(57)【要約】【課題】レンズアレイ基板とは異なるレンズピッチのレンズアレイを提供する。【解決手段】レンズアレイは、それぞれが直線状に伸びる第１の凸型のレンズを複数有するレンズアレイ基板に対し、前記第１の凸型のレンズが伸びる方向に沿って前記第１の凸型のレンズ上に形成された複数の隔壁と、前記レンズアレイ基板の前記第１の凸型のレンズ上であって、前記複数の隔壁間に形成された第２の凸型のレンズを有する。【選択図】図１
2016161756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが直線状に伸びる第１の凸型のレンズを複数有するレンズアレイ基板に対し、前記第１の凸型のレンズが伸びる方向に沿って前記第１の凸型のレンズ上に形成された複数の隔壁と、
前記レンズアレイ基板の前記第１の凸型のレンズ上であって、前記複数の隔壁間に形成された第２の凸型のレンズ
を有することを特徴とするレンズアレイ。
【請求項２】
前記隔壁は、前記レンズアレイ基板の頂点部に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ。
【請求項３】
前記隔壁は、前記レンズアレイ基板の谷部に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ。
【請求項４】
前記隔壁は、前記レンズアレイ基板の谷部と頂点部の間に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のレンズアレイ。
【請求項５】
前記第２の凸型のレンズは、前記レンズアレイ基板の一部の領域に形成されている
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のレンズアレイ。
【請求項６】
それぞれが直線状に伸びる凸型のレンズを複数有するレンズアレイ基板に対し、前記凸型のレンズが伸びる方向に沿って前記凸型のレンズ上に複数の隔壁を形成し、
前記レンズアレイ基板の前記凸型のレンズ上であって、前記複数の隔壁間に樹脂を吐出し、
吐出された前記樹脂を硬化させる
ことを特徴とするレンズアレイ形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズアレイ及びレンズアレイ形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、予め定めた方向に異方性を有するレンズを製造することができる、レンズ製造装置を提供することを課題とし、加工対象物の表面に切り込みを入れて凹凸部を形成する凹凸形成手段と、加工対象物の表面上にレンズ用樹脂を供給する樹脂供給手段と、供給されたレンズ用樹脂を硬化させる樹脂硬化手段と、凹凸形成手段、樹脂供給手段及び樹脂硬化手段の各々を加工対象物に対して相対移動する移動手段と、予め定めた方向に延びる凹凸部を形成し、隣接する凹凸部間にレンズ用樹脂を供給し、供給されたレンズ用樹脂を硬化させるように、凹凸形成手段、樹脂供給手段、樹脂硬化手段及び移動手段を駆動制御する制御手段と、を有することが開示されている。
【０００３】
特許文献２には、製造時に、液状の材料が隔壁間に浸入することを阻止することを課題とし、画像を形成した第１媒体と、この第１媒体上に積層されて、第１媒体の画像を屈折させて透過させる三次元領域を有する第２媒体と、を含み、この第２媒体の三次元領域には、それぞれ液状の材料を固化して形成された複数の半円筒形状の凸部を有し、当該半円筒形状の長手方向端部の少なくとも一方側に、製造時における液状の材料の流動を阻止する部分が設けられている画像記録媒体であることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１２５０４４号公報
【特許文献２】特開２０１３−１７８３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、レンズアレイ基板とは異なるレンズピッチのレンズアレイ及びレンズアレイ形成方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
請求項１の発明は、それぞれが直線状に伸びる第１の凸型のレンズを複数有するレンズアレイ基板に対し、前記第１の凸型のレンズが伸びる方向に沿って前記第１の凸型のレンズ上に形成された複数の隔壁と、前記レンズアレイ基板の前記第１の凸型のレンズ上であって、前記複数の隔壁間に形成された第２の凸型のレンズを有することを特徴とするレンズアレイである。
