JPWO2012001891A1 - 光デバイス - Google Patents

Abstract

光デバイスは、光の透過状態を可変にするように電気的に作動する光学要素、光学要素の駆動回路、光学要素の駆動用電源装置、光学要素を支持するリム、前端部及び後端部を有するとともに、リムと前端部で接続されたテンプル、及びテンプルの後端部に形成されたモダン部、を備える。電源装置は、二次電池、及び二次電池の充電及び放電を制御する充放電回路を含む。二次電池は、テンプルの後端部寄り、またはモダン部に設けられている。

Description

本発明は、光デバイスに関し、より具体的には、ユーザの頭部に装着される、電池内蔵型の光デバイスの装着感を向上させる技術に関する。

３Ｄ眼鏡、あるいは３Ｄグラスと一般に呼ばれる立体映像視聴装置（以下、単に視聴装置という）には、アクティブ方式に対応したものと、パッシブ方式に対応したものとがある。

アクティブ方式では、テレビ等の表示装置側で、右目用の映像と左目用の映像とを交互に切り替えて表示する。一方、視聴装置側では、表示装置の映像の切り替えと同期して、左右のレンズ部に配置した液晶シャッター等が交互に開閉される（特許文献１及び２参照）。

アクティブ方式では、表示装置には従来とほぼ同じ構造の表示装置を使用する。そして、表示装置に表示させる映像データを立体映像用の映像データにするだけで、立体映像を視聴することができる。

これに対して、パッシブ方式では、右目用の映像と左目用の映像を１ライン毎に表示装置に同時に表示し、その映像を、表示装置において、偏光フィルタで右目用と左目用とに振り分ける。そして、振り分けられた各映像を、専用の眼鏡で右目と左目とにそれぞれ送り届ける。このため、パッシブ方式では、表示装置の正面近くで映像を視聴しないと、３Ｄ映像が正常に視聴できないことがある。また、右目用の映像と左目用の映像とを同時に１つの画面に表示しているので、解像度は低下する。よって、家庭のテレビで視聴する場合には、アクティブ方式の立体映像視聴システムの方が、ユーザにとっては好ましいといえる。

しかしながら、アクティブ方式では、視聴装置が、液晶光シャッターや、その駆動用の電源を備える必要があり、視聴装置の重量及び嵩が、通常の眼鏡に比べて大きくなる。このため、視聴装置の装着感に不満を抱くユーザも多い。

したがって、アクティブ方式の立体映像視聴システムでは、視聴装置を軽量化して、装着感を向上させることが望まれている。現状では、駆動用の電源に、小型軽量のコイン形の一次電池を使用するものが主流である。そして、視聴装置のさらなる軽量化を達成するために、コイン形電池よりも薄型化の容易な、ラミネート電池を駆動用電源として使用することも検討されている。

また、眼鏡のレンズに液晶からなる電気活性素子を含み、その電気活性素子に印加する電流を調節することによって、レンズの度数（屈折力）、ないしは焦点を瞬時に切り替えることができる技術が注目を集めている（特許文献３、４及び５参照）。この技術によれば、近視矯正用の眼鏡レンズの一部の領域だけを、必要に応じて遠視矯正用の度数に切り替えたり、眼鏡レンズの視野全体の度数を、近視矯正用と遠視矯正用との間で必要に応じて切り替えたりすることができる眼鏡（以下、度数可変眼鏡という）の実現が可能となる。これにより、通常のいわゆる遠近両用眼鏡等に比べて、歪みのない良好な視野を得ることが可能となる。

特開２０１０−０２２０６７号公報 特開２０１０−０２０８９８号公報 特表２０１０−５１７０８２号公報 特表２００９−５４０３８６号公報 特表２０１０−５２２９０３号公報

上述したとおり、いわゆる３Ｄ眼鏡は、液晶シャッターを駆動するための電源として、電池が内蔵されていることが多い。また、度数可変眼鏡も、液晶材料に印加する電流を得るために、電池を内蔵させた装置の実施が予定されている。ところが、これらの装置は、通常の眼鏡と同様に、鼻と耳とで重量を支えるようにして頭部に装着されるものである。したがって、液晶シャッターや電池を内蔵させることにより重量が大きく増加すると、装着感が著しく悪化する。

上述したような電池内蔵型の光デバイスの重量の増大を抑えるためには、内蔵の電池を軽量化することが有効である。ところが、電池の軽量化は容量の低下につながる。電池の容量が低下すると、電池を頻繁に交換したり、頻繁に充電する必要性が生じる。そのことは、ユーザに、新たな不満を抱かせる原因となり得る。

