JP2008544318A - レンズ - Google Patents

Abstract

流体（１４）を収容するキャビティーを壁間に画定する第１および第２の壁（１２、１０）を含むレンズを記載する。壁の少なくとも一方（１２）は可撓性であり、レンズの屈折力を変化させるために、キャビティー内の流体（１４）の量を変化させることにより少なくとも一方の可撓性壁（１２）の形状を変化させることが可能である。１つ以上の可撓性壁は、壁の外周近傍で壁に形成された少なくとも１つの溝（１５）を有しうる。さらに他の構成では、可撓性壁および第２の壁は、結合、溶接、または融合により一体化される。さらに他の構成では、レンズは、可撓性壁と第２の壁とを含む。可撓性壁は、弾力性があり、その中心領域がより薄肉であり、第２の壁に対して変位可能である。また、レンズ用可撓性壁の製造方法をも記載する。

Description

関連出願の相互参照

本特許出願は、ジェイムズ・アルバート・フレイジャー（Ｊａｍｅｓ Ａｌｂｅｒｔ Ｆｒａｚｉｅｒ）らの名義で２００５年６月２１日に出願された米国仮特許出願第６０／６９２４８６号およびグローバル・バイオニック・オプティックス社（Ｇｌｏｂａｌ Ｂｉｏｎｉｃ Ｏｐｔｉｃｓ Ｐｔｙ Ｌｔｄ）の名義でかつ「レンズ」という名称で２００５年６月２９日に出願された英国特許出願第０５１３３４７．５号（それぞれ参照により本明細書に援用されるものとする）の先出願日に基づく利益を主張しかつそれに基づく権利を有する。

本発明は、レンズ、特には膨張性レンズ（可膨張レンズ）に関する。

膨張性レンズは有用である。なぜなら、そのようなレンズは可変焦点距離を有するからである。こうしたレンズはまた、ズームレンズとしても使用可能である。

フロイド（Ｆｌｏｙｄ）に付与されて１９９７年１１月４日に発行された米国特許第５，６８４，６３７号明細書には、キャビティーを画定する２枚の可撓性メンブレンを含みかつそれらのエッジにより保持された膨張性レンズが開示されている。メンブレン間のキャビティーには、流体が充填されている。レンズはまた、キャビティー内への流体の圧入またはキャビティーからの流体の取出しを可能にするポートを備える。

シーメンスＡＧ（Ｓｉｅｍｅｎｓ ＡＧ）に付与されて１９８８年３月１７日に公開された独国特許出願公開第３６３０７００Ａ１号明細書には、２つの屈折面により境界付けられた流動性透明光学媒体を含む膨張性レンズが開示されている。２つの面のうちの少なくとも一方は、可撓性透明フィルムから形成される。２つの面間の流体の体積を変化させることにより、可撓性フィルムの形状に変更を加えてレンズの焦点距離をさまざまな値に設定することが可能である。

そのような膨張性レンズの抱える問題は、可撓性のメンブレンまたはフィルムにより形成される曲線がメンブレンの全領域にわたり一貫性を有していないことである。可撓性メンブレンのエッジをハウジング内にクランピングしなければならないので、メンブレンのエッジの近くのレンズの曲線は、メンブレンの中央のレンズの曲線と同一ではない。その結果として、レンズの有効使用可能口径は、可撓性メンブレンの実際のサイズよりもかなり小さい。

さらに、流体は、レンズの最下部に向かって流動する傾向があり、その結果として、レンズの最下部の方向に膨出を引き起こすので、膨張性レンズはまた、重力による影響を受ける。そのような膨出は、レンズの全領域にわたり一貫性のない湾曲をもたらす。

１９９７年１月２１日出願の特願平９−２０９３２号公報に対応する１９９８年８月７日公開の特開平１０−２０６６０９号公報には、レンズを形成する可撓性カプセルの形状を変形させることにより屈折力を提供するレンズが記載されている。図１６Ａは、カプセル内への流体の流入を可能にすべくプレッサー（図示せず）を備えた蛇腹形タンクの形態をとる入口部を含むレンズ１６１０を示している。カプセルの厚さは、カプセルの中心の方向に減少する。詳細には、カプセルは、蛇腹状もしくはコンサーティーナ状の構造１６１０の形態をとる外周部を有する。外周部のこの蛇腹構造１６１０は、レンズ１６１０の形状を自由変形させるように横方向へのカプセルの伸長または変位を可能にする。しかしながら、図１６Ｂに示されるように、これは、望ましくない形でレンズ形状１６１０の変形１６１０’をもたらす。

したがって、改良された膨張性レンズの必要性がある。

本発明の一態様によれば、中心領域の方向に漸次薄肉になる第１の可撓性壁と第２の壁とを含み、キャビティー内の流体の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成できるように流体を収容するためのキャビティーを第１の壁と第２の壁とにより画定しているレンズが提供される。

本発明の他の態様によれば、第１の壁の外周近傍にヒンジ用として第１の溝が形成されている第１の可撓性壁と第２の壁とを含み、キャビティー内の流体の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成できるように流体を収容するためのキャビティーを第１の壁と第２の壁とにより画定しているレンズが提供される。

第１の壁は、第１の表面と第２の表面とにより画定可能であり、溝は、第１の壁の第１の表面内に形成可能である。

第１の壁の第１の表面は、凹表面でありうる。また、第１の壁の第２の表面は、平面表面でありうる。第１の壁の第１の表面および第２の表面は、凹表面でありうる。

レンズはさらに、第１の壁の外周近傍に第２の溝を含みうる。ただし、第２の溝は、第１の壁の第２の表面内に形成される。

第１の溝は、Ｖ字形断面またはＣ字形断面を有しうる。

溝は、環状でありうる。

第１の壁は、その中心領域の方向に漸次薄肉になるものでありうる。また、溝の深さは、溝頂部すなわち溝底と第２の表面との間の最小距離が中心領域の第１の壁の厚さと実質的に同一であるように設定しうる。

第１の壁および第２の壁は、バレルマウント内に収容可能である。第１の壁および第２の壁は、結合（接合）、溶接、または融合により一体化可能である。

本発明のさらに他の態様によれば、第１の可撓性壁と第２の壁とを含み、第１の壁と第２の壁とを結合、溶接、または融合により一体化し、キャビティー内の流体の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成できるように流体を収容するためのキャビティーを第１の壁と第２の壁とにより画定しているレンズが提供される。

第１の壁および第２の壁は、流動性流体シリコーンゴムコンパウンドを用いて結合されうる。流動性流体シリコーンゴムコンパウンドは、トリアセトキシ（エチル）シランまたはメチルトリアセトキシ（エチル）シランを含みうる。

以上の態様のいずれにおいても、第２の壁は、剛性材料から形成可能であり、かつ第１の表面と第２の表面とにより画定可能である（ただし、第１および第２の表面のうちの少なくとも一方は凹表面である）。

第２の壁は、剛性材料から形成可能であり、かつ第１の表面と第２の表面とにより画定可能である（ただし、第１および第２の表面のうちの少なくとも一方は凸表面である）。

第２の壁は、剛性材料から形成可能であり、かつ第１の表面と第１の表面に実質的に平行な第２の表面とにより画定可能である。

第２の壁は、ポリカーボネートまたはガラスから形成可能である。あるいは、第２の壁は、可撓性でありうる。さらに、第２の壁は、その中心領域の方向に漸次薄肉になるものでありうる。

レンズはさらに、キャビティー内への流体の流入を可能にする少なくとも１つのポートを含みうる。レンズは、キャビティー内への流体の流入を可能にする複数のポートを含みうる（ただし、複数のポートは、レンズの円周上に離間して配置される）。複数のポートは、レンズの円周上に等間隔に配置可能である。流体は、少なくとも１つのポートを介してキャビティー内への流入およびキャビティーからの流出の両方が可能である。少なくとも１つのポートは、第２の壁を貫通するように形成可能である。少なくとも１つのポートは、第２の壁に結合された管を含みうる。管は、ポリテン管またはシリコーン管を含みうる。

流体は、油、グリセリン、および水系製品のうちの１つを含みうる。

各可撓性壁は、弾力性でありうる。

各可撓性壁は、可変膨張が可能である光学的に透明な合成均一材料からなる伸縮性で柔軟性のあるさまざまな形態のディスクを含む構成要素で形成可能である。

各可撓性壁は、シリコーンゴム、プラスチック材料、アクリル材料、可撓性ポリカーボネート、エポキシ樹脂、およびポリエステルのうちの１つから形成可能である。

レンズはさらに、キャビティーに流体連通した流体リザーバーを含みうる。レンズは、少なくとも１つのポートを介してまたは溝により形成された連続環状チャネルを介してリザーバーとキャビティーが永続的に接続されている閉回路の目立たない密封パッケージを形成可能である。

レンズはさらに、リザーバーからの流体の送出またはレンズキャビティーからの流体の吸入を行うべく、ポンプ、ピストン、プランジャー、従来のフォーカスバレル、またはリザーバーの外部に適用される任意のフォースプロバイダーを含みうる。

本発明のさらなる態様によれば、レンズを含むカメラが提供される。レンズは、中心領域の方向に漸次薄肉になる第１の可撓性壁と第２の壁とを含み、第１の壁および第２の壁は、キャビティー内の流体の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成できるように流体を収容するためのキャビティーを画定する。

本発明の他の態様によれば、レンズを含むカメラが提供される。レンズは、第１の壁の外周近傍にヒンジ用として第１の溝が形成されている第１の可撓性壁と第２の壁とを含み、第１の壁および第２の壁は、キャビティー内の流体の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成できるように流体を収容するためのキャビティーを画定する。

本発明のさらに他の態様によれば、レンズを含むカメラが提供される。レンズは、第１の可撓性壁と第２の壁とを含み、第１の壁および第２の壁は、結合、溶接、または融合により一体化され、第１の壁および第２の壁は、キャビティー内の流体の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成できるように流体を収容するためのキャビティーを画定する。

本発明のさらに他の態様によれば、照明素子とレンズとを含む照明システムが提供される。レンズは、中心領域の方向に漸次薄肉になる第１の可撓性壁と第２の壁とを含み、第１の壁および第２の壁は、キャビティー内の流体の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成できるように流体を収容するためのキャビティーを画定する。

本発明のさらなる態様によれば、照明素子とレンズとを含む照明システムが提供される。レンズは、第１の壁の外周近傍にヒンジ用として第１の溝が形成されている第１の可撓性壁と第２の壁とを含み、第１の壁および第２の壁は、キャビティー内の流体の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成できるように流体を収容するためのキャビティーを画定する。

本発明の他の態様によれば、照明素子とレンズとを含む照明システムが提供される。レンズは、第１の可撓性壁と第２の壁とを含み、第１の壁および第２の壁は、結合、溶接、または融合により一体化され、第１の壁および第２の壁は、キャビティー内の流体の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成できるように流体を収容するためのキャビティーを画定する。

本発明のさらなる態様によれば、中心領域の方向に漸次薄肉になるレンズ用可撓性壁の製造方法が提供される。ただし、可撓性壁は、キャビティー内の流体の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成できるように流体を収容するためのキャビティーを少なくとも部分的に画定するためのものである。本方法は、ガラス光学部品用、アクリル光学部品用、もしくはシリカ光学部品用またはプラスチック用の雌プロファイルの成形型に当接させて可撓性壁を成形する工程を含む。

