CN103080630A - 使用了相干光源的照明装置 - Google Patents

Abstract

使激光光源(50)所产生的激光束(L50)被光束扫射装置(60)反射，照射至全息图记录介质(45)。在全息图记录介质(45)中，使用会聚于扫射基点(B)的参照光将散射板的像(35)记录为全息图。光束扫射装置(60)使激光束(L50)在扫射基点(B)弯折后照射至全息图记录介质(45)。此时，使激光束的弯折状态随时间变化，从而使弯折后的激光束(L60)对全息图记录介质(45)的照射位置随时间变化。与束的照射位置无关，来自全息图记录介质(45)的衍射光(L45)使相同散射板的再现像(35)在相同位置再现。在照明对象物(70)的受光面(R)通过全息图的再现像(35)形成斑点受到抑制后的照明点。

Description

使用了相干光源的照明装置

技术领域

本发明涉及一种使用了相干光源的照明装置。特别是，本发明涉及在将由激光光源产生的相干光用作照明光的照明装置中使斑点噪声降低的技术。

背景技术

作为照明装置的光源，目前使用白炽灯泡或荧光灯。而且，对于要求高亮度照明光的照明装置，将水银灯、卤素灯、氙灯等用作光源。例如，在日本特开2004-264512号公报中公开有使用了超高压水银灯的照明装置及其投射型图像显示装置。最近，将LED用作光源的照明装置也开始普及。LED的寿命一般在一万小时以上，作为替代白炽灯泡或荧光灯的新通用光源受到注目。

另一方面，激光光源作为产生相干光的光源已在产业上的各种领域广泛利用。具体而言，活用单色性、方向性、可干涉性等固有特征，使激光在光通信领域、半导体器件的制造领域、全息图等光学领域等被广泛利用。特别是，作为实用光源，半导体激光器具有充分长的寿命，且能量的利用效率也极为优异。尽管具有此种优点，但使用了激光光源的照明装置至今尚未普及的原因在于具有产生斑点噪声的特有的问题。

斑点(speckle)是将激光等的相干光照射至扩散面时产生的斑点状的花纹，在将激光照射至照明对象物时，在照射面可观察到斑点状的亮度不均。例如，在激光指针指示屏幕上1点的情况下，可观察到激光点在屏幕上闪烁发光。在屏幕上产生斑点噪声，成为对观察者造成生理上的不良影响的主要原因。使用相干光导致产生斑点的原因在于，在屏幕等扩散反射面的各部反射后的相干光因其极高的可干涉性而彼此干涉。例如，在“Speckle Phenomena in Optics，Joseph W.Goodman，Roberts&Co.，2006”中，对斑点产生进行了详细的理论考察。

如果用作激光指针，则观察者仅观察到微小的点，不会产生大问题。然而，若将激光光源用作照明装置的光源并由相干光照明宽到某种程度的区域，则因在照明区域产生的斑点噪声，对观察者造成生理上的不良影响，以及出现不舒服等症状。由于具有这种问题，以往，使用了激光光源的照明装置并不适于一般用途。

当然，也提出了用于降低这种斑点噪声的各种具体方法。例如，在日本特开平6-208089号公报已公开将激光照射至散射板并将从其获得的散射光用作照明光且由马达旋转驱动散射板，从而降低斑点的技术。而且，在日本特开2004-144936号公报已公开在激光光源与照明对象物之间配置光扩散元件并使该光扩散元件振动从而降低斑点的技术。然而，使散射板旋转或使光扩散元件振动需要大型机械驱动机构，装置整体大型化且耗电也增加。而且，此种方法不一定能有效除去斑点。

因此，本发明的目的在于提供一种在使用了相干光源的照明装置中高效率且充分地抑制斑点产生的技术。

发明内容

本发明的第一方式是一种使用了相干光源的照明装置，其特征在于，具备：相干光源，产生相干光束；全息图记录介质，记录有散射板的像；以及光束扫射装置，将所述光束照射至所述全息图记录介质，且以所述光束对所述全息图记录介质的照射位置随时间变化的方式扫射，在所述全息图记录介质中，使用沿规定光路照射的参照光，记录有所述散射板的像作为全息图，所述相干光源产生具有能再现所述散射板的像的波长的光束，所述光束扫射装置以使所述光束对所述全息图记录介质的照射方向为沿所述参照光的光路的方向的方式，进行所述光束的扫射，从所述全息图记录介质获得的所述散射板的像的再现光作为照明光。

本发明的第二方式是上述第一方式涉及的使用了相干光源的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，光束扫射装置使光束在规定的扫射基点弯折，将弯折后的光束照射至全息图记录介质，且通过使所述光束的弯折状态随时间变化，从而使弯折后的光束对所述全息图记录介质的照射位置随时间变化，在所述全息图记录介质中，使用会聚于特定的会聚点的参照光或从特定的会聚点发散的参照光，记录有散射板的像作为全息图，所述光束扫射装置以所述会聚点作为所述扫射基点进行光束的扫射。

本发明的第三方式是上述第二方式涉及的使用了相干光源的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，在全息图记录介质中，使用沿以会聚点为顶点的圆锥的侧面三维地会聚或发散的参照光，记录有散射板的像。

本发明的第四方式是上述第三方式涉及的使用了相干光源的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，光束扫射装置具有使光束以在包含扫射基点的平面上摆动运动的方式进行弯折的功能，并在全息图记录介质上使光束在一维方向扫射。

本发明的第五方式是上述第三方式涉及的使用了相干光源的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，光束扫射装置具有使光束以在包含扫射基点的第1平面上进行摆动运动的方式弯折的功能、及使光束以在包含扫射基点且与所述第1平面正交的第2平面上进行摆动运动的方式弯折的功能，并在全息图记录介质上使光束在二维方向扫射。

本发明的第六方式是上述第二方式涉及的使用了相干光源的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，在全息图记录介质中，使用沿包含会聚点的平面二维地会聚或发散的参照光，记录有散射板的像。

本发明的第七方式是上述第六方式涉及的使用了相干光源的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，光束扫射装置具有使光束以在包含扫射基点的平面上进行摆动运动的方式弯折的功能，并在全息图记录介质上使光束在一维方向扫射。

本发明的第八方式是上述第一方式涉及的使用了相干光源的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，光束扫射装置通过使光束在平行移动的同时照射至全息图记录介质，从而使所述光束对所述全息图记录介质的照射位置随时间变化，在所述全息图记录介质中，使用由平行光束构成的参照光，记录有散射板的像作为全息图，所述光束扫射装置从与所述参照光平行的方向将光束照射至所述全息图记录介质，以进行光束的扫射。

本发明的第九方式是上述第一至第八方式涉及的使用了相干光源的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，相干光源是产生激光束的激光光源。

本发明的第十方式是上述第一至第九方式涉及的使用了相干光源的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，全息图记录介质记录有散射板的像作为体积型全息图。

本发明的第十一方式是上述第一至第九方式涉及的使用了相干光源的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，全息图记录介质记录有散射板的像作为表面浮雕型全息图。

本发明的第十二方式是上述第一至第九方式涉及的使用了相干光源的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，记录在全息图记录介质的全息图是计算机合成全息图。

本发明的第十三方式是上述第一至第九方式涉及的使用了相干光源的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，记录在全息图记录介质的全息图是傅立叶变换全息图。

本发明的第十四方式是上述第一至第九方式涉及的使用了相干光源的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，记录在全息图记录介质的全息图是反射型全息图，且将光束的反射衍射光用作照明光。

本发明的第十五方式是上述第一至第九方式涉及的使用了相干光源的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，记录在全息图记录介质的全息图是透射型全息图，且将光束的透射衍射光用作照明光。

本发明的第十六方式是上述第一至第十五方式涉及的使用了相干光源的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，光束扫射装置是扫射型镜器件、全反射棱镜、折射棱镜或光电晶体。

本发明的第十七方式是上述第一至第十六方式涉及的使用了相干光源的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，相干光源具有分别产生具有不同波长的单色光的激光束的多台即n台激光光源、及将所述n台激光光源产生的激光束合成以生成合成光束的光合成器，光束扫射装置在全息图记录介质上扫射所述光合成器生成的所述合成光束，在所述全息图记录介质中，以通过所述n台激光光源产生的各激光束能分别获得再现像的方式记录有散射板的像作为n种全息图。

本发明的第十八方式是具备上述第一至第十七方式涉及的使用了相干光源的照明装置和具有接受所述照明装置的照明的受光面的显示介质，其特征在于，在全息图记录介质中记录有被画有指定图像的透射膜覆盖的散射板的像，所述受光面配置在形成所述散射板的再现像的位置。

本发明的第十九方面是一种使用了相干光源的照明方法，其特征在于，具有：准备阶段，通过将散射板的像作为全息图记录在记录用介质上从而创建全息图记录介质；以及照明阶段，将相干光束照射至所述全息图记录介质上，且以使照射位置随时间变化的方式，在所述全息图记录介质上扫射所述光束，在所述准备阶段，将相干的照明光照射至所述散射板，将从所述散射板获得的散射光用作物体光，将沿规定光路照射至所述记录用介质且与所述照明光相同波长的相干光用作参照光，并将由所述物体光与所述参照光形成的干涉条纹记录在所述记录用介质，从而创建所述全息图记录介质，在所述照明阶段，以具有能使所述散射板的像再现的波长的光束通过沿所述参照光的光路的光路并朝向所述全息图记录介质上的照射位置的方式进行扫射，将从所述全息图记录介质获得的所述散射板的像的再现光作为照明光。

本发明的第二十方面是上述第十九方面涉及的使用了相干光源的照明方法，是使用了相干光源的照明方法，其特征在于，在准备阶段，通过使用在指定会聚点的位置具有焦点的凸透镜使大致平行的相干光的光束聚光，从而产生在所述会聚点三维地会聚的参照光或从所述会聚点三维地发散的参照光，并使用产生的参照光进行干涉条纹的记录。

本发明的第二十一方面是上述第十九方面涉及的使用了相干光源的照明方法，是使用了相干光源的照明方法，其特征在于，在准备阶段，通过使用具有与指定聚光轴平行的中心轴的柱面透镜使大致平行的相干光的光束聚光在所述聚光轴上，从而产生在所述聚光轴上的点二维地会聚的参照光或从所述聚光轴上的点二维地发散的参照光，使用产生的参照光进行干涉条纹的记录。

本发明的第二十二方面是上述第十九方面涉及的使用了相干光源的照明方法，是使用了相干光源的照明方法，其特征在于，在准备阶段，使用由平行光束构成的参照光进行干涉条纹的记录。

本发明的第二十三方面是上述第十九至第二十二方面涉及的使用了相干光源的照明方法，是使用了相干光源的照明方法，其特征在于，通过使用了假想的散射板的模拟运算执行准备阶段的处理，将计算机合成全息图记录在全息图记录介质。

