(57)【要約】      （修正有）【課題】液体で満たされたキャビティを有する液体充填レンズの光学強度を変化させることができる機構体を提供する。【解決手段】リザーバ６が追加の流体を収容すると共にキャビティと流体連通状態にあり、機構体７は、流体をリザーバから抜き出してキャビティ内に入れ又は流体をキャビティからリザーバ内に押し戻し、それによりレンズキャビティ内の流体の量の変化がレンズ１０の光学強度を変化させる。メンブレン１３がリザーバを密閉し、プランジャ２８がメンブレンに当たる。運動装置、例えばバレル形ねじ又はレバーがプランジャを制御された仕方でメンブレンの方へ動かしてリザーバ内の圧力を増大させ、それにより流体をリザーバから押し出してレンズキャビティ内に入れたり、プランジャを制御された仕方でメンブレンから遠ざけてリザーバ内の圧力を減少させ、それにより流体をレンズキャビティから抜き出してリザーバ内に入れる。【選択図】図４Ａ
2018072853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変焦点型光学器械の光学強度を変化させる機構体であって、前記可変焦点型光学器械は、可変量の流体で満たされているキャビティを備えた光学コンポーネントと、追加の流体を収容すると共に前記光学コンポーネントの前記キャビティと流体連通状態にあるリザーバとを有し、前記機構体は、
前記リザーバを密封するダイヤフラムと、
アクチュエータとを有し、前記アクチュエータは、サムホイール、バレル、クランプ又はレバーの動きに応答して前記リザーバに対する前記ダイヤフラムの運動を生じさせて前記リザーバ内における圧力を増減するように構成されており、
前記リザーバ内の圧力の増大により、流体が前記リザーバから押し出されて前記光学コンポーネントの前記キャビティ内に入り、前記リザーバ内の圧力の減少により、流体が前記光学コンポーネントの前記キャビティから抜き出されて前記リザーバに入り、
前記光学コンポーネントの前記キャビティ内における流体の量の変化により、前記光学器械の前記光学強度が変化し、
前記アクチュエータは、前記ダイヤフラムに当たるプランジャを有し、前記プランジャは、前記ダイヤフラムを実質的に横切って互いに逆方向に動くことができ、前記ダイヤフラムから遠ざかる方向における前記プランジャの運動により、前記リザーバ内の圧力が減少し、
前記ダイヤフラムに近づく方向及び前記ダイヤフラムから遠ざかる方向の運動を前記プランジャに与える運動装置を更に有し、
前記運動装置は、前記可変焦点型光学器械のフレームに沿って同軸状に動き、前記リザーバは、フレームに隣接して位置している、機構体。
【請求項２】
前記運動装置は、前記フレームに沿って位置決めされており、前記運動装置を第１の方向に方向転換することにより、前記プランジャは、前記ダイヤフラムに近づく方向に動き、前記運動装置を第２の方向に方向転換することにより、前記プランジャは、前記ダイヤフラムから遠ざかる方向に動くようになっている、請求項１記載の機構体。
【請求項３】
前記光学器械の前記光学強度がいったん所望の大きさに達すると、前記ダイヤフラムのそれ以上の運動を阻止するようアクチュエータを動作不能にすることができる、請求項１記載の機構体。
【請求項４】
前記ダイヤフラムは、前記リザーバの外縁に被着された伸張性メンブレンを有し、それにより、シールが提供されている、請求項１記載の機構体。
【請求項５】
前記ダイヤフラムは、前記リザーバの内面に被着状態で結合された伸張性メンブレンを有し、それによりシールが提供されている、請求項１記載の機構体。
【請求項６】
オフサルミック用途向きに設計された１組の単眼鏡であって、
フレームと、
可変量の流体で満たされているキャビティを備えた光学コンポーネントを有する少なくとも１つの可変焦点型光学器械と、
追加の流体を収容すると共に前記光学コンポーネントの前記キャビティと流体連通状態にあるリザーバと、
前記可変焦点型光学器械の前記光学強度を変化させる請求項１記載の機構体とを有する、１組の単眼鏡。
【請求項７】
前記可変焦点型光学器械は、前記リザーバと前記光学コンポーネントの前記キャビティを流体連通させる連通チャネルを更に有する、請求項６記載の１組の単眼鏡。
【請求項８】
前記連通チャネルの少なくとも一部分は、前記フレーム内に位置している、請求項７記載の１組の単眼鏡。
【請求項９】
前記フレーム内に位置した前記連通チャネルの前記一部分は、前記連通チャネルと前記光学コンポーネントの前記キャビティとの間で前記流体を流通させる一連の孔を有する、請求項８記載の１組の単眼鏡。
【請求項１０】
前記リザーバは、前記フレーム内に又はテンプル部分内に位置している、請求項６記載の１組の単眼鏡。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの可変焦点型光学器械は、硬質光学コンポーネントを更に有し、前記光学コンポーネントの前記キャビティは、前記硬質光学コンポーネントの周囲に取り付けられた少なくとも１つの透明な伸張性のメンブレンにより画定されている、請求項６記載の１組の単眼鏡。
【請求項１２】
２つの可変焦点型光学器械及び２つの機構体を有し、各機構体は、装用者によって別個に調整可能である、請求項６記載の１組の単眼鏡。
【請求項１３】
前記アクチュエータは、前記ダイヤフラムに当たるプランジャを有し、前記プランジャは、前記ダイヤフラムを実質的に横切って互いに逆方向に動くことができ、前記ダイヤフラムに向かう方向における前記プランジャの運動により、前記リザーバ内の圧力は増大し、前記ダイヤフラムから遠ざかる方向における前記プランジャの運動により、前記リザーバ内の圧力が減少する、請求項６記載の１組の単眼鏡。
【請求項１４】
前記ダイヤフラムに近づく方向及び前記ダイヤフラムから遠ざかる方向の運動を前記プランジャに与える運動装置を更に有する、請求項１３記載の１組の単眼鏡。
【請求項１５】
前記運動装置は、前記可変焦点型光学器械のフレームに沿って同軸状に動き、前記リザーバは、フレームに隣接して位置している、請求項１４記載の１組の単眼鏡。
【請求項１６】
前記運動装置は、前記フレームに沿って位置決めされており、前記運動装置を第１の方向に方向転換することにより、前記プランジャは、前記ダイヤフラムに近づく方向に動き、前記運動装置を第２の方向に方向転換することにより、前記プランジャは、前記ダイヤフラムから遠ざかる方向に動くようになっている、請求項１４記載の１組の単眼鏡。
【請求項１７】
前記アクチュエータは、前記ダイヤフラムの運動を阻止するよう動作不能にすることができる、請求項６記載の１組の単眼鏡。
【請求項１８】
前記ダイヤフラムは、前記リザーバの外縁に被着された伸張性メンブレンを有し、それにより、シールが提供されている、請求項６記載の１組の単眼鏡。
【請求項１９】
前記ダイヤフラムは、前記リザーバの内面に被着状態で結合された伸張性メンブレンを有し、それによりシールが提供されている、請求項６記載の１組の単眼鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変焦点レンズの分野、特に、少なくとも一部は流体であり、或いは、液体で満たされた消費者用オフサルミックレンズ(ophthalmic lenses)に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間の目の中の生まれつきの水晶体の焦点距離を調節し、即ち、これを変更する人間の目の能力は、歳と共に次第に低下することが知られている。人間の調節力は、３５〜４５歳の年齢では３Ｄ（ジオプタ）以下に低下する。この時点では、近くの物体（例えば、本又は雑誌の文章）を焦点にもってくることができるようにするためには読書用眼鏡又は他の何らかの形態の近視矯正手段が人間の目にとって必要になる。加齢により、調節力は、２Ｄを下回り、この時点では、コンピュータを使って仕事をしているとき又は中間距離で何らかの視作業を行う際に視力矯正が必要である。
【０００３】
最善の結果及び最善の視覚上の快適さを得るためには、各々の目の焦点を同一の観察標的、例えばコンピュータスクリーン上に合わせることが必要である。多くの人には各目について互いに異なる視力矯正が必要である。不同視患者と呼ばれているこれらの人々については、最大の視覚的快適さを達成する一方で、読書をしたり又はコンピュータで作業をしたりするために、各目について互いに異なる視力矯正が必要である。不同視患者の２つの目の各々の焦点が同一の観察平面に合わない場合、結果として生じる不同視像のぼけにより、立体浮き上がり度（奥行覚）が失われてしまう。立体浮き上がり度が失われることは、両眼視機能が失われるということの最も良い指標の１つである。読書平面での両眼視性が失われることにより、読書速度及び理解速度が低下する場合があり、しかも、続けて読書をしたり又はコンピュータで仕事をする際に疲労の始まりが早められる場合がある。したがって、個々に調整可能な液体レンズを備えた読書用眼鏡は、両眼視機能が失われた人の視覚上の要望に合った唯一のものである。
