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.