本发明的第二十四方面是上述第二十三方面涉及的使用了相干光源的照明方法，是使用了相干光源的照明方法，其特征在于，作为假想的散射板，使用在平面上将多个点光源排列成格子状的模型。

本发明的第二十五方面是一种使用了相干光源的照明装置，其特征在于，具备：相干光源，产生相干光束；微透镜阵列，包含多个独立透镜的集合体；以及光束扫射装置，将所述光束照射至所述微透镜阵列，且以所述光束对所述微透镜阵列的照射位置随时间变化的方式扫射，构成所述微透镜阵列的独立透镜分别具有使从所述光束扫射装置照射的光折射以在指定受光面上形成指定照射区域的功能，且被构成为通过任一个独立透镜形成的照射区域在所述受光面上成为大致相同的共同区域。

本发明的第二十六方面是上述第二十五方面涉及的使用了相干光源的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，光束扫射装置使光束在指定扫射基点弯折并照射至微透镜阵列且使所述光束的弯折状态随时间变化，从而使弯折后的光束对所述微透镜阵列的照射位置随时间变化，构成所述微透镜阵列的独立透镜分别使从所述扫射基点射入的光折射，并在受光面上形成共同的照射区域。

本发明的第二十七方面涉及一种使用了相干光源的照明装置，其特征在于，具备：相干光源，产生相干光束；光束扫射装置，通过控制所述光束的方向或位置或其两者，从而进行光束扫射；以及光扩散元件，使射入的光束扩散并射出，所述光束扫射装置将所述相干光源产生的所述光束朝向所述光扩散元件射出，且以所述光束对所述光扩散元件的入射位置随时间变化的方式扫射，所述光扩散元件具有使射入的光束扩散以在指定受光面上形成指定照射区域的功能，且被构成为形成的照射区域在所述受光面上成为大致相同的共同区域而与光束的入射位置无关。

附图说明

图1是示出创建本发明的照明装置的构成要素即全息图记录介质的处理的光学系统的配置图。

图2是示出图1所示的处理中参照光L23的剖面S1与全息图感光介质40的位置关系的俯视图。

图3是示出图1所示的处理中参照光L23的另一剖面S2与全息图感光介质40的位置关系的俯视图。

图4是图1所示的光学系统中散射板30及全息图感光介质40的周围的部分放大图。

图5是示出使用以图1所示的处理创建的全息图记录介质45再现散射板的像35的处理的图。

图6是示出对以图1所示的处理创建的全息图记录介质45仅照射1条光束来再现散射板的像35的处理的图。

图7是示出对以图1所示的处理创建的全息图记录介质45仅照射1条光束使散射板的像35来再现的处理的另一图。

图8是示出图6及图7所示的再现处理中光束的照射位置的俯视图。

图9是示出本发明的基本实施方式的照明装置100的构成的侧视图。

图10是示出使用图9所示的照明装置100照明照明对象物70的状态的侧视图。

图11是示出将图9所示的照明装置100安装于顶面并照明桌子的上表面的状态的侧视图。

图12是示出图9所示的照明装置100中全息图记录介质45上的光束的扫射方式的第1例的俯视图。

图13是示出图9所示的照明装置100中全息图记录介质45上的光束的扫射方式的第2例的俯视图。

图14是示出图9所示的照明装置100中全息图记录介质45上的光束的扫射方式的第3例的俯视图。

图15是示出图9所示的照明装置100中全息图记录介质45上的光束的扫射方式的第4例的俯视图。

图16是示出使用带状的全息图记录介质85的情况下的光束的扫射方式的俯视图。

图17是示出创建图16所示的带状的全息图记录介质85的处理的光学系统的配置图。

图18是示出以CGH的方法创建本发明的照明装置的构成要素即全息图记录介质的原理的侧视图。

图19是图18所示的假想的散射板30’的前视图。

图20是示出基于本发明获得的斑点降低效果的实验结果的表。

图21是示出基于本发明的照明装置进行白色照明的情况下的光源的构成例的图。

图22是示出创建本发明的照明装置时所使用的散射板的多样性的俯视图。

图23是示出将本发明的照明装置用作图像显示装置的情况下所使用的透射膜的俯视图。

图24是示出使用会聚参照光创建反射型的全息图记录介质的处理的侧视图。

图25是示出以图24所示的方法创建成的反射型的全息图记录介质45的再现处理的侧视图。

图26是示出使用会聚参照光创建透射型的全息图记录介质的处理的侧视图。

图27是示出以图26所示的方法创建成的透射型的全息图记录介质45的再现处理的侧视图。

图28是示出使用发散参照光创建全息图记录介质的情况下的准备处理的侧视图。

图29是示出以图28的准备处理创建成的准备用全息图记录介质95的再现处理的侧视图。

图30是示出使用发散参照光创建反射型的全息图记录介质的处理的侧视图。

图31是示出使用发散参照光创建透射型的全息图记录介质的处理的侧视图。

图32是示出使用发散参照光创建全息图记录介质的情况下的另一准备处理的侧视图。

图33是示出以图32的准备处理创建成的准备用全息图记录介质95的再现处理的侧视图。

图34是示出创建本发明的变形例的照明装置的构成要素即全息图记录介质的处理的光学系统的配置图。

图35是示出本发明的变形例的照明装置110的基本构成的侧视图。

图36是示出本发明的另一变形例的照明装置120的基本构成的侧视图。

图37是示出图36所示的照明装置120的动作原理的侧视图。

具体实施方式

§1.本发明所使用的全息图记录介质

首先，说明作为本发明一个实施方式的照明装置的构成要素而使用的全息图记录介质的特征。图1是示出创建该全息图记录介质的处理的光学系统的配置图。利用该光学系统创建记录有散射板的像的全息图记录介质。

图的右上所示的相干光源10是产生相干光束L10的光源，实际上，使用产生剖面为圆形的单色激光(光)的激光光源。该激光光源所产生的相干光束L10被分光器20分成2束。即，光束L10的一部分直接透过分光器20而导向图的下方，其余一部分被分光器20反射并作为光束L20导向图的左方。

透过分光器20的光束L10可实现产生散射板的物体光Lobj的功能。即，往图的下方行进的光束L10被反射镜11反射成为光束L11，进一步，通过扩束器12来扩大直径，构成平行光束L12，照射至散射板30的右侧面的整个区域。散射板30是具有使照射的光散射的性质的板，一般被称为光学扩散板。此处所示的实施例的情况下，使用在内部混合有用于使光散射的微小粒子(光的散射体)的透射型散射板(例如，乳白玻璃板)。因此，如图所示，照射至散射板30的右侧面的平行光束L12透过散射板30，并作为散射光L30从左侧面射出。该散射光L30构成散射板30的物体光Lobj。

另一方面，被分光器20反射的光束L20可实现产生参照光Lref的功能。即，从分光器20往图的左方行进的光束L20被反射镜21反射成为光束L21，接着，通过扩束器22放大直径，构成平行光束L22，被以点C为焦点的凸透镜23折射后照射至全息图感光介质40。此外，即使平行光束L22未必是严格的平行光线的集合，只要是大致平行光线的集合，则实用上无问题。全息图感光介质40为用于记录全息图像的感光性介质。至此，向全息图感光介质40照射的照射光L23构成参照光Lref。

其结果，全息图感光介质40被散射板30的物体光Lobj与参照光Lref照射。此处，物体光Lobj与参照光Lref皆为由相干光源10(激光光源)产生的具有相同波长λ的相干光，因此，在全息图感光介质40记录有两者的干涉条纹。换言之，在全息图感光介质40，将散射板30的像作为全息图记录。

图2是示出图1所示的参照光L23(Lref)的剖面S1与全息图感光介质40的位置关系的俯视图。通过扩束器22扩大直径的平行光束L22具有圆形剖面，因此，以凸透镜23聚光的参照光Lref会聚于以透镜的焦点C为顶点的圆锥状。然而，在图1所示的例中，全息图感光介质40被配置成相对该圆锥的中心轴倾斜，因此，由全息图感光介质40的表面切断参照光L23(Lref)而得的剖面S1如图2所示成为椭圆。

如上所述，图2所示的例子中，参照光Lref仅照射至全息图感光介质40的整个区域中的图中斜线所示的区域内，因此，散射板30的全息图成为仅记录在施加该斜线区域内。当然，若通过扩束器22产生直径更大的平行光束L22，并使用直径更大的凸透镜23，则如图3所示的例，在参照光Lref的剖面S2内也可包含全息图感光介质40。此情况下，如图中施加斜线般，散射板30的全息图记录在全息图感光介质40的整面。在创建用于本发明的全息图记录介质的状况下，用图2、图3的任一形态进行记录皆可。

接着，进一步详细说明散射板30的像记录在全息图感光介质40上的光学处理。图4是图1所示的光学系统中散射板30及全息图感光介质40的周围的部分放大图。如上所述，参照光Lref是用具有焦点C的凸透镜23将具有圆形剖面的平行光束L22聚光而成，会聚成以焦点C为顶点的圆锥状。因此，以下，将此焦点C称为会聚点。照射至全息图感光介质40的参照光L23(Lref)如图所示，成为会聚于该会聚点C的光。

另一方面，从散射板30发出的光(物体光Lobj)为散射光，因此朝向各种方向。例如，如图所示，如果考虑物体点Q1在散射板30的左侧面的上端，则从该物体点Q1向四面八方射出散射光。同样地，也从任意的物体点Q2或Q3向四面八方射出散射光。因此，若着眼于全息图感光介质40内的任意点P1，则记录来自物体点Q1、Q2、Q3的物体光L31、L32、L33与朝向会聚点C的参照光Lref的干涉条纹的信息。当然，实际上，散射板30上的物体点不仅Q1、Q2、Q3，因此来自散射板30上的所有物体点的信息同样作为与参照光Lref的干涉条纹的信息被记录。换言之，在图示的点P1记录散射板30的所有信息。而且，同样地，在图示的点P2也记录散射板30的所有信息。这样，在全息图感光介质40内的任一部分均记录散射板30的所有信息。这是全息图的本质。

接着，以下，将用这种方法记录有散射板30的信息的全息图感光介质40称为全息图记录介质45。为了再现全息图记录介质45，以得到散射板30的全息图再现像，只要将与用在记录时的光相同波长的相干光从与记录时的参照光Lref对应的方向作为再现用照明光照射即可。

图5是示出使用以图4所示的处理创建的全息图记录介质45再现散射板的像35的处理的图。如图所示，对全息图记录介质45从下方照射再现用照明光Lrep。该再现用照明光Lrep是从位于会聚点C的点光源作为球面波发散的相干光，其一部分如图示放大成圆锥状并同时成为照射全息图记录介质45的光。而且，该再现用照明光Lrep的波长与全息图记录介质45的记录时的波长(即，图1所示的相干光源10产生的相干光的波长)相同。

