(57)【要約】【課題】着用者に安全でかつ容易に電池の消耗を知らせることのできる電子眼鏡を提供する。【解決手段】電気的に焦点距離を可変できる可変焦点レンズと可変焦点レンズを取り付けたフレームを有する電子眼鏡において、可変焦点レンズを制御するための駆動制御回路と、駆動制御回路に電源を供給するための電池と、電池の残量を検出するための残量検出回路と、残量検出回路の検出結果に応じた表示を行う表示部を可変焦点レンズに備え、電池切れを警告表示する機能を有することにより、電池切れにより電子眼鏡の機能が停止して、着用者に視界不良を与える前に電池交換や充電をおこなうことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に焦点距離を可変できる可変焦点レンズと前記可変焦点レンズを取り付けたフレームを有する電子眼鏡において、
前記可変焦点レンズを制御するための駆動制御回路と、
前記駆動制御回路に電源を供給するための電池と、
前記電池の残量を検出するための残量検出回路と、
前記残量検出回路の検出結果に応じた表示を行う表示部を前記可変焦点レンズに備えた電子眼鏡。
【請求項２】
前記表示部は、発光体である請求項１に記載の電子眼鏡。
【請求項３】
前記発光体は、発光ダイオードである請求項２に記載の電子眼鏡。
【請求項４】
前記表示部は、液晶素子である請求項１に記載の電子眼鏡。
【請求項５】
前記表示部は、エレクトロルミネッセンス素子である請求項１に記載の電子眼鏡。
【請求項６】
前記表示部は、前記フレームに設けられた光発光素子を導光手段により前記可変焦点レンズ上に投影した投影像である請求項１に記載の電子眼鏡。
【請求項７】
前記表示部を、前記可変焦点レンズの視力矯正領域外のレンズ下部に設ける請求項１に記載の電子眼鏡。
【請求項８】
前記残量検出回路は、前記電池の残量と所定の値との差分値を演算する残量比較回路と、
前記差分値に応じて周期を変えたパルスを出力するパルス出力部と、をさらに備える請求項１に記載の電子眼鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子眼鏡に使用される充電式電池の電池残量警告表示に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、眼鏡には、近視者用には凹、遠視者用には凸の単レンズの単レンズ眼鏡が用いられていた。しかし、老眼（遠視）の近視又は遠視者には、このような単レンズ眼鏡を複数使用しなければなない。一つの眼鏡で両方の機能を満たすために、異なる焦点距離を持つレンズを組み合わせた２焦点レンズが考案された。ところが、この２焦点レンズを用いた遠近両用眼鏡では、焦点の合うレンズ領域が狭く見えにくいため、使用者に不快感を与えてしまう。そこで、レンズの焦点距離を電気的に制御することにより、近視と遠視の両方で、広い視野範囲を確保できる遠近両用の電子眼鏡が考案されている。
【０００３】
電子眼鏡は、液晶レンズとフレームと電気回路とで構成されている。この液晶レンズは、光の通過する方向（配向状態）により屈折率が異なる液晶素子を用いた可変焦点レンズである。また、液晶レンズの液晶層の両端には、電圧を印加するための透明電極を設けている。フレームは、レンズを固定するリムと眼前にレンズを維持するためのテンプルとノーズパッドで構成される。電気回路は、液晶レンズの駆動制御回路、電源制御回路、小型電池、スイッチで構成される。また、電気回路はフレームに組み込まれ、液晶レンズと電気的に接続している。
【０００４】
液晶レンズ内の液晶素子が予め屈折率の高くなる向きに配向されている場合には、近視矯正時は、液晶レンズに電圧を印加しないで使用する。一方、遠視矯正時には、液晶レンズに電圧を印加して、強制的に液晶素子の配向を屈折率の低くなる向きに変えて使用する。近視と遠視の切り替えには、手動または自動スイッチを用いる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
このような電子眼鏡は携帯して用いられるため、その電源に電池を使用する。そのため、使用者に電池切れを警告する機能が必要となる。電子眼鏡に類似した器具で、電池切れを警告する機能を備えたものに立体表示用の液晶シャッタ眼鏡がある。液晶シャッタ眼鏡は、液晶シャッタ、受信回路、液晶シャッタの駆動制御回路、電池、電池残量検出回路で構成されており、立体映像装置から送信される立体映像を鑑賞するために用いられる。鑑賞中に電池切れが近くなると、液晶シャッタの切り替えタイミングを通常動作時と異なるタイミングで切り替えることにより、使用者に警告する機構を設けている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平４−３２２２１４号公報
