WO2022209927A1 - マイクロレンズアレイ、マイクロレンズアレイを用いた車両用灯具、およびマイクロズアレイの製造方法 - Google Patents

マイクロレンズアレイ、マイクロレンズアレイを用いた車両用灯具、およびマイクロズアレイの製造方法 Download PDF

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WO2022209927A1
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side lens
microlens array
lens portion
refractive index
exit
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彩香 元辻
裕之 石田
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株式会社小糸製作所
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Definitions

  • the present disclosure relates to a microlens array, a vehicle lamp using the microlens array, and a method for manufacturing the microlens array.
  • Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2002-100003 discloses a configuration in which light emitted from a light source unit is emitted through a microlens array (hereinafter also referred to as "MLA") toward the front of the lamp, thereby forming a desired light distribution pattern.
  • MLA microlens array
  • a light shielding plate for defining the shape of each of a plurality of light source images formed by a plurality of condensing lens portions is provided between a rear lens array and a front lens array. It has A low-beam light distribution pattern having a cutoff line is formed by blocking part of the light emitted from the light source unit by the light shielding plate. In such a vehicle lamp, part of the light emitted from the light source is blocked by the light shielding plate and is not emitted forward of the lamp, and there is room for improvement in light utilization efficiency.
  • An object of the present disclosure is to provide a microlens array with high light utilization efficiency, a vehicle lamp using the microlens array, and a method of manufacturing the microlens array.
  • a microlens array includes: A microlens array having a plurality of optical systems, each of the optical systems includes a pair of an incident-side lens section and an exit-side lens section; A hollow portion is provided between the incident surface of the incident-side lens portion and the exit surface of the exit-side lens portion, The cavity is including a first surface extending to the focal position of the exit-side lens portion, and a second surface extending from the first surface in the direction of the entrance surface, A cutline forming portion is configured by a boundary portion between the first surface and the second surface.
  • a microlens array includes: A resin-molded microlens array comprising a plurality of optical systems, each of the optical systems has a pair of an incident side lens portion and an exit side lens portion; A low refractive index portion is provided between the entrance surface of the entrance-side lens portion and the exit surface of the exit-side lens portion, The refractive index of the low refractive index portion is lower than the refractive index of other portions, The low refractive index portion is a first surface extending through the focal point of the exit surface and a second surface extending from the first surface to the entrance surface; A cutline forming portion is configured by a boundary portion between the first surface and the second surface.
  • a vehicle lamp according to an aspect of the present disclosure includes: a light source; and the microlens array described above.
  • a method for manufacturing a microarray includes: A method for manufacturing a microlens array having an incident side lens portion, an exit side lens portion, and a low refractive index portion, comprising: contacting the first mold and the second mold to form a first cavity; a step of injecting a molten first resin into the first cavity and curing the first resin in the first cavity to form one of the incident side lens portion and the exit side lens portion; The second mold is separated from the first mold while one of the entrance-side lens portion and the exit-side lens portion is held, and the first mold and the third mold are brought into contact with each other to form a second mold.
  • a two-cavity injecting a molten second resin into the second cavity and curing the second resin in the second cavity to form a low refractive index portion;
  • the third mold is separated from the first mold while holding one of the entrance-side lens portion and the exit-side lens portion and the low refractive index portion, and the first mold and the fourth mold are separated from each other. abutting to form a third cavity; a step of injecting a molten third resin into the third cavity and curing the third resin in the third cavity to form the other of the incident-side lens portion and the exit-side lens portion; prepared,
  • the cured second resin has a lower refractive index than the cured first resin and the cured third resin.
  • microlens array with high light utilization efficiency, a vehicle lamp using the microlens array, and a method of manufacturing the microlens array.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a vehicle lamp according to a first embodiment of the present disclosure
  • FIG. 2 is a perspective view of the microlens array shown in FIG. 1
  • FIG. 2 is a side view of the microlens array shown in FIG. 1
  • FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing the first surface of the cavity of the microlens array
  • FIG. 5A is a diagram showing an example of a method for manufacturing a microlens array according to the first embodiment of the present disclosure
  • 6 is a view showing a modification of the method of manufacturing the microlens array shown in FIG. 5
  • FIG. Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of a vehicle lamp according to a second embodiment of the present disclosure
  • FIG. 10A to 10D are explanatory diagrams of steps of a method for manufacturing the microlens array of FIG. 9;
  • FIG. 10A to 10D are explanatory diagrams of steps of a method for manufacturing the microlens array of FIG. 9;
  • FIG. 10A to 10D are explanatory diagrams of steps of a method for manufacturing the microlens array of FIG. 9;
  • FIG. 10A to 10D are explanatory diagrams of steps of a method for manufacturing the microlens array of FIG. 9;
  • FIG. 10A to 10D are explanatory diagrams of steps of a method for manufacturing the microlens array of FIG. 9;
  • FIG. 10A to 10D are explanatory diagrams of steps of a method for manufacturing the microlens array of FIG. 9;
  • FIG. 10A to 10D are explanatory diagrams of steps of a method for manufacturing the microlens array of FIG. 9;
  • FIG. 10A to 10D are explanatory diagrams of steps of
  • the scale has been changed as appropriate to make each member recognizable.
  • the "left”, “right”, “front”, “rear”, “up”, and “down” directions shown in the drawings are relative directions set for convenience of explanation.
  • the term “front-rear direction” includes a “forward direction” and a “rearward direction.”
  • a “left-right direction” is a direction including a “left direction” and a “right direction.”
  • the “vertical direction” is a direction including “upward direction” and “downward direction”.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a vehicle lamp 1 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • a vehicle lamp 1 includes an outer cover 2 and a housing 3 .
  • a lamp chamber 8 is formed by the outer cover 2 and the housing 3 .
  • a light source 5 , a primary lens 6 and a microlens array 4 are provided in the lamp chamber 8 .
  • the light source 5 is mounted on a substrate 51 supported by the housing 3 and directed forward.
  • Light emitted from the light source 5 passes through the primary lens 6 and the microlens array 4 and is emitted forward of the vehicle lamp 1 .
  • a virtual straight line extending in the longitudinal direction of the vehicle lamp 1 from the center point of the light emitting surface of the light source 5 will be referred to as the main optical axis Mx of the vehicle lamp 1 .
  • the primary lens 6 converts the light emitted from the light source 5 into parallel light and makes it enter the microlens array 4 .
  • a collimator lens, an aplanat lens, a Fresnel lens, or the like can be used as the primary lens 6, a collimator lens, an aplanat lens, a Fresnel lens, or the like can be used.
  • the primary lens 6 shown in FIG. 1 has a first incident portion 61 provided at a position facing the light source 5, and a second incident portion 62 provided as a vertical wall surrounding the first incident portion 61. ing.
  • the light B1 incident on the first incident portion 61 from the light source 5 is refracted at the first incident portion 61 so as to become parallel light with the main optical axis Mx, for example.
  • the light B2 incident on the second incident portion 62 from the light source 5 is reflected by the reflecting surface 63 so as to become parallel light with the main optical axis Mx.
  • the light source 5, the primary lens 6, and the microlens array 4 constitute one light source unit.
  • the vehicle lamp 1 may have a plurality of light source units in the same lamp chamber 8 .
  • the microlens array 4 has a plurality of optical systems 20.
  • the microlens array 4 is an optical component made of, for example, a transparent resin material or glass material.