此处，图5所示的全息图记录介质45与会聚点C的位置关系与图4所示的全息图感光介质40与会聚点C的位置关系完全相同。因此，图5所示的再现用照明光Lrep与逆向行进图4所示的参照光Rref的光路的光对应。若将满足这种条件的再现用照明光Lrep照射至全息图记录介质45，则通过其衍射光L45(Ldif)获得散射板30的全息图再现像35(图中以虚线显示)。图5所示的全息图记录介质45与再现像35的位置关系与图4所示的全息图感光介质40与散射板30的位置关系完全相同。

如上所述，将任意物体的像记录为全息图并使其再现的技术是一直以来实用的公知技术。而且，在创建用于一般用途的全息图记录介质的情况下，使用平行光束作为参照光Lref。使用由平行光束构成的参照光Lref记录的全息图在再现时也只要利用由平行光束构成的再现用照明光Lrep即可，因此方便性优异。

相对于此，如图4所示，若将会聚在会聚点C的光用作参照光Lref，则在再现时，如图5所示，必须将从会聚点C发散的光用作再现用照明光Lrep。实际上，为了获得图5所示的再现用照明光Lrep，必须将透镜等光学系统配置在特定位置。而且，若再现时的全息图记录介质45与会聚点C的位置关系与记录时的全息图感光介质40与会聚点C的位置关系不一致，则无法获得正确的再现像35，因此，限定了再现时的照明条件(若使用平行光束再现的情况下，照明条件只要照射角度满足即可)。

根据上述理由，使用会聚在会聚点C的参照光Lref创建的全息图记录介质并不适于一般用途。尽管如此，在此处所示的实施方式，将会聚在会聚点C的光用作参照光Lref的原因是使再现时进行的光束扫射变容易。即，图5中，为了方便说明，示出了使用从会聚点C发散的再现用照明光Lrep产生散射板30的再现像35的方法，但本发明中，实际上，不进行如图示使用放大成圆锥状的再现用照明光Lrep的再现。替代其，采用使光束扫射的方法。以下，详细说明此方法。

图6是示出对以图4所示的处理创建的全息图记录介质45仅照射1条光束使散射板30的像35再现的处理的图。即，在该例中，仅将从会聚点C朝向介质内的1点P1的1条光束L61作为再现用照明光Lrep给予。当然，光束L61为具有与记录时的光相同波长的相干光。如图4所说明，在全息图记录介质45内的任意点P1记录有散射板30整体的信息。因此，若对图6的点P1的位置用与记录时使用的参照光Lref对应的条件照射再现用照明光Lrep，则能仅使用记录在该点P1附近的干涉条纹产生散射板30的再现像35。图6是示出通过来自点P1的衍射光L45(Ldif)使再现像35再现后的状态。

另一方面，图7是仅将从会聚点C朝向介质内的另一点P2的1条光束L62作为再现用照明光Lrep给予的例。此情况下，在点P2记录有散射板30整体的信息，因此，若对点P2的位置用与记录时使用的参照光Lref对应的条件照射再现用照明光Lrep，则能仅使用记录在该点P2附近的干涉条纹产生散射板30的再现像35。图7是示出通过来自点P2的衍射光L45(Ldif)使再现像35再现后的状态。图6所示的再现像35及图7所示的再现像35均以相同散射板30为原图像，因此，理论上，形成所谓在相同位置产生的相同的再现像。

图8是示出图6及图7所示的再现处理中光束的照射位置的俯视图。图8的点P1与图6的点P1对应，图8的点P2与图7的点P2对应。A1、A2分别表示再现用照明光Lrep的剖面。剖面A1、A2的形状及大小取决于光束L61、L62的剖面的形状及大小。而且，也取决于全息图记录介质45上的照射位置。其中，虽示出圆形的剖面A1、A2，为了方便，但实际上，在使用具有圆形剖面的光束L61、L62的情况下，剖面形状根据照射位置而成为扁平的椭圆。

如上述，在图8所示的点P1附近与点P2附近分别记录的干涉条纹的内容完全不同，但对任一点照射作为再现用照明光Lrep的光束的情况下，均在相同位置获得相同的再现像35。其原因在于，再现用照明光Lrep是从会聚点C朝向各点P1、P2的光束，因此对任一点均给予与图4所示的记录时的参照光Lref的方向对应的方向的再现用照明光Lrep。

图8中虽仅例示2点P1、P2，但当然就全息图记录介质45上的任意点而言都相同。因此，对全息图记录介质45上的任意点照射了光束的情况下，只要该光束为来自会聚点C的光，则在相同位置获得相同的再现像35。不过，如图2所示，仅在全息图感光介质40的一部分的区域(图中施加斜线显示的区域)记录了全息图的情况下，仅限于对该区域内的点照射有光束的情况下，可获得再现像35。

其结果，此处所述的全息图记录介质45是使用在特定的会聚点C会聚的参照光Lref将散射板30的像作为全息图记录的介质，并具有若将通过该会聚点C的光束作为再现用照明光Lrep照射至任意位置则产生散射板30的再现像35的特征。因此，作为再现用照明光Lrep，若使通过会聚点C的光束在全息图记录介质45上扫射，则通过从各照射部位获得的衍射光Ldif，相同的再现像35被再现在相同位置。

§2.本发明的基本实施方式的照明装置

接着，参照图9的侧视图说明本发明的基本实施方式的照明装置100的构成。如图所示，该照明装置100是由全息图记录介质45、相干光源50、光束扫射装置60构成。

其中，全息图记录介质45是具有在§1中叙述的特征的介质，并记录有散射板30的像35。而且，相干光源50是产生具有与创建全息图记录介质45时使用的光(物体光Lobj及参照光Lref)的波长相同波长的相干光束L50的光源。

另一方面，光束扫射装置60是以使相干光源50产生的光束L50在规定的扫射基点B弯折并照射至全息图记录介质45且通过使光束L50的弯折状态随时间变化以使弯折后的光束L60对全息图记录介质45的照射位置随时间变化的方式扫射的装置。这样的装置，一般作为扫射型镜器件(mirror device)而公知的装置。在图中，为了方便说明，以点划线表示在时刻t1的弯折状态，以双点划线表示在时刻t2的弯折状态。即，在时刻t1，光束L50在扫射基点B弯折，作为光束L60(t1)照射至全息图记录介质45的点P(t1)，但在时刻t2，光束L50作为在扫射基点B弯折后的光束L60(t2)照射至全息图记录介质45的点P(t2)。

在图中，为了方便说明，仅显示在时刻t1、t2这2个时间点的弯折状态，但实际上，在时刻t1～t2期间，光束的弯折方向平滑地变化，光束L60对全息图记录介质45的照射位置以由图中的点P(t1)向P(t2)的方式缓慢移动。即，在时刻t1～t2期间，光束L60的照射位置在全息图记录介质45上以由点P(t1)向P(t2)的方式扫射。

其中，若使扫射基点B的位置与图4所示的会聚点C的位置一致(换言之，若使图9的全息图记录介质45与扫射基点B的位置关系与图4中全息图感光介质40与会聚点C的位置关系相同)，则在全息图记录介质45的各照射位置，光束L60照射至与图4所示的参照光Lref对应的方向(逆向行进图4所示的参照光Rref的光路的方向)。因此，光束L60在全息图记录介质45的各照射位置，作为用于再现记录在该全息图的正确的再现用照明光Lrep而发挥作用。

例如，在时刻t1，通过来自点P(t1)的衍射光L45(t1)产生散射板30的再现像35，在时刻t2，通过来自点P(t2)的衍射光L45(t2)产生散射板30的再现像35。当然，在时刻t1～t2期间，通过来自光束L60照射的各位置的衍射光同样地产生散射板30的再现像35。即，光束L60，只要是从扫射基点B向全息图记录介质45的光，则无论光束L60照射至全息图记录介质45上的任何位置，通过来自照射位置的衍射光，相同的再现像35被生成在相同位置。

引起此种现象的原因在于，如图4所示，在全息图记录介质45中，使用在特定的会聚点C会聚的参照光L23将散射板30的像记录为全息图，光束扫射装置60以该会聚点C作为扫射基点B进行光束60的扫射。当然，即使停止光束扫射装置60的扫射，将光束L60的照射位置固定在全息图记录介质45上的1点，仍然在相同位置持续产生相同的再现像35。尽管如此，扫射光束60是为了抑制斑点噪声，无其它原因。

图10是示出使用图9所示的照明装置100照明照明对象物70的状态的侧视图。照明装置100是将从全息图记录介质45得到的散射板的像35的再现光作为照明光使用的装置。其中，为了用照明装置100照明照明对象物70的左侧面，如图所示，考虑在使照明对象物70的左侧面与散射板的再现像35的左侧面一致的位置配置有照明对象物70的情况。此时，照明对象物70的左侧面成为受光面R，来自全息图记录介质45的衍射光照射至该受光面R。

因此，在该受光面R上设定任意的着眼点Q，并虑到达该着眼点Q的衍射光为怎样的光。首先，在时刻t1，从相干光源50射出的光束L50如图中点划线所示在扫射基点B弯折，并作为光束L60(t1)照射至点P(t1)。接着，来自点P(t1)的衍射光L45(t1)到达着眼点Q。另一方面，在时刻t2，从相干光源50射出的光束L50，如图中双点划线所示在扫射基点B弯折，作为光束L60(t2)照射至点P(t2)。接着，来自点P(t2)的衍射光L45(t2)到达着眼点Q。

其结果，通过这样的衍射光，在着眼点Q的位置总是产生与散射板30在着眼点Q的位置对应的再现像，但对着眼点Q的衍射光的入射角在时刻t1与时刻t2不同。换言之，在扫射了光束L60的情况下，形成在受光面R上的再现像35虽不变，但到达受光面R上的各点的衍射光的入射角度随时间变化。这样的入射角度随时间变化在降低斑点方面具有很大的贡献。

如上所述，使用相干光导致产生斑点的原因在于，在受光面R的各部反射的相干光因其极高的可干涉性而彼此干涉。然而，本发明中，通过光束L60的扫射，衍射光对受光面R的各部的入射角度随时间变动，因此干涉方式也随时间变动，具有多样性。因此，能使斑点产生的主要原因在时间上分散，缓和总是常观察到对生理上造成不良影响的斑点状的花纹的情况。这是本发明的基本原理。

图11是示出将图9所示的照明装置100用于室内照明的一例的侧视图。如图所示，在室内的地面200配置有桌子75及椅子76、77，桌子75的上表面(此例中，桌布的表面)成为照明对象物，形成受光面R。照明装置100，如图所示，安装于顶面210。图中为了方便说明，照明装置100被画成与桌子75大致相同大小，但实际上，若使用半导体激光器作为相干光源50，使用扫射型镜器件作为光束扫射装置60，则能小型化至与一般室内照明用的照明装置相同程度。

