JPH0980311A - Device and method for lighting - Google Patents

Device and method for lighting

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JPH0980311A
JPH0980311A JP7262463A JP26246395A JPH0980311A JP H0980311 A JPH0980311 A JP H0980311A JP 7262463 A JP7262463 A JP 7262463A JP 26246395 A JP26246395 A JP 26246395A JP H0980311 A JPH0980311 A JP H0980311A
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light
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liquid crystal
incident
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make illumination light incident on a lightened body at a specific angle, to make the quantity of the illumination light uniform without wasting the energy of a light source, and to reduce the size of the lighting device by diffracting transmitted light in a specific direction and obtaining a uniform light quantity distribution. SOLUTION: This lighting device is composed the light source 4, a 1st transmission type hologram 7 which diffracts the light from the light source 4, and a 2nd transmission type hologram 8 which further diffracts the light transmitted through and diffracted by the 1st hologram 7. And, the 1st hologram 7 is so formed that the quantity of variation per pitch of a diffraction grating 7b at a part which transmits and diffracts light made incident on the 2nd hologram 8 surface at a part near the light source 4 is made larger than the quantity of variation per pitch of a diffraction grating 7a at a part which transmits and diffracts light made incident on the 2nd hologram 8 surface at a part distant from the light source 4. Consequently, the amplitude, i.e., the quantity of light on the 2nd hologram 8 surface is made uniform in consideration of unevenness of the quantity of light depending upon the light source 4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、点光源等による発
散光を使用して被照明体を照明するにあたり、光源と被
照明体との間にホログラムを設け、被照明体における光
強度を均一化し、かつ被照明体を所定角度で照明できる
ようにする照明方法及び照明装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention provides a hologram between a light source and an object to be illuminated to illuminate the object to be illuminated by using divergent light from a point light source or the like so that the light intensity in the object to be illuminated is uniform. The present invention relates to an illuminating method and an illuminating device that enable the illumination target to be illuminated at a predetermined angle.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、液晶パネルをバックライト方式で
照明する場合、図8に示すように、蛍光灯1に、表面に
凹凸状の拡散面2aが形成されている透明拡散板2をラ
イトガイドとして組み合わせ、液晶パネル3を透明拡散
板2から発せられる拡散光で照明する方法が主流であっ
た。しかしながら、一般に液晶を用いた変調素子では、
その液晶面に対して入射光の入射角度が傾くと偏光面の
回転角が微妙にずれてしまうために、図8に示したよう
に液晶パネル3を拡散光で照明すると、液晶パネル3に
表示される画像のコントラストが低下するという問題が
あった。
2. Description of the Related Art Conventionally, when a liquid crystal panel is illuminated by a backlight system, as shown in FIG. 8, a fluorescent diffuser 2 is provided with a transparent diffuser plate 2 having an uneven diffuser surface 2a formed on its surface as a light guide. The mainstream method is to illuminate the liquid crystal panel 3 with diffused light emitted from the transparent diffusion plate 2. However, in general, in a modulator using liquid crystal,
When the incident angle of the incident light with respect to the liquid crystal surface is tilted, the rotation angle of the polarization plane is slightly deviated. Therefore, when the liquid crystal panel 3 is illuminated with the diffused light as shown in FIG. There is a problem that the contrast of the image displayed is lowered.

【0003】このような問題に対しては、液晶パネル3
の液晶面に対して照明光を一定の角度で(通常、液晶面
に対して垂直に)、かつ平行に入射させることが望まし
い。そこで、図9に示したように、点光源のように発散
光を発する光源4とレンズ5とを組み合わせ、液晶パネ
ル3に波面の揃った平行光束を入射させることが考えら
れる。しかしながら、図9のように光源4とレンズ5と
を組み合わせると、照明装置全体としてのスペースが大
きくなるので実用的ではない。
To solve such a problem, the liquid crystal panel 3
It is desirable that the illumination light be incident on the liquid crystal surface at a constant angle (normally perpendicular to the liquid crystal surface) and in parallel. Therefore, as shown in FIG. 9, it is conceivable to combine a light source 4 that emits divergent light such as a point light source with a lens 5 and make a parallel light flux with a uniform wavefront enter the liquid crystal panel 3. However, it is not practical to combine the light source 4 and the lens 5 as shown in FIG. 9 because the space of the entire illumination device becomes large.

