專利名稱：可變焦距透鏡和眼鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可變焦距(variable focus)透鏡，并且涉及使用該 可變焦距透鏡的眼鏡。
背景技術(shù)：
可變焦距透鏡是眾所周知的。它們通常包括用液體填充的腔室，該 腔室的至少 一面由透明的柔性隔膜形成。當(dāng)液體被引入腔室中或者被從 腔室移除時，該柔性隔膜變形，并且其曲率相應(yīng)地改變。這種曲率改變 引起透鏡光學(xué)特性和光學(xué)功率(optical power)的變化。因此能夠簡單 地通過改變腔室中的液體數(shù)量而改變透鏡的光學(xué)功率。
例如在WO 96/38744中披露了 一種類型的現(xiàn)有技術(shù)可變焦距透鏡。 在這篇文獻中，通過貫穿塞子插入注射器，并且使用注射器來添加或者 抽取流體，透鏡中的流體數(shù)量得以調(diào)節(jié)。因為用于透鏡的眼鏡框架必須 還容許用注射器接入(access)透鏡，可以理解，在一些情況中使用這 種透鏡能夠是相當(dāng)不便的。
對于用于在一些類型的眼鏡例如閱讀鏡中使用的可變焦距透鏡，所 需校正范圍非常小，并且能夠使用較少的液體數(shù)量而在整個范圍內(nèi)實現(xiàn) 校正。這些少量的液體能夠被存儲于較小的儲液器中。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種可變焦距透鏡，該可變焦距透鏡包括帶有前 表面和后表面的環(huán)，固定在所述環(huán)的前表面和基本剛性的透明前蓋之間 的柔性隔膜，和在所述環(huán)的后表面上的后蓋，從而能夠用液體填充在柔 性隔膜和后蓋之間形成的空腔，在所述空腔中的流體數(shù)量能夠被改變以 改變?nèi)嵝愿裟さ那什⑶乙蚨淖兺哥R的光學(xué)特性；其中所述環(huán)設(shè)有集 成的中空延伸部，所述延伸部的中空內(nèi)部與所述空腔相連通，并且形成 用于可變焦距透鏡的儲液器。
利用這種透鏡，儲液器被集成到透鏡，并且因而無須為了允許調(diào)節(jié)空腔中的液體數(shù)量并且從而調(diào)節(jié)透鏡的光學(xué)特性而附連或者卸除注射 器等。另外，因為儲液器被集成到透鏡中，所以無須具有將儲液器連接 到透鏡的單獨管道。在某些早先形式的、帶有可變焦距透鏡的眼鏡中， 這些管道妨礙了將眼鏡折疊起來。
可以理解，儲液器的尺寸受到約束，并且因而這種透鏡特別地適合 用在不需要大范圍的校正的閱讀鏡或類似物中。
所述環(huán)和后蓋可以被分開地形成，并且這在一些情況中可能是合意
的，這是因為環(huán)和后蓋可能具有不同的材料要求。例如，后蓋必須是透 明的，但是可能期望利用更加強固的不透明材料形成環(huán)。然而，將環(huán)和 后蓋形成為分開的部件增加了組裝透鏡所需要的步驟。因此，在一種可 替代形式中，所述環(huán)和后蓋可以凈皮一體地形成。
優(yōu)選地，可以改變在延伸部中的儲液器的容積，從而改變?nèi)嵝愿裟?br> 的曲率并且因而改變透鏡的光學(xué)特性?？梢允褂酶鞣N布置；在一種優(yōu)選 的形式中，儲液器被形成為延伸部中的中空孔洞，并且將柱塞置于該中 空孔洞中，從而使得柱塞朝向或者遠離環(huán)的運動迫使液體進入或者排出空腔。
本發(fā)明還擴展到可變焦距眼鏡，該可變焦距眼鏡包括至少一個如上 所述的可變焦距透鏡，其裝設(shè)有被以可操作方式連接到柱塞的控制裝 置，從而該控制裝置的操作引起柱塞的運動。在一種優(yōu)選形式中，手輪 被以可操作方式連接到柱塞，從而手輪的旋轉(zhuǎn)運動引起柱塞的平移運 動。因此，手輪的旋轉(zhuǎn)將用于改變透鏡的光學(xué)特性。


現(xiàn)在將僅僅通過實例并且參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其
圖1是可變焦距透鏡的實施例的分解透視圖2是圖1的透鏡處于其組裝形式的透視圖3是在這種透鏡中使用的環(huán)的透視圖4是環(huán)的一種可替代形式的示意圖5是使用兩個這樣的透鏡的一副眼鏡的透視圖6是圖4示出的眼鏡的一個部分的截面視圖。
具體實施例方式
如最佳地在圖1中示出地，利用四個主要部件形成透鏡10,即環(huán) 20 (在圖3中更加詳細(xì)地示出)，柔性隔膜40,前蓋50和后蓋60。
