專利名稱：用于眼鏡的雙曲面光學(xué)裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般屬于光學(xué)裝置領(lǐng)域。更加特別的，本發(fā)明涉及一種曲面光學(xué)裝置及其制造方法。尤其是，本發(fā)明涉及一種雙曲面或復(fù)合曲面裝置，其中流體介質(zhì)被保存在其內(nèi)部。
背景技術(shù)：
許多光學(xué)元件的一個重要方面是元件的表面曲率。實際上，折射透鏡匯聚或發(fā)散光線的能力是通過它們的前后表面的曲率差獲得的。類似的，曲面鏡的焦平面是由該鏡片曲率所確定的。對于大部分透鏡和鏡片的應(yīng)用，所討論的表面具有球面形狀。一個例外是用于校正散光的透鏡，其具有一種結(jié)合球形表面和圓柱形表面的曲率。所有這些元件的關(guān)鍵特征是它們具有二維表面，因此，它們具有兩個主曲率(principlecurvature)。例如，平坦表面具有等于零的兩個曲率。圓柱形表面具有一個曲率為零，而另一個曲率不為零。超環(huán)面具有不為零且不相等的兩個曲率，并且球體可被定義為一特定分部，其中兩個曲率彼此相等且不為零。因此，應(yīng)該意識到大部分通常的光學(xué)元件是使用其兩個曲率不為零且不相等的表面構(gòu)成。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將這些類型的光學(xué)元件稱作為雙曲面型的。此外，如果曲率還沿著給定方向發(fā)生變化，那么該曲率是復(fù)雜的。為了本申請的目的，可互換的使用雙曲線和復(fù)合曲線。
最普通的光學(xué)元件為眼鏡中使用的視力矯正透鏡。對于幾乎最嚴重的處方，這些透鏡為凹凸透鏡，其中兩個表面都是雙曲面型的。矯正透鏡可被制造使其一個表面為雙曲面而另一個表面為平面，但該結(jié)構(gòu)并不是所期望的，因為除了美學(xué)原因外，它將導(dǎo)致不期望的光學(xué)畸變。除了視力矯正外，具有雙曲面透鏡的眼鏡被配戴以防止眼睛免受太陽光、刺眼強光和外來物質(zhì)侵害、及當作流行飾品。其它類型的具有雙曲面的護目鏡為防護鏡、遮陽板、以及頭盔面板。光可從其通過或反射的雙曲面型表面的其它例子為擋風(fēng)玻璃、玻璃阻斷窗、汽車頭燈、天窗、以及其它光學(xué)裝置和元件。
對于很多應(yīng)用，通常是在光學(xué)元件的表面上涂敷附加單層或多層。該層提供額外的功能，例如光傳導(dǎo)控制、防反射性或耐刮性。因此，每個附加層本身就可用作一光學(xué)元件，并且當其附著于另一元件時，結(jié)果得到一復(fù)合元件。有各種用于涂敷光學(xué)元件的方法，包括真空沉積和在液體涂敷之后進行固化。一可選擇的方法為將一固體層貼附于透鏡。這提供了一種用于獲得期望功能性的節(jié)約成本的方法。例如，可通過將鋁化Mylar貼附在一對普通眼鏡的透鏡上制造一對“鏡面反射型太陽鏡”。另一個例子是將偏光器貼附于偏光太陽鏡的透鏡上。然而，在試圖制造光學(xué)元件過程中，當這些層之一已經(jīng)被粘貼至雙曲面表面時，尤其是如果將要貼附至雙曲面表面的層最初為平坦的，將出現(xiàn)各種困難。能夠快速看出除非該最初平坦的Mylar被伸展或切開，否則它不能一致的貼附至雙曲面透鏡表面?？蛇x擇的，通過在粘貼過程中改變層材料的狀態(tài)可粘附最初平坦層。如果該層被軟化、甚或是溶化及粘附至該狀態(tài)，m則可一致地貼附。很明顯，最終的混合光學(xué)元件隨后必需在比粘附該層的溫度低的溫度下操作。
雖然依上述方式已經(jīng)實現(xiàn)了粘附一同質(zhì)固體層，但當期望粘附多層至光學(xué)元件時，特別是如果它們的厚度被控制比微米稍大，將出現(xiàn)很多更難的困難。此外，如果在操作溫度下粘附的一個層為流體，則該任務(wù)被認為是不可能的。目前市場上沒有任何裝置可以將具有均勻的、微米大小厚度的流體粘附至固體曲面層。如果流體層被成功的粘附至曲面，則很多應(yīng)用將成為可能。這種裝置的一個例子是根據(jù)美國專利第6239778號的液晶透鏡，在此通過引用所述專利而并入本文。
