JPS61156227A - フレネル液晶眼鏡 - Google Patents

フレネル液晶眼鏡

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JPS61156227A
JPS61156227A JP27774384A JP27774384A JPS61156227A JP S61156227 A JPS61156227 A JP S61156227A JP 27774384 A JP27774384 A JP 27774384A JP 27774384 A JP27774384 A JP 27774384A JP S61156227 A JPS61156227 A JP S61156227A
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JP
Japan
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lens
fresnel
liquid crystal
lenses
liq
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Pending
Application number
JP27774384A
Other languages
English (en)
Inventor
Takao Okada
孝夫 岡田
Takeaki Nakamura
剛明 中村
Kimihiko Nishioka
公彦 西岡
Hiroyuki Yamamoto
博之 山本
Toshihito Kawachi
河内 利仁
Akihiro Shibayama
柴山 哲広
Hideo Tomabechi
苫米地 英夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61156227A publication Critical patent/JPS61156227A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は薄型にできるフレネル液晶眼鏡に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 老人等視度調節範囲が狭くなると、単焦点の眼鏡では近
距離及び遠距離の物体を鮮明に見ることができなくなる
ので、眼鏡のレンズ面が焦点距離の異る領域が数多くあ
るいは焦点距離が連続的に変化するように設けたものが
ある。この場合焦点距離が異る数があまり多いと鮮明に
見ることのできる視野範囲が狭められてしまう。
このため、印加電圧等でその焦点距離を可変制御できる
液晶を眼鏡に適用することが考えられる。
ところが上記液晶は特に厚くなると、印加電圧に対する
応答性が、他の光学素子に比べて一般にかなり遅くなる
このため特願昭59−137740号に提案されている
にうに液晶セルの厚みを薄くして、多層構造にすること
によって、その応答速度を改善したものがある。しかし
、多層構造にすることは、製造コストが嵩むし、肉厚も
大きくなる。
一方、白内障等眼の疾病により水晶体が摘出されると、
度の強い短焦点の眼鏡レンズが必要とされる。この場合
レンズの肉厚が大きくなってしまうため、外観上好まし
くなく、薄肉のものが望まれる状況にあり、上記液晶を
多層にすることは、肉厚が大きくなってしまい適用しが
たいものとなる。
[発明の目的] 本発明は上述した点にかんがみてなされたもので、近距
離から遠距離まで広範囲にわたって鮮明に見ることがで
き、且つ薄型にできるフレネル液晶眼鏡を提供すること
を目的とする。
[発明の概要] 本発明は眼鏡レンズをフレネルレンズ型の液晶レンズで
構成し、且つこの液晶レンズの焦点距離を可変する電気
的な焦点距離可変手段とを設りることによって、軽量且
つ薄型で、しかも応答速度の漏い液晶レンズを有する眼
鏡を実現している。
[発明の実施例] 以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。
第1図及び第2図は本発明の第1実施例に係り、第1図
は第1実施例に用いられているフレネル液晶レンズを示
し、第2図は第1実施例の外観を示す。
第2図に示すように第1実施例のフレネル液晶レンズ1
は、ブリッジ2の左右に形成された左及び右レンズ部3
.4と、該左及び右レンズ部3゜4の8智の裏側の丁番
で回動自在に接続された各テンプル5,6とから構成さ
れている。
上記各テンプル5.6の耳掛は側の端部には第1図に示
すような制御回路7及びその電源としての電池8が収納
されている。
上記左レンズ部3(又は右レンズ部4)は第1図に示す
ようにフレネル液晶レンズで構成されている。
即ち、所定の曲率半径の球面で形成した両凸レンズを同
心となるリング状に区分(ブ、そのリングにおける球面
形状を保持した状態でその厚みのみを(例えば各リング
の最大の厚みがそれぞれ等しくなるように)薄クシたフ
レネル両凸レンズ11の両面にはその周縁にそってスペ
ーサ12.13を介装し、このフレネル両凸レンズ11
の各面ど、これに対向する(例えば)凸レンズ14.1
5とで形成されたセル内には同一特性の液晶16,17
が封入され、枠18に固定して1対のフレネル液晶レン
ズ19.20が形成しである。
上記フレネル両凸レンズ11の両面にはSnO2等の透
明電極21.22がそれぞれコートされ、又、これに対
向する両側の凸レンズ14.15の内側の面にも透明電
極23.24が形成されている。
しかして、上記両側の透明電極23.24は互いに導通
され、アース側端子に接続され、一方、両側の両透明電
極21.22は可変抵抗25を介してDC/ACコンバ
ータ26に接続され、該DC/ACコンバータ26のA
C出力電圧が可変抵抗25で分圧されて、各液晶16.
