KR20130135864A - 면 조명 장치 및 백라이트 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는, 스펙클이 눈에 띄지 않도록 할 수 있고, 또한 소정의 영역 내의 밝기의 불균일의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 면 조명 장치 및 백라이트 장치를 제공하는 것이다.
면 조명 장치는 광학 소자(50)와 조사 장치(60)와 도광판(30)을 구비하고, 도광판(30)의 내부에는 광 취출부(31)가 설치된다. 레이저광원(61), 주사 디바이스(65), 프레넬 렌즈(68) 및 미러 부재(69)를 광 취출부(31)의 조사면과는 반대측인 면의 이면측에 배치하고 있다. 이에 의해, 홀로그램 기록 매체(55)에 대하여 후방으로부터 간섭성 광을 입사시킬 수 있고, 홀로그램 기록 매체의 기록면을 제1 단부면에 대략 평행하게 배치할 수 있다. 이에 의해, 프레임폭 협소화를 실현시킬 수 있다.

Description

면 조명 장치 및 백라이트 장치{SURFACE LIGHTING DEVICE AND BACKLIGHT DEVICE}
본 발명은 간섭성 광을 조사하는 광원을 사용한 면 조명 장치 및 백라이트 장치에 관한 것이다.
액정 패널 등에 사용되는 백라이트 장치로서, 도광판의 에지로부터 광을 입사하여 대향하는 2면 사이에서 전반사를 반복시켜서 확산 소자 등에 의해 광을 취출하는 방식이 알려져 있다. 이러한 종류의 백라이트 장치에는 냉음극관을 광원으로 한 것 이외에 최근에는 LED를 광원으로 한 것이 있다.
냉음극관을 사용하면, 백라이트 장치를 박형화하는 것이 곤란하고, 소비 전력도 증대된다는 문제가 있다. LED를 사용하면 박형화가 가능해지지만, LED가 균일 확산 조명인 점에서, 박형화한 도광판 내에 모든 광을 빠짐없이 입사시키는 것은 곤란하여 손실이 발생한다.
이에 반해, 레이저광은 직진성이 우수하므로, LED와 비교하여 도광판으로의 광 입사 효율을 향상시킬 있다고 생각할 수 있다.
그러나, 레이저를 광원으로 한 경우, 간섭성 높이에 기인하는 스펙클이 발생해버린다. 스펙클(speckle)은 레이저광 등의 간섭성 광을 산란면에 조사했을 때에 나타나는 반점 형상의 모양이며, 스크린 상에 발생하면 반점 형상의 휘도 불균일(밝기의 불균일)로서 관찰되고, 관찰자에게 생리적인 악영향을 미치는 요인이 된다. 간섭성 광을 사용한 경우에 스펙클이 발생하는 이유는, 스크린 등의 산란 반사면의 각 부에서 반사한 간섭성 광이 지극히 높은 가 간섭성 때문에 서로 간섭함으로써 발생하는 것으로 되어 있다. 예를 들어, 하기의 Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006에는, 스펙클의 발생에 관한 상세한 이론적 고찰이 이루어지고 있다.
이와 같이, 간섭성 광원을 사용하는 방식에서는 스펙클의 발생이라는 고유한 문제가 발생하므로, 스펙클의 발생을 억제하기 위한 기술이 제안되고 있다. 예를 들어, 하기의 일본 특허 공개 평6-208089호 공보에는, 레이저광을 산란판에 조사하고, 거기에서 얻어지는 산란광을 광변조기에 유도함과 함께, 산란판을 모터에 의해 회전 구동함으로써 스펙클을 저감시키는 기술이 개시되어 있다.
스펙클은 백라이트 장치에 한하지 않고, 피조명 영역에 간섭성 광을 조명하는 조명 장치를 내장한 다양한 장치에 있어서 문제가 되고 있다. 간섭성 광은 레이저광으로 대표되는 바와 같이, 우수한 직진성을 가짐과 함께, 매우 에너지 밀도가 높은 광으로서 조사될 수 있다. 따라서, 실제로 개발되는 조명 장치로서는, 이러한 간섭성 광의 특성에 대응하여 간섭성 광의 광로가 설계되어 있는 것이 바람직하다.
본건 발명자들은 이상의 점을 근거로 하여 예의 연구를 거듭하고, 그 결과로서 간섭성 광으로 소정의 영역을 거듭 조명하여, 이 조명광을 확산시켜서 외부에 취출할 때에, 스펙클을 눈에 띄지 않게 할 수 있는 면 조명 장치 및 백라이트 장치를 발명하기에 이르렀다. 또한, 본건 발명자들은 더욱 연구를 진행시켜, 간섭성 광을 조명되는 소정의 영역 내에 밝기가 돌출되어 밝아지는 영역이 발생하는 것을 안정적으로 방지할 수 있도록 당해 조명 장치를 개선할 수 있었다. 즉, 본 발명은 스펙클이 눈에 띄지 않도록 할 수 있고, 또한 소정의 영역 내의 밝기의 불균일의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 면 조명 장치 및 백라이트 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 일 양태에서는, 각 점으로부터의 간섭성 광을 소정의 영역 내의 대응 영역의 전역에 대하여 확산 가능한 광학 소자와,
간섭성 광이 상기 광학 소자의 표면을 주사하도록 상기 광학 소자에 상기 간섭성 광을 조사하는 조사 장치와,
상기 광학 소자의 표면에서 반사되거나, 또는 상기 광학 소자를 투과한 간섭성 광을 전반시킴과 함께, 상기 간섭성 광을 외부에 취출하는 광 취출면을 갖는 도광판을 구비하고,
상기 조사 장치는 간섭성 광의 진행 방향을 변화시켜서 상기 간섭성 광을 상기 광학 소자의 표면 상에서 주사시키는 것이며,
상기 도광판은 상기 광학 소자로부터의 간섭성 광을 입사하는 제1 단부면과 상기 제1 단부면에 대향 배치되는 제2 단부면 사이에서 간섭성 광을 전반시키면서 간섭성 광을 외부에 취출하는 광 취출부를 갖고,
상기 소정의 영역은 상기 광 취출부의 내부에, 또는 상기 제1 단부면을 따라서, 또는 상기 제2 단부면을 따라서 설치되고,
상기 광 취출면은 상기 제1 및 제2 단부면에 이어지는 제3 단부면이며,
상기 조사 장치는 상기 광 취출부의 상기 광 취출면과는 반대측인 제4 단부면의 이면측에 배치되는 것을 특징으로 하는 조명 장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 스펙클이 눈에 띄지 않도록 할 수 있고, 또한 소정의 영역 내의 밝기의 불균일의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 면 조명 장치 및 백라이트 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 면 조명 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 변형예에 따른 면 조명 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1의 조명 장치(40)의 동작 원리를 설명하는 도면이다.
도 4는 홀로그램 기록 매체(55)에 산란판의 상을 간섭 줄무늬로서 형성하는 모습을 설명하는 도면이다.
도 5는 도 4의 노광 공정을 거쳐서 얻어진 홀로그램 기록 매체(55)에 형성된 간섭 줄무늬를 사용하여 산란판의 상을 재생하는 모습을 설명하는 도면이다.
도 6은 주사 디바이스(65)의 주사 경로를 설명하는 도면이다.
도 7은 홀로그램 기록 매체(55)를 사용한 경우와 사용하지 않은 경우에서 스펙클 콘트라스트를 측정한 결과를 도시하는 도면이다.
도 8은 2축 방향으로 회동 가능한 주사 디바이스를 구비한 조사 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는 홀로그램 기록 매체(55)에 평행광을 입사시키는 예를 도시하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본건 명세서에 첨부하는 도면에 있어서는, 도시와 이해하기 쉬움의 편의상, 축척 및 종횡의 치수비 등은 실물의 그것들로부터 적절히 변경하거나, 과장되어 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 면 조명 장치는, 예를 들어 액정 패널 등에 내장되는 백라이트 장치로서 적용 가능하지만, 반드시 백라이트 장치에의 적용에 한정되지 않고, 소정 크기의 면에서 조명을 행하는 면 조명 장치로서 이용하는 것도 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 면 조명 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이며, 도 1의 (a)는 평면도, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)의 단면도이다. 도 1에 도시하는 면 조명 장치는 광학 소자(50)와 조사 장치(60)와 도광판(30)을 구비하고 있다. 본 명세서에서는, 광학 소자(50)와 조사 장치(60)를 맞춘 것을 조명 장치(40)라고 칭하고, 이것에 도광판(30)을 합친 것을 면 조명 장치라고 칭한다.
조사 장치(60)는, 간섭성 광이 광학 소자(50)의 표면을 주사하도록 광학 소자(50)에 간섭성 광을 조사한다. 조사 장치(60)는, 간섭성 광을 방사하는 레이저광원(61)과, 레이저광원(61)으로부터 방사된 간섭성 광을 광학 소자(50)의 표면 상에서 주사시키는 주사 디바이스(65)와, 주사 디바이스(65)에서 반사된 간섭성 광의 발산각을 억제하는 프레넬 렌즈(발산각 제어부)(68)와, 프레넬 렌즈(68)를 통과한 간섭성 광을 반사시켜서 광학 소자(50)에 도광하는 미러 부재(69)를 갖는다.
광학 소자(50)는, 피조명 영역(소정의 영역)(LZ)에 산란판의 상을 재생할 수 있는 홀로그램 기록 매체(55)를 갖는다. 홀로그램 기록 매체(55)의 상세에 대해서는 후술한다. 홀로그램 기록 매체(55) 상에는 복수의 기록 영역(r1 내지 rn)이 설치되어 있다. 복수의 기록 영역(r1 내지 rn) 각각에는, 주사 디바이스(65)로 각각 상이한 반사 각도 범위에서 반사된 간섭성 광이 입사된다. 간섭성 광은 대응하는 기록 영역 상을 주사한다. 각 기록 영역(r1 내지 rn)에는 간섭 줄무늬가 형성되어 있고, 간섭성 광이 입사되면, 간섭 줄무늬로 회절된 간섭성 광이 발산 광(확산 광)이 되어서 방사된다.
이와 같이, 홀로그램 기록 매체(55) 상의 각 기록 영역(r1 내지 rn)에는, 주사 디바이스(65)로부터의 대응하는 반사 각도 범위의 간섭성 광이 입사되어 상기 기록 영역 내를 주사한다.
