JP2016118601A - 偏光切替眼鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な反射光や散乱光がある状況において、良好な視界を提供するとともに、疲労感も少ない偏光切替眼鏡を提供する。【解決手段】右レンズは、電圧非印加時に直線偏光を所定のツイスト角で回転させる第１液晶セルおよび第２液晶セル（液晶セル１１０）と、第１液晶セルおよび第２液晶セルに対し外界からの光の進行方向後側に設けられた第１偏光子および第２偏光子（偏光板１２０）を備える偏光切替眼鏡である。第１偏光子と第２偏光子の透過軸は平行であり、第１液晶セルと第２液晶セルのツイスト角は同一である。制御装置３０は、第１液晶セルと第２液晶セルに、所定の周波数で間欠的に同位相の電圧を印加するように構成される。【選択図】図３

Description

本発明は、乗物の運転、スポーツ、その他反射光や散乱光がある状況での視認性を向上した偏光切替眼鏡に関する。

一般に、自動車の運転などにおいて、路面や空の不快な反射光を除去するために、特定の直線偏光成分を除去する偏光フィルタを備えたサングラス（偏光眼鏡）が用いられている（特許文献１）。偏光眼鏡は、一般に、上方から光が入射し、路面や水面などの水平面での反射面で入射光が反射することを前提として、水平な偏光面の直線偏光を遮断するべく、鉛直方向の透過軸を有している。

また、偏光眼鏡は、３次元映像を視聴するための眼鏡として用いられることもある（特許文献２）。このような偏光眼鏡は、右目用のレンズと左目用のレンズとで、偏光の透過軸が直交しており、右目用の画像と左目用の画像を交互に視聴者に見せるように構成されている。また、３次元映像を視聴するための眼鏡として、偏光子に加えて、液晶を用いて右目用の画像と左目用の画像を交互に視聴者に見せるように構成された液晶眼鏡もある。

特開２０１１−１８０２６６号公報 特開２００８−１７０５５７号公報

ところで、偏光眼鏡は、透過軸が固定であるため、特定の方向の反射光や散乱光を強く除去するが、異なる方向のこれらの光は除去しない。そのため、例えば、パイロットなどは、朝方や夕方に偏光眼鏡を使用すると、空での散乱光が除去されて空が非常に暗く見えるが、飛行機が旋回して傾くなどすると、偏光の除去の程度が変わり、急激に明るく見え、視界の変化が大きいという問題がある。また、計器に液晶ディスプレイを用いている場合は、液晶ディスプレイが発する光の偏光面の向きや、偏光眼鏡の向きによって計器が見えないという問題がある。さらに、他の航空機からの反射光を完全に除去してしまうと、飛行機の発見が遅れるなどの問題もある。

また、煙や水蒸気などの微粒子による光の散乱光も、条件によっては偏光眼鏡で除去することができるが、偏光眼鏡の場合には、反射光の場合と同様、光の条件や偏光眼鏡の向きによって見え方が変化するという問題がある。

また、外科手術をする医師は、強い光を当てて切開部を見るが、血液などの液体で濡れた表面を見るときに、反射光が強すぎると、非常に見にくいという問題がある。一方で、この反射光を偏光眼鏡で完全に除去してしまうと、かえって表面の形状がとらえにくいという問題がある。同様な表面反射がある物体の観察時や、煙や水蒸気がある環境での使用においても同様の問題がある。

また、３次元映像を見るために左右で異なる映像を見せるような偏光眼鏡や液晶眼鏡などは、左右で異なる映像を見るために、使用者に疲労感を与えるという問題がある。

本発明は、以上のような背景に鑑みてなされたものであり、様々な反射光や散乱光がある状況において、良好な視界を提供するとともに、疲労感も少ない偏光切替眼鏡を提供することを目的とする。

前記した課題を解決する本発明は、右レンズおよび左レンズと、前記右レンズおよび前記左レンズを制御する制御装置とを備える偏光切替眼鏡である。前記右レンズは、電圧非印加時に直線偏光を所定のツイスト角で回転させる第１液晶セルと、前記第１液晶セルに対し外界からの光の進行方向後側に設けられた第１偏光子とを備える。前記左レンズは、電圧非印加時に直線偏光を所定のツイスト角で回転させる第２液晶セルと、前記第２液晶セルに対し外界からの光の進行方向後側に設けられた第２偏光子とを備える。
そして、前記第１偏光子と前記第２偏光子の透過軸は平行であり、前記第１液晶セルと前記第２液晶セルのツイスト角は同一であり、前記制御装置は、前記第１液晶セルと前記第２液晶セルに、所定の周波数で間欠的に同位相の電圧を印加するように構成される。

