特許 6053035 流体充填レンズ技術を用いた可変双眼ルーペ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6053035

(24)【登録日】2016年12月9日

(45)【発行日】2016年12月27日

(54)【発明の名称】流体充填レンズ技術を用いた可変双眼ルーペ

(51)【国際特許分類】

   G02B 23/00 20060101AFI20161219BHJP

   G02B 3/14 20060101ALI20161219BHJP

   G02C 7/00 20060101ALI20161219BHJP

   A61B 90/20 20160101ALI20161219BHJP

   G02B 25/00 20060101ALI20161219BHJP

【ＦＩ】

   G02B23/00

   G02B3/14

   G02C7/00

   A61B90/20

   G02B25/00 Z

【請求項の数】18

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-542160(P2013-542160)

(86)(22)【出願日】2011年12月1日

(65)【公表番号】特表2014-506335(P2014-506335A)

(43)【公表日】2014年3月13日

(86)【国際出願番号】US2011062768

(87)【国際公開番号】WO2012075218

(87)【国際公開日】20120607

【審査請求日】2014年11月26日

(31)【優先権主張番号】61/418,440

(32)【優先日】2010年12月1日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】513092408

【氏名又は名称】アドレンズ ビーコン インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100092093

【弁理士】

【氏名又は名称】辻居 幸一

(74)【代理人】

【識別番号】100082005

【弁理士】

【氏名又は名称】熊倉 禎男

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100103609

【弁理士】

【氏名又は名称】井野 砂里

(74)【代理人】

【識別番号】100095898

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123630

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(72)【発明者】

【氏名】シュネル ウルバン

(72)【発明者】

【氏名】ソーヴェ ジュリアン

(72)【発明者】

【氏名】イーガン ウィリアム

【審査官】 越河 勉

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−３０３０１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−００２７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−３２９４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５１８２５８５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ２３／００

Ａ６１Ｂ ９０／２０

Ｇ０２Ｂ ３／１４

Ｇ０２Ｂ ２５／００

Ｇ０２Ｃ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

双眼ルーペであって、
第１のルーペ接眼鏡及び第２のルーペ接眼鏡を有し、前記ルーペ接眼鏡各々は、
固定した屈折力を有する少なくとも１つの拡大鏡レンズと、
可変の屈折力を有する少なくとも１つのシールされた流体充填レンズと、を有し、
前記少なくとも１つのシールされた流体充填レンズは、
第１の部材と、
第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材の間に配置された流体と、を有し、
前記少なくとも１つの拡大鏡レンズと前記少なくとも１つのシールされた流体充填レンズは別個であり、
前記双眼ルーペは、さらに、
前記少なくとも１つのシールされた流体充填レンズに結合され、かつ、前記少なくとも１つのシールされた流体充填レンズの屈折力を変化させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータと、
ユーザと前記ユーザが注視しているオブジェクトとの間の距離を測定するように構成された少なくとも１つの距離センサと、を有し、前記少なくとも１つの距離センサは、前記ユーザと前記ユーザが注視しているオブジェクトとの間の距離を表す出力を生成するように構成され、
前記双眼ルーペは、さらに、
ｉ）前記少なくとも１つの距離センサから受信した出力と、前記第１のルーペ接眼鏡及び前記第２のルーペ接眼鏡の少なくとも１つの焦点距離との比較を実行し、
ｉｉ）前記比較に基づいて、前記第１のルーペ接眼鏡及び前記第２のルーペ接眼鏡の少なくとも１つに内蔵された前記少なくとも１つのシールされた流体充填レンズに結合された前記少なくとも１つのアクチュエータを作動させ、前記第１のルーペ接眼鏡及び前記第２のルーペ接眼鏡の少なくとも１つの焦点距離を、前記ユーザと前記ユーザが注視しているオブジェクトとの間の距離に対応させるように調整する、
制御装置を含むことを特徴とする双眼ルーペ。

【請求項2】

前記少なくとも１つのアクチュエータは電気機械式アクチュエータであることを特徴とする、請求項１に記載の双眼ルーペ。

【請求項3】

前記少なくとも１つの電気機械式アクチュエータは、前記少なくとも１つのシールされた流体充填レンズに結合された少なくとも１つの液体リザーバに印加される１又はそれ以上の圧力を変化させることを特徴とする、請求項２に記載の双眼ルーペ。

【請求項4】

前記印加される１又はそれ以上の圧力は、前記少なくとも１つのシールされた流体充填レンズの曲率を変化させることを特徴とする、請求項３に記載の双眼ルーペ。

【請求項5】

前記少なくとも１つのシールされた流体充填レンズの前記曲率の変化は、前記少なくとも１つのシールされた流体充填レンズの前記屈折力を０から２．７までの範囲で変化させることを特徴とする、請求項４に記載の双眼ルーペ。

