JP2012114039A - 面照明装置およびバックライト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スペックルが目立たないようにすることができ、且つ被照明領域内の明るさのムラの発生を効果的に抑制できる面照明装置およびバックライト装置を提供する。
【解決手段】面照明装置は、光学素子５０と、照射装置６０と、導光板３０とを備え、導光板３０の内部には光取り出し部３１が設けられる。レーザ光源６１、走査デバイス６５、フレネルレンズ６８およびミラー部材６９を光取り出し部３１の照射面とは反対側の面の裏側に配置している。これにより、ホログラム記録媒体５５に対して、後方からコヒーレント光を入射でき、ホログラム記録媒体の記録面を第１の端面に略平行に配置できる。これにより、狭額縁化が実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、コヒーレント光を照射する光源を用いた面照明装置およびバックライト装置に関する。

液晶パネル等に用いられるバックライト装置として、導光板のエッジから光を入射して、対向する２面間で全反射を繰り返させて、拡散素子等により光を取り出す方式が知られている。この種のバックライト装置には、冷陰極管を光源としたものの他に、近年ではＬＥＤを光源としたものがある。

冷陰極管を用いると、バックライト装置を薄型化するのが困難で、消費電力も増大するという問題がある。ＬＥＤを用いると、薄型化が可能となるが、ＬＥＤが均一拡散照明であることから、薄型化した導光板中に全ての光を漏れなく入射するのは困難であり、損失が生じる。

これに対して、レーザ光は直進性に優れるため、ＬＥＤと比べて導光板への光入射効率を向上できると考えられている。

しかしながら、レーザを光源とした場合、コヒーレンスの高さに起因するスペックルが発生してしまう。スペックル（speckle）は、レーザ光などのコヒーレント光を散乱面に照射したときに現れる斑点状の模様であり、スクリーン上に発生すると斑点状の輝度ムラ（明るさのムラ）として観察され、観察者に対して生理的な悪影響を及ぼす要因になる。コヒーレント光を用いた場合にスペックルが発生する理由は、スクリーンなどの散乱反射面の各部で反射したコヒーレント光が、その極めて高い可干渉性ゆえに、互いに干渉し合うことによって生じるものとされている。例えば、下記の非特許文献１には、スペックルの発生についての詳細な理論的考察がなされている。

このように、コヒーレント光源を用いる方式では、スペックルの発生という固有の問題が生じるため、スペックルの発生を抑制するための技術が提案されている。例えば、下記の特許文献２には、レーザ光を散乱板に照射し、そこから得られる散乱光を光変調器に導くとともに、散乱板をモータによって回転駆動することにより、スペックルを低減する技術が開示されている。

特開２００４−２６４５１２号公報 特開平６−２０８０８９号公報

Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006

スペックルは、バックライト装置に限らず、被照明領域にコヒーレント光を照明する照明装置を組み込んだ種々の装置において問題となっている。コヒーレント光は、レーザ光に代表されるように、優れた直進性を有するとともに、非常にエネルギ密度の高い光として照射され得る。したがって、実際に開発される照明装置としては、このようなコヒーレント光の特性に対応して、コヒーレント光の光路が設計されていることが好ましい。

本件発明者らは、以上の点を踏まえて鋭意研究を重ね、その結果として、コヒーレント光で被照明領域を照明して、この照明光を拡散させて外部に取り出す際に、スペックルを目立たなくさせることができる面照明装置およびバックライト装置を発明するにいたった。また、本件発明者らは、さらに研究を進め、コヒーレント光を照明される被照明領域内に明るさが突出して明るくなる領域が生じることを安定して防止し得るように、当該照明装置を改善することができた。すなわち、本発明は、スペックルが目立たないようにすることができ、且つ被照明領域内の明るさのムラの発生を効果的に抑制できる面照明装置およびバックライト装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様では、各点が少なくとも被照明領域内の対応領域の全域に対してコヒーレント光を拡散可能な光学素子と、
コヒーレント光が前記光学素子の表面を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
前記光学素子の表面で反射され、または前記光学素子を透過したコヒーレント光を伝搬させると共に、該コヒーレント光を外部に取り出す光取り出し面を有する導光板と、を備え、
前記照射装置は、コヒーレント光の進行方向を変化させて、該コヒーレント光を前記光学素子の表面上で走査させるものであり、
前記導光板は、前記光学素子からのコヒーレント光を入射する第１の端面と前記第１の端面に対向配置される第２の端面との間で、コヒーレント光を伝搬させながら、コヒーレント光を外部に取り出す光取り出し部を有し、
前記被照明領域は、前記光取り出し部の内部に、または前記第１の端面に沿って、または前記第２の端面に沿って設けられ、
前記光取り出し面は、前記第１および第２の端面に連なる第３の端面であり、
前記照射装置は、前記光取り出し部の前記光取り出し面とは反対側の第４の端面の裏側に配置されることを特徴とする照明装置が提供できる。

本発明によれば、スペックルが目立たないようにすることができ、且つ被照明領域内の明るさのムラの発生を効果的に抑制できる面照明装置およびバックライト装置を提供できる。

本発明の実施形態に係る面照明装置の概略構成を示す図。 図１の変形例に係る面照明装置の概略構成を示す図。 図１の照明装置４０の動作原理を説明する図。 ホログラム記録媒体５５に散乱板の像を干渉縞として形成する様子を説明する図。 図４の露光工程を経て得られたホログラム記録媒体５５に形成された干渉縞を用いて散乱板の像を再生する様子を説明する図。 走査デバイス６５の走査経路を説明する図。 ホログラム記録媒体５５を用いた場合と用いない場合でスペックルコントラストを測定した結果を示す図。 ２軸方向に回動可能な走査デバイスを備えた照射装置の一例を示す図。 ホログラム記録媒体５５に平行光を入射させる例を示す図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから適宜変更したり、誇張してある。

本発明の一実施の形態に係る面照明装置は、例えば、液晶パネル等に組み込まれるバックライト装置として適用可能であるが、必ずしもバックライト装置への適用に限定されず、所定サイズの面で照明を行う面照明装置として利用することも可能である。

図１は本発明の実施形態に係る面照明装置の概略構成を示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の断面図である。図１に示す面照明装置は、光学素子５０と、照射装置６０と、導光板３０とを備えている。本明細書では、光学素子５０と照射装置６０とを合わせたものを照明装置４０と呼び、これに導光板３０を合わせたものを面照明装置と呼ぶ。

照射装置６０は、コヒーレント光が光学素子５０の表面を走査するように、光学素子５０にコヒーレント光を照射する。照射装置６０は、コヒーレント光を放射するレーザ光源６１と、レーザ光源６１から放射されたコヒーレント光を光学素子５０の表面上で走査させる走査デバイス６５と、走査デバイス６５で反射されたコヒーレント光の発散角を抑制するフレネルレンズ（発散角制御部）６８と、フレネルレンズ６８を通過したコヒーレント光を反射させて光学素子５０に導光するミラー部材６９とを有する。

光学素子５０は、被照明領域ＬＺに散乱板の像を再生し得るホログラム記録媒体５５を有する。ホログラム記録媒体５５の詳細については後述する。ホログラム記録媒体５５上には、複数の記録領域ｒ１〜ｒｎが設けられている。複数の記録領域ｒ１〜ｒｎのそれぞれには、走査デバイス６５にてそれぞれ異なる反射角度範囲で反射されたコヒーレント光が入射される。コヒーレント光は、対応する記録領域上を走査する。各記録領域ｒ１〜ｒｎには干渉縞が形成されており、コヒーレント光が入射されると、干渉縞で回折されたコヒーレント光が発散光（拡散光）となって放射される。

