JPS62129813A - 液晶を利用した立体視差を有する光学機器 - Google Patents
液晶を利用した立体視差を有する光学機器Info
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- JPS62129813A JPS62129813A JP60268904A JP26890485A JPS62129813A JP S62129813 A JPS62129813 A JP S62129813A JP 60268904 A JP60268904 A JP 60268904A JP 26890485 A JP26890485 A JP 26890485A JP S62129813 A JPS62129813 A JP S62129813A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
- G02C7/00—Optical parts
- G02C7/10—Filters, e.g. for facilitating adaptation of the eyes to the dark; Sunglasses
- G02C7/101—Filters, e.g. for facilitating adaptation of the eyes to the dark; Sunglasses having an electro-optical light valve
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
- G02C7/00—Optical parts
- G02C7/12—Polarisers
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は液晶を利用した立体視差を有する光学機器、
詳しくは立体視装置に使用される左右の液晶レンズの各
々の方向に関する。
詳しくは立体視装置に使用される左右の液晶レンズの各
々の方向に関する。
[従来の技術]
液晶の腹屈折現象を利用して焦点距離の可変なレンズと
する考えは、既に例えば特開昭52−32348号公報
、特開昭54−99654号公報および特公昭58−5
0339号公報などに見られ、これを眼鏡に利用するこ
とも後者の二つの公報中に指摘されている。このような
従来の液晶を用いたレンズ(以下、液晶レンズという。
する考えは、既に例えば特開昭52−32348号公報
、特開昭54−99654号公報および特公昭58−5
0339号公報などに見られ、これを眼鏡に利用するこ
とも後者の二つの公報中に指摘されている。このような
従来の液晶を用いたレンズ(以下、液晶レンズという。
)の1例を第15図および第16図の断面図と平面図を
用いて説明する。
用いて説明する。
球面凹レンズ21と平板ガラス22にそれぞれ透明導電
層23および24を設け、これらを絶縁層25を介して
貼り合わせたときに形成される空間に液晶26を封入し
て液晶レンズ20は構成されている。上記透明導電層2
3と24間には交流電源27からの交流電圧が印加され
るようになっている。また、この交流電圧を印加してい
ないときにおいても、ある特定方向に液晶分子がそろう
ように配向処理が施されており、図面中では液晶分子は
ホモジニアス配向となっている。
層23および24を設け、これらを絶縁層25を介して
貼り合わせたときに形成される空間に液晶26を封入し
て液晶レンズ20は構成されている。上記透明導電層2
3と24間には交流電源27からの交流電圧が印加され
るようになっている。また、この交流電圧を印加してい
ないときにおいても、ある特定方向に液晶分子がそろう
ように配向処理が施されており、図面中では液晶分子は
ホモジニアス配向となっている。
この液晶レンズ20に電圧を印加すると、液晶レンズ2
0中の液晶26の分子は電界方向に分子の長軸方向をそ
ろえるように回転する(液晶の誘電異方性が正の液晶の
場合)。ここで、第16図中矢印nで示す液晶分子のデ
ィレクターを有する液晶レンズ20に、第17図に示す
ように偏光板28を組み合わせ、液晶レンズ20に対し
て異常光のみを入射させることができるように構成する
と、液晶レンズ20内の液晶分子が電界により回転して
いくにつれ、液晶26の屈折率がn からn の間で変
化していく。従って、焦点距離をf。
0中の液晶26の分子は電界方向に分子の長軸方向をそ
ろえるように回転する(液晶の誘電異方性が正の液晶の
場合)。ここで、第16図中矢印nで示す液晶分子のデ
ィレクターを有する液晶レンズ20に、第17図に示す
ように偏光板28を組み合わせ、液晶レンズ20に対し
て異常光のみを入射させることができるように構成する
と、液晶レンズ20内の液晶分子が電界により回転して
いくにつれ、液晶26の屈折率がn からn の間で変
化していく。従って、焦点距離をf。
屈折率をn、レンズ両面の曲率半径をrl、r2とする
と、レンズの焦点距離は と表わすことができるので、屈折率nを変化させること
によって、レンズの焦点距離を変化させることができる
ことになる。
と、レンズの焦点距離は と表わすことができるので、屈折率nを変化させること
によって、レンズの焦点距離を変化させることができる
ことになる。
この液晶レンズ20を眼鏡に応用して液晶眼鏡とした場
合には、老眼など焦点調節機能が低下した場合や白内障
により眼球の水晶体摘出手術を受けて焦点調節機能を無
くした場合に、連続的に焦点距離を変化させることがで
きるので大変に有用なものとなる。
合には、老眼など焦点調節機能が低下した場合や白内障
により眼球の水晶体摘出手術を受けて焦点調節機能を無
くした場合に、連続的に焦点距離を変化させることがで
きるので大変に有用なものとなる。
[発明が解決しようとする問題点]
ところで、上記のような従来の液晶レンズを用いて作成
した液晶眼鏡では、焦点距離が合わせづらい、あるいは
左右のレンズの焦点距離の変化率が異なってしまうなど
の不具合があり、人間工学的な配慮が欠けているところ
があった。
した液晶眼鏡では、焦点距離が合わせづらい、あるいは
左右のレンズの焦点距離の変化率が異なってしまうなど
の不具合があり、人間工学的な配慮が欠けているところ
があった。
以下、この点を詳細に説明する。
液晶は、一般に電圧を印加しない状態においてもある特
定方向に液晶分子が揃うように配向処理が施されるが、
この処理は例えばポリイミドやポリビニルアルコール等
の高分子膜をこすって方向性をもたせるいわゆるラビン
グ処理を施したり、Sin、MgO,MgF2.Auな
どを斜め横方向から蒸着することにより行なっている。
定方向に液晶分子が揃うように配向処理が施されるが、
この処理は例えばポリイミドやポリビニルアルコール等
の高分子膜をこすって方向性をもたせるいわゆるラビン
グ処理を施したり、Sin、MgO,MgF2.Auな
どを斜め横方向から蒸着することにより行なっている。
そして、第16図に示すように、液晶レンズ20は矢印
nで示される一方向に液晶ディレクターの揃った素子と
している。
nで示される一方向に液晶ディレクターの揃った素子と
している。
しかしながら、この液晶レンズ20を用いて第18図に
示されるように液晶眼鏡30とし、例えば、左右の液晶
レンズ31.32の液晶分子のディレクターの方向をr
n J、rnRJが直交するようにフレームに組み込
んで構成されているとすると、左右のレンズ31.32
に駆動電源33から同じ電圧を印加ても焦点距離が異な
ってしまい、見ずらい眼鏡となってしまう。あるいは電
圧を同様に変化させても、焦点距離の変化度が左右のレ
ンズで異なるなどの不具合が生じてしまう。
示されるように液晶眼鏡30とし、例えば、左右の液晶
レンズ31.32の液晶分子のディレクターの方向をr
n J、rnRJが直交するようにフレームに組み込
んで構成されているとすると、左右のレンズ31.32
に駆動電源33から同じ電圧を印加ても焦点距離が異な
ってしまい、見ずらい眼鏡となってしまう。あるいは電
圧を同様に変化させても、焦点距離の変化度が左右のレ
ンズで異なるなどの不具合が生じてしまう。
この原因は、第19図に示すように、人間の両眼35.
