JP2009251067A - 電子眼鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】近用レンズの境目に像の跳躍が無く、レンズの下側で左右に視線を移動しても視線が近用レンズから外れないで焦点のボケが起こらない単焦点及び多焦点の多様なレンズ構成が可能な電子眼鏡を提供する。
【解決手段】固定焦点レンズに可変焦点レンズを配した電子眼鏡において、前記固定焦点レンズの光学中心と前記可変焦点レンズの光学中心とが一致し、且つ、前記可変焦点レンズが複数の領域に分割され、前記可変焦点レンズの複数に分割された領域が、お互いに独立して制御される電子眼鏡。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気的に焦点距離の切り替えを行う電子眼鏡に係り、特に老眼患者用の遠近両用眼鏡に好適に利用できるものである。

従来の遠近両用の電子眼鏡は、固定焦点レンズの中に封入された液晶などの誘電体材料に電圧をかけて屈折率を制御する可変焦点レンズを用いた構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このよう可変焦点レンズを用いた電子眼鏡は、遠用と近用の屈折レンズが混在する従来の固定焦点レンズを用いた遠近両用眼鏡に対し、遠用と近用の各々で単レンズと同等の広い視界を得ることが出来るため、遠近両用眼鏡として好適である。しかし、眼鏡レンズ全体が遠用又は近用のどちらかに切り替わる構成では、プロジェクションによる投射スクリーンと手元の資料とを交互に頻繁に視線移動するような使用状況の場合、スイッチ切り替えを頻繁に行う必要があり煩わしさがある。

これに対し、遠用と近用の屈折領域が混在するレンズを形成できる構成として、図７に示す電子眼鏡がある。遠用に調整された固定焦点レンズ２３３０の光学中心より下側にある近用の注視点に、可変焦点レンズ２３２０の小玉中心を一致させて近用レンズを付加した遠近両用電子眼鏡のレンズ２３００が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平１１−３５２４４５号公報 特表２００３−５０４６６５号公報

しかしながら、前記従来の構成では、遠用度数の入った固定焦点レンズの光学中心から下側に、近用の小玉状の可変焦点レンズを配置する構成となっているため、遠用の固定焦点レンズと近用の可変焦点レンズの光学中心にズレが生じ、近用レンズの境目に像の跳躍が起こる。また、レンズの下側で左右に視線を移動すると、視線が小玉の近用レンズから外れ焦点のボケが起こるという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、近用レンズの境目に像の跳躍が無く、レンズの下側で左右に視線を移動しても視線が近用レンズから外れないで焦点のボケが起こらない単焦点及び多焦点の多様なレンズ構成が可能な電子眼鏡を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電子眼鏡は、固定焦点レンズに可変焦点レンズを配した電子眼鏡において、前記固定焦点レンズの光学中心と前記可変焦点レンズの光学中心とが一致し、且つ、前記可変焦点レンズが複数の領域に分割されていることを特徴としたものである。

本発明の電子眼鏡によれば、近用レンズの境目に像の跳躍が無く、レンズの下側で左右に視線を移動しても視線が近用レンズから外れないで焦点のボケを起こさない単焦点及び多焦点の多様なレンズ構成が可能な電子眼鏡を提供することができる。

以下に、本発明の電子眼鏡の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１に、本発明の第１の実施の形態における遠近両用の電子眼鏡に用いられる電子眼鏡レンズ１の構成図を示す。固定焦点レンズ２は、老眼患者の遠用の屈折度数と乱視とを矯正する曲面形状に加工されている。屈折度数及び乱視矯正の曲面加工は、固定焦点レンズ２の物体側表面５、眼球側表面６のどちらでも良い。固定焦点レンズ２の物体側表面５は、必要に応じてハードコート、反射防止コートなどの表面処理が施される。固定焦点レンズ２の光学中心７は、通常、ユーザーの注視点と一致させるが、これに限定されるものではない。図１のラインａ−ａは、固定焦点レンズ２の光学中心７を通る主子午線ａ−ａを示す。また、ラインｓ−ｓは、主子午線ａ−ａに垂直な光学中心５を通る水平基準線ｓ−ｓである。図１の電子眼鏡レンズ１は、水平基準線ｓ−ｓの上側は人間の額の方向を示し、水平基準線ｓ−ｓの下側が頬の方向を示している。

