ЛИНЗА С ПЕРЕМЕННЫМ ФОКУСНЫМ РАССТОЯНИЕМ И ОЧКИ
LENS WITH VARIABLE FOCAL DISTANCE AND GLASSES

Изобретение относится к линзе с переменным фокусным расстоянием и к очкам, в которых используется такая линза. Кроме того, изобретение относится к некоторым видам очков, в которых используются линзы с переменным фокусным расстоянием другого типа.
Линзы с переменным фокусным расстоянием уже существуют. Обычно они состоят из наполненной жидкостью камеры, по меньшей мере одна поверхность которой образована прозрачной гибкой мембраной. По мере того, как жидкость вводится в камеру или удаляется из камеры, гибкая мембрана деформируется, и соответственно изменяется ее кривизна. Это изменение кривизны приводит к изменению оптических свойств и оптической силы линзы. Таким образом, оптическую силу линзы можно легко изменять, изменяя объем жидкости в камере.
К примеру, в патенте Великобритании №2333858 описан один тип линзы с переменным фокусным расстоянием. Эта линза образована из нескольких взаимодействующих между собой оправ. Между оправами установлены гибкие прозрачные мембраны, и оправы выполнены таким образом, что когда они соединены между собой, они натягивают гибкие мембраны (что изменяет свойства линзы). Чтобы удержать линзу в собранном состоянии, одна из оправ деформируется. Однако такая конструкция предъявляет определенные требования к материалам (например, к пластичности), используемым для изготовления оправ, а также требует соблюдения строгих допусков при изготовлении оправ. Более того, каждая линза состоит из большого количества отдельных частей, что усложняет изготовление.
В данном изобретении предложена линза с переменным фокусным расстоянием, содержащая оправу с передней и задней поверхностями, гибкую мембрану, установленную между передней поверхностью оправы и в целом жесткой прозрачной передней стенкой, и заднюю стенку, прикрепленную к задней поверхности оправы, причем между гибкой мембраной и задней стенкой образована полость, которая заполнена жидкостью, при этом количество жидкости в полости может изменяться для изменения кривизны гибкой мембраны и, таким образом, изменения оптических свойств линзы.
Такая конструкция не требует каких-либо особенных характеристик составных частей линзы (кроме прозрачности передней и задней стенок и гибкости и прозрачности мембраны). Также она проще в изготовлении.
В предпочтительном варианте оправа и передняя стенка прикреплены к мембране с использованием клеящего вещества. Это еще более упрощает изготовление.
В предпочтительном варианте в стенке оправы выполнено отверстие, позволяющее вводить жидкость в полость и удалять ее из полости для изменения фокусного расстояния линзы. Для заполнения линзы может быть использовано второе отверстие (отверстие для заполнения), которое после заполнения линзы закрывают пробкой.
Одна из передней или задней стенок или обе стенки сами по себе могут быть линзами. Это позволяет увеличить оптическую силу линзы с переменным фокусным расстоянием (или изменить диапазон оптических сил) по сравнению с линзой, в которой используется только деформация гибкой мембраны.
В другом варианте линза содержит две мембраны, каждая из которых прикреплена к одной стороне оправы, при этом передняя стенка прикреплена к передней части оправы и закрывает переднюю мембрану, а задняя стенка прикреплена к задней части оправы и закрывает заднюю мембрану. Опять же, одна из передней или задней стенок или обе стенки могут быть линзами.
В предпочтительном варианте оправа окрашена; она может быть прозрачной, полупрозрачной или непрозрачной. В последнем случае оправа отличается по внешнему виду от остальной части линзы и имеет вид окантовки линзы. Кроме того, к передней части оправы может быть прикреплено декоративное покрытие, создающее внешний вид окантовки.
Линза может являться частью очков. Очки состоят из пары таких линз, соединенных переносицей, при этом каждая линза имеет шарнирно прикрепленную дужку. Если оправы линз окрашены, то они будут создавать вид окантовки, хотя фактически очки будут без оправы.
В предпочтительном варианте переносица посажена на выступ оправы, а в особо предпочтительном варианте указанный выступ является пробкой отверстия для заполнения.
Поскольку расстояние между линзами определяется шириной переносицы, изменение ширины переносицы является простым способом изменения межзрачкового расстояния очков. Чем шире переносица, тем больше межзрачковое расстояние, а чем уже переносица, тем оно меньше.
В другом варианте оправы двух линз очков могут быть выполнены как единое целое с неразъемной переносицей. Эта цельная оправа может быть окрашена, создавая внешний вид окантовки, как описано выше. Передняя и задняя стенки и гибкие мембраны могут быть прикреплены описанным выше способом.
