(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学装置であって、
光学的に活性の領域を備えた第１のメンブレンを有し、
カバーから離れ、このカバーに対して固定した関係で配置された固定レンズを有し、前記固定レンズは湾曲しており、
前記固定レンズの中心及び前記第１のメンブレンの中心を通って延びる光軸を有し、
移動しない周囲を備え、且つ光学的活性領域を備えていない第２のメンブレンを有し、
前記第１のメンブレンと前記第２のメンブレンは、充填材によって互いに結合され、
前記第２のメンブレンを介して前記充填材に結合された少なくとも１つの電磁的に変位可能なコンポーネントを有し、前記少なくとも１つの電磁的に変位可能なコンポーネントの変位が、前記充填材の動きによって前記第１のメンブレンの前記光学的活性領域の変形を生じさせるようになっており、
前記光学的活性領域に隣接し、長手方向及び半径方向に前記固定レンズ及び前記光軸に対して間隔をあけて固定されたレンズシェーパを有し、前記レンズシェーパは、前記少なくとも１つの電磁的に変位可能なコンポーネントから分離され、区別されており、
前記固定レンズは前記充填材と接触しており、
前記第１のメンブレンは、前記移動しないレンズシェーパによって規定された半径方向外周部を有し、
前記第２のメンブレンは前記少なくとも１つの電磁的に変位可能なコンポーネントに接触しており、前記第２のメンブレンの周囲は、前記固定レンズに対して間隔を開けて固定されており、
前記第１のメンブレン又は前記第２のメンブレンの少なくとも一方はあらかじめ延伸された状態で配置されている、光学装置。
【請求項２】
前記充填材は、液体、イオン液体、ゲル、気体及びポリマーから成る群から選択された物質である、請求項１記載の光学装置。
【請求項３】
前記電磁的に変位可能なコンポーネントは、コイルを含む、請求項１記載の光学装置。
【請求項４】
前記電磁的に変位可能なコンポーネントは、少なくとも１つの磁石を含む、請求項１記載の光学装置。
【請求項５】
前記電磁的に変位可能なコンポーネントは、磁気的に軟らかい材料で作られている、請求項１記載の光学装置。
【請求項６】
電流を前記電気コイルに流すと、起電力を生じさせると共に前記電気コイルを前記光学装置の光軸に対して全体として軸方向に動かす磁界が生じる、請求項３記載の光学装置。
【請求項７】
前記コイルは、容器に対して静止状態にあり、前記少なくとも１つの磁石は、前記コイルに対して動くことができる、請求項４記載の光学装置。
【請求項８】
前記充填材と前記メンブレンは、同種の材料で構成されている、請求項１記載の光学装置。
【請求項９】
電磁的に変位可能なコンポーネントは、前記第２のメンブレンの変形の結果として、前記充填材の動きにより前記第１のメンブレンの変形が生じるよう前記第２のメンブレンに機械的に結合されている、請求項１記載の光学装置。
【請求項１０】
前記電磁的に変位可能なコンポーネントは、機械的付着、化学的付着、分散的付着、静電的付着及び拡散的付着から成る群から選択された取り付け機構によって前記第２のメンブレン部分に取り付けられている、請求項１記載の光学装置。
【請求項１１】
前記電磁的に変位可能なコンポーネントは、前記第１のメンブレン及び前記第２のメンブレンのうちの少なくとも一方を画定している、請求項１記載の光学装置。
【請求項１２】
前記レンズシェーパは、前記第１のメンブレンの前記光学的活性領域の形状を定める円形開口部を有する、請求項１記載の光学装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの電磁的に変位可能なコンポーネントは、前記第２のメンブレンの各側に位置決めされる、請求項１記載の光学装置。
【請求項１４】
前記第２のメンブレンは、前記第１のメンブレンを側方に包囲している、請求項１記載の光学装置。
【請求項１５】
前記電磁的に変位可能なコンポーネントは、前記第１のメンブレンを側方に包囲している、請求項１記載の光学装置。
【請求項１６】
前記第１のメンブレン又は前記第２のメンブレンのうちの少なくとも一方は、あらかじめ延伸された状態で配置されている、請求項１記載の光学装置。
【請求項１７】
前記メンブレンは、少なくとも一部が、ゲル、エラストマー、サーモプラスト及びジュロプラストから成る群から選択された少なくとも１つの材料で作られている、請求項１記載の光学装置。
【請求項１８】
前記コイルは、前記第２のメンブレンに取り付けられたボビン及び前記ボビン上に設けられた導電線を有する、請求項３記載の光学装置。
【請求項１９】
前記ボビンは、硬質材料で作られている、請求項１８記載の光学装置。
【請求項２０】
前記コイルは、磁化構造体と相互作用するよう働く、請求項１記載の光学装置。
【請求項２１】
前記磁化構造体は、少なくとも１つの磁石を含む、請求項２０記載の光学装置。
【請求項２２】
前記磁化構造体は、磁束案内構造体を含む、請求項２０記載の光学装置。
【請求項２３】
前記磁束案内構造体は、磁気的に軟らかい材料で作られている、請求項２２記載の光学装置。
【請求項２４】
前記磁化構造体の周囲は、形状が実質的に長方形である、請求項２０記載の光学装置。
【請求項２５】
前記光学装置は、光学焦点合わせシステム、ズームシステム及び照明システムのうちの１つの少なくとも一部である、請求項１記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズが組み込まれた光学装置及びレンズを動作させる方法に関する。
【０００２】
〔関連出願の説明〕
本願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）の規定に基づいて２００９年３月１３日に出願された米国特許仮出願第６１／１６０，０４１号（発明の名称：Lens Assembly System and Method）、２００９年９月２４日に出願された米国特許仮出願第６１／２４５，４３８号（発明の名称：Lens Assembly Apparatus and Method of Operation）及び２０１０年３月９日に出願された米国特許出願第１２／７２０，０９３号（発明の名称：Lens Assembly Apparatus and Method）の権益を主張する出願であり、これら出願を参照により引用し、これらの記載内容全体を本明細書の一部とする。
【背景技術】
【０００３】
種々の目的で長年にわたり種々の光学レンズシステムが用いられている。例えば、レンズシステムの中には、像の拡大を可能にするものがあれば、像のズームアップを可能にするものもある。レンズシステムは又、種々の用途のために且つ／或いは種々の環境で使用可能である。例えば、レンズシステムは、デジタルカメラの一部である場合があり、ユーザは、遠く離れて位置する物体の像を得るためにこれら物体をズームアップし又は近くに位置する物体にピントを合わせることを望む場合がある。他の例では、レンズシステムは、近くの像を得るためにユーザが所持したいと望む携帯電話又は他の小型電子装置内に組み込まれるカメラの一部である場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
種々の形式のレンズシステムが種々の用途で用いられているが、これら先行技術のシステムには、幾つかの欠点がある。一例を挙げると、システムの望ましい小型化に起因して、システムコンポーネントは、できるだけ小さいことが必要である。残念ながら、先行技術のシステムは、嵩張ったコンポーネントを有しており、小型化は、達成するのが困難になっていた。先行技術のシステムは又、レンズシステムの軸線に沿って頻繁に動かされる多種多様な可動部分を用いている場合が多かった。残念ながら、これら可動部品は、壊れる傾向があり、それによりシステムコンポーネントの交換が必要であり、又、これら先行技術の取り組み方には信頼が置けなかった。これらシステムは又、多量の部品を利用しており、これにより、これら取り組み方の非信頼性（及びコスト）が更に増していた。これら全ての理由で、先行技術のシステムは、製造するのがコスト高であり、しかも、これらシステムに対するユーザの満足度は、上述の欠点によってマイナスの影響を受ける場合が多かった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
当業者であれば理解されるように、以下の図中の要素は、単純化すると共に分かりやすくするために示されている。さらに、或る特定の行為及び／又はステップは、特定の起こる順序で説明され又は示されており、当業者であれば理解されるように、順番に関してこのように特定することは、実際には不要である。また、本発明書で用いられる要望及び表現は、特定の意味が本明細書において記載されている場合を除き、これらの対応のそれぞれの調査及び研究領域に関してかかる用語及び表現に従った通常の意味を有することは理解されよう。
【０００６】
本発明の解決手段の多くは、磁気レンズ組立体であって、レンズ組み立て中の１枚又は２枚以上のメンブレン（例えば、ポリマーメンブレン）を変形させる磁気コイル型アクチュエータ（例えば、ボイスコイルモータ）を有する磁気レンズ組立体を提供する。他の装置、例えば圧電装置も又使用できる。これらの具体例の多くにおいて、メンブレンは、充填材（例えば、液体、ゲル又はポリマー）で満たされる１つ又は２つ以上のリザーバを少なくとも部分的に画定することができる。メンブレン、充填材及びメンブレンと反対側に位置した容器は、レンズを構成することができる。注目されるべきこととして、「レンズ」という用語は、以下の実施形態の全てではない場合であっても大部分において、該当する場合には、「充填材で満たされると共にリザーバと連通状態にある３次元空間」として解されるべきである。メンブレンの結果として生じる変形は、リザーバ内における充填材（例えば、光学的流体）の動きに起因して生じる圧力を介して起こる。レンズの変形により、レンズの光学的性質が所望に応じて又は必要に応じて変えられる。その結果、小型化が達成され、部品の総数が減少し、可動部品の数が減少し、コストが減少し、システムの重量が減少し、しかもシステムの信頼性が高まる。
【０００７】
これら実施形態のうちの多くにおいて、レンズ組立体は、可動コイル、磁束案内構造体、１つ又は２つ以上の磁石及びレンズを含む。レンズは、リザーバ（例えば、流体リザーバ）を少なくとも部分的に画定するメンブレンを有する。コイルは、電流により励磁され、磁束が生じ、かかる磁束は、磁束案内構造体によって方向付けられる。磁束は、コイルを動かす起電力を生じさせる。起電力は、磁界の強さに導電線の長さ及び導電線を通って流れる電流を乗算した値に関連している場合がある。コイルの動きは、メンブレンを押し又は引き、それによりリザーバ内の充填材（例えば、流体）を動かすよう作用し、それにより圧力が生じ、かくしてメンブレン及びレンズ全体の形状が変形する。その結果、レンズの光学的性質が変えられる。換言すると、メンブレンの光学的活性領域が変更される。かかるレンズは、ピント調整可能レンズ又は流体調整可能レンズと呼ばれる場合がある。
【０００８】
他の具体例では、コイルの位置が固定される。コイルの励磁により磁化部品が動き、それによりメンブレンが動く。それ故、レンズの光学的性質が調節される。
【０００９】
ハウジング構造体（例えば、プラスチック）を用いて組立体要素の全て又は幾分かを支持するのが良い。幾つかの具体例では、ハウジング構造体の幾つかの部分は、メンブレンを押す（又は引く）ようコイルによって押される（又は引かれる）。多くの具体例では、ボビンがメンブレンを押す。
【００１０】
上述したように、モータがアクチュエータとして用いられる場合、モータ構造体は、幾つかの部材を有するのが良く、かかる部材としては、１つ又は２つ以上の永久磁石及び１つ又は２つ以上の部品又は部分を備えた磁束案内構造体が挙げられる。磁束案内構造体は、磁界を案内すると共に方向付けてコイルを所望に応じて動かすのに十分な大きさ及び方向の起電力を生じさせる。
【００１１】
加うるに、モータ構造体は、組立体のための取り付け及び位置合わせ機能（例えば、レンズのメンブレン又は他の部分の形状又は他の性質の裏付け及び定義）を提供する種々の部品を含むのが良い。この点に関し、磁束案内構造体は又、レンズのハウジングを提供し、レンズ形状を定め、レンズ構造体を支持し、リザーバの境界条件を定め、リザーバを構成するコンポーネントを支持し、組立体のための構造体となると共に／或いは１つ又は２つ以上のリザーバを構成することができる。さらに、これら機能は、磁束案内構造体が磁界の方向及び案内を提供するのと同時に実施可能である。
【００１２】
磁気レンズのコイルコンポーネントは、メンブレンに直接取り付けられ又はメンブレンと（別の１つの要素又は複数の要素、例えばボビンを介して）間接的に相互作用し、メンブレンは、上述したように、変形可能である。また、上述したように、メンブレンは、１つ又は２つ以上のリザーバを画定する。これらリザーバは、充填材の少しの具体例を挙げると、ポリマー、ゲル、流体又はイオン液体で満たされるのが良い。充填材の他の具体例の使用が可能である。
【００１３】
これら具体例のうちの幾つかにおいて、コイルは、メンブレンと充填材（例えば、流体）に接触しないメンブレンの側で相互作用する。その結果、リザーバは、リザーバ内に気泡を取り込むことなく、都合の良い仕方で充填可能である。というのは、コイルのエッジは、リザーバの内側に存在しなくても良いからである。加うるに、コイルと組立体の外部に位置した装置との電気的接続は、コイルが空気しか存在しない空間内に位置しているので達成が容易である。
【００１４】
コイルの配置場所は、様々であって良い。例えば、コイルは、リザーバ内に（例えば、リザーバを満たしている液体中に）、部分的にリザーバ内に（例えば、メンブレンによって分離されているリザーバの両側に）又は完全にリザーバの外側に（リザーバの一方の側又は両方の側に）配置可能である。また、コイルは、リザーバ内に収納されると、リザーバ内で浮くことができる。上述したように、コイルは又、これらの具体例のうちの幾つかにおいて定位置に固定されても良い。
【００１５】
コイルは、種々の手段によって組立体の他の部分に電気的に接続可能である。例えば、一実施形態では、コイル電線を磁束案内構造体に接続しても良く、磁束案内構造体は、永久磁石により又は永久磁石から電気的に絶縁される。別の実施形態では、電線は、ハウジング、磁石及び／又は金属を利用した構造体に設けられている穴を通って組立体の外部に案内される。さらに別の実施形態では、電線は、金属構造体（例えば、金属ばね）に接続され又は組立体の幾つかの部分（例えば、ボビン）に接続され若しくは一体化される。さらに別の実施形態では、導線は、組立体に設けられた穴／スリットを通って外部に案内されて組立体の内部に組み込まれた金属構造体に固定される。他の具体例では、電線は、導電線メンブレンに結合されても良い。
【００１６】
これら実施形態のうちの幾つかにおいて、コイル（又はボビン）の変形を達成するためにメンブレンを押すプッシュ方式が用いられる。他の具体例では、メンブレンが押されたり引かれたりするプッシュ‐プル方式が用いられる。メンブレン及びコイル（又はボビン）は、接着剤（例えば、グルー）又は任意他の形式の取り付け装置（例えば、ねじ、スナップコネクタ、超音波溶接、ホットメルト等）によって取り付けられる。プルオンリー（引くだけの）方式が用いられても良い。用いられる方式の形式の決定は、とりわけ、組立体に望まれる全体的高さ及び組立体に用いられるレンズの開始焦点又はズーム位置で決まる場合がある。
【００１７】
本明細書において説明する手段を用いると、任意の組み合わせ又は順序で用いられる任意個数のレンズを有する種々の形式のレンズ組立体を形成することができる。例えば、本明細書において説明する任意個数のチューナブルレンズを任意形式の光学組立体を形成するよう他の光学要素又はレンズと関連して使用可能である。
【００１８】
本発明の手段は、更に、レンズ組立体中の１枚又は２枚以上のメンブレンを変形させる電気機械的作動装置（例えば、圧電モータ又は他の何らかの形式の作動装置）を有するレンズ組立体を提供する。これら実施形態のうちの幾つかにおいて、レンズ（例えば、流体レンズ）がメンブレン（例えば、ポリマーメンブレン）と容器（例えば、ガラス板、光学要素レンズ又は他の何らかの構造体）との間に形成され又はこれらによって境界付けられる。メンブレン及び／又は容器は又、充填材で満たされる１つ又は２つ以上のリザーバを少なくとも部分的に画定することができる。リザーバは、穴、チャネル、スリット等を介してレンズ（例えば、流体又はゲルレンズ）と連通し、圧電モータは、容器に直接的に又は間接的に結合される。容器とメンブレンは、協働して、充填材をリザーバ部分及びレンズ部分中に保持するよう働く。電気機械的作動装置の作動により、容器の動きが生じ（例えば、リザーバの領域内において）、それにより充填材がリザーバとレンズ領域との間で動いて圧力を生じさせ、それによりメンブレンを変形させる。メンブレンの結果的に生じる変形及び充填材の動きは、レンズの光学的性質を所望に応じて又は必要に応じて変える。その結果、小型化が達成され、部品の総数が減少し、可動部品の数が減少し、コストが減少し、システムの重量が減少し、しかもシステムの信頼性が高まる。
【００１９】
理解されるように、レンズ組立体のコンポーネントを動かすために種々の形式の電気機械的作動装置を本明細書において説明する手段で用いることができる。例えば、上述したように圧電モータを用いることができる。しかしながら、理解されるように、これら手段は、圧電モータの使用には限定されず、例えば、２つの具体例を挙げると、小型ステップモータ又はスクリュードライブモータを含む。換言すると、本明細書において説明する具体例の多くは、圧電モータを利用するが、任意他の形式のモータ（又は他の電気機械的作動装置）も又使用可能である。
【００２０】
これら実施形態のうちの他のものにおいては、レンズ組立体は、圧電モータ（又は他の何らか形式の電気機械的作動装置）、リンク機構構造体及び容器とメンブレンの組立体を含む。容器とメンブレンの組立体は、１つ又は２つ以上のリザーバ（例えば、流体リザーバ）を少なくとも部分的に画定するメンブレン及びレンズ（例えば、流体又はゲルレンズ）を含み、液体充填材（例えば、流体又はゲル）がリザーバとレンズとの間で流れ又は違った仕方で動くことができるようになっている。圧電モータは、電気信号により作動される。圧電モータの作動（及びこの中に設けられている圧電材料の変形）により、リンク機構構造体が直接的に又は間接的に押され又は引かれ、このリンク機構構造体は、充填材（例えば、光学的流体）をリザーバとレンズとの間で動かすようレンズ組立体のリザーバに直接的又は間接的に作用する。充填材の運動により、メンブレンに加わる圧力が生じ、それにより、メンブレンの形状が変形してレンズの光学的性質が変えられる。レンズシェーパがレンズの外周部を形成すると共に／或いは画定するようメンブレンの一部分に取り付けられるのが良い。ハウジング構造体は、組立体要素の全て又は幾つかを支持するために使用されるのが良い。幾つかの具体例では、ハウジング構造体の幾つかの部分は、圧電モータ（又は他形式の電気機械的作動装置）により押され（又は引かれ）、それによりリンク機構構造体の作動によりメンブレンを押す（又は引く）。
【００２１】
上述したように、圧電モータが電気機械的作動装置として用いられる場合、圧電モータ構造体は、１つ又は２つ以上の圧電要素を含む幾つかの部材を有するのが良く、これら圧電要素は、１つ又は２つ以上の部品又は部分を備えたリンク機構構造体を動かす。具体的に説明すると、リンク機構構造体は、モータからの機械的力を受け取り、そしてこの力を案内すると共に方向付けてメンブレンを動かす（例えば、押し又は引く）よう作用する１つ又は２つ以上の要素を有するのが良い。リンク機構構造体は、少しの具体例を挙げて見ただけでも、１つ又は２つ以上のピン、パドル、リング、ロッド、ボビン、ヒンジ又はピボットを含むのが良い。他の具体例では、別個のリンク機構構造体を省いても良く、モータの幾つかの部分がメンブレンに直接作用するのが良い。
【００２２】
加うるに、リンク機構構造体は、組立体のための取り付け及び位置合わせ機能（例えば、レンズのメンブレン又は他の部分の形状又は他の性質の裏付け及び定義）を提供する種々の部品を含むのが良い。この点に関し、リンク機構構造体は又、レンズのハウジングを提供し、レンズ形状を定め、レンズ構造体を支持し、リザーバの境界条件を定め、リザーバを構成するコンポーネントを支持し、組立体のための構造体となると共に／或いは１つ又は２つ以上のリザーバを構成することができる。これら機能は又、リンク機構構造体中には設けられていない他の要素によって少なくとも部分的に提供できる。
【００２３】
上述したように、メンブレンは、１つ又は２つ以上のリザーバの側部及びレンズ形状を定めることができる。リザーバ及びレンズは、充填材、例えば充填材の少しの具体例を挙げると、ポリマー、ゲル又は流体で持たされるのが良い。充填材の他の具体例の使用も又可能である。レンズシェーパの内周部は、メンブレンの内側部分の外周部を画定し、メンブレンがレンズシェーパのエッジのところで動かないようにする。
【００２４】
電気機械的作動装置の配置場所は、本発明の手段では様々であって良い。例えば、圧電モータが用いられる場合、圧電コイルは、リザーバ内に（例えば、リザーバを満たしている液体中に）、部分的にリザーバ内に（例えば、メンブレンによって分離されているリザーバの両側に）又は完全にリザーバの外側に（リザーバの一方の側又は両方の側に）配置可能である。
【００２５】
電気‐機械的作動装置（例えば、圧電モータ）は、種々の手段によって組立体の他の部分に電気的に接続可能である。例えば、一実施形態では、接続用電線は、ハウジングに設けられている穴を通って組立体の外部に案内される。さらに別の実施形態では、接続用電線は、金属構造体（例えば、金属ばね）に接続され又は組立体の幾つかの部分（例えば、ボビン）に接続され若しくは一体化される。さらに別の実施形態では、接続用電線は、組立体に設けられた穴／スリットを通って外部に案内されて組立体の内部に組み込まれた金属構造体に固定される。
【００２６】
これら実施形態のうちの幾つかにおいて、容器を直接的又は間接的に押して（例えば、リンク機構構造体を介して）メンブレンの変形を達成し、それによりレンズの光学的性質を変えるためにモータによってプッシュオンリー（引くだけの）方式が用いられる。他の具体例では、容器（又は他の何らかの要素）が押されたり引かれたりするプッシュ‐プル方式が用いられる。藻ひた、容器及びリンク機構構造体の取り付けは、種々の手段、例えば接着剤（例えば、グルー）又は任意他の形式の取り付け装置（例えば、ねじ、釘等）によって行われるのが良い。プルオンリー（引くだけの）方式も又利用できる。容器を動かす（そしてレンズの変形を達成する）ために用いられる方式の形式の決定は、とりわけ、組立体に望まれる全体的高さ及び組立体に用いられるレンズの開始焦点又はズーム位置で決まる場合がある。
【００２７】
これら実施形態のうちの多くにおいて、光学装置は、第１のメンブレン、第２のメンブレン及び少なくとも１つの電磁的に変位可能なコンポーネントを有する。第１のメンブレンは、光学的活性領域を有する。第１のメンブレンと第２のメンブレンは、リザーバ内に設けられた充填材によって互いに結合される。少なくとも１つの電磁的に変位可能なコンポーネントは、第２のメンブレンを介して充填材に結合され、少なくとも１つの電磁的に変位可能なコンポーネントの変位が、充填材の動きによって第１のメンブレンの光学的活性領域の変形を生じさせるようになっている。
【００２８】
充填材は、液体、イオン液体、ゲル、気体及びポリマーであるのが良い。充填材の他の具体例の使用が可能である。幾つかの観点において、充填材とメンブレンは、同種の材料である。
【００２９】
一具体例では、電磁的に変位可能なコンポーネントは、コイルを含む。別の具体例では、電磁的に変位可能なコンポーネントは、少なくとも１つの磁石を含む。幾つかの具体例では、電磁的に変位可能なコンポーネントは、磁気的に軟らかい材料で作られる。
【００３０】
幾つかの構成例では、コイルが用いられる場合、電流を電気コイルに流すと、起電力を生じさせると共に電気コイルを光学装置の光軸に対して全体として軸方向に動かす磁界が生じる。幾つかの観点では、コイルは、容器に対して静止状態にあり、少なくとも１つの磁石は、コイルに対して動くことができる。
【００３１】
更に別の実施形態では、電磁的に変位可能なコンポーネントは、第２のメンブレンの変形の結果として、充填材の動きにより第１のメンブレンの変形が生じるよう第２のメンブレンに機械的に結合されている。他の幾つかの具体例では、電磁的に変位可能なコンポーネントは、機械的付着、化学的付着、分散的付着、静電的付着及び拡散的付着から成る群から選択された取り付け機構によって第２のメンブレン部分に取り付けられる。
【００３２】
他の観点では、電磁的に変位可能なコンポーネントは、第１のメンブレン及び第２のメンブレンのうちの少なくとも一方を画定する。更に他の具体例では、第１のメンブレンと第２のメンブレンは、レンズシェーパによって互いに境界付けられる。幾つかの観点では、レンズシェーパは、第１のメンブレンの光学的活性領域の形状を定める円形開口部を有する。
【００３３】
これら具体例の幾つかにおいて、少なくとも１つの電磁的に変位可能なコンポーネントは、第２のメンブレンの各側に位置決めされる。他の構成例では、第２のメンブレンは、第１のメンブレンを側方に包囲している。更に他の具体例では、電磁的に変位可能なコンポーネントは、第１のメンブレンを側方に包囲する。
【００３４】
これら構成例のうちの幾つかにおいて、第１のメンブレン又は第２のメンブレンのうちの少なくとも一方は、あらかじめ延伸された状態で配置される。他の観点では、メンブレンは、少なくとも一部が、ゲル、エラストマー、サーモプラスト及びジュロプラストから成る群から選択された少なくとも１つの材料で作られる。材料の他の具体例を用いてメンブレンを構成しても良い。
【００３５】
他の観点では、コイルは、第２のメンブレンに取り付けられたボビン及びボビン上に設けられた導電線を有する。幾つかの構成例では、ボビンは、硬質材料で作られる。
【００３６】
更に他の観点では、コイルは、磁化構造体と相互作用するよう働く。これら具体例の幾つかにおいて、磁化構造体は、少なくとも１つの磁石を含む。磁化構造体は、磁束案内構造体を含み、磁束案内構造体は、磁気的に軟らかい材料で作られるのが良い。幾つかの観点では、磁化構造体の周囲は、形状が実質的に長方形である。
【００３７】
このように構成された光学装置は、多種多様なシステム、例えば光学焦点合わせシステム、ズームシステム及び照明システムに使用可能である。システムの他の具体例の使用が可能である。
【００３８】
これら実施形態のうちの他のものにおいて、光学装置は、少なくとも１つの電磁的に変位可能なコンポーネント及び連続メンブレンを有する。メンブレンは、第１のメンブレン部分及び第２のメンブレン部分を有し、第２のメンブレン部分は、第１のメンブレン部分から延びている。第１のメンブレン部分と第２のメンブレン部分は、充填材により互いに結合される。少なくとも１つの電磁的に変位可能なコンポーネントの変位により、第２のメンブレン部分の動きが生じ、それにより第１のメンブレン部分の少なくとも一部を変形させる充填材の動きが生じる。
【００３９】
幾つかの観点では、充填材は、変形可能な物質である。他の観点では、電磁的に変位可能なコンポーネントは、コイルを含む。更に別の観点では、電磁的に変位可能なコンポーネントは、磁石を含む。更に別の観点、電磁的に変位可能なコンポーネントは、磁気的に軟らかい材料で作られる。
【００４０】
これら具体例の幾つかにおいて、電磁的に変位可能なコンポーネントは、機械的付着、化学的付着、分散的付着、静電的付着及び拡散的付着から成る群から選択された取り付け機構によって第２のメンブレン部分に取り付けられる。
【００４１】
他の観点では、電磁的に変位可能なコンポーネントは、第１のメンブレン部分及び第２のメンブレン部分のうちの少なくとも一方を画定する。幾つかの具体例では、第１のメンブレン部分と第２のメンブレン部分は、レンズシェーパによって互いに境界付けられる。幾つかの構成例では、レンズシェーパは、第１のメンブレン部分の光学的活性領域の形状を定める円形開口部を有する。他の具体例では、電磁的に変位可能なコンポーネントは、第１のメンブレン部分を側方に包囲している。
【００４２】
他の観点では、第１のメンブレン部分又は第２のメンブレン部分のうちの少なくとも一方は、あらかじめ延伸された状態で配置される。メンブレンは、少なくとも一部が、ゲル、エラストマー、サーモプラスト及びジュロプラストから成る群から選択された少なくとも１つの材料で作られるのが良い。材料の他の具体例の使用が可能である。
【００４３】
他の具体例では、コイルは、第２のメンブレンに取り付けられたボビンに結合される。ボビンが用いられる場合、ボビンは、硬質材料で作られる。
【００４４】
幾つかの観点では、コイルは、磁化構造体と相互作用するよう働く。幾つかの構成例では、磁化構造体は、少なくとも１つの磁石を含む。他の観点では、磁化構造体は、磁束案内構造体を含む。磁束案内構造体は、磁気的に軟らかい材料で作られるのが良い。
【００４５】
幾つかの具体例では、電磁的に変位可能なコンポーネントは、モータシステムの一部である。幾つかの構成例では、磁化構造体の周囲は、形状が実質的に長方形である。
【００４６】
光学装置は、多種多様なシステムに使用できる。例えば、光学装置は、光学焦点合わせシステム、ズームシステム及び照明システムのうちの１つの少なくとも一部であるのが良い。システムの他の具体例の採用が可能である。
【００４７】
これら実施形態のうちの更に他のものにおいて、光学装置は、少なくとも１つのアクチュエータ要素、機械的リンク機構要素、レンズ、レンズと連通状態にあるリザーバ、メンブレン及び容器を有する。これら実施形態のうちの更に別のものにおいて、メンブレン及び容器は、充填材を少なくとも部分的に包囲し、メンブレンは、機械的リンク機構要素に結合される。少なくとも１つのアクチュエータ要素の電気的励磁は、少なくとも１つのアクチュエータ要素の複数種類の動きを生じさせるようになっており、複数種類の動きの各々は、第１の距離にわたり、少なくとも１つのアクチュエータ要素の複数種類の動きは、機械的リンク機構要素を第２の距離にわたって動かすようになっている。第２の距離は、第１の距離よりも実質的に長く、機械的リンク機構要素の動きにより、メンブレン及び充填材の変位が生じる。充填材の変位により、レンズの少なくとも１つの光学的性質が変更される。
【００４８】
幾つかの観点では、少なくとも１つのアクチュエータ要素は、圧電アクチュエータ要素を含む。圧電アクチュエータ要素は、圧電モータの一部である。
【００４９】
他の観点では、アクチュエータ要素は、圧電モータ、ステップモータ、ボイスコイルモータ、スクリュードライブモータ、微小電気機械システムモータ及び磁気ひずみモータのうちの１つの少なくとも一部である。更に別の観点では、充填材とメンブレンは、同種の材料で構成される。幾つかの具体例では、メンブレンは、あらかじめ延伸された状態で配置される。幾つかの構成例では、メンブレンは、少なくとも一部が、ゲル、エラストマー、サーモプラスト及びジュロプラストから成る群から選択された少なくとも１つの材料で作られる。
【００５０】
