DE8905130U1 - Liquid lens with continuously variable focal length - Google Patents
Liquid lens with continuously variable focal lengthInfo
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/12—Fluid-filled or evacuated lenses
- G02B3/14—Fluid-filled or evacuated lenses of variable focal length
Landscapes
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Description
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4 1989 · ·* ·· ·· ·· ··4 1989 · ·* ·· ·· ·· ··
-&xgr;--&xgr;-
Dr.Or. Rudolf WeinzierlDr.Or. Rudolf Weinzierl
Moststrasse 1 8510 FürthMoststrasse 1 8510 Fürth
1K Flössiglinse mit stufsnlos veränderlicher Brennweite, 1K liquid lens with continuously variable focal length,
Die Erfindung betrifft ame Flüssiglinse (Fluid lens)The invention relates to a liquid lens (fluid lens)
2Q oder ein gekoppeltes Syst~fs süs solchen Flüssiglinsen, die auf Grunci ihrer Konstruktion ^3hig ist, stuf enlcs und sehr schnell große Änderungen der Brennweite zu ermöglichen.2Q or a coupled system of such liquid lenses, which, due to their design, is capable of allowing large changes in focal length to be made very quickly.
Das wird dadurch bewirkt,daß bei jeder Flüssiglinse der starr? Teil,also der ringförmige Hohlzylinder,aus festem Material wie Metall oder Kunststoff besteht,der flexible Teil.also die den Zylinder nach beiden offenenThis is achieved by the fact that in every liquid lens the rigid part, i.e. the ring-shaped hollow cylinder, is made of solid material such as metal or plastic, the flexible part, i.e. the cylinder after both open
2Q Seiten begrenzenden Flächen aus durchsichtigere,hochelastischem
Material besteht wie z.B. Akryl- oder Silikonmembranen .
Dabei kann eine solche Membran auch aus transparentem2Q side bordering surfaces are made of transparent, highly elastic material such as acrylic or silicone membranes.
Such a membrane can also be made of transparent
OC starrem Material (Glas) bestehen und bereits eine gewisse lichtbrechende Wirkung durch sphärischen,asphärischen oder zylindrischen Schliff haben, Zu denken ist hier an eine Bildschirmbrille,die in derOC are made of rigid material (glass) and already have a certain light-refracting effect through spherical, aspherical or cylindrical cut. One could think of computer glasses, which are in the
4Q Grundkonzeption einer normalen Fernbrille gleicht, durch eine elastische zusätzliche Membran mit Zylindermantel jedoch zur Flüssiglinse wird und dann elektronisch auf jede angepeilte Entfernung automatisch eingestellt werden kann.4Q basic concept is similar to normal distance glasses, but thanks to an additional elastic membrane with a cylinder jacket it becomes a liquid lens and can then be electronically automatically adjusted to any targeted distance.
Der Hohlraum zwischen dem Zylinder und den beiden t Membranen wird von einer gssfreien hochtransparentenThe cavity between the cylinder and the two t membranes is filled with a glass-free, highly transparent
% 5 Flüssigkeit mit hohem Brechungsindex und niedrigem % 5 Liquid with high refractive index and low
Gefrierpunkt erfüllt.Freezing point met.
'A Durch eine Öffnung im Zylinderring ist das Volumen 'A Through an opening in the cylinder ring, the volume
% der Flüssigkeit in der Linse leicht mittels eines % of the fluid in the lens easily using a
J| 10 gekoppelten Druckzylinders mit Kolben.der von der || gleichen Flüssigkeit erfüllt !st,zu regein.J| 10 coupled pressure cylinder with piston, which is filled with the || same fluid, to regulate.
% Durch Veränderung des Flussigkeitsvolumens in der % By changing the volume of liquid in the
M Elüssiglinse ändert sich die elastische Membrar und M liquid lens changes the elastic membrane and
'-■ 15 nimmt je nach Konstruktion sphärische oder asphärische Gestalt an. '-■ 15 takes on a spherical or aspherical shape depending on the construction.
