RU2547167C2

RU2547167C2 - Механизм линзы, заполненной жидкостью, с изменяемым фокусным расстоянием

Info

Publication number: RU2547167C2
Application number: RU2011136974/28A
Authority: RU
Inventors: Амитава Гупта; Карим ХАРУД; Урбан ШНЕЛЛ
Original assignee: Эдленс Бикен, Инк.
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2010-02-11
Publication date: 2015-04-10
Also published as: EP2396684A4; CN105974499B; CN102317816B; IL214464A; RU2011136974A; US8087778B2; JP2019174820A; BRPI1008632B1; EP2396684A1; US20100208195A1; US8567946B2; CA2752531A1; ZA201105870B; AR075420A1; CN105974499A; IL214464A0; JP2012518198A; JP2016033682A; CN102317816A; WO2010093754A1

Abstract

Механизм для изменения оптической силы оптического прибора, имеющего оптический компонент, содержащий полость, заполненную изменяемым количеством жидкости, и резервуар, который содержит дополнительную жидкость и передает жидкость в упомянутую полость, содержит диафрагму, герметизирующую резервуар, исполнительное устройство для перемещения диафрагмы относительно резервуара, чтобы изменять в нем давление для изменения количества жидкости внутри полости оптического компонента. Исполнительное устройство содержит плунжер, надавливающий на диафрагму и перемещающийся в противоположных направлениях перпендикулярно к диафрагме, и перемещающее устройство для перемещения плунжера, которое перемещается коаксиально вдоль оправы оптического прибора. Резервуар расположен смежно с оправой. Перемещающее устройство может быть расположено вдоль упомянутой оправы так, что плунжер перемещается за счет его вращения. Технический результат - возможность настраивать оптическую силу в насколько возможно более широком диапазоне, а также минимизация объема жидкой линзы. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 13 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к области линз с изменяемым фокусным расстоянием, и более конкретно, к потребительским офтальмологическим линзам, которые по меньшей мере частично заполнены текучей средой или жидкостью.

ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Известно, что способность глаза человека к аккомодации, то есть к изменению фокальной длины естественной линзы глаза, постепенно уменьшается с увеличением возраста. Аккомодация при жизни человека уменьшается до 3D (диоптрий) или менее в возрастном диапазоне 35-45 лет. В такой ситуации для глаз человека становятся необходимы очки для чтения или некоторые другие формы коррекции ближнего зрения, которые позволяли бы фокусировать ближние объекты (такие как строки текста в книге или журнале). При дальнейшем старении аккомодация падает ниже 2D, и в такой ситуации необходима коррекция зрения при работе на компьютере или при выполнении некоторой визуальной задачи на средних расстояниях.

Для наилучших результатов и для наилучшего визуального комфорта необходимо сфокусировать каждый глаз на некотором рассматриваемом объекте, например, на экране компьютера. Большой сегмент населения требует различной коррекции зрения для каждого глаза. Эти люди, известные как анизометропики, требуют неодинаковой визуальной коррекции для каждого глаза, что позволяет достигнуть максимального визуального комфорта при чтении или при работе на компьютере. Известно, что если каждый из двух глаз анизометропиков не фокусируется в одной и той же плоскости зрения, то размытие получаемого в результате анизометропического изображения приводит к потере стереоскопического зрения (восприятия глубины). Потеря стереоскопического зрения является одним из наилучших индикаторов потери бинокулярной функции. Потеря стереоскопичности на плоскости чтения может приводить к падению скорости чтения и быстроты понимания и может ускорить возникновение усталости при продолжительном чтении или при работе на компьютере. Поэтому очки для чтения, оснащенные индивидуально настраиваемыми жидкими линзами, являются единственно подходящими для потребности зрения индивидуумов с потерей бинокулярной функции.

Линзы с изменяемым фокусным расстоянием могут принимать форму объема жидкости, заключенной между гибкими, прозрачными пластинами. Обычно две такие пластины, одна, образующая фронтальную поверхность линзы, а другая, образующая заднюю поверхность линзы, подсоединяются одна к другой по краям или непосредственно, или к держателю между этими пластинами и образуют герметичную камеру, содержащую жидкость. Обе пластины могут быть гибкими или же одна пластина может быть гибкой, а другая - жесткой. Жидкость может быть введена в камеру или удалена из камеры для изменения объема жидкости, и как только объем жидкости изменяется, то же самое происходит и с кривизной пластины (пластин), и тем самым - и с оптической силой линзы. Поэтому жидкие линзы наиболее хорошо подходят для использования в очках для чтения, то есть в очках, которые используются для чтения людьми, страдающими старческой дальнозоркостью.

Линзы с переменным фокусным расстоянием были известны по крайней мере с 1958 г. (см., например, патент США №2,836,101, полученный de Swart). Более поздние примеры могут быть найдены в статье Tang'a et al., "Dynamically Reconfigurable Liquid Core Cladding Lens in a Microfluidic Channel" ("Плакированные жидкие линзы с динамически реконфигурируемым жидким ядром в микроструйном канале"), LAB ON A CHIP, т. 8; №3, стр.395-401 (2008), и в Международной публикации патентных заявок № WO 2008/063442, озаглавленной "Liquid Lenses with Polycyclic Alkanes" ("Жидкие линзы с полициклическими парафинами"). Эти жидкие линзы обычно ориентированы на фотонику, технологию цифровых телефонов и камер, а также на микроэлектронику.

Жидкие линзы были предложены также для потребительских офтальмологических применений. См., например. Патенты США №5,684,637 и №6,715,876, выданные Floyd, и Патент США №7,085,065, выданный Silver. В этих ссылках предлагается накачивать жидкость в камеру линзы или откачивать жидкость из камеры линзы для изменения кривизны поверхности гибкой мембраны, настраивая тем самым фокусное расстояние жидкой линзы. Например, Патент США №7,085,065, озаглавленный "Variable Focus Optical Apparatus" ("Оптический прибор с изменяемым фокусным расстоянием"), предлагает линзу с изменяемым фокусным расстоянием, образованную из жидкой оболочки, содержащей две пластины, по меньшей мере одна из которых является гибкой. Эта гибкая пластина крепится на своем месте между двумя кольцами, которые непосредственно соединены между собой таким процессом, как склейка, ультразвуковая сварка или любым подобным процессом, а другая, жесткая пластина, может быть непосредственно присоединена к одному из колец. Через собранную линзу просверливается отверстие, что позволяет наполнять прозрачной жидкостью полость между гибкой мембраной и жесткой пластиной.

Жидкие линзы имеют много преимуществ, включая широкий динамический диапазон, способность к предоставлению адаптивной коррекции, робастность и низкая стоимость. Однако во всех случаях эти преимущества жидких линз должны быть сбалансированы с их недостатками, такими как ограничения размера апертуры, возможность утечки и несовместимость характеристик. В частности, Silver раскрыл несколько улучшений и примеров осуществления, направленных на эффективную герметизацию жидкости в жидких линзах, которые должны использоваться в офтальмологии, хотя и не ограничиваясь этим применением (например, Патент США №6,618,208, выданный Silver, и приведенные в нем ссылки). Настройка оптической силы в жидких линзах была проведена инжекцией дополнительной жидкости внутрь полости линзы электросмачиванием, использованием ультразвукового импульса и использованием сил набухания в структурированном полимере при введении в него такого агента набухания, как вода.

