特許 6475201 コリメートレンズモジュール及びそれを適用した光源モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6475201

(24)【登録日】2019年2月8日

(45)【発行日】2019年2月27日

(54)【発明の名称】コリメートレンズモジュール及びそれを適用した光源モジュール

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/00 20060101AFI20190218BHJP

   G02B 13/18 20060101ALI20190218BHJP

   G02B 27/30 20060101ALI20190218BHJP

【ＦＩ】

   G02B13/00

   G02B13/18

   G02B27/30

【請求項の数】16

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2016-137131(P2016-137131)

(22)【出願日】2016年7月11日

(65)【公開番号】特開2017-97327(P2017-97327A)

(43)【公開日】2017年6月1日

【審査請求日】2016年7月11日

(31)【優先権主張番号】14/952,869

(32)【優先日】2015年11月25日

(33)【優先権主張国】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】502016219

【氏名又は名称】ハイマックス テクノロジーズ リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(74)【代理人】

【識別番号】100115679

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 勇毅

(74)【代理人】

【識別番号】100066980

【弁理士】

【氏名又は名称】森 哲也

(72)【発明者】

【氏名】林 瀚青

(72)【発明者】

【氏名】呂 引棟

【審査官】 森内 正明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−１０１５１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／２０９４７１（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 国際公開第２００９／１０１９７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−１６９８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２９９７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ９／００ − １７／０８

Ｇ０２Ｂ ２１／０２ − ２１／０４

Ｇ０２Ｂ ２５／００ − ２５／０４

Ｇ０２Ｂ ２７／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光をコリメートしてコリメート光を出力することに適用されるコリメートレンズモジュールであって、
第１の表面と、前記第１の表面の反対側に第２の表面とを有する第１の基板と、
前記第１の基板の前記第１の表面に配置され、前記光を受ける非球面負レンズである第１のレンズであって、光源側に向かって窪んだ凹部を有する第１のレンズと、
前記第１の基板の前記第２の表面上に配置され前記第１のレンズの光出現側に配置される正レンズである第２のレンズであって、凸部を有する第２のレンズと、
第３の表面と、前記第３の表面の反対側に第４の表面とを有する第２の基板と、
前記第２の基板の前記第３の表面上に配置され前記第２のレンズの光出現側に配置される負レンズである第３のレンズであって、凹部を有する第３のレンズと、
前記第２の基板の前記第４の表面に配置され前記第３のレンズの光出現側に配置される正レンズである第４のレンズであって、凸部を有する第４のレンズと、
第５の表面と、前記第５の表面の反対側に第６の表面とを有する第３の基板と、
前記第３の基板の前記第５表面上に配置され前記前記第４のレンズの光出現側に配置され、前記コリメート光を出力する非球面正レンズである第５のレンズであって、前記第４レンズの前記凸部に向かって突出している凸部を有する第５のレンズと、
を含み、
前記第２のレンズの前記凸部は前記第３のレンズの前記凹部に向かって突出しており、前記光源側から順に、前記第１のレンズ、前記第１の基板、前記第２のレンズ、前記第３のレンズ、前記第２の基板、前記第４のレンズ、前記第５のレンズ及び前記第３の基板が配置されているコリメートレンズモジュール。

【請求項2】

コリメート光を提供することに適用される光源モジュールであって、
光を出射する発光ダイオードと、
光をコリメートしてコリメート光を出力することに適用されるコリメートレンズモジュールと、
を備え、前記コリメートモジュールは、
第１の表面と、前記第１の表面の反対側に第２の表面とを有する第１の基板と、
前記第１の基板の前記第１の表面に配置され、前記光を受ける非球面負レンズである第１のレンズであって、光源側に向かって窪んだ凹部を有する第１のレンズと、
前記第１の基板の前記第２の表面上に配置され前記第１のレンズの光出現側に配置される正レンズである第２のレンズであって、凸部を有する第２のレンズと、
第３の表面と、前記第３の表面の反対側に第４の表面とを有する第２の基板と、
前記第２の基板の前記第３の表面上に配置され前記第２のレンズの光出現側に配置される負レンズである第３のレンズであって、凹部を有する第３のレンズと、
前記第２の基板の前記第４の表面に配置され前記第３のレンズの光出現側に配置される正レンズである第４のレンズであって、凸部を有する第４のレンズと、
第５の表面と、前記第５の表面の反対側に第６の表面とを有する第３の基板と、
前記第３の基板の前記第５表面上に配置され前記前記第４のレンズの光出現側に配置され、前記コリメート光を出力する非球面正レンズである第５のレンズであって、前記第４レンズの前記凸部に向かって突出している凸部を有する第５のレンズと、
を含み、
前記第２のレンズの前記凸部は前記第３のレンズの前記凹部に向かって突出しており、前記光源側から順に、前記第１のレンズ、前記第１の基板、前記第２のレンズ、前記第３のレンズ、前記第２の基板、前記第４のレンズ、前記第５のレンズ及び前記第３の基板が配置されていることを特徴とする光源モジュール。

