JP2007193178A - 表示装置およびカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】小型で低コストの表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置は、１つの光源（ＬＥＤ１２ａ）および１つの変調素子（ＬＣＯＳ１６）をプロジェクタおよびビューファインダ間で共用し、接眼光学系２１と投射光学系２２と個別に構成する。表示装置は、ＰＢＳブロック１５を回転させることにより、接眼光学系２１および投射光学系２２のいずれか一方にのみ変調光の射出面を向ける。ＰＢＳブロック１５は、変調光が入射される軸を回転軸として回転される。表示装置には、上面から右側面にかけて凹状の把持部１９（図１）が形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置およびカメラに関する。

電子ビューファインダ(EVF)機能とプロジェクタ機能とを有する電子機器が知られている（特許文献参照）。特許文献に記載の機器は、透過型液晶パネルとともに、２系統の光源（ライト、バックライト）および２系統のレンズ（投影レンズ、接眼レンズ）を有する。機器のビューファインダを使用する場合は、透過型液晶パネルを透過したバックライト光を接眼レンズを通して観察する。機器のプロジェクタを使用する場合には、透過型液晶パネルを透過したライト光を投影レンズを介してスクリーンなどへ投影させる。

特開平０６−６２２８７号公報

特許文献に記載の技術では、光源およびレンズがそれぞれ２系統必要で、装置の大型化やコスト上昇の要因となる。

本発明による表示装置は、光源からの光を変調する変調素子と、変調素子で変調された光を観察するための接眼光学系と、変調素子で変調された光を投射する投射光学系と、変調素子で変調された光を接眼光学系または投射光学系に導く光路変更部材とを備えることを特徴とする。
請求項１に記載の表示装置において、光路変更部材は、変調光の光路を折り曲げる光路折り曲げ部材で構成するのが好ましい。
請求項２に記載の表示装置において、光路変更部材は、接眼光学系および投射光学系の間に配設されるとともに、変調光の光路を直角に折り曲げることが好ましい。
請求項２または３に記載の表示装置において、光路変更部材は、偏光分離素子もしくは反射ミラーで構成されることが好ましい。
請求項４に記載の表示装置において、光路変更部材は、変調光が入射する軸を回転軸として向きを変えて光路を変更することもできる。
請求項２〜５のいずれか一項に記載の表示装置において、変調光が入射しない光学系への光を遮光する遮光部材をさらに有してもよい。
請求項２〜６のいずれか一項に記載の表示装置において、変調光を接眼光学系へ入射する場合の光源からの光の強度を、変調光を投射光学系へ入射する場合の光源からの光の強度よりも弱くすることが好ましい。
請求項２〜７のいずれか一項に記載の表示装置において、光路変更部材が変調光を接眼光学系へ向けて折り曲げる場合、光源からの照明光を拡散することが好ましい。
請求項１〜８のいずれか一項に記載の表示装置において、変調素子は液晶表示素子によって構成されることが好ましい。
本発明によるカメラは、撮像素子と、請求項１〜９のいずれか一項に記載の表示装置とを有することを特徴とする。

本発明によれば、小型で低コストの表示装置、カメラを提供できる。

以下、図面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。本発明による表示装置は、画像などを投影するプロジェクタ機能と、画像などを観察するビューファインダ機能とを備える。プロジェクタは、液晶パネルなどで構成されるライトバルブを光源で照明し、ライトバルブで生成される変調光による像を投射レンズからスクリーンなどへ向けて投影するものである。ビューファインダは、上記ライトバルブで生成される変調光による像を接眼レンズを通して観察するものである。

（第一の実施形態）
図１は、本発明の第一の実施形態による表示装置の三面図であり、図１(a)は上面図、図１(b)は側面図、図１(c)は正面図である。表示装置の正面に投射レンズ２２が配設され、表示装置の背面に接眼レンズ２１が配設される。表示装置の上面から右側面にかけて凹状の把持部１９が形成されている。表示装置の上面において背面（接眼レンズ側）および右側面寄りには、表示開始操作ボタン２３が配設される。

