BR112014024038B1 - Unidade de membrana deformável, e, artigo para os olhos - Google Patents

Abstract

UNIDADE DE MEMBRANA DEFORMÁVEL, E, ARTIGO PARA OS OLHOS. Uma unidade de membrana deformável 1 compreendendo um suporte fixado; um envelope cheio com fluido, uma parede da qual é formada por uma membrana elástica 8 que é mantida sob tensão em torno da sua borda por um membro de suporte de membrana flexível 2, 10, o membro de suporte de membrana que está acoplado com o suporte fixado em uma pluralidade de pontos de controle discretos 120 em torno do membro de suporte através dos respectivos membros de engate para controlar a posição da borda da membrana com relação ao suporte fixado nos pontos de controle, e o membro que não está restrito entre os ditos pontos de controle; e um ajustador de pressão que pode ser operado de maneira seletiva para ajustar a pressão do fluido dentro do envelope, desta forma para ajustar a forma da membrana; em que pelo menos três pontos de controle são providos os quais estão situados em torno da borda da membrana em localizações espaçadas no membro que são selecionadas para aumentar a energia dos modos de dobramento fora do plano de menor ordem do membro de suporte em resposta ao carregamento através da tensão na membrana que não possui um nó em torno de todo o membro de suporte. A invenção provê adicionalmente um artigo para os olhos compreendendo uma unidade de membrana deformável dos tipos descritos.

Description

[0001] A presente invenção se refere as unidades de membrana deformáveis em que a pressão de fluido é usada para controlar a forma de uma membrana elástica através da aplicação de um fluido diretamente para uma face da membrana, e possui referência particular às lentes cheias de fluido e espelhos em que a membrana elástica forma uma lente ou uma superfície de espelho, e a pressão do fluido é controlada para ajustar o grau de curvatura da membrana e assim a potência da lente ou do espelho. A invenção é igualmente aplicável para outros aparelhos ou equipamento, tais como transdutores acústicos e semelhantes, em que uma superfície elástica de forma variável estaticamente ou dinamicamente é necessária.

[0002] Lentes cheias com fluido do tipo em que a pressão do fluido é usado para controlar a forma de uma membrana elástica em contato com o fluido são conhecidas na técnica. Em geral estas lentes podem ser do tipo de “injeção de fluido”, em que a quantidade do fluido é controlada dentro de um envelope tendo um volume substancialmente fixo que é ligado em um lado pela membrana, ou o tipo de “compressão de fluido” em que o volume de um envelope é ajustado que é ligado em um lado pela membrana e contém uma quantidade fixa do fluido. Em cada caso, a pressão do fluido dentro do envelope é ajustada, tanto através da adição quanto da remoção do fluido para o envelope ou a partir do envelope, ou através da alteração do volume do envelope, para controlar a pressão do fluido atuando na membrana, desta forma para controlar a forma da membrana.

[0003] Enquanto várias aplicações de lentes ajustáveis são possíveis, por exemplo, em câmeras e outro equipamento óptico, um uso é em artigo para os olhos. Uma lente ajustável é particularmente útil para a correção de presbiopia - uma condição em que o olho exibe uma capacidade cada vez menor de focalizar em objetos próximos com a idade. Uma lente ajustável é vantajosa já que o usuário pode obter visão correta através de uma faixa de distâncias a partir de distância longa até visão próxima. Isto é mais ergonômico do que lentes bifocais em que correção de visão próxima é provida em uma região de fundo da lente, desta forma apenas permitindo que o usuário veja objetos próximos no foco quando olha para baixo.

[0004] Uma desvantagem de muitas lentes cheias com fluido da técnica anterior é que elas precisam ser circulares, ou pelo menos substancialmente circulares, com um limite rígido, de maneira a manter a esfericidade da membrana; de outra forma distorção óptica indesejada ocorre. No entanto, circular não é necessariamente uma forma preferida para certas aplicações, incluindo artigo para os olhos, já que nem sempre é considerado como sendo esteticamente atraente para estas aplicações. Lentes redondas também podem ser inadequadas ou não práticas para certas aplicações, tais como em instrumentos ópticos. Apesar disso, a membrana é normalmente necessária de se distender de maneira esférica ou de acordo com um ou mais modos desejados - tipicamente uma ou mais ordens dos polinômios de Zernike.

[0005] Em uma unidade de membrana do tipo descrito acima, frequentemente é desejado que a membrana elástica deve ser mantida sob tensão (pré-tensão) para evitar enrugamento ou flacidez indesejados da membrana devido à temperatura ou efeitos gravitacionais, ou como um resultado de efeitos de inércia dentro do fluido quando a lente é movida. Em alguns casos, a pré-tensão que é necessária dentro da membrana para evitar a flacidez pode ser da mesma ordem de magnitude que a tensão adicional que é aplicada à membrana através de atuação. No entanto, em outras unidades, dependendo da espessura e do módulo dos materiais da membrana pode ser de várias ordens de magnitude a mais.

[0006] WO 98/11458 A1 por exemplo, divulga uma lente de foco seletivamente variável tendo primeira e segunda membranas flexíveis, transparentes, cada uma das quais é tensionada e mantida através de uma armação anular periférica formada a partir de primeiro, segundo e terceiros anéis de interengate. A lente de WO 98/11458 A1 é circular, então a armação anular periférica pode ser feita rígida para suportar as membranas sob tensão sem o dobramento.

[0007] No entanto, em outras unidades de membrana deste tipo, a membrana é suportada através de um anel flexível ou outro membro de suporte de membrana que é projetado para dobrar em torno da sua extensão quando a pressão do fluido é ajustada de maneira a controlar a forma da membrana. Por exemplo, US 5371629 A divulga uma lente de comprimento focal variável tendo uma membrana não circular que é montada em um suporte de membrana tendo um aro anular que é projetado para flexionar de uma maneira controlada de forma que, apesar do uso de uma membrana não circular, a membrana mantém uma forma substancialmente esférica enquanto ela se distende, permitindo desta forma alterações de magnitude sem introduzir quantidades indesejáveis de distorção.

[0008] Pedido de patente internacional copendente no. PCT/GB2012/051426, os conteúdos dos quais também são incorporados aqui por referência, também divulga uma unidade de membrana deformável compreendendo uma membrana elástica que é mantida em torno da sua borda através de um anel de suporte que pode ser dobrado com resiliência.

[0009] Um dos problemas inerentes no projeto da lente de US 5371629 A no entanto é que a tensão na membrana atua diretamente no aro flexível do suporte da membrana. Apesar de que a carga aumentada aplicada ao aro através da variação da pressão do fluido dentro da lente pode não ser suficientemente grande por sua conta para ser um problema significativo, qualquer pré-tensão aplicada à membrana de magnitude suficiente para evitar a flacidez ou enrugamento para um grau aceitável seria; a natureza flexível do aro anular quer dizer que tal nível de pré-tensão pode tender a se deformar ou desestabilizar de maneira significativa o aro de uma maneira descontrolada e indesejada, que pode prejudicar a qualidade óptica da lente.

[00010] Tal instabilidade ou deformação indesejada em geral se manifesta de dois modos diferentes. Um primeiro destes é colapsando para dentro ou deformação no plano. Pedido internacional copendente no. PCT/EP2012/075549, os conteúdos dos quais são incorporados aqui por referência, divulga uma unidade de membrana deformável compreendendo uma membrana elástica que é mantida em torno da sua borda por um anel de suporte que pode ser dobrado. A unidade descrita no mesmo inclui um controlador de dobramento para evitar que o anel de suporte colapse para dentro sob tensão da membrana, especialmente pré-tensão aplicada à membrana para evitar a flacidez e enrugamento etc.

[00011] Uma segunda forma da deformação indesejada discutida acima é a deformação fora do plano ou distorção. Em particular apesar de a membrana ser intencionada para flexionar de maneira esférica, ela também é susceptível à flexão sob outros modos indesejados devido à tensão de superfície na membrana. Especificamente a membrana é susceptível à flexão de acordo com conformações energeticamente favorecidas para formar um tórico ("sela") ou outra forma. Tais modos indesejados são governados pela forma limite da membrana e portanto não podem ser modos de Zernike puros. O risco de deformação tórica indesejada da membrana é maior quando a membrana é plana, mas ainda existe em um grau mesmo quando a membrana é flexionada de maneira esférica, será percebido que em contraste com os modos indesejados, os modos desejados da deformação da membrana comumente serão modos de Zernike substancialmente puros com base em uma esfera unitária que pode ser considerada como ficando do lado de fora próxima do limite da membrana.

[00012] Um objetivo da presente invenção é prover uma lente cheia com fluido ajustável do tipo descrito acima, em que a deformação da membrana e membro de suporte de membrana é estabilizada contra modos indesejados de deformação e outras distorções fora do plano.

[00013] Em um aspecto da presente invenção portanto é provida uma unidade de membrana deformável compreendendo um suporte fixado; um envelope cheio com fluido, pelo menos uma parede da qual é formada por uma membrana elástica que é mantida sob tensão em torno da sua borda por um membro de suporte de membrana flexível, o membro de suporte de membrana que está acoplado com o suporte fixado em uma pluralidade de pontos de controle discretos em torno do membro de suporte através dos respectivos membros de engate para controlar a posição da borda da membrana com relação ao suporte fixo nos pontos de controle, e o membro que não está restrito entre os ditos pontos de controle; e um ajustador de pressão que pode ser operado de maneira seletiva para ajustar a pressão do fluido dentro do envelope, desta forma para ajustar a forma da membrana; em que pelo menos três pontos de controle são providos os quais estão situados em torno da borda da membrana em localizações espaçadas no membro que são selecionadas para aumentar a energia dos modos de dobramento fora do plano de menor ordem do membro de suporte em resposta ao carregamento através da tensão na membrana que não possui um nó em torno de todo o membro de suporte.

[00014] Olhando de outro modo, os ditos pelo menos três pontos de controle podem ser dispostos em localizações em torno da borda da membrana que são selecionadas para permitir que a membrana se deforme através do ajuste da pressão do fluido de acordo com um ou mais modos desejados, mas para inibir o deslocamento da borda da membrana de acordo com um ou mais outros modos indesejados. Como foi mencionado acima os modos desejados podem ser modos de Zernike puros ou substancialmente puros ou outros modos, pelos quais os modos indesejados são determinados pela forma de contorno atual da membrana.

[00015] De acordo com a presente invenção portanto os pontos de controle podem estar situados de forma a induzir um ou mais outros modos de menor ordem de dobramento de membrana desejados, enquanto suprime um ou mais modos de maior ordem indesejados. Em algumas modalidades onde existem n pontos de controle (onde n é um inteiro de três ou mais), os pontos de controle podem ser posicionados de forma a inibir modos indesejados de ordem n+1 e para induzir modos desejados de ordem n-1.

[00016] Vantajosamente os pontos de controle podem estar situados para suprimir pelo menos o modo indesejado de menor ordem que pode existir na ausência de quaisquer pontos de controle em resposta ao carregamento através da tensão na membrana. Modos indesejados de maior ordem podem ser permitidos, mas eles tendem a ser menos favorecidos energeticamente e envolvem menores deslocamentos da borda da membrana, então eles representam menos um problema para manter a fidelidade da forma da membrana. Os pontos de controle podem ser posicionados de forma a permitir que a membrana se deforme de acordo com pelo menos o modo de dobramento desejado de menor ordem. Pontos de controle podem ser posicionados de maneira adequada onde o modo de dobramento desejado de menor ordem possui um nó que intersecta com o membro de suporte. Os pontos de controle podem ser posicionados para inibir deformação espontânea da membrana de acordo com um ou mais modos indesejados de primeira, segunda ou terceira (e/ou maior) ordem. Os pontos de controle podem ser posicionados de maneira adequada para evitar deformação indesejada da membrana de acordo com pelo menos os modos indesejados de primeira ordem e opcionalmente também pelo menos modos indesejados selecionados de segunda ou de terceira ordem que possuem um nó na borda da membrana.

[00017] Em algumas modalidades como descrito em maior detalhe abaixo, o membro de suporte pode ser deslocado de maneira controlável em um ou mais pontos de controle, e tal deslocamento seletivo em algumas modalidades pode permitir a deformação controlada da membrana de acordo com um ou mais modos de dobramento da mesma ordem a partir dos quais a membrana é inibida da adoção espontânea pelos pontos de controle. Em outras palavras o membro de suporte pode ser móvel de maneira seletiva em um ou mais pontos de controle de acordo com um ou mais dos modos de dobramento desejados para uma posição de supressão em que aqueles um ou mais modos indesejados correspondentes são suprimidos, o deslocamento do membro nos um ou mais pontos de controle para longe da posição de supressão então permite o dobramento do membro de acordo com aqueles um ou mais modos desejados. Tais um ou mais pontos de controle podem ser pontos de atuação como descrito abaixo.

[00018] Para certas aplicações ópticas e outras aplicações, os modos desejados de deformação da membrana podem ser descritos por um ou mais polinômios de Zernike para os quais as áreas da lente ficam dentro do círculo de unidade básica. Adequadamente de acordo com a presente invenção, a forma do coeficiente de Arizona Fringe dos polinômios de Zernike pode ser empregada. Assim os pontos de controle podem ser posicionados para permitir pelo menos deformação esférica (desfocagem de segunda ordem, Z02) e opcionalmente polinômios esféricos e de Zernike de segunda, terceira e/ou quarta ordem selecionados para introduzir um ou mais desvios a partir do esférico selecionados a partir de astigmatismo, coma e trifólio.

[00019] A membrana pode ser circular ou não circular. Os pontos de controle são arranjados para controlar a posição da borda da membrana nos pontos de controle. O perfil da borda da membrana entre os pontos de controle podem ser definidos pela interseção da soma dos um ou mais modos desejados e a forma de contorno da membrana entre estes pontos.

[00020] Adequadamente a rigidez de dobramento do membro de suporte pode variar em torno do membro de suporte, tal que através do ajuste da pressão do fluido, o membro de suporte se dobra de maneira apropriada para controlar o perfil do membro de suporte entre os pontos de controle e assim controlar a forma da membrana. Em algumas modalidades, de maneira a alcançar tal variação na rigidez de dobramento em torno do membro de suporte, as dimensões do anel pode variar em torno da sua extensão. O membro de suporte pode ser feito de um material substancialmente uniforme e homogêneo e possui um segundo momento variável de área. O membro de suporte pode ter uma profundidade substancialmente uniforme e uma largura variável para controlar o segundo momento de área em torno do anel e assim a rigidez de dobramento do anel. Em algumas modalidades, o membro de suporte pode ser cortado de maneira adequada ou gravado a partir de uma lâmina de metal, por exemplo, aço inoxidável, de espessura substancialmente uniforme para obter um anel circular ou não circular de largura variável no plano da lâmina.

