(57)【要約】【課題】  温度影響による表示の輝度低下を防止することができる表示装置の提供。【解決手段】  ファインダ内表示素子９は、屈折率等方性材料で構成される屈折率等方性領域層と液晶を含む屈折率異方性領域層とを交互に積層して成る回折型の表示部を有する。光源１０から出射された照明光はファインダ内表示素子９の側面から入射し、表示部によりペンタプリズム７方向に回折され、その回折光による表示像が接眼レンズ８を介して観察される。光源駆動部１６は、温度センサ１４により検出されるファインダ内表示素子９の周囲温度またはファインダ内表示素子９自体の温度に基づいて、表示像の輝度が一定となるように光源１０の明るさを制御する。【選択図】        図１
2007017788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率等方性材料で構成される屈折率等方性領域層と液晶を含む屈折率異方性領域層とを交互に積層して成る回折表示部を有する回折光学素子と、前記回折光学素子の回折表示部に対して照明光を積層方向に入射する光源とを備え、前記照明光を前記回折表示部で回折して表示を行う表示装置において、
前記回折光学素子の温度または前記回折光学素子の周囲温度を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された温度に応じて、表示輝度が一定となるように前記回折表示部から出射される回折光の光量を制御する光量制御手段とを備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置において、
前記光量制御手段は、前記光源の入力電力を制御して光源の明るさを調節することにより前記回折光の光量を制御す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、液晶を用いた回折光学素子で照明光を回折して表示を行う表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ホログラムを利用して表示を行う表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されている表示装置では、蛍光表示管から成る情報表示源からの光をコンバイナで観察者に向けて回折し、虚像として表示を行うようにしている。コンバイナにおいては、感光材料をホログラム材料とするホログラムがガラス基板や透明樹脂基板から成る基材に形成されている。
【０００３】
この表示装置では、情報表示源として蛍光表示管を使用し、ホログラムに対する光の入射角度とホログラムからの回折角度とを概略等しくし、かつ虚像とホログラムとの間の距離を情報表示源とホログラムとの間の距離の３倍未満とすることを特徴としている。そして、そのような構成とすることにより、製造バラツキや温度変動でホログラムの再生波長が変動しても、大きな輝度低下が起きないようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１９７８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、液晶を用いた屈折率型回折格子であるホログラフィック液晶素子をホログラムとして使用した場合には、表示像の輝度低下は上述したホログラム再生波長の変動のみならず、液晶材料の温度依存性にも原因があることがわかった。そのため、上述した従来の技術を適用しても、液晶の温度依存性による表示輝度の低下は抑えることができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、屈折率等方性材料で構成される屈折率等方性領域層と液晶を含む屈折率異方性領域層とを交互に積層して成る回折表示部を有する回折光学素子と、回折光学素子の回折表示部に対して照明光を積層方向に入射する光源とを備え、前記照明光を前記回折表示部で回折して表示を行う表示装置に適用され、回折光学素子の温度または回折光学素子の周囲温度を検出する検出手段と、検出手段で検出された温度に応じて、表示輝度が一定となるように回折表示部から出射される回折光の光量を制御する光量制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、検出手段で検出された回折光学素子の温度または回折光学素子の周囲温度に応じて、表示輝度が一定となるように回折表示部からの回折光の光量を制御するようにしたので、温度上昇による表示輝度の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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は本発明の一実施の形態を示す図であり、本発明による表示装置を一眼レフカメラのファインダ内表示に用いた場合の概略構成を示す図である。カメラボディ１には、撮影レンズ２を備えるレンズ鏡筒３が交換可能に装着されている。図１では画像記録に銀塩フィルム４を用いる一眼レフカメラを例に示したが、一眼レフ方式のデジタルカメラの場合には記録媒体としてＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子が用いられる。
