光学元件和光源装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供小型且轻量、可扩大光照射范围的光学元件和光源装置。光学元件包括：导光部(11)，具有光入射的光入射面(11a)和光到达的光取出面(11b)；体积相位全息光栅(13)，设置在光取出面(11b)上；以及衍射光栅部(12)，设置在体积相位全息光栅(13)上。体积相位全息光栅(13)上。体积相位全息光栅(13)上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学元件和光源装置


[0001]本专利技术涉及光学元件和光源装置，特别是涉及采用了衍射光栅的光学元件和光源装置。

技术介绍

[0002]以往，使用将图标点亮显示的仪表盘作为在车辆内显示各种信息的装置。此外，随着显示的信息量的增加，还提出了将图像显示装置装入仪表盘和由图像显示装置构成仪表盘整体的方案。
[0003]可是，由于仪表盘比车辆的前挡风玻璃更位于下方，所以驾驶员为了视认仪表盘上显示的信息，需要在驾驶中将视线下移而给安全带来隐患。因此，也提出了平视显示器(以下称为HUD：Head Up Display)，其将图像投影于前挡风玻璃，从而驾驶员视认车辆的前方时可读取信息(例如参照专利文献1)。此外，出于车辆的自动驾驶技术和驾驶辅助技术的目的，利用激光的照射和受光进行车间距离的计测和障碍物的检查的传感器技术也在不断发展。
[0004]在上述的平视显示器和传感器中，为了将激光大范围照射而使用了透镜等光学部件。可是，在使用透镜的光学系统中，为了大范围照射激光而需要组合多枚透镜和加大透镜直径，难以实现光源装置的小型化。
[0005]为了解决上述问题，提出了使用衍射光栅代替光学透镜来扩大激光的照射范围的技术。图3是表示以往的采用了衍射光栅的光源装置的概要的示意图。如图3所示，以往的光源装置具备导光部1、衍射光栅部2和光源部4。从光源部4照射的光入射导光部1的背面侧并以照射角度Φ0透射导光部1的内部，并且到达形成在导光部1上的衍射光栅部2。在衍射光栅部2中，光因衍射条件而衍射，以照射角度Φ1向外部照射。通过适当设计从光源部4照射的光的波长和衍射光栅部2的节距，从而可以使出射光的照射角度Φ1大于在导光部1内的照射角度Φ0。
[0006]专利文献1：日本专利公开公报特开2018
‑
118669号
[0007]可是，在图3所示的以往的光源装置中，向外部照射的光的照射角度Φ1仅由衍射光栅部2的节距决定，所以光照射范围的扩大存在极限。

