非圓形的可變形膜組件的改進(jìn)的制作方法
【專利摘要】一種可變形膜組件，包括：至少部分具有柔性的流體填充封套，所述封套的一壁由彈性膜形成，所述彈性膜由彈性可彎曲支撐環(huán)沿其邊緣保持；用于支撐封套的固定支架，以及可選擇性操作的裝置，用于使所述支撐環(huán)和所述固定支架進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，以調(diào)節(jié)所述封套內(nèi)的流體的壓力，從而使所述彈性膜發(fā)生形變。所述環(huán)的彎曲剛度沿所述環(huán)變化，使得，在所述膜形變時(shí)，所述環(huán)可變地彎曲，以控制所述膜的形狀達(dá)到預(yù)設(shè)的形狀。所述移動(dòng)裝置包括多個(gè)環(huán)嚙合部件，其被設(shè)置成在間隔開的控制點(diǎn)向所述環(huán)施加力。至少有三個(gè)控制點(diǎn)，在所述環(huán)上的每個(gè)點(diǎn)處或附近設(shè)置控制點(diǎn)，其中，在所述環(huán)上的每個(gè)點(diǎn)處，在所述膜形變時(shí)產(chǎn)生所述預(yù)設(shè)形狀所需要的所述環(huán)的輪廓，沿在兩個(gè)相鄰點(diǎn)之間的控制點(diǎn)施加的力的方向顯示轉(zhuǎn)折點(diǎn)，而在相反方向，所述環(huán)的輪廓顯示有拐點(diǎn)或轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】非圓形的可變形膜組件的改進(jìn)
[0001] 本發(fā)明涉及一種非圓形的可變形膜組件的改進(jìn)，可以通過(guò)改變膜上流體壓力可控 的調(diào)節(jié)膜的形狀。本發(fā)明尤其涉及這類膜組件，其中膜可以有選擇地進(jìn)行球狀形變或按照 其它澤尼克多項(xiàng)式進(jìn)行形變。在一些實(shí)施例中，所述膜組件可以為屈光度可變的流體填充 透鏡，其中所述膜為透明的并且形成了透鏡的一個(gè)光學(xué)表面，其曲率可以在整個(gè)透鏡范圍 內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，光學(xué)畸變最小，該光學(xué)畸變?yōu)橥哥R的非圓形特性所導(dǎo)致的。在另外一些實(shí)施例 中，所述膜可以被反射和/或不透明的。所述膜組件的其他應(yīng)用包括聲能轉(zhuǎn)換器等。
[0002] 本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知可變焦流體填充透鏡。所述透鏡通常包括透明流體填充封 套，透鏡兩個(gè)相對(duì)的光學(xué)表面，所述光學(xué)表面由封套的相對(duì)的且彼此間隔的兩壁形成，其中 至少一個(gè)壁包括柔性透明膜。例如，專利US1269422公開了一種透鏡，其具有弧形的相對(duì)的 間隔的兩壁，該兩壁在它們的圓周的邊緣結(jié)合在一起，并且可以使彼此靠近或遠(yuǎn)離的被調(diào) 節(jié)，并且還具有在兩壁之間的流體。通過(guò)調(diào)節(jié)封套內(nèi)的流體壓力來(lái)改變膜的彎曲程度，從而 調(diào)節(jié)透鏡的屈光度。在一些實(shí)施例中，如在US1269422或W099/061940A1中，所述封套的體 積是可調(diào)節(jié)的?？商鎿Q地，如在專利US2576581，US3161718和US3614215中描述的，可以調(diào) 節(jié)封套內(nèi)的流體量。在任意一種情況下，封套內(nèi)流體壓力增加會(huì)造成柔性膜的形變。
[0003] 同時(shí)，可調(diào)節(jié)透鏡可以用各種應(yīng)用，例如相機(jī)以及其它光學(xué)設(shè)備，其中一種用途是 用于眼鏡。可調(diào)節(jié)透鏡尤其適用于對(duì)遠(yuǎn)視眼的矯正，所謂遠(yuǎn)視眼是指隨著年齡的增長(zhǎng)，人的 眼睛對(duì)近處目標(biāo)的聚焦能力逐漸減弱的情況。由于可調(diào)節(jié)透鏡可以使佩戴者在由遠(yuǎn)到近的 一定的視野范圍內(nèi)獲得矯正視力，因此是有利的。所述可調(diào)節(jié)透鏡相比于雙焦距的透鏡來(lái) 說(shuō)更具有人體工程學(xué)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樵谙蛳驴磿r(shí)，所述雙焦距透鏡只能從透鏡底部區(qū)域進(jìn)行近 視力矯正，從而只允許用戶在向下看時(shí)才能聚焦到近處的目標(biāo)。
[0004] 上面所述專利文獻(xiàn)中公開的流體填充透鏡的一個(gè)缺點(diǎn)是它們必須為圓形，或至少 大致為圓形，具有剛性邊界，用于維持膜的球形；否則就會(huì)產(chǎn)生不需要的光學(xué)畸變。然而，對(duì) 于一些應(yīng)用（包括眼鏡）來(lái)說(shuō)，圓形并非是最佳的形狀，因?yàn)閷?duì)于那些應(yīng)用，圓形不被認(rèn)為 具有美學(xué)吸引力。對(duì)于一些特殊應(yīng)用例如在光學(xué)儀器中，圓形透鏡也是不合適的或不實(shí)用 的。
[0005] 因此，本發(fā)明提供了一種非圓形的可調(diào)節(jié)透鏡，其中所述透鏡不會(huì)因?yàn)槠淝舛?增加產(chǎn)生畸變。
[0006] US5371629公開了一種非圓形可變焦透鏡，包括用于為佩戴者提供距離修正的剛 性透鏡，以及液體填充透鏡，所述液體填充透鏡的邊界被可膨脹的拉伸的彈性膜限定，用于 提供可變的近附加 （near addition)。具有固定體積的液體存儲(chǔ)于彈性膜和剛性透鏡之 間。通過(guò)膜支架的位移來(lái)改變液體填充透鏡的屈光度，所述拉伸彈性膜的外緣與液體填充 透鏡附接。US5371629聲稱，通過(guò)膜支架在移動(dòng)時(shí)以預(yù)設(shè)的可控的方式彎曲，膨脹膜的形狀 實(shí)質(zhì)為球形，盡管該膜的周邊不是圓形的。特別地，該膜支架的厚度沿該膜支架的周邊是變 化的。US5371629主張，通過(guò)正確地配比膜支架的沿周邊的截面慣性矩，在偏移時(shí)，該膜支 架的形狀可以引起一種實(shí)質(zhì)球形的膜，盡管自由的膜的形狀并非圓形。對(duì)于任意特定的透 鏡，需要引起預(yù)定形變的該膜支架的結(jié)構(gòu)可以利用有限元分析或其它方式被計(jì)算。然而， US5371629中的液體填充透鏡由于種種原因是不實(shí)用的且沒(méi)有被商業(yè)化。特別地，盡管進(jìn)行 了各種教導(dǎo)，但是US5371629并沒(méi)有公開一種液體填充透鏡，其在膜膨脹時(shí)避免不需要的 形變，US5371629公開的液體填充透鏡的所遇到的畸變程度會(huì)導(dǎo)致透鏡不可用。
[0007] W095/27912A1中提出了一種解決方案，包括使用具有圓形中心孔的非圓形膜支撐 環(huán)，但是這樣并沒(méi)有提供一種真正的非圓形透鏡，并且從美學(xué)角度看效果也是不佳的且設(shè) 置困難。
[0008] 類似地，對(duì)于其它非光學(xué)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，希望能夠可控地調(diào)節(jié)膜的形狀。例如，可控的 可變化的球形表面或其它澤尼克多項(xiàng)式在聲學(xué)領(lǐng)域中是有用的，用于創(chuàng)建非圓形轉(zhuǎn)換器， 如揚(yáng)聲器。由于空間限制以及諸如電視、手機(jī)等產(chǎn)品的典型的幾何結(jié)構(gòu)，許多產(chǎn)品會(huì)受惠于 非圓形驅(qū)動(dòng)器。保持可變曲率的膜的球形形狀有利于驅(qū)動(dòng)器的生產(chǎn)，因?yàn)榍驙钚巫兛梢员?證發(fā)射波就像發(fā)射自同一個(gè)發(fā)射源，從而避免被發(fā)射的壓力波中的干涉圖樣。然而，非圓形 膜的在其邊緣的沒(méi)有形變的形狀并不是球形的。因此需要提供可選擇地調(diào)節(jié)的非圓形表面 用于改善聲學(xué)應(yīng)用的非圓形驅(qū)動(dòng)器的性能。
[0009] 因此，本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種如權(quán)利要求1所述的可變形膜組件。
[0010] 本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，例如流體填充透鏡的可變形膜組件內(nèi)，其中所述柔性封套中 容納有固定體積的流體，并且通過(guò)調(diào)整封套的體積使膜進(jìn)行膨脹從而達(dá)到預(yù)設(shè)形狀，為了 改變其內(nèi)流體壓力，力施加在膜支撐環(huán)用于調(diào)整封套體積的控制點(diǎn)必須精確定位。通過(guò)精 確控制力施加在膜支撐環(huán)的控制點(diǎn)，并且允許膜支撐環(huán)在控制點(diǎn)間自由彎曲，實(shí)現(xiàn)了膜的 形狀上的半主動(dòng)控制。所述膜支撐環(huán)的抗彎剛度是圍繞著環(huán)改變的，因此在處于驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)， 所述環(huán)符合期望輪廓從而使膜的形狀達(dá)到預(yù)設(shè)形狀。適合地，可以通過(guò)改變環(huán)的截面二次 矩使抗彎剛度繞環(huán)變化。
[0011] 引起支撐環(huán)和支架之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)用于調(diào)節(jié)封套體積的裝置可以包括用于移動(dòng)支 撐環(huán)或支架的裝置。所述移動(dòng)裝置可以被設(shè)置成用于壓縮封套來(lái)減小其體積，從而增加封 套內(nèi)的流體壓力，造成膜相對(duì)封套以外凸的方式向外膨脹。因此在一些實(shí)施例中，所述移動(dòng) 裝置可以被設(shè)置成在第一方向上向支架壓縮封套，來(lái)增加其內(nèi)部的流體壓力，使膜在相對(duì) 的第二方向上向外膨脹。
[0012] 因此，本發(fā)明的另一方面是提供一種如權(quán)利要求6所述的可變形膜組件。
[0013] 可替換地，用于移動(dòng)支撐環(huán)或支架以調(diào)節(jié)封套體積的裝置可以被設(shè)置成使所述封 套膨脹來(lái)增加其體積，從而降低封套內(nèi)的流體壓力，使膜以內(nèi)凹的方式向內(nèi)膨脹。
[0014] 用于移動(dòng)支撐環(huán)或支架以調(diào)節(jié)封套體積的裝置可以適當(dāng)?shù)匕ㄒ豢蛇x擇地操作 的設(shè)備，所述設(shè)備包括一個(gè)或多個(gè)組件，其被設(shè)置成作用于膜支撐環(huán)和支架之間，用于使支 撐環(huán)和/或支架進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)，來(lái)調(diào)節(jié)封套的體積。
[0015] 適當(dāng)?shù)?，所述柔性封套可以包括一個(gè)由膜限定的壁，以及另一個(gè)相對(duì)的后壁。所述 后壁以封閉并密封封套的形式連接到膜的邊緣。在一些實(shí)施例中，相對(duì)的兩壁可以直接彼 此連接。可替換地，所述封套可以包括位于兩個(gè)相對(duì)的壁中間的外圍側(cè)壁。所述側(cè)壁是柔 性地，允許兩個(gè)相對(duì)的壁彼此靠近移動(dòng)或彼此遠(yuǎn)離移動(dòng)，從而調(diào)節(jié)封套的體積。所述后壁可 以為剛性或大致剛性的，或至少其外圍邊緣被牢固支撐。
[0016] 用于移動(dòng)支撐環(huán)或支架的裝置可以被設(shè)置以作用于膜支撐環(huán)和后壁之間，在一些 實(shí)施例中，所述后壁可以形成封套的支架的一部分，其中，所述后壁可以作為一個(gè)穩(wěn)定的部 件以供所述調(diào)節(jié)裝置反作用于其上。
[0017] 本發(fā)明尤其適用于非圓形膜，其中所述膜的邊緣在非驅(qū)動(dòng)態(tài)下是一平面，當(dāng)組件 為驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)開始偏離平面。然而，本發(fā)明同樣適用于圓形膜，其中通過(guò)膜的預(yù)設(shè)形狀，所述 膜的邊緣在組件被驅(qū)動(dòng)時(shí)同樣會(huì)偏離平面。特別地，本發(fā)明也適用于預(yù)設(shè)形狀為非球形的 圓形膜。
[0018] 為了在驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)形成預(yù)設(shè)膜形狀，所述支撐環(huán)必須采取驅(qū)動(dòng)輪廓，其中環(huán)的一個(gè) 或多個(gè)區(qū)域沿遠(yuǎn)離基準(zhǔn)平面（所述基準(zhǔn)平面由環(huán)在非驅(qū)動(dòng)態(tài)下限定）的方向移動(dòng)，和/或 一個(gè)或多個(gè)區(qū)域向相反的方向移動(dòng)遠(yuǎn)離基準(zhǔn)面。為了達(dá)到希望的輪廓，力施加在支撐環(huán)的 每個(gè)控制點(diǎn)上。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在支撐環(huán)的每個(gè)扇形區(qū)域內(nèi)至少有一個(gè)控制點(diǎn)，其中"扇 形區(qū)域"指的是環(huán)位于相鄰拐點(diǎn)之間的或輪廓最小點(diǎn)間的環(huán)部分，所述最小點(diǎn)是，在膜形變 時(shí)，沿施加在控制點(diǎn)的力的方向例如相對(duì)封套向內(nèi)的第一方向，環(huán)的位移局部最小。由于 最小點(diǎn)被定義為相鄰控制點(diǎn)上的力的方向上的局部最小點(diǎn)而不是全局最小點(diǎn)（因此在施 加力相反的方向上，例如相對(duì)于封套向外移動(dòng)的第二方向，也是局部最大點(diǎn)而不是全局最 大點(diǎn)）。應(yīng)當(dāng)理解的是，在這些點(diǎn)上所述環(huán)實(shí)際上可以從基準(zhǔn)平面向上述任一方向移動(dòng)，或 根本不移動(dòng)。通常，所述環(huán)在所有點(diǎn)上可以從基準(zhǔn)平面開始向上述任一方向移動(dòng)，或保持靜 止，其取決于周邊形狀、表面輪廓和所需要的驅(qū)動(dòng)。在一些實(shí)施例中，當(dāng)膜發(fā)生形變時(shí)，為獲 得期望的環(huán)輪廓，具有相反方向的力施加在相鄰控制點(diǎn)間，控制點(diǎn)可以被設(shè)置在支撐環(huán)輪 廓上的兩個(gè)拐點(diǎn)間。然而，施加在這些控制點(diǎn)的力通常都具有相同的方向，使得環(huán)的扇形區(qū) 域被限定在兩個(gè)相鄰局部最小點(diǎn)之間，如上所述。
[0019] 在一些實(shí)施例中，所述環(huán)可以為非圓形且預(yù)設(shè)形狀具有中心。在此類實(shí)施例中，最 小位移的最小點(diǎn)也可以意味著是支撐環(huán)和膨脹時(shí)的膜的預(yù)設(shè)形狀的中心之間的距離為局 部最小的最小點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)理解的是，所述中心的位置取決于預(yù)設(shè)形狀的輪廓。在一些實(shí)施例 中，所述中心應(yīng)該位于或接近于膜的幾何中心?？商鎿Q地，所述預(yù)設(shè)形狀的中心的位置可以 不同于膜的幾何中心。典型地，在發(fā)生形變時(shí)，所述膜會(huì)出現(xiàn)一個(gè)頂點(diǎn)（例如全局最大位移 點(diǎn)），中心可以位于該頂點(diǎn)處。這在光學(xué)應(yīng)用中尤其是這種情況，其中，所述膜形成了透鏡的 光學(xué)表面。通常所述預(yù)設(shè)形狀的中心位于膜內(nèi)遠(yuǎn)離支撐環(huán)的某處。
[0020] 實(shí)際上，根據(jù)膜的形狀，環(huán)的一些區(qū)域可以被支撐以降低膜在這些區(qū)域的柔性。相 應(yīng)地，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在未被支撐的最小點(diǎn)之間的環(huán)的每個(gè)扇形區(qū)域內(nèi)應(yīng)當(dāng)至少有一 個(gè)控制點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)理解的是，所述最小點(diǎn)的數(shù)量取決于環(huán)的形狀。在一些實(shí)施例中，所述最小 點(diǎn)的數(shù)量可以由環(huán)的角的數(shù)量確定。例如，一具有四個(gè)角的四邊形環(huán)通常具有位于角之間 的等距的四個(gè)最小點(diǎn)，其中，所述膜的預(yù)設(shè)形狀的中心位于四邊形幾何中心或者接近四邊 形幾何中心。事實(shí)上，所述中心可以不對(duì)稱地設(shè)置于相對(duì)邊之間，這種設(shè)置對(duì)于矩形的光學(xué) 透鏡尤其適用。在一些實(shí)施例中，在一個(gè)四邊形環(huán)中，預(yù)設(shè)形狀的中心通?？梢栽谝粚?duì)相對(duì) 邊之間對(duì)稱設(shè)置，而在另外一對(duì)相對(duì)的邊不對(duì)稱設(shè)置。
