專利名稱：可變焦透鏡和眼鏡的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種可變焦透鏡，以及艦可變焦透鏡咖艮鏡。也可擴展到使 用其他可變焦透鏡的多種鄉(xiāng)咖艮鏡。
背景技術(shù)：
可變焦透鏡已被大^^f熟知，它們通常由液體填充腔組成，其中至少有一 個面是透明彈性薄膜。當液體流入或流出腔室時，彈性薄膜的形狀改變，同時 它的曲率也相應地發(fā)生改變。這種曲率改變導致了光學性能和透鏡變焦能力的 變化。因此可以很容易的艦改刻空室的液體戟改變纖的變焦能力。
一禾中已知的可變焦透鏡已被披露，例如GB2333858。該 由多個相互嚙 合環(huán)鄉(xiāng)賊。多個彈性透明薄膜設置在環(huán)中，環(huán)被體以相互嚙合，其拉伸彈性 薄膜(用來Mit鏡的性能)。il31其中一個環(huán)的變形來保J^S。然而，這種 設計在制作環(huán)的材料上需要多種條件(如延展性)，并且在制作環(huán)的過程中需要 嚴格控制誤差。更進一步，每^t鏡是由多個單獨的部件組成，這更增加了制 作的復雜，號。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種可變焦透鏡，包括具有前表面和后表面的環(huán)，在環(huán) 的前表面和一硬的透明的前外殼中間體一彈性薄膜，在環(huán)的后表面上附著一 后外殼，其中在彈性薄膜和后外殼之間形成一腔室，該腔室可被填充液體，可 M31改變腔室中的液體鼓改變彈性薄膜的曲率，從而改變it!竟的光學性能。
這種結(jié)構(gòu)不需要組成透鏡的部件具備任何特殊性能(除了前后外殼的透明 性和薄膜的彈性和透明性)，同時安^"便。
在一個雌的方案中，環(huán)和前外殼通過粘合劑與薄膜粘接。從而簡化了制 作過程。
在一個 的方案中，在環(huán)的壁上提供一通道使得液,入或流出腔室， 來改^it鏡的焦距。使用第二通道(填充口)來填充透鏡，當透鏡被填充后通 過擋土姊關閉通道。前外殼和后外殼的一個或全部可以是透鏡本身，從而使得可變焦透鏡具有 比單^ffi過彈性薄膜的變形獲得的變焦能力更大的變焦能力(或不同的變焦范 圍)。
在另一個方案中，透鏡包括兩個薄膜，每個附著于環(huán)的鄉(xiāng)U，前外殼附著 于環(huán)的前部來覆蓋前薄膜，后外殼附著于環(huán)的后部來覆蓋后薄膜。再者，前外
殼和后外殼的一個或全部可以^ii鏡。
在一個 的方案中，環(huán)被涂上顏色，它可以題明的，半透明的或不透 明的。這樣環(huán)的外形不同于透鏡的其他部件，它將作為透鏡的框架。還可以在
環(huán)的前部增加一^^飾M改變框架的夕卜觀。
透鏡是組成一副眼鏡的一部分，目艮鏡由兩個所^3t鏡，艦鼻梁架連接，
每^il竟通過鏡架鉸接到鼻梁架而組成。如果透鏡的環(huán)被涂上顏色，可以改善 框架的外觀，或者眼鏡也可以是無框的。在一^HM的方案中，鼻梁架裝在環(huán)的凸出部上，在一個尤其優(yōu)選的方案 中，該凸出部是一個關閉填充口的擋塊。
由于透鏡之間的距離^il過鼻梁架的寬度來決定，因而提供了一種改變眼 鏡的瞳孔間距的簡單方法。更寬的鼻梁架可以增加瞳孔間距，而稍窄的鼻梁架 可以M^、瞳孔間距。
在另一個方案中， 一副眼鏡的兩^g鏡的環(huán)作為一個部件，通過一個整體 的鼻梁架連接。這種單個的框架也可以涂上顏色達到前述的框架外觀，前后外 殼和彈性薄膜如前述方案附著于其上。
