КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИНЗЫ С ПЕРЕМЕННЫМ ФОКУСНЫМ РАССТОЯНИЕМ
VALVE DEVICE FOR VARIABLE FOCAL LENGTH LENS

Изобретение относится к клапанному устройству для линзы с переменным фокусным расстоянием.
Линзы с переменным фокусным расстоянием хорошо известны, например, из международных патентных публикаций №№96/38744 и 99/47948. Обычно они состоят из наполненной жидкостью камеры, по меньшей мере одна поверхность которой образована прозрачной гибкой мембраной, например, майларовой мембраной. При введении жидкости в полость или при ее удалении из нее гибкая мембрана деформируется и, соответственно, ее кривизна изменяется. Это изменение кривизны приводит к изменению оптических характеристик и оптической силы линзы. Таким образом, оптическая сила линзы может быть изменена просто путем изменения количества жидкости в камере.
В международной публикации №96/38744 количество текучей среды в линзе регулируется путем введения шприца через пробку и добавления или извлечения текучей среды с помощью него. При использовании такой линзы в очках оправы для линз, используемые в очках, должны обеспечивать доступ шприца к линзе. Соединения, обеспечивающие прохождение текучей среды, усложняют очки и линзы и делают их громоздкими. Таким образом, следует понимать, что использование такой линзы при некоторых обстоятельствах может быть весьма неудобным. Кроме того, могут возникать трудности с обеспечением точного управления шприцом, что приводит к соответствующему снижению точности настройки линзы.
Для решения некоторых из этих проблем в международной публикации №99/47948 предложены различные устройства, в том числе некоторые альтернативы использованию шприца. К ним относится ряд способов размещения в резервуаре шприцевого поршня или плунжера, обеспечивающих нагнетание текучей среды в камеру линзы, а также использование цилиндра с наружной резьбой и колпачка с внутренней резьбой, установленного на одном конце указанного цилиндра. Поворачивая колпачок с помощью резьбы, можно регулировать объем резервуара для текучей среды, ограниченного внутри цилиндра и колпачка, что может использоваться для нагнетания текучей среды в полость линзы и ее откачивания из указанной полости.
Однако, несмотря на то что эти альтернативные варианты обеспечивают более легкую настройку линзы, регулирующий механизм также является громоздким и сложным.
Для устранения проблемы, связанной с громоздкостью, могут использоваться резервуары меньшего размера, но это ограничивает диапазон регулирования, который может быть использован для данной линзы, и, соответственно ограничивает ее применение. Для обеспечения возможности регулирования линзы в широком диапазоне значений оптической силы и, таким образом, решения широкого круга оптических проблем необходимо использовать резервуар большого размера.
В попытке обеспечить эту возможность без усложнения конструкции очков в международной публикации №99/47948 предложены механизмы для герметизации и отсоединения резервуара. Это означает, что большой резервуар может быть снят с линзы после выполнения необходимой регулировки. В одном варианте выполнения для сжатия трубки с обеспечением ее герметизации используется винтовая резьба, после чего указанную трубку разрезают, что позволяет удалить резервуар. В другом варианте выполнения устройством для сжатия трубки является кнопка, которую прижимают к трубке. Указанная кнопка содержит режущее лезвие, которое прижимается к трубке и отрезает ее после сжатия и герметизации трубки путем нажатия кнопки. Однако, несмотря на то что эти механизмы обеспечивают возможность удаления большого резервуара для текучей среды, они также требуют наличия сложного и неудобного соединения между резервуаром и линзой, а также выполнения сложной процедуры для удаления резервуара.
В первом аспекте данного изобретения предложено клапанное устройство для линзы с переменным фокусным расстоянием, содержащее впускное отверстие для приема текучей среды из резервуара, выпускное отверстие для прохождения текучей среды к полости линзы и клапанный элемент, который имеет проток, предназначенный для обеспечения проточного сообщения между впускным и выпускным отверстиями, и клапан для закрытия указанного протока, причем указанный клапан приводится в действие путем поворота клапанного элемента вокруг оси поворота, при этом проток проходит вдоль клапанного элемента в осевом направлении.
Наличие клапанного элемента, который имеет проток между резервуаром и полостью линзы и поворот которого закрывает указанный проток, обеспечивает получение компактного устройства. В противоположность клапанам обычного типа текучая среда проходит через клапанный элемент вдоль осевого направления, так что впускное или выпускное отверстие клапана может легко соединяться с каналами для полости или резервуара. Следует понимать, что в случае использования с линзой с переменным фокусным расстоянием резервуар может быть повернут относительно указанной линзы без оказания какого-либо неблагоприятного влияния, поэтому выпускное отверстие может быть выполнено на поворотном клапанном элементе без необходимости выполнения шарнирного соединения. Клапан такого типа требует наличия только одной подвижной части и может быть изготовлен и собран простым способом. Соединение между резервуаром и линзой может быть выполнено с использованием клапанного элемента без необходимости выполнения промежуточных каналов для текучей среды. Для дополнительного упрощения изготовления впускное отверстие и/или часть протока могут быть выполнены в виде канала, проходящего вдоль клапанного элемента в его осевом направлении.
Клапанный элемент может быть установлен в камере клапана, причем указанные элемент и камера предпочтительно имеют в целом цилиндрическую форму. Цилиндрический клапанный элемент, установленный в цилиндрической камере, обеспечивает удобную поворотную конструкцию клапана. Камера клапана может иметь выпускное отверстие. Преимущественно камера может быть выполнена за одно целое с конструкцией линзы, т.е. в виде ее части. Камера может быть выполнена на внешней стенке линзы, которая в случае круглой линзы может являться ее внешним ободом. Это исключает необходимость в выполнении соединения между камерой клапана и конструкцией линзы во время процесса сборки.
Компактная конфигурация клапанного устройства означает, что оставшаяся после удаления резервуара часть очень мала, и при использовании такой конфигурации с очками обеспечивается меньший вес и более простое использование очков по сравнению с очками, снабженными известными клапанными устройствами.
