JP5551587B2 - Variable focus lens, liquid crystal lens, and apparatus for stimulating eyes using the same - Google Patents

Description

本発明は、主に液晶レンズとして構成される焦点を可変とする可変焦点レンズに関する。   The present invention relates to a variable focus lens that is mainly configured as a liquid crystal lens and has a variable focus.

様々な分野に応用されている液晶の応用分野の１つに、レンズがある。液晶レンズと呼ばれるそのレンズは、その配向の状態によって屈折率が変わるという液晶が持つ性質を利用するものとなっている。光の透過方向に対して垂直に配された液晶層を、光の透過方向に対して垂直な方向における部分毎に配向の状態が異なるように制御することによって、例えば、均一な厚さの液晶であっても、レンズの如き性質を持つようにすることができる。
かかる液晶レンズは、液晶の配向の状態を変化させることで、レンズの性質（例えば、焦点距離）を変化させたり、レンズとしての性質を持たせたり失わせたりすることができるという大きな特徴がある。つまり、液晶レンズは可変焦点レンズとして機能する。
この特徴は、透明なガラスや樹脂に凸又は凹の形状を与えて作られる、その性質が固定されている古典的なレンズとは一線を画すものであり、その製品化が望まれている。
従来の液晶レンズは、例えば、以下のように構成されている。
従来の液晶レンズのうち、あるタイプのものは、平行に配された２枚の透明な板と、それら２枚の板に沿って（例えば、板の内側に）設けられたそれらの間に電圧を印加するための透明電極と、２枚の板の間に充填された液晶層と、を備える。一般的には、２枚の板はともに矩形とされる。２つの透明電極はともに、一般的には２枚の板と同じ大きさ、形状とされるが、それらのうちの少なくとも一方に、多くの場合は円形の開口が設けられる。このような透明電極を用いた場合、２つの透明電極の間に所定の電位差を与えると、透明電極の開口の中心に生じる電界が最も弱くなり、透明電極の開口の縁に生じる電界が最も強くなるため、透明電極の開口の中心から外側にかけて、電界の強弱が生じる。その電界の分布に基づいて、２枚の板の間に充填された液晶層中の液晶は部位により配向の状態を変えるため、上述の液晶レンズは、レンズとしての機能を有することになる。
従来の液晶レンズのうち、他のタイプのものは、平行に配された２枚の透明な板と、２枚の板に沿って層状に設けられた、それらの間に電圧を印加するための透明電極と、２枚の板の間に充填された液晶層と、を備える。一般的には、２枚の板はともに矩形とされる。２枚の板のうちの一方は平らな板状であり、例えばその内側に、層状の透明電極が設けられる。２枚の板のうちの他方は、例えばその中央に外側に向かって膨らむドーム型の凸部を有しており、他方の透明電極はその凸部及び凸部の周辺に沿って配される（この場合、凸部を有する板に沿う透明電極は、凸部の表面を含む板の外側に設けられる。）。このような透明電極を用いた場合、２つの透明電極の間に所定の電位差を与えると、ドーム型の部材の頂点に近い部分ほど２つの透明電極間の距離が大きくなるため、ドーム型の部材の頂点から裾野の方向に向けて、透明電極間に生じる電界が大きくなることになる。その電界の分布に基づいて、２枚の板の間に充填された液晶層中の液晶は部位により配向の状態を変えるため、上述の液晶レンズは、レンズとしての機能を有することになる。
これら液晶レンズはともに、一応の成功を収めてはいるものの、改良すべき点がないわけではない。
前者の液晶レンズでは、透明電極の少なくとも一方に開口を設けることとしているが、かかる開口の内側に位置する液晶層には、それに電位差を与える透明電極が近接しては存在しないため（液晶層のうち開口の内側に位置する部分は、両側から透明電極に挟まれていない。）、開口が大きい場合、開口の縁から開口の中心にかけての電界の勾配を、所望の状態に保つのが難しい。両透明電極間に作る電位差を大きくすれば、かかる電界の勾配を好ましい範囲に保つことができるかもしれないが、開口が大きくなればなるほど両透明電極間に印加すべき電位差が大きくなるため、前者の液晶レンズでは応用分野に制限が生じやすい。また、両透明電極間に与える電位差を大きくする場合には、高電圧を発生させるための電源が必要となるためコスト的に難があり、また、安全性の面でもやや難がある。これらも、また、液晶レンズの応用分野の制限に繋がり易い。
凸部を有する液晶レンズも、両透明電極間に印加すべき電位差が大きいという難点がある上、凸部の存在によりその全体的な厚さが大きくなりがちである。
つまり、従来の液晶レンズには、形状、大きさについての規制が大きく、また、全体の面積に比べてレンズとして機能しない部分の割合が大きく、また、液晶レンズの面積の割りに低電圧で駆動させることが難しいという不具合がある。
液晶レンズの他にも、液晶レンズの液晶を、電界の分布に応じて部位によりその屈折率を変える所定の物質（その一例として、電気光学結晶、例えば、ＫＴＮ（タンタル酸ニオブ酸カリウム、ＫＴａ１−ｘＮｂｘ０３）を挙げることができる。）に置換えることにより、より一般的な可変焦点レンズを得ることも可能であるが、そのような可変焦点レンズであっても、液晶レンズに存する上述の如き不具合が存在する点については同じである。
特開２００５−９２００９ 特開２００６−３１３２４８ 液晶分子配向効果と新規光学デバイスへの応用（秋田大学電気電子工学科 佐藤 進／２００６年日本液晶学会討論会） One of the application fields of liquid crystal applied to various fields is a lens. The lens, called a liquid crystal lens, utilizes the property of liquid crystal that the refractive index changes depending on the orientation state. By controlling the liquid crystal layer arranged perpendicular to the light transmission direction so that the alignment state is different for each portion in the direction perpendicular to the light transmission direction, for example, a liquid crystal of uniform thickness Even so, it can have a lens-like property.
Such a liquid crystal lens has a great feature that the property of the lens (for example, focal length) can be changed, or the property as a lens can be given or lost by changing the alignment state of the liquid crystal. . That is, the liquid crystal lens functions as a variable focus lens.
This feature is different from a classic lens made by giving a convex or concave shape to transparent glass or resin and fixing its properties, and its commercialization is desired.
A conventional liquid crystal lens is configured as follows, for example.
Among conventional liquid crystal lenses, a certain type includes two transparent plates arranged in parallel and a voltage between them provided along the two plates (for example, inside the plate). And a liquid crystal layer filled between two plates. In general, the two plates are both rectangular. Both of the two transparent electrodes are generally the same size and shape as the two plates, but at least one of them is often provided with a circular opening. When such a transparent electrode is used, if a predetermined potential difference is applied between the two transparent electrodes, the electric field generated at the center of the transparent electrode opening becomes the weakest and the electric field generated at the edge of the transparent electrode opening is the strongest. Therefore, the strength of the electric field is generated from the center of the opening of the transparent electrode to the outside. Based on the distribution of the electric field, the liquid crystal in the liquid crystal layer filled between the two plates changes the alignment state depending on the part, and thus the above-described liquid crystal lens has a function as a lens.
Among the conventional liquid crystal lenses, the other type is provided with two transparent plates arranged in parallel and a layer formed along the two plates for applying a voltage between them. A transparent electrode and a liquid crystal layer filled between the two plates. In general, the two plates are both rectangular. One of the two plates has a flat plate shape, and, for example, a layered transparent electrode is provided on the inside thereof. The other of the two plates has, for example, a dome-shaped convex portion that bulges outward at the center thereof, and the other transparent electrode is disposed along the periphery of the convex portion and the convex portion ( In this case, the transparent electrode along the plate having the convex portion is provided outside the plate including the surface of the convex portion. When such a transparent electrode is used, if a predetermined potential difference is applied between the two transparent electrodes, the distance between the two transparent electrodes becomes larger in the portion closer to the apex of the dome-shaped member. The electric field generated between the transparent electrodes increases from the apex to the base. Based on the distribution of the electric field, the liquid crystal in the liquid crystal layer filled between the two plates changes the alignment state depending on the part, and thus the above-described liquid crystal lens has a function as a lens.
Both of these liquid crystal lenses have had some success, but are not without their improvements.
In the former liquid crystal lens, an opening is provided in at least one of the transparent electrodes. However, the liquid crystal layer located inside the opening does not have a transparent electrode that gives a potential difference in the vicinity thereof (the liquid crystal layer has Of these, the portion located inside the opening is not sandwiched between the transparent electrodes from both sides.) When the opening is large, it is difficult to maintain the desired electric field gradient from the edge of the opening to the center of the opening. If the potential difference created between the transparent electrodes is increased, the gradient of the electric field may be maintained within a preferable range. However, the larger the opening, the greater the potential difference to be applied between the transparent electrodes. The liquid crystal lens tends to be limited in application fields. In addition, when the potential difference applied between the transparent electrodes is increased, a power source for generating a high voltage is required, which is difficult in terms of cost and somewhat difficult in terms of safety. These also tend to lead to limitations in the application field of liquid crystal lenses.
A liquid crystal lens having a convex portion has a drawback that a potential difference to be applied between both transparent electrodes is large, and the overall thickness tends to increase due to the presence of the convex portion.
In other words, the conventional liquid crystal lens has large restrictions on the shape and size, and the ratio of the part that does not function as a lens is larger than the total area, and it is driven at a low voltage relative to the area of the liquid crystal lens. There is a problem that it is difficult to do.
In addition to the liquid crystal lens, the liquid crystal of the liquid crystal lens may be a predetermined substance that changes its refractive index depending on the site according to the electric field distribution (for example, an electro-optic crystal such as KTN (potassium niobate tantalate, KTa1- xNbx03) can be obtained, and a more general variable focus lens can be obtained by substituting with x). However, even with such a variable focus lens, the above-described defects existing in the liquid crystal lens can be obtained. The same is true for the existence of.
JP2005-92009 JP 2006-313248 A Liquid crystal molecular alignment effect and its application to new optical devices (Akita University Department of Electrical and Electronic Engineering Susumu Sato / 2006 Japanese Liquid Crystal Society discussion)

本発明は、形状、大きさについての規制が小さく、全体の大きさに比べてレンズとして機能しない部分の割合が小さく、また、大きくとも従来より低電圧で駆動させることのできる液晶レンズを初めとする可変焦点レンズを提供することを、その主な課題とする。   The present invention starts with a liquid crystal lens in which the restriction on the shape and size is small, the proportion of the portion that does not function as a lens is small compared to the overall size, and at most it can be driven at a lower voltage than in the past. The main problem is to provide a variable focus lens.