【０００７】
請求項２の発明は、前記隔壁は、前記レンズアレイ基板の頂点部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズアレイである。
【０００８】
請求項３の発明は、前記隔壁は、前記レンズアレイ基板の谷部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズアレイである。
【０００９】
請求項４の発明は、前記隔壁は、前記レンズアレイ基板の谷部と頂点部の間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズアレイである。
【００１０】
請求項５の発明は、前記第２の凸型のレンズは、前記レンズアレイ基板の一部の領域に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のレンズアレイである。
【００１１】
請求項６の発明は、それぞれが直線状に伸びる凸型のレンズを複数有するレンズアレイ基板に対し、前記凸型のレンズが伸びる方向に沿って前記凸型のレンズ上に複数の隔壁を形成し、前記レンズアレイ基板の前記凸型のレンズ上であって、前記複数の隔壁間に樹脂を吐出し、吐出された前記樹脂を硬化させることを特徴とするレンズアレイ形成方法である。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１のレンズアレイによれば、レンズアレイ基板とは異なるレンズピッチのレンズアレイとすることができる。
【００１３】
請求項２のレンズアレイによれば、レンズアレイの頂点部に形成されている隔壁によってレンズを形成できる。
【００１４】
請求項３のレンズアレイによれば、レンズアレイの谷部に形成されている隔壁によってレンズを形成できる。
【００１５】
請求項４のレンズアレイによれば、レンズアレイの谷部と頂点部の間に形成されている隔壁によってレンズを形成できる。
【００１６】
請求項５のレンズアレイによれば、レンズアレイ基板内でレンズピッチが異なるレンズアレイを形成することができる。
【００１７】
請求項６のレンズアレイ形成方法によれば、レンズアレイ基板とは異なるレンズピッチのレンズアレイを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態のレンズアレイを製造する方法の例を示す説明図である。
【図２】本実施の形態のレンズアレイの形態（１）の例を示す説明図である。
【図３】本実施の形態のレンズアレイの形態（２）の例を示す説明図である。
【図４】本実施の形態のレンズアレイの第２レンズの形態（１）の例を示す説明図である。
【図５】本実施の形態のレンズアレイの第２レンズの形態（２）の例を示す説明図である。
【図６】本実施の形態のレンズアレイの第２レンズの形態（３）の例を示す説明図である。
【図７】隔壁を形成して、レンズアレイを製造する方法の例を示す説明図である。
【図８】曲率制御の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
まず、本実施の形態を説明する前に、その前提となる技術について説明する。なお、この説明は、本実施の形態の理解を容易にすることを目的とするものである。
レンズアレイとは、正立像あるいは倒立像を形成する要素レンズ（レンズエレメント）を複数並列的に配列し、像を重ね合わせて全体で１個の連続像を形成する光学系であり、半円柱のレンズを並べたレンチキュラーレンズ、シリンドリカルレンズ等を含む。例えば、３次元画像（以下、３Ｄともいう）を表現すること、視線を換えることによって複数の画像を表示すること（以下、チェンジングともいう）ができる。以下、レンズは凸型のレンズとする。
レンチキュラー画像（３Ｄ、チェンジングで表示する画像）では、レンズアレイを構成する個々のレンズ（要素レンズ）が担う領域に複数の視点画像を配置する。複数の画像とは、例えば、３Ｄ表示であれば異なる視点から見た画像（視差画像）であり、チェンジングであれば表示したい画像（色違いの画像、象とキリンのように相関のない画像（相関がある画像であってもよい）など）である。１本の要素レンズに収容可能な画像数はプリンタの性能に依存する。
通常、要素レンズに収容できる画像数が多いほど、表示できる画像が増えるというメリットがある（３Ｄ表示であれば立体感が増す）。一方、プリンタの解像度には限界があるため、収容できる画像数を多くするためにレンズピッチを大きくすると、解像度が劣化するというデメリットもある。よって、表現したい画像やデザイナーの趣向によって、表示画像数と解像度のどちらを優先して選択するかという自由度があることが望ましい。
