專利名稱：制造用于提供光學(xué)顯示器的透鏡的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于通過(guò)光學(xué)成像器制造光學(xué)顯示器的透鏡制造方法，其允許通過(guò)例如多媒體類型或諸如GPS數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)類型的數(shù)字圖像的光學(xué)投影來(lái)獲取信息。
背景技術(shù)：
本說(shuō)明書(shū)所述術(shù)語(yǔ)“透鏡”是指尤其適用于安置在用于眼鏡或鏡片的框架中的光學(xué)系統(tǒng)。該術(shù)語(yǔ)“透鏡”指準(zhǔn)備安置在眼鏡框架上的成品透鏡，或者非成品透鏡或透鏡坯，也就是說(shuō)該非成品透鏡或透鏡還還需要通過(guò)修整(trimming)切割、表面平整(surfacing)和拋光以便可使用。專利文獻(xiàn)WO 01/95027公開(kāi)了一種由光學(xué)成像器(imager)構(gòu)成的投影插入體,用于形成來(lái)自基于電子信號(hào)產(chǎn)生光束的電子和光學(xué)系統(tǒng)的光束，該系統(tǒng)可以是微型屏、激光二極管或發(fā)光二級(jí)管(LED)類型。該光學(xué)成像器將光束導(dǎo)向佩戴者眼睛，以便使信息內(nèi)容作為可視圖像被觀察?，F(xiàn)有技術(shù)中的光學(xué)成像器包括尤其是由玻璃制成的光傳輸無(wú)機(jī)(mineral)基板、由該基板承載的波反射基板表面以及由該基板承載的多個(gè)部分反射表面，其中波反射基板表面用于將來(lái)自進(jìn)入表面的光通過(guò)全反射導(dǎo)入該基板，多個(gè)部分反射表面相互平行并且與該基板的任何邊緣均不平行，以便將光束導(dǎo)向佩戴者眼睛。因?yàn)檫@種顯示器能夠獲得特別地約2毫米或更小的小厚度的光學(xué)成像器，所以可以實(shí)現(xiàn)顯示功能和視覺(jué)矯正功能之間的折衷。由于透鏡面涉及這兩種功能，因而例如可以出于視力矯正原因改變一個(gè)面的曲率半徑而不干擾顯示功能。專利文獻(xiàn)WO 2006/016086提出了一種制造光學(xué)顯示器的方法，它通過(guò)解耦顯示功能和視力矯正功能，從而實(shí)現(xiàn)用戶視力矯正，同時(shí)以可靠方式進(jìn)行批量生產(chǎn)。為此，本專利文獻(xiàn)提出一種視力矯正透鏡的制造方法，該透鏡具有前面和后面，由光學(xué)光束發(fā)生器系統(tǒng)發(fā)射的光束經(jīng)進(jìn)入表面導(dǎo)入該透鏡，然后導(dǎo)向佩戴者眼睛以便佩戴者看到信息內(nèi)容，所述光束在兩個(gè)反射面之間反射多次，并多次導(dǎo)入透鏡和導(dǎo)出透鏡，所述反射面是由光導(dǎo)組成的透明光學(xué)插入體的面。該插入體通過(guò)事先安置在透鏡坯中而完全包含在透鏡中，同時(shí)它在模具中進(jìn)行模制，該模具包括用于模制前面的第一模具部分和用于模制后面的第二模具部分，并且將單體(monomer)澆鑄在該模具中，從而形成獲得圓形透鏡坯，然后該透鏡坯經(jīng)表面平整和拋光以及經(jīng)修整切割，以形成以備安置在眼鏡框架上的成品透鏡的形狀。根據(jù)已知制造過(guò)程，該插入體是矩形，例如長(zhǎng)度為43毫米、寬度為20毫米。因此，它的表面小于最終透鏡的切割總表面。這種方法帶來(lái)了以下技術(shù)問(wèn)題。因?yàn)樵趩误w的熱鑄造過(guò)程中在插入體的玻璃和透鏡坯的單體之間產(chǎn)生機(jī)械受力(solicitation)，并且該機(jī)械受力由于透鏡坯的表面平整和拋光這類機(jī)械作業(yè)而顯露，所以在插入體的邊緣附近會(huì)出現(xiàn)光學(xué)缺陷。該缺陷會(huì)導(dǎo)致這些區(qū)域中的透鏡傳輸質(zhì)量的損失以及光功率的變化。、
