CN102741729B - 制造用于提供光学显示器的透镜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造透镜（1，2）的方法，该透镜具有前面和后面，通过由光导构成的透明光学插入体（IA，2A，I），将由光束发生器系统（IB）的光学元件发射的光束经进入表面（S₁）导入该透镜并导向佩戴者眼睛以便信息内容被观看，所述插入体（I）具有与适用于设置在支撑框架（3）中的最终透镜的形状基本相同的形状。根据本发明，该方法包括以下步骤：根据比例变换，将所述插入体（I）制造成具有小于所述最终透镜的形状的形状；通过将形成所述前面和所述后面的塑料材料与所述插入体（I）接合，制造透镜坯（LB）；以及围绕所述插入体（I）并且对于至少50%的所述插入体的周边以与所述插入体的边缘相距约1毫米的距离切割所述透镜坯（LB）。

Description

制造用于提供光学显示器的透镜的方法

技术领域

本发明涉及一种用于通过光学成像器制造光学显示器的透镜制造方法，其允许通过例如多媒体类型或诸如GPS数据的数据类型的数字图像的光学投影来获取信息。

背景技术

本说明书所述术语“透镜”是指尤其适用于安置在用于眼镜或镜片的框架中的光学系统。该术语“透镜”指准备安置在眼镜框架上的成品透镜，或者非成品透镜或透镜坯，也就是说该非成品透镜或透镜坯还需要通过修整（trimming）切割、表面平整（surfacing）和抛光以便可使用。

专利文献WO 01/95027公开了一种由光学成像器（imager）构成的投影插入体，用于形成来自基于电子信号产生光束的电子和光学系统的光束，该系统可以是微型屏、激光二极管或发光二级管（LED）类型。该光学成像器将光束导向佩戴者眼睛，以便使信息内容作为可视图像被观察。

现有技术中的光学成像器包括尤其是由玻璃制成的光传输无机（mineral）基板、由该基板承载的波反射基板表面以及由该基板承载的多个部分反射表面，其中波反射基板表面用于将来自进入表面的光通过全反射导入该基板，多个部分反射表面相互平行并且与该基板的任何边缘均不平行，以便将光束导向佩戴者眼睛。

因为这种显示器能够获得特别地约2毫米或更小的小厚度的光学成像器，所以可以实现显示功能和视觉矫正功能之间的折衷。由于透镜面涉及这两种功能，因而例如可以出于视力矫正原因改变一个面的曲率半径而不干扰显示功能。

专利文献WO 2006/016086提出了一种制造光学显示器的方法，它通过解耦显示功能和视力矫正功能，从而实现用户视力矫正，同时以可靠方式进行批量生产。

为此，本专利文献提出一种视力矫正透镜的制造方法，该透镜具有前面和后面，由光学光束发生器系统发射的光束经进入表面导入该透镜，然后导向佩戴者眼睛以便佩戴者看到信息内容，所述光束在两个反射面之间反射多次，并多次导入透镜和导出透镜，所述反射面是由光导组成的透明光学插入体的面。

该插入体通过事先安置在透镜坯中而完全包含在透镜中，同时它在模具中进行模制，该模具包括用于模制前面的第一模具部分和用于模制后面的第二模具部分，并且将单体（monomer）浇铸在该模具中，从而形成获得圆形透镜坯，然后该透镜坯经表面平整和抛光以及经修整切割，以形成以备安置在眼镜框架上的成品透镜的形状。

根据已知制造过程，该插入体是矩形，例如长度为43毫米、宽度为20毫米。因此，它的表面小于最终透镜的切割总表面。

这种方法带来了以下技术问题。因为在单体的热铸造过程中在插入体的玻璃和透镜坯的单体之间产生机械受力（solicitation），并且该机械受力由于透镜坯的表面平整和抛光这类机械作业而显露，所以在插入体的边缘附近会出现光学缺陷。该缺陷会导致这些区域中的透镜传输质量的损失以及光功率的变化。

为了解决该问题，可以考虑采用表面大于最终透镜表面的插入体，在设置构成透镜坯的单体之后，通过修整到其尺寸来切割最终透镜。

专利文献EP 1748305提出了这样的过程，其中最终插入体的表面与最终透镜的表面相同，该插入体是以紧密接触方式层叠在用于矫正视眼屈光度的两个其它平面基板之间的平面基板，所述两个其它平面基板中一个设置在外侧而另一个设置在观测者侧。

为了制造出这种光学显示器，具有例如57毫米的长度和35毫米的宽度的坯插入体和具有相同表面尺寸的两个坯平面基板利用插入体进行层叠，并且通过表面平整、抛光以及修整切割，从而形成准备安置到眼镜框架的成品透镜的形状。这种方法制造出在最终透镜的所有表面上延伸的插入体。