홀로그램 기록 매체(55) 상의 기록 영역(r1 내지 rn)은 도광판(30)의 일단부면에 밀착 배치되어 있다. 도광판(30)의 적어도 일부에는 광 취출부(31)가 설치되어 있다. 광 취출부(31)에는 광학 소자(50)로부터의 간섭성 광에 의해 조명되는 피조명 영역(LZ)이 설치되어 있다.
홀로그램 기록 매체(55) 상의 각 기록 영역(r1 내지 rn) 내의 각 점에 입사된 간섭성 광은, 확산 광이 되어, 피조명 영역(LZ) 내의 대응 영역에 선 형상(LZ1 내지 LZn)을 형성한다. 예를 들어, n개(n은 2 이상의 정수)의 기록 영역(r1 내지 rn)이 존재할 경우에는, 피조명 영역(LZ) 내의 n개의 대응 영역의 각각에 선 형상(LZ1 내지 LZn)이 형성된다.
피조명 영역(LZ)은, 광 취출부(31)의 내부나, 광학 소자(50)에 가장 가까운 제1 단부면(31a)을 따라서나, 또는 광학 소자(50)에서 가장 먼 제2 단부면(31b)을 따라서 설치된다.
광 취출부(31)에는, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 광학 소자(50)로부터의 간섭성 광이 입사되는 제1 단부면(31a)과, 이 제1 단부면(31a)에 대향 배치되는 제2 단부면(31b)과, 이들 제1 및 제2 단부면(31a, 31b)에 이어지는 제3 및 제4 단부면(31c, 31d)이 설치되어 있다. 이 광 취출부(31)는, 제1 단부면(31a)로부터 입사된 간섭성 광을 제3 및 제4 단부면(31c, 31d)에서 반사시키면서 제2 단부면(31b) 방향을 향하여 전반시키고, 그 전반 도중에 제3 단부면(31c)으로부터 외부에 조금씩 광을 취출한다. 이에 의해, 제3 단부면(31c)의 전체로부터 균일한 밝기의 광을 조사하는 면 조명 장치로서 기능한다.
홀로그램 기록 매체(55) 상의 각 기록 영역(r1 내지 rn)으로부터의 확산 광은, 도광판(30)이 대향하는 2면에서 전반사하면서 광 취출부(31)의 제1 단부면(31a)에 달한다. 이에 의해, 각 기록 매체(55)로부터의 확산 광을 거의 빠짐없이 제1 단부면(31a)에 입사시킬 수 있다.
조사 장치(60) 내의 레이저광원(61), 주사 디바이스(65) 및 프레넬 렌즈(68)는 제4 단부면(31d)의 이면측, 즉 광 취출부(31)의 조사면(제3 단부면(31c))과는 반대측인 면(31d)의 이면측에 배치되어 있다. 프레넬 렌즈(68)를 설치함으로써 주사 디바이스(65)로부터 미러 부재(69)에 입사되지 않는 간섭성 광의 비율을 저감시킬 수 있고, 간섭성 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 프레넬 렌즈(68)는 두께가 얇은 것을 특징으로 하지만, 프레넬 렌즈(68)를 사용하는 이유는, 본 실시 형태에서는 프레넬 렌즈(68)를 제4 단부면(31d)의 이면측에 배치하지 않으면 안되며, 깊이 방향의 공간적인 제한이 있기 때문이다. 가령, 면 조명 장치의 깊이 길이의 제한이 엄격하지 않은 경우에는 프레넬 렌즈(68) 이외의 두께가 두꺼운 광학 부재를 사용해도 된다. 또는, 렌즈의 회절 조건을 기록시킨 홀로그램 기록 매체 등의 회절 소자를 프레넬 렌즈(68) 대신에 설치해도 된다.
또한, 간섭성 광의 이용 효율을 문제시하지 않는 경우에는 프레넬 렌즈(68)를 생략해도 된다. 이와 같이, 프레넬 렌즈(68) 자체는 반드시 필수적인 구성 부품은 아니다.
프레넬 렌즈(68)를 통과한 간섭성 광은 미러 부재(69)에 입사된다. 미러 부재(69)는 프레넬 렌즈(68)를 통과한 간섭성 광을 홀로그램 기록 매체(55)의 방향으로 반사한다. 보다 구체적으로는, 미러 부재(69)는 면 조명 장치의 조사면과는 반대측인 면의 이면측에 배치되어 있고, 이 이면측으로부터 조사면측에 간섭성 광을 반사한다.
이와 같이, 홀로그램 기록 매체(55)에는 면 조명 장치의 이면측으로부터 간섭성 광이 입사되므로, 홀로그램 기록 매체(55)를 비스듬히 배치하지 않아도 되고, 홀로그램 기록 매체(55)와 광 취출부(31)의 간격을 좁힐 수 있어 좁은 프레임의 면 조명 장치를 실현할 수 있다.
또한, 미러 부재(69)도 반드시 필수적인 구성 부품은 아니고, 예를 들어 프레넬 렌즈(68)를 통과한 간섭성 광의 진행 방향에 대하여 경사 방향에 광학 소자(50)를 배치하고, 광학 소자(50)에서 반사한 확산 광으로 피조명 영역을 조명할 수 있는 것이라면 미러 부재(69)는 생략해도 상관없다.
광 취출부(31)를 내부에 포함하는 도광판(30)은, 예를 들어 아크릴판을 확산 시트와 반사 시트로 끼워 넣은 구조로 되고 있어, 반사 시트 상에는 백색 잉크로 반사 도트가 인쇄되어 있다. 제3 단부면(31c)에 대응하는 확산 시트는 광 취출면이며, 제4 단부면(31d)에 대응하는 반사 시트는 반사면이다. 반사 시트 상의 반사 도트의 밀도를 조정함으로써 균일한 휘도의 광을 확산 시트측으로부터 취출할 수 있다.
도 1에서는 광학 소자(50)의 홀로그램 기록 매체(55)가 도광판(30)에 밀착하여 접착 배치되어 있는 예를 나타내고 있지만, 양자가 서로 이격되어 배치되어 있어도 된다. 도 2는 도 1의 변형예이며, 홀로그램 기록 매체(55)와 도광판(30)을 이격하여 배치한 면 조명 장치를 도시하는 도면이며, 도 2의 (a)는 평면도, 도 2의 (b)는 단면도이다.
도 2의 도광판(30)에는 거의 전역에 걸쳐서 광 취출부(31)가 설치되어 있다. 도광판(30)은, 광학 소자(50)로부터의 확산 광의 입사면인 제1 단부면(31a)과, 광 취출면(제3 단부면(31c))과, 거기에 대향하는 제4 단부면(31d)을 제외한 나머지의 3개의 단부면(제2, 제5 및 제6 단부면(31b, 31e, 31f))을 미러면으로 하고 있다.
홀로그램 기록 매체(55) 상의 각 기록 영역(r1 내지 rn)으로부터의 확산 광은, 어디에선가 반사되지 않고, 직접, 제1 단부면(31a)측으로부터 도광판(30)에 입사되고, 제2 단부면(31b)측을 향하여 제3 및 제4 단부면(31c, 31d)에서 반사하면서 전반한다.
이 전반 도중에, 일부의 광이 제2, 제5 및 제6 단부면(31b, 31e, 31f)에 도달한 경우, 이들 단부면은 미러면이므로, 전반사함으로써 광 취출면(제3 단부면)으로부터 효율적으로 광을 취출할 수 있다. 또한, 반드시, 제2, 제5 및 제6 단부면(31b, 31e, 31f) 모두를 미러면으로 할 필요는 없고, 일부의 단부면만을 미러면으로 해도 된다.
도 2의 면 조명 장치는, 홀로그램 기록 매체(55)와 도광판(30)이 이격되어 있으므로, 홀로그램 기록 매체(55)로부터의 확산 광이 도광판(30)에 입사되기 쉽게 하기 위해서 도광판(30)의 입사면측에 구조적인 고안을 실시하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 일례로서, 도광판(30)의 확산 광 입사면측의 두께를 두껍게 해서 확산 광이 입사되기 쉽도록 하는 것을 생각할 수 있다.
도 2의 면 조명 장치에 있어서도, 도 1의 면 조명 장치와 마찬가지로, 피조명 영역(LZ)은, 광 취출부(31)의 내부나, 광학 소자(50)에 가장 가까운 제1 단부면(31a)을 따르거나, 또는 광학 소자(50)로부터 가장 먼 제2 단부면(31b)을 따라서 설치된다.
또한, 도 1의 면 조명 장치에 있어서도, 도 2의 면 조명 장치와 마찬가지로, 제2, 제5 및 제6 단부면(31b, 31e, 31f) 중 적어도 1개를 미러면으로 해도 된다.
도 3은 조명 장치(40)의 동작 원리를 설명하는 도면이다. 도 3에서는 설명의 간략화를 위해서 조명 장치(40) 내의 일부의 구성 요소만을 도시하고 있다. 이하, 도 3을 사용하여 조명 장치(40)의 기본적인 동작 원리를 설명한다.
광학 소자(50)를 구성하는 홀로그램 기록 매체(55)는, 조사 장치(60)로부터 방사되는 간섭성 광을 재생 조명광(La)으로서 받아, 당해 간섭성 광을 고효율로 회절시킬 수 있다. 특히, 홀로그램 기록 매체(55)는, 그 각 위치, 바꾸어 말하면, 그 각 점이라고도 불려야 할 각 미소 영역에 입사하는 간섭성 광을 회절시킴으로써, 피조명 영역(LZ)에 산란판(6)의 상(5)을 재생할 수 있도록 되어 있다.
한편, 조사 장치(60)는, 홀로그램 기록 매체(55)에 조사되는 간섭성 광이 주사 디바이스(65)에 의해 홀로그램 기록 매체(55) 상을 주사하도록 하고 있다. 따라서, 어느 순간에는, 조사 장치(60)는 홀로그램 기록 매체(55)의 표면 상의 미소 영역에 간섭성 광을 조사한다.
