(57)【要約】      （修正有）【課題】境界部での像の歪が緩和されるだけでなく、落下や衝撃等の外部からの衝撃に強い眼鏡を提供する。【解決手段】眼鏡フレーム１に支持する少なくとも一方の透過性の基体に固体結晶膜の光学特性可変光学素子４と、光学特性可変光学素子４に外部より振動を印加する手段を備えたもので、外部振動の印加によって光学特性を変化させ、焦点距離を変化させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼鏡フレームと、前記眼鏡フレームに支持された少なくとも一方に透過性の基体が準備された眼鏡において、前記透過性の基体に固体結晶膜を設けた光学素子を有し、前記光学素子に外部から振動を印加する振動印加手段を有することを特徴とした可変焦点眼鏡。
【請求項２】
前記固体結晶が、ペロブスカイト構造を有することを特徴とした請求項１記載の可変焦点眼鏡。
【請求項３】
前記ペロブスカイト構造を有した固体結晶として、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ４）、リン酸二水素カリウム（ＫＨ２ＰＯ４)、リン酸二重水素カリウム（ＫＤ２ＰＯ４)、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ＫＴＮ結晶であることを特徴とした請求項２記載の可変焦点眼鏡。
【請求項４】
前記外部から振動を印加する振動印加手段として、電場または磁場の少なくとも一つを印加する手段であることを特徴とした請求項１〜３のいずれか記載の可変焦点眼鏡。
【請求項５】
前記振動印加手段として、１５０Ｖ／ｍｍ以上の電位勾配を印加する手段であることを特徴とした請求項１〜３のいずれか記載の可変焦点眼鏡。
【請求項６】
前記１５０Ｖ／ｍｍ以上の電位勾配を印加する手段として、４０００Ｖ／ｓ以上の走引速度を印加する手段であることを特徴とした請求項５記載の可変焦点眼鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過性の基体に固体結晶膜の光学特性可変光学素子を設けた可変焦点眼鏡に関するものである。
【０００２】
本発明は、固体結晶膜の光学特性可変光学素子を設けた可変焦点眼鏡に関し、より詳細には固体結晶膜の光学特性可変素子に外部より振動を印加する可変焦点眼鏡に関するものである。
【０００３】
本発明は、固体結晶の光学特性可変素子に外部より振動を印加する可変焦点眼鏡に関し、固体結晶の光学特性可変素子に外部より振動を印加することで、光学特性を変化させ、焦点を変化させることが可能となる技術である。
【背景技術】
【０００４】
遠近両用眼鏡として使用する可変焦点眼鏡としては、単レンズの中に焦点の異なる2枚のレンズを設け、単レンズを回転させて切り替える方式や、単レンズを上下にシフトさせて切り替える方式、さらには眼鏡自体を上下逆さにかけ直す方式が提案されている。また、新たな方式としては、液晶からなる可変誘電体をレンズとして用いた可変焦点眼鏡がある。液晶を用いた可変焦点眼鏡は、レンズ内に配置された液晶部に電圧を印加し、その印加電圧を調整することで、液晶の屈折率を変化させ、被装着者からみた眼鏡のピント位置を調整することを特徴とするものである。（例えば、特許文献１および特許文献２参照）
【特許文献１】特開昭６３−１３５９１６号公報
【特許文献２】特開平１１−３５２４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の遠近両用のために単レンズの中に焦点の異なる2枚のレンズを設けた可変焦点眼鏡では、１枚のレンズを面で分割しているため、境界部では像が歪んでしまい、使用の際には邪魔になることや常に半分は焦点が合わずぼけて見えてしまい、視野が狭くなるといった課題を有していた。