(57)【要約】      （修正有）【課題】カメラのファインダー像における、モアレや、回折現象によるボケ味の不自然さ及び色ムラを発生せず、かつ粒状感がないような、ランダムな配置を有する凹凸構造からなる光拡散板を提供すること、及び前記凹凸構造のランダムな配置パターン、及びその製造方法を提供する。【解決手段】化学的又は物理的に物質を変化させることで得られたランダム性を有する構造を基にして形成されたことを特徴とする二次元のランダムパターン、及びそのパターンを基にして得られる凹凸構造、並びに前記凹凸構造を基板上に形成してなるフォーカシングスクリーン。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学的又は物理的に物質を変化させることで得られたランダム性を有する構造を基にして形成されたことを特徴とする二次元のランダムパターン。
【請求項２】
化学的又は物理的に物質を変化させることで得られたランダム性を有する構造から得られた二次元配置情報、又は前記二次元配置情報を数値処理して得られるデータを用いて形成されたことを特徴とする二次元のランダムパターン。
【請求項３】
化学的又は物理的に物質を変化させることで得られたランダム性を有する構造から得られた物性値、又は前記物性値を数値処理して得られる値を用いて形成されたことを特徴とする二次元のランダムパターン。
【請求項４】
請求項1〜3のいずれかに記載のパターンにおいて、前記パターンは、微視的には周期性又は規則性を有しながら、巨視的にはランダム性を有することを特徴とする二次元のランダムパターン。
【請求項５】
請求項1〜4のいずれかに記載のパターンにおいて、前記ランダム性を有する構造が、金属が溶液中で酸化される現象によって得られることを特徴とする二次元のランダムパターン。
【請求項６】
請求項1〜5のいずれかに記載のパターンにおいて、前記ランダム性を有する構造が、陽極酸化ポーラスアルミナの細孔構造であることを特徴とする二次元のランダムパターン。
【請求項７】
請求項1〜6のいずれかに記載のパターンを基にして形成されたことを特徴とする凹凸構造。
【請求項８】
請求項1〜6のいずれかに記載のパターンを基にして形成された凹凸構造を、基板上に形成してなることを特徴とする光拡散板。
【請求項９】
請求項1〜6のいずれかに記載のパターンを基にして形成された凹凸構造を、拡大又は縮小して基板上に形成してなることを特徴とする光拡散板。
【請求項１０】
請求項8又は9に記載の光拡散板において、前記凹凸構造が、陽極酸化ポーラスアルミナの細孔構造から得られた二次元配置情報を反映させて配置された微小レンズからなる微小レンズ構造体であることを特徴とする光拡散板。
【請求項１１】
請求項10に記載の光拡散板において、前記微小レンズ構造体の平均周期が5〜50μm、レンズ高さが0.5μm〜10μmであることを特徴とする光拡散板。
【請求項１２】
請求項8〜11のいずれかに記載された光拡散板をマット面として有するカメラのフォーカシングスクリーン。
【請求項１３】
化学的又は物理的に物質を変化させることで得られたランダム性を有する構造から二次元配置情報又は物性値を抽出し、その情報を基にして基板上にランダム性を有する凹凸構造を形成することを特徴とする凹凸構造の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学的又は物理的に物質を変化させた結果得られた物質の構造を反映させたランダム性を有するパターン、凹凸構造、前記凹凸構造を利用した光拡散板、フォーカシングスクリーン、及び前記凹凸構造の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一眼レフカメラでは撮像素子と等価な位置に配置されたフォーカシングスクリーン上に撮影レンズによって形成される像をファインダーを通して観察し、フレーミングやピント合わせ作業を行う。フォーカシングスクリーン上に投影された像の確認のため、フォーカシングスクリーンの表面には、マット面と呼ばれる凹凸形状により光を拡散する作用を持つ面が形成されている。
【０００３】
ピント板のマット面としては、砂摺りやサンドブラストにより形成された散乱面、マイクロレンズアレイを応用した散乱面等が既に知られている。砂摺りやサンドブラストにより散乱面を形成する方法は、過去に良く利用されていた方法であり、簡便な方法で散乱面を加工できる、拡散性が良くピントが合わせやすい、加工された凹凸形状に周期性が無くランダムであり、デフォーカス時のボケ方が自然である、拡散面の逆面に形成されたフレネルレンズとモアレを発生し難いといった特徴を有する。マイクロレンズアレイ用いた散乱面は、近年、最も普及している方法であり、高い精度で再現性良く製造が可能な方法が確立されている、簡素なパラメータ（レンズの配置、周期及び高さ）の調整で容易に拡散特性を制御できるといった特徴を有する。
【０００４】
しかしながら、砂摺りやサンドブラストにより形成された散乱面は、加工の性質上、加工条件により凹凸形状やその尖鋭度合を任意に変化させたり、正確に制御させたりすることが難しいため、加工の自由度や、形状の再現性が低く、そのため得られる光拡散特性の自由度及び再現性が低いといった問題がある。また、形状の制御性が低いことから、凹凸形状が急な傾斜を持った部分が生じてしまい、入射光が大きい角度で曲げられファインダーの瞳外に逃げてしまうという現象が発生する。その結果、その部分は局所的に光量が暗くなりファインダー像に粒状感やザラツキが発生するという問題や、光量にロスが発生するためファインダー像が暗くなるという問題がある。
【０００５】
マイクロレンズアレイ用いた散乱面は、二次元的な周期性を有する構造のため、回折格子として機能し、拡散特性が離散的となる。その結果、焦点が合っていないときの像が多重になって見える、2線ボケ・多線ボケといわれる現象が生じ、ボケ味が不自然となる。また光の波長によって回折する角度が異なることから像に色ムラが発生する。また、一般的にフォーカシングスクリーンのマット面の反対面にはレンズの機能を付与するためにフレネルレンズが形成されているが、フレネルレンズの輪帯は周期性を持つため、マイクロレンズアレイとフレネルレンズの間にモアレを発生しファインダー像の質を低下させるという問題がある。
