【誤訳訂正書】
【提出日】平成27年10月2日(2015.10.2)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】マルチ凸面メニスカス壁を具備するレンズ
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１１年８月２２日に出願された米国特許出願第１３／２１４，６１７号及び２０１０年９月８日に出願された米国特許仮出願第６１／３８０，７４５号に対する優先権を主張するものである。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、概して、液体メニスカスレンズに関し、より具体的には、マルチ凸面セグメントを含むメニスカス壁を備える弓形液体メニスカスレンズを含む。
【背景技術】
【０００３】
液体メニスカスレンズは、様々な産業において公知である。図１Ａ及び１Ｂを参照しながら以下により詳細に説明されるように、既知の液体メニスカスレンズは、直線である軸線から固定された距離の点により形成される周囲表面によって円柱形状に設計されていた。既知の液体メニスカスレンズは、一般に第２の内面に概ね平行であり、かつそれぞれが円柱軸線に対して垂直である第１の内面を有する設計のものだけに制限されてきた。液体メニスカスレンズの使用の既知の例としては、電子カメラ等の装置が挙げられる。
【０００４】
従来、コンタクトレンズ及び眼内レンズ等の眼科用装置には、矯正、美容又は治療的性質を有する生体適合性装置が挙げられている。例えば、コンタクトレンズは、視力矯正機能、美容改善、及び治療効果のうちの１つ以上を提供することができる。それぞれの機能は、レンズの物理的特性によって提供される。レンズに屈折性質を組み込む設計は、視力矯正機能を提供することができる。レンズに組み込まれる顔料は、美容強化を提供することができる。レンズに組み込まれる活性薬剤は、治療的機能を提供することができる。
【０００５】
最近では、電子成分がコンタクトレンズの中に組み込まれている。いくつかの成分は、半導体装置を含むことができる。しかしながら、液体メニスカスレンズの大きさ、形状及び制御態様を含む物理的制約が、眼科用レンズにおけるそれらの使用を不可能にしてきた。一般に、「ホッケーパック」形状と呼ばれることもある、液体メニスカスレンズの円柱形状は、ヒトの眼で機能し得るものとして役立ってこなかった。
【０００６】
加えて、湾曲した液体メニスカスレンズは、平行側面及び／又は光学窓を有する液体メニスカスレンズの従来の設計では必ずしも提示されない物理的課題を伴う。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明は、弓形前方湾曲レンズと弓形後方湾曲レンズとを含む液体メニスカスレンズを提供する。レンズ内に収容される液体を引き寄せる、及び退ける、のうちの一方又はその両方を助長し、別の液体とメニスカスを形成する物理的特色を有するメニスカス壁が、本発明に含まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によると、第１の弓形形状の光学部品は、第２の弓形形状の光学部品に隣接し、それらの間に空洞を形成する。生理食塩水溶液及び油は、空洞内に維持される。第１の弓形光学部品及び第２の弓形光学部品の一方又はその両方の周囲区域に概ね位置するメニスカス壁に電圧を印加することにより、空洞内に維持される生理食塩水溶液と油との間に形成されるメニスカスの物理的形状が変化する。
【０００９】
本発明は、複合形状に形成されたメニスカス壁を含む。このメニスカス壁は本質的にマルチ凸面セグメントを具備し、その断面は互いに機械的に連通した複数の円環体セグメントを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】第１状態における従来の円柱形液体メニスカスレンズの例を示す図。
【図１Ｂ】第２状態における従来の円柱形液体メニスカスレンズの例を示す図。
【図２】本発明のいくつかの実施形態による、代表的な液体メニスカスレンズのプロファイル切り出し断面を示す図。
【図３】本発明のいくつかの実施形態による、代表的な弓形液体メニスカスレンズの一部分の断面を示す図。
【図４】弓形液体メニスカスレンズの更なる代表的な態様を示す図。
【図５】本発明のいくつかの実施形態による、弓形液体メニスカスレンズ内のメニスカス壁の要素を示す図。
【図６Ａ】その非屈折状態の液体メニスカス境界を示す、液体メニスカスレンズ内のマルチ凸面メニスカス壁を示す図。
【図６Ｂ】その屈折状態の液体メニスカス境界を示す、液体メニスカスレンズ内のマルチ凸面メニスカス壁を示す図。
【図６Ｃ】比較のために、１つの図で液体メニスカス境界の屈折状態及び非屈折状態を示す、液体メニスカスレンズ内のマルチ凸面メニスカス壁を示す図。
【図７Ａ】弓形液体メニスカスレンズの残部とは別個に見たマルチ凸面メニスカス壁の断面を示す図。
【図７Ｂ】レンズ内に形成された光学軸に向かって凸面をなしているメニスカス壁の１セグメントの断面を示す図。ここで、弓形液体メニスカスレンズの残部から別個に見たときに、結果として得られた形状は円環体のセグメントを含む。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、液体メニスカスレンズのメニスカス空洞を画定する前方湾曲レンズ及び後方湾曲レンズのうちの少なくとも一方を有する液体メニスカスレンズを提供する。
【００１２】
用語
本発明を目的とする本説明及び特許請求の範囲において、以下の定義が適用される、様々な用語が使用され得る。
【００１３】
接触角：液体メニスカス境界とも呼ばれる油／生理食塩水溶液の界面がメニスカス壁と接触する角度。線形メニスカス壁の場合、接触角は、メニスカス壁と、液体メニスカス境界がメニスカス壁と接触する点の液体メニスカス境界に接する線との間の角度として測定される。湾曲したメニスカス壁の場合、接触角は、メニスカス壁に接する線と、それらが接触する点の液体メニスカス境界との間の角度として測定される。