36には立体視を得るために瞳孔間距離PDがあるため
で、左右の眼35.36で物の見え方が異なり、液晶レ
ンズ31.32への光の入り方が異なってしまうからで
ある。この点をさらに第20図(A) 、 (B) 、
(C)に基づいてミクロな観点からみてみると、光の
入り方の違いは、液晶分子への光の入り方の違いと見る
ことができる。すなわち、図のように液晶の作る屈折率
楕円体を一つの柱状液晶分子37.38で代用させて考
えると、左眼液晶レンズ31内の液晶分子37は第20
図(A)に示すように物体から液晶レンズへと入射して
くる光とθ、の角度をなすが、右眼液晶レンズ32内の
液晶分子38と入射光のなす角は、第20図(B) 、
(C)に示すようにθ8は90″となり、θL40R
であるから、対応する屈折率楕円体への光の入射角が異
なり、左右の液晶レンズ31゜32の屈折率は異なって
しまうことになる。
36には立体視を得るために瞳孔間距離PDがあるため
で、左右の眼35.36で物の見え方が異なり、液晶レ
ンズ31.32への光の入り方が異なってしまうからで
ある。この点をさらに第20図(A) 、 (B) 、
(C)に基づいてミクロな観点からみてみると、光の
入り方の違いは、液晶分子への光の入り方の違いと見る
ことができる。すなわち、図のように液晶の作る屈折率
楕円体を一つの柱状液晶分子37.38で代用させて考
えると、左眼液晶レンズ31内の液晶分子37は第20
図(A)に示すように物体から液晶レンズへと入射して
くる光とθ、の角度をなすが、右眼液晶レンズ32内の
液晶分子38と入射光のなす角は、第20図(B) 、
(C)に示すようにθ8は90″となり、θL40R
であるから、対応する屈折率楕円体への光の入射角が異
なり、左右の液晶レンズ31゜32の屈折率は異なって
しまうことになる。
つまり、体の中心線の延長」二にある物体を見るとき(
正面視)でさえもれ、左右の液晶レンズ31.32内の
液晶のディレクターの方向をでたらめにとると、左右の
液晶レンズ31.32の焦点距離に差が生じピントが合
わなくなってしまうことになる。
正面視)でさえもれ、左右の液晶レンズ31.32内の
液晶のディレクターの方向をでたらめにとると、左右の
液晶レンズ31.32の焦点距離に差が生じピントが合
わなくなってしまうことになる。
以上は液晶レンズ31.32の液晶が初期配向させただ
けで電圧を印加しない場合であるが、電圧を印加したと
きには左右の液晶レンズ31.32の屈折率の変化度合
に差が生じ、見にくかったりピントが合わせずらかった
りする度合がさらに増すことになる。
けで電圧を印加しない場合であるが、電圧を印加したと
きには左右の液晶レンズ31.32の屈折率の変化度合
に差が生じ、見にくかったりピントが合わせずらかった
りする度合がさらに増すことになる。
[問題点を解決するための手段および作用]この発明は
、上記の点に鑑みてなされたもので、人間工学的に設計
された液晶を利用した立体視差を有する光学機器、なか
んずく段数の液晶レンズの各々の方向に関するものであ
る。さらに左右の液晶レンズの液晶ディレクターを左右
の液晶レンズの中心を結ぶ中心線の中間を通り、かつ、
この中心線を法線とする面を対称面として鏡面対象とな
るように左右の液晶レンズを光学機器に組み込んだこと
を特徴とする立体視差を有する光学機器である。
、上記の点に鑑みてなされたもので、人間工学的に設計
された液晶を利用した立体視差を有する光学機器、なか
んずく段数の液晶レンズの各々の方向に関するものであ
る。さらに左右の液晶レンズの液晶ディレクターを左右
の液晶レンズの中心を結ぶ中心線の中間を通り、かつ、
この中心線を法線とする面を対称面として鏡面対象とな
るように左右の液晶レンズを光学機器に組み込んだこと
を特徴とする立体視差を有する光学機器である。
したがって、このように配置された液晶レンズを用いて
立体視差のある眼鏡や光学機器を構成すると、左右のレ
ンズは焦点を一致させやすく、同一印加電圧に対し焦点
距離の変化率が左右で異なるようなことなどがなくなり
、左右のレンズの調整のとれた光学機器とすることがで
きる。
立体視差のある眼鏡や光学機器を構成すると、左右のレ
ンズは焦点を一致させやすく、同一印加電圧に対し焦点
距離の変化率が左右で異なるようなことなどがなくなり
、左右のレンズの調整のとれた光学機器とすることがで
きる。
[実 施 例]
以下、第1図〜第13図に基づいてこの発明の一実施例
を液晶眼鏡について説明する。上記従来例において示し
た第18図のものに比べて、左右の液晶レンズ2.3中
の液晶のディレクターの方向が[n j、rnRJで
示すように、この発明り では眼鏡中心に対し、左右対称になっている。つまり顔
の中心に対応する図中点線で表わした眼鏡フレーム4の
中心線に対して液晶のディレクターが左右対称になるよ
うに液晶レンズ2.3をフレーム4に組み込んでいる。
を液晶眼鏡について説明する。上記従来例において示し
た第18図のものに比べて、左右の液晶レンズ2.3中
の液晶のディレクターの方向が[n j、rnRJで
示すように、この発明り では眼鏡中心に対し、左右対称になっている。つまり顔
の中心に対応する図中点線で表わした眼鏡フレーム4の
中心線に対して液晶のディレクターが左右対称になるよ
うに液晶レンズ2.3をフレーム4に組み込んでいる。
このように液晶レンズ2.3を配置すると、上記従来例
で示した第19図と同様に考えると、左右の液晶レンズ
2,3内の液晶分子6.7と入射光の関係は第2図(A
)。
で示した第19図と同様に考えると、左右の液晶レンズ