【特許文献２】特開平９−０９０２９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の構成では、使用者の視野内にある液晶の状態を変えて警告する。そのため、電子眼鏡に用いると屈折率を変えてしまい、着用者に視界不良が与えてしまうという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、着用者に安全でかつ容易に電池の消耗を知らせることのできる電子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】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電子眼鏡、電気的に焦点距離を可変できる可変焦点レンズと前記可変焦点レンズを取り付けたフレームを有する電子眼鏡において、前記可変焦点レンズを制御するための駆動制御回路と、前記駆動制御回路に電源を供給するための電池と、前記電池の残量を検出するための残量検出回路と、前記残量検出回路の検出結果に応じた表示を行う表示部を前記可変焦点レンズに備えることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電子眼鏡着用者に安全でかつ容易に電池の消耗を知らせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の電子眼鏡の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電子眼鏡の概略図を示す。図１において、電子眼鏡は、可変焦点レンズ１とフレーム２で構成される。フレーム２は、リム３、ブリッジ４、テンプル５、ヨロイ６、ヒンジ７、モダン８、ノーズパッド９の部品によって構成されている。フレーム２の各部品の機能を説明する。リム３は可変焦点レンズ１の周りを囲んで固定している。ブリッジ４は、２つのリム３を接続している。テンプル５と、テンプル５の先端にあるモダン８と、ノーズパッド９は、顔にメガネを固定する。ヨロイ６は、テンプル５につながるリム３の両端部である。ヒンジ７は、リム３とブリッジ４で構成されるフロント部とテンプル５を接続している。可変焦点レンズ１には、電池切れを警告するための表示部１０を設けている。
【００１２】
図２は、本発明の実施の形態１における電子眼鏡の側面図を示す。図２において、フレーム２には、可変焦点レンズ１を駆動するための電気回路１１と焦点距離を切り替えるスイッチ１２とが組み込まれている。電気回路１１は、テンプル５、ヒンジ７、モダン８のいずれかの左右どちらか一方、または両方に取り付けてもよい。図２には電気回路１１をテンプル５に取り付けている。スイッチ１２は、手動スイッチと傾斜スイッチのどちらか一方、または両方を組み合わせて使用してもよい。手動スイッチは、フレーム２のどの部分に取り付けてもよいが、傾斜スイッチは、テンプル５に取り付けなければならない。図２は傾斜スイッチをテンプル５に取り付けている。図示はしていないが、傾斜スイッチの替わりにレンジファインダを用いる場合は、可変焦点レンズ１もしくはヨロイ６やフレーム２のフロント部に取り付ける。
【００１３】
図３は、本発明の第１の実施の形態における電子眼鏡の電気回路ブロック図を示す。図３において、電池１３は制御回路部１４に電源を供給している。制御回路部１４は、駆動パルス生成回路１５、残量検出回路１６で構成されている。駆動パルス生成回路１５は、可変焦点レンズ１を駆動するためのパルスを生成する回路である。駆動パルスの電圧と周期を可変するために、例えば電圧変換回路や分周回路を含んでいる。残量検出回路１６は表示部１０に接続しており、電池１３の残量を検出して、検出結果に応じた信号を出力する。
【００１４】
図４は、本発明の第１の実施の形態における電子眼鏡の電池切れ警告動作のフローチャート図を示す。図４を用いて、警告表示の動作説明をおこなう。Ｖｒは電池残量、Ｖｏｆｆは電池切れ警告電圧を示す。残量検出回路１６には、例えば、Ａ／Ｄコンバータを用いる。一定の周期で電池１３の電圧レベルを検出し、その検出結果をＶｒとする（Ｓ１）。次に、ＶｒとＶｏｆｆを比較し（Ｓ２）、Ｖｒ＞ＶｏｆｆならＳ１に戻る。Ｖｒ＝Ｖｏｆｆとなると、表示部１０に警告表示をおこなう（Ｓ３）。さらに、Ｖｒを検出して（Ｓ４）、ＶｒとＶｏｆｆを比較し（Ｓ５）、Ｖｒ＜Ｖｏｆｆとなると電池切れとなる（Ｓ６）。
