DE69729944T2

DE69729944T2 - Verbesserung bei oder in bezug auf linsen mit veraenderlicher brennweite

Info

Publication number: DE69729944T2
Application number: DE69729944T
Authority: DE
Inventors: Joshua David Silver
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-09-13
Filing date: 1997-09-09
Publication date: 2005-09-01
Anticipated expiration: 2017-09-10
Also published as: IS4999A; AU4129397A; EA199900289A1; NO991237D0; HUP0000443A3; JP4163751B2; ATE271695T1; CA2265723A1; US6188525B1; BR9711792A; TR199900573T2; NO991237L; TW582550U; CN1237248A; IL128950A; OA10994A; PL332325A1; AP1012A; NZ335150A; BG103324A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer variablen Fokuslinse bzw. Fokuslinse mit veränderlicher Brennweite und die derart konstruierte Fokuslinse.
Es ist bekannt, eine variable Fokuslinse bereitzustellen, bei der eine oder mehrere transparente flexible Membranen gespannt sind, um einen Hohlraum dazwischen zu definieren, in dem ein transparentes Fluid aufgenommen ist. Eine Einstellung des Drucks und/oder Volumens des Fluids in dem Hohlraum bewirkt Änderungen in der Form der Membranen und der Aufbau definiert eine Linse mit einer variablen Brennweite.
Die Druckschrift US-A-5,233,470 enthält eine vorherige Offenbarung einer variablen Fokuslinse, die nicht die Merkmale enthält, die in dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 5 erscheinen, aber sie enthält alle Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs.
Obwohl es bekannt ist, eine solche Konstruktion zu verwenden, um eine variable Fokuslinse bereitzustellen, bieten jedoch keine gegenwärtigen Vorschläge zum Herstellen einer solchen Linse einen leichten Aufbau, der einfach bspw. in Brillen aufzunehmen ist.
Die vorliegende Erfindung versucht, ein neues Verfahren zum Herstellen einer variablen Fokuslinse und einen neuen Aufbau für eine solchen Linse bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen einer variablen Fokuslinse vorgesehen, mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines ersten Rings mit einem Querschnitt, der im wesentlichen L-förmig ist, wobei das obere Ende des L eine sich axial erstreckende verformbare Felge bildet, ineinander bzw. dazwischen Eingreifen eines zweiten und eines dritten Rings, um an eine erste transparente flexible Membran anzugreifen und um die erste flexible Membran quer zu bzw. über dem Ring zu halten, dazwischen Eingreifen des ersten Rings in den zweiten und dritten Ring, um an eine zweite transparente flexible Membran anzugreifen und um die zweite flexible Membran quer zu bzw. über dem zweiten Ring zu halten, wobei die erste und die zweite flexible Membran einen Hohlraum zwischen sich definieren, wobei der zweite und der dritte Ring in dem Winkel des L aufgenommen sind, und Zusammenhalten des ersten, zweiten und dritten Rings durch Verformen der Felge des ersten Rings über den dritten Ring, so dass die erste und die zweite flexible Membran jeweils über den zweiten Ring gespannt sind, wobei sowohl der erste als auch der zweite und dritte Ring aus einem Material gebildet sind, das ausreichend hart ist, um es zu ermöglichen, dass die Ringe fest bzw. formschlüssig mit einem benachbarten Ring in Eingriff sind.
Ein Verfahren einer Ausführungsform der Erfindung ermöglicht, dass eine variable Fokuslinse schnell und leicht zusammengebaut werden kann.
Ein transparentes Fluid ist innerhalb des Hohlraums abzudichten, der zwischen den beiden flexiblen Membranen definiert ist. In einer Ausführungsform ist ein Dukt durch die Ringe bereitgestellt, der in Verbindung mit dem Hohlraum ist. Der Dukt kann durch vorgeformte Bohrungen in dem ersten, zweiten und dritten Ring vorgeformt sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Dukt jedoch durch die Ringe gebohrt oder auf andere Weise gebildet.
