CN107422493A - 一种手动调焦的充液式变焦眼镜 - Google Patents

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Abstract

本发明属于可变焦光学透镜相关技术领域，其公开了一种手动调焦的充液式变焦眼镜，所述充液式变焦眼镜包括镜身及两个间隔设置在所述镜身上的镜片，所述镜片包括内镜片及外镜片；所述充液式变焦眼镜还包括透明薄膜，所述透明薄膜与所述内镜片之间形成有第一封闭腔，所述第一封闭腔内充有透明液体；所述内镜片开设有与所述第一封闭腔相连通的通液孔；所述镜身开设有通过所述通液孔与所述第一封闭腔相连通的液体通道。上述充液式变焦眼镜通过改变第一封闭腔内的透明液体体积使得透明薄膜发生变形，进而实现调焦；将液体通道设置于镜身内而使液体通道不经过交接部，提高了结构可靠性，且结构简单，灵活性较高。

Description

一种手动调焦的充液式变焦眼镜
技术领域
本发明属于可变焦光学透镜相关技术领域，更具体地，涉及一种手动调焦的充液式变焦眼镜。
背景技术
传统变焦光学系统由几个光学组件(镜片)组成，依靠组件的前后移动来调整系统的焦距，导致镜片沿光轴方向的厚度较大，驱动系统结果复杂、能耗高，整个变焦系统结构复杂、体积与重量大、制造成本高。传统的变焦透镜主要有双焦式和渐进式两种，双焦式眼镜的镜片由上下两片焦距不同的透镜合成，上半片适合看远处，下半片适合看近处；这种双焦式眼镜只有两个屈光度，中间距离时的视觉效果不理想，外观较差。渐进式眼镜的镜片表面曲率从顶部到底部连续变化，因此人的视线上下移动时，镜片具有不同的屈光效果，但镜片的两侧是像散紊乱区，看两边物体时需要同时转动脖子和眼球才能看清；为保证有足够宽的调焦范围，镜片需要尽量大，而越大的镜片边缘越厚；此外，人佩戴渐进式眼镜后易头晕。还有一类传统的变焦眼镜采用前后两片波纹状固体镜片，通过滑动镜片来调节两个镜片的波纹相对位置，进而改变系统的有效屈光度，实现变焦功能。
利用液体可以流动性与变形特性的液体变焦透镜是近年来提出的一种新型光学元件。目前，本领域相关技术人员已经做出了一些研究，如专利CN03233686公开了一种充液变焦眼镜，通过在线圈中自动定时通电产生磁场，吸引铁片挤压液泡，改变与之相连的液体腔内液体体积，造成密封液体的弹性变焦片变形，实现自动定时变焦；又如专利CN200780026199公开了一种变焦眼镜，通过旋转镜架上的滚轮使储液器中的圆柱体活塞运动，存储器通过弹性管道连接柔性透镜腔室，从而实现变焦，调焦滚轮距离柔性透镜腔室较远，需要较长的弹性管道连接，增加了液体及整个眼镜的重量；弹性管道还需要穿过镜架的铰接部，当镜架通过铰接部折叠时，弹性管道会发生大幅度弯曲折叠，结构可靠性较差，容易损坏。现有相关技术中，可变形透明薄膜的(正视)形状或局限为圆形，或无具体描述；薄膜变形后面形非光学理想，导致透镜存在光学像差。相应地，本领域存在着发展一种结构稳定性较好且具有较好光学成像效果的充液式变焦眼镜的技术需求。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种手动调焦的充液式变焦眼镜，其内镜片与透明薄膜之间设置有充满透明液体的第一封闭腔，且在镜身开设有与所述第一封闭腔相连通的液体通道，液体通道内设置有活塞，活塞通过移动来改变所述第一封闭腔内的所述透明液体的体积，实现变焦功能。本发明中，液体通道不通过镜腿与镜身的铰接部，结构可靠性较高，整体质量较小，灵活性较高。
为实现上述目的，本发明提供了一种手动调焦的充液式变焦眼镜，其包括镜身及两个间隔设置在所述镜身上的镜片，所述镜片包括内镜片及外镜片，其特征在于：
