光学元件的制作方法

文档序号:9635091阅读:677来源:国知局
光学元件的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及使来自光源的光扩散的光学元件。
【背景技术】
[0002] 近年来,为了照明而大多使用LED(发光二极管)光源。LED光源的朝前方照射的 光的比例较高,因此往往与LED光源组合使用使来自LED光源的光扩散的光学元件。尤其 是,在使用LED光源作为照射较大范围的背光用等照明单元的光源的情况下,为了以较少 的数量的LED光源实现紧凑的照明单元,使用了将来自LED光源的光扩散为宽角度的光学 元件(专利文献1)。
[0003] 大光量的LED光源由蓝色等短波长的光的发光芯片和发出绿色、黄色、红色等较 长波长的荧光的荧光部件构成。在这样的LED光源中,将短波长的光的发光芯片配置在中 心部,从其周围起,配置有发出长波长的荧光的荧光部件的情况较多。在这样的LED光源 中,发出短波长的光的部分的位置和发出长波长的光的部分的位置不同。因此,在利用光学 元件来扩散来自LED光源的光的情况下,有时会产生短波长的光较强的方向和长波长的光 较强的方向。其结果是,有时会根据光的方向而产生蓝色或红色等色差。作为照明单元,产 生这样的色差不是优选的。但是,到此为止,没有开发出能够减小因光的方向而产生的色差 且使来自光源的光扩散的光学元件。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本特开2006-92983号公报

