(57)【要約】【課題】様々な方向から光が入射する場合であっても、照射効率及び配光精度を高くすることができる光学シート、光照射装置を提供する。【解決手段】光学シート３は、回折格子が並べて配置されて回折光学素子を構成する回折格子層１０と、回折格子層１０に光が入射する入射側に配置されており、回折格子層１０に対して入射する光の入射角を規制する入射角規制層２０とを備える。この構成により、回折格子層１０に入射する光の入射角が制限されて、精度の高い配光が実現できる。【選択図】図１
2019078867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回折格子が並べて配置されて回折光学素子を構成する回折格子層と、
前記回折格子層に光が入射する入射側に配置されており、前記回折格子層に対して入射する光の入射角を規制する入射角規制層と、
を備える光学シート。
【請求項２】
請求項１に記載の光学シートにおいて、
前記入射角規制層は、当該光学シートの厚さ方向に高さを有して配置され、光を吸収する作用を有する遮光部を有すること、
を特徴とする光学シート。
【請求項３】
請求項２に記載の光学シートにおいて、
前記入射角規制層には、当該光学シートのシート面に対して直交する少なくとも１つの断面において、光を透過可能な光透過部と、前記遮光部とが、シート面に沿って交互に並んで形成されていること、
を特徴とする光学シート。
【請求項４】
請求項３に記載の光学シートにおいて、
前記遮光部の前記断面における高さをｈとし、
前記遮光部の前記断面における幅をＷとし、
前記遮光部の前記断面における配列ピッチをＰとしたとき、
ｈ／（Ｐ−Ｗ）＞√（３）
の関係を満たしていること、
を特徴とする光学シート。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の光学シートにおいて、
前記光透過部と前記遮光部とが交互に並んで形成されている構成は、２つの直交する断面のそれぞれに対応する方向に設けられており、シート面に直交する方向から見た平面視において、前記遮光部は、格子状に構成されていること、
を特徴とする光学シート。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれかに記載の光学シートにおいて、
前記回折格子層は、複数の回折光学素子を組み合わせて構成されていること、
を特徴とする光学シート。
【請求項７】
光学シートと、
前記光学シートに入射する光を発光する光源部と、
を備えた光照射装置であって、
前記光学シートは、
回折格子が並べて配置されて回折光学素子を構成する回折格子層と、
前記回折格子層に光が入射する入射側に配置されており、前記回折格子層に対して入射する光の入射角を規制する入射角規制層と、
を備え、
前記入射角規制層は、当該光学シートの厚さ方向に高さを有して配置され、光を吸収する作用を有する遮光部を有しており、
前記入射角規制層には、当該光学シートのシート面に対して直交する少なくとも１つの断面において、光を透過可能な光透過部と、前記遮光部とが、シート面に沿って交互に並んで形成されている、
光照射装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光照射装置において、
前記遮光部の前記断面における高さをｈとし、
前記遮光部の前記断面における幅をＷとし、
前記遮光部の前記断面における配列ピッチをＰとしたとき、
ｈ／（Ｐ−Ｗ）＞√（３）
の関係を満たしていること、
を特徴とする光照射装置。
【請求項９】
請求項７又は請求項８に記載の光照射装置において、
前記遮光部と前記光源部との距離をｄとし、
前記光源部の前記断面における前記光学シートに沿った方向の長さをＬとしたとき、
ｄ＜２×Ｌ
の関係を満たすこと、
を特徴とする光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学シート、光照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
センサの光源は、用途に応じた波長分布や明るさ、広がりを有するものが使用される。光の波長は、可視光〜赤外線がよく用いられ、特に赤外線は外光の影響を受けにくく、不可視であり、対象物のやや内部を観察することも可能という特徴があるため、広く用いられている。また、光源の種類としては、ＬＥＤ光源やレーザ光源等が多く用いられる。例えば、遠いところを検知するには光の広がりが少ないレーザ光源が好適に用いられ、比較的近いところを検知する場合や、ある程度の広がりを持った領域を照射するにはＬＥＤ光源が好適に用いられる。
【０００３】