為了解決該問(wèn)題，可以考慮采用表面大于最終透鏡表面的插入體，在設(shè)置構(gòu)成透鏡坯的單體之后，通過(guò)修整到其尺寸來(lái)切割最終透鏡。專利文獻(xiàn)EP 1748305提出了這樣的過(guò)程，其中最終插入體的表面與最終透鏡的表面相同，該插入體是以緊密接觸方式層疊在用于矯正視眼屈光度的兩個(gè)其它平面基板之間的平面基板，所述兩個(gè)其它平面基板中一個(gè)設(shè)置在外側(cè)而另一個(gè)設(shè)置在觀測(cè)者側(cè)。為了制造出這種光學(xué)顯示器，具有例如57毫米的長(zhǎng)度和35毫米的寬度的坯插入體和具有相同表面尺寸的兩個(gè)坯平面基板利用插入體進(jìn)行層疊，并且通過(guò)表面平整、拋光以及修整切割，從而形成準(zhǔn)備安置到眼鏡框架的成品透鏡的形狀。這種方法制造出在最終透鏡的所有表面上延伸的插入體。這種方法存在以下技術(shù)問(wèn)題。切割必須在包括兩種材料的寬度內(nèi)部進(jìn)行，所述兩種材料即插入體所用玻璃材料和兩個(gè)平面基板所用塑料材料。這兩種材料硬度極為不同，所以修整切割的難度很大，常常會(huì)導(dǎo)致材料分離、斷裂或者破裂。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過(guò)提供一種制造光學(xué)顯示器的方法來(lái)解決上述問(wèn)題，該光學(xué)顯示器可以最終矯正用戶視力，同時(shí)以可靠方式批量生產(chǎn)，還能夠獲得優(yōu)越的光學(xué)傳輸性能且易于制造。雖然根據(jù)本發(fā)明的該優(yōu)選制造方法涉及制造視力矯正透鏡，但是它還可以應(yīng)用于制造包括該光學(xué)插入體但不具有視力矯正功能的透鏡，從而可以獲得安置在用于眼鏡或晶片的框架或等價(jià)支撐體中的光學(xué)顯示器。為此，本發(fā)明提供一種制造透鏡的方法，該透鏡具有前面和后面，通過(guò)由光導(dǎo)構(gòu)成的透明光學(xué)插入體，將由光束發(fā)生器系統(tǒng)的光學(xué)元件發(fā)射的光束經(jīng)進(jìn)入表面導(dǎo)入該透鏡并導(dǎo)向佩戴者眼睛以便信息內(nèi)容能夠被觀看，所述插入體具有與適用于設(shè)置在支撐框架中的最終透鏡的形狀基本相同的形式，該方法的特征在于包括以下步驟根據(jù)比例變換，將所述插入體制造成具有小于所述最終透鏡的形狀的形狀；通過(guò)將形成所述前面和所述后面的塑料材料與所述插入體接合，制造透鏡坯；以及圍繞所述插入體并且對(duì)于至少50%的所述插入體的周邊以與所述插入體邊緣相距約I毫米的距離切割所述透鏡坯?？梢酝ㄟ^(guò)圍繞所述插入體來(lái)模制所述塑料材料來(lái)進(jìn)行所述透鏡坯的制造。在該第一種情況下，通過(guò)應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的該方法，透鏡具備均勻的透射性能，這是因?yàn)樵谕哥R最終形狀邊緣消除了光學(xué)缺陷區(qū)域，從而最小化用戶通過(guò)透鏡所見(jiàn)的光學(xué)干擾。所述透鏡坯的制造可以通過(guò)以緊密接觸方式將插入體層疊在兩個(gè)平面基板之間來(lái)進(jìn)行。在第二種情況下，通過(guò)應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法，僅在兩個(gè)平面基板的塑料材料部分中進(jìn)行切割，這樣就抑制了硬度不同的問(wèn)題，從而消除了光學(xué)缺陷區(qū)域，同時(shí)可以直接在最終透鏡上獲取玻璃插入體的精確機(jī)械參考(mechanical reference)。通過(guò)本發(fā)明，修整切割可以通過(guò)常規(guī)修整機(jī)器來(lái)執(zhí)行。


下面參照附圖來(lái)更加詳細(xì)的說(shuō)明本發(fā)明，附圖僅示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。圖I是根據(jù)本發(fā)明的眼科雙目顯示器的截面示意圖。圖2A、2B和2C示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的方法。圖3A、3B、3C和3D示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的方法。圖4是根據(jù)本發(fā)明的變型的前視圖。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)DI，眼科雙目顯示器包括兩個(gè)透鏡1、2。每個(gè)透鏡包括由光學(xué)成像器1A、2A構(gòu)成的投影插入體，所述光學(xué)成像器用于對(duì)來(lái)自基于電子信號(hào)產(chǎn)生光束的電子和光學(xué)系統(tǒng)1B、2B的光束進(jìn)行成形，該光學(xué)系統(tǒng)是微型屏、激光二極管或發(fā)光二級(jí)管類型。