Auf diese Weise wJ.rd der optisch zunächst unwirksame, mit Flüssigkeit erfüllte Membranzylinder je nach VoIumenänderung zwischen den Membranen von der Zerstreuungslinse zur Sammellinse.In this way, the fluid-filled membrane cylinder, which is initially optically ineffective, changes from a diverging lens to a converging lens depending on the volume change between the membranes.
In einem Bereich von - 10 bis + 10 Dioptrien ict das ■■ mit minimalem technischen Aufwand zu erreichen.In a range of - 10 to + 10 diopters this can be achieved with minimal technical effort.
Eine weitere Möglichkeit,das zwischen den Membranen befindliche Flüssigkeitsvolumen so zu verschieben,daß eine optische Wirkung durch die Formänderung der Membranen entsteht ist dadurch möglich.daß die Membranen ringartig von starren Materialien gefaßt sind,in einen zylindrischen Tubus eingelassen und der zwischen den Membranen liegende Hohlraum mit Flüssigkeit ausgefüllt wird.Another possibility of shifting the volume of liquid between the membranes in such a way that an optical effect is created by the change in shape of the membranes is that the membranes are surrounded by rigid materials in a ring-like manner, inserted into a cylindrical tube and the cavity between the membranes is filled with liquid.
Bei der räumlichen Distanzveränderung der Fassungsringe im Tubus zueinander werden wiederum die Membranen durch Druck oder Zug (a-)-sphärisch verändert und die Flüssiglinse optisch aktiv.When the spatial distance between the mounting rings in the tube changes, the membranes are changed (a-)spherically by pressure or tension and the liquid lens becomes optically active.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin,daß man in den starren Zylinder der Flüssiglinse fensterartige Durchbrechungen anbringt,diese mit elastischen Membranen verschließt und dann von außen an diesen MembranenAnother possibility is to make window-like openings in the rigid cylinder of the liquid lens, close them with elastic membranes and then attach
&igr; mechanisch oder elektromagnetisch Drjckänderungen in&igr; mechanical or electromagnetic pressure changes in
der Kapsel bewirkt.the capsule.
Dieses Verfahren hat den großen Vorteil des geschlossenen Systems und iet somit ohne besonderen Aufwand jedor- zeit in einer Anordnung auszutauschen. This method has the great advantage of being a closed system and can therefore be exchanged in an arrangement at any time without any special effort .
Es ist möglich endlich viele solcher Flüssig linsen auf derselben optischen Achee in einem Tubus hintereinan der inzuordnen und jodo dieser Flüssiglinsun einzeln It is possible to arrange a finite number of such liquid lenses on the same optical axis in a tube one after the other and to use these liquid lenses individually
(J &igr; &ugr; G t, &eegr; &ugr; &ogr; r &eegr; .(J &igr; &ugr; G t, &eegr; &ugr;&ogr; r &eegr; .
üatH-i sind die Möglichkeiten Luft - Flüssiglinse - Luft Flussiglinso - Luft usw wie auch dio Kombinationen Luft - Flüssiglinse - niedrig brechende Flüssigkeit FlüssigIi me - niedrig brechende Flüssigkeit - Flüssig-1i&eegr;R&pgr; usw - Luft gegeben.üatH-i the possibilities are air - liquid lens - air liquid lens - air etc. as well as the combinations air - liquid lens - low refractive liquid liquidIli me - low refractive liquid - liquid-1i&eegr;Rπ etc. - air.