【０００４】
可変焦点レンズは、軟質透明なシート相互間に封入された或る量の液体の形態をしているのが良い。典型的には、１つがレンズ前面を形成し、もう１つがレンズ後面を形成するようになったかかる２枚のシートがこれらのエッジのところで直接互いに取り付けられ又はシート相互間のキャリアに取り付けられ、それにより、流体を収容した密閉チャンバが形成される。両方のシートは、軟質であっても良く、或いは、一方が軟質であり、もう一方が硬質であっても良い。流体をチャンバ内に導入し又はこれから取り出すことができ、それによりその容積が変化し、液体の量が変化すると、シートの曲率も変化し、かくしてレンズの屈折力（パワー）が変化する。したがって、液体レンズは、読書用眼鏡、即ち、老眼の人が読書のために用いる眼鏡に用いられるのに特に好適である。
【０００５】
可変焦点液体レンズが少なくとも１９５８年代より知られている（これについては、例えば、ド・スワート（de Swart）に付与された米国特許第２，８３６，１０１号明細書を参照されたい）。最近の例は、タン等（Tang et al），「ダイナミカリ・リコンフィギュラブル・リキッド・コア・リキッド・クラッディング・レンズ・イン・ア・マイクロフルイディック・チャネル（Dynamically Reconfigurable Liquid Core Liquid Cladding Lens in a Microfluidic channel）」，ラボ・オン・ア・チップ（LAB ON A CHIP），２００８年，Ｖｏｌ．８，Ｎｏ．３，ｐ．３９５〜４０１及び国際公開第２００８／０６３４４２号パンフレット（発明の名称：Liquid Lenses with Polycyclic Alkanes）に見受けられる。これら液体レンズは、典型的には、フォトニクス、ディジタルフォン及びカメラ技術並びにマイクロエレクトロニクス用である。
【０００６】
また、消費者用オフサルミック用途向けの液体レンズが提案された。これについては、例えば、フロイド（Floyd）に付与された米国特許第５，６８４，６３７号明細書及び同第６，７１５，８７６号明細書並びにシルバー（Silver）に付与された米国特許第７，０８５，０６５号明細書を参照されたい。これら特許文献は、弾性メンブレン表面の曲率を変化させ、かくして、液体レンズの焦点を変えるためのレンズチャンバに対する液体の吸入排出（ポンピング）を教示している。例えば、米国特許第７，０８５，０６５号明細書（発明の名称：Variable Focus Optical Apparatus）は、２枚のシートから成る流体エンベロープで作られた可変焦点レンズを教示しており、これら２枚のシートのうちの少なくとも一方は、軟質である。軟質シートは、２つのリング相互間の定位置に保持され、これらリングは、例えば接着剤、超音波溶接又は任意の類似のプロセスにより互いに直接的に固定され、他方の硬質シートは、リングのうちの一方に直接固定される場合がある。軟質メンブレンと硬質シートとの間のキャビティを透明な流体で満たすことができるようにするために組立て状態のレンズを貫通して穴が開けられている。
【０００７】
液体レンズは、多くの利点を有し、かかる利点としては、ダイナミックレンジが広いこと、適応矯正が可能であること、ロバストネスであること、安価であることが挙げられる。しかしながら、全ての場合において、液体レンズの利点は、その欠点、例えば、アパーチュアサイズが制限されること、漏れの恐れがあること、性能に一貫性がないことに対してバランスが取られる必要がある。具体的に説明すると、発明者シルバーは、オフサルミック用途で用いられるべき液体レンズ内への流体の効果的な収容に関する幾つかの改良例及び実施例（これらには限定されない）を開示している（例えば、シルバーに付与された米国特許第６，６１８，２０８号明細書及び引用文献）。液体レンズの屈折力調整は、追加の流体をレンズキャビティ内に注入すること、エレクトロウェッティング（electrowetting）、超音波インパルスの適用及び膨潤剤、例えば水の導入時に膨潤力を架橋ポリマーに利用することによって行われている。
【０００８】
液体レンズの商業化は、上述の欠点のうちの幾つかを改善することができれば、近い将来に行われることが期待される。さらに、先行技術の液体レンズの構造は、嵩張っていて、消費者にとって審美的に適しておらず、消費者は、薄いレンズを備えた眼鏡及び嵩張ったフレームなしの眼鏡を望んでいる。レンズの本体中への液体の注入又は圧送によって動作するレンズの場合、通常、複雑な制御システムが必要であり、それにより、かかるレンズは嵩張ると共に高価になり、しかも振動の影響を受けやすくなる。
【０００９】
加うるに、今日まで、液体をレンズチャンバ内に導入し又は液体をレンズチャンバから取り出して消費者自体がレンズの屈折力を変化させるためにその容量を変化させることができる性能を消費者に提供しているような従来型液体レンズは存在しない。加うるに、消費者が液体をレンズチャンバ内に導入し又は液体をレンズチャンバから取り出して消費者自体がレンズの屈折力を変化させるためにその容量を変化させることができるようにする機構体を提供するような先行技術の液体レンズは存在しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第２，８３６，１０１号明細書
【特許文献２】国際公開第２００８／０６３４４２号パンフレット
【特許文献３】米国特許第５，６８４，６３７号明細書
【特許文献４】米国特許第６，７１５，８７６号明細書
【特許文献５】米国特許第７，０８５，０６５号明細書
【特許文献６】米国特許第６，６１８，２０８号明細書
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】タン等（Tang et al），「ダイナミカリ・リコンフィギュラブル・リキッド・コア・リキッド・クラッディング・レンズ・イン・ア・マイクロフルイディック・チャネル（Dynamically Reconfigurable Liquid Core Liquid Cladding Lens in a Microfluidic channel）」，ラボ・オン・ア・チップ（LAB ON A CHIP），２００８年，Ｖｏｌ．８，Ｎｏ．３，ｐ．３９５〜４０１
【発明の概要】
【００１２】
本発明の目的によれば、可変焦点液体充填レンズの光学強度を変化させる機構体が提供される。レンズは、硬質前側光学部品と硬質光学部品の周囲に取り付けられた透明な伸張性(distensible)のメンブレンとの間に構成された流体充填密閉キャビティを有し、レンズキャビティ内の流体の量の変化により、レンズの光学強度が変化する。追加の流体を収容していて、キャビティと流体連通状態にあるリザーバが、本明細書において説明する機構体によってキャビティ内への流体の注入又はキャビティからの流体の抜き出しを可能にするよう動作可能である。
【００１３】
或る特定の実施形態では、機構体は、リザーバを密閉するメンブレン又はダイヤフラム及びアクチュエータとを有し、アクチュエータは、アクチュエータに加わる力又はインパルスに応答してリザーバに対するダイヤフラムの運動を生じさせてリザーバ内における圧力を増減するように構成されている。リザーバ内の圧力の増大により、流体がリザーバから押し出されて光学コンポーネントキャビティ内に入り、リザーバ内の圧力の減少により、流体が光学コンポーネントキャビティから抜き出されてリザーバに入る。
【００１４】
或る特定の実施形態では、アクチュエータは、ダイヤフラムに当たるプランジャを有し、プランジャは、ダイヤフラムを実質的に横切って互いに逆方向に動くことができる。ダイヤフラムに向かう方向におけるプランジャの運動により、リザーバ内の圧力は増大し、ダイヤフラムから遠ざかる方向におけるプランジャの運動により、リザーバ内の圧力が減少する。
【００１５】
リザーバとキャビティを流体連通させる連通チャネルは、硬質光学コンポーネントへの取り付け手段となるようメンブレンと硬質光学コンポーネントの周囲が少なくとも部分的に収納されたリング内に設けられるのが良い。
【００１６】
