JP2016535289A - 眼鏡レンズ用の適応型光学フィルタ - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの光学特性の瞬間値により、それぞれ規定されている、少なくとも２つの分離領域（１０＿Ｍ，１０＿Ｓ）を備える、眼鏡レンズ用の適応型光学フィルタ（１０）に関する。本発明によれば、適応型光学フィルタ（１０）における少なくとも１つの領域（１０＿Ｍ，１０＿Ｓ）の光学特性（ＣＴ）は、最大値（ＣＴＭＡＸ）と最小値（ＣＴｍｉｎ）との間で経時的に変化する。

Description

本発明は、外部の状態またはユーザの命令に適応して、光量の減衰を制御する光学シャッタとして用いられる光学フィルタに関する。

本発明は、好適には、まぶしい光から保護するためのサングラスに実施してもよい。

以下のものを用いる多くの種類のサングラスが、既に知られている。

− 同一色または色グラデーションを有する、簡素な色付きレンズ。

− 晒される紫外線の量に依存して発色し、紫外線への露出が収まると、次第に透明な状態に戻る、光変色性レンズ。

仏国特許発明第２７２２５８１号明細書および国際公開第９８／２７４５２号の各文献は、そのレンズが、縦方向に、
− 偏光上部領域と、
− 偏光ニュートラル下部領域と、
− その偏光性が、上部領域から下部領域まで連続して劣化する、中央領域と、
を備える眼鏡を開示している。

このような眼鏡は、その使用者が、下部領域を通した視力を許容する視力位置と、使用者の頭部がより大きなまたは小さな範囲で下方に傾斜する、故意の視力位置と、を自発的または自然に取り入れることを可能にし、
− 入射した、または遠くの光源から反射した偏光を大きく減衰する、上部領域を通した視力、
− または、眼鏡着用者の自由裁量で、遠視野光源の減衰の程度を修正するための、中央領域を通した視力、
− または、近視野の観察のために減衰を生じない、下部領域を通した視力、
のいずれかを可能にする。

欧州特許出願公開第０３４１５１９号明細書、仏国特許発明第２６９３５６２号明細書および仏国特許発明第２９７５７９２号明細書の各文献は、眼鏡のフレームが光センサを備え、眼鏡のレンズが液晶層を含み、センサは、センサに到達する光量に応じた信号を発し、電子回路が、センサによって受光された光量が増加した場合に、液晶の透過率が減少するようにして液晶を制御する、眼鏡を開示している。

仏国特許発明第２７８１２８９号明細書の文献は、光センサに到達する光量に応じてパワーが増加する信号を発する光センサと、センサに接続され、かつ、センサが発する信号のパワーとともにパワーが増加する二次ＡＣ信号を発する電子回路と、電子光学画面を有するレンズと、を眼鏡のフレームが備え、電子回路は、二次信号の周波数を変化させ、光量の増加が眼鏡レンズの透過率の増加を引き起こす、眼鏡を開示している。

最後に、国際公開第２０１２／０３６６３８号の文献は、眼鏡のレンズが、遠視用の上部領域と、近視用の下部領域と、可変透明度の要素と、を含む、液晶眼鏡を開示している。近視モードにおいて、遠視用のレンズ領域は、不透明とされ、近見視力用のレンズ領域は、クリアすなわち透明である。遠視モードにおいて、遠視および近視用のレンズ領域が、クリアすなわち透明である。これらの眼鏡の目的は、上部領域の使用を適応させる代わりに、レンズの上部領域を、遠視用に用い、下部領域を、近視用に用いることを、着用者に促して、近視を治療または防止することである。

本発明は、この文脈にて作用するものであり、まぶしい光を回避するための、ほぼゼロの光透過性と、視野内にまぶしい光源が無い場合に鮮明な視力を可能にするための、特に約１００％の最大の光透過性と、を有することが可能であり、一方の透過状態から他方の透過状態への移行が緩やかである、特に眼鏡レンズを形成するための、適応型光学フィルタを提供する目的を有する。

この目的のために、本発明の主題は、眼鏡レンズ用の適応型光学フィルタであって、少なくとも２つの分離領域（１０＿Ｍ，１０＿Ｓ）を備え、一方が好ましくは他方の上に配置され、少なくとも１つの光学特性の瞬間値によって領域の各々が規定され、光学特性が、好ましくは、光透過係数である。

