(57)【要約】【課題】液晶レンズの焦点距離を制御する回路を小型化・軽量化することにより、利便性を向上させた可変焦点眼鏡を提供する。【解決手段】可変焦点眼鏡１は、第１の電極２５ａと第２の電極２６ａとで液晶を挟持した第１の液晶レンズ２ａと、第３の電極２５ｂと第４の電極２６ｂとで液晶を挟持した第２の液晶レンズ２ｂとを備える。また可変焦点眼鏡１は、昇圧回路６と、昇圧回路６で生成した電圧により第１から第４の各電極に印加する駆動信号を生成する駆動回路７とを備える。駆動回路７は、第１の電極２５ａにパルス信号を印加する第１のレベルシフタ８ａと、第３の電極２５ｂにパルス信号を印加する第２のレベルシフタ８ｂと、第２の電極２６ａと第４の電極２６ｂとにパルス信号を印加する第３のレベルシフタ８ｃと、各レベルシフタから出力するパルス信号の位相差を制御するマイコン９とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２の電極で液晶層を挟持した第１の液晶レンズと、
第３及び第４の電極で液晶層を挟持した第２の液晶レンズと、
所定の電圧を生成する電圧回路と、
前記電圧回路で生成した電圧により、前記第１から第４の電極に印加する駆動信号を生成する駆動回路と、を備え、
前記駆動回路は、
前記第１の電極にパルス信号を印加する第１の駆動部と、
前記第３の電極にパルス信号を印加する第２の駆動部と、
前記第２及び第４の電極にパルス信号を印加する第３の駆動部と、
前記第１から第３の駆動部から出力する各パルス信号の位相差を制御する制御部と、を有する
ことを特徴とする可変焦点眼鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変焦点の液晶レンズを用いた可変焦点眼鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液晶層に印加する電圧により焦点距離を可変とした液晶レンズが知られており、この液晶レンズを用いた可変焦点眼鏡が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の可変焦点眼鏡は、可変抵抗の値により液晶レンズに印加する電圧を調整し、液晶レンズの焦点距離を制御するものである。
【０００３】
また、上記とは別に、左右の液晶レンズを制御する制御回路を別々に設け、左右の液晶レンズを独立して制御可能とした可変焦点眼鏡の構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献１に記載の液晶レンズの駆動回路を、特許文献２に記載の可変焦点眼鏡のように、左右の液晶レンズに独立して備えることで、左右の液晶レンズを独立して制御することが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−１７７４３２号公報（第２頁、図２）
【特許文献２】特許第２９９８２３３号公報（第２頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した従来技術では以下のような問題がある。特許文献１に記載の液晶レンズの駆動回路は、つまみの操作により可変抵抗の値を調整し、液晶レンズの焦点距離を制御するものである。このため液晶レンズの焦点距離を制御するための回路が大型化し、可変焦点眼鏡としての利便性が低下してしまう問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は上記課題を解決し、液晶レンズの焦点距離を制御する回路を小型化・軽量化することにより、利便性を向上させた可変焦点眼鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の可変焦点眼鏡は下記記載の構成を採用するものである。
【０００８】
本発明の可変焦点眼鏡は、第１及び第２の電極で液晶層を挟持した第１の液晶レンズと、第３及び第４の電極で液晶層を挟持した第２の液晶レンズと、所定の電圧を生成する電圧回路と、電圧回路で生成した電圧により、第１から第４の電極に印加する駆動信号を生成する駆動回路と、を備え、駆動回路は、第１の電極にパルス信号を印加する第１の駆動部と、第３の電極にパルス信号を印加する第２の駆動部と、第２及び第４の電極にパルス信号を印加する第３の駆動部と、第１から第３の駆動部から出力する各パルス信号の位相差を制御する制御部と、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の可変焦点眼鏡は、各電極に印加されるパルス信号の位相差により、液晶レンズの焦点距離を制御する構成であり、可変抵抗等を用いる従来技術と比較して、液晶レンズを制御する回路を小型化・軽量化することができる。