所述充液式变焦眼镜还包括透明薄膜，所述透明薄膜与所述内镜片之间形成有第一封闭腔，所述第一封闭腔内充有所述透明液体；所述内镜片开设有与所述第一封闭腔相连通的通液孔；
所述镜身开设有液体通道，通过所述通液孔与所述第一封闭腔相连通，所述液体通道内设置有活塞，所述活塞通过移动来改变所述第一封闭腔内的透明液体的体积，进而实现调焦。
进一步地，所述内镜片形成有第一凹槽，所述第一凹槽与所述透明薄膜形成所述第一封闭腔。
进一步地，所述透明薄膜与所述第一凹槽相对的区域的形状为曲率半径自上而下逐渐减小的类椭圆形。
进一步地，所述外镜片形成有第二凹槽，所述第二凹槽与所述第一凹槽相对设置，其用于收容部分所述透明薄膜及所述透明液体。
进一步地，所述外镜片开设有通气孔，所述通气孔与所述第二凹槽相连通，且所述通气孔与外部大气相连通，以使所述透明薄膜与所述外镜片之间的空气在所述透明薄膜变形时进出所述第二凹槽。
进一步地，所述充液式变焦眼镜还包括调节旋钮，所述调节旋钮与所述活塞相连接，所述调节旋钮通过旋转来推拉所述活塞，进而改变所述第一封闭腔内的所述透明液体的体积，实现所述充液式变焦眼镜的调焦。
进一步地，所述调节旋钮的数量为两个，两个所述调节旋钮分别设置在所述镜身相背的两端，且两者分别单独用于两个所述镜片的调焦。
进一步地，所述充液式调焦眼镜还包括调焦滑块，所述调焦滑块设置在所述镜身上，其与所述活塞相连接，所述调焦滑块通过推动所述活塞移动来改变所述第一封闭腔内的所述透明液体的体积，以实现调焦。
进一步地，所述外镜片为凸镜、凹镜及平面镜中的一种，其面形与佩戴者裸眼近/远视度数及散光度数/轴位匹配。
进一步地，所述透明液体为二甲基硅油或聚苯醚；所述透明薄膜是由聚二甲基硅氧烷制成的，其固定于所述内镜片及所述外镜片之间。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的手动调焦的充液式变焦眼镜主要具有以下有益效果:
(1)所述充液式变焦眼镜在其镜身内开设有与第一封闭腔相连通的液体通道，液体通道不通过镜腿与镜身之间的铰接部，结构可靠性较高；
(2)透明薄膜与第一凹槽相对应的区域呈曲率半径自上而下逐渐减小的类椭圆形，使得透明薄膜在透明液体重力的影响下保持笛卡尔卵形面变形，有效消除球面像差；
(3)外镜片开设有通气孔，通气孔与第二凹槽及外部大气均相连通，使得透明薄膜与外镜片之间的空气在透明薄膜变形时可以进出第二凹槽，不会使第二凹槽内的气体压强改变而影响调焦；
(4)外镜片面形与佩戴者裸眼近/远视度数及散光度数/轴位匹配，兼容现有的固体镜片材料及加工工艺，减小了所述充液式变焦眼镜实际需要的调焦范围，降低了镜片整体厚度和重量；
(5)镜片整体外形不受限制，适合根据佩戴者脸型及审美观任意设计。
附图说明
图1是本发明第一实施方式提供的手动调焦的充液式调焦眼镜的局部示意图；
图2是图1中的手动调焦的充液式调焦眼镜的镜片的剖视图；
图3是本发明第二实施方式提供的手动调焦的充液式调焦眼镜的局部示意图；
图4是图3中的手动调焦的充液式调焦眼镜的镜片的局部剖视图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-内镜片，2-外镜片，3-透明薄膜，4-透明液体，5-通液孔，6-通气孔，7-调节旋钮，8-调焦滑块，9-镜身。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参阅图1及图2，本发明第一实施方式提供的手动调焦的充液式调焦眼镜，所述充液式调焦眼镜包括两个镜片、两个透明薄膜3、两个调节旋钮7及镜身9，两个所述镜片间隔设置在所述镜身9上，两个所述透明薄膜3分别设置在两个所述镜片内，两个所述调节旋钮7分别设置在所述镜身9相背的两端。