[00021] A rigidez de dobramento em torno do membro de suporte pode ser determinada de maneira conveniente por análise de elemento finito (FEA), por exemplo, como divulgado em PCT/GB2012/051426. Em particular, FEA pode ser usada para calcular a variação necessária na rigidez de dobramento em torno do membro de suporte que é necessária para controlar o dobramento do membro de suporte quando sujeitado a uma carga crescente enquanto a membrana que é conectada ao membro de suporte é tensionada devido à pressão de fluido aumentada (ou diminuída) de maneira a fazer com que ou permitir que a membrana alcance uma forma desejada quando distendida.

[00022] Em algumas modalidades, o membro de suporte pode ter uma rigidez constante ou substancialmente constante em torno da sua extensão,

[00023] Adequadamente o membro de suporte pode ser dobrável de maneira resiliente.

[00024] Sujeitado aos requisitos estipulados acima, cada ponto de controle pode ser espaçado de maneira angular a partir dos seus adjacentes pontos de controle em um ângulo de 30 a 120° em torno do centro da membrana. O espaçamento angular pode ser de 40 a 110° ou 50 a 100° ou 60 a 90° ou 90 a 120° ou 100 a 120°. Neste contexto pelo “centro” se quer dizer um ponto situado em geral de maneira central da membrana, que pode ser o centro geométrico ("centro de empacotamento") ou, no caso de aplicações ópticas, o centro óptico. Será percebido que ele pode ser ineficaz para posicionar um ponto de controle em um nó dos um ou mais modos indesejados. No entanto os pontos de controle devem ser situados em posições na borda da membrana que são compatíveis com os um ou mais modos desejados. Em outras palavras a posição da borda da membrana com relação ao suporte fixado em cada ponto de controle, como controlado pelo respectivo membro de engate, deve corresponder aos um ou mais modos desejados de deformação da membrana.

[00025] Vantajosamente portanto de acordo com a invenção pontos de controle podem ser posicionados na borda da membrana em localizações discretas em torno da sua extensão para inibir modos indesejados espontâneos de deformação (por exemplo, modos tóricos) da membrana como um resultado de a tensão de superfície na membrana. Será percebido que através do posicionamento criterioso dos pontos de controle certos modos desejados de uma ordem podem ser permitidos, enquanto inibe outros modos indesejados, incluindo outros da mesma ordem.

[00026] O ajustador pode ser operado de maneira seletiva para injetar ou remover fluido a partir do envelope para controlar a pressão do fluido no envelope. Assim o volume do envelope pode permanecer substancialmente constante (diferente da distensão da membrana ou outras partes do envelope que causam um leve aumento ou uma leve diminuição no volume real) e a pressão do fluido pode ser controlada através da injeção ou remoção seletiva de fluido a partir do envelope, por exemplo, por meio de uma bomba que pode ser operada de maneira seletiva ("modo de injeção").

[00027] Em algumas modalidades, cada um dos ditos pontos de controle podem compreender um ponto de articulação em que o membro de suporte de membrana é articulado pelo respectivo membro de engate para o suporte fixado. Nos pontos de articulação o membro de suporte pode ser mantido em uma localização fixa com relação ao suporte, mas um grau de movimento no plano pode ser permitido. Segue que em cada ponto de articulação a borda da membrana deve ser um ponto de deslocamento zero ou substancialmente zero com relação ao suporte fixado para a deformação de acordo com os ditos um ou mais modos desejados. Adicionalmente, os pontos de articulação devem ser dispostos em localizações na borda da membrana que são pontos de deslocamento diferente de zero com relação ao suporte fixado para a deformação de acordo com os ditos um ou mais modos indesejados, de forma a inibir movimento da borda da membrana nestes pontos. Em algumas modalidades deve ser pelo menos três pontos de articulação no membro de suporte.

[00028] Adequadamente mais do que três pontos de articulação podem ser providos, por exemplo, 4, 5, 6 ou mais pontos de articulação.

[00029] Nas modalidades em que a deformação esférica (desfocagem) da membrana é permitida mas outros modos são indesejados, os pontos de articulação adequadamente podem ser situados equidistantes ou substancialmente equidistantes a partir do centro da deformação, por exemplo, o centro óptico para lentes e espelhos. Em tais casos, os pontos de articulação podem ficar todos em um contorno circular de deslocamento zero que é concêntrico com o centro de deformação.

[00030] nas modalidades onde modos adicionais são desejados, por exemplo, astigmatismo de segunda ordem, os pontos de articulação ainda podem ser dispostos em um contorno de deslocamento zero ou substancialmente zero com relação ao suporte fixado, mas eles não serão equidistantes do centro, em outras palavras em tais casos o contorno de deslocamento zero pode ser não circular. Em qualquer caso, os pontos de articulação podem ser posicionados onde o contorno do deslocamento zero ou substancialmente zero intersecta com a borda da membrana.

[00031] Alternativamente o dito ajustador pode ser operado de maneira seletiva para ajustar o volume do envelope desta forma para controlar a pressão do fluido no envelope, por exemplo, um mecanismo de ajuste de volume de envelope. Por exemplo, o envelope pode ser compressível e montado ao dito suporte fixado, e o dito ajustador pode ser operável para comprimir ou expandir o envelope contra o suporte fixado, por exemplo, da maneira de bexigas, desta forma para alterar o volume do envelope com uma quantidade fixa do fluido ("modo de expansão" ou "modo de compressão").

[00032] O suporte fixado pode ser arranjado para reter o envelope em uma primeira posição no envelope, e o ajustador pode ser arranjado para aplicar uma força compressiva ou expansiva para o envelope em uma segunda posição no envelope, a primeira e a segunda posições que estão espaçadas na direção da compressão ou da expansão e o envelope tendo uma parede lateral flexível entre a primeira e a segunda posições para permitir que o envelope seja comprimido ou expandido.

[00033] O envelope pode ser mantido em torno da sua periferia pelo suporte fixado na primeira posição, ou o suporte fixado pode compreender um corpo rígido ao qual o envelope é montado. Por exemplo, o envelope pode compreender adicionalmente outra parede oposta à membrana, e a dita outra parede pode ser disposta de maneira contígua contra o corpo rígido.

[00034] Em mais uma modalidade, a dita outra parede oposta do envelope pode ser rígida e pode servir como o suporte fixado ou parte do suporte fixado.

[00035] Adequadamente, a outra parede pode ser opticamente transparente para pelo menos uma faixa de comprimentos de onda de interesse e pode prover uma superfície de lente.

[00036] O envelope cheio com fluido que pode ser comprimido ou expandido pode ser comprimido ou expandido com resiliência de maneira adequada. Quando comprimido (ou expandido) a pressão dentro do envelope é ajustada se comparada com pressão ambiente, e através da remoção da força que serve para comprimir (ou expandir) o envelope através da atuação da unidade, o envelope pode retornar de maneira resiliente para um estado não atuado para equilibrar a pressão na membrana. Deste modo, o envelope cheio com fluido pode se comportar como uma almofada cheia com fluido.

[00037] Em algumas modalidades em que a unidade opera no modo de compressão (ou de expansão), o membro de suporte pode ser mantido em uma localização fixa com relação ao suporte fixado, e o ajustador de pressão pode ser configurado para comprimir ou expandir o envelope com relação ao suporte fixado. Em tais modalidades, cada um dos pontos de controle podem compreender um ponto de articulação como descrito acima.

[00038] Em algumas modalidades no entanto o membro de suporte pode ser móvel com relação ao suporte fixado para comprimir ou expandir o envelope. Adequadamente o membro de suporte pode ser espaçado do suporte fixado e o espaçamento relativo entre os dois podem ser ajustáveis pelo ajustador de pressão, em algumas modalidades, o envelope pode ser montado para o suporte fixado tal que movimento do membro de suporte de membrana com relação ao suporte faz com que o envelope cheio com fluido seja comprimido ou expandido.

[00039] Adequadamente, pelo menos um dos pontos de controle podem compreender um ponto de atuação, o ajustador que está conectado com o membro de suporte de membrana no ponto de atuação ou em cada ponto de atuação pelo respectivo membro de engate para o deslocamento controlado do membro de suporte com relação ao suporte fixado para ajustar o volume do envelope. O membro de engate deve ser controlado no ponto de atuação ou em cada ponto de atuação de forma a deslocar o membro de suporte de membrana com relação ao suporte fixado de acordo com os ditos um ou mais modos desejados. Isto é importante para manter a fidelidade da forma da membrana.

[00040] Como foi mencionado acima, a posição de um ou mais pontos de atuação podem ser selecionada para controlar o deslocamento do membro de suporte de acordo com um ou mais dos modos de dobramento desejados, especialmente modos de menor ordem. Assim o membro de suporte pode ser móvel de maneira seletiva em um ou mais pontos de atuação para uma posição de supressão em que um ou mais modos de dobramento indesejados são suprimidos, mas movimento do membro no ponto de atuação para longe da posição de supressão então permite o dobramento de acordo com um ou mais modos desejados da mesma ordem. Isto pode ser especialmente útil para permitir ou inibir o dobramento de maneira seletiva do membro de suporte de acordo com um ou mais modos de segunda ordem (por exemplo, astigmatismo).

[00041] Em algumas modalidades, todos os pontos de controle podem compreender um ponto de atuação.

[00042] Alternativamente pelo menos um outro dos pontos de controle podem compreender um ponto de articulação em que o membro de suporte de membrana é articulado pelo respectivo membro de engate para o suporte fixado como descrito acima. Adequadamente pelo menos um ponto de atuação e pelo menos dois pontos de articulação podem ser providos. Em algumas modalidades pode existir pelo menos um ponto de atuação e três ou mais pontos de articulação, por exemplo, 3, 4, 5, 6 ou mais pontos de articulação.

[00043] Adequadamente, um ponto de controle - um ponto de articulação ou ponto de atuação - pode estar situado em cada localização ou próximo de cada localização em torno do membro de suporte onde a interseção da forma de contorno da borda da membrana com os um ou mais modos desejados de deformação da membrana exibe um ponto de virada (anti-nó) na direção da força ou da reação aplicada ao membro de suporte pelo respectivo membro de engate, entre dois adjacentes pontos onde o perfil do membro de suporte exibe um ponto de inflexão, ou um ponto de virada na direção oposta. Comumente, mas não necessariamente, os membros de engate podem aplicar uma força para o membro de suporte em cada ponto de controle na mesma direção.

[00044] Em algumas modalidades, os ditos pontos de controle podem compreender adicionalmente pelo menos mais um ponto de articulação situado em um ponto no membro de suporte onde o membro de suporte permanece substancialmente estacionário enquanto a pressão no envelope é ajustada. Pode existir mais do que mais um ponto de articulação. Os adicionais pontos de articulação não estão localizados em pontos de virada, mas podem estar convenientemente no contorno de deslocamento zero onde ele cruza o membro de suporte de membrana. Tipicamente dois, três, quatro, cinco ou mais tais pontos de articulação adicionais podem ser providos.

[00045] O membro de suporte de membrana retém a membrana em torno da sua borda. Adequadamente o membro de suporte pode circular a membrana. No caso de uma unidade que opera no modo de compressão ou modo de expansão, o membro de suporte pode reter o envelope cheio com fluido na segunda posição no envelope como foi mencionado acima. O membro de suporte pode compreender uma pluralidade de seções discretas que são espaçadas de maneira circunferencial em torno da membrana, mas tipicamente o membro de suporte se estende continuamente em torno da membrana na forma de um ciclo fechado. Adequadamente, o membro de suporte de membrana pode compreender um anel de suporte que retém a borda da membrana. Por “anel” se quer dizer um ciclo fechado tendo a mesma forma que a borda da membrana; o termo “anel” como usado aqui não implica necessariamente que o membro de suporte é circular. O anel pode ter um lado interno que define uma abertura pela qual a membrana é disposta, e um lado externo que não é restrito exceto nos pontos de controle.

[00046] Em algumas modalidades, a dita membrana pode ser em geral alongada, sendo maior em um eixo do que em um eixo ortogonal, eixos os quais passam através do centro (centro de empacotamento ou centro óptico) da membrana, e tendo dois lados longos opostos que se estendem através do dito eixo ortogonal. Os pontos de controle podem compreender pelo menos um ponto de atuação no membro de suporte próximo de uma extremidade de um eixo, pelo menos um ponto de articulação próximo de outra extremidade de um eixo e pelo menos um ponto de articulação intermediário em um dos lados longos do membro de suporte intermediário a uma extremidade de um eixo e o centro. Em outras palavras o ponto de articulação intermediário pode ser disposto em um ponto em que a projeção ortogonal para o um eixo está entre o centro e o ponto de atuação. Um ou mais pontos de articulação intermediários podem ser providos que são pontos de articulação adicionais como foi definido acima.

[00047] A membrana pode ser em geral oval ou retangular. Em algumas modalidades, a membrana adequadamente pode ter uma forma de lente de artigo para os olhos comum, por exemplo, uma forma selecionada a partir de oval, semi-oval, retangular, viajante, aviador, navegador, meio olho, olho de gato, semi-olho de gato, octógono, hexágono, pentágono, semiquadrada, etc.

[00048] Pode existir um ou mais pontos de atuação próximos a uma extremidade de um eixo. Em algumas modalidades, estes podem ser os únicos pontos de atuação em torno do membro de suporte.

[00049] Vantajosamente, pelo menos dois pontos de articulação intermediários podem ser situado no membro de suporte entre os ditos um ou mais pontos de atuação em uma extremidade de um eixo e o centro da membrana, um em um dos lados longos do membro de suporte e o outro no outro lado longo. Adequadamente pelo menos três pontos de articulação podem ser providos em adição aos ditos um ou mais pontos de atuação.

[00050] A forma da membrana pode ser continuamente ajustável, e em cada posição o membro de suporte pode ser deslocada no ponto de atuação ou em cada ponto de atuação por uma distância que se conforma para o deslocamento do ponto de atuação de acordo com os modos de dobramento desejados.

[00051] O corpo do fluido pode estar contido dentro de um envelope cheio com fluido ou que conserva volume, uma parede da qual é formada pela membrana elástica. O fluido pode ser qualquer fluido adequado, incluindo gases. Por exemplo, o fluido pode ser água ou ar. Em um grau, a escolha do fluido será determinada pela aplicação intencionada para a unidade de membrana deformável. Em algumas modalidades, uma graxa ou gel adequadamente podem ser usados. Para os usos ópticos, onde a unidade da membrana pode ser uma unidade de lente de transmissão de foco variável, óleo transparente no comprimento de onda de interesse, tal como óleo de silicone para o espectro visível, que pode ser pareado por índice com outros componentes da unidade, foi descoberto como sendo particularmente vantajoso. Adequadamente o dito fluido pode compreender um óleo de silicone, por exemplo, tal como 1,3,5-trimetil-l, 1,3,5,5-pentafeniltrisiloxano tendo um peso molecular de 546,88 (que está comercialmente disponível a partir de Dow Corning Corporation of Midland, Michigan, EUA sob o nome comercial DC-705) ou 1,3,3,5-tetrametil-1,1,5,5-tetrafeniltrisiloxano tendo um peso molecular de 484,81 (disponível a partir de Dow Corning sob o nome comercial DC-704). Os peritos na técnica vão entender que isto também compreende a forma funcional de um dubleto (ou tripleto), e seleção apropriada de materiais pode aprimorar correção de aberração cromática sob certas circunstâncias, e portanto pode ser desejável ter o índice e a dispersão (número de abbe) adequadamente diferentes.