Предпочтительно в дужках очков расположены средства для регулировки оптической силы линз. В предпочтительном варианте эти средства имеют форму резервуаров, соединенных с полостями линз (при этом для регулировки объема каждой полости имеется один резервуар). Объем резервуара можно увеличивать или уменьшать, нагнетая жидкость в полость или удаляя жидкость из полости. Диапазон оптической силы линзы можно изменять путем изменения объема резервуара.
В международной публикации WO 99/47958 описаны различные типы используемых резервуаров. Особо предпочтительным вариантом резервуара является цилиндр, ось которого расположена вдоль дужки. Перемещение поршня, находящегося в цилиндре, обеспечивается путем вращения ручки, связанной с цилиндром (для этого может использоваться механизм с реечной передачей). Предпочтительно, цилиндр расположен внутри дужки, а ручка расположена на стороне дужки, противоположной голове владельца, что обеспечивает легкость доступа.
Из выпускного отверстия резервуара в одно из отверстий в оправе линзы переходит трубка. Предпочтительно, трубка является гибкой и проходит сквозь шарнир дужки, улучшая внешний вид очков. Кроме того, это в некоторой степени защищает трубку.
Для предотвращения излишнего изгиба гибкой трубки при складывании дужек предпочтительно, чтобы шарниры были расположены на небольшом расстоянии позади плоскости линз (то есть, смещены по направлению к голове владельца). Это обеспечит значение максимального изгиба гибкой трубки около 90°.
Разумеется, в очках могут использоваться линзы с переменным фокусным расстоянием другого типа.
Предпочтительные варианты выполнения изобретения описаны ниже исключительно в качестве примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 представляет собой разрез линзы с переменным фокусным расстоянием в соответствии с первым вариантом выполнения;
фиг.2 представляет собой разрез линзы с переменным фокусным расстоянием в соответствии со вторым вариантом выполнения;
фиг.3 представляет собой вид в аксонометрии оправы, предназначенной для использования в данной линзе;
фиг.4 представляет собой вид в аксонометрии очков, в которых используются две линзы данного типа;
фиг.5 представляет собой вид сбоку очков, изображенных на фиг.4;
фиг.6 представляет собой детальный вид шарнира очков; и
фиг.7а и фиг.7b представляют собой сравнительные виды, объясняющие расположение шарнира очков.
На фиг.1 лучше всего видно, что линза 10 состоит из четырех основных частей: оправы 20 (более подробно изображенной на фиг.3), гибкой мембраны 30, передней стенки 40 и задней стенки 50.
Гибкая мембрана 30 прикреплена к передней части оправы 20, а задняя стенка 50 прикреплена к задней части оправы 20. Оправа 20, гибкая мембрана 30 и задняя стенка 50 образуют полость 60. В процессе использования полость 60 заполнена жидкостью, а количество жидкости, находящейся в полости, можно менять для изменения объема полости. Оправа 20 и задняя стенка 50 в целом жесткие, поэтому при изменении объема полости 60 деформируется гибкая мембрана 30 и, таким образом, изменяются оптические свойства линзы.
Передняя стенка 40 прикреплена к мембране 30, так что мембрана находится между оправой 20 и передней стенкой 40. Как показано на чертежах, внутренняя поверхность передней стенки 40 (поверхность, обращенная к гибкой мембране 30) изогнута. Это создает пространство, достаточное для изменения формы гибкой мембраны 30, и позволяет производить регулировку оптической силы линзы.
Передняя стенка 40 может иметь отверстие для выпуска воздуха (не показано), позволяющее выпускать воздух из промежутка, образованного между передней стенкой 40 и гибкой мембраной 30, при перемещении мембраны. Однако через это отверстие в промежуток может попадать вода, а это в определенных обстоятельствах может быть нежелательно.
Более подробно оправа 20 изображена на фиг.3. В варианте, изображенном на фиг.3, оправа в целом круглая, но можно использовать любую необходимую форму. Как видно из чертежа, сквозь стенку оправы проходят два отверстия 22, 24. При использовании одно из указанных отверстий 22 сообщается с гибкой трубкой, которая соединена с резервуаром переменного объема для жидкости (более подробно описанным ниже); при изменении объема резервуара количество жидкости, находящейся в полости, тоже меняется, изменяя оптическую силу линзы. Как показано на фиг.3, это отверстие может проходить через выступ 26 оправы, к которому может быть прикреплена дужка, в которой размещается резервуар. Другое отверстие 24 (отверстие для заполнения) используется для заполнения полости и резервуара после сборки.
