JPH09105887A - Device and method for lighting diffraction grating array, and display body - Google Patents
Device and method for lighting diffraction grating array, and display bodyInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、基板の表面に、微
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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination device and an illumination method for a diffraction grating array formed by arranging minute diffraction gratings (gratings) for each dot on the surface of a substrate, and such a diffraction grating array. And a display unit including a lighting device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、透過型ディスプレイ、反射型
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。2. Description of the Related Art Conventionally, as a display body used in a transmissive display, a reflective display, etc., particularly as a display body capable of obtaining a stereoscopic image by utilizing left and right parallax, a diffractive surface is used. A display body using a diffraction grating array formed by arranging a plurality of minute dots made of a grating is used.
【０００３】回折格子アレイを有する表示体を作製する
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。As a method of producing a display body having a diffraction grating array, there is a method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-156004, for example. In this method, minute interference fringes (hereinafter referred to as a diffraction grating) due to two-beam interference are changed in pitch, direction and light intensity, and the photosensitive film is successively exposed.
【０００４】一方、近年では、例えば電子線描画装置を
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）。On the other hand, in recent years, a plurality of minute dots made of a diffraction grating are formed on the surface of a substrate by moving an XY stage on which the substrate is placed by using an electron beam drawing apparatus and computer control. The present inventor has proposed a method of forming a display body having a diffraction grating array having a desired pattern by forming the display body (Japanese Patent Laid-Open No. HEI-2).
-72320 gazette, USP5058992 specification).
【０００５】さらに、回折格子アレイを構成するドット
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）。Further, the diffraction grating of the dots forming the diffraction grating array is made into a special shape, and a light shielding means formed by printing or a light shielding means such as a liquid crystal panel is used to display a stereoscopic image. The body is also proposed by the present invention. According to such a display body, the pattern of the stereoscopic image to be displayed can be changed only by replacing the light-shielding means without replacing the diffraction grating, so that the desired stereoscopic image can be displayed at low cost by a simple process. (Japanese Patent Laid-Open No. 4-319916)
U.S. Pat. No. 5,301,062).
【０００６】また、これらの方法で作製された表示体の
照明光としては、一般に、白色平行光が使用されてい
る。In addition, white collimated light is generally used as the illumination light for the display produced by these methods.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１１
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。However, FIG.
As shown in, when white parallel light is used as the illumination light L0 of the diffraction grating array, the diffraction angle of the light L1 diffracted by the diffraction grating 1 varies depending on the wavelength, and the incident light θ of the illumination light L0,
The relationship between the diffraction angle α of the diffracted light L1, the wavelength λ of the diffracted light L1 and the pitch d of the diffraction grating 1 has the following expression (1).
【０００８】[0008]
【数１】 ｓｉｎθ＝（λ／ｄ）−ｓｉｎα （１） したがって、回折光Ｌ1 が波長λに応じて垂直方向に分
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。## EQU00001 ## sin .theta. = (. Lamda./d)-sin .alpha. (1) Therefore, there is a problem that the diffracted light L1 is vertically dispersed according to the wavelength .lamda., And is separated into rainbow colors. There is a problem that the color of the image to be displayed changes depending on the position of the observer.
【０００９】また、回折格子アレイでフルカラー画像を
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。In order to display a full-color image on the diffraction grating array, as shown in FIG. 12, red, green,
Even when the blue color filters 2R, 2G, and 2B are used, the diffracted lights L1R, L1G, and L1B are vertically dispersed according to the wavelength λ, so that the desired color cannot be accurately reproduced. There is.
【００１０】さらに、単純な回折格子で回折した光は、
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。Further, the light diffracted by a simple diffraction grating is
When observed at a certain point, the diffraction grating is composed of only a single wavelength component. Therefore, when reproducing a red image, for example, the diffraction grating must be illuminated with light of a single wavelength. However, the red component used in a general display device such as a television has a wide wavelength distribution including a large number of wavelength components instead of a single wavelength. Therefore, there is a problem that it is not possible to achieve color matching between a display body using the diffraction grating array and a general display device.
