CN103547960A - 变焦透镜的控制装置及控制方法、以及电子眼镜 - Google Patents

变焦透镜的控制装置及控制方法、以及电子眼镜 Download PDF

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Abstract

控制装置(4)对具有第1基板(20)、与第1基板(20)对置的第2基板(22)、以及配置于第1基板(20)与第2基板(22)之间的变焦部(14)的变焦透镜(2)进行控制。控制装置(4)，在输入了针对变焦部(14)的切断信号时，在设为不向变焦部(14)施加电压后，施加规定时间的电压，然后设为不施加。由此，可以缩短对变焦透镜(14)的施加电压进行切换时产生的白浊时间。

Description

变焦透镜的控制装置及控制方法、以及电子眼镜
技术领域
本发明涉及变焦透镜的控制。更具体的是，涉及利用液晶材料等可改变折射率的透镜的控制。
背景技术
变焦液晶透镜用半制品(semi-finished blank)由表面隆起的下基材及具有与该上表面对置接合且凹陷的背面的上基材等构成。上下基板之间配置着由液晶材料构成的变焦部。通过向液晶材料施加电压，从而使变焦部的折射率可变。这种半制品经过规定的加工，例如被用作远近两用眼镜的透镜(专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2009/256977号说明书
发明内容
-发明所要解决的技术问题-
在从向液晶材料施加了电压的状态切换到不施加电压的状态时，在液晶材料从垂面(homeotropic)状态向平面态过渡的过程中产生透镜白浊的少许期间。在将这种透镜远作为近两用眼镜来利用时，招致商品价值的降低。
因此，本公开提供一种缩短变焦透镜的施加电压切换时产生的白浊状态的期间且抑制变焦透镜的商品价值降低的变焦透镜的控制装置。
-用于解决技术问题的手段-
本公开中的变焦透镜的控制装置控制具有第1基板、与该第1基板对置的第2基板、以及配置于第1基板与第2基板之间的变焦部的变焦透镜。该控制装置在向不施加电压的状态切换之际设为不向变焦部施加电压之后，施加规定时间的电压，然后设为不施加。
上述变焦部例如也可以是被实施了水平取向的胆甾型液晶(cholesteric liquid crystal)材料。
再有，也可以在第1基板例如形成菲涅耳透镜，使其与上述变焦部对应。
还有，在设为不向上述变焦部施加电压后，例如也可以在经过了20ms～600ms后向上述变焦部施加规定时间的电压。
另外，在设为不向上述变焦部施加电压之后，也可以在上述变焦部的透过率变为最低时之前向上述变焦部施加规定时间的电压。
此外，向上述变焦部施加的电压例如也可以是矩形波。
再者，在设为不向上述变焦部施加电压之后向上述变焦部施加规定时间的电压例如也可以与矩形波的1个周期或者半个周期相当。
进而，向上述变焦部施加的电压的振幅也可以与变焦透镜的控制装置的驱动电压的振幅大致相同。
-发明效果-
根据本公开中的变焦透镜的控制装置，可以抑制变焦透镜的商品价值的下降。即，可以缩短对变焦透镜的施加电压进行切换时产生的白浊时间。
附图说明
图1是实施方式涉及的电子眼镜的立体图。
图2A是实施方式涉及的电子眼镜的控制框图。
图2B是实施方式涉及的电子眼镜的控制部的框图。
图3A是构成实施方式涉及的电子眼镜透镜的半制品的上基板的主视图。
图3B是构成实施方式涉及的电子眼镜透镜的半制品的下基板的主视图。
图4是实施方式中的电子眼镜透镜的半制品的侧视图。
图5是图4的半制品的示意剖面分解图。
图6是表示实施方式涉及的电子眼镜的一部分控制的流程图。
图7是适用了实施例1涉及的控制的电子眼镜的透过率的时间变迁图。
图8是适用了实施例2涉及的控制的电子眼镜的透过率的时间变迁图。
图9是表示未适用上述实施例涉及的控制时的电子眼镜的透过率的时间变迁的比较图。
图10是表示使实施方式涉及的控制的新电压(fresh voltage)的电压值发生了变化时的HCT的图。
图11是表示到实施方式涉及的控制的新电压和目标透过率为止的时间的关系的图。
具体实施方式
以下利用附图详细地说明本公开涉及的用于控制变焦透镜2(变焦透镜的一例)的控制部4。
