JP6183898B2 - 液晶シャッタ眼鏡 - Google Patents

Description

本発明は、広い光の入射角度範囲でコントラスト比を向上させた液晶シャッタ眼鏡に関する。

一般に、多くのスポーツにおいては、動く対象物を見て機敏に反応する能力が必要とされ、運動選手のこの能力を発達させるためのトレーニング手法が種々研究されている。例えば、従来から、暗室でストロボ光を明滅させ、移動する対象物を間歇的に照らして、この対象物に対し反応するトレーニング方法が知られている。この方法によれば、運動選手は移動する対象物が本来の速度よりも遅く見え、その結果一層敏速な反射運動で反応するよう要求される。

このようなトレーニング手法は、トレーニングをするための広い暗室が必要であり、場所が制限されるという問題があった。
そのため、これまで本願発明者が出願した特許文献１などに開示されたように、眼鏡型のフレームに液晶レンズを設け、このレンズを透明状態と不透明状態との間を繰り返し切り替える（点滅動作させる）ことで、前記した暗室におけるトレーニングと同様の状態を作り出す液晶シャッタ眼鏡が知られている。

これらの装置は、スポーツのトレーニングに利用できるだけでなく、原理的には連続ストロボフラッシュの代わりとして、エンジンや産業機械などの回転物の動作チェック、その他移動物体の観察、３次元映像の視聴などに利用することができ、利用範囲は非常に広いものである。

特開２０１０−２１１１７７号公報

ところで、これまでの液晶シャッタ眼鏡は、特に高周波数で点滅動作させている場合に、レンズの周辺視野における移動物体の見え方がぼけたり、または、ぶれたりするという問題があった。このため、３次元映像を視聴する場合に、人によっては気分が悪くなるなどの問題があった。

そこで、本発明は、広い光の入射角度範囲でコントラスト比を高くした液晶シャッタ眼鏡を提供することを目的とする。

前記した課題を解決する本発明は、第１偏光板と、第１偏光板に重なって配置され、前記第１偏光板に対して偏光方向が直交する第２偏光板と、前記第２偏光板を挟んで前記第１偏光板と反対側に配置され、前記第２偏光板に対して偏光方向が直交する第３偏光板と、前記第１偏光板と前記第２偏光板の間に配置された第１液晶板と、前記第２偏光板と前記第３偏光板の間に配置された第２液晶板とを備え、前記第２液晶板の優先視野角（視角）方向は、前記第１液晶板の優先視野角方向に対して９０度、１８０度または２７０度ずれていることを特徴とする。

１層の液晶板のみを有する液晶パネルは、透過制限状態にしたときにおいて、垂直に入射する光に対しては、遮光性が優れるが、斜めに光が入射する場合には、入射する方角によって遮光性が良い方角と悪い方角がある。本発明においては、この遮光性が良い方向を優先視野角方向という。上記の構成の液晶シャッタによれば、第１偏光板、第１液晶板および第２偏光板により構成される１層目の液晶パネルの優先視野角方向と、第２偏光板、第２液晶板および第３偏光板により構成される２層目の液晶シャッタ部の優先視野方向とが、９０度、１８０度または２７０度ずれていることで、広い入射角度範囲で、遮光性を良好にすることができる。このため、広い入射角度範囲でコントラスト比（透過状態と透過制限状態の光透過率の比）を高くすることができる。

また、上記の構成とすることで、透過制限状態において、遮光性が非常に優れるので、コントラスト比の値自体も非常に高くすることができる。

前記した液晶パネルにおいては、前記第２偏光板と前記第２液晶板の間に配置され、前記第２偏光板と偏光方向が平行な第４偏光板をさらに備えることが望ましい。

このように構成すると、第１偏光板、第１液晶板および第２偏光板により構成される１層目の液晶パネル部の優先視野角方向と、第４偏光板、第２液晶板および第３偏光板により構成される２層目の液晶パネル部の優先視野方向とが、９０度、１８０度または２７０度ずれていることで、広い入射角度範囲で、遮光性を良好にすることができる。そして、第１液晶板と第２液晶板の間に第２偏光板と第４偏光板の２枚の偏光板が入っていることで、偏光度が良くなり、遮光性およびコントラスト比をより向上することができる。

前記した液晶パネルは、液晶シャッタ眼鏡に用いることができる。すなわち、前記した液晶パネルと、この液晶パネルを支持するフレームと、前記液晶パネルを透過状態または透過制限状態に繰り返し切換制御する制御装置とを備える液晶シャッタ眼鏡を構成することができる。

このような液晶シャッタ眼鏡では、特に４０Ｈｚ以上程度の高周波数で液晶パネルを点滅させて見た場合に、従来の液晶層が１層の液晶シャッタ眼鏡に比較して、広い視野範囲で移動物体を鮮明に見ることができる。このため、例えば、液晶シャッタ眼鏡を使用して３次元映像を見たときに気分が悪くなる従来の問題も抑制することができる。

この液晶シャッタ眼鏡においては、前記第１液晶板の優先視野角方向と前記第２液晶板の優先視野角方向とは直交しており、前記第１液晶板の優先視野角方向および前記第２液晶板の優先視野角方向は、いずれも、水平方向よりも上向きに向いている構成とすることができる。