【0004】また、液晶パネル3に対して照明光を一定
の角度で入射させることができる照明装置として、図1
0に示すように、発散光を発する光源4と透過型ホログ
ラム6とを組み合わせ、光源4から発した拡散光を透過
型ホログラム6で透過回折し、液晶パネル3に対して照
明光が一定の角度で入射するようにしたものが知られて
いる(特開平4−303822号公報)。このような装
置によれば、照明装置のある程度の小型化を図ることが
可能となる。
Further, as an illuminating device capable of making the illuminating light incident on the liquid crystal panel 3 at a constant angle, FIG.
As shown in 0, the light source 4 that emits divergent light and the transmissive hologram 6 are combined, the diffused light emitted from the light source 4 is transmitted and diffracted by the transmissive hologram 6, and the illumination light with respect to the liquid crystal panel 3 has a constant angle. It is known that the light is made incident on (Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-303822). According to such a device, it is possible to reduce the size of the lighting device to some extent.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図10
に示した照明装置では、この照明装置の小型化を図るた
めに光源4とホログラム6とを近接させて配すると、ホ
ログラム6面において、光源4に近い部分では入射光量
が多くなり、反対に、光源4から離れた部分では入射光
量が少なくなり、ホログラム6面で光量ムラが生じる。
したがって、液晶パネル3を均一な光量で照明すること
ができず、液晶パネルには輝度ムラが生じるようにな
る。図11は、このような状態の模式図であり、光源4
から発せられた光線Lの強度を光線Lを示す線の間隔で
表している。このようにホログラム6面の光源4に近い
部分では光線Lが密になり、反対に、光源4から離れた
部分では光線Lが疎になっている。
However, as shown in FIG.
In the illuminating device shown in FIG. 2, when the light source 4 and the hologram 6 are arranged close to each other in order to reduce the size of the illuminating device, the amount of incident light increases in a portion of the hologram 6 near the light source 4, and conversely, The amount of incident light is reduced in the portion distant from the light source 4, and unevenness of light amount occurs on the surface of the hologram 6.
Therefore, it is not possible to illuminate the liquid crystal panel 3 with a uniform amount of light, and uneven brightness occurs in the liquid crystal panel. FIG. 11 is a schematic view of such a state, in which the light source 4
The intensity of the light ray L emitted from is represented by the interval between the lines indicating the light ray L. In this way, the light ray L is dense in the portion of the hologram 6 surface close to the light source 4, and conversely, the light ray L is sparse in the portion distant from the light source 4.

【0006】ここで、光量ムラを低減させるためには、
ホログラム6面上で光源に近く光量が多い部分での回折
効率をあえて低下させ、光源に近い部分と光源から遠い
部分との光量を同等とすることが考えられる。
Here, in order to reduce the unevenness of the light quantity,
It is conceivable to intentionally reduce the diffraction efficiency in a portion on the surface of the hologram 6 which is close to the light source and has a large amount of light, so that the light amount in the portion close to the light source is equal to that in the portion far from the light source.

【0007】しかしながら、回折効率を低下させること
は光源のエネルギーを無駄にすることになるので好まし
くない。また、液晶パネル3を照明する光の入射角度を
規定するために液晶パネルの背面にライトコントールフ
ィルムを設けた場合、回折効率を低下させたホログラム
部分を透過した光の大部分は、そのライトコントールフ
ィルムで吸収されて熱エネルギーに変換されるため、液
晶パネルおよびその周辺の温度を上昇させて液晶のアラ
イメントを狂わせる原因になる。このような不用な温度
上昇を防止するためには、冷却機構を設けることが必要
となるが、冷却機構の設置は装置が複雑化し、大型化す
るので好ましくない。
However, lowering the diffraction efficiency is not preferable because it wastes the energy of the light source. Further, when a light control film is provided on the back surface of the liquid crystal panel in order to define the incident angle of the light that illuminates the liquid crystal panel 3, most of the light transmitted through the hologram portion whose diffraction efficiency has been lowered is the light control film. Since it is absorbed by the film and converted into heat energy, it raises the temperature of the liquid crystal panel and its surroundings, causing a misalignment of the liquid crystal. In order to prevent such an unnecessary temperature rise, it is necessary to provide a cooling mechanism, but installation of the cooling mechanism complicates the device and increases the size, which is not preferable.

【0008】本発明は以上のような従来技術の課題を解
決しようとするものであり、液晶パネルをバックライト
方式で照明する場合、その他任意の被照明体を照明する
場合において、被照明体に対して照明光を所定の角度で
入射させられるようにし、かつ光源のエネルギーを無駄
にすることなく照明光の光量を均一化し、さらに照明装
置の小型化も図れるようにすることを目的とする。
The present invention is intended to solve the problems of the prior art as described above, and when the liquid crystal panel is illuminated by a backlight system, or when any other illuminated object is illuminated, the illuminated object is applied to the illuminated object. On the other hand, it is an object of the present invention to allow the illumination light to be incident at a predetermined angle, make the light amount of the illumination light uniform without wasting the energy of the light source, and make the illumination device smaller.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者は、点光源等の
発散光を発する光源を使用し、ホログラムにより照明光
の入射角度を制御するにあたり、さらに、別個のホログ
ラムで光量分布を制御することにより上記の目的が達成
できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
The present inventor uses a light source such as a point light source which emits divergent light and controls the incident angle of illumination light by a hologram, and further controls the light quantity distribution by a separate hologram. As a result, they have found that the above objects can be achieved, and have completed the present invention.

