WO2019146545A1 - 拡散板及び光学機器 - Google Patents

拡散板及び光学機器 Download PDF

Info

Publication number
WO2019146545A1
WO2019146545A1 PCT/JP2019/001649 JP2019001649W WO2019146545A1 WO 2019146545 A1 WO2019146545 A1 WO 2019146545A1 JP 2019001649 W JP2019001649 W JP 2019001649W WO 2019146545 A1 WO2019146545 A1 WO 2019146545A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lens
diffusion plate
diffusion
cells
microlens
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/001649
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
和幸 渋谷
勝寛 神道
直樹 花島
雄介 松野
Original Assignee
デクセリアルズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by デクセリアルズ株式会社 filed Critical デクセリアルズ株式会社
Priority to CN201980007680.0A priority Critical patent/CN111542769B/zh
Priority to US16/963,970 priority patent/US20210003746A1/en
Publication of WO2019146545A1 publication Critical patent/WO2019146545A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0043—Inhomogeneous or irregular arrays, e.g. varying shape, size, height
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/48—Laser speckle optics
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0062—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0062—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between
    • G02B3/0068—Stacked lens arrays, i.e. refractive surfaces arranged in at least two planes, without structurally separate optical elements in-between arranged in a single integral body or plate, e.g. laminates or hybrid structures with other optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/04—Simple or compound lenses with non-spherical faces with continuous faces that are rotationally symmetrical but deviate from a true sphere, e.g. so called "aspheric" lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/021—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures
    • G02B5/0221—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures the surface having an irregular structure
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0273—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use
    • G02B5/0278—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use used in transmission
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/208—Homogenising, shaping of the illumination light
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2066—Reflectors in illumination beam