【００１５】
以上のように、実施の形態１においては、残量検出回路１６の検出結果に応じた表示をおこなう表示部１０を可変焦点レンズ１に備えて、電池切れを警告表示することにより、電池切れになる前に電池を交換したり充電したりすることができる。
【００１６】
また、実施の形態１では、警告表示後も電池交換や充電をせずに電子眼鏡を動作させ続けた場合は、電池切れが発生して視界不良が生じる可能性がある。そこで、スイッチ１２の状態（ＯＮ／ＯＦＦ）にかかわらず、可変焦点レンズ１への駆動パルスの供給を止める。制御回路部１４が駆動できなくなるまでは、スイッチ１２がＯＮになる度に警告表示をおこなう。
【００１７】
図５は、本発明の実施の形態１における電子眼鏡の表示部の構成図を示す。図５において、表示部１０に物質や物体から光を発する発光体１７を用いる。電気回路１１がテンプル５、ヒンジ７、モダン８のいずれかの左右どちらか一方に取り付けられている場合は、電気回路１１が取り付けられている方の可変焦点レンズ１に発光体１７を取り付ける。図示しないが、電気回路１１が左右両方に取り付けられている場合は、両方の可変焦点レンズ１に発光体１７を取り付ける。発光体１７の取り付け位置は、視力矯正領域外のレンズ外周付近、さらには使用中に判断しやすい下側がよい。また、発光体１７に電気信号を与えるために電極が必要であるが、できるだけ目立たせないようにするため、透明電極１８を用いて残量検出回路１６と接続する。
【００１８】
発光体１７の動作説明をおこなう。電池切れと判断した場合には、残量検出回路１６から発光体１７を発光させるためのパルスを出力する。また、実施の形態１の発光体１７を発光ダイオードとすることにより、小型でかつ明るい発光を得ることができるので、発光していない時には視界の邪魔にならず、発光している時にはすぐに電池切れが判別できる。
【００１９】
図６は、本発明の実施の形態１における電子眼鏡の表示部の別の構成図を示す。図６において、表示部１０に液晶素子１９を用いる。電気回路１１がテンプル５、ヒンジ７、モダン８のいずれかの左右どちらか一方に取り付けられている場合は、電気回路１１が取り付けられている方の可変焦点レンズ１に液晶素子１９を取り付ける。図示しないが、電気回路１１が左右両方に取り付けられている場合は、両方の可変焦点レンズ１に液晶素子１９を取り付ける。液晶素子１９の取り付け位置は、視力矯正領域外のレンズ外周付近、さらには使用中に判断しやすい下側がよい。また、液晶素子１９は、残量検出回路１６とは透明電極１８で接続している。
【００２０】
液晶素子１９を用いた表示部１０の動作説明をおこなう。液晶素子１９に電気信号を与える時と与えない時の液晶の状態の変化で、電池切れの警告表示をおこなう。例えば、液晶にコレステリック液晶を用いるとする。コレステリック液晶は、波長が螺旋ピッチと等しく、螺旋の巻きと同じ向きの円偏光を反射する選択反射という性質がある。この性質を用いて、電池切れでない場合には、液晶に電気信号を与えないため赤の波長を反射し、電池切れになった場合には、液晶に電気信号を与えてらせんピッチを変更し、青の波長を反射させる。
【００２１】
また、コレステリック液晶はメモリ効果を有するので、電気信号を与えて液晶の状態を変えると、電気信号を与えなくてもそのままの状態を維持することができる。すなわち、一度、警告表示をおこなうと、電池交換及び充電して液晶に電気信号を与えないかぎり元の状態に戻らない。液晶にツイストネマティック液晶を用いるとする。ツイストネマティック液晶は、光の進行方向を変える（旋光性）という性質がある。透明電極に挟まれた液晶をさらに２枚の偏光板で挟む。この偏光板は互いに平行になるよう配置しておく。電池切れでない場合には、液晶に電気信号を与える。偏光板を入射した光は、液晶内の液晶分子により９０度向きが変えられて偏光板を透過するので明るい状態になる。電池切れになった場合、液晶に電気信号を与えない。偏光板を入射した光は、そのまま偏光板に伝播して吸収されるため、暗い状態になる。電池切れと電池切れでない状態を常に表示しているので、故障による動作停止との区別がつきやすい。
【００２２】