そこで、本発明は、電池を交換する頻度を増大させるような軽量化を行うことなく、頭部に装着される、電池内蔵型の光デバイスの装着感を向上させることを目的としている。

本発明は、光の透過状態を可変にするように電気的に作動する光学要素、前記光学要素の駆動回路、前記光学要素の駆動用電源装置、前記光学要素を支持するリム、前端部及び後端部を有するとともに、前記リムと前端部で接続されたテンプル、及び前記テンプルの後端部に形成されたモダン部、を備える光デバイスであって、
前記電源装置が、
二次電池と、
前記二次電池の充電及び放電を制御する充放電回路と、を含み、
前記二次電池が、前記テンプルの後端部寄り、または前記モダン部に設けられている、光デバイスに関する。
例えば、本発明は、右目用光シャッター、左目用光シャッター、前記両光シャッターの駆動回路、前記両光シャッターの駆動用電源装置、前記両光シャッターを支持するリム、前端部及び後端部を有するとともに、前記リムと前端部で接続されたテンプル、及び前記テンプルの後端部に形成されたモダン部、を備える、眼鏡状の立体映像視聴装置であって、
前記電源装置が、
円筒状の二次電池と、
前記二次電池の充電及び放電を制御する充放電回路と、を含み、
前記二次電池が、前記テンプルの後端部寄り、または前記モダン部に設けられている、立体映像視聴装置に関する。

アクティブ方式の立体映像視聴装置や度数可変眼鏡等の光デバイスは、光シャッターや度数可変レンズ等の電気的に作動する光学要素が前部でリムにより支持されている。このため、重量バランスが前に偏り易い。本発明は、電源装置に使用される二次電池の形状を例えば、円筒状または角筒状にし、それを、テンプルの後端部寄り、またはモダン部に設けることで、上記光デバイスのデザイン性を損なうことなく重量バランスを最適化することができる。重量バランスが最適化されることにより、電池の無理な軽量化を行わなくとも、光デバイスの装着感を向上させることができる。

本発明の新規な特徴を添付の請求の範囲に記述するが、本発明は、構成及び内容の両方に関し、本発明の他の目的及び特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明によりさらによく理解されるであろう。

本発明の一実施形態に係る光デバイスとしての立体映像視聴装置の外観を示す斜視図である。 図１の立体映像視聴装置の機能ブロック図である。 二次電池の外観を示す斜視図である。 電源装置及び駆動回路の収納部の概略構成を示す、テンプルの拡大斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る光デバイスとしての度数可変眼鏡に使用されるレンズを光入射方向に直交する方向から見た状態を模式的に示す図である。 同上の度数可変眼鏡に使用される電気活性素子の層状構造を模式的に示す図である。

本発明は、光の透過状態を可変にするように電気的に作動する光学要素、その光学要素の駆動回路、光学要素の駆動用電源装置、光学要素を支持するリム、前端部及び後端部を有するとともに、リムと前端部で接続されたテンプル、及びテンプルの後端部に形成されたモダン部、を備える光デバイスに関する。

電源装置は、例えば円筒状または角筒状の二次電池と、二次電池の充電及び放電を制御する充放電回路と、を含む。そして、電源装置の二次電池は、テンプルの後端部寄り、またはモダン部に設けられている。

上記の光デバイスの一例として、一般に、３Ｄ眼鏡、もしくは３Ｄグラスと呼ばれる、眼鏡状の立体映像視聴装置がある。そのような立体映像視聴装置のうち、特にアクティブ・シャッター方式に対応した立体映像視聴装置（以下、単に視聴装置ともいう）は、液晶光シャッターを備えるとともに、その駆動用電源装置等が内蔵されたものが多い。しかしながら、液晶光シャッターは、通常の眼鏡のプラスチック製のレンズ（軽いもので、１枚が４〜６ｇ）よりも重量は大きい（例えば、１枚が７〜２０ｇ）。

眼鏡状の立体映像視聴装置においては、その重量物の光シャッターが、前部に配置される。このため、その重心は、通常の眼鏡よりも前方に位置している。そして、従来の視聴装置では、ある程度の面積のあるコイン形電池（一次電池）やラミネート電池を電源に使用している。このため、ある程度の面積のある収納部を視聴装置に設ける必要がある。

そのような収納部は、図１に二点鎖線で示すように、デザイン上の理由で、テンプル２２の前側に幅広部５０を設けて、その幅広部５０に配置されることが多い。したがって、視聴装置の重量バランスは、ますます前方に偏る。

眼鏡は、一般的には、鼻と耳とで支えられる。視聴装置の重量バランスが前方に偏ると、視聴装置の重量が主に鼻に掛かる。その結果、発汗や、頭部のわずかな動作だけで、頻繁に視聴装置がズレ落ちる。このため、装着感は極端に悪化する。

