CN103339552A - 流体填充透镜及其致动系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于可调节流体填充透镜的致动器组件。在一些实施例中，致动器组件包括镜架，镜架构造成当镜架被压缩时调节流体透镜模块的度数。在一些实施例中，磁性元件构造成调节流体填充透镜的度数。在一些实施例中，柱塞改变流体透镜模块的度数。在一些实施例中，贮存器构造成使得贮存器的变形改变流体填充透镜的度数。在一些实施例中，气球构造成使贮存器变形。在一些实施例中，可调节流体填充透镜包括隔膜，隔膜构造成可由针刺穿，并在针拔出之后自动并流体地密封流体室。在一些实施例中，热元件能加热流体室内的流体，以改变透镜模块的度数。

Description

流体填充透镜及其致动系统
技术领域
本发明的实施例涉及流体填充透镜，并且具体涉及可变的流体填充透镜。
背景技术
如美国专利2,836,101中所描述的，大约自1958年以后，基本的流体透镜已被人们所公知，在此通过引用将其整体内容包含在本文中。更多最近的例子可在由芯片实验室Tang等人所著的“Dynamically ReconfigurableFluid Core Fluid Cladding Lens in a Microfluidic Channel(微流体通道中的动态可重构液芯流体电镀透镜)”，2008，vol.8，p.395以及WIPO出版的WO2008/063442中找到，在此通过引用将这两者的整体内容包含在本文中。流体透镜的这些应用集中在光子学、数字电话和相机技术及微电子技术领域。
流体透镜也被提议用在眼科领域(例如参见美国专利7,085,065，在此通过引用将其全部内容包含在本说明书中)。在所有情况下，流体镜片的优点，如较宽的动态范围、能够提供自适应校正、鲁棒性(robustness)以及低成本必须与孔径的尺寸、泄漏的可能性以及性能的一致性保持平衡。流体透镜中的功率调节通过将额外的流体注入到透镜腔中，通过应用超声波进行电润湿，并且通过在引入膨胀剂(如水)过程中在交联聚合物中施加膨胀力来实施。
流体镜片的优点，如较宽的动态范围、能够提供自适应校正、鲁棒性以及低成本必须与孔径的尺寸、泄漏的可能性以及性能的一致性保持平衡。
发明内容
在实施例中，一种用于可调节流体填充透镜的致动器组件包括：流体透镜模块；镜架，其包围流体透镜模块；框架，其围住镜架；以及以致动器，其连接到镜架的一端。在此实施例中，其中，致动器可从框架的外侧接近，致动器构造成使得致动器相对框架的移动造成镜架压缩，并且，镜架构造成当镜架被压缩时，调节流体透镜模块的度数。
在另一实施例中，一种用于可调节流体填充透镜的致动器组件包括：镜腿，其具有流体地连接到可调节流体透镜的中空的中心；位于中空的中心内的流体；磁性滑动器，其可滑动地附接到镜腿；以及磁性元件，其可滑动地设置在中空的中心内，并与磁性滑动器磁性地耦合。在此实施例中，磁性元件构造成使得，通过增大或者减小可调节流体填充透镜中的流体的量，磁性元件相对于镜腿的移动改变流体填充透镜的度数。
在另一实施例中，一种用于可调节流体填充透镜的致动器组件包括：流体透镜模块；镜腿，其具有流体连接到流体透镜模块的中空的中心；致动器，其可旋转地附接到镜腿；基部，其设置在中空的中心并连接到致动器；缆线，其包括连接到基部的第一端；以及柱塞，其可滑动地设置在中空的中心内，并连接到缆线的第二端。在此实施例中，致动器构造成使得致动器在第一方向上相对于镜腿的旋转造成缆线绕基部缠绕，并在第一方向上拖拽柱塞；并且，流体透镜模块构造成使得柱塞的移动改变流体透镜模块的度数。
在另一实施例中，一种用于可调节流体填充透镜的致动器组件包括：流体透镜模块；壳体，其包括流体地连接到流体透镜模块的中空的中心；致动器，其旋转地附接到壳体；以及柱塞，其位于中空的中心内，并磁性地耦合到致动器。在此实施例中，柱塞包括带螺纹的外表面，外表面与壳体的带螺纹的内表面配合，以允许在壳体内的轴向移动，致动器构造成使得致动器相对于壳体的旋转使得柱塞经由磁性力而相对于壳体旋转，以在壳体内沿着轴向方向前进，并且，流体透镜模块构造成使得柱塞的移动改变流体透镜模块的度数。
在另一实施例中，一种用于可调节流体填充透镜的致动器组件包括：流体透镜模块；镜腿，其包括中空的中心并在其中具有弯折；贮存器，其设置在中空的中心内，并流体地连接到流体透镜模块；以及柔性推进器，其设置在中空的中心内。在此实施例中，柔性推进器构造成在弯折处弯曲，以压缩所述贮存器，并且所述贮存器构造成使得所述贮存器的压缩改变所述流体填充透镜的度数。
在另一实施例中，一种用于可调节流体填充透镜的致动器组件包括：镜腿，其包括中空的中心；贮存器，其位于所述中空的中心内；以及轮子，其可旋转地附接到所述镜腿。在此实施例中，所述轮子的轴向面包括突起，所述突起构造成随着所述轮子相对于所述镜腿旋转而使所述贮存器变形，并且，所述贮存器构造成使得所述贮存器的变形改变所述流体填充透镜的度数。
在另一实施例中，一种用于可调节流体填充透镜的致动器组件包括：
流体透镜模块；镜腿，其具有中空的中心；贮存器，其流体地连接到流体透镜模块；以及推进器，其可滑动地设置在中空的中心内。在此实施例中，推进器构造成在轴向方向上相对于镜腿移动，以使贮存器变形，并调节流体透镜模块的度数，并且，贮存器构造成随着推进器抵靠贮存器移动而包围推进器。