このように、ホログラム記録媒体５５上の各記録領域ｒ１〜ｒｎには、走査デバイス６５からの対応する反射角度範囲のコヒーレント光が入射されて、該記録領域内を走査する。

ホログラム記録媒体５５上の記録領域ｒ１〜ｒｎは、導光板３０の一端面に密着配置されている。導光板３０の少なくとも一部には光取り出し部３１が設けられている。光取り出し部３１には、光学素子５０からのコヒーレント光によって照明される被照明領域ＬＺが設けられている。

ホログラム記録媒体５５上の各記録領域ｒ１〜ｒｎ内の各点に入射されたコヒーレント光は、拡散光となって、被照明領域ＬＺ内の対応領域に線像ＬＺ１〜ＬＺｎを形成する。例えば、ｎ個（ｎは２以上の整数）の記録領域ｒ１〜ｒｎが存在する場合は、被照明領域ＬＺ内のｎ個の対応領域のそれぞれに線像ＬＺ１〜ＬＺｎが形成される。

被照明領域ＬＺは、光取り出し部３１の内部か、光学素子５０に最も近い第１の端面３１ａに沿ってか、または光学素子５０から最も遠い第２の端面３１ｂに沿って、設けられる。

光取り出し部３１には、図１（ｂ）に示すように、光学素子５０からのコヒーレント光が入射される第１の端面３１ａと、この第１の端面３１ａに対向配置される第２の端面３１ｂと、これら第１および第２の端面３１ａ，３１ｂに連なる第３および第４の端面３１ｃ，３１ｄとが設けられている。この光取り出し部３１は、第１の端面３１ａから入射されたコヒーレント光を、第３および第４の端面３１ｃ，３１ｄで反射させながら、第２の端面３１ｂ方向に向かって伝搬させ、その伝搬途中で、第３の端面３１ｃから外部に少しずつ光を取り出す。これにより、第３の端面３１ｃの全体から均一な明るさの光を照射する面照明装置として機能する。

ホログラム記録媒体５５上の各記録領域ｒ１〜ｒｎからの拡散光は、導光板３０の対向する二面で全反射しながら光取り出し部３１の第１の端面３１ａに達する。これにより、各記録媒体５５からの拡散光をほぼ漏れなく第１の端面３１ａに入射することができる。

照射装置６０内のレーザ光源６１、走査デバイス６５およびフレネルレンズ６８は、第４の端面３１ｄの裏面側、すなわち光取り出し部３１の照射面（第３の端面３１ｃ）とは反対側の面３１ｄの裏側に配置されている。フレネルレンズ６８を設けることで、走査デバイス６５からミラー部材６９に入射されないコヒーレント光の割合を低減することができ、コヒーレント光の利用効率を向上できる。フレネルレンズ６８は、厚みが薄いことを特徴とするが、フレネルレンズ６８を使用する理由は、本実施形態では、フレネルレンズ６８を第４の端面３１ｄの裏面側に配置しなければならず、奥行き方向のスペース的な制限があるためである。仮に、面照明装置の奥行き長さの制限が緩い場合は、フレネルレンズ６８以外の肉厚の光学部材を用いてもよい。あるいは、レンズの回折条件を記録させたホログラム記録媒体等の回折素子をフレネルレンズ６８の代わりに設けてもよい。

また、コヒーレント光の利用効率を問題視しない場合は、フレネルレンズ６８を省略してもよい。このように、フレネルレンズ６８自体は、必ずしも必須の構成部品ではない。

フレネルレンズ６８を通過したコヒーレント光は、ミラー部材６９に入射される。ミラー部材６９は、フレネルレンズ６８を通過したコヒーレント光を、ホログラム記録媒体５５の方向に反射する。より具体的には、ミラー部材６９は、面照明装置の照射面とは反対側の面の裏側に配置されており、この裏側から照射面側にコヒーレント光を反射する。

このように、ホログラム記録媒体５５には、面照明装置の裏面側からコヒーレント光が入射されるため、ホログラム記録媒体５５を斜めに配置しなくて済み、ホログラム記録媒体５５と光取り出し部３１との間隔を狭めることができ、狭額縁の面照明装置を実現できる。

なお、ミラー部材６９も必ずしも必須の構成部品ではなく、例えば、フレネルレンズ６８を通過したコヒーレント光の進行方向に対して斜め方向に光学素子５０を配置し、光学素子５０で反射した拡散光で被照明領域を照明できるのであれば、ミラー部材６９は省略しても構わない。

光取り出し部３１を内部に含む導光板３０は、例えば、アクリル板を拡散シートと反射シートで挟み込んだ構造になっており、反射シート上には、白色インクで反射ドットが印刷されている。第３の端面３１ｃに対応する拡散シートは光取り出し面であり、第４の端面３１ｄに対応する反射シートは反射面である。反射シート上の反射ドットの密度を調整することで、均一な輝度の光を拡散シート側から取り出すことができる。

図１では、光学素子５０のホログラム記録媒体５５が導光板３０に密接配置されている例を示しているが、両者が互いに離隔して配置されていてもよい。図２は図１の変形例であり、ホログラム記録媒体５５と導光板３０とを離隔して配置した面照明装置を示す図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は断面図である。

図２の導光板３０には、ほぼ全域にわたって光取り出し部３１が設けられている。導光板３０は、光学素子５０からの拡散光の入射面である第１の端面３１ａと、光取り出し面（第３の端面３１ｃ）と、それに対向する第４の端面３１ｄと、を除く残りの３つの端面（第２、第５および第６の端面３１ｂ，３１ｅ，３１ｆ）をミラー面にしている。

ホログラム記録媒体５５上の各記録領域ｒ１〜ｒｎからの拡散光は、どこかで反射されることもなく、直接、第１の端面３１ａ側から導光板３０に入射され、第２の端面３１ｂ側に向かって、第３および第４の端面３１ｃ、３１ｄで反射しながら伝搬する。

この伝搬途中で、一部の光が第２、第５および第６の端面３１ｂ，３１ｅ，３１ｆに到達した場合、これらの端面はミラー面であるため、全反射することになり、光取り出し面（第３の端面）から効率よく光を取り出すことができる。なお、必ずしも、第２、第５および第６の端面３１ｂ，３１ｅ，３１ｆのすべてをミラー面にする必要はなく、一部の端面のみをミラー面にしてもよい。

図２の面照明装置は、ホログラム記録媒体５５と導光板３０とが離隔しているため、ホログラム記録媒体５５からの拡散光が導光板３０に入射されやすくするために、導光板３０の入射面側に構造的な工夫を施すのが望ましい。例えば、一例として、導光板３０の拡散光入射面側の厚みを厚くして、拡散光が入射されやすいようにすることが考えられる。

図２の面照明装置においても、図１の面照明装置と同様に、被照明領域ＬＺは、光取り出し部３１の内部か、光学素子５０に最も近い第１の端面３１ａに沿ってか、または光学素子５０から最も遠い第２の端面３１ｂに沿って、設けられる。

なお、図１の面照明装置においても、図２の面照明装置と同様に、第２、第５および第６の端面３１ｂ，３１ｅ，３１ｆの少なくとも一つをミラー面にしてもよい。

図３は照明装置４０の動作原理を説明する図である。図３では、説明の簡略化のために、照明装置４０内の一部の構成要素のみを図示している。以下、図３を用いて、照明装置４０の基本的な動作原理を説明する。

光学素子５０を構成するホログラム記録媒体５５は、照射装置６０から放射されるコヒーレント光を再生照明光Ｌａとして受けて、当該コヒーレント光を高効率で回折することができる。とりわけ、ホログラム記録媒体５５は、その各位置、言い換えると、その各点とも呼ばれるべき各微小領域に入射するコヒーレント光を回折することによって、被照明領域ＬＺに散乱板６の像５を再生することができるようになっている。

