CN108139517A - 光学部件及微透镜阵列 - Google Patents

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Abstract

光学部件(10)具备：荧光体层(11)，包含将入射到入射面的来自光源(16)的光的一部分进行波长变换的荧光体；以及微透镜阵列(12)，将由荧光体层(11)进行波长变换后的该光的一部分和透射了荧光体层(11)的该光的其他部分从射出面射出；在微透镜阵列(12)的射出面，设有用来将波长变换后的该光的一部分和透射的该光的其他部分衍射而射出的衍射型透镜阵列(14)；衍射型透镜阵列(14)的间距按每个规定的区段而不同。

Description

光学部件及微透镜阵列
技术领域
本发明涉及光学部件及微透镜阵列。
背景技术
有使用LED(Light Emitting Diode)或激光器的照明。在这样的照明中，通过将LED或激光器发出的蓝色光照射到荧光体而形成白色光。具体而言，荧光体透过将被照射的蓝色光及被蓝色光激励的黄色光等的光进行散射而形成白色光。从荧光体射出的白色光通过准直透镜与聚光透镜的组合来控制。
另一方面，在这样的照明中，从荧光体射出的白色光中的高角度的白色光不入射到准直透镜而成为损失光。进而，当准直透镜及聚光透镜的配置位置发生了位置偏离时，损失光增加。
因此，公开了一种能够抑制这样的损失光的技术(例如专利文献1)。在专利文献1中，通过在荧光体上配置具备使用微透镜或微棱镜的透镜阵列的光学部件，能够使从荧光体射出的高角度的白色光入射到聚光透镜(投影透镜)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008－305802号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
但是，在上述的以往技术中，不能将从荧光体射出的白色光充分地聚光。因此，需要配置聚光透镜。进而，即使配置聚光透镜，当聚光透镜的配置位置发生了位置偏离时，也会发生损失光。
本发明是鉴于上述的技术问题而做出的，目的是提供一种能够进一步提高从荧光体射出的光的聚光效率的光学部件及微透镜阵列。
用来解决技术问题的手段
用来达到上述目的的有关本发明的一技术方案的光学部件具备：荧光体层，包含将入射到入射面的来自光源的光的一部分进行波长变换的荧光体；以及衍射型的微透镜阵列，将由上述荧光体层进行波长变换后的上述光的一部分和透射了上述荧光体层的上述光的其他部分从射出面射出；在上述微透镜阵列的射出面设有多个衍射透镜，该多个衍射透镜用于将波长变换后的上述光的一部分和透射的上述光的其他部分衍射而射出；上述多个衍射透镜的间距按每个规定的区段而不同。
此外，为了达到上述目的，有关本发明的一技术方案的微透镜阵列，是将由包含将入射到入射面的来自光源的光的一部分进行波长变换的荧光体的荧光体层进行波长变换后的上述光的一部分、和透射了上述荧光体层的上述光的其他部分从射出面射出的衍射型的微透镜阵列，在上述射出面设有多个衍射透镜，该多个衍射透镜用于将波长变换后的上述光的一部分和透射的上述光的其他部分衍射而射出；上述多个衍射透镜的间距按每个规定的区段而不同；
发明效果
在有关本发明的一技术方案的光学部件中，能够提高从荧光体射出的光的聚光效率。
此外，在有关本发明的一技术方案的微透镜阵列中，能够提高从荧光体射出的光的聚光效率。
附图说明
图1是表示使用实施方式的光学部件的装置的一例的图。
图2是表示实施方式的光源部的一例的图。
图3是实施方式的光学部件的剖视图的一例。
图4是图3所示的光学部件的俯视图。
图5是实施方式的光学部件的剖视图。
图6是用来说明实施例1的模拟模型的图。
图7是表示实施例1的模拟结果的图。
图8是概略地表示比较例1的模拟结果的图。
图9是表示实施例2的模拟结果的图。
图10是用来说明实施例3的模拟模型的图。
图11是表示实施例3的模拟结果的图。
图12是变形例的光学部件的剖视图的一例。
图13是变形例的光学部件的剖视图的一例。
图14是变形例的光学部件的剖视图的一例。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行说明。这里表示的实施方式都表示本发明的一具体例。因而，在以下的实施方式中表示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置及连接形态、以及步骤(工序)及步骤的顺序等是一例，并不是限定本发明的。以下的实施方式的构成要素中的在独立权利要求中没有记载的构成要素是能够任意地附加的构成要素。此外，各图是示意图，并不一定是严格地图示。
(实施方式)
[照明装置]
首先，对使用本实施方式的光学部件的照明装置的一例进行说明。
