JP2024515075A - ２つの調整可能な表面を有する調整可能レンズを伴う電子デバイス - Google Patents

Abstract

レンズモジュールは、第１のレンズ素子と、第１のレンズ素子に結合されるレンズ成形構造体と、第１のレンズ素子を調整するためにレンズ成形構造体のポジションを調整するように構成される複数のアクチュエータとを含むことができる。レンズモジュールは、第２のレンズ素子と、第１のレンズ素子と第２のレンズ素子との間の流体充填チャンバとを含むこともできる。更なるアクチュエータを必要とせずに第２のレンズ素子の動的調整を可能にするために、第２のレンズ素子は半剛性レンズ素子であってもよい。アクチュエータが第１のレンズ素子の曲率を調整すると、第２のレンズ素子に加えられるゲージ圧が変化される。これにより、第２のレンズ素子の曲率が変化する。したがって、アクチュエータは、いずれのアクチュエータも第２のレンズ素子に取り付けられていなくても、第１及び第２のレンズ素子の両方の曲率を調整することができる。

Description

この出願は、その全体が参照により本願に組み入れられる２０２１年４月１４日に出願された米国仮特許出願第６３／１７４，８４０号の優先権を主張する。

本出願は、概して、電子デバイスに関し、より詳細には、装着型電子デバイスシステムに関する。

電子デバイスは、ユーザによって装着されるように構成されることがある。例えば、ヘッドマウントデバイスには、デバイスをユーザの頭部に装着することを可能にするヘッドマウント構造体が設けられている。ヘッドマウントデバイスは、レンズを有する光学システムを含んでもよい。レンズは、デバイス内のディスプレイがユーザに視覚コンテンツを提示することを可能にする。

ヘッドマウントデバイスは典型的には、一定の形状及び特性を有するレンズを備える。注意を払わないと、この種類のレンズは、ヘッドマウントデバイスの各ユーザにコンテンツを最適に提示するように調節することは困難な場合がある。

ヘッドマウントデバイスは、ユーザにコンテンツを表示するディスプレイを有することができる。デバイス内のヘッドマウント支持構造体は、ユーザの頭部にディスプレイを支持する。

ヘッドマウントデバイスにおけるレンズモジュールは、第１の透明レンズ素子と、第１の透明レンズ素子に結合されるレンズ成形構造体と、レンズ成形構造体のポジションを調整して第１の透明レンズ素子を調整するように構成される複数のアクチュエータとを含んでもよい。また、レンズモジュールは、第２の透明レンズ素子と、第１の透明レンズ素子と第２の透明レンズ素子との間の流体充填チャンバとを含むこともできる。

レンズモジュール内に更なるアクチュエータを必要とせずに第２の透明レンズ素子の動的調整を可能にするために、第２の透明レンズ素子は半剛性透明レンズ素子であってもよい。アクチュエータが第１透明レンズ素子の曲率を調整すると、第２透明レンズ素子に印加されるゲージ圧が変化される。これにより、第２の透明レンズ素子の曲率が変化する。したがって、アクチュエータは、いずれのアクチュエータも第２の透明レンズ素子に取り付けられていなくても、第１の透明レンズ素子及び第２の透明レンズ素子の両方の曲率を調整することができる。

第２の透明レンズ素子は、第１の透明レンズ素子の曲率が更新されるにつれて第２の透明レンズ素子が徐々に曲率を変化させるようにするために、任意選択的に付勢構造体又は可撓性シールに結合されてもよい。幾つかの構成において、第２の透明レンズ素子は、第１の安定状態で凸状であり、第２の安定状態で凹状である双安定レンズ素子であってもよい。

また、レンズモジュールは、第１の流体充填チャンバに加えて、第２の流体充填チャンバを含んでもよい。第１の流体充填チャンバと第２の流体充填チャンバとの間のチャネルは、流体が第１の流体充填チャンバと第２の流体充填チャンバとの間で移動できるようにし得る。チャネル内の弁は、流体交換を可能にするために開閉され得る。第１の透明レンズ素子を操作するアクチュエータを使用して、第１及び第２の流体充填チャンバのそれぞれの流体の量を制御することができる。

一実施形態に係る、ヘッドマウントディスプレイデバイスなどの例示的な電子デバイスの模式図である。 一実施形態に係る、例示的なヘッドマウントデバイスの上面図である。 一実施形態に係るエラストマーレンズ素子及び剛性レンズ素子を含む例示的なレンズモジュールの断側面図である。 一実施形態に係るエラストマーレンズ素子及び剛性レンズ素子を含む例示的なレンズモジュールの断側面図である。 一実施形態に係る個別のアクチュエータに結合するための延在部を含む例示的なレンズ成形要素の上面図である。 一実施形態に係るエラストマーレンズ素子及び半剛性レンズ素子を含む例示的なレンズモジュールの断側面図である。 一実施形態に係るエラストマーレンズ素子及び半剛性レンズ素子を含む例示的なレンズモジュールの断側面図である。 一実施形態に係る付勢構造体に結合されるエラストマーレンズ素子及び半剛性レンズ素子を含む例示的なレンズモジュールの断側面図である。 一実施形態に係る付勢構造体に結合されるエラストマーレンズ素子及び半剛性レンズ素子を含む例示的なレンズモジュールの断側面図である。 一実施形態に係るエラストマーレンズ素子と可撓性シールに結合された半剛性レンズ素子とを含む例示的なレンズモジュールの断側面図である。 一実施形態に係るエラストマーレンズ素子と可撓性シールに結合された半剛性レンズ素子とを含む例示的なレンズモジュールの断側面図である。 一実施形態に係る第１及び第２の流体充填チャンバと第１及び第２の流体充填チャンバ間の流れを制御するための弁とを含む例示的なレンズモジュールの断側面図である。 一実施形態に係るエラストマーレンズ素子及び双安定半剛性レンズ素子を含む例示的なレンズモジュールの断側面図である。 一実施形態に係るエラストマーレンズ素子及び双安定半剛性レンズ素子を含む例示的なレンズモジュールの断側面図である。 一実施形態に係るレンズ素子のゲージ圧の関数としてのレンズ素子の曲率半径の例示的なプロファイルのグラフである。

電子デバイスは、コンテンツをユーザに提示するためのディスプレイ及び他の構成要素を含むことができる。電子デバイスは、装着型電子デバイスであってもよい。ヘッドマウントデバイスなどの装着型電子デバイスは、ヘッドマウントデバイスをユーザの頭部に装着することを可能にするヘッドマウント支持構造体を有してもよい。

ヘッドマウントデバイスは、ユーザに視覚コンテンツを表示するための１つ以上のディスプレイパネル（ディスプレイ）から形成されたディスプレイを含んでもよい。レンズシステムを使用して、ユーザがディスプレイに焦点を合わせて、視覚コンテンツを見ることを可能にすることができる。レンズシステムは、ユーザの左眼と位置合わせされた左レンズモジュールと、ユーザの右眼と位置合わせされた右レンズモジュールと、を有することができる。

ヘッドマウントデバイス内のレンズモジュールは、調節可能なレンズを含むことができる。例えば、流体が充填された調節可能なレンズを使用して、特定の視聴者に対する表示コンテンツを調節することができる。

レンズモジュールを備える例示的な電子デバイスを有する例示的なシステムの概略図を図１に示す。図１に示すように、システム８は、電子デバイス１０などの１つ以上の電子デバイスを含んでもよい。システム８の電子デバイスは、コンピュータ、携帯電話、ヘッドマウントデバイス、腕時計デバイス、及び他の電子デバイスを含むことができる。電子デバイス１０がヘッドマウントデバイスである構成が、本明細書において時折一例として記述される。

図１に示すように、電子デバイス１０などの電子デバイスは、制御回路１２を有することができる。制御回路１２は、デバイス１０の動作を制御するストレージ及び処理回路を含むことができる。制御回路１２は、例えば、ハードディスクドライブストレージ、不揮発性メモリ（例えば、ソリッドステートドライブを形成するように構成された電気的にプログラム可能な読み出し専用メモリ）、揮発性メモリ（例えば、静的又は動的ランダムアクセスメモリ）などのストレージを含むことができる。制御回路１２の処理回路は、１つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、ベースバンドプロセッサ、電力管理ユニット、オーディオチップ、グラフィック処理ユニット、特定用途向け集積回路及び他の集積回路に基づくことができる。ソフトウェアコードは、回路１２内の記憶装置上に記憶され、回路１２内の処理回路上で実行されて、デバイス１０の制御動作（例えば、データ収集動作、三次元顔画像データの処理に伴う動作、制御信号を使用した構成要素の調節を伴う動作など）を実施することができる。制御回路１２は、有線通信回路及び無線通信回路を含むことができる。例えば、制御回路１２は、セルラー電話送受信機回路、無線ローカルエリアネットワーク（ＷｉＦｉ（登録商標））送受信機回路、ミリ波送受信機回路、及び／又は他の無線通信回路などの高周波送受信機回路を含むことができる。