改變纖聚焦能力的體雌±也位于眼鏡的鏡架中。在一個雌的方案中， M51^接透鏡腔室的存儲器(一個存儲器調(diào)節(jié)一個腔室)來實現(xiàn)。存儲器的容 量可以增加或M^、，來使得液體流入或流出腔室，ffi51控制存儲器的容量來調(diào) 節(jié)可能的透鏡的聚焦范圍。
多個用于，^2的存儲，^V099/47958中被披露。 一種尤其,的存 儲器是一個圓柱體形狀，其軸沿著鏡架的長度方向設置。通過旋轉(zhuǎn)附著在圓柱 體上的旋M^使圓柱體活塞式運動(在此可利用齒輪和齒條的機械結(jié)構(gòu))。tt 地，圓柱體設置于鏡架的內(nèi)部，旋鈕設置于鏡架上遠離使用者頭部的一側(cè)，以 方便操作。
從存儲器的出口延伸一魏連接到穿腿鏡的環(huán)的通道上。雌地，該管道是彈性的，穿過鏡架的鉸接部，來改善眼鏡的夕卜觀。該方案同樣提供了對管 道的保護措施。
當鏡架通過鉸接部折疊時，為了防止彈性管道被過度彎曲，雌地采用將 鉸接部設置^it鏡平面后的一小微巨離處(如向使用者的頭部偏離)。該方案保 證了彈性管道的最大彎曲在90度左右。
當然，目艮鏡還可以f細其他鄉(xiāng)的可變焦透鏡。


本發(fā)明的 實施例通過以下方^4衍兌明，并參考附圖。其中
圖1是可變焦透鏡的第一實施例的咅靦亂
圖2是可變焦透鏡的第二實施例的剖面圖3是所^it鏡的環(huán)的透視圖4是一副4糊兩個所^tf竟咖艮鏡的透視圖5是圖4所示眼鏡的側(cè)視圖6是眼鏡鉸接部的詳細圖7a和7b是解釋眼鏡的鉸接部，的比較圖。
具體實施方案
如圖1所示，透鏡10由四個主要部分組成環(huán)20 (具懶口圖3所示)，彈 性薄膜30 ，前外殼40和后外殼50 。
彈性薄膜30附著于環(huán)20的前部，后外殼50附著于環(huán)20的后部。在它們 中間，環(huán)20，彈性薄膜30和后外殼5O之間形成了腔室60。艦時，腔室60 被填充液體，通過改變腔室的液體量來改變腔室的容量。環(huán)20和后外殼50是 硬的，因而改變腔室60的容量使得彈性薄膜30的微改變，從而改變纖的 光學性能。
前外殼40附^F薄膜30，因而薄膜30介于環(huán)20和前外殼40之間。如圖 所示，前外殼40的內(nèi)表面(對著彈性薄膜30的表面)是彎曲的。這提供了足 夠空間讓彈性薄膜30的形^生變化，從而4吏得透鏡的變焦能力可以調(diào)節(jié)。
前外殼40可以具有一個排氣口 (未示出)，使得當薄膜變動時，空氣從介 于前外殼40和彈性薄膜30之間的空隙排出。然而，該排氣口可以允許7Xi4A 到空隙中，因而特殊瞎況下可以不需要。
環(huán)20的具體^t如圖3所示，圖3所示的鄉(xiāng)一般為圓形，但是任何飽的^bt都可以。從圖中可以看出，在環(huán)的壁上穿有兩條鵬22， 24。 {頓時， M 22之一與彈性，一起連接到容量可調(diào)的液#^儲器(具體描述見后)； 當存儲器的容量變化時，腔室的液體量也隨之發(fā)生變化，從而改變透鏡的變焦 育幼。如圖3所示，該通道可以ffi31環(huán)的凸起26延伸，艦凸起26與支撐存 儲器的鏡架連接。當安裝完成后，另一通道24 (±真充口)被用來填充腔室和存 儲器。
如圖2所示的第二種類型的透鏡，這種類型與圖1所示的，相似，除了 還包括第二彈性薄膜54，其介于環(huán)20和后外殼52之間。前外殼40和后外殼 52的內(nèi)表面都是彎曲的，從而掛共足夠的空間使得薄膜30和54發(fā)生形變。
