光學(xué)元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及使來自光源的光擴散的光學(xué)元件。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，為了照明而大多使用LED(發(fā)光二極管）光源。LED光源的朝前方照射的 光的比例較高，因此往往與LED光源組合使用使來自LED光源的光擴散的光學(xué)元件。尤其 是，在使用LED光源作為照射較大范圍的背光用等照明單元的光源的情況下，為了以較少 的數(shù)量的LED光源實現(xiàn)緊湊的照明單元，使用了將來自LED光源的光擴散為寬角度的光學(xué) 元件（專利文獻1)。
[0003] 大光量的LED光源由藍色等短波長的光的發(fā)光芯片和發(fā)出綠色、黃色、紅色等較 長波長的熒光的熒光部件構(gòu)成。在這樣的LED光源中，將短波長的光的發(fā)光芯片配置在中 心部，從其周圍起，配置有發(fā)出長波長的熒光的熒光部件的情況較多。在這樣的LED光源 中，發(fā)出短波長的光的部分的位置和發(fā)出長波長的光的部分的位置不同。因此，在利用光學(xué) 元件來擴散來自LED光源的光的情況下，有時會產(chǎn)生短波長的光較強的方向和長波長的光 較強的方向。其結(jié)果是，有時會根據(jù)光的方向而產(chǎn)生藍色或紅色等色差。作為照明單元，產(chǎn) 生這樣的色差不是優(yōu)選的。但是，到此為止，沒有開發(fā)出能夠減小因光的方向而產(chǎn)生的色差 且使來自光源的光擴散的光學(xué)元件。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0005] 專利文獻
[0006] 專利文獻1:日本特開2006-92983號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明要解決的問題
[0008] 因此，對于能夠減小因光方向而產(chǎn)生的色差且使來自光源的光擴散的光學(xué)元件存 在需求。
[0009] 用于解決問題的手段
[0010] 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)成為來自該光源的光在通過該入射面和該出射面后照射到外部，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Q處的該出射面的法線相對于該光軸的角度為Φ、該點Q與距光軸的距 離為r，Φ相對于r具有至少三個極小值和至少三個極大值。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)元件，出射面構(gòu)成為：Φ相對于r具有至少三個極小值和至少 三個極大值，因此，在具有所述極小值和所述極大值的出射面的區(qū)域中通過的光朝向各個 方向散射，由此緩解特定波長的光因光的方向而增強的趨勢。因此，本發(fā)明的光學(xué)元件能夠 減小因光的方向而產(chǎn)生的色差。
[0012] 另外，在本說明書及權(quán)利要求書中，Φ相對于r的極小值包含與Φ的谷底對應(yīng)的 局部部位的最小值。并且，極大值包含與Φ的山脊的頂點對應(yīng)的局部部位的最大值。
[0013] 本發(fā)明的第1實施方式的光學(xué)元件，該出射面構(gòu)成為：Φ相對于r具有至少六個 極小值和至少六個極大值。
[0014] 根據(jù)本實施方式的光學(xué)元件，出射面構(gòu)成為：Φ相對于r具有至少六個極小值和 至少六個極大值，因此能夠更有效地減小因光的方向而產(chǎn)生的色差。
[0015] 本發(fā)明的第2實施方式的光學(xué)元件的該出射面構(gòu)成為：Φ的所述至少三個極小值 和所述至少三個極大值全部為正，設(shè)與相鄰的極小值和極大值對應(yīng)的Φ的兩個值之差為 Αφ，
[0016] Δφ彡 20°。
