CH241951A - Device with at least one optical system of variable focal length. - Google Patents

Device with at least one optical system of variable focal length.

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CH241951A
CH241951A CH241951DA CH241951A CH 241951 A CH241951 A CH 241951A CH 241951D A CH241951D A CH 241951DA CH 241951 A CH241951 A CH 241951A
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CH
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focal length
fluid
optical system
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cavity
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German (de)
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Gloeilampenfabrieken N Philips
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Philips Nv
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    • G02OPTICS
    • G02CSPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C7/00Optical parts
    • G02C7/02Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses
    • G02C7/08Auxiliary lenses; Arrangements for varying focal length
    • G02C7/081Ophthalmic lenses with variable focal length
    • G02C7/085Fluid-filled lenses, e.g. electro-wetting lenses

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  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Description

  

  Gerät mit mindestens einem optischen System von veränderlicher Brennweite.    Optische     Systeme,    deren Brennweite ge  ändert werden kann, sind bekannt. Ein Ver  fahren, mit dem die veränderliche Brennweite  erreicht werden kann, ist das Auswechseln  einer oder mehrerer     Linsen    oder Spiegel des  optischen Systems     mit    einer oder mehreren  Linsen oder Spiegeln von anderer Brennweite.  Ein zweites bereits bekanntes Verfahren be  steht in der Änderung der Brennweite des  ganzen Systems durch gegenseitige Verschie  bung seiner Linsen oder Spiegel.  



  Das erstgenannte Verfahren weist den  Nachteil auf, dass für eine andere Brennweite  eine zusätzliche Linse oder ein zusätzlicher  Spiegel erforderlich ist. Dem zweiten Ver  fahren haftet der Nachteil an, dass an die  mechanische Ausbildung der Führung der  Linsen oder Spiegel ziemlich hohe Anforde  rungen gestellt werden, weil bei deren     Ver-          sehiebung    die Zentrierung erhalten bleiben  muss.

   Die Erfindung betrifft ein Gerät mit  mindestens einem optischen System von     ver-          ;.it1derlicher    Brennweite, bei dem diese Nach-    teile ausgeschaltet sind.     Es    zeichnet sich da  durch aus,     da.ss    das optische System einen       eine        fluide    Füllung enthaltenden Hohlraum  besitzt, wobei der Brechungsexponent dieser  Füllung geändert werden kann.  



  Der     im        optischen    System vorhandene  Hohlraum kann auf verschiedene Weise aus  gestaltet sein. So kann dieser Raum von zwei  benachbarten Oberflächen des optischen Sy  stems begrenzt sein, wobei die Ränder dieser  Oberflächen miteinander in Berührung     ,sind.     Auch kann der betreffende Raum ausser  durch zwei     benachbarte    Oberflächen des opti  schen Systems auch von der z. B. rohrförmi  gen Fassung begrenzt sein, in der die Ele  mente des optischen     .,Systems        untergebracht     sind.  



  Die Änderung des Brechungsexponenten  der Füllung kann auf verschiedene Weise er  halten werden.  



  Bei einer der Ausführungsformen des er  findungsgemässen Gerätes wird diese Ände  rung des Brechungsexponenten der Füllung           beispielsweise    dadurch erzielt, dass ein in  einer Betriebsstellung des Gerätes im Hohl  raum vorhandenes     Fluidum    völlig oder teil  weise durch     ein    Fluidum mit einem andern       Brechungsexponenten    ersetzt     wird.    Das eine       Fluidum    kann dann beispielsweise Luft sein,  während das andere     eine    Flüssigkeit ist. Bei  einer     günstigenAusführungsform    des     Gerätes     nach der Erfindung wird für die Flüssig  keit destilliertes Wasser gewählt.

   Dabei kann,  um die Zu- und Abführung der Flüssigkeit  in. den Hohlraum hinein und aus ihm heraus  zu erreichen, eine     Pumpvorrichung,    vorzugs  weise ein     Membranpümpchen,    verwendet wer  den. Die Verwendung eines     Membranpümp-          chens    bietet den Vorteil, dass der     Übergang     von einer auf die andere Vergrösserung mit  einem einzigen schnellen Handgriff erfolgen  kann.  



  Brillen sind bisweilen derart ausgebildet,  dass die in ihnen vorhandenen Linsen zu  einem Teil der Oberfläche eine bestimmte  Brennweite und zu     einem    andern Teil eine  andere Brennweite aufweisen. Dies bedeutet.  dass     mit    einer Stellung des Auges des Be  nutzers einer solchen Brille auch eine be  stimmte Brennweite verbunden ist, was in  manchen Fällen einen Nachteil darstellt; es  ist bekannt, dass die Träger solcher Brillen  z. B. beim     Treppensteigen    den Begrenzungs  rand der beiden Teile von verschiedener  Brennweite bisweilen als störend empfinden.