柔性隔膜40被附連到環(huán)20的前部(即，在使用中更加遠離佩戴者 眼睛的一側(cè))，并且后蓋60被附連到環(huán)20的后部。在它們之間，環(huán)20, 柔性隔膜40和后蓋60限定空腔。在使用中，這個空腔用液體填充，并 且能夠變動空腔中的液體數(shù)量以改變空腔的容積。環(huán)20和后蓋60是基 本剛性的，因而改變空腔的容積會使得柔性隔膜40變形并且因此改變 透鏡10的光學(xué)特性。優(yōu)選的是，后蓋60是可以按照具體使用者的指示 而被定制的透鏡。
前蓋50被附連到隔膜40,從而隔膜40被夾在環(huán)20和前蓋50之間。 前蓋50的內(nèi)表面(面向柔性隔膜40的表面)被彎曲或者以其它方式凹 進。這為柔性隔膜40變形提供了充分的空間，由此允許調(diào)節(jié)透鏡10的 光學(xué)功率。優(yōu)選的是，前蓋50也是透鏡，并且象后蓋那樣，這個透鏡 能夠按照具體使用者的指示而被定制。如果需要，則形成前蓋50和后 蓋60的透鏡能夠相組合地為個體使用者提供定制。
在圖3中更加詳細(xì)地示出環(huán)20。在圖3中的類型是基本圓形的，但 是能夠使用任何適當(dāng)?shù)男螤?。如圖所示，環(huán)20具有成一體的徑向延伸 部22。在延伸部22中形成中空孔洞24，所述中空孔洞24借助于通道 26與環(huán)22內(nèi)部的空間相連通。
中空孔洞24用作空腔的流體儲液器，其允許通過通道26將液體添 加到空腔內(nèi)或者將其從空腔移除以改變?nèi)嵝愿裟?0的形狀并且從而改 變透鏡10的光學(xué)特性。此外，正如將在稍后描述地，中空孔洞24能夠 至少容納用于改變空腔中的流體數(shù)量的調(diào)節(jié)機構(gòu)的一部分。
與延伸部22相對地，貫穿所述環(huán)形成填充孔28。這個填充孔28被 用于在組裝透鏡之后填充空腔和儲液器，并且隨后被密封。
將會看到，環(huán)20的后部具有用以容納后蓋60的凹部30。在一種可 替代形式中，后蓋能夠與環(huán)一體地形成。
雖然環(huán):故示為帶有徑向延伸部22，應(yīng)理解該延伸部不必在徑向方向 上延伸。如在圖4中概略示出地，用于延伸部的一種可替代形式將會是 其基本上與環(huán)20成切向，并且可以理解，根據(jù)將在其中使用環(huán)的眼鏡 的具體設(shè)計，環(huán)的布局能夠被改變。圖5示出使用兩個這樣的透鏡制成的一副眼鏡70。在圖5右側(cè)的透 鏡處于與在圖1和2中相同的定向；在左側(cè)的透鏡與在右側(cè)的相同，但 是已圍繞其光學(xué)軸線旋轉(zhuǎn)180度。相同透鏡能夠被用于眼鏡的左透鏡和 右透鏡的事實能夠降低制造成本，這是因為僅僅需要生產(chǎn)一種形式的透 鏡。此外，可以注意到，從使用者眼睛的外邊緣，透鏡被布置成使得徑 向延伸部22水平地延伸。
透鏡10被裝配到附連有側(cè)臂74的框架72中。此外，手輪76被附 連到框架72的每一側(cè)，并且這些手輪76中的每一個均#皮連接到允許透 鏡10的焦距得以改變的調(diào)節(jié)機構(gòu)。
在圖5中示出一種類型的調(diào)節(jié)機構(gòu)。這里，該調(diào)節(jié)機構(gòu)包括一種柱 塞78,該栓塞78能夠沿著孔洞24移動，因而其作用就像汽缸中的活 塞。柱塞78朝向環(huán)22的運動迫使液體進入空腔中，柱塞78遠離環(huán)22 的運動則從空腔抽取出液體。改變空腔中的液體數(shù)量改變使得柔性隔 膜40的曲率發(fā)生改變，并且因此改變了透鏡10的光學(xué)特性。
柱塞78被以可操作方式連接到手輪76。手輪76被安裝成使其能夠 旋轉(zhuǎn)，但是不能沿著其旋轉(zhuǎn)軸線移動。手輪的旋轉(zhuǎn)運動被轉(zhuǎn)換成柱塞78 的平移運動。
對運動進行轉(zhuǎn)換的一種方式將是為手輪提供帶有內(nèi)螺紋的延伸部， 該內(nèi)螺紋與被連接到柱塞的桿上的外螺紋相配合。如果阻止柱塞旋轉(zhuǎn) (例如，通過將桿形成為帶有通過框架中的非圓形開口的非圓形桿段， 或者通過在否則將為圓柱形的柱塞上形成扁平部分，該扁平部分與孔洞 中的相應(yīng)的扁平部分配合)，然后手輪及其相關(guān)聯(lián)內(nèi)螺紋的旋轉(zhuǎn)運動將 迫使柱塞沿著孔洞移動。當(dāng)然，也可以使用任何其它適當(dāng)?shù)牟贾糜糜趯?手輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成柱塞的平移運動。