所述镜片包括内镜片1及外镜片2，所述内镜片1形成有第一凹槽，所述第二镜片2形成有第二凹槽。所述第一镜片1与所述第二镜片2相连接，所述第一凹槽与所述第二凹槽相对设置。本实施方式中，所述内镜片1为平面镜，所述外镜片2可为凸镜、凹镜或平面镜；所述内镜片1及所述外镜片2均是由玻璃或者树脂制成的；所述内镜片1及所述外镜片2可以根据需要选用任意形状。
所述充液式调焦眼镜还包括设置在所述内镜片1及所述外镜片2之间的透明薄膜3，所述透明薄膜3与所述第一凹槽形成有第一封闭腔，所述第一封闭腔内充有透明液体4。通过改变所述第一封闭腔内的所述透明液体4的体积及压强来使得所述透明薄膜4内凹或者外凸(如图1中的虚线所示)，以实现所述充液式调焦眼镜的变焦。本实施方式中，当所述透明薄膜4外凸时，所述第二凹槽收容部分所述透明薄膜4及所述透明液体4。
所述透明薄膜3与所述第一凹槽相对应的区域(如图1中虚线所示区域)形状为曲率半径自上而下逐渐减小的类椭圆形，使得所述透明薄膜3在所述透明液体4的重力的影响下保持笛卡尔卵形面变形，有效地消除透镜的球面像差。所述透明薄膜3与所述第一凹槽相对应区域的具体形状由所述透明薄膜3的受力与变形定量关系计算来确定。
所述外镜片2的面形与佩戴者裸眼近/远视度数及散光度数/轴位匹配，兼容现有的固体镜片材料及加工工艺，能够从所述镜身取下和进行替换。采用所述外镜片2与所述透明薄膜3的变形相结合的方式使得佩戴者在采用传统固体镜片纠正视力的基础上实现变焦，从而减小所述充液式变焦眼镜实际需要的调焦范围，并降低镜片的整体厚度和重量。结合适当的调焦程序(如一段阅读时间后对眼镜焦距的适当改变，使人眼睫状肌放松)，能够实现假性近/远视的纠正，即视力恢复。
本实施方式中，所述透明薄膜3采用聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)、由道康宁SYLRARD184预聚物经液体模板法制得，其厚度通过改变离心匀胶机转速来控制或者通过添加挥发性溶剂改变溶液的浓度和体积来控制；所述透明薄膜3的厚度为10μm～100μm；所述透明薄膜3采用螺钉固定或真空热压键合的工艺键合于所述内镜片1与所述外镜片2之间；所述透明液体4具有化学稳定性，不易被PDMS膜吸收，不易产生气泡，且折射率大；所述透明液体为二甲基硅油或聚苯醚(polyphenyl ether，PPE)。
所述镜身9内设置有与所述第一封闭腔相连通的液体通道，所述液体通道内设置有活塞，所述调节旋钮7与所述活塞相连接，通过旋转所述调节旋钮7来推拉所述活塞，进而改变所述第一封闭腔内的所述透明液体4的体积，实现所述充液式调焦眼镜的变焦。佩戴者通过按压所述调节旋钮7而将所述调节旋钮7锁死，从而将所述活塞的位置锁死；当再次需要调焦时，通过拉开所述调节旋钮7而解锁，进而改变所述活塞的位置而进行调焦。本实施方式中，两个所述调节旋钮7分别单独用于左右两个所述镜片的调焦。
所述内镜片1开设有通液孔5，所述通液孔5连通所述液体通道与所述第一封闭腔；所述外镜片2开设有通气孔6，所述通气孔6与所述第二凹槽及外部大气相连通，如图4所示。调焦时，所述透明液体4通过所述通液孔5流入或者流出所述第一封闭腔。所述通气孔6与外部大气相连通，使得所述透明薄膜3与所述外镜片2之间的空气在所述透明薄膜3变形时其能够自由进出所述第二凹槽，不会使所述第二凹槽内的压强改变。