所述的兩種透鏡中，前外殼40，后外殼50， 52和彈性薄膜30， 54都題 明的。然而，由于環(huán)20不處于使用者的光路中，因而可以不必是透明的，實際 上，它可以是任意的外觀。當環(huán)是不透明的時候，它可以作為邀竟的框架。
更進一步，由于環(huán)在聚焦過程中不起作用，它不需要光學性質(zhì)，因而制作 環(huán)的模具可以更加便宜。
如圖4和5所示為一副4頓上^t鏡制作的可調(diào)眼鏡100，目艮鏡包括兩透鏡 10， ffl51鼻梁架110連接。鏡架120連接到每^it鏡10上。圖3所示的環(huán)20 用來組成圖4右邊的透鏡，鏡架連接到凸起26上。顯然，組成圖4中左iiif鏡 的環(huán)是圖3中的環(huán)的鏡像。
每一個鏡架120都包含一個容量可調(diào)的液##儲器，其與相I^t鏡的腔室 連接。存儲器由具有、翻活塞的圓柱^l勾成，活塞的運動可以使液體由存儲器 流入腔室，或者從腔室抽出液體到存j諸器，改變腔室的容量從而改變彈性薄膜 的緣
每一^l竟架都提供了一個滾輪130，，在鏡架遠離^ffi者頭部的一側(cè)。當 f頓者戴上眼鏡100后可以轉(zhuǎn)動該滾輪。滾輪的旋轉(zhuǎn)使得存儲器的活塞運動(如 利用齒輪和齒條的機械結(jié)構(gòu))來改變腔室的液體量，進而改變透鏡的焦距。每 一，鏡可以單獨調(diào)節(jié)，同時由于存儲器一直與 連接，因而在任何時候可 以進行更進一步的調(diào)節(jié)(例如用頓應當〗頓者的視力變壞的時候)。
鏡架由兩^^接而成的部件組成，其中短的部件(190)與環(huán)的凸出部相連， *^接鏡架與透鏡。長的部件用來保持存儲器，且具有一個標準的邊撐部件。
連接存儲器和透鏡的彈性tit穿過鉸接部，如圖6所示的鉸接部的近視圖。
7從圖中可以看出，鏡架的短部件具有一個凸塊150,其具有一開口160。鏡架的 長部件具有兩凸塊152， 154，其中同樣具有開口162， 164。螺釘170穿過短部 件上凸塊150上的開口160，和長部件上凸塊152上的開口162，從而使得兩部 件連接。
在另一個方案中，螺釘170可以從下部穿過開口 162， 160。可以使用螺絲 刀調(diào)整螺釘170穿過較低的開口 164。如果材料允許，還可以使用自動攻絲螺釘。 另外還可以使用螺母和螺栓來連接鏡架的兩部件。
為了f尉戶彈性管道180，將其穿過長部件和短部件的孔內(nèi)。另外，還可以在 鉸接部的外部增加S^部件來保護管道180免受損壞。
在另一個方案中，短部件也可以具有兩個凸出部，可使用兩個螺釘連接短 部件的^凸出部與相應的長部件的凸出部。
圖7a和7b是解,接部不同位置處的示意圖。圖7b示出鉸接部的位置與 透鏡基本處于相同平面，從圖中可以看出，當眼鏡折疊時彈性管道差不多被對 折。這可能導致髓的彎折，導致其損壞。
圖7a示出了鉸接部的ifci&位置。此時，鉸接部yy^t鏡的平面向后遠離(從 使用者的!W觀察)。從圖中可以看出，此時彈性管道最劇烈的彎曲在90度附 近，進而減小了損壞的幾率。
下面僅通過例子介紹一種制itiSlt^眼鏡的方法。
首先，單獨制造每個透鏡。第一步，后外殼(可以是標準的眼科用透鏡) 粘合到環(huán)上?？梢詉lil在空隙處《頓一層薄的紫外粘合劑(如Loctite3311),粘 上后外殼，再進行加工。