2,3内の液晶分子6.7と入射光の関係は第2図(A
)。
(B)に示すようにθ、−θ、となり、左右の液晶レン
ズ2,3の屈折率は等しくなる。
ズ2,3の屈折率は等しくなる。
また、駆動電源5からの電圧を印加していったときの屈
折率の変化も左右対称となり、ピントの合わせられない
ようなこともなくなる。したがって、この実施例では眼
鏡フレーム4の中心に対し液晶ディレクターの方向が左
右の液晶レンズ2゜3において対称となるように構成す
ることによって達成される。
折率の変化も左右対称となり、ピントの合わせられない
ようなこともなくなる。したがって、この実施例では眼
鏡フレーム4の中心に対し液晶ディレクターの方向が左
右の液晶レンズ2゜3において対称となるように構成す
ることによって達成される。
このようにして、左右の液晶レンズ2.3の特性を合わ
せることができるが、液晶レンズ2,3内の液晶がプレ
ティルト角を持っているときには三次元的に考える必要
があり、さらに注意を要する。
せることができるが、液晶レンズ2,3内の液晶がプレ
ティルト角を持っているときには三次元的に考える必要
があり、さらに注意を要する。
つまり、第3図に示されるように液晶セル、液晶レンズ
を作成するときには、安定な液晶の動作を行なわせるた
めに基板または基板レンズ8には配向処理が施されるが
、この配向処理方法により第3図(B)に示すように液
晶をプレティルト角θPをもたせることができる。
を作成するときには、安定な液晶の動作を行なわせるた
めに基板または基板レンズ8には配向処理が施されるが
、この配向処理方法により第3図(B)に示すように液
晶をプレティルト角θPをもたせることができる。
これは一般に液晶分子がプレティルト角をもつ場合に電
界印加時の液晶の動く方向が定まり、より安定な動作を
行なわせることができるため作意的にプレティルト角を
もたせるもので、液晶ディスプレイなどではよく用いら
れる方法である。
界印加時の液晶の動く方向が定まり、より安定な動作を
行なわせることができるため作意的にプレティルト角を
もたせるもので、液晶ディスプレイなどではよく用いら
れる方法である。
このような配向処理を液晶眼鏡レンズに施した場合は、
上述のような左右の液晶レンズ2,3の焦点距離の不一
致を避けるためにこのプレティルト角θPを考慮しなけ
ればならない。
上述のような左右の液晶レンズ2,3の焦点距離の不一
致を避けるためにこのプレティルト角θPを考慮しなけ
ればならない。
この発明では、液晶のプレティルト角をも考慮して左右
が対称になるように液晶レンズのディレクターの方向を
設定している。すなわち、第4図(A) 、 (113
) 、 (C)は左右の液晶レンズ内の液晶分子13.
14の対称性を説明するための図であり、第4図(A)
は斜視図、第4図(B)は平面図。
が対称になるように液晶レンズのディレクターの方向を
設定している。すなわち、第4図(A) 、 (113
) 、 (C)は左右の液晶レンズ内の液晶分子13.
14の対称性を説明するための図であり、第4図(A)
は斜視図、第4図(B)は平面図。
第4図(C)は正面図をそれぞれ示している。左右の液
晶レンズ2.3はそれぞれ前面の球面レンズ9.10と
基板11.12の間のセルに液晶が封入されたものであ
り、左レンズ2内の液晶分子13と右レンズ3内の液晶
分−j’14を代表して示している。これら左右の液晶
分−J’13,14は中心の対称面1に対し鏡面対称に
なるよう配置されている一対の液晶レンズ2,3によっ
てこの例では液晶眼鏡が構成されている。したがって、
左右の液晶レンズ2.3の特性をそろえることが可能と
なり、ピントが合わないことや電圧を印加していったと
きの焦点距離の変化の廉合が異なるなどの不具合を解消
することができる。
晶レンズ2.3はそれぞれ前面の球面レンズ9.10と
基板11.12の間のセルに液晶が封入されたものであ
り、左レンズ2内の液晶分子13と右レンズ3内の液晶
分−j’14を代表して示している。これら左右の液晶
分−J’13,14は中心の対称面1に対し鏡面対称に
なるよう配置されている一対の液晶レンズ2,3によっ
てこの例では液晶眼鏡が構成されている。したがって、
左右の液晶レンズ2.3の特性をそろえることが可能と
なり、ピントが合わないことや電圧を印加していったと
きの焦点距離の変化の廉合が異なるなどの不具合を解消
することができる。
第5図、第7図、第10図は、左右の液晶レンズ2.3
の液晶分子を種々の鏡面対称としたときの液晶のディレ
クターの方向を眼鏡レンズとの関係において表わしたも
のである。矢印の方向は、液晶レンズ2.3中の液晶を
眼球側から眼球と遠ざかる方向に追っていったときの向
きを示しており、第5図の眼鏡を上から見ると第6図に
示すようになる。また、第7図の眼鏡は上から見ると第
8図に示される。
の液晶分子を種々の鏡面対称としたときの液晶のディレ
クターの方向を眼鏡レンズとの関係において表わしたも
のである。矢印の方向は、液晶レンズ2.3中の液晶を
眼球側から眼球と遠ざかる方向に追っていったときの向
きを示しており、第5図の眼鏡を上から見ると第6図に
示すようになる。また、第7図の眼鏡は上から見ると第
8図に示される。
眼の構造を考えると、左眼15と右眼16による視線の
合う所0に焦点を合わせることになるので、正面を見る
ときには眼は中心がわを向いている。例えば、液晶レン
ズが凸レンズを形成するような形の液晶眼鏡により眼の
前の物体から徐々に遠くの物体に焦点を合わせていこう
とするときに、液晶は通常屈折率異方性が正であるから
(Δn−n −n >O)、このときは液晶レンズ2.