このような構成によれば、一般的な使用状況である、上方から光が多く差し込む状況において、上方から液晶シャッタ眼鏡に差し込む光を良好に遮断することができる。

または、前記した液晶シャッタ眼鏡においては、前記第１液晶板の優先視野角方向と前記第２液晶板の優先視野角方向とは１８０度ずれており、前記第１液晶板および前記第２液晶板の一方の優先視野角方向は、鉛直上向きから±４５度以内にある構成とすることができる。

このような構成によれば、雪面からの反射や、水面からの反射があるなど、上下から光が差し込む状況において、上下から液晶シャッタ眼鏡に差し込む光を良好に遮断することができる。

前記した液晶パネルは、光学機器において周期的に光を遮断するアタッチメント（付属部品または後付け部品）として用いることができる。すなわち、前記した液晶パネルと、前記液晶パネルを透過状態または透過制限状態に繰り返し切換制御する制御装置と、前記液晶パネルを支持し、光学機器に取り付け可能とする支持部材とを備える液晶シャッタアタッチメントを構成することができる。

このような構成の液晶シャッタアタッチメントをビデオカメラや、実験用、測定用などの光学機器などに装着すれば、広い入射角度範囲でコントラスト比を高くした周期的な遮光を行うことができる。

前記した液晶パネルは、点滅ライトに適用することができる。すなわち、前記した液晶パネルと、前記液晶パネルを透過状態または透過制限状態に繰り返し切換制御する制御装置と、前記液晶パネルを光が透過するように配置されたライトとを備える点滅ライトを構成することができる。

このような点滅ライトによれば、広い入射角度範囲において、ライトからの光を高いコントラスト比で遮光するので、広い照射範囲において、明るいときと暗いときの差を大きくすることができる。

本発明によれば、液晶パネルを用いた液晶シャッタ眼鏡において広い光の入射角度範囲でコントラスト比を高くすることができる。

液晶シャッタの層構造を説明する分解斜視図である。 液晶板の電極板の層構造を説明する図である。 液晶シャッタの第１の変形例を示す分解斜視図である。 液晶シャッタの作用効果を説明するための視野角特性の図であり、（ａ）は、１層の液晶パネル部のみを有する場合、（２）は、２層の液晶パネル部の優先視野角方向を直交させた場合、（ｃ）は、２層の液晶パネル部の優先視野角方向を１８０度逆にした場合を示す。 液晶シャッタの第２の変形例を示す分解斜視図である。 液晶シャッタの第３の変形例を示す分解斜視図である。 液晶シャッタ眼鏡の斜視図である。 液晶シャッタ眼鏡のレンズ周りを説明する図であり、（ａ）前フレームを後側から見た図、（ｂ）後フレームを後ろから見た図、（ｃ）組み立て後の後側から見たフレームにおいて優先視野角方向を示す図である。 液晶シャッタ眼鏡における配線を説明する図である。 制御装置の電気的構成を示すブロック図である。 液晶シャッタ眼鏡の変形例を示す図８（ｃ）に相当する図である。 液晶シャッタアタッチメントとビデオカメラの斜視図である。 点滅ライトの一例を示す斜視図である。 比較例１において電圧を印加していないときの遮光性を示す写真である。 比較例１において１０Ｖの電圧を印可したときの遮光性を示す写真である。 実施例２において電圧を印加していないときの遮光性を示す写真である。 実施例２において１０Ｖの電圧を印可したときの遮光性を示す写真である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。最初に、液晶パネルを用いた液晶シャッタについて説明し、その後、液晶パネル（液晶シャッタ）を適用した各装置について説明する。

［液晶シャッタ］
図１に示すように一実施形態に係る液晶シャッタＳは、液晶パネル１００と液晶パネル１００を透過状態と透過制限状態とに繰り返し制御可能する制御装置ＣＲとからなる。液晶パネル１００は、図１における上から順に、第１偏光板１１０、第１液晶板１５０Ａ、第２偏光板１２０、第２液晶板１５０Ｂ、第３偏光板１３０を備え、これらが接着されている。なお、液晶パネル１００は、図１の上と下のいずれから光を入射しても同じように使用することができるが、ここでは、図１の上から入射されるものとする。

第２偏光板１２０は、第１偏光板１１０に重なって配置され、第１偏光板１１０に対して偏光方向が直交しており、第３偏光板１３０は、第２偏光板１２０を挟んで第１偏光板１１０と反対側に配置され、第２偏光板１２０に対して偏光方向が直交している。すなわち、第３偏光板１３０は、第１偏光板１１０と偏光方向が平行である。なお、図１においては、各偏光板の偏光方向を縞により示している。

第１液晶板１５０Ａは、第１偏光板１１０と第２偏光板１２０の間に配置されたＴＮ（Twisted Nematic）型の液晶セルである。第１液晶板１５０Ａは、２枚の電極板１６０Ａ，１６０Ｂの間に、液晶が満たされた液晶層１６５Ａが設けられて構成されている。

第２液晶板１５０Ｂは、第２偏光板１２０と第３偏光板１３０の間に配置されたＴＮ型の液晶セルであり、後述するように、制御装置ＣＲにより第１液晶板１５０Ａと同期して電圧が印加されるようになっている。第２液晶板１５０Ｂは、第１液晶板１５０Ａと同様に構成され、２枚の電極板１６０Ｃ，１６０Ｄの間に液晶が満たされた液晶層１６５Ｂが設けられて構成されている。なお、各電極板１６０Ａ〜１６０Ｄは、同様の構成であり、特定しない場合には、電極板１６０と記す。