4頓一壓力裝備進^f頁壓來制作一層聚脂薄膜河以是DL1型)。在環(huán)的前 部涂上一層薄的紫外粘合劑，在聚脂薄膜進纟于粘合的預處理后，在其表面進行 環(huán)和后外殼的組^i接。該組合件進一步加工。
從壓力裝備中切下組合件，并按照透鏡組合件的邊緣對聚脂薄膜進行切毛 邊艦
前外殼(可以是標準咖艮科用透鏡)M—層薄的紫外粘合齊鵬到透鏡前 部，從而與后部組合件粘接。如圖1所示，前外殼是曲面的，其iiM過機器 (如磨砂)加工來得到合適的表面與透鏡組件粘接。再M紫外粘合劑固化得到 完整的透鏡。再制備鉸接部組件。鉸接部組件的兩部件按照正確位置放置，通過鉸接螺 絲和螺母固定。如果需要可以使用螺紋鎖緊粘合劑。在長部件下部凸起的開口 (圖6所示)提供一鵬以方便{頓螺絲起^±緊固定螺絲。彈性管道穿過組 合的鉸接部。此時，為了安裝方便可以將管道的長度設置多余的部分，多余部 分可以稍后切除掉。
將紫外粘合劑涂到彈性難的夕卜表面，從而使魏一端與環(huán)的凸出部粘接。
進而制作鏡架。首先，存儲器的活塞Mtl釘從頭部("O"型環(huán)狀密封圈) 連接至幅部(由齒條組成)。在另一結(jié)構(gòu)中，活塞可以是一單獨的零件，活塞插 入到管道中(靠近圓柱體的尾部)。
齒輪室連接到管道的后部，并且將管道其余的部分連接到齒輪室的后部。 上述元件對準后粘接組成圓柱體。另外，可以l頓齒輪室對單獨的管織行修 改。
圓柱體的后部被塞子堵住，塞子提供了用于粘接標準眼鏡邊撐部件的外部 連接(連接到眼鏡的邊撐部件可以是最終咖艮鏡的一部分)。
具有集成齒輪的滾輪安裝到齒輪室中與齒條嚙合并鎖定?？梢酝ㄟ^將小的 鎖緊管粘接到凸出遠離齒輪室的滾輪軸部，來鎖緊滾輪。
再將彈性管道剪切至恰適的長度，自由端粘接到圓柱體上。粘接外殼部件 5^呆護管道并{吏最終的組合〗牛具有5更度。
組合件的液體系統(tǒng)(透鏡，彈性tit和圓柱體)填充硅油(Dow Coring型 704^^似的)。
4頓一個外直徑小于填充口內(nèi)直徑的注射器，從而當硅油液體充入到系統(tǒng) 中時空氣從針周圍的出口排出。在目前ttit的方案中，組合件設置成具有最大 聚焦能力(當活塞全部Ha)。然后組合{牛設置成填充口垂直向上，插入注射器， 組合件填充至50%滿。接著組合件設置成最小聚焦能力(當活塞全部拉出)，然 后重復到最大聚焦能力。該過程將空氣從組合件排出，如果需要時可以重復。 透鏡的剩余空間填充硅油直到溢出。
擦去多余的硅油，在填充口設置一擋塊。在目前優(yōu)選的方案中，該擋塊是 一個與填充口緊密配合的聚碳酸酯棒。在與透鏡合組件的連接處涂上紫外粘合
劑并固化使該擋塊固定安裝。
該擋塊可以具有多余的長度來便于安裝，然后將該擋塊修整使透鏡具有一個外部凸出部。當安裝最后咖艮鏡組合件的時候?qū)⒃撏钩霾吭O置到鼻梁架上。
重復上述步驟來制作第二透鏡和鏡架。然后將左邊部件和右邊部件連接到 鼻梁架的兩邊組合而成眼鏡。鼻梁架可以使用不同的寬度，使得眼鏡具有不同 的瞳距。
當然，目艮鏡還可以M3K頓不同鄉(xiāng)的可變焦透鏡來制作。
權(quán)利要求
1、一種可變焦透鏡，包括一具有前表面和后表面的環(huán)，在環(huán)的前表面和一硬的透明的前外殼中間設置一彈性薄膜，在環(huán)的后表面上附著一后外殼，在彈性薄膜和后外殼中間形成一腔室，腔室被填充液體，通過改變腔室的液體量來改變彈性薄膜的曲率，從而改變透鏡的光學性質(zhì)。
2、 如權(quán)利要求1所述的可變焦透鏡，其中f頓粘合齊鵬環(huán)和前外殼與薄膜粘接。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的可變焦透鏡，其中在環(huán)壁上設置一通道，使得 液^^A或流出B空室，從而改變M的焦距。
