Membrana (3, 3'') flexible, del tipo de las utilizadas en una lente óptica de distancia focal variable llena de fluido (4) en donde las variaciones de presión provocan la variación de la curvatura de dicha membrana y en consecuencia la variación de la potencia óptica de la lente,

que esencialmente se forma por la unión de dos regiones laminares (6, 7), con distintas propiedades mecánicas, entre sí, siendo la región laminar central (6) la que ocupa la parte central de la membrana (3) y constituye la parte ópticamente útil y la otra región laminar periférica (7) la que se soporta desde el bode rígido de la cámara

Membrana flexible para una lente óptica variable.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a una membrana para una lente óptica del tipo de las que consisten en una cámara llena de un fluido transparente, en la que las variaciones de presión provocan la variación de la curvatura de dicha membrana y en consecuencia la variación de la potencia óptica de la lente, para su aplicación en un foróptero, microscopio, telescopio u otro instrumento óptico.

Más concretamente la presente invención se refiere a una membrana que ha de actuar como superficie transparente y flexible que limita el fluido del interior de la cámara, la cual presenta una estructura tal que, ante las variaciones del empuje de dicho fluido, mantiene su forma esférica, cilíndrica u otra evitando las aberraciones de la misma. A la vez permite, eligiendo la forma de dicha estructura, obtener lentes variables de comportamiento esférico, cilíndrico u otro.

Antecedentes de la invención

Es bien conocido el principio de fabricación de una lente óptica de distancia focal variable a partir de una cámara de forma cilíndrica o similar cerrada por dos láminas planas transparentes a la luz y perpendiculares al eje del cilindro, en donde al menos una de ellas presenta cierta flexibilidad. Esta cámara se llena de un fluido transparente y las variaciones de diferencia de presión entre el interior y el exterior de la cámara por desplazamiento de las paredes, inyección de fluido o cualquier otro medio provocan la deformación de la lámina flexible o membrana.

Cuando dicha membrana posee unas propiedades mecánicas homogéneas, no se ejercen momentos sobre su periferia y la presión es uniforme tiende, de modo natural, a adoptar una forma establecida (esférica, cilíndrica, etc.) cuyo radio de curvatura depende de la presión. Sin embargo, cuando alguna o algunas de las tres condiciones citadas se incumplen, la forma de dicha membrana se separa de la establecida, lo que conlleva a la aparición de aberraciones en la lente obtenida.

Con objeto de conseguir una membrana que pudiera trabajar bajo esas condiciones ideales se han desarrollado diferentes soluciones. Una de ellas consiste en construir dicha membrana mediante una lámina de un material muy flexible, con una tenacidad casi nula, lo que impide la transmisión de momentos desde su borde periférico. Este es el caso de la recogida en EP 291596, en donde además se monta mediante un mecanismo que la mantiene con tensión radial hacia el exterior. Sin embargo, cuanto menor sea la tenacidad del material empleado, mas sensible será la forma que adopte la membrana a las diferencias de presión hidrostática en puntos situados a diferentes alturas dentro de la propia lámina, no pudiéndose entonces considerar la presión uniforme.

Por el contrario, en otras realizaciones como la recogida en US 5.684.637 lo que se ha hecho es fabricar una membrana a partir de una lámina de un material más tenaz, lo que evita el problema anterior. Sin embargo en este caso se exige un complejo sistema de suspensión que impida la transmisión de momentos desde su periferia para evitar las aberraciones que conlleva.

Descripción de la invención

La membrana que la invención propone resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, ya que no solo presenta unas propiedades mecánicas homogéneas, sino que evita la formación de momentos sobre su periferia y facilita la uniformidad de la presión del líquido de la cámara.

De esta forma, cada una de las membranas cuyo radio de curvatura ha de variar en respuesta a las variaciones de presión provocadas en el fluido se construye mediante la combinación de dos regiones laminares, cada una de las cuales está compuesta de un material con distintas propiedades mecánicas. Una de ellas, que ocupa la parte central de la membrana y que constituye la parte ópticamente útil de ésta está compuesta por un material transparente a la luz y, desde un punto de vista mecánico, virtualmente inextensible y con elevada tenacidad con respecto a la zona periférica. Esta región interior de la membrana se encuentra unida a una segunda región laminar periférica que a su vez es la que se soporta desde el borde rígido de la cámara y que está compuesta de un material relativamente elástico y a su vez con una tenacidad despreciable, o al menos muy pequeña comparada con el material que forma la región central.

Esta combinación de propiedades mecánicas en las dos regiones laminares que forman la membrana permite que sobre la región central, ópticamente útil, de la membrana no se ejerzan momentos que tiendan a alterar la forma que adquiriría por efecto únicamente de la presión uniforme.

Al mismo tiempo, la forma de cada una de estas dos regiones laminares que forman la membrana determina el tipo de deformación de la región central (esférica, cilíndrica, etc.), y en consecuencia el patrón de refracción o tipo de lente que se obtiene al inducir cambios en la presión del fluido.