本発明は、電源装置に例えば円筒状または角筒状の二次電池を使用することで、デザインを犠牲にすることなく、電池の収納部を、テンプルの後端部寄り、またはモダン部に設けることを可能としている。その結果、視聴装置の重心が後方に移動するので、視聴装置を鼻だけではなく、耳でも有効に支持させることが可能となる。よって、荷重が分散されるので、装着感が向上する。また、視聴装置が耳に引っ掛かることで、ズレ落ちも抑制される。よって、装着感が飛躍的に向上する。

以上述べたことは、いわゆる３Ｄ眼鏡等の視聴装置に限らず、電気的に作動して光の透過状態を可変にするような光学要素を有する、頭部（ないしは顔）装着型の光デバイス一般に当てはまることである。そのような光デバイスは、光学要素の駆動用電源として、二次電池を内蔵するものが多い。よって、内蔵の二次電池を過度に軽量化することなく、装着感を良好にするという共通の課題を有する。

ここで、テンプルの前端部から光デバイス全体の重心Ｇまでのテンプルの延びる方向に沿った距離Ｌ2は、テンプルの前端部からモダン部の後端部までのテンプルの延びる方向に沿った距離Ｌ1の１５〜５０％の位置とするのが、装着感を向上させるために好ましい。より好ましい範囲は、２０〜３５％である。

また、円筒状または角筒状の二次電池の径または幅を、２〜６ｍｍとすることにより、二次電池を内蔵する場合にも、テンプル等を特に太くする必要がなく、デザインの向上がより容易となる。円筒状ないしは角筒状の電池は、一般に金属缶のケースを具備する。また、内部の圧力上昇に強い形状であるため、小容積でも多くの材料を収容できる。さらに、外力に対する耐性も高いために、テンプルやモダン部のように屈曲しやすい光デバイスの部位に内蔵させるのに適している。ここで、角筒状とは、横断面が長円形である場合や、横断面が、一対の平行な直線部を有するとともに、横断面の両側部が円弧状である場合を含む。また、ここでいう角筒状の二次電池の幅は、横断面の長径をいう。

本発明の一形態に係る立体映像視聴装置においては、さらに、駆動回路または充放電回路の少なくとも一部が、テンプルの後端部寄り、またはモダン部に設けられている。
これにより、前方に集中しやすい視聴装置の重量を、さらに後方に分散することができる。よって、さらに装着感を向上させることが可能となる。このとき、駆動回路及び電源装置の各部を左右のテンプルに分散する（例えば、右側に電源装置を配置し、左側に駆動回路を配置する）ことで、左右の重量バランスを適切化することも可能である。これにより、さらに装着感は良好となる。

本発明の他の形態に係る立体映像視聴装置においては、テンプルの後端部寄り、またはモダン部に中空部があり、その中空部に二次電池が収納されている。

この構成により、二次電池がテンプルまたはモダン部に内蔵されるので、二次電池の存在をユーザに意識させることなく、二次電池を、テンプルの後端部寄り、またはモダン部に設けることが可能となる。このとき、テンプルまたはモダン部が樹脂製であれば、インサート成形により二次電池を、それらの部分に内蔵させることができる。これにより、さらに視聴装置のデザインの自由度を広げることができる。

上述したように、本発明の光学要素の一例は、３Ｄ映像を視聴するための液晶光シャッターである。このとき、駆動回路は、外部の映像表示装置により交互に表示される２系統の映像、つまり右目用の映像と左目用の映像との切替に同期して、液晶光シャッターを駆動する。

本発明の光学要素の他の一例は、所定値以上の電圧の印加により活性化して屈折率が変化する電気活性材料を含む。このとき、駆動回路は、所定の条件下で、電気活性材料に上記所定値以上の電圧を印加して、電気活性材料を活性化させる。ここで、所定の条件とは、例えば、ユーザのボタン操作による指示や、ユーザの所定の動作（例えば、頭を下に傾ける動作）を検知する検知手段からの指示である。電気活性材料には、例えば、コレステリック液晶材料を使用することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
（実施形態１）
図１に、本発明の実施形態１に係る光デバイスとしての立体映像視聴装置を斜視図により示す。図２に、立体映像視聴装置の機能ブロック図を示す。
立体映像視聴装置（以下、視聴装置という）１０は、アクティブ・シャッター方式の立体映像視聴システムに対応した、眼鏡状の視聴装置である。