3e O に印加する電圧を増加させればよい。すると液晶分子1
3.14は電界の方向に従うように動いていき、液晶の
プレティルト角が問題にならないような離れた物体を見
るときには、印加電圧に対して焦点距離はなめらかに増
加していく。しかし、第7図のように液晶分子13.1
4が鏡面対称であるが視線方向に対し外側を向くように
配列された液晶眼鏡では、第9図に示すように左右の液
晶レンズ2,3内にプレティルト角をもって並んだ液晶
分子13.14の法線の交わる点し、までの距離より近
い部分gの範囲において焦点を合わせようとすると、近
距離はど電圧を増加させなければならないようなことが
起り得る。
合う所0に焦点を合わせることになるので、正面を見る
ときには眼は中心がわを向いている。例えば、液晶レン
ズが凸レンズを形成するような形の液晶眼鏡により眼の
前の物体から徐々に遠くの物体に焦点を合わせていこう
とするときに、液晶は通常屈折率異方性が正であるから
(Δn−n −n >O)、このときは液晶レンズ2.
3e O に印加する電圧を増加させればよい。すると液晶分子1
3.14は電界の方向に従うように動いていき、液晶の
プレティルト角が問題にならないような離れた物体を見
るときには、印加電圧に対して焦点距離はなめらかに増
加していく。しかし、第7図のように液晶分子13.1
4が鏡面対称であるが視線方向に対し外側を向くように
配列された液晶眼鏡では、第9図に示すように左右の液
晶レンズ2,3内にプレティルト角をもって並んだ液晶
分子13.14の法線の交わる点し、までの距離より近
い部分gの範囲において焦点を合わせようとすると、近
距離はど電圧を増加させなければならないようなことが
起り得る。
したがって、この発明の構成としては、第7図に示す構
成のものよりも第5図に示す構成のものの方が好ましい
ことになる。
成のものよりも第5図に示す構成のものの方が好ましい
ことになる。
ただし、通常正常眼の人が生活するときに、数1といっ
た距離にある物体に焦点を合わせるようなことは殆どな
いので、液晶のプレティルト角が大きければ第7図のよ
うな構成の液晶眼鏡としてもこの問題が実用上全く問題
とはならない。したがって、第7図のような構成の液晶
眼鏡でも液晶眼鏡とすることが可能である。
た距離にある物体に焦点を合わせるようなことは殆どな
いので、液晶のプレティルト角が大きければ第7図のよ
うな構成の液晶眼鏡としてもこの問題が実用上全く問題
とはならない。したがって、第7図のような構成の液晶
眼鏡でも液晶眼鏡とすることが可能である。
また、第10図(A) 、 (B)に示すように、左右
の液晶レンズ2,3の液晶分子のディレクターが垂直方
向に平行になっている場合には、印加電圧に対して焦点
距離はなめらかに増加していくので、この発明の構成と
して用い得る組み合わせである。
の液晶レンズ2,3の液晶分子のディレクターが垂直方
向に平行になっている場合には、印加電圧に対して焦点
距離はなめらかに増加していくので、この発明の構成と
して用い得る組み合わせである。
また、この眼鏡を上から見ると第11図に示すようにな
る。
る。
第12図は第10図(A)に示す眼鏡を横から見た図で
ある。この場合、遠方の物体αと眼とを結ぶ線と液晶分
子13.14の法線とがなす角θ は、手元の物体βと
眼とを結ぶ線と液晶分子α 13.14の法線とがなす角θβより大きくなる(θ4
〉θβ)。したがって、電圧の印加が無くて、または有
っても小さな値で、この場合は人間の眼に合った遠近焦
点距離の変化がより可能となる。
ある。この場合、遠方の物体αと眼とを結ぶ線と液晶分
子13.14の法線とがなす角θ は、手元の物体βと
眼とを結ぶ線と液晶分子α 13.14の法線とがなす角θβより大きくなる(θ4
〉θβ)。したがって、電圧の印加が無くて、または有
っても小さな値で、この場合は人間の眼に合った遠近焦
点距離の変化がより可能となる。
さらに、この発明のものでは、液晶レンズを複数枚重ね
て偏光板を不要にすることができる。
て偏光板を不要にすることができる。
例えば、第13図に示すように、互いに直角な分子配向
を有する第5図(A)の液晶レンズと第10図(A)の
液晶レンズとを組み合わせることにより偏光板の無い構
成とすることができ、この場合はより明るい眼鏡とする
ことができる。
を有する第5図(A)の液晶レンズと第10図(A)の
液晶レンズとを組み合わせることにより偏光板の無い構
成とすることができ、この場合はより明るい眼鏡とする
ことができる。
また、液晶を注入するレンズ形状の空間(セル)はその
一部に通常の球面レンズを用いて形成してもよいし、フ
レネルレンズあるいは非球面レンズなど他の形状のレン
ズであってもよいこと勿論である。
一部に通常の球面レンズを用いて形成してもよいし、フ
レネルレンズあるいは非球面レンズなど他の形状のレン
ズであってもよいこと勿論である。
使用される液晶はネマティック液晶の方が好ましく選ば
れるが、液晶は実際には分子配列の秩序パラメータSと
して で表わされるような乱れあるいはゆらぎをもっており、
以上述べた液晶分子のディレクターは、あくまでも平均
的な方向である。これは同時にこの発明の鏡面対称もそ
の程度の設定方向のずれを含むことを意味するものであ
る。
れるが、液晶は実際には分子配列の秩序パラメータSと
して で表わされるような乱れあるいはゆらぎをもっており、
以上述べた液晶分子のディレクターは、あくまでも平均
的な方向である。これは同時にこの発明の鏡面対称もそ
の程度の設定方向のずれを含むことを意味するものであ
る。
以上、この発明の詳細な説明は液晶眼鏡の例を代表して
説明したが、同様に立体視差を有する光学機器として、
一対の立体視差を有するレンズ系で構成される双眼鏡、