また、従来の液晶を用いた可変焦点眼鏡では、レンズの中に液晶を封入しているため、落下や衝突等によって外部から衝撃が加わると、液晶漏れが発生し焦点が合わず、眼鏡としての機能を発揮できなくなる課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、基体に設けられた固体結晶膜の光学特性可変光学素子に外部から振動を印加する可変焦点眼鏡の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の透過性の基体に設けられた固体結晶膜の光学特性可変光学素子に外部より振動を印加する可変焦点眼鏡は、眼鏡フレームに支持された少なくとも一方の透過性の基体に固体結晶膜の光学特性可変光学素子と、光学特性可変光学素子に外部から振動を印加する手段を備えたもので、外部からの振動の印加によって、光学特性を変化させ、焦点を変化させることが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の透過性の基体に設けられた固体結晶膜の光学特性可変光学素子に外部から振動を印加する可変焦点眼鏡によれば、外部振動の印加によって光学特性を変化させ、焦点を変化させることが可能となる。そのため、凸レンズ及び凹レンズのいずれにも共用することができるので、従来存在していた境界部での像の歪が緩和されるだけでなく、落下や衝撃等の外部からの衝撃に強い眼鏡を提供できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本実施形態では、本発明の可変焦点眼鏡の好ましい一形態について、説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の可変焦点眼鏡に用いるレンズの作製方法の一例を示す。透過性の基体としては、プラスチックレンズ２を用いた。プラスチックレンズ２をマグネトロンスパッタ装置（アルバック社製）のサンプル台に設置後、チャンバー内を５×１０−５Ｐａまで減圧し、続いてアルゴンと若干のガスを混合したガスを導入し、０．７Ｐａにした。まず始めに図１（ａ）のように、チタン酸バリウム膜に電圧を印加する手段を設けるために、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）をターゲットとして用い、装置内の設定温度を２５０℃にし、１０〜１００ｎｍのＩＴＯ薄膜３Aを形成した。次に図１（ｂ）のように、ＩＴＯのターゲットを鉄が微量添加されたチタン酸バリウムのターゲットに取り替え、チタン酸バリウム結晶膜４を形成した。その後、図１（ｃ）のように鉄が微量添加されたチタン酸バリウムのターゲットをＩＴＯのターゲットに取り替え、１０〜１００ｎｍのＩＴＯ薄膜３Bを形成し、可変焦点眼鏡に用いるレンズを作製した。
【００１１】
図１において、プラスチックレンズ２にチタン酸バリウム結晶の成膜方法として、スパッタリング法を用いたが、ゾルゲル法、レーザーアブレーション法、有機金属化合物堆積法または有機金属気相成長法によって成膜することも可能である。また、透過性の基体としてプラスチックレンズを用いたが、ガラスレンズやサファイヤレンズを用いることも可能である。
【００１２】
図２は、本発明の可変焦点眼鏡の模式図である。１は眼鏡フレーム、２はプラスチックレンズ、３Aおよび３BはＩＴＯ薄膜、４はチタン酸バリウム結晶膜、５は電源である。
【００１３】
チタン酸バリウム結晶膜４はバリウム６、チタン７及び酸素原子８が図３（ａ）のような結晶構造を有しプラスチックレンズ２に成膜される。電源５に接続されたＩＴＯ薄膜３A、３Bを介してチタン酸バリウム結晶膜４に電場９を印加すると、結晶を形成しているバリウム１０(陽性)、チタン１１（陽性）及び酸素１２（陰性）原子がそれぞれ陽性もしくは陰性の電気的な偏りを有しているため、電場に応答し図３（ｂ）のように構造が伸縮し、結晶構造の中心がずれる現象が発生する。結晶構造の中心がずれると電場誘起歪が生じ、その結果、光学特性が変化する。
【００１４】