これにより、偏光切替眼鏡は、外界から前記第１液晶セルまたは前記第２液晶セルに入る光のうち、前記第１偏光子および前記第２偏光子の透過軸に交差する直線偏光成分を遮断する状態と、前記透過軸に対し、前記ツイスト角だけずれた方向に交差する直線偏光成分を遮断する状態とを周期的に切り替える。そのため、従来の偏光眼鏡のように、特定の偏光面を持つ反射光だけでなく、異なる向きの偏光面を持つ反射光も除去することができる。例えば、従来の偏光眼鏡であれば、路面や水面のように、水平な面の反射光しか除去できなかったところ、ビルのガラス面からの反射光なども除去することができるし、パイロットが使用する場合にも、飛行機の姿勢や、パイロットの姿勢によらず、均一な偏光の除去状態を得ることができる。煙や水蒸気などの微粒子による散乱光においても、使用者の姿勢などによらず、均一な散乱光の除去状態を得ることができる。

また、この偏光切替眼鏡では、偏光の透過軸の向きを周期的に切り替えているため、特定の偏光面の直線偏光を半分程度（電圧印加のデューティ比による）を除去するにとどまり、すべてを除去しないため、適度な強さの反射光（偏光）が残る。そのため、液晶ディスプレイが発する光の偏光面がどのように設定されていてもディスプレイ中の表示を視認することができる。また、反射光をすべて除去しないため、他の航空機からの反射光を視認することができるし、濡れた物体の観察時には、適度な反射光を残して、形状を正確に視認することができる。また、煙や水蒸気などの微粒子による散乱光も、適度に見えることで、毒性のある微粒子の場合であっても、不必要に近づくことを抑制することができる。

さらに、この偏光切替眼鏡は、第１偏光子と第２偏光子の透過軸が平行であり、第１液晶セルと第２液晶セルのツイスト角は同一であり、制御装置は、第１液晶セルと第２液晶セルに同位相の電圧を印加するので、使用者は、左目と右目とで同じ画像をみることになる。そのため、疲労を感じにくく、乗物の運転や、スポーツなどにおいて長時間使用することができる。むしろ、不快な反射光や散乱光が適度に除去されるため、疲労を感じることなく運転やプレーを持続することができる。
なお、偏光子における透過軸は、吸収軸に直交する方向を意味する。

前記した偏光切替眼鏡において、前記ツイスト角は、９０°とすることができる。

また、前記偏光切替眼鏡において、前記第１液晶セルおよび前記第２液晶セルは、ツイスト角２θが９０°未満であり、前記第１偏光子および前記第２偏光子は、透過軸が鉛直方向に対して４５°未満の角度θで傾いていることが望ましい。

このような構成によれば、偏光面が水平に近い偏光を中心に除去するため、上方から光が入射する通常の状況において良好な視界を得ることができる。この場合において、前記ツイスト角２θは、例えば、６０〜８５°とすることが望ましい。

前記した偏光切替眼鏡において、前記偏光子は、ゲスト・ホスト型液晶からなるものとすることができる。このとき、前記制御装置は、前記ゲスト・ホスト型液晶に電圧を印加するように構成される。

このような構成によると、ゲスト・ホスト型液晶に電圧を印加したときに、ゲスト・ホスト型液晶が弱めの偏光子として機能するので、直線偏光の偏光面の向きに関わらず、ある程度の割合で直線偏光を除去することができる。また、ゲスト・ホスト型液晶に印加する

前記した偏光切替眼鏡において、前記制御装置は、前記第１液晶セルおよび前記第２液晶セルに電圧を印加するデューティ比および前記周波数の少なくとも一方を変更可能に構成することが望ましい。

このように構成することで、ユーザの好みに応じた視界を得ることができる。

前記した偏光切替眼鏡において、鉛直方向の直線偏光よりも水平方向の直線偏光を多く除去するように、前記透過軸ならびに前記第１液晶セルおよび前記第２液晶セルに電圧を印加するデューティ比が設定されていることが望ましい。

このような構成によれば、偏光面が水平に近い偏光を中心に除去するため、上方から光が入射する通常の状況において、良好な視界を得ることができる。

前記した偏光切替眼鏡において、前記第１液晶セルと前記第２液晶セルを一体のパネルとして構成し、前記第１偏光子と前記第２偏光子を一体の偏光子として構成することで、前記右レンズと前記左レンズを一体に構成することができる。

