WO2017061119A1 - 光学部材およびマイクロレンズアレイ - Google Patents

光学部材およびマイクロレンズアレイ Download PDF

Info

Publication number
WO2017061119A1
WO2017061119A1 PCT/JP2016/004499 JP2016004499W WO2017061119A1 WO 2017061119 A1 WO2017061119 A1 WO 2017061119A1 JP 2016004499 W JP2016004499 W JP 2016004499W WO 2017061119 A1 WO2017061119 A1 WO 2017061119A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
incident
wavelength
phosphor layer
optical member
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/004499
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
正人 山名
真太郎 林
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority to JP2017544201A priority Critical patent/JP6621038B2/ja
Priority to EP16853275.2A priority patent/EP3361293B1/en
Priority to US15/765,261 priority patent/US10174909B2/en
Priority to CN201680057379.7A priority patent/CN108139517B/zh
Publication of WO2017061119A1 publication Critical patent/WO2017061119A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00—Refractors for light sources
    • F21V5/04—Refractors for light sources of lens shape
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1876—Diffractive Fresnel lenses; Zone plates; Kinoforms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to an optical member and a microlens array.
  • white light is produced by irradiating the phosphor with blue light emitted from an LED or a laser.
  • the phosphor produces white light by scattering light such as emitted blue light and yellow light excited by blue light.
  • White light emitted from the phosphor is controlled by a combination of a collimator lens and a condenser lens.
  • Patent Document 1 a technique capable of suppressing such loss light is disclosed (for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 by arranging an optical member provided with a lens array using microlenses or microprisms on a fluorescent substance, high-angle white light emitted from the fluorescent substance is incident on a condensing lens (projection lens) It can be done.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an optical member and a microlens array capable of further increasing the light collection efficiency of light emitted from a phosphor.
  • an optical member includes a phosphor layer including a phosphor for wavelength-converting a part of light from a light source incident on an incident surface, and a wavelength of the phosphor layer
  • a diffraction-type microlens array that emits a part of the converted light and the other part of the light transmitted through the phosphor layer from a light-emitting surface, and the light-emitting surface of the microlens array is subjected to wavelength conversion
  • a plurality of diffractive lenses are provided for diffracting and transmitting the part of the light and the other part of the transmitted light, and the pitch of the plurality of diffractive lenses differs in each predetermined area.
  • the microlens array according to one aspect of the present invention is wavelength-converted by a phosphor layer including a phosphor that wavelength-converts a part of light from a light source incident on an incident surface.
  • a diffraction-type microlens array that emits a part of the light and the other part of the light transmitted through the phosphor layer from an emission surface, and the emission surface includes one of the wavelength-converted light
  • a plurality of diffractive lenses are provided for diffracting and transmitting the portion and the other portion of the transmitted light, and the pitches of the plurality of diffractive lenses are different for each predetermined area.
  • the light collection efficiency of the light emitted from the phosphor can be increased.
  • the collection efficiency of the light emitted from the phosphor can be increased.
  • FIG. 1 is a view showing an example of an apparatus in which the optical member in the embodiment is used.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the light source unit in the embodiment.
  • FIG. 3 is an example of sectional drawing of the optical member in embodiment.
  • FIG. 4 is a top view of the optical member shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the optical member in the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a simulation model in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing simulation results in the first embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing the simulation result in the first comparative example.
  • FIG. 9 is a diagram showing simulation results in the second embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a simulation model in the third embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing simulation results in the third embodiment.
  • FIG. 12 is an example of a cross-sectional view of an optical member in a modification.
  • FIG. 13 is an example of sectional drawing of the optical member in a modification.
  • FIG. 14 is an example of a cross-sectional view of an optical member in a modification.
  • FIG. 1 is a figure which shows an example of the illuminating device 4 in which the optical member 10 in embodiment is used.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the light source unit 1 in the embodiment.
  • FIG. 3 is an example of sectional drawing of the optical member 10 in embodiment.
  • FIG. 4 is an example of a top view of the optical member 10 shown in FIG.
  • the illumination device 4 illustrated in FIG. 1 is, for example, an endoscope, a fiberscope, or the like, and includes a light source unit 1, an optical fiber 2, and a lamp 3.
  • the optical fiber 2 is a transmission path that transmits light to a distant place.
  • the optical fiber 2 is, for example, a wire having a diameter of about 125 ⁇ m, and has a double structure in which a core having a high refractive index of 100 ⁇ m in diameter is surrounded by a cladding layer having a lower refractive index than the core having a diameter of 110 ⁇ m.
  • the core and cladding layers are both made of quartz glass or plastic, which has a very high transmittance to light.
  • the lamp 3 is used to irradiate the light from the light source unit 1 transmitted through the optical fiber 2 to the observation target.
  • the lamp 3 is constituted of, for example, a stainless steel fiber coupling, a stainless steel ferrule, a glass lens, an aluminum holder, and an aluminum outer shell.
  • the light source unit 1 is an illumination using an LED or a laser, and injects light into the optical fiber 2.
  • the light source part 1 is comprised by the optical member 10 and the light source 16 as shown in FIG.
  • the light source 16 is an LED or a laser, and emits blue light having a diameter of about 1 mm in this embodiment.
  • the optical member 10 includes a phosphor layer 11 and a microlens array 12 as will be described in detail later, as shown in FIG. 2, and produces white light from blue light emitted from the light source 16 to light the produced white light. It enters the fiber 2.
  • the microlens array 12 is a diffraction-type microlens array that emits a part of the light wavelength-converted by the phosphor layer 11 and the other part of the light transmitted through the phosphor layer 11 from the exit surface.
  • the microlens array 12 includes the base 13 and the diffractive lens array 14.
  • the phosphor layer 11 includes a phosphor that wavelength-converts a part of the light from the light source 16 incident on the incident surface 111.
  • the light source 16 emits blue light
  • the phosphor layer 11 wavelength-converts part of the blue light into a wavelength band indicating yellow.
  • the phosphor layer 11 has a function of wavelength converting a part of light incident from the incident surface 111 shown in FIG.
  • blue light is incident from the light source 16 and the phosphor layer 11 emits yellow light excited by a part of the incident blue light. Further, the phosphor layer 11 emits (transmits) the other part of the incident blue light. In the phosphor layer 11, the blue light and the yellow light are mixed and emitted, so the phosphor layer 11 emits white light.
  • the phosphor layer 11 is formed, for example, in a disk shape having a diameter of about 1 mm.
  • the phosphor layer 11 is made of a phosphor and a resin, and is formed, for example, by covering the phosphor with a resin such as silicon or epoxy.
  • the thermal radiation of the fluorescent substance layer 11 is very important.
  • the phosphor layer 11 be supported by a heat dissipation plate formed of a material having high thermal conductivity such as, for example, Al.
  • the heat dissipation may be enhanced by mixing a material having high thermal conductivity, such as an inorganic oxide such as ZnO, with the resin forming the phosphor layer 11.
  • a minute structure may be provided on the incident surface 111 of the phosphor layer 11 so that light may be easily incident on the phosphor layer 11 or may be easily dissipated from the incident surface 111.
  • the substrate 13 is a substrate of the microlens array 12.
  • the base material 13 is formed on the phosphor layer 11 in the shape of a disc having a diameter of, for example, about 1 mm.
  • the diffractive lens array 14 is formed on the base material 13.
  • a material which forms the base material 13 arbitrary materials, such as glass and a plastics, can be used, for example.
  • glass for example, soda glass, non-alkali glass and the like can be used.
  • plastic for example, polycarbonate, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN) and the like can be used.
  • the material of the substrate 13 needs to be selected in consideration of heat resistance as described for the phosphor layer 11. Furthermore, it is preferable that the base material 13 is formed with the material of the refractive index comparable as the fluorescent substance layer 11 so that the light from the fluorescent substance layer 11 may enter easily.
  • the same degree of refractive index means that the difference in refractive index between them is ⁇ 0.2 or less.
  • the phosphor layer 11 and the base material 13 be bonded by an adhesive layer having a refractive index similar to both of them.
  • An acrylic resin, an epoxy resin, etc. are mentioned as a material of a contact bonding layer.
  • the base 13 and the adhesive layer are preferably transparent without light absorption, and are preferably formed of a material having an extinction coefficient of substantially zero.
  • the diffractive lens array 14 is an example of a plurality of diffractive lenses provided on the exit surface of the microlens array 12 as shown in FIG. 3, for example.
  • the diffractive lens array 14 emits a part of the light whose wavelength is converted by the phosphor layer 11 and the other part of the light transmitted through the phosphor layer 11 from the exit surface.
  • the pitch of the diffractive lens array 14 is different for each predetermined zone. Further, the pitch of the diffractive lens array 14 is narrowed from the center to the periphery of the diffractive lens array 14.
  • the center of the diffractive lens array 14 is indicated by the intersection of the X axis and the Y axis.
  • the direction from the center to the periphery of the diffractive lens array 14 is shown from the X-axis to the Y-axis in a direction away from the X-axis.
  • the diffractive lens array 14 is provided concentrically on the exit surface, and for example, as shown in FIG. 3, the cross section of the diffractive lens on a plane perpendicular to the exit surface. Is described as being serrated.
  • FIG. 5 is a view showing the state of diffraction of light incident on the microlens array 12 in the present embodiment.
  • five areas area 1, area 2, area 3, area 4 and area 5
  • concentric circles excluding the central area where the diffractive lens is not provided are shown as an example of the predetermined area.
  • the diffractive lens array 14 (a plurality of diffractive lenses) diffracts the blue light of the light source 16 and the yellow light whose blue light is wavelength-converted by the phosphor layer 11 and determines predetermined regions It is provided so that it may condense in the condensing area
  • region 15 which is.
  • the pitch of the diffractive lens array 14 diffracts a part of the wavelength-converted light or the other part of the light and condenses it on a predetermined area (light collecting area 15) As such, it is provided constantly in each predetermined area.
  • the pitch of the diffractive lens array 14 is constant in each of the areas 1 to 5.
  • the pitch of the diffractive lens array 14 is narrower as the area (zone) from the center to the periphery of the diffractive lens array 14, such as the area 2 than the area 1 and the area 3 than the area 2.
  • the diffractive lens array 14 diffracts the blue light transmitted through the phosphor layer 11 and the yellow light which is wavelength-converted by the phosphor layer 11, that is, white light, and condenses the light in the light collecting region 15.
  • the diffractive lens array 14 diffracts the blue light transmitted through the phosphor layer 11 and the yellow light which is wavelength-converted by the phosphor layer 11, that is, white light, and condenses the light in the light collecting region 15.
  • the pitch of the plurality of diffraction lenses in a partial area of a predetermined area is a predetermined area (collector) by diffracting the other part of the light indicating the wavelength band of the light source 16
  • the pitch of the plurality of diffractive lenses in the area of the remaining portion of the predetermined area is a wavelength that is constant in each of the partial areas so as to condense in the light region 15). It is good also as fixedly provided in each area of the said remainder so that one part of the converted said light may be diffracted and it condenses on the predetermined area
  • region light collection area
  • the diffractive lens array 14 diffracts the blue light transmitted through the phosphor layer 11 and the yellow light obtained by wavelength-converting blue light by the phosphor layer 11, that is, white light, and collects the light.
  • the light can be collected in the area 15.
  • Diffractive lens array 14 a plurality of diffractive lenses each emission angle theta 2 which constitute the, the incident angle theta 1, wavelength lambda, the pitch d, by using parameters such as the refractive index n 1 of the microlens array, as an expression of diffraction It can be calculated by the following equation 1 which is known.
  • Equation 1 m is a diffraction order and is a positive or negative integer.
  • n 2 is a refractive index of a region emitted from the plurality of diffractive lenses, and is 1 here because it is air.
  • the incident angle theta 1 and the condensing area is the angle of light incident to each of the plurality of diffractive lens shown in FIG. 5 it is possible to determine the emission angle theta 2 from the geometric positional relationship between the 15.
  • the pitch d can be calculated using the above equation 1.
  • the area 1 in the diffractive lens array 14 is determined by determining the emission angle ⁇ 2 from the geometrical positional relationship between the incident angle ⁇ 1 and the light collecting region 15 in each of the area 1 to the area 5.
  • the pitch d of each of the sections 5 can be calculated.
  • the pitch d can be calculated to be, for example, 0.2 ⁇ m to 20 ⁇ m as a range in which the light can be condensed on the condensing region 15 by diffraction.
  • the material of the diffractive lens array 14 is selected according to the method of forming the diffractive lens array 14, heat resistance, and refractive index.
  • Examples of the method of forming the diffractive lens array 14 include nanoimprinting, printing, photolithography, EB lithography, and particle orientation.
  • the material of the diffractive lens array 14 is selected from epoxy resin and acrylic resin as UV curing resin, and polymethyl methacrylate (PMMA) as thermoplastic resin. do it.
  • the material of the diffractive lens array 14 may be glass or quartz in consideration of heat resistance, and the diffractive lens array 14 may be formed by photolithography or EB lithography.
  • the diffractive lens array 14 is preferably formed of a material having a refractive index similar to that of the substrate 13 so that light from the substrate 13 can easily enter. Further, like the base 13, the diffractive lens array 14 preferably has no absorption of light and is transparent, and is preferably made of a material having an extinction coefficient of substantially zero.
  • optical simulation of optical member In order to confirm the effect of the optical member 10 configured as described above, an optical simulation was performed by changing the pitch of the diffractive lens array 14 for each predetermined area (zone). It demonstrates below as an Example. Parameters for determining the light collection efficiency (diffraction efficiency) of the diffractive lens array 14 (microlens array 12) include the height, cross-sectional shape, etc. of the diffractive lens array 14 (microlens array 12). The light collection efficiency can be known by performing optical simulation without actually forming the microlens array 12.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a simulation model in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing simulation results in the first embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing the simulation result in the first comparative example.
  • FIG. 6 shows a simulation model in which the optical member 10 shown in FIG. 5 is modeled.
  • the microlens array 12 is disposed on the phosphor layer 11, and the light collecting region 15 is disposed at a predetermined distance from the microlens array 12.
  • the incident light 101 to the incident light 110 respectively model incident light incident on the area (zone in the drawing) of the diffractive lens array 14 at an incident angle of 0 °.
