JP5218061B2 - 回折型表示装置、ファインダ装置およびカメラ - Google Patents

Description

本発明は、回折型表示装置、その回折型表示装置を利用してホログラム表示が可能なファインダ装置およびカメラに関する。

従来から、カメラのファインダ視野内に焦点検出エリアなどの種々の情報を被写体像に重ねて表示する、いわゆるスーパーインポーズ表示を行うファインダ内表示装置が知られている。このようなファインダ内表示装置のうち、たとえば下記の特許文献１に示すように、液晶ホログラム表示が可能な回折型表示装置が開発されている。

この特許文献１に示す回折型表示装置では、透明基板内に光学材料層が封止してあり、この光学材料層が、高分子分散型液晶内に屈折率等方性領域と屈折率異方性領域との周期的層構造から成る屈折率型回折格子を形成したものである。透明基板間の光学材料層の側面から照明光を入射させると、その光が光学材料層の屈折率型回折格子により回折されて透明基板の表面からペンタプリズム方向へと出射され、その回折光による文宇や図形をファインダ内表示として観察することができる。

従来のファインダ内表示として代表的なものには、焦点検出エリアなどのマーク表示などがある。最近では、ファインダ視野内に、複数の焦点検出エリアをマーク表示したい場合がある。

しかしながら、たとえば特許文献１に示すような回折型表示装置では、ファインダ視野内に複数のマーク表示を行おうとすると、マーク表示の位置によっては、回折光の輝度が低下し、輝度の面内バラツキを生じさせるおそれがあった。

また、近年では、回折型表示装置のセルサイズを大きくしようとする試みもあり、セルサイズが大きくなると、光学材料層内に入射した後の光の減衰が問題となり、特に、光入射面と反対側に位置するマーク表示の輝度が低下する傾向にある。
特開２００４−１９１４１５号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、輝度の面内バラツキが少ない回折型表示装置と、その回折型表示装置を利用したファインダ装置およびカメラを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る回折型表示装置は、
一対の基板と、
前記一対の基板の側面に光を入射する第１の照明手段と、
前記第１の照明手段からの光とは異なる方向から前記一対の基板の側面に光を入射する第２の照明手段と、
前記一対の基板間に設けられ、前記第１の照明手段からの光を回折させるために前記第１の照明手段に対応させて設けられ、回折された光を一つの基板面から出射する第１の回折表示部（第１の部分に含まれる）と、前記第２の照明手段からの光を回折させるために前記第２の照明手段に対応させて設けられ、回折させた光を前記一つの基板面から出射する第２の回折表示部（第２の部分に含まれる）とを有する光学材料層と、を具備する。

また、好ましくは、前記第１の部分は、前記第２の照明手段からの光が前記光学材料層に入射する側面よりも前記第１の照明手段からの光が前記光学材料層に入射する側面に近く、前記第２の部分は、前記第１の照明手段からの光が前記光学材料層に入射する側面よりも前記第２の照明手段からの光が前記光学材料層に入射する側面に近い。

本発明に係る回折型表示装置では、光の回折によるホログラム表示が可能な光学材料層を、第１部分と第２部分との２つ以上の部分に分け、それぞれの部分に対して、特定の方向からの照明光のみに反応して回折するように製造しておく。その結果、第１部分は、第１の照明手段からの光を回折させて基板面から出射し、第２部分は、第２の照明手段からの光を回折させて基板面から出射する。好ましくは、第１部分の近くには、第１の照明手段を配置し、第２部分には、第２の照明手段を配置する。

好ましくは、前記光学材料層の前記第１の回折表示部は、屈折率等方性材料で構成される屈折率等方性領域と屈折率異方性の液晶を含む屈折率異方性領域とが基板面に沿う方向に交互に配置されて構成され、
前記第２の回折表示部は、屈折率等方性材料で構成される屈折率等方性領域と、前記第１の回折表示部とは異なる方向に屈折率異方性を有する液晶を含む屈折率異方性領域とが基板面に沿う方向に交互に配置されて構成され、
前記第１の回折表示部及び前記第２の回折表示部の周囲に設けられて、前記液晶と前記屈折率等方性材料との混合材料で形成される非表示部を有する。

好ましくは、前記光学材料層の第１部分に形成される回折表示部の第１パターンと、前記第２部分に形成される回折表示部の第２パターンとが、前記基板に対して垂直な方向から見て線対称なパターンで形成される。