図２に示すように、電極板１６０は、ガラスや樹脂などからなる透明の基板１６１の上に、透明電極層１６２、配向膜１６３が順に設けられて構成されている。配向膜１６３の表面には、一方向に細かい傷を付けた配向処理がなされており、この配向処理面１６３Ａ側が液晶層１６５Ａ，１６５Ｂと接している。

図１に縞状の矢印で示したように、第１液晶板１５０Ａにおいて、電極板１６０Ａの配向方向と、電極板１６０Ｂの配向方向は直交しており、液晶層１６５Ａ内の液晶は、光の進行方向に沿って見て左に９０度捩れている。この捩れ方向は右であっても構わない。
第２液晶板１５０Ｂにおいても同様に、電極板１６０Ｃの配向方向と、電極板１６０Ｃの配向方向は直交しており、液晶層１６５Ｂ内の液晶は、左に９０度捩れている。この捩れ方向は右であっても構わない。

各偏光板の偏光方向と、隣接する電極板１６０の配向方向は、平行または直交している。ここでは、第１偏光板１１０の偏光方向と、第１偏光板１１０に隣接する電極板１６０Ａの配向方向は平行である。また、電極板１６０Ｂの配向方向と、電極板１６０Ｂに隣接する第２偏光板１２０の偏光方向は平行であり、第２偏光板１２０と、第２偏光板１２０の下側に隣接する電極板１６０Ｃの配向方向は平行であり、電極板１６０Ｄの配向方向と、電極板１６０Ｄに隣接する第３偏光板１３０の偏光方向は平行である。

そして、これらの電極板１６０Ａ〜１６０Ｄは、制御装置ＣＲに接続されている。具体的には、電極板１６０Ａと電極板１６０Ｃは、制御装置ＣＲの共通の出力端子に接続され、電極板１６０Ｂと電極板１６０Ｄは、制御装置ＣＲの共通の出力端子に接続されている。要するに、制御装置ＣＲからの出力電圧が、完全に同期して第１液晶板１５０Ａと第２液晶板１５０Ｂに印加されるようになっていればよい。制御装置ＣＲから周期的なパルス電圧が第１液晶板１５０Ａと第２液晶板１５０Ｂに印加されることで、液晶パネル１００は、透過状態または透過制限状態に繰り返し切換制御されるようになっている。

このような液晶パネル１００は、機能的には、第１偏光板１１０、第１液晶板１５０Ａおよび第２偏光板１２０により、１つの液晶パネル部１７０Ａを構成し、第２偏光板１２０、第２液晶板１５０Ｂおよび第３偏光板１３０により、もう１つの液晶パネル部１７０Ｂを構成していると見ることができる。

この液晶パネル１００において、第２液晶板１５０Ｂの優先視野角方向は、第１液晶板１５０Ａの優先視野角方向に対し、９０度、１８０度または２７０度ずれている。各図においては、第１液晶板１５０Ａ（光の入射側）の優先視野角方向を黒塗りの矢印で示し、第２液晶板１５０Ｂ（光の出射側）の優先視野角方向を白抜きの矢印で示している。ここでは、角度は、左回りを正とし、図１の例では、第２液晶板１５０Ｂの優先視野角方向は、第１液晶板１５０Ａの優先視野角方向に対して９０度ずれている。また、図３に示した第１の変形例に係る液晶パネル１０１は、第２液晶板１５０Ｂを、液晶パネル１００に対して９０度回したものであり、第２液晶板１５０Ｂ（液晶パネル部１７１Ｂ）の優先視野角方向が第１液晶板１５０Ａの優先視野角方向と１８０度逆になっている。

以上のような構成の液晶パネル１００，１０１の作用効果について説明する。
ここで、図４の視野角特性の図について説明すると、視覚特性の図は、ハッチングの濃さが、液晶板に電圧を加えたときの遮光性（濃度）を示しており、円の中心位置は、液晶パネルに垂直に光が入射した場合の遮光性、円の中心から離れるほど、その方角に傾いた光が入射した場合の遮光性を示している。

液晶パネルが１枚しかない場合、すなわち、図１の例で言えば、液晶パネル部１７０Ａしか無い場合、図４（ａ）に示すように、１つの優先視野角方向において、遮光性が優れる。具体的には、図４（ａ）では、時計に例えると図の１０時半方向がもっとも遮光性が良い優先視野角方向となっており、２時半方向および７時方向が１０時半に次いで良好となっている。一方、１時方向や４時半方向など、方角によっては、遮光性が良くない。図４（ａ）は、特定の液晶パネルの測定データそのものではないが、ＴＮ型の液晶パネルは、およそ、このような視覚特性を有している。

一方、本実施形態の液晶パネル１００の場合、第１液晶板１５０Ａと第２液晶板１５０Ｂの優先視野角方向が互いに９０度ずれているので、図４（ｂ）に示すように、図４（ａ）の視覚特性を９０度ずらして２つ重ねたような視覚特性を実現することができる。ここで、仮に、液晶パネル部の１つが透過状態において透過率が８０％、透過制限状態において透過率が５％であった場合、この液晶パネル部を２枚重ねると、透過状態において透過率が６４％、透過制限状態において０．２５％となるから、２枚重ねること自体によっても、透過状態と透過制限状態の透過率の比であるコントラスト比は非常に良好となる。そして、図４（ｂ）に示すように、第１液晶板１５０Ａと第２液晶板１５０Ｂの優先視野角方向を互いに９０度ずらすことによって、一方の液晶パネル部１７０Ａによっては遮光しにくい方角からの光を、ちょうど、他方の液晶パネル部１７０Ｂによって遮光することができるので、広い入射角度範囲で遮光性を良好にし、高いコントラスト比を実現することができる。なお、第１液晶板１５０Ａと第２液晶板１５０Ｂの優先視野角方向を互いに２７０度ずらした場合にも同様の作用効果を奏することができる。

