专利名称：一种可变焦距眼镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可变焦距眼镜及其使用的镜片。
背景技术：
许多人患有近视，当人变老时通常还会患有远视。这种问题的常用解决办法是佩带变焦眼镜，其中镜片焦距从上到下变化。但是，许多人不喜欢佩带这样的眼镜，宁愿使用另外一副眼镜。
自然地，需要转换不同的眼镜很不方便。很明显目前具有的变焦镜片不能满足普适的认同。因为使用者需要改变观看物体的方式(如偏斜头部)，以便通过变焦镜片的适当部分来观看物体，所以目前的镜片经常给使用者带来烦恼。
发明内容
本发明的实施例的目的是提供一种适用于眼镜的可变焦距镜片，和使用这样镜片的眼镜。
根据本发明，提供了一种可变焦距眼镜，其包括眼镜框和至少一个可变放大率镜片，其中，所述镜片包括透明后壁，透明前壁，透明前壁和透明后壁之间形成的空腔，所述空腔内的具有不同折射率的第一和第二不混溶流体，以及电极，可向其施加电势差，以改变两个流体的中间层和镜片前壁之间的接触角。
上述眼镜使得使用者通过一副眼镜就能具有自适应的视力矫正，不必更换眼镜。与已有的可变焦距(双焦)镜片比较，还允许这种矫正在扩展的视野中发生。
透明前壁最好在其周边区连接透明后壁，在连接区形成内锐角。这种结构有助于设置较薄的镜片。
第一和第二流体最好具有基本相同的比重。通过这种方式，提供了与重力变化无关的界面。
电极最好包括环形电极，围绕透明前壁的内周边延伸，以形成第一电接触；和另外的电极，其靠近后壁的内表面。
环形电极最好涂复绝缘层，与任何流体都不直接接触。另外的电极最好设置成可直接或电容耦合接触第二流体。在这种情况下，第二流体是水，绝缘层最好是疏水的，防止粘接到环状电极的水分子产生问题。
第一流体最好是靠近透明前壁的流体，第二流体是与透明后壁形成边界的流体，第一流体包括基本不导电的流体，可称作油；而第二流体包括基本导电和/或极性流体，可称作电解液。
第二流体最好包括水/盐混合物，具有与第一流体不同的折射率。
可变焦距眼镜还包括调节机构，用于调节施加到电极之间的电场强度。该调节机构允许使用者根据意愿改变校正强度。
所述调节机构最好包括手动调节机构，可包括可变电阻。
调节机构包括自动调节机构，可根据看到物体的距离，改变眼镜的焦距。所述自动调节机构包括焦距测定仪，控制单元和电源V，其中，来自焦距测定仪的范围测定信号由控制单元处理，确定眼镜的希望焦距，传输适当的输出信号到电极，进行自动聚焦。这种自动系统具有的优点是，当需要改变视力矫正时，使用者不必手动调节镜片。
焦距测定仪最好包括安装在眼镜框的变换器。
眼镜还可包括镜片强度确定机构，用于测量镜片强度。
为了更好地理解本发明及本发明的实施例是如何实施的，现在通过示例方式，参考附带的示意图进行介绍，附图中图1示意地显示了根据本发明一个实施例的的可变焦距镜片；
图2和图3显示了图1镜片的不同状态；图4显示结合了图1到图3镜片的一副眼镜；和图5是显示图4眼镜的自动聚焦机构的示意性方框图。
具体实施例方式
参考图1，其显示了根据本发明实施例的可变焦距镜片100。
可变聚焦镜片100包括透明的后壁110，透明的前壁120，疏水的绝缘层130，其位于透明的前壁120之后；在透明后壁110和疏水绝缘层130之间的空腔140，其中容纳两种流体(下面将介绍)，环形电极150，围绕透明前壁120的内周边延伸，以形成第一电接触，相对的电极160形成第二电极；以及电压源170，可向两个电极150，160间提供变化的电压。
应当注意到，电极150是绝缘的和疏水的。前壁120的内侧没有绝缘层，最好是疏水的，以便防止水分子粘接其上。前壁120上的疏水层130因此可比覆盖电极150层薄很多。
如前面所示，空腔中填充了第一和第二流体。这些流体是不能溶混的，并具有不同的折射率。弯月线M在图1显示出，代表第一和第二流体之间的边界。第一流体是靠近透明前壁的流体。而第二流体是与透明后壁110形成边界的流体。第一流体可包括油(如无色透明的硅油)。第二流体是电解液，如水/酒精混合物，其折射率小于第一流体的折射率。
