JP2010054524A - Focus variable glasses - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可変焦点の液晶レンズを用いた可変焦点眼鏡に関する。 The present invention relates to variable focus glasses using a variable focus liquid crystal lens.
従来から、液晶層に印加する電圧により焦点距離を可変とした液晶レンズが知られており、この液晶レンズを用いた可変焦点眼鏡が提案されている。(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の可変焦点眼鏡は、可変抵抗の値により液晶レンズに印加する電圧を調整し、液晶レンズの焦点距離を制御するものである。
Conventionally, a liquid crystal lens having a variable focal length by a voltage applied to a liquid crystal layer is known, and variable focus glasses using this liquid crystal lens have been proposed. (For example, refer to Patent Document 1). The variable focus glasses described in
また、上記とは別に、左右の液晶レンズを制御する制御回路を別々に設け、左右の液晶レンズを独立して制御可能とした可変焦点眼鏡の構成が提案されている(例えば、特許文献2参照)。特許文献1に記載の液晶レンズの駆動回路を、特許文献2に記載の可変焦点眼鏡のように、左右の液晶レンズに独立して備えることで、左右の液晶レンズを独立して制御することが可能となる。
In addition to the above, a configuration of variable focus glasses has been proposed in which control circuits for controlling the left and right liquid crystal lenses are separately provided so that the left and right liquid crystal lenses can be controlled independently (see, for example, Patent Document 2). ). By providing the liquid crystal lens drive circuit described in
しかし、上述した従来技術では以下のような問題がある。特許文献1に記載の液晶レンズの駆動回路は、つまみの操作により可変抵抗の値を調整し、液晶レンズの焦点距離を制御するものである。このため液晶レンズの焦点距離を制御するための回路が大型化し、可変焦点眼鏡としての利便性が低下してしまう問題があった。
However, the above-described conventional technique has the following problems. The driving circuit for the liquid crystal lens described in
そこで、本発明は上記課題を解決し、液晶レンズの焦点距離を制御する回路を小型化・軽量化することにより、利便性を向上させた可変焦点眼鏡を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems and to provide variable focus glasses with improved convenience by reducing the size and weight of a circuit for controlling the focal length of a liquid crystal lens.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の可変焦点眼鏡は下記記載の構成を採用するものである。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the variable focal-length glasses of the present invention adopt the configuration described below.
本発明の可変焦点眼鏡は、第1及び第2の電極で液晶層を挟持した第1の液晶レンズと、第3及び第4の電極で液晶層を挟持した第2の液晶レンズと、所定の電圧を生成する電圧回路と、電圧回路で生成した電圧により、第1から第4の電極に印加する駆動信号を生成する駆動回路と、を備え、駆動回路は、第1の電極にパルス信号を印加する第1の駆動部と、第3の電極にパルス信号を印加する第2の駆動部と、第2及び第4の電極にパルス信号を印加する第3の駆動部と、第1から第3の駆動部から出力する各パルス信号の位相差を制御する制御部と、を有することを特徴とするものである。 The variable focus glasses of the present invention include a first liquid crystal lens in which a liquid crystal layer is sandwiched between first and second electrodes, a second liquid crystal lens in which a liquid crystal layer is sandwiched between third and fourth electrodes, A voltage circuit that generates a voltage; and a drive circuit that generates a drive signal to be applied to the first to fourth electrodes by the voltage generated by the voltage circuit. The drive circuit outputs a pulse signal to the first electrode. A first driver for applying, a second driver for applying a pulse signal to the third electrode, a third driver for applying a pulse signal to the second and fourth electrodes, and first to second And a control unit that controls the phase difference of each pulse signal output from the three driving units.
本発明の可変焦点眼鏡は、各電極に印加されるパルス信号の位相差により、液晶レンズの焦点距離を制御する構成であり、可変抵抗等を用いる従来技術と比較して、液晶レンズを制御する回路を小型化・軽量化することができる。
また、本発明の可変焦点眼鏡は、第1の液晶レンズの第2の電極と、第2の液晶レンズの第4の電極とに、共通の駆動部よりパルス信号を印加する構成であり、液晶レンズを制御する回路をより小型化・軽量化することができる。
The variable focus glasses of the present invention are configured to control the focal length of a liquid crystal lens based on the phase difference between pulse signals applied to each electrode, and control the liquid crystal lens as compared with the prior art using a variable resistor or the like. The circuit can be reduced in size and weight.
The variable focus glasses of the present invention are configured to apply a pulse signal from a common driving unit to the second electrode of the first liquid crystal lens and the fourth electrode of the second liquid crystal lens. The circuit for controlling the lens can be further reduced in size and weight.
このように本発明の可変焦点眼鏡は、液晶レンズを制御する回路を小型化・軽量化することにより、可変焦点眼鏡としての利便性を向上させることが可能となる。 Thus, the variable focus glasses of the present invention can improve the convenience as variable focus glasses by reducing the size and weight of the circuit for controlling the liquid crystal lens.