17(をそれぞれ挟む1対の透明電極21.23:22
.24)に印加されるようになっている。
上記1対のフレネル液晶レンズ19.20は電圧が印加
されない場合には、それぞれの液晶分子の配向方向が第
1図の矢印方向Aと、この方向Aに垂直となる方向Bと
なるようにrubbinO等の処理がしてあり、各配向
方向A、Bはレンズの光軸方向と直交させである。
上記構造の1対のフレネル液晶レンズ19.20によっ
て、以下に説明するように偏光板を用いる必要のない焦
点距離可変レンズが構成されている。
入射光は互いに直交する2つの偏向成分、例えば第1図
のフレネル液晶レンズ19における矢印方向Aの配向方
向とフレネル液晶レンズ20における矢印Bの配向方向
に分解することができる。
まず、入射光の一成分であるレンズ19の矢印Aの配向
方向と平行な偏光成分がレンズ19に入射した場合に、
この光線成分はレンズ19に対して、異常光線となる。
したがって、この状態ではレンズ19に電圧を印加する
と、液晶分子は電圧に応じて徐々に電極23面に垂直な
方向に配向の向きを変えるので異常光線成分に対してレ
ンズ19のみかけの屈折率は異常光に対する値から常光
に対する値まで連続的に変化し、焦点距離可変の作用を
することになる。このレンズ19に対しての異常光成分
はレンズ20では常光成分となるため、みかCプの屈折
率は変化せず焦点距離可変の作用を及ぼさない。したが
ってその光路は殆んど印加電圧によらないものとなる。
一方、もう一方の入射光成分、つまりレンズ19に対し
て常光に相当する成分は該レンズ19ではみかけの屈折
率は(印加電圧によって殆んど)変化せず、焦点距離可
変の作用をう()ないが、レンズ20では異常光に相当
する成分となるためレンズ19に異常光が入射した場合
(前述)と同様に、みかけの屈折率は変化し、焦点距離
可変の作用を受けることになる。
レンズ19および20は同じ電圧を印加されるため、互
いに等しい焦点距離可変の作用を及ばずことになる。し
たがって、2枚のフレネル液晶レンズ19.20におけ
る液晶分子の配向方向を互いに直交させ、且つこれらの
各方向がレンズとしての光軸方向と直交させることによ
り、あらゆる方向の偏光に対しても焦点距離可変のレン
ズとして動作することになり、偏光板を使用することな
く入射光の偏光方向に無関係に焦点距離を可変できるレ
ンズが実現されている。つまり、偏光板を使用すること
なく、直線偏光になっていない自然光に対しても光の利
用効率が高く、従って明るいレンズを実現している。
又、上記液晶16.17が封入されるセルは、フレネル
レンズ面状にしであるので、該フレネルレンズ面状にし
ない場合における厚みよりもはるかに薄くして所望とす
る機能を実現している。
このように構成された第1実施例の液晶レンズ1によれ
ば、可変抵抗25を可変することによって左右レンズ部
3.4への印加電圧を変え、使用する人の眼に適した焦
点距離に設定できる。例えば印加電圧を大きくすると、
液晶16.17での異常光に対する屈折率を小さくでき
る。従って、フレネル両凸レンズ11側の凸レンズとし
ての機能が大きくなり、各レンズ部3(又は4)全体で
例えば凹レンズとして機能する場合に4よ凹レンズの焦
点距離が長くなる。一方、印加電圧を小さくすると、凹
レンズの焦点距離を短くできる。
レンズ部3(又は4)が凸レンズとして機能づる場合に
も印加電圧によってその焦点距離を可変できる。この焦
点距離の可変範囲はフレネルレンズ面にしであるので薄
いものでも広くできる。
従って、視度調節機能が低下した人が使用する場合、近
くの対象物を見る場合及び遠方の対象物を見る場合に応
じて、印加電圧を可変設定すれば、その対象物をフォー
カス状態で鮮明に観察できる。
従って、焦点が異る眼鏡を複数携帯する必要がない。
第3図は本発明の第2実施例を示す。
この第2実施例においては、上記第1実施例における内
側の両透明電極21.22が、例えば上下方向の中央部
で2分されて、透明電極21a。
21b;22a、22bが分離形成されている。
しかして、上部側の透明電極21a、22aと下部側の
透明電極21b、22bはそれぞれ可変抵抗25a、2
5bを介してDC/AC’:]ンバータ26に接続され
ている。このようにして上部側の透明電極21a、22
a及び下部側の透明電極21b、22bによってそれぞ
れ挟まれた液晶16.17における上部側及び下部側部
分をそれぞれ独立に異る屈折率に可変設定できるように
しである。
この第2実施例によれば、例えば上部側の液晶への印加
電圧を遠方の対象物を鮮明に見ることのできる電圧に設
定し、一方、下方側のものに対しては近くの対象物を主
に観察できる印加電圧に設定することによって、遠近用
の液晶眼鏡を実現できる。又、遠くあるいは近くの対象
物をそれぞれ観察する場合にも、従来例のように固定焦
点でないのでより鮮明に観察できる状態に設定すること
ができる。又、使用する人がその環境に応じて適切な焦
点距離状態に自由に設定できる。又、近く又は遠くの対
象物を視野全域内で観察する場合には、上部側と下部側
との印加電圧を等しくすれば、視野の一部がぼ()でし
