(57)【要約】      （修正有）【課題】パターンや文字を明るい場合も暗い場合も常に見易い表示ができる。【解決手段】ＬＥＤ光源２０からの照明光Ｌ２を平板状の回折光学素子１０の端面から入射させ、回折光学素子１０内部を伝搬する光を、ドライバ２２により、入射の反対側の端面から射出する光とペンタプリズム６へ向かって射出する光とに分ける。ペンタプリズム６へ向かう回折光によりファインダ視野内にパターンや文字を表示する。駆動電源２３により、ＬＥＤ光源２０に印加する電力を変化させ、照明光Ｌ２の光量を調節する。測光センサ９から入力した被写体光Ｌ１の測定データに応じて照明光Ｌ２の光量を決定するとともに、手動調整により、ダイヤル２４を手動で操作し、照明光Ｌ２の光量を調節可能。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の透明基板の表面に形成される第１の透明電極と、第２の透明基板の表面に前記第１の透明電極と対向配置される第２の透明電極との間に形成する空間に、ポリマー層および液晶層を配置して成る回折光学素子と、
前記回折光学素子の側面へ光を投射する光源と、
前記光源の光量を調整する調整手段とを備えることを特徴とする回折光学装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回折光学装置において、
前記調整手段は、
前記回折光学素子へ入射する光束の明るさを検出する検出手段と、
前記検出された前記光束の明るさに応じて前記光源の駆動電力を決定して印加する制御手段と、
前記光源の光量を手動で調節する操作部材とを備えることを特徴とする回折光学装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の回折光学装置を使用したファインダ内表示装置を備えることを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折光学装置およびこれを備えるカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラのファインダ視野内に、焦点検出エリアや撮影に関する各種情報を被写体像に重ねて表示するスーパーインポーズ表示を行う装置としては、ホログラフィック光学素子をファインダスクリーン近傍に配設したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このファインダ内表示装置においては、ホログラフィック光学素子に照明光源からの光を回折する領域と回折しない領域を設けることによって、所定のパターンや文字などが表示される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９１４１５号公報（第５，６頁、図１，３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１のホログラフィック光学素子を有するファインダ内表示装置は、撮影時に、被写体や背景が明るいときも暗いときも一律の輝度でパターンや文字などを表示するので、明るい場合はパターンや文字などが鮮明に見えず、暗い場合はパターンや文字などが眩しくて見難いという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）本発明の請求項１による発明の回折光学装置は、第１の透明基板の表面に形成される第１の透明電極と、第２の透明基板の表面に第１の透明電極と対向配置される第２の透明電極との間に形成する空間に、ポリマー層および液晶層を配置して成る回折光学素子と、回折光学素子の側面へ光を投射する光源と、光源の光量を調整する調整手段とを備えることを特徴とする。
（２）請求項２による発明は、請求項１に記載の回折光学装置において、調整手段は、回折光学素子へ入射する光束の明るさを検出する検出手段と、検出された光束の明るさに応じて光源の駆動電力を決定して印加する制御手段と、光源の光量を手動で調節する操作部材とを備えることを特徴とする。
（３）請求項３による発明のカメラは、請求項１または２に記載の回折光学装置を使用したファインダ内表示装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の回折光学装置によれば、回折光学素子の表示輝度を調整することができるので、他の入射光束の明るさが変わっても、常に見易い表示が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明による回折光学装置およびカメラについて、図１〜４を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態によるカメラの構成を模式的に示す全体構成図である。
【０００８】
