JP4349067B2 - 撮像装置とこれを有するカメラ - Google Patents

Description

本発明は、物体像を観察しながら物体像を受光素子により撮像し、また撮像した像を表示装置を用いて表示し、物体像と共に観察可能にする撮像装置とこれを有するカメラに関する。

従来、観察光学系の物体像を受光し撮像する撮像装置を有し、観察光学系の光路内に撮像した電子像を表示して観察光学系の物体像と共に観察することができる表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−１７４３６７号公報

しかしながら、上記開示例では、観察光学系の光路中に設けられる光路分離手段は、ハーフミラーが用いられているため、観察者の眼に到達する物体像からの光量が減衰し、物体像が暗くなってしまうという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みて行われたものであり、物体像（観察像）がほとんどない光学系を有する撮像装置とこれを有するカメラを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、入射光束の特定の波長を反射し、その他の波長を透過する第１の波長選択集光手段および第２の波長選択集光手段とを有し、前記第２の波長選択集光手段は、前記第１の波長選択集光手段の近傍に配置され、前記第１の波長選択集光手段の焦点位置に配置された撮像手段と、前記第２の波長選択集光手段の焦点位置に配置された画像表示手段とを有し、前記撮像手段と前記画像表示手段が、前記第１の波長選択集光手段に入射する入射光束の光軸に対して対向する位置に配置されていることを特徴とする撮像装置を提供する。

また、本発明にかかる撮像装置では、前記第１の波長選択集光手段に入射する入射光束の光軸に略垂直に配置された平行平面部材からなる光伝達部材を有し、前記第１の波長選択集光手段および前記第２の波長選択集光手段は、前記光伝達部材に配置され、前記撮像手段は、前記光伝達部材の前記入射光束が入射する面以外の面の近傍に配置され、前記画像表示手段は、前記第１の波長選択集光手段に入射する入射光束の光軸に対して前記撮像手段と対向する前記光伝達部材の面の近傍に配置されていることが好ましい。

また、本発明にかかる撮像装置は、前記第１の波長選択集光手段と前記第２の波長選択集光手段は、ホログラムによって一体的に形成され、前記画像表示手段は、前記ホログラムの１次回折光の集光位置に配置され、前記撮像手段は、前記ホログラムの−１次回折光の集光位置に配置されていることが好ましい。

また、本発明は、入射光束の光軸にほほ垂直に配置された平行平面板からなる第１の光伝達部材と、前記第１の光伝達部材の入出射面以外の面の近傍に配置された撮像手段と、前記第１の光伝達部材に入射した前記入射光束の特定偏光の光を透過する第１の偏光分離手段と、前記第１の光伝達部材の出射面近傍に設けられるとともに、前記第１の偏光分離を透過した光の偏光方向を変える第１の波長位相板と、前記第１の波長位相板で偏光方向を変えられた光のうち特定波長の光を反射し、前記第１の波長位相板と前記第１の偏光分離手段を介して前記撮像手段に集光する第１の波長選択集光手段と、前記第１の光伝達部材の出射面側に略平行に配置された入射面を有する平行平面板からなる第２の光伝達部材と、前記第２の光伝達部材の入出射面以外の面の近傍に配置された画像表示手段と、特定の偏光方向の光を反射する特性を備え、前記画像表示手段から前記第２の光伝達部材に入射した光束を前記第２の光伝達部材の入射面側に反射する第２の偏光分離手段と、前記第２の光伝達部材の入射面近傍に設けられると共に、前記第２の偏光分離手段で反射された光の偏光方向を変える第２の波長位相板と、前記第２の波長位相板で偏光方向を変えられた光のうち特定波長の光を反射し、前記第２の波長位相板と前記第２の偏光分離手段を介して前記第２の光伝達部材の出射面側に出射する第２の波長選択集光手段とを備えたことを特徴とする撮像装置を提供する。

また、本発明にかかる撮像装置では、前記第１および第２の偏光分離手段、前記第１および第２の波長位相板、前記偏光変換手段、前記第１および第２の波長選択集光手段、前記撮像手段、および前記画像表示手段は、前記入射光束の光軸に略垂直な平行平板部材からなる光伝達部材に一体的に形成されていることが好ましい。

また、本発明にかかる撮像装置では、前記画像表示手段は、液晶表示装置または走査型表示装置からなることが好ましい。

また、本発明にかかる撮像装置では、前記第１の波長選択集光手段および前記第２の波長選択集光手段は、波長選択性薄膜を形成した曲面状の光学部材、または体積型ホログラムでそれぞれ形成されていることが好ましい。

