(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定支持と；
流体を充填した流体充填エンベロープであって、その少なくともひとつの壁部が、１つの光学中心を有し且つ光出力が調節可能な球状の光学表面を提供するように機能する非円形の膨張可能な弾性膜によって形成され、前記膨張可能な弾性膜がｘｙ平面を画定し、且つ前記膨張可能な弾性膜は、前記固定支持に対する縁部の位置を制御するために所定間隔を置いて配置された複数且つ個別の制御点で前記固定支持に結合される可撓性の膜支持部材によって、前記縁部に張力を受けて保持されており、前記膜支持部材は前記制御点間では拘束されていない、流体充填エンベロープと；
前記エンベロープ内の前記流体の圧力を調節するために選択的に操作可能であって、前記ｘｙ平面に垂直なｚ軸上で膜を膨張させて膨張可能な弾性膜の曲率を調整することで前記光学表面の光出力を調整する圧力アジャスタと；を備え、
前記複数且つ個別の制御点は、前記固定支持に対する固定位置に少なくとも３つのヒンジ点を備え、前記ヒンジ点で前記膜支持部材は前記固定支持にヒンジ接続され、前記ヒンジ点は、前記光学中心の周囲に形成される膨張可能な前記弾性膜の前記固定支持に対するゼロ変位の輪郭と前記弾性膜の前記縁部とが交差する前記縁部上の互いに離間した位置であって、且つ前記各ヒンジ点と前記光学表面の前記光学中心との間の距離が等距離となるように位置し、前記ゼロ変位の輪郭は、前記球状の光学表面上の輪郭であって、前記光学表面の曲率が変化したときに前記膨張可能な弾性膜が固定支持に対してｚ軸上を移動しない部分であり、これにより、最も低い次数の面外曲げモードに対応する前記膜縁部の変位であるトーリック「鞍形」変形を抑制した、
流体充填レンズまたは流体充填ミラーアセンブリ。
【請求項２】
前記複数の制御点は、前記ゼロ変位の輪郭と前記弾性膜の縁部とが交差する前記弾性膜の縁部の互いに離間した位置に位置する、少なくとも４個のヒンジ点を備える、請求項１に記載の流体充填レンズまたは流体充填ミラーアセンブリ。
【請求項３】
前記複数の制御点は、前記ゼロ変位の輪郭と前記弾性膜の縁部とが交差する前記弾性膜の縁部の互いに離間した位置に位置する、少なくとも５個のヒンジ点を備える、請求項１に記載の流体充填レンズまたは流体充填ミラーアセンブリ。
【請求項４】
前記複数の制御点は、前記ゼロ変位の輪郭と前記弾性膜の縁部とが交差する前記弾性膜の縁部の互いに離間した位置に位置する、少なくとも６個のヒンジ点を備える、請求項１に記載の流体充填レンズまたは流体充填ミラーアセンブリ。
【請求項５】
各制御点は、前記弾性膜の中心の周りで３０〜１２０°の角度だけ隣接する制御点から角度を成して離間する、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の流体充填レンズまたは流体充填ミラーアセンブリ。
【請求項６】
前記圧力アジャスタは、前記エンベロープ内の流体の圧力を制御するため、流体を前記エンベロープに注入または前記エンベロープから除去するように選択的に操作可能である、
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の流体充填レンズまたは流体充填ミラーアセンブリ。
【請求項７】
前記圧力アジャスタは、前記固定支持に抗して前記エンベロープを圧縮または膨張して、それによって、前記エンベロープ内の流体の圧力を制御するように選択的に操作可能である、
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の流体充填レンズまたは流体充填ミラーアセンブリ。
【請求項８】
前記複数の制御点は少なくともひとつの作動点をさらに備え、前記圧力アジャスタは、前記エンベロープを圧縮または膨張するため、前記固定支持に対する前記膜支持部材の制御された変位のために、それぞれの係合部材によって前記作動点または各作動点で前記膜支持部材に接続された、
請求項７に記載の流体充填レンズまたは流体充填ミラーアセンブリ。
【請求項９】
ひとつ以上の作動点の前記位置は、前記光学表面の球形状に従って前記支持部材の変位を制御するよう選択された、
請求項８に記載の流体充填レンズまたは流体充填ミラーアセンブリ。
【請求項１０】
選択的に操作可能な前記圧力アジャスタは、前記圧力アジャスタの作動の際に前記複数の制御点で前記膜支持部材に力をかけるために、前記膜支持部材と前記固定支持との間で作動するように配置され、よって、前記エンベロープ内の流体の圧力を調整するために、前記膜支持部材と前記固定支持との間に相対的な移動を起こさせるように構成され；
前記複数の制御点のうち一つの制御点は、前記球状の光学表面の、前記膨張可能な弾性膜の縁部と交差する前記膜支持部材の周囲の各位置に配置され、且つ２つの隣接する転換点または変曲点の間の前記膨張可能な弾性膜の膨張方向とは反対のｚ軸に平行な方向における転換点を有する；
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の流体充填レンズまたは流体充填ミラーアセンブリ。
【請求項１１】
前記弾性膜は略細長く、一方の軸で直交軸よりも長く、両軸は、前記弾性膜の中心を通り、前記直交軸を横切って延在する２つの対向する長辺を有し、
前記複数の制御点は、前記一方の軸の一端の近傍の前記膜支持部材上の少なくともひとつの作動点と、前記一方の軸の他端の近傍の少なくともひとつのヒンジ点と、前記一方の軸の一端と前記中心との中間の前記膜支持部材の長辺のうちの一方の上にある少なくともひとつの中間ヒンジ点とを備える、
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の流体充填レンズまたは流体充填ミラーアセンブリ。
【請求項１２】
ひとつ以上の作動点が、前記一方の軸の一端の近傍に設けられ、少なくとも２つの中間ヒンジ点が、前記一方の軸の一端の前記ひとつ以上の作動点と前記弾性膜の中心との間の前記膜支持部材上に位置し、ひとつが前記膜支持部材の前記長辺のうちの一方の上にあり、もうひとつが他方の長辺上にある、
請求項１１に記載の流体充填レンズまたは流体充填ミラーアセンブリ。
【請求項１３】
前記膜支持部材に作用して、前記弾性膜の張力に応じた前記膜支持部材のｘｙ平面の潰れを制御する、ひとつ以上の曲がり制御装置を備え；
前記ひとつ以上の曲がり制御装置は、前記膜支持部材のｚ方向への変形に影響を与えることなく、前記膜支持部材のｘｙ平面の潰れを制御するように構成された、
請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の流体充填レンズまたは流体充填ミラーアセンブリ。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の流体充填レンズアセンブリを備えるメガネ類の製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜の一方の面へ直接に流体を適用することにより弾性膜の形状を制御するように流体圧が用いられる変形可能な膜アセンブリに関し、詳細には、流体が充填されたレンズまたは鏡に関し、そこにおいて弾性膜はレンズまたは鏡の表面を形成し、膜の曲率、すなわちレンズや鏡の度数、を調節するために流体の圧力が制御される。本発明の実施の形態は、静的または動的に可変な形状の弾性面が求められる音響トランスデューサ等の他の装置や機器に等しく適用できる。
【背景技術】
【０００２】
流体圧を用いて、流体と接触する弾性膜の形状を制御する類の流体充填レンズは、当該技術において公知である。一般に、これらのレンズは、膜が一方の側で隣接する、実質的に固定（一定）容積を有するエンベロープ（包被体）内で、流体量が制御される「流体注入」型であるか、または膜が一方の側の境界となる、固定量の流体を収容するエンベロープの容積が調節される「流体圧縮」型である。それぞれの場合において、エンベロープ内部の流体圧は、エンベロープに流体を加えるかもしくは除去するかして、または、エンベロープの容積を変化させて膜に作用する流体圧を制御するかして、膜の形状を制御するように調節される。
【０００３】
調節可能なレンズの種々の用途（例えば、カメラおよび他の光学機器）が可能であり、ひとつの使用例として、メガネ類がある。調節可能レンズは特に、老眼の矯正に役立つ（老眼とは、眼が年齢と共に近い物体に対して焦点を合わせる能力を次第に低下することを示す状態である）。調節可能レンズは、着用者が遠距離から近距離に至る距離範囲の視野を通して正しい視力を得ることができるため、有利である。これは、近距離視の矯正がレンズの底部範囲に提供され、それによって使用者が下を見た時にだけ近くの物体に焦点を合わせて見ることができる二焦点レンズよりも人間工学的である。
【０００４】
多くの従来技術の流体充填レンズの欠点は、膜を球状に維持するために、それらが剛体境界を有する円形であるか、少なくとも実質的に円形である必要があり、そうでなければ、望まない光学的ゆがみが生じることである。しかし、円形は、必ずしもメガネを含む特定の用途に対して好ましい形ではなく、なぜなら、それらの用途に対して常に美的な面で魅力があるとは考えられていないからである。丸いレンズも、光学器械における等、特定の用途に対して適していなかったり、実用的ではなかったりするかもしれない。それにもかかわらず、膜は通常、球状、またはひとつ以上の所望モード、一般的には１次以上のゼルニケ多項式に従って膨張することが求められる。
【０００５】
上記の種類の膜アセンブリにおいて、弾性膜は、張力（予張力）を受けて保持されて、温度または重力効果による、または、レンズが移動する場合の流体内部の慣性効果の結果による、望ましくない膜のたるみや皺を防ぐことが、しばしば望まれる。いくつかの例では、たるみを防ぐよう膜内部で必要とされる予張力は、作動時に膜に与えられる追加の張力と同じ程度の大きさであるかもしれない。しかし、他のアセンブリにおいては、膜の材料の厚さおよび係数に応じて、５、６倍程度大きいかもしれない。
【０００６】
例えば、ＷＯ９８／１１４５８Ａ１は、それぞれが第１、第２、および第３の相互係合リングから形成された周囲環状フレーム全体に張力がかけられて、それに保持される第１および第２の透明な可撓性膜を有する選択的に可変の焦点レンズを開示している。ＷＯ９８／１１４５８Ａ１のレンズは円形であり、そのため、周囲環状フレームは、曲がることなく張力の下で膜を支持できるように堅固な作りになっている。
【０００７】
しかし、この種類のいくつかの膜アセンブリでは、膜は、膜の形状を制御するために流体圧力が調節される場合にその範囲周辺で曲がるよう成された可撓性リングまたは他の膜支持部材により支持される。例えば、ＵＳ５３７１６２９Ａは、制御された方法で曲がる環状リムを有する膜支持体上に取り付けられる非円形膜を有する可変焦点距離レンズを開示している。非円形膜を用いているにもかかわらず、膜は膨張する際に実質的に球形を維持するので、望ましくない量のゆがみを導入することなく倍率を変えることができる。
【０００８】
また、内容を引用して本願に組み込まれた同時係属中の国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ２０１２／０５１４２６は、弾性的に曲げることができる支持リングにより縁部周りで保持される弾性膜を備えた変形可能な膜アセンブリを開示している。
【０００９】
ＵＳ５３７１６２９Ａのレンズの設計に固有な問題のひとつは、膜の張力が膜支持の可撓性リムに作用する点にある。レンズ内部の流体圧を変化させる時にリムにかかる増えた負荷は、それ自体重大な問題となるほど大きくはないが、たるみや皺を許容できる程度に防ぐのに十分な大きさの、膜にかけられる予張力があるということは、環状リムの可撓的な性質が、そのようなレベルの予張力は、望まれず制御されていない方法でリムを変形させるか、著しく不安定にする傾向にあることを意味することであり、これによりレンズの光学的品質が損なわれることになろう。
【００１０】
かかる好ましくない変形または不安定性は、２つの異なる方法で発現する。それらの第１は、内側への潰れまたは面内変形である。内容を引用して本願に組み込まれた同時係属中の国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１２／０７５５４９は、弾性的に曲げることができる支持リングにより縁部周りで保持される弾性膜を備えた変形可能な膜アセンブリを開示している。そこで説明されているアセンブリは、支持リングが膜の張力、特に、たるみや皺等を防ぐよう膜に印加される予張力の下で内側に潰れることを防ぐための曲がり制御装置を含んでいる。
【００１１】
上で検討した好ましくない変形の第２の形態は、面外変形またはゆがみである。特に、膜は球状に曲がる傾向があるが、膜の表面の張力による他の望ましくないモードを受けて曲がりやすくもある。特に、膜は、エネルギー的に有利な構造により曲がり、トーリック（「鞍形」）または他の形態を形成しやすい。かかる望ましくないモードは、膜の境界形状によって影響され、したがって純粋なゼルニケモードでないかもしれない。膜の望ましくないトーリック変形のリスクは、膜が平坦である場合に大きいが、膜が球状に曲がる場合でさえも依然として存在する。望ましくないモードとは対照的に、膜変形の望ましいモードは通常、膜の境界のちょうど外側に着座すると考えられている単位球に基づく実質的に純粋なゼルニケモードであることが正しく理解されよう。
【発明の概要】
【００１２】
本発明の目的は、膜および膜支持部材の変形が、変形または他の面外のゆがみの好ましくないモードに対抗して安定している、上で説明した種類の調節可能な流体充填レンズを提供することにある。
【００１３】
したがって、本発明の一態様において、固定支持と、流体充填エンベロープであって、その少なくともひとつの壁部が可撓性膜支持部材によってその縁部の周りで張力がかけられて保持される弾性膜によって形成され、前記膜支持部材は、制御点における前記固定支持に対して相対的に膜縁部の位置を制御するために、それぞれの係合部材によって前記支持部材の周りの複数の個別の制御点で前記固定支持に結合され、前記部材は前記制御点の間で拘束されていない、流体充填エンベロープと、前記エンベロープ内の前記流体の圧力を調節し、それによって、前記膜の形状を調節するための選択的に操作可能な圧力アジャスタ（調節器）とを備え、前記支持部材全体の周囲でノード（節）を持たない前記膜の張力による負荷に応じて、前記支持部材の最も低い次数の面外曲げモードのエネルギーを増加するよう選択される、前記膜上の離間した位置で前記膜縁部の周囲に位置する少なくとも３つの制御点が設けられる、変形可能膜アセンブリが提供される。
【００１４】
