PL196280B1 - Sposób wykonania zespolonego wkładu optycznego do urządzeń o zmiennych właściwościach optycznych oraz takie urządzenia - Google Patents

Abstract

1. Sposób wykonania zespolonego wkładu optycznego do urządzeń o zmiennych właściwościach optycznych, znamienny tym, że w gnieździe (6) mechanizmu zaciskowego umieszcza się element optyczny o zmiennych właściwościach (1) i dociska się ze zmienną i kontrolowaną siłą na krawędzie płytek (2) poprzez łożysko oporowe, pierścieniem dociskowym (11) do dolnej części gniazda. 4. Urządzenie o zmiennych właściwościach optycznych w postaci lupy lub okularów korekcyjnych, znamienne tym, że posiada co najmniej jeden zespolony wkład optyczny (17).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykonania zespolonego wkładu optycznego do urządzeń o zmiennych właściwościach optycznych oraz takie urządzenia w postaci lupy i okularów korekcyjnych z soczewkami o zmiennej ogniskowej.

Od dawna prace wielu konstruktorów koncentrują się nad wytworzeniem soczewki o zmiennej ogniskowej, o zbliżonej zasadzie działania do soczewki ocznej, której zmiany mocy optycznej byłyby realizowane przez odkształcanie powierzchni granicznych obszaru wypełnionego płynem. Większość rozwiązań technicznych sprowadza się do tworzenia płaskich naczyń o bocznych ściankach wykonanych z przejrzystych błon w kształcie koła wypełnionych przejrzystym płynem o dużym współczynniku załamania.

Przy wzroście ciśnienia wewnątrz naczynia, boczne ścianki, będące powierzchniami granicznymi odkształcają się tworząc powierzchnie zbliżone do sfery, której wielkość promienia krzywizny jest zależna od ciśnienia płynu wypełniającego naczynie. Były to pierwsze soczewki o zmiennej ogniskowej.

Znany jest twórcom z opisu patentowego US 1,269,422 element o zmiennych właściwościach optycznych w postaci soczewki wypełnionej przejrzystym płynem. Zmiana mocy optycznej soczewki jest dokonywana poprzez naciski na krawędzie płytek w kierunku prostopadłym do jej osi optycznej zmieniając tym krzywiznę powierzchni płytek.

Znany jest z opisu patentowego US 3,161,718 element optyczny składający się obudowy, w której wydzielone są dwa obszary otoczone sprężystymi, przejrzystymi błonami, wypełnionymi płynami o różnych współczynnikach załamania, tworzącymi dwie soczewki o wspólnej powierzchni granicznej. Moce optyczne soczewek zmieniają się poprzez przetłaczanie płynów z zewnętrznych zbiorników do ich obszarów optycznych.

Z opisu patentowego US 3,598,479 znane są okulary korekcyjne, w których moc optyczna soczewek jest zmieniana poprzez przetłaczanie płynu z zasobnika znajdującego się w zauszniku okularów.

Z polskiego opisu zgłoszeniowego P.323675 znane są okulary posiadające soczewki wypełniane przejrzystym płynem. Ilość płynu może być jednorazowo uzupełniana przez zewnętrzną pompkę, którą po ustaleniu żądanej mocy soczewek usuwa się, uniemożliwiając dalszą regulację mocy soczewek.

Znany jest z polskiego opisu zgłoszeniowego P.337478 element optyczny o zmiennych właściwościach otrzymywany poprzez przeginanie dwu sprężystych i przejrzystych płytek stanowiących powierzchnie graniczne na elastycznej podporze. Całość montowana jest poprzez kolejne umieszczanie poszczególnych części, łącznie z płynem wypełniającym w obudowie i zamknięcie jej zaciskiem. Zmianę mocy soczewki uzyskuje się poprzez zmianę nacisku na krawędzie płytek w kierunku równoległym do jej osi optycznej. Przyrost objętości przestrzeni zawartej między płytkami a podporą powstały w wyniku odkształcenia się płytek jest skompensowany ugięciem elastycznej podpory. Przykładowo warunek ten spełnia element optyczny, którego płytki o średnicy około 50 mm i grubości 0,8 mm wykonane z polimetakrylanu metylu, a elastyczna podpora jest wykonana z gumy o twardości około 22 Shore'a. Zakres zmian mocy uzyskanej soczewki zawiera się w granicach od 0do +6 D.

