(57)【要約】      （修正有）【課題】より可干渉性の高い光源から出射された光線が入射した場合であっても、拡散強度を均一とすることが可能な拡散板、表示装置、投影装置及び照明装置を提供する。【解決手段】拡散板１は、透明基板の表面に位置するマイクロレンズ群からなるマイクロレンズアレイ型の拡散板であり、少なくとも拡散板１における光線の入射部位２に該当するマイクロレンズ群は、アレイ配列に対して連続である２つ以上の単位セルから構成されており、単位セル３は、透明基板の表面に位置する複数のマイクロレンズからなり、光線の入射部位２は、異なる平均拡散角度を有する領域を少なくとも２つ有しており、異なる平均拡散角度を有する領域のうち第１の領域、及び、第１の領域に隣接しており、かつ、第１の領域よりも光線の入射部位２の端部側に位置する第２の領域は、それぞれの領域を構成する単位セル３の平均曲率半径が、特定の式で表される関係式を満足する。【選択図】図１
2019139163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板の表面に位置するマイクロレンズ群からなるマイクロレンズアレイ型の拡散板であって、
少なくとも前記拡散板における光線の入射部位に該当する前記マイクロレンズ群は、アレイ配列に対して連続である２つ以上の単位セルから構成されており、前記単位セルは、透明基板の表面に位置する複数のマイクロレンズからなり、
前記光線の入射部位は、異なる平均拡散角度を有する領域を少なくとも２つ有しており、
前記異なる平均拡散角度を有する領域のうち第１の領域、及び、前記第１の領域に隣接するように前記第１の領域よりも前記光線の入射部位の端部側に位置しており、かつ、前記第１の領域の平均拡散角度よりも小さな平均拡散角度を有する第２の領域は、それぞれの領域を構成する前記単位セルの平均曲率半径が、以下の式（１）で表される関係式を満足する、拡散板。
【数１】
2019139163.tif 000009
ここで、上記式（１）において、
Ｒａ：第２の領域を構成する単位セルの平均曲率半径
Ｒｂ：第１の領域を構成する単位セルの平均曲率半径
である。
【請求項２】
少なくとも前記光線の入射部位において、
互いに隣り合う前記マイクロレンズ間の稜線は、互いに平行ではなく、かつ、前記透明基板に対して平行ではなく、
それぞれの前記マイクロレンズの頂点の平面位置及び高さ位置、並びに、前記マイクロレンズ間の稜線の配置は、回折現象が抑制されるように不規則化されている、請求項１に記載の拡散板。
【請求項３】
前記第１の領域は、前記光線の入射部位の中央部分に位置しており、
前記第２の領域は、前記第１の領域を囲むように位置している、請求項１又は２に記載の拡散板。
【請求項４】
入射する光線は、複数の光源から出射したスポット光の集合体であり、
前記第１の領域の外周は前記スポット光の集合体の前記拡散板への投影領域の内側に位置し、かつ、前記第２の領域の外周は前記投影領域の外側に位置するように、前記第１の領域及び前記第２の領域が配置されている、請求項３に記載の拡散板。
【請求項５】
前記第Ｎ番目（Ｎ≧２）の領域に隣接し、かつ、前記第Ｎ番目の領域を囲むように、前記式（１）で表される関係式を満足する第（Ｎ＋１）番目の領域が存在し、
Ｎ＋１個の領域のうち少なくとも一つの領域の外周は、複数の光源から出射したスポット光の集合体の前記拡散板への投影領域の外側に位置する、請求項３又は４に記載の拡散板。
【請求項６】
前記第１の領域の面積は、拡散板として用いられる領域の面積に対して、０．０４％以上８５％以下であり、かつ、複数の光源から出射したスポット光の集合体の前記拡散板への投影領域の面積に対して、０．０５％以上９２％以下である、請求項３〜５の何れか１項に記載の拡散板。
【請求項７】
入射する光線は、複数の光源から出射したスポット光の集合体であり、
前記単位セルは、一つの前記スポット光の面積よりも大きい面積を有している、請求項１〜６の何れか１項に記載の拡散板。
【請求項８】
前記単位セルの対角線の長さが、３ｍｍ以下である、請求項１〜７の何れか１項に記載の拡散板。
【請求項９】
前記マイクロレンズの表面、及び、前記透明基板の前記マイクロレンズ群が配設されていない側の表面に、反射防止層を備える、請求項１〜８の何れか１項に記載の拡散板。
【請求項１０】
前記反射防止層は、Ｎｂ２Ｏ５とＳｉＯ２とからなる多層構造体である、請求項９に記載の拡散板。
【請求項１１】
透明基板の表面に位置するマイクロレンズ群からなるマイクロレンズアレイ型の拡散板の設計方法であって、
少なくとも前記拡散板における光線の入射部位に該当する前記マイクロレンズ群を、アレイ配列に対して連続である２つ以上の単位セルで構成し、かつ、前記単位セルを、透明基板の表面に位置する複数のマイクロレンズからなるようにした上で、
前記光線の入射部位を、異なる平均拡散角度を有する少なくとも２つの領域を有するようにし、
前記異なる平均拡散角度を有する領域のうち第１の領域、及び、前記第１の領域に隣接するように前記第１の領域よりも前記光線の入射部位の端部側に位置しており、かつ、前記第１の領域の平均拡散角度よりも小さな平均拡散角度を有する第２の領域について、それぞれの領域を構成する前記単位セルの平均曲率半径を、以下の式（１）で表される関係式を満足するように設定する、拡散板の設計方法。
【数２】
2019139163.tif 000010
ここで、上記式（１）において、
Ｒａ：第２の領域を構成する単位セルの平均曲率半径
Ｒｂ：第１の領域を構成する単位セルの平均曲率半径
である。
【請求項１２】
請求項１〜１０の何れか１項に記載の拡散板を備える、表示装置。
【請求項１３】
請求項１〜１０の何れか１項に記載の拡散板を備える、投影装置。
【請求項１４】
請求項１〜１０の何れか１項に記載の拡散板を備える、照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡散板、拡散板の設計方法、表示装置、投影装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
入射光を様々な方向へと散乱させる拡散板は、例えば、ディスプレイ等の表示装置や、プロジェクタ等の投影装置や、各種の照明装置等といった様々な装置に広く利用されている。かかる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のひとつに、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た、いわゆるマイクロレンズアレイ型の拡散板がある。マイクロレンズアレイ型の拡散板においては、レンズ形状やレンズの配置を不規則化することで、回折光の発生を抑圧する方法が、各種提案されている。
【０００３】
