JP2015513121A - 変形可能な非円形膜アセンブリの改良または同アセンブリに関する改良 - Google Patents

Abstract

変形可能膜アセンブリは、少なくとも部分的に可撓性のある流体充填エンベロープであって、エンベロープの一つの壁部が、弾性的に曲がることのできる支持リングにより縁部の周囲に保持される弾性膜によって形成される、エンベロープと、エンベロープのための固定された支持体と、エンベロープ内の流体の圧力を調節するために支持リングと支持体との間で相対移動を引き起こさせることによって、前記膜を変形させるための選択的に操作可能な手段とを備える。リングの曲げ剛性は、膜の変形時に、リングが可変的に曲がって膜の形状を所定の形態に制御するように、リング周囲で変化する。移動手段は、離間する制御点においてリングに力を印加するように配置される複数のリング係合部材を備える。少なくとも３つの制御点が存在し、リング上の各点にまたはその近傍にひとつの制御点が存在し、ここで、膜の変形時に所定の形態を生じることが必要なリングの外郭形状が、２つの隣接する点の間の制御点で印加される力の方向の転換点を呈し、ここで、リングの外郭形状は、反対方向への変曲点または転換点を呈する。

Description

本発明は、膜の形状が膜全体の流体圧を変更することによって制御可能に調整可能である変形可能な非円形膜アセンブリ（組立体）における、またはそれに関する改良を提供する。発明は、特に、膜が球状に、または、別のゼルニケ多項式にしたがって選択的に変形可能であるアセンブリに関する。実施の形態によっては、アセンブリは、膜が透明で、本来であればレンズの非円形特性によって生じる光学的歪みを最小にしながら、実質的にレンズ全体の曲率を調節できるレンズの一の光学面を形成する度数可変流体充填レンズであってもよい。他の実施の形態において、膜は、反射鏡状および／または不透明であってもよい。膜アセンブリの他の用途は、音響トランスデューサ等を含んでいる。

可変焦点流体充填レンズは、当該技術分野において公知である。かかるレンズは一般に、流体充填透明エンベロープ（包被体）を備え、レンズの対向する光学面は、エンベロープの離間して対向する２つの壁部によって形成され、少なくとも一方の壁部は可撓性透明膜を備えている。例えば、米国特許第１，２６９，４２２号は、それらの周縁部において合体し、互いに向かい、または互いから離れるように調節できる弧状構成の離間して対向する壁部と、壁部間の流体とを有するレンズを開示している。エンベロープ内の流体の圧力は、膜の湾曲度を変化させるよう調節可能であり、それによってレンズの度数を調節する。いくつかの実施例において、エンベロープの容積は、米国特許第１，２６９，４２２号または国際公開第９９／０６１９４０Ａ１号におけるように、調節されてもよい。代替として、エンベロープ内の流体の量は、米国特許第２，５７６，５８１号、米国特許第３，１６１，７１８号、および米国特許第３，６１４，２１５号におけるように、調節されてもよい。いずれの場合においても、エンベロープ内の流体圧によって、可撓性膜の変形が生じる。

調節可能なレンズの種々の用途（例えば、カメラおよび他の光学機器において）に可能性があるが、ひとつの使用例として、メガネ類がある。調節可能レンズは特に、老眼（眼が年齢と共に近い物体に対して焦点を合わせる能力を次第に低下することを示す状態）の矯正に役立つ。調節可能レンズは、着用者が遠距離から近距離に至る距離範囲に渡って正しい視力を得ることができるため、有利である。これは、近距離矯正がレンズの底部範囲に提供され、それによって使用者が下を見た時にだけ近くの物体に焦点を合わせて見ることができる二焦点レンズよりも人間工学的である。

上記文献によって開示される流体充填レンズの欠点は、膜を球状に維持するために、それらが剛体境界を有し、円形であるか、少なくとも実質的に円形である必要があり、そうでなければ、望ましくない光学的歪みが生じることである。しかし、円形は、メガネ類を含む特定の用途に対して好ましい形ではない。なぜなら、それらの用途に対して美的な面で魅力があるとは考えられていないからである。丸いレンズも、光学器械における等、特定の用途に対して適していなかったり、実用的ではなかったりするかもしれない。

したがって、レンズの度数が高くなる際にレンズが歪まない、調節可能な非円形レンズを提供することが望ましい。

米国特許第５，３７１，６２９号は、着用者の距離矯正を提供する剛性レンズと、可変の近見追加を提供するよう膨張性の引伸ばされたエラストマ膜に接する流体充填レンズとを含む非円形可変焦点距離レンズを開示している。固定の体積を有する流体は、弾性膜と剛性レンズとの間で視野内に格納されている。流体充填レンズの度数の変化は、引伸ばされたエラストマ膜の外周が取り付けられる膜支持体の変位によって達成される。米国特許第５，３７１，６２９号は、膜支持体を、それが移動するにつれて所定の制御された方法で曲げることによって、非円形である膜の周囲にかかわらず、膨張性膜の形状が実質的に球形であることを請求している。特に、膜支持体の厚さは、膜支持体の周囲で変化する。米国特許第５，３７１，６２９号は、その周囲の膜支持体の部分の慣性モーメントを適切に釣り合わせることによって、自由な膜形状が円形ではないという事実にもかかわらず、膜支持体の形状が、曲げられた場合に、実質的に球状膜を生じるようにできることを主張している。いずれか特定のレンズに対する所望の変形を生じるのに必要な膜支持体の構成は、有限要素解析法を用いて、または他の方法で計算できる。しかし、米国特許第５，３７１，６２９号の流体充填レンズは、種々の理由により実用的ではなく、これまで一度も市販されたことはない。特に、その教示にもかかわらず、米国特許第５，３７１，６２９号は、膜が膨張される場合に望ましくない歪みを回避する流体充填レンズを開示できておらず、米国特許第５，３７１，６２９号の流体充填レンズに生じる歪みの度合いは、レンズを使用できないものにしてしまう。

国際公開第９５／２７９１２Ａ１号は、円形中央開口部を有する非円形膜支持リングの使用を包含する対策を提案しているが、これは、真正の非円形レンズを提供しておらず、美的観点からして最適に達しない、着用しにくい装置である。

同様に、他の非光学的用途に対して膜の形状を制御可能に調節できることが望まれる。例えば、制御可能に可変の球形の表面またはいくつか他のゼルニケ多項式は、スピーカ等の非円形トランスデューサの作成のために音響分野において有用であろう。多くの製品は、スペースの制約および製品、例えば、テレビ、携帯電話の代表的な形状寸法のせいで非円形ドライバの恩恵を受けるだろう。球状変形が、点光源から発せられるが、それにより放射圧力波における干渉パターンを回避するような放射波の動作を確実なものにするため、可変曲率の膜の球形度を維持することは、ドライバの作製において有益であろう。しかし、縁部において保持される非円形膜の修正されていない変形形状は、球形ではない。それ故、選択的に調節可能な非円形面を提供することは、音響的使用に対して非円形ドライバの性能を向上するために望まれるであろう。

したがって、本発明の一の態様において、以下の請求項１に請求されるような、変形可能な膜アセンブリが提供される。

本発明者は、可撓性エンベロープが固定（一定の）体積の流体を含み、エンベロープの容積を調節して内部の流体の圧力を変更することによって、膜が膨張して所定の形態を取る、例えば、流体充填レンズ等の変形可能膜アセンブリにおいて、エンベロープ容積を調節するために力が膜支持リングに印加される制御点を、注意深く位置決めしなければならないことを認識した。力が膜支持リングに印加される制御点を注意深く制御し、膜支持リングが制御点間で自在に曲がることを可能にすることによって、膜の形状のセミアクティブ（準活発な）制御が達成される。支持リングの曲げ剛性は、作動時に、リングが所望の外郭形状（プロファイル）と一致して所定の形態の膜形状を生じるように、リングの周囲で変化する。好適には、曲げ剛性は、リングの断面２次モーメントを変更することによってリング周囲で変更される。

エンベロープの容積を調節するために支持リングと支持体との間で相対移動を生じさせるための手段は、支持リングまたは支持体を移動させる手段を備えていてもよい。前記移動手段は、エンベロープを圧縮してその容積を減少させ、それによって、エンベロープ内の流体圧を高め、膜をエンベロープに対して凸状に外側へ膨張させるよう構成されてもよい。したがって、実施の形態によっては、移動手段は、エンベロープを支持に抗して第１の方向に圧縮してその内部の流体圧を高め、膜を外側へ第２の反対方向に膨張させるよう構成されてもよい。

したがって、本発明の別の態様において、以下の請求項６に請求されるような、変形可能な膜アセンブリが提供される。

代替として、エンベロープの容積を調節するために支持リングまたは支持体を移動するための手段は、エンベロープを膨張させてその容積を増加させ、それによって、エンベロープ内の流体圧を減少させ、膜を凹状に内側へ膨張させるよう構成されてもよい。

エンベロープ容積を調節するために支持リングまたは支持体を移動するための手段は、膜支持リングと支持体間で作用して、一方が他方と相対する支持リングおよび／または支持体を移動させて、エンベロープの容積を調節するよう配列されるひとつ以上の構成要素を備える選択的に操作可能な装置を適切に備えていてもよい。

適切には、可撓性エンベロープは、膜によって画成されるひとつの壁部と、エンベロープを閉じて、封止するような方法で、膜の縁部に接合される別の対向する後壁とを備えていてもよい。実施の形態によっては、対抗する壁部同士が直接互いに接合されてもよい。代替として、エンベロープは、２つの対向する壁部の中間に周囲側壁を備えていてもよい。側壁は、対抗する壁部同士が、エンベロープの容積を調節するように、互いに向かってまたは互いから離間して移動することを可能にするよう可撓性であってもよい。後壁は、剛体または実質的に剛体であってもよく、少なくとも周囲縁部の周りで安定して支持されてもよい。

支持リングまたは支持体を移動するための手段は、膜支持リングと後壁との間で作用するよう構成されてもよい。実施の形態によっては、後壁が調節手段が、反発する安定部分を与えるであろうという点で、後壁は、エンベロープ用の支持体の一部を形成してもよい。

本発明の実施の形態は特に、膜の縁部が、非作動時に平面であり、アセンブリが作動する場合に平面から逸脱する非円形膜に適用できる。しかし、本発明の実施の形態は、所定形態の形状のへこみによって、膜の縁部が、アセンブリが作動する場合に同様に平面から逸脱する円形膜にも等しく適用できる。特に、本発明の実施の形態は、所定形態が非球形である円形膜にも関係している。

作動時に所定の膜形態を生じるために、支持リングは、リングのひとつ以上の領域が、非作動状態のリングによって画成される平面基準から離間する一方向に変位し、および／または、ひとつ以上の領域が、別の反対方向に平面基準から変位しなければならない作動外郭形状を取らなくてはならない。所望の作動外郭形状を達成するために、力が、各制御点において、支持リングに印加される。本発明者は、支持リングの各セクタ内に少なくともひとつの制御点が存在していなければならないことを認識した。それによって、「セクタ」は、外郭形状内の２つの隣接する変曲点または極小点間に位置するリングの一部を意図しており、前記極小点は、膜が変形する場合に、制御点に印加される力の方向、例えば、エンベロープに対して内側の第１の方向におけるリングの変位の極小である。極小点は、隣接する制御点における印加力の方向の大域的最小点ではなく局所的最小点（したがって、印加力の方向と反対の方向、例えば、エンベロープに対して外側の第２の方向における大域的最大点ではなく局所的最大点）として定義されるため、これらの点において、リングは実際に、平面基準からいずれかの方向に変位してもよく、または、全く変位しなくてもよいと理解される。一般に、リングは、すべての点において、周囲形状、表面外郭形状、および要求される動作によって、平面基準からいずれかの方向に移動するか、または、そこに静止したままであってもよい。膜が変形する場合、反対方向を有する力が、隣接する制御点に印加されて、所望のリング外郭形状を達成する実施の形態によっては、制御点は、支持リングの外郭形状において２つの変曲点間に位置決めされてもよい。しかし、制御点に印加される力は、リングのセクタが、上で説明したように、隣接する極小間に画成されるように、通常、全て同じ方向である。

実施の形態によっては、リングは非円形であってもよく、所定の形態は中心を有していてもよい。かかる実施の形態において、最小変位の極小点は、膨張時の支持リングと膜の所定形態の中心との間の距離が極小であるという意味での極小点であってもよい。その中心の位置は、所定形態の形状に左右されると理解できる。実施の形態によっては、中心は、膜の形状寸法中心にあるか、その近傍にあってもよい。代替として、所定形態の中心は、膜の形状寸法中心とは異なる位置にあってもよい。典型的には、変形時、膜は頂点（即ち、大域的（全体で見た）最大変位の点）を有し、中心は頂点に位置してもよい。これは特に、膜がレンズの光学面を形成する光学的用途における事例である。一般に、画成された形態の中心は、支持リングから離間した膜の本体内のある地点に位置決めされる。

実際、膜の形状に従って、リングのいくつかの領域は、これらの領域においてリングの撓み性を減少させるよう支持されてもよい。したがって、本発明者は、無支持極小点間のリングの各セクタ内に少なくともひとつの制御点が存在しなければならないことを認識した。かかる極小点の数が、リングの形状に左右されることは、正しく理解されよう。実施の形態によっては、極小点の数は、リングの角部の数によって決定されてもよい。例えば、４つの角部を備える四辺形リングは、角部間で略等距離の４つの極小点を有しており、膜の所定形態の中心は、四辺形の形状寸法中心にあるか、その近傍にある。実際、中心は、対抗する辺の間で非対称的に位置決めされてもよく、かかる配列は、矩形光学レンズに特に適している。実施の形態によっては、四辺形リングにおける、画成される形態の中心は、一対の対向辺間で略対称的に、そして他の対の対向辺間で非対称的に位置決めされてもよい。

２つの長辺と２つの短辺を備える略矩形のリングにおいて、通常、隣接する制御点において支持リングに印加される力の方向とは反対の方向における平面基準からのリングの変位が極大である４つのかかる極小点が存在し、２つの隣接する角部間の辺のそれぞれにひとつずつ存在する。特に、短辺が長辺よりも実質的に短い実施の形態では、リングの短辺は、補強されて、それらの撓み性を減少させてもよく、その結果、実際、各短辺に沿ったリングは、膜が膨張する際に、実質的に曲がらず、この場合、２つの長辺に沿った２つの無支持極小点のみが存在する。かかる矩形リングにおいて、光学的用途に対して、画成された形態の中心は、他方からよりも一の短辺から遠くに位置決めされてもよい。

