JP2024537892A - 液晶レンズ、駆動方法、メガネ、電子製品、ｖｒ／ａｒ機器 - Google Patents

Abstract

本発明は、液晶レンズの技術分野に属し、具体的に、液晶レンズ、駆動方法、メガネ、電子製品、ＶＲ／ＡＲ機器である。本発明の液晶レンズは、液晶層、第１の電極層、第２の電極層、第１の透明基板及び第２の透明基板を含み、第１の電極層及び第２の電極層は、それぞれ液晶層の対向する両側に位置し、第１の透明基板は、第１の電極層の液晶層に背く側に位置し、第２の透明基板は、第２の電極層の液晶層に背く側に位置し、第２の電極層は、第１の電気コネクタ、第２の電気コネクタ及び複数本の導線を含み、前記導線は、第２の電極層の中心から周縁へ延伸し、導線は、一端が前記第１の電気コネクタに電気的に接続され、対向する他端が前記第２の電気コネクタに接続され、隣接する前記導線の間のピッチは１００μｍ以下である。本発明の液晶レンズは、駆動方法が簡単であり、理想的な電位分布を形成することができ、高抵抗膜の特性の変化から影響を受けない。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶レンズの技術分野に属し、具体的には、液晶レンズ、駆動方法、メガネ、電子製品、ＶＲ／ＡＲ機器に関する。

近視患者は、一般的に近視メガネを着用することで矯正するが、人々の年齢の増加に伴って、近視患者にも老眼現象が生じる。近視及び老眼による生活への影響を軽減するために、多くの場合、患者は２つの異なるメガネを用意し、遠くの景色を見る際に近視メガネを着用し、近くの景色を見る際に老眼メガネに交換する必要がある。メガネを頻繁に交換すると、患者に多くの不便をもたらす。また、ＶＲ又はＡＲ機器において、ユーザの左眼と右眼がそれぞれ異なるスクリーンに対応し、異なる消費者の顔型や五官が異なり、異なる使用者の両眼の瞳孔間距離もそれぞれ異なるため、ＶＲ又はＡＲ機器における光学レンズの焦点距離が一定であると、必然的に使用者がＶＲ又はＡＲ機器を着用する時の体験に影響を与える。これに対して、現在、メガネのレンズとして同心円環形の電極の大口径液晶レンズを複数組採用しており、このようなレンズは、電極に印加される駆動電圧を変化させることによって液晶レンズの焦点距離を変化させることができ、それによってメガネのレンズを正レンズと負レンズの２つのモードで迅速かつ容易に切り替えることができ、このようにしてユーザは、同じメガネを使用することによって近視メガネの機能と老眼メガネの機能を実現することができる。このようなレンズをＶＲまたはＡＲ機器に使用することは、異なるユーザニーズに応じてレンズの焦点距離を調整することもできる。

しかし、複数組の同心円環形の電極対構造を採用するには、それぞれの同心円環電極を駆動し制御する必要があり、その駆動と制御方式は、比較的複雑で、引き出す必要がある電極が多く、しかも平滑な電位分布を実現することができない。また、好ましい電圧分布を実現するために、当業者は、液晶レンズに高抵抗膜を設けて徐々に変化する電圧分布を形成することを提案している。しかし、高抵抗膜の性質が不安定であるため、時間とともに電位分布が変化することがある。高抵抗膜は、より好ましい電位分布を実現することができるが、長時間保持することができないため、当業者は、液晶レンズに高抵抗膜を採用することを提案して以来、高抵抗膜の不安定な特性による影響を解決することを望んでいるが、これまであまりよく解決されていない。

これに鑑み、本発明は、従来の大口径液晶レンズに対して駆動電圧を個別に印加する必要のある電極が多く、理想的且つ安定的な電位分布を形成できないという技術的問題を解決するために、液晶レンズ、駆動方法、メガネ、電子製品、ＶＲ／ＡＲ機器を提供する。

本発明において採用される技術的解決手段は、以下の通りである。

第１の態様において、本発明は、液晶層、第１の電極層、第２の電極層、第１の透明基板及び第２の透明基板を含む液晶レンズであって、前記第１の電極層及び第２の電極層は、それぞれ液晶層の対向する両側に位置し、前記第１の透明基板は、第１の電極層の液晶層に背く側に位置し、前記第２の透明基板は、第２の電極層の液晶層に背く側に位置し、
前記第２の電極層は、第１の電気コネクタ、第２の電気コネクタ及び複数本の導線を含み、前記導線は、第２の電極層の中心から周縁へ延伸し、前記導線は、一端が前記第１の電気コネクタに電気的に接続され、対向する他端が前記第２の電気コネクタに接続され、前記第１の電気コネクタは、それに電気的に接続される導線の端部に第１の駆動電圧を提供するために用いられ、前記第２の電気コネクタは、それに電気的に接続される導線の端部に第２の駆動電圧を提供するために用いられ、隣接する前記導線の間のピッチは１００μｍ以下である液晶レンズを提供する。

好ましくは、前記第１の電気コネクタは、それに電気的に接続される各導線の端部に同じ駆動電圧を提供するために用いられ、及び／又は、前記第２の電気コネクタは、それに電気的に接続される各導線の端部に同じ駆動電圧を提供するために用いられ、及び／又は、第２の電気コネクタは細孔電極である。

好ましくは、前記複数本の導線は、第２の電極層の一点を中心に回転対称となる。

好ましくは、前記第１の電気コネクタは、第１の電極リードであり、前記第１の電極リードは、導線の第２の電極層の中心に近い一端が外へ引き出されたものであり、前記導線は、外側から内側へ配列される複数の曲線セグメントを含み、各曲線セグメントは、電極リードの所で分断され、最外周に位置する曲線セグメントは、一端が第２の電気コネクタに電気的に接続され、対向する他端が隣接する曲線セグメントと第１の電極リードの同一側で接続され、第２の電極層の中心に最も近い曲線セグメントは、一端が第１の電極リードに電気的に接続され、対向する他端が隣接する曲線セグメントと第１の電極リードの同一側で接続され、残りの曲線セグメントは、一端が隣接する曲線セグメントの一方と第１の電極リードの同一側で接続され、対向する他端が隣接する曲線セグメントの他方と第１の電極リードの同一側で接続される。