近年、上記のような表示装置や投影装置や照明装置の光源として、レーザ光のような直線性及び可干渉性の高い光線を出射する光源が用いられるようになってきている。このような直線性及び可干渉性の高い光線がマイクロレンズアレイ型の拡散板に入射した場合、入射光の可干渉性が大きくなるために、回折光成分の抑圧には、レンズ配置のみならずレンズ間の境界部分の影響も無視できなくなり、また、照射されるスポット内に存在するレンズ部分だけが出射光に影響を与えるようになる。更に、スポット内の高い光強度密度に対しても耐久性を保持するために、レンズ部分を含む拡散板全体を適切な材料を用いて形成することが重要となる。上記のような観点から、優れた拡散特性を示すとともに、可干渉性の大きな光に対して優れた耐久性を有し、より生産性良く製造することが可能な拡散板に関する技術が、以下の特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−８３８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示されているような拡散板を用いた場合であっても、より可干渉性の高い光源として、複数のレーザダイオードが格子状に配置されたレーザアレイ光源を用いた場合には、拡散板の中心部の光量が強くなって光量分布が不均一となったり、拡散角度が広がったりするために、所望とする拡散角度範囲内における拡散光量の低下が生じる場合があることが明らかとなった。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、より可干渉性の高い光源から出射された光線が入射した場合であっても、拡散強度を均一とすることが可能な、拡散板、拡散板の設計方法、表示装置、投影装置及び照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、透明基板の表面に位置するマイクロレンズ群からなるマイクロレンズアレイ型の拡散板であって、少なくとも前記拡散板における光線の入射部位に該当する前記マイクロレンズ群は、アレイ配列に対して連続である２つ以上の単位セルから構成されており、前記単位セルは、透明基板の表面に位置する複数のマイクロレンズからなり、前記光線の入射部位は、異なる平均拡散角度を有する領域を少なくとも２つ有しており、前記異なる平均拡散角度を有する領域のうち第１の領域、及び、前記第１の領域に隣接するように前記第１の領域よりも前記光線の入射部位の端部側に位置しており、かつ、前記第１の領域の平均拡散角度よりも小さな平均拡散角度を有する第２の領域は、それぞれの領域を構成する前記単位セルの平均曲率半径が、以下の式（１）で表される関係式を満足する拡散板が提供される。
【０００８】
前記拡散板は、少なくとも前記光線の入射部位において、互いに隣り合う前記マイクロレンズ間の稜線は、互いに平行ではなく、かつ、前記透明基板に対して平行ではなく、それぞれの前記マイクロレンズの頂点の平面位置及び高さ位置、並びに、前記マイクロレンズ間の稜線の配置は、回折現象が抑制されるように不規則化されていることが好ましい。
【０００９】
前記第１の領域は、前記光線の入射部位の中央部分に位置しており、前記第２の領域は、前記第１の領域を囲むように位置していることが好ましい。
【００１０】
入射する光線は、複数の光源から出射したスポット光の集合体であり、前記第１の領域の外周は前記スポット光の集合体の前記拡散板への投影領域の内側に位置し、かつ、前記第２の領域の外周は前記投影領域の外側に位置するように、前記第１の領域及び前記第２の領域が配置されていてもよい。
【００１１】
前記第Ｎ番目（Ｎ≧２）の領域に隣接し、かつ、前記第Ｎ番目の領域を囲むように、前記式（１）で表される関係式を満足する第（Ｎ＋１）番目の領域が存在し、Ｎ＋１個の領域のうち少なくとも一つの領域の外周は、複数の光源から出射したスポット光の集合体の前記拡散板への投影領域の外側に位置してもよい。
【００１２】
前記第１の領域の面積は、拡散板として用いられる領域の面積に対して、０．０４％以上８５％以下であり、かつ、複数の光源から出射したスポット光の集合体の前記拡散板への投影領域の面積に対して、０．０５％以上９２％以下であることが好ましい。
【００１３】
入射する光線は、複数の光源から出射したスポット光の集合体であり、前記単位セルは、一つの前記スポット光の面積よりも大きい面積を有していてもよい。
【００１４】
前記単位セルの対角線の長さが、３ｍｍ以下であってもよい。
【００１５】
前記マイクロレンズの表面、及び、前記透明基板の前記マイクロレンズ群が配設されていない側の表面に、反射防止層を備えてもよい。
【００１６】
前記反射防止層は、Ｎｂ２Ｏ５とＳｉＯ２とからなる多層構造体であってもよい。
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、透明基板の表面に位置するマイクロレンズ群からなるマイクロレンズアレイ型の拡散板の設計方法であって、少なくとも前記拡散板における光線の入射部位に該当する前記マイクロレンズ群を、アレイ配列に対して連続である２つ以上の単位セルで構成し、かつ、前記単位セルを、透明基板の表面に位置する複数のマイクロレンズからなるようにした上で、前記光線の入射部位を、異なる平均拡散角度を有する少なくとも２つの領域を有するようにし、前記異なる平均拡散角度を有する領域のうち第１の領域、及び、前記第１の領域に隣接するように前記第１の領域よりも前記光線の入射部位の端部側に位置しており、かつ、前記第１の領域の平均拡散角度よりも小さな平均拡散角度を有する第２の領域について、それぞれの領域を構成する前記単位セルの平均曲率半径を、以下の式（１）で表される関係式を満足するように設定する拡散板の設計方法が提供される。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記の拡散板を備える表示装置が提供される。
【００１９】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記の拡散板を備える投影装置が提供される。
【００２０】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記の拡散板を備える照明装置が提供される。
【００２１】
【数１】
2019139163.tif 000003
【００２２】
ここで、上記式（１）において、
Ｒａ：第２の領域を構成する単位セルの平均曲率半径
Ｒｂ：第１の領域を構成する単位セルの平均曲率半径
である。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように本発明によれば、より可干渉性の高い光源から出射された光線が入射した場合であっても、拡散強度を均一とすることが可能な、拡散板、拡散板の設計方法、表示装置、投影装置及び照明装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る拡散板を模式的に示した説明図である。