アクティブ・シャッター方式の立体映像視聴システムは、３Ｄテレビ等の表示装置で、右目用の映像と左目用の映像とを交互に高速で切り替えて表示するとともに、視聴装置１０で、表示装置の映像の切り替えと同期して、光シャッターを交互に開閉することにより、立体映像を視聴するシステムである。

視聴装置１０は、右目用及び左目用の光シャッター１２の図示しない電極に駆動回路１４が接続され、駆動回路１４に、光シャッター１２の駆動用の電源装置１６が接続されている。電源装置１６は、二次電池１５と、二次電池１５の充電及び放電を制御する充放電回路３０を含む。駆動回路１４には、充放電回路３０が接続されている。充放電回路３０は二次電池１５と接続されるとともに、商用電源等の外部電源３２と接続可能に構成されている。

各光シャッター１２は、一対のリム１８によりそれぞれ保持されている。一対のリム１８は、ブリッジ２０により内側端部で互いに接続されている。各リム１８の外側端部には、それぞれ、テンプル２２の前端部が、ヒンジ２４により、揺動自在に接続されている。テンプル２２の後端部には、モダン部２６が形成されている。各リム１８の、ブリッジ２０の近傍には、ノーズパッド２８が形成されている。一対のリム１８、ブリッジ２０、テンプル２２、ヒンジ２４、モダン部２６及びノーズパッド２８がフレーム１を構成している。

図示しない表示装置（３Ｄテレビ等）からは、光シャッター１２の開閉のタイミングを示す同期信号が送信されており、ブリッジ２０には、その同期信号を受信するための、図示しない受信部が設けられている。受信部で受信された同期信号は、駆動回路１４に送られる。

光シャッター１２には、液晶光シャッターを使用するのが、動作速度、及び静音性の観点から好ましい。液晶光シャッターは、電圧を印加すると透明になり、印加電圧が除去されると不透明となるように動作する。

図３に、二次電池の外観を斜視図により示す。二次電池１５は、外径ないしは幅Ｄが２〜６ｍｍ、長さＬが１５〜３５ｍｍの細長い形状を有している。二次電池１５には、非水電解質二次電池、特にリチウムイオン二次電池を使用するのが、エネルギ密度が高い点で好ましい。なお、二次電池１５には、図示のような円筒形状のものに限られず、角筒形状等の様々な形状の二次電池を使用することができる。円筒状ないしは角筒状の電池は、一般に金属缶のケースを具備する。また、角筒状という用語は、電池分野でいう角形電池に対応する形状であり、筒部が、少なくとも一対の平行な平面状部を有していればよい。扁平薄型で側部が丸みを帯びている形状も角筒状に含まれる。また、角筒状の二次電池の幅は、大小の幅がある場合には大きい方の幅をいう。

二次電池１５を、上述したサイズ及び形状とすることで、デザインを犠牲にすることなく、二次電池１５を、テンプル２２の後端部寄り、またはモダン部２６に配置することが可能となる。

ここで、二次電池１５の外径Ｄを２ｍｍ以上とすることで、外径Ｄがこれよりも小さい場合と比べて、二次電池１５の作製が非常に容易となり、製造コストが低減される。また、二次電池１５の十分な容量を確保することも可能となる。一方、二次電池１５の外径Ｄを６ｍｍ以下とするのは、外径Ｄがこれよりも大きい場合と比べて、視聴装置の後部に配置することが容易であり、デザイン性を損ないにくいからである。

また、電源装置１６に二次電池を使用することで、電池を頻繁に取り替える必要がなくなり、視聴装置１０の使用の利便性が高まる。二次電池１５の容量は、例えば、１０〜１００ｍＡｈとすることができる。

図示例の視聴装置１０では、図１に示すように、駆動回路１４は、右側（図の奥側）のテンプル２２の後端部寄りに配置され、電源装置１６は、左側（図の手前側）のテンプル２２の後端部寄りに配置されている。各部材の配置はこれに限られず、電源装置１６及び
駆動回路１４を構成する各部の少なくとも１つまたは全部を左右のモダン部２６に配置することも可能である。

例としては、左側のテンプル２２の後端部寄りに配置された二次電池を、比較的重い駆動回路１４との間で左右の重量バランスをとるために、さらに後方のモダン部２６に配置することも可能である。重量バランスをできるだけ後部寄りに移すために、電源装置１６及び駆動回路１４を構成する全ての部材をモダン部２６に配置しても良い。

ここで、駆動回路１４及び電源装置１６の全てを、テンプル２２の後端部寄り、またはモダン部２６に配置することは必須ではなく、一部分（例えば充放電回路３０）をテンプル２２の前端部寄り、あるいはリム１８に設けることも可能である。しかしながら、二次電池１５及び駆動回路１４は重量が比較的大きいので、テンプル２２の後端部寄り、またはモダン部２６に設けるのが好ましい。

