コヒーレント光源を用いた照明装置
【課題】コヒーレント光源を用いた照明装置のスペックルを抑制する。
【解決手段】レーザ光源５０で発生させたレーザビームＬ５０を、光ビーム走査装置６０によって反射させ、ホログラム記録媒体４５に照射する。ホログラム記録媒体４５には、走査基点Ｂに収束する参照光を用いて散乱板の像３５がホログラムとして記録されている。光ビーム走査装置６０は、レーザビームＬ５０を走査基点Ｂで屈曲させてホログラム記録媒体４５に照射する。このとき、レーザビームの屈曲態様を時間的に変化させ、屈曲されたレーザビームＬ６０のホログラム記録媒体４５に対する照射位置が時間的に変化するように走査する。ビームの照射位置にかかわらず、ホログラム記録媒体４５からの回折光Ｌ４５は、同一の散乱板の再生像３５を同じ位置に再生する。照明対象物７０の受光面Ｒには、ホログラムの再生像３５によってスペックルが抑制された照明スポットが形成される。
【解決手段】レーザ光源５０で発生させたレーザビームＬ５０を、光ビーム走査装置６０によって反射させ、ホログラム記録媒体４５に照射する。ホログラム記録媒体４５には、走査基点Ｂに収束する参照光を用いて散乱板の像３５がホログラムとして記録されている。光ビーム走査装置６０は、レーザビームＬ５０を走査基点Ｂで屈曲させてホログラム記録媒体４５に照射する。このとき、レーザビームの屈曲態様を時間的に変化させ、屈曲されたレーザビームＬ６０のホログラム記録媒体４５に対する照射位置が時間的に変化するように走査する。ビームの照射位置にかかわらず、ホログラム記録媒体４５からの回折光Ｌ４５は、同一の散乱板の再生像３５を同じ位置に再生する。照明対象物７０の受光面Ｒには、ホログラムの再生像３５によってスペックルが抑制された照明スポットが形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コヒーレント光源を用いた照明装置に関する。特に、本発明は、レーザ光源によって生成されたコヒーレント光を照明光として利用する照明装置において、スペックルノイズを低減させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置の光源として、白熱電球や蛍光灯が古くから用いられてきた。また、高い輝度をもった照明光が要求される照明装置については、水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプなどが光源として利用されている。たとえば、下記の特許文献１には、超高圧水銀ランプを用いた照明装置と、これを用いた投射型映像表示装置が開示されている。更に、最近では、ＬＥＤを光源として用いた照明装置も普及し始めている。ＬＥＤの寿命は一般的には一万時間以上とされており、白熱電球や蛍光灯に置き換わる新たな汎用光源として注目を集めている。
【０００３】
一方、レーザ光源は、コヒーレント光を発生させる光源として、産業上の様々な分野で広く利用されている。具体的には、単色性、指向性、可干渉性といった固有の特徴を生かして、レーザ光は、光通信分野、半導体デバイスの製造分野、ホログラム等の光学分野などで、広く利用されている。特に、半導体レーザは、実用光源として十分に長寿命であり、また、エネルギーの利用効率も極めて優れている。このような利点を有しているにもかかわらず、これまで、レーザ光源を用いた照明装置が一般に普及しなかった理由は、スペックルノイズの発生という独特の問題があるためである。
【０００４】
スペックル（speckle）は、レーザ光などのコヒーレント光を拡散面に照射したときに現れる斑点状の模様であり、レーザ光を照明対象物に照射した際に、照射面に斑点状の輝度ムラとして観察される。たとえば、レーザポインタでスクリーン上の１点を指示した場合、レーザ光のスポットがスクリーン上でギラギラと光って見える。これは、スクリーン上にスペックルノイズが生じているためであり、観察者に対して生理的な悪影響を及ぼす要因になる。コヒーレント光を用いるとスペックルが発生する理由は、スクリーンなどの拡散反射面の各部で反射したコヒーレント光が、その極めて高い可干渉性ゆえに、互いに干渉し合うためとされている。たとえば、下記の非特許文献１には、スペックル発生についての詳細な理論的考察がなされている。
【０００５】
レーザポインタのような用途であれば、観察者には、微小なスポットが見えるだけなので、大きな問題は生じない。しかしながら、レーザ光源を照明装置の光源として用い、ある程度の広い領域をコヒーレント光によって照明すると、照明領域に生じたスペックルノイズにより、観察者に生理的な悪影響が及び、気分が悪くなるなどの症状が現れる。このような問題があるため、従来、レーザ光源を用いた照明装置は、一般的な用途には不向きであるとされてきた。
【０００６】
もちろん、このようなスペックルノイズを低減させるための具体的な方法もいくつか提案されている。たとえば、特許文献２には、レーザ光を散乱板に照射し、そこから得られる散乱光を照明光として利用するとともに、散乱板をモータによって回転駆動することにより、スペックルを低減する技術が開示されている。また、特許文献３には、レーザ光源と照明対象物との間に光拡散素子を配置し、この光拡散素子を振動させることによりスペックルを低減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２６４５１２号公報
【特許文献２】特開平６−２０８０８９号公報
【特許文献３】特開２００４−１４４９３６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、散乱板を回転させたり、光拡散素子を振動させたりするには、大掛かりな機械的駆動機構が必要であり、装置全体が大型化するとともに、消費電力も増加する。また、このような方法では、必ずしもスペックルを効果的に除去することはできない。
【００１０】
そこで本発明は、コヒーレント光源を用いた照明装置において、スペックルの発生を効率的かつ十分に抑制する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下、本願に開示されている発明の第１の態様〜第２７の態様を列挙するが、本願の「特許請求の範囲」に記載されている請求項１〜請求項１８に係る発明に対応する態様は、これらのうち、第１の態様〜第１８の態様である。
【００１２】
(1) 本発明の第１の態様は、コヒーレント光源を用いた照明装置において、
コヒーレントな光ビームを発生させるコヒーレント光源と、
散乱板の像が記録されたホログラム記録媒体と、
光ビームをホログラム記録媒体に照射し、かつ、光ビームのホログラム記録媒体に対する照射位置が時間的に変化するように走査する光ビーム走査装置と、
を設け、
ホログラム記録媒体には、所定光路に沿って照射される参照光を用いて散乱板の像がホログラムとして記録されており、
コヒーレント光源は、散乱板の像を再生することが可能な波長をもった光ビームを発生させ、
光ビーム走査装置は、ホログラム記録媒体に対する光ビームの照射方向が参照光の光路に沿った方向になるように、光ビームの走査を行い、
ホログラム記録媒体から得られる散乱板の像の再生光を照明光とするようにしたものである。
【００１３】
(2) 本発明の第２の態様は、上述した第１の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
光ビーム走査装置が、光ビームを所定の走査基点で屈曲させ、屈曲された光ビームをホログラム記録媒体に照射し、かつ、光ビームの屈曲態様を時間的に変化させることにより、屈曲された光ビームのホログラム記録媒体に対する照射位置を時間的に変化させ、
ホログラム記録媒体には、特定の収束点に収束する参照光または特定の収束点から発散する参照光を用いて散乱板の像がホログラムとして記録されており、
光ビーム走査装置が、収束点を走査基点として光ビームの走査を行うようにしたものである。
【００１４】
(3) 本発明の第３の態様は、上述した第２の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
ホログラム記録媒体に、収束点を頂点とした円錐の側面に沿って三次元的に収束もしくは発散する参照光を用いて散乱板の像が記録されているようにしたものである。
【００１５】
(4) 本発明の第４の態様は、上述した第３の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
光ビーム走査装置が、走査基点を含む平面上で揺動運動を行うように光ビームを屈曲させる機能を有し、ホログラム記録媒体上で光ビームを一次元方向に走査するようにしたものである。
【００１６】
(5) 本発明の第５の態様は、上述した第３の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
光ビーム走査装置が、走査基点を含む第１の平面上で揺動運動を行うように光ビームを屈曲させる機能と、走査基点を含み第１の平面と直交する第２の平面上で揺動運動を行うように光ビームを屈曲させる機能と、を有し、ホログラム記録媒体上で光ビームを二次元方向に走査するようにしたものである。
【００１７】
(6) 本発明の第６の態様は、上述した第２の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
ホログラム記録媒体に、収束点を含む平面に沿って二次元的に収束もしくは発散する参照光を用いて散乱板の像が記録されているようにしたものである。
【００１８】
(7) 本発明の第７の態様は、上述した第６の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
光ビーム走査装置が、走査基点を含む平面上で揺動運動を行うように光ビームを屈曲させる機能を有し、ホログラム記録媒体上で光ビームを一次元方向に走査するようにしたものである。
【００１９】
(8) 本発明の第８の態様は、上述した第１の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
光ビーム走査装置が、光ビームを平行移動させながらホログラム記録媒体に照射することにより、光ビームのホログラム記録媒体に対する照射位置を時間的に変化させ、
ホログラム記録媒体には、平行光束からなる参照光を用いて散乱板の像がホログラムとして記録されており、
光ビーム走査装置が、参照光に平行になる方向から光ビームをホログラム記録媒体に照射して、光ビームの走査を行うようにしたものである。
【００２０】
(9) 本発明の第９の態様は、上述した第１〜第８の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
コヒーレント光源が、レーザビームを発生するレーザ光源であるようにしたものである。
【００２１】
(10) 本発明の第１０の態様は、上述した第１〜第９の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
ホログラム記録媒体が、体積型ホログラムとして散乱板の像を記録しているようにしたものである。
【００２２】
(11) 本発明の第１１の態様は、上述した第１〜第９の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
ホログラム記録媒体が、表面レリーフ型ホログラムとして散乱板の像を記録しているようにしたものである。
【００２３】
(12) 本発明の第１２の態様は、上述した第１〜第９の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
ホログラム記録媒体に記録されているホログラムが、計算機合成ホログラムであるようにしたものである。
【００２４】
(13) 本発明の第１３の態様は、上述した第１〜第９の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
ホログラム記録媒体に記録されているホログラムが、フーリエ変換ホログラムであるようにしたものである。
【００２５】
(14) 本発明の第１４の態様は、上述した第１〜第９の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
ホログラム記録媒体に記録されているホログラムが、反射型ホログラムであり、光ビームの反射回折光を照明光として用いるようにしたものである。
【００２６】
(15) 本発明の第１５の態様は、上述した第１〜第９の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
ホログラム記録媒体に記録されているホログラムが、透過型ホログラムであり、光ビームの透過回折光を照明光として用いるようにしたものである。
【００２７】
(16) 本発明の第１６の態様は、上述した第１〜第１５の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
光ビーム走査装置が、走査型ミラーデバイス、全反射プリズム、屈折プリズム、もしくは電気光学結晶であるようにしたものである。
【００２８】
(17) 本発明の第１７の態様は、上述した第１〜第１６の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
コヒーレント光源は、それぞれ異なる波長をもった単色光のレーザビームを発生する複数ｎ台のレーザ光源と、これらｎ台のレーザ光源が発生したレーザビームを合成して合成光ビームを生成する光合成器と、を有し、
光ビーム走査装置が、光合成器によって生成された合成光ビームをホログラム記録媒体上で走査し、
ホログラム記録媒体には、ｎ台のレーザ光源が発生する各レーザビームによってそれぞれ再生像が得られるように、散乱板の像がｎ通りのホログラムとして記録されているようにしたものである。
【００２９】
(18) 本発明の第１８の態様は、上述した第１〜第１７の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置と、この照明装置による照明を受ける受光面をもった表示媒体と、によって画像表示装置を構成し、
ホログラム記録媒体に、所定の画像が描かれた透過フィルムで覆われた散乱板の像が記録されており、
受光面を、散乱板の再生像が形成される位置に配置するようにしたものである。
【００３０】
(19) 本発明の第１９の態様は、コヒーレント光源を用いた照明方法において、
散乱板の像をホログラムとして記録用媒体上に記録することによりホログラム記録媒体を作成する準備段階と、
ホログラム記録媒体上にコヒーレントな光ビームを照射し、かつ、照射位置が時間的に変化するように光ビームをホログラム記録媒体上で走査する照明段階と、
を行い、
準備段階では、コヒーレントな照明光を散乱板に照射し、散乱板から得られる散乱光を物体光として用い、所定光路に沿って記録用媒体に照射され、照明光と同一波長のコヒーレントな光を参照光として用い、物体光と参照光とによって形成される干渉縞を記録用媒体に記録することによりホログラム記録媒体を作成し、
照明段階では、散乱板の像を再生することが可能な波長をもった光ビームが、参照光の光路に沿った光路を通ってホログラム記録媒体上の照射位置へ向かうように走査を行い、
ホログラム記録媒体から得られる散乱板の像の再生光を照明光とするようにしたものである。
【００３１】
(20) 本発明の第２０の態様は、上述した第１９の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明方法において、
準備段階で、所定の収束点の位置に焦点を有する凸レンズを用いて、ほぼ平行なコヒーレント光の光束を集光することにより、収束点に三次元的に収束する参照光もしくは収束点から三次元的に発散する参照光を生成し、生成した参照光を用いて干渉縞の記録を行うようにしたものである。
【００３２】
(21) 本発明の第２１の態様は、上述した第１９の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明方法において、
準備段階で、所定の集光軸に平行な中心軸を有するシリンドリカルレンズを用いて、ほぼ平行なコヒーレント光の光束を集光軸上に集光することにより、集光軸上の点に二次元的に収束する参照光もしくは集光軸上の点から二次元的に発散する参照光を生成し、生成した参照光を用いて干渉縞の記録を行うようにしたものである。
【００３３】
(22) 本発明の第２２の態様は、上述した第１９の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明方法において、
準備段階で、平行光束からなる参照光を用いて干渉縞の記録を行うようにしたものである。
【００３４】
(23) 本発明の第２３の態様は、上述した第１９〜第２２の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明方法において、
準備段階のプロセスを、仮想の散乱板を用いたシミュレーション演算によって実行し、ホログラム記録媒体に計算機合成ホログラムを記録するようにしたものである。
【００３５】
(24) 本発明の第２４の態様は、上述した第２３の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明方法において、
仮想の散乱板として、平面上に多数の点光源を格子状に配列したモデルを用いるようにしたものである。
【００３６】
(25) 本発明の第２５の態様は、コヒーレント光源を用いた照明装置において、
コヒーレントな光ビームを発生させるコヒーレント光源と、
多数の個別レンズの集合体からなるマイクロレンズアレイと、
光ビームをマイクロレンズアレイに照射し、かつ、光ビームのマイクロレンズアレイに対する照射位置が時間的に変化するように走査する光ビーム走査装置と、
を設け、
マイクロレンズアレイを構成する個別レンズは、それぞれが、光ビーム走査装置から照射された光を屈折させ、所定の受光面上に所定の照射領域を形成する機能を有し、かつ、いずれの個別レンズによって形成される照射領域も、受光面上においてほぼ同一の共通領域となるように構成されているようにしたものである。
【００３７】
(26) 本発明の第２６の態様は、上述した第２５の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
光ビーム走査装置が、光ビームを所定の走査基点で屈曲させてマイクロレンズアレイに照射し、かつ、光ビームの屈曲態様を時間的に変化させることにより、屈曲された光ビームのマイクロレンズアレイに対する照射位置が時間的に変化するようにし、
マイクロレンズアレイを構成する個別レンズは、それぞれが、走査基点から入射した光を屈折させ、受光面上に共通の照射領域を形成するようにしたものである。
【００３８】
(27) 本発明の第２７の態様は、コヒーレント光源を用いた照明装置において、
コヒーレントな光ビームを発生させるコヒーレント光源と、
光ビームの向きもしくは位置またはその双方を制御することにより、ビーム走査を行う光ビーム走査装置と、
入射した光ビームを拡散して射出する光拡散素子と、
を設け、
光ビーム走査装置は、コヒーレント光源が発生した光ビームを、光拡散素子に向けて射出し、かつ、光ビームの光拡散素子に対する入射位置が時間的に変化するように走査し、
光拡散素子は、入射した光ビームを拡散させて所定の受光面上に所定の照射領域を形成する機能を有し、かつ、光ビームの入射位置にかかわらず、形成される照射領域が、受光面上においてほぼ同一の共通領域となるように構成されているようにしたものである。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、コヒーレント光源を用いた照明装置において、スペックルの発生を効率的かつ十分に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る照明装置の構成要素であるホログラム記録媒体を作成するプロセスを示す光学系の配置図である。
【図２】図１に示すプロセスにおける参照光Ｌ２３の断面Ｓ１とホログラム感光媒体４０との位置関係を示す平面図である。
【図３】図１に示すプロセスにおける参照光Ｌ２３の別な断面Ｓ２とホログラム感光媒体４０との位置関係を示す平面図である。
【図４】図１に示す光学系における散乱板３０およびホログラム感光媒体４０の周囲の部分拡大図である。
【図５】図１に示すプロセスで作成されたホログラム記録媒体４５を用いて、散乱板の像３５を再生するプロセスを示す図である。
【図６】図１に示すプロセスで作成されたホログラム記録媒体４５に対して、１本の光ビームのみを照射して散乱板の像３５を再生するプロセスを示す図である。
【図７】図１に示すプロセスで作成されたホログラム記録媒体４５に対して、１本の光ビームのみを照射して散乱板の像３５を再生するプロセスを示す別な図である。
【図８】図６および図７に示す再生プロセスにおける光ビームの照射位置を示す平面図である。
【図９】本発明の基本的実施形態に係る照明装置１００の構成を示す側面図である。
【図１０】図９に示す照明装置１００を用いて、照明対象物７０を照明している状態を示す側面図である。
【図１１】図９に示す照明装置１００を天井に取り付け、テーブルの上面を照明している状態を示す側面図である。
【図１２】図９に示す照明装置１００におけるホログラム記録媒体４５上の光ビームの走査態様の第１の例を示す平面図である。
【図１３】図９に示す照明装置１００におけるホログラム記録媒体４５上の光ビームの走査態様の第２の例を示す平面図である。
【図１４】図９に示す照明装置１００におけるホログラム記録媒体４５上の光ビームの走査態様の第３の例を示す平面図である。
【図１５】図９に示す照明装置１００におけるホログラム記録媒体４５上の光ビームの走査態様の第４の例を示す平面図である。
【図１６】帯状のホログラム記録媒体８５を用いた場合の光ビームの走査態様を示す平面図である。
【図１７】図１６に示す帯状のホログラム記録媒体８５を作成するプロセスを示す光学系の配置図である。
【図１８】本発明に係る照明装置の構成要素であるホログラム記録媒体を、ＣＧＨの手法で作成する原理を示す側面図である。
【図１９】図１８に示されている仮想の散乱板３０′の正面図である。
【図２０】本発明によりスペックルの低減効果が得られた実験結果を示す表である。
【図２１】本発明に係る照明装置により白色照明を行う場合の光源の構成例を示す図である。
【図２２】本発明に係る照明装置を作成する際に用いた散乱板のバリエーションを示す平面図である。
【図２３】本発明に係る照明装置を画像表示装置として利用する場合に用いる透過フィルムを示す平面図である。
【図２４】収束参照光を用いて反射型のホログラム記録媒体を作成するプロセスを示す側面図である。
【図２５】図２４に示す方法で作成された反射型のホログラム記録媒体４５の再生プロセスを示す側面図である。
【図２６】収束参照光を用いて透過型のホログラム記録媒体を作成するプロセスを示す側面図である。
【図２７】図２６に示す方法で作成された透過型のホログラム記録媒体４５の再生プロセスを示す側面図である。
【図２８】発散参照光を用いてホログラム記録媒体を作成する場合の準備プロセスを示す側面図である。
【図２９】図２８の準備プロセスで作成された準備用ホログラム記録媒体９５の再生プロセスを示す側面図である。
【図３０】発散参照光を用いて反射型のホログラム記録媒体を作成するプロセスを示す側面図である。
【図３１】発散参照光を用いて透過型のホログラム記録媒体を作成するプロセスを示す側面図である。
【図３２】発散参照光を用いてホログラム記録媒体を作成する場合の別な準備プロセスを示す側面図である。
【図３３】図３２の準備プロセスで作成された準備用ホログラム記録媒体９５の再生プロセスを示す側面図である。
【図３４】本発明の変形例に係る照明装置の構成要素であるホログラム記録媒体を作成するプロセスを示す光学系の配置図である。
【図３５】本発明の変形例に係る照明装置１１０の基本構成を示す側面図である。
【図３６】本発明の別な変形例に係る照明装置１２０の基本構成を示す側面図である。
【図３７】図３６に示す照明装置１２０の動作原理を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。
【００４２】
＜＜＜ §１．本発明に用いるホログラム記録媒体 ＞＞＞
はじめに、本発明の一実施形態に係る照明装置の構成要素として用いるホログラム記録媒体の特徴を説明する。図１は、このホログラム記録媒体を作成するプロセスを示す光学系の配置図である。この光学系により、散乱板の像が記録されたホログラム記録媒体が作成される。
【００４３】
図の右上に示されているコヒーレント光源１０は、コヒーレントな光ビームＬ１０を生成する光源であり、実際には、断面が円形をした単色レーザ光を発生するレーザ光源が用いられている。このレーザ光源で生成されたコヒーレントな光ビームＬ１０は、ビームスプリッタ２０で２本のビームに分けられる。すなわち、光ビームＬ１０の一部は、そのままビームスプリッタ２０を透過して図の下方へと導かれ、残りの一部は、ビームスプリッタ２０で反射して光ビームＬ２０として図の左方へと導かれる。
【００４４】
ビームスプリッタ２０を透過した光ビームＬ１０は、散乱板の物体光Ｌobj を発生させる役割を果たす。すなわち、図の下方へと進んだ光ビームＬ１０は、反射鏡１１で反射して光ビームＬ１１となり、更に、ビームエキスパンダー１２によって径が広げられ、平行光束Ｌ１２を構成し、散乱板３０の右側の面の全領域に照射される。散乱板３０は、照射された光を散乱する性質をもった板であり、一般に光学的拡散板とも呼ばれている。ここに示す実施例の場合、内部に光を散乱するための微小粒子（光の散乱体）が練り込まれた透過型散乱板（たとえば、オパールガラス板）を用いている。したがって、図示のとおり、散乱板３０の右側の面に照射された平行光束Ｌ１２は、散乱板３０を透過して、左側の面から散乱光Ｌ３０として射出する。この散乱光Ｌ３０は、散乱板３０の物体光Ｌobj を構成する。
【００４５】
一方、ビームスプリッタ２０で反射した光ビームＬ２０は、参照光Ｌref を発生させる役割を果たす。すなわち、ビームスプリッタ２０から図の左方へと進んだ光ビームＬ２０は、反射鏡２１で反射して光ビームＬ２１となり、更に、ビームエキスパンダー２２によって径が広げられ、平行光束Ｌ２２を構成し、点Ｃを焦点とする凸レンズ２３で屈折された後にホログラム感光媒体４０に照射される。なお、平行光束Ｌ２２は、必ずしも厳密な平行光線の集合でなくても、ほぼ平行な光線の集合であれば、実用上は問題ない。ホログラム感光媒体４０は、ホログラム像を記録するために用いる感光性の媒体である。このホログラム感光媒体４０への照射光Ｌ２３は、参照光Ｌref を構成する。
【００４６】
結局、ホログラム感光媒体４０には、散乱板３０の物体光Ｌobj と、参照光Ｌref とが照射されることになる。ここで、物体光Ｌobj および参照光Ｌref は、いずれもコヒーレント光源１０（レーザ光源）で生成された同一波長λをもったコヒーレント光であるから、ホログラム感光媒体４０には、両者の干渉縞が記録されることになる。別言すれば、ホログラム感光媒体４０には、散乱板３０の像がホログラムとして記録される。
【００４７】
図２は、図１に示す参照光Ｌ２３（Ｌref ）の断面Ｓ１とホログラム感光媒体４０との位置関係を示す平面図である。ビームエキスパンダー２２によって径が広げられた平行光束Ｌ２２は円形断面を有しているため、凸レンズ２３で集光された参照光Ｌref は、レンズの焦点Ｃを頂点とする円錐状に収束する。ただ、図１に示す例では、ホログラム感光媒体４０が、この円錐の中心軸に対して斜めに配置されているため、参照光Ｌ２３（Ｌref ）をホログラム感光媒体４０の表面で切断した断面Ｓ１は、図２に示すように楕円になる。
【００４８】
このように、図２に示す例では、参照光Ｌref は、ホログラム感光媒体４０の全領域のうち、図にハッチングを示す領域内にのみ照射されるので、散乱板３０のホログラムは、このハッチングを施した領域内にのみ記録されることになる。もちろん、ビームエキスパンダー２２によって径がより大きな平行光束Ｌ２２を生成し、径がより大きな凸レンズ２３を用いれば、図３に示す例のように、参照光Ｌref の断面Ｓ２内に、ホログラム感光媒体４０がそっくり含まれるようにすることもできる。この場合、図にハッチングを施したように、ホログラム感光媒体４０の全面に散乱板３０のホログラムが記録される。本発明に用いるホログラム記録媒体を作成する上では、図２，図３のいずれの形態で記録を行ってもかまわない。
【００４９】
続いて、散乱板３０の像が、ホログラム感光媒体４０上に記録される光学的なプロセスを、より詳しく見てみよう。図４は、図１に示す光学系における散乱板３０およびホログラム感光媒体４０の周囲の部分拡大図である。上述したように、参照光Ｌref は、円形断面を有する平行光束Ｌ２２を、焦点Ｃをもつ凸レンズ２３で集光したものであり、焦点Ｃを頂点とする円錐状に収束する。そこで、以下、この焦点Ｃを収束点と呼ぶことにする。ホログラム感光媒体４０に照射される参照光Ｌ２３（Ｌref ）は、図示のとおり、この収束点Ｃに収束する光ということになる。
