JP2019082502A - 光学素子 - Google Patents

Abstract

【課題】透過する光を制御可能な光学素子を提供する。【解決手段】液晶分子で形成される第１液晶レンズＬＤと、偏光板ＰＬと、第１液晶レンズＬＤび偏光板ＰＬの間に位置し、入射光を変調する第１変調部ＭＡと、第１液晶レンズＬＤ及び偏光板ＰＬの間に位置し、第１変調部ＭＡに隣接する第１無変調部ＮＭＡと、を備える光学素子２。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、光学素子に関する。

例えば、拡散制御液晶パネルと、液晶表示パネルとを備えた映像表示装置が提案されている。拡散制御液晶パネルは、特定方向に指向性を有する光のうち、所定方向に振動する直線偏光を拡散するレンズ形成状態と、光の指向性を維持して透過させる非レンズ形成状態とを切り替えることができる。レンズ形成状態では、液晶層に電圧を印加することによって微小な液晶レンズが複数形成される。
その他、液晶層にレンズを形成する種々の技術が知られている。

特開２００７−２６４３２１号公報 特開２００５−３１７８７９号公報 特表２００６−５１６７５３号公報 特表２００７−５３５６８６号公報 特表２００８−５２９０６４号公報

本実施形態の目的は、透過する光を制御可能な光学素子を提供することにある。

本実施形態によれば、液晶分子で形成される第１液晶レンズと、偏光板と、前記第１液晶レンズ及び前記偏光板の間に位置し、入射光を変調する第１変調部と、前記第１液晶レンズ及び前記偏光板の間に位置し、前記第１変調部に隣接する第１無変調部と、を備える表示素子が提供される。

本実施形態によれば、液晶分子で形成される第１液晶レンズと、前記第１液晶レンズと対向し、入射光を反射する第１反射部と、前記第１液晶レンズと対向し、前記第１反射部に隣接する第１透過部と、を備え、前記第１反射部及び前記第１透過部は第１方向に並び、前記第１方向の前記第１反射部の幅は、前記第１方向の前記第１透過部の幅よりも小さい、光学素子が提供される。

本実施形態によれば、液晶分子で形成される液晶レンズと、前記液晶レンズと対向し、入射光を遮光する遮光部と、前記液晶レンズと対向し、前記遮光部に隣接する透過部と、を備え、前記遮光部及び前記透過部は第１方向に並び、前記第１方向の前記遮光部の幅は、前記第１方向の前記透過部の幅よりも小さい、光学素子が提供される。

図１は、第１実施形態の光学装置の一構成例を示す図である。 図２は、液晶素子の構成例を示す断面図である。 図３は、液晶素子の構成例を示す平面図である。 図４は、第１液晶層に形成されるレンズを説明するための図である。 図５は、図４に示したレンズの作用を説明するための図である。 図６は、変調素子の構成例を示す断面図である。 図７は、変調素子に形成される変調部及び無変調部を説明するための図である。 図８は、光学素子の作用を説明するための図である。 図９は、光学素子の作用を説明するための図である。 図１０は、第２実施形態に係る光学装置の光学素子の構成例を示す図である。 図１１は、図１０に示した光学素子の作用を説明するための図である。 図１２は、第３実施形態に係る光学装置の光学素子の構成例を示す図である。 図１３は、図１２に示した光学素子の作用を説明するための図である。 図１４は、第４実施形態に係る光学装置の光学素子の構成例を示す図である。 図１５は、図１４に示した光学素子の作用を説明するための図である。 図１６は、第５実施形態に係る光学装置の光学素子の構成例を示す斜視図である。 図１７は、第２液晶素子の構成例を示す斜視図である。 図１８は、図１６のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩにおける光学素子の断面の一例を示す図である。 図１９は、図１６のＸＩＸ−ＸＩＸにおける光学素子の断面の一例を示す図である。 図２０は、第６実施形態に係る光学装置の光学素子の構成例を示す図である。 図２１は、第７実施形態に係る光学装置の光学素子の構成例を示す図である。 図２２は、第８実施形態に係る光学装置の光学素子の構成例を示す図である。 図２３は、第９実施形態に係る表示装置の構成例を示す図である。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の光学装置ＯＰＤの一構成例を示す図である。なお、図中の第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚは、互いに直交しているが、９０度以外の角度で交差していてもよい。以下で、第３方向Ｚを示す矢印の先端の向かう方向を上方向とし、矢印の先端の逆方向を下方向とする。また、第３方向Ｚにおいて上方向から第１方向Ｘ及び第２方向Ｙによって規定されるＸ−Ｙ平面をみることを平面視と言う。

光学装置ＯＰＤは、光学素子２と、制御部ＣＴとを備えている。
光学素子２は、液晶素子ＬＤと、変調素子ＭＤと、偏光板ＰＬとを備えている。光学素子２において、偏光板ＰＬ、変調素子ＭＤ、及び液晶素子ＬＤは、第３方向Ｚに沿ってこの順に並んでいる。液晶素子ＬＤは、変調素子ＭＤに対向している。変調素子ＭＤは、第３方向Ｚにおいて、偏光板ＰＬと液晶素子ＬＤとの間に位置している。偏光板ＰＬは、変調素子ＭＤに対向している。

液晶素子ＬＤは、液晶レンズ（以下、単にレンズ）５を備えている。複数のレンズ５は、例えば、液晶素子ＬＤにおいて第１方向Ｘに並んでいる。また、レンズ５は、例えば、第２方向Ｙに延出している。なお、レンズ５は、所定の位置に固定されてもよいし、その位置が可変されるように構成されてもよい。

変調素子ＭＤは、部分的に位相差を電気的に制御可能な液晶素子によって構成されてもよいし、部分的に位相差を有する位相差フィルムによって構成されてもよい。変調素子ＭＤの詳細な構成例については後述するが、変調素子ＭＤが後述する液晶素子によって構成される場合、変調素子ＭＤは、光制御部ＯＣＴによって電気的に制御される。
変調素子ＭＤは、変調部ＭＡと、無変調部ＮＭＡとを備えている。複数の変調部ＭＡは、変調素子ＭＤにおいて、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいる。無変調部ＮＭＡは、第１方向Ｘで変調部ＭＡに隣接している。図示した例では、変調部ＭＡ及び無変調部ＮＭＡは、第１方向Ｘに沿って交互に並んでいる。変調部ＭＡ及び無変調部ＮＭＡは、例えば、第２方向Ｙに延出している。また、変調部ＭＡは、例えば、レンズ５によって光が集束される位置に配置されている。変調部ＭＡ及び無変調部ＮＭＡは、第３方向Ｚにおいて、レンズ５と偏光板ＰＬとの間に位置している。一例では、変調部ＭＡ及び無変調部ＮＭＡとレンズ５とは、第３方向Ｚにおいて重畳している。なお、変調部ＭＡ及び無変調部ＮＭＡは、所定の位置に固定されてもよいし、それらの位置が可変されるように構成されてもよい。変調素子ＭＤが後述する液晶素子によって構成される場合は、変調部ＭＡと無変調部ＮＭＡは、電極に電圧を印加することで形成される。一例では、第１方向Ｘの変調部ＭＡの幅Ｗ１は、第１方向Ｘの無変調部ＮＭＡの幅Ｗ２より小さく、第１方向Ｘのレンズ５の幅（あるいは、レンズ５を形成するための制御電極Ｅ１の間隔）Ｗ３よりも小さい。

変調部ＭＡは、入射光に対して位相差を付与する機能を有し、例えば、入射光に約λ／２の位相差を付与する。ここで、λは、入射光の波長である。このような変調部ＭＡは、入射光が直線偏光である場合に、その偏光面を約９０°回転させる機能を有する。
偏光板ＰＬは、第１方向Ｘに延出し、複数の変調部ＭＡ及び複数の無変調部ＮＭＡと対向している。偏光板ＰＬは、特定の方向に偏光した光を透過する。

制御部ＣＴは、光制御部ＯＣＴを備えている。光制御部ＯＣＴは、電気的に光学素子２に接続され、光学素子２を制御する。
このような光学装置ＯＰＤは、上方向及び下方向のいずれか一方から入射する光を透過し、他方から入射する光を非透過とすることができる。

図２は、液晶素子ＬＤの構成例を示す断面図である。
液晶素子ＬＤは、基板５１と、基板５２と、液晶層５３と、制御電極Ｅ１と、制御電極Ｅ２とを備えている。図示した例では、制御電極Ｅ１は、基板５１に設けられ、制御電極Ｅ２は、基板５２に設けられている。なお、制御電極Ｅ１及び制御電極Ｅ２は、同一基板、例えば、基板５１又は基板５２に設けられてもよい。

基板５１は、透明な絶縁基板５１１と、制御電極Ｅ１と、配向膜５１２と、給電線５１３とを備えている。制御電極Ｅ１は、絶縁基板５１１と液晶層５３との間に位置している。複数の制御電極Ｅ１は、有効領域５０Ａにおいて、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいる。一例では、第１方向Ｘの制御電極Ｅ１の幅は、隣り合う２つの制御電極Ｅ１の第１方向Ｘの間隔と同等以下である。配向膜５１２は、制御電極Ｅ１を覆い、液晶層５３に接触している。給電線５１３は、有効領域５０Ａの外側の非有効領域５０Ｂに位置している。

基板５２は、透明な絶縁基板５２１と、制御電極Ｅ２と、配向膜５２２とを備えている。制御電極Ｅ２は、絶縁基板５２１と液晶層５３との間に位置している。制御電極Ｅ２は、例えば、有効領域５０Ａの略全面に位置するとともに非有効領域５０Ｂにも延在した単一の平板電極である。制御電極Ｅ２は、有効領域５０Ａにおいて、液晶層５３を介して制御電極Ｅ１と対向している。制御電極Ｅ２は、非有効領域５０Ｂにおいて給電線５１３と対向している。配向膜５２２は、制御電極Ｅ２を覆い、液晶層５３に接触している。

絶縁基板５１１及び５２１は、例えば、ガラス基板または樹脂基板である。制御電極Ｅ１及び制御電極Ｅ２は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料によって形成されている。配向膜５１２及び５２２は、例えば、水平配向膜であり、いずれも第１方向Ｘに沿って配向処理されている。
基板５１及び基板５２は、非有効領域５０Ｂにおいて、シール５４によって接着されている。シール５４は、導通材５５を備えている。導通材５５は、給電線５１３と制御電極Ｅ２との間に介在し、給電線５１３と第２制御電極Ｅ２とを電気的に接続している。
液晶層５３は、基板５１と基板５２との間に保持されている。液晶層５３は、例えば、正の誘電率異方性を有する液晶材料によって形成されている。制御電極Ｅ１及び制御電極Ｅ２は、液晶層５３にレンズ５を形成するための電圧を印加する。