图1是将从变焦透镜用半制品6(以下称为半制品：semi-blank)经过表面加工、磨边加工等规定的工序而得到的变焦透镜2构成为电子眼镜8的示意构成图。电子眼镜8由眼镜框架10(框架的一例)、变焦透镜2、控制部4及传感器部12等来构成。
如图1所示，在自变焦透镜2的中心向下方偏移的区域内形成具有液晶材料(例如胆甾型)的变焦部14。借助该变焦部14，可以在电学上改变变焦透镜2的折射率。
图2A示出了电子眼镜8的电学框图。眼镜框架10中设置有电源部16、传感器部12、控制部4(控制装置的一例)及电路部18(驱动部的一例)。
电源部16中组装有充电用电池与升压电路(均未图示)，向传感器部12、控制部4及电路部18供给电压。
传感器部12可以由角速度传感器或倾斜传感器等构成。利用这种传感器来感测安装有电子眼镜8的用户头部的活动并将信号向控制部4输出。传感器部12还可通过感知用户的手的接触等用户的动作(包含用户进行的操作)而输出针对控制部4的信号。
虽然会在后面详细地叙述控制部4，但控制部4通过控制与来自传感器部12的信号对应地向变焦部14施加的电压，从而使变焦部14的折射率发生变更。控制部4例如由根据程序执行各处理的处理器和存储器构成。电路部18(驱动部的一例)组装有未图示的生成透镜驱动波形的电路等，根据来自控制部4的指令信号向变焦部14施加电压，以驱动变焦部14。
另外，控制部4作为控制装置起作用。例如，如图2B所示控制部4包含：输入来自传感器部12的接通信号或者切断信号的输入部41、对来自传感器部12的切换信号进行判定的判定部42、和将从判定部42输出的判定结果、即指令信号向电路部18输出的输出部43。其中，控制装置也可以包含控制部4及电路部18。
接着，对变焦部14的构成进行说明。图3B是下基板20(第1基板的一例)的主视图，图3A是与下基板20对置接合的上基板22(第2基板的一例)的主视图。在下基板20中央附近的一部分区域内形成菲涅耳透镜24。在下基板20与上基板22之间实施规定的制膜并进行接合，由此构成图4所示的半制品6。
图5是图4所示的半制品6的、通过变焦部14的厚度方向(与纸面平行的方向)上的示意剖面分解图。在上基板22与下基板20之间，在与菲涅耳透镜24对置的区域中，从下基板20侧朝向上基板22，依次进行制出第1透明导电膜26、第1取向膜28、液晶材料30、第2取向膜32、及第2透明导电膜34。与此相对，在未与菲涅耳透镜24对置的区域中，取代液晶材料30而涂敷密封剂36。即，液晶材料30仅被涂敷在形成有菲涅耳透镜24的区域中，在除此以外的区域涂敷密封剂36。同样地，也可以仅在形成有菲涅耳透镜24的区域内制出取向膜。在此，在为了进行说明而省略了被配置于透明导电膜与取向膜之间的必需的绝缘层(例如二氧化硅膜)。这样，形成了半制品6之后经过规定的加工而得到变焦透镜2。
在将具有以上构成的电子眼镜8例如作为折射率能两段式地变化的远近两用眼镜来利用的情况下，如果用户向下，则与用户向上时相比进一步减小变焦部14的折射率，以使近处视野变得良好(近视用折射率)。相反，如果用户朝向水平方向，则传感器部感知到该状况，控制部4增大变焦部14的折射率，以使远方视野变得良好(远视用折射率)。
接下来，在本实施方式中，详细地说明电学地进行变焦透镜14的控制的控制部4相关的动作。控制部4大致在向变焦部14输入了切断信号时设为不向变焦部14施加电压后，施加规定时间的电压(新电压)，然后进行设为不施加的控制。图6在流程图中示出了控制部4的动作，基于该流程图来说明控制部4的动作。
若向电子眼镜8接入电源，则向传感器部12供给电压(S1)。该状态下变焦部14的驱动电压是切断的，作为初始状态，变焦部14被设置成远视用折射率。然后，在传感器部12感知到安装了电子眼镜8的用户头部的活动、具体的是电子眼镜8的垂直角度的变化时，从传感器部12向控制部4输出接通信号或者切断信号(规定的切换信号的一例)(S2)。例如，在用户为了阅读书本而向下时，感知到头部的规定角度的传感器部12将接通信号向控制部4输出。由此，电路部18将对变焦部14的驱动电压接通(S3)。此时，变焦部14被设置成适于阅读书本的近视用折射率。
在阅读完书本，用户将头部置于水平时，传感器部12感知该角度并向控制部4输出切断信号(S4)，并且经由电路部18将向变焦部14的驱动电压切断(S5)。此时，为了对变焦部14的切断状态的时间进行计测而将与控制部4连接的定时器(省略图示)置为零。若对变焦部14的驱动电压切断，则变焦部14的折射率被设置成远视用折射率。