光學(xué)成像器將光束從進(jìn)入表面S1向離開(kāi)表面S2導(dǎo)引到佩戴者眼睛，以便能夠看到信息內(nèi)容，如虛線箭頭A在右透鏡上所示。這些透鏡可以允許透射(see-trough)，也就由箭頭B在右透鏡上所示的環(huán)境視區(qū)。透鏡I、2安裝在用于眼鏡或鏡片的框架3中，該框架包括兩個(gè)支撐腿(branch )3A、3B和鼻托3C。圖2A、2B和2C示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的方法。如專利文獻(xiàn)WO 2006/016086所述，插入體I通過(guò)設(shè)置在透鏡坯中同時(shí)在模具中模制，從而完全包含在透鏡中，所述模具包括用于模制前面的第一模具部分FM以及用于模制后面的第二模具部分RM，并且單體被澆鑄在該模具中，從而獲得圓形透鏡坯LB，然后對(duì)通過(guò)表面平整、拋光和修整切割以形成為準(zhǔn)備安置在眼鏡框架的成品透鏡形狀，而對(duì)該透鏡坯進(jìn)行處理。本發(fā)明包括制造出插入體I，使插入體I的形狀基本等同于適用于設(shè)置在用于眼鏡或鏡片的框架中的最終透鏡的形狀，但卻根據(jù)比例變換而小于如圖2C的虛線L所示的最終透鏡的形狀；通過(guò)將形成前面和后面的塑料材料與插入體接合，制造出透鏡坯，如上所述；以及沿所述虛線L圍繞插入體對(duì)透鏡坯進(jìn)行修整切割，對(duì)于插入體的所有周邊，該虛線與插入體I的邊緣距離約為I毫米，如圖2C所示。圖3A、3B、3C和3D示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的方法。如專利文獻(xiàn)EP 1748305所述，插入體I以緊密接觸方式層疊在用于視眼屈光度校正的其它兩個(gè)平面基板FS、RS之間，其中一個(gè)平面基板位于外側(cè)，另一個(gè)位于觀測(cè)者側(cè)。本發(fā)明包括制造出插入體I，使插入體I的形狀基本等同于適用于設(shè)置在用于眼鏡或鏡片的框架中的最終透鏡的形狀，但卻根據(jù)比例變換而小于最終透鏡的形狀，如圖3C的虛線L所示，通過(guò)將形成前面和后面的塑料材料與插入體接合，制造出透鏡坯，如上所述；以及沿所述虛線L圍繞插入體對(duì)透鏡坯進(jìn)行修整切割，對(duì)于插入體的所有周邊，該虛線L與插入體I的邊緣距離約為I毫米，如圖3C所示。圖3D示出通過(guò)如圖3C所示修整制造而成的透鏡。直接在最終透鏡上實(shí)現(xiàn)玻璃插入體的參考(reference)。在根據(jù)上述實(shí)施例對(duì)透鏡坯進(jìn)行修整切割、表面平整、拋光處理之后，在最終透鏡1、2的邊緣自動(dòng)呈現(xiàn)而不用專門(mén)加工出位于兩個(gè)處理基板FS’、RS’之間的槽4，其中光學(xué)插入體I的邊緣形成該槽的基底。槽4具有約2毫米的寬度和約I毫米的深度，并確保對(duì)光學(xué)插入體I的直接訪問(wèn)，從光束到佩戴者眼睛的良好傳輸以及精確機(jī)械參考的可能性的角度，該光學(xué)插入體以高精度進(jìn)行定位。根據(jù)該實(shí)施例，最終透鏡具有可達(dá)光學(xué)插入體I的兩條直接通路，位于插入體I的側(cè)面的槽4的基板、以及位于最終透鏡I的另一側(cè)的插入體I的前表面5。這些直接通路可以確保獲得精確機(jī)械訪問(wèn)。根據(jù)上述實(shí)施例，框架3是典型框架，也就是說(shuō)其具有封閉包圍整個(gè)透鏡的支撐透鏡的部分。該框架還可以是一些其它結(jié)構(gòu)的框架，它可以不包括這些封閉部分，例如，其腿和鼻托可以通過(guò)例如螺絲直接固定到透鏡上。在這種情況下，根據(jù)圖4，對(duì)于插入體周邊的特定區(qū)域，插入體I外形和最終透鏡外形之間的距離可以大于I毫米。這些特定區(qū)域6、7對(duì)應(yīng)于固定腿和鼻托的設(shè)置位置，例如用于固定螺釘?shù)目譎，其中與插入體邊緣相距相應(yīng)的較大距離，圍繞插入體對(duì)透鏡坯進(jìn)行 修整切割，從而可以僅在塑料材料中鉆孔產(chǎn)生這些孔H。實(shí)際上，在將腿和鼻托直接固定到透鏡中的情況下，這些特定區(qū)域6、7對(duì)應(yīng)于設(shè)置在小于透鏡所有周邊的50%的部分上的周邊部分，并且上述方法應(yīng)用于插入體I的至少50%的周邊上。優(yōu)選的，投影插入體I是專利文獻(xiàn)WO 01/95027中所述類型的插入體，其厚度可以
