JP2011516925A - 可変焦点レンズおよびメガネ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、可変焦点レンズを提供する。
【解決手段】このレンズは、前面（１２２）と後面とを有するリング（１２０）から形成されている。前面の径方向内部（１２４）には、可撓性膜（１４０）が装着され、前面の径方向外部（１２６）には前部カバー（１５０）が装着されている。リングの後面には、好ましくはリングと一体化して後部カバーが設けられているため、可撓性膜と、リングと、後部カバーとの間には、可変容量キャビティが設けられている。リングと後部カバーとの間には、第２の可撓性膜を設けることが可能である。本発明は、可変焦点レンズを充填する方法と、レンズの焦点を変更するための調整機構とを提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、可変焦点レンズおよびその可変焦点レンズを用いるメガネに関する。

流体充填可変焦点レンズは、周知のものである。これらは通常、液体充填チャンバーから構成されており、その少なくとも１面は、透明な可撓性膜によって形成されている。液体をチャンバーに流し込むか、または、そこから排出する際に、可撓性膜が変形し、それによって曲率が変化することになる。この曲率変化によって、レンズの光学的特徴および倍率が変化することになる。このように、レンズの倍率は、チャンバーにおける液体の量を変えるだけで変動可能となる。

従来の可変焦点レンズの例が、国際公開公報９６／３８７４４号に開示されている。この文書では、栓からシリンジを挿入し、そのシリンジを用いて液体を加えるか、または、引き出すことによってレンズ内の流体の量を調整する。このレンズをメガネに使用する場合には、レンズ用メガネフレームは、シリンジがレンズと接続できなければならず、このようなレンズの使用は、状況次第ではむしろ不便になり得ることがわかる。

ある型式のメガネ、例えば、老眼鏡に使用する可変焦点レンズでは、必要な補正範囲はかなり狭く、比較的少量の液体を用いて範囲全体にわたって補正を行うことができる。このような少量の液体は、比較的小さい貯水槽に保管することができる。

国際公開公報９６／３８７４４号

一提案によれば、可撓性膜を装着して液体充填キャビティの一壁面を構成するリングによってレンズを形成することができ、そのリングと一体化した中空延長部の内部に、貯水槽を設けることができる。この場合、貯水槽はリングと一体化しているため、レンズを調節するためにシリンジ等を装着したり、取り外したりする必要がない。さらに、貯水槽をレンズキャビティに連結する別個のダクトを設ける必要もない。従来、このような別個のダクトによって損傷する傾向があり、メガネを折りたたむ際に干渉しがちであった。

貯水槽の容量は、例えば、その貯水槽をシリンダーとして形成し、シリンダー内のピストンを移動させることによって変更できる。ハンドホイールの回転移動がピストンの並進移動を生じて、レンズの光学的特徴を変化させるように、ピストンに動作上連結されたハンドホイールの形態の制御手段を設けることが提案されている。

本願の第１の発明では、可変焦点レンズを提供しており、この可変焦点レンズは、前面と後面とを有し、前記前面が径方向内部と径方向外部とを有するリングと、前記前面の径方向内部に装着された可撓性膜と、前記可撓性膜より半径が大きく、前記前面の径方向外部に装着された前部カバーと、前記リングの後面上の後部カバーとを備え、前記可撓性膜と、前記リングと、前記後部カバーとの間に可変容量キャビティを設ける。

リングと後部カバーとの間に第２の可撓性膜を挿入することも可能であり、その場合には、リングの後面が、前面と同じ構造を有するのが好ましい。このように、本願の第２の発明では、可変焦点レンズを提供しており、この可変焦点レンズは、前面と後面とを有するリングを備え、前記前面および前記後面が共に径方向内部と径方向外部とを有し、さらに、前記前面の径方向内部に装着された第１の可撓性膜と、前記第１の可撓性膜の半径より大きく、前部前面の径方向外部に装着された前部カバーと，前記後面の径方向内部に装着された第２の可撓性膜と、前記可撓性膜と前記リングとの間に可変容量キャビティが設けられるように、前記第２の可撓性膜の半径より大きく、前記後面の径方向外部に装着された後部カバーとを備える。

リングの前面（場合によっては後面）の径方向内部と径方向外部とが多数の異なる形態を取れることが分かる。現在の好ましい形態では、径方向内部と径方向外部とが溝によって分離した状態で、径方向内部が径方向外部を越えて軸方向に突出する。径方向内部が径方向外部を越えて突出しているため、リングの外部プロファイルには段部が形成される。

前部カバー（場合によっては後部カバー）には、リングのプロファイルの段部に嵌合する環状突出部を形成することがさらに好ましい。この構造によって、カバーとリングとの間の継ぎ手は、より強固になる。

径方向内部と径方向外部とが、同一の軸方向突出部を有し、溝によって分離されることもまた可能である。

接着剤により、カバーをリングに装着することも可能である。ただし、レーザーまたは超音波溶接を用いてカバーをリングに装着することも可能である。これらの方法は、接着剤を供給する別の工程を設ける必要がないため好ましく、接着剤を硬化する必要がないため、生産率を増加することができる。

