BR112014024036B1

BR112014024036B1 - unidade de membrana deformável, e, artigo para os olhos

Info

Publication number: BR112014024036B1
Application number: BR112014024036-1A
Authority: BR
Inventors: Robert Edward Stevens; Alex Edgington; Benjamin Tristram Holland; Daniel Paul Rhodes; Dijon Pietropinto; Derek Paul Forbes Bean; Roger Brian Minchin Clarke; Peter Lee Crossley; Richard Leefe Douglas Murray; Edwin James Stone
Original assignee: Adlens Limited
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2020-12-01
Also published as: US20150309334A1; JP6250630B2; US20170269378A1; CA2868672C; CN104364699B; US9709824B2; US9791720B2; CN104350413B; CA2868650C; JP2019164373A; JP2015513121A; US10823981B2; JP6835429B2; CN104364699A; RU2637383C2; JP2015511732A; CN104350413A; BR112014024040B1; US20180101028A1; EP2831666A1

Abstract

UNIDADE DE MEMBRANA DEFORMÁVEL, ARTIGO PARA OS OLHOS, E, ÓCULOS Uma unidade de membrana deformáveI compreende um envelope cheio com fluido pelo menos parcialmente flexível, uma parede da qual é formada por uma membrana elástica que é mantida em tomo da sua borda através de um anel de suporte dobrável de maneira resiliente, um suporte fixado para o envelope e meios que podem ser operados de maneira seletiva para causar o movimento relativo entre o anel de suporte e o suporte para ajustar a pressão do fluido no envelope, desta forma para fazer com que a membrana se deforme. A rigidez de dobramento do anel varia em torno do anel tal que através da deformação da membrana o anel se dobra de maneira variável para controlar a forma da membrana para uma forma predefinida. O meio móvel compreende uma pluralidade de membros de engate de anel que são arranjados para aplicar uma força para o anel em pontos de controle espaçados. Existem pelo menos três pontos de controle, e existe um ponto de controle em cada ponto ou próximo de cada ponto no anel onde o perfil do anel que é necessário para produzir a forma predefinida através da deformação (...).

Description

[0001] A presente invenção provê aprimoramentos nas ou que se referem às unidades de membrana não arredondadas deformáveis em que a forma de uma membrana é ajustável de maneira controlável através da alteração da pressão do fluido na membrana. A invenção possui referência particular às unidades em que a membrana é seletivamente deformável de maneira esférica ou de acordo com outro polinômio de Zernike. Em algumas modalidades a unidade pode ser uma lente cheia com fluido com potência óptica variável em que a membrana é transparente e forma uma superfície óptica da lente a qual curvatura pode ser ajustada substancialmente sobre toda a lente com distorção óptica mínima que pode de outra forma ser causada pelo caráter não redondo da lente. Em outras modalidades, a membrana pode ser espelhada e/ou opaca. Outras aplicações da unidade da membrana incluem transdutores acústicos e semelhantes.

[0002] Lentes cheias com fluido de foco variável são conhecidas na técnica. Tais lentes em geral compreendem um envelope transparente cheio com fluido, as superfícies ópticas opostas da lente que são formadas por duas paredes opostas espaçadas do envelope, pelo menos uma das paredes a qual compreende uma membrana transparente flexível. Por exemplo, US 1269422 divulga uma lente com paredes opostas espaçadas de formação arqueada que são fundidas junto em suas bordas circunferenciais e que podem ser ajustadas uma em direção a outra ou para longe entre si, e um corpo líquido entre as paredes. A pressão do fluido dentro do envelope é ajustável para alterar o grau de curvatura da membrana, ajustando desta forma a potência da lente. Em alguns exemplos, o volume do envelope pode ser ajustado, como em US 1269422 ou WO 99/061940 Al. Alternativamente a quantidade do fluido dentro do envelope pode ser ajustada, como em US 2576581, US 3161718 e US 3614215, Em qualquer caso, um aumento na pressão do fluido dentro do envelope causa a deformação da membrana flexível,

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

[0004] Uma desvantagem das lentes cheias com fluido divulgadas pelos documentos mencionados acima é que elas precisam ser circulares, ou pelo menos substancialmente circular, com um limite rígido, de maneira a manter a membrana esférica; de outra forma distorção óptica indesejada ocorre. No entanto, circular não é uma forma preferida para certas aplicações, incluindo artigo para os olhos, já que não é considerado para ser esteticamente atraente para estas aplicações. Lentes redondas também podem ser inadequadas ou não práticas para certas aplicações, tais como em instrumentos ópticos.

[0005] É desejável portanto prover uma lente não redonda ajustável, em que a lente não é distorcida quando a potência óptica da lente é aumentada.

[0006] US 5371629 divulga a não circular lente de comprimento focal variável que inclui uma lente rígida para prover a correção de distância do usuário, e uma lente cheia com fluido ligada por uma membrana elastomérica que pode ser distendida para prover uma adição próxima variável. O líquido, que possui um volume fixo, é armazenado no campo de visão entre a membrana elástica e a lente rígida. A variação da potência óptica da lente cheia com fluido é alcançada por deslocamento do suporte da membrana ao qual a periferia externa da membrana elastomérica estirada é anexada. US 5371629 reivindica que a forma da membrana distendida é substancialmente esférica, apesar de a circunferência da membrana não ser circular, permitindo que o suporte de membrana dobre de uma maneira controlada predeterminada quando ela é movida.

[0007] Especificamente, a espessura do suporte da membrana varia em torno da circunferência do suporte da membrana, US 5371629 afirma que através do proporcionamento apropriado do momento de inércia da seção do suporte da membrana em torno da sua circunferência, a forma do suporte da membrana, quando defletida, pode ser feita tal como para resultar em uma membrana substancialmente esférica, apesar do fato de que a forma da membrana livre é não circular. A configuração do suporte da membrana necessária para resultar na deformação desejada para qualquer lente particular pode ser calculada usando o método de análise de elemento finito ou de outros modos. No entanto, a lente cheia de líquido de US 5371629 não é prática para várias razões e nunca foi comercializada. Em particular, apesar dos seus ensinamentos, US 5371629 falha em divulgar uma lente cheia com fluido que evita a distorção indesejada quando a membrana está distendida, e o grau de distorção encontrado na lente cheia de líquido de US 5371629 torna a lente inútil.

[0008] WO 95/27912 A1 propõe uma solução alternativa que compreende o uso de um suporte do anel de membrana não redondo tendo uma abertura central circular, mas isto não provê uma lente não redonda real e é um arranjo complicado que também é ótimo a partir de um ponto de vista estético.

[0009] Similarmente, é desejável ser capaz de ajustar de maneira controlável a forma de uma membrana para outras aplicações não ópticas. Por exemplo, uma superfície de esfericidade variável de maneira controlável ou algum outro polinômio de Zernike pode ser útil no campo de acústica para a criação de transdutores não redondos, tais como alto-falantes, muitos produtos podem se beneficiar de acionadores não redondos devido às restrições de espaçamento e a geometria típica do produto, por exemplo, televisões, telefones móveis. A manutenção da esfericidade de uma membrana de curvatura variável pode ser benéfico na produção de acionadores, já que a deformação esférica pode garantir que as ondas emitidas se comportam como se elas tivessem se originado a partir de uma fonte de ponto, evitando desta forma os padrões de interferência nas ondas de pressão emitidas. No entanto, a forma deformada não modificada de uma membrana não redonda que é mantida nas suas bordas não é esférica. Provendo assim uma superfície não redonda seletivamente ajustável pode ser desejável o aprimoramento do desempenho de acionamentos não redondos para o uso acústico.

[00010] Em um aspecto da presente invenção portanto é provida uma unidade de membrana deformável de acordo com a reivindicação 1 abaixo.

[00011] Os presentes inventores perceberam que em uma unidade de membrana deformável, por exemplo, tal como uma lente cheia com fluido em que o envelope flexível contém um volume fixo do fluido e a membrana está distendida para adotar uma forma predefinida através do ajuste do volume do envelope, para alterar a pressão do fluido no mesmo, os pontos de controle onde a força é aplicada ao anel de suporte da membrana para ajustar o volume do envelope deve ser posicionado com cuidado. Controlando com cuidado os pontos de controle em que a força é aplicada ao anel de suporte da membrana e permitindo que um anel de suporte de membrana dobre livremente entre os pontos de controle, controle semiativo sobre a forma da membrana é alcançado. A rigidez de dobramento do anel de suporte varia em torno do anel de forma que quando atuado o anel se conforma para o perfil desejado para produzir uma forma de membrana da forma predefinida. Adequadamente a rigidez de dobramento podem ser variados em torno do anel através da variação do segundo momento de área do anel.

[00012] Os meios para causar o movimento relativo entre o anel de suporte e o suporte para o envelope para ajustar o volume do envelope podem compreender meios para mover o anel de suporte ou o suporte. Os ditos meios de movimento podem ser configurados para comprimir o envelope para reduzir o seu volume, desta forma para aumentar a pressão do fluido dentro do envelope e para fazer com que a membrana se distenda para fora com relação ao envelope de uma maneira convexa. Assim em algumas modalidades o meio móvel pode ser configurado para comprimir o envelope em uma primeira direção contra o suporte para aumentar a pressão do fluido no mesmo para fazer com que a membrana se distenda para fora em uma segunda direção oposta.

[00013] Em outro aspecto da presente invenção portanto é provida uma unidade de membrana deformável de acordo com a reivindicação 6 abaixo.

[00014] Alternativamente os meios para mover o anel de suporte ou o suporte para ajustar o volume do envelope pode ser configurado para expandir o envelope para aumentar seu volume, desta forma para reduzir a pressão do fluido dentro do envelope e para fazer com que a membrana se distenda para dentro de uma maneira côncava.

[00015] Os meios para mover o anel de suporte ou o suporte para ajustar o volume do envelope adequadamente podem compreender um dispositivo que pode ser operado de maneira seletiva compreendendo um ou mais componentes arranjados para atuar entre um anel de suporte de membrana e o suporte para mover o anel de suporte e/ou o suporte, um relativo ao outro, para ajustar o volume do envelope,

[00016] Adequadamente o envelope flexível pode compreender uma parede definida pela membrana e outra parede traseira oposta que é unida com a borda da membrana de tal maneira que para fechar e vedar o envelope. Em algumas modalidades, as paredes opostas podem ser unidas diretamente entre si. Alternativamente o envelope pode compreender uma parede lateral periférica intermediária às duas paredes opostas. A parede lateral pode ser flexível para permitir que as paredes opostas sejam movidas para perto ou para longe entre si através do ajuste do volume do envelope. A parede traseira pode ser rígida ou substancialmente rígida ou pode ser suportada de maneira estável pelo menos em torno da borda periférica.

[00017] Os meios para mover o anel de suporte ou o suporte pode ser configurado para atuar entre um anel de suporte de membrana e a parede traseira, em algumas modalidades, a parede traseira pode formar parte do suporte para o envelope, em que a parede traseira pode proporcionar uma parte estável para os meios de ajuste reagirem contra.

[00018] A invenção é especialmente aplicável às membranas não redondas em que a borda da membrana é planar no estado não atuado e desvia de planar quando a unidade é atuada. No entanto a invenção é igualmente aplicável a membranas redondas onde, por força da forma da forma predefinida, a borda da membrana similarmente desvia de planar quando a unidade é atuada. Em particular a invenção também é referida com membranas redondas onde a forma predefinida é não esférica.

[00019] Para produzir a forma de membrana predefinida quando atuado, o anel de suporte deve adotar um perfil atuado em que uma ou mais regiões do anel são deslocados em uma direção longe de uma referência planar definida pelo anel no estado não atuado e/ou uma ou mais regiões devem ser deslocadas da referência planar em outra direção oposta. Para alcançar o perfil atuado desejado uma força é aplicada ao anel de suporte em cada ponto de controle. Os inventores perceberam que deve haver pelo menos um ponto de controle dentro de cada setor do anel de suporte, pela qual a "sector" se quer dizer uma porção do anel que fica entre dois adjacentes pontos de inflexão ou pontos de mínimo no perfil, os ditos pontos de mínimo que são mínimos locais do deslocamento do anel na direção da força aplicada no ponto de controle, por exemplo, na primeira direção para dentro com relação ao envelope, quando a membrana é deformada. Já que um ponto de mínimo é definido como sendo um mínimo local em vez de um mínimo global na direção da força aplicada nos adjacentes pontos de controle (e assim um máximo local em vez de um máximo global na direção oposta à direção da força aplicada, por exemplo, na segunda direção para fora com relação ao envelope) será entendido que nestes pontos o anel realmente pode ser deslocado em qualquer direção, ou nem mesmo ser deslocado, a partir de uma referência planar, Em geral o anel podem em todos os pontos se mover em qualquer direção a partir de uma referência planar, ou permanecer estacionário em uma referência planar, dependendo da forma do perímetro, do perfil de superfície e da atuação necessária, em algumas modalidades onde as forças tendo direções opostas são aplicadas em adjacentes pontos de controle para alcançar um perfil de anel desejado quando a membrana é deformada, um ponto de controle podem ser posicionados entre dois pontos de inflexão no perfil do anel de suporte. No entanto a forças aplicada nos pontos de controle comumente estarão na mesma direção, tal que um setor do anel é definido entre adjacentes mínimos locais como descrito acima.

[00020] Em algumas modalidades, o anel pode ser não redondo e a forma predefinida pode ter um centro. Em tais modalidades, os pontos de mínimo de deslocamento mínimo também podem ser pontos de mínimo no sentido em que a distância entre o anel de suporte e o centro da forma predefinida da membrana quando distendida é um mínimo local, será entendido que a posição do centro vai depender da forma da forma predefinida, em algumas modalidades o centro pode estar no ou próximo do centro geométrico da membrana. Alternativamente o centro da forma predefinida pode estar em uma diferente localização do centro geométrico da membrana. Tipicamente, quando deformada, a membrana terá um vértice (isto é, um ponto de deslocamento máximo global) e o centro pode ser localizado no vértice. Isto é particularmente o fácil em aplicações ópticas onde a membrana forma uma superfície óptica da lente. Em geral o centro da forma definida será posicionado em algum lugar dentro do corpo da membrana longe do anel de suporte.

[00021] Na prática, de acordo com a forma da membrana, algumas regiões do anel podem ser suportadas para reduzir a flexibilidade do anel naquelas regiões. De maneira apropriada, os inventores perceberam que deve haver pelo menos um ponto de controle dentro de da setor do anel entre pontos de mínimo não suportados. Será percebido que o número de tais pontos de mínimo vai depender da forma do anel. Em algumas modalidades, o número de pontos de mínimo podem ser determinado pelo número de cantos do anel. Por exemplo, um anel quadrilátero com quatro cantos possui quatro pontos de mínimo em geral equidistantes entre os cantos onde o centro da forma predefinida da membrana está no ou para o centro geométrico do quadrilátero. Na prática, o centro podem ser posicionados de maneira assimétrica entre lados opostos, e tal arranjo pode ser particularmente adequado para uma lente óptica retangular. Em algumas modalidades, em um anel conformado como quadrilátero, o centro da forma definida pode ser posicionado em geral de maneira simétrica entre um par de lados opostos e de maneira assimétrica entre um outro par de lados opostos.