双眼顕微鏡、ステレオカメラ、立体テレビ用ビデオカメ
ラ、距離センサーおよび光ピツクアップ等にも使用可能
であることは当業者ならば容易に理解できるところであ
り、格別液晶眼鏡に限定されるものではない。
説明したが、同様に立体視差を有する光学機器として、
一対の立体視差を有するレンズ系で構成される双眼鏡、
双眼顕微鏡、ステレオカメラ、立体テレビ用ビデオカメ
ラ、距離センサーおよび光ピツクアップ等にも使用可能
であることは当業者ならば容易に理解できるところであ
り、格別液晶眼鏡に限定されるものではない。
なお、従来から知られているように、第17図に示した
偏光板28を光軸Aに対して90″回転させて液晶レン
ズ20に入射する光束を常光と異常光とに切り換えるこ
とにより2焦点の焦点距離可変レンズとしたものにも、
この発明が適用できることも勿論である。
偏光板28を光軸Aに対して90″回転させて液晶レン
ズ20に入射する光束を常光と異常光とに切り換えるこ
とにより2焦点の焦点距離可変レンズとしたものにも、
この発明が適用できることも勿論である。
さらに、変形例として3つの液晶レンズを用いる場合に
ついて第14図(A) 、 (B)にUづいて説明する
。この場合は、液晶レンズを使用する3つの光学系の中
心である対称軸Xに対して各々の液晶レンズ17. 1
111. 19内の液晶ディレクターが同等な方向にな
るように配置すればよい。すなわち、第14図(A)で
は各液晶レンズの液晶ディレクターはそれぞれ対称軸X
を向くように構成したものであり、第14図(B)では
対称軸Xに対してそれぞれ直角に時計方向に向くように
配置したものである。
ついて第14図(A) 、 (B)にUづいて説明する
。この場合は、液晶レンズを使用する3つの光学系の中
心である対称軸Xに対して各々の液晶レンズ17. 1
111. 19内の液晶ディレクターが同等な方向にな
るように配置すればよい。すなわち、第14図(A)で
は各液晶レンズの液晶ディレクターはそれぞれ対称軸X
を向くように構成したものであり、第14図(B)では
対称軸Xに対してそれぞれ直角に時計方向に向くように
配置したものである。
そして、復数枚の液晶レンズの大きさは異なっていても
何らかまわないことも当然である。
何らかまわないことも当然である。
[発明の効果]
この発明によれば、液晶レンズを利用した立体視差を有
する光学機器において、左右の液晶レンズの焦点を一致
させ易く、また、同一印加電圧に対して左右の液晶レン
ズはmしい焦点距離の変化を実現することができる。
する光学機器において、左右の液晶レンズの焦点を一致
させ易く、また、同一印加電圧に対して左右の液晶レン
ズはmしい焦点距離の変化を実現することができる。
第1図は、本発明の一実施例を示す液晶眼鏡の晶レンズ
内の液晶分子と入射光との関係を示す線図、 第3図(A) 、 (B)は、液晶分子がプレティルト
角をもたないときともつ場合の状態を示す線図、第4図
(A) 、 (B) 、 (C)は、上記第1図の液晶
眼鏡の左右液晶レンズ内の液晶分子の対称性を説明する
ための線図、 第5図(A) 、 (B) 、 (C)は、上記第1図
に示す液晶眼鏡の左右液晶レンズの液晶ディレクターの
組み合わせを示す線図、 第6図は、上記第5図の液晶眼鏡を上から見た断面図、 第7図(A) 、 (B) 、 (C)は、上記第5図
に示す液晶眼鏡の液晶゛ディレクターと異なる組み合わ
せを有する液晶眼鏡を示す線図、 第8図は、上記第7図に示す液晶眼鏡を上から見た断面
図、 第9図は、上記第7図に示す液晶眼鏡の液晶ディレクタ
ーとしたときの不安定領域を説明するための上から見た
断面図、 第10図(A) 、 (13)は、上記第5図および第
7図の液晶眼鏡と異なる液晶ディレクターの組み合わせ
を示す線図、 第11図は、上記第10図の液晶眼鏡を上から見た断面
図、 第12図は、上記第10図の液晶眼鏡を横から見た断面
図、 第13図は、本発明の液晶眼鏡の他の実施例を示す斜視
図、 第14図(A) 、 (B)は、本発明の変形例を示す
光学機器の各正面図、 第15図は、従来の液晶レンズの断面図、第16図は、
上記第15図の液晶レンズの平面図、 第17図は、液晶レンズと偏光板を組み合わせた斜視図
、 第18図は、上記第15図に示す液晶レンズを用いた液
晶眼鏡の斜視図、 第19図は、左右の液晶レンズのディレクターと入射光
の関係を説明するための線図、第20図(A) 、 (
B) 、 (C)は、上記第19図に示す左右の液晶レ
ンズ内の液晶分子と入射光との関係を示す線図である。 1・・・・・・・・・・・・対称面 2・・・・・・・・・・・・左液晶レンズ3・・・・・
・・・・・・・右液晶レンズ4・・・・・・・・・・・
・眼鏡フレーム第 1 M = 第2図 (A) (B) 第3図 (A) CB) 第4図 !5Ilffi (A)だへ色 CB)醪qや仏 (C)とだ傷。 第6図 第7図 (A)2昭バN5 (B)2区バ冒。 (C)ΣT汚。 第8図 第9図 ユ気へ 第 11図 第12同 第14図 (B) C)” +y 第17図 手 続 補 正 書 (自発)昭和61年12
J34 日 特許庁長官 黒 1)明 雄 殿 −フ1、事
件の表示 昭和60年特許願第268904号
2、発明の名称 液晶を利用した立体視差を有
する光学機λ:3、補正をする者 名 称 (037) オリンパス光学工業株式
会社(1)明細書第1頁に記載された「特許請求の範囲
」を別紙のとおり補正しまます。 (2)同 第3頁第5行から第6行に亘り記載された「
n からn 」を、「異常光に対する屈折e
O 率n から常光に対する屈折率n 」と訂正しまe
Oす。 (3)同 第5頁第2行に記載された「印加ても」を、
「印加しても」と訂正します。 (4)同 第5頁第13行に記載された「見ることがで