In einer Ausführungsform nimmt der erste Ring den zweiten und dritten Ring in sich auf und definiert den Umfang bzw. Rand eines peripheren, ringförmigen Rahmens für die Linse, wobei der ringförmige Rahmen durch den ersten, zweiten und dritten Ring definiert ist. Dieser ringförmige Rahmen kann bspw. leicht innerhalb der Objektivöffnungen bzw. Blenden gehalten sein, die in der Brille vorgesehen sind.
Die Umfangsform des peripheren ringförmigen Rahmens und daher des einzelnen Rings kann nach Bedarf gewählt werden. Bspw. kann der ringförmige Rahmen eine kreisförmige, ovale, elliptische oder durch eine andere geschlossene Kurve gegebene Umfangsform haben.
Eine beliebige Methode zum Zusammenhalten des ersten, zweiten und dritten Rings, um die flexiblen Membranen unter Spannung zu halten, kann verwendet werden.
Zusätzlich und/oder alternativ kann der ringförmige Rahmen innerhalb des Rahmens einer Brille gehalten sein. In diesem Fall kann der Rahmen der Brille dazu dienen, den ersten, zweiten und dritten Ring zusammenzuhalten. Selbstverständlich kann irgendein anderes Haltemittel zusätzlich und/oder alternativ bereitgestellt sein, um den ersten, zweiten und dritten Ring in ihren ineinander eingreifenden Positionen zu sichern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine variable Fokuslinse bereitgestellt, mit einem Hohlraum, der ein transparentes Fluid enthält, das zwischen einer ersten und zweiten transparenten flexiblen Membran definiert ist, wobei jede der ersten und zweiten flexiblen Membran über einen peripheren ringförmigen Rahmen gespannt und durch diesen gehalten ist, und wobei der ringförmige Rahmen von einem ersten, zweiten und dritten ineinandergreifenden Ring gebildet ist, wobei der erste Ring im wesentlichen L-förmig im Querschnitt ist und der zweite und dritte Ring in dem Winkel des L aufgenommen sind, wobei sowohl der erste als auch der zweite und dritte Ring aus einem Material gebildet sind, das ausreichend hart ist, um es zu ermöglichen, dass die Ringe fest bzw. formschlüssig mit einem benachbarten Ring in Eingriff sind, wobei der erste Ring den Umfang bzw. Rand des ringförmigen Rahmens definiert.
Eine variable Fokuslinse einer Ausführungsform der Erfindung ist einfach und relativ kostengünstig zusammenzubauen. Darüber hinaus kann die Linse bspw. leicht innerhalb der Objektiv- bzw. Linsenöffnung in einer Brille gehalten sein.
Die Umfangsform des peripheren ringförmigen Rahmens und damit des einzelnen Rings kann nach Bedarf gewählt werden. Bspw. kann der ringförmige Rahmen als Umfangsform eine kreisförmige, ovale, elliptische Form oder eine andere geschlossene Kurve haben.
Eine beliebige Methode zum Zusammenhalten des ersten, zweiten und dritten Rings, um die flexiblen Membranen unter Spannung zu halten, kann verwendet werden.
In einer Ausführungsform ist der ringförmige Rahmen angeordnet, um innerhalb des Rahmens einer Brille gehalten zu werden. In diesem Fall kann der Rahmen der Brille dazu dienen, den ersten, zweiten und dritten Ring zusammenzuhalten. Selbstverständlich kann irgendein anderes Haltemittel zusätzlich und/oder alternativ vorgesehen sein, um den ersten, zweiten und dritten Ring in ihren ineinandergreifenden Positionen zu halten.
Es ist wichtig, dass das transparente Fluid innerhalb des Hohlraums nicht auslaufen kann. Folglich ist es bevorzugt, dass das Ineinandergreifen zwischen den Ringen bewirkt, dass der Umfang einer geeigneten flexiblen Membran die Richtung mehr als einmal ändert. Dies hilft beim Abdichten des Umfangs des Hohlraums.
