CN101506714A - 可变焦透镜和眼镜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一可变焦透镜，包括一具有前表面和后表面的环，在环的前表面和一硬的透明的前外壳中间设置一弹性薄膜，在环的后表面上附着一后外壳(可选择在后外壳和环中间设置第二弹性薄膜)，在弹性薄膜和后外壳(或第二弹性薄膜)中间形成一填充液体的腔室，通过改变腔室中的液体量来改变弹性薄膜的曲率，从而改变透镜的光学性质。透镜的环可以具有颜色，或可以是透明，半透明或不透明的。另外，可在环的前部粘接一装饰盖来获得框架的外观。该透镜可用来制作可变焦眼镜。

Description

可变焦透镜和眼镜

技术领域

本发明涉及一种可变焦透镜，以及使用可变焦透镜的眼镜。也可扩展到使用其他可变焦透镜的多种类型的眼镜。

背景技术

可变焦透镜已被大众所熟知，它们通常由液体填充腔组成，其中至少有一个面是透明弹性薄膜。当液体流入或流出腔室时，弹性薄膜的形状改变，同时它的曲率也相应地发生改变。这种曲率改变导致了光学性能和透镜变焦能力的变化。因此可以很容易的通过改变腔室的液体量来改变透镜的变焦能力。

一种已知的可变焦透镜已被披露，例如GB2333858。该透镜由多个相互啮合环组成。多个弹性透明薄膜设置在环中，环被设置以相互啮合，其拉伸弹性薄膜(用来改进透镜的性能)。通过其中一个环的变形来保持装置。然而，这种设计在制作环的材料上需要多种条件(如延展性)，并且在制作环的过程中需要严格控制误差。更进一步，每个透镜是由多个单独的部件组成，这更增加了制作的复杂程度。

发明内容

根据本发明，提供一种可变焦透镜，包括具有前表面和后表面的环，在环的前表面和一硬的透明的前外壳中间设置一弹性薄膜，在环的后表面上附着一后外壳，其中在弹性薄膜和后外壳之间形成一腔室，该腔室可被填充液体，可通过改变腔室中的液体量来改变弹性薄膜的曲率，从而改变透镜的光学性能。

这种结构不需要组成透镜的部件具备任何特殊性能(除了前后外壳的透明性和薄膜的弹性和透明性)，同时安装方便。

在一个优选的方案中，环和前外壳通过粘合剂与薄膜粘接。从而简化了制作过程。

在一个优选的方案中，在环的壁上提供一通道使得液体流入或流出腔室，来改变透镜的焦距。使用第二通道(填充口)来填充透镜，当透镜被填充后通过挡块来关闭通道。

前外壳和后外壳的一个或全部可以是透镜本身，从而使得可变焦透镜具有比单独通过弹性薄膜的变形获得的变焦能力更大的变焦能力(或不同的变焦范围)。

在另一个方案中，透镜包括两个薄膜，每个附着于环的每侧，前外壳附着于环的前部来覆盖前薄膜，后外壳附着于环的后部来覆盖后薄膜。再者，前外壳和后外壳的一个或全部可以是透镜。

在一个优选的方案中，环被涂上颜色，它可以是透明的，半透明的或不透明的。这样环的外形不同于透镜的其他部件，它将作为透镜的框架。还可以在环的前部增加一个装饰盖来改变框架的外观。

透镜是组成一副眼镜的一部分，眼镜由两个所述透镜，通过鼻梁架连接，每个透镜通过镜架铰接到鼻梁架而组成。如果透镜的环被涂上颜色，可以改善框架的外观，或者眼镜也可以是无框的。

在一个优选的方案中，鼻梁架装在环的凸出部上，在一个尤其优选的方案中，该凸出部是一个关闭填充口的挡块。

由于透镜之间的距离是通过鼻梁架的宽度来决定，因而提供了一种改变眼镜的瞳孔间距的简单方法。更宽的鼻梁架可以增加瞳孔间距，而稍窄的鼻梁架可以减少瞳孔间距。

在另一个方案中，一副眼镜的两个透镜的环作为一个部件，通过一个整体的鼻梁架连接。这种单个的框架也可以涂上颜色达到前述的框架外观，前后外壳和弹性薄膜如前述方案附着于其上。

改变透镜聚焦能力的装置优选地位于眼镜的镜架中。在一个优选的方案中，通过连接透镜腔室的存储器(一个存储器调节一个腔室)来实现。存储器的容量可以增加或减少，来使得液体流入或流出腔室，通过控制存储器的容量来调节可能的透镜的聚焦范围。