【发明内容】

[0007] 发明要解决的问题
[0008] 因此,对于能够减小因光方向而产生的色差且使来自光源的光扩散的光学元件存 在需求。
[0009] 用于解决问题的手段
[0010] 本发明的光学元件具有覆盖配置在平面上的光源的入射面和覆盖该入射面的出 射面,且构成为来自该光源的光在通过该入射面和该出射面后照射到外部,该出射面构成 为:设该光学元件的中心轴为光轴,在该光学元件的包含该光轴且与该平面垂直的截面中, 设该出射面上的点Q处的该出射面的法线相对于该光轴的角度为Φ、该点Q与距光轴的距 离为r,Φ相对于r具有至少三个极小值和至少三个极大值。
[0011] 根据本发明的光学元件,出射面构成为:Φ相对于r具有至少三个极小值和至少 三个极大值,因此,在具有所述极小值和所述极大值的出射面的区域中通过的光朝向各个 方向散射,由此缓解特定波长的光因光的方向而增强的趋势。因此,本发明的光学元件能够 减小因光的方向而产生的色差。
[0012] 另外,在本说明书及权利要求书中,Φ相对于r的极小值包含与Φ的谷底对应的 局部部位的最小值。并且,极大值包含与Φ的山脊的顶点对应的局部部位的最大值。
[0013] 本发明的第1实施方式的光学元件,该出射面构成为:Φ相对于r具有至少六个 极小值和至少六个极大值。
[0014] 根据本实施方式的光学元件,出射面构成为:Φ相对于r具有至少六个极小值和 至少六个极大值,因此能够更有效地减小因光的方向而产生的色差。
[0015] 本发明的第2实施方式的光学元件的该出射面构成为:Φ的所述至少三个极小值 和所述至少三个极大值全部为正,设与相邻的极小值和极大值对应的Φ的两个值之差为 Αφ,
[0016] Δφ彡 20°。
[0017] 如果在Φ为正时δφ过大,则基于光学元件的光的扩散功能降低。根据本实施 方式,由于设定适当的Αφ,因而能够维持基于光学元件的光的扩散功能,有效地减小因光 的方向而产生的色差。
[0018] 本发明的第3实施方式的光学元件是根据第2实施方式所述的光学元件,该出射 面构成为:
[0019] Δφ< 15。。
[0020] 根据本实施方式,基于光学元件的光的扩散功能的降低进一步减小。
[0021] 本发明的第4实施方式的光学元件,该出射面构成为:设该出射面距该光轴的距 离的最大值为^_,关于Φ的所述至少三个极小值和所述至少三个极大值,设与相邻的极 小值和极大值对应的r的两个值之差为Ar,
[0022] ArK〇· 〇5〇
[0023] 在本实施方式的光学元件中,由于设定适当的ΔΓ,因而能够有效地减小因光的方 向而产生的色差。
[0024] 本发明的第5实施方式的光学元件是在第2实施方式所述的光学元件中,该出射 面构成为:设Δι·的最大值为Armax,
[0025] 0.01 彡Ar_/r_彡 〇.〇5。
[0026] 根据本实施方式的光学元件,由于设定适当的△r,因而能够有效地减小因光的方 向而产生的色差。
[0027] 本发明的第6实施方式的光学元件是根据第2或第3实施方式所述的光学元件, 仅在该出射面的0. 5r_<r的范围内具有所述至少三个极小值和所述至少三个极大值。
[0028] 从光学元件的外侧的部分射出的光因光的方向而产生的色差,大于从光学元件的 中心轴的周边的部分射出的光。本实施方式的光学元件具有极大值和极小值,且仅在该出 射面的0.r的范围内具有通过该区域的光朝向各个方向散射的区域即散射区域,因 此能够有效地减小因光的方向而产生的色差。
[0029] 另外,在本实施方式的光学元件中,散射区域仅存在于0. 5r_<r的范围内,不存 在于中心轴的周围。因此,在出射面的中心轴的周围通过的光以不受所述散射区域的影响 且远离中心轴的方式扩散。
[0030] 这样根据本实施方式的光学元件,能够使在出射面的中心轴的周围通过的光以远 离中心轴的方式扩散,使在出射面的外侧通过的光朝向各个方向散射,有效地减小因光的 方向而产生的色差。
[0031] 本发明的第7实施方式的光学元件构成为:设该光轴与该入射面的交点为01,设 该光轴与该平面的交点为P0,在该光学元件的包含该光轴且与该平面垂直的任意截面中, 设连接点P0和该入射面上的点P的直线与该光轴所成的角度为Θr,设从点P0朝点P行进 的光通过光学元件后的行进方向与该光轴所成的角度为Θe,在使点P从点〇1沿着该入射 面移动时,9e相对于ΘΓ在60° < 0e的范围内具有至少三个极小值和至少三个极大值。
[0032] 因光的方向而产生的色差的主要是满足60° <Θe的光。本实施方式的光学元件 构成为,Θe相对于Θr在60° <Θe的范围内具有至少三个极小值和至少三个极大值,因 此能够有效地减小因光的方向而产生的色差。
[0033] 本发明的第8实施方式的光学元件是在第7实施方式所述的光学元件中,该出射 面构成为,关于Θe相对于Θr,在60° <Θe的范围内,使得φ相对于r具有至少六个极 小值和至少六个极大值,以使具有至少六个极小值和至少六个极大值。
[0034] 根据本实施方式的光学元件,出射面构成为,关于0e相对于ΘΓ,在60° < 0e 的范围内,使得Φ相对于r具有至少六个极小值和至少六个极大值,以使具有至少六个极 小值和至少六个极大值,因此能够有效地减小因光的方向而产生的色差。
[0035] 本发明的第9实施方式的光学元件是根据第7或第8实施方式所述的光学元件且 构成为:Θe的所述至少三个极小值和所述至少三个极大值中、相邻的极小值与极大值之 差的最大值为5度以上。
[0036] 根据本实施方式的光学元件,相邻的极小值与极大值之差△Θe的最大值为5度 以上,因此能够有效地减小因光的方向而产生的色差。
[0037] 本发明的第10实施方式的光学元件构成为:ΔΘe的最大值为15度下。
[0038] 本实施方式的光学元件构成为△Θe的最大值为15度下,因此能够维持基于光学 元件的光的扩散功能,有效地减小因光的方向而产生的色差。
[0039] 本发明的第11实施方式的光学元件,该出射面为关于该光轴旋转对称的形状。
[0040] 本实施方式的光学元件能够容易制造。
[0041] 本发明的第12实施方式的光学元件构成为:将该光轴的周围分割成多个角度区 间,各个角度区间的出射面具有全部不同的形状。
[0042] 根据本实施方式,能够针对与光轴的周围的角度区间对应的每个方向实现不同的 光分布。
[0043] 本发明的第13实施方式的光学元件将该光轴的周围分割成多个角度区间,仅在 该多个角度区间的一部分的角度区间中,出射面具有本发明或者第1实施方式~第10实施 方式中任意一个方式所述的形状。
[0044] 根据本实施方式,能够仅针对光轴的周围的一部分的角度区间,减小因光的方向 而产生的色差。
[0045] 本发明的第14实施方式的光学元件形成为:0. 的范围的出射面的表面部 分包含散射材料。
[0046]根据本实施方式的光学元件,0. 5r_<r的范围的出射面的表面部分包含散射材 料,因此能够有效地减小因光的方向而产生的色差。
【附图说明】
[0047] 图1是示出与本发明的光学元件同时使用的LED光源的结构的一例的图。
[0048] 图2是为了扩散LED光源的光而使用的本发明的一个实施方式的光学元件的包含 中心轴AX的剖视图。
[0049] 图3是示出在基板的面上配置多组光源以及光学元件而成的照明单元的结构的 一例的图。
[0050] 图4是示出实施例1的光学元件的r与Φ之间的关系的图。
[0051] 图5是示出实施例1的光学元件的Θr与Θe之间的关系的图。
[0052] 图6是示出将实施例1的光学元件组合到图1所示的光源中的情况下的光的强度 分布的图。
[0053] 图7是示出将比较例1的光学元件组合到图1所示的光源中的情况下的光的强度 分布的图。
[0054] 图8是示出实施例2的光学元件的r与Φ之间的关系的图。
[0055] 图9是示出实施例2的光学元件的Θr与Θe之间的关系的图。
[0056] 图10是示出将实施例2的光学元件组合到图1所示的光源中的情况下的光的强 度分布的图。
[0057] 图11是示出将比较例2的光学元件组合到图1所示的光源中的情况下的光的强 度分布的图。
[0058] 图12是示出实施例3的光学元件的r与Φ之间的关系的图。
[0059] 图13
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