好ましくは、前記曲線セグメントは円弧であり、且つ隣接する前記曲線セグメントの間のピッチは等しいか又は等しくない。

好ましくは、隣接する各前記曲線セグメントの間のピッチは、液晶レンズにより形成された電位分布が球面分布、円錐面分布又は放物面分布であることを満たす。

好ましくは、前記導線の形状は螺旋である。

好ましくは、前記導線の形状は、第１の螺旋方程式、第２の螺旋方程式又は第３の螺旋方程式から得られた螺旋であり、
前記第１の螺旋方程式は、
前記第２の螺旋方程式は、
ただし、
前記第３の螺旋方程式は、

好ましくは、第２の電極層と液晶層の間に高抵抗膜が設けられ、又は第２の電極層と第２の透明基板の間に高抵抗膜が設けられる。

好ましくは、第２の電極層と液晶層の間に絶縁層が設けられる。

絶縁層と液晶層の間に高抵抗膜が設けられる。

第２の態様において、本発明は、第１の態様に記載の液晶レンズを含むメガネを提供する。

第３の態様において、本発明は、第１の態様に記載の液晶レンズを含むＶＲ／ＡＲ機器を提供する。

第４の態様において、本発明は、制御回路及び第１の態様に記載の液晶レンズを含む電子製品であって、前記制御回路が前記液晶レンズに電気的に接続される電子製品を提供する。

第５の態様において、本発明は、第１の態様に記載の液晶レンズを駆動するための液晶レンズの駆動方法を提供し、透明円形電極と第１の電極層の間に印加される電圧をＶ１とし、円孔電極と第１の電極層の間に印加される電圧をＶ２とし、前記方法は、
Ｓ１、液晶レンズの液晶線形応答電圧区間を取得するステップと、
Ｓ２、前記液晶線形応答電圧区間に基づいて液晶線形動作区間内の最小電圧Ｖ_ｍｉｎ及び最大電圧Ｖ_ｍａｘを取得するステップと、
Ｓ３、液晶レンズのパワーを調整し、及び／又は液晶レンズの状態を正レンズと負レンズの間で切り替えるために、最小電圧Ｖ_ｍｉｎ及び最大電圧Ｖ_ｍａｘに基づいてＶ１（Ｖ_ｍｉｎ≦Ｖ１≦Ｖ_ｍａｘ）とＶ２（Ｖ_ｍｉｎ≦Ｖ２≦Ｖ_ｍａｘ）の電圧差を調整するステップと、を含む

有益な効果は、以下の通りである。本発明の液晶レンズ、駆動方法、メガネ、電子製品、ＶＲ／ＡＲ機器は、電極アレイを利用して円孔電極と円孔電極の中心に位置する透明円形電極を電気的に接続するとともに、電極アレイにおける隣接する導線の間のピッチを１００μｍ以下に制限することで電位分布を最適化し、液晶レンズの電位変化がより平滑であるようにする。本発明は、それぞれ導線の対向する両端に駆動電圧を印加するだけで理想的な空間電界分布を形成し、大口径液晶レンズの効果を実現することができる。同心円環電極を採用した従来の方法と比べ、本発明は、駆動電圧を個別に印加する必要のある電極が少なく、駆動が簡単であり、平滑でない電位の急激な変化が生じず、高抵抗膜の特性の変化から影響を受けず、電位分布を長時間にわたって安定的に維持することができる。

本発明の実施例の技術的解決手段をより明瞭に説明するために、以下、本発明の実施例に使用される必要のある図面を簡単に紹介し、当業者にとって、創造的な労働をすることなく、更にこれらの図面に基づいて他の図面を得ることができ、これらは全て本発明の保護範囲内にある。
本発明の液晶レンズの３次元構造概略図である。 本発明の液晶レンズから第２の透明基板を除去して第２の電極層を露出させた後の構造概略図である。 本発明の第２の電極層の構造概略図である。 本発明の最適曲線の概略図である。 本発明の電極アレイが複数本の導線を採用した場合の概略図である。 本発明の電極アレイが１本の螺旋状の導線を採用した場合の概略図である。 本発明の異なるパラメータを採用した最適曲線の概略図である。 本発明において採用される導線が第１の電極リードを避ける構造概略図である。 本発明において採用される液晶レンズの駆動方法のフローチャートである。 本発明において採用される液晶レンズの駆動機器の構造概略図である。 本発明の液晶レンズの干渉縞図である。

本発明の実施例の目的、技術的解決手段及び利点をより明確にするために、以下、本発明の実施例を参照しながら、本発明の実施例における技術的解決手段を明確且つ完全に説明する。本明細書において、第１及び第２などの関係用語は、単に１つの実体又は操作を他の実体又は操作と区別するために用いられ、必ずしもこれらの実体又は操作の間に任意のこのような実際の関係又は順序が存在することを要求又は示唆するものではないことを説明しておく。本発明の説明において、理解すべきこととして、「中心」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」などの用語により指示される方位又は位置関係は、図面に示す方位又は位置関係に基づくものであり、単に本願を説明しやすく説明を簡略化するためのものであり、指される装置又は素子が必ず特定の方位を有し、特定の方位で構成・操作されなければならないことを指示又は示唆するものではないため、本発明を制限するものとして理解すべきではない。また、「含む」、「包含」などの用語又はその任意の他の変形は、非排他的な包含を網羅することを意図し、それにより、一連の要素を含むプロセス、方法、物品又は機器は、それらの要素を含むだけでなく、明確に列挙されていない他の要素をも含み、又はこのようなプロセス、方法、物品又は機器に固有の要素をも含む。特に制限されていない場合、「…を含む」という語句により定義される要素について、前記要素を含むプロセス、方法、物品又は機器に更に別の同じ要素が存在することを排除しない。矛盾がない限り、本発明の実施例及び実施例における各特徴は、互いに組み合わせることができ、いずれも本発明の保護範囲内にある。