Для отделения резервуара от линзы клапанный элемент может быть отрезан. Однако предпочтительно в клапанном устройстве между клапанным элементом и резервуаром выполнено разъемное соединение. В одном варианте выполнения указанное разъемное соединение имеет форму притертой заглушки, установленной в гнезде, например, форму цилиндрического выступа, входящего в соединение с цилиндрическим углублением. Предпочтительно заглушка проходит от резервуара, а гнездо выполнено в клапанном элементе. Следовательно, гнездо может быть выполнено в оправе очков. Соединение заглушки и гнезда может быть выполнено в виде шпоночного соединения для предотвращения поворота заглушки в гнезде. Таким образом, цилиндрическая заглушка может иметь выступ, предназначенный для взаимодействия с пазом в гнезде. Как вариант, возможно использование заглушки и гнезда с некруговым сечением.
В альтернативном варианте выполнения клапанный элемент выполнен с возможностью его разлома в зоне, расположенное между клапаном и впускным отверстием, с обеспечением, таким образом, отсоединения резервуара. Это исключает необходимость в использовании дополнительных режущих инструментов или средств.
Для облегчения разламывания клапанного элемента он может иметь зону разлома, расположенную между клапаном и впускным отверстием. Такая зона разлома может представлять собой участок материала уменьшенной толщины или прочности. В предпочтительных вариантах выполнения указанная зона имеет область концентрации напряжений, например, надрез или выемку. Зона разлома облегчает разламывание клапанного элемента, а также обеспечивает выполнение разлома в требуемом месте.
Зона разлома предпочтительно расположена с обеспечением повреждения материала клапанного элемента при воздействии на него изгибающего момента. В предпочтительном варианте выполнения этот момент может действовать вокруг оси, проходящей по нормали к оси поворота.
Как вариант, зона разлома может быть расположена так, что момент, приложенный относительно оси поворота при закрытом клапане, обеспечивает разламывание клапанного элемента, т.е. изгиб вокруг оси поворота. Это означает, что пользователь может закрыть клапан и разломать клапанный элемент для разъединения впускного отверстия и резервуара одним изгибающим движением. Поскольку поворот, обеспечивающий разламывание клапанного элемента, закрывает клапан, то такая конфигурация также обеспечивает закрытие клапана перед его разломом, что предотвращает случайное отсоединение резервуара при открытом клапане и обеспечивает сохранение постоянной настройки линзы на требуемую оптическую силу в случае отсоединения. При такой конфигурации клапанный элемент предпочтительно взаимодействует с ограничителем на камере клапана, когда клапан закрыт.Таким образом, напряжение сдвига при повороте, возникающее в клапанном элементе вследствие непрерывного изгибающего перемещения, вызывает разрушение в зоне разлома.
В еще одном альтернативном варианте клапанный элемент может быть выполнен с возможностью разрушения под действием усилия растяжения вдоль оси поворота.
В предпочтительном варианте выполнения клапанный элемент имеет канал, который проходит через цилиндр, образует часть протока и обеспечивает проточное сообщение между впускным отверстием и вырезанной частью цилиндра на одном конце. На том же конце цилиндра выполнено уплотнение клапана. В торцевой поверхности цилиндрической камеры клапана выполнено выпускное отверстие, которое смещено от центра поворота клапанного элемента с обеспечением расположения смежно с указанной вырезанной частью при нахождении клапанного элемента в открытом состоянии, что обеспечивает проточное сообщение между впускным и выпускным отверстиями вдоль протока, образованного каналом и вырезанной частью. При повороте клапанного элемента в закрытое состояние указанное уплотнение препятствует проточному сообщению между выпускным и впускным отверстиями путем закрытия выпускного отверстия.
При такой конфигурации клапан может быть открыт и закрыт путем поворота клапанного элемента на неполный оборот. В зависимости от взаимного расположения уплотнения и вырезанной части клапан может находиться в открытом и закрытом состояниях в случае различных степеней его поворота. В обычной конфигурации используются уплотнение, которое проходит вокруг половины цилиндра, и выпускное отверстие, которое смещено от центра поверхности камеры клапана. Таким образом, уплотнение покрывает и закрывает выпускное отверстие во время первого поворота клапанного элемента на 180°, а при втором повороте на 180° выпускное отверстие располагается смежно с вырезанной частью.
Предпочтительно для предотвращения полного оборота клапанного элемента и обеспечения гарантированного расположения клапана в открытом и/или закрытом положениях выполнен ограничитель. Указанный ограничитель может представлять собой выступ на камере клапана, который взаимодействует с краем вырезанной части клапанного элемента.
Для приложения поворотного усилия к клапанному элементу может быть выполнен захват или рычаг либо другой аналогичный элемент, который может представлять собой рукоятку, проходящую наружу в радиальном направлении от оси поворота. Использование рычага обеспечивает механическое преимущество для увеличения усилия, приложенного к клапанному элементу, и, соответственно, облегчает открытие и закрытие клапана. При отсоединении резервуара путем разламывания клапанного элемента рычаг может способствовать указанному разламыванию путем поворота либо вокруг оси клапанного элемента, либо вокруг оси, проходящей по нормали к оси поворота. В последнем случае рукоятка проходит по существу вдоль оси, нормальной к оси поворота.
Клапанное устройство может быть снабжено запирающим средством, обеспечивающим предотвращение нежелательного перемещения рычага. В предпочтительном варианте выполнения указанное запирающее средство расположено так, что при использовании устройства, установленного на очках, рычаг закреплен на месте, когда дужка очков открыта. Таким образом, рычаг может содержать запирающее устройство, предназначенное для взаимодействия с дужкой. В одном предпочтительном варианте выполнения рычаг имеет выступ или полость для взаимодействия с дополняющей полостью или выступом на дужке. Указанный выступ или полость должен проходить параллельно оси поворота рычага. В альтернативном варианте выполнения для взаимодействия с дужкой очков выполнен зажим, который имеет выступы, проходящие вдоль двух сторон рычага и препятствующие его повороту.
Клапанное устройство может быть встроено в конструкцию линзы, например, путем установки клапанного элемента в камеру клапана, выполненную за одно целое с частью конструкции линзы, как изложено выше.