这种方法存在以下技术问题。切割必须在包括两种材料的宽度内部进行，所述两种材料即插入体所用玻璃材料和两个平面基板所用塑料材料。这两种材料硬度极为不同，所以修整切割的难度很大，常常会导致材料分离、断裂或者破裂。

发明内容

本发明通过提供一种制造光学显示器的方法来解决上述问题，该光学显示器可以最终矫正用户视力，同时以可靠方式批量生产，还能够获得优越的光学传输性能且易于制造。

虽然根据本发明的该优选制造方法涉及制造视力矫正透镜，但是它还可以应用于制造包括该光学插入体但不具有视力矫正功能的透镜，从而可以获得安置在用于眼镜或晶片的框架或等价支撑体中的光学显示器。

为此，本发明提供一种制造透镜的方法，该透镜具有前面和后面，通过由光导构成的透明光学插入体，将由光束发生器系统的光学元件发射的光束经进入表面导入该透镜并导向佩戴者眼睛以便信息内容能够被观看，所述插入体具有与适用于设置在支撑框架中的最终透镜的形状基本相同的形式，该方法的特征在于包括以下步骤：

根据比例变换，将所述插入体制造成具有小于所述最终透镜的形状的形状；

通过将形成所述前面和所述后面的塑料材料与所述插入体接合，制造透镜坯；以及

围绕所述插入体并且对于至少50%的所述插入体的周边以与所述插入体边缘相距约1毫米的距离切割所述透镜坯。

可以通过围绕所述插入体来模制所述塑料材料来进行所述透镜坯的制造。

在该第一种情况下，通过应用根据本发明的该方法，透镜具备均匀的透射性能，这是因为在透镜最终形状边缘消除了光学缺陷区域，从而最小化用户通过透镜所见的光学干扰。

所述透镜坯的制造可以通过以紧密接触方式将插入体层叠在两个平面基板之间来进行。

在第二种情况下，通过应用根据本发明的方法，仅在两个平面基板的塑料材料部分中进行切割，这样就抑制了硬度不同的问题，从而消除了光学缺陷区域，同时可以直接在最终透镜上获取玻璃插入体的精确机械参考（mechanical reference）。

通过本发明，修整切割可以通过常规修整机器来执行。

附图说明

下面参照附图来更加详细的说明本发明，附图仅示出本发明的优选实施例。

图1是根据本发明的眼科双目显示器的截面示意图。

图2A、2B和2C示出根据本发明的第一实施例的方法。

图3A、3B、3C和3D示出根据本发明的第二实施例的方法。

图4是根据本发明的变型的前视图。

具体实施方式

参照图1，眼科双目显示器包括两个透镜1、2。每个透镜包括由光学成像器1A、2A构成的投影插入体，所述光学成像器用于对来自基于电子信号产生光束的电子和光学系统1B、2B的光束进行成形，该光学系统是微型屏、激光二极管或发光二级管类型。光学成像器将光束从进入表面S₁向离开表面S₂导引到佩戴者眼睛，以便能够看到信息内容，如虚线箭头A在右透镜上所示。这些透镜可以允许透射（see-trough），也就由箭头B在右透镜上所示的环境视区。

透镜1、2安装在用于眼镜或镜片的框架3中，该框架包括两个支撑腿（branch）3A、3B和鼻托3C。

图2A、2B和2C示出根据本发明第一实施例的方法。

如专利文献WO 2006/016086所述，插入体I通过设置在透镜坯中同时在模具中模制，从而完全包含在透镜中，所述模具包括用于模制前面的第一模具部分FM以及用于模制后面的第二模具部分RM，并且单体被浇铸在该模具中，从而获得圆形透镜坯LB，然后对通过表面平整、抛光和修整切割以形成为准备安置在眼镜框架的成品透镜形状，而对该透镜坯进行处理。

本发明包括：制造出插入体I，使插入体I的形状基本等同于适用于设置在用于眼镜或镜片的框架中的最终透镜的形状，但却根据比例变换而小于如图2C的虚线L所示的最终透镜的形状；通过将形成前面和后面的塑料材料与插入体接合，制造出透镜坯，如上所述；以及沿所述虚线L围绕插入体对透镜坯进行修整切割，对于插入体的所有周边，该虚线与插入体1的边缘距离约为1毫米，如图2C所示。

图3A、3B、3C和3D示出根据本发明第二实施例的方法。

如专利文献EP 1748305所述，插入体I以紧密接触方式层叠在用于视眼屈光度校正的其它两个平面基板FS、RS之间，其中一个平面基板位于外侧，另一个位于观测者侧。