그리고, 조사 장치(60)로부터 방사되어 홀로그램 기록 매체(55) 상을 주사하는 간섭성 광은, 홀로그램 기록 매체(55) 상의 각 위치(각 미소 영역, 이하 동일)에, 당해 홀로그램 기록 매체(55)의 회절 조건을 만족하는 입사 각도로 입사하도록 되어 있다. 조사 장치(60)로부터 홀로그램 기록 매체(55)의 각 위치에 입사된 간섭성 광은, 각각 홀로그램 기록 매체(55)에서 회절되어 적어도 일부분에 있어서 서로 중첩되는 소정의 영역을 조명한다. 특히 여기에서 설명하는 형태에서는, 조사 장치(60)로부터 홀로그램 기록 매체(55)의 각 위치에 입사된 간섭성 광은, 각각 홀로그램 기록 매체(55)에서 회절되어 동일한 피조명 영역(LZ)을 조명하도록 되어 있다. 보다 상세하게는, 특히, 도 3에 도시한 바와 같이, 조사 장치(60)로부터 홀로그램 기록 매체(55)의 각 기록 영역(r1 내지 rn) 내의 임의의 위치에 입사한 간섭성 광이, 각각 피조명 영역(LZ) 내의 대응 영역에 거듭하여 산란판(6)의 상(5)을 재생하도록 되어 있다. 즉, 조사 장치(60)로부터 홀로그램 기록 매체(55)의 각 기록 영역(r1 내지 rn) 내의 임의의 위치에 입사된 간섭성 광은, 각각 광학 소자(50)에서 확산되어(펼쳐져서), 피조명 영역(LZ)의 대응 영역에 입사되어 선 형상(LZ1 내지 LZn)을 형성한다.
이러한 간섭성 광의 회절 작용을 가능하게 하는 홀로그램 기록 매체(55)로서, 도시하는 예에서는 포토폴리머를 사용한 반사형의 체적형 홀로그램이 사용되고 있다. 도 4는 홀로그램 기록 매체(55)에 산란판의 상을 간섭 줄무늬로서 형성하는 모습을 설명하는 도면이다. 여기서, 산란판(6)이란, 광을 산란시키는 참조 부재이며, 참조 부재의 구체적인 형태는 따지지 않는다.
도 4에 도시한 바와 같이, 홀로그램 기록 매체(55)는 실물의 산란판(6)으로부터의 산란광을 물체광(Lo)으로서 사용하여 제작되어 있다. 도 4에는, 홀로그램 기록 매체(55)를 이루게 되는 감광성을 가진 홀로그램 감광 재료(58)에, 서로 간섭성을 갖는 간섭성 광을 포함하여 이루어지는 참조광(Lr)과 물체광(Lo)이 노광되어 있는 상태가 도시되어 있다.
참조광(Lr)으로서는, 예를 들어 특정 파장 영역의 레이저광을 발진하는 레이저광원(61)으로부터의 레이저광이 사용된다. 참조광(Lr)은 렌즈를 포함하여 이루어지는 집광 소자(7)를 투과하여 홀로그램 감광 재료(58)에 입사된다. 도 4에 도시하는 예에서는, 참조광(Lr)을 형성하기 위한 레이저광이 집광 소자(7)의 광축과 평행한 평행 광속으로서 집광 소자(7)에 입사된다. 참조광(Lr)은 집광 소자(7)를 투과함으로써, 그것까지의 평행 광속에서 수렴 광속으로 정형(변환)되어 홀로그램 감광 재료(58)에 입사된다. 이 때, 수렴 광속(Lr)의 초점 위치(FP)는 홀로그램 감광 재료(58)를 통과한 위치에 있다. 즉, 홀로그램 감광 재료(58)는 집광 소자(7)와, 집광 소자(7)에 의해 집광된 수렴 광속(Lr)의 초점 위치(FP)의 사이에 배치된다.
이어서, 물체광(Lo)은, 예를 들어 유백색 유리를 포함하여 이루어지는 산란판(6)으로부터의 산란광으로서, 홀로그램 감광 재료(58)에 입사된다. 도 4의 예에서는, 제작되어야 할 홀로그램 기록 매체(55)가 반사형이며, 물체광(Lo)은 참조광(Lr)과 반대측의 면으로부터 홀로그램 감광 재료(58)에 입사된다. 물체광(Lo)은 참조광(Lr)과 간섭성을 갖는 것이 전제이다. 따라서, 예를 들어 동일한 레이저광원(61)으로부터 발진된 레이저광을 분할시켜서, 분할된 한쪽을 상술한 참조광(Lr)으로서 이용하고, 다른 쪽을 물체광(Lo)으로서 사용할 수 있다.
도 4에 도시하는 예에서는, 산란판(6)의 판면으로의 법선 방향과 평행한 평행 광속이 산란판(6)으로 입사되어 산란되고, 그리고, 산란판(6)을 투과한 산란광이 물체광(Lo)으로서 홀로그램 감광 재료(58)로 입사되고 있다. 이 방법에 의하면, 통상 저렴하게 입수 가능한 등방 산란판을 산란판(6)으로서 사용한 경우에, 산란판(6)으로부터의 물체광(Lo)이 홀로그램 감광 재료(58)에 대강 균일한 광량 분포로 입사시키는 것이 가능해지다. 또한 이 방법에 따르면, 산란판(6)에 의한 산란의 정도에도 의존하지만, 홀로그램 감광 재료(58)의 각 위치에 산란판(6)의 출사면(6a)의 전역으로부터 대강 균일한 광량으로 참조광(Lr)이 입사되기 쉬워진다. 이러한 경우에는, 얻어진 홀로그램 기록 매체(55)의 각 위치에 입사된 광이 각각 산란판(6)의 상(5)을 동일한 밝기로 재생하고, 또한, 재생된 산란판(6)의 상(5)이 대강 균일한 밝기로 관찰되는 것이 실현될 수 있다.
이상과 같이 하여 참조광(Lr) 및 물체광(Lo)이 홀로그램 기록 재료(58)에 노광되면, 참조광(Lr) 및 물체광(Lo)이 간섭하여 이루어지는 간섭 줄무늬가 생성되고, 이 광의 간섭 줄무늬가 어떠한 패턴(체적형 홀로그램에서는, 일례로서, 굴절률 변조 패턴)으로서 홀로그램 기록 재료(58)에 기록된다. 그 후, 홀로그램 기록 재료(58)의 종류에 대응한 적절한 후처리가 실시되어 홀로그램 기록 재료(55)가 얻어진다.
본 실시 형태의 홀로그램 기록 매체(55)는, 복수의 기록 영역(r1 내지 rn)을 가지므로, 각 기록 영역마다 도 4에 나타내는 방법으로 간섭 줄무늬를 형성한다. 본 실시 형태에서는 조명용으로 홀로그램 기록 매체(55)를 사용하므로, 참조광을 집광시켜서 간섭 줄무늬를 형성할 경우에는 각 기록 영역마다 간섭 줄무늬를 바꿀 필요가 있지만, 렌즈로 평행화한 참조광을 사용하여 간섭 줄무늬를 형성할 경우에는 각 기록 영역마다 기록되는 간섭 줄무늬는 동일한 것이어도 되며, 각 기록 영역마다 간섭 줄무늬의 종류를 바꿀 필요는 없다.
도 5는 도 4의 노광 공정을 거쳐서 얻어진 홀로그램 기록 매체(55)에 형성된 간섭 줄무늬를 사용하여 산란판의 상을 재생하는 모습을 설명하는 도면이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 도 4의 홀로그램 감광 재료(58)로 형성된 홀로그램 기록 매체(55)는 노광 공정에서 사용된 레이저광과 동일 파장의 광이며, 노광 공정에서의 참조광(Lr)의 광로를 역방향으로 진행하는 광에 의해 그 브래그 조건이 만족되게 된다. 즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 노광 공정 시에 있어서의 홀로그램 감광 재료(58)에 대한 초점(FP)의 상대 위치(도 4 참조)와 동일한 위치 관계를 이루도록 하여 홀로그램 기록 매체(55)에 대하여 위치하는 기준점(SP)으로부터 발산하고, 노광 공정 시에 있어서의 참조광(Lr)과 동일한 파장을 갖는 발산 광속은 재생 조명광(La)으로서 홀로그램 기록 매체(55)에서 회절되고, 노광 공정 시에 있어서의 홀로그램 감광 재료(58)에 대한 산란판(6)의 상대 위치(도 4 참조)와 동일한 위치 관계를 이루게 되는 홀로그램 기록 매체(55)에 대한 특정한 위치에 산란판(6)의 재생 상(5)을 생성한다.
이 때, 산란판(6)의 재생상(5)을 생성하는 재생광(재생 조명광(La)을 홀로그램 기록 매체(55)에서 회절하여 이루어지는 광)(Lb)은, 노광 공정 시에 산란판(6)으로부터 홀로그램 감광 재료(58)에 향하여 진행하고 있던 물체광(Lo)의 광로를 역방향으로 진행하는 광으로서 산란판(6)의 상(5)의 각 점을 재생한다. 여기서, 도 4에 도시한 바와 같이, 노광 공정 시에 산란판(6)의 출사면(6a)의 각 위치로부터 출사되는 물체광(Lo)이 각각 홀로그램 감광 재료(58)의 대강 전체 영역에 입사하도록 확산하고 있다(뻗쳐 있다). 즉, 홀로그램 감광 재료(58) 상의 각 위치에는 산란판(6)의 출사면(6a)의 전체 영역으로부터의 물체광(Lo)이 입사되고, 결과적으로 출사면(6a) 전체의 정보가 홀로그램 기록 매체(55)의 각 위치에 각각 기록되어 있다. 이 때문에, 도 5에 도시된 재생 조명광(La)으로서 기능하는 기준점(SP)으로부터의 발산 광속을 이루는 각 광은, 각각 단독으로 홀로그램 기록 매체(55)의 각 위치에 입사되어 서로 동일한 윤곽을 가진 산란판(6)의 상(5)을 서로 동일한 위치(피조명 영역(LZ))에 재생할 수 있다.
홀로그램 기록 매체(55)에 입사된 광은 피조명 영역(LZ)의 방향으로 회절되므로, 쓸데없는 산란광을 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 홀로그램 기록 매체(55)에 입사되는 재생 조명광(La)을 모두 산란판(6)의 상을 형성하기 위해서 유효하게 이용할 수 있다.
