具有微透鏡陣列的漫射板的制作方法
【專利摘要】一種漫射板，包括微透鏡陣列，多個(gè)微透鏡布置在該微透鏡陣列中，其中，微透鏡具有這樣的形狀，使得包括微透鏡中心線的截面形狀的曲率根據(jù)中心線的方向而變化，以及在截面形狀的曲率最大處的中心線的方向不同的微透鏡被進(jìn)行布置。
【專利說(shuō)明】具有微透鏡陣列的漫射板

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有微透鏡陣列的漫射板。更特別是，本發(fā)明涉及一種用于單鏡 頭反射照相機(jī)等的取景器系統(tǒng)的聚焦的漫射板。

【背景技術(shù)】
[0002] 迄今已知一種漫射板，多個(gè)微透鏡布置在該漫射板上。不過(guò)，在用于單鏡頭反射 (SLR)照相機(jī)等的取景器系統(tǒng)的聚焦的漫射板（多個(gè)微透鏡布置在該漫射板上）中，衍射 光的方向被限制為特定方向，模糊質(zhì)量可能變得不自然。當(dāng)與菲涅耳透鏡一起使用時(shí)，這樣 的漫射板引起與菲涅耳透鏡的帶狀結(jié)構(gòu)的干涉，并可能產(chǎn)生疊柵條紋。因此，已經(jīng)提出了一 種漫射板，其中，在微透鏡之間的距離變化，如在日本專利申請(qǐng)公開No. 63-221329中公開， 還提出了一種漫射板，其中，微透鏡的頂點(diǎn)高度變化，如在日本專利申請(qǐng)公開No. 03-192232 中公開。
[0003] 不過(guò)，為了使得模糊質(zhì)量的不自然性和疊柵條紋更不明顯，需要破壞由于在微透 鏡之間的距離變化（在日本專利申請(qǐng)公開No. 63-221329中介紹）或者微透鏡的頂點(diǎn)高度 變化（在日本專利申請(qǐng)公開No. 03-192232中介紹）而引起的周期性。不過(guò)，周期性的破壞 有以下問(wèn)題。當(dāng)在微透鏡之間的距離產(chǎn)生變化時(shí)，整個(gè)漫射板分成微透鏡致密布置的部分 (致密部分）和微透鏡稀疏布置的部分（稀疏部分）。光在并不漫射的情況下通過(guò)該稀疏 部分。因此，當(dāng)稀疏部分增加時(shí)，聚焦變得困難。當(dāng)微透鏡的頂點(diǎn)的高度產(chǎn)生變化時(shí)，出來(lái) 的光的漫射角度在頂點(diǎn)較高的微透鏡和頂點(diǎn)較低的微透鏡之間變大，光束到達(dá)取景器的光 瞳外部，因此取景器圖像將變暗。
[0004] 本發(fā)明提供了一種具有微透鏡陣列的漫射板，其中，模糊質(zhì)量的不自然性和疊柵 條紋更不明顯，且聚焦能夠很容易進(jìn)行。這樣，獲得明亮的取景器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在本發(fā)明的一個(gè)方面，一種漫射板包括微透鏡陣列，多個(gè)微透鏡布置在該微透鏡 陣列中，其中，微透鏡具有這樣的形狀，使得包括微透鏡中心線的截面形狀的曲率根據(jù)中心 線的方向而變化，且曲率最大處的中心線的方向不同的多個(gè)微透鏡被進(jìn)行布置。
[0006] 通過(guò)下面參考附圖對(duì)示例實(shí)施例的說(shuō)明，將清楚本發(fā)明的其它特征。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007] 圖IA至IE表示了根據(jù)第一實(shí)施例的漫射板。
[0008] 圖2A至2C表示了在根據(jù)第一實(shí)施例的漫射板的一側(cè)形成微透鏡陣列的制造方 法。
[0009] 圖3A和3B表不了處理機(jī)器。
[0010] 圖4A和4B表示了在根據(jù)第一實(shí)施例的漫射板的一側(cè)形成微透鏡陣列的處理。
[0011] 圖5表示了根據(jù)第二實(shí)施例的漫射板。
[0012] 圖6A和6B表示了根據(jù)第三實(shí)施例的漫射板。
[0013] 圖7A和7B表示了根據(jù)第四實(shí)施例的漫射板。
[0014] 圖8A至8B表不了根據(jù)第一實(shí)施例的漫射板。