【請求項6】

前記少なくとも１つのシールされた流体充填レンズの前記曲率の変化は、前記双眼ルーペと関連した焦点距離を３４０ｍｍから５２０ｍｍまでの範囲で変化させることを特徴する、請求項４に記載の双眼ルーペ。

【請求項7】

前記少なくとも１つの距離センサは少なくとも１つのＩＲ波長を用いることを特徴とする、請求項１に記載の双眼ルーペ。

【請求項8】

前記少なくとも１つの距離センサは超音波センサであることを特徴とする、請求項１に記載の双眼ルーペ。

【請求項9】

前記少なくとも１つの距離センサは少なくとも１つの可視光波長を用いることを特徴とする、請求項１に記載の双眼ルーペ。

【請求項10】

前記少なくとも１つの距離センサ及び前記少なくとも１つの制御装置を含むブリッジをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の双眼ルーペ。

【請求項11】

ユーザと前記ユーザが注視しているオブジェクトとの間の距離と関連した出力を少なくとも１つの距離センサから受信するステップと、
前記出力を、ルーペ接眼鏡の焦点距離と比較するステップと、を有し、前記ルーペ接眼鏡は、
固定した屈折力を有する少なくとも１つの拡大鏡レンズと、
可変の屈折力を有する少なくとも１つのシールされた流体充填レンズと、を有し、
前記少なくとも１つのシールされた流体充填レンズは、
第１の部材と、
第２の部材と、
前記第１の部材と前記第２の部材の間に配置された流体と、を有し、
前記少なくとも１つの拡大鏡レンズと前記少なくとも１つのシールされた流体充填レンズは別個であり、
さらに、
前記比較するステップに基づいて、前記少なくとも１つのシールされた流体充填レンズの前記屈折力を、前記ルーペ接眼鏡の焦点距離がユーザと前記ユーザが注視しているオブジェクトとの間の距離に対応するように調整するステップと、
を含むことを特徴とする方法。

【請求項12】

前記受信するステップは連続的に行われることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記出力は、少なくとも１つの光信号の形態であることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記出力は、少なくとも１つの音響信号の形態であることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

前記比較するステップは、前記出力を、前記少なくとも１つのシールされた流体充填レンズの曲率半径と比較するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。

【請求項16】

前記屈折力を調整するステップは、前記少なくとも１つのシールされた流体充填レンズの前記曲率を調整することにより実行されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。

【請求項17】

前記曲率を調整するステップは、少なくとも１つの電気機械式アクチュエータにより行われることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記少なくとも１つの電気機械式アクチュエータは、前記少なくとも１つのシールされた流体充填レンズに結合された少なくとも１つの液体リザーバに印加される１又はそれ以上の圧力を変えることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、流体充填レンズに関し、特定的には、可変流体充填レンズに関する。

【背景技術】

【0002】

基本的な流体レンズは、その全体が引用により本明細書に組み入れられる特許文献１に記載されているように、１９５８年頃から知られている。最近の例は、その各々の全体が引用により本明細書に組み入れられる非特許文献１及び特許文献２に見出すことができる。流体レンズのこれらの用途は、フォトニクス、デジタル電話及びカメラ技術、並びにマイクロエレクトロニクスに向けられている。

【0003】

また、流体レンズは眼科用途のためにも提案されている（例えば、その全体が引用により本明細書に組み入れられる特許文献３を参照されたい）。あらゆる場合において、ダイナミックレンジが広いこと、適応矯正を提供する能力、頑丈さ、及び低価格といった流体レンズの利点は、開口サイズの制限、漏れの可能性及び性能の一貫性とのバランスを保つ必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第２，８３６，１０１号明細書

【特許文献2】国際公開第２００８／０６３４４２号パンフレット

【特許文献3】米国特許第７，０８５，０６５号明細書

【特許文献4】米国特許出願公開第２０１１−０１０２７３５号明細書

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】Ｔａｎｇ他「Ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ Ｆｌｕｉｄ Ｃｏｒｅ Ｆｌｕｉｄ Ｃｌａｄｄｉｎｇ Ｌｅｎｓ ｉｎ ａ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｃｈａｎｎｅｌ」、Ｌａｂ Ｃｈｉｐ、８巻、３９５頁、２００８年

