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透鏡，并涉及使用該可變焦距透鏡的眼鏡。
背景技術(shù)：
充液可變焦距透鏡廣為人知。它們通常由充液室組成，充液室的至少一個(gè)面由透 明的柔性膜形成。隨著液體被引入所述室或從所述室移去，所述柔性膜變形，且柔性膜的曲 率因此改變。這種曲率的改變導(dǎo)致透鏡的光學(xué)特性和光焦度的變化。因此，透鏡的光焦度 可簡單地通過改變所述室中的液體量而改變。例如，在WO 96/38744中公開了一種現(xiàn)有技術(shù)的可變焦距透鏡。在該文獻(xiàn)中，透鏡 中的流體量通過將注射器插過桶孔并利用該注射器添加或抽出流體來調(diào)節(jié)。如果該透鏡被 用在眼鏡中，用于透鏡的眼鏡框架必須允許透鏡被注射器夠到，且將意識(shí)到對(duì)該透鏡的利 用在某些環(huán)境下相當(dāng)不方便。對(duì)于某些類型的眼鏡(例如閱讀眼鏡)所用的可變焦距透鏡來說，需要的修正范 圍非常小，且利用相對(duì)小量的液體可在全部范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)修正。該小量的液體可被存儲(chǔ)在相 對(duì)小的貯存器中。根據(jù)一種方案，透鏡可由環(huán)形成，柔性膜被附接到該環(huán)以形成充液腔的一個(gè)壁，貯 存器可被提供在與所述環(huán)形成整體的中空延伸部的內(nèi)部。由于貯存器此時(shí)與所述環(huán)形成整 體，所以不需要附接或分離注射器或類似物來允許調(diào)節(jié)透鏡。另外，不需要提供將貯存器與 透鏡腔相連的單獨(dú)的管；過去，這種單獨(dú)的管易于損壞，且能夠干預(yù)眼鏡的折疊。貯存器的容積可變化，例如通過將貯存器形成為圓筒并在該圓筒中移動(dòng)活塞而變 化。已經(jīng)建議提供采用操作性地連接到活塞的手輪形式的控制裝置，使得該手輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)引起活塞的平移運(yùn)動(dòng)，并因此引起透鏡的光學(xué)特性改變。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種可變焦距透鏡，包括具有前表面和后表面的 環(huán)，其中所述前表面具有徑向內(nèi)部和徑向外部；柔性膜，其被附接到所述前表面的所述徑向 內(nèi)部；前蓋，其具有比所述柔性膜大的半徑，被附接到所述前表面的所述徑向外部；和在所 述環(huán)的所述后表面上的后蓋，使得在所述柔性膜、所述環(huán)和所述后蓋之間限定可變?nèi)莘e腔。還可以在所述環(huán)和后蓋之間插入第二柔性膜，如果這樣做，則所述環(huán)的所述后表 面優(yōu)選具有與所述前表面相似的結(jié)構(gòu)。因此，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種可變焦距透 鏡，包括具有前表面和后表面的環(huán)，其中所述前表面和所述后表面都具有徑向內(nèi)部和徑向 外部；第一柔性膜，其被附接到所述前表面的所述徑向內(nèi)部；前蓋，其具有比所述第一柔性 膜大的半徑，被附接到所述前表面的所述徑向外部；第二柔性膜，其被附接到所述后表面的 所述徑向內(nèi)部；和后蓋，其具有比所述第二柔性膜大的半徑，被附接到所述后表面的所述徑 向外部，使得在所述柔性膜和所述環(huán)之間限定可變?nèi)莘e腔。應(yīng)該意識(shí)到，所述環(huán)的所述前表面(和(如果合適的話)后表面)的所述徑向內(nèi)部和所述徑向外部可采用許多不同的形式。在一個(gè)當(dāng)前優(yōu)選形式中，所述徑向內(nèi)部沿軸向 突出超過所述徑向外部，且所述徑向內(nèi)部和所述徑向外部優(yōu)選被一凹槽分開。由于所述徑 向內(nèi)部突出超過所述徑向外部，因此在所述環(huán)的外部輪廓中形成臺(tái)階。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述前蓋(和(如果合適的話)所述后蓋)被形成為具有環(huán)形突 起，該環(huán)形突起配合到所述環(huán)的所述輪廓的所述臺(tái)階中。該構(gòu)造允許所述蓋和所述環(huán)之間 的更牢固的結(jié)合。所述徑向內(nèi)部和所述徑向外部還可以具有相同的軸向突起并被一凹槽分開。所述蓋可通過粘合劑被附接到所述環(huán)。然而，還可以利用激光焊接或超聲波焊接 來將所述蓋附接到所述環(huán)。鑒于避免了需要提供粘合劑的單獨(dú)的步驟，并由于省去了允許 所述粘合劑固化的需要而能夠提高生產(chǎn)率，這些方法可為優(yōu)選的。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種用液體填充可變焦距透鏡的可變?nèi)莘e腔的方 法，其中所述透鏡包括具有內(nèi)腔的整體式中空延伸部，所述內(nèi)腔通過所述可變?nèi)莘e腔的所 述側(cè)壁中的開口與所述可變?nèi)莘e腔連通；包括步驟將所述透鏡布置為使得該透鏡的光軸 水平，且所述可變?nèi)莘e腔的所述側(cè)壁中的所述開口位于所述透鏡的頂部；將液體通過所述 整體式延伸部的所述內(nèi)腔引入所述可變?nèi)莘e腔，使得所述腔中的空氣被置換并通過所述整 體式延伸部的所述內(nèi)腔排出；繼續(xù)前一步驟直到所述可變?nèi)莘e腔完全充滿液體，且所述整 體式延伸部的所述內(nèi)腔被液體部分地填充；圍繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)所述透鏡，直到所述 整體式延伸部的所述內(nèi)腔的所述軸線豎直；將更多液體引入所述整體式延伸部的所述內(nèi) 腔，直到在所述內(nèi)腔的腔口處形成正彎月面；將活塞插入所述整體式延伸部的所述內(nèi)腔以 密封所述內(nèi)腔。