JP3353574B2 - 回折格子アレイの照明装置及び照明方法並びに表示体 - Google Patents
回折格子アレイの照明装置及び照明方法並びに表示体Info
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Description
小な回折格子(グレーティング)をドット毎に配置する
ことによって形成される回折格子アレイの照明装置及び
照明方法並びにそのような回折格子アレイと照明装置か
らなる表示体に関する。
ディスプレイ等に使用する表示体として、特に、左右の
視差を利用して立体像を得られるようにする表示体とし
て、基板の表面に、回折格子からなる複数の微小なドッ
トを配置することにより形成した回折格子アレイを用い
た表示体が使用されている。
方法としては、例えば、特開昭60−156004号公
報に開示されている方法がある。この方法は、2光束干
渉による微小な干渉縞(以下、回折格子とする)をその
ピッチ、方向及び光強度を変化させて、感光性フィルム
に次々と露光するものである。
用い、かつコンピュータ制御によって、基板を載置した
X−Yステージを移動させることにより、基板の表面に
回折格子からなる複数の微小なドットを形成し、これに
より所望の絵柄の回折格子アレイ有する表示体を作製す
る方法が、本発明者によって提案されている(特開平2
−72320号公報、USP5058992号明細
書)。
の回折格子を特殊な形状にし、さらに印刷により形成し
た遮光手段や液晶パネルのような遮光手段を用いること
により、立体像を表示できるようにした表示体について
も、本発明から提案されている。このような表示体によ
れば、回折格子を取り替えることなく、遮光手段を取り
替えるのみで、表示する立体像の絵柄を変えることがで
きるので、簡単な工程で低コストに所望の立体像を表示
させることができる(特開平4−311916号公報、
USP5301062号明細書)。
照明光としては、一般に、白色平行光が使用されてい
る。
に示すように、回折格子アレイの照明光L0 として白色
平行光を使用すると、回折格子1で回折された光L1 の
回折角が波長によって異なり、照明光L0 の入射光θ、
回折光L1 の回折角α、回折光L1 の波長λ及び回折格
子1のピッチdの間には次式(1)の関係がある。
散し、虹色に分離するという問題、またこれにより、表
示体で観察される像の色が、観察者の位置によって変化
するという問題がある。
表示させるために、図12に示すように、赤色、緑色、
青色のカラーフィルター2R 、2G 、2B を使用した場
合にも、回折光L1R、L1G、L1Bが波長λに応じて垂直
方向に分散するので、正確に所期の色を再現することが
できないという問題がある。
ある一点で観測すると単一の波長成分のみから構成され
ているため、例えば、赤色の画像を再現する場合に、単
一波長の光で回折格子を照明しなくてはならない。しか
しながら、テレビ等の一般の表示装置で用いられている
赤の成分は、単一波長ではなく多数の波長成分を含む幅
広い波長分布からなっている。したがって、回折格子ア
レイを用いた表示体と一般の表示装置とで色の一致を図
ることができないという問題がある。
決しようとするものであり、回折格子アレイで回折され
た光の色が観察者の位置によって変化することを防止
し、また、回折格子アレイをある一点で観察した場合
に、その回折光が幅の広い波長分布をもつようにするこ
とを目的とする。
を達成するために、基材の表面に、微小な回折格子をド
ット毎に配置することにより形成される回折格子アレイ
を用いた表示体の該回折格子アレイを照明する照明装置
において、回折光の色分散の方向に拡散性を有する照明
光で回折格子を照明することを特徴とする回折格子アレ
イの照明装置を提供する。
折格子をドット毎に配置することにより形成される回折
格子アレイを用いた表示体の該回折格子アレイを照明す
る照明方法において、回折光の色分散の方向に拡散性を
有する照明光で回折格子を照明することを特徴とする回
折格子アレイの照明方法を提供する。
において、照明光の光源として白色光源を使用する態様
を提供する。また、(i)照明光の光源として、回折光の
色分散の方向に延びた棒状光源を使用する態様、あるい
は(ii)照明光の光源として、回折光の色分散の方向に延
びた棒状光源を使用し、さらにその棒状光源と回折格子
との間に、拡散光を平行光にするレンズ又はそのような
レンズ効果を有するミラーを設ける態様、(iii)照明光
の光源として点光源を使用し、その点光源と回折格子と
の間に一方向拡散板を設ける態様、(iv)照明光の光源と
して点光源を使用し、その点光源と回折格子との間に、
拡散光を平行光にするレンズ又はそのようなレンズ効果
を有するミラー及び一方向拡散板を順次設ける態様を提
供する。
毎に配置することにより形成される回折格子アレイと上
記のような照明装置とからなる表示体を提供し、また、
このような表示体であって、カラーフィルター及び液晶