本発明のさらなる態様によれば、可撓性壁の外周近傍にヒンジ用として第１の溝が形成されているレンズ用可撓性壁の製造方法が提供される。ただし、可撓性壁は、キャビティー内の流体の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成できるように流体を収容するためのキャビティーを少なくとも部分的に画定するためのものである。本方法は、ガラス光学部品用、アクリル光学部品用、もしくはシリカ光学部品用またはプラスチック用の雌プロファイルの成形型に当接させて可撓性壁を成形する工程を含む。

本発明の一態様によれば、レンズ用可撓性壁の製造方法が提供される。ただし、可撓性壁は、キャビティー内の流体の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成できるように流体を収容するためのキャビティーを少なくとも部分的に画定するためのものである。本方法は、ガラス光学部品用、アクリル光学部品用、もしくはシリカ光学部品用またはプラスチック用の雌プロファイルの成形型に当接させて可撓性壁を成形する工程と、キャビティーを画定すべく、結合、溶接、または融着により可撓性壁を他の壁と一体化させる工程と、を含む。

本発明のさらなる態様によれば、中心領域の方向に漸次薄肉になるレンズ用可撓性壁の製造方法が提供される。ただし、この第１の壁は、キャビティー内の流体の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成できるように流体を収容するためのキャビティーを少なくとも部分的に画定するためのものである。本方法は、スピニング処理、遠心処理、ガスやバブルの導入処理を行うかまたは流動技術、注入技術、吸引真空技術を用いる工程を含む。

本発明の他の態様によれば、可撓性壁の外周近傍にヒンジ用として第１の溝が形成されているレンズ用可撓性壁の製造方法が提供される。ただし、可撓性壁は、キャビティー内の流体の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成できるように流体を収容するためのキャビティーを少なくとも部分的に画定するためのものである。本方法は、スピニング処理、遠心処理、ガスやバブルの導入処理を行うかまたは流動技術、注入技術、吸引真空技術を用いる工程を含む。

本発明の他のさらなる態様によれば、レンズ用可撓性壁の製造方法が提供される。ただし、可撓性壁は、キャビティー内の流体の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成できるように流体を収容するためのキャビティーを少なくとも部分的に画定するためのものである。本方法は、スピニング処理、遠心処理、ガスやバブルの導入処理を行うかまたは流動技術、注入技術、吸引真空技術を用いることにより可撓性壁を形成する工程と、キャビティーを画定すべく、結合、溶接、または融着により可撓性壁を他の壁と一体化させる工程と、を含む。

本発明の他のさらなる態様によれば、弾力性がありかつ第１の壁の中心領域がより薄肉になっている第１の可撓性壁と第２の壁とを含み、第１の壁の少なくとも中心領域を第２の壁に対して変位させることが可能であるレンズが提供される。

第１および第２の壁は、変位媒体に連通した状態でありうる。変位媒体は、流体を含む。第１および第２の壁間の変位媒体の体積は、可変である。

第１の壁は、第１の壁の中心領域において漸次薄肉でありうる。

第１および第２の壁間の変位媒体の体積を制御することにより、種々のレンズ形状を形成することが可能である。

第１および第２の壁は、変位媒体を収容するためのキャビティーを画定する。

可撓性壁は、壁の外周に隣接して形成された少なくとも１つの溝を有しうる。

可撓性壁および第２の壁は、キャビティーを画定すべく、結合、溶接、または融合により一体化可能である。

本発明のさらに他の態様によれば、レンズが提供される。レンズは、中心領域の方向に漸次薄肉になる、光学レンズに使用するのに好適な材料で作製された可撓性壁（可撓性壁には、可撓性壁の外周近傍に少なくとも１つの溝が形成されている）と、光学レンズに使用するのに好適な材料で作製された他の壁と、を含み、第１の壁および第２の壁は、並列に構成されて流体を収容するためのキャビティーを画定し、壁間の流体の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成することが可能である。

他方の壁は、可撓性でありうる。さらに、他方の可撓性壁は、その中心領域の方向に漸次薄肉になるものでありうる。あるいは、第２の壁は、剛性でありうる。

壁は、各壁の外周部で結合、溶接、または融合により一体化されてそれらの間にシールを形成しうる。あるいは、レンズはさらに、壁を収容するバレルマウントまたは壁を一体化させる環状クランプを含みうる。

レンズは、壁間の流体を連通させるべく、壁間にまたは一方の壁を貫通して形成された少なくとも１つのポートを含みうる。レンズはさらに、少なくとも１つのポートに連結された流体リザーバーを含みうる。

レンズはさらに、レンズにより透過される放射線に対して透過性でありかつ好適な熱安定性を有する流体を含みうる。

これ以降では、図面を参照しながら本発明の少数の実施形態について説明する。

これ以降では、レンズとレンズの製造方法とレンズ用可撓性壁の製造方法とについて説明する。以下の説明では、特定の流体、剛性壁材料、可撓性壁材料、焦点屈折力などをはじめとする多数の具体的詳細事項を明示する。しかしながら、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく本開示の変更および／または代替形態をなしうることは、当業者には自明であろう。他の状況では、本発明を明瞭にするように具体的詳細事項を省略しうる可能性もある。

添付の図面のいずれか１つ以上で同一の参照番号または同様に番号付けされた参照番号を有する工程および／または特徴が参照される場合、それらの工程および／または特徴は、相反する意図がないかぎり、本明細書の目的では同一の機能または操作を有する。また、あくまで簡潔にすることを目的として、材料、形状、構成などの詳細事項は、第１の実施形態に関連して示される。当業者であれば容易にわかるであろうが、それらの詳細事項は他の実施形態に関連して反復されないこともあるが、相反する明記がないかぎり、それらの詳細事項は、必要であれば適切な変更を加えてそれらの他の実施形態にも適用される。

本明細書の文面では、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（〜を含む）」という単語は、拡張的非排他的意味を有し、「主に〜を含むが、必ずしもそれだけを含むわけではない」ことを意味するが、「〜から本質的になる」ことも「〜だけからなる」ことも意味しない。「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（〜を含む）」という単語の変化形、たとえば、「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」や「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」などは、対応する意味を有する。

詳細な説明の内容は、以下の節で構成されている。
１． ２つの可撓性壁を有するレンズ
２． レンズの操作
３． レンズの一般的詳細事項
４． レンズおよびレンズ用可撓性壁の製造
５． ２つの可撓性壁を有する他のレンズ
６． 可撓性壁と剛性壁とを溶接、結合、または融合して有するレンズ
７． 剛性壁と可撓性壁とを有するさらなるレンズ
８． 多素子システム
９． カメラや照明システムをはじめとするレンズの用途

これ以降では、これらの節を以上の順序で詳細に記載する。

１． ２つの可撓性壁を有するレンズ
図８ａおよび８ｂは、本発明の一実施形態に係るレンズを示している。レンズは、中心領域の方向に薄肉になる第１の可撓性壁８０と、同様に中心領域の方向に薄肉になる第２の可撓性壁８２と、を含む。各可撓性壁８０、８２は、ウェーハの外周よりもウェーハの中心のほうが薄い厚さになるように好ましくはテーパーの付けられたウェーハである。可撓性壁の中心領域は、変位可能である。この実施形態では、壁８０、８２は、流体８４を収容するためのキャビティーを画定するように構成される。壁８０、８２は両方とも、光学レンズに使用するのに好適な材料で作製される。

各可撓性壁８０、８２は、可変膨張が可能である光学的に透明な合成均一材料からなる伸縮性で柔軟性のあるさまざまな形態のディスクを含む構成要素で形成可能である。本発明のこの実施形態および他の実施形態に係る可撓性壁は、レンズにより透過される放射線に対して透過性でありかつ実質的にデフォルト原位置への復帰をもたらしうる記憶を有する安定で均一で伸縮性のある材料から形成される。この実施形態では、可撓性壁８０、８２は、ポリカーボネートで作製される。特定の材料が与えられているが、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく他の材料を実用に供しうることは、本開示に照らして当業者であればわかるであろう。材料が放射線透過性でありかつ安定性、延伸性、もしくは可撓性、好ましくは弾力性を有するものであれば、任意の好適な材料の使用が可能である。そのような材料としては、たとえば、シリコーンゴム、プラスチック、アクリル、可撓性ポリカーボネート、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリマー、または熱可塑性物質が挙げられる。溶接または融合を用いて壁８０、８２を連結する場合、壁は、類似の材料で作製される。結合を用いて壁８０、８２を連結する場合、壁は、異なる材料で作製可能である。

図８ａおよび８ｂに示される実施形態では、壁８０、８２は、外周部で互いに直接当接し、その対応する外周部で結合される。この実施形態および他の実施形態では壁を結合することが開示されているが、壁を一体化または収容するための他の機構、たとえば、溶接またはバレルマウントの使用などを実用に供しうることは、当業者には自明であろう。実用に供しうる、壁を連結する他の方法は、たとえば熱可塑性物質で作製された可撓性壁８０、８２を用いて実用に供しうる超音波溶接である。壁を一体化するためのさらに他の機構は、可変荷重または力による環状クランピングを使用することである。流体シールは、壁８０、８２の外周部間に形成される。バレルマウントを利用する場合、圧力によりまたはたとえば好適なエポキシもしくはシーラントを用いる他の実設形態で、壁８０、８２の１つ以上とバレルマウントとの間にシールを形成しうるが、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく他の密封機構を利用することも可能である。この実施形態では、２つの壁８０、８２は、互いに直接当接するが、ただし、ポートは、壁８０、８２により画定されるレンズの内部キャビティーに連通しうるものでなければならない。

流体８４は、可撓性壁８０、８２間に延在してキャビティー内に開口するポート８３を介して、キャビティー内に挿入されかつキャビティーから取り出される。ポート８３は、２つの壁８０、８２間に結合された可撓性管を含む。ポート８３は、キャビティーと流体リザーバー（図示せず）との間に流体連通を提供する。キャビティー内の流体８４の体積を制御することにより、種々のレンズ形状を形成できるように可撓性壁８０、８２を移動させる。流体８４は、変位媒体として作用し、ポート８３を介してキャビティー内に挿入されかつキャビティーから取り出される。変位媒体は、可撓性壁８０、８２を変位させることが可能である。

レンズにより透過される放射線に対して透過性であり、かつレンズにより集束される放射線による悪影響を受けないように好適な熱安定性を有するのであれば、レンズキャビティーに充填するために使用される流体８４は、いずれの均一流体、非腐食性流体、または非反応性流体であってもよい。流体８４としては、油、グリセリン、シリコーン油、植物油、パラフィン、またはさらには水系製品が挙げられうる。とくに、ジョンソン（Ｊｏｈｎｓｏｎ’ｓ）（登録商標）ベビー・オイル（Ｂａｂｙ Ｏｉｌ）は、好適な流体であることが判明している。好ましくは、レンズにより透過される放射線により流体が加熱されたときに、レンズによる放射線の透過に悪影響を及ぼす可能性のあるバブルがレンズキャビティー内に生成されないように、流体８４を脱ガスしうる。場合により、レンズを色フィルターとしても使用できるように流体８４を着色してもよい。

