JP5358749B1 - 光学装置 - Google Patents

Abstract

液晶等に印加する電圧を周期的に変化させて、光学装置を制御する場合がある。しかしながら、当該電圧の周期と、信号等の外部の光の点滅周期とが近いと、フリッカが発生する。
光学装置は、ユーザの目の前方に設けられ、印加される電圧によって外部からの光の透過率を変化させる透過率変化部と、前記透過率変化部に印加する電圧を高電圧と低電圧とで周期的に切り替えて制御する電圧制御部とを備え、前記電圧制御部は、前記透過率変化部の透過率が最小値の状態から電圧を切り替えて最大値へと変化する場合に安定化に要する時間と、前記透過率変化部の透過率が最大値の状態から電圧を切り替えて最小値へと変化する場合に安定化に要する時間との和よりも短い周期で、前記電圧を切り替える。

Description

本発明は、光学装置に関する。

液晶等に電圧を印加することによって、透過率を変化させることができる眼鏡等の光学装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
［特許文献１］ 特開昭４８−９８８４６号公報

ここで、液晶等に印加する電圧を周期的に変化させて、光学装置を制御する場合がある。しかしながら、当該電圧の周期と、信号等の外部の光の点滅周期とが近いと、フリッカが発生するという課題がある。

本発明の第１の態様においては、ユーザの目の前方に設けられ、印加される電圧によって外部からの光の透過率を変化させる透過率変化部と、前記透過率変化部に印加する電圧を高電圧と低電圧とで周期的に切り替えて制御する電圧制御部とを備え、前記電圧制御部は、前記透過率変化部の透過率が最小値の状態から電圧を切り替えて最大値へと変化する場合に安定化に要する時間と、前記透過率変化部の透過率が最大値の状態から電圧を切り替えて最小値へと変化する場合に安定化に要する時間との和よりも短い周期で、前記電圧を切り替える光学装置を提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

光学装置１０の全体構成図である。 透過率変化部１６の分解斜視図である。 光学装置１０の制御系のブロック図である。 前方透過率と傾斜透過率との関係を説明する図である。 透過率変化部１６の複数の関係を説明する図である。 透過率変化部１６の複数の関係を説明する図である。 図２に示す透過率変化部１６と異なるラビング方向及び透過軸を有する透過率変化部１６の分解斜視図である。 図２に示す透過率変化部１６と異なるラビング方向及び透過軸を有する透過率変化部１６の分解斜視図である。 図２に示す透過率変化部１６と異なるラビング方向及び透過軸を有する透過率変化部１６の分解斜視図である。 図２に示す透過率変化部１６と異なるラビング方向及び透過軸を有する透過率変化部１６の分解斜視図である。 図２に示す透過率変化部１６と異なるラビング方向及び透過軸を有する透過率変化部１６の分解斜視図である。 図２に示す透過率変化部１６における、液晶部材３８に印加される電圧と、透過率の変化との関係を説明する図である。 図７に示す透過率変化部１６における、液晶部材３８に印加される電圧と、透過率の変化との関係を説明する図である。 図８に示す透過率変化部１６における、液晶部材３８に印加される電圧と、透過率の変化との関係を説明する図である。 図９に示す透過率変化部１６における、液晶部材３８に印加される電圧と、透過率の変化との関係を説明する図である。 図１０に示す透過率変化部１６における、液晶部材３８に印加される電圧と、透過率の変化との関係を説明する図である。 図１１に示す透過率変化部１６における、液晶部材３８に印加される電圧と、透過率の変化との関係を説明する図である。 液晶部材３８に印加される電圧のデューティ比と、透過率の安定化までの時間の関係を示す図である。 デューティ比と、透過率変化部１６の透過率との関係を示すグラフである。 高電圧の複数のデューティ比に対する透過率波形ＷＡの実験結果である。 図２０における数値データである。 外部光源の周期と、透過率変化部１６に印加される電圧の周期が近い場合の図である。 外部光源の周期と、透過率変化部１６に印加される電圧の周期が近い場合において、電圧がデューティ制御されている図である。 外部光源の周期に比べて、本実施形態のように、透過率変化部１６に印加される電圧の周期が極めて短い場合の図である。 太陽の位置を説明する図である。 太陽の位置と照度との関係を示すグラフである。 光学装置１０による透過率制御処理のフローチャートである。 入射側透明電極を変更した光学装置１１０の全体構成図である。 光学装置１１０の透過率変化部１１６の分解斜視図である。 光学装置１１０の制御系のブロック図である。 光学装置１０における電圧テーブル６６の図である。 光学装置１１０における電圧テーブル１６６の図である。 ２個の光量検出部を有する光学装置２１０の全体構成図である。 前方光量検出部２７０及び複数の分割透過領域２７２ａ、２７２ｂ、２７２ｃ、２７２ｄの全体斜視図である。 図３４に示す前方光量検出部２７０及び分割透過領域２７２の動作を説明する図である。 図３４に示す前方光量検出部２７０及び分割透過領域２７２の動作を説明する図である。 図３４に示す前方光量検出部２７０及び分割透過領域２７２の動作を説明する図である。 図３４に示す前方光量検出部２７０及び分割透過領域２７２の動作を説明する図である。 複数の前方光量検出部２７４ａ、２７４ｂ、前方透過部２７６及び低透過部２７８ａ、２７８ｂの全体斜視図である。 図３９に示す前方光量検出部２７４の動作を説明する図である。 図３９に示す前方光量検出部２７４の動作を説明する図である。 図３９に示す前方光量検出部２７４の動作を説明する図である。 図３９に示す前方光量検出部２７４の動作を説明する図である。 λ／２位相差板３７８を設けた透過率変化部３１６の分解斜視図である。 λ／２位相差板４７８を設けた透過率変化部４１６の分解斜視図である。 変更した透過率制御処理のフローチャートである。 目標透過率テーブル８０の図である。 透過率、平均化光量、検出された光量の時間変化を測定した実験結果のグラフである。 透過率、平均化光量、検出された光量の時間変化を測定した実験結果のグラフである。 放電部５８０及び監視部５８２を設けた光学装置５１０のブロック図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、光学装置１０の全体構成図である。図１に示すように、光学装置１０の一例は、眼鏡である。図１に矢印で示すように、光学装置１０を装着したユーザから見て上下左右前後を、光学装置１０の上下左右前後方向とする。

光学装置１０は、枠体１２と、電源部１４と、一対の透過率変化部１６、１６と、近接センサ１８と、前方光量検出部２０と、制御部２２とを備える。

枠体１２は、電源部１４と、一対の透過率変化部１６と、近接センサ１８と、前方光量検出部２０と、制御部２２とを保持する。枠体１２は、左右一対の腕部２４、２４と、枠本体部２６とを有する。一対の腕部２４の前端部は、それぞれ枠本体部２６の左右の端部に連結されている。腕部２４の後端部は、ユーザの耳にかけられる。これにより、枠本体部２６が、一対の透過率変化部１６とともに、ユーザの目の前方に配置される。枠本体部２６は、一対の透過率変化部１６を支持する。

電源部１４は、制御部２２によって制御されて、一対の透過率変化部１６と、近接センサ１８と、前方光量検出部２０と、制御部２２とに電圧を印加する。電源部１４の一例は、充電可能な二次電池である。二次電池の一例は、リチウム電池、ニッケル電池である。尚、電源部１４は、一次電池であってもよい。

一対の透過率変化部１６は、枠本体部２６に保持されて、ユーザの左目及び右目の前方に設けられる。一対の透過率変化部１６、１６は、電源部１４から出力されて制御部２２によって調節されて印加される電圧によって、外部から入射する光の透過率を変化させる。

近接センサ１８は、枠本体部２６の中央部の後面、即ち、ユーザ側に配置されている。近接センサ１８は、制御部２２に実装されて、制御部２２と接続されている。近接センサ１８は、枠本体部２６の後方の物体の有無を検出して、有無に関する情報を出力する。従って、近接センサ１８は、光学装置１０がユーザに装着されると、枠本体部２６の後方にユーザが存在することを検出して、有無に関する情報の一例である存在信号を制御部２２へと出力する。近接センサ１８の一例は、赤外線等の光を後方へと出力する発光素子と、発光素子から出力された赤外線等の光を受光して電気信号に変換する受光素子である。従って、発光素子から出力された光が、光学装置１０を装着したユーザ等に反射されて、受光素子に受光される。この場合、近接センサ１８は、ユーザの存在を検出して存在信号を出力する。

前方光量検出部２０は、枠本体部２６の中央部の前面、即ち、入射側に配置されている。前方光量検出部２０は、制御部２２に実装されて、制御部２２と接続されている。前方光量検出部２０は、前方に向けて設けられている。尚、前方とは、水平方向及び鉛直方向からの傾斜が０°の真正面のみならず、水平方向及び鉛直方向に傾斜している方向も含む。前方光量検出部２０の一例は、フォトダイオードである。前方光量検出部２０は、前方から入射する外部からの光量を検出して、検出した光量を電気信号に変換して出力する。当該電気信号が、光量に関する情報の一例である。光量の一例は、照度［単位：ルクス（＝ｌｘ）］である。

制御部２２は、枠本体部２６の中央部に設けられている。制御部２２は、透過率変化部１６とフレキシブル配線によって接続されている。尚、制御部２２は、近接センサ１８及び前方光量検出部２０を実装することなく、フレキシブル配線によって接続してもよい。制御部２２は、光学装置１０の制御全般を司る。制御部２２の詳細は、後述する。

図２は、透過率変化部１６の分解斜視図である。光学装置１０は、ユーザに装着された状態では、前方が外部である。従って、外部からの光は、矢印Ａ１に示すように、前方または前方から鉛直方向に傾斜した方向から後方へと進行する。また、ユーザは、光学装置１０を装着すると、透過率変化部１６の後方の位置となる。

図２に示すように、透過率変化部１６は、入射側偏光板３０と、入射側基板３２と、入射側透明電極３４と、入射側配向膜３６と、液晶部材３８と、出射側配向膜４０と、出射側透明電極４２と、出射側基板４４と、出射側偏光板４６とを有する。入射側透明電極３４、入射側配向膜３６、液晶部材３８、出射側配向膜４０、及び、出射側透明電極４２は、偏光変調部の一例である。

入射側偏光板３０は、透過率変化部１６の最も入射側に配置されている。入射側偏光板３０は、入射側基板３２の出射側の面の全面を覆う。入射側偏光板３０は、矢印Ａ２で示すように、出射側から見て、水平方向から左回りに傾斜させた、透過軸を有する。入射側偏光板３０の透過軸の傾斜角度の一例は、出射側から見て、鉛直方向から右回り４５°である。入射側偏光板３０は、外部から入射する光、例えば、無偏光の自然光を、透過軸と平行な偏光方向の直線偏光にして出射する。

入射側基板３２は、入射側偏光板３０の出射側に配置されている。入射側基板３２は、光学的に等方なガラス等の光を透過可能な絶縁性の材料によって構成される。入射側基板３２は、入射側偏光板３０、入射側透明電極３４、入射側配向膜３６を保持する。

入射側透明電極３４は、入射側基板３２の出射側の面の全面にわたって形成されている。入射側透明電極３４は、導電性を有し、光を透過可能なＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の材料によって構成される。

入射側配向膜３６は、入射側透明電極３４の出射側の面の全面にわたって形成されている。入射側配向膜３６は、矢印Ａ３に示すように、出射側から見て、左下方のラビング方向を有する。入射側配向膜３６のラビング方向の一例は、出射側から見て、水平方向から左下方に４５°傾斜した方向である。入射側配向膜３６のラビング方向は、入射側偏光板３０の透過軸と平行である。入射側配向膜３６は、ラビング方向に沿って、液晶部材３８の液晶分子を配向させる。