  • the microlens array 4 will be described in detail below with reference to FIGS. 2 to 4.
  • FIG. FIG. 2 is a perspective view of the microlens array 4 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a side view of the microlens array 4 shown in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the first surface 431 of the cavity 43 of the microlens array 4. As shown in FIG.
  • each optical system 20 is adjacent in a direction orthogonal to the light emitting direction (main optical axis Mx: optical axis Ax of the incident side lens portion 41), and each optical system 20 are integrated. Since a plurality of lens components are integrated as a single microlens array 4, the positioning accuracy of each optical system 20 is high. In addition, handling such as carrying is easy.
  • the size of the optical system 20 is arbitrary, it is preferably about 0.5 to 6.0 mm square when viewed from the front in the irradiation direction.
  • each optical system 20 includes an incident side lens portion 41, an exit side lens portion 42, and a hollow portion 43, which are provided in a pair.
  • the optical system 20a includes a portion of the entrance-side lens portion 41 including the entrance surface 41a, a portion of the exit-side lens portion 42 including the exit surface 42a, and a hollow portion 43a.
  • the optical systems 20b and 20c are same applies to the optical systems 20b and 20c.
  • the incident-side lens portion 41 is provided closer to the primary lens 6 than the hollow portion 43 is.
  • the exit-side lens portion 42 is provided closer to the outer cover 2 than the hollow portion 43 is.
  • the incident-side lens portion 41 and the exit-side lens portion 42 are provided on a common optical axis Ax and face each other.
  • the optical axis Ax of each optical system 20 is parallel to the main optical axis Mx of the vehicle lamp 1 .
  • the entrance-side lens portion 41 and the exit-side lens portion 42 each have a convex lens shape.
  • Light incident on the incident side lens portion 41 of a given optical system 20 is basically configured to enter the exit side lens portion 42 belonging to the same optical system 20 .
  • each optical system 20 has the same shape and size.
  • the focal length of the exit-side lens portion 42 is equal to or less than the lens thickness D of the entrance-side lens portion 41 .
  • the hollow portion 43 is provided between a pair of the incident-side lens portion 41 and the exit-side lens portion 42 forming one optical system 20 .
  • the cavity portion 43 is a cavity penetrating the microlens array 4 in the first direction (horizontal direction in the example of FIG. 2). According to this configuration, it is possible to collectively form the hollow portion 43 for each of the optical systems 20 arranged along the first direction, which contributes to the reduction of the manufacturing cost and the time required for manufacturing.
  • the cavity 43 may be a sealed closed area or an unsealed open area.
  • the hollow portions 43a and 43b are open regions that are open in the horizontal direction
  • the hollow portion 43c is an open region that is open in the horizontal direction and downward.
  • the hollow portion 43 has a first surface 431 extending to the focal position f of the output-side lens portion, and a second surface 432 extending from the first surface 431 toward the entrance surface of the entrance-side lens portion 41 .
  • a boundary portion 433 between the first surface 431 and the second surface 432 constitutes a cutline forming portion.
  • the first surface 431 is on a plane including the vertical direction and the horizontal direction.
  • the second surface 432 is on a plane including the front-rear direction and the left-right direction.
  • the configuration according to the present embodiment includes the hollow portion 43 having the second surface 432, the light that has entered the incident side lens portion 41 and is not incident on the outgoing side lens portion 42 as it is. can be reflected by the second surface 432 of the hollow portion 43 and made incident on the exit-side lens portion 42 . Therefore, it is possible to enhance the efficiency of light utilization.
  • the path of light from the light source 5 to the exit-side lens portion 42 can be freely designed using the hollow portion 43, the shape of the entrance-side lens portion 41, the light source 5, the entrance-side lens portion 41, and the exit-side lens portion
  • the degree of freedom in design such as the positional relationship with 42 can be increased.
  • the manufacturing cost is lower than in the case of forming a reflecting surface by vapor-depositing metal or the like instead of the hollow portion 43 .
  • the second surface 432 is preferably a total reflection surface. According to this configuration, of the light incident on the incident side lens portion 41, almost all of the light that would not enter the output side lens portion 42 as it is is reflected by the second surface 432 to be reflected by the output side lens portion 42. Since it can be made incident, the utilization efficiency of light can be further improved. In addition, it is possible to suppress the light that has reached the second surface 432 from passing through the second surface 432 and entering the adjacent optical system 20, and as a result, the generation of stray light can be reduced.
  • the incident-side lens portion 41 preferably has a shape that refracts light incident from the incident surface of the incident-side lens portion 41 toward the boundary portion 433 between the first surface 431 and the second surface 432 . According to this configuration, the light incident from the incident surface of the incident-side lens portion 41 is directed to the second surface 432, which is the reflecting surface, so that the light utilization efficiency can be further enhanced. Further, it is more preferable that the incident-side lens portion 41 has a shape that converges the light incident from the incident surface of the incident-side lens portion 41 near the boundary portion 433 forming the cutline forming portion. According to this configuration, it is possible to enhance the clarity of the cut line while enhancing the light utilization efficiency. In this embodiment, the incident surface lens of the incident side lens portion 41 has a parabolic shape (aspherical/free curved surface) having a focal point in the vicinity of the cutline forming portion.
  • a stepped portion 434 is preferably formed as a cutline forming portion at a boundary portion 433 between the first surface 431 and the second surface 432 . Moreover, the stepped portion 434 is preferably positioned near the rear focal point of the exit-side lens portion 42 . With this configuration, it is possible to form a low-beam light distribution pattern with a simple configuration that does not use a shade. In addition, since the low-beam light distribution pattern can be formed without using a shade, the light utilization efficiency is less likely to decrease. Note that the step portion 434 is provided in each optical system 20 . The shape of the step portion 434 can be appropriately changed according to the desired light distribution pattern.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a method for manufacturing the microlens array 4 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a diagram showing a modification of the method of manufacturing the microlens array 4 shown in FIG.
  • the manufacturing method shown in FIG. 5 includes steps S1 to S3.
  • step S1 for example, a transparent resin or glass material is mold-molded to form a part (for example, the first surface forming the exit-side lens part 42 and the boundary part 433 of the micro-lens array 4 excluding the incident-side lens part 41). 431 and the second surface 432 are integrated).
  • the component manufactured in step S1 is provided with a plurality of output-side lens portions 42 stacked vertically and horizontally, and a hollow portion 43 penetrating in the horizontal direction.
  • a stepped portion 434 is provided for each exit-side lens portion 42 at the boundary portion 433 between the first surface 431 and the second surface 432 .
  • step S2 for example, a component including a plurality of incident-side lens portions 41 is manufactured by mold-molding a transparent resin or glass material.
  • the component manufactured in step S2 is obtained by stacking a plurality of incident-side lens portions 41 vertically and horizontally. Either step S1 or step S2 may be performed first, or may be performed simultaneously.
  • step S3 the part manufactured in step S1 and the part manufactured in step S2 are bonded together with an adhesive 44.
  • the adhesive 44 a transparent adhesive having the same refractive index as the material of the lens is preferable.
  • the adhesive 44 for example, an acrylic transparent adhesive or the like can be used.
  • the adhesive 44 it is preferable to use one having a refractive index similar to that of the material of the entrance-side lens portion 41 and the exit-side lens portion 42.
  • FIG. Through these steps S1 to S3, the microlens array 4 according to this embodiment is obtained.