    Diese     Nachteile    können dadurch ausgeschal  tet werden, dass das erfindungsgemässe Gerät  als Brille mit einem oder zwei optischen     .Sy-          stemen    veränderlicher Brennweite ausgebildet       wird.     



  Zur Erzielung der Änderung des Bre  chungsexponenten der Füllung kann man  auch den     Brechungsexponenten    eines stets in  dem Hohlraum     vorhandenen    Fluidums än  dern.  



  Bei letzterer     Ausführungsform    des er  findungsgemässen     Gerätes    ist das     Fluidum     im Hohlraum vorzugsweise ein Gas, dessen       Brechungsexponent    durch eine Druckände  rung     verändert    werden kann. Die     Brechungs-          exponentänderung    eines Gases ist nämlich für    beträchtliche Druckänderungen in diesem  Gas, bei hohen Drucken dieses Gases, gross.

    Da die zu diesem Zweck erforderlichen  Drucke beträchtlich sind, nämlich von der  Grössenordnung von einigen hundert Atmo  sphären, ist es mit Rücksicht auf den mecha  nischen Widerstand erwünscht, die Abmes  sungen des optischen     Systemes    klein zu hal  ten. Es ist z. B. möglich, das Gerät als Mi  kroskop mit einem Objektiv veränderlicher  Brennweite auszubilden. Dann kann man  durch eine Druckänderung eine Änderung der  Vergrösserung herbeiführen, was unter Um  ständen vorteilhaft sein kann.  



  In der beiliegenden Zeichnung ist eine       beispielsweise    Ausführungsform des Gerätes  nach der Erfindung, und zwar eine Brille  mit zwei Brillengläsern von veränderlicher  Brennweite dargestellt.     Fig.    1 ist die Vor  deransicht und     Fig.    2 die Draufsicht der  Brille.  



  Die Brille besitzt ein Gestell, das die  Fassungen 1 und     \?,    das diese Fassungen ver  bindende Brückenstück 3 und die Halter 4  und 5 aufweist, welch letztere Scharniere 6  und 7 mit dem Vorderstück der Brille ver  bunden sind. Diese Scharniere sind im Vor  derstück in die in ihm vorhandenen vorsprin  genden Teile. 8 und 9 aufgenommen. Ferner  tragen die Fassungen 1 und 9 an der Aussen  seite die     schachtelförmigen    Teile 10 und 11,  welche die zur Änderung der Vergrösserung  der Brille dienenden     3lembranpümpchen     bilden.  



  In den beiden Fassungen sind planpar  allele Gläser 12, und 13 und     Meniskulinsen     14 und 15 von     durchaus    gleicher Dicke der  art montiert, dass ihre Ränder aneinander an  liegen. Auf diese Weise ist also     zwischen    den  Linsen 12 und 14     bezw.    13 und 15 ein Hohl  raum vorhanden, der in     Fig.    2 mit 16     bezw.     1.7 bezeichnet ist. Diese Hohlräume stehen  durch enge Kanäle 18 und 19, welche in den  Fassungen 1 und 2 vorgesehen     sind,    mit dem       Innern    der     dosenförmigen    Teile 10 und 11 in  Verbindung.

   Von diesen Dosen     sind    sowohl  die     obern    Flächen 20 und 21 als auch die  Seitenränder 22 und 23 derart federnd aus-      gebildet, so dass beim Ausüben     eines.    Druckes  in Richtung des Pfeiles A     (linke,    Hälfte der       Fig.    1) auf die obere Fläche 20 die Seiten  wand 22 in Richtung des Pfeiles B nach  aussen springt, während, wie in der rechten  Hälfte von     F'ig.    1 dargestellt, beim Ausüben  eines Druckes auf die Seitenwand 23 in Rich  tung des Pfeiles C, die obere Fläche 21 in  Richtung des Pfeiles D nach aussen springt.

    Wenn die Oberflächen der Dosen nach aussen       konvex    sind (wie im linken Teil der     Fig.    1  und 2 dargestellt), .so ist das Volumen dieser  Dosen grösser, als wenn diese Oberflächen  nach innen konvex sind (wie in der rechten  Hälfte dieser Figuren dargestellt). Das In  nere dieser Dosen steht, wie bereits erwähnt,  stets durch die in den Fassungen vorhandenen  Kanäle 18 und 19 in Verbindung mit den  Räumen 16 und 17 zwischen den Linsen 12  und 14     bezw.    13 und 15. Der von jeder der  Dosen 10 und 11 mit jedem der Kanäle 18  und 19 und mit jedem der Räume 16 und 17  gebildete Komplex ist nun derart mit Flüs  sigkeit, z. B. destilliertem     Wasser    gefüllt.