【００１４】
レンズ：本明細書においてレンズは、放射線（例として、可視光など）の波長の所定の範囲に光学的に伝達する、前面と後面とを備えた物品を意味する。レンズは、本質的に平坦な前面及び後面の一方若しくは両方、又は弓形状の前面及び後面の一方若しくは両方を含み得る。
【００１５】
液体メニスカス境界：生理食塩水溶液と油との間の弓形表面界面。一般に、表面は、片側が凹面であり、もう一方が凸面であるレンズを形成する。
【００１６】
メニスカス空洞：油及び生理食塩水溶液が維持される前方湾曲レンズと後方湾曲レンズとの間の弓形液体メニスカスレンズの空間。
【００１７】
メニスカス壁：前方湾曲レンズの内側の特定区域であり、そのためメニスカス空洞内にあり、それに沿って液体メニスカス境界が移動する。
【００１８】
光学ゾーン：本明細書で使用する場合、眼科用レンズの装用者がそこを通して見ることになる、眼科用レンズの区域を指す。
【００１９】
角部：光学部品上の２つの予め画定された液体の接触線の位置を含むのに十分な前方湾曲レンズ又は後方湾曲レンズの片のいずれかの内面の幾何学的特色。角部は、通常、入隅よりも出隅である。液体の観点から、それは、１８０°より大きい角度である。
【００２０】
ここで図１Ａを参照すると、シリンダ１１０内に収容される油１０１及び生理食塩水溶液１０２を有する従来のレンズ１００の断面図が図示される。シリンダ１１０は、２つの光学材料１０６のプレートを含む。各プレート１０６は、本質的に平坦な内面１１３〜１１４を含む。シリンダ１１０は、本質的に回転対称である内面を含む。いくつかの従来の実施形態では、１つ以上の表面は、疎水性コーティングを含むことができる。電極１０５も、シリンダの周囲上又はその周りに含まれる。電気絶縁体もまた、電極１０５に隣接して使用され得る。
【００２１】
従来技術によると、内面１１３〜１１４のそれぞれは、本質的に平坦又は平面的である。界面表面１１２Ａは、生理食塩水溶液１０２Ａと油１０１との間で画定される。図１Ａに示すように、界面１１２Ａの形状は、生理食塩水溶液１０２Ａ及び油１０１の屈折率特性と組み合わされて、第１の内面１１３を通して入射光１０８を受容し、第２の内面１１４を通して発散光１０９を提供する。油１０１と生理食塩水溶液１０２との間の界面表面の形状は、電極１０５に電位を印加することにより変化し得る。
【００２２】
図１００Ａは、１００で図示される従来のレンズの斜視図を図示する。
【００２３】
ここで図１Ｂを参照すると、従来のレンズ１００は、通電された状態で図示される。通電状態は、電極１１５に電圧１１４を印加することによって達成される。油１０１と生理食塩水溶液１０２Ｂとの間の界面表面１１２Ｂの形状は、電極１１５に電位を印加することにより変化する。図１Ｂに示すように、油１０１及び生理食塩水溶液１０２Ｂを通過する入射光１０８Ｂは、集束された光パターン１１１に集束される。
【００２４】
ここで図２を参照すると、液体メニスカスレンズ２００の断面図は、前方湾曲レンズ２０１及び後方湾曲レンズ２０２を有する。様々な実施形態において、前方湾曲レンズ２０１及び後方湾曲レンズ２０２は、弓形レンズ又は本質的に平坦なレンズを含み得る。いくつかの好ましい実施形態において、前方湾曲レンズ２０１と後方湾曲レンズ２０２は、相互に隣接して位置し、それらの間に空洞２１０を形成する。前方湾曲レンズ２０１は、凹状弓形内側レンズ表面２０３と、凸状弓形外側レンズ表面２０４とを含む。凹状弓形内側レンズ表面２０３は、１つ以上のコーティング（図２に図示せず）を有することができる。コーティングは、例えば、導電性の材料又は電気的に絶縁性の材料、疎水性材料又は親水性材料のうちの１つ以上を含むことができる。凹状弓形内側レンズ表面２０３及びコーティングの一方又はその両方は、空洞２１０内に収容される油２０８と液体連通及び光学連通している。
【００２５】
後方湾曲レンズ２０２は、凸状弓形内側レンズ表面２０５と、凹状弓形外側レンズ表面２０６とを含む。凸状弓形内側レンズ表面２０５は、１つ以上のコーティング（図２に図示せず）を有することができる。コーティングは、例えば、導電性の材料又は電気的に絶縁性の材料、疎水性材料又は親水性材料のうちの１つ以上を含むことができる。凸状弓形内側レンズ表面２０５及びコーティングのうちの少なくとも一方は、空洞２１０内に収容される生理食塩水溶液２０７と液体連通及び光学連通している。生理食塩水溶液２０７は、イオン伝導性である１つ以上の塩又は他の成分を含み、そのため、電荷に引かれるか、又は電荷によって退けられるかのいずれかであり得る。
【００２６】
本発明によると、導電性のコーティング２０９は、前方湾曲レンズ２０１及び後方湾曲レンズ２０２のうちの一方又はその両方の周辺部の少なくとも一部分に沿って位置する。導電性のコーティング２０９は、金又は銀を含むことができ、好ましくは生体適合性である。導電性のコーティング２０９に電圧を印加することにより、生理食塩水溶液２０７中のイオン伝導性の塩又は他の成分を引き寄せるか、又は退けるかのいずれかを生じさせる。
【００２７】
前方湾曲レンズ２０１は、凹状弓形内側レンズ表面２０３及び凸状弓形外側レンズ表面２０４を通過する光に関して屈折力を有する。屈折力は、０であるか、又は正若しくは負の力であってもよい。いくつかの好ましい実施形態では、屈折力は、非限定的な例として、−８．０〜＋８．０ジオプターの力等の矯正コンタクトレンズに典型的に見られる力である。
【００２８】
後方湾曲レンズ２０２は、凸状弓形内側レンズ表面２０５及び凹状弓形外側レンズ表面２０６を通過する光に関して屈折力を有する。屈折力は、０であるか、又は正若しくは負の力であってもよい。いくつかの実施形態では、屈折力は、非限定的な例として、−８．０〜＋８．０ジオプターの力等の矯正コンタクトレンズに典型的に見られる力である。光学軸２１２は、後方湾曲レンズ２０２及び前方湾曲レンズ２０１を貫通して形成される。
