JP2022019243A - Microlens array and microlens array fabrication method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロレンズアレイ及びマイクロレンズアレイの製造方法に関する。 The present invention relates to a microlens array and a method for manufacturing a microlens array.
光源から出射されたレーザ光等によって、光源から所定距離離れた位置(遠距離場)を均一的に照明するめに、マイクロレンズをアレイ状に配置したマイクロレンズアレイを利用する場合がある。しかしながら、規則的にマイクロレンズを配置した場合、モアレパターンが発生し、均一的な照明がなされない。 A microlens array in which microlenses are arranged in an array may be used in order to uniformly illuminate a position (long-distance field) away from the light source by a laser beam or the like emitted from the light source. However, when the microlenses are arranged regularly, a moire pattern occurs and uniform illumination is not achieved.
そこで、遠距離場散乱パターン内に均一な強度分布を形成するために、ランダムに配置され、ランダムに外形が変化され、且つ、ランダムに表面形状が変化されている複数の円形マイクロレンズを基板上に形成したマイクロレンズアレイが知られている(例えば、特許文献1を参照)。 Therefore, in order to form a uniform intensity distribution in the long-distance field scattering pattern, a plurality of circular microlenses that are randomly arranged, whose outer shape is randomly changed, and whose surface shape is randomly changed are placed on the substrate. A microlens array formed in is known (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載のマイクロレンズアレイでは、円形のマイクロレンズが形成された領域(適合領域)による光の照射と、円形のマイクロレンズが形成さていない基板部分の領域(非適合領域)による光の照射とが発生してしまう。このため、適合領域及び非適合領域における光の挙動を考慮しなければならず、光源から所定距離離れた位置において過度なモアレを生じさせないマイクロレンズアレイを設計することは容易ではなかった。
However, in the microlens array described in
そこで、本発明は、容易に設計可能で、光源から所定距離離れた位置において過度なモアレを生じさせないマイクロレンズアレイ及びマイクロレンズアレイの製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a microlens array and a method for manufacturing a microlens array, which can be easily designed and does not cause excessive moire at a position separated from a light source by a predetermined distance.
上述の課題を解決するため、本発明は、その一態様として、矩形の外形及び光の入射面及び出射面を有し、アスペクト比が1:τの照射領域で所定の強度分布を有する光ビームを形成するマイクロレンズアレイであって、出射面又は入射面の一方の面上に相互に重複しながら隙間なく敷き詰められた複数の単位胞を有し、単位胞のそれぞれは1つの中心レンズレットと、中心レンズレットの4辺に沿って配置された4つの周辺レンズレットとを含み、中心レンズレット及び周辺レンズレットの全ての外形は矩形形状を有し、中心レンズレットの4辺と前記4つの周辺レンズレットの各1つの辺はそれぞれ直線上に並んで配置され、中心レンズレットの4辺と4つの周辺レンズレットの他の各1つの辺はそれぞれ向き合うように配置され、4つの周辺レンズレットの他の一つの辺はそれぞれ向き合っている中心レンズレットの辺よりも長く、中心レンズレットの4つの頂点と4つの周辺レンズレットの各1つの頂点は同じ位置に配置され、マイクロレンズアレイに含まれる複数の周辺レンズレットの中心位置はランダムに設定されており、隣接する複数の周辺レンズレットの中心を通る最小二乗直線と周辺レンズレットの一辺との成す角度θ(θは0°以上、90°以下)は、Tan-1(0.466τ)以上且つTan-1(0.933τ)以下である、ことを特徴とするマイクロレンズアレイを提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has, as one aspect, a rectangular outer shape, an incident surface and an emitted surface of light, and a light beam having a predetermined intensity distribution in an irradiation region having an aspect ratio of 1: τ. It is a microlens array forming a lens array having a plurality of unit cells spread without gaps on one surface of an exit surface or an incident surface while overlapping with each other, and each unit cell has one central lenslet. , 4 peripheral lenslets arranged along the 4 sides of the central lenslet, and all outer shapes of the central lenslet and the peripheral lenslet have a rectangular shape, and the 4 sides of the central lenslet and the above 4 sides. Each one side of the peripheral lenslet is arranged side by side on a straight line, and the four sides of the central lenslet and the other one side of the four peripheral lenslets are arranged so as to face each other, and the four peripheral lenslets are arranged. The other side is longer than the side of the central lenslet facing each other, and the four vertices of the central lenslet and one of the four peripheral lenslets are co-located and included in the microlens array. The center positions of the plurality of peripheral lenslets are randomly set, and the angle θ (θ is 0 ° or more, 90) formed by the minimum squared straight line passing through the centers of the plurality of adjacent peripheral lenslets and one side of the peripheral lenslets. ° or less) provides a microlens array characterized by Tan -1 (0.466τ) or more and Tan -1 (0.933τ) or less.
上記のマイクロレンズアレイにおいて、単位胞の1つと、当該単位胞に隣接する他の単位胞の1つは、2つの周辺レンズレットを共有するように配置されていることが好ましい。 In the above microlens array, it is preferable that one of the unit cells and one of the other unit cells adjacent to the unit cell are arranged so as to share two peripheral lenslets.