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

１つの実施形態において、双眼ルーペが、１つ又はそれ以上のシールされた流体充填レンズと、１つ又はそれ以上のシールされた流体充填レンズに結合された１つ又はそれ以上のアクチュエータと、距離センサと、制御装置とを含む。アクチュエータは、１つ又はそれ以上のシールされた流体充填レンズの屈折力（ｏｐｔｉｃａｌ ｐｏｗｅｒ）を変化させることができる。距離センサは、ルーペを着用しているユーザとユーザが注視している試料との間の距離を測定する。制御装置は、距離センサから測定された距離に基づいて、１つ又はそれ以上の信号を、１つ又はそれ以上のシールされた流体充填レンズに結合された１つ又はそれ以上のアクチュエータに適用するように構成される。

【0007】

１つの実施形態による方法が説明される。この方法は、信号を距離センサから受信するステップと、受信した信号を、１つ又はそれ以上のシールされた流体充填レンズの曲率状態と比較するステップと、比較するステップに基づいて、１つ又はそれ以上のシールされた流体充填レンズの曲率状態を調整するステップとを含む。距離センサにより受信された信号は、ユーザとユーザが注視している試料との間の距離と関連付けられる。

【0008】

本明細書に組み入れられ、明細書の一部分を形成する添付図面は、本発明の実施形態を例証しており、説明と併せて、本発明の原理を説明し、当業者が本発明を実施し利用することができるようにするのに役立つ。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】１つの実施形態による、双眼ルーペを着用し、かつ、オブジェクト（ｏｂｊｅｃｔ）を見ているユーザを示す。

【図2】１つの実施形態による、双眼ルーペの構成部品を示す。

【図3】１つの実施形態による、拡大像のシミュレーションを示す。

【図4】１つの実施形態による、拡大光学素子内の構成部品を示す。

【図5】シールされた流体充填レンズ対古典的な固定レンズを用いた場合の、様々な作動距離におけるオブジェクトの焦点を比較した表を示す。

【図6】１つの実施形態による方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

【0011】

特定の構成及び配置が論じられるが、これは単に例示目的でなされるにすぎないことを理解すべきである。当業者であれば、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、他の構成及び配置を用い得ることを認識するであろう。当業者には、本発明を種々の他の用途にも用い得ることが明らかであろう。

【0012】

本明細書において、「一実施形態」、「１つの実施形態」、「例示的な実施形態」等への言及は、説明される実施形態が、特定の特徴、構造又は特性を含むことがあるが、必ずしも全ての実施形態がその特定の特徴、構造又は特性を含むわけではないことを示していることが留意される。さらに、こうした句は、必ずしも同一の実施形態に言及しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造又は特性が、実施形態と関連して説明される場合、明示的に説明されているにせよそうでないにせよ、他の実施形態と関連してそうした特徴、構造又は特性を生じさせることは、当業者の知識の範囲内にある。

【0013】

双眼ルーペは、一般に、研究者、医者、宝石職人、又はユーザが注視している試料の拡大図を得ることによる恩恵を受け得るいずれかの他の専門職によって使用される。双眼ルーペは、容易に目の上に着用され、かつ、携帯型の拡大のための手段を提供する。ルーペ内で従来のレンズを用いる場合、所定の目の調節において見られているオブジェクトに焦点が合う、一般に作動距離（ｗｏｒｋｉｎｇ ｄｉｓｔａｎｃｅ）という名で呼ばれる距離が定められる。この作動距離からはずれると、オブジェクトはぼやけて見える。従って、双眼ルーペを着用しても、調節しようとしないユーザ又は調節できないユーザは、はっきりした試料の焦点を維持するためには、自分の頭を、注視している試料から離して一定の距離に保つ必要がある。作動距離に密接に関連する焦点距離の変更は、ルーペ内のレンズを様々な屈折力の異なるレンズと交換することによって達成することができる。しかしながら、それを行うのは面倒であり、時間もかかる。さらに、硬質形状を有する従来のレンズを用いると、個別の作動距離しか設定することができない。

【0014】

流体レンズは、従来の硬質レンズに優る重要な利点を有している。第１に、流体レンズは、容易に調整可能である。従って、近くのオブジェクトを見るために付加的な正の（ｐｏｓｉｔｉｖｅ）屈折力矯正を必要とする双眼ルーペは、特定の距離に適合する基本屈折力を有する流体レンズを装着することができる。次いで、双眼ルーペの着用者は、流体レンズを調整して中距離及び他の距離にあるオブジェクトを見るために、必要に応じて付加的な正の屈折力矯正を得ることができる。

【0015】

第２に、流体レンズは、所望の屈折力範囲にわたって連続的に調整することができる。一例として、双眼ルーペ内の１つ又はそれ以上の流体充填レンズと関連した焦点距離を調整して、ルーペと注視しているオブジェクトとの間の距離を連続的に正確に適合させ、双眼ルーペの着用者が、焦点を維持しながら、オブジェクトの近くに又はオブジェクトから離れるように移動するのを可能にすることができる。