图1是表示使用实施方式的光学部件10的照明装置4的一例的图。图2是表示实施方式的光源部1的一例的图。图3是实施方式的光学部件10的剖视图的一例。图4是图3所示的光学部件10的俯视图的一例。
图1所示的照明装置4例如是内视镜、纤维内窥镜等，具备光源部1、光纤2和灯具3。
光纤2是向远离的地方传递光的传送路。光纤2例如是直径125μm左右的线材，由将直径100μm的高折射率的芯利用直径110μm的折射率比芯低的包层包裹的双重构造构成。芯及包层都由对于光而言透射率非常高的石英玻璃或塑料构成。
灯具3用于将经由光纤2传送的来自光源部1的光向观察对象物照射。灯具3例如由不锈钢制的纤维耦合器、不锈钢制的套圈(ferrule)、玻璃制的透镜、铝制的支架(holder)及铝制的外廓构成。
光源部1是使用LED或激光器的照明，将光向光纤2入射。光源部1如图2所示，由光学部件10和光源16构成。
光源16是LED或激光器，在本实施方式中发出直径1mm左右的蓝色光。
关于光学部件10，详细情况后述，但如图2所示，具备荧光体层11和微透镜阵列12，从光源16发出的蓝色光制作白色光，将制作出的白色光向光纤2入射。微透镜阵列12是将由荧光体层11波长变换后的光的一部分和透射了荧光体层11的该光的其他部分从射出面射出的衍射型的微透镜阵列。在本实施方式中，微透镜阵列12例如如图3所示，具备基材13和衍射型透镜阵列14。
[光学部件]
接着，使用图3～图7对本实施方式的光学部件的详细情况进行说明。
(荧光体层11)
荧光体层11包含将入射到入射面111的来自光源16的光的一部分进行波长变换的荧光体。这里，例如光源16发出蓝色光，荧光体层11将蓝色光的一部分波长变换为表示黄色的波段。
更具体地讲，荧光体层11具有将从图3所示的入射面111入射的光的一部分进行波长变换的功能。在本实施方式中，荧光体层11被从光源16入射例如蓝色光，射出被入射的蓝色光的一部分激励的黄色光。此外，荧光体层11将入射的蓝色光的其他部分射出(透射)。在荧光体层11中，这些蓝色光及黄色光被混色而射出，所以荧光体层11射出白色光。
荧光体层11被形成为例如直径1mm左右的圆板状。荧光体层11由荧光体和树脂构成，例如将荧光体用硅、环氧等的树脂覆盖而形成。
另外，伴随着波长变换的损失变化为热，荧光体层11如果温度变高则波长变换效率下降，所以荧光体层11的散热是非常重要的。这里虽然没有特别图示，但荧光体层11优选的是被由例如Al等的拥有高热传导率的材料形成的散热板支承。此外，也可以通过在形成荧光体层11的树脂中混合热传导率较高的材料、例如ZnO等的无机氧化物来提高散热性。此外，也可以在荧光体层11的入射面111设置微小构造，以使得光容易入射到荧光体层11中、或容易从入射面111散热。
(基材13)
基材13是微透镜阵列12的基材。在本实施方式中，例如如图3所示，基材13在荧光体层11上形成为例如直径1mm左右的圆板状。并且，在基材13上形成衍射型透镜阵列14。
作为形成基材13的材料，例如可以使用玻璃、塑料等任意的材料。这里，作为玻璃，例如可以使用钠玻璃、无碱玻璃等。此外，作为塑料例如可以使用聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等。
另外，基材13的材料如在荧光体层11中叙述那样需要考虑耐热性来选择。进而，基材13优选的是由与荧光体层11相同程度的折射率的材料形成，以使得来自荧光体层11的光容易入射。这里，相同程度的折射率，是指两者的折射率差是±0.2以下。此外，荧光体层11与基材13之间虽然没有特别图示，但优选的是利用拥有与两者相同程度的折射率的粘接层粘接。作为粘接层的材料，可以使用丙烯酸树脂或环氧树脂等。此外，基材13及粘接层优选的是没有光的吸收而透明，并且优选的是由消光系数大致为0的材料形成。
(衍射型透镜阵列14)
衍射型透镜阵列14例如如图3所示，是设置在微透镜阵列12的射出面上的多个衍射透镜的一例。衍射型透镜阵列14将由荧光体层11波长变换后的光的一部分和透射了荧光体层11的光的其他部分从射出面射出。衍射型透镜阵列14的间距按每个规定的区段(区(zone))而不同。此外，衍射型透镜阵列14的间距从衍射型透镜阵列14的中心朝向周边变窄。另外，在图3所示的例子中，衍射型透镜阵列14的中心由X轴与Y轴的交点表示。此外，将从衍射型透镜阵列14的中心朝向周边的方向利用从X轴沿着Y轴远离X轴的方向表示。
在本实施方式中，设为衍射型透镜阵列14例如如图4所示在射出面以同心圆状设置，例如如图3所示与射出面垂直的面中的衍射透镜的截面是锯齿状而进行说明。
图5是表示入射到本实施方式的微透镜阵列12中的光的衍射的状况的图。在图5中，作为规定的区段的一例，表示了除了没有设置衍射透镜的中心区段以外的同心圆的5个区段(区段1、区段2、区段3、区段4及区段5)。
衍射型透镜阵列14(多个衍射透镜)例如如图5所示设置为，使光源16的蓝色光及由荧光体层11对蓝色光进行波长变换后的黄色光衍射，使其向作为预先设定的区域的聚光区域15聚光。