Предполагается, что в ближайшем будущем будет налажен промышленный выпуск жидких линз при условии, что будут устранены некоторые из рассмотренных выше ограничений. Но даже в этом случае структура жидких линз известного уровня техники громоздка и эстетически неудобна для потребителей, которым требуются очки, имеющие более тонкие линзы, и очки без массивных оправ. Для линз, которые получаются инжекцией или накачкой жидкости в тело линзы, обычно необходима сложная система управления, что делает такие линзы громоздкими, дорогими и чувствительными к вибрациям.

Кроме того, в настоящее время ни одна из линз известного уровня техники не предоставляет потребителю возможность вводить жидкость в полость линзы или удалять ее из полости линзы так, чтобы самому менять объем жидкости для изменения оптической силы линзы. Кроме того, ни одна из линз известного уровня техники не предоставляет механизм, позволяющий потребителю вводить жидкость в полость линзы или удалять ее из полости линзы, с тем чтобы самому изменять объем жидкости для изменения оптической силы линзы.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с целями изобретения предлагается механизм для изменения оптической силы линзы, заполненной жидкостью, с изменяемым фокусным расстоянием. Эта линза имеет герметизированную полость, заполненную жидкостью, сформированную между жесткой фронтальной оптикой и прозрачной, растяжимой мембраной, прикрепленной по периметру жесткой оптики, и изменение количества жидкости внутри полости линзы изменяет оптическую силу линзы. Для обеспечения инжекции жидкости в полость или удаления жидкости из полости посредством описанного здесь механизма используется работа резервуара, содержащего дополнительную жидкость и передающего жидкость в полость через канал передачи жидкости.

В некоторых примерах осуществления этот механизм содержит мембрану, или диафрагму, герметизирующую резервуар, и исполнительное устройство, сконфигурированное так, чтобы создавать перемещение мембраны относительно резервуара в ответ на силу или импульс на исполнительном устройстве, и тем самым увеличивать или уменьшать давление внутри резервуара. Повышенное давление внутри резервуара заставляет жидкость вытекать из резервуара и втекать в полость линзы, а пониженное давление внутри резервуара извлекает жидкость из полости линзы и обратно в резервуар.

В некоторых примерах осуществления исполнительное устройство имеет плунжер, который надавливает на мембрану и который может перемещаться в противоположных направлениях, в основном, перпендикулярных к диафрагме. Перемещение плунжера по направлению к мембране увеличивает давление внутри резервуара, а движение плунжера по направлению от мембраны уменьшает давление внутри резервуара.

Передающий канал, обеспечивающий передачу жидкости между резервуаром и полостью, может быть внутри кольца, к которому по меньшей мере частично должны примыкать мембрана и периметр жесткого оптического компонента.

В других примерах осуществления изобретение может предоставлять комплект очковых стекол для офтальмологических применений, содержащий оправу, по меньшей мере одну линзу с изменяемым фокусным расстоянием, которая содержит полость, заполненную изменяемым количеством жидкости, резервуар, который содержит дополнительную жидкость и который передает жидкость в полость, и механизм, как описано выше, для изменения оптической силы линзы с изменяемым фокусным расстоянием. В некоторых примерах осуществления очковых стекол резервуар может быть расположен в оправе и может управляться исполнительным устройством для настройки оптической силы по меньшей мере одной из линз.

В некоторых примерах осуществления исполнительное устройство содержит перемещающее устройство, которое перемещает плунжер по направлению к мембране или по направлению от мембраны. Таким устройством может быть цилиндрический винт, установленный вдоль оправы таким образом, что вращение цилиндрического винта в первом направлении перемещает плунжер к мембране, а вращение цилиндрического винта во втором направлении перемещает плунжер от мембраны. Этот цилиндрический винт перемещается коаксиально вдоль оправы, а резервуар располагается смежно с оправой.

В некоторых примерах осуществления очковых стекол, по меньшей мере часть передающего канала может быть расположена внутри оправы и обеспечивать передачу жидкости между резервуаром и полостью. В других примерах осуществления по меньшей мере часть передающего канала внутри оправы содержит несколько отверстий для прохода жидкости между передающим каналом и полостью линзы.

Настоящее изобретение будет лучше понято при обращении к последующему детальному обсуждению специфических примеров осуществления и прилагаемых фигур чертежей, которые иллюстрируют и приводят варианты таких примеров осуществления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Примеры осуществления настоящего изобретения будут понятны и оценены более полно из последующего детального описания совместно с фигурами чертежей, которые представлены не в масштабе и в которых одинаковые ссылочные цифры указывают соответствующие, аналогичные или подобные элементы, и в которых:

Фиг.1А - схематичное изображение поперечного сечения первого примера осуществления линзы, заполненной жидкостью, для использования в очках или для подобного применения;

Фиг.1В - схематичное изображение поперечного сечения второго примера осуществления линзы, заполненной жидкостью, для использования в очках или для подобного применения;

Фиг.2 - схематичное покомпонентное изображение поперечного сечения примера осуществления блока очков, использующих линзу, заполненную жидкостью;

Фиг.3А и Фиг.3В показывают заднее и переднее перспективные изображения одной половины примера осуществления блока очков, использующих линзу, заполненную жидкостью;

Фиг.4А - перспективное покомпонентное изображение компонентов примера осуществления блока очков, использующих механизм линзы с изменяемым фокусным расстоянием, перед введением жидкости в механизм;

Фиг.4В - покомпонентное изображение поперечного сечения компонентов примера осуществления блока очков, использующих механизм линзы с изменяемым фокусным расстоянием, перед введением жидкости в механизм;

Фиг.5А - изображение поперечного сечения примера осуществления механизма линзы с изменяемым фокусным расстоянием внутри блока очков перед введением жидкости в механизм;

Фиг.5В - изображение поперечного сечения примера осуществления механизма линзы с изменяемым фокусным расстоянием внутри блока очков после введения жидкости в механизм;

Фиг.6А и Фиг.6В - графические результаты программного анализа характеристик линзы, заполненной жидкостью;

Фиг.7А и Фиг.7В - графические результаты программного анализа характеристик линзы, заполненной жидкостью.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Последующие предпочтительные примеры осуществления, представленные чертежами, являются иллюстрациями изобретения и не ограничивают это изобретение, как оно определено формулой изобретения данной заявки.

На Фиг.1А представлено изображение поперечного сечения первого предпочтительного примера осуществления оптического прибора в форме линзы 10 с изменяемым фокусным расстоянием, через которую носитель оптического прибора смотрит в направлении стрелки А. Линза 10 является композитом двух оптических компонентов, передняя (то есть фронтальная по отношению к носителю очков) оптика 11, которая является, в основном, жесткой, и задняя (то есть внутренняя по отношению к носителю очков) оптика 15, которая является жидкостью.

Передняя оптика 11 является, в основном, жесткой линзой, выполненной предпочтительно из жесткой, прозрачной подложки, такой как прозрачная пластмасса, или поликарбонат, стеклянная пластина, пластина прозрачного кристалла или прозрачный жесткий полимер, например, Поликарбонат Бифенола А или CR-39 (диэтиленгликоль диаллил карбонат). Передняя оптика 11 может быть выполнена из ударопрочного полимера и может иметь устойчивое к царапинам покрытие или просветляющее покрытие.

В предпочтительном примере осуществления передняя оптика 11 имеет менисковую форму, то есть выпуклую на передней стороне и вогнутую на задней стороне. Таким образом, обе, и фронтальная и задняя, поверхности передней оптики 11 искривлены в одном и том же направлении. Однако, как и во всех линзах, которые корректируют пресбиопию (старческую неспособность к аккомодации), передняя оптика 11 является более толстой в центре и более тонкой по краям, то есть радиус кривизны фронтальной поверхности передней оптики 11 меньше, чем радиус кривизны задней поверхности передней оптики 11, так что соответствующие радиусы кривизны фронтальной и задней поверхностей передней оптики 11 и, следовательно, сами фронтальная и задняя поверхности пересекаются. Это пересечение фронтальной и задней поверхностей передней оптики 11 является периферическим краем 16 передней оптики 11.