動作中、システム８内のデバイスの通信回路（例えば、デバイス１０の制御回路１２の通信回路）を使用して、電子デバイス間の通信をサポートすることができる。例えば、１つの電子デバイスは、システム８内の別の電子デバイスにビデオデータ及び／又はオーディオデータを送信することができる。システム８内の電子デバイスは、有線及び／又は無線通信回路を使用して、１つ以上の通信ネットワーク（例えば、インターネット、ローカルエリアネットワークなど）を介して通信することができる。通信回路を使用して、外部機器（例えば、テザーコンピュータ、ハンドヘルドデバイス若しくはラップトップコンピュータなどのポータブルデバイス、リモートサーバ若しくは他のリモートコンピューティング機器などのオンラインコンピューティング機器、又は他の電気機器）からデータをデバイス１０によって受信する、且つ／又は外部機器にデータを提供することを可能にすることができる。

デバイス１０は、入出力デバイス２２を含むことができる。入出力デバイス２２を使用して、ユーザがデバイス１０にユーザ入力を提供することを可能にすることができる。入出力デバイス２２はまた、デバイス１０が動作している環境に関する情報を収集するために使用されてもよい。デバイス２２内の出力構成要素は、デバイス１０がユーザに出力を提供することを可能にすることができ、外部電気機器との通信に使用することができる。

図１に示すように、入出力デバイス２２は、ディスプレイ１４などの１つ以上のディスプレイを含むことができる。幾つかの構成では、デバイス１０のディスプレイ１４は、ユーザの左眼及び右眼にそれぞれ位置合わせされた左右のディスプレイパネル（ディスプレイ１４の左右の部分、並びに／又は、左ディスプレイ及び右ディスプレイと呼ばれることもある）を含む。他の構成では、ディスプレイ１４は、両眼にわたって延びる単一のディスプレイパネルを含む。

ディスプレイ１４を使用して、画像を表示することができる。デバイス１０のユーザはディスプレイ１４上に表示された視覚コンテンツを見ることができる。ディスプレイ１４などのデバイス１０のディスプレイは、有機発光ダイオードディスプレイ若しくは発光ダイオードのアレイに基づく他のディスプレイ、液晶ディスプレイ、液晶オンシリコン（liquid-crystal-on-silicon）ディスプレイ、専用の光学素子（例えばデジタルマイクロミラーデバイス）を介して直接若しくは間接的に表面上に光ビームを投影することに基づくプロジェクタ若しくはディスプレイ、電気泳動ディスプレイ、プラズマディスプレイ、エレクトロウェッティングディスプレイ、又は任意の他の好適なディスプレイであってもよい。

ディスプレイ１４は、仮想現実（virtual reality）コンテンツ又は複合現実（mixed reality）コンテンツなどのコンピュータが生成する現実のための表示コンテンツを提示することができる。ディスプレイ１４がレンズを介してユーザに仮想現実コンテンツを表示するために使用される構成が、本明細書で例として説明されることがある。

入出力回路２２は、センサ１６を含んでもよい。センサ１６としては、例えば、三次元センサ（例えば、光ビームを放射し、且つ二次元デジタル画像センサを使用して、標的が光ビームによって照射されると生成される光スポットから三次元画像のための画像データを収集する、構造化光センサなどの三次元画像センサ、双眼撮像構成で２つ以上のカメラを使用して三次元画像を収集する双眼三次元画像センサ、三次元ライダー（光検出及び測距ｌｉｄａｒ （ｌｉｇｈｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒａｎｇｉｎｇ））センサ、三次元高周波センサ、又は三次元画像データを収集する他のセンサ）、カメラ（例えば、赤外線及び／又は可視デジタル画像センサ）、視線追跡センサ（例えば、画像センサに基づく視線追跡システム、及び所望であれば、ユーザの眼から反射した後に画像センサを使用して追跡される１つ以上の光ビームを放射する光源）、タッチセンサ、ボタン、力センサ、スイッチに基づく接触センサなどのセンサ、気体センサ、圧力センサ、湿度センサ、磁気センサ、オーディオセンサ（マイクロフォン）、周囲光センサ、音声コマンド及び他のオーディオ入力を収集するためのマイクロフォン、動き、ポジション、及び／若しくは向きに関する情報を収集するように構成されたセンサ（例えば、加速度計、ジャイロスコープ、コンパス、及び／或いはこれらのセンサの全て又はこれらのセンサのうちの１つ若しくは２つのサブセットを含む慣性測定ユニット）、並びに／又は他のセンサを挙げることができる。センサ１６は、近接センサ（例えば、容量性近接センサ、光ベースの（光学）近接センサ、超音波近接センサ、及び／又は他の近接センサ）を含んでもよい。近接センサは、例えば、ユーザの鼻とデバイス１０内のレンズモジュールとの間の相対ポジションを感知するために使用されてもよい。

ユーザ入力及び他の情報は、入出力デバイス２２内のセンサ及び他の入力デバイスを使用して収集されてもよい。所望であれば、入出力デバイス２２は、触覚出力デバイス（例えば、振動構成要素）、発光ダイオード及び他の光源、オーディオ出力を生成するためのイヤスピーカなどのスピーカ、並びに他の電気構成要素などの他のデバイス２４を含むことができる。デバイス１０は、無線電力を受信するための回路、他のデバイスに無線で電力を送信するための回路、バッテリ及び他のエネルギ貯蔵デバイス（例えば、コンデンサ）、ジョイスティック、ボタン、並びに／又は他の構成要素を含むことができる。

電子デバイス１０は、図１の例示的な支持構造体２６によって示されるように、筐体構造体（例えば、筐体壁、ストラップなど）を有してもよい。電子デバイス１０がヘッドマウントデバイス（例えば、一対の眼鏡、ゴーグル、ヘルメット、帽子など）である構成では、支持構造体２６は、ヘッドマウント支持構造体（例えば、ヘルメット筐体、ヘッドストラップ、一対の眼鏡のテンプル、ゴーグル筐体構造体、及び／又は他のヘッドマウント構造体）を含むことができる。ヘッドマウント支持構造体は、デバイス１０の動作中にユーザの頭部に装着されるように構成されてもよく、ディスプレイ（単数又は複数）１４、センサ１６、他の構成要素２４、他の入出力デバイス２２、及び制御回路１２を支持してもよい。

図２は、電子デバイス１０がヘッドマウントデバイスである例示的な構成の電子デバイス１０の平面図である。図２に示すように、電子デバイス１０は、デバイス１０の構成要素を収容してデバイス１０をユーザの頭部に装着するのに使用される支持構造体（例えば、図１の支持構造体２６を参照）を含んでもよい。これらの支持構造体は、例えば、主ユニット２６－２（例えば、外側筐体壁、レンズモジュール構造体など）のための筐体壁及び他の構造体を形成する構造体、及びユーザの顔に主ユニット２６－２を保持するのに役立つ構造体２６－１などのストラップ又は他の補助支持構造体を含んでもよい。

ディスプレイ１４は、ユーザの左眼及び右眼にそれぞれ対応する左右のディスプレイモジュール７０にそれぞれ搭載される左右のディスプレイパネル（例えば、左右の画素アレイ、左右のディスプレイ又は左右のディスプレイ部分と呼ばれることもある）を含んでもよい。ユーザの左眼に対応するディスプレイモジュールが図２に示される。

各ディスプレイモジュール７０は、ディスプレイ部分１４と、対応するレンズモジュール７２（レンズスタックアップ７２、レンズ７２、又は調整可能レンズ７２と呼ばれることもある）を含む。レンズ７２は、共通軸に沿って配置される１つ以上のレンズ素子を含んでもよい。各レンズ素子は、任意の所望の形状を有してもよく、任意の所望の材料（例えば、任意の所望の屈折率を有する）から形成されてもよい。レンズ素子は、固有の形状及び屈折率を有してもよく、それらを組み合わせて、所望の方法でディスプレイ１４からの光の焦点を合わせる。レンズモジュール７２の各レンズ素子は、任意の所望の透明材料（例えば、ガラス、ポリカーボネート又はアクリルなどのポリマー材料、サファイアなどの結晶体など）から形成することができる。

