CN107636507B - 透镜模块以及led光源装置 - Google Patents

Abstract

在本发明所涉及的透镜模块中，为了降低从各透镜射出的光量的损失，并且密集地配置多个透镜的光射出区域，而具备多个透镜(31)、供多个透镜(31)安装的透镜支架(32)、在所述透镜(31)的相互分离的多个地方卡合在光射出面(31b)或是光入射面从而固定在所述透镜支架(32)上的多个固定件(5)，所述固定件(5)被所述多个透镜(31)中的两个以上的透镜(31)共用。

Description

透镜模块以及LED光源装置

技术领域

本发明涉及将多个透镜安装在透镜支架上而成的透镜模块以及使用该透镜模块的LED光源装置。

背景技术

一直以来，例如专利文献1所示那样，作为将多个透镜安装在透镜支架上的构成，存在有使用了具有与多个透镜相对应的贯通孔的紧固框的构成。具体来说，能够想到从光射出侧通过所述紧固框将各透镜的外周压紧固定的结构，或者在各透镜的外周形成凸缘部，从光射出侧通过所述紧固框将该凸缘部压紧固定的结构。

然而，在使用有上述紧固框的构成中，成为压紧各透镜的全周的结构，光被该紧固框遮挡，光量损失变大。例如在像曝光用途的光源装置等那样，期望高的光强度的光源装置的情况下，光利用效率由于该光量损失而降低，难以获得所期望的光强度，尤其成为问题。

另外，多个透镜的光射出区域成为从所述紧固框的贯通孔露出的部分，因此，该光射出区域的间隔受到在所述紧固框上形成的贯通孔的间隔的限制，难以将多个透镜的光射出区域密集地配置。例如在像曝光用途的光源装置等那样，期望均匀的光强度分布的光源装置的情况下，由于所述光照射区域的密集的配置受到限制，难以获得均匀的光强度分布，因此尤其成为问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特开2010－272858号公报

发明内容

发明要解决的问题

在此，本发明为了解决上述问题点而完成的，其主要的课题在于，降低从各透镜射出的光量的损失，并且密集地配置多个透镜的光射出区域。

解决问题的技术手段

即，本发明所涉及的透镜模块的特征在于，具备：多个透镜；透镜支架，其供所述多个透镜安装；以及多个固定件，其在所述多个透镜的相互分离的多个地方卡合在光射出面或者光入射面上，从而固定在所述透镜支架上，所述固定件被所述多个透镜中的两个以上的透镜共用。

通过这样的透镜模块，多个固定件与透镜的光射出面或光入射面中的多个地方接触而固定在透镜支架上，因此，能够减小透镜的被固定件遮蔽的部分，能够降低光量损失。通过该光量损失的降低，能够使光利用效率提高，能够获得所期望的光强度。另外，不使用现有的紧固框而通过多个固定件来固定透镜，并且固定件被两个以上的透镜共用，因此，能够密集地配置多个透镜的光射出区域。通过可密集地配置所述光射出区域，能够获得均匀的光强度分布。

优选地，所述多个透镜以规定的排列图案安装在所述透镜支架上，所述固定件被所述多个透镜中的相互紧邻的两个以上的透镜共用。

如此以规定的排列图案安装多个透镜，并且由相互紧邻的两个的透镜共用固定件，因此，能够容易地进行透镜模块的组装。另外，通过由相互紧邻的两个透镜共用固定件，能够使固定件小型化。

特别地，为了将多个透镜进行最密配置，获得均匀的光强度分布，优选所述多个透镜的排列图案为三角格子状，所述固定件被所述多个透镜中的相互紧邻的三个透镜共用。

优选地，所述多个固定件被等间距(等间隔)地配置在所述透镜支架上。

通过该构成，能够对多个透镜等间距(等间隔)地定位。

为了容易地进行针对所述透镜支架的透镜的定位，优选在所述透镜支架上形成有与所述多个透镜分别对应地设置的凹部。

作为固定件的具体的实施形态，能够想到所述固定件在其与所述透镜支架之间具有夹入所述透镜的头部。在这种情况下，为了防止透镜受伤，以及为了无松动地固定透镜，优选在所述头部与所述透镜之间设有缓冲构件。