已經(jīng)有許多不成功的嘗試來實現(xiàn)該項任務(wù)，因為如果成功，則將允許使用類似電子可控光傳導(dǎo)液晶的技術(shù)。迄今，由于所需的緊密公差，在市場上沒有任何這種裝置。解決此問題的一個嘗試為使用雙曲面半透鏡，其通過所需間隙距離的間隔物分隔開。然而，由于這種裝置需要小的單元間隙—微米級—所以就難于適當?shù)膶R該二透鏡，而同時在透鏡的整個區(qū)域上保持所需的間隙距離。當出現(xiàn)電極時，將使問題變得復(fù)雜，這可通過厚度中微米尺寸的變化而引起電短路。此外，如果適當?shù)拈g隙距離未被保持在小于微米范圍內(nèi)，則所需的光學(xué)特性將不能獲得。而且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)適當?shù)某尚芜@種裝置的外表面以至它們與鄰近光學(xué)元件的形狀相配是非常困難的。由于未能預(yù)先形成基板，所以熱成形一平坦多層結(jié)構(gòu)的概念被認為是不可能的，其中多層中的一層為流體。
因此，需要這樣一種裝置及其制造它的方法，其中兩層彼此分開一受控的距離。換句話說，該受控距離在兩個光學(xué)層之間提供一個間隙，并且在光學(xué)元件的區(qū)域上延伸的該間隙產(chǎn)生一封裝容積。該封裝容積可被執(zhí)行期望的光學(xué)、保護或其它功能的單個或多個流體物質(zhì)所填充。如果粘附到曲面基板的各層為液晶裝置的各層，則最終的化合光學(xué)元件，例如具有電可控光傳導(dǎo)性。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識到在這種裝置中保持該間隙以確保正確操作是重要的。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到前述問題，本發(fā)明的第一方面是提供一種用于眼鏡的曲面光學(xué)裝置及其制造方法。
本發(fā)明的另一方面是提供一種曲面光學(xué)裝置，其包括在其間具有一受控距離的相對基板。
本發(fā)明的進一步方面是提供一種如上所述的曲面光學(xué)裝置，以通過使用間隔物來保持基板之間的受控距離。
如上所述，本發(fā)明的另外一個方面是提供帶有涂層的基板以控制可保存在基板之間的流體材料的性質(zhì)，其中所述涂層可以是電極、定向?qū)?alignment layer)等。
本 發(fā)明的另一個方面是提供一種如前所述的曲面光學(xué)裝置，其中基板在至少一維空間中被彎曲具有高達10屈光度的曲率特性。
本發(fā)明的又一個方面是提供一種如上所述的曲面光學(xué)裝置，其中通過這樣的處理來形成所述裝置在對基板施加受控壓力之前、期間或者之后，將最初為平坦的一對相對的基板的溫度加熱至一預(yù)定的溫度，所述相對的基板在其間具有受控的距離，從而使得它們與所需的曲面形狀相一致。
本發(fā)明另外的方面是提供一種如上所述的曲面光學(xué)裝置及其制造方法，以提供相對的模面使其與相對的基板相符，以便形成所需的曲面形狀，然后以這樣一種方式除去壓力和熱量，使得在保持基板之間的所需受控距離的同時，保持曲面形狀。
本發(fā)明的另一個方面是提供一種如上所述的曲面光學(xué)裝置及其制造方法，其中流體材料被保存在基板之間。關(guān)于本發(fā)明的這個方面，流體材料可以在成形處理之前或之后進行填充。
本發(fā)明的又一個方面是提供一種如上所述的曲面光學(xué)裝置，其中曲面光學(xué)裝置包括在其間具有受控距離的基板，給初始曲面光學(xué)裝置按如上所示方式施加熱量和壓力，以進一步對該裝置提供額外的曲率性質(zhì)。
本發(fā)明的又一額外方面是提供一種如上所述的曲面光學(xué)裝置，其中基板被粘附至半透鏡，該半透鏡與曲面裝置的一個表面基本一致。
本發(fā)明的又一其它方面是提供一種如上所述的曲面光學(xué)裝置，其中與曲面裝置的另一側(cè)基本相符的第二半透鏡被粘附在其上。
