KR101860587B1

KR101860587B1 - 유체 충진 렌즈의 와이어 프레임에 대한 무동력 개념

Info

Publication number: KR101860587B1
Application number: KR1020137011180A
Authority: KR
Inventors: 리사 니바우얼; 매튜 월리스 피터슨; 다니엘 세나토레; 얼번 슈넬; 카림 하로우드
Original assignee: 아드렌스 비콘 인코포레이티드
Priority date: 2010-10-11
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2018-05-23
Also published as: US20120087015A1; PT2628043T; BR112013008722A2; AU2011316737A1; MX2013004007A; RU2013119827A; AR084986A1; IL225652A; RU2603704C2; EP2628043B1; EP2628033A4; IL225651A0; KR101860589B1; CN103282802B; CN103282802A; EP2628033B1; CA2814926C; CN103282821A; SG189846A1; AU2011316677B2

Abstract

유체 충진 렌즈에 액체 유동을 제어하기 위한 무동력 액츄에이터 암의 다양한 예가 본 명세서에 설명된다. 수직 트위저 어셈블리가 하우징의 외부 상에 마운팅되는 슬라이더의 횡방향 배치에 의해 제 1 수직 방향으로 솔루션 저장소를 압축한다. 상기 어셈블리는 또한 슬라이더의 횡방향 배치에 의해 제 2 수평 방향으로 저장소의 압축을 제공하도록 형성될 수 있다. 또다른 예에서, 하우징은 상기 하우징 내에서 횡방향으로 이동하는 피스톤을 포함할 수 있고 상기 피스톤은 이에 인접하게 배치되고 또한 하우징 내에 배치되는 저장소를 허물어지게 한다. 상기 하우징은 상기 하우징 내에 배치되는 저장소 상에 국지적 압축을 야기하도록 각각 압축될 수 있는 복수의 압축 가능한 돔을 포함할 수 있다. 상기 저장소의 압축은 렌즈 모듈의 액체 팽창을 야기한다.

Description

유체 충진 렌즈의 와이어 프레임에 대한 무동력 개념{Non Powered Concepts For a Wire Frame of Fluid Filled Lenses}

본 발명의 실시예들은 유체 충진 렌즈에 관한 것이고 특히 가변 유체 충진 렌즈에 관한 것이다.

기본적인 유체 렌즈(fluid lens)는, 전체가 참조로 인용되는, 미국특허 제 2,836,101호에 기술된 바와 같이 약 1958년 이래로 공지되고 있다. 더 최근 예는, 여기에 각각의 전체가 참조로 인용되는, Tang 외, Lab Ship, 2008, vol. 8, 395페이지의 "미세 유체 채널 내의 동적 재구성 유체 코어 유체 피복렌즈(Dynamically Reconfigurable Fluid Core Fluid Cladding Lens in a Microfluidic Channel)" 및 WIPO 공보 WO2008/063442에서 발견될 수 있다. 유체 렌즈의 이러한 응용들은 포토닉스, 디지털 휴대 전화와 카메라 기술, 및 마이크로 일렉트로닉스와 연관된다.

또한, 유체 렌즈는 안과적 응용을 위해 제안되어 왔다(예를 들어, 전체가 참조로 인용되는, 미국특허 제7,085,065호 참조). 모든 경우에서, 광역역광보정(wide dynamic range)과 같은 유체 렌즈의 이점은, 적용형 보정, 견고성, 및 구멍 크기, 누출 성향 및 수행 일관성의 제한에 의하여 균형잡혀져야 하는 낮은 비용을 제공할 수 있는 능력이다. 예로서, 상기 '065 특허는, 몇몇의 향상 및 안과용 적용에 사용되는 유체 렌즈에서 유체의 효과적인 밀폐와 연관된 실시예를 개시한다. 유체 렌즈에서 도수 조정은, 렌즈 공동 내로의 추가적 유체 주입에 의해, 일렉트로웨팅(electrowetting)에 의해, 초음파 충격의 적용에 의해, 그리고 물과 같은 팽창(inflation) 에이전트 도입시 교차-연결 폴리머에서의 팽창력 활용에 의해 영향을 받아 왔다.

일 실시예에서, 밀봉된 유체 충진 렌즈에 대한 액츄에이터는 고정 단부, 자유 단부, 상부 펜치, 및 하부 펜치를 포함하는 트위저 어셈블리를 포함한다. 저장소는 상기 트위저 어셈블리 내에 배치되고, 상기 저장소는 상기 유체 충진 렌즈와 유체 소통한다. 상기 저장소는 상기 고정 단부와 상기 자유 단부 사이에서 상기 트위저 어셈블리의 길이를 따라 평행하게 배치됨으로써 상기 트위저 어셈블리를 구부림은 상기 저장소의 길이를 따라 상기 저장소를 가압하게 된다. 슬라이더는 상기 트위저 어셈블리의 외부 표면을 따라 횡방향으로 이동 가능하고, 상기 트위저 어셈블리의 일단으로부터 타단으로 상기 슬라이더의 이동은 상기 트위저 어셈블리를 구부린다.

또 다른 실시예에서, 밀봉된 유체 충진 렌즈에 대한 액츄에이터는 하우징 및 저장소를 포함한다. 상기 저장소는 상기 하우징 내에 배치되고 상기 하우징의 길이에 평행하게 배치된다. 피스톤은 상기 하우징 내부에 배치되고 상기 저장소의 단부에 부착되고, 상기 하우징의 제1단부로부터 상기 하우징의 제2단부로 상기 피스톤의 횡방향 이동은 상기 저장소를 자체적으로 붕괴시킨다. 슬라이더는 상기 하우징의 외부 표면을 따라 횡방향으로 이동하고, 상기 하우징의 제1단부로부터 상기 하우징의 제2단부로 상기 슬라이더의 이동은 상기 피스톤을 가압하여, 상기 저장소 를 자체로 붕괴시킨다.