[00022] Em um anel em geral retangular com dois lados longos e dois lados curtos normalmente haverá quatro tais pontos de mínimo onde deslocamento do anel a partir de uma referência planar na direção oposta à direção da força aplicada ao anel de suporte nos adjacentes pontos de controle é um máximo local, um em cada um dos lados entre dois adjacentes cantos, mas em algumas modalidades, especialmente onde os lados curtos são substancialmente mais curtos do que os lados longos, os lados curtos do anel podem ser reforçados para reduzir a sua flexibilidade, de forma que na prática o anel ao longo de cada lado curto não se dobra substancialmente enquanto a membrana está distendida, caso em que existem apenas dois pontos de mínimo não suportados ao longo dos dois lados longos. Em tal anel retangular, para aplicações ópticas, o centro da forma definida pode ser posicionado adicionalmente a partir de um lado curto do que do outro.

[00023] Os inventores também perceberam que deve haver pelo menos três pontos de controle, independentemente do número de pontos de mínimo e setores de maneira a definir o plano da membrana.

[00024] Adicionalmente, os inventores perceberam que dentro de cada setor, um ponto de controle deve ser posicionada no ou próximo a um ponto de máximo onde o deslocamento do anel no estado atuado para longe a partir de uma referência planar na direção da força aplicada no ponto de controle pelo fato de que o setor é um máximo local, por exemplo, na primeira direção para dentro com relação ao envelope para alcançar a compressão do envelope. Será entendido que onde o resto do anel dentro de um dado setor é deslocado na direção oposta quando atuado, por exemplo, na segunda direção para fora com relação ao envelope, o ponto de máximo dentro do qual a região pode ser um ponto em que o anel é estacionário, isto é, é sujeitado a nenhum ou substancialmente nenhum deslocamento para longe a partir de uma referência planar. Adicionalmente, um ponto de máximo pode ser um ponto em que o anel é realmente deslocado na direção oposta a partir de uma referência planar, por exemplo, para fora com relação ao envelope, menos longe do que o resto do anel dentro do mesmo setor. Em outras palavras um ponto de deslocamento localmente máximo na direção da força aplicada no ponto de controle é equivalente a um ponto de deslocamento mínimo local a partir de uma referência planar na direção oposta.

[00025] Nas modalidades onde o anel é não arredondado e a forma predefinida possui um centro, um ponto de máximo pode ser um ponto no anel entre adjacentes pontos de mínimo ou de inflexão onde a distância entre o anel e o centro da forma predefinida da membrana quando distendida é um máximo. Se este não é o caso então dentro de um setor pode haver uma porção do aro que estava mais longe a partir do centro do que os pontos de controle dentro do setor e que portanto pode ser descontrolado, levando potencialmente à distorção indesejada e a forma da membrana quando distendida.

[00026] Em algumas modalidades, um ou mais dos ditos pontos de controle podem ser pontos de atuação, onde os membros de engate de anel são configurados de maneira ativa para deslocar o anel de suporte com relação ao suporte. O dito anel de suporte pode ser formado com uma aba em protrusão nos pontos de atuação ou em pelo menos um dos pontos de atuação para engatar o anel com o elemento de engate de anel.

[00027] A membrana pode ser continuamente ajustável entre um estado não atuado e estado completamente distendido. O anel de suporte pode ser planar quando não atuado.

[00028] Em cada posição entre os estados não atuado e completamente distendido o anel de suporte pode ser deslocado no ponto de atuação ou em cada ponto de atuação pela distância necessária para alcançar o perfil necessária para produzir a forma predefinida da membrana. Isto é importante de forma que em cada posição entre os estados não atuado e completamente distendido, o anel é posicionada no ponto de atuação ou em cada ponto de atuação na sua localização desejada dentro do perfil desejado global do anel, será entendido que se o ponto de atuação devia ser mantido em uma posição diferente pelo membro de engate de anel naquele ponto então a distorção local no perfil desejado do anel pode ocorrer naquele ponto levando potencialmente à distorção indesejada na forma da membrana.

[00029] Em algumas modalidades, um ou mais dos ditos pontos de controle podem ser pontos de articulação, onde os membros de engate de anel são configurados para reter o anel de suporte estacionário com relação ao suporte. O anel de suporte é necessário para permanecer estacionário no ponto de articulação ou em cada ponto de articulação para alcançar o perfil de anel atuado necessário para produzir a forma predefinida da membrana em cada posição entre os estados não atuado e completamente distendido. Assim, do mesmo modo que os pontos de atuação, o anel deve ser mantido em cada ponto de articulação pelo membro de engate de anel naquele ponto em uma posição que corresponde ao perfil global desejado do anel em cada estado do anel entre os estados não atuado e completamente distendido. Já que o anel não é deslocado em cada ponto de articulação, segue que a posição do anel em cada ponto de articulação deve ser a mesma para cada estado do anel entre os estados não atuado e completamente distendido. Onde a forma predefinida possui um centro, pode existir uma pluralidade de pontos de articulação que são substancialmente equidistantes a partir do centro da forma predefinida.

[00030] Em algumas modalidades dois adjacentes pontos de articulação podem definir um eixo de inclinação, caso em que existe adequadamente pelo menos um ponto de atuação onde o membro de engate de anel está configurado de maneira ativa para deslocar o anel de suporte com relação ao suporte para inclinar o anel com relação ao suporte em torno do dito eixo de inclinação na primeira direção para comprimir ou a segunda direção para expandir o envelope.

[00031] Para algumas aplicações, o anel de suporte pode ser em geral retangular, tendo dois lados curtos e dois lados longos. Em tais casos, pelo menos um ponto de atuação pode ser localizado em um dos lados curtos, e dois adjacentes pontos de articulação pode ser localizado no outro lado curto ou próximo ao outro lado curto. A forma predefinida pode ter um centro que pode ser localizado deslocado do centro com relação à membrana, que está mais próximo de um outro lado curto do que do outro lado curto. O um lado curto em geral pode seguir o arco de um círculo que é centrado no centro da forma definida. O pelo menos um ponto de atuação pode ser localizado substancialmente de maneira central no dito um lado curto.

[00032] O anel de suporte deve ser livre para se dobrar de maneira passiva com relação ao suporte intermediário aos pontos de controle. No entanto, em algumas modalidades pode ser desejável para controlar o dobramento do anel por meio de elementos de enrijecimento para enrijecer uma ou mais regiões do anel de suporte.

[00033] Vantajosamente o anel de suporte pode compreender dois ou mais elementos de anel, e a membrana pode ser sanduichada entre dois adjacentes elementos de anel.

[00034] De acordo com outro aspecto da presente invenção portanto é provida uma unidade de membrana deformável de acordo com a reivindicação 18 abaixo.

[00035] Adequadamente, a membrana pode ser pré-tensionada num anel de suporte de membrana. Os inventores perceberam que sanduichando a membrana entre dois adjacentes elementos de anel, as forças de torção aplicadas pela membrana ao anel podem ser equilibradas o que resulta em nenhuma força de torção ou substancialmente nenhuma força de torção. Será percebido que é desejável evitar forças de torção no anel que pode levar a distorção indesejada na forma do anel e assim na forma da membrana quando distendida. Assim, em algumas modalidades, um anel de suporte de membrana pode consistir de dois elementos de anel. Em algumas modalidades mais do que dois elementos de anel podem ser providos. No entanto, o arranjo deve ser tal que quando a membrana é pré-tencionada entre os dois adjacentes elementos de anel, as forças de torção nos elementos de anel acima e abaixo da membrana se cancelam ou substancialmente se cancelam.

[00036] Os meios para ajustar a pressão dentro do envelope pode compreender um dispositivo que pode ser operado de maneira seletiva compreendendo um ou mais componentes arranjados para ajustar a pressão do fluido no envelope. Em algumas modalidades, os meios para ajustar a pressão de um volume fixo do fluido dentro da membrana pode compreender meios para comprimir ou expandir o envelope como foi mencionado acima. Adequadamente, um suporte fixado podem ser providos, e meios podem ser providos para comprimir ou expandir o envelope contra o suporte para aumentar ou diminuir a pressão do fluido no mesmo.

[00037] Adequadamente o anel de suporte pode ter uma profundidade substancialmente uniforme e uma largura variável para controlar o segundo momento de área em torno do anel e assim a rigidez de dobramento do anel. Tipicamente o anel de suporte pode ser mais estreito onde é necessário dobrar a maior parte para alcançar a forma predefinida quando a membrana está distendida.

[00038] Em algumas modalidades a forma de membrana predefinida pode ser esférica ou outra forma definida por um ou mais polinômios de Zernike. Estes possuem a fórmula geral Zn±m. Várias formas, como definido pelas funções de Zernike ou combinações de mais do que tal função, são possíveis usando a unidade de lente da presente invenção. Uma prioridade para aplicações oftalmológicas, por exemplo, é ser capaz de alcançar correção de visão com uma sobreposição linear de Z2±2 (astigmatismo) e Z20 (esfera para a correção da distância). Oftalmologistas tipicamente prescrevem lentes com base nestas fórmulas. Superfícies de maior ordem com componentes adicionais Zj±jtambém são possíveis se pontos de controle adicionais são providos na borda da membrana, onde j escalas de magnitude similar ao número de pontos de controle. Superfícies de maior ordem com componentes Zj±k (k <j) também podem ser possíveis onde a forma da borda da membrana permite.

[00039] Adicionalmente, várias sobreposições lineares de polinômios de Zernike escalonados da forma Zj±m são possíveis: Z^, Z%, zf, Zf* (k<J)

[00040] Em geral, exceto na sua periferia, superfícies alcançáveis através da deformação de uma membrana com pressão pode ter um ou mais máximos locais ou um ou mais mínimos locais, mas não ambos, em adição aos pontos de sela. As formas que são alcançáveis necessariamente são limitados pela forma da periferia, que é estável em uso.

[00041] Adequadamente, a rigidez de dobramento necessária em torno do anel pode ser determinada por análise de elemento finito (FEA). Em particular, FEA pode ser usada para calcular a variação necessária na rigidez de dobramento em torno do anel para o anel para adotar o perfil desejado quando atuado de maneira a produzir uma forma de membrana da forma predefinida. Para aplicações quasi-estáticas ou ópticas de baixa frequência e outras aplicações, FEA estática deve ser empregada de maneira adequada.

[00042] No entanto, onde a superfície é intencionada para aplicações acústicas, FEA dinâmica pode ser apropriada. FEA - seja estática ou dinâmica - envolve várias alterações realizadas usando um computador com a entrada de parâmetros selecionados para calcular a forma da membrana que pode resultar na prática com uma força crescente aplicada nos pontos de controle. A forma do elemento pode ser selecionada para adequar o cálculo que está sendo realizado. Os parâmetros selecionados para ser entrados podem incluir a geometria do anel de suporte, a geometria da membrana, o módulo da membrana, o módulo do anel, incluindo como o módulo do anel varia em torno do anel (que pode ser definido de maneira empírica ou por meio de uma fórmula adequada), a quantidade de pré-tensão em qualquer uma das partes, a temperatura e outros fatores ambientais. O programa de FEA pode definir como a pressão aplicada à membrana aumenta enquanto a carga é aplicada aos anéis nos pontos de controle.

[00043] Dentro de cada iteração da FEA a forma calculada da membrana é comparada com a forma predefinida, e qualquer desvio entre a forma calculada e a forma predefinida usada para ajustar a rigidez de dobramento em torno dum anel de suporte de membrana para a próxima iteração. De maneira progressiva, a rigidez de dobramento do anel de suporte é ajustada de forma que a forma calculada da membrana converges com a forma predefinida desejada.

[00044] Um diafragma de reforço pode ser provido que é fixado ao anel de suporte, diafragma o qual possui uma maior rigidez no plano do anel do que na direção de dobramento do anel.

[00045] Em mais um aspecto da presente invenção portanto é provida uma unidade de membrana deformável de acordo com a reivindicação 28 abaixo.

[00046] Como foi mencionado acima, a membrana é adequadamente pré-tensionada num anel de suporte de membrana. O diafragma de reforço serve para enrijecer o anel no plano da membrana no estado não atuado contra o carregamento adicional que é criado pela pré-tensão dentro da membrana, enquanto permite que o anel para dobrar livremente na direção normal ao anel. Alternativamente o anel de suporte em si pode ter a maior rigidez de dobramento no plano da membrana no estado não atuado do que fora do plano da membrana.

[00047] Adequadamente, o diafragma de reforço pode ser fixado ao anel de suporte de maneira uniforme em torno do anel de forma que a tensão na membrana é transmitida de maneira uniforme para o diafragma.

[00048] Em algumas modalidades, no plano do anel, a membrana pode ser maior em uma dimensão do que é na outra dimensão. Em tais facilidades, o diafragma de reforço pode ter uma menor rigidez em uma dimensão do que possui na outra dimensão. Alternativamente a geometria da unidade em si pode ser servir para ser usada para compensar a consequente deformação diferencial na membrana.

[00049] Os meios para ajustar a pressão dentro do envelope pode compreender um dispositivo que pode ser operado de maneira seletiva compreendendo um ou mais componentes arranjados para aumentar ou diminuir a pressão do fluido no envelope. Tipicamente os meios para ajustar a pressão dentro do envelope cheio com fluido, que podem conter um volume fixo do fluido, pode compreender meios para comprimir ou expandir o envelope. O envelope compressível cheio com fluido pode compreender uma parede traseira pelo menos parcialmente rígida que é espaçada da membrana que pode ser distendida e uma parede lateral flexível entre a membrana e a parede traseira.

[00050] Em algumas modalidades, a membrana, a parede traseira e o fluido são transparentes tal que a membrana e a parede traseira formam uma lente óptica ajustável. Onde providos, o diafragma de reforço também pode ser transparente.

[00051] Adequadamente a dita parede traseira pode ser conformada para prover uma lente fixa.

[00052] A unidade pode compreender adicionalmente uma cobertura frontal rígida protetora sobre a membrana. A cobertura frontal pode ser transparente. Adequadamente a cobertura frontal pode ser conformada para prover uma lente fixa.

[00053] Assim, em algumas modalidades, a cobertura frontal e/ou a cobertura traseira podem prover uma potência óptica fixa para a correção de erros refrativos tais como miopia e hiperopia. A lente óptica ajustável da invenção pode ser usada para prover uma potência óptica aditiva (ou diminutiva) para a potência óptica fixa da lente frontal ou traseira para a correção de presbiopia. Adequadamente as lentes frontal e/ou traseira podem ser conformadas para a correção de astigmatismo, e similarmente a forma predefinida da membrana distendida da lente óptica ajustável da invenção pode ser adaptada para a correção de astigmatismo.

[00054] Em algumas modalidades o envelope pode ser alojado dentro de um anel de retenção.

[00055] Em mais um aspecto da presente invenção é provido um artigo para os olhos compreendendo uma unidade de membrana deformável de acordo com a invenção.

[00056] O dito artigo para os olhos tipicamente pode compreender uma armação com uma porção de aro; a unidade de membrana deformável pode ser montada dentro da porção de aro.

[00057] Na sequência está uma descrição por meio de exemplo apenas com referência aos desenhos anexos das modalidades da presente invenção.