光制御部ＯＣＴは、液晶層５３に印加する電圧を制御する。光制御部ＯＣＴは、制御電極Ｅ１及び制御電極Ｅ２にそれぞれ供給する電圧を制御することにより、液晶層５３にレンズ５を形成した第１モードと、液晶層５３にレンズを形成しない第２モードとを切り替えることができる。また、光制御部ＯＣＴは、制御電極Ｅ１の各々に供給する電圧を制御することにより、レンズ５の形成位置を制御することができ、液晶層５３の第１位置にレンズ５を形成したモードと、液晶層５３の第１位置とは異なる第２位置にレンズ５を形成したモードとを切り替えることができる。また、光制御部ＯＣＴは、制御電極Ｅ１の各々に供給する電圧を制御することにより、液晶層５３に第１形状のレンズ５を形成したモードと、液晶層５３に第１形状とは異なる第２形状のレンズ５を形成したモードとを切り替えることができる。また、光制御部ＯＣＴは、制御電極Ｅ１の各々に供給する電圧を制御することにより、液晶層５３に第１サイズのレンズ５を形成したモードと、液晶層５３に第１サイズとは異なる第２サイズのレンズ５を形成したモードとを切り替えることができる。図２では、レンズ５が液晶層５３に複数個形成された例を示しているが、レンズ５が液晶層５３に１つのみ形成されてもよい。

図３は、液晶素子ＬＤの構成例を示す平面図である。図３（ａ）は、基板５１の平面図を示し、図３（ｂ）は、基板５２の平面図を示している。
図３（ａ）に示す基板５１において、シール５４は、枠状に形成されている。複数の制御電極Ｅ１は、シール５４によって囲まれた内側に位置し、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいる。制御電極Ｅ１の各々は、例えば、第２方向Ｙに延出した帯状電極である。なお、制御電極Ｅ１は、第１方向Ｘに延出した帯状電極であってもよいし、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙにそれぞれ並んだ島状電極であってもよい。島状電極の形状は、四角形や六角形などの多角形、あるいは、円形などである。給電線５１３は、シール５４と重なる位置において、第２方向Ｙに延出している。シール５４に含まれる導通材５５の少なくとも一部は、給電線５１３の上に重なっている。配線基板９は、基板５１に接続され、制御電極Ｅ１及び給電線５１３の各々と光制御部ＯＣＴとを電気的に接続している。

図３（ｂ）に示す基板５２において、制御電極Ｅ２は、四角形状に形成され、第２方向Ｙに沿って延出する端部Ｅ２Ｅを有している。端部Ｅ２Ｅは、給電線５１３及び導通材５５と重なっている。つまり、制御電極Ｅ２は、導通材５５及び給電線５１３を介して、光制御部ＯＣＴと電気的に接続されている。

図４は、液晶層５３に形成されるレンズ５を説明するための図である。図４には、説明に必要な構成のみを図示している。図４に示した例では、制御電極Ｅ１は、制御電極Ｅ１１、及びＥ１２を含む。図４は、制御電極Ｅ１１及びＥ１２と制御電極Ｅ２との間に電圧が印加されている状態を示している。例えば、２つの制御電極Ｅ１１及びＥ１２は、同電位であり、制御電極Ｅ２は、制御電極Ｅ１１及びＥ１２と異なる電位である場合について説明する。図４において、制御電極Ｅ１１及びＥ１２は、制御電極Ｅ２よりも高電位である。

一例では、液晶層５３は、上記の通り、正の誘電率異方性を有している。液晶層５３に含まれる液晶分子５３Ｍは、電界が形成されない状態ではその長軸が第１方向Ｘに沿うように初期配向しており、また、電界が形成された状態ではその長軸が電界に沿うように配向される。

一例では、制御電極Ｅ１１及びＥ１２には６Ｖの電圧が供給され、制御電極Ｅ２には０Ｖの電圧が供給される。制御電極Ｅ１１及びＥ１２の各々と制御電極Ｅ２とが対向する領域には、第３方向Ｚに沿った電界が形成されるため、液晶分子５３Ｍはその長軸が第３方向Ｚに沿うように配向する。制御電極Ｅ１１と制御電極Ｅ１２との間の領域には、第３方向Ｚに対して傾斜した電界が形成されるため、液晶分子５３Ｍはその長軸が第３方向Ｚに対して傾斜するように配向する。制御電極Ｅ１１と制御電極Ｅ１２との中間領域においては、ほとんど電界が形成されない、あるいは、第１方向Ｘに沿った電界が形成されるため、液晶分子５３Ｍはその長軸が第１方向Ｘに沿うように配向する。液晶分子５３Ｍは、屈折率異方性Δｎを有している。このため、液晶層５３は、液晶分子５３Ｍの配向状態に応じた屈折率分布を有する。あるいは、液晶層５３は、第３方向Ｚの液晶層５３の厚さをｄとしたとき、Δｎ・ｄで表されるリタデーションの分布、または、位相分布を有する。なお、厚さｄは、一例では、１０μｍ〜１００μｍである。図中に点線で示したレンズ５は、このような屈折率分布、リタデーションの分布、または、位相分布によって形成されるものである。図示したレンズ５は、凸レンズとして機能する。また、図示したレンズ５は、液晶素子ＬＤの法線Ｎに対して対称な形状を有している。レンズ５は、制御電極Ｅ１及びＥ２の延出方向に沿って形成される。例えば、制御電極Ｅ１１及びＥ１２と制御電極Ｅ２とが第２方向Ｙに延出している場合、レンズ５は、第２方向Ｙに沿って延出している。

なお、本実施形態では、レンズ５を備える液晶素子ＬＤの一例として、基板主面に沿ってほぼ水平に初期配向する液晶層５３と、基板主面と交差する方向に沿った電界とを組み合わせた方式について説明したが、これに限らない。例えば、基板主面とほぼ垂直に初期配向する液晶層が組み合わされてもよいし、基板主面に沿った電界と組み合わせてもよく、液晶層に印加される電界に応じて屈折率分布を可変する方式であれば、レンズ５を備える液晶素子が実現できる。ここでの基板主面とは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙによって規定されるＸ−Ｙ平面である。また、レンズ５は、液晶分子で形成されていなくともよく、ガラス等の透明部材で形成されていてもよい。この場合、光学装置ＯＰＤは、光制御部ＯＣＴを備えていなくともよい。

図５は、図４に示したレンズ５の作用を説明するための図である。
ここでは、光の進行方向が第３方向Ｚに沿う場合に、第１方向Ｘに沿った振動面を有する直線偏光を第１偏光ＰＯＬ１と称し、第２方向Ｙに沿った振動面を有する直線偏光を第２偏光ＰＯＬ２と称する。なお、光の進行方向は、図示した例では、第３方向Ｚを示す矢印とは逆向きの方向である。第１偏光ＰＯＬ１は図中に横ストライプパターンを有する矢印で示し、第２偏光ＰＯＬ２は図中に斜めストライプパターンを有する矢印で示している。光Ｌは、例えば、ランダムな振動面を有する自然光である。一例として、光Ｌは、第１偏光ＰＯＬ１と、第２偏光ＰＯＬ２とを含む。光Ｌは、例えば、絶縁基板５２１の外面５２１Ａから入射し、基板５２から基板５１に向かって進行するものとする。
レンズ５は、第１偏光ＰＯＬ１及び第２偏光ＰＯＬ２に対してそれぞれ異なる作用を有する。すなわち、レンズ５は、自然光Ｌのうち、第２偏光ＰＯＬ２をほとんど屈折することなく透過し、第１偏光ＰＯＬ１を屈折する。つまり、レンズ５は、主として第１偏光ＰＯＬ１に対して集束作用を発揮する。

図６は、変調素子ＭＤの構成例を示す断面図である。ここでは、一例として、変調素子ＭＤが液晶素子によって構成される場合について説明する。このような変調素子ＭＤは、光制御部ＯＣＴによって電気的に制御される。また、変調素子ＭＤは、前述のように、部分的に位相差を有する位相差フィルムによって構成されていてもよい。

変調素子ＭＤは、基板（第１基板）６１と、基板（第２基板）６２と、液晶層６３と、制御電極（第１制御電極）Ｅ３と、制御電極（第２制御電極）Ｅ４と、を備えている。図示した例では、制御電極Ｅ３は基板６１に設けられ、制御電極Ｅ４は基板６２に設けられているが、制御電極Ｅ３及び制御電極Ｅ４がいずれも同一基板、つまり基板６１または基板６２に設けられてもよい。

基板６１は、透明な絶縁基板６１１と、制御電極Ｅ３と、配向膜６１２と、給電線６１３とを備えている。制御電極Ｅ３は、絶縁基板６１１と液晶層６３との間に位置している。複数の制御電極Ｅ３は、有効領域６０Ａにおいて、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいる。一例では、第１方向Ｘの制御電極Ｅ３の幅は、隣り合う制御電極Ｅ３の第１方向Ｘに沿った間隔より大きい。配向膜６１２は、制御電極Ｅ３を覆い、液晶層６３に接触している。給電線６１３は、有効領域６０Ａの外側の非有効領域６０Ｂに位置している。

基板６２は、透明な絶縁基板６２１と、制御電極Ｅ４と、配向膜６２２とを備えている。制御電極Ｅ４は、絶縁基板６２１と液晶層６３との間に位置している。制御電極Ｅ４は、例えば、有効領域６０Ａの略全面に位置するとともに非有効領域６０Ｂにも延在した単一の平板電極である。制御電極Ｅ４は、有効領域６０Ａにおいて、液晶層６３を介して制御電極Ｅ３と対向している。制御電極Ｅ４は、非有効領域６０Ｂにおいて給電線６１３と対向している。配向膜６２２は、制御電極Ｅ４を覆い、液晶層６３に接触している。

絶縁基板６１１及び６２１は、例えばガラス基板または樹脂基板である。制御電極Ｅ３及び制御電極Ｅ４は、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電材料によって形成されている。制御電極Ｅ３は、図３に示した制御電極Ｅ１と同様に、第２方向Ｙに延出した帯状電極である。制御電極Ｅ４は、図４に示した制御電極Ｅ２と同様に、四角形状の平板電極である。配向膜６１２及び６２２は、例えば、水平配向膜である。一例では、配向膜６１２は第２方向Ｙに沿って配向処理され、配向膜６２２は第１方向Ｘに沿って配向処理されている。
基板６１及び基板６２は、非有効領域６０Ｂにおいて、シール６４によって接着されている。シール６４は、導通材６５を備えている。導通材６５は、給電線６１３と制御電極Ｅ４との間に介在し、給電線６１３と制御電極Ｅ４とを電気的に接続している。

液晶層６３は、基板６１と基板６２との間に保持されている。液晶層６３は、例えば、正の誘電率異方性を有する液晶材料によって形成されている。制御電極Ｅ３及び制御電極Ｅ４は、図６に示した変調部ＭＡ及び無変調部ＮＭＡを形成するための電圧を液晶層６３に印加する。

光制御部ＯＣＴは、液晶層６３に印加する電圧を制御する。光制御部ＯＣＴは、制御電極Ｅ３及び制御電極Ｅ４にそれぞれ供給する電圧を制御することにより、液晶層６３に変調部ＭＡ及び無変調部ＮＭＡを形成することができる。なお、液晶層６３に、変調部ＭＡのみを形成することもできるし、無変調部ＮＭＡのみを形成することもできる。また、光制御部ＯＣＴは、制御電極Ｅ３の各々に供給する電圧を制御することにより、変調部ＭＡ及び無変調部ＮＭＡの形成位置を制御することができる。また、光制御部ＯＣＴは、制御電極Ｅ３の各々に供給する電圧を制御することにより、変調部ＭＡ及び無変調部ＮＭＡの大きさを自在に制御することができる。

図７は、変調素子ＭＤに形成される変調部ＭＡ及び無変調部ＮＭＡを説明するための図である。図７においては、説明に必要な構成のみを図示している。図示した例では、制御電極Ｅ３は、制御電極Ｅ３１、Ｅ３２、Ｅ３３、Ｅ３４、及びＥ３５を含む。ここでは、第１方向Ｘに並んだ複数の制御電極Ｅ３１乃至Ｅ３５のうち、制御電極Ｅ３１、Ｅ３３、Ｅ３５が、制御電極Ｅ４と異なる電位である場合について説明する。

