RU2234722C2

RU2234722C2 - Variable focal length lens used for glasses

Info

Publication number: RU2234722C2
Application number: RU99123847/28A
Authority: RU
Inventors: Сол ЭПСТЕЙН (US); Сол ЭПСТЕЙН; Стефен КЕРТИН (US); Стефен КЕРТИН
Original assignee: Стефен КЕРТИН
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 1999-11-11
Publication date: 2004-08-20

Abstract

FIELD: ophthalmology, namely variable focal length lens, preferably for glasses.

SUBSTANCE: according to invention in liquid filled lens with variable focal lens crossing of free zone of membrane with member of membrane support is invisible, visual contrast between supported and non-supported surfaces of membrane is minimal and optical distortion is reduced. Such lens includes deformed membrane as one surface, member of membrane support for holding perimeter of free zone of membrane, transparent liquid filing space between fixed lens and membrane. When member of membrane support is tore like one, membrane is supported in such a way that it has round free zone independently upon contour of lens perimeter. Cross section of tore like portion of support member preferably is in the form of circle arc, and perimeter of free zone of membrane is tangent to it.

EFFECT: reduced optical distortion at using such lens.

26 cl, 2 dwg

Description

Предпосылки создания изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION

Это изобретение относится к усовершенствованиям, осуществляемым для линз с изменяемым фокусным расстоянием, особенно к тем линзам, которые используются в очках. Хотя имеется много применений для линз с изменяемым фокусным расстоянием, существует особая необходимость их использования в качестве линз для очков. Эта необходимость возникает потому, что по мере того, как человек становится старше (в основном после возраста приблизительно 45 лет), линза - глаза человека теряет способность достаточной аккомодации для фокусировки на близкие объекты. После начала этого состояния ограниченной фокусной аккомодации, наказываемого пресбиопия, оказывается, что единые очки с фиксированным фокусом как для дальнего, так и для ближнего видения, не будут являться удовлетворительными, независимо от общей остроты зрения человека, использующего очки. Какое бы предписание (если оно вообще может потребоваться) ни могло потребоваться для корректировки зрения человека при дальнем видении, обнаруживается, что будет требоваться дополнительное оптическое увеличение (величиной вплоть до трех диоптрий) для корректировки зрения человека при наблюдении близких объектов. Требуемое "добавление оптического увеличения для наблюдения вблизи" в общем не содержит часть, связанную с астигматизмом, даже если человеку, использующему очки, требуется коррекция астигматизма для дальнего наблюдения.This invention relates to improvements made to zoom lenses, especially to those lenses that are used in glasses. Although there are many uses for zoom lenses, there is a particular need to use them as lenses for glasses. This need arises because as a person gets older (mainly after about 45 years of age), the lens - the eyes of a person loses the ability to accommodate enough to focus on close objects. After the onset of this state of limited focal accommodation, punished by presbyopia, it turns out that uniform glasses with a fixed focus for both far and near vision will not be satisfactory, regardless of the general visual acuity of the person using the glasses. Whatever prescription (if it may be necessary at all) may be required to correct a person’s vision in distant vision, it is found that an additional optical increase (up to three diopters) will be required to correct a person’s vision when observing close objects. The required “addition of optical zoom for near-field observation” generally does not contain the astigmatism-related part, even if the person using the glasses needs astigmatism correction for long-range observation.