図２に、図１のＡ−Ａ断面図を示す。図２において、電子眼鏡レンズ１は、固定焦点レンズ２の光学中心と可変焦点レンズ３の光学中心とを一致させて接合した後、可変焦点レンズ３の表面にカバーシート４を接合した３枚積層構造で構成されている。

次に、可変焦点レンズ３の構造を図３、図４、及び図５を用いて説明する。図３に可変焦点レンズ３の正面図を、図４に図３のＢ−Ｂ断面図を、図５に図３のＦ部拡大図を示す。図３のラインｂ−ｂは、可変焦点レンズ３の光学中心８を通る主子午線ｂ−ｂを、ラインｇ−ｇは、光学中心８を通る主子午線ｂ−ｂに垂直な水平基準線ｇ−ｇを示す。

図４に示すように、可変焦点レンズ３は、透明材料で成形された凸型フレネルレンズ基板９と、透明基板１０と、液晶１１と、透明な封止材１２とで構成されている。凸型フレネルレンズ基板９のレンズ側表面１３には透明電極膜が形成されており、電極が形成されていない電極分離領域１４によって上側電極領域１５と下側電極領域１６に分割されている。この電極分割領域１４の幅は、隣接する電極同士が導通しない程度の間隔であればよく、目視限界の２０μｍ以下が望ましい。上側電極領域１５は上側電極端子１７に、下側電極領域１６は下側電極端子１８に接続されている。

図５に示すように、上側電極領域１５及び下側電極領域１６の表面と電極分離領域１４の表面には、配向膜２２が形成されている。一方、透明基板１０の液晶１１に接する面１９の全面に透明電極膜の共通電極領域２３が形成され、透明基板１０の共通電極領域２３は共通電極端子２０に接続されている。さらに透明基板１０の表面１９上の共通電極領域２３の表面には配向膜２４が形成してある。

このような構成において、共通電極端子２０をＧＮＤに、下側電極端子１６と上側電極端子１５に各々所定の電圧ＳＶを印加すると共通電極領域２３と上側電極領域１５、共通電極領域２３と下側電極領域１５との間に各々電位差が発生し、液晶１１の屈折率が、例えば１．６５から１．５に変化する。凸型フレネルレンズ基板９の屈折率を無電圧印加時の液晶１１の屈折率と同じ１．６５に設定しておくことで、液晶１１との屈折率差０．１５が得られ、度数０の状態から光学中心８を光軸とする正の屈折度数が下側電極端子１６と上側電極端子１５の両方に付加されるので、可変焦点レンズ３の全領域が近用部レンズとなる。

また、下側電極端子１７を０Ｖ、上側電極端子１８を所定の電圧ＳＶとした場合は、上側電極領域１５のみで液晶１１の屈折率が変化し、上側電極領域１５に対応する凸型フレネルレンズ基板９のレンズ領域で、光学中心８を光軸とする正の屈折度数が付加される。同様に、下側電極端子１８を所定の電圧ＳＶ、上側電極端子１７を０Ｖとした場合は、下側電極領域１８の範囲のみ液晶１１の屈折率が変化し、下側電極領域１８に対応する凸型フレネルレンズ基板のレンズ領域で、光学中心８を光軸とする正の屈折度数が付加される。

可変焦点レンズ３は、固定焦点レンズ２の光学中心７と主子午線ａ−ａの各々が、可変焦点レンズ３の光学中心８とその主子午線ｂ−ｂとに合致するように、固定焦点レンズ２に接合されている。

固定焦点レンズ２の光学中心７を、遠用の注視点に設定してある場合、 凸型フレネルレンズ基板９のレンズ表面１３に形成してある上側電極領域１５と下側電極領域１６との分割電極領域１４は、光学中心８上の水平基準線ｇ−ｇより３〜５ｍｍ下側で水平基準線ｇ−ｇと平行に形成することが好ましい。これは、上側電極領域１５と下側電極領域１６とで異なる度数が付加された時、電極分離領域１４に傾斜度数帯が形成されて像の歪が見られるため、この電極分割領域１４が視線と重なるのを避けている。この下げ幅は、注視点すなわち光学中心８を視線に合わせた場合、瞳孔位置と瞼下端との高さに相当する値にすることが望ましい。