他の実施形態では、本発明は、オフサルミック用途向きに設計された１組の単眼鏡であって、フレームと、可変量の流体で満たされているキャビティを備えた光学コンポーネントを有する少なくとも１つの可変焦点型光学器械と、追加の流体を収容すると共に光学コンポーネントキャビティと流体連通状態にあるリザーバと、可変焦点型光学器械の光学強度を変化させる上述の機構体とを有することを特徴とする１組の単眼鏡を提供することができる。１組の単眼鏡の或る特定の実施形態では、リザーバは、フレーム内に位置すると共にレンズのうちの少なくとも１つの光学屈折力を調整するようアクチュエータにより動作可能であるのが良い。
【００１７】
或る特定の実施形態では、アクチュエータは、メンブレンに近づいたりこれから遠ざかる方向への運動をプランジャに与える運動装置を有する。これは、フレームに沿って位置決めされたバレル形ねじであるのが良く、その結果、バレル形ねじを第１の方向に回すと、プランジャは、メンブレンに近づき、バレル形ねじを第２の方向に回すと、プランジャは、メンブレンから遠ざかるようになっている。バレル形ねじは、フレームに沿って同軸に動き、リザーバは、フレームに隣接して位置している。
【００１８】
１組の単眼鏡の或る特定の実施形態では、連通チャネルの少なくとも一部分は、リザーバとキャビティを流体連通させるようフレーム内に位置するのが良い。別の実施形態では、フレーム内の連通チャネルのこの少なくとも一部分は、流体を連通チャネルとレンズをキャビティとの間で流通させる一連の孔を有する。
【００１９】
本発明の内容は、特定の実施形態の以下の詳細な説明及び添付の図面を参照すると良好に理解され、添付の図面は、かかる実施形態を示すと共に例示している。
【００２０】
本発明の実施形態は、図と関連して行われる以下の詳細な説明から完全に理解され、図は、縮尺通りにはなっておらず、図中、同一の参照符号は、対応の、類似の又はほぼ同じ要素を示している。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】眼鏡等に用いられる液体充填レンズの第１の実施形態の概略断面図である。
【図１Ｂ】眼鏡等に用いられる液体充填レンズの第２の実施形態の概略断面図である。
【図２】液体充填レンズを利用した眼鏡器具の一実施形態の概略分解組み立て断面図である。
【図３Ａ】液体充填レンズを利用した眼鏡器械の実施形態の半分の後側斜視図である。
【図３Ｂ】液体充填レンズを利用した眼鏡器械の実施形態の半分の前側斜視図である。
【図４Ａ】可変焦点レンズ機構体中への流体の導入前における可変焦点レンズ機構体を利用した眼鏡器械の実施形態のコンポーネントの分解組み立て斜視図である。
【図４Ｂ】可変焦点レンズ機構体中への流体の導入前における可変焦点レンズ機構体を利用した眼鏡器械の実施形態のコンポーネントの分解組み立て断面図である。
【図５Ａ】可変焦点レンズ機構体中への流体の導入前における眼鏡器械内の可変焦点レンズ機構体の実施形態の断面図である。
【図５Ｂ】可変焦点レンズ機構体中への流体の導入後における眼鏡器械内の可変焦点レンズ機構体の実施形態の断面図である。
【図６Ａ】液体充填レンズの性能に関するソフトウェアによる分析結果のグラフ図である。
【図６Ｂ】液体充填レンズの性能に関するソフトウェアによる分析結果のグラフ図である。
【図７Ａ】液体充填レンズの性能に関するソフトウェアによる分析結果のグラフ図である。
【図７Ｂ】液体充填レンズの性能に関するソフトウェアによる分析結果のグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図面によって例示される以下の好ましい実施形態は、本発明の例示であり、本願の特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するものではない。
【００２３】
図１Ａは、可変焦点レンズ１０の形態をした光学器械の第１の好ましい実施形態の断面図であり、装用者は、この可変焦点レンズ１０を介して矢印Ａの方向に見る。レンズ１０は、２つの光学コンポーネント、即ち、実質的に硬質の前側（即ち、装用者に対して前側）光学部品１１及び液体である後側（即ち、装用者に対して後側）光学部品１５の複合体である。
【００２４】
前側光学部品１１は、好ましくは、硬質で透明の基材、例えば透明プラスチック又はポリカーボネート、ガラス板、透明な水晶板又は透明な硬質ポリマー、例えばビスフェノールＡカーボネート又はＣＲ‐３９ポリカーボネート（ジエチレングリコールビスアリルカーボネート）で作られた実質的に硬質なレンズである。前側光学部品１１は、耐衝撃性ポリマーで作られるのが良く且つ耐引き掻き性膜又は反射防止膜を有するのが良い。
【００２５】
好ましい実施形態では、前側光学部品１１は、メニスカス形状を有し、即ち、その前側が凸状であり且つその後側が凹状である。かくして、前側光学部品１１の前面と後面の両方は、同一方向に湾曲している。しかしながら、老眼（焦点の調節ができないこと）を矯正する全てのレンズの場合と同様、前側光学部品１１は、中心のところが厚く且つエッジのところが薄く、即ち、前側光学部品１１の前面の曲率半径は、前側光学部品１１の後面の曲率半径よりも小さく、その結果、前側光学部品１１の前面と後面のそれぞれの曲率半径及びかくして前面と後面はこれら自体、互いに交差するようになっている。前側光学部品１１の前面と後面の公差部は、前側光学部品１１の周方向エッジ１６のところである。
【００２６】
或る特定の実施形態では、前側光学部品１１の前面は、球面であり、このことは、この前面が従来型眼鏡用レンズの場合と同様、その表面全体にわたって同一のカーブを有することを意味している。好ましい実施形態では、前側光学部品１１は、非球面であり、この前側光学部品は、注視角度の関数としてスリムな輪郭形状及び所望の屈折力プロフィールを提供するようレンズの中心からエッジまで次第に変化した複雑な前面曲率を有し、注視角度は、本明細書においては、実際の視線とレンズの主軸とのなす角度として定義される。
【００２７】
後側光学部品１５は、流体１４で構成された液体レンズである。流体１４は、前側光学部品１１の後面と前側光学部品１１のエッジに取り付けられたメンブレン１３との間に形成されたキャビティ内に封入されている。メンブレン１３は、好ましくは、軟質で透明な且つ水不浸透性の材料、例えば透明且つ弾性のポリオレフィン、ポリシクロ脂肪族化合物、ポリエーテル、ポリエステル、ポリイミド及びポリウレタン、例えばポリ塩化ビニル膜で作られ、かかるポリ塩化ビニル膜としては、市販のフィルム又は膜、例えばMylar（登録商標）又はSaran（登録商標）として製造されている膜が挙げられる。ポリエチレンテレフタレートで作られた所有権付きの明澄透明な膜がメンブレンに関する好ましい一選択肢であることが判明した。
【００２８】
図１Ａの前側光学部品１１の後面とメンブレン１３との間のキャビティは、メンブレン１３を前側光学部品１１の周囲又は周方向エッジ１６に封着することにより形成されている。メンブレン１３は、任意公知の方法、例えばヒートシール、接着シール又はレーザ溶接により前側光学部品１１に封着可能である。メンブレン１３は、少なくとも一部が、前側光学部品１１の周囲に結合されている支持要素に結合される。メンブレン１３は、好ましくは、封着時に好ましくは扁平であるが、特定の曲率又は球面幾何学的形状に熱成形されるのが良い。
【００２９】
メンブレン１３と前側光学部品１１の後面との間に封入された流体１４は、好ましくは、無色である。しかしながら、流体１４は、用途に応じて、例えば、意図した用途がサングラス用のものである場合、着色されても良い。流体充填レンズに用いられるのに適した適当な屈折率及び粘度を備えた流体１４としては、例えば、とりわけ流体充填レンズ用として一般に知られており又は用いられている脱泡（ガス抜き）水、鉱油、グリセリン及びシリコーン製品が挙げられる。好ましい流体１４の１つは、７０４拡散ポンプ油（これは、一般に、シリコーン油とも呼ばれている）という名称でダウ・コーニング（Dow Corning （登録商標））社により製造されている。
【００３０】
或る特定の実施形態では、メンブレン１３は、それ自体、その光学的性質に関して制約がない。他の実施形態では、メンブレン１３は、その光学的性質、例えば屈折率に関し、流体１４の光学的性質にマッチした制約がある。
【００３１】