  • the hollow portion 43 has a substantially rectangular shape when viewed from the left and right directions, but may have a substantially triangular shape as shown in FIG. 3, or other shapes. may
  • the manufacturing method shown in FIG. 6 includes steps S11 to S13.
  • step S11 for example, using molds M1 and M2, a transparent resin or glass material is mold-molded to manufacture a part of the microlens array 4 excluding the incident-side lens portion 41.
  • the part manufactured here is the same part as the part obtained in step S11.
  • step S12 only the mold M2 is removed, and the lid member 45 is inserted into the end on the side opposite to the exit-side lens portion 42 to cover it. As a result, the rearward direction of the hollow portion 43 is closed by the lid member 45 .
  • the lid member 45 is preferably a component made of the same material as the entrance-side lens portion 41 and the exit-side lens portion 42 .
  • step S13 the mold M3 is attached to the mold M1 as shown.
  • the mold M3 is a mold for insert-molding the incident-side lens portion 41 into the part obtained in step S12.
  • the microlens array 4 according to this embodiment is obtained.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the vehicle lamp 10 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 is a side view of the microlens array 14 shown in FIG. Components that are substantially the same as those of the vehicle lamp 10 according to the first embodiment are given the same reference numerals, and repetitive descriptions are omitted.
  • the vehicle lamp 10 according to the second embodiment differs from the vehicle lamp 1 according to the first embodiment in the configuration of the microlens array 14 .
  • the microlens array 14 includes an incident side lens portion 41 , an exit side lens portion 42 and a low refractive index portion 143 .
  • the optical system 120a includes a portion of the entrance-side lens portion 41 including the entrance surface 41a, a portion of the exit-side lens portion 42 including the exit surface 42a, and a low refractive index portion. 143a and .
  • the incident-side lens portion 41 and the exit-side lens portion 42 are provided on a common optical axis Ax and face each other.
  • the focal length of the exit-side lens portion 42 is equal to or less than the lens thickness D of the entrance-side lens portion 41 .
  • the low refractive index portion 143 is provided between a pair of the incident side lens portion 41 and the exit side lens portion 42 forming one optical system 120 .
  • the incident side lens portion 41 is provided closer to the primary lens 6 than the low refractive index portion 143 is.
  • the output side lens portion 42 is provided closer to the outer cover 2 than the low refractive index portion 143 is.
  • the low refractive index portion 143 has a refractive index that is different from that of other portions constituting the optical system 120 (the entrance-side lens portion 41, the exit-side lens portion 42, and the portion connecting the entrance-side lens portion 41 and the exit-side lens portion 42). is configured to be lower than the refractive index of
  • the low refractive index portion 143 and other portions are made of, for example, a transparent resin material or a glass material.
  • the low refractive index portion 143 can be made of a material different from the material forming the other portions.
  • the low refractive index portion 143 is made of acrylic resin or silicone resin, and the other portions are made of polycarbonate resin.
  • the low refractive index portion 143 may be made of silicone resin, and other portions may be made of acrylic resin or cycloolefin polymer.
  • the low refractive index portion 143 and other portions may be made of a combination of materials other than those described above. With this configuration, the refractive index can be changed by combining the materials of the low refractive index portion 143 and other portions, so that the low refractive index portion 143 having a refractive index different from that of the other portions can be easily formed.
  • the low refractive index portion 143 penetrates the microlens array 14 in the first direction (horizontal direction in the example of FIG. 7). According to this configuration, the low refractive index portions 143 can be collectively formed for the optical systems 120 arranged along the first direction, which contributes to the reduction of the manufacturing cost and the time required for manufacturing.
  • the low refractive index portion 143 includes a first surface 1431 extending through the focal point f of the exit surface of the exit-side lens portion 42 and a second surface 1431 extending from the first surface 1431 to the entrance surface of the entrance-side lens portion 41 .
  • a boundary portion 1433 between the first surface 1431 and the second surface 1432 constitutes a cutline forming portion.
  • the first surface 1431 is on a plane including the vertical direction and the horizontal direction.
  • the second surface 1432 is on a plane including the front-rear direction and the left-right direction.
  • the configuration according to the present embodiment includes the low refractive index portion 143 having the second surface 432, it is possible to obtain the same effect as the first embodiment. That is, at least part of the light incident on the incident-side lens portion 41 that would otherwise not enter the exit-side lens portion 42 is reflected by the second surface 1432 of the low-refractive-index portion 143 to be reflected by the exit-side lens. It can be made incident on the portion 42 . Therefore, it is possible to enhance the efficiency of light utilization.
  • the path of light from the light source 5 to the exit side lens portion 42 can be freely designed using the low refractive index portion 143, the shape of the entrance side lens portion 41, the light source 5, the entrance side lens portion 41 and the exit side lens portion 41 can be freely designed.
  • the degree of freedom in design such as the positional relationship with the lens portion 42 can be increased.
  • the low refractive index portion 143 and other portions are preferably formed so that the difference in refractive index is 0.03 or more, more preferably 0.05 or more. According to this configuration, of the light that has entered the incident side lens portion 41, almost all of the light that would not otherwise enter the outgoing side lens portion 42 is reflected by the second surface 1432, and is reflected by the outgoing side lens portion 42. Since it can be made incident, the utilization efficiency of light can be further improved. In addition, it is possible to suppress the light that has reached the second surface 1432 from passing through the second surface 1432 and entering the adjacent optical system 120, and as a result, the generation of stray light can be reduced.
  • the incident-side lens portion 41 preferably has a shape that refracts light incident from the incident surface of the incident-side lens portion 41 toward the boundary portion 1433 between the first surface 1431 and the second surface 1432 . According to this configuration, the light incident from the incident surface of the incident-side lens portion 41 is directed to the second surface 1432, which is the reflecting surface, so that the light utilization efficiency can be further enhanced. Further, it is more preferable that the incident-side lens portion 41 has a shape that converges the light incident from the incident surface of the incident-side lens portion 41 near the boundary portion 1433 forming the cutline forming portion. According to this configuration, it is possible to enhance the clarity of the cut line while enhancing the light utilization efficiency.
  • a stepped portion 1434 is preferably formed as a cutline forming portion at a boundary portion 1433 between the first surface 1431 and the second surface 1432 . Moreover, it is preferable that the stepped portion 1434 be positioned near the rear focal point of the exit-side lens portion 42 . With this configuration, it is possible to form a low-beam light distribution pattern with a simple configuration that does not use a shade. In addition, since the low-beam light distribution pattern can be formed without using a shade, the light utilization efficiency is less likely to decrease.
  • the low refractive index portion 143 may be made of an opaque material.
  • the opaque material is obtained by adding a pigment to a transparent resin material or a glass material to color it. According to this configuration, even if the light that reaches the second surface 1432 passes through the second surface 1432 , the light is blocked by the low refractive index portion 143 . Accordingly, it is possible to suppress the light that has reached the second surface 1432 from passing through the second surface 1432 and enter the adjacent optical system 120, and as a result, it is possible to reduce the occurrence of stray light.
  • the low refractive index portion 143 has a substantially rectangular shape when viewed in the horizontal direction, but may have a substantially triangular shape as in the first embodiment shown in FIG. It can be shaped.
  • FIG. 9 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing the microlens array 14 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • 10 to 17 are explanatory diagrams of the steps of the method of manufacturing the microlens array 14.
