微透镜阵列、扩散板以及照明装置的制作方法

本发明涉及微透镜阵列、扩散板以及照明装置。

背景技术：

1、以往，已知有在例如用于照明或测量、面部识别、空间识别等的装置中使用，并且配置有多个透镜元件的微透镜阵列(例如，参照专利文献1等)。该微透镜阵列有时以使来自光源的光在光学上均匀化为目的而使用，但当透镜元件的间距过窄时，由各透镜元件的透过光的干涉引起的干涉条纹明显化，有时会妨碍光源光的均匀化。另一方面，当透镜元件的间距过宽时，来自光源的照射光偏斜地入射至微透镜阵列，由此产生莫尔条纹，有时会使照射分布不均匀。其结果是，在使用微透镜阵列对屏幕等照射光源光的情况下，有时会使照射图案的照度分布不均匀。图16的(a)中示出了不存在干涉条纹或莫尔条纹的情况的照射图案的照度分布的示例，图16的(b)中示出了产生干涉条纹的情况的照射图案的照度分布的示例，图16的(c)中示出了产生莫尔条纹的情况的照射图案的照度分布的示例。

2、为了抑制上述的由干涉条纹导致的照射图案的照度分布的不均匀化，考虑了使各透镜元件的位置、形状等随机分布的对策(例如，参照专利文献2、专利文献3等)。然而，当过于随机化时，无法得到理想的配光特性，尤其会使照射轮廓的边缘锐化变得困难。此外，各透镜元件的排列变得复杂，因此会产生制作时间、费用增加等不良情况。

3、此外，作为使各透镜元件的排列规则，并且抑制由干涉条纹引起的照射图案的照度分布的不均匀化的计策，考虑将六边形的透镜元件排列成蜂窝状的对策。将六边形的透镜元件排列成蜂窝状的技术本身是已知的(例如，专利文献4)。

4、然而，在将六边形的透镜元件排列成蜂窝状的情况下，基于微透镜阵列的照射光的照射图案的外形也呈六边形，在用通常的受光元件受光的情况下，有时会助长效率的降低、周边部变暗。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：国际公开第2005/103795号

8、专利文献2：国际公开第2004/027495号

9、专利文献3：国际公开第2015/182619号

10、专利文献4：日本特开2014-139656号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、本公开的技术是鉴于上述情况而发明的，其目的在于提供一种能通过微透镜阵列得到更均匀、高效的照度分布的技术。

3、技术方案

4、为了解决上述问题，本公开的微透镜阵列是一种在平面构件的至少单面配置有多个透镜元件而成的微透镜阵列，

5、该微透镜阵列具有蜂窝结构，该蜂窝结构以下述方式形成：将在俯视视角下具有六边形的形状的所述透镜元件以该六边形的规定方向的边彼此相接的方式直线状排布，将这样排布而成的该透镜元件的列相互交错地排列，

6、将以所述透镜元件的光轴为原点时的、所述透镜元件的列中的该透镜元件的排布方向的坐标设为y，所述透镜元件的列相互交错地排列的排列方向的坐标设为x；将a设为规定的系数，在该情况下，表示所述透镜元件的sag(垂度)的数式包括axmynxmyn的项，其中，m、n是除了0以外的整数。

7、如此，通过使上述的表示透镜元件的sag的数式包括axmynxmyn(m、n为除了0以外的整数)的项，并适当地确定系数axmyn，能按透镜元件中的每个(x，y)坐标来控制sag。如此一来，能对各透镜形状中的、相对于透镜元件的列中的透镜元件的排布方向具有角度的倾斜方向的非球面形状进行控制。由此，能对通过了微透镜阵列的照射光的照射图案的外形进行控制。其结果是，能以符合受光元件的受光面形状的方式调整照射图案的外形，能提高光学系统的效率，或者能抑制受光面的周边部变暗。需要说明的是，本公开中的照射图案的外形换言之也可以称为照射图案的照度分布。

8、此外，在本公开中，也可以是，将以所述透镜元件的光轴为原点的情况下的、该透镜元件中的、所述透镜元件的列中的该透镜元件的排布方向的坐标设为y，所述透镜元件的列相互交错地排列的排列方向的坐标设为x；将透镜面的曲率设为c；将透镜面的圆锥形数设为k，在该情况下，表示所述透镜元件的sag的数式由数式1所示。

9、[数式1]

10、

11、由此，通过适当地确定系数axmym，能独立地确定各透镜元件的列的透镜元件的排布方向、各透镜元件的列的排列方向的sag，能更容易定义作为相对于光轴的非旋转体形状的透镜形状。

12、在上述中，m和n可以设为偶数。由此，在各透镜元件中容易构成以光轴为中心的点对称的透镜形状。此外，表示透镜元件的sag的数式可以包括ax2y2x2y2的项。由此，通过使系数axmyn变化，能使光轴附近的透镜形状更大地变化，能更有效地对透镜形状进行控制。

