BE1013846A5 - Lentille a distance focale variable. - Google Patents

Abstract

Lentille à distance focale variable remplie de liquide du type qui a une membrane pouvant se distendre comme une des surfaces de lentille et un memebre de soutien de membre transparent pour soutenir le périmètre de la zone libre de la membrane. En utilisant un membre de soutien de membrane transparent ayant une partie de forme toroïdale, la membrane est soutenue de telle manière qu'elle a une zone libre circulaire quelle que soit la forme du périmètre de la lentille. La forme en coupe transversale de la partie toroïdale du membre de soutien est de préférence approximativement un arc de cercle et le périmètre de la zone libre de membrane y est maintenue tangente.

Description

"Lentille à distance focale variable"

Art antérieur de l'invention

Cette invention concerne des améliorations apportées à des lentilles à distance focale variable, en particulier à celles destinées à des lunettes. Bien que les lentilles à distance focale variable puissent avoir de nombreux usages, les lentilles de lunettes répondent à un besoin particulier. Ce besoin résulte du fait que, à mesure que les gens vieillissent (en général après environ quarante cinq ans), la lentille de l'œil humain devient incapable de s'adapter suffisamment pour faire le point sur les objets proches. Dès qu'apparaît cette condition d'adaptation focale limitée, appelée presbytie, une seule paire de lunettes à distance focale fixe se révélera peu satisfaisante pour voir de loin et de près, quelle que soit l'acuité visuelle générale du porteur. Quelle que soit la prescription requise (s'il y en a une) pour corriger la vision de loin d'une personne, une quantité supplémentaire du puissance optique (allant jusqu'à environ trois dioptries) s'avérera nécessaire pour corriger la vision qu'a la personne des objets proches. Ce 'supplément de près' requis ne contient pas en général d'élément astigmatique, même si le porteur requiert une correction astigmatique pour voir de loin.

Des nombreux brevets ont été délivrés au cours du dernier siècle qui exposent des lentilles à distance focale variable remplies de liquide. Un tel brevet, le brevet US n° 5 138 494, délivré à Stephen Kurtin, expose une lentille à distance focale variable qui comprend une membrane transparente pouvant être distendue à distance d'une lentille rigide, avec l'espace entre elles rempli d'un liquide ayant un indice de réfraction relativement élevé. Comme cela est encore exposé dans ce brevet, les périphéries de la lentille rigide et de la membrane sont connectées par un membre de scellement flexible. La lentille rigide, la membrane et le membre de scellement définissent un volume essentiellement fixe pour le liquide de remplissage. Le fait de changer l'écartement entre la membrane et la lentille rigide dans une telle structure amène la membrane à se bomber, ce qui augmente la puissance de la lentille ou ce qui la diminue, en fonction de la direction du changement d'écartement. Si la périphérie de la membrane est circulaire, sa surface distendue sera essentiellement sphérique et il y aura peu ou pas de distorsion optique à l'usage. Cependant, pour des raisons de style, des formes de lentilles de lunettes autres que circulaires sont souvent souhaitées. On a constaté que, à mesure que la lentille est rendue de moins en moins circulaire, la forme de la membrane peut dévier considérablement de la forme sphérique désirée, et que des distorsions optiques plus grandes que souhaitables peuvent se produire.

Ce problème a été abordé par les présents inventeurs dans le brevet US n° 5 668 620 qui expose un moyen de garantir la distension sphérique de la membrane quelle que soit la forme périphérique de la lentille. Le résultat désiré est obtenu en incluant un support de membrane qui soutient la membrane de telle manière que la zone libre (non soutenue) de la membrane est sensiblement ronde en tous temps. Les lentilles construites conformément à ce qui est exposé dans le brevet 5 668 620 présente d'excellentes propriétés optiques, c'est-à-dire qu'il a peu de distorsion optique dans la plage requise de puissances optiques. Cependant, quand une telle lentille est vue par un observateur externe, la ligne d'intersection entre la zone libre de la membrane et le support de membrane peut être visible et peut donc rendre la lentille déplaisante d'un point de vue cosmétique. Le contraste visuel entre la forme de la surface de la membrane dans la région en dehors de la zone libre de la membrane et la forme de la surface dans la zone libre peut aussi contribuer à la dégradation cosmétique.