또 다른 실시예에서, 밀봉된 유체 충진 렌즈에 대한 액츄에이터는 하우징 및 상기 하우징의 외부 표면을 따라 배치되는 복수의 돔을 포함한다. 상기 하우징은 내부 절반부 및 외부 절반부를 포함한다. 상기 복수의 돔은 상기 하우징의 상기 내부 절반부의 외부 표면을 따라 배치되는 복수의 준-안정 돔 및 상기 하우징의 상기 외부 절반부의 외부 표면을 따라 배치되는 복수의 쌍-안정 돔을 포함하고, 각각의 쌍-안정 돔은 각각의 준-안정 돔으로부터 직접 가로질러 배치된다. 상기 액츄에이터는 복수의 준-안정 돔 및 상기 복수의 쌍-안정 돔 사이에서 상기 하우징 내에 배치되는 저장소를 포함하고, 상기 저장소는 상기 유체 충진 렌즈와 유체 소통한다.

본 명세서에 포함되고 명세서의 일부를 형성하는 첨부된 도면은, 본 발명의 실시예를 나타내며, 또한 설명과 함께 추가적으로 발명의 원리에 대한 설명을 제공하고 관련 기술분야의 통상의 기술자가 본 발명을 만들고 사용할 수 있도록 한다.
도 1은 유체 충진 렌즈 시스템의 일 실시예의 사시도를 나타낸다.
도 2a는 예시적인 수직 트위저 액츄에이터의 사시도를 나타낸다.
도 2b는 도 2a의 수직 트위저 액츄에이터의 단면도를 나타낸다.
도 3은 예시적인 슬라이더의 일 실시예의 사시도이다.
도 4a는 일 실시예에 따라, 수직 트위저 액츄에이터 상의 제 1 위치에서 슬라이더의 측면도를 나타낸다.
도 4b는 일 실시예에 따라, 수직 트위저 액츄에이터 상의 제 2 위치에서 슬라이더의 측면도를 나타낸다.
도 4c는 일 실시예에 따라, 수직 트위저 액츄에이터 상의 제 3 위치에서 슬라이더의 측면도를 나타낸다.
도 5a는 예시적인 수평 트위저 액츄에이터의 사시도를 나타낸다.
도 5b는 도 5a의 수평 트위저 액츄에이터의 단면도를 나타낸다.
도 6a-d는 예시적인 슬라이더의 실시예들의 사시도를 나타낸다.
도 7a는 일 실시예에 따라, 수평 트위저 액츄에이터 상의 제 1 위치에서 슬라이더의 하향식도(top-down view)를 나타낸다.
도 7b는 일 실시예에 따라, 수평 트위저 액츄에이터 상의 제 2 위치에서 슬라이더의 하향식도를 나타낸다.
도 7c는 일 실시예에 따라, 수평 트위저 액츄에이터 상의 제 3 위치에서 슬라이더의 하향식도를 나타낸다.
도 8은 예시적인 피스톤-구동 액츄에이터의 사시 절개도를 나타낸다.
도 9a는 일 실시예에 따라, 피스톤-구동 액츄에이터 상의 제 1 위치에서 슬라이더의 부분 절개도를 나타낸다.
도 9b는 일 실시예에 따라, 피스톤-구동 액츄에이터 상의 제 2 위치에서 슬라이더의 부분 절개도를 나타낸다.
도 9c는 일 실시예에 따라, 피스톤-구동 액츄에이터 상의 제 3 위치에서 슬라이더의 부분 절개도를 나타낸다.
도 10은 예시적인 샌드위치 돔 액츄에이터의 분해 사시도를 나타낸다.
도 11은 일 실시예에 따라, 쌍-안정 돔의 구동 원리를 설명하는 단면도를 나타낸다.
도 12a-d는 일 실시예에 따라, 준-안정 돔의 구동 원리를 설명하는 단면도를 나타낸다.
본 발명의 실시예들은 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다.

비록 구체적인 구성 및 배열이 논의될지라도, 이것은 단지 설명의 목적을 위한 것임을 이해해야 한다. 관련 기술분야의 통상의 기술자는, 본 발명의 원리 및 범위로부터 벗어남이 없이 다른 구성 및 배열이 사용될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 또한, 본 발명이 다양한 다른 응용분야에 채용될 수 있음은 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다.

명세서에서 "일 실시예(one embodiment)", "일례(an embodiment)", "예시적인 실시예(an example embodiment)", 등에 대한 언급은, 설명된 실시예가 특별한 특징, 구조, 또는 특성을 포함할 수 있음을 나타내지만, 그러나 모든 실시예는 특별한 특징, 구조, 또는 특성을 필수적으로 포함하지 않을 수 있다. 게다가, 이러한 문구는 필수적으로 동일한 실시예를 언급하지 않는다. 추가적으로, 일례와 연관되어 특정 특징, 구조, 또는 특성이 설명되는 경우, 명시적으로 설명되거나 또는 그렇지 않은 다른 실시예와 연관되어 그러한 특징, 구조, 또는 특성을 적용하는 것은 본 기술분야의 기술자의 통상의 지식 내일 것이다.

유체 렌즈는, 강성 렌즈 및 콘택트 렌즈와 같은 시력 보정의 종래의 수단을 넘는 중요한 이점을 갖는다. 첫째로, 유체 렌즈는 쉽게 조절될 수 있다. 따라서 가까운 목적물을 보기 위해 추가적인 양의 도수 보정을 요구하는 사람은 거리 처방을 맞추어서 기초 도수의 유체 렌즈에 적합할 수 있다. 그러면 사용자는 중간 및 다른 거리에서 목적물을 보기 위해 요구되는 추가적인 양의 도수 보정을 얻기 위해 유체 렌즈를 조절할 수 있다.

둘째로, 유체 렌즈는 착용자에 의해 바람직한 도수 범위를 너머 연속적으로 조절될 수 있다. 그 결과, 착용자는 특정 빛 환경에서 특정 목적물 거리에 대한 굴절 에러를 정밀하게 맞추어 도수를 조절할 수 있다. 따라서, 유체 렌즈는, 도수의 조절이 결국 주변 빛의 레벨에 따른 착용자의 동공 크기에 따른 눈의 초점의 자연 깊이 변경에 대한 보상을 하도록 허용한다.