モジュール７０は、ポジショナ５８などの位置決め回路を使用して、任意選択的に、ユーザの眼に対して且つ主ユニット２６－２の筐体壁構造体のうちの幾つかに対して個別に位置決めされてもよい。ポジショナ５８は、ステッピングモータ、圧電アクチュエータ、モータ、リニア電磁アクチュエータ、及び／又はディスプレイ１４及びレンズモジュール７２のポジションを調整するための他の電子部品であってもよい。ポジショナ５８は、デバイス１０の動作中に制御回路１２によって制御されてもよい。例えば、ポジショナ５８を使用して、モジュール７０間の間隔（したがって、モジュール７０の左右のレンズの間のレンズ間の間隔）を調節して、ユーザの眼の瞳孔間の距離ＩＰＤと一致させることができる。

場合によっては、レンズモジュール７２とディスプレイ１４との間の距離は変動可能である。例えば、レンズモジュールとディスプレイとの間の距離は、特定のユーザの視界を考慮するように調節され得る。他の例において、レンズモジュールは、調整可能なレンズ素子を含むことができる。調整可能なレンズ素子の曲率は、一例として、ユーザの視力を補償するためにリアルタイムで調整することができる。

場合によっては、調整可能なレンズモジュールは、流体充填チャンバを含むことができる。図３Ａ及び図３Ｂは、流体充填チャンバを有する調整可能なレンズモジュール７２の断側面図である。図示のように、流体９２を含む流体充填チャンバ８２（チャンバ８２又は流体チャンバ８２と呼ばれることもある）は、レンズ素子８４，８６間に介在される。

流体９２は、所定の屈折率を有する液体、ゲル、又は気体であってもよい（したがって、液体９２、ゲル９２又は気体９２と呼ばれることもある）。流体は、屈折率整合油、光学油、光学流体、屈折率整合材料、屈折率整合液体などと呼ばれることもある。レンズ素子８４，８６は、同じ屈折率を有してもよく、又は異なる屈折率を有してもよい。レンズ素子８４とレンズ素子８６との間のチャンバ８２を充填する流体９２は、レンズ素子８４の屈折率と同じであるが、レンズ素子８６の屈折率とは異なる屈折率を有してもよく、レンズ素子８６の屈折率と同じであるが、レンズ素子８４の屈折率とは異なる屈折率を有してもよく、レンズ素子８４及びレンズ素子８６の屈折率と同じ屈折率を有してもよく、或いは、レンズ素子８４及びレンズ素子８６の屈折率とは異なる屈折率を有してもよい。レンズ素子８４，８６は円形であってもよく、楕円形であってもよく、或いは任意の別の所望の形状を有してもよい。

チャンバ８２内の流体９２の量は、一定の体積又は調整可能な体積を有することができる。流体の量が調整可能である場合、レンズモジュールは、流体リザーバと、流体リザーバとチャンバとの間で流体を選択的に移送するための流体制御構成要素（例えば、ポンプ、ステッピングモータ、圧電アクチュエータ、モータ、リニア電磁アクチュエータ、及び／又は流体リザーバ内の流体に力を加える他の電子部品）とを含むこともできる。

レンズ素子８４，８６は、任意の所望の材料（例えば、ガラス、ポリカーボネート又はアクリルなどのポリマー材料、サファイアなどの結晶など）から形成された透明レンズ素子であってもよい。レンズ素子８４，８６のそれぞれは、エラストマー、半剛性、又は剛性であってもよい。エラストマーレンズ素子は、高可撓性のためにヤング率が低い天然ポリマー又は合成ポリマーから形成されてもよい。例えば、エラストマーレンズ素子８４（弾性膜と呼ばれることもある）は、１ＧＰａ未満、０．５ＧＰａ未満、０．１ＧＰａ未満などのヤング率を有する材料から形成されてもよい。

半剛性レンズ素子は、剛性且つ固体であるが非可撓性ではない半剛性材料から形成されてもよい。半剛性レンズ素子は、例えば、ポリマー又はガラスの薄層から形成されてもよい。半剛性レンズ素子は、１Ｇｐａよりも大きい、２ＧＰａよりも大きい、３ＧＰａよりも大きい、１０ＧＰａよりも大きい、２５ＧＰａよりも大きいなどのヤング率を有する材料から形成されてもよい。半剛性レンズ素子は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、アクリル、ガラス、又は任意の他の所望の材料から形成されてもよい。半剛性レンズ素子の特性により、レンズ素子は、レンズ素子が第１の軸に対して垂直な第２の軸に沿って湾曲しているときに、第１の軸に沿って剛性になり得る。これは、第１の軸に対して垂直な第２の軸に沿ってレンズ素子が湾曲しているときであっても、依然として第１の軸に対して沿って可撓性である、エラストマーレンズ素子とは対照的である。半剛性レンズ素子の特性は、半剛性レンズ素子が調整可能なレンズパワー及び調整可能な軸を有する円柱レンズを形成できるようにし得る。半剛性レンズ素子は、エラストマーレンズ素子よりも剛性が高いが、剛性レンズ素子よりも剛性が低くてもよい。

剛性レンズ素子は、ガラス、ポリカーボネート又はアクリルなどのポリマー材料、サファイアなどの結晶などから形成されてもよい。一般に、剛性レンズ素子は、レンズモジュール内のレンズ素子に圧力が加えられるときに変形しなくてもよい。言い換えれば、剛性レンズ素子の形状及びポジションは固定されてもよい。剛性レンズ素子の各表面は、平面、凹状（例えば、球形又は円筒形に凹状を成す）、又は凸状（例えば、球状又は円筒状に凸状を成す）であってもよい。剛性レンズ素子は、２５Ｇｐａを超える、３０ＧＰａを超える、４０ＧＰａを超える、５０ＧＰａを超えるなどのヤング率を有する材料から形成されてもよい。

図３Ａ及び図３Ｂ（及び後続の図）において、観察者は、レンズモジュールを正のＺ方向で見るように設定され得る。すなわち、レンズ素子８６は、観察者がデバイス１０を操作する際に、観察者とレンズ素子８４との間に介在される。言い換えれば、レンズ素子８４は、観察者がデバイス１０を操作するときにレンズ素子８６とディスプレイ１４との間に介在される。

レンズモジュール７２は、レンズ素子８４、８６及び流体充填チャンバ８２に加えて、レンズ成形要素８８も含む。レンズ成形要素８８は、１つ以上のアクチュエータ９０に結合されてもよい。例として、複数のアクチュエータがレンズ成形要素の外周にわたって位置されてもよく、又は単一のアクチュエータがレンズ成形要素の外周にわたる複数の点でレンズ成形要素の偏向を制御してもよい。また、レンズ成形要素８８がレンズ素子８４に結合されてもよい。アクチュエータ９０は、レンズ成形要素８８（レンズ成形器８８、変形可能レンズ成形器８８、レンズ成形構造体８８、レンズ成形部材８８、環状部材８８、リング状構造体８８などと呼ばれることもある）を位置決めするように移動されてもよい。次に、レンズ成形要素８８は、レンズ素子８４の位置決め／成形を操作する。このようにして、レンズ素子８４の曲率（したがって、レンズモジュール７２のレンズパワー）を調整することができる。レンズ素子８４の曲率を変更するために使用されるアクチュエータ９０及びレンズ成形器８８の一例が図３Ｂに示される。図示のように、レンズ成形器８８は、アクチュエータ９０によって方向９４に移動される。その結果、レンズ素子８４は、図３Ａ（凸状の曲率）と図３Ｂ（凹状の曲率）とで曲率が異なる。

図４は、例示的なレンズ成形要素８８の上面図である。図示のように、レンズ成形要素８８は、レンズ成形要素が中央開口を取り囲む環状又はリング状を有してもよい。レンズ成形要素は、任意の所望の形状を有してもよい。例えば、レンズ成形要素は、円形、楕円形、又は不規則な形状を有してもよい。図４の例では、レンズ成形要素は、不規則な形状（例えば、リング状の周りの不均一な半径）を有する。例えば、中央開口の中心からレンズ成形要素の縁部までの第１の距離９６（例えば、最小距離）は、中央開口の中心からレンズ成形要素の縁部までの第２の距離９８（例えば、最大距離）より小さくてもよい。距離９６，９８は、１００ミリメートル未満、６０ミリメートル未満、４０ミリメートル未満、３０ミリメートル未満、１０ミリメートル超、２０ミリメートル超、１０から５０ミリメートルの間などであってもよい。