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該方法避免了在填充期間向所述透鏡中引入氣泡，還允許所述可變?nèi)?積腔中的所有空氣在所述透鏡被密封之前排出。根據(jù)本發(fā)明的又另一方面，提供一種可變焦距透鏡，包括具有前表面和后表面的 環(huán)、附接到所述前表面的柔性膜和前蓋，以及在所述環(huán)的所述后表面上的后蓋，使得在所述 柔性膜、所述環(huán)和所述后蓋之間限定可變?nèi)莘e腔；其中所述環(huán)被提供有整體式中空延伸部， 所述延伸部的中空內(nèi)部與所述腔連通，并在所述可變?nèi)莘e腔充有液體時(shí)形成用于所述可變 焦距透鏡的液體貯存器；所述透鏡進(jìn)一步被提供有在所述整體室中空延伸部上的調(diào)節(jié)機(jī) 構(gòu)，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括活塞，其被布置為沿所述貯存器的軸線移動(dòng)，以將液體移入或移出 所述可變?nèi)莘e腔；用于將所述活塞保持在所述貯存器中并防止所述活塞被撤回的裝置；和 調(diào)節(jié)器，其被聯(lián)結(jié)到所述活塞，使得所述調(diào)節(jié)器的旋轉(zhuǎn)引起所述活塞沿所述貯存器的所述 軸線移動(dòng)。這樣的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為使用者所接受，且允許簡單地調(diào)節(jié)所述腔的容積以及所述透鏡 的光焦度。優(yōu)選地，用于防止所述活塞在所述貯存器中旋轉(zhuǎn)的裝置被提供。這減小了所述活 塞和所述貯存器內(nèi)部之間的密封下降的風(fēng)險(xiǎn)，由于密封下降會(huì)導(dǎo)致液體泄漏，因此這是特 別重要的。在一優(yōu)選形式中，所述活塞包括具有非圓形橫截面的軸，并且所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還包 括銷座，用于防止所述活塞在所述貯存器中旋轉(zhuǎn)。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述活塞的軸具有外螺紋，該外螺紋接合在具有內(nèi)螺紋的所述調(diào)節(jié)器的膛孔中。這提供了特別簡單和堅(jiān)固的用于將所述調(diào)節(jié)器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成所述活塞 的平移運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。優(yōu)選地，止動(dòng)器用于將所述銷座和所述調(diào)節(jié)器保持在所述延伸部上的適當(dāng)位置。 這簡化了所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的裝配。裝飾性旋鈕可被提供在所述調(diào)節(jié)器上，以改進(jìn)所述調(diào)節(jié)器的外觀。如果提供這種 旋鈕，則離合器機(jī)構(gòu)優(yōu)選被設(shè)置在所述調(diào)節(jié)器和所述旋鈕之間，以防止過度拉緊對(duì)所述機(jī) 構(gòu)造成損壞。


現(xiàn)在將僅以示例方式并參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1為早先提出形式的可變焦距透鏡的分解圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的可變焦距透鏡的一實(shí)施例的剖視圖；圖3a至3d為一系列剖視圖，其示出裝配圖2所示透鏡的各階段；圖4a至4c示出用激光焊接構(gòu)成透鏡的方法；圖5a和5b示出用超聲波焊接構(gòu)成透鏡的方法；圖6a和6b示出透鏡的環(huán)的一部分的可替換構(gòu)造；圖7a至7h為一系列視圖，其示出填充具有整體式延伸部的透鏡的過程；圖8為一副眼鏡的透視圖；圖9a至9m為一系列視圖，其示出裝配好的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及其各種部件；圖IOa至IOd示例出將透鏡安裝在眼鏡框架中的步驟；圖Ila至Ilc示例出將透鏡安裝在眼鏡框架中的不同方法；以及圖12為具有豎直調(diào)節(jié)器的眼鏡框架的視圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出早先提出的具有整體式貯存器的透鏡10。該透鏡由塑料環(huán)20形成，該塑 料環(huán)具有其中帶有中空膛孔24的整體式延伸部22。后蓋60附接到環(huán)20的后面，柔性膜 40附接到環(huán)的前面。環(huán)20、后蓋60和柔性膜40之間形成有腔，該腔被液體填充；另外的液 體可被引入或移出該腔以使柔性膜變形，并因此調(diào)節(jié)透鏡的光焦度。前蓋50附接到柔性膜 以提供保護(hù)。