W wyżej wymienionych urządzeniach zespół zmieniający swoje własności optyczne składa się z kilku oddzielnych części łączonych w obudowie. Takie rozwiązanie konstrukcyjne utrudnia montaż urządzenia, stwarza możliwość wycieków płynu przez trudne do uszczelnienia złącza, oraz uniemożliwia wymianę zużytych części.

Istotę wynalazku stanowi sposób wykonania zespolonego wkładu optycznego utworzonego poprzez umieszczenie w gnieździe mechanizmu zaciskowego, elementu optycznego o zmiennych właściwościach i dociśnięcie ze zmienną i kontrolowaną siłą, jego krawędzi poprzez łożysko oporowe, pierścieniem dociskowym do dolnej części gniazda. Element optyczny o zmiennych właściwościach według wynalazku tworzą dwie przejrzyste i sprężyste płytki, lub płytka i soczewka, między które wprowadza się szczelnie i trwale elastyczną podporę, a przestrzeń między płytkami a elastyczną podporą wypełnia się płynem. Pierścień dociskowy mechanizmu zaciskowego nakręca się na gniazdo, a jego cześć zewnętrzną w zależności od zastosowania wykonuje się jako pokrętło lub koło zębate, lub koło pasowe.

Urządzenie optyczne o zmiennych własnościach według wynalazku posiada co najmniej jeden zespolony wkład optyczny.

Urządzenie w postaci lupy posiada korpus z umocowanym na nim zespolonym wkładem optycznym, którego część zewnętrzna pierścienia dociskowego wykonana jest w postaci pokrętła, oraz energooszczędny oświetlacz diodowy.

PL 196 280 B1

Urządzenie w postaci okularów korekcyjnych z ręczną nastawą mocy soczewek, posiada dwa korpusy połączone ze sobą mechanizmem regulacji rozstawu osi optycznych soczewek, na których zamocowane są zespolone wkłady optyczne z pierścieniami dociskowymi wykonanymi w postaci kół zębatych zazębionymi z ślimakami osadzonymi na wałku z pokrętłami. Urządzenie w postaci okularów korekcyjnych z ręcznym sterowaniem zmianą mocy soczewek posiada mikrosilnik połączony z ręcznym sterownikiem.

Urządzenie optyczne tworzące okulary korekcyjne z półautomatycznym sterowaniem mocą soczewek, posiada korpus z dwoma zespolonymi wkładami optycznymi, których części zewnętrzne pierścieni dociskowych mają kształt kół pasowych i opasane są linką prowadzoną poprzez rolki, rolkę napinającą oraz rolkę napędową umieszczoną na wałku mikrosilnika połączonego z czujnikiem sygnałów sterujących poprzez układ sterowania.

Zespolony wkład optyczny w postaci soczewki o zmiennej ogniskowej powstały poprzez umieszczenie w mechanizmie zaciskowym, elementu optycznego o zmiennych właściwościach wchodzi w skład wielu urządzeń o zmiennych własnościach optycznych,

Konstrukcja elementu optycznego o zmiennych właściwościach według wynalazku zapewnia jego szczelność, ułatwia montaż urządzeń o zmiennych właściwościach optycznych, umożliwia produkcję wielkoseryjną lub masową prostych urządzeń obserwacyjnych, jak na przykład lup i okularów korekcyjnych z soczewkami o zmiennej ogniskowej oraz pozwala na wymianę uszkodzonego lub naturalnie zużytego elementu optycznego bez specjalistycznego oprzyrządowania.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, gdzie fig. 1 przedstawia element optyczny o zmiennych właściwościach, którego powierzchnie graniczne tworzą dwie płytki płasko-równoległe, fig. 2 przedstawia odmianę wykonania elementu z fig. 1, w której jedną z płytek zastąpiono soczewką fig. 3 przedstawia zespolony wkład optyczny złożony z mechanizmu zaciskowego i elementu optycznego o zmiennych własnościach, fig. 4 przedstawia lupę z zespolonym wkładem optycznym i oświetlaczem, fig. 5 przedstawia okulary korekcyjne z zespolonymi wkładami optycznymi z ręcznie nastawianą mocą soczewek, fig. 6 przedstawia okulary korekcyjne z zespolonymi wkładami optycznymi z ręcznym sterowaniem zmianą mocy soczewek, fig. 7 przedstawia okulary korekcyjne z zespolonymi wkładami optycznymi z półautomatycznym sterowaniem zmianą mocy soczewek.