在另一实施例中，一种用于可调节流体填充透镜的致动器组件包括：流体透镜模块；镜腿，其具有中空的中心；贮存器，其流体地连接到流体透镜模块；可膨胀气球，其与贮存器相邻；泵，其连接到气球，并构造成允许气球膨胀；以及压力安全阀，其连接到气球并构造成允许气球放气。在此实施例中，气球构造成使得气球的膨胀或者放气使贮存器变形；并且，贮存器构造成使得贮存器的变形改变流体透镜的度数。
在另一实施例中，一种用于可调节流体填充透镜的致动器组件包括：流体透镜模块；镜腿，其具有中空的中心；贮存器，其设置在中空的中心中并流体地连接到流体透镜模块；鸭嘴阀，其设置在中空的中心中，并构造成允许引入空气以使贮存器变形；以及压力安全阀，其连接到中空的中心，并构造成允许移除中空的中心中加压的空气，以使贮存器变形。在此实施例中，贮存器构造成使得贮存器的变形改变流体透镜的度数。
在另一实施例中，一种可调节流体填充透镜，包括：流体室；框架，其包围流体室；以及隔膜，其设置在框架内，并流体地连接到流体室。在此实施例中，隔膜构造成可被针刺穿，并在针拔出之后自动并流体地密封流体室。
在另一实施例中，一种可调节流体透镜模块，包括：包含流体的流体室；以及构造成加热流体的热元件。在此实施例中，其中，当加热流体时，流体膨胀，并使流体室的形状变形，以改变流体透镜模块的度数。
以下参照附图将详细地描述本发明的其他实施例、特征和优点以及本发明的各种实施例的结构和操作。
附图说明
包含在本文中并且构成本说明书一部分的附图与具体实施方式一起对本发明的实施例进行了说明，并且用来解释本发明的原理，使得有关领域技术人员能够使用本发明。
图1示出了眼镜组件的实施例的立体视图。
图2示出了图1的眼镜组件的一部分的立体视图。
图3图示图1的眼镜组件的镜架的前视图。
图4图示沿着图1的线4-4的眼镜组件的一部分的剖视图。
图5图示沿着图1的线4-4的眼镜组件的另一部分的剖视图。
图6图示在第一构造中沿着线6-6的图1的眼镜组件的一部分的剖视图。
图7图示在第二构造中沿着线6-6的图1的眼镜组件的一部分的剖视图。
图8图示磁性致动器组件的实施例的剖视图。
图9图示图8的磁性致动器组件的剖视图。
图10图示磁性致动器组件的实施例的剖视图。
图11图示眼镜组件的实施例的局部透视图。
图12图示沿着线12-12的图11的眼镜组件的磁性致动器组件的实施例的剖视图。
图13图示沿着线12-12的图11的眼镜组件的磁性致动器组件的另一实施例的剖视图。
图14图示在第一构造中致动系统的实施例的剖视图。
图15图示在第二构造中图14的致动系统的剖视图。
图16图示致动系统的实施例的局部透视图。
图17图示图16的致动系统的轮子组件的分解视图。
图18图示在第一构造中致动系统的实施例的剖视图。
图19图示在第二构造中图18的致动系统的实施例的剖视图。
图20图示致动系统的实施例的立体视图。
图21图示图20的致动系统的一部分。
图22图示致动系统的实施例的剖视图。
图23图示流体透镜模块的前视图。
图24图示另一流体透镜模块的分解视图。
图25图示处于膨胀状态的图24的流体透镜模块的一部分的剖视图。
将参考附图来描述本发明的实施例。
具体实施方式
尽管讨论了具体的构造和配置，但是应理解，这仅意在进行说明。有关领域技术人员应认识到，可在不脱离本发明实质和范围的情况下使用其它构造和配置。本发明也可用在其它各种应用中，这对有关领域技术人员是显而易见的。
应注意，本说明书中所引用的“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等等意指所描述的实施例可包括特定的特征、结构或特性，但每个实施例可不必包括该特定的特征、结构或特性。此外，这些短语不必指代相同的实施例。此外，当描述了与实施例有关的特定特征、结构或特性时，无论是否进行了清楚地描述，实施与其它实施例相关的这些特征、结构或特性在本领域技术人员的知识范围之内。
尽管与1弧分(1/60度)的图像分辨率相对应的20/20视力，被公认为代表可接受的视觉质量，但人的视网膜能够实现更精细的图像分辨率。已知，健康人的视网膜能够分辨20弧秒(1/300度)。被设计为使患者达到这样超水平视力的矫正眼镜具有约0.10D或更好的分辨率。该分辨率可通过可连续调节的流体透镜元件来实现。
镜架致动器实施例
图1图示了根据本发明实施例的眼镜组件10的前立体视图。眼镜组件10包括框架12、流体透镜模块14、致动器16、连接臂18和镜腿(或者臂)20。在操作中，当致动器16相对于连接臂18在上下方向上移动时，流体透镜模块14的形状改变。随着流体透镜模块14的形状改变，流体透镜模块14的度数改变。此操作以下参照图2-7进一步描述。
图2图示了连接臂18和致动器16的放大视图。在实施例中，致动器16大致为矩形，并与连接臂18可滑动地连接。在实施例中，致动器16设置在连接臂18的外侧表面22上。在其他实施例中，致动器16穿过连接臂18。如箭头24所示，在实施例中，致动器16能相对于连接臂18在上下方向上移动。在另一实施例中，致动器16能相对于连接臂18水平地移动，或者能相对于连接臂18而扭转。在实施例中，致动器可从外侧接近框架。例如，如图1所示，致动器16能延伸超过连接臂18的边缘，使得在连接臂18的上下可以看见致动器。在其他实施例中，致动器16能仅仅在单一方向上延伸超过连接臂18。
