JP6830463B2

JP6830463B2 - 光学部品及び光学モジュール

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Publication number: JP6830463B2
Application number: JP2018174708A
Authority: JP
Inventors: 恭安林; 宗哲楊; 明君呂
Original assignee: 海華科技股▲分▼有限公司
Priority date: 2018-06-11
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2021-02-17
Anticipated expiration: 2038-09-19
Also published as: TWI681424B; TW202001952A; US10692905B2; JP2019216226A; US20190378866A1; CN110579849B; CN110579849A; KR102087289B1

Description

本発明は光学素子に関し、特に光学素子、及び光学素子を備える光学部品と光学モジュールに関する。

図１を参照する。従来の光学モジュール９は、回路基板９１、チップ９２、保持具９３、及び一光学素子９４を含む。前記チップ９２は回路基板９１に設けられる。保持具９３はチップ９２を取り囲むように回路基板９１に設けられる。光学素子９４は保持具９３に配置される。チップ９２は、発光チップまたは光検出チップから選択することができる。発光チップがチップ９２として採用される場合、光学素子９４は適用目的のために、集光、光均一化、又はライトフィルター等の機能を備える効果を有するレンズから選択される。チップ９２として光検出チップを採用する場合には、集光、又はライトガイド等の機能を考えて、プリズム又は集光レンズなどのレンズから選択される。使用する光学素子９４の種類は、光学モジュール９に大きな影響を及ぼすことになる。

従来の光学モジュール９は、携帯電子機器の照明モジュール、表示灯の光源、又は指紋識別用の光検出モジュールなど、様々な分野で使用されている。普段使用する場合、光学モジュール９は揺らされたり衝突したりして、光学素子９４が徐々に緩み、或いは保持具９３から脱落する場合がある。しかしながら、従来の光学モジュール９は光学素子９４が保持具から脱落したことを検知できる構成がないため、これを改善する余裕がある。

本発明が解決しようとする課題は、従来の技術の不足に対し、回路基板内の回路で光学素子が脱落したかどうかについて検出できる光学素子を提供する。

本発明が解決しようとする他の課題としては、従来の技術の不足に対し、回路基板内の回路で光学素子が脱落したかどうかについて検出できる光学部品を提供する。

本発明が解決しようとするさらに他の課題としては、従来の技術の不足に対し、回路基板内の回路で光学素子が脱落したかどうかについて検出できる光学モジュールを提供する。

上記の課題を解決するために、本発明が採る１つの技術手段は、回路基板を有する光学モジュールに適用する光学素子を提供する。かつ、前記光学素子は導光性導電層が設けられる。中でも、前記透光性導電層は前記回路基板と電気的に接続される。

上記他の課題を解決するために、本発明が採る他の技術手段は、保持具及び光学素子を含む光学部品を提供する。前記保持具には前記保持具の底側まで延在して互いに離間する少なくとも２つの導電層が設けられる。前記光学素子は前記保持具に配置され、かつ、前記光学素子に前記導電層と電気的に接続される少なくとも１つの透光性導電層が設けられる。

上記さらに他の課題を解決するために、本発明が採るさらに他の技術手段は、電子部品及び光学部品を含む光学モジュールを提供する。前記電子部品は、回路基板及びチップ素子を含む。前記光学部品は前記電子部品に配置され、かつ、保持具及び光学素子を含む。前記保持具は前記チップ素子を囲むように構成され、前記保持具には、互いに離間すると共に前記保持具の底側まで延在して前記電子部品と電気接続される少なくとも２つの導電層が設けられる。前記光学素子が前記保持具に配置され、前記光学素子に前記導電層と電気的に接続される少なくとも１つの透光性導電層が設けられる。

本発明による１つの有益な効果としては、電子部品内の回路は透光性導電層が導通されているかどうかについて検出することにより光学素子が脱落したかどうかについて検出して、対応する保護行動を実行することができる。

従来の光学モジュールを示す断面模式図である。本発明の第１の実施形態を示す斜視模式図である。第１の実施形態による図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す断面模式図である。第１の実施形態による変形例を示す断面模式図である。第１の実施形態による光学素子を示す上面模式図である。第１の実施形態による光学素子の変形例を示す上面模式図である。本発明の第２の実施形態を示す断面模式図である。本発明の第３の実施形態を示す断面模式図である。第３の実施形態による変形例を示す断面模式図である。本発明の第４の実施形態を示す断面模式図である。