光学装置は、光学焦点合わせシステム、ズームシステム及び照明システムのうちの１つの少なくとも一部である。システムの他の具体例の採用が可能である。
【００５１】
これら具体例の他のものにおいて、モータは、第１の磁石と、第１の磁石の近くに配置された第１のコイルと、第２の磁石と、第２の磁石の近くに配置された第２のコイルと、第１の磁石により生じる第１の磁束、第２の磁石により生じる第２の磁束及び第１の磁石と第２の磁石の両方によって生じる第３の磁束とを有する。第１のコイルの電流による励磁は、第１のコイルを第１の磁束に対して変位させるのに十分な力を生じさせる第１の磁束及び第３の磁束を生じさせるようになっており、第２のコイルの励磁は、第２のコイルを第２の磁石に対して変位させるのに十分な力を生じさせる第２の磁束及び第３の磁束を生じさせるようになっている。第１の磁束、第２の磁束又は第３の磁束のうちの少なくとも何割かは、変形可能な光学要素を通過する。
【００５２】
幾つかの観点では、磁束案内構造体は、該磁束案内構造体が第１のコイル及び第２のコイルのところの磁束密度を増大させ、磁束案内構造体は、力を最適化する。他の具体例では、第３の磁束は、磁束全体の大部分を占め、第３の磁束は、コイルのところの磁束密度を増大させる。幾つかの構成例では、第１のコイルは、光学要素に機械的に結合される。モータは、コイルのところの磁束を増大させるよう構成された少なくとも１つの追加の磁石を更に有するのが良い。
【００５３】
これら実施形態のうちの他のものにおいて、光学装置は、変形可能なレンズ、第１のリザーバ、光学センサ及びモータを有する。第１のリザーバは、変形可能なレンズと連通している。光学センサは、変形可能なレンズを通過した光を受け取る。モータは、第１の磁石と、第１の磁石の近くに配置された第１のコイルと、第１の磁石により生じる第１の磁束とを有し、第１の磁束は、第１のコイルを通って流れて第１のコイル中の電流と相互作用して力を生じさせる。モータの一部分は、第１のリザーバと光学センサとの間に位置決めされる。他の具体例では、モータは、第２のリザーバを更に有し、モータの一部分は、第１のリザーバと第２のリザーバとの間に位置決めされる。
【００５４】
これら実施形態のうちの更に他のものにおいて、光学装置は、半透過性メンブレン、容器、レンズ及び充填材を有する。レンズは、半透過性メンブレン及び容器により構成される。充填材は、レンズ内に設けられると共にメンブレン及び容器によってレンズ内に収容される。半透過性メンブレンは、少なくとも部分的に気体を透過させるが、充填材を実質的に透過させない材料で作られ、レンズ中に存在するガスは、レンズがメンブレン及び容器によって閉じられると、メンブレンを通って拡散する。光学装置の光学的性質は、充填材を変形させることにより変更される。
【００５５】
光学装置は、半透過性メンブレンに機械的に結合された機械的に変位可能なコンポーネントを更に有するのが良い。幾つかの具体例では、半透過性メンブレンは、半透過性メンブレンと容器との間に取り込まれた気体の少なくとも約９０％が、約１気圧の圧力差が半透過性メンブレン前後に存在する場合、約２４時間以内に半透過性メンブレンを通って拡散する物理的性質を有する。他の具体例の採用が可能である。
【００５６】
これら実施形態のうちの他のものにおいて、光学装置は、変形可能なレンズ、モータ及び機械的リンク機構を有する。変形可能なレンズは、光軸を備え、機械的リンク機構は、モータにより作動されると共に充填材を介して変形可能なレンズに結合され、機械的リンク機構構造体と充填材との間にインターフェイスが存在するようになっている。インターフェイスは、光軸を実質的に包囲する。
【００５７】
幾つかの具体例では、モータは、第１の距離にわたって動き、第１の距離は、変形可能なレンズのピーク変位量よりも少ない。他の具体例では、モータは、軸方向に動く。幾つかの構成例では、機械的リンク機構は、充填材と機械的リンク機構との間のインターフェイスのところでは、実質的に非変形性である。
【００５８】
他の観点では、機械的リンク機構構造体は、インターフェイスのところに非変形性表面を提供する。充填材は、インターフェイスに隣接したところに変形可能な領域をもたらす。非変形性表面は、変形可能な領域の２５パーセント〜９００パーセントの範囲内にある。幾つかの具体例では、機械的リンク機構は、導電性コイルに取り付けられたボビンを更に含む。
【００５９】
これら実施形態のうちの他のものにおいて、光学装置は、アクチュエータ装置、レンズ、リザーバ、メンブレン及び容器を有する。アクチュエータ装置は、少なくとも１つの圧電モータを含み、少なくとも１つの圧電モータは、第１の部分、第２の部分及び圧電アクチュエータを有し、第２の部分は、第１の部分に対して動くことができると共にリンク機構構造体に結合される。リザーバは、レンズと連通状態にある。充填材をレンズ及びリザーバ内に少なくとも部分的に封入するメンブレン及び容器を有し、メンブレンは、リンク機構構造体に機械的に結合される。少なくとも１つの圧電モータの励磁は、少なくとも１つの圧電モータの第２の部分を動かしてリンク構造体を動かすと共にメンブレン及び充填材の変位を生じさせるようになっている。充填材の変位は、レンズの少なくとも１つの光学的性質を変更する。
【００６０】
これら実施形態のうちの他のものにおいて、光学装置は、少なくとも１つの圧電モータ、レンズ、リザーバ、メンブレン及び容器を有する。リザーバは、レンズと連通状態にある。メンブレン及び容器は、充填材をレンズ及びリザーバ内に少なくとも部分的に封入する。リンク機構部材は、少なくとも１つの圧電モータ及びメンブレンに結合されると共にヒンジ回りに回転可能である。少なくとも１つの圧電モータの励磁は、リンク機構部材をヒンジ回りに回転させて、メンブレン及び充填材の変位を生じさせる実質的に軸方向に向いた力を生じさせるようになっている。充填材の変位は、レンズの少なくとも１つの光学的性質を変更する。
【００６１】
これら実施形態のうちの更に他のものにおいて、光学装置は、ハウジング、変形可能なレンズ、レンズシェーパ、第１の機構及び第２の機構を有する。レンズシェーパは、変形可能なレンズの形状を定める。第１の機構は、ハウジング内に位置決めされていて、変形可能なレンズの光学的性質を調節する。第２の機構は、ハウジング内に位置決めされていて、変形可能なレンズの光学的性質を変更する。第２の機構は、電気機械的アクチュエータ又はモータのうちの少なくとも一方であり、更に、第１の機構と第２の機構は、互いに異なる形式の機構である。
【００６２】
幾つかの具体例では、第１の機構は、ねじ、ねじ山及び機械的位置決めから成る群から選択された１つ又は２つ以上のコンポーネントを利用する。他の具体例の採用が可能である。
【００６３】
幾つかの構成例において、光学装置は、第１の機構が変形可能なレンズの光学的性質を更に調節するのを阻止するロック機構を更に有するのが良い。他の構成例では、ロック機構の１つ又は２つ以上の要素は、接着剤の塗布、溶接、クランプ及びヒートステーキングから成る群から選択されたプロセスの少なくとも１つを含む。
【００６４】
幾つかの観点では、第１の機構は、ハウジングから取り外し可能である。他の観点では、変形可能なレンズは、少なくとも部分的に容器によって画定される。更に他の観点では、変形可能なレンズの変形により、変形可能なレンズの光学的性質の変化が生じる。
【００６５】
他の観点では、第１の機構は、レンズシェーパの位置を容器に対して変更し、それにより、変形レンズが変形し、それにより変形可能なレンズの光学的性質が変化する。他の具体例では、光学装置は、メンブレンを更に有し、第１の機構は、メンブレンの少なくとも一部分の初期張力を変化させるよう働く。
【００６６】
これら実施形態のうちの更に他のものにおいて、光学装置は、変位機構、容器及びレンズシェーパを有する。容器は、少なくとも部分的に充填材を包囲し、充填材は、少なくとも部分的に複数個の変形可能なレンズを画定する。変位機構は、複数個の変形可能なレンズのうちの少なくとも１つの光学的性質を変化させることができる。
【００６７】
他の具体例では、光学装置は、メンブレンを更に有し、メンブレンは、充填材を少なくとも部分的に包囲する。他の具体例では、光学装置は、複数個の変形可能なレンズのうちの少なくとも１つと相互作用する少なくとも１つの光源を更に有する。光源は、例えば発光ダイオード、レーザ、ハロゲンランプ及び放電ランプのような要素である。さらに別の具体例では、光学装置は、複数個の変形可能なレンズのうちの１つ又は２つ以上と連通状態にある反射器を更に有する。光学装置は、照明目的に用いられるのが良い。
【００６８】
これら実施形態のうちの他のものにおいて、光学装置は、光源及び反射器を有する。光源は、光線を放出し、反射器は、光源によって放出された光線を方向転換させてかかる光線を変形可能なレンズに当て、変形可能なレンズは、光源によって放出された光線と反射器によって方向転換された光線の両方を受け取る。作動機構が変形可能なレンズに結合され、この作動機構は、変形可能なレンズの変形を生じさせるようになっており、それにより光学装置の光学的性質が変化する。
【００６９】
幾つかの観点では、変形可能なレンズは、ゲル及びポリマーから成る群から選択された少なくとも１種類の材料で作られる。他の具体例の使用が可能である。他の観点において、光源は、例えば発光ダイオード、レーザ、ハロゲンランプ及び放電ランプのような要素である。光源の他の具体例の使用が可能である。さらに別の具体例では、反射器は、例えばフリーフォーム型金属、鏡、フリーフォーム型プラスチックのような要素である。反射器の他の具体例の使用が可能である。他の具体例では、光学装置は、例えばフィルタ、レンズ、拡散器、格子、微小構造体及び鏡のような少なくとも１つの剛性光学要素を更に有する。
【００７０】
他の観点では、変形可能なレンズの変形は、光源に向かう剛性光学要素の動きにより生じる。さらに他の観点では、変形可能なレンズの変形は、レンズシェーパの動きにより生じる。
【００７１】
幾つかの具体例では、変形可能なレンズは、少なくとも部分的に変形可能なメンブレンによって包囲された第１の変形可能な材料で作られる。幾つかの構成例では、第１の変形可能な材料は、例えば気体、液体、イオン液体、ゲル及びポリマーのような少なくとも１つの物質である。
【００７２】
作動機構は、多種多様な機構を有することができる。例えば、作動機構は、手動機構又は電磁機構であるのが良い。
【００７３】
幾つかの具体例では、変形可能なレンズは、反射器に結合される。他の具体例では、光学システム（例えば照明用システム）を形成するよう複数個の光学装置が配置されるのが良い。
【００７４】
これら実施形態のうちの更に他のものにおいて、光学装置は、第１の変形可能なレンズ、第１のリザーバ、第１の容器、第２の変形可能なレンズ、第２のリザーバ、第２の容器及び電気機械的作動装置を有する。第１のリザーバは、第１の充填材によって第１の変形可能なレンズと連通状態にある。第１の容器は、充填材を第１の変形可能なレンズ及び第１のリザーバ内に少なくとも部分的に封入する。第２のリザーバは、第２の充填材によって第２の変形可能なレンズと連通状態にある。第２の容器は、充填材を第２の変形可能なレンズ及び第２のリザーバ内に少なくとも部分的に封入する。電気機械的作動装置は、複数種類の方向で働き、電気機械的作動装置の少なくとも１つの方向は、第１の変形可能なレンズの１つの光学的性質を変化させるようになっている。電気機械的作動装置の第２の方向は、第２の変形可能なレンズの１つの光学的性質を変化させるようになっている。
【００７５】
これら実施形態のうちの更に他のものにおいて、光学装置は、変形可能なレンズ、レンズシェーパ、支持部材及びメンブレンを有する。レンズシェーパは、変形可能なレンズの形状を少なくとも部分的に定める。レンズシェーパ及び支持部材は、メンブレンが常に（又は実質的に常に）レンズシェーパと接触関係をなすようメンブレンをクランプする。変形可能なレンズは、凸状の形を有しても良く凹状の形を有しても良く、レンズシェーパと支持部材は、互いに対して静止している。
【００７６】
これら実施形態のうちの更に他のものにおいて、光学装置は、レンズシェーパ、支持部材及びメンブレンを有する。レンズシェーパは、レンズ組立体に設けられた開口部を包囲し、このレンズシェーパは、内側リング部分及び外側部分を有し、内側リング部分は、全体として軸方向に外側部分から延びている。メンブレンは、全体として、レンズシェーパと支持部材との間に配置される。メンブレンは、柔軟性であり、光学装置の開口部を横切って変形する。メンブレンは、メンブレンの形状に基づいて変化する半径を有し、半径は、選択的に調節可能である。メンブレンは、レンズシェーパの内側リング部分と接触関係をなすよう開口部から半径方向に延びている。
【００７７】
これら実施形態のうちの更に他のものにおいて、光学装置は、変形可能なレンズ、レンズシェーパ及び第１の離脱箇所を有する。変形可能なレンズは、少なくとも第１のメンブレン及び充填材により画定される。変形可能なレンズは、接触領域でレンズシェーパと接触状態にあるが非接触領域ではレンズシェーパと接触状態にはない。第１の離脱箇所は、接触領域と非接触領域との間のインターフェイスのところに定められる。第１の離脱箇所は、変形可能なレンズの直径を定める。レンズシェーパの形状は、第１の離脱箇所の存在場所が変形可能なレンズの変形と共に変化することができるようにし、変形可能なレンズの直径は、第１の離脱箇所の存在場所と共に変化するようになっている。幾つかの具体例では、離脱箇所の軸方向位置は、変形可能なレンズの変形と共に変化する。
【００７８】
これら具体例のうちの他のものにおいて、光学装置は、第１の支持部材と、接触領域のところでレンズシェーパと接触状態にある第１のメンブレンのサブセットである第２のメンブレンと、第２のメンブレンの端部及び第１の支持部材に連結された第３のメンブレンと、第２のメンブレンと第３のメンブレンとの間の連結箇所のところに位置した第２の離脱箇所と、第１の離脱箇所のところでレンズシェーパに接した第１の理論的線及び第２の離脱箇所のところでレンズシェーパに接した第２の理論的線と、第１の理論的線と第２の理論的線のなす角度として定められると共にレンズシェーパの大部分を含む角度の補角をなす連結角度と、第２の理論的線から第１の理論的線を通ってレンズシェーパに向かう方向にあるものとして定義される連結角度の正方向とを更に有する。連結角度は、レンズシェーパを横切って跨いではいない。連結角度の絶対値は、０°〜１８０°である。
【００７９】
幾つかの具体例では、摩擦力だけを用いて第１のメンブレンをレンズシェーパに保持する。
【００８０】
さらに別の具体例では、光学装置は、第２のレンズシェーパと、第３のレンズシェーパとを更に有する。変形可能なレンズの変形により、レンズシェーパは、第２のレンズシェーパから第３のレンズシェーパにシフトすると共に変形可能なレンズの直径が変化する。
【００８１】
さらに別の具体例では、光学装置は、第２のレンズシェーパと、第３のレンズシェーパとを更に有する。変形可能なレンズの変形により、離脱箇所は、第２のレンズシェーパから第３のレンズシェーパにずれると共に変形可能なレンズの軸方向位置が変化する。
【００８２】
これら実施形態のうちの更に他のものにおいて、光学装置は、変形可能なレンズ、レンズシェーパ及び作動装置を有する。変形可能なレンズは、複数の形状を取ることができる。レンズシェーパは、変形可能なレンズの形状を少なくとも部分的に定める。作動装置は、変形可能なレンズの少なくとも１つの光学的性質を変化させることができる。レンズシェーパの内面は、第１の形状を備えた第１の周囲を持つ第１の面から第２の形状を備えた第２の周囲を持つ第２の面まで延びる。第１の形状と第２の形状は、互いに異なっている。変形可能なレンズの形状をレンズシェーパの第１の面か第２の面かのいずれかによって定めることができる。
【００８３】
幾つかの具体例では、レンズシェーパの第１の面は、実質的に円形であり、レンズシェーパの第２の面は、実質的に非円形である。他の具体例では、レンズシェーパの第１の面は、実質的に非円形であり、レンズシェーパの第２の面は、実質的に非円形である。
【００８４】
本明細書において説明する構成例は、任意の組み合わせで使用される任意個数のレンズ又は他の光学コンポーネントを含む種々の形式のレンズ組立体を形成するために利用可能である。例えば、本明細書において説明する任意個数のチューナブルレンズを他の光学要素及びレンズと関連して用いて任意の光学目的又は機能を達成する任意形式のレンズ組立体を形成することができる。加うるに、組立体は、他の焦点可調式及び非焦点可調式レンズ、フィルタ及び鏡、格子、プリズム、イメージスタビライザ及びアパーチュアを含む光学システムの任意他の組み合わせと組み合わせ可能である。本明細書において説明するチューナブル又は焦点可調式レンズのうちの任意のものを本願と同日に出願された米国特許出願（発明の名称：Zoom Lens System and Method）（代理人事件番号９７３７３）に説明した任意のやり方に従ってシステム中に組み込むことができる。なお、この米国特許出願を参照により引用し、その記載内容全体を本明細書の一部とする。
【００８５】
本発明の開示内容のより完全な理解を得るため、以下の詳細な説明及び添付の図面を参照すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１Ａ】本発明の種々の実施形態としての磁気コイルレンズ組立体の断面図である。
【図１Ｂ】本発明の種々の実施形態としての磁気コイルレンズ組立体の断面図である。
【図２Ａ】本発明の種々の実施形態としての磁気コイルレンズ組立体の断面図であり、コイルがメンブレンの両側に位置決めされている状態を示す図である。
【図２Ｂ】本発明の種々の実施形態としての磁気コイルレンズ組立体の断面図であり、コイルがメンブレンの両側に位置決めされている状態を示す図である。
【図３】本発明の種々の実施形態としての磁気コイルレンズ組立体の断面図であり、複数個のコイルが複数枚のメンブレンを動かすよう位置決めされている状態を示す図である。
【図４】本発明の種々の実施形態に従って変形可能なレンズを組み立てると共にレンズ組立体から気泡を除去する製造プロセスを示す断面図である。
【図５】図４の断面図と一緒になって、本発明の種々の実施形態に従って変形可能なレンズを組み立てると共にレンズ組立体から気泡を除去する製造プロセスを示す流れ図である。
【図６】本発明の種々の実施形態に従って単一の軸方向に分極されたモータを有する磁気コイルレンズ組立体の断面図である。
【図７】本発明の種々の実施形態に従って図６の例のレンズ画定構造体の斜視図である。
【図８】本発明の種々の実施形態に従って磁気コイルレンズ組立体内の磁束案内構造体の断面図であり、単一のモータ構造体が２つのコイルを駆動する状態を示す図である。
【図９】本発明の種々の実施形態に従って二重可変レンズ構造体を作動させるモータ構造体の断面斜視図である。
【図１０】本発明の種々の実施形態に従ってレンズ及び／又はリザーバ付形箇所を定めるために用いられる磁気構造体の断面斜視図である。
【図１１】本発明の種々の実施形態に従って磁束案内構造体のコーナ部中に分布して配置されている磁石を備えた磁気コイルレンズ組立体の断面斜視図である。
【図１２】本発明の種々の実施形態に従って図１１の例のコイル及びボビン構造体を取り出して示す斜視図である。
【図１３Ａ】図１２のコイル及びボビン構造体を取り出して示す斜視図であり、本発明の種々の実施形態に従って磁石がこの構造体のコーナ部内に位置決めされている状態を示す図である。
【図１３Ｂ】図１２のコイル及びボビン構造体を取り出して示す斜視図であり、本発明の種々の実施形態に従って磁石がこの構造体のコーナ部内に位置決めされている状態を示す図である。
【図１４】本発明の種々の実施形態に従ってレンズシェーパスリーブを備えた磁気コイルレンズ組立体の断面斜視図である。
【図１５】本発明の種々の実施形態としての磁気レンズ組立体中のコイル連結部を示す図である。
【図１６】本発明の種々の実施形態による図１５の例の磁気レンズ組立体の断面斜視図である。
【図１７Ａ】本発明の種々の実施形態によるハウジング内に積み重ねられた２つのチューナブルレンズを備えた磁気レンズ組立体の全体斜視図及び断面斜視図である。
【図１７Ｂ】本発明の種々の実施形態によるハウジング内に積み重ねられた２つのチューナブルレンズを備えた磁気レンズ組立体の全体斜視図及び断面斜視図である。
【図１８】本発明の種々の実施形態による磁気レンズ組立体のボビン‐メンブレンインターフェイスを取り出して示す図である。
【図１９】本発明の種々の実施形態に従ってメンブレンがクランプされると共に図１８のボビン内に機械的に保持されたボビン／メンブレンインターフェイスを取り出して示す別の図である。
【図２０Ａ】本発明の種々の実施形態に従ってリザーバ及びレンズの位置決めが空間の減少のために最適化されたレンズ組立体を示す図である。
【図２０Ｂ】図２０Ａのレンズ組立体の別の図であり、リザーバ及びレンズの位置決めが本発明の種々の実施形態に従って空間減少ために最適化された状態を示す図である。
【図２１】本発明の種々の実施形態に従ってリザーバ及びボビン形状及びレンズの位置決めが空間減少のために最適化されている状態を示す別のレンズ組立体の図である。
【図２２Ａ】本発明の種々の実施形態による圧電作動方式を利用したレンズ組立体を示す図である。
【図２２Ｂ】本発明の種々の実施形態による圧電作動方式を利用したレンズ組立体を示す図である。
【図２３Ａ】本発明の一実施形態による図２２のレンズ組立体の内部図である。
【図２３Ｂ】本発明の別の実施形態による図２２のレンズ組立体の内部図である。
【図２３Ｃ】本発明の別の実施形態による図２２のレンズ組立体の内部図である。
【図２４Ａ】本発明の種々の実施形態に従って二重巻きコイルを備えたボイスコイルアクチュエータを有するレンズ組立体の斜視図である。
【図２４Ｂ】本発明の種々の実施形態に従って二重巻きコイルを備えたボイスコイルアクチュエータを有するレンズ組立体の斜視図である。
【図２５】図２４の組立体の上側及び下側コイルを取り出して示す斜視図であり、本発明の種々の実施形態に従って上側コイルとは逆に巻かれた下側コイルを示す図である。
【図２６】本発明の種々の実施形態による図２４の組立体を取り出して示す断面図である。
【図２７Ａ】図２６の組立体の斜視図であり、本発明の種々の実施形態に従って一方向における組立体の頂部上の電流及び磁界の流れ並びに逆方向における組立体の底部上の電流の流れ及び磁界の流れを更に示す図である。
【図２７Ｂ】図２６の組立体の斜視図であり、本発明の種々の実施形態に従って一方向における組立体の頂部上の電流及び磁界の流れ並びに逆方向における組立体の底部上の電流の流れ及び磁界の流れを更に示す図である。
【図２８】本発明の種々の実施形態による図２６の組立体により生じた磁束を最適化する磁界案内リング示す図である。
【図２９】磁石が本発明の種々の実施形態に従って所与の角度で分極されている図２６の組立体により生じた磁束を示す図である。
【図３０】本発明の種々の実施形態に従ってボビンがレンズ画定構造体であるレンズ組立体の断面斜視図である。
【図３１】本発明の種々の実施形態によるメンブレン及びレンズ組立体のリング構造体の内周部のためのベベル付き接触箇所を取り出して示す図である。
【図３２】本発明の種々の実施形態によるレンズ組立体の断面斜視図である。
【図３３】本発明の種々の実施形態による別のレンズ組立体の断面斜視図である。
【図３４】本発明の種々の実施形態による更に別のレンズ組立体の断面斜視図である。
【図３５】本発明の種々の実施形態による別のレンズ組立体の断面斜視図である。
【図３６】本発明の種々の実施形態による更に別のレンズ組立体の断面斜視図である。
【図３７Ａ】本発明の一実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図３７Ｂ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図３７Ｃ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図３７Ｄ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図３７Ｅ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図３７Ｆ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図３７Ｇ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図３７Ｈ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図３７Ｉ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図３７Ｊ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図３７Ｋ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図３７Ｌ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図３７Ｍ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図３７Ｎ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図３７Ｏ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図３７Ｐ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図３７Ｑ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図３７Ｒ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図３７Ｓ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図３７Ｔ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図３８Ａ】本発明の一実施形態によるボビン設計の最適化の一例を示すレンズ組立体の図である。
【図３８Ｂ】本発明の別の実施形態によるボビン設計の最適化の一例を示すレンズ組立体の図である。
【図３８Ｃ】本発明の別の実施形態によるボビン設計の最適化の一例を示すレンズ組立体の図である。
【図３８Ｄ】本発明の別の実施形態によるボビン設計の最適化の一例を示すレンズ組立体の図である。
【図３８Ｅ】本発明の別の実施形態によるボビン設計の最適化の一例を示すレンズ組立体の図である。
【図３８Ｆ】本発明の別の実施形態によるボビン設計の最適化の一例を示すレンズ組立体の図である。
【図３９Ａ】本発明の一実施形態によるレンズアパーチュア、リザーバ及び磁気サブアセンブリの別の例の図である。
【図３９Ｂ】本発明の別の実施形態によるレンズアパーチュア、リザーバ及び磁気サブアセンブリの別の例の図である。
【図３９Ｃ】本発明の別の実施形態によるレンズアパーチュア、リザーバ及び磁気サブアセンブリの別の例の図である。
【図３９Ｄ】本発明の別の実施形態によるレンズアパーチュア、リザーバ及び磁気サブアセンブリの別の例の図である。
【図３９Ｅ】本発明の別の実施形態によるレンズアパーチュア、リザーバ及び磁気サブアセンブリの別の例の図である。
【図４０Ａ】本発明の一実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図４０Ｂ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図４０Ｃ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図４１Ａ】本発明の一実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図４１Ｂ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の図である。
【図４２Ａ】本発明の一実施形態による一レンズ形態を示す図である。
【図４２Ｂ】本発明の別の実施形態による別のレンズ形態を示す図である。
【図４２Ｃ】本発明の別の実施形態による別のレンズ形態を示す図である。
【図４２Ｄ】本発明の別の実施形態による別のレンズ形態を示す図である。
【図４３】本発明の種々の実施形態によるコイルと磁石の位置合わせ状態を示す図である。
【図４４】本発明の種々の実施形態によるレンズ組立体の動作の一例の流れ図である。
【図４５Ａ】本発明の一実施形態によるレンズ組立体の一断面斜視図である。
【図４５Ｂ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の断面斜視図である。
【図４５Ｃ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の断面斜視図である。
【図４６Ａ】本発明の一実施形態によるレンズ組立体の別の例の分解組立て斜視図である。
【図４６Ｂ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の別の例の断面図である。
【図４７Ａ】本発明の一実施形態によるレンズ組立体の断面斜視図及び分解組立て斜視図であり、１つ又は複数個のモータが複数枚のメンブレンを変形させるよう位置決めされている状態を示す図である。
【図４７Ｂ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の断面斜視図及び分解組立て斜視図であり、１つ又は複数個のモータが複数枚のメンブレンを変形させるよう位置決めされている状態を示す図である。
【図４７Ｃ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の断面斜視図及び分解組立て斜視図であり、１つ又は複数個のモータが複数枚のメンブレンを変形させるよう位置決めされている状態を示す図である。
【図４７Ｄ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の断面斜視図及び分解組立て斜視図であり、１つ又は複数個のモータが複数枚のメンブレンを変形させるよう位置決めされている状態を示す図である。
【図４８Ａ】本発明の一実施形態による傾動可能なレンズを備えたレンズ組立体の断面斜視図及び分解組立て斜視図である。
【図４８Ｂ】本発明の別の実施形態による傾動可能なレンズを備えたレンズ組立体の断面斜視図及び分解組立て斜視図である。
【図４８Ｃ】本発明の別の実施形態による傾動可能なレンズを備えたレンズ組立体の断面斜視図及び分解組立て斜視図である。
【図４９】本発明の種々の実施形態によるレンズ組立体の断面斜視図である。
【図５０Ａ】本発明の一実施形態によるレンズ組立体の断面斜視図及び分解組立て斜視図である。
【図５０Ｂ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の断面斜視図及び分解組立て斜視図である。
【図５０Ｃ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の断面斜視図及び分解組立て斜視図である。