[0021] 在通常具有兩條長(zhǎng)邊和兩條短邊的矩形環(huán)中，通常具有四個(gè)所述的最小點(diǎn)，在所 述最小點(diǎn)處，所述環(huán)從基準(zhǔn)平面沿與在控制點(diǎn)施加在支撐環(huán)的力的方向的相反的方向上的 位移是局部最大值，兩個(gè)相鄰角之間的每個(gè)邊上有一個(gè)最小點(diǎn)。但是在一些實(shí)施例中，特別 是其短邊大致上比長(zhǎng)邊短的情況下，通過(guò)強(qiáng)化所述環(huán)的短邊來(lái)降低它們的柔性，使得，實(shí)際 上，在膜膨脹時(shí)，環(huán)沿每個(gè)短邊大體上不發(fā)生彎曲，在這種情況下，沿兩條長(zhǎng)邊上僅有兩個(gè) 未被支撐的最小點(diǎn)。對(duì)于光學(xué)應(yīng)用，在這種矩形環(huán)中，所述預(yù)設(shè)形狀的中心的位置可以更靠 近一條短邊而遠(yuǎn)離另外一條短邊。
[0022] 本發(fā)明人也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，為了限定膜平面，無(wú)論最小點(diǎn)及扇形的數(shù)量，至少有三個(gè)控 制點(diǎn)。
[0023] 進(jìn)一步地，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，每個(gè)扇形區(qū)域內(nèi)，控制點(diǎn)應(yīng)當(dāng)被設(shè)置于最大點(diǎn)或靠近最 大點(diǎn)，其中，所述最大點(diǎn)處，所述環(huán)在驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)沿著施加在該扇形內(nèi)的控制點(diǎn)的力的方向遠(yuǎn) 離基準(zhǔn)平面的位移的局部最大，例如相對(duì)于封套向內(nèi)的第一方向上移動(dòng)從而壓縮所述封 套。應(yīng)當(dāng)理解的是，在一個(gè)給定的扇形區(qū)域內(nèi)的環(huán)的剩下的部分在處于驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)沿相反的 方向（例如相對(duì)封套向外的第二方向上）移動(dòng)，此區(qū)域內(nèi)的最大點(diǎn)可以為這樣的點(diǎn)，環(huán)在該 點(diǎn)固定不動(dòng)，即，相對(duì)于基準(zhǔn)平面沒(méi)有位移或大致沒(méi)有位移的點(diǎn)。進(jìn)一步地，最大點(diǎn)可以是 這樣的點(diǎn)，在該點(diǎn)，所述環(huán)沿相反的方向（例如相對(duì)封套向外）遠(yuǎn)離基準(zhǔn)平面位移，遠(yuǎn)低于 相同扇形區(qū)域內(nèi)環(huán)剩下部分的位移。也就是說(shuō)，在控制點(diǎn)施加力方向上的局部最大位移點(diǎn) 相當(dāng)于沿相反方向的遠(yuǎn)離基準(zhǔn)平面的局部最小位移點(diǎn)。
[0024] 在一些實(shí)施例中，所述環(huán)為非圓形并且預(yù)設(shè)形狀具有中心，所述最大點(diǎn)可以位于 環(huán)上相鄰拐點(diǎn)間或最小點(diǎn)間，其中，所述環(huán)和在膨脹時(shí)的膜的預(yù)設(shè)形狀的中心之間的距離 最大。如果并非如此的話，則在扇形區(qū)域內(nèi)，一部分環(huán)相比于扇形內(nèi)的控制點(diǎn)更加遠(yuǎn)離中 心，因此是不可控的，可能導(dǎo)致膨脹時(shí)膜產(chǎn)生不想要的失真及形狀。
[0025] 在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)所述控制點(diǎn)可以為驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，其中環(huán)嚙合部件被設(shè)置 成主動(dòng)使支撐環(huán)相對(duì)于支架移動(dòng)。所述支撐環(huán)在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)或至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)形成有突出片， 用于將環(huán)和環(huán)嚙合部件嚙合。
[0026] 所述膜可以在非驅(qū)動(dòng)態(tài)和全膨脹態(tài)之間連續(xù)調(diào)節(jié)。所述支撐環(huán)在非驅(qū)動(dòng)態(tài)下可以 為平面。
[0027] 在非驅(qū)動(dòng)態(tài)和全膨脹態(tài)之間的每個(gè)位置，所述支撐環(huán)可以在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)或每個(gè)驅(qū)動(dòng)被 移動(dòng)為產(chǎn)生膜的預(yù)設(shè)形狀所需的輪廓所要求的距離。這是重要的，使在非驅(qū)動(dòng)態(tài)和全膨脹 態(tài)之間的每個(gè)位置上，在環(huán)整個(gè)期望的輪廓內(nèi)的其所希望的位置，環(huán)被設(shè)置在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)或每 個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)理解的是，如果驅(qū)動(dòng)點(diǎn)被環(huán)嚙合部件在另外點(diǎn)設(shè)置于不同于上述期望位置， 則會(huì)在在該點(diǎn)，環(huán)的期望輪廓上產(chǎn)生局部畸變，可能導(dǎo)致膜的形狀出現(xiàn)不需要的畸變。
[0028] 在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)所述控制點(diǎn)可以為鉸接點(diǎn)，其中所述環(huán)嚙合部件被 設(shè)置成使所述支撐環(huán)相對(duì)于支架固定不動(dòng)。在鉸接點(diǎn)或每個(gè)鉸接點(diǎn)上的支撐環(huán)需要保持固 定從而達(dá)到需要的驅(qū)動(dòng)環(huán)輪廓，使膜在非驅(qū)動(dòng)態(tài)和全膨脹態(tài)之間的每個(gè)位置都具有預(yù)設(shè)形 狀。因此，與驅(qū)動(dòng)點(diǎn)相同，所述環(huán)必須通過(guò)環(huán)嚙合部件固定在每個(gè)鉸接點(diǎn)上，并且與環(huán)在非 驅(qū)動(dòng)態(tài)到全膨脹態(tài)間的每個(gè)狀態(tài)的期望總輪廓相對(duì)應(yīng)的位置。由于在每個(gè)鉸接點(diǎn)上環(huán)均未 發(fā)生移動(dòng)，因此，對(duì)于環(huán)在非驅(qū)動(dòng)態(tài)和全膨脹態(tài)之間的每個(gè)狀態(tài)，所述環(huán)在每個(gè)鉸接點(diǎn)的位 置必須是相同的。所述預(yù)設(shè)形狀具有中心，因此可以有多個(gè)鉸接點(diǎn)，且大體上與預(yù)設(shè)形狀的 中心等距。
[0029] 在一些實(shí)施例中，兩個(gè)相鄰的鉸接點(diǎn)可以定義一傾斜軸，在這種情況下，至少設(shè)置 有一個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)處所述環(huán)嚙合部件被設(shè)置成主動(dòng)使支撐環(huán)相對(duì)于支架沿第一方向 位移，使環(huán)相對(duì)于所述傾斜軸周圍的支架傾斜，以便壓縮所述封套，或在第二方向上位移用 于使所述封套膨脹。
[0030] 對(duì)于一些應(yīng)用，所述支撐環(huán)通常為矩形，具有兩條短邊和兩條長(zhǎng)邊。在這種情況 下，在一條短邊上至少設(shè)置有一個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，在另一條短邊上或其附近設(shè)置有兩個(gè)相鄰的鉸 接點(diǎn)。所述預(yù)設(shè)形狀具有中心，所述中心可以相對(duì)于膜偏心設(shè)置，其離另一條短邊相比這條 短邊更近。所述的這條短邊通常圓的一段弧，其中心在預(yù)設(shè)形狀的中心上。所述至少一個(gè) 驅(qū)動(dòng)點(diǎn)大致設(shè)置于所述的這條短邊的中心。
[0031] 所述支撐環(huán)可以在控制點(diǎn)中間相對(duì)于支架自由被動(dòng)地彎曲。然而，在一些實(shí)施例 中，希望借助加強(qiáng)件加強(qiáng)支撐環(huán)的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域來(lái)控制環(huán)的彎曲。
[0032] 有利地，所述支撐環(huán)可以包括兩個(gè)或更多環(huán)元件，且所述膜可以?shī)A于兩個(gè)相鄰的 環(huán)元件之間。
[0033] 因此，本發(fā)明的另一目的是提供一種如權(quán)利要求18中所述的可變形膜組件。
[0034] 適合地，膜被預(yù)張緊在膜支撐部件上。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將膜夾于兩個(gè)相鄰的環(huán) 元件之間，可以抵消所述膜施加在環(huán)上的扭轉(zhuǎn)力從而消除或大致消除凈扭轉(zhuǎn)力。應(yīng)當(dāng)理解 的是，希望避免環(huán)上的扭轉(zhuǎn)力，因?yàn)榕まD(zhuǎn)力可以使環(huán)的形狀產(chǎn)生不需要的畸變，從而在使膜 在膨脹時(shí)產(chǎn)生畸變。因此，在一些實(shí)施例中，所述膜支撐環(huán)可以由兩個(gè)環(huán)元件組成。在一些 實(shí)施例中可以設(shè)置有多于兩個(gè)的環(huán)元件。然而，所述環(huán)元件的布置應(yīng)該滿足，當(dāng)膜預(yù)張緊在 兩個(gè)相鄰的環(huán)元件之間時(shí)，位于膜上方和下方的環(huán)元件上的扭轉(zhuǎn)力可以彼此抵消或大致抵 消。
[0035] 用于調(diào)節(jié)封套內(nèi)壓力的裝置可以包括一可選擇性操作的設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)或 多個(gè)部件用于調(diào)節(jié)封套內(nèi)的流體壓力。在一些實(shí)施例中，用于調(diào)節(jié)膜內(nèi)固定體積的流體的 壓力的裝置可以包括用于壓縮或膨脹所述封套的裝置。適合地，可以設(shè)置一固定支架，并且 可以設(shè)置裝置，用于向所述支架壓縮或膨脹封套，以增加或降低其內(nèi)流體的壓力。
[0036] 適合地，所述支撐環(huán)具有大致統(tǒng)一的深度和變化的寬度，用于控制環(huán)的截面二次 矩以及因此控制環(huán)的抗彎剛度。典型地，所述支撐環(huán)的最窄處需要彎度達(dá)到最大值，從而使 所述膜膨脹時(shí)形成預(yù)設(shè)形狀。
[0037] 在一些實(shí)施例中，膜的預(yù)設(shè)形狀可以為球形或其它一些由一個(gè)或多個(gè)澤尼克多項(xiàng) 式限定的形狀。這些包括通用的公式Z n±m(xù)。由澤尼克函數(shù)或其多個(gè)函數(shù)的組合定義的各種 形狀可以用于本發(fā)明所述的透鏡組件。例如，對(duì)眼部的優(yōu)先應(yīng)用能夠達(dá)到視力矯正的作用， 如Z 2±2線性疊加（散光）和Z2° (球面距離修正）。眼鏡商通常根據(jù)這些公式生產(chǎn)透鏡。 如果在膜邊緣上設(shè)置有額外的控制點(diǎn)，也可以使用具有額外分量的Zfj的高階表面，其中j 的大小與控制點(diǎn)的數(shù)量類似。在膜邊緣的形狀允許的情況下，具有分量Zfk(k<j)的更高 階表面也可以使用。
[0038] 進(jìn)一步地，Zn±m(xù)形式的按比例的澤尼克公式的線性疊加式是可能的。
[0039] Ζ?ι, Il 'ijs, 2p (k<j)
[0040] 通常，除了其邊緣，通過(guò)壓力下膜的形變形成的表面具有一個(gè)或者多個(gè)局部最大 或一個(gè)或多個(gè)局部最小點(diǎn)，但是最大受力點(diǎn)和最小受力點(diǎn)不會(huì)同時(shí)存在，除鞍點(diǎn)之外。所得 到的所述預(yù)設(shè)形狀必然受限于所述膜的外圍形狀，其在使用中是穩(wěn)定的。
[0041] 適合地，在所述環(huán)上所需的抗彎剛度可以通過(guò)有限元分析（FEA)確定。特別地， FEA可以用于計(jì)算環(huán)范圍內(nèi)所需的抗彎剛度的變化，使環(huán)在驅(qū)動(dòng)態(tài)下彎曲成期望輪廓，從而 使膜的形狀達(dá)到預(yù)設(shè)形狀。對(duì)于準(zhǔn)靜態(tài)或低頻率光學(xué)應(yīng)用及其它應(yīng)用來(lái)說(shuō)，可以適當(dāng)?shù)厥?用靜態(tài)FEA分析。然而，對(duì)于聲學(xué)應(yīng)用的表面，可以使用動(dòng)態(tài)FEA分析。無(wú)論是動(dòng)態(tài)FEA分 析還是靜態(tài)FEA分析，均可以利用電腦進(jìn)行大量計(jì)算，將選擇好的參數(shù)輸入電腦來(lái)計(jì)算在 驅(qū)動(dòng)點(diǎn)處施加的力的增加所引起的膜的形狀。所述元件的形狀可以根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行選 擇。需要輸入電腦的參數(shù)包括膜支撐環(huán)的幾何結(jié)構(gòu)，膜的幾何結(jié)構(gòu)，膜的彈性模量，環(huán)的彈 性模量，包括環(huán)的彈性模量的沿環(huán)的變化（可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)限定或通過(guò)適當(dāng)?shù)墓接?jì)算），各 個(gè)部分的預(yù)張力值，溫度及其它環(huán)境因子。所述FEA程序定義了在控制點(diǎn)對(duì)膜支撐環(huán)施加 負(fù)載時(shí)，施加在膜上的壓力是如何增加的。
[0042] 在FEA的每次計(jì)算中，會(huì)將膜的計(jì)算形狀和預(yù)設(shè)形狀進(jìn)行對(duì)比，每次計(jì)算形狀與 預(yù)設(shè)形狀之間的對(duì)比的偏差將會(huì)用于調(diào)整膜支撐環(huán)范圍內(nèi)的抗彎剛度用于下次迭代計(jì)算。 逐漸地，膜支撐環(huán)的抗彎剛度被調(diào)整，使得膜的計(jì)算形狀與期望的預(yù)設(shè)形狀相匹配。
[0043] 可以設(shè)置一加強(qiáng)隔片用于固定所述支撐環(huán)，所述隔片在所述環(huán)的平面上的剛度大 于所述環(huán)彎曲方向上的剛度。
[0044] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種如權(quán)利要求28所述的可變形膜組件。
[0045] 如上所述，膜被適當(dāng)?shù)仡A(yù)張緊在膜支撐部件上。所述加強(qiáng)隔片用于在膜平面上強(qiáng) 化所述環(huán)，使其在非驅(qū)動(dòng)態(tài)下抵抗由膜內(nèi)預(yù)張力產(chǎn)生的額外負(fù)載，同時(shí)允許環(huán)在垂直于環(huán) 的方向上自由彎曲?？商鎿Q地，在非驅(qū)動(dòng)態(tài)下，所述支撐環(huán)本身在膜平面內(nèi)抗彎剛度大于膜 平面外抗彎剛度。
[0046] 適合地，所述加強(qiáng)隔片可以沿環(huán)均勻地固定于支撐環(huán)上，使膜上的張力均勻傳送 到隔片上。
[0047] 在一些實(shí)施例中，在環(huán)平面內(nèi)，所述膜在一個(gè)維度的長(zhǎng)度大于另一維度的長(zhǎng)度。在 這種情況下，所述加強(qiáng)隔片在一個(gè)維度的剛度可以低于另一維度的剛度?？商鎿Q地，所述組 件的幾何結(jié)構(gòu)本身可以用于補(bǔ)償膜內(nèi)的張力差。
[0048] 用于調(diào)節(jié)膜內(nèi)壓力的裝置可以包括一可選擇性操作的設(shè)備，其包括一個(gè)或多個(gè)用 于增加或降低封套內(nèi)流體壓力的部件。典型地用于調(diào)節(jié)流體填充封套（可以容納有固定體 積的流體）的壓力的裝置，可以包括用于壓縮或膨脹封套的裝置。所述可壓縮的流體填充 封套可以包括至少部分剛性的后壁，其與可膨脹膜間隔設(shè)置，以及包括位于膜和后壁之間 的柔性側(cè)壁。
[0049] 在一些實(shí)施例中，所述膜、后壁和流體為透明的，使膜和后壁形成一可調(diào)節(jié)的光學(xué) 透鏡。在設(shè)置有加強(qiáng)隔片時(shí)，所述加強(qiáng)隔片也可以為透明的。
[0050] 適合地，可以通過(guò)設(shè)計(jì)后壁的形狀來(lái)提供一固定透鏡。
[0051] 所述組件還可以包括一剛性防護(hù)前蓋板，覆蓋于膜上。所述前蓋板可以為透明的。 適合地，可以通過(guò)設(shè)計(jì)前蓋板的形狀來(lái)提供一固定透鏡。