[0015] 圖9A和9B表示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的漫射板。

【具體實(shí)施方式】 [0016] 第一實(shí)施例
[0017] 圖IA至ID表示了第一實(shí)施例的漫射板的示意圖。圖IA是放大剖視圖，圖IB是 微透鏡陣列形成表面的示意俯視圖。圖IC是單個(gè)微透鏡11的放大圖。圖ID是單個(gè)微透 鏡12的放大圖。
[0018] 該實(shí)施例的漫射板具有在其一側(cè)上形成的大量微透鏡的陣列1以及在其另一側(cè) 上形成的菲涅耳透鏡2。各微透鏡具有與球形形狀或環(huán)形形狀（它們是普通微透鏡的形狀） 不同的形狀。球形形狀是指相對(duì)于兩個(gè)垂直軸線中的各軸線對(duì)稱的形狀，其中，在一個(gè)軸線 上的曲率等于在另一軸線上的曲率。環(huán)形形狀是指相對(duì)于兩個(gè)垂直軸線中的各軸線對(duì)稱的 形狀，其中，在一個(gè)軸線上的曲率與在另一軸線上的曲率不同。
[0019]具體地說(shuō)，下面將以微透鏡11作為實(shí)例來(lái)介紹。微透鏡11的形狀為這樣，即包括 微透鏡11的中心線T的截面形狀的曲率根據(jù)中心線的方向而變化。該中心為頂點(diǎn)，并表示 微透鏡11的最高位置。這時(shí)的輪廓并不總是真正的圓形的一部分（圓?。?，它的實(shí)例包括 稍微變形的形狀。在這種情況下，輪廓的曲率是近似曲率。近似曲率由已知方法而獲取。 該實(shí)施例的微透鏡具有這樣的形狀，即曲率根據(jù)中心線的方向而變化。具體地說(shuō)，當(dāng)不同曲 率的平均值（平均曲率）與包括微透鏡11的中心線的截面形狀的曲率比較時(shí)，微透鏡具有 曲率比平均曲率更小的部分以及曲率比平均曲率更大的部分。例如，平均曲率這樣獲取，即 通過(guò)改變中心線的方向、測(cè)量多個(gè)截面形狀以及計(jì)算它們的曲率的平均值。圖IC使用輪廓 線來(lái)表示了微透鏡11的形狀，與具有平均曲率的球形形狀不同。圖ID使用輪廓線來(lái)表示 了微透鏡12的形狀，與具有平均曲率的球形形狀不同。在本說(shuō)明書中，球形形狀是指具有 平均曲率的球形形狀。如上所述，該實(shí)施例的微透鏡具有非常獨(dú)特的形狀。具體地說(shuō)，它們 有這樣的鞍形形狀，即兩個(gè)較高部分和兩個(gè)較低部分形成于軸對(duì)稱位置。圖IE表示了沿圖 ID的中心線T和H獲取的截面形狀。由圖IE可見，在較高部分中，包括微透鏡中心線的截 面形狀的曲率小于平均曲率。在較低部分中，包括微透鏡中心線的截面形狀的曲率大于平 均曲率。該實(shí)施例有多排微透鏡。當(dāng)微透鏡陣列從上面看時(shí)，包括微透鏡中心線的截面形 狀的曲率大于平均曲率的部分的位置在一排與另一排之間不同。也就是，在包括微透鏡中 心線的截面形狀的曲率最大處的中心線的方向在一排與另一排之間不同。
[0020] 通過(guò)將這些獨(dú)特的微透鏡布置成使得在包括微透鏡中心線的截面形狀的曲率最 大處的中心線的方向在一排與另一排之間不同，由普通微透鏡陣列中的周期性引起的問(wèn)題 被克服。因此，能夠獲得具有較低方向性的均勻漫射特性，并能夠提供自然和不模糊的視 界。當(dāng)與菲涅耳透鏡一起使用時(shí)，能夠獲得沒有疊柵條紋的漫射板。因?yàn)樵谖⑼哥R之間的 距離無(wú)變化，且微透鏡的頂點(diǎn)高度無(wú)變化，因此能夠獲得這樣的漫射板，該漫射板能夠很容 易地進(jìn)行聚焦，并且很明亮。
[0021] 在該實(shí)施例中，當(dāng)布置大量的微透鏡時(shí)，參考圖IC介紹的微透鏡11的排和參考圖 ID介紹的微透鏡12的排交替地布置。微透鏡12與微透鏡11的區(qū)別在于包括微透鏡中心 線的截面形狀的曲率大于平均曲率的部分的位置。在圖ID中，在包括微透鏡中心線的截面 形狀的曲率最大處的中心線由T表示。包括微透鏡中心線的截面形狀的曲率大于平均曲率 的部分的位置不同意味著例如當(dāng)從上面看微透鏡陣列時(shí)該中心線T的方向不同。