셋째로, 아크(arc)의 1 분(1/60 도)의 이미지 분해능(resolution)에 대응하며 일반적으로 시력의 허용가능 품질을 나타내도록 인지되는, 20/20 시력일지라도, 인간 망막은 더 좋은 이미지 분해능을 가질 수 있다. 건강한 인간 망막은 아크의 20초(1/300 도)를 분석할 수 있는 것으로 알려져 있다. 환자가 시력의 이 우수한 레벨를 성취하도록 디자인된 보정 안경은 약 0.10D 또는 더 나은 분해능을 가진다. 이 분해능은 지속적으로 조절가능한 유체 렌즈 요소에 의해 성취될 수 있다.

유체 렌즈 어셈블리의 일례에서, 하나 또는 그보다 많은 유체 렌즈는 그 자신의 액츄에이터 시스템을 제공받을 수 있고, 이를 통해 각 눈을 위한 렌즈는 독립적으로 조절될 수 있다. 이 특징은 부동시(anisometropic) 환자와 같은 착용자가 각 눈의 어떤 굴절 에러를 개별적으로 보정하도록 하며, 이를 통해 양쪽 눈 모두에 적절한 보정을 성취하며, 이는 더 나은 양안 시력 및 양안 합계(summation)의 결과를 이끈다.

도 1은 본 발명의 일예에 따라 유체 충진 렌즈 시스템(100)의 사시도를 나타낸다. 유체 충진 렌즈 시스템(100)은 브릿지(102), 좌측 및 우측 렌즈 모듈(104), 좌측 및 우측 힌지(108), 좌측 및 우측 액츄에이터 암(110), 및 액츄에이터 암(110)의 좌측 및 우측 말단부(112)를 포함한다. 열거되는 각 구성요소에 대한 모든 설명은 시스템에서 각 성분의 좌측 및 우측 버전들 모두에 적용하는 것으로 이해되어져야 할 것이다. 힌지(108)는 렌즈 모듈(104)을 액츄에이터 암(110)에 연결한다. 액츄에이터 암(110)은 저장소(미도시)를 압축하고 저장소와 렌즈 모듈(104) 사이에서 유체를 전달하도록 구동한다. 액츄에이터 암(110)의 말단부(112)는 착용자의 귀에 적합하게 형성된다.

일예에서, 렌즈 모듈(104)은 렌즈 모듈(104)의 에지를 규정하는 림(106)을 더 포함한다. 렌즈 모듈(104)은 예를 들어, 견고한 광학 렌즈의 에지 위로 편평하게 펼쳐지는 가요성 멤브레인(미도시)에 의해 제공되는 가요성 후방 표면을 더 포함할 수 있다. 렌즈 모듈(104)의 광학 도수를 변경하기 위해서, 멤브레인은 저장소(미도시)로부터 유체의 추가를 통해서 팽창될 수 있다(미도시). 저장소는 액츄에이터 암(110) 내에 배치되고, 힌지(108) 내에 배치되는 연결 튜브(미도시)를 통해 렌즈 모듈(104)에 부착된다. 연결 튜브는 그 내부에 수용되는 유체에 불투성으로 설계된다. 일예에서, 렌즈 모듈(104), 연결 튜브, 및 저장소를 포함하는 전체 어셈블리는 2년 이상의 전체 사용 기간 동안 유체 및 공기를 차단하는 실링을 유지하도록 설계된다. 일에서, 연결 튜브는 힌지 공동(cavity) 내에 수용될 수 있도록 얇다. 일예에서, 연결 튜브는 외부 직경에서는 2.0 mm 보다 작고 벽 두께에서는 0.5 mm 보다 작다. 일예에서, 연결 튜브는 60도보다 작은 각도로 구부러질 수 있다. 일예에서, 연결 튜브는 크림핑(crimping) 없이 45도보다 작은 각도로 구부러질 수 있다. 일예에서, 연결 튜브는 힌지의 반복된 구부러짐에 내구성이 있다.

액츄에이터 암(110)의 설계, 및 저장소를 압축하고 렌즈 모듈(104)의 광학도수를 변경하는 방법은 여기에 기술된다.

도 2a는 액츄에이터 암(110)의 일예의 사시도를 나타낸다. 이러한 예에서, 수직 트위저 액츄에이터(200)는 고정 단부(202), 자유 단부(204), 상부 펜치(206,top pincer), 및 하부 펜치(208,bottom pincer)를 갖는 트위저 어셈블리(218,tweezer assembly)를 포함한다. 저장소(210)는 상부 및 하부 펜치 사이에 배치된다. 수직 트위저 액츄에이터(200)는 브레이스(212), 기계적 멈추개(214a, 214b), 및 슬라이더(216)를 더 포함한다. 일예에서, 슬라이더(216)는 상부 펜치(206) 및 하부 펜치(208) 둘레로 맞추어지고 2개의 기계적 멈추개(214a, 214b) 사이에서 트위저 어셈블리(218)의 길이를 따라 횡방향으로 슬라이딩할 수 있다. 일예에서, 슬라이더(216)는 도 2a에 기술된 바대로 트위저 어셈블리(218)의 내측을 따라 횡방향으로 이동할 수 있다. 내측은 착용자의 머리를 향하여 마주하는 면으로 이해될 수 있다.

도 2b는 수직 트위저 액츄에이터(200)의 단면도를 제공한다. 도 2b는 슬라이더(216) 및 상부 펜치(206)와 하부 펜치(208) 모두 사이에 배치되는 볼 베어링(220)의 도면을 제공한다. 볼 베어링(220)은 어셈블리의 슬라이더(216)와 그 나머지 사이에서 낮은 마찰 접촉을 제공한다. 다른 베어링 설계가, 예를 들어, 롤러 슬라이더, 플레인 베어링 또는 도브테일 베어링이 슬라이더의 이동을 위해 활용될 수 있다. 도 2b는 또한 상부 펜치(206)와 하부 펜치(208)를 위해 지지를 제공하는 브레이스(212)의 예시도를 제공한다. 비록 도 2b가 곡선 형상을 갖는 상부 펜치(206)와 하부 펜치(208)를 도시하지만, 예를 들어 저장소(210) 상에 추가적 압축을 야기하는 평탄한 형상인, 다른 형상도 사용될 수 있다.