本願の第３の発明では、可変焦点レンズの可変容量キャビティに液体を充填する方法を提供しており、前記方法において、前記レンズは内部キャビティとの一体化中空延長部を備え、前記内部キャビティは、前記可変容量キャビティの側壁における開口部を介して可変容量キャビティと通じており、さらに前記方法は、その光軸が水平になるようにレンズを配置し、前記可変容量キャビティの側壁の開口部が前記レンズの頂部に設ける工程と、前記キャビティ内の空気が一体化延長部の内部キャビティから変位して逃げるように、前記一体化延長部の内部キャビティを介して前記可変容量キャビティに液体を流入する工程と、前記可変容量キャビティが全体的に液体を充填し、前記一体的延長部の内部キャビティに部分的に液体を充填するまで前工程を継続する工程と、前記一体化延長部の内部キャビティの軸が垂直になるまで、その光軸を中心に前記レンズを回転する工程と、前記内部キャビティの入り口に正のメニスカスが形成されるまで、より多くの液体を前記一体化延長部の内部キャビティに流入する工程と、前記一体化延長部の内部キャビティにピストンを挿入して封止する工程と、を備えることを特徴とする。

この方法は、充填中、レンズに気泡が入らないように回避し、またレンズを封止する前に可変容量キャビティ内の空気全てを逃がすことが可能であることが分かる。

本願のさらに他の発明では、可変焦点レンズを提供しており、この可変焦点レンズは、前面と後面とを備えるリングと、前記前面に装着された可撓性膜および前部カバーと、前記リングの後面上の後部カバーとを備え、前記可撓性膜と、前記リングと、前記後面との間に可変容量キャビティが設けられ、前記リングには、一体化中空延長部が設けられており、前記延長部の中空内部は前記キャビティと通じ、前記可変容量キャビティに液体を充填する際、前記可変焦点レンズ用の貯水槽を形成し、前記レンズには、前記一体化中空延長部上に調整機構がさらに設けられ、前記調整機構は、前記貯水槽の軸に沿って移動し、前記可変容量キャビティ内に、またそこから外部に液体を移動させるように配置したピストンと、前記ピストンを前記貯水槽内に保持し、それが引き抜かれないように防止するための手段と、前記ピストンに結合されたアジャスタとを備え、前記アジャスタの回転により、前記貯水槽の軸に沿って前記ピストンを移動させることを特徴とする。

このような調整機構は、ユーザによって容認され、キャビティの容量を単に調整するのみでレンズの倍率を調整することになる。

前記ピストンが前記貯水槽内で回転しないように防止する手段を設けるのが好ましい。これによって、ピストンと貯水槽内部との封止を劣化させる危険性が低減する。この危険性によって液体の漏れをもたらす結果となるため、この点は特に重要である。

好ましい形態においては、前記ピストンが非円形断面を有する軸を備え、前記調整機構が、前記ピストンが前記貯水槽内で回転しないように防止するためのキー溝をさらに備える。

前記ピストンの軸が、前記アジャスタ内の孔部において内部ねじ山と係合する外部ねじ山を有することがさらに好ましい。これによって、アジャスタの回転移動をピストンの並進移動に変換するための特に簡素化した頑丈な機構を提供する。

リテーナが前記延長部の所定位置に前記キー溝と前記アジャスタとを保持するのが好ましい。これによって、調整機構の組立体を簡素化する。

前記アジャスタに装飾ノブを設けて、その外観を改良することも可能である。このようなノブを設けた場合には、前記アジャスタと前記ノブとの間にクラッチ機構を配置して、過度の締め付けによって前記機構が損傷を受けないように防止することが好ましい。

図１は、従来の形態の可変焦点レンズを示す分解図である。 図２は、本発明の可変焦点レンズの実施の形態を示す断面図である。 図３ａから図３ｄは、図２におけるレンズを組み立てる段階を示す一連の断面図である。 図４ａから図４ｃは、レーザー溶接を用いたレンズの組み立て方法を示す。 図５ａおよび図５ｂは、超音波溶接を用いたレンズの組み立て方法を示す。 図６ａおよび図６ｂは、レンズにおけるリングの一部の別の構成を示す。 図７ａから図７ｈは、一体化延長部を有するレンズを充填するプロセスを示す一連の断面図である。 図８は、メガネを示す斜視図である。 図９ａから図９ｍは、組み立てた調整機構およびその種々の部品を示す一連の図である。 図１０ａから図１０ｄは、メガネフレームにレンズを取り付ける工程を示す。 図１１ａから図１１ｃは、メガネフレームにレンズを取り付ける異なる方法を示す。 図１２は、垂直アジャスタを有するメガネフレームを示す図である。

本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面を参照して一例としてのみ記載する。
図１は、一体化貯水槽を有する従来のレンズ１０を示す。このレンズは、プラスチックリング２０で形成され、このプラスチックリング２０は、中空孔部２４を有する一体化延長部２２を備える。リング２０の後部には、後部カバー６０が装着されており、リングの前部には、可撓性膜４０が装着されている。リング２０と、後部カバー６０と、可撓性膜４０とは、液体を充填するキャビティを形成し、さらなる液体をキャビティに注入し、もしくは、そこから排出して可撓性膜を変形させ、それによってレンズの倍率を調整することができる。保護のために、可撓性膜には前部カバー５０が装着されている。