上述の課題を解決するために、本願発明者は、以下の液晶レンズを提案する。
その液晶レンズは、所定の間隔をおいて配された２枚の透明な板と、前記２枚の板に沿って前記板のそれぞれと対にして設けられた２つの透明電極と、前記２つの透明電極の間に配された液晶層と、前記２つの透明電極に挟まれた空間に設けられている、前記２枚の透明電極の面方向に誘電率分布を与える誘電率分布形成手段と、を備えており、前記２つの透明電極の間に電圧を印加した場合に、前記誘電率分布形成手段に従って生じる電界分布によって、前記液晶層に屈折率分布が生じるようになっている、液晶レンズである。
この液晶レンズでは、２枚の透明電極の面方向に誘電率分布を与える誘電率分布形成手段を、前記２つの透明電極に挟まれた空間に設けることとしている。そして、誘電率分布形成手段によって形成される誘電率の変化に従って透明電極間に電位差を与えたときに透明電極間に形成される電界の分布により、前記液晶層の場所毎における屈折率分布が異なるものとされるようになっている。つまり、本発明による液晶レンズは、２つの透明電極のどちらにも開口がなくても、或いは、２つの透明電極が平行であり且つ２つの透明電極のどの部分でも透明電極間の距離が一定だとしても、両透明電極間に電位差を形成した場合、上述の誘電率の変化によって、２枚の透明な板の間に生じる電界を、板の場所によって変化させることができ、それにより液晶層の場所によって液晶の配向状態を変化させられるようになる。このような本発明による液晶レンズは、従来技術の如く透明電極に孔を空けたり、板に凸部を設けたりすることが不要となり、両透明電極間の距離を両透明電極のすべての範囲で小さく保ち得るものとなるため、透明電極間に与える電位差を小さくすることができる。
即ち、本発明の液晶レンズは、形状、大きさについての規制が小さく、全体の大きさに比べてレンズとして機能しない部分の割合が小さく、また、少なくとも従来よりも低電圧で駆動させることのできるものとなる。
上述の発明は、それが持つ液晶レンズを可変焦点レンズに置換えることにより、より一般化することができる。つまり、上述の発明では、それらが持っていた液晶層を、２つの透明電極の間に電圧を印加した場合に、屈折率分布が生じるようになっている、２つの透明電極の間に配された所定の物質による層に置換えることが可能である。
そのような場合、上述の発明は、所定の間隔をおいて配された２枚の透明な板と、前記２枚の板に沿って前記板のそれぞれと対にして設けられた２つの透明電極と、前記２つの透明電極の間に配された所定の物質による層と、前記２つの透明電極に挟まれた空間に設けられている、前記２枚の透明電極の面方向に誘電率分布を与える誘電率分布形成手段と、を備えており、前記２つの透明電極の間に電圧を印加した場合に、前記誘電率分布形成手段に従って生じる電界分布によって、前記層に屈折率分布が生じるようになっている、可変焦点レンズとすることができる。
以上説明した本発明は、以下のようなバリエーションを持ちうる。
なお、以下の説明では、説明を具体的なものとするために、可変焦点レンズが液晶レンズであるという前提で記述を行なうが、液晶レンズの液晶を上述の如き「所定の物質」に置換えることは可能であり、そのような「所定の物質」を有する可変焦点レンズを液晶レンズに代えて持つ発明もが以下の説明で開示されていることは、当業者であれば当然に理解できるであろう。つまり、以下の説明における「液晶層」は「層」と、「液晶レンズ」は「可変焦点レンズ」と読み替えることが可能である。 本発明の液晶レンズに用いられる板は平らな板でもよいが、必ずしも平らな板である必要はない。例えば、板は、湾曲していてもよい。また、本発明の液晶レンズに用いられる板の少なくとも一方の面には、凹凸があってもよい。２枚の板は、略平行に配されるが、完全に平行でなくともよい。２枚の板がともに平らな板で、凹凸がなく、且つ互いに完全に平行であれば、液晶レンズを薄くすることが可能となる。
本発明における誘電率分布形成手段が形成する誘電率の分布は、液晶レンズが持つべき目的に応じて適当に選択すればよい。誘電率の変化は、例えば、板の形状（形状次第で板自体がレンズとして機能する場合も想定できる。）、液晶レンズと組合される他の光学系との兼ね合いで設計すればよい。
例えば、本発明における前記誘電率分布形成手段が与える誘電率分布は、例えば２つの前記透明電極に電圧を印加しているときに前記２枚の板に垂直に入射した場合の光の屈折率が、光軸を中心として漸増するか又は漸減するようなものとされていてもよい。このようにすれば、液晶レンズをレンズとして機能させ易くなる。この場合、前記誘電率分布形成手段が与える誘電率分布は、同心円状の分布となっていてもよい。このようにすれば、液晶レンズをレンズとして更に機能させ易くなる。
本発明における誘電率分布形成手段は、誘電率分布を形成できるのであれば具体的な構成は不問である。例えば、前記誘電率分布形成手段は、その粒径が前記液晶レンズの透明度に影響を与えない程度とされた誘電体の粉末の濃度の分布によって形成されていてもよい。
前記誘電体は、どのようなものでもよいが、例えば、チタン酸バリウムとすることができる。
前記誘電体の粒径は、前記液晶レンズの透明度（多くの場合、可視光に対する透明度）に影響を与えない程度であればよいが、例えば、その直径がμｍ以下のオーダーであればよいと考えられる。
前記誘電率分布形成手段は、層状であってもよい。この場合の『層状』という文言には、全体として連続である層の他、全体として不連続な層をも含むものとする。全体として不連続な層とは、例えば、層の一部に抜けがある場合、層が散点状である場合である。
本発明では、上述した誘電率分布形成手段は、既に述べたように、２つの透明電極に挟まれた空間内に設けられていればよい。なお、本願で『２つの透明電極に挟まれた空間内』という文言には、２つの透明電極に挟まれた空間に加え、２つの透明電極のその空間に臨む面をも含むものとする。
本発明では、２つの透明電極は、２枚の板のそれぞれと対とされる。つまり、本発明には、板と透明電極の組が２対ある。これら２対の板と透明電極の組はともに、板が内側透明電極が外側という位置関係にあってもよく、その逆の位置関係にあってもよい（なお、本願で『外側』という文言は、液晶層の厚さ方向の中心から遠い側を意味する）。２対の板と透明電極の組の双方で、透明電極と板の位置関係（内外の位置関係）が同じである必要性は存在しない。
透明電極は、板に沿って設けられるが、板と必ずしも密着している必要はない。透明電極と板の間に他の部材が存在していてもよい。
対になった板と透明電極の位置関係にもよるが、本発明における誘電率の変化は、以下に例示する場所に設けることができる。
２対の前記板と前記透明電極のうちの一対に含まれる前記板の外側に当該板と対にされた前記透明電極が設けられている場合、前記誘電率分布形成手段は、当該透明電極の内側の面に設けられていてもよい。
２対の前記板と前記透明電極のうちの一対に含まれる前記板の外側に当該板と対にされた前記透明電極が設けられている場合、前記誘電率分布形成手段は、当該透明電極と対にされた前記板に設けられていてもよい。この場合、誘電率分布形成手段は、２対の前記板と前記透明電極のうちの一対に含まれる前記板のどの部分（例えばその内部）に設けられていてもよいが、２対の前記板と前記透明電極のうちの一対に含まれる前記板の少なくとも一方の面に設けられていてもよい。
２対の前記板と前記透明電極のうちの一対に含まれる前記板の外側に当該板と対にされた前記透明電極が設けられている場合、前記誘電率分布形成手段は、当該透明電極の内側（例えば、当該透明電極と当該透明電極と対にされた前記板との間、或いは当該透明電極と対にされた前記板の内側）に設けられた透明な透明層に設けられていてもよい。透明層がある場合、誘電率分布形成手段は、透明層のどの部分（例えばその内部）に設けられていてもよいが、前記誘電率分布形成手段は、前記透明層の少なくとも一方の面に設けられていてもよい。
２対の前記板と前記透明電極のうちの一対に含まれる前記板の内側に当該板と対にされた前記透明電極が設けられている場合には、前記誘電率分布形成手段は、当該透明電極の内側の面に設けられていてもよい。
２対の前記板と前記透明電極のうちの一対に含まれる前記板の内側に当該板と対にされた前記透明電極が設けられている場合には、前記誘電率分布形成手段は、当該透明電極の内側に設けられた透明な透明層に設けられていてもよい。透明層がある場合、誘電率の変化は透明層のどの部分（例えばその内部）に設けられていてもよいが、前記誘電率分布形成手段は、前記透明層の少なくとも一方の面に設けられていてもよい。
なお、誘電率の変化は、２対ある板と透明電極（と、場合によっては透明層）からなる組の双方に設けられていてもよい。
透明電極の内側の面に誘電率分布形成手段が設けられる場合、前記誘電率分布形成手段は、前記透明電極の内側の面に、その粒径が前記液晶レンズの透明度に影響を与えない程度とされた誘電体の粉末の濃度の分布を設けることによって、誘電率分布を形成するようなものとすることができる。
板の表面に前記誘電率分布形成手段が設けられる場合、前記誘電率分布形成手段は、前記板の少なくとも一方の面に、その粒径が前記液晶レンズの透明度に影響を与えない程度とされた誘電体の粉末の濃度の分布を設けることによって、誘電率分布を形成するようなものとすることができる。
透明層の表面に誘電率分布形成手段が設けられる場合、前記誘電率分布形成手段は、前記透明層の少なくとも一方の面に、その粒径が前記液晶レンズの透明度に影響を与えない程度とされた誘電体の粉末の濃度の分布を設けることによって、誘電率分布を形成するようなものとすることができる。
板、透明電極、透明層などの所定の物の表面に誘電体の粉末を分布させる場合には、何らかのバインダに誘電体の粉末を混入したインク様のものを用いて印刷を行うことで、その所定の物の表面に誘電体の粉末の濃度の分布を作ることができる。印刷の技術は、高度に完成しているので、板、透明電極、透明層等の表面に誘電体の粉末の濃度分布を作るには大きな困難はない。
本願の液晶レンズは、様々な分野での応用が期待されるが、例えば、以下のような眼へ刺激を与えるための装置（以下、単に「刺激装置」という場合がある。）への応用が期待される。
その眼へ刺激を与えるための装置は、所定の間隔をおいて配された２枚の透明な板、前記２枚の板に沿って前記板のそれぞれと対にして設けられた２つの透明電極、前記２つの透明電極の間に配された液晶層、前記２つの透明電極に挟まれた空間に設けられている、前記２枚の透明電極の面方向に誘電率分布を与える誘電率分布形成手段、前記２つの透明電極の間に所望の電圧を印加する電圧印加手段、を有し、前記２つの透明電極の間に電圧を印加した場合に、前記誘電率分布形成手段に従って生じる電界分布によって、前記液晶層に屈折率分布が生じるようになっている、液晶レンズと、前記液晶レンズの前記板を、ユーザの眼の前方に固定するための固定手段と、を備えている。
そして、この装置における前記電圧印加手段は、時間の経過にしたがって自動的に前記透明電極の間に印加される電圧を変化させるようになっている。
この刺激装置では、電圧印加手段が透明電極の間に印加される電圧を変化させることで、液晶レンズの焦点を自動的に変化させることができるようになる。それにより、この眼の刺激装置を身につけ、眼の前方にある液晶レンズを通して外部を見ることになるユーザは、液晶レンズの焦点の自動的な変化によって、強制的に眼の焦点を変化させられることになる。これは、遠視、近視等の予防に有用であると考えられる。
なお、この装置は、液晶レンズを両眼用に２つ備えていてもよいし、片眼用に１つだけ備えていてもよい。
眼へ刺激を与えるための上述の装置の液晶レンズも、より一般的な可変焦点レンズに置き換え可能である。
その場合における眼へ刺激を与えるための装置は、所定の間隔をおいて配された２枚の透明な板、前記２枚の板に沿って前記板のそれぞれと対にして設けられた２つの透明電極、前記２つの透明電極の間に配された所定の物質による層、前記２つの透明電極に挟まれた空間に設けられている、前記２枚の透明電極の面方向に誘電率分布を与える誘電率分布形成手段、前記２つの透明電極の間に所望の電圧を印加する電圧印加手段、を有し、前記２つの透明電極の間に電圧を印加した場合に、前記誘電率分布形成手段に従って生じる電界分布によって、前記層に屈折率分布が生じるようになっている、可変焦点レンズと、前記可変焦点レンズの前記板を、ユーザの眼の前方に固定するための固定手段と、を備えており、前記電圧印加手段は、時間の経過にしたがって自動的に前記透明電極の間に印加される電圧を変化させるようになっている、眼へ刺激を与えるための装置となる。In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor proposes the following liquid crystal lens.