  • FIG. In this embodiment an example in which the microlens array 14 is formed using a multicolor molding method will be described.
  • a transparent resin material or glass material is mold-molded to form the exit-side lens portion 42 of the microlens array 14 .
  • the first mold M11 and the second mold M12 are brought into contact with each other to form the first cavity C1 (STEP21 in FIG. 9: first cavity forming step).
  • the output side lens portion 42 is formed (STEP 22 in FIG. 9: output side lens portion forming step).
  • a component other than the incident side lens portion 41 and the low refractive index portion 143 from the microlens array 4 that is, the output side lens portion 42, the output side lens portion 42, and the incident side lens portion 41 are connected
  • a part in which the parts are integrated is formed.
  • a plurality of output-side lens portions 42 are stacked vertically and horizontally, and a portion corresponding to the low refractive index portion 143 is a cavity penetrating in the horizontal direction.
  • the low refractive index portion 143 is insert-molded into the exit-side lens portion 42 obtained in the above process. Specifically, as shown in FIG. 12, the second mold M12 is separated from the first mold M11 while the exit-side lens portion 42 is held. Then, as shown in FIG. 13, the first mold M11 and the third mold M13 are brought into contact with each other to form the second cavity C2 (STEP23 in FIG. 9: second cavity forming step).
  • the molten second resin R2 is injected into the second cavity C2, and the second resin R2 is cured within the second cavity C2 to form the low refractive index portion 143 ( STEP 24 in FIG. 9: low refractive index portion forming step).
  • STEP 24 in FIG. 9 low refractive index portion forming step.
  • a component is formed in which the low refractive index portion 143 is insert-molded in the output side lens portion 42 .
  • the second resin R2 a resin having a refractive index lower than that of the first resin R1 when cured is used.
  • the incident side lens portion 41 is insert-molded in the part obtained in the above process.
  • the third mold M13 is separated from the first mold M11 while holding the component including the exit-side lens portion 42 and the low refractive index portion 143 .
  • the first mold M11 and the fourth mold M14 are brought into contact with each other to form the third cavity C3 (STEP25 in FIG. 9: third cavity forming step).
  • the molten third resin R3 is injected into the third cavity C3, and the third resin R3 is cured within the third cavity C3 to form the incident side lens portion 41 ( STEP 26 in FIG. 9: incident side lens portion forming step).
  • the microlens array 14 according to the present embodiment is obtained.
  • the third resin R3 a resin having a refractive index higher than that of the second resin R2 when cured is used.
  • the same resin as the first resin R1 is used for the third resin R3.
  • the microlens array 14 is formed by a multi-color molding (three-color molding) method. That is, the next part is insert-molded without removing the part molded in each step from the mold. This eliminates the need for assembling and adhering steps of each part, so that the microlens array 14 can be manufactured with high accuracy.
  • the incident side lens portion 41 is insert-molded after the exit side lens portion 42 is formed first.
  • the exit-side lens portion 42 may be insert-molded after the entrance-side lens portion 41 is formed.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified, improved, etc. as appropriate.
  • the material, shape, size, numerical value, form, number, location, etc. of each component in the above-described embodiment are arbitrary and not limited as long as the present invention can be achieved.