Es wäre möglich, die Linse aus einer einzelnen flexiblen Membranbahn aufzubauen, die geeignet angeordnet ist, um zwei flexible Membranen zu definieren. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind jedoch zwei getrennte flexible Membranen bereitgestellt, wobei der Umfang der ersten flexiblen Membran durch das Ineinandergreifen des ersten und zweiten Rings gehalten ist, und der Umfang der zweiten flexiblen Membran durch das Ineinandergreifen des zweiten und dritten Rings gehalten ist. Dies stellt einen einfachen jedoch effektiven abgedichteten Aufbau für den Hohlraum bereit.
Jede der ersten und zweiten Membran hat einen durchgängigen Rand, der durch die jeweiligen Ringe gehalten ist, so dass dieser gebogen ist, um die Richtung mehr als einmal zu ändern.
Vorzugsweise hat jeder der beiden benachbarten Ringe eine komplementäre ringförmige Stufe in sich zum Ineinandergreifen der beiden Ringe, wobei die ineinandergreifenden Stufen ebenfalls eine dazwischengelegte flexible Membran um zwei Richtungsänderungen herumführen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist jede der ersten und zweiten flexiblen Membran aus einem hochwertigen Mylar gefertigt.
Der erste, zweite und dritten Ring kann aus einem geeigneten Material gefertigt sein, das ausreichend hart ist, um fest in den benachbarten Ring einzugreifen und um sicherzustellen, dass zwei ineinandergreifende Ringe die flexible Membran unter Spannung halten können. Das Material der Ringe muss ebenfalls leicht sein, um das Aufnehmen von Linsen der Erfindung in Brillen zu erleichtern. Somit können die Ringe bspw. aus einem äußerst schlagfesten Plastikmaterial oder aus Aluminium oder Titan gefertigt sein.
Das transparente Fluid, das innerhalb des Hohlraums gehalten ist, kann irgendein geeignetes Fluid sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Fluid ein Silikonöl, bspw. ein Öl des Silikon 703 Typs.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Linse zusätzlich mit zwei beabstandeten im wesentlichen parallelen Blättern eines transparenten Polycarbonats versehen, zwischen denen der Hohlraum, der durch die flexiblen Membranen definiert ist, angeordnet ist. Die Polycarbonat-Blätter stellen einen Schutz für die flexiblen Membranen bereit und sind bspw. leicht zu tönen, wenn dies erforderlich ist. Der ringförmige Rahmen kann ebenfalls zwischen den Polycarbonat-Blättern aufgenommen sein, wenn dies erforderlich ist.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
1 zeigt einen axialen Schnitt eines Teils einer variablen Fokuslinse der Erfindung während deren Konstruktion.
2 zeigt einen Abschnitt ähnlich dem aus 1, der jedoch die vollständig aufgebaute Linse zeigt.
Die Linse, die hierin beschrieben und dargestellt ist, kann in einem optischen Gerät verwendet werden, das konstruiert und angeordnet ist, um eingestellt zu werden, wie in der internationalen Anmeldung Nr. WO 96/38744 beschrieben und beansprucht ist.
Die in 2 gezeigte Linse weist eine erste und zweite transparente flexible Membran 2 auf, die gespannt sind und die zwischen sich einen Hohlraum 30 definieren, in dem ein transparentes Fluid 4, wie bspw. Silikonöl, enthalten ist. In der dargestellten Ausführungsform sind die Membranen 2 aus Mylar, bspw. aus einem 23 μm Typ D Mylar, gefertigt.
Die Membranen sind mittels eines peripheren ringförmigen Rahmens 6 unter Spannung gehalten. Der Rahmen 6 definiert den Umfang bzw. Rand der Linse und des Hohlraums 30 und ist angeordnet, um die flexiblen Membranen 2 unter Spannung zu halten. Der Rahmen 6 ist ebenfalls angeordnet, um die Linse abzudichten.