好ましくは、前記光学材料層の第１部分に形成される回折表示部の第１パターンと、前記第２部分に形成される回折表示部の第２パターンとが、互いに異なる形状で形成される。

好ましくは、前記第１の照明手段によって前記一対の基板の側面に入射する前記光と、前記第２の照明手段によって前記一対の基板の側面に入射する前記光とは、互いに異なる波長の光である。

好ましくは、前記第１の照明手段による前記一対の基板への入射方向と、前記第２の照明手段による前記一対の基板への入射方向とは、対向する方向である。

好ましくは、前記一対の基板は矩形形状であり、前記第１の照明手段からの光が入射する側面と前記第２の照明手段からの光が入射する側面とは、それぞれ前記矩形の対向する辺に対応する。

好ましくは、前記第１の照明手段からの光が入射する側面と前記第２の照明手段からの光が入射する側面とは、それぞれ前記矩形の対向する短辺に対応する。

好ましくは、前記第１の部分と前記第２の部分は、前記第１の照明手段あるいは前記第２の照明手段からの光が入射する側面に沿う方向に並べて配置されている。

好ましくは、前記第１の部分は、前記第１の照明手段からの光を回折させて前記基板面から出射させる状態と、前記第１の照明手段からの光を透過させる状態とを選択可能であり、前記第２の部分は、前記第２の照明手段からの光を回折させて前記基板面から出射させる状態と、前記第２の照明手段からの光を透過させる状態とを選択可能である。

好ましくは、前記第１の照明手段からの光が入射する前記基板の側面と前記第１の照明手段との間、および前記第２の照明手段からの光が入射する前記基板の側面と前記第２の照明手段との間には、それぞれ光学フィルタが配置してある。本発明では、光学フィルタとしては特に限定されず、種々の光学フィルタが考えられる。たとえば照明手段からの照明光を、基板内に均一な平行光として入射させるための拡散用フィルタなどであっても良い。

好ましくは、前記光学フィルタが、前記基板と垂直な方向に直線偏光された光のみを透過させる偏光フィルタである。

本発明に係るファインダ装置は、上記のいずれかに記載の回折型光学装置が、カメラのファインダ内に配置してあり、前記ファインダ内を透過する被写体光が、前記回折型表示装置を透過するように構成してある。

本発明に係るカメラは、このようなファインダ装置を有する。

図１は本発明の一実施形態に係る回折型表示装置が内蔵されたファインダ装置を有するカメラの概略図である。 図２は図１に示す回折型表示装置の断面図である。 図３は図２に示す回折型表示装置のIII−III線に沿う平面概略図である。 図４は図２に示す回折型表示装置の製造例を示す概略図である。 図５（Ａ）は光学フィルタの作用を示す光学材料層の断面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）に示すVB−VB線に沿う断面図である。 図６は本発明の第３実施形態に係る回折型表示装置の平面概略図である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
第１実施形態

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る一眼レフカメラ２は、カメラボディ４を有し、カメラボディ４には、撮影レンズ６を備えるレンズ鏡筒８が交換可能に装着されている。一眼レフカメラ２としては、記録媒体８として、銀塩フィルムを用いるフィルム式カメラでも、記録媒体８としてＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子が用いられる一眼レフ方式のデジタルカメラでもよい。

撮影レンズ６と記録媒体８との間には、被写体１４からの被写体光Ｌ１をファインダ光学系へと反射するクイックリターンミラー１０が配設されている。なお、図示していないが、記録媒体８とクイックリターンミラー１０との間にはシャッタが設けられている。

記録媒体８の画像結像面と光学的に共役な位置には、ファインダスクリーン１２が配置されており、被写体１４からの被写体光Ｌ１はクイックリターンミラー１０に反射されてファインダスクリーン１２上に結像する。ファインダスクリーン１２上に結像された被写体像は、ペンタプリズム１６および接眼レンズ１８を介して、ファインダを覗く人が観察できる。なお、撮影の際には、クイックリターンミラー１０が被写体光Ｌ１の光路上から光路外へと移動され、撮影レンズ６により記録媒体８上に被写体像が結像される。

カメラボディ４内には、ファインダ装置が内蔵してある。ファインダ装置は、ファインダスクリーン１２、ペンタプリズム１６および接眼レンズ１８を有する。ファインダ装置内では、回折型表示装置２０の回折光学素子２１がファインダスクリーン１２に隣接して配置されている。

回折光学素子２１の両側側方には、それぞれ回折光学素子２１を照明するための第１光源２２ａおよび第２光源２２ｂが対向して配置されている。これらの光源２２ａ，２２ｂとしては、たとえばＬＥＤ等が用いられる。なお、同一の光源から光ファイバーなどで分離された第１光源２２ａおよび第２光源２２ｂを用いても良い。

後述するように、回折光学素子２１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る。第１光源２２ａおよび第２光源２２ｂから回折光学素子２１内に入射した光は、回折光学素子２１に配線５２を介して接続してある駆動回路５０による制御に応じて、屈折率型回折格子によりペンタプリズム１６方向へ回折される。回折光学素子２１は、屈折率型回折格子で構成される表示部によりファインダ視野内に所定の情報、例えば焦点検出エリア等のマークを表示する。

ファインダ装置内の回折光学素子２１から出射された回折光Ｌ２は、ペンタプリズム１６によって反射され、接眼レンズ１８を介して撮影者に所定の情報として観察される。その結果、所定の情報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所定の情報とを同時に観察することが可能となり、いわゆるスーパーインポーズ表示が可能になる。

次に、カメラ２のファインダ装置内に装着される回折型表示装置２０について説明する。図２および図３に示すように、本実施形態の回折型表示装置２０は、矩形平板形状の回折光学素子２１と、この矩形平板形状の回折光学素子２１の長手方向Ｘに相互に対向する素子２１の短辺側面位置近傍にそれぞれ配置された第１光源２２ａおよび第２光源２２ｂとを有する。

第１光源２２ａと素子２１の短辺側面２１ａとの間、第２光源２２ｂと素子２１の短辺側面２１ｂとの間には、それぞれ光学フィルタ６０を配置しても良い。本実施形態の光学フィルタ６０に関しては、別の実施形態として後述する。

素子２１は、図２に示すように、透明な第１基板２４ａと同様に透明な第２基板２４ｂとを有する。これらの基板２４ａおよび２４ｂは、たとえばガラス基板で構成してある。これらの一対の基板２４ａおよび２４ｂの間には、光学材料層２６が形成してあり、この光学材料層２６は、両基板２４ａおよび２４ｂの外周縁部を密封するように接続してある透明シール材２８により封止してある。

光学材料層２６は、第２光源２２ｂ（あるいは第２光源２２ｂが入射する回折光学素子２１の側面）よりも第１光源２２ａに近い側（あるいは第１光源２２ａが入射する回折光学素子２１の側面に近い側）に位置する第１部分３０ａと、第１光源２２ａ（あるいは第１光源２２ａが入射する回折光学素子２１の側面）よりも第２光源に近い側（あるいは第２光源２２ｂが入射する回折光学素子２１の側面に近い側）に位置する第２部分３０ａとを有する。図３において、素子２１の画面において、左半分が第１部分３０ａであり、右半分が第２部分３０ｂである。

第１部分３０ａには、第１表示部３２ａと、第１非表示部３４ａとが配置してある。第２部分３０ｂにも、第２表示部３２ｂと、第２非表示部３４ｂとが配置してある。図３に示すように、素子２１の画面から見た場合に、第１表示部３２ａと、第２表示部３２ｂとは、線対称な関係に配置してある。

第１部分３０ａおよび第２部分３０ｂの各々には、表示部３２ａ，３２ｂと、非表示部３４ａ，３４ｂとが配置してある。各表示部３２ａ，３２ｂでは、図４に概念的に示すように、各基板２４ａ，２４ｂの対向する内面に、第１透明電極３６および第２透明電極３８がそれぞれ形成されている。

この実施形態では、これらの対向する透明電極３６，３８は同一形状に形成されており、表示部３２ａ，３２ｂの表示形態（文字や図形）に応じた形状を有している。この実施形態では、図３に示すように、各表示部３２ａ，３２ｂの表示形態は、略Ｃ字形状であり、隣り合う表示部３２ａ，３２ｂの相互が小さな間隔で相互に向き合い、一対の表示部３２ａ，３２ｂでリング形状を構成するようになっている。これらの透明電極３６，３８は、図１に示す上述した駆動回路５０に接続されており、駆動回路５０により透明電極３６，３８間に印加される電圧が印加制御される。

なお、いずれか一方の透明電極３６，３８は、共通電極とすることができ、いずれかの基板２４ａ，２４ｂの内面全面に形成しても良い。

光学材料層２６は、高分子分散型液晶で構成してあり、表示のための透明電極３６，３８が設けられていない非表示部３４ａ，３４ｂは、屈折率等方性を有する材料（高分子ポリマー）と屈折率異方性を有する材料（液晶）とが混合された状態で硬化して散在している。

一方、透明電極３６，３８によって挟まれた表示部３２ａ，３２ｂは液晶ホログラムとなっている部分であり、図４に示すように、屈折率等方性領域４０と屈折率異方性領域４２とが、回折光学素子２１の平面に沿うように、しかも、各光源２２ａまたは２２ｂからの照明光の進行方向に交互に繰り返される縞状の多層構造を形成している。屈折率等方性領域４０は上述した高分子モノマー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４２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が分散している。

図４に示すような多層構造を形成するには、レーザ光等を用いて干渉縞４４を形成し、その干渉縞４４が形成された領域に、モノマーと液晶とが混合状態となった液晶基板を配設する。そのとき、非表示部３４ａ，３４ｂに干渉縞４４が形成されないように基板２４ａ，２４ｂにマスクを形成する。モノマーは光重合により硬化するが、この際、干渉により光強度が強くなっている干渉縞明部４４ａにおいてはモノマーが硬化したポリマーの層が形成される。

逆に、光強度が弱い干渉縞暗部４４ｂにおける光重合速度は、干渉縞明部４４ａにおける光重合速度よりも遅いため、光強度が強い領域（光重合速度が速い部分）にモノマーが引き寄せられる分だけ液晶の方の密度が高くなる。その結果、ポリマーからなる屈折率等方性領域４０と液晶密度の高いポリマーからなる屈折率異方性領域４２との多層積層構造が、干渉縞と同一パターンで形成される。屈折率等方性領域４０と屈折率異方性領域４２との多層積層構造の繰り返しピッチ間隔は、約１００ｎｍ程度のオーダーである。

上述したように、表示部３２ａ，３２ｂを挟むように設けられた透明電極３６，３８には駆動回路５０（図１参照）によって電圧を印加することができるが、ポリマーからなる屈折率等方性領域４０は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、ポリマー中に液晶が分散している屈折率異方性領域４２は、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３６，３８に電圧が印加されていない状態では、各光源２２ａ，２２ｂからの照明光のように表示部３２ａ，３２ｂ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３２ａ，３２ｂ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、第１部分３０ａでは、第１光源２２ａから素子２１の短辺側面２１ａを通して光学材料層２６内に入りＸ軸の正方向に進行する第１照明光Ｌ０ａのみを、第１表示部３２ａにおいて回折させ、その回折光Ｌ２が図１に示すペンタプリズム１６の方向（図２および図３ではＺ軸の正方向）に回折されるように設定されている。

一方、第１部分３０ａにおいて、電圧が印加された状態では、屈折率異方性領域４２内の液晶の配向が変化するとともに屈折率も変化し、液晶の屈折率がポリマーの屈折率と等しくなる。その結果、第１光源２２ａから光学材料層２６内に入りＸ軸の正方向に進行する照明光Ｌ０ａは、第１表示部３２ａにて回折することなく第１表示部３２ａを透過する。なお、第１表示部３２ａを透過した第１光源２２ａからＸ軸の正方向に進行する第１照明光Ｌ０ａは、第２部分３０ｂでは、透明電極３６および３８間の電圧印加の有無にかかわらず、第２表示部３２ｂを回折することなく透過する。

また、第２部分３０ｂでは、透明電極３６および３８間に電圧が印加されていない状態で、第２光源２２ｂから素子２１の短辺側面２１ｂを通して光学材料層２６内に入りＸ軸の負方向に進行する第２照明光Ｌ０ｂのみを、第２表示部３２ｂにおいて回折させ、その回折光Ｌ２が図１に示すペンタプリズム１６の方向（図２および図３ではＺ軸の正方向）に回折されるように設定されている。

一方、第２部分３０ｂにおいて、電圧が印加された状態では、屈折率異方性領域４２内の液晶の配向が変化するとともに屈折率も変化し、液晶の屈折率がポリマーの屈折率と等しくなる。その結果、第２光源２２ｂから光学材料層２６内に入りＸ軸の負方向に進行する第２照明光Ｌ０ｂは、第２表示部３２ｂにて回折することなく第２表示部３２ｂを透過する。なお、第２表示部３２ｂを透過した第２光源２２ｂからＸ軸の負方向に進行する照明光Ｌ０ｂは、第１部分３０ａでは、透明電極３６および３８間の電圧印加の有無にかかわらず、第１表示部３２ａを回折することなく透過する。

なお、上述の説明において、Ｘ軸の正方向とは、第１光源２２ａから第２光源２２ｂに向かう方向であり、Ｘ軸の負の方向とは、その逆である。また、Ｚ軸の正方向とは、基板２４ａの画面表面から略垂直方向に回折光が出射する方向であり、Ｚ軸の負方向とは、その逆である。Ｙ軸は、Ｘ軸およびＺ軸に共に垂直な方向である。

図２および図３は、第１部分３０ａおよび第２部分３０ｂの双方において、透明電極３６および３８間に電圧が印加されていない状態を示し、第１部分３０ａの第１表示部３２ａでは、第１光源２２ａからの第１照明光Ｌ０ａのみを回折させて回折光Ｌ２を作る。また、同時に、第２部分３０ｂの表示部３２ｂでは、第２光源２２ｂからの第２照明光Ｌ０ｂのみを回折させて回折光Ｌ２を作る。図２に示す回折光Ｌ２により、図３に示す表示部３２ａ，３２ｂに対応するマークが表示される。

第１部分３０ａおよび第２部分３０ｂの双方において、透明電極３６および３８間に電圧が印加された状態では、いずれの表示部３２ａおよび３２ｂにおいても、回折光Ｌ２は形成されず、図３に示す表示部３２ａおよび３２ｂに対応するマーク表示は形成されない。

透明電極３６および３８間に電圧を印加しない状態で、第１部分３０ａにおける第１表示部３２ａにおいては、第１照明光Ｌ０ａのみを回折させ、第２照明光Ｌ０ｂは回折させず、第２部分３０ｂにおける第２表示部３２ｂでは、その逆にするための方法としては、たとえば以下に示す方法が考えられる。すなわち、図４に示す干渉縞４４を、第１部分３０ａと第２部分３０ｂとでは、異なる方向から形成すればよい。

表示部３２ａ，３２ｂを挟む透明電極３６および３８への電圧印加をオフすると、上述したように積層構造部分が屈折率型回折格子として機能し、図２に示すように、各光源２２ａ，２２ｂからの照明光Ｌ０ａ，Ｌｏｂが、それぞれの表示部３２ａ、３２ｂにおいて回折され、回折光Ｌ２となり、基板２４ａの表面から略垂直方向に出射される。その回折光Ｌ２は、図１に示すように、ペンタプリズム１６および接眼レンズ１８を介して、ファインダを覗く撮影者の目に入る。

その結果、撮影者は、被写体１４からの被写体光Ｌ１と共に、表示部３２ａ，３２ｂに対応する回折光Ｌ２を重畳されて観察することができる。一方、透明電極３６および３８への印加電圧をオンにすると、全ての照明光Ｌ０ａ，Ｌ０ｂは、各表示部３２ａ，３２ｂにおいて、領域４０および４２の積層部分で回折されず透過する。このため、回折光Ｌ２は、接眼レンズ１８（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。

なお、第１の部分３０ａ、第２の部分３０ｂともに、第１表示部３２ａ、第２表示部３２ｂ以外の部分では、クイックリターンミラー１０側から入射する被写体光Ｌ１は、当然透過して、ペンタプリズム１６側へと出射される。さらに、第１表示部３２ａ、第２表示部３２ｂのどちらにおいても、対応する透明電極に電圧が印加されているときであっても、印加されていないときであっても、クイックリターンミラー１０側から入射する被写体光Ｌ１は第１表示部３２ａあるいは第２表示部ｂを透過して、ペンタプリズム１６側へと出射される。第１表示部３２ａ、第２表示部３２ｂにおいては、電圧が印加されていないときは、第１光源２２ａあるいは第２光源２２ｂからの光が、ペンタプリズム１６側に回折されて、被写体光Ｌ１とともに出射されるので、撮影者には、被写体光にマークが重なって観察される。

本実施形態では、光の回折によるホログラム表示が可能な光学材料層２６を、第１部分３０ａと第２部分３０ｂとの２つ以上の部分に分け、それぞれの部分に対して、特定の方向からの照明光Ｌ０ａ，Ｌ０ｂのみに反応して回折する。そして、第１部分３０ａの近くには、第１光源２２ａを配置し、第２部分３０ｂには、第２光源２２ｂを配置する。その結果、第１部分３０ａは、第１照明光Ｌ０ａのみを回折させて基板２４ａの表面から出射し、第２部分３０ｂは、第２照明光Ｌ０ｂのみを回折させて基板２４ａの表面から出射する。

そのため、表示素子２１のセルサイズ（表示画面のサイズ）が大きくなったとしても、あるいは、表示画面の範囲内に多数の表示を行う場合でも、表示部３２ａ，３２ｂに対応するマークの表示輝度の面内バラツキが少なくなり、しかも輝度の絶対値も向上する。
第２実施形態

この実施形態では、図２および図３に示すように、各光源２２ａ，２２ｂと、素子２１の短辺側面２１ａとの間に、光学フィルタ６０が配置してある以外は、前記第１実施形態と同様である。光学フィルタ６０は、この実施形態では、偏光板であり、各光源２２ａ，２２ｂからの光を直線偏光に変換する偏光変換素子である。各光源２２ａ，２２ｂから出射された照明光Ｌ０ａ，Ｌ０ｂは、フィルタ６０で直線偏光に変換され、側面２１ａ，２１ｂから素子２１内の光学材料層２６に入射する。

次に、この光学フィルタ６０の機能について図５（Ａ）および図５（Ｂ）を参照して説明する。図５は、素子２１の非表示部３４ａ，３４ｂ（図２および図３参照）の部分の液晶の状態を模式的に示したものであり、図５（Ａ）は断面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＶＢ−ＶＢ線に沿う断面図である。

上述したように、非表示部３４ａ，３４ｂでは、屈折率等方性を有する材料（高分子ポリマー）と屈折率異方性を有する材料（液晶）とが硬化の状態で混合された状態になっており、液晶分子６０が高分子ポリマー中に分散している。照明光は図５（Ａ）および図５（Ｂ）の左側から入射するものとする。

図５（Ａ）の断面図のように、基板２４ａ，２４ｂに挟まれた狭い範囲では、液晶中の液晶分子６０は寝た状態で層状になっている。なお、本実施形態の素子２１では配向膜を使用していないので、厳密に層状になっておらず若干傾いているものもあるが、概略的には層状になっている。

一方、図５（Ｂ）の断面図のように、素子２１を基板上方から見た場合には、液晶分子６０の向き（液晶分子光軸方向）がランダムになっている。

液晶分子６０の向きが図５のような状態になっている素子２１の側面から、符合Ｌ０１で示すような直線偏光が入射した場合を考える。液晶分子６０が寝ているため、直線偏光Ｌ０１のように基板２４ａ，２４ｂに垂直な直線偏光に対しては、液晶の屈折率は一定の値をとる確率が高くなる。そのため、直線偏光Ｌ０１は散乱される可能性が非表示部３４ａ，３４ｂで低くなる。一方、基板に平行な直線偏光Ｌ０２に対しては、液晶分子６０の向きがランダムになっているために液晶の屈折率が様々な値をとるために、非表示部３４ａ，３４ｂにおいて散乱する可能性が高くなる。

そのため、本実施形態では、図２および図３に示すように、基板に垂直な方向の偏光光を透過する光学フィルタ６０を、光源２２ａ，２２ｂと素子２１との間に配設してある。素子２１には、基板２４ａ，２４ｂに垂直な直線偏光Ｌ０１のみが入射されるため、非表示部３４ａ，３４ｂにおいて照明が散乱する可能性が低くなる。その結果、表示部３２ａ，３２ｂと非表示部３４ａ，３４ｂとのコントラストが向上する。

また、直線偏光Ｌ０１は、図２に示す透明電極３６，３８に電圧を印加したときの液晶分子光軸方向と平行となるため、素子２１から出射される回折光Ｌ２の回折効率を高めることができ、さらにコントラスト向上が図れる。

なお、上述した実施の形態では、光源２２ａ，２２ｂと光学フィルタ６０とにより直線偏光成分の照明光を生成するようにしたが、このような照明光を生成するものであれば種々の照明手段を用いることができる。例えば、照明光を直線偏光Ｌ０１に変換する光学素子として、吸収型の偏光板から成る光学フィルタ６０に代えて偏光選択性のホログラムを用いても良い。
第３実施形態

この実施形態では、図６に示すように、第１表示部３２ａが形成されている第１の部分３０ａと、第２表示部３２ｂが形成されている第２の部分３０ｂとが、Ｙ方向に交互に繰り返されている。この場合において、第１表示部３２ａによるマーク表示の形状は、第２表示部３２ｂによるマーク表示の形状とは、互いに異なる形状を有していてもよい。

第１の部分３０ａと第２の部分３０ｂを、図６のようにＹ方向に交互に配置することによって、本実施形態では、同一または重複する領域に関する２種類以上の情報表示を行うことができる。たとえば、比較的狭いスポットで合焦している場合には第１表示部３２ａを表示させ、比較的広いエリアで合焦している場合には第２表示部３２ｂを表示させる等、多様な情報をファインダの所定領域に対応させて表示することができる。

また、この実施形態で用いる第１光源２２ａと第２光源２２ｂとは、互いに波長（色）の異なる光源であってもよい。例えば、第１光源２２ａを波長７００ｎｍ程度の第１照明光Ｌ０ａを発生させる赤色光源とし、第２光源２２ｂを波長４００ｎｍ程度の第２照明光Ｌ０ｂを発生させる青色光源としてもよい。

互い色の異なる光源を配置した場合、第１表示部３２ａに形成される屈折型回折格子は、第１照明光Ｌ０ａのみを回折させ、第２表示部３２ｂに形成される屈折型回折格子は、第２照明光Ｌ０ｂのみを回折させるように構成する。各表示部３２ａ，３２ｂは、例えば図４に示す干渉縞を調整し、屈折率等方性領域４０と屈折率異方性領域４２との多層積層構造の繰り返しピッチ間隔を、第１表示部３２ａと第２表示部３２ｂとで変化させることによって形成することができる。

このように、各表示部３２ａ，３２ｂにおける回折条件を、いずれかの各照明光Ｌ０ａ，Ｌ０ｂに対応させることによって、図６に示すように、第１表示部３０ａに対応するマークを赤色に表示させ、第２表示部３２ｂに対応するマークを青色に表示させることができる。

このように、この実施形態では、ファインダ視野内における情報表示を、マーク表示の形状または色を変化させて行うことができるので、撮影者が識別容易な情報表示を行うことができる。また、第１光源２２ａからの第１照明光Ｌ０ａと、第２光源からの第２照明光Ｌ０ｂとを、互いに異なる方向から回折光学素子２１に入射させているため、各表示部３２ａ，３２ｂに対応するマークの表示輝度の不均一性も抑制される。
その他の実施形態

その他の実施形態においては、偏光板６０と素子２１との間にホログラム拡散板より成るその他の光学フィルタを配置しても良い。光源２２ａ，２２ｂとしては、たとえばＬＥＤが用いられるが、ＬＥＤの場合、光が±３０〜４０度程度の角度で放射される。これに対して、ホログラム拡散板により光線の角度を大きくするように変更することにより、素子２１内に入射した光を、図３において素子２１の長手側面２１ｃ，２１ｄにおいて全反射させるようにすることができる。

その結果、素子２１の全域に照明光を均一に行きわたらせることが容易となり、表示部３２ａ，３２ｂによる表示を、より均一に行わせることができる。なお、ホログラム拡散板による拡散の度合い（角度変更の度合い）は、素子２１の配置や寸法および全反射角度等を考慮することにより最適な値に設定される。

なお、上述した実施形態では、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てある。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。

また、上述した実施形態に係る回折光学素子２１は透明電極３６，３８の電圧印加をオンオフして表示のオンオフができる構成であったが、透明電極を有していない回折型表示装置であってもよい。

すなわち、図４の素子２１において透明電極３６，３８を省略した場合、屈折率異方性領域４２内の液晶分子の配向状態は透明電極３６，３８の印加電圧をオフとした場合と同じなので、常に回折機能が発生していることになる。そのため、光源２２ａ，２２ｂがオン状態である限り、表示部３２ａ，３２ｂの表示が行われることになる。また、光源２２ａ，２２ｂのオンオフにより表示部３２ａ，３２ｂのオンオフ制御を行うことも可能である。

また、画面側から見た第１表示部３２ａおよび第２表示部３２ｂの各マークの形状は、特に限定されず、図３に示すようなＣ字形状のみではなく、リング形状、あるいはその他の図形形状、文字形状、絵画形状など、種々の形状が採用され得る。また、画面側から見た第１表示部３２ａおよび第２表示部３２ｂは、静止画のみでなく、動画であっても良い。動画にするためには、各画素毎に、表示部３２ａ，３２ｂを配置し、各画素毎に、電圧印加制御を行えるように、透明電極３６および／または３８のパターニングを工夫すればよい。

また、本実施形態では、表示部３２ａ，３２ｂのホログラム表示により、ファインダ視野内に表示すべき情報としては、焦点検出エリアのマークのみではなく、露光時間、レンズの絞り値など、種々の表示が可能である。

さらに、本実施形態では、表示部３２ａ，３２ｂのホログラム表示により表示される色は、単色のみでなく、多色でも良い。多色を実現するためには、ＲＧＢの光の三原色に対応する素子２１を、三層に積層するなどの手段が考えられる。

また、本実施形態では、光源２２ａ，２２ｂは、素子２１における対向する側面２１ａ，２１ｂの２カ所に限らず、種々の位置に配置することができる。たとえば素子２１における隣接する側面２１ａ，２１ｃまたは２１ｂ，２１ｄに配置しても良い。あるいは、素子２１における４つの側面２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに配置しても良い。ただし、光源の数に対応した数で、光学材料層２６を分割する。

また、本実施形態では、回折型表示装置をカメラのファインダ内回折光学素子に用いた場合について説明したが、カメラ以外の各種光学装置に搭載しても良い。さらに、本実施形態に係る回折型表示装置は、一眼レフカメラのみでなく、コンパクトカメラにも適用しても良い。

Claims (15)

1. 一対の基板と、
   前記一対の基板の側面に光を入射する第１の照明手段と、
   前記第１の照明手段からの光とは異なる方向から前記一対の基板の側面に光を入射する第２の照明手段と、
   前記一対の基板間に設けられ、前記第１の照明手段からの光を回折させるために前記第１の照明手段に対応させて設けられ、回折された光を一つの基板面から出射する第１の回折表示部と、前記第２の照明手段からの光を回折させるために前記第２の照明手段に対応させて設けられ、回折させた光を前記一つの基板面から出射する第２の回折表示部とを有する光学材料層と、を具備する回折型表示装置。
2. 前記第１の回折表示部は、前記第２の照明手段からの光が前記光学材料層に入射する側面よりも前記第１の照明手段からの光が前記光学材料層に入射する側面に近く、前記第２の回折表示部は、前記第１の照明手段からの光が前記光学材料層に入射する側面よりも前記第２の照明手段からの光が前記光学材料層に入射する側面に近い請求項１に記載の回折型表示装置。
3. 前記光学材料層の前記第１の回折表示部は、屈折率等方性材料で構成される屈折率等方性領域と屈折率異方性の液晶を含む屈折率異方性領域とが基板面に沿う方向に交互に配置されて構成され、
   前記第２の回折表示部は、屈折率等方性材料で構成される屈折率等方性領域と、前記第１の回折表示部とは異なる方向に屈折率異方性を有する液晶を含む屈折率異方性領域とが基板面に沿う方向に交互に配置されて構成され、
   前記第１の回折表示部及び前記第２の回折表示部の周囲に設けられて、前記液晶と前記屈折率等方性材料との混合材料で形成される非表示部を有する請求項１または２に記載の回折型表示装置。
4. 前記光学材料層の前記第１の回折表示部と、前記第２の回折表示部とが、前記基板に対して垂直な方向から見て線対称なパターンで形成される請求項３に記載の回折型表示装置。
5. 前記光学材料層の前記第１の回折表示部と、前記第２の回折表示部とが、互いに異なる形状で形成される請求項３に記載の回折型表示装置。
6. 前記第１の照明手段によって前記一対の基板の側面に入射する前記光と、前記第２の照明手段によって前記一対の基板の側面に入射する前記光とは、互いに異なる波長の光である請求項１〜５のいずれか１項に記載の回折型表示装置。
7. 前記第１の照明手段による前記一対の基板への入射方向と、前記第２の照明手段による前記一対の基板への入射方向とは、対向する方向である請求項１〜６のいずれか１項に記載の回折型表示装置。
8. 前記一対の基板は矩形形状であり、前記第１の照明手段からの光が入射する側面と前記第２の照明手段からの光が入射する側面とは、それぞれ前記矩形の対向する辺に対応する請求項１〜６のいずれか１項に記載の回折型表示装置。
9. 前記第１の照明手段からの光が入射する側面と前記第２の照明手段からの光が入射する側面とは、それぞれ前記矩形の対向する短辺に対応する請求項８に記載の回折型表示装置。
10. 前記第１の回折表示部と前記第２の回折表示部は、前記第１の照明手段あるいは前記第２の照明手段からの光が入射する側面に沿う方向に並べて配置されている請求項６〜９のいずれか１項に記載の回折型表示装置。
11. 前記第１の回折表示部は、前記第１の照明手段からの光を回折させて前記基板面から出射させる状態と、前記第１の照明手段からの光を透過させる状態とを選択可能であり、前記第２の回折表示部は、前記第２の照明手段からの光を回折させて前記基板面から出射させる状態と、前記第２の照明手段からの光を透過させる状態とを選択可能である請求項１〜１０のいずれか１項に記載の回折型表示装置。
12. 前記第１の照明手段からの光が入射する前記基板の側面と前記第１の照明手段との間、および前記第２の照明手段からの光が入射する前記基板の側面と前記第２の照明手段との間には、それぞれ光学フィルタが配置してある請求項１〜１１のいずれか１項に記載の回折型表示装置。
13. 前記光学フィルタが、前記基板と垂直な方向に直線偏光された光のみを透過させる偏光フィルタである請求項１２に記載の回折型表示装置。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の回折型光学装置が、カメラのファインダ内に配置してあり、前記ファインダ内を透過する被写体光が、前記回折型表示装置を透過するように構成してあるファインダ装置。
15. 請求項１４に記載のファインダ装置を有するカメラ。

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