以下図面を用いて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
[構成の説明:図1〜図3]
まず、本発明の実施形態の可変焦点眼鏡の構成について説明する。図1は本実施形態の可変焦点眼鏡1の構成を示す斜視図である。図1に示すように本実施形態の可変焦点眼鏡1は、フレーム3と、フレーム3のレンズ枠3aで保持された第1の液晶レンズ2aおよび第2の液晶レンズ2bとを備える。第1及び第2の液晶レンズ2a,2bは、液晶層に印加する電圧により焦点距離を制御可能としたレンズであり、それぞれ左右の目の視力調整用に用いられる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[Description of Configuration: FIGS. 1 to 3]
First, the configuration of the variable focus glasses of the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of
ここで液晶レンズ2a,2bの構成について説明する。図2は液晶レンズ2a,2bの構成例を示す断面図である。図2に示すように、液晶レンズ2a,2bは、対抗する透明基板20,21によって、液晶22が挟持された構造を有している。液晶22として、例えば、ホモジニアス配向型または垂直配向型の液晶が用いられる。透明基板20,21の間には、周縁部にシール23が設けられており、液晶22の漏れを防止するとともに、液晶層を所定の厚さに保っている。
Here, the configuration of the
また各透明基板20,21の向かい合う面には、それぞれ電極25,26が形成されている。さらに、透明基板21の電極26の上には、フレネルレンズ構造24が形成されている。透明基板20に形成された電極25と、透明基板21に形成されたフレネルレンズ構造24の上には、液晶を配向させるための配向膜が形成されている(図示せず)。
電極25,26に印加する電圧により液晶22の屈折率を変化させ、フレネルレンズ構造24と液晶22の界面による表面屈折効果を切り替えることにより、液晶レンズ2a,2bの焦点距離を変化させることができる。
The focal length of the
可変焦点眼鏡1の全体構成の説明に戻る。図1に示すように、可変焦点眼鏡1は、フレーム3の一方のつるに回路収納部3bを有し、この回路収納部3bに液晶レンズ2a,2bを駆動するための各回路が収納される。さらに可変焦点眼鏡1は、フレーム3の他方のつるに電池収納部3cを有し、この電池収納部3cに電池が収納される。また可変焦点眼鏡1は、フレーム3のつるに各種の操作を行うための操作スイッチ4a,4bを備える。
Returning to the description of the overall configuration of the
次に、本実施形態の可変焦点眼鏡1の内部構成について説明する。図3は本実施形態の可変焦点眼鏡1のブロック図である。図3に示すように、本実施形態の可変焦点眼鏡1は、電池5と、電池5の出力電圧を所定の電圧(例えば10[V])に昇圧する昇圧回路6とを備える。また本実施形態の可変焦点眼鏡1は、液晶レンズ2a,2bを駆動させる駆動回路7を備える。
Next, the internal configuration of the
駆動回路7は、信号電圧の変換を行う第1から第3のレベルシフタ8a〜8cを備える。第1から第3のレベルシフタ8a〜8cはそれぞれ、第1から第3の駆動部の一例である。 また駆動回路7は、第1から第3のレベルシフタ8a〜8cに制御信号を印加する制御部として、マイコン9を備える。マイコン9は、操作スイッチ4a,4bと接続される。
ここで、第1の液晶レンズ2aの一方の電極を第1の電極25aとし、他方の電極を第2の電極26aとする。また。第2の液晶レンズ2bの一方の電極を第3の電極25bとし、他方の電極を第4の電極26bとする。
The drive circuit 7 includes first to
Here, one electrode of the first
第1のレベルシフタ8aは第1の電極25aと接続される。また、第2のレベルシフタ8bは、第3の電極25bと接続される。さらに、第3のレベルシフタ8cは、第2の電極26aと第4の電極26bとに接続される。また、マイコン9には電池5から電圧が供給され、第1から第3のレベルシフタ8a〜8cには昇圧回路6から電圧が供給される。
The
マイコン9は、操作スイッチ4a,4bからの信号に基づいて各レベルシフタ8a〜8cへ矩形波のパルス信号10a〜10cを印加する。各レベルシフタ8a〜8cは、マイコン9から印加されたパルス信号を、昇圧回路6から印加された電圧(例えば10[V])のレベルに変換し、液晶レンズ2a,2bの各電極に駆動信号として印加する。
The
即ち、第1の電極25aには、第1のレベルシフタ8aからパルス信号11aが印加される。また、第3の電極25bには、第2のレベルシフタ8bからパルス信号11bが印加される。さらに、第2の電極26a及び第4の電極26bには、第3のレベルシフタ8cからパルス信号11cが印加される。駆動回路7による液晶レンズ2a,2bの駆動方法については、後段で詳細に説明する。
That is, the
[液晶レンズの駆動方法の説明:図4]
次に、本実施形態の可変焦点眼鏡1の駆動回路7による液晶レンズ2a,2bの駆動方法について説明する。図4は、液晶レンズ2a,2bの各電極に印加されるパルス信号と、そのパルス信号により液晶に印加される電圧を示す説明図である。
[Description of Driving Method of Liquid Crystal Lens: FIG. 4]
Next, a method of driving the
まず、第1の液晶レンズ2aについて考える。図4において符号30は、第1の電極25aに印加されるパルス信号11aを示し、符号31は、第2の電極26aに印加されるパルス信号11cを示す。また符号32は、第1の電極25aと第2の電極26aとにより、第1の液晶レンズ2aの液晶に印加される電圧を示す。
First, consider the first
マイコン9は、パルス信号11aとパルス信号11cとが所定の位相差Pを持つように、第1のレベルシフタ8aと第3のレベルシフタ8cにパルス信号を印加する。これにより、符号32に示すように、パルス信号11aとパルス信号11cとの差分の電圧が液晶に印加される。
ここで、液晶に所定の電圧が印加される時間の割合(図4のT1/T2)をデューティ比Dとし、パルス信号11a,11cの電圧の最大値をVmとすると、液晶に印加される電圧の実効値Veは、以下の式(1)で表される。
The
Here, assuming that the ratio of time during which a predetermined voltage is applied to the liquid crystal (T1 / T2 in FIG. 4) is the duty ratio D and the maximum value of the voltages of the pulse signals 11a and 11c is Vm, the voltage applied to the liquid crystal. The effective value Ve is expressed by the following equation (1).