レンズ成形要素８８は、レンズ成形要素の主要部分から延在する複数のタブ８８Ｅを有する。タブ８８Ｅ（延在部８８Ｅ、アクチュエータポイント８８Ｅなどと呼ばれることもある）はそれぞれ、個別のアクチュエータ（又は単一のアクチュエータのそれぞれの偏向制御部分）に結合されてもよい。一例では、各アクチュエータタブは、アクチュエータのスロット内に突出してもよい（例えば、舌部－溝構成）。スロットは、Ｚ方向におけるタブ８８Ｅのポジションを制御するために（例えば、Ｚ方向で）上下に選択的に移動することができる。すなわち、アクチュエータ９０はリニアアクチュエータである。これらの例は単なる例示に過ぎない。一般に、任意の所望のタイプのアクチュエータを使用することができる（例えば、舌及び溝アクチュエータ、ヒンジ式パドルを有するアクチュエータなど）。

図４には、複数のタブ８８Ｅ（及び対応するアクチュエータ）をレンズ成形要素８８の周囲にわたってどのように分布させることができるかが示される。タブ８８Ｅは、均一に（例えば、隣接するタブ８８Ｅの各対間の間隔を等しくして）又は不均一に（例えば、隣接するタブ８８Ｅのうちの少なくとも２つの間の間隔が等しくない状態で）レンズ成形要素８８の周囲に分布されてもよい。

隣接するタブ８８Ｅの各対間には、レンズ成形器セグメント８８Ｓがある。図４の例では、レンズ成形要素８８の周囲に８つのタブ８８Ｅがある。この例は単なる例示に過ぎない。一般に、より多くのタブ（及び対応するアクチュエータ）は、レンズ成形要素８８が結合されるレンズ素子（例えば、レンズ素子８４）の形状のより大きな制御を可能にする。レンズ素子における特定の目標形状、レンズモジュールの目標コスト／複雑さなどに応じて、任意の所望の数のタブ及びアクチュエータ（例えば、１、２、３、４、４超、６超、８超、１０超、１２超、２０超、２０未満、１０未満、４から１２の間など）を使用することができる。

一般に、各アクチュエータは、一方向（例えば、Ｚ軸に平行）のみに力を加える点力として作用し得る。レンズ成形要素８８にトルク又は他の力を意図せずに加えることを防止するために、アクチュエータスロットは、延在部８８Ｅよりも大きくてもよい。これは、タブ８８Ｅがスロット内で回転するための空間を提供する（レンズ成形器にトルクが加えられるのを防止する）。更に、延在部８８Ｅは、レンズ成形要素を意図せずに引き伸ばすことを防止するために、スロットの内外に摺動することができる。

レンズ成形要素８８は、エラストマー（例えば、より詳細に前述したように、高い可撓性のために低いヤング率を有する天然又は合成ポリマー）又は半剛性（例えば、より詳細に前述したように、剛性で固体であるが非可撓性ではない半剛性材料から形成される）であってもよい。半剛性レンズ成形要素は、例えば、ポリマー、ガラス、金属などの薄層から形成されてもよい。レンズ成形要素８８はレンズモジュールの周りにリング状に形成されるため、レンズ成形要素８８は透明である必要はない（したがって、金属などの不透明な材料から形成されてもよい）。

図３Ａ及び図３Ｂに戻ると、レンズ素子８６及び／又はアクチュエータ９０は、支持構造体１０２（レンズモジュール支持構造体１０２、レンズ筐体１０２などと呼ばれることもある）に取り付けられてもよい。支持構造体１０２は、レンズモジュールの周りにリング状に形成されてもよく、不透明又は透明な材料から形成されてもよい。支持構造体１０２は、剛性であってもよく、したがって、レンズモジュール７２に機械的強度を与えることができる。チャンバ８２は、レンズ素子８４，８６、支持構造体１０２、及び／又は可撓性ベローズ１０４によって画定されてもよい。可撓性ベローズ１０４は、レンズ成形器８８及びアクチュエータ９０によって操作されるチャンバを収容するように膨張及び収縮することができる。

図３Ａ及び図３Ｂの例では、レンズ素子８４がエラストマーレンズ素子であり、レンズ素子８６が剛性レンズ素子（例えば、レンズ素子８４よりも大きい剛性を有する）である。図３Ａにおいて、レンズ素子８４は、凸状を有するようにレンズ成形要素８８によって操作される。この種の構成では、正のゲージ圧が剛性レンズ素子８６に加えられ得る（例えば、負のＺ方向の力）。図３Ｂにおいて、レンズ素子８４は、凹状を有するようにレンズ成形要素８８によって操作される。この種の構成では、負のゲージ圧が剛性レンズ素子８６に加えられ得る（例えば、正のＺ方向の力）。しかしながら、図３Ａ及び図３Ｂのいずれにおいても、レンズ素子８６は剛性レンズ素子であるため、正又は負のゲージ圧が印加されるかどうかにかかわらず、レンズ素子８６の形状は一定のままである。図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、剛性レンズ素子８６は、アクチュエータ９０がレンズ成形器８８をどのように位置決めするかにかかわらず、同じ曲率を維持することができる。

場合によっては、レンズ素子８６が調整可能な形状も有することが望ましい場合がある。（レンズ素子８６と同様に）レンズ素子８４の形状を直接操作するために、更なるアクチュエータがレンズモジュールに含まれてもよい。しかしながら、デバイスのコスト、複雑さ、及び重量を最小限に抑えるために、レンズ素子８６のための専用アクチュエータを含むことを回避することが望ましい場合がある。更なるアクチュエータを含まずに調整可能なレンズ素子８６を提供するために、レンズ素子８６は半剛性レンズ素子であってもよい。このタイプの構成が図５Ａ及び図５Ｂに示される。

図５Ａ及び図５Ｂは、エラストマーレンズ素子８４及び半剛性レンズ素子８６を有するレンズモジュールの断面側面図である。レンズモジュールの全体構造は、図３Ａ及び図３Ｂに関連して説明した構造と同様であり、これらの重複部分の説明は、明確にするために繰り返さない。エラストマーレンズ素子８４及び半剛性レンズ素子８６は、同じ材料又は異なる材料から形成されてもよい。

図５Ａは、レンズ素子８４が凸状を有するようにレンズ成形要素８８によって操作されるポジションにおけるレンズモジュールを示す。この種の構成では、正のゲージ圧を半剛性レンズ素子８６に加えることができる（例えば、負のＺ方向の力）。これにより、半剛性レンズ素子８６は、（図５Ａに示すように）最小の曲率を有する比較的平坦な形状をとる。図５Ａに示されるレンズ素子８６の曲率半径（レンズ素子８４が凸状の曲率を有する場合）は比較的大きくてもよい。或いは、図５Ａのレンズ素子８６は、レンズ素子８４が凸状の曲率を有する場合、平面であってもよい。

一方、図５Ｂは、レンズ素子８４が凹状を有するようにレンズ成形要素８８によって操作されるポジションにおけるレンズモジュールを示す。この種の構成では、負のゲージ圧を半剛性レンズ素子８６に加えることができる（例えば、正のＺ方向の力）。これにより、半剛性レンズ素子８６は、図５Ａよりも小さい曲率半径の凹状の曲率を有する。レンズ素子８６の曲率半径は、図５Ｂの構成を図５Ａの構成と比較した場合に、符号が変化してもよく、及び／又は１０％を超えて、２０％を超えて、５０％を超えて、１００％を超えて、２００％を超えてなど変化してもよい。

一般に、レンズ素子８４がより大きい凸状の曲率を有する場合、半剛性レンズ素子８６がより小さい凹状の曲率を有し、レンズ素子８４がより大きい凹状の曲率を有する場合、半剛性レンズ素子８６がより大きい凹状の曲率を有することが望ましい場合がある。この種の構成は、一例として、処方用アイウェアのレンズ構造を模倣するのに役立ち得る。図５Ａ及び図５Ｂのレンズモジュールは、レンズ素子８６の形状を直接制御するために更なるアクチュエータを必要とせずに、この関係（凸状の曲率の増大に伴ってレンズ素子８６の凹状の曲率がより小さくなる関係）を達成する。言い換えれば、レンズモジュール内のアクチュエータは、レンズ素子８６に取り付けられない。しかしながら、（アクチュエータ９０によって）レンズ素子８６が操作される結果としてレンズ素子８４に加えられる圧力は、レンズ素子８６に所望の曲率をとらせる。レンズ素子８６の曲率は、アクチュエータ９０がレンズ素子８４の曲率を変化させるにつれて徐々に変化してもよい（レンズ素子８６のゲージ圧も徐々に変化し、レンズ素子８６の形状がゲージ圧に応答するため）。