技术实现思路

[0008]因此，本专利技术是鉴于上述以往的问题而完成的，其目的是提供小型且轻量、可扩大光照射范围的光学元件和光源装置。
[0009]为了解决上述问题，本专利技术的光学元件包括：导光部，具有光入射的光入射面和所述光到达的光取出面；体积相位全息光栅，设置在所述光取出面上；以及衍射光栅部，设置在所述体积相位全息光栅上。
[0010]在这样的本专利技术的光学元件中，由体积相位全息光栅和衍射光栅部的组合构成多重衍射光栅。由此，可以利用体积相位全息光栅来扩大光的照射角度，进而利用衍射光栅部
来扩大光的照射角度，所以小型且轻量、可扩大光照射范围。
[0011]此外，在本专利技术的一个方式中，所述体积相位全息光栅具有在明胶层的内部形成的折射率的周期结构。
[0012]此外，在本专利技术的一个方式中，所述衍射光栅部由电介质膜构成。
[0013]此外，本专利技术的图像显示装置包括：上述的任意一个光学元件；以及光源部，向所述光入射面照射所述光，将所述光的一部分从所述衍射光栅部向外部照射。
[0014]此外，在本专利技术的一个方式中，所述光源部是多个发光部二维配置的光学相控阵。
[0015]在本专利技术中，可以提供小型且轻量、可扩大光照射范围的光学元件和光源装置。
附图说明
[0016]图1是表示第一实施方式的光学元件的结构的立体示意图。
[0017]图2是表示采用了光学元件的光源装置10的结构和光路的断面示意图。
[0018]图3是表示以往的采用了衍射光栅的光源装置的概要的示意图。
具体实施方式
[0019](第一实施方式)
[0020]以下，参照附图具体说明本专利技术的实施方式。针对各附图所示的相同或等同的结构要素、构件、处理标注相同的附图标记并适当省略重复的说明。另外，附图示意性表示光学元件和光源装置的结构，图中的尺寸和角度并不表示光学元件和光源装置10中的实际尺寸。
[0021]图1是表示本实施方式中的光学元件的结构的立体示意图。如图1所示，光学元件具备导光部11、衍射光栅部12和体积相位全息光栅(VPHG：Volume Phase Holographic Gratings)13。
[0022]导光部11是由透射光的材料构成的大致板状的部分，具备光入射面11a和光取出面11b。导光部11的尺寸没有限定，但是例如可以列举宽度10mm、厚度3mm左右的大小。构成导光部11的材料没有限定，但是例如优选使用以SiO2为主要成分的折射率为1.5左右的玻璃。光入射面11a是来自光学元件外部配置的光源的光入射的平坦面，与光取出面11b相对。光取出面11b是表面形成有体积相位全息光栅13的平坦面，与光入射面11a相对。
[0023]衍射光栅部12是形成在体积相位全息光栅13上的大致板状的部分，在表面周期性形成多个凸部12a和凹部12b而构成衍射光栅。
[0024]图1中示出了衍射光栅部12的凸部12a和凹部12b以平行的条纹状延伸形成的示例，但是不限于条纹状，也可以将凸部12a和凹部12b二维配置。此外，图1中示出了衍射光栅部12的凸部12a和凹部12b的断面为矩形，但是并不限定断面形状，也可以是斜光栅和闪耀光栅。
[0025]构成衍射光栅部12的材料没有限定，但是优选使用与体积相位全息光栅13的折射率差大的电介质材料，例如优选使用以TiO2为主要成分的折射率为2.5左右的电介质。衍射光栅部12的尺寸没有特别限定，但是优选具有在面内方向也能传播光的厚度。衍射光栅部12可以由公知的方法形成，例如可以使用纳米压印技术、EBL(Electron Beam Lithography：电子束光刻)技术等。
[0026]体积相位全息光栅13形成在导光部11的光取出面11b上，是在内部三维地构成折射率的周期结构13a的层。在体积相位全息光栅13的表面上形成有衍射光栅部12。构成体积相位全息光栅13的材料没有特别限定，但是优选使用具有感光性的材料，例如可以使用重铬酸盐明胶等公知的材料。
[0027]体积相位全息光栅13的厚度没有限定，但是优选10～30μm左右的厚度。这是由于在将体积相位全息光栅13的制作波长设为λ、厚度设为t、全息图中两光束所呈角度设为θ、折射率设为n时，再生光的波长选择范围由Δλ＝λ2/nt(1－cosθ)表示。例如，为了将再生光的波长选择范围减小到Δλ＝20nm左右，在λ＝532nm、n＝1.5、θ＝90
°
的条件下，t＝24μm左右是适当的。
[0028]说明图1所示的光学元件的制造方法示例。首先在基板准备工序中准备板状的导光部11，接着在沉积工序中在导光部11上涂布明胶膜后浸泡到重铬酸铵水溶液中，形成重铬酸盐明胶膜。接着，在光刻工序中使用公知的干涉光刻技术，将三维的折射率的周期结构13a曝光在重铬酸盐明胶膜内部，形成体积相位全息光栅13。
[0029]接下来，在电介质形成工序中在体积相位全息光栅13上通过蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学元件，其特征在于，包括：导光部，具有光入射的光入射面和所述光到达的光取出面；体积相位全息光栅，设置在所述光取出面上；以及衍射光栅部，设置在所述体积相位全息光栅上。2.根据权利要求1所述的光学元件，其特征在于，所述体积相位全息光栅具有在明胶层的内部形成的折射率的周期结构。3.根据权利要求1或2所述的光...

【专利技术属性】
技术研发人员：尾形洋一，
申请(专利权)人：株式会社小糸制作所，
类型：发明
国别省市：