【0010】即ち、本発明は、発散光を発する光源、そ
の光源からの光を回折する第1のホログラム及び第1の
ホログラムで回折された光をさらに回折する第2のホロ
グラムからなり、第1のホログラムは、第2のホログラ
ム面における光強度を均一化するホログラムからなり、
第2のホログラムは光を所定方向に回折させるホログラ
ムからなることを特徴とする照明装置を提供する。
That is, the present invention comprises a light source that emits divergent light, a first hologram that diffracts the light from the light source, and a second hologram that further diffracts the light diffracted by the first hologram. The hologram of is composed of a hologram for equalizing the light intensity on the second hologram surface,
A second hologram provides an illuminating device characterized by comprising a hologram that diffracts light in a predetermined direction.

【0011】また、本発明は、発散光を発する光源を使
用し、その光源から発せられた光を第1のホログラムで
回折させ、第1のホログラムで回折した光をさらに第2
のホログラムで回折させる照明方法であって、第1のホ
ログラムで第2のホログラム面における光強度を均一化
させ、第2のホログラムで光を所定方向に回折させるこ
とを特徴とする照明方法を提供する。
Further, according to the present invention, a light source which emits divergent light is used, the light emitted from the light source is diffracted by the first hologram, and the light diffracted by the first hologram is further divided by the second hologram.
Providing an illumination method for diffracting the hologram by the first hologram, wherein the first hologram makes the light intensity on the second hologram surface uniform, and the second hologram diffracts the light in a predetermined direction. To do.

【0012】このような本発明の照明装置を用いて、あ
るいは本発明の方法にしたがって照明を行うと、光源か
ら発せられた発散光が、第1のホログラムで回折される
ことにより第2のホログラム面に均一な光量(即ち、均
一な光強度)で入射し、その入射光は第2のホログラム
で所定方向に回折されるので、被照明体を所定の角度
で、かつエネルギーの無駄なく均一な光量分布で照明す
ることが可能となる。
When illumination is performed using such an illuminating device of the present invention or according to the method of the present invention, the divergent light emitted from the light source is diffracted by the first hologram so that the second hologram is obtained. The light is incident on the surface with a uniform amount of light (that is, a uniform light intensity), and the incident light is diffracted in a predetermined direction by the second hologram, so that the object to be illuminated is uniform at a predetermined angle and without wasting energy. It becomes possible to illuminate with a light amount distribution.

【0013】なお、本発明の照明装置あるいは照明方法
で使用する第1のホログラム及び第2のホログラムとし
ては、それぞれ入射光を透過回折する透過型ホログラム
でもよく、入射光を反射回折する反射型ホログラムでも
よい。いずれのタイプのホログラムを使用した場合で
も、第1のホログラムで第2のホログラムに入射する光
の光量を均一化し、第2のホログラムで被照明体を照明
する光の角度を調整することができる。
The first hologram and the second hologram used in the illumination device or the illumination method of the present invention may be transmission holograms that transmit and diffract incident light, respectively, and reflection holograms that reflect and diffract incident light. But it's okay. Regardless of which type of hologram is used, the first hologram can make the amount of light incident on the second hologram uniform, and the second hologram can adjust the angle of light illuminating the illuminated body. .

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて詳
細に説明する。なお、各図中、同一符号は同一または同
等の構成要素を表している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In each of the drawings, the same reference numerals represent the same or equivalent components.

【0015】図1(a)は、本発明の照明装置を液晶パ
ネル3のバックライトとして構成した場合の模式図であ
る。同図のように、この照明装置は、光源4、光源4か
らの光を回折する透過型の第1のホログラム7及び第1
のホログラム7で透過回折された光をさらに回折する透
過型の第2のホログラム8からなっている。同図におい
て、光源4から発せられた光線Lの強度は、光線Lを示
す線の間隔で表わされている。また、図1(b)は、図
1(a)の照明装置の第1のホログラムの回折格子のピ
ッチの説明図である。
FIG. 1A is a schematic view of a case where the lighting device of the present invention is configured as a backlight of a liquid crystal panel 3. As shown in the figure, this illuminating device includes a light source 4, a first transmissive hologram 7 that diffracts light from the light source 4, and a first hologram 7.
The second hologram 8 of the transmission type that further diffracts the light that is transmitted and diffracted by the hologram 7. In the figure, the intensity of the light ray L emitted from the light source 4 is represented by the interval between the lines indicating the light ray L. Further, FIG. 1B is an explanatory diagram of the pitch of the diffraction grating of the first hologram of the illumination device of FIG. 1A.

【0016】この照明装置において、光源4としては点
光源もしくは点光源に類した大きさで拡散光を発するも
のを使用することが好ましい。これにより、第2のホロ
グラム8を透過した光を所定の方向に回折させ、かつ均
一な光量分布を有するようにすることができる。このよ
うな光源4としては、例えば、タングステンランプ、ハ
ロゲンランプ、クリプトンランプ等の比較的径の小さい
白色光源や、発光ダイオード等のように有彩色の光源
や、半導体レーザー、固体レーザー、ガスレーザー等の
レーザー光源等を使用することができる。
In this illuminating device, it is preferable to use, as the light source 4, a point light source or one that emits diffused light with a size similar to a point light source. Thereby, the light transmitted through the second hologram 8 can be diffracted in a predetermined direction and can have a uniform light amount distribution. Examples of the light source 4 include a white light source having a relatively small diameter such as a tungsten lamp, a halogen lamp, and a krypton lamp, a chromatic light source such as a light emitting diode, a semiconductor laser, a solid-state laser, a gas laser, or the like. Laser light sources of the above can be used.