図５Ａ及び図５Ｂでは、エラストマーレンズ素子８４は、１ＧＰａ未満、０．５ＧＰａ未満、０．１ＧＰａ未満などのヤング率を有することができる。一方、半剛性レンズ素子８６は、剛性で固体であるが非可撓性ではない半剛性材料から形成されてもよい。半剛性レンズ素子８６は、例えば、ポリマー又はガラスの薄層から形成されてもよい。半剛性レンズ素子８６は、１ＧＰａ超、２ＧＰａ超、３ＧＰａ超、１０ＧＰａ超、２５ＧＰａ超などのヤング率を有する材料から形成されてもよい。したがって、レンズ素子８６のヤング率は、レンズ素子８４のヤング率よりも大きくてもよい。

前述の例（半剛性レンズ素子８６がエラストマーレンズ素子８４よりも大きいヤング率を有する場合）では、エラストマーレンズ素子８４及び半剛性レンズ素子８６は、異なる材料から形成されてもよい。この例は単なる例示に過ぎない。他の想定し得る例において、エラストマーレンズ素子８４及び半剛性レンズ素子８６は、同じ材料から形成されてもよいが、異なる厚さを有してもよい。例えば、半剛性レンズ素子８６は、レンズ素子８４よりも大きい厚さを有してもよい。半剛性レンズ素子は、レンズ素子８４の厚さの１．５倍を超える、レンズ素子８４の厚さの２倍を超える、レンズ素子８４の厚さの３倍を超える、レンズ素子８４の厚さの５倍を超える、レンズ素子８４の厚さの１０倍を超える、レンズ素子８４の厚さの５０倍を超える、レンズ素子８４の厚さの１．５倍から１０倍の間、レンズ素子８４の厚さの２０倍未満などの厚さを有することができる。一般に、レンズ素子８６は、レンズ素子８４よりも大きい厚さ及び／又はヤング率を有することができる。

図６Ａ及び図６Ｂは、エラストマーレンズ素子８４及び動的に調整可能な半剛性レンズ素子８６を有するレンズモジュールの断側面図である。レンズモジュールの全体構造は、図５Ａ及び図５Ｂに関連して説明した構造と同様であり、これらの重複部分の説明は、明確にするために繰り返さない。

ゲージ圧の変化に応じてレンズ素子８６の形状（曲率）が徐々に変化するようにするべく、レンズモジュールが付勢構造体１０６を含むこともできる。付勢構造体１０６は、レンズモジュールの周りにリング状に延在してもよく、（ディスク形状を有する）レンズ素子８６に付勢力を加えてもよい。付勢構造体１０６は、レンズ素子８６の縁部をレンズ素子８６の中心に向かって付勢することができる。例えば、図６Ｂの左側では、付勢構造体１０６は、半剛性レンズ素子８６を正のＸ方向に（レンズ素子８６の中心に向かって）付勢する。図６Ｂの右側において、付勢構造体１０６は、半剛性レンズ素子８６を負のＸ方向に（レンズ素子８６の中心に向かって）付勢する。付勢構造体１０６は、バネ、可撓性ベローズ構造体、又はレンズ素子８６の縁部に付勢力を加える任意の他の所望の構造から形成されてもよい。付勢構造体１０６は、レンズ素子８６の周りに連続的なリングとして形成されてもよく、又はそれぞれが所与のロケーションでレンズ素子８６に点力を加えるレンズ素子の周囲に分散された複数の別個の付勢構造体を含んでもよい。

図６Ａは、レンズ素子８４が凸状を有するレンズ成形要素８８（及びアクチュエータ９０）によって操作されるポジションにおけるレンズモジュールを示す。この種の構成では、正のゲージ圧を半剛性レンズ素子８６に加えることができる（例えば、負のＺ方向の力）。これにより、半剛性レンズ素子８６の縁部が付勢構造体１０６に対して外側に押される。半剛性レンズ素子８６は、（図６Ａに示すように）最小曲率を有する比較的平坦な形状をとる。図６Ａに示すレンズ素子８６の曲率半径（レンズ素子８４が凸状の曲率を有する場合）は、比較的大きくてもよい。或いは、図６Ａのレンズ素子８６は、レンズ素子８４が凸状の曲率を有する場合、平面であってもよい。

一方、図６Ｂは、レンズ素子８４が凹状を有するようにレンズ成形要素８８によって操作されるポジションにおけるレンズモジュールを示す。この種の構成では、負のゲージ圧を半剛性レンズ素子８６に加えることができる（例えば、正のＺ方向の力）。これにより、半剛性レンズ素子８６は、図６Ａよりも小さい曲率半径を伴う凹状の曲率を有する。付勢構造体１０６は、レンズ素子の縁部をレンズ素子の中心に向かって押すのを助けて、レンズ素子８６に所望の凹状の曲率を与える。したがって、付勢構造体１０６（バネ１０６、可撓性ベローズ構造体１０６、可撓性シール構造１０６などと呼ばれることもある）は、ゲージ圧の変化に応じてレンズ素子８６が徐々に形状（曲率）を変化させるのを助ける。付勢構造体の助けを借りて、レンズ素子８６は、アクチュエータ９０がレンズ素子８４の形状を凸状（図６Ａと同様に）から凹状（図６Ｂと同様に）に徐々に変化させるにつれて、平面又は高い曲率半径の形状（図６Ａと同様に）からより低い曲率半径（図６Ｂと同様に）を伴う凹状に徐々に形状を変化させる。

レンズ素子８６の曲率半径は、図６Ｂの構成を図６Ａの構成と比較した場合に、符号が変化してもよく、及び／又は１０％を超えて、２０％を超えて、５０％を超えて、１００％を超えて、２００％を超えてなど変化してもよい。

付勢構造体１０６は、接着剤を用いてレンズ素子８６の縁部に取り付けられてもよく、別の所望の取り付け機構（例えば、機械的インターロック）を用いてレンズ素子８６の縁部に固定されてもよい。他の想定し得る例として、付勢構造体１０６は、レンズ素子８６と一体的に形成されてもよい（例えば、レンズ素子８６と同じ材料から形成されてもよく、及び／又はレンズ素子８６を用いて単一のステップで成形されてもよい）。

図７Ａ及び図７Ｂは、エラストマーレンズ素子８４と、可撓性シールを有する動的に調整可能な半剛性レンズ素子８６とを有するレンズモジュールの断側面図である。レンズモジュールの全体構造は、図５Ａ及び図５Ｂに関連して説明した構造と同様であり、これらの重複部分の説明は、明確にするために繰り返さない。

ゲージ圧の変化に応じてレンズ素子８６の形状（曲率）が徐々に変わるようにするのを助けるために、レンズモジュールは可撓性シール１０８も含むことができる。可撓性シール１０８は、レンズモジュールの周りにリング状に延在してもよく、レンズ素子８６と支持構造体１０２との間に介在されてもよい。可撓性シール１０８は、レンズ素子８６と支持構造体１０２との間に気密シールを形成して、流体９２がシールにおいてチャンバ８２の内外に漏れないようにすることができる。

可撓性シールは、（付勢構造体１０６と同様に）レンズ素子８６（ディスク形状を有する）に付勢力を加えることができる。可撓性シール１０８は、レンズ素子８６の縁部をレンズ素子の中心に向かって付勢することができる。例えば、図７Ｂの左側では、可撓性シール１０８は、半剛性レンズ素子８６を正のＸ方向に（レンズ素子８６の中心に向かって）付勢する。図７Ｂの右側において、可撓性シール１０８は、半剛性レンズ素子８６を負のＸ方向に（レンズ素子８６の中心に向かって）付勢する。

可撓性シール１０８は、レンズ素子８６と同じ材料から形成されてもよい。この種の構成では、可撓性シール１０８は、レンズ素子８６よりも薄くてもよい。また、可撓性シール１０８は、レンズ素子８６とは異なる材料（例えば、より低いヤング率を有するより弾性の高い材料）から形成されてもよい。可撓性シール１０８（付勢構造体１０８、可撓性リップ１０８、可撓性壁１０８などと呼ばれることもある）は、レンズ素子８６の周りに連続的なリングとして形成されてもよい。