きる。」の後に続いて、「第20図(A) 、 (B)
は第18図の液晶眼鏡を上から見た図である。第 。 20図(C)は正面から見た図である。」を挿入します
。 (5)同 第6頁第6行に記載された「(正面視)でさ
えもれ」を、「(正面視)でさえも」と訂正します。 (6)同 第6頁第7行に記載された「液晶のディレク
ターの方向」を、「液晶分子のディレクター」と訂正し
ます。 (7)同 第7頁第2行に記載された「液晶ディレクタ
ー」を、「液晶分子のディレクター」と訂正します。 (8)同 第7頁第4行に記載された「vL面対象」を
、「鏡面対称」と訂正します。 (9)同 第7頁第11行に記載された「左右で」を、
「左右の液晶レンズで」と訂正します。 (10)同 第7頁第18行に記載された「液晶のディ
レクター」を、「液晶分子のディレクター」と訂正しま
す。 (11)同 第8頁第2行に記載された「液晶のディレ
クター」を、「液晶分子のディレクター」と訂正します
。 (12)同 第8頁第14行に記載された「液晶ディレ
クターの方向」を、「液晶分子のディレクター」と訂正
します。 (13)同 第9頁第6行に記載された「液晶を」を、
「液晶に」と訂正します。 (14)同 第9頁第7行に記載された「できる。」の
後に続けて、「なお、第3図(A)はプレティルト角を
もたない場合の状態を示している。」を挿入します。 (15)同 第9頁第18行に記載された「液晶レンズ
のディレ」を、「液晶レンズの液晶分子のディレ」と訂
正します。 (1B)同 第10頁第2行に記載された「平面図」を
、「横断面図」と訂正します。 (17)同 第10頁第5行に記載された「セルに液晶
が」を、「セルにプレティルト角をもつ液晶が」と訂正
します。 (1B)同 第10頁第18行に記載された「液晶のデ
ィレクターの方向」を、「液晶分子のディレクター」と
訂正します。 (19)同 第11頁第4行に記載された「示される。 」を、「示されるようになる。」と訂正します。 (20)同 第12頁最下行に記載された「組み合せで
ある。」に続けて、次の文章を加入します。 [しかし、第5図(A)、第7図(A)の場合も含め、
液晶分子のディレクターが平行とならなくても、偏光フ
ィルターの透過軸方向又は吸収軸方向の少なくとも一方
が平行となるような構成を取るときには問題が起こり得
る。即ち、偏光フィルター自体は一般に他の対象物によ
く使用されており、例えばCRTモニターの前につける
フィルターなどに利用されている。従って、このような
偏光された物を、ここに説明してきた偏光フィルターを
用いた液晶眼鏡をかけて見た場合、液晶レンズの偏光フ
ィルターの方向とCRTモニターの偏光フィルターの方
向とがクロスニコルとなるようなときは左右側レンズと
もCR7画面からの光が透過せず見えなくなってしまう
といったことが起こる。 よって、このようなことが起らないように、即ち、どち
らか一方のレンズからは必ず光が入るように、液晶レン
ズの偏光フィルターの方向は左右完全に平行とするより
もややずれていた方が好ましい。 ここに、“偏光フィルターの方向”としては、透過軸方
向と吸収軸方向の2つが考えられる。この2つは直交し
ており、従って、2つのレンズ面が平行である場合につ
いては、一方の軸が互いに平行であれば他方の軸も平行
となるため、一方の軸についてのみ考えればよい。しか
し、2つの偏光板と面を同じくする各レンズ面が平行で
ない場合、例えば第5図(A)において、2つのレンズ
面が共に鼻側の方が紙面手前側に、耳側の方が逆側に傾
いて互いにある角度を成している場合、図において横方
向の透過軸方向はレンズ面と同様のある角度を成し、即
ち、平行にはならず、これに垂直な縦方向の吸収軸方向
は互いに平行が保たれることになる。従って、2つの方
向のうち一方のみ平行という場合もあり、このため、こ
のどちらの方向も平行でないように設定することが、上
記の問題を起こさないようにするために望ましい。」(
21)同 第13頁第1行に記載された「眼鏡を」を、
「眼鏡の電圧印加時を」と訂正します。 (22)同 第13頁第8行〜同頁第13行に亘り記載
された「したがって、・・・・・・・・・することがで
きる。」を、 「その結果、θ 方向よりもθβ方向の焦点距離α は短かくなる。一般に遠くの物体を見ようとする時、人
間の視線は水平に近くなり、手元の物を見ようとする時
、視線の方向は水平より下側となる。 したがって、このような配向をした液晶レンズは印加電
圧を変化させなくても、または変化させるとしても小さ
な値で、人間の眼にあった遠近焦点距離の変化を可能と
する。 さらに、この発明の考え方では、液晶レンズを複数枚重
ねて偏光板を不要にした液晶レンズにも適用することが
できる。」 と訂正します。 (23)同 第13頁第15行に記載された「液晶レン
ズ」を、「液晶レンズ2.3」と訂正します。 (24)同 第13頁第16行に記載された「液晶レン
ズ」を、「液晶レンズ2’ 、3’ Jと訂正します。 (25)同 第14頁第13行に記載された「実施例の
説明は」を、「実施例は」と訂正します。 (26)同第15頁第13行に記載された「各液晶レン
ズの液晶」を、「各液晶レンズ17.18゜19の液晶
分子」と訂正します。 (27)願書に添付した第13図を別紙のとおり差換え
ます。 (別 紙) 「2、特許請求の範囲
内の液晶分子と入射光との関係を示す線図、 第3図(A) 、 (B)は、液晶分子がプレティルト
角をもたないときともつ場合の状態を示す線図、第4図
(A) 、 (B) 、 (C)は、上記第1図の液晶
眼鏡の左右液晶レンズ内の液晶分子の対称性を説明する
ための線図、 第5図(A) 、 (B) 、 (C)は、上記第1図
に示す液晶眼鏡の左右液晶レンズの液晶ディレクターの