На протяжении последнего века было выдано много патентов, которые описывали заполненные жидкостью линзы с изменяемым фокусом. Один такой патент, патент США № 5138494, выданный Stephen Kurtin, описывает линзу с изменяемым фокусным расстоянием, которая включает эластичную прозрачную мембрану, удаленную на некоторое расстояние от неподвижно закрепленной линзы, с пространством между ними, заполненным жидкостью, имеющей относительно высокий показатель преломления. Кроме того, как описывается в этом патенте, периферийные части неподвижно закрепленной линзы и мембраны соединяются между собой с помощью гибкого элемента перемычки. Линза, закрепленная неподвижно, мембрана и элемент перемычки определяют, по существу, фиксированный объем для заполнения жидкостью. Изменение расстояния между мембраной и неподвижно закрепленной линзой в такой структуре приводит к тому, что мембрана деформируется, либо увеличивая оптическое увеличение линзы, либо уменьшая его, в зависимости от направления изменения расстояния. Если периферийная часть мембраны является круглой, ее деформированная поверхность будет, по существу, сферической, и при использовании будет встречаться небольшое оптическое искажение или не будет вообще встречаться искажений. Однако по причине стиля часто требуются формы линз, отличные от круглой. Было обнаружено, что по мере того, как форму линзы делают все более и более некруглой, форма мембраны может существенно отклоняться от требуемой сферической формы, и могут встречаться оптические искажения, большие чем требуется.Over the past century, many patents have been granted that describe fluid-filled, variable-focus lenses. One such patent, US Patent No. 5,138,494 to Stephen Kurtin, describes a zoom lens that includes an elastic transparent membrane spaced a distance from a fixed lens with a space between them filled with a liquid having a relatively high refractive index. In addition, as described in this patent, the peripheral parts of the fixed lens and membrane are interconnected using a flexible jumper element. A fixed lens, a membrane, and a jumper element define a substantially fixed volume for filling with liquid. Changing the distance between the membrane and the fixed lens in such a structure leads to the fact that the membrane is deformed, either increasing the optical magnification of the lens or decreasing it, depending on the direction of the distance change. If the peripheral part of the membrane is round, its deformed surface will be essentially spherical, and in use there will be slight optical distortion or no distortion at all. However, because of style, lens shapes other than round are often required. It has been found that as the shape of the lens is made more and more non-circular, the shape of the membrane can deviate substantially from the desired spherical shape, and optical distortions larger than required can occur.

К этой проблеме обратились авторы настоящего изобретения в патенте США № 5668620, который описывает средство для обеспечения сферической деформации мембраны, независимо от формы периферийной части линзы. Требуемый результат достигается использованием элемента опоры мембраны, который поддерживает мембрану таким образом, что свободная (неподдерживаемая) область мембраны является, по существу, все время круглой. Линзы, построенные в соответствии с описанием, данным в патенте № 5668620, проявляют отличные оптические свойства, т.е. на протяжении необходимого диапазона оптического увеличения обнаруживается очень небольшое оптическое искажение. Однако, когда такую линзу видит сторонний наблюдатель, линия пересечения свободной областью мембраны и элемента опоры мембраны может быть видимой и может, следовательно, делать линзу косметически неподходящей. Визуальный контраст между формой поверхности мембраны на участке, находящемся вне свободной области мембраны и формой такой поверхности внутри свободной области также может давать вклад в ухудшение косметических качеств.This problem was addressed by the authors of the present invention in US patent No. 5668620, which describes a tool for ensuring spherical deformation of the membrane, regardless of the shape of the peripheral part of the lens. The desired result is achieved by using a membrane support element that supports the membrane in such a way that the free (unsupported) region of the membrane is essentially all the time round. Lenses constructed in accordance with the description given in patent No. 5668620 exhibit excellent optical properties, i.e. over the required range of optical magnification, very little optical distortion is detected. However, when an outside observer sees such a lens, the line of intersection of the free region of the membrane and the membrane support element may be visible and may therefore make the lens cosmetically unsuitable. The visual contrast between the shape of the surface of the membrane in the area outside the free region of the membrane and the shape of such a surface inside the free region can also contribute to the deterioration of cosmetic qualities.

Следовательно, целью настоящего изобретения является создание наполненных жидкостью линз с изменяемым фокусом такого типа, что они имеют эластичную (деформируемую) мембрану, поддерживаемую элементом опоры мембраны, в которых пересечение свободной области мембраны и элемента опоры мембраны является визуально незаметным.Therefore, it is an object of the present invention to provide fluid-filled lenses with a variable focus of the type that they have an elastic (deformable) membrane supported by a membrane support element in which the intersection of the free region of the membrane and the membrane support element is visually invisible.

Другой целью настоящего изобретения является создание наполненных жидкостью линз с изменяемым фокусом такого типа, что они имеют эластичную (деформируемую) мембрану, поддерживаемую элементом опоры мембраны, в которых визуальный контраст между поддерживаемой и неподдерживаемой поверхностями мембраны является минимальным.Another objective of the present invention is to provide a fluid-filled lens with a variable focus of the type that they have an elastic (deformable) membrane supported by a membrane support element in which the visual contrast between the supported and unsupported membrane surfaces is minimal.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание наполненных жидкостью линз с изменяемым фокусом, которые включают деформируемые мембраны, и в которых уменьшается оптическое искажение, которое возникает иным способом за счет некруглой периферийной части.Another objective of the present invention is the creation of liquid-filled lenses with a variable focus, which include deformable membranes, and which reduces optical distortion, which otherwise occurs due to the non-circular peripheral part.

Другие и дополнительные цели станут очевидными для квалифицированных специалистов после прочтения следующего описания вместе с сопровождающими чертежами.Other and additional objectives will become apparent to qualified professionals after reading the following description together with the accompanying drawings.

