(57)【要約】【課題】視認性の良好な明光表示が可能な光学装置および光学機器を提供する。【解決手段】被写体の像を形成する第１の光学系１１，１６と、光を２次元方向に走査することにより前記被写体の像とは異なる像を形成する第２の光学系３２と、前記第１の光学系１１，１６から入射する第１入射光Ｌ１と、前記第２の光学系３２から入射する第２入射光Ｌ２とを合成する第３の光学系４２とを含むことを特徴とする光学装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の像を形成する第１の光学系と、
光を２次元方向に走査することにより前記被写体の像とは異なる像を形成する第２の光学系と、
前記第１の光学系から入射する第１入射光と、前記第２の光学系から入射する第２入射光とを合成する第３の光学系とを含むことを特徴とする
光学装置。
【請求項２】
請求項１に記載された光学装置であって、
前記第２の光学系が、前記光を２次元方向に走査するのに同調させて、当該光を制御する光変調手段をさらに有することを特徴とする光学装置。
【請求項３】
被写体の像を形成する第１の光学系と、
前記被写体の像とは異なる像を形成する第２の光学系と、
前記第１の光学系から入射する第１入射光と、前記第２の光学系から入射する第２入射光とを合成する第３の光学系とを含む光学装置であって、
前記第３の光学系は、前記第１入射光が入射する第１面と、前記第２入射光が入射する前記第１面とは異なる第２面とを有することを特徴とする
光学装置。
【請求項４】
請求項３に記載された光学装置であって、
前記第１面と前記第２面とは対向していることを特徴とする光学装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載された光学装置であって、
前記第２の光学系が、光を２次元方向に走査する走査手段を有することを特徴とする光学装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までの何れか１項に記載された光学装置であって、
前記第３の光学系から射出された光が導かれるファインダ光学系を備えることを特徴とする光学装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までの何れか１項に記載された光学装置であって、
前記第３の光学系は、前記第１入射光を透過させるとともに、前記第２入射光を反射する導光板であることを特徴とする光学装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までの何れか１項に記載された光学装置であって、
前記第３の光学系は、前記第２入射光を反射する第１反射面と、前記第１反射面で反射した光を反射する第２反射面と、前記第２反射面で反射した光を反射するとともに前記第１入射光を透過させる第３反射面とを含むことを特徴とする光学装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８までの何れか１項に記載された光学装置であって、
前記第２入射光の波長は、可視領域内の上限近傍及び可視領域内の下限近傍の少なくとも一方であることを特徴とする光学装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までの何れか１項に記載された光学装置を備えたことを特徴とする光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学装置および光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、カメラのファインダ視野内に焦点検出エリアなどの種々の情報を被写体像に重ねて表示（いわゆるスーパーインポーズ表示）を行う光学装置が知られている。このような光学装置のうち、液晶表示装置や発光ダイオードで発生した表示光を、導光板によって導く光学装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
ところが、このような従来技術に関する光学装置では、液晶表示装置を用いた場合には、十分な光量があり視認性の良い明光表示ができないという問題が発生しており、また、発光ダイオードを用いた場合には、自由な図面表示が困難であるという問題が発生していた。
【特許文献１】特開２００４−２５８２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、その目的は、視認性の良好な明光表示が可能な光学装置および光学機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明に係る光学装置は、
被写体の像を形成する第１の光学系（１１），（１６）と、
光を２次元方向に走査することにより前記被写体の像とは異なる像を形成する第２の光学系（３２）と、
