JPS6161128A - 液晶めがね - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は液晶に印加する′１．ｉ圧の′「１．神として
太ｌ纜市、池を設けた液晶めがねに１５・１する。、。

〔発明の技術的背量とその間ｉ＋′ｒｊ　、ｄｊ　）老
眼などのように、１１μ球における焦、６距ｎｆの咽１
′顛１良能が低下した場合には、近距離用と遠Ｉ〆巨帷
用の２われ類の焦点ｉ−１す雛の異る眼鏡を使ｆｉｌす
るようにしているが、状況に応じて４１１け換えなけれ
ｌオｆ［らず不便である。父、単一の眼鏡レンズ１（お
Ｃする一部［焦点距離の異る領域を設けることによって
、近距離及び遠距離におけろ適当な範囲をそれぞれカバ
ーできるように（−１たものがあるが、焦点があうのＧ
工祝野の−を耶たけであるので、見づらいものとなる。

父、白内障等の疾病により、水晶体を摘出したｊ−リ合
には、焦Ｉ−１距離の異るめがねを数種類用ギテし状況
に１もじて使い分けなければなら７′ｃいという不便が
トつだ。

このため特公昭５８−５０３３９号公報に開示されてい
るように、液晶を甲いて車圧制御へ１！の焦点距離可変
レンズを用いることによって、対処できるようにしたも
のがある。

上６己従来例は、低′市圧目一つ低消費電力で軸杵させ
ることができるので、大変便利であるが、めがねとして
使用１７た場合、液晶に印加する′電圧の軍。

源を収納した電源ボックスを胸ポケットに収納しなけれ
ばならず非常にイつずられしいものとなる。

さらに上記従来例は、季節によって周囲の温度が大きく
変化するし、父、Ｖｌｉ　ｔｔｌｌあるいは冬１ｔｌｌ
　Ｋおける屋外と、冷暖用されたＥ４．ｒ内等によって
も導度が犬さく変化する。

このため、温度変化によって、液晶の屈折率が変化して
予め設定された値の焦点距離からずれてしまい、鮮明に
見ることができなくなってしまう不都合が生じる。

祐従って、上記従来例では周囲のＹ島度変化があるごと
に印加電圧の４崗整を必要とする場合が生じるという欠
点があった。この欠点を解消する為に液晶の温度を検出
し印加電圧の調整をする電源が必要となり、上記と同様
な不其合が生じる。

〔発明の目的〕

本発明は上述した点にかんがみてされたもので、液晶に
印加する・電圧の電源として太陽電池を用い嵩ばった電
源ボックスを胸ポケット等に収納しなければならないと
いうわずられしさを解消した液晶めがねを提供すること
を目的とする。

〔発明の櫃要〕

本発明は液晶に印加する電圧の雷、源を太陽電池として
この電池に基づいて液晶に印加される市川を可変制御し
必要に応じて温度変化に起因する液晶の屈折率を設定さ
れた値に維持するようにしである。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明を具体的に瘤、明する。

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例の構成を示し、第２図は第１実施例の外
観を示し、第３図は第２図の平面図を示し、第４図は印
加市川制御回路から出力される電圧印加によって温度依
存性を示す液晶めがねの焦点距離が一定値に維持される
様子を示す。

第２図に示す外観の第１実施例の液晶めがね１は、めが
ね部２と、該めがね部２における液晶の温度変化に伴う
屈折率変化で焦点距離が変化するのを補償する制御部３
とからなる。

上記めがね部２は、例えば第１図に示す構造の左レンズ
１ｑｌＳ４と右レンズ部５と、これら略円盤状　　　）
レンズ部４，５を左右のレンズ枠部の中空部にそれぞれ
収納固定し、これら両レンズ枠部両端に回動自在とする
左右の耳掛は部を設けたフレーム６とから構成され、上
記制御部３ば、例えば一方のレンズ伜部側に設けである
。