本発明によれば、適応型光学フィルタ（１０）における少なくとも１つの領域（１０＿Ｍ，１０＿Ｓ）の光学特性（ＣＴ）は、最大値（ＣＴ_ＭＡＸ）と最小値（ＣＴ_ｍｉｎ）との間で経時的に変化する。

好ましくは、下部領域の透過係数は、上部領域の透過係数よりも高い。

個別に、または組み合わせて考慮されるべき、本発明の他の特徴によれば、
− 適応型光学フィルタにおける少なくとも１つの領域の光透過係数は、パルス幅変調に従って変化し、
− 適応型光学フィルタにおける少なくとも１つの領域は、液晶セルを有し、
− 適応型光学フィルタにおける少なくとも１つの領域は、微小光学電気機械システムを有し、
− 適応型光学フィルタは、２つの領域を有し、各々の領域の光透過係数が最大値と最小値との間で経時的に変化し、
− 一方の領域の光透過係数は、他方の領域の光透過係数に依存し、
− 適応型光学フィルタにおける少なくとも１つの領域の光透過係数は、パルス幅変調サイクルのデューティサイクルに依存し、
− 一方の領域の光透過係数のパルス幅変調サイクルのデューティサイクルは、隣接する領域の光透過係数のパルス幅変調サイクルのデューティサイクルに依存し、
− 光透過係数は、光センサから発せられた制御信号により制御され、
− 光センサは、信号値が眼鏡着用者の前方の景色から受光した光量に依存する信号を発し、
− 光透過係数は、手動の制御信号により制御され、および／または、
− 適合型光学フィルタは、領域を備え、その領域の光透過係数は経時的に一定である。

本発明の他の目的、特徴および利点は、添付の図面を参照して、例示的な非限定の実施形態に関してこれより提供される説明から、より明らかとなるであろう。
本発明に従い作製された適合型光学フィルタの斜視図を概略的に示す図である。 本発明に従い作成された、２つのフィルタが組み込まれた、１個の眼鏡を、動作状態にて模式的に示す図である。 本発明に従い作成された、２つのフィルタが組み込まれた、１個の眼鏡を、動作状態にて模式的に示す図である。 図２Ａにて示される状態を説明する、動作グラフを示す図である。 図２Ｂにて示される状態を説明する、動作グラフを示す図である。 本発明にて用いられる様々な信号の時間的変化のグラフを示す図である。 本発明にて用いられる様々な信号の時間的変化のグラフを示す図である。 第２の実施形態に係る、図１のフィルタを、非常に大きなスケールで模式的に斜視で示す図である。

図１は、本発明の示唆に従い作製された適合型光学フィルタの概略斜視図を示している。この図に示される非限定の例において、その全体が参照符号１０で示されるフィルタは、
− 下部領域１０＿Ｉと、
− 中央領域１０＿Ｍと、
− 上部領域１０＿Ｓと、
の３つの領域を含む。

下部領域１０＿Ｉは、最大値である固定された透過係数ＣＴ_Ｉを有する。換言すると、下部領域１０＿Ｉは、光を最大限通過させる。

上部領域１０＿Ｓは、電気信号の制御で経時的に変化する光透過係数ＣＴ_Ｓを有する。この透過係数ＣＴ_Ｓは、最大量の光が透過される最大値ＣＴ_ＭＡＸと、最小量の光が透過される最小値ＣＴ_ｍｉｎとの間における任意の値をとることができる。

中央領域１０＿Ｍは、経時的に変化する光透過係数ＣＴ_Ｍを有し、よって、その瞬間値は、常に固定値ＣＴ_Ｉと可変値ＣＴ_Ｓとの間に含まれる。

図１のフィルタは、図２Ａ〜図２Ｂおよび図３Ａ〜図３Ｂに示されるように、眼鏡に装着されることを意図している。

図２Ａおよび図２Ｂは、眼鏡を示しており、眼鏡のレンズのそれぞれに、２つの動作状態にある、本発明に従い作製された少なくとも１つのフィルタが組み込まれている。

ここで、
− 図２Ａでは、眼鏡のレンズのそれぞれが、下部領域１０＿Ｉと、中央領域１０＿Ｍと、上部領域１０＿Ｓと、を含む眼鏡が見られ、
− 図３Ａでは、図２Ａの線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う、この縦線に沿って横座標を取った、これらの眼鏡レンズの透過係数の変化が見られる。

