非球面流体填充的透镜光学器件制造技术

非圆形流体透镜组件包括非圆形刚性透镜以及连接到非圆形刚性透镜的柔性膜，以使得在非圆形刚性透镜和柔性膜之间形成腔。与腔流体连通的储液器使得流体被传输进出该腔，以改变流体透镜组件的光焦度。在实施例中，非圆形刚性透镜的前表面是非球面的。附加地或可替换地，柔性膜的厚度可以经成形，以使得当流体在腔和储液器之间传输时柔性膜以球面方式改变形状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施例涉及流体填充的透镜，特别是可变的流体填充透镜。
技术介绍
从约1958年开始已经知道基本的流体透镜，如美国专利2，836，101中所述的，该专利通过引用整体结合于本说明书中。最近的示例可以在Tangd等人发表在Lab Chip的2008 年第 8 卷第 395 页上的“Dynamically Reconfigurable Fluid Core Fluid CladdingLens in a Microfluidic Channel ”、以及在 WIPO 公开文本 W02008/063442 中找到，这两个文献都通过弓丨用整体结合于本说明书中。流体透镜的这些应用涉及光子学、数字电话和摄像技术、以及微电子学。 还提出将流体透镜用于眼科应用(例如參见美国专利7，085, 065，该专利通过引用整体结合于本说明书中)。在所有情况下，需要对流体透镜的优点(包括宽动态范围、提供自适应校正的能力、鲁棒性、和低成本)与孔径尺寸限制、泄露倾向以及性能一致性进行权衡。例如，美国专利7，085，065公开了涉及在将用于眼科应用的流体透镜中有效容纳流体的多个改进和实施例。通过在透镜腔中注入附加流体、通过电湿润、通过采用超声脉冲、以及通过在将膨胀剂引入到透镜流体(例如水)之后利用交联聚合物中的膨胀力，来影响流体透镜中的光焦度(power)调整。在所有情况下，在现有流体透镜技术中有几个关键限制，需要克服这些限制以使得该技术的商业诉求能够被乐观地对待。例如，流体透镜的厚度通常大于具有相同光焦度和直径的常规透镜。此外，目前不能使用流体透镜技术来提供球面光焦度以及散光沿着透镜光学器件的变化。由于非圆形流体透镜的非均匀膨胀引起的复杂性，目前也不能将流体透镜制成除了圆形之外的任意期望形状。
技术实现思路
在本专利技术的实施例中，非圆形流体透镜组件包括非圆形刚性透镜以及连接到非圆形刚性透镜的柔性膜，以使得在非圆形刚性透镜和柔性膜之间形成腔。与腔流体连通的储液器使得流体被传输进出该腔，以改变流体透镜组件的光焦度。在实施例中，非圆形刚性透镜的前表面是非球面的。附加地或可替换地，柔性膜的厚度可以经成形，以使得当流体在腔和储液器之间传输时柔性膜以球面方式改变形状。附加地或可替换地，柔性膜可以具有“嵌入”部分，“嵌入”部分比柔性膜的其他部分更具柔性，以使得流体在腔和储液器之间的传输引起嵌入部分的形状以球面方式改变，而基本不改变柔性膜除嵌入部分之外的部分。在实施例中，嵌入部分是椭圆形状。嵌入部分可以经成形，以使得当流体在腔和储液器之间传输时嵌入部分以球面方式改变形状。在柔性膜中包括这样的嵌入部分使得可以佩戴非圆形透镜(例如，椭圆形状、矩形形状、或佩戴者喜欢的其他形状的透镜)并同时保持流体填充透镜的优点。下文将參照附图详细描述本专利技术的其他实施例、特征和优点，以及本专利技术的各种实施例的结构和操作。附图说明附图结合于本说明书中并形成说明书的一部分，附图与说明书一起示出本专利技术，附图还用于说明本专利技术的原理以及使得本领域技术人员可以制造和使用本专利技术。图I是根据本专利技术的实施例的示例性流体填充的透镜组件的示图。图2示出在没有校正前透镜表面的状态下的流体填充透镜组件中散光随着偏心率的变化。 图3根据本专利技术的实施例、示出在具有复曲面前透镜表面校正的流体填充透镜组件中散光随着偏心率的变化。图4根据本专利技术的实施例示出流体透镜中的柔性膜的变形。图5a、5b和图6a、6b示出根据本专利技术的实施例的成形柔性膜。图7a、7b示出根据本专利技术的实施例的流体透镜组件中的示例性椭圆嵌入部分。图8a、8b示出根据本专利技术的实施例的流体透镜中的柔性膜的变形。将參照附图描述本专利技术。通常由相应附图标记中最左侧的数位来表示元件首次出现的附图。具体实施例方式虽然讨论特定构造和布置，但是应当理解这样做只是为了进行说明。本领域技术人员将理解，在不脱离本专利技术精神和范围的情况下可以使用其他构造和布置。对于本领域技术人员来说显而易见的是本专利技术还可以用于各种其他应用中。应当注意，说明书中的提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等表示所述实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是并非每个实施例都必需包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的用语不一定指相同的实施例。