Бинокулярная лупа с изменяемой оптической силой, использующая технологию линзы, заполненной жидкостью Российский патент 2018 года по МПК G02B25/04 G02B3/14 G02C7/08 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Осуществления настоящего изобретения относятся к линзам, заполненным жидкостью, и, в частности, к регулируемым линзам, заполненным жидкостью.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Основные жидкие линзы были известны по крайней мере с 1958 г., как описано в патенте США №2,836,101, целиком введенном здесь ссылкой. Более поздние примеры могут быть найдены в статье Tang'a et al. "Dynamically Reconfigurable Fluid Core Fluid Cladding Lens in a Microfluidic Channel" ("Плакированные жидкие линзы с динамически реконфигурируемым жидким ядром в микроструйном канале"), Lab Chip, 2008 г., т.8, стр.395, и в Международной публикации патентных заявок № WO 2008/063442, каждый из которых целиком введен здесь ссылкой. Применения этих жидких линз были ориентированы на фотонику, технологию цифровых телефонов и камер, а также на микроэлектронику.

Жидкие линзы были предложены также для офтальмологических применений (см., например, Патент США №7,085,065, который целиком введен здесь ссылкой). Во всех случаях преимущества жидких линз, такие как широкий динамический диапазон, способность предоставлять адаптивную коррекцию, робастность и низкая стоимость, должны быть сбалансированы с ограничениями по размеру апертуры, возможностями утечки и согласованности в характеристиках.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном примере осуществления бинокулярная лупа содержит одну или более герметизированных линз, заполненных жидкостью, один или более исполнительных элементов, присоединенных к одной или более герметизированных линз, заполненных жидкостью, датчик расстояния и контроллер. Исполнительные элементы позволяют изменять оптическую силу одной или более герметизированных линз, заполненных жидкостью. Датчик расстояния измеряет расстояние между пользователем, носящим лупу, и образцом, который исследует пользователь. Контроллер выполнен так, что передает один или более сигналов на один или более исполнительных элементов, присоединенных к одной или более герметизированных линз, заполненных жидкостью, основываясь на расстоянии, которое измерено датчиком расстояния.

Описывается способ в соответствии с одним примером осуществления. Этот способ состоит из получения сигнала от датчика расстояния, сравнения принятого сигнала с состоянием кривизны одной или более герметизированных линз, заполненных жидкостью, и настройки состояния кривизны одной или более герметизированных линз, заполненных жидкостью, основываясь на этом сравнении. Сигнал, полученный датчиком расстояния, определяется расстоянием между пользователем и образцом, изучаемым пользователем.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР/ЧЕРТЕЖЕЙ

Прилагаемые фигуры чертежей, которые введены здесь и образуют часть описания, иллюстрируют примеры осуществления настоящего изобретения и, совместно с описанием, служат также для объяснения принципов изобретения и дают возможность специалисту в соответствующей области техники реализовывать и использовать изобретение.

Фиг. 1 иллюстрирует пользователя, носящего бинокулярную лупу и глядящего на объект в соответствии с одним примером осуществления.

Фиг. 2 иллюстрирует компоненты бинокулярной лупы в соответствии с одним примером осуществления.

Фиг. 3 иллюстрирует моделирование увеличенного изображения в соответствии с одним примером осуществления.

Фиг. 4 иллюстрирует компоненты внутри увеличивающего оптического элемента в соответствии с одним примером осуществления.

Фиг. 5 представляет таблицу, сравнивающую фокусировку объекта при изменяющихся рабочих расстояниях, когда используется герметизированная линза, заполненной жидкостью, в сравнении с классической статической линзой.

Фиг. 6 является блок-схемой способа в соответствии с одним примером осуществления.

Примеры осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылками на прилагаемые фигуры чертежей.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Хотя здесь обсуждаются определенные конфигурации и компоновки, следует понимать, что это делается только в иллюстративных целях. Специалисты в соответствующей области техники поймут, что могут быть использованы и другие конфигурации и компоновки без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Специалистам в соответствующей области техники будет очевидно, что это изобретение может быть использовано также в различных других применениях.

Заметим, что ссылки в описании изобретения на "одно осуществление", "осуществление", "пример осуществления" и прочее указывают на то, что описанное осуществление может содержать определенную особенность, структуру или характеристику, но каждое осуществление может и не содержать с необходимостью определенную особенность, структуру или характеристику. Более того, такие фразы не относятся с необходимостью к одному и тому же осуществлению. Кроме того, когда описывается определенная особенность, структура или характеристика во взаимосвязи с одним примером осуществления, специалисту в этой области техники будет понятно влияние такой особенности, структуры или характеристики во взаимосвязи с другими примерами осуществления, явно или неявно описанными.