【００５０】
一方、散乱板３０から発せられる光（物体光Ｌobj ）は散乱光であるから、様々な方向に向かうことになる。たとえば、図示のように、散乱板３０の左側面の上端に物体点Ｑ１を考えると、この物体点Ｑ１からは、四方八方に散乱光が射出される。同様に、任意の物体点Ｑ２やＱ３からも、四方八方に散乱光が射出される。したがって、ホログラム感光媒体４０内の任意の点Ｐ１に着目すると、物体点Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３からの物体光Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３と収束点Ｃへ向かう参照光Ｌref との干渉縞の情報が記録されることになる。もちろん、実際には、散乱板３０上の物体点は、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３だけではないので、散乱板３０上のすべての物体点からの情報が、同様に、参照光Ｌref との干渉縞の情報として記録される。別言すれば、図示の点Ｐ１には、散乱板３０の全情報が記録されることになる。また、全く同様に、図示の点Ｐ２にも、散乱板３０の全情報が記録される。このように、ホログラム感光媒体４０内のいずれの部分にも、散乱板３０の全情報が記録されることになる。これがホログラムの本質である。
【００５１】
さて、このような方法で、散乱板３０の情報が記録されたホログラム感光媒体４０を、以下、ホログラム記録媒体４５と呼ぶことにする。このホログラム記録媒体４５を再生して、散乱板３０のホログラム再生像を得るためには、記録時に用いた光と同一波長のコヒーレント光を、記録時の参照光Ｌref に応じた方向から、再生用照明光として照射すればよい。
【００５２】
図５は、図４に示すプロセスで作成されたホログラム記録媒体４５を用いて、散乱板の像３５を再生するプロセスを示す図である。図示のとおり、ホログラム記録媒体４５に対して、下方から再生用照明光Ｌrep が照射されている。この再生用照明光Ｌrep は、収束点Ｃに位置する点光源から球面波として発散するコヒーレント光であり、その一部分は、図示のように円錐状に広がりながらホログラム記録媒体４５を照射する光になる。また、この再生用照明光Ｌrep の波長は、ホログラム記録媒体４５の記録時の波長（すなわち、図１に示すコヒーレント光源１０が発生するコヒーレント光の波長）に等しい。
【００５３】
ここで、図５に示すホログラム記録媒体４５と収束点Ｃとの位置関係は、図４に示すホログラム感光媒体４０と収束点Ｃとの位置関係と全く同じである。したがって、図５に示す再生用照明光Ｌrep は、図４に示す参照光Ｌref の光路を逆進する光に対応する。このような条件を満たす再生用照明光Ｌrep をホログラム記録媒体４５に照射すると、その回折光Ｌ４５（Ｌdif ）によって、散乱板３０のホログラム再生像３５（図では、破線で示す）が得られる。図５に示すホログラム記録媒体４５と再生像３５との位置関係は、図４に示すホログラム感光媒体４０と散乱板３０との位置関係と全く同じである。
【００５４】
このように、任意の物体の像をホログラムとして記録し、これを再生する技術は、古くから実用化されている公知の技術である。ただ、一般的な用途に利用するホログラム記録媒体を作成する場合、参照光Ｌref として平行光束が用いられる。平行光束からなる参照光Ｌref を用いて記録したホログラムは、再生時にも、平行光束からなる再生用照明光Ｌrepを利用すればよいので、利便性に優れている。
【００５５】
これに対して、図４に示すように、収束点Ｃに収束する光を参照光Ｌref として利用すると、再生時には、図５に示すように、収束点Ｃから発散する光を再生用照明光Ｌrep として用いる必要がある。実際、図５に示すような再生用照明光Ｌrep を得るためには、特定の位置にレンズなどの光学系を配置する必要がある。また、再生時のホログラム記録媒体４５と収束点Ｃとの位置関係が、記録時のホログラム感光媒体４０と収束点Ｃとの位置関係に一致していないと、正確な再生像３５が得られなくなるので、再生時の照明条件が限定されてしまう（平行光束を用いて再生する場合であれば、照明条件は照射角度だけが満足されていればよい）。
【００５６】
このような理由から、収束点Ｃに収束する参照光Ｌrefを用いて作成したホログラム記録媒体は、一般的な用途には不向きである。それにもかかわらず、ここに示す実施形態において、収束点Ｃに収束する光を参照光Ｌref として用いる理由は、再生時に行う光ビーム走査を容易にするためである。すなわち、図５では、説明の便宜上、収束点Ｃから発散する再生用照明光Ｌrep を用いて散乱板３０の再生像３５を生成する方法を示したが、本発明では、実際には、図示のように円錐状に広がる再生用照明光Ｌrep を用いた再生は行わない。その代わりに、光ビームを走査するという方法を採る。以下、この方法を詳しく説明する。
【００５７】
図６は、図４に示すプロセスで作成されたホログラム記録媒体４５に対して、１本の光ビームのみを照射して散乱板３０の像３５を再生するプロセスを示す図である。すなわち、この例では、収束点Ｃから媒体内の１点Ｐ１に向かう１本の光ビームＬ６１のみが再生用照明光Ｌrep として与えられる。もちろん、光ビームＬ６１は、記録時の光と同じ波長をもったコヒーレント光である。既に図４を参照して説明したとおり、ホログラム記録媒体４５内の任意の点Ｐ１には、散乱板３０全体の情報が記録されている。したがって、図６の点Ｐ１の位置に対して、記録時に用いた参照光Ｌref に対応した条件で再生用照明光Ｌrep を照射すれば、この点Ｐ１の近傍に記録されている干渉縞のみを用いて、散乱板３０の再生像３５を生成することが可能である。図６には、点Ｐ１からの回折光Ｌ４５（Ｌdif ）によって、再生像３５が再生された状態が示されている。
【００５８】
一方、図７は、収束点Ｃから媒体内の別な点Ｐ２に向かう１本の光ビームＬ６２のみを再生用照明光Ｌrep として与えた例である。この場合も、点Ｐ２には、散乱板３０全体の情報が記録されているので、点Ｐ２の位置に対して、記録時に用いた参照光Ｌref に対応した条件で再生用照明光Ｌrep を照射すれば、この点Ｐ２の近傍に記録されている干渉縞のみを用いて、散乱板３０の再生像３５を生成することが可能である。図７には、点Ｐ２からの回折光Ｌ４５（Ｌdif ）によって、再生像３５が再生された状態が示されている。図６に示す再生像３５も、図７に示す再生像３５も、同じ散乱板３０を原画像とするものであるから、理論的には、同じ位置に生成される同じ再生像ということになる。
【００５９】
図８は、図６および図７に示す再生プロセスにおける光ビームの照射位置を示す平面図である。図８の点Ｐ１は、図６の点Ｐ１に対応し、図８の点Ｐ２は、図７の点Ｐ２に対応する。Ａ１，Ａ２は、それぞれ再生用照明光Ｌrep の断面を示している。断面Ａ１，Ａ２の形状および大きさは、光ビームＬ６１，Ｌ６２の断面の形状および大きさに依存する。また、ホログラム記録媒体４５上の照射位置にも依存する。ここでは、便宜上、円形の断面Ａ１，Ａ２を示しているが、実際には、円形断面をもつ光ビームＬ６１，Ｌ６２を用いた場合、断面形状は照射位置に応じて扁平した楕円になる。
【００６０】
このように、図８に示す点Ｐ１近傍と、点Ｐ２近傍では、それぞれ記録されている干渉縞の内容は全く異なるものであるが、いずれの点に再生用照明光Ｌrep となる光ビームを照射した場合でも、同じ位置に同じ再生像３５が得られることになる。これは、再生用照明光Ｌrep が収束点Ｃから各点Ｐ１，Ｐ２に向かう光ビームであるため、いずれの点についても、図４に示す記録時の参照光Ｌref の向きに応じた向きの再生用照明光Ｌrep が与えられるためである。
【００６１】
図８には、２つの点Ｐ１，Ｐ２のみを例示したが、もちろん、ホログラム記録媒体４５上の任意の点についても同様のことが言える。したがって、ホログラム記録媒体４５上の任意の点に光ビームを照射した場合、当該光ビームが収束点Ｃからの光である限り、同一位置に同一の再生像３５が得られることになる。もっとも、図２に示すように、ホログラム感光媒体４０の一部分の領域（図にハッチングを施して示す領域）にのみホログラムを記録した場合、再生像３５が得られるのは、当該領域内の点に光ビームを照射した場合に限られる。
【００６２】
結局、ここで述べたホログラム記録媒体４５は、特定の収束点Ｃに収束する参照光Ｌref を用いて散乱板３０の像がホログラムとして記録されている媒体であり、この収束点Ｃを通る光ビームを再生用照明光Ｌrep として任意の位置に照射すると、散乱板３０の再生像３５が生成される、という特徴を有している。したがって、再生用照明光Ｌrep として、収束点Ｃを通る光ビームを、ホログラム記録媒体４５上で走査すると、個々の照射箇所から得られる回折光Ｌdif によって、同一の再生像３５が同一位置に再生されることになる。
【００６３】
＜＜＜ §２．本発明の基本的実施形態に係る照明装置 ＞＞＞
続いて、本発明の基本的実施形態に係る照明装置１００の構成を、図９の側面図を参照しながら説明する。図示のとおり、この照明装置１００は、ホログラム記録媒体４５、コヒーレント光源５０、光ビーム走査装置６０によって構成されている。
【００６４】
ここで、ホログラム記録媒体４５は、§１で述べた特徴を有する媒体であり、散乱板３０の像３５が記録されている。また、コヒーレント光源５０は、ホログラム記録媒体４５を作成する際に用いた光（物体光Ｌobj および参照光Ｌref ）の波長と同一波長をもつコヒーレントな光ビームＬ５０を発生させる光源である。
【００６５】
一方、光ビーム走査装置６０は、コヒーレント光源５０が発生した光ビームＬ５０を、所定の走査基点Ｂで屈曲させてホログラム記録媒体４５に照射し、かつ、光ビームＬ５０の屈曲態様を時間的に変化させることにより、屈曲された光ビームＬ６０のホログラム記録媒体４５に対する照射位置が時間的に変化するように走査する装置である。このような装置は、一般に、走査型ミラーデバイスとして公知の装置である。図には、説明の便宜上、時刻ｔ１における屈曲態様を一点鎖線で示し、時刻ｔ２における屈曲態様を二点鎖線で示している。すなわち、時刻ｔ１では、光ビームＬ５０は走査基点Ｂで屈曲し、光ビームＬ６０（ｔ１）としてホログラム記録媒体４５の点Ｐ（ｔ１）に照射されるが、時刻ｔ２では、光ビームＬ５０は、走査基点Ｂで屈曲し光ビームＬ６０（ｔ２）としてホログラム記録媒体４５の点Ｐ（ｔ２）に照射される。
【００６６】
図には、便宜上、時刻ｔ１，ｔ２の２つの時点における屈曲態様しか示されていないが、実際には、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、光ビームの屈曲方向は滑らかに変化し、光ビームＬ６０のホログラム記録媒体４５に対する照射位置は、図の点Ｐ（ｔ１）〜Ｐ（ｔ２）へと徐々に移動してゆくことになる。すなわち、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、光ビームＬ６０の照射位置は、ホログラム記録媒体４５上において点Ｐ（ｔ１）〜Ｐ（ｔ２）へと走査されることになる。
【００６７】
ここで、走査基点Ｂの位置を、図４に示す収束点Ｃの位置に一致させておけば（別言すれば、図９におけるホログラム記録媒体４５と走査基点Ｂとの位置関係が、図４におけるホログラム感光媒体４０と収束点Ｃとの位置関係に等しくなるようにしておけば）、ホログラム記録媒体４５の各照射位置において、光ビームＬ６０は、図４に示す参照光Ｌref に応じた向き（図４に示す参照光Ｌref の光路を逆進する向き）に照射されることになる。したがって、光ビームＬ６０は、ホログラム記録媒体４５の各照射位置において、そこに記録されているホログラムを再生するための正しい再生用照明光Ｌrep として機能する。
【００６８】
たとえば、時刻ｔ１では、点Ｐ（ｔ１）からの回折光Ｌ４５（ｔ１）によって、散乱板３０の再生像３５が生成され、時刻ｔ２では、点Ｐ（ｔ２）からの回折光Ｌ４５（ｔ２）によって、散乱板３０の再生像３５が生成される。もちろん、時刻ｔ１〜ｔ２の期間においても、光ビームＬ６０が照射された個々の位置からの回折光によって、同様に散乱板３０の再生像３５が生成される。すなわち、光ビームＬ６０が、走査基点Ｂからホログラム記録媒体４５へ向かう光である限り、ホログラム記録媒体４５上のどの位置に光ビームＬ６０が照射されたとしても、照射位置からの回折光によって、同一の再生像３５が同一位置に生成されることになる。
【００６９】
このような現象が起こるのは、図４に示すとおり、ホログラム記録媒体４５には、特定の収束点Ｃに収束する参照光Ｌ２３を用いて散乱板３０の像がホログラムとして記録されており、光ビーム走査装置６０が、この収束点Ｃを走査基点Ｂとして光ビームＬ６０の走査を行うためである。もちろん、光ビーム走査装置６０による走査を停止して、光ビームＬ６０の照射位置をホログラム記録媒体４５上の１点に固定したとしても、同じ再生像３５が同一位置に生成され続けることに変わりはない。それにもかかわらず、光ビームＬ６０を走査するのは、スペックルノイズを抑制するために他ならない。
【００７０】
図１０は、図９に示す照明装置１００を用いて、照明対象物７０を照明している状態を示す側面図である。照明装置１００は、ホログラム記録媒体４５から得られる散乱板の像３５の再生光を照明光として用いる装置である。ここでは、照明対象物７０の左側面を照明装置１００によって照明するために、図示のように、散乱板の再生像３５の左側面に照明対象物７０の左側面が一致するような位置に、照明対象物７０を配置した場合を考えてみる。この場合、照明対象物７０の左側面が受光面Ｒとなり、ホログラム記録媒体４５からの回折光は、この受光面Ｒに照射されることになる。
【００７１】
そこで、この受光面Ｒ上に任意の着目点Ｑを設定し、この着目点Ｑに到達する回折光がどのようなものかを考えてみる。まず、時刻ｔ１では、コヒーレント光源５０から出た光ビームＬ５０は、図に一点鎖線で示すように走査基点Ｂで屈曲し、光ビームＬ６０（ｔ１）として点Ｐ（ｔ１）に照射される。そして、点Ｐ（ｔ１）からの回折光Ｌ４５（ｔ１）が着目点Ｑに到達する。一方、時刻ｔ２では、コヒーレント光源５０から出た光ビームＬ５０は、図に二点鎖線で示すように走査基点Ｂで屈曲し、光ビームＬ６０（ｔ２）として点Ｐ（ｔ２）に照射される。そして、点Ｐ（ｔ２）からの回折光Ｌ４５（ｔ２）が着目点Ｑに到達する。
【００７２】
結局、このような回折光によって、着目点Ｑの位置には、常に、散乱板３０の着目点Ｑの位置に対応する再生像が生成されることになるが、着目点Ｑに対する回折光の入射角は、時刻ｔ１と時刻ｔ２とで異なる。別言すれば、光ビームＬ６０を走査した場合、受光面Ｒ上に形成される再生像３５に変わりはないものの、受光面Ｒ上の個々の点に到達する回折光の入射角度は時間とともに変化することになる。このような入射角度の時間変化は、スペックルを低減させる上で大きな貢献を果たす。
【００７３】
前述したとおり、コヒーレント光を用いるとスペックルが発生する理由は、受光面Ｒの各部で反射したコヒーレント光が、その極めて高い可干渉性ゆえに、互いに干渉し合うためである。ところが、本発明では、光ビームＬ６０の走査により、受光面Ｒの各部への回折光の入射角度が時間的に変動するため、干渉の態様も時間的に変動し、多重度をもつことになる。このため、スペックルの発生要因は、時間的に分散し、生理的に悪影響を与える斑点状の模様が定常的に観察される事態を緩和することができる。これが本発明の基本原理である。
【００７４】
図１１は、図９に示す照明装置１００を室内照明に利用した一例を示す側面図である。図示のとおり、室内の床面２００には、テーブル７５および椅子７６，７７が配置されており、テーブル７５の上面（この例では、テーブルクロスの表面）が照明対象物となり、受光面Ｒを形成している。照明装置１００は、図示のとおり、天井２１０に取り付けられている。図では便宜上、照明装置１００が、テーブル７５とほぼ同じ大きさに描かれているが、実際には、コヒーレント光源５０として半導体レーザを用い、光ビーム走査装置６０として、走査型ミラーデバイスを用いれば、一般的な室内照明用の照明装置と同程度に小型化することが可能である。
【００７５】
コヒーレント光源５０として、たとえば、緑色のレーザ光源を用いれば、テーブル７５の上面（受光面Ｒ）は緑色の照明スポットで照らし出されることになる。このようなコヒーレント光を用いた照明は、従来の一般的な室内照明とは一線を画すものであり、観察者に対して、極めて斬新な照明効果を奏する。すなわち、レーザ光のもつ単色性により、受光面Ｒは極めて鮮やかな緑色で照らされることになる。また、レーザ光のもつ指向性により、鮮明な輪郭をもつ照明スポットを形成することができる。実際、受光面Ｒに形成される照明スポットの輪郭は、再生像３５の輪郭になるので、受光面Ｒが再生像３５の再生位置に配置されていれば、散乱板３０の鮮明な再生像が受光面Ｒに形成される。更に、レーザ光源は、一般に高い光変換効率を有しているため、低消費電力で輝度の高い照明が可能になる。
【００７６】
このように、本発明によれば、極めて色純度の高い単色の面照明が可能になる。しかも、本発明に係る照明装置では、上述したとおり、受光面Ｒの各部に照射される光の入射角度が時間的に多重化されるため、スペックルの発生が抑制される。したがって、レーザポインタによる照明で見られるようなギラギラした斑点状のノイズが低減し、人間に生理的不快感を与えることはない。かくして、室内照明に十分利用可能な照明装置を実現することができる。
【００７７】
なお、図１１には、照明対象物（テーブル７５の上面）を、散乱板３０の再生像３５が生成される位置に配置した例を示したが、照明装置として利用する場合、照明対象物の位置は特に限定されるものではない。すなわち、図１１に示す例の場合、テーブル７５の上面（受光面Ｒ）には、散乱板３０の再生像３５が生成されるので、受光面Ｒは、再生像３５を表示するスクリーンとしての機能を果たすことになり、上述したように、受光面Ｒには、鮮明な輪郭をもつ照明スポットが形成される。しかしながら、単なる照明装置として利用するのであれば、必ずしも鮮明な輪郭をもつ照明スポットを形成する必要はない。
【００７８】
たとえば、図１１に示す配置において、テーブル７５を撤去すると、ホログラム記録媒体４５からの回折光は、床面２００に照射されることになる。この場合でも、再生像３５の生成位置に変わりはないので、人間の目には、再生像３５は見えないことになる（再生像３５の位置には、光を散乱する物体がないため、人間の目に再生像３５は結像しない）。それでも、床面２００まで届いた回折光が、床面２００で散乱し、人間の目まで到達するので、照明装置１００は、床面２００に対する照明機能を果たすことができる。
【００７９】
もちろん、意図的に受光面Ｒの位置を再生像３５の生成位置から外すような照明方法を採ることも可能である。たとえば、図１１に示すテーブル７５よりも若干低いテーブルを配置すれば、テーブル上面には、若干ピンボケした再生像３５が形成されることになる。しかしながら、テーブル上面を照明するという目的であれば、ピンボケした再生像３５を形成した方が、柔らかい照明効果が得られるので、むしろ好ましい場合もある。このように、本発明に係る照明装置を利用する場合、照明対象物の位置は、好みに応じて適宜決定すべき事項であり、特に限定されるものではない。
【００８０】
＜＜＜ §３．照明装置各部の詳細な説明 ＞＞＞
図９に示す照明装置１００は、§２で述べたとおり、ホログラム記録媒体４５、コヒーレント光源５０、光ビーム走査装置６０によって構成されている。ここでは、これら各構成要素について、より詳細な説明を行う。
【００８１】
＜３−１＞ コヒーレント光源
まず、コヒーレント光源５０としては、ホログラム記録媒体４５を作成する際に用いた光（物体光Ｌobj および参照光Ｌref ）の波長と同一波長をもつコヒーレントな光ビームＬ５０を発生させる光源を用いればよい。もっとも、コヒーレント光源５０が発生させる光ビームＬ５０の波長は、ホログラム記録媒体４５を作成する際に用いた光の波長と完全に同一である必要はなく、近似する波長であれば、ホログラムの再生像を得ることができる。要するに、本発明に用いるコヒーレント光源５０は、散乱板の像３５を再生することが可能な波長をもったコヒーレントな光ビームＬ５０を発生させる光源であればよい。
【００８２】
実際には、図５に示すコヒーレント光源１０と同一の光源を、そのままコヒーレント光源５０として利用することができる。ここに示す実施形態の場合、波長λ＝５３２ｎｍ（緑色）のレーザ光を射出することが可能なＤＰＳＳ（Diode Pumped Solid State）レーザ装置をコヒーレント光源５０として用いた。ＤＰＳＳレーザは、小型でありながら比較的高出力の所望の波長のレーザ光を得ることができるため、本発明に係る照明装置への利用に適したコヒーレント光源である。
【００８３】
このＤＰＳＳレーザ装置は、一般的な半導体レーザに比べてコヒーレント長が長いため、スペックルが発生しやすく、従来は、照明の用途には不適当と考えられていた。すなわち、従来は、スペックルを低減させるためには、レーザ光の発振波長に幅をもたせ、できるだけコヒーレント長を短くする努力が払われてきた。これに対して、本発明では、コヒーレント長が長い光源を用いたとしても、前述した原理により、スペックルの発生を効果的に抑制することができるので、光源としてＤＰＳＳレーザ装置を用いたとしても、実用上、スペックルの発生は問題にならなくなる。このような点において、本発明を利用すれば、光源の選択範囲をより広げる効果が得られる。
【００８４】
＜３−２＞ 光ビーム走査装置
光ビーム走査装置６０は、ホログラム記録媒体４５上で、光ビームを走査する機能をもった装置である。ここでは、この光ビーム走査装置６０によるビーム走査の具体的な方法を述べておく。図１２は、図９に示す照明装置１００におけるホログラム記録媒体４５上の光ビームの走査態様の第１の例を示す平面図である。この例では、ホログラム記録媒体４５として、横幅Ｄａ＝１２ｍｍ、縦幅Ｄｂ＝１０ｍｍの媒体を用い、この媒体上を走査する光ビームＬ６０として、直径１ｍｍの円形断面をもったレーザビームを用いている。図示のとおり、ＣＲＴにおける電子線の走査と同様に、光ビームＬ６０の照射位置を、第１行目の開始領域Ａ１Ｓから終了領域Ａ１Ｅまで水平方向に走査し、続いて、第２行目の開始領域Ａ２Ｓから終了領域Ａ２Ｅまで水平方向に走査し、... 、最後に、第ｎ行目の開始領域ＡｎＳから終了領域ＡｎＥまで水平方向に走査し、再び、第１行目の開始領域Ａ１Ｓへ戻って、同様の作業を繰り返す方法が採られている。
【００８５】
この図１２に示す走査方法では、ホログラム記録媒体４５の全面が光ビームによる走査を受けることになるが、本発明では、必ずしもホログラム記録媒体４５の全面を漏れなく走査する必要はない。たとえば、図１３は、図１２に示す走査方法における奇数行目の走査のみを行い、偶数行目の走査を省略した例である。このように、１行おきに走査を行うと、ホログラム記録媒体４５の一部の領域に記録されているホログラム情報は、像の再生に全く寄与しないことになるが、それでも特に問題が生じることはない。図１４は、更に極端な走査方法を示す例であり、縦幅Ｄｂの中央位置において、開始領域Ａ１Ｓから終了領域Ａ１Ｅまで水平方向に１行だけ走査する作業を繰り返し行うものである。
【００８６】
もちろん、走査方向の設定も自由であり、１行目の走査を左から右へ行った後、２行目の走査を右から左へ行うようにしてもよい。また、走査方向は必ずしも直線に限定されるものではなく、ホログラム記録媒体４５上で円を描くような走査を行うことも可能である。
【００８７】
なお、図２に示す例のように、ホログラム感光媒体４０の一部の領域（ハッチングを施した領域）にのみ参照光Ｌref を照射して記録を行った場合は、他の領域（外側の白い領域）にはホログラムが記録されていない。このような場合、外側の白い領域まで走査を行うと再生像３５が得られないため、照明が一時的に暗くなってしまう。したがって、実用上は、ホログラムが記録されている領域内のみを走査するようにするのが好ましい。
【００８８】
既に述べたとおり、ホログラム記録媒体４５上における光ビームの走査は、光ビーム走査装置６０によって行われる。この光ビーム走査装置６０は、コヒーレント光源５０からの光ビームＬ５０を、走査基点Ｂ（ホログラム記録時の収束点Ｃ）で屈曲させてホログラム記録媒体４５に照射する機能を有する。しかも、その屈曲態様（屈曲の方向と屈曲角度の大きさ）を時間的に変化させることにより、屈曲された光ビームＬ６０のホログラム記録媒体４５に対する照射位置が時間的に変化するように走査する。このような機能をもった装置は、走査型ミラーデバイスとして種々の光学系で利用されている。
【００８９】
たとえば、図９に示す例では、光ビーム走査装置６０として、便宜上、単なる反射鏡の図が描かれているが、実際には、この反射鏡を２軸方向に回動させる駆動機構が備わっている。すなわち、図示の反射鏡の反射面の中心位置に走査基点Ｂを設定し、この走査基点Ｂを通り、反射面上で互いに直交するＶ軸およびＷ軸を定義した場合に、この反射鏡をＶ軸（図の紙面に垂直な軸）まわりに回動させる機構と、Ｗ軸（図に破線で示す軸）まわりに回動させる機構とが備わっている。
【００９０】
このように、Ｖ軸およびＷ軸まわりに独立して回動可能な反射鏡を用いれば、反射した光ビームＬ６０を、ホログラム記録媒体４５上で水平方向および垂直方向に走査することが可能である。たとえば、上述の機構において、反射光をＶ軸まわりに回動すれば、図１２に示すホログラム記録媒体４５上で光ビームＬ６０の照射位置を水平方向に走査することができ、Ｗ軸まわりに回動すれば、垂直方向に走査することができる。
【００９１】
要するに、光ビーム走査装置６０が、走査基点Ｂを含む平面上で揺動運動を行うように光ビームＬ６０を屈曲させる機能を有していれば、ホログラム記録媒体４５上で光ビームＬ６０の照射位置を一次元方向に走査することができる。図１４に示す例のように、光ビームを水平方向にのみ走査を行う運用をとるのであれば、光ビーム走査装置６０は、ホログラム記録媒体４５上での光ビームの照射位置を一次元方向に走査する機能を有していれば足りる。
【００９２】
これに対して、ホログラム記録媒体４５上で光ビームＬ６０の照射位置を二次元方向に走査する運用をとるのであれば、光ビーム走査装置６０に、走査基点Ｂを含む第１の平面上で揺動運動を行うように光ビームＬ６０を屈曲させる機能と（図９において、Ｖ軸まわりに反射鏡を回動させれば、光ビームＬ６０は、紙面に含まれる平面上で揺動運動を行う）、走査基点Ｂを含み第１の平面と直交する第２の平面上で揺動運動を行うように光ビームＬ６０を屈曲させる機能と（図９において、Ｗ軸まわりに反射鏡を回動させれば、光ビームＬ６０は、紙面に垂直な平面上で揺動運動を行う）、をもたせておけばよい。
【００９３】
光ビームの照射位置を一次元方向に走査するための走査型ミラーデバイスとしては、ポリゴンミラーが広く利用されている。また、二次元方向に走査するための走査型ミラーデバイスとしては、ポリゴンミラーを２組組み合わせたものを用いることもできるし、ジンバルミラー、ガルバノミラー、ＭＥＭＳミラーなどのデバイスが知られている。更に、通常のミラーデバイス以外でも、全反射プリズム、屈折プリズム、電気光学結晶（ＫＴＮ結晶など）等も、光ビーム走査装置６０として利用可能である。
【００９４】
なお、光ビームＬ６０の径が、ホログラム記録媒体４５の寸法に近くなると、スペックルを抑制する効果が損なわれることがあるので留意する必要がある。図１２〜図１４に示す例の場合、上述したとおり、ホログラム記録媒体４５の横幅はＤａ＝１２ｍｍ、縦幅はＤｂ＝１０ｍｍであり、光ビームＬ６０は直径１ｍｍの円形断面をもったレーザビームである。このような寸法条件であれば、スペックルを抑制する効果が十分に得られる。これは、ホログラム記録媒体４５上のいずれの領域も、光ビームＬ６０の照射を一時的に受けるだけであり、同一領域から継続して回折光が出ることはないためである。
【００９５】
ところが、たとえば、図１５に示す例のように、ホログラム記録媒体４５の寸法に近い径をもった光ビームを照射した場合、継続して回折光を出し続ける領域（図のハッチング部分）が形成されることになる。すなわち、光ビームＬ６０の照射位置を、第１行目の開始領域Ａ１Ｓから終了領域Ａ１Ｅまで水平方向に走査したとしても、図にハッチングを施した領域ａ１は、常に光ビームの照射を受けることになる。同様に、第ｎ行目の開始領域ＡｎＳから終了領域ＡｎＥまで水平方向に走査したとしても、領域ａ２は、常に光ビームの照射を受けることになる。また、垂直方向の走査を考えると、各行の開始領域に関しては領域ａ３が、各行の終了領域に関しては領域ａ４が、それぞれ重複した領域となるので、走査する行を変えても、常に光ビームの照射を受けることになる。
【００９６】
結局、これらハッチングを施した領域については、光ビーム走査の恩恵を受けることができず、継続して回折光が出ることになる。その結果、そのような領域から発せられた回折光は、照明対象物の受光面Ｒ上に同一角度で入射し続けることになり、スペックル発生の要因となる。したがって、光ビームＬ６０の径は、ホログラム記録媒体４５の寸法に近いほど大きくすべきではない。