Element optyczny o zmiennych właściwościach (fig. 1), stanowiący łatwo wymienialny podzespół zespolonego wkładu optycznego, złożony jest z dwu sprężystych i przejrzystych płytek 2, między które zostaje trwale i szczelnie umocowana, na przykład poprzez wklejenie lub zgrzanie, elastyczna podpora 3 w kształcie pierścienia. Przestrzeń wewnętrzna 4 między płytkami 2 a elastyczną podporą 3 wypełniona jest płynem. Sprężystość elastycznej podpory 3 musi spełniać warunek zachowania stałej objętości płynu wypełniającego przestrzeń 4 między płytkami 2, to znaczy, że przy zadanym nacisku na krawędzie płytek 2 i ich przegięciu na podporze 3 musi nastąpić zmiana wysokości podpory, która skompensuje powstałą wypukłość płytek, dla określonego zakresu zmian właściwości optycznych elementu.

Odmiana elementu optycznego o zmiennych właściwościach (fig. 2), w którym jedną z płytek zastąpiono soczewką 5. Takie rozwiązanie konstrukcyjne pozwala na stałą korektę wady wzroku, na przykład astygmatyzmu soczewką cylindryczną, a częścią o zmiennej mocy zapewnia ostre widzenie przedmiotów położonych w różnych odległościach od obserwatora.

Zespolony wkład optyczny (fig. 3) złożony z elementu optycznego o zmiennych właściwościach 1 oraz mechanizmu zaciskowego, który składa się z gniazda 6, pierścienia dociskowego 11, którego część zewnętrzna w zależności od zastosowania uformowana jest w postaci pokrętła, lub koła zębatego, lub koła pasowego. Pod pierścieniem dociskowym umieszczone jest łożysko oporowe złożone z pierścienia górnego 10, koszyka 8, z kulkami 9 i pierścienia wewnętrznego 7, który jest prowadzony w cylindrycznym otworze pierścienia dociskowego. Zakres zmian nacisku jest ograniczony zaczepem 12.

Obrót pierścienia dociskowego 11 zmienia wielkość nacisku na krawędzie płytek elementu optycznego o zmiennych właściwościach 1, powodując ich odkształcenia, zmieniając tym moc optyczną utworzonej w ten sposób soczewki.

Urządzenie w postaci lupy o zmiennym powiększeniu (fig. 4), składające się z uchwytu 16 z zamocowanym na nim zespolonym wkładem optycznym 17 z zewnętrzną częścią pierścienia dociskowego w postaci pokrętła, oraz energooszczędnego oświetlacza diodowego. Zmianę mocy soczewki lupy uzyskuje się poprzez obrót pokrętła.

PL 196 280 B1

Urządzenie w postaci okularów korekcyjnych (fig. 5) wyposażonych w soczewki o zmiennej ogniskowej z ręczną regulacją mocy soczewek. Okulary składają się z dwóch korpusów 20, połączonych ze sobą zespołem regulacji 26 rozstawu osi optycznych soczewek H, na zgodny z rozstawem oczu obserwatora. Na korpusach umieszczone są zespolone wkłady optyczne 17, z pierścieniami dociskowymi 11o części zewnętrznej wykonanej w postaci kół zębatych, zazębionych ze ślimakami 22, umieszczonymi na wspólnym wałku 23, z łożyskami 24 i pokrętłami 25. Zmianę mocy soczewek uzyskuje się przez obrót jednego z pokręteł 25.

Urządzenie w postaci okularów korekcyjnych (fig. 6) z ręcznym sterowaniem mikrosilnika zmieniającego moc soczewek. Okulary składają się z dwu korpusów 20 z zespolonymi wkładami optycznymi 17, połączonymi poprzez przekładnie ślimakowe z mikrosilnikiem 30 umieszczonym w uchwycie 31. Do mikrosilnika dołączony jest elastyczny przewód 32 łączący go z zasilaczem i ręcznym sterownikiem 33. Maksymalną ostrość widzenia uzyskuje się poprzez odpowiednią zmianę mocy soczewek regulowaną ręcznym sterownikiem.