一般的なレンチキュラー画像の作製では、レンズピッチが固定である型成型されたレンズシートと紙に印刷された画像とを貼り合わせて作製される。あるいは、レンズシートの裏面（平面部）にＵＶオフセット印刷機などにより、直接印刷されて作製される。いずれにしても、レンズピッチは固定であるため、上記の選択肢の自由度はない。つまり、レンズシートの局所的な領域だけレンズピッチを変えて、表示画像数を多くするという処理ができない。
【００２０】
また、レンズピッチや曲率（焦点距離）を任意に設定できるレンチキュラーレンズ作製方法として、我々は特開２０１３−１２５０４４（特許文献１）にて隔壁ピン止め方法を提案した。図７、図８の例を用いて、隔壁ピン止め方法、そして、その隔壁ピン止め方法によるレンズ幅、曲率制御について説明する。
図７は、隔壁を形成して、レンズアレイを製造する方法（隔壁ピン止め方法の原理）の一例を示す説明図である。ここでは、説明を簡単にするために、基板１００（例えば、樹脂基板）に対して１つの刃１１０で隔壁を形成し、１つの樹脂滴下装置１４４で樹脂を滴下している。複数の刃、複数の樹脂滴下装置を用いるようにしてもよいし、刃と樹脂滴下装置を一体化させた装置を用いるようにしてもよいし、その一体化させた装置を複数用いるようにしてもよい。
図７（ａ１）に例示するように、基板１００に対して刃１１０で切削させる走査を行って溝７３２を形成し（基板１００に溝７３２の切り込みを入れ）、溝７３２の両端に隔壁７３２ａ、隔壁７３２ｂを形成する。図７（ａ２）の例は、刃１１０が基板１００に切り込みを入れた場面の断面を示したものである。
次に、図７（ｂ）に例示するように、刃１１０をピッチ１４３の距離だけ移動させ、切り込みを入れ（溝７３４、溝７３６）、隔壁７３４ａ、７３４ｂ、７３６ａ、７３６ｂ等を形成する。ピッチ１４３は、隔壁間の距離であり、レンズ幅となる。つまり、ピッチ１４３を制御することによって、レンズ幅を制御する。
図７（ｃ）に例示するように、隔壁間（例えば、隔壁７３２ｂと隔壁７３４ａの間）に、樹脂滴下装置１４４によってＵＶ硬化樹脂７６２等を吐出（Ｅｊｅｃｔｉｏｎ）する。樹脂の吐出量により曲率制御をする。液状の樹脂として、例えば、ＵＶ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ）硬化樹脂であるＮＯＡ６５（Ｎｏｒｌａｎｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社製）等がある。なお、ＵＶ硬化樹脂とは、紫外線の光エネルギーに反応して液体から固体に化学的に変化する合成樹脂である。また、熱溶融させた高分子（熱可塑性樹脂）や熱硬化性樹脂であってもよい。
図７（ｄ）に例示するように、図７（ｃ）の例のように吐出又は塗布された液状の樹脂を硬化させることによってレンズを形成する。具体的には、ＵＶ硬化樹脂であれば、ＵＶ光源１１９のＵＶ光照射により硬化させる。熱溶融させた熱可塑性樹脂を用いる場合は、冷却することにより硬化させる。熱硬化性樹脂を用いる場合は加熱することで硬化させる。もちろんのことながら、液状の樹脂は硬化させた状態で透明である。
図８は、曲率制御（屈曲面によるピン止め効果）の例を示す説明図である。図８（ａ）の例に示すように、板状の平らな表面（基板１００）にある液体（ＵＶ硬化樹脂等）の液体界面の接触角をθとする。図８（ｂ）の例に示すように、板状の角（平面となす角の角度α）に液体がある場合は、ピッチ制御によって「接触角＞θ＋α」を満たすまで移動できない。したがって、基板１００の隔壁頂点部の役割として、接触角はθからθ＋αまでの任意の角度をとれることとなり、液滴の量により曲率制御を行うことができる（例えば、「Ｊ．Ｆ．Ｏｌｉｖｅｒ  ｅｔ  ａｌ，  Ｊ．Ｃｏｌｌｏｉｄｓ  ａｎｄ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｃｉ，５９，５６８（１９７７）」を参照）。
つまり、この隔壁ピン止め方法は、レンズ基板（樹脂基板）を鋭利な刃で引っ掻くことで隔壁（屈曲部）を形成し、その隔壁のピン止め効果により流動性樹脂（ＵＶ硬化樹脂など）の流動を抑制する。したがって、所望のレンズピッチで隔壁を形成することで、レンズピッチを規定できる。さらに、その隔壁間に流動性樹脂を吐出することで所望の形状のレンズを形成できる。レンズの曲率（焦点距離）は吐出する流動性樹脂の体積で制御する。