本発明者はまた、膜の平面を定義するために、極小点およびセクタの数にかかわらず、少なくとも３つの制御点が存在すべきであることを認識した。

さらに、各セクタ内で、制御点は、極大点において、またはその近傍に位置決めされるべきである。ここで、そのセクタ内の制御点で印加される力の方向において平面基準から離間する作動状態のリングの変位は、例えば、エンベロープに対して内側の第１の方向において、エンベロープの圧縮を達成するよう極大であることを、本発明者は認識した。所定のセクタ内のリングの残りが、作動時に反対方向、例えば、エンベロープに対して外側の第２の方向に変位される場合、その領域内の極大点は、リングが静止する点、即ち、平面基準から離間する変位を受けないか、又は実質的に受けない点であってもよいことは、言うまでもない。さらに、極大点は、リングが平面基準反対方向、例えば、エンベロープに対して外側に実際に変位され、同じセクタ内のリングの残りよりも遠くない点であってもよい。言い換えれば、制御点において印加される力の方向における極大変位の点は、平面基準からの反対方向への極小変位の点と同等である。

実施の形態において、リングが非円形であり、所定形態が中心を有する場合、極大点は、隣接する変曲点または極小点間のリング上の点であってもよい。そこで膨張時のリングと膜の所定形態の中心との間の距離が最大である。そうでない場合には、セクタ内に、セクタ内の制御点よりも中心から遠く、したがって、制御されておらず、膨張時に膜の望ましくない歪みと形状を潜在的に招くリングの一部が存在することになる。

実施の形態によっては、ひとつ以上の前記制御点は、作動点であってもよく、ここで、リング係合部材は、支持体に対して支持リングを変位させるよう能動的に構成される。前記支持リングは、リングをリング係合部材と係合させるために作動点または作動点のうちの少なくともひとつにおいて突出タブと共に形成されてもよい。

膜は、非作動状態と完全に膨張した状態との間で連続的に調節可能であってもよい。支持リングは、非作動時に平面であってもよい。

非作動状態と完全に膨張した状態との間の各位置において、支持リングは、膜の所定形態を生じるために必要な外郭形状を達成するために必要な距離だけ作動点または各作動点において変位されてもよい。これは、非作動状態と完全に膨張した状態との間の各位置において、リングが、リング全体の所望の外郭形状内のその所望位置において作動点または各作動点において位置決めされるために重要である。もし作動点が、その点におけるリング係合部材によって異なる位置に保持されると、リングの所望の外郭形状における局所的な歪みがその点で生じ、膜の形状に望ましくない歪みを潜在的に招いてしまうことは、言うまでもない。

実施の形態によっては、ひとつ以上の前記制御点は、ヒンジ点であってもよく、ここで、リング係合部材は、支持体に対して支持リングを相対的に静止させて保持するよう構成される。支持リングは、非作動状態と完全に膨張した状態との間の各位置において、要求される作動したリング外郭形状を達成して膜の所定形態を生じるために、ヒンジ点または各ヒンジ点において静止したままにする。したがって、作動点と同じ方法で、リングは、非作動状態と完全に膨張した状態との間のリングの各状態においてリングの所望の外郭形状全体に対応する位置にある、その点におけるリング係合部材によって、各ヒンジ点に保持される。リングは各ヒンジ点において変位されないので、各ヒンジ点におけるリングの位置は、非作動状態と完全に膨張した状態との間のリングの各状態に対して同じである。所定形態が中心を有する場合、所定形態の中心から実質的に等距離の複数のヒンジ点が存在してもよい。

実施の形態によっては、２つの隣接するヒンジ点が傾斜軸を画成してもよい。この場合、少なくともひとつの作動点が適切に存在する。この作動点では、リング係合部材は、エンベロープを圧縮するための第１の方向またはエンベロープを膨張させるための第２の方向に前記傾斜軸を中心として支持体に対して相対的にリングを傾かせるために、支持体に対して相対的に支持リングを変位させるよう能動的に構成される。

ある用途に対して、支持リングは、２つの短辺と２つの長辺を有する略矩形であってもよい。かかる場合において、少なくともひとつの作動点は、短辺のうちのひとつの上に位置してもよく、２つの隣接するヒンジ点は、もう一方の短辺上またはその近傍に位置してもよい。所定形態は、膜に対して中心から外れた中心を有してもよく、その中心は一の短辺よりも他方の短辺に近いものであってもよい。一の短辺は、概して画成された形態の中心を中心とする円の弧に追従してもよい。少なくともひとつの作動点は、前記一短辺上で実質的に中央に位置してもよい。

支持リングは、制御点の中間の支持に対して相対的に受動的に自在に曲がるようになっているべきである。しかし、実施の形態によっては、支持リングのひとつ以上の領域を補強する（剛性を高める）ための補強要素によってリングの曲げを制御することが望ましい。

好ましくは、支持リングが２つ以上のリング要素を備え、膜は隣接する２つのリング要素間に挟持される。

したがって、本発明の別の態様において、以下の請求項１８に請求されるような変形可能な膜アセンブリが提供される。

適宜、膜は、膜支持リング上で予め張力がかけられてもよい。本発明者は、２つの隣接するリング要素間で膜を挟持することによって、膜によってリングに印加されるねじれ力同士が釣り合うことができ、結果として、正味のねじれ力を生じない（又は、実質的に正味のねじり力を生じない）ことを認識した。リングの形状、したがって膨張時の膜の形状に望ましくない歪みを招くであろうリング上のねじれ力を回避することが望ましいことは、正しく理解されよう。したがって、実施の形態によっては、膜支持リングを、２つのリング要素から構成してもよい。実施の形態によっては、３つ以上のリング要素が備えられてもよい。しかし、配列は、２つの隣接するリング要素間で膜に予め張力をかける場合、膜の上下のリング要素上のねじれ力が、互いに相殺される（又は実質的に互いに相殺される）ようにするべきである。

エンベロープ内の圧力を調節するための手段は、エンベロープ内の流体圧を調節するよう配列されるひとつ以上の構成要素を備える選択的に操作可能な装置を備えていてもよい。実施の形態によっては、膜内の固定（一定の）体積の流体の圧力を調節するための手段は、上記のような、エンベロープを圧縮または膨張させるための手段を備えてもよい。適宜、固定支持体を備えてもよく、支持体に対抗してエンベロープを圧縮または膨張させて、その内部の流体圧を増加または減少させるための手段を備えてもよい。

適宜、支持リングは、実質的に均一の深さと可変幅とを有して、リング周囲の断面２次モーメント、したがって、リングの曲げ剛性を制御してもよい。典型的には、支持リングは、膜が膨張する場合に所定の形態を達成するよう、最も曲がることを必要とする箇所が最も狭くなっていてもよい。

実施の形態によっては、所定の膜形状は、球体であるか、ひとつ以上のゼルニケ多項式によって定義される別の形態であってもよい。これらは、一般式式（１）（以下式は後記の数１に示す。）を有している。ゼルニケ関数または２つ以上のかかる関数の組み合わせによって定義されるような種々の形状は、本発明の実施の形態のレンズアセンブリを用いて可能である。眼科用途に対する優先度は、例えば、式（２）（乱視）および式（３）（距離補正のための球体）の線形重畳による視力矯正を達成できることにある。眼鏡技師は一般に、これらの数式に基づいてレンズを処方する。追加成分式（４）を有する高次面も、追加の制御点が膜の縁部に備えられていれば可能である。ここで、ｊは制御点の数と同様の大きさに設定する。成分式（５）を有する高次面も、膜縁部の形状が許可する場合に可能であってもよい。

さらに、式（１）形式のスケール変更したゼルニケ多項式の種々の線形重畳は可能である：
式（６）

一般に、それらの周辺を除いて、圧力により膜を変形することによって達成可能な表面は、鞍点に加えて、ひとつ以上の極大値またはひとつ以上の極小値を有してもよいが、両方は持たない。達成可能な形状は、使用中に安定している周囲の形状によって必然的に限定される。

適宜、リング周囲の必要な曲げ剛性を、有限要素解析法（ＦＥＡ）によって決定してもよい。特に、ＦＥＡは、所定形態の膜形状を生じるために、作動時の所望外郭形状を採用するようリングに対するリング周囲の曲げ剛性の必要な変化を計算するために使用されてもよい。準静的または低周波光学および他の用途に対して、静的ＦＥＡを適切に用いるべきである。しかし、表面が音響用途を目的とする場合、動的ＦＥＡが適切であるかもしれない。ＦＥＡは、静的または動的のいずれにしても、実際には制御点に印加される増加力を伴う結果となる膜形状を計算するよう選択したパラメータの入力と共にコンピュータを用いて実行される多数の反復を伴う。要素形状は、実行される計算に適合するよう選択されてもよい。入力されるよう選択されたパラメータは、支持リングの寸法形状、膜の寸法形状、膜の係数、リングの係数がリング周囲でどのように変化するか（実験的に、または適切な数式を用いて定義されてもよい）を含むリングの係数、いずれかの部品における予張力量、温度、および他の環境要因を含んでいてもよい。ＦＥＡプログラムは、負荷が制御点においてリングに印加される際に、膜に印加される圧力がどのように増加するかを定義してもよい。

ＦＥＡの各反復内において、膜の計算された形状は、所定形態と比較され、計算された形状と所定形態との間のいずれのズレも、次の反復に対して膜支持リング周囲の曲げ剛性を調節するために用いられる。漸次、支持リングの曲げ剛性は、膜の計算された形状が所望の所定形態に収束するように調節される。

支持リングに固定される補強ダイヤフラムが備えられてもよく、ダイヤフラムは、リングの平面においてリングの曲げ方向よりも高い剛性を有している。

したがって、本発明のさらに別の態様において、以下の請求項２８に請求されるような、変形可能な膜アセンブリが提供される。

上記のように、膜は、膜支持リング上で適切に予め張力がかけられる。リングがリングと垂直の方向に自在に曲がることを可能にしながら、補強ダイヤフラムは、膜内の予張力によって生じる追加の負荷に対抗して非作動状態の膜の平面においてリングを補強するように働く。代替として、支持リング自体は、非作動状態の膜の平面において、膜の平面の外側よりも大きい曲げ剛性を有してもよい。

適宜、補強ダイヤフラムは、膜における張力がダイヤフラムへ均一に伝達されるように、リング周囲で均一に支持リングに固定されてもよい。

実施の形態によっては、リングの平面内で、膜は、一方の寸法が別の寸法よりも長くてもよい。かかる場合において、補強ダイヤフラムは、一方の寸法において他方の寸法よりも低い剛性を有していてもよい。代替として、アセンブリの寸法形状は、それ自体、膜における結果として生じる差歪みを補償することに役立ってもよい。

エンベロープ内の圧力を調節するための手段は、エンベロープ内の流体圧を増加または減少させるよう配列される一以上の構成要素を備える選択的に操作可能な装置を備えていてもよい。典型的には、一定の体積の流体を含んでいてもよい流体充填エンベロープ内の圧力を調節するための手段は、エンベロープを圧縮または拡張させるようにする手段を備えていてもよい。流体充填圧縮可能エンベロープは、膨張性膜から離間される少なくとも部分的に剛性のある後壁と、膜と後壁との間の可撓性側壁とを備えていてもよい。

実施の形態によっては、膜、後壁、および流体は、膜および後壁が調節可能な光学レンズを形成するように透明であってもよい。補強ダイヤフラムが備えられている場合、これも透明であってよい。

適宜、前記後壁は、固定レンズを備えるよう形状を成してもよい。

アセンブリはさらに、膜を覆う保護用剛性前部カバーを備えていてもよい。前部カバーは透明であってもよい。適宜、前部カバーは、固定レンズを提供するよう形状を成してもよい。

したがって、実施の形態によっては、前部カバーおよび／または後部カバーは、近視および遠視のような屈折異常の矯正のための固定度数を提供してもよい。本発明の実施の形態の調節可能な光学レンズは、老眼矯正用の前部または後部レンズの固定度数に加法（または減法）度数を提供するために用いられてもよい。適宜、前部および／または後部レンズは、乱視矯正用の形状を成してもよく、同様に、本発明の実施の形態の調節可能な光学レンズの膨張した膜の所定形態は、乱視矯正のために成されてもよい。