【０００６】
特開平6-167602号（特許文献１）は、微小構造物が二次元周期的に多数配置された基本パターンを複数重ね合わせることにより形成される拡散板であって、前記二次元周期の格子ベクトルが前記複数の基本パターンごとに異なることを特徴とする拡散板を開示しており、この拡散板は明るい視界を多線ボケや色ムラを生じることなく得ることができ、かつマットの構造等が視認されないと記載している。またさらに前記基本パターンのうちの少なくともひとつを、微小構造物の配置が、基準となる二次元周期にランダムなゆらぎを付加した配置であるようにすることにより、非規則的な重ね合わせパターンを形成でき、モアレ縞の発生を防止できると記載している。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の拡散板は、二次元周期的に多数配置された微小構造物を基本パターンとしているため、例え二次元周期の格子ベクトルが異なる複数のパターンを重ね合わせたとしても、それぞれのパターンの周期性が残存し、モアレや回折によるボケ味の不自然さや色ムラを完全に除去することはできない。また基準となる二次元周期にランダムなゆらぎを付加した場合でも、前記問題を完全に解決することはできない。
【０００８】
特開平11-142609号（特許文献２）は、大きさの異なる３種類以上の圧子を用い、圧痕法により同じ大きさの圧痕が隣りあって形成されないように被加工物に圧痕を形成することで製造される拡散板、又は圧痕法により金型基材に圧痕形成し、その金型を用いて製造されるマイクロレンズアレイの製造方法を開示している。
【０００９】
しかしながら、特許文献２に記載のマイクロレンズアレイは、例え圧痕の形成時にランダム性を付与したとしても、圧痕法という手段自体が基本的に周期性を有した方法であるため、ある程度パターンの周期性が残存し、モアレや回折によるボケ味の不自然さや色ムラを完全に除去することはできない。
【００１０】
特開2007-17686号（特許文献３）は、基板上に、隣接するマイクロレンズの各頂点間隔が等距離Ｌとなるように配列させた複数のマイクロレンズからなり、前記マイクロレンズは互いに異なる曲率半径と異なる面積を有する３種類以上のマイクロレンズを含み、同じ種類のマイクロレンズは一方向にピッチ３×Ｌをもって配列されたマイクロ構造体を開示しており、このマイクロ構造体は、粒状感や、規則配列特有の回折光の影響、モアレ縞の発生といった問題が少なく、明るくクリーンで、個々のマイクロレンズ形状の再現性もよく、非常に優れた観察ができると記載している。
【００１１】
しかしながら、特許文献３に記載のマイクロ構造体は、３種類以上のマイクロレンズがそれぞれ周期性を有しているため、パターンの周期性を完全に除去できておらず、モアレや回折によるボケ味の不自然さや色ムラを完全に除去することはできない。
【００１２】
特開2005-221516号（特許文献４）は、一方の面に複数のマイクロレンズが配列され、前記複数のマイクロレンズの半分以上がその外周形状が（２ｎ＋１）角形［ただし、ｎは２以上の整数である］であり、さらにその間にｍ角形［ｍは３以上の整数である］の複数の領域を有する拡散板を開示しており、生産が容易で、所定の拡散領域において、拡散パターンがなだらかに変化するため、焦点板として使用した場合、自然な像ぼけを発生し、像の明るさが明るいと記載している。
【００１３】
しかしながら、特許文献４に記載のマイクロ構造体は、（２ｎ＋１）角形のマイクロレンズ及びｍ角形のマイクロレンズはそれぞれ周期的に配列されているため、これらのマイクロレンズにより得られるパターンは周期性が残存しており、モアレや回折によるボケ味の不自然さや色ムラを完全に除去することはできない。
【００１４】
特許第4603244号（特許文献５）は、複数のマイクロレンズが平面上に配列された焦点板において、各マイクロレンズは、一辺の長さをＬとした基準となる正六角形の各頂点を中心に、０．２Ｌの範囲内に各頂点を配置し、外周形状が一辺と他の辺との比が０．４２〜２．３４の範囲の値となるような変形六角形に形成され、かつ規則的に配置されていることを特徴とする焦点板を開示しており、明るく自然なボケ味となり合焦性も良好であると記載している。
【００１５】
しかしながら、特許文献５に記載の焦点板は、各マイクロレンズが周期的に配列されているため、例え六角形のマイクロレンズの形状をランダムに変形させたとしても、これらのマイクロレンズにより得られるパターンは周期性が残存しており、モアレや回折によるボケ味の不自然さや色ムラを完全に除去することはできない。
【００１６】
特開2007-108400号（特許文献６）は、複数のマイクロレンズを、相互に隣接するマイクロレンズの面頂点間隔が全て等間隔Ｌとなるように配列した構成を基本パターンとするとき、該複数のマイクロレンズは、その面頂点位置が、該基本パターンにおける面頂点位置を中心とした半径０．５Ｌ以下の円内にランダムに位置するように配置されており、該複数のマイクロレンズの境界領域は、該マイクロレンズの面曲率とは異なる符号の曲率の面より成るマイクロレンズアレイを開示しており、回折光の影響やモアレ縞の発生がなく、局所的なかげり及びこれに起因する粒状感が生じず、さらに局所的な拡散不良からくる局所的な素抜け感が生じることがないと記載している。
【００１７】
特開2003-004907号（特許文献７）は、マイクロレンズを周期的に配列した場合に、回折光の方向が特定方向に限定されてボケ味が不自然になったり、フレネルレンズと併用した時にフレネルレンズの輪帯構造との干渉を起こしてモアレが発生したりする現象を解消する目的で、マイクロレンズが規則的に配置した場合を基本パターンとし、マイクロレンズの頂点位置が、基本パターンの頂点位置から一定の半径を有する範囲内で不均一に分布するようにマイクロレンズ配列をランダム化してなるマイクロレンズアレイを開示している。
【００１８】