在上面的结构中，应当理解，透明的前壁120和透明的后壁110之间形成容腔。疏水的绝缘层130在透明前壁120内形成。相对的电极160设置在容腔内，靠近透明后壁110的内侧，可接触第二流体，而壁电极150沿绕透明前壁120的侧面环状延伸。
透明后壁110是透明的，可由丙烯酸(类)树脂形成。类似地，透明前壁120具有类似结构。两个电极150，160也可以是透明的。
壁110，120本身可提供球形的和/或圆柱形的光强度。
疏水绝缘层130最好形成涂层，位于透明前壁120的内侧，可包括一个防水表面。
根据都知道的“电润湿”现象，施加到两个电极150，160之间的电压可使得弯月线M的曲率变化。弯月线M的曲率变化，如下面将介绍的，将有效地改变镜片100的焦距。使得透明前壁120如图所示弯曲，并包括靠近透明前壁120的倾斜壁电极150，实现了结构非常紧凑的可变焦距镜片100。因此，眼镜的透明前壁120在其周边区连接到透明后壁110，在连接区形成内锐角Φ，该角度Φ最好在0度到90度的范围。
现在参考图2和3，其显示出图1的可变焦距镜片100如何设置，以提供可变焦距。
现在参考图2和3，其显示了图1的可变焦距镜片的不同结构。
对图2和图3进行了简化，只显示出透明前壁120和透明后壁110形成的容腔的基本形状以及弯月层M的曲率。在图1所示的结构中，假定电压源170施加最小或零电压到两个电极150，160，在低电压状态，弯月层M具有图示曲率，曲率可简单地通过第一和第二流体之间的界面张力来确定。
图3中，电场施加到两个电极150，160之间以改变两个流体之间边界的形状，通过电润湿现象，施加的电场改变了两个流体之间的弯月层M的形状，成为图3所示的形状，图示镜片的焦距从而改变。更详细地，施加的电场使得弯月层的周边与其接触环形电极150的点之间发生接触角改变。由于接触角的改变，弯月层140的整个形状的曲率改变。
图3中，显示了直径的改变程度，这发生在前壁120，位于使用者的视野以外，这是弯月层的接触角改变导致的第二作用。换句话，弯月层M的曲率半径减少，从而总体上改变了镜片的焦距，增加了镜片的放大率。
现在参考图4，其显示了一副眼镜200，结合了上述类型镜片。眼镜200包括镜片100A，100B，镜框210，镜腿220，焦距测定仪230，调节钮240，和壳体250，其显示出安装在镜框梁部分的中心。
现在参考图5，其显示了示意性的框图，显示出图4眼镜的电子部件之间的相互关系。
图5示意性地显示了焦距测定仪230，调节钮240，控制单元280，镜片强度测定仪290和电源V。电压源提供的电势差可以是正，负或交流电压。在施加交流电压的情况下，其频率设置成比弯月线的第一共振频率高很多。
焦距测定仪230可包括适合于自动聚焦照相机的红外线单元，或采用超声波单元。
镜片强度测定仪290可包括测量各镜片的电容的单元。采用了查阅表或类似图表(未显示)，其中储存了镜片电容和镜片强度之间的关系，可向控制单元280提供镜片强度的量值。
焦距测定仪230，调节钮240(其可包括电位仪)，镜片强度测定仪290和电源单元V连接到控制单元280，控制单元280提供各种输出电位O到镜片100A，100B的成对的电极150，160。在手动控制情况下(用虚线和手动超越控制开关SW表示)，可变电位计240的输出直接输送到控制单元280的输出O，直接向使用者提供镜片100A，100B的焦距调整。或者，在自动聚焦的模式下，焦距测定仪230可探测使用者看到的物体的距离。例如，焦距测定仪230可是超声波变换器，通过安装在中心处的变换器230可将头部转向聚焦的物体设置成瞄准目标。变换器230的反射范围测定信号由控制单元280处理，确定眼镜的希望焦距，对镜片强度测定仪的信号进行分析，确定实际镜片强度，产生适当的输出信号O，向电极150，160之间提供适当的电势差，形成自动聚焦。然后可再次确定是否希望的镜片强度已经达到，如果需要，信号O可进行调整。
上面介绍了开环控制类型，应当理解可提供镜片强度的闭环反馈控制，这非常适合用于补偿由于温度变化导致的强度变化。
从上面的介绍，对于所属领域的技术人员很明显，提出了一种方便的眼镜结构，使用者通过这种眼镜可随意改变其眼镜的焦距，避免使用另一副眼镜。焦距的调节可以手动或自动。自动机构可根据要求设置可以简单(可根据范围测定结果，所看到的物体距离较近或是较远，在两个焦距之间转换)，或是复杂(根据特定的物体距离进行无级变化)。