このとき、テンプル２２の前端部（例えばヒンジ２４の軸の中央の点）からモダン部２６の先端部までの距離（テンプルの延びる方向に沿った距離）を１００％として、視聴装置１０の重心Ｇが、テンプル２２の前端部から１５〜５０％の位置となるように、駆動回路１４、及び電源装置１６の各部を配置するのがよい。視聴装置１０の重心が上記範囲にあれば、視聴装置１０の装着感が、後の実施例で示すように、良好となる。

図４に、駆動回路及び電源装置を収納する収納部の一例を示す。収納部３４は、右側及び左側のテンプル２２にそれぞれ設けられた中空部から形成されており、駆動回路１４及び電源装置１６をテンプル２２に内蔵して収納する。収納部３４には、開閉可能な蓋を設けることができる。

収納部３４の形状は、図に示すような方形に限らず、テンプル２２の横断面が丸みを帯びていれば、それに合わせて円筒状等にしてもよい。収納部３４のサイズは、収納対象物のサイズに応じて適宜設定される。また、収納部３４は、モダン部２６に設けてもよい。

収納部３４を、テンプル２２またはモダン部２６に設けられた中空部から形成することで、駆動回路１４及び電源装置１６の各部、特に、比較的小型化が困難である二次電池１５をテンプル２２またはモダン部２６に内蔵させることが可能となり、その存在をユーザに意識させることなく収納することができる。それにより視聴装置１０のデザインの幅が拡がり、外観を向上させることが容易となる。

さらに、電源装置１６は、従来の一次電池に代えて二次電池１５を使用していることから、電池の交換の必要性が小さい。そこで、電源装置１６および駆動回路１４は、テンプル２２またはモダン部２６が樹脂製であれば、インサート成形によりテンプル２２またはモダン部２６に埋め込むようにして、内蔵させても良い。これにより、さらに視聴装置のデザインの自由度をさらに広げることができる。

次に、本発明の実施形態２を説明する。
（実施形態２）
図５に、実施形態２に係る光デバイスとしての度数可変眼鏡に使用されるレンズを光の入射方向に直交する方向から見たデバイス。度数可変眼鏡自体の外観は、図１の視聴装置と類似している。よって、類似する部分については、図１の符号を流用して説明する。また、図５に示された各部材の厚み等の比率は、視認性を考慮して、実際のものから変えられている。

図示例のレンズ５０は、ベースレンズ５０ａと、ベースレンズ５０ａに埋め込まれた平板状の電気活性素子５１とを含む。ベースレンズ５０ａには、例えば近視矯正用の通常の光学レンズ（凹レンズ）を使用することができる。電気活性素子５１は、電気エネルギの適用によって変化し得る屈折率を有するデバイスである。電気活性素子５１は、ベースレンズ５０ａと光学的に連通している。このようなレンズ５０は、図１のフレーム１（より具体的には、リム１８）に取り付けることができる。なお、電気活性素子５１は、ベースレンズ５０ａの内部ではなく表面に取り付けることもできる。

電気活性素子５１は、レンズ５０の全視野またはその一部のみに配置され得る。図５では、二点鎖線により、電気活性素子５１がレンズ５０の全視野に配置された場合を示している。電気活性素子５１は、図示例のような平面状とすることもできるし、レンズの曲面に沿って湾曲させることもできる。さらに、電気活性素子５１は、一対のレンズ５０の両方に配置することもできるし、片方にのみ配置することもできる。また、１つのレンズ５０に配置される電気活性素子５１は１つに限られない。２以上の電気活性素子５１を１つのレンズ５０に配置することもできる。例えば、レンズ５０を近視矯正用または遠視矯正用の屈折力を有しない単なる透明体とするとともに、１つのレンズ５０に、活性時に近視矯正用の屈折力を発揮する電気活性素子５１と、活性時に遠視矯正用の屈折力を発揮する電気活性素子５１との両方を配置することも可能である。

電気活性素子５１がレンズ５０の全視野の一部のみに配置されるとき、レンズ５０の中で電気活性素子５１が配置される位置は特に限定されない。一例として、ユーザの視線が下に向いたときに、その視線と重なる位置、すなわちレンズ５０の下部の中央に、電気活性素子５１を配設することができる。

図６に、電気活性素子の一例の横断面図を示す。同図においては、電気活性素子５１の厚みと幅との比率、並びに各層の厚みの比率は、実際を反映していない。同図においては、電気活性素子５１を主に厚み方向に拡大している。