図２Ａおよび図３Ａは、下部領域１０＿Ｉが、この下部領域１０＿Ｉの全体の高さにわたって一定の、最大値の透過係数ＣＴ_Ｉを有することを、明らかに示している。

同様に、上部領域１０＿Ｓは、この上部領域１０＿Ｓの全体の高さにわたって一定であり、かつ、下部領域１０＿Ｉの透過係数の値ＣＴ_Ｉよりも低い値ＣＴ_Ｓである、光透過係数ＣＴ_Ｓを有している。示される例において、上部領域１０＿Ｓの透過係数の値ＣＴ_Ｓは、最小値ＣＴ_ｍｉｎに等しい。

中央領域１０＿Ｍは、変化する透過係数ＣＴ_Ｍを有し、その値は、隣接する下部領域１０＿Ｉおよび上部領域１０＿Ｓの透過係数ＣＴ_ＩおよびＣＴ_Ｓの値の間に含まれる。例えば、ＣＴ_Ｍの瞬間値は、あるいは、どの時点でも、値ＣＴ_Ｉおよび値ＣＴ_Ｓの相加平均に等しい。

本発明によれば、既に上述したように、透過係数は、経時的に変化する上部領域１０＿ＳのＣＴ_Ｓおよび中央領域１０＿ＭのＣＴ_Ｍであり、
− 上部領域１０＿Ｓの光透過係数ＣＴ_Ｓは、経時的に変化し、かつ、最大量の光が透過される最大値ＣＴ_ＭＡＸと、最小量の光が透過される最小値ＣＴ_ｍｉｎと、の間に含まれる任意の値を取ることができ、
− 中央領域１０＿Ｍの光透過係数ＣＴ_Ｍは、常に、
○ 上部領域１０＿Ｓの光透過係数の可変の瞬間値ＣＴ_Ｓと、
○ 下部領域１０＿Ｉの光透過係数の固定された最大値ＣＴ_Ｉと、
の間に含まれており、
− 光透過係数ＣＴ_Ｍは、例えば、一定の値ＣＴ_Ｉおよび可変の値ＣＴ_Ｓの相加平均に等しい。

これは、実際に、図２Ｂおよび図３Ｂにて見ることができ、これらの図から、次のことが明らかである。

− 光透過係数ＣＴ_Ｓは、その最大値ＣＴ_ＭＡＸを取っており、
− 光透過係数ＣＴ_Ｍは、上部領域１０＿Ｓの透過係数の新たな値ＣＴ_Ｓと、下部領域１０＿Ｉの透過係数の一定値ＣＴ_Ｉとの間に、なお含まれる。

従って、本発明によれば、適合型光学フィルタを備えた眼鏡レンズが、実際に作製され、前記フィルタは、
− その上部領域１０＿Ｓにおいて、
○ 眼鏡着用者の視野内の光源によるまぶしい光を防止するための、ほぼゼロの最小値ＣＴ_ｍｉｎと、
○ 眼鏡着用者が、その前方の景色において遠方を観察することを可能にするための、この透過係数を変化させるために用いられる技術が許容する、最も高い最大値ＣＴ_ＭＡＸと、
の間で変化する、光透過係数ＣＴ_Ｓを示すことが可能であり、
− その下部領域１０＿Ｉにおいて、眼鏡着用者がその前方の近視野内の物体を完全に区別することを可能にするための、最大値の一定の光透過係数ＣＴ_Ｉを示すことが可能であり、
− その中央領域１０＿Ｍにおいて、下部領域１０＿Ｉおよび上部領域１０＿Ｓにより生じる減衰がいかなるものであっても、眼鏡着用者がこれらにより生じる減衰の突然の変化に遭遇しないようにするために、下部領域１０＿Ｉの透過係数の一定値ＣＴ_Ｉと上部領域１０＿Ｓの透過係数の可変値ＣＴ_Ｓとの間に、どの時点でもその値が含まれる、光透過係数ＣＴ_Ｍを示すことが可能である。