[0022] 下面將介紹根據(jù)該實(shí)施例的漫射板的制造方法。
[0023] 圖2A至2C是表示根據(jù)該實(shí)施例的漫射板的制造方法的示意圖。根據(jù)該實(shí)施例的 漫射板的制造方法包括：在模具中形成微透鏡轉(zhuǎn)印形狀，該微透鏡轉(zhuǎn)印形狀要被轉(zhuǎn)印以形 成微透鏡；以及將形成的微透鏡轉(zhuǎn)印形狀轉(zhuǎn)印至樹脂，以便制造具有微透鏡陣列的漫射板。
[0024] 在圖2A至2C中，附圖標(biāo)記21表示微透鏡轉(zhuǎn)印形狀，附圖標(biāo)記22表示工件（模 具），附圖標(biāo)記23表示工具，附圖標(biāo)記24表示圓形運(yùn)動(dòng)，而附圖標(biāo)記25表示線性運(yùn)動(dòng)（處 理進(jìn)給）。
[0025] 在該實(shí)施例中，具有弓形切割刃231的工具的切割刃沿與工具切割面232交叉的 方向進(jìn)行圓形運(yùn)動(dòng)24。同時(shí)，工具的切割刃沿與圓形運(yùn)動(dòng)的方向交叉的方向進(jìn)行線性運(yùn)動(dòng) (處理進(jìn)給）25。因此，微透鏡轉(zhuǎn)印形狀連續(xù)地形成于工件中。
[0026] 圖3A和3B表示了處理機(jī)器的示意圖。能夠進(jìn)行亞微米級(jí)切割的已知高精度處理 機(jī)器用作處理機(jī)器。在圖3A和3B中，相同附圖標(biāo)記將用于表示與圖2A至2C中相同的部 件，并省略它們的說(shuō)明。處理機(jī)器有Z軸線運(yùn)動(dòng)臺(tái)板313和XY軸線運(yùn)動(dòng)臺(tái)板314。高速圓 形運(yùn)動(dòng)裝置312用作用于使得工具23的切割刃進(jìn)行圓形運(yùn)動(dòng)的裝置。在該實(shí)施例中，磁致 伸縮振動(dòng)器用作用于圓形運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源。
[0027] 兩個(gè)磁致伸縮振動(dòng)器沿相互垂直的方向布置在高速圓形運(yùn)動(dòng)裝置312中，各磁致 伸縮振動(dòng)器的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的幅值、周期、相位等由任意波形發(fā)生器315來(lái)控制，且工具的切割 刃進(jìn)行圓形運(yùn)動(dòng)24。通過(guò)使得XY軸線運(yùn)動(dòng)臺(tái)板314沿Y軸線方向運(yùn)動(dòng)，工具的切割刃進(jìn)行 線性運(yùn)動(dòng)。
[0028] 通過(guò)執(zhí)行上述圓形運(yùn)動(dòng)和線性運(yùn)動(dòng)，工具的運(yùn)動(dòng)軌跡被明確確定，并畫出螺旋線。
[0029] 圖2B和2C表示了在圓形運(yùn)動(dòng)的軌跡24和工具之間的關(guān)系。圖2B表示了工具23 保持沿固定方向并且圓形運(yùn)動(dòng)時(shí)的情況的示意圖。當(dāng)使得工具23保持沿固定方向時(shí)，工具 23可以在切割面垂直于工件的處理表面221的情況下進(jìn)行圓形運(yùn)動(dòng)，如圖2B中所示，或者 工具23可以在切割面沿方向A以Γ至20°的角度傾斜的情況下進(jìn)行圓形運(yùn)動(dòng)。工具23 可以進(jìn)行圓形運(yùn)動(dòng)，如圖2C中所示，這樣，工具23的切割面朝向與圓形運(yùn)動(dòng)的圓垂直的方 向（這樣，圓形運(yùn)動(dòng)的圓的中心處在切割面的延伸線上）。
[0030] 通過(guò)將線性運(yùn)動(dòng)加在圓形運(yùn)動(dòng)上，工具的切割刃的軌跡畫出螺旋線，并能夠處理 該實(shí)施例的獨(dú)特微透鏡轉(zhuǎn)印形狀。多個(gè)微透鏡能夠在工件中連續(xù)形成。