【図２】同実施形態に係る拡散板を模式的に示した説明図である。
【図３】拡散光強度の均一性について説明するための説明図である。
【図４】同実施形態に係る拡散板を構成する単位セルの一部を模式的に示した説明図である。
【図５Ａ】同実施形態に係る単位セルにおける隣り合うマイクロレンズ間の境界の状態の一例を模式的に示した説明図である。
【図５Ｂ】同実施形態に係る単位セルにおける隣り合うマイクロレンズ間の境界の状態の一例を模式的に示した説明図である。
【図６Ａ】同実施形態に係る単位セルにおける隣り合うマイクロレンズ間の境界の状態の一例を模式的に示した説明図である。
【図６Ｂ】同実施形態に係る単位セルにおける隣り合うマイクロレンズ間の境界の状態の一例を模式的に示した説明図である。
【図７】同実施形態に係る拡散板を模式的に示した説明図である。
【図８】同実施形態に係る拡散板におけ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９】同実施形態に係る拡散板における平均拡散角度について説明するための説明図である。
【図１０】同実施形態に係る拡散板における部分領域の配置について説明するための説明図である。
【図１１】同実施形態に係る拡散板における部分領域の配置について説明するための説明図である。
【図１２】同実施形態に係る拡散板における部分領域の配置について説明するための説明図である。
【図１３】実験例１の設定条件について説明するための説明図である。
【図１４】実験例１の設定条件について説明するための説明図である。
【図１５】実験例１の設定条件について説明するための説明図である。
【図１６】実験例１における拡散光の強度分布パターンの一例を示した説明図である。
【図１７】実験例１における拡散光の強度分布パターンを示したグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２６】
（拡散板について）
以下では、図１〜図１２を参照しながら、本発明の実施形態に係る拡散板について、詳細に説明する。
図１、図２及び図７は、本実施形態に係る拡散板を模式的に示した説明図である。図３は、拡散光強度の均一性について説明するための説明図である。図４は、本実施形態に係る拡散板を構成する単位セルの一部を模式的に示した説明図である。図５Ａ〜図６Ｂは、本実施形態に係る単位セルにおける隣り合うマイクロレンズ間の境界の状態の一例を模式的に示した説明図である。図８は、本実施形態に係る拡散板におけ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９は、本実施形態に係る拡散板における平均拡散角度について説明するための説明図である。図１０〜図１２は、本実施形態に係る拡散板における部分領域の配置について説明するための説明図である。
【００２７】
本実施形態に係る拡散板１は、基板上に複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズ群が配置された、マイクロレンズアレイ型の拡散板である。かかる拡散板１のうち、少なくとも光線が入射する部位２（以下、単に、「光線入射部位２」ともいう。）は、図１に模式的に示したように、複数の単位セル３から構成されている。また、単位セル３間では、図１右側の図に模式的に示したように、単位セル３内に設けられた複数のマイクロレンズのレイアウトパターン（配置パターン）が単位セルの配列方向（換言すれば、アレイ配列方向）に連続となっている。
【００２８】
ここで、図１では、拡散板１を構成する単位セル３の形状が矩形である場合を例に挙げて図示を行っているが、単位セル３の形状は、図１に示したものに限定されるものではなく、例えば、正三角形状や正六角形状などのように、平面を隙間なく埋めることが可能な形状であれば良い。また、図１に示した拡散板１において、光線入射部位２以外の領域は、光線入射部位２と同様に複数の単位セル３によりマイクロレンズ群が形成されていてもよいし、マイクロレンズ群が形成されていなくともよい。
【００２９】
また、本実施形態に係る拡散板１において、光線入射部位２は、図２に模式的に示したように、異なる平均拡散角度を有する領域を少なくとも２つ有している。以下では、このような所定の平均拡散角度を有する領域のことを、「部分領域ＡＲ」と称する。
【００３０】
本実施形態に係る拡散板１の光線入射部位２では、図２に模式的に示したように、所定の平均拡散角度を有する部分領域である第１の部分領域ＡＲ１と、第１の部分領域ＡＲ１に隣接するように第１の部分領域ＡＲ１よりも光線入射部位２の端部側に位置しており、かつ、第１の部分領域ＡＲ１の平均拡散角度よりも小さな平均拡散角度を有する第２の部分領域ＡＲ２と、が少なくとも存在している。第１の部分領域ＡＲ１を構成する単位セル３ｂの平均曲率半径、及び、第２の部分領域ＡＲ２を構成する単位セル３ａの平均曲率半径は、それぞれ、以下で詳述する特定の関係式を満足している。
【００３１】
ここで、本実施形態に係る拡散板１において、それぞれの部分領域ＡＲを構成する単位セル３ａ，３ｂの個数は、特に限定するものではないが、それぞれの部分領域ＡＲは、少なくとも２個以上の単位セル３ａ，３ｂから構成されることが好ましい。各部分領域ＡＲの内部において、単位セル３内に設けられた複数のマイクロレンズのレイアウトパターン（配置パターン）は、単位セルの配列方向（換言すれば、アレイ配列方向）に連続となっており、異なる２つの部分領域ＡＲ間においても、複数のマイクロレンズのレイアウトパターンは、単位セルの配列方向に連続となっている。すなわち、本実施形態に係る拡散板１の光線入射部位２において、複数のマイクロレンズのレイアウトパターンは、単位セルの配列方向に連続となっている。
【００３２】