レンズのプロファイルに及ぼす重力の影響を低減させるべく、キャビティー内の流体８４の量は、好ましくは、最小限に抑えられる。これは、キャビティーの体積を最小限に抑えるように第１の壁８０と第２の壁８２との間の距離を減少させることにより行われる。より大型のレンズまたはより厚肉のレンズが必要とされる場合、レンズの最下部の方向への膨出を防止するとともに可撓性壁８０、８２の望ましくない振動を防止するために、よりチキソトロピックな流体を使用することが可能である。あるいは、より厚肉の可撓性壁を使用することが可能である。キャビティー内の流体８４の量が最小レベルにある場合、可撓性壁は、互いに当接してほとんどフラットでありうる。場合によっては、ごく少量の流体により２つの壁８０、８２が分離される。

正または負のレンズプロファイルを生成するように、キャビティー内への流体８４の圧入またはキャビティーからの流体８４の取り出しを行うことにより、可撓性壁８０、８２を撓曲させることが可能である。本発明のこの実施形態および他の実施形態に係る可撓性壁は、浅いプロファイルを有しかつ薄肉で半径方向に収縮可能および／または膨張可能でありうる。最薄肉点において、可撓性壁８０、８２は、数ミリメートル以下の厚さを有しうる。可撓性壁８０、８２の最薄肉点は、レンズの物理的中心および／または光学的中心に略対応する。最薄肉点に対して外周部では、可撓性壁８０、８２は、所要のレンズ直径および所要の開口口径サイズに依存してかなりの厚さを有しうる。可撓性壁８０、８２はまた、弾力性でありうる。

より大きい直径の光学システムでは、可撓性壁８０、８２が低減された可撓性を有しかつキャビティー内の流体に及ぼす重力の影響が低減されるように、各可撓性壁８０、８２の厚さを増大させることが可能である。そのような低減された可撓性にすると、可撓性壁８０、８２の底部の方向への可撓性壁８０、８２の膨出が防止され、可撓性壁８０、８２の円周近傍の一貫性のあるプロファイルが確保される。また、多かれ少なかれプロファイルの撓曲および変動を必要とするシステムでは、可撓性壁８０、８２の厚さは、変化しうる。

この実施形態では、可撓性壁８０、８２は、溝８１が互いに対向する側に存在する構成で壁８０、８２の各表面内に１つずつ２つの環状溝８１を備える。図８ａおよび８ｂに示される実施形態では２つの反対向きの溝が実設されているが、他の実設形態では、各壁のいずれか一方の表面上（ただし、好ましくは、壁８０、８２間のキャビティーの内表面を形成する各壁８０、８２の表面内）の単一の環状溝を実用に供することが可能である。壁８０、８２の対向表面内の２つの環状溝８１が好ましい。なぜなら、この構成は、ヒンジとして良好に機能するからである。しかしながら、壁８０、８２の１つの表面内の単一の溝を実用に供することも可能である。この場合、許容しうるヒンジ機能を提供すべく、壁８０、８２内により深い溝を作製することが必要になる可能性がある。本発明のさらに他の実施形態では、２つの環状溝を互いに対向して配置することなく実用に供することが可能であり、２つの溝は、これ以降に記載される図１４Ｂおよび１５に示されように互いに位置をずらして配置可能である。そのような実施形態では、より深い溝を実用に供することが可能である。

図１４Ａでは、２つの対向して配置された環状溝１４１１が、可撓性壁１４１０に形成される。しかしながら、図１４Ｂに示されるように、より深い溝１４５１を可撓性壁１４５０の対向壁面内に形成し、互いにオフセット位置にすなわち互いに位置をずらして配置することが可能である。さらに、溝１４５１は、図１４Ａの場合よりも深くすることが可能である。図１４Ｂに示される溝１４５１は、ヒンジとして良好に機能しうる。図１４Ｂに示される設計にすると、圧縮力および引張り力を完全ではないにしてもほとんど緩和することが可能であり、さらには壁１４５０用としてわずかに小さい可撓性の材料の使用が可能になる。このようにすれば、結果として、重力の影響および形崩れの問題が解消されるであろう。

図８の実施形態について再度説明する。環状溝８１は、Ｖ字形断面を有して壁の各表面上に１つずつ設けられ、２つの壁が連結される（たとえば、結合、溶接、または融合により）壁８０、８２の外周部に隣接して配置される。各溝８１の厳密な位置は、壁８０、８２の外周縁を基準にしてさまざまに設定可能である。図８ａおよび８ｂに示される環状溝は、好ましくは、「丸形」すなわち「鈍端形」のＶ字形断面を有する。あるいは、溝８１は、「鋭端形」のＶ字形断面を有しうる。溝は、表面全体にわたり可撓性壁８０、８２の湾曲の一様性を改良するようにヒンジとして作用する。溝８１は、この実施形態ではＶ字形断面を有するが、Ｃ字形溝などの他の形状溝を実用に供することも可能である。一般的には、Ｖ字形溝は、Ｃ字形溝よりも好ましい。なぜなら、Ｖ字形溝のほうが正確であるからである。

溝底の深さは、２つの底間の距離が可撓性壁８０、８２の中心における厚さと同一もしくは実質的に同一であるように設定される。この実施形態では距離は可撓性壁８０、８２の中心における厚さと同一もしくは実質的に同一であるが、得られる溝がヒンジとして十分に機能するのであれば、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく他の溝底間距離を実用に供することも可能である。

可撓性壁８０、８２の内表面内の溝８１は、とくに、２つの壁８０、８２間にほとんどもしくはまったくキャビティーを残すことなく壁８０、８２間に変位媒体が保持されない状態で２つの壁８０、８２がわずかに離間して配置一体化されるかまたは互いに直接当接する構成では、２つの壁８０、８２間の各ポート８３からの流体８４の分散を促進しうる。図８ａおよび８ｂに示されるような実施形態では、溶媒がキャビティー内に広く進入できる状態になる前に溝８１において壁８０、８２間に滴落または進入する可能性のある化学溶媒を溝８１が捕集する傾向があるので、２つの壁が化学的に結合されているときの内部溝８１が有利である。

可撓性壁８０の外表面８６および可撓性壁８２の外表面８５は、レンズの有効表面である。

２． レンズの操作
図８ａでは、流体８４の量を制御することにより、第１の可撓性壁８０は、第２の可撓性壁８２から最も離れたその壁８０の第１の表面８６が実質的に平面でありかつ第２の可撓性壁８２に最も近い第１の可撓性壁８０の第２の表面８８が凹面であるように配置される。そのほかに、流体の量により限定されて、第２の可撓性壁８２は、第１の可撓性壁８０に最も近いその壁８２の第１の表面８５が凹面でありかつ第１の可撓性壁８０から最も離れた第２の表面８７が実質的に平面であるように配置される。

図８ｂでは、流体８４の量を制御することにより、第１の可撓性壁８０は、第２の可撓性壁８２から最も離れたその第１の表面８６が凸面でありかつ第２の可撓性壁８２に最も近いその第２の表面８８が凹面であるように配置される。同様に、流体の量により限定されて、第２の可撓性壁８２は、第１の可撓性壁８０に最も近いその第１の表面８５が凹面でありかつ第１の可撓性壁８０から最も離れたその第２の表面８７が凸面であるように配置される。

キャビティー内の流体８４の量を図８ａに示される量から図８ｂに示される量に変化させることにより、レンズの焦点屈折力は、より大きい正の屈折力に変化する。たとえば、本明細書に記載の種々の実施形態のレンズは、約−９〜約＋９ジオプトリーの屈折力範囲を有しうるかまたは少なくともその領域の一部をカバーする。本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく他の屈折力を実用に供することも可能である。

３． レンズの一般的詳細事項
したがって、本発明の以上の実施形態は、流体８４を収容するためのキャビティーを画定する第１および第２の壁８０、８２を含むレンズを提供する。この実施形態では、壁８０、８２は両方とも、可撓性であり、キャビティー内の流体８４の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成できるように各壁８０、８２の中心領域の方向に漸次薄肉になる。そのような各可撓性壁８０、８２は、平面壁を利用したシステムよりも大きい強度、良好な記憶、および優れた撓曲性を提供する。そのような可撓性壁はまた、中心領域に影響を及ぼして（すなわち、中心領域を優先的に膨張または収縮させて）、正確に画定された領域全体にわたりプロファイルの厳密な変化を可能にする。これ以降に記載される本発明の他の実施形態では、２つの可撓性壁ではなく、単一の可撓性壁を第２の可撓性壁の代わりの剛性壁と組み合わせて使用しうる。

外周近傍の少なくとも１つの溝８１は、キャビティー内の流体８４の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成できるようにヒンジを画定する。本発明の以上の実施形態およびこれ以降に記載される本発明の他の実施形態では、レンズは可変である。レンズは、レンズのプロファイルひいては焦点距離を限度内でさまざまにかつ滑らかに変化させるために、閉回路流体駆動に依拠しうる。

本発明のこの実施形態およびこれ以降に記載される実施形態に係るレンズを用いれば、レンズを用いて透過される放射線を屈折するガラス、アクリル、複合材、または任意の他の材料から現在作製されているいずれのレンズをも代替可能である。システムが単純な単一素子設計であるか多素子設計であるかにかかわらず、そのようなレンズは、任意の集束システム内で使用可能である。そのようなレンズの使用により、連続可変液圧式レンズシステムがもたらされる。本発明の実施形態に係るレンズを使用しうる特定用途としては、消費者向け光学機器（携帯電話用カメラ、業務用カメラおよび非業務用カメラ、スチルカメラおよびビデオカメラ）、照明具、検眼および眼科学、光学玩具、時計盤面、自動車用光学機器、ならびに特定タイプの工業用、化学用、および軍事用の光学機器が挙げられる。本発明の１つ以上の実施形態に係るレンズは、単純な単一素子のフォーカスユニットおよびズームユニットに使用するのにとくに好適である。

この実施形態では第２の壁８２は可撓性であるが、以下に記載されるような他の実施形態では、第２の壁は剛性でありうる。第１および第２の壁が両方とも可撓性である場合、２つの壁は、互いに当接して機能しうる。

本発明のこの実施形態および他の実施形態に係るレンズは、円形でありうる。レンズは、非常に小さい直径または非常に大きい直径を有しうる。壁８０、８２のサイズおよび構成は、レンズの用途および構成に依存してさまざまに設定可能である。一般的にいえば、少なくとも１つの環状溝は、壁の外周近傍の壁の表面内に形成される。

他の実施形態では、第２の壁は、剛性材料から形成可能であり、かつ第１の表面と、第１の表面に実質的に平行な第２の表面と、により画定可能である。したがって、可撓性壁８０は、剛性平面表面に当接して機能しうる。この場合も、剛性材料は、たとえば、ポリカーボネート、アクリル、またはガラスでありうる。以下に記載されるような本発明の他の実施形態では、第２の壁は、剛性材料から形成可能であり、かつ第１の表面と第２の表面とにより画定可能であり、第１および第２の表面の少なくとも一方は凹表面である。あるいは、第２の壁は、剛性材料から形成可能であり、かつ第１の表面と第２の表面とにより画定可能であり、第１および第２の表面のうちの少なくとも一方は凸表面である。したがって、剛性の第２の壁は、任意のプロファイルを形成可能であり、可撓性の第１の壁は、任意のプロファイルの第２の壁に当接して機能しうる。第２の壁の剛性材料としては、レンズにより透過される放射線に対して透過性であるガラスまたはアクリルが挙げられうる。

