]c= 1/R
[0218][公式 17]
[0219] r2= x2+y2
[0220] r為距中心軸ΑΧ的距離。z為以入射面和中心軸ΑΧ的交點(diǎn)01為基準(zhǔn)的中心軸ΑΧ 方向的坐標(biāo)。c為曲率，R為曲率半徑，k為圓錐曲線系數(shù)，AiS非球面系數(shù)。
[0221] 表8是示出表示實(shí)施例3的入射面的形狀的式（3)的系數(shù)的數(shù)值的表。
[0222] [表 8]
[0223]
[0224] 圖13是示出實(shí)施例3的光學(xué)元仵的
Θr與Θe的關(guān)系的圖。圖13的橫軸表示從 點(diǎn)P0射出的光線的行進(jìn)方向與中心軸AX所成的角度Θr。圖13的縱軸表示從點(diǎn)P0射出 的光線在出射面折射后的行進(jìn)方向與中心軸AX所成的角度Θe。
[0225] 在圖13中，0r= 〇時(shí)，0e=〇。在0<θι·<40(度）的范圍內(nèi)，隨著Θr增 大，0e單調(diào)增大。在40(度）<ΘΓ<70(度）的范圍內(nèi)，隨著ΘΓ增大，0e振動(dòng)。振動(dòng) 的周期為1度~2度。振動(dòng)的振幅的最大值即ΘΓ的函數(shù)0e相鄰的極大值與極小值之差 的最大值為約10度。在40(度）<ΘΓ<70(度）的范圍內(nèi)，存在至少18個(gè)極大值和至 少18個(gè)極小值。這些Θe的極大值和極小值在69度~80度的范圍內(nèi)。
[0226] 比較例3
[0227] 在本比較例中，P0與02的距離T為
[0228] T= 5. 555mm，
[0229]P0與01的距離h為
[0230] h= 4. 555mm。
[0231] 出射面的形狀由以下的點(diǎn)群的三次樣條曲線表示。
[0232] 表9是示出表示三次樣條曲線的點(diǎn)群的表。r為距中心軸AX的距離。為出射 面中的r的最大值，r_= 9. 25 (mm)。z為以出射面和中心軸AX的交點(diǎn)02為基準(zhǔn)的中心軸 AX方向的坐標(biāo)。
[0233] [表 9]
[0234]
[0235] 入射面的形狀由式（3)表示，式（3)的系數(shù)根據(jù)表8賦值。
[0236] 換言之，比較例3的入射面的形狀與實(shí)施例3的入射面的形狀完全相同。此外，比 較例3的出射面的形狀不具有散射區(qū)域，除此以外是與實(shí)施例2的出射面相同的形狀。
[0237] 實(shí)施例3與比較例3的件能比較
[0238] 對(duì)將實(shí)施例3和比較例3的光學(xué)元件組合到圖1所示的光源中的情況下的光分布 進(jìn)行比較，由此對(duì)實(shí)施例3和比較例3的性能進(jìn)行比較。
[0239] 圖14是示出將實(shí)施例3的光學(xué)元件組合到圖1所示的光源中的情況下的光的強(qiáng) 度分布的圖。圖10的橫軸表示與中心軸AX所成的角度為Θ的方向。圖14的縱軸表示朝 與中心軸AX所成的角度為Θ的方向射出的光的強(qiáng)度的相對(duì)值。圖14的實(shí)線表示波長(zhǎng)小 于500納米的光（短波長(zhǎng)側(cè)的光）的相對(duì)強(qiáng)度。在相對(duì)強(qiáng)度中，將最大值表不為100%。圖 14的虛線表示波長(zhǎng)為500納米以上的光（長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的光）的相對(duì)強(qiáng)度。在相對(duì)強(qiáng)度中，將 最大值表示為100%。
[0240] 圖15是示出將比較例3的光學(xué)元件組合到圖1所示的光源中的情況下的光的強(qiáng) 度分布的圖。圖15的橫軸表不與中心軸AX所成的角度為Θ的方向。圖15的縱軸表不朝 與中心軸AX所成的角度為Θ的方向射出的光的強(qiáng)度的相對(duì)值。圖15的實(shí)線表示波長(zhǎng)小 于500納米的光（短波長(zhǎng)側(cè)的光）的相對(duì)強(qiáng)度。在相對(duì)強(qiáng)度中，將最大值表不為100%。圖 15的虛線表示波長(zhǎng)為500納米以上的光（長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的光）的相對(duì)強(qiáng)度。在相對(duì)強(qiáng)度中，將 最大值表示為100%。
[0241] 對(duì)圖14和圖15進(jìn)行比較，在關(guān)于比較例3的圖15中，短波長(zhǎng)側(cè)的光的強(qiáng)度與長(zhǎng) 波長(zhǎng)側(cè)的光的強(qiáng)度之差較大。尤其是，在Θ為65度附近，兩者之差較大。在兩者之差增大 時(shí)，會(huì)產(chǎn)生色差。例如，如圖15所示，在Θ為65度附近，兩者之差較大，當(dāng)長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)的強(qiáng)度 較大的情況下，在Θ為65度附近時(shí)，紅色變強(qiáng)。