Wie in 1 zu sehen ist, ist der ringförmige Rahmen 6 durch einen ineinandergreifenden ersten, zweiten und dritten Ring 8, 10, 12 aus Aluminium gebildet. Insofern hat der erste Ring 8 einen sich radial erstreckenden Flansch 14, der gestuft bzw. stufig ist, wie bei 16 angezeigt ist. Der erste Ring 8 hat ebenfalls eine sich axial erstreckende Felge 18. Der zweite Ring 10 hat einen radial nach außen vorstehenden Teil 20, der eine erste Stufe 22 definiert, die mit der Stufe 16 des ersten Rings 8 zusammenwirkt und eine zweite Stufe 24, die mit einer Stufe 26 des dritten Rings 12 zusammenwirkt. Der dritte Ring 12 hat eine Ausnehmung 28, die in diesem radial nach außen angeordnet ist.
Wo die vollständig aufgebaute Linse einem im allgemeinen kreisförmigen Umfang haben muss, ist bspw. eine erste Membran 2, die kreisförmig ist, positioniert, um sich innerhalb des ersten Rings 8 auszudehnen, so dass sich deren Umfang entlang des radialen Flanschs 14 davon erstreckt. Der zweite Ring 10 wird dann innerhalb des ersten Rings 8 gehalten, so dass die komplementären Stufen 16 und 22 davon ineinandergreifen. Dieses Ineinandergreifen positioniert den zweiten Ring 10 relativ zu dem ersten Ring 8. Das Ineinandergreifen krümmt bzw. biegt ebenfalls den peripheren Umfang der ersten Membran 2 in zwei unterschiedlichen Richtungen, wie deutlich in 1 gezeigt ist.
Eine zweite kreisförmige Membran 2 wird dann über den ersten Ring 8 positioniert, so dass deren Umfang sich entlang der oberen sich radial erstreckenden Oberfläche des zweiten Rings 10 erstreckt. Danach wird der dritte Ring 12 positioniert, so dass die Stufen 24 und 26 des zweiten und dritten Rings 10, 12 zusammenwirken um den dritten Ring 12 innerhalb des ersten Rings 8 in Position zu halten und um den Umfang der zweiten Membran 2 in zwei Richtungen zu biegen. Die Toleranzen der drei Ringe 8, 10, 12 sind ausgewählt, so dass, selbst wenn die Anordnung in der in 1 gezeigten ineinandergreifenden Position ist, die beiden Membranen 2 fest durch die ineinandergreifenden Ringe gehalten sind.
Die Konstruktion hat den bemerkenswerten Vorteil, dass die kreisförmigen Membranen 2 nicht bei engen Toleranzen produziert werden müssen. Jede kreisförmige Membran 2 kann ge schnitten werden, um allgemein kreisförmig zu sein und um einen Durchmesser zu haben, der etwas größer als erforderlich ist. Jede Membran 2 ist wiederum, wie vorstehend beschrieben ist, durch das Ineinandergreifen der korrespondierenden Ringe 10, 12 positioniert und gehalten. Jedes Überschussmaterial der Membran 2 kann dann einfach durch Verwenden eines Messers zurechtgeschnitten werden, wobei die Ringe 10, 12 als Führungen dienen.
Um den Aufbau der Linse zu vervollständigen, ist es notwendig, sicherzustellen, dass die drei Ringe 8, 10, 12 zusammen befestigt sind, so dass die Umfänge der Membranen 2 fest gehalten sind, um die Linse abzudichten und um irgendein Auslaufen aus dem Hohlraum 30 zu verhindern, der zwischen den beiden Membranen 2 definiert ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Haltekraft bzw. -fähigkeit der Membranen 2 durch Quetschen und Deformieren des ersten Rings 8 erreicht. In dieser Hinsicht ist das aufrechte, sich axial erstreckende, freie Ende des Glieds des ersten Rings 8 umgebogen, um innerhalb der Ausnehmung 28 des dritten Rings 12 aufgenommen zu werden. Jedes Überschussmaterial, das von dem Ring 8 während des Klemmens deformiert wird, ist innerhalb eines ringförmigen Raums 32 aufgenommen, der zwischen den radial äußeren Rändern des zweiten und dritten Rings 10 und 12 und dem inneren Umfang des Glieds 18 des ersten Rings 8 definiert ist.
