JPWO2015151284A1 - 波長選択性を有する光学素子及びこれを用いた灯具装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施例の導光板の構成と光が導光する様子を示す断面図である。導光板は、透明な導光板基板101と拡散板120で構成され、導光板基板101の端面には、白色LED等の光源102が配置されている。導光板は導光方向に延びた長尺形状であるが、図1では破断線を用いて、長手方向に3つの領域104,105,106に分割して示している。
入射光は波長0.45μmの青色光で、入射角θ0は50°としている。基板下面で回折された光線の中で、2次回折光から11次回折光までが基板上面から出射でき、1次回折光以下は出射できずに全反射することを示している。上面で反射する1次回折光のうち、その−1次回折光成分が元の入射光と同じ入射角50°で再び基板下面に入射している。すなわち、この成分が安定的な伝搬光となる。以下、各回折光の強度(効率)について比較する。
図7Aは、伝搬距離に対する発光強度分布を示す図で、比較のために回折格子領域が連続的に形成された場合(面積補償前)を示す。基板は厚さ3mmで、タイプBの回折格子が基板の上下面に連続的に形成されているものとする。伝搬長さ当たりの出射光量から均一に光が出射されると仮定した場合の、伝搬距離に対する単位長さ当たりの発光強度を対数で示している。青色光(波長0.45μm)は伝搬距離0では発光強度が大きいものの(縦軸が対数表示のため図面上の差は小さく見える)、伝搬距離とともに強度が急激に低下する。他の波長においても、伝搬距離とともに発光強度が急激に低下している。
図11Aは、伝搬距離に対する発光強度分布を示す図で、比較のために回折格子領域が連続的に形成された場合(面積補償前)である。基板は厚さ3mmで、タイプRの回折格子が基板の上下面に連続的に形成されているものとする。赤色光(波長0.65μm)は伝搬距離0では発光強度が大きいものの(縦軸が対数表示のため図面上の差は小さく見える)、伝搬距離とともに強度が急激に低下する。
図12は、本実施例の回折レンズの構成を示す図である。(a)は比較用に従来のレンズ200’の断面形状を、(b)は本実施例のレンズ200の断面形状を、(c)はレンズ出射面の拡大図を示す。本実施例では、レンズの出射面202にブレーズ回折格子203を形成している。ブレーズ回折格子の回折作用によりレンズに屈折作用を付与し、出射面202の全体形状を変えずに、レンズの薄型化を実現している。すなわち、レンズの入射面は、従来の平面201’形状であったものを凹面201であるメニスカス形状とすることができ、光軸中心でのレンズ厚さtは、22.7mmから15.44mmに減少し、−32%の薄肉化を実現した。本実施例では出射面の形状を変えていないので、例えば自動車用ヘッドライトのようにレンズの外観を変えずに使用する用途に好適である。なお、回折レンズ200の配光特性は、回折光の高次成分が平均化されるため、従来レンズ200’と同様である。
102:光源、
103,113,114:入射光、
104,105,106:格子領域、
107〜112:ブレーズ回折格子(副格子領域)、
117,118:平坦領域、
120:拡散板、
121:支持部材、
122:金属反射膜、
200:回折レンズ、
201:入射面、
202:出射面、
203:ブレーズ回折格子、
201:入射面、
300:光源、
301:レンズ部、
302:導光体、
303:リフレクタ、
304:ブレーズ回折格子、
310,311:照明光。
Claims (14)
- 光を伝搬する透明基板と、
該透明基板の上面および下面に形成された回折格子と、を備え、
前記透明基板の端面から白色光を入射し、前記上面または下面の回折格子から特定波長の光を出射することを特徴とする波長選択性を有する光学素子。 - 請求項1に記載の波長選択性を有する光学素子であって、
前記透明基板の上面および下面に形成する回折格子はブレーズ回折格子であって、上面と下面の対応する格子面の傾斜方向が互いに平行であることを特徴とする波長選択性を有する光学素子。 - 請求項1に記載の波長選択性を有する光学素子であって、
前記透明基板の上面および下面に形成する回折格子はブレーズ回折格子であって、上面と下面のうち、一方は入射光の入射角が大きくなる方向に格子面が傾斜する第1の面であり、他方は入射光の入射角が小さくなる方向に格子面が傾斜する第2の面であることを特徴とする波長選択性を有する光学素子。 - 請求項1に記載の波長選択性を有する光学素子であって、
前記回折格子は、前記透明基板の光の伝搬方向に沿って複数の領域に離散的に形成されていることを特徴とする波長選択性を有する光学素子。 - 請求項4に記載の波長選択性を有する光学素子であって、
前記回折格子が形成される領域の間隔を光の伝搬方向に沿って徐々に狭くしたことを特徴とする波長選択性を有する光学素子。 - 請求項4に記載の波長選択性を有する光学素子であって、
前記回折格子が形成される領域内の格子本数を光の伝搬方向に沿って徐々に増やしたことを特徴とする波長選択性を有する光学素子。 - 請求項1に記載の波長選択性を有する光学素子であって、
前記透明基板の光の伝搬方向に沿って、前記回折格子の格子ピッチまたは格子深さが異なる複数の格子領域を配置し、
前記各格子領域からそれぞれ異なる波長の光を出射することを特徴とする波長選択性を有する光学素子。 - 請求項3に記載の波長選択性を有する光学素子であって、
前記透明基板の第1の面に近接して出射光を拡散する拡散板を設けたことを特徴とする波長選択性を有する光学素子。 - 請求項3に記載の波長選択性を有する光学素子であって、
前記透明基板の第2の面に金属反射膜を設けたことを特徴とする波長選択性を有する光学素子。 - レンズの出射面が凸状であって、該出射面に特定波長の光を出射するブレーズ回折格子を形成したことを特徴とする波長選択性を有する光学素子。
- 請求項10に記載の波長選択性を有する光学素子であって、
前記ブレーズ回折格子の格子ピッチと格子深さはレンズ半径位置にて異なる値を有することを特徴とする波長選択性を有する光学素子。 - 請求項10に記載の波長選択性を有する光学素子であって、
前記レンズの入射面を凹状とすることを特徴とする波長選択性を有する光学素子。 - 光源と、
前記光源から出射した光を集光するレンズ部と、
前記レンズ部の外周に配設した導光体と、を備え、
前記導光体の内周面には、特定波長の光を選択的に出射する回折格子を形成したことを特徴とする灯具装置。 - 請求項13に記載の灯具装置であって、
前記光源は白色光源であり、
前記レンズ部からは白色光を出射し、
前記導光体からは特定波長の光を出射することを特徴とする灯具装置。
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