CN117130077A - 微透镜阵列、扩散板以及照明装置 - Google Patents

微透镜阵列、扩散板以及照明装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能通过微透镜阵列，在受光元件上得到更均匀、高效的辐照度分布的技术。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，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，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的数式包括AxmynXmYn的项，其中，m、n为除了0以外的整数。

Description

微透镜阵列、扩散板以及照明装置
技术领域
本发明涉及微透镜阵列、扩散板以及照明装置。
背景技术
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。
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。
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)。
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。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2005/103795号
专利文献2：国际公开第2004/027495号
专利文献3：国际公开第2015/182619号
专利文献4：日本特开2014-139656号公报
发明内容
发明所要解决的问题
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。
技术方案
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，
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，
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。
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。
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。
[数式1]
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。
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。
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，
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，
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，
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。
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。
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，
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，
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。
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。
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。
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。
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。
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。
此外，本公开也可以是使用上述的微透镜阵列的扩散板。
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。
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。
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。
发明效果
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。
附图说明
图1是表示飞行时间方式的测距装置的概略构成的图。
图2是表示使从光源发出的光通过微透镜阵列照射在屏幕上的系统的概略图和照射图案的图。
图3是表示微透镜阵列的透镜元件的形状与得到的照射图案的关系的图。
图4是比较微透镜阵列的透镜元件的X方向的曲率、Y方向的曲率以及X方向与Y方向之间的θ方向的曲率的图。
图5是表示微透镜阵列的蜂窝结构的概略的图。
图6是表示微透镜阵列的透镜元件的纵横比、透镜元件的顶角α以及参数a的关系的曲线图。
图7是表示微透镜阵列的透镜元件的参数a、纵横比k与照射图案的外形的关系的图。
图8是表示微透镜阵列的透镜元件的参数a、纵横比k与照射图案的外形的关系的第二图。
图9是表示微透镜阵列的透镜元件的参数a、纵横比k与照射图案的外形的关系的第三图。
图10是表示微透镜阵列的透镜元件的参数a、纵横比k与照射图案的外形的关系的第四图。
图11是表示微透镜阵列的透镜元件的纵横比k与照射图案的外形的关系的第五图。
图12是表示参数a、纵横比k与效率的关系的曲线图。
图13是表示参数a、纵横比k与照射图案的周边部/中心强度比的关系的曲线图。
图14是在挠性片材的表面形成有微透镜阵列的扩散板的立体图。
图15是表示照明装置的概略构成的图。
图16是通过微透镜阵列的光在屏幕上未产生干涉条纹、莫尔条纹的情况和产生了干涉条纹、莫尔条纹的情况的辐照度分布的示例。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式的微透镜阵列进行说明。需要说明的是，实施方式中的各构成及其组合等为一个示例，可以在不脱离本公开的主旨的范围内适当地进行构成的附加、省略、替换以及其他变更。本公开不受实施方式限定，而仅受权利要求书限定。
<实施方式1>
图1中示出了作为实施方式中的微透镜阵列的使用用途的一个示例的、TOF(TimeOf Flight：飞行时间)方式的测距装置100的示意图。TOF方式的测距装置100是一种通过测量照射光的飞行时间来测量距离测量对象O的表面的各部分的距离的装置，具有光源控制部101、照射光源102、照射光学系统103、聚集来自测量对象O的反射光的受光光学系统104、受光元件105、信号处理电路106。
当照射光源102基于来自光源控制部101的驱动信号发出脉冲状的光时，该脉冲状的光通过照射光学系统103而被照射至测量对象O。而且，在测量对象O的表面反射的反射光通过受光光学系统104而被受光元件105接收，在信号处理电路106中被转换成适当的电信号。而且，在运算部(未图示)中，测量从照射光源102发出照射光到反射光被受光元件105接收的时间，即光的飞行时间，从而测量出距离测量对象O的各位置的距离。
微透镜阵列有时会用作该TOF方式的测距装置100中的照射光学系统103或受光光学系统104。微透镜阵列是指由一组直径为10μm～数mm左右的微小透镜元件组成的透镜阵列。通常，微透镜阵列的功能和精度随着构成透镜阵列的各个透镜元件的形状(球面、非球面、圆柱形、六边形等)、透镜元件的大小、透镜元件的配置、透镜元件之间的间距等而发生变化。
而且，在将微透镜阵列用于上述TOF方式的测距装置100中这种情况下，要求向测量对象O照射具有均匀强度分布的光。即，通过微透镜阵列后的光的可用发散角即视场角θFOI(FOI：Field Of Illumination；照明范围)由测量对象O的大小和测量距离决定，但有时在该视场角θFOI的范围内，也要求通过微透镜阵列后的光的辐照度分布均匀。如此，微透镜阵列要求与使用目的相应的特性。
接着，对如图2所示那样的、使从光源2发出的光通过微透镜阵列1照射在屏幕3上的系统进行研究。在此，光源2例如为VCSEL激光光源(Vertical Cavity Surface EmittingLASER：垂直腔面发射激光器)，作为光源2的方向性，并没有特别限制，可以选择±5度、±10度、±20度左右。而且，微透镜阵列1是由在作为平面构件的基体材料的单侧或两侧的表面以二维方式排列透镜元件1a而成的阵列构成，通过该微透镜阵列1的光成为相对于光轴扩散的扩散光，被照射在模拟成测定对象O的屏幕3上。而且，在屏幕3上形成与微透镜阵列1的特性相应的照射图案。