上記のマイクロレンズアレイにおいて、中心レンズレット及び周辺レンズレットの面形状zは、中心レンズレット及び周辺レンズレットの幅をW、高さをHとした場合、以下の式(1)であらわされるバイコニック面であり、ここで、矩形の初期レンズレンズレットの幅をL、高さをτL、曲率半径をr、コーニック係数をkとして、rx=(W/L)r、ry=(H/τL)r、kx=k、ky=kとする、ことが好ましい。
上述の課題を解決するため、本発明は、その一態様として、1つの中心レンズレットと、中心レンズレットの4辺に沿って配置された4つの周辺レンズレットとを含む単位胞が、相互に重複しながら隙間なく敷き詰められた出射面又は入射面を有し、アスペクト比が1:τの照射領域で所定の強度分布を有する光ビームを形成するマイクロレンズアレイの製造方法であって、アスペクト比が1:τの初期レンズレットのサイズ及び初期レンズレットの傾斜角θに基づいて、複数の初期周辺レンズレットの中心を通る線分と初期周辺レンズレットの所定の1辺が成す角度が前記傾斜角θとなるように、複数の矩形の初期周辺レンズレットからなる初期格子を生成し、複数の初期周辺レンズレットの位置をランダムにずらして複数の中間周辺レンズレットを生成し、複数の中間周辺レンズレット及び複数の中心レンズレットの外形を変化させて、中心レンズレットの4辺と4つの周辺レンズレットの各1つの辺はそれぞれ直線上に並んで配置され、中心レンズレットの4辺と4つの周辺レンズレットの他の各1つの辺はそれぞれ向き合うように配置され、4つの周辺レンズレットの他の一つの辺はそれぞれ向き合っている中心レンズレットの辺よりも長く、中心レンズレットの4つの頂点と4つの周辺レンズレットの各1つの頂点は同じ位置に配置された単位胞が相互に重複しながら隙間なく敷き詰められた面を形成し、中心レンズレット及び周辺レンズレットを含む全てのレンズレットについてサグ量を算出し、算出されたサグ量を用いて単位胞が相互に重複しながら隙間なく敷き詰められた面の設計データを出力する、ことを特徴とするマイクロレンズアレイの製造方法を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has, as one aspect, a unit cell including one central lenslet and four peripheral lenslets arranged along four sides of the central lenslet. A method for manufacturing a microlens array, which has an emission surface or an incident surface that are overlapped and spread without gaps, and forms a light beam having a predetermined intensity distribution in an irradiation region having an aspect ratio of 1: τ. 1: Based on the size of the initial lenslet of τ and the tilt angle θ of the initial lenslet, the angle formed by the line segment passing through the centers of the plurality of initial peripheral lenslets and a predetermined side of the initial peripheral lenslet is the tilt. An initial lattice consisting of a plurality of rectangular initial peripheral lenslets is generated so as to have an angle θ, and the positions of the plurality of initial peripheral lenslets are randomly shifted to generate a plurality of intermediate peripheral lenslets, and a plurality of intermediate peripherals are generated. By changing the outer shape of the lenslet and multiple central lenslets, the four sides of the central lenslet and one side of each of the four peripheral lenslets are arranged side by side on a straight line, respectively, and the four sides and four of the central lenslet are arranged. Each other side of one peripheral lenslet is arranged to face each other, and the other side of the four peripheral lenslets is longer than the side of the central lenslet facing each other, and the four sides of the central lenslet The apex and one apex of each of the four peripheral lenslets form a surface in which unit cells arranged at the same position overlap each other and are spread without gaps, and all lenslets including the central lenslet and the peripheral lenslet. Provided is a method for manufacturing a microlens array, which is characterized by calculating a sag amount and outputting design data of a surface in which unit cells are spread without gaps while overlapping each other using the calculated sag amount. ..
本発明によれば、容易に設計可能な光源から所定距離離れた位置において過度なモアレを生じさせないマイクロレンズアレイ及びマイクロレンズアレイの製造方法を提供することが可能となる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a microlens array and a method for manufacturing a microlens array that do not cause excessive moire at a position separated from a light source that can be easily designed.
以下、図面を参照しつつ、本発明の様々な実施形態について説明する。ただし、本発明の技術的範囲は、それらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。また、各図において同一、又は相当する機能を有するものは、同一符号を付し、その説明を省略又は簡潔にすることもある。 Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, it should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to those embodiments but extends to the inventions described in the claims and their equivalents. Further, those having the same or equivalent functions in each figure may be designated by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted or simplified.
(マイクロレンズアレイの構成)
図1を用いて、マイクロレンズアレイの一般的な利用方法について以下に説明する。
(Composition of microlens array)
The general usage of the microlens array will be described below with reference to FIG.
図1に示すように、基板1上に配置され、且つ、光を出射する一乃至複数の発光素子を有する光源2から出射された光が、マイクロレンズアレイ3に入射される。マイクロレンズアレイ3は、矩形の外形及び光の入射面及び出射面を有し、所定距離離れた照射領域4に、所定の強度部分を有する光ビームを形成する。マイクロレンズアレイ3と共に利用される光源2としては、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)とも称される垂直共振器面発光レーザ光源、端面発光レーザ光源、及び、LED光源等を利用することが可能である。
As shown in FIG. 1, the light emitted from the
図2(A)及び(B)を用いて、マイクロレンズアレイ3により照射領域4において成形された光ビームによる照度分布について以下に説明する。
Using FIGS. 2A and 2B, the illuminance distribution due to the light beam formed in the
図2(A)に示すように、マイクロレンズアレイ3の入射面側には、複数の微小なレンズレットが隙間なく配置されている。レンズレットの各々は、図7に示すような入射面側のみに所定の曲面形状を有するマイクロレンズである。マイクロレンズアレイ3の出射面側は、平面形状である(不図示)。しかしながら、マイクロレンズアレイの出射面側にのみ複数の微小なレンズレットを有し、入射面側を平面形状とすることも可能である。
As shown in FIG. 2A, a plurality of minute lenslets are arranged without gaps on the incident surface side of the
図2(A)に示す第1方向及び第2方向は、矩形の外形を有するマイクロレンズアレイ3の縦又は横の辺と平行な方向を示している。尚、第1方向及び第2方向については、図2(B)、3、4及び9~12について同様である。また、一部の微小なレンズレットの中心は、レンズレットの外形をなす所定の1辺と角度θだけ傾いた直線の近傍に配置されているが、詳しくは後述する。