Par conséquent, un des objectifs de la présente invention est de fournir des lentilles à distance focale variable remplies de liquide du type ayant une membrane transparente pouvant être distendue soutenue par un support de membrane transparent dans lesquelles l'intersection entre la zone libre de la membrane et le support de membrane est visuellement discret.

Un autre objectif de la présente invention est de fournir des lentilles à distance focale variable remplies de liquide du type ayant une membrane transparente pouvant être distendue soutenue par un support de membrane transparent dans lesquelles le contraste visuel entre les surfaces soutenues et non soutenues de la membrane est minimisé.

La présente invention a encore pour autre objectif de fournir des lentilles à distance focale variable qui comprennent des membranes pouvant être distendues dans lesquelles la distorsion optique qui est occasionnée par une périphérie non circulaire est réduite.

D'autres objectifs supplémentaires deviendront évidents à ceux qui connaissent la technique après avoir lu la spécification suivante en parallèle avec les dessins annexés.

Résumé de l'invention

Dans une lentille construite selon les enseignements du brevet 5 668 620, la partie libre de la membrane (c'est-à-dire la partie à l'intérieur de l'ouverture circulaire dans le support de la membrane) est soit plate soit quelque peu sphérique, tandis que la partie de la membrane à l'extérieur de l'ouverture peut être conique et avoir une inclinaison relativement forte. Tant un changement abrupt de l'inclinaison de la membrane à la périphérie de la zone libre de la membrane qu'une différence de caractère des surfaces sur chaque côté de ce bord peuvent s'avérer indésirables d'un point de vue cosmétique. La spécification qui suit expose des moyens pour minimiser ces deux caractéristiques indésirables. Cela se fait en donnant à la surface du support de membrane contre lequel la membrane s'appuie la forme d'une partie d'un tore ayant une section transversale approximativement circulaire et amenant le périmètre de la zone libre de la membrane à être tangent à la surface du support, fournissant de ce fait une transition douce vers la zone libre sans changement abrupt d'inclinaison.

Brève description des dessins

La figure 1 est une vue de derrière (c'est-à-dire du côté du porteur) d'un partie d'une paire de lunettes utilisant des lentilles conformes à une première forme de réalisation de la présente invention.

La figure 2A est une vue transversale fragmentaire d'une des lentilles des lunettes présentées sur la figure 1, le long de la ligne 2-2 sur la figure 1.

La figure 2B est une vue similaire à celle de la figure 2A mais illustrant une autre construction du support de membrane. La figure 2B est une coupe faite le long de la ligne 2-2 sur la figure 1.

Description détaillée de réalisations préférentielles de l'invention

La figure 1 représente une partie d'une paire de lunettes qui comprend des lentilles à distance focale variable conformes à la présente invention. La lentille droite est représentée (la vue étant celle du côté du porteur des lunettes) plus une petite partie de la languette d'ajustement (19') de la lentille gauche, ce qui suffit pour montrer les relations entre les parties. La description qui suit fera généralement référence à une seule lentille mais il va évidemment de soi qu'il y a deux lentilles dans une paire de lunettes.

Bien que, optiquement, il ne s'agisse que d'une seule lentille, une lentille à distance focale variable du type utilisé dans cette invention peut être considérée comme un montage comprenant une lentille rigide fixe plus une lentille liquide qui a une puissance variable. La lentille liquide est limitée d'un côté par la lentille rigide et de l'autre côté par une membrane transparente qui peut se distendre, l'écart entre la membrane et la lentille rigide étant rempli d'un liquide transparent. Si la lentille rigide est rapprochée de la membrane, la membrane se distend et devient de plus en plus convexe, ce qui augmente la puissance optique de la lentille liquide et donc du montage de lentilles. De manière inverse, si la lentille rigide est écartée de la membrane, la membrane devient moins convexe, ou même concave, ce qui réduit la puissance optique du montage.

Comme on le voit sur la figure 1, les lunettes comprennent un cadre 10 auquel des branches (non représentées) sont attachées. Le cadre est généralement symétrique par rapport à la région nasale 10'. Une paire de montages de lentilles 11 et 11' (un montage de droite et un montage de gauche) sont attachés au cadre 10, un de chaque côté de la région nasale 10' en utilisant des vis ou d'autres moyens (non représentés). Seul la languette d’ajustement 19' du montage 11' de gauche peut se voir sur la figure 1, le montage 11' étant une image réfléchie du montage 11. Les montages de lentilles sont positionnés de telle manière que l'œil gauche du porteur voit à travers le montage 11' et son œil droit voit à travers le montage 11.