ところで、対象とする照射領域の大きさや形状は、必ずしも光源からの光の広がり（プロファイル）と一致しているとは限らず、その場合には拡散板やレンズ、遮蔽板等により光を整形する必要がある。
光を整形する手段として、回折光学素子（Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  ：ＤＯＥ）が挙げられる。これは異なる屈折率を持った材料が周期性を持って配列している場所を光が通過する際の回折現象を応用したものである。ＤＯＥは、基本的に単一波長の光に対して設計されるものであるが、理論的には、ほぼ任意の形状に光を整形することが可能である。ＤＯＥでは、照射領域内の光分布の均一性を制御することが可能である。ＤＯＥのこのような特性は、不要な領域への照射を抑えることによる高効率化や、光源数の削減等による装置の小型化等の点で有利となる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１７０３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＤＯＥでは、所定の角度で入射する光を想定してＤＯＥの設計を行えば、その入射光を所望の光に整形することができる。しかし、様々な方向から光が入射する場合には、それらの光全てを所望の光に整形することができるＤＯＥを設計することが困難である。
一般的に、発光特性の高いＬＥＤは、大面積の発光面を持つので、配光用のＤＯＥに対して、様々な方向から光が入射することとなる。このような大面積の発光面を備えたＬＥＤ光源からの光を配向するＤＯＥを設計する際には、照射効率（光の利用効率）が高いＤＯＥを設計することが難しく、また、配光精度が高いＤＯＥを設計することも難しかった。
【０００６】
本発明の課題は、様々な方向から光が入射する場合であっても、照射効率及び配光精度を高くすることができる光学シート、光照射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
【０００８】
第１の発明は、回折格子が並べて配置されて回折光学素子を構成する回折格子層（１０，２１０）と、前記回折格子層（１０，２１０）に光が入射する入射側に配置されており、前記回折格子層（１０，２１０）に対して入射する光の入射角を規制する入射角規制層（２０，２２０，２０−１，２０−２）と、を備える光学シート（３，２０３）である。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明に記載の光学シート（３，２０３）において、前記入射角規制層（２０，２２０，２０−１，２０−２）は、当該光学シート（３，２０３）の厚さ方向に高さを有して配置され、光を吸収する作用を有する遮光部（２１，２２１）を有すること、を特徴とする光学シート（３，２０３）である。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明に記載の光学シート（３，２０３）において、前記入射角規制層（２０，２２０，２０−１，２０−２）には、当該光学シート（３，２０３）のシート面に対して直交する少なくとも１つの断面において、光を透過可能な光透過部（２２，２２２）と、前記遮光部（２１，２２１）とが、シート面に沿って交互に並んで形成されていること、を特徴とする光学シート（３，２０３）である。
【００１１】
第４の発明は、第３の発明に記載の光学シート（３，２０３）において、前記遮光部（２１，２２１）の前記断面における高さをｈとし、前記遮光部（２１，２２１）の前記断面における幅をＷとし、前記遮光部（２１，２２１）の前記断面における配列ピッチをＰとしたとき、ｈ／（Ｐ−Ｗ）＞√（３）の関係を満たしていること、を特徴とする光学シート（３，２０３）である。
【００１２】
第５の発明は、第３の発明又は第４の発明に記載の光学シート（３，２０３）において、前記光透過部（２２，２２２）と前記遮光部（２１，２２１）とが交互に並んで形成されている構成は、２つの直交する断面のそれぞれに対応する方向に設けられており、シート面に直交する方向から見た平面視において、前記遮光部（２１，２２１）は、格子状に構成されていること、を特徴とする光学シート（３，２０３）である。
【００１３】
第６の発明は、第１の発明から第５の発明までのいずれかに記載の光学シート（３，２０３）において、前記回折格子層（１０，２１０）は、複数の回折光学素子を組み合わせて構成されていること、を特徴とする光学シート（３，２０３）である。
【００１４】
