光学レンズおよびそれを用いた発光モジュール
【課題】光学レンズおよびそれを用いた発光モジュールを提供する。
【解決手段】面発光レーザーチップにより生成される光線を変調する光学レンズが開示される。この光学レンズは、凹槽を有する主体を含む。凹槽の底表面は入光曲面を有し、且つ、主体と底表面に反対の外表面は出光曲面を有する。凹槽は、発光レーザーチップを収容し、面発光レーザーチップと入光曲面は、距離を有する。また、上述の光学レンズを適用した発光モジュールも開示される。上述の光学レンズは、まず、入射光を発散させてから、所定角度に収束させて、出力される照明光を均一に、投射距離を遠くする。
【解決手段】面発光レーザーチップにより生成される光線を変調する光学レンズが開示される。この光学レンズは、凹槽を有する主体を含む。凹槽の底表面は入光曲面を有し、且つ、主体と底表面に反対の外表面は出光曲面を有する。凹槽は、発光レーザーチップを収容し、面発光レーザーチップと入光曲面は、距離を有する。また、上述の光学レンズを適用した発光モジュールも開示される。上述の光学レンズは、まず、入射光を発散させてから、所定角度に収束させて、出力される照明光を均一に、投射距離を遠くする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子に関するものであって、特に、光学レンズとその発光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
居住セキュリティやその他の商業上の需要により、赤外線監視システムや識別システムが幅広く応用されている。従来のシステムは多くが、複数の高消耗電力の発光ダイオードを照明光源としている。しかし、発光ダイオードを照明光源とすると、消耗電力が高く、且つ、照明光は、例えば、２００〜３００メートル等の遠方に投射できないので、システムの応用範囲が制限される。
【０００３】
上述の問題を改善するため、現在、レーザー光源を赤外線監視システムや識別システムの照明光源としている。しかし、従来の面発光レーザーチップの出力光線は、中央が暗いドーナツ形で、イメージに陰影が生じやすく、システムの識別精確度を低下させる。
【０００４】
よって、いかにして、赤外線照明光源の均一度を向上させ、投射距離を遠くできるようにするかが課題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、光学レンズおよびそれを用いた発光モジュールを提供し、上述の問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、入光曲面と出光曲面を有する光学レンズを提供し、好ましくは、入光曲面を霧化処理する。よって、本発明の光学レンズに入射する光源は、まず発散して、その後、所定角度で収束し、本発明の光学レンズを採用した発光モジュールにより出力される照明光は、均一で、投射距離が遠い。
【０００７】
本発明の一つの実施例による光学レンズは、面発光レーザーチップにより生成される光線を変調する。本発明の光学レンズは、凹槽を有する主体を含む。凹槽の底表面は入光曲面を有し、且つ、底表面に相対する外表面は出光曲面を有する。凹槽は、面発光レーザーチップを収容し、面発光レーザーチップと入光曲面間は、ある距離を有する。
【０００８】
本発明の別の実施例による発光モジュールは、光学レンズおよび少なくとも一つの面発光レーザーチップを含む。光学レンズは、凹槽を有する主体を含む。凹槽の底表面は入光曲面を有し、且つ、底表面に相対する外表面は出光曲面を有する。面発光レーザーチップを凹槽内に設置し、面発光レーザーチップと入光曲面間にある距離を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光学レンズにより出力される照明光は、均一で、且つ、投射距離が遠い。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一つの実施例による光学レンズの立体図である。
【図２】本発明の一つの実施例による光学レンズの下視図である。
【図３】本発明の一つの実施例による光学レンズの図２のAA線に沿った断面構造を示す図である。