図４は、本発明の可変焦点眼鏡の一例中、電場の印加によるチタン酸バリウム結晶膜の電気化学特性の一例を示す。図４において、横軸は電源から印加した電場強度を透過性の基体に成膜したチタン酸バリウム結晶膜の厚さで割った電位勾配であり、縦軸は印加した電位勾配での誘電率を電場の未印加（０Ｖ／ｍｍ）の誘電率との差を電場の未印加（０Ｖ／ｍｍ）の誘電率で割った誘電率変化量（％）である。チタン酸バリウム結晶膜に電位勾配を０から２００Ｖ／ｍｍに上昇させながら走引して印加すると、電位勾配が１５０Ｖ／ｍｍ近傍から誘電率変化量が変化し始めた。さらに、電位勾配を２００Ｖ／ｍｍにした状態から０Ｖ／ｍｍに減少させながら走引して印加すると、非対称な光学特性を描きはするものの、可逆的に電場の未印加時と同様な誘電率変化量（％）に戻った。
【００１５】
このように、プラスチックレンズにチタン酸バリウム結晶膜を設けた眼鏡において、電場を印加することで、異なる光学特性を作り出すことが可能となり、凹レンズ及び凸レンズのいずれにも共用することができる。このことから、眼球近傍の筋力低下によって引き起こされる老眼で用いられる、単レンズの中に焦点の異なる2枚のレンズを設けた眼鏡で発生していたレンズの境界部での像の歪や液晶を用いた眼鏡で発生していた液晶漏れによる焦点距離の変化の影響が緩和される。
【００１６】
図５は、本発明の可変焦点眼鏡の一例中、電場の走引速度による認識可能な像の個数の一例を示す。横軸は電場の走引速度（Ｖ／ｓ）であり、縦軸は認識している像の個数（ヶ）である。８００Ｖ／ｓ以下の走引速度であると、遠・近それぞれの２つの像を個別に認識することが可能であるが、２０００Ｖ／ｓ程度の走引速度になると、遠・近それぞれの２つの像の境界が曖昧になり、認識することが困難になる。更に走引速度を高くし、４０００Ｖ／ｓ以上にすると、遠・近それぞれの２つの像を認識することが可能にも関わらず、遠・近両方の像が合わさった１つの像として認識する。このことから、必要に応じてスイッチ等を介して遠・近それぞれの像を認識することなく、遠・近両方の像を同時に認識することが可能となる。
【００１７】
上記可変焦点眼鏡において、固体結晶膜としてチタン酸バリウムを用いたが、リン酸二水素カリウム（ＫＨ２ＰＯ４)、リン酸二重水素カリウム（ＫＤ２ＰＯ４)、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ＫＴＮ結晶などの電場を加えたとき，光学特性が変化する材料を用いることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明の透過性の基体に設けられた固体結晶膜の光学特性可変光学素子に外部から振動を印加する可変焦点眼鏡によれば、外部振動の印加によって光学特性を変化させ、焦点を変化させることが可能となる。そのため、凸レンズ及び凹レンズのいずれにも共用することができるので、従来存在していた境界部での像の歪が緩和されるだけでなく、落下や衝撃等の外部からの衝撃に強い眼鏡を提供できるため、光学特性可変光学素子を設けた可変焦点眼鏡等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の可変焦点眼鏡に用いる光学素子の作製方法の一例を示す模式図
【図２】本発明の可変焦点眼鏡の模式図
【図３】本発明の可変焦点眼鏡の一例中、チタン酸バリウム結晶膜の結晶構造の一例を示す模式図、（ａ）外部から電場を印加していない状態での結晶構造を示す模式図、（ｂ）外部から電場を印加した状態での結晶構造を示す模式図
【図４】本発明の可変焦点眼鏡の一例中、電場の印加によるチタン酸バリウム結晶膜の電気化学特性の一例を示す図
【図５】本発明の可変焦点眼鏡の一例中、電場の走引速度に応じて認識可能な像の個数の一例を示す図
【符号の説明】
【００２０】
１  眼鏡フレーム
２  プラスチックレンズ
３Ａ、３Ｂ  ＩＴＯ薄膜
４  チタン酸バリウム結晶
５  電源
６、１０  バリウム原子
７、１１  チタン原子
８、１２  酸素原子
９  電場
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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