本発明の特徴及び技術内容がより一層分かるように、以下本発明に関する詳細な説明と添付図面を参照する。しかし、提供される添付図面は参考と説明のために提供するものに過ぎず、本発明の特許請求の範囲を制限するためのものではない。

下記より、具体的な実施例で本発明が開示する「光学素子、光学部品及び光学モジュール」に係る実施形態を説明する。当業者は本明細書の公開内容により本発明のメリット及び効果を理解し得る。本発明は他の異なる実施形態により実行又は応用できる。本明細書における各細節も様々な観点又は応用に基づいて、本発明の精神逸脱しない限り、均等の変形と変更を行うことができる。また、本発明の図面は簡単で模式的に説明するためのものであり、実際的な寸法を示すものではない。以下の実施形態において、さらに本発明に係る技術事項を説明するが、公開された内容は本発明を限定するものではない。

［第１の実施形態］
図２及び図３を参照する。本発明の第１の実施形態は、電子部品１及び光学部品２を含む光学モジュールを提供する。

電子部品１は、チップ素子１１及び回路基板１２を含む。チップ素子１１は回路基板１２に配置され、回路基板１２内の駆動回路（図示なし）により駆動され、チップ素子１１が発光チップ又は光検出チップから選ばれるがそれに制限されない。発光チップとしては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、共振空洞発光ダイオード（ＲＣＬＥＤ）、又は垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が挙げられるが、それに制限されない。光検出チップは可視光検出チップ又は非可視光検出チップから選ばれ、光検出チップとしては、ＣＣＤチップ、ＣＭＯＳチップが挙げられるが、それに制限されない。チップの採用は、実際の必要により選ばれることができて、本発明が記載するものに制限されない。

電子部品１には検出回路（図示なし）が内設されてもよい。なお、検出回路がチップ素子１１に付設され、又は回路基板１２に配置されて、或いは、検出回路がチップ素子１１の駆動回路そのものであってもよい。製造者は、制限なしに実際な必要に応じて調整することができる。

光学部品２は電子部品１に設けられると共に、保持具２１及び光学素子２３を含む。保持具２１は囲い壁２１１、フランジ２１２及び２つの凹溝２１３を含む。囲い壁２１１は略直方体の筒状に形成され、かつ、囲い壁２１１がチップ素子１１を取り囲むように回路基板１２に設けられ、チャネル２１４を画定する。囲い壁２１１の形状は例えば、円筒状、多角柱状に、実際な必要に応じて調整することができ、略直方体の筒状に制限されない。フランジ２１２はチャネル２１４内に位置されるように囲い壁２１１に配置され、フランジ２１２が、チャネル２１４の上部に収容エリア２１５を区画するようにチャネル２１４を分画する。凹溝２１３は囲い壁２１１の壁面を凹むように形成され、かつ、凹溝２１３が囲い壁２１１の異なる２つの側にそれぞれ位置されると共に、囲い壁２１１の外部の底側から上に延びて、囲い壁２１１の頂側を通してから、囲い壁２１１の内部と下方へフランジ２１２まで延在する。

保持具２１には互いに離間する２つの導電層２２が設けられる。各導電層２２の下端部２２１と保持具２１の底側とが面一に形成され、各導電層２２の下端部２２１が回路基板１２と電気的に接続されると共に、光学素子２３と接触するための接続端部２２２を含む。導電層２２は必要に応じて、いずれの制限なくに、保持具２１の外面、内面又は内部のいずれかに配置されることができる。導電層２２が保持具２１の外面又は内面に配置される場合、導電層２２を電気メッキまたは金属シートの直接接着により保持具２１に形成してもよいが、製造方法に制限されない。接続端部２２２は囲い壁２１１の頂側のみ延在して、光学素子２３に向かうように光学素子２３に接触してもよい。或いは、接続端部２２２が光学素子２３を接触するように囲い壁２１１の内面まで延在してもよい。第１の実施形態では、接続端部２２２が囲い壁２１１の内面まで延在するものを例として挙げている。

導電層２２は必要によって、凹溝２１３内、又は凹溝２１３外のいずれに形成されてもよい。必要により、導電層２２毎の配置態様は同じにしても、異なりにしてもよい。第１の実施形態では、導電層２２を凹溝２１３内に配置されることを例に挙げている。