使用にあたり、少なくとも１枚のレンズ１０が装用者により使用される１本の眼鏡又は眼鏡フレーム内に嵌め込まれる。図１Ａに示されているように、輪郭形状で見て、レンズ１０により、ユーザは、前側光学部品１１と後側光学部品１５の両方を通して見ることができ、これら前側光学部品と後側光学部品は、一緒になって、前側光学部品１１だけよりもレンズ１０の中心のところに厚い輪郭形状を提供すると共に強力な老視矯正をもたらす。装用者には、後側光学部品１５内の流体１４の量を調整し、それによりレンズ１０の屈折力を調節することができる能力が与えられる。或る特定の実施形態では、以下に説明するように、フレームは、過剰流体１４のリザーバ及びリザーバをレンズ１０の後側光学部品１５に通じさせる流体ラインを備えている眼鏡フレームは、好ましくは、装用者が後側光学部品１５内の流体１４の量を自分で調整して流体１４をリザーバ内に動かし又はリザーバから追い出して後側光学部品１５内に入れ、それにより必要に応じてレンズ１０の屈折力を調整できるようにする調整機構体を更に有する。
【００３２】
図１Ｂは、可変焦点レンズ２０の形態をした光学器械の第２の好ましい実施形態の断面図であり、装用者は、この可変焦点レンズ２０を介して矢印Ａの方向に注視する。２つの光学コンポーネントの複合体である図１Ａのレンズ１０とは異なり、図１Ｂのレンズ２０は、３つの光学コンポーネント、即ち、実質的に硬質である前側光学部品２１、液体である中間光学部品２５及び液体である後側光学部品３５の複合体である。
【００３３】
前側光学部品２１は、構造及び設計が図１Ａに示されている実施形態の前側光学部品１１とほぼ同じ実質的に硬質のレンズである。図１Ａの前側光学部品１１の場合と同様、前側光学部品２１も又、メニスカス形状を有し、即ち、前側光学部品２１の前面と後面の両方は、同一方向に湾曲しており、前側光学部品２１の前面の曲率半径は、前側光学部品２１の後面の曲率半径よりも小さく、その結果、前側光学部品２１の前面と後面の交差部は前側光学部品２１の周方向エッジ２６であるようになっている。しかしながら、前側光学部品２１の後面の曲率半径は、図１Ａの前側光学部品１１の後面の曲率半径よりも大きい。同様に、図１Ａの前側光学部品１１と比較して、前側光学部品２１は、図１Ａのレンズ１０と比較して、レンズ２０の全体として同一の厚さを維持するよう図１Ａの前側光学部品１１よりも幾分薄いのが良い。
【００３４】
中間光学部品２５は、図１Ａを参照して説明した流体１３とほぼ同じ流体２４で構成された液体レンズであり、この流体２４は、前側光学部品２１の後面と前側光学部品２１のエッジ２６に取り付けられているメンブレン２３との間に形成されたキャビティ内に封入され、メンブレン２３は、構造及び設計が図１Ａに示された実施形態のメンブレン１３とほぼ同じである。流体２４は、選択された屈折率（ｎ23）を有する。
【００３５】
中間光学部品２５も又、その前面と後面の両方が同一方向に湾曲するようメニスカス形状を有することが好ましい。当然のことながら、硬質前側光学部品２１の後面は、製造中、曲率を備えた状態で形成するのが良い。しかしながら、メンブレン２３の凹状曲率は、メンブレン２３が前側光学部品２１のエッジ２６に封着されているときにメンブレン２３を特定の曲率又は球面幾何学的形状に熱成形することにより達成されるのが良い。これは、メンブレン２３と前側光学部品２１の後面との間に形成された密閉キャビティ内の圧力を減少させることにより達成できる。かくして、前側光学部品２１の後面の曲率半径は、メンブレン２３の曲率半径よりも小さく、前側光学部品２１の後面とメンブレン２３の交差部は、前側光学部品２１の周方向エッジ２６である。
【００３６】
後側光学部品３５は、図１Ａを参照して説明した流体１３とほぼ同じ流体３４で構成された液体レンズであり、この流体３４は、メンブレン２３とメンブレン３３との間に形成されたキャビティ内に封入されている。流体３４は、選択された屈折率（ｎ34）を有する。
【００３７】
メンブレン３３は、構造及び設計が図１Ａに示された実施形態に関して説明したメンブレン１３とほぼ同じである。メンブレン３３も又、前側光学部品２１のエッジ２６に取り付けられるのが良いが、取り付け状態のメンブレン２３の後側に又はそのエッジ上に取り付けられるのが良い。変形例として、メンブレン２３及びメンブレン３３を封着させるための着座部を提供するよう１つ又は２つ以上のリング又はリング半部を用いても良い。
【００３８】
メンブレン３３は、封着時に好ましくは扁平であるが、特定の曲率又は球面幾何学的形状に熱成形されるのが良い。好ましい実施形態では、中間光学部品２５内の正圧は、後側光学部品３５内の正圧よりも低い。後側光学部品３５内の正圧が高いと、かかる圧力は、メンブレン２３の形状を制御すると共に前側光学部品２１の後面とメンブレン２３との間のキャビティ内の中間光学部品２５の屈折力及びメンブレン２３とメンブレン３３との間のキャビティ内の後側光学部品３５の屈折力を制御する。
【００３９】
使用に当たり、少なくとも１枚のレンズ２０を装用者により使用されるオフサルミック用途向けに設計された１本の眼鏡又は眼鏡フレーム内に嵌め込む。図１Ｂに示されているように、輪郭形状で見て、レンズ２０により、ユーザは、前側光学部品２１、中間光学部品２５及び後側光学部品３５の全てを通して見ることができ、これら部品は、一緒になって、前側光学部品２１だけよりもレンズ２０の中心のところに厚い輪郭形状を提供すると共に強力な老視矯正をもたらす。或る特定の実施形態では、装用者には、中間光学部品２５内の流体２４の量又は後側光学部品３５内の流体３４の量又はこれら両方内の流体の量を調整し、それによりレンズ２０の屈折力を調節することができる能力が与えられる。或る特定の実施形態では、以下に説明するように、フレームは、流体２４のリザーバ若しくは流体３４のリザーバ又はこれら両方及びそれぞれのリザーバをレンズ２０の中間光学部品２５又は後側光学部品３５に連結する流体ラインを備えている。眼鏡フレームは、好ましくは、装用者が中間光学部品２５及び後側光学部品３５内のそれぞれの流体２４及び流体３４の量を自分で調整して流体２４及び流体３４をそれぞれのリザーバ内に動かし又はそのリザーバから追い出して中間光学部品２５及び後側光学部品２５内に入れ、それにより必要に応じてレンズ２０の屈折力を調整できるようにする１つ又は２つ以上のアクチュエータ又は調整機構体を更に有する。
【００４０】
さらに多くの光学コンポーネントを備えた光学器械の他の実施形態も又実現可能である。１つの硬質光学部品及び１つの液体光学部品の複合体である図１Ａのレンズ１０及び１つの硬質光学部品及び２つの液体光学部品の複合体である図１Ｂのレンズ２０に加えて、光学器械は、１つの硬質光学部品及び３つ以上の液体光学部品の複合体であっても良い。ここには図示していないかかる実施形態は、ユーザに種々の利点をもたらすことができると共に図１Ａ及び図１Ｂに記載された実施形態よりも洗練され且つ複雑精巧なオフサルミック調整を可能にする。
【００４１】
したがって、好ましい実施形態では、レンズ１０又はレンズ２０は、眼鏡用途に使用可能である。左目及び右目用のレンズ１０又はレンズ２０は、別々に設計されると共に装用者による別々の各眼鏡レンズの調整が可能である。かかる場合、別個の液体リザーバは、各レンズと流体連通状態にあり、即ち、それ自体の液体ラインにより各レンズに連結されることが好ましい。液体レンズ組立体は、その最も好ましい実施形態では、液体レンズ、リザーバ及び上述の液体を含み、これらは一緒になって、密閉システムを構成し、かくして水の侵入又は液体の蒸発若しくは漏れが最小限に抑えられる。流体は、屈折力の調整が望ましい場合にはユーザのもたらす或る程度の力により駆動され、かくして、それぞれのリザーバ内に動かされ又はかかるリザーバから追い出されて流体光学部品内に入る。液体レンズの屈折力の調整の仕組みは、キャビティとリザーバとの間の液体輸送によるものである。
【００４２】
図２は、液体充填レンズを利用した単眼鏡又は眼鏡１の実施形態の概略分解組み立て断面図である。眼鏡１は、可変焦点レンズが嵌め込まれたフレーム又は支持体５を有している。簡単にするため、図２は、２つの単眼鏡を、即ち、各目について１つずつの単眼鏡を備えた１本の眼鏡の一方の側（左側）のみを示している。加うるに、図２は、例えば図１Ａのレンズ１０の場合と同様、流体光学部品を１つだけ備えた可変焦点レンズを示している。説明を簡単にするために、本明細書では、眼鏡の種々の実施形態を１つの流体光学部品を備えたレンズ１０の実施形態に関して説明する。前側光学部品１及びメンブレン１３が図２の分解組立て図で見え、前側光学部品１とメンブレン１３との間に形成されたキャビティと流体連通状態にある１つのリザーバ６が示されている。
【００４３】
同様に、図３Ａ及び図３Ｂは、液体充填レンズを利用したオフサルミック用途向きに設計されている眼鏡器械１の実施形態の左側単眼鏡部分の後側及び前側斜視図である。図３Ａ及び図３Ｂの単眼鏡部分は、レンズ１０を支持するフレーム５とテンプル部品４とから成っている。ユーザの右側単眼鏡も又、オフサルミック調整を必要とする場合、右側単眼鏡は、左側の実質的に鏡像である。左目及び右目用のレンズ１０又は２０は、リザーバへの液体レンズの取り付け箇所が互いに鏡像関係をなす場合があるので別個独立に設計されている。