Клапанное устройство может иметь резервуар для текучей среды, соединенный с впускным отверстием. В предпочтительном варианте выполнения указанный резервуар содержит регулятор для регулирования объема текучей среды в резервуаре. Указанный регулятор может вращаться вокруг оси, совпадающей с осью поворота клапанного элемента или параллельной ей. При такой конфигурации достигается эргономичное и интуитивно-понятное управление регулятором и клапанным устройством. В особенно предпочтительной конфигурации клапанный элемент и/или регулятор приводятся/приводится во вращение вокруг оси, проходящей от височной области при нахождении линзы перед глазом. Резервуар может содержать регулятор и цилиндр, соединенные винтовой резьбой с образованием регулирующего механизма. Резервуар может быть соединен с впускным отверстием при помощи соединения цилиндра с клапанным элементом. В этом случае рычаг может быть удобно выполнен проходящим от цилиндра.
Резервуар может содержать ограничивающее устройство, предназначенное для предотвращения перекручивания регулятора. Предпочтительно ограничивающее устройство содержит упругую защелку, которая взаимодействует с выемкой при прохождении поворачивающимся регулятором определенной точки. Упругая защелка может представлять собой, например, зубец, проходящий от цилиндра и входящий в выемку на регуляторе, когда объем резервуара достигает максимального уровня. По периферии резервуара может быть выполнено несколько ограничивающих устройств. Указанное устройство на резервуаре препятствует случайному вытеканию текучей среды из системы путем предотвращения свинчивания регулятора с цилиндра.
Предпочтительно для предотвращения перемещения клапанного элемента в открытом состоянии выполнен ограничитель, который противодействует вращающему усилию регулятора при его затягивании. Такая конфигурация означает, что настройка оптической силы линзы путем затягивания регулятора может быть выполнена без какого бы то ни было нежелательного поворота клапанного элемента.
3
Из вышеизложенного следует, что предложенное клапанное устройство обеспечивает особенно большие преимущества в том случае, когда резервуар, к которому оно присоединено, является большим резервуаром, предназначенным для достижения значительных изменений оптической силы соответствующей линзы с переменным фокусным расстоянием. Под большим резервуаром понимается резервуар, который может обеспечить изменения оптической силы линзы в диапазоне по меньшей мере от -3 до +2 дптр, предпочтительно от -4,5 до +3,5 дптр. Например, для линзы с переменным фокусным расстоянием, имеющей диаметр около 35 мм, может использоваться резервуар объемом около 2 мл (2 см) в нерегулируемом состоянии, что обеспечивает получение требуемого изменения оптической силы линзы в диапазоне от -4,5 до +3,5 дптр путем изменения объема в диапазоне от -0,4 до +0,3 мл. Таким образом, объем предпочтительного большого резервуара может регулироваться в диапазоне от 1,6 до 2,3 мл. Следует понимать, что такой резервуар может иметь длину в несколько сантиметров и выступает из линзы на большее расстояние после задействования регулирующего механизма. Таким образом, возможность удаления данного громоздкого резервуара является чрезвычайно полезной, как и использование компактного клапана.
После закрытия клапаном выпускного отверстия и удаления большого резервуара дальнейшая настройка линзы становится невозможной. Для дополнительного увеличения преимуществ изобретения во втором аспекте изобретения предложено клапанное устройство, аналогичное описанному выше и дополнительно содержащее вторичный резервуар, присоединенный к выпускному отверстию, и вторичное регулирующее устройство, предназначенное для регулирования объема указанного вторичного резервуара с обеспечением, таким образом, возможности регулирования линзы при закрытом клапане. Следовательно, указанное клапанное устройство образует двухступенчатый регулирующий механизм для линзы с переменным фокусным расстоянием.
Таким образом, клапанное устройство обеспечивает возможность использования первого резервуара для выполнения первого регулирования, после которого первый резервуар может быть отсоединен. Затем для дополнительного регулирования могут использоваться вторичный резервуар и вторичное регулирующее устройство. В предпочтительной и практически реализуемой конфигурации вторичный резервуар является небольшим по сравнению с первым резервуаром. Таким образом, первый, больший резервуар обеспечивает большой диапазон начального регулирования, а второй, меньший резервуар обеспечивает дополнительное тонкое регулирование для последующего использования. Указанное дополнительное регулирование может быть полезно для коррекции будущих изменений зрения пользователя или для выполнения регулирований, учитывающих пресбиопию. Для пользователя с пресбиопией может требоваться различная степень коррекции в зависимости от расстояния между наблюдаемым объектом и глазом.
В предпочтительном варианте выполнения вторичное регулирующее устройство содержит поршень, который расположен в резервуаре и может перемещаться относительно резервуара для изменения его объема. Указанный поршень может перемещаться путем вращения вдоль винтовой резьбы или с помощью любого другого подходящего средства.
Вышеуказанные аспекты и предпочтительные особенности являются особенно преимущественными при использовании в случае линзы с переменным фокусным расстоянием. Таким образом, предпочтительные варианты выполнения изобретения содержат линзу с переменным фокусным расстоянием, содержащую вышеописанное клапанное устройство. Однако следует понимать, что указанное клапанное устройство имеет преимущества и в других областях применения, в которых требуется выполнение простого контроля потока текучей среды, особенно в случае прохождения текучей среды из резервуара или другого легко поворачиваемого источника без необходимости наличия шарнирного соединения.
Таким образом, в другом аспекте данного изобретения предложено клапанное устройство, содержащее впускное отверстие, выпускное отверстие и клапанный элемент, который расположен между указанными впускным и выпускным отверстиями и имеет проток, предназначенный для обеспечения проточного сообщения между впускным и выпускным отверстиями, и клапан, закрывающий указанный проток, причем указанный клапан приводится в действие путем поворота клапанного элемента вокруг оси поворота, при этом проток проходит вдоль клапанного элемента в осевом направлении.