  • microlens arrays 4 and 14 of the present disclosure are preferably used for vehicle lamps, they may be used for lamps for other purposes.

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Abstract

マイクロレンズアレイ（４）は、複数の光学系を備える。各々の光学系はそれぞれ、一対の入射側レンズ部（４１）と出射側レンズ部（４２）と、を有する。入射側レンズ部（４１）の入射面（４１ａ～４１ｃ）と出射側レンズ部（４２）の出射面（４２ａ～４２ｃ）との間に、空洞部（４３ａ～４３ｃ）が設けられている。空洞部（４３ａ～４３ｃ）は、出射側レンズ部（４２）の焦点位置ｆに延びる第一面（４３１）と、第一面（４３１）から入射面（４１ａ～４１ｃ）の方向へ延びる第二面（４３２）とを含み、第一面（４３１）と第二面（４３２）との境界部（４３３）によってカットライン形成部が構成されている。

Description

マイクロレンズアレイ、マイクロレンズアレイを用いた車両用灯具、およびマイクロズアレイの製造方法
　本開示は、マイクロレンズアレイ、マイクロレンズアレイを用いた車両用灯具、およびマイクロレンズアレイの製造方法に関する。
　特許文献１などにより、光源ユニットからの出射光をマイクロレンズアレイ（以下、「ＭＬＡ」とも称する）を介して灯具前方へ向けて照射することにより、所要の配光パターンを形成するように構成された車両用灯具が知られている。
日本国特表２０１６－５３４５０３号公報
　特許文献１に記載された車両用灯具は、後側レンズアレイと前側レンズアレイとの間に、複数の集光レンズ部によって形成される複数の光源像の各々の形状を規定するための遮光板を備えている。この遮光板が光源ユニットからの出射光の一部を遮ることにより、カットオフラインを有するロービーム配光パターンが形成される。このような車両用灯具においては、遮光板によって光源から出射された光の一部が遮られて灯具前方に出射されず、光の利用効率に改善の余地がある。
　本開示は、光の利用効率の高いマイクロレンズアレイ、マイクロレンズアレイを用いた車両用灯具、およ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。
　本開示の一態様に係るマイクロレンズアレイは、
　複数の光学系を有するマイクロレンズアレイであって、
　各々の前記光学系はそれぞれ、一対の入射側レンズ部と出射側レンズ部と、を備え、
　前記入射側レンズ部の入射面と前記出射側レンズ部の出射面との間に、空洞部が設けられており、
　前記空洞部は、
　前記出射側レンズ部の焦点位置に延びる第一面と、前記第一面から前記入射面の方向へ延びる第二面とを含み、
　前記第一面と前記第二面との境界部によってカットライン形成部が構成されている。
　本開示の一態様に係るマイクロレンズアレイは、
　複数の光学系を備える樹脂成形されたマイクロレンズアレイであって、
　各々の前記光学系はそれぞれ、一対の入射側レンズ部と出射側レンズ部と、を有し、
　前記入射側レンズ部の入射面と前記出射側レンズ部の出射面との間に、低屈折率部が設けられており、
　前記低屈折率部の屈折率がその他の部位の屈折率よりも低く、
　前記低屈折率部は、
　前記出射面の焦点を通って延びる第一面と、前記第一面から前記入射面へ延びる第二面とを含み、
　前記第一面と前記第二面との境界部によってカットライン形成部が構成されている。
　本開示の一態様に係る車両用灯具は、
　光源と、
　上記のマイクロレンズアレイと、を備える。
　本開示の一態様に係るマイクロズアレイの製造方法は、
　入射側レンズ部と出射側レンズ部と低屈折率部とを有するマイクロレンズアレイを製造する方法であって、
　第一金型と第二金型とを互いに当接させて第一キャビティを形成する工程と、
　前記第一キャビティ内に溶融した第一樹脂を注入し、前記第一キャビティ内で前記第一樹脂を硬化させて、前記入射側レンズ部および前記出射側レンズ部の一方を形成する工程と、
　前記入射側レンズ部および前記出射側レンズ部の一方を保持したまま前記第一金型から前記第二金型を離間させ、前記第一金型と第三金型とを互いに当接させて第二キャビティを形成する工程と、
　前記第二キャビティ内に溶融した第二樹脂を注入し、前記第二キャビティ内で前記第二樹脂を硬化させて、低屈折率部を形成する工程と、
　前記入射側レンズ部および出射側レンズ部の一方と前記低屈折率部を保持したまま前記第一金型から前記第三金型を離間させ、前記第一金型と第四金型とを互いに当接させて第三キャビティを形成する工程と、
　前記第三キャビティ内に溶融した第三樹脂を注入し、前記第三キャビティ内で前記第三樹脂を硬化させて、前記入射側レンズ部および前記出射側レンズ部の他方を形成する工程と、を備え、
　硬化した前記第二樹脂は、硬化した前記第一樹脂および硬化した前記第三樹脂よりも屈折率が低い。
　本開示によれば、光の利用効率の高いマイクロレンズアレイ、マイクロレンズアレイを用いた車両用灯具、およびマイクロレンズアレイの製造方法を提供することができる。
本開示の第一実施形態に係る車両用灯具の模式断面図である。 図１に示すマイクロレンズアレイの斜視図である。 図１に示すマイクロレンズアレイの側面図である。 マイクロレンズアレイの空洞部の第１面を示す模式図である。 本開示の第一実施形態に係るマイクロレンズアレイの製造方法の一例を示す図である。 図５に示したマイクロレンズアレイの製造方法の変形例を示す図である。 本開示の第二実施形態に係る車両用灯具の模式断面図である。 図７に示すマイクロレンズアレイの側面図である。 本開示の第二実施形態に係るマイクロレンズアレイの製造方法の一例を示すフローチャートである。 図９のマイクロレンズアレイの製造方法の工程の説明図である。 図９のマイクロレンズアレイの製造方法の工程の説明図である。 図９のマイクロレンズアレイの製造方法の工程の説明図である。 図９のマイクロレンズアレイの製造方法の工程の説明図である。 図９のマイクロレンズアレイの製造方法の工程の説明図である。 図９のマイクロレンズアレイの製造方法の工程の説明図である。 図９のマイクロレンズアレイの製造方法の工程の説明図である。 図９のマイクロレンズアレイの製造方法の工程の説明図である。
　以下、本開示の実施の形態の例を、図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素や部材には同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述される全ての特徴やその組合せは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
　以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。また、図面に示されている「左」、「右」、「前」、「後」、「上」、及び「下」方向は、説明の便宜上設定された相対的な方向である。本明細書において、「前後方向」とは、「前方向」および「後方向」を含む方向である。「左右方向」とは、「左方向」および「右方向」を含む方向である。「上下方向」とは、「上方向」および「下方向」を含む方向である。
（第一実施形態）
　図１は、本開示の第一実施形態に係る車両用灯具１の模式断面図である。図１に示すように車両用灯具１は、アウタカバー２とハウジング３とを備えている。アウタカバー２とハウジング３によって灯室８が形成されている。
　灯室８内には、光源５と、プライマリレンズ６と、マイクロレンズアレイ４と、が備えられている。光源５は、ハウジング３によって支持される基板５１に搭載された状態で、前方向へ向けて配置されている。光源５としては、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）やＬＤ（Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）を用いることができる。光源５から出射される光は、プライマリレンズ６及びマイクロレンズアレイ４を通過して、車両用灯具１の前方向へと出射される。以降の説明においては、光源５の発光面の中心点から車両用灯具１の前後方向に延びる仮想的な直線を、車両用灯具１の主光軸Ｍｘと呼ぶ。