このように構成することで、広い視界を得ることができる。

本発明の偏光切替眼鏡によれば、様々な反射光や散乱光がある状況において、良好な視界を提供することができるとともに、使用者の疲労感も小さなものとすることができる。

偏光切替眼鏡の斜視図である。 偏光切替眼鏡のレンズ周りを説明する図であり、（ａ）前フレームを後ろから見た図と、（ｂ）後フレームを後ろから見た図である。 レンズの層構成を説明する図である。 光の透過状態を説明する図である。 制御装置の電気的構成を示すブロック図である。 液晶セルにパルス電圧を印加するための制御信号の波形を示す図である。 直線偏光の透過状態を説明する図であり、（ａ）電圧非印加時の水平方向の偏光面を持つ直線偏光の場合と、（ｂ）電圧印加時の水平方向の偏光面を持つ直線偏光の場合を示す。 直線偏光の透過状態を説明する図であり、（ａ）電圧非印加時の鉛直方向の偏光面を持つ直線偏光の場合と、（ｂ）電圧印加時の鉛直方向の偏光面を持つ直線偏光の場合を示す。 第１の変形例に係る偏光切替眼鏡のレンズの層構成を示す図である。 第２の変形例に係る偏光切替眼鏡のレンズの層構成を示す図である。 第３の変形例に係る偏光切替眼鏡の（ａ）液晶セルのツイスト角と、（ｂ）偏光の透過軸を説明する図である。 第４の変形例に係る偏光切替眼鏡の（ａ）液晶セルの図と、（ｂ）偏光板の図である。 第５の変形例に係る偏光切替眼鏡の（ａ）レンズの層構成を示す図と、（ｂ）電極の配置を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
図１に示すように、一実施形態に係る偏光切替眼鏡１は、頭部に装着するためのフレームＦと、右レンズ５０Ｒおよび左レンズ５０Ｌと、制御装置３０とを備えて構成されている。なお、以下の説明において、前後、左右、上下は、偏光切替眼鏡１を装着する人の前後、左右、上下に従うものとする。

フレームＦは、右レンズ５０Ｒおよび左レンズ５０Ｌを保持するフレーム本体１０と、左のつる２０Ｌと、右のつる２０Ｒとを備えて構成されている。フレーム本体１０は、左レンズ５０Ｌを保持するリム１１Ｌと、右レンズ５０Ｒを保持するリム１１Ｒと、左のリム１１Ｌと右のリム１１Ｒをつなぐブリッジ１２とを有してなる。本実施形態のフレームＦにおいては、リム１１Ｌ，１１Ｒおよびブリッジ１２は、樹脂により一体成形されている。より具体的に、フレーム本体１０は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、前フレーム１０Ｆと後フレーム１０Ｒとからなり、前フレーム１０Ｆに後フレーム１０Ｒを図示しない小ねじで締結することで、前フレーム１０Ｆと後フレーム１０Ｒの間で右レンズ５０Ｒおよび左レンズ５０Ｌを挟んで保持している。なお、パッド１３は、後フレーム１０Ｒに取り付けられている。前フレーム１０Ｆと後フレーム１０Ｒの間には、図示しない配線コードを収納できる空間が形成されている。

図１に示すように、左のつる２０Ｌは、人が装着したときにこめかみに対向する部分に、制御基板３１Ａが収容された箱状の基板収納部３１が設けられている。基板収納部３１には、左右方向の外側に開口１５Ｐが形成され、内部の制御基板３１Ａに接続された表示部３８を視認することができるようになっている。基板収納部３１には、制御基板３１Ａに接続された操作部としてのスイッチ３５Ｂ〜３５Ｅが外部に露出して設けられている。

右のつる２０Ｒは、基板収納部３１と左右対称な位置に、バッテリ３２Ａが収容された箱状のバッテリ部３２が設けられている。バッテリ部３２には、制御基板３１Ａの電源供給のＯＮ／ＯＦＦを切り替えるメインスイッチ３５Ａが下方に突出して設けられている。

右レンズ５０Ｒおよび左レンズ５０Ｌは、ともに同じ層構成を有しており、図３に示すように、第１液晶セルおよび第２液晶セルの一例としての液晶セル１１０と、第１偏光子および第２偏光子の一例としての偏光板１２０とを備えて構成されている。なお、図３においては、図の上側がレンズにおける外界側で、下側が装着者側である。

液晶セル１１０は、２枚の透明基板１１０Ａ，１１０Ｂを有し、各透明基板１１０Ａ，１１０Ｂの互いの対向面には、図示しないＩＴＯ（酸化インジウムスズ）膜からなる透明電極が設けられている。また、透明電極の上（液晶セル１１０の内側）には、それぞれ、所定方向にラビング処理をした配向膜１０５Ａ，１０５Ｂが設けられている。配向膜１０５Ａ，１０５Ｂの各ラビング処理の方向は、液晶セル１１０の法線周りに互いに９０°ずれている。配向膜１０５Ａ，１０５Ｂの間には、公知のように液晶が封入され、液晶セル１１０を通過する光は、前記した透明電極間に電圧を印加していないときに所定のツイスト角、ここでは一例として光の進行方向から見て左方向に９０°のツイスト角で回転させるように構成されている。
一方、制御装置３０により透明電極間に電圧を印加したときには、液晶の長軸が透明電極の対向方向に揃い、光の偏光方向を旋回させないので、外界からの光が偏光方向を変えずにそのまま通過するようになっている。