また、本発明は、前記撮像装置を、ファインダ光学系の近傍に設けたことを特徴とするカメラを提供する。
また、本発明は、撮像レンズを介して入射される入射光束の特定の波長を選択的に反射し、その他の波長を透過する波長選択手段と、前記波長選択手段で反射された光束を受光して撮像する撮像手段とを具備する撮像装置と、前記撮影レンズからの光束が導かれるファインダ光学系とを有し、前記撮像装置を、前記ファインダ光学系の近傍に設けたことを特徴とするカメラを提供する。
また、本発明のカメラは、前記入射光束の光軸に略垂直に配置された平行平面部材からなる光伝達部材を有し、前記波長選択集光手段は、前記光伝達部材に配置され、前記撮像表示手段は、前記光伝達部材の前記入射光束が入射する面以外の面の近傍に配置されていることが好ましい。
また、本発明のカメラは、前記波長選択集光手段は、波長選択性薄膜が形成された曲面状の光学部材または体積型ホログラムで形成され、前記撮像手段に焦点位置を有することが好ましい。

本発明によれば、物体像（観察像）の光量減衰がほとんどない光学系を有する撮像装置とこれを有するカメラを提供することができる。

以下、本発明にかかる実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態にかかる撮像装置の概略構成図を示し、図２は、第１実施の形態における波長選択集光手段の分光特性を示す図である。

図１において、撮像装置１は、物体からの入射光束（以後、背景光束とも記す）の光軸ＩＰに略垂直な一対の平面３ａ、３ｂと平面３ａ、３ｂに略垂直な平面３ｃとを有する平行平面部材からなる光伝達部材３を有している。光伝達部材３には、図２に示すような入射光束の特定の波長（例えば、青色λＢ，緑色λＧ、赤色λＲ）を選択的に反射し、その他の波長を透過する分光特性を有し、反射した特定の波長の光束を平面３ｃの近傍に設けられた撮像素子５に集光する波長選択集光手段７が光軸ＩＰに傾けて配置されている。また、撮像素子５には不図示の制御装置、画像メモリ等が接続されている。

図１中の右側にある不図示の物体からの入射光束は、光軸ＩＰに沿って光伝達部材３の入射面３ａ側から入射し、光軸ＩＰに傾けて設けられている波長選択集光手段７によって入射光束中の特定の波長（λＢ、λＧ、λＲ）のみを反射して、撮像素子５に集光する。特定の波長以外の光束は、波長選択集光手段７を透過して、光伝達部材３の出射面３ｂ側から出射してアイポイントＥＰに位置する観察者の眼によって物体像が観察される。

図２に示すように、波長選択集光手段７は、波長（λＢ、λＧ、λＲ）それぞれに対応する狭い波長帯域で急峻な反射特性を有し、これらの波長の光束をほとんど反射し、これ以外の波長の光束はほとんど全てを透過する特性を有する波長選択薄膜が形成された凹面形状の光学部材（例えば凹面鏡）であり、その焦点位置が光伝達部材３の平面３ｃの近傍に配置された撮像素子上に位置するように形成されている。

波長選択集光手段７は狭い波長帯域の特定の波長のみを反射し、その他の波長を全て透過するため、アイポイントＥＰで観察する観察者の眼には、背景光束の光量や色の変化を少しも感じさせることがない。

波長選択集光手段７で反射され撮像素子５で撮像された画像は、青色（λＢ）、緑色(λＧ)、赤色（λＲ）の三色の波長成分を含んでいるので、フルカラーの画像を得ることができる。このため、撮像された画像を不図示の画像メモリに保存し、例えば印刷を行うことによって写真として見ることが可能となる。

このように、本第１実施の形態では、観察する物体像に関して見た目では全く影響がないようにし、フルカラーの画像を撮像できる撮像装置を構成することが可能となる。例えば、メガネタイプの撮像装置（カメラ）やヘッドマウンティング撮像装置等が応用例として上げられる。

（第２実施の形態）
次に、本発明の第２実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

図３は、本発明の第２実施の形態にかかる撮像装置の概略構成図である。本実施の形態では、第１実施の形態に画像表示手段と、画像表示手段に表示された表示像をアイポイントに投影する集光性を有する第２の波長選択集光手段を設けている。第１実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。