请参阅图3及图4，本发明第二实施方式提供的手动调焦的充液式调焦眼镜与本发明第一实施方式提供的手动调焦的充液式调焦眼镜基本相同，不同点在于本发明第二实施方式提供的手动调焦的充液式调焦眼镜的外镜片为与近视眼患者裸眼度数相对应的凹镜，且省略了所述调节旋钮7而设置了调焦滑块8；两个所述调焦滑块8分别与两个所述活塞相连接，所述调焦滑块8通过带动所述活塞移动来改变所述第一封闭腔内的所述透明液体4的体积，以实现调焦，调焦完成后，通过拧紧所述调焦滑块8来锁死所述活塞的位置，以固定镜片的度数。解锁所述调焦滑块8后，能够再次进行调焦。当然，在其他实施方式中，所述外镜片2可以为凸镜。
本实施方式中，所述充液式调焦眼镜还包括两个镜腿及两个镜脚，所述镜腿的两端分别连接于所述镜身9及所述镜脚。所述镜腿与所述镜身9转动连接。
本发明提供了一种手动调焦的充液式变焦眼镜，在内镜片与透明薄膜之间设置充满透明液体的第一封闭腔，且在镜身开设有通过内镜片上通液孔与所述第一封闭腔相连通的液体通道，液体通道内设置有活塞，活塞通过移动来改变所述第一封闭腔内的所述透明液体的体积，实现变焦功能。本发明中，液体通道不通过镜腿与镜身的铰接部，结构可靠性较高，整体质量较小，灵活性较高。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种手动调焦的充液式变焦眼镜，其包括镜身及两个间隔设置在所述镜身上的镜片，所述镜片包括内镜片及外镜片，其特征在于：
所述充液式变焦眼镜还包括透明薄膜，所述透明薄膜与所述内镜片之间形成有第一封闭腔，所述第一封闭腔内充有透明液体；所述内镜片开设有与所述第一封闭腔相连通的通液孔；
所述镜身设置有液体通道，所述液体通道通过所述通液孔与所述第一封闭腔相连通，所述液体通道内设置有活塞，所述活塞通过移动来改变所述第一封闭腔内的透明液体的体积，进而实现调焦。
2.如权利要求1所述的手动调焦的充液式变焦眼镜，其特征在于：所述内镜片形成有第一凹槽，所述第一凹槽与所述透明薄膜形成所述第一封闭腔。
3.如权利要求2所述的手动调焦的充液式变焦眼镜，其特征在于：所述透明薄膜与所述第一凹槽相对的区域的形状为曲率半径自上而下逐渐减小的类椭圆形。
4.如权利要求2所述的手动调焦的充液式变焦眼镜，其特征在于：所述外镜片形成有第二凹槽，所述第二凹槽与所述第一凹槽相对设置，其用于收容部分所述透明薄膜及所述透明液体。
5.如权利要求4所述的手动调焦的充液式变焦眼镜，其特征在于：所述外镜片开设有通气孔，所述通气孔与所述第二凹槽相连通，且所述通气孔与外部大气相连通，以使所述透明薄膜与所述外镜片之间的空气在所述透明薄膜变形时进出所述第二凹槽。
6.如权利要求1-5任一项所述的手动调焦的充液式变焦眼镜，其特征在于：所述充液式变焦眼镜还包括调节旋钮，所述调节旋钮与所述活塞相连接，所述调节旋钮通过旋转来推拉所述活塞，进而改变所述第一封闭腔内的所述透明液体的体积，实现所述充液式变焦眼镜的调焦。
7.如权利要求6所述的手动调焦的充液式变焦眼镜，其特征在于：所述调节旋钮的数量为两个，两个所述调节旋钮分别设置在所述镜身相背的两端，且两者分别单独用于两个所述镜片的调焦。
8.如权利要求1-5任一项所述的手动调焦的充液式变焦眼镜，其特征在于：所述充液式调焦眼镜还包括调焦滑块，所述调焦滑块设置在所述镜身上，其与所述活塞相连接，所述调焦滑块通过推动所述活塞移动来改变所述第一封闭腔内的所述透明液体的体积，以实现调焦。
9.如权利要求1-5任一项所述的手动调焦的充液式变焦眼镜，其特征在于：所述外镜片为凸镜、凹镜及平面镜中的一种，其面形与佩戴者裸眼近/远视度数及散光度数/轴位匹配。
10.如权利要求1-5任一项所述的手动调焦的充液式变焦眼镜，其特征在于：所述透明液体为二甲基硅油或聚苯醚；所述透明薄膜是由聚二甲基硅氧烷制成的，其固定于所述内镜片及所述外镜片之间。
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