Definitions

  • the present invention relates to a diffusion plate and an optical apparatus.
  • diffusion plates that scatter incident light in various directions are widely used in projection devices such as projectors, display devices such as head-up displays, and optical devices such as various illumination devices.
  • the diffusion mechanism of the incident light in this diffuser plate utilizes the refraction of light due to the surface shape of the diffuser plate, and the mechanism utilizing scattering by a substance having a refractive index different from that of the surrounding inside the bulk body. It is divided roughly.
  • microlens array As a diffusion plate utilizing refraction of light due to surface shape, there is a microlens array in which a plurality of microlenses each having a size of about several tens of ⁇ m are arranged on the surface of a bulk body. Various studies have been made on the shape and arrangement of the lenses of these microlens arrays.
  • the present applicant added a microlens array in which a suitable aspherical component is added to the curved surface of a microlens (see, for example, Patent Document 1) ),
  • a microlens array in which ridge lines between mutually adjacent microlenses are not parallel to each other and not parallel to a transparent substrate for example, , Patent Document 2.
  • microlens array in which microlenses are disposed on both sides of a substrate has been proposed (see, for example, Patent Documents 3 and 4). According to these microlens arrays, it is supposed that a microlens array having high optical performance such as a magnification ratio and an image forming property can be obtained.
  • speckle noise bright spots having strong or weak intensity appear in the emitted light at several places.
  • speckle noise a single diffusion plate as in Patent Documents 1 and 2
  • the emitted light has periodic speckle noise depending on the shape and arrangement of the lenses.
  • speckle noises cause deterioration in image quality such as color unevenness in an optical apparatus that displays an image such as a projection apparatus or a display apparatus.
  • two diffusion plates are used as the diffusion plates 101 and 102 of the optical device 100 shown in FIG. 8 as a countermeasure against speckle noise in the laser light source projector, and laser light is used for these two diffusion plates An attempt has been made to reduce speckle noise by passing.
  • Patent Documents 3 and 4 have microlens arrays on both sides, but since the same shape is periodically arranged, speckle noise can not be reduced with a single diffusion plate.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a diffusion plate and an optical device that have high transmittance and can reduce speckle noise.
  • the present invention is a diffusion plate in which a plurality of microlens cells are arranged on both sides of a transparent substrate, and is formed on one side of the transparent substrate, and has a plurality of concave or convex micro It has a first microlens array consisting of lens cells, and a second microlens array consisting of a plurality of concave or convex microlens cells formed on the other surface opposite to the one surface.
  • the diffuser plate may be configured such that light emitted from a microlens cell constituting the first microlens array is incident on a microlens cell constituting the second microlens array.
  • At least one of the first microlens array and the second microlens array may be a random microlens array.
  • the shape of the microlens cell constituting the first microlens array may be circular or elliptical, and the shape of the microlens cell constituting the second microlens array may be circular or elliptical.
  • the diffusion plate may be made of only an inorganic material.
  • An optical apparatus is provided that includes any of the diffusers described above.
  • the present invention it is possible to provide a diffusion plate and an optical device that have high transmittance and can reduce speckle noise.
  • FIG. 6 is a view showing the diffusion angle intensity distribution of the double-sided diffusion plate in Example 1.
  • FIG. 7 is a graph showing the diffusion characteristics in the X-axis direction of the double-sided diffusion plate in Example 1. It is a figure which shows the diffusion angle intensity distribution of the single-sided diffusion plate in the comparative example 1.
  • FIG. It is a figure which shows the diffusion characteristic of the X-axis direction of the single-sided diffusion plate in the comparative example 1.
  • FIG. 16 is a view showing a diffusion angle intensity distribution of a double-sided diffusion plate with a diffusion angle of 2 ° in the incident surface in Example 2.
  • FIG. 16 is a graph showing the diffusion characteristics of the double-sided diffusion plate with a diffusion angle of 2 ° in the incident surface in Example 2.
  • FIG. 16 is a view showing a diffusion angle intensity distribution of a double-sided diffusion plate with a diffusion angle of 5 ° on the incident surface in Example 2.
  • FIG. 16 is a graph showing the diffusion characteristics of the double-sided diffusion plate with a diffusion angle of 5 ° on the incident surface in Example 2.
  • FIG. 16 is a view showing a diffusion angle intensity distribution of a double-sided diffusion plate with a diffusion angle of 10 ° on the incident surface in Example 2.
  • FIG. 16 is a graph showing the diffusion characteristics of a double-sided diffusion plate with a diffusion angle of 10 ° on the incident surface in Example 2. It is a figure which shows diffusion angle intensity distribution of the single-sided diffusion plate in the comparative example 2. FIG. It is a figure which shows the diffusion characteristic of the single-sided diffusion plate in the comparative example 2. FIG. FIG. 16 is a view showing the diffusion angle intensity distribution of the double-sided diffusion plate in Example 3. FIG. 16 is a graph showing the diffusion characteristics in the X-axis direction of the double-sided diffusion plate in Example 3. It is a figure which shows the diffusion angle intensity distribution of the single-sided diffusion plate in the comparative example 3. FIG. It is a figure which shows the diffusion characteristic of the X-axis direction of the single-sided diffusion plate in the comparative example 3. FIG.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a diffusion plate according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the diffusion plate according to the embodiment.
  • the diffusion plate 1 according to the present embodiment is a microlens array double-sided diffusion plate in which a plurality of microlens cells (hereinafter, lens cells) 11 are disposed on both sides of a substrate.
  • lens cells microlens cells
  • the diffusion plate 1 includes a transparent substrate 10, a first microlens array (hereinafter referred to as a first lens array) 12A including a plurality of lens cells 11 formed on both sides of the transparent substrate 10, and a second microlens array (hereinafter referred to as The second lens array 12B is provided.
  • the diffusion plate 1 is composed of a plurality of unit cells (not shown), but FIG. 1 schematically shows a part of the unit cells cut out in a rectangular shape.
  • the transparent substrate 10 is a substrate made of a material that can be regarded as transparent in the wavelength band of light incident on the diffusion plate 1 according to the present embodiment.
  • the substrate material may be, for example, a known resin material, or may be a known optical glass made of an inorganic material such as quartz glass, borosilicate glass, white sheet glass and the like. However, it is preferable that the whole of the substrate material including the lens portion (the plurality of lens cells 11) be made only of the inorganic material. Since the substrate material of the diffusion plate 1 is made of only an inorganic material, the deterioration of the diffusion characteristics due to the degeneration of the organic material does not occur particularly when high-power laser light is used as the incident light.
  • the outer shape of the transparent substrate 10 is not particularly limited, and may be any shape according to the shape of an optical device such as a projection device, a display device, and a lighting device on which the diffusion plate 1 is mounted.
  • a first lens array 12 A including a plurality of lens cells 11 is formed on one surface of the transparent substrate 10, and a plurality of lenses is formed on the other surface which is the surface opposite to the one surface.
  • a second lens array 12B composed of the cells 11 is formed.
  • Each of the lens cells 11 of the first lens array 12A and the second lens array 12B shown in FIG. 1 and FIG. 2 is also formed by a concave lens made of a concave lens respectively, but it is not limited to this.
  • Each lens cell 11 of the array 12A and the second lens array 12B may be a convex lens formed of a convex lens.
  • the surface on the side where the first lens array 12A is disposed is the incident surface
  • the surface on the side where the second lens array 12B is disposed is the emission surface.
  • the arrangement of the lens cells 11 in the first lens array 12A and the second lens array 12B of the diffusion plate 1 is a polygonal arrangement in which the apexes of the respective lens cells 11 are arranged in a polygon. Further, as schematically shown in FIG. 1, the plurality of lens cells 11 are adjacent to each other (in other words, a gap (flat portion) which is a non-lens area between the adjacent lens cells 11 and 11) Is placed so that there is no).
  • the lens cells 11 without gaps on both surfaces of the transparent substrate 10 in other words, arranging so that the filling factor of the lens cells 11 is 100%
  • the incident light is not scattered by the diffusion plate 1 It is possible to suppress the component that is transmitted as it is.
  • the diffusion plate 1 having the first lens array 12A and the second lens array 12B in which the plurality of lens cells 11 are disposed adjacent to each other without a gap can further improve the diffusion performance.
  • the inter-lens pitch of the adjacent lens cells 11 is smaller than the diameter of the incident light.
  • the inter-lens pitch is approximately 1/3 or less of the incident light diameter.
  • the incident light diameter is considered to be about 3 mm at the maximum under the use conditions of the diffusion plate 1 in which the laser light is the incident light. Therefore, if the inter-lens pitch is 1 mm or less, the diffusion plate 1 which can be suitably used for any laser light source can be obtained.
  • the lens cells 11 constituting the first lens array 12A and the second lens array 12B are disposed to satisfy the following three conditions.
  • (1) The boundaries of the four sides of the unit cell should be such that no discontinuities occur in the pattern in the array arrangement.
  • the planar position and height position of the vertex of each lens cell 11 (in other words, the lowest position of the depth of the concave lens) and the inter-lens ridge line of the adjacent lens cells 11 sufficiently suppress diffraction To be irregular (randomized) as (3)
  • “irregular (random)” means that the regularity (periodicity) regarding the arrangement of the lens cells 11 is substantially in any region of the first lens array 12A and the second lens array 12B in the diffusion plate 1 It means that it does not exist. Therefore, even if a certain regularity (periodicity) exists in the arrangement of the lens cells 11 in a small area even in an arbitrary area, the regularity (periodicity) does not exist in the arrangement of the lens cells 11 as a whole arbitrary area Things shall be included in "random”.
  • At least one of the radius of curvature of the lens cells 11 and the depth (height) of the lens cells 11 in the first lens array 12A and the second lens array 12B is “irregular (Random) may be “irregular (Random)