延長部２２の中空孔２４は貯水槽であり、少量の液体を含んでおり、この液体を用いてレンズの倍率を変化させることができる。孔内のピストンは、リングに向けて、またリングから離れるように移動して、キャビティ内に、またキャビティから外部に液体を移動させ、それによって可撓性膜を変形することができる。

補正に必要な流体の量を減じるために、前部および後部カバーをレンズとして形成することができ、その組み合わされた光学倍率によって、レンズの倍率を望ましい範囲に変更するのに必要な液体の全容積が低減する。これによってレンズがより薄くなり、貯水槽（および延長部）もさらに小さくなる。このため、レンズを収容するフレームのデザインの自由度が向上する。

倍率を組み合わせることによって、レンズのキャビティ部の倍率が正であっても（すなわち、可撓性膜がリングから外側に湾曲している場合でも）全体的には負の倍率となり得る。これによって、キャビティ内の液体の圧力が大気圧以上に維持され、レンズ内の気泡の発生をもたらす、キャビティ内の液体の脱ガスという危険性を回避するので、都合が良い。

従来のレンズでは、リング２０の前面に可撓性膜４０が装着され、この可撓性膜に前部カバー５０を装着した。このように、可撓性膜４０をリング２０に装着する接着剤は、可撓性膜４０および前部カバー５０の重量を支えるのに十分な強さでなければならなかった。

さらに、可撓性膜４０により、接着剤はその両側に塗布されなければならなかった。このように、膜を生成するための材料を制限するか、または膜の両側で処理を行って接着剤を確実に塗布する必要があった。実際には、膜は通常マイラー（Ｍｙｌａｒ）(登録商標)で形成された。これは、接着剤を塗布する前に表面処理を行うことを必要とする。

図２は、本発明の実施の形態による組み立てレンズの断面図であり、図３ａから図３ｄは、その製造工程を示す。ここでは、後部カバーとリングとが（単一部１２０として）一体化して形成されていることに注目するが、これらは単独に形成され別々の工程で組み立て可能である。さらに、後部カバーおよび前部カバー１５０は共にレンズとして形成されることが分かる。

図３ａに最も良く示されているように、径方向内部１２４（ここでは内段部と呼ぶ）が径方向外部１２６（ここでは外段部と呼ぶ）を越えて軸方向に突出しているため、リング１２０の前面１２２には段が付いている。可撓性膜１４０は、例えば接着剤１２８によって内段部１２４に接着されており、前部カバー１５０も、例えば接着剤１３０によって外段部１２６に接着されている。内段部１２４の大きさは、わかりやすくするために図面ではかなり誇張されており、実際のレンズにおいて、内段部１２４は１ミリメートルに満たない程度だけ軸方向に突出している。図６ａに示すように、径方向内部１２４と径方向外部１２６との間には、溝１３２を配設することも可能である。

実際には、可撓性膜を装着可能な径方向内部１２４と前部カバーを装着可能な径方向外部１２６とが存在する限り、径方向内部１２４が径方向外部１２６を越えて突出する必要はない。ただし、径方向内部１２４と径方向外部１２６との間に溝１３２が存在することがさらに好ましい。このような構造は図６ｂに示されている。

レンズ製造の第一工程において、内段部１２４に接着剤１２８を塗布する。好ましい形態では、この接着剤はロクタイト（Ｌｏｃｔｉｔｅ）(登録商標)３３０１等の紫外線硬化アクリルモノマーであるが、いずれの好適な接着剤も使用可能である。

そして、内段部１２４上の接着コーティング１２８に可撓性膜１４０を貼り付ける。可撓性膜は、いずれの好適な材料で形成してもよい。好ましい形態において、膜は、マイラーＤＬ１で形成され、この膜は表面１４２上で前処理され、その表面１４２はリング１２０に接着され、それによって、その接着特性が改良される。

レンズの光学的特性が改良されるため、リング１２０への装着前に可撓性膜１４０にプレテンション処理を行うのが好ましい。好ましい形態においては、大型の膜シートに対してプレテンション処理を行い、それと同時に、その膜シートを多数のリングに装着する。その後、リングに装着した膜の各領域に対して別々にプレテンション処理を行うのが好ましいが、シート全体にテンション処理を行うことも可能である。

上記のように単一工程で同一の膜に数個のリングを装着するのではなく、リング１２０に個々の膜を装着する場合、可撓性膜１４０が内段部１２４から径方向に突出して、内段部１２４の全面に確実に接着するのが好ましい。可撓性膜１４０が内段部１２４と全く同じ大きさである場合には、装着工程において、極めて正確に配置する必要がある。好ましい方法においては、この要件を回避する。可撓性膜１４０は、装着前に粗切断してもよく、また内段部１２４から径方向にわずかに突出してもよい。

その後、接着剤を硬化する（好ましい形態では、紫外光に晒す）。接着剤が硬化した後、内段部１２４の端縁部に沿って可撓性膜１４０を切り取る。その結果、外段部１２６が露出する（図３ｂの矢印１４４で示す）。切削具は、切断用ガイドとして、内段部１２４の軸面または径方向内段部１２４、径方向外段部１２６間の溝１３２を利用することが可能である。レーザ（特にＣＯ２レーザ）を用いて膜を切断することも可能であり、これは、先の尖っていない刃で膜を切断することによって生じる可能性がある引裂や破損等の問題を回避するため、好ましい方法である。