第７の発明は、光学シート（３，２０３）と、前記光学シート（３，２０３）に入射する光を発光する光源部（２）と、を備えた光照射装置（１）であって、前記光学シート（３，２０３）は、回折格子が並べて配置されて回折光学素子を構成する回折格子層（１０，２１０）と、前記回折格子層（１０，２１０）に光が入射する入射側に配置されており、前記回折格子層（１０，２１０）に対して入射する光の入射角を規制する入射角規制層（２０，２２０，２０−１，２０−２）と、を備え、前記入射角規制層（２０，２２０，２０−１，２０−２）は、当該光学シート（３，２０３）の厚さ方向に高さを有して配置され、光を吸収する作用を有する遮光部（２１，２２１）を有しており、前記入射角規制層（２０，２２０，２０−１，２０−２）には、当該光学シート（３，２０３）のシート面に対して直交する少なくとも１つの断面において、光を透過可能な光透過部（２２，２２２）と、前記遮光部（２１，２２１）とが、シート面に沿って交互に並んで形成されている、光照射装置（１）である。
【００１５】
第８の発明は、第７の発明に記載の光照射装置（１）において、前記遮光部（２１，２２１）の前記断面における高さをｈとし、前記遮光部（２１，２２１）の前記断面における幅をＷとし、前記遮光部（２１，２２１）の前記断面における配列ピッチをＰとしたとき、ｈ／（Ｐ−Ｗ）＞√（３）の関係を満たしていること、を特徴とする光照射装置（１）である。
【００１６】
第９の発明は、第７の発明又は第８の発明に記載の光照射装置（１）において、前記遮光部（２１，２２１）と前記光源部（２）との距離をｄとし、前記光源部（２）の前記断面における前記光学シート（３，２０３）に沿った方向の長さをＬとしたとき、ｄ＜２×Ｌの関係を満たすこと、を特徴とする光照射装置（１）である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、様々な方向から光が入射する場合であっても、照射効率及び配光精度を高くすることができる光学シート、光照射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による光照射装置１の第１実施形態を示す図である。
【図２】光学シート３を光の出射側から見た分解斜視図である。
【図３】回折格子層１０における部分周期構造の一例を示す斜視図である。
【図４】図３中の矢印Ｇ−Ｇ’の位置で回折格子層１０を切断した断面図である。
【図５】入射角規制層２０設ける理由を説明する図である。
【図６】光源部２から回折格子層１０上の特定の位置に到達する光の強度分布を示す図である。
【図７】光源部２と回折格子層１０との距離ｄと出射角ｔ１及びｔ２との関係の一例を示す図である。
【図８】本実施形態の光学シート３において入射角規制層２０を設けることによる作用を説明する図である。
【図９】光照射装置１の各部寸法を説明する図である。
【図１０】遮光部２１の変形形態を示す図である。
【図１１】遮光部２１の両側が斜面となっている場合を示す図である。
【図１２】遮光部２１の片側が斜面となっている場合を示す図である。
【図１３】第２実施形態の光学シート２０３を光の出射側から見た分解斜視図である。
【図１４】入射角規制層の変形形態を示す図である。
【図１５】従来の回折光学素子（回折格子層のみ）と入射角規制層を備える本発明の光学シートとについてシミュレーションを行った結果を照射領域の短軸方向について示す図である。
【図１６】従来の回折光学素子（回折格子層のみ）と入射角規制層を備える本発明の光学シートとについてシミュレーションを行った結果を照射領域の長軸方向について示す図である。
【図１７】図１５及び図１６のシミュレーションのモデルを示す図である。
【図１８】図１９から及び図２４のシミュレーションのモデルを示す図である。
【図１９】距離ｄ＝２ｍｍ光源Ｌ＝２ｍｍのシミュレーション結果を示す図である。
【図２０】距離ｄ＝２ｍｍ光源Ｌ＝１ｍｍのシミュレーション結果を示す図である。
【図２１】距離ｄ＝２ｍｍ光源Ｌ＝０．５ｍｍのシミュレーション結果を示す図である。
【図２２】距離ｄ＝３ｍｍ光源Ｌ＝２ｍｍのシミュレーション結果を示す図である。
【図２３】距離ｄ＝３ｍｍ光源Ｌ＝１ｍｍのシミュレーション結果を示す図である。
【図２４】距離ｄ＝３ｍｍ光源Ｌ＝０．５ｍｍのシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面等を参照して説明する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、本発明による光照射装置１の第１実施形態を示す図である。
なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している。
また、以下の説明では、具体的な数値、形状、材料等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