是約2毫米。該光學(xué)成像器包括玻璃制成的光傳輸基板、由該基板承載并用于通過(guò)全反射將光線從進(jìn)入表面導(dǎo)入該基板的波反射基板表面、以及由該基板承載的多個(gè)部分反射表面Sn，該多個(gè)部分反射表面Sn相互平行但不平行于基板的任何邊緣從而將光束導(dǎo)向佩戴者眼睛。當(dāng)然，根據(jù)框架3和佩戴者的特性，從通過(guò)這些反射表面Sn使得光束良好傳輸?shù)脚宕髡哐劬Φ慕嵌?，以高精度制造出光學(xué)插入體I。所述插入體的機(jī)械精度對(duì)于強(qiáng)制參考來(lái)說(shuō)也是必須的，尤其是在雙目光學(xué)顯示器的情況，其中所述插入體的機(jī)械參考用于對(duì)準(zhǔn)這兩個(gè)投影圖像。
權(quán)利要求
1.一種制造透鏡(1，2)的方法，所述透鏡具有前面和后面，通過(guò)由光導(dǎo)構(gòu)成的透明光學(xué)插入體(1A,2A, I),將由光束發(fā)生器系統(tǒng)(IB)的光學(xué)兀件發(fā)射的光束經(jīng)進(jìn)入表面(S1)導(dǎo)入所述透鏡并導(dǎo)向佩戴者眼睛以便信息內(nèi)容能夠被觀看，所述插入體(I)具有與適用于設(shè)置在支撐框架(3)中的最終透鏡的形狀基本相同的形狀，所述方法的特征在于包括以下步驟 根據(jù)比例變換，將所述插入體(I)制造成具有小于所述最終透鏡的所述形狀的形狀； 通過(guò)將形成所述前面和所述后面的塑料材料與所述插入體(I)接合，制造透鏡坯(LB);以及 圍繞所述插入體(I)并且對(duì)于至少50%的所述插入體的周邊以與所述插入體邊緣相距約I毫米的距離切割所述透鏡坯(LB)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，通過(guò)圍繞所述插入體(I)模制所述塑料材料來(lái)進(jìn)行所述透鏡坯(LB)的制造。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，通過(guò)以緊密接觸方式將所述插入體層疊在兩個(gè)平面基板(FS，RS)之間來(lái)進(jìn)行所述透鏡坯(LB)的制造。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其適用于由腿(3A，3B)和/或鼻托(3C)支撐的最終透鏡，其特征在于，以與所述插入體的邊緣相距大于I毫米的距離進(jìn)行圍繞所述插入體(I)切割所述透鏡坯(LB)的步驟，以便在所述最終透鏡中形成直接固定所述腿和/或所述鼻托的至少一個(gè)區(qū)域(6，7)。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述光導(dǎo)包括由玻璃制成的光傳輸基板、由所述基板承載的用于通全反射將光線從所述進(jìn)入表面(S1)導(dǎo)入所述基板的波反射基板表面、以及由所述基板承載的多個(gè)部分反射表面(Sn)，所述多個(gè)部分反射表面(Sn)相互平行但不平行于所述基板的任何邊緣從而將光束導(dǎo)向佩戴者眼睛。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造透鏡(1，2)的方法，該透鏡具有前面和后面，通過(guò)由光導(dǎo)構(gòu)成的透明光學(xué)插入體(IA，2A，I)，將由光束發(fā)生器系統(tǒng)(IB)的光學(xué)元件發(fā)射的光束經(jīng)進(jìn)入表面(S1)導(dǎo)入該透鏡并導(dǎo)向佩戴者眼睛以便信息內(nèi)容被觀看，所述插入體(I)具有與適用于設(shè)置在支撐框架(3)中的最終透鏡的形狀基本相同的形狀。根據(jù)本發(fā)明，該方法包括以下步驟根據(jù)比例變換，將所述插入體(I)制造成具有小于所述最終透鏡的形狀的形狀；通過(guò)將形成所述前面和所述后面的塑料材料與所述插入體(I)接合，制造透鏡坯(LB)；以及圍繞所述插入體(I)并且對(duì)于至少50%的所述插入體的周邊以與所述插入體的邊緣相距約1毫米的距離切割所述透鏡坯(LB)。
文檔編號(hào)G02B27/01GK102741729SQ201180008242
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2011年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者A·韋德曼, C·布瓊, G·蓋里, V·羅普廷 申請(qǐng)人:埃西勒國(guó)際通用光學(xué)公司