【００２９】
様々な実施形態はまた、生理食塩水溶液２０７と油２０８との間に形成される液体メニスカス２１１の形状の変化に関連する屈折力の変化も含み得る。いくつかの実施形態では、屈折力の変化は、例えば、０〜２．０ジオプターの変化のように、比較的小さくてよい。他の実施形態では、液体メニスカスの形状の変化に関連する屈折力の変化は、最大約３０又はそれ以上のジオプターの変化であってよい。一般に、液体メニスカス２１１の形状の変化に関連する屈折力の変化の増大は、比較的厚みを増したレンズ厚２１３に関連する。
【００３０】
コンタクトレンズ等の眼科用レンズに含まれ得るそれらの実施形態等の本発明のいくつかの実施形態によると、弓形液体メニスカスレンズ２００の横断レンズ厚２１０は、最大約１，０００マイクロメートルの厚さである。比較的薄いレンズ２００の代表的なレンズ厚２１０は、最大約２００マイクロメートルの厚さである。好ましい実施形態は、約６００マイクロメートルの厚さのレンズ厚２１０の液体メニスカスレンズ２００を含むことができる。一般に、前方湾曲レンズ２０１の横断厚は、約３５マイクロメートル〜約２００マイクロメートルであってよく、後方湾曲レンズ２０２の横断厚はまた、約３５マイクロメートル〜約２００マイクロメートルであってもよい。断面プロファイルは典型的に、レンズ２００内のそれぞれの位置における厚さの定義済み差異を含む。
【００３１】
本発明によると、集合屈折力は、前方湾曲レンズ２０１、後方湾曲レンズ２０２、及び油２０８と生理食塩水溶液２０７との間に形成される液体メニスカス２１１の屈折力の集合である。いくつかの実施形態では、レンズ２００の屈折力は、前方湾曲レンズ２０１、後方湾曲レンズ２０２、油２０８、及び生理食塩水溶液２０７のうちの１つ以上の間での屈折率の差も含む。
【００３２】
コンタクトレンズに組み込まれる弓形液体メニスカスレンズ２００を含む実施形態では、コンタクト着用者が動くため、生理食塩水２０７及び油２０８にとって、弓形液体メニスカスレンズ２００内のそれらの相対位置で安定した状態を保つことが、更に望ましい。一般的に、着用者が動いたときに油２０８が浮動して生理食塩水２０７に対して移動するのを阻止することが好ましい。したがって、同じ又は同様の密度の油２０８及び生理食塩水溶液２０７の組み合わせを選択することが好ましい。加えて、油２０８及び生理食塩水溶液２０７は、生理食塩水溶液２０７と油２０８とが混合しないように、好ましくは、比較的低い混和性を有する。
【００３３】
いくつかの好ましい実施形態では、空洞２１０内に収容される生理食塩水溶液２０７の体積が空洞２１０内に収容される油２０８の体積を超える。加えて、いくつかの好ましい実施形態は、後方湾曲レンズ２０２の内面２０５の全体と本質的に接触する生理食塩水溶液２０７を含む。いくつかの実施形態は、生理食塩水溶液２０７の量と比較して、約６６体積％以上である体積の油２０８を含むことができる。いくつかの更なる実施形態は、油２０８の体積が生理食塩水溶液２０７の量と比較して約９０体積％以下である、弓形液体メニスカスレンズを含むことができる。
【００３４】
ここで図３を参照すると、弓形液体メニスカスレンズ３００の端部分の断面が図示されている。上述のように、弓形液体メニスカスレンズ３００は、組み合わされた前方湾曲レンズ３０１及び後方湾曲レンズ３０２成分を含む。前方湾曲レンズ３０１及び後方湾曲レンズ３０２は、少なくとも部分的に透明である１つ以上の材料で形成され得る。いくつかの実施形態では、前方湾曲レンズ３０１及び後方湾曲レンズ３０２のうちの一方又はその両方は、例えば、ＰＭＭＡ、ゼオノア（Zeonor）及びＴＰＸ等のうちの１つ以上の一般に光学的に明澄なプラスチックを含む。
【００３５】
前方湾曲レンズ３０１及び後方湾曲レンズ３０２のうちの一方又はその両方は、単刃ダイヤモンド旋削旋盤加工、射出成形、デジタルミラー装置自由形成等のうちの１つ以上のプロセスによって成形され得る。
【００３６】
前方湾曲レンズ３０１及び後方湾曲レンズ３０２のうちの一方又はその両方は、図示される導電性コーティング３０３を含むことができ、導電性コーティング３０３は、３０９から３１０までの周囲部分に沿って延在する。いくつかの好ましい実施形態では、導電性コーティング３０３は、金を含む。金は、スパッタプロセス、蒸着又は他の公知のプロセスによって適用され得る。代替的な導電性コーティング３０３は、非限定的な例として、アルミニウム、ニッケル、及びインジウムとスズの酸化物を含むことができる。一般に、導電性コーティング３０３は、前方湾曲レンズ３０１及び後方湾曲レンズ３０２のうちの一方又はその両方の周囲区域に適用される。
【００３７】
本発明のいくつかの実施形態において、後方湾曲レンズ３０２は、特定の区域に適用される導電性コーティング３０４を有する。例えば、後方湾曲レンズ３０２の周辺部分は、第１の境界３０４−１から第２の境界３０４−２まで被覆され得る。金コーティングは、例えば、スパッタプロセス又は蒸着によって適用され得る。いくつかの実施形態では、前方湾曲レンズ３０１又は後方湾曲レンズ３０２の１つ以上の周囲部分の周りに、所定のパターンで、金又は他の導電材料を適用するために、マスクが使用され得る。代替の導電材料は、様々な方法を使用し、かつ後方湾曲レンズ３０２の様々な区域を被覆することにより適用され得る。
【００３８】
いくつかの実施形態では、例えば後方湾曲レンズ３０２の１つ以上の穴又はスロット等を貫通する導電性通路は、例えば、導電性エポキシ等の導電性充填剤材料で充填され得る。導電性充填剤は、前方湾曲レンズ３０１及び後方湾曲レンズ３０２のうちの一方又はその両方の内面上の導電性コーティングとの電気的導通を提供することができる。
【００３９】