一方、照射装置６０は、ホログラム記録媒体５５に照射されるコヒーレント光が、走査デバイス６５によりホログラム記録媒体５５上を走査するようにしている。したがって、ある瞬間には、照射装置６０は、ホログラム記録媒体５５の表面上の微小領域にコヒーレント光を照射する。

そして、照射装置６０から放射されてホログラム記録媒体５５上を走査するコヒーレント光は、ホログラム記録媒体５５上の各位置（各微小領域、以下同様）に、当該ホログラム記録媒体５５の回折条件を満たすような入射角度で、入射するようになっている。とりわけ、図３に示すように、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各記録領域ｒ１〜ｒｎ内の任意の位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、被照明領域ＬＺ内の対応領域に重ねて散乱板６の像５を再生するようになっている。すなわち、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各記録領域ｒ１〜ｒｎ内の任意の位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、光学素子５０で拡散されて（拡げられて）、被照明領域ＬＺの対応領域に入射して線像ＬＺ１〜ＬＺｎを形成する。

このようなコヒーレント光の回折作用を可能にするホログラム記録媒体５５として、図示する例では、フォトポリマーを用いた反射型の体積型ホログラムが用いられている。図４はホログラム記録媒体５５に散乱板の像を干渉縞として形成する様子を説明する図である。

図４に示すように、ホログラム記録媒体５５は、実物の散乱板６からの散乱光を物体光Ｌｏとして用いて作製されている。図４には、ホログラム記録媒体５５をなすようになる感光性を有したホログラム感光材料５８に、互いに干渉性を有するコヒーレント光からなる参照光Ｌｒと物体光Ｌｏとが露光されている状態が示されている。

参照光Ｌｒとしては、例えば、特定波長域のレーザ光を発振するレーザ光源６１からのレーザ光が用いられる。参照光Ｌｒは、レンズからなる集光素子７を透過してホログラム感光材料５８に入射する。図４に示す例では、参照光Ｌｒを形成するためのレーザ光が、集光素子７の光軸と平行な平行光束として、集光素子７へ入射する。参照光Ｌｒは、集光素子７を透過することによって、それまでの平行光束から収束光束に整形（変換）され、ホログラム感光材料５８へ入射する。この際、収束光束Ｌｒの焦点位置ＦＰは、ホログラム感光材料５８を通り過ぎた位置にある。すなわち、ホログラム感光材料５８は、集光素子７と、集光素子７によって集光された収束光束Ｌｒの焦点位置ＦＰと、の間に配置される。

次に、物体光Ｌｏは、例えばオパールガラスからなる散乱板６からの散乱光として、ホログラム感光材料５８に入射する。図４の例では、作製されるべきホログラム記録媒体５５が反射型であり、物体光Ｌｏは、参照光Ｌｒと反対側の面からホログラム感光材料５８へ入射する。物体光Ｌｏは、参照光Ｌｒと干渉性を有することが前提である。したがって、例えば、同一のレーザ光源６１から発振されたレーザ光を分割させて、分割された一方を上述の参照光Ｌｒとして利用し、他方を物体光Ｌｏとして使用することができる。

図４に示す例では、散乱板６の板面への法線方向と平行な平行光束が、散乱板６へ入射して散乱され、そして、散乱板６を透過した散乱光が物体光Ｌｏとしてホログラム感光材料５８へ入射している。この方法によれば、通常安価に入手可能な等方散乱板を散乱板６として用いた場合に、散乱板６からの物体光Ｌｏが、ホログラム感光材料５８に概ね均一な光量分布で入射することが可能となる。またこの方法によれば、散乱板６による散乱の度合いにも依存するが、ホログラム感光材料５８の各位置に、散乱板６の出射面６ａの全域から概ね均一な光量で参照光Ｌｒが入射しやすくなる。このような場合には、得られたホログラム記録媒体５５の各位置に入射した光が、それぞれ、散乱板６の像５を同様の明るさで再生し、かつ、再生された散乱板６の像５が概ね均一な明るさで観察されることが実現され得る。

以上のようにして、参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｏがホログラム記録材料５８に露光されると、参照光Ｌｒおよび物体光Ｌｏが干渉してなる干渉縞が生成され、この光の干渉縞が、何らかのパターン（体積型ホログラムでは、一例として、屈折率変調パターン）として、ホログラム記録材料５８に記録される。その後、ホログラム記録材料５８の種類に対応した適切な後処理が施され、ホログラム記録材料５５が得られる。

本実施形態のホログラム記録媒体５５は、複数の記録領域ｒ１〜ｒｎを有するため、各記録領域ごとに、図４に示す手法により干渉縞を形成する。本実施形態では、照明用にホログラム記録媒体５５を用いるため、参照光を集光させて干渉縞を形成する場合には、各記録領域ごとに干渉縞を変える必要があるが、レンズで平行化した参照光を用いて干渉縞を形成する場合には、各記録領域ごとに記録される干渉縞は同じものでよく、各記録領域ごとに干渉縞の種類を変える必要はない。

図５は図４の露光工程を経て得られたホログラム記録媒体５５に形成された干渉縞を用いて散乱板の像を再生する様子を説明する図である。図５に示すように、図４のホログラム感光材料５８にて形成されたホログラム記録媒体５５は、露光工程で用いられたレーザ光と同一波長の光であって、露光工程における参照光Ｌｒの光路を逆向きに進む光によって、そのブラッグ条件が満たされるようになる。すなわち、図５に示すように、露光工程時におけるホログラム感光材料５８に対する焦点ＦＰの相対位置（図４参照）と同一の位置関係をなすようにしてホログラム記録媒体５５に対して位置する基準点ＳＰから発散し、露光工程時における参照光Ｌｒと同一の波長を有する発散光束は、再生照明光Ｌａとして、ホログラム記録媒体５５にて回折され、露光工程時におけるホログラム感光材料５８に対する散乱板６の相対位置（図４参照）と同一の位置関係をなすようになるホログラム記録媒体５５に対する特定の位置に、散乱板６の再生像５を生成する。

この際、散乱板６の再生像５を生成する再生光（再生照明光Ｌａをホログラム記録媒体５５で回折してなる光）Ｌｂは、露光工程時に散乱板６からホログラム感光材料５８へ向かって進んでいた物体光Ｌｏの光路を逆向きに進む光として散乱板６の像５の各点を再生する。ここで、図４に示したように、露光工程時に散乱板６の出射面６ａの各位置から出射する物体光Ｌｏが、それぞれ、ホログラム感光材料５８の概ね全領域に入射するように拡散している（広がっている）。すなわち、ホログラム感光材料５８上の各位置には、散乱板６の出射面６ａの全領域からの物体光Ｌｏが入射し、結果として、出射面６ａ全体の情報がホログラム記録媒体５５の各位置にそれぞれ記録されている。このため、図５に示された、再生照明光Ｌａとして機能する基準点ＳＰからの発散光束をなす各光は、それぞれ単独で、ホログラム記録媒体５５の各位置に入射して互いに同一の輪郭を有した散乱板６の像５を、互いに同一の位置（被照明領域ＬＺ）に再生することができる。

ホログラム記録媒体５５に入射した光は、被照明領域ＬＺの方向に回折されるため、無駄な散乱光を効果的に抑制できる。したがって、ホログラム記録媒体５５に入射される再生照明光Ｌａをすべて、散乱板６の像を形成するために有効利用できる。

次に、このようなホログラム記録媒体５５からなる光学素子５０にコヒーレント光を照射する照射装置６０の構成について説明する。図１〜図３に示された例において、照射装置６０は、それぞれがコヒーレント光を生成するレーザ光源６１と、このレーザ光源６１からのコヒーレント光の進行方向を変化させる走査デバイス６５と、を有する。