图3图示了流体透镜模块14的镜架26。镜架26包括由铰链32连接的第一部分28和第二部分30。第一部分28、第二部分30和铰链32可以都是透镜框架的不同部分。第一端34位于第一部分28的末端，并且第二端26位于第二部分20的末端。间隙28位于第一端34和第二端36之间，以允许各端朝着彼此或者远离彼此而移动。在实施例中，随着致动器16在第一方向上移动，致动器16移动镜架26的一个或者多个部分，以增大间隙38的宽度。随着致动器16在第二方向上移动，致动器16移动镜架26的一个或者多个部分，以减小间隙38的宽度。
如图3所示，镜架26能大致类似于眼镜组件10的框架12而成形。此形状能允许铰链32以经由塑料或者金属弯曲而提供恢复力。在其他实施例中，铰链32能在不提供恢复力的情况下允许第一端34和第二端36之间的相对移动。在实施例中，镜架26的第一部分28和第二部分30不直接连接。相反，例如，第一部分28能经由连接到框架12或者眼镜组件10的其他部分而不是连接到第二部分30而形成其自己的铰链。在实施例中，第一部分28和第二部分30两者相对于框架12移动。在其他实施例中，第一部分28和第二部分30中的仅仅一者相对于眼镜组件10移动，另一部分相对于眼镜组件10固定。第一端34相对于第二端36的定位能经由卡爪或者棘轮锁(未示出)的使用而固定在期望的位置处，卡爪或者棘轮锁能通过施加适合的力至一端或者两端而释放。
图4图示了沿着线4-4的流体透镜模块14的一部分的剖视图。第一部分28包括第一楔形端40和第二楔形端42。第一楔形端40与可变形膜44配合，使得当第一部分28上下移动时，第一楔形端40改变膜44的形状。
膜44能由柔性、透明、不透水材料制成，诸如，例如不受限制地，明亮和弹性的聚烯烃、聚脂族基油、聚醚、聚酯纤维、聚酰亚胺和聚胺酯，例如，聚氯乙烯膜。适合于用作膜材料的其他聚合物包括(例如而不受限制)聚砜、聚胺酯、聚硫代氨基甲酸乙酯、聚乙烯、聚对苯二甲酯、环烯烃(cycloolefms)和脂肪族或者脂环族聚醚。膜44能由生物兼容、不渗透的材料制成，诸如环脂肪族碳氢化合物。在实施例中，膜的厚度的范围在3至10微米之间。
随着膜44的形状改变，流体透镜模块14的度数被调节。在一个实施例中，第一楔形端40直接推压膜44，以使膜44变形。在另一实施例中，楔形端40的移动增大或者减小透镜腔内的压力，造成膜44相应地变形。在实施例中，膜44能尺寸调节或者变形成在一个或者多个预定的弯曲构造中弯曲。例如，当致动器16移动到第一位置时，膜44能变形成与第一期望的度数对应的预定第一构造。当致动器16移动到第二位置时，膜44能变形成与第二期望度数对应的预定第二构造。
附加地或者可选地，膜44的厚度能轮廓化，以影响膜44的球形或者其他预定的变形。例如，在实施例中，膜44包括比膜44的其他部分更柔性的插入部分，使得膜44的变形造成插入部分的形状以球状的方式改变，而不基本上改变膜44的除插入部分以外的部分。
如图4所示，第二楔形端42与第一刚性透镜46配合。透镜模块14还能包括第一刚性端46和膜44之间的密封47。此处所描述的刚性透镜能由玻璃、塑料或者其他适合的材料制成。其他适合的材料包括例如但是不限于乙二醇双烯丙基碳酸酯(DEG-BAC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和专有的复合聚脲，商标名称TRIVEX(PPG)。此处描述的透镜中的一个或者多个能由传统的软透镜材料制成，诸如具有从1.42到1.46的折射率的硅水凝胶交联聚合物。透镜能由抗冲击聚合物制成，并能具有抗刮擦的涂层或者抗反射涂层。
在一些实施例中，第一部分28能包括其他适合的形状，以为了使膜44而不是使图4所示的楔形端变形。例如，第一部分28的一侧能呈楔形，并且另一侧能大致垂直或者弯曲。
图5图示沿着线4-4的流体透镜模块14的剖视图。流体透镜模块14包括由第一部分28和第二部分30分开的第一刚性透镜46和第二刚性透镜48。第一刚性透镜46和膜44构造成在之间形成包含第一流体52的透镜室。第二流体54能同样地包含在膜44和第二刚性透镜48之间。在流体透镜模块14中使用的流体可以是无色流体，例如，空气或者蒸馏水。其他实施例取决于应用能包括染色的流体。能被使用的流体的一个示例由DowCorning of Midland，MI制造，名为“扩散泵油”，还称为“硅油”。在一些实施例中，流体可以是具有与透镜材料匹配的折射率的脂肪族聚硅氧烷。第一流体52和第二流体54可以相同。可选地，流体可以不同，例如，第一流体52可以是硅油，第二流体54可以是空气。在实施例中，膜44被流体地密封到第一刚性透镜46，并密封到第二刚性透镜48。膜44能通过任何适合的方法(诸如，粘结、超声焊接、热密封、激光焊接或者任何类似的处理)密封到一个或者两个刚性透镜46、48。膜44、第一刚性透镜46和第二刚性透镜48中的一个或者多个能至少部分地结合到支撑元件，支撑元件又结合到框架12。膜44在密封时能大致平坦，但是能加热成形到特定的曲率或者球形几何形状。在一些实施例中，膜44、第一刚性透镜46、第二刚性透镜48、第一流体52和第二流体54中的一个或者多个能具有相同的折射率。
图5所示的示例对流体透镜模块14不要求单独的流体贮存器。在可选的实施例中，贮存器能包括在眼镜组件10中，诸如在镜架26中或者镜腿(或者臂)20中，以提供或者存储附加的流体。在此实施例中，流体透镜模块14包括导管以提供贮存器和透镜室50之间的流体流动。
