光学系统、光学部件、微镜阵列、显示装置及摄像装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学系统、光学部件、微镜阵列、显示装置及摄像装置。
【背景技术】
[0002]以往，公知有将由多个微透镜形成的微透镜阵列与显示元件组合，由此来欣赏立体图像的技术。例如专利文献I中记载了具备微透镜阵列的图像显示装置，该微透镜阵列是将合成从多个显示像素射出的光束而形成三维像的多个微透镜排列为二维状的微透镜阵列。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2012-22307号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的问题
[0007]在专利文献I所记载的三维图像显示装置中，需要在微透镜的焦点位置配置显示元件，但缩短微透镜的焦距在光学性能上是困难的，结果存在难以实现三维显示装置整体的薄型化的问题。
[0008]用于解决问题的手段
[0009]根据本发明的第一方案，光学系统具有:第一光学部件，其具有使第一圆偏振光分量的光反射并且使与第一圆偏振光分量相反的旋转方向的第二圆偏振光分量的光透过的凹面；以及第二光学部件，其将第一光学部件所反射的第一圆偏振光分量的光转换为第二圆偏振光分量的光并进行反射而使第二圆偏振光分量的光入射至第一光学部件。
[0010]根据本发明的第二方案，优选地，在第一方案的光学系统中，第二光学部件具有:偏振板，其使第一线偏振光分量的光透过，并且使与第一线偏振光分量正交的第二线偏振光分量的光反射；以及波长板，其将第一线偏振光分量的光转换为第一圆偏振光分量的光。
[0011]根据本发明的第三方案，显示装置具备多个光学系统和显示部，多个光学系统具有:第一光学部件，具有使第一圆偏振光分量的光反射并且使与第一圆偏振光分量相反的旋转方向的第二圆偏振光分量的光透过的凹面；以及第二光学部件，将第一光学部件所反射的第一圆偏振光分量的光转换为第二圆偏振光分量的光并进行反射而使第二圆偏振光分量的光入射至第一光学部件，显示部具有与多个光学系统相邻地配置的显示面。
[0012]根据本发明的第四方案，优选地，在第三方案的显示装置中，显示面配置在与凹面的焦点位置在光学上大致等价的位置。
[0013]根据本发明的第五方案，优选地，在第三或第四方案的显示装置中，多个光学系统的每一个光学系统与显示面的多个显示像素对应地配置。
[0014]根据本发明的第六方案，优选地，在第三方案至第五方案中的任意一个方案的显示装置中，能够进行三维图像的观察和二维图像的观察。
[0015]根据本发明的第七方案，优选地，在第六方案的显示装置中，第二光学部件具有液晶板，通过对液晶板的施加电压的切换对三维图像的观察和二维图像的观察进行切换。
[0016]根据本发明的第八方案，光学系统具有:偏振板，其使第一线偏振光分量的光透过，并且使与第一线偏振光分量正交的第二线偏振光分量的光反射；波长板，其将第一线偏振光分量的光转换为第一圆偏振光分量的光；以及光学部件，其具有使第一圆偏振光分量的光反射并且使与第一圆偏振光分量相反的旋转方向的第二圆偏振光分量的光透过的凹面。
[0017]根据本发明的第九方案，显示装置具备多个光学系统和显示部，多个光学系统具有使第一线偏振光分量的光透过并且使与第一线偏振光分量正交的第二线偏振光分量的光反射的偏振板、将第一线偏振光分量的光转换为第一圆偏振光分量的光的波长板、以及具有使第一圆偏振光分量的光反射并且使与第一圆偏振光分量相反的旋转方向的第二圆偏振光分量的光透过的凹面的光学部件，显示部具有与多个光学系统相邻地配置的显示面。
[0018]根据本发明的第十方案，光学部件具备:反射型线偏振板，其使第一线偏振光分量透过并且使与第一线偏振光分量正交的第二线偏振光分量反射；四分之一波长板，其与反射型线偏振板的一个面相对向地配置；以及反射镜，其具有与四分之一波长板相对向的凹面，使入射至凹面的与第一线偏振光分量对应的旋转方向的第一圆偏振光分量反射并且使与第一圆偏振光分量相反的旋转方向的第二圆偏振光分量透过。
[0019]根据本发明的第十一方案，优选地，在第十方案的光学部件中，具备切换部件，切换部件配置在四分之一波长板与反射型线偏振板之间，能够对具有与二分之一波长板大致相同的光学特性的第一状态和以不改变入射光的偏振状态的方式使入射光透过的第二状态以电气方式进行切换。