La membrane 15 qui peut se distendre est liée au dispositif de retenue 23 pendant qu'elle est sous tension radiale et le sous-montage qui en résulte est lié à l’anneau avant 14, capturant le membre de soutien 16 de la membrane entre le dispositif de retenue et le scellement 13. La région centrale du membre de soutien 16 de la membrane, c'est-à-dire la région à l’intérieur du dispositif de retenue 23, est transparente. Le membre de soutien de la membrane peut avoir une quelconque forme périphérique désirée. Mais quelle que soit sa forme périphérique, la partie 16' de sa surface supérieure contre laquelle la membrane 15 s'appuie est de forme toroïdale, c'est-à-dire quelle est une partie d'un tore. Cette partie du membre de soutien a de préférence une surface courbe dans le sens radial. Sa forme en coupe transversale est de préférence proche d'un arc de cercle (ayant un rayon R). La zone de la membrane 15 à l'intérieur de sa ligne de contact 16" avec le membre de soutien 16 de la membrane (la zone libre de la membrane) est libre de se distendre comme décrit ci-dessous. La forme toroïdale en courbe convexe de la surface supérieure du membre de soutien 16 de la membrane fait que la ligne de contact 16" est en substance circulaire et que la membrane est maintenue tangente à la surface toroïdale au niveau de la ligne de contact. Étant donné que la membrane 15 est distendue pour réduire la distance focale du montage de lentilles et pour augmenter de ce fait sa puissance optique, la ligne de contact 16" (c'est-à-dire la ligne de tangence) se déplace vers l’extérieur mais reste circulaire. La zone libre distendue de la membrane reste donc sphérique.

La valeur spécifique du rayon R n'est pas critique mais les valeurs préférentielles se situent dans certaines limites pour chaque application de l'invention. Les limites d'une application particulière dépendent principalement de l'étendue et de la variation du "segment" entre la ligne de contact 16" et le gradin 16"". Il est préférable que le rayon R soit suffisamment grand pour que la membrane soit en contact avec la surface 16' au niveau du gradin 16"" ou près de celui-ci au niveau de la région la plus large (près de l'endroit où la languette 19 se situe pour la lentille illustrée sur la figure 1). Et il est de préférence suffisamment petit pour que, quand la membrane est distendue au maximum vers l'extérieur, le cercle défini par la ligne de contact 16" n'atteigne pas le gradin 16"" au niveau de la région la plus étroite (au sommet de la lentille illustrée sur la figure 1). Pour des lentilles ophtalmiques, les valeurs optimales de R se situeront habituellement entre environ 5,08 mm (0,2 pouces) et environ 50,8 mm (2 pouces), mais il se peut que des valeurs en dehors de ces limites soient souhaitables dans certains cas. La forme en coupe transversale de la surface de forme toroïdale n'a pas besoin d'être un arc de cercle étant donné qu'un écart substantiel par rapport à la circularité peut encore fournir les propriétés qui rendent la différence de courbure entre elle et la zone libre de la membrane visuellement discrète pour un observateur extérieur. Même si elle n'est pas un arc de cercle, la forme de la surface du membre de soutien de la membrane en contact avec la membrane est de préférence une courbe convexe douce, en particulier à proximité de la ligne de contact 16", pour parvenir à cette discrétion visuelle.

Une lentille rigide 12 est liée ou attachée autrement à un anneau arrière 17 qui est espacé de l'anneau avant 14 par des charnières 22 et le dispositif de commande 20. Le dispositif de commande 20 est utilisé pour changer l'espacement entre la lentille rigide 12 et la membrane 15. Étant donné que les moyens pour ajuster l'espacement sont anciens et ne font pas partie de cette invention, ces éléments ne sont représentés que schématiquement sur la figure 1. On peut obtenir plus de détails en se référant à la demande dont le numéro de série est 08/226.334. Des exemples d'autres mécanismes pour remplir cette fonction peuvent être trouvés en se référant à la demande dont le numéro de série est 08/336.170 déposée par les présents inventeurs et un autre.