表示装置の右側面にはさらに、後述するプロジェクタ／ビューファインダ切替えダイヤル１７が配設される。また、表示装置の正面には、投射レンズ２２からの覗き込み防止を促す警告表示プレート２０が貼付されている。

＜ビューファインダモード＞
図２は、ビューファインダモードに切替えられた状態の表示装置の光学系を説明する図である。図２において、表示装置は、照明部１２と、ＰＮ（ポリマーネットワーク）液晶素子１３と、偏光板１４と、ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）ブロック１５と、反射型液晶素子（以下、ＬＣＯＳと呼ぶ）１６と、接眼レンズ２１と、投射レンズ（レンズ群）２２とを有する。

照明部１２は、高輝度発光ダイオード（以下、ＬＥＤと呼ぶ）１２ａおよび集光レンズ１２ｂによって構成される。ＬＥＤ１２ａは、駆動電流に応じた明るさの白色照明光を図２において上方向へ射出する。ビューファインダモード時の照明光の明るさは、接眼レンズ２１を通した観察像が眩しくならないように、プロジェクタモード時に比べて抑える（減光する）ように制御回路（不図示）により制御される。

照明光は集光レンズ１２ｂによって略平行光にされた後、ＰＮ液晶素子１３を介して偏光板１４へ入射される。ＰＮ液晶素子１３は、ビューファインダモード時に照明光を拡散状態で透過するように、制御回路（不図示）により制御される。偏光板１４は入射光を直線偏光に変換（または抽出）し、変換（または抽出）後の偏光光をＰＢＳブロック１５へ向けて射出する。

ＰＢＳブロック１５は、入射光の光軸Ａｘに対して４５度の角度をなす偏光分離部１５ａを、２つの三角プリズムで挟んだ偏光ビームスプリッタである。ＰＢＳブロック１５の光が通過しない面には、遮光部１５ｂが形成されている。

表示装置には不図示のＰＢＳブロック回転機構が備えられており、プロジェクタ／ビューファインダ切替えダイヤル１７が回転操作されると、回転操作に応じてＰＢＳブロック１５を図２の上下方向の軸（たとえば光軸Ａｘ）を回転軸として回転させる。回転機構には、ＰＢＳブロック１５の姿勢（向き）を検出する姿勢検出部材（たとえば、マイクロスイッチなど）が設けられており、ＰＢＳブロック１５の遮光部１５ｂが投射レンズ２２側に位置するまで回転されたこと（ＰＢＳブロック１５がビューファインダモード用の姿勢であること）が制御回路（不図示）へ伝えられるように構成されている。

ＰＢＳブロック１５へ入射された偏光光束（たとえばＰ偏光）は、ＰＢＳブロック１５を透過してＬＣＯＳ１６を照明する。ＬＣＯＳ１６は、制御回路（不図示）から供給される画像などを再生するための駆動信号によって駆動される。具体的には、画像の濃淡に応じた電圧が液晶層に対して画素ごとに印加され、電圧が印加された液晶層の液晶分子の配列が変わり、当該液晶層の光の透過率が画素単位で変化する。

ＬＣＯＳ１６にはカラーフィルタ（不図示）が備えられている。カラーフィルタは、たとえば、ＲＧＢ各色の色フィルタが画素位置に対応して交互に配列されたものである。これにより、液晶層を透過する透過光量を色単位で増減させ、カラー画像を得ることができる。

ＬＣＯＳ１６の液晶層を透過する光は、ＬＣＯＳ１６へ入射されると当該液晶層を上向きに進行し、ＬＣＯＳ１６の反射面で反射された後、液晶層を下向きに進行してＬＣＯＳ１６から射出され、ＰＢＳブロック１５へ再度入射される。電圧が印加された液晶層は位相板として機能するので、ＰＢＳブロック１５へ再度入射される光は、Ｓ偏光である変調光とＰ偏光である非変調光との混合光である。ＰＢＳブロック１５は、再入射された光束のうちＳ偏光成分である変調光のみを偏光分離部１５ａで反射（直角に折り曲げる）し、左方の接眼レンズ２１へ向けて射出する。これにより、観察者は、変調光が形成する光像を接眼レンズ２１を通して観察できる。

