JP7398878B2 - Optical elements and light source devices - Google Patents

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    • G03H1/22Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms

Description

本発明は、光学素子および光源装置に関し、特に回折格子を用いた光学素子および光源装置に関する。 The present invention relates to an optical element and a light source device, and more particularly to an optical element and a light source device using a diffraction grating.

従来から、車両内に各種情報を表示する装置として、アイコンを点灯表示する計器盤が用いられている。また、表示する情報量の増加とともに、計器盤に画像表示装置を埋め込むことや、計器盤全体を画像表示装置で構成することも提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an instrument panel that displays illuminated icons has been used as a device for displaying various information in a vehicle. Additionally, as the amount of information to be displayed increases, it has also been proposed to embed an image display device in the instrument panel or to configure the entire instrument panel with an image display device.

しかし、計器盤は車両のフロントガラスより下方に位置しているため、計器盤に表示された情報を運転者が視認するには、運転中に視線を下方に移動させる必要があるため安全上好ましくない。そこで、フロントガラスに画像を投影して、運転者が車両の前方を視認したときに情報を読み取れるようにするヘッドアップディスプレイ(以下、HUD:Head Up Display)も提案されている(例えば、特許文献1を参照)。また、車両の自動運転技術や運転補助技術のために、レーザー光の照射と受光により車間距離の計測や障害物の検知を行うセンサ技術も発展してきている。 However, since the instrument panel is located below the vehicle's windshield, in order for the driver to visually check the information displayed on the instrument panel, the driver must move his/her line of sight downwards while driving, which is not desirable for safety reasons. do not have. Therefore, a head-up display (hereinafter referred to as HUD) that projects an image onto the windshield so that the driver can read information when looking ahead of the vehicle has also been proposed (for example, Patent Document 1). Furthermore, sensor technology that measures inter-vehicle distance and detects obstacles by emitting and receiving laser light is also being developed for autonomous vehicle driving and driving assistance technology.

これらのヘッドアップディスプレイやセンサでは、レーザー光を広い範囲に照射するためにレンズ等の光学要素を用いている。しかし、レンズを用いる光学系では、広範囲に対してレーザー光を照射するためには複数枚のレンズを組み合わせることや大きなレンズ径が必要であり、光源装置の小型化を図ることが困難であった。 These head-up displays and sensors use optical elements such as lenses to irradiate a wide range with laser light. However, optical systems that use lenses require the combination of multiple lenses or a large lens diameter in order to irradiate a wide area with laser light, making it difficult to downsize the light source device. .

これらの課題を解決するために、光学レンズに代えて回折格子を用い、レーザー光の照射範囲を拡大する技術が提案されている。図3は従来の回折格子を用いた光源装置の概要を示す模式図である。図3に示すように、従来の光源装置は、導光部1と、回折格子部2と、光源部4を備えている。光源部4から照射した光は、導光部1の裏面側に入射して照射角度Φで導光部1内部を透過して、導光部1上に形成された回折格子部2に到達する。回折格子部2では、光は回折条件によって回折して照射角度Φで外部に照射される。光源部4から照射される光の波長と回折格子部2のピッチを適切に設計することで、出射光の照射角度Φを導光部1内での照射角度Φよりも大きくすることができる。 In order to solve these problems, a technique has been proposed in which a diffraction grating is used instead of an optical lens to expand the irradiation range of laser light. FIG. 3 is a schematic diagram showing an outline of a light source device using a conventional diffraction grating. As shown in FIG. 3, the conventional light source device includes a light guide section 1, a diffraction grating section 2, and a light source section 4. The light emitted from the light source section 4 enters the back side of the light guide section 1, passes through the inside of the light guide section 1 at an irradiation angle of Φ 0 , and reaches the diffraction grating section 2 formed on the light guide section 1. do. In the diffraction grating section 2, the light is diffracted according to diffraction conditions and irradiated to the outside at an irradiation angle Φ1 . By appropriately designing the wavelength of the light irradiated from the light source section 4 and the pitch of the diffraction grating section 2, it is possible to make the irradiation angle Φ 1 of the emitted light larger than the irradiation angle Φ 0 within the light guide section 1. can.