Краткое описание изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

В линзе, созданной в соответствии с положениями патента № 5668620, свободная часть мембраны (т.е. часть внутри кругового отверстия в элементе опоры мембраны) является либо плоской, либо слегка сферической, в то время как часть мембраны вне отверстия может быть конической и относительно круто наклоненной. Было обнаружено, что как резкое изменение наклона мембраны в периферийной части свободной области мембраны, так и разница в характере поверхностей на каждой стороне этого края, являются косметически нежелательным. Следующее описание раскрывает устройство для минимизации обеих этих нежелательных характеристик. Это сопровождается созданием формы поверхности элемента опоры мембраны, на который опирается мембрана, в виде части тороида, имеющего приблизительно круговое поперечное сечение, и в результате периметр свободной области мембраны является касательной к поверхности элемента опоры, тем самым создавая плавный переход к свободной области без резких изменений в наклоне.In a lens created in accordance with the provisions of Patent No. 5668620, the free part of the membrane (i.e., the part inside the circular hole in the support element of the membrane) is either flat or slightly spherical, while the part of the membrane outside the hole can be conical and relatively steeply tilted. It was found that both a sharp change in the slope of the membrane in the peripheral part of the free region of the membrane, and the difference in the nature of the surfaces on each side of this edge, are cosmetically undesirable. The following description discloses an apparatus for minimizing both of these undesirable characteristics. This is accompanied by the creation of the surface shape of the membrane support element on which the membrane rests, in the form of a part of a toroid having an approximately circular cross section, and as a result, the perimeter of the free region of the membrane is tangent to the surface of the support element, thereby creating a smooth transition to the free region without drastic changes in tilt.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг.1 представляет собой вид сзади (т.е. со стороны человека, их использующего) части очков, в которых применяются линзы в соответствии с первым вариантом реализации настоящего изобретения.Figure 1 is a rear view (i.e., from the side of the person using them) of the parts of glasses that use lenses in accordance with the first embodiment of the present invention.

Фиг.2А представляет собой фрагментарное поперечное сечение одной из линз очков, показанных на фиг.1, вдоль оси 2-2 фиг.1.FIG. 2A is a fragmentary cross section of one of the lenses of the glasses shown in FIG. 1 along axis 2-2 of FIG. 1.

Фиг.2В представляет собой вид, аналогичный представленному на фиг.2А, но иллюстрирующий альтернативную конструкцию элемента опоры мембраны. Фиг.2В представляет собой поперечное сечение вдоль оси 2-2 фиг.1.FIG. 2B is a view similar to that shown in FIG. 2A, but illustrating an alternative construction of the membrane support member. Figv is a cross section along the axis 2-2 of Fig.1.

Подробное описание предпочтительных вариантов реализации изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Фиг.1 изображает часть очков, которая включает линзы с изменяемым фокусом в соответствии с настоящим изобретением. Показана правая линза (причем вид взят со стороны человека, использующего очки) и еще показана небольшая часть регулирующей лапки (19’) левой линзы, достаточная для того, чтобы показать соотношения между частями. Следующее описание будет в основном относиться только к одной линзе, но конечно будет понятно, что реально в паре очков существует две линзы.Figure 1 depicts a portion of glasses, which includes a lens with a variable focus in accordance with the present invention. The right lens is shown (and the view is taken from the side of the person using the glasses) and a small part of the adjusting foot (19 ’) of the left lens is shown, sufficient to show the relationship between the parts. The following description will mainly refer to only one lens, but of course it will be clear that in reality there are two lenses in a pair of glasses.

Хотя оптически имеется одна линза, линза с изменяемым фокусом такого типа, который включен в данное изобретение, может рассматриваться как комплект, включающий фиксированную неподвижно закрепленную линзу и жидкую линзу, которая имеет изменяемое оптическое увеличение. Жидкая линза с одной стороны ограничивается неподвижно закрепленной линзой, а с другой стороны деформируемой прозрачной мембраной, причем пространство между мембраной и неподвижно закрепленной линзой заполняется прозрачной жидкостью. Если неподвижно закрепленная линза передвигается ближе к мембране, мембрана будет деформироваться и становиться более выпуклой, тем самым увеличивая оптическое увеличение жидкой линзы и, следовательно, комплекта линз. Напротив, если неподвижно закрепленная линза сдвигается от мембраны, мембрана становится менее выпуклой или даже вогнутой, уменьшая оптическое увеличение комплекта линз.Although there is a single lens optically, a lens with a variable focus of the type that is included in the present invention can be considered as a kit including a fixed fixed lens and a liquid lens that has a variable optical magnification. The liquid lens is limited on one side by a fixed lens and, on the other hand, by a deformable transparent membrane, the space between the membrane and the fixed lens being filled with a transparent liquid. If a fixed lens moves closer to the membrane, the membrane will deform and become more convex, thereby increasing the optical magnification of the liquid lens and, therefore, the lens kit. On the contrary, if a fixed lens moves away from the membrane, the membrane becomes less convex or even concave, reducing the optical magnification of the lens set.