[00058] Nos desenhos:

[00059] A FIG. 1 é uma vista de perspectiva a partir de cima da frente de um par de óculos compreendendo uma armação que é encaixada com duas primeiras unidades de lente de acordo com a invenção;

[00060] A FIG. 2 é uma vista de perspectiva a partir de cima e para a esquerda do lado esquerdo dos óculos da FIG. 1 que mostra como uma das primeiras unidades de lente é ajustada à armação;

[00061] A FIG. 3 é uma elevação frontal da primeira unidade de lente de acordo com a invenção no estado não atuado;

[00062] A FIG. 4 é uma seção transversal da primeira unidade de lente ao longo da linha IV -IV da FIG. 3;

[00063] A FIG. 5 é uma seção transversal da primeira unidade de lente ao longo da linha V-V da FIG. 3;

[00064] A FIG. 6 é uma seção transversal da primeira unidade de lente ao longo da linha VI- VI da FIG. 3;

[00065] A FIG. 7 é uma vista de perspectiva a partir de baixo e para a esquerda da frente de a primeira unidade de lente da invenção que é mostrada cortada ao longo da linha VI-VI da FIG. 3;

[00066] A FIG. 8 é uma vista explodida da primeira unidade de lente que mostra as partes da unidade;

[00067] A FIG. 9 é uma elevação frontal da membrana flexível e anéis de suporte de membrana da primeira unidade de lente no estado não atuado, que mostra como a largura dos anéis varia em torno da periferia da membrane para controlar o segundo momento de área dos anéis;

[00068] A FIG. 10 mostra a membrana e anéis da FIG. 9 em um estado atuado e projetado para uma esfera de raio imaginário R;

[00069] A FIG. 11 é uma seção transversal da primeira unidade de lente que corresponde à FIG. 4 mas mostra a unidade em um estado atuado;

[00070] A FIG. 12 é uma seção transversal da primeira unidade de lente que corresponde à FIG. 5 mas mostra a unidade em um estado atuado;

[00071] A FIG. 13 mostra o deslocamento da membrana da primeira unidade de lente em um estado atuado, como calculado por análise de elemento finito estático (FEA);

[00072] A FIG. 14 mostra a uniformidade da potência óptica da primeira unidade de lente em um estado atuado, como calculado por FEA;

[00073] A FIG. 15 mostra a variação da pré-tensão na membrana como calculado por FEA de uma unidade de lente no estado não atuado que é similar à primeira unidade de lente mas omite o diafragma de reforço;

[00074] A FIG. 16 mostra a variação de pré-tensão na membrana como calculado por FEA da primeira unidade de lente da invenção no estado não atuado;

[00075] A FIG. 17 mostra a variação na potência óptica como calculado por FEA de uma unidade de lente em um estado atuado que é similar à primeira unidade de lente mas omite o diafragma de reforço;

[00076] A FIG. 18 mostra a variação na potência óptica como calculado por FEA da primeira unidade de lente da invenção;

[00077] As FIGS. 19A-C mostram de maneira esquemática na seção transversal a primeira unidade de lente da invenção no estado não atuado (FIG. 19A), um estado atuado (FIG. 19B) e um estado não atuado (FIG. 19C);

[00078] As FIGS. 20A-C mostram de maneira esquemática a elevação frontal da primeira unidade de lente da invenção no estado não atuado (FIG. 20A), um estado atuado (FIG. 2GB) e um estado não atuado (FIG. 20C);

[00079] As FIGS. 21A-C mostram de maneira esquemática na seção transversal uma segunda unidade de lente quadrada da invenção em um estado não atuado (FIG. 21 A), um estado atuado (FIG. 21B) e um estado não atuado (FIG. 21C);

[00080] As FIGS. 22A-C mostram de maneira esquemática a elevação frontal da segunda unidade de lente da invenção no estado não atuado (FIG. 22A), um estado atuado (FIG. 22B) e um estado não atuado (FIG. 22C);

[00081] A FIG. 23 mostra como a distância entre o centro óptico e os anéis de suporte de membrana varia na primeira unidade de lente;

[00082] A FIG. 24 mostra como a distância entre, o centro óptico e os anéis de suporte de membrana varia na segunda unidade de lente das FIGS. 21A-C e FIGS. 22A-C.

[00083] A FIG. 25 mostra de maneira esquemática na seção transversal uma membrana flexível e único anel de suporte de acordo com a invenção; e

[00084] A FIG. 26 mostra de maneira esquemática na seção transversal a membrana flexível e anéis de suporte da primeira unidade de lente de acordo com a invenção.

[00085] Com referência à FIG. 1, um par de óculos 90 compreendem uma armação 92 tendo duas porções de aro 93 e dois braços de têmpora 94. As porções de aro 93 são unidas junto por uma ponte 95, e cada uma é conformada e dimensionada para portar uma respectiva primeira unidade de lente 1 de acordo com a presente invenção. Uma das primeiras unidades de lente 1 é usada para o lado direito dos óculos, e a outra é usada para o lado esquerdo. Como pode ser observado a partir da FIG. 1 as unidades de lente de lado direito e de lado esquerdo 1 são imagens espelhadas entre si, mas a sua construção é de outra forma idêntica, e portanto apenas o lado esquerdo é descrito em detalhe abaixo, mas será percebido que a construção e a operação do lado direito é a mesma.

[00086] Como mais bem observado na FIG. 3, a primeira unidade de lente 1 possui uma forma em geral retangular com dois lados longos opostos 3, 5 e dois lados curtos 7, 9 e é projetado para encaixar com a armação 92, mas será percebido que a forma da primeira unidade de lente mostrada é apenas um exemplo de uma forma adequada, e uma unidade de lente de acordo com a invenção pode ser dada qualquer forma que é desejada. A invenção é especialmente adequada para formas não arredondadas, tais como aquela mostrada nas FIGS. 1 e 3, mas os ensinamentos da invenção também pode ser aplicada às lentes redondas. Nas lentes redondas, a invenção pode ser usada, por meio de exemplo, para a correção de aberrações em um sistema óptico que requerem mais do que a correção frontal de onda esférica.

[00087] Bem como óculos, a unidade de lente da presente invenção é igualmente bastante aplicável às outras aplicações de lente, tais como óculos de proteção, capacetes e instrumentos ópticos e científicos de vários tipos. Na unidade de lente 1 as partes ópticas como descrito abaixo são transparentes, mas a invenção também compreende outros tipos de unidades de membrana deformáveis que são interpretados e operam de uma maneira similar para prover uma superfície ajustável que pode ser controlada, e assim tais unidades de membrana de acordo com a invenção também podem encontrar aplicação nos campos não ópticos, tais como acústica onde uma superfície com a seletivamente e a forma ajustável de maneira controlada pode ser necessária.

[00088] A primeira unidade de lente 1 é especialmente adequada para o uso na correção de presbiopia. Em uso, a primeira unidade de lente 1 pode ser ajustada para trazer objetos de foco em uma faixa de distâncias de distância longa para distância próxima. Nesta modalidade não existe correção provida para uma grande distância, mas apesar disso, a primeira unidade de lente 1 permite que um usuário ajuste o foco de maneira suave de um objeto distante para um objeto próximo, objeto de distância de leitura.

[00089] A primeira unidade de lente 1 compreende um par de anéis de suporte de membrana 2, 10 de espessura uniforme mas largura variável. O projeto destes anéis é explicado em maior detalhe abaixo, Um anel de retenção 6 retém as partes da primeira unidade de lente 1 juntas, na FIG. 8, as partes de componente da primeira unidade de lente 1 podem ser observadas na vista explodida. A frente da primeira unidade de lente 1 é mostrada na direita no topo da figura, e a traseira da unidade (que em uso pode estar mais próxima do olho do usuário) está no fundo, apesar de ser percebido que todas as outras partes encaixam no anel de retenção 6, que forma um alojamento de invólucro para as ditas outras partes.

[00090] Na frente da primeira unidade de lente 1 é uma placa de cobertura frontal transparente 4, feita de vidro ou um material polimérico adequado, na primeira unidade de lente a placa de cobertura frontal é de cerca de 1,5 mm de espessura, mas esta pode ser variada como foi mencionado abaixo. Adicionalmente, em algumas modalidades, como descrito abaixo, a placa de cobertura frontal 4 pode compreender uma lente de potências focais fixas, por exemplo, um elemento de visão único (potência única), multifocal (duas ou mais potências), progressivo (potência graduada) ou até um elemento ajustável. Como mostrado na FIG. 4 por exemplo, na presente modalidade, a placa de cobertura frontal 4 é plano - convexa.

[00091] Atrás da placa de cobertura frontal 4 são dispostas duas nervuras de enrijecimento 3a, 3b, que proveem rigidez extra nos lados curtos 7, 9 da primeira unidade de lente 1, como descrito em maior detalhe abaixo,. A seguir está uma frente de um par de anéis de suporte dobráveis de maneira resiliente 2. Os anéis podem ser feitos de aço inoxidável e, na primeira unidade, são de cerca de 0,3 mm de espessura, mas outros materiais adequados podem ser usados e a espessura ajustada de maneira apropriada para prover a rigidez desejada como discutido abaixo. A seguir é uma membrana elástica não porosa transparente 8. Na primeira unidade a membrana 8 é feita de Mylar® e é de cerca de 50 mícron de espessura, mas outros materiais com um módulo de elasticidade adequado podem ser usados em vez disso. Atrás da membrana 8 está disposto um traseiro do par de anéis de suporte que podem ser dobrados 10 com substancialmente a mesma geometria que o anel de suporte frontal 2. A membrana flexível 8 é pré- tencionada como descrito abaixo e anexada aos e sanduichada entre os anéis frontal e traseiro de suporte 2, 10, tal que é suportada de maneira estável em torno da sua borda, como mostrado nas FIGS. 3 a 7 em que a primeira unidade de lente 1 é mostrada na sua condição montada. A membrana 8 forma uma vedação hermética a fluido com pelo menos o anel de suporte traseiro 10.

[00092] A superfície traseira do segundo anel de suporte 10 é vedada para um diafragma transparente de reforço 24, Na primeira modalidade o diafragma de reforço 24 pode compreender uma lâmina de policarbonato, mas materiais alternativos que são adequados para prover as propriedades necessárias como descrito abaixo podem ser usados em vez disso. Atrás do dito diafragma está uma parte conformada em disco 12 tendo uma parede lateral flexível 18, uma parede traseira 19 e um flange de vedação para frente 20. Na primeira unidade a parte conformada em disco 12 é feita de DuPont® boPET transparente e é de cerca de 6 mícron de espessura, mas outros materiais adequados para a parte conformada em disco podem ser usados e a espessura ajustada de maneira apropriada. O flange de vedação para frente 20 da parte conformada em disco 12 é aderida de maneira vedante à superfície traseira do diafragma 24 com um adesivo adequado, por exemplo, tal como Loctite 3555.

[00093] Uma camada de um adesivo sensível à pressão transparente adequado (PSA), por exemplo, tal como 3M® 8211 (não mostrado) se adere à parede traseira 19 da parte conformada em disco 12 a uma face frontal 17 de uma placa de cobertura traseira transparente 16 tendo uma face traseira 14. Na primeira unidade de lente 1 descrita aqui o Saver de PSA é de cerca de 25 mícron de espessura, mas esta pode ser variada as necessária. A placa de cobertura traseira 16 pode ser feita de vidro ou polímero e na primeira unidade I é de cerca de 1,5 mm de espessura, mas novamente esta pode ser variada como for desejado. A placa de cobertura traseira 16 fica como a camada mais traseira dentro do anel de retenção 6. Como com a placa de cobertura frontal 4, em algumas modalidades, a placa de cobertura traseira 16 pode formar uma lente de uma potência focal fixa. Na presente modalidade, como observado na FIG. 4 por exemplo, a placa de cobertura traseira 16 é uma lente de menisco.

[00094] O anel de retenção 6 compreende uma parede lateral que se estende para frente 13 tendo uma superfície interna 23, parede lateral a qual 13 termina em uma borda frontal 15. A placa de cobertura frontal 4 fica na e é ligada à borda frontal 15 do anel de retenção 6 de forma que a unidade de lente constitui uma unidade fechada. Como mais bem observado nas FIGS. 4, 5, 11 e 12, a placa de cobertura 4 está espaçada para frente do suporte frontal do anel de membrana 2 para prover um espaço dentro de que a membrana 8 pode se distender para frente em uso como descrito abaixo sem interferir na placa de cobertura frontal.

[00095] A parte conformada em disco 12, a membrana 8, o segundo anel de suporte 10 e o diafragma 24 assim definem uma cavidade interior de vedação 22 para reter um fluido transparente, Para aplicações ópticas, tais como a primeira unidade de lente 1 descrita aqui, a membrana 8 e a face traseira 14 da placa de cobertura traseira 16 formam as superfícies ópticas opostas de uma lente ajustável. Como descrito acima a placa de cobertura traseira 16 é uma lente de menisco. Em um estado não atuado, a membrana é planar, assim a lente possui a potência óptica fixa proporcionada pela placa de cobertura traseira 16, com adição zero da membrana 8. No entanto, quando atuado como descrito abaixo, a membrana 8 é inflada para estar em protrusão para frente em uma configuração convexa e assim adiciona potência óptica positiva para a lente de menisco fixa. Em algumas modalidades, a membrana pode se distender para dentro em uma configuração côncava tal que em combinação com a face traseira 14 da placa de cobertura traseira 16, a lente 1 é bicôncava. Quanto maior a curvatura da membrana 8, maior é a potência óptica adicional proporcionada pela membrana 8. Para aplicações não ópticas o fluido, junto com as outras partes da unidade, não precisam ser transparentes.

[00096] A parede lateral 18 da parte conformada em disco 12 provê uma vedação flexível entre a parede traseira 19 e o diafragma 24, formando assim as laterais da cavidade 22, a vedação flexível é provida de forma que pode existir movimento relativo entre os anéis de suporte 2, 10 e a placa de cobertura traseira 16 quando a primeira unidade de lente 1 é atuada para ajustar a potência da lente. A membrana deformável 8 é aderida ao primeiro 2 e ao segundo 10 anéis de suporte, por exemplo, por Loctite® 3555.

[00097] A cavidade 22 é cheia durante a fabricação com um óleo transparente 11 (ver a FIG. 7), por exemplo, tal como Dow Corning DC705, que é escolhido para ter um índice de refração tão próximo quanto possível daquele da placa de cobertura traseira 16. O óleo 11 também é escolhido de forma a não ser perigoso para um olho do usuário no evento de um vazamento.

[00098] Como mostrado nas FIGS. 6 e 7, a primeira unidade de lente 1 pode ser recebida e assentada de maneira confortável em uma parte de aro traseiro 93b que é conformada e dimensionada para corresponder com uma parte de aro frontal 93a como mostrado na FIG. 2 para formar uma porção de aro 93 da armação 92 dos óculos 90. As partes de aro frontal e traseiro 93a, 93b podem ser fixadas por qualquer meio adequado disponível para o perito na técnica. Por exemplo, as partes de aro frontal e traseiro podem ser formadas com orifícios de parafuso correspondentes 97 que são adaptados para receber pequenos parafusos de fixação para reter as duas partes de aro de maneira segura junto e para reter a unidade de lente 1 entre elas. Em algumas modalidades, a porção de aro traseiro 93b pode ser formada integralmente com o anel de retenção 6.

[00099] Em algumas modalidades o diafragma de reforço 24 pode ser omitido, caso em que o flange de vedação 20 da parte conformada em disco 12 pode ser anexada diretamente à superfície traseira do anel de suporte traseiro 10.