実施の形態によっては、エンベロープは保持リング内に収容されてもよい。

本発明のさらに別の態様において、本発明の実施の形態による変形可能膜アセンブリを備えるメガネ類の製品が提供される。

前記メガネ類の製品は典型的には、リム部を有するフレームを備えていてもよく、変形可能膜アセンブリがリム部内に取り付けられてもよい。

以下は、単に例示の目的で、添付図面を参照する本発明の実施の形態の説明である。

図１は、本発明の実施の形態による２つの第１のレンズアセンブリと嵌合されるフレームを備える１組のメガネの前部を上から見た斜視図である。 図２は、第１のレンズアセンブリがどのようにフレームに嵌合されるかを示す、図１のメガネの左側を、その左上から見た斜視図である。 図３は、非作動状態の、本発明の実施の形態による第１のレンズアセンブリの正面図である。 図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った第１のレンズアセンブリの断面図である。 図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿った第１のレンズアセンブリの断面図である。 図６は、図３のＶＩ−ＶＩ線に沿った第１のレンズアセンブリの断面図である。 図７は、図３のＶＩ−ＶＩ線に沿った切取図を示す、本発明の実施の形態の第１のレンズアセンブリの前部を、左下から見た斜視図である。 図８は、アセンブリの部品を示す第１のレンズアセンブリの分解図である。 図９は、リングの幅が、膜の周囲でどのように変化して、リングの断面２次モーメントを制御するかを示す、非作動状態の第１のレンズアセンブリの可撓性膜および膜支持リングの正面図である。 図１０は、作動状態にある図９の膜およびリングが、半径Ｒの概念上の球体に投影された図である。 図１１は、図４に対応する第１のレンズアセンブリであるが、作動状態のアセンブリを示す断面図である。 図１２は、図５に対応する第１のレンズアセンブリであるが、作動状態のアセンブリを示す断面図である。 図１３は、静的有限要素解析法（ＦＥＡ）によって計算された、作動状態の第１のレンズアセンブリの膜の変位を示す図である。 図１４は、ＦＥＡによって計算された、作動状態の第１のレンズアセンブリの度数の均一性を示す図である。 図１５は、第１のレンズアセンブリと類似するが、補強ダイヤフラムを省略した、ＦＥＡによって計算された、非作動状態のレンズアセンブリの膜における予張力の変化を示す図である。 図１６は、ＦＥＡによって計算された、非作動状態の本発明の実施の形態の第１のレンズアセンブリの膜における予張力の変化を示す図である。 図１７は、第１のレンズアセンブリと類似するが、補強ダイヤフラムを省略した、ＦＥＡによって計算された、作動状態のレンズアセンブリの度数の変化を示す図である。 図１８は、ＦＥＡによって計算された、本発明の実施の形態の第１のレンズアセンブリの度数の変化を示す図である。 図１９Ａは、非作動状態の本発明の実施の形態の第１のレンズアセンブリの断面を略図的に示す図である。 図１９Ｂは、作動状態の本発明の実施の形態の第１のレンズアセンブリの断面を略図的に示す図である。 図１９Ｃは、作動停止状態の本発明の実施の形態の第１のレンズアセンブリの断面を略図的に示す図である。 図２０Ａは、非作動状態の本発明の実施の形態の第１のレンズアセンブリの正面略図である。 図２０Ｂは、作動状態の本発明の実施の形態の第１のレンズアセンブリの正面略図である。 図２０Ｃは、作動停止状態の本発明の実施の形態の第１のレンズアセンブリの正面略図である。 図２１Ａは、非作動状態の本発明の実施の形態の第２の正方形レンズアセンブリの断面を略図的に示す図である。 図２１Ｂは、作動状態の本発明の実施の形態の第２の正方形レンズアセンブリの断面を略図的に示す図である。 図２１Ｃは、作動停止状態の本発明の実施の形態の第２の正方形レンズアセンブリの断面を略図的に示す図である。 図２２Ａは、非作動状態の本発明の実施の形態の第２のレンズアセンブリの正面略図である。 図２２Ｂは、作動状態の本発明の実施の形態の第２のレンズアセンブリの正面略図である。 図２２Ｃは、作動停止状態の本発明の実施の形態の第２のレンズアセンブリの正面略図である。 図２３は、光学中心と膜支持リングとの間の距離が第１のレンズアセンブリにおいてどのように変化するかを示す図である。 図２４は、光学中心と膜支持リングとの間の距離が図２１Ａ〜Ｃおよび図２２Ａ〜Ｃの第２のレンズアセンブリにおいてどのように変化するかを示す図である。 図２５は、本発明の実施の形態による可撓性膜および単一の支持リングの断面を略図的に示す図である。 図２６は、本発明の実施の形態による第１のレンズアセンブリの可撓性膜および支持リングの断面を略図的に示す図である。

図１を参照すると、一組のメガネ９０は、２つのリム部９３と２つのテンプルアーム９４を有するフレーム９２を備えている。リム部９３は、ブリッジ９５によって接合され、それぞれは、本発明の実施の形態に従って、それぞれの第１のレンズアセンブリ１を担持するような形状および寸法となっている。第１のレンズアセンブリ１のうちのひとつは、メガネの右側に対して使用され、他方は左側に対して使用されている。図１から見て取れるように、左右のレンズアセンブリ１は、互いの鏡像同士であるが、それらの構造はその他の点では同一であり、したがって、左側のひとつだけを以下詳細に説明するが、右側のひとつの構造および操作が同じであることは、正しく理解できよう。

図３で最も良く分かるように、第１のレンズアセンブリ１は、２つの対向する長辺３、５と２つの短辺７、９とを備える略矩形であり、フレーム９２と嵌合するようになされているが、図示の第１のレンズアセンブリの形状は、適切な形状の一例にすぎず、本発明の実施の形態に従うレンズアセンブリは、所望のいずれの形状であってもよいことは、正しく理解されよう。本発明は特に、図１および３に示すような非円形レンズに特に適しているが、本発明の実施の形態の教示はまた、円形レンズに適用してもよい。円形レンズにおいて、本発明の実施の形態は、例として、球面波面補正よりも光学システムにおいて求められる収差補正に使用してもよい。

メガネばかりではなく、本発明の実施の形態のレンズアセンブリは、ゴーグル、ヘルメット、および様々な種類の科学および光学機器等の他のレンズ用途に等しく良好に適用可能である。レンズアセンブリ１において、以下で説明する光学部品は透明であるが、本発明の実施の形態はまた、制御可能に調節可能な表面を提供するよう同様の方法で構成され、作動する他の種類の変形可能膜アセンブリも包含している。したがって、本発明の実施の形態に従うかかる膜アセンブリはまた、選択的および制御可能に調節可能な形状を持つ表面が求められ得る音響等の非光学分野に用途を見出してもよい。

第１のレンズアセンブリ１は、老眼の矯正に使用することに特に適している。使用において、第１のレンズアセンブリ１は、遠距離から近距離までの距離範囲における物体に焦点を合わせるために調節できる。この実施の形態において、遠距離に備えた矯正は何もないが、それでも、第１のレンズアセンブリ１は、使用者が遠くの物体から近くの読む距離にある物体へスムーズに焦点を合わせ直すことを可能にしている。

第１のレンズアセンブリ１の厚さは均一であるが、可変幅の一対の膜支持リング２、１０を備えている。これらリングの設計は、より詳細に以下説明する。保持リング６は、第１のレンズアセンブリ１の部品を一緒に保持している。

図８において、第１のレンズアセンブリ１の構成部品が、分解した状態で見て取れる。第１のレンズアセンブリ１の前部は、図の下部左側に示されていて、（使用中に着用者の眼の最近傍にあるだろう）アセンブリの後部は上部右側にあるが、他のすべての部品は、前記他の部品に対して取り囲むハウジングを形成する保持リング６に嵌合することは、正しく理解されよう。

第１のレンズアセンブリ１の前部には、ガラスまたは適切な高分子材料でできた透明な前部カバープレート４がある。第１のレンズアセンブリにおいて、前部カバープレートは厚さ１．５ｍｍであるが、これは以下で述べるように変更してもよい。さらに、実施の形態によっては、以下説明するように、前部カバープレート４は、例えば、単焦点（単一度数）、多重焦点（２つ以上の度数）、累進（段階的度数）の固定集光力またはさらには調節可能要素のレンズを備えていてもよい。図４に示すように、例えば、この実施の形態において、前部カバープレート４は平凸である。

前部カバープレート４の後ろには、より詳細に以下説明するように、第１のレンズアセンブリ１の短辺７、９において追加の剛性を提供する２つの補強リブ３ａ、３ｂが配設されている。隣には、一対の弾性的に曲げることができる支持リング２のうちの前側のひとつがある。リングは、ステンレス鋼製であってもよく、第１のアセンブリにおいて、厚さ約０．３ｍｍであるが、他の適切な材料であってもよい。また、厚さは、以下で検討するように、所望の剛性を提供するよう、適宜調節してもよい。次には、透明な非多孔性の弾性膜８がある。第１のアセンブリにおいて、膜８はＭｙｌａｒ（登録商標）から成り、厚さ約５０ミクロンであるが、代わりに適切な弾性率を有する他の材料を用いてもよい。膜８の後ろには、前部支持リング２と実質的に同じ形状寸法の一対の曲げることのできる支持リング１０のうちの後側のひとつが配設されている。可撓性膜８は、以下説明するように予め張力がかけられ、第１のレンズアセンブリ１が組み立てられた状態で示されている図３〜７に示すように、その縁部の周囲において安定して支持されるように前後支持リング２、１０間に取り付けられ、挟持されている。膜８は、少なくとも後部支持リング１０により流体密シールを形成している。

第２の支持リング１０の後面は、透明な補強ダイヤフラム２４に封止されている。第１の実施の形態において、補強ダイヤフラム２４は、ポリカーボネートのシートを備えていてもよいが、代わりに以下説明する必要な特性を提供することに適する材料を用いてもよい。前記ダイヤフラムの後には、可撓性側壁１８、後壁１９、および前方封止フランジ２０を有する皿形部品１２がある。第１のアセンブリにおいて、皿形部品１２は、透明なデュポン（登録商標）ｂｏＰＥＴからできており、厚さは約６ミクロンであるが、皿形部品に対する他の適切な材料を用い、厚さを適宜に調節してもよい。皿形部品１２の前方封止フランジ２０は、例えば、Ｌｏｃｔｉｔｅ３５５５等の適切な接着剤によりダイヤフラム２４の後面に封止するように接着される。

例えば、３Ｍ（登録商標）８２１１（不図示）等の適切な透明の感圧接着剤（ＰＳＡ）の層は、皿形部品１２の後壁１９を、後面１４を有する透明な後部カバープレート１６の前面１７に接着する。ここで説明する第１のレンズアセンブリ１において、ＰＳＡの層は、厚さ約２５ミクロンであるが、これは必要に応じて変化させてもよい。後部カバープレート１６は、ガラスまたは重合体からできていてもよく、第１のアセンブリ１において、厚さ約１．５ｍｍであるが、所望通りに変化させてもよい。後部カバープレート１６は、最後部の層として保持リング６内に位置している。前部カバープレート４と同様に、実施の形態によっては、後部カバープレート１６は、固定集光力のレンズを形成していてもよい。この実施の形態において、例えば、図４から分かるように、後部カバープレート１６はメニスカスレンズ（片面が凸で、他の片面が凹である１枚のレンズ）である。

保持リング６は、内面２３を有する前方に延在する側壁１３を備え、側壁１３は、前縁部１５において終端している。前部カバープレート４は、レンズアセンブリが密閉型ユニットを構成するように、保持リング６の前縁部１５上に位置し、それに付着されている。図４、５、１１、および１２で最も良く分かるように、カバープレート４は、前部膜支持リング２から前方に離間されて、前部カバープレートに突き当たることなく、以下で説明するように、使用中に内部で膜８が前方に膨張できる空間を提供している。

皿形部品１２、膜８、第２の支持リング１０、およびダイヤフラム２４は、したがって、透明な流体を保持するための封止された内部キャビティ２２を画成している。ここで説明する第１のレンズアセンブリ１等の光学的用途に対して、膜８および後部カバープレート１６の後面１４は、調節可能レンズの対向する光学面を形成している。上記のように、後部カバープレート１６はメニスカスレンズである。非操作状態において、膜は平面であり、そのため、レンズは、後部カバープレート１６によって与えられ、膜８からのゼロ追加による固定度数を有する。しかし、以下で説明するように操作された場合、膜８は膨張して前方に凸形状で突出し、したがって、固定されたメニスカスレンズに正の度数を加える。実施の形態によっては、膜は、後部カバープレート１６の後面１４と組み合わせてレンズ１が両凹となるように、内側へ凹形状に拡張してもよい。膜８の曲率が大きくなるほど、膜８によって与えられる追加の度数が大きくなる。非光学的用途に対しては、流体がアセンブリの他の部品と共に透明である必要はない。

皿形部品１２の側壁１８は、後壁１９とダイヤフラム２４との間に可撓性シールを提供し、したがって、キャビティ２２の側面を形成している。この可撓性シールは、第１のレンズアセンブリ１が操作されてレンズの度数を調節する場合に、支持リング２、１０と後部カバープレート１６との間の相対移動が可能なように備えられる。変形可能な膜８は、例えば、Ｌｏｃｔｉｔｅ（登録商標）３５５５によって第１の支持リング２および第２の支持リング１０に接着される。

キャビティ２２は、製造中に、後部カバープレート１６とできるだけ近い屈折率を有するよう選択される、例えばダウコーニングＤＣ７０５等の透明オイル１１（図７参照）で満たされる。オイル１１はまた、洩れた場合に着用者の眼に有害とならないように選択される。

図６および７に示すように、第１のレンズアセンブリ１は、メガネ９０のフレーム９２のひとつのリム部分９３を形成するよう図２に示すような前部リム部９３ａと接合する（対となる）形状および寸法の後部リム部９３ｂにぴったりと受容されて、着座してもよい。前後リム部９３ａ、９３ｂは、当業者にとって入手可能ないずれか適切な手段によって合体するように固定してもよい。例えば、前後リム部は、２つのリム部を合体して堅固に保持するための固定小ねじを受け入れて、レンズアセンブリ１を間に保持するようなされた対応するねじ孔９７と一緒に形成してもよい。実施の形態によっては、後部リム部９３ｂを保持リング６と一体に形成してもよい。

実施の形態によっては、補強ダイヤフラム２４は、皿形部品１２の封止フランジ２０が直接に後部支持リング１０の後面に取り付けられる場合は、省略してもよい。

本発明は、上に示した特定の材料および寸法に限定されるものではなく、例として示したにすぎないことは正しく理解されよう。異なる種類の材料を、光学的に透明で、支持リング２、１０と比べて全体剛性が低い、ダイヤフラム２４または後部支持リング１０に接合可能な、皿形部品１２に対して適切に用いてもよい。

種々の異なる材料は、それらが：第１のレンズアセンブリ１の全体の深さ（即ち、厚さ０．３ｍｍのオーダー）に対して相対的に薄く作成できるよう十分に高い弾性率を有すること；隣接する構成要素に接合可能であること；（複数の使用にわたって機能を持続するよう）低いクリープを有すること；および、弾性的に変形可能であること；の基準を満たせば、支持リング２、１０に対して適切に用いてもよい。他に可能性があるのは、チタン、ガラス、およびサファイアである。「接合可能」とは、接着、圧着、レーザー溶接もしくは超音波溶接、または、当業者にとって明らかで、利用可能ないずれか他の手段によって接合可能であることを意味する。

アセンブリの部品を永続的に結合することができ、クリープ耐性があり、レンズアセンブリを構築するときに適切な塗布粘度を有し、レンズ内に流体が存在する場合に不活性のままであるような、異なる接着剤を適切に選択してもよい。種々の部品に対して選択される材料に応じて特定の接着剤を選択してもよい。

膜８の十分なたわみを許容する種々の他の適切な材料がある。特に、メーカーが多く存在する高屈折率シロキサンオイル族に含まれる、種々の無色オイルを使用してもよい。種々の構成要素に対して選択された材料は、ヒンジおよび作動点（図９および１０を参照して以下で説明する）付近で安定性を提供することが求められる。

第１のレンズアセンブリ１は、キャビティ２２内の流体１１の圧力および曲がることができる支持リング２、１０の形状を制御し、よって弾性膜８の変形を所望の外郭形状に制御することにより調節できる集光力を有する調節可能レンズを備える。上記で述べたように、膜８は、レンズの光学面のうちのひとつを形成し、別のひとつは、後部カバープレート１６の後面１４である。膜８の変形は、膜により提供される光学面の曲率を大きくし、表面間のレンズの光学的厚さを変化させ、それによって膜８が与える追加の度数を高くする。この作動の詳細を以下に示す。