図２及び図４を参照する。光学素子２３は保持具２１の収容エリア２１５内に配置され、その形状は収容エリア２１５の形状と互いに合わせるように構成されるため、第１の実施形態において、長方形に構成される。光学素子２３はチップ素子１１の下面、及び外部に面する上面を規定することができる。光学素子２３はレンズ、プリズム、フィルタレンズから選ばれるが、それに制限されない。レンズとしては、例えば、平面レンズ、集光レンズ、乱視レンズが挙げられるが、それに制限されない。プリズムとしては、例えば、分散プリズム、反射プリズム、偏光プリズムが上げられるが、それに制限されない。フィルタレンズとしては、例えば、ＣＰＬ偏光レンズ、ＮＤ減光フィルタ、ＵＶカットフィルタが挙げられるが、それに制限されない。光学素子２３の材料は透明プラスチックまたはガラスである。透明プラスチックは、ポリメチルメタクリレート（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ，ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ，ＰＣ）、ポリエーテルイミド（（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ，ＰＥＩ）、シクロオレフィンコポリマー（Ｃｙｃｌｏｏｌｅｆｉｎｃｏｐｌｙｍｅｒ，ＣＯＣ）、またはそれらの混合物から選択することができる。説明の便宜上、第１の実施形態では、ガラス製の平面レンズを例に挙げている。

光学素子２３には透光性導電層２４が設けられる。透光性導電層２４が光学素子２３一方の角部から他方の角部まで延在している。透光性導電層２４は本体部２４１及び２つ導通端部２４２を含む。透光性導電層２４の本体部２４１は光学素子２３の上面又は下面に位置される。第１の実施形態では、光学素子２３を上面に位置することを例に挙げている。本体部２４１の形状はＳ形（図５に示すように）又は長尺帯状（図６に示すように）に形成される。第１の実施形態ではＳ形を例として挙げているが、それに制限されない。導通端部２４２は導電層２２と電気的に接続される。導通端部２４２は、導電層２２の接続端部２２２と電気的に接続し得る限りに、本体部２４１と同じ面（図３に示すように）、又は光学素子２３の側辺（図４に示すように）のいずれに位置してもよいし、それには制限されない。第１の実施形態では、光学素子２３に位置するものを例として挙げている。透光性導電層２４の幅は導電層２２の幅よりも小さくしてもよいし、大きくしてもよい。又は、透光性導電層２４の幅が導電層２２の幅に等しく形成されてもよいし、それに制限されない。第１の実施形態では、透光性導電層２４の幅が導電層２２の幅よりも小さく形成するものを例として挙げている。

透光性導電層２４透光性及び導電性を有する材料で形成されており、その材料は金属、インジウムスズ酸化物ドープ錫（Ｉｎ_２Ｏ_３：Ｓｎ，ＩＴＯ）、二酸化錫ドープフッ素（ＳｎＯ_２：Ｆ，ＦＴＯ）、二酸化錫ドープイットリウム（ＳｎＯ_２：Ｓｂ，ＡＴＯ）、酸化亜鉛ドープアルミニウム（ＺｎＯ：Ａｌ，ＡＺＯ）から選ばれるが、それに制限されない。光性導電層２４の材料として金属を採用する場合、その厚さは１０ｎｍ以下でなければならず、金、銀、白金、銅、アルミニウム、クロム、パラジウム、ロジウムなどが例示されるが、それに制限されない。第１の実施形態では、ＩＴＯを例に挙げている。

光学素子２３が保持具２１の収容エリア２１５に置かれた場合、透光性導電層２４の導通端部２４２は導電層２２の接続端部２２２にそれぞれ電気的に接続されてから、導電層２２を介して検出回路に電気的に接続して、保護回路を形成する。保護回路検出回路が保護回路の抵抗または電流を検出することにより、導電層２２が透光性導電層２４に電気的に接続されているかどうかを知ることができる。即ち、導電層２２と透光性導電層２４との間の電気接続が保持しているかどうかを知ることができる。したがって、光学素子２３が保持具２１から緩んで脱落する場合、透光性導電層２４が共に導電層２２から?離され、保護回路が開放される。その時、検出回路は保護回路が開放されたことを検出すると、駆動回路シャットダウンしてチップ素子１１の動作を停止させ、チップ素子１１の破損を防止する。あるいは、チップ素子１１の駆動回路を検出回路として使用する場合、駆動回路と保護回路を直列に接続すれば、透光性導電層２４が導電層２２から外れ落ちて開放となると、駆動回路が同じようにシャットダウンされ、さらにチップ素子１１を停止させることができる。