【0016】

双眼ルーペの１つの実施形態においては、各々がそれ自体の作動システムを備えた１つ又はそれ以上の流体レンズを設け、従って、各ルーペについて１つのレンズを独立して調整することができる。この特徴により、着用者が、それぞれの目の視力矯正を別個に調整し、両目の適切な矯正を達成することが可能になり、これにより、より良好な両眼視及び両眼加算（ｂｉｎｏｃｕｌａｒ ｓｕｍｍａｔｉｏｎ）を得ることができる。

【0017】

図１は、１つの実施形態による、眼鏡１０４と、眼鏡１０４に取り付けられた双眼ルーペ１０６とを有する着用者１０２を示す。注視している例示的なオブジェクト１０８が、例えば、双眼ルーペ１０６内の光学素子が行うオブジェクト１０８の拡大を示すオブジェクト１０８の仮想像１１０と共に示される。

【0018】

眼鏡１０４は、これらに限定されるものではないが、ゴーグル、アイバイザー、眼鏡等を含むいずれかのタイプのアイウェア（ｅｙｅｗｅａｒ）とすることができる。眼鏡１０４は、着用者１０２の目の前に双眼ルーペ１０６を取り付けるための支持構造体を提供する。

【0019】

双眼ルーペ１０６内に存在する拡大光学系は、着用者１０２に、オブジェクト１０８の拡大された仮想像１１０を与える。オブジェクト１０８は、着用者が注視しているいずれかの品目とすることができる。仮想像１１０は、元のオブジェクト１０８のサイズと関連するいずれかのサイズの像とすることができることを理解すべきである。

【0020】

図２は、１つの実施形態による双眼ルーペ１０６の種々の構成部品を示す。双眼ルーペ１０６は、左接眼鏡２０２と、右接眼鏡２０４と、距離センサ２０６と、制御電子機器２０８と、ブリッジ２１０とを含む。ブリッジ２１０は、コネクタ２１２をさらに含むことができる。双眼ルーペ１０６は、本発明の範囲又は本質から逸脱することなく、図２に示されるものを超えた代替的な方法で構築できることを理解すべきである。さらに、双眼ルーペ１０６は、単一の接眼鏡だけ含んでもよい。

【0021】

左接眼鏡２０２及び右接眼鏡２０４は、素子を透過する光を変更するのに用いられる光学素子を含む。一例においては、光学素子は、光を屈折させ、光学素子と関連した特定の焦点距離で配置されたオブジェクト１０８の拡大をもたらす。左接眼鏡２０２及び右接眼鏡２０４内に存在する光学素子は、同じであっても又は異なるものであってもよい。少なくとも一方の接眼鏡内の光学素子は、シールされた流体充填レンズを含む。シールされた流体充填レンズの形状に影響を与えることにより、光学素子と関連した焦点距離（作動距離）にも影響が与えられる。シールされた流体充填レンズに関するさらなる詳細は、後述される。

【0022】

距離センサ２０６は、信号を伝送し、帰還信号を測定して、双眼ルーペ１０６と伝送された信号が衝突するオブジェクトとの間の距離を求める。１つの実施形態において、距離センサ２０６は、信号が最小の減衰で通過するのを可能にする、双眼ルーペ１０６の前に面する光学ウィンドウを含む。１つの実施形態において、距離センサ２０６は、左接眼鏡２０２と右接眼鏡２０４との間に配置される。距離センサ２０６は、伝送された信号の振幅と帰還信号の振幅との比較に基づいて距離を求めることができる。信号が空気を通過するときの減衰量は、湿度と関連したもののように、空気に関する特定の係数が既知であると仮定すれば、移動した距離に関連し得る。代替的に、距離センサ２０６は、干渉計として働き、帰還信号を基準信号と合成することにより生成された干渉信号に基づいて距離を求めることができる。距離センサ２０６により伝送され受信された信号は、これらに限定されるものではないが、赤外線、可視光、音波等を含む、距離を測定するための、当業者には周知のいずれかの信号とすることができる。