図７は、本発明の実施の形態１における電子眼鏡の表示部の別の構成図を示す。図７において、表示部１０に薄膜型エレクトロルミネッセンス素子（薄膜型ＥＬ素子）２０を用いる。電気回路１１がテンプル５、ヒンジ７、モダン８のいずれかの左右どちらか一方に取り付けられている場合は、電気回路１１が取り付けられている方の可変焦点レンズ１に薄膜ＥＬ素子２０を取り付ける。図示しないが、電気回路１１が左右両方に取り付けられている場合は、両方の可変焦点レンズ１に薄膜ＥＬ素子２０を取り付ける。薄膜ＥＬ素子２０の取り付け位置は、視力矯正領域外のレンズ外周付近、さらには使用中に判断しやすい下側がよい。例えば、薄膜ＥＬ素子２０は、残量検出回路１６とは透明電極１８で接続している。
【００２３】
薄膜ＥＬ素子２０を用いた表示部１０の動作説明をおこなう。電池切れと判断した場合には、残量検出回路１６から薄膜ＥＬ素子を発光させるためのパルスを出力する。
【００２４】
また、ワイヤ型のＥＬケーブル２１を用いる場合には、フレキシブルに形を変えることができるため、フレーム２の一部、例えば、図８の斜線部のように右側のリム３の下側、ブリッジ４、左側のリム３を形成することにより、ファッション性を持たせることができる。
【００２５】
図９は、本発明の実施の形態１における電子眼鏡の表示部の別の構成図を示す。図９において、表示部１０は発光素子２２と導光手段２３で構成される。発光素子２２は、ヨロイ６の内部に取り付けられており、電気回路１１がテンプル５、ヒンジ７、モダン８のいずれかの左右どちらか一方に取り付けられている場合は、電気回路１１が取り付けられている方のヨロイ６の内部に発光素子２２、可変焦点レンズ１に導光手段２３を取り付ける。図示しないが、電気回路１１が左右両方に取り付けられている場合は、両方のヨロイ６の内部に発光素子２２、両方の可変焦点レンズ１に導光手段２３を取り付ける。導光手段２３の取り付け位置は、ヨロイ６と密着しているリム３と可変焦点レンズ１の接続部から出て、視力矯正領域外のレンズ外周付近、さらには使用中に判断しやすい下側に向かって取り付けられるとよい。
【００２６】
例えば、導光手段２３には、光を反射・拡散させるための加工を施した導光板や、可変焦点レンズ１が持つ屈折率より高い屈折率を持つコアを設けた光導波路を用いるとよい。また、光導波路の替わりに光ファイバを埋め込んでも良い。
【００２７】
発光素子２２と導光手段２３を用いた表示部１０の動作説明をおこなう。発光素子２２には、例えば発光ダイオードを用いる。電池切れと判断した場合には、残量検出回路１６から発光素子２２を発光させるためのパルスを出力する。発光素子２２から発した光は、導光手段２３を通り可変焦点レンズ１の一部または全体を光らせることができる。導光手段２３は透明または半透明であるため視界の邪魔になりにくく、発光する範囲は広いため電池切れが判断しやすい。
【００２８】
（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２における電子眼鏡の電気回路ブロック図を示す。実施の形態1の構成と異なるところは、残量検出回路１６に残量比較回路２４とパルス出力部２５を設けた点である。
【００２９】
図１０において、二次電池２６は制御回路部１４に電源を供給している。制御回路部１４は、駆動パルス生成回路１５、残量検出回路１６、残量比較回路２４、パルス出力部２５で構成されている。駆動パルス生成回路１５は、可変焦点レンズ１を駆動するためのパルスを生成する回路である。駆動パルスの電圧と周期を可変するために、例えば電圧変換回路や分周回路を含んでいる。二次電池２６の残量を検出する残量検出回路１６は、検出した値と所定値との差分値を演算する残量比較回路２４と電気的に接続されている。この差分値に応じて周期を変えたパルスを出力するパルス出力部２５が表示部１０に接続されている。
【００３０】
図１１は、本発明の実施の形態２における電子眼鏡の電池切れ警告動作のフローチャート図を示す。本実施例では、二次電池２６にはリチウムイオン二次電池を用い、三段階の警告表示を用いて動作説明をおこなう。Ｖｒは電池残量、Ｖｐ１、Ｖｐ２、Ｖｐ３は三段階の所定値、Ｖｄは差分値を表す。図１２に一般的なリチウムイオン二次電池放電特性を示す。この放電特性により、例えば、Ｖｐ１＝３．１Ｖ、Ｖｐ２＝３．２５Ｖ、Ｖｐ３＝３．４Ｖと設定する。図１３は、本実施例の警告表示タイミング図を示す。Ｔｉはインターバル期間、Ｔｖは発光期間とする。
【００３１】
残量検出回路１６には、例えば、Ａ／Ｄコンバータを用いてＶｒを一定の周期で検出する（Ｓ１１）。残量比較回路２４には、例えば、コンパレータを用いてＶｒとＶｐ１、Ｖｐ２、Ｖｐ３を比較し、各所定値に応じてＶｄは‘Ｈ’か‘Ｌ’を出力する（Ｓ１２、Ｓ１７、Ｓ１９）。