13、此外，本公开也可以是一种微透镜阵列，其为在平面构件的至少单面配置有多个透镜元件而成的微透镜阵列，

14、该微透镜阵列具有蜂窝结构，该蜂窝结构以下述方式形成：将在俯视视角下具有六边形的形状的所述透镜元件以该六边形的规定方向的边彼此相接的方式直线状排布，将这样排布而成的该透镜元件的列相互交错地排列，

15、将以所述透镜元件的光轴为原点时的、所述透镜元件的列中的该透镜元件的排布方向设为y方向，所述透镜元件的列相互交错地排列的排列方向设为x方向，在该情况下，

16、在从原点观察且向x方向与y方向之间的规定角度范围的方向上，与距离所述光轴的距离r相应的sag脱离x方向的sag与y方向的sag之间的范围。

17、由此，在各透镜形状中的、从原点观察且向x方向与y方向之间的规定角度范围的方向上，能将透镜面的sag设定得比x方向和y方向的sag大或者比其小。由此，对于各透镜元件的透镜形状，能适当地对相对于x方向和y方向倾斜的方向的非球面形状进行控制。

18、此外，本公开的微透镜阵列也可以是在平面构件的至少单面配置有多个透镜元件而成的微透镜阵列，

19、该微透镜阵列具有蜂窝结构，该蜂窝结构以下述方式形成：将在俯视视角下具有六边形的形状的所述透镜元件以该六边形的规定方向的边彼此相接的方式直线状排布，将这样排布而成的该透镜元件的列相互交错地排列，

20、将α设为所述六边形的形状中的未与所述透镜元件的列中的前后的透镜元件相接的二边的顶角；将k设为用第二间距除以第一间距而得到的纵横比，其中，该第二间距是多个所述透镜元件的、所述透镜元件的列相互交错地排列的排列方向的间距，该第一间距是多个所述透镜元件的、所述透镜元件的列中的该透镜元件的排布方向的间距；将a设为(α-90)/k的值，在该情况下，满足15≤a≤35。

21、在此，可知通过使上述的a的数值变化，能使具有蜂窝结构的微透镜阵列的照射图案变化。通过实验或模拟可知：若参数a的值较大，则照射图案具有更接近六边形的外形，若参数a的值更小，则照射图案从矩形的形状变成各边向内侧弯曲的四边形。若照射图案的外形接近六边形，则照射图案超出受光元件的受光面，或者助长周边部变暗。

22、另一方面，若照射图案为矩形或各边向内侧弯曲的四边形，则能使照射图案收入受光元件的受光面，减少超出的光量，并能相对增加照射至受光元件的四角的光量。由此，通过以一个参数的值落入作为目标的范围的方式对透镜形状进行控制，能对具有蜂窝结构的微透镜阵列的照射图案的形状进行控制，并能对受光元件的受光面的受光效率、受光面的周边部变暗进行控制。需要说明的是，更详细的是，在使照射图案接近矩形的情况下，能提高受光元件的受光面的受光效率，且能抑制受光面的周边部变暗。此外，在使照射图案接近各边向内侧弯曲的四边形的情况下，尤其能显著抑制受光面的周边部变暗。

23、此外，在本公开中，也可以设为多个所述透镜元件的、作为所述透镜元件的列相互交错地排列的排列方向的间距的第二间距比多个所述透镜元件的、相对于作为所述透镜元件的列的该透镜元件的排布方向的间距的第一间距大。由此，能使透镜元件的形状更横长，能使纵横比k增大。其结果是，能相对地使参数a的值减小，容易使微透镜阵列的照射图案的形状为矩形或各边向内侧弯曲的四边形，并能使对受光元件的受光面的受光效率、受光面的周边部变暗进行控制容易。

24、此外，在本公开中，也可以使在所述六边形的形状中未与所述透镜元件的列中的前后的透镜元件相接的二边的顶角为125度以下。由此，能相对地使顶角α的值减小。其结果是，能相对地使参数a的值减小，能使微透镜阵列的照射图案的形状从矩形变为各边向内侧弯曲的四边形，能对受光元件的受光面的受光效率、受光面的周边部变暗进行控制。

25、此外，在本公开中，也可以使透过所述微透镜阵列的光的强度图案呈大致矩形或各边向内侧弯曲的大致四边形的形状。由此，根据上述的理由，能对受光元件的受光面的受光效率、受光面的周边部变暗进行控制。

26、此外，本公开也可以是使用上述的微透镜阵列的扩散板。

27、此外，本公开也可以是具备上述的微透镜阵列、以及将光入射至所述微透镜阵列的光源的照明装置。此外，此时，也可以使所述微透镜阵列中的所述透镜元件排列在所述光源侧的面。此外，所述光源的方向性也可以设为±20°以下。此外，所述光源也可以采用发出近红外光的激光光源。

28、此外，上述的照明装置也可以用于测距装置。而且，也可以用于飞行时间(time offlight)方式的测距装置。

29、需要说明的是，在本发明中，可以尽可能地组合使用用于解决上述问题的方案。

30、发明效果

31、根据本公开，能通过微透镜阵列得到更均匀、高效的照度分布。