このレンズ作製方法はレンズピッチや焦点距離、さらに、レンズサイズを柔軟に変更できるという利点を有する。
【００２１】
以下、図面に基づき本発明を実現するにあたっての好適な一実施の形態の例を説明する。
本実施の形態は、レンズピッチが固定であるレンズアレイ基板のレンズ面側を刃で引っ掻いて、隔壁ピン止め方法によってレンズを形成する。つまり、既に作製されたレンズアレイ基板上に、さらにレンズ（以下、第２レンズともいう）を形成するものである。また、レンズアレイ基板の局所的に隔壁ピン止め方法によってレンズを形成してもよい。なお、以下に示す通り、ピン止めレンズのピッチＰは、ピッチ固定レンズのピッチｐよりも大きい。
【００２２】
図１（ａ０）は、レンズアレイ基板の例を示している。これは、基板１００の上に複数のレンズ（レンズ１３０、１３４、・・・）が形成されているものである。つまり、このレンズアレイ基板は、それぞれが直線状に伸びる第１の凸型のレンズを複数有する。また、このレンズアレイ基板は、前述の隔壁ピン止め方法によって作製されたものであってもよいし、型成型されたレンズシートであってもよい。もちろんのことながら、この状態でのレンズアレイ基板では、レンズピッチは固定である。
【００２３】
図１（ａ１）は、図１（ａ０）の例に示したレンズアレイ基板のレンズ１３０に隔壁を生成する過程を示したものである。前述の隔壁ピン止め方法と同様に、レンズアレイ基板に対して刃１１０で切削させる走査（切削方向１９０）を行って、溝１３２を形成し（レンズアレイ基板のレンズ１３０に溝１３２の切り込みを入れ）、溝１３２の両端に隔壁１３２ａ、隔壁１３２ｂを形成する。したがって、この隔壁は、第１の凸型のレンズが伸びる方向に沿って前記第１の凸型のレンズ上に形成されており、複数の隔壁となる。
図１（ａ２）の例は、刃１１０が基板１００に切り込みを入れた場面の断面を示したものである。
図１（ａ３）の例は、他のレンズにも溝を形成し、その溝の両端に隔壁を形成した例を示したものである。つまり、レンズアレイ基板に複数の隔壁を形成している。この例では、１つおきのレンズに切り込みを入れているが、隣のレンズ、２つ以上離れたレンズを対象としてもよい。この切り込みによって生じる隔壁間の距離が、レンズ幅となる。
【００２４】
図１（ｂ）に例示するように、隔壁間（隣り合う溝によって生じる２つの隔壁の間）に、樹脂滴下装置１４４によってＵＶ硬化樹脂等をノズル１４５から吐出（Ｅｊｅｃｔｉｏｎ）する。樹脂の吐出量により、レンズ１６０の曲率制御をする。液状の樹脂として、例えば、前述したものと同様に、ＵＶ硬化樹脂であるＮＯＡ６５（Ｎｏｒｌａｎｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社製）等がある。なお、熱溶融させた高分子（熱可塑性樹脂）や熱硬化性樹脂であってもよい。ここで形成するレンズは、レンズアレイ基板１００の前記第１の凸型のレンズ上であって、前記複数の隔壁間に形成された第２の凸型のレンズである。
【００２５】
図１（ｃ）に例示するように、図１（ｂ）の例のように吐出又は塗布された液状の樹脂を硬化させることによって第２レンズであるレンズ１６０、１６２等を形成する。具体的には、ＵＶ硬化樹脂であれば、ＵＶ光源１１９のＵＶ光照射により硬化させる。熱溶融させた熱可塑性樹脂を用いる場合は、冷却することにより硬化させる。熱硬化性樹脂を用いる場合は加熱することで硬化させる。もちろんのことながら、液状の樹脂は硬化させた状態で透明である。
【００２６】
図２の例は、図１に例示した作製方法をレンズアレイ基板の第２レンズ形成領域２１０に適用したものである。第２レンズ形成領域２１０は、レンズアレイ基板上のレンズの一方の端から他方の端まで第２レンズがある例である。したがって、第２レンズ形成領域２１０とそれ以外の領域では、曲率の異なるレンズとなり、第２レンズ形成領域２１０内では、それ以外の領域と比較して、表示できる画像を増やすことができる。
図３の例は、図１に例示した作製方法をレンズアレイ基板の第２レンズ形成領域３１０に適用したものである。第２レンズ形成領域３１０は、レンズアレイ基板上の切込位置３２０ｂから切込位置３２０ａまでの間にあるレンズに切り込みを入れ、第２レンズを形成した例である。なお、図３の例に示す切込位置３２０ａ、切込位置３２０ｂの矢印方向のように、レンズの長手方向を横切る方向に切り込みを入れる場合、切り込みがレンズ凹部（谷の部分）にも形成されるように、切り込み時の荷重を大きくしたり、又は、細い刃を使用したりする。
【００２７】