特開2018-118669号公報Japanese Patent Application Publication No. 2018-118669

しかし図3に示した従来の光源装置では、外部に照射される光の照射角度Φは回折格子部2のピッチによってのみ決定されるため、光照射範囲の拡大には限界があった。 However, in the conventional light source device shown in FIG. 3, since the irradiation angle Φ 1 of the light irradiated to the outside is determined only by the pitch of the diffraction grating section 2, there is a limit to the expansion of the light irradiation range.

そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、小型かつ軽量で光照射範囲を拡大することが可能な光学素子および光源装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and it is an object of the present invention to provide an optical element and a light source device that are small, lightweight, and capable of expanding the range of light irradiation.

上記課題を解決するために、本発明の光学素子は、光が入射する光入射面と、前記光が到達する光取出面とを有する導光部と、前記光取出面上に設けられた透過型の体積位相ホログラフィックグレーティングと、凸部と凹部を有し、前記凸部と前記凹部を有する側と反対側が前記体積位相ホログラフィックグレーティングに接触して設けられた、透過型の回折格子部を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an optical element of the present invention includes a light guide section having a light entrance surface into which light enters, a light extraction surface through which the light reaches, and a light transmitting section provided on the light extraction surface. A transmission-type diffraction grating portion having a volume phase holographic grating of a type, a convex portion and a concave portion, and a side opposite to the side having the convex portion and the concave portion is provided in contact with the volume phase holographic grating. It is characterized by being prepared.

このような本発明の光学素子では、体積位相ホログラフィックグレーティングと回折格子部の組み合わせで重回折格子が構成される。これにより体積位相ホログラフィックグレーティングで光の照射角度を拡大し、さらに回折格子部で光の照射角度を拡大することができるため、小型かつ軽量で光照射範囲を拡大することが可能となる。 In such an optical element of the present invention, a multiple diffraction grating is configured by a combination of a volume phase holographic grating and a diffraction grating section. This allows the volume phase holographic grating to expand the light irradiation angle, and the diffraction grating section to further expand the light irradiation angle, making it possible to expand the light irradiation range with a small size and light weight.

また、本発明の一態様では、前記体積位相ホログラフィックグレーティングは、ゼラチン層の内部に形成された屈折率の周期構造を有する。 Further, in one aspect of the present invention, the volume phase holographic grating has a periodic structure of refractive index formed inside a gelatin layer.

また、本発明の一態様では、前記回折格子部は、誘電体膜で構成されている。 Further, in one aspect of the present invention, the diffraction grating section is made of a dielectric film.

また、本発明の画像表示装置は、上記何れか一つの光学素子と、前記光入射面に対して前記光を照射する光源部を備え、前記回折格子部から前記光の一部を外部に照射することを特徴とする。 Further, the image display device of the present invention includes any one of the optical elements described above and a light source section that irradiates the light onto the light incidence surface, and irradiates a part of the light from the diffraction grating section to the outside. It is characterized by

また、本発明の一態様では、前記光源部は、複数の発光部が二次元的に配置された光フェーズドアレイである。 Further, in one aspect of the present invention, the light source section is an optical phased array in which a plurality of light emitting sections are two-dimensionally arranged.

本発明では、小型かつ軽量で光照射範囲を拡大することが可能な光学素子および光源装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical element and a light source device that are small and lightweight and can expand the range of light irradiation.

第1実施形態における光学素子の構造を示す模式斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view showing the structure of an optical element in the first embodiment. 光学素子を用いた光源装置10の構成と光路を示す模式断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration and optical path of a light source device 10 using optical elements. 従来の回折格子を用いた光源装置の概要を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing an outline of a light source device using a conventional diffraction grating.

(第1実施形態)
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。なお図面は、光学素子および光源装置の構造を模式的に示したものであり、図中の寸法や角度は光学素子および光源装置10における実寸を示すものではない。
(First embodiment)
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Identical or equivalent constituent elements, members, and processes shown in each drawing are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted as appropriate. Note that the drawings schematically show the structures of the optical element and the light source device, and the dimensions and angles in the drawings do not indicate the actual dimensions of the optical element and the light source device 10.