その後、図３ｃに示すように、接着層１３０を外段部１２６に設ける。好ましい形態において、この接着剤もまた、ロクタイト３３０１等の紫外線硬化アクリルモノマーであるが、いずれの好適な接着剤を使用してもよいことが分かる。さらに、外段部１２６および接着層は、比較的深い部分１３０として図示されるが、実際に、段部は１ミリメートルに満たない程度の深さであることが分かる。

最後に、外段部１２６における接着層１３０上に前部カバー１５０を位置決めし、（例えば紫外光に晒して）接着剤を硬化する。

図２および図３ｄに、完成した組立体を示す。図示されるように、前部カバー１５０が可撓性膜１４０の端縁部を覆い、リング１２０と前部カバー１５０との間に可撓性膜１４０の端縁部を挟み込むように間隔を設けてもよい。代わりに、可撓性膜１４０の端縁部と前部カバー１５０との間に間隙を設けるようにレンズ部品を配置することも可能である。

膜１４０および前部カバー１５０を装着する径方向内部１２４および径方向外部１２６の表面は平坦に示しているが、これに限定されない。接着剤を収容するように表面に窪みがあってもよい。また、径方向内部１２４には、前部カバー１５０上の対応する突出部（または溝）と係合するさらなる溝（または突出部）を形成することも可能である。この溝は、前部カバー１５０をレンズ上に組み付ける際に、突出部と係合し、これによって可撓性膜１４０を伸張して光学的特性をさらに向上させる。当然のことながら、可撓性膜を伸張する他の係合手段を採用することも可能である。

接着剤を使用する組立方法を述べたが、他の組み立て方法も使用可能である。例えば、膜および前部カバーを超音波溶接等によりリングに連結することができる。これは、上記と同様に２工程の方法で実施可能であるが、リングと、膜と、カバーとを単一工程で共に溶接することも可能である。さらに、接着剤と超音波溶接を組み合わせる方法もまた可能であり、レーザー溶接を用いてレンズを組み立てることもまた可能である。

次に、図２および図３ａから図３ｄを参照して述べた方法に対応する、レーザー溶接を用いてレンズを組立てる方法を、図４ａから図４ｃを参照して述べる。さらに、超音波溶接を用いる方法を図５ａおよび図５ｂを参照して以下で述べる。

図４ａで組み立てたレンズは、参照符号１２０ａで示す一体化形成された後部カバーとリングとを備える。リング１２０ａの前面には、リング１２０と同様の段部が設けられている。上記のように。可撓性膜１４０ａが接着剤で内段部に装着される。

前部カバー１５０ａには、環状突出部１５２ａが設けられており、この環状突出部１５２ａは外段部に嵌合して内段部を包囲する。前部カバー１５０ａをリング１２０ａに組み付けると、環状突出部１５２ａの後面１５４ａがリング１２０ａの前面に接触し、レーザビーム１５６ａがリングまたは前部カバーを介して射出した状態で、後面および前面が透過レーザー溶接によって共に溶接できる。レーザー溶接は、迅速な方法であり、特に、接着剤を使用する際に必要な硬化時間がかからなくなるため、都合良い。レーザー溶接部もまた、高品質が保証されることになる。

リングおよび前部カバーを共に透明材料から形成するので、継ぎ目に（カーボンブラック等の）不透明材料を位置決めして融解区域を配設し、十分な量のレーザー光線を吸収して溶接部を形成することが必要になる場合もある。ただし、この不透明材料は、完成したレンズにおいては透明部品を通して肉眼で見えるため、光学的に透明であり、可視スペクトル（例えば、Ｃｌｅａｒｗｅｌｄ(登録商標)等の赤外吸収装置）の外部でレーザー光線を吸収することができる材料を用いるのが好ましい。

さらに、リング１２０ａに可撓性膜１４０ａを装着する工程を省略し、レーザー溶接工程の前に、組立体全体を共に固定するのみであってもよい。この場合には、例えば、膜１４０ａと接触するリング１２０ａおよび前部カバー１５０ａの表面を形成することによって、熱が大量に膜に到達しないように防止する手段を設ける必要がある。この方法は、製造時間の短縮には明らかに有利となる。

また、前部カバー１５０a、特に環状突出部１５２ａの特定の形状を、図２および図３ａから図３ｄを参照して述べた２段階接着方法において都合良く採用できることに注目するべきである。環状突出部によって、接着剤がより容易にレンズの幾何学的形状周辺に拡がり、より強固な接合部に優れた審美的特徴を与えることになる。

図４ｂおよび図４ｃに、第２のレーザー溶接方法を示す。ここでは、リング１２０ｂおよび前部カバー１５０ｂは、図４ｂに示すリング１２０ａおよび前部カバー１５０ａと同様であり、特に、前部カバー１５０ｂは環状突出部１５２ｂを有する。ただし、リング１２０ｂおよび前部カバー１５０ｂは共に、その結合周辺部に切欠部が設けられており、これらは共に、レンズの側面からのレーザー１５８ｂによって溶解し、溶接部１６０ｂを形成することができる。レーザーは、その放射がレーザー材料（例えばＣＯ２レーザ）によって吸収されるものであってもよく、また上記のように、吸収物質を用いることも可能である。