　プライマリレンズ６は、光源５から出射される光を平行光にしてマイクロレンズアレイ４に入射させる。プライマリレンズ６として、コリメートレンズ、アプラナートレンズ、フレネルレンズなどを用いることができる。図１に示すプライマリレンズ６は、光源５と向かい合う位置に設けられた第一入射部６１と、第一入射部６１の周囲を囲む縦壁として設けられた第二入射部６２と、を有している。光源５から第一入射部６１に入射した光Ｂ１は、例えば、第一入射部６１において主光軸Ｍｘの平行光となるように屈折される。光源５から第二入射部６２に入射した光Ｂ２は、反射面６３によって主光軸Ｍｘの平行光となるように反射される。
　なお、図１に示した車両用灯具１においては、光源５と、プライマリレンズ６と、マイクロレンズアレイ４と、で一つの光源ユニットを構成している。車両用灯具１は、同一の灯室８内に複数の光源ユニットを備えていてもよい。
　マイクロレンズアレイ４は、複数の光学系２０を有する。マイクロレンズアレイ４は、例えば、透明樹脂材またはガラス材によって形成される光学部品である。以下、図２から図４を用いて、マイクロレンズアレイ４について詳述する。図２は、図１に示すマイクロレンズアレイ４の斜視図である。図３は、図１に示すマイクロレンズアレイ４の側面図である。図４は、マイクロレンズアレイ４の空洞部４３の第一面４３１を示す模式図である。
　図２に示すように、各々の光学系２０は、光の出射方向（主光軸Ｍｘ：入射側レンズ部４１の光軸Ａｘ）に直交する方向に隣接しており、各々の光学系２０は一体化されている。複数のレンズ部品が単一のマイクロレンズアレイ４として統合されているため、各々の光学系２０の位置決め精度が高い。また、持ち運びなどの取り扱いが容易となっている。光学系２０（各々のマイクロレンズ）の大きさは任意であるが、照射方向正面視で約０．５～６．０ｍｍ四方が好ましい。
　図３に示したように、各々の光学系２０は、一対に設けられた入射側レンズ部４１と出射側レンズ部４２と、空洞部４３と、を備えている。例えば、光学系２０ａは、入射側レンズ部４１のうちの入射面４１ａを含む部位と、出射側レンズ部４２のうちの出射面４２ａを含む部位と、空洞部４３ａと、を備えている。光学系２０ｂ及び２０ｃについても同様である。
　入射側レンズ部４１は、空洞部４３よりもプライマリレンズ６側に設けられている。出射側レンズ部４２は、空洞部４３よりもアウタカバー２側に設けられている。入射側レンズ部４１と出射側レンズ部４２は、共通の光軸Ａｘ上に設けられており、互いに向かい合っている。各々の光学系２０の光軸Ａｘは、車両用灯具１の主光軸Ｍｘに平行である。入射側レンズ部４１と出射側レンズ部４２は、それぞれ凸レンズ形状とされている。ある光学系２０の入射側レンズ部４１に入射した光は、基本的には、同じ光学系２０に属する出射側レンズ部４２に入射するように構成されている。図示したマイクロレンズアレイ４においては、各々の光学系２０は互いに同一の形状・寸法となっている。なお、出射側レンズ部４２の焦点距離は、入射側レンズ部４１のレンズ厚みＤと同等またはそれ以下である。
　空洞部４３は、一つの光学系２０を形成する一対の入射側レンズ部４１と出射側レンズ部４２との間に設けられている。空洞部４３は、マイクロレンズアレイ４を第一方向（図２の例では左右方向）に貫通している空洞である。この構成によれば、第一方向に沿って並んだ各光学系２０について空洞部４３をまとめて形成することができ、製造コストの低減や製造に要する時間の短縮に資する。
　空洞部４３の内部には、例えば、空気などの任意の媒質が存在する。空洞部４３は、密閉された閉領域であってもよいし、密閉されていない開領域であってもよい。図３の例では、空洞部４３ａ，４３ｂは左右方向が開いた開領域であり、空洞部４３ｃは左右方向および下方向が開いた開領域である。
　本実施形態において、空洞部４３は、出射側レンズ部の焦点位置ｆに延びる第一面４３１と、第一面４３１から入射側レンズ部４１の入射面の方向へ延びる第二面４３２と、を含む。また、第一面４３１と第二面４３２との境界部４３３によってカットライン形成部が構成されている。本実施形態において、第一面４３１は、上下方向および左右方向を含む平面上にある。また、第二面４３２は、前後方向および左右方向を含む平面上にある。
　光源から出射された光は、光源の種類によって程度の差はあるものの、放射状に広がる傾向がある。このため、従来のマイクロレンズアレイでは、入射側レンズ部の形状などを調整しても、光源から出射され入射側レンズ部に入射した光が出射側レンズ部に到達しないことがある。しかしながら、本実施形態に係る構成は、第二面４３２を有する空洞部４３を備えているため、入射側レンズ部４１に入射した光のうち、そのままでは出射側レンズ部４２に入射しないような光の少なくとも一部を、空洞部４３の第二面４３２で反射させて出射側レンズ部４２に入射させることができる。このため、光の利用効率を高めることができる。また、空洞部４３を使って光源５から出射側レンズ部４２への光の経路を自在に設計できるため、入射側レンズ部４１の形状や、光源５と入射側レンズ部４１と出射側レンズ部４２との位置関係などの設計の自由度を高めることができる。また、空洞部４３に代えて金属等を蒸着させた反射面を形成する場合よりも製造コストが安価になる。
　第二面４３２は、全反射面であることが好ましい。この構成によれば、入射側レンズ部４１に入射した光のうち、そのままでは出射側レンズ部４２に入射しないような光のほぼすべてを第二面４３２で反射させて、出射側レンズ部４２に入射させることができるため、光の利用効率を更に高めることができる。また、第二面４３２に到達した光が第二面４３２を通過して隣接する光学系２０へと入射することを抑制でき、結果として、迷光の発生を低減できる。
　入射側レンズ部４１は、入射側レンズ部４１の入射面から入射した光を第一面４３１と第二面４３２の境界部４３３に向かって屈折させる形状であることが好ましい。この構成によれば、入射側レンズ部４１の入射面から入射した光を反射面である第二面４３２へ向かわせるため、光の利用効率を更に高めることができる。また、入射側レンズ部４１は、入射側レンズ部４１の入射面から入射した光を、カットライン形成部を構成する境界部４３３近傍に集光させる形状であることがさらに好ましい。この構成によれば、光の利用効率を高めつつ、カットラインの明瞭性を高めることができる。なお、本実施形態において、入射側レンズ部４１の入射面レンズは、カットライン形成部の近傍に焦点を有する放物面形状（非球面・自由曲面）とされている。
　また、図４に示すように、第一面４３１と第二面４３２との境界部４３３には、カットライン形成部として段差部４３４が形成されていることが好ましい。また、段差部４３４は、出射側レンズ部４２の後方側焦点付近に位置することが好ましい。この構成によれば、シェードを用いない簡易な構成でロービーム用配光パターンを形成することが可能である。また、シェードを用いずにロービーム用配光パターンを形成可能であるため、光の利用効率が低下しにくい。なお、段差部４３４は、各光学系２０に設けられている。段差部４３４の形状は、所望する配光パターンに応じて適宜変更可能である。
　以下、上述のようなマイクロレンズアレイ４の製造方法を、図５及び図６を参照して説明する。図５は、本開示の第一実施形態に係るマイクロレンズアレイ４の製造方法の一例を示す図である。図６は、図５に示したマイクロレンズアレイ４の製造方法の変形例を示す図である。
　図５に示す製造方法は、工程Ｓ１～Ｓ３を含む。工程Ｓ１では、例えば、透明樹脂またはガラス材を金型成形して、マイクロレンズアレイ４から入射側レンズ部４１を除いた部品（例えば、出射側レンズ部４２と境界部４３３を形成する第一面４３１と第二面４３２とを含むレンズ部分が一体になっている部品）を製造する。工程Ｓ１によって製造される部品は、複数の出射側レンズ部４２が上下方向および左右方向に積層され、空洞部４３が左右方向に貫通した空洞として設けられたものである。また、図５では示していないが、第一面４３１と第二面４３２の境界部４３３には、１つの出射側レンズ部４２毎に段差部４３４が設けられている。
　工程Ｓ２では、例えば、透明樹脂またはガラス材を金型成形して、複数の入射側レンズ部４１を含む部品を製造する。工程Ｓ２によって製造される部品は、複数の入射側レンズ部４１が上下方向および左右方向に積層されたものである。なお、工程Ｓ１と工程Ｓ２は、どちらが先に実施されてもよく、同時に実施されてもよい。
