(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズによって被写体像が結像される焦点板と、
前記撮影レンズを透過した透過光の光路中において前記焦点板に近接配置される表示板と、
前記焦点板に結像された前記被写体像を、前記表示板を介して観察する観察光学系と、
照明光束を射出する光源と、
入射した前記照明光束を１つの回折格子を介して複数の再生光束として互いに異なった方向に射出するホログラムと、
前記複数の再生光束の各々の光路中に配設され、前記複数の再生光束の各々を個別に透過または遮断する遮光素子と、
前記遮光素子を透過した再生光束を前記表示板に入射させる光学系と、を備え、
前記表示板は、前記光学系によって入射した再生光束を前記観察光学系に反射させる反射部を有し、
前記観察光学系は、前記焦点板に結像された前記被写体像と、前記反射部により反射された再生光束とを観察することを特徴とするカメラ。
【請求項２】
請求項１に記載のカメラにおいて、
前記ホログラムは、計算機ホログラムであることを特徴とするカメラ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のカメラにおいて、
前記遮光素子は、液晶ホログラムであることを特徴とするカメラ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のカメラにおいて、
前記再生光束は、撮影情報を表す再生像を前記表示板に生成することを特徴とするカメラ。
【請求項５】
照明光束を射出する光源と、
入射した前記照明光束を１つの回折格子を介して複数の再生光束として互いに異なった方向に射出するホログラムと、
前記複数の再生光束の各々の光路中に配設され、前記複数の再生光束の各々を個別に透過または遮断する遮光素子と、を備え、
前記遮光素子を透過した再生光束によってホログラム再生像を表示することを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項５に記載の表示装置において、
前記ホログラムは、計算機ホログラムであることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の表示装置において、
前記遮光素子は、液晶ホログラム素子であることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置およびカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラのファインダ内表示装置として、例えば特許文献１に開示されているような表示装置が知られている。その表示装置では、表示板に設けられた表示部をＬＥＤで照明し、表示部で反射された照明光を接眼光学系を介して観察するような構成としている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２８１７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の装置では、表示板に設けられた表示部の数だけＬＥＤを設ける必要があり、表示部の数が増えるほど照明光学系が大きくなるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明によるカメラは、撮影レンズによって被写体像が結像される焦点板と、前記撮影レンズを透過した透過光の光路中において前記焦点板に近接配置される表示板と、前記焦点板に結像された前記被写体像を、前記表示板を介して観察する観察光学系と、照明光束を射出する光源と、入射した前記照明光束を１つの回折格子を介して複数の再生光束として互いに異なった方向に射出するホログラムと、前記複数の再生光束の各々の光路中に配設され、前記複数の再生光束の各々を個別に透過または遮断する遮光素子と、前記遮光素子を透過した再生光束を前記表示板に入射させる光学系と、を備え、前記表示板は、前記光学系によって入射した再生光束を前記観察光学系に反射させる反射部を有し、前記観察光学系は、前記焦点板に結像された前記被写体像と、前記反射部により反射された再生光束とを観察することを特徴とする。
請求項５の発明による表示装置は、照明光束を射出する光源と、入射した前記照明光束を１つの回折格子を介して複数の再生光束として互いに異なった方向に射出するホログラムと、前記複数の再生光束の各々の光路中に配設され、前記複数の再生光束の各々を個別に透過または遮断する遮光素子と、を備え、前記遮光素子を透過した再生光束によってホログラム再生像を表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ホログラムを用いて複数の再生光束を射出させ、それらの再生光束を選択的に用いて表示を行うようにしたので、表示装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明による表示装置の一実施の形態を説明する図であり、表示装置をカメラのファインダ内表示装置に適用したものである。図１は一眼レフカメラを例に示したものであり、カメラボディに１には撮影レンズ２を備えたレンズ鏡筒３が装着されている。