【図５０Ｄ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の断面斜視図及び分解組立て斜視図である。
【図５１Ａ】本発明の一実施形態によるレンズ組立体の断面斜視図及び分解組立て斜視図である。
【図５１Ｂ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の断面斜視図及び分解組立て斜視図である。
【図５２Ａ】本発明の一実施形態によるレンズ組立体の斜視図及び断面図であり、種々の形式のリンク機構構造体がレンズの動きを生じさせるために用いられている状態を示す図である。
【図５２Ｂ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の斜視図及び断面図であり、種々の形式のリンク機構構造体がレンズの動きを生じさせるために用いられている状態を示す図である。
【図５２Ｃ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の斜視図及び断面図であり、種々の形式のリンク機構構造体がレンズの動きを生じさせるために用いられている状態を示す図である。
【図５３Ａ】本発明の一実施形態による圧電モータに印加される電圧波形の一例を示す図である。
【図５３Ｂ】本発明の別の実施形態による圧電モータに印加される電圧波形の一例を示す図である。
【図５３Ｃ】本発明の別の実施形態による圧電モータに印加される電圧波形の一例を示す図である。
【図５３Ｄ】本発明の別の実施形態による圧電モータに印加される電圧波形の一例を示す図である。
【図５４Ａ】本発明の一実施形態による機械的リンク機構構造体並びにリンク機構構造体の動作及び動きを示す図である。
【図５４Ｂ】本発明の別の実施形態による機械的リンク機構構造体並びにリンク機構構造体の動作及び動きを示す図である。
【図５４Ｃ】本発明の別の実施形態による機械的リンク機構構造体並びにリンク機構構造体の動作及び動きを示す図である。
【図５４Ｄ】本発明の別の実施形態による機械的リンク機構構造体並びにリンク機構構造体の動作及び動きを示す図である。
【図５５Ａ】本発明の一実施形態による機械的リンク機構の斜視図である。
【図５５Ｂ】本発明の別の実施形態による機械的リンク機構の斜視図である。
【図５６Ａ】本発明の一実施形態によるレンズ組立体の図である。
【図５６Ｂ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の図である。
【図５７Ａ】本発明の一実施形態によるレンズ組立体の斜視図である。
【図５７Ｂ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の斜視図である。
【図５８Ａ】本発明の一実施形態によるレンズ組立体中のアクチュエータの図である。
【図５８Ｂ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体中のアクチュエータの図である。
【図５８Ｃ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体中のアクチュエータの図である。
【図５８Ｄ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体中のアクチュエータの図である。
【図５９Ａ】本発明の一実施形態によるレンズ組立体の図である。
【図５９Ｂ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の図である。
【図６０】本発明の種々の実施形態によるレンズ組立体の図である。
【図６１】本発明の種々の実施形態によるレンズアレイ組立体の斜視図である。
【図６２Ａ】本発明の一実施形態によるレンズ組立体の図である。
【図６２Ｂ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の図である。
【図６３Ａ】本発明の一実施形態によるレンズ組立体の図である。
【図６３Ｂ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の図である。
【図６４Ａ】本発明の一実施形態によるレンズ組立体の図である。
【図６４Ｂ】本発明の別の実施形態によるレンズ組立体の図である。
【図６５Ａ】本発明の一実施形態によるレンズシェーパの図である。
【図６５Ｂ】本発明の別の実施形態によるレンズシェーパの図である。
【発明を実施するための形態】
【００８７】
次に図を参照し、特に図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、連続組立体１００の一具体例が記載されている。レンズ組立体１００は、磁束案内構造体１０２、磁石１０４、プラスチック製のホルダ１０６、光学メンブレン１０８、コイル１１０（チャンバ１０７内に設けられている）、底板１１２（例えば、ガラス板）及びベント１１４を含む。この組立体は、中央開口部１１８を形成し、この開口部は、空気で満たされている。内部コンポーネントをデブリから保護すると共に／或いは他の光学機能を提供するようカバー（例えば、図示されていないガラスカバー）を組立体の頂部上に載せるのが良い。中央開口部１１８は、組立体１００を貫通して軸方向に（ｚ軸方向に）延びている。像を表す光線１５２がレンズ構造体の中央開口部１１８を通って軸方向に進んでいる。センサ１５０（例えば、電荷結合デバイス（ＣＣＤ））又はＣＭＯＳデバイスが、レンズ構造体のコンポーネントによっていったん作用を受けると、像を受け取ると共にこれを検出する。
【００８８】
本明細書中の別のところで説明するように、磁束案内構造体１０２は、コイル１１０の励磁によって生じ、永久磁石１０４によって提供される磁束の通路を提供する。磁束案内構造体１０２は、任意適当な常磁性材料、例えば金属、特に鉄で構成されるのが良い。具体的に説明すると、磁気的に軟らかい鉄、鋼又はＮｉ‐Ｆｅ材料を使用するのが良い。金属の他の具体例及び材料の他の組成の使用が可能である。
【００８９】
光学メンブレン１０８及び底板１１２は、レンズ及びリザーバ１１６を形成すると共にこれらを画定する。リザーバ１１６を満たすために種々の充填材（例えば、流体、ガス、ゲル又は他の物質）を使用することができる。また、リザーバ１１６を満たすために用いられる充填材の屈折率は、様々であって良い。一具体例では、流体が充填材として用いられ、リザーバ１１６内における流体の屈折率は、開口部１１８内の空気の屈折率とは異なるよう選択される。底板１１２は、ガラスで構成されるのが良く、この底板は、光学的補正機能を発揮する。また、底板１１２は、デブリが組立体１００に入るのを阻止することができる。
【００９０】
レンズの上側部分と下側部分を隔てる光学メンブレン１０８は、柔軟性材料で作られる。メンブレンの中央部分及びアクチュエータ（トーラス）部分（ここには、コイル１１０が取り付けられる）は、同種のメンブレン材料で作られるのが良い。しかしながら、他の具体例では、メンブレンのアクチュエータ部分及び中央／光学部分は、互いに異なるメンブレン材料で構成される。メンブレン及び／又は充填材（例えば、光学的流体）の性質は、互いに組み合わさって、反射機能、屈折機能、回折機能及び吸光機能及び／又はカラーフィルタリング機能を提供する。また、メンブレン１０８及び／又はリザーバ１１６内の充填材により他の機能を提供することができる。オプションとしての頂板（図示せず）を用いて組立体１００の頂部を覆うのが良い。
【００９１】
コイル１１０は、巻線コイル構造体であり、多種多様な仕方で構成できる。例えば、コイル１１０は、単一コイルであっても良く二重コイルであっても良い。コイル１１０の電線も又、任意適当な厚さ又は直径のものであって良い。コイル１１０は、任意形式の接着剤又は締結具（例えば、グルー）によりメンブレンに取り付けられるのが良い。
【００９２】
磁石１０４は、所望の磁束フローを生じさせる方向で分極される任意適当な永久磁石である。例えば、磁石１０４は、光軸に対してゼロ度の軸方向角度に磁化可能である。他の磁化又は分極及び磁石１０４の磁化のための角度方向の利用が可能である。磁石１０４は、単一のリング状磁石であるのが良いが、変形例として、数個のセグメントで構成されても良い。
【００９３】
ホルダ１０６は、任意適当な材料で構成可能である。一具体例では、ホルダ１０６は、プラスチックで作られる（例えば、ホルダは、プラスチック等であるのが良い）。ホルダ１０６は、組立体１００の残りの部材のうちの幾つか又は全てを支持する。
【００９４】
上述したように、レンズ全体（例えば、メンブレン１０８及びリザーバ１１６を含む）の形状は、所望の光学的機能に応じて様々であって良い。例えば、球面レンズ（例えば、凸及び凹）、非球面レンズ（例えば、凸及び凹）、円柱レンズ（例えば、丸形ではなく、正方形のハウジングによって構成される）、フラットレンズ、マイクロレンズ（例えば、マイクロレンズアレイ又は回折格子）及びレンズの光学的活性部分に一体化され又は取り付けられる反射防止膜（例えば、ナノ構造体）を含むレンズを利用することができる。他形式のレンズの使用が可能である。
【００９５】
図１Ａ及び図１Ｂの具体例では、充填材（例えば、光学的流体）は、リザーバ１１６内で一方の側が柔軟性メンブレン１０８により、他方の側が硬質材料、例えば板１１２（例えば、補正ガラス板）によって保持される。しかしながら、他の具体例では、リザーバの両側は、別個のメンブレン（即ち、２枚の柔軟性メンブレン及び１つのモータ構造体）によって封入される。
【００９６】
ベント１１４により、空気は、コイル１１０がチャンバ内で動くと、チャンバ１０７から出入りすることができる。一具体例を挙げると、コイル１１０が下方に動くと、空気は、チャンバ１０７に入り、コイルが上方に動くと、空気は、チャンバ１０７から出る。
【００９７】
組立体１００は、上述の焦点可調式レンズ、例えば他の焦点可調式及び非焦点可調式レンズと任意の組み合わせ状態で且つ鏡、格子、プリズム及びアパーチュアを含む光学システムの任意他の組み合わせ状態で積み重ね可能である。組立体１００は、他の要素と共に用いられ又は他の要素を含む。
【００９８】
図１Ａ及び図１Ｂのシステムの動作の一具体例において、電流をコイル１１０中に流すと、その結果として、コイル１１０が動く（例えば、電流の向きに応じて上又は下に）。流される電流の大きさ及び方向は、多くの装置又は方式によって制御可能である。例えば、ユーザは、手動で、スイッチ、ボタン又は他のアクチュエータを押して電流の流れを制御することができる。別の具体例では、電流の流れは、コイル１１０に流される電流の流れを自動的に調節するプログラム又はアルゴリズム（例えば、オートフォーカス又はズームプログラム又はアルゴリズム）によって制御可能である。
【００９９】
具体的に説明すると、図１Ａでは、電流は、ゼロアンペアであり、コイルは、第１の位置にある。いま図１Ｂを参照すると、電流がコイル１１０に流され、電流と磁石１０４の磁界の結果としての相互作用によりコイル１１０を第１の位置から第２の位置に軸方向に（ｚ軸に沿って）動かす起電力が生じる。第２の位置へのコイル１１０の移動により、メンブレン１０８が押され、このようにメンブレン１０８が押されることにより、リザーバ内の充填材（例えば、光学的流体）が変位し、メンブレン１０８が第１の位置（図１Ａに示されている）から第２の位置（図１Ｂに示されている）に動く。その結果、レンズ部分（例えば、メンブレン１０８、板１１２及び充填材）の形状が変化する。レンズの形状が変化することにより、レンズの光学的性質が変わる。また、メンブレン１０８について不均一な材料厚さ又は硬さを用いてレンズの光学的性質を変更しても良い。
【０１００】
次に図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、レンズ組立体２００の別の具体例が記載されている。レンズ組立体２００は、磁束案内構造体２０２、第１の磁石２０４、第２の磁石２０５、メンブレン２０８、コイル２１０（チャンバ２０７内に設けられている）、底板２１２（例えば、ガラス又はポリカーボネート板）、頂板２１３（例えば、ガラス板）及びベント２１４，２１５を含む。頂板２１３とメンブレン２０８は、第１のリザーバ２１８を構成し、底板２１１とメンブレン２０８は、第２のリザーバ２１６を形成している。リザーバ２１６，２１８の各々は、充填材料、例えば液体、ゲル又は他の何らかの充填材で満たされている。支持構造体（例えば、図２Ａ及び図２Ｂには示されていないプラスチック製コンポーネント）が組立体２００の要素の全て又は幾つかを支持するのが良い。ベント２１４により、空気は、コイル２１０がチャンバ２０７内で動くと、チャンバ２０７に出入りすることができる。中央開口部２３０が組立体２００を通って軸方向に（ｚ軸方向に）延びている。像を表す光線２５２がレンズ構造体の中央開口部２３０を通って軸方向に進んでいる。センサ２５０（例えば、電荷結合デバイス（ＣＣＤ））が、レンズ構造体のコンポーネントによっていったん作用を受けると、像を受け取ると共にこれを検出する。
【０１０１】
この具体例では、コイル２１０は、メンブレン２０８の両側に取り付けられている。取り付けは、接着剤又は取り付け手段（例えば、グルー）により行なわれるのが良い。これにより、例えば、メンブレンを引くのではなくメンブレン２０８を単に押すだけで良い作業によりレンズを凸形状から凹形状にシフトさせ又は調節することができる。したがって、支持構造体（例えば、ボビン）は、メンブレン２０８に接着し又は違ったやり方で取り付けられる必要はない。重力の作用を回避するため、リザーバ２１６，２１８の両側は、密度がほぼ同じであるが屈折率が互いに異なる充填材（例えば、液体）で満たされる。
【０１０２】
本明細書中の別のところで説明するように、磁束案内構造体２０２は、永久磁石１０４によって作られると共にコイル１１０の磁界と相互作用する磁束の通路となる。磁束案内構造体２０２は、任意適当な金属、特に鉄で構成されるのが良い。磁気的に軟らかい材料又は他の複合材の他の具体例の使用も又可能である。
【０１０３】
図２Ａ及び図２Ｂの具体例では、レンズの上側部分と下側部分を隔てる光学メンブレン２０８は、柔軟性材料で作られる。メンブレン２０８の中央部分及びアクチュエータ（トーラス）部分（ここには、コイル１１０が取り付けられる）は、同種のメンブレン材料で作られるのが良い。しかしながら、他の具体例では、メンブレンのアクチュエータ部分及び中央／光学部分は、互いに異なるメンブレン材料で構成される。メンブレン及び／又は充填材（例えば、光学的流体）の性質は、互いに組み合わさって、反射機能、屈折機能、回折機能及び吸光機能及び／又はカラーフィルタリング機能をシステムに提供する。他の性質も又提供できる。
【０１０４】
コイル１１０は、任意の巻線コイル構造体であり、多種多様な仕方で構成できる。例えば、コイル２１０は、単一コイルであっても良く二重コイルであっても良い。加うるに、コイル２１０の電線も又、任意適当な厚さ又は直径のものであって良い。磁石２０４，２０５は、所望の磁束流を生じさせる方向に分居腐れる任意適当な永久磁石である（例えば、磁石は、半径方向又は軸方向に分極されるのが良い）。
【０１０５】
ホルダ（図示せず）は、任意適当な材料で構成可能である。上述したように、ホルダは、プラスチック部品又はこれに類似した構造体であるのが良い。一具体例では、ホルダは、プラスチックで構成される。ホルダは、組立体の残りの部材のうちの幾つか又は全てを支持する。
【０１０６】
レンズの形状（例えば、リザーバ２１６，２１８に対するメンブレン２０８の相対的位置決め）は、様々であって良い。例えば、球面レンズ（例えば、凸及び凹）、非球面レンズ（例えば、凸及び凹）、円柱レンズ（例えば、丸形ではなく、正方形のハウジングによって構成される）、フラットレンズ、マイクロレンズ（例えば、マイクロレンズアレイ又は回折格子）及びレンズの光学的活性部分に一体化され又は取り付けられる反射防止膜（例えば、ナノ構造体）を含むレンズを作ることができる。他の具体例も又可能である。
【０１０７】
図２Ａ及び図２Ｂの具体例では、メンブレン２０８は、リザーバ２１６，２１８を互いに分離している。板２１２，２１３は、リザーバ２１６，２１８の他方の側を包囲している。板２１２，２１３は、ガラスで構成されるのが良く、これら板は、光学的補正機能を発揮する。また、板２１２，２１３は、板の他方の側に空隙が存在する場合、デブリが組立体２００に入るのを阻止することができる。
【０１０８】
組立体２００は、上述の焦点可調式レンズ、例えば他の焦点可調式及び非焦点可調式レンズと任意の組み合わせ状態で且つ鏡、格子、プリズム及びアパーチュアを含む光学システムの任意他の組み合わせ状態で積み重ね可能である。組立体２００は又、他の要素と共に使用可能である。
【０１０９】
図２Ａ及び図２Ｂのシステムの動作の一具体例において、電流をコイル２１０中に流すと、その結果として、コイル２１０が動く（例えば、電流の向きに応じて上又は下に）。流される電流の大きさ及び方向は、多くの装置又は方式によって制御可能である。例えば、ユーザは、手動で、スイッチ、ボタン又は他のアクチュエータを押して電流の流れを制御することができる。別の具体例では、電流の流れは、コイルに流される電流の流れを自動的に調節するプログラム又はアルゴリズム（例えば、オートフォーカス又はズームプログラム又はアルゴリズム）によって制御可能である。
【０１１０】
具体的に説明すると、図２Ａでは、電流は、ゼロアンペアであり、コイルは、第１の位置にあり、メンブレンも又、第１の位置にある。いま、図２Ｂを参照すると、電流がコイル２１０に流されている。電流は、磁石２０４，２０５及び磁束案内構造体によって作られた磁束と相互作用し、その結果生じる起電力がコイル２１０を第１の位置から第２の位置にｚ軸に沿って軸方向に動かす。第２の位置へのコイル２１０の移動により、メンブレン２０８が押され、このようにメンブレン２０８が押されることによりリザーバ２１６，２１８中の充填材が変位し、その結果、メンブレン２０８が上方に動くようになる。この運動により、レンズの光学的性質が変えられる。というのは、第１のリザーバ２１６、第２のリザーバ２１８及びメンブレン２０８の相対的形状が変えられるからである。また、メンブレン２０８について不均一な材料厚さ又は硬さを用いてレンズの光学的性質を変更することができる。
【０１１１】
次に図３を参照してレンズ組立体３００の別の具体例を説明する。レンズ組立体３００は、磁束案内構造体３０２、第１の磁石３０４、第２の磁石３０５、ホルダ３０６、第１のメンブレン３０８、第２のメンブレン３０９、第１のコイル３１０（チャンバ３２７内に設けられている）、第２のコイル３１１（第２のチャンバ３２８内に設けられている）、頂板３１２、第１のベント３１４及び第２のベント３１５を含む。チャンバ３１６が頂板３１２（例えば、ガラス板）と第１のメンブレン３０８との間に形成されていて、空気で満たされている。リザーバ３１８が第１のメンブレン３０８と第２のメンブレン３０９との間に形成され、充填材で満たされている。第２の開口部３１３が組立体の底部のところに延びていて、空気で満たされている。中央開口部３３０が組立体３００を貫通して軸方向に（ｚ軸方向に）延びている。像を表す光線３５２がレンズ構造体の中央開口部３３０を通って軸方向に進んでいる。センサ３５０（例えば、電荷結合デバイス（ＣＣＤ））が、レンズ構造体のコンポーネントによっていったん作用を受けると、像を受け取ると共にこれを検出する。
【０１１２】
ベント３１４，３１５により、空気は、チャンバ３２７，３２８に出入りすることができ、コイル３１０，３１１は、これらチャンバ内で動く。一具体例を挙げると、コイル３１０が下方に動くと、空気は、チャンバ３２７に入り、コイルが上方に動くと、空気は、チャンバ３２７から出る。
【０１１３】
板３１２は、ガラスで構成されるのが良く、光学的補正機能をもたらす。また、板３１２は、デブリが組立体３００に入るのを阻止することができる。
【０１１４】
この具体例では、２つのモータが用いられている。具体的に説明すると、レンズの両側部（例えば、第１のメンブレン３０８、リザーバ３１８及び第２のメンブレン３０９）は、このレンズの各側に位置決めされた別個のモータの使用により変形する。チャンバ３１６又は開口部３１３（この開口部は、カバー又は板で封止されている場合）のうちの一方が気密封止されている場合、レンズ側部の両方（即ち、メンブレン３０８，３０９）を互いに別個独立に変形させることができる。
【０１１５】
磁束案内構造体３０２は、第１の永久磁石３０４及び第２の永久磁石３０５によって作られる磁束の通路となる。磁束案内構造体３０２は、任意適当な金属、特に鉄で構成されるのが良い。金属ル又は他の複合材の他の具体例の使用も又可能である。
【０１１６】
上側部分と下側部分を隔てる光学メンブレン３０８，３０９は、柔軟性材料で作られる。メンブレンの中央部分及びアクチュエータ（トーラス）部分（ここには、コイル３１０又は３１１が取り付けられる）は、同種のメンブレン材料で作られるのが良い。しかしながら、他の具体例では、メンブレンのアクチュエータ部分及び中央／光学部分は、互いに異なるメンブレン材料で構成される。本明細書中の別のところで説明したように、メンブレン３０８、メンブレン３０９及び／又はリザーバ３１８は、種々の反射機能、屈折機能、回折機能及び吸光機能及び／又はカラーフィルタリング機能をシステム全体に提供する。機能の他の例も又提供できる。
【０１１７】
コイル３１０，３１１は、任意の巻線コイル構造体であり、多種多様な仕方で構成できる。例えば、コイル３１０又は３１１は、単一コイルであっても良く二重コイルであっても良い。コイル３１０，３１１の電線も又、任意適当な厚さ又は直径のものであって良い。電線は、実装密度を向上させるために長方形又は六角形であるのが良い。磁石３０４，３０５は、所望の磁束の流れを作る方向に分極される任意適当な磁石である。
【０１１８】
ホルダ３０６は、任意適当な材料で構成可能である。一具体例では、ホルダ３０６は、プラスチックで作られる。ホルダ３０６は、組立体の残りの部材のうちの幾つか又は全てを支持する。
【０１１９】
レンズの形状（例えば、メンブレン３０８，３０９及びリザーバ３１８）は、所望の光学的機能に応じて様々であって良い。例えば、球面レンズ（例えば、凸及び凹）、非球面レンズ（例えば、凸及び凹）、円柱レンズ（例えば、丸形ではなく、正方形のハウジングによって構成される）、フラットレンズ、マイクロレンズ（例えば、マイクロレンズアレイ又は回折格子）及びレンズの光学的活性部分に一体化され又は取り付けられる反射防止膜（例えば、ナノ構造体）を含むレンズを利用することができる。レンズ構造の他の具体例の使用が可能である。また、メンブレン２０８について不均一な材料厚さ又は硬さを用いてレンズの光学的性質を変更することができる。
【０１２０】
図３に示されているように、メンブレン３０８，３０９は、充填材をリザーバ３１８内に閉じ込める。頂部カバーは、チャンバ３１６に気密封止を提供する。底部カバー（図示せず）も又、開口部３１３を封止するのが良い。
【０１２１】
組立体３００は、上述の焦点可調式レンズ、例えば他の焦点可調式及び非焦点可調式レンズと任意の組み合わせ状態で且つ鏡、格子、プリズム及びアパーチュアを含む光学システムの任意他の組み合わせ状態で積み重ね可能である。組立体３００は又、他の要素と共に使用可能である。
【０１２２】
図３のシステムの動作の一具体例において、電流をコイル３１０，３１１の一方又は両方に流すことができる。流される電流の大きさ及び方向は、多くの装置又は方式によって制御可能である。例えば、ユーザは、手動で、スイッチ、ボタン又は他のアクチュエータを押して電流の流れを制御することができる。別の具体例では、電流の流れは、コイルに流される電流の流れを自動的に調節するプログラム又はアルゴリズム（例えば、オートフォーカスプログラム）によって制御可能である。電流と磁石の磁界の相互作用により、起電力が生じ、この起電力は、コイルのうちの一方又は両方をｚ軸に沿って軸方向に動かす。コイル３１０及び／又はコイル３１１の運動により、充填材（例えば、光学的流体）がリザーバ３１８内で変位し、それによりレンズの全体形状が変化する。チャンバ３１６が封止されているので、メンブレン３０８，３０９の各々の運動を別個独立に制御することができる。
【０１２３】
本明細書において説明しているメンブレンは、種々の方法及び製造技術を用いて作製可能である。例えば、メンブレンは、ナイフ塗布流し塗、カレンダリング、射出成形、ナノインプリンティング、スパッタリング、ホットエンボス加工、注型、スピンコーティング、吹き付け及び／又は化学的セルフアセンブリー（self-assembly）技術を用いて形成可能である。他の具体例の採用が可能である。
【０１２４】
メンブレンは又、種々の材料で構成できる。例えば、メンブレンは、幾つかの具体例を挙げると、ゲル（例えば、リットウェイ（Litway）社製のOptical Gel OG-1001）、ポリマー（例えば、ダウコーニング（Dow Corning）社製のPDMS Sylgard 186又はNeukasil RTV 25）、アクリル樹脂材料（例えば、スリーエム・カンパニー（3M Company）社製のVHB 4910）、ポリウレタン及び／又はエラストマーで構成できる。これらの具体例のうちの多くにおいて、メンブレンは、空気（しかしながら液体又はゲルではない）を通すことができる透過性材料で作られる。他の具体例の使用が可能である。
【０１２５】
加うるに、幾つかの具体例において、メンブレンは、予備延伸される。この技術は、光学的品質を向上させると共にメンブレンの運動又は変形の際に迅速な応答を提供することができる。例えば、メンブレンは、弾性張力下で予備延伸状態で取り付けられるのが良い。メンブレンは、メンブレンの内側領域の弾性張力がメンブレンの外側領域の張力よりも小さいように段階的に延伸されるのが良い。他の実施形態では、予備延伸が利用されない。
【０１２６】
次に図４及び図５を参照すると、レンズ組立体を形成する手段の一具体例が記載されている。ステップ５０２（図４Ａ）では、ハウジングを用意する。ハウジングは、２つの励磁の要素として磁束案内構造体及びプラスチック製ホルダを有するのが良い。一般的に言って、本明細書において説明するレンズ組立体の部品の材料の選択は、本明細書において説明するレンズ組立体の可動部品相互間の摩擦力を最小限に抑えるよう選択されるのが良い。例えば、耐久性のあるプラスチックを使用するのが良い。ステップ５０４（図４Ｂ）において、メンブレンをハウジングに結合し又は連結する。メンブレンは、例えばレンズ画定メンブレンに一体化され又は取り付けられた軟質材料で成形されたナノ構造を備えた柔軟性反射防止膜を有するのが良い。被膜は、ナノ粒子の薄い層（例えば、メンブレン上に薄い層をなして均等に分布して配置されたＳｉＯ2粒子）を有するのが良い。当業者に知られている他の被膜も又想定される。
【０１２７】
ステップ５０６（図４Ｃ）では、構造体を上下逆さまにひっくり返し、真空を引く。次に、流体（例えば、油）をメンブレン全体に塗布する。種々の方法で流体を塗布することができる。例えば、インクジェット方式、小出し、ポンプ送り及び／又は計量投与を利用することができる。当業者に知られている他の手段も又想定される。
【０１２８】
ステップ５０８（図４Ｄ）では、カバー（例えば、ガラスカバー）をハウジングに結合する。結合は、グルー若しくは他の何らかの接着剤又は取り付け手段（例えば、ねじ、スナップコネクタ、超音波溶接、ホットメルト塗布等）によって行なわれるのが良い。レンズの光路中に位置するカバーは、例えば、屈折性の、回折性の、透明な、吸光性の、屈折性のガラス又はカラーフィルタガラスであるのが良い。カバーは又、任意の形状を取ることができ、かかる形状としては、プリズム、レンズ又はミクロ又はナノ構造体が挙げられ、かかるミクロ又はナノ構造体としては、反射防止膜、傷が付きにくい膜及びギラツキ防止膜が挙げられる。他の具体例の使用が可能である。
【０１２９】
ステップ５１０（図４Ｅ）では、ハウジングを再び逆にし（ひっくり返し）、すると気泡が頂部に現われる。ステップ５１２（図４Ｆ）では、空気は、メンブレンを透過し、後には、リザーバには拡散により気泡がなく又は実質的にない状態になる。流体チャンバは、種々の方法、例えば気密溶融、接着、化学的架橋、超音波溶接及び／又はクランプによって密封されるのが良い。当業者に知られている他の密封手段も又想定される。
【０１３０】
次に図６〜図８を参照すると、一具体例としてのレンズ組立体６００が記載されている。レンズ組立体６００は、第１のボビン６０１（例えば、Ｌ字形ボビン）、第２のボビン６０２（例えば、Ｌ字形ボビン）、第１のコイル６０４、第２のコイル６０５、磁石６０６、外側ケース戻し構造体６０８、中央コア６１０、金属筒体６１２（断面では柱に見える）、第１の流体レンズ６１３、第２の流体レンズ６１４、固定レンズ６１６、アパーチュア部分６１８及びレンズ取り付け箇所６２０を含む。別個のイメージセンサ６５０が組立体６００を通って像を受け取る。センサ６５０（例えば、ＣＣＤセンサ）及び頂部カバー並びに別の補正光学要素への取り付け部は、これらの具体例では示されていない。
【０１３１】
レンズアパーチュア部分６１８は、開口部を有し、あらゆる方向に固定されており、磁束案内構造体によって少なくとも一部が画定されている。この具体例では、プラスチックがあらゆるものを保持し、磁束案内構造体がプラスチック内に埋め込まれている。この構成の結果として、レンズの境界部を定めている可動磁石又はコイルを有する構造体の光学的特性よりもはるかに高い光学的特性が得られる。光学的特性の向上は、少なくとも１つには、公差又は許容誤差に敏感な構造体のうちの大部分又は全てを構成する単一部品の使用に起因している。加うるに、光学的特性は、レンズの側方配置の精度に強く依存している。
【０１３２】
ボビン６０１，６０２は、他の組立体要素のうちの幾つか又は全てを定位置に保持する任意の構造体であって良い。コイル６０４，６０５は、巻線で作られた任意の電気コイルである。コイル６０４，６０５は、例えば、ボビンの一部分に巻き付けられた電線で構成されても良く、或いはチップ‐インダクタ作製コイルであっても良い。コイルの他の具体例の使用が可能である。ボビン６０１，６０２も又、レンズを変形させるよう動かされる。
【０１３３】
磁石６０６は、任意適当な方向（例えば、半径方向）に分極される任意の永久磁石である。金属筒体６１２及び外側ケース戻し構造体６０８は、金属又は他の常磁性／磁気的に軟らかい材料で作られるのが良い磁束案内構造体を提供する。この構造体は、コイルを動かす起電力を生じさせるよう働く磁束通路となる。この磁束案内構造体は、１つの具体例を挙げるとインサート成形法を用いて作られるのが良い。他の構成技術も又使用できる。かくして、この具体例では、２つの別個独立のコイルが同一のモータ構造体中に設けられる。
【０１３４】
上述したように２つの独立したコイル６０４，６０５が用いられ、励磁されると、ボビン６０１，６０２を動かす。ボビン６０１，６０２の運動により、組立体の頂部又は底部のところのレンズの形状及び光学的性質が変化する。例えば、レンズ６１３，６１４は、メンブレン及び固定板によって画定されるのが良く、ボビンの運動により、本明細書中の別のところで説明したように充填材がリザーバ内で動き又は変位する。２つの焦点可調式レンズ６１３，６１４は、光学的ズーム効果を達成するために用いられる。レンズのうちの一方６１３又は６１４の光学的性質を変化させると、他方のレンズは、像をイメージセンサ上に合焦させて戻すよう調節される。したがって、個々の可調式レンズのいずれか一方をオートフォーカス及び／又はズームレンズとして用いることができる。固定レンズ６１６は、ガラス又はプラスチック（又は他の適当な材料）で構成可能であり、かかる固定レンズは、組立体の高さを減少させる一方で、センサ６５０全体又は実質的に全体を依然として照明することができる発散レンズである。