実施例１
図１及び図２に示すように、本実施例は、液晶レンズを提供し、前記液晶レンズは、液晶層３０、第１の電極層２０、第２の電極層４０、第１の透明基板１０及び第２の透明基板５０を含み、前記第１の電極層２０及び第２の電極層４０は、それぞれ液晶層３０の対向する両側に位置し、前記第１の透明基板１０は、第１の電極層２０の液晶層３０に背く側に位置し、前記第２の透明基板５０は、第２の電極層４０の液晶層３０に背く側に位置する。

本実施例における液晶レンズは、層状構造を採用することができる。前述した第１の透明基板１０、第１の電極層２０、液晶層３０、第２の電極層４０及び第２の透明基板５０は、それぞれ異なる層に位置し、前記各層は、液晶レンズの光透過方向、即ち、各層の法線方向に沿って積層されて配列される。配列方法は、図１を参照することができ、図１において、液晶レンズの光透過方向に沿って下から上へ順に第１の透明基板１０、第１の電極層２０、液晶層３０、第２の電極層４０及び第２の透明基板５０である。第１の透明基板１０及び第２の透明基板５０は、例えばガラス基板、プラスチック基板などの一定の強度と剛性を有する透明材料で製造されてよい。第１の基板は、液晶レンズを支持する役割を果たすことができる。第１の基板は、第１の電極層２０の担持体とすることができ、第１の電極層２０は、第１の基板にめっきすることができる。第２の基板も、支持する役割を果たし、第２の電極層４０の担持体とすることもでき、第２の電極層４０は、第２の基板にめっきすることができる。

前記第２の電極層４０は、第１の電気コネクタ、第２の電気コネクタ及び複数本の導線４３１を含み、前記導線４３１は、第２の電極層の中心から周縁へ延伸し、前記導線４３１は、一端が前記第１の電気コネクタに電気的に接続され、対向する他端が前記第２の電気コネクタに接続される。本実施例における導線は、一定の抵抗を有するワイヤであってもよく、第２の基板にめっきされるとともに一定の抵抗を有する導電可能な薄い線であってもよい。複数本の導線４３１は、第２の電極層で延伸して電極アレイ４３を形成する。複数本の導線４３１は、導線の数が１本であってもよく、２本以上であってもよいことを意味する。

前記第１の電気コネクタは、それに電気的に接続される導線の端部に第１の駆動電圧を提供するために用いられ、前記第２の電気コネクタは、それに電気的に接続される導線の端部に第２の駆動電圧を提供するために用いられる。具体的に実施する時に、第１の電気コネクタを、第１の駆動電圧を提供する電源に接続することにより、電源により提供される第１の駆動電圧を第１の電気コネクタを介して導線の第２の電極層の中心に近い一端に印加することができる。第２の電気コネクタを、第２の駆動電圧を提供する電源に接続することにより、電源により提供される第２の駆動電圧を第２の電気コネクタを介して導線の第２の電極層の中心から離れた一端に印加することもできる。

本実施例において、第１の電気コネクタは、密閉された又は密閉されていない環状電極を採用することができ、第２の電気コネクタも、密閉された又は密閉されていない環状電極を採用することができる。

本実施例において、第１の電気コネクタは、透明電極又は円形電極又は透明円形電極を採用することができ、他の任意の形状の透明電極又は任意の形状の不透明電極を採用することもできる。第２の電気コネクタは、細孔電極を採用することができる。その孔の形状は、方形、円形、楕円形、多角形などの任意の形状であってもよい。１つの好ましい形態として、前記細孔電極は円孔電極である。図３に示すように、円形透明電極を採用する場合、円形透明電極４２の円心は、前記円孔電極４１の円孔の中心に位置し、前記第１の電極層２０は、透明電極層である。

円孔電極４１、円形透明電極４２及び導線４３１は、同一層に位置し、円孔電極４１に１つの円形の貫通孔が開設されており、円形透明電極４２は、当該円形貫通孔の中心位置にあり、このように、孔と円形透明電極４２の間に円環状の空間が残されており、導線４３１は、当該円環状の空間に位置する。

前記電極アレイ４３は、複数本の導線４３１を含み、前記導線４３１は、一端が前記円形透明電極４２に電気的に接続され、対向する他端が前記円孔電極４１に電気的に接続され、前記導線４３１は、円形透明電極４２の外周から円孔電極４１の円孔の内壁まで延伸し、隣接する導線４３１の間のピッチは１００μｍ以下である。

本実施例において、円孔電極４１と円形透明電極４２の間に一定の抵抗値を有する導線４３１が配置されている。導線４３１の長さがその幅及び厚さよりも大きいため、導線４３１は線状である。導線４３１の数は、１本であってもよく、１本以上であってもよい。各導線４３１の両端部は、いずれもそれぞれ円孔電極４１及び円形透明電極４２に電気的に接続される。

本実施例において、前記第１の電極層２０は透明電極層である。本実施例において、円形透明電極４２、各導線４３１及び円孔電極４１は、いずれも透明な導電材料で製造されてもよく、前記透明な導電材料は、ＩＴＯ電極、ＩＺＯ電極、ＦＴＯ電極、ＡＺＯ電極、ＩＧＺＯ電極などを含むが、これらに限定されない。

本実施例において、前記第１の電極層２０は、共通電圧を受けるために用いられ、前記円形透明電極４２は、第１の駆動電圧を受けるために用いられ、前記円孔電極４１は、第２の駆動電圧を受けるために用いられる。円形透明電極４２が円孔電極４１の円孔の中間位置にあるため、円形透明電極４２に第１の駆動電圧を印加しやすくするために、本実施例において、前記液晶レンズは、電極リードを更に含み、前記電極リードは、円形透明電極４２から引き出される。電極リードは、一端が前記円形透明電極４２に電気的に接続され、他端が第１の駆動電圧を出力する制御回路に電気的に接続される。