本実施形態に係る拡散板１は、少なくとも光線入射部位２が、図２に示したように、以下で詳述するような条件を満足する少なくとも２つの部分領域ＡＲを有していることにより、例えばレーザアレイ光源のように、より可干渉性の高い光源から出射された光線が入射した場合であっても、拡散強度を均一とすることが可能となる。ここで、均一な拡散強度とは、以下で説明する２つの条件の双方が成立している状況のことをいう。まず、第１の条件としては、例えば図３に模式的に示したように、本実施形態に係る拡散板１により生じた拡散光の強度分布パターン（拡散角分布曲線）を測定したときに、得られた強度分布パターンのピーク数が１つであること（得られた拡散光の強度分布パターンの全体を俯瞰したときに、認識されるピーク数が１であること）が挙げられる。また、第２の条件としては、所望の領域における拡散光の平均強度（Ｗ／ｍｍ２）をＡとし、所望の領域における拡散光の強度のバラつきσ（Ｗ／ｍｍ２）をＢとしたときに、平均強度と強度のバラつきとの比率であるＣ＝Ａ／Ｂの値が、着目している拡散板１と同一の拡散角を有する１つの部分領域ＡＲのみから構成される拡散板におけるＣの値よりも高いことが挙げられる。ここで、上記比率Ｃを考慮する際の「所望の領域」は、例えば、拡散光の平均強度を高くし、かつ、強度分布を均一としたい領域とすることができる。また、「着目している拡散板１と同一の拡散角を有する、１つの部分領域ＡＲのみから構成される拡散板」は、例えば、着目している拡散板１で実現されている複数の拡散角のうち、一番中央部分に近い部分領域ＡＲで実現されている拡散角度を有する、１つの部分領域ＡＲのみから構成される拡散板とすることができる。
【００３３】
図４は、本実施形態に係る単位セル３の一部の構造を模式的に示した説明図である。図４に模式的に示したように、各部分領域ＡＲを構成する単位セル３は、透明基板１０と、透明基板１０の表面に形成されたマイクロレンズ群２０と、を有している。
【００３４】
＜透明基板１０について＞
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。かかる基板は、耐光性の高い無機材料を用いて形成されることが好ましい。耐光性の高い無機材料の例として、例えば、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挙げることができるが、Ａｌ２Ｏ３やアルカリ金属等のアルカリ成分を含有しない（又は、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）ガラスを用いることが好ましい。これらのガラスとしては石英ガラスや、テンパックス（登録商標）として知られるホウケイ酸ガラスなどがあげられる。このような無機材料を用いることで、特に入射光として高出力のレーザ光を用いる場合であっても、材料の変質による拡散板の拡散特性の劣化を無くすことが可能となる。例えばＡｌ２Ｏ３の含有量が多く、アルカリ成分を含有しない無アルカリガラスとして知られるＣｏｒｎｉｎｇ社製  ＥＡＧＬＥ（登録商標）などでは、拡散板製造時のフッ素系ガスを用いたドライエッチングにおいて、Ａｌ２Ｏ３の微小凹凸が生じ、透過率が低下することがある。
【００３５】
なお、図４では、透明基板１０が矩形である場合を例に挙げて図示を行っているが、透明基板１０の形状は矩形に限定されるものではなく、例えば拡散板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。
【００３６】
＜マイクロレンズ群２０について＞
透明基板１０の表面には、複数のマイクロレンズ２１からなるマイクロレンズ群２０が形成されている。拡散板では、光を拡散させることが本来の使用方法であるため、単位セル３を構成するマイクロレンズ２１としては、図４下段に模式的に示したように、出射面が全て凹レンズからなることが好ましい。拡散板の出射面が凸レンズからなる場合、焦点位置に集光部が生じることから、設置上の制約や安全性に問題が生じるからである。また、本実施形態に係るマイクロレンズ群２０では、各マイクロレンズ２１は、曲率半径や頂点間ピッチが同一ではなく、一定の範囲でばらつきを有しているために、焦点距離もまた一定の分布を有している。凹レンズの場合、焦点位置は仮想点となるが、焦点位置では光強度密度が大きくなるため、各マイクロレンズ２１の焦点位置は、拡散板１を構成する透明基板１０に隣接した領域にあることが好ましい。各マイクロレンズ２１の焦点位置が透明基板１０から離れた場所にある場合には、焦点位置に各種部品を配置することができないなど、光学系上の制約が生じる場合があるためである。
【００３７】
また、本実施形態に係るマイクロレンズ群２０では、単位セル３を構成する各マイクロレンズ２１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。
【００３８】
（１）単位セル３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）各マイクロレンズ２１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、マイクロレンズ２１間の稜線とは、回折が十分抑圧されるように不規則化されていること。
（３）非拡散透過光を抑制するため、隣接するマイクロレンズ２１間に非レンズ領域が存在しないこと。
【００３９】
ここで、上記（２）で言及されている「不規則」とは、拡散板１におけるマイクロレンズ群２０の任意の領域において、マイクロレンズ２１の配置に関する規則性が実質的に存在しないことを意味する。従って、任意の領域での微小領域においてマイクロレンズ２１の配置にある種の規則性が存在したとしても、任意の領域全体としてマイクロレンズ２１の配置に規則性が存在しないものは、「不規則」に含まれるものとする。
【００４０】
上記の３つの条件を満たすように配置された、本実施形態に係るマイクロレンズ群２０において、互いに隣り合うマイクロレンズ２１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ことが好ましい。マイクロレンズ２１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。
【００４１】
ここで、「稜線」とは、複数のマイクロレンズ２１が隣接している隣接レンズ境界部にあって、マイクロレンズ２１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、エッチングなど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つの線の少なくとも一方が、曲線である場合を含むものとする。
【００４２】
具体的には、隣接するマイクロレンズ２１によって囲まれるマイクロレンズの領域は、図５Ａ及び図５Ｂに示したように、マイクロレンズの光軸方向から見ると多角形となっており、多角形の各辺は、マイクロレンズ断面からみると曲線となっていることが好ましい。
【００４３】
また、上記の３つの条件を満たすマイクロレンズ２１からなる単位セル３の少なくとも一つの辺の長さは、単位セル３に含まれるマイクロレンズ２１の平均ピッチ（例えば、各マイクロレンズ２１の頂点位置間距離の平均値）の整数倍となっていることが好ましい。換言すれば、本実施形態に係る拡散板１における単位セル３の周期は、単位セル３の少なくとも一辺の長さがマイクロレンズ２１の平均ピッチの整数倍となる周期であることが好ましい。
【００４４】
このように、マイクロレンズ群２０における隣接する各マイクロレンズ２１は、上記のような条件を満たすように決められており、完全にランダムなものではない。