Hauptnnlmgen der Erfindung soll suin,stark sehbehinderten Menschen,bei denen die Fähigkeit zur Nahsir.ht durchThe main purpose of the invention is to help people with severe visual impairments, whose ability to see close up is impaired by
,'.0 Kreislauf- und Stoffwechselentgieisungen ungeheuer schwankend ist und stetig eine präKtisch &eegr; cht durchführbare Änderung der Brechkraft der Nahbrille erforderlich wäre,durch f-lüssiglinson in Lupenform ,oder durch in Piillnnfassungen eingepaßte Flüssiglinsen,die einfach und genau justiorbar , jedoch mechanisch oder elektromagnetisch oder sogar mit elektronischer Steuerung schnell akkomodativ tätig werden können,zu helfen. '.0 Circulatory and metabolic disorders are extremely variable and a practically impossible change in the refractive power of the reading glasses would be necessary to help by using liquid lenses in the form of magnifying glasses or liquid lenses fitted in pill frames, which are easy and precise to adjust but can quickly become accommodative mechanically or electromagnetically or even with electronic control.
Ein weiteres Anliegen der Erfindung ist es,durch geeignete Wahl einer optisch klaren hochlichtbrechenden Flüssigkeit oft erforderlii is extrem dickr unü schwere Brillengläser sowohl im Sammel- wie im Zerstreuurgsbereich inA further aim of the invention is to use an appropriate choice of an optically clear, highly refractive liquid to make extremely thick and heavy spectacle lenses both in the collection and dispersion areas in
J5 ihrer Dicke und ihrem Gewicht erheblich zu reduzieren. Ein weiteres Anliegen ist die Finanzierbarkeit von Sehhilfen für den Nahbereich bei Menschen,bei denen sich diese Werte oft in kurzer Zeit ändern.J5 to significantly reduce their thickness and weight. Another concern is the financial viability of visual aids for close-up vision for people whose values often change in a short period of time.
Durch Flüssiglinsen in Brillenfassungen,deren Innendruck und damit die Brechkraft auch von optischen Laien leicht zu verändern ist,kann diesem Problem abgeholfen werden.This problem can be remedied by using liquid lenses in spectacle frames, whose internal pressure and thus the refractive power can be easily changed even by non-optical people.
In einer Zeit,in der fast jeder Arbeitsplatz mit BiIdechirmtätigkeit verbunden ist,treten immer mehr unüberwindliche Schwierigkeiten mit den bisherigen Sehhilfen auf.In a time when almost every workplace involves screen work, more and more insurmountable difficulties are arising with existing visual aids.
Die Bildschirmbrille (60 cm) ist zum Lesen der Konzepte zu schwach,die Lusebrille (33 cm) für den Bildschirm zu stark.The screen glasses (60 cm) are too weak for reading the concepts, the loupe glasses (33 cm) are too strong for the screen.
Die Mehrstärkenbrille ist durch zu kleine Gesichtr,feller und ständige Korrektur der Zwangskopfhaltung für den Langzeitbotrieb nicht geeignet.Multifocal glasses are not suitable for long-term use due to the small facial features and the constant correction of the forced head position.
Ähnliches oder noch Schlimmeres gilt für das Gieilsichtqlas,bei dem der klare Sichtkanal sehr eng ist und jedes seitliche Auswandern der Auger, zu prismatischen Verzerrungen unterschiedlicher Größe führt.Something similar, or even worse, applies to the crystalline lens, where the clear viewing channel is very narrow and any lateral movement of the eyes leads to prismatic distortions of varying magnitude.
Nach längerer Bildschirmtätigkeit stellen sich Kopfschmerzen ein.After prolonged screen activity, headaches occur.
Gleiches gilt auch für das Gleitsichtglas:eine paradoxe Kopfzwangshaltung für naho Entfernungen.The same applies to progressive lenses: a paradoxical forced head position for near distances.