前述したように電圧を印加した後に、液晶層３０の電界は、勾配分布を呈することになり、例えば、円孔電極４１の円孔領域における液晶層３０の電圧の径方向に沿う変化は、円孔中心から円孔縁部までの電圧値が徐々に増加し、円孔縁部で電圧値が最大となる傾向にあり、また、例えば、円孔電極４１の円孔領域における液晶層３０の電圧の径方向に沿う変化は、円孔中心から円孔縁部までの電圧値が徐々に減少し、円孔縁部で電圧値が最小となる傾向にある。本実施例は、両端がそれぞれ円形透明電極４２及び円孔電極４１に接続される導線４３１によって液晶レンズの電位分布を案内することにより、階段状の急激な変化が発生することなく、電位分布を液晶レンズの径方向に沿って徐々に変化させる。また、本実施例の液晶レンズを採用すれば、第１の駆動電圧と第２の駆動電圧との２つの駆動電圧をかけるだけで液晶レンズが動作するように駆動することができ、且つこの２つの駆動電圧のうちの一方を調整するか又は両方を同時に調整するだけで液晶レンズのパワーに対する制御を実現することができ、余分な電極引き出し線を必要とせず、制御方法も非常に簡単である。

液晶ダイレクタの配列は、電気的に制御されるように調節可能であり、不均一な電界において異なる屈折率勾配分布を呈するため、一定の勾配分布を有する電圧を印加すれば、液晶ダイレクタが不均一な分布を呈し、液晶層３０を介して伝搬される出射光が特定の位相分布を呈するように誘導することができる。図８に示すように、図８におけるｄは、隣接する導線４３１の間のピッチであり、本実施例において、通常の場合に電位分布を案内するために採用される高抵抗膜を除去するとともに、隣接する導線４３１の間のピッチを１００μｍ以下にする。本実施例において、隣接する導線４３１の間のピッチを１００μｍに制御することにより、高抵抗膜を使用しなくても、電位分布の変化を非常に緩やかにすることができ、高抵抗膜がないため、高抵抗膜の特性の変化による液晶レンズの電位分布の変化が生じることもない。

本実施例は、円形透明電極４２に印加される第１の駆動電圧と円孔電極４１に印加される第２の駆動電圧の大小関係を変更することで液晶レンズのパワーの正負の変化を実現し、液晶レンズが負レンズから正レンズに変化するか又は正レンズから負レンズに変化することを実現することができる。例えば、円形透明電極４２に印加される第１の駆動電圧が円孔電極４１に印加される第２の駆動電圧よりも小さい場合、本実施例の液晶レンズは、凸レンズの特性を有し、この場合、本実施例の液晶レンズで製造されたメガネは、老眼メガネとして使用することができ、第１の駆動電圧と第２の駆動電圧の大小関係を変更することで円形透明電極４２に印加される第１の駆動電圧を円孔電極４１に印加される第２の駆動電圧より大きくする場合、本実施例の液晶レンズは、凹レンズの特性を有し、この場合、本実施例の液晶レンズで製造されたメガネは、近視メガネとして使用することができる。

図５に示すように、本実施例において、電極アレイ４３の導線４３１の本数が２本以上である場合、前記導線４３１は、円孔電極４１の周方向に沿って配列される。導線４３１の数が多い場合、本実施例の導線４３１は、前述した配列形態を採用することで液晶レンズの動作領域内の電位変化がより緩やかになるように案内することができる。導線４３１が第２の電極層の一点を中心に回転対称となる場合、電位も回転対称の分布を形成する。前記回転対称分布とは、導線により形成された全ての図形を同時に第２の電極層の１つの定点を中心に所定の角度だけ回転させた後、導線により形成された新しい画像が前の画像と完全に重なることを意味する。導線の数が２本以上である場合、前記第１の電気コネクタは、それに電気的に接続される各導線の端部に同じ駆動電圧を提供するために用いられる。前記第２の電気コネクタは、それに電気的に接続される各導線の端部に同じ駆動電圧を提供するために用いられる。

１つの好ましい実施形態として、本実施例において、隣接する導線４３１の間のピッチは同じである。別の好ましい実施形態として、本実施例において、導線４３１の各箇所の幅は同じである。

また、図６に示すように、本実施例において、隣接する導線４３１の間のピッチが１００μｍ以下である場合、１本の導線４３１のみを採用して比較的理想的な電位分布を得ることもできる。前述したように得られた液晶レンズの効果は、図１１の干渉縞図に示す通りである。

１つの好ましい実施形態として、本実施例において、前記導線の形状は螺旋である。螺旋の始点は、第２の電極層の中心位置又は第２の電極層の中心位置に近い箇所であってもよい。前記螺旋は、始点位置から周方向に沿って第２の電極層の縁部へ円を描くように延伸し、螺旋が第２の電極層の中心位置から第２の電極層の縁部位置まで延伸する過程で、第２の電極層の殆どの領域が螺旋で充填され、第２の電極層の電位も螺旋の延伸に伴って徐々に変化するため、比較的理想的な電位分布を得ることができる。

本実施例において、液晶レンズに対して前記導線の形状を設定するだけで、各種の液晶レンズの機能要件を正確に満たす電位分布を得ることができる。導線の形状の具体的な設定方法は、以下の通りである。

図４に示すように、本実施例において、前記導線の形状は、第１の螺旋方程式から得られた螺旋であり、前記第１の螺旋方程式は、

本実施例において、前記導線の形状は、第２の螺旋方程式から得られた螺旋であり、前記第２の螺旋方程式は、
ただし、

前述したように設けられた導線を採用することにより、正確な球面分布を呈する電位を得ることができ、得られた液晶レンズの波面分布も正確な球面分布となる。球面波面を有するレンズは、イメージングにおいて最も理想的な効果を有するが、一般的なレンズは、プロセスが複雑で精細な外形加工が行われてはじめて近似球面波面分布を有するレンズを得ることができるが、ここの説明によれば、導線の形状が上記要件を満たすだけで正確な球面波面分布を有するレンズを得ることができる。複雑な加工を必要とすることなく高精度の球面波面分布を有するレンズを得ることができ、製品の製造コストが大幅に低下する。