上記の説明から、第１の実施形態の利点は、以下のようにさらに要約する。

（Ｉ）電子部品１内の回路は、保持具２１に設けられた導電層２２を介して光学素子２３が保持具２１から脱落したか否かを検出し、対応する保護対策を行うことができる。
（II）電子部品１内の回路は、透光性導電層２４が導電層２２に電気的に導通しているかどうかを検出することによって光光学素子２３が脱落したかどうかを検出し、対応する保護手段を実行することができる。
（III）光学素子２３の上面に透光性導電層２４を構成することにより、光学素子２３の磨耗を検知することができる。光学素子２３の上面が外来物によりスクラビングされると、同時に透光性導電層２４もスクラビングされる。光学素子２３のスクラビングが過多になったときに透光性導電層２４がすり切られて保護回路を開放させて、さらにチップ素子１１の動作を停止させるようにしてもよい。
（IV）透光性導電層２４の形状としてＳ字形状を採用することで、透光性導電層２４が光学素子２３のコーナー、サイド、センター等の多数の位置をより確実に覆うことができる。光学素子２３をスクラビングしたとき、透光性導電層２４を同時にスクラビングすることをより確実に防止することができ、光学素子２３の磨耗や傷の検出能力を向上させることができる。
（Ｖ）凹溝２１３内に導電層２２を配置することで、スクラブによる導電層２２の損傷を防止することができ、さらにチップ素子１１の動作を停止させることを防止することができる。すなわち、導電層２２を凹溝２１３内に配置することにより、保護回路が開放されていることは、光学素子２３が保持具２１から脱落したか、又は透光性導電層２４が損傷しているためである。
（VI）光透過性導電層２４の導電端２４２を光学素子２３の側方に延ばすことにより、導電層２２との接触面積を大きくすることができ、電気的接続を効果的に行うことができる。したがって、光学素子２３が保持具２１から完全に脱落した場合、又はほぼ脱落する場合のみ、透光性導電層２４が導電層２３に接続せずに、保護回路が開放となる。したがって、導電層２２と透光性導電層２４との間の僅かな揺れに起因する不整合による検出回路の誤判定を防止することができる。
（VII）導電層２２の幅が透光性導電層２４の幅よりも大きいので、製造による公差が存在しても、導電層２２と透光性導電層２４とを良好に電気的に接続することができる。

［第２の実施形態］
図７を参照する。本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態とほぼ同じであり、本実施形態と第１の実施形態との主な相違点は、透光性導電層２４の導電端２４２が、光学素子２３の側辺まで延在して、そして、導電層２２は、保持具２１の内部に配置されている。導電層２２は、保持具２１の内部に配置されているので、第２の実施形態の保持具２１には、凹溝２１３（図２）が設けられない。

導電層２２を保持具２１の内部に配置する製造方法は、保持具２１の材質やプロセスに基づいて調整することができる。保持具２１が熱可塑性材料からなる場合、その製造方法は、導電層２２を、保持具２１を成形するための金型内に配置し、熱可塑性材料を注入して導電層２２を包み込み、さらに熱可塑性材料を硬化させて保持具２１を形成する。保持具２１がセラミック製の場合、導電層２２をブランクに挿入した後に焼結して導電層２２を保持具２１に埋め込む方法であるが、これに限定されるものではない。

導電層２２を保持具２１に埋設する構造は、物体の擦り傷による導電層２２の損傷を防止することができ、また、さらに保護回路が開放される原因が、導電層２２自体が損傷することではなく、光学素子２３が保持具２１から脱落すること、又は透光性導電層２４が損傷していることとなることを確実にすることができる。

したがって、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を奏するとともに、導電層２２を保持具２１に埋め込むことで、光学素子２３を保持具２１から取り外すか、光学素子２３が過度にスクラブされたことをより確実にすることができる。

［第３の実施形態］
図８に示すように、本発明の第３の実施形態は、第１の実施形態とほぼ同様であり、本実施形態と第１の実施形態との主な相違点は、透光性導電層２４が光学素子２３の下面に設けられる。導電層２２の接続端部２２２が光学素子２３の下面近くまで延在されているので、接続端部２２２を透光性導電層２４に電気的に接続することができる。

図９に示すように、第３の実施形態の変形例では、導電層２２が保持具２１の内面に設けられている。導電層の下端部２２１は同じように回路基板１２に電気的に接続され、接続端部２２２は、保持具２１のフランジ２１２の上側まで延在して、これにより、透光性導電層２４が同じように導電層２２と接触させて電気的に接続することができる。