[00052] A membrana pode ser feita a partir de qualquer material elástico adequado conhecido dos peritos na técnica. Para aplicações ópticas, a membrana pode ser refletiva, ou ter um revestimento refletivo na sua superfície oposta ao envelope, ou pode ser opticamente transparente, pelo menos para uma faixa de comprimentos de onda de interesse - por exemplo, luz visível. Adequadamente a membrana deve ter uma relação de tensão/deformação biaxial substancialmente uniforme, com um módulo elástico de até cerca de 100 MPa. Membranas com um módulo elástico na faixa 1 a 10 ou 20 MPa foram descobertas como sendo satisfatórias. Por exemplo, em uma modalidade, uma membrana com um módulo elástico de cerca de 5 MPa pode ser usada, em algumas modalidades, a membrana pode ser feita a partir de um material tendo uma relação de tensão/deformação não uniforme. Materiais de membrana adequados incluem polietileno tereftalato (por exemplo, Mylar®), poliésteres, elastômeros de silicone (por exemplo, poli(dimetilsiloxano), poliuretanos termoplásticos, incluindo poliuretanos reticulados (por exemplo, Tuftane®), polímeros de cloreto de vinilideno (por exemplo, Saran®) ou vidro de espessura adequada, em algumas modalidades, a membrana pode compreender uma única camada de material, mas em outras modalidades, a membrana pode compreender uma pluralidade de camadas laminadas.

[00053] A membrana vantajosamente pode ser pré-tensionada no membro de suporte de membrana. No caso de uma membrana laminada compreendendo uma pluralidade de camadas, é desejável que pelo menos uma das camadas deve ser mantida sob pré-tensão quando a membrana é plana ou minimamente distendida. A membrana pode ser mantido pelo membro de suporte sob tensão, pela qual a tensão serve para reduzir ou minimizar a flacidez da membrana quando a diferença de pressão na membrana é mínima. Em algumas modalidades a membrana pode ser pré-tensionada para uma deformação de até cerca de 30%; pré-deformações de entre 0,5 a 20%, 1 a 10% ou 1 a 5%, por exemplo, 2 ou 3%, podem ser apropriadas em algumas modalidades. Adequadamente a membrana pode ser estirada radialmente de maneira uniforme antes da anexação ao membro de suporte, mas em algumas modalidades, a membrana pode ser estirada de maneira não uniforme, especialmente onde a membrana possui uma relação de tensão/deformação não uniforme.

[00054] O ajuste da pressão do fluido faz com que a membrana se distenda e se torne mais curvada. Através de atuação a membrana é estirada e a deformação na membrana aumenta, em algumas modalidades, para algumas aplicações, a deformação e atuação pode ser de até cerca de 57%, mas mais tipicamente, a deformação de atuação de incremento pode estar na faixa de 0,05% a 10%, 15%, 20% ou 25%. Em algumas modalidades, por exemplo, onde a unidade compreende uma lente, a deformação na membrana pode aumentar através de atuação em até cerca de 1%. Adequadamente a deformação de atuação pode estar na faixa de cerca de 0,1 a 5%, por exemplo, cerca de 0,25%.

[00055] O envelope cheio com fluido pode compreender uma parede traseira inflexível que é espaçada da membrana e uma parede lateral flexível entre a membrana e a parede traseira, se for desejado, a membrana, a parede traseira e o fluido podem ser opticamente transparentes tal que a membrana e a parede traseira formam uma lente óptica ajustável. A parede traseira pode ser conformada para prover uma lente tendo alguma potência óptica, por exemplo, uma lente fixa. A unidade da membrana pode compreender adicionalmente uma cobertura frontal transparente rígida sobre a membrana, cobertura frontal a qual é opcionalmente conformada para prover uma lente tendo alguma potência óptica, por exemplo, uma lente fixa.

[00056] Em adição aos pontos de controle, um ou mais membros de controle de dobramento, ou controladores de dobramento, podem controlar o dobramento ou outra deformação do membro de suporte de membrana em resposta à tensão de superfície na membrana como divulgado em PCT/EP2012/075549.

[00057] Em algumas modalidades, os ditos um ou mais membros de controle de dobramento pode compreender um disco de suporte com substancialmente a mesma forma que a borda da membrana e pode ser preso de maneira fixa ao membro de suporte de membrana de forma a permitir a transmissão de forças entre eles. Como descrito em PCT/EP2012/075549, o disco de suporte pode ser configurado para resistir à deformação “no plano” do membro de suporte, enquanto permite o dobramento “fora do plano” para controlar a forma da membrana.

[00058] A unidade da membrana da presente invenção pode ser usada para uma variedade de diferentes aplicações em que é desejado deformar de maneira progressiva e de maneira controlada uma membrana para prover uma superfície tendo uma forma desejada. A unidade da membrana pode ser usada tanto para aplicações estáticas quanto para aplicações dinâmicas. Assim, em algumas modalidades, a membrana pode ser necessária para deformar de maneira elástica, mas para outras aplicações, por exemplo, tal como no campo de acústica, a membrana pode ser necessária para ajustar sua forma de maneira dinâmica. Por exemplo, a unidade pode ser usada para prover uma superfície acústica, por exemplo, um diafragma para um alto-falante ou outro transdutor acústico. Uma aplicação particular da unidade da membrana no entanto está no campo da óptica, onde a membrana pode ser usada para prover uma lente ou uma superfície de espelho, ou ambas.

[00059] Para aplicações ópticas, especialmente onde a unidade compreende uma lente ou outro dispositivo que é intencionado para transmitir luz, pode ser desejável em algumas modalidades que todas as partes da unidade que estão dentro do campo de visão devam ser pareadas por índice em termos de seu índice de refração sobre a faixa espectral de interesse.

[00060] Em mais um aspecto da presente invenção existe providos um artigo para os olhos compreendendo uma unidade de membrana deformável de acordo com a invenção. O artigo do artigo para os olhos pode compreender uma armação com uma porção de aro e uma ou duas hastes, e a unidade de membrana deformável pode ser montada na porção de aro,

[00061] Na sequência está uma descrição por meio de exemplo apenas com referência aos desenhos anexos das modalidades da presente invenção.

[00062] Nos desenhos:

[00063] A FIG. 1 é uma vista de perspectiva a partir de cima da frente de um par de óculos compreendendo uma armação que é ajustada com duas unidades de lente cheia com fluido de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção;

[00064] A FIG. 2a é uma vista de perspectiva a partir de cima e para a esquerda do lado esquerdo dos óculos da FIG. 1 que mostra como uma das unidades de lente da primeira modalidade é ajustada à armação; a FIG. 2b é uma vista de perspectiva a partir de cima e para o lado reverso dos óculos da FIG. 1 (isto é, a partir do lado do usuário), que também mostra como a unidade de lente é ajustada à armação.

[00065] A FIG. 3 é uma elevação frontal da uma unidade de lente da FIG. 2 em um estado não atuado;

[00066] A FIG. 4 é uma seção transversal da uma unidade de lente ao longo da linha IV-IV da FIG. 3;

[00067] A FIG. 5 é uma seção transversal da uma unidade de lente ao longo da linha V-V da FIG. 3;

[00068] A FIG. 6 é uma seção transversal da uma unidade de lente ao longo da linha VI-VI da FIG. 3;

[00069] A FIG. 7 é uma vista de perspectiva a partir de baixo e para a esquerda da frente da uma unidade de lente que é mostrada cortada ao longo da linha VI-VI da FIG. 3;

[00070] A FIG. 8 é uma vista explodida da uma unidade de lente da primeira modalidade, que mostra as partes da unidade;

[00071] A FIG. 9 é uma elevação frontal da membrana flexível e anéis de suporte de membrana da uma unidade de lente em um estado atuado, que mostra como os pontos de articulação são arranjados; linhas de contorno estão incluídas para indicar a curvatura da membrana quando atuado;

[00072] A FIG. 10 mostra a membrana e anéis da FIG. 9 no estado atuado projetado para uma esfera de raio imaginário R;

[00073] A FIG. 11 é uma seção transversal da uma unidade de lente que corresponde à FIG, 4 mas que mostra a unidade em um estado atuado; e

[00074] A FIG. 12 é uma seção transversal da uma unidade de lente que corresponde à FIG. 5 mas que mostra a unidade em um estado atuado.

[00075] A FIG. 13 é uma vista de perspectiva de uma metade de um anel de retenção de duas partes para reter a unidade de lente, que mostra o mecanismo de atuação para a lente; e

[00076] A FIG. 14 é uma vista de perspectiva da membrana e anéis quando eles passam por deformação de tom indesejado.

[00077] Como mostrado na FIG. 1, um par de óculos 90 compreende uma armação 92 tendo duas porções de aro 93 e duas hastes 94. As porções de aro 93 são unidas por uma ponte 95, e cada porção de aro 93 é conformada e dimensionada para portar uma respectiva unidade de lente 1, de acordo com uma modalidade da presente invenção. Uma das unidades de lente 1 é usada para o lado esquerdo dos óculos, e a outra 1’ é usada para o lado direito. Como ilustrado na FIG. 2b, a porção de aro 93 é formada no seu lado de trás com um recesso 101 que acomoda a respectiva unidade de lente 1, 1’. As respectivas unidades de lente 1, 1’ são encaixadas nos seus respectivos recessos 101, 101’.

[00078] Como mostrado na FIG. 2b, nas regiões do canto superior de cada unidade de lente 1, 1’ no lado do nariz, é formada uma protrusão 98, 98'. ("Superior" se refere a mais alto quando os óculos são usados). A armação é formada com correspondentes recessos (o recesso no lado direito da ponte 95 não é visível na figura) em que as protrusões 98, 98' se encaixam.

[00079] Também é aparente a partir das FIGS. 2a e 2b que cada uma das porções de aro 93 se estende para trás para formar uma haste truncada 96, 96'. As hastes truncadas possuem recessos 102, 102' formados nas suas faces interiores, que acomodam ajustadores 104, 104' das unidades de lente 1, 1’. Cada um dos ajustadores 104, 104’ compreende uma roda de ajustador operável manualmente 106, 106' cada uma das quais contém uma abertura central 108, 108'. Um pino 110, 110' está em protrusão a partir de cada uma das hastes 94 nas extremidades intencionadas para unir a armação 93 e é dimensionada para encaixar em sua respectiva abertura 108, 108'. Também em protrusão a partir de cada extremidade das hastes 94 estão parafusos 112, 112', que estão em protrusão a partir levemente do interior (para a ponte 95) nos respectivos pinos 110, 110' (referido aqui a seguir como "parafusos internos"). Um pino localizador 113, 113' está em protrusão a partir de levemente abaixo ("abaixo" se refere a abaixo quando os óculos são usados) os pinos 110, 110'. Os parafusos 112, 112' e os pinos localizadores 113, 113’ estão em protrusão paralelos aos pinos 110, 110' e eles também encaixam nos ajustadores 104, 104' e as hastes truncadas 96, 96', Especificamente cada ajustador 104, 104' é formado com uma respectiva rosca de parafuso 212, 212' posicionada para o alinhamento com os parafusos internos 112, 112'. Cada haste truncada 96, 96' é formada com uma rosca de parafuso que está alinhada de maneira correspondente 312, 312'. Similarmente cada ajustador 104. 104' é formado com um respectivo recesso 213, 213’ posicionado para o alinhamento com os pinos localizadores 113, 113'. Cada haste truncada 96, 96' é formado com um recesso que está alinhado de maneira correspondente 313, 313’.

[00080] Assim, de maneira a encaixar a armação 93 nas hastes 94, sanduichando a unidade de lente 1, 1’ entre elas, os pinos 110, 110' nas hastes 94 são alinhados com as aberturas 108, 108' nas respectivas rodas de ajustador 106, 106'. Ainda, os parafusos internos 112, 112' são alinhados com as roscas de parafuso 212, 212' nos ajustadores 104, 104' e as roscas de parafuso 312, 312' nas hastes truncadas 96, 96'. Adicionalmente, os pinos localizadores 113, 113' são alinhados com os recessos 213, 213' nos ajustadores 104, 104' e com os recessos 313, 313’ nas hastes truncadas 96, 96'. Assim os parafusos internos 112, 112' podem ser aparafusados nas roscas de parafuso 212, 212' nos ajustadores 104, 104' e então nas roscas de parafuso 312, 312' nas hastes truncadas 96, 96'. Os parafusos inferiores e então nas roscas de parafuso 312, 312' nas hastes truncadas 96, 96'. Isto resulta em um encaixe de pressão entre os pinos 110, 10' e as aberturas 108, 108' e também entre os pinos localizadores 113, 113' com os recessos 212, 212' nos ajustadores 104, 104' e os recessos 313 nas hastes truncadas 96, 96'.

[00081] Será notado que o ajustador 104 não é mostrado na FIG. 2a. Isto é de forma que uma face externa de uma placa de came 122 e sua catraca 124 são visíveis. A placa de came 122 será descrita em maior detalhe abaixo.

[00082] Como pode ser observado a partir das FIGS. 1 e 2b, as unidades de lente de lado direito e de lado esquerdo 1, 1’ são imagens espelhadas uma da outra, a sua construção sendo de outra forma idêntica. Apenas a unidade de lente de lado esquerdo 1 é descrita em detalhe abaixo, mas será percebido que a construção e a operação da unidade do lado direito 1’ é substancialmente a mesma.

[00083] Como mais bem observado nas FIGS. 3 e 9, na presente modalidade, a unidade de lente de lado esquerdo 1 possui uma forma em geral retangular com dois lados longos opostos 3, 5 e dois lados curtos 7, 9 e é projetado para encaixar no recesso 102 da armação 92 como descrito acima. Será percebido que a forma da unidade de lente mostrada é apenas um exemplo de uma forma adequada, e uma unidade de membrana deformável, tal como uma unidade de lente, de acordo com a invenção pode ser dada uma grande variedade de diferentes formas. A invenção é especialmente adequada para formas não arredondadas tal como aquela mostrada nas FIGS. 3 e 9, mas os ensinamentos da invenção também são aplicáveis a lentes redondas e outro dispositivos que incluem uma membrana deformável para prover uma superfície tendo uma forma predefinida.

[00084] Como ilustrado na FIG.8, a unidade de lente 1 compreende uma placa de cobertura frontal transparente 4, uma placa de cobertura traseira transparente 16 e um alojamento de duas partes na forma de um anel de retenção 6a, 6b, que serve para reter as partes da unidade de lente 1 junto, com as placas de cobertura frontal e traseira 4, 16 que são espaçadas nos eixos frontal - traseiro - o eixo z como mostrado na FIG. 8. O anel de retenção 6 compreende um casco frontal 6a e um casco traseiro 6b.