[0052] 因此，在一些實(shí)施例中，所述前蓋板和/或后蓋板可以提供一固定屈光度的透鏡 來(lái)矯正如近視以及遠(yuǎn)視等屈光不正的問(wèn)題。本發(fā)明的可調(diào)節(jié)光學(xué)透鏡可以用于為前透鏡或 后透鏡的固定屈光度提供遞增的（或遞減的）屈光度，用于矯正遠(yuǎn)視眼。適合地，可以通過(guò) 設(shè)計(jì)所述前透鏡和/或后透鏡的形狀來(lái)進(jìn)行散光矯正。類似地，本發(fā)明的可調(diào)節(jié)光學(xué)透鏡 的膨脹膜的預(yù)設(shè)形狀可以用于散光修正。
[0053] 在一些實(shí)施例中，所述封套可以設(shè)置于一扣環(huán)內(nèi)。
[0054] 本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供一種具有本發(fā)明所述的可變形膜組件的護(hù)目鏡物品。
[0055] 典型地，所述護(hù)目鏡物品可以包括具有鏡框的鏡架；所述可變形模組件可以安裝 于所述鏡框內(nèi)。
[0056] 以下參考本發(fā)明的實(shí)施例的附圖，僅通過(guò)示例進(jìn)行描述。
[0057] 圖中：
[0058] 圖1是從一副眼鏡的前上方看的透視圖，其包括裝配有兩個(gè)根據(jù)本發(fā)明第一透鏡 組件的邊框；
[0059] 圖2是從圖1所示的眼鏡的向其左手側(cè)的左方看的透視圖，示出了如何將第一透 鏡組件的其中一個(gè)裝配到所述邊框；
[0060] 圖3是根據(jù)本發(fā)明在非驅(qū)動(dòng)態(tài)下的第一透鏡組件的前視圖；
[0061] 圖4是圖3所示的第一透鏡組件沿IV-IV線的截面圖
[0062] 圖5是圖3所示的第一透鏡組件沿V-V線的截面圖；
[0063] 圖6是圖3所示的第一透鏡組件沿VI-VI的截面圖；
[0064] 圖7是從本發(fā)明第一透鏡組件（沿圖3的VI-VI線剖切）的下方向其前方的左側(cè) 看的透視圖；
[0065] 圖8是本發(fā)明的第一透鏡組件的爆炸圖，示出了該組件的組成部分；
[0066] 圖9是第一透鏡組件的柔性膜及膜支撐環(huán)在驅(qū)動(dòng)態(tài)下的前視圖，示出了所述環(huán)的 寬度如何圍繞所述膜的周邊變化，從而控制所述環(huán)的截面二次矩；
[0067] 圖10示出了圖9所示的膜和環(huán)在驅(qū)動(dòng)態(tài)下被投影到半徑為R的想像的球；
[0068] 圖11示出了圖4所示的第一透鏡組件在驅(qū)動(dòng)態(tài)下的截面圖；
[0069] 圖12示出了圖5所示的第一透鏡組件在驅(qū)動(dòng)態(tài)下的截面圖；
[0070] 圖13示出了由有限元分析FEA計(jì)算得到的在驅(qū)動(dòng)態(tài)下第一透鏡組件的膜的位 移；
[0071] 圖14示出了由FEA計(jì)算得出的驅(qū)動(dòng)態(tài)下第一透鏡組件的屈光度的均勻性；
[0072] 圖15示出了由FEA計(jì)算得出的透鏡組件在非驅(qū)動(dòng)態(tài)下的膜內(nèi)的預(yù)張力的變化，其 與第一透鏡組件省略掉加強(qiáng)隔片后的狀態(tài)類似；
[0073] 圖16示出了由FEA計(jì)算得出的本發(fā)明第一透鏡組件在非驅(qū)動(dòng)態(tài)下的膜內(nèi)預(yù)張力 的變化；
[0074] 圖17示出了有FEA計(jì)算得出的透鏡組件在驅(qū)動(dòng)態(tài)下的光學(xué)倍率的變化，其與第一 透鏡組件省略掉加強(qiáng)隔片后的狀態(tài)類似；
[0075] 圖18示出了由FEA計(jì)算得出的本發(fā)明的第一透鏡組件的屈光度的變化；
[0076] 圖19A-C示出了本發(fā)明第一透鏡組件在非驅(qū)動(dòng)態(tài)下（圖19A)的截面圖，在驅(qū)動(dòng)態(tài) 下（圖19B)的截面圖，以及去除驅(qū)動(dòng)態(tài)后（圖19C)的截面圖；
[0077] 圖20A-C示出了本發(fā)明第一透鏡組件在非驅(qū)動(dòng)態(tài)下（圖20A)的前視圖，在驅(qū)動(dòng)態(tài) 下（圖20B)的前視圖，以及去除驅(qū)動(dòng)態(tài)后（圖20C)的前視圖；
[0078] 圖21A-C示出了本發(fā)明第二方形透鏡組件在非驅(qū)動(dòng)態(tài)下（圖21A)的截面圖，在驅(qū) 動(dòng)態(tài)下（圖21B)的截面圖，以及去除驅(qū)動(dòng)態(tài)后（圖21C)的截面圖；
[0079] 圖22A-C示出了本發(fā)明第二透鏡組件在非驅(qū)動(dòng)態(tài)下（圖22A)的前視圖，在驅(qū)動(dòng)態(tài) 下（圖22B)的前視圖，以及去除驅(qū)動(dòng)態(tài)后（圖22C)的前視圖；
[0080] 圖23示出了第一透鏡組件中光學(xué)中心和膜支撐環(huán)之間的距離的變化；
[0081] 圖24示出了圖21A-C和圖22A-C中所示的第二透鏡組件的光學(xué)中心和膜支撐環(huán) 之間的距離的變化；
[0082] 圖25示意性示出根據(jù)本發(fā)明示出了柔性膜和單個(gè)支撐環(huán)的截面圖；
[0083] 圖26示意性示出根據(jù)本發(fā)明示出了第一透鏡組件的柔性膜和單個(gè)支撐環(huán)的截面 圖。
[0084] 如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例，一副眼鏡90包括具有兩個(gè)鏡框93和兩 個(gè)鏡腿94的鏡架92。兩個(gè)鏡框93通過(guò)連接橋95連接，每個(gè)鏡框的尺寸及形狀適用承載根 據(jù)本發(fā)明第一透鏡組件1。其中的一個(gè)第一透鏡組件1用于眼鏡的右手側(cè)鏡框內(nèi)，另外的透 鏡組件用于左手側(cè)鏡框內(nèi)。如圖1所示，左側(cè)透鏡組件1和右側(cè)透鏡組件彼此鏡像，且其結(jié) 構(gòu)相同，因此下面僅僅描述左側(cè)透鏡組件。但是應(yīng)當(dāng)理解的是右側(cè)透鏡組件的結(jié)構(gòu)和操作 方法與左側(cè)相同。
[0085] 如圖3所示，第一透鏡組件1通常為具有兩條相對(duì)的長(zhǎng)邊3, 5和兩條短邊7, 9的矩 形，其設(shè)計(jì)與鏡架92相配合，但是應(yīng)該了解的是，本實(shí)施例中所述的第一透鏡組件的形狀 僅僅是一適當(dāng)形狀的例子，根據(jù)本發(fā)明所述的透鏡組件可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成任何形狀。本 發(fā)明尤其適用于非圓形形狀，例如圖1和3中所示的實(shí)施例，但是本發(fā)明的教導(dǎo)同樣適用于 圓形透鏡。例如在圓形透鏡中，當(dāng)一光學(xué)系統(tǒng)需要進(jìn)行更多的球面波前矯正時(shí)，本發(fā)明可以 用于進(jìn)行視覺(jué)差矯正。
[0086] 與眼鏡應(yīng)用中一樣，本發(fā)明的透鏡組件同樣可以應(yīng)用于其他透鏡應(yīng)用中，例如護(hù) 目鏡，安全帽，各種科學(xué)光學(xué)儀器。透鏡組件1中的光學(xué)部分如下文所述為透明的，但是本 發(fā)明也可以包括其他類型的可變形膜組件，其以相似的結(jié)構(gòu)和操作的方法提供一可控的可 調(diào)節(jié)的表面，因此根據(jù)本發(fā)明設(shè)置的膜組件可以應(yīng)用于非光學(xué)領(lǐng)域，例如聲學(xué)領(lǐng)域，其中其 可能需要形狀可選擇可控制且可調(diào)節(jié)的表面。
[0087] 第一透鏡組件1尤其適用于對(duì)遠(yuǎn)視眼的矯正。在使用中，可以調(diào)節(jié)第一透鏡組件1 使用戶在一個(gè)較大的距離范圍內(nèi)由遠(yuǎn)到近對(duì)目標(biāo)進(jìn)行聚焦。在本實(shí)施例中，并沒(méi)有提供遠(yuǎn) 距離矯正，然而，第一透鏡組件1允許用戶在一個(gè)從遠(yuǎn)距離目標(biāo)至近的可讀距離進(jìn)行流暢 地再聚焦。
[0088] 所述第一透鏡組件1包括一對(duì)膜支撐環(huán)2, 10,所述膜支撐環(huán)厚度均勻但是寬度是 變化的。關(guān)于支撐環(huán)的設(shè)計(jì)將在下面進(jìn)行進(jìn)一步描述。扣環(huán)6將第一透鏡組件1的各個(gè)部 件結(jié)合在一起。
[0089] 在圖8中示出了第一透鏡組件1的各個(gè)部件的爆炸圖。第一透鏡組件1的前面顯 示在圖的右上角，組件的后面（使用中接近于用戶眼的部分）顯示在圖的底部。應(yīng)當(dāng)理解 的是，所有其它部件均適配在扣環(huán)6內(nèi)，從而為這些部件形成了一封閉的外殼。
[0090] 透明前蓋板4設(shè)置于第一透鏡組件1前方。所述前蓋板4由玻璃或合適的復(fù)合材 料制成。在第一透鏡組件中，所述前蓋板的厚度約為I. 5mm，但是其厚度是可以改變的，如下 文所述。進(jìn)一步地，在一些實(shí)施例中，如下所述，所述前蓋板4可以包括具有固定屈光度的 透鏡，例如單視覺(jué)（單倍率），多焦點(diǎn)（兩個(gè)或更多倍率），漸進(jìn)式（梯度倍率）或者甚至一 可調(diào)節(jié)元件。如圖4所示，在本實(shí)施例中，所述前蓋板4為平凸?fàn)睢?br> [0091] 在前蓋板4后設(shè)置有兩個(gè)加強(qiáng)筋3a，3b，用于為第一透鏡組件1的短邊7, 9提供額 外的剛度，下面將會(huì)進(jìn)行詳述。然后是這對(duì)具有彈性的可彎曲支撐環(huán)中的前支撐環(huán)2。在 第一組件中，所述環(huán)可以由不銹鋼板制成，其厚度大約為〇.3_，但是也可以用其它合適的 材料制成，其厚度可以根據(jù)期望剛度進(jìn)行調(diào)節(jié)，如下文所述。接下來(lái)是透明無(wú)孔的彈性膜 8。在第一組件中所述膜8由Mylar?制成,其厚度大約為50 μ m,但是也可以使用其它具有 合適彈性模量的材料制作。在膜8后面設(shè)置有這對(duì)具有可彎曲支撐環(huán)中的后支撐環(huán)10,其 幾何形狀與前支撐環(huán)2大致相同。柔性膜8如下文所述被張緊，并附接到以及夾在所述前 后支撐環(huán)2, 10之間，使得它的邊緣被穩(wěn)定支撐。如圖3-7所示的第一透鏡組件1的組裝狀 態(tài)。所述膜8至少與后支撐環(huán)10形成一流體密封結(jié)構(gòu)。
[0092] 所述第二支撐環(huán)10的后表面密封于透明加強(qiáng)隔片24。在第一實(shí)施例中，所述加 強(qiáng)隔片24可以包括一層聚碳酸酯，但是，如下文所述，適于提供所需性能的可替換材料也 可以使用。在所述隔片后面為盤狀部件12,所述盤狀部件具有柔性側(cè)壁18,后壁19和前密 封凸緣20。在第一組件中，所述盤狀部件12由透明DuPoniK boPET制成，其厚度大約為 6 μ m，但是可以選擇其它合適的材料，其厚度對(duì)應(yīng)調(diào)整。所述盤狀部件12的前密封凸緣20 通過(guò)合適的黏合劑（如Locitite 3555)與隔片24的后表面粘合。
[0093] 適用的透明壓敏粘合劑（PSA),例如3M? 8211(未示出）將盤狀部件12的后壁 19粘合到透明后蓋板16的前表面17上，所述后蓋板16具有后表面14。本發(fā)明中所述的 第一透鏡組件1的PSA的保護(hù)層大約25 μ m厚，但是其厚度可以根據(jù)需求改變。所述后蓋 板16可以由玻璃或復(fù)合材料制成，其厚度約為1. 5_，但是可以根據(jù)需要改變。所述后蓋板 16為扣環(huán)6內(nèi)最后一層。在一些實(shí)施例中，正如與前蓋板4 一樣，所述后蓋板16可以形成 一固定屈光度的透鏡。在本實(shí)施例中，如圖4所示，所述后蓋板16為凹凸透鏡。
[0094] 所述扣環(huán)6包括具有內(nèi)表面23的向前延伸的側(cè)壁13,所述側(cè)壁13終止于前邊緣 15。所述前蓋板4設(shè)置于扣環(huán)6的前邊緣15上并與其連接，使透鏡組件形成一封閉單元。 如圖4,5,11和12所示，所述蓋板4間隔地設(shè)置于前膜支撐環(huán)2的前方，以提供一個(gè)空間， 膜8可以在其內(nèi)向前膨脹而不碰到前蓋板，如下文所述。
[0095] 所述盤狀部件12,膜8,第二支撐環(huán)10和隔片24因此形成了密封內(nèi)腔22,用于容 納透明流體。對(duì)于光學(xué)應(yīng)用，例如本發(fā)明中所述的第一透鏡組件1，所述膜8和后蓋板16 的后表面形成了可調(diào)節(jié)透鏡的相對(duì)的兩個(gè)光學(xué)表面。如上所述，所述后蓋板16為一凹凸透 鏡。在非驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)，所示膜為一平面，因此透鏡具有由后蓋板16提供的固定屈光度，此時(shí)膜 8并未提供額外屈光度。然而，如下文所述當(dāng)處于驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)，所述膜8以外凸的形式開始向 前膨脹突出，因此為固定凹凸透鏡增加了正向屈光度。在一些實(shí)施例中，所述膜可以以內(nèi)凹 的方式向內(nèi)膨脹，使得與后蓋板16的后表面14結(jié)合，此時(shí)透鏡1是兩面凹的。膜8的彎曲 度越大，膜8提供的額外的屈光度越大。對(duì)于非光學(xué)應(yīng)用，流體以及該組件的其它部件不需 要為透明的。
[0096] 所述盤狀部件12的側(cè)壁18在后壁19和隔片24之間設(shè)置有柔性密封，因此形成 了內(nèi)腔22的壁。此柔性密封被設(shè)置，使得在第一透鏡1倍驅(qū)動(dòng)以調(diào)節(jié)透鏡的屈光度時(shí)，可 以在支撐環(huán)2, 10和后蓋板16之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)。所述可變形膜8通過(guò)合適的粘結(jié)劑（例如 Loctite? 3555)與支撐環(huán)2, 10黏結(jié)。
[0097] 在生產(chǎn)制造期間，向內(nèi)腔22內(nèi)填充透明油11 (如圖7所示），例如Dow Corning DC705,其折射率被選擇盡可能地與后蓋板16的折射率接近。所述油11的也被選擇在泄漏 時(shí)對(duì)佩戴者的眼睛無(wú)害。
[0098] 如圖6, 7所示，所述第一透鏡組件1可以被接收并緊貼地設(shè)置于后輪廓部件93b 內(nèi)，其形狀和尺寸被設(shè)計(jì)成與前輪廓部件93a相配，如圖2所示，從而形成眼鏡90的鏡架92 的一個(gè)鏡框部分93。所述前后輪廓部分93a，93b可以通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的合適的方 法固定在一起。例如，所述前后輪廓部分可以形成匹配的螺孔97,可以接收小的固定螺栓， 以便將這兩個(gè)輪廓部分固定連接在一起，透鏡組件1固定在其中。在一些實(shí)施例中，所述后 輪廓部分93b可以與扣環(huán)6整體形成。
[0099] 在一些實(shí)施例中，可以省略所述加強(qiáng)隔片24,在這種情況下，盤狀部件12的密封 凸緣20可以直接與后支撐環(huán)10的后表面附接。
[0100] 應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明不限制于上面給出的特殊材料和尺寸，僅僅是作為例子出 現(xiàn)。具有光學(xué)清晰，低于支撐環(huán)2, 10的整體剛度并且可以與隔片24或后支撐環(huán)10相連接 的所有適用的不同類型的材料可以用于在盤狀部件12上。
[0101] 任何滿足下列條件的材料均可應(yīng)用于制造支撐環(huán)2, 10 :具有足夠高的彈性模量 使其能夠相對(duì)于第一透鏡組件1整體深度制造的足夠?。?，大約達(dá)到〇.3mm厚的等級(jí)）； 可以與相鄰部件連接；具有低蠕變（可以連續(xù)執(zhí)行多次使用）；可彈性形變。其它可能性有 鈦金屬，玻璃和藍(lán)寶石。本文中的"連接"指的是通過(guò)黏合劑，卷邊，激光焊接或超聲波焊接， 或其它對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯且可用的方式。
[0102] 選擇合適的黏合劑，能夠?qū)⒔M件的各個(gè)部分長(zhǎng)久地連接在一起，可以抗蠕變，當(dāng)構(gòu) 造透鏡組件時(shí)具有合適的粘度，以及在透鏡內(nèi)的有流體時(shí)保持惰性。具體黏合劑的選擇依 賴于各個(gè)部分的材料的選擇。
[0103] 可以使用其它各種允許膜8具有足夠彎曲能力的合適的材料，以及各種無(wú)色油， 特別是高折射率硅氧烷油一族中的無(wú)色油，它們有大量的生產(chǎn)廠商。為各個(gè)部件選擇材料 需要使能夠圍繞鉸接點(diǎn)和驅(qū)動(dòng)點(diǎn)提供穩(wěn)定性（下面將結(jié)合圖9和10進(jìn)行詳述）。
[0104] 第一透鏡組件1設(shè)置有可調(diào)節(jié)透鏡，所述可調(diào)節(jié)透鏡的光焦度能夠通過(guò)控制內(nèi)腔 22里的流體11的壓力以及可彎曲支撐環(huán)2, 10的形狀進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制彈性膜8的形變 以達(dá)到期望輪廓。如上所述，膜8形成了透鏡的一個(gè)光學(xué)表面，另外一個(gè)光學(xué)表面為后蓋板 16的后表面。膜8的形變?cè)黾恿似湫纬傻墓鈱W(xué)表面的曲率，改變了這兩面之間的透鏡的光 學(xué)厚度，從而額外增加了由膜8提供的屈光度。下面會(huì)對(duì)此操作進(jìn)行詳述。