前記第１の光学系（１１），（１６）から入射する第１入射光（Ｌ１）と、前記第２の光学系（３２）から入射する第２入射光（Ｌ２）とを合成する第３の光学系（４２）とを含むことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係る光学装置は、
前記第２の光学系（３２）が、前記光を２次元方向に走査するのに同調させて、当該光を制御する光変調手段をさらに有することを特徴とするものであっても良い。
【０００７】
また、本発明に係る光学装置は、
被写体の像を形成する第１の光学系（１１），（１６）と、
前記被写体の像とは異なる像を形成する第２の光学系（３２）と、
前記第１の光学系（１１），（１６）から入射する第１入射光（Ｌ１）と、前記第２の光学系（３２）から入射する第２入射光（Ｌ２）とを合成する第３の光学系（４２）とを含む光学装置であって、
前記第３の光学系（４２）は、前記第１入射光（Ｌ１）が入射する第１面（４６ｂ）と、前記第２入射光（Ｌ２）が入射する前記第１面（４６ｂ）とは異なる第２面（４４ａ）とを有することを特徴とするものであっても良い。
【０００８】
また、本発明に係る光学装置において、前記第１面（４６ｂ）と前記第２面（４４ａ）とは対向していても良い。
【０００９】
また、本発明に係る光学装置はおいて、前記第２の光学系（３２）が、光を２次元方向に走査する走査手段（３８）を有していても良い。
【００１０】
また、本発明に係る光学装置は、前記第３の光学系（４２）から射出された光が導かれるファインダ光学系（５２）を備えていても良い。
【００１１】
また、本発明に係る光学装置において、前記第３の光学系（４２）は、前記第１入射光（Ｌ１）を透過させるとともに、前記第２入射光（Ｌ２）を反射する導光板（４４）であってもよい。
【００１２】
また、本発明に係る光学装置において、前記第３の光学系（４２）は、前記第２入射光（Ｌ２）を反射する第１反射面（４４ｂ）と、前記第１反射面で反射した光を反射する第２反射面と、前記第２反射面で反射した光を反射するとともに前記第１入射光を透過させる第３反射面（４６ａ）とを含んでいても良い。
【００１３】
また、本発明に係る光学装置において、前記第２入射光（Ｌ２）の波長は、可視領域内の上限近傍及び可視領域内の下限近傍の少なくとも一方であっても良い。
【００１４】
本発明に係る光学機器は、上記のうちいずれかの光学装置を備える。
【００１５】
なお上述の説明では、本発明をわかりやすく説明するために実施形態を示す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明は、これに限定されるものでない。後述の実施形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させてもよい。さらに、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は、本発明の第１実施形態にかかる光学装置を含むカメラの概略断面図、
図２は、図１に示す二次元光スキャナの概略図、
図３は、図１に示すファインダユニットの要部拡大図、
図４は、本発明の第１実施形態に係る光学装置によるファインダ表示を表す模式図、
図５は、本発明の第２実施形態にかかるファインダユニットの要部拡大図、
図６は、本発明の第３実施形態にかかるファインダユニットの要部拡大図である。
第１実施形態
【００１７】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る光学装置を有する一眼レフカメラ２は、カメラボディ４を有し、カメラボディ４のレンズマウント部６には、撮影レンズを備えるレンズ鏡筒が交換可能に装着される。一眼レフカメラ２としては、記録媒体８としてＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子が用いられるデジタルカメラであってもよく、また、銀塩フィルムを用いるフィルム式カメラであっても良い。
【００１８】
レンズマウント部６と記録媒体８との間には、被写体からの被写体光Ｌ１をファインダ光学系へと反射するクイックリターンミラー１０が配設されている。記録媒体８とクイックリターンミラー１０との間にはシャッタ９が設けられている。記録媒体８とシャッタ９との間には光学ローパスフィルタ８１が備えられている。
【００１９】
撮影レンズ（非図示）を通過した被写体光Ｌ１は、クイックリターンミラー１０に反射された後、フォーカシングスクリーン１１、コンデンサレンズ１２およびペンタプリズム１６を経て、ファインダユニット１８に導かれる。撮影者はファインダユニット１８を介して、被写体光Ｌ１を視認することができる。
【００２０】
一方で、撮影の際には、クイックリターンミラー１０がはねあがることにより被写体光Ｌ１の光路上から退避し、さらに、シャッタ９を開くことによって、被写体光Ｌ１が記録媒体８上に導かれる。
【００２１】