液晶部材３８は、入射側配向膜３６及び入射側偏光板３０よりも出射側、即ち、ユーザ側に設けられている。液晶部材３８を構成する材料の一例は、ポジ型ネマティック液晶である。液晶部材３８は、入射側偏光板３０の透過軸と平行な偏光方向で、入射する直線偏光の偏光方向を、変調させて、出射する。偏光方向は、偏光状態の一例である。液晶部材３８は、電圧が印加されていない状態では、入射する直線偏光の偏光方向を９０°回転させる。一方、液晶部材３８は、電圧が印加されると、入射する直線偏光の偏光方向を９０°未満回転させて、または、回転させずに出射する。

出射側配向膜４０は、液晶部材３８の出射側の面の全面にわたって設けられている。換言すれば、出射側配向膜４０は、液晶部材３８よりもユーザ側に設けられている。これにより、液晶部材３８は、入射側配向膜３６及び出射側配向膜４０との間に配置される。出射側配向膜４０は、矢印Ａ４に示すように、出射側から見て、左上方のラビング方向を有する。換言すれば、出射側配向膜４０のラビング方向は、入射側配向膜３６のラビング方向と、水平方向では同じ左方向であって、鉛直方向では異なる上方向である。出射側配向膜４０のラビング方向の一例は、出射側から見て、水平方向から左上方に４５°傾斜した方向である。出射側配向膜４０のラビング方向は、入射側配向膜３６のラビング方向と直交する。出射側配向膜４０は、ラビング方向に沿って、液晶部材３８の液晶分子を配向させる。これにより、液晶部材３８は、ツイストネマティックモードとなる。

出射側透明電極４２は、出射側配向膜４０の出射側の面の全面にわたって設けられている。入射側透明電極３４及び出射側透明電極４２は、互いに対向して設けられている。これにより、液晶部材３８は、入射側透明電極３４及び出射側透明電極４２の間に設けられることになる。入射側透明電極３４及び出射側透明電極４２は、液晶部材３８の全面にわたって、略等電位で電圧を印加する。出射側透明電極４２は、入射側透明電極と同じ材料によって構成される。

出射側基板４４は、出射側透明電極４２の出射側の面の出射側に配置されている。出射側基板４４は、入射側基板３２と同じ材料によって構成される。出射側基板４４は、出射側配向膜４０、出射側透明電極４２、出射側偏光板４６を保持する。入射側基板３２及び出射側基板４４は、液晶部材３８を封止する。

出射側偏光板４６は、出射側基板４４の出射側の面の全面を覆う。出射側偏光板４６は、透過率変化部１６の最も出射側に配置されている。出射側偏光板４６は、矢印Ａ５で示すように、出射側から見て、水平方向から右回りに傾斜させた透過軸を有する。入射側偏光板３０の透過軸の傾斜角度の一例は、出射側から見て、鉛直方向から左回り４５°である。換言すれば、出射側偏光板４６の透過軸は、出射側配向膜４０のラビング方向と平行である。また、出射側偏光板４６は、入射側偏光板３０の透過軸と直交する透過軸を有する。従って、出射側偏光板４６は、液晶部材３８によって変調された直線偏光のうち、透過軸と平行な偏光方向を有する直線偏光を出射する。

図３は、光学装置１０の制御系のブロック図である。図３に示すように、制御部２２は、充電部５０と、液晶駆動部５２と、電圧制御部の一例である主制御部５４と、記憶部５６とを備える。

充電部５０は、電源部１４と、外部の電源とを接続する。充電部５０は、制御部２２からの指示に基づいて、電源部１４の充電の開始及び停止を制御する。充電部５０は、電源部１４の充電状態を、主制御部５４に出力する。

液晶駆動部５２は、電源部１４から電力を受ける。液晶駆動部５２は、入射側透明電極３４及び出射側透明電極４２を介して、液晶部材３８に電圧を印加する。液晶駆動部５２は、オペアンプ、アナログスイッチを有する。

主制御部５４の一例は、マイクロコンピュータである。主制御部５４は、充電部５０、液晶駆動部５２、及び、記憶部５６を介して、光学装置１０を制御する。

主制御部５４は、液晶駆動部５２を介して、透過率変化部１６に印加する電圧を制御する。具体的には、主制御部５４は、近接センサ１８から存在信号が入力されている状態では、入射側透明電極３４及び出射側透明電極４２を介して、透過率変化部１６に印加される電圧を制御する。主制御部５４は、近接センサ１８から存在信号が入力されていない状態では、透過率変化部１６に電圧を印加しない。換言すれば、主制御部５４は、存在信号が入力されている状態では、光学装置１０をオン状態にして、存在信号が入力されていない状態では、光学装置１０をオフ状態にする。また、主制御部５４は、充電部５０から取得した電源部１４の充電状態に基づいて、光学装置１０の電源のオン状態・オフ状態を切り替える。

主制御部５４は、前方光量検出部２０から取得した電気信号に基づいて、透過率変化部１６の液晶部材３８に印加する電圧を制御する。具体的には、主制御部５４は、液晶部材３８に印加する電圧を、高電圧と低電圧とを周期的に切り替えることによって制御する。高電圧の一例は、３Ｖであって、低電圧の一例は、０Ｖである。尚、主制御部５４は、高電圧を印加する場合、＋３Ｖと−３Ｖとを一周期ごとに交互に印加する。主制御部５４は、６００Ｈｚの間の周波数で高電圧と低電圧とを切り替える。ここで、主制御部５４は、左右の透過率変化部１６に印加する電圧を同期させている。

主制御部５４は、高電圧のデューティ比によって、透過率変化部１６の透過率を制御する。ここでいう、高電圧のデューティ比は、１周期、即ち、低電圧を印加する時間と高電圧を印加する時間の和に対する高電圧を印加する時間の比である。尚、以下の説明において、単にデューティ比と記載した場合、当該デューティ比は、高電圧のデューティ比を意味する。尚、主制御部５４は、透過率変化部１６の透過率が「０」とならないように、即ち、完全に遮光しないように電圧を制御する。より好ましくは、主制御部５４は、透過率変化部１６の透過率が８％以上となるように電圧を制御する。

更に、主制御部５４は、透過率変化部１６に印加する電圧のデューティ比によって、前方透過率と、傾斜透過率との関係を複数の異なる関係の間で切り替える。前方透過率は、前方から透過率変化部１６に入射する光の透過率である。例えば、前方透過率は、鉛直方向及び水平方向からの傾斜角度が０°の方向、即ち、真正面から透過率変化部１６に入射する光の透過率である。傾斜透過率は、前方透過率の光の入射方向よりも鉛直方向に傾斜した方向から透過率変化部１６に入射する光の透過率である。本実施形態では、傾斜透過率は、前方透過率の光の入射方向よりも上方に傾斜した方向から透過率変化部１６に入射する光の透過率である。例えば、傾斜透過率は、鉛直方向からの傾斜角度が４５°から６０°の方向から透過率変化部１６に入射する光の透過率である。尚、透過率の複数の関係については後述する。

図４は、前方透過率と傾斜透過率との関係を説明する図である。前方透過率は、図４に矢印Ｌ１で示す前方から透過率変化部１６に入射する光の透過率のことである。ここで、ユーザの目は、透過率変化部１６の中心の後方にあるとする。従って、前方透過率が高い場合、ユーザは、透過率変化部１６の中心部分の透過率が高い状態で、外部を見る。

傾斜透過率は、図４に矢印Ｌ２で示す前方から鉛直方向に傾斜した方向、例えば、斜め上方から透過率変化部１６に入射する光の透過率のことである。傾斜透過率の光が入射する方向の一例は、ユーザの目と透過率変化部１６の上端部とを結んだ方向である。尚、傾斜透過率の光が入射する方向は、人の視界の上限の方向であってもよい。傾斜透過率が低い場合、ユーザは、透過率変化部１６の上部の透過率が低い状態で、外部を見る。

図５及び図６は、透過率変化部１６の複数の関係を説明する図である。主制御部５４は、前方光量検出部２０から光量に関する情報を取得して、外部の光量を算出する。主制御部５４は、算出した光量と、記憶部５６に記憶されている光量閾値Ｔｈ０とを比較する。主制御部５４は、光量が光量閾値Ｔｈ０未満と判定すると、透過率変化部１６の液晶部材３８へ電圧を印加しない。これにより、液晶部材３８は、入射した直線偏光を９０°回転させて出射する。この結果、透過率変化部１６は、図５に示す関係となる。図５に示す関係は、前方透過率及び傾斜透過率が最も大きい状態である。換言すれば、光学装置１０は、電圧が印加されていない状態で透過率が最も大きくなるノーマリーホワイトモードである。図５に示す関係は、第１関係の一例である。

一方、主制御部５４は、光量が光量閾値Ｔｈ０以上と判定すると、透過率変化部１６の液晶部材３８に、予め定められたデューティ比で高電圧と低電圧とを周期的に印加する。これにより、液晶部材３８は、入射した直線偏光の一部または全部を９０°未満で回転させて出射する。この結果、透過率変化部１６は、図６に示す関係となる。図６に示す関係は、少なくとも傾斜透過率が図５に示す傾斜透過率よりも低い状態である。図５に示す前方及び前方から傾斜した方向における透過率変化部１６の平均透過率は、図６に示す前方及び前方から傾斜した方向における透過率変化部１６の平均透過率よりも高い。平均透過率は、例えば、鉛直方向に沿った透過率変化部１６の中心線ＣＬにおいて、水平方向に対して０°から透過率変化部１６の上端の方向（例えば、６０°）までの透過率の平均である。

また、図５から図６に切り替えた場合、前方透過率の変化は、傾斜透過率の変化に比べて小さい。図５に示す前方透過率に対する傾斜透過率の比は、図６に示す前方透過率に対する傾斜透過率の比以上となる。また、図５に示す前方透過率から図６に示す前方透過率を引いた差は、図５に示す傾斜透過率から図６に示す傾斜透過率を引いた差以下となる。図６に示す関係では、ユーザは、上方からの光が、前方の光よりも多く遮られた状態で、外部を見る。図６に示す関係は、第２関係の一例である。

次に、ラビング方向及び透過軸と、透過率変化部１６の前方透過率及び傾斜透過率の関係について説明する。まず、図２に示す透過率変化部１６と異なるラビング方向及び透過軸を有する透過率変化部について説明する。

図７、図８、図９、図１０、図１１は、図２に示す透過率変化部１６と異なるラビング方向及び透過軸を有する透過率変化部１６の分解斜視図である。尚、図７から図１１では、入射側偏光板３０、入射側配向膜３６、出射側配向膜４０、出射側偏光板４６以外の構成は省略する。図７から図１１の説明において、ラビング方向及び透過軸の方向は、出射側、即ち、ユーザから見た方向とする。図７から図１１の各透過率変化部のラビング方向及び透過軸のうち、図２と同じラビング方向及び透過軸については説明を省略する。

図７に示す透過率変化部１６ａでは、入射側配向膜３６のラビング方向は、水平方向から右上方に４５°傾斜した方向である。透過率変化部１６ａの出射側配向膜４０のラビング方向は、水平方向から右下方に４５°傾斜した方向である。