更具体地讲，衍射型透镜阵列14的间距在每个规定的区段中被设置为一定，以使波长变换后的该光的一部分或该光的其他部分衍射而向预先设定的区域(聚光区域15)聚光。在图5所示的例子中，在区段1～区段5各自中，衍射型透镜阵列14的间距是一定的。此外，越是从衍射型透镜阵列14的中心朝向周边的区段(区)则衍射型透镜阵列14的间距越窄，如区段2中比区段1中窄、区段3中比区段2中窄。
这里，在以例如将该光的一部分即蓝色光聚光的方式设置衍射型透镜阵列14的间距的情况下，衍射型透镜阵列14也能够使由荧光体层11波长变换后的黄色光中的大部分衍射而向聚光区域15聚光。因此，结果衍射型透镜阵列14能够使透射了荧光体层11的蓝色光及由荧光体层11波长变换后的黄色光即白色光衍射，向聚光区域15聚光。同样，在以例如将该光的其他一部分即由荧光体层11波长变换后的黄色光聚光的方式设置多个衍射透镜的间距的情况下，衍射型透镜阵列14也能够使透射荧光体层11的蓝色光的大部分衍射而向聚光区域15聚光。因此，结果衍射型透镜阵列14能够使透射了荧光体层11的蓝色光及由荧光体层11波长变换后的黄色光即白色光衍射而向聚光区域15聚光。
另外，也可以是，多个衍射透镜中的、规定的区段的一部分区段中的多个衍射透镜的间距在该一部分区段各自中被设定为一定，以使表示光源16的波段的该光的其他部分衍射而向预先设定的区域(聚光区域15)聚光；并且多个衍射透镜中的、上述规定的区段的其余部分区段中的多个衍射透镜的间距在该其余部分区段各自中被设定为一定，以使波长变换后的该光的一部分衍射而向预先设定的区域(聚光区域15)聚光。在图5所示的例子中，在区段1～区段5中的一部分区段中，被设置为，将该光的其他一部分即由荧光体层11波长变换后的黄色光聚光，在例如区段1～区段5中的其余部分区段中，被设置为，将该光的一部分即蓝色光聚光。在区段1、区段2、区段3、区段4及区段5各自中，衍射型透镜阵列14的间距为一定，并且越是从衍射型透镜阵列14的中心朝向周边的区段(区)则衍射型透镜阵列14的间距越窄，这一点与上述是同样的。
通过这样构成，衍射型透镜阵列14能够使透射了荧光体层11的蓝色光及由荧光体层11对蓝色光进行波长变换后的黄色光即白色光衍射而向聚光区域15聚光。
接着，对上述衍射型透镜阵列14的间距的计算方法进行说明。
构成衍射型透镜阵列14的多个衍射透镜各自的射出角θ2可以使用入射角θ1、波长λ、间距d、微透镜阵列的折射率n1等的参数，通过作为衍射式而周知的以下的式1计算。
n1sinθ1+(mλ)/d＝n2sinθ2 (式1)
这里，在式1中，m是衍射级数，是正负的整数。此外，n2是从多个衍射透镜射出的区域的折射率，这里由于是空气，所以是1。
例如，在想要使入射到图5所示的微透镜阵列12中的光向聚光区域15聚光的情况下，可以根据向多个衍射透镜分别入射的光的角度即入射角θ1与聚光区域15的几何学的位置关系来决定射出角θ2。由此，可以使用上述式1计算间距d。
在本实施方式中，在区段1～区段5各自中，通过根据入射角θ1与聚光区域15的几何学的位置关系来决定射出角θ2，能够计算衍射型透镜阵列14的区段1～区段5各自的间距d。
具体的计算结果的例子后述，但间距d作为能够通过衍射而聚光到聚光区域15的范围，例如可以计算出0.2μm～20μm。
另外，衍射型透镜阵列14的材料根据衍射型透镜阵列14的形成方法及耐热性、折射率来选择。作为衍射型透镜阵列14的形成方法，可以举出纳米压印、印刷、光刻、EB直写、粒子取向等。
衍射型透镜阵列14的材料，在将衍射型透镜阵列14例如通过纳米压印或印刷形成的情况下，只要作为UV固化树脂而选择环氧树脂或丙烯酸树脂等，作为热塑性树脂而选择聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等就可以。此外，衍射型透镜阵列14的材料也可以考虑耐热性而选择玻璃或石英，通过光刻或EB直写而形成衍射型透镜阵列14。
此外，衍射型透镜阵列14优选的是由与基材13相同程度的折射率的材料形成，以使得来自基材13的光容易入射。进而，衍射型透镜阵列14与基材13同样，优选的是没有光的吸收而透明，并且优选的是由消光系数大致为0的材料形成。
[光学部件的光学模拟]
为了确认如以上那样构成的光学部件10的效果，使衍射型透镜阵列14的间距按每个规定的区段(区(zone))不同而进行光学模拟。作为实施例，以下进行说明。另外，决定衍射型透镜阵列14(微透镜阵列12)的聚光效率(衍射效率)的参数有衍射型透镜阵列14(微透镜阵列12)的高度、截面形状等。关于该聚光效率，不用实际制作微透镜阵列12，而通过进行光学模拟来知道。
(实施例1)
图6是用来说明实施例1的模拟模型的图。图7是表示实施例1的模拟结果的图。图8是概略地表示比较例1的模拟结果的图。
