Modulation des Brechungsindex n(x, y) in dem Körper (36) stetig ist und die Beugungsstruktur eine sphärische Lichtwelle, die von einem Punkt (14, 14') auf einer Objektfläche (28) herrührt, in eine
Lichtwelle überführt, die den Punkt (14, 14') auf der Objektfläche (28) auf einen in einer zu der Objektfläche (28) optisch konjugierten Bildflä che (28') liegenden Bildpunkt (15, 15') abbildet, wobei die Beugungsstruktur (38, 40) eine sphärische Lichtwelle, die von einem Punkt auf der Objektfläche (28) herrührt, der von der Bl ickrich- tung durchsetzt ist, in eine entlang der Blickrichtung (30, 30') verlaufen- de Lichtwelle überführt, die den Punkt auf der Objektfläche (28) auf ei- nen in einer zu der Objektfläche (28) optisch konjugierten Bildfläche (28') liegenden Bildpunkt in dem Auge (32, 34) der Beobachtungsper- son (24) abbildet, wobei die räumliche Modulation des Brechungsindex n(x, y) über einen zusammenhängenden Bereich B der Körperfläche (42) stetig ist, für dessen als das Supremum des metrischen Abstands d(x,y) zweier be- liebiger, in dem Bereich der Körperfläche (42) angeordneter Punkte x, y, definierten Durchmesser D mit
D := sup{d(x, y): x, y e B), gilt:
D > 1mm,
oder
D > 10mm
oder
D > 20mm und wobei die Beugungsstruktur in dem Bereich B eine sphärische Lichtwelle, die von einem Punkt (14, 14') auf einer Objektfläche (28) herrührt, in eine Lichtwelle überführt, die den Punkt (14, 14') auf der Ob- jektfläche (28) auf einen in einer zu der Objektfläche (28) optisch konju- gierten Bildfläche (28') liegenden Bildpunkt (15, 15') abbildet.
33. Verfahren zum Herstellen eines Brillenglases, insbesondere eines Bril lenglases, das gemäß einem der Ansprüche 1 bis 30 ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Phasenobjekt (20) erzeugt wird, das wenigstens ein Hologramm einer mittels eines Lichtmodulators er- zeugten ersten Referenzwelle W und einer mittels eines Lichtmodula- tors erzeugen zweiten Referenzwelle W12 enthält oder das ein compu- tergeneriertes Hologramm enthält.
34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das
Phasenobjekt mittels Belichten einer Folie erzeugt wird, die mit einem Glaskörper oder einem Glassubstrat verkittet wird.
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