図８に示す透過率変化部１６ｂでは、出射側配向膜４０のラビング方向は、水平方向から右下方に４５°傾斜した方向である。

図９に示す透過率変化部１６ｃでは、入射側偏光板３０の透過軸は、鉛直方向と平行である。透過率変化部１６ｃの出射側偏光板４６の透過軸は、水平方向と平行である。

図１０に示す透過率変化部１６ｄでは、入射側配向膜３６のラビング方向は、鉛直方向に平行な下方である。透過率変化部１６ｄの出射側配向膜４０のラビング方向は、水平方向に平行な左方向である。

図１１に示す透過率変化部１６ｅでは、入射側偏光板３０の透過軸は、鉛直方向と平行である。透過率変化部１６ｅの入射側配向膜３６のラビング方向は、鉛直方向に平行な下方である。透過率変化部１６ｅの出射側配向膜４０のラビング方向は、水平方向に平行な左方向である。透過率変化部１６ｅの出射側偏光板４６の透過軸は、水平方向と平行である。

図１２は、図２に示す透過率変化部１６における、液晶部材３８に印加される電圧と、透過率の変化との関係を説明する図である。図１３、図１４、図１５、図１６、図１７は、それぞれ図７、図８、図９、図１０、図１１に示す透過率変化部１６における、液晶部材３８に印加される電圧と、透過率の変化との関係を説明する図である。図１２から図１７は、シミュレーションの結果である。図１２から図１７における各円の中心は、傾斜０°の前方を意味する。図１２から図１７における内側からｎ個目の円は、前方から（２０×ｎ）°の傾斜した方向を意味する。従って、一番小さい円は、前方から２０°傾斜した方向を意味する。また、最外周の円は、８０°傾斜した方向を意味する。尚、一般的な眼鏡において、レンズの上端部は、前方から上方へ４５°から６０°傾斜した方向にある。

図１２から図１７において、領域が白くなるほど、透過率が高くなることを意味する。黒色に近づくにつれて、透過率が低くなることを意味する。図１２から図１７は、直流電圧を印加した状態であるが、周期的に変化する電圧であっても、平均電圧が、図１２から図１７に示す電圧と等しければ、略同じ透過率の状態となる。

図１２に示すように、図２に示す透過率変化部１６は、印加される電圧が上がるにつれて、上方から傾斜透過率から徐々に低くなる。一方、図２に示す透過率変化部１６は、水平方向の透過率の分布は、電圧が上がってもほとんど変化しない。図１３に示すように、図７に示す透過率変化部１６ａは、印加される電圧が上がるにつれて、下方から傾斜透過率から徐々に低くなる。一方、図７に示す透過率変化部１６ａは、水平方向の透過率の分布は、電圧が上がってもほとんど変化しない。従って、図２及び図７に示す透過率変化部１６、１６ａは、水平方向の透過率の変化よりも、鉛直方向の透過率の変化の方が大きい。図１４に示すように、図８に示す透過率変化部１６ｂは、印加される電圧が上がるにつれて、右方から傾斜透過率から徐々に低くなる。一方、図８に示す透過率変化部１６ｂは、鉛直方向の透過率の分布は、電圧が上がってもほとんど変化しない。

ここで、図２に示す透過率変化部１６の入射側及び出射側のラビング方向は、それぞれ図７及び図８に示す透過率変化部１６ａ、１６ｂの入射側及び出射側のラビング方向と平行であるが、向きが異なる。従って、透過率が低くなり始める領域は、ラビング方向の向き、即ち、方向の正負に依存することがわかる。

図１５に示すように、図９に示す透過率変化部１６ｃは、印加される電圧が上がるにつれて、上方から傾斜透過率が徐々に低くなる。しかしながら、透過率変化部１６ｃでは、水平方向において傾斜透過率が低くなる領域が狭いことがわかる。ここで、図２に示す透過率変化部１６の入射側偏光板３０及び出射側偏光板４６の透過軸は、それぞれ図９に示す透過率変化部１６ｃの入射側偏光板３０及び出射側偏光板４６の透過軸と異なる。従って、透過率が低くなる領域の水平方向の広さは、透過軸に依存することがわかる。

図１６に示すように、図１０に示す透過率変化部１６ｄは、印加される電圧が上がるにつれて、左上方から傾斜透過率が徐々に小さくなる。また、透過率変化部１６ｄでは、図１２に示す例に比べて、傾斜透過率が低くなる領域が狭いことがわかる。これにより、傾斜透過率が低くなる方向はラビング方向に依存して、傾斜透過率が低くなる領域の広さは、ラビング方向と、透過軸との関係に依存することがわかる。

図１７に示すように、図１１に示す透過率変化部１６ｅは、印加される電圧が上がると、印加される電圧が上がるにつれて、左上方から傾斜透過率が徐々に小さくなる。また、透過率変化部１６ｅでは、図１６に示す例に比べて、傾斜透過率が低くなる領域が広いことがわかる。これにより、入射側のラビング方向と偏光方向が平行であって、出射側のラビング方向と偏光方向とが平行であると、傾斜透過率が低くなる領域が広くなることがわかる。

図１８は、液晶部材３８に印加される電圧のデューティ比と、透過率が安定化するまでの時間の関係を示す図である。図１８に示す例は、液晶部材３８をスーパーツイストネマティックモードとした場合である。図１８に示すように、透過率変化部１６の透過率は、電圧が高電圧から低電圧に切り替えられると、略最大値となって飽和する。

図１８に示すように、透過率変化部１６の透過率が、最小値から最大値に変化する場合、高電圧から低電圧に切り替えてから透過率が安定化するまでに必要な時間は、約７ｍｓである。ここでいう、透過率の安定化に要する時間とは、透過率変化部１６の透過率が最小値の状態から、電圧を切り替えて最大値になるまでの時間である。尚、６０Ｈｚの１周期は１６．６７ｍｓなので、１周期の間で低電圧が印加されている時間は８．３３ｍｓである。透過率が最小値から最大値に変化する場合、液晶部材３８の液晶分子は、直線状に配列した状態から、入射側から出射側に沿って捩れた状態に戻る。一方、透過率変化部１６の透過率が、最大値から最小値に変化する場合、低電圧から高電圧に切り替えてから透過率が安定化するまでに必要な時間は、約３００μｓである。従って、透過率が大きくなって安定化するまでの時間は、透過率が小さくなって安定化するまでの時間よりも長い。尚、透過率が最大値から最小値に変化する場合、液晶部材３８の液晶分子は、入射側から出射側に沿って捩れた状態から、直線状に配列した状態となる。

尚、ツイストネマティックモードでは、透過率変化部１６の透過率が、最小値から最大値に変化する場合、高電圧から低電圧に切り替えてから透過率が安定化するまでに必要な時間は、約５ｍｓである。但し、ツイストネマティックモードでは、高電圧から低電圧に切り替えてから透過率が変化し始めるのに、１ｍｓを要する。ツイストネマティックモードでは、透過率変化部１６の透過率が、最大値から最小値に変化する場合、低電圧から高電圧に切り替えてから透過率が安定化するまでに必要な時間は、約３００μｓである。

主制御部５４は、図１８の下部に示すように、例えば、６００Ｈｚで高電圧を印加する。図１８に示すように、主制御部５４は、透過率変化部１６の透過率が最小値の状態から電圧を切り替えて最大値へと変化する場合に安定化に要する時間と、透過率変化部１６の透過率が最大値の状態から電圧を切り替えて最小値へと変化する場合に安定化に要する時間との和よりも短い周期で、高電圧と低電圧とを切り替えている。より詳細には、主制御部５４は、透過率変化部１６の透過率が最小値の状態から、電圧を切り替えて最大値へと変化する場合に安定化に要する時間より短い周期で、高電圧と低電圧とを切り替えている。ここで、図１８の下部に示すように、一の周期において、複数のデューティ比が存在する。上述したようにこの複数のデューティ比は、透過率変化部１６の透過率と関係がある。この関係の具体例について説明する。

図１９は、デューティ比と、透過率変化部１６の透過率との関係を示すグラフである。図１９の下のグラフは、透過率変化部１６に印加される電圧の波形を示す。図１９の下のグラフにおいて、各電圧波形ＶＬ１から電圧波形ＶＬ５の周期は同じである。電圧波形ＶＬ１から電圧波形ＶＬ５のそれぞれにおいて、高電圧の値は互いに同じであり、低電圧の値は互いに同じである。電圧波形ＶＬ１から電圧波形ＶＬ５の順で、高電圧のデューティ比が徐々に小さくなる。図１９の上のグラフにおける透過率波形ＷＡ１から透過率波形ＷＡ５は、それぞれ電圧波形ＶＬ１から電圧波形ＶＬ５が印加された透過率変化部１６の前方透過率のグラフである。

図１９に示すように、透過率変化部１６の透過率は、印加される電圧の周期が液晶部材３８の安定化するまでの時間よりも短いので、最大値と最小値との間の一部の領域で振幅する。更に、高電圧のデューティ比は、透過率と関係がある。具体的には、電圧波形ＶＬ１等のようにデューティ比が高くなると、高電圧の時間が長くなる。従って、透過率が高い時間が短くなるので、透過率を時間で積算した積算透過率は低くなる。一方、電圧波形ＶＬ５のようにデューティ比が低くなると、低電圧の時間が長くなる。従って、透過率が高い時間が長くなるので、積算透過率は高くなる。尚、本実施形態では、主制御部５４は、電圧波形ＷＡ１と、電圧を印加しない状態とで、透過率変化部１６の透過率を切り替えるとする。

図２０は、高電圧の複数のデューティ比に対する透過率波形ＷＡの実験結果である。図２１は、図２０における数値データである。図２１におけるＤｕｔｙＮｏは、図２０の上段に記載の番号と対応している。図２０及び図２１のデータは、液晶部材３８として、９０°ツイストのＴＮモード液晶を適用した。図２０及び図２１のデータは、２．２ｍｓの周期、即ち、４５４Ｈｚの周波数で電圧を印加した。また、入射側偏光板３０の偏光方向と出射側の偏光方向との間の角度を９０°とした。図２０及び図２１からわかるように、高電圧のデューティ比が低くなるにつれて、積算透過率が高くなることがわかる。

次に、フリッカと、印加する電圧の周期との関係を説明する。図２２は、外部光源の周期と、透過率変化部１６に印加される電圧の周期が近い場合の図である。図２３は、外部光源の周期と、透過率変化部１６に印加される電圧の周期とが近い場合において、電圧がデューティ制御されている図である。図２４は、外部光源の周期に比べて、本実施形態のように、透過率変化部１６に印加される電圧の周期が極めて短い場合の図である。図２２から図２４の上段の図は、外部電源の明暗の時間変化を示す。当該上段の図において、黒色の領域は光源が点灯していない暗状態を示し、白色の領域は光源が点灯している明状態を示す。図２２から図２４の中段の図は、透過率変化部１６の透過率の時間変化を示す。当該中段の図において、黒色に近い領域ほど透過率が低い状態を示し、白色に近い領域ほど透過率が高い状態を示す。図２３では、透過率が徐々に且つ連続的に変化している。尚、図２４においては、透過率が低い領域を黒色の直線で示しているが、拡大すると透過率は図２３のように連続的に変化している。図２２から図２４の下段の図は、それぞれの上段の図と中段の図の領域を重ねた図である。尚、外部光源の一例は、５０Ｈｚから１２０Ｈｚ程度で点滅する信号機、蛍光灯等である。