図７Ａは、レンズ素子８４が凸状を有するようにレンズ成形要素８８によって操作されるポジションにおけるレンズモジュールを示す。この種の構成では、正のゲージ圧を半剛性レンズ素子８６に加えることができる（例えば、負のＺ方向の力）。これにより、半剛性レンズ素子８６の縁部が可撓性シール１０８に対して外側に押される。可撓性シール１０８は、このポジションでレンズ素子８６の横方向（例えば、Ｘ方向に）の膨張を受け入れる。半剛性レンズ素子８６は、（図７Ａに示すように）最小曲率を有する比較的平坦な形状をとる。図６Ａに示すレンズ素子８６の曲率半径（レンズ素子８４が凸状の曲率を有する場合）は、比較的大きくてもよい。或いは、図７Ａのレンズ素子８６は、レンズ素子８４が凸状の曲率を有する場合、平面であってもよい。

一方、図７Ｂは、レンズ素子８４が凹状を有するようにレンズ成形要素８８によって操作されるポジションにおけるレンズモジュールを示す。この種の構成では、負のゲージ圧を半剛性レンズ素子８６に加えることができる（例えば、正のＺ方向の力）。これにより、半剛性レンズ素子８６は、図７Ａよりも小さい曲率半径を伴う凹状の曲率を有する。可撓性シール１０８は、レンズ素子の縁部をレンズ素子の中心に向かって押して、レンズ素子８６に所望の凹状の曲率を与えるのに役立つ。したがって、可撓性シール１０８は、ゲージ圧の変化に応じてレンズ素子８６の形状（曲率）を徐々に変化させるのに役立つ。可撓性シールの助けを借りて、レンズ素子８６は、アクチュエータ９０がレンズ素子８４の形状を凸状（図７Ａと同様に）から凹状（図７Ｂと同様に）に徐々に変化させるにつれて、平面又は高い曲率半径の形状（図７Ａと同様に）からより低い曲率半径（図７Ｂと同様に）を伴う凹状に徐々に形状を変化させる。

レンズ素子８６の曲率半径は、図７Ｂの構成を図７Ａの構成と比較した場合に、符号が変化してもよく、及び／又は１０％を超えて、２０％を超えて、５０％を超えて、１００％を超えて、２００％を超えてなど変化してもよい。

可撓性シール１０８は、接着剤でレンズ素子８６の縁部に取り付けられてもよく、又は別の所望の取り付け機構（例えば、機械的インターロック）を使用してレンズ素子８６の縁部に固定されてもよい。他の想定し得る例として、可撓性シール１０８は、レンズ素子８６と一体的に形成されてもよい（例えば、レンズ素子８６と同じ材料から形成されてもよく、及び／又はレンズ素子８６を用いて単一のステップで成形されてもよい）。

図８は、第１及び第２のエラストマーレンズ素子並びに第１及び第２のチャンバを有するレンズモジュールの断側面図である。図８のレンズモジュール７２は、第１の流体充填チャンバ８２－１と、第２の流体充填チャンバ８２－２とを含む。第１及び第２の流体充填チャンバ８２－１及び８２－２の両方には（前述のように）流体９２が充填される。流体充填チャンバ８２－１（チャンバ８２－１又は流体チャンバ８２－１と呼ばれることもある）は、レンズ素子８４－１とレンズ素子８６との間に介在される（及びレンズ素子８４－１とレンズ素子８４－８６とによって部分的に画定される）。流体充填チャンバ８２－２（チャンバ８２－２又は流体チャンバ８２－２と呼ばれることもある）は、レンズ素子８４－２とレンズ素子８６との間に介在される（及びレンズ素子８４－２とレンズ素子とによって部分的に画定される）。

図８において、レンズ素子８４－１、８４－２は、エラストマーレンズ素子であり、レンズ素子８６は、剛性レンズ素子である（レンズ素子８４－１、８４－２よりも剛性が高い）。レンズ素子８４－１は、レンズ素子８４－１の曲率を制御する（前の図で説明したような）レンズ成形器８８に取り付けられてもよい。図８のレンズモジュール７２は、支持構造体１０２、可撓性ベローズ１０４、及び既に図示及び前述したような１つ以上のアクチュエータも含む。

更なるアクチュエータを追加することなくエラストマーレンズ素子８４－２の形状の制御を可能にするために、チャンバ８２－１，８２－２間のチャネル１１２に弁１１０を介在させることができる。チャネル１１２は、弁１１０が開いているときに流体がチャンバ８２－１，８２－２間で流れることができるようにし得る。弁１１０が閉じられているとき、チャンバ８２－１及び８２－２内の流体の体積は固定されたままであり得る。制御回路（例えば、図１の制御回路１２）は、制御信号線１１４を使用して弁１１２を制御することができる。

図８に示すように、チャンバ８２－１とチャンバ８２－２との間のチャネル１１２は、可撓性ベローズ構造体１０４の開口（チャンバ８２－１へのアクセスを可能にするため）及び／又は支持構造体１０２の開口（チャンバ８２－２へのアクセスを可能にするため）を含むことができる。この例は単なる例示に過ぎない。一般に、チャネル１１２及び弁１１０は、チャンバ８２－１，８２－２間の流体交換を可能にする任意の所望のロケーションにあってもよい。

レンズ素子８４－１の曲率を制御することに加えて、レンズ成形器８８（及び対応するアクチュエータ）は、チャンバ８２－１，８２－２間の流体の交換を制御するためのポンプとして効果的に機能することができる。デバイス内の制御回路は、弁１１０を開いている間にレンズ成形器８８を負のＺ方向に移動させるようにアクチュエータを制御することができる。この状態で、レンズ素子８４－１に凸状の曲率が与えられ、剛性レンズ素子８６に正のゲージ圧が加えられる（例えば、負のＺ方向の力）。この正のゲージ圧は、（その曲率を維持する）剛性レンズ素子８６を変形させない。しかしながら、レンズ成形器／アクチュエータからの圧力は、流体９２をチャンバ８２－１からチャンバ８２－２に（チャネル１１２を介して）押し込む。チャンバ８２－２内の体積の増大は、レンズ素子８４－２の曲率を減少させるために、負のＺ方向にエラストマーレンズ素子８４－２を押す。制御回路は、所望のレンズ形状が達成されると弁１１０を閉じることができる。

デバイス内の制御回路は、弁１１０を開いている間にレンズ成形器８８を正のＺ方向に移動させるようにアクチュエータを制御することができる。この状態で、（例えば図７Ｂのように）レンズ素子８４－１に凹状の曲率が与えられ、剛性レンズ素子８６に負のゲージ圧が加えられる。この負のゲージ圧は、（その曲率を維持する）剛性レンズ素子８６を変形させない。しかしながら、レンズ成形器／アクチュエータからの負圧は、流体９２をチャンバ８２－２からチャンバ８２－１に引き込む。チャンバ８２－２内の容積の減少は、レンズ素子８４－２の曲率を増大させるために、エラストマーレンズ素子８４－２が正のＺ方向に移動することを可能にする。制御回路は、所望のレンズ形状が達成されると弁１１０を閉じることができる。このようにして、レンズ成形器／アクチュエータ及び弁１１０を使用して、レンズ素子８４－１及び８４－２の両方の曲率を制御することができる。

レンズ素子８４－２の曲率半径は、図８のレンズ成形器８８の制御に応じて、符号が変化してもよく、及び／又は１０％超、２０％超、５０％超、１００％超、２００％超など変化してもよい。

図９Ａ及び図９Ｂは、エラストマーレンズ素子８４及び双安定半剛性レンズ素子８６を有するレンズモジュールの断側面図である。レンズモジュールの全体構造は、図５Ａ及び図５Ｂに関連して説明した構造と同様であり、これらの重複部分の説明は、明確にするために繰り返さない。エラストマーレンズ素子８４及び半剛性レンズ素子８６は、同じ材料又は異なる材料から形成されてもよい。

図９Ａは、レンズ素子８４が凹状を有するようにレンズ成形要素８８によって操作されるポジションにおけるレンズモジュールを示す。この種の構成では、負のゲージ圧を半剛性レンズ素子８６に加えることができる（例えば、正のＺ方向の力）。これにより、半剛性レンズ素子８６は、比較的小さい曲率半径を伴う凹状の曲率を有する。

