[发明专利]液晶光学元件和图像设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求2013年3月18日提交的日本专利申请号2014-054535的优先权的权益，该申请的全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本文中所描述的实施例涉及一种液晶光学元件以及一种包括该液晶光学元件的图像设备。

背景技术

作为能够测量在其深度方向上到对象的距离的技术，例如使用参考光的技术以及使用多个相机的距离测量技术是已知的。近来，具体而言，消费者使用的新型输入设备对能够用相对便宜的配置获得距离信息的成像设备的需求增加了。

提出了一种复眼成像设备作为多重成像设备，该复眼成像设备允许多视差且抑制分辨率的降低。成像设备包括主透镜单元以及作为主透镜单元与图像传感器之间的重新成像光学系统的多光学系统。例如，使用在平面上形成多个微透镜的微透镜阵列作为多光学系统。微透镜的每一发光侧面向多个像素，以捕捉对应于从微透镜发射的光射线的图像。由成像透镜(主透镜单元)形成的图像通过微透镜在像素中的对应一个像素上重新成像。根据微透镜的位置，视差使得重新成像的图像的视点移位。如果处理从微透镜获得的一组视差图像，则可通过三角法(triangulation)原理评估到对象的距离。如果视差图像被拼凑到一起，则它们可被重构为二维图像。

一般而言，该二维图像的分辨率低于在排除多光学系统的状态中获得的二维图像的分辨率。日本专利申请KOKAI公开号2008-167395中所公开的成像设备被配置成可选择存在或不存在多光学系统，由此使其可能切换能够测量在其深度方向上到对象的距离的成像模式以及捕捉高分辨率二维图像的成像模式。在日本专利申请KOKAI公开号2008-167395的成像设备中，根据是否在液晶透镜元件和极化开关液晶元件组合作为多光学系统的液晶光学元件中施加电压，液晶光学元件被设置在成像状态或非成像状态中。

已知其中通过控制将电压施加到在像透镜一样弯曲的电极和平坦电极之间形成的液晶层来选择成像状态或非成像状态的液晶光学元件。在液晶光学元件中，液晶层的界面变得弯曲，并且相应地难以实现在非成像状态中完全透明。相反，已经提出了一种使用梯度折射率(GRIN)透镜的液晶光学元件，其中通过控制到液晶层的电压改变液晶层的折射率分布来选择成像状态或非成像状态。如果使用GRIN透镜，则液晶层的界面不会变得弯曲，并且相应地改善非成像状态中的透明度。另一方面，应当进一步改善GRIN的成像状态中的光学特性。

附图简述

图1是示出根据第一实施例的液晶光学元件的示例的示图；

图2是沿着图1的线A-A取得的截面图；

图3是沿着图2的线B-B取得的截面图；

图4是示出第一电极和第二电极的示图；

图5A和5B是各自示出与施加电压的状态相对应的液晶分子的排列的示图；

图6A和6B是各自示出液晶光学元件的操作的截面图；

图7是示出通过示例1和比较示例1的方法中的每一种方法制造的液晶光学元件的一个透镜单元的折射率分布的曲线图；

图8是示出通过示例2和比较示例2的方法中的每一种方法制造的液晶光学元件的一个透镜单元的折射率分布的曲线图；

图9是示出根据第二实施例的液晶光学元件的配置的截面图；

图10是示出作为其中第二电极相对于中心轴是对称的参考示例的液晶光学元件中的电力线分布和折射率分布的示图；

图11是示出其中第二电极相对于中心轴是非对称的液晶光学元件中的电力线分布和折射率分布的示图；

图12是示出液晶光学元件中的每一个中的折射率分布的曲线图；

图13是示出根据对第二实施例的修改的液晶光学元件的配置的截面图；

图14是示出被示为其中施加到第一电极的电压为高的图10中的参考示例的液晶光学元件中的电力线分布和折射率分布的示图；

图15是示出根据该修改的液晶光学元件中的电力线分布和折射率分布的示图；

图16是示出根据该修改的液晶光学元件的特性的曲线图；

图17是示出作为液晶光学元件的第一应用示例的成像设备的配置的示意图；以及

图18是示出作为液晶光学元件的第二应用示例的显示设备的配置的示意图。

具体实施方式