カメラボディ４内の中央部から上部にかけては、ファインダ装置２０が内蔵されている。ファインダ装置２０は、フォーカシングスクリーン１１、コンデンサレンズ１２、ペンタプリズム１６およびファインダユニット１８を有する。
【００２２】
本実施形態に係るファインダユニット１８は、明光表示によるスーパーインポーズ表示を行うために、表示光発生部３２、合成光学系４２およびファインダレンズ群５２を有する。スーパーインポーズ表示を行うための表示光Ｌ２は、表示光発生部３２で発生した後、合成光学系４２に導かれる。合成光学系４２では、表示光Ｌ２と被写体光Ｌ１とを合成し、ファインダレンズ群５２に導く。撮影者は、ファインダレンズ群５２を介して、合成された像を観察することができる。
【００２３】
図３に示すように、第１実施形態に係るファインダユニット１８では、表示光発生部３２が、合成光学系４２に対して、ペンタプリズム１６の側に配置されている。表示光発生部３２では、光源３４で発生した表示光Ｌ２が、集光レンズ３６を通過した後、光スキャナ３８で反射されることによって、合成光学系４２の導光板４４に入射する。なお、光スキャナ３８と合成光学系４２との間には、図３に示すように、コリメータレンズ４０が配置されても良い。コリメータレンズ４０は、表示光Ｌ２を平行光束化し、表示光Ｌ２の伝搬の際における減衰を抑制することができる。
【００２４】
表示光Ｌ２の光源３４は、特に限定されず、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザー（ＬＤ）などを用いる。ただし、半導体レーザーを用いる場合には、目に安全なパワーレベルまでフィルター等で減光することが好ましい。
【００２５】
光源３４から出射される表示光波長λａは、可視領域内の上限近傍及び可視領域内の下限近傍の少なくとも一方であることが好ましく、具体的には、６００ｎｍ以上もしくは５００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２６】
合成光学系４２は、導光板４４と波長選択性光学素子４６によって構成されている。導光板４４の上方に入射した表示光Ｌ２は、導光板４４の厚さ方向に反射しながら、導光板４４の下方に配置された波長選択性光学素子４６に導かれる。この際、表示光Ｌ２が導光板４４内を全反射しながら伝搬するように、表示光Ｌ２の入反射角度等を設計することが好ましい。ただし、例えば導光板４４における一部の反射面４４ｂ等では、反射面４４に反射膜を形成することによって、表示光Ｌ２反射させても良い。なお、第１実施形態において、表示光Ｌ２は、導光板４４内において３回の全反射を繰り返した後、波長選択性光学素子４６の波長選択面４６ａに入射する。
【００２７】
波長選択性光学素子４６は、図３に示すように、導光板４２と接触する面４６ａに、波形選択面４６ａが形成されている。本実施形態では、波形選択面４６ａは、導光板４４の表面に接触しており、導光板４４と一体的に形成されているが、導光板４４と波形選択性光学素子４６とを別体とし、間隔を空けて配置することも可能である。
【００２８】
波長選択面４６ａでの反射下限波長λｂまたは反射上限波長λｃは、表示光波長λａに応じて設計される。例えば、表示光波長λａが、可視領域内の上限近傍である場合、波長選択面４６ａでの反射下限波長λｂは、表示光波長λａよりも僅かに小さくなるように設計されることが好ましい。設計例のひとつとして、表示光波長λａを６８０ｎｍ、反射下限波長λｂを６６０ｎｍとすることができる。一方、表示光波長λａが、可視領域内の下限近傍である場合、波長選択面４６ａでの反射上限波長λｃは、表示光波長λａよりも僅かに大きくなるように設計されることが好ましい。設計例のひとつとして、表示光波長λａを４２０ｎｍ、反射上限波長λｃを４４０ｎｍとすることができる。
【００２９】
波長選択性光学素子４６の波形選択面４６ａは、前述のように、表示光Ｌ２を反射し、被写体光Ｌ１を透過させるように設計されている。それによって、導光板４４から導かれた表示光Ｌ２と、ペンタプリズム１６から導かれた被写体光Ｌ１とは、波形選択面４６ａにおいて合成され、共にファインダレンズ群５２へと導かれる。したがって、ファインダ観察者の目には、被写体と表示が重ね合わされた状態、すなわち被写体像に表示光Ｌ２による明光表示がスーパーインポーズされて視認される。
【００３０】
ここで、ファインダレンズ群５２へと導かれる被写体光Ｌ１は、波形選択面４６ａの反射上限波長λｂ（６６０ｎｍ）以下の波長のみであるか、あるいは、反射下限波長λｃ（４４０ｎｍ）以上の波長のみである。しかし、反射上限波長λｂ（６６０ｎｍ）は可視領域の上限近傍であり、反射下限波長λｃ（４４０ｎｍ）は可視領域の下限近傍であるため、いずれの場合においても実際の被写体観察への影響はほとんどない。
【００３１】
表示光発生部３２の光スキャナ３８は、図２に示すように、枠体６０と、枠体６０の中央に一対の支持部６４を介して保持してある可動枠６２と、可動枠６２の中央に一対の支持部６８を介して保持してある微小ミラー６６とを有する。光スキャナ３８は、たとえばMEMS(Micro-Electomechanical-Systems)技術を利用して作製される。