Как показано на фиг.1, очки включают оправу 10, к которой прикрепляются дужки (не показаны). Оправа в общем является симметричной относительно носовой области 10’. Пара комплектов линз 11 и 11’ (комплект для левой стороны и для правой стороны) прикрепляются к оправе 10, по одному на каждой стороне носовой области 10’, с помощью винтов или других приспособлений (не показаны). На фиг.1 можно увидеть только регулирующую лапку 19’ комплекта для левой стороны 11’, причем комплект линз 11’ является зеркальным отображением комплекта 11. Комплекты линз располагаются таким образом, что левый глаз человека, использующего очки, смотрит через комплект 11’, и его или ее правый глаз смотрит через комплект 11.As shown in FIG. 1, glasses include a frame 10 to which arches (not shown) are attached. The rim is generally symmetrical about the 10 ’nasal region. A pair of lens sets 11 and 11 ’(a kit for the left side and the right side) are attached to the frame 10, one on each side of the nose region 10’, using screws or other devices (not shown). In FIG. 1, only the adjusting tab 19 'of the kit for the left side 11' can be seen, the lens kit 11 'being a mirror image of the kit 11. The lens kits are positioned so that the left eye of the person using the glasses looks through the kit 11', and his or her right eye is looking through set 11.

Деформируемая мембрана 15 подсоединяется к держателю 23, в то же время находясь в состоянии радиального растяжения, и получающаяся в результате часть комплекта подсоединяется к переднему кольцу 14, захватывающему элемент опоры мембраны 16 между держателем и перемычкой 13. Центральная часть элемента опоры мембраны 16, т.е. области, находящейся внутри держателя 23, является предпочтительно прозрачной. Элемент опоры мембраны может иметь любую требуемую форму в периферийной части, но независимо от того, какую форму имеет его периферийная часть, часть 16’ его верхней поверхности, на которую опирается мембрана 15, имеет тороидальную форму, т.е. представляет собой тороид. Эта часть элемента опоры предпочтительно имеет радиально изогнутую поверхность; форма ее поперечного сечения предпочтительно аппроксимируется дугой окружности (имеющей радиус R). Область мембраны 15 внутри ее линии контакта 16" с элементом опоры мембраны 16 (свободная область мембраны) является свободной для того, чтобы деформироваться, как описано ниже. Выпуклая изогнутая тороидальная форма верхней поверхности элемента опоры мембраны 16 приводит к тому, что линия контакта 16" является, по существу, круговой, и мембрана поддерживается касательной по отношению к тороидальной поверхности на линии контакта. По мере того как мембрана 15 деформируется для уменьшения фокусного расстояния комплекта линз и тем самым возрастания его оптического увеличения, линия контакта 16" (т.е. линия касания) отодвигается в сторону, но остается круговой. Следовательно, деформированная свободная область мембраны остается сферической.The deformable membrane 15 is connected to the holder 23, at the same time being in a state of radial tension, and the resulting part of the kit is connected to the front ring 14, which captures the membrane support element 16 between the holder and the jumper 13. The central part of the membrane support element 16, t. e. the area inside the holder 23 is preferably transparent. The membrane support element can have any desired shape in the peripheral part, but no matter what shape its peripheral part has, part 16 ’of its upper surface, on which the membrane 15 rests, has a toroidal shape, i.e. is a toroid. This part of the support element preferably has a radially curved surface; its cross-sectional shape is preferably approximated by an arc of a circle (having a radius R). The region of the membrane 15 inside its 16 "contact line with the membrane support member 16 (free region of the membrane) is free to deform, as described below. The convex curved toroidal shape of the upper surface of the membrane support member 16 results in the contact line 16" is essentially circular, and the membrane is supported tangentially with respect to the toroidal surface on the contact line. As the membrane 15 deforms to reduce the focal length of the lens kit and thereby increase its optical magnification, the 16 "contact line (i.e., the touch line) moves to the side but remains circular. Consequently, the deformed free region of the membrane remains spherical.