[0031] 下面將參考圖4A和4B介紹線性運(yùn)動(dòng)的方向。相同附圖標(biāo)記將用于表示與圖2A 至2C和圖3A和3B中相同的部件，并將省略它們的說(shuō)明。圖4A和4B是處理表面221的俯 視圖，并示意表示了在處理過(guò)程中工具23的切割刃的運(yùn)動(dòng)軌跡418。通過(guò)使得XY-軸線運(yùn) 動(dòng)臺(tái)板314沿Y方向運(yùn)動(dòng)，將執(zhí)行線性運(yùn)動(dòng)。圖4A表示了當(dāng)線性運(yùn)動(dòng)的方向416為在紙平 面中從左向右時(shí)工具23的切割刃的運(yùn)動(dòng)軌跡418。圖4B表示了當(dāng)線性運(yùn)動(dòng)的方向417為 在紙平面中從右向左時(shí)工具23的切割刃的運(yùn)動(dòng)軌跡418。在圖4A中，工具的切割刃畫出螺 旋線，如由418所示，并在紙平面中從左向右連續(xù)處理微透鏡轉(zhuǎn)印形狀。這時(shí)，微透鏡轉(zhuǎn)印 形狀具有這樣的形狀，即包括微透鏡轉(zhuǎn)印形狀中心線的截面形狀的曲率根據(jù)中心線的方向 而變化。這時(shí)，輪廓并不總是真正圓的一部分（圓弧），它的實(shí)例包括稍微變形的形狀。在 這種情況下，輪廓的曲率為近似曲率。近似曲率通過(guò)已知方法來(lái)找到。當(dāng)不同曲率的平均 值（平均曲率）與包括微透鏡轉(zhuǎn)印形狀中心線的截面形狀的曲率進(jìn)行比較時(shí)，微透鏡轉(zhuǎn)印 形狀具有曲率比平均曲率更小的部分以及曲率比平均曲率更大的部分。也就是，在切割更 深的部分中，包括微透鏡轉(zhuǎn)印形狀中心線的截面形狀的曲率比平均曲率更小。這些部分由O 表示。在切割更淺的部分中，包括微透鏡轉(zhuǎn)印形狀中心線的截面形狀的曲率比平均曲率更 大。這些部分由X表示。在圖4B中，工具的切割刃畫出螺旋線，如由418表示，并在紙平面 中從右向左連續(xù)處理微透鏡轉(zhuǎn)印形狀。這時(shí)，形成與球形形狀不同的微透鏡轉(zhuǎn)印形狀。切割 更深的部分由〇表示。當(dāng)轉(zhuǎn)印時(shí)，這些部分成為這樣的微透鏡部分，其中，包括微透鏡轉(zhuǎn)印 形狀中心線的截面的曲率小于平均曲率。在包括微透鏡轉(zhuǎn)印形狀中心線的截面形狀的曲率 最大處的中心線由K表示。比球形形狀切割更淺的部分由X表示。當(dāng)轉(zhuǎn)印時(shí)，這些部分成為 這樣的微透鏡部分，其中，包括微透鏡轉(zhuǎn)印形狀中心線的截面的曲率大于平均曲率。在包括 微透鏡轉(zhuǎn)印形狀中心線的截面形狀的曲率最大處的中心線由K表示。因此形成這樣的微透 鏡轉(zhuǎn)印形狀，它在較深切割部分和較淺切割部分的位置上與圖4A的微透鏡轉(zhuǎn)印形狀不同。 也就是，微透鏡轉(zhuǎn)印形狀與圖4A的微透鏡轉(zhuǎn)印形狀的區(qū)別在于這些部分的位置，在該部分 中，包括微透鏡轉(zhuǎn)印形狀中心線的截面的曲率大于平均曲率。例如,如圖4A和4B中所示， 當(dāng)從上面看用于轉(zhuǎn)印微透鏡陣列的模具時(shí)，在包括微透鏡轉(zhuǎn)印形狀中心線的截面形狀的曲 率最大處的中心線K的方向在一排與另一排之間不同。
[0032] 如上所述，通過(guò)改變線性運(yùn)動(dòng)的方向，能夠形成這樣的微透鏡轉(zhuǎn)印形狀，使得在包 括微透鏡轉(zhuǎn)印形狀中心線的截面形狀的曲率最大處的中心線K的方向在一排與另一排之 間不同，且能夠打破周期性。
[0033] 這樣，制成用于轉(zhuǎn)印微透鏡陣列的模具，其中形成大量的微透鏡轉(zhuǎn)印形狀。
[0034]然后，通過(guò)已知方法在模具中形成用于轉(zhuǎn)印菲涅耳透鏡的形狀，并制成用于轉(zhuǎn)印 菲涅耳透鏡的模具。用于轉(zhuǎn)印微透鏡陣列的模具和用于轉(zhuǎn)印菲涅耳透鏡的模具布置成彼此 相對(duì)，在它們之間形成有空間，且樹脂灌注至該空間中。這樣，制造了圖IA中所示的漫射 板，該漫射板有形成于其一側(cè)的大量微透鏡的陣列1以及形成于其另一側(cè)的菲涅耳透鏡。