レーザ光源６１は、例えば紫外線光を放射するものである。あるいは、それぞれ異なる波長帯域のレーザ光を放射する複数のレーザ光源６１を用いてもよい。複数のレーザ光源６１を用いる場合は、各レーザ光源６１からのレーザ光が走査デバイス６５上の同一点を照射するようにする。これにより、ホログラム記録媒体５５は、各レーザ光源６１の照明色が混ざり合った再生照明光で照明されることになる。

ホログラム記録媒体５５には、被照明領域ＬＺ内に形成されるｎ個の線像ＬＺ１〜ＬＺｎのそれぞれに対応して、ｎ個の記録領域ｒ１〜ｒｎが設けられている。記録領域ｒ１〜ｒｎのそれぞれには、走査デバイス６５からの対応する反射角度範囲のコヒーレント光が入射される。

ホログラム記録媒体５５にｎ個の記録領域ｒ１〜ｒｎを設けるには、図４の原理で、各記録領域ごとに参照光Ｌｒと物体光Ｌｏを照射して、対応する記録領域に干渉縞を形成すればよい。

記録領域ｒ１〜ｒｎは、必ずしも密着配置されている必要はなく、間に隙間があってもよい。この場合、隙間に入射したコヒーレント光は、線像ＬＺ１〜ＬＺｎを生成するために利用されないことになるが、実用上は問題ない。あるいは、隣接する記録領域同士が重なり合うような干渉縞を形成してもよい。

同様に、線像ＬＺ１〜ＬＺｎは、必ずしも密着配置されている必要はなく、隙間が空いていてもよい。多少の隙間が空いていても、導光板３１の特性により、均一な面照明が可能である限り、実用上問題はない。同様の理由で、均一な面照明が可能である限り、隣接する線像同士が重なり合って形成されてもよい。

レーザ光源は、単色のレーザ光源でもよいし、発光色の異なる（例えば、赤、緑、青）複数のレーザ光源を用いて構成してもよい。複数のレーザ光源を用いる場合は、各レーザ光源からのコヒーレント光が走査デバイス６５上の一点に照射されるように各レーザ光源を配置すれば、各レーザ光源からのコヒーレント光の入射角度に応じた反射角度で反射されて、ホログラム記録媒体５５上に入射され、ホログラム記録媒体５５から別個に回折されて、被照明領域ＬＺ上で重ね合わされて合成色（例えば白色）になる。あるいは、各レーザ光源ごとに、別個の走査デバイス６５を設けてもよい。

なお、例えば白色で照明する場合は、赤緑青以外の色で発光するレーザ光源（例えば、黄色で発光するレーザ光源）を別個に設けた方が、より白色に近い色を再現できる場合もある。したがって、照射装置６０内に設けるレーザ光源の種類は、特に限定されるものではない。

走査デバイス６５は、コヒーレント光の進行方向を経時的に変化させ、コヒーレント光の進行方向が一定とはならないよう種々の方向へ向ける。この結果、走査デバイス６５で進行方向を変化させられるコヒーレント光が、光学素子５０のホログラム記録媒体５５の入射面上を走査するようになる。

上述したように、ホログラム記録媒体５５の入射面には、ｎ個の記録領域ｒ１〜ｒｎが形成されているため、走査デバイス６５でのコヒーレント光の反射角度に応じて、いずれかの記録領域にコヒーレント光が入射されることになる。

図３に示された例では、走査デバイス６５は、一つの軸線ＲＡ１を中心として回動可能な反射面６６ａを有する反射デバイス６６を含んでいる。図６は走査デバイス６５の走査経路を説明する図である。図６からわかるように、反射デバイス６６は、一つの軸線ＲＡ１を中心として回動可能な反射面６６ａとしてのミラーを有したミラーデバイスを有する。このミラーデバイス６６は、ミラー６６ａの配向を変化させることによって、レーザ光源６１からのコヒーレント光の進行方向を変化させるようになっている。この際、図３に示すように、ミラーデバイス６６は、概ね、基準点ＳＰにおいてレーザ光源６１からコヒーレント光を受けるようになっている。

ミラーデバイス６６で進行方向を最終調整されたコヒーレント光は、基準点ＳＰからの発散光束の一光線をなし得る再生照明光Ｌａ（図５参照）として、光学素子５０のホログラム記録媒体５５へ入射し得る。結果として、照射装置６０からのコヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を走査するようになり、且つ、ホログラム記録媒体５５上の各位置に入射したコヒーレント光が同一の輪郭を有した散乱板６の像５を同一の位置（被照明領域ＬＺ）に再生するようになる。

図６は反射デバイス６６の動きを説明する図であり、フレネルレンズ６８とミラー部材６９を省略している。図６に示すように、反射デバイス６６は、一つの軸線ＲＡ１に沿ってミラー６６ａを回動させるように構成されている。図６に示された例では、ミラー６６ａの回動軸線ＲＡ１は、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系（つまり、ＸＹ平面がホログラム記録媒体５５の板面と平行となるＸＹ座標系）のＹ軸と、平行に延びている。そして、ミラー６６ａが、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系のＹ軸と平行な軸線ＲＡ１を中心として回動するため、照射装置６０からのコヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰは、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系のＸ軸と平行な方向に往復動するようになる。すなわち、図６に示された例では、照射装置６０は、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を直線経路に沿って走査するように、光学素子５０にコヒーレント光を照射する。

ミラーデバイス６６等で構成される走査デバイス６５は、上述したように、少なくとも軸線Ａ１回りに回動可能な部材であり、例えば、ＭＥＭＳなどを用いて構成される。走査デバイス６５は、周期的に回動運動を行うが、人間が直接観察するバックライト装置などの用途では、１周期１／３０秒程度、表示したい画面の種類に応じてそれ以上に高速にコヒーレント光で走査できれば、その回動周波数には特に制限はない。

なお、実際上の問題として、ホログラム記録媒体５５を作成する際、ホログラム記録材料５８が収縮する場合がある。このような場合、ホログラム記録材料５８の収縮を考慮して、照射装置６０から光学素子５０に照射されるコヒーレント光の波長が調整されることが好ましい。したがって、コヒーレント光源６１で生成するコヒーレント光の波長は、図４の露光工程で用いた光の波長と厳密に一致させる必要はなく、ほぼ同一となっていてもよい。

また、同様の理由から、光学素子５０のホログラム記録媒体５５へ入射する光の進行方向も、基準点ＳＰからの発散光束に含まれる一光線と厳密に同一の経路を取っていなくとも、被照明領域ＬＺに像５を再生することができる。実際に、図３および図６に示す例では、走査デバイス６５をなすミラーデバイス６６のミラー（反射面）６６ａは、必然的に、その回動軸線ＲＡ１からずれる。したがって、基準点ＳＰを通過しない回動軸線ＲＡ１を中心としてミラー６６ａを回動させた場合、ホログラム記録媒体５５へ入射する光は、基準点ＳＰからの発散光束をなす一光線とはならないことがある。しかしながら、実際には、図示された構成の照射装置６０からのコヒーレント光によって、被照明領域ＬＺに重ねて像５を実質的に再生することができる。

ところで、走査デバイス６５は、必ずしもコヒーレント光を反射させる部材である必要はなく、反射ではなく、コヒーレント光を屈折や回折等を行わせて、コヒーレント光を光学素子５０上で走査させてもよい。

（本実施形態の作用効果）
次に、以上の構成からなる面照明装置の作用について説明する。まず、照射装置６０は、コヒーレント光が光学素子５０のホログラム記録媒体５５内のｎ個の記録領域ｒ１〜ｒｎ上を順次に走査するように、光学素子５０へコヒーレント光を照射する。具体的には、レーザ光源６１で一定方向に沿って進む特定波長のコヒーレント光が生成され、このコヒーレント光が走査デバイス６５に照射され、その進行方向は可変される。より具体的には、走査デバイス６５は、レーザ光源６１からの入射角度に応じた反射角度で各コヒーレント光を反射させる。反射されたコヒーレント光は、フレネルレンズ６８に入射されて、発散角が不必要に広がらないように屈折される。屈折されたコヒーレント光は、ミラー部材６９でいったん反射された後、斜め上方に配置されたホログラム記録媒体５５上に入射される。