Бинокулярные лупы обычно используются исследователями, врачами, ювелирами и лицами любых других профессий, которым может быть полезно получение увеличенного изображения образца, исследуемого пользователем. Бинокулярные лупы легко надеваются перед глазами и предоставляют портативное средство увеличения. Использование традиционных линз внутри лупы определяет конкретное расстояние, обычно называемое рабочим расстоянием, на котором рассматриваемый объект находится в фокусе при данной аккомодации глаза. Отклонение от этого рабочего расстояния приведет к тому, что объект будет казаться размытым. Таким образом, пользователь, носящий бинокулярную лупу и не имеющий желания или неспособный к аккомодации, должен держать свою голову неподвижно на определенном расстоянии от исследуемого образца, с тем, чтобы сохранять четкую фокусировку этого образца. Изменение фокальной длины, которая непосредственно связана с рабочим расстоянием, может быть достигнуто заменой линз внутри лупы на различные линзы с отличающейся оптической силой. Однако проведение такой замены является как утомительной, так и затратной по времени. Кроме того, используя традиционные линзы с жесткими формами, могут быть заданы только дискретные рабочие расстояния.

Жидкие линзы имеют важные преимущества перед традиционными, жесткими линзами. Во-первых, жидкие линзы могут легко настраиваться. Так, бинокулярная лупа, требующая дополнительной коррекции положительной оптической силы для рассмотрения ближних объектов, может быть оснащена жидкой линзой базовой оптической силы, отвечающей определенному расстоянию. Пользователь бинокулярной лупы может затем настраивать жидкую линзу для получения дополнительной коррекции положительной оптической силы, которая необходима для рассмотрения объектов на промежуточных и других расстояниях.

Во-вторых, жидкие линзы могут быть настроены непрерывно в желаемом диапазоне оптической силы. В качестве примера, фокальная длина, определяемая одной или более линзами, заполненными жидкостью, внутри бинокулярной лупы, может быть настроена так, чтобы постоянно точно соответствовать расстоянию между лупой и изучаемым объектом, предоставляя пользователю бинокулярной лупы возможность перемещать лупу ближе или дальше от объекта, сохраняя при этом фокусировку.

В одном примере осуществления бинокулярной лупы может быть установлена одна или более жидких линз, каждая с собственной исполнительной системой, так что каждая линза лупы может быть настроена независимо. Эта особенность предоставляет пользователю лупы возможность поодиночке настраивать коррекцию изображения для каждого глаза, что может в результате привести к улучшенному бинокулярному зрению и бинокулярному объединению изображений.

На Фиг. 1 иллюстрируется пользователь лупы 102, имеющий очки 104 и бинокулярную лупу 106, прикрепленную к очкам 104, в соответствии с одним примером осуществления. Иллюстрируется пример исследуемого объекта 108 наряду с виртуальным изображением 110 объекта 108, демонстрирующий, например, увеличение объекта 108, создаваемое оптическими элементами внутри бинокулярной лупы 106.

Очки 104 могут быть очками любого типа, включая, но не ограничиваясь этим, защитные очки, козырьковые очки, очки в оправе и прочее. Очки 104 предоставляют собой поддерживающую конструкцию, к которой прикрепляется бинокулярная лупа 106 перед глазами пользователя лупы 102.

Увеличительная оптика, которая имеется в бинокулярной лупе 106, предоставляет пользователю лупы 102 увеличенное виртуальное изображение 110 объекта 108. Объект 108 может быть любым предметом, изучаемым пользователем лупы. Следует понимать, что виртуальное изображение 110 может быть изображением любого размера по сравнению с размером исходного объекта 108.

На Фиг. 2 иллюстрируются различные компоненты бинокулярной лупы 106 в соответствии с одним примером осуществления. Бинокулярная лупа 106 содержит один окуляр 202, другой окуляр 204, датчик расстояния 206, электронное устройство 208 и перемычку 210. Перемычка 210 может далее включает соединитель 212. Следует понимать, что бинокулярная лупа 106 может быть выполнена альтернативными путями, помимо того, что проиллюстрирован на Фиг. 2, без отклонения от сущности и объема изобретения. Кроме того, бинокулярная лупа 106 может содержать только единственный окуляр.

