JPWO2020067329A1 - レンズ、レンズブランク、及び、アイウェア - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本発明の実施形態1に係るレンズの構成について説明する。本実施形態に係るレンズは、例えば、図1に示す電子メガネGなどのアイウェアに組み込まれる。
電子メガネGは、フレーム1、一対のレンズ2、検出部16、制御部17、及び、電源18などを有する。フレーム1は、フロント11、及び、一対のテンプル14a、14bを有する。なお、以下の説明では、フロント11が配置される部分を電子メガネGの正面(前方)として説明する。図1では、右側用のテンプル14aについては分解図として示している。
図3は、レンズ2の構成の一例を示す断面模式図である。図3は、図1のA−A断面図である。また、図4は、レンズの構成の層構造の一例を示す模式図である。図3において、図4に示されるレンズ2の一部のエレメントは、符号のみが示されている。
図3及び図4に示すように、第一領域3は、後側(図3における下側)から順に、第一基板31、第一特性変化部40、中間基板32、第二特性変化部50、及び、第二基板33などを有する。第一領域3の各エレメントは、可視光に対して透光性を有する。
第一基板31は、レンズ2において、最も後方側(使用者側)に配置されている。第一基板31は、一対の主面(表面及び裏面)を有する透明な光学素子である。第一基板31は、第一基板31の厚さ方向(以下、単に「厚さ方向」と称する)における一方(前方)に向かって凸状に湾曲する円板状であってよい。なお、第一基板31の厚さ方向は、レンズ2の各エレメントにおける厚さ方向に一致する。
第一特性変化部40は、後側から順に、既述の第一回折構造31c、第一電極41、絶縁膜42、第一液晶モジュール43、絶縁膜47、及び、第二電極48などを有する。
第一電極41は、第一基板31の表面に設けられている。第一電極41と第一基板31との間には、他の部材が設けられてもよい。第一電極41は、厚さ方向において、第一基板31と第一液晶層45との間に設けられていると捉えてもよい。
絶縁膜42は、少なくとも第一電極41の表面に設けられている。絶縁膜42は、第一電極41と第一液晶モジュール43との間に設けられていると捉えてもよい。本実施形態の場合、絶縁膜42は、透明導電膜411の表面の全面に設けられている。
第一液晶モジュール43は、後側から順に、配向膜44、第一液晶層45、及び、配向膜46などを有する。
配向膜44は、第一液晶層45の裏面に設けられている。配向膜44は、第一液晶層45の裏面の全面に設けられている。このような配向膜44は、第一液晶層45における液晶材料の配向状態を制御する。
第一液晶層45は、配向膜44と配向膜46との間に設けられている。第一液晶層45は、第一電極41と第二電極48との間に設けられていると捉えてもよい。このような第一液晶層45は、液晶材料を含有する。液晶材料は、電圧の印加の有無に応じて配向状態が変わる。第一液晶層45の配向状態が変わると、第一液晶層45の光学特性(例えば、屈折率または透過率)が変化する。液晶材料は、例えば、コレステリック液晶、ネマチック液晶、又はゲストホスト液晶であってよい。
第二電極48は、中間基板32の裏面に設けられている。第二電極48と中間基板32との間には、他の部材が設けられてもよい。第二電極48は、厚さ方向において、中間基板32と第一液晶層45との間に設けられていると捉えてもよい。
中間基板32は、レンズ2において、第一特性変化部40と第二特性変化部50との間に設けられている。中間基板32は、一対の主面(表面及び裏面)を有する透明な板状部材からなる光学素子である。中間基板32は、厚さ方向における一方(前方)に向かって凸状に湾曲する円板状であってよい。中間基板32は、第三基板の一例に該当する。このような中間基板32の材料は、第一基板31の材料と同様である。