【請求項3】

前記第２のレンズ、前記第３のレンズ及び前記第４のレンズは、非球面レンズである請求項１に記載のコリメートレンズモジュール。

【請求項4】

前記第２のレンズ、前記第４のレンズ及び前記第５のレンズは、平凸レンズである請求項１に記載のコリメートレンズモジュール。

【請求項5】

前記第１のレンズ及び前記第３のレンズは、平凹レンズである請求項１に記載のコリメートレンズモジュール。

【請求項6】

前記第１のレンズ、前記第２のレンズ、前記第３のレンズ、前記第４のレンズ及び前記第５のレンズは、ウェハレベルのレンズである請求項１に記載のコリメートレンズモジュール。

【請求項7】

前記第１の基板、前記第２の基板及び前記第３の基板は、ガラス基板である請求項１に記載のコリメートレンズモジュール。

【請求項8】

前記第１の基板の屈折率、前記第２の基板の屈折率及び前記第３の基板の屈折率は、１．６未満且つ１．５を超える請求項１に記載のコリメートレンズモジュール。

【請求項9】

前記第１の基板のアッベ数、前記第２の基板のアッベ数及び前記第３の基板のアッベ数は、６５未満且つ４５を超える請求項１に記載のコリメートレンズモジュール。

【請求項10】

前記第２のレンズ、前記第３のレンズ及び前記第４のレンズは、非球面レンズである請求項２に記載の光源モジュール。

【請求項11】

前記第２のレンズ、前記第４のレンズ及び前記第５のレンズは、平凸レンズである請求項２に記載の光源モジュール。

【請求項12】

前記第１のレンズ及び前記第３のレンズは、平凹レンズである請求項２に記載の光源モジュール。

【請求項13】

前記第１のレンズ、前記第２のレンズ、前記第３のレンズ、前記第４のレンズ及び前記第５のレンズは、ウェハレベルのレンズである請求項２に記載の光源モジュール。

【請求項14】

前記第１の基板、前記第２の基板及び前記第３の基板は、ガラス基板である請求項２に記載の光源モジュール。

【請求項15】

前記第１の基板の屈折率、前記第２の基板の屈折率及び前記第３の基板の屈折率は、１．６未満且つ１．５を超える請求項２に記載の光源モジュール。

【請求項16】

前記第１の基板のアッベ数、前記第２の基板のアッベ数及び前記第３の基板のアッベ数は、６５未満且つ４５を超える請求項２に記載の光源モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コリメートレンズモジュール及びそれを適用した光源モジュールに関し、特に、ウェハレベル（ｗａｆｅｒ−ｌｅｖｅｌ）のコリメートレンズモジュール及びそれを適用した光源モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

コリメート光源は、例えば、プロジェクター、液晶ディスプレイ及びレーザーペンのような各種の異なる電子装置に広く適用される。従来のコリメート光源は、発光ダイオードとコリメートレンズモジュールを含む。コリメートレンズモジュールは、コリメート光を提供するように、発光ダイオードから出射する光をコリメートすることに用いられる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかしながら、コリメートレンズの製造コストが高く、且つコリメートレンズモジュールのコリメートレンズの組み合わせ操作がかなり難しい。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の一実施例によれば、前記コリメートレンズモジュールは、光を受光する非球面負レンズである第１のレンズと、第１のレンズの一方側に配置される正レンズである第２のレンズと、第２のレンズの一方側に配置される負レンズである第３のレンズと、第３のレンズの一方側に配置される正レンズである第４のレンズと、第４のレンズの一方側に配置され、コリメート光を出力する非球面正レンズである第５のレンズと、を含む。

【0005】

本発明の別の実施例によれば、前記光源モジュールは、光を出射する発光ダイオードと、光を受光する非球面負レンズである第１のレンズと、第１のレンズの一方側に配置される正レンズである第２のレンズと、第２のレンズの一方側に配置される負レンズである第３のレンズと、第３のレンズの一方側に配置される正レンズである第４のレンズと、第４のレンズの一方側に配置され、コリメート光を出力する非球面正レンズである第５のレンズと、を含み、光をコリメートし、コリメート光を出力するコリメートレンズモジュールと、を備える。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、コリメートレンズモジュール及びそれを適用した光源モジュールを提供する。このコリメートレンズモジュールは、平坦な表面を有するウェハレベルレンズを含む。これにより、アセンブリの簡素化及び量産化が達成される。
下記の図面の説明は、本発明の実施例及びその利点をより分りやすくするためのものである。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の一実施例に係るコリメートレンズモジュールを示す断面模式図である。