【0017】また、この照明装置において、第1のホロ
グラム7は、第2のホログラム8を透過回折した光が液
晶パネル3を照明する場合の照明ムラをなくすために、
第2のホログラム8面の光量分布を均一化させるために
設けられている。即ち、このような光源とホログラムか
らなる照明装置を、第1のホログラム7を設けることな
く、光源4と第2のホログラム8とから構成した場合に
は、図11で説明した従来の照明装置のように、第2の
ホログラム8面において、光源4に近い部分では入射光
量が多くなり、光源4から離れた部分では入射光量が少
なくなるという光量ムラが生じる。そこで、この照明装
置においては、このような光量ムラを解消するために、
第1のホログラム7によって光量分布の補正を行う。よ
り具体的には、例えば、図1(b)に示したように、第
1のホログラム7において、第2のホログラム8面の光
源4から遠い部分に入射する光を透過回折させる部分の
回折格子7aのピッチのピッチ当りの変化量(Δdf /
df )
Further, in this illuminating device, the first hologram 7 eliminates uneven illumination when the light diffracted through the second hologram 8 diffracts the liquid crystal panel 3.
It is provided to make the light amount distribution on the second hologram 8 surface uniform. That is, when the illuminating device including such a light source and the hologram is configured by the light source 4 and the second hologram 8 without providing the first hologram 7, the conventional illuminating device described in FIG. As described above, on the surface of the second hologram 8, the amount of incident light is large in the portion close to the light source 4, and the amount of incident light is small in the portion distant from the light source 4, resulting in uneven light amount. Therefore, in this lighting device, in order to eliminate such uneven light amount,
The light quantity distribution is corrected by the first hologram 7. More specifically, for example, as shown in FIG. 1B, in the first hologram 7, a diffraction grating of a portion that transmits and diffracts light incident on a portion of the second hologram 8 surface far from the light source 4. Amount of change in pitch of 7a per pitch (Δdf /
df)

【0018】[0018]

【数1】[Δdf /df =|df+1 −df |/df ] よりも、第2のホログラム8面の光源4から近い部分に
入射する光を透過回折させる部分の回折格子7bのピッ
チのピッチ当りの変化量(Δdn /dn )
[Formula 1] [Δdf / df = | df + 1−df | / df] The pitch of the diffraction grating 7b in the portion that transmits and diffracts the light incident on the portion closer to the second hologram 8 surface from the light source 4 Amount of change per pitch (Δdn / dn)

【0019】[0019]

【数2】[Δdn /dn =|dn+1 −dn |/dn ] を大きくする。## EQU2 ## [.DELTA.dn / dn = | dn + 1-dn | / dn] is increased.

【0020】このように第1のホログラム7の回折格子
のピッチを調整することにより第2のホログラム8面で
の光量ムラを解消させる場合に、より厳密に第2のホロ
グラム8面での光量を均一化させる手法としては、図2
に示すような流れの反復法を行えばよい。即ち、まず、
第1のホログラム7が存在しない場合において、光源4
から発せられた光の第2のホログラム8面での複素振幅
分布をフレネル変換により求める(工程A)。次に、得
られた第2のホログラム8面上での複素振幅分布の振幅
成分が一定であるとし(工程B)、逆フレネル変換を行
うことにより第1のホログラム7上の複素振幅分布を求
める(工程C)。そして、この得られた第1のホログラ
ム7上での複素振幅分布の振幅成分を、実際に第1のホ
ログラム7が光源4で照射される場合の振幅に置き換え
(工程D)、再度、フレネル変換を行い、第2のホログ
ラム8上での複素振幅分布を求める(工程E)。そして
これにより得られた第2のホログラム8面上での複素振
幅分布の振幅成分のムラが所期のレベル以下であれば、
このときの第1のホログラム7の回折格子の設計でよ
く、振幅成分のムラが所期のレベルを超えている場合に
は、この振幅成分のムラが所期のレベル以下になるまで
工程B〜Eを反復する。
When the unevenness of the light amount on the surface of the second hologram 8 is eliminated by adjusting the pitch of the diffraction grating of the first hologram 7 in this way, the light amount on the surface of the second hologram 8 is more strictly adjusted. As a method for making uniform, as shown in FIG.
The flow iterative method as shown in FIG. That is, first,
In the case where the first hologram 7 is not present, the light source 4
The complex amplitude distribution of the light emitted from the second hologram 8 surface is obtained by Fresnel transformation (step A). Next, assuming that the amplitude component of the obtained complex amplitude distribution on the surface of the second hologram 8 is constant (step B), inverse Fresnel transform is performed to obtain the complex amplitude distribution on the first hologram 7. (Step C). Then, the amplitude component of the obtained complex amplitude distribution on the first hologram 7 is replaced with the amplitude when the first hologram 7 is actually irradiated by the light source 4 (step D), and the Fresnel transform is performed again. And the complex amplitude distribution on the second hologram 8 is obtained (step E). If the unevenness of the amplitude component of the complex amplitude distribution on the surface of the second hologram 8 obtained by this is less than or equal to the desired level,
At this time, the diffraction grating of the first hologram 7 may be designed. If the amplitude component unevenness exceeds the desired level, the steps B to B are performed until the amplitude component unevenness becomes equal to or less than the desired level. Repeat E.