  • the incident light 101 and the incident light 106 are models of incident light incident on the zone 1 of the diffractive lens array 14, and the incident light 102 and the incident light 107 are incident on the zone 2 of the diffractive lens array 14.
  • incident light 103 and incident light 108 are models of incident light that enters zone 3 of diffractive lens array 14.
  • incident light 104 and incident light 109 are models of incident light incident on zone 4 of diffractive lens array 14, and incident light 105 and incident light 110 are incident on zone 5 of diffractive lens array 14. It is a model of incident light.
  • the outgoing angle that is, each incident light 101 to the incident light 110
  • the angle of light emitted to the light is calculated, and the diffraction efficiency of the diffractive lens array 14 having a pitch designed to have the calculated output angle is simulated.
  • the simulation method is the RCWA method
  • the simulation software is an optical simulation using the following parameters using a diffractive optical element design and analysis software DiffractMOD (Synopsis).
  • the incident angle of incident light 101 to incident light 110 is 0 deg, incident wavelength 450 nm, refractive index of diffractive lens array 14 is 1.5, extinction coefficient is 0, diameter of light collecting region 15 is 100 ⁇ m, and diffractive type
  • the distance between the lens array 14 and the focusing area 15 is 5.54 mm.
  • the pitch d 2 of the diffractive lens array 14 in 2 is set to 12.4 ⁇ m according to Equation 1.
  • the pitch d 3 of the diffractive lens array 14 at 3 is 8.3 ⁇ m according to Equation 1.
  • the pitch d 4 of the diffractive lens array 14 at 4 is set to 6.2 ⁇ m.
  • the pitch d 5 of the diffractive lens array 14 at 5 is 5 ⁇ m according to Equation 1.
  • the pitch of the microlens array 92 of Comparative Example 1 is 5 ⁇ m regardless of the positions of the incident light 101 to the incident light 110.
  • the heights of the microlens array 12 of this example and the microlens array of the comparative example were changed by 0.2 ⁇ m to 10 ⁇ m, and the one with the highest diffraction efficiency was selected.
  • the condensing efficiency 4.54 of the microlens array 12 of Example 1 shown in FIG. 7 is a relative value when the condensing efficiency of the microlens array of Comparative Example 1 is 1. From the simulation results shown in FIG. 7, it can be seen that the light collection efficiency of the microlens array 12 of Example 1 is higher than the light collection efficiency of the microlens array of Comparative Example 1.
  • the pitch of the diffractive lens array 94 is constant. Therefore, the light emitted from the phosphor layer 11 can not be sufficiently condensed on the condensing region 15.
  • the pitch of the diffractive lens array 14 is made different for each predetermined area (zone 1 to zone 5), the light emitted from the phosphor layer 11 is condensed.
  • the area 15 can be sufficiently focused.
  • Example 2 In Example 1, although it showed about the incident wavelength 450 nm, ie, the simulation result at the time of designing blue light of the light source 16 which permeate
  • a simulation result in the case where an incident wavelength of 550 nm, that is, yellow light wavelength-converted by the phosphor layer 11 is designed to be focused on the focusing region 15 will be described using the simulation model shown in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram showing simulation results in the second embodiment.
  • the incident angle of incident light 101 to incident light 110 is 0 deg, incident wavelength 550 nm, refractive index of diffractive lens array 14 is 1.5, extinction coefficient is 0, diameter of condensing region 15 is 100 ⁇ m, and diffractive type
  • the distance between the lens array 14 and the focusing area 15 is 5.54 mm.
  • the pitch d 2 of the diffractive lens array 14 in 2 is set to 15.2 ⁇ m according to Equation 1.
  • the pitch d 3 of the diffractive lens array 14 at 3 is set to 10.2 ⁇ m according to Equation 1.
  • the pitch d 4 of the diffractive lens array 14 at 4 is set to 7.6 ⁇ m.
  • the pitch d 5 of the diffractive lens array 14 at 5 is set to 6.1 ⁇ m.
  • the pitch of the microlens array of Comparative Example 2 was 6.1 ⁇ m regardless of the positions of the incident light 101 to the incident light 110. Further, the heights of the microlens array 12 of the present example and the microlens array of the comparative example 2 were changed by 0.5 ⁇ m to 1.5 ⁇ m, and the one with the highest diffraction efficiency was selected.
  • the condensing efficiency 4.54 of the microlens array 12 of Example 2 shown in FIG. 9 is a relative value when the condensing efficiency of the microlens array of Comparative Example 2 is 1. From the simulation results shown in FIG. 9, it is understood that the light collection efficiency of the microlens array 12 of Example 2 is higher than the light collection efficiency of the microlens array of Comparative Example 2.
  • Example 3 the incident wavelength 450 nm or the incident wavelength 550 nm, that is, the blue light of the light source 16 transmitted through the phosphor layer 11 or yellow light wavelength-converted by the phosphor layer 11 is designed to be collected in the light collecting region 15
  • the simulation results for the case where the In the third embodiment, a simulation result in the case where an incident wavelength of 450 nm or an incident wavelength of 550 nm is designed to be condensed on the condensing region 15 for each zone (predetermined area) will be described.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a simulation model in the third embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing simulation results in the third embodiment.
  • incident light 201 to incident light 208 are added to the simulation model shown in FIG. Specifically, in the simulation model shown in FIG. 10, the microlens array 12 a is disposed on the phosphor layer 11, and the light collecting region 15 is disposed at a predetermined distance from the microlens array 12 a.
  • the incident light 101 to the incident light 110 and the incident light 201 to the incident light 208 respectively model incident light which enters the area (zone in the drawing) of the diffractive lens array 14a at an incident angle of 0 °.
  • the incident light 101 and the incident light 106 are models of incident light incident on the zone 1 of the diffractive lens array 14 a, and the incident light 102 and the incident light 107 are incident on the zone 3 of the diffractive lens array 14 a. It is a model, and the incident light 103 and the incident light 108 are models of the incident light which injects into the zone 5 of the diffractive lens array 14a. Similarly, incident light 104 and incident light 109 are models of incident light incident on zone 7 of diffractive lens array 14a, and incident light 105 and incident light 110 incident on zone 9 of diffractive lens array 14a. It is a model of incident light.
  • the incident light 201 and the incident light 205 are models of incident light incident on the zone 2 of the diffractive lens array 14a, and the incident light 202 and the incident light 206 are incident on the zone 4 of the diffractive lens array 14a. It is a model of light, and the incident light 203 and the incident light 207 are models of incident light which enters the zone 6 of the diffractive lens array 14a. Similarly, incident light 204 and incident light 208 are models of incident light incident on zone 8 of diffractive lens array 14a.
  • the incident angle of incident light 101 to incident light 110 is 0 deg, incident wavelength 550 nm, refractive index of diffractive lens array 14 a is 1.5, extinction coefficient is 0, diameter of condensing region 15 is 100 ⁇ m, diffractive type
  • the distance between the lens array 14a and the focusing area 15 is 5.54 mm.
  • the incident angle of the incident light 101 to the incident light 110 is 0 deg and the incident wavelength is 550 nm, and the incident angle of the incident light 201 to the incident light 208 is 0 deg and the incident wavelength 450 nm.
  • the refractive index of the diffractive lens array 14a is 1.5, the extinction coefficient is 0, the diameter of the light collecting area 15 is 100 ⁇ m, and the distance between the diffractive lens array 14a and the light collecting area 15 is 5.54 mm. It is assumed.
  • the pitch d 11 of the diffractive lens array 14 a in the zone 1 is 24.8 ⁇ m.
  • the pitch d 13 of the diffractive lens array 14 a at 5 is set to 8.3 ⁇ m according to Equation 1.
  • the pitch d 14 of the diffractive lens array 14 a at 7 is set to 6.2 ⁇ m according to Equation 1.
  • the pitch d 15 of the diffractive lens array 14 a at 9 is 5 ⁇ m according to Equation 1.
  • the height of the microlens array 12a corresponding to the positions of the incident light 101 to the incident light 110 was 0.9 ⁇ m.
  • the pitch d 21 of the diffractive lens array 14 a in the zone 2 is 20.3 ⁇ m.
  • the pitch d 22 of the diffractive lens array 14 a in the zone 4 is 12.2 ⁇ m.
  • the pitch d 24 of the diffractive lens array 14 a in the zone 8 is 6.8 ⁇ m.
  • the height of the microlens array 12a corresponding to the positions of the incident light 201 to the incident light 208 was 1.2 ⁇ m.
  • the pitch of the microlens array of Comparative Example 3 is 6.1 ⁇ m regardless of the positions of the incident light 101 to the incident light 110 and the incident light 201 to the incident light 208. Also, the height of the microlens array of Comparative Example 3 was changed by 0.5 ⁇ m to 1.5 ⁇ m, and the one with the highest diffraction efficiency was selected.
  • the condensing efficiency 8.61 of the microlens array 12 a of Example 3 shown in FIG. 11 is a relative value when the condensing efficiency of the microlens array of Comparative Example 3 is 1.
  • the simulation results shown in FIG. 11 indicate that the light collection efficiency of the microlens array 12 a of Example 3 is higher than the light collection efficiency of the microlens array of Comparative Example 3.
  • the pitch of the diffractive lens array 14a is made different for each predetermined area (zone 1 to zone 9), so the light emitted from the phosphor layer 11 is collected.
  • the light region 15 can be sufficiently focused.
  • the optical member 10 and the microlens array 12 of the present embodiment since the microlens array 12 and the like having high light collection efficiency are arranged on the phosphor layer 11, The collection efficiency of the emitted light can be made higher. Further, in the optical member 10 and the microlens array 12 according to the present embodiment, it is not necessary to configure a further projection lens in order to condense light in a desired area (the light collecting area 15). Therefore, no loss due to displacement of the projection lens occurs.
  • the microlens array 92 disclosed in Patent Document 1 has, for example, a structure in which predetermined cross-sectional shapes are periodically arranged as shown in FIG. Therefore, the light distribution from the micro lens array 92 of the incident light incident at a certain incident angle becomes uniform, and the light can not be collected sufficiently, and if a projection lens for controlling the light distribution is not configured, a desired area (light collecting area 15) can not collect light. Therefore, the light collection efficiency may be further reduced by the loss light due to the positional deviation of the projection lens.
  • the pitch is made to differ depending on the angle at which it is desired to emit incident light incident at a certain incident angle for each predetermined area on the phosphor layer 11.
  • the pitch is made to differ depending on the angle at which it is desired to emit incident light incident at a certain incident angle for each predetermined area on the phosphor layer 11.
  • the optical member comprises a phosphor layer 11 including a phosphor for wavelength-converting a part of light from the light source 16 incident on the incident surface;
  • a diffraction-type microlens array 12 for emitting a part of the wavelength-converted light and the other part of the light transmitted through the phosphor layer 11 from the emission surface, and the emission surface of the microlens array 12 performs wavelength conversion
  • a plurality of diffractive lenses are provided to diffract and emit a part of the transmitted light and the other part of the transmitted light, and a plurality of diffractive lenses (diffractive lens array 14) The pitch of varies in each predetermined area.
  • the pitch of the plurality of diffraction lenses in a partial area of the predetermined area diffracts the other part of the light indicating the wavelength band of the light source 16
  • the pitch of the plurality of diffractive lenses in the area of the remaining portion of the predetermined area is set so that the light is condensed in a predetermined area. In order to diffract and condense a part of the wavelength-converted light in a predetermined area, it is provided uniformly in each of the remaining areas.
  • the plurality of diffraction lenses diffracts the blue light transmitted through the phosphor layer and the yellow light wavelength-converted by the phosphor layer 11, that is, the white light, and collects them in the light collecting region 15. It can be made to light.
  • the pitch of the plurality of diffractive lenses diffracts a part of the wavelength-converted light or the other part of the light and condenses it in a predetermined area. , It is provided constantly in each of the predetermined areas.
  • the plurality of diffraction lenses diffracts the blue light transmitted through the phosphor layer 11 and the yellow light that is wavelength-converted by the phosphor layer 11, that is, white light, It can be collected.
  • the pitch of the plurality of diffractive lenses narrows from the center to the periphery of the microlens array 12.
  • the plurality of diffractive lenses are provided concentrically at the exit surface.
  • the cross sections of the plurality of diffractive lenses in a plane perpendicular to the light emitting surface are sawtooth-shaped.
  • the light source 16 emits blue light as the light, and the phosphor layer 11 wavelength-converts a part of the light to a wavelength band indicating yellow.
  • the diffractive lens array 14 is described as being provided concentrically, it is not limited thereto. It may be provided in a rectangular shape, or may be provided concentrically or in a rectangular shape in each of a plurality of regions.
  • the cross section of the diffractive lens array 14 in the plane perpendicular to the light emitting surface has been described as being saw-tooth shaped, but it is not limited thereto.
  • the cross section of the diffractive lens array 14b in the plane perpendicular to the emission surface may be triangular.
  • the cross section of the diffractive lens array 14c in the plane perpendicular to the light emitting surface may be rectangular.
  • the cross section of the diffractive lens array 14d in a plane perpendicular to the light emitting surface may be semicircular.
  • the microlens array 12d shown in FIG. 14 is formed of a hemispherical diffractive lens.
  • the sawtooth shape in the embodiment can increase the diffraction efficiency with respect to a limited incident angle and wavelength.
  • semicircular, triangular or rectangular shapes are preferable for a wide range of incident angles and wavelengths.
  • an embodiment realized by arbitrarily combining the components and the functions shown in the above-described embodiments is also included in the scope of the present invention.
  • the embodiment can be realized by arbitrarily combining the components and functions in each embodiment within the scope obtained by applying various modifications that those skilled in the art would think to the above embodiment, and the scope of the present invention.
  • the form is also included in the present invention.
  • the microlens array 12 may be formed directly on the phosphor layer 11 so that light is easily incident from the phosphor layer 11 to the diffractive lens array 14 or the like.
  • the phosphor layer 11 is integrated with the microlens array 12.
  • a diffractive lens array 14 or the like configured of a plurality of diffractive lenses is provided on the surface of the phosphor layer 11 opposite to the incident surface, and the surface is an output surface.
  • the microlens array may be formed of a resin that constitutes the phosphor layer 11 or may be formed of a material having a refractive index similar to that of the phosphor layer 11.
  • the optical member 10 in the above embodiment but also the microlens array 12 alone is included in the present invention. That is, a part of the light wavelength-converted by the phosphor layer 11 including the phosphor for wavelength-converting a part of the light from the light source 16 incident on the incident surface and the light transmitted through the phosphor layer 11 And a diffraction-type microlens array that emits light from the other surface from the light-emitting surface to diffract and emit a part of the wavelength-converted light and the other portion of the light that has been transmitted.
  • the present invention also includes a microlens array in which the pitch of the diffractive lens array 14 differs in each predetermined area.
  • the embodiment can be realized by arbitrarily combining the components and functions in each embodiment within the scope obtained by applying various modifications that those skilled in the art would think to the above embodiment, and the scope of the present invention.
  • the form is also included in the present invention.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