이어서, 이러한 홀로그램 기록 매체(55)를 포함하여 이루어지는 광학 소자(50)에 간섭성 광을 조사하는 조사 장치(60)의 구성에 대하여 설명한다. 도 1 내지 도 3에 도시된 예에 있어서, 조사 장치(60)는 각각이 간섭성 광을 생성하는 레이저광원(61)과, 이 레이저광원(61)으로부터의 간섭성 광의 진행 방향을 변화시키는 주사 디바이스(65)를 갖는다.
레이저광원(61)은, 예를 들어 자외선광을 방사하는 것이다. 또는, 각각 상이한 파장 대역의 레이저광을 방사하는 복수의 레이저광원(61)을 사용해도 된다. 복수의 레이저광원(61)을 사용할 경우에는, 각 레이저광원(61)으로부터의 레이저광이 주사 디바이스(65) 상의 동일점을 조사하도록 한다. 이에 의해, 홀로그램 기록 매체(55)는 각 레이저광원(61)의 조명색이 혼합된 재생 조명광으로 조명되게 된다.
홀로그램 기록 매체(55)에는, 피조명 영역(LZ) 내에 형성되는 n개의 선 형상(LZ1 내지 LZn) 각각에 대응하여 n개의 기록 영역(r1 내지 rn)이 설치되어 있다. 기록 영역(r1 내지 rn) 각각에는 주사 디바이스(65)로부터의 대응하는 반사 각도 범위의 간섭성 광이 입사된다.
홀로그램 기록 매체(55)에 n개의 기록 영역(r1 내지 rn)을 설치하기 위해서는, 도 4의 원리로 각 기록 영역마다 참조광(Lr)과 물체광(Lo)을 조사하여 대응하는 기록 영역에 간섭 줄무늬를 형성하면 된다.
기록 영역(r1 내지 rn)은 반드시 밀착 배치되어 있을 필요는 없고, 사이에 간극이 있어도 된다. 이 경우, 간극에 입사된 간섭성 광은 선 형상(LZ1 내지 LZn)을 생성하기 위해서 이용되지 않게 되지만, 실용상은 문제 없다. 또는, 인접하는 기록 영역끼리가 중첩되는 것 같은 간섭 줄무늬를 형성해도 된다.
마찬가지로, 선 형상(LZ1 내지 LZn)은 반드시 밀착 배치되어 있을 필요는 없고, 간극이 비어 있어도 된다. 다소의 간극이 비어 있어도 도광판(31)의 특성에 의해 균일한 면 조명이 가능한 한, 실용상 문제는 없다. 마찬가지의 이유로 균일한 면 조명이 가능한 한, 인접하는 선 형상끼리가 중첩되어 형성되어도 된다.
레이저광원은 단색의 레이저광원이어도 되고, 발광색이 상이한(예를 들어, 적색, 녹색, 청색) 복수의 레이저광원을 사용해서 구성해도 된다. 복수의 레이저광원을 사용할 경우에는, 각 레이저광원으로부터의 간섭성 광이 주사 디바이스(65) 상의 한점에 조사되도록 각 레이저광원을 배치하면, 각 레이저광원으로부터의 간섭성 광의 입사 각도에 따른 반사 각도로 반사되어서 홀로그램 기록 매체(55) 상에 입사되고, 홀로그램 기록 매체(55)로부터 별개로 회절되어서 피조명 영역(LZ) 상에서 중첩되어 합성색(예를 들어 백색)이 된다. 또는, 각 레이저광원마다 별개의 주사 디바이스(65)를 설치해도 된다.
또한, 예를 들어 백색으로 조명할 경우에는, 적색, 녹색, 청색 이외의 색으로 발광하는 레이저광원(예를 들어, 황색으로 발광하는 레이저광원)을 별개로 설치한 쪽이, 보다 백색에 가까운 색을 재현할 수 있는 경우도 있다. 따라서, 조사 장치(60) 내에 설치하는 레이저광원의 종류는 특별히 한정되지는 않는다.
주사 디바이스(65)는, 간섭성 광의 진행 방향을 경시적으로 변화시키고, 간섭성 광의 진행 방향이 일정해지지는 않도록 다양한 방향으로 향한다. 이 결과, 주사 디바이스(65)로 진행 방향을 변화시킬 수 있는 간섭성 광이, 광학 소자(50)의 홀로그램 기록 매체(55)의 입사면 상을 주사하게 된다.
상술한 바와 같이, 홀로그램 기록 매체(55)의 입사면에는 n개의 기록 영역(r1 내지 rn)이 형성되어 있으므로, 주사 디바이스(65)에서의 간섭성 광의 반사 각도에 따라서 어느 한쪽의 기록 영역에 간섭성 광이 입사되게 된다.
도 3에 도시된 예에서는, 주사 디바이스(65)는 하나의 축선(RA1)을 중심으로 하여 회동 가능한 반사면(66a)을 갖는 반사 디바이스(66)를 포함하고 있다. 도 6은 주사 디바이스(65)의 주사 경로를 설명하는 도면이다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 반사 디바이스(66)는 하나의 축선(RA1)을 중심으로 하여 회동 가능한 반사면(66a)으로서의 미러를 가진 미러 디바이스를 갖는다. 이 미러 디바이스(66)는 미러(66a)의 배향을 변화시킴으로써, 레이저광원(61)으로부터의 간섭성 광의 진행 방향을 변화시키도록 되어 있다. 이 때, 도 3에 도시한 바와 같이, 미러 디바이스(66)는 대강 기준점(SP)에 있어서 레이저광원(61)으로부터 간섭성 광을 받도록 되어 있다.
미러 디바이스(66)에서 진행 방향을 최종 조정 받은 간섭성 광은, 기준점(SP)으로부터의 발산 광속의 1광선을 이룰 수 있는 재생 조명광(La)(도 5 참조)으로서 광학 소자(50)의 홀로그램 기록 매체(55)로 입사될 수 있다. 결과로서, 조사 장치(60)로부터의 간섭성 광이 홀로그램 기록 매체(55) 상을 주사하게 되고, 또한, 홀로그램 기록 매체(55) 상의 각 위치에 입사된 간섭성 광이 동일한 윤곽을 가진 산란판(6)의 상(5)을 동일한 위치(피조명 영역(LZ))에 재생하게 된다.
도 6은 반사 디바이스(66)의 움직임을 설명하는 도면이며, 프레넬 렌즈(68)와 미러 부재(69)를 생략하고 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 반사 디바이스(66)는 하나의 축선(RA1)을 따라서 미러(66a)를 회동시키도록 구성되어 있다. 도 6에 도시된 예에서는, 미러(66a)의 회동 축선(RA1)은 홀로그램 기록 매체(55)의 판면 상에 정의된 XY 좌표계(즉, XY 평면이 홀로그램 기록 매체(55)의 판면과 평행이 되는 XY 좌표계)의 Y축과 평행하게 연장되어 있다. 그리고, 미러(66a)가 홀로그램 기록 매체(55)의 판면 상에 정의된 XY 좌표계의 Y축과 평행한 축선(RA1)을 중심으로 하여 회동하므로, 조사 장치(60)로부터의 간섭성 광의 광학 소자(50)로의 입사점(IP)은, 홀로그램 기록 매체(55)의 판면 상에 정의된 XY 좌표계의 X축과 평행한 방향으로 왕복 이동하게 된다. 즉, 도 6에 도시된 예에서는, 조사 장치(60)는 간섭성 광이 홀로그램 기록 매체(55) 상을 직선 경로를 따라서 주사하도록 광학 소자(50)에 간섭성 광을 조사한다.
미러 디바이스(66) 등으로 구성되는 주사 디바이스(65)는, 상술한 바와 같이, 적어도 축선(A1) 주위에 회동 가능한 부재이며, 예를 들어 MEMS 등을 사용하여 구성된다. 주사 디바이스(65)는 주기적으로 회동 운동을 행하지만, 인간이 직접 관찰하는 백라이트 장치 등의 용도에서는 1주기 1/30초 정도, 표시하고 싶은 화면의 종류에 따라서 그 이상으로 고속으로 간섭성 광으로 주사할 수 있으면, 그 회동 주파수에는 특별히 제한은 없다.
또한, 실제상의 문제로서, 홀로그램 기록 매체(55)를 작성할 때, 홀로그램 기록 재료(58)가 수축되는 경우가 있다. 이러한 경우, 홀로그램 기록 재료(58)의 수축을 고려하여 조사 장치(60)로부터 광학 소자(50)에 조사되는 간섭성 광의 파장이 조정되는 것이 바람직하다. 따라서, 간섭성 광원(61)에서 생성되는 간섭성 광의 파장은, 도 4의 노광 공정에서 사용한 광의 파장과 엄밀하게 일치시킬 필요는 없으며, 거의 동일해져 있어도 된다.
또한, 마찬가지의 이유에서, 광학 소자(50)의 홀로그램 기록 매체(55)로 입사되는 광의 진행 방향도, 기준점(SP)으로부터의 발산 광속에 포함되는 1광선과 엄밀하게 동일한 경로를 취하고 있지 않아도 피조명 영역(LZ)에 상(5)을 재생할 수 있다. 실제로, 도 3 및 도 6에 나타내는 예에서는, 주사 디바이스(65)를 이루는 미러 디바이스(66)의 미러(반사면)(66a)는 필연적으로 그 회동 축선(RA1)으로부터 어긋난다. 따라서, 기준점(SP)을 통과하지 않는 회동 축선(RA1)을 중심으로 하여 미러(66a)를 회동시킨 경우, 홀로그램 기록 매체(55)로 입사되는 광은 기준점(SP)으로부터의 발산 광속을 이루는 1광선으로는 되지 않는 경우가 있다. 그러나, 실제로는, 도시된 구성의 조사 장치(60)로부터의 간섭성 광에 의해 피조명 영역(LZ)에 거듭하여 상(5)을 실질적으로 재생할 수 있다.
그런데, 주사 디바이스(65)는 반드시 간섭성 광을 반사시키는 부재일 필요는 없고, 반사가 아니라, 간섭성 광을 굴절이나 회절 등을 행하게 하여 간섭성 광을 광학 소자(50) 상에서 주사시켜도 된다.