図1は、本実施形態における光学素子の構造示す模式斜視図である。図1に示すように光学素子は、導光部11と、回折格子部12と、体積位相ホログラフィックグレーティング(VPHG:Volume Phase Holographic Gratings)13を備えている。 FIG. 1 is a schematic perspective view showing the structure of an optical element in this embodiment. As shown in FIG. 1, the optical element includes a light guide section 11, a diffraction grating section 12, and volume phase holographic gratings (VPHG) 13.

導光部11は、光を透過する材料で構成された略板状の部分であり、光入射面11aと、光取出面11bを備えている。導光部11のサイズは限定されないが、例えば幅10mm、厚さ3mm程度の大きさが挙げられる。導光部11を構成する材料は限定されないが、例えばSiOを主成分とする屈折率1.5程度のガラスを用いることが好ましい。光入射面11aは、光学素子の外部に配置された光源からの光が入射する平坦面であり、光取出面11bに対向している。光取出面11bは、表面に体積位相ホログラフィックグレーティング13が形成される平坦面であり、光入射面11aに対向している。 The light guide portion 11 is a substantially plate-shaped portion made of a material that transmits light, and includes a light entrance surface 11a and a light extraction surface 11b. The size of the light guide section 11 is not limited, but may be, for example, about 10 mm wide and 3 mm thick. Although the material constituting the light guide section 11 is not limited, it is preferable to use, for example, glass containing SiO 2 as a main component and having a refractive index of about 1.5. The light entrance surface 11a is a flat surface onto which light from a light source placed outside the optical element enters, and faces the light extraction surface 11b. The light extraction surface 11b is a flat surface on which the volume phase holographic grating 13 is formed, and faces the light incidence surface 11a.

回折格子部12は、体積位相ホログラフィックグレーティング13上に形成された略板状の部分であり、表面には複数の凸部12aと凹部12bが周期的に形成されて回折格子を構成している。 The diffraction grating portion 12 is a substantially plate-shaped portion formed on the volume phase holographic grating 13, and a plurality of convex portions 12a and concave portions 12b are periodically formed on the surface to constitute a diffraction grating. .

図1では回折格子部12の凸部12aおよび凹部12bが平行なストライプ状に延伸して形成された例を示したが、ストライプ状に限らず凸部12aと凹部12bを二次元的に配置するとしてもよい。また、図1では回折格子部12の凸部12aと凹部12bとして断面が矩形状のものを示したが、断面形状は限定されず、スランテッドグレーティングやブレーズドグレーティングであってもよい。 Although FIG. 1 shows an example in which the convex portions 12a and concave portions 12b of the diffraction grating portion 12 are formed by extending in parallel stripes, the convex portions 12a and concave portions 12b may be arranged two-dimensionally, without being limited to stripes. You can also use it as Further, in FIG. 1, the convex portions 12a and concave portions 12b of the diffraction grating portion 12 are shown as having rectangular cross sections, but the cross-sectional shapes are not limited and may be slanted gratings or blazed gratings.

回折格子部12を構成する材料は限定されないが、体積位相ホログラフィックグレーティング13との屈折率差が大きな誘電体材料を用いることが好ましく、例えばTiOを主成分とする屈折率2.5程度の誘電体を用いることが好ましい。回折格子部12のサイズは特に限定されないが、面内方向にも光を導波できる厚さを有することが好ましい。回折格子部12は公知の方法で形成することができ、例えばナノインプリント技術、EBL(Electron Beam Lithography)技術等を用いることができる。 Although the material constituting the diffraction grating section 12 is not limited, it is preferable to use a dielectric material having a large refractive index difference with the volume phase holographic grating 13 . Preferably, a dielectric material is used. Although the size of the diffraction grating section 12 is not particularly limited, it is preferable that it has a thickness that allows light to be guided also in the in-plane direction. The diffraction grating section 12 can be formed by a known method, for example, nanoimprint technology, EBL (Electron Beam Lithography) technology, etc. can be used.