优选所述固定件为螺合在形成于所述透镜支架上的内螺纹孔中的螺钉。

通过该构成，能够使固定件进一步地小型化，能够使多个透镜相互紧贴或者靠近地铺满。此时，作为固定件的螺钉被旋入于在相互紧贴或者靠近的透镜间的区域形成的内螺纹孔中。另外，通过使用螺钉，透镜的拆下变得容易，透镜的位置调整也变得容易。

另外，本发明所涉及的LED光源装置的特征在于，具备：上述的透镜模块；以及与被安装于所述透镜模块的多个透镜分别对应地设置的多个LED。

根据这样的LED光源装置，由于由透镜模块所获得的效果，能够使光利用效率提升而获得所期望的光强度，并且能够获得均匀的光强度分布。

发明的效果

根据这样构成的本发明，能够降低从各透镜射出的光量的损失，并且密集地配置多个透镜的光射出区域。

附图说明

图1为表示本实施方式所涉及的LED光源装置的立体图。

图2为该实施方式的LED光源装置的俯视图。

图3为该实施方式的LED光源装置的放大截面图。

图4为该实施方式的LED光源装置的部分放大截面图。

图5为表示该实施方式的透镜支架的俯视图。

图6为表示该实施方式的透镜以及固定件的配置方式的图。

图7为用于表示该实施方式的透镜的安装方法的一例的图。

图8为变形实施方式的透镜模块的俯视图。

图9为变形实施方式的透镜模块的俯视图。

图10表示固定件的变形例的示意图。

符号说明

100···LED光源装置

2···LED

3···透镜模块

31···透镜

32···透镜支架

321···凹部

32M···内螺纹孔

5···固定件

51···头部

6···缓冲构件

具体实施方式

以下，参照附图对本发明所涉及的LED光源装置的一实施方式进行说明。

本实施方式所涉及的LED光源装置100作为例如曝光机用的光源装置而被使用。另外，曝光机(掩模对准器)是指用于使用紫外线在工件上转印、印制细微的图案的装置，主要在晶体管、IC等半导体元件制造中使用。

具体来说，如图1～图3所示，LED光源装置100为在例如俯视下大致成为矩形的一面具有光射出部的面发光装置，具备在印刷电路基板21上并列设置的多个LED2、具有与该多个LED2分别对应的多个透镜31的透镜模块3、收纳多个LED2以及透镜模块3的呈例如大致长方体形状的外壳4。另外，在外壳的背面(与光射出部相反一侧)，设有用对LED2的热进行散热的散热片4F。

所述多个LED2以规定的排列图案搭载在俯视下呈大致矩形的印刷电路基板21上，具体来说，以成为三角格子状的方式进行搭载。即，以相互紧邻的三个LED2的发光部位于正三角形的顶点的方式进行搭载。各LED2以其光轴相对于印刷电路基板21的表面垂直的方式进行搭载。本实施方式的LED2为在由陶瓷、树脂等成形的空腔内安装有LED芯片的表面安装型的紫外光LED。

所述透镜模块3具有多个透镜31、以及供该多个透镜31安装的透镜支架32。

所述多个透镜31构成相互相同的形状。如图4所示，各透镜31构成旋转体形状，旋转轴方向上的一方的表面成为构成平面状的光入射面31a，旋转轴方向上的另一方的表面成为弯曲为凸状的光射出面31b。

透镜支架32为俯视下呈矩形的平板状的构件，并且在所述外壳4内，被配置在多个LED2的光射出侧前方。具体来说，透镜支架32具有与所述多个LED2对应而形成的多个贯通孔32h，并以经由该贯通孔32h能够将来自所述LED2的光射出至外部的方式构成。即，如图5所示，在透镜支架32上，所述多个贯通孔32h以成为规定的排列图案(在本实施方式中为三角格子状)的方式而形成。