【０００８】
４は撮影レンズ２により結像された被写体像を撮像する撮像素子であり、ＣＣＤ素子や銀塩フィルムなどが用いられる。撮像素子４の前方には、メインミラー５が設けられている。図１は非露光時の状態を示したものであり、メインミラー５は光軸上に配置されている。露光時には、メインミラー５は光路外の待避位置へと移動し、被写体像が撮像素子４上に投影される。
【０００９】
図１に示す非露光時においては、撮影レンズ２からの被写体光はメインミラー５で反射され、撮像素子４の撮像面と光学的に等価な位置に設けられた焦点板６上に結像する。焦点板６上に結像された被写体像は、表示板７、ペンタプリズム８および接眼レンズ９を介して観察される。
【００１０】
本実施の形態のカメラは、ファインダ内表示装置として光源１１、ホログラム素子１２、遮光素子１３および投影光学系１０を備えており、投影光学系１０にはレンズ１００，１０１が設けられている。レンズ１０１は、レンズ面と、レンズ１００からの光をペンタプリズム８方向へ反射する反射面とを有している。光源１１には発光光量の大きな光源として半導体レーザーを用いている。
【００１１】
投影光学系１０からペンタプリズム８へと出射された複数の表示光は、ペンタプリズム８を透過して焦点板６の上方近傍に設けられた表示板７に入射する。表示板７にはマイクロプリズムによる表示部７０が形成されており、表示光は表示部７０のマイクロプリズムによりペンタプリズム８方向へと反射され、接眼レンズ９を介して観察される。すなわち、表示が被写体像に重畳されて観察される。
【００１２】
［ファインダ内表示装置の説明］
図２は、ファインダ内表示装置による表示光の生成を説明する図である。光源１１から出射されたレーザー光をホログラム素子１２に照射すると、レーザー光がホログラム素子１２により回折されて複数の再生光（回折光）Ｌ１〜Ｌ５が出射される。本実施の形態のホログラム素子１２は計算機ホログラム（Computer Generated Hologram）と呼ばれるものであって、ここでは、矩形断面を有する５つの分散光が再生光Ｌ１〜Ｌ５として出射されるようなホログラム（回折格子）が形成されている。
【００１３】
通常、レーザー２光束干渉によって物体光と参照光による干渉縞を形成し、その干渉縞を記録材に記録することでホログラムが形成される。ホログラムには物体の情報が干渉縞という形で記録され、ホログラムに再生照明光を照射すると、物体光と同一の波面を有する再生光がホログラムから出射される。計算機ホログラムは、この干渉縞を計算により求め、それを記録材に記録したものである。そのため、計算機ホログラムでは干渉縞を作るための物体が実在しなくても良く、架空の物体の三次元画像を得ることが可能である。
【００１４】
ホログラム素子１２から出射された再生光Ｌ１〜Ｌ５は、遮光素子１３に入射する。遮光素子１３の再生光Ｌ１〜Ｌ５が入射する領域には、遮光部１３１〜１３５が形成されている。遮光部１３１〜１３５は透過状態と不透過状態とを切り替えることができ、図２に示す例では全ての遮光部１３１〜１３５が透過状態となっている。遮光部１３１〜１３５を透過した再生光Ｌ１〜Ｌ５は、表示板７の各表示部７０に入射する。後述するように、表示部７０にはマイクロプリズムによる表示パターンが形成されており、ここでは、一例としてオートフォーカスエリアを表示するための表示パターンが５つ形成されている。
【００１５】
図３は表示板７の表示部７０付近の断面図である。表示板７はアクリル等の透明部材により形成されており、表示部７０以外の部分は平滑な平行平板になっている。平行平板部分を通過する焦点板６からの被写体光Ｆは、何の影響も受けずに上方へと通過し、ペンタプリズム８および接眼レンズ９を介して観察される。
【００１６】
一方、表示部７０は、マイクロプリズム７００の設けられた領域が、図２に示すようにオートフォーカスエリアマークと同一形状に形成されたものである。表示板７における再生光Ｌ１〜Ｌ５の各照射領域には、表示部７０がそれぞれ形成されている。矩形断面の再生光Ｌ２が表示板７の表示部７０を含む領域に照射されると、表示部７０に入射した再生光Ｌ２は、図３に示すようにマイクロプリズム７００の反射面により２回反射され、接眼レンズ方向へと出射される。その結果、表示部７０と同一形状のオートフォーカスエリアマークが、接眼レンズ９を通して観察されることになる。他の再生光Ｌ１，Ｌ３〜Ｌ５についても同様である。
【００１７】
なお、被写体光Ｆはマイクロプリズム７００により屈折されるので、表示部７０に再生光Ｌ１〜Ｌ５が入射していない場合には、表示部７０はマイクロプリズム７００が形成されていない平行平板部分に比べて若干暗く観察されることになる。