【００９７】
このような弊害は、走査ピッチを光ビームＬ６０の径より小さく設定した場合にも生じる。たとえば、図１２は、縦方向の走査ピッチを光ビームＬ６０の径に等しく設定した例であり、図１３は、縦方向の走査ピッチを光ビームＬ６０の径の２倍に設定した例である。このように、縦方向（副走査方向）の走査ピッチを光ビームの径以上に設定しておけば、第ｉ行目の走査領域と第（ｉ＋１）行目の走査領域とが重複することはないが、走査ピッチが光ビームの径未満になると、重複領域が発生し、上述したようにスペックル発生の要因になる可能性がある。
【００９８】
また、遅い走査速度も、スペックル発生の要因になる。たとえば、１行の走査に１時間を要するような遅い速度で走査したとしても、人間の視覚的な時間分解能の観点からは、走査を行っていないのと同じであり、スペックルが認識されることになる。光ビームを走査することによりスペックルが低減するのは、前述したとおり、受光面Ｒの各部に照射される光の入射角度が時間的に多重化されるためである。したがって、ビーム走査によるスペックル低減の効果を十分に得るためには、スペックルを生じさせる原因となる同一の干渉条件が維持される時間が、人間の視覚的な時間分解能よりも短くなるようにすればよい。
【００９９】
一般に、人間の視覚的な時間分解能の限界は、１／２０〜１／３０秒程度とされており、１秒間に２０〜３０フレーム以上の静止画像を提示すれば、人間には滑らかな動画として認識される。このような点を考慮すれば、光ビームの直径をｄとした場合、１／２０〜１／３０秒でｄ以上の距離を進む走査速度（秒速２０ｄ〜３０ｄの速度）で走査を行えば、十分なスペックル抑制効果が得られることになる。
【０１００】
＜３−３＞ ホログラム記録媒体
ホログラム記録媒体４５については、既に§１において、詳細な製造プロセスを述べたとおりである。すなわち、本発明に用いるホログラム記録媒体４５は、特定の収束点Ｃに収束する参照光を用いて散乱板３０の像がホログラムとして記録されている、という特徴を有している媒体であればよい。そこで、ここでは、本発明に利用するのに適した具体的なホログラム記録媒体の形態を述べておく。
【０１０１】
ホログラムには、いくつかの物理的な形態がある。本願発明者は、本発明に利用するには、体積型ホログラムが最も好ましいと考えている。特に、フォトポリマーを用いた体積型ホログラムを用いるのが最適である。
【０１０２】
一般に、キャッシュカードや金券などに偽造防止用シールとして利用されているホログラムは、表面レリーフ（エンボス）型ホログラムと呼ばれており、表面の凹凸構造によってホログラム干渉縞の記録が行われる。もちろん、本発明を実施する上では、散乱板３０の像を、表面レリーフ型ホログラムとして記録しているホログラム記録媒体４５（一般に、ホログラフィック・ディフーザーと呼ばれている）を利用することも可能である。しかしながら、この表面レリーフ型ホログラムの場合、表面の凹凸構造による散乱が、新たなスペックル生成要因となる可能性があるため、スペックルを低減させる、という観点からは好ましくない。また、表面レリーフ型ホログラムでは、多次回折光が発生するため、回折効率が低くなり、更に、回折性能（回折角をどこまで大きくできるかという性能）にも限界がある。
【０１０３】
これに対して、体積型ホログラムでは、媒体内部の屈折率分布としてホログラム干渉縞の記録が行われるため、表面の凹凸構造による散乱による影響を受けることはない。また、一般に、回折効率や回折性能も表面レリーフ型ホログラムより優れている。したがって、本発明を実施する際には、散乱板３０の像を、体積型ホログラムとして記録している媒体をホログラム記録媒体４５として利用するのが最適である。
【０１０４】
ただ、体積型ホログラムでも、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプのものは、銀塩粒子による散乱が新たなスペックル生成要因となる可能性があるため、避けた方が好ましい。このような理由から、本願発明者は、本発明に利用するホログラム記録媒体４５としては、フォトポリマーを用いた体積型ホログラムが最適であると考えている。このようなフォトポリマーを用いた体積型ホログラムの具体的な化学組成は、たとえば、特許第２８４９０２１号公報に例示されている。
【０１０５】
もっとも、量産性という点では、体積型ホログラムよりも表面レリーフ型ホログラムの方が優れている。表面レリーフ型ホログラムは、表面に凹凸構造をもった原版を作成し、この原版を用いたプレス加工により、媒体の量産を行うことができる。したがって、製造コストを低減させる必要がある場合には、表面レリーフ型ホログラムを利用すればよい。
【０１０６】
また、ホログラムの物理的な形態としては、平面上に濃淡パターンとして干渉縞を記録した振幅変調型ホログラムも広く普及している。しかしながら、この振幅変調型ホログラムは、回折効率が低く、濃いパターン部分で光の吸収が行われてしまうため、本発明に利用した場合、十分な照明効率を確保することができない。ただ、その製造工程では、平面上に濃淡パターンを印刷する簡便な方法を採ることができるため、製造コストの点ではメリットが得られる。したがって、用途によっては、振幅変調型ホログラムを本発明に採用することも可能である。
【０１０７】
なお、図１に示す記録方法では、いわゆるフレネルタイプのホログラム記録媒体が作成されることになるが、散乱板３０をレンズを通して記録することにより得られるフーリエ変換タイプのホログラム記録媒体を作成してもかまわない。この場合、必要に応じて、回折光Ｌ４５の光路上にレンズを設けて集光するようにし、照明効率を向上させるようにしてもよいが、レンズなしでも照明装置としての機能を十分に果たすことができる。
【０１０８】
＜＜＜ §４．本発明に係る照明装置の変形例 ＞＞＞
これまで、本発明に係る照明装置を、基本的な実施形態について述べてきた。この基本的な実施形態を実施する場合、まず、散乱板３０の像３５をホログラムとして記録用媒体４０上に記録することによりホログラム記録媒体４５を作成する準備段階を行い、この準備段階で作成したホログラム記録媒体４５を用いて照明装置１００を構成し、ホログラム記録媒体４５上にコヒーレントな光ビームＬ６０を照射し、かつ、照射位置が時間的に変化するようにこの光ビームＬ６０をホログラム記録媒体４５上で走査する照明段階を行うことになる。
【０１０９】
この場合、準備段階では、図１に示すように、コヒーレントな照明光Ｌ１２を散乱板３０に照射し、散乱板３０から得られる散乱光Ｌ３０を物体光Ｌobj として用いる。また、所定光路に沿って記録用媒体４０に照射され、照明光Ｌ１２と同一波長のコヒーレントな光Ｌ２３を参照光Ｌref として用いる。そして、物体光Ｌobj と参照光Ｌref とによって形成される干渉縞を記録用媒体４０に記録することによりホログラム記録媒体４５を作成する。また、照明段階では、図９に示すように、参照光Ｌref と同一波長（もしくは、ホログラムの再生が可能な近似波長）の光ビームＬ６０が、参照光Ｌref の光路に沿った光路を通ってホログラム記録媒体４５上の照射位置へ向かうように走査を行い（別言すれば、参照光Ｌref と光学的に共役になる方向から光ビームＬ６０を与え）、ホログラム記録媒体４５から得られる、散乱板３０の像３５の再生光を照明光とすることになる。
【０１１０】
ここでは、上述した基本的な実施形態に対するいくつかの変形例を述べておく。
【０１１１】
＜４−１＞ 一次元走査を前提としたホログラム記録媒体
図１に示すホログラム記録媒体の作成プロセスでは、平行光束Ｌ２２を凸レンズ２３（収束点Ｃの位置に焦点を有するレンズ）で集光して参照光Ｌref として媒体４０に照射している。すなわち、収束点Ｃを頂点とした円錐（理論的には、互いに半径の異なる円錐が無限に存在する）の側面に沿って、収束点Ｃに三次元的に収束する参照光Ｌref を用いて散乱板３０の像が記録されることになる。
【０１１２】
このように三次元的に収束する参照光Ｌref を用いているのは、図９に示す照明装置において、走査基点Ｂから三次元的に発散する光路をとるように、光ビームＬ６０を三次元的に走査すること（反射鏡のＶ軸まわりの回動とＷ軸まわりの回動とを組み合わせてビームを走査すること）を前提としているためである。そして、光ビームＬ６０を三次元的に走査する理由は、ホログラム記録媒体４５上における光ビームの照射位置を二次元的に走査するため（図１２において、横方向の走査と縦方向の走査とを行うため）である。
【０１１３】
ただ、ホログラム記録媒体４５上における光ビームの照射位置の走査は、必ずしも二次元的に行う必要はない。たとえば、図１４には、光ビームを水平方向にのみ走査する例が示されている。このように、光ビームの照射位置を一次元的に走査することを前提とすれば、ホログラム記録媒体も、そのような前提で作成しておく方が合理的である。具体的には、一次元的な走査が前提であれば、図１４に示すようなホログラム記録媒体４５を作成する代わりに、図１６に示すような帯状のホログラム記録媒体８５を作成すれば足りる。
【０１１４】
このホログラム記録媒体８５を用いた場合、光ビーム走査装置６０による走査は、左端の起点領域Ａ１Ｓから右端の終点領域Ａ１Ｅに至る１行分の走査を繰り返せばよい。この場合、左から右へと向かう１行分の走査を繰り返してもよいし、左から右へ走査したら、今度は右から左へ走査する、というような往復運動を行ってもかまわない。用いる光ビームＬ６０が直径１ｍｍの円形断面をもったレーザビームである場合、図１６に示すホログラム記録媒体８５の縦幅は、Ｄｂ＝１ｍｍとすれば十分である。したがって、図１４に示すホログラム記録媒体４５を用いる場合に比べて省スペース化を図ることができ、装置全体を小型化することが可能になる。
【０１１５】
このような一次元走査を前提としたホログラム記録媒体８５は、図１に示す光学系を用いて作成することも可能であるが、その代わりに、図１７に示す光学系を用いて作成することも可能である。この図１７に示す光学系は、図１に示す光学系における凸レンズ２３をシリンドリカルレンズ２４に置き換え、矩形状の平面をもったホログラム感光媒体４０を、細長い帯状の平面をもったホログラム感光媒体８０に置き換えたものであり、その他の構成要素に変わりはない。ホログラム感光媒体８０の横幅Ｄａは、ホログラム感光媒体４０の横幅と同じであるが、その縦幅Ｄｂ（図１７において、紙面に垂直方向の幅）は、光ビームの直径程度（前述の例の場合、１ｍｍ程度）である。
【０１１６】
シリンドリカルレンズ２４は、図１７の紙面に垂直な中心軸を有する円柱の表面を有するレンズであり、図１７において、収束点Ｃを通り紙面に垂直な集光軸を定義した場合に、平行光束Ｌ２２を当該集光軸に集光する機能を果たす。ただ、シリンドリカルレンズの性質上、光の屈折は、紙面に平行な平面内においてのみ生じ、紙面に垂直な方向への屈折は生じない。別言すれば、収束点Ｃを含み、シリンドリカルレンズの円柱の中心軸に直交する平面（図１７の紙面）に着目すれば、当該平面に沿って二次元的に収束する光Ｌ２４が、参照光Ｌref として与えられることになる。
【０１１７】
このように、本願において「光が収束点Ｃに収束する」と言った場合、図１の光学系に示す凸レンズ２３による三次元的な収束のみならず、図１７の光学系に示すシリンドリカルレンズ２４による二次元的な収束も意味するものである。そして、図１６に例示するような一次元走査を前提としたホログラム記録媒体８５を作成する場合は、図１７の光学系に示すように、収束点Ｃを通る所定の集光軸（図の例の場合、収束点Ｃを通り紙面に垂直な軸）に平行な中心軸をもつ円柱面を有するシリンドリカルレンズ２４を用いて、ほぼ平行なコヒーレント光の光束Ｌ２２を当該集光軸上に集光し、収束点Ｃに二次元的に収束する光Ｌ２４を参照光Ｌref として用いて、散乱板３０のホログラム像を記録すればよい。
【０１１８】
＜４−２＞ ＣＧＨからなるホログラム記録媒体
これまで述べたホログラム記録媒体の作成プロセスは、ホログラム感光媒体に実際に光を照射し、そこに生じる干渉縞を感光媒体の化学変化によって固定する、という純然たる光学的な方法をとるものである。これに対して、最近では、このような光学的なプロセスをコンピュータ上でシミュレーションし、演算によって干渉縞の情報を計算し、その結果を何らかの物理的な方法で媒体上に固定する、という手法が確立している。このような手法で作成されたホログラムは、一般に計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram）と呼ばれている。
【０１１９】
本発明に用いるホログラム記録媒体に記録されているホログラムは、このような計算機合成ホログラムであってもかまわない。すなわち、§１で述べた光学的なプロセスでホログラム記録媒体を作成する代わりに、仮想の散乱板からの仮想物体光と仮想の参照光とを用いたシミュレーション演算を実行し、仮想の記録面上に生じる干渉縞の情報を求め、この情報を物理的な方法で媒体上に記録して計算機合成ホログラムを作成すればよい。
【０１２０】
図１８は、本発明に係る照明装置の構成要素であるホログラム記録媒体を、ＣＧＨの手法で作成する原理を示す側面図であり、図４に示す光学的な現象を、コンピュータ上でシミュレートする方法を示すものである。ここで、図１８に示す仮想の散乱板３０′は、図４に示す実在の散乱板３０に対応し、図１８に示す仮想の記録面４０′は、図４に示す実在のホログラム感光媒体４０に対応する。図示の物体光Ｌobj は、仮想の散乱板３０′から発せられる仮想の光であり、図示の参照光Ｌref は、この物体光Ｌobj と同一波長の仮想の光である。参照光Ｌref が、収束点Ｃに収束する光である点は、これまで述べた方法と全く同じである。記録面４０′上の各点では、この仮想の物体光Ｌobj と参照光Ｌref との干渉縞の情報が演算される。
【０１２１】
なお、仮想の散乱板３０′としては、たとえば、ポリゴンなどで表現された微細な三次元形状モデルを用いることも可能であるが、ここでは、平面上に多数の点光源Ｄを格子状に配列した単純なモデルを用いている。図１９は、図１８に示されている仮想の散乱板３０′の正面図であり、小さな白丸は、それぞれ点光源Ｄを示している。図示のとおり、多数の点光源Ｄが、横方向ピッチＰａ，縦方向ピッチＰｂで格子状に配列されている。ピッチＰａ，Ｐｂは、散乱板の表面粗さを定めるパラメータとなる。
【０１２２】
本願発明者は、点光源ＤのピッチＰａ，Ｐｂをそれぞれ１０μｍ程度の寸法に設定して記録面４０′上に生じる干渉縞の情報を演算し、その結果に基づいて、実在の媒体表面に凹凸パターンを形成し、表面レリーフ型のＣＧＨを作成した。そして、このＣＧＨをホログラム記録媒体４５として用いた照明装置１００を構成したところ、スペックルを抑制した良好な照明環境が得られた。
【０１２３】
図２０は、本発明によりスペックルの低減効果が得られた実験結果を示す表である。一般に、受光面に生じたスペックルの程度を示すパラメータとして、スペックルコントラスト（単位％）という数値を用いる方法が提案されている。このスペックルコントラストは、本来は均一の輝度分布をとるべき条件において、実際に生じる輝度のばらつきの標準偏差を、輝度の平均値で除した値として定義される量である。このスペックルコントラストの値が大きければ大きいほど、受光面上のスペックル発生程度が大きいことを意味し、観察者に対して、斑点状の輝度ムラ模様がより顕著に提示されていることになる。
【０１２４】
図２０の表は、図１０に示す照明装置１００もしくはこれに対比するための従来装置を利用して、照明対象物７０を照明する４通りの測定系について、受光面Ｒについてのスペックルコントラストを測定した結果を示すものである。測定例１〜３は、いずれも、緑色のレーザ光を射出することが可能な同一のＤＰＳＳレーザ装置をコヒーレント光源５０として用いた結果である。なお、測定例２，３で用いるホログラム記録媒体の拡散角（ホログラム記録媒体上の点から再生像３５を望む最大角度）は、いずれの場合も２０°に設定されている。
【０１２５】
まず、測定例１として示す測定結果は、照明装置１００を用いる代わりに、コヒーレント光源５０からの光ビームＬ５０をビームエキスパンダーで広げて平行光束とし、この平行光束（レーザ平行光）をそのまま受光面Ｒに照射する測定系を用いて得られた結果である。この場合、表に示すとおり、スペックルコントラスト２０．１％という結果が得られた。これは、肉眼観察した場合に、斑点状の輝度ムラ模様がかなり顕著に観察できる状態であり、実用的な室内照明には不適当なレベルである。
【０１２６】
一方、測定例２および３として示す測定結果は、いずれも図１０に示す照明装置１００を利用して照明を行った結果である。ここで、測定例２は、ホログラム記録媒体４５として、光学的な方法で作成された体積型ホログラムを利用した結果であり、測定例３は、ホログラム記録媒体４５として、上述した表面レリーフ型ＣＧＨを利用した結果である。いずれも４％に満たないスペックルコントラストが得られており、これは肉眼観察した場合に、輝度ムラ模様がほとんど観察できない極めて良好な状態である（一般に、スペックルコントラスト値が５％以下であれば、観察者に不快感が生じないとされている）。したがって、ホログラム記録媒体４５として、光学的な方法で作成された体積型ホログラムを利用した場合も、表面レリーフ型ＣＧＨを利用した場合も、実用的に十分な照明装置を構成することができる。測定例２の結果（３．０％）が、測定例３の結果（３．７％）よりも良好になった理由は、原画像となる実在の散乱板３０の解像度が、仮想の散乱板３０′（図１９に示す点光源の集合体）の解像度よりも高いためと考えられる。
【０１２７】
最後の測定例４として示す測定結果は、照明装置１００を用いる代わりに、緑色のＬＥＤ光源からの光をそのまま受光面Ｒに照射する測定系を用いて得られた結果である。そもそもＬＥＤ光源は、コヒーレント光源ではないので、スペックルの発生という問題を考慮する必要はなく、表に示すとおり、スペックルコントラスト４．０％という良好な結果が得られた。非コヒーレント光を用いた測定例４の結果が、コヒーレント光を用いた測定例２，３の結果に劣る理由は、ＬＥＤ光源が発する光自体に輝度ムラが生じていたためと考えられる。
【０１２８】
＜４−３＞ 複数色の照明
これまで述べてきた実施形態は、いずれも単色のレーザ光源をコヒーレント光源として用いた単色照明装置の例であるが、それぞれ異なる波長をもったレーザ光を発生する複数台のレーザ光源を用いれば、複数の色を合成した照明が可能な照明装置を構成することが可能になる。
【０１２９】
具体的には、図９に示す照明装置１００において、コヒーレント光源５０として、それぞれ異なる波長をもった単色光のレーザビームを発生する複数ｎ台のレーザ光源と、これらｎ台のレーザ光源が発生したレーザビームを合成して合成光ビームを生成する光合成器と、を有する装置を用いればよい。もちろん、ホログラム記録媒体４５には、予め、ｎ台のレーザ光源が発生する各レーザビームによってそれぞれ再生像が得られるように、散乱板３０の像３５をｎ通りのホログラムとして記録しておくようにする。
【０１３０】
図２１は、このような装置の一例を示す構成図である。この装置は、赤，緑，青の３原色を合成して白色の光ビームを生成する機能を有する。すなわち、赤色レーザ光源５０Ｒが発生する赤色レーザビームＬ（Ｒ）と、緑色レーザ光源５０Ｇが発生する緑色レーザビームＬ（Ｇ）とを、ダイクロイックプリズム１５で合成し、更に、青色レーザ光源５０Ｂが発生する青色レーザビームＬ（Ｂ）をダイクロイックプリズム１６で合成することにより、白色の合成光ビームＬ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を生成することができる。一方、光ビーム走査装置６０は、こうして生成された合成光ビームＬ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を屈曲させてホログラム記録媒体４５上で走査すればよい。ホログラム記録媒体４５からは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分についてそれぞれ回折光が得られ、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分についての再生像３５が同じ位置に生成されることになり、白色の再生像が得られる。
【０１３１】
なお、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の光を用いて散乱板３０の像が記録されたホログラム記録媒体を作成するには、たとえば、Ｒ色の光に感光する色素、Ｇ色の光に感光する色素、Ｂ色の光に感光する色素が一様に分布したホログラム感光媒体と、上記合成光ビームＬ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）とを用いてホログラムを記録するプロセスを行えばよい。また、Ｒ色の光に感光する第１の感光層、Ｇ色の光に感光する第２の感光層、Ｂ色の光に感光する第３の感光層を積層した３層構造からなるホログラム感光媒体を用いてもよい。あるいは、上記３つの感光層をそれぞれ別々の媒体として用意しておき、それぞれ対応する色の光を用いてホログラムの記録を別個に行い、最後に、この３層を貼り合わせて、３層構造をもつホログラム記録媒体を構成してもよい。
【０１３２】
＜４−４＞ 画像表示装置
これまで、本発明を照明装置として利用する形態を説明してきたが、本発明に係る照明装置は、画像表示装置としても利用可能である。たとえば、図１１には、天井に設置された照明装置１００によってテーブル７５の上面を照明する利用形態が例示されている。この場合、受光面Ｒには、散乱板３０の再生像３５が形成され、この再生像３５によって照明スポットが形成されることになる。
【０１３３】
このように、照明装置１００を、散乱板３０の再生像３５を生成する装置として捉えると、当該装置は、画像表示装置としての機能を備えていることがわかる。たとえば、準備段階で記録する散乱板３０として、矩形の板を用いた場合、テーブル７５の上面に形成される照明スポットの輪郭は矩形になるが、円形の板を用いた場合、照明スポットの輪郭は円形になる。したがって、たとえば、図２２に示すように、輪郭が星型の散乱板３０Ａや、輪郭がハート型の散乱板３０Ｂを用いてホログラム記録媒体４５を作成すれば、星型やハート型の輪郭形状をもった照明スポットが得られることになる。これは、照明装置１００が、星型画像やハート型画像を表示する画像表示装置として機能していることを意味する。
【０１３４】
ところで、表示対象となる画像の形態は、散乱板の輪郭形状によってのみ決まるわけではない。たとえば、図２３の上段に示すように、一般的な矩形の散乱板３０を用意するとともに、図２３の下段左に示すように、星型の画像が描かれた透過フィルム３３Ａを用意する。この透過フィルム３３Ａは、星型の内部は光を透過するが、星型の外部（ハッチング領域）は光を遮蔽する性質を有している。このような透過フィルム３３Ａを、散乱板３０の上面に重ねて覆うようにし、図１に示す光学系で記録を行うと、図２２に示す輪郭形状が星型の散乱板３０Ａを用いた場合と同様に、星型の散乱板が記録されることになるので、再生時には、星型の照明スポットが得られることになる。
【０１３５】
もちろん、図２３の下段中央に示すように、「ＰＡＴ」なる文字列が描かれた透過フィルム３３Ｂを用いれば、個々の文字の形状をした照明スポットが得られる。図１１に示す利用形態の場合、テーブル７５の上面に、「ＰＡＴ」なる文字列が浮き出ることになる。更に、図２３の下段右に示すように、濃淡情報をもった階調画像（たとえば、モノクロ写真）が印刷された透過フィルム３３Ｃを用いれば、テーブル７５の上面に階調画像を表示することもできる。
【０１３６】
このように画像表示装置として利用する場合、鮮明な画像表示を行うためには、受光面Ｒを再生像３５の生成位置に配置する必要がある。したがって、図２３の下段に示すような画像を表示することが可能な画像表示装置を構成するには、これまで述べてきた照明装置１００と、この照明装置１００による照明を受ける受光面Ｒをもった表示媒体７０と、を用意し、ホログラム記録媒体４５には、所定の画像が描かれた透過フィルムで覆われた散乱板３０の像３５を記録しておき、受光面Ｒを、散乱板３０の再生像３５が形成される位置に配置する構成をとればよい。
【０１３７】
＜４−５＞ ホログラム記録媒体作成の幾何学的バリエーション
§１では、図１を参照して、ホログラム感光媒体４０に散乱板３０のホログラム像を記録する方法を説明した。この方法は、収束点Ｃに収束する参照光を用いて反射型のホログラム記録媒体を作成する方法であり、必要な構成要素の幾何学的な配置は、図２４の側面図に示すとおりである。
【０１３８】
図２４に示す例の場合、凸レンズ２３によって、収束点Ｃに向かう収束参照光Ｌref が生成され、媒体４０は、凸レンズ２３と収束点Ｃとの間に配置される。また、媒体４０は図示のとおり斜めに配置され、その下面側に、散乱板３０からの物体光Ｌobj が照射される。このような方法で作成されたホログラム記録媒体は、反射型の媒体となる。すなわち、再生時には、図２５に示すように、再生用照明光Ｌrep として機能する光ビームが媒体４５の下面側に照射され、点Ｐからの反射回折光Ｌdif によって再生像３５が生成されることになる。
【０１３９】
このように、これまで説明した例は、ホログラム記録媒体４５に記録されているホログラムが、反射型ホログラムであり、光ビームの反射回折光を照明光として用いる例である。これに対して、ホログラム記録媒体４５に記録されているホログラムを、透過型ホログラムとし、光ビームの透過回折光を照明光として用いるようにしてもかまわない。
【０１４０】
図２６は、このような透過型ホログラムを作成する場合の幾何学的な配置を示す側面図である。図２４に示す配置との相違点は、媒体４０の向きである。図２４に示す反射型ホログラムの作成方法では、参照光Ｌref を媒体の上面から照射し、物体光Ｌobj を媒体の下面から照射している。このように、参照光と物体光とを逆側の面に照射すると反射型のホログラムが記録できる。これに対して、図２６に示す方法では、参照光Ｌref および物体光Ｌobj の双方が媒体４０の上面に照射されている。このように、参照光と物体光とを同じ側から照射すると透過型のホログラムが記録できる。すなわち、再生時には、図２７に示すように、再生用照明光Ｌrep として機能する光ビームが媒体４５の下面側に照射され、点Ｐからの透過回折光Ｌdif によって再生像３５が生成されることになる。
【０１４１】
また、これまで述べてきた例は、いずれも収束点Ｃに収束する参照光を用いて反射型もしくは透過型のホログラム記録媒体を作成する方法であるが、その代わりに、収束点Ｃから発散する参照光を用いて反射型もしくは透過型のホログラム記録媒体を作成することも可能である。ただ、そのためには、予め、準備用ホログラム記録媒体を作成しておく必要がある。以下、この方法を行うためのプロセスを順に説明しよう。
【０１４２】
まず、図２８に示すように、準備用ホログラム感光媒体９０と散乱板３０とを配置し、媒体９０に対して、図示のとおり、斜め右上から平行な参照光Ｌref を照射する。そして、散乱板３０からの物体光Ｌobj と参照光Ｌref とによって生じる干渉縞を媒体９０に記録する。このように、記録時に、物体光と参照光とを同じ側から照射すると、透過型のホログラムが記録される。ここでは、このような記録が行われた媒体９０を、準備用ホログラム記録媒体９５と呼ぶことにする。
【０１４３】
図２９は、この準備用ホログラム記録媒体９５の再生プロセスを示す側面図である。図示のとおり、媒体９５に対して、斜め左下から平行な再生用照明光Ｌrep を照射すると、透過回折光Ｌdif によって、図の右方に再生像３５が生成される。ここで、再生用照明光Ｌrep の方向は、その延長線が図２８に示す参照光Ｌref の方向に一致する方向であり、再生像３５の生成位置は、図２８に示す散乱板３０の配置位置に一致する。
【０１４４】
続いて、準備用ホログラム記録媒体９５による再生像３５を実物の散乱板３０の代用として、ホログラム感光媒体４０へ散乱板３０の像を記録するプロセスを行う。すなわち、図３０に示すように、準備用ホログラム記録媒体９５の右方にホログラム感光媒体４０を配置し、媒体９５に対して、斜め左下から平行な再生用照明光Ｌrep を照射して、図の右方に再生像３５を生成する。この場合、媒体９５から右方へと射出する光は、再生像３５を再生するための透過回折光Ｌdif であると同時に、媒体４０に対しては、物体光Ｌobj としての機能を果たす。
【０１４５】
一方、図の下方から、媒体４０に対して、発散参照光Ｌref を照射する。この発散参照光Ｌref は、収束点Ｃから発散する光（収束点Ｃに点光源が存在する場合に、この点光源から発せられる光）であり、媒体４０に対しては、円錐状に広がる光線束が照射されることになる。図示の例では、収束点Ｃの位置に焦点をもつ凸レンズ２５によって、平行光束Ｌ１０を収束点Ｃに集光して点光源を生成することにより、発散参照光Ｌref を発生させている。凸レンズ２５として、たとえば、直径１ｍｍ程度のマイクロレンズを用いれば、レーザ光源から発せられる断面径１ｍｍ程度のレーザビームを、そのまま平行光束Ｌ１０として利用して、発散参照光Ｌref を発生させることができる。