液晶層６３は、上記の通り、正の誘電率異方性を有している。液晶層６３に含まれる液晶分子６３Ｍは、電界が形成されない状態では９０°ツイスト配向している。つまり、制御電極Ｅ３１乃至Ｅ３５の近傍における液晶分子６３Ｍは、その長軸が第２方向Ｙに沿うように初期配向しており、制御電極Ｅ４の近傍における液晶分子６３Ｍは、その長軸が第１方向Ｘに沿うように初期配向している。また、液晶分子６３Ｍは、電界が形成された状態ではその長軸が電界に沿うように配向される。

一例として、制御電極Ｅ３１、Ｅ３３、Ｅ３５の電圧が６Ｖであり、制御電極Ｅ３２及びＥ３４と制御電極Ｅ４の電圧が０Ｖである場合について以下に述べる。制御電極Ｅ３１、Ｅ３３、Ｅ３５の各々と制御電極Ｅ４とが対向する領域には、第３方向Ｚに沿った電界が形成されるため、液晶分子６３Ｍはその長軸が第３方向Ｚに沿うように垂直配向している。制御電極Ｅ３２及びＥ３４の各々と制御電極Ｅ４とが対向する領域には、電界が形成されないため、液晶分子６３Ｍは、初期配向状態に維持され、ツイスト配向している。

ここで、変調素子ＭＤに第１偏光ＰＯＬ１が入射する場合を想定する。基板６２から入射する第１偏光ＰＯＬ１のうち、制御電極Ｅ３２と制御電極Ｅ４とが対向する領域に入射した第１偏光ＰＯＬ１は、ツイスト配向した液晶分子６３Ｍの影響を受けて、その偏光面が回転し、液晶層６３を透過した後に、第２方向Ｙに沿った振動面を有する第２偏光ＰＯＬ２に変換される。制御電極Ｅ３４と制御電極Ｅ４とが対向する領域についても同様に、透過光は、第２偏光ＰＯＬ２に変換される。一方で、制御電極Ｅ３３と制御電極Ｅ４とが対向する領域に入射した第１偏光ＰＯＬ１は、垂直配向した液晶分子６３Ｍの影響をほとんど受けず、その偏光面が維持され、液晶層６３を透過する。制御電極Ｅ３１及びＥ３５と制御電極Ｅ４とが対向する領域についても同様に、透過光は、第１偏光ＰＯＬ１である。
つまり、制御電極Ｅ３１、Ｅ３３、Ｅ３５の各々と制御電極Ｅ４とが対向する領域は、図１に示した無変調部ＮＭＡに相当し、制御電極Ｅ３２及びＥ３４の各々と制御電極Ｅ４とが対向する領域は、図１に示した変調部ＭＡに相当する。

なお、本実施形態では、変調素子ＭＤの一例として、初期配向状態でツイスト配向する液晶層６３と、基板主面と交差する方向に沿った電界とを組み合わせた方式について説明したが、これに限らない。液晶層６３に印加される電圧に応じて入射光を変調する領域と、入射光を変調することなく透過する領域とが形成可能な方式であれば、上記の変調素子ＭＤに適用可能である。

変調部ＭＡ及び無変調部ＮＭＡが第２方向Ｙに延出した帯状に形成されている場合、制御電極Ｅ３１乃至Ｅ３５の各々は、第２方向Ｙに延出した帯状電極に形成されていてもよい。但し、制御電極Ｅ３は第１方向Ｘに延出した帯状電極であってもよく、この場合には変調部ＭＡ及び無変調部ＮＭＡは第１方向Ｘに延出した帯状に形成される。また、制御電極Ｅ３はマトリクス状に配列されてもよく、この場合には変調部ＭＡ及び無変調部ＮＭＡはドット状や帯状など自在な形状に形成可能となる。

図８は、光学素子２の作用を説明するための図である。図８では、光Ｌが第３方向Ｚの上側から光学素子２に入射している。
図示した例では、偏光板ＰＬは、第１偏光ＰＯＬ１を透過する透過軸Ｔ１を有している。以下で、偏光板ＰＬは、第１偏光ＰＯＬ１を透過する透過軸Ｔ１を有しているものとして説明する。なお、偏光板ＰＬは、第１偏光ＰＯＬ１を透過する透過軸Ｔ１ではなく、第２偏光ＰＯＬ２を透過する透過軸を有していてもよい。

はじめに、光Ｌは、液晶素子ＬＤに入射する。液晶素子ＬＤに入射する光Ｌのうち、第１偏光ＰＯＬ１は、図８の左側に示すように、レンズ５により変調素子ＭＤに集束される。レンズ５により集束された第１偏光ＰＯＬ１は、変調部ＭＡに入射し、変調部ＭＡで第２偏光ＰＯＬ２に変調される。図示した例では、変調部ＭＡで変換された第２偏光ＰＯＬ２は、偏光板ＰＬに入射し、偏光板ＰＬで遮光される。つまり、光学素子２に上から入射する光Ｌのうち、第１偏光ＰＯＬ１は、光学素子２で遮光される。

一方、液晶素子ＬＤに入射する光Ｌのうち、第２偏光ＰＯＬ２は、図８の右側に示すように、レンズ５によりほとんど集束されずに変調素子ＭＤに入射する。液晶素子ＬＤを通った第２偏光ＰＯＬ２は、変調部ＭＡ及び無変調部ＮＭＡに入射する。前述したように、無変調部ＮＭＡの幅Ｗ２は、変調部ＭＡの幅Ｗ１よりも大きい。そのため、変調素子ＭＤに入射した第２偏光ＰＯＬ２は、そのほとんどが無変調部ＮＭＡに入射する。つまり、変調素子ＭＤに入射した第２偏光ＰＯＬ２のほとんどは、変調されないで変調素子ＭＤを透過する。図示した例では、変調素子ＭＤを透過した第２偏光ＰＯＬ２は、偏光板ＰＬに入射し、偏光板ＰＬで遮光される。変調素子ＭＤに入射した第２偏光ＰＯＬ２の一部は、変調部ＭＡに入射し、変調部ＭＡで第１偏光ＰＯＬ１に変調される。変調部ＭＡで変換された第１偏光ＰＯＬ１は、偏光板ＰＬに入射し、偏光板ＰＬを透過する。つまり、光学素子２に上側から入射する光Ｌの内、第２偏光ＰＯＬ２のほとんどが、光学素子２で遮光される。したがって、光学素子２の上から入射する光Ｌのほとんどは、光学素子２で遮光される。

図９は、光学素子２の作用を説明するための図である。図９では、光Ｌが第３方向Ｚの下側から液晶素子ＬＤに入射している。
はじめに、光Ｌは、偏光板ＰＬに入射する。偏光板ＰＬに入射する光Ｌのうち、第１偏光ＰＯＬ１は、図９の左側に示すように、偏光板ＰＬに入射し、偏光板ＰＬを透過する。図示した例では、前述のように無変調部ＮＭＡの幅Ｗ２が変調部ＭＡの幅Ｗ１よりも大きいため、偏光板ＰＬを透過した第１偏光ＰＯＬ１のほとんどは、無変調部ＮＭＡに入射し、変調素子ＭＤを透過する。つまり、偏光板ＰＬを透過した第１偏光ＰＯＬ１のほとんどは、変調されないで変調素子ＭＤを透過する。変調素子ＭＤを透過した第１偏光ＰＯＬ１は、液晶素子ＬＤに入射し、レンズ５により集束される。変調素子ＭＤに入射した第１偏光ＰＯＬ１の一部は、変調部ＭＡに入射し、変調部ＭＡで第２偏光ＰＯＬ２に変換される。変調部ＭＡで変換された第２偏光ＰＯＬ２は、液晶素子ＬＤに入射し、液晶素子ＬＤを透過する。つまり、光学素子２に下側から入射する光Ｌのうち、第１偏光ＰＯＬ１は、光学素子２を透過する。
一方、偏光板ＰＬに入射する光Ｌのうち、第２偏光ＰＯＬ２は、図９の右側に示すように、偏光板ＰＬで遮光される。つまり、光学素子２に下側から入射する光Ｌのうち、第２偏光ＰＯＬ２は、光学素子２で遮光される。したがって、光学素子２の下から入射した光Ｌのうちのほぼ半分の光が、光学素子２を透過する。

このように、光学素子２は、上側から入射する光Ｌのほとんどを遮光し、下側から入射する光Ｌのほとんどを透過する。つまり、上側から光学素子２を見ると明るく見え、下側から光学素子２を見ると上側から光学素子２を見るよりも暗く見える。そのため、光学素子２は、透過する光を制御することができる。
第１実施形態によれば、光学装置ＯＰＤは、制御部ＣＴにより光学素子２を制御することで、光学素子２を透過する光を制御する。そのため、透過する光を制御可能な光学装置ＯＰＤを提供できる。

次に、光学素子２の他の実施形態について説明する。以下に説明する光学素子２の他の構成例において、前述した実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付しその詳細な説明を省略し、前述した実施形態と異なる部分を中心に詳細に説明する。なお、光学素子２の他の構成例を適用した光学装置ＯＰＤにおいても、前述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜第２実施形態＞
図１０は、第２実施形態に係る光学装置ＯＰＤの光学素子２の構成例を示す図である。図１０に示した光学素子２は、第１実施形態の光学素子２と比較して、複数の液晶素子ＬＤと複数の変調素子ＭＤとを備えている点で相違している。図１０では、光Ｌが第３方向Ｚの上側から光学素子２に入射している。

図示した例では、光学素子２は、第１液晶素子ＬＤ１と、第１変調素子ＭＤ１と、偏光板ＰＬと、第２変調素子ＭＤ２と、第２液晶素子ＬＤ２とを備えている。光学素子２において、第２液晶素子ＬＤ２、第２変調素子ＭＤ２、偏光板ＰＬ、第１変調素子ＭＤ１、及び第１液晶素子ＬＤ１は、第３方向Ｚに沿ってこの順に並んでいる。第１液晶素子ＬＤ１は、第１変調素子ＭＤ１に対向している。第１変調素子ＭＤ１は、第１液晶素子ＬＤ１と偏光板ＰＬとの間に位置している。偏光板ＰＬは、第１変調素子ＭＤ１と第２変調素子ＭＤ２との間に位置している。第２変調素子ＭＤ２は、偏光板ＰＬと第２液晶素子ＬＤ２との間に位置している。第２液晶素子ＬＤ２は、第２変調素子ＭＤ２に対向している。

第１液晶素子ＬＤ１及び第２液晶素子ＬＤ２は、それぞれ、第１レンズ５０１及び第２レンズ５０２を備えている。第１液晶素子ＬＤ１及び第２液晶素子ＬＤ２は、前述の液晶素子ＬＤと同等の構成が適用できる。例えば、第１レンズ５０１及び第２レンズ５０２は、それぞれ、前述のレンズ５と同様に形成される。複数の第１レンズ５０１は、例えば、第１液晶素子ＬＤ１において第１方向Ｘに並んでいる。第１レンズ５０１は、例えば、第２方向Ｙに延出している。また、複数の第２レンズ５０２は、例えば、第２液晶素子ＬＤ２において第１方向Ｘに並んでいる。第２レンズ５０２は、例えば、第２方向Ｙに延出している。第２レンズ５０２の幅Ｗ４は、第１レンズ５０１の幅Ｗ３とほぼ同等である。