The first direction and the second direction shown in FIG. 2A indicate directions parallel to the vertical or horizontal sides of the
図2(B)において、中央に配置された照度分布の2次元画像の右側のグラフは、第2方向と平行なAA‘に沿って測定した光強度を示し、中央の照度分布の2次元画像の下側のグラフは、第1方向と平行なBB‘に沿って測定した光強度を示している。このように、マイクロレンズアレイ3によって形成された光ビームによる照度分布は、照射領域4においてマイクロレンズアレイ3の初期レンズレットの境界形状と相似した矩形に略均一な光強度を有する。
In FIG. 2B, the graph on the right side of the two-dimensional image of the illuminance distribution arranged in the center shows the light intensity measured along AA'parallel to the second direction, and the two-dimensional image of the illuminance distribution in the center. The lower graph shows the light intensity measured along BB'parallel to the first direction. As described above, the illuminance distribution by the light beam formed by the
複数のレンズレットによる干渉ムラなどによりモアレが発生すると、図2(B)に示す光強度分布において、領域Cの部分の振幅が大きくなる。しかしながら、図2(B)の下側及び左側のグラフに示す様に、照射領域中では光強度分布はほぼフラットであるので、マイクロレンズアレイ3はモアレ抑制効果を有していると言える。
When moire occurs due to interference unevenness due to a plurality of lenslets, the amplitude of the portion of the region C becomes large in the light intensity distribution shown in FIG. 2 (B). However, as shown in the graphs on the lower side and the left side of FIG. 2B, since the light intensity distribution is almost flat in the irradiation region, it can be said that the
また、図2(B)に示す光強度分布において、領域Dの部分がなだらかに下がって行く場合には、照度領域における明瞭さが下がる。しかしながら、図2(B)の下側及び右側のグラフに示す様に、照射領域の周辺では、光強度分布はシャープに減少しているので、マイクロレンズアレイ3は明瞭さを有していると言える。
Further, in the light intensity distribution shown in FIG. 2B, when the portion of the region D gradually decreases, the clarity in the illuminance region decreases. However, as shown in the graphs on the lower and right sides of FIG. 2B, the light intensity distribution is sharply reduced around the irradiation region, so that the
図3は図2(A)の領域12を拡大した拡大図であり、図4(A)、図4(B)及び図5は単位胞51について説明するための図である。図3~図5を用いて、マイクロレンズアレイ3に含まれるレンズレットについて以下に説明する。
FIG. 3 is an enlarged view of the
図3において、各矩形形状はそれぞれ微小なレンズレットを入射面側から見た外形を示している。また、マイクロレンズアレイ3に含まれる全てのレンズレットの入射面側から見た外形は矩形形状であり、矩形形状の4辺全ては、マイクロレンズアレイ3の縦又は横の辺と平行に配置されている。さらに、マイクロレンズアレイ3では、5つのレンズレットを含む単位胞51が相互に重複するように、隙間なく配置されている。
In FIG. 3, each rectangular shape shows the outer shape of a minute lenslet as seen from the incident surface side. Further, the outer shape of all the lenslets included in the
図3において、斜線で網掛けした部分は、1つの単位胞51を示し、1つの中心レンズレット31、及び、4つの周辺レンズレット24、25、29及び30を含んでいる。4つの周辺レンズレット24、25、29及び30は、中心レンズレット31の4辺に沿って隙間なく配置されている。
In FIG. 3, shaded portions indicate one
図4(A)では便宜上単位胞51に含まれる5つのレンズレットを分解して示しているが、中心レンズレット31は、4つの頂点31-1、31-2、31-3及び31-4、及び、4つの辺31a、31b、31c及び31dを有している。同様に、周辺レンズレット24、25、29及び30も、4つの頂点と4つの辺を有している。
In FIG. 4A, the five lenslets included in the
図4(B)に示す様に、周辺レンズレット29の辺29dと中心レンズレット31の辺31dは直線上に並んで配置され、周辺レンズレット29の右下の頂点29-3と中心レンズレット31の右上の頂点31-4は同じ位置に配置されている。また、周辺レンズレット29の辺29cは、中心レンズレット31の辺31aと向き合うように配置され且つ辺31aより長い。
As shown in FIG. 4B, the
周辺レンズレット24の辺24aと中心レンズレット31の辺31aは直線上に並んで配置され、周辺レンズレット24の右上の頂点24-4と中心レンズレット31の左上の頂点31-1は同じ位置に配置されている。また、周辺レンズレット24の辺24dは、中心レンズレット31の辺31bと向き合うように配置され且つ辺31bより長い。
The
周辺レンズレット25の辺25bと中心レンズレット31の辺31bは直線上に並んで配置され、周辺レンズレット25の左上の頂点25-1と中心レンズレット31の左下の頂点31-2は同じ位置に配置されている。また、周辺レンズレット25の辺25aは、中心レンズレット31の辺31cと向き合うように配置され且つ辺31cより長い。
The
周辺レンズレット30の辺30cと中心レンズレット31の辺31cは直線上に並んで配置され、周辺レンズレット30の左下の頂点30-2と中心レンズレット31の右下の頂点31-3は同じ位置に配置されている。また、周辺レンズレット30の辺30bは、中心レンズレット31の辺31dと向き合うように配置され且つ辺31dより長い。
The
図4(B)及び図5に示す様に、4つの周辺レンズレットは、それぞれ、中心レンズレットの何れかの辺と直線上に並んで配置された1つの辺を有し、中心レンズレットの何れかの頂点と同じ位置に配置された頂点を有している。また、4つの周辺レンズレットは、それぞれ、中心レンズレットのいずれかの1つの辺と向き合うように配置された他の1つの辺を有し、4つの周辺レンズレットの他の1つの辺はそれぞれ向き合っている中心レンズレットの辺よりも長くなるように設定されている。 As shown in FIGS. 4B and 5, each of the four peripheral lenslets has one side arranged in a straight line with any side of the center lenslet, and the center lenslet has one side. It has vertices arranged at the same position as any of the vertices. Also, each of the four peripheral lenslets has another side arranged to face one side of any one of the central lenslets, and the other side of the four peripheral lenslets, respectively. It is set to be longer than the sides of the facing central lenslets.
図5に示す51a、51b、51c及び51dは、中心レンズレット31の各辺から延長された線分を示している。各レンズレットは、上記の条件を満足する範囲内で、大きさを周囲に配置された他のレンズレットに合わせて変形することができる。例えば、周辺レンズレット29は、線分51a及び51bで仕切られた範囲内で、現在の大きさより拡大されたレンズレット29´、及び、現在の大きさより縮小されたレンズレット29´´等に変形することができる。他の周辺レンズレット25、24及び30についても同様に変形することができる(図5参照)。周囲に配置された他のレンズレットに合わせて、周辺レンズレットの形状を変形させる事については、後述する。なお、説明の都合上、図5においては、中心レンズレット31の外形を固定して説明したが、後述するようにマイクロレンズアレイ3の製造過程においては、中心レンズレット31の外形形状が変化する場合がある。
51a, 51b, 51c and 51d shown in FIG. 5 indicate a line segment extended from each side of the
図3~図5における単位胞51では、中心レンズレット31の右側の辺31dと直線上に配置される周辺レンズレット29の辺29dは図中の上側にあり、中心レンズレット31の左側の辺31bと直線上に配置される周辺レンズレット25の辺25bは、図中の下側にある。しかしながら、単位胞51の配置と左右反転した配置としても良い。
In the
図6を用いて、単位胞同士の重なり合いについて以下に説明する。 The overlap between unit cells will be described below with reference to FIG.
