JP2007047769A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被写体像に標識を重ねて表示する表示装置において、表示光の測光への影響を低減することができる表示装置の提供。
【解決手段】撮影装置のファインダ視野内の被写体像に標識を重ねて表示する表示装置において、照明光を出射する照明部１０からの照明光が入射され、入射された照明光を標識の表示光としてファインダ視野内に導く回折光学素子９と、ファインダ内で被写体光を受光して被写体情報を検出する測光センサ１１ａに、表示光が入射するのを阻止するフィルタ部１１ｂとを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

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ファインダ内表示を行う表示装置、およびその表示装置が設けられたカメラに関する。

ファインダ視野内に被写体像と重畳してＡＦエリアなどをスーパーインポーズ表示する装置は、一眼レフレックスタイプのデジタルカメラや銀塩フィルムを用いるカメラでこれまで広く採用されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載されている表示装置では、ＬＥＤによる照明光をピントグラスに形成された微少なプリズムに投光し、そのプリズムにより照明光を接眼レンズへと導いて表示を行うようにしている。

特開平６−１３０４８１号公報

しかしながら、この表示光が光軸外の近傍に設けられた測光部に入射し、測光に影響を与えてしまうという問題があった。このような影響は、高分子分散型液晶表示素子や回折格子型の液晶表示素子を用いた表示装置の場合でも発生し、特に、表示光が明るく被写体像が暗い場合にはその影響が顕著に現れる。

請求項１の発明は、撮影装置のファインダ視野内の被写体像に標識を重ねて表示する表示装置に適用され、照明光を出射する照明部からの照明光が入射され、入射された照明光を標識の表示光としてファインダ視野内に導く表示部材と、ファインダ内で被写体光を受光して被写体情報を検出する検出部に、表示光が入射するのを阻止する阻止手段とを備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の表示装置において、照明光は略単色であり、阻止手段を、照明光の波長域を有する表示光を透過させない波長選択素子としたものである。 請求項３の発明は、請求項１に記載の表示装置において、照明光を特定の偏光とする偏光板をさらに備えたものである。
請求項４の発明は、請求項３に記載の表示装置において、阻止手段を、偏光板を介した光と同一偏光方向の光を透過させない偏光素子としたものである。
請求項５の発明は、請求項１に記載の表示装置において、表示部材を、照明光に含まれる特定波長域の偏光光を表示光として回折する回折光学素子とし、阻止手段で、特定波長域の偏光光が検出部に入射するのを阻止するようにしたものである。
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の表示装置において、検出部の検出中に亘って照明光が連続的に出射されるようにしたものである。
請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示装置において、表示部材をホログラフィック光学素子としたものである。
請求項８の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示装置において、表示部材をプリズムとしたものである。
請求項９の発明によるカメラは、請求項１〜８のいずれか一項に記載の表示装置と、被写体情報として被写体輝度を検出する検出部とを備え、阻止手段は、検出部に表示光が入射するのを阻止することを特徴とする。

本発明によれば、被写体光を受光して被写体情報を検出する検出部に表示光が入射するのを阻止するようにしたので、表示光の影響を受けることなく被写体情報を検出することができる。

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適用した場合の概略構成を示す。カメラボディ１には、撮影レンズ２を備えるレンズ鏡筒が交換可能に装着されている。図１では、画像記録媒体として銀塩フィルム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。

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、被写体光はクイックリターンミラー５で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。

また、ファインダスクリーン６の上部には、回折光学素子９が隣接して配置されている。照明部１０から出射された照明光は、回折光学素子９の側面から素子内に入射する。後述するように、回折光学素子９はホログラフィック液晶を用いた表示部材であり、素子内には屈折率型回折格子の機能を有する表示部が設けられている。回折光学素子９に入射した照明光は表示部によりペンタプリズム７方向へ回折され、接眼レンズ８へと導かれる。その結果、回折光による標識が被写体像に重ねて表示されることになる。回折光によって表示される標識としては、ＡＦエリアなどの撮影情報や電池残量等のカメラ情報に関するマーク、図形、記号、数字などがある。