【0023】

制御電子機器２０８は、集積回路、個別部品、又は両方の混合のいずれかの構成を含むことができる。１つの実施形態において、制御電子機器２０８は、距離センサ２０６から測定された距離を、左接眼鏡２０２及び右接眼鏡２０４内の１つ又はそれ以上の流体充填レンズの曲率の現在の状態と比較する制御装置を含む。１つ又はそれ以上の流体充填レンズの曲率は、左接眼鏡２０２及び右接眼鏡２０４内の光学素子と関連した焦点距離に直接影響を与える。１つの実施形態によれば、距離センサ２０６により測定された距離と、左接眼鏡２０２又は右接眼鏡２０４のいずれかの中にある光学素子と関連した焦点距離が等しくない場合、制御装置は、信号を、１つ又はそれ以上の流体充填レンズに結合された１つ又はそれ以上のアクチュエータ（図示せず）に伝送し、閉ループ制御の下で焦点距離を調整する。１つの実施形態において、制御装置は、距離センサ２０６により測定された距離が、例えば３４０ｍｍから５２０ｍｍまでの間といった特定の範囲内にある場合にだけ、信号を１つ又はそれ以上のアクチュエータに伝送する。この限定は、流体充填レンズをその能力を超えて伸縮させようとする試みをなくすために課すことができる。

【0024】

ブリッジ２１０を用いて、左接眼鏡２０２、右接眼鏡２０４、距離センサ２０６、及び制御電子機器２０８の各々を一緒に単一の構造体内に支持することができる。コネクタ２１２を用いて、ブリッジ２１０を、ユーザが着用する眼鏡のような別の支持構造体に取り付けることができる。

【0025】

双眼ルーペ１０６は、モジュール式構成部品を含むことができる。例えば、左接眼鏡２０２、右接眼鏡２０４、距離センサ２０６、及び制御電子機器２０８は各々、いずれの構成部品にも損傷を与えずに、連続的な方法でそうした動作を行うことを可能にするいずれかの機構を介して、ブリッジ２１０及び／又は互いから取り外すことができ、又は、ブリッジ２１０及び／又は互いに再び取り付けることができる。

【0026】

図３は、１つの実施形態による、ユーザの目３０２が受け取るオブジェクトの拡大を示す。光線３０６は、拡大鏡３０４から幾らかの距離だけ離れたオブジェクト平面３１０と関連したオブジェクトに反射する。１つの実施形態においては、拡大鏡３０４は、１つ又はそれ以上の流体充填レンズを含む。光線３０６は、拡大鏡に衝突し、内部の光学素子によって屈折され、目３０２に向けられる。目３０２が最終的に受け取る光は、仮想オブジェクト平面３１２と関連した仮想オブジェクトの像をもたらす仮想光線３０８に類似している。仮想オブジェクトは、目３０２が受け取る、オブジェクト平面３１０と関連した実際のオブジェクトの拡大された像である。仮想オブジェクトは、実体的に見られない。１つの実施形態において、目３０２、拡大鏡３０４、オブジェクト平面３１０、及び仮想平面３１２は、全て軸３０１に沿って位置合わせされる。

【0027】

作動距離３１４は、目３０２とオブジェクト平面３１０との間の距離である。焦点距離３１６は、拡大鏡３０４とオブジェクト平面３１０との間の距離である。オブジェクト平面３１０におけるオブジェクトに焦点が合うために、拡大鏡３０４内の光学素子と関連した焦点距離が、焦点距離３１６と等しくなければならない。仮想像距離３１８は、目３０２と、仮想オブジェクト平面３１２と関連した仮想オブジェクトとの間に存在する距離である。一例において、仮想像距離は、約４２０ｍｍの作動距離３１４においては約１メートルである。１つの実施形態において、目３２０と拡大鏡３０４との間の距離は短く、双眼ルーペがユーザによって着用される間、実質的に固定されたままである。結果として、作動距離３１４と焦点距離３１６は直接関連し、多くの光学用途において、同義語であるとみなされる。

【0028】

図４は、拡大鏡３０４内の光学素子の例示的な構成を示す。１つの実施形態において、流体充填レンズ４０４は、第１のレンズ・アセンブリ４０２と第２のレンズ・アセンブリ４０６との間に配置される。

【0029】

流体充填レンズ４０４と関連した曲率により、透過する光が、指定の曲率に比例する角度で屈曲する。１つの実施形態において、流体充填レンズ４０４の曲率は、流体リザーバ（図示せず）に結合された電気機械式アクチュエータ（図示せず）を介して制御することができる。電気機械式アクチュエータは、流体リザーバに圧力を印加して、流体を強制的に流体充填レンズ４０４の中に押し込み、それによって流体充填レンズ４０４と関連した曲率半径を低減させることができる。電気機械式アクチュエータはまた、流体リザーバにかかる圧力を解放して、流体充填レンズ４０４と関連した曲率半径を増大させることもできる。電気機械式アクチュエータは、その全体が引用により本明細書に組み入れられる米国特許出願第１３／２７０，９１０号に記載されるような圧電アクチュエータとすることができる。