前記導線の形状は、第３の螺旋方程式から得られた螺旋であり、前記第３の螺旋方程式は、

前述したように設けられた導線を採用することにより、正確な円錐面分布を呈する電位を得ることができ、得られた液晶レンズの波面分布も正確な円錐面分布となる。

アルキメデス螺旋は等距離螺旋であり、即ち、螺旋は等距離で外側へ広がる。螺旋パラメータ方程式において、ｋは螺旋が中心から縁部まで広がる周期を表す。

１つの好ましい実施形態として、本実施例において、前記電極ユニットの線形状はフェルマー螺旋であり、この形状の数式は、

フェルマー螺旋は、アルキメデス螺旋に比べ、螺旋が外側へ広がるにつれて、螺旋の半径が非線形的に増加し、外側へ広がるほど、螺旋の半径の増加速度が遅くなる点で異なる。

１本の導線４３１のみを採用する場合、本実施例の液晶レンズは、第１の電極リード６０を更に含み、前記第１の電極リード６０は、導線の第２の電極層の中心に近い一端が外へ引き出されたものである。

図８に示すように、本実施例において、前記導線４３１は、外側から内側へ配列された複数の曲線セグメントを含む。外側から内側への配列とは、液晶レンズの径方向に沿って第２の電極層の中心に近い位置から第２の電極層の縁部に近い位置へ分布することを意味する。第２の電極層の中心に近い方向は内側とされ、第２の電極層の中心から離れた方向は外側とされる。本実施例において、１本の導線４３１は、端部同士が接続された複数の曲線セグメントで構成されると見なすことができる。

各曲線セグメントは、電極リードとの接触又は相互作用を回避するために、電極リードの所で分断される。各曲線セグメントが電極リードの所で分断された後に２つの端部が形成され、この２つの端部は、それぞれ電極リードの両側に位置する。

最外周に位置する曲線セグメント４３１１は、一端が第１の電極リードに電気的に接続され、対向する他端が隣接する曲線セグメントと第１の電極リード６０の同一側で接続され、第２の電極層の中心に最も近い曲線セグメントは、一端が第１の電極リードに電気的に接続され、対向する他端が隣接する曲線セグメントと第１の電極リード６０の同一側で接続され、残りの曲線セグメントは、一端が隣接する曲線セグメントの一方と第１の電極リード６０の同一側で接続され、対向する他端が隣接する曲線セグメントの他方と第１の電極リード６０の同一側で接続される。

導線４３１を構成する複数の曲線セグメントのうち２つの曲線セグメントが特別であり、一方は、最外周の曲線セグメント４３１１であり、即ち、第２の電極層の中心から最も遠い曲線セグメントである。他方は、最内側の曲線セグメント４３１２であり、即ち、第２の電極層の中心に最も近い曲線セグメントである。最外周の曲線セグメント４３１１は、一端が第２の電気コネクタに接続され、他端が次の曲線セグメント（径方向に第２の電極層の中心に一層近い曲線セグメント）に接続される。最内側の曲線セグメント４３１２は、一端が円形透明電極４２に接続され、他端が前の曲線セグメント（径方向に第２の電極層の中心から一層離れた曲線セグメント）に接続される。導線４３１を構成する全ての曲線セグメントのうち、前述した２つの曲線セグメントを除き、残りの曲線セグメントの両端部は、いずれもそれに隣接する曲線セグメントに接続され、これらの曲線セグメントを説明しやすくするために、本明細書において中間曲線セグメント４３１３とも呼ぶ。前記中間曲線セグメント４３１３は、一端が前の曲線セグメントに接続され、他端が次の曲線セグメントに接続される。このように、これらの曲線セグメントは、端部同士が接続されて第２の電極層の中心に近い位置から第２の電極層の縁部位置まで連続的に延伸し且つ第２の電極層に十分に充填される１本の導線４３１を形成する一方、第１の電極リード６０を巧みに避け、電位の正確な分布を実現しながら第１の電極リード６０の影響を回避する。本実施例において、隣接する２つの曲線セグメントの端部の間は、連結セグメント４３１４によって接続されてもよい。即ち、連結セグメント４３１４は、一端が前の曲線セグメントに接続され、他端が次の曲線セグメントに接続される。第１の電極リード６０は、直線を採用することができ、各連結セグメント４３１４も、第１の電極リード６０に平行な直線を採用することができる。

１つの実施形態として、本実施例において、前記曲線セグメントは円弧であり、且つ隣接する前記曲線セグメントの少なくとも一部の間のピッチは等しくない。本実施例は、曲線セグメントの間のピッチを設定することで液晶レンズの電位分布を制御し、それにより液晶レンズの光に対する変調効果を制御することができる。

隣接する各前記曲線セグメントの間のピッチは、液晶レンズにより形成された電位分布が球面分布であることを満たす。隣接する各前記曲線セグメントの間のピッチが前述した要件を満たす場合、得られた液晶レンズの波面分布は球面になる。球面波面を有するレンズは、イメージングにおいて最も理想的な効果を有するが、一般的なレンズは、プロセスが複雑で精細な外形加工が行われてはじめて近似球面波面分布を有するレンズを得ることができるが、ここの説明によれば、隣接する前記曲線セグメントの間のピッチが前述した要件を満たすだけで正確な球面波面分布を有するレンズを得ることができる。

隣接する各前記曲線セグメントの間のピッチは、液晶レンズにより形成された電位分布が円錐面分布であることを満たす。隣接する各前記曲線セグメントの間のピッチが前述した要件を満たす場合、得られた液晶レンズの波面分布は円錐面になる。

１つの好ましい形態として、本実施例において、第２の電極層と液晶層の間に高抵抗膜が設けられる。現段階で主に高抵抗膜を利用して液晶レンズの電位分布を案内することと異なり、本実施例は、隣接する前記導線の間に、主に導線付近の電界の空間での変化を低減させるための高抵抗膜が設けられている。隣接する前記導線の間のピッチが１００μｍよりも小さく、電位の分布が主に導線によって決定されるため、本実施例において、高抵抗膜の特性の変化による電位分布への影響は無視できる。

また、第２の電極層と第２の透明基板の間に高抵抗膜を設け、第２の電極層と液晶層の間に絶縁層を設け、又は第２の電極層と液晶層の間に絶縁層を設け、且つ絶縁層と液晶層の間に高抵抗膜を設けることにより、導線付近の電界の空間での変化を低減させてもよい。