図９Ａ及び図９Ｂにおいて、半剛性レンズ素子８６には、レンズモジュール７２に組み込まれたときにプレストレスを受けることができる。言い換えれば、レンズモジュールに嵌合するために、半剛性レンズ素子８６は、横方向に締め付けられてもよい（例えば、レンズ素子の縁部に、レンズ素子の中心に向かって圧力が加えられる）。支持構造体１０２は、一例として、このプレストレスを加えることができる。半剛性レンズ素子に加わるプレストレスに起因して、半剛性レンズ素子は２つの安定状態を有することができる。したがって、半剛性レンズ素子は、双安定半剛性レンズ素子と呼ばれることがある。第１の曲率から第２の曲率へと徐々に変化する（例えば図５Ａ及び図５Ｂのように）代わりに、レンズ素子８６の曲率は、レンズ成形器８８が負のＺ方向に移動する際に、図９Ａに描かれているようなままであってもよい。言い換えれば、レンズ素子８６の曲率は、レンズ素子をその第２の安定状態に反転させるゲージ圧に達するまで（図９Ｂに描かれているように）、ゲージ圧を変化させながら第１の安定状態で固定されたままである（図９Ａと同様に）。

第２の安定状態では、レンズ素子８４は、凸状を有するようにレンズ成形要素８８によって操作される。この種の構成では、正のゲージ圧を半剛性レンズ素子８６に加えることができる（例えば、負のＺ方向の力）。これにより、半剛性レンズ素子８６は凸状の曲率を有する。

したがって、プレストレスレンズ素子８６は、レンズ素子８６も凸状の曲率を有する場合にはレンズ素子８４を凸状の曲率にし、レンズ素子８４も凹状の曲率を有する場合にはレンズ素子を凹状の曲率にする。この例は単なる例示に過ぎない。一般に、レンズ８４，８６の曲率間に任意の所望の関係を使用することができる。しかしながら、レンズ素子８６の曲率は、この構成では、（その縁部に加えられるプレストレスに起因して）２つの異なる安定状態を有することができる。

他の想定し得る構成において、レンズ素子は、３つ以上の安定状態を有してもよく、加えられたゲージ圧に応じて３つ以上の安定状態を切り替えてもよい。しかし、３つ以上の安定状態の間で曲率は変化しない。

レンズ素子８６の曲率半径は、図９Ｂの構成を図９Ａの構成と比較した場合に、符号が変化してもよく、及び／又は１０％を超えて、２０％を超えて、５０％を超えて、１００％を超えて、２００％を超えてなど変化してもよい。

図１０は、レンズ素子上のゲージ圧の関数としてのレンズ素子の様々な曲率半径プロファイルのグラフである。ゲージ圧は、レンズモジュール内のエラストマーレンズ素子８４の曲率を示すことに留意すべきである。例えば、図５Ａ及び図５Ｂを考える。レンズ素子８４が凹状の曲率を有するように制御されるとき、レンズ素子８６に作用する関連するゲージ圧は低い（例えば、負のゲージ圧Ｐ₁）。レンズ素子８４が凸状の曲率を有するように制御されるとき、レンズ素子８６に作用する関連するゲージ圧は高い（例えば、正のゲージ圧Ｐ₂）。

プロファイル２０２は、図３Ａ及び図３Ｂの剛性レンズ素子８６の曲率半径を示す。図示のように、レンズ素子は剛性であるため、レンズ素子の曲率半径は、負のゲージ圧Ｐ₁から正のゲージ圧Ｐ₂まで一定のままである。

プロファイル２０４は、図５～図７の半剛性レンズ素子８６の曲率半径の例示的なプロファイルを示す（又は図８のレンズ素子８４－２）。図示のように、レンズ素子の曲率半径は、負のゲージ圧Ｐ₁から正のゲージ圧Ｐ₂に移動するときに徐々に増大する（例えば、湾曲が小さくなる）。このようにして、デバイス内の制御回路は、レンズ成形器８８を制御してレンズ素子８４の曲率を操作することができ、これにより、レンズ素子８６のゲージ圧力が変化し、その結果、示されるようにプロファイル２０４に従ってレンズ素子８６の曲率が変化する。したがって、レンズ素子８６の曲率は、レンズ素子８４の曲率の更新と並行して動的に更新される。デバイス内の制御回路は、図１０のＰ₁及びＰ₂における曲率、又は任意の中間ゲージ圧／曲率を有するように、レンズ素子を制御してもよい。

プロファイル２０６は、図９Ａ及び図９Ｂの双安定半剛性レンズ素子８６の曲率半径における例示的なプロファイルを示す。図示のように、レンズ素子の曲率半径は、負のゲージ圧Ｐ₁から正のゲージ圧Ｐ₂に移動するときに第１の安定状態において一定のままである。何らかの中間圧力で、レンズ素子８６は、第１の安定状態から第２の安定状態に切り替わり得る。したがって、レンズ素子の曲率は、異なる曲率（例えば、図９Ｂの凸状の曲率）に段階的に変化する。次に、レンズ素子の曲率半径は、ゲージ圧が正のゲージ圧Ｐ₂に移動し終わるとき、第２の安定状態において一定のままであり続ける。

プロファイル２０４及び２０６の形状は単なる例示である。一般に、任意の所望のプロファイル形状を使用することができる（例えば、プロファイル２０４は非線形であってもよい。）。

一実施形態によれば、ヘッドマウント支持構造体と、光を放射するディスプレイと、ディスプレイから光を受けるヘッドマウント支持構造体によって支持されるレンズモジュールとを含み、レンズモジュールが、チャンバを画定する第１及び第２の透明レンズ素子であって、第１の透明レンズ素子がエラストマーレンズ素子であり、第２の透明レンズ素子が半剛性レンズ素子である、第１及び第２の透明レンズ素子と、第１の透明レンズ素子と第２の透明レンズ素子との間のチャンバ内の流体と、第１の透明レンズ素子の第１の曲率を調整するように構成される複数のアクチュエータであって、第１の透明レンズ素子の第１の曲率を調整することが第２の透明レンズ素子の第２の曲率の変化も引き起こす、複数のアクチュエータと、
を含む、システムが提供される。

他の実施形態によれば、第２の透明レンズ素子の第２の曲率の変化は、２０％を超える第２の透明レンズ素子の曲率半径の変化を含む。

他の実施形態によれば、第１の透明レンズ素子が第２の透明レンズ素子よりも薄い。

他の実施形態によれば、第１の透明レンズ素子が第２の透明レンズ素子よりも低いヤング率を有する。

他の実施形態によれば、レンズモジュールは、複数のアクチュエータと第１の透明レンズ素子との間に取り付けられるレンズ成形構造体を含む。

他の実施形態によれば、レンズ成形構造体が複数の延在部を有する。

他の実施形態によれば、複数の延在部の各延在部は、複数のアクチュエータの個別のアクチュエータに結合される。

他の実施形態によれば、レンズ成形構造体は、中央開口の周りにリング状に延在し、第１の透明レンズ素子が中央開口と重なる。

他の実施形態によれば、第２の透明レンズ素子が第１及び第２の安定状態を伴う双安定レンズ素子であり、第２の曲率が第１の状態では凹状であり、第２の曲率が第２の状態では凸状である。

他の実施形態によれば、第１の曲率を凹状から凸状に調整することにより、第２の透明レンズ素子が第１の安定状態から第２の安定状態に切り替わる。

他の実施形態によれば、第１の曲率を凹状から凸状に徐々に調整することにより、第２の曲率の曲率半径が徐々に増大する。

他の実施形態によれば、レンズモジュールは、第２の透明レンズ素子の縁部に第２の透明レンズ素子の中心に向かって力を加える付勢構造体を含む。

他の実施形態によれば、レンズモジュールが支持構造体を含み、付勢構造体は、第２の透明レンズ素子と支持構造体との間にシールを形成する。

他の実施形態によれば、複数のアクチュエータが支持構造体上に形成される。

一実施形態によれば、ヘッドマウント支持構造体と、光を放射するディスプレイと、ディスプレイから光を受けるヘッドマウント支持構造体によって支持されるレンズモジュールとを含み、レンズモジュールが、チャンバを画定する第１及び第２の透明レンズ素子であって、第１の透明レンズ素子がエラストマーレンズ素子であり、第２の透明レンズ素子が半剛性レンズ素子である、第１及び第２の透明レンズ素子と、第１の透明レンズ素子と第２の透明レンズ素子との間のチャンバ内の流体と、第１及び第２の透明レンズ素子の両方の曲率を動的に調整するように構成される第１の透明レンズ素子に取り付けられるアクチュエータであって、第２の透明レンズ素子にアクチュエータが取り付けられない、アクチュエータと、
を含むシステムが提供される。

