ITMI992412A1 - Lente variabile per occhiali - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo:

"LENTE VARIABILE PER OCCHIALI"

La presente invenzione riguarda perfezionamenti in lenti a lunghezza focale variabile, particolarmente quelle destinate per l'uso in occhiali. Benché vi siano molti usi per lenti a lunghezza focale variabile, vi è una particolare richiesta come lenti per occhiali. Questa esigenza nasce in quanto, con l'invecchiamento (in genere ad un'età superiore ai quarantacinque anni), il cristallino nell'occhio umano diventa incapace di adattarsi in modo sufficiente per focalizzarsi su oggetti vicini. Dopo la comparsa di questa condizione di adattamento focale limitato, chiamata presbiopia, un singolo paio di occhiali a fuoco fisso risulta non soddisfacente per visione sia da lontano sia da vicino, indipendentemente dall'acuità visiva generale di colui che li indossa. Qualunque prescrizione possa essere richiesta (se del caso) per correggere la visione di una persona da lontano, risulterà necessaria una quantità addizionale di potere ottico (fino a circa tre diottrie) per correggere la visione di quella persona per oggetti vicini. L' "addizione da vicino" richiesta generalmente non contiene una componente astigmatica, anche se colui che porta gli occhiali richiede una correzione astigmatica per la visione da lontano.

Nel secolo passato sono stati rilasciati molti brevetti che descrivono lenti a fuoco variabile riempite di liquido. Un brevetto del genere, il brevetto U.S. N° 5138 494, rilasciato a Stephen Kurtin, descrive una lente a lunghezza focale variabile che comprende una membrana trasparente dilatabile distanziata da una lente rigida, con lo spazio fra di esse riempito con un liquido avente un indice di rifrazione relativamente elevato. Come descritto ulteriormente in tale brevetto, le periferie della lente rigida e della membrana sono connesse da un elemento di tenuta flessibile. La lente rigida, la membrana e l'elemento di tenuta definiscono un volume sostanzialmente fisso per il riempimento di liquido. La variazione della distanza fra la membrana e la lente rigida in una tale struttura fa incurvare la membrana, aumentando o diminuendo il potere della lente, a seconda del senso di variazione della distanza. Se la periferia della membrana è circolare, la sua superficie dilatata sarà essenzialmente sferica e si andrà incontro, nell'uso, ad una distorsione ottica lieve o nulla. Tuttavia, per motivi di stile, si desiderano spesso lenti per occhiali di forma diversa dalla circolare. Si è trovato che quanto più la lente è resa non circolare, la forma della membrana può scostarsi sensibilmente dalla forma sferica desiderata e si possono avere distorsioni ottiche maggiori di quanto desiderato.

Questo problema è stato affrontato dai presenti inventori nel brevetto U.S. N° 5668 620, che descrive mezzi per assicuarare dilatazione sferica della membrana indipendentemente dalla forma periferica della lente. Il risultato desiderato si ottiene comprendendo un elemento di supporto della membrana che supporta la membrana in modo che l'area libera (non supportata) della membrana sia sostanzialmente circolare in tutte le condizioni. Lenti costruite conformemente a quanto descritto nel brevetto '620 presentano ottime proprietà ottiche, cioè si riscontra una lievissima distorsione ottica nel campo di potere ottico necessario. Tuttavia, quando una tale lente è osservata da un osservatore esterno, la linea di intersezione fra l'area libera della membrana e l'elemento di supporto della membrana può essre visibile e può rendere perciò la lente sgradevole dal lato estetico. Il contrasto visuale tra la forma della superficie della membrana nella regione al di fuori dell'area libera della membrana e la forma di quella superficie nell'area libera può anche contribuire ad un deterioramento estetico.

Di conseguenza, è uno scopo della presente invenzione fornire lenti a fuoco variabile riempite di liquido del tipo aventi una membrana dilatabile supportata da un elemento di supporto della membrana in cui l'intersezione fra l'area libera della membrana e l'elemento di supporto della membrana non è visivamente immediato.