体積位相ホログラフィックグレーティング13は、導光部11の光取出面11b上に形成され、内部に屈折率の周期構造13aが三次元的に構成された層である。体積位相ホログラフィックグレーティング13の表面上には回折格子部12が形成されている。体積位相ホログラフィックグレーティング13を構成する材料は特に限定されないが、感光性を有する材料を用いることが好ましく、例えば重クロム酸ゼラチン等の公知の材料を用いることができる。 The volume phase holographic grating 13 is a layer formed on the light extraction surface 11b of the light guide section 11, and has a three-dimensional periodic structure 13a having a refractive index therein. A diffraction grating section 12 is formed on the surface of the volume phase holographic grating 13. The material constituting the volume phase holographic grating 13 is not particularly limited, but it is preferable to use a photosensitive material, and for example, a known material such as dichromate gelatin can be used.

体積位相ホログラフィックグレーティング13の厚さは限定されないが、10~30μm程度の厚さとすることが好ましい。これは、体積位相ホログラフィックグレーティング13の作製波長をλとし、厚みをtとし、ホログラム中で2光束がなす角をθとし、屈折率をnとした際に、再成光の波長選択範囲はΔλ=λ/nt(1-cosθ)で表わされることによる。例えば、再成光の波長選択範囲を小さくしてΔλ=20nm程度にするためには、λ=532nm、n=1.5、θ=90°の条件ではt=24μm程度が適する。 Although the thickness of the volume phase holographic grating 13 is not limited, it is preferably about 10 to 30 μm. This means that when the production wavelength of the volume phase holographic grating 13 is λ, the thickness is t, the angle between two light beams in the hologram is θ, and the refractive index is n, the wavelength selection range of the regenerated light is This is because Δλ=λ 2 /nt (1−cosθ). For example, in order to reduce the wavelength selection range of the regenerated light to about Δλ=20 nm, t=about 24 μm is suitable under the conditions of λ=532 nm, n=1.5, and θ=90°.

図1に示した光学素子の製造方法例について説明する。はじめに基板準備工程で板状の導光部11を用意し、次に堆積工程で導光部11上にゼラチン膜を塗布した後に重クロム酸アンモニウム水溶液に浸漬して重クロム酸ゼラチン膜を形成する。次に、リソグラフィー工程で公知の干渉リソグラフィー技術を用いて重クロム酸ゼラチン膜の内部に三次元的な屈折率の周期構造13aを露光し、体積位相ホログラフィックグレーティング13を形成する。 An example of a method for manufacturing the optical element shown in FIG. 1 will be described. First, a plate-shaped light guide 11 is prepared in a substrate preparation process, and then a gelatin film is applied on the light guide 11 in a deposition process, and then immersed in an ammonium dichromate aqueous solution to form a dichromate gelatin film. . Next, in a lithography process, a three-dimensional refractive index periodic structure 13a is exposed inside the dichromate gelatin film using a known interference lithography technique, thereby forming a volume phase holographic grating 13.

次に、誘電体形成工程で体積位相ホログラフィックグレーティング13上にTiO層を蒸着等で形成し、次に回折格子形成工程でTiO層表面にEBL技術を用いて凸部12aと凹部12bを形成し、回折格子部12を形成する。最後に、ダイシング工程で所定サイズに切断して本実施形態の光学素子を得ることができる。図1では図示を省略したが、必要に応じて光学素子の側面にガラス等の保護膜を形成して、体積位相ホログラフィックグレーティング13の側面を封止するとしてもよい。 Next, in a dielectric formation process, a two- layer TiO layer is formed by vapor deposition or the like on the volume phase holographic grating 13, and then, in a diffraction grating formation process, convex portions 12a and concave portions 12b are formed on the surface of the TiO two layer using EBL technology. Then, the diffraction grating section 12 is formed. Finally, the optical element of this embodiment can be obtained by cutting into a predetermined size in a dicing process. Although not shown in FIG. 1, if necessary, a protective film such as glass may be formed on the side surface of the optical element to seal the side surface of the volume phase holographic grating 13.