[000100] Será percebido que a presente invenção não está limitada às dimensões e materiais particulares dados acima, que são dados apenas por meio de exemplo. Diferentes tipos de materiais adequadamente podem ser usados para a parte conformada em disco 12 que são opticamente claros, possuem baixa rigidez global se comparados com os anéis de suporte 2, 10 e podem ser unidos ao diafragma 24 ou ao anel de suporte traseiro 10.

[000101] Vários diferentes materiais adequadamente podem ser usados para os anéis de suporte 2, 10 provido que eles satisfazem os critérios de: ter módulo suficientemente alto para ser capaz de ser feito fino com relação à profundidade global da primeira unidade de lente 1 (isto é, da ordem de 0,3 mm de espessura); que pode ser unida aos adjacentes componentes; tendo baixa fluência (para continuar a realizar por múltiplos usos); e que é elasticamente deformável. Outras possibilidades são titânio, vidro e safira. Por “que pode ser unido” se quer dizer unido por adesivo, crimpagem, soldagem à laser ou sondagem ultrassônica ou qualquer outro quer dizer que pode ser aparente e disponível para os peritos na técnica.

[000102] Diferentes adesivos adequadamente podem ser escolhidos que são capazes de unir as partes da unidade de maneira durável, são resistentes à fluência, são de uma viscosidade adequada para ser aplicados quando se constrói a unidade de lente e permanecem inertes na presença do fluido na lente. Adesivos particulares podem ser escolhidos em dependência dos materiais selecionados para as várias partes.

[000103] Existem vários outros materiais adequados que permitem a flexão suficiente da membrana 8, e vários óleos sem cor podem ser usados, particularmente na família de óleos de siloxano com alto índice de refração para os quais existem um número de fabricantes. Os materiais escolhidos para os vários componentes precisam ser tal que proveem estabilidade em torno dos pontos de atuação e de articulação (descritos abaixo com referência às FIGS. 9 e 10).

[000104] A primeira unidade de lente 1 provê uma lente ajustável tendo uma potência focal que pode ser ajustada através do controle da pressão do fluido 11 dentro da cavidade 22 e a forma do anéis de suporte que podem ser dobrados 2, 10, desta forma controlando a deformação da membrana elástica 8 no perfil desejado. Como foi mencionado acima a membrana 8 forma uma das superfícies ópticas da lente, a outra sendo a face traseira 14 da placa de cobertura traseira 16. A deformação da membrana 8 aumenta a curvatura da superfície óptica provida pela membrana e muda a espessura óptica da lente entre a superfícies, desta forma aumentando a potência óptica adicional proporcionada pela membrana 8. Detalhes desta operação são dados abaixo.

[000105] Como mais bem observado na FIG. 9 a largura dos anéis de suporte 2, 10 no plano x - y normal ao eixo z da frente para trás da unidade de lente 1 varia de uma maneira predeterminada em torno da periferia da unidade 1. Isto é prover a deformação desejada dos anéis de suporte 2, 10 que por sua vez controla a deformação da membrana flexível 8 e assim a potência da lente, como explicado em maior detalhe abaixo.

[000106] Pode ser observado a partir da FIG. 8 que cada uma das nervuras de suporte 3a, 3b, os anéis de suporte 2, 10 e o diafragma de reforço 24 possui uma aba em protrusão 26 de tamanho e forma similares que está em protrusão para fora da primeira unidade de lente 1 a partir de um dos lados curtos 7 da unidade 1, Quando montadas, as abas 26 nestas partes são alinhadas entre si, e cada uma é formada com um ou mais orifícios proximamente adjacentes 28a, 28b que se alinham com os correspondentes orifícios nas outras partes. Estes orifícios 28a, 28b definem um ponto de atuação ® para a anexação de um dispositivo de atuação para a unidade de lente 1 para fazer com que a mesma seja comprimida em uso. A compressão da lente I é descrita em maior detalhe abaixo. O dispositivo de atuação pode ser alojado no adjacente braço de têmpora 94 da armação 92, Em algumas modalidades a unidade de lente pode ser expandida de uma maneira similar para reduzir a pressão do fluido 11 dentro da cavidade 22.

[000107] Adjacente à aba em protrusão 26 no um lado curto 7 da unidade, a borda interna de cada um dos anéis de suporte 2, assim desvia para fora como é mais bem mostrado na FIG. 9 para formar um recesso em geral semicircular 30. A parede lateral 18 da parte conformada em disco 12 possui um recesso correspondente similar 30 que se alinha com os recessos 30 dos anéis de suporte 2, 10 quando a lente é montada. A membrana 8 inclui uma correspondente porção em protrusão semicircular 31 que se alinha com os recessos 30 para garantir o fechamento da vedação proporcionada pela membrana. O diafragma de reforço 24 é cortado em 32a, que também alinha com as abas 26. Isto permite o enchimento do reservatório 22 após todas as partes terem sido montadas em protrusão além das placas de cobertura frontal e traseira 4, 16. Alternativamente como mostrado na FIG. 10 um orifício separado 31’ através dos anéis de suporte 2, 10 pode ser provido em vez do dito recesso semicircular 30.

[000108] O diafragma de reforço 24 proporciona aprimoramentos significativos sobre a lente cheia com fluido anterior por força da sua função para enrijecer os anéis de suporte 2, 10 no plano definido pelos anéis no estado não atuado. É desejável pré-tencionar a membrana 8 quando se monta as partes, de outra forma enrugamentos indesejados ou folga pode aparecer na membrana devido à temperatura e aos efeitos gravitacional ou de inércia na pressão do fluido e semelhantes. Um modo de minimizar o risco de tais enrugamentos ou folga pode ser suportar a membrana flexível 8 em um anel de suporte não flexível, mas isto pode ser incompatível com a necessidade de os anéis de suporte 2, 10 para dobrar em uso. O diafragma de reforço 24, que reforça os anéis de suporte 2, 10 no plano da membrana 8 para resistir ao dobramento, mas não adiciona significativamente à rigidez dos anéis transversais a membrana (eixo z), provê uma solução para este problema.

[000109] Na primeira unidade de lente 1 descrita aqui, em que a distância entre os lados longos 3, 5 é de menos do que a distância entre os lados curtos 7, 9 - tornando a primeira unidade em geral retangular. A lente assim é mais larga na direção E-W entre os lados curtos 7, 9 como mostrado na FIG. 9 do que é na direção N-S entre os lados longos 3, 5. Os anéis de suporte 2, 10 são configurados para dobrar mais ao longo dos lados longos. Será percebido que, quando atuado, a membrana 8 é estirada mais na direção E-W do que é na direção N-S. como o diafragma 24 apenas pode se dobrar e não distender, apenas pode ser dobrado em uma direção, então ele dobra ao longo do eixo E-W da lente. O dobramento de um feixe traz as duas extremidades do mesmo levemente mais próximas, e isto compensa a deformação diferencial na membrana 24.

[000110] Em algumas modalidades, o diafragma 24 pode ser feito mais rígido na direção E-W do que na direção N-S, e esta rigidez direcional do diafragma 24 pode ser usada para compensar a deformação diferencial mencionada acima na membrana 8.

[000111] Na primeira unidade de lente 1, o diafragma de reforço 24 é feito a partir de um material transparente que é pareado por índice com a membrana 8 e o fluido 11 dentro da cavidade 22. Compreende uma lâmina plana que é posicionada dentro do fluido da lente entre o flange de vedação 20 da parte conformada em disco 12 e o anel de suporte traseiro 10, de forma que fica atrás da membrana flexível 8 na lente montada i, como mais bem observado nas FIGS. 4 e 5. O diafragma 24 é conformada similarmente às outras partes da unidade de lente 1, e na primeira unidade é 0,55 mm de espessura, apesar de esta espessura poder ser variada como for desejado. Já que o diafragma 24 é anexado à parte conformada em disco 12 e o anel de suporte traseiro 10 em torno da sua borda, a rigidez dos anéis de suporte 2, 10 deve ser ajustada de maneira apropriada tal que ainda são capazes de dobrar como é necessário na direção z transversal ao plano da membrana 8.

[000112] O diafragma de reforço 24, de acordo com a invenção, foi descoberto como funcionando melhor do que, por exemplo, suporte localizado dos anéis de suporte 2, 10. Em uma modalidade, o tamanho do anel de suporte e a rigidez podem ser reduzidos em aproximadamente 25% se comparado com o tamanho e a rigidez de similares anéis de suporte 2, 10 que são rígidos o suficiente por si só para evitar enrugamentos sem um diafragma associado 24. A capacidade necessária dos anéis de suporte 2, 10 para flexionar para controlar a deformação da membrana flexível 8 não é prejudicada. Um material adequado para o disco de suporte 24 é o policarbonato, mas outros materiais adequadamente podem ser usados. O diafragma de reforço 24 da invenção é igualmente adequado para o uso em lentes redondas como é para lentes não redondas, mas em tais outras modalidades o diafragma não necessariamente precisa ter rigidez diferencial nos diferentes eixos.

[000113] O projeto do diafragma de reforço 24 é tal que seu efeito principal é aumentar a rigidez dos anéis de suporte 2, 10 na direção normal ao plano para o eixo frontal - traseiro da unidade (plano x-y na FIG. 10), mas possui apenas um pequeno efeito na rigidez de dobramento na direção z (isto é, normal à parede traseira 19). Este efeito na direção z é levado em conta para o projeto dos anéis de suporte 2, 10. Assim a rigidez da unidade 1 é aumentada para o propósito de manter a tensão na membrana flexível 8, mas os anéis de suporte 2, 10 ainda podem dobrar na direção z em uso. Isto pode ser alcançado escolhendo, por exemplo, um material de fibra que possui rigidez no plano x - y mas pouca rigidez na direção z devido à orientação das fibras. O diafragma 24 é formado com uma pluralidade de aberturas 32a, 32b; na primeira unidade de lente 1 descrita aqui existem duas - uma adjacente à aba mencionada anteriormente 26, e a outra em um canto da outra borda curta oposta 9 da unidade. O material que cerca as aberturas 32a, 32b provê a rigidez, mas as aberturas 32a, 32b permitem que o fluido passe através e assim possuem pouco ou nenhum efeito na deformação da membrana flexível 8. O número preciso, o tamanho e o arranjo das aberturas 32a, 32b podem ser variados como for desejado - por exemplo, uma pluralidade de menores aberturas espaçadas pelo diafragma 24 podem ser providos. O diafragma 24 não se deforma com a membrana flexível 8, e o suporte provê que a membrana 8 não é necessária quando a lente está em um estado atuado com a membrana distendida como descrito abaixo. Na primeira unidade de lente 1 o diafragma de reforço 24 compreende uma lâmina contínua que é formada com um número de aberturas 32a, 32b como descrito acima, mas em outras modalidades, o diafragma pode compreender uma lâmina reticulada ou uma malha ou semelhantes, desde que seja unida aos anéis de suporte 2, 10 substancialmente em torno de toda a sua extensão de maneira a prover a rigidez desejada no plano. O diafragma pode ser conectada com os anéis 2, 10 substancialmente continuamente ou em localizações espaçadas em torno da sua periferia provido que a carga é distribuída de maneira uniforme sem originar qualquer distorção local significativa dos anéis ou da membrana 8. Nas aplicações não ópticas, não existe necessidade que o diafragma seja transparente.

[000114] Como mais bem observado na FIG. 6 a superfície interna 23 do anel de retenção 6 é formado com duas prateleiras espaçadas de maneira circunferencial 34, 36; uma prateleira traseira 34 e uma prateleira frontal 36. A prateleira traseira 34 é disposta próxima da traseira do anel de retenção 6; a placa de cobertura traseira 1 6 é suportada na dita prateleira traseira. A prateleira frontal 36 é disposta intermediária à borda frontal 15 do anel de retenção 6 e serve para suportar o diafragma 24 e anéis frontal e traseiro de suporte 2, 10. A parede lateral 18 da parte conformada em disco 12 é dimensionada tal que seu flange de vedação frontal 20 está suportado na prateleira frontal 36 quando a lente é montada.

[000115] No dito outro lado curto 9 da primeira unidade de lente 1, o anel de retenção 6 define dois pontos de articulação ®1, ®2 - ver a FIG. 10. Como mostrado na FIG. 4, as partes empilhadas 2, 3b, 8, 10, 12, 24 são mantidas no lugar dentro do anel de retenção 6 por meio de formações 39 formadas integralmente com o anel de retenção 6 nos pontos de articulação ®1, ®2, tal que permanecem estáveis quando a lente é atuada como descrito abaixo.

[000116] A nervura de suporte 3b provê rigidez adicional para os anéis de suporte 2, 10 na região dos pontos de articulação ®1, ®2 e entre eles. Na primeira unidade de lente 1, os pontos de articulação ®1, ®2 e a região dos anéis de suporte 2, 10 entre eles são aproximadamente equidistantes do centro óptico OC da lente quando atuado (ver a FIG. 10), e assim os anéis 2, 10 intermediários aos pontos de articulação ®1, ®2 não são necessários para dobrar muito ou nem precisam dobrar. A outra nervura de suporte 3a similarmente provê rigidez adicional para os anéis de suporte 2, 10 no ponto de atuação ® mencionado anteriormente de forma que a deformação da membrana 8 é controlado de maneira apropriada, como explicado em maior detalhe abaixo. Em algumas modalidades a nervura de suportes 3a, 3b pode ser omitida; em geral elas são úteis para regiões dos anéis de suporte 2, 10 que não são necessárias para deformar significativamente durante a atuação da unidade.

[000117] A forma da primeira unidade de lente 1 é adequada para os óculos 90 em termos da sua aparência estética. No entanto, uma lente não redonda origina o problema de desvio não uniforme, ou indesejado da forma desejada de deformação da membrana, que pode ocorrer na ausência de uma solução para o problema. Os meios pelos quais a presente invenção se endereça e resolve este problema são explicados abaixo.

[000118] A FIG. 10 ilustra como uma superfície da forma desejada é alcançada usando uma unidade de membrana da invenção. Na FIG. 10, a forma desejada é esférica, mas como descrito em maior detalhe abaixo a unidade da invenção pode ser usada para formar outras formas; por exemplo, formas definidas por um polinômio de Zernike ou por uma combinação de polinômios de Zernike. Para aplicações não ópticas, diferentes formas podem ser necessária. A unidade de lente 1 em um estado atuado é mostrada nas FIGS. 11 e 12.

[000119] A FIG. 10 assim mostra a membrana 8 da primeira unidade de lente não arredondada 1 em um estado atuado projetado para uma esfera de raio imaginário R para proporcionar a positive potência focal. O ponto de atuação ® e pontos de articulação ®1, ®2 são mostrados. Uma força F pode ser aplicada no ponto de atuação ® por meio de um dispositivo de atuação conectado através dos orifícios 28a, 28b.

[000120] A metade inferior da FIG. 10 mostra uma seção da linha b-b da metade superior através do centro óptico OC no vértice da membrana 8 no estado atuado. A direção da aplicação da força é mostrada (para baixo na FIG. 10). A membrana 8 é distendida em uma configuração substancialmente parcialmente esférica, e a borda da membrana 8 definida pelos anéis de suporte 2, 10 possui um perfil que substancialmente segue os contornos de superfície da esfera. No estado não atuado a membrana 8 é plana, e a borda da membrana (e assim os anéis de suporte 2, 10) também é plana - representada pela linha L na metade inferior da FIG. 10. No estado atuado, a membrana 8 substancialmente segue a superfície da esfera, e sua borda no maior fica em um plano (como seria se a lente fosse circular e a forma da membrana fosse uma tampa esférica). Isto pode ser observado através da comparação da borda da membrana com a linha L. No estado atuado a membrana 8 é deslocado no ponto de atuação ® abaixo a linha L, representando o plano da membrana 8 no estado não atuado, mas onde os lados longos 3, 5 da membrana desviam (para dentro) de uma forma arredondada, eles são deslocados acima da linha L, de forma que uma porção maior da borda da membrana pode caber de maneira contígua contra a superfície de uma esfera de raio R.