[00085] A placa de cobertura frontal 4 pode ser de vidro ou um material polimérico transparente adequado. Na unidade de lente 1 da presente modalidade, a placa de cobertura frontal tem cerca de 1,5 mm de espessura, mas esta pode ser variada. Em algumas modalidades, a placa de cobertura frontal 4 pode compreender uma lente de potências focais fixas, por exemplo, um elemento de visão único (potência única), multifocal (duas ou mais potências), progressivo (potência graduada) ou até um elemento ajustável. Como mostrado na FIG. 4, por exemplo, na presente modalidade, a placa de cobertura frontal 4 é plano - convexa.

[00086] A placa de cobertura traseira 16 possui uma face frontal 17 e uma face traseira 14 e pode ser feita de polímero transparente ou de vidro. Na presente modalidade, a placa de cobertura traseira 16 tem cerca de 1,5 mm de espessura, mas esta pode ser variada como for desejado. Como com a placa de cobertura frontal 4, em algumas modalidades, a placa de cobertura traseira 16 pode formar uma lente de uma potência focal fixa. Na presente modalidade, por exemplo, a placa de cobertura traseira 16 é uma lente de menisco, como mais bem observado na FIG. 4.

[00087] Como mostrado na FIG. 8, o casco frontal 6a do anel de retenção 6 é formado com uma parede lateral que se estende para trás 38 que se estende para trás a partir da extensão externa do casco frontal 6a. A largura do casco frontal 6a na sua frente é definida através de um aro frontal 40, contra o qual outras partes da unidade de lente 1 podem ser encaixadas, como descrito em maior detalhe abaixo. Na face interna da parede lateral 38 são formados uma pluralidade de recessos 39, dois dos quais são marcados na FIG. 8. A localização destes recessos em torno do casco frontal 6a será discutida em maior detalhe abaixo. O casco frontal 6a também porta o ajustador 104. Pode ser entendido a partir das FIGS. 2b, 3 e 8 que o ajustador 104 é disposto no lado curto 7 da unidade de lente.

[00088] Como mais bem observado na FIG. 8, o casco traseiro 6b do anel de retenção é formado com uma parede lateral que se estende para frente 37, que se estende para frente a partir da extensão externa do casco traseiro 6b. A largura do casco traseiro 6b na sua traseira é definida por um aro traseiro 33, contra o qual outras partes da unidade de lente 1 podem encaixar, como descrito em maior detalhe abaixo. Em uma face interna 18a da parede lateral 37 são formadas uma correspondente pluralidade de pinos ou dedos de suporte 36, localizados em correspondentes localizações para os recessos 39. Estes pinos de suporte estão em protrusão para frente a partir da parede lateral 37. O casco traseiro 6b também é formado com uma porção de cobertura de ajustador 23, integralmente moldada como parte do casco traseiro 6b (apesar de isto não ser essencial), porção de cobertura a qual 23 se estende para trás - pode ser percebido a partir da FIG. 8 que esta porção de cobertura 23 é conformada e dimensionada para encaixar sobre um veio 105 do ajustador 104. O veio 105 se projeta para trás a partir da frente do casco frontal 61 e a roda do ajustador 106 é mantida no veio 105 na sua extremidade traseira.

[00089] Para montar a unidade de lente 1, o casco frontal 6a e o casco traseiro 6b são empurrados juntos, com outros componentes da unidade de lente 1 (estes componentes não incluem a placa de cobertura frontal 4 e a placa de cobertura traseira 6) entre eles. O casco traseiro 6b é dimensionada para encaixar de maneira contígua contra o casco frontal 6a, os pinos de suporte 36 que encaixam de maneira confortável nos recessos 39. Será percebido que em vista do fato de que os pinos 36 estão em protrusão para frente a partir da parede lateral 37, quando encaixados juntos, os cascos frontal 6a e traseiro 6b podem ser encaixados juntos enquanto se permite o espaço para os outros componentes da unidade de lente 1 a ser sanduichados entre eles. Os dois podem ser colados.

[00090] Pode ser observado na FIG. 8 que a protrusão 98 descrita acima que encaixa no recesso 100 quando se encaixa a unidade de lente 1 na armação 93, é formada no casco traseiro 6b.

[00091] Como notado acima, a placa de cobertura traseira 16 é mostrada na FIG. 8 como estando fora do casco traseiro 6b, e a placa de cobertura frontal 4 é mostrada como estando fora do casco frontal 6a. A face externa da parede que se estende para trás 38 do casco frontal 6a, é enviesada. A placa de cobertura frontal 4 é conformada de maneira correspondente de forma que pode encaixar de maneira segura entre o chanfro e o recesso 101 da armação 93 quando a unidade de lente 1 é encaixada na armação 93. Apesar disso, a placa de cobertura frontal 4 é colada na parede que se estende para trás 38 para formar uma vedação. Similarmente, a placa de cobertura traseira 16 é colada ao casco traseiro 6b. Ela também é colada a uma bolsa cheia com fluido 12 da unidade de lente, como será discutido em maior detalhe abaixo. Uma vez que a placa de cobertura traseira 16 e a placa de cobertura frontal 4 estão no lugar ambos os lados do anel de retenção 6a, 6b e as duas partes do anel de retenção 6a, 6b são encaixadas da maneira descrita acima, a unidade de lente 1 constitui uma unidade de vedação que define um vazio interior.

[00092] Como mais bem observado na FIG. 2b, o anel de retenção 6a, 6b é conformado e dimensionado para ser recebido de maneira confortável dentro da armação 93, de forma que quando a unidade de lente 1 é mantida como descrito acima com referência à FIG. 2b, ela é mantida de maneira estável sem movimento. O anel de retenção 6 assim forma um suporte fixo estável para as partes móveis da unidade de lente 1 como é descrito abaixo.

[00093] Dentro do vazio, a unidade de lente 1 acomoda uma parte conformada em disco 12 tendo uma parede lateral flexível 18 com um flange de vedação para frente 20, uma parede traseira 19. Na presente modalidade, a parte conformada em disco 12 é feita de DuPont® boPET transparente (polietileno tereftalato orientado de maneira biaxial) e tem cerca de 6 μ de espessura, mas outros materiais adequados para a parte conformada em disco podem ser usados e a espessura ajustada de maneira apropriada. A parede traseira 19 da parte conformada em disco 12 é ligada de maneira contígua à face frontal 17 da placa de cobertura traseira 16. Para este propósito, um adesivo sensível à pressão transparente (PSA), por exemplo, tal como adesivo 3M® 8211 pode ser empregado. Na presente modalidade, uma camada de PSA de cerca de 25 μ de espessura é usada, mas esta pode ser variada conforme o necessário.

[00094] A parede lateral 18 da parte conformada em disco 12 é acomodada de maneira flutuante dentro do anel de retenção 6a, 6b, adjacente à face interna 18a do casco traseiro 6b. Este arranjo flutuante permite a parte conformada em disco a ser comprimido na região do um lado curto 7 quando atuado, e permite que outras partes móveis da unidade de lente 1 operem não impedidas pelo anel de retenção 6a, 6b, como descrito em maior detalhe abaixo.

[00095] O flange de vedação para frente 20 da parte conformada em disco 12 é ligado à superfície traseira do diafragma transparente compreendendo um disco 24 que serve como um membro de controle de dobramento, como descrito em maior detalhe abaixo. O disco 24 pode ter uma espessura de cerca de 0,1 a 1,0 mm, preferivelmente 0,3 a 0,7 mm, por exemplo, cerca de 0,5 mm, e pode ser feita de policarbonato, nylon ou vidro no caso de uma unidade de lente, ou uma variedade de compostos ou componentes de plástico, metal ou cerâmica no caso de uma unidade de membrana acústica ou sem transmissão. Na presente modalidade, como é mais bem mostrado na FIG. 8, o disco 24 compreende uma placa plana de policarbonato tendo uma espessura de cerca de 0,5 mm, mas materiais alternativos adequados que provêem as propriedades necessárias descritos abaixo podem ser usados em vez disso. Na unidade de lente da presente modalidade, o disco 24 é transparente, mas isto pode não ser essencial em outras modalidades, por exemplo, modalidades não ópticas. Como mais bem observado na FIG. 8, o disco transparente 24 compreende uma grande abertura central 232, tal que é de forma em geral anular. O efeito da grande abertura central 232 é desacoplar o dobramento do disco transparente 24 nas direções X e Y para manter a rigidez de dobramento fora do plano substancialmente uniforme do disco transparente 24 no eixo z durante a atuação da unidade 1, como descrito abaixo.

[00096] O propósito do disco transparente 24 é explicado abaixo. Vários projetos alternativos do disco 24 são descritos em maior detalhe no pedido internacional copendente no. PCT/EP2012/075549. Como explicado naquele pedido, o número preciso, o tamanho e o arranjo de aberturas no disco transparente 24 podem ser variados como for desejado - por exemplo, uma pluralidade de aberturas menores espaçadas pelo disco 24 podem ser providas. Na presente modalidade, a parte conformada em disco 12 é aderida de maneira vedante à superfície traseira do disco 24 usando Adesivo Loctite® 3555, mas alternativas adequadas serão conhecidas dos peritos na técnica.

[00097] A superfície frontal do disco transparente 24 é vedada para uma subunidade de membrana compreendendo uma membrana elástica não porosa, transparente 8 que é sanduichada entre um par de dobrável de maneira resiliente anéis de suporte de membrana compreendendo um anel frontal 2 e um anel traseiro 10. Os ditos anéis de suporte 2, 10 podem ser feitos a partir de qualquer material que possui um módulo suficientemente alto para ser feito fino com relação às dimensões globais da unidade da membrana (por exemplo, cerca de 0,05 até cerca de 0,5 mm de espessura), pode ser unido aos adjacentes componentes, exibe ou é condicionado de forma a exibir baixa fluência (para continuar a realizar, por múltiplos usos) e é deformável elasticamente. Assim os anéis de suporte 2, 10 podem ser feitos a partir de metal, por exemplo, aço inoxidável ou titânio; outras possibilidades são vidro e safira. Por “pode ser unido” se quer dizer pode ser unido por adesivo, crimpagem, soldagem à laser ou sondagem ultrassônica, ou qualquer outro quer dizer que pode ser aparente e disponível para os peritos na técnica. O anel frontal 2 pode ter uma espessura na faixa 0,2 a 0,75 mm, adequadamente 0,3 ou 0,4 mm a 0,5 mm. O anel traseiro 10 pode ter uma espessura na faixa 0,01 a 0,25 mm, adequadamente 0,025 a 0,1 mm, por exemplo, cerca de 0,05 mm.

[00098] Como mostrado nas FIGS. 6 e 7, os anéis 2, 10 são substancialmente da mesma geometria global entre si e são dimensionados para ser recebidos dentro do vazio interior do anel de retenção tal que o anel frontal 2 fica adjacente ao casco frontal 6a do anel de retenção. No entanto, existe um espaço entre o anel frontal 2 e o casco frontal 6a de forma que os anéis 2, 10 pode alterar a forma ou se mover durante o uso da lente. Os anéis frontal e traseiro 2, 10 juntos formam a membro de suporte para a membrana elástica. Na presente modalidade, os anéis 2, 10 são cortados a partir de uma lâmina de aço inoxidável e o anel traseiro 10 tem cerca de 0,3 mm de espessura, enquanto o anel frontal 10 tem cerca de 0,05 mm de espessura. Outros materiais podem ser usados e a espessura ajustada de maneira apropriada para prover a rigidez desejada.

[00099] Na presente modalidade, a membrana 8 é feita de poliuretano reticulado e é de cerca de 0,5 mm de espessura, mas materiais alternativos com um módulo de elasticidade adequado podem ser usados como for desejado. Por exemplo, a membrana 8 alternativamente pode ser feita de poliésteres, por exemplo, polietileno tereftalato (por exemplo, Mylar®), elastômeros de silicone (por exemplo, poli(dimetilsiloxano)), outros poliuretanos termoplásticos, polímeros de cloreto de vinilideno (por exemplo, Saran®) ou vidro de espessura adequada.

[000100] A membrana 8 é pré-tensionada para uma deformação de até cerca de 20% e ligado aos anéis 2, 10 tal que é suportada de maneira estável em torno da sua borda como mostrado nas FIGS. 4 a 7, 9 e 10. Na presente modalidade, a membrana 8 é aderida aos anéis frontal e traseiro 2, 10 usando Adesivo Loctite®3555. A membrana 8 deve formar uma vedação hermética a fluido com pelo menos o anel traseiro 10.

[000101] A forma do anel frontal 2 é mostrada em maior detalhe na FIG. 9. O anel frontal 2 compreende um número de abas 120 em torno da sua extensão, que estão em protrusão para fora a partir da forma geral do anel frontal 2 isto é, para longe da sua área cercada central mas no plano com a área cercada central do anel 2. Além da espessura, o anel traseiro 10 (não visível na FIG. 9) é conformado e dimensionado de maneira similar ao anel frontal 2, exceto que ele não possui qualquer aba.

[000102] A largura dos anéis frontal e traseiro 2, 10 no plano x - y varia em torno da periferia da unidade 1, tal que juntos eles possuem uma rigidez de dobramento que varia de uma maneira predeterminada em torno do seu grau. Isto é prover o dobramento dos anéis de suporte 2, 10 quando a unidade 1 é atuada para controlar a deformação da membrana flexível 8 e assim a potência da lente, como descrito em maior detalhe abaixo. O anel traseiro 10 também serve para espaçar a membrana 8 do disco 24.

[000103] É desejável que os anéis frontal e traseiro de suporte 2, 10 devam atuar juntos para equilibrar as forças de torção aplicadas aos anéis 2, 10, opcionalmente em combinação com o disco transparente 24, quando a membrana 8 é tensionada como descrito no pedido internacional copendente no. PCT/GB2012/051426.

[000104] As abas 120 no disco frontal 2 são substancialmente quadradas na forma mas esta forma não é essencial.

[000105] Em referência novamente à FIG. 9, o anel frontal 2 possui oito abas 120. Três das abas, marcadas 120a-c, são espaçadas ao longo do lado curto 7 da unidade de lente 1, onde o ajustador 104 está situado. Estas três abas 120a- c são usadas como pontos de atuação para atuar a lente para ajustar as mesmas e elas são conectadas de maneira mecânica ao ajustador 104. Detalhes do mecanismo de ajuste são descritos abaixo com relação à FIG. 13. As outras cinco abas 120d-h são espaçadas em torno de um outro lado curto 9 e os dois lados longos 3 e 5 da unidade de lente 1. Como pode ser observado a partir do círculo desenhado como uma linha pontilhada na FIG. 9, estes cinco protrusões todas ficam substancialmente em um círculo imaginário tendo o centro óptico OC da lente como seu centro. Por razões ergonômicas, o OC está à esquerda do centro geométrico na figura, isto é, mais próximo da ponte 95 do que para a haste 94. O OC corresponde ao ponto de distensão máxima da forma deformada da membrana elástica 8 quando a lente está em uso. Duas das abas, 120d e 120h, ficam intermediárias o OC e o um lado curto 7 da unidade 1. Um destes, a aba 120h, é disposta no lado longo superior 3 do membro de suporte; a outra destas, a aba 120d, é disposta no lado longo inferior 5. Uma terceira aba 120g fica no lado longo superior 3 em direção ao canto esquerdo superior na figura. Uma quarta aba 120e fica no lado longo inferior, em direção ao canto esquerdo inferior na figura. A quinta aba 120f fica em um outro lado curto 9, uma linha um pouco abaixo (mostrada pontilhada) que passa através do OC e a aba de atuação central 120b.