別の方向から見ると、少なくとも３つの制御点は、ひとつ以上の所望のモードに従って流体の圧力を調節するときに膜が変形することを許容するが、ひとつ以上の他の望ましくないモードに従う膜縁部の変位を抑制するよう選択される、膜の縁部の周囲の位置に配設されてもよい。上で説明したように、所望のモードは、純粋な、または実質的に純粋なゼルニケモードまたは他のモードであってもよいのに対して、望ましくないモードは、膜の実際の外形形状によって決定される。
【００１５】
したがって、本発明の実施の形態によれば、制御点は、ひとつ以上の所望の膜の曲がりの低次モードを誘発する一方で、ひとつ以上の望ましくない高次モードを抑制するように位置してもよい。実施の形態によっては、ｎ個の制御点（ここでｎは、３以上の整数）が存在し、制御点は、ｎ＋１次の望ましくないモードを抑え、ｎ−１次の所望のモードを誘発する。
【００１６】
好ましくは、制御点は、膜の張力による負荷に応じて、いずれの制御点もない状態で存在する少なくとも最も低い次数の望ましくないモードを抑制するよう位置してもよい。高次の望ましくないモードは許容してもよいが、それらは、エネルギー的にそれ程有利ではなく、膜縁部のより小さな変位を伴うため、膜形状の忠実度を維持することに対して大きな問題ではない。制御点は、膜が少なくとも最も低い次数の所望曲げモードに従って変形することを許容するように位置決めされてもよい。制御点は、最も低い次数の所望曲げモードが支持部材と交差するノードを有する位置に位置決めされてもよい。制御点は、ひとつ以上の１次、２次、または３次（および／または高次の）望ましくないモードに従う膜の自然発生的な変形を抑えるよう位置決めされてもよい。適宜、制御点は、少なくとも１次の望ましくないモード、および、任意ではあるが、膜縁部にノードを有する少なくとも選択される２次または３次の望ましくないモードに従う膜の望ましくない変形をも防ぐよう位置決めされてもよい。
【００１７】
以下でより詳細に説明するような実施の形態によっては、支持部材は、ひとつ以上の制御点で制御可能に変位されてもよく、かかる選択的な変位は、実施の形態によっては、膜が自然発生的に取らないように制御点によって妨げられるひとつ以上の同じ次数の曲げモードに従う膜の制御された変形を許容してもよい。言い換えれば、支持部材は、ひとつ以上の制御点において、ひとつ以上の所望の曲げモードに従って、抑制位置に選択的に動くことが可能であってもよい。その抑制位置では、それらのひとつ以上の対応する望ましくないモードが抑制される。そして、抑制位置から離間したひとつ以上の制御点における膜の変位がそれらひとつ以上の所望モードによる膜の曲がりを許容する。かかるひとつ以上の制御点は、以下で説明するような作動点であってもよい。
【００１８】
光学的および特定の他の用途に対して、膜の変形の所望モードは、レンズ領域が基本単位円内に位置するひとつ以上のゼルニケ多項式によって説明されてもよい。本発明の実施の形態によって適宜、アリゾナフリンジ係数形態のゼルニケ多項式が用いられてもよい。したがって、制御点は、少なくとも球状（２次焦点はずれ、式（１）（以下式は後記の数１に示す。））変形、および、任意に球状および選択された２次、３次、および／または４次ゼルニケ多項式を許容して、非点収差、コマ収差、およびトレフォイルから選択される球状からのひとつ以上のずれを導入するよう位置決めされてもよい。
【００１９】
膜は、円形または非円形であってもよい。制御点は、制御点において膜の縁部の位置を制御するよう配置される。制御点の間の膜縁部の外郭形状（プロファイル）は、ひとつ以上の所望モードの合計の交差とそれらの点の間の膜の外形形状によって画成され（定められ）てもよい。
【００２０】
適宜、支持部材の曲げ剛性は、流体の圧力を調節するとき、支持部材が適切に曲がって制御点の間で支持部材の外郭形状を制御し、したがって、膜の形状を制御するように、支持部材の周辺で変化させて（周辺に沿って異なって）もよい。実施の形態によっては、支持部材周辺の曲げ剛性のかかる変化を達成するために、リングの寸法が、その範囲周辺で変化してもよい。支持部材は、実質的に均一で均質の材料でできていて、可変断面２次モーメントを有していてもよい。支持部材は、実質的に均一な深さと可変幅とを有し、リング周囲の断面２次モーメント、したがってリングの曲げ剛性を制御してもよい。実施の形態によっては、支持部材は、実質的に均一な厚さの、例えば、ステンレス鋼の金属シートから適切に切り取るか打ち抜くかして、シートの平面に可変幅の円形または非円形リングを得てもよい。
【００２１】
支持部材周囲の曲げ剛性を、例えば、ＰＣＴ／ＧＢ２０１２／０５１４２６に開示されているような有限要素解析法（ＦＥＡ）によって都合よく決定してもよい。特に、ＦＥＡを利用して、膨張する場合に膜が所定形態を達成するか、できるよう、支持部材に接続される膜が、増加した（または減少した）流体圧によりひずむ際に、増加する負荷を受けた場合に支持部材の曲がりを制御するために必要な支持部材周囲の曲げ剛性の必要な変化を計算してもよい。
【００２２】
実施の形態によっては、支持部材の剛性は、その範囲周辺で一定または実質的に一定であってもよい。
【００２３】
適宜、支持部材は弾性的に曲げることができてもよい。
【００２４】
上で明記した要件を条件として、各制御点は、膜の中心の周りで３０〜１２０°の角度だけ、隣接する制御点から角度を成して離間してもよい。角度間隔は、４０〜１１０°または５０〜１００°または６０〜９０°または９０〜１２０°または１００〜１２０°であってもよい。この文脈において、「中心」が意味するものは、膜の略中心に位置する点であり、ここでは幾何学上の中心（「ボックス中心」）であってもよく、光学的用途の場合、光学中心であってもよい。制御点をひとつ以上の望ましくないモードのノードに置くことは効果的ではないことが、正しく理解されよう。しかし、制御点は、ひとつ以上の所望モードと互換性のある膜縁部上の位置に位置すべきである。言い換えれば、それぞれの係合部材によって制御されるような各制御点における固定支持に対する相対的な膜縁部の位置は、膜の変形のひとつ以上の所望（望ましい）モードに対応すべきである。
【００２５】
好ましくは、したがって、本発明の実施の形態によって、制御点は、膜の表面の張力の結果としての膜の変形（例えば、トーリック（円環状レンズの）モード）の自然発生的な望ましくないモードを抑えるよう、その範囲周辺の個別位置において膜の縁部上に位置決めされてもよい。制御点の適切な配置によって、特定の所望１次モードが許容される一方で、同じ次数の別のモードを含む他の望ましくないモードを抑えてもよいことは、正しく理解されよう。
【００２６】
アジャスタは、エンベロープ内の流体の圧力を制御するため、エンベロープから流体を注入または除去（排出）するように選択的に操作可能であってもよい。したがって、エンベロープの容積は、（実際の容積にわずかな増加または減少を生じさせる膜またはエンベロープの他の部分の膨張以外に）実質的に一定のままであってよく、流体圧は、例えば、選択的に動作可能なポンプを用いて、エンベロープから流体を選択的に注入または除去することによって制御されてもよい（「注入モード」）。
【００２７】
実施の形態によっては、各制御点は、膜支持部材がそれぞれの係合部材によって固定支持にヒンジ接続されるヒンジ点を備えてもよい。ヒンジ点において、支持部材は、支持に対する相対的な固定位置に保持されてもよいが、ある程度の面内移動が許容されてもよい。各ヒンジ点において、膜縁部は、前記ひとつ以上の所望モードに従う変形のための固定支持に対するゼロまたは実質的にゼロ変位の点である。さらに、ヒンジ点は、これらの点における膜縁部の移動を抑制するように、前記ひとつ以上の望ましくないモードに従う変形のための固定支持に対する非ゼロ変位の点である膜縁部上の位置に配設されるべきである。実施の形態によっては、支持部材上に少なくとも３つのヒンジ点が存在すべきである。適宜、３つを超えるヒンジ点、例えば、４、５、６個以上のヒンジ点を設けてもよい。
【００２８】
膜の球状（焦点はずれ）変形は許容されるが、他のモードは望ましくないところの実施の形態において、ヒンジ点は、変形の中心、例えば、レンズまたは鏡の光学中心から等距離または実質的に等距離に適切に位置してもよい。かかる場合において、ヒンジ点はすべて、変形の中心と同心のゼロ変位の円形輪郭上に位置してもよい。
【００２９】
例えば、２次非点収差等の追加のモードが望まれる実施の形態においては、ヒンジ点は依然として、固定支持に対して相対的にゼロまたは実質的にゼロ変位の輪郭上に配設されてもよいが、それらはその場合、中心から等距離にはない。言い換えれば、かかる場合、ゼロ変位の輪郭は非円形である。いずれの場合においても、ヒンジ点は、ゼロまたは実質的にゼロ変位の輪郭が膜縁部と交差する位置に位置決めされてもよい。
【００３０】
代替として、前記アジャスタは、エンベロープの容量を調節して、それによって、エンベロープ内の流体の圧力を制御するように選択的に操作可能であってもよく、例えば、エンベロープ容量調節機構であってもよい。例えば、エンベロープは、圧縮性であり、前記固定支持に取り付けられてもよく、前記アジャスタは例えばベローズ方式であって、固定支持に抗してエンベロープを圧縮または膨張し、それによって固定量の流体によりエンベロープの容積を変化させる（「膨張モード」または「圧縮モード」）ように動作可能であってもよい。
【００３１】
固定支持は、エンベロープ上の第１の位置においてエンベロープを保持するよう配置されてもよく、アジャスタは、エンベロープ上の第２の位置においてエンベロープに圧縮力または膨張力を与えるように配置してもよい。第１および第２の位置は、圧縮または膨張方向で離間しており、エンベロープは、第１と第２の位置の間に可撓性側壁を有して、エンベロープが圧縮または膨張することを可能にする。
【００３２】
エンベロープは、第１の位置において固定支持によってその周囲の周りで保持されてもよく、固定支持は、エンベロープが取り付けられる剛体を備えていてもよい。例えば、エンベロープは膜と反対側の別の壁部をさらに備えていてもよく、前記他の壁部は、剛体に抗して隣接して配設されてもよい。
【００３３】
さらに別の実施の形態において、エンベロープの前記他の反対側の壁部は剛性であってもよく、固定支持またはその一部として機能してもよい。
【００３４】
適宜に、他の壁部は対象の波長の少なくとも一範囲に対して透明であってもよく、レンズ面を備えてもよい。
【００３５】
流体充填圧縮可能または膨張可能なエンベロープはしかるべく、弾性的に圧縮可能または膨張可能であってもよい。圧縮（または膨張）時、エンベロープ内の圧力は、大気圧と比べて調節され、アセンブリの作動時にエンベロープを圧縮（または膨張）するよう作用する力を除去すると、エンベロープは、その非作動状態へ弾性的に戻って、膜にかかる圧力を釣り合わせてもよい。このように、流体充填エンベロープが流体充填クッションのように動作してもよい。
【００３６】
アセンブリが圧縮（または膨張）モードで動作する実施の形態によっては、支持部材は、固定支持に対する固定位置に保持されてもよく、圧力アジャスタは、固定支持に対して相対的にエンベロープを圧縮または膨張させるために構成されてもよい。かかる実施の形態において、各制御点は上記のようなヒンジ点を備えてもよい。
【００３７】
しかし、実施の形態によっては、支持部材は、エンベロープを圧縮または膨張させるために固定支持に対して相対的に可動であってもよい。適宜、支持部材は固定支持から間隔を空けられてもよく、２つの間の相対間隔は圧力アジャスタによって調節可能であってもよい。実施の形態によっては、エンベロープは、支持に対する膜支持部材の移動により、流体充填エンベロープが圧縮または膨張するように固定支持に取り付けられてもよい。
【００３８】
適宜に、少なくともひとつの制御点は作動点を備えてもよく、アジャスタは、エンベロープの容積を調節するため、固定支持に対する支持部材の制御された変位のために、それぞれの係合部材によって作動点または各作動点で膜支持部材に接続される。係合部材は、前記ひとつ以上の所望モードに従って固定支持に対して相対的に膜支持部材を変位するように、作動点または各作動点において制御されるべきである。これは、膜形態の忠実度を維持するために重要である。
【００３９】
上で説明したように、ひとつ以上の作動点の位置は、ひとつ以上の所望の曲げモード、特に低次モードに従って支持部材の変位を制御するよう選択されてもよい。したがって、支持部材は、ひとつ以上の作動点において、ひとつ以上の望ましくない曲げモードが抑制される抑制位置へ選択的に移動可能であってもよいが、抑制位置から離間する作動点における部材の動きはその場合、同じ次数のひとつ以上の所望モードによる曲がりを許容する。これは、ひとつ以上の２次モード（例えば、非点収差）に従う支持膜の曲がりを選択的に抑制するか、許容するために特に有用である。
【００４０】
実施の形態によっては、すべての制御点は作動点を備えてもよい。代替として、少なくともひとつの他の制御点は、膜支持部材がそれぞれの係合部材によって固定支持にヒンジ接続されるヒンジ点を備えていてもよい。適宜、少なくともひとつの制御点および少なくとも２つのヒンジ点を設けてもよい。実施の形態によっては、少なくともひとつの制御点と３つ以上の、例えば、３、４、５、６個以上のヒンジ点があってもよい。
【００４１】
適宜、制御点（ヒンジ点または作動点）は、支持部材の周辺の各位置に位置するか、その近傍に位置してもよく、ここで、膜の縁部の外形形状と膜の変形のひとつ以上の所望のモードとの交点が、支持部材の外郭形状が反対方向への変曲点または転換点を示す２つの隣接する点の間で、それぞれの係合部材によって支持部材に加えられる力または反応の方向の転換点（アンチノード）を示す。通常ではあるが、必ずしも必須ではなく、係合部材は、各制御点において同じ方向の力を支持部材に印加してもよい。
【００４２】
実施の形態によっては、前記制御点はさらに、エンベロープ内の圧力が調節される際に、支持部材の外郭形状が実質的に静止したままである支持部材上の点に位置する少なくともひとつの追加のヒンジ点を備えてもよい。１つを超える追加ヒンジ点があってもよい。追加ヒンジ点は転換点に位置していないが、膜支持部材と交差するゼロ変位の輪郭上に都合よくあってもよい。普通、２、３、４、５個以上のかかる追加ヒンジ点を設けてもよい。
【００４３】
膜支持部材は、その縁部の周囲で膜を保持する。適宜、支持部材は、膜を取り囲んでもよい。圧縮モードまたは膨張モードで動作するアセンブリの場合、支持部材は、上記のように、エンベロープ上の第２の位置において流体充填エンベロープを保持してもよい。支持部材は、膜を取り巻いて円周方向に離間する複数の個別部分を備えていてもよいが、支持部材は通常、閉ループで膜を連続して取り巻いて延在する。適宜、膜支持部材は、膜の縁部を保持する支持リングを備えていてもよい。「リング」が意味するものは、膜の縁部と同一の形状を有する閉ループであり、ここで用いるような用語「リング」は、必ずしも支持部材が円形であることを暗に意味するものではない。リングは、その全体に膜が配設される開口部を画成する内側と、制御点を除いて拘束されていない外側とを有してもよい。