本発明の別の態様において、前方湾曲レンズ３０１及び後方湾曲レンズ３０２のうちの一方又はその両方は、前方湾曲レンズ３０１及び後方湾曲レンズ３０２（図示せず）の一般に中央区域の光学ゾーンが光学的に透明な材料を含むことができ、周辺部ゾーンが導電性の材料を含む光学的に不透明な区域を含むことができる、複数の異なる材料から作製され得る。光学的に不透明な区域はまた、制御回路及びエネルギー源のうちの１つ以上を含むこともできる。
【００４０】
更に別の態様において、いくつかの実施形態では、絶縁体コーティング３０５が前方湾曲レンズ３０１に適用される。非限定的な例として、絶縁体コーティング３０５は、第１の領域３０５−１から第２の領域３０５−２に延在する区域に適用される。絶縁体としては、例えば、パリレンＣ（Parylene C）（商標）、テフロンＡＦ（Teflon AF）、又は様々な電気的及び機械的特性並びに電気抵抗を有するその他の材料を挙げることができる。
【００４１】
いくつかの実施形態では、絶縁体コーティング３０５は、導電性コーティング３０３と、前方湾曲レンズ３０１と後方湾曲レンズ３０２との間の空洞内に収容される生理食塩水溶液３０６との間の分離を維持するための境界区域を作り出す。したがって、いくつかの実施形態は、正に帯電した導体３０３と負に帯電した生理食塩水溶液３０６が接触するのを防止するために、前方湾曲レンズ３０１及び後方湾曲レンズ３０２のうちの一方又はその両方の１つ以上の区域でパターン化され、かつそこに位置決めされる絶縁体コーティング３０５を含む。導体３０３と生理食塩水溶液３０６との接触により電気的短絡が生じる。実施形態は、正に帯電した生理食塩水溶液３０６と負に帯電した導体３０３を含むことができる。
【００４２】
更に他の実施形態では、レンズ３００の操作に関連する回路のリセット機能として、導体３０３と生理食塩水溶液３０６との間で短絡を生じ得る。例えば、短絡状態では、レンズに印加された電位が均一化され、生理食塩水溶液３０６及び油３０７がデフォルト位置に回復し得る。
【００４３】
いくつかの好ましい実施形態は、空洞３１１の内側上の区域３０９から空洞３１１の外側の区域３１０に延在する導体３０３を含む。他の実施形態は、例えば、防水導電性エポキシ等の導電材料３１３で充填され得る、前方湾曲レンズ又は後方湾曲レンズを通るチャネル３１２を含むことができる。導電材料３１３は、空洞の外側に電気端子を形成するか、又はそれに接続され得る。電位は端子に印加され、チャネル３１２内の導電材料３１３を介してコーティングに伝導され得る。
【００４４】
絶縁体コーティング３０５の厚さは、レンズ性能のパラメータとして変化し得る。本発明によると、生理食塩水溶液３０６及び導体３０３を含む帯電した成分は、一般に、絶縁体コーティング３０５のいずれかの側に維持される。本発明は、絶縁体コーティング３０５の厚さと、生理食塩水溶液３０６と導体３０３との間の電場との間に間接的関係を提供し、生理食塩水溶液３０６及び導体３０３がより遠く離れて維持されるほど、電場は弱くなる。
【００４５】
一般に、本発明は、絶縁体コーティング３０５の厚さが増すと、電場の強さが劇的に落ちることを提供する。場がより近ければ、一般に球状液体メニスカス境界３０８を移動するためのエネルギーがより利用可能になる。生理食塩水溶液３０６と導体３０３との間の距離が増すと、生理食塩水溶液３０６と導体コーティング３０３の静電荷がより遠くに離れ、その結果、球状液体メニスカス境界３０８を移動させることがより困難になる。逆に、絶縁体コーティング３０５が薄いほど、レンズの絶縁体コーティング３０５が欠損を被りやすくなる。一般的に、絶縁体コーティング３０５内の比較的小さい穴でさえ電気的な短絡を生じ、レンズがエレクトロウェッティング方式では機能しなくなる。
【００４６】
いくつかの実施形態では、同様にレンズ３００内に収容される油３０７の密度と概ね同じ密度で生理食塩水溶液３０６を含むことが望ましい。例えば、生理食塩水溶液３０６は、好ましくは、油３０７の密度の１０％以内である密度を含み、より好ましくは、生理食塩水溶液３０６は、油の密度の５％以内の密度、最も好ましくは約１％以内又はそれ未満の密度を含む。いくつかの実施形態では、生理食塩水溶液３０６内の塩又は他の成分の濃度は、生理食塩水溶液３０６の密度を調節するように調節され得る。
【００４７】
本発明によると、弓形液体メニスカスレンズ３００は、前方湾曲レンズ３０１及び後方湾曲レンズ３０２に関して油３０７の移動を制限することにより、より安定した光学品質を提供する。弓形前方湾曲レンズ３０１及び後方湾曲レンズ３０２のうちの一方又はその両方に関して油３０７の移動の安定性を維持する１つの方法は、油３０７と生理食塩水溶液３０６の相対的に一致する密度を維持することである。加えて、前方湾曲レンズ３０１と後方湾曲レンズ３０２の両方の内面の湾曲設計により、生理食塩水溶液３０６の層の相対的な深度又は厚さは、従来の円柱レンズ設計と比較して減少する。このシナリオにおいて、空洞内の液体に作用する界面力は、平静な液体メニスカス境界３０８を維持するために比較的大きな貢献を有し得る。したがって、そのような場合、密度合致要件を緩和してもよい。いくつかの実施形態において、流体層の相対的な薄さは、液体レンズ境界３０８を更に支持する。
【００４８】
いくつかの好ましい実施形態では、生理食塩水溶液３０６は、比較的高い屈折率を提供する油３０７と比較して、低い屈折率を提供する。しかしながら、いくつかの実施形態では、油３０７と比較して高い屈折率を有する生理食塩水溶液３０６を含むことが可能であるが、そのような場合、油は、比較的低い屈折率を提供する。
【００４９】
前方湾曲レンズ３０１と後方湾曲レンズ３０２を相互に隣接した位置に固定するために接着剤３１４を使用してもよく、それによって、油３０７及び生理食塩水溶液３０６をそれらの間に保持する。接着剤３１４は、湾曲液体メニスカスレンズ３００から生理食塩水溶液３０６又は油３０７の漏れがないように、シールとしての機能を果たす。
【００５０】