しかしながら、特許文献６及び特許文献７に記載のマイクロレンズアレイは、基本的には規則的に配置した個々のマイクロレンズにランダム性（ゆらぎ成分）を付与してなる構成であるため、十分に大きなゆらぎ量を付与しなければ、局所的にはランダムに見えてもマクロ的にはマイクロレンズの配置パターンに周期性が残存してしまう。一方、ゆらぎ量を大きくしすぎると隣り合うレンズとの配置の整合に無理が生じるため、あまり大きなランダム性を与えることができない。このため、特許文献６及び特許文献７に記載の方法では、モアレや回折によるボケ味の不自然さや色ムラをある程度低減する効果はあるものの、これらを完全に解消できるだけのランダム性をレンズ配置に付与することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開平6-167602号公報
【特許文献２】特開平11-142609号公報
【特許文献３】特開2007-17686号公報
【特許文献４】特開2005-221516号公報
【特許文献５】特許第4603244号公報
【特許文献６】特開2007-108400号公報
【特許文献７】特開2003-004907号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
従って、本発明の目的は、特にカメラのファインダー像における、モアレや、回折現象によるボケ味の不自然さ及び色ムラが発生せず、かつ粒状感がない、ランダムに配置された凹凸構造からなる光拡散板を提供することにあり、さらには前記凹凸構造のランダムな配置パターン、及びそれらの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、化学的又は物理的に物質を変化させることで得られたランダム性を有する構造を基にして、一般的な工業的手法で作製することが難しいと考えられている「微視的には周期性を有しながら巨視的には十分なランダム性を有するパターン」を容易に形成することができ、そのランダムパターンを利用して基盤上に凹凸構造を形成することにより、モアレや、回折によるボケ味の不自然さ及び色ムラが発生せず、かつ粒状感がない光拡散板が得られることを見出し、本発明に想到した。
【００２２】
すなわち、本発明の二次元のランダムパターンは、化学的又は物理的に物質を変化させることで得られたランダム性を有する構造を基にして形成されたことを特徴とする。
【００２３】
本発明の他の二次元のランダムパターンは、化学的又は物理的に物質を変化させることで得られたランダム性を有する構造から得られた二次元配置情報、又は前記二次元配置情報を数値処理して得られるデータを用いて形成されたことを特徴とする。
【００２４】
本発明のさらに他の二次元のランダムパターンは、化学的又は物理的に物質を変化させることで得られたランダム性を有する構造から得られた物性値、又は前記物性値を数値処理して得られる値を用いて形成されたことを特徴とする。
【００２５】
前記二次元のランダムパターンは、微視的には周期性又は規則性を有しながら、巨視的にはランダム性を有するのが好ましい。
【００２６】
前記ランダム性を有する構造は、金属が溶液中で酸化される現象によって得られるものが好ましい。
【００２７】
前記ランダム性を有する構造は、陽極酸化ポーラスアルミナの細孔構造であるのが好ましい。
【００２８】
本発明の凹凸構造は、前記二次元のランダムパターンを基にして形成されたことを特徴とする。
【００２９】
本発明の光拡散板は、前記二次元のランダムパターンを基にして形成された凹凸構造を、基板上に形成してなることを特徴とする。
【００３０】
前記光拡散板は、前記二次元のランダムパターンを基にして形成された凹凸構造を、拡大又は縮小して基板上に形成してなるのが好ましい。
【００３１】
前記凹凸構造は、陽極酸化ポーラスアルミナの細孔構造から得られた二次元配置情報を反映させて配置された微小レンズからなる微小レンズ構造体であるのが好ましい。
【００３２】
前記微小レンズ構造体の平均周期は5〜50μm、レンズ高さは0.5μm〜10μmであるのが好ましい。
【００３３】
本発明のカメラ用フォーカシングスクリーンは、前記光拡散板をマット面として有することを特徴とする。
【００３４】
凹凸構造を形成する本発明の方法は、化学的又は物理的に物質を変化させることで得られたランダム性を有する構造から二次元配置情報又は物性値を抽出し、その情報を基にして基板上にランダム性を有する凹凸構造を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の二次元のランダムパターンは、化学的又は物理的に物質を変化させることで得られたランダム性を有する構造から得られたものなので、このパターンを基にして形成した光拡散板は、ファインダー像における、モアレや、回折によるボケ味の不自然さ及び色ムラが発生せず、かつ粒状感がない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】一眼レフカメラの一例を示す模式断面図である。
【図２】フォーカシングスクリーンの一例を示す模式断面図である。
【図３】マイクロレンズアレイを微細凹凸として用いたマット面を示す模式図である。
【図４】陽極酸化ポーラスアルミナの表面構造を示す顕微鏡写真である。
【図５】(a)陽極酸化ポーラスアルミナ表面の細孔のパターン、(b)その細孔のパターンから細孔の境界を検出した様子、(c)前記境界のみを抽出した様子、及び(c)抽出したパターン状に凸レンズを配置してなるマイクロレンズ構造体を示す模式図である。
【図６】(a)マイクロレンズアレイとフレネルレンズとを重ねたとき、及び(b)陽極酸化ポーラスアルミナの細孔パターンで配置したマイクロレンズ構造体とフレネルレンズとを重ねたときに観察されるモアレを示す模式図である。
【図７】本発明のマイクロレンズ構造体の製造方法を示す模式図である。
【図８】特開2003-004907号（特許文献７）に記載の、ランダム性を付与したマイクロレンズの配置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