多个用于上述装置的存储器在WO99/47958中被披露。一种尤其优选的存储器是一个圆柱体形状，其轴沿着镜架的长度方向设置。通过旋转附着在圆柱体上的旋钮来使圆柱体活塞式运动(在此可利用齿轮和齿条的机械结构)。优选地，圆柱体设置于镜架的内部，旋钮设置于镜架上远离使用者头部的一侧，以方便操作。

从存储器的出口延伸一管道连接到穿过透镜的环的通道上。优选地，该管道是弹性的，穿过镜架的铰接部，来改善眼镜的外观。该方案同样提供了对管道的保护措施。

当镜架通过铰接部折叠时，为了防止弹性管道被过度弯曲，优选地采用将铰接部设置在透镜平面后的一小段距离处(如向使用者的头部偏离)。该方案保证了弹性管道的最大弯曲在90度左右。

当然，眼镜还可以使用其他类型的可变焦透镜。

附图说明

本发明的优选实施例通过以下方案进行说明，并参考附图。其中：

图1是可变焦透镜的第一实施例的剖面图；

图2是可变焦透镜的第二实施例的剖面图；

图3是所述透镜的环的透视图；

图4是一副使用两个所述透镜的眼镜的透视图；

图5是图4所示眼镜的侧视图；

图6是眼镜铰接部的详细图；

图7a和7b是解释眼镜的铰接部设置的比较图。

具体实施方案

如图1所示，透镜10由四个主要部分组成：环20(具体如图3所示)，弹性薄膜30，前外壳40和后外壳50。

弹性薄膜30附着于环20的前部，后外壳50附着于环20的后部。在它们中间，环20，弹性薄膜30和后外壳50之间形成了腔室60。使用时，腔室60被填充液体，通过改变腔室的液体量来改变腔室的容量。环20和后外壳50是硬的，因而改变腔室60的容量使得弹性薄膜30的形状改变，从而改变透镜的光学性能。

前外壳40附着于薄膜30，因而薄膜30介于环20和前外壳40之间。如图所示，前外壳40的内表面(对着弹性薄膜30的表面)是弯曲的。这提供了足够空间让弹性薄膜30的形状发生变化，从而使得透镜的变焦能力可以调节。

前外壳40可以具有一个排气口(未示出)，使得当薄膜变动时，空气从介于前外壳40和弹性薄膜30之间的空隙排出。然而，该排气口可以允许水进入到空隙中，因而特殊情况下可以不需要。

环20的具体形状如图3所示，图3所示的类型一般为圆形，但是任何合适的形状都可以。从图中可以看出，在环的壁上穿有两条通道22，24。使用时，通道22之一与弹性管道一起连接到容量可调的液体存储器(具体描述见后)；当存储器的容量变化时，腔室的液体量也随之发生变化，从而改变透镜的变焦能力。如图3所示，该通道可以通过环的凸起26延伸，通过凸起26与支撑存储器的镜架连接。当安装完成后，另一通道24(填充口)被用来填充腔室和存储器。

如图2所示的第二种类型的透镜，这种类型与图1所示的类型相似，除了还包括第二弹性薄膜54，其介于环20和后外壳52之间。前外壳40和后外壳52的内表面都是弯曲的，从而提供足够的空间使得薄膜30和54发生形变。

所述的两种透镜中，前外壳40，后外壳50，52和弹性薄膜30，54都是透明的。然而，由于环20不处于使用者的光路中，因而可以不必是透明的，实际上，它可以是任意的外观。当环是不透明的时候，它可以作为透镜的框架。

更进一步，由于环在聚焦过程中不起作用，它不需要光学性质，因而制作环的模具可以更加便宜。

如图4和5所示为一副使用上述透镜制作的可调眼镜100，眼镜包括两透镜10，通过鼻梁架110连接。镜架120连接到每一透镜10上。图3所示的环20用来组成图4右边的透镜，镜架连接到凸起26上。显然，组成图4中左边透镜的环是图3中的环的镜像。

每一个镜架120都包含一个容量可调的液体存储器，其与相应透镜的腔室连接。存储器由具有活动活塞的圆柱体构成，活塞的运动可以使液体由存储器流入腔室，或者从腔室抽出液体到存储器，改变腔室的容量从而改变弹性薄膜的形状。