作为相干光源50，例如若使用绿色的激光光源，则桌子75的上表面(受光面R)被绿色的照明点照射。使用了这样的相干光的照明与现有的一般室内照明完全不同，对观察者具有极崭新的照明效果。即，根据激光所具有的单色性，受光面R被极鲜艳的绿色照射。而且，根据激光所具有的方向性，可形成具有鲜明轮廓的照明点。实际上，由于形成在受光面R的照明点的轮廓成为再现像35的轮廓，因此若将受光面R配置在再现像35的再现位置，则在受光面R形成散射板30的鲜明的再现像。再者，由于激光光源一般具有高光转换效率，因此，能以低耗电实现亮度高的照明。

如上述，根据本发明，可进行色纯度极高的单色的面照明。而且，在本发明的照明装置中，如上所述，由于照射在受光面R的各部的光的入射角度随时间而多样化，因此可抑制斑点的产生。因此，可降低在基于激光指针的照明中观察到的闪烁的斑点状的噪声，不会对人类造成生理上的不舒服感。这样，可实现能充分用于室内照明的照明装置。

此外，图11虽示例了将照明对象物(桌子75的上面)配置在产生散射板30的再现像35的位置，但在用作照明装置的情况下，照明对象物的位置没有特别限定。即，图11所示的例子的情况下，在桌子75的上表面(受光面R)产生散射板30的再现像35，因此，受光面R实现作为显示再现像35的屏幕的功能，如上所述，在受光面R形成具有鲜明轮廓的照明点。然而，若仅用作照明装置，则不一定要形成具有鲜明轮廓的照明点。

例如，在图11所示的配置中，若撤去桌子75，则来自全息图记录介质45的衍射光照射至地面200。即使此情况下，由于再现像35的产生位置不变，因此人眼观察不到再现像35(由于在再现像35的位置没有使光散射的物体，因此再现像35不会成像在人眼)。即便如此，到达地面200的衍射光在地面200散射而到达人眼，因此照明装置100可实现对地面200的照明功能。

当然，也可采用故意使受光面R的位置从再现像35的产生位置偏离的照明方法。例如，若配置较图11所示的桌子75低一些的桌子，则在桌子上面形成稍微模糊的再现像35。然而，如果目的是照明桌子上表面，则有时因形成模糊的再现像35可获得柔和的照明效果反而优选的情况。如上所述，在利用本发明的照明装置的情况下，照明对象物的位置依据喜好适当决定，并无特别限定。

§3.照明装置各部的详细说明

图9所示的照明装置100如在§2所述，由全息图记录介质45、相干光源50、光束扫射装置60构成。其中，针对这些构成要素进行更详细的说明。

3-1.相干光源

首先，作为相干光源50，使用使具有与创建全息图记录介质45时使用的光(物体光Lobj及参照光Lref)的波长相同波长的相干光束L50产生的光源即可。然而，相干光源50产生的光束L50的波长不必与创建全息图记录介质45时使用的光的波长完全相同，只要是近似波长即可获得全息图的再现像。总之，本发明使用的相干光源50只要是产生具有能再现散射体的像35的波长的相干光束L50的光源即可。

实际上，可将与图5所示的相干光源10相同的光源直接用作相干光源50。此处所示的实施方式中，将可射出波长λ＝532nm(绿色)的激光的DPSS(二极管泵浦固体：Diode Pumped Solid State)激光装置作为相干光源50使用。DPSS激光器小型且同时可获得较高输出的期望波长的激光，因此是适用于本发明的照明装置的相干光源。

此DPSS激光装置，相较于一般半导体激光器相干长度较长，因此容易产生斑点，以往被认为不适用于照明。即，以往，为了降低斑点，努力使激光的振荡波长的宽度增加，以尽可能缩短相干长度。相对于此，本发明中，即使使用相干长度长的光源，也可利用上述原理有效抑制斑点的产生，因此，作为光源即使使用DPSS激光装置，实用上，产生斑点也不是问题。在这点，利用本发明则可获得进一步增加光源的选择范围的效果。

3-2.光束扫射装置

光束扫射装置60为具有使光束在全息图记录介质45上扫射的功能的装置。此处，说明该光束扫射装置60进行的光束扫射的具体方法。图12是示出图9所示的照明装置100中全息图记录介质45上的光束扫射方式的第1例的俯视图。在此例中，作为全息图记录介质45，使用宽度Da＝12mm、高度Db＝10mm的介质，作为扫射此介质上的光束L60，使用具有直径1mm的圆形剖面的激光束。如图所示，采用下述方法，即、与CRT中电子束的扫射相同，使光束L60的照射位置从第1行的开始区域A1S至结束区域A1E在水平方向扫射，接着，从第2行的开始区域A2S至结束区域A2E在水平方向扫射，……，最后，从第n行的开始区域AnS至结束区域AnE在水平方向扫射，再次，返回第1行的开始区域A1S，反复同样的作业。

在该图12所示的扫射方法中，全息图记录介质45的整面受到光束的扫射，但本发明中，不一定要毫无遗漏地扫射全息图记录介质45的整面。例如，图13是仅进行图12所示的扫射方法中第奇数行的扫射而省略第偶数行的扫射的例。如上所述，若隔行进行扫射，则记录在全息图记录介质45的一部分区域的全息图信息对像的再现无任何帮助，但尽管如此也不会产生特殊问题。图14是示出更极端的扫射方法的例，在高度Db的中央位置，反复进行从开始区域A1S至结束区域A1E在水平方向仅扫射一行的作业。

当然，扫射方向的设定也是自由的，第1行的扫射从左至右进行后，第2行的扫射也可以从右至左进行。而且，扫射方向并不限于直线，也可以是在全息图记录介质45上进行画圆的扫射。

此外，如图2所示的例中，仅对全息图感光介质40的一部分区域(施加斜线的区域)照射参照光Lref进行记录的情况，在其它区域(外侧的空白区域)不记录全息图。此时，如果扫射至外侧的空白区域为止则无法获得再现像35，因此照明暂时变暗。因此，实用上，优选仅在记录有全息图的区域内进行扫射。

如上所述，光束在全息图记录介质45上的扫射是通过光束扫射装置60进行。该光束扫射装置60具有使来自相干光源50的光束L50在扫射基点B(全息图记录时的会聚点C)弯折并照射至全息图记录介质45的功能。而且，通过使该弯折状态(弯折的方向与弯折角度的大小)随时间变化，从而以使弯折后的光束L60对全息图记录介质45的照射位置随时间变化的方式扫射。具有此种功能的装置被作为扫射型镜器件使用在各种光学系统。

例如，在图9所示的例，作为光束扫射装置60，为方便，仅描绘反射镜的图，但实际上是具备使该反射镜在双轴方向转动的驱动机构。即，在将扫射基点B设定在图示的反射镜的反射面的中心位置，并定义通过该扫射基点B且在反射面上彼此正交的V轴及W轴的情况下，具备使该反射镜绕V轴(与图的纸面垂直的轴)转动的机构和绕W轴(图中以虚线所示的轴)转动的机构。

如上所述，若使用可绕V轴及W轴独立转动的反射镜，则反射后的光束L60可在全息图记录介质45上在水平方向及垂直方向扫射。例如，在上述机构中，若使反射光绕V轴转动，则能在图12所示的全息图记录介质45上使光束L60的照射位置在水平方向扫射，若绕W轴转动，则能在垂直方向扫射。

总之，光束扫射装置60若具有以在包含扫射基点B的平面上进行摇动运动的方式使光束L60弯折的功能，则能在全息图记录介质45上使光束L60的照射位置在一维方向扫射。如图14所示的例，若活用成使光束仅在水平方向进行扫射，则光束扫射装置60具有使在全息图记录介质45上的光束的照射位置在一维方向扫射的功能足矣。

与此相对，若活用成在全息图记录介质45上使光束L60的照射位置在二维方向扫射，则使光束扫射装置60具有以在包含扫射基点B的第1平面上进行摆动运动的方式使光束L60弯折的功能(图9中，若使反射镜绕V轴转动，则光束L60在纸面所含的平面上进行摆动运动)、及以在包含扫射基点B且与第1平面正交的第2平面上进行摆动运动的方式使光束L60弯折的功能(图9中，若使反射镜绕W轴转动，则光束L60在与纸面垂直的平面上进行摆动运动)即可。

作为用于使光束的照射位置在一维方向扫射的扫射型镜器件，多面镜被广泛利用。而且，作为用于在二维方向扫射的扫射型镜器件，可将2组多面镜组合使用，已知有万向镜(gimbal mirror)、电流镜、MEMS(微型机电系统)镜等器件。再者，除了通常的镜器件以外，全反射棱镜、折射棱镜、光电晶体(KTN(钽铌酸钾)晶体等)也可用作光束扫射装置60。

此外，若光束L60的直径接近全息图记录介质45的尺寸，则有损抑制斑点的效果，因此需要注意。图12～图14所示的例子，如上所述，全息图记录介质45的宽度为Da＝12mm、高度为Db＝10mm，光束L60为具有直径1mm的圆形剖面的激光束。若是这种尺寸条件，则能充分获得抑制斑点的效果。这是因为，全息图记录介质45上的任一区域皆只暂时受到光束L60的照射，不会从相同区域持续射出衍射光。

然而，例如，图15所示的例子，在照射具有接近全息图记录介质45的尺寸的直径的光束的情况下，会形成持续射出衍射光的区域(图中斜线部分)。即，即使使光束L60的照射位置从第1行的开始区域A1S至结束区域A1E在水平方向扫射，图中画了斜线的区域a1总受到光束的照射。同样地，即使从第n行的开始区域AnS至结束区域AnE在水平方向扫射，区域a2总受到光束的照射。而且，若考虑垂直方向的扫射，则对于各行的开始区域，区域a3成为重复的区域，对于各行的结束区域，区域a4成为重复的区域，因此即使改变扫射的行，也总受到光束的照射。

其结果，关于这些画了斜线的区域，持续射出衍射光，无法得到光束扫射的好处。其结果，从这样的区域发出的衍射光以相同角度持续射入照明对象物的受光面R上，成为斑点产生的主要原因。因此，光束L60的直径不应大到接近全息图记录介质45的尺寸。

此种弊端，在将扫射间距设定成小于光束L60的直径的情况下也会产生。例如，图12是将纵方向的扫射间距设定成与光束L60的直径相等的例子，图13是将纵方向的扫射间距设定成光束L60的直径的2倍的例子。如上所述，若将纵方向(副扫射方向)的扫射间距设定成光束的直径以上，则第i行的扫射区域与第(i+1)行的扫射区域不重复，但若扫射间距不足光束的直径，则产生重复区域，可能成为上述斑点产生的主要原因。

而且，扫射速度慢也成为斑点产生的主要原因。例如，即使以一行扫射需要一小时的慢速度扫射，从人类视觉上的时间分辨率的观点看等同于未进行扫射，从而辨识出斑点。通过扫射光束以降低斑点如上所述，是指因照射在受光面R的各部的光的入射角度随时间而多样化。因此，为了充分获得基于光束扫射的斑点降低的效果，使成为产生斑点的原因的相同干涉条纹维持的时间比人类视觉上的时间分辨率短即可。