【図2】（ａ）から（ｄ）は、本発明の一実施例に係る第１のレンズと第２のレンズの製造方法における中間段階を示す断面模式図である。

【図3】本発明の一実施例に係るコリメートレンズモジュールを示す断面模式図である。

【図4】本発明の一実施例に係る光源モジュールを示す断面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、実施例によって本発明の概要を解釈する。本発明の実施例は、本発明を、実施例に記載の何れの特定の環境、適用又は特殊の実施形態に限定するためのものではない。従って、実施例についての説明は、本発明を説明するためのものだけであり、本発明を限定するためのものではない。下記実施例及び図面において、本発明に直接的に関係がない素子が図示されずに省略されることがある。また、図面における各素子同士の寸法関係は理解しやすくするためのものであるが、実際の比率を限定するものではない。

【0009】

理解されるべきは、本明細書において「第１の」、「第２の」及び「第３の」等の用語を用いて、各種の素子、組合成分、領域、層及び／又は部分に対して記述したが、これらの用語はこれらの素子、組成部品、領域、層及び／又は部分を限定するものではなく、素子、組成部品、領域、層及び／又は部分と別の素子、部品、領域、層及び／又は部分を単に区別するためのものである。従って、以下で検討される第１の素子、組成部品、領域、層及び/又は部分は、本発明の教示から逸脱しない限り、第２の素子、組成部品、領域、層及び/又は部分と称されてもよい。

【0010】

図１を参照する。図１は、本発明の一実施例に係るコリメートレンズモジュール１００を示す断面模式図である。コリメートレンズモジュール１００は、第１の基板１１０と、第２の基板１２０と、第３の基板１３０と、それらに設けられる第１のレンズＳ１、第２のレンズＳ２、第３のレンズＳ３、第４のレンズＳ４、第５のレンズＳ５と、を含む。第１のレンズＳ１は、コリメートする光を受光し、第５のレンズＳ５は、コリメートされた光を出力する。本実施例において、第１のレンズＳ１、第２のレンズＳ２、第３のレンズＳ３、第４のレンズＳ４及び第５のレンズＳ５は、ウェハレベル（ｗａｆｅｒ−ｌｅｖｅｌ）レンズであるが、本発明の実施例はこれらに限定されない。

【0011】

第１の基板１１０、第２の基板１２０、及び第３の基板１３０は、実際に１．６未満且つ１．５を超えた屈折率及び実際に６５未満且つ４５を超えたアッベ数（Ａｂｂｅ ｎｕｍｂｅｒ）を有する。本実施例において、第１の基板１１０、第２の基板１２０、第３の基板１３０は、ガラスから製造されたが、本発明の実施例はこれに限定されない。別の実施例において、第１の基板１１０、第２の基板１２０、及び第３の基板１３０は、例えば、アクリル樹脂（ａｃｒｙｌｉｃ ｒｅｓｉｎ）及びポリカーボネート樹脂（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ ｒｅｓｉｎ）のような、プラスチック材料で製造されてもよい。

【0012】

第１のレンズＳ１及び第２のレンズＳ２は、第１の基板１１０にそれぞれ対向する表面に設けられる。第１のレンズＳ１は、コリメートする光を受光することに用いられる。第１のレンズＳ１は、曲面部Ｓ１Ｃ及び平坦部Ｓ１Ｆを有する非球面負レンズである。第２のレンズＳ２は、曲面部Ｓ２Ｃ及び平坦部Ｓ２Ｆを有する正レンズである。具体的には、第１のレンズＳ１は平凹レンズであり、第２のレンズＳ２は平凸レンズであり、曲面部Ｓ１Ｃの占める表面面積が曲面部Ｓ２Ｃの占める表面面積よりも小さい。

【0013】

第３のレンズＳ３及び第４のレンズＳ４は、第２の基板１２０にそれぞれ対向する表面に設けられ、且つ第３のレンズＳ３が第２のレンズＳ２に対向する。第３のレンズＳ３は、曲面部Ｓ３Ｃ及び平坦部Ｓ３Ｆを有する非球面負レンズである。第４のレンズＳ４は、曲面部Ｓ４Ｃ及び平坦部Ｓ４Ｆを有する正レンズである。具体的には、第３のレンズＳ３は平凹レンズであり、第４のレンズＳ４は平凸レンズであり、曲面部Ｓ２Ｃの占める表面面積が曲面部Ｓ３Ｃの占める表面面積よりも小さく、曲面部Ｓ３Ｃの占める表面面積が曲面部Ｓ４Ｃの占める表面面積よりも小さい。