Конкретная величина радиуса R не является критической, но предпочтительные величины попадают внутрь определенных границ для каждого приложения изобретения. Границы для конкретного приложения зависят, в первую очередь, от величины и изменения в "территории" между линией контакта 16" и ступенькой 16"". Предпочтительно, чтобы радиус R был достаточно большим, так чтобы мембрана находилась в контакте с поверхностью 16’ на ступеньке 16"" или около нее на самой широкой территории (где вблизи располагается лапка 19 для линзы, показанной на фиг.1). И предпочтительно он должен быть достаточно малым для того, чтобы когда мембрана деформируется в сторону до максимума, окружность, определяемая линией контакта 16" не достигала ступеньки 16"" на наиболее узкой территории (на вершине для линзы, показанной на фиг.1). Для офтальмологических линз обычно обнаруживается, что оптимальные величины R будут находиться между приблизительно 0,508 см и 5,08 см, но можно обнаружить, что в некоторых случаях требуются величины, находящиеся вне этих пределов. Нет необходимости, чтобы форма поперечного сечения поверхности, сформированной как тороидальная, являлась дугой окружности, так как существенное отклонение от окружности может по-прежнему обеспечивать свойства, которые делают разницу в кривизне между ней и свободной областью мембраны визуально незаметной для стороннего наблюдателя. Даже если не имеется дуги окружности, форма поверхности элемента опоры мембраны в контакте с мембраной предпочтительно соответствует гладкой выпуклой кривой, в особенности около линии контакта 16", для достижения того, чтобы для стороннего наблюдателя визуально все было незаметно.The specific value of the radius R is not critical, but the preferred values fall within certain limits for each application of the invention. The boundaries for a particular application primarily depend on the size and change in the “territory” between the 16 "contact line and the 16" "step. It is preferable that the radius R be large enough so that the membrane is in contact with the surface 16 'on the step 16 "" or near it over the widest territory (where the tab 19 for the lens shown in figure 1 is located close to.) And preferably it should be small enough so that when the membrane is deformed to the maximum side, the circle defined by the contact line 16 "not reached step 16 "" on the narrowest territory (at the top for the lens shown in figure 1). For ophthalmic lenses, it is usually found that the optimal R values will be between approximately 0.508 cm and 5.08 cm, but it can be found that in some cases values outside these limits are required. It is not necessary that the cross-sectional shape of the surface formed as a toroidal is an arc of a circle, since a significant deviation from the circle can still provide properties that make the difference in curvature between it and the free area of the membrane visually invisible to an outside observer. Even if there is no circular arc, the surface shape of the membrane support member in contact with the membrane preferably corresponds to a smooth convex curve, especially near the 16 "contact line, to achieve that everything is visible to the outside observer.

Неподвижно закрепленная линза 12 присоединяется или, другими словами, прикрепляется к заднему кольцу 17, которое отделено от переднего кольца 14 петлей 22 и приводом 20. Привод 20 используется для изменения расстояния неподвижно закрепленной линзой 12 и мембраной 15. Так как устройства для регулировки расстояния являются старыми и не представляют собой часть изобретения, эти элементы показаны на фиг.1 только схематически, более детальное описание можно получить при обращении к заявке с серийным № 08/226344. Примеры других механизмов для осуществления этой функции могут быть найдены при обращении к заявке с серийным № 08/336170, поданной авторами настоящего изобретения и другими.The fixed lens 12 attaches or, in other words, is attached to the rear ring 17, which is separated from the front ring 14 by a loop 22 and a drive 20. The drive 20 is used to change the distance of the fixed lens 12 and the membrane 15. Since the distance adjusting devices are old and do not constitute part of the invention, these elements are shown in figure 1 only schematically, a more detailed description can be obtained by referring to the application with serial No. 08/226344. Examples of other mechanisms for implementing this function can be found when referring to the application with serial number 08/336170, filed by the authors of the present invention and others.

Гибкая перемычка 13, предпочтительно изготовленная из долговечного эластомера, проходит между задним кольцом 17 и передним кольцом 14. Внутреннее пространство перемычки 13, мембраны 15 и неподвижно закрепленной линзы 12 заполняется прозрачной жидкостью 21, предпочтительно одной, с показателем преломления, близким к показателю преломления мембраны 15, неподвижно закрепленной линзы 12 и элемента опоры мембраны 16, все из них предпочтительно имеют одинаковые или близкие друг к другу показатели преломления.A flexible jumper 13, preferably made of a durable elastomer, extends between the rear ring 17 and the front ring 14. The inner space of the jumper 13, the membrane 15 and the fixed lens 12 is filled with a transparent liquid 21, preferably one with a refractive index close to the refractive index of the membrane 15 , a fixed lens 12 and a support element of the membrane 16, all of them preferably have the same or close to each other refractive indices.