Один окуляр 202 и другой окуляр 204 содержат оптические элементы, используемые для изменения светового потока, проходящего через эти элементы. В одном примере оптические элементы преломляют световой поток, что приводит к увеличению объекта 108, расположенного на определенной фокальной длине, определяемой оптическими элементами. Оптические элементы, имеющиеся внутри одного окуляра 202 и другого окуляра 204, могут быть одинаковыми или различными. В состав оптических элементов внутри по меньшей мере одного окуляра входит герметизированная линза, заполненная жидкостью. Воздействие на форму герметизированной линзы, заполненной жидкостью, воздействует также на фокальную длину (рабочее расстояние), определяемую оптическими элементами. Дальнейшие детали, касающиеся герметизированной линзы, заполненной жидкостью, будут объяснены позднее.

Датчик расстояния 206 передает сигнал и измеряет отраженный сигнал для определения расстояния между бинокулярной лупой 106 и объектом, на который падает переданный сигнал. В одном примере осуществления датчик расстояния 206 содержит оптическое окно, обращенное к передней стороне бинокулярной лупы 106, которое обеспечивает то, что сигнал проходит через нее с минимальным затуханием. В одном примере осуществления датчик расстояния 206 расположен между одним окуляром 202 и другим окуляром 204. Датчик расстояния 206 может определять расстояние, основываясь на сравнении амплитуды переданного сигнала с амплитудой отраженного сигнала. Величина затухания сигнала по мере того, как он проходит по воздуху, может быть связана с пройденным расстоянием в предположении, что известны определенные коэффициенты для воздуха, такие как коэффициенты, связанные с влажностью. В альтернативном варианте датчик расстояния 206 может действовать как интерферометр и определять расстояние, основываясь на интерференции сигнала, образованного комбинированием отраженного сигнала с эталонным сигналом. Сигналы, переданные и принятые датчиком расстояния 206, могут быть любыми сигналами, известными специалистам в этой области техники, которые используются для измерения расстояния, включая, но не ограничиваясь этим, инфракрасные волны, видимый свет, акустические волны и тому подобное.

Электронное устройство 208 может содержать любую конфигурацию интегральных схем, дискретных компонентов или смеси обоих типов. В одном примере осуществления электронное устройство 208 содержит контроллер, который сравнивает расстояние, измеренное датчиком расстояния 206, с текущим состоянием кривизны одной или более линз, заполненных жидкостью, внутри одного окуляра 202 и другого окуляра 204. Кривизна одной или более линз, заполненных жидкостью, непосредственно влияет на фокальные длины, определяемые оптическими элементами внутри одного окуляра 202 и другого окуляра 204. В соответствии с одним примером осуществления, если расстояние, измеренное датчиком расстояния 206, и фокальная длина, определяемая оптическими элементами внутри одного окуляра 202 или другого окуляра 204, не равны между собой, то контроллер передает сигнал на один или более исполнительных элементов (не показаны), присоединенных к одной или более линз, заполненных жидкостью, для настройки фокальной длины по способу управления с обратной связью. В одном примере осуществления контроллер только передает сигнал на один или более исполнительных элементов, если расстояние, измеренное датчиком расстояния 206, находится внутри определенного диапазона, например, между 340 мм и 520 мм. Это ограничение может быть наложено для исключения попытки растяжения или сжатия линзы, заполненной жидкостью, выходящих за пределы ее возможностей.

Перемычка 210 может быть использована для крепления на одной общей конструкции одного окуляра 202, другого окуляра 204, датчика расстояния 206 и электронного устройства 208. Соединитель 212 может быть использован для прикрепления перемычки 210 к другой крепящей конструкции, такой как очки, носимые пользователем.

Бинокулярная лупа 106 может содержать модульные компоненты. Например, каждый из одного окуляра 202, или другого окуляра 204, датчика расстояния 206 и электронного устройства 208 может быть удален или повторно прикреплен к перемычке 210 и/или друг к другу посредством любого механизма, который позволял бы производить такие действия непрерывным образом, без повреждения какого-либо другого компонента.

На Фиг. 3 иллюстрируется увеличение объекта, воспринимаемого глазом пользователя 302, в соответствии с одним примером осуществления. Световой луч 306 отражается от объекта, находящегося на предметной плоскости 310 на некотором расстоянии от увеличительной системы линз 304. В одном примере осуществления увеличительная система линз 304 содержит одну или более линз, заполненных жидкостью. Световой луч 306 попадает на увеличительную систему линз 304, где он преломляется ее внутренними оптическими элементами и направляется на глаз 302. Свет, который в конечном итоге воспринимается глазом 302, является аналогичным виртуальному световому лучу 308, который создает изображение виртуального объекта, находящегося на виртуальной предметной плоскости 312. Виртуальный объект является увеличенным, воспринятым глазом 302 изображением реального объекта, находящегося на предметной плоскости 310. Этот виртуальный объект не имеет реального проявления. В одном примере осуществления глаз 302, увеличительная система линз 304, предметная плоскость 310 и виртуальная плоскость 312 - все располагаются вдоль оси 301.