控制部4通过定时器计测来判定变焦部14的切断状态是否超过了规定时间、例如100ms(S6)。控制部4在判定为变焦部14的切断状态超过了规定时间的情况下，向电路部18输出表示仅以短时间向变焦部14施加新电压的信号(S7)。施加了新电压规定时间后，解除向变焦部14的电压施加而变为切断状态。
图7表示本实施方式的实施例1的效果。在该图中，在纵轴上取变焦部14的透过率、在横轴上表示其时间变迁。在此利用的新电压使用了周期(例如50Hz)、电压值(例如10V)与用于驱动变焦部14的电压相同的脉冲的1个周期。在液晶材料30变为焦锥态且驱动电压的切断时起经过100ms后施加新电压。为了方便，设为：如果透过率为95％以上，则用户不会感觉到将向变焦部14的驱动电压接通到切断时产生的白浊状态。如该图所示出的，自将向变焦部14的驱动电压切断(T=0)时开始经过约740ms后，达到透过率95％。与示出了后述的比较例的图9的情况相比，其差别显著。
图8是改变了新电压的施加内容的图，将图7中利用的新电压设为半个周期(例如约25Hz)。由此，变焦部14的透过率虽然达到95％，但自驱动电压切断起仅经过约730ms。在图7及图8的实施例中，虽然在施加了新电压之后透过率就急剧地降低，但由于是极其短的期间，未达到人们可识别的程度。
作为实施例1及2所对应的比较例，图9表示未施加新电压时的例子。自将向变焦部14的驱动电压切断时开始变化到液晶材料为焦锥态，变焦部14的透过率急速地下降。然后，逐渐恢复，自驱动电压切断起经过约1840ms后透过率达到95％。
接着，对使新电压的电压值变化时和使新电压的施加定时变化时的透过率的恢复时间进行叙述。
图10示出了使新电压的电压值变化时的HCT(Haze ClearingTime)。在此，HCT表示使变焦部14的透过率恢复到95％为止的时间。新电压利用的是周期(例如50Hz)与变焦部14的驱动电压相同的脉冲的1个周期。再有，自将向变焦部14的驱动电压切断时(T=0)起经过约100ms后，向变焦部14施加了新电压。根据该图可知：优选为与变焦部14的驱动电压相同或近似的振幅。例如，HCT优选在约20ms～600ms的期间，更优选在约50ms～300ms的期间。
图11示出了新电压的施加定时、即自把向变焦部14的驱动电压切断时开始到施加新电压为止的时间T和HCT的关系。根据该图可知：新电压的施加定时优选为自变焦部14变为切断状态时起经过100ms或与之接近的时间时。再有，如未施加新电压的图9所示出的那样，该新电压的施加定时为透过率变为最低的时间T(＝约230ms)之前。
如上所述，在将向变焦部14的驱动电压从接通变为切断时，施加新电压规定期间，由此可迅速地向平面态变化。由此可以缩短白浊现象的产生期间。由此，用户不会感知到电子眼镜8的透镜2的闪烁。
(其他实施方式)
在上述实施方式中，传感器部12利用的是角速度传感器或倾斜传感器，但也可以取代其、或在其基础上通过用户的手动来切换变焦部14的折射率。
其中，在上述实施方式中，作为初始状态在电子眼镜8中将变焦部14设置成远视用折射率，但并未限定于此。作为初始状态也可以将变焦部14设置成近视用折射率。
再有，液晶材料30是否为焦锥态是可根据透过率是否下降来判别的。为此，即便自向变焦部14的驱动电压切断起并未对时间进行计数，也可以根据透过率来决定新电压的施加定时。该情况下，在电子眼镜8设置规定的传感器(省略图示)，使其感知透过率的变化。控制部4根据来自该规定的传感器的信号来判别透过率的下降，并根据其判别结果将指令信号、即把向变焦部14的电压接通或切断的指令信号向电路部18输出。
-工业实用性-
本发明在可改变折射率的电子眼镜中是有用的。
-符号说明-
2  变焦透镜
4  控制部
6  变焦透镜用半制品(半制品：semi-blank)
8  电子眼镜
10  眼镜框架
12  传感器部
14  变焦部
16  电源部
18  电路部
20  下基板(第1基板)
22  上基板(第2基板)
24  菲涅耳透镜
26  第1透明导电膜
28  第1取向膜
30  液晶材料
32  第2取向膜
34  第2透明导电膜
36  密封剂