图6图示沿着其中膜44在第一构造中变形的线6-6的流体透镜模块14的剖视图。在此实施例中，膜44压靠第二刚性透镜48和延伸，使得仅仅一个流体透镜在流体透镜模块14中形成。图7图示了沿着其中膜44在第二构造中变形的线B-B的流体透镜模块14的一部分的剖视图。如上所述，变形形状能对应于期望的度数。
在实施例中，流体透镜模块14的变形能产生非球状偏斜。为了将此抵消，第一和/或者第二刚性透镜46、48的前和/或后表面可以是非其球面，以校正偏斜产生的任何像散。例如，在实施例中，第一刚性透镜46的前表面56能抵消变形引起的像散，而在另一实施例中，背面58能抵消变形。在一些实施例中，前表面56是球面，并能在整个表面上具有相同的曲面。在实施例中，背面58是非球面，并具有从透镜的中心向外逐渐变化到边缘的更加复杂的前表面，以提供类似的轮廓和期望度数的轮廓作为凝视角的函数，此处限定的凝视角是实际视线和流体透镜模块14的主轴之间的形成的角度。
在实施例中，第一刚性透镜46的前表面56具有弯月面形状，即，在前侧突起并在其背侧凹入。因而，前侧和背侧表面56、58在相同的方向上弯曲。背面58能在中心较厚，并在边缘较薄，即，前表面56的曲率半径小于背面58的曲率半径。
在眼镜组件10的一些实施例中，一个或者两个左右透镜设置有自己的透镜模块和/或者致动系统，使得用于每个眼睛的透镜能独立地被调节。此构造的实施例能允许佩戴者(诸如，屈光参差病人)以单独地校正每个眼睛中的任何折射误差，以在两个眼睛中实现适合的校正，这能导致更好的双眼视力和双眼总和。
在一些实施例中，流体透镜模块14能被佩戴者在期望的度数范围上连续地被调节。此构造的实施例能允许使用者调节度数以在具体的光环境中对具体的物距精确地匹配折射误差，以补偿眼睛的焦点的自然深度取决于佩戴者的瞳孔大小的变化。在一些实施例中，流体透镜模块14能可选地或者附加地用来在人的视力的生理范围之外提供图像放大。
在一些实施例中，流体透镜组件14能包括提供区分光学属性的单独透镜区域。例如，第一区域能校正近视，而第二区域能校正远视。可选地，一个或者两个区域能几乎不提供光学校正。在另一实施例中，单独区域由光学属性的逐渐变化而分开。
磁性致动器实施例
图8和图9图示根据本发明的实施例的磁性致动器组件60的剖视图。磁性致动器组件60包括磁性滑动器62，其可滑动地设置在镜腿64上。镜腿64附接到流体透镜模块66，并包括其中设置流体70和磁性元件72的中空的中心。在实施例中，磁性元件72是可滑动地设置在中空的空心68内的诸如圆柱形或者杆形磁体的固体磁体。在此实施例中，中空的空心68大致符合磁性元件72的形状，以为了在磁性元件72和镜腿64之间提供基本的流体密封。在操作中，随着磁性滑动器62相对于镜腿64移动(例如，图8所示的左或右镜腿)，磁性滑动器62在磁性元件72上施加力，以移动磁性元件72。随着磁性元件72移动，其用作活塞以推动或者拉动流体70进入或者流出流体透镜模块66。在一些实施例中，磁性元件72在与磁性滑动器62相同的方向上移动，在其他实施例中，磁性元件72在与磁性滑动器62不同的方向上移动。
在实施例中，磁性元件72是铁磁流体。适合的铁磁流体能包括悬浮在载送流体(诸如有机溶剂或者水中)中的纳米铁磁或者铁磁颗粒。结果，铁磁流体在存在磁场的情况下能变成强磁化。在一些实施例中，铁磁流体是不易混合的流体70，允许其像柱塞那样发挥作用以使流体70流入和流出流体透镜模块。例如，像以上描述的实施例那样，随着磁性滑动器62相对于镜腿64移动，铁磁流体磁性元件72推着或者拉着流体70流入或者流出流体透镜组件66。在一些实施例中，铁磁流体磁性元件72完全地密封中空空心68的区域。在一些实施例中，镜腿64的末端部分74能包括开口，以允许中空空心68内的气流。使用铁磁磁性元件72的一个益处是在一些实施例中，不要求在磁性滑动器62和磁性元件72之间的物理连接。结果，镜腿64能完全密封，因而降低了流体70泄漏的可能性。在实施例中，例如，镜腿64构造成完全包围并密封中空的空心68。
图10图示了根据本发明实施例的磁性致动器组件61的剖视图。像以上所述的磁性致动器组件60，磁性致动器组件61包括可滑动地设置在镜腿65上的磁性滑动器63。镜腿65附接到流体透镜模块(未示出)，并包括其中设置流体71和磁性元件73的中空的空心69。磁性致动器组件61附加地包括推进臂75，其实体地附接到磁性滑动器63和磁性元件73两者。在实施例中，推进臂75能提供附加的轴向力，以推拉磁性元件73。在实施例中，推臂75能包括平坦的推进端81，其尺寸符合镜腿65的内表面。具体地，当磁性元件73是铁磁流体时，推进臂75能提供轴向方向上的力，而铁磁流体形成中空空心69内的密封。在实施例中，推进臂75是磁性的并磁性耦合到磁性元件73，以促进磁性元件73的移动。在实施例中，镜腿65的末端部分79包括开孔77以允许镜腿的外表面和中空的空心69之间的气流。
螺纹致动器实施例
图11图示根据本发明实施例的眼镜组件76的局部透视图。眼镜组件76包括流体透镜组件78、磁性致动器组件80，磁性致动器组件80包括可旋转地附接到镜腿86的致动器82和流体地密封到镜腿86以防止流体89泄漏的壳体84。磁性致动器组件80经由缆线90连接到柱塞88。