【0030】

１つの実施形態において、第１のレンズ・アセンブリ４０２及び第２のレンズ・アセンブリ４０６の各々と関連した屈折力は一定である。本明細書で用いられる「レンズ・アセンブリ」という用語は、レンズ・システムの全体の設計に応じて、単一のレンズのみを含んでもよく、又は、複数のレンズを含んでもよい。１つの実施形態において、流体充填レンズ４０４の屈折力を特定の範囲内で変えることができる。この範囲は、流体充填レンズ４０４の材料特性に基づくものとすることができる。例えば、流体充填レンズ４０４の可能な屈折力の範囲は、０から２．７までの間である。耐久性及び可撓性がより高い材料を用いる場合、より広い範囲の屈折力が可能になる。

【0031】

１つの実施形態によれば、第２のレンズ・アセンブリ４０６と流体充填レンズ４０４との組み合わせは、拡大鏡３０４と関連した焦点距離を設定する。一例として、第２のレンズ・アセンブリ４０６は、５２０ｍｍの関連した焦点距離を有することができる。流体充填レンズ４０４の屈折力を変えることにより、焦点距離が５２０ｍｍから何らかの最小値にさらに低減され得る。例えば、最小焦点距離は、３４０ｍｍとすることができる。

【0032】

１つの実施形態においては、第１のレンズ・アセンブリ４０２は、凹形状を有する。第１のレンズ・アセンブリ４０２は、流体充填レンズ４０４から受け取った光の拡大をもたらすことができる。１つの実施形態においては、光は、第１のレンズ・アセンブリ４０２を透過し、双眼ルーペの着用者の目の上に進む。

【0033】

拡大鏡３０４が、２つの他の光学素子と共に単一の流体充填レンズを含むように示されるが、拡大鏡３０４は、各々が関連した流体充填レンズの曲率を変えることができるアクチュエータを有する、任意の数の流体充填レンズを含み得ることを理解すべきである。さらに、拡大鏡３０４は、固定された屈折力を有する任意の数の光学素子を、任意の構成で含むことができる。

【0034】

図５は、ユーザが種々の作動距離で、かつ、固定レンズ又は可変の屈折力を有するレンズを用いて見る、シミュレートされた像を含む表を示す。５２０ｍｍ、４２０ｍｍ、及び３４０ｍｍの作動距離でのシミュレートされた像が、一例として表示される。第１の像列５０２は、同じ屈折力及び目の調節、すなわち拡大率で拡大鏡を用いる間の３つの作動距離の各々におけるオブジェクトのシミュレートされた図を与える。第２の像列５０４は、可変の屈折力及び同じ目の調節で拡大鏡を用いる間の３つの作動距離の各々における同じオブジェクトのシミュレートされた図を与える。１つの実施形態においては、可変の屈折力は、拡大鏡内の流体充填レンズによりもたらされる。

【0035】

一例において、作動距離が５２０ｍｍから４２０ｍｍ、３４０ｍｍへと変化するにつれて、第２の像５０４の列の屈折力は、０から１．２５、２．７へと変化する。１つの実施形態によると、同じ目の調節を用いても、拡大鏡内の流体充填レンズの曲率の変化のために、各々の作動距離においてオブジェクトの焦点は合ったままになる。

【0036】

対照的に、第１の像列５０２においては、屈折力は０で一定のままであり、作動距離が５２０ｍｍから低減するにつれて、オブジェクトの焦点が合わなくなる。流体充填レンズがない場合、屈折力を変化させるためには、拡大鏡内の光学素子を物理的に交換することが必要である。

【0037】

図６は、１つの実施形態による、例示的なレンズ制御方法６００を示す。

【0038】

ブロック６０２において、距離センサから信号を受信する。信号は、距離センサとユーザが注視しているオブジェクトとの間の距離に関連するものである。距離も同様に、ユーザとユーザが注視しているオブジェクトとの間の距離に関連するものであり得ることを理解すべきである。代替的に、距離は、距離センサによって測定されたいずれかの値とすることができる。信号は、距離センサから電子的に又は光学的に受信することができる。距離の測定は、特定の電圧振幅、ＡＣ周波数、又は当業者により理解されるようないずれか他のタイプの変調に対応することができる。

【0039】

ブロック６０４において、受信した信号を分析して、関連した距離を求める。

【0040】

ブロック６０６において、特定の距離に対応する信号を、１つ又はそれ以上の拡大鏡の現在の焦点距離と比較する。１つの実施形態において、各々の拡大鏡は、１つ又はそれ以上の流体充填レンズを含む。１つ又はそれ以上の拡大鏡の各々の焦点距離は、各拡大鏡の構成部品内の１つ又はそれ以上の流体充填レンズの屈折力（曲率に直接関連する）に基づいて求めることができる。図４に示される例示的な拡大鏡を用いる際に、流体充填レンズ４０４が０の屈折力を有する場合、拡大鏡３０４の焦点距離は、第２のレンズ・アセンブリ４０６と関連した焦点距離（又は、第２のレンズ・アセンブリ４０６と関連した屈折力の逆数）に等しい。代替的に、流体充填レンズ４０４が０より大きい屈折力を有する場合、拡大鏡３０４の焦点距離は、第２のレンズ・アセンブリ４０６及び流体充填レンズ４０４の両方と関連した焦点距離（第２のレンズ・アセンブリ４０６及び流体充填レンズ４０４の両方の付加された屈折力の逆数）に等しい。