Als ideal wäre also eine Brille anzusehen,die auf der einen Seite den Schliff einer normal angepaßten Fernbrille hat,auf den anderen Seite jedoch eine Flüssiglinse aufweist.die sich maximal in einem Anpassungsbereich von 3,5 Dioptrien bewegen muß.also bei der entsprechenden Einstellung nur minimale "emursrisuslsr!- kjngen und Flüssigkeitsverschiebungen aufweist. Diese Flüssiglinse wird von einem eingebauten Mikrodruckrezeptor,der Fehler wie atmosphärischen Druck und Temperatur automatisch ausgleicht gesteuert. Entfernungsmeßwerte,die von Ultraschall- oder Infrarotrezeptoren in der Brillenfat sung ermittelt werden gehen wie die Werte der Druckrezeptoren zum Rechner.Dieser ermittelt in Bruchteilen einer Sekunde den Druck,der unter gegebenen Umständen nötig ist,die Flüssiglinse auf eine fixierte Entfernung einzustellen.The ideal pair of glasses would be one that has the cut of a normal pair of distance glasses on one side, but has a liquid lens on the other side that has to move within a maximum adjustment range of 3.5 diopters, so that when adjusted accordingly there are only minimal "emurrosis" distortions and liquid shifts. This liquid lens is controlled by a built-in micro-pressure receptor that automatically compensates for errors such as atmospheric pressure and temperature. Distance measurements determined by ultrasound or infrared receptors in the frame of the glasses are sent to the computer in the same way as the values of the pressure receptors. This computer determines in fractions of a second the pressure that is necessary under certain circumstances to adjust the liquid lens to a fixed distance.
9 · t · 9 · t ·
• · · ti« ««■· • t · t * « «M -·· ■• · · ti« ««■· • t · t * « «M -·· ■
Damit ist der vollautomatische Akkomodatinnsvorgang,wie ihn beim jugendlichen menschlichen Auge die Linse in Verbindung mit dem Gehirn leistet auch beim alterssichtigen Auc,8 als Verbindung von Flüssiglinse mit dem Rachner gewärleistet. Ein gutes Stück Lebensqualität kehr damit ins Berufsleben des alternden Bildschirmtätigen zurück.This means that the fully automatic accommodation process, which is carried out by the lens in conjunction with the brain in the young human eye, is also guaranteed in the presbyopic eye as a connection between the liquid lens and the brain. A good deal of quality of life is thus returned to the working life of the aging computer worker.
Die Kosten für eine solche vollautomatische Brille werden nach einer entsprechenden Entwicklungsphase sicherlich unter denen einer optisch erheblich aufwendigeren GIo i tsichtorille liegen.The costs for such fully automatic glasses will, after an appropriate development phase, certainly be lower than those of a considerably more complex optical system.
Der Preisverfall im Bereich der elektronischen Kleinrechner ist ja allseits bekannt.The fall in prices in the area of small electronic computers is well known.
17.4.1909 ·;17.4.1909 ·;
Dr.Dr. R. WeinzierlDr.Dr. R. Weinzierl
BezugszeichenReference symbols
Claims (9)
25that the membranes have an aspherical thickness design.
25
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DE8905130U DE8905130U1 (en) | 1989-04-24 | 1989-04-24 | Liquid lens with continuously variable focal length |
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---|---|---|---|
DE8905130U DE8905130U1 (en) | 1989-04-24 | 1989-04-24 | Liquid lens with continuously variable focal length |
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---|---|
DE8905130U1 true DE8905130U1 (en) | 1989-07-20 |
Family
ID=6838595
Family Applications (1)
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DE8905130U Expired DE8905130U1 (en) | 1989-04-24 | 1989-04-24 | Liquid lens with continuously variable focal length |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE8905130U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0392479A1 (en) * | 1989-04-13 | 1990-10-17 | Daniel I. Dr. Barnea | Optical lens or lens system with variable servo control focusing as well as progressively varying focal power |
DE4190889C2 (en) * | 1990-05-07 | 2003-01-30 | Stephen Kurtin | Variable focal length lens |
-
1989
- 1989-04-24 DE DE8905130U patent/DE8905130U1/en not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0392479A1 (en) * | 1989-04-13 | 1990-10-17 | Daniel I. Dr. Barnea | Optical lens or lens system with variable servo control focusing as well as progressively varying focal power |
DE4190889C2 (en) * | 1990-05-07 | 2003-01-30 | Stephen Kurtin | Variable focal length lens |
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