  • the ridgelines between the adjacent lens cells 11 and 11 are , Not all parallel to each other, and not parallel to the transparent substrate 10. If ridges parallel to each other exist between the lens cells 11, the diffracted light component increases.
  • the “ridge line” refers to a linear region in which the radius of curvature of the lens cell 11 changes rapidly at the adjacent lens boundary where the plurality of lens cells 11 are adjacent.
  • the width of such a ridgeline is usually equal to or less than the wavelength of light, but the width of this ridgeline is controlled such that diffracted light has an appropriate size under process conditions such as etching.
  • “not parallel” includes the case where at least one of two lines for determining whether or not parallel is a curve.
  • the area of the lens cell surrounded by the adjacent lens cells 11 is a polygon when viewed from the optical axis direction of the lens cell 11, and each side of the polygon is a curve when viewed from the cross section of the lens cell 11. Become.
  • the diffusion plate 1 has the first lens array 12A on one surface of the transparent substrate 10 and the second lens array 12B on the other surface, the diffusion plate 101 of the optical device 100 shown in FIG. It has a high transmittance (about 99.5%) as compared to the transmittance (about 99%) when light is sequentially transmitted through two diffusion plates placed separately and spaced apart like 102 be able to.
  • FIGS. 3 and 4 are schematic views for explaining the relationship between the lens cells 11 on the incident surface of the diffusion plate 1 according to the present embodiment and the lens cells 11 on the output surface.
  • FIG. 3 shows the case where the lens cell 11 on the incident surface is a concave lens
  • FIG. 4 shows the case where the lens cell 11 on the incident surface is a convex lens.
  • the diffusion angle (full width at half maximum) of the first lens array 12A that is the exit surface is the average pitch of the lens cells 11 (lens cells 11).
  • the focal length f 1 of the lens cell 11 randomly formed on the exit surface (the surface on the side where the first lens array 12A is disposed) is expressed by Equation 2 below.
  • the average pitch of the lens cells 11 on the exit surface (apex of the lens cell 11 Assuming that the average distance between them is P 2 and the thickness of the transparent substrate 10 is t, the condition for reducing speckle noise more suitably is expressed by the following Equation 3.
  • Equation 4 Equation 4
  • Equation 5 when the lens cell 11 on the entrance surface is a convex lens and the lens cell 11 on the exit surface is a convex lens or a concave lens, the average pitch of the lens cells 11 on the exit surface (between the apexes of the lens cells 11) Assuming that the average distance of the light source is P 2 and the thickness of the transparent substrate 10 is t, the condition for reducing speckle noise more suitably is that the lens cell 2 on the incident surface is a convex lens and the focal length is positive. Substituting Equations 1 and 2 into 3 gives Equation 5 below.
  • the diffusion plate 1 the first lens is satisfied by the lens cell 11 of the first lens array 12 A on the entrance surface and the lens cell 11 of the second lens array 12 B on the exit surface satisfying the above equation 4 or 5
  • the diffused light emitted from the lens cells 11 of the array 12A surely enters one or more lens cells 11 of the second lens array 12B, is further diffused by the lens cells 11, and is emitted. Therefore, the diffusion plate 1 has high light diffusion efficiency, and can reduce speckle noise more suitably.
  • lens arrangement which is a reference of irregular (random) arrangement of the lens cells 11.
  • the apex position of the single lens is arranged at a position corresponding to the square arrangement in which the apex positions of the lens cells are arranged in a square or the apex of the regular hexagon and the center of the regular hexagon.
  • the vertex positions of the lens cells are arranged in a hexagonal shape is indicated by black circles as a lens arrangement serving as a reference.
  • the vertex position of the regular lens cell is randomly displaced within the range of the radius ⁇ r from the position of this initial value.
  • two irregularities are generated with respect to the deviation direction of the apex position of the lens cell from the reference position and the deviation amount of the apex position of the lens cell from the reference position. Sex will be introduced.
  • speckle noise can be more suitably reduced by satisfying Formula 4 or Formula 5 above for the pitch (P 2 ) of the lens cells 11 constituting the second lens array 12 B, which is the exit surface. it can.
  • the shape of the lens cells 11 constituting the first lens array 12A may be circular or elliptical, and the shape of the lens cells 11 constituting the second lens array 12B is also circular or elliptical It may be. That is, the shape of the lens cell 11 disposed on each surface of the diffusion plate 1 is not limited to a general circular shape, and may be an elliptical shape.
  • the shape of the lens cell 11 is circular or elliptical means that the intensity distribution of light transmitted through the optical axis of the lens cell 11 is circular or elliptical.
  • the lens cells 11 are elliptical, the lens cells 11 are oriented such that the major axis direction and the minor axis direction of all the lens cells 11 arranged on the same surface of the diffusion plate 1 are aligned.
  • the shapes of the lens cells 11 constituting the first lens array 12A of the diffusion plate 1 and the shapes of the lens cells 11 constituting the second lens array 12B are both elliptical, the first lens array 12A is constituted.
  • the major axis direction and the minor axis direction of the lens cell 11 and the major axis direction and the minor axis direction of the lens cell 11 constituting the second lens array 12B are oriented so as to deviate by 90 °, respectively.
  • the lens cell 11 is elliptical, the distribution of the diffusion angle of the diffused light emitted from the diffusion plate 1 becomes uniform in the XY directions as in the case where the lens cell 11 is circular, and good diffusivity Is obtained.
  • the diffusion plate 1 can be provided with an anti-reflection film 13 called an AR coating (Anti-Reflection Coating) on both sides thereof in terms of increase in transmittance and prevention of reflected stray light, etc. .
  • the antireflection film 13, for example, SiO 2, Al 2 O 3 , MgF 2, CeO 2, TiO 2, Ta 2 O 5, Nb 2 O 5, Y 2 O 3, Tb 2 O 3, ZnS, ZrO 2
  • common dielectric transparent films can be used.
  • a highly light resistant material such as Ta 2 O 5 or SiO 2 .
  • the film thickness may be different between the central portion and the peripheral portion of the lens cell 11 because the surface has unevenness due to the lens cell 11. Further, since the incident angle of the incident light is different between the central portion and the peripheral portion of the lens cell 11, it is necessary to devise a wider angle range assumed in the design than usual.
  • the diffusion plate 1 shown in the present embodiment is mainly manufactured through a substrate cleaning process, a resist application process, an exposure process, a development process, and an etching process. That is, after forming a resist on a transparent substrate, the diffusion plate 1 shown in this embodiment forms a pattern to be the lens cell 11 by exposing and developing the resist, and transfers the pattern onto the substrate by etching.
  • a transparent substrate 10 such as a glass substrate to be a substrate material is cleaned with a cleaning agent.
  • a resist is applied to one surface of the transparent substrate 10 in a resist coating process.
  • a resist 14 such as a photoresist made of an organic material is applied to one surface of the transparent substrate 10.
  • the resist 14 after exposure and development is dry-etched by an etching gas in an etching process described later. Since a fluorine-based etching gas such as CF 4 , SF 6 , or CHF 3 is generally used as the etching gas, the transparent substrate 10 reacts with the fluorine-based etching gas as described above to become Al as a non-volatile material. It is preferable to use quartz glass, tempered glass or the like which does not contain an alkali component such as 2 O 3 or an alkali metal (or the content of the alkali component is 20 mass% or less, more preferably 10 mass% or less).
  • a fluorine-based etching gas such as CF 4 , SF 6 , or CHF 3
  • quartz glass, tempered glass or the like which does not contain an alkali component such as 2 O 3 or an alkali metal (or the content of the alkali component is 20 mass% or less, more preferably 10 mass% or less).
  • the resist 14 applied to one surface of the transparent substrate 10 is exposed to a desired pattern using a gray scale mask.
  • Exposure using a gray scale mask is to control the amount of light transmission by shading of the mask portion. That is, the portion where the light transmission amount is large is exposed to the deep side of the resist 14, and the portion where the light transmission amount is small is only exposed to the shallow portion of the resist 14.
  • the resist 14 is thus subjected to random three-dimensional exposure.
  • the resist portion 15 exposed to light in the resist 14 is easily removed by the following development process.
  • the unnecessary resist portion 15 exposed to light in the exposure step is developed and removed from the resist 14 on the transparent substrate 10.
  • a desired lens cell pattern 16 in which concave portions corresponding to the lens cells are randomly arranged is formed on one surface of the transparent substrate 10.
  • the etching step dry etching is performed on the transparent substrate 10 on which the lens cell pattern 16 is formed on one surface after the development is completed, using the above-mentioned fluorine-based etching gas.
  • the lens cell pattern 16 formed of the resist 40 is transferred to the transparent substrate 10, and the transparent substrate 10 having the first lens array 12A in which the plurality of lens cells 11 are randomly arranged is obtained on one surface.
  • the etch selectivity such as is varied from 1.0 to 1.7.
  • the etching selectivity as described above can be reduced to 0.7 to 1.0.
  • Such a phenomenon means that the radius of curvature of the lens cell pattern 16 obtained by gray scale exposure can be adjusted in the range of 70% to 170% by etching.
  • the diffusion plate 1 shown in the present embodiment is a double-sided diffusion plate in which the lens cells 11 are randomly arranged on both sides of the transparent substrate 10, the other side of the transparent substrate 10 obtained through the above steps is The lens cells 11 are randomly arranged by the same process as described above. That is, as shown in FIG. 6B, the substrate cleaning process, the resist coating process, the exposure process, the development process, and the etching process are performed on the other surface of the transparent substrate 10 in exactly the same manner as FIG. Thereby, the diffusion plate 1 shown in the present embodiment in which the second lens array 12B in which the plurality of lens cells 11 are randomly arranged is formed on the other surface of the transparent substrate 10 is obtained.
  • the anti-reflection film 13 is formed on the both surfaces of the diffusion plate 1 on which the first lens array 12A and the second lens array 12B are formed by vapor deposition or sputtering using a dielectric as described above.
  • the lens cells 11 are random on both sides of one transparent substrate 10 by performing the resist coating process, the exposure process, the development process, and the etching process on both sides of one transparent substrate 10.
  • the diffusion plate 1 disposed is manufactured, it is not limited thereto.
  • two transparent substrates 10 having lens cells 11 are prepared only on one side obtained by the manufacturing process shown in FIG. 6A, and two transparent substrates 10, 10 with the surface on which lens cells 11 are formed facing outward.