【００１８】
上述したように、計算機ホログラムにおいては、オートフォーカスエリアマークに限らず様々な形状のマークに対応する波面を再生光として容易に形成することができる。そのため、図２に示したような矩形断面形状の分散光を形成する代わりに、図２に示す表示部７０と同一形状の再生光を形成することもできる。この場合には、再生光がオートフォーカスエリアマークと同一形状となっているため、マイクロプリズム７００が形成される領域の形状はオートフォーカスエリアマークと同一形状でなくても構わない。
【００１９】
次に、遮光素子１３について説明する。上述したように、遮光素子１３の各遮光部１３１〜１３５は、各々独立して透過状態と不透過状態とを切り替えることができる。そのため、図４に示すように遮光部１３２，１３４を透過状態にし、遮光部１３１，１３３，１３５を不透過状態とすることで、再生光Ｌ２，Ｌ４のみを選択的に透過させることができる。その結果、再生光Ｌ２，Ｌ４によるオートフォーカスエリアマークだけが接眼レンズを通して観察される。図４に示す例では、ホログラム素子１２が、オートフォーカスエリアマークと同形状の再生像を再生する再生光Ｌ１〜Ｌ５を形成する場合を示した。なお、図４の表示板７では、マイクロプリズム７００が形成されている領域である表示部７０の図示を省略した。
【００２０】
このような遮光素子１３としては、ポリマーネットワーク液晶素子、液晶ホログラム素子、ゲストホスト液晶素子およびエレクトロクロミック素子などや、メカニカルなシャッタ機構を用いることができる。
【００２１】
遮光素子１３にポリマーネットワーク液晶素子を用いる場合、ポリマーネットワーク液晶を一対のガラス基板の間に挟持した液晶基板において、遮光部１３１〜１３５の領域に透明電極を設ける。ポリマーネットワーク液晶はポリマーの３次元網目構造の中に液晶が存在するものであり、遮光部１３１〜１３５の透明電極に電圧が印加されていない時には、液晶分子は網目構造の界面に沿って配向している。そのため、入射した再生光に対して液晶は強い散乱を生じさせ再生光はほとんど透過されず、遮光部１３１〜１３５は不透過状態となる。なお、遮光部１３１〜１３５以外の領域は透明電極が設けられていないので、常に不透過状態となっている。
【００２２】
一方、遮光部１３１〜１３５の透明電極に電圧を印加すると、遮光部１３１〜１３５の液晶分子は電界によって基板垂直方向に配向する。その結果、入射した再生光は散乱されず透過し、遮光部１３１〜１３５は透過状態となる。各遮光部１３１〜１３５に設けられた透明電極の印加電圧を独立に制御することにより、各々の透過・不透過状態を個別に制御することができる。
【００２３】
ゲストホスト液晶素子やエレクトロクロミック素子に関しても、ポリマーネットワーク液晶素子と同様の用い方をすることができる。ゲストホスト液晶素子の場合、分子の長軸方向と短軸方向とで光吸収に異方性を有する染料を一定分子配列の液晶に溶融すると、染料の分子は液晶の分子と平行に配列する。そして、電圧印加・非印加に応じて透明状態と着色状態とを切り替えることができる。エレクトロクロミック素子では、クロミック物質が外部からの電気的な刺激によって酸化還元反応を起こし、クロミック物質の色が可逆的に変化する。
【００２４】
また、液晶ホログラム素子は、液晶層とポリマー層とによる干渉縞が形成された液晶板である。液晶層に含まれる異方性液晶分子の配向は、電圧非印加時にはランダムであって、干渉縞が形成された部分は入射光に対して回折格子として機能する。一方、電圧を印加すると液晶分子が基板垂直方向に配向し、干渉縞の回折機能が消失して透明状態となる。回折格子の機能としては、光散乱機能やレンズ機能を持たせることができる。光散乱機能を持たせた場合、電圧非印加時は入射光が散乱されて不透過状態となり、電圧印加時には透明になって透過状態となる。
【００２５】
ところで、図２に示すようにホログラム素子１２で複数の再生光を発生させた場合、再生光は進行につれて広がる傾向にあるので、レンズ１００を挿入して広がりを抑えるようにしている。そこで、遮光板１３に液晶ホログラム素子を用いた場合、レンズ１００が有するレンズ機能を遮光板１３に持たせることができ、レンズ１００を省略することができる。例えば、液晶ホログラム素子を２枚重ねて、一方はシャッタとして機能させ、他方はレンズとして機能させる。他方のホログラム素子の場合、電圧非印加時にレンズとして機能することになる。
【００２６】