Вид элемента опоры мембраны 16 показан на фиг.1 через неподвижно закрепленную линзу 12. Если, как предпочтительно и должно быть, элемент опоры мембраны, мембрана и прозрачный жидкий наполнитель имеют один и тот же показатель преломления, элемент опоры мембраны будет трудно или невозможно увидеть. Однако, с целью передачи четкого понимания предпочтительной конструкции изобретения, внутренний диаметр 16’’’ этого элемента так же, как и ступенька 16"" показан на фиг.1 так, как если бы их детали были четко видны. Линия контакта 16" между свободной областью мембраны 15 и элементом опоры мембраны 16 показана как пунктирная линия на фиг.1, хотя она также не будет видимой.The view of the membrane support element 16 is shown in FIG. 1 through a fixed lens 12. If, as it should be, the membrane support element, the membrane and the transparent liquid filler have the same refractive index, the membrane support element will be difficult or impossible to see. However, in order to convey a clear understanding of the preferred construction of the invention, the inner diameter 16 ’’ ’of this element as well as the step 16 ″ ″ is shown in FIG. 1 as if their details were clearly visible. The contact line 16 "between the free region of the membrane 15 and the support element of the membrane 16 is shown as a dashed line in figure 1, although it will also not be visible.

Регулирующая лапка 19 прикрепляется к заднему кольцу 17 и тянется от него в сторону в точке, удаленной от петель. Регулирующие лапки 19 и 19’ (от обеих линз очков, как можно видеть на фиг.1) включаются в работу за счет привода 20, расположенного как раз над носом человека, использующего очки. Привод 20 позволяет человеку, использующему очки, регулировать расстояние между каждым передним кольцом 14 и соответствующим задним кольцом 17 в точках, смежных с приводом. Это вызывает изменение угла между передним кольцом 14 и задним кольцом 17, изменяя объем между плоскостями этих двух колец. Гибкая перемычка 13 сконструирована таким образом, что изменение объема из-за ее перемещения относительно мало. Так как жидкость 21 является заметно несжимаемой, мембрана 25, наиболее пластичный элемент, включающий жидкость, деформируется так, как необходимо для того, чтобы заключать фиксированный объем жидкости. Передвижение регулирующей лапки 19 по направлению к оправе 10 заставляет мембрану 15 деформироваться в сторону, что приводит к получению выпуклой поверхности мембраны и увеличенному оптическому увеличению.The adjusting foot 19 is attached to the rear ring 17 and extends from it to the side at a point remote from the hinges. The adjusting tabs 19 and 19 ’(from both lenses of the glasses, as can be seen in FIG. 1) are included in the operation due to the actuator 20 located just above the nose of the person using the glasses. The drive 20 allows a person using glasses to adjust the distance between each front ring 14 and the corresponding rear ring 17 at points adjacent to the drive. This causes a change in the angle between the front ring 14 and the rear ring 17, changing the volume between the planes of these two rings. Flexible jumper 13 is designed in such a way that the change in volume due to its movement is relatively small. Since the liquid 21 is noticeably incompressible, the membrane 25, the most plastic element including the liquid, is deformed as necessary in order to enclose a fixed volume of liquid. The movement of the adjusting tab 19 towards the frame 10 causes the membrane 15 to deform to the side, which results in a convex surface of the membrane and an increased optical magnification.