【００４５】
なお、隣接するマイクロレンズ２１間の稜線については、回折光成分を低減するために更なる工夫を行うことが可能である。例えば、図５Ａに模式的に示したように、稜線の一部を単純な直線や曲線ではなく凸凹形状としたり、図６Ａ及び図６Ｂに示したように、稜線上の一部に半レンズ部などの異形状を配置したりすることも可能である。ここで、本実施形態において半レンズ部とは、稜線の幅が１０μｍ以上となるような、マイクロレンズ２１の曲率半径の変化が比較的緩やかな領域をいう。また、かかる半レンズ部には、鞍型のように、直交する方向で曲率の符号が異なるものも含まれる。マイクロレンズ２１間の稜線を以上のような形態とすることで、互いに隣り合うマイクロレンズ２１間の境界部分を平坦ではないようにして、稜線部分で発生する回折波面の位相を乱し、特定の方向への回折光成分が生じないようにすることが可能となる。
【００４６】
また、単位セル３を構成するマイクロレンズ２１の数は、３×３＝９個以上であることが好ましい。これは、単位セル３と等しい径を持つ入射光が入射した場合に、マイクロレンズ２１の平均ピッチが入射光径の１／３以下程度であれば、入射光位置のズレに対して拡散特性が変化しないことから導かれるものである。
【００４７】
上記のような、各マイクロレンズ２１の曲率半径、頂点の平面位置及び高さ位置、頂点間ピッチや、マイクロレンズ２１間の稜線等を不規則化させるための方法については、特に限定されるものではなく、例えば上記特許文献１で開示されているような公知の方法を適宜用いればよい。
【００４８】
また、各部分領域ＡＲが満足すべき平均拡散角度に関する条件については、以下で改めて詳細に説明する。
【００４９】
＜反射防止層について＞
本実施形態に係る拡散板１には、その表面及び裏面（換言すれば、マイクロレンズ２１の表面、及び、透明基板１０のマイクロレンズ群２０が配設されていない側の表面）に対して、図７に模式的に示したように、透過率の増加や反射迷光などの防止を目的として、反射防止層３０を形成してもよい。
【００５０】
かかる反射防止層３０は、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、ＣｅＯ２、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、Ｔｂ２Ｏ３、ＺｎＳ、ＺｒＯ２等といった、一般的な誘電体を用いて、蒸着やスパッタ等といった公知の方法により形成することが可能である。ここで、反射防止層３０を、例えばＴａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＳｉＯ２など耐光性の高い材料を用いて形成することで、入射光が高出力レーザ等といった高い光密度を有する光であっても、かかる光によって劣化することなく、十分な効果を奏することが可能となる。この際に、反射防止層３０を、例えばＴａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＳｉＯ２などの耐光性の高い材料が相互に積層された多層構造体とすることで、より一層の耐光性を実現することが可能となる。このような反射防止層３０の膜厚については、特に限定されるものではなく、拡散板１の用途や、入射する光の光密度等に応じて、適宜設定すればよい。
【００５１】
なお、拡散板１に対して反射防止層３０を形成する際には、拡散板１の表面にマイクロレンズ２１の凹凸が存在するため、反射防止層３０の膜厚がマイクロレンズ２１の中央部と周縁部とで異なってしまう可能性があるため、この点を考慮して、反射防止層３０を形成することが好ましい。また、マイクロレンズ２１の中心部と周縁部とでは、入射光の入射角は異なっているため、設計で想定する角度範囲を通常よりも広く取るなどの工夫を行うことがより好ましい。
【００５２】
＜単位セルの大きさについて＞
実際に上記のようなマイクロレンズアレイを製造するに際して、転写用のフォトマスクや金型を作製することを考える。この場合、一般的には、マイクロレンズ２１の形状の形成を、レーザや電子ビームによる直接描画で行うことが多いが、作製するデータ量を低減するために、比較的小さな面積からなる単位セル３を上下左右に繰り返しアレイ配列化して所望のサイズまで拡大する、いわゆるステップアンドリピート的な手法がとられることも多い。このようなアレイ構造を持つものに光が入射すると、単位セル３内と単位セル３間の２重の繰り返し構造からなる２種類の回折光成分が発生することになる。各々の回折角について、単位セル３内の回折角は、レンズ配置のピッチによって決まり、単位セル３間の回折角は、単位セル３のサイズ（大きさ）によって決まる。
【００５３】
従来知られているように、周期的な繰り返し構造に対して光が入射すると、回折光が発生する。回折角度θは、繰り返し構造のピッチ（繰り返し周期）をｐとし、回折次数（整数）をｍとし、入射する光の波長をλとすると、以下の式１０１で与えられる。
【００５４】
【数２】
2019139163.tif 000004
【００５５】
単位セルアレイによる回折角（単位セル３間の回折角）を考える。例えば、単位セルのピッチを７００μｍとし、入射する光の波長を４５０ｎｍとしたとき、上記（式１０１）により、１次回折光（ｍ＝１の場合の回折光）の角度（半角）は、０．０３度となる。従って、拡散板の拡散角（半角）が３度程度の場合であっても、（３／０．０３）２＝１０４個の回折光が拡散光中に発生することなる。回折光の強度は、回折次数ｍが高次となるに従って、急速に低下していく（例えば、回折次数ｍのときピーク強度は（２／π）ｍとなる）ため、実際には数十個程度の回折ピークが、拡散光中に現れることになる。以下では、このような単位セルアレイに起因した回折光を、サブ回折光と称することとする。
【００５６】
一方、マイクロレンズアレイによる回折光の各々の輝点（換言すれば、単位セル３内での回折による回折光の各々の輝点）は、上記のような単位セルアレイによるサブ回折ピークによって、更に離散的に分離する。従って、拡散光中での輝点の明瞭度は、かかるサブ回折光ピークによって低減されることになる。
【００５７】
ここで、単位セルによる回折角は非常に小さいものであるため、本実施形態に係る拡散板１の実使用上、サブ回折成分の輝点が問題となることはない。従って、単位セル３によるサブ回折光を適切に発生させることによって、メイン回折光のピーク強度を低減することが可能となる。
【００５８】