延伸部22的中空膛孔24用作貯存器，并包含可用于改變透鏡的光焦度的少量液 體。該膛孔中的活塞可朝向或遠(yuǎn)離環(huán)運(yùn)動(dòng)，以將液體移入和移出所述腔，并因而使柔性膜變 形。為了減少修正所需的流體量，前蓋和后蓋可形成為透鏡，其組合而成的光學(xué)光焦 度使得用于在期望的范圍內(nèi)改變透鏡的光焦度所需的流體的總?cè)莘e減小。這允許透鏡變得 纖細(xì)，還允許貯存器(和延伸部)的尺寸減小。因此，對(duì)容納透鏡的框架的設(shè)計(jì)更加自由。組合而成的光焦度可使得透鏡總體上能具有負(fù)的光焦度，即使當(dāng)透鏡的腔部的光 焦度為正時(shí)(即，當(dāng)柔性膜從環(huán)向外彎曲時(shí))亦是如此。由于這允許腔中液體的壓力保持 在或高于大氣壓力，并因此避免腔中液體釋放氣體(這會(huì)在透鏡中引起氣泡)風(fēng)險(xiǎn)，因此這 是有利的。
在早先提出的透鏡中，柔性膜40附接到環(huán)20的前面，然后前蓋50附接到柔性膜。 因此，將柔性膜40附接到環(huán)20的粘合劑必須足夠牢固以支撐柔性膜40和前蓋50的重量。另外，柔性膜40必須使得粘合劑粘到該柔性膜的兩側(cè)。因此，或者需要限制制造 膜的材料的范圍，或者需要使膜在兩側(cè)都受到處理以確保粘合劑將粘到該膜。在實(shí)踐中，膜 通常由聚酯薄膜(Mylar)形成，該聚酯薄膜要求在粘合劑粘到其之前進(jìn)行表面處理。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的裝配好的透鏡的剖視圖，圖3a至3d示出其制造步驟。這 里，應(yīng)該注意的是，后蓋和環(huán)整體式形成(作為單一部件120)，但應(yīng)該意識(shí)到，它們可單獨(dú) 形成并在單獨(dú)的步驟中裝配。另外，可以看到，后蓋和前蓋150都被形成為透鏡。由圖3a最佳地看到，環(huán)120的前表面122為臺(tái)階狀，其徑向內(nèi)部124 (在下文中被 稱為內(nèi)臺(tái)階)沿軸向突出超過徑向外部126(在下文中被稱為外臺(tái)階)。柔性膜140例如借 助粘合劑128被結(jié)合到內(nèi)臺(tái)階124，前蓋150也例如借助粘合劑130被結(jié)合到外臺(tái)階126。 應(yīng)該提及的是，為了清晰的目的，圖中內(nèi)臺(tái)階124的尺寸被極大地夸大，在實(shí)際的透鏡中， 內(nèi)臺(tái)階124沿軸向突出幾分之一毫米。在徑向內(nèi)部124和徑向外部126之間也可以提供凹 槽132，如圖6a所示。當(dāng)然，只要具有可供柔性膜附接的徑向內(nèi)部124和可供前蓋附接的徑向外部126， 則內(nèi)部124不需要突出超過外部126。然而，在徑向內(nèi)部124和徑向外部126之間具有凹槽 132仍然是優(yōu)選的。這種布置在圖6b中示出。作為構(gòu)造透鏡的第一個(gè)步驟，粘合劑128被涂敷到內(nèi)臺(tái)階124上。在一優(yōu)選形式 中，該粘合劑為紫外固化丙烯酸單體，比如樂泰3301光固化膠(LOctite3301)，但應(yīng)該意識(shí) 到，任何適當(dāng)?shù)恼澈蟿┛杀皇褂?。然后，柔性?40被置于內(nèi)臺(tái)階124上的粘合劑涂層128上。柔性膜可由任何適 當(dāng)?shù)牟牧闲纬?。在一?yōu)選形式中，該膜由聚酯薄膜DLl (Mayer DLl)形成，該膜的將被附接 到環(huán)120的表面142已進(jìn)行了預(yù)處理，以改進(jìn)其粘合特性。優(yōu)選地，由于能提高透鏡的光學(xué)特性，柔性膜140被附接到環(huán)120之前被預(yù)拉緊。 在一優(yōu)選形式中，一大張膜被預(yù)拉緊，然后被同時(shí)附接到多個(gè)環(huán)上。如果這樣做，則優(yōu)選使 膜的附接到環(huán)的每個(gè)區(qū)域被單獨(dú)地預(yù)拉緊，但也可以拉緊整張。如果單個(gè)膜附接到環(huán)120(而不是如上所述將多個(gè)環(huán)在一個(gè)步驟中附接到相同的 膜)，則柔性膜140優(yōu)選徑向突出超過內(nèi)臺(tái)階124，以確保其被粘貼到內(nèi)臺(tái)階124的全部表 面上。如果柔性膜140與內(nèi)臺(tái)階124具有精確相同的尺寸，則在附接步驟期間需要非常精 確地對(duì)準(zhǔn)柔性膜140 ；但優(yōu)選方法避免這種要求。柔性膜140在附接之前可被粗略地切割 尺寸，并可沿徑向略微突出超過內(nèi)臺(tái)階124。然后，粘合劑被允許固化(在優(yōu)選形式中，其暴露于紫外線)。粘合劑固化之后， 柔性膜140沿內(nèi)臺(tái)階124的邊緣被修整，從而露出外臺(tái)階126 (如圖3b中箭頭144所示)。 切割器可利用內(nèi)臺(tái)階124的軸向面或者徑向內(nèi)部124和徑向外部126之間的凹槽132作為 該切割的向?qū)?。還可以利用激光器(尤其是二氧化碳激光器)來切割膜，并且由于這避免 任何例如試圖用變鈍的刀片切割膜造成的撕破或絞結(jié)等問題，因此這是有利的。然后，粘合劑層130被涂敷到外臺(tái)階126上(如圖3c中所示)。在優(yōu)選形式中，該 粘合劑同樣為紫外固化丙烯酸單體，比如Loctite 3301，但應(yīng)該意識(shí)到，任何適當(dāng)?shù)恼澈蟿?可被使用。另外，雖然圖中所示的外臺(tái)階126和粘合劑層相當(dāng)深130，但提醒讀者的是，該臺(tái)階實(shí)際的深度僅為幾分之一毫米。