【0021】このような反復法によれば、光源4に依存
する光量のムラも考慮して第2のホログラム8上での振
幅の均一化、即ち光量の均一化を図れるので、よりムラ
のない照明を得ることができる。
According to such an iterative method, the amplitude on the second hologram 8 can be made uniform, that is, the amount of light can be made uniform in consideration of the unevenness of the light amount depending on the light source 4, so that there is no unevenness. Lighting can be obtained.

【0022】なお、図1には、第1のホログラム7とし
て、回折の前後で光軸が変化しないオンアクシスのホロ
グラムを示したが、第1のホログラム7として回折の前
後で光軸が変化するオフアクシスのホログラムを使用し
てもよい。この場合にも、第1のホログラム7として
は、上述と同様に、第2のホログラム8面の光源4から
遠い部分に入射する光を回折させる部分の回折格子のピ
ッチのピッチ当りの変化量(Δdf /df )
Although an on-axis hologram in which the optical axis does not change before and after diffraction is shown as the first hologram 7 in FIG. 1, the optical axis changes before and after diffraction as the first hologram 7. Off-axis holograms may be used. Also in this case, as in the first hologram 7, the amount of change per pitch of the pitch of the diffraction grating of the portion diffracting the light incident on the portion of the second hologram 8 surface far from the light source 4 ( Δdf / df)

【0023】[0023]

【数3】[Δdf /df =|df+1 −df |/df ] よりも、第2のホログラム8面の光源4から近い部分に
入射する光を透過させる部分の回折格子のピッチのピッ
チ当りの変化量(Δdn /dn )
## EQU3 ## Relative to [Δdf / df = | df + 1−df | / df], the pitch of the pitch of the diffraction grating of the portion that transmits the light incident on the portion closer to the second hologram 8 surface from the light source 4 Change amount (Δdn / dn)

【0024】[0024]

【数4】Δdn /dn =|dn+1 −dn |/dn が大きいものを設ければよい。## EQU4 ## It is sufficient to provide the one having a large .DELTA.dn / dn = | dn + 1-dn | / dn.

【0025】また、図1では、第1のホログラム7は光
源4の光軸に対して垂直に配されている。しかし、本発
明においては、光源4の光軸に対する第1のホログラム
7の傾きについては特に制限はない。
Further, in FIG. 1, the first hologram 7 is arranged perpendicular to the optical axis of the light source 4. However, in the present invention, the inclination of the first hologram 7 with respect to the optical axis of the light source 4 is not particularly limited.

【0026】したがって、第1のホログラム7は、例え
ば、図3に示したように、光源4の光軸に対して平行に
なるように配したオンアクシスのホログラムとして構成
してもよく、また、図4に示したように、第1のホログ
ラム7を、光源4の光軸に対して平行になるように配し
たオフアクシスのホログラムとして構成してもよい。
Therefore, the first hologram 7 may be configured as an on-axis hologram arranged so as to be parallel to the optical axis of the light source 4, as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the first hologram 7 may be configured as an off-axis hologram arranged so as to be parallel to the optical axis of the light source 4.

【0027】第1のホログラム7の作製方法としては、
電子ビーム描画装置を用いて電子線レジスト上に回折格
子をパターン形成し、その形成したパターンを公知のパ
ターン複製用スタンパを用いて透明板(例えば、ポリカ
ーボネート板、アクリル板等)に熱プレス成形したり、
紫外線、電子線等の放射線で硬化する放射線硬化型樹脂
にプレス及び放射線照射により成形してもよい。また、
第1のホログラム7は、レーザービーム描画装置、写真
縮小法、レーザーを用いた二光束干渉法等により作製し
てもよい。さらに、一度、第1のホログラム7を作製し
た後は、そのホログラムをエンボス法、エッチング法等
により大量に複製してもよい。本発明においては、この
ように複製したホログラムも使用することができる。
As a method for producing the first hologram 7,
A diffraction grating is patterned on an electron beam resist using an electron beam drawing device, and the formed pattern is hot press molded on a transparent plate (for example, a polycarbonate plate, an acrylic plate, etc.) using a known pattern duplication stamper. Or
A radiation curable resin that is cured by radiation such as ultraviolet rays and electron beams may be molded by pressing and irradiation. Also,
The first hologram 7 may be produced by a laser beam drawing device, a photograph reduction method, a two-beam interference method using a laser, or the like. Furthermore, once the first hologram 7 has been produced, the hologram may be reproduced in a large amount by an embossing method, an etching method, or the like. In the present invention, the hologram thus duplicated can also be used.