[0242] 這樣，與比較例3的光學(xué)元件相比，實(shí)施例3的光學(xué)元件能夠抑制產(chǎn)生色差。
[0243] 其它優(yōu)詵實(shí)施方式
[0244] 實(shí)施例1~3的光學(xué)元件關(guān)于中心軸AX旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的形狀。在其它實(shí)施方式中也 可以構(gòu)成如下的光學(xué)元件：將光學(xué)元件的中心軸AX的周圍分割成多個(gè)角度區(qū)間，使各個(gè)角 度區(qū)間的出射面具有全部不同的形狀。關(guān)于角度區(qū)間，可以是90度的4個(gè)角度區(qū)間以及60 度的6個(gè)角度區(qū)間等的等間隔區(qū)間，也可以不是這樣。也可以構(gòu)成為，各個(gè)區(qū)間的出射面具 有諸如實(shí)施例1~3中任意一例所示的形狀、即具有散射區(qū)域。或者，也可以構(gòu)成為，僅一 部分區(qū)間的出射面具有散射區(qū)域，其它區(qū)間的出射面不具有散射區(qū)域。
[0245] 根據(jù)上述實(shí)施方式，能夠針對(duì)與軸AX的周圍的角度區(qū)間對(duì)應(yīng)的每個(gè)方向?qū)崿F(xiàn)不 同的光分布。例如，尤其是，能夠針對(duì)軸AX的周圍的特定的方向，減小色差。
[0246] 此外，作為散射區(qū)域的形狀優(yōu)選的是，在出射面具有用于擴(kuò)散光的擴(kuò)散結(jié)構(gòu)。擴(kuò)散 結(jié)構(gòu)是從表面上去掉從表面起直徑小于1mm的球面或非球面形狀后的面、在表面上加上從 表面起直徑小于1mm的球面或非球面形狀后的面、從表面上去掉從表面起直徑小于1mm的 圓錐、三角錐、四棱錐后的面、在表面上加上從表面起直徑小于1mm的圓錐、三角錐、四棱錐 后的面、通過(guò)粗糙化形成的褶皺面、以微透鏡陣列等為代表的微小的曲面、棱鏡等折射結(jié)構(gòu) 或棱鏡等全反射結(jié)構(gòu)等。
[0247] 另外，為了在出射面的0. 5rmax<r的范圍內(nèi)形成散射區(qū)域，也可以由包含散射材 料的材料形成出射面的表面部分。散射材料為丙烯樹脂粉末、聚苯乙烯粒子、硅粉末、銀粉 末、氧化鈦粉末、鋁粉末、白炭黑、氧化鎂、氧化鋅等。出射面的表面部分是指從出射面起例 如0. 1_深的區(qū)域。利用這樣的擴(kuò)散材料，從出射面射出的光進(jìn)一步被擴(kuò)散。
[0248] 也可以僅由如實(shí)施例1~3所示的出射面的形狀形成出射面的散射區(qū)域。此外， 也可以如上所述僅由擴(kuò)散材料形成出射面的散射區(qū)域。另外，還可以將形狀和擴(kuò)散材料進(jìn) 行組合來(lái)形成散射區(qū)域。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光學(xué)元件，其具有覆蓋配置在平面上的光源的入射面和覆蓋該入射面的出射 面，且構(gòu)成為來(lái)自該光源的光在通過(guò)該入射面和該出射面之后照射到外部，其中， 該出射面構(gòu)成為：設(shè)該光學(xué)元件的中心軸為光軸，在該光學(xué)元件的包含該光軸且與該 平面垂直的截面中，設(shè)該出射面上的點(diǎn)Q處的該出射面的法線相對(duì)于該光軸的角度為Φ、 點(diǎn)Q距該光軸的距離為r，Φ相對(duì)于r具有至少三個(gè)極小值和至少三個(gè)極大值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件，其中， 該出射面構(gòu)成為：Φ相對(duì)于r具有至少六個(gè)極小值和至少六個(gè)極大值。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)元件，其中， 該出射面構(gòu)成為：Φ的所述至少三個(gè)極小值和所述至少三個(gè)極大值全部為正，設(shè)與相 鄰的極小值和極大值對(duì)應(yīng)的Φ的兩個(gè)值之差為ΔΦ， Δφ彡 20°。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)元件，其中， 該出射面構(gòu)成為：Δφ彡15°。5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中的任意一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其中， 該出射面構(gòu)成為：設(shè)該出射面距該光軸的距離的最大值，關(guān)于Φ的所述至少三 個(gè)極小值和所述至少三個(gè)極大值，設(shè)與相鄰的極小值和極大值對(duì)應(yīng)的r的兩個(gè)值之差為 Λr? ArK0· 05〇6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)元件，其中， 該出射面構(gòu)成為：設(shè)Ar的最大值為ΔΓ_， 0. 