サブ回折光の強度は、単位セル３と入射光の大きさとの関係によって決まる。概ね単位セル３が入射光より大きい場合には、単位セル３の周期構造に起因するサブ回折光は発生しない。ここで、入射光強度の分布パターンにおける半値全幅を考え、かかる半値全幅が最小になる方向の径を、図８に示したような「入射光径」と定義するとともに、単位セル３を長方形又は正方形等の矩形状とし、単位セル３の対角線の長さを「単位セルサイズ」と定義する。この際、図８に示したように、単位セルサイズが入射光径よりも小さければ、単位セル３間の回折に起因するサブ回折光が発生して、レンズアレイに起因する（換言すれば、単位セル３内の回折に起因する）メイン回折光のピーク強度を低減することが可能となる。
【００５９】
ここで、拡散板１に入射する光が、複数のレーザ光源から出射したスポット光の集合体であったとしても、図８に示したような入射光径は、最大でも３ｍｍ程度であると考えられる。従って、図８に示したような単位セルサイズが３ｍｍ以下であれば、どのようなレーザ光源に対しても本実施形態に係る拡散板１を使用することが可能となる。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ型の拡散板１は、２個以上の単位セル３で構成されており、各単位セル３は、複数のマイクロレンズ２１からなるマイクロレンズ群２０を有している。また、各単位セル３に含まれるマイクロレンズ２１は、アレイ配列に対して連続である。更に、少なくとも光線入射部位２が、以下で詳述するような所定の条件を満足する少なくとも２つの部分領域ＡＲを有していることを特徴とする。これにより、本実施形態に係る拡散板１は、例えばレーザアレイ光源のように、より可干渉性の高い光源から出射された光線が入射した場合であっても、拡散強度を均一とすることが可能となる。
【００６１】
＜各部分領域ＡＲが満たすべき関係式について＞
先だって言及したように、本実施形態に係る拡散板１の光線入射部位２は、平均拡散角度が互いに相違する部分領域ＡＲを少なくとも２つ有している。かかる部分領域ＡＲは、例えば図２に模式的に示したように、光線入射部位２の中央部分に、第１の部分領域ＡＲ１が位置し、かかる第１の部分領域ＡＲ１を囲むように、第１の部分領域よりも平均拡散角度が小さい第２の部分領域ＡＲ２が位置している。
【００６２】
第１の部分領域ＡＲ１と第２の部分領域ＡＲ２とは、互いに平均拡散角度が相違している（より詳細には、第１の部分領域ＡＲ１の平均拡散角度＞第２の部分領域ＡＲ２の平均拡散角度、の関係が成立している）が、このような平均拡散角度の相違は、各部分領域を構成する単位セル３ａ，３ｂの平均曲率半径を相違させることで実現される。
【００６３】
単位セル３を構成するマイクロレンズ２１の曲率半径Ｒは、透明基板１０の屈折率ｎ、実現したい拡散角の大きさθ、マイクロレンズ２１のピッチｐを関数として、以下の式１０３のように表すことができる。
【００６４】
【数３】
2019139163.tif 000005
【００６５】
その上で、本実施形態に係る拡散板１では、マイクロレンズ２１のピッチｐに関するピッチ変化幅Δｐをはじめとして、レンズ頂点高さ変化幅Δｈ等の各種の変化許容幅が設定され、その値が不規則化されることから、上記式１０３で与えられるマイクロレンズ２１に曲率半径Ｒも、ある曲率半径変化幅ΔＲの範囲で不規則化して、曲率半径変化幅ΔＲに応じた平均値を有するようになる。
【００６６】
以下、図９を参照しながら、第１の部分領域ＡＲ１を構成する単位セル３ｂの平均曲率半径と、第２の部分領域ＡＲ２を構成する単位セル３ａの平均曲率半径と、が満たすべき関係式について、説明する。
【００６７】
図９に模式的に示したように、光源から出射した光線を拡散板１に入射させて、拡散板１から所望の距離ｄだけ離隔した場所において、拡散光の強度を均一とするためには、第１の部分領域ＡＲ１に入射する光源ａからの光線の拡散角と、第２の部分領域ＡＲ２に入射する光源ｂからの光線の拡散角とが完全には重なり合わないように、各部分領域の平均拡散角度を設定する必要がある。
【００６８】
この時、拡散板１の第１の部分領域ＡＲ１に光源ｂからの光線ｂが入射し、第２の部分領域ＡＲ２に光源ａからの光線ａが入射する場合を考える。この際、第１の部分領域ＡＲ１を構成する単位セル３ｂの平均拡散角度をθｂとし、第２の部分領域ＡＲ２を構成する単位セル３ａの平均拡散角度をθａとすると、この２つの平均拡散角度θａ，θｂは、以下の式２０１で表される関係式を満足する必要がある。
【００６９】
ここで、上記式１０３から、以下の式２０３が導かれることから、以下に示す式２０１は、式２０３の関係を用いて、以下の式２０５のように変形することができる。ここで、以下の式２０５において、Ｒａは、第２の部分領域ＡＲ２を構成する単位セル３ａの平均曲率半径であり、Ｒｂは、第１の部分領域ＡＲ１を構成する単位セル３ｂの平均曲率半径である。
【００７０】
【数４】
2019139163.tif 000006
【００７１】
本実施形態に係る拡散板１において、透明基板１０は共通であり、また、マイクロレンズ２１の平均ピッチｐを一定であるため、上記式２０５より、以下に示す式２０７が導出される。
【００７２】
【数５】
2019139163.tif 000007
【００７３】
第１の部分領域ＡＲ１を構成する単位セル３ｂの平均曲率半径Ｒｂと、第２の部分領域ＡＲ２を構成する単位セル３ａの平均曲率半径Ｒａが上記式２０７で表される関係式を満足することで、第１の部分領域ＡＲ１の平均拡散角度θｂと、第２の部分領域ＡＲ２の平均拡散角度θａとは相違するものとなる。その結果、第１の部分領域ＡＲ１と第２の部分領域ＡＲ２のように、互いに隣り合う部分領域ＡＲからの拡散光が完全には重なり合わないようになり、より可干渉性の高い光源から出射された光線が入射した場合であっても、拡散強度を均一とすることができる。
【００７４】
なお、上記式２０７で表される関係式は、ある部分領域ＡＲ（Ｎ），（Ｎ≧２）と、この部分領域ＡＲ（Ｎ）に隣接するように部分領域ＡＲ（Ｎ）よりも光線入射部位２の端部側に位置する部分領域ＡＲ（Ｎ＋１）と、が満たすべき関係式であり、部分領域の個数が３以上となった場合においても成立する。
【００７５】
＜各部分領域ＡＲの大きさに関して＞
近年、表示装置や投影装置や照明装置の光源として用いられることが多い、レーザアレイ光源は、可干渉性の高いレーザ光を出射可能なレーザダイオードが、複数個格子状に並べられたものであり、かかる光源から出射された光線は、それぞれのレーザダイオードから出射したスポット光の集合体となっている。以下では、このような複数の光源から出射したスポット光の集合体が、本実施形態に係る拡散板１に入射する場合について着目し、説明を行うものとする。
【００７６】
本実施形態に係る拡散板１の光線入射部位２では、例えば図１０に模式的に示したように、第１の部分領域ＡＲ１の外周は、スポット光の集合体の拡散板１への投影領域（すなわち、光線入射部位２）の内側に位置し、かつ、第２の部分領域ＡＲ２の外周は、投影領域（光線入射部位２）の外側に位置するように、第１の部分領域ＡＲ１及び第２の部分領域ＡＲ２が配置されていることが好ましい。図１０に示したような配置とすることで、より可干渉性の高い光源から出射された光線が入射した場合であっても、より確実に拡散強度を均一とすることができる。