在图6中表示将图5所示的光学部件10模型化的模拟模型。在图6所示的模拟模型中，在荧光体层11上配置有微透镜阵列12，在与微透镜阵列12相离规定的距离的地方设置有聚光区域15。入射光101～入射光110分别是将以入射角0deg向衍射型透镜阵列14的区段(图中为区)入射的入射光进行模型化而得到的。入射光101及入射光106是向衍射型透镜阵列14的区1入射的入射光的模型，入射光102及入射光107是向衍射型透镜阵列14的区2入射的入射光的模型，入射光103及入射光108是向衍射型透镜阵列14的区3入射的入射光的模型。同样，入射光104及入射光109是向衍射型透镜阵列14的区4入射的入射光的模型，入射光105及入射光110是向衍射型透镜阵列14的区5入射的入射光的模型。
并且，使用上述计算方法，根据入射光101～入射光110各自的坐标(入射位置)和聚光区域15的坐标，计算射出角即从各入射光101～入射光110向聚光区域15射出的角度，对具有被设计成具有计算出的射出角的间距的衍射型透镜阵列14的衍射效率进行模拟。
另外，在图6所示的模拟模型中，在y坐标中衍射型透镜阵列14与聚光区域15重叠的地方(在图中是xy坐标的交点附近的地方)由于入射角0deg的光直接进入聚光区域15，所以没有形成衍射透镜。
使用上述模拟模型在下述模拟条件下进行了光学模拟。其模拟结果被表示在图7中。
模拟方法是RCWA法，模拟软件使用衍射光学元件设计·解析软件DiffractMOD(Synopsis社)，以以下的参数进行了光学模拟。
假设入射光101～入射光110的入射角是0deg，入射波长450nm，衍射型透镜阵列14的折射率是1.5，消光系数是0，假设聚光区域15的直径是100μm，衍射型透镜阵列14与聚光区域15的距离是5.54mm。
设为入射光101及入射光106的位置距微透镜阵列12的中心部(图中y＝0)是0.1mm，入射光101及入射光106的射出角是1.0deg，并且设为区1中的衍射型透镜阵列14的间距d1根据式1，是24.8μm。
此外，设为入射光102及入射光107距微透镜阵列12的中心部(图中y＝0)是0.2mm，入射光102及入射光107的射出角是2.1deg，并且设为区2中的衍射型透镜阵列14的间距d2根据式1，是12.4μm。
此外，设为入射光103及入射光108距微透镜阵列12的中心部(图中y＝0)是0.3mm，入射光103及入射光108的射出角是3.1deg，并且设为区3中的衍射型透镜阵列14的间距d3根据式1，是8.3μm。
此外，设为入射光104及入射光109距微透镜阵列12的中心部(图中y＝0)是0.4mm，入射光104及入射光109的射出角是4.2deg，并且设为区4中的衍射型透镜阵列14的间距d4根据式1，是6.2μm。
此外，设为入射光105及入射光110距微透镜阵列12的中心部(图中y＝0)是0.5mm，入射光105及入射光110的射出角是5.2deg，并且设为区5中的衍射型透镜阵列14的间距d5根据式1，是5μm。
另外，设为比较例1的微透镜阵列92的间距不论入射光101～入射光110的位置如何都是5μm。此外，使本实施例的微透镜阵列12及比较例的微透镜阵列的高度以0.2μm～10μm变化，选择衍射效率最高者。
在图7中表示的实施例1的微透镜阵列12的聚光效率4.54是将比较例1的微透镜阵列的聚光效率设为1时的相对值。根据图7所示的模拟结果可知，实施例1的微透镜阵列12的聚光效率超过了比较例1的微透镜阵列的聚光效率。
因而，根据向图8所示的比较例1的微透镜阵列92入射的光的衍射的状况可知，在比较例1的微透镜阵列92中，由于衍射型透镜阵列94的间距是一定的，所以不能将从荧光体层11射出的光充分地聚光到聚光区域15。另一方面，在实施例1的微透镜阵列12中，由于使衍射型透镜阵列14的间距在每个规定的区段(区1～区5)中不同，所以能够将从荧光体层11射出的光充分地聚光到聚光区域15。
(实施例2)
在实施例1中，表示了设计为将入射波长450nm即透射了荧光体层11的光源16的蓝色光向聚光区域15聚光的情况下的模拟结果，但并不限于此。在实施例2中，对设计为使用图6所示的模拟模型将入射波长550nm即由荧光体层11波长变换后的黄色光向聚光区域15聚光的情况下的模拟结果进行说明。
图9是表示实施例2的模拟结果的图。
即，使用在实施例1中说明的模拟模型、模拟方法及模拟软件，用以下的参数进行了光学模拟。其模拟结果被表示在图9中。
设为入射光101～入射光110的入射角是0deg，入射波长是550nm，衍射型透镜阵列14的折射率是1.5，消光系数是0，并且设为聚光区域15的直径是100μm，衍射型透镜阵列14与聚光区域15的距离是5.54mm。
设为入射光101及入射光106的位置距微透镜阵列12的中心部(图中y＝0)是0.1mm，入射光101及入射光106的射出角是1.0deg，并且设为区1中的衍射型透镜阵列14的间距d1根据式1，是30.5μm。