実施例２
本実施例は、請求項１～７の何れか１項に記載の液晶レンズを駆動するための液晶レンズの駆動方法を提供し、第１の電気コネクタと第１の電極層２０の間に印加される電圧をＶ１とし、第２の電気コネクタと第１の電極層２０の間に印加される電圧をＶ２とし、前記方法は、以下のステップを含む。

Ｓ１において、液晶レンズの液晶線形応答電圧区間を取得する。

液晶線形動作区間とは、液晶位相遅延量と駆動電圧が線形関係を呈する電圧区間を指す。

Ｓ２において、前記液晶線形応答電圧区間に基づいて液晶線形動作区間内の最小電圧Ｖ_ｍｉｎ及び最大電圧Ｖ_ｍａｘを取得する。

Ｓ３において、液晶レンズのパワーを調整するために、最小電圧Ｖ_ｍｉｎ及び最大電圧Ｖ_ｍａｘに基づいてＶ１（Ｖ_ｍｉｎ≦Ｖ１≦Ｖ_ｍａｘ）とＶ２（Ｖ_ｍｉｎ≦Ｖ２≦Ｖ_ｍａｘ）の電圧差を調整する。

本ステップは、Ｖ１－Ｖ２の値を調整することで液晶レンズのパワーを調整することができる。具体的に調整する時にＶ１が変わらないように維持しながらＶ２の大きさを調整してもよく、Ｖ２が変わらないように維持しながらＶ１の大きさを調整してもよく、Ｖ１及びＶ２の大きさを同時に変更してもよい。Ｖ１が変わらないように維持しながらＶ２の大きさを調整する場合、Ｖ１＝Ｖ_ｍｉｎ又はＶ１＝Ｖ_ｍａｘとし、Ｖ２の大きさを調整することができ、Ｖ２が変わらないように維持しながらＶ１の大きさを調整する場合、Ｖ２＝Ｖ_ｍｉｎ又はＶ２＝Ｖ_ｍａｘとし、Ｖ１の大きさを調整することができる。本実施例は、更にＶ１とＶ２の大小関係を変更することで液晶レンズの状態を正レンズと負レンズの間で切り替えることができる。

実施例３
また、図１０を参照しながら説明した本発明における上記実施例の液晶レンズの駆動方法は、本実施例の液晶レンズの駆動機器によって実現することができる。図１０は、本発明の実施例により提供される液晶レンズの駆動機器のハードウェア構造概略図である。

本実施例の液晶レンズの駆動機器は、プロセッサ４０１及びコンピュータプログラム命令が記憶されたメモリ４０２を含むことができる。

具体的には、上記プロセッサ４０１は、中央プロセッサ（ＣＰＵ）、または特定の集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣ）を含んでもよく、または本発明の実施例を実施する１つ以上の集積回路として構成されてもよい。

メモリ４０２は、データまたは命令のための大容量メモリを含むことができる。限定ではなく例として、メモリ４０２は、ハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ、ＨＤＤ）、フロッピーディスクドライブ、フラッシュメモリ、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープ、またはユニバーサルシリアルバス（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ，ＵＳＢ）ドライブ、または２つ以上のこれらの組み合わせを含むことができる。適切な場合、メモリ４０２は、取り外し可能または取り外し不可能な（または固定される）媒体を含むことができる。適切な場合、メモリ４０２は、データ処理装置の内部または外部にあってもよい。特定の実施例では、メモリ４０２は、不揮発性固体メモリである。特定の実施例では、メモリ４０２は、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）を含む。適切な場合、このＲＯＭは、マスクプログラミングＲＯＭ、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、消去可能なＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能なＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、電気的に書き換え可能なＲＯＭ（ＥＡＲＯＭ）、またはフラッシュメモリ、または２つ以上のこれらの組み合わせであってもよい。

プロセッサ４０１は、メモリ４０２に記憶されたコンピュータプログラム命令を読み出して実行することにより、上記実施例における任意の領域がランダムな液晶レンズドライブのデータアドレスアドレッシング方法を実現する。

一例において、本実施例の液晶レンズの駆動機器は、通信インタフェース４０３及びバス４１０を更に含むことができる。図１０に示すように、プロセッサ４０１、メモリ４０２、通信インタフェース４０３は、バス４１０を介して接続され、相互間の通信を完成する。

通信インタフェース４０３は、主に本発明の実施例における各モジュール、装置、ユニット及び／又は機器の間の通信を実現するために用いられる。

バス４１０は、ハードウェア、ソフトウェア、またはその両方を含み、各コンポーネントを互いに結合する。限定ではなく例として、バスは、加速グラフィックスポート（ＡＧＰ）または他のグラフィックスバス、拡張工業標準アーキテクチャ（ＥＩＳＡ）バス、フロントエンドバス（ＦＳＢ）、ハイパートランスポート（ＨＴ）相互接続、工業標準アーキテクチャ（ＩＳＡ）バス、無限帯域幅相互接続、低ピン数（ＬＰＣ）バス、メモリバス、マイクロチャネルアーキテクチャ（ＭＣＡ）バス、周辺コンポーネント相互接続（ＰＣＩ）バス、ＰＣＩ‐Ｅｘｐｒｅｓｓ（ＰＣＩ‐Ｘ）バス、シリアル・アドバンスド・テクノロジー・アタッチメント（ＳＡＴＡ）バス、ビデオ電子標準協会ローカル（ＶＬＢ）バス、または他の適切なバス、または２つ以上のこれらの組み合わせを含むことができる。適切な場合、バス４１０は１つまたは複数のバスを含むことができる。本発明の実施例は、特定のバスを説明し、図示しているが、本発明は任意の適切なバスまたは相互接続を考慮する。

実施例４
また、上記実施例における液晶レンズの駆動方法を参照し、本発明の実施例は、コンピュータ可読記憶媒体を提供して実現することができる。当該コンピュータ可読記憶媒体にコンピュータプログラム命令が記憶されており、当該コンピュータプログラム命令がプロセッサにより実行される時に上記実施例の何れか１つの液晶レンズの駆動方法を実現する。