[0020]根据本发明的第十二方案，优选地，在第十方案或第十一的方案的光学部件中，反射镜具有形成了凹面的透明基材。
[0021]根据本发明的第十三方案，优选地，在第十二方案的光学部件中，反射镜具有填充部件，填充部件填充至凹面、具有与透明基材相同的折射率。
[0022]根据本发明的第十四方案，在第十方案至第十三方案中的任意一个方案的光学部件中，在凹面与作为凹面的背面的凸面中的一方涂敷有胆留相液晶。
[0023]根据本发明的第十五方案，微镜阵列是将第十方案?第十四方案中的任意一个方案的光学部件呈一维状或二维状排列多个而成。
[0024]根据本发明的第十六方案，显示装置具备:第十五方案的微镜阵列；以及显示部，其配置成显示面与反射型线偏振板和凹面的背面中的一方相对向。
[0025]根据本发明的第十七方案，摄像装置具备:第十五方案的微镜阵列；以及摄像元件，其配置成摄像面与反射型线偏振板和凹面的背面中的一方相对向。
[0026]发明的效果
[0027]根据本发明，能够使光学系统、光学部件、微镜阵列、显示装置及摄像装置薄型化。
【附图说明】
[0028]图1是示意性地表示本发明的第一实施方式所涉及的显示装置的结构的立体图。
[0029]图2是示意性地表示第一实施方式所涉及的微透镜的结构的剖面图。
[0030]图3是示意性地表示第二实施方式所涉及的微透镜的结构的剖面图。
[0031]图4是示意性地表示第三实施方式所涉及的微透镜的结构的剖面图。
[0032]图5是示意性地表示第四实施方式所涉及的微透镜的结构的剖面图。
[0033]图6是表示使用了凸透镜的简单的近眼观察系统的图。
[0034]图7是表示将偏振折返式光学系统应用于头戴式显示系统的例子的图。
【具体实施方式】
[0035](第一实施方式)
[0036]图1是示意性地表示本发明的第一实施方式所涉及的显示装置的结构的立体图。显示装置100是所谓的积分照相(Integral Photography)方式的立体影像显示装置，具备液晶显示器110、以及与液晶显示器110的显示面相对向地设置的微镜阵列120。在液晶显示器110的显示面，具有矩形形状的很多个显示像素(Pixel)Ill呈二维状方正地排列。
[0037]微镜阵列120是将具有圆形形状的很多个微镜121呈二维状交错排列的微镜阵列。在液晶显示器110的显示面整体中的、被一个微镜121覆盖的范围内存在多个显示像素 111。
[0038]此外，在图1中，以隔开间隔的方式示意性地图示了微镜阵列120与液晶显示器110，但是实际上，微镜阵列120与液晶显示器110之间的间隔非常小或者不存在。在本实施方式中，微镜阵列120形成为薄的膜状，贴合于液晶显示器110的显示面。
[0039]在液晶显示器110的显示面显示例如经由微镜阵列120拍摄而得的图像。如果观察者经由微镜阵列120观察液晶显示器110所显示的该图像，则观察者能够看到三维的立体图像。这样的三维图像的阅览方式作为积分照相方式是众所周知的。
[0040](微镜的结构的说明)
[0041]图2是示意性地表示微镜121的结构的剖面图。微镜阵列120是很多个图2所示的微镜121排列成二维状的微镜阵列。此外，在图2中，为了便于理解，将构成一个微镜121的各部件以及液晶显示器110以相互分离的方式进行图示，但是实际上各部件是以紧贴的方式形成的。
[0042]微镜121是从液晶显示器110的显示面侧起按顺序层叠反射型线偏振板122、四分之一波长(1/4 λ)板123和反射镜124而形成的。
[0043]反射型线偏振板122具有使入射光中的S偏振分量反射而使P偏振分量透过的功能。四分之一波长板123被设置成相对于反射型线偏振板122的轴朝向45度的方向。
[0044]反射镜124是在透明基板形成凹面后，用具有与透明基板相同的折射率的光学粘合剂填充凹面而成的。在凹面(或其背侧的凸面)上涂敷胆留相(cholesteric)液晶而形成圆偏振光分离层。由胆留相液晶形成的圆偏振光分离层使左旋圆偏振光通过，并且以保持右旋圆偏振光不变的方式使右旋圆偏振光反射。反射镜124被设置成使液晶显示器110的显示面位于反射镜124的焦点位置。由于凹面对于右旋圆偏振光作为反射镜发挥作用，因此相对于凹面的曲率半径R，凹面的焦距f为R/2。与此相对，在以往的平凸微透镜的情况下，焦距f为2R。也就是说，通过使用反射镜124，能够将焦距f形成为以往的1/4的长度。
[0045]对如上形成的微镜121的工作进行说明。