【０００９】
撮影レンズ２とフィルム４との間には、被写体光をペンタプリズム７の方向へと反射するクイックリターンミラー５が配設されている。なお、図示していないが、フィルム４とクイックリターンミラー５との間にはシャッタが設けられている。フィルム４の感光材料面と光学的に等価な位置にはファインダスクリーン６が配置されており、被写体１１からの被写体光はクイックリターンミラー５に反射されファインダスクリーン６上に結像する。ファインダスクリーン６上に結像された被写体像は、ペンタプリズム７および接眼レンズ８を介して観察することができる。なお、撮影の際にはミラー５が被写体光の光路上から光路外へと移動され、フィルム４上に被写体像が結像される。
【００１０】
また、カメラボディ１内には、ファインダ内表示素子９がファインダスクリーン６に隣
接して配置されている。ファインダ内表示素子９の側方には、ファインダ内表示素子９を
照明するための光源１０が配置されている。この光源１０にはＬＥＤ等が用いられ、その
入力電力は光源駆動部１６によって制御される。光源１０とファインダ内表示素子９との間には偏光板１２が設けられており、光源１０から出射された光は偏光板１２により偏向方向が図示上下方向の直線偏光（Ｐ偏光）に変換され、ファインダ内表示素子９の側面から素子内に入射する。
【００１１】
後述するようにファインダ内表示素子９は屈折率型回折格子を用いた表示部を有する回折光学素子であり、ファインダ内表示素子９内に入射した光を表示部によってペンタプリズム７方向へ回折することによりファインダ内表示を行っている。ファインダ内表示素子９による表示の点消灯は、駆動回路１３により制御される。
【００１２】
ファインダ内表示素子９から出射された回折光はペンタプリズム７によって反射され、回折光により形成される表示像が接眼レンズ８を介して撮影者に観察される。その結果、その表示像が上述の被写体像に重ねてファインダ視野内に表示され、撮影者は被写体像と表示像とを同時に観察することが可能となる。例えば、ファインダ視野内の被写体像に重ねて焦点検出エリア表示を表示する。
【００１３】
１４は温度センサであり、ファインダ内表示素子９の近傍またはファインダ内表示素子９に接触して配設されている。温度センサ１４は、ファインダ内表示素子９の近傍の環境温度またはファインダ内表示素子９自体の温度を検出するために設けられたものであり、温度センサ１４に接続された温度検出回路１５により温度が求められ、その温度データは光源１０の光源駆動部１６へと入力される。
【００１４】
［ファインダ内表示素子９の説明］
次に、ファインダ内表示素子９について詳細に説明する。図２はファインダ内表示素子
９の表示部２４Ｂと非表示部２４Ａとを説明する図であり、ファインダ内表示素子９の
断面を模式的に示したものである。ファインダ内表示素子９は一対のガラス基板２０，２
１を有しており、各ガラス基板２０，２１の対向する面には透明電極２２，２３がそれぞれ形成されている。透明電極２２，２３は同一形状に形成されており、表示部２４Ｂの表示形態（文字や図形）に応じた形状を有している。透明電極２２，２３は上述した駆動回路１３に接続されており、駆動回路１３により透明電極２２，２３の印加電圧のオンオフが制御される。
【００１５】
透明電極２２，２３を備えたガラス基板２０，２１の間には液晶部材２４が設けられており、ガラス基板２０，２１の周辺部に配設されたシール材２６により密封されている。液晶部材２４は、透明電極２２，２３が設けられていない部分の非表示部２４Ａと、透明電極２２，２３によって挟まれた表示部２４Ｂとから成る。非表示部２４Ａでは、屈折率等方性を有する高分子材料と屈折率異方性を有する材料（液晶）とが未硬化の状態で混合された状態になっている。
【００１６】
一方、表示部２４Ｂは電気的にオンオフが可能な液晶ホログラムとなっている部分であ