【０１４６】
この図３０に示す方法では、物体光Ｌobj は媒体４０の上面に照射され、参照光Ｌref は媒体４０の下面に照射される。このように、参照光と物体光とを逆側の面に照射すると反射型のホログラムが記録できる。したがって、図３０に示す方法で作成されたホログラム記録媒体４５は、実質的に、図２４に示す方法で作成されたホログラム記録媒体４５と同じ反射型ホログラムになる。したがって、再生時には、図２５に示す幾何学的配置をとればよい。
【０１４７】
これに対して、図３１は、発散参照光Ｌref を用いて透過型ホログラムを作成する例を示す側面図である。図３０に示す配置との相違点は、媒体４０の向きである。図３０に示す反射型ホログラムの作成方法では、物体光Ｌobj を媒体の上面から照射し、参照光Ｌref を媒体の下面から照射している。これに対して、図３１に示す方法では、物体光Ｌobj および参照光Ｌref の双方が媒体４０の下面に照射されている。このように、参照光と物体光とを同じ側から照射すると透過型のホログラムが記録できる。この図３１に示す方法で作成されたホログラム記録媒体４５は、実質的に、図２６に示す方法で作成されたホログラム記録媒体４５と同じ透過型ホログラムになる。したがって、再生時には、図２７に示す幾何学的配置をとればよい。
【０１４８】
なお、図３０および図３１に示す記録プロセスでは、準備用ホログラム記録媒体９５として、図２８に示す方法で作成された透過型ホログラムを用いたが、準備用ホログラム記録媒体９５として、図３２に示す方法で作成された反射型ホログラムを用いることも可能である。図３２に示す方法では、準備用ホログラム感光媒体９０の左側から参照光Ｌref を照射し、右側から物体光Ｌobj を照射しているため、作成された準備用ホログラム記録媒体９５は反射型ホログラムになる。
【０１４９】
この反射型の準備用ホログラム記録媒体９５を用いて再生を行う場合は、図３３に示すように、媒体９５の右側から再生用照明光Ｌrep を照射し、得られる反射回折光Ｌdif によって再生像３５を生成することになる。したがって、図３０，図３１に示すプロセスでは、再生用照明光Ｌrep を左側から照射する代わりに、右側から照射することになる。
【０１５０】
＜４−６＞ 光ビームの平行移動走査
これまで述べた実施形態では、光ビーム走査装置６０が、光ビームを所定の走査基点Ｂで屈曲させ、この屈曲態様（屈曲の方向と屈曲角度の大きさ）を時間的に変化させることにより、屈曲された光ビームを走査する方式をとっていたが、光ビーム走査装置６０の走査方法は、光ビームを走査基点Ｂで屈曲させる方法に限定されるものではない。
【０１５１】
たとえば、光ビームを平行移動させるような走査方法を採ることも可能である。ただ、その場合は、ホログラム記録媒体４５に対する散乱板３０の記録方法も変更する必要がある。すなわち、図３４に示す例のように、ホログラム感光媒体４０に対して、平行光束からなる参照光Ｌref を照射し、散乱板３０からの物体光Ｌobj との干渉縞の情報を記録するようにする。別言すれば、こうして作成されたホログラム記録媒体４６には、平行光束からなる参照光Ｌref を用いて散乱板３０の像３５がホログラムとして記録されていることになる。
【０１５２】
図３５は、図３４に示す方法で作成されたホログラム記録媒体４６を用いた照明装置１１０の側面図である。図示のとおり、この照明装置１１０は、ホログラム記録媒体４６、コヒーレント光源５０、光ビーム走査装置６５によって構成されている。
【０１５３】
ここで、ホログラム記録媒体４６は、図３４に示す方法で作成された媒体であり、平行光束からなる参照光Ｌref を利用して、散乱板３０の像３５がホログラムとして記録されている。また、コヒーレント光源５０は、ホログラム記録媒体４６を作成する際に用いた光（物体光Ｌobj および参照光Ｌref ）の波長と同一波長（もしくは、ホログラムの再生が可能な近似波長）をもつコヒーレントな光ビームＬ５０を発生させる光源である。
【０１５４】
一方、光ビーム走査装置６５は、コヒーレント光源５０が発生した光ビームＬ５０をホログラム記録媒体４６に照射する機能を有するが、このとき、図３４に示す作成プロセスで用いた参照光Ｌref に平行になる方向から光ビームＬ６５がホログラム記録媒体４６に照射されるように走査を行う。より具体的には、光ビームＬ６５を平行移動させながらホログラム記録媒体４６に照射することにより、光ビームＬ６５のホログラム記録媒体４６に対する照射位置が時間的に変化するように走査する。
【０１５５】
このような走査を行う光ビーム走査装置６５は、たとえば、可動反射鏡６６と、この可動反射鏡６６を駆動する駆動機構とによって構成することができる。すなわち、図３５に示すように、コヒーレント光源５０が発生した光ビームＬ５０を受光可能な位置に可動反射鏡６６を配置し、この可動反射鏡６６を光ビームＬ５０の光軸に沿って摺動させる駆動機構を設けておけばよい。なお、実用上は、ＭＥＭＳを利用したマイクロミラーデバイスにより、上記機能と同等の機能をもった光ビーム走査装置６５を構成することができる。あるいは、図９に示す光ビーム走査装置６０によって走査基点Ｂの位置で屈曲された光ビームＬ６０を、走査基点Ｂに焦点をもつ凸レンズに通すことによっても、平行に移動する光ビームを生成することができる。
【０１５６】
図３５に示す例の場合、可動反射鏡６６で反射した光ビームＬ６５の照射を受けたホログラム記録媒体４６は、記録された干渉縞に基づく回折光を発生し、この回折光によって、散乱板３０の再生像３５が生成される。照明装置１１０は、こうして得られる再生像３５の再生光を照明光として利用した照明を行うことになる。
【０１５７】
図３５では、説明の便宜上、時刻ｔ１における光ビームの位置を一点鎖線で示し、時刻ｔ２における光ビームの位置を二点鎖線で示している。すなわち、時刻ｔ１では、光ビームＬ５０は、可動反射鏡６６（ｔ１）の位置で反射し、光ビームＬ６５（ｔ１）としてホログラム記録媒体４６の点Ｐ（ｔ１）に照射されるが、時刻ｔ２では、光ビームＬ５０は、可動反射鏡６６（ｔ２）の位置で反射し（図示の可動反射鏡６６（ｔ２）は、可動反射鏡６６（ｔ１）が移動したものである）、光ビームＬ６５（ｔ２）としてホログラム記録媒体４６の点Ｐ（ｔ２）に照射される。
【０１５８】
図には、便宜上、時刻ｔ１，ｔ２の２つの時点における走査態様しか示されていないが、実際には、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、光ビームＬ６５は図の左右に平行移動し、光ビームＬ６５のホログラム記録媒体４６に対する照射位置は、図の点Ｐ（ｔ１）〜Ｐ（ｔ２）へと徐々に移動してゆくことになる。すなわち、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、光ビームＬ６５の照射位置は、ホログラム記録媒体４６上において点Ｐ（ｔ１）〜Ｐ（ｔ２）へと走査されることになる。ここでは、光ビームＬ６５を一次元方向（図の左右方向）に平行移動する例を述べたが、もちろん、光ビーム６５を図の紙面に垂直な方向にも平行移動させる機構（たとえば、ＸＹステージ上に反射鏡を配置した機構）を設けておけば、二次元方向に平行移動させることが可能になる。
【０１５９】
ここで、光ビームＬ６５は、図３４に示す作成プロセスで用いた参照光Ｌref に常に平行になるように走査されるので、光ビームＬ６５は、ホログラム記録媒体４６の各照射位置において、そこに記録されているホログラムを再生するための正しい再生用照明光Ｌrep として機能する。
【０１６０】
たとえば、時刻ｔ１では、点Ｐ（ｔ１）からの回折光Ｌ４６（ｔ１）によって、散乱板３０の再生像３５が生成され、時刻ｔ２では、点Ｐ（ｔ２）からの回折光Ｌ４６（ｔ２）によって、散乱板３０の再生像３５が生成される。もちろん、時刻ｔ１〜ｔ２の期間においても、光ビームＬ６５が照射された個々の位置からの回折光によって、同様に散乱板３０の再生像３５が生成される。すなわち、光ビームＬ６５が平行移動走査を受ける限り、ホログラム記録媒体４６上のどの位置に光ビームＬ６５が照射されたとしても、照射位置からの回折光によって、同一の再生像３５が同一位置に生成されることになる。
【０１６１】
結局、この図３５に示す照明装置１１０は、図９に示す照明装置１００と同様に、再生像３５の再生光を照明光として利用した照明を行うことができる。要するに、本発明では、ホログラム記録媒体に、所定光路に沿って照射される参照光を用いて散乱板の像をホログラムとして記録しておき、光ビーム走査装置によって、このホログラム記録媒体に対する光ビームの照射方向が参照光の光路に沿った方向（光学的に共役な方向）になるように、光ビームの走査を行うようにすればよい。
【０１６２】
＜４−７＞ マイクロレンズアレイの利用
これまで述べた実施形態は、散乱板３０のホログラム像が記録されたホログラム記録媒体を用意し、このホログラム記録媒体に対して、コヒーレント光を走査し、得られる回折光を照明光として利用するものであった。ここでは、このホログラム記録媒体の代わりに、マイクロレンズアレイを利用した変形例を述べる。
【０１６３】
図３６は、このマイクロレンズアレイを利用した変形例の側面図である。この変形例に係る照明装置１２０は、マイクロレンズアレイ４８、コヒーレント光源５０、光ビーム走査装置６０によって構成されている。コヒーレント光源５０は、これまで述べてきた実施形態と同様に、コヒーレントな光ビームＬ５０を発生させる光源であり、具体的には、レーザ光源を用いることができる。
【０１６４】
また、光ビーム走査装置６０は、これまで述べてきた実施形態と同様に、コヒーレント光源５０が発生した光ビームＬ５０の走査を行う装置である。より具体的には、光ビームを走査基点Ｂで屈曲させてマイクロレンズアレイ４８に照射する機能を有し、しかも、光ビームＬ５０の屈曲態様を時間的に変化させることにより、光ビームＬ６０のマイクロレンズアレイ４８に対する照射位置が時間的に変化するように走査する。
【０１６５】
一方、マイクロレンズアレイ４８は、多数の個別レンズの集合体からなる光学素子である。このマイクロレンズアレイ４８を構成する個別レンズは、それぞれが、走査基点Ｂから入射した光を屈折させ、照明対象物７０の受光面Ｒ上に所定の照射領域Ｉを形成する機能を有している。しかも、いずれの個別レンズによって形成される照射領域Ｉも、受光面Ｒ上において同一の共通領域となるように構成されている。このような機能をもったマイクロレンズアレイとしては、たとえば、「フライアイレンズ」と呼ばれるものが市販されている。
【０１６６】
図３７は、図３６に示す照明装置１２０の動作原理を示す側面図である。ここでも、説明の便宜上、光ビームＬ６０の時刻ｔ１における屈曲態様を一点鎖線で示し、時刻ｔ２における屈曲態様を二点鎖線で示している。すなわち、時刻ｔ１では、光ビームＬ５０は走査基点Ｂで屈曲し、光ビームＬ６０（ｔ１）としてマイクロレンズアレイ４８の下方に位置する個別レンズ４８−１に入射する。この個別レンズ４８−１は、走査基点Ｂから入射した光ビームについては、これを広げて、照明対象物７０の受光面Ｒ上の二次元照射領域Ｉに照射する機能を有する。したがって、受光面Ｒには、図示のように照射領域Ｉが形成される。
【０１６７】
また、時刻ｔ２では、光ビームＬ５０は走査基点Ｂで屈曲し、光ビームＬ６０（ｔ２）としてマイクロレンズアレイ４８の上方に位置する個別レンズ４８−２に入射する。この個別レンズ４８−２は、走査基点Ｂから入射した光ビームについては、これを広げて、照明対象物７０の受光面Ｒ上の二次元照射領域Ｉに照射する機能を有する。したがって、時刻ｔ２においても、受光面Ｒには、図示のように照射領域Ｉが形成される。
【０１６８】
図には、便宜上、時刻ｔ１，ｔ２の２つの時点における動作状態しか示されていないが、実際には、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、光ビームの屈曲方向は滑らかに変化し、光ビームＬ６０のマイクロレンズアレイ４８に対する照射位置は、図の下方から上方へと徐々に移動してゆくことになる。すなわち、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、光ビームＬ６０の照射位置は、マイクロレンズアレイ４８上で上下に走査されることになる。もちろん、マイクロレンズアレイ４８として、多数の個別レンズが二次元的に配置されたものを用いた場合は、光ビーム走査装置６０によって、この二次元配列上で光ビームが走査されるようにすればよい。
【０１６９】
上述したマイクロレンズアレイ４８の性質から、光ビームＬ６０がどの個別レンズに入射したとしても、受光面Ｒ上に形成される二次元照射領域Ｉは共通になる。すなわち、光ビームの走査状態にかかわらず、受光面Ｒには、常に同一の照射領域Ｉが形成されることになり、同一の照明スポットが形成される。もっとも、実用上は、個別レンズによって生じる照射領域Ｉが完全に同一でなく、多少ずれていたとしても、照明装置としての問題は生じない。この場合、照明スポットの位置は時間的に変動することになるが、光ビーム走査装置６０による走査速度をある程度速く設定しておけば、人間には照明スポットの位置変動は認識されず、輪郭が多少ぼやけているように感じられるだけである。
【０１７０】
結局、ここに示す照明装置１２０の場合、光ビーム走査装置６０は、光ビームＬ６０をマイクロレンズアレイ４８に照射し、かつ、光ビームＬ６０のマイクロレンズアレイ４８に対する照射位置が時間的に変化するように走査する機能をもっている。一方、マイクロレンズアレイ４８を構成する個別レンズは、それぞれが、光ビーム走査装置６０から照射された光を屈折させ、所定の受光面Ｒ上に所定の照射領域Ｉを形成する機能を有しており、かつ、いずれの個別レンズによって形成される照射領域Ｉも、受光面Ｒ上においてほぼ同一の共通領域となるように構成されている。
【０１７１】
この照明装置１２０の場合も、コヒーレント光源５０を用いているため、観察者に対して、極めて斬新な照明効果を奏する。すなわち、コヒーレント光の単色性により、極めて色純度の高い単色の面照明が可能になる。また、その指向性により、鮮明な輪郭をもつ照明スポットを形成することができる。更に、高い光変換効率を有するレーザ光源を用いれば、低消費電力で輝度の高い照明が可能になる。しかも、これまで述べてきた基本的実施形態に係る照明装置と同様に、受光面Ｒの各部に照射される光の入射角度は、時間的に多重化されるため、スペックルの発生が抑制される。
【０１７２】
＜４−８＞ 光拡散素子の利用
これまで、基本的な実施形態として、散乱板３０のホログラム像が記録されたホログラム記録媒体を用いて照明装置を構成した例を説明し、上記＜４−７＞では、ホログラム記録媒体の代わりにマイクロレンズアレイを用いて照明装置を構成した例を説明した。これらの照明装置において、ホログラム記録媒体やマイクロレンズアレイは、結局のところ、入射した光ビームを拡散して所定の受光面上に所定の照射領域を形成する機能を有する光拡散素子の役割を果たしていることになる。しかも、当該光拡散素子は、光ビームの入射位置にかかわらず、形成される照射領域が、受光面上において同一の共通領域となる、という特徴を有している。したがって、本発明に係る照明装置を構成するには、必ずしも上述したホログラム記録媒体やマイクロレンズアレイを用いる必要はなく、一般的に、上記特徴を有する光拡散素子を用いて構成することができる。
【０１７３】
要するに、本発明に係る照明装置は、本質的には、コヒーレントな光ビームを発生させるコヒーレント光源と、この光ビームの向きもしくは位置またはその双方を制御することにより、ビーム走査を行う光ビーム走査装置と、入射した光ビームを拡散して射出する光拡散素子と、を用いることによって構成することができる。
【０１７４】
ここで、光ビーム走査装置は、コヒーレント光源が発生した光ビームを、光拡散素子に向けて射出し、かつ、当該光ビームの光拡散素子に対する入射位置が時間的に変化するように走査する機能を有していればよい。また、光拡散素子は、入射した光ビームを拡散して所定の受光面上に所定の照射領域を形成する機能を有し、かつ、光ビームの入射位置にかかわらず、形成される照射領域が、受光面上においてほぼ同一の共通領域となるように構成されていればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７５】
本発明に係る照明装置は、室外・室内を問わず、様々な環境で照明光を提供する用途に利用することができる。特に、照明光としてコヒーレント光を用いるため、単色性や指向性に優れた照明が可能になり、レストランやホテルなどのインテリア用の照明に適している。また、単色性に優れるため、色評価用の照明として利用するのにも適している。更に、本発明は、照明を直接的な用途とする装置への利用だけでなく、何らかの照明光を必要とする様々な機器における照明光提供手段としても利用可能である。たとえば、一般的な画像表示装置、プロジェクタ、スキャナなどの装置にも利用可能である。
【符号の説明】
【０１７６】
１０：コヒーレント光源
１１：反射鏡
１２：ビームエキスパンダー
１５，１６：光合成器
２０：ビームスプリッタ
２１：反射鏡
２２：ビームエキスパンダー
２３：凸レンズ
２４：シリンドリカルレンズ
２５：凸レンズ
３０，３０Ａ，３０Ｂ：散乱板
３０′：仮想の散乱板
３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ：透過フィルム
３５：散乱板の像
４０：ホログラム感光媒体
４０′：仮想の記録面
４５，４６：ホログラム記録媒体
４８：マイクロレンズアレイ
４８−１，４８−２：個別レンズ
５０：コヒーレント光源
５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ：レーザ光源
６０，６５：光ビーム走査装置
６６：可動反射鏡
７０：照明対象物
７５：テーブル
７６，７７：椅子
８０：ホログラム感光媒体
８５：ホログラム記録媒体
９０：準備用ホログラム感光媒体
９５：準備用ホログラム記録媒体
１００：照明装置
１１０：照明装置
１２０：照明装置
２００：室内の床面
２１０：天井
Ａ１，Ａ２：再生用照明光の断面
Ａ１Ｓ，Ａ１Ｅ，Ａ２Ｓ，Ａ２Ｅ，Ａ３Ｓ，Ａ３Ｅ，ＡｎＳ，ＡｎＥ：再生用照明光の断面
ａ１〜ａ４：領域
Ｂ：走査基点
Ｃ：収束点
Ｄ：点光源
Ｄａ：ホログラム記録媒体の横幅
Ｄｂ：ホログラム記録媒体の縦幅
Ｉ：照射領域
Ｌ１０：光ビーム
Ｌ１１：光ビーム
Ｌ１２：平行光束
Ｌ２０：光ビーム
Ｌ２１：光ビーム
Ｌ２２：平行光束
Ｌ２３：参照光
Ｌ３０：散乱光
Ｌ３１〜Ｌ３３：物体光
Ｌ４５，Ｌ４６：回折光
Ｌ５０：光ビーム
Ｌ６０，Ｌ６１，Ｌ６２，Ｌ６５：光ビーム
Ｌdif ：回折光
Ｌobj ：物体光
Ｌref ：参照光
Ｌrep ：再生用照明光
Ｌ（Ｒ）：赤色レーザビーム
Ｌ（Ｒ，Ｇ）：合成光ビーム
Ｌ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）：合成光ビーム
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２：照射点
Ｐａ，Ｐｂ：点光源Ｄのピッチ
Ｑ：着目点
Ｑ１〜Ｑ３：物体点
Ｒ：受光面
Ｓ１，Ｓ２：参照光の断面
ｔ１，ｔ２：時刻
Ｖ，Ｗ：回動軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コヒーレント光源を用いた照明装置に関する。特に、本発明は、レーザ光源によって生成されたコヒーレント光を照明光として利用する照明装置において、スペックルノイズを低減させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
照明装置の光源として、白熱電球や蛍光灯が古くから用いられてきた。また、高い輝度をもった照明光が要求される照明装置については、水銀ランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプなどが光源として利用されている。たとえば、下記の特許文献１には、超高圧水銀ランプを用いた照明装置と、これを用いた投射型映像表示装置が開示されている。更に、最近では、ＬＥＤを光源として用いた照明装置も普及し始めている。ＬＥＤの寿命は一般的には一万時間以上とされており、白熱電球や蛍光灯に置き換わる新たな汎用光源として注目を集めている。
【０００３】
一方、レーザ光源は、コヒーレント光を発生させる光源として、産業上の様々な分野で広く利用されている。具体的には、単色性、指向性、可干渉性といった固有の特徴を生かして、レーザ光は、光通信分野、半導体デバイスの製造分野、ホログラム等の光学分野などで、広く利用されている。特に、半導体レーザは、実用光源として十分に長寿命であり、また、エネルギーの利用効率も極めて優れている。このような利点を有しているにもかかわらず、これまで、レーザ光源を用いた照明装置が一般に普及しなかった理由は、スペックルノイズの発生という独特の問題があるためである。
【０００４】
スペックル（speckle）は、レーザ光などのコヒーレント光を拡散面に照射したときに現れる斑点状の模様であり、レーザ光を照明対象物に照射した際に、照射面に斑点状の輝度ムラとして観察される。たとえば、レーザポインタでスクリーン上の１点を指示した場合、レーザ光のスポットがスクリーン上でギラギラと光って見える。これは、スクリーン上にスペックルノイズが生じているためであり、観察者に対して生理的な悪影響を及ぼす要因になる。コヒーレント光を用いるとスペックルが発生する理由は、スクリーンなどの拡散反射面の各部で反射したコヒーレント光が、その極めて高い可干渉性ゆえに、互いに干渉し合うためとされている。たとえば、下記の非特許文献１には、スペックル発生についての詳細な理論的考察がなされている。
【０００５】
レーザポインタのような用途であれば、観察者には、微小なスポットが見えるだけなので、大きな問題は生じない。しかしながら、レーザ光源を照明装置の光源として用い、ある程度の広い領域をコヒーレント光によって照明すると、照明領域に生じたスペックルノイズにより、観察者に生理的な悪影響が及び、気分が悪くなるなどの症状が現れる。このような問題があるため、従来、レーザ光源を用いた照明装置は、一般的な用途には不向きであるとされてきた。
【０００６】
もちろん、このようなスペックルノイズを低減させるための具体的な方法もいくつか提案されている。たとえば、特許文献２には、レーザ光を散乱板に照射し、そこから得られる散乱光を照明光として利用するとともに、散乱板をモータによって回転駆動することにより、スペックルを低減する技術が開示されている。また、特許文献３には、レーザ光源と照明対象物との間に光拡散素子を配置し、この光拡散素子を振動させることによりスペックルを低減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２６４５１２号公報
【特許文献２】特開平６−２０８０８９号公報
【特許文献３】特開２００４−１４４９３６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Speckle Phenomena in Optics, Joseph W. Goodman, Roberts & Co., 2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、散乱板を回転させたり、光拡散素子を振動させたりするには、大掛かりな機械的駆動機構が必要であり、装置全体が大型化するとともに、消費電力も増加する。また、このような方法では、必ずしもスペックルを効果的に除去することはできない。
【００１０】
そこで本発明は、コヒーレント光源を用いた照明装置において、スペックルの発生を効率的かつ十分に抑制する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下、本願に開示されている発明の第１の態様〜第２７の態様を列挙するが、本願の「特許請求の範囲」に記載されている請求項１〜請求項１８に係る発明に対応する態様は、これらのうち、第１の態様〜第１８の態様である。
【００１２】
(1) 本発明の第１の態様は、コヒーレント光源を用いた照明装置において、
コヒーレントな光ビームを発生させるコヒーレント光源と、
散乱板の像が記録されたホログラム記録媒体と、
光ビームをホログラム記録媒体に照射し、かつ、光ビームのホログラム記録媒体に対する照射位置が時間的に変化するように走査する光ビーム走査装置と、
を設け、
ホログラム記録媒体には、所定光路に沿って照射される参照光を用いて散乱板の像がホログラムとして記録されており、
コヒーレント光源は、散乱板の像を再生することが可能な波長をもった光ビームを発生させ、
光ビーム走査装置は、ホログラム記録媒体に対する光ビームの照射方向が参照光の光路に沿った方向になるように、光ビームの走査を行い、
ホログラム記録媒体から得られる散乱板の像の再生光を照明光とするようにしたものである。
【００１３】
(2) 本発明の第２の態様は、上述した第１の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
光ビーム走査装置が、光ビームを所定の走査基点で屈曲させ、屈曲された光ビームをホログラム記録媒体に照射し、かつ、光ビームの屈曲態様を時間的に変化させることにより、屈曲された光ビームのホログラム記録媒体に対する照射位置を時間的に変化させ、
ホログラム記録媒体には、特定の収束点に収束する参照光または特定の収束点から発散する参照光を用いて散乱板の像がホログラムとして記録されており、
光ビーム走査装置が、収束点を走査基点として光ビームの走査を行うようにしたものである。
【００１４】
(3) 本発明の第３の態様は、上述した第２の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
ホログラム記録媒体に、収束点を頂点とした円錐の側面に沿って三次元的に収束もしくは発散する参照光を用いて散乱板の像が記録されているようにしたものである。
【００１５】
(4) 本発明の第４の態様は、上述した第３の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
光ビーム走査装置が、走査基点を含む平面上で揺動運動を行うように光ビームを屈曲させる機能を有し、ホログラム記録媒体上で光ビームを一次元方向に走査するようにしたものである。
【００１６】
(5) 本発明の第５の態様は、上述した第３の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
光ビーム走査装置が、走査基点を含む第１の平面上で揺動運動を行うように光ビームを屈曲させる機能と、走査基点を含み第１の平面と直交する第２の平面上で揺動運動を行うように光ビームを屈曲させる機能と、を有し、ホログラム記録媒体上で光ビームを二次元方向に走査するようにしたものである。
【００１７】
(6) 本発明の第６の態様は、上述した第２の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
ホログラム記録媒体に、収束点を含む平面に沿って二次元的に収束もしくは発散する参照光を用いて散乱板の像が記録されているようにしたものである。
【００１８】
(7) 本発明の第７の態様は、上述した第６の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
光ビーム走査装置が、走査基点を含む平面上で揺動運動を行うように光ビームを屈曲させる機能を有し、ホログラム記録媒体上で光ビームを一次元方向に走査するようにしたものである。
【００１９】
(8) 本発明の第８の態様は、上述した第１の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
光ビーム走査装置が、光ビームを平行移動させながらホログラム記録媒体に照射することにより、光ビームのホログラム記録媒体に対する照射位置を時間的に変化させ、
ホログラム記録媒体には、平行光束からなる参照光を用いて散乱板の像がホログラムとして記録されており、
光ビーム走査装置が、参照光に平行になる方向から光ビームをホログラム記録媒体に照射して、光ビームの走査を行うようにしたものである。
【００２０】
(9) 本発明の第９の態様は、上述した第１〜第８の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
コヒーレント光源が、レーザビームを発生するレーザ光源であるようにしたものである。
【００２１】
(10) 本発明の第１０の態様は、上述した第１〜第９の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