(본 실시 형태의 작용 효과)
이어서, 이상의 구성을 포함하여 이루어지는 면 조명 장치의 작용에 대하여 설명한다. 우선, 조사 장치(60)는, 간섭성 광이 광학 소자(50)의 홀로그램 기록 매체(55) 내의 n개의 기록 영역(r1 내지 rn) 상을 순차적으로 주사하도록 광학 소자(50)에 간섭성 광을 조사한다. 구체적으로는, 레이저광원(61)에서 일정 방향을 따라서 진행하는 특정 파장의 간섭성 광이 생성되고, 이 간섭성 광이 주사 디바이스(65)에 조사되고, 그 진행 방향은 가변된다. 보다 구체적으로는, 주사 디바이스(65)는 레이저광원(61)으로부터의 입사 각도에 따른 반사 각도로 각 간섭성 광을 반사시킨다. 반사된 간섭성 광은 프레넬 렌즈(68)에 입사되어 발산각이 불필요하게 퍼지지 않도록 굴절된다. 굴절된 간섭성 광은, 미러 부재(69)에서 일단 반사된 후, 비스듬히 상방에 배치된 홀로그램 기록 매체(55) 상에 입사된다.
여기서, 프레넬 렌즈(68)는 제1 단부면의 폭분의 직경을 갖고 있고, 프레넬 렌즈(68)로의 간섭성 광의 입사 위치는 경시적으로 변화하므로, 프레넬 렌즈(68)로 굴절된 간섭성 광의 진행 경로도 경시적으로 변화한다. 따라서, 미러 부재(69)의 미러면도 제1 단부면의 폭분의 길이를 가질 필요가 있다. 또는, 프레넬 렌즈(68)를 통과하는 간섭성 광의 진행 경로에 맞추어 복수의 미러 부재(69)를 배열 설치해도 된다. 이 경우, 프레넬 렌즈(68)를 마이크로 렌즈 어레이에서 구성해도 된다.
이와 같이, 주사 디바이스(65)로부터의 간섭성 광의 홀로그램 기록 매체(55) 상의 입사 위치는, 주사 디바이스(65)의 구동에 의해 각 기록 영역 내에서 경시적으로 이동하게 된다.
주사 디바이스(65)는 홀로그램 기록 매체(55) 상의 각 위치에, 당해 위치에서의 브래그 조건을 만족하는 입사 각도로, 대응하는 특정 파장의 간섭성 광을 입사시킨다. 이 결과, 각 위치에 입사된 간섭성 광은, 각각 홀로그램 기록 매체(55)에 기록된 간섭 줄무늬에 의한 회절에 의해 피조명 영역(LZ)의 대응 영역 내의 전역에 거듭하여 산란판(6)의 상(5)을 재생한다. 즉, 조사 장치(60)로부터 홀로그램 기록 매체(55)의 각 위치에 입사된 간섭성 광은, 각각 광학 소자(50)에서 확산되어(펼쳐져서) 피조명 영역(LZ)의 대응 영역 내의 전역에 입사하게 된다. 예를 들어, 기록 영역(r1) 내의 임의의 위치에 입사된 간섭성 광은, 피조명 영역(LZ) 내의 대응 영역 내의 전역에 거듭하여 선 형상(LZ1)을 재생하게 된다.
이와 같이 하여, 조사 장치(60)는 피조명 영역(LZ)를 간섭성 광으로 조명한다. 예를 들어, 레이저광원(61)이 각각 상이한 색으로 발광하는 복수의 레이저광원(61)을 갖는 경우에는, 피조명 영역(LZ)은 각 색으로 산란판(6)의 상(5)이 재생된다. 따라서, 이들 레이저광원(61)이 동시에 발광할 경우에는, 피조명 영역(LZ)은 3색이 혼합된 백색으로 조명되게 된다.
피조명 영역(LZ)은, 예를 들어 광 취출부(31)의 제1 단부면(31a) 부근에 설치된다. 제1 단부면(31a)은 광 취출부(31) 내의 광학 소자(50)에 가장 가까운 위치에 설치되므로, 피조명 영역(LZ)의 조명광은 광 취출부(31)의 제3 및 제4 단부면(31c, 31d)에서 반사하면서 제2 단부면(31b)의 방향에 전반해 간다. 제3 및 제4 의 단부면(31c, 31d)의 한쪽(예를 들어, 제3 단부면(31c)으로 함)은 피조명 영역(LZ)의 조명광을 반사함과 함께, 조명광의 일부를 외부에 취출하는 광 취출면이다. 이에 의해, 제3 단부면(31c)의 전체로부터 균일한 조명광을 외부에 취출할 수 있다.
또한, 피조명 영역(LZ)은, 반드시 광학 소자(50)에 최근접의 제1 단부면(31a)의 근방에 설치할 필요는 없고, 광 취출부(31)의 내부에 설치해도 되고, 광학 소자(50)로부터 가장 이격된 제2 단부면(31b)의 근방에 설치해도 된다. 예를 들어, 제2 단부면(31b)의 근방에 피조명 영역(LZ)을 설치한 경우에는, 홀로그램 기록 매체(55)의 각 기록 영역(r1 내지 rn) 내의 임의의 위치에 입사된 간섭성 광은, 확산 광이 되어 제1 단부면(31a)에서 광 취출부(31)의 내부로 진행하고, 제3 및 제4 단부면(31c, 31d)에서 반사하면서, 또는 반사하지 않고 직접 전반하여 피조명 영역(LZ)의 대응 영역 내의 전역에 거듭하여 산란판 상을 재생하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 홀로그램 기록 매체(55)에 복수의 기록 영역(r1 내지 rn)을 설치하여 각각에 간섭 줄무늬를 형성하고, 피조명 영역(LZ)에 복수의 선 형상(LZ1 내지 LZn)을 형성하고 있다. 이와 같이 하는 이유는, 광 취출부(31)의 제1 및 제2 단부면(31a, 31b)의 폭이 큰(예를 들어 몇십cm 이상) 것을 상정하고 있기 때문이다. 제1 및 제2 단부면(31a, 31b)의 폭이 크면, 피조명 영역(LZ)의 폭도 커지지만, 홀로그램 기록 매체(55)에서 얻어지는 확산각은 그만큼 크지 않으므로, 기록 영역이 하나만으로는 피조명 영역(LZ)의 전역을 조명할 수 없을 우려가 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 홀로그램 기록 매체(55)에 복수의 기록 영역(r1 내지 rn)을 설치하고 있다. 단, 광 취출부(31)의 제1 및 제2 단부면(31a, 31b)의 폭이 충분히 짧아서 하나의 기록 영역으로 피조명 영역(LZ)의 전역을 커버할 수 있는 확산각을 얻을 수 있는 경우에는, 홀로그램 기록 매체(55)에 복수의 기록 영역(r1 내지 rn)을 설치하지 않아도 된다. 이 경우, 홀로그램 기록 매체(55) 상의 임의의 점에서 조사한 간섭성 광은 피조명 영역(LZ)의 전역에 거듭하여 선 형상을 재생하게 된다.
본 실시 형태에서는, 이하에 설명하는 바와 같이, 스펙클을 눈에 띄지 않게 하여 피조명 영역(LZ) 상에 광상을 형성할 수 있다.
상술한 Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006에 의하면, 스펙클을 눈에 띄지 않게 하기 위해서는 편광·위상·각도·시간과 같은 파라미터를 다중화하여 모드를 증가시키는 것이 유효하다고 되어 있다. 여기에서 말하는 모드란, 서로 무관한 스펙클 패턴이다. 예를 들어, 복수의 레이저광원(61)으로부터 동일한 스크린에 상이한 방향에서 간섭성 광을 투사한 경우, 레이저광원(61)의 수만큼 모드가 존재하게 된다. 또한, 동일한 레이저광원(61)으로부터의 간섭성 광을 단위 시간마다 상이한 방향에서 스크린에 투사한 경우, 인간의 눈으로 분해 불가능한 시간 동안에 간섭성 광의 입사 방향이 변화한 횟수만큼 모드가 존재하게 된다. 그리고, 이 모드가 다수 존재할 경우에는 광의 간섭 패턴이 무관하게 겹쳐져서 평균화되고, 결과적으로 관찰자의 눈에 의해 관찰되는 스펙클이 눈에 띄지 않게 되는 것으로 생각되고 있다.
상술한 조사 장치(60)는 간섭성 광이 홀로그램 기록 매체(55) 상을 주사하도록 광학 소자(50)에 간섭성 광을 조사한다. 또한, 조사 장치(60)로부터 홀로그램 기록 매체(55) 내의 각 기록 영역(r1 내지 rn)의 임의의 위치에 입사된 간섭성 광은, 각각 동일한 피조명 영역(LZ)의 대응 영역 내의 전역을 조명하지만, 당해 피조명 영역(LZ)을 조명하는 간섭성 광의 조명 방향은 서로 상이하다. 그리고, 간섭성 광이 입사되는 홀로그램 기록 매체(55) 상의 위치가 경시적으로 변화하므로, 피조명 영역(LZ)으로의 간섭성 광의 입사 방향도 경시적으로 변화한다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 간섭성 광은 홀로그램 기록 매체(55) 상을 연속적으로 주사한다. 이에 수반하여, 조사 장치(60)로부터 광학 소자(50)를 거쳐서 피조명 영역(LZ)에 입사되는 간섭성 광의 입사 방향도 연속적으로 변화한다. 여기서, 광학 소자(50)로부터 피조명 영역(LZ)으로의 간섭성 광의 입사 방향이 약간(예를 들어 0.몇°)만 변화하면, 피조명 영역(LZ) 상에 발생하는 스펙클의 패턴도 크게 변화하여 무관한 스펙클 패턴이 중첩되게 된다. 게다가, 실제로 시판되고 있는 MEMS 미러나 폴리곤 미러 등의 주사 디바이스(65)의 주파수는 통상 몇백Hz 이상이며, 몇만Hz에도 달하는 주사 디바이스(65)도 드물지 않다.