隨著詳細的說明將變得顯而易見的本發(fā)明的前述和其它方面，通過一彎曲光學(xué)裝置來實現(xiàn)，所述曲面光學(xué)裝置包括一對最初平坦相對的撓性基板以及多個置于所述基板之間并被密封的間隔物，基板之間具有一受控距離，在保持其間的受控距離的同時彎曲基板。
本發(fā)明的其它方面通過一種用于構(gòu)造曲面光學(xué)裝置的方法獲得，所述方法包括提供一分開的層堆及熱成形該分開的層堆以在此處提供曲率形狀，所述層堆具有相對的撓性基板，基板之間具有受控的距離以形成一間隙。
本發(fā)明的這些和其它方面，以及其優(yōu)于現(xiàn)存已有技術(shù)形式的優(yōu)點通過下述的說明將變得明顯，且所述的方面和優(yōu)點是通過之后所述和所要求的改進實現(xiàn)的。


為了完整的理解本發(fā)明的目的、技術(shù)和結(jié)構(gòu)，應(yīng)參考下述的詳細說明和附圖，其中圖1為在形成曲面光學(xué)裝置中使用的分開層堆的示意圖；圖2為表示用于形成所述光學(xué)裝置的設(shè)備的示意圖；圖3為成形處理之后所述裝置的橫截面示意圖；和圖4為定位于兩個半透鏡之間的光學(xué)裝置的橫截面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考附圖，尤其是參考圖1，能夠看到在制造本發(fā)明中使用的一分開的層堆通常標以數(shù)字10。通常，層堆10包括一對相對的基板12。在該優(yōu)選實施例中，基板12基本上為熱塑性聚合物的平板。施加至每個基板上的可能是完整光學(xué)裝置的適當光學(xué)操作所需的任何數(shù)量的涂層。這些涂層可包括一導(dǎo)電或電極層14，例如氧化銦錫，其可能被制作圖案用于一電光裝置。還可在電極層14上提供一定向?qū)?6以控制布置在基板之間的任何液晶材料的取向。其它涂層包括用于護目鏡裝置的防反射涂層，用于防曬的紫外線阻斷層等。應(yīng)該意識到這種涂層在整個裝置的制造過程中不受影響。通過該涂敷的涂層，基板具有一內(nèi)表面17，其指的是鄰接封裝容積的表面，而基板的外表面為與封裝容積不鄰接的表面。環(huán)繞基板12的內(nèi)表面17的外周邊或邊緣提供密封材料18，且它最后被密封以防止任何封裝液體從基板12之間泄漏。
相同尺寸的間隔物材料20被引入到一個或兩個制備好的基板12的內(nèi)表面17上。間隔物20防止該二個內(nèi)部基板表面17彼此比間隔物尺寸更加靠近。間隔物是由在制造處理的每一個階段都比基板材料更加堅硬的材料構(gòu)成。應(yīng)該能夠理解，所使用的間隔物被選擇以便獲得期望的光學(xué)裝置。兩個平坦基板12被定位為彼此面對，內(nèi)表面17對內(nèi)表面17，而間隔物20置于其間以形成一種“夾層”結(jié)構(gòu)。相信能在大約3μm至大約2μm之間的任何尺寸制作間隔物。如果需要，可在此時通過毛細管作用或真空填充將流體材料26引入到該間隙或受控距離24中?？蛇x擇的，可在施加間隔物且另一基板被定位之前或之后將所需的流體材料26施加至一個內(nèi)表面上。或者，間隔物可混合或以其它方式并入所需的流體中，并且該結(jié)合物可在另一基片被定位之前被施加至一個內(nèi)表面。流體材料26可能是液晶材料，但它也可以是包含染料，例如光致變色染料的溶液；電致電解液；或樹脂。密封材料18封住整個層堆10以便保留液體材料26。應(yīng)該理解該密封材料可以是一粘結(jié)劑，其可以與基板的熱塑性聚合物材料相適應(yīng)的使用，并且具有與制造過程的其它步驟相適應(yīng)的溫度。如后面將要討論的，在曲率半徑被賦予層堆之后，流體材料可被填充到基板之間。
現(xiàn)在參考圖2，可以看出通常被標以數(shù)字30的成形裝置可被利用來制造曲面光學(xué)裝置。裝置30包括一加熱室32，其能夠升高和降低制造過程中所需的溫度。加熱室32中包含的是一對相對的壓盤34，其可接受壓縮力35以便允許以常規(guī)的方式關(guān)閉和打開壓盤34。壓縮力35的施加以下面將要說明的方式被控制并與熱量的施加32相協(xié)調(diào)。加熱元件37可由壓盤34或者模子36、40承載。可選擇的，層堆可在分開的腔室中加熱，并且然后以及時的方式傳送給模子以便成形。上壓盤上附著的是一提供模面38的半模36。同理，附著到下壓盤34上的是具有第二模面42的第二半模40。