【0041】

１つ又はそれ以上の流体充填レンズの屈折力はまた、１つ又はそれ以上の流体充填レンズの曲率にも直接関連している。曲率は、１つ又はそれ以上の流体充填レンズに結合された各アクチュエータにより印加される圧力量に基づいて測定することができる。別の実施形態においては、曲率は、付加的な光学センサにより測定することができる。代替的に、曲率は、圧電抵抗素子により測定することができる。

【0042】

ブロック６０８において、１つ又はそれ以上の流体充填レンズの屈折力は、必要に応じて、比較に基づいて調整される。１つの実施形態においては、測定された距離が焦点距離と等しい場合、調整は必要ない。更に別の例として、測定された距離が、焦点距離の特定の閾値範囲内である場合、調整は必要ない。しかしながら、測定された距離が焦点距離から特定の閾値範囲だけ超えている場合、１つ又はそれ以上の流体充填レンズの屈折力に対して調整が必要になり得る。一例においては、１つ又はそれ以上の流体充填レンズの曲率を変化させることにより、調整が行われる。

【0043】

測定された距離が、焦点距離より上方に或る閾値範囲だけ長い場合、１つ又はそれ以上の流体充填レンズの屈折力が低減される。屈折力は、信号をアクチュエータに伝送して、流体充填レンズと関連した液体リザーバへの圧力を低減させることにより、低減させることができる。リザーバ内に液体が移動することにより、関連した流体充填レンズの曲率半径が増大し、従って、その屈折力が低減する。

【0044】

測定された距離が、焦点距離の下方に或る閾値範囲だけ短い場合、１つ又はそれ以上の流体充填レンズの屈折力が増大する。屈折力は、信号をアクチュエータに伝送して、流体充填レンズと関連した液体リザーバへの圧力を増大させることにより、増大させることができる。流体充填レンズ内に液体が移動することにより、関連した流体充填レンズの曲率半径が縮小し、従って、その屈折力が増大する。

【0045】

レンズ制御方法６００は、コンピュータ可読格納媒体上に命令として格納し、かつ、制御装置により実行できることを理解すべきである。これらに限定されるものではないが、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、電気的消却・プログラム可能型読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、ハードディスク・ドライブ等を、当業者に周知のような、いずれのコンピュータ可読格納媒体も用いることもできる。

【0046】

例えば、これらに限定されるものではないが、左右の接眼鏡、ブリッジ、制御電子機器のハウジング、並びに距離センサといった、記載される双眼ルーペの部品は、金属射出成形（ＭＩＭ）、鋳造、機械加工、プラスチック射出成形のようないずれかの適切なプロセスによって製造することができる。機械的特性、温度感受性、分散のような光学的特性、成形性特性、又は当業者に明らかないずれかの他の要因の要件によって、材料の選択をさらに与えることができる。

【0047】

流体充填レンズに用いられる流体は、無色の流体とすることができるが、他の実施形態は、用途に応じて、意図した用途がサングラス用である場合など、色のついた流体を含むことができる。用いることができる流体の一例は、ミシガン州ミッドランド所在のＤｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇによって「拡散ポンプ油」という名で製造されており、これは、一般に「シリコーン油」とも呼ばれている。

【0048】

流体充填レンズは、ガラス、プラスチック、又はいずれかの他の適切な材料で作製された硬質光学レンズを含むことができる。他の適切な材料は、例えば、これらに限定されるものではないが、ジエチルグリコールビスアリルカーボネート（ＤＥＧ−ＢＡＣ）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）及び特許権を有するポリ尿素複合体、すなわち商標名ＴＲＩＶＥＸ（ＰＰＧ）を含む。

【0049】

流体充填レンズは、例えば制限なく、透明かつ弾性のポリオレフィン、ポリシクロ脂肪族化合物、ポリエーテル、ポリエステル、ポリイミド、及び、例えばＭＹＬＡＲ又はＳＡＲＡＮとして製造されるもののような市販のフィルムを含むポリ塩化ビニリデンフィルムなどのポリウレタンのうちの１つ又はそれ以上といった、可撓性かつ透明の不透水性材料で作製された膜を含むことができる。膜材料として用いるのに適した他のポリマーは、例えば、これらに限定されるものではないが、ポリスルホン、ポリウレタン、ポリチオウレタン、ポリエチレンテレフタレート、シクロオレフィンのポリマー、及び脂肪族又は脂環式ポリエーテルを含む。