本明細書において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。
本明細書において、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
本明細書中において、シート面とは、各シートにおいて、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであるとする。なお、板面、フィルム面に関しても同様であるとする。
また、本発明において透明とは、少なくとも利用する波長の光を透過するものをいう。例えば、仮に可視光を透過しないものであっても、赤外線を透過するものであれば、赤外線用途に用いる場合においては、透明として取り扱うものとする。
【００２１】
光照射装置１は、光源部２と、光学シート３とを備えている。
光源部２は、例えば、ＬＥＤ光源である。光源部２は、点光源や平行光にコリメートされた光源であれば、ＤＯＥによる光の整形にとって都合がよい。しかし、本実施形態では、大きな光量を得て、かつ、簡素化できることから、光学シート３との対比で点光源とみなすことができない程度に大きな発光面を備えた面光源の形態となっている。
【００２２】
光学シート３は、光源部２が光を照射する位置にあって、光源部２との位置関係が所定の関係となるように配置されている。光学シート３は、回折格子層１０と、入射角規制層２０とが積層されて構成されている。回折格子層１０と、入射角規制層２０とは、不図示の接着層を介して両者が接合されていることが望ましいが、両者を別々のシート体のまま重ねた積層体として１つの光学シート３として取り扱ってもよい。
【００２３】
図２は、光学シート３を光の出射側から見た分解斜視図である。
回折格子層１０は、回折格子が並べて配置されて光を整形する回折光学素子を構成している。
なお、本発明において「光を整形する」とは、光の進行方向を制御することにより、対象物又は対象領域に投影された光の形状（照射パターン）が任意の形状となるようにしたり、照射パターン内の強度分布を平坦化したり、全体的に又は部分的に任意の強度分布になるようにしたりすることをいう。
【００２４】
図３は、回折格子層１０における部分周期構造の一例を示す斜視図である。
図４は、図３中の矢印Ｇ−Ｇ’の位置で回折格子層１０を切断した断面図である。
第１実施形態の回折格子層１０は、４段階の高さの異なる多段階形状により構成されている。そして、回折格子層１０は、異なる周期構造を持つ複数の単位領域（セル、又は、部分周期構造とも呼ぶ）をマトリックス状に多数配置した、グレーティングセルアレイ型の回折光学素子を構成している。図３では、部分周期構造の一例を抽出して示している。
【００２５】
回折格子層１０は、図４に示すように、断面形状において複数の凸部１１ａが並んで配置されている高屈折率部１１を備えている。この高屈折率部１１は、同じ断面形状を維持したまま、断面の奥行き方向に延在している。
【００２６】
高屈折率部１１は、例えば、クオーツ（ＳｉＯ２、合成石英）をドライエッチング処理により形状を加工して作られたものであってもよいし、電離放射線硬化性樹脂組成物を硬化したものであってもよい。このような周期構造の製造方法は、様々な手法が公知であり、それら公知の手法によって、適宜作成することができる。
【００２７】
また、凸部１１ａの間に形成されている凹部１２及び凸部１１ａの頂部付近の空間１３を含む図３の上方の部分は、空気が存在しており、高屈折率部１１よりも屈折率が低い低屈折率部１４となっている。これら高屈折率部１１及び低屈折率部１４が交互に並んで配置された周期構造により、光を整形する作用を備える回折層１５が構成されている。
【００２８】
本実施形態の凸部１１ａは、側面形状の一方側（図４５では、左側）に、高さの異なる４つの段部を備えた多段階形状を有している。具体的には、凸部１１ａは、最も突出したレベル１段部１１ａ−１と、レベル１段部１１ａ−１よりも一段低いレベル２段部１１ａ−２と、レベル２段部１１ａ−２よりもさらに一段低いレベル３段部１１ａ−３と、レベル３段部１１ａ−３よりもさらに一段低いレベル４段部１１ａ−４とを一側面側に有している。また、凸部１１ａの側面形状の他方側（図４では、右側）は、レベル１段部１１ａ−１からレベル４段部１１ａ−４まで直線状につながる側壁部１１ｂとなっている。
【００２９】
図２に戻って、入射角規制層２０は、回折格子層１０に光が入射する入射側に配置されており、回折格子層１０に対して入射する光の入射角を規制する機能を備えている。より詳しくは、入射角規制層２０は、遮光部２１を備えている。遮光部２１は、光学シート３の厚さ方向に高さを有して配置され、光を吸収する作用を有する。本実施形態では、光学シート３のシート面に対して直交する図中の上下方向の断面において、光を透過可能な透明な光透過部２２と、例えば、黒色の光吸収作用を備えた遮光部２１とが、シート面に沿って交互に並んで形成されている。