図９で最も良く分かるように、レンズアセンブリ１の前後ｚ軸に垂直なｘ−ｙ平面における支持リング２、１０の幅は、アセンブリ１の周囲で所定の方法で変化する。これにより、より詳細に以下説明するように、結果として、可撓性膜８の変形、したがってレンズの度数を制御する支持リング２、１０の所望の変形が与えられる。

図８から、支持リブ３ａ、３ｂ、支持リング２、１０、および補強ダイヤフラム２４のそれぞれは、アセンブリ１の短辺７のうちのひとつから第１のレンズアセンブリ１の外側に突出する同様の形状および大きさの突出タブ２６を有していることが見て取れる。組み立てた場合、これら部品上のタブ２６は互いに整列する。そしてそれぞれが、他の部品の対応する孔と整列するひとつ以上の近接孔２８ａ、２８ｂをもって形成される。これらの孔２８ａ、２８ｂは、使用中にレンズアセンブリを圧縮させるよう作動装置をレンズアセンブリ１に取り付けるための作動点（Ａ）（図中では丸○の中のＡで示されている。以下（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｈ）、（Ｈ１）、（Ｈ２）についても同じ）を画成する。レンズ１の圧縮は、より詳細に以下説明する。作動装置は、フレーム９２の隣接するテンプルアーム９４に収容されてもよい。実施の形態によっては、レンズアセンブリは、キャビティ２２内の流体１１の圧力を減少させるよう同様の方法で膨張させてもよい。

アセンブリの一短辺７における突出タブ２６近傍では、支持リング２、１０のそれぞれの内縁部が、図９に最も良く示されるように、外側に偏位して略半円形の凹部３０を形成している。皿形部品１２の側壁１８は、レンズが組み立てられる場合に支持リング２、１０の凹部３０と整列する同様の対応する凹部３０を有している。膜８は、凹部３０と整列して膜によって与えられるシールの閉鎖を確実にする対応の半円形突出部分３１を有している。補強ダイヤフラム２４は、これもタブ２６と整列する３２ａにおいて切り取られている。これにより、前後カバープレート４、１６の範囲を超えて突出することによって、すべての部品が組み立てられた後にリザーバ２２の充填が可能となる。代替として、図１０に示すように、支持リング２、１０を貫通する別の孔３１’を、前記半円形凹部３０の代わりに備えてもよい。

補強ダイヤフラム２４は、作動していない状態のリングによって画成される平面における支持リング２、１０の剛性を高めるその機能によって、従来の流体充填レンズに勝る著しい改良をもたらす。部品を組み立てる際に膜８に予め張力を付与することが望ましく、さもなければ、流体圧に与える温度および重力または慣性の効果等によって、望ましくない皺やたるみが膜に現れるかもしれない。かかる皺やたるみのリスクを最小限にするひとつの方法は、非可撓性支持リング上に可撓性膜８を支持することがあるが、これは、使用中に支持リング２、１０を曲げることの必要性と相容れない。曲げに抵抗するように、支持リング２、１０を膜８の平面において補強するが、膜（ｚ軸）を横断するリングの剛性を著しく増加しない補強ダイヤフラム２４が、この問題に対する解決策を提供する。

長辺３、５間の距離が短辺７、９間の距離よりも短い、ここで説明する第１のレンズアセンブリ１において、第１のアセンブリを略矩形に作成する。したがって、レンズは、長辺３、５間のＮ−Ｓ方向の幅よりも図９に示すような短辺７、９間のＥ−Ｗ方向の幅が広い。支持リング２、１０は、長辺に沿ってより曲がるように構成されている。作動した場合、膜８がＮ−Ｓ方向よりもＥ−Ｗ方向でより伸長することは、正しく理解されよう。ダイヤフラム２４は、曲げのみ可能で、膨張しないため、一方向のみ曲がることができ、したがって、レンズのＥ−Ｗ軸に沿って曲がる。梁を曲げさせることにより、その２端は僅かに接近し、これによって、膜２４の差歪みを補償する。

実施の形態によっては、ダイヤフラム２４は、Ｎ−Ｓ方向よりもＥ−Ｗ方向でより剛性を持つようにしてもよく、ダイヤフラム２４のこの方向剛性を膜８における上記の差歪みの補償に用いてもよい。

第１のレンズアセンブリ１において、補強ダイヤフラム２４は、膜８およびキャビティ２２内の流体１１と屈折率が一致する透明材料から成る。それは、図４および５で最も良く分かるように、組み立てられたレンズ１における可撓性膜８の後ろに位置するように、皿形部品１２の封止フランジ２０と後部支持リング１０との間のレンズの流体内に載置される平坦シートを備える。ダイヤフラム２４は、レンズアセンブリ１の他の部品と同様の形状にされ、第１のアセンブリにおいて、厚さ０．５５ｍｍであるが、この厚さは、所望するように変更してもよい。ダイヤフラム２４は、その縁部を取り巻いて後部支持リング１０および皿形部品１２に取り付けられるため、支持リング２、１０の剛性は、それらが膜８の平面を横切るｚ方向で要求に応じて依然として曲げることができるように、適宜に調節されねばならない。

本発明の実施の形態に従う補強ダイヤフラム２４は、例えば、支持リング２、１０の局所支持よりも良好に機能することが見出された。一の実施の形態において、支持リングの大きさおよび剛性は、関連するダイヤフラム２４を持たず、それらにだけで皺を防ぐよう十分な剛性を持つ同様の支持リング２、１０の大きさと剛性と比較して、約２５％だけ削減し得る。可撓性膜８の変形を制御するように曲がる支持リング２、１０の必要な能力が損なわれることはない。支持ディスク２４に適する材料はポリカーボネートであるが、他の材料を適切に用いてもよい。本発明の実施の形態の補強ダイヤフラム２４は、非円形レンズに対するように、円形レンズにおける使用に等しく適しているが、かかる他の実施の形態において、ダイヤフラムは必ずしも異なる軸上に異なる剛性を有する必要はない。

補強ダイヤフラム２４の設計は、その主効果がアセンブリ（図１０のｘ−ｙ平面）の前後方向の軸に垂直な面内方向で支持リング２、１０の剛性を増加させることにあるが、ｚ方向（即ち、後壁１９に垂直）の曲げ剛性についてはわずかな効果しかない。このｚ方向効果は、支持リング２、１０の設計に起因する。したがって、アセンブリ１の剛性は、可撓性膜８における張力を維持するために増加されるが、支持リング２、１０は依然として、使用中にｚ方向に曲げることができる。これは、例えば、ｘ−ｙ平面の剛性を有するがファイバの配向のためにｚ方向の剛性が低いファイバ材料を選択することによって達成してもよい。ダイヤフラム２４は、複数のアパーチャ３２ａ、３２ｂをもって形成され、ここに説明する第１のレンズアセンブリ１においては、一方が前述のタブ２６に隣接し、他方がアセンブリの他の対向する短縁部９の角部にある２つが存在している。アパーチャ３２ａ、３２ｂの周囲の材料は、剛性を与えるが、アパーチャ３２ａ、３２ｂにより、流体が通過でき、したがって、可撓性膜８の変形にほとんどまたは何の影響も及ぼさない。アパーチャ３２ａ、３２ｂの正確な数、大きさ、および配置は、所望により変更されてもよく、例えば、ダイヤフラム２４を横断して離間される複数のより小さなアパーチャを備えてもよい。ダイヤフラム２４は、可撓性膜８と共に変形せず、以下で説明するように、レンズが作動状態にあり、膜が膨張している場合に、膜に対して備えられる支持部は必要ない。第１のレンズアセンブリ１において、補強ダイヤフラム２４は、上記で説明したような多数のアパーチャ３２ａ、３２ｂと共に形成される連続シートを備えている。しかし他の実施の形態においては、ダイヤフラムは、それが、所望の面内剛性を提供するために、実質的にその全体範囲を取り巻いて支持リング２、１０に接合される限り、網目シートまたはメッシュ等を備えていてもよい。ダイヤフラムは、リングまたは膜８の著しい局所変形を何ら引き起こすことなく、負荷が均一に分散されるならば、その周囲の近くで、実質的に連続して、または離間した位置において、リング２、１０に接続されてもよい。非光学的用途では、ダイヤフラムが透明である必要はない。

図６で最も良く分かるように、保持リング６の内面２３は、後方棚部３４および前方棚部３６の２つの離間された周方向棚部３４、３６をもって形成されている。後方棚部３４は、保持リング６の後部近傍に配設されており、後部カバープレート１６が、前記後方棚部に支持されている。前方棚部３６は、保持リング６の前縁部１５の中間に配設され、ダイヤフラム２４および前後支持リング２、１０を支持することに役立っている。皿形部品１２の側壁１８は、レンズが組み立てられる際にその前部封止フランジ２０が前方棚部３６に支持されるような寸法となっている。

第１のレンズアセンブリ１の前記他の短辺９において、保持リング６は、２つのヒンジ点（Ｈ１）、（Ｈ２）（図１０参照）を画成している。図４に示すように、積み重ねられる部品２、３ｂ、８、１０、１２、２４は、レンズが後述のように作動にあるときに、それらの部品が安定しているように、ヒンジ点（Ｈ１）、（Ｈ２）において保持リング６と一体に形成される構成３９によって、保持リング６内の所定の位置に保持される。

支持リブ３ｂは、ヒンジ点（Ｈ１）、（Ｈ２）の範囲において、およびそれらの間で、支持リング２、１０に対して追加の剛性を提供する。第１のレンズアセンブリ１において、ヒンジ点（Ｈ１）、（Ｈ２）およびそれらの間の支持リング２、１０の範囲は、作動されたときにおいて（図１０参照）、レンズの光学中心ＯＣから略等距離であり、そのため、ヒンジ点（Ｈ１）、（Ｈ２）の中間のリング２、１０をそれ程または全く曲げることを要しない。他の支持リブ３ａは同様に、より詳細に以下説明するが、膜８の変形が適切に制御されるように、前述の作動点（Ａ）において支持リング２、１０に対して追加の剛性を提供する。実施の形態によっては、支持リブ３ａ、３ｂは省略されてもよいが、それらは一般に、アセンブリの作動中に著しく変形することを要しない支持リング２、１０の範囲に対して有用である。

第１のレンズアセンブリ１の形状は、その美的外観の点でメガネ９０に適している。しかし、非円形レンズは、問題に対する解決策がない、所望形状の膜変形からの不均一なまたは望ましくないズレの問題を引き起こす。本発明の実施の形態がこの問題に対処して、解決する手段を、以下で説明する。

図１０は、所望形状の表面が、本発明の実施の形態の膜アセンブリを用いて達成される方法を示している。図１０において、所望形状は球体であるが、以下でより詳細に説明するように、本発明の実施の形態のアセンブリは、他の形状、例えば、ゼルニケ多項式のうちのひとつまたは組み合わせによって画成される形状を用いることもできる。非光学的用途に対して、異なる形状が求められてもよい。作動状態におけるレンズアセンブリ１を図１１および１２に示す。

したがって、図１０は、正の集光力を与えるよう半径Ｒの仮想球体上に投影される作動状態における非円形の第１のレンズアセンブリ１の膜８を示している。作動点（Ａ）およびヒンジ点（Ｈ１）、（Ｈ２）が示されている。力Ｆを、孔２８ａ、２８ｂを介して接続される作動装置によって作動点（Ａ）に印加してもよい。

図１０の下半分は、作動状態における膜８の頂点で光学中心ＯＣを通る上半分の線ｂ−ｂ上の断面を示している。力の印加方向が示されている（図１０において下向き）。膜８は、実質的に一部球形構成に膨張し、支持リング２、１０によって画成される膜８の縁部は、球体の表面輪郭に実質的に従う外郭形状を有している。非作動状態において、膜８は平坦であり、膜の縁部（したがって、支持リング２、１０）も、図１０の下半分の線Ｌによって示すように、平坦である。作動状態において、膜８は、球体の表面に実質的に従い、その縁部はもはや、平面に位置しない（レンズが円形で、膜が球形キャップを形成する場合にはそうなるが）。これは、膜の縁部を線Ｌと比較することによって見て取ることができる。作動状態においては、膜８は、非作動状態の膜８の平面を示す線Ｌの下の作動点（Ａ）において変位するが、ここで、膜の長辺３、５は、円形から（内側に）ずれ、線Ｌの上に変位し、その結果、膜の縁部の大部分が、半径Ｒの球体の表面に接触して嵌合する。

図１０において、光学中心ＯＣは、眼科の慣習に従って、メガネ９０のブリッジ９５の中心から所定距離に位置決めされる。この距離は、メガネ９０の２つのレンズ１の光学中心間の距離であり、ひいてはメガネの着用者にとって最適距離である中心間距離の半分である。図示のレンズ形状により、点ＯＣは、レンズアセンブリの長辺３、５間の略中心であるが、短辺間の軸上の視覚的に観察される幾何学的中心から左側に位置決めされている（即ち、着用した時の眼から鼻まで）。

本発明の実施の形態のレンズアセンブリは、前部カバープレート４および／または後部カバープレート１６によって与えられるいかなるレンズ度数にも付加される、典型的には０から＋４Ｄである所望のジオプトリ数Ｄだけ連続的に調節可能なレンズ度数を提供するよう成されている。一般に、レンズの度数Ｄは、レンズ材料およびその環境の屈折率における差および界面の曲率の積によって与えられる。したがって、式は以下となる：