此外，设为入射光102及入射光107距微透镜阵列12的中心部(图中y＝0)是0.2mm，入射光102及入射光107的射出角是2.1deg，并且设为区2中的衍射型透镜阵列14的间距d2根据式1，是15.2μm。
此外，设为入射光103及入射光108距微透镜阵列12的中心部(图中y＝0)是0.3mm，入射光103及入射光108的射出角是3.1deg，并且设为区3中的衍射型透镜阵列14的间距d3根据式1，是10.2μm。
此外，设为入射光104及入射光109距微透镜阵列12的中心部(图中y＝0)是0.4mm，入射光104及入射光109的射出角是4.2deg，并且设为区4中的衍射型透镜阵列14的间距d4根据式1，是7.6μm。
此外，设为入射光105及入射光110距微透镜阵列12的中心部(图中y＝0)是0.5mm，入射光105及入射光110的射出角是5.2deg，并且设为区5中的衍射型透镜阵列14的间距d5根据式1，是6.1μm。
另外，设为比较例2的微透镜阵列的间距不论入射光101～入射光110的位置如何都是6.1μm。此外，本实施例的微透镜阵列12及比较例2的微透镜阵列的高度以0.5μm～1.5μm变化，选择衍射效率最高者。
在图9中表示的实施例2的微透镜阵列12的聚光效率4.54是将比较例2的微透镜阵列的聚光效率设为1时的相对值。根据图9所示的模拟结果可知，实施例2的微透镜阵列12的聚光效率超过了比较例2的微透镜阵列的聚光效率。
(实施例3)
在实施例1及2中，表示了设计为将入射波长450nm或入射波长550nm即透射了荧光体层11的光源16的蓝色光或由荧光体层11波长变换后的黄色光向聚光区域15聚光的情况下的模拟结果，但并不限于此。在实施例3中，对设计为将入射波长450nm或入射波长550nm按每个区(规定的区段)向聚光区域15聚光的情况下的模拟结果进行说明。
图10是用来说明实施例3的模拟模型的图。图11是表示实施例3的模拟结果的图。
在图10中，对图6所示的模拟模型追加了入射光201～入射光208。具体而言，在图10所示的模拟模型中，在荧光体层11上配置有微透镜阵列12a，在与微透镜阵列12a相离规定的距离的地方设置有聚光区域15。入射光101～入射光110、入射光201～入射光208分别是将以入射角0deg向衍射型透镜阵列14a的区段(在图中是区)入射的入射光进行模型化而得到的。入射光101及入射光106是向衍射型透镜阵列14a的区1入射的入射光的模型，入射光102及入射光107是向衍射型透镜阵列14a的区3入射的入射光的模型，入射光103及入射光108是向衍射型透镜阵列14a的区5入射的入射光的模型。同样，入射光104及入射光109是向衍射型透镜阵列14a的区7入射的入射光的模型，入射光105及入射光110是向衍射型透镜阵列14a的区9入射的入射光的模型。
此外，入射光201及入射光205是向衍射型透镜阵列14a的区2入射的入射光的模型，入射光202及入射光206是向衍射型透镜阵列14a的区4入射的入射光的模型，入射光203及入射光207是向衍射型透镜阵列14a的区6入射的入射光的模型。同样，入射光204及入射光208是向衍射型透镜阵列14a的区8入射的入射光的模型。
并且，使用在实施例1中说明的模拟方法及模拟软件，以以下的参数进行了光学模拟。其模拟结果被表示在图11中。
设为入射光101～入射光110的入射角是0deg，入射波长是550nm，衍射型透镜阵列14a的折射率是1.5，消光系数是0，并且设为聚光区域15的直径是100μm，衍射型透镜阵列14a与聚光区域15的距离是5.54mm。
设为入射光101～入射光110的入射角是0deg，入射波长为550nm，并且设为入射光201～入射光208的入射角为0deg，入射波长为450nm。此外，设为衍射型透镜阵列14a的折射率是1.5，消光系数是0，并且设为聚光区域15的直径是100μm，衍射型透镜阵列14a与聚光区域15的距离是5.54mm。
设为入射光101及入射光106的位置距微透镜阵列12a的中心部(图中y＝0)是0.1mm，入射光101及入射光106的射出角是1.0deg，并且设为区1中的衍射型透镜阵列14a的间距d11根据式1，是24.8μm。
此外，设为入射光102及入射光107距微透镜阵列12a的中心部(图中y＝0)是0.2mm，入射光102及入射光107的射出角是2.1deg，并且设为区3中的衍射型透镜阵列14a的间距d12根据式1，是12.4μm。
此外，设为入射光103及入射光108距微透镜阵列12a的中心部(图中y＝0)是0.3mm，入射光103及入射光108的射出角是3.1deg，并且设为区5中的衍射型透镜阵列14a的间距d13根据式1，是8.3μm。
此外，设为入射光104及入射光109距微透镜阵列12a的中心部(图中y＝0)是0.4mm，入射光104及入射光109的射出角是4.2deg，并且设为区7中的衍射型透镜阵列14a的间距d14根据式1，是6.2μm。