【0050】

流体充填レンズとリザーバとの間の接続管は、ＴＹＧＯＮ（ポリ塩化ビニル）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）及び天然ゴムなどの１つ又はそれ以上の材料で作製することができる。例えば、ＰＶＤＦは、その耐久性、透過性及びクリンプ加工への耐性に基づき、好適であり得る。

【0051】

双眼ルーペの種々の構成部品は、いずれの適切な形状にしてもよく、プラスチック、金属、又はいずれかの他の適切な材料で作製することができる。１つの実施形態において、双眼ルーペ・アセンブリの構成部品は、例えば制限なく、高耐衝撃性プラスチック材料、アルミニウム、チタン等のような軽量材料で作製される。１つの実施形態において、双眼ルーペ・アセンブリの構成部品は、全体又は一部を透明材料で作製することができる。

【0052】

１つ又はそれ以上の流体充填レンズに結合されたリザーバは、例えば制限なく、デラウェア州Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ所在のＤｕＰｏｎｔ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒｓ ＬＬＣにより供給されている熱収縮性ＶＩＴＯＮ（登録商標）のようなポリニフッ化ビニリデン、独国Ｍｅｃｈｅｎｈｅｉｍ所在のＤＳＧ−ＣＡＮＵＳＡにより製造されるＤＥＲＡＹ−ＫＹＦ１９０（可撓性）、ペンシルバニア州Ｂｅｒｗｙｎ所在のＴｙｃｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｒｐ．（以前はＲａｙｃｈｅｍ Ｃｏｒｐ．）により製造されるＲＷ−１７５（半剛性）又はいずれかの他の適切な材料で作製することができる。リザーバの付加的な実施形態が、その全体が引用により組み入れられる特許文献４に記載されている。

【0053】

双眼ルーペ・アセンブリのいずれかの接眼鏡内に含ませることができるいずれの付加的なレンズも、いずれかの十分に透明な材料とすることができ、かつ、これらに限定されるものではないが、両凸、平凸、平凹、両凹等を含む任意の形状にすることができる。付加的なレンズは、硬質であっても可撓性であってもよい。

【0054】

概要及び要約セクションではなく、詳細な説明のセクションは、特許請求の範囲を理解するために用いられることが意図されることを理解すべきである。概要及び要約セクションでは、発明者により考えられる、１つ又はそれ以上の、しかし全てではない本発明の例示的な実施形態を述べることができ、従って、本発明及び添付の特許請求の範囲を多少なりとも限定することを意図するものではない。

【0055】

本発明は、特定の機能及びその関係の実装を示す機能的な基礎的要素の助けにより上述された。説明の便宜上、これらの機能的な基礎的要素の境界は、本明細書において任意に定められた。特定の機能及びその関係が適切に行われる限り、代替的な境界を定めることができる。

【0056】

特定の実施形態の上記の説明は、当技術分野の技術の範囲内の知識を適用することにより、必要以上の実験なしに、本発明の一般的な概念から逸脱することなく、他者がそのような特定の実施形態の種々の用途を容易に変更すること及び／又はこれに適合させることができる本発明の一般的な性質を十分に明らかにするであろう。従って、そのような適合及び変更は、本明細書に提示される教示及び指針に基づいて、開示される実施形態の等価物の意味及び範囲内にあることが意図される。本明細書における表現又は用語は、限定ではなく説明を目的とするものであり、本明細書の用語又は表現は、教示及び指針に照らして当業者により解釈されることを理解すべきである。

【0057】

本発明の広さ及び範囲は、上述の例示的な実施形態のいずれによっても制限されるべきではではなく、以下の特許請求の範囲及びその等価物によってのみ定められるべきである。

【符号の説明】

【0058】

１０２：着用者
１０４：眼鏡
１０６：双眼ルーペ
１０８：オブジェクト
１１０：仮想像
２０２：左接眼鏡
２０４：右接眼鏡
２０６：距離センサ
２０８：制御電子機器
２１０：ブリッジ
２１２：コネクタ
３０１：軸
３０２：ユーザの目
３０４：拡大鏡
３０６：光線
３０８：仮想光線
３１０：オブジェクト平面
３１２：仮想オブジェクト平面
３１４：作動距離
３１６：焦点距離
３１８：仮想像距離
４０２：第１のレンズ・アセンブリ
４０４：流体充填レンズ
４０６：第２のレンズ・アセンブリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図6】

【図5】