На фиг.2 изображен второй вариант линзы. Этот вариант похож на вариант, изображенный на фиг.1, за исключением того, что в нем имеется вторая гибкая мембрана 54, расположенная между оправой 20 и задней стенкой 52. Внутренние поверхности и передней, и задней стенок 40, 52 изогнуты, что обеспечивает достаточное пространство для деформации мембран 30, 54.
В обеих линзах передняя стенка 40, задняя стенка 50, 52 и упругая мембрана (мембраны) 30, 54 являются прозрачными. Однако поскольку оправа 20 не расположена на пути оптического луча, она может быть и непрозрачной и фактически может иметь любой внешний вид. Если оправа непрозрачна, то она будет иметь вид окантовки вокруг линзы.
Более того, поскольку оправа не играет никакой роли в процессе фокусирования, ее можно изготавливать без соблюдения оптических показателей качества, и отливка оправы может стоить дешевле.
На фиг.4 и фиг.5 изображены регулируемые очки 100, в которых используются описанные выше линзы. Очки имеют две линзы 10, соединенные переносицей 110. К каждой линзе прикреплена дужка 120. Оправа 20, представленная на фиг.3, используется для линзы, изображенной на фиг.4 справа, а дужка прикреплена к выступу 26. Понятно, что оправа, используемая для линзы, изображенной на фиг.4 слева, является зеркальной относительно оправы, изображенной на фиг.3.
Каждая дужка 120 содержит резервуар переменного объема для жидкости, который сообщается с полостью соответствующей линзы. Резервуар имеет форму цилиндра с поршнем, выполненным с возможностью перемещения, и перемещение поршня либо выталкивает жидкость из резервуара в полость, либо втягивает жидкость из полости в резервуар, меняя объем полости, и таким образом изменяет форму гибкой мембраны.
На каждой дужке со стороны, противоположной голове владельца, имеется колесо 130, которое может поворачиваться владельцем при ношении очков 100. Вращение колеса вызывает перемещение поршня резервуара (например, посредством механизма с реечной передачей), для изменения объема жидкости, находящейся в полости, и изменения, таким образом, фокусного расстояния линзы. Каждую линзу можно регулировать по отдельности, а поскольку резервуары остаются соединенными с линзами, в любое время можно выполнять дополнительную регулировку (например, чтобы скорректировать ухудшение зрения владельца очков).
Дужки представляют собой две шарнирно соединенные части. Короткая часть (190) присоединена к выступу на оправе и соединяет дужку с линзой. В длинной части расположен резервуар, и она имеет стандартный заушник.
Через шарнир проходит гибкая трубка, которая соединяет резервуар с линзой. На фиг.6 крупно показан шарнир. Как видно на чертеже, короткая часть дужки имеет выступ 150, в котором имеется отверстие 160. Длинная часть дужки имеет два выступа 152, 154, в которых также имеются отверстия 162, 164. Через отверстие 160 в выступе 150 короткой части и отверстие 162 в одном из выступов 152 длинной части проходит винт 170, соединяющий части вместе.
В другом варианте выполнения винт 170 может быть вставлен через отверстия 162, 160 снизу. Винт 170 можно закрутить отверткой через нижнее отверстие 164. Если позволяют материалы, можно использовать саморез. В другом варианте для соединения двух частей дужки можно использовать гайку и болт.
Для защиты гибкая трубка 180 проходит через отверстия в длинной и короткой частях. В другом варианте для защиты трубки 180 от повреждения внешняя часть шарнира может быть закрыта крышкой.
В другом варианте короткая часть также может иметь два выступа, а для соединения каждого выступа короткой части с соответствующим выступом длинной части могут использоваться два винта.
На фиг.7а и фиг.7b изображены схемы расположения шарнира. На фиг.7b проиллюстрирован случай, когда шарнир расположен в целом в той же плоскости, что и линзы, и видно, что если очки находятся в сложенном состоянии, то гибкая трубка согнута почти вдвое. Это может привести к излому трубки и, возможно, ее повреждению.
На фиг.7а изображено предпочтительное расположение шарнира. В этом случае шарнир смещен назад относительно плоскости линз (если смотреть со стороны владельца). Как видно, самый острый изгиб трубки в этом случае составляет 90°, что уменьшает вероятность повреждения.
Ниже исключительно в качестве примера описан способ изготовления линз и очков.
Сначала изготавливают каждую линзу. На первом этапе заднюю стенку (в качестве которой можно использовать стандартную высококачественную офтальмологическую линзу) прикрепляют к оправе. Для этого можно нанести тонкую полоску УФ-клея (например, Loctite 3311) на оправу, прикрепить заднюю стенку, а затем дать отвердеть.