様々な技術が、上述の本発明を実施するための、経時的に変化する透過係数を有するフィルタの作製、例えば眼鏡レンズの作製を、可能にする。

第１の実施形態によれば、眼鏡レンズの構成材料として、場合によっては、液晶セルが用いられ、液晶セルは電気信号で制御される。

従来、液晶セルは、液晶層を密閉する、偏光子と検光子との２つの偏光フィルタを有する。透明電極たちは、液晶層に向いた偏光フィルタの面に配置され、これら２つの電極の間に電界を印加することが、液晶層の偏光状態を切り換え、よって、セルにより、セルが不透明となるゼロの値と、セルが最大の透明度を有する最大値との間で光透過係数を変更することを可能にする。

好ましくは、図４Ａおよび図４Ｂのグラフに示されるように、デジタルの、すなわち交互に切り換わる、好ましくはパルス幅変調（パルス幅変調ＰＷＭ）された、プリセット周波数を有する信号が、液晶１６Ｓまたは１６Ｍの透過係数を制御する電気制御信号として、好ましくは用いられる。

以下の説明において、上部領域１０＿Ｓの透過係数ＣＴ_Ｓの制御だけを説明する。これらの説明は、中央領域１０＿Ｍの透過係数ＣＴ_Ｍの制御と容易に入れ替え可能である。

電気制御信号は、場合によっては、眼鏡着用者により直接作動される手動制御（不図示）から発せられ、上部領域１０＿Ｓの透過係数を制御する。

好ましくは、電気制御信号は、場合によっては、光センサ（不図示）から発せられ、光センサは、眼鏡レンズの領域、特に、眼鏡着用者の前方に位置する景色から発せられる輝度に依存するその上部領域１０＿Ｓを有するフィルタの透過係数を自動的に制御するために、眼鏡着用者の前方の景色から光センサが受光する光量に、その値に依存する信号を発し、かつ、この信号をＰＷＭ符号化デジタル制御信号Ｓ_Ｃに変換する回路と連携する。

図４Ａに示すように、この制御信号Ｓ_Ｃは、期間ｔ_１における値Ｓ_ＣＭＡＸと期間ｔ_２における値Ｓ_Ｃｍｉｎとの間で変化し、期間ｔ_１および期間ｔ_２の合計は、交互に切り換わる信号Ｓ_Ｃの期間Ｔを規定し、この信号は、また、デューティサイクルαによって特徴付けられる。

信号Ｓ_Ｃのデューティサイクルαは、期間Ｔに対する信号が最大となる期間ｔ_１の比率により規定されることが想起され、従って、次式により、０から１００％まで変化する。

この制御信号Ｓ_Ｃは、また、眼鏡レンズ１０の上部領域１０＿Ｓの透過係数を制御する。

図４Ｂに示されるように、透過係数ＣＴ_Ｓは、信号Ｓ_Ｃに応じて、期間ｔ_１の値ＣＴ_ＭＡＸと期間ｔ_２の値ＣＴ_ｍｉｎとの間で、信号Ｓ_Ｃと同じデューティサイクルαおよび同じ周波数νにより変化する。

値ＣＴ_ＭＡＸは、眼鏡レンズ１０がその最大透明度となる値である。ほとんどの場合、液晶画面は、どのような電気的励起もない、すなわち休止状態にて、この状態となっており、電界効果のみでは不透明である。これらの場合、値ＣＴ_ＭＡＸは、眼鏡レンズ１０を形成する液晶の最小の励起に対応する。

特定の場合では、液晶画面の休止状態は、液晶がその最大不透明度となり、電界効果のみで透明となる可能性がある。このような場合、値ＣＴ_ＭＡＸは、眼鏡レンズ１０の上部領域１０＿Ｓを形成する液晶の最大励起に対応する。