[0105] 如圖9所示，所述支撐環(huán)2, 10在垂直于透鏡組件1的前-后z軸的x-y平面內(nèi)的 寬度在組件1邊緣是按照預(yù)設(shè)方式變化，其用于使支撐環(huán)2, 10進(jìn)行期望形變，從而反過(guò)來(lái) 控制膜8的形變，以及透鏡的倍率，下面將進(jìn)行詳述。
[0106] 從圖8中可以看出，每個(gè)支撐筋3a，3b、支撐環(huán)2, 10和加強(qiáng)隔片24都設(shè)置有相同 形狀及尺寸的突出片26,其從第一透鏡組件短邊7向第一透鏡組件外突出。在組裝時(shí)，各個(gè) 部件上的突出片26彼此對(duì)齊，且每個(gè)形成有緊密相鄰的孔28a，28b，所述孔28a，28b與其它 部件的相應(yīng)的孔對(duì)齊。所述孔28a，28b定義了驅(qū)動(dòng)點(diǎn)其用于將驅(qū)動(dòng)設(shè)備連接于透鏡組 件1上，使其在使用中被壓縮。對(duì)透鏡組件1的壓縮將在下面進(jìn)行詳述。所述驅(qū)動(dòng)設(shè)備可 以設(shè)置于鏡架92的相鄰鏡腿94內(nèi)。在一些實(shí)施例中，所述透鏡組件可以通過(guò)類似于降低 內(nèi)腔22內(nèi)的流體11的壓力的方法來(lái)進(jìn)行膨脹。
[0107] 與組件短邊7上的突出片26相鄰的每個(gè)支撐環(huán)2,10的內(nèi)邊緣向外偏移（如圖9 所示），形成半圓形的凹槽30。盤裝部件12的側(cè)壁18具有類似的對(duì)應(yīng)凹槽30,在透鏡進(jìn) 行組裝時(shí)與支撐環(huán)2, 10上的凹槽30對(duì)齊。所述膜8包括一半圓形的對(duì)應(yīng)突出部31，其與 凹槽30對(duì)齊來(lái)保證膜密封的封閉。加強(qiáng)隔片24在32a處開孔，所開的孔也與突出片26對(duì) 齊。在所有部件利用伸出前后蓋板4, 16范圍組裝好后，這種布置允許向內(nèi)腔22進(jìn)行填充。 可替換地如圖10所示，可以設(shè)置一單獨(dú)的孔31'穿過(guò)支撐環(huán)2, 10來(lái)替換所述半圓形凹槽 30 〇
[0108] 所述加強(qiáng)隔片24顯著改善了先前的流體填充透鏡，憑借它的功能對(duì)膜支撐環(huán)在 由環(huán)限定的平面內(nèi)在非驅(qū)動(dòng)態(tài)下進(jìn)行強(qiáng)化。希望在組裝各部件時(shí)預(yù)張緊膜8,否則會(huì)由于溫 度、重力作用、流體壓力的慣性作用等原因使膜產(chǎn)生不期望的下垂或褶皺。將上述下垂或褶 皺的風(fēng)險(xiǎn)降到最低的一個(gè)方法是將柔性膜8設(shè)置于一非柔性的支撐環(huán)上，但是這樣做會(huì)與 使用時(shí)需要彎曲的支撐環(huán)2, 10不兼容。加強(qiáng)隔片24在膜8的平面內(nèi)強(qiáng)化了支撐環(huán)2, 10 來(lái)抑制彎曲，但是并未顯著增加環(huán)垂直于膜平面上（z軸方向上）的剛度，所以加強(qiáng)隔片解 決了這個(gè)問(wèn)題。
[0109] 在第一透鏡組件1中，兩長(zhǎng)邊3, 5之間的距離小于兩短邊7, 9之間的距離，使第一 組件一般為矩形。因此透鏡在E-W方向上的兩短邊7, 9之間的距離（如圖9所示）比其在 N-S方向上的兩長(zhǎng)邊3, 5之間的距離更寬。所述支撐環(huán)2, 10被設(shè)置成更多的沿長(zhǎng)邊進(jìn)行彎 曲。應(yīng)當(dāng)理解的是，在驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)，所述膜8在E-W方向上的拉伸程度大于在N-S方向的拉伸 程度。由于隔片24只能夠彎曲而不能膨脹，它只能在一個(gè)方向上彎曲，因此其沿著透鏡的 E-W軸線方向彎曲。對(duì)一橫梁進(jìn)行彎曲會(huì)使其兩端稍微彼此靠近，這將補(bǔ)償膜24內(nèi)的張力 差。
[0110] 在一些實(shí)施例中，隔片24可以在E-W方向上相比于N-S方向上制造的更硬。隔片 24的這種定向剛度可以用于補(bǔ)償上述膜8內(nèi)的張力差。
[0111] 在第一透鏡組件1中，加強(qiáng)隔片24由透明材料制成，其折射率與膜8和內(nèi)腔22內(nèi) 的流體11相配合，其包括一設(shè)置于透鏡流體內(nèi)位于盤狀部件12的密封凸緣20和后支撐環(huán) 10之間的平片，使得它位于組裝好的透鏡1的柔性膜8的后面，如圖4, 5所示。隔片24的 形狀類似于透鏡組件1的其它部件，且在所述第一組件中的厚度為〇. 55mm，此厚度可以根 據(jù)需要改變。由于隔片24繞其邊緣與盤狀部件12和后支撐環(huán)10的邊緣相附接，所述支撐 環(huán)2, 10的剛度必須進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，使它們?nèi)匀荒軌蛟诖怪庇谀?平面的z軸方向上根據(jù) 需要進(jìn)行彎曲。
[0112] 根據(jù)本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)加強(qiáng)隔片24優(yōu)于支撐環(huán)2, 10的局部支撐。在一些實(shí)施例中，支 撐環(huán)的尺寸和剛度相比于支撐環(huán)2, 10 (在沒(méi)有隔片24的情況下，本身的硬度足夠防止下垂 發(fā)生）的尺寸和剛度可以下降大于25%。支撐環(huán)2，10通過(guò)彎曲控制彈性膜8的形變的必 需能力并未受到影響。制作支撐盤24的一種合適的材料為聚碳酸酯，但是也可以使用其它 合適的材料。本發(fā)明中的加強(qiáng)隔片24使用于非圓形透鏡，其同樣適用于圓形透鏡，但是在 其它實(shí)施例中，所述隔片并不是必須要在不同的軸向上有不同的剛度。
[0113] 加強(qiáng)隔片24的設(shè)計(jì)使它的主要作用是增加支撐環(huán)2, 10在垂直于組件前后軸（圖 10所述的x-y平面）的平面內(nèi)的剛度，但是對(duì)Z軸方向（垂直于后壁19的方向）的抗彎剛 度有小的影響。此z軸方向上的作用在設(shè)計(jì)支撐環(huán)2, 10時(shí)被計(jì)算在內(nèi)。因此，增加組件1 的剛度的目的是維持柔性膜8內(nèi)的張力，但是支撐環(huán)2, 10仍然可以在使用時(shí)在z軸方向上 彎曲。這可以通過(guò)選擇例如纖維材料來(lái)實(shí)現(xiàn)，這是由于纖維的定向性，使其可以在x-y平面 內(nèi)具有剛度但是在z軸方向上幾乎不具有剛度。所述隔片24設(shè)置有多個(gè)孔徑32a，32b ;在 第一透鏡組件1中設(shè)置有兩個(gè)孔徑，其中一個(gè)與上述突出片26相鄰，另外一個(gè)設(shè)置于組件 的另一相對(duì)的短邊9的角內(nèi)?？讖?2a，32b周圍的材料具有剛度，但是孔徑32a，32b允許 流體穿過(guò)，因此基本對(duì)柔性膜8的形變幾乎或沒(méi)有影響。孔徑32a，32b的精確數(shù)量，尺寸和 排布方式可以根據(jù)需要改變。例如可以設(shè)置多個(gè)間隔的小孔徑穿過(guò)隔片24。隔片24并不 會(huì)隨著柔性膜8進(jìn)行形變，并在在透鏡處于驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)且膜8開始如下述膨脹時(shí)，隔片24并 不需要為膜8提供支撐作用。在第一透鏡組件1中，所述加強(qiáng)隔片24包括一連續(xù)薄片，其 上面設(shè)置有如上所述的一定數(shù)量的孔徑32a，32b，但是在另外一些實(shí)施例中，所述隔片可以 包括一網(wǎng)狀片或絲網(wǎng)等，只要它能夠沿支撐環(huán)大致整個(gè)范圍與支撐環(huán)2, 10連接以便提供 期望的平面內(nèi)剛度。所述隔片可以沿其邊緣與環(huán)2, 10大體上連續(xù)連接或間隔連接，從而提 供分布均勻的負(fù)載而不會(huì)使環(huán)或者膜8產(chǎn)生顯著的局部畸變。在非光學(xué)應(yīng)用中，所述隔片 并不需要為透明的。
[0114] 如圖6所示，扣環(huán)6的內(nèi)表面23設(shè)置有兩個(gè)間隔的圓周架34, 36-后架34和前 架36。所述后架34設(shè)置于接近扣環(huán)6的后部；后蓋片16設(shè)置于所述后架上。前架36設(shè) 置于扣環(huán)6前邊緣15的中間，用于支撐隔片24和前后支撐環(huán)2, 10。通過(guò)設(shè)計(jì)盤狀部件12 的側(cè)壁18的尺寸，使其前密封凸緣20在透鏡組裝后能夠設(shè)置于前架36上。
[0115] 在第一透鏡組件1的另外一個(gè)短邊9上，所述扣環(huán)6設(shè)置有兩個(gè)鉸接點(diǎn)Hl， 如圖10所示。如圖4所示，堆疊的部件2, 3b，8, 10, 12, 24均通過(guò)機(jī)構(gòu)39設(shè)置于扣環(huán)6內(nèi)， 該機(jī)構(gòu)在鉸接點(diǎn)H I, H2與扣環(huán)6整合在一起，使它們?cè)阽R片處于驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)保持穩(wěn)定，如 下文所述。
[0116] 支撐筋3b在鉸接點(diǎn)Hl，H2區(qū)域及它們之間的區(qū)域內(nèi)為支撐環(huán)2, 10提供額外 的剛度。當(dāng)處于驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)（如圖10所示）在第一透鏡組件1中，鉸接點(diǎn)Hl，H2和它們之 間的支撐環(huán)2, 10的區(qū)域與透鏡的光學(xué)中心OC大致等距，因此位于鉸接點(diǎn)Hl，H2中間的 支撐環(huán)2, 10不需要大幅度彎曲或根本不需要彎曲。另外一個(gè)支撐筋3a在上面描述的驅(qū)動(dòng) 點(diǎn)Λ處為支撐環(huán)2, 10類似提供額外的剛度，從而適當(dāng)?shù)目刂颇?的形變，下面將進(jìn)行詳述。 在一些實(shí)施例中，所述支撐筋3a，3b可以去掉；它們通常用于支撐環(huán)2, 10的在組件處于驅(qū) 動(dòng)態(tài)時(shí)并不需要進(jìn)行顯著的形變的區(qū)域。
[0117] 第一透鏡組件1的形狀根據(jù)其美學(xué)外觀適用于眼鏡90。然而，非圓形會(huì)有一定的 風(fēng)險(xiǎn)，出現(xiàn)不均勻，不期望，或與膜的形變的期望形狀相偏離等問(wèn)題，這些問(wèn)題在沒(méi)有解決 辦法的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)。本發(fā)明提出并解決這些問(wèn)題的方法將在下面進(jìn)行詳述。
[0118] 圖10示出了如何利用本發(fā)明的膜組件實(shí)現(xiàn)希望形狀的表面。在圖10中，期望的 形狀為球狀，但是下面詳述的本發(fā)明的組件也可以用于形成其它形狀；例如，由一個(gè)或多個(gè) 澤尼克多項(xiàng)式組合定義的形狀。對(duì)于非光學(xué)應(yīng)用，可以需要不同的形狀。圖11和12示出 了驅(qū)動(dòng)態(tài)下的透鏡組件1。
[0119] 因此，圖10示出了非圓形第一透鏡組件1的膜8在驅(qū)動(dòng)態(tài)下投射到半徑為R的虛 擬球上的狀態(tài)，其提供了一正向屈光度。所述驅(qū)動(dòng)點(diǎn)a和鉸接點(diǎn)HI, H2同樣在圖中標(biāo)出。 力可以借助通過(guò)孔28a，28b連接的驅(qū)動(dòng)設(shè)備施加在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)ft·
[0120] 圖10的下半部分示出了上半部分的b-b線上穿過(guò)光學(xué)中心OC位于膜8驅(qū)動(dòng)態(tài)下 的頂點(diǎn)的區(qū)域。力的方向同樣被示出（在圖10中向下）。膜8大致按照部分球狀配置進(jìn)行 膨脹，由支撐環(huán)2, 10限定的膜8的邊緣的輪廓大體上遵照球狀的表面輪廓。在非驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí) 所述膜8為一平面，并且膜的邊緣（因此支撐環(huán)2, 10)也是平的，在圖10中的下半部分用 線L代表。在驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)，膜8大致遵照球狀表面，其邊緣不再處于一個(gè)平面（如果透鏡是圓 形且膜形成一球冠狀時(shí)，其仍處于一個(gè)平面內(nèi)）?？梢酝ㄟ^(guò)將膜8的邊緣與線L對(duì)比看出。 在驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)，所述膜8在低于線L的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)@的位置移動(dòng)，表示膜8的平面處于非驅(qū)動(dòng)態(tài)， 但是膜的長(zhǎng)邊3, 5從一圓形偏離（向內(nèi)），它們?cè)诰€L的上方移動(dòng)，從而使膜8邊緣的主要 部分連續(xù)地符合半徑為R的球表面。
[0121] 在圖10中，根據(jù)眼科慣例，光學(xué)中心OC設(shè)置于相對(duì)于眼鏡94的連接橋94的中心 的預(yù)設(shè)距離處。此距離是向心距離的一半，所述向心距離是指眼鏡90的兩個(gè)透鏡的光學(xué)中 心的距離，反過(guò)來(lái)也是眼鏡佩戴者的最佳佩戴距離。如上面所述的透鏡的形狀，中心OC接 近于透鏡組件長(zhǎng)邊3, 5的中心，但是在兩短邊之間的軸上（即佩戴時(shí)從眼睛到鼻子的連接 軸）更靠近視覺(jué)上觀察到的幾何中心的左邊。
[0122] 本發(fā)明的鏡片組件被配置以通過(guò)期望數(shù)量的屈光度單位D(典型地0到+4D)的增 加量來(lái)提供了可連續(xù)調(diào)節(jié)的透鏡屈光度，可增加任意可被前蓋板4和/或后蓋板16所承受 的增加量。透鏡D的屈光度由具有不同折射率的透鏡材料的產(chǎn)品以及環(huán)境、界面曲率決定。 因此其公式為：
[0123] D = (n-1) (1/R) (I)
[0124] 其中η為折射率，1為空氣折射率，R為透鏡球面部分的半徑（如圖3b所示）。
[0125] 在圖10的下半部分中，膜8的邊緣在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)ft處在力F的加載方向上產(chǎn)生最大位 移。鉸接點(diǎn)H1，曰2與膜8邊緣上的點(diǎn)相一致（在第一透鏡組件1中由支撐環(huán)2, 10所限 定），其在膜8產(chǎn)生形變的過(guò)程中大致上沒(méi)有位移?？梢钥吹竭@些點(diǎn)在驅(qū)動(dòng)位置處并沒(méi)有從 線L上移動(dòng)并大致位于線L上。（注意如圖10的下半部分所示，這些點(diǎn)處于區(qū)域平面外）。 為了較佳地控制膜8的形變，鉸接點(diǎn)HI, H2應(yīng)該設(shè)置于膜8的邊緣移動(dòng)最小或沒(méi)有移動(dòng) 的位置,否則膜的邊緣輪廓會(huì)在鉸接點(diǎn)HI, H2處與期望球狀（或別的形狀）相背離,導(dǎo)致 膜產(chǎn)生不需要的畸變。適合地，鉸接點(diǎn)HI, H2通常與上述光學(xué)中心OC等距，當(dāng)透鏡處于 驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)，它們會(huì)位于位移的相同圓形輪廓上，即沒(méi)有位移輪廓。然而，根據(jù)透鏡組件1的 形狀和其他參數(shù)，這種情況不太可能實(shí)現(xiàn)。鉸接點(diǎn)麗1,H2各自與光學(xué)中心OC之間的距 離的差值是容許的，盡管會(huì)在一個(gè)或兩個(gè)鉸接點(diǎn)HI, H2附近產(chǎn)生畸變。從圖10中可以看 至IJ,鉸接點(diǎn)Hl與中心OC的距離比鉸接點(diǎn)H2到中心OC的距離遠(yuǎn),導(dǎo)致所述膜在與鉸接點(diǎn) HI, H2相鄰的透鏡拐角處產(chǎn)生一定的失真，但是這是可以允許的。在中心OC周圍提供幾 乎沒(méi)有或完全沒(méi)有失真的主要區(qū)域。這在圖13進(jìn)行較好的顯示。