Далее, только в качестве примера, приведено описание предпочтительных вариантов выполнения данного изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 изображает вид в разрезе первого варианта выполнения регулирующего и изолирующего механизма, прикрепленного к линзе,
фиг.2 изображает увеличенный вид изолирующего приспособления, показанного на фиг.1,
фиг.3 изображает механизм, показанный на фиг.1, причем регулятор, линза и камера клапана не показаны,
фиг.4 изображает вид в разрезе элементов, показанных на фиг.3,
фиг.5 изображает компонент клапанного элемента,
фиг.6 изображает вид в аксонометрии механизма, показанного на фиг.1, прикрепленного к линзе,
фиг.7 изображает тот же вид, что и фиг.6, на котором крышки линзы и мембрана отсутствуют,
фиг.8 изображает аналогичный вид со снятым регулятором,
фиг.9 изображает вид конструкции линзы предложенного типа в разобранном виде,
фиг.10 изображает разрез конструкции линзы, показанной на фиг.9, установленной в оправе очков и содержащей механизм тонкой регулировки,
фиг.11 изображает вид в аксонометрии очков с регулирующим механизмом, показанным на фиг.10,
фиг.12 изображает второй вариант выполнения регулирующего и изолирующего механизма, в котором для отсоединения резервуара от клапанного элемента используется альтернативный механизм,
фиг.13 изображает разрез по линии В-В на фиг.12,
фиг.14 изображает разрез по линии А-А на фиг.12,
фиг.15 изображает резервуар механизма, показанного на фиг.12, отсоединенный от клапанного элемента,
фиг.16-18 изображают различные виды цилиндра механизма, показанного на фиг.12,
фиг.19 и 20 изображают вид в аксонометрии и вид сверху очков, содержащих третий вариант выполнения регулирующего и изолирующего механизма,
фиг.21 изображает увеличенный вид зажима на дужке очков, являющегося характерной особенностью четвертого варианта выполнения регулирующего и изолирующего механизма, и
фиг.22 изображает вид в аксонометрии зажима, показанного на фиг.21.
На фиг.1 изображена конструкция круглой линзы, выполненная из пластмассового обода 20, который имеет выполненный с ним за одно целое выступ 22 с полым каналом 24 внутри него. К задней части обода 20 прикреплена задняя крышка 60, к передней части обода прикреплена гибкая мембрана 40, а к передней части конструкции линзы прикреплена передняя крышка 50. Внутри конструкции линзы расположена не показанная на чертеже гибкая мембрана, которая обеспечивает возможность регулирования оптической силы линзы. Расположение мембраны можно видеть на фиг.9.
Внешний обод 20 имеет отверстие 1, открывающееся в обод 20 для обеспечения возможности прохождения текучей среды в полость линзы. Текучая среда закачивается в линзу и откачивается из нее для регулирования оптической силы линзы с помощью колпачкового регулятора 2, установленного при помощи внутренней резьбы, которая взаимодействует с внешней резьбой цилиндра 3. Регулятор 2 и цилиндр 3 совместно образуют резервуар 4 для текучей среды. Между регулятором 2 и цилиндром 3 выполнено уплотнение, препятствующее вытеканию текучей среды вдоль резьбового участка. В цилиндре 3 выполнен канал 5, который на одном конце открывается в резервуар 4, а на другом конце соединен с изолирующим приспособлением 6. При повороте регулятора 2 относительно цилиндра 3 происходит регулирование объема резервуара 4, в результате чего текучая среда перемещается по каналу 5 в полость линзы и из нее.
Изолирующее приспособление 6 содержит клапанный элемент 7, расположенный в камере 8 клапана. Указанная камера 8 образована выступом 22 и каналом 24 обода 20 и имеет цилиндрическую форму. Отверстие 1 открывается в первый конец камеры 8 с образованием, таким образом, выпускного отверстия из камеры 8 в полость линзы с переменным фокусным расстоянием.
Лучше всего форма клапанного элемента 7 показана на фиг.2. На этом чертеже изображен увеличенный вид компонентов изолирующего приспособления 6, показанных на фиг.1, на котором цилиндр 3 и крышки 50, 60 отсутствуют. Клапанный элемент 7 выполнен с возможностью поворота в камере 8 и имеет канал 9, соединенный с каналом 5. Текучая среда может проходить из резервуара 4 через канал 5 к впускному отверстию канала 9. Текучая среда проходит через канал 9 вдоль клапанного элемента 7 в первый конец камеры 8 через отверстие 10, выполненное в конце клапанного элемента 7. Указанный элемент 7 имеет в целом цилиндрическую форму, при этом на конце клапана, установленном в первом конце камеры 8, цилиндр имеет вырезанную часть, которая обеспечивает возможность прохождения текучей среды из отверстия 10 к отверстию 1. Не вырезанная часть клапанного элемента 7 образует уплотнение 11, Таким образом, указанные вырезанная часть и уплотнение 11 при их установке в камере 8 образуют поворотный клапан.
На фиг.1 и 2 клапанный элемент 7 показан в открытом положении, при этом вырезанная часть расположена смежно с отверстием 1, ведущим в полость. Для закрытия клапана элемент 7 поворачивается до тех пор, пока уплотнение 11 не станет расположено смежно с отверстием 1. При перекрытии отверстия 1 уплотнением 11 текучая среда не может поступать в полость линзы или выходить из нее.
Клапанный элемент 7 поворачивается с помощью рычага 12, который в данном варианте выполнения выполнен за одно целое с цилиндром 3. Рычаг 12 присоединен к клапанному элементу 7 путем соединения внешней периферии элемента 7 с внутренней периферией канала 5. Данное соединение может представлять собой скользящую посадку либо может быть выполнено с помощью клея, ультразвуковой сварки или любого другого подходящего способа.
Камера 8 клапана содержит ограничитель (не показан), который выполнен так, что оператор может чувствовать, когда клапан находится в закрытом и открытом положениях, и который удерживает клапанный элемент в требуемом месте. Когда клапан открыт, ограничитель противодействует вращающему усилию регулятора 2 при его затягивании. Для предотвращения поворота клапанного элемента 7 при ослаблении регулятора может использоваться рычаг 12. Когда клапанный элемент 7 поворачивается в закрытое положение и упирается в ограничитель, дальнейшее приложение усилия к рычагу 12 позволяет оператору отсоединить резервуар 4 от линзы.