パネルの少なくとも一方を有する表示体を提供する。
明の照明方法にしたがって、回折格子アレイを照明する
と、表示体の回折格子は、回折光の色分散の方向に拡散
性を有する照明光で照明される。ここで、照明光が回折
格子の色分散の方向に拡散性を有するとは、照明光が主
に回折格子の色分散の方向のみに拡散性を有し、その他
の方向の拡散性は十分に低いこと、好ましくはその他の
方向には拡散性をもたないことをいう。なお、回折光の
色分散の方向は、通常、表示体をディスプレイとして使
用する場合に、観察者に対して垂直な方向となるが、本
発明でいう回折光の色分散の方向とは、これに限られ
ず、照明光を斜め入射した場合に色分散が生じる方向も
含む。
と、照明光として白色光のように種々の波長成分を含む
光を使用した場合でも、回折格子からは種々の波長の光
が同一方向に射出されることとなる。
幅の広い波長分布をもつと、その回折光は白色光として
認識される。一方、照明光の波長分布幅を5nm〜20
0nmとすると、白色でない回折光を再現することが出
来る。
とには前述の式(1)の関係がある。
より回折角αで回折された回折光L1 に波長λ1 からλ
2 までの分布を持たせるためには、回折格子1を照明す
る光L0 を、次式(2)で示す入射角θ1 からθ2 まで
の方向を有する白色光とすればよいことがわかる。
回折格子1を拡散光で照明したことに相当する。したが
って、本発明においては回折格子1を適当な入射角の幅
を有する拡散光で照明し、これにより、回折格子1から
種々の波長の光を所定の一方向に射出させる。
照明する場合に、照明光L0 が色分散の方向以外の方
向、特に色分散の方向と垂直な方向(即ち、図1の紙面
に垂直な方向)にも相当の拡散性を有する場合には、表
示体に現れる画像にぼけが生じる。そこで、本発明にお
いては、主に色分散の方向に拡散性を有する照明光L
0、好ましくは色分散の方向のみに拡散性を有する照明
光L0 で回折格子1を照明する。
から種々の波長の光を同一方向に射出させることが可能
となる。したがって、表示体で観察される像の色が、観
察者の位置によって変化することが防止される。
しくは白色に近い色の光にすることができたり、また広
い波長域の光とすることが可能となる。例えば、回折光
L1にもたせようとする波長分布λ1 〜λ2 が480n
m〜630nmであり、回折格子1のピッチdが300
0nm、回折角αが0°であるとき、上述の式(2)か
ら、
回折格子1に入射する照明光L0 に、2.9°以上の角
度幅の拡散性をもたせることにより、所期の波長分布4
80nm〜630nmを有する回折光L1 を得ることが
できる。
に、一般のカラー表示装置で使用されている赤色、緑
色、青色のカラーフィルター2R 、2G 、2B を通して
回折格子アレイに照明光を入射させた場合に、これら各
カラーフィルターを通った赤色回折光L1R、緑色回折光
L1G、青色回折光L1Bは回折格子1から同一方向に射出
されるので、回折格子アレイを用いた表示体と一般の表
示装置とで色の一致を図ることが可能となり、また正確
に所期の色を再現することが可能となる。なお、図2に
おいては、回折格子1の入射側に各色のカラーフィルタ
ー2R 、2G 、2Bを設けた例を示したが、本発明にお
いては回折格子1の出射側にカラーフィルターを設けて
もよい。
づいて具体的に説明する。なお、各図中、同一符号は同
一又は同等の構成要素を表している。
向に拡散性を有する照明光L0 で照明するために、棒状
光源3を、回折光の色分散の方向が長手方向となるよう
に配したものである。この場合、棒状光源3は、微小な
点光源を長手方向に配したものに相当する。したがっ
て、棒状光源3から発せられる光は、主に長手方向に拡
散し、それと直交する方向には点光源として作用する。
よって、この態様では棒状光源3の長手方向の長さ、及
び回折格子1と棒状光源3との距離を適宜定めることに
より、照明光L0 の拡散性を制御する。
い蛍光灯、フィラメントを棒状に配置した電球等を使用
することができる。
成する各回折格子1ごとに一つずつ設けることは必要な
い。一画面を形成する一つの回折格子アレイに対して一
つの棒状光源3を設ければよい。この場合、回折格子ア
レイにおける回折格子1の位置に応じて照明光L0 が回
折格子1を照明する角度が変化するが、この変化分は各
回折格子1のピッチで調整することができる。
向に拡散性を有する照明光L0 で照明するために、光源
として棒状光源3を使用し、さらに棒状光源3と回折格
子1との間に、拡散光を平行光にするレンズ4を設けた
ものである。レンズ4を設けることにより、回折格子1
に対する照明光L0 の拡散性の程度、即ち入射角の幅を
容易に制御することが可能となる。
ズ4と同様の効果を有するミラーを設けてもよい。
向に拡散性を有する照明光L0 で照明するために、光源
として点光源5を使用し、その点光源5と回折格子1と
の間に一方向拡散板6を設けたものである。このような
一方向拡散板6としては、一方向のみにレンズ効果を有