【0014】

第５のレンズＳ５は、第４のレンズＳ４に対向するように、第３の基板１３０に設けられる。第５のレンズＳ５は、曲面部Ｓ５Ｃ及び平坦部Ｓ５Ｆを有する正レンズである。具体的には、第５のレンズＳ５は平凸レンズであり、且つ曲面部Ｓ４Ｃの占める表面面積が曲面部Ｓ５Ｃの占める表面面積よりも小さい。

【0015】

本実施例において、少なくとも第１のレンズＳ１及び第２のレンズＳ５は、非球面鏡である。しかし、本発明の実施例はこれに限定されない。本発明の別の実施例において、第１のレンズＳ１、第２のレンズＳ２、第３のレンズＳ３、第４のレンズＳ４及び第５のレンズＳ５の何れも、非球面鏡でもよい。

【0016】

図２（ａ）から図２（ｄ）を参照する。図２（ａ）から図２（ｄ）は、本発明の一実施例に係る第１のレンズＳ１及び第２のレンズＳ２の製造方法における中間段階を示す断面模式図である。第１のレンズＳ１及び第２のレンズは、ウェハレベルで製造される。まず、図２（ａ）に示すように、プラスチック材Ｇがコーティングされた第１の基板１１０を提供する。そして、図２（ｂ）に示すように、圧縮成形プロセスを行って、第２のレンズＳ２を形成する。次に、図２（ｃ）に示すように、プラスチック材Ｇを第１の基板１１０の第２のレンズＳ２に対向する表面にコーティングする。そして、図２（ｄ）に示すように、別の圧縮成形プロセスを行って、第１のレンズＳ１を形成する。

【0017】

第３のレンズＳ３、第４のレンズＳ４及び第５のレンズＳ５の製造方法は、第１のレンズＳ１及び第２のレンズＳ２と類似しているため、第３のレンズＳ３、第４のレンズＳ４及び第５のレンズＳ５の製造方法については、ここで説明しない。

【0018】

コリメートレンズモジュール１００は、ウェハレベルで製造されてもよいため、そのサイズも低減され、且つその組立についても従来のコリメートレンズモジュールより簡単である。

【0019】

図３を参照する。図３は、本発明の一実施例に係るコリメートレンズモジュール３００を示す断面模式図である。コリメートレンズモジュール３００は、窓板３４０及びカバー板３５０を更に含む以外、コリメートレンズモジュール１００と大体同じである。窓板３４０は、第１のレンズＳ１を保護するように、受光窓として第１のレンズＳ１に設けられる。カバー板３５０は、第３の基板１３０を保護するように、第３の基板１３０に設けられる。

【0020】

図４を参照する。図４は、本発明の一実施例に係る光源モジュール４００を示す断面模式図である。光源モジュール４００は、コリメートレンズモジュール３００及び発光ダイオード（ＬＥＤ）ＬＳを含む。発光ダイオードＬＳは、光ＩＬをコリメートレンズモジュール３００の窓板３４０に出射することに用いられる。光ＩＬは、第１のレンズＳ１、第２のレンズＳ２、第３のレンズＳ３、第４のレンズＳ４及び第５のレンズＳ５によりコリメートされてから、カバー板３５０によりコリメート光ＯＬが出力される。

【0021】

本発明の実施形態を前述の通りに開示したが、これは、本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修正を加えることができる。したがって、本発明の保護範囲は、添付の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】

【0022】

１００、３００ コリメートレンズモジュール
１１０ 第１の基板
１２０ 第２の基板
１３０ 第３の基板
３４０ 窓板
３５０ カバー板
４００ 光源モジュール
Ｇ プラスチック材
ＩＬ 光
ＬＳ 発光ダイオード
ＯＬ コリメート光
Ｓ１ 第１のレンズ
Ｓ１Ｃ、Ｓ２Ｃ、Ｓ３Ｃ、Ｓ４Ｃ、Ｓ５Ｃ 曲面部
Ｓ１Ｆ、Ｓ２Ｆ、Ｓ３Ｆ、Ｓ４Ｆ、Ｓ５Ｆ 平坦部
Ｓ２ 第２のレンズ
Ｓ３ 第３のレンズ
Ｓ４ 第４のレンズ
Ｓ５ 第５のレンズ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】