光学部材（１０）は、入射面に入射された光源（１６）からの光の一部を波長変換する蛍光体を含む蛍光体層（１１）と、蛍光体層（１１）で波長変換された当該光の一部と蛍光体層（１１）を透過した当該光の他部とを出射面から出射するマイクロレンズアレイ（１２）とを備え、マイクロレンズアレイ（１２）の出射面には、波長変換された当該光の一部と透過した当該光の他部とを回折して出射するための回折型レンズアレイ（１４）が設けられており、回折型レンズアレイ（１４）のピッチは、所定の区域ごとに異なる。

Description

光学部材およびマイクロレンズアレイ
　本発明は、光学部材およびマイクロレンズアレイに関する。
　LED(Light Emitting Diode)またはレーザーを用いた照明がある。このような照明では、LEDやレーザーが発する青色光を蛍光体に照射することで白色光を作り出す。具体的には、蛍光体は照射された青色光および青色光により励起された黄色光などの光を散乱することで白色光を作り出す。蛍光体から出射された白色光はコリメートレンズと集光レンズとの組み合わせによって制御される。
　一方、このような照明では、蛍光体から出射した白色光のうち高角度の白色光はコリメートレンズに入射されずに損失光となってしまう。さらに、コリメートレンズおよび集光レンズの配置位置に位置ずれが生じているときには、損失光が増加する。
　そのため、このような損失光を抑制することができる技術が開示されている（例えば特許文献１）。特許文献１では、蛍光体上にマイクロレンズまたはマイクロプリズムを用いたレンズアレイを備えた光学部材を配置することにより、蛍光体から出射する高角度の白色光を集光レンズ（投影レンズ）に入射させることができる。
特開２００８－３０５８０２号公報
　しかしながら、上記の従来技術では、蛍光体から出射する白色光を十分に集光することができない。そのため、集光レンズを配置する必要がある。さらに、集光レンズを配置しても、集光レンズの配置位置に位置ずれが生じているときには、損失光が発生してしまう。
　本発明は、上述の課題を鑑みてなされたもので、蛍光体から出射される光の集光効率をより高くすることができる光学部材およびマイクロレンズアレイを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために本発明の一態様に係る光学部材は、入射面に入射された光源からの光の一部を波長変換する蛍光体を含む蛍光体層と、前記蛍光体層で波長変換された前記光の一部と前記蛍光体層を透過した前記光の他部とを出射面から出射する回折型のマイクロレンズアレイとを備え、前記マイクロレンズアレイの出射面には、波長変換された前記光の一部と透過した前記光の他部とを回折して出射するための複数の回折レンズが設けられており、前記複数の回折レンズのピッチは、所定の区域ごとに異なる。
　また、上記目的を達成するために本発明の一態様に係るマイクロレンズアレイは、入射面に入射された光源からの光の一部を波長変換する蛍光体を含む蛍光体層で波長変換された前記光の一部と、前記蛍光体層を透過した前記光の他部とを出射面から出射する回折型のマイクロレンズアレイであって、前記出射面には、波長変換された前記光の一部と透過した前記光の他部とを回折して出射するための複数の回折レンズが設けられており、前記複数の回折レンズのピッチは、所定の区域ごとに異なる。
　本発明の一態様に係る光学部材では、蛍光体から出射される光の集光効率を高くすることができる。
　また、本発明の一態様に係るマイクロレンズアレイでは、蛍光体から出射される光の集光効率を高くすることができる。
図１は、実施の形態における光学部材が用いられる装置の一例を示す図である。 図２は、実施の形態における光源部の一例を示す図である。 図３は、実施の形態における光学部材の断面図の一例である。 図４は、図３に示す光学部材の上面図である。 図５は、実施の形態における光学部材の断面図である。 図６は、実施例１におけるシミュレーションモデルを説明するための図である。 図７は、実施例１におけるシミュレーション結果を示す図である。 図８は、比較例１におけるシミュレーション結果を概観的に示す図である。 図９は、実施例２におけるシミュレーション結果を示す図である。 図１０は、実施例３におけるシミュレーションモデルを説明するための図である。 図１１は、実施例３におけるシミュレーション結果を示す図である。 図１２は、変形例における光学部材の断面図の一例である。 図１３は、変形例における光学部材の断面図の一例である。 図１４は、変形例における光学部材の断面図の一例である。
　以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。ここで示す実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態、並びに、ステップ（工程）およびステップの順序等は、一例であって本発明を限定するものではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意に付加可能な構成要素である。また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。
　（実施の形態）
　［照明装置］
　まず、本実施の形態における光学部材が用いられる照明装置の一例について説明する。
　図１は、実施の形態における光学部材１０が用いられる照明装置４の一例を示す図である。図２は、実施の形態における光源部１の一例を示す図である。図３は、実施の形態における光学部材１０の断面図の一例である。図４は、図３に示す光学部材１０の上面図の一例である。
　図１に示される照明装置４は、例えば内視鏡、ファイバースコープなどであり、光源部１と、光ファイバ２と、灯具３とを備える。
　光ファイバ２は、離れた場所に光を伝える伝送路である。光ファイバ２は、例えば直径１２５μｍ程度の線材であり、直径１００μｍの高屈折率のコアを直径１１０μｍのコアより低屈折率のクラッド層が包んだ二重構造で構成される。コアおよびクラッド層はともに光に対して透過率が非常に高い石英ガラスまたはプラスチックからなる。
　灯具３は、光ファイバ２を介して伝送された光源部１からの光を、観察対象物に照射するために用いられる。灯具３は、例えば、ステンレス製のファイバカップリング、ステンレス製のフェルール、ガラス製のレンズ、アルミ製のホルダー、およびアルミ製の外郭で構成される。
　光源部１は、ＬＥＤまたはレーザーを用いた照明であり、光ファイバ２に光を入射する。光源部１は、図２に示すように、光学部材１０と光源１６とで構成される。
　光源１６は、ＬＥＤまたはレーザーであり、本実施の形態では直径１ｍｍ程度の青色光を発する。
　光学部材１０は、詳細は後述するが、図２に示すように、蛍光体層１１と、マイクロレンズアレイ１２とを備え、光源１６が発する青色光から白色光を作り出し、作り出した白色光を光ファイバ２に入射する。マイクロレンズアレイ１２は、蛍光体層１１で波長変換された光の一部と蛍光体層１１を透過した当該光の他部とを出射面から出射する回折型のマイクロレンズアレイである。本実施の形態では、マイクロレンズアレイ１２は、例えば図３に示すように、基材１３と回折型レンズアレイ１４とを備える。
　［光学部材］
　次に、本実施の形態における光学部材の詳細について図３～図７を用いて説明する。
　（蛍光体層１１）
　蛍光体層１１は、入射面１１１に入射された光源１６からの光の一部を波長変換する蛍光体を含んでいる。ここで例えば、光源１６は、青色光を発し、蛍光体層１１は、青色光の一部を、黄色を示す波長帯域に波長変換する。
　より具体的には、蛍光体層１１は、図３に示す入射面１１１から入射された光の一部を波長変換する機能を有する。本実施の形態では、蛍光体層１１は、光源１６から例えば青色光が入射され、入射された青色光の一部により励起された黄色光を出射する。また、蛍光体層１１は、入射された青色光の他部を出射（透過）する。蛍光体層１１では、これら青色光および黄色光が混色されて出射されるので、蛍光体層１１は白色光を出射する。
　蛍光体層１１は、例えば直径１ｍｍ程度の円板状に形成される。蛍光体層１１は、蛍光体と樹脂とで構成されており、例えば、蛍光体をシリコン、エポキシ等の樹脂で覆って形成される。
　なお、波長変換に伴う損失は熱に変わり、蛍光体層１１は温度が高くなると波長変換効率が下がるため、蛍光体層１１の放熱は非常に重要である。ここでは特に図示しないが、蛍光体層１１は、例えばＡｌなどの高熱伝導率を持つ材料で形成された放熱プレートで支持されることが望ましい。また、蛍光体層１１を形成する樹脂に熱伝導率の高い材料、例えばＺｎＯ等の無機酸化物を混合することで放熱性を高めてもよい。また、蛍光体層１１の入射面１１１に微小構造を設け、蛍光体層１１に光が入射しやすいように、または入射面１１１から放熱されやすいようにしてもよい。
　（基材１３）
　基材１３は、マイクロレンズアレイ１２の基材である。本実施の形態では、例えば図３に示すように、基材１３は、蛍光体層１１上に、例えば直径１ｍｍ程度の円板状に形成されている。そして、基材１３上には、回折型レンズアレイ１４が形成される。
　基材１３を形成する材料としては、例えば、ガラス、プラスチックなど任意のものを用いることができる。ここで、ガラスとしては、例えば、ソーダガラス、無アルカリガラスなどを用いることができる。また、プラスチックとしては、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などを用いることができる。
　なお、基材１３の材料は、蛍光体層１１で述べたように耐熱性を考慮して選ぶ必要がある。さらに、基材１３は、蛍光体層１１からの光が入射しやすいように蛍光体層１１と同程度の屈折率の材料で形成されていることが好ましい。ここで、同程度の屈折率とは両者の屈折率差が±０．２以下であることを意味する。また、蛍光体層１１と基材１３との間は、特に図示していないが、両者と同程度の屈折率を持つ接着層で接着されることが好ましい。接着層の材料としてはアクリル樹脂やエポキシ樹脂などが挙げられる。また、基材１３および接着層は、光の吸収が無く透明であることが好ましく、消衰係数がほぼ０の材料で形成されていることが好ましい。