在此，如图3的(a)所示，例如，在使具有长方形的外形的透镜元件简单地纵横对齐而成的微透镜阵列中，在屏幕3上得到具有大致矩形的外形的照射图案。另一方面，有时会根据透镜元件1a的间距等条件的不同而在照射图案中产生如图16举例示出那样的干涉条纹。为了抑制该干涉条纹的产生，理想的是降低微透镜阵列的透镜元件1a的配置的统一性，如图3的(b)所示，有时会采用将透镜元件1a的外形设为六边形，并使该六边形的透镜元件直线状排列而成的列相互交错地配置而成的蜂窝结构。然而，在该情况下，能抑制干涉条纹的产生，但如图3的(b)的下段所示，有时微透镜阵列的照射图案也呈六边形。如此一来，受光元件的受光面多为长方形，因此照射图案的外形与受光元件的受光面的形状的匹配性降低，从而会使受光效率降低，或助长受光面的周边部变暗。
对此，在本实施方式中，通过对六边形的各透镜元件的透镜面的非球面形状进行控制，能将照射图案控制为如图3的(c)所示那样的矩形。由此，能抑制干涉条纹的产生，并且能提高照射图案的外形与受光元件的受光面的形状的匹配性，提高受光效率，抑制周边部变暗。在此，受光效率例如可以是照射在受光元件的受光面上的强度与微透镜阵列的照射图案的整体强度之比。
更具体而言，采用图3的(c)的中段所示的非球面表达式(1)来作为表示透镜元件的透镜面的SAG的数式。
[数式2]
在此，Y是以透镜元件1a的光轴为原点的情况下的图3的(c)中的上下方向的坐标，X是图3的(c)中的左右方向的坐标，C是透镜面的曲率，K(大写字母)是透镜面的圆锥形数。在图3的(c)中，通过适当地确定系数Axmyn，对相对于X方向和Y方向倾斜的方向的SAG进行控制，由此，使照射图案从六边形接近矩形。
在此，表示透镜元件1a的透镜面的SAG的数式并不限于上述的(1)。例如，表示SAG的数式可以设为包括AxmynXmYn(m、n为除了0以外的整数)的项。如此，通过使表示透镜元件1a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(X，Y)坐标来对透镜元件1a的SAG进行控制。如此一来，能对各透镜形状的、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，能将照射图案控制为如图3的(c)所示的矩形。
需要说明的是，在AxmynXmYn的项中，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，也可以使表示透镜元件1a的SAG的数式包括Ax2y2X2Y2的项。由此，通过使系数Ax2y2变化，能使光轴附近的透镜形状发生更大的变化。由此，能更有效地控制透镜形状，更有效地控制照射图案的形状。
需要说明的是，如上所述，在透镜元件1a的透镜形状中，对相对于X方向和Y方向倾斜的方向的SAG进行控制的结果是，在如图4的(a)所示，从透镜元件1a的原点观察且向X方向与Y方向之间的规定角度范围的方向上，例如在图中施加了阴影线的角度范围内的θ方向上，如图4的(b)所示，透镜面的SAG可以脱离距离光轴的距离r相同的X方向的SAG与Y方向的SAG之间的范围。即，在以往的具有非球面形状的透镜元件1a中，假设在从透镜元件1a的原点观察时，距离光轴的距离r相同的X方向与Y方向的SAG不同的情况下，对于X方向与Y方向之间的倾斜方向，透镜面的SAG往往具有距离光轴的距离r相同的X方向的SAG与Y方向的SAG之间的值。这是因为对于透镜元件1a的周向而言例如在很多情况下呈SAG从X方向朝向Y方向逐渐变化的透镜形状。
对此，在本公开中，在从透镜元件1a的原点观察且向X方向与Y方向之间的规定角度范围的方向上，透镜面的SAG脱离距离光轴的距离r相同的X方向的SAG与Y方向的SAG之间的范围。由此，例如对于图4的(a)中的θ方向，如图4的(b)所示，能使透镜面的SAG大幅度地变化，能使照射图案的形状更大幅度地变化。例如，在X方向与Y方向之间的θ方向，也可以使透镜面的SAG比距离光轴的距离r相同的X方向的SAG和Y方向的SAG这两方大。或者，在X方向与Y方向之间的θ方向，也可以使透镜面的SAG比距离光轴的距离r相同的X方向的SAG和Y方向的SAG这两方小。
在此，当对受光元件的受光面为四边形，微透镜阵列1的照射图案为六边形的情况进行更具体的说明时，在照射图案全部被照射至受光面的情况下，受光面的四角没有照射到光，助长了周边部变暗。另一方面，在受光面的四角照射了足够的光的情况下，照射至受光面的外部的照射光的比例增加，效率降低。对此，通过使照射图案的外形接近矩形，能提高效率，并且也能抑制周边部变暗。