图12图示了沿着线12-12的磁性致动器组件80的剖视图。磁性致动器组件80包括致动器82和基部96。在实施例中，基部96的尺寸调节成流体地密封壳体84。致动器82和基部96的每个包括固定在其上的一个或者多个磁体98、100。致动器82经由磁体98和磁体100磁性地耦合到基部96。基部96在台阶102处附接到缆线90，使得当基部96在第一方向(例如，如图1所示，逆时针方向)上旋转，缆线90绕台阶102缠绕。随着缆线90绕台阶102缠绕，柱塞88朝着磁性致动器组件80拖拽。同样，当基部96在第二方向(例如，顺时针方向)上旋转时，缆线90从台阶12解开。磁性致动器组件80包括一个或者多个弹簧92、94，该弹簧提供力以在解开缆线90时在预定的位置偏置柱塞。在某些实施例中，缆线90可以是刚性的，使得随着缆线90从台阶102解开，其在末端方向上推着柱塞88。在另一实施例中，致动器82没有磁性地耦合到基部96。相反，致动器86实体地耦合到基部96。在一些实施例中，致动器82可以磁性地和实体地连接到基部96。
图13图示可选的磁性致动器组件104。磁性致动器组件104包括致动器106，其可旋转地附接到壳体108。壳体108包括带螺纹的内表面110，其构造成与柱塞114的带螺纹的外表面112配合。致动器106经由磁体116和118而磁性地耦合到柱塞114。在另一实施例中，致动器106可以经由实体连接(诸如螺纹)连接到柱塞114，以允许致动器106将旋转移动传递到柱塞114，同时允许柱塞114相对于壳体108的轴向移动。在操作中，随着致动器106的旋转，柱塞114同样旋转，并沿着带螺纹的外表面112前进。结果，柱塞114能将流体120推入流体透镜模块(未示出)中或者从流体120从流体透镜模块(未示出)抽出。在实施例中，柱塞114能附接到销钉122，销钉122附接到壳体108以用于附加支撑。
柔性推进致动器实施例
图14图示在第一未压缩的构造中根据本发明另一实施例的致动系统124的剖视图。致动系统124包括滑动器126，其可滑动地连接到镜腿128。镜腿128包括容纳附接到滑动器的柔性推进器138的中空的空心130、和位于镜腿128的末端134附近的贮存器132。致动系统124能附加地包括板137，板137构造成与推进器138配合以提供在贮存器132上的期望的压力梯度。
贮存器132还能由柔性、透明、不透水的材料制成。例如并不限于，贮存器能由诸如由Wilmington的DuPont Performance Elastomers LLC供应的诸如热沉VITON(R)的聚偏氟乙烯、由德国Meckenhein的DSG-CANUSA制造的DE，DERAY-KYF190(柔性)、由Berwyn的TycoElectronic Corp.(前Raychern Corp.)制造的RW-175(半刚性)或者任何适合的材料。贮存器的附加的实施例在美国公报No.2011-0102735中描述，该公报此处通过引用而结合于此。
镜腿128还包括一个或者多个弯折136以构成镜腿128的末端部分围绕使用者的耳朵的一部分的轮廓。这种轮廓化能使得镜腿128从使用者的耳朵滑落的可能性最小。在其他实施例中，弯折136能位于镜腿128内其他适合的区域处。在操作中，随着滑动器126相对于镜腿128移动，附接到滑动器126的柔性推进器138围绕弯折136弯曲，以为了使贮存器132变形，然后将流体(未示出)通过管子140推向流体透镜模块(未示出)，以为了改变流体透镜模块的度数。
管子140能由诸如TYGON(聚氯乙烯)、PVDF(聚偏氟乙烯)和天然橡胶的一个或者多个材料制成。例如，PVDF可以基于其耐久性、渗透性和抗卷曲而是适合的。在实施例中，管子140还能用装配在镜腿128的一端处，以在之间形成整齐的接合。管子140除了提供供流体在致动系统124和流体透镜模块(未示出)之间流动的管道之外还能用作眼镜组件的铰链。
图15图示处于第二压缩构造中的致动系统124的剖视图，其中，柔性推进器138朝着镜腿128的末端134延伸。
轮子致动器实施例
图16图示根据本发明另一实施例的致动系统142的部分透视图。致动系统142包括具有中空中心146的镜腿144。中空的中心146用来容纳位于镜腿144的末端152的轮组件148和贮存器150。图17图示轮组件148和贮存器150的分解视图。轮组件148包括轮子154、压缩盘156和能用来朝着预定的位置偏置压缩盘156的弹簧157。
轮子154包括位于轮子154的轴向面上的一个或者多个突起158以在轮子154旋转时使压缩盘156抵靠贮存器150在轴向方向上移动。例如，突起158能呈连续斜坡表面的形式，使得轮子154的旋转造成压缩盘156的顺畅的连续轴向移动。可选地，轮子154能包括离散的突起，该突起用来使压缩盘156以离散的增量移动。随着压缩盘156在第一轴向方向上移动，其使贮存器150变形。随着贮存器150变形，其将流体(未示出)通过管子160推向流体透镜模块(未示出)，以为了改变流体透镜模块的度数。在实施例中，轮组件148不包括压缩盘156，并且突起158直接接触贮存器150。
可折叠贮存器实施例
图18图示处于第一压缩位置的根据本发明另一实施例的致动系统162的剖视图。致动系统162包括具有中空的中心166的镜腿164。中空的中心166用来容纳填充有流体170的贮存器168和推进器172。