【０１３５】
組立体６００の中央コア６１０は、プラスチック又は他の適当な材料で成形されるのが良く、かかる中央コアは、メンブレン又は他のシステムコンポーネントの支持体となる取り付け具であるのが良い。中央コア６１０は又、全ての光学部品の配置場所を定める。例えば、中央コア６１０は、流体レンズ６１４及び固定レンズ６１６の位置を定める。中央コア６１０は、磁束案内構造体の全て又は一部を更に含む場合がある。図６〜図８の具体例は、焦点合わせ又はピント合わせレンズ（レンズ６１３）及びズームレンズ（レンズ６１４）を有する。単一のモータ構造体が提供される。
【０１３６】
板（例えば、図示していないガラス板）を構造体の頂部に載せるのが良い。かくして、第１の流体レンズシステム（即ち、板、流体リザーバ及びメンブレン）及びボビンが組立体の頂部から下方に動く。同様な流体レンズシステムが組立体の頂部に設けられる。コイル６０４，６０５を例示すると、これらコイルは、ボビン６０１，６０２を動かし、それによりシステムの光学的性質を調節する。
【０１３７】
この具体例では、全ての取り付け及び光学特徴部は、中央コア６１０内に配置されている。その結果、組立体を構成するのに必要な部品の数及び複雑さが最小限に抑えられている。幾つかの具体例では、組立体の主要なコストは、レンズ取り付け円、アパーチュア、補正用レンズ、メニスカスレンズ、他の光学要素の公差及び電荷結合デバイス（ＣＣＤ）センサの配置場所で決まる。
【０１３８】
図６〜図８を参照して説明した具体例は、倒立頂部レンズを含む。この場合、頂部レンズは、物体まで外方ではなく、センサに向かって下方に落ちる。ボビンの上向きの力により、レンズの下方運動が生じ、下向きの力により、下方運動が生じる。この配置により、空間、コスト及び磁気効果に関する利点が得られる。しかしながら、他の方式では、流体リザーバは、物体に向かって上方に向く。この場合、コイル／ボビンの下向きの力により、レンズに上向きの力が働く（例えば、図１Ａ及び図１Ｂを参照されたい）。
【０１３９】
図７に示されているように、組立体の外側部分は、上側レンズの上側メンブレンの取り付け箇所であるリング６２２を含む。リング６２２は、成形中央コア６１０の周りに配置されている。
【０１４０】
次に図８を参照すると、磁束案内構造体によって方向付けられる所望の磁束パターンの一具体例が示されている。この構造は、８つのマグネットを含む構造体用のものであるが、４つのマグネットから成る構造体への変更が可能であり、案内構造体は、それに応じて適当に改造される。構造体は又、２つの板を備えた軸方向磁化構造体であっても良い。筒体６１２を曲げることができ、内側部分（これらの図では、柱として示されている）を内方に動かすことができる。筒体６１２を組立体のコーナ部中に遠ざけることにより、底部から突き出て回路接続部を作るインサート成形コネクタの使用が可能である。
【０１４１】
中央コア６１０は、組立体全体の取り付け手段の大部分を収容し、外側クランプ構造体は、磁束案内構造体としての役目も果たす。中央コア６１０は、底部アパーチュアを有している。補正用レンズ構造体の取り付け具がアパーチュア内に形成されている。中央コア６１０は、磁極片磁気構造体用のインサート、高精度レンズ画定構造体、ボイスコイルリード線用の配線手段、回路板へのユニット接続のためのピンのインサート成形体とを備えた構造体を有するのが良い。
【０１４２】
図８に示されているように、磁束線６３０が図示のように形成されると共に方向付けられている。磁束線６３０は、ｚ軸（軸方向）に垂直な方向に且つコイルを貫通して形成されている。コイルを貫通する磁束のこの選択された方向により、コイルを動かすのに必要な所望の且つ有効な起電力が作られる（最大化される）。
【０１４３】
次に図９を参照して、レンズ組立体の別の具体例を説明する。リング構造体９０２（例えば、リップ）は、レンズ（例えば、メンブレン９０４、充填材、容器等）を画定する。リング構造体９０２は、メンブレン９０４の同心性、平坦度、平行度、真円度及び表面仕上げ及びかくしてレンズの光学的特性に影響を及ぼす。本明細書中の別のところで説明した具体例の場合と同様、磁束案内構造体９１１（磁石のための磁束を案内する構造体）を所望の作用効果に応じて組立体の幾つかの互いに異なる部分内に設けるのが良い。
【０１４４】
組立体は、磁石９０６、第１のコイル９０８、第２のコイル９１０、円筒形金属片９１２、第１のボビン９１４及び第２のボビン９１８を含む。図９の具体例は、ボビンのうちの一方が上方に押し、他方のボビンが下方に押すことを除き、図６〜図８の具体例とほぼ同じ仕方で動作する。
【０１４５】
次に図１０を参照して別の具体例としてのレンズ組立体１０００を説明する。この具体例は、本明細書の他の具体例に関して説明したのとほぼ同じコンポーネントを有している。しかしながら、この具体例では、磁束案内構造体は、レンズ付形箇所を定めるために利用される。図１０の具体例は、メンブレンが押されると共に引かれるプッシュ‐プル型の具体例である。軸方向分極磁石も又用いられる。
【０１４６】
組立体１０００は、磁束案内構造体１００２、磁石１００４、コイル１００６及び頂板１００８を含む。オプションとしての頂部カバーの割送り部分１００１も又設けられ、メンブレン（図示せず）のメンブレン接触箇所１０１０がコイル及び磁束案内構造体１００２に取り付けられている。メンブレンを動かす際の組立体１０００の動作は、図１Ａ及び図１Ｂの具体例とほぼ同様に達成される。
【０１４７】
次に図１１〜図１６を参照すると、磁石が磁束案内構造体のコーナ部のところに設けられていて、半径方向に分極されるようになっているレンズ組立体１１００が示されている。理解されるように、これらの図に示された同様な参照符号は、同一の要素を示している（例えば、図１１の要素１１１６は、図１２の要素１２１６と同一であり、以下同様である）。この具体例は、レンズの全体的高さ及び／又は直径を減少させることができ、したがって、コンパクトなサイズを必要とする用途にとって特に有利な場合がある。加うるに、この具体例は、断面が正方形（又は長方形）であるイメージセンサに結合されるよう構成可能である。
【０１４８】
組立体１１００は、磁束案内構造体１００２、コイル１００４、第１の磁石１１１６、第２の磁石１１１８、第３の磁石１１２０、第４の磁石１１２２、ボビン１１０６、可撓性接点１１２８及びメンブレン１１１０と板１１１２との間に形成されたリザーバ１１０８を含む。レンズシェーパスリーブ１１１４がメンブレン１１１０を固定すると共にこれを画定している。制御要素１１２４がコイル１１０４中の電流を制御するために用いられる。上述したように、制御要素１１２４は、ユーザにより手動で調整され又は制御プログラム（例えば、オートフォーカス又はズームアルゴリズム）により調整される任意のアクチュエータ（例えば、ボタン、スイッチ、ノブ等）であって良く、制御プログラムは、例えば受け取った像の特性に基づいて電流を自動的に調節する。互いに異なる制御要素を提供して互いに異なるレンズを制御することができる。
【０１４９】
組立体１１００のコーナ部のところへの磁石の配置は、磁束案内構造体中への磁化磁石の自動調心を利用して実施されるのが良い。これは、手動で行なわれ、後で磁化されても良い。コーナ部のところの磁石１１１６，１１１８，１１２０，１１２２の位置決めは又、コイル電線をハウジングから案内して出すうえでより高い自由度をもたらす。特に、電線を磁石が存在していないハウジングの側でハウジングから導き出すことができる。通気を可能にするためにハウジングの平坦な側部にスリットを形成するのが良い。コイルの運動を考慮に入れるため、コイル電線を外側に案内されている可撓性ばね接点に接続することが可能である。変形例として、別の具体例では、コイル電線の可撓性は、図１６で理解されるように、電線をレンズのハウジング内に組み込まれた固定電気接点まで案内するために利用できる。
【０１５０】
本明細書で用いられる具体例のうちの任意のもののコンポーネントの形状及び形態は、様々であって良い。加うるに、図１１〜図１６の具体例では、２つの逆に分極される磁石は、４つのコーナ部の各々に用いられるのが良く、それにより、磁束案内構造体の少なくとも幾つかの部分又はそれどころか大部分が不要になる。反射防止（ＡＲ）膜を組立体の種々の構造体に施して光が組立体を通過しているときに光の反射を減少させるのが良い。
【０１５１】
流体保持構造体へのボビン形状の適合させるのが良い。形状の適合は、全体的部品サイズを減少させ、耐衝撃性を向上させ、そして構造体を動かすのに必要な全力を減少させるという利点がある。
【０１５２】
全体として正方形のボビンを用いることによって、ボビンの軸方向変位をレンズシェーパスリーブ１１１４により画定された光学的活性レンズ部分の直径の約１０％まで減少させることができる。これは、例えばレンズ半径の約１０％からレンズ半径の約７０％へのレンズ変形が必要である場合に有利であることが分かる。
【０１５３】
図示のように、第１の磁石１１１６、第２の磁石１１１８、第３の磁石１１２０及び第４の磁石１１２２が組立体のコーナ部に位置しており、磁石は、矢印１３３０の方向で半径方向内方に磁化される。また、図示のように、コイルの電線は、プラスチック製ボビンに連結された可撓性金属接点に直接結合されている。これにより、電線がコイル巻回機械から取り出された後に電線の複雑な取り付けが回避される。
【０１５４】
上述したように、提供されるボイスコイルモータ構造体は、コーナ部に４つの三角形の磁石を有する。かかる設計により、かかる組立体の高さ、幅及び長さが減少する。高さが減少する理由は、厚い板の使用を回避できるからである。長方形の設計により、形状が長方形であるセンサへの適合が可能である。レンズシェーパスリーブ１１１４は、金属戻し構造体に関する公差の緩和を可能にする一方で、レンズ画定構造体の精度を維持することができる。これにより、組立体の製造費が減少する。図１５及び図１６に示されているように、電気導体への電気的接続を可能にするコイル電線の可撓性を利用した変形例としてのコイル連結手段を採用することができる。
【０１５５】
次に図１７Ａ及び図１７Ｂを参照して別の具体例としてのレンズ組立体１７００について説明する。この組立体は、可撓性レンズ１７０２、両凹レンズ１７０４、下側可撓性レンズ１７０６、赤外線（ＩＲ）フィルタ１７０８を含む。スペーサ１７１０は、組立体１７００の互いに異なる部分を互いに隔てている。
【０１５６】
組立体１７００は、少なくとも１つの焦点可調式レンズ（例えば、オートフォーカス用）又は他の焦点可調式レンズ又は他の硬質光学要素、例えばレンズ、フィルタ、デュフューザ、光学アパーチュア及び他の具体例と組み合わせ状態にある多数のレンズ（例えば、考えられるズーム特徴を備えている）から成る個々のチューナブルレンズ（例えば、レンズ１７０２，１７０６）の任意の組み合わせを利用することができる。レンズをレンズバレル内で積み重ねると、簡単な組み立て及びコスト減少が可能になる場合がある。加うるに、電気接点をレンズバレルから案内状態で引き出して外側レンズバレルにスロットを設けることによって制御集積回路に接続することが可能である。
【０１５７】
次に図１８及び図１９を参照して、メンブレン１８０１をボビン１８０４に取り付ける一具体例について説明する。この具体例では、ボビンは、コイルが巻き付けられる構造体である。コイル１８０２は、通電されると、動き、それによりコイル電流と磁石１８０６により作られて磁束案内通路によって方向付けられる磁界との相互作用に起因してボビン１８０４が動く。メンブレン１８０１及びキャップ１８１０が識別子１８０８により示されている角度をなして位置決めされている。
【０１５８】
レンズフィルム捕捉システムをボビン又は成形磁石中に割送りし、挿入し又は違ったやり方で設けることによって、組み立ての最終段階において気泡の入っていない低プロフィール（薄型）組立体が提供される。さらに、薄いリングをしっかりとした接続のために定位置に溶接するのが良い。幾つかの具体例では、メンブレンとレンズの液体側に設けられているキャップが約９０°で交わる。しかしながら、図１８に示されている具体例では、角度１８０８は、約１８０°に近い。０．０５ｍｍの半径が存在する場合があるので（メンブレンがキャップ１８１０とボビン１８０４との間に位置決めされているので）、軽度の凹み（又はキャップとメンブレンとの間の或る小さな角度）が依然として存在するが、この角度は、他の具体例の場合よりも極めて小さいであろう。
【０１５９】
キャップ１８１０は、メンブレンをキャップ１８１０とボビン１８０４との間に捕捉している。ボビン１８０４の曲線１８１２は、リザーバ内での気泡の生成又は形成を回避するのを助ける。多くの形式のレンズ組立体に適応可能であるが、この具体例は、メンブレンの押しと引きの両方を利用するレンズ組立体において特に有用である。チャネルは、メンブレンの周りに通路を造る通路を示している。穴は、ピアスを示し、これは図２０Ｂに示されている。
【０１６０】
次に図２０Ａ、図２０Ｂ及び図２１を参照してレンズ組立体の別の具体例について説明する。メンブレン２２００が位置２００４，２００６相互間で動き、リザーバ２００８が板２０１０とメンブレン２００２との間に形成されている。コイル２０１２が付勢されると、生じた起電力がコイル２０１２をメンブレン２００２に押し付ける。特に図２０Ｂに示されているように、運動が起こると流体がメンブレン２００２に設けられたチャネル（例えば、穴）２０１４を介してリザーバの第１の部分２０１６からリザーバの第２の部分２０１８に交換される。
【０１６１】
図２０Ａ及び図２０Ｂの具体例では、リザーバは、互いに異なる部分相互間で分割されている。これら部分を連結するため、チャネル２０１４は、メンブレンの周りにおける且つリザーバのこれら互いに異なる部分相互間における流体の運動を生じさせるようメンブレンに設けられている。チャネル２０１４は、任意の垂直位置でメンブレンに設けられるのが良い。変形例では、チャネルを設けないで、別個独立のメンブレンを用いても良い。別個独立のメンブレンを用いる場合、リザーバの場所は、レンズの場所とは完全に無関係であるのが良い。流体は、絞り出されるので、例えば、リザーバは、任意の場所に位置することができ、しかもこれを任意の向きで絞ることができる。
【０１６２】
図２１の具体例では、図２０Ａ及び図２０Ｂの具体例と比較して、リザーバは、下げられている。モータ構造体は、コイル２０１２がメンブレンの初期曲線の接線２１００の真下に位置するよう配置される。例えば、モータは、先の具体例と比較して１ミリメートルの距離の半分にわたり動かされるのが良い。その結果、高さが１０ｍｍ以下であるのが良い構造体が提供される。この具体例では、ボビン形状は、僅かな移動量で大きなレンズ変形を達成するよう最適化されている。ボビン構造の最適化については本明細書中の別のところで更に説明する。
【０１６３】
次に図２２Ａ、図２２Ｂ、図２３Ａ、図２３Ｂ及び図２３Ｃを参照して、ボイスコイルモータが圧電アクチュエータで置き換えられたレンズ組立体の具体例について説明する。ボイスコイルモータを用いないで、これら具体例は、圧電モータとも呼ばれる可動圧電アクチュエータを用いてレンズを変形させる。くっつき‐滑り（stick-slip）効果を用いることにより、僅かな圧電の運動を大きな移動距離に変換することができる。
【０１６４】
圧電アクチュエータ２２０２は、圧電要素２２０６を備えたスライダ２２０４を有する。レンズ画定スリーブ２２０８がスライダ２２０４中に嵌まり込んでいて、メンブレン２２１０に取り付けられており、このメンブレンは、リザーバ２２１２を覆っている。リザーバ２２１２は、メンブレン２２１０とガラスカバー２２１１との間に形成されている。ハウジングカバー２２１４が組立体全体に被さっている。圧電要素２２０６のアクチュエータは、スライダ２２０４を上下に動かしてメンブレン２２１０に衝撃を与え、この衝撃を介してメンブレン２２１０の形状を変化させる。カバー（例えば、ガラス）が組立体の底部のところに設けられている。
【０１６５】
特に図２３Ａ〜図２３Ｃに示されているように、圧電要素は、スライダ２２０４に固定されている。変形例として、単一の圧電リングを用いても良い。スライダ２２０４は、上下に移動してリザーバ２２１２内の液体を変位させ、それによりレンズの形状を変化させる。
【０１６６】
これら具体例は、圧電アクチュエータ要素２２０６を用いてスライダ２２０４を垂直経路に沿って動かす仕方を示している。図示のように、圧電アクチュエータ要素２２０６は、リングの形状に配置されており、個々のストリップは、ハウジングに組み込まれ又は可動コンポーネントに取り付けられている。圧電作動力を利用した場合の利点は、比較的大きな力を圧電アクチュエータ要素２２０６によって生じさせることができるということにある。加うるに、これら圧電アクチュエータは、スライダ２２０４を上下に動かす際に電力を必要とするに過ぎない。特定の焦点距離にいったん達すると、スライダ２２０４及び圧電要素２２０６は、追加の電力を全く用いないで定位置に固定されたままである。
【０１６７】
次に、図２４〜図３０を参照して、別の具体例としてのレンズ組立体２４００について説明する。二重コイル２４０２が励磁されると、ボビン２４０４を押す。ボビン２４０４は、円筒形の形をしており、この形状により、摩擦が減少する。可撓性接点２４０６がコイルを励磁する。磁石２４０８がコイル２４０２の周りに位置決めされている。次に図３０を参照すると、ボビン２４０４は、メンブレン２４１０の形状を定めている。レンズシェーパスリーブ２４１２がメンブレン２４１０に取り付けられている。カバーの底板２４１６がメンブレン２４１０と板２４１６との間に形成されたリザーバ２４１４を密封している。これら具体例は、コンパクトな組立体をもたらす。というのは、レンズ画定構造体の軸方向運動により、ボビンの下での液体の変位が可能になるだけでなく、レンズ画定構造体とカバーの底板２４１６との間の距離が変化する。この結果、光学的効果が増大する。別の例では、磁石は、所与の角度に（且つ所望に応じて半径方向又は非半径方向に）分極可能である。
【０１６８】
次に、再び図２５及び図２６を参照すると、図２４の実施形態に類似した実施形態が示されている。この場合、上側コイルは、時計回り巻きであり、下側コイルは、反時計回り巻きである。電線ジャンプ２４１３が上側コイルから下側コイルに設けられている。弓形表面２４１５がボビンとレンズシェーパ（例えば、金属筒体）との間に摩擦の少ない接触を提供する。変形例として、リブを運動軸線上に配置しても良い。メンブレンは、リザーバ内の一定圧力に起因して、ボビンの相対位置をレンズシェーパに垂直に保つのに役立つ。２つの方向における電流の流れを達成するため、ワイヤは、ワイヤジャンプ箇所のところで方向転換している。
【０１６９】
次に特に図２７、図２８及び図２９を参照して、レンズ組立体の設計に基づく磁束パターン調節方式について説明する。図２７は、磁束案内構造体として、非円筒形鋼製筒体（例えば、柱として断面で示された図６の筒体６１２）が用いられている例示の磁束パターンを示している。図６の具体例では、２つのボビンは、互いに逆方向に動く。図６の具体例と図２５〜図２９の具体例の両方において、半径方向内方及び外方の磁束が利用される。しかしながら、図２５〜図２９の具体例では、ボビンは、一方向に動き、コイル巻線は、力が一方向にのみ働くよう方向を変化させる。
【０１７０】
図２８は、鋼製筒体が磁束案内構造体内で用いられている具体例を示している。図２９は、磁石が所与の角度をなして分極され、それにより磁化方向が変えられるようにする時速パターンの具体例を示している。これら具体例の全てにおいて、コイルは、ボビンに巻き付けられている。図２９の具体例では、コイルは、２５８本の巻線を有し、１００ミリアンペアまで通電され、セラミック磁石が用いられる。
【０１７１】
次に図３１を参照して、レンズ組立体の別の具体例について説明する。レンズ画定箇所３１０２が生じ、ここでは、メンブレンは、完全変形位置３１０４から最小変形位置３１０５まで動く。構造体３１０７は、ベベル付きであり、メンブレンに圧接する（この構造体は、分かりやすくする目的で図３１では持ち上げられた状態で示されており、構造体をメンブレンに圧接させる）。ベベルを設けた結果として、このやり方では種々の利点が得られる場合がある。例えば、メンブレンと組立体との間の接触箇所は、これが１つ又は２つ以上のベベルを有するよう形作られている場合、この接触箇所は、測定可能な部分となることができる。多数のベベルは又、レンズ構成箇所３１０２の半径３１１３と関連した誤差を減少させる。ベベルは、種々の形状、例えば円、楕円又は正方形のものであって良い。
【０１７２】
図３１に示されているように、第１のベベル３１０６が全高のところのレンズの位置のすぐ上で低位置且つ高い側部のところでメンブレンに適合した状態で設けられている。第２のベベル３１０９及び第３のベベル３１１１も又設けられている。レンズは、第２のベベル３１０９及び第３のベベル３１１１のうちの何割か又は全てに接触することができるが、第１のベベル３１０６は変形しているので第１のベベル３１０６には接触しない。しかしながら、レンズ画定箇所３１０２は、一定のままである。
【０１７３】
レンズ画定箇所は、実際には、半径（即ち、長さ）であるのが良い。レンズ画定箇所３１０２が単一の箇所であれ弧（長さ）であれいずれにせよ、この箇所は、レンズシェーパの形状に応じて動くことができ又は一定位置に位置したままでいることができる。単一のベベルを備えた具体例を金属で製造することができ、多数のベベルを用いた具体例をプラスチックで製造することができる。
【０１７４】
次に図３２を参照して、別の具体例としてのレンズ組立体３２００について説明する。組立体３２００は、レンズシェーパ、（例えば、プラスチックコンポーネント）３２０２、メンブレン３２０４、コイル３２０６、金属プッシャ３２０８、ハウジング（例えば、プラスチックハウジング）３２１０、金属ハウジング３２１２及びカバー（例えば、ガラスカバー）３２１４を含む。カバー３２１４及びメンブレン３２０４は、リザーバ３２１６を構成している。この具体例では、磁石が用いられていない。
【０１７５】
金属プッシャ３２０８及び金属ハウジング３２１２は、磁気的に透過性の又は磁気的に軟らかい磁性材料で構成されていて、電流がコイル３２０６中を流れると、金属プッシャ３２０８が上方又は下方に動くような分極パターンに磁化される。応答の調整は、プッシャの移動量が電流の大きさに比例するが、電流の方向とは無関係である場合に達成される。例えば、０アンペア時に、装置は、休止位置にある。＋０．１アンペア時及び−０．１アンペア時、装置は、同一の閉鎖位置に動く。金属プッシャ３２０８は、接着剤、取り付け手段又は他の何らかの手段によってメンブレン３２０４に取り付けられている。残りのコンポーネントの特性については、本明細書中の別のところで説明されており、ここではこれ以上説明しない。
【０１７６】
作用にあたり、コイル３２０６を固定し、金属プッシャ３２０８は、作動時に、下方に引き下げられる。その結果、リザーバ３２１６内の充填材（例えば、光学的流体）が変位し、メンブレン３２０４は、形状を変え、レンズ（メンブレン３２０４、充填材、板３２１２）の光学的性質が調節される。
【０１７７】
具体的に説明する。コイル３２０６中に電流が流れていない場合、磁界が存在せず、金属ハウジング３２１２（磁気的に透過性の又は軟らかい磁性材料で構成されている）を通る磁界は存在しない。電流がコイル３２０６を流れると、閉じられた磁束が金属部品中に発生し、この磁束は、金属ハウジング３２１２及び金属プッシャ３２０８を通って流れる。その結果得られる金属プッシャ３２０８と金属ハウジング３２１２との間の引き付け力により、外側リング内のメンブレン３２０４の変形が生じ、その結果中央の光学的活性部分においてメンブレン３２０４の変化が生じる。
【０１７８】
図３２を参照して説明するこの具体例の一利点は、永久磁石のスナップインが生じないということにある。というのは、永久磁石が用いられていないからである。一般的に言って、磁石が互いに近すぎる状態で位置決めされた場合、磁石と金属との間に働く引き付け力は、磁石及び金属が互いに近づくのを阻止するメンブレン及び弾性メンブレンの保持力よりも大きい。これがいったん起こると、「スナップイン（snap-in）」が起こり、磁石及び金属は、一般に、電流が除かれたときにこれら自体を互いに分離するようスナップインすることができず、このことは、装置が固定位置にロックされていることを意味している。図３２の形態は、スナップインの起こるのを阻止し、もしスナップインが起こった場合、スナップインを容易に後戻りさせることができる。
【０１７９】
図示のように、この構成例を製造するのに安価にする永久磁石は不要である。コイル３２０６は、ハウジング内に固定されており、したがって動くことはない。これにより、コイルは、耐衝撃性となると共に内部及び外部コンポーネント又は装置との電気的接続が行ないやすくなる。加うるに、レンズシェーパ３２０２は、固定されており、したがって高い光学的特性が得られる。
【０１８０】
次に図３３を参照して別の具体例としてのレンズ組立体３３００について説明する。組立体３３００は、レンズシェーパ（例えば、磁化されないプラスチックコンポーネント）３３０２、メンブレン３３０４、コイル３３０６、金属プッシャ３３０８、磁石３３１０、金属ハウジング３３１２及びカバー（例えば、ガラスカバー）３３１４を含む。カバー３３１４及びメンブレン３３０４は、リザーバ３３１６を構成している。弾性ゴムシール３３１８が金属プッシャ３３０８とコイル３３０６との間に位置決めされている。シール３３１８は、密封要素として且つ「スナップイン」を阻止するために用いられる。
【０１８１】
この具体例では、金属ハウジング３３１２及び金属プッシャ３３０８中に一定の磁束を作る永久磁石３３１０が用いられている。これにより、金属プッシャ３３０８と金属ハウジング３３１２の永続的な引き付け合いが生じる。
【０１８２】
金属プッシャ３３０８は、電流がコイル３３０６中を流れると（且つ電流の方向に応じて）そして磁石３３１０により作られる磁界に起因して、金属プッシャ３２０８が上方又は下方に動くような分極パターンに磁化される。金属プッシャ３３０８は、接着剤、取り付け手段又は他の何らかの手段によってメンブレン３３０４に取り付けられている。残りのコンポーネントの特性については、本明細書中の別のところで説明されており、ここではこれ以上説明しない。
【０１８３】
作用にあたり、コイル３３０６を固定し、金属プッシャ３３０８は、作動時に動かされる。その結果、リザーバ３３１６内の充填材（例えば、光学的流体）が変位し、メンブレン３３０４は、形状を変え、レンズ（メンブレン３３０４、充填材３３１６、板３３１２）の光学的性質が調節される。
【０１８４】
具体的に説明すると、金属ハウジング３３１２と金属プッシャ３３０８との間の当初の距離は、金属プッシャ３３０８及び磁石３３１０の引きつけ力に抗して働く弾性ゴムシール３３１８によって定められる。電流がコイル３２０６を流れると、制御可能な磁界がＤＣ電界上に重ね合わされる。金属プッシャ３３０８と磁石３３１０との間の引き付けは、電流の方向に応じて、強くなり又は弱くなる。スナップインを回避するため、弾性ゴムシール３３１８は、金属プッシャ３３０８と磁石３３１０との間の距離が減少すると、ゴムを圧縮するのに必要な力が金属プッシャ３３０８と磁石３３１０との間の引き付け力よりも大きいように調節される。
【０１８５】
図示のように、可動コイルが設けられておらず、リード線に関する問題は存在しない。レンズを両方向に調節することができ、このことは、金属プッシャ３３０８に加わる力を制御電流により増減できることを意味している。弾性ゴムシール３３１８に用いられるゴムは、スナップインが生じるのを阻止するのに足るほど硬質であるように選択される。スナップインは又、スナップインを阻止する距離のところで金属中に非磁性要素を配置することによって阻止可能である。
【０１８６】
次に図３４を参照して別の具体例としてのレンズ組立体３４００について説明する。組立体３４００は、メンブレン３４０４、コイル３４０６、金属プッシャ３４０８、磁石３４１０、金属ハウジング３４１２及びカバー（例えば、ガラスカバー）３４１４を含む。カバー３４１４及びメンブレン３４０４は、リザーバ３４１６を構成している。弾性ゴムシール３４１８が金属プッシャ３４０８とコイル３４０６との間に位置決めされている。この具体例では、金属プッシャ３４０８は、メンブレン３４０４の形状を定める。図３２及び図３３の具体例と比較して、レンズシェーパが用いられておらず、それにより、形状因子（フォームファクタ）が小さくなっている。弾性ゴムシール３４１８は、金属プッシャ３４０８が良好に心出し状態のままであり、スナップインが阻止されるよう構成されているのが良い。この具体例では、レンズの位置及び形状は、電流を流すと変化する。
【０１８７】
金属プッシャ３４０８は、電流がコイル３４０６中を流れると（且つ電流の方向に応じて）そして磁石３４１０により作られる磁界に起因して、金属プッシャが上方又は下方に動くような分極パターンに磁化される。金属プッシャ３３０８は、接着剤、取り付け手段又は他の何らかの手段によってメンブレン３３０４に取り付けられている。
【０１８８】
作用にあたり、コイル３４０６を固定し、金属プッシャ３４０８は、作動時に動かされる。その結果、リザーバ３４１６内の充填材（例えば、光学的流体）が変位し、メンブレン３４０４は、形状を変え、レンズ（メンブレン３４０４、充填材３４１６、板３４１２）の光学的性質が調節される。
【０１８９】
次に図３５を参照して、別の具体例としてのレンズ組立体３５００について説明する。組立体３５００は、レンズシェーパ（例えば、金属コンポーネント）３５０２、メンブレン３５０４、コイル３５０６、金属ハウジング３５１２及びカバー（例えば、ガラスカバー）３５１４を含む。カバー３５１４及びメンブレン３５０４は、リザーバ３５１６を構成している。この具体例では、磁石及び金属プッシャは、用いられていない。弾性シール３５１８が金属レンズシェーパ３５０２とコイル３５０６との間に位置決めされている。金属レンズシェーパ３５０２は、メンブレン３５０４に取り付けられると共にこれを画定している。図３２の具体例と比較すると、レンズシェーパが用いられておらず、それにより形状因子が小さくなっている。加うるに、弾性ゴムシール３５１８は、金属プッシャ３５０８が良好に心出し状態のままであり、スナップインが阻止されるよう構成されているのが良い。この具体例では、レンズの位置及び形状は、電流を流すと変化する。
【０１９０】
金属レンズシェーパ３５０２は、電流がコイル３５０６中を流れると金属レンズシェーパ３５０２が上方又は下方に動くような分極パターンに磁化される。金属レンズシェーパ３５０２は、接着剤、取り付け手段又は他の何らかの手段によってメンブレン３３０４に取り付けられている。残りのコンポーネントの特性については、本明細書中の別のところで説明されており、ここではこれ以上説明しない。
【０１９１】