Un scellement 13 flexible, fait de préférence dans un élastomère durable, s'étend entre l'anneau arrière 17 et l'anneau avant 14. L'espace intérieur du scellement 13, de la membrane 15 et de la lentille rigide 12 est rempli d'un liquide transparent 21, de préférence un liquide ayant un indice de réfraction proche de celui de la membrane 15, de la lentille rigide 12 et du membre de soutien 16 de la membrane, qui ont tous le même ou presque le même indice de réfraction.

La vue du membre de soutien 16 de la membrane tel que le montre la figure 1 est la vue à travers la lentille rigide 12. Si, comme c'est préférable, le membre de soutien de la membrane, la membrane et le liquide de remplissage transparent ont tous en substance le même indice de réfraction, le membre de soutien de la membrane sera difficile ou impossible à voir. Cependant, afin de faire comprendre clairement la construction préférentielle de l'invention, le diamètre 16’" intérieur de cet élément ainsi que le gradin 16"" sont représentés sur la figure 1 comme si ces détails étaient clairement visibles. La ligne de contact 16" entre la zone libre de la membrane 15 et le membre de soutien 16 de la membrane est représentée comme une ligne en traits interrompus sur la ligne 1, bien qu'elle ne soit pas non plus visible.

Une languette d'ajustement 19 est attachée à l'anneau arrière 17 et s’étend vers l'extérieur à partir de celui-ci en un point distant des charnières. Les languettes d'ajustement 19 et 19' (des deux lentilles des lunettes comme on peut le voir sur la figure 1) sont en prise avec un dispositif de commande 20 situé juste au dessus du nez du porteur. Le dispositif de commande 20 permet au porteur d'ajuster la distance entre chaque anneau avant 14 et l'anneau arrière 17 correspondant en des points adjacents au dispositif de commande. Cela provoque un changement de l'angle entre l'anneau avant 14 et l'anneau arrière 17, ce qui change le volume entre les plans de ces deux anneaux. Le scellement 13 flexible est construit de telle manière que le changement de volume en raison de son mouvement est relativement faible. Étant donné que le liquide 21 est sensiblement incompressible, la membrane 15, le membre le plus mou enfermant le liquide, se distend selon le besoin pour enfermer un volume de liquide fixe. Le fait de déplacer la languette d'ajustement 19 en direction du cadre 10 amène la membrane 15 à se bomber vers l’extérieur, ce qui donne une surface de membrane convexe et une puissance optique accrue.

Si l'on part de l'hypothèse que l'indice de réfraction du liquide 21 est égal à celui de la lentille rigide 12, la puissance optique du montage de lentilles est déterminée par l'indice de réfraction et les formes de la membrane 15 et de la surface extérieure (arrière) de la lentille rigide 12. La forme de l'interface entre le liquide 21 et la lentille 12 n'aura aucun effet. La surface arrière de la lentille rigide 12 est habituellement ronde de sorte qu'avec les languettes d'ajustement 19 et 19' dans leur position le plus en arrière, chaque montage de lentilles à distance focale variable aura la puissance optique (y compris toute correction astigmatique requise) qui permet au porteur de focaliser sur des objets éloignés. Si le porteur n'a besoin d'aucune correction pour voir de loin, la lentille rigide 12 peut simplement être une pièce plate de matière plastique ou de verre (c'est-à-dire une lentille de puissance optique zéro). Le fait de faire tourner le dispositif de commande 20 rotatif afin que les langues d'ajustement 19 et 19' se rapprochent du cadre 10 amène la membrane à se distendre et à devenir convexe, ce qui donne plus de puissance optique au montage de lentilles si bien que le porteur peut focaliser sur des objets plus proches.

En intégrant la surface de soutien de la membrane du membre de soutien 16 de la membrane dans un tore à courbure convexe douce, le périmètre de la zone libre de la membrane restera en substance circulaire et tangente à la surface toroïdale quand la membrane se distend. Par conséquent, la zone libre de la membrane sera sphérique et aucune distorsion optique ne surviendra. Dans le même temps, comme peut le voir un observateur extérieur, la différence de forme entre la zone libre de la membrane et la zone de la membrane soutenue par le membre de soutien de la membrane sera visuellement discrète.