カバーシート４は、透明な樹脂材料で成形され、屈折度数は付加されていない。必要に応じて、カバーシート４の瞳側の表面２１にはハードコートや反射防止コートなどの表面処理が行われる。

次に、電子眼鏡レンズ１を用いた電子眼鏡の動作を図６を用いて説明する。図６は、電子眼鏡６の模式図である。電子眼鏡２５は、電子眼鏡レンズ１の外周エッジを保持するフレームのリム部２６と、電子眼鏡レンズ１の可変焦点レンズ３に形成されてある共通電極端子２０及び上側電極端子１７、下側電極端子１８が別々に接続されている制御回路２７と、制御回路２７に電力を供給する電源２８と、電源スイッチ３１と、電子眼鏡レンズ１のモード切替スイッチ２９とで構成されている。モード切替スイッチ２９は、電子眼鏡レンズ１の屈折度数を変更するものである。

電子眼鏡レンズ１は、瞳３０の注視点が主子午線ａ−ａと水平基準線の交点で示される光学中心７になるよう設定されている。電子眼鏡２５をユーザーが装着し、電源２８がＯＦＦの状態の場合、無電圧状態の液晶１１は配向膜に沿って水平方向に配列された状態で維持されるので、予め無電圧状態の液晶１１の屈折率に合わせて選定してある凸型フレネルレンズ基板９との屈折率差が発生しない。そのため、可変焦点レンズ３の度数変化は０のままで、固定焦点レンズ２の屈折度数のみの遠用レンズが形成される。

つぎに、電源スイッチ３１を押して電源２８をＯＮした場合、通常はデフォルトで遠用モードに設定される。この時、共通電極端子２０はＧＮＤ、上側電極端子１７と下側電極端子１８は０Ｖの電圧が印加される。この電圧条件においても、電源ＯＦＦの状態と同様に、液晶１１に電位差が発生しないため、固定焦点レンズのみ屈折度数による遠用レンズで構成される。

このよう遠用モードは、野外にいるときやコンサートに行った時などの状況に適しており、単レンズと同等の広い視界が得られる。

次に、長い間、読書を行う場合は、モード切替スイッチ２９を近用モードに切り替える。近用モードでは、上側電極端子１７と下側電極端子１８に所定の電圧ＳＶが印加され液晶１１に電位差を発生させてその屈折率を低下させる。凸型フレネルレンズ基板９との屈折率差により、可変焦点レンズ３の上下の電極領域１５，１６において、光学中心８を光軸とする正の度数が固定焦点レンズ２の遠視度数に付加されて電子眼鏡レンズ１の全体が近用レンズとなる。

次に、プロジェクションによる投影スクリーンと手元のドキュメントとを交互に頻繁に見るような場合は、モード切替スイッチを遠近モードに切り替える。遠近モードでは、上側電極端子１７に０Ｖ、下側電極端子１８に所定の電圧ＳＶが印加され、下側電極領域１６のみの液晶１１に電位差が発生し、可変焦点レンズ３の光学中心８を光軸とする正の屈折度数が固定焦点レンズ２の度数に付加され下側電極領域１６が近用レンズとなり、上側電極領域１５の遠用レンズとの２焦点レンズが形成される。このとき、手元の資料を見るときの近用レンズ領域（下側電極領域１６）は、電子眼鏡レンズ１の下側に広い領域が確保され、且つ、固定焦点レンズ２と可変焦点レンズ３の光学中心を光軸とする球面レンズとなっているので近用レンズの境目に像の跳躍が無く、レンズの下側で左右に視線を移動しても視線が近用レンズから外れないで焦点のボケを起こさない視界が得られる。また、目線を上側に移せば遠用レンズを通して、遠方の対象物に焦点の合った視界が得られる。