【0028】以上、図示した本発明の装置では、第1の
ホログラム7として透過型ホログラムを設けた例を示し
たが、反射型ホログラムを使用してもい。
In the apparatus of the present invention shown in the above, the transmission hologram is provided as the first hologram 7, but a reflection hologram may be used.

【0029】また、第1のホログラム7として、その回
折格子のピッチを調整することにより第2のホログラム
8面での光量ムラを解消するものについて説明したが、
本発明においてはこれに限らず、第1のホログラム7と
して、例えば、拡散板ホログラム等を使用することもで
きる。
Further, as the first hologram 7, the one in which the unevenness of the light amount on the surface of the second hologram 8 is eliminated by adjusting the pitch of the diffraction grating has been described.
The present invention is not limited to this, and as the first hologram 7, for example, a diffusion plate hologram or the like can be used.

【0030】次に、図1の照明装置の第2のホログラム
8について説明する。第2のホログラム8は、第1のホ
ログラム7からの光を液晶パネル3面に対して垂直方向
にかつ平行光束となるように透過回折させるものであ
る。
Next, the second hologram 8 of the illumination device shown in FIG. 1 will be described. The second hologram 8 transmits and diffracts the light from the first hologram 7 so as to form a parallel light flux in the direction perpendicular to the surface of the liquid crystal panel 3.

【0031】第2のホログラム8は図5に示すような二
光束干渉法により作製することができる。即ち、まず、
上述のようにして作製した第1のホログラム7の再生光
L1と、強度が均一で波面の揃った光L2 との干渉縞を
感光材料9上にホログラムとして記録する。このために
は、例えば、同図に示したように、レーザー光源10か
ら発せられた光をハーフミラー11で分割し、一方をレ
ンズ12により第1のホログラム7の再生光L1 用の光
源として使用し、他方を径の大きなレンズ13でコリメ
ートして平行光とし、これを光L2 として使用すればよ
い。
The second hologram 8 can be produced by the two-beam interference method as shown in FIG. That is, first,
Interference fringes of the reproduction light L1 of the first hologram 7 produced as described above and the light L2 having a uniform intensity and a uniform wavefront are recorded as a hologram on the photosensitive material 9. For this purpose, for example, as shown in the figure, the light emitted from the laser light source 10 is split by the half mirror 11, and one of them is used as a light source for the reproduction light L1 of the first hologram 7 by the lens 12. Then, the other lens may be collimated by a lens 13 having a large diameter into parallel light, which may be used as the light L2.

【0032】また、ここで感光材料9としては、例え
ば、銀塩感光性樹脂、フォトレジスト等を使用すること
ができる。
As the photosensitive material 9, for example, a silver salt photosensitive resin, a photoresist or the like can be used.

【0033】次に、露光された感光材料9を、常法にし
たがって現像する。これにより第2のホログラム8を得
ることができる。
Next, the exposed light-sensitive material 9 is developed according to a conventional method. As a result, the second hologram 8 can be obtained.

【0034】第2のホログラム8は、このようにな二光
束干渉法によらず、電子ビーム描画装置やレーザービー
ム描画装置等を用いて作製してもよい。また、第2のホ
ログラム8も上述の第1のホログラム7と同様に、一度
作製した後はエンボス法、エッチング法等により大量に
複製し、その複製したホログラムを使用してもよい。
The second hologram 8 may be produced by using an electron beam drawing device, a laser beam drawing device or the like instead of the two-beam interference method. Similarly to the first hologram 7 described above, the second hologram 8 may be manufactured once and then copied in large quantities by an embossing method, an etching method, or the like, and the copied hologram may be used.

【0035】また、第2のホログラム8としては、透過
型ホログラムに限らず、反射型ホログラムを使用しても
よい。
Further, the second hologram 8 is not limited to a transmission hologram, but a reflection hologram may be used.

【0036】以上、図示した照明装置においては、液晶
パネルのバックライトとして好適に使用できるように、
第2のホログラム8を透過回折した光は、液晶パネル3
に垂直入射する平行光束となるようにしたが、本発明の
照明装置はこれに限らない。必要に応じて、第2のホロ
グラムを透過回折した光が、任意の所定方向の平行光束
となるようにしてもよく、発散光あるいは収束光となる
ようにしてもよい。
As described above, in the illustrated illumination device, the illumination device can be suitably used as a backlight of a liquid crystal panel,
The light transmitted and diffracted by the second hologram 8 is the liquid crystal panel 3
Although the parallel light flux is vertically incident on the illumination device, the illumination device of the present invention is not limited to this. If necessary, the light that is transmitted and diffracted through the second hologram may be a parallel light beam in an arbitrary predetermined direction, or may be divergent light or convergent light.