偏光板１２０は、液晶セル１１０に対し外界からの光の進行方向後側に設けられ、液晶セル１１０に貼り付けられている。図３において、偏光板１２０に示した双方向矢印は、偏光の透過軸の方向を示している。この透過軸は、一例として、偏光板１２０が貼り付けられた透明基板１１０Ｂの配向膜１０５Ｂのラビング方向と平行であるが、直交していてもよい。
偏光板１２０は、公知のように、透過軸と直交する直線偏光成分を遮断するようになっている。
図４に示すように、偏光板１２０は、右レンズ５０Ｒおよび左レンズ５０Ｌの両方とも、透過軸が水平方向で、互いに平行になっている。

右レンズ５０Ｒおよび左レンズ５０Ｌは、このような構成により、電圧の非印加時に、外界からの光（進行方向は矢印参照）の偏光方向を液晶セル１１０で左に９０°旋回させ、液晶セル１１０を通過した光のうち、水平の直線偏光成分のみが偏光板１２０を通過するようになっている。なお、図４などにおいて、発明の理解のために、便宜上、液晶セル１１０と偏光板１２０を離して示しているが、実際には、これらは密着している。

図５に示すように、制御装置３０は、右レンズ５０Ｒおよび左レンズ５０Ｌの液晶セル１１０にパルス電圧を印加することで直線偏光の透過軸の向きを周期的に切換制御する装置であり、バッテリ３２Ａと、このバッテリ３２Ａとメインスイッチ３５Ａを介して接続された制御基板３１Ａにより構成されている。
制御基板３１Ａは、パルス発生器３６ａ、周波数制御装置３６ｂ、パルス幅制御装置３６ｃ、設定選択部３６ｄ、液晶セルドライバ３６ｅ，ＬＣＤドライバ３６ｆおよび設定記憶部３９を有する。

設定記憶部３９には、パルスのデューティ比（右レンズ５０Ｒおよび左レンズ５０Ｌの液晶セル１１０に電圧を印加する時間的割合）および周波数などが記憶されている。

設定選択部３６ｄは、スリープスイッチ３５Ｂ、ダウンスイッチ３５Ｄ、アップスイッチ３５Ｃおよびモードスイッチ３５Ｅが接続されている。モードスイッチ３５Ｅは、デューティ比の変更をするデューティ変更モードと周波数の変更をする周波数変更モードとを押される度に切り換えるスイッチである。デューティ変更モードでは、ダウンスイッチ３５Ｄおよびアップスイッチ３５Ｃの操作により、デューティ比を１〜９９％の範囲で変更することが可能である。また、モードスイッチ３５Ｅを押して周波数変更モードにすると、ダウンスイッチ３５Ｄおよびアップスイッチ３５Ｃの操作により、パルス信号の周波数を、例えば、１〜５００Ｈｚの範囲で設定可能である。設定記憶部３９には、作動中にスリープスイッチ３５Ｂが押された場合に、現在選択されている設定が記憶される。

設定記憶部３９から読み出されたデューティ比は、パルス幅制御装置３６ｃへ出力され、周波数は、周波数制御装置３６ｂへ出力される。そして、周波数制御装置３６ｂの動作によりパルス発生器３６ａで発生するパルス信号の周波数が変更される。そして、パルス発生器３６ａで発生したパルス信号はパルス幅制御装置３６ｃへ出力され、パルス幅制御装置３６ｃでパルス幅が変更された上で液晶セルドライバ３６ｅへ出力される。

液晶セルドライバ３６ｅは、パルス幅制御装置３６ｃから入力されたパルス信号を液晶セル１１０の動作電圧に増幅してそれらへ出力する。液晶セルドライバ３６ｅの出力端子は、右レンズ５０Ｒおよび左レンズ５０Ｌのそれぞれの液晶セル１１０に並列に接続されている。なお、液晶セルドライバ３６ｅから液晶セル１１０に印加される電圧の極性は、公知のように、交互に切り替えられる。この極性の切替は、前記したパルスの周波数に依存しない適宜な周波数で行われる。

設定選択部３６ｄで読み出された設定情報は、ＬＣＤドライバ３６ｆへ出力され、ＬＣＤドライバ３６ｆにより表示部３８で表示される。スリープスイッチ３５Ｂは、前記したように、偏光切替眼鏡１の作動中に押されると、設定選択部３６ｄが、現在の設定を設定記憶部３９に記憶させ、パルス発生器３６ａ、周波数制御装置３６ｂ、パルス幅制御装置３６ｃ、設定選択部３６ｄ、液晶セルドライバ３６ｅおよびＬＣＤドライバ３６ｆの動作を停止させる。そして、停止状態中に再度スリープスイッチ３５Ｂが押された場合には、記憶していた現在の設定を読み出して、停止前の設定で再度作動を開始させる。なお、メインスイッチ３５Ａにより電源を切った場合には、設定記憶部３９は、変更した設定値をリセットし、次回電源を入れたときにはプリセットされたデューティ比および周波数が読み出されるようになっている。プリセットされたデューティ比は、例えば５０％であり、周波数は、５０Ｈｚ以上の、例えば６０Ｈｚである。