[000106] Em referência novamente à FIG. 8, as abas 120 são dimensionados para encaixar nos recessos 39 no casco frontal 6a do anel de retenção. As abas 120 ficam nos pinos de suporte 36 do casco traseiro 6b. Como o casco traseiro 6b e o casco frontal 6a são montados juntos, os pinos de suporte 36 se contatam com as abas 120 e ambas as abas 120 e os pinos de suporte 36 se encaixam dentro dos recessos 39 do casco frontal 6a do anel de retenção 6. Os pinos de suporte 36 e os recessos 39 são dimensionados tais que se os cascos frontal e traseiro, 6a, 6b foram encaixados juntos sem a unidade de lente 1 acomodados entre elas, pode haver uma pequena lacuna entre as extremidades dos pinos de suporte e o casco frontal 6a. Assim esta lacuna deixa espaço para as abas 120. Assim as abas 120 podem ser fixadas entre os cascos frontal e traseiro 6a, 6b do anel de retenção para reter as partes móveis da unidade de lente 1 fixamente no anel de retenção 6a, 6b. Algum movimento pendente e movimento de deslizamento no plano pode ocorrer nas abas 120.

[000107] As cinco abas 120d-h que não estão situadas no um lado curto 7 (e assim que não servem como pontos de atuação) assim servem para articular a subunidade de membrana para o anel de retenção 6 justaposto a outro lado curto 9. Todos estes cinco pontos podem ser considerados como sendo os pontos de articulação em que os anéis 2, 10 e a membrana são mantidos com relação a um suporte fixado provido pelo anel de retenção 6. Deslocamento da subunidade de membrana no eixo z nos pontos de atuação 120a-c para aumentar a pressão do fluido faz com que a porção da subunidade de membrana justaposto o um lado curto 7 da unidade 1 se mova para a parede traseira ou para longe da partir da parede traseira 19 da parte conformada em disco 12 que é mantida de maneira estável pelo anel de retenção 6, enquanto a subunidade também é mantida imóvel com relação à parede traseira 19 nos remanescentes pontos de articulação 120d-h, que serve como pontos de articulação. Porções dos anéis 2, 10 entre os pontos de controle 120a-h de outra forma "flutuam" livremente no vazio entre a cobertura traseira 16 e a cobertura frontal 4.

[000108] Qualquer dispositivo de atuação adequado conhecido dos peritos na técnica pode ser empregada para deslocar de maneira seletiva a subunidade de membrana nos pontos de atuação 120a-c com relação ao anel de retenção 6 entre uma posição não atuada como mostrado nas FIGS. 4 a 7 em que os anéis frontal e traseiro 2, 10 e a membrana 8 são substancialmente planares no plano x - y e uma posição completamente atuada como mostrado nas FIGS. 11 e 12. O dispositivo de atuação pode ser operado de maneira manual ou automática e deve compreender um mecanismo de engate de anel adequado para conectar o dispositivo de atuação para a subunidade de membrana para acionar a subunidade de membrana na direção frontal - traseira nos pontos de atuação. O dispositivo de atuação pode prover o deslocamento contínuo da subunidade de membrana ou pode ser adaptado para prover movimento da subunidade de membrana apenas para uma pluralidade de posições mutuamente espaçadas predeterminadas. O dispositivo de atuação convenientemente pode ser alojado na ponte 95 dos óculos 90, ou em uma ou ambas das hastes 94. Um dispositivo de atuação separado para cada unidade de lente 1, 1’ pode ser provido em cada respectiva haste 94, e os dispositivos opcionalmente podem ser ligados para prover atuação simultânea das duas unidades 1. Nesta modalidade, atuadores separados são providos em cada haste 94, como explicado anteriormente com referência à FIG. 2. Será percebido que a força aplicada pelo dispositivo de atuação atua na subunidade de membrana e reage contra o anel de retenção 6 através dos pontos de articulação 120, anel de retenção 6 o qual é montada fixamente dentro da armação 92 dos óculos 90, de forma a mover de maneira seletiva o suporte de membrana e a unidade com relação ao anel de retenção 6. O dispositivo de atuação em termos gerais pode ser operado de maneira mecânica, de maneira elástica ou de maneira magnética e/ou pode envolver o uso de um material de alteração de fase, por exemplo, uma liga de memória de forma (SMA), cera ou um polímero eletro-ativo.

[000109] Na presente modalidade, cada dispositivo de atuação é um dispositivo que pode ser operado de maneira manual que faz o uso de uma placa de came 122, como foi mencionado acima com referência à FIG. 2a. O ajustador 104 pode ser mais bem entendido com referência às FIGS. 2a, 3 e 13. Como foi mencionado anteriormente, o atuador 104 compreende uma roda de ajustador 106, que nesta modalidade é girada de maneira manual e que, uma vez que a unidade de lente 1 é encaixado em um par de óculos 1, é disposto em uma haste 94. Quando é encaixado assim, o atuador 104 está em protrusão para trás da unidade de lente. Como foi descrito anteriormente, a roda do ajustador 106 é conectada através de um veio 105 e fica na extremidade traseira do veio 105. A extremidade frontal oposta do veio, remota da roda do ajustador 106 e próxima da frente do anel de retenção frontal 6a porta uma primeira engrenagem 116. A primeira engrenagem 116 é arranjada para entrelaçar com uma segunda engrenagem maior 118 disposta acima da primeira engrenagem 116, isto é, em uma direção para o lado longo superior 3 da unidade de lente 1. Esta segunda engrenagem 118 é realizada de maneira rotativa no anel de retenção frontal 6a e é arranjada para entrelaçar com a catraca 124 disposta na extremidade superior da placa de came 122. A placa de came 122 em geral é alongada e arqueada na forma, e se estende ao longo de pelo menos parte, do um lado do casco frontal 6a que corresponde ao lado curto 7 da unidade de lente, tal que pode causar o movimento da unidade de submembrana em todos os três pontos de atuação 120a-c. Assim o comprimento do veio 105 é escolhido em dependência de quanto distante ao longo de haste para a orelha do usuário a roda do ajustador 106 está situado.

[000110] A placa de came 122 é conformada e configurada para engatar com um seguidor de came 126. O seguidor de came 126 em geral é alongado e se estende ao longo do lado curto 7 da unidade de lente, é fixamente anexado às três abas 120a-c usadas para a atuação. A placa de came 122 compreende perfis de came na forma de três fendas, 122a-c, que estão localizadas na superfície oposta da placa de came para a engrenagem 118 (isto é, em uma superfície interna que faceia a unidade de lente 1. O seguidor de came 126 compreende três nódulos 126a-c, que estão localizados e configurados para estar em protrusão para as fendas 122a-c respectivamente, tal que quando a lente está em uma extremidade do seu ajuste, os nódulos 126a-c ficam na extremidade superior das suas respectivas fendas 122a-c. A placa de came é dimensionada grosseiramente para ter um comprimento similar a aquele do lado curto 7 da unidade de lente, tal que é grande o suficiente para compreender uma fenda para acomodar todos os três nódulos 126a-c e para permitir o movimento translacional da placa de came 122 durante a operação da unidade de lente 1. Como visível na FIG. 13, é mantida no casco frontal 6a. A placa de came 122 e o seguidor de came 126 são convexo curvadas de forma a corresponder em geral a forma do lado curto 7 da unidade de lente e entre si. As fendas 122a-c são alongadas e corridas em geral pela largura da placa de came 122. O ângulo na face da placa de came 122 ao longo da qual cada fenda corre que vai causar uma magnitude do deslocamento desejada dos anéis 2, 10 e a membrana 8 durante a operação da unidade de lente 1. Os relativos deslocamentos dos anéis 2, 10 em cada um dos três pontos de atuação 120a-c é explicado de maneira mais completa com referência à FIG. 10 abaixo.

[000111] Os cascos frontal 6a e traseiro 6b do anel de retenção 6 são dimensionados tais que quando montados, a placa de cobertura 4 está espaçada para frente do suporte frontal do anel de membrana 2, como mostrado nas FIGS. 4, 5, 11 e 12, de forma que a membrana 8 pode se distender para frente quando atuado como descrito abaixo sem interferir na placa de cobertura frontal 4.

[000112] A parte conformada em disco 12, a membrana 8, o anel de suporte traseiro 10 e o diafragma 24 definem uma cavidade interior de vedação 22, que é cheia com um fluido transparente. Na presente modalidade, a cavidade 22 é cheia com óleo transparente. Na presente modalidade, Dow Corning® DC 705 óleo de silicone (1, 3, 5-trimetil-1,1,3,5,5- pentafeniltrisiloxano tendo um peso molecular de 546,88) é usado, mas uma variedade de outros óleos sem cor adequados estão disponíveis, especialmente na família de óleo de siloxano com alto índice de refração, para os quais existem um número de fabricantes. O óleo deve ser escolhido para não ser perigo para o olho de um usuário no evento de um vazamento. Para aplicações não ópticas, esta é uma menor preocupação.

[000113] A cavidade 22 normalmente não deve ser cheia em excesso, de forma que na posição não atuada, a membrana 8 permanece plana como descrito acima, que define um plano de referência D como mostrado na FIG. 10 para a membrana. A pré-tensão na membrana 8 serve para esticar a membrana para reduzir o risco de enrugamentos indesejados ou flacidez devido às alterações de temperatura, gravidade ou efeitos de inércia no óleo quando a unidade 1 é movida. Como foi mencionado acima, o diafragma transparente 24 possui uma abertura central 232, que permite que o fluido escoe entre a frente e a traseira do diafragma transparente 24 durante o enchimento e durante a operação como descrito abaixo,

[000114] Apesar de a membrana 8 ser planar na posição não atuada de acordo com a presente modalidade, em outras modalidades a membrana pode ser convexa (ou côncava) quando não atuada e pode adotar uma configuração planar quando atuado. Em tal caso o plano da membrana quando atuado pode ser usado convenientemente para definir um plano de ponto de referência D para medir o deslocamento dos anéis 2, 10 ou outros membros de suporte no eixo z. Em mais uma alternativa, a unidade pode ser configurada tal que na prática nunca é planar, e ainda pode ter uma configuração planar teórica que é uma extrapolação de seu movimento permitido - tanto na direção da atuação ou da desatuação. Os peritos na técnica vão entender que, mesmo tal estado planar teórico pode ser usada para definir um plano de referência para a membrana, mesmo onde no estado não atuado atual a membrana já possui um grau de curvatura.

[000115] O óleo serve para suportar a parte conformada em disco 12 de dentro, e em particular reforça a parede lateral flexível 18 para evitar que ela colapse sob seu próprio peso ou efeitos de inércia dentro da unidade. A cavidade cheia com fluido 22 assim forma um envelope compressível de maneira resiliente semelhante à almofada.

[000116] Na presente modalidade, o óleo transparente e os materiais usados para fazer a placa de cobertura traseira 16, a parte conformada em disco 12, o adesivo sensível à pressão para ligar a parede traseira 1 da parte conformada em disco 12 para a superfície frontal 17 da placa de cobertura traseira 16, o diafragma transparente 24 e a membrana 8 são todos escolhidos para ter um índice de refração tão próximo quanto for possível um do outro. Com a cavidade interior 22 cheia com óleo transparente, a membrana 8 e a face traseira 14 da placa de cobertura traseira 16 formam as superfícies ópticas opostas de uma lente ajustável. Como descrito acima, na presente modalidade a placa de cobertura traseira 16 é uma lente de menisco.

[000117] No estado não atuado, a membrana é planar, assim a lente possui uma potência óptica proporcionada pela placa de cobertura traseira 16, com adição zero da membrana 8. Será entendido que para aplicações não ópticas, o fluido, junto com as outras partes da unidade não precisam ser transparentes e podem ser opacos ou semitransparentes como for desejado.

[000118] Será percebido que a presente invenção não está limitada às dimensões e materiais particulares usados para a presente modalidade, que são dados apenas por meio de exemplo. Diferentes tipos de materiais adequadamente podem ser usados para a parte conformada em disco 12 que são opticamente claros, possuem baixa rigidez global se comparados com os anéis de suporte 2, 10 e podem ser unidos com o diafragma 24. Diferentes adesivos podem ser escolhidos que são capazes de unir as partes da unidade de maneira durável, são resistentes à fluência, são de viscosidade prática e permanecem inertes na presença do fluido. Adesivos particulares podem ser escolhidos em dependência dos materiais selecionados para as várias partes.

[000119] Na operação do dispositivo de atuação através de rotação manual da roda do ajustador 106, o veio 105 gira, girando desta forma a primeira engrenagem 116. Em virtude do seu entrelaçamento com a segunda engrenagem 118, a segunda engrenagem 118 também gira e fazendo isto, aciona a catraca 124 para aplicar desta forma uma força que faz com que a placa de came 122 se mova em translação para cima ao longo do lado curto 7 da unidade de lente 1. Já que os nódulos 126a-c do seguidor de came 126 cooperam com as fendas 122a-c, este movimento faz com que o seguidor de came 126 translacione para trás tal que os nódulos 126a-c e corra nos seus respectivos recessos de placa de came 122a-c. Já que as abas 120a-c são anexadas fixamente aos seus respectivos nódulos 126a-c, isto faz com que a subunidade de membrana no um lado curto 7 da unidade 1 se mova para trás da sua posição não atuada com relação ao anel de retenção 6, comprimindo desta forma a cavidade 22 e aumentando a pressão do fluido dentro da cavidade 22. A parede lateral 18 da parte conformada em disco 12 é flexível para permitir este movimento. A pressão de fluido aumentada possui o efeito de fazer com que a membrana elástica 8 infle e esteja em protrusão para frente em uma forma convexa como mostrado nas FIGS. 11 e 12, desta forma aumentando a curvatura da membrana e a espessura óptica da lente entre a membrana 8 e a face traseira 14 da placa de cobertura traseira 16 e adicionando potência óptica positiva para a lente de menisco fixa da placa de cobertura traseira 16.

[000120] Como e quando é desejado retornar a unidade de lente 1 para o seu estado anterior para a operação descrita acima, a roda do ajustador 106 pode ser girada na direção oposta, fazendo assim com que a placa de came 122 translacione na direção oposta, desta forma para retornar o um lado curto 7 da unidade de lente 1 para frente para a sua posição inicial. Consequentemente, a pressão do fluido é diminuída e a membrana elástica 8 retorna para a sua forma inicial.