【００４４】
実施の形態によっては、前記膜は略細長くてもよく、一方の軸で直交軸よりも長く、両軸は、前記膜の中心（ボックス化中心または光学中心）を通り、前記直交軸を横切って延在する２つの対向する長辺を有する。制御点は、一方の軸の一端の近傍の支持部材上の少なくともひとつの作動点と、一方の軸の他端の近傍の少なくともひとつのヒンジ点と、一方の軸の一端と中心との中間の支持部材の一方の長辺上の少なくともひとつの中間ヒンジ点とを備えてもよい。言い換えれば、中間ヒンジ点は、一方の軸上への正投影が中心と作動点との間にある点に配設されてもよい。上で定義したような追加のヒンジ点であるひとつ以上の中間ヒンジ点を設けてもよい。
【００４５】
膜は略楕円形または矩形であってもよい。実施の形態によっては、膜は適宜、一般的なメガネレンズ形状、例えば、楕円形、半楕円形、矩形、ウェイファーラー、アビエーター、ナビゲーター、ハーフアイ、キャッツアイ、セミキャッツアイ、八角形、六角形、五角形、半正方形等から選択される形状であってもよい。
【００４６】
一方の軸の一端の近傍にひとつ以上の作動点があってもよい。実施の形態によっては、支持部材の周辺に作動点だけがあってもよい。好ましくは、少なくとも２つの中間ヒンジ点が、一方の軸の一端における前記ひとつ以上の作動点と膜の中心との間の支持部材上に位置してもよく、ひとつが支持部材の一方の長辺上にあり、もうひとつが他方の長辺上にある。適宜、少なくとも３つのヒンジ点を、前記ひとつ以上の作動点に加えて設けてもよい。
【００４７】
膜形状は連続して調節可能であってもよく、各位置において、支持部材は、所望の曲げモードに従う作動点の変位と一致する距離だけ作動点または各作動点において変位されてもよい。
【００４８】
流体は、流体密または容量不変のエンベロープ内に収容されてもよく、その一方の壁は弾性膜により形成される。流体は、気体を含め、適切などのような流体であってもよい。例えば、流体は水または空気であってもよい。流体の選択は、ある程度、変形可能膜アセンブリの意図する用途によって決まる。実施の形態によってはゲルを適切に用いてもよい。膜アセンブリが可変焦点透過レンズアセンブリである光学的使用においては、アセンブリの他の構成要素と屈折率が一致するシリコーンオイルなど（可視スペクトルに関係）の透明オイルが、対象波長で特に有利であることが見出された。適切には、前記流体は、例えば、分子量５４６．８８である１，３，５−トリメチル−１，１，３，５，５−ペンタフェニルトリシロキサン（米国ミシガン州ミッドランドのＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇが商品名ＤＣ−７０５で入手可能）や、分子量４８４．８１である１，３，３，５−テトラメチル−１，１，５，５−テトラフェニルトリシロキサン（Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇが商品名ＤＣ−７０４で入手可能）等のシリコーンオイルを含んでいてもよい。当業者によって、これがダブレット（二重レンズ）（またはトリプレット（三重レンズ））の機能形態も備え、材料の適切な選択により特定の状況下で色収差矯正を向上し、したがって、適切に異なる屈折率および分散（アッベ数）を有するのが望ましいことが理解されるだろう。  
【００４９】
膜は、当業者にとって公知のいずれの適切な弾性材料からできていてもよい。光学的用途に対して、膜は反射性であってもよく、エンベロープの反対側の表面に反射コーティングを有するか、少なくとも対象波長、例えば、可視光の範囲に対して光学的に透明であってもよい。適宜、膜は、最大約１００ＭＰａの弾性率を備える実質的に均一な二軸応力／ひずみ関係を有しているべきである。１〜１０または１〜２０ＭＰａの範囲の弾性率を有する膜が満足できることが見出された。例えば、一実施の形態では約５ＭＰａの弾性率を備える膜を用いてもよい。実施の形態によっては、膜は不均一な応力／ひずみ関係を有する材料からできていてもよい。適切な膜の材料は、ポリエチレンテレフタレート（例えばＭｙｌａｒ（登録商標））、ポリエステル、シリコンエラストマ（例えば、ポリ（ジメチルシロキサン）、熱可塑性ポリウレタン（例えば、Ｔｕｆｔａｎｅ（登録商標））、塩化ビニリデン重合体（例えば、Ｓａｒａｎ（登録商標））、または適切な厚さのガラスを含んでいる。実施の形態によっては、膜は単一材料層を備えてもよいが、他の実施の形態において、膜は重ねられた複数の層を備えてもよい。
【００５０】
膜は、膜支持部材上で予め張力がかけられているのが好ましい。複数の層を備える積層膜の場合、少なくともひとつの層が、膜が平坦か、最小限膨張されている場合に予張力がかけられているのが望ましい。膜は、張力の下で支持部材によって保持されてもよく、それによって張力は、膜全体の圧力差が最小である場合に、膜のたるみを減らす、または最小にするように働く。実施の形態によっては、膜は、ひずみが約３０％に達するまでの予張力がかけられてもよい。０．５〜２０％、１〜１０％または１〜５％の間、例えば、２または３％の予ひずみが、実施の形態によっては適切である。適宜、膜は支持部材への取り付け前に径方向に均一に張られてもよいが、実施の形態によっては、特に、膜が不均一な応力／ひずみ関係を有している場合に、膜は不均一に張られてもよい。
【００５１】
流体の圧力を調節することにより膜が膨張して、より湾曲する。作動時に、膜は張られ、膜のひずみが増す。実施の形態によっては、いくつかの用途に対し、作動時のひずみは約５７％に達するが、より一般的には、増加する作動時のひずみは０．０５％から１０％、１５％、２０％、または２５％の範囲であってもよい。例えば、アセンブリがレンズを備える実施の形態によっては、膜のひずみは、作動時に約１％まで増加する。適宜、作動時のひずみは、約０．１〜５％の範囲、例えば、約２％であってもよい。
【００５２】
流体充填エンベロープは、膜から離間された曲がらない後壁と、膜と後壁との間の可撓性側壁とを備えていてもよい。望まれるときは、膜、後壁、および流体は、膜および後壁が調節可能な光学レンズを形成するように光学的に透明であってもよい。後壁はある度数を有するレンズ、例えば、固定レンズを備えるような形状であってもよい。膜アセンブリはさらに、膜を覆う透明な剛性前部カバーを備えてもよく、前部カバーは任意に、ある度数を有するレンズ、例えば、固定レンズを備えるような形状である。
【００５３】
制御点に加えて、ひとつ以上の曲がり制御部材、または曲がり制御装置が、ＰＣＴ／ＥＰ２０１２／０７５５４で説明されているように、膜の表面の張力に応じて膜支持部材の曲がりまたは他の変形を制御してもよい。
【００５４】
実施の形態によっては、前記ひとつ以上の曲げ制御部材は、膜の縁部と実質的に同じ形状の支持ディスクを備えてもよく、それらの間で力の伝達を可能にするように膜支持部材に堅固に固定されてもよい。ＰＣＴ／ＥＰ２０１２／０７５５４９で説明されているように、支持ディスクは、支持部材の「面内」変形に抵抗する一方で、膜の形状を制御するために「面外」の曲がりを許容するよう構成されてもよい。
【００５５】
本発明の実施の形態の膜アセンブリは、膜を徐々にしかも制御可能に変形させて所定の形態を有する表面を提供することが望まれる様々な用途で使用してもよい。膜アセンブリを、静的用途および動的用途の両方に使用してもよい。したがって、実施の形態によっては、膜が静的に変形するよう要求されてもよいが、例えば、音響分野等の他の用途に対して、膜は動的にその形状を調節するよう求められてもよい。例えば、アセンブリを用いて、音響的表面、例えばラウドスピーカや他の音響トランスデューサ用のダイヤフラムを提供してもよい。しかし、膜アセンブリの特定用途は光学分野であり、この分野では膜を用いてレンズもしくは鏡またはその両方を提供してもよい。
【００５６】
光学的用途、特にはアセンブリが光を透過させたいレンズまたはその他の装置を備えている場合、実施の形態によっては、視野内にあるアセンブリの全部品は意図するスペクトル範囲にわたり、屈折率に関して一致することが望ましい。
【００５７】
本発明のさらに別の態様において、本発明の実施の形態による変形可能膜アセンブリを備えるメガネ類の製品が提供される。メガネ類の製品は、リム部とひとつまたは２つのテンプルを有するフレームを備え、変形可能膜アセンブリはリム部に取り付けることができる。
【００５８】
以下は、単に例示の目的で、添付図面を参照する本発明の実施の形態の説明である。
【００５９】
添付図は以下のとおりである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、１組のメガネの前上方からの斜視図である。メガネは、本発明の第1の実施の形態による２つの流体充填レンズに嵌合するフレームを備えている。
【００６１】
【図２ａ】図２ａは、図１のメガネの左側の左上方からの斜視図であり、第1の実施の形態のレンズアセンブリの一方がどのようにフレームに嵌合するのかを示す図である。
【図２ｂ】図２ｂは、図１のメガネの反対側の（即ち、着用者側からの）上方からの斜視図であり、同様にレンズアセンブリがどのようにフレームに嵌合するのかを示す図である。
【００６２】
【図３】図３は、非作動状態にある図２の一方のレンズアセンブリの正面図である。
【００６３】
【図４】図４は、図３の一方のレンズアセンブリのＩＶ−ＩＶ断面図である。
【００６４】
【図５】図５は、図３の一方のレンズアセンブリのＶ−Ｖ断面図である。
【００６５】
【図６】図６は、図３の一方のレンズアセンブリのＶＩ−ＶＩ断面図である。
【００６６】
【図７】図７は、図３のＶＩ−ＶＩに沿って切り取った一方のレンズアセンブリを、その前方の左に向いて下から見た斜視図である。
【００６７】
【図８】図８は、第１の実施の形態の一方のレンズアセンブリの分解図であり、アセンブリの部品を示す図である。
【００６８】
【図９】図９は、作動状態にある一方のレンズアセンブリの可撓性膜と膜支持リングの正面図であり、ヒンジ点がどのように配置されるかを示していて、記載の輪郭線は、作動時の膜の曲率を示す図である。
【００６９】
【図１０】図１０は、半径Ｒの概念上の球体へ投影された、作動状態における図９の膜とリングを示す図である。
【００７０】
【図１１】図１１は、図４に対応する一方のレンズアセンブリの断面であり、作動状態にあるアセンブリを示す図である。
【００７１】
【図１２】図１２は、図５に対応する一方のレンズアセンブリの断面であり、作動状態にあるアセンブリを示す図である。
【００７２】
【図１３】図１３は、レンズアセンブリを保持するための２部品の保持リングの半分の斜視図であり、レンズ用の作動機構を示す図である。
【００７３】
【図１４】図１４は、膜およびリングの斜視図であり、それらが好ましくないトーリック変形を受けている場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７４】
図１に示すように、１組のメガネ９０は、２つのリム部９３を有するフレーム９２と、２つのテンプル９４とを備える。リム部９３同士は、ブリッジ９５により接合され、各リム部９３は、本発明の実施の形態に従って、それぞれのレンズアセンブリ１を担持するような形状および寸法になっている。レンズアセンブリの一方１はメガネの左側に対して使用され、他方１’は右側に対して使用される。図２ｂに示すように、リム部９３は、レンズアセンブリ１、１’のそれぞれを収容する凹部１０１をもって後側に形成されている。各レンズアセンブリ１、１’は、それらの各凹部１０１、１０１’にスナップ嵌合している。
【００７５】
図２ｂに示すように、各レンズアセンブリ１、１’の鼻側の上側角部の領域には、突出部９８、９８’が形成されている。（「上側」とは、メガネ類を着用した場合の最も上側を意味する。）フレームには、突出部９８、９８’が嵌合する対応凹部１００、１００’が形成されている（図においてブリッジ９５の右側の凹部１００’は見えない）。
【００７６】
また、図２ａおよび２ｂから明らかであるが、リム部９３はそれぞれ後方に延びて切頭テンプル９６、９６’を形成する。切頭テンプルはその内部面に形成された凹部１０２、１０２’を有し、凹部にはレンズアセンブリ１、１’のアジャスタ（調整器）１０４、１０４’が収容される。アジャスタ１０４、１０４’のそれぞれが、手動で操作可能なアジャスタホイール（調整器回転輪）１０６、１０６’を備え、各アジャスタホイールが中央アパーチャ（開口）１０８、１０８’を含む。支柱１１０、１１０’が、フレーム９３に結合することを目的に端部で各テンプル９４から突出し、そのそれぞれのアパーチャ１０８、１０８’に押込嵌めするような寸法になっている。また、テンプル９４の各端部からは、各支柱１１０、１１０’のわずかに内側から（ブリッジ９５へ向かって）突出するねじ１１２、１１２’（以下「内部ねじ」と称する）が突出している。ロケータ支柱１１３、１１３’は、支柱１１０、１１０’のわずかに下側（「下側」とは、メガネを着用した場合の下側を意味する）から突出している。ねじ１１２、１１２’およびロケータ（位置決め）支柱１１３、１１３’が、支柱１１０、１１０’と平行に突出し、それらはアジャスタ１０４、１０４’および切頭テンプル９６、９６’にも嵌合する。特に、各アジャスタ１０４、１０４’には、内部ねじ１１２、１１２’と整列させるために位置決めされるそれぞれのねじ山２１２、２１２’が形成されている。各切頭テンプル９６、９６’には、対応して整列されるねじ山３１２、３１２’が形成されている。同様に、各アジャスタ１０４、１０４’には、内部ねじロケータ支柱１１３、１１３’と整列するために位置決めされるそれぞれの凹部２１３、２１３’が形成されている。各切頭テンプル９６、９６’には、対応して整列される凹部３１３、３１３’が形成されている。
【００７７】
したがって、フレーム９３をテンプル９４に嵌合して、両者間でレンズアセンブリ１、１’を挟持するために、テンプル９４上の支柱１１０、１１０’を、各アジャスタホイール１０６、１０６’のアパーチャ１０８、１０８’と整列させる。また、内部ねじ１１２、１１２’を、アジャスタ１０４、１０４’のねじ山２１２、２１２’および切頭テンプル９６、９６’のねじ山３１２、３１２’と整列させる。さらに、ロケータ支柱１１３、１１３’を、アジャスタ１０４、１０４’の凹部２１３、２１３’および切頭テンプル９６、９６’の凹部３１３、３１３’と整列させる。したがって、内部ねじ１１２、１１２’は、アジャスタ１０４、１０４’のねじ山２１２、２１２’および切頭テンプル９６、９６’のねじ山３１２、３１２’に螺合することができる。その場合、結果として支柱１１０、１１０’とアパーチャ１０８、１０８’との間、またアジャスタ１０４、１０４’の凹部２１２、２１２’と共にロケータ支柱１１３、１１３’と切頭テンプル９６、９６’の凹部３１３との間の押込嵌めを生じる。