Рабочее расстояние представляет собой расстояние между глазом 302 и предметной плоскостью 310. Фокальная длина 316 представляет собой расстояние между увеличивающей системой линз 304 и предметной плоскостью 310. Для того чтобы объект на предметной плоскости 310 был в фокусе, фокальная длина, определяемая оптическими элементами внутри увеличительной системы линз 304, должна быть равна фокальному расстоянию 316. Расстояние до виртуального изображения 318 представляет собой расстояние, которое существовало бы между глазом 302 и виртуальным объектом, создаваемым на виртуальной предметной плоскости 312. В одном примере расстояние до виртуального изображения составляет около 1 метра для рабочего расстояния 314 около 420 мм. В одном примере осуществления расстояние между глазом 302 и увеличительной системой линз 304 является небольшим и остается, в основном, постоянным, когда бинокулярная лупа носится пользователем. В результате, рабочее расстояние 314 и фокальное расстояние 316 непосредственно связаны и во многих оптических применениях рассматриваются как синонимы.

На Фиг. 4 иллюстрируется пример расположения оптических элементов внутри увеличительной системы линз 304. В одном примере осуществления линза, заполненная жидкостью, 404 расположена между первой линзой в сборе 402 и второй линзой в сборе 406.

Кривизна, определяемая линзой, заполненной жидкостью, 404 обуславливает то, что световой поток проходит через прогиб под углом, пропорциональным созданной кривизне. В одном примере осуществления кривизна линзы, заполненной жидкостью, 404 может управляться электромеханическим исполнительным элементом (не показан), подсоединенным к резервуару с жидкостью (не показан). Этот электромеханический исполнительный элемент может создавать давление на резервуар с жидкостью, которое принудительно вводит жидкость в линзу, заполненную жидкостью, 404, тем самым уменьшая радиус кривизны определяемый линзой, заполненной жидкостью, 404. Электромеханический исполнительный элемент может также понижать давление на резервуар с жидкостью и увеличивать радиус кривизны, определяемый линзой, заполненной жидкостью, 404. Электромеханический исполнительный элемент может быть пьезоэлектрическим исполнительным элементом, как описано в патентной заявке США №13/270,910, которая целиком введена здесь ссылкой.

В одном примере осуществления оптическая сила, определяемая каждой из первой линзы в сборе 402 и второй линзы в сборе 406, является фиксированной. Термин "линза в сборе", как используемый здесь, может подразумевать только единственную линзу или он может подразумевать несколько линз, что зависит от полной конструкции линзовой системы. В одном примере осуществления оптическая сила линзы, заполненной жидкостью, 404 может быть изменена в пределах определенного диапазона. Этот диапазон может основываться на свойствах материала линзы, заполненой жидкостью, 404. Например, возможные диапазоны оптической силы линзы, заполненной жидкостью, 404 находятся в диапазоне между 0 и 2.7. Могут быть возможны более широкие диапазоны оптических сил, если используются материалы с более высокой долговечностью и гибкостью.

В соответствии с одним примером осуществления комбинация второй линзы в сборе 406 и линзы, заполненной жидкостью, 404 задает фокальную длину, определяемую увеличительной системой линз 304. В качестве примера вторая линза в сборе 406 может иметь соответствующую ей фокальную длину в 520 мм. Изменение оптической силы линзы, заполненной жидкостью, 404 может дополнительно уменьшать фокальную длину от 520 мм до некоторой минимальной величины. Например, минимальная фокальная длина может составлять 340 мм.

В одном примере осуществления первая линза в сборе 402 имеет вогнутую форму. Первая линза в сборе 402 может создавать увеличение светового потока, получаемого от линзы, заполненной жидкостью, 404. В одном примере осуществления световой поток проходит через первую линзу в сборе 402 и на глаз пользователя бинокулярной лупы.

Следует понимать, что хотя увеличительная система линз 304 показана в виде системы, содержащей единственную линзу, заполненную жидкостью, с двумя другими оптическими элементами, увеличивающая система линз 304 может содержать любое число линз, заполненных жидкостью, каждая с соответствующим исполнительным элементом, который может изменять кривизну связанной с ним линзы, заполненной жидкостью. Кроме того, увеличительная система линз 304 может содержать любое число оптических элементов с фиксированными оптическими силами и в любой конфигурации.