이상으로부터, 본 실시 형태에 따르면, 피조명 영역(LZ)의 각 위치에 있어서시간적으로 간섭성 광의 입사 방향이 변화해 가고, 또한, 이 변화는 인간의 눈으로 분해 불가능한 속도이다. 따라서, 가령 피조명 영역(LZ)에 스크린을 배치했다고 하면, 각 산란 패턴에 대응하여 생성된 스펙클이 겹쳐져서 평균화되어 관찰자에게 관찰되는 점에서, 스크린에 표시되어 있는 영상을 관찰하는 관찰자에 대하여 스펙클을 지극히 효과적으로 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
상기와 같은 이유에 의해, 본 실시 형태에서는, 피조명 영역(LZ)을 광 취출부(31)의 근방에 배치하고 있다. 이에 의해, 광 취출부(31)로부터 취출되는 조명광에도 스펙클이 눈에 띄지 않게 된다.
또한, 인간에 의해 관찰되는 종래의 스펙클에는, 광 취출부(31)에서의 간섭성 광의 산란을 원인으로 하는 광 취출부(31)측에서의 스펙클뿐만 아니라, 광 취출부(31)에 입사되기 전에 있어서의 간섭성 광의 산란을 원인으로 하는 광학 소자(50)측에서의 스펙클도 발생할 수 있다. 이 광학 소자(50)측에서 발생한 스펙클 패턴은 광 취출부(31)로부터 외부에 취출되어 관찰자에게도 인식될 수 있게 된다. 그러나, 상술해 온 실시 형태에 따르면, 간섭성 광이 홀로그램 기록 매체(55) 상을 연속적으로 주사하고, 그리고 홀로그램 기록 매체(55) 내의 각 기록 영역(r1 내지 rn)의 임의의 위치에 입사된 간섭성 광이, 각각 피조명 영역(LZ)의 대응 영역 내의 전역을 조명한다. 즉, 홀로그램 기록 매체(55)가 스펙클 패턴을 형성하고 있었던 그것까지의 파면과는 별도의 새로운 파면을 형성하고, 복잡하면서 균일하게 피조명 영역(LZ)과 광 취출부(31)를 거쳐서 외부에 취출된다. 이러한 홀로그램 기록 매체(55)에서의 새로운 파면의 형성에 의해, 광학 소자(50)측에서 발생하는 스펙클 패턴은 불가시화되게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에서는, 주사 디바이스(65)를 사용하여 간섭성 광을 홀로그램 기록 매체(55) 상에서 주사시키고, 홀로그램 기록 매체(55) 내의 각 기록 영역(r1 내지 rn)으로부터 조사된 간섭성 광을 피조명 영역(LZ)의 대응 영역 내의 전역에 입사시킨다는 지극히 간이한 구성으로, 스펙클을 눈에 띄지 않게 광 취출부(31)의 제3 단부면(31c) 또는 제4 단부면(31d)의 전체로부터 균일한 조명광을 취출할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 레이저광원(61), 주사 디바이스(65), 프레넬 렌즈(68) 및 미러 부재(69)를 광 취출부(31)의 조사면과는 반대측인 면의 이면측에 배치하고 있다. 이에 의해, 홀로그램 기록 매체(55)에 대하여 후방으로부터 간섭성 광을 입사시킬 수 있고, 홀로그램 기록 매체의 기록면을 제1 단부면에 대략 평행하게 배치할 수 있다. 이것은 즉, 홀로그램 기록 매체를 광 취출부(31)에 근접 배치할 수 있는 것을 의미하고, 도 1의 면 조명 장치의 조명에 기여하지 않는 프레임 부분의 면적을 삭감시킬 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 따르면, 좁은 프레임의 면 조명 장치를 실현할 수 있다. 또한, 면 조명 장치의 조사면과는 반대측인 면의 이면측에 레이저광원(61), 주사 디바이스(65), 프레넬 렌즈(68) 및 미러 부재(69)를 배치하지 않으면 안되므로, 그만큼 깊이 길이는 길어져버리지만, 깊이 길이를 그다지 문제시하지 않을 경우에는 본 실시 형태는 유효하다.
(본 실시 형태의 그 밖의 특징)
상술한 Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006에는, 스크린 상에 발생한 스펙클의 정도를 나타내는 파라미터로서 스펙클 콘트라스트(단위％)라고 하는 수치를 사용하는 방법이 제안되어 있다. 이 스펙클 콘트라스트는, 본래는 균일한 휘도 분포를 취해야 할 테스트 패턴 영상을 표시했을 때에, 스크린 상에 실제로 발생하는 휘도 편차의 표준 편차를 휘도의 평균값으로 나눈 값으로 하여 정의되는 양이다. 이 스펙클 콘트라스트의 값이 크면 클수록, 스크린 상의 스펙클 발생 정도가 큰 것을 의미하고, 관찰자에 대하여 반점 형상의 휘도 불균일 모양이 보다 현저하게 제시되어 있는 것을 나타낸다.
도 7은 상술한 홀로그램 기록 매체(55)를 사용한 경우와 사용하지 않은 경우에서 스펙클 콘트라스트를 측정한 결과를 도시하는 도면이다. 도 7의 (a)는 주사 디바이스(65)와 광학 소자(50)를 사용하지 않고 레이저광을 직접 피조명 영역(LZ)에 조사한 경우, 도 7의 (b)는 광학 소자(50)로서 확산각이 20°가 되도록 제작한 체적형 홀로그램을 사용한 경우, 도 7의 (c)는 광학 소자(50)로서 릴리프 확산 판을 사용한 경우이다. 또한, 도 7의 (d)는 조사 장치(60)로서 레이저광원(61) 대신에 단색 LED를 사용하여 단색 LED의 발광광을 직접 피조명 영역(LZ)에 조사한 경우를 나타내고 있다.
표시 장치 등에서는, 스펙클 콘트라스트가 5 이하인 것이 스펙클 노이즈의 기준 지표가 양호한 것을 나타내는 것을 고려하면, 도 7의 (b)에 나타내는 본 실시 형태의 구성에서는 스펙클 콘트라스트가 4 미만이고, 지극히 양호한 결과를 얻을 수 있었다.
스펙클의 발생이라는 문제는, 실용상, 레이저광 등의 간섭성 광원을 사용한 경우에 발생하는 고유한 문제이며, LED 등의 비간섭성 광원을 사용한 장치에서는 고려할 필요가 없는 문제이다. 그런데, 도 7에 의하면, 본 실시 형태쪽이 단색 LED를 사용한 경우보다 스펙클 콘트라스트가 우수하지만, 단색 LED의 조명에는 광 확산 소자(21)를 사용하고 있지 않기 때문이라고 생각할 수 있다. 이상으로부터, 본 실시 형태에 따른 조명 장치에서는 스펙클 불량에 충분히 대처할 수 있었다고 할 수 있다.
게다가, 상술해 온 본 실시 형태에 따르면, 다음의 이점을 향수할 수도 있다.
상술해 온 본 실시 형태에 따르면, 스펙클을 눈에 띄지 않게 하기 위한 광학 소자(50)가 조사 장치(60)로부터 조사되는 간섭성 광의 빔 형태를 정형 및 조정하기 위한 광학 부재로서도 기능할 수 있다. 따라서, 광학계를 소형 또한 간이화할 수 있다.
또한, 상술해 온 본 실시 형태에 따르면, 홀로그램 기록 매체(55)의 각 기록 영역(r1 내지 rn) 내의 특정 위치에 입사되는 간섭성 광이 피조명 영역(LZ) 내의 대응 영역의 전역에 각 색으로 산란판(6)의 상(5)을 생성한다. 이 때문에, 홀로그램 기록 매체(55)에서 회절된 광을 모두 조명용으로 이용하는 것이 가능해지고, 레이저광원(61)으로부터의 광의 이용 효율의 면에서도 우수하다.
(0차 광의 회피)
조사 장치(60)로부터의 간섭성 광의 일부는 홀로그램 기록 매체(55)에서 회절되지 않고 당해 홀로그램 기록 매체(55)를 투과한다. 이러한 광은 0차광이라고 불린다. 0차광이 피조명 영역(LZ)에 입사되어버리면, 주위와 비교하여 밝기(휘도)가 급격하게 상승하는 이상 영역(점 형상 영역, 선 형상 영역, 면 형상 영역)이 피조명 영역(LZ) 내에 발생해버린다.
반사형의 홀로그램 기록 매체(55)(이하, 반사형 홀로)를 사용할 경우에는, 0차광이 진행하는 방향에는 피조명 영역(LZ)과 광 취출부(31)는 배치되지 않으므로 0차광을 비교적 용이하게 피할 수 있지만, 투과형의 홀로그램 기록 매체(55)(이하, 투과형 홀로)를 사용할 경우에는, 본 실시 형태에서는 투과형 홀로부터 제1 단부면까지의 거리가 짧고, 또한 투과형 홀로의 각 기록 영역(r1 내지 rn)이 1축 방향으로 배열되어 있으므로, 0차광을 피하는 구성은 취하기 어렵다. 따라서, 투과형 홀로의 경우에는, 회절 효율을 최대한 높게 하여 0차광의 영향을 가능한 한 억제하도록 하는 것이 요망된다.
(반사형과 투과형의 홀로그램 기록 매체(55))
반사형 홀로는 투과형 홀로에 비해 파장 선택성이 높다. 즉, 반사형 홀로는 상이한 파장에 대응한 간섭 줄무늬를 적층시켜도 원하는 층에서만 원하는 파장의 간섭성 광을 회절시킬 수 있다. 또한, 0차광의 영향을 제거하기 쉬운 점에서도 반사형 홀로는 우수하다.
한편, 투과형 홀로는 회절 가능한 스펙트럼이 넓고, 레이저광원(61)의 허용도가 넓지만, 상이한 파장에 대응한 간섭 줄무늬를 적층시키면, 원하는 층 이외의층에서도 원하는 파장의 간섭성 광이 회절되어버린다. 따라서, 일반적으로는 투과형 홀로는 적층 구조로 하는 것이 곤란하다.
도 1 및 도 2의 면 조명 장치에서는, 반사형의 홀로그램 기록 매체(55)를 광 취출부(31)의 제1 단부면(31a)에 대하여 비스듬히 배치하고 있다. 투과형의 홀로그램 기록 매체(55)를 사용할 경우에는, 이 홀로그램 기록 매체(55)를 제1 단부면(31a)에 대략 평행하게 배치함과 함께, 주사 디바이스(65)에서 반사된 간섭성 광을 다시 반사시켜서 홀로그램 기록 매체(55)에 도광하는 반사 부재(도시하지 않음), 즉 주사 디바이스(65)에서 진행 방향이 변경된 간섭성 광의 진행 방향을 다시 변경시켜서 홀로그램 기록 매체(55)에 도광하는 진행 방향 변경 부재를 새롭게 설치하면 된다.