此外，设为入射光105及入射光110距微透镜阵列12a的中心部(图中y＝0)是0.5mm，入射光105及入射光110的射出角是5.2deg，并且设为区9中的衍射型透镜阵列14a的间距d15根据式1，是5μm。
另外，设为与入射光101～入射光110的位置对应的微透镜阵列12a的高度为0.9μm。
另一方面，设为入射光201及入射光205的位置距微透镜阵列12a的中心部(图中y＝0)是0.15mm，入射光201及入射光205的射出角是1.6deg，并且设为区2中的衍射型透镜阵列14a的间距d21根据式1，是20.3μm。
此外，设为入射光202及入射光206的位置距微透镜阵列12a的中心部(图中y＝0)是0.25mm，入射光202及入射光206的射出角是2.6deg，并且设为区4中的衍射型透镜阵列14a的间距d22根据式1，是12.2μm。
此外，设为入射光203及入射光207的位置距微透镜阵列12a的中心部(图中y＝0)是0.35mm，入射光203及入射光207的射出角是3.6deg，并且设为区6中的衍射型透镜阵列14a的间距d23根据式1，是8.7μm。
此外，设为入射光204及入射光208的位置距微透镜阵列12a的中心部(图中y＝0)是0.45mm，入射光204及入射光208的射出角是4.6deg，并且设为区8中的衍射型透镜阵列14a的间距d24根据式1，是6.8μm。
另外，设为与入射光201～入射光208的位置对应的微透镜阵列12a的高度为1.2μm。
此外，设为比较例3的微透镜阵列的间距不论入射光101～入射光110、入射光201～入射光208的位置如何都是6.1μm。此外，比较例3的微透镜阵列的高度以0.5μm～1.5μm变化，选择衍射效率最高者。
在图11中表示的实施例3的微透镜阵列12a的聚光效率8.61是将比较例3的微透镜阵列的聚光效率设为1时的相对值。根据图11所示的模拟结果可知，实施例3的微透镜阵列12a的聚光效率超过了比较例3的微透镜阵列的聚光效率。这样，在实施例3的微透镜阵列12a中，由于使衍射型透镜阵列14a的间距按每个规定的区段(区1～区9)而不同，所以能够将从荧光体层11射出的光充分地聚光到聚光区域15。
[效果等]
如以上这样，根据本实施方式的光学部件10及微透镜阵列12等，由于在荧光体层11上配置聚光效率高的微透镜阵列12等，所以能够使从荧光体层11射出的光的聚光效率更高。此外，在本实施方式的光学部件10及微透镜阵列12等中，不需要为了使光聚光到希望的区域(聚光区域15)中而构成进一步的投影透镜。因此，也不会发生由投影透镜的位置偏离造成的损失。
更详细地讲，在专利文献1中公开的微透镜阵列92，例如是将图8所示那样决定的截面形状周期性地排列的构造。因此，以某入射角入射的入射光的从微透镜阵列92的配光变得均匀，如果不能充分地聚光且没有构成控制配光的投影透镜，则不能将光聚光到希望的区域(聚光区域15)。因此，由于由投影透镜的位置偏离造成的损失光，聚光效率可能进一步下降。
另一方面，在本实施方式的光学部件10及微透镜阵列12等中，在荧光体层11上，按每个规定的区段，根据想要使以某入射角入射的入射光射出的角度而使间距不同。由此，能够使光聚光到希望的区域(聚光区域15)中，所以不需要进一步构成投影透镜。即，也不会发生由投影透镜的位置偏离造成的损失。
更具体地讲，有关本发明的一技术方案的光学部件具备：荧光体层11，包含将入射到入射面的来自光源16的光的一部分进行波长变换的荧光体；以及衍射型的微透镜阵列12，将由荧光体层11进行波长变换后的光的一部分和透射了荧光体层11的光的其他部分从射出面射出；在微透镜阵列12的射出面，设有用来将波长变换后的光的一部分和透射的光的其他部分衍射而射出的多个衍射透镜(衍射型透镜阵列14)；多个衍射透镜(衍射型透镜阵列14)的间距按每个规定的区段而不同。
由此，能够实现能够进一步提高从荧光体层11射出的光的聚光效率的光学部件。
这里，例如多个衍射透镜(衍射型透镜阵列14)中的规定的区段的一部分区段中的多个衍射透镜的间距在该一部分区段各自中被设定为一定，以使表示光源16的波段的光的其他部分衍射而向预先设定的区域聚光；多个衍射透镜中的规定的区段的其余部分区段中的多个衍射透镜的间距在该其余部分区段各自中被设定为一定，以使波长变换后的光的一部分衍射而向预先设定的区域聚光。
由此，多个衍射透镜(衍射型透镜阵列14)能够使透射了荧光体层的蓝色光及由荧光体层11波长变换后的黄色光即白色光衍射，向聚光区域15聚光。
此外，例如多个衍射透镜(衍射型透镜阵列14)的间距按每个上述规定的区段被设定为一定，以使波长变换后的该光的一部分或上述光的其他部分衍射而向预先设定的区域聚光。
由此，多个衍射透镜(衍射型透镜阵列14)能够使透射了荧光体层11的蓝色光及被荧光体层11波长变换后的黄色光即白色光衍射，向聚光区域15聚光。