В некоторых примерах осуществления фронтальная поверхность передней оптики 11 является сферической, и это означает, что она имеет одинаковую кривизну по всей поверхности, как и в традиционных очковых линзах. В предпочтительном примере осуществления передняя оптика 11 является асферической и имеет более сложную кривизну фронтальной поверхности, чем просто постепенное изменение от центра линзы к ее краям, с тем чтобы предоставлять более тонкий профиль и желаемые параметры оптической силы, как функции угла взгляда, при этом угол взгляда определяется здесь как угол, образованный между действительной линией взгляда и главной осью линзы.

Задняя оптика 15 является жидкой линзой, составленной из жидкости 14. Жидкость 14 ограничена внутри полости, образованной между задней поверхностью передней оптики 11 и мембраной 13, которая примыкает к краям передней оптики 11. Мембрана 13 предпочтительно выполнена из гибкого, прозрачного, водонепроницаемого материала, такого как прозрачные и эластичные полиолефины, полициклоалифатики, полиэфиры, простые полиэфиры, полиимиды и полиуретаны, например, из пленок поливинилиденхлорида, включая такие имеющиеся в продаже пленки, как пленки, производимые под марками Mylar^® и Saran^®. Было установлено, что патентованная прозрачная пленка, изготовленная из полиэтилентерефталата, является одним из предпочтительных вариантов для мембраны.

Полость между задней поверхностью передней оптики 11 и мембраной 13 на Фиг.1А образуется герметичным подсоединением мембраны 13 к периметру, или к периферическому краю, 16 передней оптики 11. Мембрана 13 может быть герметически присоединена к передней оптике 11 любым известным способом, таким как термическая сварка, клеевая герметизация или лазерная сварка. Мембрана 13 может быть по меньшей мере частично прикреплена к крепежному элементу, который, в свою очередь, может быть частично прикреплен по периметру передней оптики 11. Мембрана 13 предпочтительно является плоской, когда она герметически подсоединяется, но может быть сформирована высокотемпературной формовкой до определенной кривизны или сферической геометрии.

Жидкость 14, заключенная между мембраной 13 и задней поверхностью передней оптики 11, предпочтительно является бесцветной. Однако жидкость 14 может быть окрашенной, что зависит от применения, такого, как если бы ее предполагается применять для солнечных очков. При этом жидкость 14 имеет надлежащие показатель преломления и вязкость, пригодные для использования в линзах, заполненных жидкостью, такой, например, как дегазированная вода, минеральное масло, глицерин и продукты кремния, которые широко известны или наряду с прочими используются для линз, заполненных жидкостью. Одной из предпочтительных жидкостей 14 является жидкость, изготовленная Dow Coming® под названием масло диффузионных насосов 704, обычно также называемое как кремниевое масло.

В некоторых примерах осуществления, сама мембрана 13 не имеет ограничений по своим оптическим свойствам. В других примерах осуществления, мембрана 13 имеет ограничения своих оптических свойств, например, по показателю преломления, который согласуется с оптическими свойствами жидкости 14.

При использовании, по меньшей мере одна линза 10 устанавливается в комплекте очковых стекол или оправ очков, используемых носителем очков. Как показано на Фиг.1А, в профиль, линза 10 позволяет носителю очков смотреть как через переднюю оптику 11, так и через заднюю оптику 15, которые совместно создают более толстый профиль в центре линзы 10 и более сильную визуальную коррекцию старческой дальнозоркости, чем только передняя оптика 11. Носителю очков предоставляется возможность настраивать количество жидкости 14 внутри задней оптики 15 и тем самым настраивать показатель преломления линзы 10. В некоторых примерах осуществления, как это будет обсуждаться далее, оправа оснащается резервуаром дополнительной жидкости 14 и линией передачи жидкости, подсоединяющей резервуар к задней оптике 15 линзы 10. Оправа очков также предпочтительно имеет механизм настройки, который предоставляет носителю очков возможность персонально настраивать количество жидкости 14 внутри задней оптики 15 так, что жидкость 14, которая может быть введена в резервуар или выведена из резервуара задней оптики 15, настраивала бы тем самым показатель преломления линзы 10, как это необходимо.

Фиг.1В показывает изображение поперечного сечения второго предпочтительного примера осуществления оптического прибора в форме линзы 20 с изменяемым фокусным расстоянием, через которую носитель очков смотрит в направлении стрелки А. В отличие от линзы 10 на Фиг.1А, которая составлена из двух оптических компонентов, линза 20 на Фиг.1В составлена из трех оптических компонентов, а именно из передней оптики 21, которая является, главным образом, жесткой, промежуточной оптики 25, которая является жидкостью, и задней оптики 35, которая является жидкостью.

Передняя оптика 21 является, главным образом, жесткой линзой, подобной по структуре и конструктивному решению передней оптике 11 примера осуществления, показанного на Фиг.1А. Как и в передней оптике 11 на Фиг.1А, передняя оптика 21 также имеет менисковую форму, то есть обе, как фронтальная, так и задняя, поверхности передней оптики 21 искривлены в одном и том же направлении, а радиус кривизны фронтальной поверхности передней оптики 21 меньше, чем радиус кривизны задней поверхности передней оптики 21, так что пересечение фронтальной и задней поверхностей передней оптики 21 является периферическим краем 26 передней оптики 21. Однако радиус кривизны задней поверхности передней оптики 21 больше, чем радиус кривизны задней поверхности передней оптики 11 на Фиг.1А. Подобным же образом, по сравнению с передней оптикой 11 на Фиг.1А, передняя оптика 21 может быть несколько тоньше, чем передняя оптика 11 на Фиг.1А, с тем чтобы сохранять ту же самую общую полную толщину линзы 20, что и у линзы 10 на Фиг.1А.

Промежуточная оптика 25 является жидкой линзой, образованной из жидкости 24, аналогичной жидкости 13, как было описано применительно к Фиг.1А, которая ограничена внутри полости, образованной между задней поверхностью передней оптики 21 и мембраной 23, которая примыкает к краям 26 передней оптики 21, и по структуре и конструктивному решению является подобной мембране 13 примера осуществления, показанного на Фиг.1А. Жидкость 24 имеет определенный показатель преломления (n₂₄).

Предпочтительно, чтобы промежуточная оптика 25 также имела бы менисковую форму, так чтобы обе ее поверхности, фронтальная и задняя, были бы искривлены в одном и том же направлении. Естественно, задняя поверхность жесткой передней оптики 21 может быть сформирована с искривлением во время изготовления. Однако вогнутая кривизна мембраны 23 может быть реализована ее высокотемпературной формовкой до определенной кривизны или сферической геометрии, когда мембрана присоединяется к краям 26 передней оптики 21. Это может быть выполнено понижением давления внутри герметической полости, образованной между мембраной 23 и задней поверхностью передней оптики 21. Таким образом, радиус кривизны задней поверхности передней оптики 21 будет меньше, чем радиус кривизны мембраны 23, а пересечение задней поверхности передней оптики 21 и мембраны 23 является периферическим краем 26 передней оптики 21.

Задняя оптика 35 является жидкой линзой, составленной из жидкости 34, подобной жидкости 13, как было описано применительно к Фиг.1А, которая ограничена внутри полости, образованной между мембраной 23 и мембраной 33. Жидкость 34 имеет определенный показатель преломления (n₃₄).