【００１１】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、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。The present invention is intended to solve the problems of the prior art as described above, prevents the color of light diffracted by the diffraction grating array from changing depending on the position of the observer, and also prevents the diffraction grating. The objective is to make the diffracted light have a wide wavelength distribution when the array is observed at one point.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
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。In order to achieve the above object, the present inventor has used a diffraction grating array formed by arranging a minute diffraction grating for each dot on the surface of a base material. An illumination device for illuminating the diffraction grating array of a display body, wherein the diffraction grating is illuminated with illumination light having a diffusive property in the direction of chromatic dispersion of diffracted light.
【００１３】また、本発明は、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、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。The present invention also provides an illuminating method for illuminating a diffraction grating array of a display using a diffraction grating array formed by arranging minute diffraction gratings for each dot on the surface of a base material, There is provided a method for illuminating a diffraction grating array, which comprises illuminating a diffraction grating with illumination light having a diffusive property in the direction of chromatic dispersion of diffracted light.
【００１４】特に、このような照明装置または照明方法
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。Particularly, in such an illuminating device or illuminating method, a mode in which a white light source is used as a light source of illumination light is provided. Further, (i) a mode in which a rod-shaped light source extending in the direction of chromatic dispersion of diffracted light is used as a light source of illumination light, or (ii) a rod-shaped light source extending in the direction of chromatic dispersion of diffracted light as a light source of illumination light And a mode in which a lens for making diffused light parallel light or a mirror having such a lens effect is provided between the rod-shaped light source and the diffraction grating, and (iii) a point light source is used as a light source of illumination light. , A mode in which a unidirectional diffuser is provided between the point light source and the diffraction grating, (iv) using a point light source as the light source of the illumination light, and between the point light source and the diffraction grating,
Provided is an aspect in which a lens for converting diffused light into parallel light or a mirror having such a lens effect and a unidirectional diffuser plate are sequentially provided.
【００１５】さらに本発明は、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。Further, the present invention provides a display body comprising a diffraction grating array formed by arranging a minute diffraction grating for each dot, and an illuminating device as described above.
Provided is such a display body having at least one of a color filter and a liquid crystal panel.
【００１６】本発明の照明装置を用いて、あるいは本発
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。When the diffraction grating array is illuminated using the illumination device of the present invention or according to the illumination method of the present invention, the diffraction grating of the display body is an illumination light having a diffusive property in the direction of chromatic dispersion of the diffracted light. Illuminated. Here, that the illumination light has diffusivity in the direction of chromatic dispersion of the diffraction grating means that the illumination light has diffusivity mainly in the direction of chromatic dispersion of the diffraction grating, and the diffusibility in other directions is sufficient. Low, preferably not diffusible in the other direction. The direction of chromatic dispersion of diffracted light is usually perpendicular to the observer when the display is used as a display. The direction of chromatic dispersion of diffracted light in the present invention is However, it also includes a direction in which chromatic dispersion occurs when the illumination light is obliquely incident.
【００１７】本発明にしたがって回折格子を照明する
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。By illuminating the diffraction grating according to the present invention, even when light including various wavelength components such as white light is used as illumination light, light of various wavelengths is emitted from the diffraction grating in the same direction. It will be.
【００１８】即ち、一般に、回折光が２００ｎｍ以上の
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。That is, generally, when the diffracted light has a wide wavelength distribution of 200 nm or more, the diffracted light is recognized as white light. On the other hand, the wavelength distribution width of the illumination light is 5 nm to 20
When it is 0 nm, it is possible to reproduce diffracted light that is not white.
【００１９】また、回折格子の照明光Ｌ0 と回折光Ｌ1
とには前述の式（１）の関係がある。The illumination light L0 and the diffracted light L1 of the diffraction grating
And have the relationship of the above equation (1).
【００２０】そこで、図１に示すように、回折格子１に
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。Therefore, as shown in FIG. 1, the diffracted light L1 diffracted at the diffraction angle α by the diffraction grating 1 has wavelengths λ1 to λ.
It is understood that the light L0 for illuminating the diffraction grating 1 may be white light having a direction from the incident angle θ1 to the incident angle θ2 shown in the following expression (2) in order to have the distribution up to 2.