最初平坦的、分開的層堆10被插入到兩個模面38和42之間，其中每個模面擁有用于光學(xué)裝置的每個側(cè)面的所需最后形狀。該二模面可彼此匹配，從而通過它們本身，一個模面就可緊密配合到另一個中，而在其間具有最小殘留空間?；蛘吒鶕?jù)裝置的最終使用情況，一模面的曲率可與另一個模面稍微不同。模面38、42在制造過程中保持堅硬并且基本不會變形。室32使層堆10的溫度升高，并且壓縮力35由壓盤34施加給層堆10，其中所述力本質(zhì)上與最初平坦層垂直。相信溫度、壓縮力和時間對形成最終產(chǎn)品具有決定性連帶關(guān)系。溫度、力和時間的結(jié)合必須足夠大使得基板12與模面38、42相一致，并且在溫度被降低和力被除去之后它們永久的保持模面形狀。換句話說，不需要其他的抑制力來保持光學(xué)裝置的曲面形狀。然而，溫度和力不需大到足以使內(nèi)部基板表面彼此與間間隔比隔物尺寸更小。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果溫度太高和/或力太大，則基板變得彼此太接近且鄰接個體間隔物的基板被過分軟化，從而使該基板生波紋。因此，溫度/力的結(jié)合以及它們的比率和應(yīng)用時間必須足夠大，以使最初平坦層堆10成形(imbue)為期望的曲面形狀，但不會大到改變基板內(nèi)部表面17之間的間距。在較高的處理溫度下，需要較小的壓縮力。相反，在較低的處理溫度下，需要較大的壓縮力和/或時間。應(yīng)該理解處理溫度決不能超過基板的熔化溫度。以此方式產(chǎn)生的整個光學(xué)裝置的操作溫度低于熱成形溫度。壓縮力和升高的溫度被施加給層堆10一個充足的時間，使得層堆10在力被除去和溫度被降低之后保持有通過模子壓制的形狀。此外，在未施加任何其它力的情況下該形狀就保持不變。根據(jù)所用的參數(shù)，該形狀可能會出現(xiàn)一些松弛。
如從圖3最佳看出的，在層堆10從成型裝置30上被移去之后，通常被標以數(shù)字50的雙曲面光學(xué)裝置就被形成了。應(yīng)該理解這種成形裝置可以僅形成單一曲面裝置，但確信雙曲面裝置提供最大功能性。在任何情況下，前述處理確信能夠產(chǎn)生裝置50，該裝置50具有等于0至10屈光度的第一曲率52，及獨立的具有等于0至10屈光度的第二曲率54。使用該處理的有限屈光度上限仍未實現(xiàn)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)前述處理在遍及所述裝置的整個區(qū)域的內(nèi)表面之間保持了受控的距離，以致用于控制光的傳導(dǎo)和/或反射所需的光學(xué)特性是一致的并且是可接受的。該裝置可在成形處理之后不久利用粘結(jié)劑粘附至更加堅硬的基板。這將能夠確保所獲得的曲率持久不變。
在該優(yōu)選實施例中所述元件內(nèi)的封裝容積可包含其在裝置成形溫度和壓縮力下為流體的任何物質(zhì)。該物質(zhì)在所述裝置的操作溫度下可能或不能保持一流體狀態(tài)。在一些情況下，期望封裝容積未包含任何東西。還應(yīng)該理解密封材料18可在熱成形處理過程中而不是在熱成形處理之前被密封。因此當夾層或?qū)佣?0被裝配起來時，可在一個內(nèi)部基板上環(huán)繞所需的封裝容積的外周邊“印刷”粘結(jié)劑圖案。在形成曲面形狀之前未將流體材料填充至基板之間的情況下，在提供開口的成形處理通過密封材料提供之后來填充流體材料。
完成裝置50還可以通過使用其最初是曲面的而非平面的基板來制造。確信通過使用最初為曲面的基板，可以獲得比使用最初平坦基板獲得的最終元件大的最終曲率或區(qū)域。因此，可改進曲率總量。因此，該實施例可用于生產(chǎn)需要大曲率的裝置，例如用于頭盔面板的裝置。此外，可獲得用于制造風(fēng)鏡的復(fù)雜曲面——例如環(huán)繞鼻梁區(qū)域。