Wenn einmal die Linse aufgebaut wurde, wie in 1 gezeigt ist, und der äußere Ring 8 deformiert ist, um den Aufbau zu sichern, wird ein Dukt 34 durch den Rahmen 6 in den Hohlraum 30 gebohrt. Der Hohlraum 30 kann dann mit dem transparenten Fluid 4 durch den Kanal 34 gefüllt werden. Mit 703 Silikonöl als Fluid erreicht die sich ergebende Linse einen Brennweitenbereich von zumindest –6 bis +10 Di optrien und der Bereich von –10 bis +10 Dioptrien sollte erreichbar sein.
Fluid kann in den Hohlraum 30 durch den Dukt 34 eingeführt werden und darin durch Verwendung von bspw. Dukten, Steckern und Abdichtmitteln gehalten sein, wie in der internationalen Anmeldung Nr. WO 96/38744 beschrieben ist. Bei einer Ausführungsform ist die Linse in diesem Stadium mit dem Fluid 4 vorgefüllt und ein geeignetes Material ist in dem Dukt 34 bereitgestellt, um den Hohlraum 30 abzudichten. Das Material, das den Dukt abdichtet, ist jedoch vorzugsweise bspw. mit einer Spritze zu durchstoßen, so dass der Druck des Fluids 4 innerhalb des Hohlraums 30 eingestellt werden kann.
In der dargestellten Ausführungsform sind die beiden axial äußeren Oberflächen der Linse jeweils durch ein Blatt 36 aus Polycarbonat geschützt. Jedes Polycarbonat-Blatt 36 kann bspw. etwa einen ½ Millimeter dick sein. Es wird angenommen, dass diese Blätter 36 angeordnet sind, um im sich wesentlichen parallel zueinander zu erstrecken. Der umfängliche Rand jedes dieser Blätter 36 kann an dem ringförmigen Rahmen 6 auf irgendeine geeignete Weise befestigt sein. Die Blätter 36 können bspw. an den Rahmen 6 angeheftet bzw. angeklebt sein. Zusätzlich und/oder alternativ kann bspw. ein Plastikmaterialrahmen (nicht dargestellt) einer Brille angeordnet sein, um den ringförmigen Rahmen 6 auf eine Weise aufzunehmen, um die Blätter 36 gegen den ringförmigen Rahmen 6 in der Position der 2 zu halten.
Es wird geschätzt werden, dass Änderungen und Modifikationen an den beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen innerhalb des Bereichs dieser Anmeldung vorgenommen werden können.

Claims

Verfahren zum Herstellen einer variablen Fokuslinse mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines ersten Rings (8) mit einem Querschnitt, der im wesentlichen L-förmig ist, wobei das obere Ende des L eine sich axial erstreckende verformbare Felge bildet, ineinander bzw. dazwischen Eingreifen eines zweiten und eines dritten Rings (10, 12), um an eine erste transparente flexible Membran (2) anzugreifen und um die erste flexible Membran quer zu bzw. über dem zweiten Ring (10) zu halten, dazwischen Eingreifen des ersten Rings (8) in den zweiten und dritten Ring (10, 12), um an eine zweite transparente flexible Membran (2) anzugreifen und um die zweite flexible Membran quer zu bzw. über dem zweiten Ring (10) zu halten, wobei die erste und die zweite flexible Membran einen Hohlraum zwischen sich definieren, wobei der zweite und der dritte Ring in dem Winkel des L aufgenommen sind, und Zusammenhalten des ersten, zweiten und des dritten Rings (8, 10, 12) durch Verformen der Felge des ersten Rings (8) über den dritten Ring (12), so dass die erste und die zweite flexible Membran jeweils über den zweiten Ring gespannt sind, wobei sowohl der erste als auch der zweite und dritte Ring (8, 10, 12) aus einem Material gebildet sind, das ausrei chend hart ist, um es zu ermöglichen, dass die Ringe fest bzw. formschlüssig mit einem benachbarten Ring in Eingriff sind.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt des Bereitstellens eines Dukts (34) durch die Ringe, wobei der Dukt in Verbindung mit dem Hohlraum (30) ist, und den Schritt des Füllens eines transparenten Fluids (4) in den Hohlraum (30) durch den Dukt (34) umfaßt.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Dukt (34) durch die Ringe gebildet ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der erste Ring (8) den Umfang eines peripheren, ringförmigen Rahmens (6) für die Linse festlegt bzw. definiert, wobei der ringförmige Rahmen (6) durch den ersten, zweiten und dritten Ring (8, 10, 12) definiert ist.