また、本発明の可変焦点眼鏡は、第１の液晶レンズの第２の電極と、第２の液晶レンズの第４の電極とに、共通の駆動部よりパルス信号を印加する構成であり、液晶レンズを制御する回路をより小型化・軽量化することができる。
【００１０】
このように本発明の可変焦点眼鏡は、液晶レンズを制御する回路を小型化・軽量化することにより、可変焦点眼鏡としての利便性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下図面を用いて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
［構成の説明：図１〜図３］
まず、本発明の実施形態の可変焦点眼鏡の構成について説明する。図１は本実施形態の可変焦点眼鏡１の構成を示す斜視図である。図１に示すように本実施形態の可変焦点眼鏡１は、フレーム３と、フレーム３のレンズ枠３ａで保持された第１の液晶レンズ２ａおよび第２の液晶レンズ２ｂとを備える。第１及び第２の液晶レンズ２ａ，２ｂは、液晶層に印加する電圧により焦点距離を制御可能としたレンズであり、それぞれ左右の目の視力調整用に用いられる。
【００１２】
ここで液晶レンズ２ａ，２ｂの構成について説明する。図２は液晶レンズ２ａ，２ｂの構成例を示す断面図である。図２に示すように、液晶レンズ２ａ，２ｂは、対抗する透明基板２０，２１によって、液晶２２が挟持された構造を有している。液晶２２として、例えば、ホモジニアス配向型または垂直配向型の液晶が用いられる。透明基板２０，２１の間には、周縁部にシール２３が設けられており、液晶２２の漏れを防止するとともに、液晶層を所定の厚さに保っている。
【００１３】
また各透明基板２０，２１の向かい合う面には、それぞれ電極２５，２６が形成されている。さらに、透明基板２１の電極２６の上には、フレネルレンズ構造２４が形成されている。透明基板２０に形成された電極２５と、透明基板２１に形成されたフレネルレンズ構造２４の上には、液晶を配向させるための配向膜が形成されている（図示せず）。
【００１４】
電極２５，２６に印加する電圧により液晶２２の屈折率を変化させ、フレネルレンズ構造２４と液晶２２の界面による表面屈折効果を切り替えることにより、液晶レンズ２ａ，２ｂの焦点距離を変化させることができる。
【００１５】
可変焦点眼鏡１の全体構成の説明に戻る。図１に示すように、可変焦点眼鏡１は、フレーム３の一方のつるに回路収納部３ｂを有し、この回路収納部３ｂに液晶レンズ２ａ，２ｂを駆動するための各回路が収納される。さらに可変焦点眼鏡１は、フレーム３の他方のつるに電池収納部３ｃを有し、この電池収納部３ｃに電池が収納される。また可変焦点眼鏡１は、フレーム３のつるに各種の操作を行うための操作スイッチ４ａ，４ｂを備える。
【００１６】
次に、本実施形態の可変焦点眼鏡１の内部構成について説明する。図３は本実施形態の可変焦点眼鏡１のブロック図である。図３に示すように、本実施形態の可変焦点眼鏡１は、電池５と、電池５の出力電圧を所定の電圧（例えば１０［Ｖ］）に昇圧する昇圧回路６とを備える。また本実施形態の可変焦点眼鏡１は、液晶レンズ２ａ，２ｂを駆動させる駆動回路７を備える。
【００１７】
駆動回路７は、信号電圧の変換を行う第１から第３のレベルシフタ８ａ〜８ｃを備える。第１から第３のレベルシフタ８ａ〜８ｃはそれぞれ、第１から第３の駆動部の一例である。  また駆動回路７は、第１から第３のレベルシフタ８ａ〜８ｃに制御信号を印加する制御部として、マイコン９を備える。マイコン９は、操作スイッチ４ａ，４ｂと接続される。
ここで、第１の液晶レンズ２ａの一方の電極を第１の電極２５ａとし、他方の電極を第２の電極２６ａとする。また。第２の液晶レンズ２ｂの一方の電極を第３の電極２５ｂとし、他方の電極を第４の電極２６ｂとする。
【００１８】
第１のレベルシフタ８ａは第１の電極２５ａと接続される。また、第２のレベルシフタ８ｂは、第３の電極２５ｂと接続される。さらに、第３のレベルシフタ８ｃは、第２の電極２６ａと第４の電極２６ｂとに接続される。また、マイコン９には電池５から電圧が供給され、第１から第３のレベルシフタ８ａ〜８ｃには昇圧回路６から電圧が供給される。
【００１９】
マイコン９は、操作スイッチ４ａ，４ｂからの信号に基づいて各レベルシフタ８ａ〜８ｃへ矩形波のパルス信号１０ａ〜１０ｃを印加する。各レベルシフタ８ａ〜８ｃは、マイコン９から印加されたパルス信号を、昇圧回路６から印加された電圧（例えば１０［Ｖ］）のレベルに変換し、液晶レンズ２ａ，２ｂの各電極に駆動信号として印加する。
【００２０】