最后，前蓋150被放置在外臺(tái)階126中的粘合劑層130上，粘合劑被允許固化(例 如，同樣通過暴露于紫外線)。完成的裝配示于圖2和圖3d中。如所見，前蓋150覆在柔性膜140上面，且間隔 可使得膜的邊緣夾在環(huán)120和前蓋150之間?？商鎿Q地，透鏡的部件可被布置為使得在柔 性膜140的邊緣與前蓋150之間存在間隙。雖然膜140和前蓋150所附接到的徑向內(nèi)部124和徑向外部126的表面被示出為 平坦的，但并不一定如此。所述表面可以是凹面，以容納粘合劑。另外，徑向內(nèi)部124可形 成有另外的凹槽(或突起)，該另外的凹槽(或突起)與前蓋150上相應(yīng)的突起(或凹槽) 接合。當(dāng)前蓋150裝配到透鏡上時(shí)，凹槽與突起接合，這將拉伸柔性膜140以進(jìn)一步改進(jìn)其 光學(xué)性質(zhì)。其它用于拉伸柔性膜的互接合裝置當(dāng)然也可被設(shè)想到。雖然已描述了利用粘合劑的裝配方法，但應(yīng)該意識(shí)到其它裝配方法也是可以利用 的。例如，膜和前蓋可以經(jīng)由超聲波焊接或類似方法連接到環(huán)。類似于上文所述的方法，這 可通過兩步驟方法完成；然而，也可以在一個(gè)單獨(dú)的步驟中將環(huán)、膜和蓋焊接到一起。另外， 結(jié)合粘合劑和超聲波焊接的方法也是可以的，還可以利用激光焊接來裝配透鏡。對(duì)應(yīng)于參照?qǐng)D2和圖3a至3d所描述的方法，現(xiàn)在將參照?qǐng)D4a至4c描述利用激 光焊接裝配透鏡的方法，且將參照?qǐng)D5a和圖5b描述利用超聲波焊接的方法。在圖4a中裝配的透鏡包括整體式形成的后蓋和環(huán)，由附圖標(biāo)記120a表示。與環(huán) 120類似，環(huán)120a的前表面形成有臺(tái)階。如先前所述，柔性膜140a借助粘合劑被附接到內(nèi) 臺(tái)階上。前蓋150a形成有環(huán)形突起152a，環(huán)形突起152a配合到外臺(tái)階中并圍繞內(nèi)臺(tái)階。 當(dāng)前蓋150a被裝配到環(huán)120a上時(shí)，該環(huán)形突起152a的后表面154a接觸環(huán)120a的前面， 后表面和前面可經(jīng)由傳輸激光焊接被焊接到一起，激光束156a被發(fā)射穿過環(huán)或前蓋。激光 焊接是一個(gè)快速的過程，且由于其省去了當(dāng)利用粘合劑時(shí)所需的固化時(shí)間而特別有利。激 光焊接還有助于具有高質(zhì)量。由于環(huán)和前蓋都由透明材料形成，可能需要通過在結(jié)合處放置不透明材料(比如 碳黑)來提供熔化區(qū)域，以吸收足夠量的激光射線從而允許形成焊接。然而，由于該不透明 材料在成品透鏡中通過透明部分可見，因此優(yōu)選利用光學(xué)透明但能夠吸收可見光譜之外的 激光射線的材料(例如紅外吸收體，比如凈焊(Clearweld) )。另外，可以省去將柔性膜140a附接到環(huán)120a的步驟，并在激光焊接步驟之前簡單 地將整個(gè)組件夾在一起。在該情況下，需要例如通過對(duì)環(huán)120a和前蓋150a的接觸膜140a 的表面成形來提供防止過多熱量到達(dá)膜的某些裝置。這樣的方法具有減少制造時(shí)間的顯著 優(yōu)點(diǎn)。另外，應(yīng)該注意到，前蓋150a(尤其是環(huán)形突起152a)的特定形狀可被有利地使用 在參照?qǐng)D2和圖3a至3d所述的兩步驟粘合方法中。環(huán)形突起允許粘合劑更容易地圍繞透 鏡的幾何結(jié)構(gòu)鋪開，并提供與優(yōu)良美學(xué)特征的更為牢固的結(jié)合。第二激光焊接方法示于圖4b和圖4c中。這里，環(huán)120b和前蓋150b與圖4b中所 示的環(huán)120a和前蓋150a類似，具體而言，前蓋150b具有環(huán)形突起152b，但環(huán)120b和前蓋 150b兩者都形成有圍繞它們的配合周界的槽口，配合周界可利用從透鏡的側(cè)面瞄準(zhǔn)的激光158b而熔化在一起，以形成焊接點(diǎn)160b。激光射線可被透鏡材料吸收(比如二氧化碳激 光)，或者可如上所述使用吸收體材料。同樣，柔性膜140b可在裝配前蓋150b之前被粘貼到環(huán)120b上，或者整個(gè)透鏡在 激光焊接步驟之前可被夾到一起。用于超聲波焊接的結(jié)合幾何結(jié)構(gòu)在圖5a和圖5b中示出。這些幾何結(jié)構(gòu)可與用于 激光焊接的幾何結(jié)構(gòu)非常類似，不同之處在于必須在將被焊接到一起的部件之一上提供導(dǎo) 能器。圖5a示出借助粘合劑附接到環(huán)120c的柔性膜140c。導(dǎo)能器162c位于環(huán)的外臺(tái) 階中，朝透鏡的前面突出。導(dǎo)能器的尖端與前蓋150c形成接觸，從而允許利用超聲波焊接 將前蓋和環(huán)焊接到一起。圖5b示出可替換布置，其中柔性膜140d起初未被粘貼到環(huán)120d，而是夾在環(huán) 120d和前蓋150d之間。環(huán)120d和前蓋150d的中間夾有膜140d的表面被提供有突起，這 些突起在透鏡的部件被夾在一起時(shí)將膜保持在適當(dāng)位置，在該情況下，環(huán)120d被提供有導(dǎo) 能器162d。因此，透鏡可利用單一焊接步驟來制造。是需要的如同激光焊接，超聲波焊接是一個(gè)快速的過程，比利用粘合劑更干凈且更快。