[1] 二次元のランダムパターン
本発明の二次元のランダムパターンは、化学的又は物理的に物質を変化させることで得られたランダム性を有する構造を元にして形成されたものであり、具体的には前記ランダム性を有する構造の二次元配置情報、物性値、又はそれらを数値処理して得られる値を用いて形成されたものである。このようにして得られた本発明のランダムパターンは、微視的にはある程度の周期性又は規則性を有しながら、巨視的にはランダム性を有するものであるのが好ましい。「微視的には周期性又は規則性を有しながら、巨視的にはランダム性を有するパターン」とは、例えば、そのパターンでマイクロレンズ構造体を形成した場合、個々のマイクロレンズの形状及び大きさがほぼそろっており、１つのマイクロレンズと隣接するマイクロレンズとの間隔もほぼそろっているが、それらの広範囲における配列においては一定のパターンを有しておらずランダムに配置されているような状態のことを言う。なお、微視的に周期性又は規則性を有している状態とは、厳密な意味での周期性又は規則性がある必要はなく、凹凸構造が持つ光学的効果が平均的にみてほぼ同等と取り扱えるレベルで凹凸構造に周期性又は規則性があれば良く、微視的に多少のランダム性を有しているとも言える。
【００３８】
このようなランダムパターンを含む構造は、自然界には様々なものが存在するが、一般的な工業的手法（機械的手法）で作製することや、数学的手法で設計すること（数式で表現すること）が難しい。本発明のランダムパターンは、化学的又は物理的に物質を変化させることで得られたランダム性を有する構造を利用して形成されたものであり、これまで作製するのが難しかった「微視的には周期性又は規則性を有しながら、巨視的にはランダム性を有するパターン」を実現させたものである。化学的又は物理的に物質を変化させる現象は、いわゆる化学反応又は物理変化と言われるものである。その化学反応又は物理変化を進行させる様々なパラメータ（系の温度、湿度、物質の濃度、配合量、時間等）を適宜設定することで、物質の変化に、ある程度の再現性を保持しつつ、微妙な誤差（ゆらぎ）を付与することができる。その「完全には制御しきれない化学反応又は物理変化の誤差（ゆらぎ）」を積極的に利用して形成した構造には、これまで工業的に作製するのが難しかった「微視的には周期性又は規則性を有しながら、巨視的にはランダム性を有するパターン」が含まれるという特徴がある。
【００３９】
本発明のランダムパターンは、化学的又は物理的に物質を変化させることで得られたランダム性を有する構造の、二次元又は三次元形状の実測データ・配置情報、又は前記実測データ及び配置情報を数値処理して得られるデータを用いて形成されたものであるのが好ましい。例えば、前記ランダム性を有する構造から二次元配置情報を抽出し、その配置情報に従って形成したランダムパターン、さらには前記二次元配置情報を、例えば等方的又は異方的に拡大又は縮小して得られたデータを元にして得られたランダムパターンが挙げられる。また前記ランダムパターンは、化学的又は物理的に物質を変化させることで得られたランダム性を有する構造の物性値、又は前記物性値を数値処理して得られる値を元にして形成されたものであってもよい。前記物性値としては、ランダム性を有する構造の光反射、光透過、光吸収、色情報、機械的性質、熱的性質、磁気的性質、電気的性質等が挙げられる。前記二次元又は三次元形状の実測データ・配置情報、及び前記物性値を得る手段としては、形状及び物性値の情報を得ることができるものであればどのようなものでも良く、カメラ等の撮像装置、光学顕微鏡、レーザー顕微鏡、三次元形状測定装置、干渉計、AFM、SEM等の撮像装置、測定装置、評価装置等が挙げられる。
【００４０】
前記化学的に物質を変化させる現象（化学反応）として、金属が溶液中で陽極酸化される現象、金属を溶液中で陽極酸化することにより皮膜を形成する現象、金属を溶液中で陽極酸化することにより多孔質皮膜を形成する現象、金属の酸化物皮膜の形成と溶解による現象、金属の陽極酸化における酸化物皮膜の形成と溶解による現象などが挙げられ、さらに具体的にはある種の金属（バルブ金属）を、電解質溶液中で陽極として通電すると、金属表面が電気化学的に酸化されることにより、多孔質を有する酸化皮膜を形成する現象が挙げられる。例えば、アルミニウムを陽極酸化した場合に形成される多孔質の酸化皮膜はランダム性を有する細孔パターン（陽極酸化ポーラスアルミナの細孔パターン）からなり、化学的に物質を変化させることで得られたランダム性を有する構造の一つに挙げられる。その他の現象としては、ブロックコポリマー共重合体の相分離パターンなどがある。
【００４１】
前記物理的に物質を変化させる現象（物理変化）として、溶液中での物質の析出、結晶化、液体からの固体の析出、結晶化、物質の相変化、相転移等が挙げられる。
【００４２】
[2] 凹凸構造
本発明の凹凸構造は、前記二次元のランダムパターンを基にして形成される。すなわち、本発明の凹凸構造は、化学的又は物理的に物質を変化させることで得られたランダム性を有する構造の形状、物性値等から抽出した情報によって配置されたランダム性を有する凹凸構造である。
【００４３】
[3] 光拡散板
本発明の光拡散板は、前記凹凸構造を基板上に形成してなるものである。すなわち、本発明の光拡散板は、前記二次元のランダムパターンを基にして形成された凹凸構造を基板上に形成してなるものであり、前記二次元のランダムパターンは、化学的又は物理的に物質を変化させることで得られたランダム性を有する構造の形状又は物性値を反映させて得られる。このような化学的又は物理的に物質を変化させることで得られた構造のランダム性の情報を利用することにより、モアレや、回折によるボケ味の不自然さ及び色ムラが発生せず、かつ粒状感がない光拡散板が得られる。
【００４４】
