]c= 1/R
[0218][公式 17]
[0219] r2= x2+y2
[0220] r为距中心轴ΑΧ的距离。z为以入射面和中心轴ΑΧ的交点01为基准的中心轴ΑΧ 方向的坐标。c为曲率，R为曲率半径，k为圆锥曲线系数，AiS非球面系数。
[0221] 表8是示出表示实施例3的入射面的形状的式（3)的系数的数值的表。
[0222] [表 8]
[0223]
[0224] 图13是示出实施例3的光学元仵的
Θr与Θe的关系的图。图13的横轴表示从 点P0射出的光线的行进方向与中心轴AX所成的角度Θr。图13的纵轴表示从点P0射出 的光线在出射面折射后的行进方向与中心轴AX所成的角度Θe。
[0225] 在图13中，0r= 〇时，0e=〇。在0<θι·<40(度）的范围内，随着Θr增 大，0e单调增大。在40(度）<ΘΓ<70(度）的范围内，随着ΘΓ增大，0e振动。振动 的周期为1度~2度。振动的振幅的最大值即ΘΓ的函数0e相邻的极大值与极小值之差 的最大值为约10度。在40(度）<ΘΓ<70(度）的范围内，存在至少18个极大值和至 少18个极小值。这些Θe的极大值和极小值在69度~80度的范围内。
[0226] 比较例3
[0227] 在本比较例中，P0与02的距离T为
[0228] T= 5. 555mm，
[0229]P0与01的距离h为
[0230] h= 4. 555mm。
[0231] 出射面的形状由以下的点群的三次样条曲线表示。
[0232] 表9是示出表示三次样条曲线的点群的表。r为距中心轴AX的距离。为出射 面中的r的最大值，r_= 9. 25 (mm)。z为以出射面和中心轴AX的交点02为基准的中心轴 AX方向的坐标。
[0233] [表 9]
[0234]
[0235] 入射面的形状由式（3)表示，式（3)的系数根据表8赋值。
[0236] 换言之，比较例3的入射面的形状与实施例3的入射面的形状完全相同。此外，比 较例3的出射面的形状不具有散射区域，除此以外是与实施例2的出射面相同的形状。
[0237] 实施例3与比较例3的件能比较
[0238] 对将实施例3和比较例3的光学元件组合到图1所示的光源中的情况下的光分布 进行比较，由此对实施例3和比较例3的性能进行比较。
[0239] 图14是示出将实施例3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。图10的横轴表示与中心轴AX所成的角度为Θ的方向。图14的纵轴表示朝 与中心轴AX所成的角度为Θ的方向射出的光的强度的相对值。图14的实线表示波长小 于500纳米的光（短波长侧的光）的相对强度。在相对强度中，将最大值表不为100%。图 14的虚线表示波长为500纳米以上的光（长波长侧的光）的相对强度。在相对强度中，将 最大值表示为100%。
[0240] 图15是示出将比较例3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。图15的横轴表不与中心轴AX所成的角度为Θ的方向。图15的纵轴表不朝 与中心轴AX所成的角度为Θ的方向射出的光的强度的相对值。图15的实线表示波长小 于500纳米的光（短波长侧的光）的相对强度。在相对强度中，将最大值表不为100%。图 15的虚线表示波长为500纳米以上的光（长波长侧的光）的相对强度。在相对强度中，将 最大值表示为100%。
[0241] 对图14和图15进行比较，在关于比较例3的图15中，短波长侧的光的强度与长 波长侧的光的强度之差较大。尤其是，在Θ为65度附近，两者之差较大。在两者之差增大 时，会产生色差。例如，如图15所示，在Θ为65度附近，两者之差较大，当长波长侧的强度 较大的情况下，在Θ为65度附近时，红色变强。
[0242] 这样，与比较例3的光学元件相比，实施例3的光学元件能够抑制产生色差。
[0243] 其它优诜实施方式
[0244] 实施例1~3的光学元件关于中心轴AX旋转对称的形状。在其它实施方式中也 可以构成如下的光学元件：将光学元件的中心轴AX的周围分割成多个角度区间，使各个角 度区间的出射面具有全部不同的形状。关于角度区间，可以是90度的4个角度区间以及60 度的6个角度区间等的等间隔区间，也可以不是这样。也可以构成为，各个区间的出射面具 有诸如实施例1~3中任意一例所示的形状、即具有散射区域。或者，也可以构成为，仅一 部分区间的出射面具有散射区域，其它区间的出射面不具有散射区域。
[0245] 根据上述实施方式，能够针对与轴AX的周围的角度区间对应的每个方向实现不 同的光分布。例如，尤其是，能够针对轴AX的周围的特定的方向，减小色差。
[0246] 此外，作为散射区域的形状优选的是，在出射面具有用于扩散光的扩散结构。扩散 结构是从表面上去掉从表面起直径小于1mm的球面或非球面形状后的面、在表面上加上从 表面起直径小于1mm的球面或非球面形状后的面、从表面上去掉从表面起直径小于1mm的 圆锥、三角锥、四棱锥后的面、在表面上加上从表面起直径小于1mm的圆锥、三角锥、四棱锥 后的面、通过粗糙化形成的褶皱面、以微透镜阵列等为代表的微小的曲面、棱镜等折射结构 或棱镜等全反射结构等。
