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

Данное изобретение относится к линзе с переменным фокусным расстоянием и к очкам, в которых используется линза с переменным фокусным расстоянием.
Линзы с переменным фокусным расстоянием хорошо известны. Обычно они состоят из наполненной жидкостью камеры, по меньшей мере одна поверхность которой образована прозрачной гибкой 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.
Один тип линзы с переменным фокусным расстоянием, известный из уровня техники, описан, например, в международной публикации WO 96/38744. В этом документе количество жидкости в линзе регулируется путем введения шприца через пробку и добавления или извлечения жидкости с помощью него. Поскольку оправы для линз, используемые в очках, должны ко всему прочему обеспечивать доступ шприца к линзе, следует понимать, что использование такой линзы при некоторых обстоятельствах может быть несколько неудобным.
При использовании линз с переменным фокусным расстоянием в очках некоторого типа, например в очках для чтения, требуемый диапазон коррекции весьма небольшой, и возможно достижение коррекции по всему диапазону при использовании относительно небольшого объема жидкости. Этот малый объем жидкости может помещаться в сравнительно небольшом резервуаре.
В изобретении предложена линза с переменным фокусным расстоянием, содержащая обод с передней поверхностью и задней поверхностью, гибкую мембрану, удерживаемую между передней поверхностью обода и в целом жесткой прозрачной передней крышкой, и заднюю крышку, расположенную на задней поверхности обода, так что полость, образованная между гибкой мембраной и задней крышкой, может быть наполнена жидкостью, причем количество жидкости в полости может изменяться для обеспечения изменения кривизны гибкой мембраны и, соответственно, изменения оптических характеристик линзы, при этом указанный обод имеет выполненный с ним за одно целое полый выступ, полая внутренняя часть которого сообщается с указанной полостью и образует резервуар для жидкости, используемый в линзе с переменным фокусным расстоянием.
В подобной линзе резервуар является ее неотъемлемой частью, и, таким образом, нет необходимости присоединять или отсоединять шприцы или подобные устройства для обеспечения изменения количества жидкости в полости и, соответственно, изменения оптических характеристик линзы. Кроме того, поскольку резервуар составляет одно целое с линзой, то нет необходимости в выполнении отдельного канала, соединяющего резервуар с линзой. В некоторых известных видах очков с линзами с переменным фокусным расстоянием такие каналы препятствуют складыванию очков.
Следует понимать, что размер резервуара ограничен, и поэтому такая линза подходит, в частности, для использования в очках для чтения или подобных очках, когда требуемый диапазон коррекции является небольшим.
Обод и задняя крышка могут быть выполнены отдельно, что в некоторых условиях желательно, так как требования к материалам обода и задней крышки могут различаться. Например, задняя крышка должна быть прозрачной, но может быть желательным выполнение обода из более прочного непрозрачного материала. Однако выполнение обода и задней крышки в виде отдельных деталей увеличивает количество этапов, необходимых для сборки линзы. Таким образом, в другом варианте обод и задняя крышка могут быть выполнены за одно целое.
Предпочтительно объем полого выступа резервуара может изменяться для обеспечения, таким образом, изменения кривизны гибкой мембраны и, соответственно, изменения оптических характеристик линзы. Возможно использование различных вариантов сборки; в предпочтительном варианте выполнения резервуар выполнен в виде полого отверстия в выступе, в котором расположен поршень, так что при перемещении поршня к ободу или от обода обеспечивается подача жидкости в полость или ее вытекание из полости.
Данное изобретение также распространяется на очки с переменным фокусным расстоянием, содержащие по меньшей мере одну вышеописанную линзу с переменным фокусным расстоянием и снабженные средством управления, которое функционально соединено с поршнем, так что воздействие средства управления вызывает перемещение поршня. В предпочтительном варианте выполнения к поршню функционально присоединен маховик, так что поворотное движение маховика вызывает поступательное перемещение поршня. Таким образом, поворот маховика служит для изменения оптических характеристик линзы.
Далее, только в качестве примера, приведено описание предпочтительных вариантов выполнения данного изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых
фиг.1 изображает вид в аксонометрии варианта выполнения линзы с переменным фокусным расстоянием в разобранном виде;
фиг.2 изображает вид в аксонометрии линзы, показанной на фиг.1, в собранном виде;
фиг.3 изображает вид в аксонометрии варианта выполнения обода, предназначенного для использования в подобной линзе;
фиг.4 изображает схематический вид другого варианта выполнения обода;
фиг.5 изображает вид в аксонометрии очков, в которых используются две такие линзы; и
фиг.6 изображает разрез части очков, показанных на фиг.4.
Как видно наилучшим образом на фиг.1, линза 10 выполнена из четырех основных частей: обода 20 (более подробно показанного на фиг.3), гибкой мембраны 40, передней крышки 50 и задней крышки 60.