一方、上側電極領域１５と下側電極領域１６の電極分離領域１４を遠用の注視点（光学中心７）から３〜５ミリ下側に設置することで、遠用を正面視した場合に境目が邪魔にならないようにしている。

以上のように、実施の形態１において、遠用度数の入った固定焦点レンズ２と可変焦点レンズ３の光学中心を一致させ、可変焦点レンズ３を上側と下側に分割配置し、上側の遠用部と下側の近用部とで独立に度数を調整とすることにより、近用レンズの境目に像の跳躍が無く、レンズの下側で左右に視線を移動しても視線が近用レンズから外れないで焦点のボケを起こさない、単焦点及び２焦点への切り替えが可能な電子眼鏡を提供することができる。

また、実施の形態１の可変焦点レンズ３へ印加する電圧を調整することにより、中間用の屈折度数を加えることで、遠用、中間用、近用の単焦点レンズ及びその組合せの多焦点レンズを形成することができ、よりユーザーの使用状況に応じた快適な電子眼鏡を提供できる。

本発明にかかる電子眼鏡は、遠用のみ、近用のみ、遠用と近用を同時に使用することが出来るので、多様な環境で使用する老眼患者用の遠近両用眼鏡として有用である。

本発明の実施の形態１における電子眼鏡レンズの正面図 本発明の実施の形態１における電子眼鏡レンズの断面図 本発明の実施の形態１における可変焦点レンズの正面図 本発明の実施の形態１における可変焦点レンズの断面図 本発明の実施の形態１における電子眼鏡レンズの拡大図 本発明の実施の形態１における電子眼鏡の模式図 本発明の従来例における電子眼鏡レンズの正面図

符号の説明

１ 電子眼鏡レンズ
２ 固定焦点レンズ
３ 可変焦点レンズ
４ カバーシート
５ 固定焦点レンズの物体側表面
６ 固定焦点レンズの眼球側表面
７ 固定焦点レンズの光学中心
８ 可変焦点レンズの光学中心
９ 凸型フレネルレンズ基板
１０ 透明基板
１１ 液晶
１２ 封止剤
１３ 凸型フレネルレンズ基板のレンズ側表面
１４ 電極分離領域
１５ 上側電極領域
１６ 下側電極領域
１７ 上側電極端子
１８ 下側電極端子
１９ 透明基板の液晶側表面
２０ 共通電極端子
２１ カバーシートの眼球側表面
２２ フレネルレンズの配向膜
２３ 共通電極領域
２４ 透明基板の配向膜
２５ 電子眼鏡
２６ フレームのリム部
２７ 制御回路
２８ 電源
２９ モード切替スイッチ
３０ 瞳
３１ 電源スイッチ

Claims (7)

1. 固定焦点レンズに可変焦点レンズを配した電子眼鏡において、
   前記固定焦点レンズの光学中心と前記可変焦点レンズの光学中心とが一致し、且つ、前記可変焦点レンズが複数の領域に分割されている電子眼鏡。
2. 前記可変焦点レンズの複数に分割された領域が、お互いに独立して制御される請求項１に記載の電子眼鏡。
3. 前記可変焦点レンズは、前記光学中心を通る水平基準線より下側の位置で上下に２分割されている請求項１又は請求項２に記載の電子眼鏡。
4. 前記可変焦点レンズは、前記光学中心を通る水平基準線から瞳孔位置と瞼下端との距離に相当する下げ幅の位置で、上下に２分割されている請求項１又は請求項２に記載の電子眼鏡。
5. 前記可変焦点レンズが、電気信号による液晶の屈折率変化を利用した液晶レンズである請求項１に記載の電子眼鏡。
6. 前記可変焦点レンズの分割は、前記液晶レンズの前記液晶に印加するための電極膜を分割して形成された請求項５に記載の電子眼鏡。
7. 遠用の度数に固定された固定焦点レンズの光学中心と可変焦点レンズの光学中心とが一致し、且つ、前記可変焦点レンズが上下に２つ以上に分割してある電子眼鏡において、
   前記上下に分割された前記可変焦点レンズの各領域を個別に近用及び中間用の付加度数と度数０とに切替えることを特徴とする電子眼鏡。

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