第１変調素子ＭＤ１は、第１変調部ＭＡ１と、第１無変調部ＮＭＡ１とを備えている。第１変調素子ＭＤ１は、前述の変調素子ＭＤと同等の構成が適用できる。例えば、第１変調素子ＭＤ１は、前述の変調素子ＭＤの変調部ＭＡを第１変調部ＭＡ１に置換し、前述の変調素子ＭＤの無変調部ＮＭＡを第１無変調部ＮＭＡ１に置換した構成である。例えば、第１レンズ５０１及び第１変調部ＭＡ１は、第３方向Ｚにおいて重畳している。
第２変調素子ＭＤ２は、第２変調部ＭＡ２と、第２無変調部ＮＭＡ２とを備えている。第２変調素子ＭＤ２は、前述の変調素子ＭＤとほぼ同等の構成が適用できるが、第２変調部ＭＡ２と第２無変調部ＮＭＡ２との構成が前述の変調素子ＭＤと異なる。複数の第２変調部ＭＡ２は、第２変調素子ＭＤ２において、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいる。第２無変調部ＮＭＡ２は、第１方向Ｘで第２変調部ＭＡ２に隣接している。図示した例では、第２変調部ＭＡ２及び第２無変調部ＮＭＡ２は、第１方向Ｘに沿って交互に並んでいる。また、第２無変調部ＮＭＡ２は、例えば、第２レンズ５０２によって光が集束される位置に配置されている。第２変調部ＭＡ２及び第２無変調部ＮＭＡ２は、第３方向Ｚにおいて、第２レンズ５０２と偏光板ＰＬとの間に位置している。一例では、第１無変調部ＮＭＡ１及び第２変調部ＭＡ２は、第３方向Ｚにおいて重畳している。第１変調部ＭＡ１及び第２無変調部ＮＭＡ２は、第３方向Ｚにおいて重畳している。

第１方向Ｘの第２無変調部ＮＭＡ２の幅Ｗ５は、第１方向Ｘの第２レンズ５０２の幅Ｗ４よりも小さく、且つ第１方向Ｘの第２変調部ＭＡの幅Ｗ６より小さい。換言すると、第２変調部ＭＡの幅Ｗ６は、第２無変調部の幅Ｗ５よりも大きい。一例では、第２無変調部ＮＭＡ２の幅Ｗ５は、第１変調部ＭＡの幅Ｗ１とほぼ同等である。また、第２変調部ＭＡ２の幅Ｗ６は、第１無変調部ＮＭＡ１の幅Ｗ２とほぼ同等である。なお、第２無変調部ＮＭＡ２の幅Ｗ５は、第１変調部ＭＡ１の幅Ｗ１よりも小さくてもよい。また、第２変調部ＭＡ２の幅Ｗ６は、第１無変調部ＮＭＡ１の幅Ｗ２よりも大きくてもよい。

次に、図１０を参照して、光Ｌが第３方向Ｚの上側から入射した場合の光学素子２の作用について説明する。
はじめに、光Ｌは、第１液晶素子ＬＤ１に入射する。図８を参照して説明したように、第１液晶素子ＬＤ１に入射した光Ｌのうち、第１偏光ＰＯＬ１は、第１レンズ５０１で第１変調部ＭＡ１に集束され、第１変調部ＭＡ１に入射し、第１変調部ＭＡ１で第２偏光ＰＯＬ２に変調されて偏光板ＰＬに入射し、偏光板ＰＬで遮光される。

一方、第１液晶素子ＬＤ１に入射した光Ｌのうち、第２偏光ＰＯＬ２のほとんどは、第１液晶素子ＬＤ１を透過して第１無変調部ＮＭＡ１に入射し、第１無変調部ＮＭＡ１を透過して偏光板ＰＬに入射し、偏光板ＰＬで遮光される。第１液晶素子ＬＤ１に入射した光Ｌのうち、第２偏光ＰＯＬ２の一部は、第１変調部ＭＡ１に入射し、第１変調部ＭＡ１で第１偏光ＰＯＬ１に変調されて偏光板ＰＬに入射し、偏光板ＰＬを透過する。図示した例では、偏光板ＰＬを透過した第１偏光ＰＯＬ１は、第２無変調部ＮＭＡ２に入射し、第２無変調部ＮＭＡ２を透過し、第２液晶素子ＬＤ２に入射し、第２レンズ５０２で集束される。

図１１は、図１０に示した光学素子２の作用を説明するための図である。図１１では、光Ｌが第３方向Ｚの下側から光学素子２に入射している。図１１を参照して、光Ｌが第３方向Ｚの下側から入射した場合の光学素子２の作用について説明する。
はじめに、光Ｌは、第２液晶素子ＬＤ２に入射する。図９を参照して説明したように、第２液晶素子ＬＤ２に入射した光Ｌのうち、第１偏光ＰＯＬ１は、第２レンズ５０２で集束され、第２無変調部ＮＭＡ２に入射し、第２変調素子ＭＤ２を透過して偏光板ＰＬに入射する。図示した例では、偏光板ＰＬに入射した第１偏光ＰＯＬ１は、偏光板ＰＬを透過する。偏光板ＰＬを透過した第１偏光ＰＯＬ１のほとんどは、第１無変調部ＮＭＡ１に入射し、第１変調素子ＭＤ１を透過して第１液晶素子ＬＤ１に入射し、第１レンズ５０１で集束される。偏光板ＰＬを透過した第１偏光ＰＯＬ１の一部は、第１変調部ＭＡ１に入射し、第１変調部ＭＡ１で第２偏光ＰＯＬ２に変調されて第１液晶素子ＬＤ１に入射し、第１液晶素子ＬＤ１を透過する。

一方、第２液晶素子ＬＤ２に入射した光Ｌのうち、第２偏光ＰＯＬ２のほとんどは、第２液晶素子ＬＤ２を透過して第２変調部ＭＡ２に入射し、第２変調部ＭＡ２で第１偏光ＰＯＬ１に変調されて偏光板ＰＬに入射する。図示した例では、偏光板ＰＬに入射した第１偏光ＰＯＬ１は、偏光板ＰＬを透過する。偏光板ＰＬを透過した第１偏光ＰＯＬ１のほとんどは、第１無変調部ＮＭＡ１に入射し、第１変調素子ＭＤ１を透過して第１液晶素子ＬＤ１に入射し、第１レンズ５０１で集束される。偏光板ＰＬを透過した第１偏光ＰＯＬ１の一部は、第１変調部ＭＡ１に入射し、第１変調部ＭＡ１で第２偏光ＰＯＬ２に変調されて第１液晶素子ＬＤ１に入射し、第１液晶素子ＬＤ１を透過する。第２液晶素子ＬＤ２に入射した光Ｌのうち、第２偏光ＰＯＬ２の一部は、第２無変調部ＮＭＡ２に入射し、第２変調素子ＭＤ２を透過し、偏光板ＰＬに入射する。図示した例では、偏光板ＰＬに入射した第２偏光ＰＯＬ２は、偏光板ＰＬで遮光される。

このように、図１０及び図１１で示した光学素子２は、上側から入射する光Ｌのほとんどを遮光する。また、光学素子２は、下側から入射する光Ｌのうちの第１偏光ＰＯＬ１のほとんどを透過し、下側から入射する光Ｌのうちの第２偏光ＰＯＬ２を第１偏光ＰＯＬ１に変調して透過する。そのため、光学素子２は、下側から入射する光のほとんどを透過する。
このような第２実施形態の構成例においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。加えて、光学素子２は、上側及び下側からのいずれか一方から入射した光のほとんどを透過し、もう一方から入射した光のほとんどを遮光できる。なお、光制御部ＯＣＴは、第１変調素子ＭＤ１と第２変調素子ＭＤ２とを電気的に制御できる。例えば、第１変調素子ＭＤ１において、第１変調部ＭＡ１と第２無変調部ＮＭＡ１との形成位置を切り替え、且つ第２変調素子ＭＤ２において、第２変調部ＭＡ２と第２無変調部ＮＭＡ２との形成位置を切り替えた場合には、光学素子２は、第３方向の上側から入射した光Ｌのほとんどを透過し、第３方向Ｚの下側から入射した光Ｌのほとんどを遮光する。

＜第３実施形態＞
図１２は、第３実施形態に係る光学装置ＯＰＤの光学素子２の構成例を示す図である。図１２に示した光学素子２は、第１実施形態の光学素子２と比較して、反射素子ＲＤを備えている点で相違している。図１２では、光Ｌが第３方向Ｚの上側から光学素子２に入射している。
図示した例では、光学素子２は、液晶素子ＬＤと、反射素子ＲＤとを備えている。光学素子２において、反射素子ＲＤ及び液晶素子ＬＤは、第３方向Ｚに沿ってこの順に並んでいる。液晶素子ＬＤは、反射素子ＲＤに対向している。
反射素子ＲＤは、反射部ＲＦと、透過部ＴＰとを備えている。反射素子ＲＤは、前述の変調素子ＭＤとほぼ同等の構成を適用できる。例えば、反射素子ＲＤは、前述の変調素子ＭＤの変調部ＭＡを反射部ＲＦに置換し、無変調部ＮＭＡを透過部ＴＰに置換した構成である。反射部ＲＦは、入射光を反射する。透過部ＴＰは、入射光を透過する。一例として、透過部ＴＰは、透明な部材で形成されていてもよいし、空間であってもよい。複数の反射部ＲＦは、反射素子ＲＤにおいて、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいる。透過部ＴＰは、第１方向Ｘで反射部ＲＦに隣接している。図示した例では、反射部ＲＦ及び透過部ＴＰは、第１方向Ｘに沿って交互に並んでいる。反射部ＲＦ及び透過部ＴＰは、例えば、第２方向Ｙに延出している。また、反射部ＲＦは、例えば、レンズ５によって光が集束される位置に配置されている。反射部ＲＦ及び透過部ＴＰは、第３方向Ｚにおいて、レンズ５に対向している。一例では、レンズ５と反射部ＲＦ及び透過部ＴＰとは、第３方向Ｚにおいて重畳している。なお、反射部ＲＦ及び透過部ＴＰは、所定の位置に固定されてもよいし、それらの位置が可変されるように構成されてもよい。

一例では、第１方向Ｘの反射部ＲＦの幅Ｗ１は、図１に示した変調部ＭＡの幅Ｗ１と同等である。また、第１方向の透過部ＴＰの幅Ｗ２は、図１に示した無変調部ＮＭＡの幅Ｗ２と同等である。そのため、反射部ＲＦの幅Ｗ１は、レンズ５の幅Ｗ３よりも小さく、且つ透過部ＴＰの幅Ｗ２より小さい。
図示した例では、反射素子ＲＤは、基板６１を備えている。反射部ＲＦ及び透過部ＴＰは、基板６１に設けられている。なお、反射素子ＲＤは、前述の変調素子ＭＤと同様に、基板６２を備えていてもよい。この場合、反射部ＲＦ及び透過部ＴＰは、基板６１と基板６２との間に設けられる。