一般而言，人类视觉上的时间分辨率的极限是1/20～1/30秒左右，若在1秒时间提示20～30帧框以上的静止图像，则人类认定为流畅的动画。若考虑此点，则在设光束的直径为d的情况下，以在1/20～1/30秒行进d以上的距离的扫射速度(秒速20d～30d的速度)进行扫射，则可获得充分的斑点抑制效果。

3-3.全息图记录介质

关于全息图记录介质45，已在§1说明详细制造处理。即，用于本发明的全息图记录介质45只要是具有使用在特定的会聚点C会聚的参照光将散射板30的像作为全息图记录的特征的介质即可。因此，此处说明适于用在本发明的具体的全息图记录介质的方式。

全息图有多个物理形态(方式)。本申请的发明人认为为了用于本发明，最优选体积型全息图。特别是，最适合使用使用了光聚合物的体积型全息图。

一般而言，在现金卡或现金券等中用作防伪用片的全息图被称为表面起伏(浮凸)型全息图，通过表面的凹凸构造进行全息图干涉条纹的记录。当然，除了实施本发明外，也可以利用将散射板30的像作为表面浮雕型全息图记录的全息图记录介质45(一般而言，被称为全息图漫射器(diffuser))。然而，在该表面浮雕型全息图的情况下，由于表面的凹凸构造导致的散射可能成为新的斑点产生主要原因，因此从降低斑点的观点来看并不优选。而且，在表面浮雕型全息图，由于产生多次衍射光，因此衍射效率降低，再者，衍射性能(能使衍射角增大至何种程度的性能)也有极限。

与此相对，在体积型全息图中，由于作为介质内部的折射率分布进行全息图干涉条纹的记录，因此不会受到表面的凹凸构造所导致的散射的影响。而且，一般而言，衍射效率或衍射性能也较表面浮雕型全息图优异。因此，实施本发明时，将散射板30的像记录为体积型全息图的介质最适合被用作全息图记录介质45。

然而，即使是体积型全息图，由于利用含有银盐材料的感光介质进行记录的类型中银盐粒子所导致的散射有可能成为新的斑点产生主要原因，因此优选避免。根据上述原因，本申请发明人认为作为本发明中利用的全息图记录介质45，理想的是使用了光聚合物的体积型全息图。上述使用了光聚合物的体积型全息图的具体化学组成公开于例如日本专利第2849021号公报。

然而，对于量产性的点，表面浮雕型全息图较体积型全息图优异。表面浮雕型全息图，通过创建表面具有凹凸构造的原版，并进行使用了该原版的加压加工，从而能够进行介质的量产。因此，在必须降低制造成本的情况下，利用表面浮雕型全息图即可。

而且，作为全息图的物理形态，在平面上作为浓淡图案而记录了干涉条纹的振幅调制型全息图也被广泛地普及。然而，此振幅调制型全息图由于衍射效率低且以浓的图案部分进行光的吸收，因此用于本发明时，无法确保充分的照明效率。但在该制造工序中，由于能采用在平面上印刷浓淡图案的简便的方法，因此在制造成本方面有优点。因此，根据用途，本发明也可以采用振幅调制型全息图。

此外，图1所示的记录方法中，虽创建所谓菲涅尔类型的全息图记录介质，但也可以创建利用通过透镜记录散射板30而获得的傅立叶变换类型的全息图记录介质。此时，根据需要，也可以在衍射光L45的光路上设置透镜进行聚光，以提升照明效率，但即使无透镜也可充分实现作为照明装置的功能。

§4.本发明的照明装置的变形例

至此，针对基本实施方式，说明了本发明的照明装置。在实施该基本实施方式时，首先，进行通过将散射板30的像35作为全息图记录在记录用介质40上创建全息图记录介质45的准备阶段，进行使用在该准备阶段创建的全息图记录介质45来构成照明装置100以对全息图记录介质45上照射相干光束L60且使照射位置随时间变化的方式使光束L60在全息图记录介质45上扫射的照明阶段。

此时，在准备阶段，如图1所示，对散射板30照射相干的照明光L12，将从散射板30获得的散射光L30用作物体光Lobj。而且，沿规定光路照射记录用介质40，将与照明光L12相同波长的相干光L23用作参照光Lref。接着，将由物体光Lobj与参照光Lref形成的干涉条纹记录在记录用介质40，从而创建全息图记录介质45。而且，在照明阶段，如图9所示，以与参照光Lref相同波长(或能使全息图再现的近似波长)的光束L60通过沿参照光Lref光路的光路并朝向全息图记录介质45上的照射位置的方式进行扫射(换言之，从与参照光Lref光学共轭的方向给予光束L60)，将从全息图记录介质45获得的、散射板30的像35的再现光作为照明光。

此处，说明几个针对上述基本实施方式的变形例。

4-1.以一维扫射为前提的全息图记录介质

在图1所示的全息图记录介质的创建处理中，通过凸透镜23(在会聚点C的位置具有焦点的透镜)使平行光束L22聚光，并作为参照光Lref照射至介质40。即，沿以会聚点C为顶点的圆锥(理论上，半径彼此不同的圆锥无限存在)的侧面，使用三维会聚在会聚点C的参照光Lref记录散射板30的像。

如上所述，使用三维会聚的参照光Lref的原因在于，在图9所示的照明装置中，为了获得从扫射基点B三维发散的光路，以使光束L60三维扫射(组合反射镜的绕V轴的转动与绕W轴的转动使光束扫射)为前提。此外，使光束L60三维扫射是为了使全息图记录介质45上的光束的照射位置二维扫射(图12中，为进行横方向的扫射与纵方向的扫射)。

然而，扫射全息图记录介质45上的光束的照射位置不一定要二维地进行。例如，图14是显示使光束仅在水平方向扫射的例子。这样，若以使光束的照射位置一维扫射为前提，则全息图记录介质也以这样的前提创建是合理的。具体而言，若以一维扫射为前提，则代替创建图14所示的全息图记录介质45，只要创建图16所示的带状的全息图记录介质85足矣。

使用了该全息图记录介质85的情况下，光束扫射装置60的扫射只要反复从左端的起点区域A1S至右端的终点区域A1E扫射1行的量即可。此时，也可以反复从左向右扫射1行的量，也可以进行从左至右扫射后再从右往左扫射的往复运动。在使用的光束L60是具有直径1mm的圆形剖面的激光束的情况下，使图16所示的全息图记录介质85的高度Db＝1mm即足矣。因此，与使用图14所示的全息图记录介质45的情况相比，可谋求节省空间，能使装置整体小型化。

虽然这样的以一维扫射为前提的全息图记录介质85可以使用图1所示的光学系统来创建，但代替其也可以使用图17所示的光学系统来创建。该图17所示的光学系统中，将图1所示的光学系统中凸透镜23替换为柱面透镜24，并将具有矩形平面的全息图感光介质40替换为具有细长带状平面的全息图感光介质80，其它构成要素则不变。全息图感光介质80的宽度Da与全息图感光介质40的宽度相同，但其高度Db(图17中与纸面垂直方向的宽度)为光束的直径的程度(上例情况下，1mm左右)。

柱面透镜24是带有具有与图17的纸面垂直的中心轴的圆柱表面的透镜，且在图17中定义了通过会聚点C且与纸面垂直的聚光轴，此时，可实现将平行光束L22聚光在该聚光轴的功能。然而，从柱面透镜的性质考虑，光的折射仅在与纸面平行的平面内产生，不会发生向与纸面垂直的方向的折射。换言之，若着眼于包含会聚点C且与柱面透镜的圆柱的中心轴正交的平面(图17的纸面)，则沿该平面二维会聚的光L24被作为参照光Lref而给予。

如上所述，本申请中提及“光在会聚点C会聚”时，不仅指图1的光学系统所示的凸透镜23的三维会聚，也指图17的光学系统所示的柱面透镜24的二维会聚。此外，创建图16例示的以一维扫射为前提的全息图记录介质85时，如图17的光学系统所示，也可以使用带有具有与通过会聚点C的指定聚光轴(图例情况下，通过会聚点C且与纸面垂直的轴)平行的中心轴的圆柱面的柱面透镜24将大致平行的相干光的光束L22聚光在该聚光轴上，将二维会聚在会聚点C的光L24用作参照光Lref，记录散射板30的全息图像。

4-2.包含CGH的全息图记录介质

至此已说明的全息图记录介质的创建处理是实际地对全息图感光介质照射光并将通过感光介质的化学变化来固定此时产生的干涉条纹的纯粹的光学方法。与此相对，最近，已确立有在计算机上模拟此种光学处理，通过运算来计算干涉条纹的信息并以某种物理方法将其结果固定在介质上的方法。以这种方法创建的全息图一般被称为计算机合成全息图(CGH：Computer Generated Hologram)。

记录在本发明所使用的全息图记录介质的全息图可以是这样的计算机合成全息图。即，也可以替代用§1所述的光学处理创建全息图记录介质，执行使用了来自假想的散射板的假想物体光与假想参照光的模拟运算，求出在假想记录面上产生的干涉条纹的信息，并将此信息以物理方法记录在介质上，以创建计算器合成全息图。

图18是示出用CGH的方法创建本发明的照明装置的构成要素即全息图记录介质的原理的侧视图，示出在电脑上模拟图4所示的光学现象的方法。此处，图18所示的假想的散射板30’与图4所示的真实的散射板30对应，图18所示的假想的记录面40’与图4所示的真实的全息图感光介质40对应。图示的物体光Lobj是从假想的散射体30’发出的假想的光，图示的参照光Lref是与该物体光Lobj相同波长的假想光。参照光Lref是在会聚点C会聚的光这一点与至此为止叙述的方法完全相同。对在记录面40’上的各点，运算该假想的物体光Lobj与参照光Lref的干涉条纹的信息。

此外，作为假想的散射板30’，例如，也可使用以多面体等表现的细微的三维形状模型，但此处使用在平面上将多个点光源D排列成格子状的单纯的模型。图19是图18所示的假想的散射板30’的正视图，小(白)圈分别表示点光源D。如图所示，多个点光源D以横方向间距Pa、纵方向间距Pb排列成格子状。间距Pa、Pb是确定散射板的表面粗度的参数。

本申请发明人将点光源D的间距Pa、Pb分别设定成10μm左右的尺寸以运算在记录面40’上产生的干涉条纹的信息，根据其结果，在真实的介质表面形成凹凸图案，创建了表面浮雕型的CGH。于是，构成了将该CGH用作全息图记录介质45的照明装置100，获得抑制斑点的良好照明环境。

图20是示出利用本发明获得了斑点降低效果的实验结果的表。一般而言，作为表示在受光面上产生斑点的程度的参数，提出有使用称为斑点对比(单位：％)的数值的方法。该斑点对比是被定义为在本应实现均匀亮度分布的条件下将实际产生的亮度偏差的标准偏差除以亮度的平均值而得的值的量。该斑点对比的值越大意味着受光面上的斑点产生程度越大，对观察者而言，斑点状的亮度不均图案更显著。