上記左ンンズ部４又は右レンズ部５は、例えば第１図に
拡大して示す構造（でなっている。

フレーム６に固定されたガラス板等で形成された共通の
透明板８と、その両側にスペーサ９ａ。

９ｂを介装した例えば凸面状の透明ｎ＆１０ａ、１０ｂ
との間には、同一時性の液晶１１　ａ　、’１１　ｂと
が封入されて、ｉｊ４　、壱距ｉ＋ｊｌｌｌｉｒ変レン
ズ１２ａ、１２ｂが形成されている。

上記各レンズ１２ａ、１２ｂは、′電圧が印加されない
場合には、上記透明板８に平行に液晶分子は配向を揃え
、しかも液晶の平均の配向方向を示すダイレクタ（光軸
と一致）はレンズ１２ａと１２ｂとでは互いに直交する
ようにしである、つまり各レンズ１２ａ、１２ｈＫおけ
るそれぞれの液晶分子の配向方向は第１．１’Ｘｌの矢
印方向Ａと、この方向Ａに垂直と７ｃる方向Ｂとなるよ
うにｎ山ｔｈｉｎｇ等の処理がしてあり、各配向方向Ａ
、Ｈに入射光の方向と直交させである。

上記共通の透明板８０両面にはＳ　ｎ　０２等をコート
シて透明電極１３ａ、１３ｂが設けてあり、又、該透明
板８に対向するガラス板等で形成された各透明板１０ａ
、１０ｂの内側の面にも透明電極１４ａ　、１４ｂが設
けである。

上記外側の両電極１４ａ、１４ｂはリード綾等で互いに
導通されると共に接地側端子に接続されている。

父、内側の両市１１３ａ、１３ｂも互いに接続されてい
る。

上記構造の内焦点距離可変レンズ１２ａ、１２ｂによっ
て、以下に述べるように偏光板を用いる必要のない焦点
距離可変レンズが構成されている。

入射光は互いに直交する２つの偏光成分すなわち第１図
のレンズ１２ａにおける矢印方向Ａの配向方向とレンズ
１２ｂ［おける矢印Ｂの配向方向に分解することができ
る。ます、入射光の一成分であるレンズ１２ａの矢印Ａ
の配向方向と平行な偏光成分がレンズ１２８に入射した
場合、この光線成分（佳レンズ１２ａに対して、異常光
線となる。

したがって、この状態でレンズ１２　ａ　ＩＩＣＷ、圧
を印加すると、液晶分子は重圧に応じて徐々に′市極面
に垂直な方向に配列の向きを変えるので異常光線成分に
対してレンズ１２ａのみかけの屈折率は異常光に対する
値から常光に対する値まで連続的に変化し焦点距離可変
の効甲なうけることになる。

このレンズ１２ａＫ対しての異常光成分はレンズ１２ｂ
では常光成分となるため、みかけの屈折率は変化せず焦
点距離可変の効果をうけない。したがって、そ買まま［
１進する。一方、もう一方の入射光成分、つまりレンズ
１２ａに対して常光に相当する成分は該レンズ１２ａで
はみかけの屈折率は変化せず、焦点距離可変の効果をう
けないが、レンズ１２ｂでは革常光に相当する成分とな
るためレンズ１２ａに異常光が入射した場合（前述）と
同様に、みかけの屈折率は変化し、焦点距離可変の効果
を受けることになる。レンズ１２ａおよびレンズ１２ｂ
は同じ電圧を印加されるため、各偏光成分に対して互い
に等しい使点距離可変の効果を及はすことになる。した
がって、２枚の焦点ねることにより、あらゆる方向の偏
光に対しても焦点距離可変のレンズと１−て動作するこ
とになり、１圓光板を使用することなく入射光の偏光方
向に無関係に焦点距離を可変できるレンズが（；Ｙ成さ
れている。つ才り、偏光板を１ｉＪｉ−用することｔｆ
　＜　、直線１１．４光になっていない自然光に対して
も光の利用効率の高い明るいレンズが構成されている。