Мембрана 33 по структуре и конструктивному решению является подобной мембране 13, которая была описана в примере осуществления, показанном на Фиг.1А. Мембрана 33 может также быть прикреплена к краям 26 передней оптики 21, но позади или над краями присоединенной мембраны 23. В альтернативном варианте могут использоваться одно или несколько колец или полуколец для образования посадочного гнезда для герметического соединения мембраны 23 и мембраны 33.

Мембрана 33 предпочтительно является плоской, когда она герметически подсоединяется, но может быть сформирована высокотемпературной формовкой до определенной кривизны или сферической геометрии. В предпочтительных примерах осуществления положительное давление внутри промежуточной оптики 25 будет ниже, чем положительное давление внутри задней оптики 35. Более высокое положительное давление внутри задней оптики 35 управляет формой мембраны 23 и соответствующими показателями преломления промежуточной оптики 25, внутри полости между задней поверхностью передней оптики 21 и мембраной 23, и задней оптики 35, внутри полости между мембраной 23 и мембраной 33.

При использовании по меньшей мере одна линза 20 устанавливается в комплекте очковых стекол или оправ очков, разработанных для офтальмологических применений и используемых носителем очков. Как показано на Фиг.1В, в профиль, линза 20 позволяет носителю очков смотреть через всю переднюю оптику 21, промежуточную оптику 25 и заднюю оптику 35, которые совместно создают более толстый профиль в центре линзы 20 и более сильную визуальную коррекцию старческой дальнозоркости, чем только передняя оптика 21. В некоторых примерах осуществления носителю очков предоставляется возможность настраивать количество жидкости 24 внутри промежуточной оптики 25 или количество жидкости 34 внутри задней оптики 35, или внутри обоих, и тем самым настраивать показатель преломления линзы 20. В некоторых примерах осуществления, как это будет обсуждаться далее, оправа оснащается резервуаром жидкости 24 или резервуаром жидкости 34, или резервуарами обеих жидкостей 14 и линией передачи жидкости, подсоединяющей соответствующий резервуар к внутренней оптике 25 или задней оптике 35 линзы 20. Оправа очков предпочтительно имеет также один или более исполнительных устройств или механизмов настройки, которые предоставляют носителю очков возможность персонально регулировать количество жидкости 24 и жидкости 34 внутри соответственно промежуточной оптики 25 и задней оптики 35, с тем чтобы жидкость 24 и жидкость 34, которые могут быть введены в соответствующий резервуар или выведены из соответствующего резервуара в промежуточной оптике 25 и в задней оптике 35, настраивали бы тем самым показатель преломления линзы 20 так, как это необходимо.

Возможны также другие примеры осуществления оптического прибора, имеющего даже большее число оптических компонентов. Помимо линзы 10 на Фиг.1А, которая представляет собой составную структуру из одной жесткой оптики и одной жидкой оптики, и линзы 20 на Фиг.1В, которая является составной структурой из одной жесткой оптики и двух жидких оптик, оптический прибор может также представлять собой составную структуру из одной жесткой оптики и более двух жидких оптик. Такие примеры осуществления, не показанные здесь, могут предоставлять преимущества носителю очков и могут обеспечивать более тонкую и более сложную офтальмологическую настройку, чем примеры осуществления, описанные на Фиг.1А и Фиг.1В.

Соответственно, в предпочтительных примерах осуществления, линза 10 или 20 может быть использована в качестве очковых стекол. Предпочтительно, чтобы линзы 10 или 20 для левого и правого глаза были бы сконструированы независимо и обладали бы возможностями настройки носителем очков каждой очковой линзы раздельно. В таком случае предпочтительно, чтобы с каждой линзой сообщался бы отдельный резервуар с жидкостью, то есть подсоединенный к линзе своим собственным каналом передачи жидкости. В наиболее предпочтительном примере осуществления блок жидкой линзы, содержащий жидкую линзу, резервуар и упомянутую жидкость, совместно образуют герметизированную систему, минимизируя тем самым попадание воды, или испарение, или утечку жидкости. Эта жидкость управляется некоторой силой, создаваемой носителем очков, когда он настраивает необходимую ему оптическую силу, и перемещается тем самым в соответствующий резервуар или вытесняется из соответствующего резервуара в жидкой оптике. Механизм настройки оптической силы жидкой линзы осуществляется посредством переноса жидкости между полостью и резервуаром.

На Фиг.2 показано схематичное покомпонентное изображение поперечного сечения примера осуществления очковых стекол, или очков 1, использующих линзы, заполненные жидкостью. Очки 1 имеют оправу, или крепление линзы 5, внутри которой закреплена линза с изменяемым фокусным расстоянием. Для простоты. Фиг.2 показывает только одну (левую) сторону комплекта очков, имеющих два очковых стекла, то есть по одному для каждого глаза. Кроме того, Фиг.2 показывает линзу с изменяемым фокусным расстоянием, которая имеет только одну жидкую оптику, например, как в линзе 10 на Фиг.1А. Для простоты, здесь описаны различные примеры осуществления очков, относящиеся к примеру осуществления линзы 10, которая имеет одну жидкую оптику. В покомпонентном изображении на Фиг.2 видны передняя оптика 1 и мембрана 13, и показан один резервуар 6, который передает жидкость в полость, образованную между передней оптикой 1 и мембраной 13.

Аналогичным образом, на Фиг.3А и Фиг.3В представлены перспективные изображения спереди и сзади левой части очков примера осуществления блока очков 1, сконструированного для офтальмологических применений, где используется линза. заполненная жидкостью. Часть очков, показанная на Фиг.3А и Фиг.3В, состоит из оправы 5 для крепления линзы 10 и детали дужки очков 4. Если правое очковое стекло носителя очков также требует офтальмологической настройки, то правое очковое стекло будет, в основном, зеркальным изображением левой стороны. Линзы 10 или 20 для левого и правого глаза формируются независимо, поскольку точки примыкания жидких линз к резервуару (резервуарам) могут быть зеркальными изображениями друг друга.

На покомпонентном изображении Фиг.2 показаны передняя оптика 11 и мембрана 13, а также показан один резервуар 6, который передает жидкость в полость, образованную между передней оптикой 11 и мембраной 13. На Фиг.3А, Фиг.3В, Фиг.4А и Фиг.4В показаны более подробно компоненты линзы 10, заполненной жидкостью, а именно передняя оптика 11 и мембрана 13, а также кольцо 8, в котором они установлены. Резервуар 6, расположенный в некоторых примерах осуществления так, что он примыкает к оправе 5 или установлен в оправе 5, имеет полость, содержащую дополнительную жидкость 14, которая может быть инжектирована в линзу 10 через канал передачи жидкости. Предпочтительно, чтобы дополнительная жидкость 14 в резервуаре 6 не полностью заполняла резервуар 6, что позволяло бы откачивать дополнительную жидкость 14 из линзы 10 в резервуар 6.

Как показано на Фиг.3А и Фиг.3В, резервуар 6 имеет механизм, или исполнительное устройство 7, для инжекции/откачки жидкости 14 в/из оптику/оптики 15. В одном примере осуществления резервуар 6 выполнен из жесткого материала и оснащен поршнем, который механически подсоединен к механизму настройки или исполнительному устройству 7, такому как рифленое колесико, барабанчик, фиксатор или рычаг, который может быть прикреплен к оправе держателя линзы 5 или к детали дужки очков 4. В примере осуществления, в котором исполнительный элемент 7 является барабанчиком, расположенным коаксиально с деталью дужки очков 4, как показано на Фиг.4А и Фиг.4В, жидкость вращением барабанного исполнительного устройства 7 может быть вытеснена из резервуара 6 через канал жидкости и в линзу 10. В некоторых примерах осуществления, как только оптическая сила линзы 10 настраивается исполнительным устройством 7, исполнительное устройство 7 может быть дезактивировано или блокировано для предотвращения дальнейшей настройки оптических свойств линзы 10 носителем очков.