表示装置が再生する画像信号は、外部機器から表示装置へ不図示のインターフェイス回路を介して送信したり、画像データを記録した記録媒体（メモリカードなど）を介して表示装置に読み込ませることが可能である。表示装置の制御回路（不図示）は、外部機器から送信された画像信号、もしくは記録媒体から読み出した画像信号に応じてＬＣＯＳ１６の駆動信号を生成し、この駆動信号をＬＣＯＳ１６へ供給する。照明部１２の発光およびＬＣＯＳ１６の駆動は、表示開始操作ボタン２３が押下操作されると開始し、表示開始操作ボタン２３が再度押下操作されると停止するように構成される。

＜プロジェクタモード＞
図３は、プロジェクタモードに切替えられた状態の表示装置の光学系を説明する図である。プロジェクタモードでは、上述した姿勢検出部材により、ＰＢＳブロック１５の遮光部１５ｂが接眼レンズ２１側に位置するまで回転されたこと（ＰＢＳブロック１５がプロジェクタモード用の姿勢であること）が制御回路へ伝えられる。制御回路は、明るい投影像が得られるように、プロジェクタモード時の照明部１２による照明光の明るさをビューファインダモード時に比べて明るくするように制御する。また、ＰＮ液晶素子１３を非拡散状態で透過するように制御する。

照明光がＰＢＳブロック１５を透過してＬＣＯＳ１６を照明する点、およびＬＣＯＳ１６が変調光を反射してＰＢＳブロック１５へ再度入射させる点は、上述したビューファインダモード時と同様なので説明を省略する。

プロジェクタモード時のＰＢＳブロック１５は、再入射された光束のうちＳ偏光成分である変調光のみを偏光分離部１５ａで反射（直角に折り曲げる）し、右方の投射レンズ２２へ向けて射出する。投射レンズ２２は、変調光が形成する光像をスクリーンなどへ向けて投射する。これにより、観察者はスクリーン上の投影像を鑑賞できる。

以上説明した第一の実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）１つの光源（ＬＥＤ１２ａ）および１つの変調素子（ＬＣＯＳ１６）をプロジェクタおよびビューファインダ間で共用したので、小型で低コストの表示装置を提供できる。

（２）接眼光学系２１と投射光学系２２とを分けて構成したので、接眼する光学系２１から投射光が出力されることがなく、眼に安全である。また、表示装置の投射光学系２２が配設される面に警告表示プレート２０を貼ったので、投射レンズ２２からの覗き込み防止を促すことができる。

（３）ＰＢＳブロック１５を回転させることにより、接眼光学系２１および投射光学系２２のいずれか一方にのみ変調光の射出面（折り曲げ方向に対応する面）を向けるとともに、ＰＢＳブロック１５の非射出面（折り曲げ方向と反対側に対応する面）には遮光部１５ｂを配設したので、プロジェクタモード時の接眼光学系２１側への漏洩光、およびビューファインダモード時の投射光学系２２側への漏洩光（迷光）の出力を確実に防止できる。また、遮光部１５ｂは、表示装置外部からの不要光による影響（観察像の画質劣化）を抑えることにも有効である。

（４）変調光が入射される軸（上記例では鉛直方向の光軸）を回転軸としてＰＢＳブロック１５を回転させるようにしたので、照明部１２、ＰＢＳブロック１５およびＬＣＯＳ１６間の間隔を狭くすることができ、表示装置を小型に構成できる。

（５）表示装置の上面から右側面にかけて凹状の把持部１９を形成したので、観察者に表示装置を右手で把持するように促せる。さらに、表示装置を右手で把持した場合には接眼光学系側２１が観察者側へ向き、投射光学系２２が観察者の反対側を向くので、扱いやすくて安全である。