【００３２】
微小ミラー６６は、可動枠６２に対して、枠体６０のＸ軸方向の両端位置で一対の支持部６８により、支持部６８のＸ軸回りに回転可能に保持してある。また、可動枠６２は、枠体６０に対して、枠体６０のＹ軸方向の両端位置で一対の支持部６４により、支持部６４のＹ軸回りに回転可能に保持してある。なお、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは直交する。
【００３３】
枠体６０に対して支持部６４を介して可動枠６２を回動させるには、MEMS技術による静電力や電磁力を用いることが多い（図示省略）が、これに限定されるものではない。また、可動枠６２に対して支持部６８を介して微小ミラー６６を回動させるためにも、同様に、MEMS技術による静電力や電磁力を用いることが多い（図示省略）が、これに限定されるものではない。これらの回動駆動は、カメラボディ４内に設けられた制御回路（図示省略）により制御される。
【００３４】
図３に示す光源３４から発せられて集光レンズ３６を通して光スキャナ３８に向かう表示光Ｌ２は、図２に示すように、微小ミラー６６によりＺ軸方向に所定の角度で反射される。微小ミラー６６は、前記の回動駆動機構（図示省略）によりＸ軸およびＹ軸回りに回動制御され、それによって表示光Ｌ２の反射光は、図２に示すように二次元スキャンされる。微小ミラー６６は、１／３０秒程度もしくはそれ以下の周期で、一画面７０のラスタスキャンＬ２ａを行う。このような短時間で一画面７０のラスタスキャンＬ２ａを行うために、可動枠６２は、支持部６４を支点として数十Ｈｚ程度の周期で往復回動され、微小ミラー６６は、支持部６８を支点として数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚ程度の周期で高速往復回動制御される。
【００３５】
なお、表示画面の全体を一様に表示するラスタスキャンＬ２ａの代わりに、走査の始点終点および走査方向を可変とするベクタスキャンとなるように、光源３４オン・オフおよび光スキャナ３８の回動駆動を制御しても良い。
【００３６】
このようなラスタスキャンＬ２ａの動きに合わせて、図１に示す光源３４は、制御回路（図示省略）により、オン・オフ制御あるいは強弱の制御がなされ、光変調制御が行われる。たとえばラスタスキャンＬ２ａの動きに合わせて、光源３４からの表示光Ｌ２のオン・オフ制御を行うことで、たとえば図４に示すように、一画面７０の中に、文字表示７４、図形表示７６，７８、マーク表示８０，８２などの明光表示が可能になる。
【００３７】
光スキャン３８により二次元スキャンされた表示光Ｌ２は、図３に示す導光板４４内を伝搬し、波形選択面４６ａで反射されると同時に被写体光Ｌ１と合成された後、ファインダレンズ群５２を通して、ファインダを覗く人の目に届く。
【００３８】
ファインダを覗く人の目には、被写体光Ｌ１と共に、光変調制御されて二次元スキャンされた表示光Ｌ２による図４に示す表示７４〜８２も明光として写る。なお、図４に示す表示７４は、たとえば露光補正量を示すキャラクタ文字であり、表示７６は、たとえば白飛び領域を示すマーク表示であり、表示７８は、たとえば人の顔を認識しているマーク表示であり、表示８０は、たとえばオートフォーカスの合焦を示すマーク表示であり、表示８２は、たとえばバッテリの残量を示すマーク表示である。
【００３９】
なお、「白飛び」とは、ＣＣＤなどの撮像手段に対して飽和点以上の光量が入り込み、一定以上の明るさの被写体が真っ白に塗りつぶされてしまう現象のことである。白飛びが生じると推定される領域は、たとえば図示省略してある側光センサユニットからの出力信号に応じて判断され、制御回路（図示省略）に基づき光源３４の光変調制御と、光スキャナ３８による二次元スキャンを制御して、図４に示す表示７６を行う。
【００４０】
また、表示７８が、人の顔の認識マーク表示である場合には、被写体光Ｌ１に基づく人の顔の移動位置に応じて、そのマーク表示７８を追随して移動させるように、制御回路（図示省略）に基づき光源３４の光変調制御と、光スキャナ３８による二次元スキャンを制御しても良い。人の顔の位置の特定は、たとえば図示省略してある側光センサユニットからの出力信号により行っても良いし、あるいは、図示省略してある被写体認識用サブ画像センサにより行っても良い。
【００４１】
マーク表示８０におけるオートフォーカスの合焦位置情報は、たとえば図示省略してあるＡＦセンサユニットからの出力信号に基づく。その出力信号に基づき制御回路（図示省略）を介して、光源３４の光変調制御と、光スキャナ３８による二次元スキャンを制御して、図４に示す表示８０を行う。
【００４２】
本実施形態に係るファインダユニット１８では、図４に示すように、ファインダ内画面７０の任意の位置に、任意のマーク、キャラクタ、図形などの複雑な表示７４〜８２を、十分なコントラストを有する明光としてスーパーインポーズ表示することが可能となる。