The liquid crystal lens includes two transparent plates arranged at a predetermined interval, two transparent electrodes provided in pairs with each of the plates along the two plates, and the two A liquid crystal layer disposed between the transparent electrodes, and a dielectric constant distribution forming means for providing a dielectric constant distribution in a plane direction of the two transparent electrodes, provided in a space sandwiched between the two transparent electrodes; A liquid crystal lens in which a refractive index distribution is generated in the liquid crystal layer by an electric field distribution generated according to the dielectric constant distribution forming means when a voltage is applied between the two transparent electrodes. is there.
In this liquid crystal lens, dielectric constant distribution forming means for providing a dielectric constant distribution in the surface direction of two transparent electrodes is provided in a space between the two transparent electrodes. The refractive index distribution at each location of the liquid crystal layer varies depending on the distribution of the electric field formed between the transparent electrodes when a potential difference is applied between the transparent electrodes according to the change in the dielectric constant formed by the dielectric constant distribution forming means. It is supposed to be a thing. That is, the liquid crystal lens according to the present invention has no opening in either of the two transparent electrodes, or the two transparent electrodes are parallel and the distance between the transparent electrodes is constant in any part of the two transparent electrodes. However, when a potential difference is formed between the transparent electrodes, the electric field generated between the two transparent plates can be changed depending on the location of the liquid crystal layer due to the change in the dielectric constant described above. The alignment state of the liquid crystal can be changed. In such a liquid crystal lens according to the present invention, it is not necessary to make a hole in the transparent electrode or provide a convex part on the plate as in the prior art, and the distance between the two transparent electrodes can be set within the entire range of both transparent electrodes. Since it can be kept small, the potential difference applied between the transparent electrodes can be reduced.
That is, the liquid crystal lens of the present invention has less restrictions on the shape and size, the proportion of the portion that does not function as a lens is smaller than the overall size, and can be driven at least at a lower voltage than in the past. It will be a thing.
The above-described invention can be more generalized by replacing the liquid crystal lens of the invention with a variable focus lens. In other words, in the above-described invention, the liquid crystal layer that they have is disposed between two transparent electrodes that are configured to generate a refractive index distribution when a voltage is applied between the two transparent electrodes. It is possible to replace the layer with a predetermined substance.
In such a case, the above-described invention includes two transparent plates arranged at a predetermined interval, and two transparent electrodes provided in pairs with each of the plates along the two plates. And a layer of a predetermined substance disposed between the two transparent electrodes, and a dielectric constant distribution in a plane direction of the two transparent electrodes provided in a space sandwiched between the two transparent electrodes. And a dielectric constant distribution forming means for providing a refractive index distribution in the layer by an electric field distribution generated according to the dielectric constant distribution forming means when a voltage is applied between the two transparent electrodes. Therefore, it can be a variable focus lens.
The present invention described above can have the following variations.
In the following description, the description will be made on the assumption that the variable focus lens is a liquid crystal lens in order to make the description concrete, but the liquid crystal of the liquid crystal lens is replaced with the “predetermined substance” as described above. It is possible for those skilled in the art to understand that an invention having a variable focus lens having such a “predetermined substance” instead of a liquid crystal lens is also disclosed in the following description. I will. That is, in the following description, “liquid crystal layer” can be read as “layer”, and “liquid crystal lens” can be read as “variable focus lens”. The plate used in the liquid crystal lens of the present invention may be a flat plate, but is not necessarily a flat plate. For example, the plate may be curved. Further, at least one surface of the plate used in the liquid crystal lens of the present invention may be uneven. The two plates are arranged substantially in parallel, but may not be completely parallel. If the two plates are both flat, have no irregularities, and are completely parallel to each other, the liquid crystal lens can be made thin.
The dielectric constant distribution formed by the dielectric constant distribution forming means in the present invention may be appropriately selected according to the purpose that the liquid crystal lens should have. The change in the dielectric constant may be designed in consideration of, for example, the shape of the plate (the plate itself may function as a lens depending on the shape) and the other optical system combined with the liquid crystal lens.
For example, the dielectric constant distribution given by the dielectric constant distribution forming means in the present invention is such that the refractive index of light when vertically incident on the two plates when a voltage is applied to two transparent electrodes, for example, , It may be configured to gradually increase or decrease about the optical axis. In this way, the liquid crystal lens can easily function as a lens. In this case, the dielectric constant distribution given by the dielectric constant distribution forming unit may be a concentric circular distribution. This makes it easier to make the liquid crystal lens function as a lens.
The dielectric constant distribution forming means in the present invention is not particularly limited as long as it can form a dielectric constant distribution. For example, the dielectric constant distribution forming means may be formed by a distribution of a concentration of dielectric powder whose particle size does not affect the transparency of the liquid crystal lens.
The dielectric may be any material, for example, barium titanate.
The particle size of the dielectric may be a level that does not affect the transparency of the liquid crystal lens (in many cases, the transparency to visible light). For example, the diameter may be on the order of μm or less. It is done.
The dielectric constant distribution forming means may be layered. The term “layered” in this case includes not only a continuous layer as a whole but also a discontinuous layer as a whole. A discontinuous layer as a whole is, for example, a case where a part of the layer has a gap or a layer that is scattered.
In the present invention, the dielectric constant distribution forming means described above may be provided in a space sandwiched between two transparent electrodes as described above. In the present application, the phrase “in a space sandwiched between two transparent electrodes” includes not only a space sandwiched between two transparent electrodes but also a surface of the two transparent electrodes facing the space.
In the present invention, two transparent electrodes are paired with each of the two plates. That is, the present invention has two pairs of plates and transparent electrodes. Both of these two pairs of plates and transparent electrodes may be in a positional relationship where the inner transparent electrode is on the outer side or vice versa (in this application, the term “outer” Means the side far from the center of the thickness direction of the liquid crystal layer). There is no need for the positional relationship (internal / external positional relationship) between the transparent electrode and the plate to be the same in both of the two pairs of plates and the transparent electrode.
The transparent electrode is provided along the plate, but is not necessarily in close contact with the plate. Other members may exist between the transparent electrode and the plate.
Although it depends on the positional relationship between the paired plates and the transparent electrode, the change in the dielectric constant in the present invention can be provided at the locations exemplified below.
When the transparent electrode paired with the plate is provided outside the plate included in a pair of the two pairs of the plate and the transparent electrode, the dielectric constant distribution forming means It may be provided on the inner surface.
When the transparent electrode paired with the plate is provided outside the plate included in a pair of the two pairs of the plate and the transparent electrode, the dielectric constant distribution forming unit includes the transparent electrode and the transparent electrode. It may be provided on the paired plates. In this case, the dielectric constant distribution forming means may be provided in any part (for example, the inside) of the plate included in a pair of the two pairs of the plate and the transparent electrode. And at least one surface of the plate included in a pair of the transparent electrodes.
When the transparent electrode paired with the plate is provided outside the plate included in a pair of the two pairs of the plate and the transparent electrode, the dielectric constant distribution forming means Even if it is provided on a transparent transparent layer provided inside (for example, between the transparent electrode and the plate paired with the transparent electrode or inside the plate paired with the transparent electrode) Good. When there is a transparent layer, the dielectric constant distribution forming means may be provided in any part of the transparent layer (for example, the inside thereof), but the dielectric constant distribution forming means is provided on at least one surface of the transparent layer. It may be done.
When the transparent electrode paired with the plate is provided inside the plate included in a pair of the two pairs of the plate and the transparent electrode, the dielectric constant distribution forming means It may be provided on the inner surface of the electrode.
When the transparent electrode paired with the plate is provided inside the plate included in a pair of the two pairs of the plate and the transparent electrode, the dielectric constant distribution forming means You may be provided in the transparent transparent layer provided inside the electrode. When there is a transparent layer, the change in dielectric constant may be provided in any part of the transparent layer (for example, the inside), but the dielectric constant distribution forming means is provided on at least one surface of the transparent layer. May be.
The change in dielectric constant may be provided in both a pair of two plates and a transparent electrode (and a transparent layer in some cases).
When the dielectric constant distribution forming means is provided on the inner surface of the transparent electrode, the dielectric constant distribution forming means is arranged on the inner surface of the transparent electrode such that the particle size does not affect the transparency of the liquid crystal lens. By providing a distribution of the concentration of the dielectric powder, a dielectric constant distribution can be formed.
In the case where the dielectric constant distribution forming means is provided on the surface of the plate, the dielectric constant distribution forming means has a particle size on at least one surface of the plate so that the particle size does not affect the transparency of the liquid crystal lens. By providing a distribution of the concentration of the dielectric powder, a dielectric constant distribution can be formed.
When the dielectric constant distribution forming means is provided on the surface of the transparent layer, the dielectric constant distribution forming means has a particle size on at least one surface of the transparent layer so that the particle size does not affect the transparency of the liquid crystal lens. By providing a distribution of the concentration of the dielectric powder, a dielectric constant distribution can be formed.
When distributing dielectric powder on the surface of a predetermined object such as a plate, transparent electrode, transparent layer, etc., printing is performed using an ink-like material in which dielectric powder is mixed in some binder. A distribution of the concentration of the dielectric powder can be created on the surface of a given object. Since the printing technology is highly completed, there is no great difficulty in creating a concentration distribution of dielectric powder on the surface of a plate, transparent electrode, transparent layer or the like.
The liquid crystal lens of the present application is expected to be applied in various fields. For example, the liquid crystal lens may be applied to the following devices for stimulating the eyes (hereinafter sometimes simply referred to as “stimulators”). Be expected.
An apparatus for stimulating the eye includes two transparent plates arranged at a predetermined interval, and two transparent electrodes provided in pairs with the plates along the two plates. A liquid crystal layer disposed between the two transparent electrodes, and a dielectric constant distribution formed in a space sandwiched between the two transparent electrodes to provide a dielectric constant distribution in the plane direction of the two transparent electrodes Means for applying a desired voltage between the two transparent electrodes, and when a voltage is applied between the two transparent electrodes, the electric field distribution generated according to the dielectric constant distribution forming means And a liquid crystal lens in which a refractive index distribution is generated in the liquid crystal layer, and a fixing means for fixing the plate of the liquid crystal lens in front of the user's eyes.
The voltage application means in this apparatus automatically changes the voltage applied between the transparent electrodes as time passes.
In this stimulating device, the focus of the liquid crystal lens can be automatically changed by changing the voltage applied between the transparent electrodes by the voltage applying means. As a result, a user who wears this eye stimulator and sees the outside through the liquid crystal lens in front of the eye can forcibly change the focus of the eye by automatically changing the focus of the liquid crystal lens. It will be. This is considered useful for prevention of hyperopia and myopia.
Note that this apparatus may include two liquid crystal lenses for both eyes or only one for one eye.
The liquid crystal lens of the above-described device for stimulating the eye can also be replaced by a more general variable focus lens.
