具有浸没式透镜成形器的可调节的非圆的流体透镜制造技术

本发明专利技术涉及一种光学设备(1)，包括：具有可调节的焦距的至少一个第一透镜(100)，其中第一透镜(100)包括限定填充有透明流体(F)的容积(V)的容器(2)，并且其中容器(2)包括前壁(20)，该前壁(20)包括挠性且可伸展的透明膜(21)以及透明的透镜成形器(22)，该透镜成形器(22)浸没在流体(F)并连接到膜(21)，使得透镜成形器(22)限定膜(21)的曲率可调节区域(23)，并且其中容器(2)包括面向前壁(20)的后壁(30)，其中流体(F)设置在前壁(20)与后壁(30)之间，并且其中后壁(30)形成透镜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有浸没式透镜成形器的可调节的非圆的流体透镜本专利技术涉及一种光学设备，具体是以透镜的形式，具体是用于眼镜。此外，具体地，该专利技术涉及包括这种透镜的眼镜。更具体地，这种透镜是至少部分地流体(或液体)填充的并且具有可调节的焦距。更具体地，本专利技术涉及如何使用和控制这种动态透镜的设计和方法。本专利技术不仅适用于眼镜透镜，而且适用可以用于各种不同应用的其他透镜，这些不同应用诸如但不限于取景器、虚拟现实(VR)和增强现实(AR)系统中的屈光度控制，特别是用于VR或AR的眼镜。近视(近视眼)是指对远处物体的视力缺陷的病症。远视(远视眼)是指对近处物体的视力缺陷的病症。近视和远视两者都与眼睛的屈光力有关，屈光力与眼球的大小有关，并且近视和远视在一生中是恒定的。老花眼(远视眼)是由眼睛的晶状体(lens)的弹性丧失引起的病症。它降低了人眼调节即改变肉眼的焦距的能力。它通常发生在中年人和老年人中。在35-45岁的年龄范围内，人类的调节能力减少到3D(屈光度)或更低。那时，放大镜或一些其他形式的近视矫正对于人眼能够聚焦于近处物体来说变得必要。通过使用双焦点、多焦点或渐进式眼镜透镜或接触透镜，可以防止必须在具有不同光学倍率的眼镜之间切换。在渐进透镜的情况下，最佳透镜倍率的“通道”沿每个渐进透镜竖直向下。与双焦点和三焦点相比，存在焦点从远处到近处的平滑变化，而没有图像跳跃。大部分人口需要每只眼睛用不同的视力矫正。这些人称为屈光参差者，每只眼睛需要不同的视力矫正，以获得最大的视觉舒适度。包括流体的可调节的光学透镜系统因其大小紧凑、重量轻和光学倍率的连续调节而非常适用于眼镜。在电控透镜的情况下，快速切换速度和低电功率是关键的益处。包括流体的可调节的光学透镜系统在现有技术中已知。WO07049058涉及一种具有可变焦点的透镜，其包括刚性环，挠性(柔性)膜附接到该刚性环。刚性透明前盖附接到挠性膜并且在环的后表面上附接到刚性后盖。在挠性膜与后盖之间形成腔，并且腔中填充有液体。腔中的液体量是可以调节的，以改变挠性膜的曲率，从而改变透镜的光学特性。第二挠性膜可以定位在后盖与环之间。此外，WO06011937涉及一种具有至少一个挠性膜(表示为第一隔板)的流体自适应透镜设备。自适应透镜包括第一挠性且光学透明的膜。第二隔板，与挠性膜耦接，至少是部分光学透明的。在挠性膜与第二隔板之间形成第一腔。透镜设备包括腔内的流体。此外，设备包括例如聚四氟乙烯(Teflon)涂布螺钉的装置，用于控制该室中流体的压力或容积。当流体介质的参数改变时，膜弯曲并且透镜的光学性质改变。此外，US2003095336描述了一种主要用于矫正透镜或处方透镜的透镜设置。处方透镜与具有挠性膜和基部的流体单元相邻。在流体被泵入或泵出流体单元时，整个透镜设置的矫正倍率是变化的。此外，流体透镜也被提议用于敷眼法(参见例如美国专利号7,085,065)。此外，在随后的段落中描述了设计用于可调节眼镜的流体透镜。US8,414,121B2描述了非圆的可调节流体透镜组件，其中膜的厚度包括厚度轮廓，该厚度轮廓在膜的膨胀的特定阶段用于部分地抵消非球面性(尤其是散光)。因此，对于每种特定形状的眼镜框架，需要复杂的装配和优化程序。此外，US2012/0087014描述了一种液体致动机构，其集成到眼镜的支架中。流体经由挠性管系统从支架内的储液器泵入光学孔口中。此外，US2012/0287512A1描述了用于可调节的流体填充的透镜的不同的致动器机构，包括磁的致动机构、机械的致动机构和热的致动机构，它们全部集成到眼镜的支架中。在一些实施方式中，可调节的流体填充的透镜包括隔膜，该隔膜构造成可由针穿透的并在抽出针之后对室进行自动且流体地密封。此外，US2012/0087015A1描述了压电控制的流体储液器的实施方式，其集成到透镜模块的周界中。基于上文，本专利技术所要解决的问题是提供一种用于视力矫正的通用光学设备。该问题通过具有权利要求1的特征的光学设备来解决。光学设备的优选实施方式在相应的从属权利要求中陈述并在下面描述。