實例1具有電極14且直徑約為2寸的兩個已涂敷熱塑性聚酯基板(例如，來自CP薄膜公司的OC-100)被涂以定向?qū)硬牧先芤?例如，來自日本合成橡膠公司的JALS 204-R40)以在該涂層干燥之后形成具有0.1μm優(yōu)選厚度的定向?qū)?6。5μm直徑的間隔物20(例如，來自EM工業(yè)公司的Licristar50)被均勻的分布以控制遍及層堆10的間隙24。優(yōu)選的，間隔物20嵌入至少一個定向?qū)?6以防止間隔物20在熱成形處理過程中存在有外壓力35時四處移動和自行聚集。使用天鵝絨布料摩擦至少一個定向?qū)?6以對齊該液晶材料26。在密封材料18，例如粘結(jié)劑(例如來自Loctite公司的Loctite 349)沿著留有至少一個開口的單元的邊緣被分配到至少一個表面17上之后，通過裝配兩個基板、定向?qū)邮顾鼈儽舜讼鄬Χ鴺?gòu)成層堆10。使粘結(jié)劑固化以保持基板之間的間隔。所述單元通過開口被填充一液晶制劑(formulation)26(例如，來自EM工業(yè)公司的ZLI2806)。以一封邊密封粘結(jié)劑密封開口，并且該粘結(jié)劑被固化以封裝制劑26。將層堆10置于用作模子36、40的玻璃透鏡(例如，來自O(shè)ptoSigma公司的Plano CVX BK7和Plano CNCV BK7)之間，使得整個單元區(qū)域在熱成形處理過程中通過與面38、42進行接觸而承受壓力35。該二寸平凸和平凹玻璃透鏡具有對應(yīng)于6.8屈光度的±150毫米的焦距。在模子36的頂部，施加使用0.5至2公斤負載的壓力35以保持壓住單元10。整個層堆被送入115℃的腔室32，并保持1到20小時以通過熱成形獲得所需的曲率。整個層堆被從腔室32中移出以冷卻至低于50℃的溫度且形成雙曲面液晶單元50。
結(jié)果得到的曲率依賴于所使用的熱成形溫度、壓力、時間和所用頂部及底部玻璃透鏡的屈光度。使用此技術(shù)已經(jīng)能夠制造出對應(yīng)高達8屈光度的曲率。通過填充手性材料賓主制劑(例如來自EM工業(yè)公司的S811)、染料(例如，來自Mitsui Toatsu化學(xué)公司的S-428)和液晶(例如，來自EM工業(yè)公司的ZLI2806)，所述單元在熱成形前后呈現(xiàn)出相同的電光學(xué)特性，例如52至12％的光透射性和少于3％的模糊感(haze)。
實例2具有電極14且直徑約為2英寸的兩個已涂敷熱塑性聚碳酸酯基板(例如，來自N.I.Teijin Shoji股份有限公司的HA120-B60)被涂以定向?qū)硬牧先芤?例如，來自日本合成橡膠公司的JALS 204-R40)以在該涂層干燥之后形成具有0.1μm優(yōu)選厚度的定向?qū)?6。5μm直徑的間隔物(例如，來自EM工業(yè)公司的Licristar 50)被均勻的分布以控制遍及層堆10的間隙24。優(yōu)選的，間隔物20嵌入至少一個定向?qū)?6以防止間隔物20在熱成形處理過程中存在有外壓力35時四處移動和自行聚集。使用天鵝絨布料摩擦至少一個定向?qū)?6以對齊該液晶材料26。在密封材料18，例如粘結(jié)劑(例如來自Loctite公司的Loctite 349)沿著留有至少一個開口的單元的邊緣被分配到至少一個表面17上之后，通過裝配兩個基板、定向?qū)邮顾鼈儽舜讼鄬Χ鴺?gòu)成層堆10。使粘結(jié)劑固化以保持基板之間的間隔。所述單元通過開口被填充一液晶制劑26(例如，來自EM工業(yè)公司的ZLI2806)。用粘結(jié)劑密封開口，并且該粘結(jié)劑被固化以封裝制劑26。將單元10置于用作壓盤36、40的玻璃透鏡(例如，來自O(shè)ptoSigma公司的Plano CVX BK7和Plano CNCV BK7)之間，使得整個單元區(qū)域在熱成形處理過程中通過與面38、42進行接觸而承受壓力35。該二英寸平凸和平凹玻璃透鏡具有對應(yīng)于6.8屈光度的±150毫米的焦距。該層堆被送入115℃的腔室32，并保持1到2個小時以軟化層堆10。在模子36的頂部，施加使用0.5至2公斤負載的壓力35以對層堆10進行熱成形。整個層堆被從腔室32中移出以冷卻至低于50℃的溫度且形成雙曲面液晶單元50。