次に、図１２を参照して、光Ｌが第３方向Ｚの上側から入射した場合の光学素子２の作用について説明する。
はじめに、光Ｌは、液晶素子ＬＤに入射する。液晶素子ＬＤに入射した光Ｌのうち、第１偏光ＰＯＬ１は、レンズ５で反射部ＲＦに集束され、反射部ＲＦで反射される。反射された第１偏光ＰＯＬ１は、液晶素子ＬＤに再び入射し、レンズ５で集束される。
一方、液晶素子ＬＤに入射した光Ｌのうち、第２偏光ＰＯＬ２のほとんどは、液晶素子ＬＤを透過して透過部ＴＰに入射し、反射素子ＲＤを透過する。液晶素子ＬＤに入射した光Ｌのうち、第２偏光ＰＯＬ２の一部は、液晶素子ＬＤを透過して反射部ＲＦに入射し、反射部ＲＦで反射されて液晶素子ＬＤに再び入射し、液晶素子ＬＤを透過する。

図１３は、図１２に示した光学素子２の作用を説明するための図である。図１３では、光Ｌが第３方向Ｚの下側から光学素子２に入射している。図１３を参照して、光Ｌが第３方向Ｚの下側から入射した場合の光学素子２の作用について説明する。
はじめに、光Ｌは、反射素子ＲＤに入射する。反射素子ＲＤに入射した光Ｌのうち、第１偏光ＰＯＬ１のほとんどは、透過部ＴＰに入射し、反射素子ＲＤを透過して液晶素子ＬＤに入射し、レンズ５で集束される。反射素子ＲＤに入射した光Ｌのうち、第１偏光ＰＯＬ１の一部は、反射部ＲＦに入射し、反射部ＲＦで反射される。

一方、反射素子ＲＤに入射した光Ｌのうち、第２偏光ＰＯＬ２のほとんどは、透過部ＴＰに入射し、反射素子ＲＤを透過して液晶素子ＬＤに入射し、液晶素子ＬＤを透過する。反射素子ＲＤに入射した光Ｌのうち、第２偏光ＰＯＬ２の一部は、反射部ＲＦに入射し、反射部ＲＦで反射される。

このように、図１２及び図１３で示した光学素子２は、上側から入射する光Ｌのほぼ半分を反射し、下側から入射する光Ｌをほとんど透過する。例えば、図１２に示した例では、光学素子２は、上側から入射する光Ｌの内、第１偏光ＰＯＬ１のほとんどを反射し、第２偏光ＰＯＬ２のほとんどを透過している。図１３に示した例では、光学素子２は、下側から入射する光Ｌの内、第１偏光ＰＯＬ１のほとんどを透過し、第２偏光ＰＯＬ２のほとんどを透過している。そのため、上側から光学素子２を見ると、下側から入射する入射光と上側から入射した入射光の反射光により明るくみえる。
このような第３実施形態の構成例においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。加えて、光学素子２は、上側から見た場合に、下側から入射する入射光と上側から入射した入射光の反射光により明るくすることができる。

＜第４実施形態＞
図１４は、第４実施形態に係る光学装置ＯＰＤの光学素子２の構成例を示す図である。図１４に示した光学素子２は、図１２に示した光学素子２と比較して、複数の液晶素子ＬＤと、位相差板ＰＤとを備えている点で相違している。図１４では、光Ｌが第３方向Ｚの上側から光学素子２に入射している。
図示した例では、光学素子２は、第１液晶素子ＬＤ１と、位相差板ＰＤと、第２液晶素子ＬＤ２と、反射素子ＲＤとを備えている。光学素子２において、反射素子ＲＤ、第２液晶素子ＬＤ２、位相差板ＰＤ、及び第１液晶素子ＬＤ１は、第３方向Ｚに沿ってこの順に並んでいる。第１液晶素子ＬＤ１は、位相差板ＰＤに対向している。位相差板ＰＤは、第１液晶素子ＬＤ１と第２液晶素子ＬＤ２との間に位置している。第２液晶素子ＬＤ２は、位相差板ＰＤと反射素子ＲＤとの間に位置している。反射素子ＲＤは、第２液晶素子ＬＤ２に対向している。

第１液晶素子ＬＤ１及び第２液晶素子ＬＤ２は、それぞれ、第１レンズ５０１及び第２レンズ５０２を備えている。第１液晶素子ＬＤ１及び第２液晶素子ＬＤ２は、前述の液晶素子ＬＤと同等の構成が適用できる。例えば、第１レンズ５０１及び第２レンズ５０２は、それぞれ、前述のレンズ５と同様に形成される。第２レンズ５０２は、第３方向Ｚにおいて、位相差板ＰＤと反射素子ＲＤとの間に位置している。第１レンズ５０１及び第２レンズ５０２は、第３方向Ｚにおいて重畳している。
反射素子ＲＤは、反射部ＲＦと、透過部ＴＰを備えている。例えば、反射部ＲＦ及び透過部ＴＰと、第１レンズ５０１と、第２レンズ５０２とは、第３方向Ｚにおいて重畳している。

位相差板ＰＤは、入射光に対して位相差を付与する。位相差板ＰＤは、例えば、入射光に約λ／２の位相差を付与する。このような位相差板ＰＤは、入射光が直線偏光である場合に、その偏光面を約９０°回転させる機能を有する。位相差板ＰＤは、第１レンズ５０１と第２レンズ５０２との間に位置している。位相差板ＰＤは、第１方向Ｘに延出している。

次に、図１４を参照して、光Ｌが第３方向Ｚの上側から入射した場合の光学素子２の作用について説明する。
はじめに、光Ｌは、第１液晶素子ＬＤ１に入射する。第１液晶素子ＬＤ１に入射した光Ｌのうち、第１偏光ＰＯＬ１は、第１レンズ５０１で反射部ＲＦに対して集束される。以下で、第１レンズ５０１から反射部ＲＦ上の焦点までの距離を第１レンズ５０１の焦点距離（第１焦点距離）ＦＬ１とする。第１レンズ５０１で集束された第１偏光ＰＯＬ１は、位相差板ＰＤに入射し、位相差板ＰＤで第２偏光ＰＯＬ２に変調されて第２液晶素子ＬＤ２に入射する。第２液晶素子ＬＤ２に入射した第２偏光ＰＯＬ２は、第２液晶素子ＬＤ２を透過して反射部ＲＦに入射し、反射部ＲＦで反射される。反射部ＲＦで反射された第２偏光ＰＯＬ２は、第２液晶素子ＬＤ２に再び入射し、第２液晶素子ＬＤ２を透過して位相差板ＰＤに再び入射する。位相差板ＰＤに入射した第２偏光ＰＯＬ２は、位相差板ＰＤで第１偏光ＰＯＬ１に変調されて第１液晶素子ＬＤ１に再び入射し、第１レンズ５０１で集束される。

一方、第１液晶素子ＬＤ１に入射した光Ｌのうち、第２偏光ＰＯＬ２のほとんどは、第１液晶素子ＬＤ１を透過し、位相差板ＰＤに入射し、位相差板ＰＤで第１偏光ＰＯＬ１に変調されて第２液晶素子ＬＤ２に入射する。第２液晶素子ＬＤ２に入射した第１偏光ＰＯＬ１は、第２レンズ５０２で反射部ＲＦに対して集束される。以下で、第２レンズ５０２から反射部ＲＦ上の焦点までの距離を第２レンズ５０２の焦点距離（第２焦点距離）ＦＬ２とする。焦点距離ＦＬ１は、焦点距離ＦＬ２よりも大きい。第２レンズ５０２で集束された第１偏光ＰＯＬ１は、反射部ＲＦに入射し、反射部ＲＦで反射される。反射部ＲＦで反射された第１偏光ＰＯＬ１は、第２液晶素子ＬＤ２に再び入射し、第２レンズ５０２で集束されて位相差板ＰＤに再び入射し、位相差板ＰＤで第２偏光ＰＯＬ２に変調されて第１液晶素子ＬＤ１に再び入射する。第１液晶素子ＬＤ１に入射した第２偏光ＰＯＬ２は、第１液晶素子ＬＤ１を透過する。

図１５は、図１４に示した光学素子２の作用を説明するための図である。図１５では、光Ｌが第３方向Ｚの下側から光学素子２に入射している。図１５を参照して、光Ｌが第３方向Ｚの下側から入射した場合の光学素子２の作用について説明する。
はじめに、光Ｌは、反射素子ＲＤに入射する。反射素子ＲＤに入射した光Ｌのうち、第１偏光ＰＯＬ１のほとんどは、透過部ＴＰに入射し、反射素子ＲＤを透過して第２液晶素子ＬＤ２に入射する。第２液晶素子ＬＤ２に入射した第１偏光ＰＯＬ１は、第２レンズ５０２で集束されて位相差板ＰＤに入射し、位相差板ＰＤで第２偏光ＰＯＬ２に変調されて第１液晶素子ＬＤ１に入射する。第１液晶素子ＬＤ１に入射した第２偏光ＰＯＬ２は、第１液晶素子ＬＤ１を透過する。反射素子ＲＤに入射した光Ｌのうち、第１偏光ＰＯＬ１の一部は、反射部ＲＦに入射し、反射部ＲＦで反射される。

一方、反射素子ＲＤに入射した光Ｌのうち、第２偏光ＰＯＬ２のほとんどは、透過部ＴＰに入射し、反射素子ＲＤを透過して第２液晶素子ＬＤ２に入射する。第２液晶素子ＬＤ２に入射した第２偏光ＰＯＬ２は、第２液晶素子ＬＤ２を透過して位相差板ＰＤに入射し、位相差板ＰＤで第１偏光ＰＯＬ１に変調されて第１液晶素子ＬＤ１に入射する。第１液晶素子ＬＤ１に入射した第１偏光ＰＯＬ１は、第１液晶素子ＬＤ１で集束される。反射素子ＲＤに入射した光Ｌのうち、第２偏光ＰＯＬ２の一部は、反射部ＲＦに入射し、反射部ＲＦで反射される。

このように、図１４及び図１５で示した光学素子２は、上側から入射する光Ｌを反射し、下側から入射する光Ｌをほとんど透過する。つまり、光学素子２は、下側からの入射光に加えて反射部ＲＦでの反射光を出射する。そのため、上側から光学素子２を見ると、下側から入射する入射光と上側から入射した入射光の反射光により明るくみえる。
このような第４実施形態の構成例においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。加えて、光学素子２は、上側から見た場合に、下側から入射する入射光と上側から入射した入射光の反射光により明るくすることができる。

＜第５実施形態＞
図１６は、第５実施形態に係る光学装置ＯＰＤの光学素子２の構成例を示す斜視図である。図１６に示した光学素子２は、図１２に示した光学素子２と比較して、複数の反射素子を備えている点で相違している。
図示した例では、光学素子２は、第１液晶素子ＬＤ１と、第１反射素子ＲＤ１と、第２液晶素子ＬＤ３と、第２反射素子ＲＤ３とを備えている。光学素子２において、第２反射素子ＲＤ３、第２液晶素子ＬＤ３、第１反射素子ＲＤ１、及び第１液晶素子ＬＤ１は、第３方向Ｚに沿ってこの順に並んでいる。第１液晶素子ＬＤ１は、第１反射素子ＲＤ１に対向している。第１反射素子ＲＤ１は、第１液晶素子ＬＤ１と第２液晶素子ＬＤ３との間に位置している。第２液晶素子ＬＤ３は、第１反射素子ＲＤ１と第２反射素子ＲＤ３との間に位置している。第２反射素子ＲＤ３は、第２液晶素子ＬＤ３に対向している。