推进器172能相对于镜腿164轴向地移动，使得当推进器172抵靠168移动时，贮存器168自身折叠起来以包围推进器。随着贮存器168变形，其将流体170通过管子176推向流体透镜模块(未示出)以为了改变流体透镜模块的度数。在实施例中，推进器172大致为圆柱形。在其他实施例中，推进器172具有大致椭圆的横截面。在实施例中，推进器172附着到贮存器168的一部分，并构造成使得当推进器远离贮存器移动时，贮存器的附着到推进器的部分将与推进器一起移动。
图19图示处于第二压缩位置的致动系统162的剖视图，其中，推进器172进一步延伸进入贮存器168中。
泵致动器实施例
图20和图21图示根据本发明另一实施例的致动系统178。图20图示致动系统178的立体视图，并且图21图示致动系统178的一部分。致动系统178包括位于镜腿186的面184上的第一按钮180和第二按钮182。在图20所示的实施例中，按钮180和182示出在镜腿186的外面上。在其他实施例中，按钮180和182位于镜腿186的其他表面处，诸如顶面、底面或者内侧面。镜腿186包括容纳贮存器188、气球190、泵192和压力安全阀194。在操作中，使用者能重复地使用按钮180按压泵192，以使气球190膨胀，并使用按钮按压压力安全阀194以使气球放气。当气球190膨胀时，其使贮存器188变形。随着贮存器188变形，其将流体(未示出)通过管子196推向流体透镜模块(未示出)以为了改变流体透镜模块的度数。
图22图示根据本发明另一实施例的致动系统198。致动系统198包括具有中空的中心202的镜腿(或者臂)200。中空的空心202容纳贮存器204、压力安全阀211、第一鸭嘴阀210、第二鸭嘴阀208和活塞212。活塞212可滑动地设置在镜腿(或者臂)200中，以允许活塞212在轴向方向上移动。当活塞212朝着贮存器204移动时，活塞212推着空气214通过第一鸭嘴阀210以使贮存器204变形。随着贮存器204变形，其将流体215通过连接到贮存器204的管子216推向流体透镜模块(未示出)以为了改变流体透镜模块的度数。第一鸭嘴阀210构造成允许加压的空气通过(如图22中所示从右到左)，同时防止不期望的回流(左到右的流动)。诸如第二鸭嘴阀208的附加的鸭嘴阀能附加地或者可选地用来加压中空的中心202。致动系统198还包括压力安全阀211，其构造成降低中空的中心202的压力。
隔膜透镜实施例
图23图示根据本发明另一实施例的流体透镜模块218。流体透镜模块218包括围绕流体室222的框架220。流体透镜模块218附加地包括设置在框架220内并密封流体室222的第一隔膜224和第二隔膜226。在一些实施例中，隔膜224和226中的一个或者两个构造成可被诸如注射针的针228刺穿，以注射流体或者从流体室222抽吸流体。一旦针228从隔膜移除，隔膜224构造成自身密封闭合以防止流体从流体室222泄漏。在实施例中，隔膜224与框架220的外表面平齐。
在实施例中，隔膜是橡胶挡块，用来为流体室222提供气密密封。在此实施例中，在用针刺穿之后，橡胶挡块关闭开孔，以提供空气和湿气紧密的密封以保护流体室的容纳物。图23所示的实施例包括在流体室222的相对侧上的两个隔膜。在其他实施例中，流体透镜模块218能仅仅包括单个隔膜。附加地，在其他实施例中，流体透镜模块218能包括在不同位置或者方位的多个隔膜。如图23所示，针228能经由管线232连接到贮存器230。在其他实施例中，针228能以注射器的形式直接附接到贮存器230。
热流体透镜模块实施例
图24和图25图示根据本发明另一实施例的热流体透镜模块。图24图示热流体透镜模块234的分解视图，并且图25图示处于膨胀状态下热流体透镜模块234的一部分的剖视图。流体透镜模块234包括设置在膜238上的热元件236，膜238在流体室244内靠着第一刚性透镜235密封流体240。第二刚性透镜237能包围膜238。当热元件236受热时，热造成流体240膨胀并使膜238的形状变形。随着膜238的形状变形，流体透镜模块234的度数改变。
在一个实施例中，热元件236是单股导电缆线242。在此实施例中，电流经过缆线242。随着电流经过缆线242，缆线242热起来，以为了使流体240膨胀。在一个实施例中，诸如电池的用于提供电流的电源能位于包括流体透镜模块(未示出)的眼镜组件的框架或者镜腿中。在实施例中，通过将缆线纵横交错以形成格栅状外观，缆线242布置成格子形状246。在实施例中，隔膜238构造成变形到与一个或者多个期望的度数对应的预定形状。隔膜238能构造成在不要求来自热元件236的恒定热量的情况下保留其变形的形状，或者可选地构造成在热元件236冷却下来之后返回到预定的形状。
在一个实施例中，热元件236能构造成提供用于使膜238变形到预定形状的温度梯度。例如，缆线242能包括增大或者减小的厚度的区域，使得更多或者更少的热能施加到膜238的特定的区域。格子246能附加地变形到特定的图案以实现期望的温度梯度。例如，形成格子246的各排和列能在格子246的中心附近形成更紧密地在一起。
在其他实施例中，热元件236能包括能经由电流而独立地受热或者启动以使膜238变形的一系列单元。在此实施例中，流体240可以是传统的硅油。可选地，流体240可以是对热元件236内启动的单元施加电磁引力的铁磁流体，以为了使膜238变形到期望的形状。
在其他实施例中，热元件236能结合诸如二极管、三极管和晶体管的一个或者多个电子部件，以为了允许对流体透镜模块234进行更大的温度梯度控制。此处描述的热元件236能制成足够小，例如，由微米材料或者纳米材料制成，以至于当使用者佩戴流体透镜模块234时在使用者的眼睛上的外观不可发现。
