JPS623223A - 焦点距離可変の液晶レンズ - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、焦点距離を可変制御でき、かつ有害光線遮
光機能を有する焦点距離可変の液晶レンズに関する。

〔従来の技術〕

液晶は規則的な分子配列をしているため、光学的性質に
異方性を有する。その上１分子構造に依存して誘電率の
異方性も有するので、印加する電圧の大きさあるいは印
加された交流電圧の周波数を変化させることにより分子
の配列方向を制御することができる。したがって、液晶
層を光が透過するとき、複屈折率の範囲内で屈折率を変
えることができることになり、この点に着目してレンズ
の形状をした液晶セルを作れば、屈折率の変化に応じて
レンズの焦点距離を変えることができる。

例えば、特開昭５：２−３２３４８号公報には、このよ
うな液晶レンズが記載されている。この液晶レンズを用
いた可変焦点の眼鏡は、例えば白内障のために水晶体を
取り除いた患者などのように焦点距離の調整機能が低下
した眼の持ち主にとって非常に有効な補助器具となって
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

液晶レンズは上記のように焦点距離が変えられる便利な
ものではあるが、紫外線、赤外線およびまぶしさを与え
る有害光線に対しては眼などを十分に保護することがで
きないという欠点を有していた。

そこで、この発明は有害光線などに対しても十分に眼な
どを保護することができる機能を有する焦点距離可変の
液晶レンズを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段および作用］この発明で
は、液晶をセルに封入して印加電圧などで焦点距離を可
変できる液晶レンズを形成するとともに、セルを形成す
る透明な基板の少くとも一部を有害光線遮光材料を用い
て形成することによって、紫外線、赤外線およびまぶし
さを与える光線などの有害光線を遮光できるように構成
した。

〔実施例〕

以下、図面を参照してこの発明の詳細な説明する。第１
図は、この発明の第１実施例の構成を示し、有害光線遮
光材料で作られた曲面状の透明基板１と平板状の透明基
板２がスペーサ３を介して貼り合されて平凸レンズ状の
セルを形成している。この２枚の透明基板１．２の相対
向する内側の面には薄膜状の透明電極４．５をそれぞれ
被覆し配設されている。この透明電極４．５の材料と　
　　□しては酸化インジウムまたは酸化スズなどが使用
　　　・される。セルには液晶６が充填され、この発明
の　　　′液晶レンズ７が形成されている。

セルを構成する透明基板１の内面に適当な処理を施すこ
とにより、液晶分子は透明基板１の面に例えば矢印Ａで
示す方向に平行に配列させることができる。今、電池８
の直流電圧をＤＣ／ＡＣコンバータ９で交流電圧に変換
し、可変抵抗１０を介して透明電極４．５に接続すると
、液晶６には可変抵抗１０で分圧した交流電圧が印加で
きる。

したがって、上記液晶レンズ７の液晶分子の配向方向が
Ａ方向なので、Ａ方向と平行方向に偏光した直線偏光が
このレンズ７に入射すると、液晶６に印加する電圧を変
えることによって液晶分子の配向が制御され焦点距離を
連続的に変化させることができる。

次に、上記有害光線遮光材料について説明する。

有害光線の遮光とは、人間の眼などに悪影響を与える紫
外線あるいは比視感度の高い例えば５８０ｎｍ付近のま
ぶしさを生ずる波長の光線および赤外線をそれぞれ単独
に、あるいは用途によっては複数の光線を遮光すること
である。例えば夏の海岸のように太陽光線が強力な場合
は紫外線および５８０ｎｍ付近の波長の光線を遮光し、
屋内でＣＲＴ≠イスプレーを視るときには５８０ｎｍ付
近の波長の光線を単独に遮光し、高温作業者のように赤
外線にさらされる場合には５８０ｎｍ付近の光線と赤外
線を遮光することである。

ネオジウムは、その化合物が５８０ｎｍの波長の光を吸
収する特徴を有している。したがって、光学分野では最
近防眩性をもたせる物質として注目されている。光学的
に透明なアクリル樹脂にネオジウムを高分子合成させる
と、波長５８０ｎｍ付近の光　　　□線を遮光すること
ができる。