На Фиг. 5 представлена таблица, содержащая смоделированные изображения, которые видел бы пользователь на различных рабочих расстояниях как при фиксированных линзах, так и при линзах с изменяемой оптической силой. В качестве примера представлены смоделированные изображения при рабочих расстояниях 520 мм, 420 мм и 340 мм. Первый столбец изображений 502 показывает смоделированные представления объекта при каждом из трех рабочих расстояний, когда используется увеличительная система линз с одинаковой оптической силой и аккомодацией глаза, то есть увеличением. Второй столбец изображений 504 показывает смоделированные представления того же самого объекта при каждом из трех рабочих расстояний, когда используется увеличительная система линз с изменяемой оптической силой и с той же самой аккомодацией глаза. В одном примере осуществления изменяемая оптическая сила обеспечивается линзой, заполненной жидкостью, внутри увеличительной системы линз.

В примере, оптическая сила во втором столбце изображений 504 изменяется от 0 до 1.25 и до 2.7, когда рабочее расстояние изменяется от 520 мм до 420 мм и до 340 мм. В соответствии с одним примером осуществления изменение оптической силы из-за изменения кривизны линзы, заполненной жидкостью, внутри увеличительной системы линз приводит к тому, что объект остается в фокусе при каждом рабочем расстоянии, даже когда аккомодация глаза остается одной и той же.

В отличие от этого, оптическая сила для первого столбца изображений 502 остается постоянно на 0, что приводит к тому, что объект расфокусируется, когда рабочее расстояние становится меньше 520 мм. При отсутствии линзы, заполненной жидкостью, изменение оптической силы потребовало бы физической замены оптических элементов внутри увеличительной системы линз.

На Фиг. 6 иллюстрируется пример способа управления линзой 600 в соответствии с одним примером осуществления.

В блоке 602 сигнал принимается от датчика расстояния. Этот сигнал определяется расстоянием между датчиком расстояния и объектом, который исследует пользователь. Необходимо понимать, что это расстояние может равно определяться расстоянием между пользователем и объектом, который исследует пользователь. В альтернативном варианте расстояние может быть любой величиной, измеренной датчиком расстояния. Этот сигнал может быть принят от датчика расстояния или в электронной, или в оптической форме. Измерение расстояния может соответствовать определенной амплитуде напряжения, частоте переменного тока или любому другому типу модуляции, лишь бы она была понятна специалисту в этой области техники.

В блоке 604 принятый сигнал анализируется для определения соответствующего расстояния.

В блоке 606 сигнал, соответствующий определенному расстоянию, сравнивается с текущей фокальной длиной одной или более увеличительной системой линз. В одном примере осуществления, каждая увеличительная система линз содержит одну или более линз, заполненных жидкостью. Фокальная длина одной или более увеличительной системы линз может быть определена на основании оптической силы (непосредственно определенной кривизной) одной или более линз, заполненных жидкостью, внутри каждого компонента увеличительной системы линз. Используя пример увеличительной системы линз, показанной на Фиг. 4, если линза, заполненная жидкостью, 404 имеет оптическую силу, равную 0, то фокальная длина увеличительной системы линз 304 равна фокальной длине, определяемой второй линзой в сборе 406 (или обратной величиной оптической силы, определяемой второй линзой в сборе 406). В альтернативном варианте, если линза, заполненная жидкостью, 404 имеет оптическую силу больше чем 0, то фокальная длина увеличительной системы линз 304 равна фокальной длине, определяемой как второй линзой в сборе 406, так и линзой, заполненной жидкостью 404 (обратной величиной добавленных оптических сил как второй линзы в сборе 406, так и линзы, заполненной жидкостью, 404).

Оптическая сила одной или более линз, заполненных жидкостью, также непосредственно определяется кривизной одной или более линз, заполненных жидкостью. Эта кривизна может быть измерена на основании величины давления, приложенного соответствующим исполнительным элементом, подсоединенным к одной или более линз, заполненных жидкостью. В другом примере осуществления кривизна может быть измерена дополнительным оптическим датчиком. В альтернативном варианте кривизна может быть измерена пьезорезистивным элементом.

В блоке 608 на основании этого сравнения настраивается, если необходимо, оптическая сила одной или более линз, заполненных жидкостью. В одном примере осуществления, если измеренное расстояние равно фокальной длине, то настройка не требуется. В качестве другого примера, если измеренное расстояние находится внутри определенного порогового диапазона фокальной длины, то настройка не требуется. Однако, если измеренное расстояние находится вне определенного порогового диапазона от фокальной длины, может быть необходима настройка оптической силы одной или более линз, заполненных жидкостью. В одном примере настройка проводится изменением кривизны одной или более линз, заполненных жидкостью.