Urządzenie w postaci okularów korekcyjnych (fig. 7) z soczewkami o zmiennej ogniskowej, których moc jest sterowana półautomatycznie. Składają się one z korpusu 36, na którym zamocowane są dwa zespolone wkłady optyczne 17, których części zewnętrzne pierścieni dociskowych 11 wykonane są w postaci kół pasowych z kołkami zabierającymi 38, do których przymocowana jest linka 37, prowadzona na rolkach 39 i naprężana rolką napinającą 40. W górnej części korpusu zamocowany jest mikrosilnik 41 z rolką napędową 42. Bodziec mechaniczny pochodzący od skurczu mięśni swobodnie kontrolowanych przez obserwatora, na przykład ruch łuku brwiowego jest wykrywany przez czujnik 43 i przekazywany w postaci sygnałów elektrycznych do układu sterowania 44 mikrosilnikiem 41, który odpowiednio przesuwając linkę 37, obraca pierścienie dociskowe zmieniając tym moc soczewek.

Zespolony wkład optyczny znajduje zastosowanie przy budowie urządzeń o zmiennych właściwościach optycznych, takich jak lupy o zmiennym powiększeniu i okulary do korekcji starczowzroczności.

Claims (8)

1. Sposób wykonania zespolonego wkładu optycznego do urządzeń o zmiennych właściwościach optycznych, znamienny tym, że w gnieździe (6) mechanizmu zaciskowego umieszcza się element optyczny o zmiennych właściwościach (1) i dociska się ze zmienną i kontrolowaną siłą na krawędzie płytek (2) poprzez łożysko oporowe, pierścieniem dociskowym (11) do dolnej części gniazda.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że między dwie sprężyste i przejrzyste płytki (2) lub między jedną płytkę (2) i sztywną soczewkę (5), wprowadza się szczelnie i trwale elastyczną podporę (3) w kształcie pierścienia, a przestrzeń (4) między elastyczną podporą, a płytkami, lub między płytką, a soczewką wypełnia się płynem.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pierścień dociskowy (11) mechanizmu zaciskowego wykonuje się w postaci pokrętła lub koła zębatego, lub koła pasowego i nakręca się na gniazdo (6) ponadto pierścień wewnętrzny (7) jest prowadzony w cylindrycznym otworze pierścienia dociskowego.

4. Urządzenie o zmiennych właściwościach optycznych w postaci lupy lub okularów korekcyjnych, znamienne tym, że posiada co najmniej jeden zespolony wkład optyczny (17).

5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że tworzy lupę o zmiennym powiększeniu posiadającą korpus (16), w którym umieszczony jest zespolony wkład optyczny (17), którego pierścień dociskowy (11) wykonany jest w postaci pokrętła, oraz energooszczędny oświetlacz diodowy (18).

6. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że tworzy okulary korekcyjne z ręczną zmianą mocy soczewek posiadające dwa korpusy (20), połączone ze sobą mechanizmem regulacji rozstawu osi optycznych soczewek (26), na których zamocowane są zespolone wkłady optyczne (17) z pierścieniami dociskowymi (11) wykonanymi w postaci kół zębatych oraz ślimaki (22) osadzone na wałku (23) z pokrętłami (25).

7. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że tworzy okulary korekcyjne z ręcznym sterowaniem zmianą mocy soczewek, posiadające dwa korpusy (20), na których zamocowane są zespolone wkłady optyczne (17) z pierścieniami dociskowymi (11) wykonanymi w postaci kół zębatych, oraz ślimaki (22) osadzone na wałku (23) i mikrosilnik (30), ponadto posiada ręczny sterownik (33).

8. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że tworzy okulary korekcyjne z półautomatycznym sterowaniem mocy soczewek składające się z korpusu (36) z dwoma zespolonymi wkładami optycznymi (17), w których pierścienie dociskowe (11) wykonane są w postaci kół pasowych, opasanych linką (37) prowadzoną przez rolki (39), rolkę napinającą (40) i rolkę napędową (42) umieszczoną na wałku mikrosilnika (41) połączonego z czujnikiem sygnałów sterujących (43) poprzez układ sterowania (44).