以上のように構成された偏光切替眼鏡１の動作について説明する。
使用者は、通常の眼鏡と同様にして偏光切替眼鏡１を頭に装着し、メインスイッチ３５Ａを押して制御基板３１Ａの電源を入れる。制御基板３１Ａは、プリセットされた初期値としてのデューティ比および周波数を設定記憶部３９から読み出して、周波数制御装置３６ｂとパルス幅制御装置３６ｃに出力する。周波数制御装置３６ｂはパルス発生器３６ａで発生するパルス信号の周波数を変更し、パルス発生器３６ａは、この周波数に従い、パルス信号を発生し、パルス幅制御装置３６ｃに出力する。パルス幅制御装置３６ｃは、パルス幅を変更したパルス信号を液晶セルドライバ３６ｅに出力する。液晶セルドライバ３６ｅは、入力されたパルス信号を液晶セル１１０の動作に適した電圧にして液晶セル１１０に出力する。また、ＬＣＤドライバ３６ｆは、設定名を表示部３８に表示させる。

これにより、図６に示す制御信号に応じて、液晶セル１１０には、選択された周波数で、所定のピーク電圧でパルス電圧が印加される。図６においては、一例としてデューティ比が５０％の場合の信号を示しているが、デューティ比が５０％より大きい場合にはピーク電圧Ｖ１の時間が長く、逆にデューティ比が５０％より大きい場合にはピーク電圧Ｖ１の時間が短くなるようにパルス幅は変更される。図６の形態のパルス信号に応じた電圧は、右レンズ５０Ｒおよび左レンズ５０Ｌのそれぞれの液晶セル１１０に同位相で付与される。

外界からの光の状態と、液晶セル１１０への電圧の印加状態に応じた、右レンズ５０Ｒおよび左レンズ５０Ｌの光の透過状態を図７および図８を参照して説明する。
図７（ａ）に示すように、液晶セル１１０に電圧が印加されていないときに外界から水平方向の偏光面を持つ直線偏光が右レンズ５０Ｒおよび左レンズ５０Ｌに入射すると、直線偏光は液晶セル１１０で左に９０°回転して鉛直の偏光面を持つ直線偏光となる。そのため、水平方向の透過軸を有する偏光板１２０を通過することができない。
一方、図７（ｂ）に示すように、液晶セル１１０に電圧が印加されているときに外界から水平方向の偏光面を持つ直線偏光が右レンズ５０Ｒおよび左レンズ５０Ｌに入射すると、直線偏光は液晶セル１１０で回転されることなくそのまま通過する。そのため、水平方向の透過軸を有する偏光板１２０を通過することができる。

図８（ａ）に示すように、液晶セル１１０に電圧が印加されていないときに外界から鉛直方向の偏光面を持つ直線偏光が右レンズ５０Ｒおよび左レンズ５０Ｌに入射すると、直線偏光は液晶セル１１０で左に９０°回転して水平の偏光面を持つ直線偏光となる。そのため、水平方向の透過軸を有する偏光板１２０を通過することができる。
一方、図８（ｂ）に示すように、液晶セル１１０に電圧が印加されているときに外界から鉛直方向の偏光面を持つ直線偏光が右レンズ５０Ｒおよび左レンズ５０Ｌに入射すると、直線偏光は液晶セル１１０で回転されることなくそのまま通過する。そのため、水平方向の透過軸を有する偏光板１２０を通過することができない。

このため、例えば、周波数６０Ｈｚ、デューティ比が５０％のパルス電圧を液晶セル１１０に印加すると、水平方向の偏光面を持つ直線偏光は約５０％除去され、鉛直方向の偏光面を持つ直線偏光も約５０％除去される（実際には、偏光子の透過率によって５０％より小さくなる）。また、斜めの偏光面を持つ直線偏光も、鉛直成分および水平成分がそれぞれ５０％除去されるので、トータルで約５０％除去される。このため、本実施形態の偏光切替眼鏡１は、偏光面の向きによらず、不快な反射光を約５０％除去することができる。

使用者が、水平方向の偏光面を持つ直線偏光を優先的に除去したい場合には、図７（ａ）の状態、つまり、電圧非印加の時間を長くすればよいので、デューティ比を小さくするとよい。逆に、使用者が、鉛直方向の偏光面を持つ直線偏光を優先的に除去したい場合には、図８（ｂ）の状態、つまり、電圧印加の時間を長くすればよいので、デューティ比を大きくするとよい。