    dass diese Flüssigkeit in der gezeichneten Stel  lung der Dose 10 praktisch nur in dieser  Dose vorhanden ist, dagegen in der gezeich  neten Stellung der Dose 11 praktisch auch  den ganzen Hohlraum 17 ausfüllt. Wenn  der Benutzer dieser Brille von der einen  Brennweite auf die andere überzugehen  wünscht, braucht er nur die von den Dosen       l.0    und 11 gebildeten     Membranpümpehen    zu  bedienen, was durch einen leichten Finger  druck erfolgen kann, Hierdurch werden die  Räume 16 und 17 mit Flüssigkeit gefüllt,  beziehungsweise wieder geleert; wodurch sich  die Brennweite der Brillengläser ändert.

   Die  Räume 16 und 17 stehen durch die gleich  falls     in    den     Fassungen    1 und 2 vorhandenen       Kapillarbohrungen    24 und 25 in     Verbindung     mit der Atmosphäre, wodurch beim Füllen  der Räume 16 und 17 mit Flüssigkeit die  ursprünglich     in    ihnen vorhandene Luft ent  weichen und beim Leeren dieser Räume wie  der     zurückströmen    kann.



  Device with at least one optical system of variable focal length. Optical systems whose focal length can be changed are known. One method by which the variable focal length can be achieved is to replace one or more lenses or mirrors of the optical system with one or more lenses or mirrors of a different focal length. A second already known method is to change the focal length of the entire system by mutual displacement of its lenses or mirrors.



  The first-mentioned method has the disadvantage that an additional lens or an additional mirror is required for a different focal length. The second method has the disadvantage that the mechanical design of the guiding of the lenses or mirrors is subject to rather high requirements because the centering must be maintained when they are shifted.

   The invention relates to a device with at least one optical system of different focal length, in which these disadvantages are eliminated. It is characterized by the fact that the optical system has a cavity containing a fluid filling, and the refraction exponent of this filling can be changed.



  The cavity present in the optical system can be designed in various ways. Thus, this space can be limited by two adjacent surfaces of the optical system, the edges of these surfaces being in contact with one another. Also, the space in question can except through two adjacent surfaces of the optical system's also from the z. B. rohrförmi gene version be limited, in which the ele elements of the optical., System are housed.



  The change in the refraction exponent of the filling can be kept in various ways.



  In one of the embodiments of the device according to the invention, this change in the refraction exponent of the filling is achieved, for example, in that a fluid present in the cavity in an operating position of the device is completely or partially replaced by a fluid with a different refraction exponent. One fluid can then be air, for example, while the other is a liquid. In a favorable embodiment of the device according to the invention, distilled water is chosen for the liquid.

   In this case, a pumping device, preferably a membrane pump, can be used in order to feed and discharge the liquid in and out of the cavity. The use of a membrane pump offers the advantage that the transition from one to the other enlargement can be done with a single quick movement.



  Spectacles are sometimes designed in such a way that the lenses present in them have a certain focal length on one part of the surface and a different focal length on another part. This means. that a certain focal length is associated with a position of the eye of the user of such glasses, which is a disadvantage in some cases; it is known that the wearer of such glasses z. B. sometimes perceive the boundary edge of the two parts of different focal lengths as annoying when climbing stairs.

    These disadvantages can be eliminated by designing the device according to the invention as glasses with one or two optical systems of variable focal length.



  To achieve the change in the refractive exponent of the filling, the refractive exponent of a fluid that is always present in the cavity can also be changed.



  In the latter embodiment of the device according to the invention, the fluid in the cavity is preferably a gas whose refraction exponent can be changed by a change in pressure. The change in the refractive exponent of a gas is namely large for considerable pressure changes in this gas at high pressures of this gas.

    Since the pressures required for this purpose are considerable, namely spheres of the order of a few hundred atmospheres, it is desirable with regard to the mechanical resistance, the dimensions of the optical system to keep small. It is z. B. possible to train the device as a Mi microscope with a lens of variable focal length. Then you can bring about a change in the magnification by changing the pressure, which can be advantageous in some circumstances.



  In the accompanying drawing, an exemplary embodiment of the device according to the invention, namely glasses with two lenses of variable focal length is shown. Fig. 1 is the front view and Fig. 2 is the top view of the glasses.



  The glasses have a frame that has the sockets 1 and \ ?, which these sockets ver binding bridge piece 3 and the holder 4 and 5, which latter hinges 6 and 7 are connected to the front piece of the glasses ver. These hinges are in front of derstück in the existing vorsprin ing parts. 8 and 9 added. Furthermore, the frames 1 and 9 carry on the outside the box-shaped parts 10 and 11, which form the 3-membrane pumps used to change the magnification of the glasses.