图20的表示出针对利用图10所示的照明装置100或用于与其对比的现有装置照明照明对象物70的4种测定系统，测定受光面R的斑点对比的结果。测定例1～3均为将可射出绿色激光的相同DPSS激光装置用作相干光源50的结果。此外，测定例2、3所使用的全息图记录介质的扩散角(从全息图记录介质上的点望向再现像35的最大角度)在任何情况下均设定成20°。

首先，测定例1所示的测定结果是使用利用扩束器将来自相干光源50的光束L50放大成为平行光束并将该平行光束(激光平行光)直接照射至受光面R的测定系统替代使用照明装置100，所得的结果。此情况下，如表所示，获得斑点对比为20.1％的结果。这是肉眼观察时能够非常显著观察到斑点状的亮度不均图案的状态，是不适于实用的室内照明的等级。

另一方面，测定例2及3所示的测定结果均为利用图10所示的照明装置100进行照明的结果。此处，测定例2是利用以光学方法创建的体积型全息图作为全息图记录介质45的结果，测定例3是利用上述表面浮雕型CGH作为全息图记录介质45的结果。均获得不足4％的斑点对比，这是肉眼观察时几乎观察不到亮度不均图案的极良好的状态(一般而言，若斑点对比值为5％以下，则观察者不会产生不愉悦感)。因此，作为全息图记录介质45，利用了以光学方法创建的体积型全息图的情况与利用了表面浮雕型CGH的情况均可构成充分实用的照明装置。测定例2的结果(3.0％)比测定例3的结果(3.7％)更好的原因可认为是作为原图像的真实的散射板30的分辨率比假想的散射板30’(图19所示的点光源的集合体)的分辨率高。

最后的测定例4所示的测定结果是使用将来自绿色的LED光源的光直接照射至受光面R的测定系统替代使用照明装置100，所得的结果。由于原本LED光源并非相干光源，因此不需考虑斑点产生的问题，如表所示，获得斑点对比为4.0％的良好结果。使用了非相干光的测定例4的结果较使用了相干光的测定例2、3的结果差的原因可认为是因为LED光源发出的光本身产生亮度不均。

4-3.多个颜色的照明

至此为止说明的实施方式均为将单色的激光光源作为相干光源使用的单色照明装置的例子，但若使用产生具有分别不同波长的激光的多台激光光源，则能构成可进行合成了多个颜色的照明的照明装置。

具体而言，在图9所示的照明装置100，可以使用具有作为相干光源50而产生分别具有不同波长的单色光的激光束的多台(n台)激光光源与对这n台激光光源产生的激光束进行合成以产生合成光束的光合成器的装置。当然，在全息图记录介质45中，预先以通过n台激光光源产生的各激光束分别获得再现像的方式将散射板30的像35作为n种全息图记录。

图21是示出此种装置的一例的构成图。该装置具有将红、绿、蓝的3原色合成从而产生白色光束的功能。即，用二向棱镜(dichroic prism)15对红色激光光源50R产生的红色激光束L(R)与绿色激光光源50G产生的绿色激光束L(G)进行合成，接着，用二向棱镜16再对蓝色激光光源50B产生的蓝色激光束L(B)进行合成，从而能产生白色的合成光束L(R、G、B)。另一方面，光束扫射装置60使以此方式产生的合成光束L(R、G、B)弯折并在全息图记录介质45上扫射即可。从全息图记录介质45针对R、G、B的各色成分分别获得衍射光，在相同位置产生针对R、G、B的各色成分的再现像35，获得白色再现像。

此外，为了使用R、G、B三种颜色的光创建记录有散射板30的像的全息图记录介质，例如，可以进行使用感光成R色光的染料(色素)、感光成G色光的染料、感光成B色光的染料同样地分布的全息图感光介质与上述合成光束L(R、G、B)记录全息图的处理。而且，可以使用包含层积有感光成R色光的第1感光层、感光成G色光的第2感光层、感光成B色光的第3感光层的3层构造的全息图感光介质。或者，也可以将上述3个感光层分别作为不同介质准备，使用分别对应的颜色的光分别进行全息图的记录，最后，将这3层贴合构成具有3层构造的全息图记录介质。

4-4.图像显示装置

至此为止，说明了将本发明用作照明装置的方式，但本发明的照明装置也可用作图像显示装置。例如，图11是示例有通过设置在天花板的照明装置100照明桌子75的上表面的使用方式。此时，在受光面R形成散射板30的再现像35，并利用再现像35形成照明点。

如上可知，若将照明装置100视为产生散射板30的再现像35的装置，则该装置具备作为图像显示装置的功能。例如，作为在准备阶段记录的散射板30使用了矩形板的情况下，形成在桌子75的上表面的照明点的轮廓虽成为矩形，但在使用了圆形板的情况下，照明点的轮廓成为圆形。因此，例如，如图22所示，若使用轮廓为星型的散射板30A或轮廓为心型的散射板30B作成全息图记录介质45，则可获得具有星型或心型的轮廓形状的照明点。这意味着，照明装置100作为显示星型图像或心型图像的图像显示装置而发挥作用。

然而，作为显示对象的图像的样式，并非仅由散射板的轮廓形状决定。例如，如图23的上部分所示，准备普通的矩形散射板30，且如图23的左下部所示，准备画有星型图像的透射膜33A。该透射膜33A具有星型的内部透光但星型的外部(斜线区域)遮光的性质。将该种透射膜33A重叠覆盖在散射板30的上面并以图1所示的光学系统进行记录，则变成与使用图22所示的轮廓形状为星型的散射板30A的情况同样地记录星型的散射板，因此，在再现时可获得星型的照明点。

当然，如图23的下部中央所示，若使用画有“PAT”字符串的透射膜33B，则可获得有各字符形状的照明点。图11所示的使用方式的情况下，在桌子75的上表面浮现字符串“PAT”。再者，如图23的右下部所示，若使用印刷有带浓淡信息的灰阶图像(例如，黑白照片)的透射膜33C，则也可在桌子75的上表面显示灰阶图像。

如上所述，在用作图像显示装置的情况下，为了显示鲜明的图像，必须将受光面R配置在再现像35的生成位置。因此，为了构成可显示图23的下部所示的图像的图像显示装置，可采取下述构成，即准备上述说明的照明装置100和具有接受该照明装置100的照明的受光面R的显示介质70，并在全息图记录介质45中预先记录被画有指定图像的透射膜覆盖的散射板30的像35，将受光面R配置在形成散射板30的再现像35的位置。

4-5.全息图记录介质创建的几何学多样性

在§1.中，参照图1说明了将散射板30的全息图像记录在全息图感光介质40的方法。该方法是使用会聚在会聚点C的参照光创建反射型全息图记录介质的方法，必要的构成要素的几何学配置如图24的侧视图所示。

图24所示的例的情况下，通过凸透镜23产生朝向会聚点C的会聚参照光Lref，介质40配置在凸透镜23与会聚点C之间。而且，介质40如图倾斜地配置，在其下表面侧照射来自散射板30的物体光Lobj。按这种方法创建的全息图记录介质成为反射型的介质。即，在再现时，如图25所示，作为再现用照明光Lrep而发挥作用的光束照射至介质45的下表面侧，通过来自点P的反射衍射光Ldif生成再现像35。

如上所述，至此为止说明的例子是记录在全息图记录介质45中的全息图为反射型全息图且将光束的反射衍射光用作照明光的例子。与此相对，也可以使记录在全息图记录介质45的全息图为透射型全息图并将光束的透射衍射光用作照明光。

图26是示出创建这样的透射型全息图的情况下的几何学配置的侧视图。与图24所示的配置的不同点在于介质40的方向。在图24所示的反射型全息图的创建方法中，从介质的上面照射参照光Lref，并从介质的下面照射物体光Lobj。这样，若将参照光与物体光照射至相反侧的面，则能记录反射型的全息图。与此相对，图26所示的方法中，参照光Lref及物体光Lobj的两者被照射至介质40的上表面。这样，若从相同侧这样地照射参照光与物体光则能记录透射型的全息图。即，在再现时，如图27所示，作为再现用照明光Lrep而发挥作用的光束照射至介质45的下表面侧，通过来自点P的透射衍射光Ldif产生再现像35。

而且，至此说明的例子均是使用会聚在会聚点C的参照光创建反射型或透射型的全息图记录介质的方法，但也可以替代其使用从会聚点C发散的参照光创建反射型或透射型的全息图记录介质。然而，为此必须预先创建准备用全息图记录介质。以下，依序说明用于进行该方法的处理。

首先，如图28所示，配置准备用全息图感光介质90与散射板30，对介质90如图标从右斜上照射平行的参照光Lref。接着，将利用来自散射板30的物体光Lobj与参照光Lref产生的干涉条纹记录到介质90。如上所述，在记录时，若从相同侧照射物体光与参照光，则能记录透射型的全息图。此处，将进行了这种记录的介质90称为准备用全息图记录介质95。

图29是示出该准备用全息图记录介质95的再现处理的侧视图。如图所示，对介质95从左斜下照射平行的再现用照明光Lrep，则通过透射衍射光Ldif在图的右方产生再现像35。此处，再现用照明光Lrep的方向的延长线是与图28所示的参照光Lref的方向一致的方向，再现像35的产生位置与图28所示的散射板30的配置位置一致。

接着，将准备用全息图记录介质95的再现像35代替实物的散射板30，进行向全息图感光介质40记录散射板30的像的处理。即，如图30所示，在准备用全息图记录介质95的右侧配置全息图感光介质40，对介质95从左斜下照射平行的再现用照明光Lrep，在图的右侧产生再现像35。此时，从介质95向右侧射出的光为用以使再现像35再现的透射衍射光Ldif，同时对介质40实现作为物体光Lobj的功能。

另一方面，从图的下方向介质40照射发散参照光Lref。该发散参照光Lref是从会聚点C发散的光(在会聚点C存在点光源的情况下从该点光源发出的光)，对介质40照射圆锥状扩散的光束。在图示的例中，通过在会聚点C的位置具有焦点的凸透镜25，使平行光束L10会聚在会聚点C，产生点光源，以产生发散参照光Lref。作为凸透镜25，例如，若使用直径1mm程度的微透镜，则能将从激光光源发出的剖面径1mm程度的激光束直接用作平行光束L10，产生发散参照光Lref。

在图30所示的方法中，物体光Lobj照射至介质40的上表面，参照光Lref照射至介质40的下表面。这样，若将参照光与物体光照射至相反侧的面，则能记录反射型的全息图。因此，用图30所示的方法创建的全息图记录介质45成为实质上与用图24所示的方法创建的全息图记录介质45相同的反射型全息图。因此，在再现时，可以采用图25所示的几何学配置。