作用にあたり、コイル３５０６を固定し、金属レンズシェーパ３５０２は、作動時に動かされる。その結果、リザーバ３５１６内の充填材（例えば、光学的流体）が変位し、メンブレン３５０４は、形状を変え、レンズ（メンブレン３５０４、充填材３５１６、板３５１２）の光学的性質が調節される。
【０１９２】
次に図３６を参照して、別の具体例としてのレンズ組立体３６００について説明する。組立体３６００は、レンズシェーパ（例えば、金属コンポーネント）３６０２、メンブレン３６０４、コイル３６０６、金属ハウジング３６１２及びカバー（例えば、ガラスカバー）３６１４を含む。カバー３６１４及びメンブレン３６０４は、リザーバ３６１６を構成している。この具体例では、磁石及び金属プッシャが用いられておらず、コイル３６０６は、金属レンズシェーパ３６０２と同一のメンブレン３６０４の側に位置している。弾性シール３６１８が金属レンズシェーパ３６０２とコイル３６０６との間に位置決めされている。レンズシェーパ３６０２は、メンブレン３６０４に取り付けられると共にこれを画定している。高さを最小限に抑えるため、金属レンズシェーパ３６０２は、柔軟性メンブレン３６０４の側に設けられている。メンブレン３６０４は、レンズ内への液体の容易な封入を可能にするために金属ハウジング３６１２に取り付けられるのが良く、或いは、弾性ゴムシール３６１８は、密封材料として用いられるのが良い。この具体例では、レンズの位置及び形状は、電流を調節すると変化する。
【０１９３】
金属レンズシェーパ３６０２は、電流がコイル３６０６中を流れると金属レンズシェーパ３６０２が上方又は下方に動くような分極パターンに磁化される。電流の大きさは、レンズシェーパ３６０２の動きを定める。金属レンズシェーパ３６０２及びコイル３６０６は、接着剤、取り付け手段又は他の何らかの手段によってメンブレン３６０４に取り付けられている。残りのコンポーネントの特性については、本明細書中の別のところで説明されており、ここではこれ以上説明しない。
【０１９４】
作用にあたり、コイル３６０６は、図３２〜図３５の具体例の場合と同様、固定されず、金属レンズシェーパ３６０２と共に動く。コイル３６０３を作動させると、金属レンズシェーパ３６０２は、下方に引かれる。その結果、リザーバ３６１６内の充填材（例えば、光学的流体）が変位し、メンブレン３６０４は、形状を変え、レンズ（メンブレン３６０４、充填材３６１６、板３６１２）の光学的性質が調節される。
【０１９５】
上述したように、本発明の手段は、種々の利点を提供する。さらに、本明細書において説明している構成例のうちの任意のものにより提供される耐摩耗性は、先行技術のシステムの耐摩耗性と比較して優れている。多くのレンズ組立体は、工業上又は政府の定めた要件に適合するためには十万サイクルの動作を提供することが必要な場合が多いので、組立体コンポーネントのうちの多くのプラスチック構成は、恐らくは、このように構成された組立体コンポーネントがプラスチックの耐久性に起因して壊れることがないようにするであろう。しかしながら、他の材料の使用も可能である。
【０１９６】
本明細書において説明している幾つかのプッシュオンリーのレンズでは、コイルは、レンズと常時接触関係にある必要はない。ボイスコイルは、ボビンに巻き付けられ又はこれがモータ隙間内で浮き、場合によってはこすれるよう封入される。公差化手段は、ボビン／被膜がコイルではなく、モータをこすることができるよう構成されるのが良い。
【０１９７】
コイルをモータに近接して配置することは、組立体をぶつけたり動かしたり揺らしたりしたときに生じる衝撃に関する問題を最小限に抑えるのに役立ち得る。これらやり方の利点は、コイルをモータ壁に近づけることにより、組立体が使い捨て取り付け具なしで機能することができるということにある。
【０１９８】
レンズ画定構造体を磁束案内構造体として利用することにより、用いることができる金属及び磁石の量を最大にすることができ、かくして、可動コイルにより生じる力が最大になり、かくして電力消費量が最小限に抑えられる。さらに、磁性材料をレンズ組立体のハウジングの一部として用いることにより、グルーに関する要件なしで容易な組み立てが可能になり、かくして組み立てが極めて容易且つ費用効果が良くなる。
【０１９９】
本明細書において説明している構成例で用いられる可動コイルは、金属構造体への磁石のくっつきを阻止する。可動永久磁石が変形可能なメンブレンに連結され、強い機械的衝撃が起こった場合、磁石は、金属構造体に永続的にくっつく場合があり（スナップイン）、その結果レンズが破損する。この問題は、本明細書において説明している構成例によって可動コイルの使用により回避される。
【０２００】
ズームモジュールのため、２つのチューナブルレンズが採用され、両方のレンズの独立制御を可能にする。これは、可動コイルに代えて多数個の可動磁石を用いた場合にはそうではない。
【０２０１】
さらに、メンブレンの変形は、コイルを流れている電流を変化させることによって容易に制御できる。というのは、レンズメンブレンは、ばねとして働くからである。加うるに、上述したように、製造プロセスは、特に平べったい形状からバルーン形状へのレンズの変形が想定される場合には極めて簡単である。
【０２０２】
次に図３７Ａ〜図３７Ｔをひとまとめに参照して、別の具体例としてのレンズ組立体３７００について説明する。レンズ組立体３７００は、頂部メンブレン３７０２、底部メンブレン３７０３、コアサブアセンブリ３７０４、ハウジングベースサブアセンブリ３７０６、最終カバーサブアセンブリ３７０８、クッション３７１０（組立体３７００の要素の衝撃緩和を可能にし、このクッションは、任意適当な軟質材料、例えばシリコンゲルで構成されるのが良い）。頂部モータサブアセンブリ３７１２及び底部モータサブアセンブリ３７１４を含む。組立体３７００は、最適公差構造体の一例を達成するよう構成されている。組立体３７００の光学要素のうちの幾つか又は全ては、最小限に個数の追加の又は介在する要素により基準とされ又は索引付けされる。
【０２０３】
図３７Ｋ、図３７Ｌ及び図３７Ｔに示されているように、頂部及び底部メンブレン３７０２，３７０３は、本明細書において説明している他のメンブレンとほぼ同じである。これら具体例の多くにおいて、メンブレン３７０２，３７０３は、空気に対して少なくとも部分的に透過性である。メンブレン３７０２は、完全に変形すると、上向きの方向に動かされ、メンブレン３７０３は、完全に変形すると、下向きの方向に動かされる。メンブレンの他の特性については本明細書において先に説明しており、ここではそれ以上説明しない。
【０２０４】
特に図３７Ｂ及び図３７Ｊに示されているように、コアサブアセンブリ３７０４は、頂部レンズカバー３７２０（例えば、ガラス又は他の何らかの透明な材料で構成されている）、頂部レンズアパーチュア部分３７２２（アパーチュア又は開口部３７２３を含む）、中央レンズ片３７２４、底部レンズアパーチュア部分３７２６（アパーチュア又は開口部３７２７を含む）及び底部ガラスカバー３７２８を含む。特に図３７Ｃに示されているように、頂部メンブレン３７０２は、コアサブアセンブリ３７０４に被さり、この頂部メンブレンは、接着剤（例えば、グルー）又は或る取り付け手段によって取り付けられるのが良い。
【０２０５】
図３７Ｓに示されているように、中央レンズ片３７２４は、補正用レンズ３７８０（例えば、一例では直径約３ｍｍ）、アパーチュア保持特徴部３７８２（アパーチュア部分のうちの１つを保持すると共に維持するため）、保持特徴部３７８３（カバーを保持するため）、ベント３７８４（空気を中央レンズ片３７２４の内側部分から放出するため）、自動取り扱い箇所３７８５（例えば、他の部品への取り付けのための組立体の割送り／位置合わせのため）、リザーバ３７８５（リザーバの底部にはカバーが設けられる）及びメンブレン取り付け面３７８６を含む。アパーチュア部分及びカバーは、コアサブアセンブリ３７０４を形成するよう中央レンズ片３７２４に取り付けられる。理解されるように、図３７Ｓは、中央レンズ片３７２４の片側しか示しておらず、同一の特徴部が中央レンズ片３７２４の底部にも存在する（底部流体チューナブルレンズの場合）。
【０２０６】
中央レンズ片３７２４は、外側ハウジングの一部として形成されるのが良く、それにより、部品数が減少し、コストが減少すると共に公差が高くなる。上述したように、この構造体は、２つの流体チューナブルレンズの各々のための２つのリザーバを有する。
【０２０７】
また、上述したように、割送り特徴部（例えば、組み立てを容易にするために各側に２つ設けられた４つの穴）を用いるのが良い。また、空気が真空組み立てプロセス中に逃げ出ることができるようにすると共に温度が低いときに取り込んだ湿り空気が凝縮するのを阻止するためにベント穴が設けられる。中央レンズ片の底面は、底部メンブレン３７０３に関する光学公差を定めるよう底部レンズシェーパ３７６２に取り付けられている。
【０２０８】
頂部レンズアパーチュア部分３７２２及び底部レンズアパーチュア部分３７２６は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような材料で作られており、これらアパーチュア部分３７２２，３７２６をそれぞれ貫通してアパーチュア３７２３，３７２７が設けられている。材料は、これら構成例のうちの多くにおいて黒色に着色されている。
【０２０９】
図３７Ｄ及び図３７Ｎに示されているように、底部モータサブアセンブリ３７１４は、コイル３７３０、ボビン３７３１、磁石３７３２及び磁束案内構造体３７３４を含む。図３７Ｅ及び図３７Ｍに示されているように、頂部モータサブアセンブリは、コイル３７４０、ボビン３７４１、磁石３７４２及び磁束案内構造体３７４４を含む。コイルの移動を最小限に抑えるため、ボビン３７３１，３７４１は、組立体３７００の光学部分を包囲している。
【０２１０】
図示のように、モータは、Ｌ字形（断面で見て）で八角形の磁束案内構造体３７３４，３７４４を有するのが良い。この形態により、コンパクトであると共に高温であっても高エネルギー生成磁石の使用を可能にする磁石の高い動作点をもたらす組立体の磁気構造体が作られる。
【０２１１】
図３７Ｆ及び図３７Ｉに示されているように、最終のカバーサブアセンブリ３７０８は、保護カバー３７５０及びレンズシェーパ３７５２を含む。図３７Ｇ及び図３７Ｈに示されているように、ハウジングベースサブアセンブリ３７０６は、メニスカスレンズ３７６０及び底部レンズシェーパ３７６２を含む。
【０２１２】
頂部レンズシェーパ３７５２は、種々の特徴を備えている。例えば、力位置合わせリブ３７５３が頂部モータ構造体を定位置に配置すると共に頂部板を構造体の残部に対して位置合わせする。これらリブは又、モータ構造体をゲルクッション中に押し込む力をもたらす。この特徴により、頂部カバーの応力が最小限に抑えられると共にレンズシェーパの良好な公差の維持が助けられる。レンズ形成特徴部は又、気圧逃がしベント３７５４を提供する。切欠き３７５５が組立体の他の部分とコイル位置合わせ特徴部を構成する。ボビンの内周部は、レンズシェーパ３７５２の外周部３７５６と位置が合っている。レンズシェーパ３７５２は、カバーガラス位置合わせ特徴部（例えば、リングの形態をしている）を有する。また、メンブレンへのレンズシェーパ３７５２の接着を支援するためにアンダーカットが設けられている。これら特徴部は、底部レンズシェーパ３７６２にも設けられるのが良い。
【０２１３】
これら具体例のうちの多くにおいて、ボビン構造体の形態（例えば、形状及び寸法）は最適化される。この点において、図３７Ｏに示されているように、ボビン３７４１は、幾分“Ｔ”のような形になっている（断面で見て）。ボビンの形状は、種々のパラメータに従って最適化される。第１に、コイル／ボビンの力による変位は、ボビン３７４１をコイル３７４０と共に動かすと共にレンズの完全変形を可能にするほど流体を押し退けるほど大きいことが必要である。一具体例では、コイル３７４０は、メンブレン３７０２を変位させるときに広い磁界領域内に配置され／位置決めされる。最適化可能なもう１つのパラメータは、ボビン３７４１の内周部がレンズシェーパ３７５２の外周部と出会う場所である。
【０２１４】
ボビン３７４１の寸法が小さすぎる場合、例えば、“Ｔ”の垂直部分が小さすぎる場合、ボビン３７４１をコイル３７４０で動かすには不適当な力が生じる。“Ｔ”の水平部分が小さすぎる場合、メンブレンは、過剰延伸状態になる場合がある。というのは、十分な液体を押し退けるには大きすぎるほどのボビン移動量が必要だからである。別の具体例では、ボビンの垂直寸法（即ち、“Ｔ”の垂直部分）が長すぎる場合、多すぎるほどの流体押し退けがリザーバのｘ方向に生じる。他方、ボビンの垂直方向（即ち、“Ｔ”の水平部分）が大きすぎる場合、流体を押し退けるのに大きすぎる力が必要である。ボビンの水平寸法及び垂直寸法をそれに応じて変更することにより中程度の押し退け条件を提供することが望ましい（少押し退け量と多押し退け量との間の中間のどこか）。
【０２１５】
次に図３７Ｐ及び図３７Ｑを参照すると、ボビン３７４１がコイル３７４０を保持しているときのボビン３７４１について最適化されたＴ形状の一具体例が示されている。理解されるように、本明細書において「Ｔ形状」という表現は、正確にＴ形状ではなく、幾分Ｔ形状（Ｌの形状の場合であっても）である構造を意味している。この例では、ボビンの形状は、変形状態においてメンブレン３７０２のＳ字形曲線がメンブレン３７０２を非変形状態（図３７Ｐ）から完全変形状態（図３７Ｑ）に動かしたときに形成されるよう最適化されている。メンブレン３７０２を動かすと、このメンブレンは、図３７Ｑの“Ｓ”形状に変えられ、これは、幾つかの具体例において、最適な形状であることが判明している。
【０２１６】
図３７のシステムは、本明細書において説明した他の具体例のうちの幾つかと同様な仕方で動作する。即ち、各レンズと関連したコイルを電流して励磁する。この電流は、永久磁石により生じ、各流体チューナブルレンズと関連した流体案内構造体によって案内された磁束と相互作用する。電流と磁束の相互作用の結果として、対応のコイルを動かす起電力が生じる。コイルの動きにより、関連のメンブレンが押され、それによりリザーバ内の充填材（例えば、光学的流体）が動いて圧力が生じ、それによりメンブレン及びレンズ全体の形状が変形する。その結果、レンズの光学的性質を必要に応じて変更する。
【０２１７】
ボビン３７４１の正方形（又は少なくとも長方形）の断面形状も又、好ましい力と変位の関係を示す特性をもたらす。コイルをボビン内に配置することにより、プッシュオンリーの構造体において好ましい力による変位が可能である。コイル配置は、コイルが最大変位時に最大の磁界に当たるよう設定される。コイルの頂部のリブは、ワイヤ３７４９の配線特徴部となる（図３７Ｒ参照）。また、ボビン３７４１は、コイルからの電線をコイル及びボビンが動いているときに圧着して損傷することができないように構成されている。
【０２１８】
ボビンの形状及び“Ｔ”の水平部分の寸法は、メンブレンがボビンとコイルとの間でＳ字形の変位を達成するようボビンと流体構造体との間の距離を与える。完全変形状態において泡の形になるメンブレンは、これが他の構造体をこすり／衝撃を与える場合があるので望ましくない。この構成により、コンパクトな構造体が得られ、力変位直線は、メンブレン／流体リザーバに接触するボビンの部分の表面積を変化させることにより変えられる。流体レンズの表面積に対するボビンの表面積の最適な設定により、レンズから互いに異なる変位量が得られるよう、てこの作用が生じる。ボビンが中央に配置された光学構造体から見て半径方向外方に位置決めされた場合、ボビンには広い表面積が生じ、効果的な変換率が達成される。
【０２１９】
レンズ積み重ね体中の全てのレンズは、割送りされ／容易に参照可能であり、この具体例ではこれらの位置を求めることができる。これにより、用いられる部品に関して公差を極めて低くすることができる。この点に関し、底部レンズシェーパ３７６２は、頂部レンズシェーパが上方に延びる程度よりも組立体の上方に更に延びている。この部品は、レンズ位置合わせ手段、メニスカスレンズ、イメージセンサ全てのレンズ及びレンズ画定部品に対する基準面を有する。溶接特徴部（図３７Ａの組立体の頂部上に示された柱）により、加熱溶融により取り付け並びに位置合わせ及び容易な組み立てが可能になる。ワイヤスロットは、ワイヤを破断することができず、しかもはんだ付け可能である場所に至らせることができるよう注意深く形作られている。
【０２２０】
種々の構成例を用いると、反射防止膜を組立体３７００中の既存のインターフェイス（例えば、空気がメンブレンとインターフェイスしている場所）に被着させることができる。一具体例では、マスターシートを用いてナノ構造を複製し、この構造をメンブレン上に転写することができる。未硬化ポリマーをナノ構造化マスターシート上に塗布する。マスターシートを延伸状態のメンブレン上に置く。ポリマーを硬化させる（例えば、ＵＶ又は熱硬化を用いて）。マスターシートをナノ構造化されたポリマー層が被着されている予備延伸メンブレンから引き剥がす。インクジェットプリンティング又はスプレー塗布によってナノ粒子をメンブレン上に塗布する。ナノ構造をホットエンボス加工し又はプラズマエッチングしてメンブレン上に被着させ、メンブレンは、予備延伸されているのが良い。
【０２２１】
頂部メンブレンをコア／アパーチュアサブアセンブリに被着させるのに種々の方法を用いることができる。アパーチュアサブアセンブリを備えたコアを真空チャンバ内に挿入して流体中に取り込まれた気泡を除く。気泡は、光学的特性を劣化させる場合がある。グルーを頂部取り付け面に塗布する。流体を頂部液体リザーバ中に小出しする。メンブレンを頂面上に配置し、グルーを硬化させる。残りの空気は、半透過性メンブレンを通って拡散する。
【０２２２】
以下の手順を用いてコア組立体を組み立てるのが良い。アパーチュアサブアセンブリを備えたコア組立体を真空チャンバ中に挿入する（例えば、空気の９９％を除去するには１０ミリバール又は空気の９０％を除去するためには１００ミリバールで）。グルーを頂部取り付け面に塗布する。流体を頂部液体容器（リザーバ）中に小出しする。メンブレンを頂面上に置き、グルーを硬化させる。時間の節約のために及び安定性を提供するためにＵＶセメントも又用いるのが良い。
【０２２３】
次に中央レンズ部分を逆さまにする（即ち、めくって裏返しにする）。グルーを底部取り付け面に塗布する。流体を底部液体容器（リザーバ）中に小出しする。メンブレンを底面上に置く。グルーを硬化させる。コアを真空チャンバから取り出し、部品の単一化を実施するのが良い（例えば、ホットナイフを用いるのが良い）。
【０２２４】
図３７の組立体３７００の他の部分を多種多様な仕方で組み立てることができる。アパーチュアを備えたコア組立体を組み立てるのに、頂部レンズアパーチュアを中央レンズ片（ＣＬＰ）の頂側部に取り付けるのが良い。頂部レンズカバーをＣＬＰの頂側部に追加する。グルーをアパーチュアとＣＬＰとの溝の中に塗布する。作動中、取り付け具を用いてガラスを固定する。ＣＬＰを裏返し（即ち、逆にし）、底部レンズアパーチュアをＣＬＰの底側部に取り付ける。底部レンズカバーをＣＬＰの底側部に取り付ける。グルーをアパーチュアとＣＬＰとの間の溝の中に塗布し、グルーを紫外線下で硬化させる。流れに関する問題を回避するために増粘剤グルーを用いるのが良い。
【０２２５】
メンブレンの予備延伸を用いて良好な光学的特性を提供することができる。予備延伸は、レンズがしわになるのを阻止し、レンズ形状に対する重力の影響を減少させ、しかもコイルに対する電気的用途のレンズの迅速な応答を可能にすることができる。
【０２２６】
メニスカスレンズを底部レンズシェーパ中に挿入することによりハウジングベースを組み立てることができる。グルーをメニスカスレンズと底部レンズシェーパとの間の溝の中に塗布し、グルーを硬化させる。
【０２２７】
底部磁束案内構造体を底部レンズシェーパ内に挿入することにより底部モータサブアセンブリを組み立てることができる。底部磁石を底部磁束案内構造体上に差し込む。グルーを磁石相互間の隙間の中に塗布し、セメント硬化温度を下げる。電線を底部レンズシェーパ中に挿入し／通し、電線を関連のピン（例えば、外部装置に設けられている）に取り付けることにより底部コイルを磁石に嵌める。
【０２２８】
頂部磁石を頂部磁束案内構造体中に（例えば、コーナ部中に、必要ならばセメントを塗布する）挿入することにより頂部モータサブアセンブリを組み立てる。電線を頂部磁束案内構造体中に挿入することにより頂部コイルを磁石に嵌める。
【０２２９】
頂部保護板を頂部レンズシェーパ上に置くことにより最終カバーサブアセンブリを組み立てることができる。グルーを頂部保護板と頂部レンズシェーパとの間の隙間の中に塗布し、グルーを硬化させる。
【０２３０】
コアサブアセンブリを底部モータサブアセンブリ中に挿入することにより組立体のコアを組み立てる。クッションをコアサブアセンブリ上に取り付ける。クッションは、適度の硬さ及び可撓性のシリコンゴムで作られるのが良い。組み立てプロセス中に用いられるロール中にクッションを送り出すのが良い。クッションのフラップを取り付けて中央レンズを覆うのが良い。頂部モータを挿入し、最終のカバーを位置合わせピン上に配置する。ホットメルトを位置合わせピンと共に最終カバーに用いる。コイルからの電線を適当なピン（例えば、外部装置の）にはんだ付けする。
【０２３１】
理解されるように、上述の製造／組み立て方法は、励磁に過ぎず、ユーザの特定の要件又は特定の設計に合うよう必要に応じて変更／改造可能である。例えば、材料、用いられるプロセス、用いられる工具、寸法、実施される行為及び実施されるステップの順序をこれら方法に応じて改変／変更することができる。加うるに、上述の要素の全て又は幾つかを組み立てる／製造する方法の他の例の採用が可能である。
【０２３２】
次に図３８Ａ〜図３８Ｆを参照して、寸法形状が本明細書において説明した原理に従って最適化されたボビン構造体の一具体例について説明する。いま特に図３８Ａを参照すると、ボビン３８０２の内周部は、レンズ画定構造体３８０４の外周部に合わされている。ボビン３８０２が１％の公差を有し、レンズ画定構造体３８０４が１％の公差を有する場合、２つの要素相互間の差は、組立体の半径の２％よりも僅かに大きいことが判明した。コイル３８０６が磁石３８０８の内方に位置決めされている。
【０２３３】
頂部モータに関し、ボビン３８０２は、コイル３８０６が位置３８０３によって示された磁石３８０８の端にちょうど達すると、最適に配置されている。コイル３８０６の頂部寸法は、組み立てが可能になるほど大きい。幾つかの具体例では、これは、磁石３８０８の頂部まで延び、他の具体例では、そうではない。
【０２３４】
レンズ画定構造体３８０４とレンズ組立体の外周部との間には制限された又は狭い空間が存在する。コイル３８０６と磁石３８０８の両方がこの空間内に嵌まり込む。幾つかの具体例では、力の観点から見たコイル３８０６の最適量は、約０．５ｍｍである。コイルの幅がこれよりも大きいと、生じる力の大きさは等しいが、磁石３８０８が小型になるので磁石３８０８の動作点が低くなる。約０．５ｍｍ以下の巻線幅がこれら構成例において小さな力を生じさせることが判明した。
【０２３５】
次に図３８Ｂを参照すると、メンブレン３８１０が非変形位置で示されている。図３８Ｃに示されているように、メンブレン３８１０は、完全変形状態で示されている。
【０２３６】
次に図３８Ｄを参照すると、部分３８０５（Ｔの水平部分）が大きすぎる場合、メンブレン３８１０は、直線として伸び、メンブレン３８１０を変形させるには過剰の力が必要になるであろう。次に図３８Ｆを参照すると、部分３８０５が小さすぎる場合、メンブレン３８１０は、内方に変形する傾向があり、メンブレン３８１０のリザーバ部分を変形させる力が無駄になる。図３８Ｅに示されている部分３８０５（及びボビン３８０２）に関する最適形態の一具体例では、メンブレン３８１０の変形は、Ｓ字状の形を取る傾向がある。
【０２３７】
次に図３９Ａ〜図３９Ｅをまとめて参照して、別の具体例としてのレンズ組立体３９００について説明する。この具体例では、底部柔軟性レンズは、図３７の具体例に示されているように、センサではなく物体に向いている。レンズ組立体３９００は、頂部メンブレン３９０２、底部メンブレン３９０３、第１のコアサブアセンブリ３９０４、第２のコアサブアセンブリ３９０５、ハウジングベースサブアセンブリ３９０６、最終カバーサブアセンブリ３９０８、頂部モータサブアセンブリ３９１２、底部モータサブアセンブリ３９１３、第１のアパーチュア部分３９２２、第２のアパーチュア部分３９２３、頂部固定レンズ３９４０（例えば、補正用レンズ）、底部固定レンズ３９４１（例えば、メニスカスレンズ）、第１の板３９４３、第２の板３９４４、第１のリザーバ３９４５及び第２のリザーバ３９４６を含む。板とメンブレンの組み合わせは、それぞれのリザーバの形状を定める。その結果、組立体３９００は、２つのチューナブル（例えば、流体可調式）レンズ及び２つの固定レンズを含む。組立体３９００は、ズーム、オートフォーカス又は他の光学的機能を発揮するよう動作可能である。
【０２３８】
この具体例では、２つのコアサブアセンブリ３９０４，３９０５が提供され、これらサブアセンブリの各々は、１つの液体リザーバ（チャンバ）３９４５，３９４６を受け持つ。その結果、製造上の歩留りに関する問題が減少する。というのは、リザーバ（容器）を別個独立に構成することができるからである。加うるに、レンズに気圧抜き穴を設けるのに側部からの行為（即ち、２次元プロセスによっては作ることができない構造体を作るために使用可能な工具の一部が側部から来る／位置決めされる／使用される必要がある射出成形中のプロセス）は、不要である。頂部レンズシェーパと底部固定レンズ３９４１（例えば、メニスカスレンズ）の両方は、例えば加熱による溶融法を用いて固定される。
【０２３９】
図３９Ｂに示されているように、頂部モータサブアセンブリ３９１２は、頂部コイル３９３０、頂部磁石３９３１及び頂部ボビン３９５０を含む。底部モータサブアセンブリ３９１３は、底部コイル３９３２、底部磁石３９３３及び底部ボビン３９５１を含む。頂部レンズシェーパ３９３４がレンズ３９０２を画定する。底部レンズシェーパ３９３６が底部レンズ３９０３を画定する。メンブレン３９０２，３９０３の形状を調節する組立体３９００の動作については先に説明しており、ここでは繰り返さない。
【０２４０】
図３９Ｃに示されているように、コイル電線３９３８は、底部レンズシェーパ３９３６を通って出ている。電線３９３８を通すことにより、製造プロセス中、電線３９３８を組立体３９００から取り出す。
【０２４１】
図３９Ｄに示されているように、第１のアパーチュア部分３９２２は、吸光特性を提供するよう黒色に着色されている。底部クッション３９１７が底部モータを固定すると共に公差を補償するために用いられている。最終カバー組立体の場合と同様、加熱溶接３９１９を利用するのが良い。図３９Ｅに示されているように、組立体３９００の気圧逃がしを可能にするようベント３９３７を用いるのが良い。
【０２４２】
次に図４０Ａ〜図４０Ｃを参照して、別の具体例としてのレンズ組立体４０００について説明する。レンズ組立体４０００は、頂部メンブレン４００２、コアサブアセンブリ４００４、ハウジングベースサブアセンブリ４００６、最終カバーサブアセンブリ４００８、モータサブアセンブリ４０１２、第１のアパーチュア部分４０２２（例えば、吸光特性を提供するよう黒色に着色されている）、第２のアパーチュア部分４０２３（例えば、非反射特性をもたらすよう黒色に着色されている）、頂部固定レンズ（例えば、補正用レンズ）４０４１、中間固定レンズ４０４０（例えば、補正用レンズ）、底部固定レンズ４０４２（例えば、メニスカスレンズ）、クッション４０１０（組立体４０００中に要素の衝撃緩和をもたらすため、クッションは、任意適当な軟質材料、例えばゴムで構成されるのが良い）、頂部カバー４０４４（例えば、ガラスで作られている）、頂部レンズシェーパ４０４５、板４０４６及びリザーバ４０４７を含む。板とメンブレンの組み合わせは、リザーバ４０４７の形状を定める。モータサブアセンブリ４０１２は、ボビン４０５０、コイル４０５１及び磁石４０５２を含む。メンブレン４００２の形状を調節する際の組立体４０００の動作については先に説明しており、ここでは繰り返さない。加うるに、図４０に提供されている要素のうちの多くは、本明細書において既に説明してあり（例えば、図３７及び図３９の具体例を参照して）、したがってこれらの組成及び機能についてはここではこれ以上説明しない。
【０２４３】
組立体４０００は、１つの流体可調式レンズ及び３つの固定レンズを含む。固定レンズに設けられた面取り部４０５３を介して気圧逃がしを行なうことができる。この具体例では、固定レンズ４０４０，４０４１，４０４２を組立体４０００中に圧力嵌めするのが良い。一具体例では、チューナブルレンズは、オートフォーカスモジュールの一部として使用可能である。
【０２４４】
次に図４１Ａ及び図４１Ｂを参照して、レンズ付形の別の具体例について説明する。第１のメンブレン４１０２は、取り付け箇所（図４１Ａでは４１０４、図４１Ｂでは４１０６）のところに取り付けられる。第２の取り付け箇所４１０８も又図４１Ａに示されている。組立体は、支持体４１０８及びレンズシェーパ４１１０を更に含む。図４１Ａは、レンズを凸形状で示し、図４１Ｂは、レンズを凹形状で示している。第１の理論的な線４１３６及び第２の理論的な線４１３８も又図４１Ａに示されている。これら線は、連結角度４１３５を定める。
【０２４５】
高品質形状を維持しながら凸状態及び凹状態で調節可能な高精度レンズを達成するため、レンズシェーパ４１１０は、メンブレン取り付け箇所が単一のレンズシェーパにより定められるよう形成されている。グルーの使用を回避するため、支持体４１０８は、支持体４１０８とレンズシェーパとのなす第１の角度アルファをなして配置され、この角度アルファは、凹位置（角度ベータで示されている）のメンブレンの曲率よりも大きい。これら構成例の一利点では、レンズシェーパと支持体との間にはグルーを施す必要がなく、それと同時に、レンズ取り付け箇所は明確に規定される。
【０２４６】
図４１Ａに示されているように、変形可能なレンズは、少なくとも第１のメンブレン４１０２及び充填材で構成される。変形可能なレンズは、接触領域のところでレンズシェーパ４１１０と接触状態にあり、非接触領域のところではレンズシェーパと接触状態にはない。第１の取り付け箇所４１０４は、接触領域と非接触領域との間のインターフェイスとして定められる。第１の取り付け箇所４１０４は、変形可能なレンズの直径を定める。レンズシェーパ４１１０の形状により、第１の離脱箇所４１０４の存在場所は、変形可能なレンズの変形につれて変化することができ、したがって、変形可能なレンズの直径は、第１の離脱箇所４１０４の存在場所につれて変化するようになる。幾つかの具体例では、離脱箇所４１０４の軸方向位置は、変形可能なレンズの変形につれて変化する。
【０２４７】
これら具体例のうちの他のものにおいて、光学装置は、第１の支持部材４１０８と、接触領域のところでレンズシェーパ４１１０と接触状態にある第１のメンブレンのサブセットである第２のメンブレン（又はメンブレン部分又は区分）４１３２と、第２のメンブレン４１３２の端部及び第１の支持部材４１３２に連結された第３のメンブレン（又はメンブレン部分又は区分）４１４０と、第２のメンブレン４１３２と第３のメンブレン４１４０との間の連結箇所のところに位置した第２の離脱箇所４１３８とを更に有する。第１の理論的線４１３６は、第１の離脱箇所のところでレンズシェーパに接し、第２の理論的線４１３４は、第２の離脱箇所のところでレンズシェーパに接している。連結角度４１３５は、第１の理論的線４１３６と第２の理論的線４１３４のなす角度として定められると共にレンズシェーパ４１１０の大部分を含む角度の補角をなしている。連結角度の正方向は、第２の理論的線４１３４から第１の理論的線４１３６を通ってレンズシェーパ４１１１に向かう方向にあるものとして定義され、連結角度４１３５は、レンズシェーパ４１１１を横切って跨いではいない。連結角度４１３５の絶対値は、０°〜１８０°である。