De forma más concreta, se puede definir la forma de cada una de estas dos regiones laminares definiendo la forma de sus líneas de contorno. Así, el contorno de la región central determina la forma superficial de esa región y constituye también el perímetro interior de la región externa. A su vez, el perímetro de apoyo de la membrana en la cámara, dado por la sección de la cavidad, es el que determina el contorno exterior de la región periférica. La región que se extiende hacia el exterior de este último contorno puede adoptar una forma y dimensión arbitraria ya que no se desplaza con las variaciones de presión y tan solo ha de proporcionar un cierre estanco de la lámina con el cuerpo de la cámara.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra una vista en alzado seccionada de una lente variable rellena de fluido genérica, en donde pueden observarse la estructura de una lente y la situación de la membrana de la invención en la misma.

Figura 2.- Muestra una vista en planta y un corte transversal de la membrana de la invención para una posible realización de la invención en la que la lente es esférica.

Figura 3.- Muestra finalmente una vista en planta y un corte transversal de la membrana de la invención para una posible realización de la invención en la que la lente es cilíndrica.

Realización preferente de la invención

A la vista de las figuras reseñadas, y especialmente en la figura 1 puede observarse de forma general la estructura de una lente óptica a la cual se destina la membrana de la invención. Concretamente, en dicha figura 1 se aprecia cómo la lente óptica está formada por una cámara (1) que puede adoptar una forma cilíndrica o similar, la cual se encuentra cerrada mediante, por ejemplo, juntas de estanqueidad (13), y por dos láminas planas (2, 3) transparentes a la luz y perpendiculares al eje del cilindro, en donde al menos una de ellas (3) presenta cierta flexibilidad deformándose gracias a las variaciones de diferencia de presión entre el interior y el exterior de la cámara (1) que provoca un fluido transparente (4) en su interior, variaciones provocadas bien por el desplazamiento de las paredes de dicha cámara (1), por la inyección de fluido a través de un conducto (5) o cualquier otro medio.

Dicha lámina (3) se corresponde con la membrana de la presente invención, cuyo radio de curvatura varía para dar respuesta a las variaciones de presión provocadas en el fluido (4) de la cámara (1), y en donde dicha membrana (3) se constituye mediante la unión por pegado o cualquier otro método apropiado de dos regiones laminares (6, 7) con distintas propiedades mecánicas entre sí. Una región laminar central (6) que ocupa la parte central de la membrana (3) y que constituye la parte ópticamente útil y otra región laminar periférica (7) que es la que se soporta desde el borde rígido de la cámara y que presenta un orificio central sobre el que se situará la región laminar central (6).

A partir por lo tanto de la combinación de regiones...

1. Membrana (3, 3') flexible para una lente óptica variable del tipo de las que varían su curvatura en función de las variaciones de presión de un fluido (4) en una cámara (1) para obtener una distancia focal variable, caracterizada porque está formada por la unión de dos regiones laminares (6, 6') y (7, 7') realizadas en materiales que tienen distintas propiedades mecánicas entre sí.

2. Membrana (3, 3') flexible para una lente óptica variable según reivindicación primera caracterizada porque una región laminar (6, 6') ocupa la parte central de la membrana (3, 3') y constituye la parte ópticamente útil y porque la otra región laminar (7, 7') ocupa la zona periférica y es la que se soporta desde el borde rígido de la cámara (1).

3. Membrana (3, 3') flexible para una lente óptica variable según reivindicación 2ª caracterizada porque la región laminar central (6, 6') tiene un contorno circular (8).

4. Membrana (3, 3') flexible para una lente óptica variable según reivindicación 2ª caracterizada porque la región laminar central (6, 6') tiene un contorno rectangular (8').

5. Membrana (3, 3') flexible para una lente óptica variable según reivindicación 2ª caracterizada porque la región laminar periférica (7, 7') presenta un orificio central sobre el que se sitúa la región laminar central (6, 6').

6. Membrana (3, 3') flexible para una lente óptica variable según reivindicación 2ª caracterizada porque la región laminar periférica (7, 7') está realizada en un material transparente.

7. Membrana (3, 3') flexible para una lente óptica variable según reivindicación 1ª caracterizada porque la región laminar central (6, 6') está realizada en un material transparente, inextensible y tenaz.

8. Membrana (3, 3') flexible para una lente óptica variable según reivindicación 7ª caracterizada porque la región laminar central (6, 6') es de metacrilato o vidrio.

9. Membrana (3, 3') flexible para una lente óptica variable según reivindicación 1ª caracterizada porque la región laminar periférica (7, 7') está realizada en un material de tenacidad muy pequeña comparada con el material que forma la región central (6, 6').

10. Membrana (3, 3') flexible para una lente óptica variable según reivindicación 9ª caracterizada porque la región laminar periférica (7, 7') es de látex o silicona.