図２２の下段の図に示すように、外部光源の周期と、印加される電圧の周期が近い場合、黒色の領域が連続する領域が増加する。この黒色の領域が連続する時間は、外部光源が消灯している状態、及び、透過率が低い状態の何れかの状態となる。従って、ユーザは、光学装置を装着した状態で、例えば、信号機の方向に視線を向けた場合、信号機の光が連続して見えない時間が長くなる。この結果、ユーザは、信号機の点滅と異なるフリッカを視認することになる。

一方、図１９において説明した透過率変化部１６に印加される電圧の周期が、液晶部材３８の安定化する時間よりも短い場合、図２３の中段に示すように、透過率変化部１６の透過率は、連続的に変化しつつ、最大値と最小値との間の一部の領域で振幅する。換言すれば、透過率変化部１６の透過率は、一定の値とならないとともに、最大値及び最小値にもならない。これにより、透過率変化部１６の透過率が積分されて平均化される。この場合、ユーザは、透過率変化部１６を透過する一定の光を常に視認できる。従って、例えば、図１９に示す透過率が最も低い透過率波形ＷＡ１の状態であっても、図２３の下段に示すように、透過率変化部１６は、点滅状態を緩和して、連続して信号機の光が見えない時間を信号機の消灯時間と一致させることができるので、フリッカを抑制できる。

また、図２４の下段の図に示すように、透過率変化部１６に印加される電圧の周期が外部光源の周期よりも極めて短い場合、黒色が連続する領域の時間が、外部光源の暗状態の時間とほとんど同じ時間となる。従って、ユーザは、光学装置１０を装着した状態で、信号機を見た場合、実際に信号機が点滅している状態とほぼ同じ点滅状態で光を見ることができる。これにより、透過率変化部１６は、フリッカを抑制できる。

更に、光学装置１０は、透過率変化部１６に印加される電圧の周期が、液晶部材３８の安定化する時間よりも短いので、透過率変化部１６の透過率は、最大値と最小値との間の一部の領域で振幅する。従って、光学装置１０は、透過率変化部１６の透過率を積分して平均化できるので、一定電圧が印加されることにより生じる透過率変化部１６の透過率の面内でのむらを平均化することができる。この結果、光学装置１０は、視野角による透過率のむらを低減できる。

次に、光量閾値の設定方法の一例について説明する。図２５は、太陽の位置を説明する図である。図２６は、太陽の位置と照度との関係を示すグラフである。

図２５に示すように、太陽がユーザの真上にある状態の太陽の位置をＳｕ１とする。時間の経過につれて、太陽が徐々に西に沈む位置をそれぞれ、位置Ｓｕ２からＳｕ５とする。位置Ｓｕ４では、太陽は西日の状態である。位置Ｓｕ５では、太陽は地平線ＬＨまたは水平線ＬＨの下に沈んでいるが、西の方向が明るい状態である。

図２６に示すように、これらの位置Ｓｕ１から位置Ｓｕ５において、前方光量検出部２０が検出する光量は、太陽が位置Ｓｕ１から位置Ｓｕ３に移動する間は増加するとともに、太陽が位置Ｓｕ３から位置Ｓｕ５に移動する間は減少する。従って、直射日光が強く光量の多い位置Ｓｕ２から位置Ｓｕ４の領域Ａａにおいて、透過率変化部１６の透過率が下がるように、光量閾値Ｔｈ０が、設定される。

図２７は、光学装置１０による透過率制御処理のフローチャートである。

図２７に示すように、透過率制御処理では、主制御部５４は、近接センサ１８がユーザを検出したか否かを判定する（Ｓ１０）。主制御部５４は、近接センサ１８がユーザを検出したと判定するまで待機状態となる（Ｓ１０：Ｎｏ）。ユーザが光学装置１０を装着すると、近接センサ１８は、ユーザを検出して、存在信号を主制御部５４へと出力すると、主制御部５４は、近接センサ１８がユーザを検出したと判定する（Ｓ１０：Ｙｅｓ）。

次に、主制御部５４は、光量を検出の要否を判定する検出時間ｔをリセットして「０」にする（Ｓ１２）。主制御部５４は、検出時間ｔが光量を検出する検出周期Ｐ０以上となったか否かを判定する（Ｓ１４）。主制御部５４は、検出時間ｔが検出周期Ｐ０以上となるまで、待機状態となる（Ｓ１４：Ｎｏ）。主制御部５４は、検出時間ｔが検出周期Ｐ０以上となったと判定すると（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、前方光量検出部２０から光量に関する情報を取得する（Ｓ１６）。

主制御部５４は、取得した光量に関する情報に基づいて、前方光量検出部２０によって検出された光量が光量閾値Ｔｈ０以上か否かを判定する（Ｓ１８）。

主制御部５４は、光量が光量閾値Ｔｈ０未満と判定すると（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、透過率変化部１６に電圧を印加しない。尚、主制御部５４は、透過率変化部１６に電圧を印加している状態では、当該電圧の印加を停止する（Ｓ２０）。これにより、図５及び図１２のＶ＝０Ｖに示すように、前方及び前方から傾斜した方向における透過率変化部１６の平均透過率が、高い状態となる。また、この状態では、傾斜透過率が大きいので、前方透過率に対する傾斜透過率の比は、大きい。

一方、主制御部５４は、光量が光量閾値Ｔｈ０以上と判定すると（Ｓ１８：Ｎｏ）、液晶駆動部５２を介して、透過率変化部１６に電圧を印加する（Ｓ２２）。ここで、主制御部５４は、上述したように、予め定められた高電圧のデューティ比で、高電圧と低電圧とを周期的に切り替えつつ印加する。例えば、主制御部５４は、時間平均した平均電圧が２Ｖとなるように、電圧を印加する。

これにより、図６及び図１２のＶ＝２．０Ｖに示すように、透過率変化部１６の前方透過率と傾斜透過率とが、電圧を印加していない状態に比べて、低くなる。この結果、前方及び前方から傾斜した方向における透過率変化部１６の平均透過率が、光量が光量閾値Ｔｈ０未満の場合に比べて、低くなる。また、前方透過率はほとんど変化しない状態で、傾斜透過率が小さくなるので、透過率変化部１６の前方透過率に対する傾斜透過率の比が、電圧を印加していない状態に比べて、小さくなる。

この後、主制御部５４は、近接センサ１８から存在信号を取得して、近接センサ１８がユーザを検出していると判定すると（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２以降を繰り返す。一方、主制御部５４は、近接センサ１８から存在信号を取得していない場合、近接センサ１８がユーザを検出していないと判定して（Ｓ２４：Ｎｏ）、透過率制御処理を終了する。

上述したように、光学装置１０では、主制御部５４が、前方透過率と傾斜透過率との関係が異なるように、透過率変化部１６に印加される電圧を制御する。これにより、光学装置１０は、異なる方向から異なる光量、例えば、正面からの光量に比べて斜め上方からの光量が多い場合、正面及び上方からの光量が略同じ場合等に対応することができる。

特に、光学装置１０では、主制御部５４は、斜め上方からの光量が多い場合、平均透過率を下げるとともに、上方の傾斜透過率が前方透過率よりも低くなるように、電圧を印加する。これにより、例えば、太陽が斜め上方に存在する場合でも、光学装置１０は、適切に光を遮蔽することができる。

光学装置１０では、図２に示すラビング方向を入射側配向膜３６及び出射側配向膜４０が有するので、電圧を印加することによって、透過率変化部１６は、前方透過率を略維持しつつ、上方の傾斜透過率から低くなる。従って、上述した効果を容易に奏することができる。

光学装置１０では、主制御部５４は、高電圧と低電圧とを液晶部材３８が安定化する時間よりも短い周期で切り替えて、透過率変化部１６に印加する。これにより、光学装置１０は、透過率変化部１６の透過率を最大値と最小値との間の一部の領域で振幅させることができる。これにより、ユーザは、光量が一定の値で振幅した状態で外部を見ることになるので、光学装置１０は、フリッカを緩和することができる。

光学装置１０は、主制御部５４が、高電圧と低電圧とを信号機等の点滅周期よりも極めて短い周期で切り替えている。これにより、光学装置１０は、ユーザの目に光がほとんど達しない時間が連続することを抑制できる。この結果、光学装置１０は、フリッカをより抑制することができる。

次に、上述した実施形態の一部を変更した実施形態について説明する。

図２８は、入射側透明電極を変更した光学装置１１０の全体構成図である。図２９は、光学装置１１０の透過率変化部１１６の分解斜視図である。図２８及び図２９に示すように、光学装置１１０は、入射側透明電極１３４を有する透過率変化部１１６を備える。入射側透明電極１３４は、３枚の分割電極１６０、１６２、１６４を有する。入射側透明電極１３４は、３枚の分割電極１６０、１６２、１６４によって、入射側基板３２の出射側の面を略全面にわたって覆う。分割電極１６０、１６２、１６４は、この順で、鉛直方向に沿って、配列されている。分割電極１６０、１６２、１６４のそれぞれの間には、隙間が形成されている。鉛直方向の隙間の幅の一例は、１５μｍである。これにより、分割電極１６０、１６２、１６４は、互いに電気的に絶縁される。分割電極１６０、１６２、１６４は、エッチングによってパターニングされる。

図３０は、光学装置１１０の制御系のブロック図である。図３０に示すように、主制御部５４は、液晶駆動部５２を介して、分割電極１６０、１６２、１６４と接続されている。主制御部５４は、分割電極１６０、１６２、１６４に印加する電圧の組み合わせである電圧組を記憶部５６から取得する。主制御部５４は、取得した電圧組に基づいて、分割電極１６０、１６２、１６４の電圧のデューティ比を個別に制御する。例えば、主制御部５４は、光量が光量閾値Ｔｈ０以上と判定すると、図１９に示す電圧波形ＶＬ１を分割電極１６０に印加して、電圧波形ＶＬ２を分割電極１６２に印加して、分割電極１６４に電圧波形ＶＬ５を印加する。一方、主制御部５４は、光量が光量閾値Ｔｈ０未満と判定すると、分割電極１６０、１６２、１６４に電圧を印加しない。これにより、主制御部５４は、前方透過率と傾斜透過率との関係、例えば、前方透過率と傾斜透過率との比の自由度を向上させることができる。

上述した各実施形態では、透過率変化部の透過率を２つの電圧、または、２つの電圧組によって制御する形態を示したが、電圧テーブルに示す複数の電圧または電圧組によって、複数の段階の透過率を制御してもよい。

図３１は、光学装置１０における電圧テーブル６６の図である。電圧テーブル６６は、記憶部５６に記憶されている。

図３１に示すように、電圧テーブル６６は、光量と、電圧とが関連付けられている。従って、光学装置１０では、主制御部５４は、前方光量検出部２０によって検出された光量ＬＡを算出して、当該光量ＬＡに対応付けられた０Ｖまたは電圧波形ＶＬ１から電圧波形ＶＬ５のいずれかを電圧テーブル６６から抽出する。ここで、光量閾値Ｔｈ０から光量閾値Ｔｈ４は、Ｔｈ０＜Ｔｈ１＜Ｔｈ２＜Ｔｈ３＜Ｔｈ４の関係にある。電圧波形ＶＬ１から電圧波形ＶＬ５は、図１９に示す通りである。主制御部５４は、平均した電圧が抽出した電圧となるように、予め定められたデューティ比で透過率変化部１６に電圧を印加する。これにより、光学装置１０は、光量ＬＡに応じて、より適切に透過率変化部１６の透過率を制御できる。