　工程Ｓ３では、工程Ｓ１で製造した部品と、工程Ｓ２で製造した部品とを、接着剤４４によって貼り合わせる。接着剤４４としては、レンズの材質と同じ屈折率を有し、かつ、透明な接着剤が好ましい。接着剤４４としては、例えば、アクリル系の透明接着剤などを用いることができる。接着剤４４としては、入射側レンズ部４１および出射側レンズ部４２の材質と同程度の屈折率を有するものを使用することが好ましい。これらの工程Ｓ１～Ｓ３によって、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ４が得られる。なお、図５に示すマイクロレンズアレイ４において、左右方向から見た場合の空洞部４３の形状は略長方形状であるが、図３に示すような略三角形状としてもよいし、他の形状にしてもよい。
　図６に示す製造方法は、工程Ｓ１１～Ｓ１３を含む。工程Ｓ１１では、例えば、金型Ｍ１及びＭ２を用いて、透明樹脂またはガラス材を金型成形して、マイクロレンズアレイ４から入射側レンズ部４１を除いた部品を製造する。ここで製造される部品は、工程Ｓ１１で得られる部品と同様の部品である。
　次に、工程Ｓ１２において、金型Ｍ２のみを外し、出射側レンズ部４２とは反対側の端部に蓋部材４５を挿入して蓋をする。これにより、空洞部４３の後方向は、蓋部材４５によって閉じられた状態になる。なお、蓋部材４５は、入射側レンズ部４１及び出射側レンズ部４２と同じ材料で構成された部品であることが好ましい。
　次に、工程Ｓ１３において、図示するように金型Ｍ１に金型Ｍ３を取り付ける。金型Ｍ３は、工程Ｓ１２で得られた部品に、さらに入射側レンズ部４１をインサート成型するための金型である。金型Ｍ３を用いて入射側レンズ部４１を成型することで、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ４が得られる。
（第二実施形態）
　図７は、本開示の第二実施形態に係る車両用灯具１０の模式断面図である。図８は、図７に示すマイクロレンズアレイ１４の側面図である。第一実施形態に係る車両用灯具１０と実質的に同一の構成要素には同一の参照番号を付与し、繰り返しとなる説明は省略する。
　第二実施形態に係る車両用灯具１０は、マイクロレンズアレイ１４の構成が第一実施形態に係る車両用灯具１とは異なる。具体的には、図７に示したように、マイクロレンズアレイ１４は、入射側レンズ部４１と、出射側レンズ部４２と、低屈折率部１４３と、を備えている。
　図８に示すように、例えば、光学系１２０ａは、入射側レンズ部４１のうちの入射面４１ａを含む部位と、出射側レンズ部４２のうちの出射面４２ａを含む部位と、低屈折率部１４３ａと、を備えている。光学系１２０ｂについても同様である。入射側レンズ部４１と出射側レンズ部４２は、共通の光軸Ａｘ上に設けられており、互いに向かい合っている。なお、出射側レンズ部４２の焦点距離は、入射側レンズ部４１のレンズ厚みＤと同等またはそれ以下である。
　低屈折率部１４３は、一つの光学系１２０を形成する一対の入射側レンズ部４１と出射側レンズ部４２との間に設けられている。入射側レンズ部４１は、低屈折率部１４３よりもプライマリレンズ６側に設けられている。出射側レンズ部４２は、低屈折率部１４３よりもアウタカバー２側に設けられている。
　低屈折率部１４３は、その屈折率が光学系１２０を構成する他の部位（入射側レンズ部４１、出射側レンズ部４２、および入射側レンズ部４１と出射側レンズ部４２を連結する部分）の屈折率よりも低くなるように構成されている。
　低屈折率部１４３とその他の部位は、例えば、透明樹脂材またはガラス材により形成される。低屈折率部１４３は、その他の部位を形成する材料とは異なる材料により構成されうる。例えば、低屈折率部１４３はアクリル樹脂やシリコーン樹脂により構成され、その他の部位がポリカーボネート樹脂から構成される。低屈折率部１４３はシリコーン樹脂により構成され、その他の部位がアクリル樹脂やシクロオレフィンポリマ―から構成されてもよい。あるいは、低屈折率部１４３とその他の部位は、上述以外の材料の組み合わせにより構成されてもよい。この構成によれば、低屈折率部１４３とその他の部位の材料の組み合わせにより屈折率を変化させることができるので、その他の部位と屈折率が異なる低屈折率部１４３を容易に形成できる。
　低屈折率部１４３は、マイクロレンズアレイ１４を第一方向（図７の例では左右方向）に貫通している。この構成によれば、第一方向に沿って並んだ各光学系１２０について低屈折率部１４３をまとめて形成することができ、製造コストの低減や製造に要する時間の短縮に資する。
　本実施形態において、低屈折率部１４３は、出射側レンズ部４２の出射面の焦点ｆを通って延びる第一面１４３１と、第一面１４３１から入射側レンズ部４１の入射面へ延びる第二面１４３２と、を含む。また、第一面１４３１と第二面１４３２との境界部１４３３によってカットライン形成部が構成されている。本実施形態において、第一面１４３１は、上下方向および左右方向を含む平面上にある。また、第二面１４３２は、前後方向および左右方向を含む平面上にある。
　上述のように、本実施形態に係る構成は、第二面４３２を有する低屈折率部１４３を備えているため、第一実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、入射側レンズ部４１に入射した光のうち、そのままでは出射側レンズ部４２に入射しないような光の少なくとも一部を、低屈折率部１４３の第二面１４３２で反射させて出射側レンズ部４２に入射させることができる。このため、光の利用効率を高めることができる。また、低屈折率部１４３を使って光源５から出射側レンズ部４２への光の経路を自在に設計できるため、入射側レンズ部４１の形状や、光源５と入射側レンズ部４１と出射側レンズ部４２との位置関係などの設計の自由度を高めることができる。
　低屈折率部１４３とその他の部位は、屈折率の差が０．０３以上、より好ましくは０．０５以上となるように、形成されることが好ましい。この構成によれば、入射側レンズ部４１に入射した光のうち、そのままでは出射側レンズ部４２に入射しないような光のほぼすべてを第二面１４３２で反射させて、出射側レンズ部４２に入射させることができるため、光の利用効率を更に高めることができる。また、第二面１４３２に到達した光が第二面１４３２を通過して隣接する光学系１２０へと入射することを抑制でき、結果として、迷光の発生を低減できる。
　入射側レンズ部４１は、入射側レンズ部４１の入射面から入射した光を第一面１４３１と第二面１４３２の境界部１４３３に向かって屈折させる形状であることが好ましい。この構成によれば、入射側レンズ部４１の入射面から入射した光を反射面である第二面１４３２へ向かわせるため、光の利用効率を更に高めることができる。また、入射側レンズ部４１は、入射側レンズ部４１の入射面から入射した光を、カットライン形成部を構成する境界部１４３３近傍に集光させる形状であることがさらに好ましい。この構成によれば、光の利用効率を高めつつ、カットラインの明瞭性を高めることができる。
　また、図４に示すように、第一面１４３１と第二面１４３２との境界部１４３３には、カットライン形成部として段差部１４３４が形成されていることが好ましい。また、段差部１４３４は、出射側レンズ部４２の後方側焦点付近に位置することが好ましい。この構成によれば、シェードを用いない簡易な構成でロービーム用配光パターンを形成することが可能である。また、シェードを用いずにロービーム用配光パターンを形成可能であるため、光の利用効率が低下しにくい。
　低屈折率部分１４３は、不透明な材料により構成されてもよい。例えば、不透明な材料は、透明樹脂材またはガラス材に顔料を加えて着色したものである。この構成によれば、第二面１４３２に到達した光が第二面１４３２を通過しても、低屈折率部１４３により遮光される。これにより、第二面１４３２に到達した光が第二面１４３２を通過して隣接する光学系１２０へと入射することを抑制でき、結果として、迷光の発生を低減できる。
　なお、本実施形態では、左右方向から見た場合の低屈折率部分１４３の形状は略長方形状であるが、図３に示す第一実施形態のように略三角形状としてもよいし、他の形状にしてもよい。
　以下、上述のようなマイクロレンズアレイ１４の製造方法を、図９～図１７を参照して説明する。図９は、本開示の第二実施形態に係るマイクロレンズアレイ１４の製造方法の一例を示すフローチャートである。図１０～図１７は、マイクロレンズアレイ１４の製造方法の工程の説明図である。本実施形態においては、マイクロレンズアレイ１４が多色成形方法を用いて形成される例について説明する。
　まず、透明樹脂材またはガラス材を金型成形して、マイクロレンズアレイ１４の出射側レンズ部４２を形成する。具体的には、図１０に示すように、第一金型Ｍ１１と第二金型Ｍ１２とを互いに当接させて第一キャビティＣ１を形成する（図９のＳＴＥＰ２１：第一キャビティ形成工程）。