ホログラム記録媒体が、体積型ホログラムとして散乱板の像を記録しているようにしたものである。
【００２２】
(11) 本発明の第１１の態様は、上述した第１〜第９の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
ホログラム記録媒体が、表面レリーフ型ホログラムとして散乱板の像を記録しているようにしたものである。
【００２３】
(12) 本発明の第１２の態様は、上述した第１〜第９の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
ホログラム記録媒体に記録されているホログラムが、計算機合成ホログラムであるようにしたものである。
【００２４】
(13) 本発明の第１３の態様は、上述した第１〜第９の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
ホログラム記録媒体に記録されているホログラムが、フーリエ変換ホログラムであるようにしたものである。
【００２５】
(14) 本発明の第１４の態様は、上述した第１〜第９の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
ホログラム記録媒体に記録されているホログラムが、反射型ホログラムであり、光ビームの反射回折光を照明光として用いるようにしたものである。
【００２６】
(15) 本発明の第１５の態様は、上述した第１〜第９の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
ホログラム記録媒体に記録されているホログラムが、透過型ホログラムであり、光ビームの透過回折光を照明光として用いるようにしたものである。
【００２７】
(16) 本発明の第１６の態様は、上述した第１〜第１５の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
光ビーム走査装置が、走査型ミラーデバイス、全反射プリズム、屈折プリズム、もしくは電気光学結晶であるようにしたものである。
【００２８】
(17) 本発明の第１７の態様は、上述した第１〜第１６の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
コヒーレント光源は、それぞれ異なる波長をもった単色光のレーザビームを発生する複数ｎ台のレーザ光源と、これらｎ台のレーザ光源が発生したレーザビームを合成して合成光ビームを生成する光合成器と、を有し、
光ビーム走査装置が、光合成器によって生成された合成光ビームをホログラム記録媒体上で走査し、
ホログラム記録媒体には、ｎ台のレーザ光源が発生する各レーザビームによってそれぞれ再生像が得られるように、散乱板の像がｎ通りのホログラムとして記録されているようにしたものである。
【００２９】
(18) 本発明の第１８の態様は、上述した第１〜第１７の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置と、この照明装置による照明を受ける受光面をもった表示媒体と、によって画像表示装置を構成し、
ホログラム記録媒体に、所定の画像が描かれた透過フィルムで覆われた散乱板の像が記録されており、
受光面を、散乱板の再生像が形成される位置に配置するようにしたものである。
【００３０】
(19) 本発明の第１９の態様は、コヒーレント光源を用いた照明方法において、
散乱板の像をホログラムとして記録用媒体上に記録することによりホログラム記録媒体を作成する準備段階と、
ホログラム記録媒体上にコヒーレントな光ビームを照射し、かつ、照射位置が時間的に変化するように光ビームをホログラム記録媒体上で走査する照明段階と、
を行い、
準備段階では、コヒーレントな照明光を散乱板に照射し、散乱板から得られる散乱光を物体光として用い、所定光路に沿って記録用媒体に照射され、照明光と同一波長のコヒーレントな光を参照光として用い、物体光と参照光とによって形成される干渉縞を記録用媒体に記録することによりホログラム記録媒体を作成し、
照明段階では、散乱板の像を再生することが可能な波長をもった光ビームが、参照光の光路に沿った光路を通ってホログラム記録媒体上の照射位置へ向かうように走査を行い、
ホログラム記録媒体から得られる散乱板の像の再生光を照明光とするようにしたものである。
【００３１】
(20) 本発明の第２０の態様は、上述した第１９の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明方法において、
準備段階で、所定の収束点の位置に焦点を有する凸レンズを用いて、ほぼ平行なコヒーレント光の光束を集光することにより、収束点に三次元的に収束する参照光もしくは収束点から三次元的に発散する参照光を生成し、生成した参照光を用いて干渉縞の記録を行うようにしたものである。
【００３２】
(21) 本発明の第２１の態様は、上述した第１９の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明方法において、
準備段階で、所定の集光軸に平行な中心軸を有するシリンドリカルレンズを用いて、ほぼ平行なコヒーレント光の光束を集光軸上に集光することにより、集光軸上の点に二次元的に収束する参照光もしくは集光軸上の点から二次元的に発散する参照光を生成し、生成した参照光を用いて干渉縞の記録を行うようにしたものである。
【００３３】
(22) 本発明の第２２の態様は、上述した第１９の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明方法において、
準備段階で、平行光束からなる参照光を用いて干渉縞の記録を行うようにしたものである。
【００３４】
(23) 本発明の第２３の態様は、上述した第１９〜第２２の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明方法において、
準備段階のプロセスを、仮想の散乱板を用いたシミュレーション演算によって実行し、ホログラム記録媒体に計算機合成ホログラムを記録するようにしたものである。
【００３５】
(24) 本発明の第２４の態様は、上述した第２３の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明方法において、
仮想の散乱板として、平面上に多数の点光源を格子状に配列したモデルを用いるようにしたものである。
【００３６】
(25) 本発明の第２５の態様は、コヒーレント光源を用いた照明装置において、
コヒーレントな光ビームを発生させるコヒーレント光源と、
多数の個別レンズの集合体からなるマイクロレンズアレイと、
光ビームをマイクロレンズアレイに照射し、かつ、光ビームのマイクロレンズアレイに対する照射位置が時間的に変化するように走査する光ビーム走査装置と、
を設け、
マイクロレンズアレイを構成する個別レンズは、それぞれが、光ビーム走査装置から照射された光を屈折させ、所定の受光面上に所定の照射領域を形成する機能を有し、かつ、いずれの個別レンズによって形成される照射領域も、受光面上においてほぼ同一の共通領域となるように構成されているようにしたものである。
【００３７】
(26) 本発明の第２６の態様は、上述した第２５の態様に係るコヒーレント光源を用いた照明装置において、
光ビーム走査装置が、光ビームを所定の走査基点で屈曲させてマイクロレンズアレイに照射し、かつ、光ビームの屈曲態様を時間的に変化させることにより、屈曲された光ビームのマイクロレンズアレイに対する照射位置が時間的に変化するようにし、
マイクロレンズアレイを構成する個別レンズは、それぞれが、走査基点から入射した光を屈折させ、受光面上に共通の照射領域を形成するようにしたものである。
【００３８】
(27) 本発明の第２７の態様は、コヒーレント光源を用いた照明装置において、
コヒーレントな光ビームを発生させるコヒーレント光源と、
光ビームの向きもしくは位置またはその双方を制御することにより、ビーム走査を行う光ビーム走査装置と、
入射した光ビームを拡散して射出する光拡散素子と、
を設け、
光ビーム走査装置は、コヒーレント光源が発生した光ビームを、光拡散素子に向けて射出し、かつ、光ビームの光拡散素子に対する入射位置が時間的に変化するように走査し、
光拡散素子は、入射した光ビームを拡散させて所定の受光面上に所定の照射領域を形成する機能を有し、かつ、光ビームの入射位置にかかわらず、形成される照射領域が、受光面上においてほぼ同一の共通領域となるように構成されているようにしたものである。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、コヒーレント光源を用いた照明装置において、スペックルの発生を効率的かつ十分に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る照明装置の構成要素であるホログラム記録媒体を作成するプロセスを示す光学系の配置図である。
【図２】図１に示すプロセスにおける参照光Ｌ２３の断面Ｓ１とホログラム感光媒体４０との位置関係を示す平面図である。
【図３】図１に示すプロセスにおける参照光Ｌ２３の別な断面Ｓ２とホログラム感光媒体４０との位置関係を示す平面図である。
【図４】図１に示す光学系における散乱板３０およびホログラム感光媒体４０の周囲の部分拡大図である。
【図５】図１に示すプロセスで作成されたホログラム記録媒体４５を用いて、散乱板の像３５を再生するプロセスを示す図である。
【図６】図１に示すプロセスで作成されたホログラム記録媒体４５に対して、１本の光ビームのみを照射して散乱板の像３５を再生するプロセスを示す図である。
【図７】図１に示すプロセスで作成されたホログラム記録媒体４５に対して、１本の光ビームのみを照射して散乱板の像３５を再生するプロセスを示す別な図である。
【図８】図６および図７に示す再生プロセスにおける光ビームの照射位置を示す平面図である。
【図９】本発明の基本的実施形態に係る照明装置１００の構成を示す側面図である。
【図１０】図９に示す照明装置１００を用いて、照明対象物７０を照明している状態を示す側面図である。
【図１１】図９に示す照明装置１００を天井に取り付け、テーブルの上面を照明している状態を示す側面図である。
【図１２】図９に示す照明装置１００におけるホログラム記録媒体４５上の光ビームの走査態様の第１の例を示す平面図である。
【図１３】図９に示す照明装置１００におけるホログラム記録媒体４５上の光ビームの走査態様の第２の例を示す平面図である。
【図１４】図９に示す照明装置１００におけるホログラム記録媒体４５上の光ビームの走査態様の第３の例を示す平面図である。
【図１５】図９に示す照明装置１００におけるホログラム記録媒体４５上の光ビームの走査態様の第４の例を示す平面図である。
【図１６】帯状のホログラム記録媒体８５を用いた場合の光ビームの走査態様を示す平面図である。
【図１７】図１６に示す帯状のホログラム記録媒体８５を作成するプロセスを示す光学系の配置図である。
【図１８】本発明に係る照明装置の構成要素であるホログラム記録媒体を、ＣＧＨの手法で作成する原理を示す側面図である。
【図１９】図１８に示されている仮想の散乱板３０′の正面図である。
【図２０】本発明によりスペックルの低減効果が得られた実験結果を示す表である。
【図２１】本発明に係る照明装置により白色照明を行う場合の光源の構成例を示す図である。
【図２２】本発明に係る照明装置を作成する際に用いた散乱板のバリエーションを示す平面図である。
【図２３】本発明に係る照明装置を画像表示装置として利用する場合に用いる透過フィルムを示す平面図である。
【図２４】収束参照光を用いて反射型のホログラム記録媒体を作成するプロセスを示す側面図である。
【図２５】図２４に示す方法で作成された反射型のホログラム記録媒体４５の再生プロセスを示す側面図である。
【図２６】収束参照光を用いて透過型のホログラム記録媒体を作成するプロセスを示す側面図である。
【図２７】図２６に示す方法で作成された透過型のホログラム記録媒体４５の再生プロセスを示す側面図である。
【図２８】発散参照光を用いてホログラム記録媒体を作成する場合の準備プロセスを示す側面図である。
【図２９】図２８の準備プロセスで作成された準備用ホログラム記録媒体９５の再生プロセスを示す側面図である。
【図３０】発散参照光を用いて反射型のホログラム記録媒体を作成するプロセスを示す側面図である。
【図３１】発散参照光を用いて透過型のホログラム記録媒体を作成するプロセスを示す側面図である。
【図３２】発散参照光を用いてホログラム記録媒体を作成する場合の別な準備プロセスを示す側面図である。
【図３３】図３２の準備プロセスで作成された準備用ホログラム記録媒体９５の再生プロセスを示す側面図である。
【図３４】本発明の変形例に係る照明装置の構成要素であるホログラム記録媒体を作成するプロセスを示す光学系の配置図である。
【図３５】本発明の変形例に係る照明装置１１０の基本構成を示す側面図である。
【図３６】本発明の別な変形例に係る照明装置１２０の基本構成を示す側面図である。
【図３７】図３６に示す照明装置１２０の動作原理を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。
【００４２】
＜＜＜ §１．本発明に用いるホログラム記録媒体 ＞＞＞
はじめに、本発明の一実施形態に係る照明装置の構成要素として用いるホログラム記録媒体の特徴を説明する。図１は、このホログラム記録媒体を作成するプロセスを示す光学系の配置図である。この光学系により、散乱板の像が記録されたホログラム記録媒体が作成される。
【００４３】
図の右上に示されているコヒーレント光源１０は、コヒーレントな光ビームＬ１０を生成する光源であり、実際には、断面が円形をした単色レーザ光を発生するレーザ光源が用いられている。このレーザ光源で生成されたコヒーレントな光ビームＬ１０は、ビームスプリッタ２０で２本のビームに分けられる。すなわち、光ビームＬ１０の一部は、そのままビームスプリッタ２０を透過して図の下方へと導かれ、残りの一部は、ビームスプリッタ２０で反射して光ビームＬ２０として図の左方へと導かれる。
【００４４】
ビームスプリッタ２０を透過した光ビームＬ１０は、散乱板の物体光Ｌobj を発生させる役割を果たす。すなわち、図の下方へと進んだ光ビームＬ１０は、反射鏡１１で反射して光ビームＬ１１となり、更に、ビームエキスパンダー１２によって径が広げられ、平行光束Ｌ１２を構成し、散乱板３０の右側の面の全領域に照射される。散乱板３０は、照射された光を散乱する性質をもった板であり、一般に光学的拡散板とも呼ばれている。ここに示す実施例の場合、内部に光を散乱するための微小粒子（光の散乱体）が練り込まれた透過型散乱板（たとえば、オパールガラス板）を用いている。したがって、図示のとおり、散乱板３０の右側の面に照射された平行光束Ｌ１２は、散乱板３０を透過して、左側の面から散乱光Ｌ３０として射出する。この散乱光Ｌ３０は、散乱板３０の物体光Ｌobj を構成する。
【００４５】
一方、ビームスプリッタ２０で反射した光ビームＬ２０は、参照光Ｌref を発生させる役割を果たす。すなわち、ビームスプリッタ２０から図の左方へと進んだ光ビームＬ２０は、反射鏡２１で反射して光ビームＬ２１となり、更に、ビームエキスパンダー２２によって径が広げられ、平行光束Ｌ２２を構成し、点Ｃを焦点とする凸レンズ２３で屈折された後にホログラム感光媒体４０に照射される。なお、平行光束Ｌ２２は、必ずしも厳密な平行光線の集合でなくても、ほぼ平行な光線の集合であれば、実用上は問題ない。ホログラム感光媒体４０は、ホログラム像を記録するために用いる感光性の媒体である。このホログラム感光媒体４０への照射光Ｌ２３は、参照光Ｌref を構成する。
【００４６】
結局、ホログラム感光媒体４０には、散乱板３０の物体光Ｌobj と、参照光Ｌref とが照射されることになる。ここで、物体光Ｌobj および参照光Ｌref は、いずれもコヒーレント光源１０（レーザ光源）で生成された同一波長λをもったコヒーレント光であるから、ホログラム感光媒体４０には、両者の干渉縞が記録されることになる。別言すれば、ホログラム感光媒体４０には、散乱板３０の像がホログラムとして記録される。
【００４７】
図２は、図１に示す参照光Ｌ２３（Ｌref ）の断面Ｓ１とホログラム感光媒体４０との位置関係を示す平面図である。ビームエキスパンダー２２によって径が広げられた平行光束Ｌ２２は円形断面を有しているため、凸レンズ２３で集光された参照光Ｌref は、レンズの焦点Ｃを頂点とする円錐状に収束する。ただ、図１に示す例では、ホログラム感光媒体４０が、この円錐の中心軸に対して斜めに配置されているため、参照光Ｌ２３（Ｌref ）をホログラム感光媒体４０の表面で切断した断面Ｓ１は、図２に示すように楕円になる。
【００４８】
このように、図２に示す例では、参照光Ｌref は、ホログラム感光媒体４０の全領域のうち、図にハッチングを示す領域内にのみ照射されるので、散乱板３０のホログラムは、このハッチングを施した領域内にのみ記録されることになる。もちろん、ビームエキスパンダー２２によって径がより大きな平行光束Ｌ２２を生成し、径がより大きな凸レンズ２３を用いれば、図３に示す例のように、参照光Ｌref の断面Ｓ２内に、ホログラム感光媒体４０がそっくり含まれるようにすることもできる。この場合、図にハッチングを施したように、ホログラム感光媒体４０の全面に散乱板３０のホログラムが記録される。本発明に用いるホログラム記録媒体を作成する上では、図２，図３のいずれの形態で記録を行ってもかまわない。
【００４９】
続いて、散乱板３０の像が、ホログラム感光媒体４０上に記録される光学的なプロセスを、より詳しく見てみよう。図４は、図１に示す光学系における散乱板３０およびホログラム感光媒体４０の周囲の部分拡大図である。上述したように、参照光Ｌref は、円形断面を有する平行光束Ｌ２２を、焦点Ｃをもつ凸レンズ２３で集光したものであり、焦点Ｃを頂点とする円錐状に収束する。そこで、以下、この焦点Ｃを収束点と呼ぶことにする。ホログラム感光媒体４０に照射される参照光Ｌ２３（Ｌref ）は、図示のとおり、この収束点Ｃに収束する光ということになる。
【００５０】
一方、散乱板３０から発せられる光（物体光Ｌobj ）は散乱光であるから、様々な方向に向かうことになる。たとえば、図示のように、散乱板３０の左側面の上端に物体点Ｑ１を考えると、この物体点Ｑ１からは、四方八方に散乱光が射出される。同様に、任意の物体点Ｑ２やＱ３からも、四方八方に散乱光が射出される。したがって、ホログラム感光媒体４０内の任意の点Ｐ１に着目すると、物体点Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３からの物体光Ｌ３１，Ｌ３２，Ｌ３３と収束点Ｃへ向かう参照光Ｌref との干渉縞の情報が記録されることになる。もちろん、実際には、散乱板３０上の物体点は、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３だけではないので、散乱板３０上のすべての物体点からの情報が、同様に、参照光Ｌref との干渉縞の情報として記録される。別言すれば、図示の点Ｐ１には、散乱板３０の全情報が記録されることになる。また、全く同様に、図示の点Ｐ２にも、散乱板３０の全情報が記録される。このように、ホログラム感光媒体４０内のいずれの部分にも、散乱板３０の全情報が記録されることになる。これがホログラムの本質である。
【００５１】
さて、このような方法で、散乱板３０の情報が記録されたホログラム感光媒体４０を、以下、ホログラム記録媒体４５と呼ぶことにする。このホログラム記録媒体４５を再生して、散乱板３０のホログラム再生像を得るためには、記録時に用いた光と同一波長のコヒーレント光を、記録時の参照光Ｌref に応じた方向から、再生用照明光として照射すればよい。
【００５２】
図５は、図４に示すプロセスで作成されたホログラム記録媒体４５を用いて、散乱板の像３５を再生するプロセスを示す図である。図示のとおり、ホログラム記録媒体４５に対して、下方から再生用照明光Ｌrep が照射されている。この再生用照明光Ｌrep は、収束点Ｃに位置する点光源から球面波として発散するコヒーレント光であり、その一部分は、図示のように円錐状に広がりながらホログラム記録媒体４５を照射する光になる。また、この再生用照明光Ｌrep の波長は、ホログラム記録媒体４５の記録時の波長（すなわち、図１に示すコヒーレント光源１０が発生するコヒーレント光の波長）に等しい。
【００５３】
ここで、図５に示すホログラム記録媒体４５と収束点Ｃとの位置関係は、図４に示すホログラム感光媒体４０と収束点Ｃとの位置関係と全く同じである。したがって、図５に示す再生用照明光Ｌrep は、図４に示す参照光Ｌref の光路を逆進する光に対応する。このような条件を満たす再生用照明光Ｌrep をホログラム記録媒体４５に照射すると、その回折光Ｌ４５（Ｌdif ）によって、散乱板３０のホログラム再生像３５（図では、破線で示す）が得られる。図５に示すホログラム記録媒体４５と再生像３５との位置関係は、図４に示すホログラム感光媒体４０と散乱板３０との位置関係と全く同じである。
【００５４】
このように、任意の物体の像をホログラムとして記録し、これを再生する技術は、古くから実用化されている公知の技術である。ただ、一般的な用途に利用するホログラム記録媒体を作成する場合、参照光Ｌref として平行光束が用いられる。平行光束からなる参照光Ｌref を用いて記録したホログラムは、再生時にも、平行光束からなる再生用照明光Ｌrepを利用すればよいので、利便性に優れている。
【００５５】
これに対して、図４に示すように、収束点Ｃに収束する光を参照光Ｌref として利用すると、再生時には、図５に示すように、収束点Ｃから発散する光を再生用照明光Ｌrep として用いる必要がある。実際、図５に示すような再生用照明光Ｌrep を得るためには、特定の位置にレンズなどの光学系を配置する必要がある。また、再生時のホログラム記録媒体４５と収束点Ｃとの位置関係が、記録時のホログラム感光媒体４０と収束点Ｃとの位置関係に一致していないと、正確な再生像３５が得られなくなるので、再生時の照明条件が限定されてしまう（平行光束を用いて再生する場合であれば、照明条件は照射角度だけが満足されていればよい）。
【００５６】
このような理由から、収束点Ｃに収束する参照光Ｌrefを用いて作成したホログラム記録媒体は、一般的な用途には不向きである。それにもかかわらず、ここに示す実施形態において、収束点Ｃに収束する光を参照光Ｌref として用いる理由は、再生時に行う光ビーム走査を容易にするためである。すなわち、図５では、説明の便宜上、収束点Ｃから発散する再生用照明光Ｌrep を用いて散乱板３０の再生像３５を生成する方法を示したが、本発明では、実際には、図示のように円錐状に広がる再生用照明光Ｌrep を用いた再生は行わない。その代わりに、光ビームを走査するという方法を採る。以下、この方法を詳しく説明する。
【００５７】
図６は、図４に示すプロセスで作成されたホログラム記録媒体４５に対して、１本の光ビームのみを照射して散乱板３０の像３５を再生するプロセスを示す図である。すなわち、この例では、収束点Ｃから媒体内の１点Ｐ１に向かう１本の光ビームＬ６１のみが再生用照明光Ｌrep として与えられる。もちろん、光ビームＬ６１は、記録時の光と同じ波長をもったコヒーレント光である。既に図４を参照して説明したとおり、ホログラム記録媒体４５内の任意の点Ｐ１には、散乱板３０全体の情報が記録されている。したがって、図６の点Ｐ１の位置に対して、記録時に用いた参照光Ｌref に対応した条件で再生用照明光Ｌrep を照射すれば、この点Ｐ１の近傍に記録されている干渉縞のみを用いて、散乱板３０の再生像３５を生成することが可能である。図６には、点Ｐ１からの回折光Ｌ４５（Ｌdif ）によって、再生像３５が再生された状態が示されている。
【００５８】
一方、図７は、収束点Ｃから媒体内の別な点Ｐ２に向かう１本の光ビームＬ６２のみを再生用照明光Ｌrep として与えた例である。この場合も、点Ｐ２には、散乱板３０全体の情報が記録されているので、点Ｐ２の位置に対して、記録時に用いた参照光Ｌref に対応した条件で再生用照明光Ｌrep を照射すれば、この点Ｐ２の近傍に記録されている干渉縞のみを用いて、散乱板３０の再生像３５を生成することが可能である。図７には、点Ｐ２からの回折光Ｌ４５（Ｌdif ）によって、再生像３５が再生された状態が示されている。図６に示す再生像３５も、図７に示す再生像３５も、同じ散乱板３０を原画像とするものであるから、理論的には、同じ位置に生成される同じ再生像ということになる。
【００５９】
図８は、図６および図７に示す再生プロセスにおける光ビームの照射位置を示す平面図である。図８の点Ｐ１は、図６の点Ｐ１に対応し、図８の点Ｐ２は、図７の点Ｐ２に対応する。Ａ１，Ａ２は、それぞれ再生用照明光Ｌrep の断面を示している。断面Ａ１，Ａ２の形状および大きさは、光ビームＬ６１，Ｌ６２の断面の形状および大きさに依存する。また、ホログラム記録媒体４５上の照射位置にも依存する。ここでは、便宜上、円形の断面Ａ１，Ａ２を示しているが、実際には、円形断面をもつ光ビームＬ６１，Ｌ６２を用いた場合、断面形状は照射位置に応じて扁平した楕円になる。
【００６０】
このように、図８に示す点Ｐ１近傍と、点Ｐ２近傍では、それぞれ記録されている干渉縞の内容は全く異なるものであるが、いずれの点に再生用照明光Ｌrep となる光ビームを照射した場合でも、同じ位置に同じ再生像３５が得られることになる。これは、再生用照明光Ｌrep が収束点Ｃから各点Ｐ１，Ｐ２に向かう光ビームであるため、いずれの点についても、図４に示す記録時の参照光Ｌref の向きに応じた向きの再生用照明光Ｌrep が与えられるためである。
【００６１】
図８には、２つの点Ｐ１，Ｐ２のみを例示したが、もちろん、ホログラム記録媒体４５上の任意の点についても同様のことが言える。したがって、ホログラム記録媒体４５上の任意の点に光ビームを照射した場合、当該光ビームが収束点Ｃからの光である限り、同一位置に同一の再生像３５が得られることになる。もっとも、図２に示すように、ホログラム感光媒体４０の一部分の領域（図にハッチングを施して示す領域）にのみホログラムを記録した場合、再生像３５が得られるのは、当該領域内の点に光ビームを照射した場合に限られる。
【００６２】
結局、ここで述べたホログラム記録媒体４５は、特定の収束点Ｃに収束する参照光Ｌref を用いて散乱板３０の像がホログラムとして記録されている媒体であり、この収束点Ｃを通る光ビームを再生用照明光Ｌrep として任意の位置に照射すると、散乱板３０の再生像３５が生成される、という特徴を有している。したがって、再生用照明光Ｌrep として、収束点Ｃを通る光ビームを、ホログラム記録媒体４５上で走査すると、個々の照射箇所から得られる回折光Ｌdif によって、同一の再生像３５が同一位置に再生されることになる。
【００６３】
＜＜＜ §２．本発明の基本的実施形態に係る照明装置 ＞＞＞
続いて、本発明の基本的実施形態に係る照明装置１００の構成を、図９の側面図を参照しながら説明する。図示のとおり、この照明装置１００は、ホログラム記録媒体４５、コヒーレント光源５０、光ビーム走査装置６０によって構成されている。
【００６４】
ここで、ホログラム記録媒体４５は、§１で述べた特徴を有する媒体であり、散乱板３０の像３５が記録されている。また、コヒーレント光源５０は、ホログラム記録媒体４５を作成する際に用いた光（物体光Ｌobj および参照光Ｌref ）の波長と同一波長をもつコヒーレントな光ビームＬ５０を発生させる光源である。
【００６５】
一方、光ビーム走査装置６０は、コヒーレント光源５０が発生した光ビームＬ５０を、所定の走査基点Ｂで屈曲させてホログラム記録媒体４５に照射し、かつ、光ビームＬ５０の屈曲態様を時間的に変化させることにより、屈曲された光ビームＬ６０のホログラム記録媒体４５に対する照射位置が時間的に変化するように走査する装置である。このような装置は、一般に、走査型ミラーデバイスとして公知の装置である。図には、説明の便宜上、時刻ｔ１における屈曲態様を一点鎖線で示し、時刻ｔ２における屈曲態様を二点鎖線で示している。すなわち、時刻ｔ１では、光ビームＬ５０は走査基点Ｂで屈曲し、光ビームＬ６０（ｔ１）としてホログラム記録媒体４５の点Ｐ（ｔ１）に照射されるが、時刻ｔ２では、光ビームＬ５０は、走査基点Ｂで屈曲し光ビームＬ６０（ｔ２）としてホログラム記録媒体４５の点Ｐ（ｔ２）に照射される。
【００６６】
図には、便宜上、時刻ｔ１，ｔ２の２つの時点における屈曲態様しか示されていないが、実際には、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、光ビームの屈曲方向は滑らかに変化し、光ビームＬ６０のホログラム記録媒体４５に対する照射位置は、図の点Ｐ（ｔ１）〜Ｐ（ｔ２）へと徐々に移動してゆくことになる。すなわち、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、光ビームＬ６０の照射位置は、ホログラム記録媒体４５上において点Ｐ（ｔ１）〜Ｐ（ｔ２）へと走査されることになる。