E ' un ulteriore scopo della presente invenzione fornire lenti a fuoco variabile riempite di liquido del tipo aventi una membrana dilatabile supportata da un elemento di supporto di membrana in cui è minimizzato il contrasto visuale tra le superfici supportate e non supportate della membrana.

E' ancora un altro scopo della presente invenzione fornire lenti a fuoco variabile riempite di liquido che comprendono membrane dilatabili in cui aia ridotta la distorsione ottica altrimenti determinata da una periferia non circolare.

In una lente costruita conformemente agli insegnamenti del brevetto '620, la porzione libera della membrana (cioè, la porzione entro all'apertura circolare nell'elemento di supporto di membrana) è piatta o leggermente sferica, mentre la porzione della membrana fuori dall'apertura può essere conica e di curvatura relativamente accentuata. Sia una variazione brusca nella curvatura della membrana alla periferia dell'area libera della membrana, sia un differenza nel carattere delle superfici sui lati di questo bordo sono risultate esteticamente indesiderabili. La descrizione che segue espone mezzi per minimizzare entrambe queste caratteristiche indesiderabili. Ciò si ottiene conformando la superficie dell'elemento di supporto di membrana, contro cui poggia la membrana, sotto forma di una porzione di toroide avente sezione approssimativamente circolare, e facendo si che il perimetro dell'area libera della membrana sia tangente alla superficie dell'elemento di supporto, fornendo così una transizione regolare all’area libera senza brusche variazioni di curvatura.

Altri ed ulteriori scopi risulteranno evidenti ai tecnici del ramo dopo la lettura della descrizione che segue, insieme ai disegni allegati, in cui:

fig. 1 è una vista in alzato posteriore (cioè dal lato del portatore) di una porzione di una coppia di occhiali utilizzanti lenti secondo una prima forma di esecuzione della presente invenzione;

fig, 2A è una vista parziale in sezione di una delle lenti degli occhiali mostrati in fig. 1, presa lungo 2-2 della fig. 1;

fig. 2B è una vista simile a quella della fig. 2A, ma che illustra una costruzione alternativa dell'elemento di supporto di membrana, presa lungo 2-2 della fig. 1.

La fig. 1 rappresenta una porzione di una coppia di occhiali che comprende lenti a fuoco variabile secondo la presente invenzione. E' mostrata la lente destra (la vista essendo dal lato del portatore degli occhiali), più una piccola porzione della linguetta di regolazione (19') della lente sinistra, sufficiente a mostrare la relazione fra le parti. La descrizione seguente riguarderà in generale solo una singola lente ma, naturalmente, si comprende che in un paio di occhiali vi sono in realtà due lenti.

Benché sia otticamente una singola lente, una lente a fuoco variabile del tipo oggetto di questa invenzione può essere considerata come un insieme comprendente una lente rigida fissa più una lente liquida che ha potere variabile. La lente liquida è delimitata su un lato dalla lente rigida e sull'altro da una membrana trasparente dilatabile, lo spazio fra la membrana e la lente rigida essendo riempito di un liquido trasparente. La lente rigida si sposta più vicino alla membrana, la membrana si distende e diventa più convessa, aumentando così il potere ottico della lente liquida, e quindi dell'insieme di lente. Invece, se la lente si allontana dalla membrana, la membrana diventa meno convessa, o anche concava, riducendo il potere ottico dell'insieme.

Come si vede nella fig. 1, gli occhiali comprendono una montatura 10 alla quale sono fissate stanghette (non mostrate). La montatura è generalmente simmetrica attorno ad una regione nasale 10'. Una coppia di insiemi di lenti 11 e 11' (un insieme di destra e di sinistra) sono fissati alla montatura 10, uno su ciascun lato della regione nasale 10', usando viti o altri mezzi (non mostrati). Nella fig. 1 si può vedere solo la linguetta di regolazione 19' dell'insieme di sinistra 11', l'insieme di lente 11' essendo un'immagine speculare dell'insieme 11. Gli insiemi di lenti sono posizionati in modo che l'occhio sinistro del portatore veda attraverso l'insieme 11' e il suo occhio destro veda attraverso l'insieme 11.