Claims (15)

1.一种控制装置，其用于对变焦透镜进行控制，该变焦透镜具有：第1基板、与所述第1基板对置的第2基板、以及被配置在所述第1基板与所述第2基板之间的变焦部，其中，
在输入了规定的切换信号时，在设为不向所述变焦部施加电压后，向所述变焦部施加规定时间的电压，然后设为不向所述变焦部施加电压。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，
所述变焦部由液晶材料组成，
在设为不向所述变焦部施加电压后，在所述液晶材料的至少一部分呈焦锥态的期间内向所述变焦部施加规定时间的电压。
3.根据权利要求2所述的控制装置，其中，
所述液晶材料为胆甾型液晶材料。
4.根据权利要求3所述的控制装置，其中，
所述液晶材料被夹持该液晶材料的所述第1基板及所述第2基板上形成的取向膜实施了水平取向。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的控制装置，其中，
在设为不向所述变焦部施加电压后，在所述变焦部的透过率变为最低时之前，向所述变焦部施加规定时间的电压。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的控制装置，其中，
在设为不向所述变焦部施加电压后，经过了20ms～600ms后向所述变焦部施加规定时间的电压。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其中，
在设为不向所述变焦部施加电压后，经过了50ms～300ms后向所述变焦部施加规定时间的电压。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的控制装置，其中，
向所述变焦部施加的电压是矩形波。
9.根据权利要求8所述的控制装置，其中，
在设为不向所述变焦部施加电压后，向所述变焦部施加的电压与所述矩形波的1个周期相当。
10.根据权利要求8所述的控制装置，其中，
在设为不向所述变焦部施加电压后，向所述变焦部施加的电压与所述矩形波的半个周期相当。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的控制装置，其中，
向所述变焦部施加的电压的振幅和用于驱动所述变焦部的电压的振幅大致相同。
12.一种控制方法，是用于控制变焦透镜的控制方法，该变焦透镜具有：第1基板、与所述第1基板对置的第2基板、以及被配置在所述第1基板与所述第2基板之间的变焦部，其中，
在输入了规定的切换信号时设为不向所述变焦部施加电压，
向所述变焦部施加规定时间的电压，
然后设为不向所述变焦部施加电压。
13.一种电子眼镜，其具备：
变焦透镜，该变焦透镜具有第1基板、与所述第1基板对置的第2基板、以及被配置在所述第1基板与所述第2基板之间的变焦部；
眼镜框架，安装所述变焦透镜；
传感器部，被设置于所述眼镜框架，感测用户的动作及所述眼镜框架的角度的变化中的至少1个并输出切换信号；以及
控制装置，在来自所述传感器部的切换信号是用于切断向所述变焦部施加的电压的信号的情况下设为不向所述变焦部施加电压后，向所述变焦部施加规定时间的电压，然后设为不施加电压。
14.根据权利要求13所述的电子眼镜，其中，
在所述第1基板形成有菲涅耳透镜，使其与所述变焦部对应。
15.一种控制装置，其用于对变焦透镜进行控制，该变焦透镜具有：第1基板、与所述第1基板对置的第2基板、以及被配置在所述第1基板与所述第2基板之间的变焦部，
所述控制装置具备：
输入部，被输入规定的信号；
判定部，自所述输入部接收所述规定的信号，并根据所述规定的信号来判定将向所述变焦部施加的电压接通还是切断；
输出部，根据自所述判定部接收到的判定结果，输出将向所述变焦部施加的电压接通或切断的指令信号；以及
驱动部，从所述输出部接收所述指令信号，在所述指令信号是将向所述变焦部施加的电压切断的信号的情况下，该驱动部设为不向所述变焦部施加电压后，向所述变焦部施加规定时间的电压，然后设为不向所述变焦部施加电压。
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