【００２１】[0021]
【数２】 θ1 ＝ｓｉｎ-1（λ1 ／ｄ−ｓｉｎ（α）） θ2 ＝ｓｉｎ-1（λ2 ／ｄ−ｓｉｎ（α）） （２） このように照明光Ｌ0 の入射角に幅をもたせることは、
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。[Number 2] θ1 = sin -1 (λ1 / d -sin (α)) θ2 = sin -1 (λ2 / d-sin (α)) (2) impart a width of the incident angle of the illumination light L0 Thus The thing is
This corresponds to illuminating the diffraction grating 1 with diffused light. Therefore, in the present invention, the diffraction grating 1 is illuminated with diffused light having an appropriate incident angle width, whereby light of various wavelengths is emitted from the diffraction grating 1 in a predetermined one direction.
【００２２】ただし、このように回折格子１を拡散光で
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。However, when the diffraction grating 1 is illuminated with diffused light in this way, the illumination light L0 is in a direction other than the direction of chromatic dispersion, particularly in a direction perpendicular to the direction of chromatic dispersion (that is, perpendicular to the plane of FIG. 1). If the image has a considerable diffusivity in different directions), the image appearing on the display body is blurred. Therefore, in the present invention, the illumination light L having a diffusivity mainly in the direction of color dispersion is used.
The diffraction grating 1 is illuminated with illumination light L0 having a diffusivity in only 0, preferably in the direction of chromatic dispersion.
【００２３】上述のように本発明によると、回折格子１
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。As described above, according to the present invention, the diffraction grating 1
Therefore, it is possible to emit light of various wavelengths in the same direction. Therefore, the color of the image observed on the display is prevented from changing depending on the position of the observer.
【００２４】また、これにより、回折光Ｌ1 を白色光も
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、Further, by this, the diffracted light L1 can be white light or light of a color close to white, or can be light of a wide wavelength range. For example, the wavelength distribution λ1 to λ2 to be given to the diffracted light L1 is 480n.
m to 630 nm, and the pitch d of the diffraction grating 1 is 300.
When the wavelength is 0 nm and the diffraction angle α is 0 °, from the above formula (2),
【００２５】[0025]
【数３】 θ1 ＝ｓｉｎ-1（４８０／３０００）＝９．２° θ2 ＝ｓｉｎ-1（６３０／３０００）＝１２．１° となる。１２．１°−９．２°＝２．９°であるから、
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。Equation 3] θ1 = sin -1 (480/3000) = 9.2 ° θ2 = sin -1 (630/3000) = 12.1 becomes °. Since 12.1 ° −9.2 ° = 2.9 °,
By making the illumination light L0 incident on the diffraction grating 1 diffusive with an angular width of 2.9 ° or more, the desired wavelength distribution 4
Diffracted light L1 having a wavelength of 80 nm to 630 nm can be obtained.
【００２６】また、本発明によれば、図２に示すよう
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。Further, according to the present invention, as shown in FIG. 2, illumination light is incident on the diffraction grating array through the red, green and blue color filters 2R, 2G and 2B used in a general color display device. In this case, since the red diffracted light L1R, the green diffracted light L1G, and the blue diffracted light L1B that have passed through the respective color filters are emitted from the diffraction grating 1 in the same direction, a display body using a diffraction grating array and a general display body are used. It is possible to achieve color matching with the display device and accurately reproduce the desired color. Although FIG. 2 shows an example in which the color filters 2R, 2G, and 2B of the respective colors are provided on the incident side of the diffraction grating 1, in the present invention, the color filters may be provided on the emitting side of the diffraction grating 1. .
【００２７】[0027]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
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。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. In each drawing, the same reference numerals represent the same or equivalent constituent elements.
【００２８】実施例１ 図３の照明装置は、回折格子１を、回折光の色分散の方
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。Embodiment 1 In the illuminating device of FIG. 3, in order to illuminate the diffraction grating 1 with the illumination light L0 having a diffusive property in the direction of the chromatic dispersion of the diffracted light, the rod-shaped light source 3 is changed to chromatic dispersion of the diffracted light. It is arranged so that the direction is the longitudinal direction. In this case, the rod-shaped light source 3 corresponds to a minute point light source arranged in the longitudinal direction. Therefore, the light emitted from the rod-shaped light source 3 mainly diffuses in the longitudinal direction, and acts as a point light source in the direction orthogonal thereto.
Therefore, in this mode, the diffusivity of the illumination light L0 is controlled by appropriately determining the length of the rod-shaped light source 3 in the longitudinal direction and the distance between the diffraction grating 1 and the rod-shaped light source 3.