[0017] 如果在Φ為正時δφ過大，則基于光學(xué)元件的光的擴散功能降低。根據(jù)本實施 方式，由于設(shè)定適當(dāng)?shù)摩ˇ眨蚨軌蚓S持基于光學(xué)元件的光的擴散功能，有效地減小因光 的方向而產(chǎn)生的色差。
[0018] 本發(fā)明的第3實施方式的光學(xué)元件是根據(jù)第2實施方式所述的光學(xué)元件，該出射 面構(gòu)成為：
[0019] Δφ< 15。。
[0020] 根據(jù)本實施方式，基于光學(xué)元件的光的擴散功能的降低進一步減小。
[0021] 本發(fā)明的第4實施方式的光學(xué)元件，該出射面構(gòu)成為：設(shè)該出射面距該光軸的距 離的最大值為^_，關(guān)于Φ的所述至少三個極小值和所述至少三個極大值，設(shè)與相鄰的極 小值和極大值對應(yīng)的r的兩個值之差為Ar，
[0022] ArK〇· 〇5〇
[0023] 在本實施方式的光學(xué)元件中，由于設(shè)定適當(dāng)?shù)摩う＃蚨軌蛴行У販p小因光的方 向而產(chǎn)生的色差。
[0024] 本發(fā)明的第5實施方式的光學(xué)元件是在第2實施方式所述的光學(xué)元件中，該出射 面構(gòu)成為：設(shè)Δι·的最大值為Armax，
[0025] 0.01 彡Ar_/r_彡 〇.〇5。
[0026] 根據(jù)本實施方式的光學(xué)元件，由于設(shè)定適當(dāng)?shù)摹鱮，因而能夠有效地減小因光的方 向而產(chǎn)生的色差。
[0027] 本發(fā)明的第6實施方式的光學(xué)元件是根據(jù)第2或第3實施方式所述的光學(xué)元件， 僅在該出射面的0. 5r_<r的范圍內(nèi)具有所述至少三個極小值和所述至少三個極大值。
[0028] 從光學(xué)元件的外側(cè)的部分射出的光因光的方向而產(chǎn)生的色差，大于從光學(xué)元件的 中心軸的周邊的部分射出的光。本實施方式的光學(xué)元件具有極大值和極小值，且僅在該出 射面的0.r的范圍內(nèi)具有通過該區(qū)域的光朝向各個方向散射的區(qū)域即散射區(qū)域，因 此能夠有效地減小因光的方向而產(chǎn)生的色差。
[0029] 另外，在本實施方式的光學(xué)元件中，散射區(qū)域僅存在于0. 5r_<r的范圍內(nèi)，不存 在于中心軸的周圍。因此，在出射面的中心軸的周圍通過的光以不受所述散射區(qū)域的影響 且遠離中心軸的方式擴散。
[0030] 這樣根據(jù)本實施方式的光學(xué)元件，能夠使在出射面的中心軸的周圍通過的光以遠 離中心軸的方式擴散，使在出射面的外側(cè)通過的光朝向各個方向散射，有效地減小因光的 方向而產(chǎn)生的色差。
[0031] 本發(fā)明的第7實施方式的光學(xué)元件構(gòu)成為：設(shè)該光軸與該入射面的交點為01，設(shè) 該光軸與該平面的交點為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P0和該入射面上的點P的直線與該光軸所成的角度為Θr，設(shè)從點P0朝點P行進 的光通過光學(xué)元件后的行進方向與該光軸所成的角度為Θe，在使點P從點〇1沿著該入射 面移動時，9e相對于ΘΓ在60° < 0e的范圍內(nèi)具有至少三個極小值和至少三個極大值。
[0032] 因光的方向而產(chǎn)生的色差的主要是滿足60° <Θe的光。本實施方式的光學(xué)元件 構(gòu)成為，Θe相對于Θr在60° <Θe的范圍內(nèi)具有至少三個極小值和至少三個極大值，因 此能夠有效地減小因光的方向而產(chǎn)生的色差。
[0033] 本發(fā)明的第8實施方式的光學(xué)元件是在第7實施方式所述的光學(xué)元件中，該出射 面構(gòu)成為，關(guān)于Θe相對于Θr，在60° <Θe的范圍內(nèi)，使得φ相對于r具有至少六個極 小值和至少六個極大值，以使具有至少六個極小值和至少六個極大值。