また、前部カバー１５０ｂを組み立てる前に可撓性膜１４０ｂをリング１２０ｂに接着することも可能であり、レーザー溶接工程の前に、レンズ全体を共に固定することも可能である。

図５ａおよび図５ｂは、超音波溶接で用いるための接合部の形状を示す。これは、共に溶接するべき部分の１つにエネルギーディレクターを配設しなければならないことを除けば、レーザー溶接に用いる形状とかなり似ている。

図５ａは、接着剤によってリング１２０ｃに装着した可撓性膜１４０ｃを示す。リングの外段部においては、エネルギーディレクター１６２ｃがレンズの前部に向けて突出する。エネルギーディレクターは前部カバー１５０ｃと接触し、それによって前部カバーおよびリングが共に超音波溶接を用いて溶接される。

図５ｂは別の構造を示しており、この構造においては、可撓性膜１４０ｄが最初はリング１２０ｄに接着されておらず、リング１２０ｄと前部カバー１５０ｄとの間に挟み込まれている。膜１４０ｄが挟み込まれているリング１２０ｄと前部カバー１５０ｄとの表面には、突出部が設けられており、この突出部は、レンズの部品が共に挟み込まれると定位置に膜を保持する。この場合、リング１２０ｄにはエネルギーディレクター１６２ｄが設けられている。このように、単一の溶接工程を用いてレンズを製造することができる。

超音波溶接は、レーザー溶接と同様、迅速なプロセスであり、接着剤を用いるよりも清潔且つ迅速に行われる。

後部カバーを、図２に示すようにリングと一体化するのではなく別個の部材として形成する場合には、リングと後部カバーとの間に第２の可撓性膜を挟むことができる。この場合、リングの後面にも段部を設けることができ、もしくは、その後面を径方向内部および径方向外部に分割することができる。第２の可撓性膜と後部カバーとを組み付けるプロセスは、可撓性膜と前部カバーとの組立体に対する上記プロセスと同様である。

可撓性膜と前部カバーとをリングに装着する前記方法が一般的には好ましいが、別の方法も利用できる。

例えば、図２に示すものと同じ態様でリングを形成できるが、凹部を形成するために径方向外部が径方向内部上に突出する。可撓性膜は、この凹部内で径方向内部に装着されている。前部カバーも凹部に収容され、その端縁部で（接着剤または溶接のいずれかにより）リングに接合される。

前部カバーをリングに装着するさらなる方法としては、多数のポートが環状チャンバーと径方向外部との間に形成された状態で径方向外部の下方に環状チャンバーと共にリングを形成する工程を備える。前部カバーを径方向外部に接触させた後、環状チャンバーに接着剤を注入し、接着剤がチャンバーおよびポートから流出して前部カバーに接触し、それによって前部カバーをリングに装着する。

一旦レンズを組み立てると、液体を充填する必要が生じる。シリコーン油の使用が好ましいが、いずれの好適な液体も使用可能である。

充填レンズに気泡が存在しないように防止することが極めて重要である。図７ａから図７ｈには、好ましいレンズ充填方法を示す。図１に示すレンズとは対照的に、延長部がレンズの径方向に突出せずオフセットされている。

充填方法の第一工程において、光軸を水平にし、さらに延長部２２２が通常は上向きの状態で、レンズ２１０をその端縁部に位置決めする（図７ａ参照）。特に、延長部２２２の孔部と通じるリング２２０の壁面の穴をリング２２０の頂部に位置決めするようにレンズ２１０を配置する。さらに、延長部２２２は、好適な大きさと形を有する針２３０を延長部２２２の孔部を通してレンズキャビティ内に垂直に挿入できるような角度を有している。変位した空気を逃がすために、針２３０の外側と孔部の内側との間には間隙を残さなければならない。

その後、針２３０を通じてレンズ２１０のキャビティ内に液体２４０を流し込む。乱流や気泡の発生を回避するような制御方法で液体２４０を流し込む。図７ｂは、この工程の最終段階に近い状態を示しており、この時キャビティは液体がほぼ満杯の状態にある。図面から分かるように、リング２２０の壁面の穴をそのリングの頂部に設けるようにレンズ２１０を構成することによって、確実に、キャビティ内の最後の空気が貯水槽の下方に留まり、液体をレンズ内にさらに流し込み続けるとその空気が移動し、排出可能となる。

液体をレンズ内に流し込み続け、貯水槽の充填を開始する（図７ｃ参照）。貯水槽を充填すると、針２３０は引き抜かれ（図７ｄ参照）、レンズが回転して孔部の軸を垂直位置に配置する（図７ｅ参照）。

その後、さらに液体を貯水槽に加え続け、それによって縁部は水平となる。貯水槽の縁部に正のメニスカスが存在するまで液体を加える（図７ｆ参照、ただしメニスカスは省略している）。