Фиг.4А и Фиг.4В являются соответственно перспективным покомпонентным изображением и изображением поперечного сечения, которые показывают более детально компоненты левого очкового стекла и оправы примера осуществления блока очков, использующего механизм линзы с изменяемым фокусным расстоянием перед введением жидкости в этот механизм. Линза 10 образована, как показано на Фиг.1А, передней оптикой 11 и мембраной 13, а задняя оптика 15 линзы 10 передает жидкость в резервуар 6, показанный в виде пустотелой камеры, которая может содержать жидкость 14.

Резервуар 6 передает жидкость в полость линзы 10, то есть в заднюю оптику 15, и инжектирует жидкость 14 в заднюю оптику 15 через канал передачи жидкости 31, которым может быть любая трубка или проход, который подсоединяет резервуар 6 к полости линзы 10. Такой канал передачи жидкости 31 может быть короткой трубкой, которая занимает наиболее короткое возможное расстояние от резервуара 6 до задней оптики 15. Однако из-за вязкости жидкости 14 канал передачи жидкости, имеющий только одну точку входа в заднюю оптику 15, будет, вероятно, ограничивать поток жидкости 14 из резервуара 6 в заднюю оптику 15 и тем самым ограничивать время до возникновения желаемого офтальмологического изменения. Даже если такой канал передачи жидкости 31 будет достаточно широким для того, чтобы жидкость 14 протекала достаточно быстро, наличие только одной точки входа в заднюю оптику 15 может и не обеспечивать достаточно быстрого равномерного распределения жидкости 14 внутри задней оптики 15, с тем чтобы создавать желаемое офтальмологическое изменение с желаемой скоростью.

В одном предпочтительном примере осуществления канал жидкости 31 имеет более одной точки инжекции жидкости 14 в заднюю оптику 15. В этом примере осуществления канал передачи жидкости 31, который обеспечивает передачу жидкости между резервуаром 6 и задней оптикой 15, может, как это было описано ранее, иметь форму полого кольца 8. Такое кольцо 8 может образовывать канал жидкости в форме полого пространства внутри кольца 8. В одном примере осуществления кольцо 8, которое может быть совмещено с креплением линзы, или оправой 5, как показано на Фиг.4В, может содержать группы радиальных прорезей или отверстий, расположенных вдоль внутренней поверхности кольца 8, через которые жидкость инжектируется в заднюю оптику 15. Предпочтительно, чтобы радиальные отверстия были расположены через регулярные интервалы, или, что более предпочтительно, расположены на самых оптимальных расстояниях одно от другого так, чтобы доставлять жидкость 15 с управляемой скоростью. В некоторых примерах осуществления кольцо 8 не проходит полностью вокруг линзы 10, а только, например, проходит вокруг верхней части линзы 10. Это может быть сделано из стилистических соображений, например, чтобы носителю очков не требовалось бы носить оправу, выглядящую массивной. В таком примере осуществления радиальные отверстия располагаются вдоль внутренней поверхности этой части кольца 8, с тем чтобы инжектировать жидкость 14 в линзу 10 только из верхнего края кольца.

Как показано на Фиг.4В, кольцо 8 может передавать жидкость в резервуар 6 посредством короткого канала передачи жидкости 31. В некоторых примерах осуществления, в которых очки 1 имеют больше одной жидкой оптики, таких как в линзе 20 на Фиг.1В, каждая полость жидкой линзы может быть оснащена собственным резервуаром 6, каждый из которых передает жидкость в соответствующую полость линзы 20. Каждая полость жидкой линзы может быть также оснащена собственным кольцом 8 так, что каналы передачи жидкости являются отдельными для каждой камеры.

Кольцо 8 дополнительно к тому, что обеспечивает передачу жидкости в заднюю оптику 15, выполняет, являясь посадочным гнездом герметизированной гибкой мембраны, дополнительную функцию предоставления платформы определенной ширины и наклона, к которой присоединяется мембрана 13. В одном примере осуществления поверхность кольца 8 является эллипсоидной, чтобы образовывать устойчивое плоское посадочное гнездо для герметичной посадки передней оптики 11 на одной его стороне и гибкой мембраны 13 - на другой его стороне. В таком примере осуществления для предотвращения утечки жидкости 14 из линзы 10 кольцо 8 должно быть герметично присоединено к передней оптике 11 и к гибкой мембране 13. Процесс герметичного присоединения кольца 8 к передней оптике 11 и к гибкой мембране 13 может предусматривать использование клея, такого как эпоксидный клей, или может предусматривать использование процесса сварки, включая процесс лазерной сварки. Один из предпочтительных способов герметизации лазерной сваркой предусматривает использование красящего раствора с лазерной абсорбцией, который наносится на поверхности раздела для избирательного поглощения лазерной энергии на этой поверхности раздела. Предпочтительная ширина лазерной сварки находится между 0.5 мм и 2.0 мм, но более предпочтительна ширина в 1.0 мм.

В одном примере осуществления очков 1 диаметр линзы 10 составляет около 39 мм. Однако оптически чистая область будет, в основном, составлять несколько меньшую величину, например, около 35 мм, поскольку край линзы 10 может быть использован для формирования соединения между передней оптикой 11 и мембраной 13 или между блоком линзы 10 и оправой 5. Внешний диаметр кольца 8 составляет 2.0 мм, а внутренний диаметр составляет 1.0 мм. Внутренняя поверхность кольца 8, то есть обращенная к полости, содержит радиально расположенные отверстия, например, диаметром 1 мм.

Как показано на Фиг.4В, резервуар 6 предпочтительно покрыт и герметически соединен с гибкой термопластической мембраной 27. Мембрана 27 может быть выполнена из Mylar^®, полиимида или термоэластопласта (ТРЕ), предпочтительно из ТРЕ. Мембрана 27 может быть выполнена из того же самого материала, что и мембрана 13. Однако в некоторых примерах осуществления мембрану 27 предпочтительно делать не из того же самого материала, что и мембрану 13, поскольку мембране 27 нет необходимости быть прозрачной.

В одном примере осуществления мембрана 27 может быть выполнена литьем под давлением или высокотемпературной формовкой и заполнять пространство внутри резервуара 6. Мембрана 27 может быть подсоединена или прикреплена к внутренней поверхности резервуара 6 так, что мембрана 27 выпячивается над верхней частью резервуара 6 подобно подушке или воздушному шару, на манер диафрагмы. Детали этого сборочного узла более подробно представлены на Фиг.5А и Фиг.5В. В другом примере осуществления мембрана 27 может быть подсоединена или прикреплена к внешним краям резервуара 6 или же подогнана к ним по форме.

Мембрана 27 образует воздухонепроницаемое и герметизированное уплотнение на резервуаре 6. В некоторых примерах осуществления мембрана 27 выступает вверх и образует пузырь над верхней частью резервуара 6. В типовом случае, полный внутренний объем всего резервуара 6, канала передачи жидкости 31, кольца 8 и задней оптики 15 линзы 10 образует совместно единое герметизированное пространство, заполненное, в основном всегда, жидкостью. Как только выступающая наружу часть мембраны 27 будет вдавливаться внутрь резервуара 6, объем внутри резервуара 6 будет уменьшаться, так что мембрана 27 будет создавать положительное давление в резервуаре 6, вдавливая жидкость 14 из резервуара 6 через канал передачи жидкости 31 и кольцо 8 внутрь задней оптики 15 линзы 10. Аналогичным образом, как только выступающая наружу часть мембраны 27 будет выдавливаться из резервуара 6, объем внутри резервуара 6 будет увеличиваться, так что мембрана 27 будет создавать отрицательное давление в резервуаре 6, выдавливая жидкость 14 в резервуар 6 через канал передачи жидкости 31 и кольцо 8 из задней оптики 15 линзы 10.