第二特性変化部50は、後側から順に、第三電極51、絶縁膜53、第二液晶モジュール52、絶縁膜57、第四電極58、及び、第二回折構造33cなどを有する。このような第二特性変化部50は、第一特性変化部40と、厚さ方向において対向している。また、第二特性変化部50は、第一特性変化部40と、厚さ方向においてずれて設けられている(換言すれば、異なる層に設けられている)。特に、本実施形態の場合、第二特性変化部50と、第一特性変化部40とは、正面視において同じ形状である。ただし、第二特性変化部50と、第一特性変化部40とは、正面視において異なる形状であってもよい。また、図示は省略するが、第二特性変化部50と、第一特性変化部40とは、厚さ方向において対向していなくてもよい。
第三電極51は、中間基板32の表面に設けられている。第三電極51と中間基板32との間には、他の部材が設けられてもよい。第三電極51は、厚さ方向において、中間基板32と第二液晶層55との間に設けられていると捉えてもよい。
絶縁膜53は、第三電極51の表面に設けられている。絶縁膜53は、第三電極51と第二液晶モジュール52との間に設けられていると捉えてもよい。絶縁膜53は、透明導電膜511の表面の全面に設けられている。このような絶縁膜53の材料は、既述の絶縁膜42の材料と同様である。
第二液晶モジュール52は、後側から順に、配向膜54、第二液晶層55、及び、配向膜56などを有する。
配向膜54は、第二液晶層55の裏面に設けられている。配向膜54は、第二液晶層55の裏面の全面に設けられている。このような配向膜54は、第二液晶層55における液晶材料の配向状態を制御する。配向膜54の材料は、既述の配向膜44の材料と同様である。
第二液晶層55は、配向膜54と配向膜56との間に設けられている。第二液晶層55は、第三電極51と第四電極58との間に設けられていると捉えてもよい。このような第二液晶層55は、液晶材料を含有する。液晶材料は、電圧の印加の有無に応じて配向状態が変わる。第二液晶層55の配向状態が変わると、第二液晶層55の光学特性(屈折率)が変化する。液晶材料は、例えば、コレステリック液晶又はネマチック液晶であってよい。
第四電極58は、第二基板33の裏面に設けられている。第四電極58と第二基板33との間には、他の部材が設けられてもよい。第四電極58は、厚さ方向において、第二基板33と第二液晶層55との間に設けられていると捉えてもよい。
第二基板33は、レンズ2において、最も前方側(使用者から遠い側)に配置されている。第二基板33は、一対の主面(表面及び裏面)を有する透明な光学素子である。第二基板33は、厚さ方向における一方(前方)に向かって凸状に湾曲する円板状であってよい。
第二領域6は、後方側から順に、第一基板31、第一特性固定部60、中間基板32、第二特性固定部70、及び、第二基板33などを有する。第一基板31、中間基板32、及び、第二基板33は、第一領域3と共有のエレメントである。第二領域6の各エレメントは、可視光に対して透光性を有する。第二領域6は、レンズ2において、第一領域3以外の部分により構成されていると捉えることもできる。第二領域6は、所定の度数を有してよい。第二領域6の度数は、常時一定である。
第一特性固定部60は、後側から順に、透明導電膜411、絶縁膜42、接着層61、絶縁膜47、及び、透明導電膜481などを有する。透明導電膜411、絶縁膜42、絶縁膜47、及び、透明導電膜481は、第一領域3と共有のエレメントである。
第二特性固定部70は、後側から順に、透明導電膜511、絶縁膜53、接着層62、絶縁膜57、及び、透明導電膜581などを有する。透明導電膜511、絶縁膜53、絶縁膜57、及び、透明導電膜581は、第一領域3と共有のエレメントである。
接着層61は、透明であって、第二領域6において、絶縁膜42と絶縁膜47との間に設けられている。接着層61は、第二領域6において、第一基板31と中間基板32との間に設けられていると捉えてよい。