此外，当结合实施例来描述特定特征、结构或特性吋，不论是否明确描述，结合其他实施例来实现该特征、结构或特性都处于本领域技术人员的理解范围内。通过构造非球面流体透镜可以消除上文在“背景技木”部分中描述的以前可获得的流体填充透镜技术的限制。因为不存在构造非球面流体透镜的方法，所以以前的流体透镜总是圆形形状。图I示出根据本专利技术的实施例的示例性非球面流体透镜100。流体透镜100包括刚性前表面102、柔性后表面104、以及流体，流体填充形成于前表面102和后表面104之间的腔106。可以通过例如由玻璃或塑料制成的刚性光学透镜108来提供刚性前表面102。可以通过例如柔性膜110来提供柔性后表面104，柔性膜110越过刚性光学透镜108的边缘平坦延伸。由此形成的流体透镜经由通道112连接到储液器114，储液器114用弾性可变形膜作为衬里、或者利用弾性可变形膜以其他方式形成，弾性可变形膜容纳过量的流体。流体透镜100和储液器114 一起形成密封単元。致动器116可操作以挤压或膨胀储液器内部的可变形膜，以经由通道112在储液器114和流体透镜100之间传输流体。举例而言并且非限制性地，致动器116可以是球状(bulb)致动器、注射器型致动器、或标度盘(dial)致动器。在实施例中，刚性光学透镜108和柔性膜110中的一者或两者可以具有光焦度，或者这两者都不具有光焦度。通道112将流体透镜100连接到储液器114，例如，通道112可以被容纳在眼镜框的镜片部分(eye piece)中或眼镜框的镜腿部分(temple piece)中。在本说明书中，术语“流体透镜组件”将用于描述刚性前透镜108、柔性膜110、和中间流体传输系统的组合件。术语“流体透镜”将用于表示流体层和两个表面102与104，两个表面102和104容纳流体并形成流体透镜的表面。在非圆形流体透镜中，流体的压カ引起柔性膜沿着其短轴和长轴的不同弯曲，并因此产生膜的非球面弯曲。本专利技术的实施例的非圆形流体透镜因此校正由该弯曲产生的散光。在一个实施例中，刚性前透镜的前表面校正由流体产生的散光。附加地或可替换地，柔性膜的厚度可以使得成形(contour)为响应于流体压カ而产生膜的球面弯曲。在实施例中，柔性膜包括比柔性膜的其他部分更具柔性的嵌入部分，以使得流体在腔和储液器之间的传输引起嵌入部分的形状以球面方式改变，而基本不改变柔性膜除嵌入部分之外的部分。前透镜的非球面化 通过提供非球面前(刚性)透镜，可以使得流体透镜(例如流体透镜100)成为非球面。因为前透镜108在其后表面102处与流体接触，所以通过与前透镜材料的折射率相对应的流体折射率可以使得对前透镜108的后表面102増加非球面校正的影响减弱。实际上，经由后表面102提供非球面校正所需要的前透镜108的厚度改变可以如下表示 ,j W1-Id =Ci1 -(方程式 I) fh~n2其中，d是在该点处提供特定光焦度改变所需要的前透镜厚度的局部改变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.14 US 12/579,2031.ー种流体透镜组件，其包括 非圆形刚性透镜，其具有后表面和非球面前表面； 柔性膜，其连接到所述非圆形刚性透镜的后表面，以使得在所述柔性膜的前表面与所述刚性透镜的后表面之间形成腔；和 储液器，其与在所述柔性膜的前表面和所述非圆形刚性透镜的后表面之间的所述腔流体连通，以使得流体可在所述储液器与所述腔之间传输以改变所述流体透镜组件的光焦度， 其中，所述非球面前表面至少部分地减小由位于所述腔内的流体引起的光学误差。2.根据权利要求I所述的流体透镜组件，其中，所述非圆形刚性透镜的后表面是球面的。3.根据权利要求I所述的流体透镜组件，其中，流体在所述储液器与所述腔之间的传输引起所述柔性膜非球面地改变形状。4.根据权利要求3所述的流体透镜组件，其中，所述刚性透镜的非球面前表面基本与所述柔性膜的非球面表面起抵消作用。5.根据权利要求I所述的流体透镜组件，其中，所述柔性膜的厚度是均匀的。6.根据权利要求I所述的流体透镜组件，其中，所述柔性膜的厚度是非均匀的。7.根据权利要求6所述的流体透镜组件，其中，所述柔性膜的厚度经成形，以在流体在所述储液器与所述腔之间传输时使得所述柔性膜球面地改变形状。8.根据权利要求I所述的流体透镜组件，其中，由所述非球面前表面引起的散光在观察者的容限水平之内。9.根据权利要求I所述的流体透镜组件，其中，所述刚性透镜的前表面是复曲面。10.ー种流体透镜组件，其包括 非圆形刚性透镜，其具有后表面和前表面； 柔性膜，其连接到所述非圆形刚性透镜的后表面，从而在所述柔性膜的前表面与所述刚性透镜的后表面之间形成腔，其中，所述柔性膜的厚度是非均匀的；和 储液器，其与在所述柔性膜的前表面和所述非圆形刚性透镜的后表面之间的所述腔流体连通，以使得流体可在所述储液器与所述腔之间传输。11.根据权利要求10所述的流体透...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿米塔瓦·古普塔，尔本·肖纳勒，卡里姆·哈罗德，汉斯·杰格，
申请(专利权)人：阿德伦丝必康公司，
类型：发明
国别省市：