これ以降に記載される他の実施形態では、レンズの第１および第２の壁は、マウント内、好ましくはバレルマウント内に支持される。第１および第２の壁をその対応する外周部近傍で直接結合させる場合、マウントと壁との間に複雑なメカニカルシールを形成する必要はない。そうすることなく、流体は、２つの壁により形成されるキャビティー内に収容され、構成は、製造上、より単純かつより安価であり、使用時に機能不良になる可能性は低くなりうる。第１および第２の壁は、流動性流体シリコーンゴムコンパウンド（たとえば、ＲＳコンポーネンツ（ＲＳ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）からストックナンバー６９２−５４２として入手可能なもの）を用いて結合させることが可能である。化合物としては、トリアセトキシ（エチル）シランまたはメチルトリアセトキシ（エチル）シランが挙げられうる。あるいは、第１および第２の壁を溶接、化学結合、または融合により一体化させることが可能である。そのような融合を行うには、壁の少なくとも一部を加熱する必要があろう。２つの壁を連結するこれらの方法は、壁を結合させるのと同一の利点（バレルマウントよりも優れている）を提供する。

本発明のこの実施形態および他の実施形態に係るレンズはさらに、キャビティー内への流体の流入を可能にする少なくとも１つのポートを含む。単一のポート８３だけが図８ａおよび８ｂに示されているが、より好ましくは、レンズは、キャビティー内への流体の流入を可能にする複数のポート８３を含む。複数のポート８３は、レンズの円周上に離間して配置される。複数のポート８３は、レンズの円周上に等間隔に配置可能である。たとえば、レンズは、約１２０°の角度で互いに離間した３つのポート８３を含みうる。レンズの円周上にポートを等間隔に配置することにより、流体８４がキャビティー内に等分配される可能性が高くなるので、レンズは、回転対称プロファイルを有する可能性が高くなる。流体８４は、少なくとも１つのポート８３を介してキャビティー内への流入およびキャビティーからの流出の両方が可能である。

レンズの壁をバレルマウントで支持する場合、各ポートは、図１ａ〜１ｄに示される実施形態を参照して以下に記載されるようにバレルマウントを貫通して延在しうる。あるいは、各ポートは、レンズの可撓性壁を貫通してまたはレンズの剛性壁を貫通して延在しうる。あるいは、ポートは、第１および第２の壁間に結合させうる。ポートは、壁の１つを貫通して穿孔または成形された孔に結合または融合された管を含みうる。たとえば、管は、貫通穿孔または成形によりポリカーボネートレンズ中に設けられた孔に好適な溶媒を用いて結合されたポリテン管またはシリコーン管でありうる。管はまた、アクリルまたはポリカーボネートで形成可能であり、壁の１つに溶接可能または結合可能である。管は、レンズサイズに好適な直径を有しうる。ポートが第１および第２の壁間にまたはレンズの可撓性壁を貫通して延在する場合、キャビティー内へのポートの入口は、可撓性壁の内表面内に形成された溝に一致しうる。

流体リザーバーは、壁により形成されたキャビティー内へのおよびキャビティーからの流体の連通を行えるように少なくとも１つのポートを介してレンズに接続されうる。システムが、少なくとも１つのポートを介して永続的に接続されたリザーバーとレンズキャビティーとを備えた閉回路の目立たない密封パッケージを形成するように、流体リザーバーを最終レンズアセンブリーに組み込むことが可能である。たとえば、流体リザーバーは、壁が収容されるバレルマウント内に収容可能である。

ポンプ、ピストン、プランジャー、従来のフォーカスバレル、またはリザーバーの外部に適用されてリザーバーからの流体の送出もしくはレンズキャビティーからの流体の吸入に使用可能な任意のフォースプロバイダーを用いて、リザーバーからキャビティーにまたはその逆の方向に流体８４を移動させることが可能である。したがって、好ましくは、リザーバーは、リザーバーとレンズキャビティーとの間で所望の方向に流体を移動させる確実な駆動力を生成するように各可撓性壁と協同して効率的に機能するのに十分な弾力性および記憶力を有しうる。フォースプロバイダーは、キャビティー内への流体の送入およびキャビティーからの流体の送出によりレンズを膨張および収縮させるべく使用可能である。フォースプロバイダーはまた、減圧を行ってキャビティーの方向に可撓性壁を引き寄せるべく使用可能である。

各可撓性壁８０、８２が本発明のこの実施形態および他の実施形態に係るキャビティーに隣接する表面内に少なくとも１つの溝８１を含む場合、少なくとも１つの溝は、少なくとも１つのポートに一体化されうる。

あるいは、レンズは、溝を介して流体をレンズキャビティーに供給するための連続チャネルを含みうる。キャビティーに隣接する壁の表面内の溝は、流体が最初にキャビティーに進入するときにキャビティーの近傍で流体の分散を促進しうる。このことは、２つの壁間にほとんどもしくはまったくキャビティーを残すことなく２つの壁がわずかに離間して配置一体化されるかまたは最初に互いに当接するレンズ構成の場合にとくにあてはまる。たとえば、流体は、壁が互いに分離するまで溝の近傍で流動しうるので、キャビティー内における流体の分散に役立つ。

可撓性壁が溝を含む場合、溝は、最大撓曲点でレンズの外周近傍に配置されうる。そのような溝は、ヒンジとして作用する。溝は、環状でありうる。また、溝は、第１の壁のいずれか一方の表面上に、すなわち、第２の壁に最も近い表面上または第２の壁から最も離れた表面上のいずれか一方に形成可能である。溝は、第１の壁を第２の壁に溶接または結合できるように第１の壁の外周から適切な距離に配置可能である。レンズが溝を含みかつ第１の壁が第１の表面と第２の表面とにより画定される場合、溝は、第１の壁の第１の表面内に形成可能である。第１の壁の第１の表面は、凹表面でありうる。また、第１の壁の第２の表面は、平面表面でありうる。あるいは、第１の壁の第１の表面および第２の表面は両方とも、凹表面でありうる。あるいは、第１の壁の第１の表面および第２の表面は両方とも、平面表面でありうる。

流体をキャビティーに供給する場合またはキャビティーから取り出す場合、可撓性壁の１つの表面は凸形状をとり、可撓性壁の１つの表面は凹形状をとることが可能である。凸表面上の溝はいずれも、その表面内の張力を緩和するように作用し、一方、凹表面内の溝はいずれも、その表面内の圧縮力を緩和するように作用する。その結果として、改良されたより平滑な湾曲のレンズが生成される。

第１の壁が、溝を有する第１の表面と第２の表面とにより画定される場合、第１の壁はまた、第１の壁の外周近傍に第２の溝を有しうる。ただし、第２の溝は、第１の壁の第２の表面内に形成される。可撓性壁が各表面上に溝を含む場合、２つの溝は、好ましくは、位置合わせされる。

レンズの壁が少なくとも１つの溝を有する場合、溝は、Ｖ字形断面を有しうる。溝は、好ましくは、溝の近傍の可撓性壁内の応力を緩和すべく、鈍端形であるかまたは丸底を有する。たとえば、溝は、Ｃ字形断面を有しうる。鈍端形であるかまたは丸底を有する溝が好ましい。なぜなら、そのような溝を使用した場合、可撓性壁は、使用時に疲労したり破損したりする可能性が低いからである。

溝を第１の壁の第１の表面内に形成する場合、第１の壁は、その中心領域の方向に漸次薄肉になるものでありうる。また、溝の深さは、溝頂部すなわち溝底と第２の表面との間の最小距離が中心領域の第１の壁の厚さと実質的に同一であるように設定しうる。

可撓性壁が可撓性壁の各表面内に溝を有する場合、可撓性壁は、その中心領域の方向に漸次薄肉になるものでありうる。また、溝は、溝頂部すなわち溝底の間の距離が中心領域の可撓性壁の厚さと実質的に同一であるように配置しうる。

４． レンズおよびレンズ用可撓性壁の製造
可撓性壁の成形は、ガラス光学部品用、アクリル光学部品用、もしくはシリカ光学部品用または高品質プラスチック用の「雌」プロファイルの成形型に当接させて、あるいはスピニング処理、遠心処理、ガスやバブルの導入処理または流動技術、注入技術、吸引真空技術により、正確に実施可能である。予備硬化された材料の自己均展特性は、とくに有用である。あるいは、可撓性壁の成形は、射出成形により実施可能である。たとえば、熱可塑性物質を射出成形して可撓性壁を形成することが可能である。成形型表面材料はすべて、作製される可撓性壁に対して安定で非接着性でなければならず、かつキャストされる可撓性壁に実質的に完全な表面品質を付与するのに十分な高グレードの表面特性を有するものでなければならない。あるいは、可撓性壁は、シート状の好適な材料からスタンピング可能である。

５． ２つの可撓性壁を有する他のレンズ
図６ａ〜６ｄは、本発明の他の実施形態に係る２つの可撓性壁６０、６２を有するレンズを示している。レンズは、中心領域の方向に薄肉になる第１の可撓性壁６０と、同様に中心領域の方向に薄肉になる第２の可撓性壁６２と、を含む。第１および第２の壁６０、６２は、流体６４を収容するためのキャビティーを画定する。壁６０、６２は、図８ａおよび８ｂを参照して先に記載された前述の実施形態に従って、類似の材料で作製して連結させることが可能である。図６ａ〜６ｄに示される実施形態は、ヒンジとして機能するように壁６０、６２に形成される環状溝を有していない。さらに、壁６０、６２は、溶接、結合、または融合により一体化されていない。その代わりに、可撓性壁６０、６２は、バレルマウント６１内に平行に収容される。

壁６０、６２は、この場合も、互いに離間して配置され、バレルマウント６１の内表面内の環状溝に嵌入される。壁６０、６２間の間隔すなわち分離は、図６では単に例示を目的として誇張して示されている（すなわち、より離間して配置されている）。壁６０、６２は、好ましくは、壁６０、６２間の流体６４の量を最小限に抑えるようにごくわずかに離間して配置一体化され、実際上、壁６０、６２は、互いに直接当接しうる。各壁６０、６２は、マウント６１内の矩形ノッチ形溝に係合するようにフラットな外周縁を有する。壁６０、６２は、バレルマウント６１内に収容される。この実施形態および他の実施形態ではバレルマウントが開示されているが、壁を一体化するための他の機構、たとえば、結合または溶接なども実用に供しうることは、当業者には自明であろう。流体６４は、バレルマウント６１を貫通して延在してキャビティー内に開口するポート６３を介して、キャビティー内に挿入されかつキャビティーから取り出される。ポート６３は、キャビティーと流体リザーバー（図示せず）との間に流体連通を提供する。キャビティー内の流体６４の体積を制御することにより、種々のレンズ形状を形成できるように可撓性壁６０、６２を移動させる。