【００６７】
ここで、走査基点Ｂの位置を、図４に示す収束点Ｃの位置に一致させておけば（別言すれば、図９におけるホログラム記録媒体４５と走査基点Ｂとの位置関係が、図４におけるホログラム感光媒体４０と収束点Ｃとの位置関係に等しくなるようにしておけば）、ホログラム記録媒体４５の各照射位置において、光ビームＬ６０は、図４に示す参照光Ｌref に応じた向き（図４に示す参照光Ｌref の光路を逆進する向き）に照射されることになる。したがって、光ビームＬ６０は、ホログラム記録媒体４５の各照射位置において、そこに記録されているホログラムを再生するための正しい再生用照明光Ｌrep として機能する。
【００６８】
たとえば、時刻ｔ１では、点Ｐ（ｔ１）からの回折光Ｌ４５（ｔ１）によって、散乱板３０の再生像３５が生成され、時刻ｔ２では、点Ｐ（ｔ２）からの回折光Ｌ４５（ｔ２）によって、散乱板３０の再生像３５が生成される。もちろん、時刻ｔ１〜ｔ２の期間においても、光ビームＬ６０が照射された個々の位置からの回折光によって、同様に散乱板３０の再生像３５が生成される。すなわち、光ビームＬ６０が、走査基点Ｂからホログラム記録媒体４５へ向かう光である限り、ホログラム記録媒体４５上のどの位置に光ビームＬ６０が照射されたとしても、照射位置からの回折光によって、同一の再生像３５が同一位置に生成されることになる。
【００６９】
このような現象が起こるのは、図４に示すとおり、ホログラム記録媒体４５には、特定の収束点Ｃに収束する参照光Ｌ２３を用いて散乱板３０の像がホログラムとして記録されており、光ビーム走査装置６０が、この収束点Ｃを走査基点Ｂとして光ビームＬ６０の走査を行うためである。もちろん、光ビーム走査装置６０による走査を停止して、光ビームＬ６０の照射位置をホログラム記録媒体４５上の１点に固定したとしても、同じ再生像３５が同一位置に生成され続けることに変わりはない。それにもかかわらず、光ビームＬ６０を走査するのは、スペックルノイズを抑制するために他ならない。
【００７０】
図１０は、図９に示す照明装置１００を用いて、照明対象物７０を照明している状態を示す側面図である。照明装置１００は、ホログラム記録媒体４５から得られる散乱板の像３５の再生光を照明光として用いる装置である。ここでは、照明対象物７０の左側面を照明装置１００によって照明するために、図示のように、散乱板の再生像３５の左側面に照明対象物７０の左側面が一致するような位置に、照明対象物７０を配置した場合を考えてみる。この場合、照明対象物７０の左側面が受光面Ｒとなり、ホログラム記録媒体４５からの回折光は、この受光面Ｒに照射されることになる。
【００７１】
そこで、この受光面Ｒ上に任意の着目点Ｑを設定し、この着目点Ｑに到達する回折光がどのようなものかを考えてみる。まず、時刻ｔ１では、コヒーレント光源５０から出た光ビームＬ５０は、図に一点鎖線で示すように走査基点Ｂで屈曲し、光ビームＬ６０（ｔ１）として点Ｐ（ｔ１）に照射される。そして、点Ｐ（ｔ１）からの回折光Ｌ４５（ｔ１）が着目点Ｑに到達する。一方、時刻ｔ２では、コヒーレント光源５０から出た光ビームＬ５０は、図に二点鎖線で示すように走査基点Ｂで屈曲し、光ビームＬ６０（ｔ２）として点Ｐ（ｔ２）に照射される。そして、点Ｐ（ｔ２）からの回折光Ｌ４５（ｔ２）が着目点Ｑに到達する。
【００７２】
結局、このような回折光によって、着目点Ｑの位置には、常に、散乱板３０の着目点Ｑの位置に対応する再生像が生成されることになるが、着目点Ｑに対する回折光の入射角は、時刻ｔ１と時刻ｔ２とで異なる。別言すれば、光ビームＬ６０を走査した場合、受光面Ｒ上に形成される再生像３５に変わりはないものの、受光面Ｒ上の個々の点に到達する回折光の入射角度は時間とともに変化することになる。このような入射角度の時間変化は、スペックルを低減させる上で大きな貢献を果たす。
【００７３】
前述したとおり、コヒーレント光を用いるとスペックルが発生する理由は、受光面Ｒの各部で反射したコヒーレント光が、その極めて高い可干渉性ゆえに、互いに干渉し合うためである。ところが、本発明では、光ビームＬ６０の走査により、受光面Ｒの各部への回折光の入射角度が時間的に変動するため、干渉の態様も時間的に変動し、多重度をもつことになる。このため、スペックルの発生要因は、時間的に分散し、生理的に悪影響を与える斑点状の模様が定常的に観察される事態を緩和することができる。これが本発明の基本原理である。
【００７４】
図１１は、図９に示す照明装置１００を室内照明に利用した一例を示す側面図である。図示のとおり、室内の床面２００には、テーブル７５および椅子７６，７７が配置されており、テーブル７５の上面（この例では、テーブルクロスの表面）が照明対象物となり、受光面Ｒを形成している。照明装置１００は、図示のとおり、天井２１０に取り付けられている。図では便宜上、照明装置１００が、テーブル７５とほぼ同じ大きさに描かれているが、実際には、コヒーレント光源５０として半導体レーザを用い、光ビーム走査装置６０として、走査型ミラーデバイスを用いれば、一般的な室内照明用の照明装置と同程度に小型化することが可能である。
【００７５】
コヒーレント光源５０として、たとえば、緑色のレーザ光源を用いれば、テーブル７５の上面（受光面Ｒ）は緑色の照明スポットで照らし出されることになる。このようなコヒーレント光を用いた照明は、従来の一般的な室内照明とは一線を画すものであり、観察者に対して、極めて斬新な照明効果を奏する。すなわち、レーザ光のもつ単色性により、受光面Ｒは極めて鮮やかな緑色で照らされることになる。また、レーザ光のもつ指向性により、鮮明な輪郭をもつ照明スポットを形成することができる。実際、受光面Ｒに形成される照明スポットの輪郭は、再生像３５の輪郭になるので、受光面Ｒが再生像３５の再生位置に配置されていれば、散乱板３０の鮮明な再生像が受光面Ｒに形成される。更に、レーザ光源は、一般に高い光変換効率を有しているため、低消費電力で輝度の高い照明が可能になる。
【００７６】
このように、本発明によれば、極めて色純度の高い単色の面照明が可能になる。しかも、本発明に係る照明装置では、上述したとおり、受光面Ｒの各部に照射される光の入射角度が時間的に多重化されるため、スペックルの発生が抑制される。したがって、レーザポインタによる照明で見られるようなギラギラした斑点状のノイズが低減し、人間に生理的不快感を与えることはない。かくして、室内照明に十分利用可能な照明装置を実現することができる。
【００７７】
なお、図１１には、照明対象物（テーブル７５の上面）を、散乱板３０の再生像３５が生成される位置に配置した例を示したが、照明装置として利用する場合、照明対象物の位置は特に限定されるものではない。すなわち、図１１に示す例の場合、テーブル７５の上面（受光面Ｒ）には、散乱板３０の再生像３５が生成されるので、受光面Ｒは、再生像３５を表示するスクリーンとしての機能を果たすことになり、上述したように、受光面Ｒには、鮮明な輪郭をもつ照明スポットが形成される。しかしながら、単なる照明装置として利用するのであれば、必ずしも鮮明な輪郭をもつ照明スポットを形成する必要はない。
【００７８】
たとえば、図１１に示す配置において、テーブル７５を撤去すると、ホログラム記録媒体４５からの回折光は、床面２００に照射されることになる。この場合でも、再生像３５の生成位置に変わりはないので、人間の目には、再生像３５は見えないことになる（再生像３５の位置には、光を散乱する物体がないため、人間の目に再生像３５は結像しない）。それでも、床面２００まで届いた回折光が、床面２００で散乱し、人間の目まで到達するので、照明装置１００は、床面２００に対する照明機能を果たすことができる。
【００７９】
もちろん、意図的に受光面Ｒの位置を再生像３５の生成位置から外すような照明方法を採ることも可能である。たとえば、図１１に示すテーブル７５よりも若干低いテーブルを配置すれば、テーブル上面には、若干ピンボケした再生像３５が形成されることになる。しかしながら、テーブル上面を照明するという目的であれば、ピンボケした再生像３５を形成した方が、柔らかい照明効果が得られるので、むしろ好ましい場合もある。このように、本発明に係る照明装置を利用する場合、照明対象物の位置は、好みに応じて適宜決定すべき事項であり、特に限定されるものではない。
【００８０】
＜＜＜ §３．照明装置各部の詳細な説明 ＞＞＞
図９に示す照明装置１００は、§２で述べたとおり、ホログラム記録媒体４５、コヒーレント光源５０、光ビーム走査装置６０によって構成されている。ここでは、これら各構成要素について、より詳細な説明を行う。
【００８１】
＜３−１＞ コヒーレント光源
まず、コヒーレント光源５０としては、ホログラム記録媒体４５を作成する際に用いた光（物体光Ｌobj および参照光Ｌref ）の波長と同一波長をもつコヒーレントな光ビームＬ５０を発生させる光源を用いればよい。もっとも、コヒーレント光源５０が発生させる光ビームＬ５０の波長は、ホログラム記録媒体４５を作成する際に用いた光の波長と完全に同一である必要はなく、近似する波長であれば、ホログラムの再生像を得ることができる。要するに、本発明に用いるコヒーレント光源５０は、散乱板の像３５を再生することが可能な波長をもったコヒーレントな光ビームＬ５０を発生させる光源であればよい。
【００８２】
実際には、図５に示すコヒーレント光源１０と同一の光源を、そのままコヒーレント光源５０として利用することができる。ここに示す実施形態の場合、波長λ＝５３２ｎｍ（緑色）のレーザ光を射出することが可能なＤＰＳＳ（Diode Pumped Solid State）レーザ装置をコヒーレント光源５０として用いた。ＤＰＳＳレーザは、小型でありながら比較的高出力の所望の波長のレーザ光を得ることができるため、本発明に係る照明装置への利用に適したコヒーレント光源である。
【００８３】
このＤＰＳＳレーザ装置は、一般的な半導体レーザに比べてコヒーレント長が長いため、スペックルが発生しやすく、従来は、照明の用途には不適当と考えられていた。すなわち、従来は、スペックルを低減させるためには、レーザ光の発振波長に幅をもたせ、できるだけコヒーレント長を短くする努力が払われてきた。これに対して、本発明では、コヒーレント長が長い光源を用いたとしても、前述した原理により、スペックルの発生を効果的に抑制することができるので、光源としてＤＰＳＳレーザ装置を用いたとしても、実用上、スペックルの発生は問題にならなくなる。このような点において、本発明を利用すれば、光源の選択範囲をより広げる効果が得られる。
【００８４】
＜３−２＞ 光ビーム走査装置
光ビーム走査装置６０は、ホログラム記録媒体４５上で、光ビームを走査する機能をもった装置である。ここでは、この光ビーム走査装置６０によるビーム走査の具体的な方法を述べておく。図１２は、図９に示す照明装置１００におけるホログラム記録媒体４５上の光ビームの走査態様の第１の例を示す平面図である。この例では、ホログラム記録媒体４５として、横幅Ｄａ＝１２ｍｍ、縦幅Ｄｂ＝１０ｍｍの媒体を用い、この媒体上を走査する光ビームＬ６０として、直径１ｍｍの円形断面をもったレーザビームを用いている。図示のとおり、ＣＲＴにおける電子線の走査と同様に、光ビームＬ６０の照射位置を、第１行目の開始領域Ａ１Ｓから終了領域Ａ１Ｅまで水平方向に走査し、続いて、第２行目の開始領域Ａ２Ｓから終了領域Ａ２Ｅまで水平方向に走査し、... 、最後に、第ｎ行目の開始領域ＡｎＳから終了領域ＡｎＥまで水平方向に走査し、再び、第１行目の開始領域Ａ１Ｓへ戻って、同様の作業を繰り返す方法が採られている。
【００８５】
この図１２に示す走査方法では、ホログラム記録媒体４５の全面が光ビームによる走査を受けることになるが、本発明では、必ずしもホログラム記録媒体４５の全面を漏れなく走査する必要はない。たとえば、図１３は、図１２に示す走査方法における奇数行目の走査のみを行い、偶数行目の走査を省略した例である。このように、１行おきに走査を行うと、ホログラム記録媒体４５の一部の領域に記録されているホログラム情報は、像の再生に全く寄与しないことになるが、それでも特に問題が生じることはない。図１４は、更に極端な走査方法を示す例であり、縦幅Ｄｂの中央位置において、開始領域Ａ１Ｓから終了領域Ａ１Ｅまで水平方向に１行だけ走査する作業を繰り返し行うものである。
【００８６】
もちろん、走査方向の設定も自由であり、１行目の走査を左から右へ行った後、２行目の走査を右から左へ行うようにしてもよい。また、走査方向は必ずしも直線に限定されるものではなく、ホログラム記録媒体４５上で円を描くような走査を行うことも可能である。
【００８７】
なお、図２に示す例のように、ホログラム感光媒体４０の一部の領域（ハッチングを施した領域）にのみ参照光Ｌref を照射して記録を行った場合は、他の領域（外側の白い領域）にはホログラムが記録されていない。このような場合、外側の白い領域まで走査を行うと再生像３５が得られないため、照明が一時的に暗くなってしまう。したがって、実用上は、ホログラムが記録されている領域内のみを走査するようにするのが好ましい。
【００８８】
既に述べたとおり、ホログラム記録媒体４５上における光ビームの走査は、光ビーム走査装置６０によって行われる。この光ビーム走査装置６０は、コヒーレント光源５０からの光ビームＬ５０を、走査基点Ｂ（ホログラム記録時の収束点Ｃ）で屈曲させてホログラム記録媒体４５に照射する機能を有する。しかも、その屈曲態様（屈曲の方向と屈曲角度の大きさ）を時間的に変化させることにより、屈曲された光ビームＬ６０のホログラム記録媒体４５に対する照射位置が時間的に変化するように走査する。このような機能をもった装置は、走査型ミラーデバイスとして種々の光学系で利用されている。
【００８９】
たとえば、図９に示す例では、光ビーム走査装置６０として、便宜上、単なる反射鏡の図が描かれているが、実際には、この反射鏡を２軸方向に回動させる駆動機構が備わっている。すなわち、図示の反射鏡の反射面の中心位置に走査基点Ｂを設定し、この走査基点Ｂを通り、反射面上で互いに直交するＶ軸およびＷ軸を定義した場合に、この反射鏡をＶ軸（図の紙面に垂直な軸）まわりに回動させる機構と、Ｗ軸（図に破線で示す軸）まわりに回動させる機構とが備わっている。
【００９０】
このように、Ｖ軸およびＷ軸まわりに独立して回動可能な反射鏡を用いれば、反射した光ビームＬ６０を、ホログラム記録媒体４５上で水平方向および垂直方向に走査することが可能である。たとえば、上述の機構において、反射光をＶ軸まわりに回動すれば、図１２に示すホログラム記録媒体４５上で光ビームＬ６０の照射位置を水平方向に走査することができ、Ｗ軸まわりに回動すれば、垂直方向に走査することができる。
【００９１】
要するに、光ビーム走査装置６０が、走査基点Ｂを含む平面上で揺動運動を行うように光ビームＬ６０を屈曲させる機能を有していれば、ホログラム記録媒体４５上で光ビームＬ６０の照射位置を一次元方向に走査することができる。図１４に示す例のように、光ビームを水平方向にのみ走査を行う運用をとるのであれば、光ビーム走査装置６０は、ホログラム記録媒体４５上での光ビームの照射位置を一次元方向に走査する機能を有していれば足りる。
【００９２】
これに対して、ホログラム記録媒体４５上で光ビームＬ６０の照射位置を二次元方向に走査する運用をとるのであれば、光ビーム走査装置６０に、走査基点Ｂを含む第１の平面上で揺動運動を行うように光ビームＬ６０を屈曲させる機能と（図９において、Ｖ軸まわりに反射鏡を回動させれば、光ビームＬ６０は、紙面に含まれる平面上で揺動運動を行う）、走査基点Ｂを含み第１の平面と直交する第２の平面上で揺動運動を行うように光ビームＬ６０を屈曲させる機能と（図９において、Ｗ軸まわりに反射鏡を回動させれば、光ビームＬ６０は、紙面に垂直な平面上で揺動運動を行う）、をもたせておけばよい。
【００９３】
光ビームの照射位置を一次元方向に走査するための走査型ミラーデバイスとしては、ポリゴンミラーが広く利用されている。また、二次元方向に走査するための走査型ミラーデバイスとしては、ポリゴンミラーを２組組み合わせたものを用いることもできるし、ジンバルミラー、ガルバノミラー、ＭＥＭＳミラーなどのデバイスが知られている。更に、通常のミラーデバイス以外でも、全反射プリズム、屈折プリズム、電気光学結晶（ＫＴＮ結晶など）等も、光ビーム走査装置６０として利用可能である。
【００９４】
なお、光ビームＬ６０の径が、ホログラム記録媒体４５の寸法に近くなると、スペックルを抑制する効果が損なわれることがあるので留意する必要がある。図１２〜図１４に示す例の場合、上述したとおり、ホログラム記録媒体４５の横幅はＤａ＝１２ｍｍ、縦幅はＤｂ＝１０ｍｍであり、光ビームＬ６０は直径１ｍｍの円形断面をもったレーザビームである。このような寸法条件であれば、スペックルを抑制する効果が十分に得られる。これは、ホログラム記録媒体４５上のいずれの領域も、光ビームＬ６０の照射を一時的に受けるだけであり、同一領域から継続して回折光が出ることはないためである。
【００９５】
ところが、たとえば、図１５に示す例のように、ホログラム記録媒体４５の寸法に近い径をもった光ビームを照射した場合、継続して回折光を出し続ける領域（図のハッチング部分）が形成されることになる。すなわち、光ビームＬ６０の照射位置を、第１行目の開始領域Ａ１Ｓから終了領域Ａ１Ｅまで水平方向に走査したとしても、図にハッチングを施した領域ａ１は、常に光ビームの照射を受けることになる。同様に、第ｎ行目の開始領域ＡｎＳから終了領域ＡｎＥまで水平方向に走査したとしても、領域ａ２は、常に光ビームの照射を受けることになる。また、垂直方向の走査を考えると、各行の開始領域に関しては領域ａ３が、各行の終了領域に関しては領域ａ４が、それぞれ重複した領域となるので、走査する行を変えても、常に光ビームの照射を受けることになる。
【００９６】
結局、これらハッチングを施した領域については、光ビーム走査の恩恵を受けることができず、継続して回折光が出ることになる。その結果、そのような領域から発せられた回折光は、照明対象物の受光面Ｒ上に同一角度で入射し続けることになり、スペックル発生の要因となる。したがって、光ビームＬ６０の径は、ホログラム記録媒体４５の寸法に近いほど大きくすべきではない。
【００９７】
このような弊害は、走査ピッチを光ビームＬ６０の径より小さく設定した場合にも生じる。たとえば、図１２は、縦方向の走査ピッチを光ビームＬ６０の径に等しく設定した例であり、図１３は、縦方向の走査ピッチを光ビームＬ６０の径の２倍に設定した例である。このように、縦方向（副走査方向）の走査ピッチを光ビームの径以上に設定しておけば、第ｉ行目の走査領域と第（ｉ＋１）行目の走査領域とが重複することはないが、走査ピッチが光ビームの径未満になると、重複領域が発生し、上述したようにスペックル発生の要因になる可能性がある。
【００９８】
また、遅い走査速度も、スペックル発生の要因になる。たとえば、１行の走査に１時間を要するような遅い速度で走査したとしても、人間の視覚的な時間分解能の観点からは、走査を行っていないのと同じであり、スペックルが認識されることになる。光ビームを走査することによりスペックルが低減するのは、前述したとおり、受光面Ｒの各部に照射される光の入射角度が時間的に多重化されるためである。したがって、ビーム走査によるスペックル低減の効果を十分に得るためには、スペックルを生じさせる原因となる同一の干渉条件が維持される時間が、人間の視覚的な時間分解能よりも短くなるようにすればよい。
【００９９】
一般に、人間の視覚的な時間分解能の限界は、１／２０〜１／３０秒程度とされており、１秒間に２０〜３０フレーム以上の静止画像を提示すれば、人間には滑らかな動画として認識される。このような点を考慮すれば、光ビームの直径をｄとした場合、１／２０〜１／３０秒でｄ以上の距離を進む走査速度（秒速２０ｄ〜３０ｄの速度）で走査を行えば、十分なスペックル抑制効果が得られることになる。
【０１００】
＜３−３＞ ホログラム記録媒体
ホログラム記録媒体４５については、既に§１において、詳細な製造プロセスを述べたとおりである。すなわち、本発明に用いるホログラム記録媒体４５は、特定の収束点Ｃに収束する参照光を用いて散乱板３０の像がホログラムとして記録されている、という特徴を有している媒体であればよい。そこで、ここでは、本発明に利用するのに適した具体的なホログラム記録媒体の形態を述べておく。
【０１０１】
ホログラムには、いくつかの物理的な形態がある。本願発明者は、本発明に利用するには、体積型ホログラムが最も好ましいと考えている。特に、フォトポリマーを用いた体積型ホログラムを用いるのが最適である。
【０１０２】
一般に、キャッシュカードや金券などに偽造防止用シールとして利用されているホログラムは、表面レリーフ（エンボス）型ホログラムと呼ばれており、表面の凹凸構造によってホログラム干渉縞の記録が行われる。もちろん、本発明を実施する上では、散乱板３０の像を、表面レリーフ型ホログラムとして記録しているホログラム記録媒体４５（一般に、ホログラフィック・ディフーザーと呼ばれている）を利用することも可能である。しかしながら、この表面レリーフ型ホログラムの場合、表面の凹凸構造による散乱が、新たなスペックル生成要因となる可能性があるため、スペックルを低減させる、という観点からは好ましくない。また、表面レリーフ型ホログラムでは、多次回折光が発生するため、回折効率が低くなり、更に、回折性能（回折角をどこまで大きくできるかという性能）にも限界がある。
【０１０３】
これに対して、体積型ホログラムでは、媒体内部の屈折率分布としてホログラム干渉縞の記録が行われるため、表面の凹凸構造による散乱による影響を受けることはない。また、一般に、回折効率や回折性能も表面レリーフ型ホログラムより優れている。したがって、本発明を実施する際には、散乱板３０の像を、体積型ホログラムとして記録している媒体をホログラム記録媒体４５として利用するのが最適である。
【０１０４】
ただ、体積型ホログラムでも、銀塩材料を含む感光媒体を利用して記録するタイプのものは、銀塩粒子による散乱が新たなスペックル生成要因となる可能性があるため、避けた方が好ましい。このような理由から、本願発明者は、本発明に利用するホログラム記録媒体４５としては、フォトポリマーを用いた体積型ホログラムが最適であると考えている。このようなフォトポリマーを用いた体積型ホログラムの具体的な化学組成は、たとえば、特許第２８４９０２１号公報に例示されている。
【０１０５】
もっとも、量産性という点では、体積型ホログラムよりも表面レリーフ型ホログラムの方が優れている。表面レリーフ型ホログラムは、表面に凹凸構造をもった原版を作成し、この原版を用いたプレス加工により、媒体の量産を行うことができる。したがって、製造コストを低減させる必要がある場合には、表面レリーフ型ホログラムを利用すればよい。
【０１０６】
また、ホログラムの物理的な形態としては、平面上に濃淡パターンとして干渉縞を記録した振幅変調型ホログラムも広く普及している。しかしながら、この振幅変調型ホログラムは、回折効率が低く、濃いパターン部分で光の吸収が行われてしまうため、本発明に利用した場合、十分な照明効率を確保することができない。ただ、その製造工程では、平面上に濃淡パターンを印刷する簡便な方法を採ることができるため、製造コストの点ではメリットが得られる。したがって、用途によっては、振幅変調型ホログラムを本発明に採用することも可能である。
【０１０７】
なお、図１に示す記録方法では、いわゆるフレネルタイプのホログラム記録媒体が作成されることになるが、散乱板３０をレンズを通して記録することにより得られるフーリエ変換タイプのホログラム記録媒体を作成してもかまわない。この場合、必要に応じて、回折光Ｌ４５の光路上にレンズを設けて集光するようにし、照明効率を向上させるようにしてもよいが、レンズなしでも照明装置としての機能を十分に果たすことができる。
【０１０８】
＜＜＜ §４．本発明に係る照明装置の変形例 ＞＞＞
これまで、本発明に係る照明装置を、基本的な実施形態について述べてきた。この基本的な実施形態を実施する場合、まず、散乱板３０の像３５をホログラムとして記録用媒体４０上に記録することによりホログラム記録媒体４５を作成する準備段階を行い、この準備段階で作成したホログラム記録媒体４５を用いて照明装置１００を構成し、ホログラム記録媒体４５上にコヒーレントな光ビームＬ６０を照射し、かつ、照射位置が時間的に変化するようにこの光ビームＬ６０をホログラム記録媒体４５上で走査する照明段階を行うことになる。
【０１０９】
この場合、準備段階では、図１に示すように、コヒーレントな照明光Ｌ１２を散乱板３０に照射し、散乱板３０から得られる散乱光Ｌ３０を物体光Ｌobj として用いる。また、所定光路に沿って記録用媒体４０に照射され、照明光Ｌ１２と同一波長のコヒーレントな光Ｌ２３を参照光Ｌref として用いる。そして、物体光Ｌobj と参照光Ｌref とによって形成される干渉縞を記録用媒体４０に記録することによりホログラム記録媒体４５を作成する。また、照明段階では、図９に示すように、参照光Ｌref と同一波長（もしくは、ホログラムの再生が可能な近似波長）の光ビームＬ６０が、参照光Ｌref の光路に沿った光路を通ってホログラム記録媒体４５上の照射位置へ向かうように走査を行い（別言すれば、参照光Ｌref と光学的に共役になる方向から光ビームＬ６０を与え）、ホログラム記録媒体４５から得られる、散乱板３０の像３５の再生光を照明光とすることになる。
【０１１０】
ここでは、上述した基本的な実施形態に対するいくつかの変形例を述べておく。
【０１１１】
＜４−１＞ 一次元走査を前提としたホログラム記録媒体
図１に示すホログラム記録媒体の作成プロセスでは、平行光束Ｌ２２を凸レンズ２３（収束点Ｃの位置に焦点を有するレンズ）で集光して参照光Ｌref として媒体４０に照射している。すなわち、収束点Ｃを頂点とした円錐（理論的には、互いに半径の異なる円錐が無限に存在する）の側面に沿って、収束点Ｃに三次元的に収束する参照光Ｌref を用いて散乱板３０の像が記録されることになる。
【０１１２】
このように三次元的に収束する参照光Ｌref を用いているのは、図９に示す照明装置において、走査基点Ｂから三次元的に発散する光路をとるように、光ビームＬ６０を三次元的に走査すること（反射鏡のＶ軸まわりの回動とＷ軸まわりの回動とを組み合わせてビームを走査すること）を前提としているためである。そして、光ビームＬ６０を三次元的に走査する理由は、ホログラム記録媒体４５上における光ビームの照射位置を二次元的に走査するため（図１２において、横方向の走査と縦方向の走査とを行うため）である。
【０１１３】
ただ、ホログラム記録媒体４５上における光ビームの照射位置の走査は、必ずしも二次元的に行う必要はない。たとえば、図１４には、光ビームを水平方向にのみ走査する例が示されている。このように、光ビームの照射位置を一次元的に走査することを前提とすれば、ホログラム記録媒体も、そのような前提で作成しておく方が合理的である。具体的には、一次元的な走査が前提であれば、図１４に示すようなホログラム記録媒体４５を作成する代わりに、図１６に示すような帯状のホログラム記録媒体８５を作成すれば足りる。
【０１１４】
このホログラム記録媒体８５を用いた場合、光ビーム走査装置６０による走査は、左端の起点領域Ａ１Ｓから右端の終点領域Ａ１Ｅに至る１行分の走査を繰り返せばよい。この場合、左から右へと向かう１行分の走査を繰り返してもよいし、左から右へ走査したら、今度は右から左へ走査する、というような往復運動を行ってもかまわない。用いる光ビームＬ６０が直径１ｍｍの円形断面をもったレーザビームである場合、図１６に示すホログラム記録媒体８５の縦幅は、Ｄｂ＝１ｍｍとすれば十分である。したがって、図１４に示すホログラム記録媒体４５を用いる場合に比べて省スペース化を図ることができ、装置全体を小型化することが可能になる。
【０１１５】
このような一次元走査を前提としたホログラム記録媒体８５は、図１に示す光学系を用いて作成することも可能であるが、その代わりに、図１７に示す光学系を用いて作成することも可能である。この図１７に示す光学系は、図１に示す光学系における凸レンズ２３をシリンドリカルレンズ２４に置き換え、矩形状の平面をもったホログラム感光媒体４０を、細長い帯状の平面をもったホログラム感光媒体８０に置き換えたものであり、その他の構成要素に変わりはない。ホログラム感光媒体８０の横幅Ｄａは、ホログラム感光媒体４０の横幅と同じであるが、その縦幅Ｄｂ（図１７において、紙面に垂直方向の幅）は、光ビームの直径程度（前述の例の場合、１ｍｍ程度）である。
【０１１６】
シリンドリカルレンズ２４は、図１７の紙面に垂直な中心軸を有する円柱の表面を有するレンズであり、図１７において、収束点Ｃを通り紙面に垂直な集光軸を定義した場合に、平行光束Ｌ２２を当該集光軸に集光する機能を果たす。ただ、シリンドリカルレンズの性質上、光の屈折は、紙面に平行な平面内においてのみ生じ、紙面に垂直な方向への屈折は生じない。別言すれば、収束点Ｃを含み、シリンドリカルレンズの円柱の中心軸に直交する平面（図１７の紙面）に着目すれば、当該平面に沿って二次元的に収束する光Ｌ２４が、参照光Ｌref として与えられることになる。
【０１１７】