図6に示すように、斜線で網掛けした単位胞51の斜め左上には他の単位胞52が配置され、斜め左下には他の単位胞53が配置され、斜め右下には他の単位胞54が配置され、斜め右上には他の単位胞55が配置されている。単位胞52は中心レンズレット33と周辺レンズレット23、24、32、29を含み、単位胞53は、中心レンズレット39と周辺レンズレット24、25、37、38を含む。また、単位胞54は、中心レンズレット41と周辺レンズレット25、26、30、40を含み、単位胞55は、中心レンズレット36と周辺レンズレット29、30、34、35を含む。斜線で網掛けした単位胞51を中心に考えると、単位胞51と単位胞52とは、周辺レンズレット24及び29が互いに重複し、単位胞51と単位胞53とは、周辺レンズレット24及び25が互いに重複している。同様に、単位胞51と単位胞54とは、周辺レンズレット25及び30が互いに重複し、単位胞51と単位胞55とは、周辺レンズレット29及び30が互いに重複している。このように、1つの単位胞と、その斜め上下に隣接する他の単位胞とは、必ず2つの周辺レンズレットが重複するように、配置されている。なお、マイクロレンズアレイ3の周縁部に位置する周辺レンズレットは、この限りではなく、マイクロレンズアレイ3の外形形状と平行な直線に沿って形成されている。
As shown in FIG. 6, another
図3において、基準線である点線10はレンズレットの外形をなす所定の1辺と平行な直線を表している。全てのレンズレットの4辺は、それぞれ同じ方向を向いているので、基準となるレンズレットの所定の1辺をどのように決めても良い。図3では、点線10は周辺レンズレット30の辺30a(図4(A)参照)と平行となるように記述している。点21a~28aは、それぞれ、斜めの一方向に近接する他の周辺レンズレット21~28の中心である。点線11は、マイクロレンズアレイ3全体で、周辺レンズレット21~28の斜め左上及び斜め右下に続く全ての周辺レンズレットの中心点に近接する最小二乗直線を表す。マイクロレンズアレイ3では、隣接する複数の周辺レンズレットの中心点に近接する通る最小二乗直線(点線11)と、レンズレットの外形をなす所定の1辺と平行な線(点線10)との成す角度θ(「傾斜角」という)が、所定の範囲内であるように構成される。図2~図6は、θが35°の例を示している。例えば、傾斜角を定義するための基準線を周辺レンズレット30の辺30a又は30c(図4(A)参照)と平行な線とした場合には、傾斜角θの値は変わらないが、傾斜角を定義するための基準線を周辺レンズレット30の辺30b又は30d(図4(A)参照)と平行な線とした場合には、傾斜角は(90°-θ)となる。
In FIG. 3, the dotted
図7を用いて、各レンズレットの表面形状について以下に説明する。 The surface shape of each lens let will be described below with reference to FIG. 7.
図2に示したマイクロレンズアレイ3では、照射領域4の境界は正方形である。照射領域の境界形状と初期レンズレットの形状は互いに相似なので、マイクロレンズアレイ3の初期レンズレットの形状は正方形となる。しかしながら、後述する様に、完成したマイクロレンズアレイ3に含まれるレンズレットの形状は、初期レンズレットの正方形(アスペクト比が1:1の場合)から変形されていき、図7に示すような幅Wμm、高さHμmを有する矩形形状となる。なお、図7に示すのは、マイクロレンズアレイ3に含まれる1つのレンズレットの概略斜視図である。
In the
図7に示すような矩形形状のレンズレットであっても、最終的には正方形(アスペクト比が1:1)の照射領域にビームを合わせこむ必要がある事から、各レンズレットの面形状のプロファイル(サグ量)zは、以下の式(1)であらわされるバイコニック面である。
上記では、初期レンズレットが正方形である場合(アスペクト比が1:1の場合)について説明したが、マイクロレンズアレイの照射領域を正方形ではない長方形にした場合(アスペクト比が1:1でない場合)がある。そのような場合には、初期レンズレットを所望アスペクト比(1:τ)の照射領域に合わせた長方形とする必要がある。長方形の初期レンズレットの幅がLμm、高さがτLμm、曲率半径をrμm、及び、コーニック係数をkとする。その場合、式(1)中で、rx=(W/L)r、ry=(H/τL)r、kx=k、ky=kとすることによって、各レンズレットの面形状を設計することが可能となる。 In the above, the case where the initial lenslet is square (when the aspect ratio is 1: 1) has been described, but when the irradiation area of the microlens array is a rectangle which is not a square (when the aspect ratio is not 1: 1). There is. In such a case, it is necessary to make the initial lenslet a rectangle that matches the irradiation area of the desired aspect ratio (1: τ). Let the width of the rectangular initial lenslet be Lμm, the height be τLμm, the radius of curvature be rμm, and the conic coefficient be k. In that case, the surface shape of each lenslet is formed by setting r x = (W / L) r, r y = (H / τL) r, k x = k, and k y = k in the equation (1). Can be designed.
図8~図10を用いて、傾斜角とマイクロレンズアレイモアレ抑止効果及び照明範囲の明瞭さとの関係について以下に説明する。 The relationship between the tilt angle, the microlens array moire suppression effect, and the clarity of the illumination range will be described below with reference to FIGS. 8 to 10.
傾斜角を変更して複数のマイクロレンズアレイを作成し、図1に示すような構成に従って、同一所定距離の照射領域4における照度分布を測定し、モアレ抑制効果と照射領域4における明瞭さについて観察を行った。モアレ抑制効果と照射領域4における明瞭さについては、図2の説明を参照されたい。図8はアスペクト比が1:1の場合について、複数種類のθについてモアレ抑制効果と照射領域の明確さを測定した例である。また、図9がアスペクト比16:9の場合について同様の測定をした例であり、図10はアスペクト比4:3の場合について同様の測定をした例である。図8~図10において、最上段のθは前述した傾斜角を示し、その下の段には各θにおけるレンズレットの配置を示している。モアレ抑制効果が高い場合には「二重丸」を、一定の効果が得られる場合には「〇」を、抑制効果が十分ではなくモアレが顕著に表れる場合には「×」を付している。また、照射領域4における明瞭さが大きい場合には「二重丸」を、一定の効果が得られる場合には「〇」を、明瞭さが十分得られない場合には「×」を付している。
A plurality of microlens arrays are created by changing the tilt angle, the illuminance distribution in the
図8より、モアレを抑止する効果については、傾斜角θが20°から43°のとき良好な結果が得られた一方、傾斜角43°<θ≦45°では、モアレを抑制する効果を得ることができなかった。照射領域4の明瞭さについては、傾斜角θが25°から45°のときに良好な結果が得られた一方、傾斜角θ<25°では、中心レンズレットが小さいために光散乱が発生し、照明範囲の境界においてボケが大きくなり、境界が不明瞭になった。従って、モアレ抑止効果と照明範囲の明瞭さの両方について良好な結果を得るため、アスペクト比1:1の場合、傾斜角θは、25°以上且つ43°以下になるように構成されることが好ましい。
From FIG. 8, regarding the effect of suppressing moiré, good results were obtained when the inclination angle θ was 20 ° to 43 °, while the effect of suppressing moiré was obtained when the inclination angle was 43 ° <θ≤45 °. I couldn't. Regarding the clarity of the
図8の結果から、アスペクト比が1:τの場合を考察すると、初期レンズレットのアスペクト比が1:τである場合、傾斜角θは、Tan-1(tan(25°)×τ)≒Tan-1(0.466τ)以上且つTan-1(tan(43°)×τ)≒Tan-1(0.933τ)以下になるとき、良好な結果が得られることとなる。 Considering the case where the aspect ratio is 1: τ from the result of FIG. 8, when the aspect ratio of the initial lenslet is 1: τ, the inclination angle θ is Tan -1 (tan (25 °) × τ) ≈ Good results are obtained when Tan -1 (0.466τ) or more and Tan -1 (tan (43 °) × τ) ≈ Tan -1 (0.933τ) or less.