例えば、主制御部５４は、図１２に示すように、０Ｖから２．５Ｖの間の６段階で透過率変化部１６の透過率を制御することができる。この場合、図１２に示す０Ｖの透過率の状態が、第１関係の一例であって、図１２に示す２．５Ｖの透過率の状態が第２関係の一例である。そして、図１２に示す１．５Ｖの透過率の状態が、第１関係及び第２関係と異なる第３関係の一例である。ここで、第３関係における前方透過率に対する傾斜透過率の比は、第１関係における前方透過率に対する傾斜透過率の比以下であって、第２関係における前方透過率に対する傾斜透過率の比以上である。また、第３関係の前方透過率は、第１関係の前方透過率以下である。第３関係の傾斜透過率は、第１関係の傾斜透過率以下、第２関係の傾斜透過率以上である。

図３２は、光学装置１１０における電圧テーブル１６６の図である。電圧テーブル１６６は、記憶部５６に記憶されている。図３２に示すように、電圧テーブル１６６は、光量ＬＡと、分割電極１６０、１６２、１６４のそれぞれに印加する電圧とが関連付けられている。従って、光学装置１１０では、主制御部５４は、前方光量検出部２０によって検出された光量ＬＡを算出して、当該光量ＬＡに対応付けられた分割電極１６０、１６２、１６４の電圧を電圧テーブル１６６から抽出する。主制御部５４は、平均した電圧が抽出した電圧となるように、予め定められたデューティ比で透過率変化部１１６に電圧を印加する。これにより、光学装置１１０は、光量に応じて、より適切に透過率変化部１１６の透過率を制御できる。図３２に基づいて制御する場合であっても、主制御部５４は、上述した第１関係、第２関係、第３関係における透過率の関係で透過率変化部１１６を制御してもよい。

上述した実施形態では、前方光量検出部２０によって光量を検出する形態を示したが、次に示すように光量とともに入射角を検出してもよい。

図３３は、２個の光量検出部を有する光学装置２１０の全体構成図である。図３３に示すように、光学装置２１０は、上方光量検出部２２０を更に備える。本実施形態における前方光量検出部２０が、第１光量検出部の一例であって、上方光量検出部２２０が、第２光量検出部の一例である。上方光量検出部２２０は、鉛直上方に向けられて設けられている。即ち、上方光量検出部２２０は、前方光量検出部２０よりも上方に向けられている。尚、上方光量検出部２２０は、鉛直上方から前方に傾斜した方向に向けられてもよい。上方光量検出部２２０は、枠本体部２６の上面の中央部に設けられている。上方光量検出部２２０は、外部の上方から入射する光の光量に関する情報を検出して、主制御部５４に出力する。

主制御部５４は、前方からの光量に関する情報を前方光量検出部２０から取得して、上方からの光量に関する情報を上方光量検出部２２０から取得する。主制御部５４は、前方からの光量及び上方からの光量を算出して、水平方向に対する外部の光の入射角を算出する。例えば、主制御部５４は、前方からの光量と上方からの光量との比から入射角を算出する。従って、主制御部５４は、前方からの光量と上方からの光量とが同じ場合、前方から鉛直上方に４５°傾斜した角度を入射角として算出する。主制御部５４は、入射角に応じて、透過率変化部１６、１１６に印加する電圧のデューティ比を決定して、透過率変化部１６、１１６に電圧を印加する。

具体的には、主制御部５４は、光の入射角の絶対値が角度閾値以上と判定すると、図５に示す透過率の状態となるように、透過率変化部１６、１１６に印加する電圧を制御する。一方、主制御部５４は、光の入射角の絶対値が角度閾値未満と判定すると、図６に示す透過率の状態となるように透過率変化部１６、１１６に印加する電圧を制御する。尚、角度閾値は、予め設定されて、記憶部５６に記憶されている。角度閾値の一例は、２０°である。

更に、主制御部５４は、光量または周囲の明るさと、入射角とによって、電圧を制御してもよい。例えば、主制御部５４は、前方からの光量及び上方からの光量の平均値から、周囲の明るさを特定する。主制御部５４は、周囲の明るさが明度閾値未満と判定すると、図５に示す透過率の状態または図１２の０Ｖで示す透過率の状態となるように、透過率変化部１６に印加する電圧を制御する。主制御部５４は、周囲の明るさが明度閾値以上と判定して、更に、光の入射角の絶対値が角度閾値未満と判定すると、図６に示す透過率の状態または図１２の２．５Ｖで示す透過率の状態となるように透過率変化部１６に印加する電圧を制御する。主制御部５４は、周囲の明るさが明度閾値以上と判定して、更に、光の入射角の絶対値が角度閾値以上と判定すると、図５に示す透過率の状態または図１２の０Ｖで示す透過率の状態となるように、透過率変化部１６に印加する電圧を制御する。尚、主制御部５４は、周囲の明るさが明度閾値以上と判定して、更に、光の入射角の絶対値が角度閾値以上と判定した場合、上述した第３関係、即ち、図１２の１．５Ｖで示す透過率の状態となるように、透過率変化部１６に印加する電圧を制御してもよい。換言すれば、主制御部５４は、周囲の明るさが明度閾値以上と判定して、更に、光の入射角の絶対値が角度閾値以上と判定した場合、周囲の明るさが明度閾値未満と判定した場合の電圧よりも大きい電圧であって、周囲の明るさが明度閾値以上と判定して、更に、光の入射角の絶対値が角度閾値未満と判定した場合の電圧未満の電圧となるデューティ比で透過率変化部１６に電圧を印加してもよい。明度閾値は、予め設定されて、記憶部５６に記憶されている。明度閾値の一例は、３０００ルクスである。また、周囲の明るさは、前方からの光量と上方からの光量との和によって特定してもよい。

図３４は、前方光量検出部２７０及び複数の分割透過領域２７２ａ、２７２ｂ、２７２ｃ、２７２ｄの全体斜視図である。前方光量検出部２７０及び複数の分割透過領域２７２ａ、２７２ｂ、２７２ｃ、２７２ｄは、前方光量検出部２０に代えて、光学装置１０の枠本体部２６の前面の中央部に配置される。複数の分割透過領域２７２ａ、２７２ｂ、２７２ｃ、２７２ｄのいずれかを特定する必要がない場合、分割透過領域２７２として説明する。尚、光学装置１１０に前方光量検出部２７０及び複数の分割透過領域２７２を設けてもよい。

図３４に示すように、前方光量検出部２７０は、前方に向けて配置されている。前方光量検出部２７０の方向の一例は、水平方向及び鉛直方向に対する傾斜が０°である真正面である。前方光量検出部２７０は、前方からの光を含む光量に関する情報を検出して、主制御部５４へと出力する。

複数の、例えば、４枚の分割透過領域２７２ａ、２７２ｂ、２７２ｃ、２７２ｄは、鉛直方向に沿って配列されている。４枚の分割透過領域２７２ａ、２７２ｂ、２７２ｃ、２７２ｄは、前後方向において、互いに重ならないように配置されている。分割透過領域２７２の一面は、前方に向けて配置されている。分割透過領域２７２は、前方光量検出部２７０の前方に配置されている。４枚の分割透過領域２７２の中心は、前方光量検出部２７０の中心の前方に配置されている。分割透過領域２７２は、電気的に開閉可能な液晶シャッタによって構成されている。分割透過領域２７２は、開閉することにより透過率を制御可能な構成である。尚、透過率は、透過と、遮光とによって切り替えてもよく、高透過率と低透過率との間で切り替えてもよい。主制御部５４は、開閉指示によって、４枚の分割透過領域２７２の透過率を個別に制御する。主制御部５４は、光量を検出する場合、分割透過領域２７２のいずれか１枚を開状態として、残りを閉状態とする。

図３５、図３６、図３７、図３８は、図３４に示す前方光量検出部２７０及び分割透過領域２７２の動作を説明する図である。主制御部５４は、前方光量検出部２７０から光量に関する情報を取得して、水平方向に対する光の入射角を算出する。入射角の算出方法を図３５、図３６、図３７、図３８を参照して説明する。

図３５においては、主制御部５４は、分割透過領域２７２ａを開状態に制御して、それ以外の分割透過領域２７２を閉状態に制御している。図３６においては、主制御部５４は、分割透過領域２７２ｂを開状態に制御して、それ以外の分割透過領域２７２を閉状態に制御している。図３７においては、主制御部５４は、分割透過領域２７２ｃを開状態に制御して、それ以外の分割透過領域２７２を閉状態に制御している。図３８においては、主制御部５４は、分割透過領域２７２ｄを開状態に制御して、それ以外の分割透過領域２７２を閉状態に制御している。

主制御部５４は、このように４枚の分割透過領域２７２のいずれかを順次開状態にしつつ、前方光量検出部２７０から光量に関する情報を取得する。主制御部５４は、光量に関する情報から光量を算出して、最も大きい光量を検出したときの開状態の分割透過領域２７２を特定する。これにより、主制御部５４は、外部からの光の入射角を特定する。例えば、主制御部５４は、分割透過領域２７２ａが開状態での光量が最も大きいと判定すると、前方から上方に大きく傾斜した角度（例えば、４５°以上）を光の入射角と特定する。主制御部５４は、入射角に応じて、透過率変化部１６に印加する電圧のデューティ比を決定して、透過率変化部１６に電圧を印加する。

ここで、主制御部５４は、上述したように入射角によって、電圧を制御してもよく、光量及び入射角によって、電圧を制御してもよい。例えば、主制御部５４は、光量が光量閾値未満と判定すると、図５に示す透過率の状態または図１２の０Ｖで示す透過率の状態となるように、透過率変化部１６に印加する電圧を制御する。主制御部５４は、光量が光量閾値以上と判定して、更に、光の入射角の絶対値が角度閾値未満と判定すると、図６に示す透過率の状態または図１２の２．５Ｖで示す透過率の状態となるように透過率変化部１６に印加する電圧を制御する。主制御部５４は、光量が光量閾値以上と判定して、更に、光の入射角の絶対値が角度閾値以上と判定すると、図５に示す透過率の状態または図１２の０Ｖで示す透過率の状態となるように、透過率変化部１６に印加する電圧を制御する。尚、主制御部５４は、周囲の明るさが明度閾値以上と判定して、更に、光の入射角の絶対値が角度閾値以上と判定した場合、上述した第３関係、即ち、図１２の１．５Ｖで示す透過率の状態となるように、透過率変化部１６に印加する電圧を制御してもよい。

図３９は、複数の前方光量検出部２７４ａ、２７４ｂ、前方透過部２７６及び低透過部２７８ａ、２７８ｂの全体斜視図である。複数の前方光量検出部２７４ａ、２７４ｂ、前方透過部２７６及び低透過部２７８ａ、２７８ｂは、前方光量検出部２０に代えて、光学装置１０の枠本体部２６の前面の中央部に配置される。複数の前方光量検出部２７４ａ、２７４ｂのいずれかを特定する必要がない場合、前方光量検出部２７４として説明する。複数の低透過部２７８ａ、２７８ｂのいずれかを特定する必要がない場合、低透過部２７８として説明する。尚、光学装置１１０に複数の前方光量検出部２７４ａ、２７４ｂ、前方透過部２７６及び低透過部２７８ａ、２７８ｂを設けてもよい。

図３９に示すように、複数の、例えば、２個の前方光量検出部２７４は、前方に向けて配置されている。前方光量検出部２７４の方向の一例は、水平方向及び鉛直方向に対する傾斜が０°である真正面である。前方光量検出部２７４は、前方からの光を含む光量に関する情報を検出して、主制御部５４へと出力する。前方光量検出部２７４ａが検出する光量の情報が、第１前方光量に関する情報の一例である。前方光量検出部２７４ｂが検出する光量の情報が、第２前方光量に関する情報の一例である。前方光量検出部２７４ｂは、前方光量検出部２７４ａの下方に配置されている。前方光量検出部２７４ａは、第１前方光量検出部の一例であって、前方光量検出部２７４ｂは、第２前方光量検出部の一例である。