レンズ機能を有するホログラム素子を作製する場合には、まず、液晶と光硬化性モノマーとを混合してモノマー中に液晶を分散させる。そして、その混合物質を挟持した液晶セルを作る。点光源から出射された光束と参照光とを干渉させて明暗の干渉縞を作り、その干渉縞中に液晶セルを配置する。干渉縞明部ではモノマーが硬化してポリマーになり、その部分は屈折率等方領域となる。干渉縞明部にある液晶のほとんどは、硬化の際に干渉縞明部から押し出され干渉縞暗部に移動する。そして、干渉縞暗部は、ほぼ液晶により構成される屈折率異方性領域となる。その結果、屈折率等方領域と屈折率異方性領域による干渉縞（回折格子）が液晶層内に形成され、レンズ機能を有するホログラム素子が形成される。
【００２７】
図５は、図１のペンタプリズム８に代えて、中空のペンタミラー１８を用いた場合の構成を示したものである。３０は表示光学系であり、図１の光源１１，ホログラム素子１２，遮光素子１３，レンズ１００，１０１が設けられている。表示光学系３０から出射された再生光Ｌは表示素子７に入射し、表示光としてペンタミラー１８のダハ反射面１８ａへと反射される。ダハ反射面１８ａで反射された再生光Ｌは、正面反射面１８ｂで反射されて接眼レンズ９へと向かう。
【００２８】
図６は、本実施の形態の変形例を示す図である。上述した実施の形態では、再生光をペンタプリズム８を介して表示板７に入射させることで表示を被写体像に重畳させたが、この変形例では、表示板７の代わりに重畳光学系２０を用いて重畳させるようにした。なお、図６に示した変形例では重畳光学系２０を接眼レンズ９の後方に配置したが、接眼レンズ９とペンタプリズム８との間に配置しても良い。
【００２９】
重畳光学系２０には、偏光分離鏡としての偏光ビームスプリッター２１ａが形成された光学ブロック２１、光学ブロック２１の背面に固定された１／４波長板２２およびホログラムミラー２３が設けられている。ホログラムミラー２３および１／４波長板２２は被写体光Ｆに対して略透明な部材で構成されている。
【００３０】
レンズ１００から出射された再生光Ｌは光学ブロック２１に入射し、再生光ＬのＳ偏光成分が偏光ビームスプリッター２１ａで反射される。反射されたＳ偏光は１／４波長板２２により円偏光となり、ホログラムミラー２３により反射される。ホログラムミラー２３は図１のレンズ１０１に対応するものであり、入射した再生光に対して凹面鏡として機能する。ホログラムミラー２３で反射された反射光は逆回りの円偏光として１／４波長板２２に入射し、１／４波長板２２によりＰ偏光となる。このＰ偏光は偏光ビームスプリッター２１ａを透過し、接眼レンズ９からの被写体光に重畳される。
【００３１】
上述した実施の形態は、以下のような作用効果を奏する。
（１）照明光を出射する光源１１と、照明光が入射し、複数の再生像に対応する複数の再生光を出射するホログラム（ホログラム素子１２）と、複数の再生光Ｌ１〜Ｌ５の光路中に配設され、再生光Ｌ１〜Ｌ５を選択的に透過する遮光素子１３とを備えたので、一つの照明光から複数の再生光を生成することができ、表示装置の小型化を図ることができる。
（２）また、ホログラムを用いているため、複数種類の再生像に対応する再生光を発生させることができ、様々な形態の表示を一対の光源およびホログラムで行わせることができる。特に、計算機ホログラムを用いた場合、複数種類の再生像を生成する干渉縞を容易に形成することができるとともに、任意の形状の表示を行わせることが可能である。
（３）遮光素子１３を液晶ホログラム素子としても良く、その場合には、遮光素子１３自体にレンズ機能等も付加することができ、表示装置をさらに小型化することができる。
【００３２】
上述した実施の形態では、光源１１として半導体レーザーを用いたが、必ずしもこれに限らず、例えば、ＬＥＤ等でも構わない。しかしながら、半導体レーザーの場合には光輝度の光を得ることができるので、複数の再生光を発生させた場合にも明るい表示光を得ることができるという利点がある。なお、上述した実施の形態では、カメラのファインダ内表示を例に説明したが、本発明はカメラに限らず様々な装置の表示装置に適用することができる。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による表示装置の一実施の形態を説明する図であり、表示装置をカメラのファインダ内表示装置に適用したものである。
【図２】ファインダ内表示装置による表示光の生成を説明する図である。
【図３】表示板７の表示部７０付近の断面図である。
【図４】遮光部の機能を説明する図である。
【図５】中空ペンタミラー１８を用いた場合の構成を示す図である。
【図６】変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
６：焦点板、７：表示板、８：ペンタプリズム、９：接眼レンズ、１０：投影光学系、１１：光源、１２：ホログラム素子、１３：遮光素子、７０：表示部、１３１〜１３５：遮光部、７００：マイクロプリズム、Ｌ１〜Ｌ５：再生光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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