在框架72側(cè)部提供手輪76允許使用者在佩戴眼鏡70的同時容易 并且便利地進行調(diào)節(jié)。然而，應(yīng)領(lǐng)會到可以使用其它控制裝置；例如， 能夠被用于提供必要的旋轉(zhuǎn)運動的步進馬達，或者能夠被直接連接到柱 塞的線性致動器。
現(xiàn)在將僅僅通過實例描述用于透鏡10和眼鏡70的組裝過程。
首先，利用塑料模制或者以其它方式用塑料形成環(huán)20。通過將UV 固化粘結(jié)劑(諸如Loctite 3311或等效物)薄焊料涂覆到環(huán)20上，然后 附連后透鏡60并且進行固化，從而將標(biāo)準(zhǔn)眼科質(zhì)量(ophthalmic quality)后透鏡60粘結(jié)到環(huán)20。這樣形成了后透鏡組件。在當(dāng)前實施例中，后 透鏡和環(huán)被形成為分開的部件，但是如上所述，這兩者能夠被結(jié)合于單 一模制件中，這將省卻對于這個步驟的需求。
使用張緊索具(tensioning rig)將Mylar型DL1薄膜的圓盤40預(yù)拉 伸。將另一UV固化粘結(jié)劑薄焊料涂覆到后透鏡組件的前部，然后將其 置于被預(yù)拉伸的Mylar的表面上(其能夠被預(yù)處理用以進行粘附)。允 許這個組件固化。
帶有其Mylar覆層的組件被從張緊索具切下，然后將Mylar整平使 它與透鏡組件的邊緣齊平。
然后使用被涂覆到前透鏡上的UV固化粘結(jié)劑薄焊料將標(biāo)準(zhǔn)眼科質(zhì) 量前透鏡50粘結(jié)到由Mylar覆蓋的后透鏡組件。當(dāng)前優(yōu)選的是，將前 透鏡50彎曲，并且通過打磨而使得透鏡邊緣準(zhǔn)備就緒用于粘結(jié)，以提 供與該組件粘結(jié)的適當(dāng)?shù)钠矫妗?br> 然后，柱塞78被插入徑向延伸部22的中空孔洞24中。當(dāng)它將孔 洞24密封時，能夠利用硅油(silicone oil) ( Dow Corning型號704或 等效物)填充透鏡組件。
一種優(yōu)選的填充方法使用一種其外徑小于填充孔28內(nèi)徑的注射器； 這將允許當(dāng)硅油填充該系統(tǒng)時排放空氣。在這種優(yōu)選方法中，柱塞78 在孔洞24中定位于它的最大光學(xué)功率位置(柱塞78被完全推入)。透 鏡組件被保持成使得填充孔28位于頂部，并且被填充至50%程度的充 滿。被移位的空氣能夠通過在注射器針和填充孔28之間的環(huán)面而泄漏。 柱塞78然后被移動到最小光學(xué)功率位置(柱塞78被拔出)，并且隨后 返回它的最大功率位置。這個過程將空氣從中空孔洞24移除，并且如 果有必要的話可重復(fù)進行此過程。然后利用硅油填充透鏡空腔的剩余空
間直至溢 流Q
擦除過量的硅油，并且在填充孔28中插入塞子。
在一種目前優(yōu)選的形式中，塞子是與填充孔28過盈配合的聚碳酸 酯桿。通過在它與透鏡組件的接合部處涂覆UV固化粘結(jié)劑并且固化， 塞子被永久地緊固。
這將生產(chǎn)出透鏡組件；生產(chǎn) 一副眼鏡將需要兩個這樣的組件。
然后透鏡組件10之一被定位于眼鏡框架前部72中。柱塞78的桿 被定位于框架前部72的背部中的狹槽內(nèi)，以防止在調(diào)節(jié)操作期間柱塞78旋轉(zhuǎn)。可以通過過盈配合緊固透鏡10，或者如果優(yōu)選的話則能夠使用粘結(jié)接頭。
調(diào)節(jié)器組件然后被擰到柱塞尾部上，并且使用UV固化(或者類似的)粘結(jié)劑將調(diào)節(jié)器組件的外部套環(huán)粘結(jié)到框架前部。然后，手輪76被附連到調(diào)節(jié)器組件的內(nèi)部轉(zhuǎn)子并且利用粘結(jié)接頭或者類似的裝置而固定。
對于笫二透鏡執(zhí)行插入透鏡組件10和附連調(diào)節(jié)器組件的相同的步驟。
最終，左手和右手側(cè)臂74被附連到框架前部72從而生產(chǎn)出成品眼鏡70。