図６ａ〜６ｄに示される可撓性壁６０、６２は、壁６０、６２の表面内に形成された環状溝を有してないが、バレルマウント６１により所定の位置に保持されたそのような壁６０、６２に１つ以上の環状溝を形成することが可能である。また、図６ａ〜６ｄにはバレルマウントが示されているが、壁６０、６２を連結させる他の機構、たとえば、当業者に公知の技術の中でもとくに結合、溶接、融合、および超音波溶接を実用に供することが可能である。

図６ａでは、流体６４の量を制御することにより、第１の可撓性壁６０は、第２の可撓性壁６２から最も離れたその壁６０の第１の表面６６が凹面でありかつ第２の可撓性壁６２に最も近い第２の表面６８が凸面であるように配置される。また、流体６４の量により限定されて、第２の可撓性壁６２は、第１の可撓性壁６０に最も近いその壁６２の第１の表面６５が凸面でありかつ第１の可撓性壁６０から最も離れた第２の表面６７が凹面であるように配置される。

図６ｂでは、流体６４の量を制御することにより、第１の可撓性壁６０は、第２の可撓性壁６２から最も離れたその第１の表面６６が凹面でありかつ第２の可撓性壁６２に最も近いその第２の表面６８が実質的に平面であるように配置される。同様に、流体６４の量により限定されて、第２の可撓性壁６２は、第１の可撓性壁６０に最も近いその第１の表面６５が実質的に平面でありかつ第１の可撓性壁６２から最も離れたその第２の表面６７が凹面であるように配置される。

図６ｃでは、流体６４の量を制御することにより、第１の可撓性壁６０は、第２の可撓性壁６２から最も離れたその第１の表面６６が実質的に平面でありかつ第２の可撓性壁６２に最も近いその第２の表面６８が凹面であるように配置される。また、流体の量により限定されて、第２の可撓性壁６２は、第１の可撓性壁６０に最も近いその第１の表面６５が凹面でありかつ第１の可撓性壁６２から最も離れたその第２の表面６７が実質的に平面であるように配置される。

図６ｄでは、流体６４の量を制御することにより、第１の可撓性壁６０は、第２の壁６２から最も離れたその第１の表面６６が凸面でありかつ第２の壁６２に最も近いその第２の表面６８が凹面であるように配置される。また、流体の量により限定されて、第２の可撓性壁６２は、第１の可撓性壁６０に最も近いその第１の表面６５が凹面でありかつ第１の可撓性壁６２から最も離れたその第２の表面６７が凸面であるように配置される。

キャビティー内の流体６４の量を図６ａに示される量から図６ｄに示される量に変化させることにより、レンズの焦点屈折力は、負から正に変化する。

６． 可撓性壁と剛性壁とを溶接、結合、または融合して有するレンズ
図４ａおよび４ｂは、本発明のさらに他の実施形態に係るレンズを示している。レンズは、中心領域の方向に薄肉になる可撓性壁４０と剛性メニスカス凹壁４２とを含む。剛性壁４２の湾曲表面は、可撓性壁４０に対向し、一方、剛性壁４２の平面表面は、可撓性壁４０と反対の方向を向く。壁４０、４２は、流体４４を収容するためのキャビティーを画定する。可撓性壁４０は、壁の各表面に１つずつ２つの環状溝４１を備える。Ｖ字形溝は、可撓性壁４０に対してヒンジとして作用する。他の形状溝を実用に供することも可能である。この実施形態では、壁４０および４２は、互いに直接当接する。図４ａおよび４ｂに示される実施形態では、バレルマウントは、壁４０、４２を収容するために使用されない。その代わりに、壁４０、４２は、その対応する外周部で結合される。この実施形態および他の実施形態では結合が開示されているが、壁を一体化するための他の機構、たとえば、溶接またはバレルマウントの使用などを実用に供しうることは、当業者には自明であろう。壁は、剛性壁４２に対向する可撓性壁４０の溝４１の最外縁に隣接する箇所で結合される。この実施形態では、ポートは、剛性壁４２の外周縁からそれを貫通してその剛性壁４２の内側湾曲表面まで延在する。流体４４は、ポート４３を介してキャビティー内に挿入されかつキャビティーから取り出される。このポート４３は、剛性壁４２を貫通して延在してキャビティー内に開口し、剛性壁４２に貫通穿孔された孔に結合されたまたは孔内に結合された可撓性管を含む。ポート４３は、キャビティーと流体リザーバー（図示せず）との間に流体連通を提供する。キャビティー内の流体４４の体積を制御することにより、種々のレンズ形状を形成できるように可撓性壁４０を移動させる。

したがって、この実施形態では、レンズは、流体４４を収容するためのキャビティーを画定する第１の可撓性壁４０および第２の壁４２を含む。種々のレンズ形状が、キャビティー内の流体の体積を制御することにより形成可能であり、第１の壁４０および第２の壁４２は、結合、溶接、または融合により一体化される。

たとえば、図４ａでは、流体４４の量を制御することにより、可撓性壁４０は、剛性壁４２に最も近い第１の表面４６が凸面でありかつ剛性壁４２から最も離れた第２の表面４８が凹面であるように配置される。

図４ｂでは、流体４４の量を制御することにより、可撓性壁４０は、剛性壁４２に最も近い第１の表面４６が凹面でありかつ第２の剛性壁４２から最も離れた第２の表面４８が凸面であるように配置される。

キャビティー内の流体４４の量を図４ａに示される量から図４ｂに示される量に変化させることにより、レンズの焦点屈折力は、負から正に変化する。

図７ａおよび７ｂは、本発明のさらなる実施形態に係るレンズを示している。レンズは、中心領域の方向に薄肉になる可撓性壁７０と平凸剛性壁７２とを含む。壁７０、７２は、流体７４を収容するためのキャビティーを画定する。剛性レンズ７２の平面表面は、可撓性壁７０に対向し、一方、剛性壁７２の湾曲表面は、可撓性壁７０と反対の方向を向く。可撓性壁７０は、可撓性壁７０の外表面内に環状溝７１を備える。溝は、可撓性壁４０の湾曲の一様性をその表面全体にわたり改良するようにヒンジとして作用する。図７ａおよび７ｂでは単一の環状溝７１が示されているが、壁７０は、たとえば図４ａおよび４ｂに示される構成のように、たとえば２つの環状溝を有することも可能である。あるいは、溝を用いることなく壁７０を実設することが可能である。壁７０、７２は、互いに直接当接し、その対応する外周部で溶接一体化される。この実施形態および他の実施形態では壁を溶接一体化することが開示されているが、壁を一体化するための他の機構、たとえば、結合またはバレルマウントの使用などを実用に供しうることは、当業者には自明であろう。流体７４は、ポート７３を介してキャビティー内に挿入されかつキャビティーから取り出される。このポート７３は、剛性壁７２を貫通して延在してキャビティー内に開口し、剛性壁７２に貫通穿孔された孔に結合されたまたは孔内に結合された可撓性管を含む。ポート７３は、キャビティーと流体リザーバー（図示せず）との間に流体連通を提供する。キャビティー内の流体７４の体積を制御することにより、種々のレンズ形状を形成できるように可撓性壁７０を移動させる。たとえば、図７ａでは、流体７４の量を制御することにより、可撓性壁は、剛性壁７２に最も近い第１の表面７６が凹面でありかつ剛性壁７２から最も離れた第２の表面７８が実質的に平面であるように配置される。

図７ｂでは、流体７４の量を制御することにより、可撓性壁７０は、剛性壁７２に最も近い第１の表面７６が凹面でありかつ第２の剛性壁７２から最も離れた第２の表面７８が凸面であるように配置される。

キャビティー内の流体７４の量を図７ａに示される量から図７ｂに示される量に変化させることにより、レンズの焦点屈折力は、より大きい正の値に変化する。

７． 剛性壁と可撓性壁とを有するさらなるレンズ
図１ａ〜１ｄは、本発明のさらなる実施形態に係るレンズを示している。レンズは、平面剛性アクリル壁１０と中心領域の方向に薄肉になる可撓性ポリカーボネート壁１２とを含む。壁は両方とも、光学レンズに使用するのに好適な材料で作製される。特定の材料が与えられているが、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく他の材料を実用に供しうることは、本開示に照らして当業者であればわかるであろう。

たとえば、剛性壁１０は、あるいは、ガラス、ポリカーボネート、または複合材で作製可能である。

可撓性壁１２は、ウェーハの外周よりもウェーハの中心のほうが薄い厚さになるように好ましくはテーパーの付けられたウェーハである。可撓性壁１２は、可変膨張が可能である光学的に透明な合成均一材料からなる伸縮性で柔軟性のあるさまざまな形態のディスクを含む構成要素で形成可能である。本発明のこの実施形態および他の実施形態に係る可撓性壁は、レンズにより透過される放射線に対して透過性でありかつ実質的にデフォルト原位置への復帰をもたらしうる記憶を有する安定で均一で伸縮性のある材料から形成される。そのような材料としては、たとえば、シリコーンゴム、プラスチック、アクリル、可撓性ポリカーボネート、エポキシ樹脂、ポリエステル、または熱可塑性物質が挙げられる。材料が放射線透過性でありかつ安定性、延伸性、もしくは可撓性、好ましくは弾力性を有するものであれば、任意の好適な材料の使用が可能である。可撓性壁の中心領域は、剛性壁に対して変位可能である。この実施形態では、壁１０、１２は、壁１０、１２を離間して配置することにより流体１４を収容するためのキャビティーを画定するように構成される。

壁１０、１２は、円形の形態をとり、管形もしくは円筒形の形態をとるバレルマウント１１内に収容される。この実施形態でも同様に、バレルマウント１１の内表面は、キャビティーを画定する。壁１０、１２は、互いに離間して配置され、バレルマウント１１の内表面内の環状溝に嵌入される。各壁１０、１２は、マウント１１内の矩形ノッチ形溝に係合するようにフラットな外周縁を有する。流体シールは、各壁１０、１２の外周部とバレルマウント１１との間に形成される。圧力によりまたはたとえば好適なエポキシもしくはシーラントを用いる他の実設形態で、壁１０、１２の１つ以上とバレルマウント１１との間にシールを形成しうるが、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく他の密封機構を利用することも可能である。この実施形態では、壁１０、１２は、バレルマウント内の個別の溝を用いて離間して配置されているが、これが必要でない場合もある。たとえば、ポートが壁１０、１２により画定されるレンズの内部キャビティーと連通可能であれば、２つの壁１０、１２は、バレルマウント中に形成された単一の溝内で互いに直接当接しうる。この実施形態および他の実施形態ではバレルマウントが開示されているが、流体シールが壁間に形成されるのであれば、壁を一体化するための他の機構、たとえば、結合または溶接なども実用に供しうることは、当業者には自明であろう。流体１４は、変位媒体として作用し、ポート１３を介してキャビティー内に挿入されかつキャビティーから取り出される。このポート１３は、バレルマウント１１を貫通して延在してキャビティーと連通する。変位媒体は、剛性壁１０に対して可撓性壁１２を変位させることが可能である。ポート１３は、キャビティーと流体リザーバー（図示せず）との間に流体連通を提供する。キャビティー内の流体１４の体積を制御することにより、すなわち変化させることにより、可撓性壁１２は、種々のレンズ形状を形成できるように移動する。