図2は、光学素子を用いた光源装置10の構成と光路を示す模式断面図である。図2に示すように、本実施形態の光源装置10では、図1で示した光学素子の光入射面11aに対して光源部14から光を照射する。光源部14は、所定波長のコヒーレント光を照射する光源であれば限定されないが、レーザー光を照射する複数の発光部が二次元的に配置された光フェーズドアレイ(OPA:Optical Phased Array)を用いることが好ましい。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration and optical path of the light source device 10 using optical elements. As shown in FIG. 2, in the light source device 10 of this embodiment, light is irradiated from the light source section 14 onto the light incident surface 11a of the optical element shown in FIG. The light source section 14 is not limited as long as it is a light source that emits coherent light of a predetermined wavelength, but an optical phased array (OPA) in which a plurality of light emitting sections that emit laser light are two-dimensionally arranged is used. It is preferable.

図2に示すように、光源部14から出射したレーザー光は、導光部11の光入射面11aに対して略垂直に入射し、導光部11内部を照射角度Φで進行して光取出面11bに到達する。光取出面11bに到達した光は、体積位相ホログラフィックグレーティング13および回折格子部12を透過して照射角度Φで外部に照射される。このときレーザー光は、体積位相ホログラフィックグレーティング13内における屈折率の周期構造13aによって回折された後にさらに回折格子部12で回折される。これにより、回折格子部12または体積位相ホログラフィックグレーティング13を単独で用いる場合よりも照射角度Φを拡大することができる。 As shown in FIG. 2, the laser light emitted from the light source section 14 is incident approximately perpendicularly to the light incident surface 11a of the light guide section 11, travels inside the light guide section 11 at an irradiation angle Φ 0 , and the laser light is emitted from the light source section 14. It reaches the extraction surface 11b. The light that has reached the light extraction surface 11b is transmitted through the volume phase holographic grating 13 and the diffraction grating section 12, and is irradiated to the outside at an irradiation angle Φ2 . At this time, the laser beam is diffracted by the periodic structure 13a of refractive index within the volume phase holographic grating 13, and then further diffracted by the diffraction grating section 12. Thereby, the irradiation angle Φ 2 can be expanded compared to the case where the diffraction grating section 12 or the volume phase holographic grating 13 is used alone.

図2で示したように、回折格子部12を透過する光は体積位相ホログラフィックグレーティング13で回折された光であるため、体積位相ホログラフィックグレーティング13での回折を前提として、回折格子部12における凸部12aと凹部12bを設計する必要がある。また、光源部14から照射されるレーザー光が導光部11に入射する角度は、回折格子部12および体積位相ホログラフィックグレーティング13の回折条件に適したものとする必要がある。 As shown in FIG. 2, the light that passes through the diffraction grating section 12 is the light that has been diffracted by the volume phase holographic grating 13. It is necessary to design the convex portion 12a and the concave portion 12b. Further, the angle at which the laser light emitted from the light source section 14 enters the light guide section 11 needs to be suitable for the diffraction conditions of the diffraction grating section 12 and the volume phase holographic grating 13.

本実施形態の光学素子および光源装置10では、回折格子部12と体積位相ホログラフィックグレーティング13を組み合わせた重回折格子を構成しているため、光学レンズやミラーを用いて照射角度を拡大するよりも小型化と軽量化を図ることができる。また、回折格子部12および体積位相ホログラフィックグレーティング13を用いることで、光学素子と光源部14の焦点距離を設定せずに光照射範囲を拡大することが可能であり、設計自由度が向上する。 In the optical element and light source device 10 of this embodiment, a multiple diffraction grating is configured by combining the diffraction grating section 12 and the volume phase holographic grating 13, so it is better to expand the irradiation angle using an optical lens or mirror. It is also possible to reduce the size and weight. Furthermore, by using the diffraction grating section 12 and the volume phase holographic grating 13, it is possible to expand the light irradiation range without setting the focal length of the optical element and the light source section 14, and the degree of freedom in design is improved. .