ここで、フレネルレンズ６８は、第１の端面の幅分の径を持っており、フレネルレンズ６８へのコヒーレント光の入射位置は経時的に変化するため、フレネルレンズ６８で屈折されたコヒーレント光の進行経路も経時的に変化する。したがって、ミラー部材６９のミラー面も第１の端面の幅分の長さを持つ必要がある。あるいは、フレネルレンズ６８を通過するコヒーレント光の進行経路に合わせて、複数のミラー部材６９を列設してもよい。この場合、フレネルレンズ６８をマイクロレンズアレイで構成してもよい。

このように、走査デバイス６５からのコヒーレント光のホログラム記録媒体５５上の入射位置は、走査デバイス６５の駆動により、各記録領域内で経時的に移動することなる。

走査デバイス６５は、ホログラム記録媒体５５上の各位置に、当該位置でのブラッグ条件を満たす入射角度で、対応する特定波長のコヒーレント光を入射させる。この結果、各位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、ホログラム記録媒体５５に記録された干渉縞による回折により、被照明領域ＬＺの対応領域内の全域に重ねて散乱板６の像５を再生する。すなわち、照射装置６０からホログラム記録媒体５５の各位置に入射したコヒーレント光はそれぞれ、光学素子５０で拡散されて（拡げられて）、被照明領域ＬＺの対応領域内の全域に入射するようになる。例えば、記録領域ｒ１内の任意の位置に入射したコヒーレント光は、被照明領域ＬＺ内の対応領域内の全域に重ねて線像ＬＺ１を再生することになる。

このようにして、照射装置６０は、被照明領域ＬＺをコヒーレント光で照明する。例えば、レーザ光源６１がそれぞれ異なる色で発光する複数のレーザ光源６１を有する場合は、被照明領域ＬＺは、各色で散乱板６の像５が再生される。したがって、これらレーザ光源６１が同時に発光する場合は、被照明領域ＬＺは３色が混ざり合った白色で照明されることになる。

被照明領域ＬＺは、例えば光取り出し部３１の第１の端面３１ａ付近に設けられる。第１の端面３１ａは、光取り出し部３１内の光学素子５０に最も近い位置に設けられるため、被照明領域ＬＺの照明光は、光取り出し部３１の第３および第４の端面３１ｃ，３１ｄで反射しながら、第２の端面３１ｂの方向に伝搬していく。第３および第４の端面３１ｃ，３１ｄの一方（例えば、第３の端面３１ｃとする）は、被照明領域ＬＺの照明光を反射するとともに、照明光の一部を外部に取り出す光取り出し面である。これにより、第３の端面３１ｃの全体から均一な照明光を外部に取り出すことができる。

なお、被照明領域ＬＺは、必ずしも、光学素子５０に最近接の第１の端面３１ａの近傍に設ける必要はなく、光取り出し部３１の内部に設けてもよいし、光学素子５０から最も離れた第２の端面３１ｂの近傍に設けてもよい。例えば、第２の端面３１ｂの近傍に被照明領域ＬＺを設けた場合は、ホログラム記録媒体５５の各記録領域ｒ１〜ｒｎ内の任意の位置に入射したコヒーレント光は、拡散光となって、第１の端面３１ａから光取り出し部３１の内部に進行し、第３および第４の端面３１ｃ，３１ｄで反射しながら、あるいは反射せずに直接伝搬して、被照明領域ＬＺの対応領域内の全域に重ねた散乱板の像を再生することになる。

上述したように、本実施形態では、ホログラム記録媒体５５に複数の記録領域ｒ１〜ｒｎを設けて、それぞれに干渉縞を形成し、被照明領域ＬＺに複数の線像ＬＺ１〜ＬＺｎを形成している。このようにする理由は、光取り出し部３１の第１および第２の端面３１ａ，３１ｂの幅が大きい（例えば数十ｃｍ以上）ことを想定しているためである。第１および第２の端面３１ａ，３１ｂの幅が大きいと、被照明領域ＬＺの幅も大きくなるが、ホログラム記録媒体５５で得られる拡散角はそれほど大きくないため、記録領域が一つだけでは、被照明領域ＬＺの全域を照明できないおそれがある。そこで、本実施形態では、ホログラム記録媒体５５に複数の記録領域ｒ１〜ｒｎを設けている。ただし、光取り出し部３１の第１および第２の端面３１ａ，３１ｂの幅が十分に短くて、一つの記録領域で被照明領域ＬＺの全域をカバーできる拡散角が得られる場合は、ホログラム記録媒体５５に複数の記録領域ｒ１〜ｒｎを設けなくてもよい。この場合、ホログラム記録媒体５５上の任意の点で照射したコヒーレント光は、被照明領域ＬＺの全域に重ねて線像を再生することになる。

本実施形態では、以下に説明するように、スペックルを目立たせずに被照明領域ＬＺ上に光像を形成することができる。

前掲の非特許文献１によれば、スペックルを目立たなくさせるには、偏光・位相・角度・時間といったパラメータを多重化し、モードを増やすことが有効であるとされている。ここでいうモードとは、互いに無相関なスペックルパターンのことである。例えば、複数のレーザ光源６１から同一のスクリーンに異なる方向からコヒーレント光を投射した場合、レーザ光源６１の数だけ、モードが存在することになる。また、同一のレーザ光源６１からのコヒーレント光を、単位時間毎に異なる方向からスクリーンに投射した場合、人間の目で分解不可能な時間の間にコヒーレント光の入射方向が変化した回数だけ、モードが存在することになる。そして、このモードが多数存在する場合には、光の干渉パターンが無相関に重ねられて平均化され、結果として、観察者の目によって観察されるスペックルが目立たなくなるものと考えられている。

上述した照射装置６０は、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を走査するように、光学素子５０にコヒーレント光を照射する。また、照射装置６０からホログラム記録媒体５５内の各記録領域ｒ１〜ｒｎの任意の位置に入射したコヒーレント光は、それぞれ、同一の被照明領域ＬＺの対応領域内の全域を照明するが、当該被照明領域ＬＺを照明するコヒーレント光の照明方向は互いに異なる。そして、コヒーレント光が入射するホログラム記録媒体５５上の位置が経時的に変化するため、被照明領域ＬＺへのコヒーレント光の入射方向も経時的に変化する。

上述したように、本実施形態では、コヒーレント光は、ホログラム記録媒体５５上を連続的に走査する。これに伴って、照射装置６０から光学素子５０を介して被照明領域ＬＺに入射されるコヒーレント光の入射方向も連続的に変化する。ここで、光学素子５０から被照明領域ＬＺへのコヒーレント光の入射方向が僅か（例えば０．数°）だけ変化すれば、被照明領域ＬＺ上に生じるスペックルのパターンも大きく変化し、無相関なスペックルパターンが重畳されることになる。加えて、実際に市販されているＭＥＭＳミラーやポリゴンミラー等の走査デバイス６５の周波数は通常数百Ｈｚ以上であり、数万Ｈｚにも達する走査デバイス６５も珍しくない。

以上のことから、本実施形態によれば、被照明領域ＬＺの各位置において時間的にコヒーレント光の入射方向が変化していき、且つ、この変化は、人間の目で分解不可能な速さである。したがって、仮に被照明領域ＬＺにスクリーンを配置したとすると、各散乱パターンに対応して生成されたスペックルが重ねられ平均化されて観察者に観察されることから、スクリーンに表示されている映像を観察する観察者に対して、スペックルを極めて効果的に目立たなくさせることができる。