(조사 장치(60))
상술한 형태에서는, 조사 장치(60)가 레이저광원(61)과 주사 디바이스(65)를 갖는 예를 설명하였다. 주사 디바이스(65)는, 간섭성 광의 진행 방향을 반사에 따라 변화시키는 1축 회동형의 미러 디바이스(66)를 포함하여 이루어지는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지는 않는다. 주사 디바이스(65)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 미러 디바이스(66)의 미러(반사면(66a))가 제1 회동 축선(RA1)뿐만 아니라, 제1 회동 축선(RA1)과 교차하는 제2 회동 축선(RA2)을 중심으로 해도 회동 가능하게 되어 있어도 된다. 도 8에 나타난 예에서는, 미러(66a)의 제2 회동 축선(RA2)은, 홀로그램 기록 매체(55)의 판면 상에 정의된 XY 좌표계의 Y축과 평행하게 연장하는 제1 회동 축선(RA1)과 직교하고 있다. 그리고, 미러(66a)가 제1 축선(RA1) 및 제2 축선(RA2)의 양쪽을 중심으로 하여 회동 가능하므로, 조사 장치(60)로부터의 간섭성 광의 광학 소자(50)로의 입사점(IP)은 홀로그램 기록 매체(55)의 판면 상에서 이차원 방향으로 이동 가능하게 된다. 이 때문에, 일례로서 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 간섭성 광의 광학 소자(50)로의 입사점(IP)이 원주 상을 이동하도록 할 수도 있다.
또한, 주사 디바이스(65)가 2 이상의 미러 디바이스(66)를 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 미러 디바이스(66)의 미러(66a)가 단일의 축선을 중심으로 해서만 회동 가능하여도 조사 장치(60)로부터의 간섭성 광의 광학 소자(50)로의 입사점(IP)을 홀로그램 기록 매체(55)의 판면 상에서 2차원 방향으로 이동시킬 수 있다.
또한, 주사 디바이스(65)에 포함되는 미러 디바이스(66a)의 구체예로서는 MEMS 미러, 폴리곤 미러 등을 들 수 있다.
또한, 주사 디바이스(65)는 반사에 따라 간섭성 광의 진행 방향을 변화시키는 반사 디바이스(일례로서, 상술해 온 미러 디바이스(66)) 이외의 디바이스를 포함하여 구성되어 있어도 된다. 예를 들어, 주사 디바이스(65)가 굴절 프리즘이나 렌즈 등을 포함하고 있어도 된다.
일반적으로, 주사 디바이스(65)는 필수가 아니고, 조사 장치(60)의 광원(61)이 광학 소자(50)에 대하여 변위 가능(이동, 요동, 회전)하게 구성되고, 광원(61)의 광학 소자(50)에 대한 변위에 따라 광원(61)으로부터 조사된 간섭성 광이 홀로그램 기록 매체(55) 상을 주사하도록 해도 된다.
또한, 조사 장치(60)의 광원(61)이 선 형상 광선으로서 정형된 레이저광을 발진하는 전제로 설명해 왔지만, 이것에 한정되지는 않는다. 특히, 상술한 형태에서는, 광학 소자(50)의 각 위치에 조사된 간섭성 광은 광학 소자(50)에 의해 피조명 영역(LZ)의 전역에 입사하게 되는 광속으로 정형된다. 따라서, 조사 장치(60)의 광원(61)으로부터 광학 소자(50)에 조사되는 간섭성 광은 정확하게 정형되어 있지 않아도 문제는 발생하지 않는다. 이 때문에, 광원(61)으로부터 발생되는 간섭성 광은 발산광이어도 된다. 또한, 광원(61)으로부터 발생되는 간섭성 광의 단면 형상은 원이 아니고, 타원 등이어도 된다. 나아가, 광원(61)으로부터 발생되는 간섭성 광의 가로 모드가 멀티 모드이어도 된다.
또한, 광원(61)이 발산 광속을 발생시킬 경우, 간섭성 광은 광학 소자(50)의 홀로그램 기록 매체(55)에 입사될 때에, 점이 아니라 어느 정도의 면적을 가진 영역에 입사하게 된다. 이 경우, 홀로그램 기록 매체(55)에서 회절되어 피조명 영역(LZ)의 각 위치에 입사되는 광은 각도를 다중화하게 된다. 바꾸어 말하면, 각 순간에 있어서, 피조명 영역(LZ)의 각 위치에는 어느 정도의 각도 범위의 방향으로부터 간섭성 광이 입사된다. 이러한 각도의 다중화에 의해 스펙클을 더욱 효과적으로 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
또한, 상술한 형태에 있어서, 조사 장치(60)가 발산 광속에 포함되는 1광선의 광로를 따라가도록 하여 간섭성 광을 광학 소자(50)로 입사시키는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 도 9에 도시한 바와 같이, 상술한 형태에 있어서, 주사 디바이스(65)가 간섭성 광의 광로를 따라서 미러 디바이스(66)의 하류측에 배치된 집광 렌즈(67)를 더 포함하도록 해도 된다. 이 경우, 발산 광속을 구성하는 광선의 광로를 진행하는 미러 디바이스(66)로부터의 광이 집광 렌즈(67)에 의해 일정한 방향으로 진행되는 광이 된다. 즉, 조사 장치(60)는 평행 광속을 구성하는 광선의 광로를 따라가도록 하여 간섭성 광을 광학 소자(50)로 입사시키게 된다. 이러한 예에서는, 홀로그램 기록 매체(55)를 제작할 때의 기록 공정에 있어서, 참조광(Lr)으로서 상술한 수렴 광속 대신에 평행 광속을 사용하게 된다. 이러한 홀로그램 기록 매체(55)는 보다 간단하게 제작 및 복제할 수 있다.
(광학 소자(50))
상술한 형태에 있어서, 광학 소자(50)가 포토폴리머를 사용한 반사형의 체적형 홀로그램(55)을 포함하여 이루어지는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지는 않는다. 또한, 광학 소자(50)는 은염 재료를 포함하는 감광 매체를 이용하여 기록하는 타입의 체적형 홀로그램을 포함해도 된다. 또한, 광학 소자(50)는 투과형의 체적형 홀로그램 기록 매체(55)를 포함하고 있어도 되고, 릴리프형(엠보싱형)의 홀로그램 기록 매체(55)를 포함하고 있어도 된다.
단, 릴리프(엠보싱)형 홀로그램은 표면의 요철 구조에 의해 홀로그램 간섭 줄무늬의 기록이 행해진다. 그러나, 이 릴리프형 홀로그램의 경우, 표면의 요철 구조에 의한 산란이 새로운 스펙클 생성 요인이 될 가능성이 있어, 이 점에 있어서 체적형 홀로그램의 쪽이 바람직하다. 체적형 홀로그램에서는 매체 내부의 굴절률 변조 패턴(굴절률 분포)으로서 홀로그램 간섭 줄무늬의 기록이 행해지므로, 표면의 요철 구조에 의한 산란에 의한 영향을 받는 경우는 없다.
무엇보다, 체적형 홀로그램이라도, 은염 재료를 포함하는 감광 매체를 이용하여 기록하는 타입은, 은염 입자에 의한 산란이 새로운 스펙클 생성 요인이 될 가능성이 있다. 이 점에 있어서, 홀로그램 기록 매체(55)로서는 포토폴리머를 사용한 체적형 홀로그램의 쪽이 바람직하다.
또한, 도 4에 도시하는 기록 공정에서는, 소위 프레넬 타입의 홀로그램 기록 매체(55)가 제작되게 되지만, 렌즈를 사용한 기록을 행함으로써 얻어지는 푸리에 변환 타입의 홀로그램 기록 매체(55)를 제작해도 상관없다. 단, 푸리에 변환 타입의 홀로그램 기록 매체(55)를 사용할 경우에는 상 재생 시에도 렌즈를 사용해도 된다.
또한, 홀로그램 기록 매체(55)에 형성되어야 할 줄무늬 형상 패턴(굴절률 변조 패턴이나 요철 패턴)은, 현실의 물체광(Lo) 및 참조광(Lr)을 사용하지 않고, 예정된 재생 조명광(La)의 파장이나 입사 방향, 및 재생되어야 할 상의 형상이나 위치 등에 기초하여 계산기를 사용하여 설계되어도 된다. 이와 같이 하여 얻어진 홀로그램 기록 매체(55)는 계산기 합성 홀로그램이라고도 불린다. 또한 상술한 변형예와 같이 파장 영역의 서로 상이한 복수의 간섭성 광이 조사 장치(60)로부터 조사될 경우에는, 계산기 합성 홀로그램으로서의 홀로그램 기록 매체(55)는 각 파장 영역의 간섭성 광에 각각 대응하여 설치된 복수의 영역에 평면적으로 구분되고, 각 파장 영역의 간섭성 광은 대응하는 영역에서 회절되어 상을 재생하도록 해도 된다.