[0126] 應(yīng)當(dāng)理解的是，膜8的最大位移發(fā)生在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)S ?應(yīng)該一直位于膜邊緣位移的期 望軌跡上，從而在非驅(qū)動(dòng)態(tài)位置和最大屈光度位置之間限定一球形適配的輪廓。由于膜8 在包括有驅(qū)動(dòng)點(diǎn)ft的透鏡短邊7上的邊緣恰好大致為圓形，當(dāng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，它應(yīng)該遵循位移 的圓形輪廓，當(dāng)然允許存在一定的圓度誤差。因此，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)應(yīng)該設(shè)置于短邊7上，此點(diǎn)應(yīng)該 距離光學(xué)中心OC最遠(yuǎn)。假如這里所考慮的具體形狀不需要使其周長(zhǎng)的一段形成光學(xué)中心 的一段圓弧，那么有可能需要額外的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)（主動(dòng)或被動(dòng)）來(lái)保持表面真度。從圖10中可 以看出，在第一透鏡組件1中，距離中心OC最遠(yuǎn)的點(diǎn)位于膜8的拐角處，位于長(zhǎng)邊3, 5和短 邊7之間，如圖中10標(biāo)記為0和?的位置。然而，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)fil接近于這些點(diǎn)，并且加強(qiáng)筋3a用 于分配沿著膜8的短邊7施加在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)Λ上的負(fù)載，膜8具有可接受的膜形狀的畸變。
[0127] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，第一透鏡組件1的光學(xué)屈光度可以通過(guò)改變球半徑R 進(jìn)行有效的改變，其中，改變由柔性膜8提供的光學(xué)表面的曲率，并因此調(diào)整了透鏡的屈光 度。隨著R的減小，透鏡的光學(xué)屈光度由于膜的曲率變大而增加。這是通過(guò)增大膜8的形 變實(shí)現(xiàn)的，而其由于受支撐環(huán)2, 10在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)?處朝后蓋板16向后的位移的增加的影響，導(dǎo) 致內(nèi)腔內(nèi)的流體壓力增加，膜向前膨脹量增加。
[0128] 改變根據(jù)本發(fā)明所述的第一透鏡組件1的形變的方法將在下面進(jìn)行詳述。
[0129] 圖3-5示出了第一透鏡組件1在非驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)的狀態(tài)，圖11-12示出了示例性的驅(qū) 動(dòng)態(tài)。實(shí)際上，第一透鏡組件1在非驅(qū)動(dòng)態(tài)和其最大形變態(tài)之間是可連續(xù)調(diào)節(jié)的；圖11和 12中的驅(qū)動(dòng)位置只是一個(gè)形變位置，其是所有形變位置中的一個(gè)例子。如上面所述，支撐環(huán) 2, 10的寬度在其范圍內(nèi)是變化的，同時(shí)它們?cè)讦戚S方向上的厚度大致保持恒定。特別地，所 述環(huán)2, 10在組件1的短邊7, 9處最寬，并且其寬度從兩短邊開始向兩長(zhǎng)邊3, 5的中間位置 逐漸變窄，如圖9所示。它們?cè)谖挥诙踢?, 9中間的長(zhǎng)邊上的點(diǎn)D和B處最薄（如圖10所 示）。注意所述兩個(gè)最薄點(diǎn)并不需要在兩條長(zhǎng)邊之間對(duì)稱；它們?cè)谶@個(gè)區(qū)域最薄是因?yàn)樵?這兩個(gè)點(diǎn)需要的彎曲量最大，參考上面所述的圖10可以理解。
[0130] 在操作過(guò)程中，為了增加透鏡組件1的屈光度，在組件短邊7上的點(diǎn)@處直接或間 接地對(duì)支撐環(huán)2, 10施加驅(qū)動(dòng)力F，以使支撐環(huán)2, 10以及夾在二者之間的膜8向后朝后蓋板 16移動(dòng)。所述力大約施加于短邊7-半的位置。驅(qū)動(dòng)設(shè)備應(yīng)該被設(shè)置成反作用于扣環(huán)6， 其中所述扣環(huán)6設(shè)置于鏡架92的鏡框93內(nèi)，因此起支撐作用。
[0131] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該了解，有很多種施加驅(qū)動(dòng)力的方法，下面會(huì)公開一些實(shí)施例。 力的施加方向應(yīng)該大致垂直于支撐環(huán)2, 10的平面。如上面所述，支撐環(huán)2, 10在組件1的 短邊9上的兩點(diǎn)HI, Η2處鉸接。所述鉸接點(diǎn)被設(shè)計(jì)成，在透鏡組件1處于驅(qū)動(dòng)態(tài)期間，通 過(guò)扣環(huán)6內(nèi)的機(jī)構(gòu)39保持穩(wěn)定；在組裝透鏡組件1時(shí)，后蓋板16以及附接其上的盤狀部件 12,隔片24和支撐環(huán)2, 10以及夾于支撐環(huán)之間的膜8會(huì)被預(yù)組裝成疊片，然后嵌入扣環(huán)6 內(nèi)，在鉸接點(diǎn)HI, Η2處滑入機(jī)構(gòu)39下方。盤狀部件12的側(cè)邊18允許小量的運(yùn)動(dòng),使支 撐環(huán)2, 10可以向更接近于盤狀部件18的底面19移動(dòng)，來(lái)增加內(nèi)腔的流體壓力，從而使膜 8向前朝前蓋板4膨脹，形成如圖12所示的球狀（或其它形狀），從而增加透鏡的屈光度， 如上所述。即使膜是非圓形，也能夠通過(guò)支撐環(huán)2, 10的構(gòu)造實(shí)現(xiàn)期望的球形形狀（或其它 形狀）。
[0132] 在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)ft處施加在支撐環(huán)2, 10的短邊7的力，與由內(nèi)腔內(nèi)流體施加在膜上的流 體靜壓力相結(jié)合，造成支撐環(huán)2, 10彎曲。圖11示出了支撐環(huán)2, 10在驅(qū)動(dòng)力F的作用下呈 現(xiàn)出一定程度的彎曲。所述支撐環(huán)2, 10在鉸接點(diǎn)HI, H2處大致保持靜止（盡管環(huán)2, 10 在這些點(diǎn)上存在一定程度的局部?jī)A斜）。然而，朝組件的長(zhǎng)邊3, 5的中間包括點(diǎn)D和0，所 述環(huán)如上面所述向前彎曲，與力F的方向相反，使支撐環(huán)2, 10的輪廓能夠符合與膜8相同 形狀的球形表面（或其它形狀）。如果支撐環(huán)2, 10為圓形，它們?cè)谀ば巫優(yōu)榍驙顣r(shí)保持平 面態(tài)，但是非圓形的環(huán)2, 10意味著在膜膨脹期間它們不能保持為一平面。
[0133] 采用在支撐環(huán)2,10范圍內(nèi)預(yù)先確定寬度變化，可以使支撐環(huán)2,10以這種方式彎 曲并因此控制膜8形變，以避免產(chǎn)生不需要的球形或其它形狀的畸變，特別地，事實(shí)上需要 它們?cè)谧畲髲澢恳训竭_(dá)期望輪廓的點(diǎn)處的寬度更窄。根據(jù)支撐環(huán)2, 10的預(yù)設(shè)寬度變化 引起對(duì)應(yīng)的支撐環(huán)2, 10的截面積的變化，以及因此對(duì)應(yīng)的支撐環(huán)的截面二次矩的預(yù)設(shè)變 化，特別地，支撐環(huán)2, 10的寬度在圍繞環(huán)是可連續(xù)調(diào)節(jié)的，并在長(zhǎng)邊3, 5的中間達(dá)到最小 值，此處也是彎曲最大值。在其它參數(shù)不存在顯著變化的情況下，截面二次矩的差異會(huì)造成 抗彎剛度的差異。
[0134] 如圖10-12所示，彈性膜8沿與驅(qū)動(dòng)力F相反的方向突出。當(dāng)支撐環(huán)2, 10在驅(qū)動(dòng) 點(diǎn)ft靠近內(nèi)腔后側(cè)移動(dòng)時(shí)，實(shí)質(zhì)上不可壓縮的液體11被強(qiáng)迫占據(jù)內(nèi)腔22中更多的中部區(qū) 域，由于膜8的彈性作用，因此增加了由膜8設(shè)定的光學(xué)表面的曲率，并且增加了位于組件 光學(xué)中心OC的膜8和后支撐板16之間的內(nèi)腔的光學(xué)厚度，因此為透鏡提供更高的屈光度。 特別地，彈性膜8的形變以點(diǎn)OC為中心，如圖10所示，因此形成了透鏡的頂點(diǎn)。
[0135] 現(xiàn)有技術(shù)中的流體填充透鏡，為了保證膜的球狀凸出，所述膜由剛性的圓形支撐 結(jié)構(gòu)支撐，使得只有膜的圓形部分是不受約束的，能夠在流體壓力增加時(shí)向前凸出。在一些 透鏡中（如GB2353606A)，是通過(guò)將整個(gè)透鏡組件做成圓形來(lái)達(dá)到這一目的。在其它一些透 鏡中，如W095/27912中公開的，所述支撐結(jié)構(gòu)包沿圓形中心孔徑設(shè)置的剛性邊界，膜在圓 形中心孔徑處可以向前凸出。在W095/27912中的剛性邊界既寬又笨重，在審美觀點(diǎn)上不可 取。通過(guò)與本發(fā)明對(duì)比，盡管支撐環(huán)2, 10的短邊7,9比長(zhǎng)邊3, 5稍寬，從圖9中可以看到， 它們相對(duì)于透鏡的區(qū)域來(lái)說(shuō)依然是很窄的，因此在視覺(jué)上較為美觀，在形成膜8的球狀（或 其它形狀）形變中不會(huì)對(duì)透鏡組件1的外觀產(chǎn)生任何負(fù)面影響，所述透鏡組件1為非圓形 形狀并且具有相對(duì)窄的邊緣。
[0136] 在驅(qū)動(dòng)期間，當(dāng)柔性膜如圖10, 11所示的向前凸出時(shí)，內(nèi)腔22內(nèi)的流體11的量保 持恒定，但是由于膜8的形狀從一個(gè)相對(duì)平面的輪廓改成了所示的膨脹的輪廓，一部分透 明油移動(dòng)到了透鏡的中心區(qū)域。油的位移使膜形成了驅(qū)動(dòng)形狀，因此增加了透鏡的屈光度。 通過(guò)膜8,隔片24和盤狀部件12將流體11密封于內(nèi)腔22內(nèi)。
[0137] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，如圖10所示的支撐環(huán)2, 10和柔性膜8的球形形變只 不過(guò)是作為一個(gè)實(shí)施例對(duì)組件1的各個(gè)部件的形狀變化做出解釋說(shuō)明，本發(fā)明的組件的形 變可以與圖中所示的做出改變，特別地對(duì)于任何給定的透鏡組件1，所述膜8在非驅(qū)動(dòng)態(tài)位 置（此時(shí)處于平面態(tài)）和全膨脹位置之間連續(xù)形變，其由組件1使用材料的實(shí)際配置和性 能決定。非驅(qū)動(dòng)位置（此時(shí)不提供屈光度）和全膨脹位置之間的每個(gè)位置，位于支撐環(huán)2, 10 上的鉸接點(diǎn)HI, H2基本上保持靜止,且至少支撐環(huán)2, 10主要部分包括鉸接點(diǎn)HI, H2為 球狀輪廓（或其它形狀）。
[0138] 取得所述支撐環(huán)2, 10范圍內(nèi)的彎曲力矩的預(yù)設(shè)變化所需的支撐環(huán)2, 10的實(shí)際寬 度變化，如上面所述，可以通過(guò)有限元分析（FEA)計(jì)算得出。對(duì)于準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)用或低頻光學(xué)應(yīng) 用及其它應(yīng)用，應(yīng)當(dāng)充分使用靜態(tài)FEA。然而，對(duì)于聲學(xué)應(yīng)用的表面，更適合使用動(dòng)態(tài)FEA。 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到，不論是靜態(tài)或是動(dòng)態(tài)FEA，均可以利用電腦進(jìn)行大量計(jì)算，將選 擇好的參數(shù)輸入電腦來(lái)計(jì)算在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)處施加的力F的增加所引起的膜的形狀。所述元件的 形狀可以根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行選擇。對(duì)于本發(fā)明的環(huán)2, 10的設(shè)計(jì)，四面體的元件形狀是合適 的。選擇好的輸入?yún)?shù)可以包括支撐環(huán)2, 10的幾何構(gòu)，膜8的幾何結(jié)構(gòu)，膜8的彈性模量， 環(huán)2, 10的彈性模量，包括環(huán)的彈性模量的沿環(huán)的變化（可以通過(guò)經(jīng)驗(yàn)限定或通過(guò)適當(dāng)?shù)墓?式計(jì)算），各個(gè)部分的預(yù)張力值，溫度及其它環(huán)境因子。所述FEA程序定義了在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)瘦對(duì) 膜支撐環(huán)施加負(fù)載時(shí)，施加在膜8上的壓力是如何增加的。
[0139] 圖13示出了支撐環(huán)FEA分析輸出的一個(gè)例子。其灰度圖示出了膜8遠(yuǎn)離非驅(qū)動(dòng) 態(tài)平面配置程度；位移的輪廓疊加在灰度圖上。膜8示出了在其中心區(qū)域最大向前形變，并 且在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)ft處最大向后形變（沿施加力F的方向）處，圓形的輪廓證明了形變基本為球 形形變。此圖為形變的二維圖；然而應(yīng)當(dāng)理解的是，它實(shí)際上與3D球狀形變相對(duì)應(yīng)。本發(fā) 明的第一透鏡組件1大致上實(shí)現(xiàn)了無(wú)畸變球狀透鏡，中心位于點(diǎn)OC上。從圖13可以看出， 點(diǎn)OC不同于觀察到的透鏡1的幾何中心，幾何中心由位于橫軸和縱軸的交叉點(diǎn)點(diǎn)示出。此 FEA輸出下面將被稱為"第一 FEA輸出"。
[0140] 為了精確設(shè)計(jì)出用于光學(xué)領(lǐng)域的支撐環(huán)2, 10, FEA分析的輸出近似于通過(guò)多項(xiàng)式 函數(shù)所限定膜的期望形狀。通常，光學(xué)表面的形狀可以由一個(gè)或多個(gè)澤尼克多項(xiàng)式函數(shù)描 述。它們的通式為Z n±m(xù)。由一個(gè)澤尼克函數(shù)或多個(gè)澤尼克函數(shù)組合定義的各種形狀都可 以應(yīng)用本發(fā)明。對(duì)于各種澤尼克多項(xiàng)式的解釋可以參考《光學(xué)原理》^ (^Principles of Optics^M-Born and E. Wolf, 7th Ed, C. U. P. , (1999). ISBN 0-521-64222-1)
[0141] 對(duì)眼部的優(yōu)先應(yīng)用能夠達(dá)到視力矯正的作用如Z2±2線性疊加（散光）和Z 2° (球 面距離修正）。眼鏡商通常根據(jù)這些公式生產(chǎn)透鏡。如果附加控制點(diǎn)被設(shè)置在膜的邊緣（下 文將詳述），則根據(jù)本發(fā)明具有附加分量的高階表面可能出現(xiàn)在膜邊緣的形狀的高階 表面也可以根據(jù)本發(fā)明應(yīng)用也是可能的，其中j的大小與控制點(diǎn)的數(shù)量類似。在膜邊緣形 狀允許的情況下，具有分量zf k(k< j)的更高階表面也可以使用。
[0142] 本發(fā)明第一透鏡組件1的各種變體可以生產(chǎn)出與任何j = k的多項(xiàng)式對(duì)應(yīng)的靜態(tài) 膜。已知各種復(fù)雜表面是可能的并用于某種應(yīng)用。例如，激光矯正視力手術(shù)經(jīng)常使用某些 高階函數(shù)，因此本發(fā)明的透鏡組件的可替換實(shí)施例可以作為激光手術(shù)的替換。各種Z n±m(xù)形 式的按比例的澤尼克多項(xiàng)式的線性疊加都可以使用：
[0143] 4 τγ, l：k (k < /)
[0144] 通常，除了其邊緣，通過(guò)壓力下膜的形變形成的表面具有一個(gè)或者多個(gè)局部最大 或局部最小受力點(diǎn)，但是最大受力點(diǎn)和最小受力點(diǎn)不會(huì)同時(shí)存在，除鞍點(diǎn)之外。所得到的所 述預(yù)設(shè)形狀必然受限于所述膜的外圍形狀，其在使用中是穩(wěn)定的。
[0145] 本發(fā)明的透鏡組件的一些實(shí)施例中，可以使用球狀澤尼克公式，但是也可以根據(jù) 需要使用更高階的球狀公式，通過(guò)大量的澤尼克多項(xiàng)式的綜合創(chuàng)建形狀。
[0146] 然后，第一 FEA輸出與膜上的期望澤尼克函數(shù)（第二多項(xiàng)式輸出）一一對(duì)應(yīng)，來(lái)觀 察第一 FEA輸出與選定的澤尼克函數(shù)定義的期望形狀的相似程度。根據(jù)第一 FEA輸出和第 二多項(xiàng)式輸出的一一對(duì)應(yīng)程度，可以對(duì)透鏡的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使下一次迭代計(jì)算中達(dá) 到更好的配合效果。也就是說(shuō)，通過(guò)觀察FEA計(jì)算得出的膜8的模擬形變與選定的澤尼克 多項(xiàng)式描述的期望的表面形狀相似程度，可以看出選擇的支撐環(huán)2, 10的參數(shù)如何，從而可 以決定支撐環(huán)的哪些區(qū)域需要調(diào)整（或哪些其它參數(shù)需要調(diào)整），進(jìn)而改善第一第二輸出 之間的相關(guān)性。