【００７８】
図２ａにはアジャスタ１０４が示されていないことに留意されたい。そのため、カムプレート１２２の外面およびそのラチェット１２４が見える。カムプレート１２２を、より詳細に以下説明する。
【００７９】
図１および図２ｂから見て取れるように、左右のレンズアセンブリ１、１’は、互いに鏡像同士であり、それらの構造は鏡面関係にあることを除いて同一である。左側のレンズアセンブリ１だけを以下詳細に説明するが、右側アセンブリ１’の構造および作動が実質的に同じであることは正しく理解されよう。
【００８０】
図３および図９で最も良く分かるように、この実施の形態において、左側レンズアセンブリ１は、上記のように２つの対向する長辺３、５と２つの短辺７、９とを有する略矩形であり、フレーム９２の凹部１０２に嵌合するように設計されている。図示のレンズアセンブリの形状は適切な形状の一例にすぎず、本発明の実施の形態によるレンズアセンブリ等の変形可能膜アセンブリは、各種の異なる形状であってもよいことは正しく理解されよう。本発明の実施の形態は特に、図３および図９に示すような非円形に特に適しているが、本発明の実施の形態の教示は、変形可能膜を含む円形レンズや他の装置にも適用して所定形態を有する表面を提供する。
【００８１】
図８に示すように、第１の実施の形態のレンズアセンブリ1は、透明な前部カバープレート４と、透明な後部カバープレート１６と、レンズアセンブリ１の部品を共に保持する保持リング６ａ、６ｂの形態の２部品のハウジングとを備え、前後カバープレート４、１６は、前後軸（図８に示すようなｚ軸）上で離間している。保持リング６は、前部シェル６ａと後部シェル６ｂとを備えている。
【００８２】
前部カバープレート４は、ガラスまたは適切な透明高分子材料からできていてもよい。この実施の形態のレンズアセンブリ１において、前部カバープレートの厚さは１．５ｍｍであるが、これは変えてもよい。実施の形態によっては、前部カバープレート４は、例えば、単焦点（単一度数）、多重焦点（２つ以上の度数）、累進（傾斜度数）の固定集光力またはさらには調節可能要素のレンズを備えている。図４に示すように、例えば、この実施の形態において、前部カバープレート４は平凸である。
【００８３】
後部カバープレート１６は、前面１７と後面１４とを有し、ガラスまたは透明ポリマーからできていてもよい。この実施の形態において、後部カバープレート１６の厚さは１．５ｍｍであるが、これは要望に応じて変えてもよい。前部カバープレート４と同様に、実施の形態によっては、後部カバープレート１６は、固定集光力のレンズを形成していてもよい。この実施の形態において、例えば、図４から最も良くわかるように、後部カバープレート１６は、メニスカスレンズ（片面が凸で、他の片面が凹である１枚のレンズ）である。
【００８４】
図８に示すように、保持リング６の前部シェル６ａは、前部シェル６ａの外側範囲から後方に延びる後方延在側壁３８を形成している。その前側での前部シェル６ａの幅は前部リム４０によって画成され（定められ）、より詳細に以下説明するように、それに対して、レンズアセンブリ１の他の部分が嵌合する。側壁３８の内面には複数の凹部３９が形成されており、図８にそのうちの２つを示す。前部シェル６ａの周囲の凹部の位置は、より詳細に以下検討する。前部シェル６ａはアジャスタ１０４も担持している。図２ｂ、図３、および図８から分かるように、アジャスタ１０４はレンズアセンブリの短辺７に配設されている。
【００８５】
図８から最も良くわかるように、保持リングの後部シェル６ｂには、後部シェル６ｂの外側範囲から前方に延びる前方延在側壁３７が形成されている。その後側での後部シェル６ｂの幅は、後部リム３３によって画成され、より詳細に以下説明するように、それに対して、レンズアセンブリ１の他の部分が嵌合する。側壁３７の内面１８ａには、凹部３９に対応する位置に置かれた、対応する複数の支持フィンガまたは支柱３６が形成されている。支持フィンガは、側壁３７から前方に突出している。後部シェル６ｂには、また、後部シェル６ｂの一部として（必須ではないが）一体成形されたアジャスタカバー部２３が形成され、カバー部２３は後方に延びている。このカバー部２３は、アジャスタ１０４のシャフト１０５の上に嵌合する形状と寸法になっていることは、図８から正しく理解されよう。シャフト１０５は、前部シェル６１の前側から後方に突出しており、アジャスタホイール１０６は、その後端でシャフト１０５上に保持されている。
【００８６】
レンズアセンブリ１を組み立てるために、前部シェル６ａおよび後部シェル６ｂは、その間にあるレンズアセンブリ１の他の構成要素（これらの構成要素には、前部カバープレート４と後部カバープレート１６とは含まれなない）と共に、一緒に押圧される。後部シェル６ｂは前部シェル６ａに隣接して、これに嵌合する寸法を有し、支持フィンガ３６は凹部３９にぴったりと嵌合する。支柱３６は、共に嵌合される場合、側壁３７から前方に突出するという事実に鑑みて、前部６ａおよび後部６ｂシェルが一緒に嵌合できる一方で、レンズアセンブリ１の他の構成要素が両シェル間に挟持されるための空間が与えられることが正しく理解されよう。２つを共に接着してもよい。
【００８７】
図８で見て取れるように、レンズアセンブリ１がフレーム９３に嵌合するときに凹部１００に嵌合する上記突出部９８は後部シェル６ｂ上に形成される。
【００８８】
上で指摘したように、図８において、後部カバープレート１６は後部シェル６ｂの外側にあるとして示されており、前部カバープレート４は、前部シェル６ａの外側にあるとして示されている。前部シェル６ａの後方延在壁部３８の外面は傾斜している。前部カバープレート４は、レンズアセンブリ１がフレーム９３に嵌合する場合に、傾斜面とフレーム９３の凹部１０１との間で堅固に嵌合できるように、それに対応する形状になっている。それにもかかわらず、前部カバープレート４は後方延在壁部３８に接着されてシールを形成する。同様に、後部カバープレート１６は後部シェル６ｂに接着されている。また、より詳細に以下検討するように、レンズアセンブリの流体充填バッグ１２にも接着される。後部カバープレート１６および前部カバープレート４が保持リング６ａ、６ｂのいずれか一方の側の所定位置に置かれ、保持リング６ａ、６ｂの２つの部品が上記のようにして一緒に嵌合されると、レンズアセンブリ１は、内部空隙を画成する封止ユニットを構成する。
【００８９】
図２ｂで最も良くわかるように、保持リング６ａ、６ｂは、レンズアセンブリ１が、図２ｂを参照して上で説明したように保持される場合、それが動くことなく安定的に保持されるように、フレーム９３内にぴったり受け入れられる形状および寸法になされている。したがって、保持リング６は、以下説明するようなレンズアセンブリ１の可動部を安定的に固定支持する。
【００９０】
レンズアセンブリ１は、空隙内に、可撓性側壁１８と、後壁１９と、前方封止フランジ２０とを有する皿形部品１２を収容している。この実施の形態において、皿形部品１２は、透明なＤｕＰｏｎｔ（登録商標）ｂｏＰＥＴ（二軸延伸ポリエチレンテレフタレート）からできており、厚さは約６ミクロンであるが、皿形部品に他の適切な材料を用いて厚さを適宜に調節してもよい。皿形部品１２の後壁１９は、後部カバープレート１６の前面１７に隣接させて接合される。そのために、例えば、３Ｍ（登録商標）８２１１接着剤等の透明な感圧接着剤（ＰＳＡ）を採用してもよい。この実施の形態では、厚さ約２５ミクロンのＰＳＡ層が用いられるが、これは必要に応じて変えてもよい。
【００９１】
皿形部品１２の側壁１８は、後部シェル６ｂの内面１８ａに隣接して、保持リング６ａ、６ｂ内に浮動状態で収容される。この浮動配置により、皿形部品は、作動時に一方の短辺７の領域で圧縮されることが可能になり、レンズアセンブリ１の他の可動部は、より詳細に以下説明するように、保持リング６ａ、６ｂによって妨げられずに作動することが可能になる。
【００９２】
皿形部品１２の前方封止フランジ２０は、以下でより詳細に説明するような、曲げ制御部材として働くディスク２４を備える透明なダイヤフラムの後面に接合される。ディスク２４は、厚さが約０．１〜１．０ｍｍ、好ましくは０．３〜０．７ｍｍ、例えば約０．５ｍｍであってもよく、レンズアセンブリの場合にはポリカーボネート、ナイロン、またはガラスでできていてもよく、音響または非透過膜アセンブリの場合には種々のプラスチック、金属、またはセラミック部材または複合材でできていてもよい。この実施の形態において、図８で最も良く示すように、ディスク２４は、厚さ約０．５ｍｍのポリカーボネートの平板を備えているが、以下で説明する要求特性を備える適切な代替材料を代わりに用いてもよい。本発明の実施の形態のレンズアセンブリにおいては、ディスク２４は透明であるが、これは、例えば、非光学的な実施の形態等の他の実施の形態では必須でなくてもよい。図８で最も良くわかるように、透明ディスク２４は、略環状である、大きい中央アパーチャ２３２を備えている。大きい中央アパーチャ２３２の効果は、ＸＹ方向の透明ディスク２４の曲がりを分断して、以下説明するような、アセンブリ１の作動中にｚ軸上の透明ディスク２４の実質的に均一な面外の曲げ剛性を維持することにある。
【００９３】
透明ディスク２４の目的を以下に説明する。ディスク２４の種々の代替設計は、同時係属中のＰＣＴ／ＥＰ２０１２／０７５５４９に詳細に説明されている。その出願で説明されているように、透明ディスク２４内のアパーチャの正確な数、大きさ、および配置は、要望に応じて変えてもよく、例えば、ディスク２４を横断して離間する複数のさらに小さなアパーチャを設けてもよい。この実施の形態において、皿形部品１２は、接着剤Ｌｏｃｔｉｔｅ（登録商標）３５５５を用いてディスク２４の後面へ封止するように接着されるが、適切な代替は当業者に知られているとおりである。
【００９４】
透明ディスク２４の前面は、前部リング２および後部リング１０を備える一対の弾性的に曲げることのできる膜支持リング間に挟持される透明な非多孔性弾性膜８を備える膜サブアセンブリに対して封止されている。前記支持リング２、１０は、その弾性率が、膜アセンブリの全体的寸法（例えば厚さ約０．０５から約０．５ｍｍ）に対して相対的に薄く作成するのに十分なほどに高く、隣接する構成要素に接合可能であり、（複数の使用にわたって機能を持続するよう）低いクリープを呈する、または呈するような状態であり、および弾性変形可能である、任意の材料から作成してもよい。したがって、支持リング２、１０を、例えばステンレス鋼やチタンといった金属で作成してもよく、他の可能性として、ガラスおよびサファイアで作成してもよい。「接合可能」とは、接着、圧着、レーザー溶接または超音波溶接、または、当業者にとって明らかであって、利用可能ないずれか他の手段により接合できることを意味する。前部リング２の厚さは、０．２〜０．７５ｍｍの範囲、適切には０．３または０．４ｍｍから０．５ｍｍの範囲であってもよい。後部リング１０の厚さは、０．０１〜０．２５ｍｍの範囲、適切には０．０２５〜０．１ｍｍの範囲、例えば約０．０５ｍｍであってもよい。
【００９５】
図６および７に示すように、リング２、１０は、互いに実質的に同一の全体的寸法形状であり、前部リング２が保持リングの前部シェル６ａに隣接して着座するように、保持リングの内部空隙内に収容される寸法となっている。しかし、前部リング２と前部シェル６ａとの間には、レンズの使用中にリング２、１０が形状を変え、動けるような空間がある。前後のリング２、１０は一緒になって、弾性膜のための支持部材を形成する。この実施の形態においては、リング２、１０はステンレス鋼のシートから切り抜かれ、前部リング２は厚さが約０．３ｍｍである一方、後部リング１０は厚さが約０．０５ｍｍである。他の材料を用いて、所望の剛性が得られるように厚さを適宜に調節してもよい。
【００９６】
この実施の形態において、膜８は架橋ポリウレタンからできていて、厚さは約０．５ｍｍであるが、適切な弾性率を持つ代替材料を要望に応じて用いてもよい。例えば、膜８の代替材料を、ポリエステル類、例えばポリエチレンテレフタレート（例えばＭｙｌａｒ（登録商標））、シリコンエラストマ（例えばポリ（ジメチルシロキサン）、他の熱可塑性ポリウレタン、塩化ビニリデン重合体（例えばＳａｒａｎ（登録商標））、または適切な厚さのガラスとしてもよい。
【００９７】
膜８は、図４〜７、９、および１０に示すようにその縁部周りで安定して支持されるように、最大約２０％のひずみが得られるように予張力（プリテンション）がかけられて、リング２、１０に接合されている。この実施の形態において、膜８は、接着剤Ｌｏｃｔｉｔｅ（登録商標）３５５５を用いて前後リング２、１０に接着されている。膜８は、少なくとも後部リング１０との間で流体密シールを形成するのがよい。
【００９８】
図９に、前部リング２の形状をより詳細に示す。前部リング２は、その範囲周辺に、前部リング２の全体形状から外向きに、すなわち、その中央の囲まれた領域から離れる方向に、リング２の中央の囲まれた領域を有する平面内で突出する多数のタブ１２０を備えている。厚さはさておき、後部リング１０（図９では見えない）は、前部リング２および何らのタブも有していない点を除いて、形状と寸法が同様である。
【００９９】
ｘｙ平面における前後リング２、１０の幅は、それらの範囲周辺で所定の方法で変化する曲げ剛性を有するように、アセンブリ１の周囲で変化する。これにより、アセンブリ１が作動して可撓性膜８の変形を制御することによりレンズの度数を制御する場合に、以下さらに詳細に説明するように、支持リング２、１０の曲げがもたらされる。また、後部リング１０は、膜８をディスク２４からスペースをあけるように働く。
【０１００】
同時係属中のＰＣＴ／ＧＢ２０１２／０５１４２６で説明されているように、膜８に張力がかけられる場合、前後支持リング２、１０は、選択的に透明ディスク２４と一緒に作用してリング２、１０にかかるねじり力を釣り合わせるのがよい。
【０１０１】
前部リング２上のタブ１２０の形状は実質的に方形であるが、それは必須ではない。
【０１０２】