每一个镜架都提供了一个滚轮130，设置在镜架远离使用者头部的一侧。当使用者戴上眼镜100后可以转动该滚轮。滚轮的旋转使得存储器的活塞运动(如利用齿轮和齿条的机械结构)来改变腔室的液体量，进而改变透镜的焦距。每一个透镜可以单独调节，同时由于存储器一直与透镜连接，因而在任何时候可以进行更进一步的调节(例如用来适应当使用者的视力变坏的时候)。

镜架由两个铰接而成的部件组成，其中短的部件(190)与环的凸出部相连，来连接镜架与透镜。长的部件用来保持存储器，且具有一个标准的边撑部件。

连接存储器和透镜的弹性管道穿过铰接部，如图6所示的铰接部的近视图。从图中可以看出，镜架的短部件具有一个凸块150，其具有一开口160。镜架的长部件具有两凸块152，154，其中同样具有开口162，164。螺钉170穿过短部件上凸块150上的开口160，和长部件上凸块152上的开口162，从而使得两部件连接。

在另一个方案中，螺钉170可以从下部穿过开口162，160。可以使用螺丝刀调整螺钉170穿过较低的开口164。如果材料允许，还可以使用自动攻丝螺钉。另外还可以使用螺母和螺栓来连接镜架的两部件。

为了保护弹性管道180，将其穿过长部件和短部件的孔内。另外，还可以在铰接部的外部增加覆盖部件来保护管道180免受损坏。

在另一个方案中，短部件也可以具有两个凸出部，可使用两个螺钉连接短部件的每个凸出部与相应的长部件的凸出部。

图7a和7b是解释铰接部不同位置处的示意图。图7b示出铰接部的位置与透镜基本处于相同平面，从图中可以看出，当眼镜折叠时弹性管道差不多被对折。这可能导致管道的弯折，导致其损坏。

图7a示出了铰接部的优选位置。此时，铰接部从透镜的平面向后远离(从使用者的视线观察)。从图中可以看出，此时弹性管道最剧烈的弯曲在90度附近，进而减小了损坏的几率。

下面仅通过例子介绍一种制造透镜及眼镜的方法。

首先，单独制造每个透镜。第一步，后外壳(可以是标准的眼科用透镜)粘合到环上。可以通过在空隙处使用一层薄的紫外粘合剂(如Loctite3311)，粘上后外壳，再进行加工。

使用一压力装备进行预压来制作一层聚脂薄膜(可以是DL1型)。在环的前部涂上一层薄的紫外粘合剂，在聚脂薄膜进行粘合的预处理后，在其表面进行环和后外壳的组合连接。该组合件进一步加工。

从压力装备中切下组合件，并按照透镜组合件的边缘对聚脂薄膜进行切毛边处理。

前外壳(可以是标准的眼科用透镜)通过一层薄的紫外粘合剂粘到透镜前部，从而与后部组合件粘接。如图1所示，前外壳是曲面的，其边缘通过机器(如磨砂)加工来得到合适的表面与透镜组件粘接。再通过紫外粘合剂固化得到完整的透镜。

再制备铰接部组件。铰接部组件的两部件按照正确位置放置，通过铰接螺丝和螺母固定。如果需要可以使用螺纹锁紧粘合剂。在长部件下部凸起的开口(图6所示)提供一通道以方便使用螺丝起子来上紧固定螺丝。弹性管道穿过组合的铰接部。此时，为了安装方便可以将管道的长度设置多余的部分，多余部分可以稍后切除掉。

将紫外粘合剂涂到弹性管道的外表面，从而使管道一端与环的凸出部粘接。

进而制作镜架。首先，存储器的活塞通过螺钉从头部(“O”型环状密封圈)连接到尾部(由齿条组成)。在另一结构中，活塞可以是一单独的零件，活塞插入到管道中(靠近圆柱体的尾部)。