После этого диск из майлара (например, типа DL1) предварительно растягивают с использованием натяжного устройства. На переднюю часть оправы наносят тонкую полоску УФ-клея и затем оправу с задней стенкой размещают на поверхности диска из майлара, который можно предварительно обработать для склеивания. Далее эту конструкцию отверждают.
Конструкцию извлекают из натяжного устройства, а диск из майлара подрезают по краю линзы.
Затем переднюю стенку (в качестве которой также можно использовать стандартную высококачественную офтальмологическую линзу) прикрепляют к конструкции, нанося тонкую полоску УФ-клея на переднюю часть линзы. Как показано на фиг.1, передняя стенка имеет изогнутую форму, и чтобы обеспечить требуемую плоскую поверхность края для склеивания с конструкцией, края стенки перед склеиванием могут обработать (например, отшлифовать). После этого УФ-клей отверждают, получая готовую линзу.
После этого собирают шарнирные конструкции. Две части шарнирной конструкции располагают в рабочем положении и закрепляют винтом и гайкой. В случае необходимости можно использовать клей для фиксации резьбовых соединений. Отверстие в нижнем выступе длинной части (как показано на фиг.6) обеспечивает легкий доступ для отвертки, чтобы затянуть крепежный винт. 3атем через собранную шарнирную конструкцию продевают гибкую трубку. На этой стадии излишняя длина трубки облегчает процесс сборки, а в дальнейшем трубку можно подрезать.
Далее один конец гибкой трубки вклеивают в выступ оправы путем нанесения УФ-клея на наружную поверхность трубки и последующего отверждения.
Затем собирают дужку. Сначала собирают поршень резервуара, прикрепляя с помощью винта головку (которая имеет кольцевое уплотнение) к штоку (который образован реечным элементом). В другой конструкции поршень может быть выполнен как единое целое. Поршень вставляют в трубку (которая образует ближний конец цилиндра).
Оболочку шестерни присоединяют к задней части трубки, а к задней части оболочки шестерни присоединяют следующую часть трубки. Указанные части выравнивают, а затем скрепляют клеем, получая цилиндр. В другом варианте с оболочкой шестерни можно использовать цельную трубку.
После этого заднюю часть цилиндра закупоривают. Пробка обеспечивает наружное соединение для обычного заушника очков, который прикрепляют потом. (Присоединение заушника к очкам может в другом варианте быть окончательной операцией сборки очков).
Колесо, соединенное с ведущей шестерней, вставляют в оболочку ведущей шестерни для зацепления с рейкой и фиксируют. Колесо можно зафиксировать, прикрепив небольшой участок трубки к участку вала колеса, находящемуся за оболочкой ведущей шестерни.
Затем гибкую трубку подрезают до необходимой длины, а ее свободный конец прикрепляют к цилиндру. Для защиты трубки и придания жесткости готовой конструкции прикрепляют защитные элементы.
Затем систему изменения объема жидкости конструкции (в которую входят линзы, гибкая трубка и цилиндр) заполняют силиконовым маслом (типа Dow Corning 704 или аналогичным).
Используют шприц, наружный диаметр иглы которого меньше, чем внутренний диаметр отверстия для заполнения, чтобы вокруг иглы мог проходить воздух при наполнении системы силиконовым маслом. В предпочтительном способе устанавливают максимальную оптическую силу линзы (при полностью задвинутом поршне). Затем всю конструкцию располагают таким образом, чтобы отверстие для заполнения смотрело вертикально вверх, вставляют шприц и наполняют конструкцию на 50%. После этого устанавливают минимальную оптическую силу линзы (при полностью выдвинутом поршне), затем опять максимальную оптическую силу. Такая последовательность действий позволяет удалить воздух из конструкции и может быть повторена в случае необходимости. Далее оставшийся объем линзы заполняют маслом до переливания через край.
Излишек силиконового масла вытирают и в отверстие для заполнения вставляют пробку. В предпочтительном в данном изобретении виде в качестве пробки используется поликарбонатный стержень, запрессованный в отверстии для заполнения. Пробку крепят неразъемно путем нанесения УФ-клея в месте соединения с конструкцией линзы и его отверждения.
Для облегчения процесса сборки можно установить пробку большей длины, а затем подрезать, так чтобы она выступала наружу из линзы. Этот выступ используют для расположения переносицы в процессе окончательной сборки очков.
Затем вышеописанные этапы повторяют для второй линзы и дужки. После этого очки собирают, соединяя левую и правую части конструкции с переносицей. Можно использовать переносицы разной ширины для создания очков с разными межзрачковыми расстояниями.
Разумеется, очки можно изготавливать с использованием разного типа линз с переменным фокусным расстоянием.