  • the diffusion plates 1 may be manufactured in which the lens cells 11 are randomly arranged on both surfaces of the integrated transparent substrate 10 by joining and integrating the two.
  • the diffuser plate 1 is exemplified in which the lens cells 11 of both the first lens array 12A and the second lens array 12B are randomly arranged, but the present invention is not limited to this.
  • the diffusion plate 1 may be one in which at least one lens cell 11 of the first lens array 12A and the second lens array 12B is randomly disposed.
  • the diffusion plate 1 according to the present invention is mounted on an optical device that needs to diffuse light from a light source.
  • the optical device that needs to diffuse light from the light source as described above include a projection device such as a projector, a display device such as a head-up display, and various illumination devices.
  • the diffusion plate 1 according to the present invention can be suitably used in an optical apparatus for applications where the occurrence of color unevenness is regarded as a problem.
  • FIG. 7 is a view schematically showing an embodiment of the optical device on which the diffusion plate 1 is mounted.
  • This optical device exemplifies a projector 2 configured to emit diffused white light using a plurality of blue LDs (laser diodes) 31 and 41 as light sources 3 and 4, and in FIG. The structure of the light irradiation part of the projector 2 is shown typically.
  • LDs laser diodes
  • the blue light L 1 emitted from each blue LD 31 of one light source 3 is transmitted through one diffusion plate 21 in which a plurality of lens cells having diffusion characteristics with a diffusion angle of 5 ° are disposed only on the emission surface , Diffuse and enter the first dichroic mirror 23.
  • the first dichroic mirror 23 has a characteristic of reflecting blue light and transmitting yellow light. For this reason, the blue light L 1 incident on the first dichroic mirror 23 is reflected by the first dichroic mirror 23 and is incident on the phosphor wheel 22.
  • the phosphor wheel 22 has a phosphor layer on the incident surface, and is excited by irradiating the phosphor layer with the blue light L1 and emits yellow light L2 composed of yellow fluorescence.
  • the yellow light L 2 emitted from the phosphor wheel 22 passes through the first dichroic mirror 23 and is incident on the second dichroic mirror 24.
  • the second dichroic mirror 24 has a characteristic of transmitting blue light and reflecting yellow light. Therefore, the yellow light L2 incident on the second dichroic mirror 24 is reflected by the second dichroic mirror 24.
  • the blue light L3 emitted from each blue LD 41 of the other light source 4 is diffused by being transmitted through the one diffusion plate 1 according to the present embodiment.
  • the lens cells 11 of the entrance surface have a diffusion angle of 5 °
  • the lens cells 11 of the exit surface are diffusion of 10 °. It has a horn.
  • the blue light L3 transmitted through the diffusion plate 1 and diffused is transmitted through the second dichroic mirror 24, and mixed with the yellow light L2 from the phosphor wheel 22 reflected by the second dichroic mirror 24. Thereby, the projector 2 emits light which is perceived as white.
  • the blue light L3 emitted from each blue LD 41 of the light source 4 is diffused by transmitting through the diffusion plate 1 according to the present invention, so speckle noise Is reduced. Therefore, the occurrence of color unevenness caused by speckle noise is suppressed.
  • the lens cells 11 are disposed on both sides of one transparent substrate 10 in the diffusion plate 1, two sheets in which lens cells are disposed on only one side as in the conventional optical device 100 shown in FIG. Compared to the case where the independent diffusion plates 101 and 102 are provided separately, they can have high transmittance. Therefore, the projector 2 can emit brighter light as compared to the conventional case.
  • the parts having the same reference numerals as the projector 2 according to the present invention shown in FIG. 7 indicate parts having the same configuration.
  • the diffusion plate 101 shown in FIG. 8 has a plurality of lens cells having diffusion characteristics with a diffusion angle of 5 ° arranged only at the emission surface, and the diffusion plate 102 has a diffusion characteristic with a diffusion angle of 10 ° only at the emission surface. Are arranged. Since the projector 2 shown in FIG. 7 can perform the same function as the two diffusion plates 101 and 102 by one diffusion plate 1, the projector 2 simplifies the configuration of the light irradiation unit It is possible to realize downsizing and cost reduction.
  • Example 1 A resist made of an organic material is subjected to gray scale mask exposure and development on both sides of a transparent substrate made of a glass substrate to form a lens cell pattern corresponding to the desired arrangement pattern of lens cells, and the lens cell pattern is dried.
  • a double-sided diffusion plate was produced having a lens array in which lens cells made of concave lenses were transferred to a transparent substrate by etching and randomly arranged on both the entrance surface and the exit surface.
  • the distance between the incident surface and the exit surface that is, the thickness t of the transparent substrate is 14 mm, and the refractive index n is 1.48 (wavelength ⁇ : 455 nm).
  • the average pitches P 1 and P 2 of the lens cells on the entrance surface and the exit surface are both 82 ⁇ m, and the average curvature radius R 1 of the lens cells on the entrance surface is 1253 ⁇ m.
  • the focal length f 1 of the lens cell on the incident surface is -1305.2 ⁇ m.
  • the diffusion angles of the incident surface and the exit surface of this double-sided diffusion plate were measured by a diffusion angle measuring apparatus manufactured by Hamamatsu Photonics, Ltd .: a semiconductor laser profiler FFP measurement system.
  • the incident light used was a laser diode (wavelength: 450 nm).
  • the radius of incident light is ⁇ 1 to 1.5 mm, and the distance between the transparent substrate and the measuring device is 2.8 mm.
  • the average pitch P 2 from the above equation, the lens cells of the exit surface is 85 ⁇ m It needs to be The resulting average pitch P 2 of the lens cells of the exit surface of the double-sided diffuser because it is 82 .mu.m, the light emitted from the incident surface is intended to be diffused and enters into at least one or more lens cells of the exit surface .
  • the diffusion angle intensity distribution of this double-sided diffusion plate is shown in FIG. 9A, and the diffusion characteristic in the X-axis direction is shown in FIG. 9B.
  • Example 1 In the same manner as in Example 1, a single-sided diffusion plate having a lens array in which lens cells made of concave lenses were randomly arranged was produced only on one side of a transparent substrate made of the same glass substrate as in Example 1. The diffusion angle of this single-sided diffusion plate was measured in the same manner as in Example 1 and found to be 1.8 °. The diffusion angle intensity distribution of this single-sided diffusion plate is shown in FIG. 10A, and the diffusion characteristic in the X-axis direction is shown in FIG. 10B.
  • Comparative Example 1 clearly has many bright spots and many speckle noises as compared with Example 1. . Therefore, it can be understood that the double-sided diffusion plate configured such that the light emitted from the lens cell on the incident surface is incident on the lens cell on the outgoing surface is excellent in the speckle noise reducing effect as compared to the single-sided diffusion plate. .
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, three types of double-sided diffusion plates having a lens array in which lens cells each formed of a concave lens are randomly arranged were produced on both sides of a transparent substrate made of the same glass substrate as in Example 1. The diffusion angles of these three types of double-sided diffusion plates were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the incident surfaces were 2 °, 5 °, and 10 °, respectively, and the exit surface was 10 °.
  • the specifications of the double-sided diffusion plate (the thickness t of the transparent substrate, the refractive index n, the average pitch P 1 of the lens cells, the average curvature radius R 1 of the lens cells on the P 2 incident surface, and the focal distance f 1 of the lens cells on the incident surface) are It is identical to the first embodiment. From the above equation, when the average pitch P 1 and P 2 of the lens cells of the entrance surface and the exit surface is 82 ⁇ m, the average pitch P of the lens cells of the exit surface if the diffusion angle of the entrance surface is 1.68 ° or more. 2 is 82 ⁇ m or more, and light emitted from the incident surface is diffused into the at least one lens cell of the output surface.
  • FIG. 11A The diffusion angle intensity distribution of the double-sided diffusion plate having a diffusion angle of 2 ° at the incident surface is shown in FIG. 11A, and the diffusion characteristic in the X-axis direction is shown in FIG. 11B.
  • FIG. 12A shows the diffusion angle intensity distribution of the double-sided diffusion plate in which the diffusion angle of the incident surface is 5 °, and the diffusion characteristic in the X-axis direction is shown in FIG. 12B.
  • FIG. 13A shows the diffusion angle intensity distribution of the double-sided diffusion plate in which the diffusion angle of the incident surface is 10 °, and the diffusion characteristic in the X-axis direction is shown in FIG. 13B.
  • Example 2 In the same manner as in Example 2, a single-sided diffusion plate having a lens array in which lens cells made of concave lenses were randomly arranged was produced only on one side of a transparent substrate made of the same glass substrate as in Example 2. The diffusion angle of this single-sided diffuser was measured in the same manner as in Example 2. As a result, the incident surface was absent and the exit surface was 10 °. The diffusion angle intensity distribution of this single-sided diffusion plate is shown in FIG. 14A, and the diffusion characteristic in the X-axis direction is shown in FIG. 14B.
  • Example 3 The diffusion characteristics of a diffusion plate having an elliptical lens cell were simulated (using ZEMAX product name: OpticStudio). Lens cells consisting of concave lenses with a diffusion angle of 6 ° in the X-axis direction and a diffusion angle of 2.8 ° in the Y-axis direction are randomly arranged on the entrance surface, and the long axis direction and short side of the lens cell on the entrance surface By displacing the axial direction by 90 °, the diffusion characteristics of a double-sided diffusion plate in which lens cells consisting of concave lenses with a diffusion angle of 2.8 ° in the X-axis direction and a diffusion angle of 6 ° in the Y-axis direction are randomly arranged 15A, shown in FIG.
  • FIG. 15A shows the diffusion angle intensity distribution of the double-sided diffusion plate
  • FIG. 15B shows the diffusion characteristics in the X-axis direction of the double-sided diffusion plate.
  • FIGS. 16A and 16B show the diffusion characteristics of a single-sided diffusion plate in which lens cells composed of concave lenses having a diffusion angle of 6 ° in the X-axis direction and a diffusion angle of 2.8 ° in the Y-axis direction are randomly arranged on the incident surface.
  • FIG. 16A shows the diffusion angle intensity distribution of the one side diffusion plate
  • FIG. 16B shows the diffusion characteristics in the X axis direction of the one side diffusion plate.
  • the distribution of the diffusion angle of light emitted from the lens array formed by the lens cell also becomes an elliptical shape, and the distribution of the light diffusion angle is the XY direction Became uneven.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