[0147] 上述計(jì)算過(guò)程可以通過(guò)一定數(shù)量的不同透鏡屈光度實(shí)現(xiàn)，使透鏡的屈光度可以隨 著支撐環(huán)2，10(和施加力）的形變改變。已進(jìn)行這一迭代過(guò)程以獲得根據(jù)本發(fā)明的支撐環(huán) 2, 10的多個(gè)工作實(shí)施例。因此支撐環(huán)2, 10被設(shè)計(jì)成可以在其范圍內(nèi)進(jìn)行可變化的彎曲， 與透鏡屈光度的調(diào)節(jié)需求相對(duì)應(yīng)。支撐環(huán)2, 10在x-y平面（垂直于透鏡的光學(xué)z軸）其 自身范圍內(nèi)的寬度變化可以根據(jù)不同的透鏡形狀進(jìn)行調(diào)整，包括鉸接點(diǎn)Hl, 32和驅(qū)動(dòng)點(diǎn) ft相對(duì)于期望光學(xué)中心OC的位置。上述迭代過(guò)程可以在多個(gè)不同的鏡片倍率下實(shí)施，使得 鏡片可以被設(shè)計(jì)成其屈光度隨著膜支撐環(huán)2和10的形變（和施加的力）而持續(xù)變化。根 據(jù)本發(fā)明可以執(zhí)行該計(jì)算過(guò)程以獲得支撐環(huán)2,10的工作實(shí)施例。所述膜支撐環(huán)2和10可 以被設(shè)計(jì)成在其范圍內(nèi)且根據(jù)所需的鏡片倍率調(diào)整進(jìn)行可變的彎曲。所述膜支撐環(huán)2和10 在垂直于透鏡組件1的z軸的x-y平面內(nèi)寬度的變化，可以根據(jù)不同的鏡片形狀在其范圍 內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，并考慮相對(duì)于期望光學(xué)中心OC的鉸接點(diǎn)Hl 9 H2以及驅(qū)動(dòng)點(diǎn)ft的位置。
[0148] 一旦膜8形狀的由FEA如上文所述已經(jīng)計(jì)算出時(shí)，所述膜8作為光學(xué)鏡片表面的 光學(xué)性能可以由合適的光學(xué)射線追蹤軟件結(jié)合計(jì)算好的膜形狀決定（如華盛頓，雷德蒙 Radiant Zemax, LLC生產(chǎn)的光學(xué)軟件Zemax?)。舉例來(lái)說(shuō)，圖14示出了膨脹時(shí)第一透鏡組 件1的膜8上球狀透鏡屈光度的變化，膨脹后的形狀由靜態(tài)FEA計(jì)算得出。如圖14所示， 最暗的區(qū)域示出了最大透鏡屈光度，膨脹的膜8提供了一個(gè)透鏡表面，所述透鏡表面具有 令人滿意的均勻的球狀透鏡屈光度。
[0149] 事實(shí)上，可以在一定的范圍內(nèi)流暢地調(diào)整柔性膜8的形變程度，因此，本發(fā)明的透 鏡組件相對(duì)于傳統(tǒng)雙焦距透鏡具有顯著提高，在傳統(tǒng)雙焦距透鏡中佩戴者需要目光向下以 便讓目光通過(guò)近距離透鏡。利用本發(fā)明的透鏡組件1，透鏡屈光度可以根據(jù)近視力的需要進(jìn) 行調(diào)節(jié)，并出現(xiàn)在透鏡的最佳區(qū)域，也就是光學(xué)中心區(qū)域。因此，透鏡組件可以用于觀察近 距離目標(biāo)而不需要調(diào)整頭的位置或注視方向。
[0150] 圖15和16不出了從設(shè)計(jì)膜加強(qiáng)隔片24輸出的FEA樣本。圖15不出了，在非驅(qū)動(dòng) 態(tài)下，由FEA計(jì)算得到的本發(fā)明一個(gè)透鏡組件中的彈性膜的預(yù)張力，該透鏡組件與上述第 一透鏡組件1相類似，但是省略了隔片24。該灰度圖顯示了膜內(nèi)預(yù)張力的顯著的變化，其中 幾個(gè)區(qū)域具有相對(duì)更高的張力，幾個(gè)區(qū)域具有相對(duì)更低的張力；膜內(nèi)的張力明顯地不均勻。
[0151] 圖16示出了包括有隔片24的第一透鏡組件1的相應(yīng)的FEA輸出。在非驅(qū)動(dòng)態(tài)下， 相比于圖15,組件1中的膜8在預(yù)張力作用下顯然幾乎沒(méi)有變化。在其區(qū)域內(nèi)，圖15中的 膜在預(yù)張力作用下有30%的變化，而圖16中的膜只有8%的變化。
[0152] 圖17和18示出了第一透鏡組件1的計(jì)算得到的球狀透鏡屈光度，以及相類似的 去除隔片24后的透鏡組件的計(jì)算得到的球狀透鏡屈光度。再一次地可以看到，光學(xué)球狀屈 光度的變化明顯小于圖18中的變化，其灰度圖顯示出了很大的均勻性。
[0153] 因此，加強(qiáng)隔片24在改善非驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)膜內(nèi)預(yù)張力的均勻性方面以及膨脹后（即驅(qū) 動(dòng)時(shí)）膜的光學(xué)球狀屈光度方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)，與膜的形狀無(wú)關(guān)。隔片24有效地增加了 支撐環(huán)2, 10在x-y平面（由其自身限定）內(nèi)的剛度，而對(duì)于所述環(huán)在垂直于該平面的z軸 方向上的剛度并沒(méi)有顯著影響。如上面所述，本發(fā)明的加強(qiáng)隔片24可以在任何具有預(yù)張力 柔性膜（其可控的形狀構(gòu)成了內(nèi)腔的一個(gè)面）的流體填充組件中有利的得實(shí)現(xiàn)此目的，例 如流體填充透鏡的光學(xué)表面，不考慮膜的輪廓形狀。因此，隔片24也可以用于例如圓形流 體填充透鏡。
[0154] 圖19和20示出了第一透鏡組件1的驅(qū)動(dòng)態(tài)模式。透鏡組件1通過(guò)"有角度地壓 縮"被驅(qū)動(dòng)。為了表達(dá)清晰，在圖中去掉了所述前后蓋板4, 16,扣環(huán)6,隔片24及其它細(xì)節(jié) 特征。
[0155] 圖19A和20A示出了透鏡組件1的非驅(qū)動(dòng)態(tài)的狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，膜8為一平面。
[0156] 圖19B和2GB中，通過(guò)施加在支撐環(huán)2, 10的邊7的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)麄處的力F來(lái)驅(qū)動(dòng)透鏡 組件1，從而增加其屈光度，所述力F的方向使支撐環(huán)2, 10向盤狀部件12的后壁19移動(dòng)。 盤狀部件的后壁19保持靜止，因此由后蓋板16和扣環(huán)6 (未在圖19B中示出）支撐。這樣 造成支撐環(huán)2, 10的邊7靠近盤狀部件12的后壁19移動(dòng)。支撐環(huán)2, 10的另一端邊9被機(jī) 構(gòu)39固定在鉸接點(diǎn)Hl , H2處。因此，支撐環(huán)2, 10在力F的影響下向后傾斜，與后壁19 形成銳角。此傾斜運(yùn)動(dòng)在圖19B中被夸大，并被由盤狀部件12的側(cè)壁18形成的柔性密封。 將支撐環(huán)2, 10以及部件12的后壁19擠壓到一起的結(jié)果是，內(nèi)腔里的流體靜壓力增加，造 成膜8開始膨脹，向外凸出地彎曲，如圖所示。
[0157] 圖19C和20C中去除了驅(qū)動(dòng)力，從而允許支撐環(huán)2, 10由其固有的彈性恢復(fù)到其非 驅(qū)動(dòng)放松態(tài)。因此使或允許盤狀部件12的側(cè)壁18解壓，釋放內(nèi)腔里的流體靜壓力。然后， 膜8恢復(fù)到?jīng)]有膨脹的非驅(qū)動(dòng)位置。
[0158] 上文中描述的透鏡組件1通過(guò)支撐環(huán)2, 10向盤狀部件12的側(cè)壁19傾斜來(lái)操作， 降低內(nèi)腔22的體積，從而增加流體11壓力，造成膜8向外膨脹。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該 了解，同樣的原理可以應(yīng)用于膜組件，其中，膜支撐環(huán)傾斜或遠(yuǎn)離后壁，來(lái)增加內(nèi)腔的體積， 從而降低流體壓力，導(dǎo)致膜向內(nèi)凹進(jìn)。這種內(nèi)凹膜的形狀可以通過(guò)類似于利用具有可變的 截面二次矩的環(huán)的方法進(jìn)行控制，使得在膜的形變期間，所述環(huán)可以提供一種在膜形成期 望的預(yù)設(shè)形狀所需的輪廓。
[0159] 圖21和22示出了根據(jù)本發(fā)明的第二透鏡組件101。圖21A-C每個(gè)示出了第二透 鏡組件101在不同驅(qū)動(dòng)態(tài)下的截面圖，圖22A-C示出了相應(yīng)的前視圖。
[0160] 第二透鏡組件101的結(jié)構(gòu)類似于第一透鏡組件1 ;第二透鏡組件101的部件中與 第一透鏡組件1的部件相同或類似的部件，下面不在進(jìn)行詳述，但是其引用的標(biāo)號(hào)與第一 透鏡組件的標(biāo)號(hào)類似，只不過(guò)均加上100。
[0161] 第二透鏡組件101為正方形。雖然第一透鏡組件中使用"有角度的壓縮"內(nèi)腔22 流體進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，但是第二透鏡組件101中使用"緩沖"（或均勻）壓縮方式，下面將進(jìn)行詳 述。
[0162] 圖21A和22A示出了本發(fā)明第二透鏡組件101的非驅(qū)動(dòng)態(tài)。
[0163] 圖21B和22B中示出了第二透鏡組件101在驅(qū)動(dòng)態(tài)下增加其屈光度。然而，不同 于通過(guò)在組件的一邊上施加力使支撐環(huán)繞在另一側(cè)的鉸接點(diǎn)傾斜，而使支撐環(huán)相對(duì)于盤狀 部件12的后壁傾斜，在第二透鏡組件101中，在支撐環(huán)范圍內(nèi)的多個(gè)間隔布置的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)@ 處推動(dòng)第二透鏡組件101的支撐環(huán)102, 110,使得在每個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)處，環(huán)相對(duì)于眼鏡架92提供 的支架向后壁119移動(dòng)根據(jù)期望膜形狀的預(yù)設(shè)距離。也就是在每個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)處，環(huán)102, 110 根據(jù)在這些點(diǎn)處期望的位移軌跡進(jìn)行移動(dòng)，從而達(dá)到期望的膜形狀。驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的精確位置以 及精確的位移量依賴于膜108的輪廓形狀，但是通常，根據(jù)本發(fā)明，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)應(yīng)該設(shè)置于環(huán)上 局部位移最大值的位置。因此，在第二透鏡組件101中，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)Λ設(shè)置于膜108的每個(gè)拐角 121處,在組件101被驅(qū)動(dòng)時(shí),每個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)?的位移量其它點(diǎn)的位移量相同。
[0164] 在膜108的拐角12 1的中間，膜的方形輪廓意味著其從圓形配置開始向內(nèi)偏移。 也就是說(shuō)當(dāng)膜球狀膨脹時(shí)，膜的邊103, 105, 107, 109在z軸方向上的移動(dòng)量應(yīng)該小于拐角 121的移動(dòng)量，使得拐角之間的邊形成弧形向前，甚至相對(duì)于非驅(qū)動(dòng)位置向前朝每條邊的中 心點(diǎn)--!>,，和Pi移動(dòng)，形成需要的球狀輪廓。
[0165] 在一個(gè)可替換的實(shí)施例中，環(huán)102, 110可以在拐角121處固定靜止，例如對(duì)鉸接點(diǎn) H 1，H2利用類似第一透鏡組件1中的機(jī)構(gòu)和沿z軸方向均勻施加于后蓋板116上的驅(qū)動(dòng) 力F，如圖21B所示。那么反作用力會(huì)施加在角121內(nèi)的替代鉸接點(diǎn)環(huán)被固定的位置。
[0166] 如上面所述的在驅(qū)動(dòng)第二透鏡組件101期間，盤狀部件112的柔性側(cè)壁118均勻 壓縮，增加內(nèi)腔122里的流體111的壓力。這會(huì)造成膜108以外凸的方式膨脹外凸。盡管 膜形狀為方形，支撐環(huán)102, 110的寬度和以及因此抗彎剛度在膜范圍內(nèi)同樣是變化的，使 得它們可以按照預(yù)定方式可控的形變，例如由FEA進(jìn)行計(jì)算，保持球狀輪廓（或其它預(yù)選輪 廓），使膜進(jìn)行球狀形變（或根據(jù)其它預(yù)選輪廓）。特別地，如圖21，22中所示的實(shí)施例，環(huán) 102, 110在拐角121處的厚度相比于拐角之間的厚度要厚，從而允許拐角中間的環(huán)的部分 可以相對(duì)于拐角向前彎曲，方法如上面所述。
[0167] 考慮到支撐環(huán)102, 110向后蓋板116的均勻移動(dòng)，相比于類似尺寸的"有角度壓 縮"的組件，支撐環(huán)102, 110可能需要較小的總位移量使膜的完全膨脹。因此，第二透鏡組 件101的厚度可以為最小。
[0168] 為了使第二透鏡組件101恢復(fù)到非驅(qū)動(dòng)態(tài)，從驅(qū)動(dòng)點(diǎn)Λ (或后蓋板，適用時(shí)）撤去 驅(qū)動(dòng)力，可以允許環(huán)恢復(fù)到非驅(qū)動(dòng)的開始位置，如圖21C和22C所示。在一些實(shí)施例中，當(dāng) 撤去驅(qū)動(dòng)力后，盤狀部件112的彈性恢復(fù)力足夠使環(huán)恢復(fù)到非驅(qū)動(dòng)態(tài)。然而，在一個(gè)變體 中，通過(guò)在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)以相反的方向驅(qū)動(dòng)支撐環(huán)102, 110,或支撐102, 110并施加一個(gè)相反的力 (見(jiàn)圖21C)到后蓋板116上將蓋板推離支撐環(huán)，所述組件可以主動(dòng)恢復(fù)到非驅(qū)動(dòng)位置。內(nèi) 腔122里的流體111的壓力因此得到釋放，從而允許膜和環(huán)恢復(fù)到平面狀態(tài)。
[0169] 第一透鏡組件1和第二透鏡組件101彼此類似，因?yàn)樗鼈兌夹枰粋€(gè)力來(lái)壓縮組 件。兩者之間的不同主要是它們需要的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)fi和鉸接點(diǎn)H的數(shù)量不同。在第一透鏡組件 1中，在組件的短邊7上設(shè)置有一個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)a，并且在另外一條短邊9上設(shè)置有兩個(gè)鉸接點(diǎn) HI, H2,從而定義了一個(gè)傾斜軸。長(zhǎng)邊3,5是不受約束的，并且隨著內(nèi)腔122被壓縮，其可 以自由向前彎曲。在第二透鏡組件101中沒(méi)有鉸接點(diǎn)，但是在每個(gè)拐角121處設(shè)置有驅(qū)動(dòng) 點(diǎn)所述拐角位置的內(nèi)腔122的壓縮量需要最大已達(dá)到期望的膜形變。
[0170] 通常上，通過(guò)自動(dòng)控制環(huán)在其范圍內(nèi)多個(gè)間隔布置的控制點(diǎn)處的位置，本發(fā)明的 膜組件采用半自動(dòng)控制膜支撐環(huán)2, 10 ;102, 110的形狀，其中所述控制點(diǎn)可以為鉸接點(diǎn)或 驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，其允許環(huán)2, 10 ;102, 110在控制點(diǎn)之間自由彎曲。在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的位置上,或者是能夠 自動(dòng)控制環(huán)的位移達(dá)到壓縮內(nèi)腔22, 122的目的，或者是所述環(huán)的位移可以通過(guò)一個(gè)被動(dòng) 元件進(jìn)行改變，例如彈簧。在鉸接點(diǎn)的位置上，環(huán)被固定在一個(gè)固定位置，但是如果需要允 許其進(jìn)行傾斜，從而允許內(nèi)腔通過(guò)"有角度的壓縮"被壓縮，例如第一透鏡組件1。本領(lǐng)域技 術(shù)人員應(yīng)該了解到，受控制點(diǎn)影響的所述環(huán)2, 10 ;102, 110的區(qū)域越小（局部）越好，并且 通常上，相鄰控制點(diǎn)間不應(yīng)該彼此剛性連接，從而允許所述環(huán)根據(jù)需要沿著環(huán)彎曲，以達(dá)到 期望的形狀。通常上，至少設(shè)置有三個(gè)控制點(diǎn)（鉸接點(diǎn)或驅(qū)動(dòng)點(diǎn)）以便保持膜8的基準(zhǔn)面 穩(wěn)定。