目前，優(yōu)選的是，在環(huán)20的延伸部22中形成儲液器，這部分地是為了易于制造，并且部分地是因為其允許在填充過程期間看到流體和柱塞78 (從而使得執(zhí)行填充過程的人員能夠保證在液體中不存在任何氣泡)。然而，在一種可替代形式中，能夠在框架前部自身中容納所述儲液器和柱塞。這將以使得框架結(jié)構(gòu)復(fù)雜化為代價而簡化環(huán)的結(jié)構(gòu)(如果它被與成一體的后透鏡一起地模制，則這將是重要的)。
當(dāng)然，對眼鏡和透鏡的修改是可能的；具體地，有多種方式能夠?qū)⑹州嗊B接到柱塞。此外，有可能使用并不具有手輪的人工調(diào)節(jié)機構(gòu)，但是因為手輪易于使用，所以手輪目前是優(yōu)選的。
權(quán)利要求
1.一種可變焦距透鏡，包括帶有前表面和后表面的環(huán)，在環(huán)的前表面和基本剛性的透明前蓋之間保持的柔性隔膜，以及在環(huán)的后表面上的后蓋，從而能夠用液體填充在柔性隔膜和后蓋之間形成的空腔，空腔中的流體數(shù)量能夠被改變從而改變?nèi)嵝愿裟さ那什⒁蚨淖兺哥R的光學(xué)特性；其中環(huán)設(shè)有成一體的中空的延伸部，所述延伸部的中空內(nèi)部與所述空腔相連通，并且形成用于可變焦距透鏡的儲液器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的可變焦距透鏡，其中環(huán)和后蓋成一體地形成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的可變焦距透鏡，其中延伸部中的 儲液器的容積能夠被改變，從而改變?nèi)嵝愿裟さ那什⒁蚨淖兺哥R的 光學(xué)特性。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的可變焦距透鏡，其中儲液器被形成為延伸部中 的中空孔洞，并且柱塞被置于中空孔洞中，從而柱塞朝向或者遠離環(huán)的 運動迫使液體進入或排出空腔。
5. —種可變焦距眼鏡，其包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求4的可變焦距 透鏡，并且設(shè)有以可操作方式連接到柱塞的控制裝置，從而使得控制裝 置的操作引起柱塞的運動。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的可變焦距眼鏡，其中手輪以可操作方式連接到 柱塞，從而使得手輪的旋轉(zhuǎn)運動引起柱塞的平移運動。
7. —種可變焦距眼鏡，其包括至少一個可變焦距透鏡，所述可變焦 距透鏡包括帶有前表面和后表面的環(huán)，在環(huán)的前表面和基本剛性的透明 前蓋之間保持的柔性隔膜，和在環(huán)的后表面上的后蓋，從而能夠用液體 填充在柔性隔膜和后蓋之間形成的空腔，空腔中的流體數(shù)量能夠被改變 從而改變?nèi)嵝愿裟さ那什⒁蚨淖兺哥R的光學(xué)特性；在眼鏡的框架部件中容納所述透鏡，并且框架部件還包括與空腔流 體連通的儲液器，其中儲液器的容積能夠被改變從而迫使液體進入空腔 中或者從空腔抽出。
8. —種基本上如參考圖1到4而在本文中描述的可變焦距透鏡。
9. 一種基本上如參考圖5和6而在本文中描述的可變焦距眼鏡。
全文摘要
一種包括帶有前表面和后表面的環(huán)(20)的可變焦距透鏡(10)。在環(huán)的前表面和基本剛性的透明前蓋(50)之間保持柔性隔膜(40)，并且在環(huán)的后表面上安裝后蓋(60)，從而能夠用液體填充在柔性隔膜和后蓋之間形成的空腔?？涨恢械牧黧w數(shù)量能夠被改變從而改變?nèi)嵝愿裟さ那什⒁蚨淖兺哥R的光學(xué)特性。所述環(huán)設(shè)有成一體的中空延伸部(22)，中空延伸部(22)的中空內(nèi)部(24)與空腔相連通并且為可變焦距透鏡(10)形成儲液器。本發(fā)明還擴展到使用該透鏡的眼鏡。
文檔編號G02B3/14GK101583887SQ200780039553
公開日2009年11月18日 申請日期2007年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月23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