上記の説明は、必要な変更を加えて、眼鏡レンズ１０の透過係数の値ＣＴ_ｍｉｎにも当てはまる。

図４Ｂのグラフは、これらの眼鏡レンズの励起信号の変化ではなく、眼鏡レンズ１０の上部領域１０＿Ｓの透過係数ＣＴ_Ｓの変化を示している。

眼鏡着用者は、眼鏡レンズ１０を通して、その前方の景色を観察することが可能であり、眼鏡レンズ１０の上部領域１０＿Ｓは、
− 景色の輝度に依存して、リアルタイムで、この景色が明るいほど、可変透過性の眼鏡レンズの上部領域１０＿Ｓが、眼鏡着用者に到達する光をより減衰するように適応され、
− または、眼鏡着用者によって得られた設定値に従って、レンズ１０の上部領域１０＿Ｓによってもたらされる、着用者が見たい減衰に依存して、適応される、
透過係数を有する。

眼鏡レンズ１０の上部領域１０＿Ｓの透過係数ＣＴ_Ｓの自動または手動による変化は、周波数νで、かつデューティサイクルαで、眼鏡レンズの最大および最小の透明度状態の連続により得られる。周波数νは、眼鏡着用者に対するいかなるちらつき効果も防ぐために、十分に高く選択される。周波数νは、例えば、残像効果からの利益を十分に得るために、１００Ｈｚよりも高くする。

その結果、眼鏡着用者により知覚される平均透過係数は、α＝０でのＣＴ_ｍｉｎと、α＝１００でのＣＴ_ＭＡＸとの間で変化することが可能である。

眼鏡レンズ１０の中央領域１０＿Ｍの透過係数ＣＴ_Ｍの自動または手動による変化も、同様にして、同じ周波数νで、眼鏡レンズ１０のこの領域１０＿Ｍの最大および最小の透明状態の連続により得られる。

隣接する領域１０＿Ｉおよび１０＿Ｓの透過係数の値の間に、その値が常に含まれる領域１０＿Ｍの透過係数ＣＴ_Ｍを得るために、一実施形態によれば、中央領域１０＿Ｍの透過係数ＣＴ_Ｍのデューティサイクルα（ＣＴ_Ｍ）は、あるいは、上部領域１０＿Ｓの透過係数ＣＴ_Ｓのデューティサイクルα（ＣＴ_Ｓ）の単純関数であり、例えば、次式のようになる。

変形例によれば、下部領域１０＿Ｉは、液晶を含まず、例えば、単純な透明レンズから成り、この領域の透過係数ＣＴ_Ｉの値は、１００％に近い値に達する可能性がある。

よって、本発明によれば、適合型光学フィルタが、実際に、眼鏡レンズ用に作製されており、前記フィルタは、
− 眼鏡着用者がその前方の近視野内の物体を完全に区別することを可能にするための、光透過係数ＣＴ_Ｉが一定かつ最大値、好ましくは約１００％である領域１０＿Ｉと、
− 光透過係数ＣＴ_Ｓが、
○ 眼鏡着用者の遠視野内の光源によるまぶしい光を防止するための、ほぼゼロの最小値ＣＴ_ｍｉｎと、
○ 眼鏡着用者が、その前方の景色において遠視野を観察することを可能にするために、この透過係数を変化させるために用いられる技術により許容される、最も高い最大値ＣＴ_ＭＡＸと、
の間で変化する、領域１０＿Ｓと、
の少なくとも２つの領域を有する。

透過係数を制御する制御信号が、輝度センサから発せられる場合、適合型光学フィルタの透過係数は、眼鏡着用者により観察される景色の輝度に依存して、輝度が高いほど、適合型光学フィルタが暗くなるように、またはその逆も同様に、リアルタイムで調整される。

眼鏡着用者の快適さのために、本発明によれば、第３の領域１０＿Ｍを、加えることが可能であり、この第３の領域では、光透過係数ＣＴ_Ｍが変化し、その値が、どの時点でも、隣接する領域１０＿Ｉおよび１０＿Ｓの透過係数の値の間に含まれたままとなる。

さらに良好な眼鏡着用者の快適さのために、固定された最小の透過係数ＣＴ_Ｉを有する下部領域１０＿Ｉと、可変の透過係数ＣＴ_Ｓを有する上部領域１０＿Ｓとの間における中央領域の数は、増える可能性があり、各中央領域は、隣接する領域の透過係数の間に含まれる光透過係数を有する。