这里，例如多个衍射透镜的间距(衍射型透镜阵列14)从微透镜阵列12的中心朝向周边变窄。
此外，例如多个衍射透镜在射出面中以同心圆状设置。
此外，例如与该射出面垂直的面中的多个衍射透镜的截面是锯齿状。
此外，例如光源16作为该光而发出蓝色光，荧光体层11将该光的一部分波长变换为表示黄色的波段。
(变形例)
在上述实施方式中，设为衍射型透镜阵列14以同心圆状设置而进行了说明，但并不限于此。也可以设置为矩形状，也可以在多个区域各自中设置为同心圆状或矩形状。
在上述实施方式中，设为与射出面垂直的面中的衍射型透镜阵列14的截面是锯齿状而进行了说明，但并不限于此。
图12～图14是变形例的光学部件的剖视图的一例。对与图3等同样的要素赋予相同的标号，详细的说明省略。
即，如图12所示的微透镜阵列12b那样，与射出面垂直的面中的衍射型透镜阵列14b的截面也可以是三角形状。此外，如图13所示的微透镜阵列12c那样，与射出面垂直的面中的衍射型透镜阵列14c的截面也可以是矩形状。此外，如图14所示的微透镜阵列12d那样，与射出面垂直的面中的衍射型透镜阵列14d的截面也可以是半圆状。在此情况下，图14所示的微透镜阵列12d由半球状的衍射透镜构成。
另外，实施方式的锯齿状针对有限的入射角、波长，能够提高衍射效率。另一方面，针对大范围的入射角、波长，优选的是半圆状、三角形状或矩形状。
(其他实施方式等)
上述的实施方式不过是一例，当然能够进行各种变更、附加、省略等。
此外，通过将在上述实施方式中表示的构成要素及功能任意地组合而实现的形态也包含在本发明的范围中。除此以外，对上述实施方式实施本领域技术人员想到的各种变形而得到的形态、或通过在不脱离本发明的主旨的范围内将各实施方式的构成要素及功能任意地组合而实现的形态也包含在本发明中。
例如，也可以在荧光体层11上直接形成微透镜阵列12，以使光容易从荧光体层11入射到衍射型透镜阵列14等。换言之，荧光体层11与微透镜阵列12是一体结构。由多个衍射透镜构成的衍射型透镜阵列14等设置在荧光体层11的与入射面相反侧的表面，表面是射出面。在此情况下，既可以由构成荧光体层11的树脂形成微透镜阵列，也可以由拥有与荧光体层11相同程度的折射率的材料形成。
此外，例如不仅是上述实施方式的光学部件10，微透镜阵列12单体也包含在本发明中。即，以下这样的微透镜阵列也包含在本发明中：是将由包含将入射到入射面的来自光源16的光的一部分进行波长变换的荧光体的荧光体层11进行波长变换后的该光的一部分和透射了荧光体层11的该光的其他部分从射出面射出的衍射型的微透镜阵列，在该射出面，设有用来将波长变换后的该光的一部分和透射的该光的其他部分衍射而射出的衍射型透镜阵列14，衍射型透镜阵列14的间距按每个规定的区段而不同。
除此以外，对上述实施方式实施本领域技术人员想到的各种变形而得到的形态、或通过在不脱离本发明的主旨的范围内将各实施方式的构成要素及功能任意地组合而实现的形态也包含在本发明中。
标号说明
11 荧光体层
12、12a、12b、12c、12d 微透镜阵列
14、14a、14b、14c、14d 衍射型透镜阵列
16 光源
111 入射面
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.(修改后)一种光学部件，其特征在于，具备：
荧光体层，包含将入射到入射面的来自光源的光的一部分进行波长变换的荧光体；以及
衍射型的微透镜阵列，将由上述荧光体层进行波长变换后的上述光的一部分和透射了上述荧光体层的上述光的其他部分从射出面射出；
在上述微透镜阵列的射出面设有多个衍射透镜，该多个衍射透镜用于将波长变换后的上述光的一部分和透射的上述光的其他部分衍射而射出；
上述多个衍射透镜的间距按每个规定的区段而不同；
上述多个衍射透镜中的、上述规定的区段的一部分区段中的多个衍射透镜的间距在该一部分区段各自中被设定为一定，以使表示上述光源的波段的上述光的其他部分衍射而向预先设定的区域聚光；
上述多个衍射透镜中的、上述规定的区段的其余部分区段中的多个衍射透镜的间距在该其余部分区段各自中被设定为一定，以使波长变换后的上述光的一部分衍射而向上述预先设定的区域聚光；
该一部分区段各自的衍射透镜的间距与该其余部分区段各自的衍射透镜的间距不同；
上述规定的区段是3个以上。
2.(删除)
3.如权利要求1所述的光学部件，其特征在于，
上述多个衍射透镜的间距按每个上述规定的区段被设定为一定，以使波长变换后的上述光的一部分或上述光的其他部分衍射而向预先设定的区域聚光。
4.(修改后)如权利要求1或3所述的光学部件，其特征在于，
上述多个衍射透镜的间距从上述微透镜阵列的中心朝向周边变窄。
5.(修改后)如权利要求3或4所述的光学部件，其特征在于，
上述多个衍射透镜在上述射出面中以同心圆状设置。
6.(修改后)如权利要求1或3～5中任一项所述的光学部件，其特征在于，