尚、上記各可？ｒレンズ１２ａ、１２ｈは液晶１１ａ、
ｌｌｂが中央ｔ’ｒ１’＋と周辺部とで埠みが慰り、あ
る′ｉｉ圧を印加した場合における′電界は中央部と周
辺部とでは異るが、その屈折率は印加電圧に依存して、
印加ｍ、界には依存しないことが知られて４５す、叩／
Ｍｌ　’Ｉｌｉ圧を制御することによって、一般には一
横ｔ「屈折率′枦化のレンズを実現できろ。

上記一方のレンズ部（例えば４）の周辺Ｋｌ（Ｋは）Ｊ
−−ミスタ、熱・直対、側１品抵抗体等の温＋ｆｆセン
サ１６が取付けてあり、一方のレンズ１２ｈの温度を検
出でさるようにしである。

上ＦｉＬ　ｌ’ｌａ度七ンサ１６としてｌ＊ｌえはサー
ミスタを用いた場合［は読度検出処１１ｊ部１７の定・
電圧隙から基準抵抗と直列に接抗して温度に対応してそ
の抵抗値が変化する検出１ｄ号電圧を取り出せるように
なっている（勿論ホイーストンブリッジ構造にすること
もでさる。）。又、熱電対で温度センサ１６を形成した
場合には、温度検出処理部１７の補償冷接点（定７（講
接壱、）との差信号出力が幅域に対応したものとなる。

これら温度に対応した信号出力が、温Ｉｆｆ検出処理部
１７から出力され、予め所定の焦点距離に設定した場合
における基準となる温度に対応する電Ｆ）’、　Ｖ　ｓ
と比較器１８で比較され、該比較器１８からの比較出力
として竣信号電圧が出力される。この比較出力は、予め
１ゑ点距離を設定したときの所定温度からのすれｔＶＣ
対応したもので島って１印甫′市圧制御ロラ１略１９に
人力されるようになっている。

上記印加重圧制御回路１９は、特性補正回路２０と、可
変１イ、圧出力回路２１とから構成されてお−８＝ す、この可変電圧出力「Ｉ−」路２１の出力は内側の′
区極１３ａ、１３ｂｖＣ印加されるようになっている。

上記可変″市圧出力回路２１は、その副側１端に印加さ
れる制御電圧レベルに応じて（直流電源■の直流を交流
にする）ｉ）Ｏ／ＡＣコンバータ２２（又は発揚器）か
らのＡＣ出力の′重圧レベル（振幅）を可変して出力す
るものである。しかして、所定温度に対して所定の電圧
を出力して各液晶１１ａ、ｌｌｂに印加することによっ
て、その屈折率を制御して各レンズ部４．５が設定され
た焦点距離のレンズになるようにしであると共に、ｙ７
Ａ度センサ１６の検出信号レベルに基づく信号によって
、各液晶１１ａ、ｌｌｂの７”　１１変化に起因して各
屈折率が変化して焦点距離が変化するのを液晶分子の配
向制御によって補償する（防電する）出力電圧を印加す
るようになっている。例えば液晶１１ａ、ｌｌｂとして
ネマチック液晶のＰＣＢを用いた場合、室温周辺の温鳴
領斌において、温奪が画くなると共にその屈折率は！￥
　ｖｃ　’を晶庸依存性の大六い“ｋ常光線に対して小
さく　ｔｃるので、鯵占距離が大きくなる。この幌１８
′変化による焦点ｌｌ′ｉコ離変化）工、印力り′醒圧
を小さくＩ−ることによって、＃＋（折率を犬さくして
γ晶面変化に起因する焦点距離が変化するのをｌｉｄ止
することができる。上記温度変化は通常数１０１１−に
わたって変化しろるので、その変化軸域に対してイ易１
１（＋変化による句点距離変化を正確に補償できるよう
に特性補正回路２０が設けである。