前方透過部２７６は、前方光量検出部２７４の前方に配置されている。前方透過部２７６の中心は、２個の前方光量検出部２７４ａ、２７４ｂの中心の前方に配置されている。前方透過部２７６の一面は、前方に向けられている。前方透過部２７６は、光を透過する。

低透過部２７８ａ、２７８ｂは、前方透過部２７６の上部及び下部に配置されている。低透過部２７８ａ、２７８ｂの一方は省略してもよい。低透過部２７８は、前方透過部２７６よりも光の透過率が低い。尚、低透過部２７８は、光を遮光するようにしてもよい。

図４０、図４１、図４２、図４３は、図３９に示す前方光量検出部２７４の動作を説明する図である。主制御部５４は、前方光量検出部２７４ａ、２７４ｂから光量に関する情報を取得して、水平方向に対する光の入射角を算出する。入射角の算出方法を図４０、図４１、図４２、図４３を参照して説明する。

図４０においては、外部の光が前方から上方に傾斜した方向から入射している。この場合、前方光量検出部２７４ａ、２７４ｂの両方が、低透過部２７８ａによって減衰した光を受光する。

図４１においては、図４０の場合よりも上方への傾斜角度が小さい光が入射している。この場合、前方光量検出部２７４ａは、低透過部２７８ａによって減衰した光を受光するが、前方光量検出部２７４ｂは、前方透過部２７６を透過した光を受光する。従って、前方光量検出部２７４ｂが受光した光量は、前方光量検出部２７４ａが受光した光量よりも大きい。

図４２においては、外部からの光が、前方からの傾斜角度が略０°で入射する。この場合、前方光量検出部２７４ａ、２７４ｂの両方が、前方透過部２７６を透過する光を受光する。従って、図４０の状態よりも前方光量検出部２７４ａ、２７４ｂが受光した光量は大きくなる。

図４３においては、外部からの光が、鉛直下方に傾斜した方向から入射する。この場合、前方光量検出部２７４ａは、前方透過部２７６を透過した光を受光するとともに、前方光量検出部２７４ｂは、低透過部２７８ｂを透過した光を受光する。従って、前方光量検出部２７４ａが受光した光量は、前方光量検出部２７４ｂが受光した光量よりも大きくなる。

主制御部５４は、前方光量検出部２７４ａ、２７４ｂから光量に関する情報を取得して、それぞれの光量を算出する。主制御部５４は、算出した２つの光量の大きさ及び２つの光量の大小関係から外部からの光の入射角を算出する。主制御部５４は、入射角に応じて、透過率変化部１６に印加する電圧のデューティ比を決定して、透過率変化部１６に電圧を印加する。

また、主制御部５４は、２つの前方の光量に関する情報から算出した光量の平均値から、周囲の明るさを特定してもよい。主制御部５４は、周囲の明るさが明度閾値未満と判定すると、図５に示す透過率の状態または図１２の０Ｖで示す透過率の状態となるように、透過率変化部１６に印加する電圧を制御する。主制御部５４は、周囲の明るさが明度閾値以上と判定して、更に、光の入射角の絶対値が角度閾値未満と判定すると、図６に示す透過率の状態または図１２の２．５Ｖで示す透過率の状態となるように透過率変化部１６に印加する電圧を制御する。主制御部５４は、周囲の明るさが明度閾値以上と判定して、更に、光の入射角の絶対値が角度閾値以上と判定すると、図５に示す透過率の状態または図１２の０Ｖで示す透過率の状態となるように、透過率変化部１６に印加する電圧を制御する。尚、主制御部５４は、周囲の明るさが明度閾値以上と判定して、更に、光の入射角の絶対値が角度閾値以上と判定した場合、上述した第３関係、即ち、図１２の１．５Ｖで示す透過率の状態となるように、透過率変化部１６に印加する電圧を制御してもよい。明度閾値は上述した明度閾値と同様である。

上述の入射角を算出する実施形態では、角度閾値が１個の場合を例にあげたが、複数の角度閾値を用いてもよい。例えば、複数の角度閾値を、上述の角度閾値と同じ第１角度閾値と、第１角度閾値未満の第２角度閾値とする。主制御部５４は、入射角の絶対値が第２角度閾値未満であると判定すると、図６に示す傾斜透過率以下となる角度が広い、前方透過率及び傾斜透過率の関係となるように電圧を制御する。具体的には、光学装置１０においては、主制御部５４は、入射角の絶対値が第１角度閾値以上と判定すると、図１２の０Ｖに示す状態に制御する。主制御部５４は、入射角の絶対値が第１角度閾値未満、第２角度閾値以上と判定すると、図１２の１Ｖに示す状態に制御する。主制御部５４は、入射角が第２角度閾値未満と判定すると、図１２の２Ｖに示す状態に制御する。図１２の０Ｖ、１Ｖ、２Ｖに示す状態が、第１関係、第２関係、第４関係の一例である。

一方、光学装置１１０においては、主制御部５４は、入射角の絶対値が第１角度閾値以上と判定すると、図３２に示す「ＬＡ＜Ｔｈ０」と同様の電圧を分割電極１６０、１６２、１６４に印加する。主制御部５４は、入射角の絶対値が第１角度閾値未満、第２角度閾値以上と判定すると、図３２に示す「Ｔｈ１≦ＬＡ＜Ｔｈ２」と同様の電圧を分割電極１６０、１６２、１６４に印加する。主制御部５４は、入射角が第２角度閾値未満と判定すると、図３２に示す「Ｔｈ３≦ＬＡ＜Ｔｈ４」と同様の電圧を分割電極１６０、１６２、１６４に印加する。換言すれば、主制御部５４は、入射角の絶対値が第１角度閾値未満、第２角度閾値以上と判定した場合、入射角の絶対値が第１角度閾値以上と判定した場合の電圧以上であって、入射角が第２角度閾値未満と判定した場合の電圧以下の電圧となるデューティ比で、分割電極１６０、１６２、１６４に電圧を印加する。図３２の「ＬＡ＜Ｔｈ０」、「Ｔｈ１≦ＬＡ＜Ｔｈ２」、「Ｔｈ３≦ＬＡ＜Ｔｈ４」に示す電圧が印加された透過率変化部１１６の状態が、第１関係、第２関係、第４関係の一例である。

図４４は、λ／２位相差板３７８を設けた透過率変化部３１６の分解斜視図である。

図４４に示すように、透過率変化部３１６は、λ／２位相差板３７８を有する。λ／２位相差板３７８は、入射側偏光板３０の入射側の面に設けられている。換言すれば、λ／２位相差板３７８は、透過率変化部３１６において、最も入射側に設けられている。λ／２位相差板３７８は、矢印Ａ６に示すように、出射側から見て、鉛直方向に対して６７．５°左回りに傾斜した方向の遅相軸を有する。

透過率変化部３１６では、水平方向に平行な偏光方向を有する直線偏光が入射すると、λ／２位相差板３７８が、当該直線偏光の偏光方向を自己の遅相軸に対称な方向に変調させる。従って、λ／２位相差板３７８は、出射側から見て、水平方向から４５°右回りに回転した方向を偏光方向とする直線偏光として出射する。この直線偏光は、入射側偏光板３０の透過軸と直交する偏光方向を有するので、入射側偏光板３０によって吸収される。

ここで、太陽の光等の無偏光の光は、水面等の略水平な面で反射されると、水平方向を偏光方向とする直線偏光となる。従って、透過率変化部３１６は、ユーザが水面等を見た場合、水面から反射される光による眩しさを低減することができる。尚、太陽の光等の無偏光が、水面等に反射されることなく、透過率変化部３１６に入射した場合、当該光の水平方向の振幅成分以外は、上述同様に透過率変化部３１６を透過する。

図４５は、λ／２位相差板４７８を設けた透過率変化部４１６の分解斜視図である。

図４５に示すように、透過率変化部４１６は、透過率変化部１６において、入射側偏光板３０に代えて、入射側偏光板４３０と、λ／２位相差板４７８とを有する。入射側偏光板４３０は、透過率変化部４１６の最も入射側に設けられている。入射側偏光板４３０は、矢印Ａ１２に示すように、鉛直方向と平行な透過軸を有する。λ／２位相差板４７８は、入射側偏光板４３０の出射側に設けられている。λ／２位相差板４７８は、矢印Ａ１６に示すように、出射側から見て、鉛直方向から２２．５°右回りに傾斜した方向の遅相軸を有する。上述したように出射側偏光板４６は、鉛直方向から４５°左回りに傾斜した透過軸を有する。換言すれば、出射側偏光板４６は、入射側偏光板４３０の透過軸からλ／２位相差板４７８の遅相軸と逆方向に４５°傾斜した透過軸を有する。

透過率変化部４１６では、入射側偏光板４３０は、水面等によって反射された水平方向を偏光方向とする直線偏光を吸収する。この結果、透過率変化部４１６は、ユーザが水面等を見た場合、水面から反射される光による眩しさを低減することができる。また、入射側偏光板４３０は、鉛直方向を偏光方向とする直線偏光を出射する。この直線偏光は、λ／２位相差板４７８によって、鉛直方向から右回りに４５°回転した方向を偏光方向とする直線偏光に変調される。当該直線偏光は、上述したように透過率変化部４１６を透過する。

次に、変更した透過率制御処理について説明する。図４６は、変更した透過率制御処理のフローチャートである。図４７は、目標透過率テーブル８０の図である。尚、本実施形態の透過率制御処理は、光学装置１０によって実行されるとして説明するが、光学装置１１０等によって実行してもよい。

図４６に示すように、主制御部５４は、近接センサ１８がユーザを検出すると（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、検出時間ｔ、駆動時間ｔ１を「０」に設定する（Ｓ１１２）。次に、検出時間ｔが、第１周期の一例である検出周期Ｐ０以上か否かを判定する（Ｓ１１４）。主制御部５４は、検出時間ｔが検出周期Ｐ０以上でないと判定すると（Ｓ１１４：Ｎｏ）、後述するステップＳ１２６を処理する。

一方、主制御部５４は、検出時間ｔが検出周期Ｐ０以上であると判定すると（Ｓ１１４：Ｙｅｓ）、前方光量検出部２０から光量に関する情報を取得する（Ｓ１１６）。主制御部５４は、取得した光量に関する情報から光量を算出して、次式に基づいて光量の加重移動平均である平均化光量ＡＬを算出する（Ｓ１１８）。尚、平均化光量は単純移動平均、または、指数移動平均によって求めてもよい。

上記の式における検出回数ｎの一例は、１０回である。次に、主制御部５４は、算出した平均化光量ＡＬに対応する目標透過率ＴＴｒを、記憶部５６に記憶されている目標透過率テーブル８０から抽出する（Ｓ１２０）。目標透過率テーブル８０は、図４７に示すように、平均化光量ＡＬｐ（ｐ＝１、２・・）と、目標透過率ＴＴｒｐとが関連付けられている。尚、各平均化光量ＡＬｐは、予め定められた幅の光量の数値範囲である。それぞれの目標透過率における前方透過率と傾斜透過率の関係は、異なる。

次に、主制御部５４は、単位時間当たりの透過率変化量ΔＴｒを算出する（Ｓ１２２）。透過率変化量ΔＴｒは、次式で算出される。尚、ｑは、予め定められた設定数である。ｑが大きいほど、透過率変化量ΔＴｒが小さくなり、透過率の変化を滑らかにすることができる。
ΔＴｒ＝（ＴＴｒ＋ＰＴｒ）／ｑ