また、第１変形例の液晶パネル１０１の場合、第１液晶板１５０Ａと第２液晶板１５０Ｂの優先視野角方向が互いに１８０度ずれているので、図４（ｃ）に示すように、図４（ａ）の視覚特性を１８０度ずらして２つ重ねたような視覚特性を実現することができる。この場合にも、一方の液晶パネル部１７０Ａによっては遮光しにくい方角からの光を、ちょうど他方の液晶パネル部１７１Ｂによって遮光することができるので、広い入射角度範囲で遮光性を良好にし、高いコントラスト比を実現することができる。このような効果は特に、４０Ｈｚ程度以上などの高周波数で液晶パネル１００を点滅させた場合に顕著に確認することができる。

以上に、液晶パネルの一例としての液晶パネル１００および第１の変形例としての液晶パネル１０１について説明したが、液晶パネルは、適宜変更して実施することができる。例えば、図５に示す第２の変形例に係る液晶パネル１０２は、偏光板と隣接する電極板の配向方向を偏光板の変更方向と直交させたものである。このようにしても、前記した実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、図６に示すように、第２偏光板１２０と第２液晶板１５０Ｂの間に、第２偏光板１２０と偏光方向が平行な第４偏光板１４０をさらに備える構成の液晶パネル１０３を構成することもできる。この構成では、機能的には、第１偏光板１１０、第１液晶板１５０Ａおよび第２偏光板１２０により、１つの液晶パネル部１７０Ａを構成し、第４偏光板１４０、第２液晶板１５０Ｂおよび第３偏光板１３０により、もう１つの液晶パネル部１７３Ｂを構成していると見ることができる。
このような構成では、第２偏光板１２０と第４偏光板１４０を重ねることにより、偏光度が良くなり、遮光性およびコントラスト比をより向上することができる。

［液晶シャッタ眼鏡］
次に、前記した液晶パネルをレンズに用いた液晶シャッタ眼鏡の一例について説明する。
図７に示すように、一実施形態に係る液晶シャッタ眼鏡１は、頭部に装着するためのフレームＦと、液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌと制御装置３０とを備えて構成されている。なお、以下の説明において、前後、左右、上下は、液晶シャッタ眼鏡１を装着する人の前後、左右、上下に従うものとする。

フレームＦは、液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌを保持するフレーム本体１０と、左のつる２０Ｌと、右のつる２０Ｒとを備えて構成されている。フレーム本体１０は、左の液晶パネルレンズ５０Ｌを保持するリム１１Ｌと、右の液晶パネルレンズ５０Ｒを保持するリム１１Ｒと、左のリム１１Ｌと右のリム１１Ｒをつなぐブリッジ１２とを有してなる。本実施形態のフレームＦにおいては、リム１１Ｌ，１１Ｒおよびブリッジ１２は、樹脂により一体成形されている。より具体的に、フレーム本体１０は、図８（ａ），（ｂ）に示すように、前フレーム１０Ｆと後フレーム１０Ｒとからなり、前フレーム１０Ｆに後フレーム１０Ｒを図示しない小ねじで締結することで、前フレーム１０Ｆと後フレーム１０Ｒの間で液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌを挟んで保持している。なお、パッド１３は、後フレーム１０Ｒに取り付けられている。前フレーム１０Ｆと後フレーム１０Ｒの間には、後述する配線コード３３Ａ〜３３Ｃを収納できる空間が形成されている。

図７に示すように、左のつる２０Ｌは、人が装着したときにこめかみに対向する部分に、制御基板３１Ａが収容された箱状の基板収納部３１が設けられている。基板収納部３１は、図示しない小ねじにより開閉可能なカバー１５Ｌが設けられている。基板収納部３１には、左右方向の外側に開口１５Ｐが形成され、内部の制御基板３１Ａに接続された表示部３８を視認することができるようになっている。基板収納部３１には、制御基板３１Ａに接続された操作部としてのスイッチ３５Ｂ〜３５Ｅが外部に露出して設けられている。また、制御基板３１Ａには、周囲の明るさを取得して制御基板３１Ａに出力するセンサ３５Ｆが設けられている。基板収納部３１のセンサ３５Ｆに対向する部分は、透明な窓を設けてもよいし、基板収納部３１が光透過性のいわゆるスケルトンの素材から作られている場合には、窓を設けなくてもよい。

右のつる２０Ｒは、基板収納部３１と左右対称な位置に、バッテリ３２Ａが収容された箱状のバッテリ部３２が設けられている。バッテリ部３２には、図示しない小ねじにより開閉可能なカバー１５Ｒが設けられており、カバー１５Ｒを開けることにより、バッテリ３２Ａを交換することが可能となっている。また、バッテリ部３２には、制御基板３１Ａの電源供給のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるメインスイッチ３５Ａが下方に突出して設けられている。