La membrana dilatabile 15 è unita al ritegno 23 essendo sotto tensione radiale e il sottoinsieme risultante è unito all'anello frontale 14, catturando l'elemento 16 di supporto di membrana fra il ritegno e la guarnizione 13. La regione centrale dell'elemento 16 di supporto di membrana, cioè la regione verso l'interno rispetto al ritegno 23, è preferibilmente trasparente. L'elemento di supporto di membrana può avere qualunque forma periferica desiderata; ma, indipendentemente dalla sua forma periferica, la porzione 16' della sua superficie superiore contro cui poggia la membrana 15 è di forma toroidale, cioè è una porzione di un toro. Questa porzione dell'elemento di supporto ha preferibilmente una superficie curva radialmente; la sua forma in sezione si approssima preferibilmente ad un arco di cerchio (avente raggio R). L'area di membrana 15 verso l'interno rispetto alla sua linea di contatto 16" con l’elemento 16 di supporto di membrana (l'area libera della membrana) è libera di distendersi come descritto nel seguito. La forma toroidale curva convessa della superficie superiore dell'elemento 16 di supporto di membrana fa sì che la linea di contatto 16" sia sostanzialmente circolare e che la membrana sia mantenuta tangente alla superficie toroidale in corrispondenza della linea di contatto. Quando la membrana 15 si distende per ridurre la lunghezza focale dell'insieme di lente aumentando così il suo potere ottico, la linea di contatto 16" (cioè la linea di tangenza) si sposta verso l'esterno, ma rimane circolare. L'area libera distesa della membrana rimane perciò sferica.

Lo specifico valore del raggio R non è critico, ma i valori preferiti rientrano entro certi limiti per ogni applicazione dell'invenzione. I limiti per una particolare applicazione dipendono principalmente dall'entità e dalla variazione del "materiale" fra la linea di contatto 16" e il gradino 16"". Si preferisce che il raggio R sia grande abbastanza perché la membrana sia in contatto con la superficie 16’ nel gradino 16" " o in prossimità di esso in corrispondenza del "materiale” più ampio (in prossimità della posizione ove è situata la linguetta 19 per la lente illustrata nella fig. 1). E preferibilmente deve essere piccolo a sufficienza perché, quando la membrana è distesa verso l'esterno al suo massimo, il cerchio definito dalla linea di contatto 16" non raggiunga il gradino 16"" in corrispondenza del "materiale" più stretto (alla sommità per la lente illustrata nella fig. 1). Per lenti oftalmiche, si avranno valori ottimali di R normalmente fra circa 0,2 pollici (circa 0,5 cm) e circa 2 pollici (circa 5 cm), ma valori al di fuori di questi limiti possono risultare desiderabili in alcuni casi. La forma in sezione della superficie di forma toroidale non è necessario che sia un arco di cerchio, poiché una sostanziale deviazione dalla circolarità può ancora dar luogo alle proprietà che rendono la differenza di curvatura fra essa e l'area libera della membrana non evidente visivamente ad un osservatore esterno. Anche se non è un arco di cerchio, la forma della superficie dell'elemento di supporto di membrana in contatto con la membrana è preferibilmente una curva convessa regolare, particolarmente in prossimità della linea di contatto 16", per ottenere una non-evidenza visiva.

Una lente rigida 12 è unita o fissata altrimenti all'anello posteriore 17, che è distanziato dall'anello anteriore 14 da cerniere 22 e un attuatore 20. L'attuatore 20 è usato per variare la distanza fra la lente rigida 12 e la membrana 15. Poiché i mezzi per regolazione di distanza sono vecchi e non fanno parte di questa invenzione, questi elementi sono mostrati solo schematicamente nella fig. 1; maggiori dettagli si possono ottenere facendo riferimento alla domanda americana N° 08/226334. Esempi di altri meccanismi per svolgere questa funzione si possono trovare facendo riferimento alla domanda americana N° 08/336170, depositata dai presenti inventori ed un altro.