ここで図４を参照すると、生理食塩水溶液４０６と油４０７との間の液体メニスカス境界４０１を備える湾曲した液体メニスカスレンズ４００が図示されている。いくつかの好ましい実施形態によると、メニスカス壁４０５は、４０２と４０３との間に延在する弓形壁の第１の角度の急な変化によって前方湾曲レンズ４０４に画定される。液体メニスカス境界４０１は、電位が１つ以上の導電体コーティング又は導電材料４０８に沿って印加されたり除去されさりすると、メニスカス壁４０５を上下に移動させる。
【００５１】
いくつかの好ましい実施形態では、導電性コーティング４０８は、生理食塩水溶液４０６及び油４０７を保有する空洞４０９の内側の区域から生理食塩水溶液４０６及び油４０７を収容する空洞４０９の外側の区域に延在する。そのような実施形態では、導電性コーティング４０８は、空洞４０９の外側の点の導電性コーティング４０８に印加された電位の、空洞４０９内の導電性コーティング４０８の区域への管路であり、生理食塩水溶液４０６と接触してもよい。
【００５２】
ここで図５を参照すると、前方湾曲レンズ５０１及び後方湾曲レンズ５０２を有する弓形液体メニスカスレンズ５００の端部分の断面が示される。弓形液体メニスカスレンズ５００は、生理食塩水溶液５０３及び油５０４を収容し得る。弓形液体メニスカスレンズ５００の幾何学構造並びに生理食塩水溶液５０３及び油５０４の特性は、生理食塩水溶液５０３と油５０４との間に液体メニスカス境界５０５が形成されやすくする。
【００５３】
一般に、液体メニスカスレンズは、前方湾曲レンズ５０１及び後方湾曲レンズ５０２上に存在する、又はそれらを通る導電性コーティング、絶縁体コーティング、経路、及び材料のうちの１つ以上を有するコンデンサと見なすことができる。本発明によると、液体メニスカス境界５０５の形状、したがって、液体メニスカス境界５０５と前方湾曲レンズ５０１との間の接触角は、前方湾曲レンズ５０１及び後方湾曲レンズ５０２のうちの一方又はその両方の少なくとも一部分の表面に印加された電位に応じて変化する。
【００５４】
本発明によると、導電性コーティング又は材料によって生理食塩水溶液５０３に印加された電位の変化は、メニスカス壁５０６に沿った液体メニスカス境界５０５の位置を変更する。移動は、第１の角部５０６−１と第２の角部５０６−２との間で生じる。
【００５５】
好ましい実施形態では、液体メニスカス境界５０５は、電位の第１の大きさがレンズに印加されるとき、例えば、電圧及び電流が非屈折状態又は静止状態と相関するとき等、第１の角部５０６−１にある、又はその付近にある。
【００５６】
第１の屈折状態とも呼ばれることのある電位の第２の大きさの印加は、概ね第２の角部５０６−２の方向へのメニスカス壁５０６に沿った液体メニスカス境界５０５の移動と相関し、液体メニスカス境界の形状を変化させ得る。更に後述するように、本発明によれば、メニスカス壁に沿って含まれている複数の各角部は、それぞれの屈折状態に関連し得る。
【００５７】
第１の屈折状態と第２の屈折状態との間を移行するために印加された電圧は、例えば、約５ボルト〜約６０ボルトの直流電圧を含み得る。他の実施形態では、交流電圧もまた利用され得る。
【００５８】
いくつかの実施形態では、メニスカス壁５０６は、絶縁体コーティングの厚さに関して平滑な表面である。平滑なメニスカス壁５０６の表面は、絶縁体コーティングの欠陥を最小にすることができる。加えて、表面の構造の無作為な不規則性は、不均等な液体運動をもたらし、したがって、レンズに通電したとき、又は非通電にしたときに、不均等な、又は予測不可能なメニスカス運動を生じる場合があるため、平滑なメニスカス壁５０６が好ましい。いくつかの好ましい実施形態において、平滑なメニスカス壁は、メニスカス壁５０６に沿った尖端から谷までの測定値（約１．２５ナノメートル〜５．００ナノメートルの範囲）を含む。
【００５９】
別の態様において、いくつかの実施形態では、メニスカス壁５０６が疎水性であることが望ましく、この場合、ナノ構造等の定義された構造は弓形液体メニスカスレンズの設計に組み込まれ得る。
【００６０】
更に別の態様において、いくつかの実施形態では、メニスカス壁５０６は、レンズの光学軸に対して角度をなしてよい。角度は、０°（又は光学軸に平行）〜９０°付近（光学軸に対して垂直）の範囲であることができる。図示されるように、いくつかの好ましい実施形態では、メニスカス壁５０６の角度は、弓形液体メニスカスレンズが液体メニスカス境界５０５と絶縁体で被覆されたメニスカス壁５０６との間の所与の電流接触角で機能するために、一般に、約３０°〜５０°である。異なる材料を使用することにより、又は望遠視覚等の異なる光対物レンズにより、メニスカス壁５０６の角度は、０°又は９０°に近くてよい。
【００６１】
本発明によると、メニスカス壁５０６の角度は、特定の電圧の印加時にメニスカス壁５０６に沿った移動の大きさに適応するように設計され得る。いくつかの実施形態では、メニスカス壁５０６の角度が増加すると、レンズの屈折を変更する能力は、一般に、所与のレンズの大きさ及び電圧パラメータ内で減少する。加えて、メニスカス壁５０６が光学軸に対して０°であるか又はその付近である場合、液体メニスカス境界５０５は、前方光学部品上にほぼ直線に導かれる。メニスカス壁の角度は、レンズ性能に様々な成果を提供するように調整され得るいくつかのパラメータのうちの１つである。
【００６２】
いくつかの好ましい実施形態では、メニスカス壁５０６は、長さが約０．２６５ｍｍである。しかしながら、全体的なレンズの大きさとともに、メニスカス壁５０６の角度は、様々な設計でメニスカス壁５０６の長さに自然と影響を及ぼす。
【００６３】
一般に、油５０４が後方湾曲レンズ５０２に接触すると、弓形液体メニスカスレンズ５００は機能しないと考えられ得る。したがって、好ましい実施形態では、メニスカス壁５０６は、その最も近い点で、第１の角部５０６−１と後方湾曲レンズ５０２との間に５０マイクロメートルの最小隙間を持たせるように設計される。他の実施形態では、隙間が減少すると、レンズが機能しないリスクは増加するが、最小隙間は、５０マイクロメートル未満であり得る。更に他の実施形態では、隙間は、レンズが機能しないリスクを軽減するように増加され得るが、全体的なレンズの厚さも増加し、これは望ましくない可能性がある。