弯月层的振动可通过适当选择流体的粘度来抑制或消除，较高的粘度具有较小的振动。
上面介绍的实施例是非限制性的，所属领域的技术人员应认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可进行各种的改进。
电极150可分成许多与环件正交的小电极，以便形成变形的(如圆柱形)界面。这个方法制造的变形镜片在文件NL 021187中给出介绍。但是变形(如圆柱形)补偿还可通过前和/或后壁的预成型来得到。
权利要求
1.一种可变焦距眼镜，其包括眼镜框和至少一个可变放大率镜片，其中，所述镜片包括透明后壁(110)，透明前壁(120)，透明前壁(120)和透明后壁(110)之间形成的空腔(140)，所述空腔内的具有不同折射率的第一和第二不混溶流体，以及电极(150，160)，可向其施加电势差，以改变两个流体的中间层和镜片前壁之间的接触角。
2.根据权利要求1所述的可变焦距眼镜，其特征在于，所述透明前壁(120)在其周边区域连接透明后壁(110)，在连接区形成内锐角。
3.根据权利要求1或2所述的可变焦距眼镜，其特征在于，所述第一和第二流体具有基本相同的比重。
4.根据前面权利要求中任一项所述的可变焦距眼镜，其特征在于，所述电极包括环形电极(150)，围绕透明前壁(120)的内周边延伸，形成第一电接触；和靠近后壁内表面的另外的电极。
5.根据前面权利要求中任一项所述的可变焦距眼镜，其特征在于，所述第一流体是接近透明前壁(120)的流体，所述第二流体是与所述透明后壁(110)具有边界的流体，所述第一流体包括油，第二流体包括电解液。
6.根据权利要求5所述的可变焦距眼镜，其特征在于，所述第二流体包括水/盐混合物，具有不同于第一流体的折射率。
7.根据前面权利要求中任一项所述的可变焦距眼镜，其特征在于，所述眼镜还包括调节机构，用于调节施加到电极(150，160)之间的电场强度。
8.根据权利要求7所述的可变焦距眼镜，其特征在于，所述调节机构包括手动调节机构。
9.根据权利要求8所述的可变焦距眼镜，其特征在于，所述手动调节机构包括可变电阻。
10.根据权利要求7到9中任一项所述的可变焦距眼镜，其特征在于，所述调节机构包括自动调节机构，可根据看到物体的距离来改变眼镜的焦距。
11.根据权利要求10所述的可变焦距眼镜，其特征在于，所述自动调节机构包括焦距测定仪(230)，控制单元(280)和电源V，其中，来自焦距测定仪(230)的反射范围测定信号由控制单元(28)处理，确定眼镜的希望焦距，传输适当的输出信号到电极(150，160)，进行自动聚焦。
12.根据权利要求11所述的可变焦距眼镜，其特征在于，所述焦距测定仪(230)包括安装在眼镜框的变换器。
13.根据权利要求7到12中任一项所述的可变焦距眼镜，其特征在于，所述眼镜还包括镜片强度确定机构，用于测量镜片(100A，100B)的强度。
14.一种可变焦距镜片，包括透明后壁(110)，透明前壁(120)，透明前壁(120)和透明后壁(110)之间形成的空腔(140)，所述空腔内的具有不同折射率的第一和第二不混溶流体，以及电极(150，160)，可向其施加电势差，以改变两个流体的中间层和镜片前壁之间的接触角。
全文摘要
本发明涉及一种可变焦距眼镜，其利用电润湿作用，提供手动或自动变化的可变焦距。可变焦距眼镜(200)包括眼镜框(210)，和至少一个可变放大率镜片(100A，100B)。镜片(100)包括透明后壁(110)，透明前壁(120)，透明前壁(120)和透明后壁(110)之间形成的空腔(140)，所述空腔内的第一和第二不混溶流体，具有不同的折射率；以及电极(150，160)，可向所述流体提供电场，以改变两个流体的中间层(M)和镜片前壁之间的接触角。
文档编号G02B3/14GK1823293SQ200480019863
公开日2006年8月23日 申请日期2004年7月1日 优先权日2003年7月8日
发明者S·凯珀, B·H·W·亨德里克斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司