如果后蓋形成為單獨(dú)的構(gòu)件，而不如圖2所示與環(huán)形成整體，則可以在環(huán)和后蓋 之間插入第二柔性膜。如果這樣做，則環(huán)的后面也可形成臺(tái)階，或者被分成徑向內(nèi)部和徑向 外部，且第二柔性膜和后蓋的裝配過程可類似于上文所述的柔性膜與前蓋的裝配。雖然上述將柔性膜和前蓋附接到環(huán)的方法是當(dāng)前優(yōu)選的，但可替換方法也可被利 用。例如，環(huán)可通過類似于圖2所示的方式形成，但徑向外部突出超過徑向內(nèi)部從而 形成凹進(jìn)。柔性膜被附接到在該凹進(jìn)內(nèi)的徑向內(nèi)部。前蓋也被容納在該凹進(jìn)內(nèi)，并在其邊 緣處(通過粘合或焊接)與環(huán)結(jié)合。將前蓋附接到環(huán)的其它可能方法包括將環(huán)形成為具有在徑向外部下面的環(huán)形腔， 且在環(huán)形腔和徑向外部之間形成有多個(gè)端口。在前蓋與徑向外部形成接觸之后，粘合劑被 注射到環(huán)形腔中，且粘合劑流過腔和端口以與前蓋形成接觸，因而將前蓋附接到環(huán)。一旦透鏡被裝配完，則其需要被填充液體。優(yōu)選使用硅油，但也可使用任何適當(dāng)?shù)?液體。應(yīng)該意識(shí)到，防止在填充的透鏡中出現(xiàn)氣泡是極其重要的。圖7a至7h表示當(dāng)前 優(yōu)選的填充透鏡的方法。與圖1所示的透鏡相比，延伸部在此不沿透鏡的半徑突出，取而代 之的是偏移。在填充過程的第一步驟中，透鏡210靠其邊緣被定位，從而該透鏡的光軸水平，且 延伸部222基本向上指向(如圖7a所示)。具體而言，透鏡210被放置為使得環(huán)220的壁 中的與延伸部222中的膛孔連通的孔被定位在環(huán)220的頂部。另外，延伸部222傾斜，使得 合適尺寸和形狀的針230可穿過延伸部222中的膛孔豎直插入透鏡腔中。針230的外側(cè)與 膛孔的內(nèi)側(cè)之間應(yīng)留有間隙，以允許被置換的空氣排出。然后，液體240通過針230被引入透鏡210的腔。液體240以受控方式被引入，以 避免湍流和氣泡的產(chǎn)生。圖7b示出該步驟接近結(jié)束的情形，此時(shí)腔幾乎充滿液體。由此可 知，將透鏡210布置為使得環(huán)220的壁中的孔位于環(huán)的頂部確保了腔中剩余的空氣靜止在貯存器之下，并可隨著更多液體被引入透鏡中而被置換并排出。液體繼續(xù)被引入透鏡中，并開始填充貯存器(參見圖7c)。隨著貯存器被填充，針 230被撤回(參見圖7d)，并且透鏡被旋轉(zhuǎn)以使膛孔的軸線到達(dá)豎直位置(參見圖7e)。然后更多的液體被添加到貯存器，貯存器的邊沿現(xiàn)在是水平的。液體被添加，直到 貯存器的邊沿處有正彎月面為止(參見圖7f，但彎月面未示出)。然后活塞250被插入貯存器中(參見圖7g和圖7h)。彎月面與活塞頭之間的接觸 防止空氣隨著活塞250被插入而通過貯存器進(jìn)入透鏡210。在一優(yōu)選形式中，某種用于自動(dòng)控制流體流動(dòng)和透鏡方位的閉環(huán)系統(tǒng)被提供。(用 于分配粘性流體的自動(dòng)化系統(tǒng)本身是已知的；例如見US2007/0069041。)填充設(shè)備包括用 于根據(jù)需要保持和旋轉(zhuǎn)透鏡的夾具、用于將大部分流體通過針引入透鏡腔的整體填充臺(tái)、 用于將剩余的液體滴流到貯存器中的精細(xì)填充臺(tái)、以及在精細(xì)填充臺(tái)上的光學(xué)反饋控制系 統(tǒng)，該光學(xué)反饋控制系統(tǒng)檢測在貯存器邊沿何時(shí)形成彎月面，并結(jié)束精細(xì)填充?；钊?50是調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的部件，并可被移入和移出貯存器，以迫使液體進(jìn)入透鏡或 從透鏡腔吸出液體，從而改變透鏡的光焦度。應(yīng)該意識(shí)到，活塞可通過許多方式被移動(dòng)。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，眼鏡的佩戴者趨向于 對(duì)涉及旋轉(zhuǎn)旋鈕76的調(diào)節(jié)過程感覺最舒適，旋鈕的軸線是水平的且基本處于透鏡的平面 中(參見圖8)。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在其最基本的形式中包括(i)活塞，其被布置為沿貯存器的軸線移動(dòng)， 以將液體移入或移出腔；(ii)用于將活塞居中地保持在貯存器中并防止活塞撤回的裝置； 和(iii)調(diào)節(jié)器裝置，其聯(lián)結(jié)到活塞，使得該調(diào)節(jié)器裝置的旋轉(zhuǎn)引起活塞沿貯存器的軸線 移動(dòng)。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還可包括另外的裝飾性構(gòu)件，其聯(lián)結(jié)到調(diào)節(jié)器裝置以改進(jìn)其外觀。現(xiàn)在將參照?qǐng)D9a至9m描述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的當(dāng)前優(yōu)選形式。圖9a為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)300的 側(cè)視圖，圖9b為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)300的剖視圖。