主制御部５４は、検出時間ｔを「０」に設定する（Ｓ１２４）。主制御部５４は、駆動時間ｔ１が、第２周期の一例である駆動周期Ｐ１以上か否かを判定する（Ｓ１２６）。駆動周期Ｐ１は、検出周期Ｐ０よりも短い。主制御部５４は、駆動時間ｔ１が駆動周期Ｐ１以上でないと判定すると（Ｓ１２６：Ｎｏ）、後述するステップＳ１３６を処理する。

一方、主制御部５４は、駆動時間ｔ１が駆動周期Ｐ１以上と判定すると（Ｓ１２６：Ｙｅｓ）、目標透過率ＴＴｒと現在の透過率である現在透過率ＰＴｒが等しいか否かを判定して、透過率の切り替えの要否を判定する（Ｓ１２８）。換言すれば、主制御部５４は、検出周期Ｐ０よりも短い駆動周期Ｐ１で、平均化光量を算出して、透過率変化部１６の前方透過率と傾斜透過率との関係の切り替えの要否を判定している。尚、主制御部５４は、現在、印加している電圧のデューティ比から現在透過率ＰＴｒを特定する。主制御部５４は、目標透過率ＴＴｒと現在透過率ＰＴｒが等しいと判定すると（Ｓ１２８：Ｙｅｓ）、後述するステップＳ１３４を処理する。

主制御部５４は、目標透過率ＴＴｒと現在透過率ＰＴｒとが異なると判定すると（Ｓ１２８：Ｎｏ）、現在透過率ＰＴｒと透過率変化量ΔＴｒとの和を算出する（Ｓ１３０）。主制御部５４は、透過率変化部１６の透過率が現在透過率ＰＴｒと透過率変化量ΔＴｒとの和となるように、電圧のデューティ比を変更して、透過率変化部１６に印加して、透過率を切り替える（Ｓ１３２）。これにより、透過率変化部１６の前方透過率と傾斜透過率との関係が、異なる関係に切り替わる。次に、主制御部５４は、駆動時間ｔ１を「０」に設定する（Ｓ１３４）。この後、主制御部５４は、近接センサ１８によってユーザが検出されている間（Ｓ１３６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１４以降を繰り返す。

上述したように図４６に示すフローチャートの透過率制御処理では、光量を検出する検出周期Ｐ０よりも、透過率変化部１６に印加する電圧を変更する周期である駆動周期Ｐ１の方が短い。これにより、透過率の変更を滑らかにすることができる。

図４８は、透過率、平均化光量、検出された光量の時間変化を測定した実験結果のグラフである。図４８に示すグラフは、次の条件の下で図４６に示すフローチャートが実行された結果である。図４８に示す横軸の１目盛は、平均化光量を算出する周期の１／２である。
（１）検出された光量の最大値：１４０００ルクス
（２）検出された光量の最小値：３０００ルクス
（３）光量の変化：１１０００ルクス／２００ｍｓ
（４）透過率変化部１６の透過率の最大値：４０％
（５）透過率変化部１６の透過率の最小値：９％
（６）前方光量検出部２０の検出周期：５０ｍｓ
（７）平均化光量の検出回数ｍ：１０
（８）透過率変化量ΔＴｒ算出時のｑ：３０

図４８に示す光量（＝照度）の最大値１４０００ルクスは概ね日中の日向の光量に相当し、光量の最小値３０００ルクスは概ね日中の日陰の光量に相当する。光量の変化を算出する単位時間２００ｍｓは、人の目の瞬きと同程度の時間である。このような、光量の環境変化に対して、透過率変化部１６の透過率は、光量の変化が開始した１００ｍｓ以内から変化を始め、約１ｓ後には、（現在透過率ＴＴｒ＋ΔＴｒ）に近い透過率に到達する。その後、光学装置１０は、ゆっくりと透過率変化部１６の透過率を変化させていく。この実験では、光学装置１０は、透過率変化部１６の透過率変化をゆっくり変化させることにより、光量の変化に対して透過率を急峻に変化させるよりも、ユーザの違和感を低減できる。また、光学装置１０は、急な光量変化に対する眩しさ除去の機能も充分に作用することができる。

図４９は、透過率、平均化光量、検出された光量の時間変化を測定した実験結果のグラフである。図４９に示すグラフは、光量の変化を１１０００ルクスの振幅を２Ｈｚの正弦波で変化させた以外は、図４８の条件と同じ条件の下で図４６に示すフローチャートが実行された結果である。図４９に示すように、光量が短い周期で変化する場合でも、透過率変化部１６の透過率の変化は、一定に近い状態を維持することがわかる。これにより、光学装置１０は、光量の変化に起因する透過率の変化によるユーザが感じる煩わしさを低減できる。

図５０は、放電部５８０及び監視部５８２を設けた光学装置５１０のブロック図である。図５０において、光学装置１０と同様の構成は一部省略している。尚、図５０の光学装置５１０は、光学装置１０を変更した形態として説明するが、光学装置１１０等に放電部５８０及び監視部５８２を適用してもよい。

図５０に示すように、光学装置５１０は、放電部５８０と、一対の接続部材５８１、５８１と、監視部５８２とを更に備える。

放電部５８０は、液晶駆動部５２を介して、電源部１４と透過率変化部１６とを接続する一対の接続部材５８１、５８１の途中部に配置されている。放電部５８０は、電圧が印加されていない状態で、透過率変化部１６に蓄えられた電荷を放電する。放電部５８０は、一対の整流部材５８４ａ、５８４ｂ及び一対の整流部材５８４ｃ、５８４ｄを２組と、２個の放電用抵抗５８６、５８７とを有する。

整流部材５８４ａ、５８４ｂ、５８４ｃ、５８４ｄは、半導体のダイオードなどを適用できる。整流部材５８４ａ、５８４ｃのアノードは、接地されている。整流部材５８４ｂ、５８４ｄのカソードは、電源部１４に接続されている。整流部材５８４ａのカソード及び整流部材５８４ｂのアノードは、液晶駆動部５２と入射側透明電極３４とを接続する配線に接続されている。整流部材５８４ｃのカソード及び整流部材５８４ｄのアノードは、液晶駆動部５２と出射側透明電極４２とを接続する配線に接続されている。これにより、整流部材５８４ａ、５８４ｂは、整流する方向が同方向となるように直列接続される。整流部材５８４ｃ、５８４ｄは、整流する方向が同方向となるように直列接続される。また、整流部材５８４ａ、５８４ｂの間が、接続部材５８１の途中部に接続される。整流部材５８４ｃ、５８４ｄの間が、接続部材５８１の途中部に接続される。

これにより、液晶駆動部５２と入射側透明電極３４または出射側透明電極４２との間が断線した場合、二対の整流部材５８４ａ、５８４ｂ、５８４ｃ、５８４ｄと、入射側透明電極３４または出射側透明電極４２との配線が接続されていれば、放電部５８０は、入射側透明電極３４または出射側透明電極４２に蓄電されている電荷を、二対の整流部材５８４ａ、５８４ｂ、５８４ｃ、５８４ｄのいずれかを介して、放電することができる。例えば、入射側透明電極３４に負の電荷が蓄電されている場合に上述の断線が生じると、負の電荷は、整流部材５８４ｂを流れて電源部１４へと放電される。これにより、入射側透明電極３４と出射側透明電極４２との間に電圧が印加されている状態で断線が生じても、電圧印加状態を解除することができる。この結果、放電部５８０は、透過率変化部１６の透過率が低い状態が継続することを抑制できる。

放電用抵抗５８６の一端は、入射側透明電極３４に直接接続されている。放電用抵抗５８６の他端は、出射側透明電極４２に直接接続されている。換言すれば、放電用抵抗５８６は、接続部材５８１と異なる経路で、透過率変化部１６の入射側透明電極３４及び出射側透明電極４２と接続されている。放電用抵抗５８６は、例えば、透過率変化部１６の外周部にＣＯＧ（Chip on Glass）の技術によって設けられる。放電用抵抗５８７の一端は、入射側透明電極３４と、液晶駆動部５２及び電源部１４との間であって、一方の接続部材５８１に接続されている。放電用抵抗５８７の他端は、出射側透明電極４２と、液晶駆動部５２及び電源部１４との間であって、他方の接続部材５８１に接続されている。放電用抵抗５８６の抵抗値の一例は、液晶部材３８の静電容量が０．１μＦの場合、２ＭΩである。

これにより、液晶駆動部５２と入射側透明電極３４または出射側透明電極４２との間が断線した場合であっても、放電用抵抗５８６は、入射側透明電極３４及び出射側透明電極４２と接続されている。従って、放電部５８０は、入射側透明電極３４と出射側透明電極４２との間で放電用抵抗５８６を介して電流を流すことができる。これにより、放電部５８０は、入射側透明電極３４及び出射側透明電極４２の一方に蓄電されている電荷を、出射側透明電極４２及び入射側透明電極３４の他方へと、放電用抵抗５８６を介して、移動させることができる。これにより、入射側透明電極３４と出射側透明電極４２との間に電圧が印加されている状態で断線が生じても、電圧印加状態を解除することができる。例えば、放電用抵抗５８６の抵抗値及び液晶部材３８の静電容量が上述の場合、２００ｍｓ以内で９０％の電荷を放電できる。この結果、放電部５８０は、透過率変化部１６の透過率が低い状態が継続することを抑制できる。

また、液晶駆動部５２と放電用抵抗５８７との間が断線した場合であっても、放電用抵抗５８７が入射側透明電極３４及び出射側透明電極４２と接続されていれば、放電部５８０は、放電用抵抗５８７を介して、入射側透明電極３４及び出射側透明電極４２に蓄電されている電荷を放電できる。尚、放電用抵抗５８６、５８７のいずれか一方を省略してもよい。

監視部５８２は、入射側透明電極３４と、出射側透明電極４２とに接続されている。監視部５８２の一例は、ウォッチドッグタイマーである。これにより、監視部５８２は、入射側透明電極３４と出射側透明電極４２との間に印加されている電圧を監視する。

監視部５８２は、電圧が印加されている状態が閾値時間以上継続すると、主制御部５４にリセット信号を出力する。ここでいう、監視時間の一例は、電圧をデューティ駆動する場合において、高電圧と低電圧を印加する周期の１周期の時間である。主制御部５４は、リセット信号を取得すると、透過率変化部１６への電圧印加を停止する。これにより、主制御部５４が、何らの原因で電圧印加を継続して、透過率変化部１６の低透過率状態が継続することを低減できる。

上述した各実施形態の構成の形状、配置、個数等の数値、材料は適宜変更してよい。また、各実施形態を組み合わせてもよい。

上述の実施形態では、光学装置として眼鏡を例に上げたが、ヘルメット等に光学装置として適用してもよい。

上述の実施形態では、一対の偏光板と液晶部材とを組み合わせた透過率変化部を例に上げたが、印加される電圧によって光の吸収率が異なる色素を含有する液晶部材を適用してもよい。この場合、偏光板を省略してもよい。

主制御部５４は、印加する電圧の周波数を６００Ｈｚとしたが、他の周波数でもよい。例えば、電圧の周波数は、透過率変化部１６の透過率が安定化するよりも短い時間であればよい。例えば、電圧の周波数は、３００Ｈｚ以上として、高電圧と低電圧とを周期的に印加してもよい。