도 3은 어셈블리의 나머지로부터 제거되는 슬라이더(216)의 사시도를 나타낸다. 일예에서, 슬라이더(216)는 둥근(rounded) 커프스(cuff) 형상을 갖는다. 예를 들어, 브라켓 형상인, 슬라이더(216)를 위한 다른 형상들도 사용될 수 있다.

도 4a는 기계적 멈추개(214a)에 대한 제 1 위치에서 슬라이더(216)를 갖는 수직 트위저 액츄에이터(400)의 측면도를 나타낸다. 도 4b는 트위저 어셈블리(218)의 고정 단부(202) 및 자유 단부(204) 사이에서 제 2 위치로 트위저 어셈블리(218)의 내측을 따라 슬라이더(216)의 횡방향 이동(404)을 갖는 수직 트위저 액츄에이터(402)를 나타낸다. 상기 이동은 상부 펜치(206)와 하부 펜치(208)를 서로를 향해 구부리고 저장소(210)를 압축하게 야기한다. 도 4c는 기계적 멈추개(214b)에 대하여 제 3 위치로 트위저 어셈블리(218)의 내측을 따라 슬라이더(216)의 횡방향 이동(408)을 갖는 수직 트위저 액츄에이터(406)를 나타낸다. 상기 제 3 슬라이더 위치로의 이동은 최대 압축 상태로 저장소(210)의 추가적 압축을 야기한다. 일예에서, 슬라이더(216)가 트위저 어셈블리(218)의 내측을 따라 횡방향으로 자유 단부(204)로부터 고정 단부(202)를 향해 이동해 나감에 따라, 저장소(210) 상의 압축력은 이완되고, 저장소(210)는 그 원래 형상으로 복원하며, 일시적으로 유체 상에 낮은 압력을 야기하고, 이에 따라 렌즈 모듈(104)로부터 유체를 빠져 나가게 한다.

도 5a는 액츄에이터 암(110)의 일예의 사시도를 나타낸다. 이러한 예에서, 수평 트위저 액츄에이터(500)는 고정 단부(502), 자유 단부(504), 고정 펜치(506), 및 자유 펜치(508)를 갖는 트위저 어셈블리(516)를 포함한다. 저장소(510)는 고정 펜치(506) 및 자유 펜치(508) 사이에 배치된다. 수직 트위저 액츄에이터(500)는 기계적 멈추개(512a, 512b), 및 슬라이더(514)를 더 포함한다. 일예에서, 슬라이더(216)는 고정 펜치(506) 및 자유 펜치(508) 상에 적합하고 기계적 멈추개(512a, 512b) 사이에서 트위저 어셈블리(516)의 길이를 따라 횡방향으로 슬라이딩할 수 있다.

일예에서, 고정 펜치(506) 및 자유 펜치(508) 모두는 임의의 형상 또는 크기일 수 있다. 일예에서, 고정 펜치(506)는 자유 펜치(508)의 브라켓 형상보다 큰 브라켓 형상을 가질 수 있다.

도 5b는 수평 트위저 액츄에이터(500)의 단면도를 제공한다. 볼 베어링(518)은 슬라이더(514) 및 두개의 펜치 중 어느 하나 또는 모두의 사이에 배치된다. 볼 베어링(518)은 슬라이더(514) 및 트위저 어셈블리(516)의 외부 표면 사이에서 낮은 마찰 접촉을 제공한다. 일예에서, 볼 베어링(520)은 또한 슬라이더(514) 및 저장소(510) 사이에서 롤링 접촉을 제공하도록 포함될 수 있다. 볼 베어링(520)은 정적 마찰(static friction)을 극복하기 위해서 볼 베어링(518)보다 높은 힘을 요구하고 슬라이더(514)의 원치 않은 이동을 방지한다. 다른 베어링 설계가 예를 들어, 롤러 슬라이더, 플레인 베어링 또는 도브테일 베어링이 슬라이더(514)의 이동을 위해 활용될 수 있다.

도 6a-d는 수평 트위저 액츄에이터(500)로 사용을 위한 슬라이더 설계의 예들을 나타낸다. 도 6a는 개방 브라켓 슬라이더(600)의 사시도를 나타낸다. 도 6b는 폐쇄 브라켓 슬라이더(602)의 사시도를 나타낸다. 도 6c는 연결부(604) 및 슬라이딩 루프(606)를 더 도시하는 개방 브라켓 슬라이더(600)의 사시도를 나타낸다. 슬라이딩 루프(606)는 개방 브라켓 슬라이더(600) 또는 폐쇄 브라켓 슬라이더(602) 중 어느 하나보다 트위저 어셈블리(518)에 더 근접하게 적합하다. 연결부(604)는 슬라이딩 루프(606)를 개방 브라켓 슬라이더(600)에 부착한다. 일예에서, 슬라이딩 루프(606)는 앞서 기술된 바대로 하나 또는 두개의 펜치 또는 저장소(510) 중 어느 하나에 접촉하기 위해서 볼 베어링(미도시)을 사용한다. 도 6d는 폐쇄 브라켓 슬라이더(602) 내에 상기 기술된 바대로 슬라이딩 루프(606) 및 연결부(604)를 나타낸다.

도 7a는 기계적 멈추개(512a)에 대하여 제 1 위치에서 슬라이더(514)를 갖는 수평 트위저 액츄에이터(700)의 하향식도를 나타낸다. 도 7b는 트위저 어셈블리(516)의 고정 단부(502) 및 자유 단부(504) 사이에서 제 2 위치로 트위저 어셈블리(516)의 길이를 따라 슬라이더(514)의 횡방향 이동(704)을 갖는 수평 트위저 액츄에이터(702)를 나타낸다. 상기 이동은 자유 펜치(508)가 고정 펜치(506)를 향해 구부리고 저장소(510)를 압축하게 야기한다. 도 7c는 기계적 멈추개(512b)에 대하여 제 3 위치로 트위저 어셈블리(516)의 길이를 따라 슬라이더(514)의 횡방향 이동(708)을 갖는 수평 트위저 액츄에이터(706)를 나타낸다. 상기 제 3 슬라이더 위치로의 이동은 최대 압축 상태로 저장소(510)의 추가적 압축을 야기한다. 일예에서, 슬라이더(514)가 트위저 어셈블리(516)의 길이를 따라 횡방향으로 자유 단부(504)로부터 고정 단부(502)를 향해 이동해 나감에 따라, 저장소(510) 상의 압축력은 이완되고, 저장소(510)는 그 원래 형상으로 복원하며, 일시적으로 유체 상에 낮은 압력을 야기하고, 이에 따라 렌즈 모듈(104)로부터 유체를 빠져 나가게 한다.