高い透過率を有するとともにスペックルノイズを低減できる拡散板及び光学機器を提供することを目的として、透明基板１０の両面に複数のマイクロレンズセル１１が配列された拡散板１であって、透明基板１０の一方の面に形成され、凹形状又は凸形状の複数のマイクロレンズセル１１からなる第１マイクロレンズアレイ１２Ａと、一方の面とは反対側の他方の面に形成され、凹形状又は凸形状の複数のマイクロレンズセル１１からなる第２マイクロレンズアレイ１２Ｂと、を有し、第１マイクロレンズアレイ１２Ａを構成するマイクロレンズセル１１から出射した光が、第２マイクロレンズアレイ１２Ｂを構成するマイクロレンズセル１１に入射するように構成される。

Description

拡散板及び光学機器
　本発明は、拡散板及び光学機器に関する。
　従来、入射光を様々な方向へと散乱させる拡散板は、プロジェクタ等の投影装置、ヘッドアップディスプレイ等の表示装置、各種照明装置等の光学機器に広く利用されている。この拡散板における入射光の拡散機構は、拡散板の表面形状に起因する光の屈折を利用するものと、バルク体の内部に存在する周囲とは屈折率の異なる物質による散乱を利用するものとに大別される。
　表面形状に起因する光の屈折を利用した拡散板として、数十μｍ程度の大きさのマイクロレンズをバルク体の表面に複数配置してなるマイクロレンズアレイがある。これらマイクロレンズアレイのレンズの形状や配置について、種々の検討がなされている。例えば、本出願人は、高次回折成分を抑制しつつ平坦な拡散特性を得ることを目的として、マイクロレンズの曲面に適切な非球面成分を加えたマイクロレンズアレイや（例えば、特許文献１参照）、不要な回折成分等を抑制することを目的として、互いに隣り合うマイクロレンズ間の稜線が、互いに平行ではなく、かつ、透明基板に対して平行ではないマイクロレンズアレイを提案している（例えば、特許文献２参照）。
　また、基板の両面にマイクロレンズを配置したマイクロレンズアレイが提案されている（例えば、特許文献３及び４参照）。これらのマイクロレンズアレイによれば、変倍率や結像性等の光学的性能が高いマイクロレンズアレイが得られるとされている。
特開２０１７－２６６６２号公報 特願２０１５－２１３４６５号明細書 特開２０００－２８４２１７号公報 特開２００８－１５２０４０号公報
　しかしながら、特許文献１及び２のような単一の拡散板だけでは、レンズの形状と配置によって、出射光には強度に強弱のある輝点（以下、スペックルノイズという。）が数箇所に出現することがある。例えば周期的なマイクロレンズアレイの拡散板では、出射光はレンズの形状や配置に依存した周期的なスペックルノイズが出現する。これらスペックルノイズは、投影装置や表示装置等の画像を表示する光学機器において、色ムラ等の画質を悪化させる原因となる。
　そこで、従来では、レーザ光源プロジェクタでのスペックルノイズ対策として、図８に示す光学機器１００の拡散板１０１、１０２のように、拡散板を２枚使用し、これら２枚の拡散板にレーザ光を通過させることでスペックルノイズを低減させる試みがなされている。
　しかしながら、２枚の拡散板にレーザ光を通過させると、透過率が低下するという問題が生じる。この点、特許文献３及び４では、両面にマイクロレンズアレイを有するものの、同一形状を周期的に配置したものであるため、単一の拡散板ではスペックルノイズを低減させることができない。
　本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、高い透過率を有するとともにスペックルノイズを低減できる拡散板及び光学機器を提供することにある。
　上記目的を達成するため本発明は、透明基板の両面に複数のマイクロレンズセルが配列された拡散板であって、前記透明基板の一方の面に形成され、凹形状又は凸形状の複数のマイクロレンズセルからなる第１マイクロレンズアレイと、前記一方の面とは反対側の他方の面に形成され、凹形状又は凸形状の複数のマイクロレンズセルからなる第２マイクロレンズアレイと、を有し、前記第１マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズセルから出射した光が、前記第２マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズセルに入射するように構成される拡散板を提供する。
　前記第１マイクロレンズアレイ及び前記第２マイクロレンズアレイのうち少なくとも一方は、ランダムなマイクロレンズアレイであってもよい。
　前記第１マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズセルの形状は、円形又は楕円形であり、前記第２マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズセルの形状は、円形又は楕円形であってもよい。
　前記拡散板は、無機材料のみで構成されていてもよい。
　上述のいずれかの拡散板を備える光学機器を提供する。
　本発明によれば、高い透過率を有するとともにスペックルノイズを低減できる拡散板及び光学機器を提供できる。
本発明の一実施形態に係る拡散板の平面図である。 上記実施形態に係る拡散板の断面図である。 上記実施形態に係る拡散板の入射面の凹レンズからなるマイクロレンズセルと出射面のマイクロレンズセルとの関係性を説明する模式図である。 上記実施形態に係る拡散板の入射面の凸レンズからなるマイクロレンズセルと出射面のマイクロレンズセルとの関係性を説明する模式図である。 拡散板のレンズセルをランダム配置させる方法の一例を説明するための説明図である。 本発明に係る拡散板の製造方法の一例を説明する図である。 本発明に係る拡散板の製造方法の一例を説明する図である。 本発明に係る光学機器の一実施形態を模式的に示す図である。 従来の光学機器を模式的に示す図である。 実施例１における両面拡散板の拡散角強度分布を示す図である。 実施例１における両面拡散板のＸ軸方向の拡散特性を示す図である。 比較例１における片面拡散板の拡散角強度分布を示す図である。 比較例１における片面拡散板のＸ軸方向の拡散特性を示す図である。 実施例２における入射面の拡散角２°の両面拡散板の拡散角度強度分布を示す図である。 実施例２における入射面の拡散角２°の両面拡散板の拡散特性を示す図である。 実施例２における入射面の拡散角５°の両面拡散板の拡散角度強度分布を示す図である。 実施例２における入射面の拡散角５°の両面拡散板の拡散特性を示す図である。 実施例２における入射面の拡散角１０°の両面拡散板の拡散角度強度分布を示す図である。 実施例２における入射面の拡散角１０°の両面拡散板の拡散特性を示す図である。 比較例２における片面拡散板の拡散角度強度分布を示す図である。 比較例２における片面拡散板の拡散特性を示す図である。 実施例３における両面拡散板の拡散角強度分布を示す図である。 実施例３における両面拡散板のＸ軸方向の拡散特性を示す図である。 比較例３における片面拡散板の拡散角強度分布を示す図である。 比較例３における片面拡散板のＸ軸方向の拡散特性を示す図である。
　以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳しく説明する。
　図１は、本発明の一実施形態に係る拡散板を模式的に示した平面図であり、図２は、上記実施形態に係る拡散板を模式的に示した断面図である。
　本実施形態に係る拡散板１は、基板両面に複数のマイクロレンズセル（以下、レンズセル）１１が配置されたマイクロレンズアレイ型の両面拡散板である。拡散板１は、透明基板１０と、透明基板１０の両面に形成された複数のレンズセル１１からなる第１マイクロレンズアレイ（以下、第１レンズアレイ）１２Ａと、第２マイクロレンズアレイ（以下、第２レンズアレイ）１２Ｂを有している。なお、一般に拡散板１は、複数の単位セル（図示せず）から構成されるが、図１では、その単位セルにおいて矩形状に切り出した一部を模式的に示している。
＜透明基板１０＞
　透明基板１０は、本実施形態に係る拡散板１に入射する光の波長帯域において、透明とみなすことが可能な材質からなる基板である。この基板材料については、例えば、公知の樹脂材料であってもよいし、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、白板ガラス等の無機材料からなる公知の光学ガラスであってもよい。しかし、基板材料は、レンズ部分（複数のレンズセル１１）を含む全体が、無機材料のみからなることが好ましい。拡散板１の基板材料が無機材料のみからなることにより、特に入射光として高出力のレーザ光を用いる場合に、有機材料の変質による拡散特性の劣化を生じることがない。透明基板１０の外形形状は特に限定されず、例えば拡散板１が実装される投影装置、表示装置、照明装置等の光学機器の形状に応じて、任意の形状とすることができる。
＜第１レンズアレイ１２Ａ、第２レンズアレイ１２Ｂ＞
　拡散板１において、透明基板１０の一方の面に、複数のレンズセル１１からなる第１レンズアレイ１２Ａが形成され、この一方の面とは反対側の面である他方の面に、複数のレンズセル１１からなる第２レンズアレイ１２Ｂが形成されている。図１及び図２に示す第１レンズアレイ１２Ａ及び第２レンズアレイ１２Ｂのいずれのレンズセル１１も、それぞれ凹形状のレンズからなる凹レンズによって形成されているが、これに限定されず、第１レンズアレイ１２Ａ及び第２レンズアレイ１２Ｂのそれぞれのレンズセル１１は、凸形状のレンズからなる凸レンズであってもよい。なお、本実施形態に示す拡散板１において、第１レンズアレイ１２Ａが配置される側の面が入射面、第２レンズアレイ１２Ｂが配置される側の面が出射面とする。
　拡散板１の第１レンズアレイ１２Ａ及び第２レンズアレイ１２Ｂにおけるレンズセル１１の配置は、各レンズセル１１の頂点が多角形に配置される多角配置とされる。また、図１に模式的に示したように、それぞれ複数のレンズセル１１は、互いに隣接するように（換言すれば、隣接するレンズセル１１、１１間に非レンズ領域となる隙間（平坦部）が存在しないように）配置される。透明基板１０の両面にそれぞれレンズセル１１を隙間なく配置させる（換言すれば、レンズセル１１の充填率が１００％となるように配置させる）ことで、入射光のうち拡散板１で散乱せずにそのまま透過してしまう成分を抑制することが可能となる。その結果、複数のレンズセル１１が隙間なく互いに隣接するように配置された第１レンズアレイ１２Ａ及び第２レンズアレイ１２Ｂを有する拡散板１は、拡散性能を更に向上させることが可能となる。
　また、拡散板１の第１レンズアレイ１２Ａ及び第２レンズアレイ１２Ｂにおいて、隣接するレンズセル１１、１１のレンズ間ピッチは、入射光径よりも小さい。具体的には、レンズ間ピッチは、概ね入射光径の１／３以下とする。特にレーザ光を入射光とする拡散板１の使用条件では、入射光径は最大でも３ｍｍ程度と考えられる。従って、レンズ間ピッチが１ｍｍ以下であれば、どのようなレーザ光源に対しても好適に使用可能な拡散板１が得られる。
　本実施形態における拡散板１では、第１レンズアレイ１２Ａ及び第２レンズアレイ１２Ｂをそれぞれ構成するレンズセル１１は、以下に示す３つの条件を満足するように配設されている。
　（１）単位セルの４辺の境界は、アレイ配列でパターンに不連続が生じないこと。
　（２）各レンズセル１１の頂点の平面位置及び高さ位置（換言すれば、凹レンズの深さの最も低い位置）と、隣接するレンズセル１１、１１のレンズ間稜線とは、回折が十分抑圧されるように不規則（ランダム）化されていること。
　（３）非拡散透過光を抑圧するため、隣接するレンズセル１１、１１間に非レンズ領域が生じないようにすること。
　ここで、「不規則（ランダム）」とは、拡散板１における第１レンズアレイ１２Ａ及び第２レンズアレイ１２Ｂの任意の領域において、レンズセル１１の配置に関する規則性（周期性）が実質的に存在しないことを意味する。従って、任意の領域でも微小領域においてレンズセル１１の配置にある種の規則性（周期性）が存在したとしても、任意の領域全体としてレンズセル１１の配置に規則性（周期性）が存在しないものは、「不規則（ランダム）」に含まれるものとする。また、第１レンズアレイ１２Ａ及び第２レンズアレイ１２Ｂは、レンズセル１１の配置に加えて、レンズセル１１の曲率半径、レンズセル１１の深さ（高さ）の少なくともいずれか一方が「不規則（ランダム）」であってもよい。
　上記の３つの条件を満たすようにレンズセル１１が配置された、本実施形態における拡散板１の第１レンズアレイ１２Ａ及び第２レンズアレイ１２Ｂにおいて、互いに隣り合うレンズセル１１、１１間の稜線は、全て互いに平行ではなく、かつ、透明基板１０に対して平行ではないようになっている。レンズセル１１、１１間で互いに平行な稜線が存在する場合、回折光成分が増加してしまうからである。