再び図９を参照すると、前部リング２は８つのタブ１２０を有している。符号１２０ａ〜ｃで示す３つのタブは、レンズアセンブリ１の短辺７に沿って離れて配置され、ここにアジャスタ１０４が置かれる。これら３つのタブ１２０ａ〜ｃを、レンズを作動させるための作動点として用いてレンズを調節し、それらはアジャスタ１０４へ機械的に接続される。図１３を参照して調節機構の詳細を以下説明する。他の５つのタブ１２０ｄ〜ｈは、レンズアセンブリ１の他方の短辺９および２つの長辺３と５の周りで離れて配置されている。図９に点線で描いた円から見て取れるように、これら５つの突出部はすべて、レンズの中心としての光学中心ＯＣを有する仮想円上に実質的に位置している。人間工学的な理由のため、ＯＣは図の中で寸法形状中心の左側、すなわち、テンプル９４よりもブリッジ９５に近い方にある。ＯＣは、レンズ使用中の場合の弾性膜８の変形した形状の最大膨張点に対応する。タブのうちの２つ、１２０ｄおよび１２０ｈは、アセンブリ１のＯＣと一方の短辺７との中間に位置している。一方のタブ１２０ｈは、支持部材の上側の長辺３上に配設され、他方のタブ１２０ｄは下側の長辺５上に配設される。第３のタブ１２０ｇは、上側の長辺３上で図の左上角部の方に位置している。第４のタブ１２０ｅは、下側の長辺上で図の左下角部の方に位置している。第５のタブ１２０ｆは、他方の短辺９上で、ＯＣと中央作動タブ１２０ｂとを通る線（点線で示す）よりも僅か下に位置している。
【０１０３】
図８に戻ると、タブ１２０は、保持リングの前部シェル６ａの凹部３９に嵌合する寸法になっている。タブ１２０は、後部シェル６ｂの支持フィンガ３６上に着座している。後部シェル６ｂおよび前部シェル６ａが一緒に組み立てられる際に、支持フィンガ３６はタブ１２０に接合し、タブ１２０および支持フィンガ３６の両方は、保持リング６の前部シェル６ａの凹部３９内に嵌合する。支持フィンガ３６および凹部３９は、レンズアセンブリ１が間に収容されずに前後シェル６ａ、６ｂが一緒になるように嵌合されたとしたときに、支持フィンガの端部と前部シェル６ａとの間に小さな隙間が存在するような寸法になっている。したがって、この隙間はタブ１２０のための空間を残す。したがって、タブ１２０は、レンズアセンブリ１の可動部を固定して保持リング６ａ、６ｂ内に保持するように保持リングの前後シェル６ａ、６ｂの間にクランプされることができる。ある程度のヒンジ運動および面内摺動がタブ１２０で生じることができる。
【０１０４】
したがって、一方の短辺７上に位置していない（したがって、作動点として機能しない）５つのタブ１２０ｄ〜ｈは、膜サブアセンブリを、他方の短辺９と並置する保持リング６へヒンジ接続するように働く。これら５つの点のすべては、リング２、１０および膜が、保持リング６によって提供される固定支持に対して相対的に保持されるヒンジ点である、と考えることができる。作動点１２０ａ〜ｃにおいてｚ軸上で膜サブアセンブリを変位させて流体圧を増加することにより、アセンブリ１の一方の短辺７に並置された膜サブアセンブリの部分を、保持リング６によって安定保持される皿形部品１２の後壁１９に向けて、またはそこから離れるように移動させる一方、サブアセンブリは、ヒンジ点として働く残りのヒンジ点１２０ｄ〜ｈにおいて後壁１９に対して相対的に不動に保持される。さもなければ、制御点１２０ａ〜ｈ間のリング２、１０の各部分は、後部カバー１６と前部カバー４との間の空隙を自在に「浮動」してしまう。
【０１０５】
図４〜７に示すような、前後リング２、１０と膜８とがｘｙ平面内で実質的に平面である非作動位置と、図１１および１２に示すような完全な作動位置との間で、保持リング６に対し相対的に、作動点１２０ａ〜ｃにおいて膜サブアセンブリを選択的に変位させるために、当業者にとって公知ないずれか適切な作動装置を用いてもよい。作動装置は手動または自動で操作可能であり、作動点において前後方向に膜サブアセンブリを駆動するために作動装置を膜サブアセンブリに接続する適切なリング係合機構を備えるのがよい。作動装置は、膜サブアセンブリを連続して変位させてもよく、または、相互に間を空けた複数の所定位置のみに膜サブアセンブリを移動させるようにしてもよい。作動装置を、メガネ９０のブリッジ９５またはテンプル９４の一方もしくは両方へ便利に収容してもよい。各レンズアセンブリ１、１’用の別々の作動装置をそれぞれのテンプル９４に設けてもよく、作動装置を任意に連結して２つのアセンブリ１、１’を同時に作動させてもよい。この実施の形態においては、図２を参照して先に説明したように、別々のアクチュエータが各テンプル９４に備えられる。作動装置が与える力は膜サブアセンブリに作用するとともに、ヒンジ点１２０を介して保持リング６に対して反対に作用し、保持リング６は、膜支持およびアセンブリを保持リング６に対して相対的に選択的に移動するよう、メガネ９０のフレーム９２内に固定して取り付けられることは、正しく理解されよう。作動装置は、ここで説明しないが、一般論として、機械的、電気的、または磁気的に操作されてもよく、および／または、例えば、形状記憶合金（ＳＭＡ）、ワックス、もしくは電気活性ポリマー等の相変化材料を利用するようにしてもよい。
【０１０６】
この実施の形態においては、各作動装置は、図２ａを参照して上で述べたように、カムプレート１２２を利用する手動で作動可能な装置である。アジャスタ１０４は、図２ａ、図３、および図１３を参照して最も良く理解できる。先に述べたように、アクチュエータ１０４はアジャスタホイール１０６を備え、この実施の形態においては、アジャスタホイール１０６は手動で回転可能であり、レンズアセンブリ１が一対のメガネ１に嵌合すると、テンプル９４上へ配置される。そのように嵌合する場合、アクチュエータ１０４はレンズアセンブリから後方に突出する。先に説明したように、アジャスタホイール１０６はシャフト１０５を介して接続され、シャフト１０５の後端に位置する。アジャスタホイール１０６から離間し、前部保持リング６ａの前側近傍にある、シャフトの反対側の前端は、第１のギヤ１１６を担持する。第１のギヤ１１６は、第１のギヤ１１６の上、すなわち、レンズアセンブリ１の上側の長辺３に向かう方向に配設される第２の大きいギヤ１１８と係合するように配置される。この第２のギヤ１１８は、前部保持リング６ａ上で回転自在に担持されており、カムプレート１２２の上端に配設されるラチェット１２４と係合するように配置されている。カムプレート１２２は全体的に細長く、弓形であり、３つの作動点１２０ａ〜ｃのすべてにおいてサブ膜アセンブリが移動するように、レンズアセンブリの短辺７に対応する前部シェル６ａの一方の側の少なくとも一部に沿って延びている。したがって、シャフト１０５の長さは、着用者の耳に向かうテンプルに沿ってアジャスタホイール１０６がどれだけ離れて位置するかによって選択される。
【０１０７】
カムプレート１２２は、カムフォロア（カム追随体）１２６と係合するような形状および構成になっている。カムフォロア１２６は、全体的に細長く、レンズアセンブリの短辺７に沿って延びている。それは、作動に用いられる３つのタブ１２０ａ〜ｃへ固定して取り付けられている。カムプレート１２２は、ギヤ１１８に対して相対的にカムプレート（カム板）の反対側の面（すなわち、レンズアセンブリ１に面する内面）に位置する３つのスロット１２２ａ〜ｃの形態でカムプロフィル（カム形状）を備えている。カムフォロア１２６は３つのノジュール（こぶ状部）１２６ａ〜ｃを備えており、これらのノジュールは、レンズが調節の一方の末端にある場合に、ノジュール１２６ａ〜ｃが各スロット１２２ａ〜ｃの上端に着座するように、それぞれスロット１２２ａ〜ｃに突出して配置し、構成する。カムプレートは、３つのノジュール１２６ａ〜ｃすべてを収容し、レンズアセンブリ１の作動中にカムプレート１２２の並進移動を許容するスロットを備えるのに十分な長さであるように、大まかにレンズアセンブリの短辺７と同様の長さであるような寸法になっている。図１３から見て取れるように、それは前部シェル６ａ内に保持される。カムプレート１２２およびカムフォロア１２６は、レンズアセンブリの短辺７の形状と略一致するように、そして互いに略一致するように、凸曲面を成している。スロット１２２ａ〜ｃは伸長され、カムプレート１２２の幅をほぼ横断している。各スロットが沿って通るカムプレート１２２の面上の角度により、レンズアセンブリ１の作動中にリング２、１０および膜８の所望の大きさの変位が生じる。３つの作動点１２０ａ〜ｃのそれぞれにおけるリング２、１０の相対的な変位について、図１０を参照してより完全に以下説明する。
【０１０８】
図４、図５、図１１、および図１２に示すように、保持リング６の前部シェル６ａおよび後部シェル６ｂは、組立時にカバープレート４が、前部膜支持リング２の前方に離間するように寸法取りされており、その結果、膜８は、前部カバープレート４に当たることなく、以下説明するように、作動時に前方へ膨張することができる。
【０１０９】
皿形部品１２、膜８、後部支持リング１０、およびダイヤフラム２４は、透明な流体で満たされる封止された内部キャビティ２２を画成している。この実施の形態において、キャビティ２２は透明オイル１１で満たされる。この実施の形態で使用するのは、Ｄｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）ＤＣ７０５シリコーンオイル（分子量５４６．８８の１，３，５−トリメチル−１，１，３，５，５−ペンタフェニルトリシロキサン）であるが、他の適切な無色オイル、特には、多くのメーカーがある、高屈折率のシロキサンオイル類の中から利用できる。オイル１１は、洩れても着用者の眼に有害とならないように選択すべきである。この点は非光学的用途ではあまり懸念されない。
【０１１０】
上記のように膜８は非作動位置において平坦のままとなるように、キャビティ２２は常時には過充填しないようにして、膜に対して図１０に示すような基準面Ｄを画成するようにするのがよい。膜１８の予張力（プリテンション）により膜が張り、アセンブリ１が動かされるときのオイル１１の温度変化、重力効果、または慣性効果に起因する望ましくない皺やたるみのリスクが低減する。上記のように、透明ダイヤフラム２４は、充填中および以下で説明するような操作中に、透明ダイヤフラム２４の前後間で流体が流れることを許容する中央アパーチャ２３２を有している。
【０１１１】
この実施の形態では、膜８は非作動位置において平面であるが、他の実施の形態における膜は非作動時に凸状（または凹状）であってもよく、作動時に平面構成を取ってもよい。このような場合、作動時の膜の面をうまく利用して基準参照面Ｄを画成することにより、リング２、１０またはｚ軸上のひとつ以上の他の支持部材の変位を測定するようにしてもよい。さらに別の代替において、アセンブリを実際には決して平面とならないように構成してもよく、さらに、作動または作動停止方向のいずれかにおけるその許容された移動の外挿である理論上の平面構成を有していてもよい。当業者は、たとえ実際の非作動状態において膜が既にある程度に湾曲している場合であっても、かかる理論上の平面状態が膜のための基準面を画成するよう用いられてもよいことを理解するであろう。
【０１１２】
オイル１１は、皿形部品１２を内部から支持するように働き、特に、可撓性側壁１８を補強してその自重またはアセンブリ内の慣性効果の下での潰れを防ぐ。このようにして、流体充填キャビティ２２はクッション様の弾性的に圧縮性のあるエンベロープを形成する。
【０１１３】
この実施の形態において、透明なオイル１１、ならびに、後部カバープレート１６、皿形部品１２、皿形部品１２の後壁１９を後部カバープレート１６の前面１７に接合するための感圧接着剤、透明なダイヤフラム２４、ならびに膜８を作成するために用いられる材料はすべて、互いに可能な限り近似する屈折率を有するよう選択される。透明オイル１１で満たされた内部キャビティ２２と共に、膜８および後部カバープレート１６の後面１４は、調節可能レンズの反対側の光学面を形成する。前記のように、この実施の形態における後部カバープレート１６はメニスカスレンズである。
【０１１４】
非作動状態において膜は平面であるので、膜８から加算される値はゼロであり、レンズは後部カバープレート１６により与えられる度数を有する。非光学的用途については、流体がアセンブリの他の部品と共に透明である必要はなく、要望に応じて不透明または半透明であってもよいことは言うまでもない。
【０１１５】
本発明は、この実施の形態に用いる特定の材料および寸法に限定されるものではなく、例示に過ぎないことは正しく理解されよう。異なる種類の材料を、光学的に透明で、支持リング２、１０と比べて全体剛性が低く、ダイヤフラム２４に接合可能な皿形部品１２に適切に用いてもよい。アセンブリの部品を永続的に結合でき、クリープ耐性があり、粘度が実用的で、流体１１が存在する場合に不活性のままである、異なる接着剤を選択してもよい。種々の部品に対して選択される材料に応じて、特定の接着剤を選択してもよい。
【０１１６】
アジャスタホイール１０６を手動で回転させることによって作動装置を操作する場合、シャフト１０５が回転することにより第１のギヤ１１６が回転する。第２のギヤ１１８との係合によって、第２のギヤ１１８も回転し、その際、ラチェット１２４を駆動し、それによってカムプレート１２２をレンズアセンブリ１の短辺７に沿って上方に並進移動させる力がかかる。カムフォロア１２６のノジュール１２６ａ〜ｃはスロット１２２ａ〜ｃと協働し、この動きにより、カムフォロア１２６は後方に並進させられ、それによりノジュール１２６ａ〜ｃがそれぞれのカムプレート凹部１２２ａ〜ｃ内を通る。タブ１２０ａ〜ｃがそれぞれのノジュール１２６ａ〜ｃに固定されて取り付けられているので、アセンブリ１の一方の短辺７における膜サブアセンブリは、保持リング６に対して相対的に非作動位置から後方へ動かされ、それによってキャビティ２２が圧縮されてキャビティ２２内の流体圧が増加する。皿形部品１２の側壁１８は可撓性があるのでこの動きが可能になる。増加した流体圧は弾性膜８を膨張させ、図１１および１２に示すように前方へ凸状形態に突出させ、それによって膜の曲率および膜８と後部カバープレート１６の後面１４との間のレンズの光学的厚さを増し、後部カバープレート１６の固定メニスカスレンズに正の度数を加える。
【０１１７】
レンズアセンブリ１を上記の操作前の状態に戻すことが望ましい場合、アジャスタホイール１０６を反対方向に回転してカムプレート１２２を反対方向に並進させ、それによってレンズアセンブリ１の一方の短辺７を初期位置まで前方に戻してもよい。そのようにして流体圧は減少し、弾性膜８はその初期形状に戻る。
【０１１８】
他の実施の形態において、作動装置は、サブアセンブリを非作動位置から前方へ動くように設定でき、それによりキャビティ２２内の流体圧を減少させることができ、後部カバープレート１６の後面１４と組み合わせて複合レンズが両凹となるように、膜８を内側へ凹状形態に膨張させることが正しく理解されよう。この実施の形態において、後方向における最大曲率は、膜８と透明ダイヤフラム２４との間の隙間によって制限される。膜８の曲率が大きくなるほど、膜８によって与えられる追加の度数（正または負）は大きくなる。かかる実施の形態において、皿形部品１２の可撓性側壁１８は、非作動位置において圧縮され、作動時に伸びることになる。
【０１１９】