図１に示される一眼レフカメラ１は、カメラボディ２と、カメラボディ２に交換可能に装着される撮影レンズ３と、被写体光Ｌ１を反射するクイックリターンミラー４と、被写体光Ｌ１が結像するスクリーン５と、ペンタプリズム６と、接眼レンズ７と、ハーフミラー８と、測光センサ９と、回折光学素子１０と、ＬＥＤ光源２０とを備えている。回折光学素子１０は、平板状であり、ファインダ光学系のスクリーン５とペンタプリズム６との間に配設されている。また、一眼レフカメラ１は、撮影に必要な各種演算および制御を行うＣＰＵ２１と、回折光学素子１０に電気的に接続されたドライバ２２と、ＬＥＤ光源２０に電気的に接続された駆動電源２３と、駆動電源２３に接続されたダイヤル２４とを備えている。ダイヤル２４は、手動で操作されるものであり、カメラボディ２の外周面に設けられている。本実施の形態においては、測光センサ９と、回折光学素子１０と、ＬＥＤ光源２０と、ドライバ２２と、駆動電源２３と、ダイヤル２４とにより回折光学装置１００を構成している。
【０００９】
被写体光Ｌ１は、撮影レンズ３のレンズ系３ａを通過し、クイックリターンミラー４で上方に曲げられ、スクリーン５上に結像する。この被写体光Ｌ１は、回折光学素子１０、ペンタプリズム６、ハーフミラー８を順次透過し、接眼レンズ７により被写体像としてファインダ視野内に観察される。なお、撮影の際には、クイックリターンミラー４を光路から外すことによって、被写体光Ｌ１が不図示の感光フィルム或いは撮像素子（例えば、ＣＣＤ）に到達して受光面上に被写体像が形成される。その受光面は、スクリーン５の結像面と等価な位置関係にある。
【００１０】
また、被写体光Ｌ１は、ペンタプリズム６を通過した後、その一部がハーフミラー８で反射され、測光センサ９へ入射する。測光センサ９は、入射した被写体光Ｌ１の光量または光強度を測定し、その測定データをＣＰＵ２１へ送出する。
【００１１】
一方、ＬＥＤ光源２０からの照明光Ｌ２は、平板状の回折光学素子１０の端面から入射し、回折光学素子１０内部を伝搬する。後述するように、ドライバ２２により、照明光Ｌ２の一部分はペンタプリズム６へ向かって射出する光となる。従って、ペンタプリズム６へ向かう光がパターン状の光束であれば、そのパターン像は、被写体像に重畳されて接眼レンズ７を通してファインダ視野内に観察される。
【００１２】
照明光Ｌ２の光量は、駆動電源２３からＬＥＤ光源２０へ印加する電力を変化させることにより可変である。その印加電力は、ＣＰＵ２１に予め記憶されているテーブルを用いて測光センサ９による測定データに応じて決定される。また、照明光Ｌ２の光量は、ダイヤル２４を用いた手動操作によっても可変である。すなわち、被写体像の明るさによって調整された照明光Ｌ２の光量は、ダイヤル２４によりさらに調整可能である。
【００１３】
次に、図２〜４を参照して、この実施の形態による回折光学装置１００について詳細に説明する。
図２を参照して、回折光学素子１０の構造および原理を説明する。ガラス基板１１には透明なパターン電極１２ａ〜１２ｃが設けられ、ガラス基板１３には透明なパターン電極１４ａ〜１４ｃが設けられている。一対のガラス基板１１，１３は、パターン電極１２ａ〜１２ｃとパターン電極１４ａ〜１４ｃとが対向するように、つまり、Ｚ方向から見て対応するパターンが互いに重なり合うように平行配置されている。
【００１４】
ガラス基板１１と１３との間には、パターン電極１２ａ〜１２ｃ，１４ａ〜１４ｃに挟まれた空間と、パターン電極が形成されていない部分に挟まれた空間とがある。パターン電極１２ａ〜１２ｃ，１４ａ〜１４ｃに挟まれた空間には、透明なポリマー層１５と液晶層１６がガラス基板１１，１３の板面（Ｘ−Ｙ面）に対して所定の傾斜角度で交互に配列され、その繰り返し配列方向はＸ方向である。一方、パターン電極が形成されていない空間には、ポリマー１５と液晶層１６とが混合している液状の混合層１７が配置されている。なお、回折光学素子１０の外周部は、封止部材１８により封止されている。
【００１５】
ポリマー層１５は屈折率等方性を有し、液晶層１６は屈折率異方性を有する。すなわち、ポリマー層１５はどの方向でも屈折率が同じであるが、液晶層１６は方向により屈折率が異なる。このような屈折率異方性は、液晶分子の配向方向によって生じるものである。
【００１６】
Ｘ方向において、液晶層１６の屈折率がポリマー層１５の屈折率と異なる場合は、ポリマー層１５と液晶層１６から成る交互配列領域が屈折率変化型の回折格子となる。照明光Ｌ２は、その回折格子で回折され、ガラス基板１１を通して回折光Ｌ４として射出する。照明光Ｌ２はブラッグの回折条件を満たす方向に回折される。このブラッグの回折条件は、交互配列領域の傾斜角度、格子間隔などを調整することにより、回折光Ｌ４が＋Ｚ方向、すなわちペンタプリズム６へ向かう方向に設定されている。回折光Ｌ４は、パターン光として、ペンタプリズム６を介して接眼レンズ７へ導かれる。
【００１７】
上述したように、照明光Ｌ２を回折光Ｌ４として射出するには、液晶分子の配向方向、すなわち液晶層１６の屈折率異方性を電界の有無で制御する。ポリマー層１５は、電界の有無に関係なく一定である。本実施の形態では、パターン電極１２ａ〜１２ｃと１４ａ〜１４ｃとの間に電界を印加しない場合には回折光Ｌ４を発生させ、電界を印加した場合には回折光Ｌ４を発生させない。例えば、図２において、パターン電極１２ａと１４ａとの間に電界を印加しない場合にはパターンＡの像がペンタプリズム６と接眼レンズ７を介して観察される。一方、パターン電極１２ｂと１４ｂとの間に電界を印加した場合にはパターンＢの像は観察されない。このように、パターン電極１２ａ〜１２ｃ，１４ａ〜１４ｃの複数の電極パターンを形成し、ドライバ２２により、パターン電極単位でパターンの表示／非表示を選択することができる。