Ｄ＝（ｎ−１）（ｌ／Ｒ） （Ｉ）

ここで、ｎは屈折率、１は空気の屈折率として得られ、Ｒは、（図１０に示すような）レンズがその部分を形成する球体の半径である。

図１０の下半分において、膜８の縁部は、力Ｆの印加方向で作動点（Ａ）において最大に変位している。ヒンジ点（Ｈ１）、（Ｈ２）は、膜８の変形時の変位に実質的に何も関与しない（第１のレンズアセンブリ１において支持リング２、１０によって画成されるような）膜８の縁部上の点と一致している。作動位置におけるこれらの点が、線Ｌから移動せず、実質的にその上に位置していることが見て取れる。（それらは、図１０の下半分に示す断面の平面外にあることに留意されたい。）膜８の変形を最適に制御するために、ヒンジ点（Ｈ１）、（Ｈ２）は、膜８の縁部の最小移動または移動しないことが求められる位置に設置されるべきであり、そうでなければ、膜の縁部の外郭形状は、ヒンジ点（Ｈ１）、（Ｈ２）において所望の球体（または他の）形状から逸脱し、結果として望まない膜の変形を生じる。適切に、ヒンジ点（Ｈ１）、（Ｈ２）は、レンズが作動される場合に、それらが同じ円形の変位輪郭、即ち、変位していない輪郭上に位置するように、上で言及したように光学中心ＯＣから略等距離にあってもよい。しかし、レンズアセンブリ１の形状および他のパラメータによっては、これは可能ではないかもしれず、それぞれのヒンジ点（Ｈ１）、（Ｈ２）と光学中心ＯＣとの間の距離のいくらかの差は、ひとつまたは両方のヒンジ点（Ｈ１）、（Ｈ２）の近傍で生じる結果としての歪みにもかかわらず、許容できる。図１０において、ひとつのヒンジ点（Ｈ１）が、もう一方のヒンジ点（Ｈ２）よりも中心ＯＣから遠くに位置することが見て取れ、ヒンジ点（Ｈ１）、（Ｈ２）に隣接するレンズの角部において膜のいくらかの歪みを招くが、中心ＯＣの周りにほとんどまたは全く歪みが生じない主領域が存在するならば、これは許容できる。これは図１３に最も良く示されている。

膜８の最大変位が、非作動位置と最大集光力位置との間の球形にフィットする外郭形状を画成するよう膜縁部の変位の所望軌跡上に常に位置すべき作動点（Ａ）において生じることは、正しく理解されよう。作動点（Ａ）を含むレンズの一短辺７における膜８の縁部は、たまたま実質的に円形であるため、作動時に円形の変位輪郭に従うがあるが、これもまた、円形からのいくつかの逸脱は許容可能である。したがって、作動点は、光学中心ＯＣから最も遠い点において、一短辺７上に設置すべきである。ここで考慮する特定の形状は、その外周の線分が光学中心を中心とする円弧を形成するようなものでなければ、（能動的または受動的な）追加の作動点が、表面忠実度を維持するために必要とされてもよい。第１のレンズアセンブリ１において、中心ＯＣから最も遠い点が、長辺３、５と一短辺７との間の、図１０において位置（Ｂ）および（Ｃ）として特定される膜８の角部にあることが図１０から分かる。しかし、作動点（Ａ）はそれらの点に隣接しており、補強（剛性を与える）リブ３ａは、許容できる程度の膜形状の変形により、膜８の一短辺７に沿った作動点（Ａ）に印加される負荷を分散するよう役に立つ。

当業者は、第１のレンズアセンブリ１の度数が、可撓性膜８によって提供される光学面の曲率を変化させる球体の半径Ｒを変更することによって、効果的に変化し、したがって、レンズの度数を調節することを理解するであろう。Ｒが減少すると、膜の曲率がより顕著となるため、レンズの度数が増加する。これは、膜８のより大きな変形によって達成され、ひいては、後部カバープレート１６に向かう後方への支持リング２、１０の変位を作動点（Ａ）において増加することによって生じ、結果として、キャビティ内のより高い流体圧および膜のより大きい前方膨張を生じる。

この可変膨張が第１のレンズアセンブリ１に対して本発明の実施の形態により達成される方法をより詳細に以下説明する。

図３〜５は、その非作動状態における第１のレンズアセンブリ１を示し、図１１および１２は、例示の作動状態を示している。実施において、第１のレンズアセンブリ１は、非作動状態とその最大膨張との間で連続的に調節可能であり、図１１および１２の作動位置は、すべての変形位置の見本として提供されるただひとつの変形位置である。上で説明した通り、支持リング２、１０の幅は、それらの範囲を取り巻いて変化する一方で、それらのｚ方向における厚さは、実質的に一定のままである。特に、リング２、１０は、アセンブリ１の短辺７、９において最大幅であり、図９で最も良く分かるように、それらの短辺から長辺３、５の中間に向かって離れるにつれて次第に狭くなっている。それらは、短辺７、９の中間の長辺上の点（Ｄ）および（Ｅ）において最も薄い（狭い）（図１０を参照）。最も薄い点は、２つの長辺間で対称である必要はなく、それらは、上で説明した図１０を参照して理解できるように、それらの曲げが最大である必要がある場所であるため、この範囲で最も薄くなっている。

操作において、レンズアセンブリ１の集光力を向上するために、作動力Ｆが、アセンブリの一短辺７上の点（Ａ）において、直接または間接的に支持リング２、１０に印加されて、支持リング２、１０と、それらの間に留められた膜８とを後部カバープレート１６に向かって後方に移動させる。力は一短辺７に沿った中間付近に印加され、作動装置は、フレーム９２のリム９３内に保持され、したがって支持として役立つ保持リング６に対して反発するように配置されるべきである。

当業者にとっては明らかな、作動力を印加するであろう種々の手段がある。いくつかの実施の形態を以下で説明する。力は、支持リング２、１０の平面に実質的に垂直な方向に印加されるべきである。上で説明したように、支持リング２、１０は、アセンブリ１のもう一方の短辺９上の２点（Ｈ１）、（Ｈ２）においてヒンジ接続される。ヒンジ点は、保持リング６内の構成３９によってレンズアセンブリ１の作動中に安定したままでいるよう設計される。レンズアセンブリ１を組み立てる場合に、後部カバープレート１６、それに取り付けられる皿形部品１２、ダイヤフラム２４、および支持リング２、１０、それらの間に保持される膜８が、スタックとして予め組み立てられ、次いで、保持リング６に挿入され、ヒンジ点（Ｈ１）、（Ｈ２）において構成３９の下にスライドされる。皿形部品１２の側壁１８は、僅かな量の移動を可能にし、その結果、支持リング２、１０が、皿形部品１２の底壁１９に向かって接近して移動してキャビティ内の流体圧を高め、次いで、膜８が前部カバープレート４に向かって前方に膨張し、図１２に示すような球体（または他の）形状を取り、それによって、上で説明したように、レンズの集光力を向上する。膜が非円形であったとしても、支持リング２、１０の構造のおかげで形成される所望の球体（または他の形状）を取ることができる。

キャビティ内の流体によって膜に印加される静水圧と組み合わせて、作動点（Ａ）において支持リング２、１０の一短辺７に印加される力は、支持リング２、１０を曲げる。図１１は、作動力Ｆの印加時に曲げの程度を表す支持リング２、１０を示している。支持リング２、１０は、ヒンジ点（Ｈ１）、（Ｈ２）において実質的に静止したままである（しかし、これらの点において、ある程度の支持リング２、１０の局所的な傾きがある）。しかしながら、点（Ｄ）と（Ｅ）を含むアセンブリの長辺３、５の中間に向かって、リングは、上で説明したように、力Ｆとは反対方向に、前方に曲がり、その結果、支持リング２、１０は、膜８と同じ形状を有する球体（または他の形状）の表面と一致するであろう外郭形状を取る。支持リング２、１０が円形であれば、それらは、膜が球状に変形する場合、平面のままであるが、リング２、１０の非円形は、膜が膨張した場合にそれらが平面のままではいられないことを暗示している。

支持リング２、１０の、この方法で曲がり、したがって、膜８の変形を制御して球体または他の形状の望まないゆがみを回避する能力は、それらの範囲を取り巻く支持リング２、１０の幅における所定の変化によって可能となる。また特に、所望の外郭形状を取るよう最大に曲げることを求められる点（箇所）において、それらがより狭く作成されているという事実に鑑みて、可能である。支持リング２、１０の幅における所定の変化は、支持リング２、１０の断面積における対応する変化を生じ、したがって、支持リングの断面２次モーメントの対応する所定の変化を生じる。特に、支持リング２、１０の幅は、リングの周囲で連続的に調節され、曲げが最大になる長辺３、５の中間に向かって最小に達する。他のパラメータにおける著しい変化が無いので、断面２次モーメントの差が曲げ剛性の差という結果となる。

図１０〜１２に示すように、可撓性膜８は、作動力Ｆと反対方向に前方へ膨らむ。支持リング２、１０が作動点（Ａ）においてキャビティの後部に接近して移動されると、本質的に非圧縮性の流体１１は、膜８の弾性によりキャビティ２２のより中央範囲を強制的に占有する。したがって、膜８によって画成される光学面の曲率と、アセンブリの光学中心ＯＣにおける後部支持プレート１６と膜８との間のキャビティの光学的厚さを増加し、したがって、より高い度数のレンズを生じる。特に、可撓性膜８の変形は、図１０に示すように、点ＯＣに集中し、したがって、レンズの頂点を形成する。

従来技術の流体充填レンズにおいて、膜の球状膨らみを確実にするために、膜は、膜の円形部分のみが、拘束されておらず、流体圧の増加時に前方に膨らむことができるように、剛性があり、円形である支持構造によって保持されている。いくつかのレンズにおいて（例えば、英国特許出願公開第２３５３６０６Ａを参照）、これは、レンズアセンブリ全体の形状を円形に作成することによって達成される。例えば、国際特許出願第９５／２７９１２号に開示されているもの等の他のレンズにおいて、支持構造は、膜が前方に膨らむことができる円形中央アパーチャの周囲に剛性境界を備えている。国際特許出願第９５／２７９１２号において、境界は、所定位置において、美的に望ましくない、幅広で、大きいものである。一方、本発明の実施の形態では、支持リング２、１０の短辺７、９は、図９から見て取れるように、長辺３、５よりもある程度幅広である一方で、それらは依然として、レンズの面積と比較して、相対的に狭い。したがって、美的観点から、膜８の球体（または他の）変形は、非円形および比較的薄い縁部を有するレンズアセンブリ１の外観にいかなる著しい悪影響もなく達成される。

作動時、可撓性膜８が図１０および１１に示すように前方に膨らんだ場合、キャビティ２２に保持される流体１１の量は一定のままであるが、膜８が比較的平坦な外郭形状から、図示する膨張した外郭形状へ形状を変化させるため、ある程度の透明オイルは、レンズの中央領域に移動する。オイルの移動は、膜に作動形状を取らせ、したがって、レンズの度数を高める。流体１１は、膜８、ダイヤフラム２４、および皿形部品１２によって、キャビティ２２内に封止されている。

図１０に示す支持リング２、１０および可撓性膜８の球状変形は、アセンブリ１の種々の部品の形状における変化を示すほんの一例として提供され、本発明の実施の形態のアセンブリによって提供される変形は、特に、いずれか所定のレンズアセンブリ１に対して、図示のものから違ってもよいことは、当業者によって理解されよう。特にいかなる所与のレンズアッセンブリにとっても、膜８は、アセンブリ１に対して用いられる実際の構成および材料の特性によって決定されるように、平面であるその非作動位置と完全に膨張した位置との間で連続的に変形可能である。何の度数も提供しない非作動位置と完全に膨張した位置との間の各位置において、支持リング２、１０上のヒンジ点（Ｈ１）、（Ｈ２）は、本質的に静止したままであり、ヒンジ点（Ｈ１）、（Ｈ２）を含む支持リング２、１０の少なくとも大部分または複数の部分は、球形（または他の形の）外郭形状を取る。

上で説明したようなリング周囲の曲げモーメントにおける所定の変化を得るのに要する支持リング２、１０の幅における実際の変化は、有限要素解析法（ＦＥＡ）によって計算されてもよい。準静的または低周波光学および他の用途に対して、静的ＦＥＡを適切に採用すべきである。しかし、表面が音響用途を目的とする場合、動的ＦＥＡが適切である。当業者が認識するように、ＦＥＡは、静的または動的のいずれにしても、実際には作動点に印加される増加力Ｆをもって実行する結果となる膜形状を計算するよう選択したパラメータの入力をしてコンピュータを用いて実行される多数の反復を伴う。要素形状は、実行される計算に適合するよう選択される。本発明の実施の形態のリング２、１０の設計に対して、四面体要素形状が適切であることが見出された。入力されるよう選択されたパラメータは、支持リング２、１０の寸法形状、膜８の寸法形状、膜８の係数、リングの係数がリング周囲でどのように変化するか（実験的に、または適切な数式を用いて定義されてもよい）を含むリング２、１０の係数、いずれかの部品における予張力量、温度、および他の環境要因を含む。ＦＥＡプログラムは、負荷が作動点（Ａ）においてリングに印加される際に、膜８に印加される圧力がどのように増加するかを明確にする。

支持リングに対するＦＥＡ解析出力例を、図１３に示す。グレースケールは、平面の非作動構成から離れる方向の膜８の変位の程度を示しており、変位の輪郭は、グレースケールに重ね合わされている。膜は、その中央領域における最大前方変形および作動点（Ａ）における（印加力Ｆの方向での）最大後方変形を、本質的に球状変形を実証する円形輪郭と共に示している。この図は２次元の変形を示しているが、これは、実際には、３次元球状変形に対応することは言うまでもない。本発明の実施の形態の第１のレンズアセンブリ１は、点ＯＣを中心とする実質的な無歪球面レンズを達成している。点ＯＣは、垂直線および水平線が交差する点によって示されるレンズ１の観察された幾何学的中心とは異なっていることが図１３から見て取れる。このＦＥＡ出力は、以下で「第１のＦＥＡ出力」と称する。

光学的使用のためにリング２、１０を正確に設計するために、ＦＥＡ解析の出力は、多項式関数によって定義されるように膜の所望形状に近似されてもよい。一般論として、光学面の形状は、ひとつ以上のゼルニケ多項式関数によって説明してもよい。これらは、一般式式（１）を有している。ゼルニケ関数または２つ以上のかかる関数の組み合わせによって定義されるような種々の形状は、本発明の実施の形態を用いて可能である。種々のゼルニケ多項式の説明は、「光学の原理」（「光学の原理（Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃｓ）」Ｍ．Ｂｏｒｎ、Ｅ．Ｗｏｌｆ共著、第７版、Ｃ．Ｕ．Ｐ（１９９９） ＩＳＢＮ０−５２１−６４２２２−１）において見出すことができる。

眼科用途に対する優先度は、例えば、式（２）（乱視）および式（３）（距離補正のための球体）の線形重畳による視力矯正を達成できることにある。眼鏡技師は一般に、これらの数式に基づいてレンズを処方する。追加成分式（４）を有する高次面も、（以下で説明するような）追加の制御点が膜の縁部に備えられていれば、本発明の実施の形態により可能である。ここで、ｊは制御点の数と同様の大きさに設定する。成分式（５）を有する高次面も、膜縁部の形状が許す場合に可能であってもよい。