与此相对，图31是示出使用发散参照光Lref创建透射型全息图的例子的侧视图。与图30所示的配置的不同点是介质40的方向。在图30所示的反射型全息图的创建方法中，从介质的上面照射物体光Lobj，从介质的下面照射参照光Lref。与此相对，在图31所示的方法中，物体光Lobj及参照光Lref的两者都照射到介质40的下表面。这样，若从同侧照射参照光与物体光，则能记录透射型的全息图。用图31所示的方法创建的全息图记录介质45成为实质上与用图26所示的方法创建的全息图记录介质45相同的透射型全息图。因此，在再现时，采用图27所示的几何学配置即可。

此外，在图30及图31所示的记录处理中，作为准备用全息图记录介质95虽使用以图28所示的方法创建的透射型全息图，但作为准备用全息图记录介质95也可以使用以图32所示的方法创建的反射型全息图。在图32所示的方法中，从准备用全息图感光介质90的左侧照射参照光Lref，从右侧照射物体光Lobj，因此，创建的准备用全息图记录介质95成为反射型全息图。

使用该反射型的准备用全息图记录介质95进行再现的情况下，如图33所示，从介质95的右侧照射再现用照明光Lrep，通过获得的反射衍射光Ldif产生再现像35。因此，在图30及图31所示的处理中，替代从左侧照射再现用照明光Lrep，而是从右侧照射。

4-6.光束的平行移动扫射

在至此说明的实施方式中，虽采用光束扫射装置60在指定扫射基点B使光束弯折，使该弯折状态(弯折的方向与弯折角度的大小)随时间变化，从而扫射弯折的光束的方式，但光束扫射装置60的扫射方法，并不限于使光束在扫射基点B弯折的方法。

例如，也可采用使光束平行移动的扫射方法。然而，此时，也需要变更对全息图记录介质45的散射板30的记录方法。即，如图34所示的例子那样，对全息图感光介质40照射由平行光束构成的参照光Lref，记录与来自散射板30的物体光Lobj的干涉条纹的信息。换言之，在这样创建的全息图记录介质46中，使用由平行光束构成的参照光Lref将散射板30的像35作为全息图记录。

图35是使用了用图34所示的方法创建的全息图记录介质46的照明装置110的侧视图。如图所示，该照明装置110由全息图记录介质46、相干光源50、光束扫射装置65构成。

此处，全息图记录介质46是用图34所示的方法创建的介质，利用由平行光束构成的参照光Lref将散射板30的像35记录为全息图。而且，相干光源50为产生具有与创建全息图记录介质46时使用的光(物体光Lobj及参照光Lref)的波长相同波长(或、能再现全息图的近似波长)的相干光束L50的光源。

另一方面，光束扫射装置65虽具有将相干光源50产生的光束L50照射至全息图记录介质46的功能，但此时，以从与在图34所示的创建处理使用的参照光Lref平行的方向将光束L65照射至全息图记录介质45的方式进行扫射。更具体而言，使光束L65在平行移动的同时照射至全息图记录介质46，从而以光束L65对全息图记录介质46的照射位置随时间变化的方式扫射。

进行这种扫射的光束扫射装置65，例如，可由可动反射镜66和驱动该可动反射镜66的驱动机构构成。即，如图35所示，可以在可接收相干光源50产生的光束L50的位置配置可动反射镜66，并设置使此可动反射镜66沿光束L50的光轴滑动的驱动机构。此外，实用上，通过利用了MEMS的微镜器件能够构成具有与上述功能相同的功能的光束扫射装置65。或者，通过图9所示的光束扫射装置60使在扫射基点B的位置发生了弯折的光束L60通过在扫射基点B具有焦点的凸透镜，也能够产生平行移动的光束。

图35所示的例子的情况下，接收被可动反射镜66反射的光束L65的照射的全息图记录介质46根据记录的干涉条纹产生衍射光，并通过该衍射光产生散射板30的再现像35。照明装置110进行将这样得到的再现像35的再现光用作照明光的照明。

图35中，为方便说明，用点划线表示时刻t1的光束的位置，用双点划线表示时刻t2的光束的位置。即，在时刻t1，光束L50在可动反射镜66(t1)的位置反射，并作为光束L65(t1)照射至全息图记录介质46的点P(t1)，但在时刻t2，光束L50在可动反射镜66(t2)的位置反射(图示的可动反射镜66(t2)是可动反射镜66(t1)移动后的情况)，并作为光束L65(t2)照射至全息图记录介质46的点P(t2)。

图中，为了方便说明，仅示出时刻t1、t2的二个时间点的扫射方式，但实际上，时刻t1～t2期间，光束L65在图的左右平行移动，光束L65对全息图记录介质46的照射位置从图的点P(t1)向P(t2)缓慢移动。即，在时刻t1～t2期间，光束L65的照射位置在全息图记录介质46上从点P(t1)向P(t2)扫射。此处，虽说明了使光束L65在一维方向(图的左右方向)平行移动的例子，但当然，若设置使光束L65也在与图的纸面垂直的方向平行移动的机构(例如，在XY载台上配置反射镜的机构)，则能使其在二维方向平行移动。

此处，光束L65是以总是与在图34所示的创建处理中使用的参照光Lref平行的方式扫射，因此，在全息图记录介质46的各照射位置，光束L65作为用于再现记录于此的全息图的正确再现用照明光Lrep而发挥作用。

例如，在时刻t1，通过来自点P(t1)的衍射光L46(t1)产生散射板30的再现像35，在时刻t2，通过来自点P(t2)的衍射光L46(t2)产生散射板30的再现像35。当然，在时刻t1～t2的期间，也通过来自光束L65所照射的各位置的衍射光同样地产生散射板30的再现像35。即，只要光束L65承担平行移动扫射，则无论光束L65照射至全息图记录介质46上的任何位置，都能通过来自照射位置的衍射光在相同位置产生相同的再现像35。

结果，该图35所示的照明装置110与图9所示的照明装置100同样地，能进行将再现像35的再现光用作照明光的照明。总之，本发明中，在全息图记录介质中，使用沿规定光路照射的参照光将散射板的像记录为全息图，并通过光束扫射装置以光束对该全息图记录介质的照射方向为沿参照光的光路的方向(光学共轭方向)的方式进行光束的扫射即可。

4-7.微透镜阵列的利用

至此说明的实施方式是准备记录有散射板30的全息图像的全息图记录介质，并对该全息图记录介质扫射相干光，将获得的衍射光用作照明光的情况。此处，替代该全息图记录介质，论述利用了微透镜阵列的变形例。

图36是利用了该微透镜阵列的变形例的侧视图。该变形例的照明装置120由微透镜阵列48、相干光源50、光束扫射装置60构成。相干光源50与之前说明的实施方式相同，是产生相干光束L50的光源，具体而言，可使用激光光源。

而且，光束扫射装置60与至此说明的实施方式相同，是进行相干光源50产生的光束L50的扫射的装置。更具体而言，具有使光束在扫射基点B弯折以照射至微透镜阵列48的功能，且按照使光束L50的弯折状态随时间变化从而使光束L60对微透镜阵列48的照射位置随时间变化的方式扫射。

另一方面，微透镜阵列48是包括多个独立透镜的集合体的光学元件。构成该微透镜阵列48的独立透镜都具有使从扫射基点B射入的光折射、并在照明对象物70的受光面R上形成指定照射区域I的功能。且，利用任一独立透镜形成的照射区域I也构成该受光面R上的相同的共同区域。作为具有这种功能的微透镜阵列，例如，市售有被称为「复眼透镜」的微透镜阵列。

图37是示出图36所示的照明装置120的动作原理的侧视图。此处，为方便说明，用点划线表示光束L60在时刻t1的弯折状态，用双点划线表示在时刻t2的折射方式。即，在时刻t1，光束L50在扫射基点B折射，并作为光束L60(t1)射入至位于微透镜阵列48下方的独立透镜48-1。该独立透镜48-1具有扩大从扫射基点B射入的光束并将其照射至照明对象物70的受光面R上的二维照射区域I的功能。因此，在受光面R如图所示地形成有照射区域I。

而且，在时刻t2，光束L50在扫射基点B弯折，并作为光束L60(t2)射入至位于微透镜阵列48上方的独立透镜48-2。该独立透镜48-2具有扩大从扫射基点B射入的光束并将其照射至照明对象物70的受光面R上的二维照射区域I的功能。因此，在时刻t2，在受光面R也如图所示地形成有照射区域I。

在图中，为方便说明，仅示出在时刻t1、t2的2个时间点的动作状态，但实际上，在时刻t1～t2期间，光束的弯折方向平滑地变化，且光束L60照射微透镜阵列48的照射位置从图的下方往上方缓慢移动。即，在时刻t1～t2期间，在微透镜阵列48上，上下扫射光束L60的照射位置。当然，在作为微透镜阵列48而使用多个独立透镜二维配置而成的阵列的情况下，通过光束扫射装置60使光束在该二维排列上扫射即可。

根据上述微透镜阵列48的性质，无论光束L60射入任何独立透镜，形成在受光面R上的二维照射区域I都共用。即，不论光束的扫射状态怎样，在受光面R总是形成相同的照射区域I，且形成相同的照明点。然而，实用上，即使通过独立透镜产生的照射区域I并非完全相同而是有些偏移，作为照明装置也没有问题。此时，虽照明点的位置随时间变动，但若将光束扫射装置60的扫射速度设定成快到某种程度，则人类无法识别照明点的位置变动，仅会感觉轮廓稍微模糊。

结果，此处所示的照明装置120的情况下，光束扫射装置60具有以将光束L60照射至微透镜阵列48且光束L60照射微透镜阵列48的照射位置随时间变化的方式扫射的功能。另一方面，构成微透镜阵列48的独立透镜均具有使从光束扫射装置60照射的光折射、并在规定的受光面R上形成规定的照射区域I的功能，且被构成为通过任一独立透镜形成的照射区域I在受光面R上是大致相同的共同区域。

在该照明装置120的情况下，由于也使用相干光源50，因此对观察者具有极新鲜的照明效果。即，通过相干光的单色性，可进行极高颜色纯度的单色的面照明。而且，能够利用其方向性，形成具有鲜明轮廓的照明点。再者，若使用具有高光变换效率的激光光源，则能以低耗电量进行高亮度的照明。且，与至此说明的基本实施方式的照明装置同样地，照射在受光面R的各部的光的入射角度随时间而多样化，因此可抑制斑点的产生。

4-8.光扩散元件的利用

至此，作为基本实施方式，以使用记录有散射板30的全息图像的全息图记录介质构成照明装置为例进行说明，在上述“4-7”中，以使用微透镜阵列替代全息图记录介质来构成照明装置为例进行说明。在这样的照明装置中，全息图记录介质或微透镜阵列的结果是实现具有使射入后的光束扩散以在指定受光面上形成指定照射区域的功能的光扩散元件的作用。且，该光扩散元件具有形成的照射区域在受光面上是相同的共同区域而与光束的入射位置无关的特征。因此，构成本发明的照明装置不一定要使用上述全息图记录介质或微透镜阵列，一般而言，能使用具有上述特征的光扩散元件构成。