第１液晶素子ＬＤ１は、第１レンズ５０１を備えている。第１液晶素子ＬＤ１は、前述の液晶素子ＬＤと同等の構成が適用できる。例えば、第１レンズ５０１は、前述のレンズ５と同様に形成される。例えば、第１レンズ５０１は、前述のレンズ５と同様に形成される。複数の第１レンズ５０１は、例えば、第１液晶素子ＬＤ１において第１方向Ｘに並んでいる。また、第１レンズ５０１は、例えば、第２方向Ｙに延出している。

第１反射素子ＲＤ１は、第１反射部ＲＦ１と、第１透過部ＴＰ１とを備えている。第１反射素子ＲＤ１は、前述の反射素子ＲＤと同等の構成が適用できる。例えば、第１反射素子ＲＤ１は、前述の反射素子ＲＤの反射部ＲＦを第１反射部ＲＦ１に置換し、透過部ＴＰを第１透過部ＴＰ１に置換した構成である。例えば、第１反射部ＲＦ１は、反射部ＲＦと同等の構成が適用できる。また、第１透過部ＴＰ１は、透過部ＴＰと同等の構成が適用できる。第１反射部ＲＦ１及び第１透過部ＴＰ１は、例えば、第２方向Ｙに延出している。例えば、第１反射素子ＲＤ１及び第１透過部ＴＰ１は、第１レンズ５０１に対向している。図示した例では、第１レンズ５０１と第１反射部ＲＦ１及び第１透過部ＴＰ１とは、第３方向Ｚにおいて重畳している。

第２液晶素子ＬＤ３は、第２レンズ５０３を備えている。第２液晶素子ＬＤ３は、前述の液晶素子ＬＤとほぼ同等の構成が適用できるが、第２レンズ５０３の構成が前述の液晶素子ＬＤと異なる。複数の第２レンズ５０３は、例えば、第２液晶素子ＬＤ３において第２方向Ｙに並んでいる。第２レンズ５０３は、第１方向Ｘに延出している。平面視した場合、第２レンズ５０３は、第１レンズ５０１と交差している。例えば、第２レンズ５０３は、第１液晶素子ＬＤ１と反対側で第１反射素子ＲＤ１に対向している。なお、第２レンズ５０３は、所定の位置に固定されてもよいし、その位置が可変されるように構成されてもよい。

第２反射素子ＲＤ３は、第２反射部ＲＦ３と、第２透過部ＴＰ３とを備えている。第２反射素子ＲＤ３は、前述の反射素子ＲＤとほぼ同等の構成を適用できるが、第２反射部ＲＦ３と第２透過部ＴＰ３との構成が前述の反射素子ＲＤと異なる。第２反射部ＲＦ３は、入射光を反射する。第２透過部ＴＰ２は、入射光を透過する。一例として、第２透過部ＴＰ３は、透明な部材で形成されていてもよいし、空間であってもよい。複数の第２反射部ＲＦ３は、第２反射素子ＲＤ３において、第２方向Ｙに間隔をおいて並んでいる。第２透過部ＴＰ３は、第２方向Ｙで第２反射部ＲＦ３に隣接している。図示した例では、第２反射部ＲＦ３及び第２透過部ＴＰ３は、第２方向Ｙに沿って交互に並んでいる。第２反射部ＲＦ３及び第２透過部ＴＰ３は、第１方向Ｘに延出している。第２反射部ＲＦ３は、例えば、第２レンズ５０３によって光が集束される位置に配置されている。第２反射部ＲＦ３及び第２透過部ＴＰ３は、第３方向Ｚにおいて、第１反射部ＲＦ１及び前記第１透過部ＴＰ１と反対側で第２レンズ５０３に対向している。一例では、第２レンズ５０３と第２反射部ＲＦ３及び第２透過部ＴＰとは、第３方向Ｚにおいて重畳している。なお、第２反射部ＲＦ３及び第２透過部ＴＰ３は、所定の位置に固定されてもよいし、それらの位置が可変されるように構成されてもよい。

図１７は、第２液晶素子ＬＤ３の構成例を示す斜視図である。
第２液晶素子ＬＤ３は、例えば、第３軸Ｚ周りで第１液晶素子ＬＤ１を９０°回転した構成である。第２液晶素子ＬＤ３は、基板５１と、基板５２と、液晶層５３と、制御電極Ｅ６と、制御電極Ｅ７とを備えている。図示した例では、制御電極Ｅ６は、基板５１に設けられ、制御電極Ｅ７は、基板５２に設けられている。なお、制御電極Ｅ６及び制御電極Ｅ７は、同一基板、例えば、基板５１又は基板５２に設けられてもよい。複数の制御電極Ｅ６は、基板５１上で第２方向Ｙに間隔をおいて並んでいる。図示した例では、制御電極Ｅ６は、第１方向Ｘに延出している。つまり、制御電極Ｅ６は、平面視した場合、前述の制御電極Ｅ１と交差している。制御電極Ｅ７は、前述の制御電極Ｅ２と同等の構成が適用できる。図示した例では、制御電極Ｅ６は、制御電極Ｅ７よりも高電位である。第２レンズ５０３は、自然光Ｌのうち、第１偏光ＰＯＬ１をほとんど屈折することなく透過し、第２偏光ＰＯＬ２を屈折する。つまり、第２レンズ５０３は、主として第２偏光ＰＯＬ２に対して集束作用を発揮する。

図１８は、図１６のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩにおける光学素子２の断面の一例を示す図である。図１８を参照して、光Ｌが第３方向Ｚの上側から入射した場合の光学素子２の作用について説明する。
はじめに、光Ｌは、第１液晶素子ＬＤ１に入射する。第１液晶素子ＬＤ１に入射した光Ｌのうち、第１偏光ＰＯＬ１は、第１レンズ５０１で第１反射部ＲＦ１に対して集束され、第１反射部ＲＦ１で反射される。第１反射部ＲＦ１で反射された第１偏光ＰＯＬ１は、第１液晶素子ＬＤ１に再び入射し、第１レンズ５０１で集束される。

一方、第１液晶素子ＬＤ１に入射した光Ｌのうち、第２偏光ＰＯＬ２は、第１液晶素子ＬＤ１を透過して第１透過部ＴＰ１に入射し、第１反射素子ＲＤ１を透過する。第１反射素子ＲＤ１を透過した第２偏光ＰＯＬ２は、第２液晶素子ＬＤ３に入射し、第２レンズ５０３で第２反射部ＲＦ３に対して集束されて第２反射部ＲＦ３に入射する。第２反射部ＲＦ３に入射した第２偏光ＰＯＬ２は、第２反射部ＲＦ３で反射される。第２反射部ＲＦ３で反射された第２偏光ＰＯＬ２は、第２液晶素子ＬＤ３に再び入射し、第２レンズ５０３で集束されて第１透過部ＴＰ１に入射し、第１反射素子ＲＤ１を透過する。第１透過部ＴＰ１を透過した第２偏光ＰＯＬ２は、第１液晶素子ＬＤ１に入射し、第１液晶素子ＬＤ１を透過する。

図１９は、図１６のＸＩＸ−ＸＩＸにおける光学素子２の断面の一例を示す図である。図１９を参照して、光Ｌが第３方向Ｚの下側から入射した場合の光学素子２の作用について説明する。
はじめに、光Ｌは、第２反射素子ＲＤ３に入射する。第２反射素子ＲＤ３に入射した光Ｌのうち、第１偏光ＰＯＬ１のほとんどは、第２透過部ＴＰ３に入射し、第２反射素子ＲＤ３を透過し、第２液晶素子ＬＤ３に入射し、第２液晶素子ＬＤ３を透過する。第２液晶素子ＬＤ３を透過した第１偏光ＰＯＬ１のほとんどは、第１透過部ＴＰ１に入射し、第１反射素子ＲＤ１を透過して第１液晶素子ＬＤ１に入射する。第１液晶素子ＬＤ１に入射した第１偏光ＰＯＬ１は、第１レンズ５０１で集束される。第２液晶素子ＬＤ３を透過した第１偏光ＰＯＬ１の一部は、第１反射部ＲＦ１に入射し、第１反射部ＲＦ１で反射して第２液晶素子ＬＤ３に再び入射し、第２液晶素子ＬＤ３を透過して第２透過部ＴＰ３に入射し、第２反射素子ＲＤ３を透過する。
また、第２反射素子ＲＤ３に入射した光Ｌのうち、第１偏光ＰＯＬ１の一部は、図１８に示した第２反射部ＲＦ３に入射し、第２反射部ＲＦ３で反射する。

一方、第２反射素子ＲＤ３に入射した光のうち、第２偏光ＰＯＬ２のほとんどは、第２透過部ＴＰ３に入射し、第２反射素子ＲＤ３を透過して第２液晶素子ＬＤ３に入射し、第２レンズ５０３で集束される。第２レンズ５０３で集束された第２偏光ＰＯＬ２のほとんどは、第１透過部ＴＰ１に入射し、第１反射素子ＲＤ１を透過する。第１反射素子ＲＤ１を透過した第２偏光ＰＯＬ２は、第１液晶素子ＬＤ１に入射し、第１液晶素子ＬＤ１を透過する。第２レンズ５０３で集束された第２偏光ＰＯＬ２の一部は、第１反射部ＲＦ１に入射し、第１反射部ＲＦ１で反射して第２液晶素子ＬＤ３に再び入射し、第２液晶素子ＬＤ３を透過して第２透過部ＴＰ３に再び入射し、第２反射素子ＲＤ３を再び透過する。
また、第２反射素子ＲＤ３に入射した光Ｌのうち、第２偏光ＰＯＬ２の一部は、図１８に示した第２反射部ＲＦ３に入射し、第２反射部ＲＦ３で反射する。

このように、図１６乃至図１９で示した光学素子２は、下側からの入射光に加えて反射部ＲＦでの反射光を出射する。そのため、上側から光学素子２を見ると、下側から入射する入射光と上側から入射した入射光の反射光により明るく見える。
このような第５実施形態の構成例においても、前述の実施形態と同様の効果が得られる。

＜第６実施形態＞
図２０は、第６実施形態に係る光学装置ＯＰＤの光学素子２の構成例を示す図である。図２０に示した光学素子２は、図１６に示した光学素子２と比較して、反射素子の構造が異なる点で相違する。
図示した例では、光学素子２は、第１液晶素子ＬＤ１と、第２液晶素子ＬＤ２と、反射素子ＲＤ４とを備えている。光学素子２において、反射素子ＲＤ４、第２液晶素子ＬＤ２及び第１液晶素子ＬＤ１は、第３方向Ｚに沿ってこの順に並んでいる。第１液晶素子ＬＤ１は、第２液晶素子ＬＤ３に対向している。第２液晶素子ＬＤ３は、第１液晶素子ＬＤ１と反射素子ＲＤ４との間に位置している。反射素子ＲＤ４は、第２液晶素子ＬＤ３に対向している。

反射素子ＲＤ４は、反射部ＲＦ４と、透過部ＴＰ４とを備えている。複数の反射部ＲＦ４は、反射素子ＲＤ４において、格子状に配置されている。図示した例では、複数の反射部ＲＦ４は、基板６１上に格子状に配置されている。透過部ＴＰ４は、例えば、基板６１上で反射部ＲＦ４が配置されていない領域である。図示した例では、透過部ＴＰ４は、マトリクス状に構成されている。例えば、第１レンズ５０１及び反射素子ＲＤ４は、第３方向Ｚにおいて重畳している。また、第２レンズ５０３及び反射素子ＲＤ４は、第３方向Ｚにおいて重畳している。