Отсоединение осуществляется путем разламывания клапанного элемента 7 в зоне, расположенной за уплотнением 11, что позволяет оператору удалить резервуар 4 вместе с рычагом 12 и цилиндром 3. Соединение между клапанным элементом 7 и цилиндром 3 можно видеть на фиг.3 и 4, а клапанный элемент 7 подробно показан на фиг.5. Для создания концентратора напряжений и, следовательно, инициирования разрушения материала клапана для отсоединения рычага 12 и резервуара 4 выполнен надрез или выемка 13. Для фиксации конца клапанного элемента 7 на месте в камере 8 во время и после отсоединения выполнено удерживающее кольцо 14, которое можно видеть на фиг.1. Указанное кольцо 14 присоединено к внешней поверхности камеры 8 с помощью винтовой резьбы и имеет проходящий внутрь выступ, который примыкает к уступу, выполненному по периферии клапанного элемента 7. Момент, приложенный вокруг оси, проходящей через выемку 13 по нормали к оси поворота, создает значительное растягивающее напряжение в области выемки 13, в результате чего клапанный элемент 7 разрушается вокруг канала 9, смежного с выемкой 13. Затем рычаг 12, цилиндр 3 и регулятор 2 могут быть сняты с линзы. Конец клапанного элемента 7 вместе с уплотнением 11, закрывающим отверстие, удерживается на месте кольцом 14.
Как видно из фиг.3-5, выемка 13 представляет собой надрез, проходящий вокруг половины окружности клапанного элемента. В дополнение к выемке 13 клапанный элемент 7 имеет переменную толщину стенки вокруг канала 9. Стенка выполнена более толстой в верхней части (в соответствии с расположением на фиг.5) для обеспечения возможности создания выемки 13 и выполнена более тонкой вблизи нижнего края для облегчения разламывания клапанного элемента 7 и легкого удаления резервуара и относящихся к нему компонентов. Переменную толщину стенки канала 9 можно видеть на разрезах, показанных на фиг.1, 2 и 4, на которых клапанный элемент 7 изображен с более тонкой стенкой у его верхнего края и более толстой стенкой и выемкой 13 у его нижнего края. Конкретная конфигурация стенки переменной толщины, показанная на фиг.3-5, не является определяющей, напротив, возможно использование любой конфигурации, обеспечивающей содействие разламыванию клапанного элемента 7 по периферии Например, толщина стенки вокруг выемки 13 может быть уменьшена для содействия образованию трещины, проходящей по всей толщине.
На фиг.6 изображен регулирующий и изолирующий механизм, прикрепленный к линзе с переменным фокусным расстоянием. Указанная линза вставляется в соответствующую оправу очков, при этом дужка очков проходит от места шарнирного соединения, смежного с клапанным элементом 7 и удерживающим кольцом 14. Непосредственно за указанным местом шарнирного соединения расположен рычаг 12, за которым расположен регулятор 2. Пользователь может легко настраивать линзу путем поворота регулятора 2. Было установлено, что это закручивающее перемещение, выполняемое вблизи височной области при ношении очков, является эргономичным и интуитивно-понятным для пользователя, а также просто и удобно выполняется другим человеком. Расположение регулирующего механизма вблизи височной области проиллюстрировано на фиг.11, на которой изображены очки с механизмом тонкой регулировки. Когда линза настроена на требуемую оптическую силу, рычаг 12 поворачивают с обеспечением закрытия клапана и прикладывают к нему дополнительное усилие для разламывания клапанного элемента 7 с использованием выемки 13 и отсоединения секции указанного механизма, содержащей резервуар. На фиг.7 изображена та же самая конструкция, но с отсутствующими крышками 50, 60 линз, так что видно отверстие 1 в полости линзы. В результате настройки регулятора 2 текучая среда перемещается в отверстие 1 и из него. Фиг.8 изображает тот же вид, на котором отсутствует регулятор 2 и подробно показана резьба цилиндра 3.
Как следует из фиг.6-8, при отсутствии возможности отсоединения резервуара очки становятся громоздкими и неуклюжими из-за выступающего из линзы большого регулирующего устройства.
Сборка клапанного устройства и регулирующего механизма происходит следующим образом. Линзу выполняют любым соответствующим способом, как и различные компоненты клапанного устройства и регулирующего механизма. Обычным способом выполнения большинства компонентов является литьевое формование из подходящей пластмассы. Гибкая мембрана может быть вырезана из листового материала. Уплотнение 11 выполняют на клапанном элементе 7 и изготавливают из более упругого материала, чем указанный элемент 7, для обеспечения лучшего закрытия выпускного отверстия, ведущего к отверстию 1. Выемку 13 выполняют в клапанном элементе 7 резкой или другим аналогичным способом. Клапанный элемент 7 вставляют в камеру 8 обода 20 линзы. Уплотнение (не показано), установленное вокруг клапанного элемента 7, используют для выполнения герметичного соединения между элементом 7 и камерой 8. На внешнюю поверхность камеры 8 навинчивают удерживающее кольцо 14, которое взаимодействует с уступом на клапанном элементе 7 с обеспечением удерживания последнего в камере 8. Затем на клапанный элемент 7 устанавливают цилиндр 3 и рычажную часть, при этом элемент 7 находится в канале 5 цилиндра 3. Данное соединение может быть выполнено подходящими способами, описанными выше. Затем на указанный цилиндр может быть навинчен регулятор 2. Уплотнение вокруг цилиндра 3 обеспечивает герметичное соединение с регулятором 2 с образованием герметичного резервуара.
Наполнение полости линзы и регулирующего механизма текучей средой может быть выполнено двумя способами. В первом способе линзу наполняют до установки клапанного элемента, тогда как во втором способе линза является пустой. В обоих способах линзу и ее клапанный элемент 7 (уже установленный) закрепляют в оправе очков до прикрепления компонентов резервуара. Линзу и клапанный элемент 7 закрепляют с помощью удерживающего кольца, которое может быть вышеописанным удерживающим кольцом 14 или дополнительным удерживающим кольцом, прикрепленным к резьбе на оправе очков.