【００７７】
また、本実施形態に係る拡散板１の光線入射部位２において、第１の部分領域ＡＲ１の面積は、拡散板１として用いられる領域の面積に対して、０．０４％以上８５％以下であり、かつ、光線入射部位２の面積に対して、０．０５％以上９２％以下であることが好ましい。第１の部分領域ＡＲ１の面積を、上記の範囲内とすることで、より一層確実に拡散強度を均一とすることができる。なお、上記の２種類の第１の部分領域ＡＲ１の面積率は、本発明者が、第１の部分領域ＡＲ１の面積、光線入射部位２の面積、及び、拡散板１として用いられる領域の面積の組み合わせを様々に変更しながら、実現される拡散板１の拡散特性について検証を行い、得られた結果を解析することで得られた知見に基づくものである。
【００７８】
また、図１０に示したような各部分領域ＡＲの大きさに関する関係は、光線入射部位２において３以上の部分領域ＡＲが存在する場合も同様である。例えば図１１に示したように、光線入射部位２において、第１の部分領域ＡＲ１〜第３の部分領域ＡＲ３が存在する場合、３個の領域のうち少なくとも一つの領域の外周は、スポット光の集合体の拡散板１への投影領域（すなわち、光線入射部位２）の外側に位置することが好ましい。
【００７９】
ここで、光線入射部位２にＮ＋１（Ｎ≧２）個の部分領域ＡＲが存在する場合に、何番目の部分領域ＡＲの外周が光線入射部位２の外側に位置するかについては、特に限定されるものではなく、求める拡散光の強度の均一さの度合いに応じて、適宜決定すればよい。
【００８０】
以上、本実施形態に係る各部分領域ＡＲの大きさに関して、詳細に説明した。
【００８１】
なお、上記説明では、各部分領域ＡＲの外周で規定される形状が矩形である場合に着目したが、各部分領域ＡＲの外周で規定される形状は、矩形に限定されるものではなく、多角形状であってもよいし、円形状であってもよいし、楕円形状であってもよく、着目する光源から出射される光線の集合体がつくる投影形状に応じて、適宜決定すればよい。
【００８２】
また、図１０や図１１では、第１の部分領域ＡＲ１を囲むように第２の部分領域ＡＲ２が存在し、また、第２の部分領域ＡＲ２を囲むように第３の部分領域ＡＲ３が存在する場合を例に挙げたが、各部分領域ＡＲの配置状態は、図１０や図１１に例示したものに限定されるものではない。例えば図１２に示したように、第１の部分領域ＡＲ１と第２の部分領域ＡＲ２とが隣接しており、これら第１の部分領域ＡＲ１及び第２の部分領域ＡＲ２を囲むように、第３の部分領域ＡＲ３が存在していてもよい。
【００８３】
以上、図１〜図１２を参照しながら、本実施形態に係る拡散板１について、詳細に説明した。
【００８４】
（拡散板の設計方法について）
続いて、本実施形態に係る拡散板の設計方法について、簡単に説明する。
本実施形態に係る拡散板の設計方法は、透明基板１０の表面に位置するマイクロレンズ群からなるマイクロレンズアレイ型の拡散板の設計方法である。
【００８５】
本実施形態に係る拡散板の設計方法では、少なくとも拡散板１における光線入射部位２に該当するマイクロレンズ群について、アレイ配列に対して連続である２つ以上の単位セルで構成するようにし、かつ、単位セル３を、透明基板１０の表面に位置する複数のマイクロレンズ２１からなるように設計する。
【００８６】
この際、光線入射部位２を、先だって説明したように、異なる平均拡散角度を有する少なくとも２つの部分領域ＡＲを有するようにする。より詳細には、異なる平均拡散角度を有する部分領域のうち第１の部分領域ＡＲ１、及び、第１の部分領域ＡＲ１に隣接するように第１の部分領域ＡＲ１よりも光線入射部位２の端部側に位置しており、かつ、第１の部分領域ＡＲ１の平均拡散角度よりも小さな平均拡散角度を有する第２の部分領域ＡＲ２について、それぞれの領域を構成する単位セル３ａ，３ｂの平均曲率半径を、上記式２０７で表される関係式を満足するように設定すればよい。
【００８７】
ここで、各単位セル３ａ，３ｂのより詳細な設計方法については、特に限定されるものではなく、公知の設計方法を採用することが可能であり、例えば、上記特許文献１に開示されているような設計方法を採用することができる。
【００８８】
以上のようにして拡散板１の光線入射部位２の構造を設計することで、本実施形態に係る拡散板１を設計することができる。
【００８９】
（拡散板の製造方法について）
続いて、本実施形態に係る拡散板の製造方法について、簡単に説明する。
本実施形態に係る拡散板１の製造方法については、特に限定されるものではなく、公知の方法を利用して製造することができる。例えば、上記の設計方法に則して設計した拡散板１について、各種のドライエッチングプロセスを適用することが可能である。具体的な製造方法については、特に限定されるものではないが、例えば、上記特許文献１に開示されている製造方法を利用することができる。
【００９０】
（拡散板の適用例）
次に、本実施形態に係る拡散板１の適用例について、簡単に説明する。
【００９１】
以上説明したような本実施形態に係る拡散板１は、その機能を実現するために光を拡散させる必要がある装置に対して、適宜実装することが可能である。機能を実現するために光を拡散させる必要がある装置としては、例えば、各種のディスプレイ等の表示装置や、プロジェクタ等の投影装置を挙げることができる。
【００９２】
また、本実施形態に係る拡散板１は、光整形の用途にも用いることが可能である。更に、本実施形態に係る拡散板１は、各種の照明装置に対しても適用することが可能となる。
【００９３】
なお、機能を実現するために光を拡散させる必要がある装置は、上記の例に限定されるものではなく、光の拡散を利用する装置であればその他の公知の装置に対しても、本実施形態に係る拡散板１を適用することが可能である。
【実施例】
【００９４】
続いて、実施例及び比較例を示しながら、本発明に係る拡散板について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、あくまでも本発明に係る拡散板の一例にすぎず、本発明に係る拡散板が下記の例に限定されるものではない。
【００９５】
（実験例１）
本実験例では、光源と、第１の部分領域ＡＲ１及び第２の部分領域ＡＲ２とを有する拡散板１と、を用いた光学系について、拡散板によって得られる拡散光の強度分布を、公知のシミュレーションソフトウェアを用いてシミュレートした。かかるシミュレーションに用いたソフトウェアは、市販の照明設計シミュレーションソフトウェアである、Ｏｐｔｉｃ  Ｓｔｕｄｉｏ（Ｚｅｍａｘ  ＬＬＣ製）である。
【００９６】