アスペクト比が16:9即ち1:9/16の場合、上記に従った良好なθの範囲は14°以上且つ27°以下となる。図9より、良好な範囲より下のθ=10°では中心レンズレットが小さくなりすぎて照射領域がぼけてしまい、良好な範囲より上のθ=29°では各レンズレットがほぼ一列に並んでしまいモアレが発生する結果が得られた。 When the aspect ratio is 16: 9, that is, 1: 9/16, the range of good θ according to the above is 14 ° or more and 27 ° or less. From FIG. 9, at θ = 10 ° below the good range, the central lenslet becomes too small and the irradiation area is blurred, and at θ = 29 ° above the good range, the lenslets are almost lined up in a row. The result was that moire occurred.
アスペクト比が4:3即ち1:3/4の場合、上記に従った良好なθの範囲は19°以上且つ35°以下となる。図10より、良好な範囲より下のθ=15°では中心レンズレットが小さくなりすぎて照射領域がぼけてしまい、良好な範囲より上のθ=36°では各レンズレットがほぼ一列に並んでしまいモアレが発生する結果が得られた。 When the aspect ratio is 4: 3, that is, 1: 3/4, the range of good θ according to the above is 19 ° or more and 35 ° or less. From FIG. 10, at θ = 15 ° below the good range, the central lenslet becomes too small and the irradiation area is blurred, and at θ = 36 ° above the good range, the lenslets are almost lined up in a row. The result was that moire occurred.
図8~図10より、アスペクト比が1:τの場合、傾斜角θは、Tan-1(0.466τ)以上且つTan-1(0.933τ)以下になるように構成されることが好ましいことが確認できた。 From FIGS. 8 to 10, when the aspect ratio is 1: τ, the inclination angle θ is preferably configured to be Tan -1 (0.466τ) or more and Tan -1 (0.933τ) or less. I was able to confirm that.
(マイクロレンズアレイの製造方法)
図11を用いて、マイクロレンズアレイの製造方法について以下に説明する。
(Manufacturing method of microlens array)
A method for manufacturing a microlens array will be described below with reference to FIG.
最初に、所望のマイクロレンズアレイを考慮して照度領域の形状を想定し、初期周辺レンズレットのサイズL及び角度θを決定する(ステップS1)。ここでは、正方形の照度領域を想定して正方形の初期レンズレットサイズL×Lを用い、角度θは図3と同様に35°を選択したものとして説明を行う。以下では、アスペクト比が1:1の照射領域に対応したマイクロレンズアレイの製造方法について説明する。しかしながら、アスペクト比に応じた傾斜角θを選択し、且つ、アスペクト比に応じて各レンズレットのサグ量を算出するようにすれば、アスペクト比が1:τの照射領域に対応したマイクロレンズアレイを製造することができる。 First, the shape of the illuminance region is assumed in consideration of the desired microlens array, and the size L and the angle θ of the initial peripheral lens let are determined (step S1). Here, assuming a square illuminance region, a square initial lenslet size L × L is used, and the angle θ will be described assuming that 35 ° is selected as in FIG. Hereinafter, a method for manufacturing a microlens array corresponding to an irradiation region having an aspect ratio of 1: 1 will be described. However, if the tilt angle θ according to the aspect ratio is selected and the sag amount of each lenslet is calculated according to the aspect ratio, the microlens array corresponding to the irradiation region having an aspect ratio of 1: τ. Can be manufactured.
次に、初期格子のピッチP及び初期中心レンズレットサイズALを算出する(ステップS2)。初期格子のピッチPは、初期レンズレットサイズL及び角度θから、以下の式(2)によって求められる。
図12に、算出した初期格子のピッチPを用いて、一点鎖線によって上下方向及び左右方向に間隔Pで初期格子91、92を描き、初期格子の交点93に一辺が長さLを有する正方形である初期周辺レンズレットの中心を配置した例を示す。このとき、4つの初期周辺レンズレットに囲まれた領域98に、一辺が長さALを有する正方形である初期中心レンズレットに相当する面積が確保される。
In FIG. 12, using the calculated pitch P of the initial grid, the
次に、初期格子91、92を、角度θだけ矢印Xの方向に回転させる(ステップS3)。この状態で、初期周辺レンズレット、初期中心レンズレットの外形の各辺が、最終的に形成されるマイクロレンズアレイ3の外形を成す辺と平行になるように回転されて、配置されたこととなる。なお、ステップS3に示す工程を省略して、図12の状態から、マイクロレンズアレイ3の外形を成す辺と初期周辺レンズレットの各辺が平行となる様にマイクロレンズアレイ3を切り出すようにしても良い。
Next, the
図13に、図12に示した初期周辺レンズレット及び初期中心レンズレットを、図12の矢印Xの方向に角度θ=35°だけ回転させた状態を示す。図13において、第1方向及び第2方向は図2に示した関係と同様である。 FIG. 13 shows a state in which the initial peripheral lenslet and the initial center lenslet shown in FIG. 12 are rotated by an angle θ = 35 ° in the direction of the arrow X in FIG. In FIG. 13, the first direction and the second direction are the same as the relationship shown in FIG.