Первый способ.
1. Предварительно наполняют полость линзы и часть камеры 8 клапана.
2. В камеру 8 помещают клапанный элемент 7, который вытесняет текучую среду вверх через отверстие 10 в канал 9 клапана.
3. К клапанному элементу прикрепляют (и закрепляют любым подходящим способом) узел цилиндра и регулятора, содержащий наружный резервуар 4.
4. В наружный резервуар 4 вводят иглу через входное отверстие, выполненное в торцевом колпачке регулятора 2 и отцентрированное по оси с каналом 5 клапанного элемента и каналом 9 цилиндра, и с помощью нее наполняют пустоту текучей средой. В идеальном случае игла должна начинать проводить текучую среду после того, как ее кончик оказывается ниже уровня имеющейся текучей среды в канале 9 клапанного элемента.
5. Наполнение продолжают до тех пор, пока у впускного отверстия в наружном резервуаре 4 не образуется положительной мениск.
Второй способ.
1. Центрируют по вертикальной оси соответствующий объем полости линзы, отверстие 1 между полостью линзы и цилиндром 3, впускное отверстие 10 в клапанном элементе 7 и входное отверстие на конце наружного резервуара 4.
2. Вдоль указанной вертикальной оси вводят иглу и с помощью нее наполняют полость линзы, клапанный элемент 7 и наружный резервуар 4 за один этап наполнения.
3. Наполнение продолжают до тех пор, пока у впускного отверстия в наружном резервуаре 4 не образуется положительной мениск.
В обоих способах впускное отверстие затем герметизируют с помощью обычной пробки/заглушки/стопорного винта или какого-либо другого подходящего способа герметизации, хотя это может привести к некоторой протечке текучей среды. Как вариант, герметизация может быть выполнена с помощью грибовидной пробки подходящей конструкции, которая герметично закрывает указанное отверстие зазубренным стволом и имеет грибовидную головку с внутренней полостью, которая окружает положительный мениск у впускного отверстия.
В предпочтительных вариантах конструкции линзы имеется один или более воздуховодов (не показаны), которые содействуют удалению воздуха из полости линзы при ее наполнении. Воздуховоды расположены около отверстия 1 и, соответственно, во время наполнения находятся в верхней части полости линзы. После устранения любого пузырька воздуха воздуховод закрывают заглушкой, а затем герметизируют. Заглушка может быть посажена с натягом без дополнительной герметизации или может быть загерметизирована любым подходящим способом, например, с помощью лазерной сварки или клеящего средства.
Следует понимать, что на фиг.1-8 изображена линза только для одного глаза. Несмотря на то что для обоих глаз могут использоваться одинаковые линза и клапанное устройство, для другого глаза предпочтительно использовать их зеркальное отображение. Это означает, что направления поворота регулятора 2 и клапанного элемента 7 являются обратными по отношению к конструкции линзы. Это делается для того, чтобы абсолютное направление поворота регулятора 2 и элемента 7 было одинаковым при установке линз в оправу очков. Например, вращение, в результате которого верхняя часть регулятора 2 перемещается вперед, может использоваться для затягивания регулятора 2. Для этого на одной стороне очков должна быть выполнена правосторонняя резьба, а на другой - левосторонняя резьба.
На фиг.9 изображена в разобранном виде линза, относящаяся к типу, который может использоваться с механизмом, показанным на других чертежах. Указанная линза содержит пластмассовый обод 20 с выполненным за одно целое выступом 22, внутри которого имеется полый канал 24, образующий камеру 8 клапана, как показано на фиг.1. К задней части обода 20 прикреплена задняя крышка 60, а к передней части обода 20 прикреплена гибкая мембрана 40. Обод 20, задняя крышка 60 и гибкая мембрана 40 образуют полость, которая наполняется текучей средой и в которую может быть введена или из которой может быть удалена дополнительная текучая среда для деформации гибкой мембраны с обеспечением регулирования, таким образом, оптической силы линзы. Поверх гибкой мембраны 40 для защиты прикреплена передняя крышка 50.
В непоказанном варианте выполнения изолирующий и регулирующий механизм, изображенный на фиг.1-8 (или относящийся к одному из рассмотренных ниже со второго по четвертый вариантов выполнения), установлен в сочетании с вторичным регулирующим механизмом, предназначенным для тонкой регулировки. Указанный механизм тонкой регулировки установлен между камерой 8 клапана и ободом 20 линзы и обеспечивает возможность регулировки линзы с переменным фокусным расстоянием после удаления резервуара 4.
В варианте выполнения соответствующего механизма тонкой регулировки полый канал 24 выступа 22 на линзе выполнен вытянутым для использования как в качестве вторичного резервуара, так и в качестве камеры 8. Во вторичном резервуаре содержится небольшой объем жидкости, который может использоваться для изменения оптической силы линзы. Во вторичном резервуаре выполнен перемещающийся поршень или аналогичный элемент, обеспечивающий изменение объема указанного резервуара и перемещение жидкости в полость или из нее, при этом к поршню прикреплено регулировочное средство, поворот которого вызывает перемещение поршня во вторичном резервуаре. Регулировочное средство может представлять собой кольцо, проходящее вокруг выступа 22 и выполненное с возможностью перемещения поршня с помощью соответствующей конфигурации винтовых резьб.
Пример механизма тонкой регулировки, который может использоваться в сочетании с регулирующим механизмом любого из первого-четвертого вариантов выполнения, показан на фиг.10 и 11. Конструкция линзы соответствует конструкции, показанной на фиг.9. Полый канал 24 сообщается с пространством внутри обода 22 с помощью прохода 26. Канал 24 служит в качестве вторичного резервуара, обеспечивающего возможность добавления жидкости в полость или удаления ее из полости через проход 26 для обеспечения изменения формы гибкой мембраны 40 и, соответственно, оптических характеристик линзы. В канале 24 также размещен регулирующий механизм, предназначенный для изменения объема текучей среды в полости.