Если измеренное расстояние будет больше, чем пороговый диапазон выше фокальной длины, то оптическая сила одной или более линз, заполненных жидкостью, уменьшается. Оптическая сила может быть уменьшена передачей сигнала на исполнительный элемент о понижении давления на резервуар с жидкостью, который связан с линзой, заполненной жидкостью. Перемещение жидкости внутрь резервуара увеличивает радиус кривизны связанной с резервуаром линзы, заполненной жидкостью, и таким образом уменьшает ее оптическую силу.

Если измеренное расстояние будет меньше, чем пороговый диапазон ниже фокальной длины, то оптическая сила одной или более линз, заполненных жидкостью, увеличивается. Оптическая сила может быть увеличена передачей сигнала на исполнительный элемент о повышении давления на резервуар с жидкостью, который связан с линзой, заполненной жидкостью. Перемещение жидкости внутрь линзы, заполненной жидкостью, уменьшает радиус кривизны связанной с резервуаром линзы, заполненной жидкостью, и таким образом увеличивает ее оптическую силу.

Следует понимать, что способ управления линзой 600 может храниться в виде команд на носителе записи, считываемых компьютером и исполняемых контроллером. Может быть использован любой носитель записи, считываемый компьютером, какой был бы известен специалистам в этой области техники, включая, но без ограничений, ЗУПВ, флэш-память, электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (ЭСППЗУ), дисковод жесткого диска и прочее.

Компоненты бинокулярной лупы, описанные здесь, например, но не ограничиваясь этим, один и другой окуляры, перемычка, корпус электронного устройства, датчик расстояния и прочее, могут быть изготовлены любым подходящим процессом, таким как инжекционное формование металла (MIM), литье, механическая обработка, формовка пластмассы под давлением и тому подобное. Выбор материалов может быть определен также требованиями механических свойств, температурной чувствительностью, оптическими свойствами, такими как дисперсия, свойствами формуемости или любыми другими факторами, очевидными рядовому специалисту в этой области техники.

Жидкость, используемая в линзе, заполненной жидкостью, может быть бесцветной жидкостью, однако другие примеры осуществления содержат жидкость, которая является окрашенной, что зависит от применения, например, когда линзу предполагается использовать для солнцезащитных очков. Одним из примеров жидкости, которая может быть использована, является жидкость, производимая компанией Dow Corning, г. Мидленд, Мичиган, под торговым наименованием "масло диффузионных насосов", которое обычно называется как "кремнийорганическое масло".

Линза, заполненная жидкостью, может содержать жесткую оптическую линзу, выполненную из стекла, пластмассы или любого другого подходящего материала. Другими подходящими материалами являются, например, но без ограничения, карбоната диэтилгликоль бисалил (DEG-BAC), поли(метилметакрилат) (РММА) и патентованный комплекс полимочевины, торговое наименование TRIVEX (PPG).

Жидкая линза может содержать мембрану, выполненную из гибкого, прозрачного, водонепроницаемого материала, такого, например, но без ограничения, как один или более из прозрачных и упругих полиолефинов, полициклоалифатиков, простых полиэфиров, сложных полиэфиров, полиимидов и полиуретанов, например пленок поливинилиденхлорида, включая имеющиеся в продаже пленки, такие как пленки, выпускаемые под наименованием MYLAR и SARAN. Другими полимерами, подходящими для использования в качестве материалов мембран, являются, например, но без ограничения, полисульфоны, полиуретаны, политиоуретаны, полиэтилентерефталат, полимеры циклоолефинов и алифатических или алициклических простых эфиров.

Соединительная трубка между линзой, заполненной жидкостью, и резервуаром может быть выполнена из одного или более материалов, таких как TYGON (поливинилхлорид), PVDF (поливинилиденфторид) и естественный каучук. Например, PVDF может быть подходящим материалом из-за его износостойкости, проницаемости и устойчивости к образованию складок.

Различные компоненты бинокулярной лупы могут быть любой подходящей формы и могут быть выполнены из пластмассы, металла или любого другого подходящего материала. В одном примере осуществления компоненты бинокулярной лупы в сборе выполнены из легкого материала, такого, например, но без ограничения, как пластмасса с высокой прочностью к удару, алюминий, титан или подобный материал. В одном примере осуществления компоненты бинокулярной лупы в сборе могут быть выполнены целиком или частично из прозрачного материала.