【００３０】
図５は、入射角規制層２０設ける理由を説明する図である。
図５には、本実施形態と同様な光源部２と、本実施形態の回折格子層１０のみとを組み合わせた、従来の光照射装置が、スクリーン５００へ光を投影している状態を示している。図５中の投影領域Ａは、本来の狙いの投影領域である。図５中の投影領域Ｂは、従来の技術によって投影されてしまう投影領域いである。このように、従来の技術では、狙った領域以外に投影されてしまう光が多くなってしまう場合があった。
【００３１】
図６は、光源部２から回折格子層１０上の特定の位置に到達する光の強度分布を示す図である。図６の横軸は、回折格子層１０上の特定の位置に入射する入射角であり、縦軸は、入射角度０°の光量を１としたときの光量比を示している。
【００３２】
図７は、光源部２と回折格子層１０との距離ｄと出射角ｔ１及びｔ２との関係の一例を示す図である。
図７では、光源部２の高さ（幅）が２ｍｍであり、回折格子層１０の高さ（幅）が４ｍｍの場合について、光源部２の端部から回折格子層１０へ到達する光の出射角ｔ１，ｔ２を距離ｄ毎に示している。ここで、距離ｄは、光源部２と回折格子層１０との間の距離である。出射角ｔ１，ｔ２は、回折格子層１０への入射角として捉えることができる。回折格子層１０では、入射角度が３０°を越えると、その光の制御が難しくなる。
【００３３】
先に説明したように、光源部２は、比較的大きな面積を有しており、捉え方によっては面光源とみることができる程度に大きな発光領域を備えている。したがって、図６及び図７に示すように、回折格子層１０には、様々な方向から光が入射することとなる。そうすると、全ての光を所望の方向に出射させることができるような回折格子層（回折光学素子）を設計することが困難であり、したがって、回折格子層１０を通過した光は、所望の投影領域Ａ以外の領域にも広がってしまい、図５中の投影領域Ｂのように投影範囲が広がってしまう。
【００３４】
図８は、本実施形態の光学シート３において入射角規制層２０を設けることによる作用を説明する図である。なお、図８は、各形状等を誇張して示している。
図８に示すように、光学シート３への入射角度が小さな光線Ｌ１及び光線Ｌ２等については、入射角規制層２０に設けられた遮光部２１に当たることなく、そのまま回折格子層１０へ進み、回折格子層１０の回折作用によって回折して出光する。
これに対して、光学シート３への入射角度が大きな光線Ｌ３のような光線は、遮光部２１によって吸収される。したがって、遮光部２１がなければ出射する光線Ｌ４のような光線が出射してしまうことを防止できる。よって、本実施形態の光学シート３は、必要な範囲だけに適切に成形された光を出射可能である。
【００３５】
このように、入射角規制層２０において光透過部２２と遮光部２１とが交互に並ぶ配列によって、光源部２からの光のうち、ある特定の角度以上の入射角で光学シート３に入射する光を吸収することができる。よって、本実施形態の光学シート３は、図中の上下方向に関して、回折格子層１０に対して入射する光の入射角を所定の入射角度以内の光に規制することができる。
【００３６】
図９は、光照射装置１の各部寸法を説明する図である。
図９に示す断面において、光源部２の発光径（又は、断面における長さ）をＬとし、光源部２から遮光部２１の端部までの距離をｄとし、遮光部２１の高さをｈとし、遮光部２１の幅をｗとし、遮光部２１の配列ピッチをｐとする。このとき、以下のように各部の寸法を決めるとよい。
ｄ＞２×Ｌの条件下では、遮光部２１（入射角規制層２０）は、不要である。
一方、ｄ＜２×Ｌの条件下では、遮光部２１が有効であり、この条件下においては、さらに以下の条件を満たすことが望ましい。
ｈ／（Ｐ−Ｗ）＞√（３）
この条件を満たすことにより、回折格子層１０への入射光の入射角は、３０°以下とすることができる。入射角度が３０°以下であれば、その光を適切に整形することができる回折格子層１０を設計して製造することができる。よって、上記条件を満たせば、不要な位置へ出射する光を抑え、配光精度を高めることができる。
【００３７】
図１０は、遮光部２１の変形形態を示す図である。
遮光部２１は、図９までにおいては、断面形状が長方形として図示したが、例えば、図１０に示すような断面形状が台形形状等となっていてもよい。このような形状とする方が、製造が容易である。
入射角規制層２０の製造は、先ず、成形型等を用意して基材２３上に遮光部２１を構成するための溝形状（凹凸形状）を有する光透過部２２を形成する。そして、光透過部２２の溝形状部分に、遮光インク等を塗布してスキージ等をすることにより、遮光部２１を形成し、入射角規制層２０が作製される。