[000121] Será percebido que em outras modalidades, o dispositivo de atuação pode ser definido para mover a subunidade para frente a partir da posição não atuada, que pode diminuir a pressão do fluido na cavidade 22, fazendo com que a membrana 8 se distenda para dentro em uma forma côncava tal que, em combinação com a face traseira 14 da placa de cobertura traseira 16, a lente composta pode ser bicôncava, na presente modalidade, a curvatura máxima na direção para trás pode ser limitada pela liberação entre a membrana 8 e o diafragma transparente 24. Quanto maior a curvatura da membrana 8, maior a potência óptica adicional (positiva ou negativa) proporcionada pela membrana 8. Em tal modalidade, a parede lateral flexível 18 da parte conformada em disco 12 pode ser comprimida na posição não atuada e pode se expandir quando atuado.

[000122] Para o uso como uma unidade de lente, a membrana 8 é necessário para deformar de maneira esférica através de atuação, ou de acordo com outra forma predefinida como descrito abaixo. Outras formas predefinidas podem ser desejadas para diferentes aplicações ópticas ou não ópticas de uma unidade de membrana deformável de acordo com a presente invenção. Como a membrana 8 não é arredondada, os anéis de suporte de membrana 2, 10 devem dobrar de forma a defletir no eixo z normal ao plano de referência durante a atuação da unidade de maneira a controlar a forma da membrana 8 quando distendida para a forma predefinida. Em particular, os anéis de suporte de membrana 2, 10 devem dobrar para corresponder o perfil da borda da membrana 8 quando a membrana 8 possui a forma predefinida. Se os anéis de suporte de membrana 2, 10 foram flexíveis de maneira insuficiente, ou não dobram de maneira correta, então através da atuação da unidade 1, a borda da membrana 8 pode não corresponder a forma predefinida da membrana 8, e a forma global da membrana 8 pode ser distorcida como um resultado. De acordo com a invenção, a membrana 8 pode ser necessária para deformar de acordo com um ou mais modos de dobramento, e o perfil da borda da membrana 8 portanto é definido pela interseção dos um ou mais modos de dobramento desejados com a forma de borda de contorno da membrana 8.

[000123] A FIG. 10 ilustra o perfil da borda da membrana 8 da presente modalidade que é necessária quando a unidade de lente 1 é atuada para fornecer a membrana 8 uma forma esférica substancialmente não distorcida. Um contorno da forma esférica e seu centro óptico OC no vértice são mostradas nas FIGS, 9 e 10 nas linhas de traço-ponto. A metade superior da FIG. 10 é uma vista no plano x - y, isto é, na frente da unidade de lente 1. Na metade inferior da FIG. 10 a membrana 8 e os anéis de suporte 2, 10 são mostradas nas linhas sólidas projetadas para uma esfera imaginária que é mostrada em linhas pontilhadas curtas. A metade inferior da FIG. 10 representa a vista a partir de baixo da unidade de lente 1, isto é, na direção U-U. Assim o lado longo 5 e parte dos lados curtos 9 e 7 são visíveis. Especificamente, a forma atuada dos anéis 2, 10 entre a aba 120f e a aba 120b são mostradas e rotuladas 2, 10. O perfil da membrana 8 entre as abas 120f e 120b também é visível. Esta linha segue o contorno de uma esfera de raio R e passa através do OC no ponto de distensão máxima. Por meio de comparação, a membrana no seu estado não atuado planar também é mostrado na metade inferior da figura nas linhas pontilhadas. O plano da membrana no seu estado não atuado representa o plano de referência D para descrever a atuação da unidade 1 da presente modalidade. Se a membrana 8 é circular, e a deformação esférica da membrana 8 é necessária na atuação, então os anéis de suporte 2, 10 podem ser rígidos, já que a borda da membrana 8 pode permanecer circular e planar em todas as posições entre a posição não atuada e a posição completamente atuada. No entanto, para a deformação esférica da membrana 8 da unidade de lente 1 da presente modalidade, os anéis de suporte 2, 10 devem dobrar na atuação, como mostrado na FIG. 10, para evitar a distorção da forma da membrana. O dobramento que é necessária é particularmente pronunciado ao longo dos lados longos 3. 5.

[000124] De maneira a alcançar o dobramento desejado dos anéis de suporte 2, 10, os anéis devem ser flexíveis para permitir que eles adotem o perfil desejado, e sua rigidez de dobramento combinada varia em torno do seu grau, de forma que sob a influência da tensão de superfície aumentada na membrana 8 através de atuação da unidade da membrana 1, os anéis 2, 10 respondem de maneira não uniforme em torno do seu grau, fazendo com que eles se dobrem ou permitindo que eles se dobrem da maneira predeterminada, na presente modalidade, a variação na rigidez de dobramento é alcançada através da variação da largura dos anéis 2, 10 em torno do seu grau como descrito acima com referência à FIG. 9.

[000125] A variação real na largura dos anéis de suporte 2, 10 que é necessária para obter a variação desejada na rigidez de dobramento em torno dos anéis, como descrito acima, é calculado por análise de elemento finito (FEA) como descrito em PCT/GB2012/051426. Para aplicações quasi-estáticas ou ópticas de baixa frequência e outras aplicações, FEA estática pode ser empregada de maneira adequada. No entanto, em outras modalidades, onde a superfície é intencionada para aplicações acústicas por exemplo, FEA dinâmica pode ser apropriada. Como os peritos na técnica estão alertados, FEA - seja estática ou dinâmica - envolve várias alterações realizadas usando um computador com a entrada de parâmetros selecionados para calcular a forma da membrana que pode resultar na prática com uma força crescente F aplicada nos três pontos de atuação 120a-c como mostrado na FIG. 10. A forma do elemento pode ser selecionada para adequar o cálculo que está sendo realizado. Para o projeto dos anéis 2, 10 da presente modalidade, uma forma de elemento tetraédrico foi descoberta como sendo adequada. Os parâmetros selecionados podem ser entrados incluem a geometria dos anéis de suporte 2, 10, a geometria da membrana S, o módulo da membrana 8, o módulo dos anéis 2, 10, incluindo como o módulo dos anéis varia em torno dos anéis (que pode ser definido de maneira empírica ou por meio de uma fórmula adequada), o módulo do disco 24, a quantidade de pré-tensão em qualquer uma das partes, a temperatura e outros fatores ambientais. O programa da FEA define como a pressão aplicada à membrana 8 aumenta quando a carga é aplicada aos anéis no ponto de atuação.

[000126] De maneira a projetar precisamente os anéis 2, 10 para o uso óptico, a saída de uma análise de FEA é aproximada para a forma desejada da membrana como definida por um ou mais modos de Zernike Zn±m com base em um círculo de unidade que fica logo fora do limite atual da membrana. Na presente modalidade, o modo de Zernike de segunda ordem esférica Z é usado, mas funções de maior ordem esférica também podem ser usadas se for desejado, através da criação de uma forma que é a soma de um número de modos de Zernike. Em algumas modalidades, a membrana pode ser necessária para deformar de acordo com uma pluralidade de diferentes ordens de modos de dobramento desejados, por exemplo, a soma de modos de duas ou mais ordens de Zernike. Por exemplo, para criar uma lente óptica capaz de corrigir certas aberrações ópticas em um olho, a membrana pode ser necessária para deformar de acordo com uma função compreendendo a soma do modo de Zernike de segunda ordem esférica Z20 (desfocagem) em combinação com um ou mais outros modos de Zernike selecionados da mesma ordem ou de ordem superior, por exemplo, Z2±2 (astigmatismo) e/ou Z2±3 (trifólio).

[000127] Uma saída de FEA é correlacionada com a função de Zernike selecionada na membrana 8 para observar quão bem uma saída de FEA se aproxima para a forma desejada como definida pela função selecionada. Dependendo de quão bem uma saída de FEA e função selecionada se correlacionam entre si, os parâmetros relevantes da lente podem ser ajustados para alcançar um melhor encaixe na próxima iteração. Observando quão bem a deformação simulada da membrana 8, como calculado por FEA, se aproxima da forma de superfície desejada como descrito pela função de polinômio de Zernike selecionada, o perito na técnica ode observar o quanto os parâmetros do anel de suporte escolhido 2, 10 se saem. É possível determinar que regiões dos anéis de suporte 2, 10 precisam ser ajustadas (ou quais outros parâmetros devem ser ajustados) para aprimorar a correlação de uma saída de FEA e a função selecionada que se aproxima da forma predefinida.

[000128] O processo iterativo descrito acima é realizado por um número de diferentes potências de lente, de forma que uma lente a qual a potência varia continuamente com a deformação dos anéis de suporte 2, 10 (e a força F aplicada nos pontos de atuação 120a-c) pode ser projetada. Os anéis de suporte 2, 10 são projetados para dobrar de maneira variável pela deflexão no eixo z em torno do seu grau e com relação ao ajuste na potência de lente necessária. A variação na largura dos anéis de suporte 2, 10 no plano x - y, perpendicular ao eixo z da unidade 1, em torno do seu grau também pode ser ajustado para diferentes formas de lente, levando em conta as localizações dos pontos de articulação 120d-h e pontos de atuação 120a-c com relação ao centro óptico desejado OC.

[000129] Uma vez que a forma da membrana 8 foi calculada pela FEA como descrito acima, as propriedades ópticas da membrana 8 como uma superfície de lente óptica podem ser determinadas através de software de traço de raio óptico adequado (por exemplo, Software óptico Zemax™ disponível a partir de Radiant Zemax, LLC de Redmond, Washington) usando a forma de membrana calculada.

[000130] Como o perfil dos anéis de suporte da membrana 2, 10 quando atuado deve se conformar para o perfil da borda da membrana 8 na forma predefinida, os pontos de articulação 120d-h onde os anéis de suporte 2, 10 são mantidos estacionários são selecionados para corresponder com pontos onde os anéis 2, 10 não são deslocados com relação ao plano de referência D através da atuação da unidade 1. De maneira a evitar a distorção da forma de membrana esférica na atuação, os pontos de articulação 120d-h idealmente devem ser posicionados em um único contorno circular com relação ao centro óptico OC como mostrado na FIG. 10, mas na prática as posições dos pontos de articulação 120d-h podem fugir levemente do mesmo contorno sem passar por distorção da forma de membrana final. Em outras modalidades onde a membrana é necessária para deformar de acordo com um ou mais modos não esféricos, os pontos de articulação ainda devem estar situados nos pontos em torno dos anéis de suporte 2, 10 que não são deslocados quando a membrana é deformada, mas em tal caso o contorno de deslocamento zero pode ser não circular.

[000131] Na presente modalidade existem cinco pontos de articulação 120d-h, mas em outras modalidades pode existir mais ou menos pontos de articulação, providos eles estão posicionados todos no mesmo contorno ou próximos do mesmo contorno com relação ao centro óptico. Adicionalmente, que o contorno deve ser um contorno em que o perfil dos anéis 2, 10 é necessário para permanecer estacionário de maneira a alcançar os perfis necessários da membrana 8 durante a deformação da membrana 8. Assim adicionalmente, como a membrana 8 é mantida na sua borda pelos anéis de suporte 2, 10, estes pontos também são pontos onde a membrana 8 permanece estacionário durante a deformação.

[000132] Similarmente, os pontos de atuação 120a-c onde os anéis 2, 10 são deslocados de maneira ativa no eixo z pelo dispositivo de atuação para causar a compressão da cavidade 22 são escolhidos de forma que o deslocamento atual dos anéis 2, 10 nos pontos de atuação 120a-c em cada posição entre as posições não atuada e completamente atuada é igual ou substancialmente igual ao deslocamento dos anéis 2, 10 nos pontos de atuação que é necessário para a borda da membrana 8 para ter o mesmo perfil que a borda da membrana 8 na forma predefinida. A partir da FIG. 10 pode ser observado que o deslocamento dos pontos de atuação 120b e 120c está significativamente abaixo do plano de referência D. Por outro lado, a projeção do ponto de articulação 120e para a metade inferior da FIG. 10 mostra que o ponto de articulação 120e está localizado onde o perfil dos anéis 2, 10 permanece estacionário no plano de referência D, Na presente modalidade, três pontos de atuação são providos, mas em algumas modalidades pode existir mais ou menos pontos de atuação, dependendo da complexidade do perfil da borda da membrana que é necessário para alcançar a forma predefinida desejada.

[000133] Regras de projeto para a posição dos pontos de controle - isto é, os pontos de atuação e pontos de articulação - onde a força é aplicada aos anéis 2, 10 - são divulgados em PCT/GB2012/051426 copendente. Em geral, no entanto, deve haver pelo menos três pontos de controle para definir o plano da membrana 8, e adicionalmente deve haver um ponto de controle em cada ponto ou próximo de cada ponto nos anéis 2, 10 onde o perfil dos anéis 2, 10 que é necessário para produzir a forma predefinida através da deformação da membrana 8 exibe um ponto de virada na direção da força F aplicada, no ponto de controle entre dois adjacentes pontos onde o perfil do anel exibe um ponto de inflexão ou um ponto de virada na direção oposta.

[000134] Na presente modalidade, o um lado curto 7 dos anéis 2, 10 substancialmente segue um contorno circular da membrana 8, e assim não precisa dobrar muito ao longo do seu comprimento. Apesar disso, como a lente não é redonda, apesar de a diferença ser mínima, os dois pontos de atuação externos 120a e 120c ainda precisam ser deslocados levemente adicionalmente do que o ponto central 120b para manter o perfil correto dos anéis de suporte, e assim o lado curto 7 exibe um grau de dobramento durante a operação da unidade de lente 1. Isto pode ser entendido considerando uma vez que novamente o perfil do anel como projetado para uma esfera imaginária representando o modo esférico desejado de deformação da membrana 8 da presente modalidade. Deste modo pode ser imaginado que de maneira a seguir o perfil da esfera, os pontos externos 120a e 120c podem estar adicionalmente mais baixos do eixo z do que o ponto central 120b. Estes diferentes deslocamentos necessários são alcançados pelos ângulos levemente diferentes dos recessos 122a-c na placa de came 122, como foi mencionado acima e visível na FIG. 13. Para o mesmo movimento translacional da placa de came 122, o consequente grau de movimento entre os recessos 122a-e e suas respectivas abas 120a-c no anel frontal 2 depende do ângulo do recesso. Com referência à FIG. 13, quanto menor o ângulo do recesso 122a-c com relação à largura da placa de came 122, (isto é, mais próximo o recesso está correndo pela largura da placa de came 122) maior é a proporção da força total transmitida pela translação na direção y da placa de came será direcionada na direção z. Consequentemente o movimento, na direção z dos anéis 2, 10 para perto ou para longe do casco frontal 6a do anel de retenção será maior nestes pontos de ângulo mais raso. Neste caso, os recessos 122a e 122c são dispostos em um ângulo mais raso do que o recesso 122b, e assim os anéis 2, 10 são movidos com relação ao casco frontal 6a do anel de retenção mais nas abas 120a e 122c do que na aba 120b. Assim um único atuador é usado para prover um grau diferencial de movimento ao longo do lado curto 7. Consequentemente, a unidade de lente 1 é atuada de maneira conveniente nos três pontos 120a-c de forma a permitir um bom controle do perfil do membro de suporte ao longo daquele lado.