本発明の実施の形態の第１のレンズアセンブリ１の変形は、ｊ＝ｋであるいずれかのかかる多項式に対応する静的膜形状を生成することができる。種々の複合面は、特定用途に対して可能であり、有用であることが公知である。例えば、レーザー視力矯正手術は、特定の高次機能（関数）に対して作用するので、本発明のレンズアセンブリの代替実施の形態は、レーザー手術の代替として使用できるかもしれない。式（１）形式のスケール変更したゼルニケ多項式の種々の線形重畳は可能である：
式（６）

一般に、それらの周辺を除いて、圧力により膜を変形することによって達成可能な表面は、鞍点に加えて、ひとつ以上の極大値またはひとつ以上の極小値を有してもよいが、両方は持たない。達成可能な形状は、使用中に安定する外縁の形状によって必然的に限定される。

本発明の実施の形態のレンズアセンブリの実施の形態によっては、球面ゼルニケ関数が用いられてもよいが、高次球関数も、所望であれば、多数のゼルニケ多項式の合計である形状を作成することによって、用いることができる。

第１のＦＥＡ出力は次いで、膜全体の所望のゼルニケ関数（「第２の多項式出力」）と相関され、第１のＦＥＡ出力が、選択したゼルニケ関数によって定義されるような所望形状にどのように良好に近似しているかを見る。第１のＦＥＡおよび第２の多項式出力が互いにどのように良好に相関しているかによって、レンズの関連パラメータが調節されて、次の反復への良好な適合を達成できる。言い換えれば、ＦＥＡによって計算されたような膜８のシミュレートされた変形が、選択されたゼルニケ多項式関数によって記述されるような所望の表面形状にどのように良好に近似しているかを見ることによって、選択された支持リング２、１０のパラメータがどのように良好に実行するかを見ることができる。支持リング２、１０のどの領域が、第１および第２の出力の相関関係を向上するよう調整する必要があるのか（または、他のどのパラメータを調節すべきなのか）を決定することは可能である。

上記の反復プロセスは、支持リング２、１０の変形（および印加される力Ｆ）により連続的に度数が変化するレンズが設計できるように、多くの異なるレンズ度数にわたって実行される。この反復プロセスは、本発明による支持リング２、１０の多くの実用的な実施の形態を達成するよう実行された。したがって、支持リング２、１０は、それらの範囲を取り巻いて、および、所望のレンズ度数における調節に関して可変的に曲がるよう設計される。それらの範囲を取り巻くレンズの光学ｚ軸に垂直なｘ−ｙ平面における支持リング２、１０の幅の変化も、所望の光学中心ＯＣに対するヒンジ点（Ｈ１）、（Ｈ２）および作動点（Ａ）の位置を考慮に入れて、異なるレンズ形状に対して調節できる。

一旦、膜８の形状が上で説明したようなＦＥＡによって計算されると、光学レンズ面としての膜の光学的特性は、計算された膜形状を用いて、適切な光線追跡ソフトウェア（例えば、ワシントン州レッドモンドのＲａｄｉａｎｔ Ｚｅｍａｘ社から市販されているＺｅｍａｘ（商標）光学ソフトウェア）によって決定されてもよい。例として、図１４は、膨張した場合に第１のレンズアセンブリ１の膜８全体で、球面レンズ度数がどのように変化するのかを示し、膨張形状は静的ＦＥＡによって計算される。色の濃い領域は最大レンズ度数を示し、図１４から見て取れるように、膨張した膜８が、十分に均一な球面レンズ度数を有するレンズ面を生成している。

可撓性膜８の変形の程度はある範囲を通してスムーズに調節できるという事実に鑑みて、本発明の実施の形態のレンズアセンブリは、着用者が下方をみて近視用レンズを通して見る必要がある従来の二焦点レンズに勝る著しい向上を呈している。本発明の実施の形態のレンズアセンブリ１を用いることによって、レンズ度数は、近見の必要に応じて調節でき、レンズの最適領域、即ち、光学中心の領域に生じる。レンズアセンブリはしたがって、頭の位置や、注視方向を調節することなく、近い物体を見るための使用に適している。

図１５および１６は、膜補強ダイヤフラム２４を設計することからのＦＥＡ出力のサンプルを示している。図１５は、膜が非作動状態にある、上で説明した第１のレンズアセンブリ１と同様であるが、ダイヤフラム２４を省略した本発明の実施の形態によるレンズアセンブリにおいてＦＥＡによって計算される可撓性膜全体の予張力を示す。グレースケールは、比較的大きい張力のいくつかの領域と比較的小さい張力のいくつかの領域をもって、膜の予張力における著しい変化を明らかにしており、膜の張力は、顕著に不均一である。

図１６は、ダイヤフラム２４を含む第１のレンズアセンブリ１に対して対応するＦＥＡ出力を示している。このアセンブリ１において、膜８は、図１５のものよりも、非作動時の予張力において著しく少ない変化を呈している。その面積全体にわたって、図１５の膜は、予張力において３０％の変化を示している一方で、図１６の膜は、ほんの８％の変化しか有していない。

図１７および１８は、第１のレンズアセンブリ１およびダイヤフラム２４を省略した同様のレンズアセンブリに対する計算された球面レンズ度数を示している。また、光学球面度数の変化は、図１８においてより少ないものであることが見て取れ、グレースケールは、より多くの均一性を示している。

補強ダイヤフラム２４はしたがって、非作動時の膜における予張力の均一性と、膨張時、即ち、作動時の、膜の形状とは独立した膜の光学球面度数とを向上する大きな利益を提供する。ダイヤフラム２４は、ｚ軸における平面に対して横断するリングの剛性に著しい影響を及ぼすことなく、それらによって画成されるｘ−ｙ平面における支持リング２、１０の剛性を増加させる。上で指摘したように、本発明の実施の形態の補強ダイヤフラム２４は、膜の外形にかかわらず、流体充填レンズの光学面等のキャビティの壁部を形成する制御可能な形状の予め張力がかけられた可撓性膜を有するいずれの流体充填アセンブリにおけるこの目的のためにも有利に用いることができる。したがって、ダイヤフラム２４は、例えば、円形流体充填レンズに用いられてもよい。

図１９および２０は、第１のレンズアセンブリ１の作動モードを略図的に示している。レンズアセンブリ１は、「角度を成す圧縮」によって作動されている。前後プレート４、１６、保持リング６、ダイヤフラム２４、および他の詳細な特長は、明確にするため、省略されている。

図１９Ａおよび２０Ａは、非作動状態にあるレンズアセンブリ１を示している。この状態において、膜８は平坦である。

図１９Ｂおよび２０Ｂにおいて、レンズアセンブリ１は、支持リング２、１０を皿形部品１２の後壁１９に向かって付勢する方向に、作動点（Ａ）において支持リング２、１０の一辺７に印加される力Ｆの印加によって、その度数を高めるよう作動される。皿形部品の後壁１９は、固定されて保持され、したがって、後部カバープレート１６および保持リング６（図１９Ｂでは不図示）によって支持される。これにより、支持リング２、１０の一辺７が、皿形部品１２の後壁１９に接近するよう移動する。支持リング２、１０のもう一方の短辺９は、構成３９によってヒンジ点（Ｈ１）、（Ｈ２）に固定される。したがって、支持リング２、１０は、力Ｆの影響下で後方に傾いて、後壁１９とで鋭角をなす。図１９Ｂにおいて強調されているこの傾き移動は、皿形部品１２の側壁１８によって形成される可撓性シールによって可能となる。支持リング２、１０および部品１２の後壁１９を一緒に押し付けた結果、キャビティ内の静水圧は増加し、膜８は膨張し、図示のように凸状で外側に曲がる。

図１９Ｃおよび２０Ｃでは、作動力が除去され、リングの固有弾性の結果として、支持リング２、１０がそれらの非作動、弛緩状態に戻っている。したがって、皿形部品１２の側壁１８は、非圧縮状態となり、又は非圧縮状態となり得ることになり、キャビティ内の静水圧を解放する。そして、膜８は、膨張していない非作動位置に戻る。

以上説明したレンズアセンブリ１は、キャビティ２２の容積を減少させる方向に、リング２、１０を皿形部品１２の後壁１９に向かって傾けて、それによって、流体１１の圧力を増加させ、膜８を外側に膨張させるように動作する。しかし、当業者は、同じ原理が、キャビティの容積を増加させる方向に、単数または複数の膜支持リングが傾けられ、又は他の態様で後壁から離れる方向に移動され、それによって、流体圧を低減し、その結果、膜を内側に凹ませる膜アセンブリに適用されてもよいことを、正しく理解するであろう。かかる凹状膜の形状は、膜の変形時に、単数または複数のリングが、膜における所望の所定形状を生じることに必要な外郭形状を採用するように、可変断面２次モーメントを有する単数または複数のリングを備えることによって、類似の方法で制御されてもよい。

図２１および図２２は、本発明の実施の形態による第２のレンズアセンブリ１０１を示している。図２１Ａ〜図２１Ｃのそれぞれは、異なる作動状態における第２のレンズアセンブリ１０１の断面図を示し、図２２Ａ〜図２２Ｃは、対応する正面図を示している。

第２のレンズアセンブリ１０１の構造は、レンズアセンブリ１のそれと同様であり、第１のレンズアセンブリ１の部品と同一または同様の第２のレンズアセンブリ１０１の部品を、以下で繰り返し説明しない。ただし、第１のレンズアセンブリ１の対応する部品に対する参照番号と同じ、しかし１００だけ増加させた参照番号で呼ぶ。

第２のレンズアセンブリ１０１は正方形を有している。第１のレンズアセンブリ１は、作動のために流体キャビティ２２の「角度を成す圧縮」を用いていたが、第２のレンズアセンブリ１０１は、以下で説明するような、「クッション」（または、均一な）圧縮を用いる。

図２１Ａおよび図２２Ａは、本発明の実施の形態による第２のレンズアセンブリ１０１の非作動状態を示している。

図２１Ｂおよび２２Ｂにおいて、第２のレンズアセンブリ１０１は、その度数を高めるような作動状態で示されている。しかし、アセンブリの一辺に力を印加して反対側のヒンジ点を中心としてリングを傾けることによって、皿形部品１１２の後壁に対して相対的に支持リングを傾ける代わりに、第２のレンズアセンブリ１０１の支持リング１０２、１１０は、リングを取り巻いて離して配置される複数の作動点（Ａ）において押圧され、その結果、各作動点において、リングが、フレーム９２によって与えられる支持に対して、相対的に所望の膜形状に従う所定の距離だけ後壁１１９に向かって変位される。即ち、各作動点において、リング１０２、１１０は、所望の膜形状を達成するようそれらの点におけるリングの変位の所望の軌跡に従って変位される。作動点の正確な位置とそれらの変位量は、膜１０８の外形によって決まるが、一般に、本発明の実施の形態に従って、作動点は、変位が極大であるリング上の各点に位置しているべきである。したがって、第２のレンズアセンブリ１０１において、作動点（Ａ）は、膜１０８の各角部１２１に位置しており、各作動点（Ａ）は、アセンブリ１０１が作動する際に他の点と同じ量だけ変位される。

膜１０８の角部１２１の中間の、膜の正方形外形は、それが円形構成から内側にずれることを意味する。これは、膜が球形に膨張する場合、膜の辺１０３、１０５、１０７、１０９が角部１２１よりも少ない量だけｚ方向に変位されることを意味し、その結果、辺が、角部１２１間で前方に弓形になり、点（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、および（Ｆ）において各辺の中央に向かって、非作動位置に対して相対的に前方に変位されて、要求される球形外郭形状を生じることができる。

代替実施の形態においては、リング１０２、１１０は、例えば、ヒンジ点（Ｈ１）、（Ｈ２）に対して第１のレンズアセンブリ１において用いられる種類の構成、および、図２１Ｂに示すような、ｚ方向で後部カバープレート１１６に均一に印加される作動力Ｆによって、角部１２１において固定されて保持されてもよい。次いで、反作用力が、リングが保持される角部１２１の代替のヒンジ点（Ｈ）においてリングに印加される。

上で説明したように、第２のレンズアセンブリ１０１を作動させると、皿形部品１１２の可撓性側壁１１８は均一に圧縮され、キャビティ１２２内の流体１１１の圧力を増加させる。これにより、膜１０８は凸状に外側へ膨張して、隆起する。膜の形状が正方形であるにもかかわらず、リング１０２、１１０の幅、したがって曲げ弾性率は、それらが、例えば、ＦＥＡによって計算されるように制御された所定の方法で変形して、球形（または他の予め選択された）外郭形状に維持するべく膜の周りで変化する。このとき、膜は球状に（または、他の予め選択された外郭形状に従って）変形される。特に、図２１および２２に示す実施の形態において、リング１０２、１１０の厚さは、角部間よりも角部１２１で厚いので、リングは、角部の中間で、上で説明したようにして、角部に対して相対的に前方へ撓むことができる。

後部カバープレート１１６に向かう支持リング１０２、１１０の均一な移動を考慮すると、同様の寸法の「角度を成す圧縮」アセンブリと比較して、支持リング１０２、１１０のより小さな合計変位が、膜１０８を完全に膨張させるために必要とされてもよい。したがって、第２のレンズアセンブリ１０１の厚さは最小限になり得る。

第２のレンズアセンブリ１０１を非作動状態に戻すために、作動力を作動点（Ａ）から（または、場合に応じて、後部カバープレートから）除くと、リングは、図２１Ｃおよび２２Ｃに示すような非作動開始位置に戻ることができる。実施の形態によっては、皿形部品１１２の弾性は、作動力を除いた場合に、リングを元の非作動状態に戻すために十分であればよい。しかし、変形例において、アセンブリは、リング１０２、１１０を作動点において反対方向に駆動することによって、またはリング１０２、１１０を保持し、逆向きの力−Ｆ（図２１Ｃ参照）を後部カバープレート１１６に印加してプレートをリングから離れる方向に引くことによって、非作動位置へ能動的に戻してもよい。したがって、キャビティ１２２内の流体１１１の圧力は解放され、膜およびリングはそれらの平坦構成に戻ることができる。

第１および第２のレンズアセンブリ１、１０１は、両方ともアセンブリを押し付けるために力の印加を要する点で互いに類似している。両者の差は主に、作動点（Ａ）およびヒンジ点（Ｈ）の数にある。第１のレンズアセンブリ１においては、アセンブリの一短辺７にひとつの作動点（Ａ）があり、もう一方の短辺９に傾斜軸を画成する２つのヒンジ点（Ｈ１）、（Ｈ２）がある。長辺３、５は、制約を受けず、キャビティ２２が圧縮されると、前方へ自在に曲がることができる。第２のレンズアセンブリ１０１においては、ヒンジ点はないが、作動点（Ａ）は、キャビティ１２２の最大圧縮が所望の膜形状を達成するのに必要とされる各角部１２１に備えられている。