01 彡Arnax/rnax彡 0. 05。7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的光學(xué)元件，其中， 僅在該出射面的0. 5r_<r的范圍內(nèi)具有所述至少三個(gè)極小值和所述至少三個(gè)極大 值。8. 根據(jù)權(quán)利要求1~7中的任意一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其中， 所述光學(xué)元件構(gòu)成為：設(shè)該光軸與該入射面的交點(diǎn)為01，設(shè)該光軸與該平面的交點(diǎn)為P0,在該光學(xué)元件的包含該光軸且與該平面垂直的任意截面中，設(shè)連接點(diǎn)P0和該入射面上 的點(diǎn)P的直線與該光軸所成的角度為Θr，設(shè)從點(diǎn)P0朝點(diǎn)P行進(jìn)的光通過(guò)光學(xué)元件后的行 進(jìn)方向與該光軸所成的角度為Qe，在使點(diǎn)P從點(diǎn)01沿著該入射面移動(dòng)時(shí)，0e相對(duì)于ΘΓ 在60° < 0e的范圍內(nèi)具有至少三個(gè)極小值和至少三個(gè)極大值。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)元件，其中， 所述光學(xué)元件構(gòu)成為Φ相對(duì)于r具有至少六個(gè)極小值和至少六個(gè)極大值，以使Θe相 對(duì)于0 1~在6〇° < 0e的范圍內(nèi)具有至少六個(gè)極小值和至少六個(gè)極大值。10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的光學(xué)元件，其中， 所述光學(xué)元件構(gòu)成為：Θe的所述至少三個(gè)極小值和所述至少三個(gè)極大值中、相鄰的 極小值與極大值之差ΑΘe的最大值為5度以上。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的光學(xué)元件，其中， 所述光學(xué)元件構(gòu)成為：ΑΘe的最大值為15度下。12. 根據(jù)權(quán)利要求1~11中的任意一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其中， 該出射面為關(guān)于該光軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的形狀。13. 根據(jù)權(quán)利要求1~11中的任意一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其中， 所述光學(xué)元件構(gòu)成為：將該光軸的周圍分割成多個(gè)角度區(qū)間，各個(gè)角度區(qū)間的出射面 具有全部不同的形狀。14. 一種光學(xué)元件，其將該光軸的周圍分割成多個(gè)角度區(qū)間，僅在該多個(gè)角度區(qū)間的一 部分的角度區(qū)間中，該出射面具有根據(jù)權(quán)利要求1~11中的任意一項(xiàng)所述的形狀。15. 根據(jù)權(quán)利要求1~11中的任意一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其中， 所述光學(xué)元件形成為：〇. r的范圍的出射面的表面部分包含散射材料。
【專利摘要】提供一種光學(xué)元件，能夠減小因光的方向而產(chǎn)生的色差并使來(lái)自光源的光擴(kuò)散。本發(fā)明的光學(xué)元件具有覆蓋配置在平面上的光源的入射面和覆蓋該入射面的出射面，且構(gòu)成為來(lái)自該光源的光在通過(guò)該入射面和該出射面之后照射到外部，其中，該出射面構(gòu)成為：設(shè)該光學(xué)元件的中心軸為光軸，在該光學(xué)元件的包含該光軸且與該平面垂直的截面中，設(shè)該出射面上的點(diǎn)Q處的該出射面的法線相對(duì)于該光軸的角度為φ、該點(diǎn)Q距該光軸的距離為r，φ相對(duì)于r具有至少三個(gè)極小值和至少三個(gè)極大值。
【IPC分類】G02B19/00, F21V5/04
【公開號(hào)】CN105393157
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480035593
【發(fā)明人】池田賢元
【申請(qǐng)人】納盧克斯株式會(huì)社
【公開日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2014年2月13日
【公告號(hào)】US20160109092, WO2015004937A1, WO2015005424A1