するかまぼこ型のレンズを並べたレンチキュラーレン
ズ、一方向のみに溝を刻むことにより表面に凹凸を形成
した拡散板、ホログラム等を使用することができる。
向に拡散性を有する照明光L0 で照明するために、照明
光の光源として点光源5を使用し、その点光源5と回折
格子1との間に、拡散光を平行光にするレンズ4及び光
の方向を制御する一方向拡散板6を順次設けたものであ
る。このようにレンズ4を一方向拡散板6と点光源5と
の間に設けると、図4の態様に比して、照明光L0 が回
折光の色分散の方向以外に拡散することを抑制できるの
で好ましい。
そのようなレンズ4と同様の効果を有するミラーを設け
てもよい。
の実施例について説明したが、本発明は図示した態様に
限られない。例えば、図3〜図6に示した各実施例の照
明装置において、回折格子1の入射側又は出射側に赤
色、緑色、青色のカラーフィルター2R 、2G 、2B を
設けることができ、これにより、回折格子アレイでフル
カラー画像を表示させることが可能となる。
を回折格子アレイの照明装置として使用したものであ
る。この場合、回折格子アレイとしては公知のものを使
用することができる。また、回折格子アレイには、必要
に応じて液晶表示パネルもしくはカラーフィルター又は
これらの双方を組合わせることができる。
と液晶表示パネルからなる表示体を用いた3次元画像表
示システムを例として、本発明の表示体の実施例を説明
する。
ステムの全体構成図である。この場合、表示体10は、
回折格子アレイ11と、回折光の色分散の方向に拡散性
を有する照明光L0 を発する照明装置12と、回折格子
アレイ1側に設けた液晶パネル13とからなっている。
また、液晶パネル13には、ビデオレコーダー15に接
続した液晶パネルドライバー14が接続されている。
画像を形成するために、表示体10の一画素を、図8に
示したように、4通りの曲線からなる特殊な回折格子1
a 、1b 、1c 、1d (S.Takahashi,T.Toda,F.Iwata;"
Three Dimensional GratingImages",Practical Hologra
phy v,SPIE Vol.1461(1991))と、これら回折格子1a
、1b 、1c 、1d への入射光量を調整する液晶表示
セル13a、13b 、13c 、13d とからなる領域A
1 、A2 、A3 、A4 から構成している。したがって、
表示パネル10の全体画像は、これら4つの領域A1 、
A2 、A3 、A4からなる画素を単位として、図9のよ
うに形成される。
d は、その格子の方向に応じて液晶表示セル13a、1
3b 、13c 、13d からの光を所定方向に回折し、4
つの方向の視差を有する画像を形成する。そこで、この
液晶表示パネル13には、被写体を異なる方向から撮っ
た場合の合成画像を表示させる。これにより、表示体1
0を観察する観察者は、視差方向ごとに異なる画像、即
ち立体像を観察できることとなる。例えば図10に示し
たように、表示体10を観察する観察者は、左側から
「T」を観察し、中央から「O」を観察し、右側から
「P」を観察できるようになる。
て、液晶表示パネル13にビデオレートで画像を表示さ
せると、観察者は動きのある立体像を観察できることと
なる。また、カラーフィルターと組合わせた表示体10
を使用することにより、観察者はフルカラー画像を観察
できることとなる。
て、照明装置12は、上述のように回折光の色分散の方
向に拡散性を有する照明光L0 を発する。したがって、
観察者は視点の位置を垂直方向に変えても、画像色の安
定した画像を観察できることとなる。
された光の色が観察者の位置によって変化することを防
止できる。また、回折格子アレイをある一点で観察した
場合に、その回折光に幅の広い波長分布をもたせること
が可能となる。したがって、回折格子アレイを用いた表
示体に正確に所期の色を有する画像を再現することが可
能となる。
する本発明の照明装置の作用の説明図である。
ムの全体構成図である。
素の説明図である。
素と全体像との関係を示す説明図である。
説明図である。
対する従来の照明装置の作用の説明図である。
Claims (17)
- 【請求項1】 基材の表面に、微小な回折格子をドット
毎に配置することにより形成される回折格子アレイを用
いた表示体の該回折格子アレイを照明する照明装置にお
いて、微小な回折格子への入射角が、回折光の色分散の
一方向にのみ幅を持つように、回折格子を照明するよう
にしたことを特徴とする回折格子アレイの照明装置。 - 【請求項2】 照明光の光源として白色光源を使用する
請求項1記載の回折格子アレイの照明装置。 - 【請求項3】 照明光の光源として、回折光の色分散の
方向に延びた棒状光源を使用する請求項1又は2記載の
回折格子アレイの照明装置。 - 【請求項4】 照明光の光源として、回折光の色分散の
方向に延びた棒状光源を使用し、さらにその棒状光源と
回折格子との間に、拡散光を平行光にするレンズ又はそ