Гибкая мембрана 40 прикреплена к передней части обода 20 (т.е. к стороне, которая при ношении находится дальше от глаза), а задняя крышка 60 прикреплена к задней части обода 20. Между ними находится полость, ограниченная ободом 20, гибкой мембраной 40 и задней крышкой 60. При использовании эта полость наполнена жидкостью, причем количество жидкости в полости может изменяться для обеспечения изменения объема полости. Обод 20 и задняя крышка 60 являются в целом жесткими, поэтому изменение объема полости деформирует гибкую мембрану 40 и, соответственно, изменяет оптические характеристики линзы 10. Предпочтительно, чтобы задняя крышка 60 была линзой, которая может быть выполнена в соответствии с конкретным рецептом потребителя.
Передняя крышка 50 прикреплена к мембране 40, так что мембрана 40 расположена между ободом 20 и передней крышкой 50. Внутренняя поверхность передней крышки 50 (поверхность, обращенная к гибкой мембране 40) изогнута или иным способом выполнена с углублением. Это обеспечивает достаточную область для деформирования гибкой мембраны 40 и, соответственно, позволяет регулировать силу линзы 10. Предпочтительно, чтобы передняя крышка 50 также была линзой, и эта линза, как и задняя крышка, может быть выполнена в соответствии с конкретным рецептом потребителя. При желании линзы, образующие переднюю и заднюю крышки 50, 60, в сочетании могут обеспечивать выполнение индивидуального рецепта потребителя.
Обод 20 изображен более подробно на фиг.3. Вариант, показанный на фиг.3, в целом имеет кольцевую форму, однако возможно выполнение с любой другой подходящей формой. Как можно видеть, обод 20 имеет выполненный с ним за одно целое радиальный выступ 22 с полым отверстием 24 внутри него, сообщающимся с областью внутри обода 22 с помощью прохода 26. Полое отверстие 24 служит в качестве резервуара с жидкостью для полости и обеспечивает подачу жидкости в полость или ее вытекание из полости через проход 26 для изменения формы гибкой мембраны 40 и, соответственно, изменения оптических характеристик линзы 10. Кроме того, в полом канале 24 может размещаться по меньшей мере часть регулирующего механизма для изменения количества жидкости в полости, как будет описано впоследствии.
Напротив выступа 22 в указанном ободе выполнено наливное отверстие 28, которое используется для наполнения полости и резервуара после сборки линзы и затем герметизируется.
Можно видеть, что задняя часть обода 20 имеет нишу 30, в которой размещается задняя крышка 60. В другом варианте задняя крышка может быть выполнена за одно целое с ободом.
Несмотря на то, что обод показан с радиальным выступом 22, следует понимать, что нет необходимости в том, чтобы указанный выступ проходил в радиальном направлении. В другом варианте, как показано схематически на фиг.4, выступ 22 в целом проходит по касательной к ободу 20, при этом следует понимать, что положение обода может изменяться в зависимости от конкретной конструкции очков, в которых он будет использоваться.
На фиг.5 изображены очки 70, выполненные с использованием двух подобных линз. Правая линза на фиг.5 ориентирована так же, как и линза, показанная на фиг.1 и 2; левая линза идентична правой линзе, но повернута на 180° относительно своей оптической оси. Возможность использования одинаковых линз в качестве левой и правой линз может уменьшить стоимость производства, так как есть необходимость в создании линзы только одного вида. Кроме того, следует отметить, что линзы расположены таким образом, что радиальный выступ 22 проходит горизонтально от наружного края глаза потребителя.
Линзы 10 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.
Один вариант регулирующего механизма изображен на фиг.6. В данном случае регулирующий механизм содержит поршень 78, выполненный с возможностью перемещения вдоль полого отверстия 24 и действующий, таким образом, как поршень в цилиндре. Перемещение поршня 78 к ободу 22 заставляет жидкость поступать в полость, а перемещение поршня 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.
Поршень 78 функционально присоединен к маховику 76, который установлен с возможностью поворота, но не может перемещаться вдоль своей оси вращения. Поворотное перемещение маховика преобразуется в поступательное перемещение поршня 78.
Один способ преобразования перемещения обеспечивается тем, что маховик имеет выступ с внутренней резьбой, которая сопряжена с наружной резьбой на стержне, присоединенном к поршню. Если поворот поршня предотвращается (например, путем выполнения стрежня с некруглой частью, проходящей через некруглое отверстие в оправе, или создания плоской части на другом цилиндрическом поршне, который взаимодействует с соответствующей плоской частью в отверстии), то поворотное перемещение маховика и относящейся к нему внутренней резьбы заставит поршень перемещаться вдоль отверстия. Естественно, также может быть использована любая другая конструкция, подходящая для преобразования поворотного перемещения маховика в поступательное перемещение поршня.
Выполнение маховика 76 на боковой стороне оправы 72 обеспечивает легкую и удобную регулировку во время ношения очков 70. Однако следует понимать, что возможно использование других средств управления; например, можно использовать шаговый двигатель для обеспечения необходимого поворотного перемещения или присоединить непосредственно к поршню линейный исполнительный механизм.
Далее приведено описание, только в качестве примера, процесса сборки линзы 10 и очков 70.