[000121] Na FIG. 10 o centro óptico OC está localizado, de acordo com convenção oftalmológica, em uma distância predeterminada a partir do centro da ponte 94 dos óculos 94. Esta distância é a metade da distância de centralização, que é a distância entre os centros ópticos das duas lentes I dos óculos 90, que por sua vez é a distância ótima para um usuário dos óculos. Com a forma da lente ilustrada, o ponto OC aproximadamente é central entre os lados longos 3, 5 da unidade de lente, mas é posicionado para esquerda do centro geométrico observado visualmente no eixo entre os lados curtos (isto é, a partir do olho para o nariz quando usado).

[000122] A unidade de lente da presente invenção é adaptada para prover uma potência de lente continuamente ajustável por um número desejado de dioptrias D, tipicamente 0 a +4D, que é aditiva com qualquer potência de tensão proporcionada pela placa de cobertura frontal 4 e/ou placa de cobertura traseira 16. Em geral, a potência de uma lente D é dada pelo produto da diferença no índice de refração da lente material e seu ambiente, e a curvatura da interface. Assim a fórmula é: D = (n-1)(1/R) (I)

[000123] Onde n é o índice de refração, I é tomado como o índice de refração de ar e R é o raio da esfera da qual a lente forma parte (como ilustrado na FIG. 3b).

[000124] Na metade inferior da FIG. 10, a borda da membrana 8 é deslocada no máximo no ponto de atuação ® na direção da aplicação da força F. Os pontos de articulação ®1, ®2 coincide com pontos na borda da membrana 8 (como definido pelos anéis de suporte 2, 10 na primeira unidade de lente I) que envolvem substancialmente nenhum deslocamento através da deformação da membrana 8. Pode ser observado que estes pontos na posição atuada não se moveram a partir da e ficam aproximadamente na linha L. (Note que eles estão fora do plano da seção mostrada na metade inferior da FIG. 10). De maneira a controlar de maneira ótima a deformação da membrana 8, os pontos de articulação (8) ®1, ®2 devem ser localizados onde mínima movimento ou no movimento da borda da membrana 8 é necessária, de outra forma o perfil da borda da membrana pode desviar nos pontos de articulação ®1, ®2 da forma esférica desejada (ou outra), o que resulta em distorção indesejada da membrana. Adequadamente os pontos de articulação ®1, ®2 podem ser em geral equidistantes do centro óptico OC como foi mencionado acima, de forma que eles ficam no mesmo contorno circular do deslocamento quando a lente é atuada, isto é, um contorno de no deslocamento. No entanto, dependendo da forma e outros parâmetros da unidade de lente 1 isso pode não ser possível, e alguma diferença nas distâncias entre os respectivos pontos de articulação ®1, ®2 e o centro óptico OC pode ser tolerado, apesar de a distorção resultante que vai ocorrer na vizinhança de um ou ambos os pontos de articulação ®1, ®2. Na FIG. 10, pode ser observado que um ponto de articulação ©1 está situado adicionalmente a partir do centro OC do que o outro ponto de articulação ©2, que leva a alguma distorção da membrana nos cantos da lente adjacentes aos pontos de articulação ®1, ®2, mas isto pode ser tolerado, provido que existe uma zona maior em torno do centro OC onde pouca ou nenhuma distorção ocorre. Isto é mais bem mostrado na FIG. 13.

[000125] Será percebido que o deslocamento máximo da membrana 8 ocorre no ponto de atuação ®, que sempre deve ficar no local desejado do deslocamento da borda da membrana para definir um perfil de encaixe esférico entre as posições de potência focal não atuada e máxima. Já que a borda da membrana 8 no um lado curto 7 da lente, que inclui o ponto de atuação ®, na verdade é substancialmente circular deve seguir um contorno circular do deslocamento quando atuado, mas novamente algum desvio de circular pode ser tolerado. O ponto de atuação portanto deve ser localizado no um lado curto 7 no ponto mais distante do centro óptico OC. Se a forma particular considerada aqui não fosse tal que um segmento do seu perímetro formado um arco circular em torno do centro óptico, pontos de atuação adicionais (ativos ou passivos) podem ser necessários para manter a fidelidade da superfície, será observado a partir da FIG. 10 que na primeira unidade de lente 1, os pontos mais distantes para longe a partir do centro OC estão nos cantos da membrana 8, entre os lados longos 3, 5 e o um lado curto 7 - identificado como as posições ® e © na FIG. 10. No entanto o ponto de atuação ® está próximo a estes pontos e a nervura de enrijecimento 3a servem para distribuir a carga aplicada no ponto de atuação ® ao longo do um lado curto 7 da membrana 8 com um grau aceitável de distorção da forma da membrana.

[000126] Os peritos na técnica vão entender que a potência óptica da primeira unidade de lente 1 podem ser variados efetivamente através da variação do raio R da esfera, que varia a curvatura da superfície óptica provida pela membrana flexível 8 e assim ajusta a potência da lente. Como R é reduzido, a potência óptica da lente aumenta já que a curvatura da membrana é mais pronunciada. Isto é alcançado por maior deformação da membrana 8, que por sua vez é efetuada aumentando o deslocamento dos anéis de suporte 2, 10 no ponto de atuação ® para trás para a placa de cobertura traseira 16, o que resulta em maior pressão de fluido na cavidade e maior distensão para frente da membrana.

[000127] O modo que esta deformação variável é alcançada para a primeira unidade de lente 1 de acordo com a invenção é descrita em maior detalhe abaixo.

[000128] As FIGS. 3 a 5 mostram a primeira unidade de lente 1 é seu estado não atuado, e FIGS. 11 e 12 mostram um estado atuado exemplar. Na prática a primeira unidade de lente 1 é continuamente ajustável entre o estado não atuado e sua deformação máxima; a posição atuada das FIGS. 11 e 12 é apenas uma posição deformada que é provida como um exemplo de todas as posições deformadas. Como descrito acima, a largura dos anéis de suporte 2, 10 varia em torno do seu grau, enquanto sua espessura na direção z permanece substancialmente constante.

[000129] Especificamente os anéis 2, 10 são mais largos nos lados curtos 7, 9 da unidade 1 e se tornam de maneira progressiva mais estreito para aqueles lados curtos em direção aos meios dos lados longos 3,5 como mais bem observado na FIG. 9. Eles são mais finos em pontos © e nos lados maiores intermediários aos lados curtos 7, 9 (ver a FIG. 10). Note que os pontos mais finos não são necessariamente simétricos como entre os dois lados longos; eles são mais finos nesta região por causa de onde seu dobramento precisa ser maior, como pode ser entendido com referência à FIG. 10 descrita acima.

[000130] Em operação, de maneira a aumentar a potência focal da unidade de lente 1, uma força de atuação F é aplicada, diretamente ou indiretamente, para os anéis de suporte 2, 10 no ponto ® no um lado curto 7 da unidade para mover os anéis de suporte 2, 10, e a membrana 8 amortecida entre eles, para trás para a placa de cobertura traseira 16. A força é aplicada em torno da metade do aminho ao longo do um lado curto 7 e o dispositivo de atuação deve ser arranjado para reagir contra o anel de retenção 6 que é mantida dentro do aro 93 da armação 92 que assim serve como um suporte.

[000131] Existem vários meios pelos quais a forca de atuação pode ser aplicada que serão aparentes para os peritos na técnica; algumas modalidades são divulgadas abaixo. A força deve ser aplicada em uma direção que é substancialmente normal ao plano dos anéis de suporte 2, 10. Como descrito acima, os anéis de suporte 2, 10 são articulados nos dois pontos ®1, ®2 em um outro lado curto 9 da unidade 1, os pontos de articulação são projetados para permanecer estáveis durante a atuação da unidade de lente 1 por meio das formações 39 dentro do anel de retenção 6: quando se monta a unidade de lente 1, a placa de cobertura traseira 16, com a parte conformada em disco 12 anexada a mesma, o diafragma 24 e os anéis de suporte 2, 10 com a membrana 8 mantida entre eles são pré-montados como uma pilha e então inserida no anel de retenção 6 e deslizam sob as formações 39 nos pontos de articulação ®1, ®2, A parede lateral 18 da parte conformada em disco 12 permite uma pequena quantidade de movimento, de forma que os anéis de suporte 2, 10 podem se mover próximos entre si da parede de fundo 19 da parte conformada em disco 18 para aumentar a pressão do fluido dentro da cavidade, que por sua vez faz com que a membrana 8 se distenda para frente para a placa de cobertura frontal 4, adotando uma forma esférica (ou outra) como mostrado na FIG. 12, desta forma para aumentar a potência focal da lente, como descrito acima. Mesmo que a membrana não seja redonda, é capaz de adotar a forma esférica desejada (ou outra forma) em virtude da construção dos anéis de suporte 2, 10.

[000132] A força aplicada ao um lado curto 7 dos anéis de suporte 2, 10 no ponto de atuação ®, em combinação com a pressão hidrostática aplicada à membrana pelo fluido dentro da cavidade, faz com que os anéis de suporte 2, 10 se dobrem. A FIG. 11 mostra os anéis de suporte 2, 30 que exibem um grau de dobramento através da aplicação da forca de atuação F, os anéis de suporte 2, 10 permanecem substancialmente estacionários nos pontos de articulação ®1, ®2 (apesar de existe um grau de inclinação local dos anéis 2, 10 nestes pontos). No entanto, em direção aos meios dos lados longos 3,5 da unidade incluindo os pontos © e ®, os anéis se flexionam para frente como descrito acima, em uma direção oposta à força F, de forma que os anéis de suporte 2, 10 adotam um perfil que pode se conformar para a superfície de uma esfera (ou outra forma) tendo a mesma forma que a membrana 8. Se os anéis de suporte 2, 10 foram circulares, eles podem permanecer planar quando a membrana se deforma de maneira esférica, mas a forma não arredondada dos anéis 2, 10 implica que não permanecem planos quando a membrana está distendida.

[000133] A capacidade dos anéis de suporte 2, 10 de flexionar desta maneira e assim controlar a deformação da membrana 8 para evitar as distorções indesejadas da forma esférica ou de outra forma é tornada possível pela variação predeterminada na largura dos anéis de suporte 2, 10 em torno do seu grau, e em particular em vista do fato de que eles são feitos mais estreitos nos pontos onde eles são necessários para dobrar a maioria para adotar o perfil desejado. A variação predeterminada na largura dos anéis de suporte 2, 10 produz uma variação correspondente na área de seção transversal dos anéis de suporte 2, 10 e assim uma correspondente variação predeterminada do segundo momento de área dos anéis de suporte, em particular a largura dos anéis de suporte 2, 10 é continuamente ajustada em torno dos anéis e alcança um mínimo para o meio dos lados longos 3, 5 onde o dobramento assim é maior. Na ausência de variação significativa em outros parâmetros, uma diferença no segundo momento de área resulta em uma diferença na rigidez de dobramento.

[000134] Como mostrado nas FIGS. 10 a 12, a membrana flexível 8 é feita para estar em protrusão para frente em uma direção oposta a aquela da forca de atuação F. Quando os anéis de suporte 2, 10 são movidos mais próximos para a traseira da cavidade no ponto de atuação ®, o líquido 11, que é essencialmente incompressível, é forçado para ocupar uma região mais central da cavidade 22, devido à elasticidade da membrana 8, assim aumentando a curvatura da superfície óptica definido pela membrana 8 e a espessura óptica da cavidade entre a membrana 8 e a placa de suporte traseira 16 no centro óptico OC da unidade, assim produz uma maior potência de lente. Especificamente, a deformação da membrana flexível 8 é centrada no ponto OC como mostrado na FIG. 10 que assim forma o vértice da lente.

[000135] Na lente cheia com fluido da técnica anterior, de maneira a garantir a protrusão esférica da membrana, a membrana é mantida através de uma estrutura de suporte que é rígida e circular, de forma que apenas uma porção circular da membrana não é restrita e pode estar em protrusão para frente através do aumento da pressão do fluido. Em algumas lentes (ver, por exemplo, GB 2353606 A) isto é alcançado fazendo toda a unidade de lente circular na forma. Em outras lentes, por exemplo, tais como aquelas divulgadas em WO 95/27912, a estrutura de suporte compreende a fronteira rígida em torno de uma abertura central circular onde a membrana pode estar em protrusão para frente. Em WO 95/27912 a fronteira é larga e volumosa nos locais, que é esteticamente indesejável. Em contraste na presente invenção, enquanto os lados curtos 7, 9 dos anéis de suporte 2, 10 são de alguma forma mais largos do que os lados longos 3, 5, como pode ser observado a partir da FIG. 9, eles ainda são relativamente estreitos em comparação com a área da lente. Assim a partir do ponto de vista estético, deformação esférica (ou outra) da membrana 8 é alcançada sem qualquer impacto adverso na aparência da unidade de lente 1, que possui uma forma não circular e bordas relativamente finas.

[000136] Através de atuação, quando a membrana flexível 8 em protrusão para frente como mostrado nas FIGS. 10 e 11, a quantidade do fluido 11 mantida na cavidade 22 permanece constante, mas como a membrana 8 muda na forma a partir de um perfil relativamente plano para o perfil distendido mostrado, algum do óleo transparente é deslocado para a área central da lente. O deslocamento do óleo faz com que a membrana adote a forma atuada, assim aumentando a potência da lente. O fluido 11 é vedado dentro da cavidade 22 pela membrana 8. o diafragma 24 e a parte conformada em disco 12.

[000137] Será entendido pelos peritos na técnica que a deformação esférica dos anéis de suporte 2, 10 e da membrana flexível 8 que é representada nas FIGS. 10 é provida por meio de exemplo apenas para ilustram a alteração na forma de várias partes da unidade 1, e que a deformação provida pela unidade da invenção pode variar daquela mostrada, em particular para uma dada unidade de lente 1, a membrana 8 é continuamente deformável entre sua posição não atuada, em que é planar, e uma posição completamente distendida, como determinada pela configuração atua e as propriedades dos materiais usados para a unidade 1. Em cada posição entre a posição não atuada que provê nenhuma potência óptica e a posição completamente distendida, os pontos de articulação ®1, ®2 nos anéis de suporte 2, 10 permanecem essencialmente estacionário e pelo menos uma maior porção ou porções dos anéis de suporte 2, 10, incluindo os pontos de articulação ®1, ®2, adotam um perfil esférico (ou outra forma).