La figure 2B illustre une autre construction du membre de soutien de la membrane. Le membre de soutien 26 de la membrane sur la figure 2B est identique au membre de soutien 16 de la membrane sur la figure 2A, sauf que la région du membre de soutien à l'intérieur de la ligne de contact qui se trouve la plus à l'intérieur entre la membrane et le membre de soutien de la membrane est découpée pour former une surface conique 36. Un avantage potentiel de cette construction consiste en ce que si la concordance entre l'indice du liquide transparent 21 et l'indice du membre de soutien 16 de la membrane n'est pas tout à fait parfaite, des réflexions à partir de la surface 36 sur la figure 2B seront visibles pour un observateur extérieur sur une plus petite plage d'angles de visée que les réflexions à partir de la surface du membre de soutien 16 de la membrane entre 16" et 16"' sur la figure 2A. Cela est dû au fait qu'avec des petites disparités d'indice, de fortes réflexions ne surviennent que dans une plage étroite d'angles de réflexion proches de l'incidence rasante et, par conséquent, la surface courbe du membre de soutien de la membrane présentée sur la figure 2A est à l'origine d'une région de fortes réflexions occupant un angle de visée relativement large.

Claims (26)

1. Lentille à distance focale variable qui comprend: une lentille rigide, un membre de soutien de membrane transparent positionné en travers et dans le champ de vision de ladite lentille rigide et à distance de celle-ci, ledit membre de soutien de membrane transparent comprenant une surface de forme toroïdale qui comprend un moyen de soutien pour soutenir une membrane transparente qui peut se distendre, une membrane transparente qui peut se distendre sous tension radiale positionnée en travers du champ de vision de ladite lentille rigide et contre ladite surface de forme toroïdale, la tension dans ladite membrane amenant la membrane à s'appuyer contre ladite surface de forme toroïdale, un liquide transparent remplissant l'espace entre ladite lentille rigide et la dite membrane, un moyen de scellement flexible pour retenir ledit liquide transparent entre ladite lentille rigide et ladite membrane, et un moyen d'espacement variable pour ajuster l'espacement entre ledit membre de soutien de la membrane et ladite lentille rigide.

2. Lentille à distance focale variable selon la revendication 1 dans laquelle ladite surface de forme toroïdale a une forme en coupe transversale qui est une courbe convexe douce.

3. Lentille à distance focale variable selon la revendication 2 dans laquelle ladite courbe convexe douce est en substance un arc de cercle.

4. Lentille à distance focale variable selon la revendication 3 dans laquelle le rayon dudit arc est d'environ 5,08 mm (0,2 pouce) à environ 50,8 mm (2 pouces).

5. Lentille à distance focale variable selon la revendication 1 dans laquelle une région centrale dudit membre de soutien de la membrane est transparente et a en substance le même indice de réfraction que ledit liquide transparent.

6. Lentille à distance focale variable selon la revendication 1 dans laquelle ledit membre de soutien de la membrane et ladite lentille rigide sont connectés par une charnière et ledit moyen d'espacement variable agit pour changer l'espacement entre ledit membre de soutien de la membrane et ladite lentille rigide en des points éloignées de ladite charnière.

7. Lentille à distance focale variable selon la revendication 6 dans laquelle ladite surface de forme toroïdale a une forme en coupe transversale qui est une courbe convexe douce.

8. Lentille à distance focale variable selon la revendication 7 dans laquelle ladite courbe convexe douce est en substance un arc de cercle.

9. Lentille à distance focale variable selon la revendication 8 dans laquelle le rayon dudit arc est d'environ 5,08 mm (0,2 pouce) à environ 50,8 mm (2 pouces).

10. Lentille à distance focale variable qui comprend: une lentille rigide, un membre de soutien de membrane transparent positionné en travers et dans le champ de vision de ladite lentille rigide et à distance de celle-ci, ledit membre de soutien de membrane transparent comprenant une surface soutenant la membrane, un moyen d'espacement variable pour ajuster l'espacement entre ledit membre de soutien de la membrane et ladite lentille rigide entre un premier espacement et un deuxième espacement, une membrane transparente qui peut se distendre positionnée en travers du champ de vision de ladite lentille rigide et ayant une première zone en contact avec ladite surface soutenant la membrane et une deuxième zone libérée de ladite surface soutenant la membrane, le périmètre de ladite deuxième zone étant tangent à ladite surface soutenant la membrane à tous les espacements entre ledit premier espacement et ledit deuxième espacement, un liquide transparent remplissant l'espace entre ladite lentille rigide et ladite membrane, et un moyen de scellement flexible pour retenir ledit liquide transparent entre ladite lentille rigide et ladite membrane.