【００２９】このような棒状光源３としては、棒状の細
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。As such a rod-shaped light source 3, a rod-shaped thin fluorescent lamp, a light bulb in which filaments are arranged in a rod-shape, or the like can be used.
【００３０】なお、棒状光源３は、回折格子アレイを構
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。It is not necessary to provide one rod-shaped light source 3 for each diffraction grating 1 that constitutes the diffraction grating array. One rod-shaped light source 3 may be provided for one diffraction grating array forming one screen. In this case, the angle at which the illumination light L0 illuminates the diffraction grating 1 changes depending on the position of the diffraction grating 1 in the diffraction grating array, but this change can be adjusted by the pitch of each diffraction grating 1.
【００３１】実施例２ 図４の照明装置は、回折格子１を、回折光の色分散の方
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。Example 2 The illumination device of FIG. 4 uses a rod-shaped light source 3 as a light source for illuminating the diffraction grating 1 with illumination light L0 having a diffusive property in the direction of chromatic dispersion of diffracted light, and further uses a rod-shaped light source. A lens 4 for converting diffused light into parallel light is provided between the light source 3 and the diffraction grating 1. By providing the lens 4, the diffraction grating 1
It is possible to easily control the degree of diffusivity of the illumination light L0 with respect to, that is, the width of the incident angle.
【００３２】また、レンズ４に代えて、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。Further, instead of the lens 4, a mirror having the same effect as that of the lens 4 may be provided.
【００３３】実施例３ 図５の照明装置は、回折格子１を、回折光の色分散の方
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。Embodiment 3 The illumination device of FIG. 5 uses a point light source 5 as a light source for illuminating the diffraction grating 1 with illumination light L0 having a diffusive property in the direction of chromatic dispersion of diffracted light. A unidirectional diffuser plate 6 is provided between the light source 5 and the diffraction grating 1. As such a unidirectional diffuser plate 6, a lenticular lens in which a semi-cylindrical lens having a lens effect only in one direction is arranged, a diffuser plate in which unevenness is formed by carving grooves in only one direction, a hologram, etc. Can be used.
【００３４】実施例４ 図６の照明装置は、回折格子１を、回折光の色分散の方
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。Embodiment 4 The illumination device of FIG. 6 uses a point light source 5 as a light source of the illumination light in order to illuminate the diffraction grating 1 with the illumination light L0 having a diffusive property in the direction of chromatic dispersion of the diffracted light. A lens 4 for converting diffused light into parallel light and a unidirectional diffuser plate 6 for controlling the direction of the light are sequentially provided between the point light source 5 and the diffraction grating 1. By disposing the lens 4 between the unidirectional diffuser plate 6 and the point light source 5 as described above, it is possible to suppress the illumination light L0 from diffusing in directions other than the chromatic dispersion direction of the diffracted light, as compared with the aspect of FIG. Therefore, it is preferable.
【００３５】この態様においても、レンズ４に代えて、
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。Also in this embodiment, instead of the lens 4,
A mirror having the same effect as the lens 4 may be provided.
【００３６】以上、本発明の照明装置あるいは照明方法
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。Although the embodiments of the illumination device or the illumination method of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the illustrated embodiments. For example, in the illuminating device of each of the embodiments shown in FIGS. 3 to 6, red, green, and blue color filters 2R, 2G, and 2B can be provided on the entrance side or the exit side of the diffraction grating 1. It becomes possible to display a full-color image with the diffraction grating array.
【００３７】本発明の表示体は、以上のような照明装置
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。The display according to the present invention uses the above-mentioned illumination device as a diffraction grating array illumination device. In this case, a known diffraction grating array can be used. Further, a liquid crystal display panel, a color filter, or both of them can be combined with the diffraction grating array as required.
【００３８】以下、本発明の照明装置と回折格子アレイ
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。An embodiment of the display according to the present invention will be described below by taking a three-dimensional image display system using a display including the illuminating device according to the present invention, a diffraction grating array and a liquid crystal display panel as an example.
【００３９】実施例５ 図７は、本発明の表示体１０を用いた３次元画像表示シ
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。Embodiment 5 FIG. 7 is an overall configuration diagram of a three-dimensional image display system using the display body 10 of the present invention. In this case, the display body 10 is
It includes a diffraction grating array 11, an illuminating device 12 that emits illumination light L0 having a diffusive property in the direction of chromatic dispersion of diffracted light, and a liquid crystal panel 13 provided on the diffraction grating array 1 side.