[0171] 在支撐環(huán)2, 10 ;102, 110的每個(gè)扇形區(qū)域至少設(shè)置有一個(gè)控制點(diǎn)。此處的"扇形 區(qū)域"指的是支撐環(huán)位于支撐環(huán)2, 10 ;102, 110上的兩個(gè)相鄰的沒(méi)有支撐的最小點(diǎn)之間 的區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)環(huán)局部地最接近膜8 ;108的定義的中心。在這些最小點(diǎn)上，環(huán)2, 10 ; 102, 110在驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)朝向后壁19的位移為局部最小值。事實(shí)上，如實(shí)施例中所描述的，環(huán) 2, 10 ;102, 110實(shí)際上在驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)是遠(yuǎn)離后壁19向前移動(dòng)，因此在這些實(shí)施例中，所述最小 點(diǎn)實(shí)際上是相對(duì)于組件向前局部最大位移點(diǎn)。
[0172] "中心"是膜的期望膨脹形狀的預(yù)設(shè)中心。在透鏡組件中，所述中心可以位于為膨 脹后的膜頂點(diǎn)的光學(xué)中心。在每個(gè)扇形區(qū)域內(nèi)，控制點(diǎn)應(yīng)該被設(shè)置于或接近于最大點(diǎn)，環(huán) 2, 10 ;102, 110在局部最大點(diǎn)處距離中心局部最遠(yuǎn)；也就是說(shuō)，在局部最大點(diǎn)處，環(huán)2, 10 ; 102在驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)向后朝后壁19移動(dòng)的位移為局部最大值。所述環(huán)2, 10 ;102, 110應(yīng)該在控 制點(diǎn)中間不受約束，環(huán)2, 10 ;102, 110在這個(gè)區(qū)間朝向后壁19的期望位移小于其相鄰控制 點(diǎn)的位移，使膜8 ;108的邊緣相對(duì)于在環(huán)彎曲時(shí)其應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生的位置弧形向前，除了環(huán)2, 10 ; 102, 110的短邊被支撐，如利用諸如加強(qiáng)筋3a，3b的加強(qiáng)筋，如果環(huán)2, 10 ; 102, 110的被支 撐區(qū)域相對(duì)于光學(xué)中心沒(méi)有明顯的偏離圓形軌跡。然而，環(huán)的支撐架仍然應(yīng)該允許環(huán)產(chǎn)生 一定程度的彎曲，包括沿環(huán)方向的彎曲，來(lái)避免不需要的畸變。
[0173] 圖23示出了第一透鏡組件1，在環(huán)2, 10范圍內(nèi)光學(xué)中心OC和環(huán)2, 10之間的距 離變化。圖23中的單位是任意的，應(yīng)當(dāng)理解到的是，如果膜為圓形，則關(guān)系圖為平的。如圖 10所示，第一透鏡組件1的膜8限定有兩個(gè)主要區(qū)域Sl和S2。如上所述的由兩個(gè)相鄰的 沒(méi)有被支持的最小點(diǎn)D和U定義的區(qū)域Sl和S2設(shè)置于膜8的兩條長(zhǎng)邊3, 5的中部。區(qū)域 Sl包括所述另一條短邊9和最大點(diǎn)Hl,同時(shí)區(qū)域S2包括短邊7和最大限度點(diǎn)B和?.根據(jù) 本發(fā)明的一個(gè)較佳的膜組件中，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)可以被設(shè)置于每個(gè)最大點(diǎn)B和?,而技術(shù)上講點(diǎn)蠱為 局部最小點(diǎn)，但是為了便利性及實(shí)用性，在點(diǎn)：6和?之間的點(diǎn)Λ處設(shè)置有單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)。如 圖23所示，環(huán)2, 10到膜的光學(xué)中心OC之間的距離在兩個(gè)最大限度點(diǎn)0和?之間通常為恒 定的，同時(shí)由于驅(qū)動(dòng)點(diǎn)?技術(shù)上為一最小點(diǎn)（局部最小轉(zhuǎn)折點(diǎn)），所述環(huán)在點(diǎn)Λ處的位移始 終為正向（ft與光學(xué)中心之間的距離比鉸接點(diǎn)Η1和Η2到光學(xué)中心的距離大），作為一個(gè) 最小點(diǎn)，其與主要轉(zhuǎn)折點(diǎn)β和B相比并不重要。所述加強(qiáng)肋3a用于支撐在相鄰最大限度點(diǎn) B和?之間的穿過(guò)最小點(diǎn)@的所述環(huán)2, 10,并且用于分配加載在驅(qū)動(dòng)點(diǎn)Λ上的沿著組件短 邊7的負(fù)載。
[0174] 區(qū)域Sl也包括鉸接點(diǎn)Η2?所述鉸接點(diǎn)并未設(shè)置于最大限度點(diǎn)或最小限度點(diǎn)，但 是用于定義所述膜的平面，所述膜至少需要三個(gè)控制點(diǎn)。在膜組件按照上述"有角度的壓 縮"模式操作的情況下，例如本發(fā)明的第一透鏡組件1，鉸接點(diǎn)可以用于膜支撐環(huán)2, 10上的 任意控制點(diǎn)上，在透鏡驅(qū)動(dòng)期間，環(huán)在所述控制點(diǎn)上不產(chǎn)生移動(dòng)（或大致不產(chǎn)生移動(dòng)）。第 一透鏡組件1的鉸接點(diǎn)Hl和Η2因此設(shè)置于同一扇形區(qū)域內(nèi)，并且定義一傾斜軸T(詳見(jiàn) 圖10)，其被傾斜軸T和驅(qū)動(dòng)點(diǎn)S之間的一條軸大致上垂直地一分為二。所述傾斜軸T通 常也平行于組件的短邊7, 9。光學(xué)中心OC設(shè)置于傾斜軸T和驅(qū)動(dòng)點(diǎn)1之間。在一些實(shí)施例 中，相鄰鉸接點(diǎn)可以設(shè)置于相鄰的區(qū)域內(nèi)，假設(shè)在它們之間存在有最小點(diǎn)。
[0175] 圖24示出了在第二透鏡組件101中的光學(xué)中心OC和環(huán)102, 110之間的距離在環(huán) 102, 110范圍內(nèi)的變化情況。從圖中可以看出，存在有四個(gè)未被支撐的最小點(diǎn)?* D1靈和 e ?在這些點(diǎn)處所述環(huán)102, 110局部最接近于中心0C。組件的拐角121處距離中心OC最 遠(yuǎn)，所以這里包括最大限度點(diǎn)。在每個(gè)拐角121處設(shè)置有驅(qū)動(dòng)點(diǎn)龜，且邊103, 105, 107, 109 的剩余部分不受約束。所述四個(gè)最小點(diǎn)D，B和靜定義了四個(gè)區(qū)域S 1-S4,每個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn) Λ分別設(shè)置于每個(gè)區(qū)域內(nèi)。在一個(gè)可替換的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)力F在z軸方向上均勻的施加 于后蓋板116上，如圖21Β所示，每個(gè)鉸接點(diǎn)H可以設(shè)置于每個(gè)拐角121處，這種布置是可 能的，因?yàn)榄h(huán)102, 110在每個(gè)拐角121的有效位移相同，因此在每個(gè)鉸接點(diǎn)H處的實(shí)際位移 也相同。
[0176] 應(yīng)該理解的是設(shè)置的控制點(diǎn)越多，對(duì)膜的形變的控制越精確。進(jìn)一步地，額外的驅(qū) 動(dòng)點(diǎn)有利改善對(duì)膜表面的控制，并且適用于更廣泛的透鏡形狀。
[0177] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該了解到，如果類似于本文中描述的透鏡組件1 ;101應(yīng)用于一 副眼鏡上時(shí)，例如圖1，2所示的眼鏡90,應(yīng)該提供可選擇性操作的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于對(duì)內(nèi)腔 22, 122提供必需的壓縮，調(diào)節(jié)流體壓力來(lái)直接或間接的操作透鏡。所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以方便 的設(shè)置在連接橋94內(nèi)或設(shè)置于一個(gè)或兩個(gè)鏡腿93內(nèi)。在一些實(shí)施例中，每個(gè)透鏡組件1 ; 101設(shè)置有各自的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置于每個(gè)鏡腿93內(nèi)，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電子連接 從而對(duì)兩個(gè)組件1 ;1〇1提供同步驅(qū)動(dòng)。所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在這里不進(jìn)行詳述，但是通常上其可 以為機(jī)械的，電子的，磁力的，隨著眼或頭的運(yùn)動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行的，或涉及相變材料（如記憶合 金SM)，蠟質(zhì)的，或電活性聚合物。當(dāng)透鏡組件1 ;101需要負(fù)向控制時(shí)，流體壓力可以通過(guò) 泵進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0178] 應(yīng)當(dāng)理解的是，使用分開的前后支撐環(huán)2, 10 ;102, 110對(duì)于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中的透鏡 組件1 ;1〇1的基本功能并不是必需的，在一些變體中，可以利用一單獨(dú)的柔性環(huán)支撐所述 膜8 ;108。然而，已經(jīng)證實(shí)使用兩個(gè)或更多的支撐環(huán)有利于控制例如支撐環(huán)2, 10內(nèi)的扭曲 率，尤其是在生產(chǎn)組件期間。
[0179] 圖25示出了利用膠黏劑環(huán)形層254將彈性膜208粘結(jié)到單一的膜支撐環(huán)210上。 已經(jīng)證實(shí)，當(dāng)膜208以這種方式粘結(jié)于單一的支撐環(huán)210上時(shí)，施加在膜208上的張力造成 膜208沿著支撐環(huán)210施加力矩，并且推動(dòng)支撐環(huán)210的一面，從而使支撐環(huán)210局部地向 透鏡的中心傾斜，如圖所示以夸大形式示出的點(diǎn)劃線顯示。這種情況是不期望發(fā)生的，因?yàn)?這意味著支撐環(huán)210并沒(méi)有與組件的其他部件呈直角的設(shè)置，從而難于控制支撐環(huán)210的 彎曲。這種支撐環(huán)210內(nèi)的不需要的畸變也會(huì)在透鏡內(nèi)產(chǎn)生邊緣效應(yīng)，并且會(huì)引入作為透 鏡屈光度的函數(shù)的光學(xué)像差。
[0180] 本發(fā)明利用兩個(gè)支撐環(huán)2, 10 ;102, 110 ;302,310(見(jiàn)圖26)解決了這個(gè)問(wèn)題。圖 26使出了一種改進(jìn)的組件方法，其中柔性膜308設(shè)置于前后支撐環(huán)302, 310之間。在這種 改進(jìn)的方法中，向以前一樣對(duì)膜308施加預(yù)張力，但同時(shí)在后支撐環(huán)310的前表面上施加有 一粘結(jié)層354,在前支撐環(huán)302的后表面上也施加有一粘結(jié)層356。這種布置可以同時(shí)進(jìn)行 或者順序進(jìn)行。然后兩個(gè)支撐環(huán)302, 310 -起同時(shí)與膜308的對(duì)應(yīng)表面相結(jié)合，如同將膜 308夾于其中。由于彈性模308從不只設(shè)置于一個(gè)支撐環(huán)上，所以由兩個(gè)支撐環(huán)302, 310提 供的額外支撐立即平衡了任何可能產(chǎn)生的局部的扭轉(zhuǎn)力后，因此提供了平衡的支撐。然后 固化粘結(jié)劑。因此形成一種保持膜內(nèi)預(yù)張力的大體上三明治類的平面結(jié)構(gòu)使膜308。本領(lǐng) 域技術(shù)人員應(yīng)該了解到，可以根據(jù)需要設(shè)置多于兩個(gè)的支撐環(huán)，假設(shè)膜以三明治類的形式 夾于支撐環(huán)之間的方法，使膜內(nèi)的張力均勻地施加在膜兩側(cè)的支撐環(huán)上，避免出現(xiàn)不需要 的扭轉(zhuǎn)力。因此，例如可以在膜的每邊設(shè)置有多于兩個(gè)的支撐環(huán)。
[0181] 本發(fā)明的各種實(shí)施例和各個(gè)方面在上面進(jìn)行了描述，其提供了柔性膜8, 108的可 控制形變。特別地，所描述的實(shí)施例示出了彈性膜8, 108可以獲得的實(shí)質(zhì)球狀形變過(guò)程，或 根據(jù)一個(gè)或多個(gè)澤尼克多項(xiàng)式進(jìn)行的形變，或類似的表面膨脹。光學(xué)畸變最小化，和透鏡可 以用于從長(zhǎng)距離焦點(diǎn)到短距離焦點(diǎn)提供一平滑的轉(zhuǎn)換。這種可控制的形變并沒(méi)有被任何現(xiàn) 有的非圓形流體填充透鏡實(shí)現(xiàn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該了解，根據(jù)澤尼克多項(xiàng)式的形變并不 是必需的，可以使用本發(fā)明控制彈性膜8, 108形成其它期望形狀的形變。本發(fā)明的透鏡組 件能夠用于矯正根據(jù)應(yīng)用可能產(chǎn)生的各種光學(xué)像差。這可以基于涉及不同澤尼克函數(shù)的組 合得以實(shí)現(xiàn)。
[0182] 上面所述的第一、第二透鏡組件1 ; 101中，膜支撐環(huán)2, 10 ; 102, 110在其范圍內(nèi)的 剛度變化可以通過(guò)改變其寬度進(jìn)而改變支撐環(huán)的截面二次矩來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)環(huán)在z軸的深度 大體上保持恒定?？梢酝ㄟ^(guò)不同的途徑對(duì)剛度進(jìn)行調(diào)節(jié)：例如，可以通過(guò)調(diào)節(jié)環(huán)在z軸方 向上的深度，來(lái)代替環(huán)在x-y平面寬度變化。在另外一個(gè)可替換實(shí)施例中，所述環(huán)可以包括 多個(gè)環(huán)片段組件，每個(gè)環(huán)片段由選定剛度的材料制成，并且各個(gè)片段端到端彼此連接形成 環(huán)。所述環(huán)的不同片段可以使用不同的材料，從而允許環(huán)在其范圍內(nèi)的剛度按照期望進(jìn)行 調(diào)節(jié)。所述環(huán)片段可以根據(jù)需要具有相同的或不同的長(zhǎng)度；例如較短的環(huán)片段可以用于剛 度需要隨著距離進(jìn)行更大變化的區(qū)域。在另外一個(gè)可替換實(shí)施例中，環(huán)的選定區(qū)域的熱處 理和化學(xué)處理能夠用于改變它們的材料屬性。而在另外一個(gè)可替換實(shí)施例中，可以使用復(fù) 合材料制作所述環(huán)，也可以在環(huán)范圍內(nèi)的選定區(qū)域通過(guò)改變材料的結(jié)構(gòu)改變材料的性能， 例如改變加強(qiáng)纖維的取向。
[0183] 第一、第二透鏡組件1 ; 101可以安裝于眼鏡90內(nèi)，使柔性膜8,108在驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)向 前遠(yuǎn)離佩戴者眼鏡的方向凸出。出于安全原因，這是較佳地，但是應(yīng)該理解的是，透鏡組件 1 ;1〇1同樣可以安裝于眼鏡中使膜朝向佩戴者的眼睛凸出。
[0184] 在第一、第二透鏡組件1 ; 101中，內(nèi)腔22, 122某種程度上由盤狀部件32 ; 112以及 與后蓋板16, 316附接的后壁19, 119所限定。在一個(gè)變體中，可以去除盤狀部件12, 112并 由一柔性密封環(huán)（未示出）代替，該彈性密封環(huán)類似于盤狀部件獨(dú)立的側(cè)壁18 ;118,并在 后蓋板16 ;116和后支撐環(huán)10 ;110(或者是加強(qiáng)隔片24,如果包括）之間形成密封。
[0185] 應(yīng)該注意的是具有固定的特定功能的透鏡（用于遠(yuǎn)視力或近視力）均包括在本發(fā) 明的透鏡組件1 ; 101中。這可以通過(guò)使用具有固定屈光度的透鏡作為前蓋板4 ; 104,和/ 或后蓋板16 ;116。所述具有固定屈光度的透鏡在處于驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)，應(yīng)該具有一個(gè)與可調(diào)節(jié)透 鏡的光學(xué)中心OC緊密對(duì)齊的光學(xué)中心。
[0186] 上面所述的本發(fā)明的可調(diào)節(jié)透鏡組件1 ;101，能夠?qū)η舛葟?8到+4之間進(jìn)行 調(diào)節(jié)，如果需要一負(fù)向透鏡屈光度，應(yīng)該設(shè)置柔性膜8 ; 108向內(nèi)彎曲來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的。