【０２４８】
幾つかの具体例では、摩擦力だけを用いて第１のメンブレン４１０２をレンズシェーパに保持する。
【０２４９】
さらに別の具体例では、光学装置は、第２のレンズシェーパと、第３のレンズシェーパとを更に有する。変形可能なレンズの変形により、レンズシェーパは、第２のレンズシェーパから第３のレンズシェーパにシフトすると共に変形可能なレンズの直径が変化する。
【０２５０】
さらに別の具体例では、光学装置は、第２のレンズシェーパと、第３のレンズシェーパとを更に有する。変形可能なレンズの変形により、離脱箇所は、第２のレンズシェーパから第３のレンズシェーパにずれると共に変形可能なレンズの軸方向位置が変化する。
【０２５１】
次に図４２Ａ〜図４２Ｄを参照すると、上述の構成例を２つの可変レンズ構造体４２０２，４２０４と関連して使用できることは理解されよう。これらの具体例に示されているように、底部レンズ及び頂部レンズは、凹形状又は凸形状のいずれかに拡大可能であり、図示の種々の組み合わせで且つ本明細書において説明する種々の構成例に従って使用できる。
【０２５２】
次に図４３を参照すると、コイル４３０２は、第１の位置４３０４から第２の位置４３０６に動く。コイル４３０２が磁石４３１０の平面４３０８の下に動く場合、動いている力を生じさせるコイル中の電流に垂直な磁束は、迅速に減少し又はなくなる。この具体例では、最も変形した状態では、コイル４３０２は、磁石４３１０の底面に整列する。図４３に示されているように、コイル４３０２が最も変形した位置にある磁束プロットが示されている。図示のように、コイル４３０２の底部は、磁石４３１０の底部に整列する。
【０２５３】
本明細書において説明した構成例を従来技術のシステムで用いられている場合よりも厚いメンブレンに用いることができる。幾つかの具体例では、厚さ１０〜５０μｍ、剛性（ヤング率）が０．５ＭＰａのメンブレンが用いられる。他の具体例の使用が可能である。  比較的厚手のメンブレンは、幾つかの利点をもたらす。例えば、厚手のメンブレンは、製造の際にメンブレンの容易な処理を可能にし、これらの形状は、維持するのが容易である。加うるに、メンブレンは、重力の影響を受けにくく（レンズが垂直位置にあるとき）、その結果、大径のレンズの実現が可能であり、かかるレンズは、依然として良好な光学的特性を提供する。また、厚手のメンブレンは、取り扱い時に又は衝撃が起こった場合に破断する恐れが低い。メンブレンの厚さは、制御するのが容易であり（１μｍの厚さの変化は、厚さが１００μｍのメンブレンについては１％に過ぎないが、厚さ１０μｍのメンブレンについては１０％である）、その結果、光学的特性が向上する。加うるに、メンブレンが厚いと、ＡＲ膜を厚いメンブレン中に組み込むのが容易になる。
【０２５４】
次に図４４を参照して、１つ又は２つ以上のレンズの光学特性を調節する方法の一具体例について説明する。ステップ４４０２において、機械エネルギーへの電気エネルギーの変換が生じる。機械エネルギーへの電気エネルギーの変換を達成するには、電気機械的作動装置、例えば幾つか挙げてみると、圧電モータ、磁気ひずみモータ、ステップモータ又はボイスコイルモータを用いるのが良い。圧電モータは、準静的圧電モータ、超音波圧電モータ、ステッピング圧電モータ、慣性圧電モータ、定常波圧電モータ、進行波圧電モータ、二方向圧電モータ又は一方向圧電モータ等であるのが良い。かかるモータは、典型的には、圧電モータ製造業者の幾つかの例を挙げると、ウィリアムス・アンド・ブラウン（Williams and Brown）、コニカ・ミノルタ（Konica Minolta）、ニュー・フォーカス（New Focus）、ラブリネンコ（Lavrinenko）、バックシャヴィーチャス（Bacnsiavichus）、ナノモーション（Nanomotion）、フィジク・インストラメンテ（Physik Instrumente）又はニュー・スケール・コーポレイションズ（New Scale corporations）社によって製造されているモデルのモータである。
【０２５５】
本明細書において説明する具体例のうちの幾つかにおいて、モータは、圧電モータであるものとして説明される。しかしながら、理解されるように、モータは、任意形式の適当な電気機械的作動装置、例えば電気活性ポリマーモータ、磁気ひずみモータ、ボイスコイルモータ又はステップモータであって良い。モータ又は装置の他の例の採用が可能である。
【０２５６】
ステップ４４０４において、機械的力（ステップ４４０２で生じた）を圧力に変換し、この圧力は、最終的に、レンズの光学的性質を変える。レンズは、充填材で満たされていて、リザーバと連通状態にある３次元空間であるのが良い。電気機械的作動装置（例えば、圧電モータ）は、レンズ及び／又はリザーバ内の充填材に直接的又は間接的に作用する機械的力を生じさせる。
【０２５７】
一構成例では、リンク機構構造体は、リザーバの表面に機械的に相互結合され、リンク機構構造体は、駆動ロッド、パドル、ピン、接着剤等を含む。リンク機構構造体によって伝えられた機械的力は、リザーバの表面全体に加わる圧力を生じさせ、この圧力は、充填材をリザーバ及び／又はレンズ内で移動させる。具体的に説明すると、上述したように、リザーバは、レンズと連通状態にあり、充填材は、リザーバに作用する力の方向、大きさ又は他の性質に基づいてリザーバとレンズとの間で交換される。理解されるように、本明細書において説明している具体例のうちの多くにおいて、１つ又は２つ以上のリザーバは、レンズと相互結合され又は連通するものとして説明され、充填材は、これら２つの別々の空間相互間で交換される。しかしながら、理解されるように、２つのラベル表示された別個独立の空間（即ち、レンズ及びリザーバ）に代えて、単一の空間（例えば、単一のリザーバ）を用いることができ、充填材をこの単一空間内で動かすことができる。
【０２５８】
加うるに、リザーバは、１つ又は２つ以上のリザーバであって良い。多数のリザーバ、リザーバの組み合わせ及び管又はチャネルも又使用可能である。リザーバは、開放チャネル又は開口部を介して或いは１つ又は２つ以上の流体チャンバのネットワークを介してレンズとして（即ち、光学的性質が定められる光学的領域）に直接結合可能である。他の形態の採用が可能である。
【０２５９】
ステップ４４０６において、メンブレンに加わる圧力により、レンズの光学的変形が生じる。メンブレンの寸法、曲率及び形状は、レンズ組立体内のレンズの光学的性質を少なくとも部分的に決定する。充填材（例えば、光学的流体）中の圧力は、メンブレンを変形させると共に生じる変形の大きさを決定する。メンブレンは、形状が凹状、凸状又は扁平であるように変形可能である。メンブレンの曲率は、数ある形状の中で球面であるのが良い。他の例の採用が可能である。
【０２６０】
次に図４５Ａを参照して、一具体例としてのレンズ組立体４５００について説明する。レンズ組立体４５００は、頂部レンズシェーパ４５２２を備えた頂部ハウジング４５０１、底部レンズシェーパ４５２３を備えた底部ハウジング４５０２、頂部容器４５０３と頂部メンブレン４５０５との間に封入された頂部充填材４５１２、底部容器４５０４と底部メンブレン４５０６との間に封入された底部充填材４５１３を含む。理解されるように、図中、「頂部」という用語は、光がレンズ組立体に入るレンズ組立体の側を示し、「底部」という用語は、光が例えばセンサに投影されるようレンズ組立体から出るレンズ組立体の側を意味している。また、理解されるように、全ての具体例は光学コンポーネントの公称中心を通る光軸が単一の直線として示されているが、反射コンポーネント、例えば鏡又はプリズムを組み込んで光軸の方向をレンズ組立体中の光学コンポーネントの前、相互間又は後に変えることが可能である。メンブレン４５０４は、頂部レンズシェーパ４５２２によって内側区分４５６５と外側区分４５５５に分割されるのが良い。メンブレン４５０６は、底部レンズシェーパ４５２３によって内側区分４５６６と外側区分４５５６に分割されるのが良い。頂部容器４５０３の方へ延長された内側区分４５６５の周囲は、充填材４５１３をレンズ（内側区分４５６６によって境界付けられている）とリザーバ（内側区分の外部に位置している）に分割する。容器４５０３，４５０４は、一具体例では、硬質プラスチック部材（例えば、板）である。別の具体例では、容器４５０３，４５０４は、ガラス及び／及び他の光学材料で構成され、光学的補正機能を提供する。容器４５０３，４５０４を構成するために他の材料を使用しても良い。光線４５５０が通過し、これらの特性は、レンズ組立体４５００により変更され、変更された光線は、センサ４５５２によって検出され、センサ４５５２は、一具体例では、電子センサチップであるのが良い。
【０２６１】
ハウジング４５０１，４５０２は、他の要素の全て又は幾つかを支持し、これらハウジングは、プラスチック又は任意他の適当な材料で構成可能である。頂部レンズシェーパ４５２２及び底部レンズシェーパ４５２３は、これらのそれぞれのメンブレンの２次元形状及びかくしてレンズの形状を定める。具体的に説明すると、レンズシェーパは、それぞれのメンブレン４５０５，４５０６に接触し、メンブレン４５０５，４５０６とのこれらの接触に起因して、レンズ４５３１，４５３５の周囲及び或る程度までこれらの形状を定める。レンズ４５３１，４５３５の形状に寄与する場合のある他の要因は、メンブレンの弾性応力及び充填材容積部中の充填材の液圧である。充填材容量は、レンズ及びリザーバ内の充填材の全量であるとみなされ、その大部分は、メンブレンと容器との間に存在するのが良い。充填材液圧とシェーパリングにより拘束されるメンブレン中の復元力との間の力のバランスは、レンズの形状を定める。
【０２６２】
レンズを画定するメンブレン４５０５，４５０６は、少なくとも一部が軟質材料で作られる。メンブレンの内側区分及び外側区分は、同じメンブレン材料で作られるのが良い。しかしながら、他の具体例では、メンブレンのアクチュエータ部分及び内側区分は、互いに異なるメンブレン材料で構成される。メンブレン４５０５，４５０６及び／又は充填材（例えば、光学的流体）の特性は、互いに組み合わさって、反射機能、屈折機能、回折機能及び吸光機能及び／又はカラーフィルタリング機能をもたらす。また、メンブレン及び／又はリザーバ内の充填材により他の機能も提供できる。オプションとしての頂板（図示せず）を用いて組立体４５００の頂部を覆うのが良い。
【０２６３】
メンブレン４５０５，４５０６及び容器４５０３，４５０４は、充填材容積を定め、かかる充填材容積は、それぞれ、リザーバ４５３３，４５３７及びレンズ４５３１，４５３５から成る。互いに異なる充填材（例えば、流体、イオン液体、ガス、ゲル又は他の物質）を用いてリザーバ４５３３，４５３７及びレンズ４５３１，４５３５を満たすのが良い。リザーバ及びレンズを満たすために用いられる充填材４５１２，４５１３の屈折率も又、様々であって良い。一具体例では、流体が充填材として用いられ、リザーバ及びレンズ内の流体の屈折率は、周囲空気の屈折率とは異なるよう選択される。
【０２６４】
圧電モータ（分かりやすくするために、図４５Ａには示されていない）を用いて容器４５０３，４５０４を軸方向に動かし又はこれらと相互作用することにより、メンブレン４５０５，４５０６を変形させ（充填材４５１２，４５１３の運動に起因して生じる圧力により）、その結果、レンズ組立体中のレンズの光学的挙動が変化する。頂部補正用レンズ４５２０が第１の容器４５０３の底部のところに位置決めされ、第２の補正用レンズ４５２９が第２の容器４５０４の頂部のところに位置決めされている。補正用レンズ４５２０，４５２９は、受動型コンポーネントであり（例えば、これらの形状は、変化しない）、レンズ組立体４５００を通る光４５５０の適正な焦点合わせを保証する。例えば、レンズ組立体がズーム及び／又はオートフォーカス機能を提供する場合、補正用レンズ４５２０，４５２９は、センサ４５５２のところでの受け取った光の適正な焦点合わせを保証する。
【０２６５】
次に図４５Ｂ及び図４５Ｃを参照して、一具体例としての２つの動作状態で示されているレンズ組立体について説明する。これらの図中における要素に関するラベル又は参照符号は、図４５Ａに用いられているラベル（参照符号）に対応している。図４５Ｂに示されているように、頂部補正用レンズ４５２０と底部補正用レンズ４５２９は、距離ｄ３だけ離されている。図４５Ｃに示されているように、圧電モータ（分かりやすくするために、これらの図には示されていない）は、容器４５０３及び／又は４５０４を動かすよう作動されている。その結果、容器４５０３，４５０４が動くので、補正用レンズ４５２０，４５２２相互間の距離は、図４５Ｃに示されているように距離ｄ４に減少する。その結果、本明細書において説明する方法は、レンズ４５００の少なくとも幾つかの焦点合わせ特性を自動的に調節することができる。
【０２６６】
次に図４６Ａ及び図４６Ｂを参照すると、ハウジングのコーナ部のところに配置されている圧電モータを示すレンズ組立体の詳細図が記載されている。レンズ組立体４６００は、頂部ハウジング４６０１、頂部レンズシェーパ４６２２、底部ハウジング４６０２、底部レンズシェーパ４６２３、頂部容器４６０３と頂部メンブレン４６０５との間に封入された頂部充填材４６１２、底部容器４６０４と底部メンブレン４６０６との間に封入された底部充填材４６１３を含む。頂部メンブレン４６０５は、頂部レンズシェーパ４６２２によって内側区分４６６５と外側区分４６５５に分割されるのが良い。底部メンブレン４６０６は、底部レンズシェーパ４６２３によって内側区分４６６６と外側区分４６５６に分割されるのが良い。頂部容器４６０３の方へ延長された内側区分４６６５の周囲は、充填材４６１３をレンズ（内側区分４６６６によって境界付けられている）とリザーバ（内側区分の外部に位置している）に分割する。容器４６０３，４６０４は、一具体例では、硬質プラスチック部材（例えば、板）である。別の具体例では、容器４６０３，４６０４は、ガラス及び／及び他の光学材料で構成され、光学的補正機能を提供する。容器４６０３，４６０４を構成するために他の材料を使用しても良い。容器４６０３，４６０４は、組立体４６００の一方の側が玉軸受４６４０，４６４１により案内され、組立体４６００の他方の側が第１の圧電モータ４６４２及び第２の圧電モータ４６４３により案内される。圧電モータ４６４２，４６４３は、リンク機構４６４５，４６４６に結合されるのが良く、リンク機構４６４５，４６４６は、容器４６０３，４６０４に結合されるのが良い。玉軸受４６４０，４６４１は、リンク機構４６４８に結合されるのが良く、リンク機構４６４７，４６４８は、容器４６０３，４６０４と連絡するのが良い。他の具体例では、リンク機構は省かれる。
【０２６７】
レンズを画定するメンブレン４６０５，４６０６は、少なくとも一部が軟質材料で作られる。メンブレンの内側区分及び外側区分は、同じメンブレン材料で作られるのが良い。しかしながら、他の具体例では、メンブレンのアクチュエータ部分及び内側区分は、互いに異なるメンブレン材料で構成される。メンブレン４６０５，４６０６及び／又は充填材（例えば、光学的流体）の特性は、互いに組み合わさって、反射機能、屈折機能、回折機能及び吸光機能及び／又はカラーフィルタリング機能をもたらす。また、メンブレン及び／又はリザーバ内の充填材により他の機能も提供できる。オプションとしての頂板（図示せず）を用いて組立体４６００の頂部を覆うのが良い。
【０２６８】
メンブレン４６０５，４６０６及び容器４６０３，４６０４は、充填材容積を定め、かかる充填材容積は、それぞれ、リザーバ４６３３，４６３７及びレンズ４６３１，４６３５から成る。互いに異なる充填材（例えば、流体、イオン液体、ガス、ゲル又は他の物質）を用いてリザーバ４６３３，４６３７及びレンズ４６３１，４６３５を満たすのが良い。リザーバ及びレンズを満たすために用いられる充填材４６１２，４６１３の屈折率も又、様々であって良い。一具体例では、流体が充填材として用いられ、リザーバ及びレンズ内の流体の屈折率は、周囲空気の屈折率とは異なるよう選択される。
【０２６９】
圧電モータ４６４２，４６４３を用いて容器４６０３，４６０４を軸方向に動かし又はこれらと相互作用することにより、メンブレン４６０５，４６０６を変形させ（充填材４６１２，４６１３の運動に起因して生じる圧力により）、その結果、レンズ組立体中のレンズの光学的挙動が変化する。頂部補正用レンズ４６２０が第１の容器４６０３の底部のところに位置決めされ、第２の補正用レンズ４６２９が第２の容器４６０４の頂部のところに位置決めされている。補正用レンズ４６２０，４６２９は、受動型コンポーネントであり（例えば、これらの形状は、変化しない）、レンズ組立体４６００を通る光４６５０の適正な焦点合わせを保証する。例えば、レンズ組立体がズーム及び／又はオートフォーカス機能を提供する場合、補正用レンズ４６２０，４６２９は、センサ４６５２のところでの受け取った光の適正な焦点合わせを保証する（分かりやすくするために図４６Ａ又は図４６Ｂには示されていない）。
【０２７０】
図４６Ａ及び図４６Ｂに示されているように、容器は、一方の側が玉軸受４６４０，４６４１により案内され、他方の側が圧電モータ４６４２，４６４３により案内される。電圧を圧電モータ４６４２，４６４３に印加すると、圧電材料（圧電モータ内に存在する）が変形し又は振動し、その結果、モータの幾つかの要素が動き、この動きは、リンク機構４６４５，４６４６に伝えられ、これらリンク機構は、動かされ、このリンク機構の動きにより、容器が全体として符号４６２４で示された矢印によって指示されている方向に動く。この具体例では、圧電モータ４６４２，４６４３は、別個独立に制御される（即ち、別々の制御信号が各圧電モータに送られて各レンズの付形を別個独立に制御する。
【０２７１】
圧電モータ４６４２又は４６４３内の圧電材料の変形又は振動は、一方向において、リンク機構が容器の接触面にくっつき、他方の方向において、リンク機構及び容器が互いに滑り（即ち、スリップし）、それにより特定の方向における容器の運動が可能になるように制御される。この「くっつき‐滑り」挙動の結果として、容器の軸方向運動が生じる。電気信号の形状（又は他の特性）を変化させることにより、くっつき‐滑り運動を逆にすることができ、その結果、容器の軸方向運動の方向が逆転する。種々の容器運動の結果として、メンブレン（及びレンズ）の種々の変形が生じ、かくしてレンズの光学的性質が変化する。幾つかの具体例では、液体容器の傾動を阻止すると共に摩擦力を減少させるために玉軸受が用いられる。変形例として、圧電モータは、中間リンク機構なしで容器を直接駆動し又は動かしても良い。また、理解されるように、２つの圧電モータが設けられ、これにより、各圧電モータの別個独立の制御が可能になり、その結果、頂部レンズ及び底部レンズを別個独立に付形することができる（即ち、２つの自由度が得られる）。別の実施形態では、２つの軸線に沿う別個独立の運動が可能である単一のモータを用いても良い。
【０２７２】
圧電モータ４６４２又は４６４３は、例えば幾つかの例を挙げると、剪断型圧電モータ、積み重ね型圧電モータ又は回転圧電モータであるのが良い。例えば、図４６Ａ及び図４６Ｂの圧電モータは、レンズ組立体のハウジング４６０２に固定された剪断型圧電ブロックである。変形例として、圧電モータ４６４２，４６４３は、これら装置内に設けられた圧電材料の変形に起因して回転する金属、プラスチック又はセラミックピンに連結されても良い（例えば、図５０及び図５５の具体例を参照されたい）。この回転は、光学メンブレンに相互結合されている容器の軸方向運動に変換される。一般的に言って、圧電モータ４６４２又は４６４３をハウジング４６０２に対して非可動部分内に又は非可動部分のところに位置決めして圧電モータ４６４２又は４６４３を電源に接続しやすいようにすることが有利である。
【０２７３】
一実施形態では、装置の効果的な機能発揮を可能にするため、ハウジングの光学的開口部とモータがメンブレンに押し当たる部分との間の空気の交換が必要である。これは、ハウジングに設けられている通気穴４６５１又は狭いスリットを介して達成されるのが良い。通気穴４６５１は、レンズ及びリザーバ内の流体運動により押し退けられた空気が外気と圧力が等しくなることができるように配置される。変形例として、かかる交換は、リザーバ上でこれに沿って流れる空気とレンズ上でこれに沿って流れる空気との間で起こっても良い。所望ならば、空気の動きを遅くするために空気ばねを用いても良く、この場合、ベントは、なしで済ますことができる。
【０２７４】
組立体４６００は、他の焦点可調式及び非焦点可調式レンズ、フィルタ及び鏡、格子、プリズム、イメージスタビライザ及びアパーチュアを含む光学システムの任意他の組み合わせと組み合わせ可能である。組立体４６００は、他の要素と併用可能であり又はこれら他の要素を含むことができる。
【０２７５】
圧電モータの運動の量及び方向は、多数の装置又は手法によって制御できる。例えば、ユーザは、電圧を制御するために手動でスイッチ、ボタン又は他の制御装置を押しても良い。別の具体例では、印加される電圧をプログラム又はアルゴリズム（例えば、オートフォーカス又はズームプログラム又はアルゴリズム）によって制御可能であり、かかるプログラム又はアルゴリズムは、モータに印加される電圧を自動的に調節する。
【０２７６】
次に図４７Ａ〜図４７Ｄを参照し、別の具体例としてのレンズ組立体４７００について説明する。レンズ組立体４７００は、頂部ハウジング４７０１、底部ハウジング４７０２、頂部レンズシェーパ４７２２、底部レンズシェーパ４７２３、頂部容器４７０３、底部容器４７０４、４つの圧電モータ４７４２，４７４３，４７４４，４７５３、４つの電気クッション４７１０，４７７７，４７７８，４７７９、頂部リング４７１４、底部リング４７１５、頂部メンブレン４７０５及び底部メンブレン４７０６を含む。頂部メンブレン４７０５及び頂部容器４７０３は、頂部充填材容積部４７１７を形成し、底部メンブレン４７０６及び底部容器４７０４は、底部充填材容積部４７１８を形成する。充填材容積部４７１７，４７１８は、メンブレンと容器との間の３次元空間の全てを含む。充填材容積部４７１７，４７１８の各々は、充填材、例えば液体、イオン液体、ゲル又は他の何らかの充填材で満たされる。ベント４７５１により、空気は、レンズ組立体４７００の非充填領域に出入りすることができる。種々の要素は、本明細書中の別のところで説明するやり方に従って構成され、この構成についてはここでは繰り返さない。
【０２７７】
中央開口部４７３０が組立体４７００を貫通して軸方向（ｚ軸方向）に延びている。光線４７５０がレンズ構造の中央開口部４７３０を通って軸方向に進む。センサ４７５２（例えば、電荷結合デバイス（ＣＣＤ））は、レンズ構造体の図には示されていないチューナブルレンズ及び他の光学コンポーネントによっていったん作用を受けると、像を受け取ってこれを検出することができる。センサ４７５２は、他の処理要素と通信することができ、かかる他の処理要素は、得た像を更に処理すると共に／或いは記憶する。
【０２７８】
この具体例では、リング４７１４，４７１５は、それぞれ、メンブレン４７０５，４７０６に取り付けられている。取り付けは、任意の接着剤又は取り付け手段（例えば、グルー）によって行なわれるのが良い。これにより、例えば、メンブレン４７０５，４７０６を押したり引いたりすることが必要な作業により、レンズを凸形状から凹形状にシフトさせ又は調節することができる。重力の影響をなくすため、リザーバ４７１２，４７１３の両側は、一実施形態では、密度がほぼ同じであるが、屈折率が互いに異なる充填材（例えば、液体）で満たされるのが良い。
【０２７９】
図４７Ａ〜図４７Ｄの具体例では、光学メンブレン４７０５は、軟質材料で作られている。メンブレン４７０５，４７０６の内側区分及び外側区分は、同じメンブレン材料で作られるのが良い。しかしながら、他の具体例では、メンブレンの外側区分及び内側区分は、互いに異なるメンブレン材料で構成される。メンブレン又は充填材（例えば、光学的流体）の特性は、互いに組み合わさって、種々の反射機能、屈折機能、回折機能及び吸光機能及び／又はカラーフィルタリング機能をシステムにもたらす。他の性質も又提供できる。
【０２８０】
圧電モータ４７４２，４７７３，４７４４，４７５３は、任意形式の曲げ型、剪断型、積み重ね型又は回転型若しくはマルチモーダル圧電アクチュエータで作られる。圧電クッション４７１０，４７７７，４７７８，４７７９は、導電性ポリマー又は非導電性ポリマー（例えば、フォーム）で構成可能であり、これら電気クッションは、コンポーネントの運動を阻止し、組立体公差を計算に入れると共に／或いは滑りを可能にするよう構造体を満たすために使用できる。
【０２８１】
リング４７１４，４７１５は、当業者によって想定される材料で作られるのが良い。一具体例では、リング４７１４，４７１５は、プラスチック材料で作られる。圧電モータ４７４２，４７４３，４７４４，４７５３とのくっつき‐滑り相互作用を向上させるため、リング４７１４，４７１５は、金属で作られるのが良く又は圧電モータ４７４２，４７４３，４７４４，４７５３と直接的接触状態にある金属ピンを組み込んだ状態で有するのが良い。くっつき‐滑り動作中、圧電モータは、リング４７１４，４７１５との接触によりリング４７１４，４７１５を動かす。最終的に、接触が失われる場合があり（例えば、圧電モータが回転し又はその一部分が回転し或いはリング４７１４若しくは４７１５から遠ざかったとき）、圧電モータ４７４２，４７４３，４７４４，４７５３とリングは、互いに摺動する（即ち、滑りが生じる）。例えば、圧電モータ４７４２，４７４３，４７４４，４７５３は、一度にリング４７１４又は４７１５に接触し、リングとの摩擦により、リングにくっつき又は付着する（摩擦に起因して）回転円筒形部分を有し又はこれを駆動するのが良い。この期間中、リング４７１４又は４７１５が動かされる。他の期間では、摩擦は、リング４７１４又は４７１５に係合すると共に／或いはこれを動かすのに足るほど強くはなく、リングと圧電モータ４７４２又は４７４３の円筒形要素は、互いに当たった状態で滑り又は互いに対して滑る。このように、リング４７１４，又は４７１５は、圧電モータ４７４２，４７４３，４７４４，４７５３によって動かされる。しかしながら、理解されるように、くっつき‐滑り方式以外の他の作動方式及び技術を用いてもリング４７１４又は４７１５を動かすことができる。
【０２８２】
くっつき‐滑り又は他の方式を用いて機械的部品を動かすことにより、圧電モータは、レンズリング４７１４又は４７１５を全体として符号４７２４で示された矢印によって示されている方向で上方か下方かのいずれかの軸方向に動かす。リング４７１４，４７１５は、メンブレンを押し又は引き、その結果、それぞれメンブレン４７０５，４７０６が変形する。この変形の結果として、充填材の運動が生じると共にレンズの形状が変化し、その結果、レンズの光学的性質が変化する。この方式の一利点は、レンズシェーパの固定位置がかかる運動に対する公差の要件を減少させるよう働くということにある。レンズ組立体の側方寸法を一段と減少させるために、本明細書中の別のところで説明したレンズ画定リングとしてのメンブレンを押すリングを用いることが可能である。かかるやり方により、レンズシェーパのための空間を節約することができる。
【０２８３】
リザーバの内側区分（即ち、レンズシェーパのそれぞれの容器のベースに向かって投影されたレンズシェーパの内側周囲によって画定される容積部）は、レンズ４７３１，４７３５を画定し、レンズ４７３１，４７３５の３次元形状を変化させることができる。例えば、レンズの光学的活性部分に一体化可能又は取り付け可能である球面レンズ（例えば、凸及び凹）、非球面レンズ（例えば、凸及び凹）、円柱レンズ（例えば、丸形ではなく、正方形のレンズシェーパにより構成される）、フラットレンズ及び任意のマイクロレンズ（例えば、マイクロレンズアレイ又は回折格子）及びナノレンズ構造体（例えば、反射防止膜を含む）を作ることができる。レンズ形状の他の具体例を作ることができる。また、メンブレンについて不均一な材料厚さ、硬さ又は予備延伸を用いてレンズの光学的性質を変更しても良い。
【０２８４】
組立体４７００は、他の焦点可調式及び非焦点可調式レンズ、フィルタ及び鏡、格子、プリズム及びアパーチュアを含む光学システムの任意他の組み合わせと組み合わせ可能である。組立体４７００を他の要素と共に用いることができる。
【０２８５】
図４７Ａ〜図４７Ｄのシステムの動作の一具体例では、駆動信号電圧を圧電モータ４７４２，４７４３，４７４４，４７５３に印加すると、その結果として、リング４７１４，４７１５の運動（例えば、印加される電気信号の形状、タイミング、周波数及び／又は他の特性に応じて上方又は下方への運動）が生じる。電気制御信号の形状及び他の特性は、多くの装置又は方法によって制御可能であり、これをモータに提供することができる。例えば、ユーザは、手動で、スイッチ、ボタン又は他のアクチュエータを押して電流の流れを制御することができる。別の具体例では、電流の流れは、コイル１１０に流される電流の流れを自動的に調節するプログラム又はアルゴリズム（例えば、オートフォーカス又はズームプログラム又はアルゴリズム）によって制御可能である。
【０２８６】
次に図５３Ａ〜図５３Ｄを参照すると、くっつき‐滑りモータに印加される波形は、のこぎり波であるのが良い。図５３Ａに示されているように、リンク機構要素５３０２は、波形のゆっくりとした立ち上がり部分の間（かかる波形は、時点５３０６でモータに印加されているとき）モータ脚部５３０４によって押されるのが良く、波形が立ち下がると、くっつく。時点５３０８では、くっつきが依然として生じている（図５３Ｂ参照）が、滑りが時点５３１０で生じる（図５３Ｃ参照）。くっつきは、時点５３１２で起こる（図５３Ｄ参照）。印加された波形は、高周波（例えば、３２０ｋＨｚ）であるのが良く、圧電モータの互いに異なる共振周波数モードを作動させて好ましい方向における運動を達成する。
【０２８７】
次に図４８Ａ〜図４８Ｃを参照して、更に別の具体例としてのレンズ組立体４８００について説明する。レンズ組立体４８００は、ハウジング４８０２、頂部レンズシェーパ４８２２、底部レンズシェーパ４８２３、頂部容器４８０３、底部容器４８０４、圧電モータ４８４２、ボウル４８０８及び取り付け具４８０７を備えた玉軸受、頂部メンブレン４８０５及び底部メンブレン４８０６を含む。頂部充填材容積部４８１７が頂部容器４８０３（例えば、ガラス板）と第１のメンブレン４８０５との間に形成されている。底部充填材容積４８１８が底部液体容器４８０４と第２のメンブレン４８０６との間に形成されていて、充填材で満たされている。中央開口部４８３０が組立体４８００を貫通して軸方向（ｚ軸方向）に延びている。像を表す光線４８５０がレンズ構造体の中央開口部４８３０を通って軸方向に進んでいる。センサ４８５２（例えば、電荷結合デバイス（ＣＣＤ））が、レンズ構造体のコンポーネントによっていったん作用を受けると、光線４８５０によって運ばれている像を受け取ると共にこれを検出する。
【０２８８】