図1に示すように、フロント11は、一対のレンズ2を支持する一対のリム12と、一対のリム12を幅方向に互いに接続するブリッジ13aと、を有する。リム12の形状は、レンズ2の形状に対応する形状である。ブリッジ13aは、使用者の鼻に接触しうる一対の鼻パッド13bを有する。
一対のテンプル14a、14bは、電子メガネGにおいてほぼ左右対称となるように形成されており、互いに同一の構成要素を有する。そこで、以下の説明では、右側(幅方向における一方側)用のテンプル14aについて説明する。
検出部16は、例えば、ユーザの検出部16に対するタッチ操作に対応する情報を検出する。タッチ操作の第一例について説明する。第一特性変化部40及び第二特性変化部50に電圧が印加されていない状態(オフ状態)における第一のタッチ操作は、第一特性変化部40に電圧を印加することを示す。第一のタッチ操作の後、第一特性変化部40のみに電圧が印加される。
タッチ操作の第二例について説明する。第一特性変化部40及び第二特性変化部50に電圧が印加されていない状態(オフ状態)における第一のタッチ操作は、第一特性変化部40のみに電圧を印加することを示す。第一のタッチ操作で電圧を印加される特性変化部は、電圧が印加された状態の度数が小さい特性変化部であると好ましい。
タッチ操作の第三例について説明する。タッチ操作の第三例の場合、所定時間内に検出部16により検出されたタッチ操作の回数に応じて、制御される特性変化部を切り替える。
ここで、検出部の変形例の一例について説明する。電子メガネGは、複数の検出部を有してもよい。複数の検出部はそれぞれ、複数の特性変化部に対応していてよい。
制御部17は、配線19を介して、検出部16の検出パッド、第一電極41、第二電極48、第三電極51、及び、第四電極58に電気的に接続されている。
電源18は、検出部16及び制御部17に電力を供給する(図2参照)。本実施形態では、電源18は、テンプル14a、14bの他端部(後端部)に着脱可能に保持される充電式のバッテリーパックである。電源18は、例えば、ニッケル水素充電池であってよい。
つぎに、電子メガネGの動作の一例について説明する。まず、電子メガネGの第一特性変化部40及び第二特性変化部50に電圧が印加されていない状態(オフ状態)について説明する。
図6Aを参照して、実施形態1の変形例1について説明する。第一電極41、第二電極48、第三電極51、及び、第四電極58が外部に露出する位置(第一部分21、第二部分22、第三部分23、及び、第四部分24)は、図6Aに示す位置であってもよい。
図6Bを参照して、実施形態1の変形例2について説明する。本変形例の場合、第一部分21及び第二部分22は、レンズ2の外周面における上側半部に存在している。
図6Cを参照して、実施形態1の変形例3について説明する。本変形例の場合、第一部分21及び第二部分22は、レンズ2の外周面における上側半部に存在している。
図6Dを参照して、実施形態1の変形例4について説明する。本変形例の場合、第一部分21及び第二部分22は、レンズ2Dの外周面における上側半部に存在している。
図示は省略するが、図4に示すレンズ2から、中間基板32を省略し、第二電極48と第三電極51とを一つの電極で構成してもよい。すなわち、第一特性変化部40と第二特性変化部50とは、一つの電極を共有してもよい。
以上のような本実施形態に係るレンズ2及び電子メガネGによれば、厚さ方向に対向する状態で、第一特性変化部40及び第二特性変化部50を設けているため、第一特性変化部40及び第二特性変化部50のオン状態の度数を個別に設定できる。この結果、オン状態における第一領域3の度数のパターンを増やすことができる。
図7を参照して、本発明の実施形態2に係るレンズ2Aについて説明する。図7は、レンズ2Aの層構造を示す模式図である。
図8A〜図8Eを参照して、本発明の実施形態3に係るレンズ2Bについて説明する。図8Aは、レンズ2Bの正面模式図である。
図9A〜図9Dを参照して、実施形態4に係るレンズ2Cについて説明する。図9Aは、レンズ2Cの正面模式図である。
図10Aを参照して、実施形態4の変形例1について説明する。本変形例の場合も、第一電極41Cと第三電極51Cとが、同一構造を有する。