レンズにより透過される放射線に対して透過性であり、かつレンズにより集束される放射線による悪影響を受けないように好適な熱安定性を有するのであれば、レンズキャビティーに充填するために使用される流体１４は、いずれの均一流体、非腐食性流体、または非反応性流体であってもよい。流体１４としては、油、グリセリン、シリコーン油、植物油、パラフィン、またはさらには水系製品が挙げられうる。とくに、ジョンソン（Ｊｏｈｎｓｏｎ’ｓ）（登録商標）ベビー・オイル（Ｂａｂｙ Ｏｉｌ）は、好適な流体であることが判明している。好ましくは、レンズにより透過される放射線により流体が加熱されたときに、レンズによる放射線の透過に悪影響を及ぼす可能性のあるバブルがレンズキャビティー内に生成されないように、流体１４を脱ガスしうる。場合により、レンズを色フィルターとしても使用できるように流体１４を着色してもよい。

レンズのプロファイルに及ぼす重力の影響を低減させるべく、キャビティー内の流体１４の量は、好ましくは、最小限に抑えられる。これは、キャビティーの体積を最小限に抑えるように第１の壁１２と第２の壁１０との間の距離を減少させることにより行われる。より大型のレンズまたはより厚肉のレンズが必要とされる場合、レンズの最下部の方向への膨出を防止するとともに可撓性壁１２の望ましくない振動を防止するために、よりチキソトロピックな流体を使用することが可能である。あるいは、より厚肉の可撓性壁を使用することが可能である。キャビティー内の流体１４の量が最小レベルにある場合、可撓性壁は、２つの壁を分離する少量の流体を有する状態で剛性壁に当接してほとんどフラットでありうる。

正または負のレンズプロファイルを生成するように、キャビティー内への流体１４の圧入またはキャビティーからの流体１４の取出しを行うことにより、可撓性壁１２を撓曲させることが可能である。本発明のこの実施形態および他の実施形態に係る可撓性壁は、浅いプロファイルを有しかつ薄肉で半径方向に収縮可能および／または膨張可能でありうる。最薄肉点において、可撓性壁１２は、数ミリメートル以下の厚さを有しうる。可撓性壁１２の最薄肉点は、レンズの物理的中心および／または光学的中心に略対応する。最薄肉点に対して外周部では、可撓性壁１２は、所要のレンズ直径および所要の開口口径サイズに依存してかなりの厚さを有しうる。可撓性壁１２はまた、弾力性でありうる。

より大きい直径の光学システムでは、可撓性壁１２が低減された可撓性を有しかつキャビティー内の流体に及ぼす重力の影響が低減されるように、可撓性壁１２の厚さを増大させることが可能である。そのような低減された可撓性にすると、可撓性壁１２の底部の方向への可撓性壁１２の膨出が防止され、可撓性壁１２の円周近傍の一貫性のあるプロファイルが確保される。また、多かれ少なかれプロファイルの撓曲および変動を必要とするシステムでは、可撓性壁１２の厚さは、変化しうる。

この実施形態では、可撓性壁１２は、溝１５が互いに対向する側に存在する構成で壁１２の各表面内に１つずつ２つの環状溝１５を備える。この実施形態では、溝１５の最外縁は、バレルマウント１１の内表面にまたはそれに隣接して配置される。溝１５は、この実施形態ではＣ字形断面を有するが、Ｖ字形溝などの他の形状溝を実用に供することも可能である。溝底の深さは、２つの底間の距離が可撓性壁１２の中心における厚さと同一もしくは実質的に同一であるように設定される。この実施形態では距離は可撓性壁１２の中心における厚さと同一もしくは実質的に同一であるが、得られる溝がヒンジとして十分に機能するのであれば、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく他の溝底間距離を実用に供することも可能である。溝１５は、可撓性壁１２の湾曲の一様性をその表面全体にわたり改良するようにヒンジとして作用する。可撓性壁１２の内表面内の溝１５は、とくに、２つの壁１０、１２間にほとんどもしくはまったくキャビティーを残すことなく壁１０、１２間に変位媒体が保持されない状態で２つの壁１０、１２がわずかに離間して配置一体化されるかまたは互いに直接当接する構成では、２つの壁１０、１２間のポート１３からの流体１４の分散を促進しうる。

図１ａでは、流体の量を制御することにより、すなわち変化させることにより、可撓性壁１２は、剛性壁１０に最も近い第１の表面１６が凸面でありかつ剛性壁１０から最も離れた第２の表面１８が凹面であるように配置される。可撓性壁１２のこの撓曲すなわちその中心領域の変位は、キャビティーから流体リザーバー（図示せず）内に流体１４を吸引することにより実施可能である。

図１ｂでは、流体の量を制御することにより、すなわち変化させることにより、可撓性壁１２は、剛性壁１０に最も近い第１の表面１６が実質的に平面でありかつ剛性壁１０から最も離れた第２の表面１８が凹面であるように配置される。

図１ｃでは、流体の量を制御することにより、可撓性壁は、剛性壁１０に最も近い第１の表面１６が凹面でありかつ剛性壁１０から最も離れた第２の表面１８が実質的に平面であるように配置される。

図１ｄでは、流体の量を制御することにより、可撓性壁は、剛性壁１０に最も近い第１の表面１６が凹面でありかつ剛性壁１０から最も離れた第２の表面１８が凸面であるように配置される。

キャビティー内の流体１４の量を図１ａに示される量から図１ｄに示される量に変化させることにより、レンズの焦点屈折力は、負の屈折力から正の屈折力に変化する。たとえば、レンズは、約−９〜約＋９ジオプトリーの屈折力範囲を有しうる。本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく他の屈折力を実用に供することも可能である。

図２ａおよび２ｂは、本発明の他の実施形態に係るレンズを示している。レンズは、中心領域の方向に薄肉になる可撓性壁２０と剛性メニスカス凸壁２２とを含む。後者の壁２２は、その外周よりもその中心のほうが厚肉である。この場合も、２つの壁２０、２２は、第１の実施形態の壁１０、１２に関連してそれぞれ記載された材料で作製可能である。壁２０、２２は、流体２４を収容するためのキャビティーを画定する。可撓性壁２０は、その第１の表面２６上に環状溝２５を備える。溝２５はＣ字形断面を有するが、他の形状溝を実用に供することも可能であり、溝２５の底と可撓性壁２０の他方の表面２８との間の距離は、可撓性壁２０の中心における厚さと同一もしくは実質的に同一である。この実施形態でも同様に、距離は同一もしくは実質的に同一であるが、得られる溝がヒンジとして十分に機能するのであれば、溝底と他方の表面２８との間の他の距離を実用に供することも可能である。溝２５は、可撓性壁の湾曲の一様性をその表面全体にわたり改良するようにヒンジとして作用する。

壁２０、２２は、バレルマウント２１内に収容される。この実施形態および他の実施形態ではバレルマウントが開示されているが、壁を一体化するための他の機構、たとえば、結合または溶接なども実用に供しうることは、当業者には自明であろう。バレルマウント２１の構成ならびに壁およびマウントの構成は、図１ａ〜１ｄに記載されるものと同一である。流体２４は、バレルマウント２１を貫通して延在してキャビティー内に開口するポート２３を介して、キャビティー内に挿入されかつキャビティーから取り出される。ポート２３は、キャビティーと流体リザーバー（図示せず）との間に流体連通を提供する。キャビティー内の流体２４の体積を制御することにより、種々のレンズ形状を形成できるように可撓性壁２０を移動させる。

図２ａでは、流体の量を制御することにより、可撓性壁２０は、剛性壁２２に最も近い第１の表面２６が凸面でありかつ剛性壁２２から最も離れた第２の表面２８が凹面であるように配置される。

図２ｂでは、流体の量を制御することにより、可撓性壁２０は、剛性壁２２に最も近い第１の表面２６が凸面でありかつ剛性壁１０から最も離れた第２の表面２８が凹面であるように配置される。

キャビティー内の流体２４の量を図２ａに示される量から図２ｂに示される量に変化させることにより、レンズの焦点屈折力は、より大きい正の値に変化する。

図３ａ〜３ｃは、本発明のさらに他の実施形態に係るレンズを示している。レンズは、剛性平凹壁３０と中心領域の方向に薄肉になる可撓性壁３２とを含む。壁３０の平面表面は、可撓性壁３２に対向する。壁３０、３２は、流体３４を収容するためのキャビティーを画定する。壁３０、３２は、互いに離間して配置され、バレルマウント３１の内表面内の環状溝に嵌入される。各壁３０、３２は、マウント３１内の矩形ノッチ形溝に係合するようにフラットな外周縁を有する。可撓性壁３２は、壁の各表面に１つずつ２つの環状溝３５を備える。溝は、Ｃ字形断面を有し、その底の深さは、２つの底間の距離が可撓性壁３２の中心における厚さと同一もしくは実質的に同一であるように設定される。この実施形態でも同様に、距離は同一もしくは実質的に同一であるが、得られる溝がヒンジとして十分に機能するのであれば、溝底と他方の表面２８との間の他の距離を実用に供することも可能である。溝は、可撓性壁の湾曲の一様性をその表面全体にわたり改良するようにヒンジとして作用する。壁３０、３２は、バレルマウント３１内に収容される。この実施形態および他の実施形態ではバレルマウントが開示されているが、壁を一体化するための他の機構、たとえば、結合または溶接なども実用に供しうることは、当業者には自明であろう。流体３４は、バレルマウント３１を貫通して延在してキャビティー内に開口するポート３３を介して、キャビティー内に挿入されかつキャビティーから取り出される。ポート３３は、キャビティーと流体リザーバー（図示せず）との間に流体連通を提供する。キャビティー内の流体３４の体積を制御することにより、種々のレンズ形状を形成できるように可撓性壁３２を移動させる。

図３ａでは、流体３４の量を制御することにより、可撓性壁３２は、剛性壁３０に最も近い第１の表面３６が凸面でありかつ剛性壁３０から最も離れた第２の表面３８が凹面であるように配置される。

図３ｂでは、流体３４の量を制御することにより、可撓性壁３２は、剛性壁３０に最も近い第１の表面３６が凹面でありかつ剛性壁３０から最も離れた第２の表面３８が実質的に平面であるように配置される。

図３ｃでは、流体３４の量を制御することにより、可撓性壁３２は、剛性壁３０に最も近い第１の表面３６が凹面でありかつ剛性壁３０から最も離れた第２の表面３８が凸面であるように配置される。

図３ａ〜３ｃのそれぞれにおいて、壁３０、３２間の流体３４の体積は、増大される。キャビティー内の流体３４の量を図３ａに示される量から図３ｃに示される量に変化させることにより、レンズの焦点屈折力は、負の屈折力から正の屈折力に変化する。