4、 如權(quán)利要求3所述的可變焦透鏡，其中在環(huán)壁上體有第:^ffi道，用來 填充透鏡且當透鏡填充后iffil—擋塊來關閉。
5、 如前述任一權(quán)利要求所述的可變焦纖，其中前外殼和后外殼的一個或 ，本身就^t鏡。
6、 一種可變焦透鏡，包括一具有ttr表面和后表面的環(huán)，在環(huán)的前表面和一硬的透明的前外殼中間設置一彈性薄膜，在環(huán)的后表面和一硬的透明的后外殼 中間設置第二彈性薄膜，在彈性薄膜之間形成一腔室，腔室被填充液體，通過 改刻空室的液體量來改變彈性薄膜的曲率，從而改變纖的光學性質(zhì)。
7、 如前述任一權(quán)利要求所述的可變焦纖，其中環(huán)被涂上顏色。
8、 如權(quán)利要求7所述的可變焦M，其中環(huán)是透明的，半透明的或不透明的。
9、 如前述任一權(quán)利要求所述的可變焦纖，其中在環(huán)的前部粘接一裝飾蓋 來獲得框架的外觀。
10、 一種眼鏡，包括兩個艦鼻梁架連接的前述任一權(quán)禾腰求的透鏡，每 ^t鏡具有連接到其上的鉸接鏡架。
11、 如權(quán)利要求10所述咖艮鏡，其中鼻梁架裝配到每"it鏡的環(huán)的凸出部上。
12、 如權(quán)利要求ll所述咖艮鏡，其中每"HSH是如權(quán)利要求4或其從屬權(quán) 禾腰求的透鏡，其中凸出部是一個用來關閉第H3M的擋塊。
13、 如權(quán)利要求10所述卿艮鏡，其中眼鏡的兩1St鏡的環(huán)分別是^^蟲的部件，M:—整體的鼻梁架^ii接。
14、 如權(quán)禾腰求10到13中任一項所述咖艮鏡，其中改變透鏡的聚焦能力的裝置設置在眼鏡的鏡架中。
15、 如權(quán)利要求14所述咖艮鏡，其中采用連接至U透鏡腔室的存儲器來改變 透鏡的聚焦能力(每一存儲器調(diào)節(jié)一個腔室)，其中每一存儲器的容量可以增大 或減小，來使得液艦A^流出腔室。
16、 如權(quán)利要求15所述的眼鏡，其中一管it/人存儲器的出口延伸至 一個 穿aiS鏡的環(huán)的mi:。
17、 如權(quán)利要求16所述咖艮鏡，其中魏題性的，并且穿過鏡架的鉸接部。
18、 如權(quán)利要求16或17所述的眼鏡，其中鏡架的繊部設置在透鏡平面 后的一小離巨離處。
全文摘要
本發(fā)明提供一可變焦透鏡，包括一具有前表面和后表面的環(huán)，在環(huán)的前表面和一硬的透明的前外殼中間設置一彈性薄膜，在環(huán)的后表面上附著一后外殼(可選擇在后外殼和環(huán)中間設置第二彈性薄膜)，在彈性薄膜和后外殼(或第二彈性薄膜)中間形成一填充液體的腔室，通過改變腔室中的液體量來改變彈性薄膜的曲率，從而改變透鏡的光學性質(zhì)。透鏡的環(huán)可以具有顏色，或可以是透明，半透明或不透明的。另外，可在環(huán)的前部粘接一裝飾蓋來獲得框架的外觀。該透鏡可用來制作可變焦眼鏡。
文檔編號G02B3/14GK101506714SQ200780026199
公開日2009年8月12日 申請日期2007年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月10日
發(fā)明者A·羅伯森, M·紐貝里, 喬斯華·戴維·西爾弗 申請人:喬斯華·戴維·西爾弗