例えは漏１１３′’？化によってａ’！　４図の破１ｉ
ｉＬｄ　ａで示すル ように県町市離が変化する場合、この変化〜補償するた
め比較器１８の出力信号を可？′旬圧出力回路２１に印
加シテそ〕１１４力「ｌｉ：　ＦＥを可変制御した１を
六合、この制御１（（よ−って一般的には同図の一点全
１１線りで示すように兇全には７昌度変化を補償するこ
とがψ（（シい。第１実施例ケ（おいてはこのずれを補
１′αする特性補正回路２０を介装することによって、
同図の実線Ｃで示すように温度変化による影響を補償で
きる（解消でさる）ようになっている。

このよるに構成された第１実施例を周囲の温ト１が変化
する環境で使用した７す１合、各レンズ部４゜５を形成
する液晶］、　］　ａ　、　１　ｌ　ｂの屈折率が変化
しても、その温度が温度センサ１６で検出され、この検
出信号に基づいて印加重圧制御回路１９が制御されて温
度変化による焦点距離変化を解消するようにその印加電
圧が自動的にＦ１変制御されろ。

従って、第１実施例を１虫用している人は、その製度６
１Ｍ節機能が低下している場合にも、温度変化によって
焦点力も合わなくなってしまうことが生じるのを解消で
きる。

第５図は本発明の第２実施例を示す。この実姉例は、左
右の各レンズ部３１（図示では一方のみ示す）Ｋおける
１対の各焦点距離可変レンズ３２ａ　、３２ｈが、平凸
レンズ３３　ａ、　３３　ｈを用いて形成しである。

つまり、第１図における４、を点甲崎可変レンズ１２ａ
、１２ｈにおいて、透明板１０ａ、１０ｂが平凸レンズ
３３　ａ　、　３３　＋）にしてあり、液晶３４”　＋
　３４　ｂは平行板内に収納されており、屈折率　　　
）が６１変されろ液晶３４ａ、３４ｂと両凸レンズ３３
　Ｒ！　３３　ｈとでイ襲点距離ｉ［変レンズ３２ａ、
３１ｌ− ２ｂが形成されている。

この他の構成は」二記第１実施例と同様であり、又、そ
の作用効果も路間様のものとなる。

この実施例によれば、第１実施例における凸レンズ状液
晶１１ａ、１”ｌｂが、たとえ電圧依存性たけでなく、
電界依存性を示すような場合にお（・ても、液晶３４　
ａ　、　３４　ｈ各部の陣みを等しくしであるので不都
合が牛じないようにしである。

第６図は第３実施例を示す。

この第３実施例（工、上記第１実施例における予め設定
される焦点距離をマニュアルで選択設定できるようにし
て、例えば近距離、中距離、遠距離をそれぞれカバーで
きる各焦点甲離に設定できるようになっている。（選択
設定できる数は上記３個に限定されるものでない。）。

上記焦点距離の設定はスイッチＳＷの切換えで行うこと
ができるようになっており、この切換乞によって所定温
度における可変電圧出力回路２１から出力される印加電
圧が異るように設定される。

又、温度が変化した場合、その設定された侑恢距離を維
持できるように、特、性補正回路２０ｆ／ｉ’おけろ特
性補正も連動して切換えられるようになっている。

この第３実施例は例えば白内障等水晶体を除去した人が
使用するのに適し、＃数のめがねを川音することなく、
１個で済むという利点がある。又、視度調節機部、が低
下した人が使用する場合にも違する。

第７図は本発明の第４実施例を示す。この実施例におい
てしま、第１実癩例Ｖこおけるレンズ部４（又は５）に
おいて、各液晶収納部分に通じる液晶４１入路３５をり
）７図に示すようにフレーム６に設けである。しかして
封入路３５のフレーム６の側面等に開口する端部から液
晶を入れ、その後にこの端部を閉塞することによって、
液晶を簡即に封入できろようにしである。