　続いて、図１１に示すように、第一キャビティＣ１内に溶融した第一樹脂Ｒ１を注入し、第一キャビティＣ１内で第一樹脂Ｒ１を硬化させる。これにより、出射側レンズ部４２が形成される（図９のＳＴＥＰ２２：出射側レンズ部形成工程）。本例においては、マイクロレンズアレイ４から入射側レンズ部４１と低屈折率部１４３を除いた部品（すなわち、出射側レンズ部４２と、出射側レンズ部４２と入射側レンズ部４１とを連結する部分が一体になっている部品）が形成される。複数の出射側レンズ部４２が上下方向および左右方向に積層され、低屈折率部１４３に対応する部分が左右方向に貫通した空洞になっている。
　次に、上記工程で得られた出射側レンズ部４２に低屈折率部１４３をインサート成型する。具体的には、図１２に示すように、出射側レンズ部４２を保持したまま第一金型Ｍ１１から第二金型Ｍ１２を離間させる。そして、図１３に示すように、第一金型Ｍ１１と第三金型Ｍ１３とを互いに当接させて第二キャビティＣ２を形成する（図９のＳＴＥＰ２３：第二キャビティ形成工程）。
　続いて、図１４に示すように、第二キャビティＣ２内に溶融した第二樹脂Ｒ２を注入し、第二キャビティＣ２内で第二樹脂Ｒ２を硬化させて、低屈折率部１４３を形成する（図９のＳＴＥＰ２４：低屈折率部形成工程）。これにより、出射側レンズ部４２に低屈折率部１４３がインサート成型された部品が形成される。第二樹脂Ｒ２としては、硬化したときの屈折率が第一樹脂Ｒ１より低くなるような樹脂が用いられる。
　次に、上記工程で得られた部品に入射側レンズ部４１をインサート成型する。具体的には、図１５に示すように、出射側レンズ部４２と低屈折率部１４３を含む部品を保持したまま第一金型Ｍ１１から第三金型Ｍ１３を離間させる。そして、図１６に示すように、第一金型Ｍ１１と第四金型Ｍ１４とを互いに当接させて第三キャビティＣ３を形成する（図９のＳＴＥＰ２５：第三キャビティ形成工程）。
　続いて、図１７に示すように、第三キャビティＣ３内に溶融した第三樹脂Ｒ３を注入し、第三キャビティＣ３内で第三樹脂Ｒ３を硬化させて、入射側レンズ部４１を形成する（図９のＳＴＥＰ２６：入射側レンズ部形成工程）。これにより、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ１４が得られる。第三樹脂Ｒ３としては、硬化したときの屈折率が第に樹脂Ｒ２より高くなるような樹脂が用いられる。例えば、第三樹脂Ｒ３は、第一樹脂Ｒ１と同じ樹脂が用いられる。
　入射側レンズ部４１、低屈折率部１４３および出射側レンズ部４３を別々に形成した後に接着剤により貼り合わせる場合には、部品間の組み立て精度が求められる。上記の方法によれば、マイクロレンズアレイ１４は、多色成形（３色成形）方法により形成される。すなわち、各工程で成形された部品を金型から取り外すことなく次の部品がインサート成型される。これにより、各部品の組み立てや接着工程が不要となるので、精度よくマイクロレンズアレイ１４を製造することができる。
　なお、本実施形態では、出射側レンズ部４２を先に形成した後に入射側レンズ部４１をインサート成型している。しかしながら、入射側レンズ部４１が形成された後に、出射側レンズ部４２がインサート成型されてもよい。
　なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所等は、本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
　例えば、本開示のマイクロレンズアレイ４、１４は、車両用灯具に用いることが好適ではあるが、他の用途の灯具に用いてもよい。
　本出願は、２０２１年３月３１日出願の日本特許出願２０２１－０６１２２９号および２０２１年８月３０日出願の日本特許出願２０２１－１３９９７２号に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims (14)

  1. 　複数の光学系を備えるマイクロレンズアレイであって、
    　各々の前記光学系はそれぞれ、一対の入射側レンズ部と出射側レンズ部と、を有し、
    　前記入射側レンズ部の入射面と前記出射側レンズ部の出射面との間に、空洞部が設けられており、
    　前記空洞部は、
    　前記出射側レンズ部の焦点位置に延びる第一面と、前記第一面から前記入射面の方向へ延びる第二面とを含み、
    　前記第一面と前記第二面との境界部によってカットライン形成部が構成されている、
    　マイクロレンズアレイ。
  2. 　複数の光学系を備える樹脂成形されたマイクロレンズアレイであって、
    　各々の前記光学系はそれぞれ、一対の入射側レンズ部と出射側レンズ部と、を有し、
    　前記入射側レンズ部の入射面と前記出射側レンズ部の出射面との間に、低屈折率部が設けられており、
    　前記低屈折率部の屈折率がその他の部位の屈折率よりも低く、
    　前記低屈折率部は、
    　前記出射面の焦点を通って延びる第一面と、前記第一面から前記入射面へ延びる第二面とを含み、
    　前記第一面と前記第二面との境界部によってカットライン形成部が構成されている、
    　マイクロレンズアレイ。
  3. 　前記低屈折率部と前記その他の部位とが異なる材料で構成されている、請求項２に記載のマイクロレンズアレイ。
  4. 　前記低屈折率部の屈折率と前記その他の部位の屈折率との差は０．０３以上である、請求項２または請求項３に記載のマイクロレンズアレイ。
  5. 　前記低屈折率部の屈折率と前記その他の部位の屈折率との差は０．０５以上である、請求項４に記載のマイクロレンズアレイ。
  6. 　前記低屈折率部は、不透明な材料により構成されている、請求項２から請求項５の何れか一項に記載のマイクロレンズアレイ。
  7. 　前記複数の光学系の少なくとも一部は、第一方向に沿って並んで一体化されており、
    　前記低屈折率部は、前記マイクロレンズアレイを前記第一方向に貫通している、
    　請求項２から請求項６のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ。
  8. 　前記第二面は、全反射面である、
    　請求項１に記載のマイクロレンズアレイ。
  9. 　前記複数の光学系の少なくとも一部は、第一方向に沿って並んで一体化されており、
    　前記空洞部は、前記マイクロレンズアレイを前記第一方向に貫通している、
    　請求項１または請求項８に記載のマイクロレンズアレイ。
  10. 　前記境界部には、段差部が設けられており、
    　前記段差部は、前記出射側レンズ部の後方側焦点付近に位置し、前記カットライン形成部を構成する
    　請求項１から請求項９の何れか一項に記載のマイクロレンズアレイ。
  11. 　前記入射側レンズ部は、前記入射面から入射した光を前記境界部に向かって屈折させる、
    　請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイ。
  12. 　光源と、
    　請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のマイクロレンズアレイと、を備えた、車両用灯具。
  13. 　入射側レンズ部と出射側レンズ部と低屈折率部とを有するマイクロレンズアレイを製造する方法であって、
    　第一金型と第二金型とを互いに当接させて第一キャビティを形成する工程と、
    　前記第一キャビティ内に溶融した第一樹脂を注入し、前記第一キャビティ内で前記第一樹脂を硬化させて、前記入射側レンズ部および前記出射側レンズ部の一方を形成する工程と、
    　前記入射側レンズ部および前記出射側レンズ部の一方を保持したまま前記第一金型から前記第二金型を離間させ、前記第一金型と第三金型とを互いに当接させて第二キャビティを形成する工程と、
    　前記第二キャビティ内に溶融した第二樹脂を注入し、前記第二キャビティ内で前記第二樹脂を硬化させて、低屈折率部を形成する工程と、
    　前記入射側レンズ部および出射側レンズ部の一方と前記低屈折率部を保持したまま前記第一金型から前記第三金型を離間させ、前記第一金型と第四金型とを互いに当接させて第三キャビティを形成する工程と、
    　前記第三キャビティ内に溶融した第三樹脂を注入し、前記第三キャビティ内で前記第三樹脂を硬化させて、前記入射側レンズ部および前記出射側レンズ部の他方を形成する工程と、を備え、
    　硬化した前記第二樹脂は、硬化した前記第一樹脂および硬化した前記第三樹脂よりも屈折率が低い、マイクロズアレイの製造方法。
  14. 　前記第一樹脂と前記第三樹脂は同じ樹脂である、請求項１３に記載のマイクロズアレイの製造方法。
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