レンズアセンブリとして用いるには、作動時に膜８が球状または以下説明するような別の所定形態に変形する必要がある。本発明の実施の形態による変形可能膜アセンブリの異なる光学的または非光学的用途にとって、その他の所定の形態が望まれるかもしれない。膜８が非円形であるので、所定形態に膨張する場合に膜８の形状を制御するために、膜支持リング２、１０は、アセンブリの作動中に、平面基準に垂直なｚ軸上で撓むように曲がらねばならない。特に、膜支持リング２、１０は、膜８が所定形態を有する場合、膜８の縁部の外郭形状と一致するように曲がらねばならない。膜支持リング２、１０の可撓性が不十分であったとすると、または正しく曲がらないとすると、アセンブリ１の作動時に、膜８の縁部は膜８の所定形態と一致せず、膜８の全体形状は、結果として、ゆがんでしまうことになる。本発明の実施の形態によれば、膜８は、ひとつ以上の曲げモードに従って変形するよう求められてもよく、したがって膜８の縁部の外郭形状は、膜８の外形縁部の形状とのひとつ以上の所望の曲げモードの交差によって画成される。
【０１２０】
図１０は、レンズアセンブリ１が操作されて膜８に実質的にゆがみの無い球状形態を与える場合に要求される、この実施の形態の膜８の縁部の外郭形状を示す。図９および１０に、一点鎖線で球状形態の輪郭および頂点にあるその光学中心ＯＣを示す。図１０の上半分は、ｘｙ平面視、すなわち、レンズアセンブリ１の前部を見た図を示す。図１０の下半分において、短い破線で示す概念上の球体に投影した膜８および支持リング２、１０を実線で示す。図１０の下半分は、レンズアセンブリ１の下から、すなわち、Ｕ−Ｕ方向に見た図を示す。したがって、長辺５と短辺９および７の一部が見えている。特に、タブ１２０ｆとタブ１２０ｂの間のリング２、１０の作動形状を示し、符号２、１０で示す。タブ１２０ｆと１２０ｂとの間の膜８の外郭形状も見えている。この線は、半径Ｒの球体の輪郭に追従し、最大膨張点においてＯＣを通る。図の下半分に、比較のために、その平面非作動状態における膜も一点鎖線で示す。その非作動状態における膜の面は、この実施の形態のアセンブリ１の作動を説明するための基準面Ｄを表している。膜８が円形であり、膜８の球状変形が作動時に必要である場合は、膜８の縁部は、非作動位置と完全に作動した位置との間のすべての位置において円形で平面のままであるので、支持リング２、１０は剛体であってもよい。しかし、この実施の形態のレンズアセンブリ１の膜８の球状変形のためには、支持リング２、１０は、図１０に示すような作動時に、膜形状のゆがみを回避するよう曲がらねばならない。求められる曲がりは、特に、長辺３、５に沿って顕著である。
【０１２１】
支持リング２、１０の所望の曲がりを達成するため、リングはそれらが所望の外郭形状を取れるように可撓性でなければならず、それらの曲げ剛性はそれらの範囲周辺で変化し、その結果、膜アセンブリ１の作動時に膜８の増加した表面の張力の影響下で、リング２、１０が、それらの範囲周辺で不均一に応答し、それらを所定の方法で曲げる、または曲がることを可能にしている。図９を参照して先に説明したように、この実施の形態において、曲げ剛性の変化は、それらの範囲周辺でリング２、１０の幅を変化させることによって達成される。
【０１２２】
先に説明したようなリング周囲の曲げ剛性の所定変化を得るのに必要な支持リング２、１０の幅の実際の変化は、ＰＣＴ／ＧＢ２０１２／０５１４２６に記載されているような有限要素解析法（ＦＥＡ）によって計算してもよい。準静的または低周波光学用途およびその他用途に対して、静的ＦＥＡを適切に採用してもよい。しかし、他の実施の形態においては、表面が例えば音響用途を目的とする場合、動的ＦＥＡが適切であるかもしれない。当業者が認識するように、ＦＥＡは、それが静的または動的のいずれであっても、実際には図１０に示すような３つの作動点１２０ａ〜ｃに与えられる増加力Ｆを伴う結果となる膜形状を計算するよう選択したパラメータの入力と共にコンピュータを用いて実行される多数の反復（計算）を伴う。要素形状は、実行される計算に適合するように選択されてもよい。この実施の形態のリング２、１０の設計に対して、四面体要素形状が適切であることが見出された。入力する選択パラメータには、支持リング２、１０の寸法形状、膜８の寸法形状、膜８の係数、リングの係数がリング周りでどのように変化するか（実験的に、または適切な数式を用いて定義されてもよい）を含む、リング２、１０の係数、ディスク２４の係数、いずれかの部品における予張力量、温度、および他の環境的要因が含まれる。ＦＥＡプログラムは、負荷が作動点においてリングに印加される際に、膜８にかかる圧力がどのように増加するかを定義する。
【０１２３】
光学的な使用に向けてリング２、１０を正確に設計するために、ＦＥＡ解析の出力は、膜の実際の境界の外側に位置する単位円に基づいて、ひとつ以上のゼルニケモード式（２）によって定義されるように膜の所望形状に近似される。この実施の形態では、球面２次ゼルニケモード式（１）を使用しているが、高次球関数も、望ましければ、多数のゼルニケ様式の合計である形状を作成することによって用いることができる。実施の形態によっては、膜は、複数の異なる所望の曲げモードの次数、例えば、ゼルニケモードの２以上の次数の合計に従って変形するよう要求されてもよい。例えば、眼の特定の光学収差を矯正できる光学レンズを作成するために、膜は、同じ次数または高次の、ひとつ以上の選択された他のゼルニケモード、例えば、式（３）（非点収差）および／または式（４）（トレフォイル）と組み合わせた球面２次ゼルニケモード式（１）（焦点はずれ）の合計を備える関数に従って変形するよう要求されてもよい。
【数１】
0006475156.tif 000002
【０１２４】
ＦＥＡ出力は、ＦＥＡ出力が選択した関数によって定義されるような所望形状にどのように良好に近似しているかを見るよう膜８全体の選択したゼルニケ関数と相関される。ＦＥＡ出力および選択した関数が互いにどのように良好に相関しているかによって、レンズの関連パラメータが調節されて、次の反復への良好な適合を達成できる。ＦＥＡにより計算した、膜８のシミュレートされた変形が、選択したゼルニケ多項式関数によって記述されるような所望の表面形状にどのように良好に近似しているかを見ることによって、当業者は、選択した支持リング２、１０のパラメータがどのように良好に働くかを見ることができる。支持リング２、１０のどの領域が、ＦＥＡ出力および所定形態に近似する選択した関数の相関関係を向上するよう調整される必要があるのか（または、他のどのパラメータを調節すべきなのか）を判定することができる。
【０１２５】
上記の反復プロセスは、支持リング２、１０の変形（および作動点１２０ａ〜ｃに与えられる力Ｆ）により度数が連続変化するレンズを設計できるように、多くの異なるレンズ度数にわたって実行される。支持リング２、１０は、それらの範囲周辺のｚ軸上の撓みによって、および、要求されるレンズ度数における調節に関して、可変的に曲がるように設計されている。それらの範囲を取り巻くアセンブリ１のｚ軸に垂直なｘｙ平面における支持リング２、１０の幅の変化も、所望の光学中心ＯＣに対する相対的なヒンジ点１２０ｄ〜ｈおよび作動点１２０ａ〜ｃの位置を考慮に入れ、異なるレンズ形状に対して調節できる。
【０１２６】
一旦、膜８の形状を、上で説明したＦＥＡによって計算すると、光学レンズ面としての膜８の光学的特性を、計算された膜形状を用いて適切な光線追跡ソフトウェア（例えば、ワシントン州レッドモンドのＲａｄｉａｎｔ  Ｚｅｍａｘから入手可能なＺｅｍａｘ（商標）光学ソフトウェア）により決定してもよい。
【０１２７】
作動時の膜支持リング２、１０の外郭形状は、所定形態において膜８の縁部の外郭形状に合致しなければならないため、支持リング２、１０が固定されて保持されるヒンジ点１２０ｄ〜ｈは、リング２、１０がアセンブリ１の作動時に平面基準Ｄに対して相対的に変位しない点に対応するよう選択される。作動時の球体膜形状のゆがみを回避するため、ヒンジ点１２０ｄ〜ｈは、理想的には、図１０に示すような光学中心ＯＣに対して相対的に単一の円形輪郭上に位置決めされるべきであるが、実際には、ヒンジ点１２０ｄ〜ｈの位置は、最終的な膜形態の必要以上のゆがみ無しに同じ輪郭から僅かに離れてもよい。膜がひとつ以上の非球形モードに従って変形するよう要求される他の実施の形態においては、ヒンジ点は依然として、膜が変形する場合に変位しない支持リング２、１０の周囲の点に位置すべきであるが、そのような場合、ゼロ変位の輪郭は非円形であってもよい。
【０１２８】
この実施の形態には５つのヒンジ点１２０ｄ〜ｈがあるが、他の実施の形態では、すべてが光学中心に対して相対的に同じ輪郭上またはその近傍に設置されるのであれば、より多くの、または、より少ないヒンジ点であってもよい。さらに、輪郭は、膜８の変形中に膜８の必要な外郭形状を達成するために、リング２、１０の外郭形状が静止したままであることを要する輪郭である。したがって、さらに、膜８は、その縁部において、リング２、１０によって保持されるため、これらの点は、膜８が変形中に静止したままの点でもある。
【０１２９】
同様に、リング２、１０が作動装置によりｚ軸上で能動的に変位してキャビティ２２を圧縮する作動点１２０ａ〜ｃは、非作動位置と完全に作動された位置との間の各位置の作動点１２０ａ〜ｃにおけるリング２、１０の実際の変位が、所定形態の膜８の縁部と同じ外郭形状を有するよう膜８の縁部にとって必要な作動点におけるリング２、１０の変位と等しいか、実質的に等しいように選択される。図１０から、作動点１２０ｂおよび１２０ｃの変位は基準面Ｄから大きく下にあることが見て取れる。一方で、図１０の下半分におけるヒンジ点１２０ｅの投影は、リング２、１０の外郭形状が基準面Ｄで静止したままである位置にヒンジ点１２０ｅが位置することを示している。この実施の形態では、設けた作動点は３つであるが、他の実施の形態では、所望の所定形態を達成するために必要な膜縁部外郭形状の複雑さに応じて、より多くの、または、より少ない作動点があってもよい。
【０１３０】
力がリング２、１０にかけられる制御点（すなわち、作動点およびヒンジ点）の位置に関する設計ルールは、同時係属出願ＰＣＴ／ＧＢ２０１２／０５１４２６に開示されている。しかし、一般に、膜８の面を画成するには少なくとも３つの制御点が存在すべきであり、さらに、リング２、１０上の各点に、またはその近傍に、ひとつの制御点が存在し、その各点で、膜８の変形時に所定の形態を生じるのに必要なリング２、１０の外郭形状が、２つの隣接点間の制御点にかけられる力Ｆの方向の転換点を示しており、ここで、リングの外郭形状は、反対方向への変曲点または転換点を示している。
【０１３１】
この実施の形態において、リング２、１０の一方の短辺７は、膜８の円形輪郭に実質的に追従するので、その長さに沿って曲がる必要はほとんどない。それにもかかわらず、レンズが円形ではないので、差は最小であるが、外側の２つの作動点１２０ａおよび１２０ｃは依然として、中心点１２０ｂよりも僅かに多く変位して、支持リングの正しい外郭形状を維持する必要があり、そのため、短辺７は、レンズアセンブリ１の作動中にある程度の曲がりを示す。これは、この実施の形態の膜８の変形の所望の球形モードを示す概念上の球体に投影される際に、リングの外郭形状を再度考慮することにより理解できる。このように、球体の外郭形状に追従するために、外側の点１２０ａおよび１２０ｃを中心点１２０ｂよりもｚ軸の下方にすることが想定できる。これらの必要な異なる変位は、上記で説明し、図１３で明らかなように、カムプレート１２２の凹部１２２ａ〜ｃの僅かに異なる角度によって達成される。カムプレート１２２の同じ並進移動に対して相対的に、凹部１２２ａ〜ｃと前部リング２のそれぞれのタブ１２０ａ〜ｃとの間の、結果として生じる移動の程度は、凹部の角度によって左右される。図１３を参照すると、カムプレート１２２の幅に対する凹部１２２の角度が小さければ小さいほど（すなわち、凹部がカムプレート１２２の幅を横切って通るのが近ければ近いほど）、カムプレートのｙ方向並進によって与えられる合力のより大きな比率が、ｚ方向に向けられる。したがって、保持リングの前部シェル６ａに向かうか、それから離れる方向のリング２、１０のｚ方向の動きは、より狭い（浅い）角度の点において大きくなる。この場合、凹部１２２ａおよび１２２ｃは、凹部１２２ｂよりも狭い角度で配設され、したがって、リング２、１０は、タブ１２０ｂよりもタブ１２０ａおよび１２２ｃにおいてより大きく保持リングの前部シェル６ａに対して動かされる。したがって、単一のアクチュエータが、短辺７に沿った異なる程度の移動を提供するよう用いられる。その結果、レンズアセンブリ１は、その側に沿った支持部材の外郭形状の良好な制御をもたらすように、３つの点１２０ａ〜ｃにおいて都合よく作動する。
【０１３２】
制御点１２０ａ〜ｈ（すなわち、作動点１２０ａ〜ｃおよびヒンジ点１２０ｄ〜ｆ）は、以下で説明するような、望ましくないモードによる自然発生的な変形に対しても膜支持リング２、１０を安定させるように位置決めされる。したがって、ヒンジ点１２０ｄ〜ｈは、リング２、１０のゼロ（または、実質的にゼロ）変位の輪郭上に置かれる一方で、それらのうちの少なくとも３つが、そのような望ましくないモードの下で膜８の変形を抑えるよう選択された点、すなわち、望ましくないモードに従って変位されるが、ヒンジ点１２０ｄ〜ｈによってそうならないように制限される膜８の縁部に沿った点に置かれるのが望ましい。作動点１２０ａ〜ｃは同様に、膜８の縁部の制御されていない変形を抑えるが、上記のように膜８の変形の所望のモードに従って制御可能に選択的に変位できることは、正しく理解されよう。
【０１３３】
以上、説明したように、膜支持リング２、１０は、レンズアセンブリ１の作動時にｚ軸で曲がらねばならない。支持リング２、１０は、アセンブリが作動する場合に、膜８で増加する表面の張力に応じて、かかる曲がりを可能にするよう十分に可撓性を有するが、作動時に膜８の形状を制御する所定の方法での所望の曲がりと同様に、可撓性支持リング２、１０は、膜形状の忠実度を維持するためには避けるべき、制御されない曲がりも受けやすい。特に、支持リングが作動時に平面基準Ｄに対して相対的に曲がるように構成されている一方、それらは、自然発生的な制御されない変形も受けやすい。これは、面内潰れまたは面外の曲がりの形態を取るであろう。かかる面外の曲がりは、望ましくないもののエネルギー的に有利なひとつ以上のモードの変形、例えば、膜８のトーリック（鞍形状）変形を含む。これは、この望ましくない曲がりも、レンズが作動した後に生じるが、先で説明したように、膜８に予め張力がかけられているからである。したがって、一般に、これは膜の表面の張力によって生じる。この望ましくない曲がりは、膜８の張力が膜サブアセンブリに含まれるエネルギーの一形態であり、膜サブアセンブリが自然にそれ自体を低いエネルギー状態に置くことを望むために生じる。エネルギー的に有利なモード、特に、低次モードに従って変形することによって膜の張力は減少し、したがってエネルギーが失われる。この望ましくない曲がりは本発明の実施の形態によって制御される。所望の曲げモードは、先に説明したような単位円に基づく純粋なゼルニケモードであってもよいが、本発明の実施の形態による制御点によって抑制されるべき望ましくない曲げモードは、膜の実際の形状によって制御されることは、正しく理解されよう。