Резервуар, подсоединенный к одной или более линз, заполненных жидкостью, может быть выполнен, например, но без ограничения, из поливиниледендифторида, такого как термообжатый VITON(R), поставляемый компанией DuPont Performance Elastomers LLC, г. Уилмингтон, Делавэр, DERAY-KYF 190, производимый DSG-CANUSA, г. Мекленхайм, Германия (гибкий), RW-175, производимый компанией Tyco Electronics Corp., г. Беруин, Пенсильвания (ранее Raychem Corp.) (полужесткий) или из любого другого подходящего материала. Дополнительные примеры осуществления резервуара описаны в патентной публикации США №2011/0102735, которая целиком введена здесь ссылкой.

Любые дополнительные линзы, которые могут быть введены внутрь каждого окуляра бинокулярной лупы в сборе, могут быть из любого достаточно прозрачного материала и могут быть любой формы, включая, но без ограничений, двояковыпуклой, плосковыпуклой, плосковогнутой, двояковогнутой и прочее. Дополнительные линзы могут быть жесткими или гибкими.

Необходимо принять во внимание, что для интерпретации формулы изобретения предполагается использовать раздел "Подробное описание изобретения", а не разделы "Краткое изложение" и "Реферат изобретения". Разделы "Краткое изложение" и "Реферат изобретения" могут излагать один или более, но не все примеры осуществлений настоящего изобретения, как оно задумано изобретателями, и тем самым ими никоим образом не намеревается ограничивать настоящее изобретение и прилагаемую формулу изобретения.

Настоящее изобретение было выше описано с помощью функциональных компоновочных блоков, иллюстрирующих реализацию заданных функций и отношений между ними. Границы этих функциональных компоновочных блоков были определены здесь произвольно для удобства описания. При условии, что надлежащим образом выполняются заданные функции и отношения между ними, могут быть определены альтернативные границы.

Вышеприведенное описание определенных примеров осуществления будет, таким образом, полностью раскрывать сущность изобретения, что позволяет другим специалистам использованием знаний в этой области техники легко модифицировать и/или адаптировать для различных приложений такие определенные примеры осуществления без чрезмерных экспериментов, без отклонения от общей концепции настоящего изобретения. Поэтому, базируясь на представленном здесь изучении и руководстве, предполагается, что такие адаптации и модификации будут находиться в пределах значения и диапазона эквивалентов раскрытых примеров осуществления. Следует понимать, что фразеология и терминология дана здесь с целью описания, а не ограничения, так что терминология или фразеология этого описания должна интерпретироваться квалифицированными специалистами в свете идей изобретения и руководства.

Объем и область применения настоящего изобретения не должны быть ограничены каким-либо из описанных выше примеров осуществления, но должны быть определены только в соответствии со следующими пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.

Бинокулярная лупа содержит перемычку, включающую соединитель для прикрепления к очкам, и окуляры лупы, содержащие увеличительную линзу с фиксированной оптической силой, герметизированную линзу, заполненную жидкостью и имеющую изменяемую оптическую силу; исполнительный элемент для изменения оптической силы линз, датчик расстояния, прикрепленный к перемычке, для измерения расстояния между пользователем и объектом, и электронное устройство управления, прикрепленное к перемычке, для выполнения сравнения измеренного расстояния с фокальной длиной окуляров лупы. Если измеренное расстояние находится вне порогового диапазона от фокальной длины, то осуществляется независимая настройка оптической силы одной или более линз. Окуляры, датчик расстояния, электронное устройство могут быть выполнены модульно с возможностью удаления и установки. Технический результат – обеспечение легкости и непрерывности настройки жидкой линзы для коррекции положительной оптической силы и улучшение бинокулярного зрения за счет независимости настройки каждой линзы. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Бинокулярная лупа, прикрепленная к очкам перед глазами пользователя, содержащая:

перемычку, включающую соединитель для прикрепления перемычки к очкам, а также, по меньшей мере, один окуляр лупы, содержащий:

по меньшей мере, одну увеличительную линзу, при этом увеличительная линза имеет фиксированную оптическую силу,

по меньшей мере, одну герметизированную линзу, заполненную жидкостью; при этом, по меньшей мере, одна герметизированная линза, заполненная жидкостью, имеет изменяемую оптическую силу;

другой окуляр лупы, содержащий:

по меньшей мере, одну увеличительную линзу, при этом увеличительная линза имеет фиксированную оптическую силу,

по меньшей мере, одну герметизированную линзу, заполненную жидкостью; при этом, по меньшей мере, одна герметизированная линза, заполненная жидкостью, имеет изменяемую оптическую силу;

по меньшей мере, один исполнительный элемент, присоединенный, по меньшей мере, к одной герметизированной линзе, заполненной жидкостью, и сконфигурированный для изменения оптической силы, по меньшей мере, одной герметизированной линзы, заполненной жидкостью;