【００３８】
図１１は、遮光部２１の両側が斜面となっている場合を示す図である。
遮光部２１が図１１のような形態の場合、以下の条件を満たせば、回折格子層１０への入射光の入射角は、３０°以下とすることができる。
θ＞ａｔａｎ（ｐ／ｈ−ｔａｎ（３０°））
ここで、θは、図１１に示すように、シート面に対する法線と遮光部２１の斜面とのなす角度である。
【００３９】
図１２は、遮光部２１の片側が斜面となっている場合を示す図である。
遮光部２１が図１２のような形態の場合、以下の条件を満たせば、回折格子層１０への入射光の入射角は、３０°以下とすることができる。
θ＞２×（ａｔａｎ（ｐ／ｈ−ｔａｎ（３０°）））
ここで、θは、図１１に示すように、シート面に対する法線と遮光部２１の斜面とのなす角度である。
【００４０】
（第２実施形態）
図１３は、第２実施形態の光学シート２０３を光の出射側から見た分解斜視図である。
第２実施形態の光学シート２０３は、回折格子層２１０と、入射角規制層２２０とが積層されて構成されている。
第２実施形態の回折格子層２１０は、光透過部２２２と遮光部２２１とが交互に並んで形成されている構成が、２つの直交する断面のそれぞれに対応する方向に設けられており、シート面に直交する方向から見た平面視において、遮光部２２１が、格子状に構成されている。したがって、第２実施形態の入射角規制層２２０は、直交する２方向について、回折格子層２１０へ入射する光の入射角を規制することが可能である。
なお、入射角規制層２２０のその他の構成は、第１実施形態の入射角規制層２０と同様である。
【００４１】
また、第２実施形態の回折格子層２１０は、複数の回折光学素子を組み合わせて構成されている。具体的には、図１３中において太線で囲んだ領域Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の４つの回折光学素子を組み合わせて構成されている。これら４つの回折光学素子は、いずれも同じ光学的特性を備えている。
なお、回折格子層２１０のその他の構成は、第１実施形態の入射角規制層２０と同様である。
このように、回折格子層２１０について、同じ光学特性を備えた光学素子を配列した構成とすることにより、光源部２と回折格子層２１０（ＤＯＥ）との位置ずれの影響を軽減することができる。光源部２と回折格子層２１０に位置ずれがあった場合には、回折格子層２１０への光の入射角が変化するが、入射角規制層２２０があることで、入射角を一定に保つことができる。
【００４２】
図１４は、入射角規制層の変形形態を示す図である。
上述した第２実施形態では、１枚の入射角規制層２２０で直交する２方向の入射角を規制した。これに代えて、第１実施形態の入射角規制層２０と同様な一方向についてのみ入射角を規制する入射角規制層２０−１と入射角規制層２０−２とを、その入射角規制方向を直交させて配置してもよい。
【００４３】
（シミュレーション結果）
図１５は、従来の回折光学素子（回折格子層のみ）と入射角規制層を備える本発明の光学シートとについてシミュレーションを行った結果を照射領域の短軸方向について示す図である。
図１６は、従来の回折光学素子（回折格子層のみ）と入射角規制層を備える本発明の光学シートとについてシミュレーションを行った結果を照射領域の長軸方向について示す図である。
図１５及び図１６に示したシミュレーション結果は、整形された光の狙いの投影形状が３００ｍｍ先のスクリーン５００上で２００ｍｍ×２００ｍｍの長方形の場合について示している。
図１５及び図１６の縦軸は、光強度の相対値を示し、横軸は投影中心位置からの距離（ｍｍ）を示している。
図１７は、図１５及び図１６のシミュレーションのモデルを示す図である。
光源部２と光学シート３との関係は、図１７に示した関係にある。すなわち、Ｌ＝２ｍｍであり、光学シート３のサイズは、４ｍｍ×４ｍｍである。
図１５及び図１６のシミュレーションにおける本発明を適用した場合の入射角規制層２０の各部寸法は、ｈ＝２００ｕｍ，ｗ＝４０ｕｍ，ｐ＝１４０ｕｍである。また、入射角規制層２０は、図１３に示すように直交する２方向について入射角を制御可能な構成とした。
そして、図１５及び図１６のシミュレーションでは、これらの条件において、距離３００ｍｍ離れた位置に出射光を投影した場合の光量の分布を示している。
また、光源部２が発光する光は、波長８５０ｎｍの単一波長光とした。
【００４４】
図１５及び図１６では、従来の技術では単なるガウス分布に近い形状になってしまっている。これに対して、特に図１６を見てわかるように、本発明の場合には、長軸方向において、輝度分布を調整することができていることがわかる。これは、大きな角度で入射する光を抑制できたことによる効果である。