上記のような理由により、本実施形態では、被照明領域ＬＺを光取り出し部３１の近傍に配置している。これにより、光取り出し部３１から取り出される照明光にもスペックルが目立たなくなる。

なお、人間によって観察される従来のスペックルには、光取り出し部３１でのコヒーレント光の散乱を原因とする光取り出し部３１側でのスペックルだけでなく、光取り出し部３１に入射される前におけるコヒーレント光の散乱を原因とする光学素子５０側でのスペックルも発生し得る。この光学素子５０側で発生したスペックルパターンは、光取り出し部３１から外部に取り出されて観察者に認識され得るようにもなる。しかしながら、上述してきた実施形態によれば、コヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を連続的に走査し、そしてホログラム記録媒体５５内の各記録領域ｒ１〜ｒｎの任意の位置に入射したコヒーレント光が、それぞれ、被照明領域ＬＺの対応領域内の全域を照明する。すなわち、ホログラム記録媒体５５が、スペックルパターンを形成していたそれまでの波面とは別途の新たな波面を形成し、複雑且つ均一に、被照明領域ＬＺと光取り出し部３１を介して外部に取り出される。このようなホログラム記録媒体５５での新たな波面の形成により、光学素子５０側で発生するスペックルパターンは不可視化されることになる。

上述したように、本発明の実施形態では、走査デバイス６５を用いて、コヒーレント光をホログラム記録媒体５５上で走査させ、ホログラム記録媒体５５内の各記録領域ｒ１〜ｒｎから照射されたコヒーレント光を被照明領域ＬＺの対応領域内の全域に入射させるという、きわめて簡易な構成で、スペックルを目立たせずに光取り出し部３１の第３の端面３１ｃまたは第４の端面３１ｄの全体から均一な照明光を取り出すことができる。

また、本実施形態では、レーザ光源６１、走査デバイス６５、フレネルレンズ６８およびミラー部材６９を光取り出し部３１の照射面とは反対側の面の裏側に配置している。これにより、ホログラム記録媒体５５に対して、後方からコヒーレント光を入射でき、ホログラム記録媒体の記録面を第１の端面に略平行に配置できる。これはすなわち、ホログラム記録媒体を光取り出し部３１に近接配置できることを意味し、図１の面照明装置の照明に寄与しない額縁部分の面積を削減できる。すなわち、本実施形態によれば、狭額縁の面照明装置を実現できる。なお、面照明装置の照射面とは反対側の面の裏側にレーザ光源６１、走査デバイス６５，フレネルレンズ６８およびミラー部材６９を配置しなければならないため、その分だけ奥行き長さは長くなってしまうが、奥行き長さをあまり問題視しない場合には、本実施形態は有効である。

（本実施形態のその他の特徴）
前掲の非特許文献１には、スクリーン上に生じたスペックルの程度を示すパラメータとして、スペックルコントラスト（単位％）という数値を用いる方法が提案されている。このスペックルコントラストは、本来は均一の輝度分布をとるべきテストパターン映像を表示した際に、スクリーン上に実際に生じる輝度のばらつきの標準偏差を、輝度の平均値で除した値として定義される量である。このスペックルコントラストの値が大きければ大きいほど、スクリーン上のスペックル発生程度が大きいことを意味し、観察者に対して、斑点状の輝度ムラ模様がより顕著に提示されていることを示す。

図７は上述したホログラム記録媒体５５を用いた場合と用いない場合でスペックルコントラストを測定した結果を示す図である。図７（ａ）は走査デバイス６５と光学素子５０を用いずにレーザ光を直接被照明領域ＬＺに照射した場合、図７（ｂ）は光学素子５０として拡散角が２０°になるように作製した体積型ホログラムを用いた場合、図７（ｃ）は光学素子５０としてレリーフ拡散版を用いた場合である。また、図７（ｄ）は照射装置６０としてレーザ光源６１の代わりに単色ＬＥＤを用いて、単色ＬＥＤの発光光を直接被照明領域ＬＺに照射した場合を示している。

表示装置等では、スペックルコントラストが５以下であることがスペックルノイズの基準指標が良好であることを示すことを考慮すると、図７（ｂ）に示す本実施形態の構成では、スペックルコントラストが４未満であり、極めて良好な結果を得ることができた。

スペックルの発生という問題は、実用上、レーザ光などのコヒーレント光源を用いた場合に生じる固有の問題であり、ＬＥＤなどの非コヒーレント光源を用いた装置では、考慮する必要のない問題である。ところが、図７によれば、本実施形態の方が単色ＬＥＤを用いた場合よりもスペックルコントラストが優れているが、単色ＬＥＤの照明には光拡散素子２１を用いていないためと考えられる。以上から、本実施形態に係る面照明装置では、スペックル不良に十分に対処することができたと言える。

加えて、上述してきた本実施形態によれば、次の利点を享受することもできる。

上述してきた本実施形態によれば、スペックルを目立たなくさせるための光学素子５０が、照射装置６０から照射されるコヒーレント光のビーム形態を整形および調整するための光学部材としても機能し得る。したがって、光学系を小型且つ簡易化することができる。

また、上述してきた本実施形態によれば、ホログラム記録媒体５５の各記録領域ｒ１〜ｒｎ内の特定位置に入射するコヒーレント光が、被照明領域ＬＺ内の対応領域の全域に各色で散乱板６の像５を生成する。このため、ホログラム記録媒体５５で回折された光をすべて照明用に利用することが可能となり、レーザ光源６１からの光の利用効率の面においても優れる。

（０次光の回避）
照射装置６０からのコヒーレント光の一部は、ホログラム記録媒体５５で回折されることなく当該ホログラム記録媒体５５を透過する。このような光は０次光と呼ばれる。０次光が被照明領域ＬＺに入射してしまうと、周囲と比較して明るさ（輝度）が急激に上昇する異常領域（点状領域、線状領域、面状領域）が被照明領域ＬＺ内に発生してしまう。

反射型のホログラム記録媒体５５（以下、反射型ホロ）を用いる場合は、０次光が進行する方向には被照明領域ＬＺと光取り出し部３１は配置されないため、０次光を比較的容易に回避できるが、透過型のホログラム記録媒体５５（以下、透過型ホロ）を用いる場合は、本実施形態では、透過型ホロから第１の端面までの距離が短く、かつ透過型ホロの各記録領域ｒ１〜ｒｎが一軸方向に並んでいるため、０次光を回避する構成は取りづらい。したがって、透過型ホロの場合は、回折効率を極力高くし、０次光の影響をできるだけ抑えるようにするのが望まれる。

（反射型と透過型のホログラム記録媒体５５）
反射型ホロは、透過型ホロに比べて、波長選択性が高い。すなわち、反射型ホロは、異なる波長に対応した干渉縞を積層させても、所望の層のみで所望の波長のコヒーレント光を回折させることができる。また、０次光の影響を除去しやすい点でも、反射型ホロは優れている。

一方、透過型ホロは、回折可能なスペクトルが広く、レーザ光源６１の許容度が広いが、異なる波長に対応した干渉縞を積層させると、所望の層以外の層でも所望の波長のコヒーレント光が回折されてしまう。よって、一般には、透過型ホロは、積層構造にするのが困難である。

図１および図２の面照明装置では、反射型のホログラム記録媒体５５を光取り出し部３１の第１の端面３１ａに対して斜めに配置している。透過型のホログラム記録媒体５５を用いる場合は、このホログラム記録媒体５５を第１の端面３１ａに略平行に配置すると共に、走査デバイス６５で反射されたコヒーレント光を再度反射させて、ホログラム記録媒体５５に導光する反射部材（不図示）、すなわち走査デバイス６５にて進行方向が変更されたコヒーレント光の進行方向を再度変更させて、ホログラム記録媒体５５に導光する進行方向変更部材を新たに設ければよい。