この具体例では、３つの圧電モータが用いられている。具体的に説明すると、頂部レンズシェーパは、第１の圧電モータ４８４２によって動かされる。底部レンズシェーパは、第２の圧電モータ（図示せず）及び第３の圧電モータ４８４４によって動かされると共に玉軸受４８０８によって案内される。第２及び第３の圧電モータ４８４４を個々に制御することができ（更に、第１の圧電モータ４８４２から別々に制御できる）、その結果、レンズシェーパを軸方向に動かすことができるだけでなく、レンズシェーパを傾動させることができる。この技術を用いると、像安定化を達成すると共に更に組立体公差を補償することができる。
【０２８９】
メンブレンの内側区分及び外側区分は、同一種類のメンブレン材料で作られるのが良い。しかしながら、他の具体例では、メンブレンの外側区分と内側区分は、互いに異なるメンブレン材料で構成される。メンブレン４８０５，４８０６、リザーバ４８１２，４８１３並びに頂部及び底部容器４８０３，４８０４は、システム全体について種々の反射機能、屈折機能、回折機能及び吸光機能又はカラーフィルタリング機能を提供することができる。機能の他の例は、メンブレン／リザーバによって提供できる。
【０２９０】
レンズの形状は、種々の形式のレンズを生じさせるよう様々であって良い。例えば、球面レンズ（例えば、凸及び凹）、非球面レンズ（例えば、凸及び凹）、円柱レンズ（例えば、丸形ではなく、正方形のハウジングによって構成される）、フラットレンズ、マイクロレンズ（例えば、マイクロレンズアレイ又は回折格子）及びレンズの光学的活性部分に一体化され又は取り付けられる反射防止膜（例えば、ナノ構造体）を含むレンズを利用することができる。レンズ構造の他の具体例の使用が可能である。また、メンブレン４８０５，４８０６について不均一な材料厚さ又は硬さを用いてレンズの光学的性質を変更することができる。
【０２９１】
組立体４８００は、上述の焦点可調式レンズ、例えば他の焦点可調式及び非焦点可調式レンズと任意の組み合わせ状態で且つ鏡、格子、プリズム、シャッタ、イメージスタビライザ及びアパーチュアを含む光学システムの任意他の組み合わせ状態で積み重ね可能である。組立体４８００は又、他の要素と共に使用可能である。
【０２９２】
図４８Ａ〜図４８Ｃのシステムの動作の一具体例において、電気信号を圧電モータの一方又は両方に流すことができる。与えられる電気信号は、多くの装置又は方式によって制御可能である。例えば、ユーザは、手動で、スイッチ、ボタン又は他のアクチュエータを押して印加電圧を制御することができる。別の具体例では、電圧は、圧電モータに印加される電圧を自動的に調節するプログラム又はアルゴリズム（例えば、オートフォーカスプログラム）によって制御可能である。圧電モータとレンズシェーパの相互作用により、ｚ軸に沿うレンズシェーパ４８２２又は４８２３の軸方向運動が生じる。レンズシェーパ４８２２又は４８２３の軸方向運動により、充填材（例えば、光学的流体）が充填剤容積部内で変位し、それによりレンズの全体形状が変化すると共にレンズの光学的性質が変化する。
【０２９３】
上述したように、本明細書において説明しているメンブレンは、種々の方法及び製造技術を用いて作製可能である。例えば、メンブレンは、ナイフ塗布流し塗、カレンダリング、射出成形、ナノインプリンティング、スパッタリング、ホットエンボス加工、注型、スピンコーティング、吹き付け及び／又は化学的セルフアセンブリー技術を用いて形成可能である。他の具体例の採用が可能である。
【０２９４】
メンブレンは又、種々の材料で構成できる。例えば、メンブレンは、幾つかの具体例を挙げると、ゲル（例えば、リットウェイ社製のOptical Gel OG-1001）、ポリマー（例えば、ダウコーニング社製のPDMS Sylgard 186又はNeukasil RTV 25）、アクリル樹脂材料（例えば、スリーエム・カンパニー社製のVHB 4910）、ポリウレタン及び／又はエラストマーで構成できる。これらの具体例のうちの多くにおいて、メンブレンは、空気（しかしながら液体又はゲルではない）を通すことができる透過性材料で作られる。他の具体例の使用が可能である。
【０２９５】
加うるに、幾つかの具体例において、メンブレンは、予備延伸される。この技術は、光学的品質を向上させると共にメンブレンの運動又は変形の際に迅速な応答を提供することができる。例えば、メンブレンは、弾性張力下で予備延伸状態で取り付けられるのが良い。メンブレンは、メンブレンの内側領域の弾性張力がメンブレンの外側領域の張力よりも小さいように段階的に延伸されるのが良い。他の実施形態では、予備延伸が利用されない。
【０２９６】
次に図４９を参照して、別の具体例としてのレンズ組立体４９００について説明する。ハウジング４９０１が容器４９０３を包囲し、ハウジング４９０１の一部分は、レンズシェーパ４９２２としても働く。圧電モータ４９４２が容器４９０３に結合されている。メンブレン４９０５が充填材４９１２をメンブレン４９０５と容器４９０３との間の充填材容積部４９１７内に保持している。充填材容積４９１７は、内側区分又はレンズ部分４９３１及び外側区分又はリザーバ部分４９２１を有している。玉軸受４９０７が摩擦力を減少させると共にハウジング４９０１と容器４９０３との間の傾動を阻止するために用いられている。上述の要素の詳細な構成及び配置状態は、本明細書中の別のところで説明されており、ここでは繰り返さない。
【０２９７】
圧電モータ４９４２は、容器４９０３に結合されている。結合は、グルー又は任意他の適当な取り付け機構又は取り付け方式によるのが良い。ハウジング４９０１は、一体形レンズシェーパ４９２２を有し、ハウジング４９０１は、圧電モータ（例えば、くっつき‐滑り動作により）圧電モータ４９４２とハウジングとの間で動かされる。ハウジング４９０１の運動の結果として、充填材４９１２が充填材容積部４９１７内で動き、メンブレン４９０５が変形する。その結果、内側区分４９３１の光学的性質が変化する。
【０２９８】
次に図５０Ａ及び図５０Ｂを参照して、別の具体例としてのレンズ組立体５０００について説明する。組立体５０００は、レンズシェーパ５０２２を包囲したハウジング５００１，５００２、容器５００３、メンブレン５００５、充填材５０１２、充填材容積部５０１７（メンブレン５００５と容器５００３との間に形成されている）、リング５０１４及び圧電モータ５０４２を含む。これら要素の構成及び配置状態については上述してあり、ここでは繰り返さない。この具体例では、圧電モータ５０２４及びピン５０１６は、スクリュードライブモータとして働く。圧電モータ５０４２は、ピン５０１６により結合されると共にリング５０１４に設けられた穴の中に嵌め込まれている。ピン５０１６の回転により、リング５０１４が矢印５０２４で示されている方向に係合領域のところで押され又は引かれる。リング５０１４は、可撓性ヒンジ５０２８に結合され又は一体化され、ヒンジ５０２８は、このヒンジに沿うリングの曲げを可能にする。
【０２９９】
この具体例において、本明細書において説明した他の幾つかの具体例と比較して、玉軸受が使用されておらず、それにより部品数が減少する。メンブレン５００５は、圧電モータ５０４２を用いてリング５０１４の一方の側を動かすことにより（全体として符号５０２４で示された矢印により示されている上下の運動により）変形する。リング５０２４は、反対側がハウジング５００２に取り付けられている。上述したように、リングは、曲げが起こるようにすることができる可撓性ヒンジ５０２８を有している。リングが圧電モータにより動かされると、リングは、傾動し（ｚ軸線に対して）、メンブレン５００５の外側区分を押したり引いたりし、これにより、充填材容積部５０１７の外側区分が変形すると共に充填材容積部５０１７の内側区分又はレンズ部分５０３１の形状が変化する。かかる動きは、符号５０４９，５０２４で示された矢印に沿って達成可能である。
【０３００】
リング５０１４の傾動は、レンズ部分５０３１の光学的特性に影響を及ぼさない。というのは、リング部分シェーパ５０２２は、変形可能なレンズ５０３１を画定しているからである。ヒンジ５０２８を利用する代わりに、図５０Ａ及び図５０Ｂの装置により、傾動リングの固定側が図５０Ｃ及び図５０Ｄに示されているように一点を中心に回転することができるようにしても良い。次に特に図５０Ｃ及び図５０Ｄを参照すると、リング５０１４は、箇所５０５７のところで固定されるのが良く、ピン５０１４が符号５０２４で示されている矢印によって示された方向に上下に動くと、リングは、符号５０４９で表示された矢印によって示されている方向に回転する。
【０３０１】
圧電モータ５０４２は、ピン５０１６を回転させ、ピンは、リング５０１４に設けられた穴の中に嵌め込まれる。圧電モータ５０４２中のくっつき‐滑り又はマルチモーダル振動によって引き起こされるピン５０１６の回転により、リング５０１４は、全体として、符号５０２４で表示された矢印によって示されている上向き方向又は下向き方向に押され又は引かれる。変形例として、ピン５０１６及び圧電モータ５０４２は、単一要素であっても良く、これをリング５０１４に直接連結しても良い。理解されるように、図５０Ａ〜図５０Ｄの具体例は、ズームレンズよりも必要とされる調節量が少ない焦点合わせレンズにとって特に有利である。
【０３０２】
次に図５１Ａ及び図５１Ｂを参照して、別の具体例としてのレンズ組立体５１００について説明する。組立体５１００は、レンズシェーパ５０２２を包囲したハウジング５１０１，５１０２、容器５１０３、メンブレン５１０５、充填材５０１２、充填材容積部５１１７（メンブレン５１０５と容器５１０３との間に形成されている）、玉軸受５１０７及び圧電モータ５１４２を含む。これら要素は、上述してあり（例えば、図４５及び図４６を参照して）、ここでは繰り返し説明しない。
【０３０３】
この具体例では、圧電モータ５４１２の形状は、容器５１０３（例えば、Ｕ字形）を掴み又はクランプするよう構成されている。具体的に説明すると、容器５１０３の延長部材５１２５が圧電モータ５１４２によってクランプされる。圧電モータ５１４２は、作動されると、延長部材５１２５（及びかくして容器５１０３全体）を上下に（例えば、くっつき‐滑り動作に従って）動かす。上述したように、延長部材５１２５のこの動きは、充填材容積部５１１７に衝撃を与え、それによりメンブレン５１０５を動かして内側区分又はレンズ部分５１３１の形状を変更する。これにより、レンズ部分５１３１（レンズ組立体５１００を通る光線５１５０に光学的に作用する部分）の光学的性質が変化する。
【０３０４】
次に図５２Ａを参照して、一具体例としての非対称設計型レンズモジュール５２００（例えば、カメラに用いられる）について説明する。第１のコネクタリンク機構５２５９（及びステップ要素５２６２）及び第２のコネクタリンク機構５２６１がパドル５２５８を圧電モータ５２４２に連結している。リンク機構５２５９，５２６１は、パドル５２５８、圧電モータ５２４２又は独立した部品の一部であるのが良い。リンク機構５２５９，５２６１は、圧電モータ５２４２からの力をパドル５２５８に伝達するよう機能する。ステップ要素５２６２は、パドル５２５８内に挿入され又はこれに結合され、その結果、メンブレン５２０５の外側区分５２５５又は容器５２０３に接触することなく連結を行なうことができるようになっている。メンブレン５２５５がパドル５２５８と頂部容器５２０３との間に配置されている。容器５２０３は、容器構成例の２つの例として、プラスチック部品又はガラス板であるのが良い。底部容器５２０４も又、組立体５２００内に設けられている。理解されるように、底部容器を含む第２のメンブレン／パドル構造も又使用するのが良いが、分かりやすくするために、図５２Ａには示されていない。補正用レンズバレルハウジング５２６３が上述の要素を収容している。この形態では、このレンズバレルハウジングは、頂部容器５２０３及び底部容器５２０４の一体部分として示されている。レンズバレルハウジング５２６３は、補正用光学要素（図示せず）の取り付け手段を更に含む。一具体例では、アパーチュアがレンズバレルの一体部分として成形されるが、これが必要とされるわけではない。
【０３０５】
パドル５２５８は、モータと流体の両方に機械的に連結され又は結合されている。一具体例では、パドル５２５８は、平べったく、補剛リブを有するのが良い。パドル５２５８の寸法形状は、充填材に加わる力（例えば、押す力）を効率的に伝えるよう最適化されるのが良い。この具体例では、パドルは、脚部５２６４を有している。脚部５２６４により、パドルの動きがゆっくりとしている場合、パドルと充填材の相互作用の度合いを低くすることができ、その動きが速い場合、パドルと充填材の相互作用の度合いを高くすることができる。
【０３０６】
メンブレン５２０５は、レンズシェーパ（図示せず）によって内側区分５２６５と外側区分５２５５に分割されている。レンズシェーパに接触するメンブレンの内側区分の縁は、レンズの外側形状を画定することによってメンブレンを拘束している。ヒンジ５２２８，５２２９は、パドル５２５８及び頂部容器５２０３に結合されている。この具体例では、これらヒンジは、脚部５２６４の端部のところの別々の箇所に設けられている。ヒンジ５２２８，５２２９は、多種多様な材料、例えばグルー、メンブレン材料で構成可能であり、これらヒンジは、容器５２０３内に設けられたポケットのところに配置可能である。ヒンジ５２２８，５２２９は、脚部５２６４から作られても良く、これらヒンジは、脚部５２６４を可撓性にすることにより脚部５２６４内に上方に延びる。ヒンジ５２２８，５２２９は、容器５２０３の一部であっても良い。
【０３０７】
次に図５２Ｂを参照すると、図５２Ａの装置は、これがレンズを外方に押すと共にその曲率を増大させた状態で示されている。具体的に説明すると、圧電モータは、パドル５２５８に機械的に連結されたリンク機構体５２５９を押しており、パドル５２５８は、容器５２０３内に押し入って流体をレンズ５２３５中に押し込んでおり、それによりレンズの形状が変化している。充填材を収容したメンブレン５２０５は、符号５２８０，５２８１，５２８２で表示された箇所のところで延伸している。メンブレン５２０５は、符号５２８３，５２８４で表示された外縁の箇所のところで定位置に保持されている。
【０３０８】
メンブレン５２０５は、符号５２８５，５２８６で表示された箇所のところで定位置に保持され、これら箇所は、レンズ形状の外縁を定める場所でもある。図示のように、メンブレン５２０５は、パドル５２５８と容器５２０３との間に設けられている。この位置決めは、製造中、有利である。というのは、それにより、組立体５２００の構成を容易にすることができるからである。別の具体例では、パドル５２５８は、容器５２０３を直接押す。
【０３０９】
次に図５２Ｃを参照すると、図５２Ａ及び図５２Ｂの装置は、レンズを内方に押して形状が凸ではなく形状が凹であるレンズ形状を生じさせた状態で示されている。理解されるように、メンブレン５２０５と容器５２０３との間に形成されたリザーバ内における充填材の二方向運動が用いられるのが良いが、これが必要であるわけではない。例えば、リザーバの初期充填量に応じて、レンズは、運動を可能にするのではなく、曲率を変化させても良い。このことは、この具体例においては、凸形状を凹形状に変化させることとして図示されている。
【０３１０】
モータは、パドル５２５８に機械的に連結されたリンク機構５２５９を押し、パドル５２５８は、容器５２０３内に押し入り、充填材（例えば、光学的流体）をレンズ５２３５内に押し込み、それによりレンズの形状が変化している。光学的流体を収容したメンブレン５２０５は、符号５２８０，５２８１，５２８２で表示された箇所のところで延伸している。メンブレン５２０５は、符号５２８３，５２８４で表示された外縁の箇所のところで定位置に保持されている。メンブレン５２０５は、符号５２８５，５２８６で表示された箇所で定位置に保持され、これは、レンズ形状の外縁を定める場所でもある。
【０３１１】
次に図５４Ａ〜図５４Ｄを参照して、液体容器をレンズシェーパに対して軸方向に動かす機械的リンク機構の別の具体例について説明する。理解されるように、本明細書において既に説明したレンズ組立体の幾つかの要素は、分かりやすくするために図５４Ａ〜図５４Ｄから省かれている。この具体例では、２つの寸法方向に別個独立に且つ同時に変形可能な電気機械的作動装置５４６７がレンズ組立体ハウジング（分かりやすくするために図示されていない）の一方の壁に設けられている。例えば、この作動装置は、電圧が１組の電極５４６８の両端に印加されると水平方向に変形し、電圧が第２の組をなす電極５４６９の両端間に印加されると、垂直方向に変形する電気活性ポリマーから成るのが良い。
【０３１２】
作動装置５４６７は、駆動箇所５４７０のところで底部リング５４１５に取り付けられている。関節連結部材５４７２、剛性部材５４７３及びピボット５４７４を備えた機械的リンク機構５４７１が駆動箇所５４７０のところのアクチュエータ５４６０の垂直運動を底部リング５４１５の垂直運動に結合すると共に水平作動を頂部リング５４１４の垂直運動に結合している。リンク機構５４７１の関節運動及び案内ブラケット５４７５，５４７６が機械的システムを過剰に拘束することのないように、又、意図した全ての動作を拘束することのないように用いられる。
【０３１３】
関節連結部材５４７２は、底部リング５４１５に取り付けられた案内ブラケット５４７６により底部リング５４１５に結合されている。剛性部材５４７３は、同様に、頂部リング５４１４に取り付けられた頂部案内ブラケット５４７５によって頂部リング５４１４に連結されている。
【０３１４】
垂直方向の作動時、底部リング５４１５は、垂直方向に動かされる。関節連結部材５４７２は、底部案内ブラケット５４７６内で水平に自由に動くことができ、それにより、この運動剛性部材５４７３に結合するようになっている。水平方向の作動時、関節連結部材５４７２は、底部案内ブラケット５４７６中に自由に滑って剛性部材５４７３をピボット５４７４回りに回転させ、かくして頂部案内ブラケット５４７５のところでの剛性部材５４７３の垂直運動が生じる。頂部案内ブラケット５４７５により、剛性部材５４７３は、自由に回転することができる。頂部案内ブラケット５４７５のところでの剛性部材５４７３の垂直運動は、頂部リング５４１４に結合される。
【０３１５】
機械的リンク機構５４７１の動作原理は、図５４Ｂ〜図５４Ｄに更に示されている。図５４Ｂの作動装置の非作動状態では、機械的リンク機構は、リングを休止位置に保持している。図５４Ｃに示されている駆動箇所５４７０のところでの垂直作動時、関節連結部材５４７２は、剛性部材５４７３への結合を最小限に抑えた状態で底部リング５４１５と一緒に動く。図５４Ｄに示されている駆動箇所５４７０のところでの水平作動時、関節連結部材５４７２は、剛性部材５４７３を水平に押し、この剛性部材は、ピボット５４７４を中心として回転し、その結果、頂部案内ブラケット５４７５のところでの垂直運動が生じる。
【０３１６】
当業者であれば認識されるように、この例示のリンク機構は、頂部リング５４１４及び底部リング５４１５の別個独立の運動をほぼ可能にするに過ぎないであろう。底部リング５４１５の幾分かの運動は、頂部リング５４１４の運動に繋がる恐れがあり、又この逆の関係が成り立つ。リンク機構５４７１は、この効果を最小限に抑えるようになっている。２つの自由度の作動装置を共通軸線に沿って動く２つの部材に独立して又はほぼ独立して結合する別の機構が想定される。
【０３１７】
図５５Ａは、可変光学レンズ５５３１を備えたレンズモジュール５５００の一部分を示している。モジュール５５００は、流体システム及び可変光学レンズ５５３１へのリンク機構を利用した電気機械的作動機構を有している。ハウジング及び連結部全体は、図５５Ａには示されておらず、作動機構に関するこの説明を単独で行なうために連結箇所のみが提供されている。
【０３１８】
ハウジング（図示せず）とパドル５５５８との間には連結部５５８７が設けられている。パドル５５５８は、実質的に“Ｕ”形状のものであるのが良い。ただし、他の形状が想定される。脚部５５６４は、レンズ５５３１の周りに嵌まるよう互いに間隔を置いて配置されるのが良い。連結部５５８７は、例えば、パドル５５５８の垂直運動を可能にする玉軸受構造体又は機械的案内の形態をしているのが良い。連結部５５８７は、別の実施形態では、ヒンジであっても良い。具体的に説明すると、ヒンジは、パドルを構成するのに用いられた材料と同種の材料で作られた一体ヒンジであるのが良い。一実施形態では、ヒンジは、異なる材料、例えばプラスチックの追加の部分で作られる。さらに別の実施形態では、材料は、エラストマー、接着剤又はヒンジの所望の特性を提供することができる他の同様な材料であっても良い。この種の連結部５５８７又は接合部により、連結部５５８７回りのパドル５５５８の全体的回転運動が得られる。別の実施形態では、連結部５５８７は、パドル５５５８の脚部５５６４が嵌まり込むことができるポケット又は溝であるのが良い。この実施形態は、接着剤又は追加の連結構造体の使用を減少させることができ又その必要性をなくすことができる。例えば減衰コンパウンドが追加されるのは連結部５５８７であるのが良い。これにより、全体的回転運動が生じるが、ポケット又は溝は、他形式の運動向きに設計されても良い。連結部５５８７は、更に別の実施形態では、都合の良い回転を可能にするよう丸形のスロット内に位置決めされたヒンジ又は丸形部分であるのが良い。
【０３１９】
充填材容積部５５１７は、パドル５５５８と容器５５０３との間に形成されるのが良い。充填材は、パドル５５５８の運動の結果としてレンズ５５３１に近づいたりこれから遠ざかったりすることができる。駆動リンク機構５５５９が設けられるのが良く、この駆動リンク機構は、トランスデューサ又はモータ（電気‐機械的）５５４２の運動をパドル５５５８に結合する。リンク機構５５５９は、例えば、シャフト、ねじ山付きロッド又は他形式のリンク機構であるのが良い。モータ５５４２は、例えば、小型ステップモータ、ブラシレスモータ、圧電モータ、電気活性ポリマーモータ又は所望の機能をもたらすことができる任意他の形式のトランスデューサであって良い。図５５Ａに示されている実施形態では、モータ５５４２は、リンク機構５５５９を回し又は押す。一実施形態では、モータ５５４２は、スクリュードライブ回転リンク機構５５５９であるのが良く、リンク機構５５５９は、パドル５５５８のねじ山付き区分５５８８と螺合するねじ山付きロッドであるのが良い。別の実施形態では、パドル５５５８のこの領域５５８８は、螺合領域５５８８に嵌まり込むよう形作られ又は丸形になっているのが良いリンク機構５５５９がパドル５５５８を押し又は引くことができるようポケット又は溝を有し又はポケット又は溝を形成するのが良い。
【０３２０】
螺合特徴部５５８８をパドル５５５８に設けることにより、モータ５５４２を作動させたときに得られる、てこの作用に影響が及ぼされる場合がある。僅かな変位で大きな力を送り出すことができるモータ５５４２は、螺合特徴部５５８８が連結部５５８７の近くに位置する場合には最適に使用でき、これに対し、大きな変位で小さな力を送り出すことができるモータ５５４２は、螺合特徴部５５８８が連結部５５８７から見て遠くに位置している場合に最適に使用できる。パドル５５５８の形状は、構造体の機械的効率を向上させるよう押す力又は引く力をメンブレン５５０５全体にわたって分布するよう設計されているのが良い。
【０３２１】
図５５Ｂは、パドル５５５８がモータ５５４９によって作動される別の実施形態を示している。この実施形態では、パドル５５５８は、パドル５５５８の本体によって定められる平面に対して実質的に平行ではない状態で延びる延長部５５８９を有している。延長部５５８９は、リンク機構５５５９により押され又は引かれる螺合特徴部５５８８を有するのが良い。モータ５５４２に連結されているリンク機構５５５９は、螺合特徴部５５８８と嵌合する異形又は丸形端部を有するのが良い。この種のインターフェイスを提供することにより、トランスデューサの運動は、パドル５５５８の運動とは同一平面内にはない。これにより、てこの作用が変化し、潜在的な空間の最適化が可能になる。単純な摩擦取り付け部を含む（これには限定されない）他のリンク機構及び／又はインターフェイスの採用が可能である。さらに、理解されるように、１つ、２つ又は多数個のモータを利用した１つ、２つ又は多数個のレンズ組立体の任意の組み合わせが所与の用途に関して必要に応じて想定され、例えば、単一のレンズ組立体（即ち、単一の可変レンズ）がピント合わせ及び／又はズームのために用いられる。他の実施形態では、これら機能を実行するために２つ又は３つ以上の組立体を組み合わせ状態で用いるのが良い。
【０３２２】
次に図５６Ａ及び図５６Ｂを参照して、別の具体例としてのレンズ組立体について説明する。レンズ組立体は、第１の区分５６０１、光学的に透明な区分５６１２、光学的流体５６１６、メンブレン５６０８、ガス交換穴５６１５を備えたレンズシェーパ５６０２、カバー板５６１３（例えば、ガラスで作られている）、底部ハウジング５６０６、ねじ山５６３１により連結された頂部ハウジング５６０５及び公差吸収リング５６３０を有する容器を含む。吸収リング５６３０は、厚さ約０．２ｍｍであり、シリコーン、ポリウレタン又はアクリル樹脂材料で作られたリングであるのが良い。リング５６３０を構成するために他の寸法及び材料を用いても良い。図の他の要素については上述してあり、全体として上述したのと同一の仕方で機能する。
【０３２３】
底部ハウジング５６０６と頂部ハウジング５６０５と符号５６３２で表された矢印により示されている方向に圧縮可能である（及び除圧可能である）軟質公差吸収リング５６３０との間のねじ締め機構を用いて第１の区分５６０１とレンズシェーパ５６０２との間の距離を調節することにより、流体５６１６の充填量及び容器容積の製造上の公差を補償することができる。調節は、手動で実施可能な機械的調節又は自動化装置により行なわれる。他の調節方式も又使用できる。これら方式では、符号５６３２で表された矢印により示された方向に沿う上述の調節を行なうことによって充填後におけるレンズシステムの初期焦点距離の容易な調節が達成される。
【０３２４】
次に図５７Ａ及び図５７Ｂを参照して、別の具体例としてのレンズ組立体５７００について説明する。図５７Ａに示されているように、レンズ組立体５７００は、多数個のレンズ５７０５，５７０６，５７０７を収容したレンズバレルハウジング５７０４から成り、これらレンズは、像補正目的に用いられる。これらレンズは、プラスチック、例えばポリカーボネート、ポリスチレン又は他の光学的に明澄なプラスチック材料で構成されるのが良い。材料の他の例も又使用できる。光学的に明澄な液体５７０２（又は他の充填材）が変形可能なメンブレン５７０１及び光学的に透明な容器５７０３によって封入される。容器５７０３とハウジング５７０４は、機械的インターロック又は接着により互いに連結されている。ハウジング５７１０の中央部分は、変形可能なメンブレン５７０１と接触状態にあり、このメンブレンの形状を定めている。コイル５７０８が変形可能なメンブレン５７０１に連結されている。磁石５７０９の磁界（符号５７１１で表示されている）は、コイル５７０８を通って流れる電流と相互作用し、その結果、符号５７１２で表された矢印の方向で軸方向力がコイルに加わる。この力により、メンブレン５７０１が変形し、かくして、光線５７１３に作用する変形可能なメンブレン５７０１の中央の光学的活性部分の形状が変化する。この実施形態では、必要とされる部品数が極めて少なく、したがって非常に費用効果の良いオートフォーカスモジュールの実現が可能である。加うるに、この実施形態は、公差に対して非常に鈍感である。
【０３２５】
図５７Ｂは、磁石５７０９が可動であり、コイル５７０８がレンズバレルハウジング５７０４に固定されている１つの差を除き同様な実施形態を示している。図５７Ｂに示されている他の要素の全ては、図５７Ａの要素と同一であり、実質的に同一の機能を実行する。
【０３２６】
次に図５８Ａを参照して、一具体例としての対称型アクチュエータについて説明する。この構造体は、中央軸線５８２６を包囲している。この構造体は、第１のコイル５８０２、第２のコイル５８０４、第１の磁石５８１８、第２の磁石５８２０及び第３の磁石５８２２を有する。コイル５８０２，５８０４の電線が電流によって励磁されると、コイル５８０２，５８０４は、符号５８１２で表された矢印によって示されている方向で底部戻し磁束案内構造体５８０６、頂部戻し磁束案内構造体５８０８、側部戻し磁束案内構造体５８１０によって方向付けられている図示の磁束と相互作用する。全ての磁石の極性を逆にすることにより、流れは同じ量であるが方向が逆になる。側部戻し磁束案内構造体５８１０は、部品によって関連付けられた製造公差を吸収すると共に／或いは漂遊磁界を制御するのに役立つ側部戻し張り出し部分５８２４を有している。多少の張り出しは、この具体例の基本的動作原理を変更することはない。磁石、コイル及び磁束戻し構造体は、本明細書中の別のところで説明されているように具体化されるのが良い。
【０３２７】
図５８Ａの具体例では、磁束線の大部分は、電流の流れ方向に実質的に垂直にコイル５８０２，５８０４を通って流れる。換言すると、漂遊磁界を含み、適当な角度関係をなして磁界をコイルのところに集束し、かくして所与の空間の場合に最適化された大きさの力を発生させる構造体が作られる。磁束は、符号５８１２で表示された矢印によって示されている通路中に集中される。その結果、コイル５８０２，５８０４は、本明細書において上述したようにレンズの特性を調節する他の要素を動かすのに十分な力を受け取る。
【０３２８】
次に図５８Ｂ及び図５８Ｃを参照して、別のアクチュエータについて説明する。アクチュエータは、第１のコイル５８５６、第１の磁石５８５２、第２のコイル５８５８及び第２の磁石５８５４を有する。このアクチュエータは、容器５８６４，５８６６（本明細書中の別のところで説明されている）及び図５８Ｂの１次光路５８６８及び図５８Ｃの１次光路５８８０内の近くの外側光線に密接して配置される。磁石５８５２，５８５４と電流がコイル５８５６，５８５８中の電線に流されたときの電流との相互作用は、符号５８７２，５８７４，５８７６で表された矢印によって示されている方向に流れる磁束線と相互作用する。磁束線は、容器５８６４，５８６６を含むのが良いレンズの光学構造体を通って流れ、磁束線のうちの何割かは、横切って１次光路５８６８中に入る。図５８Ｂは、１次磁束路５８７２，５８７４，５８７６を示し、図５８Ｃは、２次磁束路を示している。磁石、コイル及び磁束戻し構造体は、本明細書中の別のところで説明されているように具体化されるのが良い。
【０３２９】
底部磁石５８５４の第１の部分（頂部）は、頂部磁石５８５２の第２の部分（底部）により生じた磁束線を共有している。図示のように、磁束線は、磁石５８５２，５８５４相互間で再使用されて強化され、これら磁束線は、同一の磁気回路の一部となる。底部磁石５８５４は、頂部磁石５８５２について、底部磁石５８５４なしで提供されている場合よりも磁気抵抗が小さい通路となる。結果として、コイル５８５６，５８５８（本願の別のところで説明したようにメンブレンを直接的又は間接的に動かす）を動かすのに十分な力を生じさせると同時に組立体中への光学部品の配置後に残っている極めて狭く且つ不連続の空間中に嵌まり込むほど小さい効率的なアクチュエータ構造体が得られる。
【０３３０】