本願発明に係る光学素子としては、体積位相ホログラフィックグレーティング13の上に回折格子部12を形成する代わりに、追加の体積位相ホログラフィックグレーティング層を形成することも可能である。しかし、体積位相ホログラフィックグレーティング13の上に追加の体積位相ホログラフィックグレーティング層を形成する場合には、両者間にエアーギャップが生じて光学特性が低下する可能性がある。 In the optical element according to the present invention, instead of forming the diffraction grating section 12 on the volume phase holographic grating 13, it is also possible to form an additional volume phase holographic grating layer. However, when forming an additional volume phase holographic grating layer on top of the volume phase holographic grating 13, an air gap may occur between the two layers, which may deteriorate optical properties.

それに対して本実施形態の光学素子および光源装置10では、体積位相ホログラフィックグレーティング13上には誘電体を蒸着して回折格子部12を形成するため、界面にエアーギャップが生じることを防止し光学特性の低下を抑制することができる。また、体積位相ホログラフィックグレーティング13の形成には多くの工程数と作製時間が必要であるが、体積位相ホログラフィックグレーティング13を1層だけ形成して回折格子部12と組み合わせることで、製造工程の短縮化を図ることが可能となる。 On the other hand, in the optical element and light source device 10 of the present embodiment, a dielectric material is vapor-deposited on the volume phase holographic grating 13 to form the diffraction grating section 12, so that air gaps are prevented from forming at the interface. Deterioration of characteristics can be suppressed. In addition, forming the volume phase holographic grating 13 requires a large number of steps and manufacturing time, but by forming only one layer of the volume phase holographic grating 13 and combining it with the diffraction grating section 12, the manufacturing process can be reduced. It becomes possible to shorten the time.

また、ゼラチン等の材料で構成される体積位相ホログラフィックグレーティング13の上面に誘電体で構成された回折格子部12を形成しているため、体積位相ホログラフィックグレーティング13と空気の接触を防止して保護することができる。ここで、光学素子の側面にもガラス等の保護膜を形成すると、回折格子部12と保護膜によって体積位相ホログラフィックグレーティング13を封止できるためさらに好ましい。 Furthermore, since the diffraction grating section 12 made of a dielectric material is formed on the upper surface of the volume phase holographic grating 13 made of a material such as gelatin, contact between the volume phase holographic grating 13 and air is prevented. can be protected. Here, it is more preferable to form a protective film such as glass on the side surface of the optical element because the volume phase holographic grating 13 can be sealed by the diffraction grating section 12 and the protective film.

また、上述したように回折格子部12は断面が矩形状の凸部12aおよび凹部12bだけではなく、スランテッドグレーティングやブレーズドグレーティング、二次元回折格子を用いることも可能である。これにより、回折格子部12の光学的な設計自由度が向上するとともに、光学素子および光源装置10の光学特性を調整することも容易となる。 Further, as described above, the diffraction grating section 12 is not limited to the convex portions 12a and the concave portions 12b having a rectangular cross section, but it is also possible to use a slanted grating, a blazed grating, or a two-dimensional diffraction grating. This improves the degree of freedom in optical design of the diffraction grating section 12, and also makes it easy to adjust the optical characteristics of the optical element and the light source device 10.

上述したように、本実施形態の光学素子および光源装置10では、ミラーや光学レンズを用いるよりも小型かつ軽量で光照射範囲を拡大することが可能となる。 As described above, the optical element and light source device 10 of this embodiment are smaller and lighter than using mirrors or optical lenses, and can expand the light irradiation range.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第1実施形態と重複する内容は説明を省略する。図1では、光源部14から入射した光が導光部11内を照射角度Φで進む例を示したが、光源部14からのレーザー光をレンズ等でコリメート光として光入射面11aに入射させるとしてもよい。この場合には照射角度Φ=0度となる。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Description of contents that overlap with those of the first embodiment will be omitted. Although FIG. 1 shows an example in which the light incident from the light source section 14 travels within the light guide section 11 at an irradiation angle Φ 0 , the laser light from the light source section 14 is collimated by a lens or the like and enters the light entrance surface 11a. You may also let them do so. In this case, the irradiation angle Φ 0 =0 degree.