Una guarnizione flessibile 13, fatta preferibilmente di un elastomero durevole, si estende fra l'anello posteriore 17 e l'anello anteriore 14. Lo spazio all'interno della guarnizione 13, membrana 15 e lente rigida 12 è riempito con un liquido trasparente 21, preferibilmente un liquido avente indice di rifrazione prossimo a quello della membrana 15, lente rigida 12 ed elemento 16 di supporto di membrana, aventi tutti, preferibilmente, lo stesso o approssimativamente lo stesso indice di rifrazione.

La vista dell'elemento 16 di supporto di membrana come mostrato nella fig. 1 è attraverso la lente rigida 12. Se, come preferito, l'elemento di supporto di membrana, la membrana e il riempimento di liquido trasparente hanno tutti sostanzialmente lo stesso indice di rifrazione, l'elemento di supporto di membrana sarà difficile o impossibile da vedere. Tuttavia, per consentire una chiara comprensione della costruzione preferita dell'invenzione, il diametro interno 16‘" di questo elemento, come pure del gradino 16”" sono mostrati nella fig. 1 come se questi dettagli fossero chiaramente visibili. La linea di contatto 16" fra l'area libera di membrana 15 e l'elemento 16 di supporto di membrana è mostrata come una linea tratteggiata nella fig. 1, anche se anch'essa non sarà visibile.

Una linguetta di regolazione 19 è fissata all'anello posteriore 17 e si estende fuori di esso in un punto lontano dalle cerniere. Le linguette di regolazione 19 e 19' (dalle due lenti degli occhiali, come si può vedere nella fig. 1) sono impegnate da un attuatore 20 situato subito sopra al naso del portatore degli occhiali. L'attuatore 20 consente al portatore di regolare la distanza fra ciascun anello anteriore 14 e l'anello posteriore corrispondente 17 in punti adiacenti all·attuatore. Ciò provoca una variazione nell'angolo fra anello anteriore 14 e anello posteriore 17, con conseguente variazione del volume contenuto fra i piani di questi due anelli. La guarnizione flessibile 13 è costruita in modo che la variazione di volume dovuta al suo movimento sia relativamente bassa. Poiché il liquido 21 è sostanzialmente incomprimibile, la membrana 15, l'elemento più morbido che racchiude il liquido, si dilata quanto occorre per racchiudere un volume fisso di liquido. Lo spostamento della linguetta di regolazione 19 verso la montatura 10 fa incurvare verso l'esterno la membrana 15, in che conduce ad una superficie di membrana convessa e maggiore potere ottico.

Supponendo che l'indice di rifrazione del liquido 21 sia uguale a quello della lente rigida 12, il potere ottico dell'insieme di lente è determinata dall'indice di rifrazione e dalle forme della membrana 15 e della superficie esterna (posteriore) della lente rigida 12. La forma dell'interfaccia fra il liquido 21 e la lente 12 non avrà alcun effetto. La superficie posteriore della lente rigida 12 è normalmente molata in modo che, con le linguette di regolazione 19 e 19' nella loro posizione più arretrata, ciascun insieme di lente a fuoco variabile abbia il potere ottico (compresa qualunque correzione astigmatica richiesta) che consente al portatore di focalizzare su oggetti distanti. Se il portatore non richiede alcuna correzione per vista da lontano, la lente rigida 12 può essere semplicemente un pezzo di plastica o vetro piatto (cioè una lente di potere ottico zero). La rotazione dell'attuatore 20 in modo che le linguette di regolazione 19 e 19' si spostino più vicino alla montatura 10 fa sì che la membrana si distenda e diventi convessa, aggiungendo al potere ottico dell'insieme di lente così che il portatore può focalizzare su oggetti più vicini.