　ここで、「稜線」とは、複数のレンズセル１１が隣接している隣接レンズ境界部にあって、レンズセル１１の曲率半径が急激に変化している線状の領域を指すものとする。このような稜線の幅は、通常光の波長程度以下であるが、この稜線の幅は、エッチング等のプロセス条件で回折光が適切な大きさとなるよう制御される。また、「平行ではない」とは、平行か否かを判断する２つの線のうちの少なくとも一方が、曲線である場合を含むものとする。具体的には、隣接するレンズセル１１によって囲まれるレンズセルの領域は、レンズセル１１の光軸方向から見ると多角形となり、多角形の各辺は、レンズセル１１の断面から見ると曲線となる。
＜入射面のレンズセル１１と出射面のレンズセル１１との関係性＞
　本発明に係る拡散板１は、第１レンズアレイ１２Ａを構成するレンズセル１１から出射した光が、透明基板１０の内部を透過して、第２レンズアレイ１２Ｂを構成するレンズセル１１に入射するように構成される。即ち、第１レンズアレイ１２Ａを構成するレンズセル１１から出射した光は、第２レンズアレイ１２Ｂを構成するレンズセル１１の周囲を画成する稜線の内側のレンズ領域を通過する。
　第１レンズアレイ１２Ａのいずれか１つのレンズセル１１から出射した光が入射する第２レンズアレイ１２Ｂのレンズセル１１は、少なくとも１つあればよい。即ち、第１レンズアレイ１２Ａの１つのレンズセル１１から出射した光は、第２レンズアレイ１２Ｂの少なくとも１つのレンズセル１１に入射し、その第２レンズアレイ１２Ｂのレンズセル１１から拡散板１の出射面側に出射する。光は、第１レンズアレイ１２Ａのレンズセル１１によって拡散された後、第２レンズアレイ１２Ｂのレンズセル１１によって更に拡散されることになるため、スペックルノイズは低減される。しかも、拡散板１は、透明基板１０の一方の面に第１レンズアレイ１２Ａを有し、他方の面に第２レンズアレイ１２Ｂを有するので、例えば図８に示す光学機器１００の拡散板１０１、１０２のように、離間して独立に配置される２枚の拡散板を光が順次透過する場合の透過率（約９９％）に比較して、高い透過率（約９９．５％）を有することができる。
　次に、この拡散板１における入射面のレンズセル１１と出射面のレンズセル１１との関係性について、更に図３、図４を用いて説明する。図３、図４は、本実施形態に係る拡散板１の入射面のレンズセル１１と出射面のレンズセル１１との関係性を説明する模式図である。図３は、入射面のレンズセル１１が凹レンズである場合を示し、図４は、入射面のレンズセル１１が凸レンズである場合を示す。
　本実施形態に係る両面にレンズセル１１がそれぞれランダムに配置された拡散板１において、出射面である第１レンズアレイ１２Ａの拡散角（半値全幅）は、レンズセル１１の平均ピッチ（レンズセル１１の頂点間の平均距離）Ｐ１、透明基板１０の屈折率ｎ、レンズセル１１の平均曲率半径Ｒ１を用いると、以下の式１で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　また、出射面（第１レンズアレイ１２Ａが配置される側の面）にランダムに形成されたレンズセル１１の焦点距離ｆ１は、以下の式２で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　ここで、図３に示すように、入射面のレンズセル１１が凹レンズであり、出射面のレンズセル１１が凸レンズ又は凹レンズである場合、出射面のレンズセル１１の平均ピッチ（レンズセル１１の頂点間の平均距離）をＰ２、透明基板１０の厚みをｔとすると、スペックルノイズをより好適に低減させる条件は、以下の式３で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　入射面のレンズセル２は凹レンズからなるため焦点距離は負となるので、式３に式１及び式２を代入すると、以下の式４となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　一方、図４に示すように、入射面のレンズセル１１が凸レンズであり、出射面のレンズセル１１が凸レンズ又は凹レンズである場合、出射面のレンズセル１１の平均ピッチ（レンズセル１１の頂点間の平均距離）をＰ２、透明基板１０の厚みをｔとすると、スペックルノイズをより好適に低減させる条件は、入射面のレンズセル２が凸レンズからなるため焦点距離は正となるので、式３に式１及び式２を代入すると、以下の式５となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　拡散板１において、入射面の第１レンズアレイ１２Ａのレンズセル１１と出射面の第２レンズアレイ１２Ｂのレンズセル１１とが、上記の式４又は式５の条件を満たすことにより、第１レンズアレイ１２Ａのレンズセル１１から出射した拡散光は、確実に第２レンズアレイ１２Ｂのいずれか１つ以上のレンズセル１１に入射し、そのレンズセル１１で更に拡散されて出射することになる。従って、拡散板１は、光の拡散効率が高く、スペックルノイズをより好適に低減させることができる。
＜レンズ配置の不規則（ランダム）化＞
　図５を用いて、レンズセル１１を不規則（ランダム）配置させる方法の一例について説明する。
　先ず、レンズセル１１の不規則（ランダム）配置の基準となる、規則性を有するレンズ配置に着目する。このような規則性を有するレンズ配置としては、レンズセルの頂点位置が正方形状に配置される四角配置や、正六角形の頂点及び正六角形の中心に対応する位置に単レンズの頂点位置が配置される六角配置等の多角形に配置される。図５では、レンズセルの頂点位置が六角配置される場合を、基準となるレンズ配置として黒丸で示している。その上で、規則的なレンズセルの頂点位置を初期値として、この初期値の位置から半径Δｒの範囲内で、レンズセルの頂点位置をランダムに変位させる。この配置方法によれば、基準となる位置からのレンズセルの頂点位置のズレ方向と、基準となる位置からのレンズセルの頂点位置のズレ量と、に対して、２つの不規則（ランダム）性が導入されることとなる。このとき、出射面である第２レンズアレイ１２Ｂを構成するレンズセル１１のピッチ（Ｐ２）について、上記の式４又は式５を満足させることにより、スペックルノイズをより好適に低減させることができる。
＜レンズセル１１の形状＞
　拡散板１において、第１レンズアレイ１２Ａを構成するレンズセル１１の形状は、円形又は楕円形であってよく、また、第２レンズアレイ１２Ｂを構成するレンズセル１１の形状も、円形又は楕円形であってよい。即ち、拡散板１の各面に配置されるレンズセル１１の形状は、一般的な円形状に限定されず、楕円形状であってもよい。なお、レンズセル１１の形状が円形又は楕円形であるとは、レンズセル１１の光軸を透過した光の強度分布が円形又は楕円形となることを意味する。
　レンズセル１１が楕円形である場合は、拡散板１の同一面に配置される全てのレンズセル１１の長軸方向と短軸方向がそれぞれ揃うように各レンズセル１１が配向される。また、拡散板１の第１レンズアレイ１２Ａを構成するレンズセル１１の形状と第２レンズアレイ１２Ｂを構成するレンズセル１１の形状がいずれも楕円形である場合は、第１レンズアレイ１２Ａを構成するレンズセル１１の長軸方向及び短軸方向と、第２レンズアレイ１２Ｂを構成するレンズセル１１の長軸方向及び短軸方向とは、それぞれ９０°ずれるように配向される。これにより、レンズセル１１が楕円形の場合でも、拡散板１から出射される拡散光の拡散角の分布は、レンズセル１１が円形の場合と同等に、ＸＹ方向で均一となり、良好な拡散性が得られる。
＜反射防止膜＞
　拡散板１には、図２に示すように、その両面に透過率の増加や反射迷光の防止等の点で、ＡＲコート（Anti-Reflection Coating）と呼ばれる反射防止膜１３を形成することができる。反射防止膜１３としては、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、ＺｎＳ、ＺｒＯ２等の一般的な誘電体透明膜が使用可能である。特に入射光が高出力レーザ等による高い光密度となる場合では、例えばＴａ２Ｏ５やＳｉＯ２等の耐光性の高い材料を用いることが好ましい。また、拡散板１に対する反射防止膜１３の成膜では、表面にレンズセル１１による凹凸があるため、膜厚がレンズセル１１の中心部と周縁部とで異なってしまう場合がある。また、レンズセル１１の中心部と周縁部では入射光の入射角は異なっているために、設計で想定する角度範囲を通常よりも広くとる等の工夫が必要となる。
＜拡散板１の製造方法＞
　次に、以上説明した本実施形態に示す拡散板１の製造方法の一例について、図６Ａ、図６Ｂを用いて簡単に説明する。
　本実施形態に示す拡散板１は、主として、基板洗浄工程、レジスト塗布工程、露光工程、現像工程、エッチング工程を経て製造される。即ち、本実施形態に示す拡散板１は、透明基板上にレジストを形成した後、レジストを露光、現像することによってレンズセル１１となるパターンを形成し、そのパターンをエッチングによって基板上に転写することで製造される。
　先ず、図６Ａにおいて、基板洗浄工程では、基板材料となるガラス基板等の透明基板１０が、洗浄剤によって洗浄される。洗浄後の透明基板１０を乾燥させた後、レジスト塗布工程において、透明基板１０の一方の面にレジストが塗布される。レジスト塗布工程では、有機材料によって構成される例えばフォトレジスト等のレジスト１４が、透明基板１０の一方の面に塗布される。
　露光現像後のレジスト１４は、後述するエッチング工程においてエッチングガスによってドライエッチングされる。エッチングガスとして一般的にはＣＦ４、ＳＦ６、ＣＨＦ３等のフッ素系エッチングガスが用いられるため、透明基板１０としては、上記のようなフッ素系エッチングガスと反応して不揮発性物質となるＡｌ２Ｏ３やアルカリ金属等のアルカリ成分を含有しない（または、アルカリ成分の含有量が２０質量％以下、より好ましくは１０質量％以下である）石英ガラスやテンパックスガラス等を用いることが好ましい。例えば、Ａｌ２Ｏ３を２７％含有し、アルカリ金属を全く含まないガラス基板（例えば、コーニング社の製品名：イーグルＸＧ等）を上記のようなフッ素系エッチングガスを用いてドライエッチングすると、表面にエッチングされないＡｌ２Ｏ３の微小突起が発生して、透過率が低下する場合がある。
　次いで、透明基板１０の一方の面に塗布されたレジスト１４に対して、グレースケールマスクを用いて所望パターンの露光を実施する。グレースケールマスクを用いた露光は、マスク部分の濃淡によって光の透過量を制御するものである。即ち、光の透過量の大きい部分はレジスト１４の深くまで露光され、光の透過量の小さい部分はレジスト１４の浅いところまでしか露光されない。グレースケールマスクを用いた露光では、このようにしてレジスト１４に対してランダムな３次元の露光を行う。レジスト１４において露光により感光したレジスト部分１５は、次の現像工程によって容易に除去される。
　現像工程では、透明基板１０上のレジスト１４において、露光工程で露光により感光した不要なレジスト部分１５を現像して除去する。これにより、透明基板１０の一方の面に、レンズセルに対応する凹部がランダム配置された所望のレンズセルパターン１６が形成される。
　次いで、エッチング工程では、現像が終了して一方の面にレンズセルパターン１６が形成された透明基板１０に対して、上記のようなフッ素系エッチングガスを用いてドライエッチングを実施する。これにより、レジスト４０によって形成されたレンズセルパターン１６が透明基板１０に転写され、一方の面に、複数のレンズセル１１がランダム配置された第１レンズアレイ１２Ａを有する透明基板１０が得られる。
　ここで、透明基板１０に転写されるレンズセルパターン１６の形状は、グレースケールマスク露光の条件だけではなく、ドライエッチングの条件も加味して決定される。ドライエッチングにおけるレジスト１４のエッチング速度と透明基板１０（例えばガラス等）のエッチング速度との比（＝透明基板のエッチング速度／レジストのエッチング速度）を、「エッチング選択比」とすると、エッチング工程における各エッチングガスの流量比率を調節することで、このエッチング選択比を変化させることが可能である。これにより、転写するレンズ形状（例えば、レンズセル１１の曲率半径）の微調整を行うことが可能である。