さらに、前記凹凸構造が微視的に見てある程度の規則性又は周期性を有する場合は、凹凸構造とその光拡散効果（レンズ効果、回折効果、散乱効果）の相関が想定し易く、凹凸構造を構成する各凹凸形状の設計及び制御が容易で製造適性も高い。また局所的な凹凸形状の差異が小さいため、粒状感やザラツキの発生も低減できるというメリットがある。もちろん、光拡散板として適切に機能するレベルで、自然界に存在する完全にランダムな凹凸構造や、微視的にも巨視的にもランダム性の高い凹凸構造を基にしても良い。その場合、回折現象やモアレの低減に効果が期待できるが、砂摺りやサンドブラストと同様に凹凸構造の秩序性が低く、場所による凹凸形状の差異が大きくなるため、局所的に急傾斜な領域が発生する頻度も高くなり、結果、粒状感やザラツキが発生し易くなる傾向がある。
【００４５】
(1) フォーカシングスクリーン
以下に本発明の光拡散板の実施の形態を、一眼レフカメラのフォーカシングスクリーンを例に説明する。
【００４６】
カメラのフォーカシングスクリーンには、マット面と呼ばれる拡散板がその一方の面に形成されている。マット面は従来、砂摺りやサンドブラストによリ形成された散乱面やマイクロレンズアレイによって構成されているが、本発明のフォーカシングスクリーンは、砂摺りやサンドブラスト、マイクロレンズアレイの代わりに本発明のパターンを基にして形成された凹凸構造からなる光拡散板を形成したものである。このように、フォーカシングスクリーンのマット面に用いる凹凸形状の配置に、化学的又は物理的に物質を変化させることで得られる構造を基にして形成されるランダムパターンを導入することによって、モアレや、回折によるボケ味の不自然さ及び色ムラが発生せず、かつ粒状感がないファインダー像が得られる。化学的又は物理的に物質を変化させることで得られるランダム構造を基にして得られたランダムパターンで配置される凹凸構造は、後述するように、既に確立された工業的手法を応用して、高い加工自由度や加工精度、形状再現性で製造することができる。
【００４７】
一眼レフカメラ1は、図１に示すように、カメラボディ101と、前記カメラボディ101に被写体からの光を取り込むための開口部102と、前記開口部102に接続される鏡筒103とによって構成される。前記鏡筒103は、その内部に撮影レンズ104が配置されている。前記カメラボディ101は、被写体からの光を電気信号に変換する撮像素子105（又はフィルム）と、前記撮像素子105と撮影レンズ104との間に配置され、被写体からの光を前記撮像素子105側とファインダー106側とに切り替えるためのメインミラー107とからなり、前記ファインダー106は、撮像素子105と等価な位置に配置され、入射した光を結像するためのフォーカシングスクリーン108と、前記フォーカシングスクリーン108の像を接眼レンズ109に導くためのペンタプリズム110とからなる。
【００４８】
前記メインミラー107は、非撮影時には、被写体からの光を反射してファインダー106側に導くように配置されており、撮影時には、撮影光路外に退避し、撮像素子105（又はフィルム）が露光された後、直ちに撮影光路内に復帰してファインダー106側に被写体光を導く機構となっている。撮影者111は、非撮影時に、撮影レンズ104によって形成される像をファインダー106を通して観察し、フレーミングやピント合わせ作業を行うことができる。
【００４９】
フォーカシングスクリーン108の一方の表面には、図２に示すように、マット面112と呼ばれる、光を拡散させるための微細な凹凸113が形成されており、微細凹凸113による屈折効果、回折効果、散乱効果などにより光が拡散される。この微細凹凸113の形状や配置により光の拡散特性が決まる。フォーカシングスクリーン108の他方の表面には、必要に応じて、コンデンサレンズの機能を付与するためにフレネルレンズ114が形成されている。
【００５０】
撮影レンズ104の焦点位置がずれた時にはファインダー像がボケて見えるため、ボケ方が最も少ない条件を探すことによりレンズの焦点を合わせる機構となっている。光の拡散の度合が大きいほうが撮影レンズ104の焦点が外れている場合のファインダー像のボケ方が大きく顕著になることから焦点が合った条件を見つけ易く、結果ピントを合わせ易くなる。ただし、必要以上に拡散角度が大きくなると、散乱光がファインダー106の瞳外に逃げてしまうため、ファインダー106を介して得られる光量にロスが発生しファインダー像が暗くなる。また、局所的に拡散角度が大きい個所が存在する場合は、局所的な光量低下が起こるため、ファインダー像に明るい場所と暗い場所が生じ、その結果、粒状感やザラツキを発生する。適切な光拡散の度合としては、使用する撮影レンズ104のFナンバーにおける光線の最大の集光・拡散角度に対応する光拡散角度が必要となる。所望の光拡散が得られるように拡散面の微細凹凸113のパターンや形状を調整する必要がある。
【００５１】
フォーカシングスクリーン108のマット面112として用いるような拡散面としては、完全なランダムな凹凸形状を有する構成ではなく、ある程度、規則性又は周期性を有する凹凸形状で構成するほうが、その光拡散効果（レンズ効果、回折効果、散乱効果）の設計及び制御が容易で製造適性も高い。その代表例がマイクロレンズアレイである。
【００５２】
マイクロレンズアレイを微細凹凸として用いたマット面を図３に示す。マイクロレンズアレイでは、レンズを二次元的に効率良く配置するために、図に示すようなハニカム構造を取るのが一般的である。しかし、微細凹凸（マイクロレンズ）が周期的及び規則的に配置される場合は、微細構造が回折格子として機能するため、光の回折現象が発生する。その結果、拡散特性が離散的となり、焦点が合っていないときの像が多重になって見える、2線ボケ、多線ボケといわれる現象が生じ、ボケ味が不自然となる。また光の波長により回折する角度が異なることからファインダー像に色ムラが発生する。
【００５３】
フォーカシングスクリーン108の散乱面（マット面）の反対側の面には、通常、フレネルレンズ114が形成されている（図2参照）。フレネルレンズ114の輪帯は等間隔で形成されているため、マット面の微細凹凸113の周期とフレネルレンズ114の輪帯の周期とが近い場合、モアレと呼ばれる干渉縞が発生してファインダー像を劣化させる。
【００５４】