　（回折型レンズアレイ１４）
　回折型レンズアレイ１４は、例えば図３に示すようにマイクロレンズアレイ１２の出射面に設けられる複数の回折レンズの一例である。回折型レンズアレイ１４は、蛍光体層１１で波長変換された光の一部と蛍光体層１１を透過した光の他部とを出射面から出射する。回折型レンズアレイ１４のピッチは、所定の区域（ゾーン）ごとに異なる。また、回折型レンズアレイ１４のピッチは、回折型レンズアレイ１４の中心から周辺に向かって狭くなっている。なお、図３に示す例では、回折型レンズアレイ１４の中心は、Ｘ軸とＹ軸との交点で示されている。また、回折型レンズアレイ１４の中心から周辺に向かう方向は、Ｘ軸からＹ軸に沿ってＸ軸から離れる方向で示されている。
　本実施の形態では、回折型レンズアレイ１４は、例えば図４に示すように、出射面において同心円状に設けられており、例えば図３に示すように出射面に垂直な面における回折レンズの断面は、鋸歯状であるとして説明する。
　図５は、本実施の形態におけるマイクロレンズアレイ１２に入射される光の回折の様子を示す図である。図５では、所定の区域の一例として、回折レンズが設けられない中心区域を除いた同心円の５つの区域（区域１、区域２、区域３、区域４および区域５）が示されている。
　回折型レンズアレイ１４（複数の回折レンズ）は、例えば図５に示すように、光源１６の青色光および蛍光体層１１で青色光が波長変換された黄色光を回折させて、予め定めた領域である集光領域１５に集光させるように設けられている。
　より具体的には、回折型レンズアレイ１４のピッチは、波長変換された当該光の一部または当該光の他部を、回折させて予め定められた領域（集光領域１５）に集光するように、所定の区域毎に一定に設けられている。図５に示す例では、区域１～区域５それぞれにおいて、回折型レンズアレイ１４のピッチは一定である。また、回折型レンズアレイ１４のピッチは、区域１よりも区域２、区域２よりも区域３というように回折型レンズアレイ１４の中心から周辺に向かう区域（ゾーン）ほど、狭くなる。
　ここで、回折型レンズアレイ１４のピッチが、例えば当該光の一部すなわち青色光を集光するように設けられる場合でも、回折型レンズアレイ１４は、蛍光体層１１で波長変換された黄色光のうちの大部分を回折させて、集光領域１５に集光させることができる。そのため、結果として、回折型レンズアレイ１４は、蛍光体層１１を透過した青色光および蛍光体層１１で波長変換された黄色光すなわち白色光を回折させて、集光領域１５に集光させることができる。同様に、複数の回折レンズのピッチが、例えば当該光の他部の一部すなわち蛍光体層１１で波長変換された黄色光を集光するように設けられる場合でも、回折型レンズアレイ１４は、蛍光体層１１を透過する青色光の大部分を回折させて、集光領域１５に集光させることができる。そのため、結果として、回折型レンズアレイ１４は、蛍光体層１１を透過した青色光および蛍光体層１１で波長変換された黄色光すなわち白色光を回折させて、集光領域１５に集光させることができる。
　なお、複数の回折レンズのうち、所定の区域の一部の区域における複数の回折レンズのピッチは、光源１６の波長帯域を示す当該光の他部を、回折させて予め定められた領域（集光領域１５）に集光するように、当該一部の区域それぞれで一定に設けられており、複数の回折レンズのうち、前記所定の区域の残部の区域における複数の回折レンズのピッチは、波長変換された当該光の一部を、回折させて予め定められた領域（集光領域１５）に集光するように、当該残部の区域それぞれで一定に設けられているとしてもよい。図５に示す例では、区域１～区域５のうちの一部の区域では、当該光の他部の一部すなわち蛍光体層１１で波長変換された黄色光を集光するように設けられ、例えば区域１～区域５のうちの残部の区域では、当該光の一部すなわち青色光を集光するように設けられる。区域１、区域２、区域３、区域４および区域５それぞれにおいて、回折型レンズアレイ１４のピッチは一定であり、回折型レンズアレイ１４のピッチは、回折型レンズアレイ１４の中心から周辺に向かう区域（ゾーン）ほど、狭くなる点は上記と同様である。
　このように構成されることにより、回折型レンズアレイ１４は、蛍光体層１１を透過した青色光および蛍光体層１１で青色光が波長変換された黄色光すなわち白色光を回折させて、集光領域１５に集光させることができる。
　次に、上述した回折型レンズアレイ１４のピッチの算出方法について説明する。
　回折型レンズアレイ１４を構成する複数の回折レンズそれぞれの出射角θ２は、入射角θ１、波長λ、ピッチｄ、マイクロレンズアレイの屈折率ｎ１などのパラメータを用いて、回折の式として知られる次の式１により算出することができる。
　ｎ１ｓｉｎθ１＋（ｍλ）／ｄ＝ｎ２ｓｉｎθ２　　　　　（式１）
　ここで、式１において、ｍは回折次数であり、正負の整数である。また、ｎ２は複数の回折レンズから出射される領域の屈折率であり、ここでは空気であるため１である。
　例えば、図５に示すマイクロレンズアレイ１２に入射された光を集光領域１５に集光させたい場合は、複数の回折レンズそれぞれに入射される光の角度である入射角θ１と集光領域１５との幾何学的な位置関係から出射角θ２を決定することができる。それにより、上記式１を用いてピッチｄを算出することができる。
　本実施の形態では、区域１～区域５それぞれにおいて、入射角θ１と集光領域１５との幾何学的な位置関係から出射角θ２を決定することで、回折型レンズアレイ１４における区域１～区域５それぞれのピッチｄを算出することができる。
　具体的な算出結果の例は後述するが、ピッチｄは、回折により集光領域１５に集光させることができる範囲として例えば０．２μｍ～２０μｍであると算出できる。
　なお、回折型レンズアレイ１４の材料は、回折型レンズアレイ１４の形成方法や耐熱性、屈折率によって選択される。回折型レンズアレイ１４の形成方法としては、ナノインプリント、印刷、フォトリソ、ＥＢリソ、粒子配向などが挙げられる。
　回折型レンズアレイ１４の材料は、回折型レンズアレイ１４を、例えばナノインプリントや印刷により形成する場合、ＵＶ硬化樹脂としてエポキシ樹脂やアクリル樹脂など、熱可塑性樹脂としてポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などを選択すればよい。また、回折型レンズアレイ１４の材料は、耐熱性を考慮して、ガラスや石英を選択し、フォトリソやＥＢリソにより回折型レンズアレイ１４を形成してもよい。
　また、回折型レンズアレイ１４は、基材１３からの光が入射しやすいように基材１３と同程度の屈折率の材料で形成されていることが好ましい。さらに、回折型レンズアレイ１４は、基材１３と同様に、光の吸収が無く透明であることが好ましく、消衰係数がほぼ０の材料で形成されていることが好ましい。
　［光学部材の光学シミュレーション］
　以上のように構成された光学部材１０の効果を確認するために、回折型レンズアレイ１４のピッチを所定の区域（ゾーン）ごとに異ならせて光学シミュレーションを行った。実施例として以下説明する。なお、回折型レンズアレイ１４（マイクロレンズアレイ１２）の集光効率（回折効率）を決定するパラメータは、回折型レンズアレイ１４（マイクロレンズアレイ１２）の高さ、断面形状などがある。この集光効率は、マイクロレンズアレイ１２を実際に作成せずに、光学シミュレーションを行うことで知ることができる。
　（実施例１）
　図６は、実施例１におけるシミュレーションモデルを説明するための図である。図７は、実施例１におけるシミュレーション結果を示す図である。図８は、比較例１におけるシミュレーション結果を概観的に示す図である。
　図６には、図５に示す光学部材１０をモデル化したシミュレーションモデルが示されている。図６に示すシミュレーションモデルでは、蛍光体層１１上にマイクロレンズアレイ１２が配置され、マイクロレンズアレイ１２から所定の距離離れた場所に集光領域１５が設置されている。入射光１０１～入射光１１０はそれぞれ、回折型レンズアレイ１４の区域（図でゾーン）に入射角０ｄｅｇで入射する入射光をモデル化したものである。入射光１０１および入射光１０６は、回折型レンズアレイ１４のゾーン１に入射する入射光のモデルであり、入射光１０２および入射光１０７は、回折型レンズアレイ１４のゾーン２に入射する入射光のモデルであり、入射光１０３および入射光１０８は、回折型レンズアレイ１４のゾーン３に入射する入射光のモデルである。同様に、入射光１０４および入射光１０９は、回折型レンズアレイ１４のゾーン４に入射する入射光のモデルであり、入射光１０５および入射光１１０は、回折型レンズアレイ１４のゾーン５に入射する入射光のモデルである。
　そして、上述した算出方法を用いて、入射光１０１～入射光１１０それぞれの座標（入射位置）と集光領域１５の座標とから、出射角すなわち各入射光１０１～入射光１１０から集光領域１５へ出射される角度を算出し、算出した出射角を有するように設計されたピッチを有する回折型レンズアレイ１４の回折効率をシミュレーションする。
　なお、図６に示すシミュレーションモデルでは、ｙ座標において回折型レンズアレイ１４と集光領域１５とが重なる場所（図でｘｙ座標の交点近傍の場所）は、入射角０ｄｅｇの光が直接集光領域１５に入るため、回折レンズは形成していない。
　上述したシミュレーションモデルを用いて、下記のシミュレーション条件下で光学シミュレーションを行った。そのシミュレーション結果は図７に示されている。
　シミュレーション手法は、ＲＣＷＡ法であり、シミュレーションソフトは回折光学素子設計・解析ソフトウェアDiffractMOD（Synopsis社）を用い、以下のパラメータで光学シミュレーションを行った。
　入射光１０１～入射光１１０の入射角は０ｄｅｇ、入射波長４５０ｎｍ、回折型レンズアレイ１４の屈折率は１．５、消衰係数は０であるとし、集光領域１５の径は１００μｍ、回折型レンズアレイ１４と集光領域１５との距離は５．５４ｍｍであるとした。