Facendo la superficie di supporto di membrana dell'elemento 16 di supporto di membrana come parte di un toroide convesso regolare, il perimetro dell'area libera della membrana rimane sostanzialmente circolare e tangente alla superficie toroidale quando la membrana si distende. Quindi, l’area libera della membrana sarà sferica, e non si introdurranno distorsioni ottiche. Contemporaneamente, vista da un osservatore esterno, non sarà evidente visivamente la differenza di forma tra l'area libera della membrana e l'area della membrana supportata dall'elemento di supporto di membrana.

La fig. 2B illustra una costruzione alternativa dell'elemento di supporto di membrana. L'elemento 26 di supporto di membrana della fig. 2B è identico all'elemento 16 di supporto di membrana della fig. 2A eccetto che la regione dell'elemento di supporto all'interno della linea di contatto più interna fra la membrana e l'elemento di supporto di membrana è tagliata via formando una superficie conica 36. Un benefìcio potenziale di questa costruzione è che, se non è perfetta la coincidenza dell'indice di rifrazione fra il liquido trasparente 21 e l'elemento 16 di supporto di membrana, riflessioni dalla superficie 36 della fig. 2B saranno visibili ad un osservatore esterno in una gamma di angoli visuali più piccola rispetto a riflessioni dalla superficie dell'elemento 16 di supporto di membrana fra 16" e 16'" della fig. 2A. Ciò in quanto con piccole discordanze di indice si hanno forti riflessioni solo in una gamma ristretta di angoli di riflessione prossimi a incidenza radente, e perciò la superficie curva dell'elemento di supporto di membrana mostrata nella fig. 2A dà origine ad una regione di forti riflessioni che occupa un angolo visuale relativamente maggiore.

Claims (26)