り、ファインダ内表示素子９の面に沿う方向、すなわち照明光の進行方向に、屈折率等方性領域層２４１と屈折率異方性領域層２４２とが交互に繰り返される縞状の多層構造を有している。屈折率等方性領域層２４１は上述した高分子材料が硬化してポリマーとなっている領域であり、屈折率異方性領域層２４２では硬化した高分子ポリマー中に屈折率異方性材料である液晶の小滴が多数含まれている。
【００１７】
ポリマーからなる屈折率等方性領域層２４１は、透明電極２２，２３に電圧が印加されているか否かによらず等方的な屈折率を有している。一方、屈折率異方性領域層２４２では、透明電極２２，２３に電圧が印加されているか否かによって液晶の配向が変化し、それに伴って屈折率も変化する。
【００１８】
透明電極２２，２３に電圧が印加されていない状態では、光源１０の照明光のように表
示部２４Ｂの積層方向に向かって入射する光に対しては、液晶の屈折率とポリマーの屈折率とはブラッグ回折条件を満たすような互いに異なった屈折率値をとるようになっている。すなわち、電圧が印加されていない状態では、表示部２４Ｂには屈折率の大きい層と屈折率の小さい層とが交互に並んだ屈折率型回折格子が形成される。このときの回折条件は、照明光がペンタプリズム７（図１参照）の方向に回折されるように設定されている。
【００１９】
一方、電圧が印加された状態では、屈折率異方性領域層２４２内の液晶の配向が変化するとともに屈折率も変化し、積層方向に進行する照明光にとって液晶の屈折率とポリマーの屈折率とが等しくなる。その結果、入射した照明光は回折されることなく表示部２４Ｂを透過する。
【００２０】
図３は、ファインダ内表示素子９の透明電極への電圧のオン・オフと、表示のオン・オ
フとの関係を示す図である。図３（ａ）は印加電圧オフの状態を示し、図３（ｂ）は印加電圧オンの状態を示す。なお、図３では、ファインダ内表示素子９に３つの表示部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが設けられており、各表示部３０Ａ〜３０Ｃには上述した表示部２４Ｂと同様に屈折率等方性領域層と屈折率異方性領域層との層構造が形成されている。
【００２１】
表示部３０Ａ〜３０Ｃを挟む透明電極の印加電圧をオフすると、上述したように層構造部分が屈折率型回折格子として機能し、図３（ａ）のように照明光が図示上方（ペンタプリズム７方向）に回折されファインダ内表示素子９から出射される。その結果、撮影者は被写体像に表示部３０Ａ〜３０Ｃの表示像（例えば、ＡＦエリア表示）が重畳されて観察される。一方、透明電極への印加電圧をオフすると、図３（ｂ）のように照明光は表示部３０Ａ〜３０Ｃの層構造部分で回折されず透過するので、接眼レンズ８（図１参照）へと導かれることがなく撮影者には被写体像のみが観察されることとなる。
【００２２】
このように、本実施の形態では、電圧が印加されていない状態において液晶の屈折率と
ポリマーの屈折率との間に屈折率差が生じて光を回折し、電圧印加時に液晶の配向が変化して液晶の屈折率とポリマーの屈折率とが等しくなるような構成とした。しかし、液晶の配向はこれに限られるものではなく、電圧が印加されていない状態において液晶の屈折率とポリマーの屈折率とが等しく、電圧印加時に液晶の配向が変化して液晶とポリマーとの間に屈折率差が生じて光を回折するような構成としても良い。
【００２３】
また、上述した実施の形態では、一対のガラス基板２０，２１の各々に同一形状の透明電極を形成したが、ガラス基板２０，２１の内の一方のガラス基板に透明電極を形成し、他方のガラス基板には基板面全体に一様に透明電極を形成するようにしても良い。このような構成のファインダ内表示素子でも、上述したファインダ内表示素子９と同様に回折光による表示像をファインダ視野内に表示することができる。
【００２４】
なお、本実施の形態のファインダ内表示素子９ではＰ偏光のみが回折されるので、照明
光を偏光板１２でＰ偏光としてからファインダ内表示素子９に入射させることにより、他の偏光成分が散乱による表示コントラストの低下を防止することができる。
【００２５】
《温度に応じた表示輝度制御について》
ところで、ファインダ内表示素子９の温度が上昇すると液晶の屈折率が変化し、表示部２４Ｂによる回折方向が変化するとともに、出射される回折光の光量も減少することが見出された。そのため、ファインダ内表示素子９の温度が上昇するに伴って、表示の明るさが減少することになる。本発明者による検討では、−１０℃〜３０℃の温度領域では輝度低下はほとんどないが、３０℃を越えると徐々に輝度が低下し、４０℃ではＥＶ値に換算すると輝度低下は約−０．３ＥＶとなり、５０℃では約−０．６ＥＶ、６０℃では約−１．０ＥＶとなることがわかった。この温度と輝度低下との関係は、素子を一定の条件で製造する限りにおいて、ほとんどばらつきがないことも確認された。