図５ａ〜５ｄは、本発明の他のさらなる実施形態に係るレンズを示している。レンズは、平凸剛性壁５０と中心領域の方向に薄肉になる可撓性壁５２とを含む。壁５０、５２は、流体５４を収容するためのキャビティーを画定する。可撓性壁５２は、壁の各表面に１つずつ２つの環状溝５５を備える。溝は、Ｃ字形断面を有し、その底の深さは、２つの底間の距離が可撓性壁５２の中心における厚さと同一もしくは実質的に同一であるように設定される。距離は、この実施形態では同一もしくは実質的に同一であるが、これが不可欠というわけではない。本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく他の距離を実設することも可能である。溝は、可撓性壁の湾曲の一様性をその表面全体にわたり改良するようにヒンジとして作用する。壁６０、６２は、互いに離間して配置される。この実施形態では、剛性レンズ５０の平面表面は、可撓性壁５２に対向し、一方、剛性壁５０の湾曲表面は、可撓性壁５２と反対の方向を向く。壁５０、５２は、バレルマウント５１内に収容される。この実施形態では、剛性壁５０は、矩形外周縁を有していないが、その代わりに、壁の一方の側に湾曲表面および他方の側に略平面表面を有して鋭縁を形成する。バレルマウント５１は、剛性壁５０の外周部に係合するようにその内表面内に相補的に形成された溝を有する。この実施形態でも同様に、可撓性壁５２は、マウント５１内の対応する矩形ノッチ形溝で鍵止めされる矩形外周縁を有する。この実施形態および他の実施形態ではバレルマウントが開示されているが、壁を一体化するための他の機構、たとえば、結合または溶接なども実用に供しうることは、当業者には自明であろう。流体５４は、バレルマウント５１を貫通して延在してキャビティー内に開口するポート５３を介して、キャビティー内に挿入されかつキャビティーから取り出される。ポート５３は、キャビティーと流体リザーバー（図示せず）との間に流体連通を提供する。キャビティー内の流体５４の体積を制御することにより、種々のレンズ形状を形成できるように可撓性壁５２を移動させる。

図５ａでは、流体５４の量を制御することにより、可撓性壁５２は、剛性壁５０に最も近い第１の表面５６が凸面でありかつ剛性壁５０から最も離れた第２の表面５８が凹面であるように配置される。

図５ｂでは、流体５４の量を制御することにより、可撓性壁５２は、剛性壁５０に最も近い第１の表面５６が実質的に平面でありかつ剛性壁５０から最も離れた第２の表面５８が凹面であるように配置される。

図５ｃでは、流体５４の量を制御することにより、可撓性壁５２は、剛性壁５０に最も近い第１の表面５６が凹面でありかつ剛性壁５０から最も離れた第２の表面５８が実質的に平面であるように配置される。

図５ｄでは、流体５４の量を制御することにより、可撓性壁５２は、剛性壁５０に最も近い第１の表面５６が凹面でありかつ剛性壁５０から最も離れた第２の表面５８が凸面であるように配置される。

キャビティー内の流体５４の量を図５ａに示される量から図５ｄに示される量に変化させることにより、レンズの焦点屈折力は、より大きい正の値に変化する。

図１０ａ〜１０ｃは、本発明のさらなる実施形態に係るレンズを示している。レンズは、実質的に平面の剛性壁１１０と中心領域の方向に薄肉になる可撓性壁１１２とを含む。壁１１０、１１２は、流体１１４を収容するためのキャビティーを画定する。壁１１０および１１２は、この実施形態では離間して配置される。可撓性壁１１２は、その第１の表面１１６上に環状溝１１５を備える。溝１１５は、Ｖ字形断面を有し、溝１１５の底と可撓性壁１１２の他方の表面１１８との間の距離は、可撓性壁１１２の中心における厚さと同一もしくは実質的に同一である。距離は、この実施形態では同一もしくは実質的に同一であるが、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく他の距離を実用に供することも可能である。壁１１０、１１２は、バレルマウント１１１内に収容される。この実施形態および他の実施形態ではバレルマウントが開示されているが、壁を一体化するための他の機構、たとえば、結合または溶接なども実用に供しうることは、当業者には自明であろう。流体１１４は、可撓性壁１１２を貫通して延在するポート１１３を介してキャビティー内に挿入されかつキャビティーから取り出される。ポート１１３は、キャビティーと流体リザーバー（図示せず）との間に流体連通を提供する。キャビティー内の流体１１４の体積を制御することにより、種々のレンズ形状を形成できるように可撓性壁１１２を移動させる。

たとえば、図１０ａでは、流体１１４の量を制御することにより、可撓性壁１１２は、剛性壁１１０に最も近いその壁１１２の第１の表面１１６が実質的に平面でありかつ剛性壁１１０から最も離れた第２の表面１１８が凹面であるように配置される。

図１０ｂでは、流体１１４の量を制御することにより、可撓性壁１１２は、剛性壁１１０に最も近いその第１の表面１１６が凹面でありかつ剛性壁１１０から最も離れたその第２の表面１１８が凸面であるように配置される。

図１０ｃでは、流体の量を制御することにより、可撓性壁は、剛性壁１１０に最も近い第１の表面１１６が凹面でありかつ剛性壁１１０から最も離れた第２の表面１１８が凸面であるように配置される。

キャビティー内の流体１１４の量を図１０ａに示される量から図１０ｃに示される量に変化させることにより、レンズの焦点屈折力は、より大きい正の値になるように変化する。

図１１ａ〜１１ｃは、本発明の他のさらなる実施形態に係るレンズを示している。レンズは、実質的に平面の剛性壁１２０と中心領域の方向に薄肉になる可撓性壁１２２とを含む。壁１２０、１２２は、流体１２４を収容するためのキャビティーを画定する。壁１２０、１２２は、バレルマウント１２１内に収容される。この実施形態および他の実施形態ではバレルマウントが開示されているが、壁を一体化するための他の機構、たとえば、結合または溶接なども実用に供しうることは、当業者には自明であろう。流体１２４は、ポート１２３を介してキャビティー内に挿入されかつキャビティーから取り出される。このポート１２３は、図１１ａおよび１１ｃに示されるように、レンズの円周上に等間隔に配置され、バレルマウント１２１を貫通して延在してキャビティー内に開口する。ポート１２３は、キャビティーと流体リザーバー１４０との間に流体連通を提供する。キャビティー内の流体１２４の体積を制御することにより、種々のレンズ形状を形成できるように可撓性壁１２２を移動させる。レンズはまた、可撓性壁１２２の外周部にＶ字形断面の環状溝１３０を含む。溝は、剛性壁１２０に最も近い可撓性壁の第１の表面内に形成される。溝は、可撓性壁の湾曲の一様性をその表面全体にわたり改良するようにヒンジとして作用する。その代わりに、鈍端Ｖ字形断面溝またはＣ字形断面溝を実用に供することも可能である。さらに、可撓性壁は、２つ以上の溝１３０を有しうる。

図１５は、本発明の他の実施形態に係るレンズを示している。レンズは、実質的に平面の剛性壁１５００と中心領域の方向に薄肉になる可撓性壁１５１０とを含む。壁１５００、１５１０は、流体を収容するためのキャビティーを画定する。壁１２０、１２２は、たとえば、結合または溶接により一体化されるが、それらを一体化するために他の機構を実用に供することも可能である。流体は、レンズの円周上に等間隔に配置されかつキャビティー内に開口して延在するポート１５０３を介して、キャビティー内に挿入されかつキャビティーから取り出される。ポート１５０３は、キャビティーと流体リザーバー（図示せず）との間に流体連通を提供する。キャビティー内の流体の体積を制御することにより、種々のレンズ形状を形成できるように可撓性壁１５１０を移動させる。可撓性壁１５１０は、可撓性壁１５１０の外周部にＶ字形断面の２つの環状溝１５１１を有する。この実施形態では、溝１５１１は、壁１５１０の両側に互いに位置をずらして配置され、すなわち、オフセット位置に配置され、溝が互いに対向して配置される場合よりも深くすることが可能である。この場合も、溝１５１１は、可撓性壁１５１０の湾曲の一様性をその表面全体にわたり改良するようにヒンジとして作用する。その代わりに、鈍端Ｖ字形断面溝またはＣ字形断面溝を実用に供することも可能である。

８． 多素子システム
図９ａおよび９ｂは、本発明の一実施形態に係る２つのレンズを含む多素子システムを示している。システムは、実質的に平面の剛性壁９０と中心領域の方向に薄肉になる可撓性壁９２とを含む本発明の一実施形態に係る第１のレンズを含む。壁９０、９２は、流体９４を収容するためのキャビティーを画定する。この実施形態では、２つの壁９０、９２は、わずかに離間して配置される。可撓性壁９２は、壁の各表面に１つずつ２つの環状溝９５を備える。溝は、Ｃ字形断面を有し、その底の深さは、２つの底間の距離が可撓性壁９２の中心における厚さと同一もしくは実質的に同一であるように設定される。この実施形態でも同様に、距離は、同一もしくは実質的に同一であるが、これが不可欠というわけではない。さまざまな距離を実用に供することが可能である。溝は、可撓性壁の湾曲の一様性をその表面全体にわたり改良するようにヒンジとして作用する。壁９０、９２は、それらの矩形外周縁をバレルマウント９１の内表面内に形成された矩形ノッチ形溝と嵌合係合させた状態でバレルマウント９１内に収容される。この実施形態および他の実施形態ではバレルマウントが開示されているが、壁を一体化するための他の機構、たとえば、結合または溶接なども実用に供しうることは、当業者には自明であろう。流体９４は、バレルマウント９１を貫通して延在してキャビティー内に開口するポート９３を介して、キャビティー内に挿入されかつキャビティーから取り出される。ポート９３は、キャビティーと流体リザーバー（図示せず）との間に流体連通を提供する。キャビティー内の流体９４の体積を制御することにより、種々のレンズ形状を形成できるように可撓性壁９２を移動させる。

図９ａでは、流体９４の量を制御することにより、可撓性壁９２は、剛性壁９０に最も近いその壁９２の第１の表面９６が凹面でありかつ剛性壁９０から最も離れた第２の表面９８が実質的に平面であるように配置される。

システムはさらに、平凹剛性壁１００と中心領域の方向に薄肉になる可撓性壁１０２とを含む本発明の一実施形態に係る第２のレンズを含む。壁１００、１０２は、流体１０４を収容するためのキャビティーを画定する。壁１００の湾曲表面は、可撓性壁９２に対向し、可撓性壁１０２と反対の方向を向く。剛性壁１００の平面表面は、可撓性壁１０２に対向する。可撓性壁１０２は、壁の各表面に１つずつ２つの環状溝１０５を備える。溝は、Ｃ字形断面を有し、その底の深さは、２つの底間の距離が可撓性壁１０２の中心における厚さと同一もしくは実質的に同一であるように設定される。距離は、この実施形態では同一もしくは実質的に同一であるが、これが本発明の本質的特徴というわけではない。溝は、可撓性壁の湾曲の一様性をその表面全体にわたり改良するようにヒンジとして作用する。壁１００、１０２は、バレルマウント９１内に収容される。流体１０４は、バレルマウント９１を貫通して延在してキャビティー内に開口するポート１０３を介して、キャビティー内に挿入されかつキャビティーから取り出される。ポート１０３は、キャビティーと流体リザーバー（図示せず）との間に流体連通を提供する。キャビティー内の流体１０４の体積を制御することにより、種々のレンズ形状を形成できるように可撓性壁１０２を移動させる。

図９ａでは、流体１０４の量を制御することにより、可撓性壁１０２は、剛性壁１００に最も近いその壁１０２の第１の表面１０６が凹面でありかつ剛性壁１００から最も離れた第２の表面１０８が実質的に平面であるように配置される。