図10Bを参照して、実施形態4の変形例2について説明する。本変形例の場合、第一部分21は、レンズ2Cの外周面における上側半部に存在している。
図10Cを参照して、実施形態4の変形例3について説明する。本変形例の場合、第一部分21は、レンズ2Cの外周面における下側半部に存在している。
図10Dを参照して、実施形態4の変形例4について説明する。本変形例の場合、第一部分21は、レンズ2Cの外周面において、幅方向の一方側半部に存在している。
図11を参照して、実施形態5に係るレンズ2Dについて説明する。レンズ2Dは、図3及び図4に示すレンズ2Cと同様の層構造を有する。
図12〜図14Bを参照して、参考例1に係るレンズ2Tについて説明する。レンズ2Tは、図3及び図4に示すレンズ2と異なる層構造を有する。
第一領域3Tは、図13に示すように、ユーザが電子メガネを装着した装着状態(以下、単に「装着状態」と称する)において、ユーザの目の下方に配置されている。このような第一領域3Tは、第一特性変化部40Tに電圧が印加された状態において、近距離にある物を見やすくなるような度数を有してよい。
第一基板31Tは、表面において、第一領域3Tに対応する部分に第一回折構造31tを有する。第一基板31Tは、表面において、第二領域5Tに対応する部分に第二回折構造33tを有する。第一回折構造31t及び第二回折構造33tは、既述の実施形態1の第一回折構造31cとほぼ同様であるため、詳しい説明は省略する。
第一特性変化部40Tは、後側から順に、既述の第一回折構造31t、第一電極41T、絶縁膜43T、第一液晶モジュール44T、絶縁膜45T、及び、第二電極46Tなどを有する。
第一電極41Tは、図14Aに示すように、透明導電膜41T1に形成されたスリット411Tにより囲まれた部分である。
絶縁膜43T及び絶縁膜45Tは、既述の実施形態1の場合と同様である。
第一液晶モジュール44Tは、後側から順に、配向膜44T1、第一液晶層44T2、及び、配向膜44T3などを有する。このような第一液晶モジュール44Tの構成は、既述の実施形態1の場合と同様である。
第二電極46Tは、図14Bに示すように、透明導電膜46T1に形成されたスリット461Tにより囲まれた部分である。
第二基板47Tは、レンズ2Tにおいて、最も前方側(使用者から遠い側)に配置されている。本実施形態の場合、第二基板47Tは、記述の実施形態1の第二基板33から第二回折構造33cを省略した構成を有する。その他の第二基板47Tの構成は、実施形態1の第二基板33とほぼ同様である。このため、第二基板47Tの構成についての説明は、実施形態1の第二基板33についての説明を、適宜読み替えてよい。
第二領域5Tは、図13に示すように、装着状態において、ユーザの目の上方に配置されている。このような第二領域5Tは、第二特性変化部50Tに電圧が印加された状態において、遠距離にある物を見やすくなるような度数を有してよい。なお、第三領域6Tの度数は、中距離に有る物を見やすくなるような度数を有してよい。
第二特性変化部50Tは、後側から順に、既述の第二回折構造33t、第三電極51T、絶縁膜43T、第二液晶モジュール52T、絶縁膜45T、及び、第四電極53Tなどを有する。
絶縁膜43T及び絶縁膜45Tは、第一特性変化部40Tと共有のエレメントである。
第三電極51Tは、図14Aに示すように、透明導電膜41T1に形成されたスリット412Tにより囲まれた部分である。
第二液晶モジュール52Tは、後側から順に、配向膜52T1、第二液晶層52T2、及び、配向膜52T3などを有する。このような第二液晶モジュール52Tの構成は、既述の実施形態1の場合と同様である。
第四電極53Tは、図14Bに示すように、透明導電膜46T1に形成されたスリット462Tにより囲まれた部分である。
第三領域6Tは、後方側から順に、第一基板31T、特性固定部61T、及び、第二基板47Tなどを有する。第一基板31、及び、第二基板33は、第一領域3T及び第二領域5Tと共有するエレメントである。第三領域6Tは、所定の度数を有してよい。第三領域6Tの度数は、常時一定である。