このように、図２０で示した光学素子２は、上側から入射する光Ｌをほとんど反射し、下側から入射する光Ｌをほとんど透過する。光学素子２は、反射部ＲＦ４により第１液晶素子ＬＤ１で集束された第１偏光ＰＯＬ１と、第２液晶素子ＬＤ３で集束された第２偏光ＰＯＬ２を反射できる。そのため、光学素子２は、上側から入射する光を簡単な構成で反射することができる。
このような第６実施形態の構成例においても、前述の実施形態と同様の効果が得られる。加えて、光学装置ＯＰＤは、上側から入射する光を簡単な構成で反射できる。

＜第７実施形態＞
図２１は、第７実施形態に係る光学装置ＯＰＤの光学素子２の構成例を示す図である。図２１に示した光学素子２は、図１６乃至図１９に示した光学素子２と比較して、位相差板を備えている点で相違する。
図示した例では、光学素子２は、第１液晶素子ＬＤ１と、第１反射素子ＲＤ１と、位相差板ＰＤと、第２液晶素子ＬＤ２と、第２反射素子ＲＤ２とを備えている。光学素子２において、第２反射素子ＲＤ２、第２液晶素子ＬＤ２、位相差板ＰＤ、第１反射素子ＲＤ１、及び第１液晶素子ＬＤ１は、第３方向Ｚに沿ってこの順に並んでいる。第１液晶素子ＬＤ１は、第１反射素子ＲＤ１に対向している。第１反射素子ＬＤ１は、第１液晶素子ＬＤ１と位相差板ＰＤとの間に位置している。位相差板ＰＤは、第１反射素子ＬＤ１と第２液晶素子ＬＤ２との間に位置している。第２液晶素子ＬＤ２は、位相差板ＰＤと第２反射素子ＲＤ２との間に位置している。第２反射素子ＲＤ２は、第２液晶素子ＬＤ２に対向している。

第１液晶素子ＬＤ１は、前述のように、第１レンズ５０１を備えている。
第１反射素子ＲＤ１は、前述のように、第１反射部ＲＦ１と、第１透過部ＴＰ１とを備えている。第１反射部ＲＦ１及び第１透過部ＴＰ１は、第３方向Ｚにおいて第１レンズ５０１に対向している。
位相差板ＰＤは、第３方向Ｚにおいて、第１レンズ５０１と反対側で第１反射部ＲＦ１及び第１透過部ＴＰに対向している。
第２液晶素子ＬＤ２は、前述のように、第２レンズ５０２を備えている。第２レンズ５０２は、第１反射部ＲＦ１及び第１透過部ＴＰ１と反対側で位相差板ＰＤに対向している。図示した例では、第２液晶素子ＬＤ２は、第１方向Ｘで第１液晶素子ＬＤ１とずれている。

第２反射素子ＲＤ２は、第２反射部ＲＦ２と、第２透過部ＴＰ２とを備えている。第２反射素子ＲＤ２は、前述の反射素子ＲＤと同等の構成が適用できる。例えば、第２反射部ＲＦ２は、前述の反射素子ＲＤの反射部ＲＦを第２反射部ＲＦ２に置換し、透過部ＴＰを第２透過部ＴＰ２に置換した構成である。例えば、第２反射部ＲＦ２は、反射部ＲＦと同等の構成が適用できる。また、第２透過部ＴＰ２は、透過部ＴＰと同等の構成が適用できる。第２反射部ＲＦ２及び第２透過部ＴＰ２は、例えば、第２方向Ｙに延出している。例えば、第２反射部ＲＦ２及び第２透過部ＴＰ２は、第３方向Ｚにおいて、位相差板ＰＤと反対側で第２レンズ５０２に対向している。図示した例では、第２レンズ５０２と第２反射部ＲＦ２及び第２透過部ＴＰ２とは、第３方向Ｚにおいて重畳している。図示した例では、第２レンズ５０２と第２反射部ＲＦ２及び第２透過部ＴＰ２とは、第３方向Ｚにおいて重畳している。

図示した例では、第１反射素子ＲＤ１と第２反射素子ＲＤ２とは、第１方向Ｘで互いにずれている。一例として、第１反射素子ＲＤ１と第２反射素子ＲＤ２とは、第１方向Ｘにおいて間隙Ｗ７でずれている。そのため、第１透過部ＴＰ１と第２反射部ＲＦ２とは、第３方向Ｚにおいて重畳している。また、第１反射部ＲＦ１と第２透過部ＴＰ２とは、第３方向Ｚにおいて重畳している。光学素子２の下方から入射した光の一部は、この間隙Ｗ７を通って光学素子２の上方に透過する。

このように、図２０で示した光学素子２は、上側から入射する入射光のうちの第１偏光ＰＯＬ１を第１レンズ５０１で第１反射部ＲＦ１に集束して反射する。また、光学素子２は、上側から入射した入射光のうちの第２偏光ＰＯＬ２を第２レンズ５０２で第２反射部ＲＦ２に集束して反射する。つまり、図２０に示した光学素子２は、図１６乃至図１９に示した光学素子２と同様の効果が得られる。
このような第７実施形態の構成例においても、前述の実施形態と同様の効果が得られる。

＜第８実施形態＞
図２２は、第８実施形態に係る光学装置ＯＰＤの光学素子２の構成例を示す図である。図２２に示した光学素子２は、図１２に示した光学素子２と比較して、遮光素子を備えている点で相違する。
図示した例では、光学素子２は、液晶素子ＬＤと、遮光素子ＳＥとを備えている。光学素子２において、遮光素子ＳＥ及び液晶素子ＬＤは、第３方向Ｚに沿ってこの順に並んでいる。液晶素子ＬＤは、遮光素子ＳＥに対向している。
遮光素子ＳＥは、遮光部ＳＤと、透過部ＴＰとを備えている。遮光素子ＳＥは、前述の反射素子ＲＤとほぼ同等の構成が適用できる。例えば、遮光素子ＳＥは、前述の反射素子ＲＤの反射部ＲＦを遮光部ＳＤに置換した構成である。遮光部ＳＤは、入射光を遮光する。例えば、複数の遮光部ＳＤは、遮光素子ＳＥにおいて、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいる。透過部ＴＰは、第１方向Ｘで遮光部ＳＤに隣接している。図示した例では、遮光部ＳＤ及び透過部ＴＰは、第１方向Ｘに沿って交互に並んでいる。遮光部ＳＤ及び透過部ＴＰは、例えば、第２方向Ｙに延出している。また、遮光部ＳＤは、例えば、レンズ５によって光が集束される位置に配置されている。遮光部ＳＤ及び透過部ＴＰは、第３方向Ｚにおいて、レンズ５に対向している。一例では、レンズ５と遮光部ＳＤ及び透過部ＴＰとは、第３方向Ｚにおいて重畳している。なお、遮光部ＳＤ及び透過部ＴＰは、所定の位置に固定されてもよいし、それらの位置が可変されるように構成されていてもよい。
一例では、第１方向Ｘの遮光部ＳＤの幅Ｗ１は、図１に示した変調部ＭＡの幅Ｗ１と同等である。そのため、遮光部ＳＤの幅Ｗ１は、レンズ５の幅Ｗ３よりも小さく、且つ透過部ＴＰの幅Ｗ２より小さい。

このように、図２２で示した光学素子２は、上側から入射した光Ｌのうち、第１偏光ＰＯＬ１をレンズ５で遮光部ＳＤに集束して遮光する。
一方、液晶素子ＬＤに入射した光Ｌのうち、第２偏光ＰＯＬ２のほとんどは、液晶素子ＬＤを透過して透過部ＴＰに入射し、遮光素子ＳＥを透過する。液晶素子ＬＤに入射した光Ｌのうち、第２偏光ＰＯＬ２の一部は、液晶素子ＬＤを透過して遮光部ＳＤで遮光される。

次に、光Ｌが第３方向Ｚの下側から入射した場合の光学素子２の作用について説明する。
はじめに、光Ｌは、遮光素子ＳＥに入射する。遮光素子ＳＥに入射した光Ｌのうち、第１偏光ＰＯＬ１のほとんどは、透過部ＴＰに入射し、遮光部ＳＤを透過して液晶素子ＬＤに入射し、レンズ５で集束される。遮光素子ＳＥに入射した光Ｌのうち、第１偏光ＰＯＬ１の一部は、遮光部ＳＤで遮光される。

一方、遮光素子ＳＥに入射した光Ｌのうち、第２偏光ＰＯＬ２のほとんどは、透過部ＴＰに入射し、遮光素子ＳＥを透過して液晶素子ＬＤに入射し、液晶素子ＬＤを透過する。遮光素子ＳＥに入射した光Ｌのうち、第２偏光ＰＯＬ２の一部は、遮光部ＳＤで遮光される。

このように、図２２で示した光学素子２は、上側から入射する光Ｌのほぼ半分を遮光し、下側から入射する光Ｌをほとんど透過する。例えば、図２２に示した例では、光学素子２は、上側から入射する光Ｌの内、第１偏光ＰＯＬ１のほとんどを遮光し、第２偏光ＰＯＬ２のほとんどを透過している。また図２２に示した例では、光学素子２は、下側から入射する光Ｌの内、第１偏光ＰＯＬ１のほとんどを透過し、第２偏光ＰＯＬ２のほとんどを透過している。
このような第８実施形態の構成例においても、前述の実施形態と同様の効果が得られる。なお、遮光素子ＳＥは、図１３乃至図２０に示した構成が適用できる。

＜第９実施形態＞
図２３は、第９実施形態に係る表示装置ＤＳＰの構成例を示す図である。
表示装置ＤＳＰは、表示パネル１と、光学素子２と、制御部ＣＴとを備えている。光学素子２は、図１乃至図２２において説明された光学素子２である。表示パネル１は、例えば、透明の表示パネルである。一例では、表示パネル１は、有機エレクトロルミネッセンス表示素子等を有する自発光型の表示パネルである。表示パネル１は、光学素子２に対向している。制御部ＣＴは、表示制御部ＤＣＴと、光制御部ＯＣＴとを備えている。表示制御部ＤＣＴは、表示パネル１に電気的に接続され、表示パネル１を制御する。以下で、表示パネル１側を前方ＦＲとし、光学素子２側を後方ＢＫとする。