【００４４】
前側光学部品１１及びメンブレン１３が図２の分解組立て図に見え、前側光学部品１とメンブレン１３との間に形成されているキャビティと流体連通状態にある１つのリザーバ６が示されている。図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂに詳細に示されているように、液体充填レンズ１０のコンポーネント、即ち、前側光学部品１１及びメンブレン１３並びにこれらが嵌め込まれているリング３が示されている。幾つかの実施形態では、フレーム５に取り付けられた状態で又はこの中に設けられた状態で位置するリザーバ６は、余分の流体１４を収容した中空キャビティを有し、この余分な流体は、流体連通チャネルを通ってレンズ１０内に注入可能である。リザーバ６内の余分の流体１４は、好ましくは、レンズ１０からの追加の流体１４をリザーバ６内に吸い込むことができるようリザーバ６を完全には満たしていない。
【００４５】
図３Ａ及び図３Ｂに示されているように、リザーバ６は、流体１４を液体レンズ光学部品１５内に注入し又は流体１４を液体レンズ光学部品１５から抜き出すための機構体又はアクチュエータ７を有している。一実施形態では、リザーバ６は、硬質材料で作られ、このリザーバは、調節機構体又はアクチュエータ７、例えばサムホイール、バレル、クランプ又はレバーに機械的に結合されたピストンを備え、この調節機構体又はアクチュエータは、レンズホルダフレーム又は単眼鏡テンプル部品４に取り付けられるのが良い。アクチュエータ７がテンプル部品４と同軸に位置したバレルである実施形態では、図４Ａ及び図４Ｂに示されているように、バレル形アクチュエータ７を回すことにより、流体がリザーバ６から押し出されて流体チャネルを通り、そしてレンズ１０内に押し込まれるのが良い。或る特定の実施形態では、レンズ１０の光学屈折力がアクチュエータ７によっていったん調整されると、アクチュエータ７は、装用者によるレンズ１０の光学性質のそれ以上の調整を阻止するよう変更され又は動作不能にされるのが良い。
【００４６】
図４Ａ及び図４Ｂは、可変焦点レンズ機構体中への流体の導入前における可変焦点レンズ機構体を用いた眼鏡組立体の実施形態の左単眼鏡及びフレームのコンポーネントを詳細に示す分解組み立て斜視図及び断面図である。レンズ１０は、図１Ａに示されているように、前側光学部品１１及びメンブレン１３により形成され、レンズ１０の後側光学部品１５は、リザーバ６と流体連通状態にあり、リザーバ６は、流体１４を保持することができる中空ウェルとして示されている。
【００４７】
リザーバ６は、レンズ１０のキャビティ、即ち、後側光学部品１５と流体連通状態にあり、このリザーバは、流体１４を流体チャネル３１を通って後側光学部品１５中に注入し、流体チャネル３１は、リザーバ６をレンズ１０のキャビティに連結する任意の管又は通路であって良い。かかる流体チャネル３１は、リザーバ６から後側光学部品１５まで可能な限り最も短い距離にわたって延びる短い管であるのが良い。しかしながら、流体１４の粘性に起因して、後側光学部品１５への入口箇所を１つしかもたない流体チャネルは、リザーバ６から後側光学部品１５までの流体１４の流れを制限し、かくして、所望のオフサルミック変化を行う時間を制限する可能性が多分にある。かかる流体チャネル３１が十分に広くて流体１４が十分に迅速に流れるようになっている場合であっても、後側光学部品１５への入口箇所が１つしか設けられていない場合、所望の速度で所望のオフサルミック変化を行わせるのに十分に迅速には流体１４を後側光学部品１５内に均等に分布させることができない場合がある。
【００４８】
好ましい一実施形態では、流体チャネル３１は、後側光学部品１５内への流体１４の２つ以上の注入箇所を有する。一実施形態では、リザーバ６と後側光学部品１５を流体連通させる流体チャネル３１は、上述したように中空リング８の形態をしているのが良い。リング８は、リング８の内部に位置する中空空間の形態をした流体チャネルを備えるのが良い。一実施形態では、図４Ｂに示されているようにレンズ支持体又はフレーム５内に嵌め込まれるのが良いリング８は、リング８の内面に沿って配置された一連の半径方向穴又は開口部を備えるのが良く、流体は、これら穴又は開口部を通って後側レンズ１５内に注入される。半径方向穴は、好ましくは、流体１５を制御された速度で送り出すよう互いに一定間隔で又はより好ましくは最も最適の距離を置いて配置される。或る特定の実施形態では、リング８は、レンズ１０の周りに完全には延びておらず、例えば、レンズ１０の頂部周りにのみ延びている。これは、ユーザが重く見えるフレームを装用する必要がないようファッション上の理由で実施されるのが良い。かかる実施形態では、半径方向穴は、流体１４をレンズ１０内にその最上部エッジからのみ注入するようリング８のその部分の内面に沿って配置される。
【００４９】
図４Ｂに示されているように、リング８は、短い液体連通チャネル３１によってリザーバ６と流体連通状態にあるのが良い。眼鏡１が例えば図１Ｂのレンズ２０に設けられた２つ以上の流体光学部品を備える実施形態では、各液体レンズキャビティは、独特のリザーバ６を備えるのが良く、各液体レンズキャビティは、レンズ２０の各キャビティとそれぞれ流体連通状態にある。各液体レンズキャビティは、独特のリング８を備えるのが良く、その結果、液体チャネルは、各キャビティについて分離状態のままである。
【００５０】
後側光学部品１５への流体連通の提供に加えて、リング８は、密封軟質メンブレンの着座部として、メンブレン１３が結合された規定の幅及び傾きのプラットフォームを提供する追加の機能を実行している。一実施形態では、リング８の表面は、一方の側が前側光学部品１１に密着すると共に他方の側が軟質メンブレン１３に密着する安定性のある平面上の着座部を提供するために楕円形である。かかる実施形態では、レンズ１０からの流体１４の漏れを回避するために、リング８は、前側光学部品１１及び軟質メンブレン１３に封着されなければならない。リング８を前側光学部品１１及び軟質メンブレン１３に封着するプロセスでは、接着剤、例えばエポキシ系接着剤が用いられる場合があり又はレーザ溶接プロセスを含む溶接プロセスが実施される場合がある。レーザ溶接による封着の好ましい一方法では、レーザ吸収染料溶液をインターフェイスに塗布してこのインターフェイスのところでのレーザエネルギーの優先的な吸収を生じさせる。レーザ溶接の好ましい幅は、０．５〜２．０ｍｍ、より好ましくは１．０ｍｍである。
【００５１】
眼鏡１の一実施形態では、レンズ１０の直径は、約３９ｍｍである。しかしながら、レンズ１０のエッジは、前側光学部品１１とメンブレン１３との間又はレンズ組立体１０とフレームごとの間の結合部を形成するよう用いられる場合があるので、光学的に明澄な領域は、一般に、これよりも幾分小さい場合があり、例えば約３５ｍｍである。リング８は、外径が２．０ｍｍ、内径が１．０ｍｍである。リング８の内面、即ち、キャビティに向いた表面は、半径方向に設けられた例えば直径が１ｍｍの開口部を備えている。
【００５２】
図４Ｂに示されているように、リザーバ６は、好ましくは、軟質熱可塑性メンブレン２７で覆われると共に密閉されている。メンブレン２７は、Mylar（登録商標）、ポリイミド又は熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）で作られるのが良く、好ましくは、ＴＰＥで作られる。メンブレン２７は、メンブレン１３と同種の材料であるのが良い。しかしながら、或る特定の実施形態では、メンブレン２７は、メンブレン２７が透明である必要はないので、好ましくは、メンブレン１３と同種の材料ではない。
【００５３】
一実施形態では、メンブレン２７は、リザーバ６の内部の空間を満たすよう射出成形され又は熱成形されるのが良い。メンブレン２７は、メンブレン２７がダイヤフラムの仕方でクッション又はバルーンのようにリザーバ６の頂部上に膨出するようリザーバ６の内面に接合され又は結合されるのが良い。このサブアセンブリの細部は、図５Ａ及び図５Ｂにより明確に示されている。別の実施形態では、メンブレン２７は、リザーバ６の外縁上に接合され若しくは結合され又は圧力嵌めされても良い。
【００５４】