他の実施形態によれば、第２の透明レンズ素子が第１の透明レンズ素子よりも高い剛性を有する。

他の実施形態によれば、レンズモジュールは、アクチュエータと第１の透明レンズ素子との間に取り付けられるレンズ成形構造体を含む。

他の実施形態によれば、第１の透明レンズ素子が第２の透明レンズ素子よりも薄い。

他の実施形態によれば、第１及び第２の透明レンズ素子の両方の曲率を動的に調整することは、第２の透明レンズ素子の曲率半径を２０％より大きく調整することを含む。

一実施形態によれば、ヘッドマウント支持構造体と、光を放射するディスプレイと、ディスプレイから光を受けるヘッドマウント支持構造体により支持されるレンズモジュールとを含み、レンズモジュールが、剛性レンズ素子と、剛性レンズ素子よりも低い剛性を有する第１の透明レンズ素子であって、第１の透明レンズ素子及び剛性レンズ素子が第１の流体充填チャンバを画定する、第１の透明レンズ素子と、剛性レンズ素子よりも低い剛性を有する第２の透明レンズ素子であって、第２の透明レンズ素子及び剛性レンズ素子が第２の流体充填チャンバを画定し、第１の透明レンズ素子がエラストマーレンズ素子であり、第２の透明レンズ素子が半剛性レンズ素子である、第２の透明レンズ素子と、第１の流体充填チャンバと第２の流体充填チャンバとの間のチャネルと、第１の流体充填チャンバと第２の流体充填チャンバとの間のチャネルを通じた流れを可能にするように開放するべく構成されるチャネル内の弁と、弁が開放している間に第１の透明レンズ素子を移動させて第１の流体充填チャンバと第２の流体充填チャンバとの間の流れを制御するように構成される複数のアクチュエータと、を含むシステムが提供される。

他の実施形態によれば、レンズモジュールは、第１の透明レンズ素子に結合されるリング状構造体を含み、複数のアクチュエータは、リング状構造体を調整して第１の透明レンズ素子を移動させるように構成される。

上記は、単に例示に過ぎず、様々な修正を記載の実施形態に行ってもよい。上記の実施形態は、個々に又は任意の組み合わせで実装されてもよい。

Claims (21)

1. システムであって、
   ヘッドマウント支持構造体と、
   光を放射するディスプレイと、
   前記ディスプレイから光を受ける前記ヘッドマウント支持構造体に支持されるレンズモジュールと、
   を備え、前記レンズモジュールは、
   チャンバを画定する第１及び第２の透明レンズ素子であって、前記第１の透明レンズ素子がエラストマーレンズ素子であり、前記第２の透明レンズ素子が半剛性レンズ素子である、第１及び第２の透明レンズ素子と、
   前記第１の透明レンズ素子と前記第２の透明レンズ素子との間のチャンバ内の流体と、
   前記第１の透明レンズ素子の第１の曲率を調整するように構成される複数のアクチュエータであって、前記第１の透明レンズ素子の前記第１の曲率を調整することが前記第２の透明レンズ素子の第２の曲率の変化も引き起こす、複数のアクチュエータと、
   を備えるシステム。
2. 前記第２の透明レンズ素子の前記第２の曲率の変化は、２０％を超える前記第２の透明レンズ素子の曲率半径の変化を含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１の透明レンズ素子が前記第２の透明レンズ素子よりも薄い、請求項１に記載のシステム。
4. 前記第１の透明レンズ素子は、前記第２の透明レンズ素子よりも低いヤング率を有する、請求項１に記載のシステム。
5. 前記レンズモジュールは、前記複数のアクチュエータと前記第１の透明レンズ素子との間に取り付けられるレンズ成形構造体を更に備える、請求項１に記載のシステム。
6. 前記レンズ成形構造体が複数の延在部を有する、請求項５に記載のシステム。
7. 前記複数の延在部の各延在部が前記複数のアクチュエータの個別のアクチュエータに結合される、請求項６に記載のシステム。
8. 前記レンズ成形構造体が中央開口の周りにリング状に延在し、前記第１の透明レンズ素子が前記中央開口と重なる、請求項５に記載のシステム。
9. 前記第２の透明レンズ素子が第１及び第２の安定状態を伴う双安定レンズ素子であり、前記第２の曲率が前記第１の状態において凹状であり、前記第２の曲率が前記第２の状態において凸状である、請求項１に記載のシステム。
10. 前記第１の曲率を凹状から凸状に調整することにより、前記第２の透明レンズ素子が前記第１の安定状態から前記第２の安定状態に切り替わる、請求項９に記載のシステム。
11. 前記第１の曲率を凹状から凸状に徐々に調整することにより、前記第２の曲率の曲率半径が徐々に増大する、請求項１に記載のシステム。
12. 前記レンズモジュールは、
    前記第２の透明レンズ素子の中心に向けて前記第２の透明レンズ素子の縁部に力を加える付勢構造体、
    を更に備える、請求項１に記載のシステム。
13. 前記レンズモジュールは、
    支持構造体であって、前記付勢構造体が前記第２の透明レンズ素子と前記支持構造体との間でシールを形成する、支持構造体、
    を更に備える、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記複数のアクチュエータが前記支持構造体上に形成される、請求項１３に記載のシステム。
15. システムであって、
    ヘッドマウント支持構造体と、
    光を放射するディスプレイと、
    前記ディスプレイからの光を受ける前記ヘッドマウント支持構造体により支持されるレンズモジュールと、
    を備え、前記レンズモジュールは、
    チャンバを画定する第１及び第２の透明レンズ素子であって、前記第１の透明レンズ素子がエラストマーレンズ素子であり、前記第２の透明レンズ素子が半剛性レンズ素子である、第１及び第２の透明レンズ素子と、
    前記第１の透明レンズ素子と前記第２の透明レンズ素子との間のチャンバ内の流体と、
    前記第１及び第２の透明レンズ素子の両方の曲率を動的に調整するように構成される前記第１の透明レンズ素子に取り付けられるアクチュエータであって、前記第２の透明レンズ素子にアクチュエータが取り付けられない、アクチュエータと、
    を備える、システム。
16. 前記第２の透明レンズ素子が前記第１の透明レンズ素子よりも高い剛性を有する、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記レンズモジュールは、前記アクチュエータと前記第１の透明レンズ素子との間に取り付けられるレンズ成形構造体を更に備える、請求項１５に記載のシステム。
18. 前記第１の透明レンズ素子が前記第２の透明レンズ素子よりも薄い、請求項１５に記載のシステム。
19. 前記第１及び第２の透明レンズ素子の両方の曲率を動的に調整することは、前記第２の透明レンズ素子の曲率半径を２０％より大きく調整することを含む、請求項１５に記載のシステム。
20. システムであって、
    ヘッドマウント支持構造体と、
    光を放射するディスプレイと、
    前記ディスプレイからの光を受ける前記ヘッドマウント支持構造体により支持されるレンズモジュールと、
    を備え、前記レンズモジュールは、
    剛性レンズ素子と、
    前記剛性レンズ素子よりも低い剛性を有する第１の透明レンズ素子であって、前記第１の透明レンズ素子及び前記剛性レンズ素子が第１の流体充填チャンバを画定する、第１の透明レンズ素子と、
    前記剛性レンズ素子よりも低い剛性を有する第２の透明レンズ素子であって、前記第２の透明レンズ素子及び前記剛性レンズ素子が第２の流体充填チャンバを画定し、前記第１の透明レンズ素子がエラストマーレンズ素子であり、前記第２の透明レンズ素子が半剛性レンズ素子である、第２の透明レンズ素子と、
    前記第１の流体充填チャンバと前記第２の流体充填チャンバとの間のチャネルと、
    前記第１の流体充填チャンバと前記第２の流体充填チャンバとの間の前記チャネルを通じた流れを可能にするように開放するべく構成される前記チャネル内の弁と、
    前記弁が開放している間に前記第１の透明レンズ素子を移動させて前記第１の流体充填チャンバと前記第２の流体充填チャンバとの間の流れを制御するように構成される複数のアクチュエータと、
    を備えるシステム。
21. 前記レンズモジュールは、
    前記第１の透明レンズ素子に結合されるリング状構造体であって、前記複数のアクチュエータが、前記リング状構造体を調整して前記第１の透明レンズ素子を移動させるように構成される、リング状構造体、
    を更に備える、請求項２０に記載のシステム。