【0037】例えば、本発明の照明装置をOHPプロジ
ェクターに使用する場合には、図6に示したように、第
2のホログラム8を回折した光が収束するようにしても
よい。この図6の照明装置においても、図1に示した照
明装置と同様に、第1のホログラム7が、光源4から発
せられた光の光量分布を補正し、その光量分布を補正し
た光を第2のホログラム8に入射させる。そして、第2
のホログラム8が、結像レンズ14内に光が収束するよ
うに第2のホログラム8に入射した光の方向を変化させ
る。第2のホログラム8によって方向が変化させられた
光は、OHP用原稿15を透過し、結像レンズ14内に
入射する。次いで、この光はミラー16で反射され、結
像レンズ14の効果によりスクリーン17上に原稿15
の像が結像される。
For example, when the illumination device of the present invention is used in an OHP projector, the light diffracted by the second hologram 8 may be converged as shown in FIG. In the illuminating device of FIG. 6 as well, similar to the illuminating device shown in FIG. 1, the first hologram 7 corrects the light amount distribution of the light emitted from the light source 4, and outputs the light whose light amount distribution is corrected to the first light. It is made incident on the hologram 8 of No. 2. And the second
The hologram 8 changes the direction of the light incident on the second hologram 8 so that the light converges in the imaging lens 14. The light whose direction is changed by the second hologram 8 passes through the OHP original 15 and enters the imaging lens 14. Then, this light is reflected by the mirror 16, and the original 15 is displayed on the screen 17 by the effect of the imaging lens 14.
Image is formed.

【0038】このようにして得られるスクリーン17上
の像は、明るく、ムラのない明るさの像となる。
The image on the screen 17 thus obtained is bright and has an even brightness.

【0039】図6の照明装置と同様の構成は、スライド
プロジェクター等の結像系の光学装置に使用することが
できる。
A configuration similar to that of the illumination device shown in FIG. 6 can be used for an optical device of an image forming system such as a slide projector.

【0040】一方、本発明の照明装置をホログラムの照
明に使用する場合には、図7に示したように、第2のホ
ログラム8を透過回折した光が、照明対象とするホログ
ラム18に対して所定の入射角を有する平行光束となっ
て入射するようにしてもよい。このように、ホログラム
の照明装置として本発明の照明装置を使用することによ
り、ホログラムの再生像19を均一な明るさで得ること
ができる。また、照明装置を小型化することも可能とな
る。
On the other hand, when the illumination device of the present invention is used to illuminate a hologram, as shown in FIG. 7, the light transmitted and diffracted by the second hologram 8 is transmitted to the hologram 18 to be illuminated. You may make it a parallel light beam which has a predetermined incident angle, and may inject. As described above, by using the illumination device of the present invention as the hologram illumination device, the reproduced image 19 of the hologram can be obtained with uniform brightness. Further, it is possible to downsize the lighting device.

【0041】なお、図7では、本発明の照明装置を、透
過型のホログラムの照明装置として使用する場合につい
て示したが、本発明の照明装置は、反射型のホログラム
の照明装置としても使用することができる。
Although FIG. 7 shows the case where the illuminating device of the present invention is used as a transmissive hologram illuminating device, the illuminating device of the present invention is also used as a reflective hologram illuminating device. be able to.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明によれば、液晶パネルをバックラ
イト方式で照明する場合等において、被照明体に対して
照明光を所定の角度で入射させ、かつ光源のエネルギー
を無駄にすることなく、照明光の光量を均一化し、さら
に照明装置の小型化を図ることが可能となる。
According to the present invention, when the liquid crystal panel is illuminated by the backlight system, the illumination light is made incident on the object to be illuminated at a predetermined angle and the energy of the light source is not wasted. Further, it becomes possible to make the amount of illumination light uniform and further reduce the size of the illumination device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の照明装置の模式図(同図(a))及び
その第1のホログラムの回折格子のピッチの説明図(同
図(b))である。
1A and 1B are a schematic view of an illuminating device of the present invention (FIG. 1A) and an explanatory view of a pitch of a diffraction grating of a first hologram thereof (FIG. 1B).

【図2】第1のホログラムの回折格子のピッチの決定方
法の流れ図である。
FIG. 2 is a flowchart of a method of determining a pitch of a diffraction grating of a first hologram.

【図3】本発明の照明装置の他の態様の模式図である。FIG. 3 is a schematic view of another aspect of the lighting device of the present invention.

【図4】本発明の照明装置の他の態様の模式図である。FIG. 4 is a schematic view of another aspect of the lighting device of the present invention.

【図5】第2のホログラムの作製方法の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a method of manufacturing a second hologram.

【図6】本発明の照明装置の他の態様の模式図である。FIG. 6 is a schematic view of another aspect of the lighting device of the present invention.

【図7】本発明の照明装置の他の態様の模式図である。FIG. 7 is a schematic view of another aspect of the lighting device of the present invention.