[000138] A variação real na largura dos anéis de suporte 2, 10 que é necessária para obter a variação predeterminada no momento de dobramento em torno dos anéis, como descrito acima, pode ser calculado por análise de elemento finito (FEA). Para aplicações quasi-estáticas ou ópticas de baixa frequência e outras aplicações, FEA estática deve ser empregada de maneira adequada. No entanto, onde a superfície é intencionada para aplicações acústicas, FEA dinâmica é apropriada. Como os peritos na técnica estão alertados, FEA - seja estática ou dinâmica - envolve várias alterações realizadas usando um computador com a entrada de parâmetros selecionados para calcular a forma da membrana que pode resultar na prática com uma força crescente F aplicada no ponto de atuação(s). A forma do elemento é selecionada para adequar o cálculo que está sendo realizado. Para o projeto dos anéis 2, 10 da presente invenção, uma forma de elemento tetraédrico foi descoberta como sendo adequada. Os parâmetros selecionados para ser entrados incluem a geometria dos anéis de suporte 2, 10, a geometria da membrana 8, o módulo da membrana 8, o módulo dos anéis 2, 10, incluindo como o módulo dos anéis varia em torno dos anéis (que pode ser definido de maneira empírica ou por meio de uma fórmula adequada), a quantidade de pré-tensão em qualquer uma das partes, a temperatura e outros fatores ambientais. O programa de FEA defines como a pressão aplicada à membrana 8 aumenta enquanto a carga é aplicada aos anéis no ponto de atuação ®.

[000139] Um exemplo de saída de análise de FEA para um anel de suporte é mostrado na FIG. 13. A escala de cinza mostra o grau de deslocamento da membrana 8 longe da sua configuração não atuada planar; contornos do deslocamento são sobrepostos na escala de cinza. A membrana mostra a deformação máxima para frente na sua região central e deformação máxima para trás (na direção da força aplicada F) no ponto de atuação ®, com contornos circulares que proveem essencialmente a deformação esférica. Esta figura mostra a deformação em duas dimensões; será entendido no entanto que isto corresponde à deformação esférica tridimensional na prática. A primeira unidade de lente 1 da invenção alcança uma lente esférica substancialmente não distorcida, centrado no ponto OC. Pode ser observado a partir da FIG. 13 que o ponto OC é diferente do centro geométrico observado da lente 1, que é mostrada pelo ponto onde as linhas vertical e horizontal se cruzam. Esta saída de FEA é referida como a "primeira saída de FEA" abaixo.

[000140] De maneira a projetar precisamente os anéis 2, 10 para o uso óptico, a saída de uma análise de FEA pode ser aproximada para a forma desejada da membrana como é definido através de uma função polinomial. Em termos gerais, a forma de uma superfície óptica pode descrever por uma ou mais funções polinomiais de Zernike. Estas possuem a fórmula geral Zn±m. Várias formas, como definidas pelas funções de Zernike ou combinações de mais do que tal função, são possíveis usando a presente invenção. Uma explicação dos vários polinômios de Zernike podem ser encontrados em “Principles of Optics1”.

[000141] Uma prioridade para aplicações oftalmológicas, por exemplo, é ser capaz de alcançar correção de visão com uma sobreposição linear de Z2±2 (astigmatismo) e Z20 (esfera para a correção da distância). Oftalmologistas tipicamente prescrevem lentes com base nestas fórmulas. Superfícies de maior ordem com componentes adicionais Zj±jtambém possíveis de acordo com a presente invenção se pontos de controle adicionais (como descrito abaixo) são providos na borda da membrana, onde j escalas de magnitude similar ao número de pontos de controle. Superfícies de maior ordem com componentes Zj±k (k < j) também podem ser possíveis onde a forma da borda da membrana permite.

[000142] Variantes da primeira unidade de lente 1 da invenção são capazes de produzir formas de membrana estática que correspondem com qualquer polinômio para os quais j=k. Várias superfícies complexas são conhecidas como sendo possíveis e úteis para certas aplicações. Por exemplo, cirurgia de correção de visão a laser geralmente trabalha para certas funções de ordem superior, e assim modalidades alternativas da unidade de lente da invenção podem ser usadas como uma alternativa à cirurgia a laser. Várias sobreposições lineares de polinômios de Zernike escalonados da forma Zn±m são possíveis: z?, zl zp,z/* [k

[000143] Em geral, exceto na sua periferia, as superfícies alcançáveis através da deformação de uma membrana com pressão pode ter um ou mais máximos locais ou um ou mais mínimos locais, mas não ambos, em adição aos pontos de sela. As formas que são alcançáveis necessariamente são limitados pela forma da periferia, que é estável em uso. ^Principles of Optics"M. Born e E. Wolf, 7aEd, C.U.P, (1999). ISBN 0-521-64222-1

[000144] Em algumas modalidades da unidade de lente da presente invenção, uma função de Zernike esférica pode ser usada, mas funções de maior ordem esférica também podem ser usadas se for desejado, através da criação de uma forma que é a soma de um número de Polinômios de Zernike.

[000145] A primeira saída de FEA então é correlacionada com a função de Zernike desejada na membrana ("segunda saída polinomial") para observar quão bem a primeira saída de FEA se aproxima para a forma desejada como definido pela função de Zernike escolhida. Dependendo de quão bem a primeira e a segunda saídas de polinômio de FEA se correlacionam entre si, os parâmetros relevantes da lente podem ser ajustados para alcançar um melhor encaixe na próxima iteração. Em outras palavras, observando quão bem a deformação simulada da membrana 8, como calculado por FEA, se aproxima da forma de superfície desejada como descrito pela função de polinômio de Zernike selecionada, se pode observar o quanto os parâmetros do anel de suporte escolhido 2, 10 trabalham, é possível determinar que regiões dos anéis de suporte 2, 10 precisam ser ajustadas (ou quais outros parâmetros devem ser ajustados) para aprimorar a correlação da primeira e da segunda saídas.

[000146] O processo iterativo descrito acima é realizada por um número de diferentes potências de lente de forma que uma lente a qual a potência varia continuamente com a deformação dos anéis de suporte 2, 10 (e a força F aplicada) pode ser projetada. Este processo iterativo foi realizada para alcançar um número de modalidades de trabalho dos anéis de suporte 2, 10 de acordo com a invenção. Assim os anéis de suporte 2, 10 são projetados para dobrar de maneira variável em torno do seu grau e com relação ao ajuste na potência de lente necessária, A variação na largura dos anéis de suporte 2, 10 no plano x - y, perpendicular ao eixo z óptico da lente, em torno do seu grau também pode ser ajustado para diferentes formas de lente, levando em conta as localizações dos pontos de articulação ®1, ®2 e ponto de atuação ® com relação ao centro óptico desejado QC.

[000147] Uma vez que a forma da membrana 8 foi calculada por FEA como descrito acima, as propriedades ópticas da membrana como uma superfície de lente óptica pode ser determinada através de software de traço de raio óptico adequado (por exemplo, Software óptico Zemax™ disponível a partir de Radiant Zemax, LLC de Redmond, Washington) usando a forma de membrana calculada. Por meio de exemplo, FIG. 14 mostra como a potência da lente esférica varia na membrana 8 da primeira unidade de lente 1 quando distendida, a forma distendida que é calculada por FEA estática. As áreas mais escuras mostram a maior potência de lente, e como pode ser observado a partir da FIG. 14, a membrana inflada 8 produz uma superfície de lente que possui uma potência de lente esférica satisfatoriamente uniforme.

[000148] Em vista do fato de que o grau de deformação da membrana flexível 8 pode ser ajustado suavemente através de uma faixa, a unidade de lente da invenção representa um aprimoramento significativo sobre lentes bifocais convencionais, onde o usuário deseja olhar para baixo para ver através da lente de visão próxima. Através do uso da unidade de lente 1 da presente invenção, a potência da lente pode ser ajustada por demanda para a visão próxima e ocorre em uma região ótima da lente, designamente na região do centro óptico. A unidade de lente está assim útil para observar um objeto próximo sem a necessidade de ajustar a posição da cabeça ou a direção do olhar.

[000149] As FIGS. 15 e 16 mostram saídas de FEA de amostra a partir do projeto do diafragma de reforço da membrana 24. A FIG. 5 mostra a pré- tensão pela membrana flexível calculada pela FEA em uma unidade de lente de acordo com a invenção que é similar à primeira unidade de lente 1 descrita acima, mas que omite o diafragma 24, com a membrana não atuado. A escala de cinza revela a variação significativa na pré-tensão na membrana, com várias regiões de tensão relativamente maior e vária regiões de tensão relativamente menor; a tensão na membrana é notavelmente desigual.

[000150] A FIG. 16 mostra a correspondente saída de FEA para a primeira unidade de lente 1 que inclui o diafragma 24. Nesta unidade 1 a membrana 8 exibe significativamente menor variação na pretensão quando não atuado do que um da FIG. 15. Sobre a sua área, a membrana da FIG. 15 exibe uma variação de 30% na pré-tensão enquanto a membrana da FIG. 16 possui apenas uma variação de 8%.

[000151] As FIGS. 17 e 18 mostram as potencias de lente esférica calculada para a primeira unidade de lente 1 e para a unidade de lente similar em que o diafragma 24 é omitido. Novamente, pode ser observado que a variação na potência esférica óptica é muito menor na FIG. 18; a escala de cinza mostra uniformidade muito maior.

[000152] O diafragma de reforço 24 assim provê benefícios significativos no aprimoramento da uniformidade da pré-tensão na membrana quando não atuado e a potência esférica óptica da membrana quando distendida, isto é, atuada, que são independentes da forma da membrana. Efetivamente o diafragma 24 aumenta a rigidez dos anéis de suporte 2, 10 no plano x - y definido por eles sem afetar significativamente a rigidez dos anéis transversais ao plano no eixo z. Como notado acima, o diafragma de reforço 24 da invenção pode ser vantajosamente usada para este propósito em qualquer unidade cheia com fluido com uma membrana flexível pré- tencionada de uma forma que pode ser controlada que forma uma parede da cavidade, tal como uma superfície óptica de uma lente cheia com fluido, independentemente da forma de contorno da membrana. O diafragma 24 portanto também pode ser usado na lente cheia com fluido redonda, por exemplo, as FIGS. 19 e 20 mostram de maneira esquemática o modo de atuação da primeira unidade de lente 1. A unidade de lente 1 é atuada por “compressão angulada". As placas frontal e traseira 4, 16, o anel de retenção 6, o diafragma 24 e outras funcionalidades detalhadas são omitidas para clareza.

[000153] As FIGS. 19A e 20A mostram a unidade de lente 1 No seu estado não atuado, nesta condição, a membrana 8 é plana.

[000154] Nas FIGS. 19B e 20B, a unidade de lente 1 é atuada para aumentar a sua potência óptica pela aplicação de uma força F aplicada para um lado 7 dos anéis de suporte 2, 10 no ponto de atuação ® em uma direção para impelir os anéis de suporte 2, 10 para a parede traseira 19 da parte conformada em disco 12. A parede traseira 19 da parte conformada em disco é mantida estacionário e assim suportada pela placa de cobertura traseira 16 e anel de retenção 6 (não mostrado na FIG. 19B). isto faz com que o um lado 7 dos anéis de suporte 2, 10 se mova para mais próximo da parede traseira 19 da parte conformada em disco 12. A outro lado curto 9 dos anéis de suporte 2, 10 é ancorado nos pontos de articulação ®1, ®2 pelas formações 39. Os anéis de suporte 2, 10 assim inclinam para trás sob a influência da força F para subtender um ângulo agudo com a parede traseira 19. Este movimento de inclinação que é exagerado na FIG. 19B, é acomodado pela vedação flexível formada pela parede lateral 18 da parte conformada em disco 12. Como um resultado deste aperto junto dos anéis de suporte 2, 10 e a parede traseira 19 da parte 12, a pressão hidrostática dentro da cavidade aumenta, fazendo com que a membrana 8 se torne distendida, a flexão de maneira convexa para fora como mostrado.

[000155] Nas FIGS. 19C e 20C, a força de atuação é removida a qual permite que os anéis de suporte 2, 10 retornem para o seu estado relaxado não atuado como um resultado da sua resiliência intrínseca. A parede lateral 18 da parte conformada em disco 12 assim é causada de ou permitida de descomprimir, aliviando a pressão hidrostática dentro da cavidade. Por sua vez, a membrana 8 é permitida para retornar para a sua posição não atuada não distendida.

[000156] A unidade de lente 1 aqui a seguir descrita opera através da inclinação dos anéis 2, 10 para a parede traseira 19 do membro conformado em disco 12 para reduzir o volume da cavidade 22 e desta forma para aumentar a pressão do fluido 11, fazendo com que a membrana 8 se distenda para fora.

[000157] No entanto os peritos na técnica vão perceber que os mesmos princípios podem ser aplicados a uma unidade de membrana em que os anéis de suporte de membrana são inclinados ou de outra forma movidos para longe a partir da parede traseira para aumentar o volume da cavidade e desta forma reduzir a pressão do fluido, que resulta na membrana cavando para dentro. A forma de tal uma membrana côncava pode ser controlada de uma maneira análoga provendo um anel ou anéis tendo um segundo momento variável de área tal que através da deformação da membrana o anel ou anéis adotam o perfil necessário para produzir a forma predefinida desejada na membrana.

[000158] As FIGS. 21 e 22 mostram uma segunda unidade de lente 101 de acordo com a invenção. Cada uma das FIGS. 21A-C mostra uma vista de seção transversal da segunda unidade de lente 101 em um diferente estado de atuação, e FIGS. 22A-C mostram correspondentes elevações frontais.

[000159] A construção da segunda unidade de lente 101 é similar a aquela da unidade de lente 1; partes da segunda unidade de lente 101 que são as mesmas que ou similares a aquelas da primeira unidade de lente I não são descritas novamente abaixo, mas são referidas por referência como numerais que são os mesmos que os numerais de referência para as correspondentes partes da primeira unidade de lente 1 mas aumentado em 1,00.

[000160] A segunda unidade de lente 101 possui uma forma quadrada. Enquanto a primeira unidade de lente 1 utiliza "compressão angulada" da cavidade do fluido 22 para a atuação, a segunda unidade de lente 101 utiliza compressão "de almofada" (ou uniforme) como descrito abaixo.

[000161] As FIGS. 21 A e 22A mostram o estado não atuado da segunda unidade de lente 101 de acordo com a invenção.

[000162] Nas FIGS. 21B e 22B, a segunda unidade de lente 101 é mostrada em um estado atuado para aumentar its potência óptica. No entanto, em vez de inclinar os anéis de suporte com relação à parede traseira da parte conformada em disco 112 através da aplicação de uma força para um lado da unidade para inclinar os anéis em torno dos pontos de articulação em um lado oposto, os anéis de suporte 102, 110 da segunda unidade de lente 101 são empurrados em uma pluralidade de pontos de atuação ® que são espaçadas em torno dos anéis, de forma que em cada ponto de atuação os anéis são deslocados com relação ao suporte proporcionado pela armação 92 em direção à parede traseira 119 por uma distância predeterminada de acordo com a forma de membrana desejada. Que é, em cada ponto de atuação, os anéis 102, 110 são deslocados de acordo com o local desejado do deslocamento dos anéis nestes pontos para alcançar a forma de membrana desejada. A localização precisa dos pontos de atuação e a quantidade do seu deslocamento dependerá da forma de contorno da membrana 108, mas em geral de acordo com a invenção um ponto de atuação deve ser situado em cada ponto nos anéis onde o deslocamento é um máximo local. Assim na segunda unidade de lente 101, um ponto de atuação ® está situado em cada canto 121 da membrana 108, e cada ponto de atuação ® é deslocado pela mesma quantidade que a unidade 101 é atuada como os outros pontos.