特性固定部61Tは、後側から順に、透明導電膜41T1、絶縁膜43T、接着層62T、絶縁膜45T、及び、第二電極46Tなどを有する。第一電極41T、絶縁膜43T、絶縁膜45T、及び、透明導電膜46T1は、第一領域3T及び第二領域5Tと共有するエレメントである。接着層62Tの構成は、記述の実施形態1の接着層61とほぼ同様である。このため、接着層62Tの構成についての説明は、記述の実施形態1の接着層61についての説明を、適宜読み替えればよい。
本参考例の場合、制御部17(図2参照)は、例えば、検出部16(図2参照)の検出情報に基づいて、レンズ2Tの第一特性変化部40T(具体的には、第一電極41T及び第二電極46T)、並びに、レンズ2Tの第二特性変化部50T(具体的には、第三電極51T及び第四電極53T)のうちの少なくとも一方の特性変化部への電圧の印加を制御する制御回路(不図示)を有する。
図15Aは、参考例1の変形例1について説明する。
図15Bを参照して、参考例1の変形例2について説明する。
図15Cを参照して、参考例1の変形例3について説明する。
図15Dを参照して、参考例1の変形例4について説明する。
図15Eを参照して、参考例1の変形例5について説明する。
上述のような参考例1及び参考例1の各変形例に係るレンズは、透明な第一基板と、第一基板の厚さ方向において第一基板と対向して設けられた透明な第二基板と、第一基板と第二基板との間に設けられ、電気的制御により光学特性が変化する第一光学特性変化部と、第一基板と第二基板との間であって、厚さ方向において第一光学特性変化部と対向しない位置に設けられ、電気的制御により光学特性が変化する第二光学特性変化部と、を備える。
1 フレーム
11 フロント
12 リム
13a ブリッジ
13b 鼻パッド
14a、14b テンプル
15 筐体
16 検出部
17 制御部
18 電源
19 配線
2、2A、2B、2C、2D レンズ
2Z レンズブランク
21 第一部分
22 第二部分
23 第三部分
24 第四部分
25 ブランク部
3、3D 第一領域
31、31A 第一基板
31c、31d 第一回折構造
311 突部
312 突条
32、32A 中間基板
33、33A 第二基板
33c、33d 第二回折構造
331 突部
332 突条
40 第一特性変化部
41、41B、41C 第一電極
411 透明導電膜
41a スリット
41d 電圧印加部
41e 接続部
41f 厚肉部
42、47 絶縁膜
43 第一液晶モジュール
44、46 配向膜
45 第一液晶層
48、48B、48C 第二電極
481 透明導電膜
48a スリット
48d 電圧印加部
48e 接続部
48f 厚肉部
50、50D 第二特性変化部
51、51B、51C 第三電極
511 透明導電膜
51a スリット
51d 電圧印加部
51e 接続部
51f 厚肉部
52 第二液晶モジュール
53、57 絶縁膜
54、56 配向膜
55 第二液晶層
58、58B、58C 第四電極
581 透明導電膜
58a スリット
58d 電圧印加部
58e 接続部
58f 厚肉部
6、6D 第二領域
60 第一特性固定部
70 第二特性固定部
61、62 接着層
2T レンズ
21T 第一部分
22T 第二部分
23T 第三部分
24T 第四部分
3T 第一領域
31T 第一基板
31t 第一回折構造
33t 第二回折構造
40T 第一特性変化部
41T 第一電極
41T1 透明導電膜
411T スリット
412T スリット
41t1 接続部
41t2 電圧印加部
43T 絶縁膜
44T 第一液晶モジュール
44T1 配向膜
44T2 第一液晶層
44T3 配向膜
45T 絶縁膜
46T 第二電極
46T1 透明導電膜
461T スリット
462T スリット
46t1 接続部
46t2 電圧印加部
47T 第二基板
5T 第二領域
50T 第二特性変化部