図５８Ａ及び図５８Ｂを参照して説明した（並びに本明細書中の別のところで説明した）アクチュエータは、レンズ組立体の一部として示されているが、アクチュエータを他形式の装置に関して且つ多種多様な他の用途に使用できることは理解されよう。例えば、アクチュエータはスピーカと関連して使用できる（例えば、一例を挙げると、ツィーター及びウーハースピーカを動かすため）。他の例の採用が可能である。事実、本明細書において説明するアクチュエータは、任意形式のシステムの任意適当なコンポーネント又は任意種類の用途に力を供給するために使用できる。
【０３３１】
図５８Ｄは、組立体の光学部分の一具体例を示している。この具体例は、メンブレン５８９２、光学充填材５８９３、容器５８９１及び容器５８９１内に埋め込まれた補正用レンズ５８９４を含む頂部可変光学組立体５８９０である。この組立体５８９０は、センサ５８９９から見て最も遠くに位置する光学コンポーネントである。この構成により、センサ５８９９からカバー５８９８（例えば、カバーガラス）までの高さを最小限に抑えながら性能を最大にする組立体が得られる。もう１つの観点は、光学要素５８９４を容器５８９１内に埋め込んだことにある。この具体例では、第２のレンズは、非常にコンパクトな光学設計を可能にするプッシュ‐プル（凸‐凹）レンズである。
【０３３２】
図５８Ａ〜図５８Ｄの具体例では、磁気構造体は、互いに結合されると共に更にシステムの１つ又は２つ以上の光学要素を介して（例えば、レンズ、容器又はメンブレンを介して）結合されている。両方のモータ構造体中には非常に僅かな空隙が存在する。側部戻し構造体は、ハウジングに自己取り付け可能であり、それにより、接着剤（例えば、グルー）を必要としないで容易な組み立てが可能である。これら構成例は、組み立ての観点から見て耐故障性でもある。というのは、磁気構造体のルーズな位置決めが行なわれても、コイルにより生じる磁力をほんの僅かしか減少させないからである。加うるに、磁石は、明確に規定され、ハウジング内のポスト又は柱は、磁石の配置場所を定める。
【０３３３】
次に図５０Ａ及び図５０Ｂを参照して、一具体例としてのレンズ組立体５９００について説明する。このレンズ組立体は、頂部ハウジング５９０５、頂部容器５９０４、頂部磁束戻し構造体５９２６、アパーチュア５９２１、カバー板５９０１、充填材５９０３、メンブレン５９０２、補正用レンズ５９２５、磁石５９１４、頂部ボビン５９１２、頂部コイル５９１３、戻し構造体５９１５、フレックス（flex）回路導管５９２０、充填材５９０６、磁石５９１９、底部ボビン５９１６、底部コイル５９１７、磁束戻し構造体５９１８、センサカバー５９１１（例えば、ガラス板）、メンブレン５９０８、底部ハウジング５９１０、メニスカスレンズ５９０９及び底部容器５９０７を含む。
【０３３４】
これらコンポーネントの構成、動作及び相互作用については全体として本明細書中の別のところに説明されており、ここでは再び説明しない。加うるに、動作及び作動の一例は、図５８Ｂを参照して上述していることは理解されよう。
【０３３５】
図５９Ｂに示されているように、フレックス回路５９２０は、コネクタ５９２２に結合されている。柔軟性電気コネクタ５９２１（例えば、電線）がコネクタ５９２２から延びていて、コイル５９１７を形成するようボビン５９１６に巻き付けられている。かくして、電流は、外部電流源（図示せず）からフレックス回路５９２０に流れ、コネクタ５９２２を通り、導体５９２１を通り、コイル（ボビンを包囲している）周りに流れ、そしてフレックス回路５９２０を通って戻る。コイル５９１３のための電線の接続は、フレックス回路及びフレックスポスト５９２３を介してフレックス回路まで案内されたコネクタ５９２４を介して行なわれる。
【０３３６】
導体５９２１は、自由に動き、動きながらほんの僅かな力を吸収する。導体５９２１は、頂部コイルに対して省スペース性能を提供すると共に安全性を提供するよう配置されている。というのは、導体５９２１は、保護チャネルを通って外部源又は接続部まで案内されるからである。
【０３３７】
底部コイル５９１７の底部導体は、磁石５９１９の下で滑り、メンブレン５９０８から相当な距離を置いたところに位置する。底部ハウジング５９１０の隙間により、外部源までの導体の容易な案内が可能である。
【０３３８】
図示のように頂部ボビン５９１２は、頂部コイル５９１３を保持する４つのフィンガ要素を有する。この構造的手法により、衝撃吸収性能が得られると共に頂部ボビンがそのように構成されなかった場合よりも小型の組立体を構成することができるようにする省スペース性能が得られる。また、このボビン形態により、光学部品を頂部カバー５９０１の近くに位置決めすることができる。一般的に言って、第１のチューナブルレンズが光路中に最初に配置されればされるほど（即ち、頂部に近ければ近いほど）、モジュールをそれだけ一層短く構成することができる。というのは、光線が考えられる限り最も最初の位置で再付形されるからである。
【０３３９】
コイル５９１３がメンブレン及び充填材が相当な距離離れているが、熱伝導性外部金属の近くに位置決めされるので、温度に関する向上結果が得られる。ボビン５９１２が正方形であることにより、磁界中の電線の長さが最大になる。正方形ボビンのコーナ部は、一般に磁束効率が良くないので、このやり方により、効率を向上させるためにコーナ部にポストが配置される。また、正方形ボビン５９１２に関するポスト形態により、磁石５９１４と磁束案内構造体５９１５との間の空間が最小限に抑えられると共にコストが減少する。というのは、電線は、他の何らかの接着剤で接着され又は取り付けられる必要がないからである。ボビン５９１２のスパイダ（spider）状のフィンガは、メンブレン押しリングとコイル保持構造体との間の距離を最も短くすることができる。
【０３４０】
底部ボビン５９１６は、メンブレン５９０８に機械的に連結されている。ボビン５９１６は、広い移動範囲を持つと共に１つには、磁石５９１９が長く且つ生じる磁束線が比較的真っ直ぐなのでほぼ同一の力を有する。
【０３４１】
頂部ハウジング５９０５は、バレル（樽）設計のものであり、メニスカスレンズ５９０９を除く全てのレンズを収容している。頂部レンズ５９０５は、レンズシェーパ機能を更に提供する。ハウジングの一方の側部は、光学コンポーネントの大部分を参照し（例えば、並行参照（parallel referencing）を可能にし）、単一のピンモールドの実現を可能にし、かくして良好な同心性及び公差を提供する。頂部ハウジング５９０５は、コイル５９１３を機械的衝撃から保護する（即ち、コイル５９１３は、機械的に拘束されている）。加うるに、頂部ハウジングは、光学区分からモータ区分中への空気の流れを可能にし、かくして一体形気圧逃がし機能を提供する穴を有している。底部チューナブルレンズは、図４１Ａ及び図４１Ｂに示されているようなレンズシェーパ及びリテーナ機構／支持部材を用いたプッシュ‐プルレンズ（本明細書中の別のところで説明した）である。レンズの可変半径は、レンズの形状を変化させるだけでなく、機械的クランプ構造体も又この機能を発揮することができる。レンズを変形させると、レンズの形状が変化するだけでなく、その軸方向位置並びに半径も又変化する。
【０３４２】
メニスカスレンズ５９０９は、イメージセンサに直接連結されているハウジング５９１０に対してぴったりと配置されており、それにより、メニスカスレンズが費用効果の良いものとなると共に公差に対して鈍感になる。補正用レンズ５９２５（任意の材料で構成された任意の補正用光学要素であって良い）は、容器５９０４内に配置されている。この点に関し、補正用レンズ５９２５は、本明細書において説明した充填材充填レンズ構造体と一体である。
【０３４３】
組立体５９００は、このように組み立てられると、カバー５９０１を通って入る光線を合焦させる第１のチューナブルレンズ（要素５９０３，５９０２，５９０４，５９１２，５９１３）を含む。第２のチューナブルレンズ（要素５９０６，５９０８，５９０７，５９１６，５９１７を含む）も又提供され、この第２のチューナブルレンズは、ズーム用である。その結果、互いに異なる機能や制約について最適化可能な２つの互いに異なるチューナブルシステムが提供される。補正用レンズ５９２５は、光学誤差、例えば球面収差を補正する。メニスカスレンズ５９０９は、主要な光線角度に関する要件を達成するのに役立つ。これら具体例のうちの多くにおいて、上述の全ての光学コンポーネントは、形状が円形又は全体として円形である。しかしながら、必要に応じて、他の形状の使用も又可能である。
【０３４４】
これら具体例では、メンブレンの変形を生じさせる充填材の量は、一定である（しかしながら、特定のレンズ内におけるその相対的押し退け量は変化する）。磁石５９１４，５９１９は、分極可能であり、それによりコイル５９１３，５９１７に垂直な磁界が生じ、コイル５９１３，５９１７と磁石５９１４，５９１９は、互いに対して変位する。
次に図６０を参照して、別の具体例としてのレンズ組立体６０００について説明する。組立体６０００は、図５９Ａ及び図５９Ｂを参照して説明した組立体とほぼ同じであり、同一の参照符号は、同一の要素を示している。理解されるように、図６０のアクチュエータの作動は、図５８Ａのアクチュエータに関して上述した仕方で行なわれる。具体的に説明すると、組立体６０００は、頂部ハウジング６００５、頂部磁束案内構造体６０１９、カバー６００１（例えば、ガラスで構成されている）、充填材６００３、メンブレン６００２、頂部容器６００４、外側遮蔽体又はハウジング６０３０、プッシャ６０１２、コイル６０１３、磁石６０２０、底部コイル６０１７、底部磁石６０２１、外側戻し構造体６０１５、底部ボビン６０１６、メニスカスレンズ６００９、底部容器６００７、補正用レンズ６０２５、充填材６００６、メンブレン６００８、レンズシェーパ６０２２、底部戻し構造体６０１８及び磁石６０１４を含む。
【０３４５】
図６０の具体例では、光学レンズ相互間の連結は、レンズバレル設計に鑑みて最小限であり、このことは、光学要素の大部分をハウジング６００５の一方の側部に対して参照し、組み立て及び部品公差が最小限に抑えられる。底部ボビン６０１６は、２つの区分に分割されており、コイル６０１７をレンズの積み重ね後に追加することができるようになっている。
【０３４６】
次に図６１を参照して、一具体例としてのレンズアレイ６１００について説明する。レンズアレイ６１００は、透明な光学板６１０１、容器要素６１０２、ハウジング６１０８、光源（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ））６１０７、レンズ領域６１０６、領域６１０５内で変位する充填材から成る充填材６１０４を含む。動作原理を説明すると、この光学板６１０１を押すことにより充填材をこれにより、充填材６１０４を領域６１０５に選択的に出入りさせる圧力が生じる。この点に関し、領域６１０５（及び上述のように画定されたレンズの形状）は、同一であっても良く異なっていても良い。その結果、光源６１０７から伝えられた光は、充填材６１０４及び板６１０１を通って進んでいるときにその性質のうちの１つ又は２つ以上が変更される場合がある。影響を受ける性質としては、光分布状態、輝度及び色等が挙げられる。他の例の採用が可能である。組立体６１００は、任意の環境又は任意の関連において、例えば、建物内で、屋外で及び社内で光をもたらすよう使用できる。光源６１０７は、任意の発光装置、例えばＬＥＤであって良い。充填材６１０４は、任意形式の液体、ゲル、ポリマー、本明細書において上述した気体状又は任意他の変形可能な充填材であって良い。本明細書において説明した他の作動方式（例えば、圧電要素又は機械的押し手段６１０１を用いる）も又、容器６１０２に代えて使用できる。充填材は、１種類の材料又はメンブレン及び液体材料で作られるのが良い。
【０３４７】
次に図６２Ａ及び図６２Ｂを参照して、別の具体例としてのレンズ組立体６２００について説明する。組立体６２００は、光源６２０１（例えば、ＬＥＤ）、第１の光学媒体６２０２（例えば、ガス、液体ポリマー又はガラス）、硬質光学要素６２０３（例えば、レンズ、デュフューザ、フィルタ又は格子）、第２の光学媒体６２０８（例えば、ガス、液体ポリマー又はガラス）、反射器６２０４（例えば、フリーフォーム型鏡）、変形可能な充填材６２０５（例えば、液体、ゲル又はポリマー）及び硬質補正用光学要素６２０６（例えば、レンズ、ディフューザ、フィルタ又は格子）を含む。補正用光学要素６２０６を軸方向６２０９に機械的に又は電気的に変位させると、充填材６２０５が変形し、その結果、インターフェイス６２１０の変形が生じ、それにより、光線６２０７の方向が変化する。
【０３４８】
第２の光学媒体６２０８と充填材６２０５を互いに隔てるインターフェイス６２１０が第２の光学媒体６２０８又は変形可能な充填材６２０５と同一の又はこれとは異なる材料で作られた変形可能なメンブレンであるのが良い。組立体６２００は、光かじ取り用途、例えば照明システムに使用可能である。組立体６２００は、スタンドアロン型ユニット、アレイの一部又は大型光学システムの一部であって良い。
【０３４９】
次に図６３Ａ及び図６３Ｂを参照して、別の具体例としてのレンズ組立体について説明する。組立体６３００は、光源６３０１（例えば、ＬＥＤ）、反射器６２０２（例えば、フリーフォーム型鏡）、変形可能な充填材６２０３（例えば、液体、ゲル又はポリマー）及びレンズシェーパ６３０４を含む。レンズシェーパ６３０４を軸方向６３０６に機械的に又は電気的に変位させると、充填材６３０３が変形し、その結果、インターフェイス６３０７の変形が生じ、かくして光線６３０５が変化する。
【０３５０】
インターフェイス６３０７が変形可能な充填剤６３０３と光学媒体６３０８を隔てており、このインターフェイス６３０７は、光学媒体６３０８又は変形可能な充填材６３０３と同一の又はこれとは異なる材料で作られた変形可能なメンブレンであるのが良い。組立体６３００は、光かじ取り用途、例えば照明システムに使用可能である。組立体６３００は、スタンドアロン型ユニット、アレイの一部又は大型光学システムの一部であって良い。
【０３５１】
次に、図６４Ａ及び図６４Ｂを参照して、別の実施形態としてのレンズ組立体について説明する。組立体６４００は、光源６４０１（例えば、ＬＥＤ）、反射器６４０２（例えば、フリーフォーム型鏡）、第１の光学媒体６４０６（例えば、ガス、液体ポリマー又はガラス）、変形可能な充填材６４０３（例えば、液体、ゲル又はポリマー）及びレンズシェーパ６４０４を含む。レンズシェーパ６４０４を軸方向６４０７に機械的に又は電気的に変位させると、充填材６４０３が変形し、その結果、インターフェイス６４０８，６４０９の変形が生じ、かくして光線６４０５が変化する。
【０３５２】
変形可能な充填剤６４０３と光学媒体６４０６，６４１０をそれぞれ隔てたインターフェイス６４０８，６４０９は、光学媒体６４０６，６４０３，６４１０と同一の又はこれとは異なる材料で作られた変形可能なメンブレンであるのが良い。組立体６４００は、光かじ取り用途、例えば照明システムに使用可能である。組立体６４００は、スタンドアロン型ユニット、アレイの一部又は大型光学システムの一部であって良い。
【０３５３】
次に図６５Ａを参照して、本明細書において説明した実施形態に使用できるレンズシェーパ６５００の一具体例について説明する。レンズシェーパ６５００は、第１の形状を備えた第１の周囲６５０１を持つ第１の面６５２１から第２の形状を備えた第２の周囲６５０２を持つ第２の面６５２２まで延びる第１の表面６５１１を有する。メンブレンの形状は、レンズシェーパにより定められる。レンズを凸状態から凹状態に変化させると、レンズシェーパの互いに異なる周囲は、メンブレンの形状を定め、かくして変形可能なレンズの形状を定める。レンズシェーパ６５００は、メンブレン／変形可能なレンズの形状を周囲６５０１により定められる大きな楕円形レンズから周囲６５０２によって定められる小さな楕円形レンズに変換する。次に図６５Ｂを参照して、本明細書において説明した具体例に使用されるレンズシェーパ６５１０の別の具体例について説明する。この具体例では、レンズシェーパは、長方形の第１の周囲６５１１及び円形の第２の周囲６５１２を有する。メンブレンの変形に応じて、メンブレンの形状は、レンズシェーパの互いに異なる部分によって定められ、かくして、変形可能なレンズの形状は、実質的に長方形のレンズから円形のレンズに変わる。
【０３５４】
本発明は、種々の改造形態及び変形形態で実施可能であるが、図中、例示として或る特定の実施形が示されており、これら実施形態について本明細書において詳細に説明した。しかしながら、理解されるように、本発明の開示内容は、本発明を説明した特定の形態に限定するものではなく、これとは対照的に、本発明は、本発明の精神及び範囲に属する全ての改造例、変形例及び均等例を含むものである。
【０３５５】
本発明を実施するために本発明者に知られている最適実施態様を含む本発明の好ましい実施形態について本明細書において説明した。図示の実施形態は、例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものと解されてはならないことは理解されるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ）】
0005855946.tif 000007
【図４Ｂ）】
0005855946.tif 000008
【図４Ｃ）】
0005855946.tif 000009
【図４Ｄ）】
0005855946.tif 000010
【図４Ｅ）】
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【図４Ｆ）】
0005855946.tif 000012
【図５】
0005855946.tif 000013
【図６】
0005855946.tif 000014
【図７】
0005855946.tif 000015
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
0005855946.tif 000031
【図２１】
0005855946.tif 000032
【図２２Ａ】
0005855946.tif 000033
【図２２Ｂ】
0005855946.tif 000034
【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２３Ｃ】
0005855946.tif 000037
【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５】
0005855946.tif 000040
【図２６】
0005855946.tif 000041
【図２７Ａ】
0005855946.tif 000042
【図２７Ｂ】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
0005855946.tif 000046
【図３１】
0005855946.tif 000047
【図３２】
0005855946.tif 000048
【図３３】
0005855946.tif 000049
【図３４】
0005855946.tif 000050
【図３５】
0005855946.tif 000051
【図３６】
0005855946.tif 000052
【図３７Ａ１】
0005855946.tif 000053
【図３７Ａ２】
0005855946.tif 000054
【図３７Ｂ】
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【図３７Ｃ】
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【図３７Ｄ】
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【図３７Ｅ】
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【図３７Ｆ】
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【図３７Ｇ】
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【図３７Ｈ】
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【図３７Ｉ】
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【図３７Ｊ】
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【図３７Ｋ】
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【図３７Ｌ】
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【図３７Ｍ】
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【図３７Ｎ】
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【図３７Ｏ】
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【図３７Ｐ】
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【図３７Ｑ】
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【図３７Ｒ】
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【図３７Ｓ】
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【図３７Ｔ】
0005855946.tif 000073
【図３８Ａ】
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【図３８Ｂ】
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【図３８Ｃ】
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【図３８Ｄ】
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【図３８Ｅ】
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【図３８Ｆ】
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【図３９Ａ１】
0005855946.tif 000080
【図３９Ａ２】
0005855946.tif 000081
【図３９Ｂ】
0005855946.tif 000082
【図３９Ｃ１】
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【図３９Ｃ２】
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【図３９Ｄ】
0005855946.tif 000085
【図３９Ｅ】
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【図４０Ａ１】
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【図４０Ａ２】
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【図４０Ｂ】
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【図４０Ｃ】
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【図４１Ａ】
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【図４１Ｂ】
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【図４２Ａ】
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【図４２Ｂ】
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【図４２Ｃ】
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【図４２Ｄ】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５Ａ】
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【図４５Ｂ】
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【図４５Ｃ】
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【図４６Ａ】
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【図４６Ｂ】
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【図４７Ａ】
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【図４７Ｂ】
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【図４７Ｃ】
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【図４７Ｄ】
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【図４８Ａ】
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【図４８Ｂ】
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【図４８Ｃ】
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【図４９】
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【図５０Ａ】
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【図５０Ｂ】
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【図５０Ｃ】
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【図５０Ｄ】
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【図５１Ａ】
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【図５１Ｂ】
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【図５２Ａ】
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【図５２Ｂ】
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【図５２Ｃ】
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【図５３Ａ】
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【図５３Ｂ】
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【図５３Ｃ】
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【図５３Ｄ】
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【図５４Ａ】
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【図５４Ｂ】
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【図５４Ｃ】
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【図５４Ｄ】
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【図５５Ａ】
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【図５５Ｂ】
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【図５６Ａ】
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【図５６Ｂ】
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【図５７Ａ】
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【図５７Ｂ】
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【図５８Ａ】
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【図５８Ｂ】
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【図５８Ｃ】
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【図５８Ｄ】
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【図５９Ａ】
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【図５９Ｂ】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２Ａ】
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【図６２Ｂ】
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【図６３Ａ】
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【図６３Ｂ】
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【図６４Ａ】
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【図６４Ｂ】
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【図６５Ａ】
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【図６５Ｂ】
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