In this case, the device for stimulating the eye includes two transparent plates arranged at a predetermined interval, and two devices provided in pairs with each of the plates along the two plates. Dielectric constant distribution in the plane direction of the two transparent electrodes provided in a transparent electrode, a layer made of a predetermined substance disposed between the two transparent electrodes, and a space sandwiched between the two transparent electrodes A dielectric constant distribution forming means for applying, a voltage applying means for applying a desired voltage between the two transparent electrodes, and the dielectric constant distribution forming means when a voltage is applied between the two transparent electrodes. A variable-focus lens in which a refractive index distribution is generated in the layer by an electric field distribution generated according to the following: and a fixing means for fixing the plate of the variable-focus lens in front of the user's eye And the voltage applying means is Automatically the adapted to vary the voltage applied between the transparent electrodes, a device for applying a stimulus to the eye with the passage of.

図１は、第１実施形態による液晶レンズの構成を示す斜視図である。
図２は、図１に示した液晶レンズの透明電極の一面を概念的に示す平面図である。
図３は、変形例１による液晶レンズの構成を示す斜視図である。
図４は、変形例２による液晶レンズの構成を示す斜視図である。
図５は、変形例３による液晶レンズの構成を示す斜視図である。
図６は、変形例４による液晶レンズの構成を示す斜視図である。
図７は、第２実施形態による眼へ刺激を与えるための装置の構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the liquid crystal lens according to the first embodiment.
FIG. 2 is a plan view conceptually showing one surface of the transparent electrode of the liquid crystal lens shown in FIG.
FIG. 3 is a perspective view illustrating a configuration of a liquid crystal lens according to the first modification.
FIG. 4 is a perspective view showing a configuration of a liquid crystal lens according to the second modification.
FIG. 5 is a perspective view illustrating a configuration of a liquid crystal lens according to the third modification.
FIG. 6 is a perspective view illustrating a configuration of a liquid crystal lens according to the fourth modification.
FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of an apparatus for stimulating an eye according to the second embodiment.

以下、本発明の好ましい第１、第２実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、両実施形態で共通する事項には共通の符号を付すこととし、共通する説明は省略することにする。
≪第１実施形態≫
図１に、第１実施形態における液晶レンズ１００Ａを示す。
この液晶レンズ１００Ａは、２枚の透明な板１０を有している。この実施形態の透明な板１０は、必ずしもこの限りではないが、厚さが均一な、平らな板とされている。この実施形態では、これら板１０は、ガラス製であるが、例えば、アクリルなどの樹脂製とすることができる。この実施形態では、２枚の透明な板１０は同形状の矩形であり、互いに平行とされている。
２枚の透明な板１０それぞれの内側には、透明電極２０が設けられている。透明電極２０は、公知のものでよく、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）、酸化亜鉛、酸化スズなどを材料として形成されている。透明電極２０は、スパッタリング法、真空蒸着法、ゾル・ゲル法、クラスタービーム蒸着法、ＰＬＤ法などの公知の方法で、この実施形態では板１０の内側の面に密着させた状態で設けられている。
２枚の板１０の間には、液晶層３０が設けられている。この実施形態では、２枚の板１０の間に、透明電極２０を介して液晶層３０が設けられている。必ずしもこの限りではないが、この実施形態では、液晶層３０は、それが位置する部分における電界の大きさが大きくなる程、その部分の液晶の配向の程度が大きくなり、屈折率が小さくなるようなものとされている。なお、この実施形態で使用する液晶は、サーモトロピック液晶であり、より詳細には、誘電異方性が正のネマティック液晶である。
もっとも、その名前にも関わらず、液晶層３０は必ずしも液晶で構成されている必要はなく、２つの透明電極２０の間に電圧を印加した場合に、電界に応じた屈折率分布を生じるような性質を持つ所定の物質により構成されていればよい。そのような物質で作られた層の一例が液晶で作られた液晶層であり、他の例が電気光学結晶、例えば、ＫＴＮ（タンタル酸ニオブ酸カリウム、ＫＴａ１−ｘＮｂｘ０３）により作られた電気工学結晶層である。
透明電極２０は、外部の電源回路４０とケーブル４１で接続されている。電源回路４０は、２つの透明電極２０の間に所望の電位差を印加できるようなものになっている。
この実施形態では、両透明電極２０が、板１０の内側にあるため、透明電極２０の内側の面に、誘電率を変化させるための工夫を行ってある。
その工夫とは、以下のようなものである。
この実施形態では、２つの透明電極２０のうちの一方の内側の面に、平面視した場合の透明電極２０の中心を中心とし、同心円状の濃度分布を有するようにして、誘電体の粉末が付着させられている。
誘電体としては、例えば、Ｒｏｃｈｅｌｌｅ塩（略称：Ｒ塩）、リン酸２水素カリ（略称：ＫＤＰ）、ＫＤＰの同類物質のヒ酸カリなどの公知のものを用いることができるが、この実施形態では、より汎用されているチタン酸バリウム（略称：ＢＴ）を用いることとしている。
誘電体の粉末の粒径は、液晶レンズ１００Ａの透明度（この実施形態では、可視光に対する透明度）に影響を与えない程度に小さければよいが、この実施形態では、μｍオーダー以下の大きさとし、より詳細にはｎｍのオーダーとしている。つまり、この実施形態における誘電体の粉末は、いわゆるナノ粒子である。
誘電体の透明電極２０への付着は、ポリビニルアルコール等のバインダと、誘電体の粉末とを含むディスパージョンを、インクジェット印刷の装置を用いて透明電極２０の内側の面に印刷することにより行うことができる。
透明電極２０の誘電体が印刷された面の状態を概念的に、図２に示す。図２における破線で示した円で囲まれた範囲に、誘電体の印刷がなされている。円の中心は、上述したように透明電極２０の中心と一致している。円の中心における誘電体の濃度は、この実施形態では、略０である。円の縁における透明電極２０の濃度は、この部分に生じさせるべき屈折率の大きさに応じて決定する。誘電体の濃度は、この実施形態では、円の半径方向で見た場合、円の中心から外側に向けて滑らかに漸増するようになっている。
誘電体の粉末を含むバインダは、必ずしもこの限りではないが、この実施形態では、層状になる。誘電体の粉末を含むバインダは、連続的な層状になっていても不連続な層状になっていても構わないが、この実施形態では、インクジェット式の印刷により、不連続な層状になる。
なお、この実施形態では、２つの透明電極２０のうちの一方の内側の面に設けられる誘電体の濃度分布は、所定の点を中心として、内から外に向けてその濃度が漸増するような同心円状の分布とされているが、これとは逆に、所定の点を中心として内から外に濃度が漸減するような同心円状の分布とすることも可能である。
また、この実施形態では、２つの透明電極２０のうちの一方の内側の面に、上述した如き誘電体の粉末による濃度分布を形成することとしたが、２つの透明電極２０の双方の内側の面に、上述の如き誘電体の粉末による濃度分布を形成してもよい。もっとも、２つの透明電極２０の双方の内側の面に、上述の如き誘電体の粉末による濃度分布を形成する場合には、透明電極２０の内側の面に形成する誘電体の粉末による濃度分布の態様は、必ずしも同じである必要はない。
この実施形態の液晶レンズ１００Ａは、以下のように動作する。
まず、液晶レンズ１００Ａに含まれる２つの透明電極２０の間に電位差がない場合（電源回路４０が、２つの透明電極２０の間に電位差を与えていない場合）には、この実施形態の液晶レンズ１００Ａはレンズとして機能せず、基本的にはその焦点距離は無限遠である。もっとも、液晶レンズ１００Ａは、上述した誘電体の粉末の濃度分布により、その広さ方向の部分によって誘電率が異なるため、それに基づいてその広さ方向の部分によって屈折率が異なる場合がある。この場合には、液晶レンズ１００Ａは、誘電体の粉末の濃度分布に応じた屈折率の分布によりレンズとして機能することになるが、それを考慮してもその焦点距離はかなり長いものとなる。
上述の電源回路４０が、２つ透明電極２０の間に電位差を与えた場合には、液晶レンズ１００Ａはレンズとして機能することになる。電源回路４０が２つの透明電極２０の間に電位差を与えた場合、２枚の透明電極２０の間に電界が生じるが、この電界は一方の透明電極２０の内側に設けられた上述の円の中心（透明電極２０の中心）に近い程低くされた誘電体の粉末の濃度分布にしたがって、上述の円の中心（透明電極２０の中心）に近いほど弱く、円の中心から離れる程強くなる。ただし、円の外側の電界は一様である。そのため、２つの透明電極２０の間に電位差を与えた場合における液晶層３０の配向の程度は、透明電極２０の中心から遠いほど強くなり、透明電極２０の中心に近いほど液晶による屈折率が大きくなる。これは、液晶レンズ１００Ａが（より正確には、液晶レンズ１００Ａのうち上述の円に対応した部分が）、正のパワーを持つ凸レンズと同様に機能することを意味する。電源回路４０が２つの透明電極２０の間に与える電位差が大きくなると、全体的に液晶層３０中の液晶の配向の程度が大きくなるので、一定の閾値に電位差が到達するまでは、２つの透明電極２０の間に設けられる電位差が大きくなればなるほど液晶レンズ１００Ａのパワーが大きくなる。
なお、誘電体の濃度分布を中心に近い程高くした場合には、２つの透明電極２０間に電位差を与えた場合における屈折率の分布は、透明電極２０の中心に近い場所程小さくなる。これは、そのような液晶レンズ１００Ａが負のパワーを持つ凹レンズと同様に機能することを意味する。この場合には、電源回路４０が２つの透明電極２０の間に与える電位差が大きくなると、液晶レンズ１００Ａのパワーはそれに連れて小さくなる。
＜変形例１＞
変形例１による液晶レンズ１００Ｂについて説明する。
変形例１による液晶レンズ１００Ｂは、基本的に第１実施形態による液晶レンズ１００Ａと同様の構成を備える。
変形例１による液晶レンズ１００Ｂは、図３に示したように、第１実施形態による液晶レンズ１００Ａの場合と同様に、外側から、２枚の板１０、２つの透明電極２０、及び液晶層３０を備え、２つの透明電極２０と接続された電源回路４０を備えている。変形例１の液晶レンズ１００Ｂの板１０、透明電極２０、液晶層３０の機能は、第１実施形態の場合のそれらと、それぞれ同様である。
変形例１の液晶レンズ１００Ｂが、第１実施形態による液晶レンズ１００Ａと異なるのは、変形例１の液晶レンズ１００Ｂは、第１実施形態による液晶レンズ１００Ａが備えていなかった透明層５０を、透明電極２０と液晶層３０の間に２つ備えているという点である。透明層５０は、透明な層であり、この変形例１では、薄い膜状に形成された樹脂によって構成されている。透明層５０を構成する樹脂の種類は特に問わない。この実施形態では、２つの透明層５０の少なくとも一方に、誘電体の粉末による図２に示したような濃度分布が設けられている。かかる濃度分布は、必ずしもこの限りではないが、この変形例１では、２つの透明層５０の少なくとも一方の少なくとも片面に設けられている。透明層５０に誘電体による濃度分布を形成する方法は、第１実施形態の場合と同様の印刷によればよい。
なお、２つの透明層５０の双方に誘電体の濃度分布を形成しない場合には、透明層５０は１層でよい。
＜変形例２＞
変形例２による液晶レンズ１００Ｃについて説明する。
変形例２による液晶レンズ１００Ｃは、基本的に第１実施形態による液晶レンズ１００Ａと同様の構成を備える。
変形例２による液晶レンズ１００Ｃは、図４に示したように、第１実施形態による液晶レンズ１００Ａが備えるのと同様の、２枚の板１０、２つの透明電極２０、液晶層３０、及び２つの透明電極２０と接続された電源回路４０を備えている。
変形例２の液晶レンズ１００Ｃが、第１実施形態による液晶レンズ１００Ａと異なるのは、変形例２の液晶レンズ１００Ｃでは、第１実施形態の場合とは逆に、２つの透明電極２０がともに、板１０の外側にそれぞれ設けられているという点である。
この変形例２では、２枚の板１０の少なくとも一方の片面に、誘電体の粉末が、第１実施形態の場合と同様の手法、濃度分布で配されている。
なお、変形例２の液晶レンズ１００Ｃでは、板１０の表面に誘電体の粉末を配するのと同時に、或いはそれに代えて、誘電体の粉末が、第１実施形態の場合と同様の手法、濃度分布で透明電極２０の内側の面に配されていてもよい。
＜変形例３＞
変形例３による液晶レンズ１００Ｄについて説明する。
変形例３による液晶レンズ１００Ｄは、基本的に変形例１による液晶レンズ１００Ｂと同様の構成を備える。
変形例３による液晶レンズ１００Ｄは、図５に示したように、変形例１による液晶レンズＢが備えるのと同様の、２枚の板１０、２つの透明電極２０、液晶層３０、２つの透明層５０、及び２つの透明電極２０と接続された電源回路４０を備えている。
変形例３の液晶レンズ１００Ｄが、変形例１による液晶レンズ１００Ｂと異なるのは、変形例３の液晶レンズ１００Ｄでは、２つの透明電極２０がともに、変形例１の場合とは逆に板１０の外側にそれぞれ設けられており、且つ対になっている板１０と透明電極２０の間に２つの透明層５０がそれぞれ設けられている、という点である。
この変形例３では、誘電体の粉末が、変形例１の場合と同様の手法、濃度分布でいずれかの透明層５０（例えば、透明層５０のいずれかの面）に配されている。
なお、上述の如き誘電体の粉末によって濃度分布が設けられた透明層５０は、２つの板１０の内側に（例えば、２つの板１０の内側の面に密接して）設けられていてもよい。
ただし、２つの透明層５０の片方にしか誘電体の濃度分布を形成しない場合には、透明層５０は１層でよい。
＜変形例４＞
変形例４による液晶レンズ１００Ｅについて説明する。
変形例４による液晶レンズ１００Ｅは、基本的に変形例３による液晶レンズ１００Ｄと同様の構成を備える。
変形例４による液晶レンズ１００Ｅは、図６に示したように、変形例３による液晶レンズ１００Ｂが備えるのと同様の、２枚の板１０、２つの透明電極２０、液晶層３０、２つの透明層５０、及び２つの透明電極２０と接続された電源回路４０を備えている。
変形例４の液晶レンズ１００Ｅが、変形例３による液晶レンズ１００Ｄと異なるのは、変形例４の液晶レンズ１００Ｄでは、変形例３の場合では、対になっている板１０と透明電極２０の間にそれぞれ設けられていた２つの透明層５０がともに、板１０の内側にそれぞれ設けられているという点である。