一般に、本発明の実施の形態の膜アセンブリは、リング周りの間隔をあけた位置で、ヒンジ点でも作動点でもよい複数の制御点においてリングの位置を能動的に制御することによる、また、リング２、１０；１０２、１１０が制御点間で自在に曲がることを可能にすることによる、支持リング２、１０；１０２、１１０の形状のセミアクティブ（準能動的）制御を利用している。作動点とは、リングの変位がキャビティ２２；１２２の圧縮を達成するよう能動的に制御される点、またはリングの変位が、例えばばね等の受動要素によって修正される点のいずれかである。ヒンジ点とは、リングが固定位置に保持されるが、リングは、要求があれば、キャビティが、例えば、第１のレンズアセンブリ１におけるように「角度を成す圧縮」によって圧縮することができるよう傾けることができる点である。当業者は、制御点によって影響されるリング２、１０；１０２、１１０の領域をできる限り小さくすべきであり、リングが、所望の形状を達成するために必要に応じてリングに沿って曲がることができるよう、隣接する制御点同士を一般に互いに剛に接続すべきではないことを正しく理解するであろう。一般に、膜８の基準面を画成するためには少なくとも３つの制御点（ヒンジ点または作動点）がなければならない。

リング２、１０；１０２、１１０の各セクタ内に少なくともひとつの制御点があるべきである。「セクタ」によって意味するものは、リング２、１０；１０２、１１０上の２つの隣接する無支持極小点間のリングの領域であり、ここで、リングは、膜８；１０８の定義された中心に局所的に最も接近する。これらの極小点において、作動された場合に後壁１９に向かうリング２、１０；１０２、１１０の変位は、極小である。実際、説明した実施の形態において、リング２、１０；１０２、１１０は、作動された場合に後壁１９から離れる方向に前方に実際に変位され、そのため、これらの実施の形態においては、極小点は実際には、アセンブリに対して相対的に前方の極大変位点である。

「中心」は、膜の所望の膨張形状の所定の中心である。レンズアセンブリの場合、中心は、膨張した膜の頂点における光学中心ＯＣであってもよい。各セクタ内で、制御点は、リング２、１０；１０２、１１０が中心から局所的に最も遠く配設される極大点、言い換えれば、リング２、１０；１０２、１１０の、後壁１９に向かう後方の変位が、作動状態において極大である極大点において、またはその近傍に位置しているべきである。リング２、１０；１０２、１１０は、制御点の中間の点において制約を受けるべきではなく、ここでは、後壁１９に向かうリング２、１０；１０２、１１０の所望の変位は、隣接する制御点よりも小さい。その結果、リング２、１０；１０２、１１０の支持領域が光学中心ＯＣに対して相対的に円形軌跡から著しく逸脱しなければ、リング２、１０；１０２、１１０の短い長さが、例えば、補強リブ３ａ、３ｂ等の補強リブによって支持されてもよいことを除いて、膜８；１０８の縁部は、リングが不撓性である場合に採用される位置に対して相対的に前方に弓形を成してもよい。しかし、リングのための支持はそれでも、望ましくない歪みを避けるために、リングに沿った方向を含む、ある程度のリングの曲げを可能にすべきである。

図２３は、光学中心ＯＣとリング２、１０との間の距離が、どのようにリング２、１０の周りで第１のレンズアセンブリ１において変化するかを示している。図２３における単位は任意であり、膜が円形であれば、プロット線が平になることは、正しく理解されよう。図１０に示すように、第１のレンズアセンブリ１の膜８は、２つの主要セクタ−Ｓ１、Ｓ２を画成している。セクタＳ１およびＳ２はそれぞれ、上で説明したように、膜８の２つの長辺３、５に沿った略中間に配設される２つの隣接する無支持極小点（Ｄ）および（Ｅ）間に画成されている。セクタＳ１は、前記他の短辺９および極大点（Ｈ１）を含む一方で、セクタＳ２は、一短辺７および極大点（Ｂ）および（Ｃ）を含んでいる。作動点（Ａ）は、２つの極大点（Ｂ）および（Ｃ）の中間に配設される。本発明の実施の形態による完全な膜アセンブリにおいて、作動点は、技術的に極小点である点（Ａ）と共に極大点（Ｂ）および（Ｃ）のそれぞれに備えられるが、利便性および実用性のために、単一の作動が、点（Ｂ）および（Ｃ）間の点（Ａ）に提供される。図２３において最も良く分かるように、リング２、１０から膜の光学中心ＯＣまでの距離は、一般に、２つの極大点（Ｂ）および（Ｃ）間で一定である。また、作動点（Ａ）が技術的に極小点（局所的に最小の転換点）である一方で、点（Ａ）におけるリングの変位は依然として正であり（（Ａ）は、ヒンジ点（Ｈ１）および（Ｈ２）よりも光学中心から遠い）、極小点として、主要な転換点（Ｅ）および（Ｆ）と比較しても重要ではなく、補強リブ３ｂは、（Ａ）の極小点を横切る隣接する極大点（Ｂ）および（Ｃ）間でリング２、１０を支持するよう、および、アセンブリの一短辺７に沿った作動点（Ａ）に印加される負荷を分散するように働く。

セクタＳ１はまた、ヒンジ点（Ｈ２）も含んでいる。ヒンジ点（Ｈ１）は、極大または極小点に配設されないが、少なくとも３つの制御点が必要な膜の平面を画成するのに役立つ。上で説明した「角度を成す圧縮」モードで動作する膜アセンブリ、例えば、本発明の実施の形態の第１のレンズアセンブリ１の場合、ヒンジ点は、レンズの作動中にリングが移動しない（または実質的に移動しない）膜支持リング２、１０上のいずれの制御点においても使用できる。したがって第１のレンズアセンブリ１のヒンジ点（Ｈ１）、（Ｈ２）同じセクタ内に配設され、傾斜軸Ｔと作動点（Ａ）との間の軸によって実質的に垂直に二等分される傾斜軸Ｔ（図１０を参照）を画成して（定めて）いる。傾斜軸Ｔも、アセンブリの短辺７、９と略平行である。光学中心ＯＣは、傾斜軸Ｔと作動点（Ａ）との間に配設されている。実施の形態によっては、隣接するヒンジ点は、それらの間に極小点があれば、隣接するセクタに位置していてもよい。

図２４は、光学中心ＯＣとリング１０２、１１０との間の距離が、どのようにリング１０２、１１０の周りで第２のレンズアセンブリ１０１において変化するかを示している。見て取れるように、４つの無支持極小点（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、および（Ｆ）があり、ここで、リング１０２、１１０は、中心ＯＣに局所的に最も接近して配設されている。アセンブリの角部１２１は、中心ＯＣから最も遠くに離れており、そのため、それらは極大点を備えている。作動点（Ａ）は、各角部１２１に配置されており、辺１０３、１０５、１０７、１０９は、制約を受けずにいる。４つの極小点（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、および（Ｆ）は、４つのセクタＳ１〜Ｓ４を画成しており、それぞれの作動点（Ａ）は、各セクタ内に配設されている。図２１Ｂに示すような、Ｚ方向に作動力Ｆが均一に後部カバープレート１１６に印加される代替の実施の形態において、ヒンジ点（Ｈ）は、各角部１２１に設置されてもよく、これは、各角部１２１におけるリング１０２、１１０の効果的な変位が同一であり、そのため、各ヒンジ点（Ｈ）における効果的な変位が同一であるため、可能である。

備えられた制御点が多いほど、膜の変形をより正確に制御できることは言うまでもない。さらに、追加の作動点により、膜表面の改良された制御および可能性のあるレンズ形状の幅広い設定が容易となる。

当業者は、ここで説明する種類のレンズアセンブリ１；１０１が、図１および２のメガネ９０等の一組のメガネに使用される場合、選択的に操作可能な作動機構が、レンズを直接または間接に操作するよう、キャビティ２２、１２２の必要な圧縮およびレンズを作動する流体圧調節を与えるために備えられるべきであることを理解するであろう。かかる作動機構を、ブリッジ９４およびテンプルアーム９３のうちの一方または両方に便利よく備えてもよい。実施の形態によっては、各レンズアセンブリ１；１０１に対して別個の作動機構を各アーム９３に備えてもよく、機構同士は、２つのアセンブリ１；１０１の同時作動を提供するよう電気的に連結されてもよい。作動機構は、ここで説明しないが、一般論として、機械的、電気的、磁気的、眼または頭の動きによる自動的なものであってもよく、または、形状記憶合金（ＳＭＡ）、ワックス、または電気活性ポリマー等の相変化材料の使用に関係させてもよい。レンズアセンブリ１；１０１の何らかの受動制御が望まれる場合には、ポンプにより流体圧を調節してもよい。

別個の前後支持リング２、１０；１０２、１１０の使用は、本発明の実施の形態のレンズアセンブリ１；１０１の基本機能を達成するために必須ではなく、いくつかの変形例において、膜８；１０８が、単一の可撓性リングによって支持されてもよいことは、正しく理解されよう。しかし、２つ以上の支持リングの使用は、例えば、支持リング２、１０においてねじる割合を制御するために、そして特に、アセンブリの製造中に有利であることが判明した。

図２５は、接着剤の環状層２５４を用いた、単一の膜支持リング２１０への可撓性膜２０８の取り付けを示している。膜２０８が接着剤を用いてこの方法で単一リング２１０に取り付けられる場合、膜２０８に付与される張力により、膜２０８が支持リング２１０の周囲にモーメントを作用させ、支持リング２１０の一面を引っ張り、それによって、誇張した形式で点線に示すように、支持リング２１０を局所的にレンズの中心に向かって傾斜させる傾向があることが見出された。これは、リング２１０がアセンブリの他の構成要素とまっすぐに位置しておらず、リング２１０の曲げの制御をより難しくしていることを意味するため、望ましくない。リング２１０におけるかかる望ましくないねじれは、レンズにおけるエッジ効果およびレンズ度数の関数としての光学収差の導入も引き起こす。

本発明の実施の形態は、２つの支持リング２、１０；１０２、１１０；３０２、３１０（図２６参照）を用いることによって、この問題に対する解決策を提供する。図２６は、可撓性膜３０８が前後支持リング３０２、３１０間に保持された、改良された組立方法を示している。この改良方法において、膜３０８は以前と同様に予め張力がかけられているが、後部支持リング３１０の前面に接着剤３５４の層を塗布することと同様に、接着剤３５６の層が、前部支持リング３０２の後面にも塗布される。これは、同時または順次行うことができる。二つの支持リング３０２、３１０は次いで、図示のように、膜３０８のいずれかの面に同時に一緒になって、膜３０８をそれらの間で挟持する。可撓性膜３０８は、ひとつのリングのみで保持されることにならないので、両リング３０２、３１０によって同時に提供される追加の支持により、それがなければ発生するであろういかなる局所ねじり力ともバランスを取り、したがって、バランスの取れた支持を提供する。次に接着剤が硬化される。したがって、膜３０８において予張力を保持する実質的な平面挟持構造が形成される。当業者は、膜内の張力が、膜の各辺でリングに均一に加わり、望ましくないねじり力を回避するような方法で、膜が支持リング間に挟持されるのであれば、必要に応じて３つ以上の支持リングを採用することができることを、正しく理解するであろう。したがって、例えば、２つ以上の支持リングを膜の各辺に備えてもよい。

本発明の種々の実施の形態および態様は先に説明しており、そのすべては、可撓性膜８、１０８の制御された変形を提供している。特に、説明した実施の形態は、弾性膜８、１０８の実質的な球体変形、またはひとつ以上のゼルニケ多項式または他の表面膨張に従う変形がどのように達成できるかを示している。光学的歪みは最小化され、レンズは、遠距離焦点から近距離焦点へのスムーズな移行を提供するよう用いることができる。かかる制御された変形は、いずれの従来の非円形流体充填レンズによっても達成されていない。当業者は、ゼルニケ多項式に従う変形が必ずしも必須ではなく、本発明の実施の形態を用いて、弾性膜８、１０８の変形を他の所望形状に制御できることを理解するであろう。本発明の実施の形態のレンズアセンブリは、用途によって生じることになる種々の光学収差を矯正することに使用できる。これは、異なるゼルニケ関数の組み合わせに基づく設計によって達成できる。

先に説明した第１および第２のレンズアセンブリ１；１０１において、それらの周りの膜支持リング２、１０；１０２、１１０の剛性の変化は、幅および、したがって、リングの周りの支持リングの断面２次モーメントを変化させることによって達成される一方、ｚ方向におけるリングの深さは、実質的に一定のままである。この剛性は異なる方法で調節できる。例えば、ｘ−ｙ平面におけるリングの幅を変更する代わりに、ｚ方向のリングの深さを調節してもよい。別の代替において、単数または複数のリングは、各部分が選択した剛性の材料から形成され、部分同士の端部と端部とを接合してリングを形成する複数のリングセグメントのアセンブリを備えていてもよい。したがって、リングの異なるセグメントに対する異なる材料の使用により、リングの剛性を、リング周囲で要望通りに調節できる。リングセグメントは、必要に応じて、同じ長さまたは異なる長さを有してもよい。例えば、短いリングセグメントは、剛性が距離とともにより変化することを要するリングの範囲に用いられる。さらに別の代替において、単数または複数のリングの選択領域の熱または化学的処理を、それらの材料特性を変質させるために用いてもよい。さらに別の代替は、単数または複数のリングに対して複合材を用い、材料の構造を変えることによって、例えば、強化繊維の配向を変更することによってリングの周りの選択位置において材料の特性を変化させることであってもよい。

第１および第２のレンズアセンブリ１；１０１は、可撓性膜８；１０８が作動時に着用者の眼から離れる方向に前方に隆起するように、１組のメガネ９０に適切に組み付けられてもよい。これは、安全上の理由のために好ましいが、膜が使用者の眼に向かって隆起するようにレンズアセンブリ１；１０１が同じく良好にメガネに組み付けられ得ることは正しく理解されよう。

第１および第２のレンズアセンブリ１；１０１において、キャビティ２２；１２２は、部分的に皿形部品１２；１１２、後部カバープレート１６；３１６に取り付けられるその後壁１９；１１９によって画成されている。変形において、皿形部品１２；１１２は、省略され、皿形部品の側壁１８；１１８のみに類似し、後部カバープレート１６；１１６と後部支持リング１０；１１０（または、含まれる場合は補強ダイヤフラム２４）との間のシールを形成する可撓性封止リング（不図示）によって置き換えてもよい。