パルス電圧の周波数は、通常の使用であれば、５０Ｈｚ以上、より望ましくは６０Ｈｚ以上とするとよく、これにより、ちらつきを無くすことができ、１００Ｈｚ、２００Ｈｚなど、高い周波数であっても何ら問題はない。偏光の透過状態の変化を利用して回転物の回転状態、位相などを検査したい場合などには、その回転物の回転速度に応じた周波数とするとよく、このような場合には、５０Ｈｚより小さい周波数としてもよい。

このようにして、本実施形態の偏光切替眼鏡１によれば、外界から入る直線偏光を、その偏光面の向きによらず、デューティ比に応じた割合で除去することができる。例えば、従来の偏光眼鏡であれば、路面や水面のように、水平な面の反射光しか除去できなかったところ、ビルのガラス面からの反射光なども除去することができるし、パイロットが使用する場合にも、飛行機の姿勢や、パイロットの姿勢によらず、均一な偏光の除去状態を得ることができる。煙や水蒸気などの微粒子による散乱光においても、使用者の姿勢などによらず、均一に散乱光を除去することができる。

また、偏光切替眼鏡１は、偏光の透過軸の向きを周期的に切り替えているため、特定の偏光面の偏光をデューティ比に応じた割合で除去するにとどまり、すべてを除去しないため、適度な強さの反射光（偏光）が残る。そのため、液晶ディスプレイが発する光の偏光面がどのように設定されていても、視認することができる。また、反射光をすべて除去しないため、他の航空機からの反射光を視認することができるし、濡れた物体の観察時には、適度な反射光を残して、形状を正確に視認することができる。また、煙や水蒸気などの微粒子による散乱光も、適度に見えることで、毒性のある微粒子の場合であっても、不必要に近づくことを抑制することができる。

さらに、偏光切替眼鏡１は、右レンズ５０Ｒと左レンズ５０Ｌの偏光の透過軸が平行であり、左右の液晶セル１１０のツイスト角は同一であり、制御装置３０は、左右の液晶セル１１０に同位相の電圧を印加するので、使用者は、左目と右目とで同じ画像をみることになる。このため、使用者は、疲労を感じにくく、乗物の運転や、スポーツなどにおいて長時間使用することができる。むしろ、不快な反射光や散乱光が適度に除去されるため、疲労を感じることなく運転やプレーを持続することができる。

また、偏光切替眼鏡１は、液晶セル１１０に印加する電圧のデューティ比および周波数を変更可能であるため、ユーザの好みに応じた視界を得ることができる。

以上に、本発明の偏光切替眼鏡の一例について説明したが、偏光切替眼鏡は、前記した形態に限定されることなく適宜変形して実施することができる。
例えば、前記実施形態においては、液晶セル１１０に印加する電圧のデューティ比および周波数の両方を変更可能に構成したが、デューティ比および周波数の一方のみを変更可能に構成してもよいし、これらが共に変更できない構成であってもよい。

また、前記実施形態では、鉛直方向の直線偏光と水平方向の直線偏光を同じ割合で除去するように、起動時のデューティ比（プリセット値）が設定されていたが、鉛直方向の直線偏光よりも水平方向の直線偏光を多く除去するように、偏光板１２０の透過軸ならびに液晶セル１１０に印加する電圧のデューティ比を設定しておいてもよい。例えば、前記実施形態において、起動時のデューティ比を５０％より小さくしてもよい。このような構成によれば、偏光面が水平に近い直線偏光を中心に除去するため、上方から光が入射する通常の状況において、良好な視界を得ることができる。なお、偏光板１２０の透過軸を水平にして、液晶セル１１０に印加する電圧のデューティ比を５０％より大きくしても同様である。

また、図９に示すように、偏光板１２０の後側に、液晶セル１５０と、偏光板１６０とをこの順に配置してもよい。液晶セル１５０は、透明基板１５０Ａおよび透明基板１５０Ｂを有し、液晶セル１１０と同様の構成を有している。偏光板１６０は、透過軸が偏光板１２０の透過軸と直交する方向に向けられている。そして、制御装置３０は、液晶セル１１０に電圧を印加するのと同時に液晶セル１５０に電圧を加える。この電圧は、連続的な直流電圧とされる（極性は、交互に入れ替えられる）。また、制御装置３０は、液晶セル１５０に印加する電圧を、使用者によって調整可能（電圧を印加しない状態にも調整可能）に構成される。