[0035] 也可選擇地，當(dāng)使用利用電鑄的轉(zhuǎn)印方法，并使用模具來(lái)轉(zhuǎn)印微透鏡陣列時(shí)，這種 形狀轉(zhuǎn)印至要被轉(zhuǎn)印的物體（要被轉(zhuǎn)印的第一物體），并制成凸形復(fù)制模具，這種凸形微透 鏡轉(zhuǎn)印形狀轉(zhuǎn)印至該凸形復(fù)制模具。通過(guò)將獲得的復(fù)制模具和用于轉(zhuǎn)印菲涅耳透鏡的模 具布置成彼此相對(duì)（在它們之間形成有空間），并將樹脂灌注至該空間中，就可以制造漫射 板，凹形微透鏡形成于該漫射板中。
[0036] 第一實(shí)例
[0037] 下面將介紹第一實(shí)例。制造第一實(shí)施例的漫射板的實(shí)例將介紹為第一實(shí)例。
[0038] 金剛石鉆頭用作工具23,該金剛石鉆頭有尖銳邊緣，能夠高精度地處理轉(zhuǎn)印，并有 弓形切割刃，該弓形切割刃具有15μm的半徑?；阢~的材料（該材料能夠通過(guò)金剛石鉆 頭來(lái)進(jìn)行優(yōu)良地機(jī)械加工）被選擇為工件22的處理層的材料。能夠進(jìn)行亞微米級(jí)切割的 高精度處理機(jī)器用作處理機(jī)器。處理機(jī)器有Z軸線運(yùn)動(dòng)臺(tái)板313和XY軸線運(yùn)動(dòng)臺(tái)板314。 高速圓形運(yùn)動(dòng)裝置312用作用于使得工具進(jìn)行圓形運(yùn)動(dòng)的裝置。在該實(shí)施例中，磁致伸縮 振動(dòng)器用作用于圓形運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源。兩個(gè)磁致伸縮振動(dòng)器沿垂直方向布置在高速圓形運(yùn)動(dòng) 裝置中，線性運(yùn)動(dòng)的幅值、周期、相位等由任意波形發(fā)生器315來(lái)控制，從而畫出具有15μm 半徑的圓。具有30μm的幅值和880Hz的頻率的兩個(gè)正弦波以1/4波長(zhǎng)的相位差同步的條 件選擇為波形條件。線性運(yùn)動(dòng)的速度為6. 6mm/s。
[0039] 通過(guò)確定圓形運(yùn)動(dòng)和線性運(yùn)動(dòng)的上述條件，工具的切割刃的運(yùn)動(dòng)軌跡明確確定， 并畫出螺旋線。工件被處理為具有1至5μm的切割深度，微透鏡轉(zhuǎn)印形狀被處理，并制造 用于轉(zhuǎn)印微透鏡陣列的模具。
[0040] 然后，制造用于轉(zhuǎn)印菲涅耳透鏡的模具。用于轉(zhuǎn)印微透鏡陣列的模具和用于轉(zhuǎn)印 菲涅耳透鏡的模具布置成彼此相對(duì)，在它們之間形成有空間。聚甲基丙烯酸甲酯樹脂（該 聚甲基丙烯酸甲酯樹脂通常用作用于光學(xué)元件的材料）灌注至該空間中，以便獲得漫射 板。
[0041] 圖8A是獲得的漫射板的示意俯視圖，圖8B表示了圖8A中所示的漫射板的漫射特 性的模擬結(jié)果。圖9A是用于比較的普通漫射板的示意俯視圖，圖9B表示了圖9A中所示的 漫射板的漫射特性的模擬結(jié)果。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與普通漫射板比較，在該實(shí)施例的漫射板中，在 漫射分布的光點(diǎn)之間的間隔較窄，因此觀察到的光點(diǎn)的數(shù)目較大，且各光點(diǎn)的亮度與光點(diǎn) 的數(shù)目成比例地減小。因此，光點(diǎn)更不明顯，并能夠提供自然的模糊質(zhì)量。當(dāng)與菲涅耳透鏡 一起使用時(shí)，能夠獲得沒有疊柵條紋的漫射板。
[0042] 第二實(shí)施例