その後、貯水槽にピストン２５０を挿入する（図７ｇおよび図７ｈ参照）。ピストン２５０の挿入の際に、メニスカスとピストンヘッドとの接触することによって、貯水槽を介して空気がレンズ２１０内に入り込まないように防止する。

好ましい形態では、流体の流れとレンズ配向とを自動的に制御するためのある種の閉ループシステムを設ける（粘性流体を分配するための自動システム自体が周知のものである、例えばＵＳ２００７/００６９０４１号参照）。充填装置は、必要に応じてレンズを保持して回転させるためのジグと、針を介して液体の大半をレンズキャビティに流し込むための大量充填ステージと、液体の最後の部分を貯水槽に流し込むための精密充填ステージと、貯水槽の縁部にメニスカスが形成された時期を検出し、精密充填を終了する精密充填ステージ上の光学フィードバック制御システムとを備える。

ピストン２５０は、調整機構の一部であり、貯水槽内に、また貯水槽から外部に移動して、液体をレンズキャビティに強制的に流し込むか、または液体をレンズキャビティから吸い上げ、それによってレンズの倍率を変更することができる。

ビストンは様々な方法で移動させることができる。ただし、軸が水平であり且つ一般にレンズ面に位置するノブ７６の回転を必要とする調整プロセスにおいて、メガネをかけている人が最も快適さを感じる傾向にあることが分かっている（図８参照）。

最も基本的な形態として、調整機構は、(i)貯水槽の軸に沿って移動し、キャビティ内に液体を注入するか、またはそこから排出するように配置したピストンと、(ii)貯水槽の中央にピストンを保持し、引き抜かれないように防止するための手段と、(iii)ピストンに結合され、その回転によって貯水槽の軸に沿ってピストンを移動するためのアジャスタ手段とを備える。調整機構は、アジャスタ手段に結合されてその外観を改良する他の装飾部材を備えることも可能である。

次に、図９ａから図９ｍを参照して調整機構の現在好ましい形態について述べる。図９ａは調整機構３００の側面図であり、図９ｂは調整機構３００の断面図である。これら２つの図面において、調整機構をレンズの延長部から取り外し、使用する際には、ピストンを貯水槽内に配置することが認められる（図９ｍは、調整機構３００を示す別の図であり、調整機構の様々な部品がいかにしてレンズ上の延長部と相互作用するかを明確にするために、該延長部を点線で示す）。図９ｃから図９ｌはそれぞれ、調整機構の様々な部品を示す端面図および断面図である。

ピストン３１０は、図９ｅおよび図９ｆに示しており、軸３１４の端部に据え付けられたピストンヘッド３１２を備える。ピストンヘッド３１２は流体と接触し、さらに貯水槽の側面に抗してシーリングするシール、例えばＯリング等を収容するための周溝３１６を備える。当然のことながら、他の形態のシールも使用できる。

軸３１４自体はねじ切りされており、図９ｂおよび図９ｅから分かるように、断面が矩形である。（軸の形状は、その側面が除去されている通常のねじ切りシリンダーのように見える。）
ピストン３１０の軸３１４は、図９ｇおよび図９ｈに示すように、キー溝３２０内の矩形スロット３２２を通過する。キー溝３２０は、延長部に関して固定され、正常状態では回転できない。スロット３２２およびピストン軸３１４は矩形であるため、ピストンの回転も妨げられる。キー溝３２０は停止部でもあり、ピストン３１０が延長部からあまり遠くに引き抜かれないように防止する。

キー溝３２０を設ける必要はなく、ピストン３１０が引き抜かれないように停止部を設けるだけでも良い。ただし、これは好ましくない。なぜならば、ピストン３１０は貯水槽内で回転可能であり、それによってピストンと貯水槽との間のシールを損傷する可能性があるためである。

図示した構成では、キー溝はリテーナ３３０によって延長部の端部に抗して締め付けられ（図９iおよび図９ｊに示す）、延長部の端部に螺合される。（これによって、図１とは異なり、延長部の外部が円筒形でなければならないことが明らかである。）リテーナ３３０は、キャップ形状であり、その主面に円形開口部３３２が設けられており、この開口部からピストン軸３１４が突出する。

リテーナ３３０の主面の開口部３３２もまた、アジャスタ３４０を収容しており、このアジャスタ３４０は、内部ねじ山３４２を有する管状部材の形状である。内部ねじ山３４２は、ピストン軸３１４の外部に形成されたねじ山と係合する（図９ｂに最も良く示す）。アジャスタ３４０の本体の外径は、リテーナ３３０内の円形開口部３３２の内径よりも僅かに小さい。そのため、アジャスタ３４０は、リテーナ３３０に関して回転可能である。さらに、アジャスタは突出リップ３４４を備えており、その外径はリテーナ３３０内の円形開口部３３２の内径よりも僅かに大きい。この結果、リップ３４４はリテーナ３３０の背後で係合し、アジャスタ３４０を所定位置に保持する。

アジャスタ３４０は、リテーナ３３０の背後でリップ３４４が係合することによってキー溝３２０に接して軸方向に保持されているが、回転自在である。また、ピストン３１０は、貯水槽内で軸方向に移動自在であるが、キー溝３２０によって回転が防止されている。このように、アジャスタ３４０の回転によってピストン軸３１４がアジャスタ３４０のねじ切り孔部３４２内に螺合され、またはそこから取り外され、それによって貯水槽に沿ってピストン３１０を移動させてキャビティ内に、またはそこから外部に液体を移動させる。