根据权利要求1，公开了一种光学设备，包括：具有可调节的焦距的至少一个第一透镜，其中，第一透镜包括限定填充有透明流体的容积的容器，以及其中，容器包括前壁，该前壁包括透明膜和透明的透镜成形器，透明膜是挠性且可伸展的，透明的透镜成形器浸没在流体中(或接触流体)并连接到膜，使得透镜成形器限定膜的曲率可调节区域，以及其中，容器包括面向前壁的后壁，其中流体设置在前壁与后壁之间，其中后壁形成透镜(例如提供额外的屈光力)。特别地，在所有实施方式中，透明流体可以是透明液体(反之亦然)。由于膜可以是弹性变形的以调节所述区域的曲率的事实，所述容器和驻留其中的流体形成焦点可调节的(或可调节的)透镜。特别地，透镜成形器与膜接触的事实可以意味着透镜成形器经由另一材料层(例如由胶等形成的)直接或间接地与膜接触。透镜成形器还可以通过将其直接粘合到膜或经由另一材料层(诸如胶层)附接到膜。特别地，根据透镜成形器限定具有可调节曲率的膜的区域的概念可以意味着透镜成形器通过附接到膜或通过接触后者来限定膜的弹性可膨胀的(例如圆形的)区域，其中具体地，所述区域延伸直到在透镜成形器中形成的开口的(例如周向的)内边缘。当驻留在容器中的流体的压力由于容积的调节而增加或者由于流体被泵入或泵出容器的容积时，膜的曲率可调节区域膨胀并且其曲率增加。同样地，当流体较少地推抵该膜时，流体的压力降低，导致膜收缩并且该膜的所述区域的所述曲率减小。因此，曲率增加意味着膜的所述区域可以形成更明显的凸面凸出，或者膜的所述区域从平坦状态变为凸面状态。同样地，曲率减小意味着膜的所述区域从明显的凸面状态变为不太明显的凸面状态或甚至变为平坦状态。通常，膜可以由以下材料中的至少一种制成：玻璃、聚合物、弹性体、塑料或任何其他透明且可伸展或挠性的材料。例如，膜可以由硅氧烷基聚合物(诸如聚(二甲基硅氧烷)(也称为PDMS))、或聚酯材料(诸如PET)或双轴取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯(例如“聚脂薄膜(Mylar)”)制成。此外，膜可以包括涂层。此外，膜也可以是结构化的，例如，包括结构化表面或在膜上具有可变的厚度或刚度。此外，驻留在容器中的所述流体优选地是或包括液体金属、凝胶、液体、气体或可以变形的任何透明的吸收或反射材料。例如，流体可以是硅油(例如双-苯丙基二甲基硅油)。另外，流体可以包括氟化聚合物，诸如全氟化聚醚(PFPE)惰性流体。根据本专利技术的优选实施方式，透镜成形器包括由膜覆盖的圆形开口，其中所述曲率可调节区域是膜覆盖所述开口的区域(例如以全等的方式)。此外，根据该专利技术的优选实施方式，透镜成形器包括与后透镜的外轮廓全等的周向外边缘。此外，根据该专利技术的优选实施方式，透镜成形器的材料、膜的材料以及流体均包括屈光率，其中这三个屈光率的任意两个屈光率之差的绝对值小于0.1，优选地小于0.02。此外，根据该专利技术的优选实施方式，该容器形成具有周向边界区域的半成品透镜坯料，该周向边界区域构造成是经形成的、经成型的、经机加工的、经切割的、经砂磨的、经铣削的中的至少一者，以便装配到框架(特别是眼镜框架)的轮廓，以保持该容器。此外，根据该专利技术的优选实施方式，光学设备包括设置在膜的前方的前透镜，该前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光学设备(1)，包括：具有可调节的焦距的至少一个第一透镜(100)，其中，所述第一透镜(100)包括限定填充有透明流体(F)的容积(V)的容器(2)，以及其中，所述容器(2)包括前壁(20)，所述前壁(20)包括透明膜(21)和透明的透镜成形器(22)，所述透明膜(21)是挠性且可伸展的，所述透明的透镜成形器(22)浸没在所述流体(F)中并且连接到所述膜(21)，使得所述透镜成形器(22)限定所述膜(21)的曲率可调节区域(23)，以及其中，所述容器(2)包括面向所述前壁(20)的后壁(30)，其中，所述流体(F)设置在所述前壁(20)与所述后壁(30)之间，并且其中所述后壁(30)形成透镜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.12 EP 16184123.41.一种光学设备(1)，包括：具有可调节的焦距的至少一个第一透镜(100)，其中，所述第一透镜(100)包括限定填充有透明流体(F)的容积(V)的容器(2)，以及其中，所述容器(2)包括前壁(20)，所述前壁(20)包括透明膜(21)和透明的透镜成形器(22)，所述透明膜(21)是挠性且可伸展的，所述透明的透镜成形器(22)浸没在所述流体(F)中并且连接到所述膜(21)，使得所述透镜成形器(22)限定所述膜(21)的曲率可调节区域(23)，以及其中，所述容器(2)包括面向所述前壁(20)的后壁(30)，其中，所述流体(F)设置在所述前壁(20)与所述后壁(30)之间，并且其中所述后壁(30)形成透镜。