図３において、図３中の右側にある不図示の物体からの入射光束（以後、背景光束とも記す）は、光軸ＩＰに沿って光伝達部材３の入射面３ａ側から入射し、光軸ＩＰに傾けて設けられ、入射光束中の特定の波長（青色λＢ、緑色λＧ、赤色λＲ）のみを反射して、撮像素子５に集光する凹面形状（例えば、凹面鏡）の第１の波長選択集光手段７が配置されている。

また、光伝達部材３の撮像素子５を配置した平面３ｃに対向する平面３ｄに画像表示手段９を配置し、画像表示手段９に焦点位置を有する凹面形状（例えば、凹面鏡）の第２の波長選択集光手段１１をその凸面側が第１の波長選択集光手段７の凸面側と向かい合うように配置されている。このようにして、画像表示手段９を有する撮像装置１０１が構成されている。

背景光束の特定の波長以外の光束は、第１の波長選択集光手段７および第２の波長選択集光手段１１を透過して、光伝達部材３の出射面３ｂ側から出射してアイポイントＥＰに位置する観察者の眼によって物体像が観察される。第２の波長選択集光手段１１の分光特性は、図２に示す第１の波長選択集光手段７と略等しい特性を有している。

画像表示手段９からの特定の波長（λＢ、λＧ、λＲ）の光束は、第２の波長選択集光手段１１で反射されてアイポイントＥＰ側に向かい、画像表示手段９に表示された表示像が観察者に観察される。この結果、図中右側にある不図示の物体からの入射光束と、画像表示装置９に表示された表示像とが重畳されてアイポイントＥＰで観察可能となる。

不図示の物体からの入射光束は、光軸ＩＰに沿って光伝達部材３の入射面３ａ側から入射し、光軸ＩＰに傾けて設けられている第１の波長選択集光手段７によって入射光束中の特定の波長（λＢ、λＧ、λＲ）のみを反射して、撮像素子５に集光する。特定の波長以外の光束は、第１の波長選択集光手段７を透過して、さらに第２の波長選択集光手段１１も透過して、光伝達部材３の出射面３ｂ側から出射してアイポイントＥＰに位置する観察者の眼によって物体像が観察される。

第１の波長選択集光手段７と第２の波長選択集光手段１１の分光特性は、図２に示すように青色（λＢ）、緑色（λＧ）、赤色（λＲ）に対応する狭い波長帯域で急峻な反射特性を有し、これらの波長の光束をほとんど反射し、これ以外の波長の光束はほとんど全てを透過する特性を有する波長選択薄膜が形成された凹面形状の光学部材（例えば凹面鏡）である。第１の波長選択集光手段７の焦点位置が光伝達部材３の平面３ｃの近傍に配置された撮像素子になるように形成されており、第２の波長選択集光手段１１の焦点位置が光伝達部材３の平面３ｄに配置された画像表示手段９になるように形成されている。

上述のように、第１の波長選択集光手段７および第２の波長選択集光手段１１は狭い波長帯域の特定の波長（λＢ、λＧ、λＲ）のみを反射し、その他の波長を全て透過するため、アイポイントＥＰの位置で観察する観察者の目には、背景光束の光量や色の変化を少しも感じさせることがない。

第１の波長選択集光手段７で反射され撮像素子５で撮像された画像は、青色（λＢ）、緑色(λＧ)、赤色（λＲ）の三色の波長成分を含んでいるので、フルカラーの画像を得ることができる。このフルカラーの画像を、不図示の制御装置等を介して適宜加工処理するなどして画像表示手段９に表示させ、第２の波長選択集光手段１１で反射させてアイポイントＥＰで観察可能にすることによって、画像表示手段９の表示像と、背景光束による物体像とを重畳させて観察することが可能となる。また、その他の制御情報等を画像表示手段９に表示させることによって、背景の物体像に制御情報等を重畳させてアイポイントＥＰで観察可能にすることができる。さらに撮像された画像を不図示の画像メモリに保存し、例えば印刷処理を行うことによって写真として見ることが可能となる。

このように、本第２実施の形態では、背景光束の物体像には見た目では全く影響がないようにし、フルカラーの画像を撮像できるとともに、撮像された画像や制御情報等を画像表示手段に表示させアイポイントで重畳させて観察可能な撮像装置を提供することが可能となる。例えば、メガネタイプの画像表示手段を有する撮像装置（カメラ）やヘッドマウンティング画像表示装置を有する撮像装置等が応用例として上げられる。

（第３実施の形態）
次に、本発明の第３実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

図４は、本発明の第３実施の形態にかかる撮像装置の概略構成図である。本実施の形態では、第２実施の形態の第１および第２の波長選択集光手段を体積型ホログラム素子に変更している。第２実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。

図４において、図４中の右側にある不図示の物体からの入射光束（以後、背景光束とも記す）は、光軸ＩＰに沿って光伝達部材３の入射面３ａ側から入射し、光軸ＩＰに傾けて設けられ、入射光束中の特定の波長（青色λＢ、緑色λＧ、赤色λＲ）のみを反射して、撮像素子５に集光する第１の体積型ホログラム１７が配置されている。

また、光伝達部材３の撮像素子５を配置した平面３ｃに対向する平面３ｄに画像表示手段９を配置し、画像表示手段９に焦点位置を有する第２の体積型ホログラム２１（分光特性は第１の体積型ホログラムと略同様）が両者を背中合わせに配置されている。このようにして、画像表示手段９を有する撮像装置２０１が構成されている。なお、光軸ＩＰに対する体積型ホログラム１７、２１の傾け角度は、体積型ホログラム１７、２１の設計により適宜変更が可能である。

背景光束中の特定の波長以外の光束は、第１の体積型ホログラム１７および第２の体積型ホログラム２１を透過して、光伝達部材３の出射面３ｂ側から出射してアイポイントＥＰに位置する観察者の眼によって物体像が観察される。

画像表示手段９からの特定の波長（λＢ、λＧ、λＲ）の光束は、第２の体積型ホログラム２１で反射されてアイポイントＥＰ側に向かい、画像表示手段９に表示された表示像が観察者に観察される。この結果、図中右側にある不図示の物体からの入射光束と、画像表示装置９に表示された表示像とが重畳されてアイポイントＥＰで観察可能となる。

第１および第２の体積型ホログラム２１の分光特性は、図２に示す特性を有している。また、体積型ホログラム１７，２１は、回折効率が高く利用できる光のほとんどが一次回折光となるから、同じ体積型ホログラムを背中合わせに二枚使用すれば、効率的にもミラーと変わらない特性が得られる。さらに、二枚の体積型ホログラム１７，２１を２つの台形プリズム（例えば、３０度の角度を有する）に貼り付け、体積型ホログラム側を接合すれば、ミラーを用いた場合より薄型の撮像装置２０１を構成することができる。

その他の作用、効果は第２実施の形態と同様であり説明を省略する。

（第４実施の形態）
次に、本発明の第４実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

図５は、本発明の第４実施の形態にかかる撮像装置の概略構成図である。本実施の形態では、第２または第３実施の形態の第１および第２の波長選択集光手段を一枚の薄いホログラム素子に変更している。第２または第３実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。

図５において、図５中の右側にある不図示の物体からの入射光束（以後、背景光束とも記す）は、光軸ＩＰに沿って光伝達部材３の入射面３ａ側から入射し、光軸ＩＰに傾けて設けられ、入射光束中の特定の波長（青色λＢ、緑色λＧ、赤色λＲ）のみを回折して、−１次回折光を撮像素子５に集光する。

また、光伝達部材３の撮像素子５を配置した平面３ｃに対向する平面３ｄに画像表示手段９を配置し、画像表示手段９に＋１次回折光の焦点位置を有するホログラム２５が、光軸ＩＰに略４５度傾けて配置されている。このようにして、画像表示装置９を有する撮像装置３０１が構成されている。

背景光束中の特定の波長以外の光束は、ホログラム２５を透過して、光伝達部材３の出射面３ｂ側から出射してアイポイントＥＰに位置する観察者の眼によって物体像が観察される。ホログラム２５の分光特性は、図２に示す特性を有している。

画像表示手段９からの特定の波長（λＢ、λＧ、λＲ）の光束は、ホログラム２５で反射されてアイポイントＥＰ側に向かい、画像表示手段９に表示された表示像が観察者に観察される。この結果、図中右側にある不図示の物体からの入射光束と、画像表示装置９に表示された表示像とが重畳されてアイポイントＥＰで観察可能となる。

薄いホログラム２５は、上記第３実施の形態の体積型ホログラム１７、２１に比べ光学的な制約は大きいが、製作が非常に容易であるという特徴を有しており、安価に光学部材を製造することができるため、撮像装置３０１自体の低価格化を実現することができる。

その他の作用、効果は第３実施の形態と同様であり説明を省略する。

（第５実施の形態）
次に、本発明の第５実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

図６は、本発明の第５実施の形態にかかる撮像装置の概略構成図であり、図７は、第５実施の形態で用いられる波長選択部材の拡大概略構成図を示し、図８は本実施の形態に使用する波長選択型偏光分離手段の分光特性の一例を示している。本実施の形態では、物体像を撮像する撮像光学系部材と画像を表示する画像表示光学部材とを分離して構成しているところにある。

図６、図７において、図中の右方向から入射する物体像からの入射光束（以後、背景光束とも記す）は、光軸ＩＰに沿って撮像装置４０１に入射する。

光軸ＩＰに沿って入射した光束中のＰ偏光は、光軸ＩＰに略垂直な平行平面部材からなる第１の光伝達部材３１の入射面３１ａから入射し、光軸ＩＰに対して傾けて配置され、図８に示す特性を有する第１の偏光分離手段３３を通過する。第１の偏光分離手段３３は、特定の波長のＳ偏光を反射しそれ以外の波長の光束を透過する。

第１の偏光分離手段３３を通過した背景光は、第１の光伝達部材３１の出射面３１ｂに配置された第１の１／４波長位相板３７と第１の波長選択集光手段３９とからなる第１の波長選択集光部材３５に入射する。

第１の波長選択集光手段３９は、波長選択薄膜が形成され焦点位置が撮像素子９にある凹面鏡、または体積型ホログラム（以後、体積型ホログラム３９として記す）で、図２に示すような分光特性を有しており、特定の波長（λＢ、λＧ、λＲ）を選択的に反射し、その他の波長は透過するように形成されている。

Ｐ偏光の背景光束は、第１の１／４波長位相板３７を通過し、体積型ホログラム３９で特定の波長の光束が反射され光軸ＩＰに沿って背景光束の入射側に戻り、再度第１の１／４波長位相板３７を通過する。体積型ホログラム３９で反射された特定の波長の光束は、二度第１の１／４波長位相板を通過するため、偏光方向が９０度回転し元のＰ偏光がＳ偏光に変換される。

このＳ偏光の特定の波長の光束は、光軸ＩＰに沿って入射側に戻り、特定の波長のＳ偏光を反射する第１の偏光分離手段３３で反射されて進行方向を変えられ、第１の光伝達部材３１の入射面３１ａおよび出射面３１ｂ以外の面３１ｃの近傍に設けられた撮像素子９に集光されて撮像され、不図示の画像制御装置を介して画像メモリに記憶される。

一方、第１の波長選択集光手段３９を透過した特定の波長以外の光束は、第１の光伝達部材３１の出射面３１ｂ側に配置された後述する第２の光伝達部材４１に設けられた第２の波長選択集光手段４９、第２の１／４波長位相板を透過して、図８に示す特性を有する第２の偏光分離手段４３を透過してアイポイントＥＰに位置する観察者の眼によって観察される。

また、第２の光伝達部材４１は、第１の光伝達部材３１の背景光束の出射側に配置された平行平面部材からなり、背景光束の入射面４１ａと背景光束の射出面４１ｂとは異なる面の近傍に画像表示手段１１が配置されている。

画像表示手段１１の表示像からのフルカラー（λＢ、λＧ、λＲの混合色）の光束（Ｓ偏光）は、光軸ＩＰに対して傾けて配置され、特定の波長のＳ偏向を反射する第２の偏光分離手段４３で反射されて光軸ＩＰに沿って、背景光束の入射側に進行する。

第２の偏光分離手段４３で反射された表示像の光束は、第２の光伝達部材４１の背景光束の入射面４１ａ側に配置された、第２の１／４波長位相板４７と第２の波長選択集光手段４９とからなる第２の波長選択集光部材４５に入射する。

第２の波長選択集光手段４９は、波長選択薄膜が形成された凹面鏡、または体積型ホログラム（以後、体積型ホログラム４９として記す）で焦点位置が画像表示手段１１にあり、図２に示すような分光特性を有し、特定の波長（λＢ、λＧ、λＲ）を選択的に反射し、その他の波長は透過するように形成されている。このため、第２の偏光分離手段４３で反射された特定の波長のＳ偏光の表示像の光束は、第２の１／４波長位相板４７を通過し、体積型ホログラム４９で反射され光軸ＩＰに沿って第２の偏光分離手段４３側に戻り、再度第２の１／４波長位相板４７を通過する。元の特定の波長のＳ偏光の光束は、二度１／４波長位相板を通過するため、偏光方向が９０度回転しＰ偏光に変換される。

このＰ偏光の表示像の光束は、第２の偏光分離手段４３を通過して光伝達部材４１の出射面４１ｂから出射しアイポイントＥＰに位置する観察者の眼によって観察される。

第１の光伝達部材３１と第２の光伝達部材４１は、背景光束の出射面３１ｂと入射面４１ａとが例えば光学用の接着剤で接着されて一体的に形成され、画像表示装置１１を有する撮像装置４０１が構成されている。

なお、本実施の形態の説明に使用した図６示す入射光束の光軸と第２の波長選択部材を出射しアイポイント向かう表示光束の光軸とが、説明のためにずらして描かれている。また、両光軸をずらして構成することも可能である。

その他、作用、効果は第２実施の形態と同様であり説明を省略する。

本第５実施の形態に用いられる第１および第２の偏光分離手段は、図８に示すような分光特性を有する波長選択型偏光分離手段を用いている。この波長選択型偏光分離手段は、特定の波長（例えば、λＢ、λＧ、λＢ）のＳ偏光のみを反射し、その他の波長の光束を透過する特性を有するものである。このような波長選択型偏光分離手段を用いることによって、背景光束および表示光束の光学ロスをより抑えることが可能となる。なお、第１および第２の偏光分離手段３３、４３は、Ｓ偏光を反射しＰ偏光を透過するＰＢＳを用いても同様の効果を奏することができる。

本第１実施の形態から第５実施の形態にかかる撮像装置では、アイポイントＥＰに位置する観察者の眼に感ずる背景光束の減衰がほとんどない物体像を観察できると共に、フルカラーの物体像を撮像することができる。また撮像された画像を印刷することで写真が得られ、これら撮像装置は、カメラとしての機能も有している。

また、本第２実施の形態から第５実施の形態では、背景光束の減衰がほとんどない物体像を観察できると共に、フルカラーの画像を撮像し、画像表示手段を介して物体像に重畳して観察することが可能となる。また、表示画像に何らかの色変換や強調を加えて、物体像に重畳することによって、様々な情報を観察者に与えることができる。また、画像表示手段に文字やパターンを表示することによっても様々の情報を観察者に与えることができる。

なお、第２実施の形態から第５実施の形態において、画像表示手段の制御装置等は図示を省略している。また、画像表示手段は、有機ＥＬ表示装置、バックライトを有する小型ＬＣＤ、または後述する網膜走査型の表示手段などを使用することが可能である。

（第６実施の形態）
次に、本発明の第６実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

図９は、本発明の第６実施の形態にかかる「撮像装置を用いたカメラ」の概略構成図である。本実施の形態では、上述の撮像装置を、一眼レフカメラのファインダ光学系の近傍に配置して構成している。

図９において、撮像装置５０１は、本第３実施の形態に示す体積型ホログラム１７、２１を用いた構成の撮像装置５０１であるが、画像表示手段が第３実施の形態とは異なり走査型の画像表示手段を用いている。走査型画像表示手段については後述する。また、第３実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。

図９において、不図示の物体からの入射光束は、撮影レンズ５１を通してミラー（例えば、ハーフミラーやクイックリターンミラー等）５３に導かれ、ミラー５３で反射されて焦点板５５に結像される。焦点板５５に結像された物体像は、ペンタプリズム５７を介して接眼レンズ５９に入射し、アイポイントＥＰに位置する観察者の眼で観察される。

また、接眼レンズ５９とアイポイントＥＰとの間の光軸ＩＰには、上述の本発明の実施の形態にかかる撮像装置５０１が配置されている。なお、撮像装置５０１は、ペンタプリズム５７と接眼レンズ５９との間に配置しても良い。

撮像装置５０１は、本発明の第３実施の形態にかかる撮像装置と同様の構成であり、画像表示装置のみが異なるものであるため、画像表示手段の説明をし、他の構成の説明は省略する。

画像表示手段は、光伝達部材３の平面３ｄの近傍に配置される画像表示部には二次元的に配列されたマイクロレンズアレイ６１が配置されている。マイクロレンズアレイ６１の近傍には光源６２からの光を略９０度折り曲げてマクロレンズアレイ６１に二次元的に走査する走査手段６３が設けられている。また、光源６２からの光は、コリメータレンズ系６５でマイクロレンズアレイ６１（画像表示手段とも記す）に集光され、光源６２には光源の明るさやＯＮ／ＯＦＦ等を制御する光源変調手段６７が設けられ、走査手段６３には入射した光を二次元的に走査制御する走査制御手段６９が設けられ、光源変調手段６７と走査制御手段６９とが同期して動作するように制御する同期制御手段７１が設けられている。

接眼レンズ５９から出射した物体からの光束は、光軸ＩＰに沿って光伝達部材３の入射面３ａ側から入射し、光軸ＩＰに傾けて設けられ、入射光束中の特定の波長（青色λＢ、緑色λＧ、赤色λＲ）のみを反射して、撮像素子５に集光する第１の体積型ホログラム１７に入射する。体積型ホログラム１７で反射された背景光束中の特定の波長の光束は、撮像素子５で撮像され、フルカラーの画像を不図示の画像メモリ等に保存する。

また、光伝達部材３の撮像素子５を配置した平面３ｃに対向する平面３ｄに配置されたマイクロレンズアレイ６１に焦点位置を有する第２の体積型ホログラム２１（分光特性は第１の体積型ホログラムと略同様）が、第１の体積型ホログラム１７と背面を向かい合わせ、光軸ＩＰに傾けて配置されている。このようにして、画像表示手段６１を有する撮像装置５０１を配置したカメラが構成されている。

背景光束中の特定の波長以外の光束は、第１の体積型ホログラム１７および第２の体積型ホログラム２１を透過して、光伝達部材３の出射面３ｂ側から出射してアイポイントＥＰに位置する観察者の眼によって物体像が観察される。

また、マイクロレンズアレイ６１からの特定の波長の光束は、第２の体積型ホログラム２１で反射され、アイポイントＥＰに位置する観察者の眼によって観察される。

また、第１および第２の体積型ホログラム１７および２１の分光特性は、図２に示す特性を有している。

本第６実施の形態では、撮影レンズ５１を通して入射された被写体からの光束を観察者の眼の感度上ほとんど減衰させることなくアイポイントＥＰで光学像として観察することができ、さらに撮像素子５で撮像した被写体像を画像表示手段６１を介して表示像としてアイポイントＥＰで重畳して観察することが可能となる。この際、表示像に色の変化、変換や強調を加えて表示することができるため、画像に対する各種の情報を観察者に与えることが可能となる。

また、従来の銀塩フィルムを用いた一眼レフカメラのファインダ光学系に搭載することによって、撮像素子５で撮像した画像を画像表示手段６１で表示したり、別に印刷したりでき、デジタルカメラとしての機能を持たせることが可能となる。

また、一眼レフカメラ以外のレンズシャッタ式カメラのファインダ部に配置することもでき、この際ファインダの前または後のどちらにでも配置することができる。

なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。

本発明の第１実施の形態にかかる撮像装置の概略構成図を示す。 第１実施の形態における波長選択集光手段の分光特性を示す図である。 本発明の第２実施の形態にかかる撮像装置の概略構成図を示す。 本発明の第３実施の形態にかかる撮像装置の概略構成図を示す。 本発明の第４実施の形態にかかる撮像装置の概略構成図を示す。 本発明の第５実施の形態にかかる撮像装置の概略構成図を示す。 本発明の第５実施の形態における波長選択部材の拡大概略構成を示す図である。 第５実施の形態に使用する波長選択型偏光分離手段の分光特性の一例を示す図である。 本発明の第６実施の形態にかかる「撮像装置を有するカメラ」の概略構成図を示す。

符号の説明

１、１０１、２０１、３０１、４０１、５０１ 撮像装置
３ 光伝達部材
５ 撮像素子
７ 波長選択集光手段（第１の波長選択集光手段）
９ 画像表示手段
１１ 第２の波長選択集光手段
１７ 第１の体積型ホログラム
２１ 第２の体積型ホログラム
２５ ホログラム
３１ 第１の光伝達部材
３３ 第１の偏光分離手段
３５ 第１の波長選択部材
３７ 第１の１／４波長位相板
３９ 第１の波長選択集光手段
４３ 第２の偏光分離手段
４５ 第２の波長選択部材
４７ 第２の１／４波長位相板
４９ 第２の波長選択集光手段
５１ 撮影レンズ
５３ ミラー
５５ 焦点板
５７ ペンタプリズム
５９ 接眼レンズ
６１ マイクロレンズアレイ
６２ 光源
６３ 走査手段
６５ コリメータレンズ系
６７ 光源変調手段
６９ 走査制御手段
７１ 同期制御手段

Claims (11)

1. 入射光束の特定の波長を反射し、その他の波長を透過する第１の波長選択集光手段および第２の波長選択集光手段とを有し、
   前記第２の波長選択集光手段は、前記第１の波長選択集光手段の近傍に配置され、
   前記第１の波長選択集光手段の焦点位置に配置された撮像手段と、
   前記第２の波長選択集光手段の焦点位置に配置された画像表示手段とを有し、
   前記撮像手段と前記画像表示手段が、前記第１の波長選択集光手段に入射する入射光束の光軸に対して対向する位置に配置されていることを特徴とする撮像装置。
2. 前記第１の波長選択集光手段に入射する入射光束の光軸に略垂直に配置された平行平面部材からなる光伝達部材を有し、
   前記第１の波長選択集光手段および前記第２の波長選択集光手段は、前記光伝達部材に配置され、
   前記撮像手段は、前記光伝達部材の前記入射光束が入射する面以外の面の近傍に配置され、
   前記画像表示手段は、前記第１の波長選択集光手段に入射する入射光束の光軸に対して前記撮像手段と対向する前記光伝達部材の面の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第１の波長選択集光手段と前記第２の波長選択集光手段は、ホログラムによって一体的に形成され、
   前記画像表示手段は、前記ホログラムの１次回折光の集光位置に配置され、
   前記撮像手段は、前記ホログラムの−１次回折光の集光位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 入射光束の光軸にほほ垂直に配置された平行平面板からなる第１の光伝達部材と、
   前記第１の光伝達部材の入出射面以外の面の近傍に配置された撮像手段と、
   前記第１の光伝達部材に入射した前記入射光束の特定偏光の光を透過する第１の偏光分離手段と、
   前記第１の光伝達部材の出射面近傍に設けられるとともに、前記第１の偏光分離を透過した光の偏光方向を変える第１の波長位相板と、
   前記第１の波長位相板で偏光方向を変えられた光のうち特定波長の光を反射し、前記第１の波長位相板と前記第１の偏光分離手段を介して前記撮像手段に集光する第１の波長選択集光手段と、
   前記第１の光伝達部材の出射面側に略平行に配置された入射面を有する平行平面板からなる第２の光伝達部材と、
   前記第２の光伝達部材の入出射面以外の面の近傍に配置された画像表示手段と、
   特定の偏光方向の光を反射する特性を備え、前記画像表示手段から前記第２の光伝達部材に入射した光束を前記第２の光伝達部材の入射面側に反射する第２の偏光分離手段と、
   前記第２の光伝達部材の入射面近傍に設けられると共に、前記第２の偏光分離手段で反射された光の偏光方向を変える第２の波長位相板と、
   前記第２の波長位相板で偏光方向を変えられた光のうち特定波長の光を反射し、前記第２の波長位相板と前記第２の偏光分離手段を介して前記第２の光伝達部材の出射面側に出射する第２の波長選択集光手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
5. 前記第１および第２の偏光分離手段、前記第１および第２の波長位相板、前記第１および第２の波長選択集光手段、前記撮像手段、および前記画像表示手段は、前記入射光束の光軸に略垂直な平行平板部材からなる光伝達部材に一体的に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記画像表示手段は、液晶表示装置または走査型表示装置からなることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記第１の波長選択集光手段および前記第２の波長選択集光手段は、波長選択性薄膜を形成した曲面状の光学部材、または体積型ホログラムでそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１または２または４または５に記載の撮像装置。
8. 撮像レンズを介して入射される入射光束の特定の波長を選択的に反射し、その他の波長を透過する波長選択手段と、
   前記波長選択手段で反射された光束を受光して撮像する撮像手段とを具備する撮像装置と、
   前記撮影レンズからの光束が導かれるファインダ光学系とを有し、
   前記撮像装置を、前記ファインダ光学系の近傍に設けたことを特徴とするカメラ。
9. 前記入射光束の光軸に略垂直に配置された平行平面部材からなる光伝達部材を有し、
   前記波長選択集光手段は、前記光伝達部材に配置され、
   前記撮像表示手段は、前記光伝達部材の前記入射光束が入射する面以外の面の近傍に配置されていることを特徴とする請求項８に記載のカメラ。
10. 前記波長選択集光手段は、波長選択性薄膜が形成された曲面状の光学部材または体積型ホログラムで形成され、前記撮像手段に焦点位置を有することを特徴とする請求項８または９に記載のカメラ。
11. 請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置を、ファインダ光学系の近傍に設けたことを特徴とするカメラ。

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