この変形例４では、誘電体の粉末が、変形例３の場合と同様の手法、濃度分布でいずれかの透明層５０（例えば、透明層５０のいずれかの面）に配されている。
なお、２つの透明層５０の双方に誘電体の濃度分布を形成する必要がない場合には、誘電体の濃度分布を形成しない透明層５０は不要である。その場合には、透明層５０は一層となる。
≪第２実施形態≫
第２実施形態では、上述の如き液晶レンズ１００（１００Ａ〜１００Ｅのいずれか）を応用した、眼へ刺激を与えるための装置について説明する。
この装置２００は、図７に示したように眼鏡様に構成されている。
この装置２００は、２つのフレーム２１０と、２つのフレーム２１０を繋ぐブリッジ２２０と、２つのフレーム２１０の外側に取付けられたテンプル２３０と、を備えている。フレーム２１０、ブリッジ２２０、テンプル２３０は、例えば金属で構成することができるが、この実施形態では、樹脂で作られている。テンプル２３０は、フレーム２１０に対して折り畳むことができるようになっていてもよい。また、ブリッジ２２０又はフレーム２１０の内側部分には、公知のノーズパッドが設けられていてもよい。
フレーム２１０は、この実施形態では、必ずしもこの限りではないが、円形のドーナツ形状とされている。両フレーム２１０の内側の空間には、第１実施形態で説明したのと同様の液晶レンズ１００が嵌めこまれている。液晶レンズ１００は、第１実施形態の場合と同様、２枚の透明な板１０、２つの層状の透明電極２０、液晶層３０、及び場合によっては２つの透明層５０を備えている。ただし、第１実施形態で矩形とされていたこれら２枚の透明な板１０、２つの層状の透明電極２０、液晶層３０、及び場合により存在する２つの透明層５０は、第２実施形態の場合にはすべて、フレーム２１０の内側の空間の形状に対応した円形とされている。より詳細には、第２実施形態の液晶レンズ１００に含まれる板１０は、図２で示した破線の内側の部分に対応したものとされている。つまり、第２実施形態の液晶レンズ１００は、第１実施形態の液晶レンズのうち、破線で囲まれた部分の板１０、及びそれに対応する透明電極２０と液晶層３０、及び場合によっては透明層５０を切出したような形状となっている。
テンプル２３０には、制御ユニット１１０が取付けられている。制御ユニット１１０は、この実施形態では直方体形状に形成された樹脂製のケースに、第１実施形態で説明した電源回路４０を収納したものとされている。制御ユニット１１０は、また、電源回路４０の制御を行う制御回路を収納している。なお、図７では、電源回路、制御回路の図示をともに省略している。制御回路は、いずれも周知技術であるため図示を省略するＣＰＵとメモリを含んで構成されており、ＣＰＵがメモリに記録されたプログラムを実行することにより、２つの透明電極に与える電位差を所定のタイミングで自動的に変化させるように電源回路４０を制御するようなものとなっている。
電源回路４０は、その一端がフレーム２１０の内部の透明電極２０と接続されたケーブル４１の他端に接続されており、ケーブル４１を介して２つの透明電極２０の間の電位差を制御できるようにされている。
ユーザは、通常の眼鏡と同様の方法で、２つのテンプル２３０を両耳にかけてこの装置２００を用いる。その状態で、２つの液晶レンズ１００はそれぞれ、ユーザの右眼と左眼の前に位置することになる。ユーザは、この装置２００を使用するとき、液晶レンズ１００を通して外界を見ることになる。
このとき、電源回路４０は、制御回路に制御されて、所定のタイミングで、自動的に、液晶レンズ１００の２つの透明電極２０の間の電位差を変化させる。これにより、液晶レンズ１００は、第１実施形態の場合と同様に、焦点距離を変化させる。この装置２００を身に付けたユーザは、外界を見るにあたり、強制的に眼の焦点を変化させられることになる。
なお、電源回路４０による透明電極２０の間の電位差は、右眼用の液晶レンズ１００と左眼用の液晶レンズ１００とで同期されるようにしてもよいし、ユーザの右眼と左眼の状態に応じて同期がされないようにしてもよい。
また、第２実施形態では、液晶レンズ１００と制御ユニット１１０は、右眼用と左眼用の２つ存在したが、いずれかの眼用に１つだけとすることも可能である。Hereinafter, preferred first and second embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, suppose that a common code | symbol is attached | subjected to the matter which is common in both embodiment, and omits a common description.
<< First Embodiment >>
FIG. 1 shows a liquid crystal lens 100A according to the first embodiment.
The liquid crystal lens 100A has two transparent plates 10. The transparent plate 10 of this embodiment is not necessarily limited to this, but is a flat plate having a uniform thickness. In this embodiment, these plates 10 are made of glass, but may be made of resin such as acrylic. In this embodiment, the two transparent plates 10 have the same rectangular shape and are parallel to each other.
A transparent electrode 20 is provided inside each of the two transparent plates 10. The transparent electrode 20 may be a known one, and is formed using ITO (indium tin oxide), zinc oxide, tin oxide or the like as a material. The transparent electrode 20 is a well-known method such as a sputtering method, a vacuum deposition method, a sol-gel method, a cluster beam deposition method, or a PLD method. In this embodiment, the transparent electrode 20 is provided in close contact with the inner surface of the plate 10. Yes.
A liquid crystal layer 30 is provided between the two plates 10. In this embodiment, the liquid crystal layer 30 is provided between the two plates 10 via the transparent electrode 20. Although not necessarily limited to this, in this embodiment, the liquid crystal layer 30 has a higher degree of electric field in the portion where the liquid crystal layer 30 is located, and the degree of alignment of the liquid crystal in that portion increases and the refractive index decreases. It is supposed to be. The liquid crystal used in this embodiment is a thermotropic liquid crystal, and more specifically, a nematic liquid crystal having a positive dielectric anisotropy.
However, despite the name, the liquid crystal layer 30 does not necessarily have to be composed of liquid crystals, and when a voltage is applied between the two transparent electrodes 20, a refractive index distribution corresponding to the electric field is generated. What is necessary is just to be comprised with the predetermined substance with a property. An example of a layer made of such a material is a liquid crystal layer made of liquid crystal, and another example is an electrical engineering made of an electro-optic crystal, for example, KTN (potassium niobate tantalate, KTa1-xNbx03). Crystal layer.
The transparent electrode 20 is connected to an external power circuit 40 with a cable 41. The power supply circuit 40 can apply a desired potential difference between the two transparent electrodes 20.
In this embodiment, since both the transparent electrodes 20 are inside the plate 10, a device for changing the dielectric constant is provided on the inner surface of the transparent electrode 20.
The device is as follows.
In this embodiment, the dielectric powder is formed on the inner surface of one of the two transparent electrodes 20 so as to have a concentric concentration distribution centered on the center of the transparent electrode 20 when viewed in plan. It is attached.
As the dielectric, known materials such as Rochele salt (abbreviation: R salt), potassium dihydrogen phosphate (abbreviation: KDP), and potassium arsenate, a similar substance of KDP, can be used. In this case, barium titanate (abbreviation: BT), which is more widely used, is used.
The particle size of the dielectric powder only needs to be small enough not to affect the transparency of the liquid crystal lens 100A (in this embodiment, the transparency to visible light), but in this embodiment, the particle size is set to the order of μm or less. More specifically, the order is nm. That is, the dielectric powder in this embodiment is so-called nanoparticles.
The dielectric material is attached to the transparent electrode 20 by printing a dispersion containing a binder such as polyvinyl alcohol and a dielectric powder on the inner surface of the transparent electrode 20 using an inkjet printing apparatus. Can do.
FIG. 2 conceptually shows the state of the surface of the transparent electrode 20 on which the dielectric is printed. Dielectric printing is performed in a range surrounded by a circle indicated by a broken line in FIG. The center of the circle coincides with the center of the transparent electrode 20 as described above. In this embodiment, the concentration of the dielectric at the center of the circle is substantially zero. The density of the transparent electrode 20 at the edge of the circle is determined according to the magnitude of the refractive index to be generated in this portion. In this embodiment, the concentration of the dielectric gradually increases smoothly from the center of the circle toward the outside when viewed in the radial direction of the circle.
The binder containing the dielectric powder is not necessarily limited to this, but in this embodiment, the binder is layered. The binder containing the dielectric powder may be a continuous layer or a discontinuous layer. In this embodiment, the binder is a discontinuous layer by ink jet printing.
In this embodiment, the concentration distribution of the dielectric provided on the inner surface of one of the two transparent electrodes 20 is such that the concentration gradually increases from the inside toward the outside around a predetermined point. Concentric distribution is used, but conversely, concentric distribution in which the concentration gradually decreases from the inside to the center with a predetermined point as the center is also possible.