【００２６】
そこで、本実施の形態では、接眼レンズ８を介して観察される表示像の輝度が一定となるように、温度センサ１４で検出される温度に応じて光源１０の明るさ（すなわち入力電力）を調整するようにした。例えば、４０℃ではＥＶ値に換算した輝度低下は約−０．３ＥＶであるから、表示輝度低下を埋め合わせるように電流値をΔＩ(40℃)だけ増加させて光源１０の明るさを増加させ、輝度を＋０．３ＥＶだけ増加させる。すなわち、−１０℃〜３０℃に対して設定されている光源１０の電流値がＩ０であれば、温度が４０℃のときには電流値をＩ０＋ΔＩ(40℃)とする。
【００２７】
同様に、−１０℃〜３０℃における表示輝度に対して５０℃では＋０．６ＥＶの表示輝度を与えるような電流値に、また、６０℃では＋１．０ＥＶの表示輝度を与えるような電流値に光源１０の電流を設定する。そのように電流値を増加させることによって、温度上昇時の表示輝度低下を避けることができる。なお、このような温度と光源１０の電流設定値との相関は予め光源駆動部１６の記憶部に記憶されており、光源駆動部１６は温度検出回路１５により得られた温度に基づいて光源１０の電流値を制御する。
【００２８】
［変形例］
上述した実施の形態では、光源１０の電流値を制御することにより、温度上昇による表示輝度の低下を防止するようにしたが、表示中の印加電圧の制御によっても表示輝度を変えることができる。すなわち、表示中に印加電圧を非常に短い時間間隔でオンオフさせ、そのオフ状態（点灯）とオン状態（消灯）との比率を変えることにより、表示輝度を制御することができる。この場合、オフの比率を大きくすると表示輝度が増加し、オフの比率を小さくすると表示輝度が低下する。
【００２９】
図４は印加電圧のオンオフパターンの一例を示す図であり、パターンＡが温度−１０℃〜３０℃の時のオンオフパターンで、パターンＢが温度４０℃のときのオンオフパターンである。パターンＡの場合、パルス幅ｔ１がオン時間に対応し、パルスは周期ｔ４で発生される。そのため、オフ（点灯）時間とオン（消灯）時間との比率は（ｔ４−ｔ１）／ｔ１と表される。
【００３０】
一方、パターンＢの場合には、パルス幅がｔ１で周期がｔ３（＞ｔ４）であるため、パターンＡに比べてオフ時間とオン時間との比率（ｔ３−ｔ１）／ｔ１は大きくなり表示輝度が増加する。４０℃における表示輝度の低下は上述したように約−０．３ＥＶなので、パターンＡの場合に比べて＋０．３ＥＶだけ表示輝度が増加するようにパターンＢのオンオフ時間の比率を設定すれば良い。なお、表示のちらつきや、液晶への影響を考慮して、周期ｔ３、ｔ４は２０Ｈｚ〜２００Ｈｚ程度とするのが好ましい。
【００３１】
上述したように、本実施の形態では、液晶を用いた回折光学素子であるファインダ内表示素子９による回折状態（回折方向や、回折光の光量）が変化して表示輝度が変化しても、温度に応じて光源１０の明るさやファインダ内表示素子９のオンオフ（点消灯）パターンを制御することにより、観察される表示の輝度低下を防止することができる。なお、上述した例では、光源１０の明るさを変化させる場合と、ファインダ内表示素子９のオンオフ（点消灯）パターンを制御する場合とを別々に適用したが、もちろん二つの方法を併せて適用しても良い。
【００３２】
なお、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く、例えば、カメラのファインダ内表示だけでなく、種々の表示装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施の形態を示す図であり、本発明による表示装置を一眼レフカメラのファインダ内表示に用いた場合の概略構成を示す図である。
【図２】ファインダ内表示素子９の構成を示す模式図である。
【図３】ファインダ内表示素子９の透明電極への電圧と表示との関係を示す図であり、（ａ）は印加電圧オフの状態を、（ｂ）は印加電圧オンの状態をそれぞれ示す。
【図４】印加電圧のオンオフパターンの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
９：ファインダ内表示素子              １０：光源
１３：駆動回路                        １４：温度センサ
１５：温度検出回路                    １６：光源駆動部
【図１】
2007017788.tif 000003
【図２】
2007017788.tif 000004
【図３】
2007017788.tif 000005
【図４】
2007017788.tif 000006