実施例５
本実施例は、実施例１に記載の液晶レンズを含むメガネである。前記メガネは、左眼用レンズ及び右眼用レンズを含み、前記左眼用レンズ及び右眼用レンズにはそれぞれ実施例１に係る液晶レンズが設けられている。前記メガネは、制御回路を更に含み、前記制御回路は、左眼用レンズにおける液晶レンズに電気的に接続され、左眼用レンズにおける液晶レンズのパワーを調整するための第１の焦点調整回路と、右眼用レンズにおける液晶レンズに電気的に接続され、右眼用レンズにおける液晶レンズのパワーを調整するための第２の焦点調整回路と、を含む。

実施例６
本実施例は、制御回路及び実施例１の何れか一項に記載の液晶レンズを含む電子製品を提供し、前記制御回路は、前記液晶レンズに電気的に接続される。前記電子製品は、イメージング装置、表示装置、携帯電話、ウェアラブル機器などを含むが、これらに限定されない。

実施例７
本実施例は、実施例１に記載の液晶レンズを含むＡＲ機器を提供する。また、前記ＡＲ機器は、第１のレンズアセンブリ及び第２のレンズアセンブリを含み、前記第１のレンズアセンブリには実施例１に記載の液晶レンズが少なくとも１つ含まれ、前記第２のレンズアセンブリには実施例１に記載の液晶レンズが少なくとも１つ含まれ、ＡＲ機器は、第１のレンズアセンブリにおける液晶レンズに電気的に接続され、第１のレンズアセンブリにおける液晶レンズのパワーを調整するための第１の焦点調整回路と、第２のレンズアセンブリにおける液晶レンズに電気的に接続され、第２のレンズアセンブリにおける液晶レンズのパワーを調整するための第２の焦点調整回路と、を更に含み、本実施例において、第１のレンズアセンブリは、ユーザの左眼に対応し、第２のレンズアセンブリは、ユーザの右眼に対応する。

ＡＲ機器において、左眼及び右眼がそれぞれ異なるスクリーンに対応するため、左眼及び右眼にそれぞれ対応する２組のレンズアセンブリを有し、異なる利用者の両眼の瞳孔間距離がそれぞれ異なるため、レンズアセンブリの焦点距離が一定であると、必然的に一部の利用者がＡＲメガネを着用する時の体験が良くなくなる。異なる消費者の顔型や五官が異なるため、本実施例におけるＡＲメガネは、実施例１に係る液晶レンズによって焦点距離を調節する機能を達成することができる。瞳孔間距離及び焦点距離をいずれも合理的な位置に調節し、画像が網膜に正確に位置するようにし、明瞭な画像が得られ、ユーザにより良好な使用体験をもたらす。

実施例８
本実施例は、実施例１に記載の液晶レンズを含むＶＲ機器を提供する。前記ＶＲ機器は、第３のレンズアセンブリ及び第４のレンズアセンブリを含み、前記第３のレンズアセンブリには実施例１に記載の液晶レンズが少なくとも１つ含まれ、前記第４のレンズアセンブリには実施例１に記載の液晶レンズが少なくとも１つ含まれ、ＶＲ機器は、第３のレンズアセンブリにおける液晶レンズに電気的に接続され、第３のレンズアセンブリにおける液晶レンズのパワーを調整するための第３の焦点調整回路と、第４のレンズアセンブリにおける液晶レンズに電気的に接続され、第４のレンズアセンブリにおける液晶レンズのパワーを調整するための第４の焦点調整回路と、を更に含み、本実施例において、第３のレンズアセンブリは、ユーザの左眼に対応し、第４のレンズアセンブリは、ユーザの右眼に対応する。

ＶＲ機器において、左眼及び右眼がそれぞれ異なるスクリーンに対応するため、左眼及び右眼にそれぞれ対応する２組のレンズアセンブリを有し、異なる利用者の両眼の瞳孔間距離がそれぞれ異なるため、レンズアセンブリの焦点距離が一定であると、必然的に一部の利用者がＶＲメガネを着用する時の体験が良くなくなる。異なる消費者の顔型や五官が異なるため、本実施例におけるＶＲメガネは、実施例１に係る液晶レンズによって焦点距離を調節する機能を達成することができる。瞳孔間距離及び焦点距離をいずれも合理的な位置に調節し、画像が網膜に正確に位置するようにし、明瞭な画像が得られ、ユーザにより良好な使用体験をもたらす。

以上をもって、本発明の実施例により提供される液晶レンズの駆動方法、装置、機器及び記憶媒体を詳細に説明した。

本発明は、以上で説明されて図示される特定の配置及び処理に限定されないことを言明しておく。簡潔にするために、ここで既知の方法の詳細な説明が省略されている。上記実施例において、幾つかの具体的なステップを例として説明して示した。しかし、本発明の方法のプロセスは、説明されて示された具体的なステップに限定されず、当業者は、本発明の精神を理解した上で、様々な変更、修正及び追加を行ったり、又はステップ間の順序を変更したりすることができる。

以上に記載の構造ブロック図に示される機能ブロックは、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はそれらの組み合わせとして実現することができる。ハードウェアの形態で実現される場合、それは、例えば電子回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、適切なファームウェア、プラグイン、機能カードなどであってもよい。ソフトウェアの形態で実現される場合、本発明の要素は、必要なタスクを実行するためのプログラム又はコードセグメントである。プログラム又はコードセグメントは、機械可読媒体に記憶されてもよく、又は搬送波に搬送されるデータ信号によって伝送媒体又は通信リンクで伝送されてもよい。「機械可読媒体」は、情報を記憶又は伝送可能な任意の媒体を含むことができる。機械可読媒体の例は、電子回路、半導体記憶デバイス、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、消去可能ＲＯＭ（ＥＲＯＭ）、フロッピーディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、光ディスク、ハードディスク、光ファイバ媒体、無線周波数（ＲＦ）リンクなどを含む。コードセグメントは、インターネット、イントラネットなどのコンピュータネットワークを介してダウンロードされてもよい。

なお、本発明で言及された例示的な実施例において、一連のステップ又は装置に基づいて幾つかの方法又はシステムを説明した。しかし、本発明は、上記ステップの順序に限定されず、即ち、実施例で言及された順序に従ってステップを実行してもよく、実施例と異なる順序でステップを実行してもよく、又は複数のステップを同時に実行してもよい。