Мембрана 27 может быть вдавлена книзу в резервуар 6 или выдавлена вверх из резервуара 6 любым известным средством, использующим исполнительное устройство 7. За счет такого перемещения мембраны 27 жидкость 14 будет извлекаться из резервуара 6 или вводиться в резервуар 6. Поскольку изменение количества жидкости внутри резервуара 6 будет изменять также количество жидкости 14 внутри линзы 10, то могут быть изменены оптические свойства линзы 10.

В примере осуществления, показанном на Фиг.4А и Фиг.4В, исполнительное устройство 7 имеет плунжер 28, расположенный непосредственно во внешней части и надавливающий на мембрану 27, и перемещающее устройство, которое создает перемещение плунжера 28. Перемещение плунжера 28 по направлению к мембране 27 повышает давление на мембрану 27 и внутри резервуара 6, а перемещение плунжера 28 в направлении от мембраны 27 уменьшает давление на мембрану 27 и внутри резервуара 6. Плунжер 28 может перемещаться в противоположных направлениях, в основном перпендикулярно к мембране 27, и плунжер 28 создает давление в резервуаре 6 перемещением относительно мембраны 27 за счет силы или импульса, действующего на перемещающее устройство. Перемещающее устройство может быть любым элементом, таким как винт, рычаг, ползунковый механизм и пр., которое предоставляет управляемое, настраиваемое и инкрементное перемещение плунжера 28.

В примере осуществления, показанном на Фиг.4В, перемещающее устройство исполнительного устройства 7 выполнено в форме цилиндрического винта 29, который проходит коаксиально с деталью дужки очков 4 на оправе 5 и коаксиально - с плунжером 28 так, что обеспечивает перемещение плунжера 28 в направлениях к мембране и от мембраны 27. Приведение в действие перемещающего устройства исполнительного устройства 7, а именно вращение цилиндрического винта 29 вдоль его резьбы, в первом направлении, перемещает плунжер 28 по направлению к мембране 27, вдавливая мембрану 27 внутрь в резервуар 6 и создавая положительное давление внутри резервуара 6. Положительное давление в резервуаре 6 выдавливает жидкость 14 из резервуара 6 через канал передачи жидкости 31 и кольцо 8 в линзу 10. В некоторых примерах осуществления плунжер 28 создает давление на мембране 27, пока движется в обратном направлении внутри резервуара 6 так, что мембрана 27 почти касается нижней части резервуара 6.

И наоборот, приведение в действие перемещающего устройства исполнительного устройства 7, а именно, вращение цилиндрического винта 29 вдоль его резьбы в направлении, противоположном первому направлению, перемещает плунжер 28 в сторону от мембраны 27, обеспечивая перемещение мембраны 27 во внешнюю сторону от резервуара 6 и создавая отрицательное давление внутри резервуара 6. Это отрицательное давление в резервуаре 6 выдавливает из линзы 10 жидкость 14 в резервуаре 6 через канал передачи жидкости 31 и кольцо 8. Вращением цилиндрического винта 29 в первом направлении или в направлении, противоположном первому направлению, жидкость 14 может быть вытеснена из резервуара 6 в линзу 10 или же может быть всосана в резервуар 6 из линзы 10, изменяя тем самым оптические свойства линзы 10.

Перенос жидкости между резервуаром 6 и полостью, заполненной жидкостью, то есть задней оптикой 15 линзы 10, возникает при воздействии силы, приложенной посредством исполнительного устройства 7. Не существует общей необходимости в предотвращении обратного тока жидкости 14 из полости в резервуар 6, поскольку все целиком пространство жидкости, состоящее из полости 15, резервуара 6 и канала 31/кольца 8, герметизировано и эти компоненты сообщаются между собой, выравнивая тем самым давление внутри них. Однако может возникнуть необходимость в однонаправленной коррекции оптической силы для некоторых оптических или визуальных потребностей. В таком случае исполнительное устройство 7 может быть сделано однонаправленным, то есть оно будет действовать только для перемещения плунжера 28 в одном направлении, заставляя жидкость 14 втекать в линзу 10 или же вытекать из линзы 10. В таком примере осуществления могут быть использованы приспособления (не показаны), предотвращающие реверсирование воздействия исполнительного устройства 7. Исполнительное устройство 7 обычно настраивается вручную, как только у носителя очков возникает необходимость в дополнительной офтальмологической оптической силе. В альтернативном варианте исполнительное устройство 7 может быть настроено автоматически, с использованием электрической, магнитной, акустической или тепловой силы, переключаемой в ответ на сигнал от сенсора, который распознает необходимость в дополнительной оптической силе и посылает сигнал для создания такого эффекта.

Герметизированный внутренний объем единого герметизированного пространства, состоящего из резервуара 6, канала передачи жидкости 31, кольца 8 и задней оптики 15 линзы 10, должен быть заполнен до использования очков 1. В одном примере осуществления внутренний объем первоначально заполняется перед герметизацией очков 1 инжекцией жидкости 14 при повышенной температуре (предпочтительный диапазон 45-90°С, предпочтительно 65-80°С). Заполнение внутреннего объема может быть выполнено через одно или несколько впускных отверстий, таких как впускное отверстие 30А в нижней части резервуара 6, или как впускное отверстие 30В на удаленном краю кольца 8, или через оба впускные отверстия, как показано на Фиг.4В и Фиг.5А. Заполнение внутреннего объема предпочтительно проводить в вакууме, используя для этого свежую деаэрированную жидкость, с тем чтобы внутри герметизированного внутреннего объема содержался минимум воздуха. Фактически предпочтительно, чтобы в герметизированном внутреннем объеме отсутствовал воздух, то есть был бы вакуум, так что срабатыванием исполнительного устройства 7 перемещалась бы только жидкость 14 внутрь/из линзы 10. Как только блок очков 1 будет герметизирован, впускные отверстия 30А и 30В могут быть герметически заделаны или удалены, не оставляя отверстий для впуска жидкости 14 или воздуха на месте впускных отверстий 30А и 30В. Фиг.5А показывает очки в сборе перед введением жидкости в механизм, с открытыми впускными отверстиями 30А и 30В, а Фиг.5В показывает очки в сборе после заполнения жидкостью и герметизации, с заделанными впускными отверстиями 30А и 30В.

Оптическое и механическое конструктивное решение жидкой линзы реализует ее основную функцию, а именн, предоставление возможности настраивать оптическую силу в насколько возможно более широком диапазоне, без существенного влияния на косметический внешний вид, срок службы или оптические характеристики. Целью конструктивного решения является минимизация объема жидкой линзы 10, предпочтительно снижением ее толщины. Толщина жидкой линзы зависит от кривизны задней поверхности передней оптики 11 и диаметра линзовой системы. Размеры жидкой линзы были рассчитаны с использованием модели конечных элементов (FEM Finite Element Model), в которой за входы принимаются геометрия задней поверхности передней оптики 11, требуемый диапазон настраиваемой оптической силы и толщина слоя жидкости 14, когда мембрана 13 является плоской.