（照射装置６０）
上述した形態では、照射装置６０が、レーザ光源６１と走査デバイス６５とを有する例を説明した。走査デバイス６５は、コヒーレント光の進行方向を反射によって変化させる一軸回動型のミラーデバイス６６からなる例を示したが、これに限られない。走査デバイス６５は、図８に示すように、ミラーデバイス６６のミラー（反射面６６ａ）が、第１の回動軸線ＲＡ１だけでなく、第１の回動軸線ＲＡ１と交差する第２の回動軸線ＲＡ２を中心としても回動可能となっていてもよい。図８に示された例では、ミラー６６ａの第２の回動軸線ＲＡ２は、ホログラム記録媒体５５の板面上に定義されたＸＹ座標系のＹ軸と平行に延びる第１回動軸線ＲＡ１と、直交している。そして、ミラー６６ａが、第１軸線ＲＡ１および第２軸線ＲＡ２の両方を中心として回動可能なため、照射装置６０からのコヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰは、ホログラム記録媒体５５の板面上で二次元方向に移動可能となる。このため、一例として図８に示されているように、コヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰが円周上を移動するようにすることもできる。

また、走査デバイス６５が、二以上のミラーデバイス６６を含んでいてもよい。この場合、ミラーデバイス６６のミラー６６ａが、単一の軸線を中心としてのみ回動可能であっても、照射装置６０からのコヒーレント光の光学素子５０への入射点ＩＰを、ホログラム記録媒体５５の板面上で二次元方向に移動させることができる。

なお、走査デバイス６５に含まれるミラーデバイス６６ａの具体例としては、ＭＥＭＳミラー、ポリゴンミラー等を挙げることができる。

また、走査デバイス６５は、反射によってコヒーレント光の進行方向を変化させる反射デバイス（一例として、上述してきたミラーデバイス６６）以外のデバイスを含んで構成されていてもよい。例えば、走査デバイス６５が、屈折プリズムやレンズ等を含んでいていてもよい。

そもそも、走査デバイス６５は必須ではなく、照射装置６０の光源６１が、光学素子５０に対して変位可能（移動、揺動、回転）に構成され、光源６１の光学素子５０に対する変位によって、光源６１から照射されたコヒーレント光がホログラム記録媒体５５上を走査するようにしてもよい。

さらに、照射装置６０の光源６１が、線状光線として整形されたレーザ光を発振する前提で説明してきたが、これに限られない。とりわけ、上述した形態では、光学素子５０の各位置に照射されたコヒーレント光は、光学素子５０によって、被照明領域ＬＺの全域に入射するようになる光束に整形される。したがって、照射装置６０の光源６１から光学素子５０に照射されるコヒーレント光は精確に整形されていなくとも不都合は生じない。このため、光源６１から発生されるコヒーレント光は、発散光であってもよい。また、光源６１から発生されるコヒーレント光の断面形状は、円でなく、楕円等であってもよい。さらには、光源６１から発生されるコヒーレント光の横モードがマルチモードであってもよい。

なお、光源６１が発散光束を発生させる場合、コヒーレント光は、光学素子５０のホログラム記録媒体５５に入射する際に、点ではなくある程度の面積を持った領域に入射することになる。この場合、ホログラム記録媒体５５で回折されて被照明領域ＬＺの各位置に入射する光は、角度を多重化されることになる。言い換えると、各瞬間において、被照明領域ＬＺの各位置には、或る程度の角度範囲の方向からコヒーレント光が入射する。このような角度の多重化によって、スペックルをさらに効果的に目立たなくさせることができる。

さらに、上述した形態において、照射装置６０が、発散光束に含まれる一光線の光路をたどるようにして、コヒーレント光を光学素子５０へ入射させる例を示したが、これに限られない。例えば、図９に示すように、上述した形態において、走査デバイス６５が、コヒーレント光の光路に沿ってミラーデバイス６６の下流側に配置された集光レンズ６７を、さらに含むようにしてもよい。この場合、発散光束を構成する光線の光路を進むミラーデバイス６６からの光が、集光レンズ６７によって、一定の方向に進む光となる。すなわち、照射装置６０は、平行光束を構成する光線の光路をたどるようにして、コヒーレント光を光学素子５０へ入射させるようになる。このような例では、ホログラム記録媒体５５を作製する際の露光工程において、参照光Ｌｒとして、上述した収束光束に代えて、平行光束を用いることになる。このようなホログラム記録媒体５５は、より簡単に作製および複製することができる。

（光学素子５０）
上述した形態において、光学素子５０が、フォトポリマーを用いた反射型の体積型ホログラム５５からなる例を示したが、これに限られない。また、光学素子５０は、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプの体積型ホログラムを含んでもよい。さらに、光学素子５０は、透過型の体積型ホログラム記録媒体５５を含んでいてもよいし、レリーフ型（エンボス型）のホログラム記録媒体５５を含んでいてもよい。

ただし、レリーフ（エンボス）型ホログラムは、表面の凹凸構造によってホログラム干渉縞の記録が行われる。しかしながら、このレリーフ型ホログラムの場合、表面の凹凸構造による散乱が、新たなスペックル生成要因となる可能性があり、この点において体積型ホログラムの方が好ましい。体積型ホログラムでは、媒体内部の屈折率変調パターン（屈折率分布）としてホログラム干渉縞の記録が行われるため、表面の凹凸構造による散乱による影響を受けることはない。

もっとも、体積型ホログラムでも、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプのものは、銀塩粒子による散乱が新たなスペックル生成要因となる可能性がある。この点において、ホログラム記録媒体５５としては、フォトポリマーを用いた体積型ホログラムの方が好ましい。

また、図４に示す記録工程では、いわゆるフレネルタイプのホログラム記録媒体５５が作成されることになるが、レンズを用いた記録を行うことにより得られるフーリエ変換タイプのホログラム記録媒体５５を作成してもかまわない。ただ、フーリエ変換タイプのホログラム記録媒体５５を用いる場合には、像再生時にもレンズを使用してもよい。

また、ホログラム記録媒体５５に形成されるべき縞状パターン（屈折率変調パターンや凹凸パターン）は、現実の物体光Ｌｏおよび参照光Ｌｒを用いることなく、予定した再生照明光Ｌａの波長や入射方向、並びに、再生されるべき像の形状や位置等に基づき計算機を用いて設計されてもよい。このようにして得られたホログラム記録媒体５５は、計算機合成ホログラムとも呼ばれる。また上述した変形例のように波長域の互いに異なる複数のコヒーレント光が照射装置６０から照射される場合には、計算機合成ホログラムとしてのホログラム記録媒体５５は、各波長域のコヒーレント光にそれぞれ対応して設けられた複数の領域に平面的に区分けされ、各波長域のコヒーレント光は対応する領域で回折されて像を再生するようにしてもよい。

さらに、上述した形態において、光学素子５０が、各位置に照射されたコヒーレント光を拡げて、当該拡げたコヒーレント光を用いて被照明領域ＬＺの全域を照明するホログラム記録媒体５５を有する例を示したが、これに限られない。光学素子５０は、ホログラム記録媒体５５に代えて、或いはホログラム記録媒体５５に加えて、各位置に照射されたコヒーレント光の進行方向を変化させるとともに拡散させて、被照明領域ＬＺの全域をコヒーレント光で照明する光学要素としてのレンズアレイを有するようにしてもよい。このような具体例として、拡散機能を付与された全反射型または屈折型フレネルレンズや、フライアイレンズ等を挙げることができる。このような照明装置４０においても、照射装置６０が、レンズアレイ上をコヒーレント光が走査するようにして、光学素子５０にコヒーレント光を照射するようにし、且つ、照射装置６０から光学素子５０の各位置に入射したコヒーレント光が、レンズアレイによって進行方向を変化させられて被照明領域ＬＺを照明するよう、照射装置６０および光学素子５０を構成しておくことにより、スペックルを効果的に目立たなくさせることができる。