도 8은 액츄에이터 암(110)의 일예의 사시도를 나타낸다. 이러한 예에서, 피스톤-구동 액츄에이터(800)는 하우징(812), 하우징(812) 내에 배치되는 피스톤(802), 및 하우징(812) 내에 배치되며 피스톤(802)에 부착되는 말단부(806)를 갖는 저장소(804)를 포함한다. 피스톤-구동 액츄에이터(800)는 기계적 멈추개(808a, 808b), 및 슬라이더(810)를 더 포함한다. 일예에서, 슬라이더(810)는 하우징(812)의 외부 표면 둘레에 맞추어지며 기계적 멈추개(808a, 808b) 사이에 하우징(812)의 길이를 따라 횡방향으로 슬라이딩할 수 있다.

일예에서, 피스톤(802)은 고정 극성을 갖는 자력체이다. 일예에서, 슬라이더(810)는 피스톤(802)의 극성과 반대인 고정 극성을 가진 자력체이다. 하우징(812)의 길이를 따라 슬라이더(810)의 횡방향 이동은 피스톤(802)과 슬라이더(810) 사이에서 자력 때문에 피스톤(802)을 또한 하우징(812) 내에서 횡방향으로 이동하도록 야기한다. 슬라이더(810)는 예를 들어, 도 6a 또는 도 6b에 나타내어진 바와 같이, 임의의 형상을 가질 수 있다.

도 9a는 기계적 멈추개(808a)에 대하여 제 1 위치에서 슬라이더(810)를 갖는 피스톤-구동 액츄에이터(900)의 측면도를 나타낸다. 도 9b는 기계적 멈추개(808a, 808b) 사이의 제 2 위치로 하우징(812)의 길이를 따라 슬라이더(810)의 횡방향 이동(904)을 갖는 피스톤-구동 액츄에이터(902)를 나타낸다. 횡방향 이동(904)은 피스톤(802)은 또한 횡방향으로 이동하게 야기하고, 그에 의해 저장소(804)의 말단부(806)를 힌지(108)에 더 근접하게 가압하고 저장소(804)를 붕괴시킨다. 도 9c는 기계적 멈추개(808b)에 대하여 제 3 위치로 하우징(812)의 길이를 따라 슬라이더(810)의 횡방향 이동(908)을 갖는 피스톤-구동 액츄에이터(906)를 나타낸다. 제 3 위치로의 횡방향 이동(908)은 최대 상태로 저장소(804)의 추가적 압축을 야기한다. 일예에서, 슬라이더(810)가 하우징(812)의 길이를 따라 횡방향으로 힌지(108)로부터 이동함에 따라, 피스톤(802)은 또한 횡방향으로 힌지(108)로부터 이동한다. 이는 저장소(804)를 그 원래 형상으로 복원하도록 야기하고, 일시적으로 유체 상에 낮은 압력을 야기하고, 이에 따라 렌즈 모듈(104)로부터 유체를 빠져 나가게 한다.

도 10은 액츄에이터 암(110)의 또 다른 예의 분해 사시도를 나타낸다. 이러한 예에서, 샌드위치 돔 액츄에이터(1000,sandwich dome actuator)는 내부 절반부(1002,inner half), 외부 절반부(1004,outer half)을 갖는 하우징(1010), 하우징(1010)의 내부 절반부(1002) 상의 복수의 준-안정 돔(1006,meta-stable domes), 및 하우징(1010)의 외부 절반부(1004) 상의 복수의 쌍-안정 돔(1008,bi-stable domes)을 포함한다. 저장소(1012)는 하우징(1010) 내에 배치되고 준-안정 돔(1006) 및 쌍-안정 돔(1008) 사이에 배치된다. 일예에서, 각 쌍-안정 돔(1008)은 각각의 준-안정 돔(1006)으로부터 직접 가로질러 배치된다. 쌍-안정 돔(1008) 또는 각각의 준-안정 돔(1006) 중 어느 하나의 압축은 상기 돔들 사이에서 저장소(1012)의 일 영역 상에 압축을 야기한다.

하우징(1010)의 외부 표면을 따라 복수의 준-안정 돔(1006)을 가로지르는 복수의 쌍-안정 돔(1008)은 착용자에게 하우징(1010) 내부 및 돔들 사이에 배치되는 저장소(1012) 상에 압축 상태를 주의 깊게 제어하도록 허여한다. 쌍-안정 돔(1008)은 국지적 최대 압축을 허여하는 반면 준-안정 돔(1006)은 국지적 가변 압축 상태를 허여한다. 돔들의 상태를 변경함에 의해서 저장소(1012) 상에 압축을 해제함은 저장소(1012)를 그 원래 형상으로 복원하도록 야기하고, 일시적으로 유체 상에 낮은 압력을 야기하고, 이에 따라 렌즈 모듈(104)로부터 유체를 빠져 나가게 한다.

일예에서, 쌍-안정 돔(1008) 또는 준-안정 돔(1006) 중 어느 하나는 저장소(1012) 상에 전체 압축량을 제어하기 위해서 힌지(108)로부터 가장 멀리 위치된 돔으로 시작해서 힌지(108)를 향해 내부로 이동하는 차례로 가압된다. 일예에서, 하우징(1010)의 외부를 따라 쌍-안정 돔(1008) 또는 준-안정 돔(1006) 모두를 압축함은 저장소(1012) 상에 최대 압축 상태를 야기한다.