組み合わせを示す線図、 第6図は、上記第5図の液晶眼鏡を上から見た断面図、 第7図(A) 、 (B) 、 (C)は、上記第5図
に示す液晶眼鏡の液晶゛ディレクターと異なる組み合わ
せを有する液晶眼鏡を示す線図、 第8図は、上記第7図に示す液晶眼鏡を上から見た断面
図、 第9図は、上記第7図に示す液晶眼鏡の液晶ディレクタ
ーとしたときの不安定領域を説明するための上から見た
断面図、 第10図(A) 、 (13)は、上記第5図および第
7図の液晶眼鏡と異なる液晶ディレクターの組み合わせ
を示す線図、 第11図は、上記第10図の液晶眼鏡を上から見た断面
図、 第12図は、上記第10図の液晶眼鏡を横から見た断面
図、 第13図は、本発明の液晶眼鏡の他の実施例を示す斜視
図、 第14図(A) 、 (B)は、本発明の変形例を示す
光学機器の各正面図、 第15図は、従来の液晶レンズの断面図、第16図は、
上記第15図の液晶レンズの平面図、 第17図は、液晶レンズと偏光板を組み合わせた斜視図
、 第18図は、上記第15図に示す液晶レンズを用いた液
晶眼鏡の斜視図、 第19図は、左右の液晶レンズのディレクターと入射光
の関係を説明するための線図、第20図(A) 、 (
B) 、 (C)は、上記第19図に示す左右の液晶レ
ンズ内の液晶分子と入射光との関係を示す線図である。 1・・・・・・・・・・・・対称面 2・・・・・・・・・・・・左液晶レンズ3・・・・・
・・・・・・・右液晶レンズ4・・・・・・・・・・・
・眼鏡フレーム第 1 M = 第2図 (A) (B) 第3図 (A) CB) 第4図 !5Ilffi (A)だへ色 CB)醪qや仏 (C)とだ傷。 第6図 第7図 (A)2昭バN5 (B)2区バ冒。 (C)ΣT汚。 第8図 第9図 ユ気へ 第 11図 第12同 第14図 (B) C)” +y 第17図 手 続 補 正 書 (自発)昭和61年12
J34 日 特許庁長官 黒 1)明 雄 殿 −フ1、事
件の表示 昭和60年特許願第268904号
2、発明の名称 液晶を利用した立体視差を有
する光学機λ:3、補正をする者 名 称 (037) オリンパス光学工業株式
会社(1)明細書第1頁に記載された「特許請求の範囲
」を別紙のとおり補正しまます。 (2)同 第3頁第5行から第6行に亘り記載された「
n からn 」を、「異常光に対する屈折e
O 率n から常光に対する屈折率n 」と訂正しまe
Oす。 (3)同 第5頁第2行に記載された「印加ても」を、
「印加しても」と訂正します。 (4)同 第5頁第13行に記載された「見ることがで
きる。」の後に続いて、「第20図(A) 、 (B)
は第18図の液晶眼鏡を上から見た図である。第 。 20図(C)は正面から見た図である。」を挿入します
。 (5)同 第6頁第6行に記載された「(正面視)でさ
えもれ」を、「(正面視)でさえも」と訂正します。 (6)同 第6頁第7行に記載された「液晶のディレク
ターの方向」を、「液晶分子のディレクター」と訂正し
ます。 (7)同 第7頁第2行に記載された「液晶ディレクタ
ー」を、「液晶分子のディレクター」と訂正します。 (8)同 第7頁第4行に記載された「vL面対象」を
、「鏡面対称」と訂正します。 (9)同 第7頁第11行に記載された「左右で」を、
「左右の液晶レンズで」と訂正します。 (10)同 第7頁第18行に記載された「液晶のディ
レクター」を、「液晶分子のディレクター」と訂正しま
す。 (11)同 第8頁第2行に記載された「液晶のディレ
クター」を、「液晶分子のディレクター」と訂正します
。 (12)同 第8頁第14行に記載された「液晶ディレ
クターの方向」を、「液晶分子のディレクター」と訂正
します。 (13)同 第9頁第6行に記載された「液晶を」を、
「液晶に」と訂正します。 (14)同 第9頁第7行に記載された「できる。」の
後に続けて、「なお、第3図(A)はプレティルト角を
もたない場合の状態を示している。」を挿入します。 (15)同 第9頁第18行に記載された「液晶レンズ
のディレ」を、「液晶レンズの液晶分子のディレ」と訂
正します。 (1B)同 第10頁第2行に記載された「平面図」を
、「横断面図」と訂正します。 (17)同 第10頁第5行に記載された「セルに液晶
が」を、「セルにプレティルト角をもつ液晶が」と訂正
します。 (1B)同 第10頁第18行に記載された「液晶のデ
ィレクターの方向」を、「液晶分子のディレクター」と
訂正します。 (19)同 第11頁第4行に記載された「示される。 」を、「示されるようになる。」と訂正します。 (20)同 第12頁最下行に記載された「組み合せで
ある。」に続けて、次の文章を加入します。 [しかし、第5図(A)、第7図(A)の場合も含め、
液晶分子のディレクターが平行とならなくても、偏光フ
ィルターの透過軸方向又は吸収軸方向の少なくとも一方
が平行となるような構成を取るときには問題が起こり得
る。即ち、偏光フィルター自体は一般に他の対象物によ
く使用されており、例えばCRTモニターの前につける
フィルターなどに利用されている。従って、このような
偏光された物を、ここに説明してきた偏光フィルターを
用いた液晶眼鏡をかけて見た場合、液晶レンズの偏光フ
ィルターの方向とCRTモニターの偏光フィルターの方
向とがクロスニコルとなるようなときは左右側レンズと
もCR7画面からの光が透過せず見えなくなってしまう
といったことが起こる。 よって、このようなことが起らないように、即ち、どち
らか一方のレンズからは必ず光が入るように、液晶レン
ズの偏光フィルターの方向は左右完全に平行とするより
もややずれていた方が好ましい。 ここに、“偏光フィルターの方向”としては、透過軸方
向と吸収軸方向の2つが考えられる。この2つは直交し