（照明方法）
上述した形態において、照射装置６０が光学素子５０上でコヒーレント光を一次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子５０のホログラム記録媒体５５（またはレンズアレイ）が各位置に照射されたコヒーレント光を二次元方向に拡散するよう（拡げるように、発散させるように）に構成され、これにより、照明装置４０が二次元的な被照明領域ＬＺを照明する例を示した。ただし、既に説明してきたように、このような例に限定されることはなく、例えば、照射装置６０が光学素子５０上でコヒーレント光を二次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子５０のホログラム記録媒体５５（またはレンズアレイ）が各位置に照射されたコヒーレント光を二次元方向に拡散するよう（拡げるように、発散させるように）に構成され、これにより、図８に示したように、照明装置４０が二次元的な被照明領域ＬＺを照明してもよい。

また、既に言及しているように、照射装置６０が光学素子５０上でコヒーレント光を一次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子５０のホログラム記録媒体５５（またはレンズアレイ）が各位置に照射されたコヒーレント光を一次元方向に拡散するよう（拡げるように、発散させるように）に構成され、これにより、照明装置４０が一次元的な被照明領域ＬＺを照明するようにしてもよい。この態様において、照射装置６０によるコヒーレント光の走査方向と、光学素子５０のホログラム記録媒体５５（またはレンズアレイ）の拡散方向（拡げる方向）と、が平行となるようにしてもよい。

さらに、照射装置６０が光学素子５０上でコヒーレント光を一次元方向または二次元方向に走査可能とするように構成され、且つ、光学素子５０のホログラム記録媒体５５（またはレンズアレイ）が各位置に照射されたコヒーレント光を一次元方向に拡散するよう（拡げるように、発散させるように）に構成されていてもよい。この態様において、既に説明したように、光学素子５０が複数のホログラム記録媒体５５（またはレンズアレイ）を有し、各ホログラム記録媒体５５（またはレンズアレイ）に対応した被照明領域ＬＺを順に照明していくことによって、照明装置４０が二次元的な領域を照明するようにしてもよい。この際、各被照明領域ＬＺが、人間の目では同時に照明されているかのような速度で、順に照明されていってもよいし、あるいは、人間の目でも順番に照明していると認識できるような遅い速度で、順に照明されていってもよい。すなわち、上述した複数の記録領域ｒ１〜ｒｎは、一つのホログラム記録媒体５５を用いて形成されてもよいし、あるいは、複数の記録媒体をそれぞれ異なるホログラム記録媒体５５を用いて形成してもよい。

本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

５ 像
６ 散乱板
１０ 投射型映像表示装置
３０ 導光板
３１ 光取り出し部
４０ 照明装置
５０ 光学素子
５５ ホログラム記録媒体
６０ 照射装置
６１ レーザ光源
６５ 走査デバイス
６６ ミラーデバイス（反射デバイス）
６６ａ ミラー（反射面）
６７ 集光レンズ
６８ フレネルレンズ
６９ ミラー部材
ＬＺ 被照明領域
ＬＺ１〜ＬＺｎ 線像
ｒ１〜ｒｎ 記録領域

Claims (15)

1. 各点が少なくとも被照明領域内の対応領域の全域に対してコヒーレント光を拡散可能な光学素子と、
   コヒーレント光が前記光学素子の表面を走査するように、前記光学素子に前記コヒーレント光を照射する照射装置と、
   前記光学素子の表面で反射され、または前記光学素子を透過したコヒーレント光を伝搬させると共に、該コヒーレント光を外部に取り出す光取り出し面を有する導光板と、を備え、
   前記照射装置は、コヒーレント光の進行方向を変化させて、該コヒーレント光を前記光学素子の表面上で走査させるものであり、
   前記導光板は、前記光学素子からのコヒーレント光を入射する第１の端面と前記第１の端面に対向配置される第２の端面との間で、コヒーレント光を伝搬させながら、コヒーレント光を外部に取り出す光取り出し部を有し、
   前記被照明領域は、前記光取り出し部の内部に、または前記第１の端面に沿って、または前記第２の端面に沿って設けられ、
   前記光取り出し面は、前記第１および第２の端面に連なる第３の端面であり、
   前記照射装置は、前記光取り出し部の前記光取り出し面とは反対側の第４の端面の裏側に配置されることを特徴とする照明装置。
2. 前記光学素子は、前記導光板の一端面に接して配置され、
   前記光学素子で拡散されたコヒーレント光は、前記導光板の一端面から入射して、前記導光板の対向する二面で全反射して、あるいは直接、前記光取り出し部の前記第１の端面に入射されることを特徴とする請求項１に記載の面照明装置。
3. 前記光学素子は、前記導光板と離隔して配置され、
   前記光学素子で拡散されたコヒーレント光の少なくとも一部が前記光取り出し部の前記第１の端面に入射されることを特徴とする請求項１に記載の面照明装置。
4. 前記照射装置にて進行方向が変更されたコヒーレント光の発散角を抑制する発散角抑制部を有し、
   前記光学素子には、前記発散角抑制部で発散角が抑制されたコヒーレント光が入射されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の照明装置。
5. 前記発散角抑制部は、前記第４の端面の裏側に配置されるフレネルレンズであることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
6. 前記照射装置で進行方向が変更されたコヒーレント光を反射させて前記光学素子の表面に入射する反射部材を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の照明装置。
7. 前記光学素子は、前記第１の端面に略平行に配置されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の照明装置。
8. 前記光学素子は、前記照射装置にてそれぞれ異なる角度範囲で進行方向が変更されたコヒーレント光がそれぞれ異なる角度で、あるいは同一角度で入射されて走査する複数の記録領域を有し、
   前記被照明領域は、前記複数の記録領域のそれぞれに対応して設けられる複数の像再生領域を有し、
   前記複数の記録領域のそれぞれは、前記複数の像再生領域の一つに対応づけられており、
   前記複数の記録領域には、対応する前記像再生領域内の全域にコヒーレント光を拡散させるための干渉縞がそれぞれ記録されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の面照明装置。
9. 前記光取り出し面から均一な輝度のコヒーレント光が照射されるように、前記複数の被照明領域は、隣接してまたは一部が重なり合うように配置されることを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
10. 前記複数の記録領域は、一つのホログラム記録媒体を用いて形成されることを特徴とする請求項８または９に記載の面照明装置。
11. 前記複数の記録領域は、それぞれ異なるホログラム記録媒体を用いて形成されることを特徴とする請求項８または９に記載の面照明装置。
12. 前記導光板は、
    前記第１〜第４の端面に連なる第５および第６の端面と、を有し、
    前記第２、第５および第６の端面の少なくとも一つは、前記第１の端面から入射されて伝搬してきたコヒーレント光を反射させるミラー面であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の面照明装置。
13. 前記光学素子は、前記第１の端面に対して略平行に配置された反射型のホログラム記録媒体であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の照明装置。
14. 前記光学素子は、透過型のホログラム記録媒体であり、
    前記照射装置は、
    コヒーレント光を放射する光源と、
    前記光源から放射された前記コヒーレント光の進行方向を変化させて、該コヒーレント光を前記光学素子の表面上で走査させる走査デバイスと、
    前記走査デバイスにて進行方向が変更されたコヒーレント光の進行方向を再度変更させて、前記ホログラム記録媒体に導光する進行方向変更部材と、を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の面照明装置。
15. 請求項１乃至１４のいずれかに記載の面照明装置を備えたバックライト装置。

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