在這兩幅圖中，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)從透鏡上的延伸部移除， 且應(yīng)該意識(shí)到，在使用中活塞將被放置在貯存器內(nèi)。(圖9m為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)300的另一視圖，其 中透鏡上的延伸部用虛線表示，以表明調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的各種部件如何與延伸部相互作用。)圖 9c至91分別為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的各種部件的端視圖和剖視圖?；钊?10在圖9e和圖9f中示出，包括安裝在軸314的端部的活塞頭312。活塞 頭312接觸流體，并被提供有圓周凹槽316以容納密封件，比如0形圈，該密封件密封貯存 器的側(cè)面。當(dāng)然，也可使用其它形式的密封件。軸本身314是帶螺紋的，且(由圖9b和圖9e可見)具有矩形橫截面。(軸的形狀 可被想象為側(cè)面被移除的普通的帶螺紋圓柱體。)活塞310的軸314穿過圖9g和圖9h所示的銷座320中的矩形狹槽322。銷座320 相對(duì)于延伸部固定，且在正常情況下不能旋轉(zhuǎn)。由于狹槽322和活塞軸314的矩形形狀，活 塞因而也被防止旋轉(zhuǎn)。銷座320也用作止擋，以防止活塞310從延伸部被撤回得太遠(yuǎn)。可以不用銷座320，而是簡單地提供一止擋來防止活塞310被撤回。然而，由于活 塞310此時(shí)能在貯存器中旋轉(zhuǎn)，因此這不是優(yōu)選的，且這可損壞活塞與貯存器之間的密封。在所示布置中，銷座被止動(dòng)器330 (示于圖9i和圖9j中)夾靠在延伸部的端部， 止動(dòng)器330被擰緊在延伸部的端部上。(明顯地，與圖1所示的形式不同，這將要求延伸部 形成有圓柱形外表面)。止動(dòng)器330為正面具有圓形開口 332的帽的形式，活塞軸314突出穿過該開口。止動(dòng)器330的正面上的開口 332還容納調(diào)節(jié)器340，調(diào)節(jié)器340為具有內(nèi)螺紋342 的管形構(gòu)件的形式。內(nèi)螺紋342與形成在活塞軸314外側(cè)的螺紋(如圖9b中最佳所示) 接合。調(diào)節(jié)器340的主體的外直徑稍小于止動(dòng)器330中的圓形開口 332的內(nèi)直徑，從而調(diào) 節(jié)器340可相對(duì)于止動(dòng)器330旋轉(zhuǎn)。另外，調(diào)節(jié)器具有突出的唇部334，唇部334的外直徑 稍大于止動(dòng)器330中的圓形開口 332的內(nèi)直徑。因此，唇部344接合在止動(dòng)器330后面，并 將調(diào)節(jié)器340保持在適當(dāng)位置。調(diào)節(jié)器340通過將唇部344接合在止動(dòng)器330后面而被保持軸向抵靠銷座320 ； 然而，調(diào)節(jié)器340可自由旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，活塞310在貯存器中可自由地軸向移動(dòng)，但被銷座320 防止旋轉(zhuǎn)。因此，調(diào)節(jié)器340的旋轉(zhuǎn)用于將活塞軸314旋進(jìn)或旋出調(diào)節(jié)器340的螺紋膛孔 342，并因而沿貯存器移動(dòng)活塞310以將液體移入或移出腔。還可以將另外的旋鈕350附接到調(diào)節(jié)器340 (如圖所示)。這樣做可以例如用于改 進(jìn)組件的裝飾性外觀。當(dāng)然，如果調(diào)節(jié)器340本身具有可接受的外觀，那么裝飾性旋鈕350 可被省略。裝飾性旋鈕350在其最簡單的形式中被直接連接到調(diào)節(jié)器340 (例如通過粘合劑， 或者通過形成在調(diào)節(jié)器外側(cè)和裝飾性旋鈕內(nèi)側(cè)的楔條)，從而它們作為一個(gè)整體旋轉(zhuǎn)。然而，優(yōu)選地，在調(diào)節(jié)器340與裝飾性旋鈕350之間設(shè)置有某種形式的離合器機(jī) 構(gòu)。在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可因過度拉緊等而損壞的情況下，這種離合器機(jī)構(gòu)可以是優(yōu)選的。在一簡單的形式中，離合器可被形成為調(diào)節(jié)器340和裝飾性旋鈕350之一或二者 的整體式部件。例如，調(diào)節(jié)器340可具有外楔條，裝飾性旋鈕350可被形成有向內(nèi)突出的指 部，該指部具有一定程度的柔性。裝飾性旋鈕350的旋轉(zhuǎn)引起指部推動(dòng)楔條，這通常使調(diào)節(jié) 器340旋轉(zhuǎn)。然而，如果活塞310已經(jīng)達(dá)到其行進(jìn)的終點(diǎn)，且因此調(diào)節(jié)器340的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn) 被阻止，則指部將變形并壓制楔條，從而防止該機(jī)構(gòu)損壞。當(dāng)然，也可以使用其它形式的滑 動(dòng)機(jī)構(gòu)，比如摩擦板。在更復(fù)雜的形式中，單獨(dú)的離合器構(gòu)件可被設(shè)置在調(diào)節(jié)器340與裝飾性旋鈕350 之間。