[0043] 圖5是第二實(shí)施例的漫射板的微透鏡陣列形成表面的示意俯視圖。相同附圖標(biāo)記 將用于表示與圖IA至ID中相同的部件，并將省略它們的說(shuō)明。在圖5所示的微透鏡中，t匕 具有平均曲率的球形更高的部分由〇表示，比具有平均曲率的球形更低的部分由X表示，且 在包括微透鏡中心線的截面形狀的曲率最大處的中心線由T表示。如圖5中所示，布置成 排的微透鏡的、在包括微透鏡中心線的截面形狀的曲率最大處的中心線T的方向彼此稍微 不同。相鄰微透鏡的、比具有平均曲率的球形更高和更低的部分的角度位置彼此相差預(yù)定 角度。換句話說(shuō)，相鄰微透鏡的、在包括微透鏡中心線的截面形狀的曲率最大處的中心線的 方向彼此相差預(yù)定角度。該預(yù)定角度能夠任意確定。該確定角度可以是恒定角度，或者可 以變化。
[0044] 下面將介紹用于制造第二實(shí)施例的漫射板的方法。將介紹與第一實(shí)施例的區(qū)別， 且與第一實(shí)施例相同的部分的說(shuō)明將省略。在第一實(shí)施例中，介紹了用于形成用于轉(zhuǎn)印微 透鏡陣列的模具的方法，它包括通過(guò)使得工具的切割刃的圓形運(yùn)動(dòng)與線性運(yùn)動(dòng)（該線性運(yùn) 動(dòng)通過(guò)使得XY軸線運(yùn)動(dòng)臺(tái)板314沿Y軸線方向運(yùn)動(dòng)而引起）組合而使得工具的切割刃螺 旋運(yùn)動(dòng)。在本實(shí)施例中，Θ臺(tái)板安裝在XY臺(tái)板上，且不僅相對(duì)于工件進(jìn)行線性運(yùn)動(dòng)，還相 對(duì)于工件執(zhí)行圓形運(yùn)動(dòng)。因此，在執(zhí)行處理的同時(shí)稍微改變比具有平均曲率的球形形狀更 深和更淺地處理的部分的位置。當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向反向時(shí)，脊線也能夠沿反向方向旋轉(zhuǎn)。在使用 這樣獲得的微透鏡陣列轉(zhuǎn)印模具來(lái)制造的漫射板中，微透鏡的漫射特性彼此稍微不同，因 此進(jìn)一步打破了周期性，且漫射板具有均勻的漫射特性，有較低的方向性。
[0045] 第二實(shí)例
[0046] 下面將介紹第二實(shí)例。制造第二實(shí)施例的漫射板的實(shí)例將表示為第二實(shí)例。
[0047] 在第二實(shí)例中，工件是矩形形狀，在一側(cè)測(cè)量為20mm，旋轉(zhuǎn)軸的角速度調(diào)節(jié)成不管 離旋轉(zhuǎn)中心的距離如何都使得在處理點(diǎn)處相對(duì)于工具的速度（該速度為線性運(yùn)動(dòng)）恒定， 且執(zhí)行控制以使得相對(duì)速度為每秒2mm。高速圓形運(yùn)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)頻率為100Hz，工具的圓 形運(yùn)動(dòng)的半徑為20μm，從而以20μm的間隔連續(xù)地形成大約1000個(gè)平均半徑為20μm的 微透鏡。
[0048] 這樣，處理了一排。當(dāng)工具在經(jīng)過(guò)工件后處理下一排時(shí)，該下一排將通過(guò)使得旋轉(zhuǎn) 軸的旋轉(zhuǎn)方向反向來(lái)處理，只要在處理點(diǎn)處的工件相對(duì)速度和圓形運(yùn)動(dòng)的頻率恒定。通過(guò) 調(diào)節(jié)象限（一排的處理從該象限開始），也就是從工件的旋轉(zhuǎn)中心至工具的切割刃的方向， 能夠一排排地選擇切割方向。
[0049] 因?yàn)楣ぞ吆凸ぜ軌虮舜讼鄬?duì)旋轉(zhuǎn)，因此微透鏡能夠連續(xù)地形成，同時(shí)在線性運(yùn) 動(dòng)過(guò)程中改變圓形運(yùn)動(dòng)的方向。因此，微透鏡形狀的方向（比具有平均曲率的球形形狀更 高和更低的部分的位置）能夠自由地變化。在微透鏡陣列轉(zhuǎn)印形狀的整個(gè)區(qū)域中，微透鏡 形狀能夠沿多個(gè)方向轉(zhuǎn)向。因此，在漫射板的整個(gè)區(qū)域中，能夠布置具有不同漫射特性的微 透鏡。在普通的微透鏡陣列中成為問(wèn)題的周期性被打破，并能夠提供自然的模糊質(zhì)量。當(dāng) 與菲涅耳透鏡一起使用時(shí)，能夠獲得沒有疊柵條紋的漫射板。