接着，对表征具有蜂窝结构的微透镜阵列的照射图案形状的上述非球面表达式(1)的其他指标进行说明。图5中示出了微透镜阵列5的蜂窝结构的示意图。图中的各六边形表示透镜元件5a。蜂窝结构具有以使表示透镜元件5a的六边形的对置的平行的边彼此相接的方式排布的透镜元件5a的列5b相互交错地配置而成的形状。该透镜元件5a的列5b中的透镜元件5a的排布方向相当于图3的(c)中的上下方向即Y方向(以下，也简称为Y方向)。此外，该透镜元件5a的列5b相互交错地排列的排列方向(图5中的箭头5c的方向)相当于图3的(c)中的左右方向即X方向(以下，也简称为X方向)。
在将在透镜元件5a的列5b中透镜元件5a彼此不相接的二边间的顶角设为α(以下，也简称为X方向的顶角α)，将相对于Y方向的透镜元件5a的间距设为Py，将X方向的透镜元件5a的间距设为Px的情况下，纵横比k＝Px/Py与X方向的顶角α之间，
α＝a·k+90(deg)……(2)
的关系成立(a是在本实施方式中定义的参数)。在本实施方式中，将该参数a设为指标，对微透镜阵列5的照射图案的特性进行评价。图6中示出了使参数a的值变化的情况的纵横比k与X方向的顶角α的关系的曲线图。该关系是基于数式(2)计算出的。需要说明的是，通过使数式(2)变形，也能将参数a定义为以下的数式(3)。
a＝(α-90)/k……(3)
需要说明的是，在图5中，Py相当于本公开中的第一间距，Px相当于本公开中的第二间距。
图7中示出了参数a、纵横比k与微透镜阵列5的照射图案的特性的关系。图7的(a)示出了参数a≒35，纵横比k＝1.07的情况，图7的(b)示出了参数a≒35，纵横比k＝1.30的情况，图7的(c)示出了参数a≒35，纵横比k＝1.67的情况。如图7所示，在参数a相同的情况下，可知当纵横比k增加时，蜂窝结构中的透镜元件5a变得横长。此外，可知X方向的顶角α的值变大。而且，可知照射图案的形状在任意情况下都呈六边形，在效率和周边部变暗这一点上不利。需要说明的是，在图7的(a)中的X方向的顶角α的值为127.5(deg)、图7的(b)中的X方向的顶角α的值为135.5(deg)、图7的(c)中的X方向的顶角α的值为148.5(deg)的任意情况下，X方向的顶角α都大于125(deg)。
接着，图8中示出了参数a、纵横比k与微透镜阵列5的照射图案的特性的关系的第二示例。图8的(a)示出了参数a≒20，纵横比k＝1.07的情况，图8的(b)示出了参数a≒20，纵横比k＝1.30的情况，图8的(c)示出了参数a≒20，纵横比k＝1.67的情况。如图8所示，与a≒30的情况相比，照射图案的形状接近矩形或呈各边向内侧弯曲的四边形形状。这表明在效率和周边部变暗这一点上更有利。需要说明的是，在图8的(a)中的X方向的顶角α的值为111.4(deg)、图8的(b)中的X方向的顶角α的值为116(deg)，图8的(c)中的X方向的顶角α的值为123.4(deg)的任意情况下，X方向的顶角α都小于125(deg)。当比较图7中的X方向的顶角α和图8中的X方向的顶角α时，X方向的顶角α与照射图案的特性之间也存在相关，若X方向的顶角α的值为125(deg)以下，则也可以说在效率和周边部变暗这一点上更有利。
图9中示出了参数a、纵横比k与微透镜阵列5的照射图案的特性的关系的第三示例。图9的(a)示出了参数a≒30，纵横比k＝1.49的情况，图9的(b)示出了参数a≒10，纵横比k＝1.49的情况。如图9所示，在纵横比k相同的情况下，与a≒30的情况相比，照射图案的形状在a≒10的情况下，四边形的各边向内侧的弯曲程度增强。需要说明的是，在图9的(a)中的X方向的顶角α的值为134.7(deg)，图9的(b)中的X方向的顶角α的值为104.9(deg)，可知在X方向的顶角α小于125(deg)的图9的(b)的情况下，没有发现照射图案的外形的各边向外侧弯曲，在效率和周边部变暗这一点上更有利。
图10中示出了参数a、纵横比k与微透镜阵列5的照射图案的特性的关系的第四示例。图10的(a)示出了参数a≒30，纵横比k＝1.49的情况。图10的(b)示出了参数a≒30，纵横比k＝1.49的情况、即将间距Py从1/2变更为1/3的情况。图10的(c)进一步示出了在透镜元件5a的列5b中使透镜元件5a彼此相接的边倾斜的情况。如图10的(b)所示，通过将间距Py的偏移从1/2变更为1/3，能使照射图案的形状为平行四边形的形状。而且，如图10的(c)所示，进一步可知通过在透镜元件5a的列5b中使透镜元件5a彼此相接的边倾斜，能将照射图案的外形校正成长方形。
图11中示出了参数a、纵横比k与微透镜阵列5的照射图案的特性的关系的第五示例。图11的(a)示出了在纵横比k下Px<Py的情况，图11的(b)示出了在纵横比k下Px>Py的情况。如此，能按照理想的照射图案来选择Px与Py的大小关系。由此，照射图案本身的纵横比也能控制。在此，在很多装置中，多使用具有横长的长方形状的受光面的受光元件，如图11的(b)所示，若将Px>Py的纵横比设为微透镜阵列5的纵横比，则能更容易地在更多的装置中直接应用。