導光部11に入射する光をコリメート光とすることで、光源部14に用いる光フェーズドアレイの面積を光学素子と同程度にして、単位面積当たりの光強度を高めることができる。 By collimating the light incident on the light guide section 11, the area of the optical phased array used in the light source section 14 can be made comparable to that of the optical element, and the light intensity per unit area can be increased.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。第1実施形態と重複する内容は説明を省略する。第1実施形態では、導光部11の裏面側を光入射面11aとして、光入射面11aに対して略垂直にレーザー光を入射した例を示したが、所定角度で傾斜した入射角度でレーザー光を光入射面11aに照射するとしてもよい。この場合には、体積位相ホログラフィックグレーティング13内部に形成される屈折率の周期構造13aと、回折格子部12に形成される凸部12aおよび凹部12bは、それぞれ入射角に応じて適宜設計する必要がある。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. Description of contents that overlap with those of the first embodiment will be omitted. In the first embodiment, an example was shown in which the back surface side of the light guide section 11 was used as the light incidence surface 11a, and the laser light was incident approximately perpendicularly to the light incidence surface 11a. The light may be irradiated onto the light incident surface 11a. In this case, the refractive index periodic structure 13a formed inside the volume phase holographic grating 13 and the convex portions 12a and concave portions 12b formed in the diffraction grating portion 12 need to be designed appropriately according to the incident angle. There is.

また、図1では導光部11の裏面側を光入射面11aとしたが、側面を光入射面11aとして、所定角度で傾斜した入射角度で光取出面11bに対してレーザー光を到達させるとしてもよい。 In addition, in FIG. 1, the back surface side of the light guide section 11 is the light entrance surface 11a, but the side surface is the light entrance surface 11a, and the laser beam is made to reach the light extraction surface 11b at an incident angle inclined at a predetermined angle. Good too.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. are also included within the technical scope of the present invention.

10…光源装置
11…導光部
11a…光入射面
11b…光取出面
12…回折格子部
12a…凸部
12b…凹部
13…体積位相ホログラフィックグレーティング
13a…屈折率の周期構造
14…光源部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Light source device 11... Light guide part 11a... Light incidence surface 11b... Light extraction surface 12... Diffraction grating part 12a... Convex part 12b... Concave part 13... Volume phase holographic grating 13a... Periodic structure of refractive index 14... Light source part

Claims (5)

光が入射する光入射面と、前記光が到達する光取出面とを有する導光部と、
前記光取出面上に設けられた透過型の体積位相ホログラフィックグレーティングと、
凸部と凹部を有し、前記凸部と前記凹部を有する側と反対側が前記体積位相ホログラフィックグレーティングに接触して設けられた、透過型の回折格子部を備えることを特徴とする光学素子。
a light guiding section having a light incident surface through which light enters and a light extraction surface through which the light reaches;
a transmission type volume phase holographic grating provided on the light extraction surface;
1. An optical element comprising a transmission type diffraction grating portion having a convex portion and a concave portion, and a side opposite to the side having the convex portion and the concave portion is provided in contact with the volume phase holographic grating.
請求項1に記載の光学素子であって、
前記体積位相ホログラフィックグレーティングは、ゼラチン層の内部に形成された屈折率の周期構造を有することを特徴とする光学素子。
The optical element according to claim 1,
An optical element characterized in that the volume phase holographic grating has a periodic structure of refractive index formed inside a gelatin layer.
請求項1または2に記載の光学素子であって、
前記回折格子部は、誘電体膜で構成されていることを特徴とする光学素子。
The optical element according to claim 1 or 2,
An optical element, wherein the diffraction grating section is made of a dielectric film.
請求項1から3の何れか一つに記載の光学素子と、
前記光入射面に対して前記光を照射する光源部を備え、
前記回折格子部から前記光の一部を外部に照射することを特徴とする光源装置。
The optical element according to any one of claims 1 to 3,
comprising a light source unit that irradiates the light onto the light incidence surface,
A light source device characterized in that a part of the light is irradiated to the outside from the diffraction grating section.
請求項4に記載の光源装置であって、
前記光源部は、複数の発光部が二次元的に配置された光フェーズドアレイであることを特徴とする光源装置。
The light source device according to claim 4,
The light source device is characterized in that the light source section is an optical phased array in which a plurality of light emitting sections are two-dimensionally arranged.
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