次に、全ての初期周辺レンズレットにランダムな位置ばらつきを与える(ステップS4)。一例として、初期周辺レンズレットの中心点をランダムにずらし、ずらした中心点に合わせて初期周辺レンズレットの外形位置をずらすことが考えられるが、他の方法を用いて、初期周辺レンズレットの外形位置をずらしても良い。 Next, random positional variation is given to all the initial peripheral lenslets (step S4). As an example, it is conceivable to randomly shift the center point of the initial peripheral lenslet and shift the outer shape position of the initial peripheral lenslet according to the shifted center point. However, another method is used to shift the outer shape of the initial peripheral lenslet. You may shift the position.
図14に、初期周辺レンズレットの外形位置をランダムにずらした例を示す。図14において、点線で示したのは、図13に示した初期レンズレットの位置であり、実線で示したのが、ずらした後の周辺レンズレットの外形位置である。 FIG. 14 shows an example in which the external positions of the initial peripheral lenslets are randomly shifted. In FIG. 14, the dotted line shows the position of the initial lens let shown in FIG. 13, and the solid line shows the external position of the peripheral lens let after shifting.
例えば、j番目の初期周辺レンズレットに対して、図14の左下に示す様に、Xj-Yj座標を導入し、ずれ量を(Δxj、Δyj)とする。また、Δxjを-(L-AL)/2より大きく且つ(L-AL)/2より小さい範囲とし、Δyjを-(L-AL)/2より大きく且つ(L-AL)/2より小さい範囲とし、Δxj、Δyjを任意の確率分布関数を用いて、無作為に選択するようにすれば、j番目の初期周辺レンズレットの中心位置はランダムにずらされる。例えば、初期周辺レンズレット94の中心位置93は、上記の方法により中心位置96にずらされ、これによって初期周辺レンズレット94の外形位置は、中間周辺レンズレット97にずらされる。
For example, the Xj—Yj coordinates are introduced into the j-th initial peripheral lenslet as shown in the lower left of FIG. 14, and the deviation amount is set to (Δxj, Δyj). Further, Δxj is a range larger than − (L-AL) / 2 and smaller than (L-AL) / 2, and Δyj is a range larger than − (L-AL) / 2 and smaller than (L-AL) / 2. Then, if Δxj and Δyj are randomly selected using an arbitrary probability distribution function, the center position of the j-th initial peripheral lenslet is randomly shifted. For example, the
尚、この時点では、図14に示されるように、一部の中間周辺レンズレットは互いに重なり合い、一部の中間周辺レンズレットは互いに離間している。なお、初期周辺レンズレットの総数は十分に大きく、各初期周辺レンズレットの中心位置は、任意の確率分布関数によってランダムにずらされるので、中間レンズレットの中心位置間に引かれる平均二乗直線は、初期格子の角度θに一致する。 At this point, as shown in FIG. 14, some intermediate peripheral lenslets are overlapped with each other, and some intermediate peripheral lenslets are separated from each other. Since the total number of initial peripheral lenslets is sufficiently large and the center position of each initial peripheral lenslet is randomly shifted by an arbitrary probability distribution function, the mean square line drawn between the center positions of the intermediate lenslets is It corresponds to the angle θ of the initial lattice.
次に、レンズレットの外形を確定する(ステップS5)。具体的には、マイクロレンズアレイ3の入射面全体が、周辺レンズレット及び中心レンズレットで埋め尽くされるように、4枚の中間周辺レンズレットが中心レンズレットの周囲に配置されるように、レンズレットの外形を確定していく。
Next, the outer shape of the lens let is determined (step S5). Specifically, the lens is arranged so that the four intermediate peripheral lenslets are arranged around the central lenslet so that the entire incident surface of the
図15は、ステップS5によるレンズレットの位置及びサイズの整合を説明するための図である。以下では、1つの中間周辺レンズレット25´に注目して、レンズレットの位置及びサイズの整合について説明する。中間周辺レンズレット25´は、不図示の初期周辺レンズレットの配置からステップS4により移動されたものであり、図中で右辺25a´、上辺25b´、左辺25c´、及び下辺25d´を有し、点線で外形を記載している。
FIG. 15 is a diagram for explaining matching of the position and size of the lens let by step S5. In the following, the matching of the position and size of the lenslet will be described by paying attention to one intermediate peripheral lenslet 25'. The intermediate peripheral lenslet 25'is moved from the arrangement of the initial peripheral lenslet (not shown) by step S4, and has a
最初に中間周辺レンズレットの1つの選択する(例えば、マイクロレンズアレイの一つの面内でレンズレットを形成する領域の一番左上や一番右等)。選択した中間周辺レンズレットの外形は確定しているものとして、後述する方法に基づいて、順次中間周辺レンズレット及びその周辺の初期中心レンズレットの外形を変形させていく。図15では、既に、周辺レンズレット23、24、29、30、32、34、35の外形、及び、中心レンズレット33、36の外形が確定されているものとする。
First select one of the intermediate peripheral lenslets (eg, top left or rightmost of the area forming the lenslet in one plane of the microlens array). Assuming that the outer shape of the selected intermediate peripheral lenslet is fixed, the outer shape of the intermediate peripheral lenslet and the initial center lenslet around the intermediate peripheral lenslet is sequentially deformed based on the method described later. In FIG. 15, it is assumed that the outer shapes of the
まず、既に確定している周辺レンズレット30の外形と重複したり離間したりしないように、周辺レンズレット30の図中での下辺に合わせて中間周辺レンズレット25´の上辺25b´を下にずらす。次に、既に確定している周辺レンズレット24の外形と重複したり離間したりしないように、周辺レンズレット24の図中での右辺に合わせて中間周辺レンズレット25´の左辺25c´を右にずらす。これによって、周辺レンズレット25の上辺25b及び左辺25cの最終位置が決まる。さらに、周辺レンズレット25の図中の右辺及び下辺は中間周辺レンズレット25´の右辺25a´及び下辺25d´の一部をそのまま利用する。これによって、周辺レンズレット25の外形が確定する。
First, the upper side 25b'of the intermediate peripheral lens let 25'is aligned with the lower side in the figure of the peripheral lens let 30 so as not to overlap or separate from the outer shape of the peripheral lens let 30 that has already been determined. Shift. Next, the left side 25c'of the intermediate peripheral lens let 25'is aligned with the right side in the drawing of the peripheral lens let 24 so as not to overlap or separate from the outer shape of the peripheral lens let 24 that has already been determined. Shift to. As a result, the final positions of the