１３は、回折光学素子９の回折機能をオンオフするための駆動回路である。ファインダ内のペンタプリズム７の後方であって接眼レンズ８の上方のファインダスクリーン面と略共役な位置には、ファインダスクリーン６の面を睨むように測光部１１が設けられている。測光部１１は被写体情報である被写体輝度を検出するものであり、測光センサ１１ａと測光センサ１１ａの前面に配設されたフィルタ部１１ｂとを備えている。測光センサ１１ａはファインダ視野内に設定された複数の分割測光領域に対応する複数の受光素子を備えており、ファインダスクリーン６に結像された被写体像の各位置の測光が行われる。その測光結果は、カメラの露出や絞りの決定に利用される。カラーフィルタを前面に有し、測色も行うようにした２次元エリアセンサを測光センサ１１ａとして用いる場合もある。

測光部１１には被写体光だけでなく回折光学素子９で回折された光の一部も入射する。そのため、測光センサ１１ａの前面に配設されたフィルタ部１１ｂにより、表示用の回折光が測光センサ１１ａに入射するのを阻止するようにしている。このフィルタ部材１１ｂの配設位置は、図１に示すように測光センサ１１ａの前面でも良いし、測光センサ１１ａの内部の受光素子前面に配設されていても良い。フィルタ部１１ｂの機能については後述する。

図２は、回折光学素子９および照明部１０の構成を模式的に示す図である。まず、回折光学素子９について説明する。回折光学素子９は一対のガラス基板２０，２１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、表示部の表示形態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。

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。

一方、表示部２４Ｂは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。

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。

透明電極２２，２３に電圧が印加されていない状態では、照明部１０から出射される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。その結果、回折光２７が回折光学素子９から図示上方へと出射される。

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。

照明部１０は、光源用ＬＥＤ１０１，ライトガイド１０２，拡散板１０３および偏光板１０４を備えている。光源用ＬＥＤ１０１は、例えば波長λ＝６３０ｎｍを中心とする半値幅１５ｎｍの略単色光であり、出射された光束はライトガイド１０２に入射する。ライトガイド１０２は透明なプラスチック材料で製作されており、下端の斜面には蒸着された反射面１０２ａが形成され、その近傍に光束出射面１０２ｂが形成されている。ライトガイド１０２に入射した照明光はライトガイド１０２の内部を進行し、反射面１０２ａで反射されて光束出射面１０２ｂから出射される。

ライトガイド１０２の光束出射面１０２ｂから出射された照明光は、拡散板１０３に入射する。拡散板１０３は回折光学素子９の長手方向（図面の表裏方向）にのみ拡散効果を持つ一次元拡散板であり、これにより照明光が回折光学素子９の全域に行き渡るように拡げられる。偏光板１０４は、偏光方向が回折光学素子９の基板厚さ方向に一致するＰ偏光のみを透過させ、それ以外の偏光光は吸収する。すなわち、回折光学素子９には、光源用ＬＥＤ１０１で発生された照明光の内のＰ偏光のみが入射する。

回折光学素子９内に形成された表示部２４ＢはＰ偏光のみを回折し、他の偏光に対しては散乱させるだけで回折格子として作用しない。そのため、偏光板１０４によりＰ偏光以外の偏光を吸収することで表示部２４Ｂにおける散乱成分を減らすことができ、表示のコントラスト向上を図ることができる。回折光学素子９から出射される回折光はＰ偏光となっており、その波長は光源がＬＥＤであることから狭帯域である。例えば、波長６３０ｎｍの光源用ＬＥＤ１０１を使用した場合、表示光は６１０ｎｍから６５０ｎｍの波長を持つＰ偏光の光とみなすことができる。

その結果、測光部１１に達する光束には、表示の背景光である被写体光に加えてＰ偏光の表示光が含まれている。図３は、測光部１１に達する光束のスペクトル分布を示す図であり、（ａ）はＰ偏光成分を示し、（ｂ）はＳ偏光成分を示している。図３（ａ），（ｂ）の中心付近に大きく現れている分布曲線は被写体光によるもので、図３（ａ）の長波長域にピークを有する分布曲線は回折光学素子９により回折された表示光束を表している。上述したように表示光束はＰ偏光成分のみを有しているので、Ｓ偏光成分を示す図３（ｂ）には現れていない。また、上述したように、表示光は光源用ＬＥＤ１０１の照明光が回折されたものであるから、その波長域はＬＥＤ発光波長（６１０ｎｍ＜λ＜６５０ｎｍ）の範囲内に入っている。