Сначала выполняют обод 20 формованием из пластмассы или каким-либо другим способом. На обод 20 приклеивают стандартную оптическую заднюю линзу 60 путем нанесения на обод 20 тонкого слоя затвердевающего под воздействием УФ-лучей клеящего вещества (например, Loctite 3311 или аналогичного), последующего прикрепления задней линзы и отверждения клея. Таким образом выполняют задний оптический узел. В данном варианте выполнения задняя линза и обод выполнены в виде отдельных деталей, однако, как указано выше, они могут быть выполнены в виде одной отформованной детали, что исключает необходимость рассмотренного этапа.
С помощью натяжного механизма предварительно растягивают диск из майларовой пленки 40 типа DL1. На переднюю часть заднего оптического узла также наносят тонкий слой затвердевающего под воздействием УФ-лучей клеящего вещества, и затем этот узел помещают на поверхность предварительно натянутого майлара (который может быть предварительно обработан для обеспечения склеивания). Затем клею в узле дают отвердеть.
Данный узел с покрытием из майлара отрезают от натяжного механизма, а затем майлар подрезают вровень с краем оптического узла.
Затем к покрытому майларом заднему оптическому узлу приклеивают стандартную оптическую переднюю линзу 50 с помощью тонкого слоя затвердевающего под воздействием УФ-лучей клеящего вещества, наносимого на переднюю линзу. Предпочтительно, чтобы передняя линза была изогнута, а край линзы был подготовлен к соединению путем шлифовки, чтобы обеспечить достаточно плоскую поверхность для соединения с указанным узлом.
Далее в полое отверстие 24 радиального выступа 22 вставляют поршень 78. Поскольку отверстие 24 при этом герметизируется, то оптический узел на данном этапе может быть наполнен силиконовым маслом (типа Dow Corning 704 или аналогичным).
В предпочтительном способе заполнения используют шприц, наружный диаметр которого меньше внутреннего диаметра наливного отверстия 28. Такой способ обеспечивает выпуск воздуха по мере заполнения системы силиконовым маслом. В этом предпочтительном способе поршень 78 расположен в отверстии 24 в положении, при котором оптическая сила максимальна (при полностью введенном внутрь поршне 78). Оптический узел располагают так, чтобы наливное отверстие 28 находилось в верхней части, и заполняют на 50%. Вытесненный воздух может выходить через кольцевой зазор между иглой шприца и наливным отверстием 28. Затем поршень 78 перемещают в положение, при котором оптическая сила минимальна (при извлеченном поршне 78), а затем возвращают к положению, при котором оптическая сила максимальна. Этот процесс обеспечивает удаление воздуха из полого отверстия 24 и при необходимости может быть выполнен повторно. Затем оставшийся объем полости линзы заполняют жидкостью до переполнения.
Избыток силиконового масла вытирают и в наливное отверстие 28 вводят заглушку,
В представленном предпочтительном варианте заглушка представляет собой поликарбонатный стержень, который вставлен с натягом в наливное отверстие 28. Заглушку неразъемно прикрепляют в месте ее соединения с оптическим узлом путем нанесения затвердевающего под воздействием УФ-лучей клеящего вещества и последующего его отверждения.
Таким образом выполняют один оптический узел. Для создания очков требуется два подобных оптических узла.
Затем один из оптических узлов 10 располагают в передней части 72 оправы очков. Стержень поршня 78 расположен в пазу, выполненном на задней стороне передней части 72 оправы для предотвращения поворота поршня 78 во время регулировки. Линза 10 может прикрепляться путем посадки с натягом или использования клеевого соединения, если это предпочтительно.
Затем на конец поршня навинчивают регулировочный узел, при этом к передней части оправы приклеивают наружную втулку регулировочного узла с помощью затвердевающего под воздействием УФ-лучей клеящего вещества (или ему подобного). Затем к внутреннему колесу регулировочного узла присоединяют маховик 76 и прикрепляют его с помощью клеевого соединения или аналогичного средства.
Аналогичные этапы установки оптического узла 10 и прикрепления регулировочного узла выполняют для второй линзы.
В заключение к передней части 72 оправы прикрепляют левую и правую дужки 74 для создания готовых очков 70.
В данном случае предпочтительно наличие резервуара, выполненного в выступе 22 обода 20, частично для облегчения производства, а частично для того, чтобы жидкость и поршень 78 были видны во время процесса заполнения (так чтобы тот, кто выполняет процесс заполнения, мог удостовериться в том, что в жидкости нет воздушных пузырьков). Однако в другом варианте резервуар и поршень могут быть расположены в передней части самой оправы. Такое решение упрощает конструкцию обода (что может быть важно при выполнении обода и задней линзы за одно целое) за счет усложнения конструкции оправы.
Естественно, возможно внесение изменений в данные очки и линзы; в частности, существуют различные способы соединения маховика с поршнем. Кроме того, возможно использование механизма ручной регулировки, в котором отсутствует маховик, однако в данном случае наличие маховика является предпочтительным по причине простоты его использования.