　入射光１０１および入射光１０６の位置は、マイクロレンズアレイ１２の中心部（図でｙ＝０）から０．１ｍｍであり、入射光１０１および入射光１０６の出射角は１．０ｄｅｇであるとし、ゾーン１における回折型レンズアレイ１４のピッチｄ１は式１より２４．８μｍであるとした。
　また、入射光１０２および入射光１０７はマイクロレンズアレイ１２の中心部（図でｙ＝０）から０．２ｍｍであり、入射光１０２および入射光１０７の出射角は２．１ｄｅｇであるとし、ゾーン２における回折型レンズアレイ１４のピッチｄ２は式１より１２．４μｍであるとした。
　また、入射光１０３および入射光１０８はマイクロレンズアレイ１２の中心部（図でｙ＝０）から０．３ｍｍであり、入射光１０３および入射光１０８の出射角は３．１ｄｅｇであるとし、ゾーン３における回折型レンズアレイ１４のピッチｄ３は式１より８．３μｍであるとした。
　また、入射光１０４および入射光１０９はマイクロレンズアレイ１２の中心部（図でｙ＝０）から０．４ｍｍであり、入射光１０４および入射光１０９の出射角は４．２ｄｅｇであるとし、ゾーン４における回折型レンズアレイ１４のピッチｄ４は式１より６．２μｍであるとした。
　また、入射光１０５および入射光１１０はマイクロレンズアレイ１２の中心部（図でｙ＝０）から０．５ｍｍであり、入射光１０５および入射光１１０の出射角は５．２ｄｅｇであるとし、ゾーン５における回折型レンズアレイ１４のピッチｄ５は式１より５μｍであるとした。
　なお、比較例１のマイクロレンズアレイ９２のピッチは入射光１０１～入射光１１０の位置に関わらず、５μｍであるとした。また、本実施例のマイクロレンズアレイ１２および比較例のマイクロレンズアレイの高さは０．２μｍ～１０μｍで変化させ、最も高い回折効率のものを選択した。
　図７において示される実施例１のマイクロレンズアレイ１２の集光効率４．５４は、比較例１のマイクロレンズアレイの集光効率を１としたときの相対値である。図７に示すシミュレーション結果により、実施例１のマイクロレンズアレイ１２の集光効率は、比較例１のマイクロレンズアレイの集光効率より上回っていることがわかる。
　したがって、図８に示される比較例１におけるマイクロレンズアレイ９２に入射される光の回折の様子からわかるように、比較例１におけるマイクロレンズアレイ９２では、回折型レンズアレイ９４のピッチが一定であるため、蛍光体層１１から出射される光を集光領域１５に十分に集光することができない。一方、実施例１のマイクロレンズアレイ１２では、回折型レンズアレイ１４のピッチを所定の区域毎（ゾーン１～ゾーン５）で異ならせているので、蛍光体層１１から出射される光を集光領域１５に十分に集光することができる。
　（実施例２）
　実施例１では、入射波長４５０ｎｍすなわち蛍光体層１１を透過した光源１６の青色光を集光領域１５に集光するよう設計した場合のシミュレーション結果について示したが、それに限らない。実施例２では、図６に示すシミュレーションモデルを用いて、入射波長５５０ｎｍすなわち蛍光体層１１で波長変換された黄色光を集光領域１５に集光するよう設計した場合のシミュレーション結果について説明する。
　図９は、実施例２におけるシミュレーション結果を示す図である。
　すなわち、実施例１で説明したシミュレーションモデル、シミュレーション手法およびシミュレーションソフトを用いて、以下のパラメータで光学シミュレーションを行った。そのシミュレーション結果は図９に示されている。
　入射光１０１～入射光１１０の入射角は０ｄｅｇ、入射波長５５０ｎｍ、回折型レンズアレイ１４の屈折率は１．５、消衰係数は０であるとし、集光領域１５の径は１００μｍ、回折型レンズアレイ１４と集光領域１５との距離は５．５４ｍｍであるとした。
　入射光１０１および入射光１０６の位置は、マイクロレンズアレイ１２の中心部（図でｙ＝０）から０．１ｍｍであり、入射光１０１および入射光１０６の出射角は１．０ｄｅｇであるとし、ゾーン１における回折型レンズアレイ１４のピッチｄ１は式１より３０．５μｍであるとした。
　また、入射光１０２および入射光１０７はマイクロレンズアレイ１２の中心部（図でｙ＝０）から０．２ｍｍであり、入射光１０２および入射光１０７の出射角は２．１ｄｅｇであるとし、ゾーン２における回折型レンズアレイ１４のピッチｄ２は式１より１５．２μｍであるとした。
　また、入射光１０３および入射光１０８はマイクロレンズアレイ１２の中心部（図でｙ＝０）から０．３ｍｍであり、入射光１０３および入射光１０８の出射角は３．１ｄｅｇであるとし、ゾーン３における回折型レンズアレイ１４のピッチｄ３は式１より１０．２μｍであるとした。
　また、入射光１０４および入射光１０９はマイクロレンズアレイ１２の中心部（図でｙ＝０）から０．４ｍｍであり、入射光１０４および入射光１０９の出射角は４．２ｄｅｇであるとし、ゾーン４における回折型レンズアレイ１４のピッチｄ４は式１より７．６μｍであるとした。
　また、入射光１０５および入射光１１０はマイクロレンズアレイ１２の中心部（図でｙ＝０）から０．５ｍｍであり、入射光１０５および入射光１１０の出射角は５．２ｄｅｇであるとし、ゾーン５における回折型レンズアレイ１４のピッチｄ５は式１より６．１μｍであるとした。
　なお、比較例２のマイクロレンズアレイのピッチは入射光１０１～入射光１１０の位置に関わらず、６．１μｍであるとした。また、本実施例のマイクロレンズアレイ１２および比較例２のマイクロレンズアレイの高さは０．５μｍ～１．５μｍで変化させ、最も高い回折効率のものを選択した。
　図９において示される実施例２のマイクロレンズアレイ１２の集光効率４．５４は、比較例２のマイクロレンズアレイの集光効率を１としたときの相対値である。図９に示すシミュレーション結果により、実施例２のマイクロレンズアレイ１２の集光効率は、比較例２のマイクロレンズアレイの集光効率より上回っていることがわかる。
　（実施例３）
　実施例１および２では、入射波長４５０ｎｍまたは入射波長５５０ｎｍすなわち蛍光体層１１を透過した光源１６の青色光または蛍光体層１１で波長変換された黄色光を集光領域１５に集光するよう設計した場合のシミュレーション結果について示したが、それに限らない。実施例３では入射波長４５０ｎｍまたは入射波長５５０ｎｍをゾーン（所定の区域）ごとに集光領域１５に集光するよう設計した場合のシミュレーション結果について説明する。
　図１０は、実施例３におけるシミュレーションモデルを説明するための図である。図１１は、実施例３におけるシミュレーション結果を示す図である。
　図１０には、図６に示すシミュレーションモデルに入射光２０１～入射光２０８が追加されている。具体的には、図１０に示すシミュレーションモデルでは、蛍光体層１１上にマイクロレンズアレイ１２ａが配置され、マイクロレンズアレイ１２ａから所定の距離離れた場所に集光領域１５が設置されている。入射光１０１～入射光１１０、入射光２０１～入射光２０８はそれぞれ、回折型レンズアレイ１４ａの区域（図でゾーン）に入射角０ｄｅｇで入射する入射光をモデル化したものである。入射光１０１および入射光１０６は、回折型レンズアレイ１４ａのゾーン１に入射する入射光のモデルであり、入射光１０２および入射光１０７は、回折型レンズアレイ１４ａのゾーン３に入射する入射光のモデルであり、入射光１０３および入射光１０８は、回折型レンズアレイ１４ａのゾーン５に入射する入射光のモデルである。同様に、入射光１０４および入射光１０９は、回折型レンズアレイ１４ａのゾーン７に入射する入射光のモデルであり、入射光１０５および入射光１１０は、回折型レンズアレイ１４ａのゾーン９に入射する入射光のモデルである。
　また、入射光２０１および入射光２０５は、回折型レンズアレイ１４ａのゾーン２に入射する入射光のモデルであり、入射光２０２および入射光２０６は、回折型レンズアレイ１４ａのゾーン４に入射する入射光のモデルであり、入射光２０３および入射光２０７は、回折型レンズアレイ１４ａのゾーン６に入射する入射光のモデルである。同様に、入射光２０４および入射光２０８は、回折型レンズアレイ１４ａのゾーン８に入射する入射光のモデルである。
　そして、実施例１で説明したシミュレーション手法およびシミュレーションソフトを用いて、以下のパラメータで光学シミュレーションを行った。そのシミュレーション結果は図１１に示されている。
　入射光１０１～入射光１１０の入射角は０ｄｅｇ、入射波長５５０ｎｍ、回折型レンズアレイ１４ａの屈折率は１．５、消衰係数は０であるとし、集光領域１５の径は１００μｍ、回折型レンズアレイ１４ａと集光領域１５との距離は５．５４ｍｍであるとした。
　入射光１０１～入射光１１０の入射角は０ｄｅｇ、入射波長５５０ｎｍとし、入射光２０１～入射光２０８の入射角は０ｄｅｇ、入射波長４５０ｎｍとした。また、回折型レンズアレイ１４ａの屈折率は１．５、消衰係数は０であるとし、集光領域１５の径は１００μｍ、回折型レンズアレイ１４ａと集光領域１５との距離は５．５４ｍｍであるとした。
　入射光１０１および入射光１０６の位置は、マイクロレンズアレイ１２ａの中心部（図でｙ＝０）から０．１ｍｍであり、入射光１０１および入射光１０６の出射角は１．０ｄｅｇであるとし、ゾーン１における回折型レンズアレイ１４ａのピッチｄ１１は式１より２４．８μｍであるとした。
　また、入射光１０２および入射光１０７はマイクロレンズアレイ１２ａの中心部（図でｙ＝０）から０．２ｍｍであり、入射光１０２および入射光１０７の出射角は２．１ｄｅｇであるとし、ゾーン３における回折型レンズアレイ１４ａのピッチｄ１２は式１より１２．４μｍであるとした。
　また、入射光１０３および入射光１０８はマイクロレンズアレイ１２ａの中心部（図でｙ＝０）から０．３ｍｍであり、入射光１０３および入射光１０８の出射角は３．１ｄｅｇであるとし、ゾーン５における回折型レンズアレイ１４ａのピッチｄ１３は式１より８．３μｍであるとした。
　また、入射光１０４および入射光１０９はマイクロレンズアレイ１２ａの中心部（図でｙ＝０）から０．４ｍｍであり、入射光１０４および入射光１０９の出射角は４．２ｄｅｇであるとし、ゾーン７における回折型レンズアレイ１４ａのピッチｄ１４は式１より６．２μｍであるとした。