本実施の形態では、測光センサ１１ａの前面にフィルタ部１１ｂを配設して、波長域６１０ｎｍ〜６５０ｎｍのＰ偏光の光が測光センサ１１ａに入射するのを阻止するようにした。なお、この時、表示光以外の光についても、同様の波長域のＰ偏光成分が阻止される。その結果、測光センサ１１ａは表示光の影響を受けることなく測光を行うことができる。このように特定波長域のＰ偏光を除去するフィルタ部１１ｂとして用いられる機能部材としては、特定波長域のＰ偏光を回折するホログラフィックフィルタや、薄膜多層膜を形成して得られる波長選択性のＰＢＳを用いても良い。いずれの場合も、フィルタ部１１ｂの偏光素子としての機能は、偏光方向が表示光の偏光方向に対して垂直なＳ偏光のみを透過するようになっている。

なお、上述した実施の形態では照明部１０に偏光板１０４を設けて、回折光学素子９に入射する照明光をＰ偏光のみとしたが、本来、表示部２４Ｂで回折される光はＰ偏光だけであるので、偏光板１０４は必ずしも必要としない。

［変形例］
本発明は、上述したような回折格子タイプの表示装置だけではなく、ＬＥＤ投射方式の表示装置にも同様に適用することができる。従来、ＬＥＤ投射方式の表示装置では、表示光の測光への影響を避けるために、測光機能が動作していないタイミングにおいて瞬時点灯表示するようなことが行われている。しかし、ＡＦエリアマークなどのファインダ内の標識は常時点灯しているのが望ましく、本発明を適用することによりＬＥＤ投射方式の表示装置においても常時点灯が可能となる。

図４はＬＥＤ投射方式の場合の概略構成を示す図であり、図１と同一の構成要素には同一の符号を付した。ファインダスクリーン６上には表示用のマイクロプリズム６０が複数形成されている。照明部１０はペンタプリズム７の上方に設けられており、照明光はペンタプリズム７を透過してマイクロプリズムに投射される。照明部１０には、光源用ＬＥＤ１０１，コリメートレンズ１０５および偏光板１０４が設けられている。なお、図４では照明部１０を一つしか示さなかったが、照明部１０は標識の数に応じて複数設けられている。その場合、各照明部１０に設けられている偏光板１０４の偏光方向は全て同じ方向とされ、各偏光板１０４からはＰ偏光が出射される。

照明部１０から出射されたＰ偏光の照明光はマイクロプリズム６０に投射され、マイクロプリズム６０の斜面によりペンタプリズム７の方向に反射される。複数のマイクロプリズム６０で反射された光すなわち表示光は、ペンタプリズム７および接眼レンズ８を介して標識として観察される。

ところで、照明部１０から投射される照明光は完全にコリメートされているわけではないため、光軸外の近傍にファインダスクリーン６を睨むように配設された測光部１１にも表示光が到達する。しかしながら、測光センサ１１ａの前面に配されたフィルタ部材１１ｂは波長選択型の偏光部材であって、その偏光方向は表示光の偏光方向に対して垂直となっているので、表示光の多くがフィルタ部材１１ｂによって遮断される。その結果、表示光の影響をほとんど受けることなく測光を行うことができる。

図４に示したマイクロプリズム６０の稜面（反射面）の向きはおおむね図示左方向ヘのゆるい斜面であるが、複数のマイクロプリズム６０は表示形状に対応するように、紙面の表裏方向にも配設されている。そして、それぞれで反射される光束を視野方向に返すようにマイクロプリズム６０の面方向が設定されている。そのため、各マイクロプリズム６０の反射面は紙面の表裏方向に微妙な角度が与えられており、そのような反射面に偏光方向が紙面表裏方向になっている照明光を入射させると、偏光面は微小ではあるけれども回転する。

この回転角に応じた量が測光部１０に設けられたフィルタ部１１ｂの阻止機能を越えることにより、フィルタ部１１ｂに入射した表示光の一部がフィルタ部１１ｂを透過して測光センサ１１ａに入射することになる。実際には、測光部１１へ入射するこうした外乱光（表示光）の９割程度が取り除ければ実用上問題がないことから、先に述べたように各偏光板１０４の偏光方向を紙面表裏方向ないしは左右方向とすれば、まったく問題なく作用することになる。

