[发明专利]可变形膜组件的改进

说明书

本发明涉及一种可变形膜组件，通过将组件内的流体直接作用于所述膜的一面上的方式，利用流体压力来控制弹性膜的形状；尤其涉及一种流体填充透镜及反射镜，其中所述弹性膜形成所述透镜或反射镜的表面，控制流体压力以调节所述膜的弯曲度，进而调节透镜或反射镜的屈光度，本发明同样适用于其它一些需要静态或动态变化的弹性表面的仪器或设备。

对于流体填充类透镜，通过利用流体压力来控制与流体接触的弹性膜的形状对于本领域技术人员来说是众所周知的。通常此类透镜可以为“流体注入”类型，其中控制在封套内的的流体量，所述封套具有实质上固定的体积，其一侧以所述膜为边界；或者此类透镜还可以为“流体压缩”类型，其中封套的体积可以调节，并且所述封套的一侧以所述膜为边界且所述封套包含有固定量的流体。无论上述哪种情况，所述封套内的流体压力都是可以调节的，或者通过向所述封套内添加流体或从所述封套内移除流体，或者通过改变所述封套的体积，来控制作用于所述膜上的流体压力，从而控制所述膜的形状。

对于这样的膜组件，通常希望所述弹性膜在非驱动态时为平的。以流体填充透镜为例，希望由弹性膜形成的透镜表面在非驱动态时是没有光焦度的平面。随着封套内的流体压力有选择地增高(或降低)，所述膜膨胀以增加透镜的光焦度，或者正向增加或者反向增加。对于透镜应用，所述膜通常需要进行球状膨胀或类球状膨胀。在非驱动态下，希望弹性膜处于张力(预张力)状态下，以便防止所述弹性膜由于温度或重力作用，或由于透镜移动时流体的惯性作用而产生不需要的下垂或褶皱。在一些例子中，所述弹性膜内用于防止下垂所需的预张力可能与驱动态下应用于所述膜上的附加张力具有相同的数量级。然而，在一些其他组件中，根据膜材料的厚度和模量的不同，所述预张力可能高出几个数量级。

例如，WO98/11458A1公开了一种可以有选择地变焦的透镜，所述透镜具有第一和第二透明的柔性膜，每个柔性膜被由第一、第二及第三内啮合环形成的外围环形框支撑和拉紧。WO98/11458A1公开的透镜为圆形的，所以可以将上述外围环形框制成硬的以便支撑处于张力下的所述膜。

然而，在一些此类的膜组件中，所述膜由柔性环支撑，或者由其它膜支撑结构支撑，此类膜支撑结构被设计成，当透镜处于驱动态并且所述膜为了达到预设形状而改变形状时，其可以整个范围弯曲。例如，US5371629A公开了一种可变焦透镜，其具有非圆形膜，所述非圆形膜被安装于具有环形边缘的膜支撑结构上，所述环形边缘被设计成可控地弯曲，用来使所述膜在膨胀时维持实质上球状(尽管使用了非圆形膜)，从而允许改变放大倍数，而不会产生不希望的失真量。

US5371629A中公开的透镜的一个设计本身固有的问题是，膜内的张力作用于膜支撑部件的柔性边缘上。尽管在驱动透镜时施加在边缘上的增加的负荷可能本身不足以大到能够成为严重的问题，然而，任何施加到膜上用于将膜下垂或褶皱控制在可允许的程度内的具有足够量级的预张力有可能成为严重的问题；所述边缘的柔性属性意味着，这样水平的预张力，有可能趋于使环形边缘产生不希望的和不受控的变形，从而损害透镜的光学性能。

共同待决的国际专利申请PCT/GB2012/051426(其内容作为参考被完全并入本文中)，也公开了一种包括弹性膜的变形膜组件，所述弹性膜由弹性可弯曲支撑环围绕其边缘将其支撑。

本发明的目的是提供一种可变形膜组件来改善上述问题，所述可变形膜组件具有弹性膜，所述弹性膜可被安装于可弯曲膜支撑部件，能够使所述弹性膜处于足够的预张力下以防止所述膜的下垂或褶皱，而所述膜具有减小的形变。

因此，本发明一方面是提供一种可变性膜组件，包括：弹性膜，所述弹性膜由可弯曲膜支撑部件围绕其边缘将其支撑；与所述膜的一面接触的流体，能够控制所述流体的压力来调整所述膜的形状；以及一个或多个弯曲控制部件，其作用于所述支撑部件上，以响应在所述膜上加载的张力来控制所述支撑部件的弯曲。