このように、本願において「光が収束点Ｃに収束する」と言った場合、図１の光学系に示す凸レンズ２３による三次元的な収束のみならず、図１７の光学系に示すシリンドリカルレンズ２４による二次元的な収束も意味するものである。そして、図１６に例示するような一次元走査を前提としたホログラム記録媒体８５を作成する場合は、図１７の光学系に示すように、収束点Ｃを通る所定の集光軸（図の例の場合、収束点Ｃを通り紙面に垂直な軸）に平行な中心軸をもつ円柱面を有するシリンドリカルレンズ２４を用いて、ほぼ平行なコヒーレント光の光束Ｌ２２を当該集光軸上に集光し、収束点Ｃに二次元的に収束する光Ｌ２４を参照光Ｌref として用いて、散乱板３０のホログラム像を記録すればよい。
【０１１８】
＜４−２＞ ＣＧＨからなるホログラム記録媒体
これまで述べたホログラム記録媒体の作成プロセスは、ホログラム感光媒体に実際に光を照射し、そこに生じる干渉縞を感光媒体の化学変化によって固定する、という純然たる光学的な方法をとるものである。これに対して、最近では、このような光学的なプロセスをコンピュータ上でシミュレーションし、演算によって干渉縞の情報を計算し、その結果を何らかの物理的な方法で媒体上に固定する、という手法が確立している。このような手法で作成されたホログラムは、一般に計算機合成ホログラム（ＣＧＨ：Computer Generated Hologram）と呼ばれている。
【０１１９】
本発明に用いるホログラム記録媒体に記録されているホログラムは、このような計算機合成ホログラムであってもかまわない。すなわち、§１で述べた光学的なプロセスでホログラム記録媒体を作成する代わりに、仮想の散乱板からの仮想物体光と仮想の参照光とを用いたシミュレーション演算を実行し、仮想の記録面上に生じる干渉縞の情報を求め、この情報を物理的な方法で媒体上に記録して計算機合成ホログラムを作成すればよい。
【０１２０】
図１８は、本発明に係る照明装置の構成要素であるホログラム記録媒体を、ＣＧＨの手法で作成する原理を示す側面図であり、図４に示す光学的な現象を、コンピュータ上でシミュレートする方法を示すものである。ここで、図１８に示す仮想の散乱板３０′は、図４に示す実在の散乱板３０に対応し、図１８に示す仮想の記録面４０′は、図４に示す実在のホログラム感光媒体４０に対応する。図示の物体光Ｌobj は、仮想の散乱板３０′から発せられる仮想の光であり、図示の参照光Ｌref は、この物体光Ｌobj と同一波長の仮想の光である。参照光Ｌref が、収束点Ｃに収束する光である点は、これまで述べた方法と全く同じである。記録面４０′上の各点では、この仮想の物体光Ｌobj と参照光Ｌref との干渉縞の情報が演算される。
【０１２１】
なお、仮想の散乱板３０′としては、たとえば、ポリゴンなどで表現された微細な三次元形状モデルを用いることも可能であるが、ここでは、平面上に多数の点光源Ｄを格子状に配列した単純なモデルを用いている。図１９は、図１８に示されている仮想の散乱板３０′の正面図であり、小さな白丸は、それぞれ点光源Ｄを示している。図示のとおり、多数の点光源Ｄが、横方向ピッチＰａ，縦方向ピッチＰｂで格子状に配列されている。ピッチＰａ，Ｐｂは、散乱板の表面粗さを定めるパラメータとなる。
【０１２２】
本願発明者は、点光源ＤのピッチＰａ，Ｐｂをそれぞれ１０μｍ程度の寸法に設定して記録面４０′上に生じる干渉縞の情報を演算し、その結果に基づいて、実在の媒体表面に凹凸パターンを形成し、表面レリーフ型のＣＧＨを作成した。そして、このＣＧＨをホログラム記録媒体４５として用いた照明装置１００を構成したところ、スペックルを抑制した良好な照明環境が得られた。
【０１２３】
図２０は、本発明によりスペックルの低減効果が得られた実験結果を示す表である。一般に、受光面に生じたスペックルの程度を示すパラメータとして、スペックルコントラスト（単位％）という数値を用いる方法が提案されている。このスペックルコントラストは、本来は均一の輝度分布をとるべき条件において、実際に生じる輝度のばらつきの標準偏差を、輝度の平均値で除した値として定義される量である。このスペックルコントラストの値が大きければ大きいほど、受光面上のスペックル発生程度が大きいことを意味し、観察者に対して、斑点状の輝度ムラ模様がより顕著に提示されていることになる。
【０１２４】
図２０の表は、図１０に示す照明装置１００もしくはこれに対比するための従来装置を利用して、照明対象物７０を照明する４通りの測定系について、受光面Ｒについてのスペックルコントラストを測定した結果を示すものである。測定例１〜３は、いずれも、緑色のレーザ光を射出することが可能な同一のＤＰＳＳレーザ装置をコヒーレント光源５０として用いた結果である。なお、測定例２，３で用いるホログラム記録媒体の拡散角（ホログラム記録媒体上の点から再生像３５を望む最大角度）は、いずれの場合も２０°に設定されている。
【０１２５】
まず、測定例１として示す測定結果は、照明装置１００を用いる代わりに、コヒーレント光源５０からの光ビームＬ５０をビームエキスパンダーで広げて平行光束とし、この平行光束（レーザ平行光）をそのまま受光面Ｒに照射する測定系を用いて得られた結果である。この場合、表に示すとおり、スペックルコントラスト２０．１％という結果が得られた。これは、肉眼観察した場合に、斑点状の輝度ムラ模様がかなり顕著に観察できる状態であり、実用的な室内照明には不適当なレベルである。
【０１２６】
一方、測定例２および３として示す測定結果は、いずれも図１０に示す照明装置１００を利用して照明を行った結果である。ここで、測定例２は、ホログラム記録媒体４５として、光学的な方法で作成された体積型ホログラムを利用した結果であり、測定例３は、ホログラム記録媒体４５として、上述した表面レリーフ型ＣＧＨを利用した結果である。いずれも４％に満たないスペックルコントラストが得られており、これは肉眼観察した場合に、輝度ムラ模様がほとんど観察できない極めて良好な状態である（一般に、スペックルコントラスト値が５％以下であれば、観察者に不快感が生じないとされている）。したがって、ホログラム記録媒体４５として、光学的な方法で作成された体積型ホログラムを利用した場合も、表面レリーフ型ＣＧＨを利用した場合も、実用的に十分な照明装置を構成することができる。測定例２の結果（３．０％）が、測定例３の結果（３．７％）よりも良好になった理由は、原画像となる実在の散乱板３０の解像度が、仮想の散乱板３０′（図１９に示す点光源の集合体）の解像度よりも高いためと考えられる。
【０１２７】
最後の測定例４として示す測定結果は、照明装置１００を用いる代わりに、緑色のＬＥＤ光源からの光をそのまま受光面Ｒに照射する測定系を用いて得られた結果である。そもそもＬＥＤ光源は、コヒーレント光源ではないので、スペックルの発生という問題を考慮する必要はなく、表に示すとおり、スペックルコントラスト４．０％という良好な結果が得られた。非コヒーレント光を用いた測定例４の結果が、コヒーレント光を用いた測定例２，３の結果に劣る理由は、ＬＥＤ光源が発する光自体に輝度ムラが生じていたためと考えられる。
【０１２８】
＜４−３＞ 複数色の照明
これまで述べてきた実施形態は、いずれも単色のレーザ光源をコヒーレント光源として用いた単色照明装置の例であるが、それぞれ異なる波長をもったレーザ光を発生する複数台のレーザ光源を用いれば、複数の色を合成した照明が可能な照明装置を構成することが可能になる。
【０１２９】
具体的には、図９に示す照明装置１００において、コヒーレント光源５０として、それぞれ異なる波長をもった単色光のレーザビームを発生する複数ｎ台のレーザ光源と、これらｎ台のレーザ光源が発生したレーザビームを合成して合成光ビームを生成する光合成器と、を有する装置を用いればよい。もちろん、ホログラム記録媒体４５には、予め、ｎ台のレーザ光源が発生する各レーザビームによってそれぞれ再生像が得られるように、散乱板３０の像３５をｎ通りのホログラムとして記録しておくようにする。
【０１３０】
図２１は、このような装置の一例を示す構成図である。この装置は、赤，緑，青の３原色を合成して白色の光ビームを生成する機能を有する。すなわち、赤色レーザ光源５０Ｒが発生する赤色レーザビームＬ（Ｒ）と、緑色レーザ光源５０Ｇが発生する緑色レーザビームＬ（Ｇ）とを、ダイクロイックプリズム１５で合成し、更に、青色レーザ光源５０Ｂが発生する青色レーザビームＬ（Ｂ）をダイクロイックプリズム１６で合成することにより、白色の合成光ビームＬ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を生成することができる。一方、光ビーム走査装置６０は、こうして生成された合成光ビームＬ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を屈曲させてホログラム記録媒体４５上で走査すればよい。ホログラム記録媒体４５からは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分についてそれぞれ回折光が得られ、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分についての再生像３５が同じ位置に生成されることになり、白色の再生像が得られる。
【０１３１】
なお、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の光を用いて散乱板３０の像が記録されたホログラム記録媒体を作成するには、たとえば、Ｒ色の光に感光する色素、Ｇ色の光に感光する色素、Ｂ色の光に感光する色素が一様に分布したホログラム感光媒体と、上記合成光ビームＬ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）とを用いてホログラムを記録するプロセスを行えばよい。また、Ｒ色の光に感光する第１の感光層、Ｇ色の光に感光する第２の感光層、Ｂ色の光に感光する第３の感光層を積層した３層構造からなるホログラム感光媒体を用いてもよい。あるいは、上記３つの感光層をそれぞれ別々の媒体として用意しておき、それぞれ対応する色の光を用いてホログラムの記録を別個に行い、最後に、この３層を貼り合わせて、３層構造をもつホログラム記録媒体を構成してもよい。
【０１３２】
＜４−４＞ 画像表示装置
これまで、本発明を照明装置として利用する形態を説明してきたが、本発明に係る照明装置は、画像表示装置としても利用可能である。たとえば、図１１には、天井に設置された照明装置１００によってテーブル７５の上面を照明する利用形態が例示されている。この場合、受光面Ｒには、散乱板３０の再生像３５が形成され、この再生像３５によって照明スポットが形成されることになる。
【０１３３】
このように、照明装置１００を、散乱板３０の再生像３５を生成する装置として捉えると、当該装置は、画像表示装置としての機能を備えていることがわかる。たとえば、準備段階で記録する散乱板３０として、矩形の板を用いた場合、テーブル７５の上面に形成される照明スポットの輪郭は矩形になるが、円形の板を用いた場合、照明スポットの輪郭は円形になる。したがって、たとえば、図２２に示すように、輪郭が星型の散乱板３０Ａや、輪郭がハート型の散乱板３０Ｂを用いてホログラム記録媒体４５を作成すれば、星型やハート型の輪郭形状をもった照明スポットが得られることになる。これは、照明装置１００が、星型画像やハート型画像を表示する画像表示装置として機能していることを意味する。
【０１３４】
ところで、表示対象となる画像の形態は、散乱板の輪郭形状によってのみ決まるわけではない。たとえば、図２３の上段に示すように、一般的な矩形の散乱板３０を用意するとともに、図２３の下段左に示すように、星型の画像が描かれた透過フィルム３３Ａを用意する。この透過フィルム３３Ａは、星型の内部は光を透過するが、星型の外部（ハッチング領域）は光を遮蔽する性質を有している。このような透過フィルム３３Ａを、散乱板３０の上面に重ねて覆うようにし、図１に示す光学系で記録を行うと、図２２に示す輪郭形状が星型の散乱板３０Ａを用いた場合と同様に、星型の散乱板が記録されることになるので、再生時には、星型の照明スポットが得られることになる。
【０１３５】
もちろん、図２３の下段中央に示すように、「ＰＡＴ」なる文字列が描かれた透過フィルム３３Ｂを用いれば、個々の文字の形状をした照明スポットが得られる。図１１に示す利用形態の場合、テーブル７５の上面に、「ＰＡＴ」なる文字列が浮き出ることになる。更に、図２３の下段右に示すように、濃淡情報をもった階調画像（たとえば、モノクロ写真）が印刷された透過フィルム３３Ｃを用いれば、テーブル７５の上面に階調画像を表示することもできる。
【０１３６】
このように画像表示装置として利用する場合、鮮明な画像表示を行うためには、受光面Ｒを再生像３５の生成位置に配置する必要がある。したがって、図２３の下段に示すような画像を表示することが可能な画像表示装置を構成するには、これまで述べてきた照明装置１００と、この照明装置１００による照明を受ける受光面Ｒをもった表示媒体７０と、を用意し、ホログラム記録媒体４５には、所定の画像が描かれた透過フィルムで覆われた散乱板３０の像３５を記録しておき、受光面Ｒを、散乱板３０の再生像３５が形成される位置に配置する構成をとればよい。
【０１３７】
＜４−５＞ ホログラム記録媒体作成の幾何学的バリエーション
§１では、図１を参照して、ホログラム感光媒体４０に散乱板３０のホログラム像を記録する方法を説明した。この方法は、収束点Ｃに収束する参照光を用いて反射型のホログラム記録媒体を作成する方法であり、必要な構成要素の幾何学的な配置は、図２４の側面図に示すとおりである。
【０１３８】
図２４に示す例の場合、凸レンズ２３によって、収束点Ｃに向かう収束参照光Ｌref が生成され、媒体４０は、凸レンズ２３と収束点Ｃとの間に配置される。また、媒体４０は図示のとおり斜めに配置され、その下面側に、散乱板３０からの物体光Ｌobj が照射される。このような方法で作成されたホログラム記録媒体は、反射型の媒体となる。すなわち、再生時には、図２５に示すように、再生用照明光Ｌrep として機能する光ビームが媒体４５の下面側に照射され、点Ｐからの反射回折光Ｌdif によって再生像３５が生成されることになる。
【０１３９】
このように、これまで説明した例は、ホログラム記録媒体４５に記録されているホログラムが、反射型ホログラムであり、光ビームの反射回折光を照明光として用いる例である。これに対して、ホログラム記録媒体４５に記録されているホログラムを、透過型ホログラムとし、光ビームの透過回折光を照明光として用いるようにしてもかまわない。
【０１４０】
図２６は、このような透過型ホログラムを作成する場合の幾何学的な配置を示す側面図である。図２４に示す配置との相違点は、媒体４０の向きである。図２４に示す反射型ホログラムの作成方法では、参照光Ｌref を媒体の上面から照射し、物体光Ｌobj を媒体の下面から照射している。このように、参照光と物体光とを逆側の面に照射すると反射型のホログラムが記録できる。これに対して、図２６に示す方法では、参照光Ｌref および物体光Ｌobj の双方が媒体４０の上面に照射されている。このように、参照光と物体光とを同じ側から照射すると透過型のホログラムが記録できる。すなわち、再生時には、図２７に示すように、再生用照明光Ｌrep として機能する光ビームが媒体４５の下面側に照射され、点Ｐからの透過回折光Ｌdif によって再生像３５が生成されることになる。
【０１４１】
また、これまで述べてきた例は、いずれも収束点Ｃに収束する参照光を用いて反射型もしくは透過型のホログラム記録媒体を作成する方法であるが、その代わりに、収束点Ｃから発散する参照光を用いて反射型もしくは透過型のホログラム記録媒体を作成することも可能である。ただ、そのためには、予め、準備用ホログラム記録媒体を作成しておく必要がある。以下、この方法を行うためのプロセスを順に説明しよう。
【０１４２】
まず、図２８に示すように、準備用ホログラム感光媒体９０と散乱板３０とを配置し、媒体９０に対して、図示のとおり、斜め右上から平行な参照光Ｌref を照射する。そして、散乱板３０からの物体光Ｌobj と参照光Ｌref とによって生じる干渉縞を媒体９０に記録する。このように、記録時に、物体光と参照光とを同じ側から照射すると、透過型のホログラムが記録される。ここでは、このような記録が行われた媒体９０を、準備用ホログラム記録媒体９５と呼ぶことにする。
【０１４３】
図２９は、この準備用ホログラム記録媒体９５の再生プロセスを示す側面図である。図示のとおり、媒体９５に対して、斜め左下から平行な再生用照明光Ｌrep を照射すると、透過回折光Ｌdif によって、図の右方に再生像３５が生成される。ここで、再生用照明光Ｌrep の方向は、その延長線が図２８に示す参照光Ｌref の方向に一致する方向であり、再生像３５の生成位置は、図２８に示す散乱板３０の配置位置に一致する。
【０１４４】
続いて、準備用ホログラム記録媒体９５による再生像３５を実物の散乱板３０の代用として、ホログラム感光媒体４０へ散乱板３０の像を記録するプロセスを行う。すなわち、図３０に示すように、準備用ホログラム記録媒体９５の右方にホログラム感光媒体４０を配置し、媒体９５に対して、斜め左下から平行な再生用照明光Ｌrep を照射して、図の右方に再生像３５を生成する。この場合、媒体９５から右方へと射出する光は、再生像３５を再生するための透過回折光Ｌdif であると同時に、媒体４０に対しては、物体光Ｌobj としての機能を果たす。
【０１４５】
一方、図の下方から、媒体４０に対して、発散参照光Ｌref を照射する。この発散参照光Ｌref は、収束点Ｃから発散する光（収束点Ｃに点光源が存在する場合に、この点光源から発せられる光）であり、媒体４０に対しては、円錐状に広がる光線束が照射されることになる。図示の例では、収束点Ｃの位置に焦点をもつ凸レンズ２５によって、平行光束Ｌ１０を収束点Ｃに集光して点光源を生成することにより、発散参照光Ｌref を発生させている。凸レンズ２５として、たとえば、直径１ｍｍ程度のマイクロレンズを用いれば、レーザ光源から発せられる断面径１ｍｍ程度のレーザビームを、そのまま平行光束Ｌ１０として利用して、発散参照光Ｌref を発生させることができる。
【０１４６】
この図３０に示す方法では、物体光Ｌobj は媒体４０の上面に照射され、参照光Ｌref は媒体４０の下面に照射される。このように、参照光と物体光とを逆側の面に照射すると反射型のホログラムが記録できる。したがって、図３０に示す方法で作成されたホログラム記録媒体４５は、実質的に、図２４に示す方法で作成されたホログラム記録媒体４５と同じ反射型ホログラムになる。したがって、再生時には、図２５に示す幾何学的配置をとればよい。
【０１４７】
これに対して、図３１は、発散参照光Ｌref を用いて透過型ホログラムを作成する例を示す側面図である。図３０に示す配置との相違点は、媒体４０の向きである。図３０に示す反射型ホログラムの作成方法では、物体光Ｌobj を媒体の上面から照射し、参照光Ｌref を媒体の下面から照射している。これに対して、図３１に示す方法では、物体光Ｌobj および参照光Ｌref の双方が媒体４０の下面に照射されている。このように、参照光と物体光とを同じ側から照射すると透過型のホログラムが記録できる。この図３１に示す方法で作成されたホログラム記録媒体４５は、実質的に、図２６に示す方法で作成されたホログラム記録媒体４５と同じ透過型ホログラムになる。したがって、再生時には、図２７に示す幾何学的配置をとればよい。
【０１４８】
なお、図３０および図３１に示す記録プロセスでは、準備用ホログラム記録媒体９５として、図２８に示す方法で作成された透過型ホログラムを用いたが、準備用ホログラム記録媒体９５として、図３２に示す方法で作成された反射型ホログラムを用いることも可能である。図３２に示す方法では、準備用ホログラム感光媒体９０の左側から参照光Ｌref を照射し、右側から物体光Ｌobj を照射しているため、作成された準備用ホログラム記録媒体９５は反射型ホログラムになる。
【０１４９】
この反射型の準備用ホログラム記録媒体９５を用いて再生を行う場合は、図３３に示すように、媒体９５の右側から再生用照明光Ｌrep を照射し、得られる反射回折光Ｌdif によって再生像３５を生成することになる。したがって、図３０，図３１に示すプロセスでは、再生用照明光Ｌrep を左側から照射する代わりに、右側から照射することになる。
【０１５０】
＜４−６＞ 光ビームの平行移動走査
これまで述べた実施形態では、光ビーム走査装置６０が、光ビームを所定の走査基点Ｂで屈曲させ、この屈曲態様（屈曲の方向と屈曲角度の大きさ）を時間的に変化させることにより、屈曲された光ビームを走査する方式をとっていたが、光ビーム走査装置６０の走査方法は、光ビームを走査基点Ｂで屈曲させる方法に限定されるものではない。
【０１５１】
たとえば、光ビームを平行移動させるような走査方法を採ることも可能である。ただ、その場合は、ホログラム記録媒体４５に対する散乱板３０の記録方法も変更する必要がある。すなわち、図３４に示す例のように、ホログラム感光媒体４０に対して、平行光束からなる参照光Ｌref を照射し、散乱板３０からの物体光Ｌobj との干渉縞の情報を記録するようにする。別言すれば、こうして作成されたホログラム記録媒体４６には、平行光束からなる参照光Ｌref を用いて散乱板３０の像３５がホログラムとして記録されていることになる。
【０１５２】
図３５は、図３４に示す方法で作成されたホログラム記録媒体４６を用いた照明装置１１０の側面図である。図示のとおり、この照明装置１１０は、ホログラム記録媒体４６、コヒーレント光源５０、光ビーム走査装置６５によって構成されている。
【０１５３】
ここで、ホログラム記録媒体４６は、図３４に示す方法で作成された媒体であり、平行光束からなる参照光Ｌref を利用して、散乱板３０の像３５がホログラムとして記録されている。また、コヒーレント光源５０は、ホログラム記録媒体４６を作成する際に用いた光（物体光Ｌobj および参照光Ｌref ）の波長と同一波長（もしくは、ホログラムの再生が可能な近似波長）をもつコヒーレントな光ビームＬ５０を発生させる光源である。
【０１５４】
一方、光ビーム走査装置６５は、コヒーレント光源５０が発生した光ビームＬ５０をホログラム記録媒体４６に照射する機能を有するが、このとき、図３４に示す作成プロセスで用いた参照光Ｌref に平行になる方向から光ビームＬ６５がホログラム記録媒体４６に照射されるように走査を行う。より具体的には、光ビームＬ６５を平行移動させながらホログラム記録媒体４６に照射することにより、光ビームＬ６５のホログラム記録媒体４６に対する照射位置が時間的に変化するように走査する。
【０１５５】
このような走査を行う光ビーム走査装置６５は、たとえば、可動反射鏡６６と、この可動反射鏡６６を駆動する駆動機構とによって構成することができる。すなわち、図３５に示すように、コヒーレント光源５０が発生した光ビームＬ５０を受光可能な位置に可動反射鏡６６を配置し、この可動反射鏡６６を光ビームＬ５０の光軸に沿って摺動させる駆動機構を設けておけばよい。なお、実用上は、ＭＥＭＳを利用したマイクロミラーデバイスにより、上記機能と同等の機能をもった光ビーム走査装置６５を構成することができる。あるいは、図９に示す光ビーム走査装置６０によって走査基点Ｂの位置で屈曲された光ビームＬ６０を、走査基点Ｂに焦点をもつ凸レンズに通すことによっても、平行に移動する光ビームを生成することができる。
【０１５６】
図３５に示す例の場合、可動反射鏡６６で反射した光ビームＬ６５の照射を受けたホログラム記録媒体４６は、記録された干渉縞に基づく回折光を発生し、この回折光によって、散乱板３０の再生像３５が生成される。照明装置１１０は、こうして得られる再生像３５の再生光を照明光として利用した照明を行うことになる。
【０１５７】
図３５では、説明の便宜上、時刻ｔ１における光ビームの位置を一点鎖線で示し、時刻ｔ２における光ビームの位置を二点鎖線で示している。すなわち、時刻ｔ１では、光ビームＬ５０は、可動反射鏡６６（ｔ１）の位置で反射し、光ビームＬ６５（ｔ１）としてホログラム記録媒体４６の点Ｐ（ｔ１）に照射されるが、時刻ｔ２では、光ビームＬ５０は、可動反射鏡６６（ｔ２）の位置で反射し（図示の可動反射鏡６６（ｔ２）は、可動反射鏡６６（ｔ１）が移動したものである）、光ビームＬ６５（ｔ２）としてホログラム記録媒体４６の点Ｐ（ｔ２）に照射される。
【０１５８】
図には、便宜上、時刻ｔ１，ｔ２の２つの時点における走査態様しか示されていないが、実際には、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、光ビームＬ６５は図の左右に平行移動し、光ビームＬ６５のホログラム記録媒体４６に対する照射位置は、図の点Ｐ（ｔ１）〜Ｐ（ｔ２）へと徐々に移動してゆくことになる。すなわち、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、光ビームＬ６５の照射位置は、ホログラム記録媒体４６上において点Ｐ（ｔ１）〜Ｐ（ｔ２）へと走査されることになる。ここでは、光ビームＬ６５を一次元方向（図の左右方向）に平行移動する例を述べたが、もちろん、光ビーム６５を図の紙面に垂直な方向にも平行移動させる機構（たとえば、ＸＹステージ上に反射鏡を配置した機構）を設けておけば、二次元方向に平行移動させることが可能になる。
【０１５９】
ここで、光ビームＬ６５は、図３４に示す作成プロセスで用いた参照光Ｌref に常に平行になるように走査されるので、光ビームＬ６５は、ホログラム記録媒体４６の各照射位置において、そこに記録されているホログラムを再生するための正しい再生用照明光Ｌrep として機能する。
【０１６０】
たとえば、時刻ｔ１では、点Ｐ（ｔ１）からの回折光Ｌ４６（ｔ１）によって、散乱板３０の再生像３５が生成され、時刻ｔ２では、点Ｐ（ｔ２）からの回折光Ｌ４６（ｔ２）によって、散乱板３０の再生像３５が生成される。もちろん、時刻ｔ１〜ｔ２の期間においても、光ビームＬ６５が照射された個々の位置からの回折光によって、同様に散乱板３０の再生像３５が生成される。すなわち、光ビームＬ６５が平行移動走査を受ける限り、ホログラム記録媒体４６上のどの位置に光ビームＬ６５が照射されたとしても、照射位置からの回折光によって、同一の再生像３５が同一位置に生成されることになる。
【０１６１】
結局、この図３５に示す照明装置１１０は、図９に示す照明装置１００と同様に、再生像３５の再生光を照明光として利用した照明を行うことができる。要するに、本発明では、ホログラム記録媒体に、所定光路に沿って照射される参照光を用いて散乱板の像をホログラムとして記録しておき、光ビーム走査装置によって、このホログラム記録媒体に対する光ビームの照射方向が参照光の光路に沿った方向（光学的に共役な方向）になるように、光ビームの走査を行うようにすればよい。
【０１６２】
＜４−７＞ マイクロレンズアレイの利用
これまで述べた実施形態は、散乱板３０のホログラム像が記録されたホログラム記録媒体を用意し、このホログラム記録媒体に対して、コヒーレント光を走査し、得られる回折光を照明光として利用するものであった。ここでは、このホログラム記録媒体の代わりに、マイクロレンズアレイを利用した変形例を述べる。
【０１６３】
図３６は、このマイクロレンズアレイを利用した変形例の側面図である。この変形例に係る照明装置１２０は、マイクロレンズアレイ４８、コヒーレント光源５０、光ビーム走査装置６０によって構成されている。コヒーレント光源５０は、これまで述べてきた実施形態と同様に、コヒーレントな光ビームＬ５０を発生させる光源であり、具体的には、レーザ光源を用いることができる。
【０１６４】
また、光ビーム走査装置６０は、これまで述べてきた実施形態と同様に、コヒーレント光源５０が発生した光ビームＬ５０の走査を行う装置である。より具体的には、光ビームを走査基点Ｂで屈曲させてマイクロレンズアレイ４８に照射する機能を有し、しかも、光ビームＬ５０の屈曲態様を時間的に変化させることにより、光ビームＬ６０のマイクロレンズアレイ４８に対する照射位置が時間的に変化するように走査する。
【０１６５】
一方、マイクロレンズアレイ４８は、多数の個別レンズの集合体からなる光学素子である。このマイクロレンズアレイ４８を構成する個別レンズは、それぞれが、走査基点Ｂから入射した光を屈折させ、照明対象物７０の受光面Ｒ上に所定の照射領域Ｉを形成する機能を有している。しかも、いずれの個別レンズによって形成される照射領域Ｉも、受光面Ｒ上において同一の共通領域となるように構成されている。このような機能をもったマイクロレンズアレイとしては、たとえば、「フライアイレンズ」と呼ばれるものが市販されている。
【０１６６】
図３７は、図３６に示す照明装置１２０の動作原理を示す側面図である。ここでも、説明の便宜上、光ビームＬ６０の時刻ｔ１における屈曲態様を一点鎖線で示し、時刻ｔ２における屈曲態様を二点鎖線で示している。すなわち、時刻ｔ１では、光ビームＬ５０は走査基点Ｂで屈曲し、光ビームＬ６０（ｔ１）としてマイクロレンズアレイ４８の下方に位置する個別レンズ４８−１に入射する。この個別レンズ４８−１は、走査基点Ｂから入射した光ビームについては、これを広げて、照明対象物７０の受光面Ｒ上の二次元照射領域Ｉに照射する機能を有する。したがって、受光面Ｒには、図示のように照射領域Ｉが形成される。