11. Lentille à distance focale variable selon la revendication 10 dans laquelle ladite surface soutenant la membrane est toroïdale et a une forme en coupe transversale qui est une courbe convexe douce.

12. Lentille à distance focale variable selon la revendication 11 dans laquelle ladite surface convexe douce est en substance un arc de cercle.

13. Lentille à distance focale variable selon la revendication 12 dans laquelle le rayon dudit arc est d'environ 5,08 mm (0,2 pouce) à environ 50,8 mm (2 pouces).

14. Lentille à distance focale variable selon la revendication 10 dans laquelle une région centrale dudit membre de soutien de la membrane a en substance le même indice de réfraction que ledit liquide transparent.

15. Lentille à distance focale variable selon la revendication 10 dans laquelle ledit membre de soutien de la membrane et ladite lentille rigide sont connectés par une charnière et ledit moyen d'espacement variable agit pour changer l’espacement entre ledit membre de soutien de la membrane et ladite lentille rigide en des points éloignés de ladite charnière.

16. Lentille à distance focale variable selon la revendication 15 dans laquelle ladite surface soutenant la membrane est toroïdale et a une forme en coupe transversale qui est une courbe convexe douce.

17. Lentille à distance focale variable selon la revendication 16 dans laquelle ladite courbe convexe douce est en substance un arc de cercle.

18. Lentille à distance focale variable selon la revendication 17 dans laquelle le rayon dudit arc est d'environ 5,08 mm (0,2 pouce) à environ 50,8 mm (2 pouces).

19. Lentille à distance focale variable qui comprend: une lentille rigide, un membre de soutien de membrane transparent positionné en travers et dans le champ de vision de ladite lentille rigide et à distance de celle-ci, ledit membre de soutien de membrane transparent comprenant une surface courbe dans le sens radial qui comprend un moyen de soutien pour soutenir une membrane transparente qui peut se distendre, une membrane transparente qui peut se distendre positionnée en travers du champ de vision de ladite lentille rigide et contre ladite surface courbe dans le sens radial, ladite membrane transparente qui peut se distendre étant en contact avec ladite surface courbe dans le sens radial à tous les espacements entre ledit membre de soutien de la membrane et ladite lentille rigide, un liquide transparent remplissant l'espace entre ladite lentille rigide et ladite membrane, un moyen de scellement flexible pour retenir ledit liquide transparent entre ladite lentille rigide et ladite membrane, et un moyen d'espacement variable pour ajuster l'espacement entre ledit membre de soutien de la membrane et ladite lentille rigide.

20. Lentille à distance focale variable selon la revendication 19 dans laquelle ladite surface courbe dans le sens radial a une forme radiale qui est une courbe convexe douce.

21. Lentille à distance focale variable selon la revendication 20 dans laquelle ladite courbe convexe douce est en substance un arc de cercle.

22. Lentille à distance focale variable selon la revendication 21 dans laquelle le rayon dudit arc est d'environ 5,08 mm (0,2 pouce) à environ 50,8 mm (2 pouces).

23. Lentille à distance focale variable selon la revendication 19 dans laquelle ledit membre de soutien de la membrane et ladite lentille rigide sont connectés par une charnière et ledit moyen d'espacement variable agit pour changer l'espacement entre ledit membre de soutien de la membrane et ladite lentille rigide en des points éloignés de ladite charnière.

24. Lentille à distance focale variable selon la revendication 23 dans laquelle ladite surface courbe dans le sens radial a une forme radiale qui est une courbe convexe douce.

25. Lentille à distance focale variable selon la revendication 24 dans laquelle ladite courbe convexe douce est en substance un arc de cercle.

26. Lentille à distance focale variable selon la revendication 25 dans laquelle le rayon dudit arc est d'environ 5,08 mm (0,2 pouce) à environ 50,8 mm (2 pouces).