【０１３４】
上で説明したように、この実施の形態の膜８は、膜のたるみや皺を減らすか無くすように、ひずみが最大で約５％になるように非作動状態の支持リング２、１０に予め張力がかけられている。実施の形態によっては、必要であれば、例えば、最大１０％またはさらに最大１５％または最大２０％のさらに大きな予張力を用いてもよい。この予張力は、支持リング２、１０にある程度のひずみを与えるよう作用し、支持がなければ、リングは、制御されない面内曲げを受けやすい。さらに、アセンブリ１の作動時に、キャビティ２２内の流体１１の圧力が変化して膜８を膨張させる。したがって膜８における表面の張力は増加し、追加の応力が支持リング２、１０にかかり、支持リング２、１０の所望形状における望ましくないゆがみのリスクが高まる。
【０１３５】
ここで説明するレンズアセンブリにおいて、透明ディスク２４は、面内の曲がりを受けて内側へ折れ曲がることに抗して膜サブアセンブリを支持するように働く。アセンブリ１の作動時、支持ディスク２４は、基準平面Ｄに対して相対的にｚ軸上で膜支持リング２、１０と共に曲がるように可撓性は十分であるが、ｘ軸  またはｙ軸上の望ましくない面内の曲がりに抗してリング２、１０を補強するように働く。ディスク２４は、ｘｙ平面において支持リング２、１０の剛性を高めるが、ｚ軸上のリングの面外剛性を著しく増加することはなく、それによって、リングが基準平面に対して相対的にｚ軸上で撓んで、作動時に膜８の所定形態を生じるのに必要な所望の外郭形状を取ることを可能にしている。ｘｙ平面において支持リング２、１０の剛性を高めることによって、リング２、１０は、非作動時および作動時にリングに作用する膜８内の表面の張力の影響の下で、ｘｙ平面における曲がりや他の変形に抗して補強される。
【０１３６】
この実施の形態では、支持ディスク２４がポリカーボネートからできているが、他の実施の形態では、ダイヤフラムは、ｘｙ平面で適切な剛性を有するものの、ファイバの配向に起因してｚ方向の剛性が低いファイバ材料から適切に作成してもよい。
【０１３７】
この実施の形態のディスク２４の面内剛性は実質的に均一であるが、実施の形態によっては、ＮＳ方向の剛性がＥＷ方向の剛性よりも高いダイヤフラムを用いてもよく、この方向性のある剛性を用いて、作動時の膜８の差ひずみをさらに補償してもよい。
【０１３８】
膜８の満足な変形を達成するために、膜８内の実質的に均一な表面の張力を維持するのが望ましい。この実施の形態のレンズアセンブリ１等の光学的用途に対して、これは、レンズの良好な光学的品質を保証する要因となる。この実施の形態の略矩形のレンズアセンブリ１の場合など、膜がｘｙ平面の一方向において他の方向よりも長いアセンブリである場合、支持リング２、１０は通常、作動時の所望の膜形態を生じるために、短軸よりも長軸に沿ってより曲がる必要がある。図９で示すように、この実施の形態において、支持リング２、１０は、作動時にＮＳ軸よりもＥＷ軸に沿ってより大きくｚ軸上で撓む。支持リング２、１０のこの差曲がりは、膜８がＮＳ方向よりもＥＷ方向によりひずんでいるため、膜８内の表面の張力にわずかな程度の異方性を導入してもよい。しかし、支持ディスク２４は、一つの軸（ＥＷ方向）に沿って主にｚ方向に曲がり、これは、他のＮＳ軸に沿う支持リング２、１０の面外剛性を増加させる傾向がある。ＥＷ方向に沿う支持リング２、１０の曲がりは、支持リング２、１０の短辺７、９を互いに近づける効果がある一方で、ＮＳ方向の同様の内側への曲がりに抗して支持リング２、１０の剛性を高める。これには、ＮＳ方向における膜８上のひずみを維持する間、ＥＷ方向における膜８上のひずみを弱める効果があり、それによって、ＥＷおよびＮＳ方向における膜８の表面の張力を再度釣り合わせる傾向がある。しかし、予張力ひずみは増分作動ひずみよりも著しく大きいため、この効果はわずかであり、実施の形態によっては、ＥＷおよびＮＳ方向における支持ディスクの均一な面外剛性を維持することがより望ましい場合もある。
【０１３９】
可撓性側壁１８を備える流体充填皿形部品１２および膜サブアセンブリ２、８、１０は、弾性クッション様エンベロープを形成している。キャビティ２２を圧縮する際、キャビティ２２内の流体１１の圧力は大気圧に対して相対的に徐々に増加し、弾性膜８を膨張させる。同様に、他の実施の形態において、キャビティ２２を膨張させて流体圧を大気圧に対して減少させてもよい。作動点１２０ａ〜ｃで作動装置によってかけられている力を解放すると、アセンブリはその非作動状態へ自動的にかつ弾性的に戻る。透明ディスク２４は、この作動中および作動停止中のサブアセンブリの制御を維持することを補助する。
【０１４０】
支持ディスク２４を用いることにより、支持リング２、１０と弾性膜８とがそれら自体で折れ曲がること（面内の曲がり）の可能性を低減したり、それを阻止する一方で、本発明の実施の形態はさらに、膜の張力による負荷に応じた望ましくない曲げモードによる好ましくない面外の曲がりの問題に対処する。これは、支持ディスク２４によってもたらされる追加の面内剛性にもかかわらず生じる。この問題は特に、例えば非作動状態で膜が平面にある場合に明らかである。このときは、平坦からのいかなるズレも一部の表面の張力を解放し、それ故有利に働く。しかし、前に説明したように、座屈は、例えば、作動時に膜が平面形態にある実施の形態において、アセンブリが作動する場合に生じ、膜が徐々に膨張するにつれて、その効果は減少する傾向にある。
【０１４１】
図１４は、エネルギー的に有利な低次の望ましくない曲げモードによって望ましくないトーリック曲げを受けて鞍形状を形成する膜サブアセンブリを示す。前後リング２、１０、膜８、およびダイヤフラム２４を示す。サブアセンブリは、ｘｙ平面で定義されるように略平面で開始し、中央のｘおよびｙ軸が交差する中心点Ｃを有すると考えられる。ｘ軸はサブアセンブリの長い長さに沿っており、ｙ軸は短い長さに沿っている。中心点から遠いｘ軸周りの範囲において、膜８は、ｚ軸方向で面外の下向きの曲がり、または、湾曲を有し、中心点から遠いｙ軸周りの範囲において、ｚ軸方向で面外の上向きの曲がり、または、湾曲を有する。したがって、これら２つの範囲で、曲がりが反対方向に生じて鞍形状を形成している。一旦これが生じると、サブアセンブリがもはや正しい基準平面形状を有しないため、レンズは正しく機能できないことが、正しく理解されよう。
【０１４２】
本発明の実施の形態は、図１４に示す自然発生的な望ましくない変形を受けるサブアセンブリのリスクを制御点１２０ａ〜ｈにより軽減する。
【０１４３】
同時係属中のＰＣＴ／ＧＢ２０１２／０５１４２６でより詳細に説明されているように、少なくとも３つの制御点１２０により、支持リング２、１０の平面を定義する必要がある。例えば、この実施の形態等の圧縮作動する膜アセンブリにおいて、これら３つの最低限の制御点１２０のうちの少なくともひとつは、作動点１２０ａ〜ｃでなければならない。ひとつまたは２つは、ヒンジ点１２０ｅ〜ｇであってもよい。好ましくない面外の曲がりの問題は、制御点１２０（ここで、保持リング６に対する相対的な膜８の位置が制御される）を膜の中心の周りで注意深く位置決めすることによって望ましくない低次曲げモードを抑制する一方で、所望の曲げモードを誘導することにより対処できることが分かってきている。レンズアセンブリが予張力で負荷をかけられ、膜が平面または平面に近い場合に、これは特に有用であるが、一般的に、膜８の望ましくない曲げモードを抑制して、その作動状態にかかわらず膜形態の忠実度を確実にすることが重要である。
【０１４４】
実施の形態によっては、最低３つの制御点１２０が、正しく位置している場合、膜境界全体の周辺にノード（節）を持たない少なくとも最も低い次数の望ましくない曲げモードを抑制するのに、十分であるだろう。しかし他の実施の形態において、特に、アセンブリを作動させ、先に説明したような転換点において支持リング２、１０の外郭形状を制御するのに必要な制御点１２０が、望ましくない曲げモードを抑制するよう適切に位置決めされていない場合、追加の制御点１２０ｄ、１２０ｈを用いて、不可欠な安定度を提供する必要がある。
【０１４５】
低次の望ましくない曲げモードを抑制するために、制御点１２０は、膜８全体の縁部の周りにノードを持たない膜８の張力による負荷に応じてリング２、１０の望ましくない第１の面外の曲げモードのエネルギーを増加するように、適切に位置すべきである。言い換えれば、制御点１２０は、膜の縁部が膜８の張力による負荷に応じて望ましくない曲げモードに従って移動することを望む点に位置すべきであり、その結果、膜縁部の位置がそれらの点で制御される。
【０１４６】
より実用的なレベルでは、上記を条件として、光学中心ＯＣの周りの制御点の角度間隔は約３０〜１２０°であるのがよい。説明しているこの実施の形態では、基準点としてＯＣを用いるが、使用する中心点は、幾何学的な中心（ボックス化の中心）またはその２つの範囲の別の点のような代替点であってもよい。
【０１４７】
この実施の形態において、５つのヒンジ点１２０ｄ〜ｈを用いて望ましくない曲げモードを抑制することによりリング２、１０および膜８に対する制御を与える。図９において、ヒンジ点１２０ｄ〜ｈはすべて、光学中心ＯＣから実質的に等距離にあることは、一点鎖線に示す円から見て取れる。この実施の形態において、ヒンジ点１２０ｄ〜ｈは、ｚ軸上の作動点１２０ａ〜ｃでリング２、１０を選択的に変位する一方で、１次および他の望ましくない２次（略非点収差）モードを抑制して図１４に示す種類の鞍状を防ぐことによって、アセンブリ１が作動する場合に、所望の２次ゼルニケモード式（１）による球状変形に必要とされるような膜８の縁部のゼロまたは最小変位の点として選択される。言い換えれば、キャビティ２２内の流体１１を圧縮し、それによって上記のように膜８の形態を調節するように保持リング６に対して相対的にリング２、１０を動かす時に、リング２、１０をヒンジ点１２０ｄ〜ｈにおいて変位させない、または最小限に変位させるのがよい（しかし、それらは、所定位置にありながら摺動、回転、または曲がってもよく、したがって、リング２、１０がレンズアセンブリ１の使用中に正しい外郭形状を取ることを可能にしている）。したがって、ヒンジ点１２０ｄ〜ｈは、保持リング６に対して固定関係で保持される適切な点である。
【０１４８】
膜８が２次非点収差モード式（３）または３次トレフォイルモード式（４）等の高次曲げモードに従って曲がるよう望まれる他の実施の形態において、ヒンジ点は依然として、所望のモードに対するゼロ変位の点に位置決めされるが、膜の中心の周りのゼロ変位輪郭は非円形である。
【０１４９】
この実施の形態の２つのヒンジ点１２０ｄ、１２０ｈは、光学中心と作動点１２０ａ〜ｃの中間に配設される。すなわち、図９に示すＥＷ軸上へのそれらの正投影は、中心ＯＣと作動点１２０ａ〜ｃとの間に配設される。これにより、制御点の間に実用的な間隔がもたらされる。
【０１５０】
望まれるときは、追加のヒンジ点１２０を設けてもよいことは正しく理解されよう。例えば、図９に示すようなレンズアセンブリの左下角部（すなわち、短辺９と長辺５との間の角部）に同じゼロ変位輪郭上の更なる点が存在する。
【０１５１】
当業者は、作動点が、それらが望ましくない曲げモードのエネルギーを増加するように位置決めされていれば、望ましくない曲げモードを抑制する働きをしてもよいことを認識するであろう。代替として、作動点は（ヒンジ点とは異なり）、作動状態によっては（または非作動時に）、それらが特定の望ましくない曲げモードを抑制するよう作用するが、他の作動状態によっては（または、作動時に）、同じ次数の少なくともひとつの所望の曲げモードを許容するように位置決めされてもよい。したがって、例として、ひとつ以上の作動点は、アセンブリが作動していない場合、例えば、それによって膜が平面である場合、２次および／または高次の望ましくない曲げモードを抑制するように、支持リング２、１０の周辺に位置してもよいが、アセンブリの作動時に少なくともひとつの非点収差式（３）または高次の所望の曲げモードに従って変位して、かかるモードを引き起こす。
【０１５２】
先に説明した膜アセンブリは、レンズアセンブリ等の光学的用途および非光学的用途に用いられてもよい。用語「前部」、「後部」等は、本発明の実施の形態同士の間を明確にし、それらの間の一貫性を保つために、アセンブリ１、１’の部品の説明に用いられる。これらの用語は、レンズアセンブリに適しており、図１および２に示す種類のメガネの文脈において部品を説明する。メガネ用のレンズアセンブリ以外の用途（光学的または非光学的）に対して、「前部」または「後部」として説明される部品は、必ずしも関連するアセンブリの前部または後部において、またはそれに向かって配設される必要はない。例えば、用途によっては、膜は上方に面して配設されてもよく、その結果、「前部膜支持リング」が実際には「後部膜支持リング」の上に配設され、類似の用語はそれに応じて解釈すべきである。実際には、本明細書から明らかなように、本発明の実施の形態の膜アセンブリは、多種多様の異なる用途に用いられてもよく、ここで、用語「前部」および「後部」は、用いられているそれぞれの部品の実際の位置を説明していなくてもよいが、それにもかかわらず、これらの用語は、異なる実施の形態のアセンブリ内の部品同士の空間的相関関係を説明するためには有用である。
【０１５３】
したがって、本発明の実施の形態は、ひとつ以上の曲げることのできる周囲膜支持リング２、１０による張力の下で保持される弾性膜８が少なくとも一方の側の境界となっている流体充填エンベロープを備える膜アセンブリ１を提供する。エンベロープ内の流体圧を、例えばエンベロープを圧縮することによって増加させて、または、例えばエンベロープを膨張させることによって減少させて、膜を横切る圧力差を変化させることによって、膜を凸状または凹状にそれぞれ膨張させてもよい。本発明の実施の形態によれば、リング２、１０の位置は、膜の張力による負荷に応じる望ましくない曲げモードに従って膜８が自然発生的に曲がることを防ぐよう選択される制御点１２０で制御される。制御点は、リング２、１０全体の周辺にノードを持たない少なくとも最も低い次数の望ましくない曲げモードのエネルギーを増加するように位置決めされる少なくとも３つの作動点またはヒンジ点を備える。制御点はまた、要望通りにリング２、１０の外郭形状を制御するために、キャビティ２２内の圧力の結果として膜８にかかる力に抗するリングにかけられる力の方向のリング２、１０の所望の外郭形状の各転換点に置かれるのがよい。したがって、この目的に対する制御点１２０の配置は、膜８の境界形状およびその所望の作動形態による。したがって、必要があれば、追加のヒンジ点１２０ｄ〜ｈを、望ましくない曲げモードを抑えるために、望ましくないモードのエネルギーを増加することに役立つ所望の曲げモードに従う作動中のリングのゼロ変位の点に用いてもよい。