도 11은 각각의 준-안정 돔(1102)으로부터 가로지르는 단일 쌍-안정 돔(1100)의 단면을 나타내고, 나아가 쌍-안정 돔(1100)의 작용을 묘사한다. 쌍-안정 돔(1100)은 이완 상태(1104) 또는 압축 상태(1106) 중 어느 하나로 존재한다. 이완 상태(1104)에서, 쌍-안정 돔(1100)은 하우징(1010)의 길이에 수직한 방향으로 저장소(1012)로부터 외부로 밀려진다. 압축 상태(1106)에서, 쌍-안정 돔(1100)은 하우징(1010)의 길이에 수직한 방향으로 저장소(1012)를 향하여 내부로 밀려진다. 압축 상태(1106)는 압축된 쌍-안정 돔(1100) 및 각각의 준-안정 돔(1102) 사이에 저장소(1012)의 영역 상에 최대의 국지적 압축을 야기한다. 쌍-안정 돔(1100)의 외부 표면에 제 1 력(1108)을 적용함은 이완 상태(1104)로부터 압축 상태(1106)로 스위칭한다. 제 2 력(1110)을 적용함은 압축 상태(1106)로부터 이완 상태(1104)로 스위칭한다. 양 힘 중 어느 하나는 임의의 외부 수단에 의해 적용될 수 있다. 예를 들어, 양 힘 중 어느 하나는 쌍-안정 돔 상에 가압하는 착용자의 손가락에 의해 적용될 수 있다. 제 1 력(1108) 및 제 2 력(1110)은 동일한 크기 또는 상이한 크기일 수 있다. 각각의 힘은 상기 양 상태 사이에서 쌍-안정 돔(1100)을 스위칭하기 위해서 주어진 문턱값 크기(threshold magnitude)보다 더 커야 한다.

도 12a-d는 각각의 준-안정 돔(1202)으로부터 가로지르는 단일 쌍-안정 돔(1200)의 단면을 나타내고, 나아가 준-안정 돔(1202)의 작용을 묘사한다. 준-안정 돔(1202)은 완전 이완 상태(1204) 및 완전 압축 상태(1206) 사이에서 어느 상태로 존재할 수 있다. 완전 이완 상태(1204)와 완전 압축 상태(1206)는 둘다 모두 앞서 기술한 바대로 쌍-안정 돔(1100)의 상태들에 유사하다. 도 12a는 완전 이완 상태(1204)에서 준-안정 돔(1202)을 나타낸다. 하나 또는 그보다 많은 힘은 저장소(1012)를 향해 내부로 가압하기 위해서 준-안정 돔(1202)의 표면에 적용될 수 있다. 예를 들어, 도 12b는 완전 이완 상태(1204)로부터 제 1 상태(1210)로 준-안정 돔(1202)을 가압하여 저장소(1012) 상에 제 1 압력을 야기하는 제 1 력(1208)을 나타낸다. 도 12c는 제 2 상태(1214)로 준-안정 돔(1202)을 가압하여 저장소(1012) 상에 제 1 압축보다 더 큰 제 2 압력을 야기하는 제 2 력(1212)을 나타낸다. 도 12d는 완전 압축 상태(1206)로 준-안정 돔(1202)을 가압하여 준-안정 돔(1202)과 쌍-안정 돔(1200) 사이에 저장소(1012) 영역 상에 최대의 국지적 압축을 야기하는 제 3 력(1216)을 나타낸다. 준-안정 돔(1202)은 각각의 쌍-안정 돔(1200)을 그 압축 상태로 가압함에 의해 완전 이완 상태(1204)로 복귀될 수 있고 이에 따라 준-안정 돔(1202)을 밀어내어 저장소(1012)로부터 빠져 나가게 한다.

상기 예는 작용 설명에서 제한하도록 의도되는 것은 아니다. 주어진 문턱값보다 더 큰 가변 크기의 임의의 개수의 힘들은 준-안정 돔의 상태를 변경하도록 사용될 수 있다. 상기 힘들은 임의의 외부 수단에 의해 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 힘들은 준-안정 돔 상에 가압하는 착용자의 손가락에 의해 적용될 수 있다.

설명된 다양한 액츄에이터 어셈블리의 부품들은, 예를 들어, 제한되는 것은 아니지만, 트위저 어셈블리, 하우징, 슬라이더, 볼 베어링, 준-안정 돔 및 쌍-안정 돔 등은, 금속 주입 몰딩(metal injection molding,MIM), 주조, 기계가공, 플라스틱 주입 몰딩(plastic injection molding), 및 그와 유사한 것과 같은 어느 적절한 처리를 통해 제조될 수 있다. 소재의 선택은 기계적 속성, 온도 민감도, 확산과 같은 광학 속성, 성형성 속성, 또는 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 분명한 어떤 요소의 요청에 의해 추가로 알려질 수 있다.

유체 렌즈에 사용된 유체는 무색의 유체일 수 있다, 그러나, 다른 실시예는 색이 있는 유체를 포함하며, 이는 선글라스에 적용하기 위한 것과 같은 적용에 의존한다. 사용될 수 있는 유체의 일례는 "확산 펌프 오일(diffusion pump oil)" 명칭으로 Dow Corning of Midland, MI에 의해 제조되며, 일반적으로 "실리콘 오일(silicone oil)"로 지칭되기도 한다.

유체 렌즈는 유리, 플라스틱, 또는 다른 어떤 적절한 소재로 만들어진 강성 광학 렌즈를 포함할 수 있다. 제한되지 않는 예를 들어, 다른 적절한 소재는 디에틸글리콜 비스아릴 카보네이트(Diethylglycol bisallyl carbonate, DEG-BAC), 폴리(메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate)), 폴리메타크릴산 메틸(PMMA) 및 상품명 트라이벡스(TRIVEX(PPG))인, 사유 폴리우레아 복합체(proprietary polyurea complex)를 포함한다.