父、堪変センサ１６は、この封入路３５近傍で温度検出
を行うようにしである。尚、第７図において、略円状の
破線は液晶が封入された場合の境界を示す。

その仙１は上６］ル第１実ＩＪ山１り１１と同様である
。

第８図は、本発明の第５実施例を示す。

この実施１＋１１は〜］１，５および６図に示す／イレ
晶めがね１の］酊Ｍ「巾′で冷Ｖを太Ｉ〕慧′山５池と
したものである。

例えは、そのフレーム６のレンズ枠部ＡｉＩ面（’ｉ、
＋＋、　８図における梨則で示す６１へ分）等にアモル
フ１′ス篤の太陽霜、池４１が取付けてあり、この太陽
重油、４１によって、牛じた直流１起′＋＋ｒ力Ｅ＋ｃ
よって匍制御部３全体の充％　′＋ｉｆ、源を光重する
ようになっている。

この充電；ば、起重、力］・：か充′ｒＲ’ｒｉｉ’、
　諒４より大きい場合には逆流防市川のタイオードを介
して充電、すれ（才良い。又、入射光強１幹が弱くて、
充電電源より小さい場合には低しバ田で発振する＋１０
／ＡＯコンバータで昇圧したものを整浦して行うよう＋
／ｉ７　してもｐい。これらを手動でｖＩＩＩｉ！Ｉえ
るようにしても白いし、起電力Ｅを箪諌としてその起重
′力Ｅが充都拓源の軍用より大きいか否か検出させて、
その検出信号で自動的に切換えさせるよう（Ｃすること
もできる。又、餌箱、カド〕で制御部を１駆動できる場
合には、直接、駆動するように充箪釦源と自動的に七１
４＠えに）ように］−でも１逢い、 尚、本発明ＶＣ４；けるＡＦ右の各レンズ部の）ｉ／１
造は、上電小したものに限５５’＝されるものでなく、
例えは゛第９図の＋１η造のものでも１い。

第９図におけろ左右の各レンズ（一方のみ示す）５１は
、第１図における透明板１０ａ、１０ｂが凹面状の透明
板５２ａ　、５２ｂとなり、透明板８と５２ａ、並び゛
に８と５２１）との間に凹レンズ状に液晶５３ａ　、５
３ｂが封入され、凹レンズとしで機能する無点り［１離
川変レンズＦｌ　４２　、５４　ｂで〃）つても団い。

父、？４」：　９図において、液晶５３ａ　、５３ｂを
平板状にして、透明板５２ａ　、Ｆｉ３ｂを凹レンズ状
にしても良い。

又、水晶体（のレンズ）があることを前イリとして、そ
の焦点補正用として、第１０図のように平行板状の透明
板８＋５５ａ及び８　、５５　ｂ　０’）ｌ”＋ｉに枡
゛状に液晶５６ａ、５ｆｉｂを封入したものであつ　　
　　、。

てもＩ徒い。又、上述した各レンズ部において、一方の
′ｒｌ（随ｉ面に鋸歯状に凹凸部を設けたフレネル構輩
に１−ることもできる。例えは第１０図に示すレンズ部
におい−Ｃ１外イ１１１１の各透明板５５ａ　、５５ｈ
の内側の面にＳｌ、Ｉｉ南状に凹凸を市を多数設け、そ
の曲に透明山１極をぞれそれｄｌｙけて煎晶５６ａ、５
ｆｉｂの各一方の而に接する′ｉ４ｊ　Ｉう面に凹凸が
ｆ？ｇ　ｌ＋７されたフレネル構造（ですることによっ
て、ｉ１圧の印加ｉ／Ｃよる液晶分子の配向σ）応答性
を向上させることができる。

このＩＩＩ％ｌえば第５図（（も（１′る平凸レンズ３
３ａ。

３３ｂの内側を凹１ｆ−ｎ状にして液晶３４　ａ’、　
３４　ｂｌｌｌｌｌは凹レンズとして喝仲させることに
より、合成レンズとして凹レンズ及び凸レンズの両機址
今−兼ねるようにすることもできる。