[000163] Intermediários aos cantos 121 da membrana 108, a forma de contorno quadrado da membrana quer dizer que desvia para dentro de uma configuração arredondada. Isto quer dizer que quando a membrana está distendida de maneira esférica, os lados 103, 105, 107, 109 da membrana deve ser deslocada na direção z por uma menor quantidade do que os cantos 121, de forma que os lados arqueiam para frente entre os cantos 121, e podem mesmo ser deslocados para frente com relação à posição não atuada para o centro de cada lado em pontos ©, ©, © e © para produzir o perfil esférico necessário.

[000164] Em uma alternativa modalidade, os anéis 102, 110 pode ser mantido estacionário nos cantos 121, por exemplo, pelas formações do tipo usado na primeira unidade de lente 1 para os pontos de articulação ®1, ®2, e uma força de atuação F aplicada de maneira uniforme à placa de cobertura traseira 116 na direção z, como mostrado na FIG. 21B, uma força de reação então pode ser aplicada aos anéis nos pontos de articulação ® substitutos nos cantos 121 onde os anéis são mantidos.

[000165] Através da atuação da segunda unidade de lente 101 como descrito acima, a parede lateral flexível 118 da parte conformada em disco 112 é comprimida de maneira uniforme, aumentando a pressão do fluido 111 dentro da cavidade 122. Isto faz com que a membrana 108 infle e esteja em protrusão para fora de uma maneira convexa. Apesar da forma quadrada da membrana, a largura e assim o módulo de dobramento dos anéis 102, 110 é variado em torno da membrana tal que eles se deformam de uma maneira controlada, como calculado por FEA por exemplo, para manter um perfil esférico (ou outro pré-selecionado), tal que a membrana é causada para deformar de maneira esférica (ou de acordo com um outro perfil pré- selecionado). Especificamente, na modalidade mostrada nas FIGS. 21 e 22, os anéis 102, 110 são mais grossos nos cantos 121 do que eles estão entre os cantos, que permitem que os anéis intermediários aos cantos para flexionar para frente com relação aos cantos da maneira descrita acima.

[000166] Em virtude do mesmo movimento dos anéis de suporte 102, 110 em direção à placa de cobertura traseira 116, um menor deslocamento total dos anéis de suporte 102, 110 pode ser necessário para inflar a membrana 108 completamente se comparado com uma unidade similarmente dimensionada "compressão angulada". Assim a espessura da segunda unidade de lente 101 pode ser minimizada.

[000167] De maneira a retornar a segunda unidade de lente 101 para o estado não atuado, a força de atuação é removida a partir dos pontos de atuação ® (ou a partir da placa de cobertura traseira as aplicável) e os anéis são permitidos de retornar para a posição de partida não atuada como mostrada nas FIGS. 21 C e 22C. Em algumas modalidades, a resiliência da parte conformada em disco 112 pode ser suficiente para restaurar os anéis para o estado não atuado quando a força de atuação é removida. No entanto, em uma variante, a unidade pode ser retornada de maneira ativa para a posição não atuada através do acionamento dos anéis 102, 110 nos pontos de atuação na direção oposta ou retendo os anéis 102, 110 e aplicam uma força reversa - F (ver a FIG. 21C) para a placa de cobertura traseira 116 pra empurrar a placa para longe dos anéis. A pressão do fluido 111 dentro da cavidade 122 assim é aliviada, permitindo que a membrana e os anéis retornem para a sua configuração planar.

[000168] A primeira e a segunda unidades de lente 1, 101 são similares entre si pelo fato de que ambos requerem de aplicação de uma força para comprimir a unidade. A diferença entre eles reside primariamente no número de pontos de atuação ® e pontos de articulação ®. na primeira unidade de lente 1 existe um ponto de atuação ® em um lado curto 7 da unidade e dois pontos de articulação ®1, ®2 em um outro lado curto 9 que define um eixo de inclinação. Os lados longos 3, 5 são irrestritos e são livres para arquear para frente as cavidade 22 é comprimido, Na segunda unidade de lente 101, existem nos pontos de articulação, mas pontos de atuação ® são providos em cada canto 121 onde a compressão máxima da cavidade 122 é necessário de alcançar a forma de membrana desejada.

[000169] Em geral, a unidade da membrana da presente invenção usa o controle semiativo da forma dos anéis de suporte 2, 10; 102, 110 controlando de maneira ativa a posição dos anéis em uma pluralidade de pontos de controle em localizações espaçadas em torno dos anéis, pontos de controle os quais podem ser pontos de articulação ou pontos de atuação, e que permitem que os anéis 2, 10; 102, 110 flexionem livremente entre os pontos de controle. Um ponto de atuação é um ponto em que o deslocamento dos anéis é tanto controlado de maneira ativa para alcançar a compressão da cavidade 22; 122, quanto o deslocamento dos anéis é modificado por um elemento passivo, uma mola por exemplo. Um ponto de articulação é um ponto onde anéis são mantidos em uma posição fixa, mas os anéis são permitidos de se inclinar se for necessário para permitir que a cavidade seja comprimida por “compressão angulada”, por exemplo, tal como na primeira unidade de lente 1. Os peritos na técnica vão perceber que a região dos anéis 2, 10; 102, 110 que é afetada por um ponto de controle deve ser tão pequeno (localizado) quanto possível, e adjacentes pontos de controle não devem, em geral, ser conectados de maneira rígida, para permitir que os anéis se flexionem ao longo dos anéis como é necessário para alcançar a forma desejada. Em geral deve haver pelo menos três pontos de controle (pontos de articulação ou pontos de atuação) de maneira a define de maneira estável o plano de referência da membrana 8.

[000170] Deve haver pelo menos um ponto de controle dentro de da setor dos anéis 2, 10; 102, 110. Por um "setor" se quer dizer uma região dos anéis entre dois adjacentes pontos de mínimo não suportados nos anéis 2, 10; 102, 110 onde os anéis se aproximam localmente mais próximos ao centro definido da membrana 8; 108. Nestes pontos de mínimo, o deslocamento dos anéis 2, 10; 102, 110 em direção à parede traseira 19 quando atuado é um mínimo local. De fato, nas modalidades descritas, os anéis 2, 10; 102, 110 são realmente deslocadas para frente, para longe a partir da parede traseira 19 quando atuado, e assim nestes modalidades os pontos de mínimo são realmente pontos do deslocamento máximo local para frente com relação a unidade.

[000171] O "centro"é o centro predefinido da forma distendida desejada da membrana. No caso de uma unidade de lente, o centro pode ser o centro óptico OC no vértice da membrana inflada. Dentro de cada setor, o ponto de controle deve ser posicionada no ou próximo do ponto de máximo em que os anéis 2, 10; 102, 110 são dispostos localmente mais distantes do centro; em outras palavras onde deslocamento dos anéis 2, 10; 102 para trás em direção à parede traseira 19 é um máximo local no estado atuado. Os anéis 2, 10; 102, 110 deve ser irrestrito em pontos intermediários aos pontos de controle, onde o deslocamento dos anéis desejado 2, 10; 102, 110 em direção à parede traseira 19 é menos do que nos pontos de controle vizinhos, de forma que a borda da membrana 8; 108 pode arquear para frente com relação às posições pode ter sido adotado se os anéis foram inflexíveis, exceto comprimentos dos anéis curtos 2, 10; 102, 110 podem ser suportados, por exemplo, nervuras de enrijecer tais como nervuras de enrijecimento 3a, 3b, se a região suportada dos anéis 2, 10; 102, 110 não desvia de maneira significativa de um local circular com relação ao centro óptico OC. No entanto, o suporte para os anéis ainda devem permitir alguma flexão dos anéis, incluindo na direção ao longo dos anéis para evitar distorção indesejadas.

[000172] A FIG. 23 mostra como a distância entre o centro óptico OC e os anéis 2, 10 varia na primeira unidade de lente 1 em torno dos anéis 2, 10. As unidades na FIG. 23 são arbitrárias, será percebido que se a membrana foram redondas, então a linha do gráfico pode ser plano. Como mostrado na FIG. 10, a membrana 8 da primeira unidade de lente 1 define dois setores principais - S1, S2. Cada um dos setores S1 e S2 é definido entre dois adjacentes pontos de mínimo não suportados © e ® os quais, como descrito acima, são dispostos aproximadamente no meio do caminho ao longo dos dois lados longos 3, 5 da membrana 8. O setor S1 inclui o dito outro lado curto 9 e o ponto de máximo ®1, enquanto setor S2 inclui o um lado curto 7 e os pontos de máximo ® e ©. O ponto de atuação ® é disposto intermediário aos pontos de máximo ® e ©. Em uma membrana perfeita a unidade de acordo com a invenção, um ponto de atuação pode ser provido em cada um dos pontos de máximo ® e © com o ponto ® que tecnicamente é um ponto de mínimo local, mas para a conveniência e praticidade, uma única atuação é provida no ponto ® entre pontos ® e ©. Como mais bem observado na FIG. 23, a distância dos anéis 2, 10 para o centro óptico OC da membrana em geral é constante entre os pontos de máximo ® e ©, e enquanto ponto de atuação ® é tecnicamente um ponto de mínimo (um ponto de virada de mínimo local), o deslocamento dos anéis no ponto ® ainda é positivo (® está adicionalmente a partir do centro óptico do que os pontos de articulação ®1 e ®2) e, como um ponto de mínimo, é insignificativo em comparação com os principais pontos de virada ® e ©, e a nervura de enrijecimento 3a serve para suportar os anéis 2, 10 entre os adjacentes pontos de máximo ® e © pelo ponto de mínimo em ® e para distribuir a carga aplicada no ponto de atuação ® ao longo do um lado curto 7 da unidade.

[000173] O setor S1 também inclui o ponto de articulação ®2, que não é disposto em um ponto de máximo ou de mínimo, mas ajuda a definir o plano da membrana para os quais pelo menos três pontos de controle são necessários, no caso de uma unidade de membrana que opera no modo "de compressão angulado" descrito acima, por exemplo, a primeira unidade de lente 1 da invenção, um ponto de articulação pode ser usado em qualquer ponto de controle nos anéis de suporte de membrana 2, 10 onde os anéis não se movem (ou não se movem substancialmente) durante a atuação da lente. Os pontos de articulação ®1, ®2 da primeira unidade de lente 1 assim são dispostos dentro do mesmo setor e definem um eixo de inclinação T (ver a FIG. 10) que é bissectado substancialmente de maneira perpendicular através de um eixo entre o eixo de inclinação T e o ponto de atuação ®. O eixo de inclinação T também é em geral paralelo aos lados curtos 7, 9 da unidade. O centro óptico OC é disposto entre o eixo de inclinação T e o ponto de atuação ®. Em algumas modalidades, adjacentes pontos de articulação podem estar situados adjacentes aos setores se existe um ponto de mínimo entre eles.

[000174] A FIG. 24 mostra como a distância entre o centro óptico OC e os anéis 102, 110 varia na segunda unidade de lente 101 em torno dos anéis 102, 110. Como pode ser observado existem quatro pontos de mínimo não suportados ©, ©, © e ©, onde os anéis 102, 110 são dispostos localmente mais próximos ao centro OC. Os cantos 121 da unidade estão mais distantes para longe a partir do centro OC, e assim estes compreendem pontos de máximo. Um ponto de atuação ® é posicionado em cada canto 121, e os lados 103, 105, 107, 109 são deixados irrestritos. Os quatro pontos de mínimo ©, ©, © e © definem quatro setores S1 a S4, e um respectivo dos pontos de atuação ® é disposto dentro de cada setor. Na modalidade alternativa onde uma força de atuação F aplicada de maneira uniforme para a placa de cobertura traseira 116 na direção z, como mostrado na FIG. 21B, um ponto de articulação ® pode ser posicionado em cada canto 121, e isto é possível pois o deslocamento efetivo dos anéis 102, 110 em cada canto 121 é o mesmo, assim o deslocamento efetivo em cada ponto de articulação ® é o mesmo.

[000175] Será entendido que quanto mais pontos de controle são providos, mais acurada é a deformação da membrana pode ser controlado. Adicionalmente, pontos de atuação adicionais facilitam o controle aprimorado da superfície da membrana e um maior conjunto de possíveis formas de lente.

[000176] Será entendido pelos peritos na técnica, que se unidades de lente 1; 101 do tipo descrito aqui são usados em um par de óculos, tais como óculos 90 das FIGS. 1 e 2, um mecanismo de atuação operável seletivamente deve ser provido para proporcionar a compressão necessária da cavidade 22, 122 e o ajuste da pressão do fluido para operar a lente, tanto diretamente quanto indiretamente. Tal mecanismo de atuação pode ser convenientemente provido tanto na ponte 94 quanto em um ou ambos os braços de têmpora 93. Em algumas modalidades um mecanismo de atuação separado para cada unidade de lente 1; 101 podem ser providos em cada braço 93, e os mecanismos ligados de maneira eletrônica para prover atuação simultânea das duas unidades 1; 101. O mecanismo de atuação não está descrito aqui, mas em termos gerais podem ser mecânicos, eletrônicos, magnéticos, automáticos com movimento do olho ou da cabeça, ou envolvem o uso de um material de alteração de fase, tal como liga de memória de forma (SMA), cera, ou um polímero eletroativo, no evento de que algum controle passivo da unidade de lente 1; 101 é direcionado, a pressão do fluido pode ser ajustada com uma bomba.

[000177] Será percebido que o uso de anéis frontal e traseiro de suporte separados 2, 10; 102, 110 não é essencial para alcançar a funcionalidade básica da unidade de lente 1; 101 da presente invenção, e em algumas variantes a membrana 8; 108 pode ser suportada por um único anel flexível. No entanto, foi descoberto que o uso de dois ou mais anéis de suporte é vantajoso para controlar por exemplo, a taxa de torção nos anéis de suporte 2, 10, e particularmente durante a fabricação da unidade.

[000178] A FIG. 25 ilustra a anexação de uma membrana flexível 208 para um único suporte do anel de membrana 210 usando uma camada anular 254 de adesivo. Foi descoberto que quando uma membrana 208 é anexada a um único anel 210 com adesivo desta maneira, a tensão que é transmitida para a membrana 208 faz com que a membrana 208 exerça um momento em torno do anel de suporte 210 e puxe em uma face do anel de suporte 210 tendendo desta forma a inclinar o anel de suporte 210 localmente para o centro da lente, como mostrado nas linhas pontilhadas na forma exagerada. Isto é indesejável já que quer dizer que o anel 210 não se assenta de maneira quadrada com os outros componentes da unidade e torna mais difícil controlar o dobramento do anel 210. Tal torção indesejada no anel 210 também origina efeitos de borda na lente e a introdução de aberrações ópticas como uma função da potência da lente.