　また、入射光１０５および入射光１１０はマイクロレンズアレイ１２ａの中心部（図でｙ＝０）から０．５ｍｍであり、入射光１０５および入射光１１０の出射角は５．２ｄｅｇであるとし、ゾーン９における回折型レンズアレイ１４ａのピッチｄ１５は式１より５μｍであるとした。
　なお、入射光１０１～入射光１１０の位置に対応するマイクロレンズアレイ１２ａの高さは０．９μｍとした。
　一方、入射光２０１および入射光２０５の位置は、マイクロレンズアレイ１２ａの中心部（図でｙ＝０）から０．１５ｍｍであり、入射光２０１および入射光２０５の出射角は１．６ｄｅｇであるとし、ゾーン２における回折型レンズアレイ１４ａのピッチｄ２１は式１より２０．３μｍであるとした。
　また、入射光２０２および入射光２０６の位置は、マイクロレンズアレイ１２ａの中心部（図でｙ＝０）から０．２５ｍｍであり、入射光２０２および入射光２０６の出射角は２．６ｄｅｇであるとし、ゾーン４における回折型レンズアレイ１４ａのピッチｄ２２は式１より１２．２μｍであるとした。
　また、入射光２０３および入射光２０７の位置は、マイクロレンズアレイ１２ａの中心部（図でｙ＝０）から０．３５ｍｍであり、入射光２０３および入射光２０７の出射角は３．６ｄｅｇであるとし、ゾーン６における回折型レンズアレイ１４ａのピッチｄ２３は式１より８．７μｍであるとした。
　また、入射光２０４および入射光２０８の位置は、マイクロレンズアレイ１２ａの中心部（図でｙ＝０）から０．４５ｍｍであり、入射光２０４および入射光２０８の出射角は４．６ｄｅｇであるとし、ゾーン８における回折型レンズアレイ１４ａのピッチｄ２４は式１より６．８μｍであるとした。
　なお、入射光２０１～入射光２０８の位置に対応するマイクロレンズアレイ１２ａの高さは１．２μｍとした。
　また、比較例３のマイクロレンズアレイのピッチは入射光１０１～入射光１１０、入射光２０１～入射光２０８の位置に関わらず、６．１μｍであるとした。また、比較例３のマイクロレンズアレイの高さは０．５μｍ～１．５μｍで変化させ、最も高い回折効率のものを選択した。
　図１１において示される実施例３のマイクロレンズアレイ１２ａの集光効率８．６１は、比較例３のマイクロレンズアレイの集光効率を１としたときの相対値である。図１１に示すシミュレーション結果により、実施例３のマイクロレンズアレイ１２ａの集光効率は、比較例３のマイクロレンズアレイの集光効率より上回っていることがわかる。このように実施例３のマイクロレンズアレイ１２ａでは、回折型レンズアレイ１４ａのピッチを所定の区域毎（ゾーン１～ゾーン９）で異ならせているので、蛍光体層１１から出射される光を集光領域１５に十分に集光することができる。
　［効果等］
　以上のように、本実施の形態の光学部材１０およびマイクロレンズアレイ１２等によれば、蛍光体層１１上に集光効率の高いマイクロレンズアレイ１２等が配置されるため、蛍光体層１１から出射される光の集光効率をより高くすることができる。また、本実施の形態の光学部材１０およびマイクロレンズアレイ１２等では、所望の領域（集光領域１５）に光を集光させるためにさらなる投影レンズを構成する必要がない。そのため、投影レンズの位置ずれによる損失も発生しない。
　より詳細には、特許文献１に開示されるマイクロレンズアレイ９２は、例えば図８に示したように決まった断面形状を周期的に並べた構造である。そのため、ある入射角で入射された入射光のマイクロレンズアレイ９２からの配光は一様となり、十分に集光ができず配光を制御する投影レンズを構成しないと所望の領域（集光領域１５）に光りを集光することができない。そのため、投影レンズの位置ずれによる損失光により集光効率はさらに低下し得る。
　一方、本実施の形態の光学部材１０およびマイクロレンズアレイ１２等では蛍光体層１１上に所定の区域ごとに、ある入射角で入射された入射光を出射させたい角度によってピッチを異ならせる。それにより、所望の領域（集光領域１５）に光を集光させることができるので、投影レンズをさらに構成する必要がない。つまり、投影レンズの位置ずれによる損失も発生しない。
　より具体的には、本発明の一態様に係る光学部材は、入射面に入射された光源１６からの光の一部を波長変換する蛍光体を含む蛍光体層１１と、蛍光体層１１で波長変換された光の一部と蛍光体層１１を透過した光の他部とを出射面から出射する回折型のマイクロレンズアレイ１２とを備え、マイクロレンズアレイ１２の出射面には、波長変換された光の一部と透過した光の他部とを回折して出射するための複数の回折レンズ（回折型レンズアレイ１４）が設けられており、複数の回折レンズ（回折型レンズアレイ１４）のピッチは、所定の区域ごとに異なる。
　これにより、蛍光体層１１から出射される光の集光効率をより高くすることができる光学部材を実現することができる。
　ここで、例えば、複数の回折レンズ（回折型レンズアレイ１４）のうち、所定の区域の一部の区域における複数の回折レンズのピッチは、光源１６の波長帯域を示す光の他部を、回折させて予め定められた領域に集光するように、当該一部の区域それぞれで一定に設けられており、複数の回折レンズのうち、所定の区域の残部の区域における複数の回折レンズのピッチは、波長変換された光の一部を、回折させて予め定められた領域に集光するように、当該残部の区域それぞれで一定に設けられている。
　これにより、複数の回折レンズ（回折型レンズアレイ１４）は、蛍光体層を透過した青色光および蛍光体層１１で波長変換された黄色光すなわち白色光を回折させて、集光領域１５に集光させることができる。
　また、例えば、複数の回折レンズ（回折型レンズアレイ１４）のピッチは、波長変換された当該光の一部または前記光の他部を、回折させて予め定められた領域に集光するように、前記所定の区域毎に一定に設けられている。
　これにより、複数の回折レンズ（回折型レンズアレイ１４）は、蛍光体層１１を透過した青色光および蛍光体層１１で波長変換された黄色光すなわち白色光を回折させて、集光領域１５に集光させることができる。
　ここで、例えば、複数の回折レンズのピッチ（回折型レンズアレイ１４）は、マイクロレンズアレイ１２の中心から周辺に向かって狭くなる。
　また、例えば、複数の回折レンズは、出射面において同心円状に設けられている。
　また、例えば、当該出射面に垂直な面における複数の回折レンズの断面は、鋸歯状である。
　また、例えば、光源１６は、当該光として、青色光を発し、蛍光体層１１は、当該光の一部を、黄色を示す波長帯域に波長変換する。
　（変形例）
　上記の実施の形態では、回折型レンズアレイ１４は、同心円状に設けられているとして説明したが、それに限らない。矩形状に設けられていても良いし、複数の領域それぞれに同心円状または矩形状に設けられるとしてもよい。
　上記の実施の形態では、出射面に垂直な面における回折型レンズアレイ１４の断面は、鋸歯状であるとして説明したがそれに限らない。
　図１２～図１４は、変形例における光学部材の断面図の一例である。図３等と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。
　すなわち、図１２に示すマイクロレンズアレイ１２ｂのように、出射面に垂直な面における回折型レンズアレイ１４ｂの断面は、三角形状であってもよい。また、図１３に示すマイクロレンズアレイ１２ｃのように、出射面に垂直な面における回折型レンズアレイ１４ｃの断面は、矩形状であってもよい。また、図１４に示すマイクロレンズアレイ１２ｄのように、出射面に垂直な面における回折型レンズアレイ１４ｄの断面は、半円状であってもよい。この場合、図１４に示すマイクロレンズアレイ１２ｄは半球状の回折レンズにより構成される。
　なお、実施の形態における鋸歯状は限定された入射角、波長に対して回折効率が高くできる。一方、広範囲の入射角、波長に対しては半円状、三角形状または矩形状が好ましい。
　（他の実施の形態等）
　上述した実施の形態は一例にすぎず、各種の変更、付加、省略等が可能であることは言うまでもない。
　また、上述した実施の形態で示した構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明の範囲に含まれる。その他、上記実施の形態に対して当業者が思い付く各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
　例えば、蛍光体層１１から回折型レンズアレイ１４等に光が入射しやすいように、蛍光体層１１に直接マイクロレンズアレイ１２を形成してもよい。換言すると、蛍光体層１１は、マイクロレンズアレイ１２と一体構成である。複数の回折レンズから構成される回折型レンズアレイ１４等は、蛍光体層１１における入射面と反対側の表面に設けられており、表面は、出射面である。この場合は、蛍光体層１１を構成する樹脂によってマイクロレンズアレイを形成してもよいし、蛍光体層１１と同程度の屈折率を持つ材料で形成してもよい。
　また、例えば、上記実施の形態における光学部材１０のみならず、マイクロレンズアレイ１２単体も本発明に含まれる。すなわち、入射面に入射された光源１６からの光の一部を波長変換する蛍光体を含む蛍光体層１１で波長変換された当該光の一部と、蛍光体層１１を透過した当該光の他部とを出射面から出射する回折型のマイクロレンズアレイであって、当該出射面には、波長変換された当該光の一部と透過した当該光の他部とを回折して出射するための回折型レンズアレイ１４が設けられており、回折型レンズアレイ１４のピッチは、所定の区域ごとに異なるマイクロレンズアレイも本発明に含まれる。
　その他、上記実施の形態に対して当業者が思い付く各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
　１１　蛍光体層
　１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ　マイクロレンズアレイ
　１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ　回折型レンズアレイ
　１６　光源
　１１１　入射面