  In the two versions, planar allelic glasses 12 and 13 and meniscul lenses 14 and 15 of the same thickness are mounted in such a way that their edges lie against one another. In this way, so respectively between the lenses 12 and 14. 13 and 15 a cavity available, which in Fig. 2 with 16 respectively. 1.7 is designated. These cavities are through narrow channels 18 and 19, which are provided in the sockets 1 and 2, with the interior of the can-shaped parts 10 and 11 in connection.

   Of these cans, both the upper surfaces 20 and 21 and the side edges 22 and 23 are designed to be resilient in such a way that when one is exercised. Pressure in the direction of arrow A (left, half of FIG. 1) on the upper surface 20, the side wall 22 jumps outward in the direction of arrow B, while, as in the right half of FIG. 1, when pressure is exerted on the side wall 23 in the direction of arrow C, the upper surface 21 jumps outward in the direction of arrow D.

    If the surfaces of the cans are outwardly convex (as shown in the left part of FIGS. 1 and 2), the volume of these cans is greater than if these surfaces are inwardly convex (as shown in the right half of these figures) . The nere of these doses is, as already mentioned, always through the channels 18 and 19 present in the sockets in connection with the spaces 16 and 17 between the lenses 12 and 14 respectively. 13 and 15. The complex formed by each of the cans 10 and 11 with each of the channels 18 and 19 and with each of the spaces 16 and 17 is now so fluid with liq, z. B. filled with distilled water.

    that this liquid in the drawn position of the can 10 is practically only present in this can, on the other hand in the drawn position of the can 11 practically fills the entire cavity 17. If the user of these glasses wants to move from one focal length to the other, he only needs to use the membrane pump head formed by the cans 1.0 and 11, which can be done by pressing a light finger, this means that the spaces 16 and 17 are filled with liquid filled or emptied again; which changes the focal length of the lenses.

   The spaces 16 and 17 are through the same if in the sockets 1 and 2 existing capillary bores 24 and 25 in connection with the atmosphere, whereby when filling the spaces 16 and 17 with liquid, the air originally present in them soft ent and when emptying these spaces how that can flow back.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Gerät mit mindestens einem optischen System von veränderlicher Brennweite, da durch gekennzeichnet, dass das optische Sy stem einen eine fluide Füllung enthaltenden Hohlraum besitzt, wobei der Brechungsexpo nent dieser Füllung geändert werden kann. UNTERANSPRÜCHE: 1. Gerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Änderung des Brechungsexponenten der Füllung Mittel aufweist, um ein in einer Betriebsstellung des Gerätes in dem Hohlraum vorhandenes Fluidum mindestens teilweise durch ein Flui dum mit einem andern Brechungsexponenten zu ersetzen. 2. Gerät nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Fluidum Luft und das andere eine Flüssigkeit ist. Claim: device with at least one optical system of variable focal length, characterized in that the optical system has a cavity containing a fluid filling, the refraction exponent of this filling can be changed. SUBClaims: 1. Device according to claim, characterized in that it has means for changing the refraction exponent of the filling in order to at least partially replace a fluid present in the cavity in an operating position of the device by a fluid with a different refraction exponent. 2. Apparatus according to dependent claim 1, characterized in that one fluid is air and the other is a liquid. 3,. Gerät nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit destil liertes Wasser ist. 4. Gerät nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es eine P'umpvorrichtuna aufweist, um die Flüssigkeit in den Hohl raum hinein und aus ihm hinaus zu führen. 5. Gerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss es als Brille ausgebildet ist. 6. Gerät nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss es Mittel aufweist, um den Brechungsexponenten eines stets in dem Hohlraum vorhandenen Fluidums zu ändern. 7. 3 ,. Device according to dependent claim 2, characterized in that the liquid is distilled water. 4. Apparatus according to dependent claim 3, characterized in that it has a P'umpvorrichtuna in order to guide the liquid into the cavity and out of it. 5. Device according to claim, characterized in that it is designed as glasses. 6. Device according to claim, characterized in that it has means for changing the refraction exponent of a fluid that is always present in the cavity. 7th Gerät nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluidum ein Gas ist und dass die genannten Mittel eine Druck änderung dieses Gases ermöglichen. B. Gerät nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dasselbe als. Mikroskop mit einem Objektiv von veränderlicher Brenn weite ausgebildet ist. Apparatus according to dependent claim 6, characterized in that the fluid is a gas and that the said means enable the pressure of this gas to be changed. B. Device according to dependent claim 7, characterized in that the same as. Microscope is designed with an objective of variable focal length.
CH241951D 1942-05-18 1943-06-10 Device with at least one optical system of variable focal length. CH241951A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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DE1096071B (en) * 1957-05-22 1960-12-29 Dr Otto Pott Adjustable range of vision glasses
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