アジャスタ３４０にノブ３５０を（図示のように）装着することも可能である。これは、例えば、組立体の装飾的外観を改良するために行っても良い。当然のことながら、アジャスタ３４０自体が受容できる外観である場合、装飾ノブ３５０を省略することも可能である。

最も簡単な形態では、装飾ノブ３５０は（例えば接着剤により、またはアジャスタの外部と装飾ノブの内部とに形成されたスプラインにより）アジャスタ３４０に直接連結され、その結果、それらは一体となって回転する。

しかしながら、ある形態のクラッチ機構をアジャスタ３４０と装飾ノブ３５０との間に配置するのが好ましい。このようなクラッチ機構は、過度の締め付け等によって調整機構に損傷を与える状態では都合良い。

簡単な形態としては、アジャスタ３４０および装飾ノブ３５０の一方またはその両方と一体化した部品としてクラッチを形成することも可能である。例えば、アジャスタ３４０は外歯スプラインを備えることが可能であり、装飾ノブ３５０には内部に突出する可撓性フィンガを形成することが可能である。装飾ノブ３５０の回転によって、フィンガをスプラインに押し付け、これによってアジャスタ３４０を正常回転させる。ただし、ピストン３１０の移動が終了し、それによってアジャスタ３４０のそれ以上の回転が防止されると、フィンガがスプラインを変形し、その上に跨ってその機構が損傷を受けないように防止する。当然のことながら、摩擦プレート等、他の形態のスリップ機構も使用可能である。

より複雑な形態では、アジャスタ３４０と装飾ノブ３５０との間に別のクラッチ部材を配置することも可能である。上記のように、この別のクラッチは、過度の力伝達を防止する部分または摩擦プレート等のスリッピング機構やバネによってソケット内に押入れられた玉軸受けの弾性変形を利用することができる。

予め設定された調整間隔で可聴音や触覚を生じる調整機構内に、ある形態のラチェット構造を設けることができる。例えば、ラチェットは、１/４ジオプタだけ倍率を変更するためにクリック止めするような構造であってもよい。

図９ａおよび図９ｂに示す調整機構に装飾ノブ３５０が装着されるが、実際には、レンズがフレームに嵌合するまで該機構に装飾ノブ３５０は装着されない。図１０ａから図１０ｄには、レンズをフレームに挿入する状態を示す。

特に、図１０ａおよび図１０ｂから分かるように、フレームにはレンズを収容するための凹部と延長部のための貫通孔が形成されている。図１０ａに矢印で示すように、延長部は貫通孔を通じて送られ、その後（図１０ｂに示すように）レンズが凹部に押入れられる。レンズには、凹部の反対側にラグが設けられており、このラグはフレーム内の凹部に嵌合して、レンズを所定位置に保持する。

レンズを一旦所定位置に固定すると、図１０ｃに示すように装飾ノブがアジャスタに嵌合され、図１０ｄに示すようなフレーム、レンズおよびノブの組立体が完成する。

図１１ａから図１１ｃには、フレーム内にレンズを据え付けるための他の方法が示されている。この構造の調整機構は、別個のキー溝が設けられていないため、前述の実施の形態とはわずかに異なる。代わりに、フレーム４００の部品４１０は、キー溝としてピストン軸の回転を妨げる。

図１１ｂおよび図１１ｃに最も良く示すように、フレームの各々の側には、２個の後方突出部材４１２が設けられている。これらの部材間には溝が設けられており、ピストン軸４１４が、この溝内で係合する。レンズをフレームに据え付けるまで、調整機構は完全には組立られない。実際には、ピストンを貯水槽に挿入した後、しかもアジャスタの他の部品を組み立てる前にレンズを据え付ける。

その後、調整機構の残りの部品をフレームの周囲に組み付ける。アジャスタを、ピストン軸上に螺合し、リテーナをアジャスタ上で嵌合し所定位置に保持する。図１１ａおよび図１１ｂから分かるように、リテーナをフレームに嵌合する。装飾ノブをフレーム上に嵌合し、その後サイドアームをフレームに装着する。

製造プロセスを助成するが、レンズをフレーム内に組み入れる前に取り外される様々な防食用構造のリングを成形することが可能である。例えば、充填プロセスにおいて、より容易に保持、回転させる構造のリングを成形することが可能であり、これらの構造は、レンズを充填後、その時点ではもはや必要ではないため、（例えば、機械加工によって）リングから取り外すことが可能である。

さらに、延長部の特定の構造のみを図示したが、その延長部はいずれの好適な形態であってもよいことが認められる。特に延長部は、その長軸が望ましい角度でリングに接近するようにリングに装着することができる。さらに、延長部はいずれの望ましい断面形状であってもよく、ピストンヘッドおよびリテーナは、この形状に適合するように製造可能である。

さらに他の形態では、調整機構を水平ではなく垂直に位置決めすることが可能である。図１２は、このような垂直アジャスタを有するメガネフレームを示す図である。

Claims (15)