Claims (12)

  1. 　入射面に入射された光源からの光の一部を波長変換する蛍光体を含む蛍光体層と、
    　前記蛍光体層で波長変換された前記光の一部と前記蛍光体層を透過した前記光の他部とを出射面から出射する回折型のマイクロレンズアレイとを備え、
    　前記マイクロレンズアレイの出射面には、波長変換された前記光の一部と透過した前記光の他部とを回折して出射するための複数の回折レンズが設けられており、
    　前記複数の回折レンズのピッチは、所定の区域ごとに異なる、
    　光学部材。
  2. 　前記複数の回折レンズのうち、前記所定の区域の一部の区域における複数の回折レンズのピッチは、前記光源の波長帯域を示す前記光の他部を、回折させて予め定められた領域に集光するように、当該一部の区域それぞれで一定に設けられており、
    　前記複数の回折レンズのうち、前記所定の区域の残部の区域における複数の回折レンズのピッチは、波長変換された前記光の一部を、回折させて前記予め定められた領域に集光するように、当該残部の区域それぞれで一定に設けられている、
    　請求項１に記載の光学部材。
  3. 　前記複数の回折レンズのピッチは、波長変換された前記光の一部または前記光の他部を、回折させて予め定められた領域に集光するように、前記所定の区域毎に一定に設けられている、
    　請求項１に記載の光学部材。
  4. 　前記複数の回折レンズのピッチは、
    　前記マイクロレンズアレイの中心から周辺に向かって狭くなる、
    　請求項２または３に記載の光学部材。
  5. 　前記複数の回折レンズは、前記出射面において同心円状に設けられている、
    　請求項２～４のいずれか１項に記載の光学部材。
  6. 　前記出射面に垂直な面における前記複数の回折レンズの断面は、
    　鋸歯状である、
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の光学部材。
  7. 　前記出射面に垂直な面における前記複数の回折レンズの断面は、
    　矩形状である、
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の光学部材。
  8. 　前記出射面に垂直な面における前記複数の回折レンズの断面は、
    　三角形状である、
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の光学部材。
  9. 　前記出射面に垂直な面における前記複数の回折レンズの断面は、
    　半円状である、
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の光学部材。
  10. 　前記光源は、前記光として、青色光を発し、
    　前記蛍光体層は、前記光の一部を、黄色を示す波長帯域に波長変換する、
    　請求項１～９のいずれか１項に記載の光学部材。
  11. 　前記蛍光体層は、前記マイクロレンズアレイと一体構成であり、
    　前記複数の回折レンズは、前記蛍光体層における前記入射面と反対側の表面に設けられており、
    　前記表面は、前記出射面である、
    　請求項１～１０のいずれか１項に記載の光学部材。
  12. 　入射面に入射された光源からの光の一部を波長変換する蛍光体を含む蛍光体層で波長変換された前記光の一部と、前記蛍光体層を透過した前記光の他部とを出射面から出射する回折型のマイクロレンズアレイであって、
    　前記出射面には、波長変換された前記光の一部と透過した前記光の他部とを回折して出射するための複数の回折レンズが設けられており、
    　前記複数の回折レンズのピッチは、所定の区域ごとに異なる、
    　マイクロレンズアレイ。
PCT/JP2016/004499 2015-10-09 2016-10-06 光学部材およびマイクロレンズアレイ WO2017061119A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017544201A JP6621038B2 (ja) 2015-10-09 2016-10-06 光学部材およびマイクロレンズアレイ
EP16853275.2A EP3361293B1 (en) 2015-10-09 2016-10-06 Optical member comprising microlens array
US15/765,261 US10174909B2 (en) 2015-10-09 2016-10-06 Optical member and microlens array
CN201680057379.7A CN108139517B (zh) 2015-10-09 2016-10-06 光学部件及微透镜阵列