したがって、第３の実施形態は、光学素子２３の摩耗を検出することを除いて、第１の実施形態と同じ利点を有する。製造者は、必要に従って上記の任意の構成を選択することができる。光モジュールが光学素子２３の磨耗を検出する機能を有する必要がない場合には、本実施形態を用いることができる。したがって、第３の実施形態は、製造業者が実際の必要に従って調整を行うことを可能にする別の技術的解決策を提供する。

［第４の実施形態］
図１０を参照すると、本発明の第４の実施形態は、第３の実施形態とほぼ同じであり、本実施形態と第３の実施形態との主な違いは、透光性導電層２４の導通端部２４２が、光学素子２３の側辺まで延在し、導電層２２は、保持具２１の内部に配置されている。導電層２２の構成は、第２の実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

したがって、第４の実施形態は、第３の実施形態と同様の利点を有することを除いて、保持具２１に導電層２２を埋設することにより、光学素子２３が保持具２１から脱落したか、又は光学素子２３がスクラブされているかの精度をさらに確保することができる。

上記を纏めると、保持具２１上に配置された導電層２２は、光学部品２３が保持具２１から脱落したかどうかを回路基板１２の回路が検出し、対応する保護対策を行うことを可能にする。したがって、本発明の目的は確かに達成される。

以上に開示される内容は本発明の好ましい実施可能な実施例に過ぎず、これにより本発明の特許請求の範囲を制限するものではないので、本発明の明細書及び添付図面の内容に基づき為された等価の技術変形は、全て本発明の特許請求の範囲に含まれるものとする。

１電子部品
１１チップ素子
１２回路基板
２光学部品
２１保持具
２１１囲い壁
２１２フランジ
２１３凹溝
２１４チャネル
２１５収容エリア
２２導電層
２２１下端部
２２２接続端部
２３光学素子
２４透光性導電層
２４１本体部
２４２導通端部
９光学モジュール
９１回路基板
９２チップ
９３保持具
９４光学素子

Claims

互いに離間する少なくとも２つの導電層が設けられる保持具と、
前記保持具に設けられ、前記導電層と電気的に接続される少なくとも１つの透光性導電層が設けられる光学素子と、を備え、
前記導電層は前記保持具の底側まで延在し、
前記透光性導電層は前記光学素子の外面又は内面のいずれか１つに形成され、かつ、前記透光性導電層は光学素子の両側辺に配置される２つの導通端部を含み、
前記導電層は前記保持具の外面、内面又は内部のいずれか１つに配置され、
前記導電層には、前記保持具の内面まで延在すると共に前記導通端部と電気的に接続される接続端部が含まれ、
前記光学素子が前記保持具から脱落すると、前記透光性導電層と前記導電層とは電気的に接続されない、ことを特徴とする光学部品。
前記保持具は少なくとも２つの溝を含み、前記導電層毎が対応する前記溝に配置され、
前記光学素子は長方形に形成され、
前記透光性導電層は前記光学素子における一方の角部と近接する位置から他方の角部と近接する位置に延在し、
前記透光性導電層はＳ形又は長尺帯状のいずれか１つの形状に形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
回路基板及びチップ素子を含む電子部品と、
前記電子部品に配置され、保持具及び光学素子を含む光学部品と、
を備え、
前記保持具は前記チップ素子を取り囲むように形成され、かつ、前記保持具には前記保持具の底側まで延在し互いに離間して前記電子部品と電気的に接続される少なくとも２つの導電層が設けられ、
前記光学素子が前記保持具に配置され、かつ、前記光学素子に、前記導電層と電気的に接続される少なくとも１つの透光性導電層が設けられ、
前記透光性導電層は前記光学素子の外面又は内面のいずれか１つに形成され、かつ、前記透光性導電層は光学素子の両側辺に配置される２つの導通端部を含み、
前記導電層は前記保持具の外面、内面又は内部のいずれか１つに配置され、
前記導電層には、前記保持具の内面まで延在すると共に前記導通端部と電気的に接続される接続端部が含まれ、
前記光学素子が前記保持具から脱落すると、前記透光性導電層と前記導電層とは電気的に接続されない、ことを特徴とする光学モジュール。
前記保持具は少なくとも２つの溝を含み、前記導電層毎が対応する前記溝に配置され、
前記光学素子は長方形に形成され、
前記透光性導電層は前記光学素子における一方の角部と近接する位置から他方の角部と近接する位置に延在して、
前記透光性導電層はＳ形又は長尺帯状のいずれか１つの形状に形成されることを特徴とする請求項３に記載の光学モジュール。
前記導電層の幅は前記透光性導電層の幅よりも大きい、ことを特徴とする請求項３に記載の光学モジュール。