【００６４】
本発明のいくつかの好ましい実施形態の更に別の態様では、メニスカス壁５０６に沿って移動するとき、液体メニスカス境界５０５の挙動は、ヤングの式を使用して推定され得る。ヤングの式は、乾燥表面上への水分の滴下により生じる力の平衡を定義し、完全に平坦な表面を仮定するが、基本的な性質が、弓形液体メニスカスレンズ５００内に作り出される電気湿潤レンズ環境に適用され得る。
【００６５】
例えば、レンズが非屈折状態にあるときには、電気エネルギーの第１の大きさをレンズに印加し得る。電気エネルギーの第１の大きさの印加時には、油５０４と生理食塩水溶液５０３との間で界面エネルギーの平衡が達成される。そのような状態は、本明細書中で液体メニスカス境界５０５と呼ばれ得る。油５０４とメニスカス壁５０６、及び生理食塩水溶液５０３とメニスカス壁５０６は、液体メニスカス境界５０５とメニスカス壁５０６との間の平衡接触角を形成する。電圧の大きさの変化が弓形液体メニスカスレンズ５００に適用されるとき、界面エネルギーの平衡が変化し、液体メニスカス境界５０５とメニスカス壁５０６との間の接触角の対応する変化が得られる。
【００６６】
絶縁体で被覆されたメニスカス壁５０６を有する液体メニスカス境界５０５の接触角は、液体メニスカス境界５０５の移動におけるヤングの式でのその役割だけでなく、接触角がメニスカスの移動を制限するために弓形液体メニスカスレンズ５００の他の特色と組み合わせて使用されるため、弓形液体メニスカスレンズ５００の設計及び機能において重要な要素である。
【００６７】
角部のうちの１つを超えて液体メニスカス境界５０５を移動させる程十分に液体メニスカス接触角を大きく変化させるには、印加された電位の顕著な変化を必要とするため、角部５０６−１及び５０６−２等の、メニスカス壁５０６の両端での不連続部は、液体メニスカス５０５の移動において境界として機能する。非限定的な例として、いくつかの実施形態では、液体メニスカス境界５０５のメニスカス壁５０６との接触角は１５°〜４０°の範囲であり、一方、液体メニスカス境界５０５の、第２の角部５０６−２を越えるステップ５０７との接触角は、おそらく９０°〜１３０°の範囲であり、いくつかの好ましい実施形態では約１１０°である。
【００６８】
レンズに電圧を印加すると、液体メニスカス境界５０５がメニスカス壁５０６に沿って第２の角部５０６−２の方へ移動し得る。電圧供給量が有意に増えない限り、絶縁体コーティング付きメニスカス壁５０６を備える液体メニスカス境界５０５の自然接触角によって、液体メニスカス境界５０５が第２の角部５０６−２で停止する。
【００６９】
メニスカス壁５０６の一端で、第１の角部５０６−１は、一般に、液体メニスカス境界５０５が典型的に超えて移動しない限度を１つ画定する。いくつかの実施形態では、第１の角部５０６−１は、鋭い縁として構築される。他の好ましい実施形態では、第１の角部５０６−１は、欠陥の可能性があまりないように作製され得る画定された小さい半径を持つ面を有する。導電性、絶縁体、及び他の可能な所望のコーティングは、鋭い縁上に均一かつ予測可能に堆積されない場合があり、一方、画定された半径を持つ面の半径を持つ縁は、より確実に被覆され得る。
【００７０】
いくつかの実施形態では、第１の角部５０６−１は、約１０マイクロメートルの画定された半径を有する約９０°の角度で構築される。角部はまた、９０°未満の角度で作製されてもよい。いくつかの実施形態では、９０°より大きい角度の角部は、角部の頑丈さを増加させるために使用され得るが、設計は、より大きいレンズ空間を取る。
【００７１】
様々な実施形態では、角部５０６−１及び／又は５０６−２の画定された半径は、５マイクロメートル〜５０マイクロメートルの範囲であり得る。より大きい画定された半径は、コーティングの確実度を向上させるが、レンズ設計の厳しい制約の範囲内でより大きい空間を使用するという代償を払って使用され得る。これにおいて、他の多くのレンズ設計の区域のように、構成の容易さ、レンズ機能の最適化、及び大きさの最小化の間で、トレードオフが存在する。機能的で、確実な弓形液体メニスカスレンズ５００は、広範な変動要素を使用して作製され得る。
【００７２】
いくつかの実施形態においては、２つの隣接する角部間の側壁に対して表面仕上げの改良と角部半径の増大とを併用できる。いくつかの実施形態において、同じ工具で角部を形作るときに用いられる型枠を切断することが役立つという状況では、第１の半径（角部）から第２の半径（角部）までの表面が平滑でしかも不連続部のないことが望ましい場合があり得る。型枠工具の表面半径が角部半径に比べて大きいという状況では、角部に含まれる半径を型枠工具表面に切削し得る。ここで、型枠工具の表面は、１つ以上の角部及び側壁を含む連続した表面である。工具半径を増大すると、一般に、対応する切片の表面仕上げの平滑化に結び付き得る。
【００７３】
第２の角部５０６−２は、電圧が弓形液体メニスカスレンズ５００に印加される際、油の移動を制限するように設計された特色を含む。第２の角部５０６−２はまた、いくつかの実施形態では概ね先細の端部を含むこともでき、又は他の実施形態では第２の角部５０６−２  ５〜２５マイクロメートル、最も好ましくは１０マイクロメートルの画定された半径を含むことができる。１０マイクロメートルの半径は、角部として良好に機能し、単刃ダイヤモンド旋削旋盤又は射出成形プロセスを使用して作製され得る。
【００７４】
垂直な又はほぼ垂直なステップ５０７は、前方湾曲レンズ５０１の光学区域５０８の開始位置まで延在しており、メニスカス壁５０６に対向した第２の角部５０６−２の側部上に含まれ得る。いくつかの実施形態において、ステップ５０７は、高さが１２０マイクロメートルであるが、５０〜２００マイクロメートルの範囲内であってもよい。