同じ結果を得るために、本発明の他の実施形態を考えてもよい。

可変透過係数の材料として、液晶セルを用いる代わりに、図５に模式的に示されるような、微小光学電気機械システム（頭字語ＭＯＥＭＳまたはＭＥＭＳにより知られている）が用いられる可能性がある。このようなシステムは、例えば、読者が参照可能な、米国特許第４２４８５０１号または米国特許第５７８４１８９号の文献で述べられている。

このようなシステムも、電気信号によって制御可能であり、それらシステムの光透過係数は、本発明に適合する周波数にて、かつデューティサイクルを有して、制御することが可能である。

勿論、本発明は、上述の実施形態に限定されず、実際には、対照的に、当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、これに対して多くの変更を行うことが可能である。

Claims (13)

1. 少なくとも１つの光学特性の瞬間値によってそれぞれ規定されている、少なくとも２つの分離領域（１０＿Ｍ，１０＿Ｓ）を備える、眼鏡レンズ用の適応型光学フィルタ（１０）であって、
   前記適応型光学フィルタ（１０）における少なくとも１つの領域（１０＿Ｍ，１０＿Ｓ）の光学特性（ＣＴ）は、最大値（ＣＴ_ＭＡＸ）と最小値（ＣＴ_ｍｉｎ）との間で経時的に変化する、ことを特徴とする適応型光学フィルタ（１０）。
2. 前記光学特性が光透過係数（ＣＴ）である、ことを特徴とする請求項１に記載の適応型光学フィルタ（１０）。
3. 前記適応型光学フィルタ（１０）における少なくも１つの領域（１０＿Ｍ，１０＿Ｓ）の光透過係数（ＣＴ）が、パルス幅変調（ＰＷＭ）に従って変化する、ことを特徴とする請求項２に記載の適応型光学フィルタ。
4. 前記適応型光学フィルタ（１０）における少なくも１つの領域（１０＿Ｍ，１０＿Ｓ）は、液晶セルを有する、ことを特徴とする請求項２に記載の適応型光学フィルタ。
5. 前記適応型光学フィルタ（１０）における少なくとも１つの領域（１０＿Ｍ，１０＿Ｓ）が、微小光学電気機械システム（ＭＥＭＳ）を有する、ことを特徴とする請求項２に記載の適応型光学フィルタ。
6. ２つの領域（１０＿Ｍ，１０＿Ｓ）を有し、それぞれの領域（１０＿Ｍ，１０＿Ｓ）の光透過係数（ＣＴ）が、最大値（ＣＴ_ＭＡＸ）と最小値（ＣＴ_ｍｉｎ）との間で経時的に変化する、ことを特徴とする請求項２に記載の適応型光学フィルタ。
7. 一方の前記領域（１０＿Ｍ）の光透過係数（ＣＴ）は、他方の前記領域（１０＿Ｓ）の光透過係数（ＣＴ）に依存する、ことを特徴とする請求項６に記載の適応型光学フィルタ。
8. 前記適応型光学フィルタ（１０）における少なくとも１つの領域（１０＿Ｍ，１０＿Ｓ）の光透過係数（ＣＴ）は、前記パルス幅変調（ＰＷＭ）サイクルのデューティサイクル（α）に依存する、ことを特徴とする請求項３に記載の適応型光学フィルタ。
9. 一方の前記領域（１０＿Ｍ）の光透過係数（ＣＴ）のパルス幅変調（ＰＷＭ）サイクルのデューティサイクル（α）は、隣接する領域（１０＿Ｓ）の前記光透過係数（ＣＴ）のパルス幅変調（ＰＷＭ）サイクルのデューティサイクル（α）に依存する、ことを特徴とする請求項７および請求項８に記載の適応型光学フィルタ。
10. 前記光透過係数は、光センサから発せられた制御信号により制御される、ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の適応型光学フィルタ。
11. 前記光センサは、信号値が眼鏡着用者の前方の景色から受光した光量に依存する信号を発する、ことを特徴とする請求項１０に記載の適応型光学フィルタ。
12. 前記光透過係数は、手動の制御信号により制御される、ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の適応型光学フィルタ。
13. 領域（１０＿Ｉ）を備え、前記領域の光透過係数（ＣＴ_Ｉ）が経時的に一定である、ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれかに記載の適応型光学フィルタ。

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