图12中示出了参数a、纵横比k与定义为照射图案的整体的强度与假定了受光元件的理想范围内的照射光的强度之比的效率(％)的关系。图12中的横轴表示参数a，纵轴表示效率。由图12可知，在所有纵横比k下，参数a的值越大，效率越高。
接着，图13中示出了参数a、纵横比k与受光元件中的受光面的周边部/中心的照射光的强度比的关系。图13中的横轴表示参数a，纵轴表示强度比(％)。由图13可知，在所有纵横比k下，参数a的值越小，受光面的周边部/中心的照射光的强度比越高。
根据图12和图13的结果可知，若参数a的值在15≤a≤35的范围内，则能得到可十分耐用的照射图案，若在20≤a≤30的范围内，则能取得效率与周边部变暗的良好的平衡，能得到更良好的照射图案的特性。
在此，在上述的实施方式中对以使从光源2发出的光通过微透镜阵列5，并投影在屏幕3上的使用方法为前提的情况进行了说明。除此以外，微透镜阵列5也能采用使从光源2发出的光在微透镜阵列1上反射，并投影在屏幕3上的使用方法。
此外，在本实施方式中，对微透镜阵列5中的各透镜元件5a排列在光源2侧的单面的示例进行了说明，但各透镜元件5a也可以排列在与光源2相反侧的单面。进一步地，也可排列在两面。
此外，各透镜元件5a的剖面采用使曲面形状不连续地排列的形状，但也可采用以平滑的曲线连续地连接曲面形状那样的形状。
此外，关于本实施方式中的微透镜阵列5的材质，可以由不同的材料形成基材和各透镜元件5a，也可以由相同的材料一体形成。若由不同材料形成基材和透镜元件5a，则可以由树脂材料形成基材或透镜元件5a中的一方，而可以由玻璃材料形成另一方。若由相同材料一体形成基材和透镜元件5a，则不具有折射率界面，因此能提高透射效率。此外，能在不使基材与各透镜元件5a剥离的情况下提高可靠性。在该情形下，微透镜阵列5可以单独由树脂形成，也可以单独由玻璃形成。
此外，如图14所示，也可以通过在柔性片材12上形成具有与本实施方式中说明的微透镜阵列5同等功能的微透镜阵列11来构成将入射的光扩散并均匀化的扩散板10。当然，微透镜阵列11也可以形成在坚固的平板上，作为扩散板。
此外，如图15所示，也可通过组合具有与本实施方式中说明的微透镜阵列5同等功能的微透镜阵列21、光源22、光源控制部23来构成照明装置20。该照明装置20可以单独用于照明，也可以组装于TOF方式的测距装置等测量装置或其他装置中来使用。此外，在照明装置20中，微透镜阵列21的透镜元件可以配置在光源22侧的单面，也可以配置在光源22的相反侧的单面。也可以可配置在两面。进一步地，光源22的方向性并没有特别限制，例如可以使用方向性为±20°以下的光源。更优选地，也可以使用方向性为±10°以下的光源。通过使用方向性更高的光源作为光源22，可以使视场角θFOI的两端的辐照度分布呈边缘更锐利的形状。
此外，也可以将具有与本实施方式中说明的微透镜阵列5同等功能的微透镜阵列用作用于图像拍摄、安全设备中的面部识别、用于车辆、机器人中的空间识别的光学系统。此外，也可以将本实施方式中说明的微透镜阵列1与包括衍射光学元件、折射光学元件的其他光学元件组合使用。此外，微透镜阵列1的表面可以施加任何涂层。
<关于导电性物质的配线>
此外，也可以在本实施方式的微透镜阵列5的表面或内部敷设含有导电性物质的配线，并监视该配线的通电状态，由此能检测出各透镜元件5a的损坏情况。如此一来，能容易检测出各透镜要素5a的裂纹、剥离等损伤，因此能提前防止由微透镜阵列5的损伤导致的照明装置和测距装置的故障和由误动作造成的损害。例如，根据导电性物质的断线检测出各透镜元件5a出现裂纹，禁止光源发光，从而能避免来自光源的0级光经由该裂纹直接透过微透镜阵列5而被照射到外部。其结果是，能提高装置的护眼性能。
上述导电性物质的配线也可以敷设在微透镜阵列5周围、各透镜元件5a上。此外，也可以敷设在形成有透镜元件5a一方的一面、相反侧的一面、两侧的任一面。作为导电性物质，并没有特别限制，只要是具有导电性即可，例如，可以使用金属、金属氧化物、导电性聚合物、导电性碳系物质等。
更具体而言，作为金属，可以列举出金、银、铜、铬、镍、钯、铝、铁、铂、钼、钨、锌、铅、钴、钛、锆、铟、铑、钌以及这些金属的合金等。作为金属氧化物，可以列举出氧化铬、氧化镍、氧化铜、氧化钛、氧化锆、氧化铟、氧化铝、氧化锌、氧化锡或这些氧化物的复合氧化物，例如，氧化铟和氧化锡的复合氧化物(ITO)、氧化锡和氧化磷的复合氧化物(PTO)等。作为导电性聚合物，可以列举出聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等。作为导电性碳系物质，可以列举出炭黑、SAF、ISAF、HAF、FEF、GPF、SRF、FT、MT、热解碳、天然石墨、人造石墨等。这些导电性物质可以单独使用或组合两种以上使用。