液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌは、前方に突出して湾曲している。より具体的には、上下方向から見ると湾曲しているが、上下に切った断面では真っ直ぐになっている。すなわち、液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌは、平面を湾曲させた曲面となっている。このように液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌを形成することで、液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌに入って装着者の目に入る光は、液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌに対し、比較的垂直に近い角度で入射するようになっている。

液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌは、先の実施形態で説明した液晶パネル１００を備えてなる。図８（ｃ）に示すように、左右の液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌに用いられる液晶パネル１００は、光の入射側（装着者と逆の外側）の第１液晶板の優先視野角方向（黒塗り矢印）は、左斜め上方向となっており、光の出射側（装着者側）の第２液晶板の優先視野角方向（白抜き矢印）は、右斜め上方向となっている。すなわち、第１液晶板と第２液晶板の優先視野角方向は、いずれも水平方向よりも上向きとされている。なお、前記したように、第１液晶板の優先視野角方向と第２液晶板の優先視野角方向は、直交している。

前記したように液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌは、湾曲しているため、液晶パネル１００を構成する電極板の基板は、ガラスではなく、ＰＣ（ポリカーボネート）などの可撓性の樹脂からなることが望ましい。そして、湾曲した形状に成形された比較的厚いポリカーボネートまたはガラスのレンズ本体（符号省略）に、液晶パネル１００を湾曲させて接着することで、湾曲した液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌを容易に製造することができる。なお、レンズ本体は、それ自体、いわゆる度が付いたレンズでもよいし、度が入っていないレンズであってもよい。

図９に示すように、制御基板３１Ａとバッテリ３２Ａとは、配線コード３３Ａにより接続されている。そして、右の液晶パネルレンズ５０Ｒを構成する第１液晶板１５０Ａおよび第２液晶板１５０Ｂは、制御基板３１Ａから引き出される共通の配線コード３３Ｃから並列に接続され、左の液晶パネルレンズ５０Ｌを構成する第１液晶板１５０Ａおよび第２液晶板１５０Ｂは、制御基板３１Ａから引き出される共通の配線コード３３Ｂから並列に接続されている。これにより、右の液晶パネルレンズ５０Ｒを構成する第１液晶板１５０Ａおよび第２液晶板１５０Ｂは、互いに同期して電圧が印加され、左の液晶パネルレンズ５０Ｌを構成する第１液晶板１５０Ａおよび第２液晶板１５０Ｂは、互いに同期して電圧が印加されるようになっている。

図１０に示すように、制御装置３０は、液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌを透過状態または透過制限状態に切換制御する装置であり、バッテリ３２Ａと、このバッテリ３２Ａとメインスイッチ３５Ａを介して接続された制御基板３１Ａにより構成されている。
制御基板３１Ａは、パルス発生器３６ａ、周波数制御装置３６ｂ、パルス幅制御装置３６ｃ、設定選択部３６ｄ、ＬＣＤドライバ３６ｅ，３６ｆ、明るさ調整部３６ｇおよび設定記憶部３９を有する。

設定記憶部３９には、パルスのデューティ比（液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌを透過制限状態にする時間的割合）および周波数の関係が記憶されている。

設定選択部３６ｄは、スリープスイッチ３５Ｂ、ダウンスイッチ３５Ｄ、アップスイッチ３５Ｃおよびモードスイッチ３５Ｅが接続されている。モードスイッチ３５Ｅは、デューティ比の変更をするデューティ変更モードと周波数の変更をする周波数変更モードと、明るさを自動で調整するか否かを設定する自動調整設定モードと、左右の液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌを同期して点滅させるか、交互に点滅させるかを選択する点滅動作選択モードとを押される度に切り換えるスイッチである。デューティ変更モードでは、ダウンスイッチ３５Ｄおよびアップスイッチ３５Ｃの操作により、デューティ比を１〜９９％の範囲で変更することが可能である。また、モードスイッチ３５Ｅを押して周波数変更モードにすると、ダウンスイッチ３５Ｄおよびアップスイッチ３５Ｃの操作により、パルス信号の周波数を、例えば、２〜５００Ｈｚの範囲で設定可能である。点滅動作選択モードでは、ダウンスイッチ３５Ｄおよびアップスイッチ３５Ｃの操作により、液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌの同期点滅と交互点滅を選択することが可能である。設定記憶部３９には、作動中にスリープスイッチ３５Ｂが押された場合に、現在選択されている設定が記憶される。

設定記憶部３９から読み出されたデューティ比は、パルス幅制御装置３６ｃへ出力され、周波数は、周波数制御装置３６ｂへ出力される。そして、周波数制御装置３６ｂの動作によりパルス発生器３６ａで発生するパルス信号の周波数が変更される。そして、パルス発生器３６ａで発生したパルス信号はパルス幅制御装置３６ｃへ出力され、パルス幅制御装置３６ｃでパルス幅が変更された上でＬＣＤドライバ３６ｅへ出力される。

なお、パルス発生器３６ａは、右の液晶パネルレンズ５０Ｒと左の液晶パネルレンズ５０Ｌのそれぞれを独立して駆動するために、別個のパルス信号を発生する。この右用と左用のパルス信号は、左右の液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌを同時に透過状態および透過制限状態に切り替える場合には、同時に（同期して）出力され、左右の液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌを互いに交互に透過状態および透過制限状態に切り替える場合には、交互に（互いにずれたタイミングで）出力される。