[0187] 本發(fā)明可以用于控制其它領(lǐng)域的表面形變，例如，聲學(xué)領(lǐng)域。通過(guò)快速地震蕩施加 力F，會(huì)在與膜接觸設(shè)置的流體內(nèi)產(chǎn)生震蕩壓力波。根據(jù)本發(fā)明，由于膜的形變可以被控制 為球狀，所述壓力波將會(huì)從一個(gè)點(diǎn)源產(chǎn)生。這保證了所述波不會(huì)表現(xiàn)出不期望的干涉圖樣， 同時(shí)允許（例如）包括揚(yáng)聲器的膜形成非圓形的換能器，因此，允許其被包裝在有限空間 內(nèi)，例如電視機(jī)里或移動(dòng)電話里。通常情況下，上面描述的原理可以應(yīng)用于任何需要可控制 的改變其表面幾何形狀的應(yīng)用中。
【權(quán)利要求】
1. 一種可變形膜組件，包括：至少部分具有柔性的流體填充封套，所述封套的一壁由 彈性膜組成，所述彈性膜由彈性可彎曲支撐環(huán)沿其邊緣保持；用于支撐所述封套的固定支 架以及可選擇性操作的裝置，所述可選擇性操作的裝置用于使所述支撐環(huán)和所述固定支架 進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，以便調(diào)節(jié)所述封套內(nèi)的流體的壓力，從而造成所述彈性膜發(fā)生形變；其中， 所述環(huán)的抗彎剛度沿所述環(huán)變化，使得在所述彈性膜的形變期間，所述環(huán)可變化地彎曲，以 控制所述彈性膜的形狀達(dá)到預(yù)設(shè)形狀；所述移動(dòng)裝置包括多個(gè)環(huán)嚙合部件，其被設(shè)置成在 間隔的控制點(diǎn)處對(duì)所述環(huán)施加力；其特征在于，至少有三個(gè)控制點(diǎn)，且在環(huán)的每個(gè)點(diǎn)處或附 近設(shè)置控制點(diǎn)，其中，在所述的環(huán)的每個(gè)點(diǎn)處，在所述膜形變時(shí)產(chǎn)生所述預(yù)設(shè)形狀所需要的 所述環(huán)的輪廓，沿在兩個(gè)相鄰點(diǎn)之間的控制點(diǎn)施加的力的方向顯示轉(zhuǎn)折點(diǎn)，而在相反方向， 所述環(huán)的輪廓顯示有拐點(diǎn)或轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變形膜組件，其特征在于，所述移動(dòng)裝置對(duì)所述環(huán)上的每 一個(gè)控制點(diǎn)沿相同方向施加力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可變形膜組件，其特征在于，所述移動(dòng)裝置被配置以壓縮 所述封套。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可變形膜組件，其特征在于，所述移動(dòng)裝置被配置以使所 述封套膨脹。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變形膜組件，其特征在于，控制點(diǎn)被設(shè)置在所述環(huán)的每個(gè) 點(diǎn)處或附近，其中，在所述的環(huán)的每個(gè)點(diǎn)處，所述環(huán)的輪廓在驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)相對(duì)于在兩個(gè)相鄰點(diǎn) 中部的所述封套沿向內(nèi)的方向顯示出局部最大位移，而在所述兩個(gè)相鄰點(diǎn)中部的所述封套 處，沿所述方向的所述環(huán)的輪廓在所述的向內(nèi)的方向上顯示出局部最小位移。
6. -種可變形膜組件，包括：可壓縮流體填充封套，其中，所述封套的一壁由可膨脹的 膜組成，所述可膨脹的膜由彈性的可彎曲支撐環(huán)沿其邊緣保持；用于所述封套的固定支架， 以及可選擇性操作的裝置，所述可選擇性操作的裝置用于沿著第一方向向所述支架壓縮所 述封套以增加所述封套內(nèi)的流體壓力，以使得所述膜沿著相反的第二方向向外形變；其中， 所述環(huán)的抗彎剛度沿所述環(huán)是變化的，使得所述膜進(jìn)行膨脹時(shí)，所述環(huán)可變地彎曲，以控制 所述膜的形狀能夠達(dá)到預(yù)設(shè)形狀，并且多個(gè)環(huán)嚙合部件被設(shè)置成在所選擇的間隔開的控制 點(diǎn)與所述環(huán)嚙合，從而在所述環(huán)和所述支架之間施加壓縮力；其特征在于，至少設(shè)置有三個(gè) 控制點(diǎn)，且在所述環(huán)的每個(gè)點(diǎn)處或附近設(shè)置控制點(diǎn)，其中，在所述的環(huán)的每個(gè)點(diǎn)處，所述環(huán) 在第一方向上的位移為局部最大位移，且在所述環(huán)上兩個(gè)相鄰點(diǎn)中部，所述環(huán)的位移在相 反的第二方向上為局部最大位移。
7. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的可變形膜組件，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)所述控制 點(diǎn)為驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，在所述驅(qū)動(dòng)點(diǎn)處，所述環(huán)嚙合部件被設(shè)置成主動(dòng)使所述膜支撐環(huán)相對(duì)于所述 支架移動(dòng)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的可變形膜組件，其特征在于，所述膜在非驅(qū)動(dòng)態(tài)和全形變態(tài) 之間可以連續(xù)調(diào)節(jié)，并且在非驅(qū)動(dòng)態(tài)和全形變態(tài)之間的每一個(gè)位置處，所述支撐環(huán)在所述 驅(qū)動(dòng)點(diǎn)處或每個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)處移動(dòng)達(dá)到所述膜的預(yù)設(shè)形狀所需的距離。
9. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的可變形膜組件，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)所述控制 點(diǎn)為鉸接點(diǎn)，在所述鉸接點(diǎn)處，所述環(huán)嚙合部件被設(shè)置成使所述支撐環(huán)相對(duì)于所述支架保 持靜止。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的可變形膜組件，其特征在于，所述膜在非驅(qū)動(dòng)態(tài)和全形變態(tài) 之間被連續(xù)調(diào)節(jié)，并且所述支撐環(huán)需要在所述鉸接點(diǎn)或每個(gè)鉸接點(diǎn)處保持靜止，以獲得在 非驅(qū)動(dòng)態(tài)和全形變態(tài)之間的每個(gè)位置處的膜的預(yù)設(shè)形狀。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的可變形膜組件，其特征在于，兩個(gè)相鄰的鉸接點(diǎn)限定傾 斜軸；至少設(shè)置有一個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，在所述驅(qū)動(dòng)點(diǎn)處，所述環(huán)嚙合部件被設(shè)置成主動(dòng)使所述支撐 環(huán)相對(duì)于所述支架移動(dòng)，使所述環(huán)關(guān)于所述傾斜軸相對(duì)于所述支架傾斜，以調(diào)節(jié)所述封套 的體積。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9, 10或11所述的可變形膜組件，其特征在于，所述預(yù)設(shè)形狀具有中 心及多個(gè)鉸接點(diǎn)，所述多個(gè)鉸接點(diǎn)與所述預(yù)設(shè)形狀的中心實(shí)質(zhì)上等距。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的可變形膜組件，其特征在于，所述支撐環(huán)通常為矩形， 具有兩條短邊和兩條長(zhǎng)邊；所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)設(shè)置于一條短邊上，所述兩個(gè)相鄰的鉸接 點(diǎn)設(shè)置于或接近于另一條短邊。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的可變形膜組件，其特征在于，所述預(yù)設(shè)形狀具有中心，所述 一條短邊通常是以所述中心為圓心的圓的一段弧，所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)實(shí)質(zhì)上在所述一條 短邊上居中設(shè)置。
15. 根據(jù)前述任一項(xiàng)所述的可變形膜組件，其特征在于，所述支撐環(huán)在所述控制點(diǎn)之間 相對(duì)于所述支架被動(dòng)地自由彎曲。
16. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的可變形膜組件，其特征在于，設(shè)置有剛性元件，用 于加固所述支撐環(huán)的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域。
17. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的可變形膜組件，其特征在于，所述支撐環(huán)包括兩個(gè) 或多個(gè)環(huán)元件，所述膜夾于相鄰的兩個(gè)環(huán)元件之間。
18. -種可變形膜組件，包括：至少部分具有柔性的流體填充封套，所述封套的一壁由 可膨脹膜形成，所述可膨脹膜由彈性的可彎曲支撐環(huán)沿著所述彈性膜的邊緣保持；以及可 選擇性操作的裝置，用于調(diào)節(jié)所述封套內(nèi)的流體的壓力，以造成所述膜發(fā)生形變；其中，所 述環(huán)的抗彎剛度沿所述環(huán)是變化的，使得在所述膜的形變期間，所述環(huán)可變地彎曲，以控制 所述膜的形狀達(dá)到預(yù)設(shè)形狀；其特征在于，所述環(huán)包括多個(gè)環(huán)元件，所述膜夾于兩個(gè)相鄰的 環(huán)元件之間。
19. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的可變形膜組件，其特征在于，所述支撐環(huán)由實(shí)質(zhì)均 勻且同質(zhì)的材料制成，并且具有可變的截面二次矩，以控制沿所述環(huán)的所述抗彎剛度。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的可變形膜組件，其特征在于，所述支撐環(huán)具有實(shí)質(zhì)均勻的 深度以及可變的寬度，以控制沿所述環(huán)的截面二次矩。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的可變形膜組件，其特征在于，在所述膜形變時(shí)，在需要所述 支撐環(huán)彎曲最大以達(dá)到預(yù)設(shè)形狀的位置處，所述支撐環(huán)是最窄的。
22. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的可變形膜組件，其特征在于，所述預(yù)設(shè)膜形狀為球 狀或者是由一個(gè)或多個(gè)澤尼克多項(xiàng)SZj (k< j)限定的形式。
23. 根據(jù)權(quán)利要求7、8或11、13或14所述的可變形膜組件，其特征在于，所述支撐環(huán)在 所述驅(qū)動(dòng)點(diǎn)處或至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)處設(shè)置有突出片，用于將所述環(huán)與所述環(huán)嚙合元件嚙合在 一起。
24. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的可變形膜組件，其特征在于，所述支撐環(huán)在非驅(qū)動(dòng) 態(tài)時(shí)為一平面，且所述膜被預(yù)張緊在所述環(huán)上。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的可變形膜組件，其特征在于，設(shè)置有固定于所述支撐環(huán)上 的加強(qiáng)隔片，其中所述隔片在所述環(huán)的平面內(nèi)的剛度大于沿所述環(huán)的彎曲方向上的剛度。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的可變形膜組件，其特征在于，所述加強(qiáng)隔片沿所述環(huán)均勻 地固定于所述支撐環(huán)上，使得膜內(nèi)的張力均勻傳送到所述隔片上。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的可變形膜組件，其特征在于，在所述環(huán)的平面內(nèi)，所述 膜在一個(gè)維度上的尺寸長(zhǎng)于在另一個(gè)維度上的尺寸，并且所述加強(qiáng)隔片在所述一個(gè)維度上 的剛度低于在所述另一個(gè)維度上的剛度。
28. -種可變形膜組件，包括：至少部分具有柔性的流體填充封套，所述封套的一壁由 彈性膜形成，所述彈性膜由彈性的可彎曲支撐環(huán)沿著所述彈性膜的邊緣保持；以及可選擇 性操作的裝置，用于調(diào)節(jié)所述封套內(nèi)的流體的壓力，從而使所述彈性膜發(fā)生形變；其中，所 述環(huán)在非驅(qū)動(dòng)態(tài)時(shí)是平面的，并且具有沿所述環(huán)變化的抗彎剛度，使得在所述彈性膜的形 變期間，所述環(huán)可變地彎曲，以控制所述彈性膜的形狀達(dá)到預(yù)設(shè)形狀；其特征在于，所述膜 被預(yù)張緊在所述支撐環(huán)上，加強(qiáng)隔片被設(shè)置固定于所述支撐環(huán)上，并且所述隔片具有在所 述環(huán)的平面內(nèi)比沿所述環(huán)的彎曲方向上更大的剛度。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的可變形膜組件，其特征在于，所述加強(qiáng)隔片沿所述環(huán)均勻 地固定于所述支撐環(huán)上，使所述膜內(nèi)的張力均勻傳送到所述隔片上。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28或29所述的可變形膜組件，其特征在于，在所述環(huán)的平面內(nèi)，所述 膜在一個(gè)維度上的尺寸長(zhǎng)于在另一個(gè)維度上的尺寸，并且所述加強(qiáng)隔片在所述一個(gè)維度上 的剛度低于在所述另一個(gè)維度上的剛度。
31. 根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的可變形膜組件，其特征在于，所述流體填充封套包 括不可彎曲的后壁和柔性側(cè)壁，所述后壁與所述膜間隔設(shè)置，所述柔性側(cè)壁設(shè)置在所述膜 和所述后壁之間。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的可變形膜組件，其特征在于，所述膜、所述后壁以及流體均 為透明的，使得所述膜和所述后壁形成可調(diào)節(jié)的光學(xué)透鏡。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的可變形膜組件，其特征在于，所述后壁被成形，以提供固定 透鏡。
34. 根據(jù)權(quán)利要求32或33所述的可變形膜組件，其特征在于，還包括位于所述膜之上 的透明剛性前蓋板，其中，可選地，所述前蓋板被成形，以提供固定透鏡。
35. 根據(jù)權(quán)利要求32至34中的任一項(xiàng)所述的可變形膜組件，其特征在于，所述封套被 容納在扣環(huán)內(nèi)。
36. -種護(hù)目鏡物品，包括權(quán)利要求32至35中的任一項(xiàng)所述的可變形膜組件。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的護(hù)目鏡物品，包括具有鏡框部的鏡架，其特征在于，所述可 變形膜組件被安裝于所述鏡框部?jī)?nèi)。
38. 參考附圖3-12,或附圖19-20,或附圖21-22及其解釋的實(shí)質(zhì)上如上文所述的一種 可變性膜組件。
39. 參考附圖2-12及其解釋的實(shí)質(zhì)上如上文所述的一種眼鏡。
【文檔編號(hào)】G02B3/14GK104364699SQ201280073456
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月27日
【發(fā)明者】羅伯特愛(ài)德華·史蒂文斯, 亞歷克斯·埃金頓, 本杰明托馬斯崔斯特瑞姆·霍蘭德, 丹尼爾保羅·羅茲, 迪瓊·彼特羅平托, 德里克保羅福布斯·比恩, 羅杰布萊恩明欣·克拉克, 彼得李·克羅斯利, 理查德利夫道格拉斯·穆雷, 愛(ài)德溫詹姆斯·斯通 申請(qǐng)人:Adlens 有限公司