以上説明したように、本実施の形態による表示装置が奏する作用効果をまとめると次のようになる。
（１）フィルタ部１１ｂを設けて、回折光学素子９で回折された表示光が測光センサ１１ａに入射するのを阻止しているので、表示光の影響を受けることなく正確な測光を行うことができる。例えば、照明光が略単色の場合、フィルタ部１１ｂに照明光の波長域の光を透過させない波長選択素子を用いれば良い。また、照明光を特定の偏光とする偏光板１０４を設けても良い。もちろん、照明光が表示光としてではなく測光部１１に入射した場合であっても、フィルタ部１１ｂによって測光センサ１１ａに入射するのを阻止される。
（２）さらに、照明光を特定の偏光とする偏光板１０４を設けて、偏光板１０４を介した光と同一偏光方向の光を透過させないフィルタ部１１ｂを測光部１１に設けるようにしても良い。表示光としてファインダ視野内に導かれた照明光が測光部１１に入射した場合であっても、照明光はフィルタ部１１ｂにより阻止され、測光センサ１１ａに入射することがない。
（３）また、照明光に含まれる特定波長域の偏光光を表示光として回折し、特定波長域の偏光光を阻止するフィルタ部１１ｂを阻止手段として設けても良い。表示光が測光部１１に入射してもフィルタ部１１ｂによって阻止されるので、表示光の影響を除去することができる。なお、表示光をファインダ視野内に導くのに、ホログラフィック光学素子を用いても良いし、プリズムを用いても良い。
（４）照明光はフィルタ部１１ｂにより阻止されるので、照明光を連続的に出射することで、連続的な表示が可能となる。

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。

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適用した場合の概略構成を示す図である。 回折光学素子９および照明部１０の構成を示す模式図である。 測光部１１に達する光束のスペクトル分布を示す図であり、（ａ）はＰ偏光成分を示し、（ｂ）はＳ偏光成分を示している。 本発明をＬＥＤ投射方式の表示装置に適用した場合の概略構成を示す図である。

符号の説明

６：ファインダスクリーン ７：ペンタプリズム
８：接眼レンズ ９：回折光学素子
１０：照明部 １１：測光部
１１ａ：測光センサ １１ｂ：フィルタ部
１０１：光源用ＬＥＤ １０２：ライトガイド
１０３：拡散板 １０４：偏光板

Claims (9)

1. 撮影装置のファインダ視野内の被写体像に標識を重ねて表示する表示装置において、
   照明光を出射する照明部からの照明光が入射され、入射された照明光を前記標識の表示光としてファインダ視野内に導く表示部材と、
   ファインダ内で被写体光を受光して被写体情報を検出する検出部に、前記表示光が入射するのを阻止する阻止手段とを備えたことを特徴とする表示装置。
2. 請求項１に記載の表示装置において、
   前記照明光は略単色であり、
   前記阻止手段は、前記照明光の波長域を有する表示光を透過させない波長選択素子であることを特徴とする表示装置。
3. 請求項１に記載の表示装置において、
   前記照明光を特定の偏光とする偏光板をさらに備えることを特徴とする表示装置。
4. 請求項３に記載の表示装置において、
   前記阻止手段は、前記偏光板を介した光と同一偏光方向の光を透過させない偏光素子であることを特徴とする表示装置。
5. 請求項１に記載の表示装置において、
   前記表示部材は、前記照明光に含まれる特定波長域の偏光光を前記表示光として回折する回折光学素子であり、
   前記阻止手段は、前記特定波長域の偏光光が前記検出部に入射するのを阻止することを特徴とする表示装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の表示装置において、
   前記検出部の検出中に亘って前記照明光が連続的に出射されることを特徴とする表示装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示装置において、
   前記表示部材が、ホログラフィック光学素子であることを特徴とする表示装置。
8. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示装置において、
   前記表示部材が、プリズムであることを特徴とする表示装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の表示装置と、
   前記被写体情報として被写体輝度を検出する前記検出部とを備え、
   前記阻止手段は、前記検出部に前記表示光が入射するのを阻止することを特徴とするカメラ。

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