51T 第三電極
51t1 接続部
51t2 電圧印加部
52T 第二液晶モジュール
52T1 配向膜
52T2 第二液晶層
52T3 配向膜
53T 第四電極
53t1 接続部
53t2 電圧印加部
6T 第三領域
61T 特性固定部
62T 接着層
Claims (14)
- 透明な第一基板と、
前記第一基板の厚さ方向において前記第一基板と対向して設けられた透明な第二基板と、
前記第一基板と前記第二基板との間に設けられ、電気的制御により光学特性が変化する第一光学特性変化部と、
前記第一基板と前記第二基板との間に設けられ、前記厚さ方向において前記第一光学特性変化部とずれて設けられ、電気的制御により光学特性が変化する第二光学特性変化部と、を備える、
レンズ。 - 前記第二光学特性変化部は、前記第一光学特性変化部と、前記厚さ方向において対向している、請求項1に記載のレンズ。
- 前記第一光学特性変化部と前記第二光学特性変化部とは、正面視において、異なる形状を有する、請求項2に記載のレンズ。
- 前記第一光学特性変化部は、電圧を印加された状態において第一度数を有し、
前記第二光学特性変化部は、電圧を印加された状態において、前記第一度数よりも絶対値が大きい第二度数を有し、
前記第一光学特性変化部の正面視における面積は、前記第二光学特性変化部の正面視における面積よりも大きい、請求項1〜3の何れか一項に記載のレンズ。 - 前記第一光学特性変化部と、前記第二光学特性変化部とは、正面視において、同じ形状を有する、請求項2に記載のレンズ。
- 前記第一光学特性変化部と前記第二光学特性変化部との間に設けられた第三基板を、さらに備え、
前記第一光学特性変化部は、入射光を回折させる第一回折構造と、前記第一回折構造と前記厚さ方向において対向する第一液晶層と、を有し、
前記第二光学特性変化部は、入射光を回折させる第二回折構造と、前記第二回折構造と前記厚さ方向において対向する第二液晶層と、を有し、
前記第一回折構造は、前記第一基板及び前記第三基板の何れか一方の基板の側面に設けられ、
前記第二回折構造は、前記第二基板及び前記第三基板の何れか一方の基板の側面に設けられている、請求項1〜5の何れか一項に記載のレンズ。 - 前記第一回折構造は、前記第一基板と対向する前記第三基板に設けられており、
前記第二回折構造は、前記第二基板と対向する前記第三基板に設けられている、請求項6に記載のレンズ。 - 前記第一光学特性変化部は、前記第一液晶層に電圧を印加する第一電極及び第二電極を有し、
前記第二光学特性変化部は、前記第二液晶層に電圧を印加する第三電極及び第四電極を有し、
前記第一電極及び前記第二電極の少なくとも一方の電極が、前記第三電極及び前記第四電極の少なくとも一方の電極と、前記厚さ方向において対向している、請求項6または7に記載のレンズ。 - 前記第一電極及び前記第二電極の何れか一方の電極と、前記第三電極及び前記第四電極の何れか一方の電極とが、厚さ方向において対向している、請求項8に記載のレンズ。
- 前記第一電極と前記第三電極とが前記厚さ方向において対向し、
前記第二電極と前記第四電極とが前記厚さ方向において対向している、請求項8に記載のレンズ。 - 前記第一電極及び前記第二電極の何れか一方の電極と、前記第三電極及び前記第四電極の何れか一方の電極とが、一つの電極により構成されている、請求項8に記載のレンズ。
- ブランク部と、
前記ブランク部と一体として形成されている、請求項1〜11のいずれか一項に記載のレンズと、
を有する、レンズブランク。 - 請求項1〜11のいずれか一項に記載のレンズと、
前記レンズを保持しているフレームと、
前記第一光学特性変化部及び前記第二光学特性変化部への電圧の印加を制御する制御部と、
を有する、アイウェア。 - 前記制御部は、前記第一光学特性変化部への電圧の印加と、前記第二光学特性変化部への電圧の印加とを、独立して制御する、請求項13に記載のアイウェア。
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