図９ｂでは、流体９４の量を制御することにより、可撓性壁９２は、剛性壁９０に最も近いその第１の表面９６が凹面でありかつ剛性壁９０から最も離れたその第２の表面９８が凸面であるように配置される。流体１０４の量を制御することにより、可撓性壁１０２は、剛性壁１００に最も近いその第１の表面１０６が凹面でありかつ剛性壁１００から最も離れたその第２の表面１０８が凸面であるように配置される。

キャビティー内の流体９４、１０４の量を図９ａに示される量から図９ｂに示される量に変化させることにより、多素子システムの全焦点屈折力は、より大きい正の値になる。

レンズの特定の組合せが図９に示されているが、前述の実施形態に係るレンズの他の組合せを実用に供しうることは、本開示に照らして当業者であれば容易にわかるであろう。

９． カメラや照明システムをはじめとするレンズの用途
本発明の実施形態に係るレンズおよび多素子システムを使用する多数の用途が存在する。たとえば、２つのそのような用途は、カメラおよび照明システムである。

図１２は、本発明の一実施形態に係るレンズ２１０を含むカメラ２００を示している。前述の実施形態のいずれかに係るレンズは、全体として表され参照番号２１０により特定されたレンズの形態で実設可能である。カメラは、画像キャプチャーシステムを含む。このシステムは、アナログデバイス中でフィルムを使用しうるものであるか、またはディジタルカメラの電子部品でありうる。

図１３は、本発明の一実施形態に係るレンズ３１０を含む照明システム３００を示している。前述の実施形態のいずれかに係るレンズは、全体として表され参照番号３１０により特定されたレンズの形態で実設可能である。照明システムはまた、光を照射するための照明素子を含む。

以上の各実施形態に係る壁は、標準的レンズコーティング、たとえば、反射防止コーティング、防塵コーティング、またはＵＶ遮断コーティングなどで被覆可能である。壁は、コーティングを受容しうる材料、たとえば、ポリカーボネート、ポリマー、およびポリエステルで作製されるであろう。

レンズとレンズの製造方法とレンズ用可撓性壁の製造方法とに関連する本発明の少数の実施形態について説明してきた。以上の開示に照らして、当業者には自明なことであろうが、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなくそれらの実施形態に対して種々の変更および／または代替形態をなすことが可能である。

本発明の一実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明の一実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明の一実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明の一実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明の他の実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明の他の実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明の他のさらなる実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明の他のさらなる実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明の他のさらなる実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明の他のさらなる実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明の他の実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明の他の実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明の他の実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明の他の実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明の一実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明の一実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明の一実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明の一実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 ２つのレンズを含む多素子システムを示す断面側立面図である。 ２つのレンズを含む多素子システムを示す断面側立面図である。 本発明のさらなる実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明のさらなる実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明のさらなる実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るレンズを示す断面正立面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るレンズを示す断面側立面図である。 本発明のさらに他の実施形態に係るレンズを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るレンズを含むカメラを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るレンズを含む集束可能な照明システムを示す斜視図である。 本発明の実施形態を実用に供すべく利用可能な溝の構成を示す可撓性壁の部分側立面図である。 本発明の実施形態を実用に供すべく利用可能な溝の構成を示す可撓性壁の部分側立面図である。 互いに位置をずらして配置されたより深い溝が実用に供される本発明の一実施形態に係るレンズの側立面図である。 初期状態における、外周部に蛇腹状もしくはコンサーティーナ状のセクションを有する既存のレンズ構造の断面側立面図である。 変形状態における、外周部に蛇腹状もしくはコンサーティーナ状のセクションを有する既存のレンズ構造の断面側立面図である。

Claims (43)

1. 第１の可撓性壁であって、前記第１の壁の外周近傍にヒンジ用として第１の溝が形成されている第１の壁と、
   第２の壁と、
   を含み、前記第１の壁および前記第２の壁が、キャビティー内の流体の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成できるように流体を収容するためのキャビティーを画定するレンズ。
2. 前記第１の壁が第１の表面と第２の表面とにより画定され、かつ前記溝が前記第１の壁の第１の表面内に形成される、請求項１に記載のレンズ。
3. 前記第１の壁の第１の表面が凹表面であり、かつ前記第１の壁の第２の表面が平面表面である、請求項２に記載のレンズ。
4. 前記第１の壁の第１の表面および第２の表面が両方とも凹表面である、請求項２に記載のレンズ。
5. 前記第１の壁の外周近傍に第２の溝をさらに含み、前記第２の溝が前記第１の壁の第２の表面内に形成される、請求項２に記載のレンズ。
6. 前記第１の溝がＶ字形断面を有する、請求項１に記載のレンズ。
7. 前記第１の溝がＣ字形断面を有する、請求項１に記載のレンズ。
8. 前記溝が環状である、請求項１に記載のレンズ。
9. 前記第１の壁が、その中心領域の方向に漸次薄肉になり、かつ前記溝の深さが、溝頂部すなわち溝底と第２の表面との間の最小距離が前記第１の壁の中心領域における厚さと実質的に同一であるように設定される、請求項２に記載のレンズ。
10. 前記第１の壁および前記第２の壁がバレルマウント内に収容される、請求項１に記載のレンズ。
11. 前記第１の壁および前記第２の壁が、結合、溶接、または融合により一体化される、請求項１に記載のレンズ。
12. 前記第２の壁が、剛性材料から形成され、かつ第１の表面と第２の表面とにより画定され、しかも前記第１および第２の表面の少なくとも一方が凸表面である、請求項１に記載のレンズ。
13. 前記第２の壁が、剛性材料から形成され、かつ第１の表面と前記第１の表面に実質的に平行な第２の表面とにより画定される、請求項１に記載のレンズ。
14. 前記第２の壁がポリカーボネートまたはガラスから形成される、請求項１に記載のレンズ。
15. 前記第２の壁が可撓性である、請求項１に記載のレンズ。
16. 前記第２の壁がその中心領域の方向に漸次薄肉になる、請求項１５に記載のレンズ。
17. 前記キャビティー内への流体の流入を可能にする少なくとも１つのポートをさらに含む、請求項１に記載のレンズ。
18. 前記キャビティー内への流体の流入を可能にする複数のポートを含み、前記複数のポートが前記レンズの円周上に離間して配置される、請求項１７に記載のレンズ。
19. 前記複数のポートが前記レンズの円周上に等間隔に配置される、請求項１８に記載のレンズ。
20. 流体が、前記少なくとも１つのポートを介して前記キャビティー内への流入および前記キャビティーからの流出の両方を行うことが可能である、請求項１７、１８、または１９に記載のレンズ。
21. 前記少なくとも１つのポートが、前記第２の壁を貫通するように形成される、請求項１７に記載のレンズ。
22. 前記少なくとも１つのポートが、前記第２の壁に結合された管を含む、請求項１７に記載のレンズ。
23. 前記管がポリテン管またはシリコーン管を含む、請求項２２に記載のレンズ。
24. 前記流体が、油、グリセリン、および水系製品のうちの１つを含む、請求項１に記載のレンズ。
25. 各可撓性壁が弾力性である、請求項１に記載のレンズ。
26. 各可撓性壁が、可変膨張が可能である光学的に透明な合成均一材料からなる伸縮性で柔軟性のあるさまざまな形態のディスクを含む構成要素で形成される、請求項１に記載のレンズ。
27. 各可撓性壁が、シリコーンゴム、プラスチック材料、アクリル材料、可撓性ポリカーボネート、エポキシ樹脂、およびポリエステルのうちの１つから形成される、請求項１に記載のレンズ。
28. 前記キャビティーに流体連通した流体リザーバーをさらに含む、請求項１に記載のレンズ。
29. 前記レンズが、少なくとも１つのポートを介してまたは溝により形成された連続環状チャネルを介して前記リザーバーと前記キャビティーとを永続的に接続した閉回路の目立たない密封パッケージを形成する、請求項２８に記載のレンズ。
30. 前記リザーバーからの流体の送出または前記レンズキャビティーからの流体の吸入を行うべく、ポンプ、ピストン、プランジャー、従来のフォーカスバレル、または前記リザーバーの外部に適用される任意のフォースプロバイダーをさらに含む、請求項２８に記載のレンズ。
31. レンズを含むカメラであって、前記レンズが、
    第１の可撓性壁であって、前記第１の壁の外周近傍にヒンジ用として第１の溝が形成されている第１の壁と、
    第２の壁と、
    を含み、前記第１の壁および前記第２の壁が、キャビティー内の流体の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成できるように流体を収容するためのキャビティーを画定するカメラ。
32. 照明素子と、
    レンズと、
    を含む照明システムであって、前記レンズが、
    第１の可撓性壁であって、前記第１の壁の外周近傍にヒンジ用として第１の溝が形成されている第１の壁と、
    第２の壁と、
    を含み、前記第１の壁および前記第２の壁が、キャビティー内の流体の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成できるように流体を収容するためのキャビティーを画定する照明システム。
33. 可撓性壁の外周近傍にヒンジ用として第１の溝が形成されているレンズ用可撓性壁を製造する方法であって、前記可撓性壁が、キャビティー内の流体の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成できるように流体を収容するためのキャビティーを少なくとも部分的に画定するためのものであり、ガラス光学部品用、アクリル光学部品用、もしくはシリカ光学部品用またはプラスチック用の雌プロファイルの成形型に当接させて前記可撓性壁を成形する工程を含む方法。
34. 可撓性壁の外周近傍にヒンジ用として第１の溝が形成されているレンズ用可撓性壁を製造する方法であって、前記可撓性壁が、キャビティー内の流体の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成できるように流体を収容するためのキャビティーを少なくとも部分的に画定するためのものであり、スピニング処理、遠心処理、ガスやバブルの導入処理を行うかまたは流動技術、注入技術、吸引真空技術を用いる工程を含む方法。
35. 中心領域の方向に漸次薄肉になる、光学レンズに使用するのに好適な材料で作製された可撓性壁であって、前記可撓性壁の外周近傍に少なくとも１つの溝が形成されている可撓性壁と、
    光学レンズに使用するのに好適な材料で作製された他の壁と、
    を含むレンズであって、前記第１の壁および前記第２の壁が、並列に構成されて流体を収容するためのキャビティーを画定し、前記壁間の流体の体積を制御することにより種々のレンズ形状を形成することが可能であるレンズ。
36. 前記他の壁が可撓性である、請求項３５に記載のレンズ。
37. 前記他の可撓性壁がその中心領域の方向に漸次薄肉になる、請求項３６に記載のレンズ。
38. 前記第２の壁が剛性である、請求項３５に記載のレンズ。
39. 前記壁が、各壁の外周部で結合、溶接、または融合により一体化されてそれらの間にシールを形成する、請求項３７または３８に記載のレンズ。
40. 前記壁を収容するバレルマウントまたは前記壁を一体化する環状クランプをさらに含む、請求項３７または３８に記載のレンズ。
41. 前記壁間の流体を連通させるべく、前記壁間にまたは前記壁の一方を貫通して形成された少なくとも１つのポートを含む、請求項３５に記載のレンズ。
42. 前記少なくとも１つのポートに連結された流体リザーバーをさらに含む、請求項４１に記載のレンズ。
43. 前記レンズにより透過される放射線に対して透過性でありかつ好適な熱安定性を有する流体をさらに含む、請求項３５または４１に記載のレンズ。

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