【００４３】
また、本実施形態のファインダユニット１８では、カメラ２などの光学装置に搭載後であっても、制御回路に組み込むプログラムなどのソフトウェアを変更することにより、スーパーインポーズ表示の表示内容や表示位置を変更したり追加したりすることが可能である。
【００４４】
さらに、本実施形態のファインダユニット１８では、表示光Ｌ２を二次元方向に走査する光スキャナ３８を有するために、画素数に対応するミラーの数は必要ではなく、部品点数が少なく、製造が容易で、装置の小型化を図ることが可能である。
第２実施形態
【００４５】
図５に示すように、第２実施形態に係るファインダユニット１８は、表示光発生部３２が、合成光学系４２に対して、被写体光Ｌ１を合成光学系４２に導くペンタプリズム１６の反対側に配置されている。合成光学系４２に対する表示光発生部３２の配置以外の構成は、第１実施形態に係るファインダユニット１８と同様である。
【００４６】
第２実施形態では、表示光発生部３２の光源３４で発生した表示光Ｌ２は、光スキャナ３８で反射された後、合成光学系４２に、ペンタプリズム１６とは反対側の面４４ａから入射する。それに対して、被写体光Ｌ１は、合成光学系４２に、ペンタプリズム側の面４６ｂから入射する。すなわち、第２実施形態では、表示光Ｌ２が合成光学系４２に入射する面４４ａと、被写体光Ｌ１が合成光学系４２に入射する面４６ｂとは、対向するように設計されている。
【００４７】
第２実施形態において表示光Ｌ２は、面４４ａから導光板４４に入射した後、導光板４４内において２回の全反射を行った後、波長選択性光学素子４６の波長選択面４６ａに入射する。波長選択性光学素子４６の波形選択面４６ａは、第１実施形態と同様に、表示光Ｌ２を反射し、被写体光Ｌ１を透過させるように設計されている。それによって、導光板４４から導かれた表示光Ｌ２と、ペンタプリズム１６から導かれた被写体光Ｌ１とは、波形選択面４６ａにおいて合成された後、共にファインダレンズ群５２へと導かれる。したがって、ファインダ観察者の目には、被写体と表示が重ね合わされた状態、すなわち被写体像に表示光Ｌ２による明光表示がスーパーインポーズされて視認される。
【００４８】
このように第２実施形態に係る合成光学系４３は、表示光Ｌ２が、ペンタプリズム１６とは反対側の面から入射するため、少ない反射回数で表示光Ｌ２をファインダレンズ群５２に導くことができる。また、反射回数が減少したり、伝搬距離が短縮したりすることによって、導光板４４内での表示光Ｌ２の光量の低下を抑制することができる。
【００４９】
また、第２実施形態では、表示光発生部３２が、合成光学系４２に対してファインダレンズ群側に配置されているため、ファインダユニット１８全体をコンパクトにできる。したがって、たとえばペンタプリズム１６を大きくできるなど、カメラボディ４内の他の光学部材の設計自由度が上昇する。また、カメラの小型化にも貢献できる。
第３実施形態
【００５０】
図６に示すように、第３実施形態に係るファインダユニット１８では、合成光学系４２が、ファインダレンズ群５２の第２レンズ５２ｂと第３レンズ５３ｃとの間に配置されている。その他の構成は、第１実施形態に係るファインダユニット１８と同様である。
【００５１】
このような構成とすることによって、第３実施形態に係るファインダユニット１８は、ユニット１８全体がコンパクトになり、カメラの小型化に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態にかかる光学装置を含むカメラの概略断面図である。
【図２】図２は、図１に示す二次元光スキャナの概略図である。
【図３】図３は、図１に示すファインダユニットの要部拡大図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態に係る光学装置によるファインダ表示を表す模式図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態にかかるファインダユニットの要部拡大図である。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態にかかるファインダユニットの要部拡大図である。
【符号の説明】
【００５３】
１６…  ペンタプリズム
３２…  表示光発生部
３４…  光源
３８…  光スキャナ
４２…  合成光学系
４４…  導光板
４６…  波長選択性光学素子
４６ａ…  波長選択面
５２…  ファインダレンズ群
【図１】
2010107530.tif 000003
【図２】
2010107530.tif 000004
【図３】
2010107530.tif 000005
【図４】
2010107530.tif 000006
【図５】
2010107530.tif 000007
【図６】
2010107530.tif 000008