与上述射出面垂直的面中的上述多个衍射透镜的截面是锯齿状。
7.(修改后)如权利要求1或3～5中任一项所述的光学部件，其特征在于，
与上述射出面垂直的面中的上述多个衍射透镜的截面是矩形状。
8.(修改后)如权利要求1或3～5中任一项所述的光学部件，其特征在于，
与上述射出面垂直的面中的上述多个衍射透镜的截面是三角形状。
9.(修改后)如权利要求1或3～5中任一项所述的光学部件，其特征在于，
与上述射出面垂直的面中的上述多个衍射透镜的截面是半圆状。
10.(修改后)如权利要求1或3～9中任一项所述的光学部件，其特征在于，
上述光源，作为上述光而发出蓝色光；
上述荧光体层将上述光的一部分波长变换为表示黄色的波段。
11.(修改后)如权利要求1或3～10中任一项所述的光学部件，其特征在于，
上述荧光体层与上述微透镜阵列是一体结构；
上述多个衍射透镜设置于上述荧光体层的与上述入射面相反侧的表面上；
上述表面是上述射出面。
12.(修改后)一种微透镜阵列，是将由包含对入射到入射面的来自光源的光的一部分进行波长变换的荧光体的荧光体层进行波长变换后的上述光的一部分、和透射了上述荧光体层的上述光的其他部分从射出面射出的衍射型的微透镜阵列，其特征在于，
在上述射出面设有多个衍射透镜，该多个衍射透镜用于将波长变换后的上述光的一部分和透射的上述光的其他部分衍射而射出；
上述多个衍射透镜的间距按每个规定的区段而不同；
上述多个衍射透镜中的、上述规定的区段的一部分区段中的多个衍射透镜的间距在该一部分区段各自中被设定为一定，以使表示上述光源的波段的上述光的其他部分衍射而向预先设定的区域聚光；
上述多个衍射透镜中的、上述规定的区段的其余部分区段中的多个衍射透镜的间距在该其余部分区段各自中被设定为一定，以使波长变换后的上述光的一部分衍射而向上述预先设定的区域聚光；
该一部分区段各自的衍射透镜的间距与该其余部分区段各自的衍射透镜的间距不同；
上述规定的区段是3个以上。

Claims (12)

1.一种光学部件，其特征在于，具备：
荧光体层，包含将入射到入射面的来自光源的光的一部分进行波长变换的荧光体；以及
衍射型的微透镜阵列，将由上述荧光体层进行波长变换后的上述光的一部分和透射了上述荧光体层的上述光的其他部分从射出面射出；
在上述微透镜阵列的射出面设有多个衍射透镜，该多个衍射透镜用于将波长变换后的上述光的一部分和透射的上述光的其他部分衍射而射出；
上述多个衍射透镜的间距按每个规定的区段而不同。
2.如权利要求1所述的光学部件，其特征在于，
上述多个衍射透镜中的、上述规定的区段的一部分区段中的多个衍射透镜的间距在该一部分区段各自中被设定为一定，以使表示上述光源的波段的上述光的其他部分衍射而向预先设定的区域聚光；
上述多个衍射透镜中的、上述规定的区段的其余部分区段中的多个衍射透镜的间距在该其余部分区段各自中被设定为一定，以使波长变换后的上述光的一部分衍射而向上述预先设定的区域聚光。
3.如权利要求1所述的光学部件，其特征在于，
上述多个衍射透镜的间距按每个上述规定的区段被设定为一定，以使波长变换后的上述光的一部分或上述光的其他部分衍射而向预先设定的区域聚光。
4.如权利要求2或3所述的光学部件，其特征在于，
上述多个衍射透镜的间距从上述微透镜阵列的中心朝向周边变窄。
5.如权利要求2～4中任一项所述的光学部件，其特征在于，
上述多个衍射透镜在上述射出面中以同心圆状设置。
6.如权利要求1～5中任一项所述的光学部件，其特征在于，
与上述射出面垂直的面中的上述多个衍射透镜的截面是锯齿状。
7.如权利要求1～5中任一项所述的光学部件，其特征在于，
与上述射出面垂直的面中的上述多个衍射透镜的截面是矩形状。
8.如权利要求1～5中任一项所述的光学部件，其特征在于，
与上述射出面垂直的面中的上述多个衍射透镜的截面是三角形状。
9.如权利要求1～5中任一项所述的光学部件，其特征在于，
与上述射出面垂直的面中的上述多个衍射透镜的截面是半圆状。
10.如权利要求1～9中任一项所述的光学部件，其特征在于，
上述光源，作为上述光而发出蓝色光；
上述荧光体层将上述光的一部分波长变换为表示黄色的波段。
11.如权利要求1～10中任一项所述的光学部件，其特征在于，
上述荧光体层与上述微透镜阵列是一体结构；
上述多个衍射透镜设置于上述荧光体层的与上述入射面相反侧的表面；
上述表面是上述射出面。
12.一种微透镜阵列，是将由包含对入射到入射面的来自光源的光的一部分进行波长变换的荧光体的荧光体层进行波长变换后的上述光的一部分、和透射了上述荧光体层的上述光的其他部分从射出面射出的衍射型的微透镜阵列，其特征在于，
在上述射出面设有多个衍射透镜，该多个衍射透镜用于将波长变换后的上述光的一部分和透射的上述光的其他部分衍射而射出；
上述多个衍射透镜的间距按每个规定的区段而不同。
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