[000135] Os pontos de controle 120a-h - aqui chamados de pontos de atuação 120a-c e pontos de articulação 120d-h - também são posicionados de forma a estabilizar os anéis de suporte de membrana 2, 10 contra a deformação espontânea de acordo com modos indesejados como descrito abaixo. Assim, enquanto os pontos de articulação 120d-h são posicionados em um contorno de zero (ou substancialmente zero) deslocamento dos anéis 2, 10, pelo menos três deles são também desejavelmente posicionados nos pontos selecionados para inibir a deformação da membrana 8 sob tais modos indesejados - que são pontos ao longo da borda da membrana 8 que gostaria de ser deslocado de acordo com os modos indesejados, mas são restritos de fazer isto pelos pontos de articulação 120d-h. Será percebido que os pontos de atuação 120a-c da mesma forma inibem o deslocamento descontrolado da borda da membrana 8, mas podem ser deslocados seletivamente de maneira controlável de acordo com os modos desejados de deformação da membrana 8 como descrito acima.

[000136] Como descrito acima, os anéis de suporte de membrana 2, 10 devem dobrar no eixo z através de atuação da unidade de lente 1. Os anéis de suporte 2, 10 são suficientemente flexíveis para permitir tal dobramento em resposta à tensão de superfície de incremento na membrana 8 quando a unidade é atuada, mas bem como para o dobramento desejado de uma maneira predeterminada para controlar a forma da membrana 8 através de atuação, os anéis de suporte flexíveis 2, 10 também são vulneráveis ao dobramento descontrolado, que deve ser evitado de maneira a manter a fidelidade da forma da membrana. Em particular, enquanto os anéis de suporte são configurados para dobrar com relação ao plano de referência D na atuação, eles também são confiáveis de passar por deformação descontrolada espontânea. Isto pode tomar a forma de dobramento ou colapso no plano fora do plano. Tal dobramento fora do plano pode compreender um ou mais modos energeticamente favorecidos indesejados de deformação, por exemplo, deformação tórica (semelhante à sela) da membrana 8. Isto ocorre pois a membrana 8 é pré-tensionada como descrito anteriormente, apesar de este dobramento indesejado também poder ocorrer após a lente foi atuada. Assim em geral, é causado pela tensão de superfície na membrana. Este dobramento indesejado ocorre já que a tensão na membrana 8 é uma forma de energia contida na subunidade de membrana e a subunidade de membrana naturalmente deseja se colocar em um estado de menor energia. Passando por deformação de acordo com modos energeticamente favorecidos, especialmente modos de menor ordem, a tensão na membrana é reduzida e assim energia é perdida. Este dobramento indesejado é controlada de acordo com a presente invenção. Será percebido que enquanto os modos de dobramento desejados podem ser modos de Zernike puros com base em um círculo de unidade como descrito acima, os modos de dobramento indesejados a ser inibidos pelos pontos de controle de acordo com a invenção são controlados pela forma atual da membrana.

[000137] Como descrito acima, a membrana 8 da presente modalidade é pré-tensionada os anéis de suporte 2, 10 no estado não atuado para uma deformação de até cerca de 5% para reduzir ou eliminar a flacidez ou o enrugamento da membrana. Em algumas modalidades uma pré-tensão ainda maior pode ser usada se necessário, por exemplo, de até 10% ou ainda 15% ou 20%. Esta pré-tensão atua para prover um grau de deformação nos anéis de suporte 2, 10 e, sem suporte, os anéis podem ser susceptíveis à deformação descontrolada. Adicionalmente, através da atuação da unidade 1, a pressão do fluido dentro da cavidade 22 muda, fazendo com que a membrana 8 se distenda. A tensão de superfície na membrana 8 assim aumenta, e tensão adicional é aplicada aos anéis de suporte 2, 10, aumentando o risco de distorção indesejada na forma desejada dos anéis de suporte 2, 10.

[000138] Na unidade de lente descrita aqui, o disco transparente 24 serve para suportar, a subunidade de membrana contra o dobramento para dentro sob o dobramento no plano. Através da atuação da unidade 1, o disco de suporte 24 é suficientemente flexível para dobrar com os anéis de suporte de membrana 2, 10 no eixo z com relação ao plano de referência D, mas serve para reforçar os anéis 2, 10 contra dobramento indesejado no plano nos eixos x ou y. O disco 24 serve para enrijecer os anéis de suporte 2, 10 no plano x - y, mas não aumenta de maneira significativa a rigidez fora do plano dos anéis no eixo z, permitindo desta forma a deflexão dos anéis no eixo z com relação ao plano de referência para adotar o perfil desejado que é necessário para produzir a forma predefinida da membrana 8 através de atuação. Enrijecendo os anéis de suporte 2, 10 no plano x - y, os anéis 2, 10 são reforçados contra o dobramento ou outra deformação no plano x - y sob a influência da tensão de superfície na membrana 8 que atua nos anéis quando não atuado e atuado.

[000139] na presente modalidade o disco de suporte 24 é feito a partir de policarbonato, mas em outras modalidades o diafragma adequadamente pode ser feito a partir de um material de fibra tendo rigidez adequada no plano x - y, mas pouca rigidez na direção z devido à orientação das fibras.

[000140] O disco 24 da presente modalidade possui uma rigidez no plano substancialmente uniforme, mas em algumas modalidades um diafragma pode ser usada que é mais rígida na direção N-S do que na direção L-O, e esta rigidez direcional podem ser usados para compensar adicionalmente para a deformação diferencial na membrana 8 quando atuado.

[000141] De maneira a alcançar deformação satisfatória da membrana 8, é desejável manter tensão de superfície substancialmente uniforme dentro da membrana 8. Para aplicações ópticas, tais como a unidade de lente 1 da presente modalidade, este é um fator para garantir a boa qualidade óptica da lente, no caso de uma unidade em que a membrana é maior em uma dimensão no plano x - y do que é na outra dimensão, as por exemplo, no caso da unidade de lente em geral retangular 1 da presente modalidade, os anéis de suporte 2, 10 são comumente necessários para dobrar mais ao longo do eixo maior do que eles são ao longo do eixo mais curto de maneira a produzir a forma de membrana desejada através de atuação. Na presente modalidade, os anéis de suporte 2, 10 são defletidos no eixo z mais ao longo do eixo L-O através de atuação, como mostrado na FIG. 9, do que eles são ao longo do eixo N-S. Este dobramento diferencial dos anéis de suporte 2, 10 pode introduzir um menor grau de anisotropia para a tensão de superfície dentro da membrana 8, como a membrana 8 é tensionada mais na direção L-O do que é na direção N-S. No entanto, o disco de suporte 24 se dobra na direção z predominantemente ao longo de um eixo - a direção L-O - e este tende a aumentar a rigidez fora do plano dos anéis de suporte 2, 10 ao longo do outro eixo N-S. O dobramento dos anéis de suporte 2, 10 ao longo da direção L-O possui o efeito de trazer os lados curtos 7, 9 dos anéis de suporte 2, 10 mais próximo junto, enquanto enrijece os anéis de suporte 2, 10 contra dobramento similar para dentro na direção N-S, que possui o efeito de atenuar a deformação na membrana 8 na direção L-O enquanto mantém a deformação na membrana 8 na direção N-S, tendendo desta forma a reequilibrar a tensão de superfícies na membrana 8 na direção L-O e na direção N-S. Este é um pequeno efeito no entanto, especialmente já que a deformação de pré-tensão é significativamente maior do que a deformação de atuação de incremento, e em algumas modalidades pode ser mais desejável manter rigidez fora do plano uniforme do suporte, disco na direção L-O e na direção N-S.

[000142] A parte cheia com fluido conformada em disco 12, com sua parede lateral flexível 18, e subunidade de membrana 2, 8, 10 formam um envelope semelhante à almofada resiliente. Através da compressão da cavidade 22, a pressão do fluido dentro da cavidade 22 é aumentada de maneira progressiva com relação à pressão ambiente, fazendo com que a membrana elástica 8 se distenda. Similarmente, em outras modalidades a cavidade 22 pode ser expandida fazendo com que a pressão do fluido diminua com relação à pressão ambiente. Através da liberação da força aplicada pelo dispositivo de atuação nos pontos de atuação 120a-c a unidade reverte automaticamente de maneira resiliente para o seu estado não atuado. O disco transparente 24 auxilia na manutenção do controle da subunidade durante esta atuação e desatuação.

[000143] Enquanto o disco de suporte 24 é empregado para reduzir a propensão ou evitar que os anéis de suporte 2, 10 e a membrana elástica 8 dobrem em si mesmo (dobramento no plano), a presente invenção adicionalmente se endereça ao problema de dobramento indesejado fora do plano de acordo com modos de dobramento indesejados em resposta ao carregamento através da tensão na membrana. Isto pode ocorrer apesar de a rigidez no plano adicional proporcionada pelo disco de suporte 24. Este problema pode ser particularmente aparente quando a membrana é planar, por exemplo, em um estado não atuado, onde qualquer desvio de achatado libera parte da tensão de superfície e portanto é favorecido. No entanto, como explicado anteriormente, a deformação também pode ocorrer quando a unidade é atuada, por exemplo, nas modalidades onde a membrana possui uma forma planar quando atuada, apesar de o efeito tender a diminuir quando a membrana é distendida de maneira progressiva.

[000144] A FIG. 14 mostra uma subunidade de membrana que passou por dobramento tórico indesejado de acordo com modos de dobramento indesejados de menor ordem energeticamente favoráveis para formar a forma de sela. Os anéis frontal e traseiro 2, 10, a membrana 8 e o diafragma 24 são mostrados. A subunidade pode ser considerada para começar em geral planar como definido no plano x - y e para ter um ponto central C em que os eixos x e y centrais cruzam, o eixo x que está ao longo do maior comprimento da subunidade e o eixo y que está ao longo do comprimento mais curto. Em uma região em torno do eixo x distal a partir do ponto centro a membrana 8 foi dobrada ou curvada fora do plano para baixo na direção z e em uma região em torno do eixo y distal a partir do ponto centro foi dobrado ou curvado para cima fora do plano na direção z. Assim estas duas regiões de dobramento ocorreram em direções opostas para formar a forma de sela. Será percebido que uma vez que isto acontece, a lente não pode funcionar de maneira correta, já que a subunidade não possui mais a forma de plano de referência correta.

[000145] Modalidades da presente invenção mitigam o risco de uma subunidade sofrer de deformação espontânea indesejada mostrada na FIG. 14 em virtude dos pontos de controle 120a-h.

[000146] Um mínimo de três pontos de controle 120 é necessário para definir o plano dos anéis de suporte 2, 10, como descrito em maior detalhe em PCT/GB2012/051426 copendente. em uma membrana atuada por compressão a unidade, por exemplo, tal como a presente modalidade, pelo menos um destes três pontos de controle mínimos 120 deve ser um ponto de atuação 120a-c; um ou dois podem ser pontos de articulação 120e-g. Foi descoberto que o problema de dobramento indesejado fora do plano pode ser endereçado através do posicionamento cuidadoso dos pontos de controle 120, onde a posição da membrana 8 com relação ao anel de retenção 6 é controlada, em torno do centro da membrana para suprimir modos de dobramento de menor ordem desejados, enquanto induz modos de dobramento desejados. Isto é especialmente útil quando a unidade de lente é carregada sob pré-tensão e a membrana é planar ou quase planar, mas em geral é importante para suprimir modos de dobramento indesejados da membrana 8 para garantir a fidelidade da forma da membrana independentemente do seu estado de atuação.

[000147] Em algumas modalidades, os três pontos de controle mínimos 120, quando de maneira correta situado, podem ser suficiente para suprimir pelo menos os modos de dobramento indesejados de menor ordem que não possuem um nó em torno de todo o limite da membrana, mas em outras modalidades pode ser necessário utilizar pontos de controle adicionais 120d, 120h para prover o grau de estabilização requisitado, particularmente se os pontos de controle 120 que são necessários para atuar a unidade e controlar o perfil dos anéis de suporte 2, 10 no pontos de virada como descrito acima não são posicionados de maneira apropriada para suprimir os modos de dobramento indesejados.

[000148] De maneira a suprimir modos de dobramento indesejados de menor ordem, os pontos de controle 120 adequadamente devem estar localizados de forma a aumentar a energia dos primeiros modos de dobramento indesejados fora do plano dos anéis 2, 10 em resposta ao carregamento através da tensão na membrana 8 que não possuem um nó em torno da borda de toda a membrana 8. Em outras palavras, os pontos de controle 120 devem ser situados em pontos onde a borda da membrana deseja mover de acordo com os modos de dobramento indesejados em resposta ao carregamento através da tensão na membrana 8, de forma que a posição da borda da membrana é controlado nestes pontos.

[000149] Em um nível mais prático, sujeito ao dito acima, o espaçamento angular dos pontos de controle em torno do centro óptico OC deve estar em torno de 30 a 120°. Deve ser notado que apesar de o OC ser usado como um ponto de referência na modalidade descrita na atualidade, o ponto centro usado pode ser um ponto alternativo, tal como o centro geométrico (centro de empacotamento) ou outro ponto na região dos dois.

[000150] Na presente modalidade, cinco pontos de articulação 120d-h são usados para proporcionar controle sobre os anéis 2, 10 e a membrana 8 através da supressão de modos de dobramento indesejados. Pode ser observado a partir do círculo mostrado nas linhas pontilhadas na FIG. 9 que os pontos de articulação 120d-h são todos substancialmente equidistantes do centro óptico OC. Nesta modalidade os pontos de articulação 120d-h são escolhidos como pontos de deslocamento da borda da membrana zero ou mínimo 8 como é necessário para a deformação esférica de acordo com o modo de Zernike de segunda ordem desejado Z20 quando a unidade 1 é atuada através do deslocamento de maneira seletiva dos anéis 2, 10 nos pontos de atuação 120a- c no eixo z, enquanto suprime modos de primeira ordem e outros de segunda ordem indesejados (aproximadamente astigmatismo) para evitar a sobrecarga do tipo representado na FIG. 14. Em outras palavras, através do movimento dos anéis 2,10 com relação ao anel de retenção 6 de forma a comprimir o corpo do fluido dentro da cavidade 22, desta forma para ajustar a forma da membrana 8 como descrito acima, os anéis 2, 10 não deve ser deslocado, ou deve ser minimamente deslocada, nos pontos de articulação 120d-h. (No entanto, eles podem deslizar, girar ou dobrar enquanto permanece na posição, permitindo assim os anéis 2, 10 adotem o perfil correto durante o uso da unidade de lente 1). Assim os pontos de articulação 120d-h são pontos adequados para ser mantidos em relação fixa para o anel de retenção 6.