第２図は、アクリル樹脂とアクリル樹脂にネオジウムを
約１０係高分子合成させた材料の分光透過率曲線を示し
たものである。アクリル樹脂にネオジウムを高分子合成
させた材料では５８０ｒＭｆｌ付近に吸収ピークを有す
るばかりでなく、アクリル樹脂に対して紫外線および赤
外線の遮光特性が優れ　　　１．。

ていることがわかる。したがって、アクリルにネ　　　
ニオジウムを高分子合成した材料を透明基板１，２に使
用した場合には、５８０　ｎｍ付近の波長の光の遮光と
同時に紫外線および赤外線の遮光もできる。

紫外線および赤外線の遮光を′よシ完全に行うためには
上記ネオジウム添加アクリル樹脂の表面に紫外線および
赤外線を遮光する材料を真空蒸着などで薄膜化して付着
させればよい。また、紫外線の　　　。

みを遮光したい場合にはアクリル樹脂の表面に紫外線を
遮光する材料を真空蒸着などで薄膜化して付着させれば
よい。同様に赤外線のみを遮光したい場合にも赤外線を
遮光する材料を薄膜化して付着させればよい。このよう
に使用用途によって上記遮光材料を適当に選ぶことによ
って有害光線を効率よく遮光することができる。

したがって、上記第１実施例のものを眼鏡に適用した場
合（この場合にはさらに偏光板を一緒に使用することが
望ましい。）、焦点調節ができ。

かつ入射光の中の有害光線である紫外線、！ぶしさを与
える光線および赤外線などを遮光することができ、眼を
保護することが可能となる。また。

上記の有害光線は光化学反応などで液晶の特性を劣化さ
せるので、あわせて液晶材料の劣化の防止や抑制にも役
立つものとなる。

次に、本発明の第２実施例を第３図に基づいて説明する
。

この例では、上記第１実施例の液晶レンズにおける透明
基板２を共通にして、その両側に１対のセルを形成し、
各セルに同一特性の液晶６ａ、６ｂを封入して２つの液
晶レンズ７ａ、７ｂを一体的に構成したものである。

液晶レンズ７ａは上記第１実施例の液晶レンズ７と同様
の構造であり、液晶レンズ７ｂは液晶６ｂの分子の配向
方向が符号Ｂで示すように紙面に垂直となる方向に配向
処理して構成されている。

したがって、この第２実旋例の液晶レンズ７ａ。

７ｂは、これらの液晶分子の配向方向が互いに直交する
ように重ねた構造にしであるので、偏光板を併用するこ
となく自然光に対しても焦点距離の可変レンズとして作
用することになる。また、上記第１実施例のもののよう
に各透明基板１ａ、　２．　ｌｂのおのおのは、有害光
線遮光材料で形成しであるので、紫外線、まぶしさを与
える光線、赤外線などが入射すると遮光することになる
。

したがって、第２実旋例を第４図に示すように眼鏡１２
のレンズ１３ａ　、　１３ｂに使用すると、結像用のレ
ンズまたは補助レンズとしての機能をもっとともに有害
光線から眼を保護する優れた特徴を示す眼鏡が実現でき
る。

なお、第４図のように眼鏡１２に組込んだ場合、ＤＣ／
ＡＣコンバータ９や電池８などは、例えばつる１４ａ、
１４ｂ部分などに収納することができ、体裁のよいａ反
鏡にすることができる。

液晶６　、６ａ、　６ｂを封入するセルの透明基板１゜
ｌａ、　ｌｂ、　２のおのおのの形状は、上述したもの
に限ることなく、液晶レンズ７　、７ａ　、　７ｂが適
用される目的に応じて、所望の屈折力あるいは焦点距離
を実現するための形状にすることができる。例えば、第
１実施例において透明基板１．２をともに曲面状にして
もよいし、平凸あるいは平凹形状にしてもよいことは勿
論である。また、印加される電圧に対する液晶分子の配
列変化の応答速度を向上させる目的で、一方の面または
両面をフレネルレンズ面にして液晶層を薄くすることも
できる。さらに、このようにフレネル（レンズ）面にす
ると、薄型で軽量化することができ、かつ、外観上から
も眼鏡に対しては好ましいものとなる。また、上記フレ
ネル面の凹凸の形状が断面鋸歯状または三角波状のフレ
ネル構造にして液晶の応答速度を向上させることもでき
る。