1. 可変焦点レンズであって、
   前面と後面とを有し、前記前面が径方向内部と径方向外部とを有するリングと、
   前記前面の径方向内部に装着された可撓性膜と、
   前記可撓性膜よりも半径が大きく、前記前面の径方向外部に装着された前部カバーと、
   前記リングの後面上の後部カバーとを備え、
   前記可撓性膜と、前記リングと、前記後部カバーとによって可変容量キャビティが設けられていることを特徴とする可変焦点レンズ。
2. 前記径方向内部が前記径方向外部を越えて軸方向に突出することで、前記リングの外部プロファイルに段部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の可変焦点レンズ。
3. 前記前部カバーに、前記リングのプロファイルに形成される段部に嵌合する環状突出部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の可変焦点レンズ。
4. 前記径方向内部および前記径方向外部が溝によって分離されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の可変焦点レンズ。
5. 前記前部カバーがレーザー溶接によって前記リングに装着されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の可変焦点レンズ。
6. 前記前部カバーが超音波溶接によって前記リングに装着されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の可変焦点レンズ。
7. 可変焦点レンズであって、
   前面と後面とを有し、前記前面および前記後面が共に径方向内部と径方向外部とを有するリングと、
   前記前面の径方向内部に装着された第１の可撓性膜と、
   前記第１の可撓性膜よりも半径が大きく、前記前面の径方向外部に装着された前部カバーと、
   前記後面の径方向内部に装着された第２の可撓性膜と、
   前記第２の可撓性膜よりも半径が大きく、前記後面の径方向外部に装着された後部カバーとを備え、
   前記第１の可撓性膜と、前記第２の可撓性膜と、前記リングとによって可変容量キャビティが設けられていることを特徴とする可変焦点レンズ。
8. 可変焦点レンズの可変容量キャビティに液体を充填する方法であって、
   前記レンズは内部キャビティと一体化した一体化中空延長部を備え、
   前記内部キャビティは、前記可変容量キャビティの壁面における開口部を介して前記可変容量キャビティと通じるように構成されており、
   光軸が水平になるようにレンズを配置し、前記下辺容量キャビティの壁面における開口部が前記レンズの頂部に設けられる工程と、
   前記キャビティ内の空気が前記一体化延長部の内部キャビティから移動して逃げるように、前記一体化延長部の内部キャビティを介して前記可変容量キャビティに液体を流入する工程と、
   前記可変容量キャビティ全体に液体を充填し、前記一体化延長部の内部キャビティが部分的に液体を充填するまで前工程を継続する工程と、
   前記一体化延長部の内部キャビティの軸が垂直になるまで、その光軸を中心に前記レンズを回転する工程と、
   前記内部キャビティの入口に正のメニスカスが形成されるまで、前記一体化延長部の内部キャビティに、さらなる液体を流入する工程と、
   前記一体化延長部の内部キャビティにピストンを挿入して封止する工程と、
   を備えることを特徴とする充填方法。
9. 前面と後面とを備えるリングと、前記前面に装着された可撓性膜および前部カバーと、前記リングの後面上の後部カバーとを備え、前記可撓性膜と、前記リングと、前記後部カバーとによって可変容量キャビティが設けられている可変焦点レンズであって、
   前記リングに、一体化中空延長部が設けられており、前記延長部の中空内部は前記キャビティと通じており、前記可変容量キャビティに液体を充填すると、前記可変焦点レンズ用の液体貯水槽を形成し、
   前記レンズには、前記一体化中空延長部上に調整機構がさらに設けられており、
   前記調整機構は、
   前記貯水槽の軸に沿って移動し、前記可変容量キャビティ内に、もしくは、可変容量キャビティから外部に液体を移動させるように配置されるピストンと、
   前記ピストンを前記貯水槽内に保持し、該ピストンが引き抜かれないように防止するための手段と、
   前記ピストンに結合されたアジャスタとを備え、
   前記アジャスタの回転により、前記貯水槽の軸に沿って前記ピストンを移動させられるように構成されていることを特徴とする可変焦点レンズ。
10. 前記ピストンが、前記貯水槽内で回転しないように防止する手段が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の可変焦点レンズ。
11. 前記ピストンが、非円形断面を有する軸を備え、
    前記調整機構が、前記ピストンが前記貯水槽内で回転しないように防止するためのキー溝をさらに備えることを特徴とする請求項９または１０に記載の可変焦点レンズ。
12. 前記ピストンの軸が、前記アジャスタ内の孔部において内部ねじ山と係合する外部ねじ山を有することを特徴とする請求項９から１１のいずれかに記載の可変焦点レンズ。
13. リテーナが、前記延長部の所定位置に前記キー溝と前記アジャスタとを保持することを特徴とする請求項９から１２のいずれかに記載の可変焦点レンズ。
14. 前記アジャスタに装飾ノブを設けて、その外観を改良することを特徴とする請求項９から１３のいずれかに記載の可変焦点レンズ。
15. 前記アジャスタと前記ノブとの間にクラッチ機構を配置して、適度の締め付けによって前記機構が損傷を受けないように防止することを特徴する請求項１４に記載の可変焦点レンズ。

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