In this embodiment, the concentration distribution of the dielectric powder as described above is formed on the inner surface of one of the two transparent electrodes 20. A concentration distribution of the dielectric powder as described above may be formed on the surface. However, when the above-described concentration distribution due to the dielectric powder is formed on the inner surfaces of the two transparent electrodes 20, the concentration distribution due to the dielectric powder formed on the inner surface of the transparent electrode 20 can be reduced. Aspects need not necessarily be the same.
The liquid crystal lens 100A of this embodiment operates as follows.
First, when there is no potential difference between the two transparent electrodes 20 included in the liquid crystal lens 100A (when the power supply circuit 40 does not apply a potential difference between the two transparent electrodes 20), the liquid crystal lens of this embodiment is used. 100A does not function as a lens, and its focal length is basically infinite. However, the liquid crystal lens 100A has a different dielectric constant depending on the width direction part thereof due to the above-described concentration distribution of the dielectric powder, and therefore, the refractive index may differ depending on the width direction part based on the dielectric constant. In this case, the liquid crystal lens 100A functions as a lens based on the refractive index distribution corresponding to the density distribution of the dielectric powder, but the focal length is considerably long even in consideration thereof.
When the above-described power supply circuit 40 gives a potential difference between the two transparent electrodes 20, the liquid crystal lens 100A functions as a lens. When the power supply circuit 40 gives a potential difference between the two transparent electrodes 20, an electric field is generated between the two transparent electrodes 20, and this electric field is generated by the above-described circle provided inside one transparent electrode 20. According to the concentration distribution of the dielectric powder, which is lowered as it is closer to the center (center of the transparent electrode 20), it is weaker as it is closer to the center of the circle (center of the transparent electrode 20) and becomes stronger as it is farther from the center of the circle. However, the electric field outside the circle is uniform. Therefore, the degree of orientation of the liquid crystal layer 30 when a potential difference is applied between the two transparent electrodes 20 increases as the distance from the center of the transparent electrode 20 increases, and the refractive index due to the liquid crystal increases as the distance from the center of the transparent electrode 20 increases. Become. This means that the liquid crystal lens 100A (more precisely, the portion corresponding to the above-mentioned circle in the liquid crystal lens 100A) functions in the same way as a convex lens having positive power. When the potential difference given by the power supply circuit 40 between the two transparent electrodes 20 is increased, the degree of alignment of the liquid crystal in the liquid crystal layer 30 is increased as a whole, so that the two transparent layers until the potential difference reaches a certain threshold value. The greater the potential difference provided between the electrodes 20, the greater the power of the liquid crystal lens 100A.
Note that when the concentration distribution of the dielectric is increased as it is closer to the center, the refractive index distribution when the potential difference is applied between the two transparent electrodes 20 is smaller as the position is closer to the center of the transparent electrode 20. This means that such a liquid crystal lens 100A functions similarly to a concave lens having negative power. In this case, when the potential difference given by the power supply circuit 40 between the two transparent electrodes 20 increases, the power of the liquid crystal lens 100A decreases accordingly.
<Modification 1>
A liquid crystal lens 100B according to Modification 1 will be described.
The liquid crystal lens 100B according to Modification 1 basically has the same configuration as the liquid crystal lens 100A according to the first embodiment.
As shown in FIG. 3, the liquid crystal lens 100 </ b> B according to Modification 1 has two plates 10, two transparent electrodes 20, and a liquid crystal layer 30 from the outside, as in the case of the liquid crystal lens 100 </ b> A according to the first embodiment. And a power supply circuit 40 connected to the two transparent electrodes 20. The functions of the plate 10, the transparent electrode 20, and the liquid crystal layer 30 of the liquid crystal lens 100B of Modification 1 are the same as those in the case of the first embodiment.
The liquid crystal lens 100B according to the first modification is different from the liquid crystal lens 100A according to the first embodiment. The liquid crystal lens 100B according to the first modification has a transparent layer 50 that is not provided in the liquid crystal lens 100A according to the first embodiment. Two are provided between the electrode 20 and the liquid crystal layer 30. The transparent layer 50 is a transparent layer. In the first modification, the transparent layer 50 is made of a resin formed into a thin film. The type of resin that constitutes the transparent layer 50 is not particularly limited. In this embodiment, at least one of the two transparent layers 50 is provided with a concentration distribution as shown in FIG. 2 using dielectric powder. Such a concentration distribution is not necessarily limited to this, but in Modification 1, it is provided on at least one side of at least one of the two transparent layers 50. The method for forming the concentration distribution by the dielectric on the transparent layer 50 may be the same printing as in the first embodiment.
In the case where a dielectric concentration distribution is not formed in both of the two transparent layers 50, the transparent layer 50 may be a single layer.
<Modification 2>
A liquid crystal lens 100C according to Modification 2 will be described.
The liquid crystal lens 100C according to the modification 2 basically has the same configuration as the liquid crystal lens 100A according to the first embodiment.
As shown in FIG. 4, the liquid crystal lens 100 </ b> C according to the modified example 2 includes the two plates 10, the two transparent electrodes 20, the liquid crystal layers 30, and 2 similar to the liquid crystal lens 100 </ b> A according to the first embodiment. A power supply circuit 40 connected to the two transparent electrodes 20 is provided.
The liquid crystal lens 100C of the second modification is different from the liquid crystal lens 100A according to the first embodiment. In the liquid crystal lens 100C of the second modification, both the two transparent electrodes 20 are opposite to the case of the first embodiment. It is that it is provided on the outside of the plate 10 respectively.
In the second modification, dielectric powder is disposed on at least one surface of the two plates 10 in the same manner and concentration distribution as in the first embodiment.
In the liquid crystal lens 100C according to the second modification, the dielectric powder is applied to the surface of the plate 10 at the same time as or in place of the same method and concentration as in the first embodiment. The distribution may be arranged on the inner surface of the transparent electrode 20.
<Modification 3>
A liquid crystal lens 100D according to Modification 3 will be described.
The liquid crystal lens 100D according to Modification 3 basically has the same configuration as the liquid crystal lens 100B according to Modification 1.
As shown in FIG. 5, the liquid crystal lens 100 </ b> D according to the modified example 3 includes the same two plates 10, two transparent electrodes 20, a liquid crystal layer 30, and two transparent materials as the liquid crystal lens B according to the modified example 1 includes. The power supply circuit 40 connected to the layer 50 and the two transparent electrodes 20 is provided.
The liquid crystal lens 100D of the modification 3 is different from the liquid crystal lens 100B according to the modification 1 in that the two transparent electrodes 20 of the liquid crystal lens 100D of the modification 3 are both of the plate 10 opposite to the case of the modification 1. The two transparent layers 50 are respectively provided between the plate 10 and the transparent electrode 20 which are provided on the outer side and in pairs.
In the third modification, the dielectric powder is disposed on one of the transparent layers 50 (for example, one surface of the transparent layer 50) by the same method and concentration distribution as in the first modification.
Note that the transparent layer 50 having the concentration distribution provided by the dielectric powder as described above may be provided inside the two plates 10 (for example, in close contact with the inner surface of the two plates 10). .
However, if the dielectric concentration distribution is formed only on one of the two transparent layers 50, the transparent layer 50 may be one layer.
<Modification 4>
A liquid crystal lens 100E according to Modification 4 will be described.
The liquid crystal lens 100E according to Modification 4 basically has the same configuration as the liquid crystal lens 100D according to Modification 3.
As shown in FIG. 6, the liquid crystal lens 100 </ b> E according to the modified example 4 includes the same two plates 10, two transparent electrodes 20, a liquid crystal layer 30, and two transparent materials as the liquid crystal lens 100 </ b> B according to the modified example 3 includes. The power supply circuit 40 connected to the layer 50 and the two transparent electrodes 20 is provided.
The liquid crystal lens 100E of the modification 4 is different from the liquid crystal lens 100D of the modification 3 in the liquid crystal lens 100D of the modification 4 in the case of the modification 3 between the pair of the plate 10 and the transparent electrode 20. The two transparent layers 50 respectively provided on the plate 10 are both provided inside the plate 10.
In the fourth modification, the dielectric powder is arranged on any one of the transparent layers 50 (for example, any surface of the transparent layer 50) by the same method and concentration distribution as in the third modification.
If it is not necessary to form a dielectric concentration distribution in both of the two transparent layers 50, the transparent layer 50 that does not form the dielectric concentration distribution is not necessary. In that case, the transparent layer 50 is a single layer.
<< Second Embodiment >>
In the second embodiment, an apparatus for applying stimulation to the eye, to which the liquid crystal lens 100 (any one of 100A to 100E) as described above is applied, will be described.
This apparatus 200 is configured in the shape of glasses as shown in FIG.
The device 200 includes two frames 210, a bridge 220 that connects the two frames 210, and a temple 230 attached to the outside of the two frames 210. The frame 210, the bridge 220, and the temple 230 can be made of, for example, metal, but are made of resin in this embodiment. The temple 230 may be configured to be foldable with respect to the frame 210. Further, a known nose pad may be provided on the inner portion of the bridge 220 or the frame 210.
In this embodiment, the frame 210 has a circular donut shape, although not necessarily limited thereto. A liquid crystal lens 100 similar to that described in the first embodiment is fitted in the space inside both frames 210. As in the case of the first embodiment, the liquid crystal lens 100 includes two transparent plates 10, two layered transparent electrodes 20, a liquid crystal layer 30, and in some cases, two transparent layers 50. However, these two transparent plates 10, the two layered transparent electrodes 20, the liquid crystal layer 30, and the two transparent layers 50 that exist in some cases are rectangular in the first embodiment. In all cases, the shape is a circle corresponding to the shape of the space inside the frame 210. More specifically, the plate 10 included in the liquid crystal lens 100 of the second embodiment corresponds to a portion inside the broken line shown in FIG. In other words, the liquid crystal lens 100 according to the second embodiment includes the plate 10 surrounded by a broken line in the liquid crystal lens according to the first embodiment, the transparent electrode 20 and the liquid crystal layer 30 corresponding thereto, and, in some cases, a transparent layer. It is the shape which cut out 50.
A control unit 110 is attached to the temple 230. In this embodiment, the control unit 110 is configured such that the power supply circuit 40 described in the first embodiment is housed in a resin case formed in a rectangular parallelepiped shape. The control unit 110 also houses a control circuit that controls the power supply circuit 40. In FIG. 7, both the power supply circuit and the control circuit are not shown. Since the control circuit is a well-known technique, the control circuit includes a CPU and a memory (not shown). The CPU executes a program recorded in the memory so that the potential difference applied to the two transparent electrodes is a predetermined value. The power supply circuit 40 is controlled so as to change automatically at the timing.
One end of the power supply circuit 40 is connected to the other end of the cable 41 connected to the transparent electrode 20 inside the frame 210 so that the potential difference between the two transparent electrodes 20 can be controlled via the cable 41. Has been.
The user uses the device 200 with two temples 230 on both ears in the same manner as normal glasses. In this state, the two liquid crystal lenses 100 are positioned in front of the user's right eye and left eye, respectively. When using the device 200, the user sees the outside through the liquid crystal lens 100.
At this time, the power supply circuit 40 is controlled by the control circuit and automatically changes the potential difference between the two transparent electrodes 20 of the liquid crystal lens 100 at a predetermined timing. Thereby, the liquid crystal lens 100 changes the focal length as in the case of the first embodiment. A user wearing this device 200 can forcibly change the focus of the eye when looking at the outside world.