Напротив выступа 22 выполнено наливное отверстие 28, проходящее через обод 20. Указанное отверстие 28 используется для наполнения полости и резервуара после сборки линзы и затем герметизируется.
На фиг.10 изображен разрез регулирующего механизма. Вдоль канала 24 может перемещаться плунжер 78, действующий, таким образом, в качестве поршня в цилиндре. Перемещение плунжера 78 к ободу 22 заставляет жидкость поступать в полость, а перемещение плунжера 78 от обода 22 обеспечивает вытекание жидкости из полости. Изменение количества жидкости в полости изменяет кривизну гибкой мембраны 40 и, соответственно, оптические характеристики линзы 10.
Плунжер 78 функционально присоединен к маховику или ручке 76. Указанный маховик 76 установлен с возможностью поворота, но не может перемещаться вдоль своей оси вращения. Поворотное перемещение маховика преобразуется в поступательное перемещение плунжера 78 с помощью резьбового соединения.
На фиг.11 изображены очки 70, выполненные с использованием двух линз, показанных на фиг.10. Линза в правой части фиг.11 ориентирована так же, как линза на фиг.10, а линза в левой части представляет собой зеркальное отображение линзы в правой части и повернута на 180° относительно своей оптической оси. Указанные линзы расположены так, что радиальные выступы 22 проходят горизонтально от внешнего края глаза пользователя.
Линзы закреплены в оправе 72, к которой прикреплены дужки 74. Кроме того, с каждой стороны оправы 72 прикреплены маховики 76, каждый из которых соединен с регулирующим механизмом, обеспечивающим возможность изменения фокусного расстояния линзы 10. Регулирующий механизм в правой части представляет собой механизм, показанный на фиг.10, а регулирующий механизм в левой части является зеркальным отображением механизма, показанного на фиг.10, с направлением винтовой резьбы, измененным на обратное. Такое изменение означает, что для достижения увеличения или уменьшения оптической силы линзы два маховика поворачиваются в одном и том же направлении.
Следует понимать, что для обеспечения возможности объединения механизма тонкой регулировки с большим резервуаром 4 любого из первого-четвертого вариантов выполнения необходимо выполнение определенных модификаций. В одном варианте выполнения через маховик 76 и поршень 78 в осевом направлении вдоль вторичного резервуара со смещением от центра поршня 78 проходит отверстие (не показано), открывающееся у маховика 76 в камеру 8 клапана, как описано выше. Таким образом, клапанный элемент 7 примыкает к поверхности маховика 76, а отверстие в маховике занимает место отверстия 1 в конструкции любого из первого-четвертого вариантов выполнения. Соединение между основным резервуаром 4 и полостью линзы проходит вдоль каналов 5 и 9, а затем вдоль отверстия в поршне и маховике 76 ко второму резервуару. Камера 8 присоединена к маховику 76 и расположена так, что при нахождении клапана в закрытом состоянии отверстие в конце маховика 76 загерметизировано.
В альтернативном варианте выполнения выпускное отверстие из камеры 8 открывается во вторичный резервуар или присоединенный к нему канал, при этом поршень 78 перемещается во вторичном резервуаре от противоположного конца резервуара или от его боковой стороны. Таким образом, соединение от выпускного отверстия камеры 8 может проходить в боковую сторону вторичного резервуара, например, от верхней или нижней части канала 24, как показано на фиг.10. Как вариант, маховик 76 и поршень 78 могут быть повернуты на 90° и расположены, таким образом, вертикально на фиг.10, при этом камера клапана будет присоединена на фиг.10 справа. Этот тип соединения исключает необходимость в отверстии, проходящем через поршень 78 и/или маховик 76.
Таким образом, при данной конфигурации грубая регулировка линзы может быть выполнена с помощью регулятора 2 и основного резервуара, при этом текучая среда проходит через вторичный резервуар механизма тонкой регулировки. По завершении соответствующей грубой регулировки клапанный элемент 7 поворачивают с обеспечением закрытия отверстия, соединяющего камеру 8 со вторичным резервуаром, а большой резервуар 4 отсоединяют, как изложено выше. Текучая среда, оставшаяся во вторичном резервуаре, может быть перемещена в полость линзы и из нее с помощью поршня 78, предназначенного для тонкой регулировки.
На фиг.12-18 изображен второй вариант выполнения, в котором для отсоединения резервуара 4 от клапанного элемента 7 используется альтернативный механизм. Другие особенности регулирующего механизма аналогичны рассмотренным со ссылкой на фиг.1-8 и потому не описаны повторно. Однако следует отметить, что во втором варианте выполнения на цилиндре 3 используется одновитковая резьба, в отличие от многовитковой резьбы на цилиндре 3 в первом варианте выполнения. Было установлено, что данная конфигурация в сочетании с уплотнением 30 обеспечивает достаточную стабильность и управление регулировкой линзы с помощью регулятора 2. При наличии только одного витка резьбы удаление воздуха во время процесса наполнения осуществляется более легко. Для дополнительного содействия удалению воздуха часть резьбы изъята, что обеспечивает свободный от выступов путь для прохождения удаляемого воздуха. Указанная неполная резьба показана на фиг.17. Однако следует понимать, что в зависимости от необходимости возможно использование любой из резьбовых конфигураций.
Как видно из фиг.12, во втором варианте выполнения на клапанном элементе 7 отсутствует выемка 13, предназначенная для разлома указанного элемента. Вместо этого резервуар 4 и клапанный элемент 7 соединены фрикционным соединением 31. Указанное соединение 31 образовано в результате взаимодействия заглушки 32, проходящей от цилиндра 3, с гнездом 33, выполненным в клапанном элементе 7. Поворот заглушки 32 в гнезде 33 предотвращается с помощью выступа, взаимодействующего с углублением. Фрагмент данной конфигурации приведен на фиг.13 и 14. Таким образом, регулятор 2 может вращаться вокруг цилиндра 3 без проскальзывания заглушки 32 в гнезде 33. Кроме того, к рычагу 12, выполненному за одно целое с цилиндром 3, может быть приложено большее усилие при повороте клапанного элемента 7 в камере 8 (не показана в данном варианте выполнения) для обеспечения герметизации полости линзы.