メンブレン２７は、リザーバ６上に気密且つ流体密のシールを形成する。或る特定の実施形態では、メンブレン２７は、リザーバ６の頂部上に気泡を形成するよう上方に突き出ている。代表的には、レンズ１０のリザーバ６、液体連通チャネル３１、リング８及び後側光学部品１５の全ての全内容積は、一緒になって、常時実質的に流体で満たされた単一の密閉空間を形成する。メンブレン２７の外方に膨らむ部分がリザーバ６内に内方に押し込まれると、リザーバ６内の容積が減少し、その結果、メンブレン２７は、リザーバ６内に正圧を生じさせ、流体１４をリザーバ６から流体連通チャネル３１及びリング８経由でレンズ１０の後側光学部品１５内に押し込む。同様に、メンブレン２７の外方に膨らむ部分がリザーバ６から外方に引っ張られると、リザーバ６内の容積が増大し、その結果、メンブレン２７は、リザーバ６内に負圧を生じさせ、流体１４をレンズ１０の後側光学部品１５から液体連通チャネル３１及びリング８を経てリザーバ６内に引き込む。
【００５５】
メンブレン２７をアクチュエータ７を用いた任意公知の手段によってリザーバ６内に下方に押し込み又はリザーバ６から上方に引き離すことができる。メンブレン２７の掛かる運動によって、流体１４は、リザーバ６から追い出され又はリザーバ６内に引き込まれる。リザーバ６内の流体の量の変化によりレンズ１０内の流体１４の量も又変化するので、レンズ１０の光学的性質を変化させることができる。
【００５６】
図４Ａ及び図４Ｂに示された実施形態では、アクチュエータ７は、メンブレン２７のすぐ外側に位置すると共にこれに当たるプランジャ２８及び運動プランジャ２８に与える運動装置を有している。メンブレン２７に向かう方向におけるプランジャ２８の運動により、メンブレン２７に加わると共にリザーバ６内の圧力が増大し、メンブレン２７から遠ざかる方向におけるプランジャ２８の運動により、メンブレン２７に加わると共にリザーバ６内の圧力が減少する。プランジャ２８は、メンブレン２７に対して実質的に横の互いに反対側の方向に動くことができ、プランジャ２８は、運動装置に及ぼされる力又はインパルスに起因するメンブレン２７に対する運動によって圧力をリザーバ６に及ぼす。運動装置は、制御されると共に調節可能であり且つ小刻みな運動をプランジャ２８に与える任意の装置であって良く、例えば、ねじ、レバー、摺動機構体等である。
【００５７】
図４Ｂに示された実施形態では、アクチュエータ７の運動装置は、バレル形ねじ２９の形態をしており、このバレル形ねじは、メンブレン２７に近づいたりこれから遠ざかったりする方向の運動をプランジャ２８に与えるようフレーム５に取り付けられているテンプル部品４と同軸に且つプランジャ２８と同軸にねじ込まれる。アクチュエータ７の運動装置の作動、即ち第１の方向におけるバレル形ねじ２９のそのねじ山に沿う回転により、プランジャ２８は、メンブレン２７の方へ内方に動き、メンブレン２７をリザーバ６内に内方に押し込むと共にリザーバ６内に正圧を生じさせる。リザーバ６内のこの正圧により、液体１４は、リザーバ６から押し出されて液体連通チャネル３１及びリング８を通り、そしてレンズ１０内に入る。或る特定の実施形態では、プランジャ２８は、メンブレン２７がリザーバ６の底部にほぼ当たるようにメンブレン２７をリザーバ６内に遠くへ押し戻す。
【００５８】
これとは逆に、アクチュエータ７の運動装置の作動、即ち第１の方向とは逆の方向におけるバレル形ねじ２９のそのねじ山に沿う回転により、プランジャ２８は、メンブレン２７から遠ざかり、メンブレン２７をリザーバ６から外方に動かすと共にリザーバ６内に負圧を生じさせることができる。リザーバ６内のこの負圧により、液体１４は、リザーバ６内に引き込まれ、液体連通チャネル３１及びリング８を通り、そしてレンズ１０から出る。第１の方向又は第１の方向とは逆の方向へのバレル形ねじ２９の回転により、流体１４は、リザーバ６から押し出されてレンズ１０内に押し込み可能であり又はレンズ１０からリザーバ６内に吸込み可能であり、それにより、レンズ１０の光学的性質が変化する。
【００５９】
リザーバ６と流体充填キャビティ、即ちレンズ１０の後側光学部品１５との間における液体の輸送は、アクチュエータ７によって力が加わることによって生じる。キャビティからリザーバ６への流体の逆流を阻止することがどのような場合においても必要であるわけではない。というのは、キャビティ１５、リザーバ６及びチャネル３１／リング８から成る流体コンポーネント全体が密閉されていると共にこれらが互いに流体連通状態にあり、それによりかかるコンパートメント内の圧力が均等化されるからである。しかしながら、或る特定の光学的又は視覚的要望のために一方向の屈折力矯正を施す必要性がある場合がある。かかる場合、アクチュエータ７は、一方向に作られるのが良く、即ち、かかるアクチュエータは、流体１４をレンズ１０内に押し込むか流体１４をレンズ１０から引き出すかのいずれかを行うようプランジャ２８を一方向に動かすよう機能するに過ぎない。かかる実施形態では、アクチュエータ７がその作用を逆にするのを阻止するよう歯車装置（図示せず）が採用させる場合がある。アクチュエータ７は、代表的には、追加のオフサルミック屈折力に対する装用者の要望が生じると、手動で調節される。変形例として、アクチュエータ７は、追加の屈折力に関する要望を認識して信号をその効果に合わせて送るよう構成されたセンサからの信号に応答してトリガされる電気的力、磁気的力、音響的力又は熱的力の付与により自動的に調節されも良い。
【００６０】
リザーバ６と、液体連通チャネル３１と、リング８と、レンズ１０の後側光学部品１５とから成る単一の密閉空間の密閉内容積部は、眼鏡１の動作に先立って充填されなければならない。一実施形態では、内容積部が、当初、流体１４を高い温度（好ましくは、４５℃〜９０℃、好ましくは、６５℃〜８０℃の範囲）で注入することにより眼鏡１の密閉処理前に最初に充填される。内容積部の充填は、図４Ｂ及び図５Ａに示されているように、１つ又は２つ以上の入口、例えばリザーバ６の前に位置した入口３０Ａ又はリング８の遠くの縁部のところの入口３０Ｂ又はこれら両方により実施可能である。内容積部の充填は、好ましくは、新たに脱気された流体を用いて真空下で行われ、その結果、密閉内容積部内に入り込む空気の量を最小限にする。事実、密閉内容積部内の空気はゼロであり、即ち、真空であり、その結果、アクチュエータ７の作動により、流体１４だけがレンズ１０に出入りするようになることが好ましい。眼鏡組立体１をいったん密閉処理すると、入口３０Ａ，３０Ｂは、封止され又は取り外されるのが良く、それにより、入口３０Ａ，３０Ｂの配設場所のところには流体１４又は空気の出口が設けられないようになる。図５Ａは、入口３０Ａ，３０Ｂがそのままにされた状態で機構体内への流体の導入前における眼鏡組立体を示し、図５Ｂは、入口３０Ａ，３０Ｂが封止された状態で流体で満たされると共に密閉された後における眼鏡組立体を示している。
【００６１】
即ち、液体レンズの光学的且つ機械的設計により、液体レンズの主機能は、見栄え、耐久性又は光学性能にそれほど影響を与えないでできるだけ広い範囲にわたって光学的屈折力を調整する能力を発揮することができる。設計目的は、好ましくは液体レンズの厚さを減少させることにより液体レンズの容積を最小限に抑えることにある。液体レンズの厚さは、前側光学部品１１の後面のカーブ（曲率半径）及びレンズ系の直径で決まる。液体レンズの寸法は、有限要素モデル（ＦＥＭ）を用いて示されており、この有限要素モデルは、入力として、前側光学部品１１の後面の表面幾何学的形状、所要の調整可能な屈折力範囲及びメンブレン１３が扁平であるときの流体１４の層の厚さを受け取る。
【００６２】
例えば、一実施形態では、１．２５Ｄから３．２５Ｄまでの屈折力の範囲に及ぶ液体レンズシステムは、ゼロ球面屈折力のものである前側屈折部品１１から成る。前側光学部品１１の曲率半径の好ましい範囲は、前側光学部品１１を製作するために用いられる材料の屈折率に応じて、１００〜７００ｍｍであり、より好ましくは５００〜６００ｍｍである。前側光学部品１１の厚さの好ましい範囲は、０．７〜２．５ｍｍ、より好ましくは１．０〜１．５ｍｍ、最も好ましくは約１．３ｍｍである。光学部品によりその中心から遠ざかって提供される有効屈折力に影響を及ぼす球面収差は、注視角度及び中心のところの屈折力で決まる。光学部品の直径が３０〜４０ｍｍであり（直径は、最大注視角度を制御する）、近軸屈折力範囲が１．０Ｄ〜５．０Ｄの場合、屈折力の軸外し偏差は、約０．２５〜０．５０Ｄであると予想される。
【００６３】
レンズ１０（前側光学部品１１及び後側光学部品１５）の好ましい実施形態は、中心のところで１．２１Ｄに等しい屈折力を有し、後側光学部品１５の液体層の厚さは、中心のところで０．７から１．５ｍｍの範囲にわたり、好ましくは、１．３ｍｍである。レンズの直径は、３５ｍｍであり、メンブレン１３の曲率半径は、メンブレン１３が扁平に結合されているので無限である。液体レンズ内の流体の全容量は、約１．３５ｍＬであり、リザーバ内には０．３５０ｍＬの追加の容積部が存在する。