유체 렌즈는, 제한되지 않는 예를 들어, 투명하고 탄성을 갖는 폴리올레핀스(polyolefins), 폴리사이클로알리파틱(polycycloaliphatics), 폴리에테르(polyethers), 폴리에스테르(polyesters), 폴리이미드(polyimides), 및 폴리우레탄(polyurethanes), 예를 들어, 마일라(MYLAR) 또는 사란(SARAN)으로 제조된 것들과 같은, 상업적으로 이용가능한 필름을 포함하는 폴리염화비닐리덴 필름(polyvinylidene chloride films)과 같은 가요성, 투명, 방수 소재로 제조된 막을 포함할 수 있다. 막 소재로서 사용되기 위한 적절한 다른 고분자(polymer)는, 제한되지 않는 예를 들어, 폴리설폰(polysulfones), 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리티오우레탄(polythiourethanes), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 사이클로올레핀 폴리머(polymers of cycloolefins) 및 알라파틱(aliphatic) 또는 아릴사이클릭 폴리에테르(alicyclic polyethers)를 포함한다.

연결 튜브는 TYGON(폴리염화비닐(polyvinyl chloride)), PVDF(폴리비닐리덴 플루오리드(polyvinyledene fluoride)), 및 천연고무와 같은 하나 또는 그 이상의 소재로 만들어질 수 있다. 예를 들어, PVDF는 크림핑에 대한 저항성, 투과성(permeability), 및 내구성에 기초하여 적절할 수 있다.

하우징과 트위저 어셈블리는 어떤 적절한 형상일 수 있고, 플라스틱, 금속, 또는 다른 어떤 적절한 소재일 수 있다. 일례에서, 하우징과 트위저 어셈블리는, 제한되지 않는 예를 들어 고충격 저항 플라스틱 소재, 알루미늄(aluminum), 티타늄(titanium), 또는 그와 유사한 것과 같은 경량 소재로 제조될 수 있다. 일례에서, 하우징과 트위저 어셈블리는 투명한 소재로 전체 또는 일부가 만들어질 수 있다.

저장소는, 제한되지 않는 예를 들어, DuPont Performance Elastomers LLC of Wilmington, DE에 의해 제공되는 열수축 바이터(VITONⓡ)(가요성), DSG-CANUSA of Meckenheim, Genmany에 의해 제조된 DERAY - KYF 190(반강체), Tyco Electronics Corp. of Berwyn, PA(이전 Raychem Crop.)에 의해 제조된 RW-175, 또는 다른 어떤 적절한 소재와 같은 폴리비닐리덴 디플루오리드(Polyvinyledene Difluoride)로 제조될 수 있다. 저장소의 추가적 실시예는 미국출원 제 12/904,736호에 기술된다.

과제의 해결 수단 및 요약서가 아닌, 발명의 상세한 설명 부분이 청구범위를 해석하기 위해 사용되는 것으로 의도됨이 이해되어져야 한다. 과제의 해결 수단 및 요약서는 발명자에 의해 고려되는 본 발명의 모든 예시적인 실시예가 아닌 하나 또는 그보다 많은 실시예를 제공할 수 있고, 이에 따라 어느 방식으로든 본 발명 및 첨부되는 청구범위를 제한하도록 의도되지 않는다.

본 발명은 구체화된 관계 및 기능의 실행을 나타내는 기능적인 구축 순서로서 상기에 설명되어 왔다. 이러한 기능적인 구축 순서의 경계는 설명의 편리성을 위해 본 명세서 상에 임의로 규정되어 왔다. 대안적인 경계는 구체화된 관계 및 기능이 적절히 수행되는 동안은 규정될 수 있다.

구체적 실시예들의 앞선 설명은 발명의 일반적인 본질을 아주 완전하게 밝힐 것이므로 다른 당업자들은 본 발명의 일반적인 개념을 벗어남이 없이, 과도한 실험 없이, 관련 기술 내의 지식을 적용함에 의해서, 상기 구체적 실시예들을 다양한 응용에 대해 용이하게 적용 및/또는 변경할 수 있다. 따라서, 상기 적용 및/또는 변경은 본 명세서에 제공된 가르침과 지도에 기초하여, 개시된 실시예들의 균등물의 범위와 의미 내에 있는 것으로 의도된다. 본 명세서에서 어법 및 전문용어는 설명의 목적을 위함이지 제한하고자 하는 것이 아님이 이해되어져야 하고, 그에 따라 본 명세서의 어법 및 전문용어는 가르침과 지도의 관점에서 통상의 기술자에 의해 설명되어진다.

본 발명의 범위 및 폭은 상기 설명된 예시적인 실시예들 중 어느 하나에 의해 제한되어져서는 안되고, 단지 이하의 청구범위 및 그 균등물과 부합되게 규정되어야 한다.