シミュレーションを行った光学系の概略図を、図１３に示した。図１３に示したように、本シミュレーションでは、図１４に示したような構成を有する光源から１０ｍｍ離隔した位置に拡散板１を配置し、拡散板１から５０ｍｍ離隔した位置での拡散光の強度分布をシミュレートした。
【００９７】
図１４に模式的に示したように、着目した光源は、直径８ｍｍのスポット光（平行光）を出射可能な光源が、１ｍｍ間隔で４行×５列に配列されたものとした。このようなアレイ状の光源により、図１４に示したような光線入射部位２が拡散板１の入射面に発生する。
【００９８】
上記のようなシミュレーションに用いた拡散板１と、光線入射部位２との位置関係を、図１５に模式的に示した。図１５に示したように、本実験例では、拡散板１の中央部分に、平均拡散角度θｂを有する第１の部分領域ＡＲ１を設け、第１の部分領域ＡＲ１を囲うように、平均拡散角度θａを有する第２の部分領域ＡＲ２を設ける場合について、着目した。
【００９９】
第１の部分領域ＡＲ１は、図１５に模式的に示したように、４行５列からなる光源のうち、中央部の２行３列と重なるように配置した。かかる拡散板における第１の部分領域ＡＲ１は、中央部の２ｍｍ×３ｍｍの領域である。また、本実験例では、第１の部分領域ＡＲ１の平均拡散角度θｂを、半値全角を用いて９°で一定とした。このとき、１／Ｒｂの値は、０．００４となる。
【０１００】
また、第２の部分領域ＡＲ２は、図１５に模式的に示したように、光源の中央部の外周に存在する光源と重なるように配置した。かかる拡散板における第２の部分領域は、５ｍｍ×６ｍｍの領域のうち、第１の部分領域ＡＲ１に該当する中央部の２ｍｍ×３ｍｍの領域を除いた部分である。
【０１０１】
すなわち、本実験例において、第１の部分領域ＡＲ１の面積（６ｍｍ２）は、拡散板として用いられる領域の面積（３０ｍｍ２）の２０％となっており、光線入射部位２の面積（２０ｍｍ２）の３０％となっている。また、本実験例において、各部分領域ＡＲを構成する単位セル３ａ，３ｂの対角線の長さは、それぞれ１．０２３ｍｍとなっている。
【０１０２】
本実験例では、第２の部分領域ＡＲ２の平均拡散角度θａ（第２の部分領域ＡＲ２の平均曲率半径Ｒａ）を、以下の表１に示すように変えながら、得られる拡散光の強度分布についてシミュレートした。ここで、拡散板１の屈折率ｎ＝１．４８とし、それぞれの単位セル３ａ，３ｂにおけるマイクロレンズ２１の平均ピッチｐは、８２μｍで一定とした。
【０１０３】
【表１】
2019139163.tif 000008
【０１０４】
上記のようなシミュレーションにより、例えば図１６に示したような拡散光の強度分布パターンを得ることができる。上記表１に示した条件のうち、θａ＝２〜１１°の場合における拡散光の強度分布パターンを、図１７にあわせて示した。なお、図１７における横軸は、図１６に示したような強度分布パターンの水平方向の距離（強度分布パターンの中央を原点としている。）に対応しており、図１７における縦軸は、図１６に示したような強度分布パターンを縦方向中央部で切断した場合の強度を示している。
【０１０５】
図１７から明らかなように、θａ＝２，３，４°の場合には、上記式２０７で表される関係性が満たされずに、強度分布パターンのピーク数が２つとなる結果、拡散光の強度が均一となっていないことがわかる。これは、第１の部分領域ＡＲ１で拡散された光と、第２の部分領域ＡＲ２で拡散された光と、が互いに強めあった結果であると考えられる。
【０１０６】
一方、θａ＝５，６，７，８，９°の場合には、上記式２０７で表される関係性が満たされ、かつ、強度分布パターンのピーク数が１つとなっていることがわかる。
【０１０７】
なお、θａ＝１０、１１°の場合、図１７には図示していないが、強度分布パターンのピーク数は１つとなるものの、上記式２０７で表される関係性が満たされない。
【０１０８】
上記の検証から、拡散強度が均一であると判断するための２つの条件のうち、第１の条件（ピーク数が１である）を満足するものは、θａ＝５，６，７，８，９°であることがわかる。
【０１０９】
次に、拡散強度が均一であると判断するための比率Ｃに関する第２の条件について、平均強度Ａ及び強度のバラつきＢの具体的な値と、これらの値から得られる比率Ｃについて、表１にあわせて示した。θａの値を変化させると、拡散光の強度が分布する範囲が変化していき、θａ＝２°のときに最も拡散範囲が小さくなるが、θａ＝２°の場合についても評価が可能なように、第２の条件に着目する際に基準とする面積を、中央の３ｍｍ×６ｍｍ＝１８ｍｍ２とした。また、本実験例の場合、「着目している拡散板１と同一の拡散角を有する、１つの部分領域ＡＲのみから構成される拡散板」は、拡散角が９°である、１つの部分領域ＡＲのみから構成される拡散板（すなわち、Ｎｏ．８のサンプル）となる。
【０１１０】
上記表１に示した比率Ｃの変化の様子から明らかなように、上記第１の条件を満足するサンプルのうち、比率Ｃの値がＮｏ．８のサンプルにおける比率Ｃの値よりも大きくなるものは、θａ＝５，６，７，８°のサンプルであることがわかる。かかる結果より、本発明の実施例に該当するＮｏ．４〜Ｎｏ．７のサンプル（θａ＝５，６，７，８°のサンプル）は、上記の２つの条件を共に満足し、均一な拡散強度が実現されていることがわかる。
【０１１１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１１２】
１    拡散板
２    光線入射部位
３，３ａ，３ｂ    単位セル
１０    透明基板
２０    マイクロレンズ群
２１    マイクロレンズ
ＡＲ    部分領域
【図１】
2019139163.tif 000011
【図２】
2019139163.tif 000012
【図３】
2019139163.tif 000013
【図４】
2019139163.tif 000014
【図５Ａ】
2019139163.tif 000015
【図５Ｂ】
2019139163.tif 000016
【図６Ａ】
2019139163.tif 000017
【図６Ｂ】
2019139163.tif 000018
【図７】
2019139163.tif 000019
【図８】
2019139163.tif 000020
【図９】
2019139163.tif 000021
【図１０】
2019139163.tif 000022
【図１１】
2019139163.tif 000023
【図１２】
2019139163.tif 000024
【図１３】
2019139163.tif 000025
【図１４】
2019139163.tif 000026
【図１５】
2019139163.tif 000027
【図１６】
2019139163.tif 000028
【図１７】
2019139163.tif 000029