【００６４】
レンズ１０の屈折力は、後側光学部品１５内の液体１４の圧力がより多くの流体１４をリザーバ６からキャビティ内に注入することによって増大すると、増大する。メンブレン１３の曲率半径は、レンズ屈折力が３．２５Ｄに達すると、２７４ｍｍである。３００マイクロリットル（０．３０ｍＬ）がメンブレン１３の所要の変形（膨らみ）レベルを生じさせるのに必要な正圧レベルに達するのに必要である。
【００６５】
機械的有限要素モデル（ＦＥＭ）モデルは、レンズ全体の屈折力及びその結果としてのメンブレン１３の変位を増大させるのに必要な圧力を予測するために開発された。このモデルは、メンブレン１３の２種類の厚さ、即ち、２３ミクロン及び４６ミクロン（１ｍｉｌ及び２ｍｉｌ）及びメンブレン１３の引っ張り弾性率の３種類の互いに異なる値、即ち、２．０ＧＰａ、３．０ＧＰａ及び４．０ＧＰａについて作られた。図６Ａ及び図６Ｂは、ＦＥＭモデルからの出力を示しており、３つの好ましい形態の液体レンズ中への流体注入の結果としての圧力増大結果を示している。
【００６６】
図６Ａ及び図６Ｂは、メンブレン１３が流体を送り込んで圧力が増大したときに弾性変形を生じ、それにより外方へのその中心の変位が生じていることを示している。２．０Ｄの屈折力増大をこの材料の弾性変形範囲内で良好に達成できる。事実、屈折力の増大はこの範囲でのメンブレンの中心の変位とほぼ比例関係をなすので、ＦＥＭモデルは、１ｍｍ未満の中心変位により、３８ｍｍ光学部品では４Ｄの屈折力の増大が生じ、他方、変位が３ｍｍに達したときにのみ弾性限度に達する。さらに、変形メンブレンの形状は、弾性範囲全体にわたってほどほどに球面のままである。
【００６７】
液体レンズ又は液体レンズコンポーネントを備えた複合レンズの周知の欠点は、屈折力の特定の増大に必要な流体の量が光学部品の直径につれて劇的に増大するということにある。この現象は、小さなアパーチュアの光学部品のみへの液体レンズの適用を制限し、かくして、オフサルミックレンズにおけるその普及が阻まれる。これは、ＦＥＭモデル（図７Ａ）により得られる予測によって確認され、このことは、光学部品直径が３２ｍｍから３８ｍｍに増大した場合、１．２１Ｄのベースライン屈折力の光学屈折力を２．０Ｄだけ増大させるのに必要な流体の量が２倍になることを示している。しかしながら、前側光学部品の半径を２６０ｍｍから５００ｍｍに増大させると、この流体の量は、１／２になる。本発明者は、ＦＥＭモデルを用いて特定のフレームに必要な光学部品直径について合成光学部品の前側カーブの最適の曲率を得た。
【００６８】
また、メンブレン１３が液体レンズの安定した光学性能を保証するために最小限の正圧下にあることが必要である。この正圧は、しわが生じるのを阻止すると共に流体１４がキャビティの底部に重力の作用で溜まって光学屈折力に影響を及ぼすのを阻止する。ＦＥＭモデルは、光学屈折力がリザーバからの追加の流体の注入により高められない場合であっても、安定した動作に必要な最小限の正圧の大きさを推定するために用いられた。図７Ａ及び図７Ｂは、屈折力の特定の増大を達成するために必要な流体量の増大、即ち、好ましい実施形態における光学部品直径及び前側カーブ半径への依存性を示すＦＥＭモデルの結果を示している。
【００６９】
本発明者は、これら試験結果により、しわの発生を阻止するのに必要な最小限の圧力が３ＧＰａの弾性率を有する厚さ２３ミクロンのMylarメンブレンで覆われた３８ｍｍ光学部品に関し、約３ミリバール（ｍｂａｒ）であることを確認した。重力の作用で生じた溜まり効果のモデル化により、約２ｍｂａｒの正圧が重力と反対方向に作用することが示された。加うるに、運動変化は又、液体レンズ中に生じる正圧を変更し、液体レンズの光学性能に影響を及ぼす。モデル予測及び試験結果を含むこれらの検討事項に基づいて、１０ｍｂａｒの正圧は、メンブレンがあらゆる使用条件において引き伸ばし状態のままであるようにするのに十分であることが決定された。正圧のこの大きさは、所要の屈折力の変化範囲を下回って減少させ又は更にメンブレンの厚さを変化させることにより得ることができる。厚さ２００ミクロン及び弾性率３ＧＰａのメンブレンが０．２５Ｄの屈折力増大を維持するためには３８ｍｍの光学部品直径について約１０ｍｂａｒの正圧を必要とすることが確認された。軟質メンブレンの厚さの増大により、レンズの全体的厚さをそれほど増大させないで、その耐久性及び頑丈さが高められる。
【００７０】
かくして、液体充填レンズが提供された。当業者であれば理解されるように、本発明は、本発明を限定するものではなく例示目的で提供されている上述の実施形態以外の実施形態によって実施でき、本発明の内容は、以下の特許請求の範囲の記載にのみ基づいて定められる。
また、好ましい構成態様として、本発明を次のように構成することもできる。
１．  可変焦点型光学器械の光学強度を変化させる機構体であって、前記可変焦点型光学器械は、可変量の流体で満たされているキャビティを備えた光学コンポーネントと、追加の流体を収容すると共に前記光学コンポーネントキャビティと流体連通状態にあるリザーバとを有し、前記機構体は、
前記リザーバを密封するダイヤフラムと、
アクチュエータとを有し、前記アクチュエータは、前記アクチュエータに加わる力又はインパルスに応答して前記リザーバに対する前記ダイヤフラムの運動を生じさせて前記リザーバ内における圧力を増減するように構成されており、
前記リザーバ内の圧力の増大により、流体が前記リザーバから押し出されて前記光学コンポーネントキャビティ内に入り、前記リザーバ内の圧力の減少により、流体が前記光学コンポーネントキャビティから抜き出されて前記リザーバに入り、
前記光学コンポーネントキャビティ内における流体の量の変化により、前記光学器械の前記光学強度が変化する、機構体。
２．  前記アクチュエータは、前記ダイヤフラムに当たるプランジャを有し、前記プランジャは、前記ダイヤフラムを実質的に横切って互いに逆方向に動くことができ、前記ダイヤフラムに向かう方向における前記プランジャの運動により、前記リザーバ内の圧力は増大し、前記ダイヤフラムから遠ざかる方向における前記プランジャの運動により、前記リザーバ内の圧力が減少する、上記１記載の機構体。
３．  前記ダイヤフラムに近づく方向及び前記ダイヤフラムから遠ざかる方向の運動を前記プランジャに与える運動装置を更に有する、上記２記載の機構体。
４．  前記運動装置は、前記可変焦点型光学器械のフレームに沿って同軸状に動き、前記リザーバは、フレームに隣接して位置している、上記３記載の機構体。
５．  前記運動装置は、前記フレームに沿って位置決めされており、前記運動装置を第１の方向に方向転換することにより、前記プランジャは、前記ダイヤフラムに近づく方向に動き、前記運動装置を第２の方向に方向転換することにより、前記プランジャは、前記ダイヤフラムから遠ざかる方向に動くようになっている、上記４記載の機構体。
６．  前記光学器械の前記光学強度がいったん所望の大きさに達すると、前記ダイヤフラムのそれ以上の運動を阻止するようアクチュエータを動作不能にすることができる、上記１記載の機構体。
７．  前記ダイヤフラムは、前記リザーバの外縁に被着された伸張性メンブレンを有し、それにより、シールが提供されている、上記１記載の機構体。
８．  前記ダイヤフラムは、前記リザーバの内面に被着状態で結合された伸張性メンブレンを有し、それによりシールが提供されている、上記１記載の機構体。
９．  オフサルミック用途向きに設計された１組の単眼鏡であって、
フレームと、
可変量の流体で満たされているキャビティを備えた光学コンポーネントを有する少なくとも１つの可変焦点型光学器械と、
追加の流体を収容すると共に前記光学コンポーネントキャビティと流体連通状態にあるリザーバと、
前記可変焦点型光学器械の前記光学強度を変化させる上記１記載の機構体とを有する、１組の単眼鏡。
１０．  前記可変焦点型光学器械は、前記リザーバと前記光学コンポーネントキャビティを流体連通させる連通チャネルを更に有する、上記９記載の１組の単眼鏡。
１１．  前記連通チャネルの少なくとも一部分は、前記フレーム内に位置している、上記１０記載の１組の単眼鏡。
１２．  前記フレーム内に位置した前記連通チャネルの前記一部分は、前記連通チャネルと前記光学コンポーネントキャビティとの間で前記流体を流通させる一連の孔を有する、上記１１記載の１組の単眼鏡。
１３．  前記リザーバは、前記フレーム内に又は前記テンプル部分内に位置している、上記９記載の１組の単眼鏡。