ＬＣＤドライバ３６ｅは、パルス幅制御装置３６ｃから入力されたパルス信号を液晶パネル５２Ｒ，５２Ｌの動作電圧に増幅してそれらへ出力する。

設定選択部３６ｄで読み出された設定情報は、ＬＣＤドライバ３６ｆへ出力され、ＬＣＤドライバ３６ｆにより液晶パネルからなる表示部３８で表示される。スリープスイッチ３５Ｂは、前記したように、液晶シャッタ眼鏡１の作動中に押されると、設定選択部３６ｄが、現在の設定を設定記憶部３９に記憶させ、パルス発生器３６ａ、周波数制御装置３６ｂ、パルス幅制御装置３６ｃ、設定選択部３６ｄ、およびＬＣＤドライバ３６ｅ，３６ｆの動作を停止させる。そして、停止状態中に再度スリープスイッチ３５Ｂが押された場合には、記憶していた現在の設定を読み出して、停止前の設定で再度作動を開始させる。なお、メインスイッチ３５Ａにより電源を切った場合には、設定記憶部３９は、変更した設定値をリセットし、次回電源を入れたときにはプリセットされたデューティ比および周波数が読み出されるようになっている。

明るさ調整部３６ｇは、明るさの自動調整が設定されている場合に、センサ３５Ｆから取得された明るさに応じて、明るさが明るいほど透過状態の時間的割合が小さくなるように（つまり、デューティ比が大きくなるように）デューティ比を変更する。変更されたデューティ比は、パルス幅制御装置３６ｃに出力される。明るさの調整は、明るさのしきい値を１つだけ設定記憶部３９に記憶しておいて、センサ３５Ｆから取得された明るさがそのしきい値よりも大きい場合には、デューティ比を２割増しにするなど、２段階であってもよいし、より多くのしきい値を記憶しておいて多段階としてもよい。また、明るさに応じてデューティ比を連続的に変化させてもよい。

以上のように構成された液晶シャッタ眼鏡１の動作について説明する。
使用者は、通常の眼鏡と同様にして液晶シャッタ眼鏡１を頭に装着し、メインスイッチ３５Ａを押して制御基板３１Ａの電源を入れる。制御基板３１Ａは、プリセットされた初期値としてのデューティ比および周波数を設定記憶部３９から読み出して、周波数制御装置３６ｂとパルス幅制御装置３６ｃに出力する。周波数制御装置３６ｂはパルス発生器３６ａで発生するパルス信号の周波数を変更し、パルス発生器３６ａは、この周波数に従い、パルス信号を発生し、パルス幅制御装置３６ｃに出力する。パルス幅制御装置３６ｃは、パルス幅を変更したパルス信号をＬＣＤドライバ３６ｅに出力する。ＬＣＤドライバ３６ｅは、入力されたパルス信号を液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌの動作に適した電圧にして液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌに出力する。また、ＬＣＤドライバ３６ｆは、設定名を表示部３８に表示させる。また、必要に応じて明るさの自動調整を選択する。

これにより、左右の液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌは、左右同時に透過状態と透過制限状態との間で周期的に切り換わる、いわば、点滅した状態となる。これにより、液晶シャッタ眼鏡１を装着した人は、物体を所定の周期で断続的に視認して、スポーツの練習をしたり、運動物体の観察、例えば機械の動作をチェックしたりすることができる。また、液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌを交互に透過制限状態にした場合には、３次元映像を見るための眼鏡として利用することができる。なお、左右の液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌは独立して制御可能であるので、左の液晶パネルレンズ５０Ｌを透過制限状態にしたまま右の液晶パネルレンズ５０Ｒのみを点滅させたり、右の液晶パネルレンズ５０Ｒを透過制限状態にしたまま左の液晶パネルレンズ５０Ｌのみを点滅させたりするように構成してもよい。

使用者が、観察する物体にあわせて透過制限状態が占める時間的割合を変更したい場合には、アップスイッチ３５Ｃまたはダウンスイッチ３５Ｄを押す。これにより、設定選択部３６ｄが設定記憶部３９から異なるデューティ比の設定を読み出す。また、使用者が観察する物体にあわせて、周波数を変更したい場合には、モードスイッチ３５Ｅを押して周波数変更モードにした後、アップスイッチ３５Ｃまたはダウンスイッチ３５Ｄを押す。これにより、設定選択部３６ｄが設定記憶部３９から異なる周波数の設定値を読み出す。これらの読み出された設定値は、設定記憶部３９に記憶される。そして、変更された設定値に基づき、周波数制御装置３６ｂ、パルス発生器３６ａ、パルス幅制御装置３６ｃおよびＬＣＤドライバ３６ｅが動作することで、異なるデューティ比および周波数で左右の液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌが点滅する。

このような液晶シャッタ眼鏡１では、前記した液晶パネル１００を利用しているので、従来の液晶層が１層の液晶シャッタ眼鏡に比較して、広い視野範囲で移動物体を鮮明に見ることができる。特に、４０Ｈｚ以上程度の高周波数で液晶パネルを点滅させて見た場合には、この効果が顕著である。このため、例えば、液晶シャッタ眼鏡を使用して３次元映像を見たときに気分が悪くなる従来の問題も抑制することができる。

そして、液晶シャッタ眼鏡１は、第１液晶板１５０Ａの優先視野角方向と第２液晶板１５０Ｂの優先視野角方向とが、いずれも、水平方向よりも上向きに向いているので、透過制限状態において、上方からの光を良好に遮断することができる。そのため、一般的な使用状況である、上方から光が多く差し込む状況において、良好な視野を得ることができる。