即ち、第１の電極２５ａには、第１のレベルシフタ８ａからパルス信号１１ａが印加される。また、第３の電極２５ｂには、第２のレベルシフタ８ｂからパルス信号１１ｂが印加される。さらに、第２の電極２６ａ及び第４の電極２６ｂには、第３のレベルシフタ８ｃからパルス信号１１ｃが印加される。駆動回路７による液晶レンズ２ａ，２ｂの駆動方法については、後段で詳細に説明する。
【００２１】
［液晶レンズの駆動方法の説明：図４］
次に、本実施形態の可変焦点眼鏡１の駆動回路７による液晶レンズ２ａ，２ｂの駆動方法について説明する。図４は、液晶レンズ２ａ，２ｂの各電極に印加されるパルス信号と、そのパルス信号により液晶に印加される電圧を示す説明図である。
【００２２】
まず、第１の液晶レンズ２ａについて考える。図４において符号３０は、第１の電極２５ａに印加されるパルス信号１１ａを示し、符号３１は、第２の電極２６ａに印加されるパルス信号１１ｃを示す。また符号３２は、第１の電極２５ａと第２の電極２６ａとにより、第１の液晶レンズ２ａの液晶に印加される電圧を示す。
【００２３】
マイコン９は、パルス信号１１ａとパルス信号１１ｃとが所定の位相差Ｐを持つように、第１のレベルシフタ８ａと第３のレベルシフタ８ｃにパルス信号を印加する。これにより、符号３２に示すように、パルス信号１１ａとパルス信号１１ｃとの差分の電圧が液晶に印加される。
ここで、液晶に所定の電圧が印加される時間の割合（図４のＴ１／Ｔ２）をデューティ比Ｄとし、パルス信号１１ａ，１１ｃの電圧の最大値をＶｍとすると、液晶に印加される電圧の実効値Ｖｅは、以下の式（１）で表される。
【００２４】
【数１】
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【００２５】
パルス信号１１ａとパルス信号１１ｃとの位相差Ｐを９０°とすると、液晶に電圧が印加される時間の割合（デューティ比Ｄ）は０．５となる。また、パルス信号１１ａ，１１ｃの電圧の最大値Ｖｍを１０［Ｖ］とすると、式（１）より、液晶に印加される電圧の実効値Ｖｅは７．０７［Ｖ］となる。
【００２６】
本実施形態の可変焦点眼鏡１は、パルス信号１１ａとパルス信号１１ｃとの位相差Ｐを制御することにより、液晶に印加される電圧の実効値を変化させ、第１の液晶レンズ２ａの焦点距離を制御することができる。
同様に、第３の電極２５ｂに印加されるパルス信号１１ｂと、第４の電極２６ｂに印加されるパルス信号１１ｃとの位相差を制御することにより、液晶に印加される電圧の実効値を変化させ、第２の液晶レンズ２ｂの焦点距離を制御することができる。
【００２７】
上述したように、本実施形態の可変焦点眼鏡１は、各電極に印加されるパルス信号の位相差により、液晶レンズの焦点距離を制御する構成であり、可変抵抗等を用いる従来技術と比較して、液晶レンズを制御する回路を小型化・軽量化することができる。
【００２８】
また、本実施形態の可変焦点眼鏡１は、各電極に印加されるパルス信号の差分により液晶を駆動させる構成である。このため、液晶レンズを駆動するために電圧回路により生成する電圧のレベルを１つとすることができ、液晶レンズを制御する回路をより小型化・軽量化することができる。
【００２９】
さらに、本実施形態の可変焦点眼鏡１は、第１の液晶レンズ２ａの第２の電極２６ａと、第２の液晶レンズ２ｂの第４の電極２６ｂとに、共通の第３のレベルシフタ８ｃよりパルス信号１１ｃを印加する構成であり、液晶レンズを制御する回路をより小型化・軽量化することができる。
【００３０】
このように本発明の可変焦点眼鏡は、液晶レンズを制御する回路を小型化・軽量化することにより、可変焦点眼鏡としての利便性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態の可変焦点眼鏡の構成を示す斜視図である。
【図２】液晶レンズの構成を示す断面図である。
【図３】本実施形態の可変焦点眼鏡の構成を示すブロック図である。
【図４】液晶レンズの各電極に印加されるパルス信号と、液晶に印加される電圧を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  可変焦点眼鏡
２ａ  第１の液晶レンズ
２ｂ  第２の液晶レンズ
３  フレーム
３ａ  レンズ枠
３ｂ  回路収納部
３ｃ  電池収納部
４ａ，４ｂ  操作スイッチ
５  電池
６  昇圧回路
７  駆動回路
８ａ〜８ｃ  レベルシフタ
９  マイコン
１０ａ〜１０ｃ，１１ａ〜１１ｃ  パルス信号
２０，２１  透明基板
２２  液晶
２３  シール
２４  フレネルレンズ構造
２５，２６  電極
２５ａ  第１の電極
２６ａ  第２の電極
２５ｂ  第３の電極
２６ｂ  第４の電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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