１４．  前記少なくとも１つの可変焦点型光学器械は、硬質光学コンポーネントを更に有し、前記光学コンポーネントキャビティは、前記硬質光学コンポーネントの周囲に取り付けられた少なくとも１つの透明な伸張性のメンブレンにより画定されている、上記９記載の１組の単眼鏡。
１５．  ２つの可変焦点型光学器械及び２つの機構体を有し、各機構体は、装用者によって別個に調整可能である、上記９記載の１組の単眼鏡。
１６．  前記アクチュエータは、前記ダイヤフラムに当たるプランジャを有し、前記プランジャは、前記ダイヤフラムを実質的に横切って互いに逆方向に動くことができ、前記ダイヤフラムに向かう方向における前記プランジャの運動により、前記リザーバ内の圧力は増大し、前記ダイヤフラムから遠ざかる方向における前記プランジャの運動により、前記リザーバ内の圧力が減少する、上記１記載の１組の単眼鏡。
１７．  前記ダイヤフラムに近づく方向及び前記ダイヤフラムから遠ざかる方向の運動を前記プランジャに与える運動装置を更に有する、上記１６記載の１組の単眼鏡。
１８．  前記運動装置は、前記可変焦点型光学器械のフレームに沿って同軸状に動き、前記リザーバは、フレームに隣接して位置している、上記１６記載の１組の単眼鏡。
１９．  前記運動装置は、前記フレームに沿って位置決めされており、前記運動装置を第１の方向に方向転換することにより、前記プランジャは、前記ダイヤフラムに近づく方向に動き、前記運動装置を第２の方向に方向転換することにより、前記プランジャは、前記ダイヤフラムから遠ざかる方向に動くようになっている、上記１７記載の１組の単眼鏡。
２０．  前記光学器械の前記光学強度がいったん所望の大きさに達すると、前記ダイヤフラムのそれ以上の運動を阻止するようアクチュエータを動作不能にすることができる、上記９記載の１組の単眼鏡。
２１．  前記ダイヤフラムは、前記リザーバの外縁に被着された伸張性メンブレンを有し、それにより、シールが提供されている、上記９記載の１組の単眼鏡。
２２．  前記ダイヤフラムは、前記リザーバの内面に被着状態で結合された伸張性メンブレンを有し、それによりシールが提供されている、上記９記載の１組の単眼鏡。
【図１Ａ】
2018072853.tif 000003
【図１Ｂ】
2018072853.tif 000004
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2018072853.tif 000009
【図５Ａ】
2018072853.tif 000010
【図５Ｂ】
2018072853.tif 000011
【図６Ａ】
2018072853.tif 000012
【図６Ｂ】
2018072853.tif 000013
【図７Ａ】
2018072853.tif 000014
【図７Ｂ】
2018072853.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月22日(2018.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変焦点型光学器械の光学強度を変化させる機構体であって、前記可変焦点型光学器械は、可変量の流体で満たされているキャビティを備えた光学コンポーネントと、追加の流体を収容すると共に前記光学コンポーネントの前記キャビティと流体連通状態にあるリザーバとを有し、前記機構体は、
前記リザーバを密封するダイヤフラムと、
アクチュエータとを有し、前記アクチュエータは、サムホイール、バレル、クランプ又はレバーの動きに応答して前記リザーバに対する前記ダイヤフラムの運動を生じさせて前記リザーバ内における圧力を増減するように構成されており、
前記光学コンポーネントの前記キャビティ内における流体の量の変化により、前記光学器械の前記光学強度が変化し、
前記アクチュエータは、前記ダイヤフラムに当たるプランジャを有し、前記プランジャは、前記ダイヤフラムを実質的に横切って互いに逆方向に動くことができ、前記ダイヤフラムから遠ざかる方向における前記プランジャの運動により、前記リザーバ内の圧力が減少して前記光学コンポーネントの前記キャビティ内から流体が抜き出されて前記リザーバに入り、前記ダイヤフラムの方へ向かう前記プランジャの運動により前記リザーバ内の圧力が上昇して、流体が前記リザーバから押し出されて前記光学コンポーネントの前記キャビティ内に入る、機構体。
【請求項２】
前記運動装置は、前記フレームに沿って位置決めされており、前記運動装置を第１の方向に方向転換することにより、前記プランジャは、前記ダイヤフラムに近づく方向に動き、前記運動装置を第２の方向に方向転換することにより、前記プランジャは、前記ダイヤフラムから遠ざかる方向に動くようになっている、請求項１記載の機構体。
【請求項３】
前記光学器械の前記光学強度がいったん所望の大きさに達すると、前記ダイヤフラムのそれ以上の運動を阻止するようアクチュエータを動作不能にすることができる、請求項１記載の機構体。
【請求項４】
前記ダイヤフラムは、前記リザーバの外縁に被着された伸張性メンブレンを有し、それにより、シールが提供されている、請求項１記載の機構体。
【請求項５】
前記ダイヤフラムは、前記リザーバの内面に被着状態で結合された伸張性メンブレンを有し、それによりシールが提供されている、請求項１記載の機構体。
【請求項６】
オフサルミック用途向きに設計された１組の単眼鏡であって、
フレームと、
可変量の流体で満たされているキャビティを備えた光学コンポーネントを有する少なくとも１つの可変焦点型光学器械と、
追加の流体を収容すると共に前記光学コンポーネントの前記キャビティと流体連通状態にあるリザーバと、
前記可変焦点型光学器械の前記光学強度を変化させる請求項１記載の機構体とを有する、１組の単眼鏡。
【請求項７】
前記可変焦点型光学器械は、前記リザーバと前記光学コンポーネントの前記キャビティを流体連通させる連通チャネルを更に有する、請求項６記載の１組の単眼鏡。
【請求項８】
前記連通チャネルの少なくとも一部分は、前記フレーム内に位置している、請求項７記載の１組の単眼鏡。
【請求項９】
前記フレーム内に位置した前記連通チャネルの前記一部分は、前記連通チャネルと前記光学コンポーネントの前記キャビティとの間で前記流体を流通させる一連の孔を有する、請求項８記載の１組の単眼鏡。
【請求項１０】
前記リザーバは、前記フレーム内に又はテンプル部分内に位置している、請求項６記載の１組の単眼鏡。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの可変焦点型光学器械は、硬質光学コンポーネントを更に有し、前記光学コンポーネントの前記キャビティは、前記硬質光学コンポーネントの周囲に取り付けられた少なくとも１つの透明な伸張性のメンブレンにより画定されている、請求項６記載の１組の単眼鏡。
【請求項１２】
２つの可変焦点型光学器械及び２つの機構体を有し、各機構体は、装用者によって別個に調整可能である、請求項６記載の１組の単眼鏡。
【請求項１３】
前記アクチュエータは、前記ダイヤフラムに当たるプランジャを有し、前記プランジャは、前記ダイヤフラムを実質的に横切って互いに逆方向に動くことができ、前記ダイヤフラムに向かう方向における前記プランジャの運動により、前記リザーバ内の圧力は増大し、前記ダイヤフラムから遠ざかる方向における前記プランジャの運動により、前記リザーバ内の圧力が減少する、請求項６記載の１組の単眼鏡。
【請求項１４】
前記ダイヤフラムに近づく方向及び前記ダイヤフラムから遠ざかる方向の運動を前記プランジャに与える運動装置を更に有する、請求項１３記載の１組の単眼鏡。
【請求項１５】
前記運動装置は、前記可変焦点型光学器械のフレームに沿って同軸状に動き、前記リザーバは、フレームに隣接して位置している、請求項１４記載の１組の単眼鏡。
【請求項１６】
前記運動装置は、前記フレームに沿って位置決めされており、前記運動装置を第１の方向に方向転換することにより、前記プランジャは、前記ダイヤフラムに近づく方向に動き、前記運動装置を第２の方向に方向転換することにより、前記プランジャは、前記ダイヤフラムから遠ざかる方向に動くようになっている、請求項１４記載の１組の単眼鏡。
【請求項１７】
前記アクチュエータは、前記ダイヤフラムの運動を阻止するよう動作不能にすることができる、請求項６記載の１組の単眼鏡。
【請求項１８】
前記ダイヤフラムは、前記リザーバの外縁に被着された伸張性メンブレンを有し、それにより、シールが提供されている、請求項６記載の１組の単眼鏡。
【請求項１９】
前記ダイヤフラムは、前記リザーバの内面に被着状態で結合された伸張性メンブレンを有し、それによりシールが提供されている、請求項６記載の１組の単眼鏡。