そして、明るさの自動調整が設定されている場合には、液晶シャッタ眼鏡１の使用場所が屋内から屋外に変わった場合や、天候が曇りから晴れに変わった場合など、明るくなった場合には、明るさ調整部３６ｇによりデューティ比が大きく変更される結果、液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌを透過する光量が少なくなる。逆に、液晶シャッタ眼鏡１の使用場所が屋外から屋内に変わった場合や、天候が晴れから曇りに変わった場合など、暗くなった場合には、明るさ調整部３６ｇによりデューティ比が小さく変更される結果、液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌを透過する光量が多くなる。このため、使用者が特に操作しなくても見易さを維持することができる。すなわち、操作の手間を省略することができる。

以上に、本発明の液晶シャッタ眼鏡の一例について説明したが、液晶シャッタ眼鏡は、前記した形態に限定されることなく適宜変形して実施することができる。
例えば、図１１に示すように、液晶パネルレンズ５０Ｒ，５０Ｌに、前記した液晶パネル１０１を用いてもよい。すなわち、第１液晶板の優先視野角方向（黒塗り矢印）と第２液晶板の優先視野角方向（白抜き矢印）とを１８０度ずれたものとしてもよい。このとき、一方の液晶板の優先視野角方向を上下方向に向けるとよい。このようにすることで、雪面からの反射や、水面からの反射があるなど、上下から光が差し込む状況において、上下から液晶シャッタ眼鏡に差し込む光を良好に遮断することができる。なお、このような効果を得るためには、第１液晶板および第２液晶板の一方の優先視野角方向を、鉛直上向きから±４５度以内にするとよい。

なお、第１液晶板の優先視野角方向と第２液晶板の優先視野角方向は、図８（ｃ）または図１１に示した２つの例に限らず、任意の方向とすることができる。

［液晶シャッタアタッチメント］
次に、前記した液晶パネルを光学機器において周期的に光を遮断するアタッチメントに適用した例を説明する。
図１２に示すように液晶シャッタアタッチメント２００は、前記した液晶パネル１００と、液晶パネル１００を透過状態または透過制限状態に繰り返し切換制御する制御装置２１５と、液晶パネル１００を支持し、光学機器に取り付け可能とする支持部材の一例としての支持リング２１０とを備えてなる。この液晶シャッタアタッチメント２００は、光学機器の一例としてのビデオカメラ３００のレンズ部３１０に着脱可能なものであり、具体的には、レンズ部３１０の縁に設けられている雌ねじ部３１１に螺合して装着することが可能となっている。

このため、支持リング２１０は、液晶パネル１００を支持するリング部２１１と、リング部２１１の縁に設けられた、雌ねじ部３１１に螺合することが可能な雄ねじ部２１２を有している。また、制御装置２１５は、前記した制御装置ＣＲと同様のものであり、リング部２１１に固定されている。

このような液晶シャッタアタッチメント２００によれば、ビデオカメラ３００のレンズ部３１０に装着して作動させることで、ビデオカメラ３００の映像を任意の速度で点滅させることができる。このようにしてビデオカメラ３００を使用することで、高速回転物体の回転位相を確認するために回転状態の映像の記録などを行うことができる。そして、光コントラスト比の液晶パネル１００を用いていることから、広い視野範囲（入射角度範囲）で、良好な映像を撮影することができる。

なお、光学機器としてはビデオカメラ３００に限らず、実験用、測定用などの任意の機器を用いることができ、また、液晶パネル１００を配置する位置も、光学機器の外側に限らず、光が通る部分であれば、光学機器内の任意の位置に配置することができる。

［点滅ライト］
次に前記した液晶シャッタを利用した点滅ライトについて説明する。
図１３に示すように、点滅ライト４００は、懐中電灯などのライト４１０と、前記した液晶シャッタアタッチメント２００とからなる。ライト４１０は、発光部４１２を有し、発光部４１２からの光が出てくる出射部４１３の縁に、液晶シャッタアタッチメント２００を装着可能な雌ねじ部４１１が設けられている。そして、液晶シャッタアタッチメント２００の雄ねじ部２１２が雌ねじ部４１１に螺合されて取り付けられている。

このような点滅ライト４００によれば、広い入射角度範囲において、発光部４１２からの光を高いコントラスト比で遮光するので、広い照射範囲において、明るいときと暗いときの差を大きくすることができる。なお、ライト４１０は、図１３のような懐中電灯型のものに限らず、ステージ用のスポットライトや、産業用のライトなど特に限定されない。また、点滅ライト４００は、液晶シャッタ１００を駆動するための電源を、ライト４１０の本体から供給するように構成してもよい。

以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されることなく適宜変形して実施することができる。

前記実施形態では、液晶板が２層の例を示したが、図１の第３偏光板１３０の下にさらに第２液晶板１５０Ｂに対し優先視野角方向が９０度ずれた第３液晶板を設け、第３液晶板の下に第３偏光板１３０と偏光方向が直交する第４偏光板を設けてもよい。また、この第４偏光板の下に第３液晶板に対し優先視野角方向が９０度ずれた第４液晶板を設け、第４液晶板の下に第４偏光板と偏光方向が直交する第５偏光板を設けてもよい。つまり、液晶板を３層以上設けてもよい。