結(jié)果得到的曲率依賴于所使用的熱成形溫度、壓力、時間和頂部及底部玻璃透鏡的屈光度。使用此技術(shù)已經(jīng)能夠制造出對應(yīng)高達8屈光度的曲率。通過填充手性材料的賓主制劑(例如來自EM工業(yè)公司的S-811)、染料(例如，來自Mitsui Toatsu化學(xué)公司的S-428)和液晶(例如，來自EM工業(yè)公司的ZLI2806)，所述單元在熱成形前后呈現(xiàn)出相同的電光學(xué)特性，例如60至13％的光透射性和少于3％的模糊感。
實例3具有電極14且直徑約為2英寸的兩個已涂敷熱塑性聚酯基板(例如，來自CP薄膜公司的OC-100)被涂以定向?qū)硬牧先芤?例如，來自日本合成橡膠公司的JALS 204-R40)以在該涂層干燥之后形成具有0.1毫米優(yōu)選厚度的定向?qū)?6。5μm直徑的間隔物(例如，來自EM工業(yè)公司的Licristar 50)被均勻的分布以控制遍及層堆10的間隙24。優(yōu)選的，間隔物20嵌入至少一個定向?qū)?6以防止間隔物20在熱成形處理過程中存在有外壓力35時四處移動和自行聚集。使用天鵝絨布料摩擦至少一個定向?qū)?6以對齊該液晶材料26。在密封材料18，例如粘結(jié)劑(例如來自Loctite公司的Loctite 349)沿著留有至少一個開口的單元的邊緣被分配到至少一個表面17上之后，通過裝配兩個基板、定向?qū)邮顾鼈儽舜讼鄬Χ鴺?gòu)成層堆10。使粘結(jié)劑固化以保持基板之間的間隔24。將所述空單元10置于為玻璃透鏡(例如，來自O(shè)ptoSigma公司的Plano CVX BK7和Plano CNCV BK7)形式的模子36、40之間，使得整個單元區(qū)域在熱成形處理過程中通過與模子表面38、42進行接觸而承受壓力35。該二英寸直徑的平凸和平凹玻璃透鏡具有對應(yīng)于6.8屈光度的±150毫米的焦距。在模子36的頂部，施加使用0.5至2公斤負載的壓力35以保持壓住空層堆10。整個層堆被送入115℃的腔室32，并保持1到15小時以通過熱成形獲得所需的曲率。整個層堆被從腔室32中移出以冷卻至低于50℃的溫度且形成雙曲面單元50。結(jié)果得到的曲率依賴于所使用的熱成形溫度、時間、壓力和頂部及底部玻璃透鏡的屈光度。使用此技術(shù)已經(jīng)能夠制造出對應(yīng)高達8屈光度的曲率。
通過開口使用液晶制劑26(例如，來自EM工業(yè)公司的ZLI2806)填充雙曲面單元50。使用一封邊粘結(jié)劑密封該開口并固化該粘結(jié)劑以封裝制劑26。通過填充手性材料的賓主制劑(例如來自EM工業(yè)公司的S-811)、染料(例如，來自Mitsui Toatsu化學(xué)公司的S-428)和液晶(例如，來自EM工業(yè)公司的ZLI2806)，所述單元在彎曲固化前后呈現(xiàn)出相同的電光學(xué)特性，例如52至12％的光透射性和少于3％的模糊感。
前述處理和裝置的優(yōu)點是非常明顯的。主要地，該處理允許大量生產(chǎn)可固定至已有半透鏡56和58的光學(xué)元件50，如圖4所示。實際上，任何數(shù)量的光學(xué)元件50可彼此直接鄰接的定位，和放置成鄰接一個透鏡或者置于半透鏡之間。這將允許通過單一裝置提供光學(xué)特性的多重組合。例如，一個層堆包含液晶材料，且第二鄰接層堆可具有染料?？蛇x擇的，元件50和透鏡根據(jù)最終使用情況可被稍微分隔開。這樣一種裝置將賦予只由流體介質(zhì)，例如液晶材料才能提供的功能性。此外，可提供這樣一種裝置其與現(xiàn)有形狀共形以便與具有功能性的眼鏡飾品相容，但又保持輕重量。上述的方法和裝置還提供這樣一種裝置其是曲面的并且在基板之間保持所需的受控間隙距離，以確保裝置的有效操作同時提供所需的光學(xué)特性。