[0034] 根據(jù)本實施方式的光學(xué)元件，出射面構(gòu)成為，關(guān)于0e相對于ΘΓ，在60° < 0e 的范圍內(nèi)，使得Φ相對于r具有至少六個極小值和至少六個極大值，以使具有至少六個極 小值和至少六個極大值，因此能夠有效地減小因光的方向而產(chǎn)生的色差。
[0035] 本發(fā)明的第9實施方式的光學(xué)元件是根據(jù)第7或第8實施方式所述的光學(xué)元件且 構(gòu)成為：Θe的所述至少三個極小值和所述至少三個極大值中、相鄰的極小值與極大值之 差的最大值為5度以上。
[0036] 根據(jù)本實施方式的光學(xué)元件，相鄰的極小值與極大值之差△Θe的最大值為5度 以上，因此能夠有效地減小因光的方向而產(chǎn)生的色差。
[0037] 本發(fā)明的第10實施方式的光學(xué)元件構(gòu)成為：ΔΘe的最大值為15度下。
[0038] 本實施方式的光學(xué)元件構(gòu)成為△Θe的最大值為15度下，因此能夠維持基于光學(xué) 元件的光的擴散功能，有效地減小因光的方向而產(chǎn)生的色差。
[0039] 本發(fā)明的第11實施方式的光學(xué)元件，該出射面為關(guān)于該光軸旋轉(zhuǎn)對稱的形狀。
[0040] 本實施方式的光學(xué)元件能夠容易制造。
[0041] 本發(fā)明的第12實施方式的光學(xué)元件構(gòu)成為：將該光軸的周圍分割成多個角度區(qū) 間，各個角度區(qū)間的出射面具有全部不同的形狀。
[0042] 根據(jù)本實施方式，能夠針對與光軸的周圍的角度區(qū)間對應(yīng)的每個方向?qū)崿F(xiàn)不同的 光分布。
[0043] 本發(fā)明的第13實施方式的光學(xué)元件將該光軸的周圍分割成多個角度區(qū)間，僅在 該多個角度區(qū)間的一部分的角度區(qū)間中，出射面具有本發(fā)明或者第1實施方式~第10實施 方式中任意一個方式所述的形狀。
[0044] 根據(jù)本實施方式，能夠僅針對光軸的周圍的一部分的角度區(qū)間，減小因光的方向 而產(chǎn)生的色差。
[0045] 本發(fā)明的第14實施方式的光學(xué)元件形成為：0. 的范圍的出射面的表面部 分包含散射材料。
[0046]根據(jù)本實施方式的光學(xué)元件，0. 5r_<r的范圍的出射面的表面部分包含散射材 料，因此能夠有效地減小因光的方向而產(chǎn)生的色差。
【附圖說明】
[0047] 圖1是示出與本發(fā)明的光學(xué)元件同時使用的LED光源的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
[0048] 圖2是為了擴散LED光源的光而使用的本發(fā)明的一個實施方式的光學(xué)元件的包含 中心軸AX的剖視圖。
[0049] 圖3是示出在基板的面上配置多組光源以及光學(xué)元件而成的照明單元的結(jié)構(gòu)的 一例的圖。
[0050] 圖4是示出實施例1的光學(xué)元件的r與Φ之間的關(guān)系的圖。
[0051] 圖5是示出實施例1的光學(xué)元件的Θr與Θe之間的關(guān)系的圖。
[0052] 圖6是示出將實施例1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度 分布的圖。
[0053] 圖7是示出將比較例1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度 分布的圖。
[0054] 圖8是示出實施例2的光學(xué)元件的r與Φ之間的關(guān)系的圖。
[0055] 圖9是示出實施例2的光學(xué)元件的Θr與Θe之間的關(guān)系的圖。
[0056] 圖10是示出將實施例2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 度分布的圖。
[0057] 圖11是示出將比較例2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 度分布的圖。
[0058] 圖12是示出實施例3的光學(xué)元件的r與Φ之間的關(guān)系的圖。
[0059] 圖13