　具体的には、エッチングガスとしてＣＦ４、Ａｒ、Ｏ２を用いる場合、流量比（＝「ＣＦ４ガスの流量／Ａｒガスの流量」）を０．２５～４の範囲で変化させると、上記のようなエッチング選択比は、１．０～１．７まで変化する。更に、この状態でＯ２ガスを３％～１０％添加すると、上記のようなエッチング選択比を０．７～１．０まで低減することができる。このように、エッチングガスの条件によって、上記のようなエッチング選択比を０．７～１．７まで変化させることが可能である。このような現象は、グレースケール露光で得られたレンズセルパターン１６の曲率半径を、エッチングによって７０％～１７０％の範囲で調整可能であることを意味している。
　次いで、透明基板１０の他方の面にもランダム配置された複数のレンズセル１１を形成する。本実施形態に示す拡散板１は、透明基板１０の両面にそれぞれレンズセル１１がランダム配置される両面拡散板であるため、上記の工程を経て得られた透明基板１０の他方の面にも、上記と同様の工程によってレンズセル１１をランダム配置させる。即ち、図６Ｂに示すように、透明基板１０の他方の面にも、図６Ａと全く同様にして基板洗浄工程、レジスト塗布工程、露光工程、現像工程、エッチング工程を実施する。これにより、透明基板１０の他方の面にも、複数のレンズセル１１がランダム配置された第２レンズアレイ１２Ｂが形成された本実施形態に示す拡散板１が得られる。
　その後、ＡＲコート工程が実施される。ＡＲコート工程では、第１レンズアレイ１２Ａ及び第２レンズアレイ１２Ｂが形成された拡散板１の両面に対して、上記のような誘電体を用いて蒸着又はスパッタリングにより反射防止膜１３を形成する。
　なお、以上の製造方法では、１枚の透明基板１０の両面にそれぞれレジスト塗布工程、露光工程、現像工程、エッチング工程を実施することによって、１枚の透明基板１０の両面にレンズセル１１がランダム配置された拡散板１を製造するようにしたが、これに限定されない。例えば、図６Ａに示す製造工程によって得られた片面のみにレンズセル１１を有する透明基板１０を２枚用意し、レンズセル１１が形成された面を外側に向けて２枚の透明基板１０、１０同士を接合一体化することにより、一体化されて１枚となった透明基板１０の両面にレンズセル１１がランダム配置された拡散板１を製造するようにしてもよい。
　また、以上の説明では、第１レンズアレイ１２Ａと第２レンズアレイ１２Ｂの両方のレンズセル１１がランダム配置される拡散板１を例示したが、これに限定されない。拡散板１は、第１レンズアレイ１２Ａと第２レンズアレイ１２Ｂのうちの少なくとも一方のレンズセル１１がランダム配置されるものであればよい。
＜光学機器＞
　本発明に係る拡散板１は、光源からの光を拡散させる必要がある光学機器に実装される。このように光源からの光を拡散させる必要がある光学機器としては、例えば、プロジェクタ等の投影装置、ヘッドアップディスプレイ等の表示装置、各種照明装置等を挙げることができる。特に、本発明に係る拡散板１は、色ムラの発生が問題視される用途の光学機器に好適に使用することができる。
　図７は、拡散板１が実装された光学機器の一実施形態を模式的に示す図である。
　この光学機器は、光源３、４として複数の青色ＬＤ（レーザダイオード）３１、４１を用いて、拡散された白色光を出射するように構成されるプロジェクタ２を例示しており、図７では、そのプロジェクタ２の光照射部の構成を模式的に示している。
　プロジェクタ２において、一方の光源３の各青色ＬＤ３１から出射された青色光Ｌ１は、出射面のみに拡散角５°の拡散特性を有する複数のレンズセルが配置された１枚の拡散板２１を透過して拡散し、第１ダイクロイックミラー２３に入射する。第１ダイクロイックミラー２３は、青色光を反射させて黄色光を透過させる特性を有する。このため、第１ダイクロイックミラー２３に入射した青色光Ｌ１は、第１ダイクロイックミラー２３で反射され、蛍光体ホイール２２に入射する。
　蛍光体ホイール２２は、入射面に蛍光体層を有し、その蛍光体層に青色光Ｌ１が照射されることで励起され、黄色の蛍光からなる黄色光Ｌ２を発する。蛍光体ホイール２２から発せられた黄色光Ｌ２は、第１ダイクロイックミラー２３を透過し、第２ダイクロイックミラー２４に入射する。第２ダイクロイックミラー２４は、青色光を透過させて黄色光を反射させる特性を有する。このため、第２ダイクロイックミラー２４に入射した黄色光Ｌ２は、第２ダイクロイックミラー２４で反射される。
　また、他方の光源４の各青色ＬＤ４１から出射された青色光Ｌ３は、本実施形態に係る１枚の拡散板１を透過して拡散される。図７に示す拡散板１において、入射面（第１レンズアレイ１２Ａ）のレンズセル１１は５°の拡散角を有し、出射面（第２レンズアレイ１２Ｂ）のレンズセル１１は１０°の拡散角を有している。拡散板１を透過して拡散された青色光Ｌ３は、第２ダイクロイックミラー２４を透過し、この第２ダイクロイックミラー２４で反射された蛍光体ホイール２２からの黄色光Ｌ２と混ざり合う。これにより、プロジェクタ２は白色に視覚される光を照射する。
　このような光照射部の構成を有するプロジェクタ２によれば、光源４の各青色ＬＤ４１から出射した青色光Ｌ３が、本発明に係る拡散板１を透過することによって拡散されるので、スペックルノイズは低減される。このため、スペックルノイズに起因する色ムラの発生は抑制される。しかも、拡散板１は１枚の透明基板１０の両面にレンズセル１１が配置されているため、図８に示す従来の光学機器１００のように、それぞれ片面のみにレンズセルが配置された２枚の独立した拡散板１０１、１０２を離間させて設ける場合に比較して、高い透過率を有することができる。このため、このプロジェクタ２は、従来に比較して明るい光を照射可能となる。
　なお、図８に示す従来の光学機器１００において、図７に示す本発明に係るプロジェクタ２と同一符号の部位は、同一構成の部位を示している。図８に示す拡散板１０１は、出射面のみに拡散角５°の拡散特性を有する複数のレンズセルが配置されたものであり、拡散板１０２は、出射面のみに拡散角１０°の拡散特性を有する複数のレンズセルが配置されたものである。図７に示すプロジェクタ２は、これら２枚の拡散板１０１、１０２と同等の機能を１枚の拡散板１によって果たすことが可能であるため、プロジェクタ２は、光照射部の構成を簡素にすることができ、小型化、低コスト化を実現可能である。
　次に、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
（実施例１）
　ガラス基板からなる透明基板の両面に、それぞれ有機材料からなるレジストをグレースケールマスク露光及び現像することによって、所望のレンズセルの配列パターンに対応するレンズセルパターンを形成し、そのレンズセルパターンをドライエッチングすることによって透明基板へ転写し、入射面と出射面の両面にそれぞれ凹レンズからなるレンズセルがランダム配置されたレンズアレイを有する両面拡散板を作製した。
　入射面と出射面の距離、即ち透明基板の厚みｔは１４ｍｍであり、屈折率ｎは１．４８(波長λ：４５５ｎｍ)である。入射面と出射面のレンズセルの平均ピッチＰ１、Ｐ２はいずれも８２μｍであり、入射面のレンズセルの平均曲率半径Ｒ１は１２５３μｍである。また、入射面のレンズセルの焦点距離ｆ１は－１３０５．２μｍである。この両面拡散板の入射面と出射面の拡散角を、浜松ホトニクス社製の拡散角測定機：半導体レーザプロファイラＦＦＰ測定システムで測定したところ、いずれも１．８°であった。なお、入射光はレーザダイオード（波長：４５０ｎｍ）を使用した。入射光の半径はφ１～１．５ｍｍであり、透明基板と測定機との距離は２．８ｍｍである。
　この両面拡散板において、入射面のレンズセルを透過した光が、出射面の少なくとも１つ以上のレンズセルに入射するためには、上記式から、出射面のレンズセルの平均ピッチＰ２は８５μｍ以下である必要がある。得られた両面拡散板の出射面のレンズセルの平均ピッチＰ２は８２μｍであるから、入射面から出た光は出射面の少なくとも１つ以上のレンズセルに入射して拡散されるものである。
　この両面拡散板の拡散角強度分布を図９Ａに示し、そのＸ軸方向の拡散特性を図９Ｂに示す。
（比較例１）
　実施例１と同様のガラス基板からなる透明基板の一方の面のみに、実施例１と同様にして、凹レンズからなるレンズセルがランダム配置されたレンズアレイを有する片面拡散板を作製した。この片面拡散板の拡散角を実施例１と同様に測定したところ、１．８°であった。
　この片面拡散板の拡散角強度分布を図１０Ａに示し、そのＸ軸方向の拡散特性を図１０Ｂに示す。
＜実施例１と比較例１の比較＞
　図９に示す実施例１と図１０に示す比較例１とを比較すると、比較例１では、実施例１に比べて明らかに輝点が多く、スペックルノイズが多く発生していることがわかる。従って、入射面のレンズセルから出射した光が出射面のレンズセルに入射するように構成される両面拡散板は、片面拡散板に比べて、スペックルノイズの低減効果に優れていることがわかる。
（実施例２）
　実施例１と同様のガラス基板からなる透明基板の両面に、実施例１と同様にして、それぞれ凹レンズからなるレンズセルがランダム配置されたレンズアレイを有する３種類の両面拡散板を作製した。この３種類の両面拡散板の拡散角を実施例１と同様に測定したところ、入射面がそれぞれ２°、５°、１０°であり、出射面がいずれも１０°であった。
　両面拡散板の仕様（透明基板の厚みｔ、屈折率ｎ、レンズセルの平均ピッチＰ１、Ｐ２入射面のレンズセルの平均曲率半径Ｒ１、入射面のレンズセルの焦点距離ｆ１）は実施例１と同一である。入射面と出射面のレンズセルの平均ピッチＰ１、Ｐ２が８２μｍである場合、上記式から、入射面の拡散角が１．６８°以上であれば、出射面のレンズセルの平均ピッチＰ２は８２μｍ以上となり、入射面から出た光は、出射面の少なくとも１つ以上のレンズセルに入射して拡散されるものである。
　入射面の拡散角が２°の両面拡散板の拡散角度強度分布を図１１Ａに示し、そのＸ軸方向の拡散特性を図１１Ｂに示す。また、入射面の拡散角が５°の両面拡散板の拡散角度強度分布を図１２Ａに示し、そのＸ軸方向の拡散特性を図１２Ｂに示す。更に、入射面の拡散角が１０°の両面拡散板の拡散角度強度分布を図１３Ａに示し、そのＸ軸方向の拡散特性を図１３Ｂに示す。
（比較例２）
　実施例２と同様のガラス基板からなる透明基板の一方の面のみに、実施例２と同様にして、凹レンズからなるレンズセルがランダム配置されたレンズアレイを有する片面拡散板を作製した。この片面拡散板の拡散角を実施例２と同様に測定したところ、入射面は無であり、出射面が１０°であった。
　この片面拡散板の拡散角度強度分布を図１４Ａに示し、そのＸ軸方向の拡散特性を図１４Ｂに示す。
＜実施例２と比較例２の比較＞
　図１１～図１３に示す実施例２と図１４に示す比較例２とを比較すると、比較例２の拡散特性の方が、強度が上下に大きく振れる輝点が複数生じており、スペックルノイズが多く発生していることがわかる。従って、入射面のレンズセルから出射した光が出射面のレンズセルに入射するように構成される両面拡散板は、片面拡散板に比べて、スペックルノイズの低減効果に優れていることがわかる。また、図１１～図１３から、入射面の拡散角が出射面の拡散角に近づくほど、拡散特性はＴＯＰＨＡＴ型からガウシアン型になることがわかる。
（実施例３）
　楕円形のレンズセルを有する拡散板の拡散特性についてシミュレーション（ZEMAX社の製品名：OpticStudioを使用）した。
　Ｘ軸方向の拡散角６°、Ｙ軸方向の拡散角２．８°を持つ凹レンズからなるレンズセルが入射面にランダム配置され、出射面には、入射面のレンズセルの長軸方向及び短軸方向に対して９０°ずらすことにより、Ｘ軸方向の拡散角２．８°、Ｙ軸方向の拡散角６°を持つ凹レンズからなるレンズセルがランダム配置された両面拡散板の拡散特性を図１５Ａ、図１５Ｂに示す。図１５Ａは、その両面拡散板の拡散角強度分布を示し、図１５Ｂは、その両面拡散板のＸ軸方向の拡散特性を示している。
　このように、同じ楕円形の拡散特性を有する各レンズセルの長軸方向及び短軸方向を９０°ずらして両面に配向させることにより、拡散角は、片面拡散板と両面拡散板とでほぼ同じ値（約１０°）を採り、その拡散特性はガウシアン型の円形となる。即ち、光の拡散角の分布はＸＹ方向で均一となり、良好な拡散性が得られることがわかる。
（比較例３）
　Ｘ軸方向の拡散角６°、Ｙ軸方向の拡散角２．８°を持つ凹レンズからなるレンズセルが入射面にランダム配置された片面拡散板の拡散特性を図１６Ａ、図１６Ｂに示す。図１６Ａは、その片面拡散板の拡散角強度分布を示し、図１６Ｂは、その片面拡散板のＸ軸方向の拡散特性を示している。
　このように、片面拡散板では、レンズセルが楕円形状である場合、そのレンズセルにより構成されるレンズアレイを出射した光の拡散角の分布も楕円形状となり、光の拡散角の分布はＸＹ方向で不均一となった。
　１　拡散板
　１０　透明基板
　１１　マイクロレンズセル
　１２Ａ　第１マイクロレンズアレイ
　１２Ｂ　第２マイクロレンズアレイ
　２　光学機器