図示例の電気活性素子５１は、２つの透明な基板５２と、その間に配された、液晶材料の薄層からなる電気活性材料５３とを含む。基板５２は、電気活性材料５３が基板間内に含まれ、かつ漏れ出し得ないことを保証するように成形されている。基板５２の厚さは、例えば１００μm超１mm未満であり、好ましくは２５０μmのオーダーである。電気活性材料５３の厚みは例えば１００μｍ未満とすることができ、好ましくは、１０μｍ未満である。

２つの基板５２の１つにより、ベースレンズ５０ａの一部を形成することができる。このとき、一方の基板５２は他方よりも実質的に厚くなり得る。これらの態様において、例えば、ベースレンズ５０ａの一部を形成する基板は、１mm〜１２mm厚のオーダーであり得る。他の基板５２の厚さは１００μm超１mm未満であり得るが、好ましくは２５０μmのオーダーであり得る。

２つの基板５２は、同一の屈折率を持ち得る。電気活性材料５３は、液晶を含み得る。液晶は、液晶を横切る電場を発生させることによって変えることができる屈折率を持つので、電気活性材料５３に特に適切である。液晶材料は、偏光不感受性であることが好ましい。その液晶材料には、コレステリック液晶材料を好適に使用し得る。コレステリック液晶材料はおよそ０．２以上の複屈折率を持つネマチック液晶を含み得る。コレステリック液晶材料は、およそ１．１（μｍ^-1）以上の大きさを持ったヘリカルツイスト力を持ったカイラルドーパントをさらに含み得る。電気活性材料５３は、上記の屈折率に概ね等しい平均屈折率を持ち得る。

各基板５２の電気活性材料５３と接触する面には、それぞれ、光学的に透明な電極５４が配設されている。電極５４によって電気活性材料５３に電圧が印加された活性化状態で、電気活性材料５３の屈折率は変化し、それによって例えばその焦点距離または回折効率のような電気活性材料５３の光学特性を変化させる。電極５４には、例えば任意の既知の透明導電性酸化物（例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）：酸化インジウムスズ（スズドープ酸化インジウム）)、または導電性有機材料(例えば、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（Poly（3,4-ethylenedioxythiophene）poly（styrenesulfonate））、またはカーボンナノチューブ等)を含み得る。電極５４の厚さは、例えば１μm未満であり得るが、好ましくは０．１μm未満である。

電気活性素子５１は、第１の屈折率と第２の屈折率との間のスイッチングが可能なものであり、印加された電圧が第１の所定値Ｅ1未満である不活性化状態において第１の屈折力を持ち得、印加された電圧が第２の所定電圧Ｅ2（Ｅ2＞Ｅ1）を超える活性化状態において第２の屈折力を持ち得る。

不活性化状態では、電気活性素子５１は、実質的に屈折率力を与えないように構成され得る。換言すれば、第１の所定値Ｅ1未満の電圧が印加された場合（または実質的に電圧が印加されない場合）は、電気活性材料５３は、基板５２の屈折率と実質的に同一の屈折率を持ち得る。この場合、電気活性素子５１の屈折率はその厚さに渡って実質的に一定であり、屈折率の変化を生じない。

一方、電気活性材料５３に含まれた、例えばコレステリック液晶材料のディレクタを、もたらされる電場と平行に配列させるために十分な電圧（第２の所定電圧Ｅ2を超える電圧）が印加された場合、電気活性素子５１は、屈折率の増大を与えるような活性化状態にあり得る。換言すれば、第２の所定電圧Ｅ2を超える電圧が印加された場合、コレステリック液晶材料は、基板５２の屈折率とは異なる屈折率を持ち得る。

例えば、ユーザが、自動車の運転のような遠距離の仕事に携わる場合、電気活性素子５１は不活性化され、それによってユーザにベースレンズ５０ａによる適切な遠距離の矯正を与えることができる。一方、ユーザが、読書またはコンピュータ画面を見るような、近距離または中間距離の仕事に携わる場合、電気活性素子５１が活性化され、それによってユーザに適切な近距離の矯正を与えることができる。

電気活性材料５３に含ませるコレステリック液晶材料は、本質的にコレステリック状態（すなわち、カイラルまたは捻れ）であるか、またはネマチック液晶をカイラルツイスト剤と混合することによって形成される。後者のアプローチが用いられた場合、得られたコレステリック液晶は、元のネマチック液晶と同じである多くの特性を持つ。例えば、得られたコレステリック液晶材料は、同じ屈折率の分散を持ち得る。また、得られたコレステリック液晶材料は、元のネマチック液晶と同じ常屈折率、および異常屈折率を持つ。ネマチック材料はコレステリック液晶よりも多く市販されているので後者のアプローチは好ましく、よりおおきな設計の柔軟性を与える。