又、上述したものを１Ｆね合わせたもので３’）−）で
も良く、又、）１（ね合わせる相合わせによって、凸レ
ンズ及び凹レンズの両情能を備えた焦点距離可変レンズ
を実現することもでさる。

父、上記フレネル梅漬を一方の霜′極面のみでなく、他
方の市給面にも形１Ｊνしたものであって＋１自（′０ 尚、制御部３は、フレーム６の一部を１ＦねるようＶＣ
す（イア１造にすることもできる。

又、偏光子を用いて使用焦点距離可変レンズを構ＬＴ′
ｖ、することもできる。

父、第１０図にように平板状のめがね部において、同心
円状に電極を設けて、中心部側と周辺部側との印加′Ｒ
ｉ、圧が少しずつ９−ろイｌ−となるように可変制御す
ることによって、凸レンズあろい（土間レンズとして磯
節させたり、両機能を兼ねる焦点ｊｊＪｉｉ離可変レン
ズを８に成することもできる。

尚、制御部３の構成は第１図あるいは第６図に示したも
のに限らず、異る（構成とすることもできる。例えは第
１図において、温１ａ“検出処坤都１７の出力を直接印
加腎王刊御回路１９に人力させて簡略化したものも本発
明に属する。

尚、各レンズ部を形成する透明板、凸レンズ等はカラス
に限定されろイ）のでなく、例えば硬度の比較的太さい
プラス千゛ツクあろいは弾性性のあるプラスチック父は
これらを併甲したりすることができる。又、液晶のＱ　
ｌ［５ｇ　ｌｌｌ＋　（熱収縮）をカバーできる材質の
もので形成することもできる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、液晶を用いて印加箇
、圧に応じて焦点ｈ′１′Ｉ離を可変できる１ム点可変
レンズな構成すると共に、その温ｌｆ変化に起因する焦
点距離の変化を温度検出手段の信号出力に基づいて印加
重圧を制御して温度補償する手段を設けであるので、］
Ｍ囲の温度が変化しても、その＠量変化によって焦点が
ずれて、鮮明に瞠することかできなくなってしまうこと
を防屯するこｋができる。

又、めがね１個で複数の焦点距離をカバーすることもで
き、複数のめがねを常時携帯する必弗もないし、掛は換
えるわずられしさを解消できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は第１実施例の構成を示す構成図、第２図は第１実施
例の外観を示す斜視図、第３図は第１実施例の平面図、
第４図は第１実施例のｖｒｈ作説明用の特性図、第５図
は本発明の第２実施例を示す構成図、第６図は本発明の
第３実施例を示す構成図、第７図は本発明の第４実施例
の一部を示す正面図、第８図は本発明の第５実施例を示
す斜視図、第９図は本発明におけるレンズ部の他の構成
例を示す断面図、第１０図は本発明におけるレンズ部の
さらに他の構成例を示す断面図である。 １・・・液晶めがね　　　２・・・めがね部３・・・制
御部　　　４，５・・・レンズ部６・・・フレーム ８．１０ａ、１０ｂ−・・透明板 １１ａ、ｌｌｂ・＠晶 １２ａ、１２ｂ・・・焦点距離可変レンズ１６・・・温
度センサ　　−７・・・温昨検出処理部１８・・・比較
器　　　　１９・・・印加市、圧制御回路２０・・・特
性補正回路　２１・・・可変軍用出力回路２２・・・Ｄ
　Ｏ／　ＡＣコンバータ ４１・・・太陽′重油 々

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）外部電圧の印加により液晶分子の配向状態が変化
   して屈折率が変化する液晶を用いた液晶めがねにおいて
   、液晶の温度検出手段または前記液晶に印加される電圧
   を可変制御する印加電圧制御手段の電源の充電用に太陽
   電池を設けたことを特徴とする液晶めがね。