（６）ビューファインダモード時にＬＥＤ１２ａによる照明光の明るさを抑えたので、接眼レンズ２１を通して観察される像が眩しくない。

（７）ビューファインダモード時にＬＥＤ１２ａによる照明光を拡散させたので、ビューファインダモード時に観察される像の明るさを均一にすることができる。

（変形例１）
第一の実施形態では接眼光学系２１と投射光学系２２とを表示装置の反対側の面に配設したが、両光学系を必ずしも反対側の面に配設しなくてもよい。たとえば、投射光学系を表示装置の左側面に配設してもよい。この場合には、モード切替え時のＰＢＳブロック１５の回転角が１８０度から９０度に少なくなり、プロジェクタ／ビューファインダ切替えダイヤル１７の操作量を少なくすることができる。

（変形例２）
表示装置を右手で把持する例を示したが、左手で把持する構成にしてもよい。この場合には、表示装置の上面から左側面にかけて凹状の把持部を形成し、観察者に表示装置を左手で把持するように促すことができる。なお、表示開始操作ボタン２３の配設位置も左側面寄りにするとよい。

（変形例３）
照明部１２、ＰＢＳブロック１５およびＬＣＯＳ１６間の間隔が広く確保できる場合には、図２、図３において紙面に垂直な軸を回転軸としてＰＢＳブロック１５を回転させるように構成してもよい。

（変形例４）
白色のＬＥＤ光源１２ａとカラーフィルタ（不図示）を備えるＬＣＯＳ１６とを組み合わせてカラー画像を再生する例を説明したが、この代わりに、光の３原色を色順次で切替える（フィールドシーケンシャル）光源と、カラーフィルタを備えないＬＣＯＳとを組み合わせて、カラー画像を再生するように構成してもよい。

（変形例５）
ＰＢＳブロック１５を回転させて接眼レンズ２１または投射レンズ２２に変調光を射出させたが、接眼レンズ２１に射出するＰＢＳブロックと投射レンズ２２に射出するＰＢＳブロックの２つを用意し、それぞれのＰＢＳブロックを変調光の光路中に挿脱することによって、変調光の射出する方向を変更しても構わない。

（第二の実施形態）
光路折り曲げ部材として、ＰＢＳブロック１５に代えて反射ミラーを用いるように構成してもよい。
＜ビューファインダモード＞
図４は、第二の実施形態による表示装置がビューファインダモードに切替えられた状態の光学系を説明する図である。ＰＢＳブロック１５に代えて反射ミラー４２を備える点、およびＬＣＯＳ１６に代えて透過型液晶素子４１を備える点が第一の実施形態と異なるので、これら相違点を中心に説明する。

反射ミラー４２は、不図示のミラー回転機構により、図４の上下方向の軸（たとえば光軸Ａｘ）を回転軸として回転される。プロジェクタ／ビューファインダ切替えダイヤル１７が回転操作されると、回転操作に応じて反射ミラー４２による光の折り曲げ方向が接眼光学系２１の方向と投射光学系２２の方向との間を移動する。ミラー回転機構に反射ミラー４２の姿勢（光の折り曲げ方向）を検出する姿勢検出部材を設ける点は、第一の実施形態と同様である。

照明部１２から発光された照明光は、偏光板１４で直線偏光に変換（または抽出）されて透過型液晶素子４１へ入射される。透過型液晶素子４１は、制御回路（不図示）から供給される駆動信号によって駆動され、たとえば、Ｓ偏光成分である変調光を反射ミラー４２へ向けて射出する。反射ミラー４２は変調光を反射（直角に折り曲げる）し、左方の接眼レンズ２１へ向けて導く。これにより、観察者は、変調光が形成する光像を接眼レンズ２１を通して観察できる。

＜プロジェクタモード＞
図５は、プロジェクタモードに切替えられた状態の表示装置の光学系を説明する図である。照明部１２から発光された照明光は、偏光板１４で直線偏光に変換（または抽出）されて透過型液晶素子４１へ入射される。透過型液晶素子４１は、制御回路（不図示）から供給される駆動信号によって駆動され、たとえば、Ｓ偏光成分である変調光を反射ミラー４２へ向けて射出する。反射ミラー４２は変調光を反射（直角に折り曲げる）し、右方の投射レンズ２２へ向けて導く。これにより、観察者はスクリーン上の投影像を鑑賞できる。