Например, в одном примере осуществления система жидкой линзы, покрывающая диапазон оптической силы от 1.25D до 2.5D, состоит из передней оптики 11, которая имеет нулевую оптическую силу сферы. Предпочтительный диапазон радиуса кривизны передней оптики 11 находится между 100 мм и 700 мм, что зависит от показателя преломления материала, используемого для изготовления передней оптики 11, более предпочтительно - между 500 мм и 600 мм. Предпочтительный диапазон толщины передней оптики 11 составляет от 0.7 мм до 2.5 мм, более предпочтительно - между 1.0 мм и 1.5 мм, а наиболее предпочтительно - около 1.3 мм. Хорошо известно, что сферическая аберрация, которая влияет на эффективную оптическую силу, создаваемую оптикой вдали от ее центра, зависит от угла взгляда и оптической силы в центре. Для оптики с диаметром в 30 мм - 40 мм (который обеспечивает максимальный угол взгляда) и для диапазона параксиальной оптической силы от 1.0D до 5.0D внеосевое отклонение оптической силы, как предполагается, составит около 0.25D - 0.5D.

Предпочтительный пример осуществления линзы 10 (передняя оптика 11 и задняя оптика 15) имеет оптическую силу, равную в центре 1.2 ID, слой жидкости задней оптики 15, имеющий в центре толщину в диапазоне от 0.7 мм до 1.5 мм, предпочтительно - 1.3 мм. Диаметр линзы 10 составляет 35 мм, в то время как радиус кривизны мембраны 13 является бесконечным, поскольку мембрана 13 является ограниченной плоскостью. Полный объем жидкости в жидкой линзе составляет приблизительно 1.35 мл, в то время как в резервуаре находится дополнительный объем в 0.350 мл.

Оптическая сила линзы 10 увеличивается, когда давление жидкости 14 в задней оптике 15 увеличивается инжекцией большего количества жидкости 14 в полость из резервуара 6. Радиус кривизны мембраны 13 составляет 274 мм, когда оптическая сила линзы достигает 3.25D. Для достижения уровня положительного давления, необходимого для создания требуемого уровня деформации (выпучивания) мембраны 13, требуется 300 микролитров (0.30 мл) жидкости 14.

Для предсказания давления, необходимого для повышения оптической силы всей целиком линзы и результирующего смещения мембраны 13, была разработана механическая модель конечных элементов (FEM). Эта модель была создана для двух значений толщины мембраны 13, 23 микрон и 46 микрон (1 мл и 2 мл), и для трех различных значений модуля упругости мембраны, а именно, 2.0 гПа, 3.0 гПа и 4.0 гПа. На Фиг.6А и Фиг.6В представлены выходные данные модели FEM, показывающие нарастание давления как результат инжекции жидкости в жидкую линзу трех предпочтительных конфигураций.

Фиг.6А и Фиг.6В показывают, что мембрана 13 подвергается упругой деформации, приводящей к смещению ее центра наружу по мере того, как жидкость вкачивается и давление возрастает. Ясно, что увеличение оптической силы в 2.0D может быть успешно получено внутри диапазона упругой деформации этого материала. Фактически, поскольку возрастание оптической силы в этом диапазоне является приблизительно линейным от смещения центра мембраны, то модель FEM предсказывает, что смещение центра меньшее, чем 1 мм, будет в оптике с диаметром 38 мм приводить к возрастанию оптической силы до 4D, в то время как предел упругости достигается только тогда, когда смещение достигает 3 мм. Более того, форма деформированной мембраны остается достаточно сферической во всем диапазоне упругости.

Хорошо известным недостатком жидких линз или составных линз, содержащих компонент из жидкой линзы, является то, что объем жидкости, необходимый для определенного увеличения оптической силы, значительно увеличивается с диаметром оптики. Это явление ограничивает применение жидких линз только оптикой с малыми апертурами, препятствуя тем самым их повсеместному применению в офтальмологических линзах. Это подтверждается результатами предсказания, полученными моделью FEM (Фиг.7А), которые показывают, что существует удвоение объема жидкости, требуемой для повышения оптической силы на 2.0D от базовой оптической силы в 1.21D, если диаметр оптики увеличивается с 32 мм до 38 мм. Однако объем снижается в два раза, когда радиус фронтальной оптики увеличивается с 260 мм до 500 мм. Мы использовали модель FEM, чтобы получить оптимальную кривизну фронтальной кривой жесткой оптики для оптического диаметра, требуемого для определенной оправы.

Для обеспечения устойчивых оптических характеристик жидкой линзы необходимо также, чтобы мембрана 13 находилась под минимальным положительным давлением. Это положительное давление предотвращает образование ряби и предотвращает то, что создаваемое силой тяжести выливание жидкости 14 в нижнюю часть камеры повлияет на оптическую силу. Модель FEM использовалась для оценки минимальной величины положительного давления, необходимого для устойчивой работы даже в случае, когда оптическая сила не увеличивается при инжекции дополнительной жидкости из резервуара. На Фиг.7А и Фиг.7В представлены результаты модели FEM. показывающие увеличение объема жидкости, необходимого для достижения определенного увеличения оптической силы: зависимость от диаметра оптики и радиуса фронтальной кривой в предпочтительном примере осуществления.

Мы определили тестированием, что минимальное давление, требуемое для предотвращения образования ряби, составляет около 3 миллибар (мбар) для оптики диаметром 38 мм, покрытой мембраной из Mylar'a толщиной 23 микрона с модулем упругости 3 гПа. Моделирование создаваемых силой тяжести эффектов выливания показало, что влияние гравитационной силы будет нейтрализовано положительным давлением величиной около 2 мбар. К тому же, изменения температуры также будут изменять положительное давление, создаваемое внутри линзы, и будет влиять на оптические характеристики жидкой линзы. Базируясь на этих соображениях, включая модельные предсказания и результаты тестирования, было решено, что положительного давления в 10 мбар будет достаточно для того, чтобы мембрана оставалась растянутой при всех условиях применения. Эта величина положительного давления может быть вызвана понижением базовой оптической силы ниже требуемого диапазона изменений оптической силы или также изменением толщины мембраны. Было определено, что для мембраны толщиной в 200 микрон и с модулем упругости 3 гПа потребуется положительное давление приблизительно в 10 мбар в оптике с диаметром 38 мм для поддержания повышения оптический силы в 0.25D. Повышенная толщина гибкой мембраны повышает ее долговечность и робастность без существенного увеличения полной толщины линзы.

Таким образом, был предложен механизм для работы линзы, заполненной жидкостью. Любой специалист в этой области техники поймет, что настоящее изобретение может быть осуществлено на практике и другими, отличными от описанных, примерами осуществления, которые были представлены с целью иллюстрации, а не ограничения, и что это изобретение ограничено только следующей формулой изобретения.