のようなレンズ効果を有するミラーを設ける請求項1又
は2記載の回折格子アレイの照明装置。 - 【請求項5】 照明光の光源として点光源を使用し、そ
の点光源と回折格子との間に一方向拡散板を設ける請求
項1又は2記載の回折格子アレイの照明装置。 - 【請求項6】 照明光の光源として点光源を使用し、そ
の点光源と回折格子との間に、拡散光を平行光にするレ
ンズ又はそのようなレンズ効果を有するミラー及び一方
向拡散板を順次設ける請求項1又は2記載の回折格子ア
レイの照明装置。 - 【請求項7】 回折格子アレイを用いた表示体が、カラ
ーフィルター及び液晶パネルの少なくとも一方を有する
請求項1〜6のいずれかに記載の回折格子アレイの照明
装置。 - 【請求項8】 基材の表面に、微小な回折格子をドット
毎に配置することにより形成される回折格子アレイを用
いた表示体の該回折格子アレイを照明する照明方法にお
いて、微小な回折格子への入射角が、回折光の色分散の
一方向にのみ幅を持つように、回折格子を照明するよう
にしたことを特徴とする回折格子アレイの照明方法。 - 【請求項9】 照明光の光源として白色光源を使用する
請求項8記載の回折格子アレイの照明方法。 - 【請求項10】 照明光の光源として、回折光の色分散
の方向に延びた棒状光源を使用する請求項8又は9記載
の回折格子アレイの照明方法。 - 【請求項11】 照明光の光源として、回折光の色分散
の方向に延びた棒状光源を使用し、さらにその棒状光源
と回折格子との間に、拡散光を平行光にするレンズ又は
そのようなレンズ効果を有するミラーを設ける請求項8
又は9記載の回折格子アレイの照明方法。 - 【請求項12】 照明光の光源として点光源を使用し、
その点光源と回折格子との間に一方向拡散板を設ける請
求項8又は9記載の回折格子アレイの照明方法。 - 【請求項13】 照明光の光源として点光源を使用し、
その点光源と回折格子との間に、拡散光を平行光にする
レンズ又はそのようなレンズ効果を有するミラー及び一
方向拡散板を順次設ける請求項8又は9記載の回折格子
アレイの照明方法。 - 【請求項14】 回折格子アレイを用いた表示体が、カ
ラーフィルター及び液晶パネルの少なくとも一方を有す
る請求項8〜13のいずれかに記載の回折格子アレイの
照明方法。 - 【請求項15】 基材の表面に、微小な回折格子をドッ
ト毎に配置することにより形成される回折格子アレイと
請求項1〜6のいずれかに記載の照明装置とからなる表
示体。 - 【請求項16】 さらに液晶表示パネルを有する請求項
15記載の表示体。 - 【請求項17】 さらにカラーフィルターを有する請求
項15又は請求項16の表示体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28787095A JP3353574B2 (ja) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | 回折格子アレイの照明装置及び照明方法並びに表示体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP28787095A JP3353574B2 (ja) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | 回折格子アレイの照明装置及び照明方法並びに表示体 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09105887A JPH09105887A (ja) | 1997-04-22 |
JP3353574B2 true JP3353574B2 (ja) | 2002-12-03 |
Family
ID=17722818
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28787095A Expired - Fee Related JP3353574B2 (ja) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | 回折格子アレイの照明装置及び照明方法並びに表示体 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3353574B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5360007B2 (ja) * | 2010-07-21 | 2013-12-04 | Tdk株式会社 | 表示器および表示装置 |
-
1995
- 1995-10-09 JP JP28787095A patent/JP3353574B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH09105887A (ja) | 1997-04-22 |
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