以上の内容は、本発明の具体的な実施形態に過ぎず、当業者にとって明らかなように、説明しやすく簡潔にするために、以上に説明されるシステム、モジュール及びユニットの具体的な動作プロセスは、前記方法の実施例における対応するプロセスを参照することができ、ここでその説明を省略する。本発明の保護範囲は、これに限定されず、当業者は、本発明により開示された技術範囲内において、様々な等価な修正又は置換を容易に想到することができ、これらの修正又は置換は、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるべきであることを理解すべきである。

１０ 第１の透明基板
２０ 第１の電極層
３０ 液晶層
４０ 第２の電極層
４１ 円孔電極
４２ 円形透明電極
４３ 電極アレイ
４３１ 導線
５０ 第２の透明基板
６０ 第１の電極リード
４３１１ 最外周の曲線セグメント
４３１２ 最内側の曲線セグメント
４３１３ 中間曲線セグメント
４３１４ 連結セグメント

Claims (15)

1. 液晶層、第１の電極層、第２の電極層、第１の透明基板及び第２の透明基板を含む液晶レンズであって、前記第１の電極層及び第２の電極層は、それぞれ液晶層の対向する両側に位置し、前記第１の透明基板は、第１の電極層の液晶層に背く側に位置し、前記第２の透明基板は、第２の電極層の液晶層に背く側に位置し、
   前記第２の電極層は、第１の電気コネクタ、第２の電気コネクタ及び複数本の導線を含み、前記導線は、第２の電極層の中心から周縁へ延伸し、前記導線は、一端が前記第１の電気コネクタに電気的に接続され、対向する他端が前記第２の電気コネクタに接続され、前記第１の電気コネクタは、それに電気的に接続される導線の端部に第１の駆動電圧を提供するために用いられ、前記第２の電気コネクタは、それに電気的に接続される導線の端部に第２の駆動電圧を提供するために用いられ、隣接する前記導線の間のピッチは１００μｍ以下であることを特徴とする液晶レンズ。
2. 前記第１の電気コネクタは、それに電気的に接続される各導線の端部に同じ駆動電圧を提供するために用いられ、及び／又は、前記第２の電気コネクタは、それに電気的に接続される各導線の端部に同じ駆動電圧を提供するために用いられ、及び／又は、第２の電気コネクタは細孔電極であることを特徴とする請求項１に記載の液晶レンズ。
3. 前記複数本の導線は、第２の電極層の一点を中心に回転対称となることを特徴とする請求項１に記載の液晶レンズ。
4. 前記第１の電気コネクタは、第１の電極リードであり、前記第１の電極リードは、導線の第２の電極層の中心に近い一端が外へ引き出されたものであり、前記導線は、外側から内側へ配列される複数の曲線セグメントを含み、各曲線セグメントは、電極リードの所で分断され、最外周に位置する曲線セグメントは、一端が第２の電気コネクタに電気的に接続され、対向する他端が隣接する曲線セグメントと第１の電極リードの同一側で接続され、第２の電極層の中心に最も近い曲線セグメントは、一端が第１の電極リードに電気的に接続され、対向する他端が隣接する曲線セグメントと第１の電極リードの同一側で接続され、残りの曲線セグメントは、一端が隣接する曲線セグメントの一方と第１の電極リードの同一側で接続され、対向する他端が隣接する曲線セグメントの他方と第１の電極リードの同一側で接続されることを特徴とする請求項１に記載の液晶レンズ。
5. 前記曲線セグメントは円弧であり、且つ隣接する前記曲線セグメントの間のピッチは等しいか又は等しくないことを特徴とする請求項４に記載の液晶レンズ。
6. 隣接する各前記曲線セグメントの間のピッチは、液晶レンズにより形成された電位分布が球面分布、円錐面分布又は放物面分布であることを満たすことを特徴とする請求項４に記載の液晶レンズ。
7. 前記導線の形状は螺旋であることを特徴とする請求項１に記載の液晶レンズ。
8. 前記導線の形状は、第１の螺旋方程式、第２の螺旋方程式又は第３の螺旋方程式から得られた螺旋であり、
   前記第１の螺旋方程式は、
   前記第２の螺旋方程式は、
   前記第３の螺旋方程式は、
   
9. 第２の電極層と液晶層の間に高抵抗膜が設けられ、又は第２の電極層と第２の透明基板の間に高抵抗膜が設けられる、ことを特徴とする請求項１～８の何れか１項に記載の液晶レンズ。
10. 第２の電極層と液晶層の間に絶縁層が設けられる、ことを特徴とする請求項１～８の何れか１項に記載の液晶レンズ。
11. 絶縁層と液晶層の間に高抵抗膜が設けられる、ことを特徴とする請求項１０に記載の液晶レンズ。
12. 請求項１～１１の何れか１項に記載の液晶レンズを含むことを特徴とするメガネ。
13. 請求項１～１１の何れか１項に記載の液晶レンズを含むことを特徴とするＶＲ／ＡＲ機器。
14. 制御回路及び請求項１～１１の何れか１項に記載の液晶レンズを含む電子製品であって、前記制御回路は、前記液晶レンズに電気的に接続されることを特徴とする電子製品。
15. 請求項１～１１の何れか１項に記載の液晶レンズを駆動するための液晶レンズの駆動方法であって、第１の駆動電圧をＶ１とし、第２の駆動電圧をＶ２とし、
    Ｓ１、液晶レンズの液晶線形応答電圧区間を取得するステップと、
    Ｓ２、前記液晶線形応答電圧区間に基づいて液晶線形動作区間内の最小電圧Ｖ_ｍｉｎ及び最大電圧Ｖ_ｍａｘを取得するステップと、
    Ｓ３、液晶レンズのパワーを調整し、及び／又は液晶レンズの状態を正レンズと負レンズの間で切り替えるために、最小電圧Ｖ_ｍｉｎ及び最大電圧Ｖ_ｍａｘに基づいてＶ１（Ｖ_ｍｉｎ≦Ｖ１≦Ｖ_ｍａｘ）とＶ２（Ｖ_ｍｉｎ≦Ｖ２≦Ｖ_ｍａｘ）の電圧差を調整するステップと、を含むことを特徴とする液晶レンズの駆動方法。