【００４５】
本発明の形態に関してより詳細に追加のシミュレーションを行った結果を以下に示す。
光照射装置１の配置は、先のシミュレーションと同様であり、図１３の形態を基本として、距離ｄを変化させた。入射角規制層２０の各部寸法についても先のシミュレーションと同様である。
図１８は、図１９から及び図２４のシミュレーションのモデルを示す図である。
ここで、追加のシミュレーションでは、回折格子層１０により投影する投影像の形状が異なるので、回折格子層１０のモデルは、先のシミュレーションと異なっている。このシミュレーションでは、光照射装置１の出射面からスクリーン５００までの距離は、７００ｍｍとし、スクリーン５００上に２００ｍｍ×４００ｍｍの投影像を投影することを狙いとした回折格子層１０をモデルとして設定した。
図１９は、距離ｄ＝２ｍｍ光源Ｌ＝２ｍｍのシミュレーション結果を示す図である。
図２０は、距離ｄ＝２ｍｍ光源Ｌ＝１ｍｍのシミュレーション結果を示す図である。
図２１は、距離ｄ＝２ｍｍ光源Ｌ＝０．５ｍｍのシミュレーション結果を示す図である。
図２２は、距離ｄ＝３ｍｍ光源Ｌ＝２ｍｍのシミュレーション結果を示す図である。
図２３は、距離ｄ＝３ｍｍ光源Ｌ＝１ｍｍのシミュレーション結果を示す図である。
図２４は、距離ｄ＝３ｍｍ光源Ｌ＝０．５ｍｍのシミュレーション結果を示す図である。
【００４６】
図１９から図２４の縦軸は、光強度の相対値を示し、横軸は投影中心位置からの距離（ｍｍ）を示している。また、これらの図中で短軸方向のデータをＸとし、長軸方向のデータをＹとして示した。
図１９から図２４に示されているように、本発明の光学シート３を備えた光照射装置１では、特にｄ＞２×Ｌを満たす場合、入射光規制層がなくても配光制御が可能であることが確認できた。
【００４７】
以上説明したように、本発明によれば、入射角規制層を設けたことにより、回折格子層に入射する光の入射角を制限することが可能である。よって、不要な方向に出射する光を抑制することができ、精度の高い配光を実現できる。
【００４８】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
【００４９】
実施形態中のシミュレーションでは、波長８５０ｎｍについての結果を示したが、これに限らず、例えば、波長９４０ｎｍ等であってもよく、波長はどのような波長であってもよい。
【００５０】
なお、各実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【００５１】
１      光照射装置
２      光源部
３      光学シート
１０    回折格子層
１１    高屈折率部
１１ａ  凸部
１１ａ−１  レベル１段部
１１ａ−２  レベル２段部
１１ａ−３  レベル３段部
１１ａ−４  レベル４段部
１１ｂ  側壁部
１２    凹部
１３    空間
１４    低屈折率部
１５    回折層
２０    入射角規制層
２１    遮光部
２２    光透過部
２３    基材
２０３  光学シート
２１０  回折格子層
２２０  入射角規制層
２２１  遮光部
２２２  光透過部
５００  スクリーン
【図１】
2019078867.tif 000003
【図２】
2019078867.tif 000004
【図３】
2019078867.tif 000005
【図４】
2019078867.tif 000006
【図５】
2019078867.tif 000007
【図６】
2019078867.tif 000008
【図７】
2019078867.tif 000009
【図８】
2019078867.tif 000010
【図９】
2019078867.tif 000011
【図１０】
2019078867.tif 000012
【図１１】
2019078867.tif 000013
【図１２】
2019078867.tif 000014
【図１３】
2019078867.tif 000015
【図１４】
2019078867.tif 000016
【図１５】
2019078867.tif 000017
【図１６】
2019078867.tif 000018
【図１７】
2019078867.tif 000019
【図１８】
2019078867.tif 000020
【図１９】
2019078867.tif 000021
【図２０】
2019078867.tif 000022
【図２１】
2019078867.tif 000023
【図２２】
2019078867.tif 000024
【図２３】
2019078867.tif 000025
【図２４】
2019078867.tif 000026