[发明专利]非圆形的可变形膜组件的改进

说明书

技术领域

本发明涉及一种非圆形的可变形膜组件的改进，可以通过改变膜上流体压力可控的调节膜的形状。本发明尤其涉及这类膜组件，其中膜可以有选择地进行球状形变或按照其它泽尼克多项式进行形变。在一些实施例中，所述膜组件可以为屈光度可变的流体填充透镜，其中所述膜为透明的并且形成了透镜的一个光学表面，其曲率可以在整个透镜范围内进行调整，光学畸变最小，该光学畸变为透镜的非圆形特性所导致的。在另外一些实施例中，所述膜可以被反射和/或不透明的。所述膜组件的其他应用包括声能转换器等。

背景技术

本领域技术人员熟知可变焦流体填充透镜。所述透镜通常包括透明流体填充封套，透镜两个相对的光学表面，所述光学表面由封套的相对的且彼此间隔的两壁形成，其中至少一个壁包括柔性透明膜。例如，专利US1269422公开了一种透镜，其具有弧形的相对的间隔的两壁，该两壁在它们的圆周的边缘结合在一起，并且可以使彼此靠近或远离的被调节，并且还具有在两壁之间的流体。通过调节封套内的流体压力来改变膜的弯曲程度，从而调节透镜的屈光度。在一些实施例中，如在US1269422或WO 99/061940A1中，所述封套的体积是可调节的。可替换地，如在专利US2576581，US3161718和US3614215中描述的，可以调节封套内的流体量。在任意一种情况下，封套内流体压力增加会造成柔性膜的形变。

同时，可调节透镜可以用各种应用，例如相机以及其它光学设备，其中一种用途是用于眼镜。可调节透镜尤其适用于对远视眼的矫正，所谓远视眼是指随着年龄的增长，人的眼睛对近处目标的聚焦能力逐渐减弱的情况。由于可调节透镜可以使佩戴者在由远到近的一定的视野范围内获得矫正视力，因此是有利的。所述可调节透镜相比于双焦距的透镜来说更具有人体工程学优势，因为在向下看时，所述双焦距透镜只能从透镜底部区域进行近视力矫正，从而只允许用户在向下看时才能聚焦到近处的目标。

上面所述专利文献中公开的流体填充透镜的一个缺点是它们必须为圆形，或至少大致为圆形，具有刚性边界，用于维持膜的球形；否则就会产生不需要的光学畸变。然而，对于一些应用(包括眼镜)来说，圆形并非是最佳的形状，因为对于那些应用，圆形不被认为具有美学吸引力。对于一些特殊应用例如在光学仪器中，圆形透镜也是不合适的或不实用的。

因此，本发明提供了一种非圆形的可调节透镜，其中所述透镜不会因为其屈光度增加产生畸变。

US5371629公开了一种非圆形可变焦透镜，包括用于为佩戴者提供距离修正的刚性透镜，以及液体填充透镜，所述液体填充透镜的边界被可膨胀的拉伸的弹性膜限定，用于提供可变的近附加(near addition)。具有固定体积的液体存储于弹性膜和刚性透镜之间。通过膜支架的位移来改变液体填充透镜的屈光度，所述拉伸弹性膜的外缘与液体填充透镜附接。US5371629声称，通过膜支架在移动时以预设的可控的方式弯曲，膨胀膜的形状实质为球形，尽管该膜的周边不是圆形的。特别地，该膜支架的厚度沿该膜支架的周边是变化的。US5371629主张，通过正确地配比膜支架的沿周边的截面惯性矩，在偏移时，该膜支架的形状可以引起一种实质球形的膜，尽管自由的膜的形状并非圆形。对于任意特定的透镜，需要引起预定形变的该膜支架的结构可以利用有限元分析或其它方式被计算。然而，US5371629中的液体填充透镜由于种种原因是不实用的且没有被商业化。特别地，尽管进行了各种教导，但是US5371629并没有公开一种液体填充透镜，其在膜膨胀时避免不需要的形变，US5371629公开的液体填充透镜的所遇到的畸变程度会导致透镜不可用。

WO95/27912A1中提出了一种解决方案，包括使用具有圆形中心孔的非圆形膜支撑环，但是这样并没有提供一种真正的非圆形透镜，并且从美学角度看效果也是不佳的且设置困难。

类似地，对于其它非光学应用来说，希望能够可控地调节膜的形状。例如，可控的可变化的球形表面或其它泽尼克多项式在声学领域中是有用的，用于创建非圆形转换器，如扬声器。由于空间限制以及诸如电视、手机等产品的典型的几何结构，许多产品会受惠于非圆形驱动器。保持可变曲率的膜的球形形状有利于驱动器的生产，因为球状形变可以保证发射波就像发射自同一个发射源，从而避免被发射的压力波中的干涉图样。然而，非圆形膜的在其边缘的没有形变的形状并不是球形的。因此需要提供可选择地调节的非圆形表面用于改善声学应用的非圆形驱动器的性能。

发明内容

因此，本发明的一个方面是提供一种如权利要求1所述的可变形膜组件。