周辺レンズレット25の外形が確定することによって、周辺レンズレットの図中の上に配置された中心レンズレット31の外形も確定される。周辺レンズレット25及び中心レンズレット31の外形が確定する事によって、図3~図5で説明した単位胞51が完成する。他の周辺レンズレット及び中心レンズレットについても、同ように位置を確定していき、最終的にマイクロレンズアレイ3に含まれる全てのレンズレットの外形を確定する事ができる。
By determining the outer shape of the
図16ではマイクロレンズアレイ3においてステップS5によって位置が確定した単位胞51の周囲のみを示しており、図16を用いて、レンズレットの設計が完成したマイクロレンズアレイを説明する。
FIG. 16 shows only the periphery of the
図14を用いて説明したプロセスによって、初期周辺レンズレットの中心位置はランダムにずらされる。しかしながら、図15を用いて説明した外形の確定プロセスによって、既に外形が確定している他のレンズレットとの間に隙間を作らないようにはめ込まれて行くために、最終的に外形が確定した周辺レンズレット及び中心レンズレットの外形はランダムに決定されることにはならない。周辺レンズレット及び中心レンズレットの外形をランダムに変化させると、レンズレット同士の間に隙間が生じることとなり、マイクロレンズアレイ3全体での光の利用効率が下がってしまう。さらに、レンズレット同士の間に形成された部分での光の挙動を考慮しなければならず、設計がより複雑になる。すなわち、レンズレットの中心位置はランダムにずらすが、外形形状はランダムに変化させないことが重要である。
By the process described with reference to FIG. 14, the center position of the initial peripheral lenslet is randomly displaced. However, by the outer shape fixing process described with reference to FIG. 15, the outer shape is finally fixed in order to be fitted so as not to create a gap between the lenslet and the other lenslets whose outer shape has already been fixed. The outer shapes of the peripheral lenslet and the central lenslet are not randomly determined. If the outer shapes of the peripheral lenslet and the central lenslet are randomly changed, a gap will be created between the lenslets, and the efficiency of light utilization in the
次に、周辺レンズレット、中心レンズレットそれぞれのサグ量を算出する(ステップS6)。具体的には、図7を用いて説明した方法によりサグ量を算出する。初期周辺レンズレットは一辺がLμmの正方形、初期中心レンズレットは一辺がALμmの正方形とすれば良い。 Next, the sag amount of each of the peripheral lens let and the central lens let is calculated (step S6). Specifically, the sag amount is calculated by the method described with reference to FIG. 7. The initial peripheral lenslet may be a square with a side of Lμm, and the initial center lenslet may be a square with an ALμm side.
前述したS1~S6に基づいて、複数の周辺レンズレット及び中心レンズレットの外形、各レンズレットのサグ量が求められる(ステップS7)。これによって、マイクロレンズアレイ3における、単位胞が相互に重複しながら隙間なく敷き詰められた入射面又は出射面の設計データを出力することが可能となり、マイクロレンズアレイ3を製造することが可能となる。
Based on the above-mentioned S1 to S6, the outer shapes of the plurality of peripheral lenslets and the central lenslet, and the sag amount of each lenslet are obtained (step S7). As a result, it becomes possible to output the design data of the entrance surface or the exit surface in which the unit cells overlap each other and are spread without gaps in the
図17は、マイクロレンズアレイ3を設計する設計装置100のブロック図である。
FIG. 17 is a block diagram of a
設計装置100は、デスクトップコンピュータ、ワークステーション、ノートパソコン等の一般的なコンピュータである。設計装置100は、入力部101、表示部102、通信部103、記憶部104、処理部105、データバス106等を有する。
The
入力部101は、(キーボード、マウス等の)入力装置、及び、入力装置から信号を取得するインタフェース回路を有し、設計装置100を操作するオペレータからの入力操作を受け付ける。
The
表示部102は、液晶、有機EL(Electro-Luminescence)等のディスプレイ及びディスプレイに画像データを出力するインタフェース回路を有し、各種の情報をディスプレイに表示する。
The
通信部103は、例えばTCP/IP等に準拠した通信インタフェース回路を有し、インターネット等の通信ネットワークに接続する。通信部103は、通信ネットワークから受信したデータを処理部105へ出力し、処理部105から入力されたデータを通信ネットワークに送信する。
The
記憶部104は、記憶手段の一例であり、ROM、RAM等の半導体メモリ、磁気ディスク又はCD-ROM、DVD-ROM等の光ディスクドライブ及びその記録媒体を有する。また、記憶部104は、設計装置100を制御するためのコンピュータプログラム及び各種データを記憶し、処理部105との間でこれらの情報を入出力する。コンピュータプログラムは、CD-ROM、DVD-ROM等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部104にインストールされてもよい。
The
処理部105は、CPU、MPU等のプロセッサと、ROM、RAM等のメモリと、その周辺回路とを有し、設計装置100の各種信号処理を実行する。なお、処理部105として、DSP、LSI、ASIC、FPGA等が用いられてもよい。処理部105は、初期値取得手段111、初期格子生成手段112、ばらつき生成手段113、確定手段114、レンズサグ算出手段115、出力手段116等を有する。
The
図11に示したフローを、図17に示す設計装置100を用いて自動的に行う事も可能である。例えば、初期値取得手段111により、初期周辺レンズレットのサイズL及び角度θをユーザが入力する。その後、初期格子生成手段112がステップS2、S3に対応する処理を実行し、ばらつき生成手段113がステップS4に対応する処理を実行し、確定手段114がステップS5に対応する処理を実行する。更に、レンズサグ算出手段115がステップS6に対応する処理を実行し、出力手段116が最終的に設計されたマイクロレンズアレイ3のデータを出力(ステップS7)して、所定の処理を終了する。
It is also possible to automatically perform the flow shown in FIG. 11 using the
設計装置100によって生成された設計データに基づいて金型を作成し、マイクロレンズアレイが最終的に製造される。なお、設計データを直接利用して、3Dプリンターによってマイクロレンズアレイを製造しても良い。
A mold is created based on the design data generated by the
例えば、マイクロレンズアレイの外形寸法を5mm×5mmとし、レンズレット形成範囲を外形の内側の4.4mm×4.4mmとし、L=50μm、θ=35°とすることによって、図2に示すマイクロレンズアレイ3を設計及び製造することができる。なお、Lは10~100μm、レンズレットの総数は、1000~10000個とすることが好ましい。
For example, by setting the external dimensions of the microlens array to 5 mm × 5 mm, setting the lenslet forming range to 4.4 mm × 4.4 mm inside the external shape, and setting L = 50 μm and θ = 35 °, the micro shown in FIG. 2 The
3 マイクロレンズアレイ、4 照射領域、24、25、29、30 周辺レンズレット、31 中心レンズレット 3 Microlens Array, 4 Irradiation Area, 24, 25, 29, 30 Peripheral Lenslet, 31 Center Lenslet
Claims (4)
前記出射面又は前記入射面の一方の面上に、相互に重複しながら隙間なく敷き詰められた複数の単位胞を有し、
前記単位胞のそれぞれは、1つの中心レンズレットと、前記中心レンズレットの4辺に沿って配置された4つの周辺レンズレットとを含み、
前記中心レンズレット及び周辺レンズレットの全ての外形は、矩形形状を有し、
前記中心レンズレットの4辺と前記4つの周辺レンズレットの各1つの辺はそれぞれ直線上に並んで配置され、前記中心レンズレットの4辺と前記4つの周辺レンズレットの他の各1つの辺はそれぞれ向き合うように配置され、前記4つの周辺レンズレットの他の一つの辺はそれぞれ向き合っている前記中心レンズレットの辺よりも長く、前記中心レンズレットの4つの頂点と前記4つの周辺レンズレットの各1つの頂点は同じ位置に配置され、
前記マイクロレンズアレイに含まれる複数の前記周辺レンズレットの中心位置は、ランダムに設定されており、
隣接する複数の前記周辺レンズレットの中心を通る最小二乗直線と前記周辺レンズレットの一辺との成す角度θ(θは0°以上、90°以下)は、Tan-1(0.466 τ)以上且つTan-1(0.933 τ)以下である、
ことを特徴とするマイクロレンズアレイ。 A microlens array having a rectangular outer shape, an incident surface and an emitted surface of light, and forming a light beam having a predetermined intensity distribution in an irradiation region having an aspect ratio of 1: τ.