2.根据权利要求1所述的光学设备，其特征在于，所述透镜成形器(22)包括由所述膜(21)覆盖的圆形开口(24)，其中，所述曲率可调节区域(23)覆盖所述开口(24)，特别是以全等的方式。3.根据权利要求1或2所述的光学设备，其特征在于，所述透镜成形器(22)的材料、所述膜(21)的材料以及所述流体(F)均包括屈光率，其中，这三个屈光率中的任意两个屈光率之差的绝对值小于0.1，优选地小于0.02。4.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述容器(2)形成具有周向边界区域(2a)的半成品透镜坯料，所述周向边界区域(2a)构造成是经形成的、经成型的、经机加工的、经切割的、经砂磨的、经铣削的中的至少一者，以形成所述容器(2)的外轮廓(10a)，所述外轮廓(10a)装配用于保持所述容器(2)的所需的框架(10)，特别是眼镜框架(10)。5.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述光学设备(1)包括设置在所述前壁(20)的所述膜(21)前方的前透镜(40)，以用于保护所述膜(21)并提供基本屈光力。6.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述容器(2)包括设置在所述透镜成形器(22)与所述后壁(30)之间的间隔环(50)。7.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述间隔环(50)形成所述容器(2)的密封环。8.根据权利要求7所述的光学设备，其特征在于，所述间隔环(50)是可弹性压缩的。9.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述光学设备(1)包括致动器装置(60)，所述致动器装置(60)构造成调节所述第一透镜(100)的所述容积(V)以调节所述曲率可调节区域(23)的曲率。10.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，调节所述容积(V)包括压缩所述容积(V)的一部分，使得容纳在所述容积(V)中的液体抵靠所述膜(21)施压，从而调节所述曲率可调节区域(23)的曲率，和/或其中，调节所述容积(V)包括使所述容积(V)的一部分膨胀，使得所述流体(F)抵靠所述膜(21)的所述曲率可调节区域(23)施加较小压力，从而调节所述曲率可调节区域(23)的所述曲率。11.根据权利要求9或10所述的光学设备，其特征在于，所述致动器装置(60)包括用于调节所述容积(V)的至少一个压电元件(61)。12.根据权利要求11所述的光学设备，其特征在于，所述至少一个压电元件(61)设置在所述后壁(30)与所述透镜成形器(22)之间，以使所述后壁(30)朝向所述透镜成形器(22)移动或背离所述透镜成形器(22)移动，其中，特别地，所述至少一个压电元件(61)设置在所述后壁(30)与第一不可压缩的间隔环(51)之间，并且其中，特别地，用于补偿所述流体(F)的热膨胀的第二间隔环(52)设置在所述透镜成形器(22)与所述第一间隔环(51)之间。13.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述光学设备(1)包括致动器装置(60)，所述致动器装置(60)构造成将流体(F)泵入和/或泵出所述容积(V)，以调节所述第一透镜(100)的所述容积(V)。14.根据前述权利要求中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述容器(2)包括可穿透的密封件(27)。15.根据权利要求13或14所述的光学设备，其特征在于，所述致动器装置(60)包括管道(62)，所述管道(62)构造成穿透所述密封件(27)以在所述流体(F)的外部储液器(26)与所述第一透镜(100)的所述容积(V)之间提供流体连接。16.根据权利要求13至15中的一项所述的光学设备，其特征在于，所述致动器装置(60)包括第一调节装置(26)，所述第一调节装置(26)用于使流体(F)转移出所述储液器(26)并进入到所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼努埃尔·阿施万登，罗曼·帕特沙伊德，大卫·洛伊恩贝格尔，迈克尔·布勒，
申请(专利权)人：奥普托图尼股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH