JP3271686B2 - Illumination device and illumination method - Google Patents
Illumination device and illumination methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、点光源等による発
散光を使用して被照明体を照明するにあたり、光源と被
照明体との間にホログラムを設け、被照明体における光
強度を均一化し、かつ被照明体を所定角度で照明できる
ようにする照明方法及び照明装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to illuminating an illuminated object using divergent light from a point light source or the like, in which a hologram is provided between the light source and the illuminated object to make the light intensity on the illuminated object uniform. The present invention relates to an illumination method and an illumination device that are capable of illuminating an illuminated object at a predetermined angle.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、液晶パネルをバックライト方式で
照明する場合、図8に示すように、蛍光灯1に、表面に
凹凸状の拡散面2aが形成されている透明拡散板2をラ
イトガイドとして組み合わせ、液晶パネル3を透明拡散
板2から発せられる拡散光で照明する方法が主流であっ
た。しかしながら、一般に液晶を用いた変調素子では、
その液晶面に対して入射光の入射角度が傾くと偏光面の
回転角が微妙にずれてしまうために、図8に示したよう
に液晶パネル3を拡散光で照明すると、液晶パネル3に
表示される画像のコントラストが低下するという問題が
あった。2. Description of the Related Art Conventionally, when a liquid crystal panel is illuminated by a backlight system, as shown in FIG. 8, a fluorescent lamp 1 is provided with a transparent diffusion plate 2 having an uneven diffusion surface 2a formed on its surface by a light guide. And a method of illuminating the liquid crystal panel 3 with diffused light emitted from the transparent diffuser plate 2. However, in general, in a modulation element using liquid crystal,
When the angle of incidence of the incident light is inclined with respect to the liquid crystal surface, the rotation angle of the polarization plane slightly shifts. Therefore, when the liquid crystal panel 3 is illuminated with the diffused light as shown in FIG. There is a problem that the contrast of the image to be obtained is reduced.
【0003】このような問題に対しては、液晶パネル3
の液晶面に対して照明光を一定の角度で(通常、液晶面
に対して垂直に)、かつ平行に入射させることが望まし
い。そこで、図9に示したように、点光源のように発散
光を発する光源4とレンズ5とを組み合わせ、液晶パネ
ル3に波面の揃った平行光束を入射させることが考えら
れる。しかしながら、図9のように光源4とレンズ5と
を組み合わせると、照明装置全体としてのスペースが大
きくなるので実用的ではない。In order to solve such a problem, the liquid crystal panel 3
It is desirable that the illumination light be incident on the liquid crystal surface at a constant angle (normally perpendicular to the liquid crystal surface) and in parallel. Therefore, as shown in FIG. 9, it is conceivable to combine a light source 4 that emits divergent light, such as a point light source, and a lens 5 so that a parallel light beam having a uniform wavefront is incident on the liquid crystal panel 3. However, combining the light source 4 and the lens 5 as shown in FIG. 9 increases the space of the entire lighting device, and is not practical.
【0004】また、液晶パネル3に対して照明光を一定
の角度で入射させることができる照明装置として、図1
0に示すように、発散光を発する光源4と透過型ホログ
ラム6とを組み合わせ、光源4から発した拡散光を透過
型ホログラム6で透過回折し、液晶パネル3に対して照
明光が一定の角度で入射するようにしたものが知られて
いる(特開平4−303822号公報)。このような装
置によれば、照明装置のある程度の小型化を図ることが
可能となる。FIG. 1 shows an illuminating device capable of causing illumination light to enter the liquid crystal panel 3 at a fixed angle.
As shown in FIG. 0, the light source 4 that emits divergent light and the transmission hologram 6 are combined, and the diffused light emitted from the light source 4 is transmitted and diffracted by the transmission hologram 6, so that the illumination light has a predetermined angle with respect to the liquid crystal panel 3. (Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 4-303822) is known. According to such a device, it is possible to reduce the size of the lighting device to some extent.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図10
に示した照明装置では、この照明装置の小型化を図るた
めに光源4とホログラム6とを近接させて配すると、ホ
ログラム6面において、光源4に近い部分では入射光量
が多くなり、反対に、光源4から離れた部分では入射光
量が少なくなり、ホログラム6面で光量ムラが生じる。
したがって、液晶パネル3を均一な光量で照明すること
ができず、液晶パネルには輝度ムラが生じるようにな
る。図11は、このような状態の模式図であり、光源4
から発せられた光線Lの強度を光線Lを示す線の間隔で
表している。このようにホログラム6面の光源4に近い
部分では光線Lが密になり、反対に、光源4から離れた
部分では光線Lが疎になっている。However, FIG.
In the illuminating device shown in (1), when the light source 4 and the hologram 6 are arranged close to each other in order to reduce the size of the illuminating device, the amount of incident light increases in a portion near the light source 4 on the hologram 6 surface. The amount of incident light is small at a portion distant from the light source 4, and unevenness in the amount of light occurs on the hologram 6 surface.
Therefore, it is not possible to illuminate the liquid crystal panel 3 with a uniform light amount, and the liquid crystal panel will have uneven brightness. FIG. 11 is a schematic diagram of such a state, in which the light source 4
The intensity of the light beam L emitted from is represented by the interval between lines indicating the light beam L. As described above, the light beam L is dense at a portion near the light source 4 on the hologram 6 surface, and conversely, the light beam L is sparse at a portion far from the light source 4.
【0006】ここで、光量ムラを低減させるためには、
ホログラム6面上で光源に近く光量が多い部分での回折
効率をあえて低下させ、光源に近い部分と光源から遠い
部分との光量を同等とすることが考えられる。Here, in order to reduce the unevenness in the amount of light,
It is conceivable that the diffraction efficiency in a portion near the light source and having a large amount of light on the surface of the hologram 6 is intentionally reduced, and the light amount in a portion close to the light source and a portion far from the light source are made equal.
【0007】しかしながら、回折効率を低下させること
は光源のエネルギーを無駄にすることになるので好まし
くない。また、液晶パネル3を照明する光の入射角度を
規定するために液晶パネルの背面にライトコントールフ
ィルムを設けた場合、回折効率を低下させたホログラム
部分を透過した光の大部分は、そのライトコントールフ
ィルムで吸収されて熱エネルギーに変換されるため、液
晶パネルおよびその周辺の温度を上昇させて液晶のアラ
イメントを狂わせる原因になる。このような不用な温度
上昇を防止するためには、冷却機構を設けることが必要
となるが、冷却機構の設置は装置が複雑化し、大型化す
るので好ましくない。However, lowering the diffraction efficiency is not preferable because energy of the light source is wasted. Further, when a light control film is provided on the back of the liquid crystal panel to regulate the incident angle of the light illuminating the liquid crystal panel 3, most of the light transmitted through the hologram part whose diffraction efficiency has been reduced is reduced by the light control film. Since it is absorbed by the film and converted into thermal energy, it raises the temperature of the liquid crystal panel and its surroundings, causing a misalignment of the liquid crystal. In order to prevent such an unnecessary rise in temperature, it is necessary to provide a cooling mechanism. However, the installation of the cooling mechanism is not preferable because the apparatus becomes complicated and the size becomes large.
【0008】本発明は以上のような従来技術の課題を解
決しようとするものであり、液晶パネルをバックライト
方式で照明する場合、その他任意の被照明体を照明する
場合において、被照明体に対して照明光を所定の角度で
入射させられるようにし、かつ光源のエネルギーを無駄
にすることなく照明光の光量を均一化し、さらに照明装
置の小型化も図れるようにすることを目的とする。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art. In the case where a liquid crystal panel is illuminated by a backlight system, or when any other illuminated object is illuminated, the object to be illuminated can be provided. An object of the present invention is to enable illumination light to be incident at a predetermined angle, to make the amount of illumination light uniform without wasting energy of a light source, and to reduce the size of the illumination device.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者は、点光源等の
発散光を発する光源を使用し、ホログラムにより照明光
の入射角度を制御するにあたり、さらに、別個のホログ
ラムで光量分布を制御することにより上記の目的が達成
できることを見出し、本発明を完成させるに至った。The present inventor uses a light source that emits divergent light such as a point light source, and controls the incident angle of illumination light using a hologram, and further controls the light amount distribution using a separate hologram. As a result, it has been found that the above object can be achieved, and the present invention has been completed.
【0010】即ち、本発明は、発散光を発する光源、そ
の光源からの光を回折する第1のホログラム及び第1の
ホログラムで回折された光をさらに回折する第2のホロ
グラムからなり、第1のホログラムは、第2のホログラ
ム面における光強度を均一化するホログラムからなり、
第2のホログラムは光を所定方向に回折させるホログラ
ムからなることを特徴とする照明装置を提供する。That is, the present invention comprises a light source that emits divergent light, a first hologram that diffracts light from the light source, and a second hologram that further diffracts light diffracted by the first hologram. Consists of a hologram that equalizes the light intensity on the second hologram surface,
The second hologram is provided by a hologram that diffracts light in a predetermined direction.
【0011】また、本発明は、発散光を発する光源を使
用し、その光源から発せられた光を第1のホログラムで
回折させ、第1のホログラムで回折した光をさらに第2
のホログラムで回折させる照明方法であって、第1のホ
ログラムで第2のホログラム面における光強度を均一化
させ、第2のホログラムで光を所定方向に回折させるこ
とを特徴とする照明方法を提供する。Further, the present invention uses a light source that emits divergent light, diffracts light emitted from the light source with a first hologram, and further diffracts light diffracted with the first hologram with a second hologram.
An illumination method for diffracting light with a hologram, wherein the first hologram makes the light intensity on the second hologram surface uniform, and the second hologram diffracts light in a predetermined direction. I do.
【0012】このような本発明の照明装置を用いて、あ
るいは本発明の方法にしたがって照明を行うと、光源か
ら発せられた発散光が、第1のホログラムで回折される
ことにより第2のホログラム面に均一な光量(即ち、均
一な光強度)で入射し、その入射光は第2のホログラム
で所定方向に回折されるので、被照明体を所定の角度
で、かつエネルギーの無駄なく均一な光量分布で照明す
ることが可能となる。When illumination is performed using such an illumination device of the present invention or in accordance with the method of the present invention, the divergent light emitted from the light source is diffracted by the first hologram, whereby the second hologram is formed. The incident light is incident on the surface with a uniform light amount (that is, uniform light intensity), and the incident light is diffracted in a predetermined direction by the second hologram. It is possible to illuminate with a light quantity distribution.
【0013】なお、本発明の照明装置あるいは照明方法
で使用する第1のホログラム及び第2のホログラムとし
ては、それぞれ入射光を透過回折する透過型ホログラム
でもよく、入射光を反射回折する反射型ホログラムでも
よい。いずれのタイプのホログラムを使用した場合で
も、第1のホログラムで第2のホログラムに入射する光
の光量を均一化し、第2のホログラムで被照明体を照明
する光の角度を調整することができる。The first hologram and the second hologram used in the illumination device or the illumination method of the present invention may be transmission holograms for transmitting and diffracting incident light, and reflection holograms for reflecting and diffracting incident light. May be. Whichever type of hologram is used, the first hologram can equalize the amount of light incident on the second hologram, and the second hologram can adjust the angle of light illuminating the object to be illuminated. .
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて詳
細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一または同
等の構成要素を表している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each of the drawings, the same reference numerals represent the same or equivalent components.
【0015】図1(a)は、本発明の照明装置を液晶パ
ネル3のバックライトとして構成した場合の模式図であ
る。同図のように、この照明装置は、光源4、光源4か
らの光を回折する透過型の第1のホログラム7及び第1
のホログラム7で透過回折された光をさらに回折する透
過型の第2のホログラム8からなっている。同図におい
て、光源4から発せられた光線Lの強度は、光線Lを示
す線の間隔で表わされている。また、図1(b)は、図
1(a)の照明装置の第1のホログラムの回折格子のピ
ッチの説明図である。FIG. 1A is a schematic diagram of a case where the lighting device of the present invention is configured as a backlight of a liquid crystal panel 3. As shown in the figure, this illumination device includes a light source 4, a first hologram 7 of a transmission type that diffracts light from the light source 4, and a first hologram 7.
And a transmission type second hologram 8 that further diffracts the light transmitted and diffracted by the hologram 7. In the figure, the intensity of the light beam L emitted from the light source 4 is represented by the interval between the lines indicating the light beam L. FIG. 1B is an explanatory diagram of the pitch of the diffraction grating of the first hologram of the illumination device of FIG. 1A.
【0016】この照明装置において、光源4としては点
光源もしくは点光源に類した大きさで拡散光を発するも
のを使用することが好ましい。これにより、第2のホロ
グラム8を透過した光を所定の方向に回折させ、かつ均
一な光量分布を有するようにすることができる。このよ
うな光源4としては、例えば、タングステンランプ、ハ
ロゲンランプ、クリプトンランプ等の比較的径の小さい
白色光源や、発光ダイオード等のように有彩色の光源
や、半導体レーザー、固体レーザー、ガスレーザー等の
レーザー光源等を使用することができる。In this illumination device, it is preferable to use a light source 4 that emits diffused light with a size similar to a point light source or a point light source. Thus, the light transmitted through the second hologram 8 can be diffracted in a predetermined direction and can have a uniform light amount distribution. Examples of the light source 4 include a white light source having a relatively small diameter such as a tungsten lamp, a halogen lamp, and a krypton lamp, a chromatic light source such as a light emitting diode, a semiconductor laser, a solid-state laser, and a gas laser. Laser light source and the like can be used.
【0017】また、この照明装置において、第1のホロ
グラム7は、第2のホログラム8を透過回折した光が液
晶パネル3を照明する場合の照明ムラをなくすために、
第2のホログラム8面の光量分布を均一化させるために
設けられている。即ち、このような光源とホログラムか
らなる照明装置を、第1のホログラム7を設けることな
く、光源4と第2のホログラム8とから構成した場合に
は、図11で説明した従来の照明装置のように、第2の
ホログラム8面において、光源4に近い部分では入射光
量が多くなり、光源4から離れた部分では入射光量が少
なくなるという光量ムラが生じる。そこで、この照明装
置においては、このような光量ムラを解消するために、
第1のホログラム7によって光量分布の補正を行う。よ
り具体的には、例えば、図1(b)に示したように、第
1のホログラム7において、第2のホログラム8面の光
源4から遠い部分に入射する光を透過回折させる部分の
回折格子7aのピッチのピッチ当りの変化量(Δdf /
df )Further, in this illumination device, the first hologram 7 is used to eliminate illumination unevenness when the light transmitted and diffracted through the second hologram 8 illuminates the liquid crystal panel 3.
The second hologram 8 is provided to make the light amount distribution uniform on the surface. That is, when such an illumination device including a light source and a hologram is constituted by the light source 4 and the second hologram 8 without providing the first hologram 7, the conventional illumination device described with reference to FIG. As described above, on the surface of the second hologram 8, the amount of incident light increases in a portion close to the light source 4, and the amount of incident light decreases in a portion distant from the light source 4. Therefore, in this lighting device, in order to eliminate such light amount unevenness,
The light amount distribution is corrected by the first hologram 7. More specifically, for example, as shown in FIG. 1B, a diffraction grating of a portion of the first hologram 7 that transmits and diffracts light incident on a portion of the surface of the second hologram 8 far from the light source 4. 7a per pitch (Δdf /
df)
【0018】[0018]
【数1】[Δdf /df =|df+1 −df |/df ] よりも、第2のホログラム8面の光源4から近い部分に
入射する光を透過回折させる部分の回折格子7bのピッ
チのピッチ当りの変化量(Δdn /dn )## EQU1 ## The pitch of the diffraction grating 7b in the portion for transmitting and diffracting the light incident on the portion near the light source 4 on the surface of the second hologram 8 is more than [Δdf / df = | df + 1-df | / df]. Change per pitch (Δdn / dn)
【0019】[0019]
【数2】[Δdn /dn =|dn+1 −dn |/dn ] を大きくする。## EQU2 ## [.DELTA.dn / dn = | dn + 1-dn | / dn] is increased.
【0020】このように第1のホログラム7の回折格子
のピッチを調整することにより第2のホログラム8面で
の光量ムラを解消させる場合に、より厳密に第2のホロ
グラム8面での光量を均一化させる手法としては、図2
に示すような流れの反復法を行えばよい。即ち、まず、
第1のホログラム7が存在しない場合において、光源4
から発せられた光の第2のホログラム8面での複素振幅
分布をフレネル変換により求める(工程A)。次に、得
られた第2のホログラム8面上での複素振幅分布の振幅
成分が一定であるとし(工程B)、逆フレネル変換を行
うことにより第1のホログラム7上の複素振幅分布を求
める(工程C)。そして、この得られた第1のホログラ
ム7上での複素振幅分布の振幅成分を、実際に第1のホ
ログラム7が光源4で照射される場合の振幅に置き換え
(工程D)、再度、フレネル変換を行い、第2のホログ
ラム8上での複素振幅分布を求める(工程E)。そして
これにより得られた第2のホログラム8面上での複素振
幅分布の振幅成分のムラが所期のレベル以下であれば、
このときの第1のホログラム7の回折格子の設計でよ
く、振幅成分のムラが所期のレベルを超えている場合に
は、この振幅成分のムラが所期のレベル以下になるまで
工程B〜Eを反復する。When the unevenness of the light quantity on the second hologram 8 is eliminated by adjusting the pitch of the diffraction grating of the first hologram 7, the light quantity on the second hologram 8 is more strictly controlled. Fig. 2
The iterative method of the flow shown in FIG. That is, first,
When the first hologram 7 does not exist, the light source 4
The complex amplitude distribution of the light emitted from the second hologram 8 is calculated by Fresnel transformation (step A). Next, assuming that the amplitude component of the obtained complex amplitude distribution on the surface of the second hologram 8 is constant (step B), the complex amplitude distribution on the first hologram 7 is obtained by performing inverse Fresnel transformation. (Step C). Then, the obtained amplitude component of the complex amplitude distribution on the first hologram 7 is replaced with the amplitude when the first hologram 7 is actually irradiated by the light source 4 (step D), and the Fresnel transform is performed again. To obtain a complex amplitude distribution on the second hologram 8 (step E). Then, if the obtained unevenness of the amplitude component of the complex amplitude distribution on the second hologram 8 surface is equal to or less than the desired level,
At this time, the diffraction grating of the first hologram 7 may be designed, and when the unevenness of the amplitude component exceeds the expected level, the steps B to B are repeated until the unevenness of the amplitude component becomes lower than the expected level. Repeat E.
【0021】このような反復法によれば、光源4に依存
する光量のムラも考慮して第2のホログラム8上での振
幅の均一化、即ち光量の均一化を図れるので、よりムラ
のない照明を得ることができる。According to such an iterative method, the uniformity of the amplitude on the second hologram 8, that is, the uniformity of the light amount can be achieved in consideration of the unevenness of the light amount depending on the light source 4. Lighting can be obtained.
【0022】なお、図1には、第1のホログラム7とし
て、回折の前後で光軸が変化しないオンアクシスのホロ
グラムを示したが、第1のホログラム7として回折の前
後で光軸が変化するオフアクシスのホログラムを使用し
てもよい。この場合にも、第1のホログラム7として
は、上述と同様に、第2のホログラム8面の光源4から
遠い部分に入射する光を回折させる部分の回折格子のピ
ッチのピッチ当りの変化量(Δdf /df )FIG. 1 shows an on-axis hologram in which the optical axis does not change before and after the diffraction as the first hologram 7, but the optical axis changes before and after the diffraction as the first hologram 7. Off-axis holograms may be used. Also in this case, as in the case of the first hologram 7, similarly to the above, the change amount per pitch of the pitch of the diffraction grating of the portion that diffracts the light incident on the portion of the surface of the second hologram 8 far from the light source 4 ( Δdf / df)
【0023】[0023]
【数3】[Δdf /df =|df+1 −df |/df ] よりも、第2のホログラム8面の光源4から近い部分に
入射する光を透過させる部分の回折格子のピッチのピッ
チ当りの変化量(Δdn /dn )## EQU3 ## As compared with [.DELTA.df / df = | df + 1-df | / df], per unit pitch of the diffraction grating pitch of a portion transmitting light incident on a portion near the light source 4 on the second hologram 8 surface. (Δdn / dn)
【0024】[0024]
【数4】Δdn /dn =|dn+1 −dn |/dn が大きいものを設ければよい。## EQU4 ## The one having a large value of .DELTA.dn / dn = | dn + 1-dn | / dn may be provided.
【0025】また、図1では、第1のホログラム7は光
源4の光軸に対して垂直に配されている。しかし、本発
明においては、光源4の光軸に対する第1のホログラム
7の傾きについては特に制限はない。In FIG. 1, the first hologram 7 is arranged perpendicular to the optical axis of the light source 4. However, in the present invention, the inclination of the first hologram 7 with respect to the optical axis of the light source 4 is not particularly limited.
【0026】したがって、第1のホログラム7は、例え
ば、図3に示したように、光源4の光軸に対して平行に
なるように配したオンアクシスのホログラムとして構成
してもよく、また、図4に示したように、第1のホログ
ラム7を、光源4の光軸に対して平行になるように配し
たオフアクシスのホログラムとして構成してもよい。Therefore, the first hologram 7 may be constituted as an on-axis hologram arranged so as to be parallel to the optical axis of the light source 4 as shown in FIG. 3, for example. As shown in FIG. 4, the first hologram 7 may be configured as an off-axis hologram arranged so as to be parallel to the optical axis of the light source 4.
【0027】第1のホログラム7の作製方法としては、
電子ビーム描画装置を用いて電子線レジスト上に回折格
子をパターン形成し、その形成したパターンを公知のパ
ターン複製用スタンパを用いて透明板(例えば、ポリカ
ーボネート板、アクリル板等)に熱プレス成形したり、
紫外線、電子線等の放射線で硬化する放射線硬化型樹脂
にプレス及び放射線照射により成形してもよい。また、
第1のホログラム7は、レーザービーム描画装置、写真
縮小法、レーザーを用いた二光束干渉法等により作製し
てもよい。さらに、一度、第1のホログラム7を作製し
た後は、そのホログラムをエンボス法、エッチング法等
により大量に複製してもよい。本発明においては、この
ように複製したホログラムも使用することができる。The method for producing the first hologram 7 is as follows.
A diffraction grating is patterned on an electron beam resist using an electron beam lithography apparatus, and the formed pattern is hot-pressed on a transparent plate (for example, a polycarbonate plate or an acrylic plate) using a known pattern duplication stamper. Or
The resin may be formed by pressing and irradiating a radiation-curable resin that is cured by radiation such as ultraviolet rays and electron beams. Also,
The first hologram 7 may be manufactured by a laser beam drawing apparatus, a photograph reduction method, a two-beam interference method using a laser, or the like. Further, once the first hologram 7 is manufactured, the hologram may be copied in a large amount by an embossing method, an etching method, or the like. In the present invention, a hologram copied in this manner can also be used.
【0028】以上、図示した本発明の装置では、第1の
ホログラム7として透過型ホログラムを設けた例を示し
たが、反射型ホログラムを使用してもい。As described above, in the illustrated apparatus of the present invention, a transmission hologram is provided as the first hologram 7, but a reflection hologram may be used.
【0029】また、第1のホログラム7として、その回
折格子のピッチを調整することにより第2のホログラム
8面での光量ムラを解消するものについて説明したが、
本発明においてはこれに限らず、第1のホログラム7と
して、例えば、拡散板ホログラム等を使用することもで
きる。Further, the first hologram 7 is described in which the unevenness of the light amount on the second hologram 8 is eliminated by adjusting the pitch of the diffraction grating.
In the present invention, the present invention is not limited to this. For example, a diffuser hologram or the like can be used as the first hologram 7.
【0030】次に、図1の照明装置の第2のホログラム
8について説明する。第2のホログラム8は、第1のホ
ログラム7からの光を液晶パネル3面に対して垂直方向
にかつ平行光束となるように透過回折させるものであ
る。Next, the second hologram 8 of the illumination device of FIG. 1 will be described. The second hologram 8 transmits and diffracts the light from the first hologram 7 in a direction perpendicular to the surface of the liquid crystal panel 3 and into a parallel light flux.
【0031】第2のホログラム8は図5に示すような二
光束干渉法により作製することができる。即ち、まず、
上述のようにして作製した第1のホログラム7の再生光
L1と、強度が均一で波面の揃った光L2 との干渉縞を
感光材料9上にホログラムとして記録する。このために
は、例えば、同図に示したように、レーザー光源10か
ら発せられた光をハーフミラー11で分割し、一方をレ
ンズ12により第1のホログラム7の再生光L1 用の光
源として使用し、他方を径の大きなレンズ13でコリメ
ートして平行光とし、これを光L2 として使用すればよ
い。The second hologram 8 can be manufactured by a two-beam interference method as shown in FIG. That is, first,
The interference fringes of the reproduced light L1 of the first hologram 7 produced as described above and the light L2 having a uniform intensity and a uniform wavefront are recorded on the photosensitive material 9 as a hologram. For this purpose, for example, as shown in the figure, light emitted from a laser light source 10 is split by a half mirror 11 and one of them is used by a lens 12 as a light source for a reproduction light L1 of the first hologram 7. Then, the other light may be collimated by a lens 13 having a large diameter into parallel light, and this may be used as light L2.
【0032】また、ここで感光材料9としては、例え
ば、銀塩感光性樹脂、フォトレジスト等を使用すること
ができる。Here, as the photosensitive material 9, for example, a silver salt photosensitive resin, a photoresist or the like can be used.
【0033】次に、露光された感光材料9を、常法にし
たがって現像する。これにより第2のホログラム8を得
ることができる。Next, the exposed photosensitive material 9 is developed according to a conventional method. Thereby, the second hologram 8 can be obtained.
【0034】第2のホログラム8は、このようにな二光
束干渉法によらず、電子ビーム描画装置やレーザービー
ム描画装置等を用いて作製してもよい。また、第2のホ
ログラム8も上述の第1のホログラム7と同様に、一度
作製した後はエンボス法、エッチング法等により大量に
複製し、その複製したホログラムを使用してもよい。The second hologram 8 may be manufactured by using an electron beam drawing apparatus, a laser beam drawing apparatus, or the like, instead of using the two-beam interference method. Similarly to the first hologram 7, the second hologram 8 may be produced once, copied in large quantities by an embossing method, an etching method, or the like, and the duplicated hologram may be used.
【0035】また、第2のホログラム8としては、透過
型ホログラムに限らず、反射型ホログラムを使用しても
よい。The second hologram 8 is not limited to a transmission hologram but may be a reflection hologram.
【0036】以上、図示した照明装置においては、液晶
パネルのバックライトとして好適に使用できるように、
第2のホログラム8を透過回折した光は、液晶パネル3
に垂直入射する平行光束となるようにしたが、本発明の
照明装置はこれに限らない。必要に応じて、第2のホロ
グラムを透過回折した光が、任意の所定方向の平行光束
となるようにしてもよく、発散光あるいは収束光となる
ようにしてもよい。As described above, in the illustrated illuminating device, the lighting device is preferably used as a backlight of a liquid crystal panel.
The light transmitted and diffracted through the second hologram 8 is transmitted to the liquid crystal panel 3
Although the light beam is made to be a parallel light beam which is vertically incident on the illumination device, the illumination device of the present invention is not limited to this. If necessary, the light transmitted and diffracted through the second hologram may be converted into a parallel light flux in an arbitrary predetermined direction, or may be converted into divergent light or convergent light.
【0037】例えば、本発明の照明装置をOHPプロジ
ェクターに使用する場合には、図6に示したように、第
2のホログラム8を回折した光が収束するようにしても
よい。この図6の照明装置においても、図1に示した照
明装置と同様に、第1のホログラム7が、光源4から発
せられた光の光量分布を補正し、その光量分布を補正し
た光を第2のホログラム8に入射させる。そして、第2
のホログラム8が、結像レンズ14内に光が収束するよ
うに第2のホログラム8に入射した光の方向を変化させ
る。第2のホログラム8によって方向が変化させられた
光は、OHP用原稿15を透過し、結像レンズ14内に
入射する。次いで、この光はミラー16で反射され、結
像レンズ14の効果によりスクリーン17上に原稿15
の像が結像される。For example, when the illumination device of the present invention is used for an OHP projector, the light diffracted by the second hologram 8 may be converged as shown in FIG. In the illumination device of FIG. 6 as well, similarly to the illumination device shown in FIG. 1, the first hologram 7 corrects the light amount distribution of the light emitted from the light source 4 and converts the light having the corrected light amount distribution to the first light. The hologram 8 is made to enter the hologram 8. And the second
The hologram 8 changes the direction of the light incident on the second hologram 8 so that the light converges in the imaging lens 14. The light whose direction has been changed by the second hologram 8 passes through the OHP document 15 and enters the imaging lens 14. Next, this light is reflected by the mirror 16, and the original 15 is placed on the screen 17 by the effect of the imaging lens 14.
Is formed.
【0038】このようにして得られるスクリーン17上
の像は、明るく、ムラのない明るさの像となる。The image on the screen 17 obtained in this manner is a bright image with no unevenness.
【0039】図6の照明装置と同様の構成は、スライド
プロジェクター等の結像系の光学装置に使用することが
できる。The configuration similar to that of the illumination device shown in FIG. 6 can be used for an optical system of an imaging system such as a slide projector.
【0040】一方、本発明の照明装置をホログラムの照
明に使用する場合には、図7に示したように、第2のホ
ログラム8を透過回折した光が、照明対象とするホログ
ラム18に対して所定の入射角を有する平行光束となっ
て入射するようにしてもよい。このように、ホログラム
の照明装置として本発明の照明装置を使用することによ
り、ホログラムの再生像19を均一な明るさで得ること
ができる。また、照明装置を小型化することも可能とな
る。On the other hand, when the illuminating device of the present invention is used for illuminating a hologram, as shown in FIG. 7, the light transmitted and diffracted by the second hologram 8 is transmitted to the hologram 18 to be illuminated. The light may be incident as a parallel light beam having a predetermined incident angle. Thus, by using the illuminating device of the present invention as the hologram illuminating device, a reproduced image 19 of the hologram can be obtained with uniform brightness. Further, the size of the lighting device can be reduced.
【0041】なお、図7では、本発明の照明装置を、透
過型のホログラムの照明装置として使用する場合につい
て示したが、本発明の照明装置は、反射型のホログラム
の照明装置としても使用することができる。Although FIG. 7 shows the case where the illumination device of the present invention is used as a transmission type hologram illumination device, the illumination device of the present invention is also used as a reflection type hologram illumination device. be able to.
【0042】[0042]
【発明の効果】本発明によれば、液晶パネルをバックラ
イト方式で照明する場合等において、被照明体に対して
照明光を所定の角度で入射させ、かつ光源のエネルギー
を無駄にすることなく、照明光の光量を均一化し、さら
に照明装置の小型化を図ることが可能となる。According to the present invention, when the liquid crystal panel is illuminated by the backlight system, the illumination light is made incident on the illuminated object at a predetermined angle, and the energy of the light source is not wasted. In addition, it is possible to make the amount of illumination light uniform and to further reduce the size of the illumination device.
【図1】本発明の照明装置の模式図(同図(a))及び
その第1のホログラムの回折格子のピッチの説明図(同
図(b))である。FIG. 1 is a schematic diagram (FIG. 1A) of an illumination device of the present invention and an explanatory diagram (FIG. 1B) of a pitch of a diffraction grating of a first hologram.
【図2】第1のホログラムの回折格子のピッチの決定方
法の流れ図である。FIG. 2 is a flowchart of a method for determining a pitch of a diffraction grating of a first hologram.
【図3】本発明の照明装置の他の態様の模式図である。FIG. 3 is a schematic view of another embodiment of the lighting device of the present invention.
【図4】本発明の照明装置の他の態様の模式図である。FIG. 4 is a schematic view of another embodiment of the lighting device of the present invention.
【図5】第2のホログラムの作製方法の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a method for producing a second hologram.