[0247] 另外，为了在出射面的0. 5rmax<r的范围内形成散射区域，也可以由包含散射材 料的材料形成出射面的表面部分。散射材料为丙烯树脂粉末、聚苯乙烯粒子、硅粉末、银粉 末、氧化钛粉末、铝粉末、白炭黑、氧化镁、氧化锌等。出射面的表面部分是指从出射面起例 如0. 1_深的区域。利用这样的扩散材料，从出射面射出的光进一步被扩散。
[0248] 也可以仅由如实施例1~3所示的出射面的形状形成出射面的散射区域。此外， 也可以如上所述仅由扩散材料形成出射面的散射区域。另外，还可以将形状和扩散材料进 行组合来形成散射区域。
【主权项】
1. 一种光学元件，其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之后照射到外部，其中， 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、 点Q距该光轴的距离为r，Φ相对于r具有至少三个极小值和至少三个极大值。2. 根据权利要求1所述的光学元件，其中， 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。3. 根据权利要求1或2所述的光学元件，其中， 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ΔΦ， Δφ彡 20°。4. 根据权利要求3所述的光学元件，其中， 该出射面构成为：Δφ彡15°。5. 根据权利要求1~4中的任意一项所述的光学元件，其中， 该出射面构成为：设该出射面距该光轴的距离的最大值，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 Λr? ArK0· 05〇6. 根据权利要求5所述的光学元件，其中， 该出射面构成为：设Ar的最大值为ΔΓ_， 0. 01 彡Arnax/rnax彡 0. 05。7. 根据权利要求5或6所述的光学元件，其中， 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。8. 根据权利要求1~7中的任意一项所述的光学元件，其中， 所述光学元件构成为：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Qe，在使点P从点01沿着该入射面移动时，0e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。9. 根据权利要求8所述的光学元件，其中， 所述光学元件构成为Φ相对于r具有至少六个极小值和至少六个极大值，以使Θe相 对于0 1~在6〇° < 0e的范围内具有至少六个极小值和至少六个极大值。10. 根据权利要求8或9所述的光学元件，其中， 所述光学元件构成为：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ΑΘe的最大值为5度以上。11. 根据权利要求10所述的光学元件，其中， 所述光学元件构成为：ΑΘe的最大值为15度下。12. 根据权利要求1~11中的任意一项所述的光学元件，其中， 该出射面为关于该光轴旋转对称的形状。13. 根据权利要求1~11中的任意一项所述的光学元件，其中， 所述光学元件构成为：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。14. 一种光学元件，其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，该出射面具有根据权利要求1~11中的任意一项所述的形状。15. 根据权利要求1~11中的任意一项所述的光学元件，其中， 所述光学元件形成为：〇. r的范围的出射面的表面部分包含散射材料。
【专利摘要】提供一种光学元件，能够减小因光的方向而产生的色差并使来自光源的光扩散。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之后照射到外部，其中，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距该光轴的距离为r，φ相对于r具有至少三个极小值和至少三个极大值。
【IPC分类】G02B19/00, F21V5/04
【公开号】CN105393157
【申请号】CN201480035593
【发明人】池田贤元
【申请人】纳卢克斯株式会社
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2014年2月13日
【公告号】US20160109092, WO2015004937A1, WO2015005424A1