[0050] 第三實(shí)施例
[0051] 在該實(shí)施例中，將介紹微透鏡陣列形成于螺旋形二維曲線上的漫射板。
[0052] 圖6A和6B是表示微透鏡陣列的表面形狀的解釋俯視圖，該微透鏡陣列根據(jù)上述 條件而形成于螺旋形二維曲線上。相同附圖標(biāo)記將用于表示與圖IA至ID中相同的部件， 并將省略它們的說(shuō)明。圖6A表示了具有多種形狀的微透鏡陣列的實(shí)例。比具有平均曲率 的球形更高的部分由〇表示，比具有平均曲率的球形更低的部分由X表示。在包括微透鏡 中心線的截面形狀的曲率最大處的中心線由T表示。微透鏡的、在包括微透鏡中心線的截 面形狀的曲率最大處的中心線的方向彼此稍微不同。
[0053] 圖6A表示了微透鏡陣列的表面形狀，其中，微透鏡以一定間隔地連續(xù)布置在從XY 中心延伸的螺旋形二維曲線上，使得曲線長(zhǎng)度恒定。由直線界定的多個(gè)多邊形所界定的區(qū) 域是微透鏡，且直線是脊線。在微透鏡區(qū)域中的點(diǎn)表示各微透鏡的頂點(diǎn)。在凹形表面的情 況下，頂點(diǎn)是最低位置。在凸形表面的情況下，頂點(diǎn)是最高位置。
[0054] 圖6A表示了當(dāng)微透鏡的頂點(diǎn)沿由R = a0表示的極坐標(biāo)曲線（阿基米德螺旋線） 的軌跡布置時(shí)的實(shí)例。阿基米德螺旋線是從原點(diǎn)〇至點(diǎn)P的距離r與相位角Θ成正比的 曲線。
[0055] 在阿基米德螺旋線中，R表示在任意角度離中心點(diǎn)（原點(diǎn)）的徑向距離，Θ表示極 坐標(biāo)角度（弧度），a是數(shù)值系數(shù)。通常，離中心（R)的距離隨著角度增加而增加，因此距離 R與角度Θ成正比。系數(shù)a確定了螺旋線多緊地包繞原點(diǎn)；對(duì)于較小值的a，螺旋線變得更 緊，對(duì)于較大的值，螺旋線變得更寬。該實(shí)施例的漫射板的形狀特征是微透鏡逆時(shí)針?lè)较驅(qū)?齊，且微透鏡的頂點(diǎn)沿由極坐標(biāo)曲線確定的軌跡。沿阿基米德螺旋線的周向方向相鄰的微 透鏡大致離中心相同徑向距離。因此，分開相鄰微透鏡的中心的脊線近似等分線。因此，脊 線Q基本面對(duì)中心。這也是獨(dú)特的。
[0056] 在圖6A中，可以看見，隨著離旋轉(zhuǎn)中心的距離減小，在微透鏡的頂點(diǎn)之間的直線 段的長(zhǎng)度之間的差異以及在微透鏡的頂點(diǎn)之間的阿基米德螺旋線的曲線長(zhǎng)度增加，且在微 透鏡的頂點(diǎn)之間的間隔的變化沿周向方向和徑向方向都增加。因此，在中心附近的微透鏡 的位置并不確定于阿基米德螺旋線上，微透鏡從周邊向中心均勻地重新布置。圖6B表示了 形成的微透鏡陣列的表面形狀。在陰影部分中的微透鏡的數(shù)目從兩個(gè)（圖6A)增加至四個(gè) (圖6B)。微透鏡的頂點(diǎn)（黑點(diǎn)）布置成使得頂點(diǎn)離其周邊側(cè)的距離相等。
[0057] 圖7A和7B是表示微透鏡陣列的表面形狀的視圖，該微透鏡陣列以與圖6A和6B 中所示不同的圖形而形成于螺旋形二維曲線上。
[0058] 圖7A表示了微透鏡陣列的表面形狀，其中，微透鏡以規(guī)則角度間隔連續(xù)地布置在 螺旋形二維極坐標(biāo)曲線上。由直線界定的多個(gè)多邊形所界定的區(qū)域是微透鏡的實(shí)例，且直 線是脊線。在微透鏡區(qū)域中的點(diǎn)表示各微透鏡的頂點(diǎn)。
[0059] 圖7A的微透鏡的頂點(diǎn)布置成使得這些頂點(diǎn)形成沿由R = a Θ°_5表示的二維曲線 (拋物螺旋線）的軌跡。
[0060]類似的，R表示在任意角度離中心點(diǎn)（原點(diǎn)）的距離，Θ表示極坐標(biāo)角度（弧度），a是螺旋形多緊地包繞原點(diǎn)的數(shù)值系數(shù)。對(duì)于較小值的a，螺旋線變得更緊，對(duì)于較大的值， 螺旋線變得更寬。