【図４】本発明の一つの実施例による発光モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の一つの実施例による光学レンズの立体図である。図２は、本発明の光学レンズの下視図である。図３は、本発明の光学レンズの図２のAA線に沿った断面構造を示す図である。図１〜図３を参照すると、本発明の一つの実施例による光学レンズは、凹槽１１を有する主体１０を含む。凹槽１１の底表面１２は入光曲面１２１を有する。一つの実施例では、入光曲面１２１は非球面である。好ましくは、入光曲面１２１は霧化処理により粗雑化される。この構造によると、入光曲面１２１は、入射光線を発散させる効果を有する。底表面１２に相対する外表面１３は、出光曲面１３１を有する。一つの実施例では、出光曲面１３１は球面である。出光曲面１３１は、入光曲面１２１を経て発散する光線を収束する効果を有する。よって、設計者は必要に応じて、出力される照明を所定角度に収束して、照明効率を向上させる。
【００１２】
上述の構造によると、凹槽１１内に設置される発光素子により生成される光線は、まず、入光曲面１２１に入射してから発散し、さらに、出光曲面１３１に入射して、所定角度で収束して、出力される。よって、本発明の光学レンズにより出力される照明光は、均一で、且つ、投射距離が遠い。
【００１３】
図３を参照すると、一つの実施例では、凹槽１１の底表面１２から主体１０の外表面１３の距離Dは、出光曲面１３１の突出高度Hより大きく、入光曲面１２１および出光曲面１３１の間に大きい距離を有して、光線を均一にする。図２を参照すると、一つの実施例では、凹槽１１の側壁は、複数の相対する突出部１４を有する。相対する突出部１４は、本発明の光学レンズを基板と係合させる。一つの実施例では、主体１０は一体成形の構造で、その材料は、ガラスまたは高分子ポリマー、例えば、アクリル、ポリカーボネート(Polycarbonate，PC)等のプラスチック材料である。注意すべきことは、主体１０の材料中にドープされる散乱材料も、散乱效果を生成して、入射光線を発散させることができることである。
【００１４】
図４を参照すると、本発明の一つの実施例による発光モジュールは、光学レンズおよび発光素子３１を含む。光学レンズは主体１０を含み、詳細な構造は前述のようであり、ここで詳述しない。図４で示される光学レンズは、図２のBB線に沿った断面構造である。発光素子３１が、光学レンズの凹槽１１内に設置され、且つ、発光素子３１と入光曲面１２１間にある距離を有する。例えば、発光素子３１は、一つまたは複数の面発光レーザーチップで、パッケージキャリア３０上に設置される。複数の面発光レーザーチップは、線的配列、アレイ配列または幾何パターン配列である。パッケージが完成した発光素子３１を、さらに回路板２０上に設置する。図４に示されるように、光学レンズの主体１０は、相対する突出部１４を利用して、発光素子３１のパッケージキャリア３０に抵接させて、光学レンズと発光素子３１を係合する。注意すべきことは、適当な設計により、光学レンズを直接、回路板２０と係合して、発光素子３１を光学レンズの凹槽１１内に設置してもよいことである。
【００１５】
上述のように、本発明の光学レンズとその発光モジュールは、入光曲面および出光曲面を有し、好ましくは、入光曲面を霧化処理して、光線発散効果を向上させる。よって、本発明の光学レンズに入射する光源は、まず、入光曲面を経て発散後、出光曲面から所定角度で収束し、本発明の光学レンズにより出力される照明光は、均一で、且つ、投射距離が遠い。
【００１６】
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【符号の説明】
【００１７】
１０ 主体
１１ 凹槽
１２ 底表面
１２１ 入光曲面
１３ 外表面
１３１ 出光曲面
１４ 突出部
２０ 回路板
３０ パッケージキャリア
３１ 発光素子
D 距離
H 突出高度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子に関するものであって、特に、光学レンズとその発光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
居住セキュリティやその他の商業上の需要により、赤外線監視システムや識別システムが幅広く応用されている。従来のシステムは多くが、複数の高消耗電力の発光ダイオードを照明光源としている。しかし、発光ダイオードを照明光源とすると、消耗電力が高く、且つ、照明光は、例えば、２００〜３００メートル等の遠方に投射できないので、システムの応用範囲が制限される。
【０００３】
上述の問題を改善するため、現在、レーザー光源を赤外線監視システムや識別システムの照明光源としている。しかし、従来の面発光レーザーチップの出力光線は、中央が暗いドーナツ形で、イメージに陰影が生じやすく、システムの識別精確度を低下させる。