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015201562 2015-10-09
JP2015-201562 2015-10-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017061119A1 true WO2017061119A1 (ja) 2017-04-13

Family

ID=58487391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/004499 WO2017061119A1 (ja) 2015-10-09 2016-10-06 光学部材およびマイクロレンズアレイ

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10174909B2 (ja)
EP (1) EP3361293B1 (ja)
JP (1) JP6621038B2 (ja)
CN (1) CN108139517B (ja)
TW (1) TW201725341A (ja)
WO (1) WO2017061119A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108720796A (zh) * 2017-04-25 2018-11-02 松下知识产权经营株式会社 照明导光装置以及内窥镜装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000171613A (ja) * 1998-12-02 2000-06-23 Kuraray Co Ltd フレネルレンズシート
JP2011171086A (ja) * 2010-02-18 2011-09-01 Minebea Co Ltd 照明装置
JP2012123371A (ja) * 2010-11-05 2012-06-28 Mie Univ 凹型レンズおよび光学部材、ならびにこれらを使用した照明装置
JP2012209142A (ja) * 2011-03-30 2012-10-25 Stanley Electric Co Ltd 照明灯具
WO2013024836A1 (ja) * 2011-08-12 2013-02-21 シチズン電子株式会社 レンズ部材及びこのレンズ部材を使用した発光装置
JP2013229145A (ja) * 2012-04-24 2013-11-07 Minebea Co Ltd 照明装置

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59231738A (ja) 1983-06-14 1984-12-26 Mitsubishi Electric Corp 光ピツクアツプ
US5257132A (en) * 1990-09-25 1993-10-26 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Broadband diffractive lens or imaging element
JP3507632B2 (ja) 1996-09-17 2004-03-15 株式会社東芝 回折格子レンズ
US6104446A (en) * 1996-12-18 2000-08-15 Blankenbecler; Richard Color separation optical plate for use with LCD panels
US6618106B1 (en) * 1999-07-23 2003-09-09 Bae Systems Information And Electronics Systems Integration, Inc Sunlight viewable color liquid crystal display using diffractive color separation microlenses
TW200522387A (en) * 2003-12-26 2005-07-01 Ind Tech Res Inst High-power LED planarization encapsulation structure
TWI241043B (en) * 2003-12-26 2005-10-01 Ind Tech Res Inst Planar package structure for high power light emitting diode
JP4470622B2 (ja) 2004-07-06 2010-06-02 凸版印刷株式会社 光学装置
JP5053090B2 (ja) * 2005-07-28 2012-10-17 パナソニック株式会社 光ヘッド及び光ディスク装置
CN1948822A (zh) * 2005-10-14 2007-04-18 株式会社东芝 照明系统
JP2007155882A (ja) 2005-12-01 2007-06-21 Oki Electric Ind Co Ltd 赤外線回折レンズ
KR20100126393A (ko) 2008-03-18 2010-12-01 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 광학 소자, 이를 구비한 광원 유닛 및 액정 표시 장치
KR20100127286A (ko) 2008-03-21 2010-12-03 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. 발광 장치
JP2008305802A (ja) 2008-07-16 2008-12-18 Stanley Electric Co Ltd Ｌｅｄ灯具
WO2010140419A1 (ja) 2009-06-05 2010-12-09 コニカミノルタオプト株式会社 発光装置
JP5556256B2 (ja) 2010-03-11 2014-07-23 パナソニック株式会社 照明装置および投写型画像表示装置
EP2458268B1 (en) 2010-11-26 2016-04-20 LG Innotek Co., Ltd. Phosphor plate and lighting device
JP6006547B2 (ja) 2011-07-06 2016-10-12 ミネベア株式会社 照明装置及びこれに用いるレンズシート
JP5552573B2 (ja) 2011-07-12 2014-07-16 パナソニック株式会社 光学素子及びそれを用いた半導体発光装置
US8529077B2 (en) * 2011-08-24 2013-09-10 Minebea Co., Ltd. Illuminator using a combination of pseudo-white LED and lens sheet
JP5641544B2 (ja) 2011-11-15 2014-12-17 マイクロコントロールシステムズ株式会社 配光分散制御型ｌｅｄ照明デバイス、装置及び照明方法
JP5939849B2 (ja) 2012-03-15 2016-06-22 ミネベア株式会社 照明装置
US20140055784A1 (en) * 2012-08-23 2014-02-27 Logos Technologies, Llc Camera system for capturing two-dimensional spatial information and hyper-spectral information

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000171613A (ja) * 1998-12-02 2000-06-23 Kuraray Co Ltd フレネルレンズシート
JP2011171086A (ja) * 2010-02-18 2011-09-01 Minebea Co Ltd 照明装置
JP2012123371A (ja) * 2010-11-05 2012-06-28 Mie Univ 凹型レンズおよび光学部材、ならびにこれらを使用した照明装置
JP2012209142A (ja) * 2011-03-30 2012-10-25 Stanley Electric Co Ltd 照明灯具
WO2013024836A1 (ja) * 2011-08-12 2013-02-21 シチズン電子株式会社 レンズ部材及びこのレンズ部材を使用した発光装置
JP2013229145A (ja) * 2012-04-24 2013-11-07 Minebea Co Ltd 照明装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3361293A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108720796A (zh) * 2017-04-25 2018-11-02 松下知识产权经营株式会社 照明导光装置以及内窥镜装置
CN108720796B (zh) * 2017-04-25 2020-10-16 松下知识产权经营株式会社 照明导光装置以及内窥镜装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3361293A1 (en) 2018-08-15
EP3361293A4 (en) 2018-10-31
JPWO2017061119A1 (ja) 2018-07-26
EP3361293B1 (en) 2022-12-14
CN108139517B (zh) 2020-08-18
JP6621038B2 (ja) 2019-12-18
TW201725341A (zh) 2017-07-16
CN108139517A (zh) 2018-06-08
US10174909B2 (en) 2019-01-08
US20180283651A1 (en) 2018-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5313821B2 (ja) コリメーション光学素子を持つｌｅｄ光源
KR20170142191A (ko) 광섬유 조명 장치 및 방법
US10381532B2 (en) Wavelength conversion device and lighting apparatus
JPWO2013080522A1 (ja) 光取り込みシートおよびロッド、ならびに、それらを用いた受光装置および発光装置
JP5412253B2 (ja) 発光装置
US10912452B2 (en) Illumination light guiding device and endoscope device
WO2017061119A1 (ja) 光学部材およびマイクロレンズアレイ
WO2024040133A1 (en) Metalens collimators and condensers
CN108139069B (zh) 波长变换装置及照明装置
JP6604473B2 (ja) 照明器具、及び、照明装置
JP6692032B2 (ja) 波長変換装置及び照明装置
JP6761991B2 (ja) 波長変換装置及び照明装置
JP5872236B2 (ja) 光学モジュールおよび光学システム
JP2006196931A (ja) レンズ一体型発光素子
JP2010003656A (ja) 照明装置、照明方法、照明システム及び表面情報取得装置
JP6765051B2 (ja) 照明器具、及び、照明装置
CN116125736A (zh) 投影系统及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16853275

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017544201

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15765261

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2016853275

Country of ref document: EP