このような構成によると、図７と図８を参照して説明した前記実施形態において、図７（ｂ）と図８（ｂ）の、一部の直線偏光が偏光板１２０を透過する状態において、偏光板１２０を透過した直線偏光の所定割合を偏光板１６０で除去することができる。また、液晶セル１５０に印加する電圧の大きさによって、鉛直方向の直線偏光の除去率と、水平方向の直線偏光の除去率の比を変更することができる。
すなわち、この変形例で追加した液晶セル１５０および偏光板１６０により、透過率（使用者にとっての明るさ）を調整することができるとともに、直線偏光の偏光面の向きごとの除去率を調整することができる。
なお、偏光板１６０の透過軸の向きは、偏光板１２０と平行であってもよい。

また、除去する直線偏光の割合を小さくしたり、調整したりすることができるように、前記実施形態に対して、図１０に示すように、右レンズ５０Ｒおよび左レンズ５０Ｌにおいて、偏光子を、ゲスト・ホスト型液晶からなる液晶セル２２０とすることができる。このとき、制御装置３０は、液晶セル２２０に電圧を印加するように構成される。液晶セル２２０は、液晶セル１１０と同様に、配向膜が設けられた透明基板２１０Ａ，２１０Ｂを有し、各透明基板２１０Ａ，２１０Ｂの互いの対向面には、透明電極２０５Ａ，２０５Ｂが設けられている。

そして、制御装置３０は、液晶セル１１０に電圧を印加するのと同時に液晶セル２２０に電圧を印加する。液晶セル２２０に印加する電圧は、連続的な直流電圧とされる（極性は、交互に入れ替えられる）。また、この電圧の大きさは使用者によって調整可能であることが望ましい。

ゲスト・ホスト型液晶には、ポジ型ゲスト・ホストと、ネガ型ゲスト・ホストがあり、Ｎ型ネマチック液晶を使い、垂直配向処理をしたものをポジ型ゲスト・ホストといい、Ｐ型ネマチック液晶を使い、水平配向処理をしたものをネガ型ゲスト・ホストという。
ここで用いるゲスト・ホスト型液晶は、ポジ型ゲストホストであり、電圧無印加時には、ゲスト・ホストのゲストにあたる２色性色素が基板に対して垂直方向に配列され、光はほとんど吸収されない。一方、電圧を印加すると、光を吸収して透過率が低下する。

そのため、変形例に係る偏光切替眼鏡に電圧を印加しない場合には、偏光板が無い状態と同様になり、使用者は、明るい状態で外界を見ることができる。
そして、この偏光切替眼鏡を動作させると、ゲスト・ホスト型液晶は、光を吸収する。この吸収率（つまり、光の透過率）は、液晶セル２２０に印加する電圧で調整することができる。同時に、ゲスト・ホスト型液晶は、液晶のゆらぎにより直線偏光にゆらぎが生じて弱い偏光子として機能させることができる。そして、この偏光子としての強さも、ゲスト・ホスト型液晶に印加される電圧の大きさにより調整することができる。

このため、変形例に係る偏光切替眼鏡では、前記実施形態と同様に、直線偏光の偏光面の向きに関わらず、ある程度の割合で直線偏光を除去することができる。そして、光の吸収率や、直線偏光の除去割合を調整することができる。

また、本発明の偏光切替眼鏡は、図１１に示すように、第１液晶セルおよび第２液晶セル（液晶セル１１０）は、ツイスト角２θが９０°未満であり、第１偏光子および第２偏光子は、透過軸が鉛直方向に対して４５°未満の角度θで傾いている構成とすることができる。この場合のツイスト角２θは、例えば、６０〜８５°とすることが望ましい。このとき、偏光子の透過軸は、配向膜のラビング方向と平行または直交した向きにするとよい。

このような構成によれば、液晶セル１１０に電圧を印加していないときには、外界からの直線偏光は、光軸周りに２θだけ回転し、その後、図１１（ｂ）の透過軸に直交する成分が遮断される。そのため、元の外界の光としては、図１１（ａ）の直線Ｌ１に直交する振動方向の直線偏光成分が遮断される。一方、液晶セル１１０に電圧を印加すると、外界からの直線偏光は、液晶セル１１０をそのまま通るので、図１１（ｂ）の透過軸に直交する直線偏光成分が遮断される。すなわち、比較的水平方向に近い直線偏光成分を多めに遮断するので、上方から光が入射する通常の状況において、良好な視界を得ることができる。

また、本発明の偏光切替眼鏡は、図１２（ａ）に示すように、第１液晶セルと第２液晶セルを一体のパネルとして構成し、図１２（ｂ）に示すように、第１偏光子と第２偏光子を一体の偏光板（偏光子）３２０として構成することで、右レンズと左レンズを一体に構成してもよい。
このように構成することで、広い視界を得ることができる。
なお、図１２（ａ）の液晶セルは、ツイスト角が左９０°であり、図１２（ｂ）の偏光板３２０は、透過軸が鉛直方向のものを一例として示している。