【０００４】
よって、いかにして、赤外線照明光源の均一度を向上させ、投射距離を遠くできるようにするかが課題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、光学レンズおよびそれを用いた発光モジュールを提供し、上述の問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、入光曲面と出光曲面を有する光学レンズを提供し、好ましくは、入光曲面を霧化処理する。よって、本発明の光学レンズに入射する光源は、まず発散して、その後、所定角度で収束し、本発明の光学レンズを採用した発光モジュールにより出力される照明光は、均一で、投射距離が遠い。
【０００７】
本発明の一つの実施例による光学レンズは、面発光レーザーチップにより生成される光線を変調する。本発明の光学レンズは、凹槽を有する主体を含む。凹槽の底表面は入光曲面を有し、且つ、底表面に相対する外表面は出光曲面を有する。凹槽は、面発光レーザーチップを収容し、面発光レーザーチップと入光曲面間は、ある距離を有する。
【０００８】
本発明の別の実施例による発光モジュールは、光学レンズおよび少なくとも一つの面発光レーザーチップを含む。光学レンズは、凹槽を有する主体を含む。凹槽の底表面は入光曲面を有し、且つ、底表面に相対する外表面は出光曲面を有する。面発光レーザーチップを凹槽内に設置し、面発光レーザーチップと入光曲面間にある距離を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光学レンズにより出力される照明光は、均一で、且つ、投射距離が遠い。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一つの実施例による光学レンズの立体図である。
【図２】本発明の一つの実施例による光学レンズの下視図である。
【図３】本発明の一つの実施例による光学レンズの図２のAA線に沿った断面構造を示す図である。
【図４】本発明の一つの実施例による発光モジュールの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の一つの実施例による光学レンズの立体図である。図２は、本発明の光学レンズの下視図である。図３は、本発明の光学レンズの図２のAA線に沿った断面構造を示す図である。図１〜図３を参照すると、本発明の一つの実施例による光学レンズは、凹槽１１を有する主体１０を含む。凹槽１１の底表面１２は入光曲面１２１を有する。一つの実施例では、入光曲面１２１は非球面である。好ましくは、入光曲面１２１は霧化処理により粗雑化される。この構造によると、入光曲面１２１は、入射光線を発散させる効果を有する。底表面１２に相対する外表面１３は、出光曲面１３１を有する。一つの実施例では、出光曲面１３１は球面である。出光曲面１３１は、入光曲面１２１を経て発散する光線を収束する効果を有する。よって、設計者は必要に応じて、出力される照明を所定角度に収束して、照明効率を向上させる。
【００１２】
上述の構造によると、凹槽１１内に設置される発光素子により生成される光線は、まず、入光曲面１２１に入射してから発散し、さらに、出光曲面１３１に入射して、所定角度で収束して、出力される。よって、本発明の光学レンズにより出力される照明光は、均一で、且つ、投射距離が遠い。
【００１３】
図３を参照すると、一つの実施例では、凹槽１１の底表面１２から主体１０の外表面１３の距離Dは、出光曲面１３１の突出高度Hより大きく、入光曲面１２１および出光曲面１３１の間に大きい距離を有して、光線を均一にする。図２を参照すると、一つの実施例では、凹槽１１の側壁は、複数の相対する突出部１４を有する。相対する突出部１４は、本発明の光学レンズを基板と係合させる。一つの実施例では、主体１０は一体成形の構造で、その材料は、ガラスまたは高分子ポリマー、例えば、アクリル、ポリカーボネート(Polycarbonate，PC)等のプラスチック材料である。注意すべきことは、主体１０の材料中にドープされる散乱材料も、散乱效果を生成して、入射光線を発散させることができることである。
【００１４】