前記マット面とフレネルレンズとによって発生するモアレを改善する方法として、図８に示すように、マイクロレンズMLの配置にランダム性（揺らぎ）を付与するという方法が考えられている（特許文献７を参照）。しかしながら、これらの方法は、規則的な基本パターンを基準にランダム性（ゆらぎ成分）を加えているため、ゆらぎ量を大きくすると隣り合うレンズとの配置の整合に無理が生じること、また、その不整合部ではレンズの傾斜が極端に大きくなる場合があり散乱光がファインダー瞳外に逃げてしまうため、粒状感やザラツキを発生することから、あまり大きなランダム性を与えることができない。また、ゆらぎ量が大きくできない場合、局所的にはランダムに見えても、マクロ的にはレンズの配置パターンに周期性が残存してしまうため、モアレや回折によるボケ味の不自然さや色ムラを十分に低減することはではない。
【００５５】
フォーカシングスクリーン用の拡散面の理想的な形状として、微視的（ミクロ的）にはある程度の周期性を有しながら巨視的（マクロ的）にはランダムな配置となるようなパターンが想定されるが、このような形状を算術的に設計したり、一般的な工業的手法で形成したりすることは非常に難しい。一方、理想的なランダム性を有するパターンとして、自然界に存在する周期構造や自己組織パターンがある。工業的に作製される周期構造は形状や配置に正確な規則性・周期性を有する場合が多いが、自然界に存在する周期構造や化学的又は物理的に物質を変化させることで得られたランダム構造は、正確な規則性・周期性を有しているわけではなく、微視的（ミクロ的）にはある程度の周期性・規則性を有しながら、巨視的（マクロ的）にはゆらぎやランダム性を持っているものが多い。工業的・意図的に作られるパターンとは異なり、自然発生的にパターンが形成されるため、この現象は自己組織化と呼ばれている。
【００５６】
前記自然界に存在する周期構造や自己組織パターンとしては、粒子の集合体、生物における細胞組織、生体組織等が挙げられるが、やや偶然性が高すぎ（再現性が低すぎ）、工業的には利用し難い。
【００５７】
それに対して、化学的又は物理的に物質を変化させる現象は、人が制御できる部分と、制御し難い（どうしても誤差、揺らぎが残る）部分とが適当に混在している。特に、陽極酸化ポーラスアルミナ表面のパターンは、理想的なランダム性を有するのでフォーカシングスクリーン用の拡散面の形状として好適である。図４は、アルミニウムの表面を特定の条件で陽極酸化処理した時に形成される表面構造のSEM像である。細孔が二次元的に配置されたような表面状態となっている。細孔径や周期に大きな分布は無く、ほぼ一定の細孔径・周期を有している。また局所的に見るとハニカム構造に近い周期的配置となっているような個所もあるが、広い範囲（マクロ）で見ると配置に周期性・規則性はなくランダムな配置となっていることがわかる。
【００５８】
(2)マイクロレンズ構造体
陽極酸化アルミナのランダム配置を利用したマイクロレンズ構造体は、アルミニウムの表面を特定の条件で陽極酸化処理した時に形成される陽極酸化ポーラスアルミナ表面構造のSEM像（図5(a)）から、陽極酸化ポーラスアルミナの細孔の境界を抽出し（図5(b)及び図５(c)）、得られたパターンに合わせてマイクロレンズを配列したものである（図5(d)）。このように、陽極酸化ポーラスアルミナの細孔の配置パターンを採用してマイクロレンズを配置することにより、良好なランダム性を持つマイクロレンズ構造体を得ることができる。
【００５９】
陽極酸化ポーラスアルミナの表面形状のような、化学的に物質を変化させることで得られるランダムパターンを基にしたマイクロレンズ構造体は、局所的にはある程度の周期性を持っているため、回折現象は発生するものの、マクロ的な配置にはランダム性を有していることと、レンズの径や周期にもゆらぎ持つことにより回折光の回折角度や回折方位にも分布を持つため回折現象特有の光拡散分布の離散性が低減して連続的な分布となる。その結果、カメラのフォーカシングスクリーンのマット面に利用した場合、2線ボケ、多線ボケといわれる現象を改善することができ、自然なボケ味を得ることができる。また同時にファインダー像の色ムラも低減できる。
【００６０】
マイクロレンズアレイとフレネルレンズとによって発生するモアレを、図6(a)に模式的に示す。図6(a)は、ハニカム構造を有する周期的なパターンからなるマイクロレンズアレイ像の上に、フレネルレンズの輪帯を想定した同心円を重ねて図示したものである。これに対して、前記マイクロレンズアレイを、陽極酸化ポーラスアルミナの細孔の配置パターンで配置したマイクロレンズ構造体で置き換えたものを図6(b)に示す。図6(a)では顕著にモアレが発生しているのに対し、図6(b)では局所的にはモアレ的なパターンが見られるものの、全体的にはモアレはほとんど発生していない。このように、陽極酸化ポーラスアルミナの表面形状のような、化学的又は物理的に物質を変化させることで得られるランダム構造を基にしたランダム性を有する二次元配列をマイクロレンズに導入することにより、ファインダーにおけるモアレを防ぐことも可能となる。
【００６１】
散乱面の形状として、陽極酸化ポーラスアルミナの表面形状をそのまま再現しても良いが、必ずしも忠実に再現する必要はなく、光拡散特性に良い影響を与える特徴（今回は細孔のランダム性を持つ配置）を抽出して採用すれば良い。アルミニウムの陽極酸化により得られる細孔の径及び周期は数十nm〜数百nm程度であるが、マイクロレンズアレイの周期やレンズ径はそれに従う必要はなく、適宜、ピント板用のマット面に最適な光散乱特性となるように拡大して利用すれば良い。またレンズの高さについても光散乱特性が最良となるよう所望の高さに設定すれば良い。なお、一般的なピント板マット面用のマイクロレンズアレイの径や周期は数μmから数十μm程度であるので、図5のマイクロレンズ構造体では、レンズ周期は約20μm、レンズ高さは1.5μmとしている。
【００６２】
以上述べた本発明の実施態様は、化学的又は物理的に物質を変化させることで得られるランダム構造として、陽極酸化ポーラスアルミナの細孔を用いたものだが、所定の手順に基づいて精錬した金属（または合金）結晶組織や、ブロックコポリマー共重合体の相分離構造等、形状や配置のランダム性など、光拡散特性に有意な特徴を有しているものであれは特に限定されるものではない。