パルス信号11aとパルス信号11cとの位相差Pを90°とすると、液晶に電圧が印加される時間の割合(デューティ比D)は0.5となる。また、パルス信号11a,11cの電圧の最大値Vmを10[V]とすると、式(1)より、液晶に印加される電圧の実効値Veは7.07[V]となる。
When the phase difference P between the
本実施形態の可変焦点眼鏡1は、パルス信号11aとパルス信号11cとの位相差Pを制御することにより、液晶に印加される電圧の実効値を変化させ、第1の液晶レンズ2aの焦点距離を制御することができる。
同様に、第3の電極25bに印加されるパルス信号11bと、第4の電極26bに印加されるパルス信号11cとの位相差を制御することにより、液晶に印加される電圧の実効値を変化させ、第2の液晶レンズ2bの焦点距離を制御することができる。
The
Similarly, the effective value of the voltage applied to the liquid crystal is changed by controlling the phase difference between the
上述したように、本実施形態の可変焦点眼鏡1は、各電極に印加されるパルス信号の位相差により、液晶レンズの焦点距離を制御する構成であり、可変抵抗等を用いる従来技術と比較して、液晶レンズを制御する回路を小型化・軽量化することができる。
As described above, the
また、本実施形態の可変焦点眼鏡1は、各電極に印加されるパルス信号の差分により液晶を駆動させる構成である。このため、液晶レンズを駆動するために電圧回路により生成する電圧のレベルを1つとすることができ、液晶レンズを制御する回路をより小型化・軽量化することができる。
The
さらに、本実施形態の可変焦点眼鏡1は、第1の液晶レンズ2aの第2の電極26aと、第2の液晶レンズ2bの第4の電極26bとに、共通の第3のレベルシフタ8cよりパルス信号11cを印加する構成であり、液晶レンズを制御する回路をより小型化・軽量化することができる。
Furthermore, the
このように本発明の可変焦点眼鏡は、液晶レンズを制御する回路を小型化・軽量化することにより、可変焦点眼鏡としての利便性を向上させることが可能となる。 Thus, the variable focus glasses of the present invention can improve the convenience as variable focus glasses by reducing the size and weight of the circuit for controlling the liquid crystal lens.
1 可変焦点眼鏡
2a 第1の液晶レンズ
2b 第2の液晶レンズ
3 フレーム
3a レンズ枠
3b 回路収納部
3c 電池収納部
4a,4b 操作スイッチ
5 電池
6 昇圧回路
7 駆動回路
8a〜8c レベルシフタ
9 マイコン
10a〜10c,11a〜11c パルス信号
20,21 透明基板
22 液晶
23 シール
24 フレネルレンズ構造
25,26 電極
25a 第1の電極
26a 第2の電極
25b 第3の電極
26b 第4の電極
DESCRIPTION OF
Claims (1)
第3及び第4の電極で液晶層を挟持した第2の液晶レンズと、
所定の電圧を生成する電圧回路と、
前記電圧回路で生成した電圧により、前記第1から第4の電極に印加する駆動信号を生成する駆動回路と、を備え、
前記駆動回路は、
前記第1の電極にパルス信号を印加する第1の駆動部と、
前記第3の電極にパルス信号を印加する第2の駆動部と、
前記第2及び第4の電極にパルス信号を印加する第3の駆動部と、
前記第1から第3の駆動部から出力する各パルス信号の位相差を制御する制御部と、を有する
ことを特徴とする可変焦点眼鏡。 A first liquid crystal lens having a liquid crystal layer sandwiched between first and second electrodes;
A second liquid crystal lens having a liquid crystal layer sandwiched between third and fourth electrodes;
A voltage circuit for generating a predetermined voltage;
A drive circuit that generates a drive signal to be applied to the first to fourth electrodes by the voltage generated by the voltage circuit;
The drive circuit is
A first driver for applying a pulse signal to the first electrode;
A second driving unit for applying a pulse signal to the third electrode;
A third driver for applying a pulse signal to the second and fourth electrodes;
And a control unit that controls a phase difference between the pulse signals output from the first to third driving units.
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