図４を参照すると、本発明の一つの実施例による発光モジュールは、光学レンズおよび発光素子３１を含む。光学レンズは主体１０を含み、詳細な構造は前述のようであり、ここで詳述しない。図４で示される光学レンズは、図２のBB線に沿った断面構造である。発光素子３１が、光学レンズの凹槽１１内に設置され、且つ、発光素子３１と入光曲面１２１間にある距離を有する。例えば、発光素子３１は、一つまたは複数の面発光レーザーチップで、パッケージキャリア３０上に設置される。複数の面発光レーザーチップは、線的配列、アレイ配列または幾何パターン配列である。パッケージが完成した発光素子３１を、さらに回路板２０上に設置する。図４に示されるように、光学レンズの主体１０は、相対する突出部１４を利用して、発光素子３１のパッケージキャリア３０に抵接させて、光学レンズと発光素子３１を係合する。注意すべきことは、適当な設計により、光学レンズを直接、回路板２０と係合して、発光素子３１を光学レンズの凹槽１１内に設置してもよいことである。
【００１５】
上述のように、本発明の光学レンズとその発光モジュールは、入光曲面および出光曲面を有し、好ましくは、入光曲面を霧化処理して、光線発散効果を向上させる。よって、本発明の光学レンズに入射する光源は、まず、入光曲面を経て発散後、出光曲面から所定角度で収束し、本発明の光学レンズにより出力される照明光は、均一で、且つ、投射距離が遠い。
【００１６】
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【符号の説明】
【００１７】
１０ 主体
１１ 凹槽
１２ 底表面
１２１ 入光曲面
１３ 外表面
１３１ 出光曲面
１４ 突出部
２０ 回路板
３０ パッケージキャリア
３１ 発光素子
D 距離
H 突出高度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面発光レーザーチップにより生成される光線を変調する光学レンズであって、
底表面に入光曲面を有し、且つ、前記底表面と相対する外表面が出光曲面を有し、前記面発光レーザーチップを収容する凹槽を備え、前記面発光レーザーチップと前記入光曲面とが所定の距離を有するように形成された主体を含むことを特徴とする光学レンズ。
【請求項２】
前記入光曲面は、霧化処理されることを特徴とする請求項１に記載の光学レンズ。
【請求項３】
前記底表面から前記外表面の距離は、前記出光曲面の突出高度より大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学レンズ。
【請求項４】
前記凹槽の側壁は、複数の相対する突出部を有し、基板に係合することを特徴とする請求項１から３の何れかの一項に記載の光学レンズ。
【請求項５】
前記主体は一体成形構造であることを特徴とする請求項１から４の何れかの一項に記載の光学レンズ。
【請求項６】
前記主体の材料は、散乱材料をドープすることを特徴とする請求項１から５の何れかの一項に記載の光学レンズ。
【請求項７】
前記主体の材料は、ガラス又は高分子ポリマーであることを特徴とする請求項１から６の何れかの一項に記載の光学レンズ。
【請求項８】
前記入光曲面は非球面であることを特徴とする請求項１から７の何れかの一項に記載の光学レンズ。
【請求項９】
前記出光曲面は球面であることを特徴とする請求項１から８の何れかの一項に記載の光学レンズ。
【請求項１０】
発光モジュールであって、
底表面に入光曲面を有し、且つ、前記底表面と相対する外表面が出光曲面を有する凹槽を備えた主体を含む光学レンズと、
前記凹槽内に設置され、且つ、前記入光曲面との間に所定の距離を有する少なくとも一つの面発光レーザーチップと
を含むことを特徴とする発光モジュール。
【請求項１１】
前記入光曲面は、霧化処理を経ることを特徴とする請求項１０に記載の発光モジュール。
【請求項１２】
前記底表面から前記外表面の距離は、前記出光曲面の突出高度より大きいことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の発光モジュール。
【請求項１３】
前記凹槽の側壁は、複数の相対する突出部を有し、基板に係合することを特徴とする請求項１０から１２の何れかの一項に記載の発光モジュール。
【請求項１４】
前記光学レンズは一体成形構造であることを特徴とする請求項１０から１３の何れかの一項に記載の発光モジュール。
【請求項１５】
前記光学レンズの材料は、散乱材料をドープすることを特徴とする請求項１０から１４の何れかの一項に記載の発光モジュール。
【請求項１６】
前記光学レンズの材料は、ガラス又は高分子ポリマーであることを特徴とする請求項１０から１５の何れかの一項に記載の発光モジュール。
【請求項１７】