度数可変眼鏡は、各電極５４に所定の電圧を印加するための駆動回路を含み得る。駆動回路は、実施形態１の駆動回路１４と同様の駆動回路であり、ユーザのボタン操作等に応じて、または、ユーザの所定の動作（例えば、頭を下に傾ける動作）を検出した検出結果に応じて、各電極５４に所定の電圧を印加するように動作させることができる。そのような駆動回路は、実施形態１の駆動回路１４と同じ配置でテンプル２２またはモダン部２６に設けることができる。

度数変換眼鏡は、さらに、電気活性素子５１を制御可能なように駆動回路と接続された電源装置を含み得る。その電源装置は、図２の電源装置１６と同様の構成を有し、同様に動作する。そのような電源装置は、電源装置１６と同じ配置でテンプル２２またはモダン部２６に設けることができる。

次に本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
液晶光シャッターに相当する重量のレンズ状のガラス（１枚あたり７ｇ）を準備した。径が３．５ｍｍ、長さが３５ｍｍ、重量が０．８ｇ、電池容量が４０ｍＡｈのリチウムイオン二次電池を準備した。充放電回路に相当する、２８．０×３．０×１．２ｍｍ、重さ０．１５ｇの樹脂組成物を準備するとともに、駆動回路に相当する、５．０×８０．０×３．０ｍｍ、重さ３ｇの樹脂組成物を準備した。樹脂組成物は、硬質樹脂に適宜の金属材料を含ませて重量を調節した。

テンプルの長さが約１０ｃｍ、幅（高さ）が約７ｍｍ、モダン部の長さが約３．８ｃｍ、幅（最大値）が約７．３ｍｍ、テンプルとモダン部の合計長（ヒンジの軸の中央の点と、モダン部の先端部との直線距離）が約１３．５ｃｍ、重量が３２ｇである、樹脂製の眼鏡フレームを準備した。

眼鏡フレームのリムにレンズ状のガラスを填め込み、二次電池及び充放電回路の代わりの樹脂組成物（以下、樹脂片Ｂという）を合体させて、左側のテンプルの後端部寄りの外側面にテープで留めた。そして、駆動回路の代わりの樹脂組成物（以下、樹脂片Ｃという）を、右側のテンプルの後端部寄りの外側面にテープで留めた。

このとき、二次電池と樹脂片Ｂとの合体物、並びに樹脂片Ｃの重心の位置は、それぞれ、テンプルの前端部（ヒンジの軸心）から８ｃｍの位置であった。

そして、水平にした樹脂製の丸棒（径８ｍｍ）を支点として使用して、眼鏡の前側と後側とがバランスする点を探すようにして、眼鏡の重心の前後方向の位置を求めた。求められた重心の位置は、テンプルの前端部から２．７ｃｍの位置であり、テンプルとモダン部の合計長の２０％の位置であった。

（実施例２）
二次電池と樹脂片Ｂとの合体物、並びに樹脂片Ｃの重心の位置を、それぞれ、テンプルの前端部から９．５ｃｍの位置としたこと以外は実施例１と同様にして、眼鏡の重心の前後方向の位置を求めた。求められた重心の位置は、テンプルの前端部から３．４ｃｍの位置であり、テンプルとモダン部の合計長の２５％の位置であった。

（実施例３）
二次電池と樹脂片Ｂとの合体物、並びに樹脂片Ｃの重心の位置を、それぞれ、テンプルの前端部から１１ｃｍの位置としたこと以外は実施例１と同様にして、眼鏡の重心の前後方向の位置を求めた。求められた重心の位置は、テンプルの前端部から４．１ｃｍの位置であり、テンプルとモダン部の合計長さの３０％の位置であった。

（実施例４）
二次電池と樹脂片Ｂとの合体物、並びに樹脂片Ｃの重心の位置を、それぞれ、テンプルの前端部（ヒンジの軸心）から１２ｃｍの位置としたこと以外は実施例１と同様にして、眼鏡の重心の前後方向の位置を求めた。求められた重心の位置は、テンプルの前端部から４．７ｃｍの位置であり、テンプルとモダン部の合計長さの３５％の位置であった。

（比較例１）
二次電池と樹脂片Ｂとの合体物、並びに樹脂片Ｃの重心の位置を、それぞれ、テンプルの前端部から５ｃｍの位置としたこと以外は実施例１と同様にして、眼鏡の重心の前後方向の位置を求めた。求められた重心の位置は、テンプルの前端部から１．８ｃｍの位置であり、テンプルとモダン部の合計長さの１３％の位置であった。