また、固定処方レンズ（遠視または近視用）が、本発明の実施の形態のレンズアセンブリ１；１０１に含まれ得ることに留意されたい。これは、固定度数のレンズを前部カバープレート４；１０４として、および／または後部カバープレート１６；１１６として使用することにより達成できる。かかる固定度数のレンズは、作動時の調節可能レンズの光学中心ＯＣとできるだけ近く整列される光学中心を有するべきである。

これ以前に説明したような本発明の実施の形態の調節可能レンズアセンブリ１；１０１は、−８から＋４ジオプトリまでの度数の変化を提供できる。負の度数が必要であれば、これを達成するために可撓性膜８；１０８を内側に曲がるよう配列すべきである。

本発明の実施の形態はまた、例えば、音響等の他の分野における表面の変形を制御することに対しても用いられる。印加力Ｆを急速に振動させることによって、発振圧力波が、膜と接触している流体に発生する。膜の変形は本発明の実施の形態に従って球状に制御できるので、かかる圧力波は点源から発するように見えるであろう。これは、波が望ましくない干渉パターンを呈することなく、一方でトランスデューサとして膜を組み込んでいる（例えば）スピーカの形状を非円形にすることができる。したがって、それを限定された空間内、例えば、テレビや携帯電話内にパッケージ化することができる。一般論として、上で説明した原理は、表面の寸法形状を制御可能に変更することを要するいずれの用途にも適用できる。

１ 第１のレンズアセンブリ
１０１ 第２のレンズアセンブリ
２、１０、１０２、１１０、３０２、３１０ 膜支持リング
３、５ 長辺
３ａ、３ｂ 補強リブ
４、１０４ 前部カバープレート
６ 保持リング
７、９ 短辺
８、１０８、２０８、３０８ 可撓性（弾性）膜
１２、１１２ 皿形部品
１４ 後面
１５ 前縁部
１６、３１６ 後部カバープレート
１７ 前面
１８ 側壁
１９、１１９ 後壁
２２ キャビティ
１２２ キャビティ
２３ 保持リングの内面
２４ 補強ダイヤフラム
２６ 突出タブ
２８ａ、２８ｂ 孔
３０ 凹部
３１ 半円形突出部分
３２ａ、３２ｂ アパーチャ
３４ 後方棚部
３６ 前方棚部
３９ 保持リングと一体に形成される構成
９２ フレーム
９３ テンプルアーム
９４ ブリッジ
１０３、１０５、１０７、１０９ 膜の辺
１１６ 後部カバープレート
１１９ 後壁
１２１ 角部
２１０ 単一の膜支持リング
２５４ 接着剤の環状層
（Ａ） 作動点
（Ｂ） （極大）点
（Ｃ） 点
（Ｄ）、（Ｅ） 長辺上の（極小）点
（Ｆ） 極小点
（Ｈ）、（Ｈ１）、（Ｈ２） ヒンジ点

Claims (39)

1. 少なくとも部分的に可撓性のある流体充填エンベロープであって、前記エンベロープの一つの壁部が、弾性的に曲がることのできる支持リングにより縁部の周囲に保持される弾性膜によって形成される、エンベロープと；
   前記エンベロープのための固定された支持体と；
   前記エンベロープ内の前記流体の圧力を調節するために前記支持リングと前記支持体との間で相対移動を引き起こさせることによって、前記膜を変形させるための選択的に操作可能な手段とを備え；
   前記リングの曲げ剛性は、前記膜の変形時に、前記リングが可変的に曲がって前記膜の形状を所定の形態に制御するように、前記リング周囲で変化し、前記移動手段は、離間する制御点において前記リングに力を印加するように配置された複数のリング係合部材を備え；
   少なくとも３つの制御点が存在し、前記リング上の各点にまたはその近傍にひとつの制御点が存在し、ここで、前記膜の変形時に前記所定の形態を生じることが必要な前記リングの外郭形状が、２つの隣接する点の間の前記制御点で印加される力の方向の転換点を呈し、ここで、前記リングの前記外郭形状は、反対方向への変曲点または転換点を呈する；
   変形可能膜アセンブリ。
2. 前記移動手段は、各制御点において同じ方向に力を前記リングに印加する、
   請求項１に記載の変形可能膜アセンブリ。
3. 前記移動手段は、前記エンベロープを圧縮するように構成される、
   請求項１または請求項２に記載の変形可能膜アセンブリ。
4. 前記移動手段は、前記エンベロープを膨張させるように構成される、
   請求項１または請求項２に記載の変形可能膜アセンブリ。
5. 制御点は、前記リング上の各点に、またはその近傍に配設され、ここで、作動時に前記リングの前記外郭形状が、前記リング上の２つの隣接点の中間の前記エンベロープに対して内向きの方向に極大変位を呈し、ここで、前記方向における前記リングの前記外郭形状が、前記内向きの方向における極小変位を呈する、
   請求項３に記載の変形可能膜アセンブリ。
6. 流体充填圧縮性エンベロープであって、前記エンベロープのひとつの壁部が、弾性的に曲がることができる支持リングにより縁部の周囲に保持される膨張性膜によって形成される、流体充填圧縮性エンベロープと；
   前記エンベロープのための固定支持体と；
   前記エンベロープを第１の方向に前記支持体へ押し付けて内部の流体の圧力を高め、よって前記膜を第２の反対方向へ外向きに変形させるための、選択的に操作可能な手段とを備え；
   前記リングの曲げ剛性は、前記膜の膨張時に、前記リングが可変的に曲がって前記膜の形状を所定の形状に制御するように、前記リング周囲で変化し、複数のリング係合部材が、押し付け力を前記リングと前記支持体との間に印加するために、選択された離間する制御点において前記リングと係合するように配置され；
   少なくとも３つの制御点が存在し、前記リング上の各点にまたはその近傍にひとつの制御点が存在し、ここで、前記第１の方向における前記リングの変位が、前記リング上の２つの隣接点の中間で極大であり、ここで、前記第２の反対方向における前記リングの変位が極大である、
   変形可能膜アセンブリ。
7. ひとつ以上の前記制御点は作動点であり、ここで、前記リング係合部材は、前記支持に対して相対的に前記支持リングを能動的に変位させるよう構成される、
   請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の変形可能膜アセンブリ。
8. 前記膜は、非作動状態と完全に変形した状態との間で連続的に調節可能であり、前記非作動状態と完全に変形した状態との間の各位置において、前記支持リングは、前記膜の所定の形態を達成するために必要な距離だけ前記または各作動点において、変位させられる、請求項７に記載の変形可能膜アセンブリ。
9. ひとつ以上の前記制御点はヒンジ点であり、ここで、前記リング係合部材は、前記支持体に対して相対的に前記支持リングを静止させて保持するように構成される、
   請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の変形可能膜アセンブリ。
10. 前記膜は、非作動状態と完全に変形した状態との間で連続的に調節可能であり、前記支持リングは、非作動状態と完全に変形した状態との間の各点において前記膜の所定の形態を達成するために、前記または各ヒンジ点において静止したままであることを要する、
    請求項９に記載の変形可能膜アセンブリ。
11. ２つの隣接するヒンジ点が傾斜軸を画成し、少なくともひとつの作動点が存在し、前記作動点で、前記リング係合部材は、前記エンベロープの容積を調節するために前記傾斜軸を中心として前記支持体に対して相対的に前記リングを傾かせるために、前記支持体に対して相対的に前記支持リングを能動的に変位させるよう構成される、
    請求項９または請求項１０に記載の変形可能膜アセンブリ。
12. 前記所定の形態は中心を有し、前記所定形態の前記中心から実質的に等距離の複数のヒンジ点が存在する、
    請求項９、請求項１０、または請求項１１に記載の変形可能膜アセンブリ。
13. 前記支持リングは、２つの短辺と２つの長辺を有する略矩形であり、前記少なくともひとつの作動点は、前記短辺のうちのひとつの上に位置し、前記２つの隣接するヒンジ点は、もう一方の短辺上またはその近傍に位置する、
    請求項１１または請求項１２に記載の変形可能膜アセンブリ。
14. 前記所定の形態は中心を有し、前記一短辺は概して前記中心を中心とする円の弧に追従し、前記少なくともひとつの作動点は、前記一短辺上で実質的に中央に位置する、
    請求項１３に記載の変形可能膜アセンブリ。
15. 前記支持リングは、前記制御点間の前記支持に対して相対的に受動的に自在に曲がる、
    請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の変形可能膜アセンブリ。
16. 補強要素が、前記支持リングのひとつ以上の領域を補強するために提供される、
    請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の変形可能膜アセンブリ。
17. 前記支持リングは２つ以上のリング要素を備え、前記膜は、２つの隣接するリング要素間に挟持される、
    請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の変形可能膜アセンブリ。
18. 少なくとも部分的に可撓性のある流体充填エンベロープであって、前記エンベロープのひとつの壁が、弾性的に曲がることができる支持リングにより縁部の周囲において保持される膨張性膜によって形成される、流体充填エンベロープと；
    前記エンベロープ内の流体の圧力を調節して前記膜を変形させるための選択的に操作可能な手段とを備え；
    前記リングの曲げ剛性は、前記膜の変形時に、前記リングが可変的に曲がって前記膜の形状を所定の形態に制御するように、前記リング周囲で変化；
    前記リングが複数のリング要素を備え、前記膜が２つの隣接するリング要素間に挟持される、
    変形可能膜アセンブリ。
19. 前記支持リングは実質的に均一で均質の材料でできており、可変断面２次モーメントを有して前記リング周囲の前記曲げ剛性を制御する、
    請求項１乃至請求項１８のいずれか１項に記載の変形可能膜アセンブリ。
20. 前記支持リングは実質的に均一の深さと可変幅とを有して、前記リング周囲の断面２次モーメントを制御する、
    請求項１９に記載の変形可能膜アセンブリ。
21. 前記支持リングは、前記膜が変形するとき前記所定の形態を達成するように、最も曲がることを要する箇所で最も狭い、
    請求項２０に記載の変形可能膜アセンブリ。
22. 前記所定の膜形状は球体である、またはひとつ以上のゼルニケ多項式
    によって定義される形態である、
    請求項１乃至請求項２１のいずれか１項に記載の変形可能膜アセンブリ。
23. 前記支持リングは、前記リングを前記リング係合部材と係合させるために前記作動点または前記作動点のうちの少なくともひとつにおいて突出タブをもって形成されている、
    請求項７、請求項８、請求項１１、請求項１３、請求項１４のいずれか１項に記載の変形可能膜アセンブリ。
24. 前記支持リングは非作動時に平坦であり、前記膜は前記リング上で予め張力がかけられる、
    請求項１乃至請求項２３のいずれか１項に記載の変形可能膜アセンブリ。
25. 前記支持リングに取り付られる補強ダイヤフラムが設けられ、前記ダイヤフラムの剛性は、前記リングの曲げ方向よりも前記リングの平面の方が高い、
    請求項２４に記載の変形可能膜アセンブリ。
26. 前記補強ダイヤフラムは、前記膜における張力が前記ダイヤフラムに均一に伝達されるように、前記リング周囲で均一に前記支持リングに固定されている、
    請求項２５に記載の変形可能膜アセンブリ。
27. 前記リング平面内で、前記膜は、一方の寸法が他方の寸法よりも長く、前記補強ダイヤフラムは、前記一方の寸法において前記他方の寸法よりも低い剛性を有する、
    請求項２５または請求項２６に記載の変形可能膜アセンブリ。
28. 少なくとも部分的に可撓性である流体充填エンベロープであって、前記エンベロープひとつの壁部が、弾性的に曲がることができる支持リングにより縁部の周囲に保持される膨張性膜によって形成される、流体充填エンベロープと；
    前記エンベロープ内の流体の圧力を調節して前記膜を変形させるための選択的に操作可能な手段とを備え；
    前記支持リングは非作動時に平坦であり、前記膜の変形時には前記支持リングが可変的に曲がって前記膜の形状を所定の形態に制御するように、前記支持リング周囲で変化する曲げ剛性を有し；
    前記膜は前記支持リング上で予め張力がかけられ、前記支持リングに取り付けられる補強ダイヤフラムが設けられ、前記ダイヤフラムの剛性は、前記支持リングの曲げ方向よりも前記支持リングの平面の方が高い、
    変形可能膜アセンブリ。
29. 前記補強ダイヤフラムは、前記膜における張力が前記ダイヤフラムに均一に伝達されるように、前記リング周囲で均一に前記支持リングに取り付けられている、
    請求項２８に記載の変形可能膜アセンブリ。
30. 前記支持リングの平面内で、前記膜は一方の寸法が他方の寸法よりも長く、前記補強ダイヤフラムは前記一方の寸法において前記他方の寸法よりも低い剛性を有する、
    請求項２８または請求項２９に記載の変形可能膜アセンブリ。
31. 前記流体充填エンベロープは、前記膜から離間される不撓性後壁と、前記膜と前記後壁との間の可撓性側壁とを備える、
    請求項１乃至請求項３０のいずれか１項に記載の変形可能膜アセンブリ。
32. 前記膜、後壁、および流体は、前記膜および後壁が調節可能な光学レンズを形成するように透明である、
    請求項３１に記載の変形可能膜アセンブリ。
33. 前記後壁は、固定レンズを提供する形状を成す、
    請求項３２に記載の変形可能膜アセンブリ。
34. 前記膜を覆う透明な剛性前部カバーをさらに備え、前記前部カバーは固定レンズを提供する形状を選択的に成す、
    請求項３２または請求項３３に記載の変形可能膜アセンブリ。
35. 前記エンベロープは保持リング内に収容される、
    請求項３２乃至請求項３４のいずれか１項に記載の変形可能膜アセンブリ。
36. 請求項３２乃至請求項３５のいずれか１項に記載の変形可能膜アセンブリを備えるメガネ類の製品。
37. リム部を有するフレームを備え、前記変形可能膜アセンブリが前記リム部内に取り付けられている、
    請求項３６に記載のメガネ類の製品。
38. 実質的に、図面の図３〜図１２または図１９〜図２０または図２１〜図２２を参照してこれまでに説明し、また前記図面に示す変形可能膜アセンブリ。
39. 実質的に、図面の図２〜図１２を参照してこれまでに説明し、また前記図面に示すメガネ。