如上所述，該單獨(dú)的離合器可利用部件的彈性變形來防止過度的力傳遞，或者利用被 彈簧驅(qū)動(dòng)至插口的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，比如摩擦板或球軸承?？梢栽谡{(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)中提供某種形式的棘輪裝置，其在當(dāng)前的調(diào)節(jié)間歇時(shí)產(chǎn)生能聽見 的咔嗒聲或能觸到的感覺。例如，棘輪可被布置為光焦度每變化四分之一屈光度時(shí)發(fā)出咔嗒聲。雖然圖9a和9b所示的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)附接有裝飾性旋鈕350，實(shí)際上，裝飾性旋鈕350 未被附接到該機(jī)構(gòu)，直到透鏡已被配合到框架中之后。圖IOa至IOd示出將透鏡插入框架。具體從圖IOa和IOb可見，框架被形成有用于容納透鏡的凹進(jìn)以及用于延伸部的 通孔。如圖IOa中的箭頭所示，延伸部被供給通過通孔，然后透鏡被推入凹進(jìn)中(如圖IOb 所示)。凸耳被提供在透鏡上，與凹進(jìn)相對(duì)，且凸耳搭扣至框架的凹進(jìn)中，以將透鏡保持在適 當(dāng)位置。一旦透鏡被緊固到適當(dāng)位置，則裝飾性旋鈕即被配合到調(diào)節(jié)器上，如圖IOc所示， 框架、透鏡和旋鈕的完成裝配在圖IOd中示出。將透鏡安裝在框架中的可替換方式在圖Ila至Ilc中示出。具有這種布置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與先前實(shí)施例的布置稍有不同，這是因?yàn)闆]有提供單獨(dú)的銷座構(gòu)件。取而代之的是，框 架400的部件410用作銷座，以防止活塞軸的旋轉(zhuǎn)。如在圖lib和圖Ilc中最佳所示，框架在每側(cè)都被提供有兩個(gè)向后突出的構(gòu)件 412。這些構(gòu)件之間限定有狹槽，活塞軸414接合在該狹槽中。在透鏡被安裝到框架之前， 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)沒被完全地裝配；實(shí)際上，透鏡在活塞插入貯存器之后但在調(diào)節(jié)器的任何其它部 件被裝配之前被安裝。然后，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的保持部件被裝配在框架周圍。調(diào)節(jié)器被擰緊在活塞軸上，止動(dòng)器 被配合在調(diào)節(jié)器上以將調(diào)節(jié)器保持在適當(dāng)位置。從圖Ila和圖lib可見，止動(dòng)器被配合到 框架中。裝飾性旋鈕被裝上，然后側(cè)臂被附接到框架。可以模制具有各種犧牲結(jié)構(gòu)的環(huán)，犧牲結(jié)構(gòu)幫助制造過程但在透鏡裝配到框架之 前被移除。例如，環(huán)被模制為允許其在填充過程期間更容易地被保持和旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)；這些 結(jié)構(gòu)可在透鏡被填充之后從環(huán)上移除(例如，通過機(jī)加工)，這是因?yàn)樵谀菚r(shí)它們不再被需要。另外，雖然僅在圖中示出了延伸部的某些特定布置，但應(yīng)該意識(shí)到，延伸部可具有 任何適當(dāng)?shù)男问?。特別是，延伸部可被附接到環(huán)，使得其主軸線以任何期望的角度接近環(huán)。 另外，延伸部的橫截面形狀可為任何期望的形狀，活塞頭和止動(dòng)器可被制造為配合該形狀。在另外的可替換形式中，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可被豎直而不是水平放置。圖12為具有這種豎 直調(diào)節(jié)器的眼鏡框架的視圖。
權(quán)利要求
1.一種可變焦距透鏡，包括具有前表面和后表面的環(huán)，其中所述前表面具有徑向內(nèi)部和徑向外部；柔性膜，其被附接到所述前表面的所述徑向內(nèi)部；前蓋，其具有比所述柔性膜大的半徑，被附接到所述前表面的所述徑向外部；以及在所述環(huán)的所述后表面上的后蓋，使得在所述柔性膜、所述環(huán)和所述后蓋之間限定可 變?nèi)莘e腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變焦距透鏡，其中所述徑向內(nèi)部沿軸向突出超過所述徑向 外部，因而在所述環(huán)的外部輪廓中形成臺(tái)階。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可變焦距透鏡，其中所述前蓋被形成有環(huán)形突起，該環(huán)形突 起配合到所述環(huán)的所述輪廓的所述臺(tái)階中。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可變焦距透鏡，其中所述徑向內(nèi)部和所述徑向外 部被一凹槽分開。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可變焦距透鏡，其中所述前蓋通過激光焊接被附 接到所述環(huán)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的可變焦距透鏡，其中所述前蓋通過超聲波焊接被 附接到所述環(huán)。