The potential difference between the transparent electrodes 20 by the power supply circuit 40 may be synchronized between the liquid crystal lens 100 for the right eye and the liquid crystal lens 100 for the left eye, or between the right eye and the left eye of the user. The synchronization may not be performed according to the state.
In the second embodiment, there are two liquid crystal lenses 100 and control units 110 for the right eye and the left eye, but it is also possible to use only one for either eye.

Claims (17)

所定の間隔をおいて配された２枚の透明な板と、
前記２枚の板に沿って前記板のそれぞれと対にして設けられた２つの透明電極と、
前記２つの透明電極の間に配された液晶層と、
前記２つの透明電極に挟まれた空間に設けられている、前記２つの透明電極の面方向に誘電率分布を与える誘電率分布形成手段と、
を備えており、
前記２つの透明電極の間に電圧を印加した場合に、前記誘電率分布形成手段に従って生じる電界分布によって、前記液晶層に屈折率分布が生じるようになっている、
液晶レンズであって、
２対の前記板と前記透明電極のうちの一対に含まれる前記板の外側に当該板と対にされた前記透明電極が設けられており、前記誘電率分布形成手段は、当該透明電極の内側の面に設けられているとともに、
前記誘電率分布形成手段は、その粒径が前記液晶レンズの透明度に影響を与えない程度とされた誘電体の粉末の濃度の分布によって誘電率分布を形成するようになっている、
液晶レンズ。 Two transparent plates arranged at a predetermined interval;
Two transparent electrodes provided in pairs with each of the plates along the two plates;
A liquid crystal layer disposed between the two transparent electrodes;
A dielectric constant distribution forming means for providing a dielectric constant distribution in a plane direction of the two transparent electrodes, provided in a space between the two transparent electrodes;
With
When a voltage is applied between the two transparent electrodes, a refractive index distribution is generated in the liquid crystal layer by an electric field distribution generated according to the dielectric constant distribution forming unit.
A liquid crystal lens ,
The transparent electrode paired with the plate is provided on the outer side of the plate included in a pair of the two pairs of the plate and the transparent electrode, and the dielectric constant distribution forming means is provided on the inner side of the transparent electrode. Is provided on the surface of the
The dielectric constant distribution forming means is configured to form a dielectric constant distribution by a distribution of a concentration of a dielectric powder whose particle size does not affect the transparency of the liquid crystal lens.
Liquid crystal lens. 所定の間隔をおいて配された２枚の透明な板と、
前記２枚の板に沿って前記板のそれぞれと対にして設けられた２つの透明電極と、
前記２つの透明電極の間に配された液晶層と、
前記２つの透明電極に挟まれた空間に設けられている、前記２つの透明電極の面方向に誘電率分布を与える誘電率分布形成手段と、
を備えており、
前記２つの透明電極の間に電圧を印加した場合に、前記誘電率分布形成手段に従って生じる電界分布によって、前記液晶層に屈折率分布が生じるようになっている、
液晶レンズであって、
２対の前記板と前記透明電極のうちの一対に含まれる前記板の外側に当該板と対にされた前記透明電極が設けられており、前記誘電率分布形成手段は、前記透明電極と対にされた前記板の少なくとも一方の面に設けられているとともに、
前記誘電率分布形成手段は、その粒径が前記液晶レンズの透明度に影響を与えない程度とされた誘電体の粉末の濃度の分布によって誘電率分布を形成するようになっている、
液晶レンズ。 Two transparent plates arranged at a predetermined interval;
Two transparent electrodes provided in pairs with each of the plates along the two plates;
A liquid crystal layer disposed between the two transparent electrodes;
A dielectric constant distribution forming means for providing a dielectric constant distribution in a plane direction of the two transparent electrodes, provided in a space between the two transparent electrodes;
With
When a voltage is applied between the two transparent electrodes, a refractive index distribution is generated in the liquid crystal layer by an electric field distribution generated according to the dielectric constant distribution forming unit.
A liquid crystal lens ,
The transparent electrode paired with the plate is provided outside the plate included in a pair of the two pairs of the plate and the transparent electrode, and the dielectric constant distribution forming unit is paired with the transparent electrode. Provided on at least one side of the plate,
The dielectric constant distribution forming means is configured to form a dielectric constant distribution by a distribution of a concentration of a dielectric powder whose particle size does not affect the transparency of the liquid crystal lens.
Liquid crystal lens. 所定の間隔をおいて配された２枚の透明な板と、
前記２枚の板に沿って前記板のそれぞれと対にして設けられた２つの透明電極と、
前記２つの透明電極の間に配された液晶層と、
前記２つの透明電極に挟まれた空間に設けられている、前記２つの透明電極の面方向に誘電率分布を与える誘電率分布形成手段と、
を備えており、
前記２つの透明電極の間に電圧を印加した場合に、前記誘電率分布形成手段に従って生じる電界分布によって、前記液晶層に屈折率分布が生じるようになっている、
液晶レンズであって、
２対の前記板と前記透明電極のうちの一対に含まれる前記板の内側に当該板と対にされた前記透明電極が設けられており、前記誘電率分布形成手段は、当該透明電極の内側の面に設けられているとともに、
前記誘電率分布形成手段は、その粒径が前記液晶レンズの透明度に影響を与えない程度とされた誘電体の粉末の濃度の分布によって誘電率分布を形成するようになっている、
液晶レンズ。 Two transparent plates arranged at a predetermined interval;
Two transparent electrodes provided in pairs with each of the plates along the two plates;
A liquid crystal layer disposed between the two transparent electrodes;
A dielectric constant distribution forming means for providing a dielectric constant distribution in a plane direction of the two transparent electrodes, provided in a space between the two transparent electrodes;
With
When a voltage is applied between the two transparent electrodes, a refractive index distribution is generated in the liquid crystal layer by an electric field distribution generated according to the dielectric constant distribution forming unit.
A liquid crystal lens ,
The transparent electrode paired with the plate is provided inside the plate included in a pair of the two pairs of the plate and the transparent electrode, and the dielectric constant distribution forming means is provided on the inner side of the transparent electrode. Is provided on the surface of the
The dielectric constant distribution forming means is configured to form a dielectric constant distribution by a distribution of a concentration of a dielectric powder whose particle size does not affect the transparency of the liquid crystal lens.
Liquid crystal lens. 所定の間隔をおいて配された２枚の透明な板と、
前記２枚の板に沿って前記板のそれぞれと対にして設けられた２つの透明電極と、
前記２つの透明電極の間に配された液晶層と、
前記２つの透明電極に挟まれた空間に設けられている、前記２つの透明電極の面方向に誘電率分布を与える誘電率分布形成手段と、
を備えており、
前記２つの透明電極の間に電圧を印加した場合に、前記誘電率分布形成手段に従って生じる電界分布によって、前記液晶層に屈折率分布が生じるようになっている、
液晶レンズであって、
２対の前記板と前記透明電極のうちの一対に含まれる前記板の内側に当該板と対にされた前記透明電極が設けられており、前記誘電率分布形成手段は、当該透明電極の内側に設けられた透明な透明層の少なくとも一方の面に設けられているとともに、
前記誘電率分布形成手段は、その粒径が前記液晶レンズの透明度に影響を与えない程度とされた誘電体の粉末の濃度の分布によって誘電率分布を形成するようになっている、
液晶レンズ。 Two transparent plates arranged at a predetermined interval;
Two transparent electrodes provided in pairs with each of the plates along the two plates;
A liquid crystal layer disposed between the two transparent electrodes;
A dielectric constant distribution forming means for providing a dielectric constant distribution in a plane direction of the two transparent electrodes, provided in a space between the two transparent electrodes;
With
When a voltage is applied between the two transparent electrodes, a refractive index distribution is generated in the liquid crystal layer by an electric field distribution generated according to the dielectric constant distribution forming unit.
A liquid crystal lens ,
The transparent electrode paired with the plate is provided inside the plate included in a pair of the two pairs of the plate and the transparent electrode, and the dielectric constant distribution forming means is provided on the inner side of the transparent electrode. And provided on at least one surface of the transparent transparent layer provided in
The dielectric constant distribution forming means is configured to form a dielectric constant distribution by a distribution of a concentration of a dielectric powder whose particle size does not affect the transparency of the liquid crystal lens.
Liquid crystal lens. 所定の間隔をおいて配された２枚の透明な板と、
前記２枚の板に沿って前記板のそれぞれと対にして設けられた２つの透明電極と、
前記２つの透明電極の間に配された液晶層と、
前記２つの透明電極に挟まれた空間に設けられている、前記２つの透明電極の面方向に誘電率分布を与える誘電率分布形成手段と、
を備えており、
前記２つの透明電極の間に電圧を印加した場合に、前記誘電率分布形成手段に従って生じる電界分布によって、前記液晶層に屈折率分布が生じるようになっている、
液晶レンズであって、
２対の前記板と前記透明電極のうちの一対に含まれる前記板の外側に当該板と対にされた前記透明電極が設けられており、前記誘電率分布形成手段は、当該透明電極の内側に設けられた透明な透明層の少なくとも一方の面に設けられているとともに、
前記誘電率分布形成手段は、その粒径が前記液晶レンズの透明度に影響を与えない程度とされた誘電体の粉末の濃度の分布によって誘電率分布を形成するようになっている、
液晶レンズ。 Two transparent plates arranged at a predetermined interval;
Two transparent electrodes provided in pairs with each of the plates along the two plates;
A liquid crystal layer disposed between the two transparent electrodes;
A dielectric constant distribution forming means for providing a dielectric constant distribution in a plane direction of the two transparent electrodes, provided in a space between the two transparent electrodes;
With
When a voltage is applied between the two transparent electrodes, a refractive index distribution is generated in the liquid crystal layer by an electric field distribution generated according to the dielectric constant distribution forming unit.
A liquid crystal lens ,
The transparent electrode paired with the plate is provided on the outer side of the plate included in a pair of the two pairs of the plate and the transparent electrode, and the dielectric constant distribution forming means is provided on the inner side of the transparent electrode. And provided on at least one surface of the transparent transparent layer provided in
The dielectric constant distribution forming means is configured to form a dielectric constant distribution by a distribution of a concentration of a dielectric powder whose particle size does not affect the transparency of the liquid crystal lens.
Liquid crystal lens. 前記２枚の板が、互いに平行に配されている、
請求項１〜５のいずれかに記載の液晶レンズ。 The two plates are arranged in parallel to each other;
The liquid crystal lens according to claim 1 . 前記２枚の板がともに平らな板であり、互いに平行に配されている、
請求項１〜５のいずれかに記載の液晶レンズ。 The two plates are both flat plates and are arranged in parallel to each other.
The liquid crystal lens according to claim 1 . 前記誘電率分布形成手段が与える誘電率分布は、
前記２枚の板に垂直に入射した場合の光の屈折率が、光軸を中心として漸増するか又は漸減するようなものとされている、
請求項１〜５のいずれかに記載の液晶レンズ。 The dielectric constant distribution given by the dielectric constant distribution forming means is:
The refractive index of light when vertically incident on the two plates is such that it gradually increases or decreases with the optical axis as the center,
The liquid crystal lens according to claim 1 . 前記誘電率分布形成手段が与える誘電率分布は、
同心円状の分布となっている、
請求項８記載の液晶レンズ。 The dielectric constant distribution given by the dielectric constant distribution forming means is:
It has a concentric distribution,
The liquid crystal lens according to claim 8 . 前記誘電体は、チタン酸バリウムである、
請求項１〜５のいずれかに記載の液晶レンズ。 The dielectric is barium titanate.