The liquid crystal panel driver 14 connected to the video recorder 15 is connected to the liquid crystal panel 13.
【００４０】この画像表示システムにおいては、３次元
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。In this image display system, in order to form a three-dimensional image, one pixel of the display body 10 has a special diffraction grating 1 composed of four kinds of curves as shown in FIG.
a, 1b, 1c, 1d (S.Takahashi, T.Toda, F.Iwata; "
Three Dimensional GratingImages ", Practical Hologra
phy v, SPIE Vol.1461 (1991)) and these diffraction gratings 1a
Area A consisting of liquid crystal display cells 13a, 13b, 13c, 13d for adjusting the amount of incident light on 1b, 1c, 1d.
It is composed of 1, A2, A3 and A4. Therefore,
The whole image of the display panel 10 has these four areas A1,
The pixel is composed of A2, A3, and A4, and is formed as shown in FIG.
【００４１】ここで、各回折格子１a 、１b 、１c 、１
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。Here, each diffraction grating 1a, 1b, 1c, 1
d is the liquid crystal display cell 13a, 1 depending on the direction of the lattice.
The light from 3b, 13c, and 13d is diffracted in a predetermined direction, and 4
Form an image with parallax in one direction. Therefore, the liquid crystal display panel 13 displays a composite image when the subject is taken from different directions. As a result, the display body 1
An observer who observes 0 can observe a different image for each parallax direction, that is, a stereoscopic image. For example, as shown in FIG. 10, an observer who observes the display 10 can observe “T” from the left side, “O” from the center, and “P” from the right side.
【００４２】このような３次元画像表示システムにおい
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。In such a three-dimensional image display system, when an image is displayed on the liquid crystal display panel 13 at a video rate, the observer can observe a moving stereoscopic image. In addition, the display body 10 combined with a color filter
By using, the observer can observe the full-color image.
【００４３】また、この３次元画像表示システムにおい
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。Further, in this three-dimensional image display system, the illuminating device 12 emits the illuminating light L0 having diffusivity in the direction of chromatic dispersion of the diffracted light as described above. Therefore,
The observer can observe an image with stable image colors even if the position of the viewpoint is changed in the vertical direction.
【００４４】[0044]
【発明の効果】本発明によれば、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。According to the present invention, it is possible to prevent the color of light diffracted by the diffraction grating array from changing depending on the position of the observer. Further, when the diffraction grating array is observed at a certain point, the diffracted light can have a wide wavelength distribution. Therefore, it is possible to accurately reproduce an image having a desired color on a display using the diffraction grating array.
【図１】本発明の照明装置の作用の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of an operation of a lighting device of the present invention.
【図２】カラーフィルターを設けた回折格子アレイに対
する本発明の照明装置の作用の説明図である。FIG. 2 is an explanatory view of an operation of the illumination device of the present invention with respect to a diffraction grating array provided with a color filter.
【図３】本発明の実施例の照明装置の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a lighting device according to an embodiment of the present invention.
【図４】本発明の実施例の照明装置の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a lighting device according to an embodiment of the present invention.
【図５】本発明の実施例の照明装置の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a lighting device according to an embodiment of the present invention.
【図６】本発明の実施例の照明装置の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a lighting device according to an embodiment of the present invention.
【図７】本発明の表示体を用いた３次元画像表示システ
ムの全体構成図である。FIG. 7 is an overall configuration diagram of a three-dimensional image display system using the display body of the present invention.
【図８】３次元画像表示システムにおける表示体の一画
素の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of one pixel of the display body in the three-dimensional image display system.
【図９】３次元画像表示システムにおける表示体の一画
素と全体像との関係を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between one pixel of the display body and the entire image in the three-dimensional image display system.
【図１０】３次元画像表示システムで観察される画像の
説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of an image observed by the three-dimensional image display system.
【図１１】従来の照明装置の作用の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of an operation of the conventional lighting device.
【図１２】カラーフィルターを設けた回折格子アレイに
対する従来の照明装置の作用の説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram of an operation of the conventional lighting device with respect to the diffraction grating array provided with the color filters.