前記した液晶シャッタ眼鏡１では、設定情報をつるに設けた表示部３８に表示するようにしていたが、液晶シャッタレンズ５０Ｒ，５０Ｌの一部に文字表示部を設け、当該文字表示部に設定情報の表示するように構成してもよい。このようにすることで、液晶シャッタ眼鏡を掛けたまま設定情報を確認しながら設定の変更をすることができる。

次に、液晶パネルの層構成による視野角特性を確認した実験例について説明する。
偏光板として、日東電工株式会社製の単体透過率４３％の偏光板を用い、液晶セルとして、セルギャップｄ＝２μｍ、Δｎ＝０．２、Δｎ・ｄ＝４００ｎｍのものを用いた。比較例１，２、実施例１，２として、下記の層構成の液晶パネルを用意し、印加電圧１０Ｖで透過制限状態にしたときのコノスコープ像を偏光顕微鏡で確認した。

［比較例１］
図１における液晶パネル部１７０Ａのみを有する層構成とした。
［比較例２］
図１の構成から中間の第２偏光板１２０を除いた層構成とした。
［実施例１］
図１の層構成とした。
［実施例２］
中間に偏光板を２枚有する図６の層構成とした。

比較例１、２においては、周辺視野（入射角が大きい場合）における遮光性が良くないことが確認できた。一方、実施例１においては、比較例１、２に比較して広い入射角範囲で遮光性が優れることが確認できた。さらに、実施例２においては、実施例１よりもさらに広い角度範囲で遮光性が優れることが確認できた。

［コントラスト比の測定］
また、比較例１と実施例２の構成について、電圧を印加しないときと、１０Ｖを印加したときとで、垂直入射方向での透過率を測定した。光源として１２０ルーメンのＬＥＤライトを用いた。これらの実験に対応する透過状態と透過制限状態の参考写真を図１４〜図１７に示す。
その結果、比較例１においては、無印加時の透過率が３５％、１０Ｖ印加時の透過率が０．２％で、コントラスト比は１７５であった。
一方、実施例２においては、無印加時の透過率が２５％、１０Ｖ印加時の透過率が０．００２〜０．００５％で、コントラスト比は、約５０００〜１００００程度であった。すなわち、液晶セルを２枚重ねることによって、遮光時の光漏れをほぼ無くすことができ、コントラスト比を非常に高くできることが確認できた。

１ 液晶シャッタ眼鏡
１０ フレーム本体
１０Ｆ 前フレーム
１０Ｒ 後フレーム
１１Ｌ リム
１１Ｒ リム
３０ 制御装置
５０Ｒ，５０Ｌ 液晶パネルレンズ
１００，１０２，１０３，１０４ 液晶パネル
１１０ 第１偏光板
１２０ 第２偏光板
１３０ 第３偏光板
１４０ 第４偏光板
１５０Ａ 第１液晶板
１５０Ｂ 第２液晶板
１６０Ａ，１６０Ｂ，１６０Ｃ，１６０Ｄ 電極板
１６５Ａ，１６５Ｂ 液晶層
１７０Ａ，１７０Ｂ，１７１Ｂ，１７３Ｂ 液晶パネル部
２００ 液晶シャッタアタッチメント
２１０ 支持リング
２１５ 制御装置
４００ 点滅ライト
４１０ ライト
ＣＲ 制御装置
Ｆ フレーム
Ｓ 液晶シャッタ

Claims (3)

1. 液晶パネルを支持するフレームと、
   前記液晶パネルを透過状態または透過制限状態に繰り返し切換制御する制御装置とを備える液晶シャッタ眼鏡であって、
   前記液晶パネルは、
   第１偏光板と、
   第１偏光板に重なって配置され、前記第１偏光板に対して偏光方向が直交する第２偏光板と、
   前記第２偏光板を挟んで前記第１偏光板と反対側に配置され、前記第２偏光板に対して偏光方向が直交する第３偏光板と、
   前記第１偏光板と前記第２偏光板の間に配置された第１液晶板と、
   前記第２偏光板と前記第３偏光板の間に配置された第２液晶板とを備え、
   前記第１液晶板の優先視野角方向と前記第２液晶板の優先視野角方向とは直交しており、前記第１液晶板の優先視野角方向および前記第２液晶板の優先視野角方向は、いずれも、水平方向よりも上向きに向いていることを特徴とする液晶シャッタ眼鏡。
2. 液晶パネルを支持するフレームと、
   前記液晶パネルを透過状態または透過制限状態に繰り返し切換制御する制御装置とを備える液晶シャッタ眼鏡であって、
   前記液晶パネルは、
   第１偏光板と、
   第１偏光板に重なって配置され、前記第１偏光板に対して偏光方向が直交する第２偏光板と、
   前記第２偏光板を挟んで前記第１偏光板と反対側に配置され、前記第２偏光板に対して偏光方向が直交する第３偏光板と、
   前記第１偏光板と前記第２偏光板の間に配置された第１液晶板と、
   前記第２偏光板と前記第３偏光板の間に配置された第２液晶板とを備え、
   前記第１液晶板の優先視野角方向と前記第２液晶板の優先視野角方向とは１８０度ずれており、前記第１液晶板および前記第２液晶板の一方の優先視野角方向は、鉛直上向きから±４５度以内にあること特徴とする液晶シャッタ眼鏡。
3. 前記第２偏光板と前記第２液晶板の間に配置され、前記第２偏光板と偏光方向が平行な第４偏光板をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶シャッタ眼鏡。