本发明包括：制造出插入体I，使插入体I的形状基本等同于适用于设置在用于眼镜或镜片的框架中的最终透镜的形状，但却根据比例变换而小于最终透镜的形状，如图3C的虚线L所示，通过将形成前面和后面的塑料材料与插入体接合，制造出透镜坯，如上所述；以及沿所述虚线L围绕插入体对透镜坯进行修整切割，对于插入体的所有周边，该虚线L与插入体1的边缘距离约为1毫米，如图3C所示。

图3D示出通过如图3C所示修整制造而成的透镜。直接在最终透镜上实现玻璃插入体的参考（reference）。

在根据上述实施例对透镜坯进行修整切割、表面平整、抛光处理之后，在最终透镜1、2的边缘自动呈现而不用专门加工出位于两个处理基板FS'、RS'之间的槽4，其中光学插入体I的边缘形成该槽的基底。槽4具有约2毫米的宽度和约1毫米的深度，并确保对光学插入体I的直接访问，从光束到佩戴者眼睛的良好传输以及精确机械参考的可能性的角度，该光学插入体以高精度进行定位。

根据该实施例，最终透镜具有可达光学插入体I的两条直接通路，位于插入体I的侧面的槽4的基板、以及位于最终透镜I的另一侧的插入体I的前表面5。这些直接通路可以确保获得精确机械访问。

根据上述实施例，框架3是典型框架，也就是说其具有封闭包围整个透镜的支撑透镜的部分。该框架还可以是一些其它结构的框架，它可以不包括这些封闭部分，例如，其腿和鼻托可以通过例如螺丝直接固定到透镜上。

在这种情况下，根据图4，对于插入体周边的特定区域，插入体I外形和最终透镜外形之间的距离可以大于1毫米。这些特定区域6、7对应于固定腿和鼻托的设置位置，例如用于固定螺钉的孔H，其中与插入体边缘相距相应的较大距离，围绕插入体对透镜坯进行修整切割，从而可以仅在塑料材料中钻孔产生这些孔H。

实际上，在将腿和鼻托直接固定到透镜中的情况下，这些特定区域6、7对应于设置在小于透镜所有周边的50%的部分上的周边部分，并且上述方法应用于插入体I的至少50%的周边上。

优选的，投影插入体I是专利文献WO 01/95027中所述类型的插入体，其厚度可以是约2毫米。

该光学成像器包括玻璃制成的光传输基板、由该基板承载并用于通过全反射将光线从进入表面导入该基板的波反射基板表面、以及由该基板承载的多个部分反射表面S_n，该多个部分反射表面S_n相互平行但不平行于基板的任何边缘从而将光束导向佩戴者眼睛。

当然，根据框架3和佩戴者的特性，从通过这些反射表面Sn使得光束良好传输到佩戴者眼睛的角度，以高精度制造出光学插入体I。

所述插入体的机械精度对于强制参考来说也是必须的，尤其是在双目光学显示器的情况，其中所述插入体的机械参考用于对准这两个投影图像。

Claims (5)

1.一种制造透镜（1，2）的方法，所述透镜具有前面和后面，通过由光导构成的透明光学插入体（1A，2A，I），将由光束发生器系统（1B）的光学元件发射的光束经进入表面（S₁）导入所述透镜并导向佩戴者眼睛以便信息内容能够被观看，所述插入体（I）具有与适用于设置在支撑框架（3）中的最终透镜的形状基本相同的形状，所述方法的特征在于包括以下步骤：

根据比例变换，将所述插入体（I）制造成具有小于所述最终透镜的所述形状的形状；

通过将形成所述前面和所述后面的塑料材料与所述插入体（I）接合，制造透镜坯（LB）；以及

围绕所述插入体（I）并且对于至少50%的所述插入体的周边以与所述插入体边缘相距约1毫米的距离切割所述透镜坯（LB）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过围绕所述插入体（I）模制所述塑料材料来进行所述透镜坯（LB）的制造。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以紧密接触方式将所述插入体层叠在两个平面基板（FS，RS）之间来进行所述透镜坯（LB）的制造。

4.根据前述任一权利要求所述的方法，其适用于由腿（3A，3B）和/或鼻托（3C）支撑的最终透镜，其特征在于，以与所述插入体的边缘相距大于1毫米的距离进行围绕所述插入体（I）切割所述透镜坯（LB）的步骤，以便在所述最终透镜中形成直接固定所述腿和/或所述鼻托的至少一个区域（6，7）。

5.根据权利要求1到3中任一个所述的方法，其特征在于，所述光导包括：由玻璃制成的光传输基板、由所述基板承载的用于通全反射将光线从所述进入表面（S₁）导入所述基板的波反射基板表面、以及由所述基板承载的多个部分反射表面（S_n），所述多个部分反射表面（S_n）相互平行但不平行于所述基板的任何边缘从而将光束导向佩戴者眼睛。