前記面発光レーザーチップは、複数の線的配列、アレイ配列または幾何パターン配列であることを特徴とする請求項１０から１６の何れかの一項に記載の発光モジュール。
【請求項１８】
前記入光曲面は非球面であることを特徴とする請求項１０から１７の何れかの一項に記載の発光モジュール。
【請求項１９】
前記出光曲面は球面であることを特徴とする請求項１０から１８の何れかの一項に記載の発光モジュール。
【請求項１】
面発光レーザーチップにより生成される光線を変調する光学レンズであって、
底表面に入光曲面を有し、且つ、前記底表面と相対する外表面が出光曲面を有し、前記面発光レーザーチップを収容する凹槽を備え、前記面発光レーザーチップと前記入光曲面とが所定の距離を有するように形成された主体を含むことを特徴とする光学レンズ。
【請求項２】
前記入光曲面は、霧化処理されることを特徴とする請求項１に記載の光学レンズ。
【請求項３】
前記底表面から前記外表面の距離は、前記出光曲面の突出高度より大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学レンズ。
【請求項４】
前記凹槽の側壁は、複数の相対する突出部を有し、基板に係合することを特徴とする請求項１から３の何れかの一項に記載の光学レンズ。
【請求項５】
前記主体は一体成形構造であることを特徴とする請求項１から４の何れかの一項に記載の光学レンズ。
【請求項６】
前記主体の材料は、散乱材料をドープすることを特徴とする請求項１から５の何れかの一項に記載の光学レンズ。
【請求項７】
前記主体の材料は、ガラス又は高分子ポリマーであることを特徴とする請求項１から６の何れかの一項に記載の光学レンズ。
【請求項８】
前記入光曲面は非球面であることを特徴とする請求項１から７の何れかの一項に記載の光学レンズ。
【請求項９】
前記出光曲面は球面であることを特徴とする請求項１から８の何れかの一項に記載の光学レンズ。
【請求項１０】
発光モジュールであって、
底表面に入光曲面を有し、且つ、前記底表面と相対する外表面が出光曲面を有する凹槽を備えた主体を含む光学レンズと、
前記凹槽内に設置され、且つ、前記入光曲面との間に所定の距離を有する少なくとも一つの面発光レーザーチップと
を含むことを特徴とする発光モジュール。
【請求項１１】
前記入光曲面は、霧化処理を経ることを特徴とする請求項１０に記載の発光モジュール。
【請求項１２】
前記底表面から前記外表面の距離は、前記出光曲面の突出高度より大きいことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の発光モジュール。
【請求項１３】
前記凹槽の側壁は、複数の相対する突出部を有し、基板に係合することを特徴とする請求項１０から１２の何れかの一項に記載の発光モジュール。
【請求項１４】
前記光学レンズは一体成形構造であることを特徴とする請求項１０から１３の何れかの一項に記載の発光モジュール。
【請求項１５】
前記光学レンズの材料は、散乱材料をドープすることを特徴とする請求項１０から１４の何れかの一項に記載の発光モジュール。
【請求項１６】
前記光学レンズの材料は、ガラス又は高分子ポリマーであることを特徴とする請求項１０から１５の何れかの一項に記載の発光モジュール。
【請求項１７】
前記面発光レーザーチップは、複数の線的配列、アレイ配列または幾何パターン配列であることを特徴とする請求項１０から１６の何れかの一項に記載の発光モジュール。
【請求項１８】
前記入光曲面は非球面であることを特徴とする請求項１０から１７の何れかの一項に記載の発光モジュール。
【請求項１９】
前記出光曲面は球面であることを特徴とする請求項１０から１８の何れかの一項に記載の発光モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−３５７５（Ｐ２０１３−３５７５Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１０９６４４（Ｐ２０１２−１０９６４４）
【出願日】平成２４年５月１１日（２０１２．５．１１）
【出願人】（５０５３４５９５６）禧通科技股▲ふん▼有限公司 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月１１日（２０１２．５．１１）
【出願人】（５０５３４５９５６）禧通科技股▲ふん▼有限公司 (11)
【Ｆターム（参考）】
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