此处描述的组件的实施例中各个部件的材料的选择能通过机械属性、温度灵敏度、诸如色散的光学属性、成型性或者本领域中对具有普通技能的技术人员显而易见的任何其他因素的要求所知。例如，所描述的各种组件的各部件能通过任何适合的处理来制造，诸如金属注射成型(MIM)、铸造、机加工、塑性注射成型等。组件可以是任何适合的形状，并且可以由塑料、金属或者任何其他适合的材料制成。在一些实施例中，可以使用轻量化材料，诸如但不限于抗高冲击塑性材料、铝、钛等。在实施例中，一个或者多个部件能全部或者部分地由透明材料制成。
前述方面描述了不同部件。要理解到，这样的描述结构仅仅是示例性的，并且事实上能实施许多实现相同功能的其他结构。在概念意义上，实现相同功能的任何部件的布置是有效地“关联”，使得实现期望的功能。因而，此处组合来实现特定功能的任何两个部件能视为彼此“相关联”，使得实现期望的功能，而不管结构或者中间部件。同样，这样相关联的任何两个部件还能视为“可操作地连接”或者“可操作地耦合”到彼此，以实现期望的功能。
要理解到，详细的说明书部分，非说明书概要和摘要部分意在用来理解权利要求。概要和摘要部分可以阐述发明人想到的本发明的一个或者多个但是不是所有的示例性实施例，因而，其不意在以任何方式限制本发明和权利要求。
以上在图示具体功能及其关系的实施的功能建块的帮助下描述了本发明。为了描述的方便，此处已经任意地限定这些功能建块的边界。只要适合地执行具体的功能及其关系，就能限定可选的边界。
具体实施例的以上描述充分揭示了本发明的一般性质，使得他人能够在不脱离本发明的一般概念的情况下，通过引用本领域的技术知识而不通过非必要的实验来容易地修改和/或适应这些具体实施例的各种应用。因此，基于本发明所提出的启示和指导，这样的适应例和修改例意在所公开实施例的等同物的意义和范围内。应理解，本文中的词组或术语意在进行描述，并不构成限制，使得本说明书中的词组或术语可由技术人员鉴于上述启示和指导来进行解释。
本发明的广度和范围不应受上述任何示例性实施例的限制，而应该只受所附权利要求书及其等同物的限定。

Claims (34)

1.一种用于可调节流体填充透镜的致动器组件，所述致动器组件包括：
流体透镜模块；
镜架，其包围所述流体透镜模块；
框架，其围住所述镜架；以及
致动器，其连接到所述镜架的一端，
其中，所述致动器可从所述框架的外侧接近，
其中，所述致动器构造成使得所述致动器相对所述框架的移动造成所述镜架压缩，并且
其中，所述镜架构造成当所述镜架被压缩时，调节所述流体透镜模块的度数。
2.根据权利要求1所述的致动器组件，还包括：
膜，其设置在所述流体透镜模块内；
其中，所述镜架构造成通过使所述膜变形来调节所述流体透镜模块的度数。
3.根据权利要求1所述的致动器组件，其中，所述镜架包括：
第一端；
第二端；以及
所述第一端和所述第二端之间的间隙，所述间隙构造成允许所述第一端和所述第二端之间的相对移动。
4.根据权利要求1所述的致动器组件，其中，所述镜架包括连接所述第一端和所述第二端的铰链。
5.根据权利要求4所述的致动器组件，其中，所述铰链构造成对所述第一端和所述第二端之间的相对移动提供恢复力。
6.根据权利要求1所述的致动器组件，其中，所述膜构造成在第一预定构造和第二预定构造之间变形，所述第一预定构造对应于第一预定度数，所述第二预定构造对应于第二预定度数。
7.一种用于可调节流体填充透镜的致动器组件，所述致动器组件包括：
镜腿，其具有流体地连接到所述可调节流体透镜的中空的中心；
位于所述中空的中心内的流体；
磁性滑动器，其可滑动地附接到所述镜腿；以及
磁性元件，其可滑动地设置在所述中空的中心内，并与所述磁性滑动器磁性地耦合；
其中，所述磁性元件构造成使得，通过增大或者减小所述可调节流体填充透镜中的流体的量，所述磁性元件相对于所述镜腿的移动改变所述流体填充透镜的度数。
8.根据权利要求7所述的致动器组件，其中，所述磁性元件构造成使得所述磁性元件在第一方向上的移动将所述流体推入所述流体填充透镜中，并且所述磁性元件在第二方向上的移动将所述流体从所述流体填充透镜抽出。
9.根据权利要求7所述的致动器组件，其中，所述磁性元件是铁磁流体。
10.根据权利要求7所述的致动器组件，其中，所述磁性元件构造成在所述磁性元件和所述镜腿之间形成流体密封。
11.根据权利要求7所述的致动器组件，其中，所述镜腿构造成完全围住并密封所述中空的中心。
12.一种用于可调节流体填充透镜的致动器组件，所述致动器组件包括：
流体透镜模块；
镜腿，其具有流体连接到所述流体透镜模块的中空的中心；
致动器，其可旋转地附接到所述镜腿；
基部，其设置在所述中空的中心内并连接到所述致动器；
缆线，其包括连接到所述基部的第一端；以及
柱塞，其可滑动地设置在所述中空的中心内，并连接到所述缆线的第二端；
其中，所述致动器构造成使得所述致动器在第一方向上相对于所述镜腿的旋转造成所述缆线绕所述基部缠绕，并在第一方向上拖拽所述柱塞；并且
其中，所述流体透镜模块构造成使得所述柱塞的移动改变所述流体透镜模块的度数。
13.根据权利要求12所述的致动器组件，还包括：
弹簧，其设置在所述镜腿内并附接到所述柱塞，
其中，所述致动器构造成使得所述致动器在第二方向上相对于所述镜腿的旋转使得所述缆线从所述基部解开，并且
其中，所述弹簧构造成随着所述缆线从所述基部解开而使所述柱塞恢复到预定的位置。