It has a plurality of unit cells spread without gaps while overlapping with each other on one surface of the exit surface or the entrance surface.
Each of the unit cells comprises one central lenslet and four peripheral lenslets arranged along the four sides of the central lenslet.
All outer shapes of the central lenslet and the peripheral lenslet have a rectangular shape and have a rectangular shape.
The four sides of the central lenslet and one side of each of the four peripheral lenslets are arranged side by side on a straight line, and the four sides of the central lenslet and the other one side of the four peripheral lenslets are arranged side by side. Are arranged to face each other, the other side of the four peripheral lenslets is longer than the sides of the central lenslet facing each other, and the four vertices of the central lenslet and the four peripheral lenslets are facing each other. Each one of the vertices is placed in the same position,
The center positions of the plurality of peripheral lenslets included in the microlens array are randomly set.
The angle θ (θ is 0 ° or more and 90 ° or less) formed by the minimum squared straight line passing through the center of a plurality of adjacent peripheral lenslets and one side of the peripheral lenslet is Tan -1 (0.466 τ) or more. And it is less than Tan -1 (0.933 τ),
A microlens array characterized by that.
ここで、矩形の初期レンズレンズレットの幅をL、高さをτL、曲率半径をr、コーニック係数をkとして、rx=(W/L)r、ry=(H/τL)r、kx=k、ky=kとする、請求項1又は2に記載のマイクロレンズアレイ。
Here, letting the width of the rectangular initial lens lenslet be L, the height being τL, the radius of curvature being r, and the conic coefficient being k, rx = (W / L) r, ry = (H / τL) r, kx = The microlens array according to claim 1 or 2, wherein k and ky = k.
アスペクト比が1:τの初期レンズレットのサイズ及び初期レンズレットの傾斜角θに基づいて、複数の初期周辺レンズレットの中心を通る線分と初期周辺レンズレットの所定の1辺が成す角度が前記傾斜角θとなるように、複数の矩形の初期周辺レンズレットからなる初期格子を生成し、
前記複数の初期周辺レンズレットの位置をランダムにずらして複数の中間周辺レンズレットを生成し、
前記複数の中間周辺レンズレット及び前記複数の中心レンズレットの外形を変化させて、前記中心レンズレットの4辺と前記4つの周辺レンズレットの各1つの辺はそれぞれ直線上に並んで配置され、前記中心レンズレットの4辺と前記4つの周辺レンズレットの他の各1つの辺はそれぞれ向き合うように配置され、前記4つの周辺レンズレットの他の一つの辺はそれぞれ向き合っている前記中心レンズレットの辺よりも長く、前記中心レンズレットの4つの頂点と前記4つの周辺レンズレットの各1つの頂点は同じ位置に配置された前記単位胞が相互に重複しながら隙間なく敷き詰められた面を形成し、
前記中心レンズレット及び前記周辺レンズレットを含む全てのレンズレットについてサグ量を算出し、
算出された前記サグ量を用いて、前記単位胞が相互に重複しながら隙間なく敷き詰められた面の設計データを出力する、
ことを特徴とするマイクロレンズアレイの製造方法。 A unit cell including one central lenslet and four peripheral lenslets arranged along the four sides of the central lenslet has an exit surface or an incident surface that are spread without gaps while overlapping each other. A method for manufacturing a microlens array that forms a light beam having a predetermined intensity distribution in an irradiation region having an aspect ratio of 1: τ.
Based on the size of the initial lenslet with an aspect ratio of 1: τ and the tilt angle θ of the initial lenslet, the angle formed by a line segment passing through the center of a plurality of initial peripheral lenslets and a predetermined side of the initial peripheral lenslet is An initial lattice consisting of a plurality of rectangular initial peripheral lenslets is generated so as to have the inclination angle θ.
A plurality of intermediate peripheral lenslets are generated by randomly shifting the positions of the plurality of initial peripheral lenslets.
By changing the outer shape of the plurality of intermediate peripheral lenslets and the plurality of central lenslets, the four sides of the central lenslet and one side of each of the four peripheral lenslets are arranged side by side on a straight line. The four sides of the central lenslet and the other one side of the four peripheral lenslets are arranged so as to face each other, and the other one side of the four peripheral lenslets faces each other. The four apex of the central lenslet and one apex of each of the four peripheral lenslets, which are longer than the sides of the lenslet, form a surface in which the unit cells arranged at the same position overlap each other and are spread without gaps. death,
The sag amount was calculated for all the lenslets including the central lenslet and the peripheral lenslet.
Using the calculated sag amount, the design data of the surface in which the unit cells are spread without gaps while overlapping with each other is output.
A method for manufacturing a microlens array.
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Cited By (3)
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