Предполагая, что показатель преломления жидкости 21 равен показателю преломления неподвижно закрепленной линзы 12, оптическое увеличение комплекта линз определяется показателем преломления и формами мембраны 15 и внешней (задней) поверхности неподвижно закрепленной линзы 12. Форма поверхности раздела между жидкостью 21 и линзой 12 не будет иметь значения. Задняя поверхность неподвижно закрепленной линзы 12 обычно является матовой, так что каждый комплект линз с изменяемым фокусом и с регулирующими лапками 19 и 19’ в их наиболее смещенной назад позиции будет иметь оптическое увеличение (включая любую требуемую коррекцию астигматизма), которое позволяет человеку, использующему очки, фокусировать взгляд на дальних объектах. Если человеку, использующему очки, не требуется коррекция для дальних расстояний, неподвижно закрепленная линза 12 может быть просто плоским куском пластика или стекла (т.е. линзой с нулевым оптическим увеличением). Вращение привода 20 таким образом, что регулирующие лапки 19 и 19’ сдвигаются ближе к оправе 10, заставляет мембрану деформироваться и становиться выпуклой, добавляя оптическое увеличение для комплекта линз, так что человек, использующий линзы, может фокусировать взгляд на ближних объектах.Assuming that the refractive index of the liquid 21 is equal to the refractive index of the fixed lens 12, the optical magnification of the lens set is determined by the refractive index and the shapes of the membrane 15 and the outer (back) surface of the fixed lens 12. The shape of the interface between the liquid 21 and the lens 12 will not matter . The back surface of the fixed lens 12 is usually matte, so that each set of lenses with a variable focus and with adjusting tabs 19 and 19 'in their most offset back position will have an optical magnification (including any required astigmatism correction), which allows the person using glasses , focus on distant objects. If a person using glasses does not need correction for long distances, the fixed lens 12 may simply be a flat piece of plastic or glass (i.e., a lens with zero optical magnification). Rotating the actuator 20 in such a way that the adjusting tabs 19 and 19 ’move closer to the frame 10 causes the membrane to deform and become convex, adding optical magnification to the lens kit, so that the person using the lenses can focus their eyes on near objects.

За счет изготовления опорной поверхности мембраны элемента опоры мембраны 16 в виде части гладкого выпуклого тороида периметр свободной области мембраны будет оставаться, по существу, круговым и касательным к тороидальной поверхности при деформации мембраны. Следовательно, свободная область мембраны будет сферической и не будут вводиться оптические искажения. В то же время, с точки зрения стороннего наблюдателя, разница в форме между свободной областью мембраны и областью мембраны, поддерживаемой элементом опоры мембраны, будет незаметной визуально.Due to the manufacture of the membrane supporting surface of the membrane support member 16 as a part of a smooth convex toroid, the perimeter of the free region of the membrane will remain essentially circular and tangent to the toroidal surface when the membrane is deformed. Therefore, the free region of the membrane will be spherical and no optical distortions will be introduced. At the same time, from the point of view of an outside observer, the difference in shape between the free region of the membrane and the region of the membrane supported by the membrane support element will be invisible visually.

Фиг.2В иллюстрирует альтернативную конструкцию элемента опоры мембраны. Элемент опоры мембраны 26 фиг.2В является идентичным элементу опоры мембраны 16 фиг.2А, за исключением того, что область элемента опоры внутри наиболее глубоко расположенной линии контакта между мембраной и элементом опоры мембраны отсекается, образуя коническую поверхность 36. Потенциальное преимущество этой конструкции заключается в том, что если согласование показателей преломления между прозрачной жидкостью 21 и элементом опоры мембраны 16 не является точным, отражения от поверхности 36 фиг.2В будут видимыми для стороннего наблюдателя на протяжении меньшего диапазона углов зрения, чем отражения от поверхности элемента опоры мембраны 16 между 16" и 16’’’ фиг.2А. Это справедливо потому, что при небольших рассогласованиях показателя преломления сильное отражение имеет место только в узком диапазоне углов отражения вблизи падения по касательной, и, следовательно, изогнутая поверхность элемента опоры мембраны, показанная на фиг.2А, приводит к росту области сильного отражения, занимающей относительно больший угол зрения.2B illustrates an alternative structure of a membrane support member. The membrane support member 26 of FIG. 2B is identical to the membrane support member 16 of FIG. 2A, except that the region of the support member within the deepest contact line between the membrane and the membrane support member is cut off to form a conical surface 36. A potential advantage of this design is that if the coordination of the refractive indices between the transparent liquid 21 and the support element of the membrane 16 is not accurate, reflections from the surface 36 of FIG. 2B will be visible to the outside observer on over a smaller range of viewing angles than reflections from the surface of the membrane support member 16 between 16 "and 16" ″ of FIG. 2A. This is true because with small refractive index mismatches, strong reflection occurs only in a narrow range of reflection angles near the tangential incidence , and therefore, the curved surface of the membrane support member shown in FIG. 2A leads to an increase in the region of strong reflection, occupying a relatively larger viewing angle.

Claims

1. A lens with a variable focal length, which contains a fixed lens; a membrane support element located across and inside the field of view of said fixed lens and located at a distance from it, said membrane support element comprising a toroidal surface that includes a support device for supporting a transparent deformable membrane; a transparent deformable membrane in a state of radial tension, located across the field of view of the fixed fixed lens and opposite the indicated surface of a toroidal shape, and stretching the specified membrane leads to the fact that the specified membrane rests on the specified surface of a toroidal shape; a transparent liquid filling the space between the specified fixed lens and the specified membrane; a flexible jumper device for holding said transparent liquid between said fixed lens and said membrane; and a device for adjusting the distance between said membrane support member and said fixed lens.