14.根据权利要求12所述的致动器组件，其中，所述致动器构造成磁性地耦合到所述基部。
15.一种用于可调节流体填充透镜的致动器组件，所述致动器组件包括：
流体透镜模块；
壳体，其包括流体地连接到所述流体透镜模块的中空的中心；
致动器，其旋转地附接到所述壳体；以及
柱塞，其位于所述中空的中心内，并磁性地耦合到所述致动器，
其中，所述柱塞包括带螺纹的外表面，所述外表面与所述壳体的带螺纹的内表面配合，以允许在所述壳体内的轴向移动，
其中，所述致动器构造成使得所述致动器相对于所述壳体的旋转使得所述柱塞经由磁性力而相对于所述壳体旋转，以在所述壳体内沿着轴向方向前进，并且
其中，所述流体透镜模块构造成使得所述柱塞的移动改变所述流体透镜模块的度数。
16.根据权利要求15所述的致动器组件，还包括：
可变形的贮存器，其流体地连接到所述流体透镜模块，
其中，所述流体透镜模块构造成使得所述柱塞的移动使所述贮存器变形，以改变所述流体透镜模块的度数。
17.一种用于可调节流体填充透镜的致动器组件，所述致动器组件包括：
流体透镜模块；
镜腿，其包括内部具有弯折的中空的中心；
贮存器，其设置在所述中空的中心内，并流体地连接到所述流体透镜模块；以及
柔性推进器，其设置在所述中空的中心内，
其中，所述柔性推进器构造成在所述弯折处弯曲，以压缩所述贮存器，
其中，所述贮存器构造成使得所述贮存器的压缩改变所述流体填充透镜的度数。
18.根据权利要求17所述的致动器组件，其中，所述弯折构造成形成围绕使用者的耳朵的一部分的所述镜腿的末端部分的轮廓。
19.一种用于可调节流体填充透镜的致动器组件，所述致动器组件包括：
镜腿，其包括中空的中心；
贮存器，其位于所述中空的中心内；以及
轮子，其可旋转地附接到所述镜腿，
其中，所述轮子的轴向面包括突起，所述突起构造成随着所述轮子相对于所述镜腿旋转而使所述贮存器变形，并且
其中，所述贮存器构造成使得所述贮存器的变形改变所述流体填充透镜的度数。
20.根据权利要求19所述的致动器组件，其中，所述轮子位于所述镜腿的末端处。
21.根据权利要求19所述的致动器组件，还包括：
压缩盘，其位于所述贮存器和所述轮子之间，
其中，所述轮子构造成使得当所述轮子旋转时，所述突起推着所述压缩盘抵靠所述贮存器，以使所述贮存器变形。
22.一种用于可调节流体填充透镜的致动器组件，所述致动器组件包括：
流体透镜模块；
镜腿，其具有中空的中心；
贮存器，其流体地连接到所述流体透镜模块；以及
推进器，其可滑动地设置在所述中空的中心内，
其中，所述推进器构造成在轴向方向上相对于所述镜腿移动，以使所述贮存器变形，并调节所述流体透镜模块的度数，并且
其中，所述贮存器构造成随着所述推进器抵靠所述贮存器移动而包围所述推进器。
23.根据权利要求22所述的致动器组件，其中，所述镜腿的中空部分和所述推进器大致为圆柱形。
24.根据权利要求22所述的致动器组件，其中，所述推进器附着到所述贮存器的一部分，并构造成使得当所述推进器移动离开所述贮存器时，所述贮存器的附着到所述推进器的部分将与所述推进器一起移动。
25.一种用于可调节流体填充透镜的致动器组件，所述致动器组件包括：
流体透镜模块；
镜腿，其具有中空的中心；
贮存器，其流体地连接到所述流体透镜模块；
可膨胀气球，其与所述贮存器相邻；
泵，其连接到所述气球，并构造成允许所述气球膨胀；以及
压力安全阀，其连接到所述气球并构造成允许所述气球放气；
其中，所述气球构造成使得所述气球的膨胀或者放气使所述贮存器变形；并且
其中，所述贮存器构造成使得所述贮存器的变形改变所述流体透镜的度数。
26.一种用于可调节流体填充透镜的致动器组件，所述致动器组件包括：
流体透镜模块；
镜腿，其具有中空的中心；
贮存器，其设置在所述中空的中心中并流体地连接到所述流体透镜模块；
鸭嘴阀，其设置在中空的中心中，并构造成允许引入空气以使所述贮存器变形；以及
压力安全阀，其连接到所述中空的中心，并构造成允许移除所述中空的中心中加压的空气，以使所述贮存器变形，
其中，所述贮存器构造成使得所述贮存器的变形改变所述流体透镜的度数。
27.一种可调节流体填充透镜，包括：
流体室；
框架，其包围所述流体室；以及
隔膜，其设置在所述框架内，并流体地连接到所述流体室，
其中，所述隔膜构造成可被针刺穿，并在所述针拔出之后自动并流体地密封所述流体室。
28.根据权利要求27所述的可调节流体填充透镜，还包括：
第二隔膜，其位于所述框架的与所述第一隔膜相反的一端上。
29.根据权利要求27所述的可调节流体透镜，其中，所述隔膜与所述框架的外侧表面平齐。
30.一种可调节流体透镜模块，包括：
包含流体的流体室；以及
构造成加热所述流体的热元件，
其中，当加热所述流体时，所述流体膨胀，并使所述流体室的形状变形，以改变所述流体透镜模块的度数。
31.根据权利要求30所述的流体透镜模块，还包括
刚性透镜；以及
膜，其连接到所述刚性透镜，以形成所述流体室，
其中，所述热元件设置在所述隔膜上。
32.根据权利要求31所述的流体透镜，其中，所述热元件是以格子形状布置在所述隔膜上的缆线。
33.根据权利要求32所述的流体透镜，其中，所述缆线构造成通过使电流经过而被加热。
34.根据权利要求31所述的流体透镜，其中，所述膜构造成在加热之后保持其形状。
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