по меньшей мере, один датчик расстояния, прикрепленный к перемычке, сконфигурированный для измерения расстояния между пользователем и объектом, исследуемым пользователем, при этом, по меньшей мере, один датчик расстояния сконфигурирован для выработки сигнала, показывающего расстояние между пользователем и объектом, исследуемым пользователем; и

по меньшей мере, одно электронное устройство управления для крепления на перемычке сконфигурировано для выполнения сравнения измеренного расстояния с фокальной длиной одного окуляра лупы и фокальной длиной другого окуляра лупы;

причем если измеренное расстояние находится вне определенного порогового диапазона от фокальной длины, может быть необходима настройка оптической силы одной или более линз, заполненных жидкостью, предоставляя пользователю лупы возможность поодиночке настраивать коррекцию изображения для каждого глаза, что может в результате привести к улучшенному бинокулярному зрению и бинокулярному объединению изображений;

бинокулярная лупа может содержать модульные компоненты, причем каждый из одного или другого окуляра, датчика расстояния, электронного устройства может быть удален или повторно прикреплен к перемычке и/или друг к другу посредством любого механизма, который позволял бы производить такие действия непрерывным образом, без повреждения какого-либо другого компонента.

2. Бинокулярная лупа по п. 1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один исполнительный элемент является электромеханическим исполнительным элементом.

3. Бинокулярная лупа по п. 2, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один электромеханический исполнительный элемент изменяет одно или более давлений, приложенных, по меньшей мере, к одному резервуару с жидкостью, присоединенному, по меньшей мере, к одной герметизированной линзе, заполненной жидкостью.

4. Бинокулярная лупа по п. 3, отличающаяся тем, что одно или более из приложенных давлений изменяет кривизну, по меньшей мере, одной герметизированной линзы, заполненной жидкостью.

5. Бинокулярная лупа по п. 4, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одно полученное изменение кривизны, по меньшей мере, одной герметизированной линзы, заполненной жидкостью, изменяет оптическую силу, по меньшей мере, одной герметизированной линзы, заполненной жидкостью в диапазоне от 0 до 2.7.

6. Бинокулярная лупа по п. 4, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одно полученное изменение кривизны, по меньшей мере, одной герметизированной линзы, заполненной жидкостью, изменяет фокальную длину, определяемую бинокулярной лупой, в диапазоне от 340 мм до 520 мм.

7. Бинокулярная лупа по п. 1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один датчик расстояния использует, по меньшей мере, одну волну ИК-диапазона.

8. Бинокулярная лупа по п. 1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один датчик расстояния является ультразвуковым датчиком.

9. Бинокулярная лупа по п. 1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один датчик расстояния использует, по меньшей мере, одну волну видимого диапазона света.

10. Способ управления линзой бинокулярной лупы, прикрепленной к очкам перед глазами пользователя, содержащий:

получение сигнала, по меньшей мере, от датчика расстояния, при этом сигнал определяется измеряемым расстоянием между пользователем и объектом, изучаемым пользователем;

анализ сигнала и определение расстояния до объекта;

сравнение расстояния с фокальной длиной, определяемой одной или более линзами, заполненными жидкостью;

при этом, по меньшей мере, одно электронное устройство управления для крепления на перемычке сконфигурировано для выполнения сравнения измеренного расстояния с фокальной длиной;

причем если измеренное расстояние находится вне определенного порогового диапазона от фокальной длины, может быть необходима настройка оптической силы одной или более линз, заполненных жидкостью, предоставляя пользователю лупы возможность поодиночке настраивать коррекцию изображения для каждого глаза, что может в результате привести к улучшенному бинокулярному зрению и бинокулярному объединению изображений.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что получение сигнала происходит непрерывно.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что получение сигнала состоит в непрерывном получении, по меньшей мере, одного оптического сигнала.

13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что получение сигнала состоит в получении акустического сигнала.

14. Способ по п. 10, отличающийся тем, что при сравнении также сравнивается сигнал с радиусом кривизны, по меньшей мере, одной герметизированной линзы, заполненной жидкостью.

15. Способ по п. 10, отличающийся тем, что настройка изменяемой оптической силы исполняется настройкой кривизны, по меньшей мере, одной герметизированной линзы, заполненной жидкостью.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что настройка кривизны осуществляется, по меньшей мере, одним электромеханическим исполнительным элементом.

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один электромеханический исполнительный элемент изменяет одно или более давлений, приложенных, по меньшей мере, к одному резервуару с жидкостью, присоединенному, по меньшей мере, к одной герметизированной линзе, заполненной жидкостью.