【００１８】
このような構造と原理をもつ回折光学素子１０をファインダ内表示装置に用いる場合、図３に示されるように、ガラス基板１１，１３には、焦点検出エリアを表すパターン電極１２ｄ，１４ｄがそれぞれ形成される。パターン電極１２ｄと１４ｄとの間には、ポリマー層１５と液晶層１６とから成る交互配列領域（不図示）が配設されている。パターン電極１２ｄと１４ｄとの間に電界を印加しない場合は、交互配列領域が回折格子として機能し、ファインダ視野内に焦点検出エリアが表示される。逆に、パターン電極１２ｄと１４ｄとの間に電界を印加することによりその表示は消滅する。
【００１９】
ここで、表示されるパターンの明るさ（表示輝度）の調整について説明する。自動調整について説明すると、ＣＰＵ２１に予め記憶されているテーブルにより、測光センサ９から入力した被写体光Ｌ１の測定データ（光強度）に応じて照明光Ｌ２の光量を決定する。すなわち、被写体光Ｌ１が明るい場合は、照明光Ｌ２の光量を増加させ、暗い場合は、照明光Ｌ２の光量を減少させるように、駆動電源２３によりＬＥＤ光源２０の電流値を制御して照明光Ｌ２の光量を調節する。また、手動調整の場合は、ダイヤル２４を手動で操作し、駆動電源２３により照明光Ｌ２の光量を調節する。したがって、自動調整された回折光学素子１０の表示輝度を任意に調整することができる。
【００２０】
図４の回折光学素子１０の部分断面図を参照しながら、回折光学素子１０の製造方法を説明する。最初に、ガラス基板１１と１３とがなす空間にポリマー層１５の原料である液状の紫外線硬化樹脂と液晶滴との混合物を注入しておく。２方向から紫外線を照射する干渉露光により、パターン電極１２ｄと１４ｄとで挟まれた領域のみに干渉縞を形成させる。干渉縞の明部はエネルギー密度が高いので紫外線硬化樹脂が硬化し、干渉縞の暗部はエネルギー密度が低いので紫外線硬化樹脂が硬化せず主として液晶層１６となり、ポリマー層１５と液晶層１６の交互配列領域が形成される。
【００２１】
以上説明したように、この実施の形態による回折光学装置１００は、表示されるパターンの明るさ（表示輝度）を任意に変えることができる。したがって、この回折光学装置１００を一眼レフカメラ１のファインダ光学系に配設すれば、パターンの明るさを被写体光Ｌ１の明るさに適した明るさに調整できるので、表示される情報が見易くなる。
【００２２】
次に、変形例について説明する。
上記の実施の形態による回折光学装置１００では、同じ形状のパターン電極１２ｄと１４ｄを重なり合うように配設したが、いずれか一方の電極は、パターンとせず、ガラス基板に一様に形成してもよい。この変形例は、電極の位置合わせに高い精度を必要としないという利点がある。
また、上記の実施の形態では、ポリマー層１５と液晶層１６から成る交互配列領域は、電界無印加時に回折格子を形成したが、逆に、電界印加時に回折格子を形成するように、ポリマー層１５と液晶層１６との屈折率差を生じさせてもよい。この変形例では、電界無印加時には、照明光Ｌ２の進行方向において、ポリマー層１５と液晶層１６とが等しい屈折率となる。
これらの変形例の回折光学装置１００も一眼レフカメラ１に適用でき、上記と同様の効果を奏する。
【００２３】
本発明は、その特徴を損なわない限り、以上説明した実施の形態に何ら限定されない。例えば、本発明の回折光学装置１００は、一眼レフカメラに限らず、コンパクトカメラのファインダ内表示装置に組み込むことができる。さらに、透過型光学表示装置や投射型光学表示装置に情報表示用として搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係るカメラの構成を模式的に示す全体構成図である。
【図２】実施の形態に係る回折光学装置に用いられる回折光学素子の構造を概念的に示す断面図である。
【図３】実施の形態に係る回折光学素子の応用例を模式的に示す斜視図である。
【図４】図３に示す回折光学素子の一部を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
９：測光センサ                    １０：回折光学素子
１１，１３：ガラス基板
１２ａ〜１２ｄ，１４ａ〜１４ｄ：パターン電極
１５：ポリマー層                  １６：液晶層
１７：混合層                      ２０：ＬＥＤ光源
２１：ＣＰＵ                      ２２：ドライバ
２３：駆動電源                    ２４：ダイヤル
１００：回折光学装置              Ｌ１：被写体光
Ｌ２：照明光                      Ｌ４：回折光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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