또한, 상술한 형태에 있어서, 광학 소자(50)가 각 위치에 조사된 간섭성 광을 펼쳐서 당해 펼친 간섭성 광을 사용하여 피조명 영역(LZ)의 전역을 조명하는 홀로그램 기록 매체(55)를 갖는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지는 않는다. 광학 소자(50)는, 홀로그램 기록 매체(55) 대신에, 또는 홀로그램 기록 매체(55) 외에 각 위치에 조사된 간섭성 광의 진행 방향을 변화시키는 동시에 확산시켜서 피조명 영역(LZ)의 전역을 간섭성 광으로 조명하는 광학 요소로서의 렌즈 어레이를 갖도록 해도 된다. 이러한 구체예로서, 확산 기능이 부여된 전반사형 또는 굴절형 프레넬 렌즈나 플라이 아이 렌즈 등을 들 수 있다. 이러한 조명 장치(40)에 있어서도, 조사 장치(60)가 렌즈 어레이 상을 간섭성 광이 주사하도록 하여 광학 소자(50)에 간섭성 광을 조사하도록 하고, 또한, 조사 장치(60)로부터 광학 소자(50)의 각 위치에 입사된 간섭성 광이, 렌즈 어레이에 의해 진행 방향을 변화시킬 수 있어서 피조명 영역(LZ)을 조명하도록 조사 장치(60) 및 광학 소자(50)를 구성해 둠으로써 스펙클을 효과적으로 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
(조명 방법)
상술한 형태에 있어서, 조사 장치(60)가 광학 소자(50) 상에서 간섭성 광을 1차원 방향으로 주사 가능하게 하도록 구성되고, 또한, 광학 소자(50)의 홀로그램 기록 매체(55)(또는 렌즈 어레이)가 각 위치에 조사된 간섭성 광을 2차원 방향으로 확산하도록(펼치도록, 발산시키도록) 구성되고, 이에 의해 조명 장치(40)가 2차원적인 피조명 영역(LZ)을 조명하는 예를 나타냈다. 단, 이미 설명해 온 바와 같이, 이러한 예에 한정되지는 않고, 예를 들어, 조사 장치(60)가 광학 소자(50) 상에서 간섭성 광을 2차원 방향으로 주사 가능하게 하도록 구성되고, 또한, 광학 소자(50)의 홀로그램 기록 매체(55)(또는 렌즈 어레이)가 각 위치에 조사된 간섭성 광을 2차원 방향으로 확산하도록(펼치도록, 발산시키도록) 구성되고, 이에 의해, 도 8에 도시한 바와 같이, 조명 장치(40)가 2차원적인 피조명 영역(LZ)을 조명해도 된다.
또한, 이미 언급하고 있는 바와 같이, 조사 장치(60)가 광학 소자(50) 상에서 간섭성 광을 1차원 방향으로 주사 가능하게 하도록 구성되고, 또한, 광학 소자(50)의 홀로그램 기록 매체(55)(또는 렌즈 어레이)가 각 위치에 조사된 간섭성 광을 1차원 방향으로 확산하도록(펼치도록, 발산시키도록) 구성되고, 이에 의해 조명 장치(40)가 1차원적인 피조명 영역(LZ)을 조명하도록 해도 된다. 이 양태에 있어서, 조사 장치(60)에 의한 간섭성 광의 주사 방향과, 광학 소자(50)의 홀로그램 기록 매체(55)(또는 렌즈 어레이)의 확산 방향(펼치는 방향)이 평행해지도록 해도 된다.
또한, 조사 장치(60)가 광학 소자(50) 상에서 간섭성 광을 1차원 방향 또는 2차원 방향으로 주사 가능하게 하도록 구성되고, 또한, 광학 소자(50)의 홀로그램 기록 매체(55)(또는 렌즈 어레이)가 각 위치에 조사된 간섭성 광을 1차원 방향으로 확산하도록(펼치도록, 발산시키도록) 구성되어 있어도 된다. 이 양태에 있어서, 이미 설명한 바와 같이, 광학 소자(50)가 복수의 홀로그램 기록 매체(55)(또는 렌즈 어레이)를 갖고, 각 홀로그램 기록 매체(55)(또는 렌즈 어레이)에 대응한 피조명 영역(LZ)을 순서대로 조명해감으로써 조명 장치(40)가 2차원적인 영역을 조명하도록 해도 된다. 이 때, 각 피조명 영역(LZ)이 인간의 눈으로는 동시에 조명되고 있는 것 같은 속도로 순서대로 조명되어 가도 되고, 또는, 인간의 눈으로도 순서대로 조명하고 있다고 인식할 수 있는 것 같은 늦은 속도로 순서대로 조명되어 가도 된다. 즉, 상술한 복수의 기록 영역(r1 내지 rn)은 하나의 홀로그램 기록 매체(55)를 사용하여 형성되어도 되고, 또는 복수의 기록 매체를 각각 상이한 홀로그램 기록 매체(55)를 사용하여 형성해도 된다.
본 발명의 형태는, 상술한 개개의 실시 형태에 한정되지는 않고, 당업자가 상도할 수 있는 다양한 변형도 포함하는 것이며, 본 발명의 효과도 상술한 내용에 한정되지는 않는다. 즉, 특허청구범위에 규정된 내용 및 그의 균등물로부터 도출되는 본 발명의 개념적인 사상과 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 추가, 변경 및 부분적 삭제가 가능하다.

Claims (15)

  1. 각 점으로부터의 간섭성 광을 소정의 영역 내의 대응 영역의 전역에 대하여 확산 가능한 광학 소자와,
    간섭성 광이 상기 광학 소자의 표면을 주사하도록 상기 광학 소자에 상기 간섭성 광을 조사하는 조사 장치와,
    상기 광학 소자의 표면에서 반사되거나, 또는 상기 광학 소자를 투과한 간섭성 광을 전반(傳搬)시킴과 함께, 상기 간섭성 광을 외부에 취출하는 광 취출면을 갖는 도광판을 구비하고,
    상기 조사 장치는 간섭성 광의 진행 방향을 변화시켜서 상기 간섭성 광을 상기 광학 소자의 표면 상에서 주사시키는 것이며,
    상기 도광판은 상기 광학 소자로부터의 간섭성 광을 입사하는 제1 단부면과 상기 제1 단부면에 대향 배치되는 제2 단부면 사이에서 간섭성 광을 전반시키면서 간섭성 광을 외부에 취출하는 광 취출부를 갖고,
    상기 소정의 영역은 상기 광 취출부의 내부에, 또는 상기 제1 단부면을 따라서, 또는 상기 제2 단부면을 따라서 설치되고,
    상기 광 취출면은 상기 제1 및 제2 단부면에 이어지는 제3 단부면이며,
    상기 조사 장치는 상기 광 취출부의 상기 광 취출면과는 반대측인 제4 단부면의 이면측에 배치되는 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광학 소자는 상기 도광판의 일단부면에 접하여 배치되고,
    상기 광학 소자에서 확산된 간섭성 광은, 상기 도광판의 일단부면으로부터 입사되어 상기 도광판이 대향하는 2면에서 전반사하여, 또는 직접, 상기 광 취출부의 상기 제1 단부면에 입사되는 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광학 소자는 상기 도광판과 이격되어 배치되고,
    상기 광학 소자에서 확산된 간섭성 광의 적어도 일부가 상기 광 취출부의 상기 제1 단부면에 입사되는 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조사 장치에서 진행 방향이 변경된 간섭성 광의 발산각을 억제하는 발산각 억제부를 갖고,
    상기 광학 소자에는 상기 발산각 억제부에서 발산각이 억제된 간섭성 광이 입사되는 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 발산각 억제부는 상기 제4 단부면의 이면측에 배치되는 프레넬 렌즈인 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조사 장치에서 진행 방향이 변경된 간섭성 광을 반사시켜서 상기 광학 소자의 표면에 입사되는 반사 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광학 소자는 상기 제1 단부면에 대략 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광학 소자는 상기 조사 장치에서 각각 상이한 각도 범위에서 진행 방향이 변경된 간섭성 광이 각각 상이한 각도로, 또는 동일한 각도로 입사되어 주사하는 복수의 기록 영역을 갖고,
    상기 소정의 영역은 상기 복수의 기록 영역 각각에 대응하여 설치되는 복수의 상 재생 영역을 갖고,
    상기 복수의 기록 영역 각각은 상기 복수의 상 재생 영역의 하나에 대응지어져 있고,
    상기 복수의 기록 영역에는 대응하는 상기 상 재생 영역 내의 전역에 간섭성 광을 확산시키기 위한 간섭 줄무늬가 각각 기록되는 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 광 취출면으로부터 균일한 휘도의 간섭성 광이 조사되도록, 상기 복수의 소정의 영역은 인접하여 또는 일부가 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 기록 영역은 하나의 홀로그램 기록 매체를 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 기록 영역은 각각 상이한 홀로그램 기록 매체를 사용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 도광판은,
    상기 제1 내지 제4 단부면에 이어지는 제5 및 제6 단부면을 갖고,
    상기 제2, 제5 및 제6 단부면 중 적어도 하나는 상기 제1 단부면으로부터 입사되어 전반해 온 간섭성 광을 반사시키는 미러면인 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 광학 소자는 상기 제1 단부면에 대하여 대략 평행하게 배치된 반사형의 홀로그램 기록 매체인 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 광학 소자는 투과형의 홀로그램 기록 매체이며,
    상기 조사 장치는,
    간섭성 광을 방사하는 광원과,
    상기 광원으로부터 방사된 상기 간섭성 광의 진행 방향을 변화시켜서 상기 간섭성 광을 상기 광학 소자의 표면 상에서 주사시키는 주사 디바이스와,
    상기 주사 디바이스에서 진행 방향이 변경된 간섭성 광의 진행 방향을 다시 변경시켜서 상기 홀로그램 기록 매체에 도광하는 진행 방향 변경 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 면 조명 장치.
  15. 면 조명 장치를 구비한 백라이트 장치이며,
    상기 면 조명 장치는,
    각 점으로부터의 간섭성 광을 소정의 영역 내의 대응 영역의 전역에 대하여 확산 가능한 광학 소자와,
    간섭성 광이 상기 광학 소자의 표면을 주사하도록 상기 광학 소자에 상기 간섭성 광을 조사하는 조사 장치와,
    상기 광학 소자의 표면에서 반사되거나, 또는 상기 광학 소자를 투과한 간섭성 광을 전반시킴과 함께, 상기 간섭성 광을 외부에 취출하는 광 취출면을 갖는 도광판을 구비하고,
    상기 조사 장치는 간섭성 광의 진행 방향을 변화시켜서 상기 간섭성 광을 상기 광학 소자의 표면 상에서 주사시키는 것이며,
    상기 도광판은 상기 광학 소자로부터의 간섭성 광을 입사하는 제1 단부면과 상기 제1 단부면에 대향 배치되는 제2 단부면 사이에서 간섭성 광을 전반시키면서 간섭성 광을 외부에 취출하는 광 취출부를 갖고,
    상기 소정의 영역은 상기 광 취출부의 내부에, 또는 상기 제1 단부면을 따라서, 또는 상기 제2 단부면을 따라서 설치되고,
    상기 광 취출면은 상기 제1 및 제2 단부면에 이어지는 제3 단부면이며,
    상기 조사 장치는 상기 광 취출부의 상기 광 취출면과는 반대측인 제4 단부면의 이면측에 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
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