齿轮室连接到管道的后部，并且将管道其余的部分连接到齿轮室的后部。上述元件对准后粘接组成圆柱体。另外，可以使用齿轮室对单独的管道进行修改。

圆柱体的后部被塞子堵住，塞子提供了用于粘接标准眼镜边撑部件的外部连接(连接到眼镜的边撑部件可以是最终的眼镜的一部分)。

具有集成齿轮的滚轮安装到齿轮室中与齿条啮合并锁定。可以通过将小的锁紧管粘接到凸出远离齿轮室的滚轮轴部，来锁紧滚轮。

再将弹性管道剪切到合适的长度，自由端粘接到圆柱体上。粘接外壳部件来保护管道并使最终的组合件具有硬度。

组合件的液体系统(透镜，弹性管道和圆柱体)填充硅油(Dow Coring型704或类似的)。

使用一个外直径小于填充口内直径的注射器，从而当硅油液体充入到系统中时空气从针周围的出口排出。在目前优选的方案中，组合件设置成具有最大聚焦能力(当活塞全部推进)。然后组合件设置成填充口垂直向上，插入注射器，组合件填充至50％满。接着组合件设置成最小聚焦能力(当活塞全部拉出)，然后重复到最大聚焦能力。该过程将空气从组合件排出，如果需要时可以重复。透镜的剩余空间填充硅油直到溢出。

擦去多余的硅油，在填充口设置一挡块。在目前优选的方案中，该挡块是一个与填充口紧密配合的聚碳酸酯棒。在与透镜合组件的连接处涂上紫外粘合剂并固化使该挡块固定安装。

该挡块可以具有多余的长度来便于安装，然后将该挡块修整使透镜具有一个外部凸出部。当安装最后的眼镜组合件的时候将该凸出部设置到鼻梁架上。

重复上述步骤来制作第二透镜和镜架。然后将左边部件和右边部件连接到鼻梁架的两边组合而成眼镜。鼻梁架可以使用不同的宽度，使得眼镜具有不同的瞳距。

当然，眼镜还可以通过使用不同类型的可变焦透镜来制作。

Claims (18)

1、一种可变焦透镜，包括一具有前表面和后表面的环，在环的前表面和一硬的透明的前外壳中间设置一弹性薄膜，在环的后表面上附着一后外壳，在弹性薄膜和后外壳中间形成一腔室，腔室被填充液体，通过改变腔室的液体量来改变弹性薄膜的曲率，从而改变透镜的光学性质。

2、如权利要求1所述的可变焦透镜，其中使用粘合剂将环和前外壳与薄膜粘接。

3、如权利要求1或2所述的可变焦透镜，其中在环壁上设置一通道，使得液体流入或流出腔室，从而改变透镜的焦距。

4、如权利要求3所述的可变焦透镜，其中在环壁上设置有第二通道，用来填充透镜且当透镜填充后通过一挡块来关闭。

5、如前述任一权利要求所述的可变焦透镜，其中前外壳和后外壳的一个或全部本身就是透镜。

6、一种可变焦透镜，包括一具有前表面和后表面的环，在环的前表面和一硬的透明的前外壳中间设置一弹性薄膜，在环的后表面和一硬的透明的后外壳中间设置第二弹性薄膜，在弹性薄膜之间形成一腔室，腔室被填充液体，通过改变腔室的液体量来改变弹性薄膜的曲率，从而改变透镜的光学性质。

7、如前述任一权利要求所述的可变焦透镜，其中环被涂上颜色。

8、如权利要求7所述的可变焦透镜，其中环是透明的，半透明的或不透明的。

9、如前述任一权利要求所述的可变焦透镜，其中在环的前部粘接一装饰盖来获得框架的外观。

10、一种眼镜，包括两个通过鼻梁架连接的前述任一权利要求的透镜，每一透镜具有连接到其上的铰接镜架。

11、如权利要求10所述的眼镜，其中鼻梁架装配到每一透镜的环的凸出部上。

12、如权利要求11所述的眼镜，其中每一透镜是如权利要求4或其从属权利要求的透镜，其中凸出部是一个用来关闭第二通道的挡块。

13、如权利要求10所述的眼镜，其中眼镜的两个透镜的环分别是单独的部件，通过一整体的鼻梁架来连接。

14、如权利要求10到13中任一项所述的眼镜，其中改变透镜的聚焦能力的装置设置在眼镜的镜架中。

15、如权利要求14所述的眼镜，其中采用连接到透镜腔室的存储器来改变透镜的聚焦能力(每一存储器调节一个腔室)，其中每一存储器的容量可以增大或减小，来使得液体流入或流出腔室。

16、如权利要求15所述的眼镜，其中一管道从存储器的出口延伸至一个穿过透镜的环的通道上。

17、如权利要求16所述的眼镜，其中管道是弹性的，并且穿过镜架的铰接部。

18、如权利要求16或17所述的眼镜，其中镜架的铰接部设置在透镜平面后的一小段距离处。

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