JP7080581B2 - 光学体、拡散板、表示装置、投影装置及び照明装置 - Google Patents
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Description
複数の単レンズからなる単レンズ群で構成された矩形状の非周期構造領域が縦横に複数配列された光学体であって、
前記非周期構造領域では、前記単レンズ群の配置状態が全体として非周期的であり、
前記単レンズの外形は互いに異なる複数の曲線で構成され、
前記単レンズの平均開口径DAVEが30~250μmであり、かつ、前記単レンズの基準曲率半径Rが20~200μmであるという条件下において、
前記非周期構造領域の配置方向に沿った一辺の長さLが0.8mm以上、4mm以下であり、かつ、
前記非周期構造領域の一辺の長さLと、当該非周期構造領域における前記単レンズの平均開口径DAVEと、の比が25倍以上である、光学体が提供される。
本発明の実施形態に係る光学体について詳細に説明するに先立ち、本発明の実施形態に係る光学体の概要について、以下で簡単に言及しておく。
以下では、図1~図22Cを参照しながら、本発明の実施形態に係る光学体について詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る光学体を模式的に示した説明図である。図2A及び図2Bは、本実施形態に係る光学体を形成する単位セルの配置について説明するための説明図である。図3は、本実施形態に係る単位セルの一部を模式的に示した説明図である。図4及び図5は、本実施形態に係る光学体が有する単レンズについて説明するための説明図である。図6は、本実施形態に係る光学体が備える単レンズ群の一例を上方から見た電子顕微鏡写真である。図7A~図8Bは、本実施形態に係る光学体が備える単レンズ群の配置方法について説明するための説明図である。図9は、マクロパターンの視認方法について説明するための説明図である。図10A及び図10Bは、マクロパターンの視認結果の一例を示した説明図である。図11及び図12は、マクロパターンの視認に関する光学体の開口径と単位セルの大きさとの関係を説明するための説明図である。図13~図21は、マクロパターンの有無の確認結果の一例を示した説明図である。図22A~図22Cは、本実施形態に係る光学体について説明するための説明図である。
透明基材10は、本実施形態に係る光学体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材である。かかる透明基材10は、フィルム状のものであっても良いし、板状のものであっても良い。かかる基材の材質については、特に限定するものではないが、例えば、ポリメチルメタクリレート(polymenthyl methacrylate:PMMA)、ポリエチレンテレフタレート(Polyethylene terephthalate:PET)、ポリカーボネート(polycarbonate:PC)、環状オレフィン・コポリマー(Cyclo Olefin Copolymer:COC)、環状オレフィンポリマー(Cyclo Olefin Polymer:COP)、トリアセチルセルロース(Triacetylcellulose:TAC)等といった公知の樹脂を透明基材10として用いることも可能であるし、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、白板ガラス等といった公知の光学ガラスを用いることも可能である。図3では、透明基材10が矩形である場合を例に挙げて図示を行っているが、透明基材10の形状は矩形に限定されるものではなく、例えば光学体1が実装される表示装置、投影装置、照明装置等の形状に応じて、任意の形状を有していても良い。
透明基材10の表面には、複数の単レンズ21からなる単レンズ群20が形成されている。本実施形態に係る光学体1において、単レンズ群20は、図3に模式的に示したように、複数の単レンズ21が互いに隣接するように(換言すれば、単レンズ21間に隙間(平坦部)が存在しないように)形成されることが好ましい。透明基材10上に単レンズ21を隙間なく配置させる(換言すれば、単レンズの充填率が100%となるように配置させる)ことで、入射光のうち拡散板表面で散乱せずにそのまま透過してしまう成分(以下、「0次透過光成分」ともいう。)を抑制することが可能となる。その結果、複数の単レンズ21が互いに隣接するように配置された単レンズ群20では、拡散性能を更に向上させることが可能となる。
以下では、以上説明したような単レンズ21の配置方法について、具体的に説明する。
本実施形態に係る光学体1の単位セル3において、上記のような特徴を有する複数の単レンズ21が配置された単レンズ群20は、主に以下の2つの配置方法により実現することが可能である。
まず、図7A及び図7Bを参照しながら、ランダム配置方法の流れについて、簡単に説明する。
ランダム配置方法では、図7Aに示したように、レンズ配置位置をxy座標系で考えた場合に、レンズ配置位置のx座標及びy座標を、乱数で決定していく。この際、着目している単レンズ21について、既に配置されている各単レンズ21との距離を計算し、既に配置されている単レンズ21との重なり幅が、予め設定されている許容範囲内であれば、着目している単レンズ21を配置していくようにする。逆に、計算した重なり幅が許容範囲を超える場合には、着目している単レンズ21は配置しないようにする。このようにして、ランダム配置方法における初期配列が決定される。
続いて、図8A及び図8Bを参照しながら、基準配置方法の流れについて、簡単に説明する。
図8Aに示したように、基準配置方法では、まず、基準となる初期配列状態をまず設定する。単レンズ21の規則的な配列状態は、特に限定するものではなく、単レンズ21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21の頂点位置が配置される六角配置等を適宜利用すればよい。この際、基準配置方法を実施した後の単レンズ群20に、なるべく平坦部を生じさせないようにするために、規則的な配列状態は、六方最密格子等のような最密配列状態にすることが好ましい。
先だって言及したように、本発明者らは、非周期構造を有する単位セル3を周期的に配置して光学体1を形成した際に、単位セル3内の基本構造の分散性によっては、マクロ状の斑模様が視認されることを確認した。以下、本発明者らが確認した光学体で視認されうるマクロパターンについて、詳細に説明する。