【図6】本発明の照明装置の他の態様の模式図である。FIG. 6 is a schematic view of another embodiment of the lighting device of the present invention.
【図7】本発明の照明装置の他の態様の模式図である。FIG. 7 is a schematic view of another embodiment of the lighting device of the present invention.
【図8】従来の液晶パネルのバックライトの模式図であ
る。FIG. 8 is a schematic diagram of a backlight of a conventional liquid crystal panel.
【図9】従来の液晶パネルのバックライトの他の態様の
模式図である。FIG. 9 is a schematic view of another embodiment of the backlight of the conventional liquid crystal panel.
【図10】従来の液晶パネルのバックライトの他の態様
の模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram of another embodiment of the backlight of the conventional liquid crystal panel.
【図11】従来の液晶パネルのバックライトの光量分布
の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of a light quantity distribution of a backlight of a conventional liquid crystal panel.
3 液晶パネル 4 光源 5 レンズ 6 ホログラム 7 第1のホログラム 8 第2のホログラム 9 感光材料 10 レーザー光源 Reference Signs List 3 liquid crystal panel 4 light source 5 lens 6 hologram 7 first hologram 8 second hologram 9 photosensitive material 10 laser light source
Claims (8)
を回折する第1のホログラム及び第1のホログラムで回
折された光をさらに回折する第2のホログラムからな
り、第1のホログラムは、第2のホログラム面における
光強度を均一化するホログラムからなり、第2のホログ
ラムは光を所定方向に回折させるホログラムからなるこ
とを特徴とする照明装置。1. A light source that emits divergent light, a first hologram that diffracts light from the light source, and a second hologram that further diffracts light diffracted by the first hologram. An illumination device comprising a hologram for equalizing light intensity on a second hologram surface, wherein the second hologram comprises a hologram for diffracting light in a predetermined direction.
明装置。2. The lighting device according to claim 1, wherein the light source is a point light source.
ピッチのピッチ当りの変化量が、第2のホログラム面の
光源から遠い部分に入射する光を回折させる部分より
も、第2のホログラム面の光源から近い部分に入射する
光を回折させる部分で大きい請求項1又は2記載の照明
装置。3. The second hologram surface has a variation in pitch per pitch of a diffraction grating constituting the first hologram, compared with a portion of the second hologram surface that diffracts light incident on a portion far from the light source. The lighting device according to claim 1, wherein a portion that diffracts light incident on a portion close to the light source is large.
るために、第2のホログラムを液晶パネルの背面に設
け、第2のホログラムを回折した光が、平行光束とな
り、液晶パネルの背面に所定角度で入射するようにした
請求項1〜3のいずれかに記載の照明装置。4. A second hologram is provided on the back surface of the liquid crystal panel to illuminate the liquid crystal panel by a backlight system, and light diffracted from the second hologram becomes a parallel light beam, and is provided at a predetermined angle on the back surface of the liquid crystal panel. The illumination device according to any one of claims 1 to 3, wherein the light is incident on the illumination device.
から発せられた光を第1のホログラムで回折させ、第1
のホログラムで回折した光をさらに第2のホログラムで
回折させる照明方法であって、第1のホログラムで第2
のホログラム面における光強度を均一化させ、第2のホ
ログラムで光を所定方向に回折させることを特徴とする
照明方法。5. A light source that emits divergent light, wherein the light emitted from the light source is diffracted by a first hologram, and
An illumination method for diffracting light diffracted by the first hologram further by the second hologram.
An illumination method characterized in that the light intensity on the hologram surface is made uniform and light is diffracted in a predetermined direction by the second hologram.
載の照明方法。6. The lighting method according to claim 5, wherein a point light source is used as the light source.
を構成する回折格子のピッチのピッチ当りの変化量が、
第2のホログラム面の光源から遠い部分に入射する光を
回折させる部分よりも、第2のホログラム面の光源から
近い部分に入射する光を回折させる部分で大きくする請
求項5又は6記載の照明方法。7. As a first hologram, a change amount of a pitch of a diffraction grating constituting the hologram per pitch is:
7. The illumination according to claim 5, wherein a portion of the second hologram surface that diffracts light incident on a portion of the second hologram surface that is closer to the light source is larger than a portion of the second hologram surface that diffracts light of the portion closer to the light source. Method.
設け、第2のホログラムで回折した光を平行光束とする
と共に、液晶パネルの背面に所定角度で入射させる請求
項5〜7のいずれかに記載の照明方法。8. The liquid crystal panel according to claim 5, wherein the second hologram is provided on the back surface of the liquid crystal panel, and the light diffracted by the second hologram is converted into a parallel light beam and incident on the back surface of the liquid crystal panel at a predetermined angle. The lighting method according to 1.
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