ており、従って、2つのレンズ面が平行である場合につ
いては、一方の軸が互いに平行であれば他方の軸も平行
となるため、一方の軸についてのみ考えればよい。しか
し、2つの偏光板と面を同じくする各レンズ面が平行で
ない場合、例えば第5図(A)において、2つのレンズ
面が共に鼻側の方が紙面手前側に、耳側の方が逆側に傾
いて互いにある角度を成している場合、図において横方
向の透過軸方向はレンズ面と同様のある角度を成し、即
ち、平行にはならず、これに垂直な縦方向の吸収軸方向
は互いに平行が保たれることになる。従って、2つの方
向のうち一方のみ平行という場合もあり、このため、こ
のどちらの方向も平行でないように設定することが、上
記の問題を起こさないようにするために望ましい。」(
21)同 第13頁第1行に記載された「眼鏡を」を、
「眼鏡の電圧印加時を」と訂正します。 (22)同 第13頁第8行〜同頁第13行に亘り記載
された「したがって、・・・・・・・・・することがで
きる。」を、 「その結果、θ 方向よりもθβ方向の焦点距離α は短かくなる。一般に遠くの物体を見ようとする時、人
間の視線は水平に近くなり、手元の物を見ようとする時
、視線の方向は水平より下側となる。 したがって、このような配向をした液晶レンズは印加電
圧を変化させなくても、または変化させるとしても小さ
な値で、人間の眼にあった遠近焦点距離の変化を可能と
する。 さらに、この発明の考え方では、液晶レンズを複数枚重
ねて偏光板を不要にした液晶レンズにも適用することが
できる。」 と訂正します。 (23)同 第13頁第15行に記載された「液晶レン
ズ」を、「液晶レンズ2.3」と訂正します。 (24)同 第13頁第16行に記載された「液晶レン
ズ」を、「液晶レンズ2’ 、3’ Jと訂正します。 (25)同 第14頁第13行に記載された「実施例の
説明は」を、「実施例は」と訂正します。 (26)同第15頁第13行に記載された「各液晶レン
ズの液晶」を、「各液晶レンズ17.18゜19の液晶
分子」と訂正します。 (27)願書に添付した第13図を別紙のとおり差換え
ます。 (別 紙) 「2、特許請求の範囲
Claims (1)
- 左右の液晶レンズの中心を結ぶ中心線の中間点を通り、
かつ、この中心線を法線とする面を対称面として、上記
左右の液晶レンズ内の液晶のディレクターが鏡面対称と
なるように上記左右の液晶レンズを組み込んだことを特
徴とする液晶を利用した立体視差を有する光学機器。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60268904A JPS62129813A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 液晶を利用した立体視差を有する光学機器 |
US06/931,427 US4781440A (en) | 1985-11-29 | 1986-11-17 | Stereoscopic optical instruments utilizing liquid crystal |
GB8627522A GB2183861B (en) | 1985-11-29 | 1986-11-18 | Stereoscopic optical instruments utilizing liquid crystals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60268904A JPS62129813A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 液晶を利用した立体視差を有する光学機器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62129813A true JPS62129813A (ja) | 1987-06-12 |
Family
ID=17464883
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60268904A Pending JPS62129813A (ja) | 1985-11-29 | 1985-11-29 | 液晶を利用した立体視差を有する光学機器 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4781440A (ja) |
JP (1) | JPS62129813A (ja) |
GB (1) | GB2183861B (ja) |
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CN102141640A (zh) | 2003-10-23 | 2011-08-03 | 安德里斯·奥布雷斯基 | 成像光学系统及生成物体的放大立体图像的立体显微系统 |
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KR101528143B1 (ko) * | 2007-11-02 | 2015-06-15 | 엘지디스플레이 주식회사 | 액정전계렌즈를 이용한 입체표시장치 |
DE102010024606B4 (de) | 2010-06-22 | 2019-11-14 | Carl Zeiss Meditec Ag | Aberrometrisches Messsystem |
KR20230020587A (ko) | 2012-01-06 | 2023-02-10 | 이-비전 스마트 옵틱스, 아이엔씨. | 안경류 도킹 스테이션 및 전자 모듈 |
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