【００６３】
[4]製造方法
化学的又は物理的に物質を変化させることで得られるランダム構造（微視的には周期性又は規則性を有しながら、巨視的にはランダム性を有するパターンを含む構造）をそのままフォーカシングスクリーンのマット面として転写できれば、ランダム性の点では望ましいが、得られる表面形状（荒れ具合）やパターンのスケールが、必ずしもマット面に最適なものであるとは限らず、さらに表面形状やスケールを人為的に（化学反応におけるパラメータを変更することで）コントロールすることは難しいことが普通である。
【００６４】
従って、化学的又は物理的に物質を変化させることで得られるランダム構造をそのままマット面として採用するのではなく、得られたランダム構造の二次元又は三次元の実測データ、又は前記実測データを数値処理して得られたデータを加工用データとして用いて、後述のフォトリソグラフィー等の方法により基板上に凹凸構造を形成する。また得られたランダム構造の物性値、又は物性値を数値処理して得られる値を前記加工用データとして用いてもよい。
【００６５】
さらに、前記ランダム構造の三次元の実測データ、前記実測データを数値処理して得られたデータ、ランダム構造の物性値、又は物性値を数値処理して得られる値を三次元形状の加工データとして用いて、三次元露光機により光硬化性レジスト露光することにより凹凸構造を形成することもできる。
【００６６】
(1) フォトリソグラフィー
マイクロレンズアレイのような、微細なパターンを形成する際は、フォトリソグラフィーという手法を応用する場合が多い。フォトリソグラフィーとは、平面基板上に塗布した紫外線反応性のレジストに、紫外光が透過する領域と透過しない領域をパターン化したフォトマスクを置き、その上から紫外光を照射して現像処理することにより、フォトマスクのパターンと同様なパターンを有する微細パターン構造を形成する方法であり、さらにその後、微細パターン構造を形成が形成されたレジストを、加熱し軟化させることでレンズに近い形状を形成することができる。フォトリソグラフィーという手法は、半導体やMEMSの製造工程で一般的に用いられており、高い加工自由度や加工精度、形状再現性において非常に優れている。
【００６７】
所望のパターンの凹凸構造を得るためには、それに対応したフォトマスクを作製する必要がある。マイクロレンズアレイのような周期的配置のマスクパターンは容易に作製が可能だが、理想的なランダム性を持ったパターンを算術的に設計しマスク化することは非常に難しい。本発明においては、前述した通り、理想的なランダム性を持ったパターンを算術的に設計するのではなく、化学的又は物理的に物質を変化させることで得られるランダム構造の二次元又は三次元の実測データ、前記実測データを数値処理して得られたデータ、又は化学的又は物理的に物質を変化させることで得られるランダム構造の物性値、又は前記物性値を数値処理して得られる値を用いて前記マスクパターンを設計する。
【００６８】
近年、半導体製造装置の一種として「ダイレクト露光装置」「マスクレス露光装置」という装置が実用化されている。従来のフォトリソグラフィーの工程では、露光部と非露光部を物理的に区分したフォトマスクが必要だったが、「ダイレクト露光装置」や「マスクレス露光装置」では露光部と非露光部を区分した電子的な二次元パターンデータが有れば、フォトマスクを用いなくてもレジストの露光が可能である。
【００６９】
また、露光強度や露光時間等の調整による露光量制御と、レジストの光反応の感度特性の組み合わせにより、レジスト上に直接三次元形状を形成可能な「三次元露光装置」「グレースケール露光装置」という装置が実用化されている。例えば、株式会社ナノシステムソリューションズ製 マスクレス露光機 DL-1000シリーズや、Heidelberg Instruments Mikrotechnik製 マスクレス・リソグラフィー装置 μPGシリーズ、DWLシリーズ、VPGシリーズ等がある。これらの装置を用いることにより、三次元の電子的設計図があれば、フォトマスクを用いなくても、微細な三次元パターンを容易に形成ができる。
【００７０】
電子的な設計データとしては、CAD図面のような形状データを用いるが、測定装置で測定したデータを設計データとして利用することもできる。また、設計図が電子的なデータのため、パーソナルコンピュータ等を用いて容易に数値処理や補正が可能である。得られたデータをそのまま凹凸形状の形成に用いることもできるし、有意な特徴を抽出して反映させたり、データを数値的に補正した後に利用したりすることもできる。
【００７１】
(2) 凹凸構造又は光拡散板の製造工程
本発明の凹凸構造又は光拡散板は、図７で示すように、(a)化学的又は物理的に物質を変化させることで得られた物体201を測定装置202により測定し、それらの形状や物性値の二次元又は三次元の実測データを得る工程、(b)前記実測データを必要によりパーソナルコンピュータ203等で数値的に補正したり画像処理したりして三次元形状を加工するための電子的設計データを作成する工程、及び(c)三次元形状の加工が可能な加工装置204を用いて、前記作成した電子的な設計図に従い三次元形状を加工する工程により、化学的又は物理的に物質を変化させることで得られた物体201が持つマット面に有意な特徴を有するパターンを、工業的手法により高い加工自由度や加工精度で再現性良く製造することが可能である。
【００７２】
本発明では、化学的又は物理的に物質を変化させることで得られた物体の周期構造や形状の特徴を得るためのデータは、形状を測定したデータはもちろん、形状以外の一般的な物性値データを用いても構わない。物性値としては、光反射、光透過、光吸収、色情報、機械的性質、熱的性質、磁気的性質、電気的性質等が挙げられる。また、これらの情報を得る手段としては、形状および物性値を入手できるものであればどのようなものでも良く、カメラ等の撮像装置や光学顕微鏡、レーザー顕微鏡、三次元形状測定装置、干渉計、AFM、SEM等の撮像装置、測定装置、評価装置が挙げられる。
【００７３】