Claims

1. Механизм для изменения оптической силы оптического прибора с изменяемым фокусным расстоянием, упомянутый оптический прибор с изменяемым фокусным расстоянием имеет оптический компонент, содержащий полость, которая заполнена изменяемым количеством жидкости, и резервуар, который содержит дополнительную жидкость и передает жидкость в упомянутую полость оптического компонента, при этом упомянутый механизм содержит:
диафрагму, герметизирующую упомянутый резервуар,
исполнительное устройство, сконфигурированное для создания перемещения упомянутой диафрагмы относительно упомянутого резервуара в ответ на силу или импульс на упомянутом исполнительном устройстве, с тем чтобы увеличивать или уменьшать давление внутри упомянутого резервуара,
тем самым, повышенное давление внутри упомянутого резервуара заставляет жидкость вытекать из упомянутого резервуара и втекать в упомянутую полость оптического компонента, а уменьшенное давление внутри упомянутого резервуара извлекает жидкость из упомянутой полости оптического компонента и вводит в упомянутый резервуар,
при этом изменение количества жидкости внутри упомянутой полости оптического компонента изменяет оптическую силу упомянутого оптического прибора,
отличающийся тем, что упомянутое исполнительное устройство содержит плунжер, надавливающий на упомянутую диафрагму и перемещающийся в противоположных направлениях, в основном перпендикулярно к упомянутой диафрагме, тем самым перемещение упомянутого плунжера в направлении от упомянутой диафрагмы понижает давление внутри упомянутого резервуара,
при этом упомянутое исполнительное устройство содержит также перемещающее устройство для создания перемещения упомянутого плунжера в направлениях к и от упомянутой диафрагмы, и
упомянутое перемещающее устройство перемещается коаксиально вдоль оправы упомянутого оптического прибора с изменяемым фокусным расстоянием, при этом упомянутый резервуар расположен смежно с оправой.

2. Механизм для изменения оптической силы оптического прибора с изменяемым фокусным расстоянием, упомянутый оптический прибор с изменяемым фокусным расстоянием имеет оптический компонент, содержащий полость, которая заполнена изменяемым количеством жидкости, и резервуар, который содержит дополнительную жидкость и передает жидкость в упомянутую полость оптического компонента, при этом упомянутый механизм содержит:
диафрагму, герметизирующую упомянутый резервуар,
исполнительное устройство, сконфигурированное для создания перемещения упомянутой диафрагмы относительно упомянутого резервуара в ответ на силу или импульс на упомянутом исполнительном устройстве, с тем чтобы увеличивать или уменьшать давление внутри упомянутого резервуара,
тем самым, повышенное давление внутри упомянутого резервуара заставляет жидкость вытекать из упомянутого резервуара и втекать в упомянутую полость оптического компонента, а уменьшенное давление внутри упомянутого резервуара извлекает жидкость из упомянутой полости оптического компонента и вводит в упомянутый резервуар,
при этом изменение количества жидкости внутри упомянутой полости оптического компонента изменяет оптическую силу упомянутого оптического прибора,
отличающийся тем, что
упомянутое исполнительное устройство содержит плунжер, надавливающий на упомянутую диафрагму и перемещающийся в противоположных направлениях, в основном перпендикулярно к упомянутой диафрагме, тем самым перемещение упомянутого плунжера по направлению к упомянутой диафрагме повышает давление внутри упомянутого резервуара, а перемещение упомянутого плунжера в направлении от упомянутой диафрагмы понижает давление внутри упомянутого резервуара, кроме того упомянутое исполнительное устройство содержит также перемещающее устройство для создания перемещения упомянутого плунжера в направлениях к и от упомянутой диафрагмы,
упомянутое перемещающее устройство расположено вдоль упомянутой оправы так, что вращение упомянутого перемещающего устройства в первом направлении перемещает упомянутый плунжер по направлению к упомянутой диафрагме, а вращение упомянутого перемещающего устройства во втором направлении перемещает упомянутый плунжер по направлению от упомянутой диафрагмы.

3. Механизм по п.1 или 2, отличающийся тем, что исполнительное устройство может быть деактивировано для предотвращения дальнейшего перемещения упомянутой диафрагмы.

4. Механизм по п.1 или 2, отличающийся тем, что упомянутая диафрагма состоит из растяжимой мембраны, расположенной над внешним краем упомянутого резервуара, обеспечивая тем самым герметизацию.

5. Механизм по п.1 или 2, отличающийся тем, что упомянутая диафрагма состоит из растяжимой мембраны, присоединенной к внутренней поверхности упомянутого резервуара, обеспечивая тем самым герметизацию.

6. Комплект очковых стекол, сконструированный для офтальмологических применений, содержащий:
оправу,
по меньшей мере один оптический прибор с изменяемым фокусным расстоянием, содержащий оптический компонент, который имеет полость, заполненную жидкостью, с изменяемым количеством жидкости;
резервуар, содержащий дополнительную жидкость, при этом упомянутый резервуар передает жидкость в упомянутую полость оптического компонента; и
механизм для изменения оптической силы упомянутого оптического прибора с изменяемым фокусным расстоянием, в соответствии с пунктом 1.

7. Комплект очковых стекол по п.6, отличающийся тем, что упомянутый оптический прибор с изменяемым фокусным расстоянием содержит также передающий канал, обеспечивающий передачу жидкости между упомянутым резервуаром и упомянутой полостью оптического компонента.

8. Комплект очковых стекол по п.7, отличающийся тем, что по меньшей мере часть упомянутого передающего канала расположена внутри упомянутой оправы.

9. Комплект очковых стекол по п.8, отличающийся тем, что упомянутая часть передающего канала внутри упомянутой оправы содержит группы отверстий для прохода упомянутой жидкости между упомянутым передающим каналом и упомянутой полостью оптического компонента.

10. Комплект очковых стекол по п.6, отличающийся тем, что упомянутый резервуар расположен внутри упомянутой оправы или внутри упомянутой детали дужки очков.

11. Комплект очковых стекол по п.6, отличающийся тем, что по меньшей мере один упомянутый оптический прибор с изменяемым фокусным расстоянием содержит также жесткий оптический компонент, и при этом упомянутая полость оптического компонента определяется по меньшей мере одной прозрачной растяжимой мембраной, прикрепленной по периметру упомянутого жесткого оптического компонента.

12. Комплект очковых стекол по п.6, содержащий два оптических прибора с изменяемым фокусным расстоянием и два механизма, отличающийся тем, что каждый механизм раздельно настраивается носителем очков.

13. Комплект очковых стекол, сконструированный для офтальмологических применений, содержащий:
оправу,
по меньшей мере один оптический прибор с изменяемым фокусным расстоянием, содержащий оптический компонент, который имеет полость, заполненную жидкостью, с изменяемым количеством жидкости;
резервуар, содержащий дополнительную жидкость, при этом упомянутый резервуар передает жидкость в упомянутую полость оптического компонента, отличающийся тем, что упомянутое перемещающее устройство расположено вдоль упомянутой оправы так, что вращение упомянутого перемещающего устройства в первом направлении перемещает упомянутый плунжер по направлению к упомянутой диафрагме, а вращение упомянутого перемещающего устройства во втором направлении перемещает упомянутый плунжер по направлению от упомянутой диафрагмы,
исполнительное устройство содержит плунжер, надавливающий на упомянутую диафрагму и перемещающийся в противоположных направлениях, в основном перпендикулярно к упомянутой диафрагме, тем самым перемещение упомянутого плунжера по направлению к упомянутой диафрагме повышает давление внутри упомянутого резервуара, а перемещение упомянутого плунжера в направлении от упомянутой диафрагмы понижает давление внутри упомянутого резервуара, кроме того, упомянутое исполнительное устройство содержит также перемещающее устройство для создания перемещения упомянутого плунжера в направлениях к и от упомянутой диафрагмы.

14. Комплект очковых стекол по п.6 или 13, отличающийся тем, что исполнительное устройство может быть деактивировано для предотвращения дальнейшего перемещения упомянутой диафрагмы.

15. Комплект очковых стекол по п.6 или 13, отличающийся тем, что упомянутая диафрагма состоит из растяжимой мембраны, расположенной над внешним краем упомянутого резервуара, обеспечивая тем самым герметизацию.

16. Комплект очковых стекол по п.6 или 13, отличающийся тем, что упомянутая диафрагма состоит из растяжимой мембраны, присоединенной к внутренней поверхности упомянутого резервуара, обеспечивая тем самым герметизацию.