[000179] A presente invenção provê uma solução para este problema através do uso de dois anéis de suporte 2, 10; 102, 110; 302, 310 (ver a FIG. 26). A FIG. 26 mostra um método de unidade aprimorado em que uma membrana flexível 308 é mantida entre os anéis frontal e traseiro de suporte 302, 310. Neste método aprimorado, a membrana 308 é pré-tencionada como antes, mas bem como através da aplicação de uma camada de adesivo 354 para uma face frontal de um anel de suporte de traseiro 310, uma camada de adesivo 356 também é aplicada para uma face traseira de um anel de suporte frontal 302. Isto pode ser feito de maneira simultânea ou sequencial. Os dois anéis de suporte 302, 310 então são trazidos juntos de maneira simultânea em qualquer face da membrana 308 como mostrado para sanduichar a membrana 308 entre elas. Como a membrana flexível 308 nunca é mantida em apenas um dos anéis, o suporte adicional provido por ambos os anéis 302, 310 uma vez que equilibra quaisquer forças de torção local que podem ocorrer de outra forma, provendo portanto suporte equilibrado. O adesivo então é curado. Assim uma estrutura planar substancialmente sanduicha que retém a pré- tensão na membrana 308 é formada. Os peritos na técnica vão perceber que mais do que dois anéis de suporte podem ser empregados se for desejado, providos que a membrana é sanduichada entre anéis de suporte de tal modo que a tensão na membrana é aplicada igualmente aos anéis em cada lado da membrana para evitar forças de torção indesejadas. Assim, por exemplo, dois ou mais anéis de suporte podem ser providos em cada lado da membrana.

[000180] Várias modalidades e aspectos da presente invenção são descritos acima, todos os quais proveem a deformação controlada da membrana flexível 8, 108. Em particular, modalidades descritas mostram como a deformação substancialmente esférica, ou a deformação de acordo com um ou mais polinômios de Zernike ou expansões de superfície similares, da membrana elástica 8, 108 podem ser alcançados. A distorção óptica é minimizada e a lente pode ser usada para prover uma transição suave a partir de distância longa para o foco de distância curta. Tal deformação controlada não foi alcançada por qualquer lente cheia com fluido não redonda anterior. Será entendido pelos peritos na técnica que a deformação de acordo com um polinômio de Zernike não é essencial, e a presente invenção pode ser usada para controlar a deformação de uma membrana elástica 8, 108 para outras formas desejadas. A unidade de lente da invenção pode ser usada para corrigir várias aberrações ópticas que podem surgir dependendo da aplicação. Isto pode ser alcançado pelo projeto com base nas combinações de diferentes funções de Zernike.

[000181] Na primeira e na segunda unidades de lente 1; 101 descritas acima, a variação na rigidez dos anéis de suporte da membrana 2, 10; 102, 110 em torno do seu graus é alcançada através da variação da largura e assim o segundo momento de área dos anéis de suporte em torno dos anéis, enquanto a profundidade dos anéis Na direção z permanece substancialmente constante. Esta rigidez pode ser ajustada de diferentes modos: por exemplo, em vez de variar a largura dos anéis no plano x - y, a profundidade dos anéis na direção z pode ser ajustada. Em outra alternativa, o anel ou os anéis podem compreender uma unidade de múltiplos segmentos de anel, cada parte sendo formada a partir de um material de rigidez selecionada e as partes sendo unidas extremidade com extremidade para formar o anel. O uso de diferentes materiais para diferentes segmentos do anel assim pode permitir que a rigidez do anel seja ajustada como for desejado em torno do anel. Os segmentos de anel podem ter os mesmos ou diferentes comprimentos as necessário; por exemplo, segmentos de anel mais curtos podem ser usados em regiões do anel onde a rigidez é necessária para variar mais com a distância, em mais uma alternativa, tratamento químico ou térmico de regiões selecionadas do anel ou anéis podem ser usados para alterar as suas propriedades de material. Mais uma alternativa pode ser usar um material composto para o anel ou os anéis e para variar as propriedades do material em localizações selecionadas em torno dos anéis alterando a estrutura do material, por exemplo, através da alteração da orientação das fibras de reforço.

[000182] A primeira e a segunda unidades de lente 1; 101 adequadamente podem ser instaladas em um par de óculos 90 tal que a membrana flexível 8, 108 em protrusão para frente para longe dos olhos do usuário quando atuado. Isto pode ser preferido para razões de segurança, mas será percebido que as unidades de lente 1; 101 igualmente pode ser bem instalado em óculos de forma que a membrana está em protrusão para os olhos do usuário.

[000183] Na primeira e na segunda unidades de lente 1; 101 a cavidade 22; 122 é definida em parte, pela parte conformada em disco 32; 112, a parede traseira 19; 119 da qual é anexada com a placa de cobertura traseira 16; 116. Em uma variante, a parte conformada em disco 12; 112 pode ser omitida e substituída por um anel flexível de vedação (não mostrado) que é similar à parede lateral 18; 118 sozinha da parte conformada em disco e forma uma vedação entre a placa de cobertura traseira 16; 116 e o anel de suporte traseiro 10; 110 (ou o diafragma de reforço 24 se estiver incluído).

[000184] Deve ser notado que uma lente de prescrição fixa (para visão próxima ou de distância) pode estar incluída na unidade de lente 1; 101 da invenção. Isto pode ser alcançado através do uso de uma lente de potência fixa como a placa de cobertura frontal 4; 104 e/ou como a placa de cobertura traseira 16; 116. Tal lente de potência fixa deve ter um centro óptico que é alinhado proximamente com o centro óptico da lente ajustável OC quando atuado.

[000185] A unidade de lente ajustável 1; 101 da presente invenção como descrito aqui a seguir é capaz de prover uma variação na potência óptica de -8 a +4 dioptrias, se uma potência de lente negativa é necessária, a membrana flexível 8; 108 deve ser arranjada para flexionar para dentro para alcançar isto.

[000186] A presente invenção também pode ser usada para controlar a deformação de uma superfície em outros campos, por exemplo, tal como acústica. Através da oscilação rápida da força aplicada, F, ondas de pressão oscilante podem ser geradas em um fluido posicionado em contato com a membrana. Já que a deformação da membrana pode ser controlada para ser esférica de acordo com a invenção, tais ondas de pressão parecem ter se originado a partir de uma fonte de ponto. Isto garante que as ondas não exibem padrões de interferência indesejáveis, enquanto permite que um alto- falante (por exemplo) que incorpora a membrana como o transdutor para ser não redondo na forma, permitindo assim deve ser empacotado dentro de um espaço confinado, por exemplo, em uma televisão ou telefone móvel, em termos gerais, os princípios descritos acima podem ser aplicados a qualquer aplicação em que a geometria de uma superfície precisam ser variados de maneira controlável.

Claims

1. Unidade de membrana deformável (1) compreendendo um envelope cheio com fluido pelo menos parcialmente flexível, uma parede da qual é formada por uma membrana elástica (8) que é mantida em torno da sua borda através de um anel de suporte não redondo dobrável de maneira resiliente (2, 10), um suporte fixado (6) para o envelope e meio móvel que pode ser operado de maneira seletiva para causar o movimento relativo entre o anel de suporte (2, 10) e o suporte (6) para ajustar a pressão do fluido no envelope, desta forma para fazer com que a membrana (8) se deforme; em que a rigidez de dobramento do anel (2, 10) varia em torno do anel (2, 10) tal que através da deformação da membrana (8) o anel (2, 10) se dobra de maneira variável para controlar a forma da membrana (8) para uma forma predefinida, que é definida por uma ou mais polinomiais de Zernike Zj±k (k < j), e o meio móvel compreende uma pluralidade de membros de engate de anel que são arranjados para aplicar uma força para o anel (2, 10) em pontos de controle espaçados; caracterizadapelo fato de que existem pelo menos três pontos de controle, e existe um ponto de controle em cada ponto ou próximo de cada ponto no anel (2, 10) onde o perfil do anel (2, 10) que é necessário para produzir a forma predefinida através da deformação da membrana (8) exibe um ponto de virada na direção da força aplicada no ponto de controle entre dois pontos adjacentes onde o perfil do anel exibe um ponto de inflexão ou um ponto de virada na direção oposta.

2. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que o meio móvel aplica uma força para o anel (2, 10) em cada ponto de controle na mesma direção.

3. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizadapelo fato de que o meio móvel são configurados para comprimir o envelope.

4. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizadapelo fato de que o meio móvel são configurados para expandir o envelope.

5. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com a reivindicação 3, caracterizadapelo fato de que um ponto de controle é disposto em cada ponto ou próximo de cada ponto no anel (2, 10) onde o perfil do anel quando atuado exibe um deslocamento máximo local na direção para dentro com relação aos dois pontos adjacentes intermediários do envelope no anel onde o perfil do anel na direção exibe um deslocamento mínimo local na direção para dentro.

6. Unidade de membrana deformável (1) compreendendo um envelope que pode ser comprimido cheio com fluido, uma parede da qual é formada por uma membrana que pode ser distendida (8) que é mantida em torno da sua borda através de um anel de suporte não redondo dobrável de maneira resiliente (2, 10), um suporte fixado (6) para o envelope e meio que pode ser operado de maneira seletiva para comprimir o envelope em uma primeira direção contra o suporte (6) para aumentar a pressão do fluido no mesmo para fazer com que a membrana (8) se deforme para fora em uma segunda direção oposta; em que a rigidez de dobramento do anel (2, 10) varia em torno do anel (2, 10) tal que através da distensão da membrana (8) o anel (2, 10) se dobra de maneira variável para controlar a forma da membrana (8) para uma forma predefinida que é definida por uma ou mais polinomiais de Zernike Zj±k (k < j), e uma pluralidade de membros de engate de anel são arranjados para engatar o anel (2, 10) nos pontos de controle espaçados selecionados para aplicar a força compressiva entre o anel (2, 10) e o suporte (6); caracterizadapelo fato de que existem pelo menos três pontos de controle, e existe um ponto de controle em cada ponto ou próximo de cada ponto no anel (2, 10) onde o deslocamento do anel (2, 10) na primeira direção são dois pontos adjacentes intermediários de um máximo local no anel (2, 10) onde o deslocamento do anel (2, 10) na segunda direção oposta é um máximo local.

7. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizadapelo fato de que um ou mais dos pontos de controle são pontos de atuação, onde os membros de engate de anel são configurados de maneira ativa para deslocar o anel de suporte (2, 10) com relação ao suporte (6).

8. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com a reivindicação 7, caracterizadapelo fato de que a membrana (8) é continuamente ajustável entre um estado não atuado e estado completamente deformado, e em cada posição entre os estados não atuado e completamente deformado o anel de suporte (2, 10) é deslocado no ponto de atuação ou em cada ponto de atuação pela distância necessária para alcançar a forma predefinida da membrana (8).

9. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizadapelo fato de que um ou mais dos pontos de controle são pontos de articulação, onde os membros de engate de anel são configurados para reter o anel de suporte (2, 10) estacionário com relação ao suporte (6).

10. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com a reivindicação 9, caracterizadapelo fato de que a membrana (8) é continuamente ajustável entre um estado não atuado e estado completamente deformado, e o anel de suporte (2, 10) é necessário para permanecer estacionário no ponto de articulação ou em cada ponto de articulação para alcançar a forma predefinida da membrana (8) em cada posição entre os estados não atuado e completamente deformado.

11. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 10, caracterizadapelo fato de que dois pontos adjacentes de articulação definem um eixo de inclinação, e existe pelo menos um ponto de atuação onde o membro de engate de anel está configurado de maneira ativa para deslocar o anel de suporte (2, 10) com relação ao suporte (6) para inclinar o anel com relação ao suporte em torno do eixo de inclinação para ajustar o volume do envelope.

12. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizadapelo fato de que a forma predefinida possui um centro e existem uma pluralidade de pontos de articulação que são substancialmente equidistantes a partir do centro da forma predefinida.

13. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 ou 12, caracterizadapelo fato de que o anel de suporte (2, 10) em geral é retangular, tendo dois lados curtos e dois lados longos; o pelo menos um ponto de atuação está localizado em um dos lados curtos, os dois pontos adjacentes de articulação estão localizados no outro lado curto ou próximo ao outro lado curto.

14. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com a reivindicação 13, caracterizadapelo fato de que a forma predefinida possui um centro, o um lado curto em geral segue o arco de um círculo que é centrado no centro da forma predefinida, e o pelo menos um ponto de atuação está localizado substancialmente de maneira central no um lado curto.

15. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizadapelo fato de que o anel de suporte (2, 10) está livre para se dobrar de maneira passiva com relação ao suporte (6) entre os pontos de controle.

16. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizadapelo fato de que elementos de enrijecimento são providos para enrijecer uma ou mais regiões do anel de suporte (2, 10).

17. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizadapelo fato de que o anel de suporte (2, 10) compreende dois ou mais elementos de anel, e a membrana (8) é sanduichada entre dois elementos de anel adjacentes.

18. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizadapelo fato de que o anel de suporte (2, 10) é feito a partir de um material substancialmente uniforme e homogêneo e possui um segundo momento variável de área para controlar a rigidez de dobramento em torno do anel.

19. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com a reivindicação 18, caracterizadapelo fato de que o anel de suporte (2, 10) possui uma profundidade substancialmente uniforme e uma largura variável para controlar o segundo momento de área em torno do anel.

20. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com a reivindicação 19, caracterizadapelo fato de que o anel de suporte (2, 10) é mais estreito onde é necessário dobrar a maior parte para alcançar a forma predefinida quando a membrana (8) é deformada.

21. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 7, 8 ou 11, 13 ou 14, caracterizadapelo fato de que o anel de suporte (2, 10) é formado com uma aba em protrusão nos pontos de atuação ou em pelo menos um dos pontos de atuação para engatar o anel com o elemento de engate de anel.

22. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 21, caracterizadapelo fato de que o anel de suporte é planar quando não atuado e a membrana (8) é pré-tencionada no anel (2, 10).

23. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com a reivindicação 22, caracterizadapelo fato de que um diafragma de reforço é provido que é fixado ao anel de suporte (2, 10), diafragma o qual possui uma maior rigidez no plano do anel do que na direção de dobramento do anel.

24. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com a reivindicação 23, caracterizadapelo fato de que o diafragma de reforço é fixado ao anel de suporte (2, 10) de maneira uniforme em torno do anel de forma que a tensão na membrana (8) é transmitida de maneira uniforme para o diafragma.

25. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 ou 24, caracterizadapelo fato de que dentro do plano do anel, a membrana (8) é maior em uma dimensão do que é na outra dimensão, e o diafragma de reforço possui uma menor rigidez em uma dimensão do que possui na outra dimensão.

26. Unidade de membrana deformável de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 25, caracterizadapelo fato de que o envelope cheio com fluido compreende uma parede traseira inflexível que é espaçada da membrana (8) e uma parede lateral flexível entre a membrana (8) e a parede traseira.

27. Unidade de membrana deformável de acordo com a reivindicação 26, caracterizadapelo fato de que a membrana (8), a parede traseira e o fluido são transparentes tal que a membrana (8) e a parede traseira formam uma lente óptica ajustável.

28. Unidade de membrana deformável de acordo com a reivindicação 27, caracterizadapelo fato de que a parede traseira é conformada para prover uma lente fixa.

29. Unidade de membrana deformável de acordo com qualquer uma das reivindicações 27 ou 28, caracterizadapelo fato de que compreende adicionalmente uma cobertura frontal transparente rígida sobre a membrana (8), cobertura frontal à qual é opcionalmente conformada para prover uma lente fixa.

30. Unidade de membrana deformável (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 27 a 29, caracterizadapelo fato de que o envelope está alojado dentro de um anel de retenção.

31. Artigo para os olhos, caracterizadopelo fato de que compreende uma unidade de membrana deformável (1) como definida em qualquer uma das reivindicações 27 a 30.

32. Artigo para os olhos de acordo com a reivindicação 31, caracterizadopelo fato de que compreende uma armação com uma porção de aro; em que a unidade de membrana deformável (1) é montada dentro da porção de aro