The liquid crystal lens according to claim 1 . 前記２つの透明電極の間に所望の電圧を印加する電圧印加手段を更に有する請求項１〜５のいずれかに記載の液晶レンズと、
前記液晶レンズの前記板を、ユーザの眼の前方に固定するための固定手段と、
を備えており、
前記電圧印加手段は、時間の経過にしたがって自動的に前記透明電極の間に印加される電圧を変化させるようになっている、
眼へ刺激を与えるための装置。 The liquid crystal lens according to any one of claims 1 to 5, further comprising a voltage applying unit that applies a desired voltage between the two transparent electrodes .
Fixing means for fixing the plate of the liquid crystal lens in front of the user's eyes;
With
The voltage application means is configured to automatically change the voltage applied between the transparent electrodes as time passes.
A device for stimulating the eyes. 所定の間隔をおいて配された２枚の透明な板と、
前記２枚の板に沿って前記板のそれぞれと対にして設けられた２つの透明電極と、
前記２つの透明電極の間に配された所定の物質による層と、
前記２つの透明電極に挟まれた空間に設けられている、前記２つの透明電極の面方向に誘電率分布を与える誘電率分布形成手段と、
を備えており、
前記２つの透明電極の間に電圧を印加した場合に、前記誘電率分布形成手段に従って生じる電界分布によって、前記層に屈折率分布が生じるようになっている、
可変焦点レンズであって、
２対の前記板と前記透明電極のうちの一対に含まれる前記板の外側に当該板と対にされた前記透明電極が設けられており、前記誘電率分布形成手段は、当該透明電極の内側の面に設けられているとともに、
前記誘電率分布形成手段は、その粒径が前記可変焦点レンズの透明度に影響を与えない程度とされた誘電体の粉末の濃度の分布によって誘電率分布を形成するようになっている、
可変焦点レンズ。 Two transparent plates arranged at a predetermined interval;
Two transparent electrodes provided in pairs with each of the plates along the two plates;
A layer of a predetermined material disposed between the two transparent electrodes;
A dielectric constant distribution forming means for providing a dielectric constant distribution in a plane direction of the two transparent electrodes, provided in a space between the two transparent electrodes;
With
When a voltage is applied between the two transparent electrodes, a refractive index distribution is generated in the layer by an electric field distribution generated according to the dielectric constant distribution forming unit.
A variable focus lens ,
The transparent electrode paired with the plate is provided on the outer side of the plate included in a pair of the two pairs of the plate and the transparent electrode, and the dielectric constant distribution forming means is provided on the inner side of the transparent electrode. Is provided on the surface of the
The dielectric constant distribution forming unit is configured to form a dielectric constant distribution by a distribution of a concentration of a dielectric powder whose particle size does not affect the transparency of the variable focus lens.
Variable focus lens. 所定の間隔をおいて配された２枚の透明な板と、
前記２枚の板に沿って前記板のそれぞれと対にして設けられた２つの透明電極と、
前記２つの透明電極の間に配された所定の物質による層と、
前記２つの透明電極に挟まれた空間に設けられている、前記２つの透明電極の面方向に誘電率分布を与える誘電率分布形成手段と、
を備えており、
前記２つの透明電極の間に電圧を印加した場合に、前記誘電率分布形成手段に従って生じる電界分布によって、前記層に屈折率分布が生じるようになっている、
可変焦点レンズであって、
２対の前記板と前記透明電極のうちの一対に含まれる前記板の外側に当該板と対にされた前記透明電極が設けられており、前記誘電率分布形成手段は、前記透明電極と対にされた前記板の少なくとも一方の面に設けられているとともに、
前記誘電率分布形成手段は、その粒径が前記可変焦点レンズの透明度に影響を与えない程度とされた誘電体の粉末の濃度の分布によって誘電率分布を形成するようになっている、
可変焦点レンズ。 Two transparent plates arranged at a predetermined interval;
Two transparent electrodes provided in pairs with each of the plates along the two plates;
A layer of a predetermined material disposed between the two transparent electrodes;
A dielectric constant distribution forming means for providing a dielectric constant distribution in a plane direction of the two transparent electrodes, provided in a space between the two transparent electrodes;
With
When a voltage is applied between the two transparent electrodes, a refractive index distribution is generated in the layer by an electric field distribution generated according to the dielectric constant distribution forming unit.
A variable focus lens ,
The transparent electrode paired with the plate is provided outside the plate included in a pair of the two pairs of the plate and the transparent electrode, and the dielectric constant distribution forming unit is paired with the transparent electrode. Provided on at least one side of the plate,
The dielectric constant distribution forming unit is configured to form a dielectric constant distribution by a distribution of a concentration of a dielectric powder whose particle size does not affect the transparency of the variable focus lens.
Variable focus lens. 所定の間隔をおいて配された２枚の透明な板と、
前記２枚の板に沿って前記板のそれぞれと対にして設けられた２つの透明電極と、
前記２つの透明電極の間に配された所定の物質による層と、
前記２つの透明電極に挟まれた空間に設けられている、前記２つの透明電極の面方向に誘電率分布を与える誘電率分布形成手段と、
を備えており、
前記２つの透明電極の間に電圧を印加した場合に、前記誘電率分布形成手段に従って生じる電界分布によって、前記層に屈折率分布が生じるようになっている、
可変焦点レンズであって、
２対の前記板と前記透明電極のうちの一対に含まれる前記板の内側に当該板と対にされた前記透明電極が設けられており、前記誘電率分布形成手段は、当該透明電極の内側の面に設けられているとともに、
前記誘電率分布形成手段は、その粒径が前記可変焦点レンズの透明度に影響を与えない程度とされた誘電体の粉末の濃度の分布によって誘電率分布を形成するようになっている、
可変焦点レンズ。 Two transparent plates arranged at a predetermined interval;
Two transparent electrodes provided in pairs with each of the plates along the two plates;
A layer of a predetermined material disposed between the two transparent electrodes;
A dielectric constant distribution forming means for providing a dielectric constant distribution in a plane direction of the two transparent electrodes, provided in a space between the two transparent electrodes;
With
When a voltage is applied between the two transparent electrodes, a refractive index distribution is generated in the layer by an electric field distribution generated according to the dielectric constant distribution forming unit.
A variable focus lens ,
The transparent electrode paired with the plate is provided inside the plate included in a pair of the two pairs of the plate and the transparent electrode, and the dielectric constant distribution forming means is provided on the inner side of the transparent electrode. Is provided on the surface of the
The dielectric constant distribution forming unit is configured to form a dielectric constant distribution by a distribution of a concentration of a dielectric powder whose particle size does not affect the transparency of the variable focus lens.
Variable focus lens. 所定の間隔をおいて配された２枚の透明な板と、
前記２枚の板に沿って前記板のそれぞれと対にして設けられた２つの透明電極と、
前記２つの透明電極の間に配された所定の物質による層と、
前記２つの透明電極に挟まれた空間に設けられている、前記２つの透明電極の面方向に誘電率分布を与える誘電率分布形成手段と、
を備えており、
前記２つの透明電極の間に電圧を印加した場合に、前記誘電率分布形成手段に従って生じる電界分布によって、前記層に屈折率分布が生じるようになっている、
可変焦点レンズであって、
２対の前記板と前記透明電極のうちの一対に含まれる前記板の内側に当該板と対にされた前記透明電極が設けられており、前記誘電率分布形成手段は、当該透明電極の内側に設けられた透明な透明層の少なくとも一方の面に設けられているとともに、
前記誘電率分布形成手段は、その粒径が前記可変焦点レンズの透明度に影響を与えない程度とされた誘電体の粉末の濃度の分布によって誘電率分布を形成するようになっている、
可変焦点レンズ。 Two transparent plates arranged at a predetermined interval;
Two transparent electrodes provided in pairs with each of the plates along the two plates;
A layer of a predetermined material disposed between the two transparent electrodes;
A dielectric constant distribution forming means for providing a dielectric constant distribution in a plane direction of the two transparent electrodes, provided in a space between the two transparent electrodes;
With
When a voltage is applied between the two transparent electrodes, a refractive index distribution is generated in the layer by an electric field distribution generated according to the dielectric constant distribution forming unit.
A variable focus lens ,
The transparent electrode paired with the plate is provided inside the plate included in a pair of the two pairs of the plate and the transparent electrode, and the dielectric constant distribution forming means is provided on the inner side of the transparent electrode. And provided on at least one surface of the transparent transparent layer provided in
The dielectric constant distribution forming unit is configured to form a dielectric constant distribution by a distribution of a concentration of a dielectric powder whose particle size does not affect the transparency of the variable focus lens.
Variable focus lens. 所定の間隔をおいて配された２枚の透明な板と、
前記２枚の板に沿って前記板のそれぞれと対にして設けられた２つの透明電極と、
前記２つの透明電極の間に配された所定の物質による層と、
前記２つの透明電極に挟まれた空間に設けられている、前記２つの透明電極の面方向に誘電率分布を与える誘電率分布形成手段と、
を備えており、
前記２つの透明電極の間に電圧を印加した場合に、前記誘電率分布形成手段に従って生じる電界分布によって、前記層に屈折率分布が生じるようになっている、
可変焦点レンズであって、
２対の前記板と前記透明電極のうちの一対に含まれる前記板の外側に当該板と対にされた前記透明電極が設けられており、前記誘電率分布形成手段は、当該透明電極の内側に設けられた透明な透明層の少なくとも一方の面に設けられているとともに、
前記誘電率分布形成手段は、その粒径が前記可変焦点レンズの透明度に影響を与えない程度とされた誘電体の粉末の濃度の分布によって誘電率分布を形成するようになっている、
可変焦点レンズ。 Two transparent plates arranged at a predetermined interval;
Two transparent electrodes provided in pairs with each of the plates along the two plates;
A layer of a predetermined material disposed between the two transparent electrodes;
A dielectric constant distribution forming means for providing a dielectric constant distribution in a plane direction of the two transparent electrodes, provided in a space between the two transparent electrodes;
With
When a voltage is applied between the two transparent electrodes, a refractive index distribution is generated in the layer by an electric field distribution generated according to the dielectric constant distribution forming unit.
A variable focus lens ,
The transparent electrode paired with the plate is provided on the outer side of the plate included in a pair of the two pairs of the plate and the transparent electrode, and the dielectric constant distribution forming means is provided on the inner side of the transparent electrode. And provided on at least one surface of the transparent transparent layer provided in
The dielectric constant distribution forming unit is configured to form a dielectric constant distribution by a distribution of a concentration of a dielectric powder whose particle size does not affect the transparency of the variable focus lens.
Variable focus lens. 前記２つの透明電極の間に所望の電圧を印加する電圧印加手段を更に有する請求項１２〜１６のいずれかに記載の可変焦点レンズと、
前記可変焦点レンズの前記板を、ユーザの眼の前方に固定するための固定手段と、
を備えており、
前記電圧印加手段は、時間の経過にしたがって自動的に前記透明電極の間に印加される電圧を変化させるようになっている、
眼へ刺激を与えるための装置。 The variable focus lens according to any one of claims 12 to 16, further comprising voltage applying means for applying a desired voltage between the two transparent electrodes.
Fixing means for fixing the plate of the variable focus lens in front of the user's eyes;
With
The voltage application means is configured to automatically change the voltage applied between the transparent electrodes as time passes.
A device for stimulating the eyes.