以上説明した第二の実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）反射型液晶素子１６の代わりに透過型液晶素子４１を用いても、１つの光源（ＬＥＤ１２ａ）および１つの変調素子（透過型液晶素子４１）をプロジェクタおよびビューファインダ間で共用できるため、小型で低コストの表示装置を提供できる。

（２）反射ミラー４２を回転させることにより、接眼光学系２１および投射光学系２２のいずれか一方にのみ折り曲げた変調光を導くことができる。また、折り曲げ方向と逆方向への漏洩光（迷光）の出力を確実に防止でき、表示装置外部からの不要光による影響（観察像の画質劣化）を抑えることにも有効である。

（３）変調光が入射される軸（上記例では鉛直方向の軸）を回転軸として反射ミラー４２を回転させるようにしたので、透過型液晶素子４１および反射ミラー４２間の間隔を狭くすることができ、表示装置を小型に構成できる。

光路変更部材の構成例としてＰＢＳブロック１５や反射ミラー４２を例示したが、ワイヤーグリッドによって光路変更部材を構成してもよい。

上述した各実施形態、変形例の表示装置は、電子カメラやビデオカメラなどの電子機器に搭載することもできる。

以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。

本発明の第一の実施形態による表示装置の三面図であり、図１(a)は上面図、図１(b)は側面図、図１(c)は正面図である。 ビューファインダモードに切替えられた状態の表示装置の光学系を説明する図である。 プロジェクタモードに切替えられた状態の表示装置の光学系を説明する図である。 ビューファインダモードに切替えられた状態の第二の実施形態による表示装置の光学系を説明する図である。 プロジェクタモードに切替えられた状態の第二の実施形態による表示装置の光学系を説明する図である。

符号の説明

１２…照明部
１５…ＰＢＳブロック
１６…ＬＣＯＳ
２１…接眼レンズ
２２…投射レンズ
４１…透過型液晶素子
４２…反射ミラー

Claims (10)

1. 光源からの光を変調する変調素子と、
   前記変調素子で変調された光を観察するための接眼光学系と、
   前記変調素子で変調された光を投射する投射光学系と、
   前記変調素子で変調された光を前記接眼光学系または前記投射光学系に導く光路変更部材とを備える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、
   前記光路変更部材は、前記変調光の光路を折り曲げる光路折り曲げ部材で構成されることを特徴とする表示装置。
3. 請求項２に記載の表示装置において、
   前記光路変更部材は、前記接眼光学系および前記投射光学系の間に配設されるとともに、前記変調光の光路を直角に折り曲げることを特徴とする表示装置。
4. 請求項２または３に記載の表示装置において、
   前記光路変更部材は、偏光分離素子もしくは反射ミラーで構成されることを特徴とする表示装置。
5. 請求項４に記載の表示装置において、
   前記光路変更部材は、前記変調光が入射する軸を回転軸として向きを変えて光路を変更することを特徴とする表示装置。
6. 請求項２〜５のいずれか一項に記載の表示装置において、
   前記光路変更部材は、前記変調光が入射しない光学系への光を遮光する遮光部材を有することを特徴とする表示装置。
7. 請求項２〜６のいずれか一項に記載の表示装置において、
   前記変調光を前記接眼光学系へ入射する場合の光源からの光の強度を、前記変調光を前記投射光学系へ入射する場合の光源からの光の強度よりも弱くすることを特徴とする表示装置。
8. 請求項２〜７のいずれか一項に記載の表示装置において、
   前記光路変更部材が前記変調光を前記接眼光学系へ向けて折り曲げる場合、前記光源からの照明光を拡散す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において、
   前記変調素子は液晶表示素子によって構成されることを特徴とする表示装置。
10. 撮像素子と、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の表示装置とを有することを特徴とするカメラ。

Images