図４、図５、図６を用いて、パラメータ設計の例を示す。
なお、ピッチ固定のレンズ（元のレンズアレイ基板上のレンズ（図１の例では、レンズ１３０））におけるピッチをｐ、曲率半径をｒ、サグをｓとし、ピン止めレンズ（第２レンズ（図１の例では、レンズ１６０））におけるピッチをＰ、曲率半径をＲ、サグをＳとする。なお、サグ（ｓａｇ）とは、レンズ凸部の高さをいう。
【００２８】
図４の例は、ピッチ固定レンズの谷部に切り込みを入れる場合を示している。図４の例では、切り込みの位置は、レンズ１３０とレンズ１３４の間、レンズ１３８とレンズ１４２の間である。レンズ１３４は焦点４３２、レンズ１３８は焦点４３４、レンズ４１０は焦点４１２をそれぞれ有している。
レンチキュラー画像用途の場合、視差画像はレンズの焦点面に配置する。レンズ間の谷部に切り込みを入れる場合、両レンズ（元のレンズと第２レンズ）ともペデスタル（Ｐｅｄｅｓｔａｌ）は同じであるため、両レンズの焦点距離ｆは同じである。つまり、
ｒ＝Ｒ  （∵ｆ＝ｒ／（ｎ−１），ｎ：屈折率）
となる。
また、ピッチに関して、「Ｐ＞ｐ」の関係を有している。さらに、曲率半径の最小値はピッチの半分であるため（式（１）、式（２）内の√の中は０以上）、「２ｒ≧Ｐ」となる。よって、「２ｒ≧Ｐ＞ｐ」となる。
また、レンズの断面形状を対称的にするため、
Ｐ＝ｍ×ｐ（ｍ：２以上の整数）
となる。
よって、関係式「２ｒ／ｐ≧ｍ＞１」より、整数ｍの取り得る範囲が定まる。
ところで、サグについては、式（１）、式（２）より、「Ｓ＞ｓ」となる。
【数１】
2016161756.tif 000003
【数２】
2016161756.tif 000004
望ましくは、「Ｐ＝ｍ×ｐ（ｍ：２以上の整数）」とすればよい。なぜならば、流量（単位時間当たりの吐出量）を一定にすればよく、制御が容易となるからである。この整数ｍを定めると、解像度に応じて、いくつの画像を入れることができるかが決定する。例えば、ｍ＝２ならば、２倍の画像を入れることができることになる。
【００２９】
図５の例は、ピッチ固定レンズの頂点部に切り込みを入れる場合を示している。図５の例では、切り込みの位置は、レンズ１３０の頂点部であるスクラッチ位置５１０ａ、レンズ１３８の頂点部であるスクラッチ位置５１０ｂである。レンズ５１０は焦点５１２（レンズ１３４の焦点４３２と同じ位置）を有している。
レンチキュラー画像用途の場合、視差画像はレンズの焦点面に配置する。
頂点部に切り込みを入れる場合、新たに作成される第２レンズのペデスタルは固定レンズのサグｓの分だけ大きくなる。つまり、焦点距離Ｆはｆ＋ｓとなる。つまり、式（３）を得る。
【数３】
2016161756.tif 000005
また、２Ｒ≧Ｐ、Ｐ＝ｍ×ｐ（ｍ：２以上の整数）より、式（４）を得る。
【数４】
2016161756.tif 000006
式（４）より、整数ｍの取り得る範囲が定まる。
【００３０】
図６の例は、ピッチ固定レンズの谷部と頂点部の間に切り込みを入れる場合を示している。図６の例では、切り込みの位置は、レンズ１３０、レンズ１３８の谷部からの高さｈの位置であるスクラッチ位置６１０ａ、スクラッチ位置６１０ｂである。レンズ６１０は焦点６１２を有している。
前述の高さｈから、
Ｆ＝ｆ＋ｈであり、
したがって、
Ｒ＝ｒ＋（ｎ−１）ｈ
となる。
また、Ｐ＝ｍ×ｐ（ｍ：２以上の整数）より、
【数５】
2016161756.tif 000007
となる。
この式（５）より、整数ｍの取り得る範囲が定まる。
【００３１】
前述したように、切り込み位置は任意である。ただし、図５の例に示すように、レンズの頂点部に形成することが望ましい。なぜなら、刃の加圧時に刃先の滑りによる位置ずれが起きにくいからである。
上述した実施の形態は、本発明の実施の形態の一部である。ただし、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１００…基板
１１０…刃
１１９…ＵＶ光源
１３０…レンズ
１３２…溝
１３２ａ…隔壁
１３２ｂ…隔壁
１３４…レンズ
１４４…樹脂滴下装置
１４５…ノズル
【図１】
2016161756.tif 000008
【図２】
2016161756.tif 000009
【図３】
2016161756.tif 000010
【図４】
2016161756.tif 000011
【図５】
2016161756.tif 000012
【図６】
2016161756.tif 000013
【図７】
2016161756.tif 000014
【図８】
2016161756.tif 000015