Claims

밀봉된 유체 충진 렌즈에 대한 액츄에이터로서,
고정 단부 및 자유 단부를 갖는 트위저 어셈블리(tweezer assembly);
상기 트위저 어셈블리 내에 배치되는 저장소; 및
상기 트위저 어셈블리의 외부 표면을 따라 횡방향으로 이동 가능한 슬라이더
를 포함하고,
상기 저장소는 상기 유체 충진 렌즈와 유체 소통하고 상기 고정 단부 및 상기 자유 단부 사이에서 상기 트위저 어셈블리의 길이에 평행하게 배치됨으로써 상기 트위저 어셈블리의 구부림이 상기 저장소의 길이를 따라 상기 저장소를 압축하고,
상기 트위저 어셈블리의 일단으로부터 타단으로의 상기 슬라이더의 이동은 상기 트위저 어셈블리를 구부리는,
액츄에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 슬라이더는 상기 트위저 어셈블리의 길이를 따라 횡방향으로 이동하는,
액츄에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 트위저 어셈블리의 구부림 방향은 상기 트위저 어셈블리의 길이에 관하여 수직방향으로 정렬되는,
액츄에이터.
제 3 항에 있어서,
상기 슬라이더는 둥근(rounded) 커프스(cuff) 형상을 가진,
액츄에이터.
제 3 항에 있어서,
상기 슬라이더는 상기 트위저 어셈블리의 내측을 따라 이동하는,
액츄에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 트위저 어셈블리의 구부림 방향은 상기 트위저 어셈블리의 길이에 관하여 수평 방향으로 정렬되는,
액츄에이터.
제 6 항에 있어서,
상기 슬라이더는 개방 브라켓 형상을 가진,
액츄에이터.
제 6 항에 있어서,
상기 슬라이더는 폐쇄 브라켓 형상을 가진,
액츄에이터.
제 7 항에 있어서,
상기 슬라이더는 상기 슬라이더에 연결되는 슬라이딩 루프(sliding loop)를 더 포함하고, 상기 슬라이딩 루프는 상기 트위저 어셈블리 둘레에 맞추어지는,
액츄에이터.
제 8 항에 있어서,
상기 슬라이더는 상기 슬라이더에 연결되는 슬라이딩 루프를 더 포함하고, 상기 슬라이딩 루프는 상기 트위저 어셈블리 둘레에 맞추어지는,
액츄에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 슬라이더는 상기 슬라이더와 상기 트위저 어셈블리 사이에 배치되는 볼 베어링 상에서 활주하는(glide),
액츄에이터.
제 6 항에 있어서,
상기 슬라이더는 상기 슬라이더와 상기 저장소 사이에 배치되는 볼 베어링 상에서 활주하는,
액츄에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 트위저 어셈블리에 따른 상기 슬라이더의 이동은 2개의 기계적 멈추개 사이에 구속되는(confine),
액츄에이터.
제 1 항에 있어서,
상기 트위저 어셈블리의 상기 고정 단부는 상기 유체 충진 렌즈에 대해 원위인,
액츄에이터.
밀봉된 유체 충진 렌즈에 대한 액츄에이터로서,
하우징;
상기 하우징 내에 배치되는 저장소로서, 상기 저장소는 상기 유체 충진 렌즈와 유체 소통하고 상기 하우징의 길이에 평행하게 배치되고, 상기 길이는 상기 하우징의 최장 치수(dimension)인, 저장소;
상기 하우징 내부에 배치되고 상기 저장소의 원위 말단부에 부착되는 피스톤으로서, 상기 피스톤은 고정 극성을 가진 자력체이고, 상기 하우징의 제 1 단부로부터 상기 하우징의 제 2 단부로의 상기 피스톤의 횡방향 이동은 상기 저장소를 자체적으로 붕괴시키는, 피스톤; 및
상기 하우징의 외부 표면을 따라 횡방향으로 이동할 수 있는 슬라이더로서, 상기 하우징의 제 1 단부로부터 상기 하우징의 제 2 단부로 상기 슬라이더의 이동은 상기 저장소를 자체적으로 붕괴시키도록 상기 피스톤을 이동시키는, 슬라이더
를 포함하는,
액츄에이터.
제 15 항에 있어서,
상기 슬라이더는 상기 피스톤의 극성과 반대인 고정 극성을 가진 자력체인,
액츄에이터.
제 15 항에 있어서,
상기 슬라이더는 개방 브라켓 형상을 가진,
액츄에이터.
제 15 항에 있어서,
상기 슬라이더는 폐쇄 브라켓 형상을 가진,
액츄에이터.
제 15 항에 있어서,
상기 슬라이더는 상기 슬라이더와 상기 하우징 사이에 배치되는 볼 베어링 상에서 활주하는,
액츄에이터.
제 15 항에 있어서,
상기 하우징의 상기 외부 표면을 따르는 상기 슬라이더의 횡방향 이동은 2개의 기계적 멈추개 사이에 구속되는,
액츄에이터.
밀봉된 유체 충진 렌즈에 대한 액츄에이터로서,
상기 액츄에이터는:
내부 절반부 및 외부 절반부를 갖는 하우징;
상기 하우징의 외부 표면을 따라 배치되는 복수의 압축 가능한 돔(dome); 및
상기 하우징 내에 배치되는 저장소를 포함하고,
상기 복수의 압축 가능한 돔은:
상기 하우징의 상기 내부 절반부의 외부 표면을 따라 배치되는 복수의 준-안정 돔(meta-stable dome); 및
상기 하우징의 상기 외부 절반부의 외부 표면을 따라 배치되는 복수의 쌍-안정 돔(bi-stable dome)을 포함하고,
각각의 쌍-안정 돔은 각각의 준-안정 돔으로부터 직접 가로질러 배치되고,
상기 저장소는 상기 유체 충진 렌즈와 유체 소통하고, 상기 복수의 준-안정 돔 및 상기 복수의 쌍-안정 돔 사이에 배치되는,
액츄에이터.
제 21 항에 있어서,
각각의 쌍-안정 돔은 각각의 준-안정 돔으로 압축 가능한,
액츄에이터.
제 22 항에 있어서,
각각의 쌍-안정 돔은 압축 상태 또는 이완 상태로 존재하는,
액츄에이터.
제 23 항에 있어서,
상기 쌍-안정 돔의 압축 상태는 상기 저장소의 최대의 국지적 압축을 야기하는,
액츄에이터.
제 23 항에 있어서,
상기 이완 상태는 상기 저장소의 비-압축을 야기하는,
액츄에이터.
제 23 항에 있어서,
상기 쌍-안정 돔의 압축은 상기 저장소의 압축을 야기하는,
액츄에이터.
제 21 항에 있어서,
각각의 준-안정 돔은 각각의 쌍-안정 돔으로 압축 가능한,
액츄에이터.
제 27 항에 있어서,
각각의 준-안정 돔은 완전 압축 상태와 완전 이완 상태 사이의 임의의 상태로도 존재하는,
액츄에이터.
제 28 항에 있어서,
상기 완전 압축 상태는 상기 저장소의 최대의 국지적 압축을 야기하는,
액츄에이터.
제 28 항에 있어서,
상기 완전 이완 상태는 상기 저장소의 비-압축을 야기하는,
액츄에이터.
제 21 항에 있어서,
상기 압축 가능한 돔은 상기 하우징의 길이를 따라 등거리로 이격되고, 상기 길이는 상기 하우징의 최장 치수인,
액츄에이터.
제 21 항에 있어서,
어느 하나의 쌍-안정 돔의 압축은 임의의 압축 상태로부터 완전 이완 상태로 상기 각각의 준-안정 돔을 복귀하게 하는,
액츄에이터.
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