Claims (5)

  1. 　透明基板の両面に複数のマイクロレンズセルが配列された拡散板であって、
    　前記透明基板の一方の面に形成され、凹形状又は凸形状の複数のマイクロレンズセルからなる第１マイクロレンズアレイと、
    　前記一方の面とは反対側の他方の面に形成され、凹形状又は凸形状の複数のマイクロレンズセルからなる第２マイクロレンズアレイと、を有し、
    　前記第１マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズセルから出射した光が、前記第２マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズセルに入射するように構成される拡散板。
  2. 　前記第１マイクロレンズアレイ及び前記第２マイクロレンズアレイのうち少なくとも一方は、ランダムなマイクロレンズアレイである請求項１に記載の拡散板。
  3. 　前記第１マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズセルの形状は、円形又は楕円形であり、
    　前記第２マイクロレンズアレイを構成するマイクロレンズセルの形状は、円形又は楕円形である請求項１又は２に記載の拡散板。
  4. 　前記拡散板は、無機材料のみで構成される請求項１～３のいずれか１項に記載の拡散板。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の拡散板を備える光学機器。
PCT/JP2019/001649 2018-01-25 2019-01-21 拡散板及び光学機器 WO2019146545A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201980007680.0A CN111542769B (zh) 2018-01-25 2019-01-21 扩散板和光学设备
US16/963,970 US20210003746A1 (en) 2018-01-25 2019-01-21 Diffusion plate and optical device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018010755A JP6430048B1 (ja) 2018-01-25 2018-01-25 拡散板及び光学機器
JP2018-010755 2018-01-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019146545A1 true WO2019146545A1 (ja) 2019-08-01

Family

ID=64480537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/001649 WO2019146545A1 (ja) 2018-01-25 2019-01-21 拡散板及び光学機器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20210003746A1 (ja)
JP (1) JP6430048B1 (ja)
CN (1) CN111542769B (ja)
WO (1) WO2019146545A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109669225B (zh) 2019-01-04 2020-08-11 多普光电科技有限公司 矩阵光学系统、聚光系统和复眼透镜
TW202137598A (zh) * 2020-02-26 2021-10-01 日商索尼半導體解決方案公司 發光元件及顯示裝置、與顯示裝置之製造方法
KR102390805B1 (ko) * 2020-06-09 2022-04-26 현대모비스 주식회사 자동차용 램프 및 그 램프를 포함하는 자동차
US20240160094A1 (en) * 2021-03-17 2024-05-16 Sharp Nec Display Solutions, Ltd. Light source device and projector

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010134345A (ja) * 2008-12-08 2010-06-17 Toppan Printing Co Ltd 光均一素子及びそれを用いたバックライトユニットとディスプレイ装置
JP2010176029A (ja) * 2009-01-30 2010-08-12 Jiroo Corporate Plan:Kk 液晶表示装置用光学シート及びこれを用いたバックライトユニット
JP2010204156A (ja) * 2009-02-27 2010-09-16 Toppan Printing Co Ltd 集光拡散シート、バックライト・ユニット及びディスプレイ装置
JP2010262038A (ja) * 2009-04-30 2010-11-18 Toppan Printing Co Ltd 光偏向素子、及び拡散板
JP2012002829A (ja) * 2010-05-20 2012-01-05 Dainippon Printing Co Ltd 光学シート、面光源装置及び液晶表示装置
JP2012027423A (ja) * 2010-07-28 2012-02-09 Toppan Printing Co Ltd 光学シート、光学シート積層体、バックライトユニット及びディスプレイ装置
JP2012058275A (ja) * 2010-09-03 2012-03-22 Dainippon Printing Co Ltd レンズシートの製造方法、レンズシート、面光源装置、透過型表示装置
JP2012215895A (ja) * 2012-06-14 2012-11-08 Toppan Printing Co Ltd バックライトユニット及び表示装置
JP2013051135A (ja) * 2011-08-31 2013-03-14 Toppan Printing Co Ltd 導光板及びこれを用いたバックライトユニット並びにディスプレイ装置
JP2014038314A (ja) * 2012-07-19 2014-02-27 Asahi Glass Co Ltd 光学素子、投影装置および計測装置並びに製造方法
JP2015034877A (ja) * 2013-08-08 2015-02-19 株式会社デンソー ヘッドアップディスプレイ装置
JP2017009669A (ja) * 2015-06-17 2017-01-12 株式会社クラレ 拡散板

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6724536B2 (en) * 1990-05-18 2004-04-20 University Of Arkansas Directional image lenticular window sheet
JP3753326B2 (ja) * 2003-12-15 2006-03-08 セイコーエプソン株式会社 直進光制御部付きレンズ基板の製造方法、直進光制御部付きレンズ基板、透過型スクリーンおよびリア型プロジェクタ
JP2010176014A (ja) * 2009-01-30 2010-08-12 Jiroo Corporate Plan:Kk 液晶表示装置用光学シート及びこれを用いたバックライトユニット
CN104871043B (zh) * 2012-12-28 2017-09-26 旭硝子株式会社 光学元件、投影装置和光学元件的制造方法
WO2016051785A1 (ja) * 2014-09-30 2016-04-07 株式会社クラレ 拡散板及び拡散板の設計方法
JP6588263B2 (ja) * 2015-07-16 2019-10-09 デクセリアルズ株式会社 拡散板、表示装置、投影装置及び照明装置

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010134345A (ja) * 2008-12-08 2010-06-17 Toppan Printing Co Ltd 光均一素子及びそれを用いたバックライトユニットとディスプレイ装置
JP2010176029A (ja) * 2009-01-30 2010-08-12 Jiroo Corporate Plan:Kk 液晶表示装置用光学シート及びこれを用いたバックライトユニット
JP2010204156A (ja) * 2009-02-27 2010-09-16 Toppan Printing Co Ltd 集光拡散シート、バックライト・ユニット及びディスプレイ装置
JP2010262038A (ja) * 2009-04-30 2010-11-18 Toppan Printing Co Ltd 光偏向素子、及び拡散板
JP2012002829A (ja) * 2010-05-20 2012-01-05 Dainippon Printing Co Ltd 光学シート、面光源装置及び液晶表示装置
JP2012027423A (ja) * 2010-07-28 2012-02-09 Toppan Printing Co Ltd 光学シート、光学シート積層体、バックライトユニット及びディスプレイ装置
JP2012058275A (ja) * 2010-09-03 2012-03-22 Dainippon Printing Co Ltd レンズシートの製造方法、レンズシート、面光源装置、透過型表示装置
JP2013051135A (ja) * 2011-08-31 2013-03-14 Toppan Printing Co Ltd 導光板及びこれを用いたバックライトユニット並びにディスプレイ装置
JP2012215895A (ja) * 2012-06-14 2012-11-08 Toppan Printing Co Ltd バックライトユニット及び表示装置
JP2014038314A (ja) * 2012-07-19 2014-02-27 Asahi Glass Co Ltd 光学素子、投影装置および計測装置並びに製造方法
JP2015034877A (ja) * 2013-08-08 2015-02-19 株式会社デンソー ヘッドアップディスプレイ装置
JP2017009669A (ja) * 2015-06-17 2017-01-12 株式会社クラレ 拡散板

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019128493A (ja) 2019-08-01
CN111542769B (zh) 2022-09-02
CN111542769A (zh) 2020-08-14
US20210003746A1 (en) 2021-01-07
JP6430048B1 (ja) 2018-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019146545A1 (ja) 拡散板及び光学機器
JP6884518B2 (ja) 拡散板、拡散板の設計方法、拡散板の製造方法、表示装置、投影装置及び照明装置
US7722194B2 (en) Optical element having a reflected light diffusing function and a polarization separation function and a projection display device
CN110161602B (zh) 漫射板、漫射板的设计方法、显示装置、投影装置和照明装置
WO2016163125A1 (ja) 複合拡散板
US8529075B2 (en) Antireflection structure, optical unit, and optical device
TWI653471B (zh) 擴散板及擴散板之設計方法
CN108351437B (zh) 扩散板、扩散板的设计方法、扩散板的制造方法、显示装置、投影装置和照明装置
JP5658569B2 (ja) シート及び発光装置
JP2009015305A (ja) 光学素子及び投写型表示装置
US11960103B2 (en) Micro-lens array, projection type image display device, method for designing micro-lens array, and method for manufacturing micro-lens array
JP4794351B2 (ja) 反射防止構造体及びそれを備えた光学装置
JP2016206316A (ja) スクリーン及び表示装置
US11570410B2 (en) Laser device, projection type image display device and sensing device
JP6020457B2 (ja) スクリーン
US8902504B2 (en) Diffractive optical element having a reflective member disposed between different grating wall surfaces thereof, and optical system and optical apparatus having the diffractive optical element
WO2022168565A1 (ja) 反射防止膜を備えた光学素子及びその製造方法
US20230324778A1 (en) Optical system, display device, projection device, and illumination device
JP2016186601A (ja) 反射型拡散板およびこれを用いた光学機器
US20240230959A1 (en) Micro-lens array, projection type image display device, method for designing micro-lens array, and method for manufacturing micro-lens array
JP5013315B2 (ja) 照明光源装置、液晶表示装置、およびプロジェクタ
JP7287668B2 (ja) 照明装置
US20230027535A1 (en) Beam splitting element and projection device
WO2019193760A1 (ja) 光源装置
JP2024012499A (ja) マイクロレンズアレイ及び投影型画像表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19743474

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19743474

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1