[0061] 離中心的距離隨著角度增加而增加。不過(guò)，在圖7A的實(shí)例中，距離R與角度的平 方根成正比。在該實(shí)例中，a= 6,且微透鏡以一定角度間隔（通過(guò)以1: (l+α)/2的比率分 開2 31 (弧度）而獲得的兩個(gè)角度中的更小一個(gè)，α是無(wú)理數(shù)，該更小角度在80°至180° 的范圍內(nèi)）布置在拋物螺旋線上。在該實(shí)例中，α是VJ,微透鏡以大約137.5°的間隔來(lái) 布置。
[0062] 由圖7Α可見，在位于XY中心中的微透鏡的頂點(diǎn)和周圍微透鏡的頂點(diǎn)之間的距離 特別小，因此在中心的微透鏡的位置并不確定于拋物螺旋線上，且微透鏡從周邊向中心均 勻地重新布置。圖7Β表示了形成的微透鏡陣列的表面形狀。微透鏡布置成使得在中心微 透鏡（在圖7Α中有陰影線）的頂點(diǎn)和周圍微透鏡的頂點(diǎn)之間的距離相等。
[0063] 具有這種形狀的漫射板能夠高效率地制造，因?yàn)樵谟糜谥圃煊糜谵D(zhuǎn)印微透鏡陣列 的模具的方法中，臺(tái)（stage)的運(yùn)動(dòng)較小,并能夠連續(xù)處理。
[0064] 能夠提供具有微透鏡陣列的漫射板，其中，模糊質(zhì)量的不自然性和疊柵條紋并不 明顯，聚焦能夠很容易進(jìn)行，且很亮。
[0065]盡管已經(jīng)參考示例實(shí)施例介紹了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明并不局限于所述 的示例實(shí)施例。下面的權(quán)利要求的范圍將根據(jù)最廣義的解釋，以便包含所有這些變化以及 等效結(jié)構(gòu)和功能。
【權(quán)利要求】
1. 一種漫射板，包括： 微透鏡陣列，多個(gè)微透鏡布置在該微透鏡陣列中， 其中，微透鏡具有這樣的形狀，使得包括微透鏡中心線的截面形狀的曲率根據(jù)中心線 的方向而變化，以及 在截面形狀的曲率最大處的中心線的方向不同的微透鏡被布置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有微透鏡陣列的漫射板，其中：微透鏡有鞍形形狀，使得在 軸對(duì)稱位置處形成比球形形狀更高的兩個(gè)部分和比球形形狀更低的兩個(gè)部分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有微透鏡陣列的漫射板，其中：微透鏡陣列有多排微透鏡， 在截面形狀的曲率最大處的中心線的方向在一排與另一排之間不同。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有微透鏡陣列的漫射板，其中：微透鏡陣列有多排微透鏡， 在各排中布置的微透鏡的、在輪廓曲率最大處的中心線的方向在一排與另一排之間不同。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有微透鏡陣列的漫射板，其中：微透鏡的頂點(diǎn)成螺旋形布 置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有微透鏡陣列的漫射板，其中：微透鏡的頂點(diǎn)布置在由R =a Θ °_5限定的曲線上，該曲線是拋物螺旋線。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有微透鏡陣列的漫射板，其中：在與形成微透鏡陣列的一 側(cè)不同的一側(cè)形成菲涅耳透鏡。
【文檔編號(hào)】G03B13/02GK104237980SQ201410277345
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月21日
【發(fā)明者】小山祐嗣, 小島誠(chéng), 榎田弓貴也, 大倉(cāng)幸伸, 田中真人 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社