上述した実施例においては、透明基板１．ｌａ。

１ｂ、２のいずれも有害光線遮光特性を有する透明基板
で形成したものについて説明したが、全てを　　　□有
害光線遮光特性を有する材料で構成することが必要とさ
れるものではない。例えば、第２実施例において、両側
の透明基板１ａ、ｌｂを有害光線遮光材料で形成し、内
側の透明基板２を透明ガラスま１　、　ｌａのみを有害
光線遮光材料で形成してもよい。　　”′また、透明基
板１．ｌａ、ｌｂ、２　　の全てを通常の　　、１゜透
明ガラスなどで形成し、外周側の透明基板の少　　　□
くとも１つに有害光線遮光特性を有する材料を薄　　　
゛膜状にコートしてもかまわない。

さらに、１枚の透明基板の一部のみを有害光線遮光特性
を与えるようにしてもよい。この場合、　　　゛透明基
板の一部の表面を有害光線遮光材料でコートするなどし
て形成する。　　　　　　　　　　　　　ゲ□眼を手術
した場合などのように、眼鏡レンズを　　　：通して手
術した部分が仙人から見えてしまう場合にば、サングラ
スのように透明基板１　、　ｌａ　、　ｌｂ　、　　　
　’２の少くとも一枚または一部を着色した材料で形成
することもできる。

上述の実施例においては、焦点距離を可変にするために
印加電圧の値を変化させているが、この発明ではこれに
限定されるものではなく、印加電圧の周波数を変化させ
ることによって屈折力または焦点距離を可変制御するこ
ともできる。

また、磁界によっても制御することができる。

この発明の液晶レンズは上記実施例に示したように眼鏡
に適用した場合に有効であるが、これに限定されるもの
ではなく、上述の有害光線が望ましくない光学機器類に
広く適用できる。例えば撮影するだめの結像光学系の一
部に使用することもできる。この場合、入射光量が自動
的に制御されるので都合がよい撮像光学系が得られる。

液晶は一般に温度に対して屈折率が変化するものが多い
ので１例えば特願昭５９−１８３０８７号に記載のよう
に温度を検出するセンサと、とのセンサの出力信号で屈
折力または焦点距離を一定に保持させるようにすること
などもできる。

〔発明の効果〕

上述したように、この発明では、液晶レンズの　　　□
焦点距離が電気的に可変することができるととも　　　
□゛′に、液晶レンズを形成するセルにおける透明基板
　　　°□の少くとも一部に有害光線遮光材料を用いて
いる　　　゛ので、焦点距離の可変レンズとして機能す
る他に。

有害光線を遮光することができる。

したがって、眼鏡レンズなどに使用すると、可変焦点距
離の作用とともに眼の保護作用も合せて持つ優れた眼鏡
などが得られる。

また、光化学反応によって液晶の特性が劣化することも
防止または抑制できるので、液晶レンズの寿命を長くす
ることができるなどの優れた効果をもっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す液晶レンズの構成
図。 第２図は、この発明に使用される有害光線遮光材料の分
光透過率曲線図。 第３図は、この発明の第２実施例を示す液晶レンズの構
成図、 第４図は、上記第３図の液晶レンズを適用した眼鏡を示
す斜視図である。 １　、　ｌａ　、　ｌｂ　、　２　　・・・透明基板４
．５・・・・・・・・・・・透明電極６　、６ａ　、　
６ｂ番・・・・・・液晶７　、７ａ　、　７　ｂ・・・
１・・液晶レンズ特許出願人　オリンパス光学工業株式
会社６１　図 乃２０ ％

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）少くとも２枚の透明な基板を対向させて形成した
   中空セルに液晶を封入し、液晶に印加する電圧または周
   波数を変えることにより焦点距離を可変制御できる液晶
   レンズにおいて、 前記透明な基板の少くとも一部を有害光線遮光材料を用
   いて形成したことを特徴とする焦点距離可変の液晶レン
   ズ。
2. （２）上記有害光線遮光部材が紫外線遮光材料でできて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の焦点
   距離可変の液晶レンズ。
3. （３）上記有害光線遮光部材が防眩性材料でできている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の焦点距離
   可変の液晶レンズ。
4. （４）上記有害光線遮光材料が紫外線遮光材料でできて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の焦点
   距離可変の液晶レンズ。