如此，能夠看出通過上述的結(jié)構(gòu)及其方法已經(jīng)實現(xiàn)了本發(fā)明的目的。雖然根據(jù)專利條例，僅僅示出并詳細描述了最佳模式和優(yōu)選實施例，但是應(yīng)該明白本發(fā)明不限制于此或者因此得到限制。因此，應(yīng)參考以下權(quán)利要求來理解本發(fā)明的真實范圍和外延。
權(quán)利要求
1.一種曲面光學(xué)裝置，包括一對基本上為平坦的相對的撓性基板；和布置在所述一對基板之間并且被密封的多個間隔物，所述基板之間具有一受控距離；在保持其間的所述受控距離的同時彎曲所述基板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述受控距離大約為3μm或更大。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，進一步包括一第一半透鏡，具有一鄰接所述彎曲基板的一側(cè)定位的彎曲表面，其中所述彎曲基板與所述第一半透鏡的所述彎曲表面的形狀基本上一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，進一步包括一第二半透鏡，具有一鄰接所述彎曲基板的相對側(cè)定位的彎曲表面，其中所述彎曲基板與所述第二半透鏡的所述彎曲表面的形狀基本上一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述基板的第一曲率為彎曲至0到10屈光度之間的任意值，且第二曲率為獨立的彎曲至0至10屈光度之間的任意值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，進一步包括與所述多個間隔物混合并且布置在所述一對基板之間的流體材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其中所述基板具有置于其上并且彼此面對的電極層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其中所述彎曲形狀是在至少兩個方向上彎曲。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其中所述流體介質(zhì)是從由液晶材料、染料、電致變色電解液和樹脂構(gòu)成的族中選出的。
10.一種曲面光學(xué)裝置，包括至少一對基本上相對的撓性基板；布置在所述一對基板之間并且被密封的多個一致尺寸的間隔物，所述基板之間具有一受控距離；和在保持其間的所述受控距離的同時永久彎曲所述至少一對基板。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，進一步包括至少第二對基本上相對的撓性基板；布置在所述第二對基板之間并且被密封的多個一致尺寸的間隔物，所述第二基板之間具有一受控距離；和在保持其間的所述受控距離的同時彎曲所述第二對基板，其中所述第一和第二對基板彼此的曲面形狀基本上一致。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中所述第一受控距離在其間具有第一流體材料，而第二受控距離在其間具有不同于所述第一流體材料的第二流體材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其中多個裝置被彼此鄰接的層疊并且彼此的曲面形狀基本上一致，但其中每個裝置具有獨特的光學(xué)特性。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的裝置，進一步包括一第一半透鏡，具有一鄰接所述彎曲基板的一側(cè)定位的彎曲表面，其中所述彎曲基板與所述第一半透鏡的所述彎曲表面的形狀基本上一致。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，進一步包括一第二半透鏡，具有一鄰接所述彎曲基板的相對側(cè)定位的彎曲表面，其中所述彎曲基板與所述第二半透鏡的所述彎曲表面的形狀基本上一致。