上述の実施形態では、主制御部５４は、透過率変化部１６の透過率が最小値の状態から、電圧を切り替えて最大値へと変化する場合に安定化に要する時間より短い周期で、高電圧と低電圧とを切り替えているが、高電圧と低電圧とを他の周期で切り替えてもよい。例えば、主制御部５４は、上述した透過率が最大値に安定化するまでに要する時間よりも長い周期であっても、透過率変化部１６の透過率が最小値の状態から電圧を切り替えて最大値へと変化する場合に安定化に要する時間と、透過率変化部１６の透過率が最大値の状態から電圧を切り替えて最小値へと変化する場合に安定化に要する時間との和よりも短い周期で、電圧を切り替えてもよい。これにより、透過率変化部１６の透過率が一定の値となることを抑制できるので、フリッカが生じても、明暗の変化を平均化して、フリッカを緩和できる。更に、例えば、主制御部５４は、透過率変化部１６の透過率が最大値の状態から電圧を切り替えて最小値へと変化する場合に安定化に要する時間よりも短い周期で、電圧を切り替えてもよい。これにより、透過率変化部１６の透過率が一定の値となることをほとんど抑制できるので、フリッカが生じても、明暗の変化を平均化して、フリッカをより緩和できる。換言すれば、主制御部５４は、図２０のＤｕｔｙ２からＤｕｔｙ１５に示すように、透過率変化部１６の透過率が安定化しないように、即ち、常に透過率が変化するように電圧を切り替えることが好ましい。

主制御部５４は、外光の周波数に対応した周期で電圧を切り替えてもよい。例えば、商用電源が５０ＨｚであってＬＥＤ等の外光の周波数が１００Ｈｚの場合、ｎを正の整数とすると、（１００×（ｎ＋０．５））Ｈｚの周期で電圧を切り替えることが好ましい。これにより、外光の周波数が１００Ｈｚの場合、フリッカの周波数を最大値の５０Ｈｚにすることができるので、ユーザがフリッカを視認することを抑制できる。商用電源が６０ＨｚであってＬＥＤ等の外光の周波数が１２０Ｈｚの場合、ｎを正の整数とすると、（１２０×（ｎ＋０．５））Ｈｚの周期で電圧を切り替えることが好ましい。これにより、外光の周波数が１２０Ｈｚの場合、フリッカの周波数を最大値の６０Ｈｚにすることができるので、ユーザがフリッカを視認することを抑制できる。更に、主制御部５４は、ｎを正の整数とすると、（６００×（ｎ−１）＋５５０）Ｈｚまたは（６００×（ｎ−１）＋６５０）Ｈｚの周期で電圧を切り替えてもよい。この周期によって電圧を切り替えることにより、外光の周波数が１００Ｈｚ及び１２０Ｈｚのいずれであっても、フリッカの周波数を５０Ｈｚにすることができるので、ユーザがフリッカを視認することを抑制できる。

上述の実施形態において、光量が光量閾値未満の前方透過率から光量が光量閾値以上の前方透過率を引いた差が、光量が光量閾値未満の傾斜透過率から光量が光量閾値以上の傾斜透過率を引いた差以下となるように制御する例を示した。しかし、光量が光量閾値未満の前方透過率から光量が光量閾値以上の前方透過率を引いた差が、光量が光量閾値未満の傾斜透過率から光量が光量閾値以上の傾斜透過率を引いた差以上となるように制御してもよい。

上述の実施形態では、傾斜透過率が、前方透過率の光の入射方向よりも上方に傾斜した方向から透過率変化部に入射する光の透過率としたが、傾斜透過率は、前方透過率の光の入射方向よりも下方に傾斜した方向から透過率変化部１６等に入射する光の透過率としてもよい。この場合、入射側配向膜３６及び出射側配向膜４０のラビング方向は、図７に示す透過率変化部１６ａの方向となる。

上述の光学装置１１０では、入射側透明電極を分割する例を示したが、出射側透明電極を分割してもよい。更に、入射側透明電極及び出射側透明電極の両方を同形状で分割してもよい。

上述の実施形態では、主制御部５４が光量等に基づいて、自動で透過率変化部１６の透過率を制御したが、スイッチまたはダイヤル等を設けて、ユーザが透過率を手動で変更できるようにしてもよい。

上述の図４４及び図４５の実施形態では、λ／２位相差板によって、偏光の偏光方向を回転させていたが、液晶ポリマーまたは複数の位相差フィルムのそれぞれの遅相軸を予め設定した角度に設定して積層させた偏光ローテータによって偏光方向を回転させてもよい。

上述の実施形態では、近接センサ１８が、物体に反射された光を受光すると、ユーザが存在すると判定したが、光の強度によって、光を反射した物体がユーザか否かを判定するように構成してもよい。

上述の実施形態では、電源部１４として、二次電池を適用したが、太陽電池を適用してもよい。更に、太陽電池は、受光する光量によって出力する電圧が変化するので、太陽電池を電源部１４及び光量検出部として適用してもよい。また、電源部１４として、太陽電池及び太陽電池の発電した電力を充電する二次電池を併用してもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。

請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 光学装置、 １２ 枠体、 １４ 電源部、 １６ 透過率変化部、 １８ 近接センサ、 ２０ 前方光量検出部、 ２２ 制御部、 ２４ 腕部、 ２６ 枠本体部、 ３０ 入射側偏光板、 ３２ 入射側基板、 ３４ 入射側透明電極、 ３６ 入射側配向膜、 ３８ 液晶部材、 ４０ 出射側配向膜、 ４２ 出射側透明電極、 ４４ 出射側基板、 ４６ 出射側偏光板、 ５０ 充電部、 ５２ 液晶駆動部、 ５４ 主制御部、 ５６ 記憶部、 ６６ 電圧テーブル、 ８０ 目標透過率テーブル、 １１０ 光学装置、 １１６ 透過率変化部、 １３４ 入射側透明電極、 １６０ 分割電極、 １６２ 分割電極、 １６４ 分割電極、 １６６ 電圧テーブル、 ２１０ 光学装置、 ２２０ 上方光量検出部、 ２７０ 前方光量検出部、 ２７２ 分割透過領域、 ２７４ 前方光量検出部、 ２７６ 前方透過部、 ２７８ 低透過部、 ３１６ 透過率変化部、 ３７８ λ／２位相差板、 ４１６ 透過率変化部、 ４３０ 入射側偏光板、 ４７８ λ／２位相差板、 ５１０ 光学装置、 ５８０ 放電部、 ５８１ 接続部材、 ５８２ 監視部、 ５８４ 整流部材、 ５８６ 放電用抵抗、 ５８７ 放電用抵抗

Claims (18)

1. 眼鏡またはヘルメットに設けられる光学装置であって、
   ユーザの目の前方に設けられ、印加される電圧によって外部からの光の透過率を変化させる透過率変化部と、
   前記透過率変化部に印加する電圧を高電圧と低電圧とで周期的に切り替えて制御する電圧制御部とを備え、
   前記電圧制御部は、前記透過率変化部の透過率が最小値の状態から電圧を切り替えて最大値へと変化する場合に安定化に要する時間と、前記透過率変化部の透過率が最大値の状態から電圧を切り替えて最小値へと変化する場合に安定化に要する時間との和よりも短い周期で、前記電圧を切り替える
   光学装置。
2. 前記電圧制御部は、前記透過率変化部の透過率が最小値の状態から電圧を切り替えて最大値へと変化する場合に安定化に要する時間よりも短い周期で、前記電圧を切り替える
   請求項１に記載の光学装置。
3. 前記電圧制御部は、前記透過率変化部の透過率が最大値の状態から電圧を切り替えて最小値へと変化する場合に安定化に要する時間よりも短い周期で、前記電圧を切り替える
   請求項１または２に記載の光学装置。
4. 前記電圧制御部は、前記透過率変化部の透過率が安定化しないように前記電圧を切り替える請求項１から３のいずれか１項に記載の光学装置。
5. 前記電圧制御部は、前記高電圧のデューティ比を切り替えて前記電圧を制御することによって、前記透過率変化部の透過率を制御する
   請求項１から４のいずれか１項に記載の光学装置。
6. 前記電圧制御部は、前記高電圧の複数のデューティ比で前記電圧を制御する
   請求項５に記載の光学装置。
7. 前記電圧制御部は、前記複数のデューティ比を同じ高電圧及び同じ低電圧で制御する
   請求項６に記載の光学装置。
8. 前記透過率変化部は、
   入射側偏光板と、
   前記入射側偏光板よりもユーザ側に設けられ、前記電圧制御部によって印加される前記電圧により出射する偏光の偏光状態を変調させる偏光変調部と、
   前記偏光変調部よりもユーザ側に設けられる出射側偏光板と
   を備える請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光学装置。
9. 前記偏光変調部は、
   互いに対向して設けられた一対の透明電極と、
   前記一対の透明電極の間に設けられた液晶部材とを有し、
   前記一対の透明電極の少なくとも一方は、前記液晶部材の水平方向の全長にわたって延び、鉛直方向に沿って、分割された複数の分割電極を含み、
   前記電圧制御部は、前記複数の分割電極に印加される電圧のデューティ比を個別に制御する
   請求項８に記載の光学装置。
10. 前記電圧制御部によって制御されて、前記透過率変化部に電圧を印加する電源部と、
    前記電源部と前記透過率変化部とを接続する一対の接続部材と、
    前記一対の接続部材の途中部に、前記電圧が印加されていない状態で、前記透過率変化部に蓄えられた電荷を放電する放電部と
    を更に備える請求項１から９のいずれか１項に記載の光学装置。
11. 前記放電部は、整流する方向が同方向となるように直列接続された一対の整流部材を２組有し、
    ２組の前記一対の整流部材の間のそれぞれが、前記一対の接続部材の途中部のそれぞれに接続されている
    請求項１０に記載の光学装置。
12. 前記放電部は、前記一対の接続部材と異なる経路で、前記透過率変化部と接続された放電用抵抗を有する
    請求項１０または１１に記載の光学装置。
13. 前記放電部は、一方の接続部材と、他方の接続部材とを接続する放電用抵抗を有する
    請求項１０から１２のいずれか１項に記載の光学装置。
14. 両端が、前記一対の透明電極のそれぞれと直接接続された放電用抵抗を有し、前記一対の透明電極に電圧が印加されていない状態で、前記透過率変化部に蓄えられた電荷を放電する放電部を更に備える請求項９に記載の光学装置。
15. 前記透過率変化部に印加される電圧を監視して、前記電圧が印加されている状態が閾値時間以上継続した場合、前記電圧制御部にリセット信号を出力する監視部を更に備え、
    前記電圧制御部は、前記リセット信号を取得すると、前記透過率変化部への電圧印加を停止する
    請求項１から１４のいずれか１項に記載の光学装置。
16. 前記電圧制御部は、ｎを正の整数とした場合、
    １００×（ｎ＋０．５）Ｈｚ
    の周波数で前記電圧を制御する
    請求項１から１５のいずれか１項に記載の光学装置。
17. 前記電圧制御部は、ｎを正の整数とした場合、
    １２０×（ｎ＋０．５）Ｈｚ
    の周波数で前記電圧を制御する
    請求項１から１５のいずれか１項に記載の光学装置。
18. 前記電圧制御部は、ｎを正の整数とした場合、
    （６００×（ｎ−１）＋５５０）Ｈｚまたは（６００×（ｎ−１）＋６５０）Ｈｚ
    のいずれかの周波数で前記電圧を制御する
    請求項１から１５のいずれか１項に記載の光学装置。