2. The zoom lens according to claim 1, wherein said toroidal surface has a cross-sectional shape, which is a smooth convex curve.

3. A zoom lens according to claim 2, wherein said smooth convex curve is essentially an arc of a circle.

4. A lens with a variable focal length according to claim 3, in which the radius of the specified arc lies in the range between approximately from 0.508 to 5.08 cm

5. The zoom lens according to claim 1, wherein the center region of said membrane support member is transparent and has substantially the same refractive index as said transparent liquid.

6. The variable focal length lens according to claim 1, wherein said membrane support member and said fixed lens are connected by a loop, and said distance adjusting device is operable to vary the distance between said membrane support and said fixed bracket lens at points remote from the specified loop.

7. A variable focal length lens according to claim 6, wherein said surface having a toroidal shape has a cross section that is a smooth convex curve.

8. The zoom lens according to claim 7, wherein said smooth convex curve is essentially an arc of a circle.

9. A variable focal length lens according to claim 8, in which the radius of the specified arc lies in the range between approximately 0.508 to 5.08 cm.

10. A lens with a variable focal length, which contains a fixed lens; a membrane support element located across and within the field of view of said fixed lens and located at a distance from it, said membrane support element including a membrane supporting surface; a device for adjusting the distance between the specified element of the support of the membrane and the specified fixed lens; a transparent deformable membrane located across the field of view of said fixed lens and having a first region in contact with said membrane supporting surface, and a second region free of said membrane supporting surface, wherein the perimeter of said second region is tangent to said membrane supporting surface for all distances provided by the device for adjusting the distance; a transparent liquid filling the space between the specified fixed lens and the specified membrane; and a flexible jumper device for holding said transparent liquid between said fixed lens and said membrane.

11. The variable focal length lens of claim 10, wherein said surface supporting the membrane has a toroidal shape and has a cross-sectional shape, which is a smooth convex curve.

12. The zoom lens according to claim 11, wherein said smooth convex surface is essentially an arc of a circle.

13. The variable focal length lens of claim 12, wherein the radius of said arc lies in a range of about 0.508 to 5.08 cm.

14. The variable focal length lens of claim 10, wherein the central region of said membrane support member is transparent and has substantially the same refractive index as said transparent liquid.

15. The variable focal length lens of claim 10, wherein said membrane support member and said fixed lens are connected via a loop, and said distance adjusting device is operable to vary the distance between said membrane support and said fixed bracket lens at points remote from the specified loop.

16. The zoom lens according to claim 15, wherein said surface supporting the membrane has a toroidal shape and has a cross section that is a smooth convex curve.

17. The zoom lens according to claim 16, wherein said smooth convex curve is essentially an arc of a circle.

18. A variable focal length lens according to claim 17, wherein the radius of said arc lies in a range of approximately 0.508 to 5.08 cm.

19. A lens with a variable focal length, which contains a fixed lens; a membrane support element located across and inside the field of view of said fixed lens and located at a distance from it, said membrane support element comprising a radially curved surface that includes a membrane support device for supporting a transparent deformable membrane; a transparent deformable membrane located across the field of view of said fixed lens and opposite the indicated radially curved surface, said transparent deformable membrane being in contact with said radially curved surface for all distances between said membrane support element and said fixed lens; a transparent liquid filling the space between the specified fixed lens and the specified membrane; a flexible jumper device for holding said transparent liquid between said fixed lens and said membrane; and a device for adjusting the distance between said membrane support member and said fixed lens.

20. A variable focal length lens according to claim 19, wherein said radially curved surface has a radial shape, which is a smooth convex curve.

21. The zoom lens according to claim 20, wherein said smooth convex curve is essentially an arc of a circle.

22. The zoom lens according to claim 21, wherein the radius of said arc lies in a range of about 0.508 to 5.08 cm.

23. The variable focal length lens of claim 19, wherein said membrane support member and said fixed lens are connected via a loop, and said distance adjusting device is operable to vary the distance between said membrane support and said fixed bracket lens at points remote from the specified loop.

24. A zoom lens according to claim 23, wherein said radially curved surface has a radial shape, which is a smooth convex curve.

25. The zoom lens according to claim 24, wherein said smooth convex curve is essentially an arc of a circle.

26. The zoom lens of claim 25, wherein the radius of said arc is in a range of about 0.508 to 5.08 cm.