总之，本发明的照明装置，本质上，可通过使用产生相干光束的相干光源、控制该光束的方向或位置或两者以进行光束扫射的光束扫射装置、及使射入后的光束扩散并射出的光扩散元件构成。

此处，光束扫射装置只要具有以使相干光源产生的光束朝向光扩散元件射出且使该光束入射到光扩散元件的入射位置随时间变化的方式扫射的功能即可。而且，光扩散元件只要被构成为具有使射入后的光束扩散以在指定受光面上形成指定照射区域的功能且形成的照射区域在受光面上是大致相同的共同区域而与光束的入射位置无关即可。

工业实用性

本发明的照明装置的用途是，不论室外室内能够在各种环境下提供照明光。特别是，由于使用相干光作为照明光，因此可进行单色性或方向性优异的照明，适于餐厅或旅馆等的室内的照明。而且，由于单色性优异，因此适于作为色评估用的照明来利用。再者，本发明不仅可利用为将照明作为直接用途的装置，也可利用为必须要某种照明光的各种机器中的照明光提供单元。例如，可利用于一般图像显示装置、投影机、扫射仪等装置。

Claims (27)

1.一种照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，具备：

相干光源(50)，产生相干光束(L50)；

全息图记录介质(45、46、85)，记录有散射板(30)的像(35)；以及

光束扫射装置(60、65)，将所述光束(L60、L65)照射至所述全息图记录介质(45、46、85)，且以所述光束(L60、L65)对所述全息图记录介质(45、46、85)的照射位置随时间变化的方式扫射，

在所述全息图记录介质(45、46、85)中，使用沿规定光路照射的参照光(L23、Lref)，记录有所述散射板(30)的像作为全息图，

所述相干光源(50)产生具有能再现所述散射板的像(35)的波长的光束(L50)，

所述光束扫射装置(60、65)以使所述光束(L60、L65)对所述全息图记录介质(45、46、85)的照射方向为沿所述参照光(L23、Lref)的光路的方向的方式，进行所述光束(L60、L65)的扫射，

从所述全息图记录介质(45、46、85)获得的所述散射板(30)的像(35)的再现光作为照明光。

2.根据权利要求1所述的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，

光束扫射装置(60)使光束(L50)在规定的扫射基点(B)弯折，将弯折后的光束(L60)照射至全息图记录介质(45)，且通过使所述光束(L50)的弯折状态随时间变化，从而使弯折后的光束(L60)对所述全息图记录介质(45)的照射位置随时间变化，

在所述全息图记录介质(45)中，使用会聚于特定的会聚点(C)的参照光(L23)或从特定的会聚点(C)发散的参照光(L23)，记录有散射板(30)的像作为全息图，

所述光束扫射装置(60)以所述会聚点(C)作为所述扫射基点(B)进行光束(L60)的扫射。

3.根据权利要求2所述的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，在全息图记录介质(45)中，使用沿以会聚点(C)为顶点的圆锥的侧面三维地会聚或发散的参照光，记录有散射板(30)的像。

4.根据权利要求3所述的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，光束扫射装置(60)具有使光束(L60)以在包含扫射基点(B)的平面上摆动运动的方式进行弯折的功能，并在全息图记录介质(45)上使光束(L60)在一维方向扫射。

5.根据权利要求3所述的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，光束扫射装置(60)具有使光束(L60)以在包含扫射基点(B)的第1平面上进行摆动运动的方式弯折的功能、及使光束(L60)以在包含扫射基点(B)且与所述第1平面正交的第2平面上进行摆动运动的方式弯折的功能，并在全息图记录介质(45)上使光束(L60)在二维方向扫射。

6.根据权利要求2所述的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，在全息图记录介质(45)中，使用沿包含会聚点(C)的平面二维地会聚或发散的参照光，记录有散射板(30)的像。

7.根据权利要求6所述的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，光束扫射装置(60)具有使光束(L60)以在包含扫射基点(B)的平面上进行摆动运动的方式弯折的功能，并在全息图记录介质(45)上使光束(L60)在一维方向扫射。

8.根据权利要求1所述的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，光束扫射装置(65)通过使光束(L65)在平行移动的同时照射至全息图记录介质(46)，从而使所述光束(L65)对所述全息图记录介质(46)的照射位置随时间变化，

在所述全息图记录介质(46)中，使用由平行光束构成的参照光(Lref)，记录有散射板(30)的像(35)作为全息图，

所述光束扫射装置(65)从与所述参照光(Lref)平行的方向将光束(L65)照射至所述全息图记录介质(46)，以进行光束(L65)的扫射。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，相干光源(50)是产生激光束的激光光源。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，全息图记录介质(45、46、85)记录有散射板(30)的像作为体积型全息图。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，全息图记录介质(45、46、85)记录有散射板(30)的像作为表面浮雕型全息图。

12.根据权利要求1至9中任一项所述的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，记录在全息图记录介质(45、46、85)的全息图是计算机合成全息图。

13.根据权利要求1至9中任一项所述的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，记录在全息图记录介质(45、46、85)的全息图是傅立叶变换全息图。

14.根据权利要求1至9中任一项所述的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，记录在全息图记录介质(45、46、85)的全息图是反射型全息图，且将光束(L60、L65)的反射衍射光用作照明光。

15.根据权利要求1至9中任一项所述的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，记录在全息图记录介质(45、46、85)的全息图是透射型全息图，且将光束(L60、L65)的透射衍射光用作照明光。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，光束扫射装置(60、65)是扫射型镜器件、全反射棱镜、折射棱镜或光电晶体。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，相干光源(50)具有分别产生具有不同波长的单色光的激光束的多台即n台激光光源(50R、50G、50B)、及将所述n台激光光源产生的激光束合成以生成合成光束(L(R、G、B))的光合成器(15、16)，

光束扫射装置(60、65)在全息图记录介质(45、46、85)上扫射所述光合成器(15、16)生成的所述合成光束(L(R、G、B))，

在所述全息图记录介质(45、46、85)中，以通过所述n台激光光源产生的各激光束能分别获得再现像的方式记录有散射板(30)的像(35)作为n种全息图。

18.一种图像显示装置，具备权利要求1至17中任一项所述的照明装置和具有接受所述照明装置的照明的受光面(R)的显示介质(70)，其特征在于，

在全息图记录介质(45、46、85)中记录有被画有指定图像的透射膜(33A、33B、33C)覆盖的散射板(30)的像(35)，

所述受光面(R)配置在形成所述散射板(30)的再现像(35)的位置。

19.一种照明方法，是使用了相干光源的照明方法，其特征在于，具有：

准备阶段，通过将散射板(30)的像(35)作为全息图记录在记录用介质(40、80)上从而创建全息图记录介质(45、46、85)；以及

照明阶段，将相干光束(L60)照射至所述全息图记录介质(45、46、85)上，且以使照射位置随时间变化的方式，在所述全息图记录介质(45、46、85)上扫射所述光束(L60)，

在所述准备阶段，将相干的照明光(L12)照射至所述散射板(30)，将从所述散射板(30)获得的散射光(L30)用作物体光，将沿规定光路照射至所述记录用介质(40、80)且与所述照明光(L12)相同波长的相干光(L23、Lref)用作参照光，并将由所述物体光与所述参照光形成的干涉条纹记录在所述记录用介质(40、80)，从而创建所述全息图记录介质(45、46、85)，

在所述照明阶段，以具有能使所述散射板的像(35)再现的波长的光束(L60、L65)通过沿所述参照光(L23、Lref)的光路的光路并朝向所述全息图记录介质(45、46、85)上的照射位置的方式进行扫射，

将从所述全息图记录介质(45、46、85)获得的所述散射板(30)的像(35)的再现光作为照明光。

20.根据权利要求19所述的照明方法，是使用了相干光源的照明方法，其特征在于，在准备阶段，通过使用在指定会聚点(C)的位置具有焦点的凸透镜(23、25)使大致平行的相干光的光束聚光，从而产生在所述会聚点(C)三维地会聚的参照光或从所述会聚点(C)三维地发散的参照光，并使用产生的参照光进行干涉条纹的记录。

21.根据权利要求19所述的照明方法，是使用了相干光源的照明方法，其特征在于，在准备阶段，通过使用具有与指定聚光轴平行的中心轴的柱面透镜(24)使大致平行的相干光的光束聚光在所述聚光轴上，从而产生在所述聚光轴上的点二维地会聚的参照光或从所述聚光轴上的点二维地发散的参照光，使用产生的参照光进行干涉条纹的记录。

22.根据权利要求19所述的照明方法，是使用了相干光源的照明方法，其特征在于，在准备阶段，使用由平行光束构成的参照光进行干涉条纹的记录。

23.根据权利要求19至22中任一项所述的照明方法，是使用了相干光源的照明方法，其特征在于，通过使用了假想的散射板(30’)的模拟运算执行准备阶段的处理，将计算机合成全息图记录在全息图记录介质(45、46、85)。

24.根据权利要求23所述的照明方法，是使用了相干光源的照明方法，其特征在于，作为假想的散射板(30’)，使用在平面上将多个点光源(D)排列成格子状的模型。

25.一种照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，具备：

相干光源(50)，产生相干光束(L50)；

微透镜阵列(48)，包含多个独立透镜的集合体；以及

光束扫射装置(60)，将所述光束(L50)照射至所述微透镜阵列(48)，且以所述光束(L60)对所述微透镜阵列(48)的照射位置随时间变化的方式扫射，

构成所述微透镜阵列(48)的独立透镜分别具有使从所述光束扫射装置(60)照射的光折射以在指定受光面(R)上形成指定照射区域(I)的功能，且被构成为通过任一个独立透镜形成的照射区域(I)在所述受光面(R)上成为大致相同的共同区域。

26.根据权利要求25所述的照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，光束扫射装置(60)使光束(L50)在指定扫射基点(B)弯折并照射至微透镜阵列(48)且使所述光束(L50)的弯折状态随时间变化，从而使弯折后的光束(L60)对所述微透镜阵列(48)的照射位置随时间变化，

构成所述微透镜阵列(48)的独立透镜分别使从所述扫射基点(B)射入的光折射，并在受光面(R)上形成共同的照射区域(I)。

27.一种照明装置，是使用了相干光源的照明装置，其特征在于，具备：

相干光源(50)，产生相干光束(L50)；

光束扫射装置(60、65)，通过控制所述光束(L50)的方向或位置或其两者，从而进行光束扫射；以及

光扩散元件(45、46、48)，使射入的光束扩散并射出，

所述光束扫射装置(60、65)将所述相干光源(50)产生的所述光束(L50)朝向所述光扩散元件(45、46、48)射出，且以所述光束(L60)对所述光扩散元件(45、46、48)的入射位置随时间变化的方式扫射，

所述光扩散元件(45、46、48)具有使射入的光束扩散以在指定受光面(R)上形成指定照射区域(I)的功能，且被构成为形成的照射区域(I)在所述受光面(R)上成为大致相同的共同区域，而与光束的入射位置无关。

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