После выполнения необходимой регулировки оптической силы линзы клапан закрывают путем поворота рычага, а резервуар 4 удаляют простым движением оттягивания, которое заменяет разламывание клапанного элемента 7 в области выемки 13. Преимущественно это обеспечивает возможность повторного присоединения резервуара 4, либо может использоваться новый резервуар 4.
На фиг.15 изображен резервуар 4, снятый с клапанного элемента 7, при этом хорошо виден выступ на гнезде 32. Фиг.15 также иллюстрирует дополнительную особенность, имеющуюся во втором варианте выполнения. По периферии открытого конца колпачкового регулятора 2 выполнены выемки 34, а цилиндр 3 имеет упругие зубцы 35. Во время обычного использования зубцы 35 удерживаются внутри регулятора 2 и прижаты к его внутренней поверхности. Однако при слишком сильном раскручивании регулятора 2 зубцы выскакивают наружу в выемки 34, что препятствует дальнейшему повороту в этом направлении. На фиг.15 показаны зубцы 35, взаимодействующие с выемками 34.
Таким образом, зубцы 35 и выемки 34 образуют ограничитель, определяющий точку максимального перемещения регулятора 2. В случае обратного вращения регулятора 2 зубцы 35 возвращаются в положение у противоположного внутреннего края выемок 34, так что настройка регулятора 2 может выполняться обычным образом. На фиг.16-18 изображен резервуар 4 с удаленным регулятором 2. Можно видеть дополнительные особенности гнезда 32, а также конструкцию зубцов 35. Зубцы 35 представляют собой тонкие упругие элементы, внешний край которых проходит приблизительно по касательной к периферии цилиндра 3.
Несмотря на то что добавление данного ограничительного механизма показано в отношении второго варианта выполнения, следует понимать, что эти элементы также могут быть выполнены на цилиндре 3 и регуляторе 2 первого варианта выполнения с достижением того же результата.
Еще одна дополнительная особенность, относящаяся к третьему варианту выполнения, проиллюстрирована на фиг.19 и 20, изображающих очки 80, в которых к каждой линзе прикреплен резервуар 4. Резервуар 4 и клапанный элемент 7 в данном варианте выполнения соответствуют резервуару и клапанному элементу, показанным на фиг.12-18, хотя при необходимости дополнительные особенности, рассмотренные ниже, могут использоваться в комбинации с резервуаром 4 и элементом 7, показанными на фиг.1-8.
В третьем варианте выполнения имеется острый выступ 81, отходящий от рычага 12, и соответствующая полость 82, выполненная в дужке 83 очков 80. При нахождении дужки 83 в открытом положении выступ 81 входит в полость 82. Это препятствует нежелательному повороту рычага 12 и, соответственно, клапанного элемента 7 вокруг его оси поворота, в то время как пользователь поворачивает регулятор 2 в процессе регулирования оптической силы линзы. Это препятствует преждевременной работе клапанного устройства 6 и, таким образом, способствует выполнению настройки линзы. Для обеспечения возможности поворота рычага 12 с приведением в действие клапана дужку 83 закрывают для выведения острого выступа 81 из полости 82. Таким образом, на фиг.20, например, рычаг 12 левого резервуара 4 может быть повернут, тогда как рычаг 12 правого резервуара 4 закреплен на месте вследствие взаимодействия выступа 81 с полостью 82. Выступ 81 и/или полость 82 имеют сужающийся профиль, обеспечивающий задание направления взаимодействия рычага 12 с дужкой 83. Это позволяет механизму компенсировать небольшие отклонения от заданного положения.
На фиг.21 и 22 изображен другой вариант выполнения, в котором для предотвращения нежелательного перемещения рычага 12 используется альтернативный механизм. Фиг.21 изображает увеличенный вид очков 80, подробно иллюстрирующий взаимодействие рычага 12 с дужкой 83 очков. В данном варианте выполнения на дужке 83 установлен зажим 84, который имеет гибкие выступы 85, проходящие вдоль каждой стороны рычага 12, когда рычаг 12 выровнен относительно дужки 83. Более подробно зажим 84 показан на фиг.22. В случае использования острого выступа 81 и полости 82, показанных на фиг.19 и 20, при неправильном расположении рычага 12 выступ 81 может быть защемлен дужкой 83, что вызовет повреждение очков и возможное преждевременное отсоединение резервуара 4. При наличии зажима 84 в случае неправильного расположения рычага 12 он отклоняет выступы 85 без какого-либо повреждения и не зажимается дужками 83. Затем рычаг 12 может быть повернут в надлежащее положение при открытых или закрытых дужках. Зажим 85 может быть снят с дужки 83 путем скольжения вдоль нее.
Следует понимать, что с регулирующими механизмами, описанными в данном документе, также могут использоваться линзы различных форм. Например, линза, показанная на фиг.1-8, несколько отличается от линзы, показанной на фиг.9, тем, что она содержит клапанный механизм 8 с цилиндрическим внешним профилем вместо квадратного профиля выступа 22, показанного на фиг.9. Кроме того, линза может содержать две мембраны, по одной на каждой стороне полости. Указанная линза может быть некруглой линзой. Возможно использование любой подходящей конструкции линзы без влияния на преимущества, обеспечиваемые клапанным устройством и соответствующими регулирующими механизмами.
Более того, конструкция различных элементов изолирующего и регулирующего механизма может изменяться. В рассмотренных выше вариантах выполнения цилиндр 3 и рычаг 12 являются единым компонентом, а клапанный элемент 7 является отдельным компонентом. Однако вместо этого рычаг 12 может быть выполнен с клапанным элементом 7 в виде единого компонента, который затем присоединяется к цилиндру 3, либо все три указанных элемента могут образовывать единый компонент. Вместо рычага 12 для приведения в действие клапана и отсоединения резервуара 4 может использоваться кольцо или маховик, расположенный вокруг цилиндра 3 или клапанного элемента 7.