Variable Fokuslinse mit einem ringförmigen Rahmen (6), der durch einen ersten, zweiten und dritten ineinandergreifenden Ring (8, 10, 12) definiert ist, die alle aus einem Material gebildet sind, das ausreichend hart ist, um es den Ringen zu erlauben, fest bzw. formschlüssig mit einem benachbarten Ring in Eingriff zu sein und mit einem Hohlraum (30), der ein transparentes Fluid (4) enthält und der zwischen einer ersten und zweiten transparenten flexiblen Membran (2), die über den zweiten Ring (10) gespannt sind, definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ring im wesentlichen L-förmig im Querschnitt ist und dass der zweite und dritte Ring in dem Winkel des L aufgenommen sind, so dass der erste Ring (6) den Umfang bzw. Rand des ringförmigen Rahmens (6) definiert und wobei sowohl die erste als auch die zweite flexible Membran (2) durch eine Felge zusammengehalten sind, an dem oberen Ende des L- förmigen ersten Rings (8), der über dem dritten Ring (12) verformt ist.
Variable Fokuslinse nach Anspruch 5, bei der der ringförmige Rahmen (6) eine geschlossene periphere bzw. umfängliche Form hat.
Variable Fokuslinse nach Anspruch 5 oder 6, bei der der erste, zweite und dritte Ring (8, 10, 12) zusammengehalten sind, um die flexiblen Membranen unter Spannung zu halten und um den Hohlraum (30) abzudichten.
Variable Fokuslinse nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der das Ineinandergreifen zwischen den Ringen (8, 10, 12) bewirkt, dass der Rand einer geeigneten flexiblen Membran mehr als einmal die Richtung ändert.
Variable Fokuslinse nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei der zwei separate flexible Membranen (2) vorgesehen sind, wobei der Rand der ersten flexiblen Membran durch das Ineinandergreifen des ersten und zweiten Rings (8, 10) gehalten ist, und der Rand der zweiten flexiblen Membran durch das Ineinandergreifen des zweiten und dritten Rings (10, 12) gehalten ist.
Variable Fokuslinse nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei der jede der ersten und zweiten flexiblen Membran (2) aus einem hochwertigen Mylar gefertigt ist.
Variable Fokuslinse nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei der die Ringe (8, 10, 12) aus einem sehr schlagfesten Plastikmaterial, Aluminium oder Titan gefertigt sind.
Variable Fokuslinse nach einem der Ansprüche 5 bis 11, bei der das transparente Fluid (4), das innerhalb des Hohlraums gehalten ist, ein Silikonöl ist.
Variable Fokuslinse nach einem der Ansprüche 5 bis 12, bei der die Linse zusätzlich mit zwei beabstandeten im wesentlichen parallelen Flächen bzw. Blättern (34) aus einem transparenten Polycarbonat versehen ist, zwischen denen der Hohlraum (30), der durch die flexiblen Membranen festgelegt ist, angeordnet ist.
Brille mit einem Paar Objektiv- bzw. Linsenöffnungen und einer jeweiligen variablen Fokuslinse nach einem der Ansprüche 5 bis 13, die innerhalb jeder Linsenöffnung gehalten ist.