また、レンズに入射する光の角度によって見え方が変わり難いように、図１３（ａ）に示すように、液晶セルとして、ＩＰＳ（In-Place-Switching）液晶セル４１０を用いてもよい。ＩＰＳ液晶セル４１０は、２枚の透明基板４１０Ａ，４１０Ｂを有し、各透明基板４１０Ａ，４１０Ｂの互いの対向面には、所定方向にラビング処理をした配向膜４０５Ａ，４０５Ｂが設けられている。配向膜４０５Ａ，４０５Ｂの各ラビング処理の方向は、ＩＰＳ液晶セル４１０の法線周りに互いに９０°ずれている。図１３（ｂ）に示すように、透明基板４１０Ｂには、櫛歯状に形成された第１透明電極４３０Ａと、第１透明電極４３０Ａの間に入り込むように櫛歯状に形成された第２透明電極４３０Ｂとが設けられている。

配向膜４０５Ａ，４０５Ｂの間には、公知のように液晶が封入され、ＩＰＳ液晶セル４１０を通過する光は、透明電極間に電圧を印加していないときに所定のツイスト角、ここでは一例として光の進行方向に対して左方向に９０°のツイスト角で回転させる。一方、第１透明電極４３０Ａと第２透明電極４３０Ｂとの間に電圧を印加すると、液晶の長軸が電界の方向に沿うように配向し、外界からの光の偏光方向を回転させることなく通過させる。そのため、基本的な作用は、前記実施形態の偏光切替眼鏡１と同様となるが、電圧印加時に、液晶の長軸がレンズ面に対し平行となって斜めにならないため、外界からの光がレンズ面に斜めに入ったときの見え方の変化が少なく、より良好な視界を得ることができる。

１ 偏光切替眼鏡
１０ フレーム本体
３０ 制御装置
５０Ｌ 左レンズ
５０Ｒ 右レンズ
１０５Ａ 配向膜
１０５Ｂ 配向膜
１１０ 液晶セル
１１０Ａ 透明基板
１１０Ｂ 透明基板
１２０ 偏光板

Claims (8)

1. 右レンズおよび左レンズと、前記右レンズおよび前記左レンズを制御する制御装置とを備える偏光切替眼鏡であって、
   前記右レンズは、電圧非印加時に直線偏光を所定のツイスト角で回転させる第１液晶セルと、前記第１液晶セルに対し外界からの光の進行方向後側に設けられた第１偏光子とを備え、
   前記左レンズは、電圧非印加時に直線偏光を所定のツイスト角で回転させる第２液晶セルと、前記第２液晶セルに対し外界からの光の進行方向後側に設けられた第２偏光子とを備え、
   前記第１偏光子と前記第２偏光子の透過軸は平行であり、
   前記第１液晶セルと前記第２液晶セルのツイスト角は同一であり、
   前記制御装置は、前記第１液晶セルと前記第２液晶セルに、所定の周波数で間欠的に同位相の電圧を印加するように構成され、
   外界から前記第１液晶セルまたは前記第２液晶セルに入る光のうち、前記第１偏光子および前記第２偏光子の透過軸に交差する直線偏光成分を遮断する状態と、前記透過軸に対し、前記ツイスト角だけずれた方向に交差する直線偏光成分を遮断する状態とを周期的に切り替えるように構成されたことを特徴とする偏光切替眼鏡。
2. 前記ツイスト角は、９０°であることを特徴とする請求項１に記載の偏光切替眼鏡。
3. 前記第１液晶セルおよび前記第２液晶セルは、ツイスト角２θが９０°未満であり、
   前記第１偏光子および前記第２偏光子は、透過軸が鉛直方向に対して４５°未満の角度θで傾いていることを特徴とする請求項１に記載の偏光切替眼鏡。
4. 前記ツイスト角２θは、６０〜８５°であることを特徴とする請求項３に記載の偏光切替眼鏡。
5. 前記偏光子は、ゲスト・ホスト型液晶からなり、
   前記制御装置は、前記ゲスト・ホスト型液晶に電圧を印加するように構成されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の偏光切替眼鏡。
6. 前記制御装置は、前記第１液晶セルおよび前記第２液晶セルに電圧を印加するデューティ比および前記周波数の少なくとも一方を変更可能に構成されたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の偏光切替眼鏡。
7. 鉛直方向の直線偏光よりも水平方向の直線偏光を多く除去するように、前記透過軸ならびに前記第１液晶セルおよび前記第２液晶セルに電圧を印加するデューティ比が設定されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の偏光切替眼鏡。
8. 前記第１液晶セルと前記第２液晶セルは一体のパネルとして構成され、前記第１偏光子と前記第２偏光子は一体の偏光子として構成されることで、前記右レンズと前記左レンズは一体に構成されたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の偏光切替眼鏡。

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