【図8】従来の液晶パネルのバックライトの模式図であ
る。
FIG. 8 is a schematic view of a backlight of a conventional liquid crystal panel.

【図9】従来の液晶パネルのバックライトの他の態様の
模式図である。
FIG. 9 is a schematic view of another aspect of the backlight of the conventional liquid crystal panel.

【図10】従来の液晶パネルのバックライトの他の態様
の模式図である。
FIG. 10 is a schematic view of another aspect of the backlight of the conventional liquid crystal panel.

【図11】従来の液晶パネルのバックライトの光量分布
の説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a light amount distribution of a backlight of a conventional liquid crystal panel.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 液晶パネル 4 光源 5 レンズ 6 ホログラム 7 第1のホログラム 8 第2のホログラム 9 感光材料 10 レーザー光源 3 Liquid crystal panel 4 Light source 5 Lens 6 Hologram 7 First hologram 8 Second hologram 9 Photosensitive material 10 Laser light source

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発散光を発する光源、その光源からの光
を回折する第1のホログラム及び第1のホログラムで回
折された光をさらに回折する第2のホログラムからな
り、第1のホログラムは、第2のホログラム面における
光強度を均一化するホログラムからなり、第2のホログ
ラムは光を所定方向に回折させるホログラムからなるこ
とを特徴とする照明装置。
1. A light source that emits divergent light, a first hologram that diffracts the light from the light source, and a second hologram that further diffracts the light diffracted by the first hologram, the first hologram comprising: An illuminating device comprising a hologram for equalizing the light intensity on a second hologram surface, the second hologram being a hologram for diffracting light in a predetermined direction.
【請求項2】 光源が点光源からなる請求項1記載の照
明装置。
2. The lighting device according to claim 1, wherein the light source is a point light source.
【請求項3】 第1のホログラムを構成する回折格子の
ピッチのピッチ当りの変化量が、第2のホログラム面の
光源から遠い部分に入射する光を回折させる部分より
も、第2のホログラム面の光源から近い部分に入射する
光を回折させる部分で大きい請求項1又は2記載の照明
装置。
3. The second hologram surface where the amount of change in the pitch of the diffraction grating forming the first hologram per pitch is greater than that of the portion diffracting the light incident on the portion of the second hologram surface far from the light source. The illumination device according to claim 1 or 2, which is large in a portion that diffracts light incident on a portion close to the light source.
【請求項4】 液晶パネルをバックライト方式で照明す
るために、第2のホログラムを液晶パネルの背面に設
け、第2のホログラムを回折した光が、平行光束とな
り、液晶パネルの背面に所定角度で入射するようにした
請求項1〜3のいずれかに記載の照明装置。
4. A second hologram is provided on a back surface of the liquid crystal panel for illuminating the liquid crystal panel by a backlight method, and light diffracted by the second hologram becomes a parallel light flux, and a predetermined angle is formed on the back surface of the liquid crystal panel. The illuminating device according to any one of claims 1 to 3, wherein the illuminating device is made to enter.
【請求項5】 発散光を発する光源を使用し、その光源
から発せられた光を第1のホログラムで回折させ、第1
のホログラムで回折した光をさらに第2のホログラムで
回折させる照明方法であって、第1のホログラムで第2
のホログラム面における光強度を均一化させ、第2のホ
ログラムで光を所定方向に回折させることを特徴とする
照明方法。
5. A light source that emits divergent light is used, and the light emitted from the light source is diffracted by a first hologram to produce a first hologram.
Is a lighting method for diffracting the light diffracted by the second hologram further by the second hologram.
The illumination method, wherein the light intensity on the hologram surface is made uniform and the light is diffracted in a predetermined direction by the second hologram.
【請求項6】 光源として点光源を使用する請求項5記
載の照明方法。
6. The illumination method according to claim 5, wherein a point light source is used as the light source.
【請求項7】 第1のホログラムとして、該ホログラム
を構成する回折格子のピッチのピッチ当りの変化量が、
第2のホログラム面の光源から遠い部分に入射する光を
回折させる部分よりも、第2のホログラム面の光源から
近い部分に入射する光を回折させる部分で大きくする請
求項5又は6記載の照明方法。
7. The amount of change per pitch of the pitches of the diffraction gratings constituting the hologram as the first hologram is
The illumination according to claim 5 or 6, wherein a portion for diffracting light incident on a portion closer to the second hologram surface from the light source is made larger than a portion for diffracting light incident on a portion farther from the light source on the second hologram surface. Method.
【請求項8】 第2のホログラムを液晶パネルの背面に
設け、第2のホログラムで回折した光を平行光束とする
と共に、液晶パネルの背面に所定角度で入射させる請求
項5〜7のいずれかに記載の照明方法。
8. The second hologram is provided on the back surface of the liquid crystal panel, and the light diffracted by the second hologram is made into a parallel light beam and is made incident on the back surface of the liquid crystal panel at a predetermined angle. Illumination method described in.
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