1. RIVENDICAZIONI 1) Lente a lunghezza focale variabile che comprende: una lente rigida; un elemento di supporto di membrana posizionato da un lato all'altro ed entro il campo visivo di detta lente rigida e distanziato da essa, detto elemento di supporto di membrana comprendendo una superficie di forma toroidale che comprende mezzi di supporto per supportare una membrana dilatabile trasparente; una membrana dilatabile trasparente sotto la tensione radiale posizionata da un lato all'altro del campo visivo di detta lente rigida e contro detta superficie di forma toroidale, la tensione in detta membrana facendo poggiare detta membrana contro detta superficie di forma toroidale; un liquido trasparente che riempie lo spazio fra detta lente rigida e detta membrana; mezzi di tenuta flessibili per trattenere detto liquido trasparente fra detta lente rigida e detta membrana; e mezzi di distanziamento variabile per regolare la distanza fra detto elemento di supporto di membrana e detta lente rigida.
2. 2) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 1), in cui detta superficie di forma toroidale ha una forma in sezione che è una curva convessa regolare.
3. 3) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 2), in cui detta curva convessa regolare è sostanzialmente un arco di cerchio.
4. 4) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 3), in cui il raggio di detto arco è fra circa 0,2 pollici (0,5 cm) e circa 2 pollici (5 cm).
5. 5) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 1), in cui una regione centrale di detto elemento di supporto di membrana è trasparente ed ha sostanzialmente lo stesso indice di rifrazione di detto liquido trasparente.
6. 6) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 1), in cui detto elemento di supporto di membrana e detta lente rigida sono connessi a cerniera e detti mezzi di distanziamento variabile agiscono per variare lo spazio fra detto elemento di supporto di membrana e detta lente rigida in punti lontani da detta cerniera .
7. 7) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 6), in cui detta superficie di forma toroidale ha una forma in sezione che è una curva convessa regolare.
8. 8) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 7), in cui detta curva convessa regolare è sostanzialmente un arco di cerchio.
9. 9) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 8), in cui il raggio di detto arco è fra circa 0,2 pollici (0,5 cm) e circa 2 pollici (5 cm).
10. 10) Lente a lunghezza focale variabile che comprende: una lente rigida; un elemento di supporto di membrana posizionato da un lato all'altro ed entro il campo visivo di detta lente rigida e distanziato da essa, detto elemento di supporto di membrana comprendendo una superficie di supporto di membrana; mezzi di distanziamento variabile per regolare la distanza fra detto elemento di supporto di membrana e detta lente rigida fra una prima distanza e una seconda distanza; una membrana dilatabile trasparente posizionata da un lato all'altro del campo visivo di detta lente rigida ed avente una prima area a contatto con detta superficie di supporto di membrana, ed una seconda area priva di detta superficie di supporto di membrana, il perimetro di detta seconda area essendo tangente a detta superficie di supporto di membrana a tutte le distanze fra detta prima e detta seconda distanza; un liquido trasparente che riempie lo spazio fra detta lente rigida e detta membrana; e mezzi di tenuta flessibili per trattenere detto liquido trasparente fra detta lente rigida e detta membrana.
11. 11) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 10), in cui detta superficie di supporto di membrana è toroidale ha una forma in sezione che è una curva convessa regolare.
12. 12) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 11), in cui detta superficie convessa regolare è sostanzialmente un arco di cerchio.
13. 13) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 12), in cui il raggio di detto arco è fra circa 0,2 pollici (0,5 cm) e circa 2 pollici (5 cm).
14. 14) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 10), in cui una regione centrale di detto elemento di supporto di membrana ha sostanzialmente lo stesso indice di rifrazione di detto liquido trasparente.
15. 15) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 10), in cui detto elemento di supporto di membrana e detta lente rigida sono connessi a cerniera e detti mezzi di distanziamento variabile agiscono per variare lo spazio fra detto elemento di supporto di membrana e detta lente rigida in punti lontani da detta cerniera.
16. 16) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 15), in cui detta superficie di supporto di membrana è toroidale ed ha una forma in sezione che è una curva convessa regolare.
17. 17) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 16), in cui detta curva convessa regolare è sostanzialmente un arco di cerchio.
18. 18) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 17), in cui il raggio di detto arco è fra circa 0,2 pollici (0,5) e circa 2 pollici (5 cm).
19. 19) Lente a lunghezza focale variabile che comprende: una lente rigida; un elemento di supporto di membrana posizionato da un lato all'altro ed entro il campo visivo di detta lente rigida e distanziato da essa, detto elemento di supporto di membrana comprendendo una superficie curvata radialmente che comprende mezzi di supporto per supportare una membrana dilatabile trasparente; una membrana dilatabile trasparente posizionata da un lato all'altro del campo visivo di detta lente rigida e contro detta superficie curvata radialmente, detta membrana dilatabile trasparente essendo in contatto con detta superficie curvata radialmente per tutte le distante fra detto elemento di.supporto di membrana e detta lente rigida; un liquido trasparente che riempie lo spazio fra detta lente rigida e detta membrana; mezzi di tenuta flessibili per trattenere detto liquido trasparente fra detta lente rigida e detta membrana; e mezzi di distanziamento variabile per regolare la distanza fra detto elemento di supporto di membrana e detta lente rigida.
20. 20) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 19), in cui detta superficie curvata radialmente ha una forma radiale che è una curva convessa regolare.
21. 21) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 20), in cui detta curva convessa regolare è sostanzialmente un arco di cerchio.
22. 22) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 21), in cui il raggio di detto arco è fra circa 0,2 pollici (0,5 cm) e circa 2 pollici (5 cm).
23. 23) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 19), in cui detto elemento di supporto di membrana e detta lente rigida sono connessi a cerniera e detti mezzi di distanziamento variabile agiscono per variare lo spazio fra detto elemento di supporto di membrana e detta lente rigida in punti lontani da detta cerniera .
24. 24) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 23), in cui detta superficie curvata radialmente ha una forma radiale che è una curva convessa regolare.
25. 25) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 24), in cui detta curva convessa regolare è sostanzialmente un arco di cerchio.
26. 26) Lente a lunghezza focale variabile come nella rivendicazione 25), in cui il raggio di detto arco è fra circa 0,2 pollici (0,5 cm) e circa 2 pollici (5 cm).