【００３２】
最初に、ＶｒとＶｐ１を比較する（Ｓ１２）。Ｖｒ＝Ｖｐ１ならＶｄ＝‘Ｈ’、Ｖｒ＞Ｖｐ１ならＶｄ＝‘Ｌ’とする。Ｖｄ＝‘Ｈ’なら、例えば、Ｔｉ＝０ｓとし、数秒間連続的に発光させる警告Ａで警告表示をおこなう（Ｓ１３）。この警告は最終警告表示であるため、そのまま電子眼鏡を動作させ続けると電池切れとなる（Ｓ１６）。Ｖｄ＝‘Ｌ’なら、ＶｒとＶｐ２を比較する（Ｓ１７）。Ｖｒ＝Ｖｐ２ならＶｄ＝‘Ｈ’、Ｖｒ＞Ｖｐ２ならＶｄ＝‘Ｌ’とする。Ｖｄ＝‘Ｈ’なら、例えば、警告Ｂ（Ｔｖ＝Ｔｉのタイミング）で発光部１０を発光させて警告表示して（Ｓ１８）、Ｓ１１へ戻る。Ｖｄ＝‘Ｌ’なら、ＶｒとＶｐ３を比較する（Ｓ１９）。Ｖｄ＝‘Ｈ’なら、例えば、警告Ｃ（Ｔｖ＜＜Ｔｉのタイミング）で発光部１０を発光させて警告表示して（Ｓ２０）、Ｓ１１へ戻る。Ｖｄ＝‘Ｌ’なら、警告表示しないでＳ１１へ戻る。
【００３３】
本実施例では、異なる警告の表示方法を発光のインターバル期間を調整することでおこなったが、例えば、表示部１０を２つ以上用いてレベル表示してもよい。また、表示部１０に２種類以上の色を用いることにより、残量に応じて色の組み合わせを変えて多色表示することができる。
【００３４】
以上のように、実施の形態２においては、残量検出回路１６に電池残量と所定値との差分値を演算する残量比較回路２４と、差分値に応じて周期を変えたパルスを出力するパルス出力部２５を備えることにより、電池残量を段階的に知らせることで、電池交換や充電への対応がとりやすくなる。
【００３５】
また、実施の形態２では、最終警告表示後も電池交換や充電をせずに電子眼鏡を動作させ続けた場合は、電池切れが発生して視界不良が生じる可能性がある。そこで、スイッチ１２の状態（ＯＮ／ＯＦＦ）にかかわらず、可変焦点レンズ１への駆動パルスの供給を止める。制御回路部１４が駆動できなくなるまでは、スイッチ１２がＯＮになる度に警告表示をおこなう。
【００３６】
特に、使用者が車の運転中等に、突然電池切れにより電子眼鏡の機能が停止すると非常に危険であるので、本発明による電池切れが警告機能は使用者の安全を図る上で有用である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明にかかる電子眼鏡は、着用者に安全でかつ容易に電池の消耗を知らせる表示手段を有し、電子眼鏡に使用される充電式電池の電池残量警告表示として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態１における電子眼鏡の概略図
【図２】本発明の実施の形態１における電子眼鏡の側面図
【図３】本発明の実施の形態１における電子眼鏡の電気回路ブロック図
【図４】本発明の実施の形態１における電子眼鏡の電池切れ警告動作のフローチャート
【図５】本発明の実施の形態１における電子眼鏡の表示部の構成図
【図６】本発明の実施の形態１における電子眼鏡の表示部の別の構成図
【図７】本発明の実施の形態１における電子眼鏡の表示部の別の構成図
【図８】本発明の実施の形態１における電子眼鏡の表示部の別の構成図
【図９】本発明の実施の形態１における電子眼鏡の表示部の別の構成図
【図１０】本発明の実施の形態２における電子眼鏡の電気回路ブロック図
【図１１】本発明の実施の形態２における電子眼鏡の電池切れ警告動作のフローチャート
【図１２】リチウムイオン二次電池放電特性を示す図
【図１３】本発明の実施の形態２における電子眼鏡の警告表示タイミング図
【符号の説明】
【００３９】
１  可変焦点レンズ
２  フレーム
３  リム
４  ブリッジ
５  テンプル
６  ヨロイ
７  ヒンジ
８  モダン
９  ノーズパッド
１０  表示部
１１  電気回路
１２  スイッチ
１３  電池
１４  制御回路
１５  駆動パルス生成回路
１６  残量検出回路
１７  発光体
１８  透明電極
１９  液晶素子
２０  薄膜ＥＬ素子
２１  ＥＬケーブル
２２  発光素子
２３  導光手段
２４  残量比較回路
２５  パルス出力部
２６  二次電池
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2009180863.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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