【符号の説明】 １ 回折格子 ２R 、２G 、２B カラーフィルター ３ 棒状光源 ４ レンズ ５ 点光源 ６ 一方向拡散板 １０ 表示体 １１ 回折格子アレイ １２ 照明装置 １３ 液晶表示パネル[Explanation of Codes] 1 Diffraction Grating 2R, 2G, 2B Color Filter 3 Rod Light Source 4 Lens 5 Point Light Source 6 Unidirectional Diffuser 10 Display 11 Diffraction Grating Array 12 Illuminator 13 Liquid Crystal Display Panel
Claims (17)
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。1. A color of diffracted light in an illuminating device for illuminating a diffraction grating array of a display using a diffraction grating array formed by arranging minute diffraction gratings for each dot on a surface of a base material. An illumination device for a diffraction grating array, wherein the diffraction grating is illuminated with illumination light having a diffusive property in the direction of dispersion.
請求項１記載の回折格子アレイの照明装置。2. The illumination device for a diffraction grating array according to claim 1, wherein a white light source is used as a light source of illumination light.
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。3. The illumination device for a diffraction grating array according to claim 1, wherein a rod-shaped light source extending in the direction of chromatic dispersion of the diffracted light is used as the light source of the illuminating light.
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。4. A rod-shaped light source extending in the direction of chromatic dispersion of diffracted light is used as a light source for illumination light, and a lens for converting diffused light into parallel light between the rod-shaped light source and a diffraction grating or the like. The illumination device for a diffraction grating array according to claim 1, wherein a mirror having a different lens effect is provided.
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。5. The illumination device for a diffraction grating array according to claim 1, wherein a point light source is used as a light source of illumination light, and a unidirectional diffuser plate is provided between the point light source and the diffraction grating.
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。6. A point light source is used as a light source of illumination light, and a lens for making diffused light parallel light or a mirror having such a lens effect and a unidirectional diffuser plate are provided between the point light source and the diffraction grating. The illumination device for a diffraction grating array according to claim 1, wherein the illumination device is provided in sequence.
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。7. The illumination device for a diffraction grating array according to claim 1, wherein the display body using the diffraction grating array has at least one of a color filter and a liquid crystal panel.
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。8. A method of illuminating a diffraction grating array of a display using a diffraction grating array formed by arranging minute diffraction gratings for each dot on the surface of a base material, the color of diffracted light. A method for illuminating a diffraction grating array, which comprises illuminating a diffraction grating with illumination light having a diffusive property in a dispersion direction.
請求項８記載の回折格子アレイの照明方法。9. The method of illuminating a diffraction grating array according to claim 8, wherein a white light source is used as a light source of illumination light.
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。10. The method for illuminating a diffraction grating array according to claim 8, wherein a rod-shaped light source extending in the direction of chromatic dispersion of the diffracted light is used as the light source of the illuminating light.
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。11. A light source for illuminating light is a rod-shaped light source extending in the direction of chromatic dispersion of diffracted light, and a lens for converting diffused light into parallel light between the rod-shaped light source and a diffraction grating or the like. 9. A mirror having a unique lens effect is provided.
Or a method of illuminating the diffraction grating array according to item 9.
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。12. A point light source is used as a light source of illumination light,
The method for illuminating a diffraction grating array according to claim 8 or 9, wherein a unidirectional diffuser plate is provided between the point light source and the diffraction grating.
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。13. A point light source is used as a light source of illumination light,
10. The method for illuminating a diffraction grating array according to claim 8, wherein a lens for converting diffused light into parallel light, a mirror having such a lens effect, and a unidirectional diffuser plate are sequentially provided between the point light source and the diffraction grating.
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。14. The method for illuminating a diffraction grating array according to claim 8, wherein the display body using the diffraction grating array has at least one of a color filter and a liquid crystal panel.
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。15. A display body comprising a diffraction grating array formed by arranging a minute diffraction grating for each dot on a surface of a base material, and the illumination device according to claim 1.
１５記載の表示体。16. The display according to claim 15, further comprising a liquid crystal display panel.
項１５又は請求項１６の表示体。17. The display according to claim 15, further comprising a color filter.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP28787095A JP3353574B2 (en) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | Illumination device and illumination method for diffraction grating array, and display body |
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|---|---|---|---|---|
| JP2012027123A (en) * | 2010-07-21 | 2012-02-09 | Tdk Corp | Display unit and display device |
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