以上の実施例１〜４及び比較例１の５種類の眼鏡について、１０人のテスターにより装着感を試験した。試験は、５種類の眼鏡のいずれかを装着して２時間連続で通常のテレビ番組を視聴したときの装着感が良好であるか否か二択で選択してもらうとともに、簡単な感想を記載してもらうようにして行った。１日に１種類の眼鏡について装着感を調査するものとし、１０人のテスターが、それぞれ５種類の眼鏡について５日間テストを行った。各テスターが装着する眼鏡の順番はテスター毎にランダムとし、特に重心の位置についての試験であることをテスターに悟られないようにした。以上の結果を表１に示す。表の数値は、その眼鏡の装着感が良好であると答えたテスターの人数である。

比較例１は、視聴装置の重心がテンプルの前端部から１５％よりも前にあるために、違和感を覚えるテスターが多かった。特に、視聴装置が頻繁に前にズレ落ちることに不満を抱くテスターが多く、６人がその点について触れていた。

実施例１では、１人が視聴装置のズレ落ちについて言及していたものの、過半数のテスターが装着感を「良好」としていた。実施例２〜４では、視聴装置のズレ落ちについて言及しているテスターはいなかった。実施例４は、装着感を「良好」としたテスターが６人であり、その数は実施例３よりも少ない。この結果は、通常の眼鏡の重量バランスよりも重心が後ろにあるために（通常は、１５〜３０％程度）、その点に違和感を覚えるテスターがいたからであると思われる。

以上説明したように、実施形態の光デバイスによれば、光デバイスの重量バランスが容易に最適化されるので、アクティブ・シャッター方式の立体映像視聴装置や度数可変眼鏡の装着感を飛躍的に向上させることができる。

本発明の光デバイスは、装着感が良好であるので、いわゆる３Ｄ眼鏡の形態では、映画館での長時間の３Ｄ映像の視聴や、３Ｄテレビによる、小さな子供を含めた家庭での３Ｄ映像の視聴に有用である。また、装着が常時である度数変換眼鏡の形態では、装着感が良好であることのユーザへの恩恵はさらに大きい。

本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形及び改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の精神及び範囲から逸脱することなく、すべての変形及び改変を包含する、と解釈されるべきものである。

１０ 立体映像視聴装置、
１２ 光シャッター、
１４ 駆動回路、
１６ 電源装置、
２２ テンプル、
２６ モダン部、
２８ 二次電池、
３０ 充放電回路、
３４ 収納部
５０ レンズ
５１ 電気活性素子

Claims (9)

1. 光の透過状態を可変にするように電気的に作動する光学要素、前記光学要素の駆動回路、前記光学要素の駆動用電源装置、前記光学要素を支持するリム、前端部及び後端部を有するとともに、前記リムと前端部で接続されたテンプル、及び前記テンプルの後端部に形成されたモダン部、を備える光デバイスであって、
   前記電源装置が、
   二次電池と、
   前記二次電池の充電及び放電を制御する充放電回路と、を含み、
   前記二次電池が、前記テンプルの後端部寄り、または前記モダン部に設けられている、光デバイス。
2. 前記テンプルの前端部から重心までの前記テンプルが延びる方向に沿った距離が、前記テンプルの前端部から前記モダン部の後端部までの前記テンプルが延びる方向に沿った距離の１５〜５０％である、請求項１記載の光デバイス。
3. 前記二次電池が、円筒状または角筒状の二次電池である、請求項１または２記載の光デバイス。
4. 前記二次電池の径または幅が２〜６ｍｍである、請求項３記載の光デバイス。
5. さらに、前記駆動回路または前記充放電回路の少なくとも一部が、前記テンプルの後端部寄り、または前記モダン部に設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光デバイス。
6. 前記テンプルの後端部寄り、または前記モダン部に中空部があり、前記中空部に前記二次電池が収納されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光デバイス。
7. 前記テンプルまたは前記モダン部が樹脂から構成され、前記二次電池がインサート成形により前記テンプルの後端部寄り、または前記モダン部と一体的に設けられている、請求項６記載の光デバイス。
8. 前記光学要素が液晶光シャッターであり、前記駆動回路が、外部の映像表示装置により交互に表示される２系統の映像の切替に同期して、前記液晶光シャッターを駆動する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光デバイス。
9. 前記光学要素が、所定値以上の電圧の印加により活性化して屈折率が変化する電気活性材料を含み、前記駆動回路は、前記電気活性材料に前記所定値以上の電圧を印加して、前記電気活性材料を活性化させる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光デバイス。

Images