まうことなく観察できる。
つまりこの第2実施例は上記第1実施例の使用状態に設
定することもできる。
第4図は本発明の第3実施例を示す。
上記第1実施例において、フレネルレンズ11を単一の
曲率半径の球面で形成したもので形成しであるが、この
実施例においては上下に異る曲率半径の球面をリング状
にしたフレネル両凹レンズ11′が形成してあり、その
正面図は第5図に示すようになる。
上記フレネル両凹レンズ11′と、この各面に対向する
透明板14−.15−との間のフレネル凸レンズ状セル
内には液晶16.17がそれぞれ封入されている。
その他は上記第1実施例と同様である。
この第3実施例によれば、通常の2分割した同 11一 定式の遠近両用レンズを可変式で実現している。
従って、より広い使用範囲に対して、鮮明に観察できる
ように設定できる。
尚、上記第3実施例において、透明電極21゜22も第
2実施例のように上下に分離して形成すれば、より広範
囲の使用条件に対処できることになる。
又、上記各実施例においては単−又は2つの曲率半径で
各フレネルレンズ面を形成しているが、乱視補正用にシ
リンドリカルレンズ又はトーリックレンズ作用を持たせ
るような構造のセルに液晶を封入して形成することもで
きる。例えば、単一の曲率半径を有する球面を同心のリ
ング状にしてフレネルレンズ面を形成するのでなく、シ
リンドリカルレンズの円柱状部分の厚さを各部分の最大
及び最小肉厚が略等しくなるように薄肉化した(シリン
ドリカル)フレネルレンズ面(断面は第1図のようにな
る)にしたものとか、回転対象とならないように曲率半
径が分布した曲面を薄肉化したトーリックレンズ作用を
するフレネルレンズ面にしたものでも良い。又、これら
を通常のレンズと組合わせた構造にすることもできる。
また、特願昭59−183088号等に提案しであるよ
うに、温度補正手段を設けて一部(又は全域)が一定の
焦点距離状態に保持できるようにすることもできる。又
、複数の焦点距離に選択設定できるようにすることもで
きる。
尚、本発明は上述した各実施例のフレネルレンズ面を有
するものに限らず、液晶が封入されるセルにおける少く
とも一方の面(両方の面でも良い)にフレネルレンズ面
が形成されたものは本発明の範囲となる。
尚、上述の各実施例においては、焦点距離を制御する電
気的な制御手段としては、印加電圧を変えて焦点距離を
制御しているが、印加電圧の周波数を変化させることに
よって焦点距離を制御することもできる。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、液晶が封入されるセ
ルにおける少くとも一方の面が7レネルレンズ面にしで
あるので、所望とするレンズ機能を薄肉で実現できる。
又、薄くできるので、応答性を向上できる。又、薄肉で
外観が好ましいものにできると共に、眼鏡を軽量化でき
、使用者に重量感を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の第1実施例に係り、第1図
は第1実施例における一方のレンズ部を示す構成図、第
2図は第1実施例の外観を示す斜視図、第3図は本発明
の第2実施例の要部を示す構成図、第4図及び第5図は
本発明の第3実施例に係り、第4図は第3実施例におけ
る一方のレンズ部を示す断面図、第5図は第4図に対す
る正面図を示す。 1・・・フレネル液晶眼鏡 2・・・ブリッジ 3.4・・・レンズ部 5.6・・・テンプル 11・・・フレネル両凸レンズ 14.15・・・凸レンズ 16.17・・・液晶 19.20・・・フレネル液晶レンズ 21.22・・・透明電極 11′・・・フレネル両凸レンズ −1ら1−

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)印加する電圧値又はその周波数で、その屈折率が
    可変される液晶セルを眼鏡レンズに用いた液晶眼鏡にお
    いて、 液晶セルにおける少くとも一方の面をフレネルレンズ面
    状に形成したことを特徴とするフレネル液晶眼鏡。
  2. (2)前記液晶セルは、透明電極が区分けして形成され
    、該透明電極に挟まれた液晶部分を異る焦点距離に設定
    可能としたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    のフレネル液晶眼鏡。
  3. (3)前記フレネルレンズ面は、複数の曲率半径で形成
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    のフレネル液晶眼鏡。
  4. (4)前記フレネルレンズ面は、円筒面に基づいて形成
    したシリンドリカルレンズ作用を有する面又は回転対称
    でない曲面に基づいて形成したトーリックレンズ作用を
    有する面に形成したことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載のフレネル液晶眼鏡。
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