以上説明したような、非周期構造領域である単位セル3の大きさと、単位セル3における単レンズ21の平均開口径DAVEと、の寸法比が25倍以上となっている光学体1の拡散特性について、図22A~図22Cを参照しながら説明する。
以下では、図23を参照しながら、本発明の実施形態に係る光学体1の製造方法の一例について、簡単に説明する。図13は、本実施形態に係る光学体の製造方法の流れの一例を示した流れ図である。
次に、本実施形態に係る光学体1の適用例について、簡単に説明する。
10 透明基材
20 単レンズ群
21 単レンズ
Claims (12)
- 複数の単レンズからなる単レンズ群で構成された矩形状の非周期構造領域が縦横に複数配列された光学体であって、
前記非周期構造領域では、前記単レンズ群の配置状態が全体として非周期的であり、
前記単レンズの外形は互いに異なる複数の曲線で構成され、
前記単レンズの平均開口径DAVEが30~250μmであり、かつ、前記単レンズの基準曲率半径Rが20~200μmであるという条件下において、
前記非周期構造領域の配置方向に沿った一辺の長さLが0.8mm以上、4mm以下であり、かつ、
前記非周期構造領域の一辺の長さLと、当該非周期構造領域における前記単レンズの平均開口径DAVEと、の比が25倍以上である、光学体。 - 前記非周期構造領域では、前記単レンズ群の配置ピッチもしくは前記単レンズの開口径、又は、前記単レンズの曲率半径もしくは前記単レンズの形状の少なくとも何れか、又は、前記単レンズ群の配置ピッチもしくは前記単レンズの開口径及び前記単レンズの曲率半径もしくは前記単レンズの形状の少なくとも何れか、が変化している、請求項1に記載の光学体。
- 前記非周期構造領域では、前記単レンズ群の配置ピッチもしくは前記単レンズの開口径、又は、前記単レンズの曲率半径もしくは前記単レンズの形状の少なくとも何れか、又は、前記単レンズ群の配置ピッチもしくは前記単レンズの開口径及び前記単レンズの曲率半径もしくは前記単レンズの形状の少なくとも何れか、の基準からの変化率が、5%以上である、請求項1又は2に記載の光学体。
- 前記非周期構造領域における前記単レンズの表面形状は、基準曲率半径R[μm]及び基準開口径D[μm]がR≧(D/2)の関係を満足する球面形状、又は、非球面形状である、請求項1~3の何れか1項に記載の光学体。
- 前記非周期構造領域における前記単レンズの基準開口径Dは、30μm以上、250μm以下である、請求項1~4の何れか1項に記載の光学体。
- 前記光学体は、互いに同一の前記非周期構造領域が繰り返し配置された光学体である、請求項1~5の何れか1項に記載の光学体。
- 前記光学体は、互いに異なる前記非周期構造領域が繰り返し配置された光学体である、請求項1~5の何れか1項に記載の光学体。
- 前記光学体を透過した光の拡散半角が20度以上である、請求項1~7の何れか1項に記載の光学体。
- 請求項1~8の何れか1項に記載の光学体を表面に備える、拡散板。
- 請求項1~8の何れか1項に記載の光学体を有する拡散板を備える、表示装置。
- 請求項1~8の何れか1項に記載の光学体を有する拡散板を備える、投影装置。
- 請求項1~8の何れか1項に記載の光学体を有する拡散板を備える、照明装置。
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A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
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C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
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A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20210917 |
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C211 | Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211 Effective date: 20210928 |
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C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20220222 |
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C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
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C23 | Notice of termination of proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C23 Effective date: 20220426 |
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C03 | Trial/appeal decision taken |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C03 Effective date: 20220524 |
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C30A | Notification sent |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C3012 Effective date: 20220524 |
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A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220525 |
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R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
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