【０１５４】
説明した実施の形態のいくつかのパラメータおよび構成要素のいくつかの変形例は、既に説明した。当業者は、説明した特定の実施の形態のさらに多くの変形例が可能であることを正しく理解するであろう。例えば、図示の実施の形態において、支持リング２、１０の幅は、膜８の所望の形態を達成するために、リング２、１０およびしたがって膜８の縁部の正確な曲げを容易にするようそれらの範囲周辺で変えてよい。これは、好ましくない変形から膜サブアセンブリを安定させる目的には必須ではない。
【０１５５】
さらに、この実施の形態において、前後支持リング２、１０の厚さは異なるが、他の実施の形態では同じ厚さであってもよく、繰り返しになるが、厚さは、リング２、１０を望ましくない曲げモードに抗して安定させることにおける決定的なパラメータではない。実施の形態によっては、ディスク２４の曲げ剛性は、ねじり力と十分に釣り合う程度であればよく、この場合、後部リング１０を、前部リング２よりも薄く作成してもよく、また除いてしまってもよい。後者の場合、透明ディスク２４に、その前面で周方向段差等を設けて、膜８からディスク２４を離すようにしてもよく、言い換えれば、後部リング１０および透明ディスク２４は、ひとつの構成要素として効果的に一体化されてもよい。
【０１５６】
膜サブアセンブリの必要な安定性を達成する限り、他の変形例も可能である。説明した実施の形態では、５つのヒンジ点１２０ｄ〜ｈが用いられるが、代替として、４つのヒンジ点のみを用いてもよい。４つの適切な点の一例は、点１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｇ、および１２０ｈであってもよい。代替としては、点１２０ｄ、１２０ｆ、１２０ｇ、１２０ｈであってもよい。更なる代替としては、点１２０ｅ、１２０ｆ、１２０ｇ、１２０ｈであってもよい。４つのヒンジ点の場合、ひとつまたは２つが、光学中心ＯＣと、上で説明したような一方の短辺７上のひとつ以上の作動点１２０ａ〜ｃとの中間に位置してもよい。
【０１５７】
上記の実施の形態に由来する別の可能性のある変形例は、作動点の数にある。先に説明した例では３つの作動点１２０ａ〜ｃを用いた。３つの作動点よりも多く、またはそれよりも少なく用いてもよい。すべての作動点を通って延びる単一のカムプレートではなく、各作動点に対して別個のカム面支持部を設けてもよい。ギヤおよびカム配置の設計は、依然として所望の結果を達成している限り、図示のものを変更してもよい。ホイール１０６と類似の調節ホイールを選択的に有する作動機構は、テンプル９４の代わりにブリッジ９５に設けてもよい。手動調節以外の手段を採用してもよい。
【０１５８】
説明したレンズアセンブリの他の特徴は、本発明の実施の形態の適用範囲内で変えてもよい。例えば、透明ディスク２４の環状形状は異なっていてもよい。保持リング６は、前後プレート１６、４が前後シェル６ａ、６ｂの制限内で保持されるような形状であってもよい。本実施の形態において、保持リング６は前部リング２を保持しているが、いくつかの他の固定支持を採用してもよい。例えば、個別の位置における複数の固定支持を用いてもよい。両リング２、１０は、それらがクランプされ得る特徴を有していてもよい。保持リング６および支持リング２、１０の形状は様々であってもよく、それらを互いに固定して保持するための相互に協働する特徴を備える構成であってもよい。
【０１５９】
上記のように、本発明の実施の形態を、レンズアセンブリ、特に、メガネに使用するためのレンズアセンブリを特に参照してここで説明した。しかし、本発明の実施の形態のレンズアセンブリは、ゴーグル、ヘルメット、および様々な種類の科学機器および光学機器等の他のレンズ用途に等しく良好に適用可能である。レンズアセンブリにおいて、光学部品は以下説明するように透明であるが、本発明の実施の形態はまた、制御可能に調節可能な表面を提供するよう同様の方法で構成され、作動する他の種類の変形可能膜アセンブリも包含する。例えば、光学分野において、本発明の実施の形態を用いて、制御可能に調節できる鏡面を提供してもよく、本発明の実施の形態の膜アセンブリは、選択的および制御可能に調節可能な動的形状を持つ表面が必要とされるであろう音響等の非光学分野にその用途を見出してもよい。
【０１６０】
本発明の実施の形態のレンズアセンブリは、老眼の矯正に対して特に適している。使用において、レンズアセンブリ１；１’は、遠距離から近距離までの距離範囲における物体に焦点を合わせるために、アセンブリを作動することによって調節できる。
以下に、本願発明の局面の例を列挙する。
［第１の局面］
固定支持と；
流体充填エンベロープであって、その少なくともひとつの壁部が可撓性膜支持部材によって、縁部の周りで張力がかけられて保持される弾性膜によって形成され、前記膜支持部材は、制御点における前記固定支持に対して相対的に膜縁部の位置を制御するために、それぞれの係合部材によって前記支持部材の周りの複数の個別の制御点で前記固定支持に結合され、前記支持部材は前記制御点の間で拘束されていない、流体充填エンベロープと；
前記エンベロープ内の前記流体の圧力を調節し、それによって、前記膜の形状を調節するための選択的に操作可能な圧力アジャスタとを備え；
前記支持部材全体の周囲でノードを持たない前記膜の張力による負荷に応じて、前記支持部材の最も低い次数の面外曲げモードのエネルギーを増加するよう選択される、前記支持部材上の離間した位置で前記膜縁部の周囲に位置する少なくとも３つの制御点が設けられた、
変形可能膜アセンブリ。
［第２の局面］
固定支持と；
流体充填エンベロープであって、その少なくともひとつの壁部が可撓性膜支持部材によって、縁部の周りで張力がかけられて保持される弾性膜によって形成され、前記膜支持部材は、制御点における前記固定支持に対して相対的に膜縁部の位置を制御するために、それぞれの係合部材によって前記支持部材の周りの複数の個別の制御点で前記固定支持に結合され、前記部材は前記制御点の間で拘束されていない、流体充填エンベロープと；
前記エンベロープ内の前記流体の圧力を調節し、それによって、前記膜の形状を調節するための選択的に操作可能な圧力アジャスタとを備え；
ひとつ以上の所望のモードに従って前記流体の圧力を調節するときに前記膜が変形することを許容するが、ひとつ以上の他の望ましくないモードに従う前記膜縁部の変位を抑制するよう選択される、前記膜の前記縁部の周囲の位置に配設される少なくとも３つの制御点が設けられた、
変形可能膜アセンブリ。
［第３の局面］
固定支持と；
流体充填エンベロープであって、その少なくともひとつの壁部が可撓性膜支持部材によって、縁部の周りで張力がかけられて保持される弾性膜によって形成され、前記膜支持部材は、制御点における前記固定支持に対して相対的に膜縁部の位置を制御するために、それぞれの係合部材によって前記支持部材の周りの複数の個別の制御点で前記固定支持に結合され、前記部材は前記制御点の間で拘束されていない、流体充填エンベロープと；
前記エンベロープ内の前記流体の圧力を調節し、それによって、前記膜の形状を調節するための選択的に操作可能な圧力アジャスタとを備え；
ひとつ以上の所望の膜の曲がりの低次モードを誘発する一方で、ひとつ以上の望ましくない高次モードを抑制するように選択される、前記膜の前記縁部の周囲の位置に位置する少なくとも３つの制御点が設けられた、
変形可能膜アセンブリ。
［第４の局面］
前記制御点は、少なくとも最も低い次数の望ましくないモードを抑制するよう位置する、
第１、第２、または第３の局面に記載の変形可能膜アセンブリ。
［第５の局面］
前記制御点は、前記膜が少なくとも２次の所望曲げモードおよび任意にひとつ以上の選択された他のモードに従って変形することを許容するように位置決めされた、
第１乃至第４の局面のいずれか１の局面に記載の変形可能膜アセンブリ。
［第６の局面］
前記膜の変形の所望のモードは、ひとつ以上のゼルニケ多項式、好ましくは、アリゾナフリンジ係数形態のゼルニケ多項式による、
第１乃至第５の局面のいずれか１の局面に記載の変形可能膜アセンブリ。
［第７の局面］
前記制御点は、少なくとも球状変形、および、任意に球状および選択された２次、３次、および／または４次ゼルニケ多項式を許容して、非点収差、コマ収差、およびトレフォイルから選択される球状からのひとつ以上のずれを導入するよう位置決めされた、
第１乃至第６の局面のいずれか１の局面に記載の変形可能膜アセンブリ。
［第８の局面］
前記膜は非円形である、
第１乃至第７の局面のいずれか１の局面に記載の変形可能膜アセンブリ。
［第９の局面］
前記支持部材の曲げ剛性は前記支持部材の周辺に沿って変化する、
第１乃至第８の局面のいずれか１の局面に記載の変形可能膜アセンブリ。
［第１０の局面］
各制御点は、前記膜の中心の周りで３０〜１２０°の角度だけ隣接する制御点から角度を成して離間する、
第１乃至第９の局面のいずれか１の局面に記載の変形可能膜アセンブリ。
［第１１の局面］
前記アジャスタは、前記エンベロープ内の流体の圧力を制御するため、流体を前記エンベロープに注入または前記エンベロープから除去するように選択的に操作可能である、
第１乃至第１０の局面のいずれか１の局面に記載の変形可能膜アセンブリ。
［第１２の局面］
前記各制御点は、前記膜支持部材がそれぞれの係合部材によって前記固定支持にヒンジ接続されるヒンジ点を備える、
第１１の局面に記載の変形可能膜アセンブリ。
［第１３の局面］
前記アジャスタは、前記エンベロープの容量を調節して、それによって、前記エンベロープ内の流体の圧力を制御するように選択的に操作可能である、
第１乃至第１０の局面のいずれか１の局面に記載の変形可能膜アセンブリ。
［第１４の局面］
前記制御点のうち少なくともひとつは作動点を備え、前記アジャスタは、前記エンベロープの容積を調節するため、前記固定支持に対する前記支持部材の制御された変位のために、それぞれの前記係合部材によって前記作動点または各作動点で前記膜支持部材に接続された、
第１３の局面に記載の変形可能膜アセンブリ。
［第１５の局面］
ひとつ以上の作動点の前記位置は、ひとつ以上の所望の曲げモード、特に低次モードに従って前記支持部材の変位を制御するよう選択された、
第１４の局面に記載の変形可能膜アセンブリ。
［第１６の局面］
前記制御点のうち少なくともひとつの他の制御点は、前記膜支持部材がそれぞれの前記係合部材によって前記固定支持にヒンジ接続されるヒンジ点を備える、
第１４または第１５の局面に記載の変形可能膜アセンブリ。
［第１７の局面］
制御点が、前記支持部材の周辺の各位置に位置するか、その近傍に位置し、ここで、前記膜の縁部の外形形状と前記膜の変形のひとつ以上の所望のモードとの交点が、前記支持部材の外郭形状が反対方向への変曲点または転換点を示す２つの隣接する点の間で、それぞれの前記係合部材によって前記支持部材に加えられる力または反応の方向の転換点を示す、
第１乃至第１６の局面のいずれか１の局面に記載の変形可能膜アセンブリ。
［第１８の局面］
前記制御点はさらに、前記エンベロープ内の圧力が調節される際に、前記支持部材の外郭形状が実質的に静止したままである前記支持部材上の点に位置する少なくともひとつの追加のヒンジ点を備える、
第１７の局面に記載の変形可能膜アセンブリ。
［第１９の局面］
前記膜は略細長く、一方の軸で直交軸よりも長く、両軸は、前記膜の中心を通り、前記直交軸を横切って延在する２つの対向する長辺を有し、
前記制御点は、前記一方の軸の一端の近傍の前記支持部材上の少なくともひとつの作動点と、前記一方の軸の他端の近傍の少なくともひとつのヒンジ点と、前記一方の軸の一端と前記中心との中間の前記支持部材の長辺のうちの一方の上にある少なくともひとつの中間ヒンジ点とを備える、
第１乃至第１８の局面のいずれか１の局面に記載の変形可能膜アセンブリ。
［第２０の局面］
ひとつ以上の作動点が、前記一方の軸の一端の近傍に設けられ、少なくとも２つの中間ヒンジ点が、前記一方の軸の一端の前記ひとつ以上の作動点と前記膜の中心との間の前記支持部材上に位置し、ひとつが前記支持部材の前記長辺のうちの一方の上にあり、もうひとつが他方の長辺上にある、
第１９の局面に記載の変形可能膜アセンブリ。
［第２１の局面］
前記膜は、前記膜支持部材上で予め張力がかけられた、
第１乃至第２０の局面のいずれか１の局面に記載の変形可能膜アセンブリ。
［第２２の局面］
ひとつ以上の曲がり制御装置が、前記膜の表面の張力に応じて前記膜支持部材の曲がりまたは他の変形を制御するよう設けられた、
第１乃至第２１の局面のいずれか１の局面に記載の変形可能膜アセンブリ。
［第２３の局面］
第１乃至第２２の局面のいずれか１の局面に記載の変形可能膜アセンブリを備えるメガネ類の製品。
【符号の説明】
【０１６１】
１、１’  レンズアセンブリ
２、１０  膜支持リング
３、５  長辺
４  前部カバープレート
６  保持リング
６ａ  前部シェル
６ｂ  後部シェル
７、９  短辺
８  膜
１２  皿形部品
１４  カバープレートの後面
１６  後部カバープレート
１８  可撓性側壁
１９  皿形部品の後壁
２２  キャビティ
２４  ダイヤフラム
３８  側壁
３９  側壁の内面の複数の凹部
９０  メガネ
９２  フレーム
９３  リム部
９４  テンプル
９５  ブリッジ
９６、９６’  切頭テンプル
９８、９８’  突出部
１００、１００’  凹部
１０４、１０４’  アジャスタ（調整器）
１０５  シャフト
１０６、１０６’  アジャスタホイール（調整器回転輪）
１０８、１０８’  アパーチャ
１１０、１１０’  支柱
１１２、１１２’  突出するねじ
１１３、１１３’  ロケータ支柱
１１６  第１のギヤ
１１８  第２のギヤ
１２０ｄ〜ｈ  ヒンジ点
１２２  カムプレート
１２６  カムフォロア
１２２ａ〜ｃ  カムプレート凹部
１２４  ラチェット
１２６ａ〜ｃ  ノジュール
２１２、２１２’  ねじ山
２１３、２１３’  凹部
３１３、３１３’  凹部
ＯＣ  光学中心
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【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１３】
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【図１４】
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