7.一種可變焦距透鏡，包括具有前表面和后表面的環(huán)，其中所述前表面和所述后表面都具有徑向內(nèi)部和徑向外部；第一柔性膜，其被附接到所述前表面的所述徑向內(nèi)部；前蓋，其具有比所述第一柔性膜大的半徑，被附接到所述前表面的所述徑向外部；第二柔性膜，其被附接到所述后表面的所述徑向內(nèi)部；和后蓋，其具有比所述第二柔性膜大的半徑，被附接到所述后表面的所述徑向外部，使得 在所述柔性膜和所述環(huán)之間限定可變?nèi)莘e腔。
8.一種用液體填充可變焦距透鏡的可變?nèi)莘e腔的方法，其中所述透鏡包括具有內(nèi)腔的 整體式中空延伸部，所述內(nèi)腔通過所述可變?nèi)莘e腔的所述側(cè)壁中的開口與所述可變?nèi)莘e腔 連通；包括步驟將所述透鏡布置為使得所述透鏡的光軸水平，且所述可變?nèi)莘e腔的所述側(cè)壁中的所述 開口位于所述透鏡的頂部；將液體通過所述整體式延伸部的所述內(nèi)腔引入所述可變?nèi)莘e腔，使得所述腔中的空氣 被置換并通過所述整體式延伸部的所述內(nèi)腔排出；繼續(xù)前一步驟直到所述可變?nèi)莘e腔完全充滿液體，且所述整體式延伸部的所述內(nèi)腔被 液體部分地填充；圍繞所述透鏡的光軸旋轉(zhuǎn)所述透鏡，直到所述整體式延伸部的所述內(nèi)腔的軸線豎直；將更多液體引入所述整體式延伸部的所述內(nèi)腔，直到在所述內(nèi)腔的腔口處形成正彎月 面；以及將活塞插入所述整體式延伸部的所述內(nèi)腔以密封所述內(nèi)腔。
9.一種可變焦距透鏡，包括具有前表面和后表面的環(huán)、附接到所述前表面的柔性膜 和前蓋以及在所述環(huán)的所述后表面上的后蓋，使得在所述柔性膜、所述環(huán)和所述后蓋之間限定可變?nèi)莘e腔；其中所述環(huán)被提供有整體式中空延伸部，所述延伸部的中空內(nèi)部與所述腔連通，并在 所述可變?nèi)莘e腔充有液體時(shí)形成用于所述可變焦距透鏡的液體貯存器；所述透鏡進(jìn)一步被提供有在所述整體式中空延伸部上的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括活塞，其被布置為沿所述貯存器的軸線移動(dòng)，以將液體移入或移出所述可變?nèi)莘e腔； 用于將所述活塞保持在所述貯存器中并防止所述活塞撤回的裝置；和 調(diào)節(jié)器，其被聯(lián)結(jié)到所述活塞，使得所述調(diào)節(jié)器的旋轉(zhuǎn)引起所述活塞沿所述貯存器的 所述軸線移動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可變焦距透鏡，其中用于防止所述活塞在所述貯存器中旋 轉(zhuǎn)的裝置被提供。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的可變焦距透鏡，其中所述活塞包括具有非圓形橫截面 的軸，并且所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還包括銷座，用于防止所述活塞在所述貯存器中旋轉(zhuǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的可變焦距透鏡，其中所述活塞的軸具有外螺 紋，該外螺紋接合在具有內(nèi)螺紋的所述調(diào)節(jié)器的膛孔中。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項(xiàng)所述的可變焦距透鏡，其中止動(dòng)器用于將所述銷座 和所述調(diào)節(jié)器保持在所述延伸部上的適當(dāng)位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13中任一項(xiàng)所述的可變焦距透鏡，其中裝飾性旋鈕被提供在所 述調(diào)節(jié)器上以改進(jìn)所述調(diào)節(jié)器的外觀。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的可變焦距透鏡，其中離合器機(jī)構(gòu)被設(shè)置在所述調(diào)節(jié)器和所 述旋鈕之間，以防止過度拉緊對(duì)所述機(jī)構(gòu)造成損壞。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可變焦距透鏡。所述透鏡由具有前表面(122)和后表面的環(huán)(120)形成。柔性膜(140)被附接到所述前表面的徑向內(nèi)部(124)，前蓋(150)被附接到所述前表面的徑向外部(126)。后蓋被提供在所述環(huán)的所述后表面上，優(yōu)選與所述環(huán)形成整體，從而在所述柔性膜、所述環(huán)和所述后蓋之間限定可變?nèi)莘e腔。第二柔性膜可被提供在所述環(huán)與所述后蓋之間。本發(fā)明還提供一種填充可變焦距透鏡的方法，以及一種用于改變透鏡的焦距的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
文檔編號(hào)G02B3/14GK101999087SQ200980112585
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月10日
發(fā)明者喬納森·懷特, 威廉姆·約翰遜, 安德魯·羅貝斯特索恩, 理查德·泰勒, 米蘭達(dá)·紐伯里, 賈絲廷·布赫 申請(qǐng)人:艾德倫絲有限公司