16.一種用于制造曲面光學(xué)裝置的方法，包括提供至少一分開的層堆，該層堆具有相對的撓性基板，所述基板之間具有一受控的距離以形成一間隙；和熱成形所述分開的層堆以形成一曲面形狀。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述曲率是在多于一個的方向中。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，進一步包括將流體介質(zhì)置于所述間隙中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中其中所述流體介質(zhì)是從由液晶材料、染料、電致變色電解液和樹脂構(gòu)成的族中選出的。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，進一步包括通過基本上為平坦、撓性的基板組裝所述層堆，其由分割物分開以保持所述受控距離；和將流體介質(zhì)置于所述間隙中。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，進一步包括將所述組裝的分開層堆插入到一個模子的兩個半模之間，每個半模具有與另一個所述模子表面相面對的模子表面；對所述半模施加一段時間的熱量和/或壓力，以致壓力、熱量和時間的結(jié)合能夠使所述組裝的分開的層堆與所述曲面形狀一致；和以某一方式除去所述壓縮力和熱量使得所述組裝的分開層堆的所述曲面形狀保留。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中當施加所述壓縮力時，在所述基板之間維持所述受控距離。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述半模為復(fù)合曲面，且所述曲面形狀雙曲面。
24.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，進一步包括使第一一致的半透鏡位于鄰接所述曲面形狀的一側(cè)。
25.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，進一步包括使第二一致的半透鏡位于鄰接所述曲面形狀的相對側(cè)。
26.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中所述流體介質(zhì)為液晶材料。
27.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，進一步包括由所述彎曲基板組裝所述分開的層堆，并通過間隔物分開以保持所述受控距離；將流體介質(zhì)填充到所述間隙中。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，進一步包括將所述組裝的分開層堆插入到一個模子的兩個半模之間，每個半模具有與另一個所述模子表面相面對的模子表面；對所述半模施加一段時間的熱量和/或壓力，以致壓力、熱量和時間的結(jié)合能夠使所述組裝的分開的層堆與所述曲面形狀一致；和以某一方式除去所述壓縮力和熱量使得所述組裝的分開層堆的所述曲面形狀保持不變。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中當施加所述壓縮力時，在所述基板之間維持所述受控距離。
全文摘要
一種曲面光學(xué)裝置，包括一對最初為平坦的相對的撓性基板，其具有流體材料，所述流體材料具有分布在其中的間隔物，該間隔物置于該對基板之間并被密封。所述基板在其間具有均勻受控的距離。在保持其間的受控距離的同時，通過使用模子施加熱量和壓力永久彎曲所述基板。流體材料可以是液晶，以便提供具有增強光學(xué)特性的光學(xué)裝置。
文檔編號G02C7/00GK1555505SQ02818250
公開日2004年12月15日 申請日期2002年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月18日
發(fā)明者Y·金, R·米勒, B·塔赫里, Y 金, 綻 申請人:阿爾法微米公司