【０１６７】
また、時刻ｔ２では、光ビームＬ５０は走査基点Ｂで屈曲し、光ビームＬ６０（ｔ２）としてマイクロレンズアレイ４８の上方に位置する個別レンズ４８−２に入射する。この個別レンズ４８−２は、走査基点Ｂから入射した光ビームについては、これを広げて、照明対象物７０の受光面Ｒ上の二次元照射領域Ｉに照射する機能を有する。したがって、時刻ｔ２においても、受光面Ｒには、図示のように照射領域Ｉが形成される。
【０１６８】
図には、便宜上、時刻ｔ１，ｔ２の２つの時点における動作状態しか示されていないが、実際には、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、光ビームの屈曲方向は滑らかに変化し、光ビームＬ６０のマイクロレンズアレイ４８に対する照射位置は、図の下方から上方へと徐々に移動してゆくことになる。すなわち、時刻ｔ１〜ｔ２の期間において、光ビームＬ６０の照射位置は、マイクロレンズアレイ４８上で上下に走査されることになる。もちろん、マイクロレンズアレイ４８として、多数の個別レンズが二次元的に配置されたものを用いた場合は、光ビーム走査装置６０によって、この二次元配列上で光ビームが走査されるようにすればよい。
【０１６９】
上述したマイクロレンズアレイ４８の性質から、光ビームＬ６０がどの個別レンズに入射したとしても、受光面Ｒ上に形成される二次元照射領域Ｉは共通になる。すなわち、光ビームの走査状態にかかわらず、受光面Ｒには、常に同一の照射領域Ｉが形成されることになり、同一の照明スポットが形成される。もっとも、実用上は、個別レンズによって生じる照射領域Ｉが完全に同一でなく、多少ずれていたとしても、照明装置としての問題は生じない。この場合、照明スポットの位置は時間的に変動することになるが、光ビーム走査装置６０による走査速度をある程度速く設定しておけば、人間には照明スポットの位置変動は認識されず、輪郭が多少ぼやけているように感じられるだけである。
【０１７０】
結局、ここに示す照明装置１２０の場合、光ビーム走査装置６０は、光ビームＬ６０をマイクロレンズアレイ４８に照射し、かつ、光ビームＬ６０のマイクロレンズアレイ４８に対する照射位置が時間的に変化するように走査する機能をもっている。一方、マイクロレンズアレイ４８を構成する個別レンズは、それぞれが、光ビーム走査装置６０から照射された光を屈折させ、所定の受光面Ｒ上に所定の照射領域Ｉを形成する機能を有しており、かつ、いずれの個別レンズによって形成される照射領域Ｉも、受光面Ｒ上においてほぼ同一の共通領域となるように構成されている。
【０１７１】
この照明装置１２０の場合も、コヒーレント光源５０を用いているため、観察者に対して、極めて斬新な照明効果を奏する。すなわち、コヒーレント光の単色性により、極めて色純度の高い単色の面照明が可能になる。また、その指向性により、鮮明な輪郭をもつ照明スポットを形成することができる。更に、高い光変換効率を有するレーザ光源を用いれば、低消費電力で輝度の高い照明が可能になる。しかも、これまで述べてきた基本的実施形態に係る照明装置と同様に、受光面Ｒの各部に照射される光の入射角度は、時間的に多重化されるため、スペックルの発生が抑制される。
【０１７２】
＜４−８＞ 光拡散素子の利用
これまで、基本的な実施形態として、散乱板３０のホログラム像が記録されたホログラム記録媒体を用いて照明装置を構成した例を説明し、上記＜４−７＞では、ホログラム記録媒体の代わりにマイクロレンズアレイを用いて照明装置を構成した例を説明した。これらの照明装置において、ホログラム記録媒体やマイクロレンズアレイは、結局のところ、入射した光ビームを拡散して所定の受光面上に所定の照射領域を形成する機能を有する光拡散素子の役割を果たしていることになる。しかも、当該光拡散素子は、光ビームの入射位置にかかわらず、形成される照射領域が、受光面上において同一の共通領域となる、という特徴を有している。したがって、本発明に係る照明装置を構成するには、必ずしも上述したホログラム記録媒体やマイクロレンズアレイを用いる必要はなく、一般的に、上記特徴を有する光拡散素子を用いて構成することができる。
【０１７３】
要するに、本発明に係る照明装置は、本質的には、コヒーレントな光ビームを発生させるコヒーレント光源と、この光ビームの向きもしくは位置またはその双方を制御することにより、ビーム走査を行う光ビーム走査装置と、入射した光ビームを拡散して射出する光拡散素子と、を用いることによって構成することができる。
【０１７４】
ここで、光ビーム走査装置は、コヒーレント光源が発生した光ビームを、光拡散素子に向けて射出し、かつ、当該光ビームの光拡散素子に対する入射位置が時間的に変化するように走査する機能を有していればよい。また、光拡散素子は、入射した光ビームを拡散して所定の受光面上に所定の照射領域を形成する機能を有し、かつ、光ビームの入射位置にかかわらず、形成される照射領域が、受光面上においてほぼ同一の共通領域となるように構成されていればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７５】
本発明に係る照明装置は、室外・室内を問わず、様々な環境で照明光を提供する用途に利用することができる。特に、照明光としてコヒーレント光を用いるため、単色性や指向性に優れた照明が可能になり、レストランやホテルなどのインテリア用の照明に適している。また、単色性に優れるため、色評価用の照明として利用するのにも適している。更に、本発明は、照明を直接的な用途とする装置への利用だけでなく、何らかの照明光を必要とする様々な機器における照明光提供手段としても利用可能である。たとえば、一般的な画像表示装置、プロジェクタ、スキャナなどの装置にも利用可能である。
【符号の説明】
【０１７６】
１０：コヒーレント光源
１１：反射鏡
１２：ビームエキスパンダー
１５，１６：光合成器
２０：ビームスプリッタ
２１：反射鏡
２２：ビームエキスパンダー
２３：凸レンズ
２４：シリンドリカルレンズ
２５：凸レンズ
３０，３０Ａ，３０Ｂ：散乱板
３０′：仮想の散乱板
３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ：透過フィルム
３５：散乱板の像
４０：ホログラム感光媒体
４０′：仮想の記録面
４５，４６：ホログラム記録媒体
４８：マイクロレンズアレイ
４８−１，４８−２：個別レンズ
５０：コヒーレント光源
５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ：レーザ光源
６０，６５：光ビーム走査装置
６６：可動反射鏡
７０：照明対象物
７５：テーブル
７６，７７：椅子
８０：ホログラム感光媒体
８５：ホログラム記録媒体
９０：準備用ホログラム感光媒体
９５：準備用ホログラム記録媒体
１００：照明装置
１１０：照明装置
１２０：照明装置
２００：室内の床面
２１０：天井
Ａ１，Ａ２：再生用照明光の断面
Ａ１Ｓ，Ａ１Ｅ，Ａ２Ｓ，Ａ２Ｅ，Ａ３Ｓ，Ａ３Ｅ，ＡｎＳ，ＡｎＥ：再生用照明光の断面
ａ１〜ａ４：領域
Ｂ：走査基点
Ｃ：収束点
Ｄ：点光源
Ｄａ：ホログラム記録媒体の横幅
Ｄｂ：ホログラム記録媒体の縦幅
Ｉ：照射領域
Ｌ１０：光ビーム
Ｌ１１：光ビーム
Ｌ１２：平行光束
Ｌ２０：光ビーム
Ｌ２１：光ビーム
Ｌ２２：平行光束
Ｌ２３：参照光
Ｌ３０：散乱光
Ｌ３１〜Ｌ３３：物体光
Ｌ４５，Ｌ４６：回折光
Ｌ５０：光ビーム
Ｌ６０，Ｌ６１，Ｌ６２，Ｌ６５：光ビーム
Ｌdif ：回折光
Ｌobj ：物体光
Ｌref ：参照光
Ｌrep ：再生用照明光
Ｌ（Ｒ）：赤色レーザビーム
Ｌ（Ｒ，Ｇ）：合成光ビーム
Ｌ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）：合成光ビーム
Ｐ，Ｐ１，Ｐ２：照射点
Ｐａ，Ｐｂ：点光源Ｄのピッチ
Ｑ：着目点
Ｑ１〜Ｑ３：物体点
Ｒ：受光面
Ｓ１，Ｓ２：参照光の断面
ｔ１，ｔ２：時刻
Ｖ，Ｗ：回動軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレントな光ビーム（Ｌ５０）を発生させるコヒーレント光源（５０）と、
散乱板（３０）の像（３５）が記録されたホログラム記録媒体（４５，４６，８５）と、
前記光ビーム（Ｌ６０，Ｌ６５）を前記ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）に照射し、かつ、前記光ビーム（Ｌ６０，Ｌ６５）の前記ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）に対する照射位置が時間的に変化するように走査する光ビーム走査装置（６０，６５）と、
を備え、
前記ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）には、所定光路に沿って照射される参照光（Ｌ２３，Ｌref ）を用いて前記散乱板（３０）の像がホログラムとして記録されており、
前記コヒーレント光源（５０）は、前記散乱板の像（３５）を再生することが可能な波長をもった光ビーム（Ｌ５０）を発生させ、
前記光ビーム走査装置（６０，６５）は、前記ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）に対する前記光ビーム（Ｌ６０，Ｌ６５）の照射方向が前記参照光（Ｌ２３，Ｌref ）の光路に沿った方向になるように、前記光ビーム（Ｌ６０，Ｌ６５）の走査を行い、
前記ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）から得られる前記散乱板（３０）の像（３５）の再生光を照明光とすることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、
光ビーム走査装置（６０）が、光ビーム（Ｌ５０）を所定の走査基点（Ｂ）で屈曲させ、屈曲された光ビーム（Ｌ６０）をホログラム記録媒体（４５）に照射し、かつ、前記光ビーム（Ｌ５０）の屈曲態様を時間的に変化させることにより、屈曲された光ビーム（Ｌ６０）の前記ホログラム記録媒体（４５）に対する照射位置を時間的に変化させ、
前記ホログラム記録媒体（４５）には、特定の収束点（Ｃ）に収束する参照光（Ｌ２３）または特定の収束点（Ｃ）から発散する参照光（Ｌ２３）を用いて散乱板（３０）の像がホログラムとして記録されており、
前記光ビーム走査装置（６０）が、前記収束点（Ｃ）を前記走査基点（Ｂ）として光ビーム（Ｌ６０）の走査を行うことを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載の照明装置において、
ホログラム記録媒体（４５）に、収束点（Ｃ）を頂点とした円錐の側面に沿って三次元的に収束もしくは発散する参照光を用いて散乱板（３０）の像が記録されていることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項４】
請求項３に記載の照明装置において、
光ビーム走査装置（６０）が、走査基点（Ｂ）を含む平面上で揺動運動を行うように光ビーム（Ｌ６０）を屈曲させる機能を有し、ホログラム記録媒体（４５）上で光ビーム（Ｌ６０）を一次元方向に走査することを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項５】
請求項３に記載の照明装置において、
光ビーム走査装置（６０）が、走査基点（Ｂ）を含む第１の平面上で揺動運動を行うように光ビーム（Ｌ６０）を屈曲させる機能と、走査基点（Ｂ）を含み前記第１の平面と直交する第２の平面上で揺動運動を行うように光ビーム（Ｌ６０）を屈曲させる機能と、を有し、ホログラム記録媒体（４５）上で光ビーム（Ｌ６０）を二次元方向に走査することを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項６】
請求項２に記載の照明装置において、
ホログラム記録媒体（４５）に、収束点（Ｃ）を含む平面に沿って二次元的に収束もしくは発散する参照光を用いて散乱板（３０）の像が記録されていることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項７】
請求項６に記載の照明装置において、
光ビーム走査装置（６０）が、走査基点（Ｂ）を含む平面上で揺動運動を行うように光ビーム（Ｌ６０）を屈曲させる機能を有し、ホログラム記録媒体（４５）上で光ビーム（Ｌ６０）を一次元方向に走査することを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項８】
請求項１に記載の照明装置において、
光ビーム走査装置（６５）が、光ビーム（Ｌ６５）を平行移動させながらホログラム記録媒体（４６）に照射することにより、前記光ビーム（Ｌ６５）の前記ホログラム記録媒体（４６）に対する照射位置を時間的に変化させ、
前記ホログラム記録媒体（４６）には、平行光束からなる参照光（Ｌref）を用いて散乱板（３０）の像（３５）がホログラムとして記録されており、
前記光ビーム走査装置（６５）が、前記参照光（Ｌref）に平行になる方向から光ビーム（Ｌ６５）を前記ホログラム記録媒体（４６）に照射して、光ビーム（Ｌ６５）の走査を行うことを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の照明装置において、
コヒーレント光源（５０）が、レーザビームを発生するレーザ光源であることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の照明装置において、
ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）が、体積型ホログラムとして散乱板（３０）の像を記録していることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれかに記載の照明装置において、
ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）が、表面レリーフ型ホログラムとして散乱板（３０）の像を記録していることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれかに記載の照明装置において、
ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）に記録されているホログラムが、計算機合成ホログラムであることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項１３】
請求項１〜９のいずれかに記載の照明装置において、
ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）に記録されているホログラムが、フーリエ変換ホログラムであることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項１４】
請求項１〜９のいずれかに記載の照明装置において、
ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）に記録されているホログラムが、反射型ホログラムであり、光ビーム（Ｌ６０，Ｌ６５）の反射回折光を照明光として用いることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項１５】
請求項１〜９のいずれかに記載の照明装置において、
ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）に記録されているホログラムが、透過型ホログラムであり、光ビーム（Ｌ６０，Ｌ６５）の透過回折光を照明光として用いることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載の照明装置において、
光ビーム走査装置（６０，６５）が、走査型ミラーデバイス、全反射プリズム、屈折プリズム、もしくは電気光学結晶であることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれかに記載の照明装置において、
コヒーレント光源（５０）は、それぞれ異なる波長をもった単色光のレーザビームを発生する複数ｎ台のレーザ光源（５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ）と、これらｎ台のレーザ光源が発生したレーザビームを合成して合成光ビーム（Ｌ（Ｒ，Ｇ，Ｂ））を生成する光合成器（１５，１６）と、を有し、
光ビーム走査装置（６０，６５）が、前記光合成器（１５，１６）が生成した前記合成光ビーム（Ｌ（Ｒ，Ｇ，Ｂ））をホログラム記録媒体（４５，４６，８５）上で走査し、
前記ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）には、前記ｎ台のレーザ光源が発生する各レーザビームによってそれぞれ再生像が得られるように、散乱板（３０）の像（３５）がｎ通りのホログラムとして記録されていることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれかに記載の照明装置と、前記照明装置による照明を受ける受光面（Ｒ）をもった表示媒体（７０）と、を備える画像表示装置であって、
ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）に、所定の画像が描かれた透過フィルム（３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ）で覆われた散乱板（３０）の像（３５）が記録されており、
前記受光面（Ｒ）が、前記散乱板（３０）の再生像（３５）が形成される位置に配置されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１】
コヒーレントな光ビーム（Ｌ５０）を発生させるコヒーレント光源（５０）と、
散乱板（３０）の像（３５）が記録されたホログラム記録媒体（４５，４６，８５）と、
前記光ビーム（Ｌ６０，Ｌ６５）を前記ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）に照射し、かつ、前記光ビーム（Ｌ６０，Ｌ６５）の前記ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）に対する照射位置が時間的に変化するように走査する光ビーム走査装置（６０，６５）と、
を備え、
前記ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）には、所定光路に沿って照射される参照光（Ｌ２３，Ｌref ）を用いて前記散乱板（３０）の像がホログラムとして記録されており、
前記コヒーレント光源（５０）は、前記散乱板の像（３５）を再生することが可能な波長をもった光ビーム（Ｌ５０）を発生させ、
前記光ビーム走査装置（６０，６５）は、前記ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）に対する前記光ビーム（Ｌ６０，Ｌ６５）の照射方向が前記参照光（Ｌ２３，Ｌref ）の光路に沿った方向になるように、前記光ビーム（Ｌ６０，Ｌ６５）の走査を行い、
前記ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）から得られる前記散乱板（３０）の像（３５）の再生光を照明光とすることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、
光ビーム走査装置（６０）が、光ビーム（Ｌ５０）を所定の走査基点（Ｂ）で屈曲させ、屈曲された光ビーム（Ｌ６０）をホログラム記録媒体（４５）に照射し、かつ、前記光ビーム（Ｌ５０）の屈曲態様を時間的に変化させることにより、屈曲された光ビーム（Ｌ６０）の前記ホログラム記録媒体（４５）に対する照射位置を時間的に変化させ、
前記ホログラム記録媒体（４５）には、特定の収束点（Ｃ）に収束する参照光（Ｌ２３）または特定の収束点（Ｃ）から発散する参照光（Ｌ２３）を用いて散乱板（３０）の像がホログラムとして記録されており、
前記光ビーム走査装置（６０）が、前記収束点（Ｃ）を前記走査基点（Ｂ）として光ビーム（Ｌ６０）の走査を行うことを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載の照明装置において、
ホログラム記録媒体（４５）に、収束点（Ｃ）を頂点とした円錐の側面に沿って三次元的に収束もしくは発散する参照光を用いて散乱板（３０）の像が記録されていることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項４】
請求項３に記載の照明装置において、
光ビーム走査装置（６０）が、走査基点（Ｂ）を含む平面上で揺動運動を行うように光ビーム（Ｌ６０）を屈曲させる機能を有し、ホログラム記録媒体（４５）上で光ビーム（Ｌ６０）を一次元方向に走査することを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項５】
請求項３に記載の照明装置において、
光ビーム走査装置（６０）が、走査基点（Ｂ）を含む第１の平面上で揺動運動を行うように光ビーム（Ｌ６０）を屈曲させる機能と、走査基点（Ｂ）を含み前記第１の平面と直交する第２の平面上で揺動運動を行うように光ビーム（Ｌ６０）を屈曲させる機能と、を有し、ホログラム記録媒体（４５）上で光ビーム（Ｌ６０）を二次元方向に走査することを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項６】
請求項２に記載の照明装置において、
ホログラム記録媒体（４５）に、収束点（Ｃ）を含む平面に沿って二次元的に収束もしくは発散する参照光を用いて散乱板（３０）の像が記録されていることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項７】
請求項６に記載の照明装置において、
光ビーム走査装置（６０）が、走査基点（Ｂ）を含む平面上で揺動運動を行うように光ビーム（Ｌ６０）を屈曲させる機能を有し、ホログラム記録媒体（４５）上で光ビーム（Ｌ６０）を一次元方向に走査することを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項８】
請求項１に記載の照明装置において、
光ビーム走査装置（６５）が、光ビーム（Ｌ６５）を平行移動させながらホログラム記録媒体（４６）に照射することにより、前記光ビーム（Ｌ６５）の前記ホログラム記録媒体（４６）に対する照射位置を時間的に変化させ、
前記ホログラム記録媒体（４６）には、平行光束からなる参照光（Ｌref）を用いて散乱板（３０）の像（３５）がホログラムとして記録されており、
前記光ビーム走査装置（６５）が、前記参照光（Ｌref）に平行になる方向から光ビーム（Ｌ６５）を前記ホログラム記録媒体（４６）に照射して、光ビーム（Ｌ６５）の走査を行うことを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の照明装置において、
コヒーレント光源（５０）が、レーザビームを発生するレーザ光源であることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の照明装置において、
ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）が、体積型ホログラムとして散乱板（３０）の像を記録していることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれかに記載の照明装置において、
ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）が、表面レリーフ型ホログラムとして散乱板（３０）の像を記録していることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれかに記載の照明装置において、
ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）に記録されているホログラムが、計算機合成ホログラムであることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項１３】
請求項１〜９のいずれかに記載の照明装置において、
ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）に記録されているホログラムが、フーリエ変換ホログラムであることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項１４】
請求項１〜９のいずれかに記載の照明装置において、
ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）に記録されているホログラムが、反射型ホログラムであり、光ビーム（Ｌ６０，Ｌ６５）の反射回折光を照明光として用いることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項１５】
請求項１〜９のいずれかに記載の照明装置において、
ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）に記録されているホログラムが、透過型ホログラムであり、光ビーム（Ｌ６０，Ｌ６５）の透過回折光を照明光として用いることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載の照明装置において、
光ビーム走査装置（６０，６５）が、走査型ミラーデバイス、全反射プリズム、屈折プリズム、もしくは電気光学結晶であることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれかに記載の照明装置において、
コヒーレント光源（５０）は、それぞれ異なる波長をもった単色光のレーザビームを発生する複数ｎ台のレーザ光源（５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ）と、これらｎ台のレーザ光源が発生したレーザビームを合成して合成光ビーム（Ｌ（Ｒ，Ｇ，Ｂ））を生成する光合成器（１５，１６）と、を有し、
光ビーム走査装置（６０，６５）が、前記光合成器（１５，１６）が生成した前記合成光ビーム（Ｌ（Ｒ，Ｇ，Ｂ））をホログラム記録媒体（４５，４６，８５）上で走査し、
前記ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）には、前記ｎ台のレーザ光源が発生する各レーザビームによってそれぞれ再生像が得られるように、散乱板（３０）の像（３５）がｎ通りのホログラムとして記録されていることを特徴とするコヒーレント光源を用いた照明装置。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれかに記載の照明装置と、前記照明装置による照明を受ける受光面（Ｒ）をもった表示媒体（７０）と、を備える画像表示装置であって、
ホログラム記録媒体（４５，４６，８５）に、所定の画像が描かれた透過フィルム（３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ）で覆われた散乱板（３０）の像（３５）が記録されており、
前記受光面（Ｒ）が、前記散乱板（３０）の再生像（３５）が形成される位置に配置されていることを特徴とする画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【公開番号】特開２０１２−５８７０９（Ｐ２０１２−５８７０９Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５６４６（Ｐ２０１１−２５６４６）
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【分割の表示】特願２０１１−５０２１８４（Ｐ２０１１−５０２１８４）の分割
【原出願日】平成２２年９月７日（２０１０．９．７）
【特許番号】特許第４７１７９６４号（Ｐ４７１７９６４）
【特許公報発行日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【分割の表示】特願２０１１−５０２１８４（Ｐ２０１１−５０２１８４）の分割
【原出願日】平成２２年９月７日（２０１０．９．７）
【特許番号】特許第４７１７９６４号（Ｐ４７１７９６４）
【特許公報発行日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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