作为导电性物质，优选导电性优异且容易形成配线的金属或金属氧化物，更优选为金属，优选金、银、铜、铟等，从能在100℃左右的温度下相互熔融，并且在树脂制的微透镜阵列5上也可以形成导电性优异的配线的观点来看，优选银。此外，由导电性物质制成的配线的图案形状并没有特别限定。可以是围绕微透镜阵列1周围的图案，也可以将图案设成复杂的形状，用于提高裂纹等的检测性。此外，也可以是利用具有透过性的导电性物质覆盖微透镜阵列5的至少一部分的图案。
附图标记说明
1、5、11、21：微透镜阵列
1a、5a：透镜元件
2：光源
3：屏幕
10：扩散板
12：挠性片材
20：照明装置
22：光源
23：光源控制部
100：TOF测距装置
101：光源控制部
102：光源
103：照射光学系统
104：反射光学系统
105：受光元件
106：信号处理电路

Claims (15)

1.一种微透镜阵列，所述微透镜阵列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，
所述微透镜阵列具有蜂窝结构，所述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，
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垂度SAG的数式包括AxmynXmYn的项，其中，m、n是除了0以外的整数。
2.根据权利要求1所述的微透镜阵列，其中，
在将透镜面的曲率设为C，将透镜面的圆锥形数设为K的情况下，表示所述透镜元件的SAG的数式由以下数式所示。
[数式1]
3.根据权利要求1所述的微透镜阵列，其中，
所述m和n是偶数。
4.根据权利要求1所述的微透镜阵列，其中，
表示所述透镜元件的SAG的数式包括Ax2y2X2Y2的项。
5.一种微透镜阵列，所述微透镜阵列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，
所述微透镜阵列具有蜂窝结构，所述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，
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，
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。
6.一种微透镜阵列，所述微透镜阵列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，
所述微透镜阵列具有蜂窝结构，所述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，
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，所述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，所述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。
7.根据权利要求1、5或6所述的微透镜阵列，其中，
与多个所述透镜元件的、作为相对于所述透镜元件的列中的该透镜元件的排布方向的间距的第一间距相比，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更大。
8.根据权利要求1、5或6所述的微透镜阵列，其中，
在所述六边形的形状中，未与所述透镜元件的列中的前后透镜元件相接的二边的顶角为125度以下。
9.根据权利要求1、5或6所述的微透镜阵列，其中，
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。
10.一种使用了权利要求1、5或6所述的微透镜阵列的扩散板。
11.一种照明装置，具备：
权利要求1、5或6所述的微透镜阵列；以及
将光入射至所述微透镜阵列的光源。
12.根据权利要求11所述的照明装置，其中，
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。
13.根据权利要求11所述的照明装置，其中，
所述光源的方向性为±20°以下。
14.根据权利要求11所述的照明装置，其中，
所述光源是发出近红外光的激光光源。
15.根据权利要求11所述的照明装置，其中，
所述照明装置用于测距装置。
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