【００７５】
いくつかの実施形態では、ステップ５０７は、光学軸から約５°の角度をなしてよい。他の実施形態では、ステップ５０７の角度は、１°若しくは２°程度であるか、又は５°を超える角度であってもよい。メニスカス壁５０６からステップ５０７上に移動するには、液体メニスカス境界５０５の接触角のより大きな変化を必要とするため、光学軸からより小さい角度をなすステップ５０７は、一般に、メニスカス移動のより効果的なリミッタとして機能する。ステップ５０７から光学区域５０８の開始部分への遷移は、２５マイクロメートルの半径である。より大きい半径は、レンズ設計内の空間を不必要により多く消費する。より小さい半径が可能であり、空間の増加が必要ならば、より小さい半径にされ得る。この区域並びにレンズの他の区域に理論的角部よりも画定された半径を使用するという決定は、一部、レンズ要素の射出成形プロセスへの潜在的な移行に基づく。ステップ５０７と光学区域５０８の開始部分との間の湾曲は、射出成形プロセス中の塑性流を向上させ、最適な強度及び応力対処特性を備えたレンズをもたらす。
【００７６】
ここで、図６Ａを参照すると、いくつかの実施形態において液体メニスカスレンズに含まれ得るマルチ凸面メニスカス壁６０１が描かれている。マルチ凸面メニスカス壁６０１は、液体メニスカスレンズを通して形成される光学軸に対して凸面をなす複数のセグメントを具備する。光学軸に対して凸面をなす複数のセグメントは、光学軸に関連した他の形状（例えば、直線形状、凹形状、又は段形状）を含むメニスカス壁のセグメントを点在させている場合もあれば点在させていない場合もあり得る。また、他の形状の特色及びセグメントも点在し得る。
【００７７】
いくつかの実施形態において、マルチ凸面メニスカス壁６０１は、油６０２及び生理食塩水溶液６０３を含有する弓形液体メニスカスレンズ内の光学軸から約４５°の角度に配置され得る。いくつかの実施形態では、液体メニスカス境界６０４Ａは、６０５Ａにおいてマルチ凸面壁６０１に印加された電位の第１の状態で（例えば、非屈折状態で）マルチ凸面メニスカス壁６０１に接触する。一般的に、いくつかの典型的な実施形態において、第１の屈折状態は、第１の角部６０７に最も近いマルチ凸面メニスカス壁６０１の端部付近の液体メニスカス境界を含む。
【００７８】
図６Ｂは、第２の屈折状態（例えば、メニスカス壁６０１に電圧が印加された屈折状態）にある液体メニスカス境界６０４Ｂの位置を示す。第１の状態（非屈折状態を含む）に比べて、液体メニスカス境界６０４Ｂが一般に、マルチ凸面メニスカス壁６０１に沿って前方湾曲レンズ６０６の方へ移動した。この屈折状態は、マルチ凸面メニスカス壁６０１内の凸面セグメントの間の不連続部６０９に概してより近い液体メニスカス境界６０４Ｂも含み得る。
【００７９】
ここで、図７Ａを参照すると、弓形液体メニスカスレンズのマルチ凸面メニスカス壁７０１構成要素の斜視図が、弓形液体メニスカスレンズの他の部分とは別個に示されている。図示されている実施形態において、マルチ凸面メニスカス壁７０１は４つの凸面メニスカス壁セグメント７０１−１から７０１−４を含む。凸面壁セグメントは、レンズを貫通する光学軸７０３に対して略凸面である。他の実施形態は、多かれ少なかれ凸面メニスカス壁セグメント７０１−１から７０１−４を含み得る。いくつかの壁セグメントは、例えば、液体メニスカスレンズ物理的寸法、レンズの配置先として予期されるメニスカスのいくつかの設定位置、又は他の懸念事項に基づくものである場合もあり得る。
【００８０】
マルチ凸面メニスカス壁７０１は、レンズ全体の周囲の第１の角部７０２−１と第２の角部７０２−２との間の一貫した長さである。１つの凸面メニスカス壁セグメント７０１−１の斜視図は、図７Ｂに示されているとおりである。その形状は円環体のセグメントを含んで構成されている。
【００８１】
いくつかの実施形態において、マルチ凸面メニスカス壁は、メニスカスレンズ壁上の１つ以上の螺旋形工具パスによって形成される不連続部を含む。例えば、旋盤を利用して、メニスカスレンズ壁内に、又はメニスカスレンズ壁を形成する際に利用される型枠ツーリングで、本質的に渦巻状又は螺旋状のパターンを形成できる。
【００８２】
図６Ｃは図６Ａ及び６Ｂを組み合わせた図であり、非屈折状態６０４Ａ及び屈折状態６０４Ｂの両方における液体メニスカス境界の位置を示している。本発明によると、図６Ｃに示すようなマルチ凸面メニスカス壁６０１を光学軸から相対的な所定の角度に配置した液体メニスカスレンズは、メニスカス壁部分に電位を印加した結果として生じる液体メニスカス移動に対して、光学軸から相対的な同様の角度に配置された直線メニスカス壁を有する液体メニスカスレンズよりも一貫性及び反復性の高い制御をもたらす。直線メニスカス壁を含むレンズの例は、本願明細書において参照により援用されている２０１０年６月２９日に出願された米国特許出願第６１，３５９，５４８号「ＬＥＮＳ  ＷＩＴＨ  ＣＯＮＩＣＡＬ  ＦＲＵＳＴＵＭ  ＭＥＮＩＳＣＵＳ  ＷＡＬＬ」に記載されている。
【００８３】
いくつかの好ましい実施形態では、液体メニスカス壁に電圧が印加され、対応する液体メニスカス境界がマルチ凸面メニスカス壁６０１に沿って前方湾曲レンズ６０６の方へ移動する。凸面メニスカス壁セグメント同士の間の不連続部６０９は、所定のゾーンにおける液体メニスカス移動を減速させるか中断させ、特定の付加電力の変更又はその他の望ましい液体メニスカス境界の動作を達成すべく作用する。液体メニスカス境界は、それぞれの凸面セグメントに沿って進むにつれて減速し、不連続部６０９の両側での液体メニスカス境界接触角の変化により、それぞれの不連続部６０９付近で停止しやすくなる。本発明によれば、液体メニスカス境界６０４Ａ〜６０４Ｂの移動が不連続部６０９付近で停止した場合、液体メニスカス境界６０４Ａ〜６０４Ｂ上の不連続部６０９のチャネル効果により、液体メニスカス境界６０４Ａ〜６０４Ｂはわずかに移動して不連続部６０９の第２の角部６０８側部で定着する。