[000151] Em outras modalidades, onde a membrana 8 for desejada para dobrar de acordo com modos de dobramento de maior ordem, por exemplo, tal como o astigmatismo dos modos de segunda ordem Z2±2 ou modos de trifólio de terceira ordem Z3±3, os pontos de articulação ainda são posicionados em pontos de deslocamento zero para os modos desejados, mas o contorno de deslocamento zero em torno do centro da membrana é não circular.

[000152] Dois dos pontos de articulação 120d, 120h da presente modalidade são dispostos intermediários ao centro óptico e os pontos de atuação 120a-c. O que significa dizer que a sua projeção ortogonal para o eixo L-O mostrado na FIG. 9 é disposto entre o centro OC e os pontos de atuação 120a-c. Isto proporciona um espaçamento prático entre os pontos de controle.

[000153] Será percebido que pontos de articulação adicionais 120 podem ser providos se for desejado. Por exemplo, existem pontos adicionais no contorno de deslocamento zero no canto esquerdo de fundo da unidade de lente como mostrado na FIG. 9 (isto é, o canto entre o lado curto 9 e o lado longo 5).

[000154] Os peritos na técnica vão reconhecer que os pontos de atuação também podem servir para suprimir modos de dobramento indesejados provido que eles estão posicionados de forma a aumentar a energia dos modos de dobramento indesejados. Alternativamente os pontos de atuação - diferentemente os pontos de articulação - podem ser posicionados em tais estados e atuação (ou quando não atuado) eles atuam para suprimir certos modos de dobramento indesejados, mas em outros estados de atuação (ou quando atuado) permitem pelo menos um modo de dobramento desejado da mesma ordem. Assim, por meio de exemplo, um ou mais pontos de atuação podem estar situados em torno dos anéis de suporte 2, 10 de forma a suprimir modos de dobramento indesejados de segunda ordem e/ou de ordem superior quando a unidade não é atuada, por exemplo, quando então a membrana é planar, mas são deslocados através da atuação da unidade de acordo com pelo menos um dos modos de dobramento desejados de ordem de astigmatismo Z2+2 ou de maior ordem para induzir tais modos.

[000155] As unidades de membrana aqui a seguir descritas pode ser usada para aplicações ópticas, tais como unidades de lente, e aplicações não ópticas. Os termos "frontal", "traseiro" etc., são usados para descrever as partes das unidades 1, 1’ para a clareza e consistência entre modalidades da invenção. Estes termos são apropriados paras unidades de lente, onde eles descrevem as partes no contexto de óculos do tipo mostrada nas FIGS. 1 e 2, Para aplicações (ópticas e não ópticas) diferentes de unidades de lente para o artigo para os olhos, as partes descritas como sendo "frontal" ou "traseira" não precisam necessariamente ser dispostas na ou em direção à frente ou à traseira da unidade relevante. Por exemplo, em algumas aplicações, a membrana pode ser disposta faceando para cima, de forma que o “anel de suporte de membrana frontal” na verdade está disposto acima do "anel de suporte da membrana traseira", e termos similares devem ser interpretados de maneira apropriada, de fato, como será aparente a partir da presente especificação, as unidades de membrana da invenção podem ser usadas para uma grande variedade de diferentes aplicações, onde os termos "frontal" e "traseiro" não podem descrever a posição real das respectivas partes em uso, mas apesar disso estes termos são úteis para descrever as relativas relações espaciais das partes dentro das unidades das diferentes modalidades.

[000156] A presente invenção assim provê uma unidade de membrana 1 compreendendo um envelope cheio com fluido que é ligado em pelo menos um lado por uma membrana elástica 8 que é mantida sob tensão por um ou mais anéis de suporte de membranas periféricas dobráveis 2, 10. A pressão do fluido dentro do envelope pode ser diminuída, por exemplo, comprimindo o envelope, ou diminuída, por exemplo, expandindo o envelope, para alterar a diferença de pressão na membrana, desta forma fazendo com que a membrana se distenda de maneira convexa ou de maneira côncava respectivamente. De acordo com a invenção, a posição dos anéis 2, 10 é controlada em pontos de controle 120 que são selecionados para evitar que a membrana 8 dobre de maneira espontânea de acordo com modos de dobramento indesejados em resposta ao carregamento através da tensão na membrana. Os pontos de controle compreendem pelo menos três pontos de atuação ou articulação que estão posicionados para aumentar a energia de pelo menos os modos de dobramento indesejados de menor ordem que não possui um nó em torno de todos os anéis 2, 10. Um ponto de controle deve ser posicionado em cada ponto de virada no perfil desejado dos anéis 2, 10 na direção da força aplicada aos anéis contra a força aplicada para a membrana 8 como um resultado de a pressão dentro da cavidade 22 de maneira a controlar o perfil dos anéis 2, 10 como for desejado. O posicionamento dos pontos de controle 120 para este propósito portanto é dependente da forma limite da membrana 8 e sua forma atuada desejada. Se for necessário, portanto, pontos de articulação adicionais 120d-h podem ser empregados em pontos de deslocamento zero dos anéis durante a atuação de acordo com os modos de dobramento desejados que servem para aumentar a energia dos modos indesejados de maneira a inibir os modos de dobramento indesejados.

[000157] Algumas variações de alguns dos parâmetros e componentes das modalidades descritas já foram mencionadas. Os peritos na técnica vão perceber que muitas variações adicionais das modalidades particulares descritas são possíveis. Por exemplo, nas modalidades mostradas, a largura dos anéis de suporte 2, 10 varia em torno do seu grau para facilitar o dobramento correto dos anéis 2, 10 e assim a borda da membrana 8 de maneira a alcançar a forma desejada da membrana 8, Isto não ser essencial para o propósito de estabilizar a subunidade de membrana de deformação indesejada.

[000158] Adicionalmente, na presente modalidade, os anéis frontal e traseiro de suporte 2, 10 possuem diferentes espessuras, mas em outras modalidades podem ter as mesmas espessuras, e novamente a espessura não é um parâmetro crucial na estabilização dos anéis 2, 10 contra modos de dobramento indesejados. Em algumas modalidades, a rigidez de dobramento do disco 24 pode ser suficiente para equilibrar as forças de torção, caso em que o anel traseiro 10 pode ser feito mais fino do que o anel frontal 2 ou ainda omitido. Na última situação, o disco transparente 24 pode incorporar na sua superfície frontal um degrau periférico ou semelhantes para espaçar o disco 24 da membrana 8 - em outras palavras, o anel traseiro 10 e o disco transparente 24 efetivamente pode ser integrado como um componente.

[000159] Outras variações são possíveis enquanto alcança a estabilização necessária da subunidade de membrana. A modalidade descrita utiliza cinco pontos de articulação 120d-h, mas uma alternativa pode ser usar apenas quatro pontos de articulação. Um exemplo de quatro pontos adequados pode ser em pontos 120d, 120e, 120g e 120h. Uma alternativa pode ser os pontos 120d, 120f, 120g e 120h. Uma alternativa adicional pode ser pontos 120e, 120f, 120g e 120h. No caso de quatro pontos de articulação, um ou dois podem estar localizados intermediários ao centro óptico OC e os um ou mais pontos de atuação 120a-c no um lado curto 7 como descrito acima.

[000160] Outra variação possível a partir das modalidades descritas acima está no número de pontos de atuação. No exemplo descrito acima, três pontos de atuação 120a-c são usados. Mais ou menos do que três pontos de atuação podem ser usados. Pode ser provida uma parte de suporte de superfície de came separada para cada ponto de atuação em vez de uma única placa de came se estendendo através de todos os pontos de atuação. O projeto da engrenagem e arranjo de came pode ser variado a partir daquele mostrado enquanto ainda alcança o resultado desejado. O mecanismo de atuação, opcionalmente com uma roda de ajuste similar à roda 106, pode ser posicionada na ponte 95 em vez de nas hastes 94. Outros meios diferentes do ajuste manual podem ser empregados.

[000161] Outras funcionalidades da unidade de lente descrita podem ser alteradas dentro do escopo da invenção. Por exemplo, a forma anular do disco transparente 24 pode ser diferente. O anel de retenção 6 pode ser conformado tal que as placas frontal e traseira 16, 4 são mantidas dentro dos limites dos cascos frontal e traseiro 6a, 6b. Na presente modalidade, o anel de retenção 6 retém o anel frontal 2 mas algum outro suporte fixado pode ser empregado, por exemplo, múltiplos suporte fixados em localizações discretas podem ser usados. Ambos os anéis 2, 10 podem ter funcionalidades que permitem que eles sejam fixados. O anel de retenção 6 e os anéis de suporte 2, 10 podem ser conformados e configurados de maneira variada com funcionalidades mutuamente cooperativas para reter os mesmos fixamente um com relação ao outro.

[000162] Como foi mencionado acima, as modalidades da invenção foram descritas aqui com referência particular às unidades de lente, mais particularmente unidades de lente para o uso no artigo para os olhos. No entanto, as unidades de lente da presente invenção são igualmente bem aplicáveis às outras aplicações de lente, tais como óculos de proteção, capacetes e instrumentos ópticos e científicos de vários tipos. Em uma unidade de lente, as partes ópticas são transparentes como descrito abaixo, mas a invenção também compreende outros tipos de unidades de membrana deformável que são interpretados e operam de uma maneira similar para prover uma superfície ajustável de maneira controlada. Dentro do campo óptico, por exemplo, a invenção pode ser usada para prover uma superfície de espelho ajustável de maneira controlada, e unidades de membrana da invenção também podem encontrar aplicações em campos não ópticos, tais como acústica, onde uma superfície com uma forma dinâmica ajustável de maneira seletiva e controlável pode ser necessária.

[000163] As unidades de lente da invenção são especialmente adequadas para a correção de presbiopia. Em uso, a unidade de lente 1, 1’ pode ser ajustada através da atuação da unidade para trazer objetos de foco em uma faixa de distâncias de distância longa para distância próxima.

Claims (11)

1. Unidade de membrana deformável compreendendo um suporte fixado (6a, 6b); um envelope cheio com fluido, pelo menos uma parede da qual é formada por uma membrana elástica (8) que possui um estado plano ou um estado plano teórico que define um plano de referência, em que a membrana elástica é mantida sob tensão em torno da sua borda por um membro de suporte (2) de membrana dobrável, o membro de suporte (2) de membrana está acoplado com o suporte fixado (6a, 6b) em uma pluralidade de pontos de controle discretos em torno do membro de suporte (2) para controlar a posição da borda da membrana (8) com relação ao suporte fixado (6a, 6b) nos pontos de controle, e o membro de suporte (2) é irrestrito e portanto, livre para dobrar fora do plano com relação ao plano de referência entre os ditos pontos de controle, e um ajustador de pressão (104) que pode ser operado de maneira seletiva para ajustar a pressão do fluido dentro do envelope, desta forma para ajustar a forma da membrana (8); em que pelo menos três pontos de controle são providos em torno da borda da membrana (8) em localizações espaçadas no membro de suporte (2) da membrana (8); e em que um ou mais modos desejados de deformação de membrana são permitidos e selecionados a partir de polinômios de Zernike de segunda, terceira e quarta ordem, de modo que a membrana (2) deforma esfericamente ou esfericamente com um ou mais desvios de esférico selecionados dentre astigmatismo, coma e trifólio; caracterizado pelo fato de que pelo menos três dos pontos de controle estão situados em pontos respectivos do membro de suporte, onde o membro de suporte permanece estacionário conforme a pressão no envelope é alterada, e cada um dos pelo menos três dos pontos de controle é um ponto de articulação no qual o membro de suporte (2) de membrana (8) é articulado ao suporte fixo para evitar o deslocamento do membro de suporte no respectivo ponto de articulação ao longo de um eixo z que é perpendicular ao plano de referência para inibir deslocamento da borda de membrana (8) de acordo com um modo de dobramento fora de plano de menor ordem tórico, semelhante a sela, do membro de suporte (2), em resposta a carregamento através de tensão na membrana (8).

2. Unidade de membrana deformável de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os modos desejados de deformação da membrana (8) são descritos por um ou mais formas de coeficiente de Arizona Fringe dos polinômios de Zernike.

3. Unidade de membrana deformável de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que cada ponto de controle é espaçado de maneira angular a partir dos seus pontos de controle adjacentes em um ângulo de 30° a 120° em torno do centro da membrana (8).

4. Unidade de membrana deformável de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o ajustador (104) é operado de maneira seletiva para injetar ou remover fluido a partir do envelope para controlar a pressão do fluido no envelope.

5. Unidade de membrana deformável de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o dito ajustador (104) é operado de maneira seletiva para ajustar o volume do envelope, desta forma para controlar a pressão do fluido no envelope.

6. Unidade de membrana deformável de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que os pelo menos três pontos de controle compreendem um ponto de atuação; o ajustador (104) sendo conectado com o membro de suporte (2) de membrana (8) no ponto de atuação para o deslocamento controlado do membro de suporte (2) em afastamento do plano de referência com relação ao suporte fixado (6a, 6b) para ajustar o volume do envelope.

7. Unidade de membrana deformável de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a posição do ponto de atuação é selecionada para controlar o deslocamento local do membro de suporte (2) em afastamento do plano de referência de acordo com o um ou mais dos modos de dobramento desejados.

8. Unidade de membrana deformável de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que um ponto de controle está situado em ou próximo a cada localização em torno do membro de suporte (2) onde uma interseção da borda da membrana (8) com os um ou mais modos desejados de deformação exibe um ponto de virada (anti-nó) em afastamento do plano de referência na direção de uma força ou reação aplicada ao membro de suporte (2) quando a unidade de membrana é acionada, entre dois adjacentes pontos onde o membro de suporte (2) exibe um ponto de inflexão, ou um ponto de virada em afastamento do plano de referência na direção oposta a partir da direção da força ou reação.

9. Unidade de membrana deformável de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que a dita membrana (8) é alongada, sendo maior em um eixo do que em um eixo ortogonal, eixos os quais passam através do centro (centro de empacotamento ou centro óptico) da membrana, e tendo dois lados longos opostos que se estendem através do dito eixo ortogonal; e em que os pelo menos três pontos de controle compreendem adicionalmente pelo menos um ponto de atuação no membro de suporte (2) próximo de uma extremidade de um eixo, pelo menos dos pontos de articulação estando situado próximo de outra extremidade de um eixo e pelo menos um dos pontos de articulação estando situado em um dos lados longos do membro de suporte (2) intermediário a uma extremidade de um eixo e o centro.

10. Unidade de membrana deformável de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que um ou mais pontos de atuação são providos próximos a uma extremidade de um eixo, e pelo menos dois pontos de articulação intermediários estão situados no membro de suporte (2) entre os ditos um ou mais pontos de atuação em uma extremidade do um eixo e o centro da membrana (8), um em um dos lados longos do membro de suporte (2) e o outro no outro lado longo.

11. Artigo para os olhos, caracterizado pelo fato de que compreende unidade de membrana deformável como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.

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