また、測定装置により得られたデータは、そのまま凹凸形状の形成に用いても良いし、有意な特徴を抽出して反映させても良い。また、データを数値的に補正した後に利用しても良い。数値的な補正とは、形状、数値、画像に関する一般的な補正法であれば良く、例えば、拡大、縮小、傾斜、回転、平均化、コントラスト補正、ぼかし処理、2値化処理等が挙げられる。有意な特徴を残しつつ、最適な光拡散特性になるように補正をするのが望ましい。
【実施例】
【００７４】
本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００７５】
実施例１
化学的又は物理的に物質を変化させることで得られたランダム性を有する構造として陽極酸化ポーラスアルミナ表面構造（図５を参照）を応用した例を示す。以下に述べる方法では、陽極酸化ポーラスアルミナ表面の細孔構造をそのまま散乱面の形状に反映するのではなく、理想的なランダム性を有する細孔の配置パターンを抽出し、そのパターンに合わせてレンズを配置したマイクロレンズ構造体を作製した。
【００７６】
(1) 三次元パターンデータの作成
SEM（走査型電子顕微鏡）を用いて撮影した陽極酸化ポーラスアルミナ表面の細孔構造から画像データを取得した（図5(a)）。パーソナルコンピュータを用いた画像処理により、得られた画像データから細孔の境界を検出し、細孔のランダム配置パターンを抽出した（図5(b)及び図5(c)）。この抽出したパターン上にそれぞれ凸レンズの形状データを配置することによって、陽極酸化ポーラスアルミナの細孔構造と同じランダム性配置を持つマイクロレンズ構造体の三次元パターンデータを作成した。
【００７７】
(2)レジスト露光
得られた三次元パターンデータを使用して、株式会社ナノシステムソリューションズ製マスクレス露光機DL-1000によりレジスト露光を行った。この装置はマイクロミラーデバイスを用いてレーザー光をレジストに二次元的に露光する装置であるが、露光時にマイクロミラーの駆動を調整して露光時間を変調することにより、画素ごとに露光量を変えてレジストを露光することができ、レジスト上に三次元構造を形成できる仕組みとなっている。パターンデータには、グレースケールのビットマップ形式のデータを使用した。ビットマップデータは、X，Yの座標における8ビット（256階調）の輝度の情報を持つが、輝度は露光時の露光量に対応しており、露光量とレジスト形状にはほぼ線形の相関があるため、輝度は形状の高さに対応する。本実施例では、予め、輝度とレジスト露光して得られる構造高さとの相関を取り得られた検量線から、所望の三次元形状に対応したビットマップデータを作成した。
【００７８】
ここで、マイクロレンズ構造体のパターンデータは、露光機で露光させる場合の縮尺を考慮し、所望の形状や周期となるようデータの拡大又は縮小処理を行った。今回対象とした陽極酸化ポータスアルミナの細孔周期は約200 nmであったが、一般的なピント板マット面用のマイクロレンズアレイの仕様に合わせ、加工後の形状として、レンズの平均周期は約20μm、レンズ高さは1.5μmとなるよう画像データを補正した。なおレジスト露光機は、通常、ビットマップデータにおける輝度データの値が大きいと露光量が多く、小さいと露光量が少なくなる設定なので、レジストの種類（ポジ型又はネガ型）に合わせデータを作成及び修正する必要がある。
【００７９】
レジストを塗布・プリベークしたシリコンウェーハを装置に設置し、作成した設計データを用いて露光を行った。露光後は現像液で現像することにより、所望の三次元形状がレジスト上に形成された。
【００８０】
なお、実際には、露光機で作製した試料をそのままフォーカシングスクリーンのマット面に使用してもよいが、この三次元形状を有する試料を原盤として電鋳処理を施すことにより三次元形状の反転パターンを持つ金属Ni製の部材を作製した後、この部材を所望の寸法に加工するなどして射出成形用のコアを作製するのが好ましい。コアをフォーカシングスクリーン形状の金型に組み付けた後、射出成形装置を用いて射出成型を行うことにより、型中に注入・硬化した樹脂表面にコア表面の三次元形状が転写され、所望の微細凹凸パターンを持つマット面がフォーカシングスクリーン上に作製される。なお、マット面の逆面には、フレネルレンズの形状が反転された形状を持つコアが組まれており、フォーカシングスクリーンの逆面にはフレネルレンズが形成される。
【００８１】
マスクレス露光機は、三次元形状の電子データにより、容易に所望の形状を構築できることから、加工自由度が非常に高く、半導体やMEMSの製造工程で実用化されている通り、加工精度、形状再現性も非常に優れている。また、電鋳処理によりレジスト形状を反転したコアを作製する工程や、射出成形によりコアの形状を転写したマット面を有する樹脂製のフォーカシングスクリーンを作製する工程についても、全て、工業的に確立し普及した一般的な手法であり、加工精度、形状再現性も良好である。よって、今回提案した製造方法を用いることにより、所望の形状・精度を持ったフォーカシングスクリーンを再現性良く製造することが可能となる。
【符号の説明】
【００８２】
1・・・一眼レフカメラ
101・・・カメラボディ
102・・・開口部
103・・・鏡筒
104・・・撮影レンズ
105・・・撮像素子
106・・・ファインダー
107・・・メインミラー
108・・・フォーカシングスクリーン
109・・・接眼レンズ
110・・・ペンタプリズム
111・・・撮影者
112・・・マット面
113・・・微細な凹凸
114・・・フレネルレンズ
201・・・物体
202・・・測定装置
203・・・パーソナルコンピュータ
204・・・加工装置
【図１】
2016018158.tif 000002
【図２】
2016018158.tif 000003
【図７】
2016018158.tif 000004
【図８】
2016018158.tif 000005
【図３】
2016018158.tif 000006
【図４】
2016018158.tif 000007
【図５】
2016018158.tif 000008
【図６】
2016018158.tif 000009