【００８４】
いくつかの実施形態において、本発明の正味効果としては、小さな電圧変動にもかかわらず液体メニスカス境界の配置を安定させる助けになる予測可能な小接触角ヒステリシスが挙げられる。その上、印加された電圧によって液体メニスカス境界の配置の変化が引き起こされたとしても、チャネル構造によって油滴を保持し得る。レンズを除電すると、油滴が液体メニスカス境界の収縮を助けるため、回復時間が迅速になりかつ予測しやすくなる。
【００８５】
本発明は、特定の実地形態を参照して説明されてきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更が行われ、その要素が同等のものと置き換えられることがあり得ることは、当業者によって理解されるであろう。更に、発明の範囲から逸脱することなく、本発明の教示に対し、特定の状況又は材料を適合するように、多くの修正が行われ得る。
【００８６】
したがって、本発明は、本発明を実施するうえで考えられる最良の態様として開示される特定の実施形態に限定されるものではなく、付属の請求項の範囲及び趣旨に包含されるすべての実施形態を含むものである。
【００８７】
〔実施の態様〕
（１）  光学レンズであって、
前方レンズ外面と前方レンズ内面とを含む前方レンズと、
後方レンズ内面と後方レンズ外面とを含む後方レンズであって、前記前方レンズ内面と前記後方レンズ内面との間に空洞が形成されるように、前記前方レンズに近接して位置決めされている前記後方レンズと、
前記前方レンズ内面と前記後方レンズ内面との間に形成された前記空洞内に収容されるある体積の生理食塩水溶液及び油であって、メニスカスを間に介在させてなる前記ある体積の生理食塩水溶液及び油と、
前記前方レンズ及び後方レンズのうちの一方又は両方に形成された光学軸に向かって凸面をなしている円環体の複数のセグメントの一般形状を含むメニスカス壁であって、前記生理食塩水溶液と油との間に形成された前記メニスカスとの境界をなす前記メニスカス壁と、を具備する光学レンズ。
（２）  前記前方レンズ及び前記後方レンズの少なくとも一方が本質的に平坦である、実施態様１に記載の光学レンズ。
（３）  前記前方レンズ及び前記後方レンズが弓形レンズを含む、実施態様１に記載の光学レンズ。
（４）  前記メニスカス壁の少なくとも一部分上に導電性コーティングを更に備える、実施態様３に記載の光学レンズ。
（５）  前記油の体積が、前記空洞内に収容される生理食塩水溶液の体積より少ない、実施態様４に記載の光学レンズ。
【００８８】
（６）  前記油の体積が、生理食塩水溶液の量と比較して、約６６体積％以上を構成する、実施態様５に記載の光学レンズ。
（７）  前記油の体積が、生理食塩水溶液の量と比較して、約９０体積％以下を構成する、実施態様５に記載の光学レンズ。
（８）  前記ある体積の油が前記生理食塩水溶液の密度とほぼ等しい密度を備える、実施態様４に記載の光学レンズ。
（９）  前記ある体積の油が前記生理食塩水溶液の密度の約１０％以内の密度を備える、実施態様４に記載の光学レンズ。
（１０）  前記ある体積の油が前記生理食塩水溶液の密度の約５％以内の密度を備える、実施態様４に記載の光学レンズ。
【００８９】
（１１）  前記導電性コーティングが前記空洞の内側の区域から前記空洞の外側の区域に延在する、実施態様４に記載の光学レンズ。
（１２）  前記空洞の外側の前記導電性コーティングの区域が、前記液体メニスカスレンズに電位を提供するための電気端子を形成する、実施態様１１に記載の光学レンズ。
（１３）  前記生理食塩水溶液及び前記油がメニスカスを形成し、前記空洞の外側の前記導電性コーティングの区域に電位を印加することにより、前記メニスカス壁に沿った前記メニスカスの接触位置に変化をもたらす、実施態様１１に記載の光学レンズ。
（１４）  前記電位が直流を構成する、実施態様１１に記載の光学レンズ。
（１５）  前記電位が約５．０ボルト〜６０．０ボルトを含む、実施態様１１に記載の光学レンズ。
【００９０】
（１６）  前記電位が約２０．０ボルトを含む、実施態様１５に記載の光学レンズ。
（１７）  前記電位が約５．０ボルトを含む、実施態様１５に記載の光学レンズ。
（１８）  前記電位が約３．５ボルト〜約７．５ボルトを含む、実施態様１１に記載の光学レンズ。
（１９）  前記前方湾曲レンズ外面が約０以外の屈折力を備える、実施態様５に記載の光学レンズ。
（２０）  前記前方湾曲レンズ内面が約０以外の屈折力を備える、実施態様５に記載の光学レンズ。
【００９１】
（２１）  前記後方湾曲レンズ外面が約０以外の屈折力を備える、実施態様５に記載の光学レンズ。
（２２）  前記後方湾曲レンズ内面が約０以外の屈折力を備える、実施態様５に記載の光学レンズ。
（２３）  前記前方湾曲レンズ及び前記後方湾曲レンズのうちの一方又は両方を通るチャネルと、前記チャネルを充填する導電材料と、を更に備える、実施態様５に記載の光学レンズ。
（２４）  前記チャネルを充填する前記導電材料と電気的に連通している端子を更に備える、実施態様２３に記載の光学レンズ。
（２５）  前記端子に電位を印加することにより前記メニスカスの形状に変化をもたらす、実施態様２４に記載の光学レンズ。
【００９２】
（２６）  前記前方湾曲レンズの前記内面の少なくとも一部分に沿って絶縁体コーティングを更に備え、前記絶縁体コーティングが電気絶縁体を備える、実施態様５に記載の光学レンズ。
（２７）  前記絶縁体が、パリレンＣ（Parylene C）（商標）及びテフロンＡＦ（Teflon AF）の一方を含む、実施態様２６に記載の光学レンズ。
（２８）  前記絶縁体が、前記前方湾曲レンズと前記後方湾曲レンズとの間の前記空洞に収容された生理食塩水溶液と前記導電性コーティングとの分離を維持するための境界区域を具備する、実施態様２６に記載の光学レンズ。