表示装置ＤＳＰは、例えば、画像ＤＩを表示パネル１に表示する。表示装置ＤＳＰの後方ＢＫに位置する光源ＬＳから自然光Ｌが放出されている場合、表示装置ＤＳＰは、画像ＤＩを表示している表示パネル１の後方ＢＫに位置する光学素子２の領域ＳＲで入射光を遮光するように制御する。つまり、表示装置ＤＳＰは、領域ＳＲにおける入射光の透過率を制御する。
第９実施形態によれば、表示装置ＤＳＰは、光学素子２により入射光を遮光するように制御することで表示パネル１に表示している画像ＤＩを見やすくすることができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
本明細書にて開示した構成から得られる表示装置の一例を以下に付記する。
（１）液晶分子で形成される第１液晶レンズと、
偏光板と、
前記第１液晶レンズ及び前記偏光板の間に位置し、入射光を変調する第１変調部と、
前記第１液晶レンズ及び前記偏光板の間に位置し、前記第１変調部に隣接する第１無変調部と、を備える光学素子。
（２）前記第１変調部及び前記第１無変調部は第１方向に並び、前記第１方向の前記第１変調部の幅は、前記第１方向の前記第１無変調部の幅よりも小さい、（１）に記載の光学素子。
（３）前記第１液晶レンズと前記偏光板との間に位置し、前記第１変調部及び前記第１無変調部を備える第１変調素子と、を備え、
前記第１変調素子は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、前記液晶層に前記第１変調部及び前記第１無変調部を形成するための電圧を印加する第１制御電極及び第２制御電極と、を備える（１）又は、（２）に記載の光学素子。
（４）前記第１液晶レンズと反対側で前記偏光板に対向し、液晶分子で形成される第２液晶レンズと、
前記偏光板及び前記第２液晶レンズの間に位置し、入射光を変調する第２変調部と、
前記偏光板及び前記第２液晶レンズの間に位置し、前記第２変調部に隣接する第２無変調部と、を備える（１）に記載の光学素子。
（５）前記第２変調部及び前記第２無変調部は第１方向に並び、前記第１方向の前記第２変調部の幅は、前記第１方向の前記第２無変調部の幅よりも大きい、（４）に記載の光学素子。
（６）前記第１方向の前記第２無変調部の幅は、前記第１方向の前記第１変調部の幅よりも小さい、（５）に記載の光学素子。
（７）前記第２液晶レンズと前記偏光板との間に位置し、前記第２変調部及び前記第２無変調部を備える第２変調素子と、
前記第１変調素子と前記第２変調素子とを電気的に制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１変調部と前記第１無変調部との形成位置を切り替え、前記第２変調部と前記第２無変調部との形成位置を切り替える、（３）に記載の光学素子。
（８）前記第１液晶レンズ、前記第１変調部、前記第２無変調部、及び前記第２液晶レンズは、それぞれ前記第１方向と交差する第２方向に延出し、
前記第１変調部及び前記第２無変調部は、前記第１及び第２方向と交差する第３方向において重畳し、
前記第１無変調部及び前記第２変調部は、前記第３方向において重畳している、（５）又は（６）に記載の光学素子。
（９）液晶分子で形成される第１液晶レンズと、
前記第１液晶レンズと対向し、入射光を反射する第１反射部と、
前記第１液晶レンズと対向し、前記第１反射部に隣接する第１透過部と、を備え、
前記第１反射部及び前記第１透過部は第１方向に並び、前記第１方向の前記第１反射部の幅は、前記第１方向の前記第１透過部の幅よりも小さい、光学素子。
（１０）前記第１液晶レンズと前記第１反射部との間に位置し、液晶分子で形成される第２液晶レンズと、
前記第１液晶レンズ及び前記第２液晶レンズの間に位置する位相差板と、を備える（９）に記載の光学素子。
（１１）前記第１液晶レンズ、前記第１反射部、前記第１透過部、前記第２液晶レンズは、それぞれ前記第１方向と交差する第２方向に延出し、
前記第１液晶レンズと、前記第１反射部及び前記第１透過部と、前記第２液晶レンズとは、前記第１方向及び前記第２方向に交差する第３方向において重畳している、（１０）に記載の光学素子。
（１２）前記第１液晶レンズから前記第１反射部までの第１焦点距離は、前記第２液晶レンズから前記第１反射部までの第２焦点距離よりも大きい、（１１）に記載の光学素子。
（１３）前記第１液晶レンズと反対側で前記第１反射部及び前記第１透過部と対向し、液晶分子で形成される第２液晶レンズと、
前記第１反射部及び前記第１透過部と反対側で前記第２液晶レンズと対向し、入射光を反射する第２反射部と、
前記第１反射部及び前記第１透過部と反対側で前記第２液晶レンズと対向し、前記第２反射部に隣接する第２透過部と、を備え、
前記第１液晶レンズ及び前記第１反射部は、前記第１方向に交差する第２方向に延出し、
前記第２液晶レンズ及び前記第２反射部は、前記第１方向に延出している（９）に記載の光学素子。
（１４）前記第１液晶レンズと反対側で前記第１反射部及び前記第１透過部と対向する位相差板と、
前記第１反射部及び前記第１透過部と反対側で前記位相差板に対向し、液晶分子で形成されている第２液晶レンズと、
前記位相差板と反対側で前記第２液晶レンズと対向し、入射光を反射する第２反射部と、
前記位相差板と反対側で前記第２液晶レンズと対向し、前記第２反射部に隣接する第２透過部と、を備え、
前記第１液晶レンズと、前記第１反射部及び前記第１透過部と、前記第２液晶レンズと、前記第２反射部及び前記第２透過部とは、前記第１方向に交差する第２方向に延出し、
前記第１反射部及び前記第２透過部は、前記第２方向に交差する第３方向において重畳し、
前記第１透過部及び前記第２反射部は、前記第３方向において重畳している、（９）に記載の光学素子。
（１５）液晶分子で形成される液晶レンズと、
前記液晶レンズと対向し、入射光を遮光する遮光部と、
前記液晶レンズと対向し、前記遮光部に隣接する透過部と、を備え、
前記遮光部及び前記透過部は第１方向に並び、前記第１方向の前記遮光部の幅は、前記第１方向の前記透過部の幅よりも小さい、光学素子。

ＤＳＰ…表示装置 ＯＰＤ…光学装置 １…表示パネル ２…光学素子
ＬＤ…液晶素子 Ｅ１…第１制御電極 Ｅ２…第２制御電極 ５…レンズ
ＭＤ…変調素子 Ｅ３…第３制御電極 Ｅ４…第４制御電極 ＭＡ…変調部 ＮＭＡ…無変調部
ＣＴ…制御部 ＯＣＴ…光制御部 ＤＣＴ…表示制御部
ＰＬ…偏光板 ＲＤ…反射素子 ＲＦ…反射部 ＴＰ…透過部 ＳＤ…遮光部

Claims (15)

1. 液晶分子で形成される第１液晶レンズと、
   偏光板と、
   前記第１液晶レンズ及び前記偏光板の間に位置し、入射光を変調する第１変調部と、
   前記第１液晶レンズ及び前記偏光板の間に位置し、前記第１変調部に隣接する第１無変調部と、を備える光学素子。
2. 前記第１変調部及び前記第１無変調部は第１方向に並び、前記第１方向の前記第１変調部の幅は、前記第１方向の前記第１無変調部の幅よりも小さい、請求項１に記載の光学素子。
3. 前記第１液晶レンズと前記偏光板との間に位置し、前記第１変調部及び前記第１無変調部を備える第１変調素子と、を備え、
   前記第１変調素子は、第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、前記液晶層に前記第１変調部及び前記第１無変調部を形成するための電圧を印加する第１制御電極及び第２制御電極と、を備える請求項１又は、２に記載の光学素子。
4. 前記第１液晶レンズと反対側で前記偏光板に対向し、液晶分子で形成される第２液晶レンズと、
   前記偏光板及び前記第２液晶レンズの間に位置し、入射光を変調する第２変調部と、
   前記偏光板及び前記第２液晶レンズの間に位置し、前記第２変調部に隣接する第２無変調部と、を備える請求項１に記載の光学素子。
5. 前記第２変調部及び前記第２無変調部は第１方向に並び、前記第１方向の前記第２変調部の幅は、前記第１方向の前記第２無変調部の幅よりも大きい、請求項４に記載の光学素子。
6. 前記第１方向の前記第２無変調部の幅は、前記第１方向の前記第１変調部の幅よりも小さい、請求項５に記載の光学素子。
7. 前記第２液晶レンズと前記偏光板との間に位置し、前記第２変調部及び前記第２無変調部を備える第２変調素子と、
   前記第１変調素子と前記第２変調素子とを電気的に制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記第１変調部と前記第１無変調部との形成位置を切り替え、前記第２変調部と前記第２無変調部との形成位置を切り替える、請求項３に記載の光学素子。
8. 前記第１液晶レンズ、前記第１変調部、前記第２無変調部、及び前記第２液晶レンズは、それぞれ前記第１方向と交差する第２方向に延出し、
   前記第１変調部及び前記第２無変調部は、前記第１及び第２方向と交差する第３方向において重畳し、
   前記第１無変調部及び前記第２変調部は、前記第３方向において重畳している、請求項５又は６に記載の光学素子。
9. 液晶分子で形成される第１液晶レンズと、
   前記第１液晶レンズと対向し、入射光を反射する第１反射部と、
   前記第１液晶レンズと対向し、前記第１反射部に隣接する第１透過部と、を備え、
   前記第１反射部及び前記第１透過部は第１方向に並び、前記第１方向の前記第１反射部の幅は、前記第１方向の前記第１透過部の幅よりも小さい、光学素子。
10. 前記第１液晶レンズと前記第１反射部との間に位置し、液晶分子で形成される第２液晶レンズと、
    前記第１液晶レンズ及び前記第２液晶レンズの間に位置する位相差板と、を備える請求項９に記載の光学素子。
11. 前記第１液晶レンズ、前記第１反射部、前記第１透過部、前記第２液晶レンズは、それぞれ前記第１方向と交差する第２方向に延出し、
    前記第１液晶レンズと、前記第１反射部及び前記第１透過部と、前記第２液晶レンズとは、前記第１方向及び前記第２方向に交差する第３方向において重畳している、請求項１０に記載の光学素子。
12. 前記第１液晶レンズから前記第１反射部までの第１焦点距離は、前記第２液晶レンズから前記第１反射部までの第２焦点距離よりも大きい、請求項１１に記載の光学素子。
13. 前記第１液晶レンズと反対側で前記第１反射部及び前記第１透過部と対向し、液晶分子で形成される第２液晶レンズと、
    前記第１反射部及び前記第１透過部と反対側で前記第２液晶レンズと対向し、入射光を反射する第２反射部と、
    前記第１反射部及び前記第１透過部と反対側で前記第２液晶レンズと対向し、前記第２反射部に隣接する第２透過部と、を備え、
    前記第１液晶レンズ及び前記第１反射部は、前記第１方向に交差する第２方向に延出し、
    前記第２液晶レンズ及び前記第２反射部は、前記第１方向に延出している請求項９に記載の光学素子。
14. 前記第１液晶レンズと反対側で前記第１反射部及び前記第１透過部と対向する位相差板と、
    前記第１反射部及び前記第１透過部と反対側で前記位相差板に対向し、液晶分子で形成されている第２液晶レンズと、
    前記位相差板と反対側で前記第２液晶レンズと対向し、入射光を反射する第２反射部と、
    前記位相差板と反対側で前記第２液晶レンズと対向し、前記第２反射部に隣接する第２透過部と、を備え、
    前記第１液晶レンズと、前記第１反射部及び前記第１透過部と、前記第２液晶レンズと、前記第２反射部及び前記第２透過部とは、前記第１方向に交差する第２方向に延出し、
    前記第１反射部及び前記第２透過部は、前記第２方向に交差する第３方向において重畳し、
    前記第１透過部及び前記第２反射部は、前記第３方向において重畳している、請求項９に記載の光学素子。
15. 液晶分子で形成される液晶レンズと、
    前記液晶レンズと対向し、入射光を遮光する遮光部と、
    前記液晶レンズと対向し、前記遮光部に隣接する透過部と、を備え、
    前記遮光部及び前記透過部は第１方向に並び、前記第１方向の前記遮光部の幅は、前記第１方向の前記透過部の幅よりも小さい、光学素子。

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