如图3以及图4所示，该透镜支架32以在所述多个贯通孔32h的光射出侧的开口部分别安装透镜31的方式构成。即，在透镜支架32上，所述多个透镜31与所述多个LED2同样地以成为规定的排列图案(在本实施方式中为三角格子状)的方式被安装(参照图2等)。

在本实施方式中，如图4以及图5所示，在多个贯通孔32h的光射出侧的开口部分别形成有容纳透镜31的一部分的容纳凹部321。该容纳凹部321构成与透镜31的俯视下形状大致相同的俯视下形状，具有比贯通孔32h的直径大的直径，形成为在俯视下与所述贯通孔32h同心圆的形状。另外，所述容纳凹部321构成为，在容纳有透镜31的状态下，该透镜31的光射出面31b相比于透镜支架32更靠近外部。

然后，多个透镜31通过多个固定件5被固定在透镜支架32上。

具体来说，特别如图2、图3以及图6所示，多个固定件5在透镜31相互分离的多个地方从光射出侧卡合在光射出面31b上，固定在透镜支架32上。在本实施方式中，以针对各透镜31卡合三个固定件5的方式构成。详细来说，三个固定件5在各透镜31的周围等间隔地配置在周向上，在透镜31的光射出面31b周缘部卡合在周向上等间隔的三个地方。

各固定件5为相同的构件，为与形成于透镜支架32的内螺纹孔32M螺合的螺钉。而且，通过使该螺钉5螺合于所述内螺纹孔32M，在螺钉5的头部51与透镜支架32之间夹入透镜31而加以固定。

在本实施方式中，为了防止透镜31的受伤、破损，且无松动地固定透镜31，设为在螺钉5的头部51与透镜31之间设置缓冲构件6的构成。该缓冲构件6例如为树脂垫圈，在本实施方式中，具有与螺钉5的头部51大致相同的直径。通过该构成，通过使螺钉5螺合于内螺纹孔32M，树脂垫圈6与透镜31的光射出面31b中的周缘部接触，从而固定透镜31。

然后，固定件5设为被多个透镜31中的相互紧邻的两个以上的透镜31共用的构成。在本实施方式中，具有被相互紧邻的三个透镜31共用的固定件5、以及被相互紧邻的两个透镜31共用的固定件5。

如图6所示，被相互紧邻的三个透镜31共用的固定件5被在配置成三角格子状(最密配置)的多个透镜31中相互紧邻的三个透镜31共用，即，被位于三角格子点(正三角形的顶点)的三个透镜31共用。此时，在所述相互紧邻的三个透镜31之间的区域，透镜支架32的内螺纹孔32M被形成在到这些透镜31等距离的位置。即，被所述相互紧邻的三个透镜31共用的固定件5被旋入形成于所述相互紧邻的三个透镜31之间的区域的内螺纹孔32M中。

另外，如图2所示，被相互紧邻的两个透镜31共用的固定件5被在位于外周部分的多个透镜31中相互紧邻的两个透镜31共用。此时，透镜支架32的内螺纹孔32M被形成在到所述相互紧邻的两个透镜31等距离的位置。

在本实施方式中，固定被配置成三角格子状(最密配置)的多个透镜31的多个固定件5也和多个透镜31同样地被配置成三角格子状。如图7所示，被配置成三角格子状的多个透镜31由多个透镜31所形成的多个透镜列31L构成。另外，被配置成三角格子状的多个固定件5也由多个固定件5所形成的多个固定件列5L构成。

作为该透镜模块3的组装，从最外侧(例如最左侧)的透镜列31L按顺序进行固定。具体来说，在固定构成最外侧的透镜列31L的各透镜31的三个固定件5中，从位于外侧(左侧)的两个固定件5(最外侧的固定件组5L)旋紧。通过旋紧位于该外侧的两个固定件5，构成最外侧的透镜列31L的各透镜31紧贴容纳凹部321的内侧周面中与该两个固定件5相反的一侧(右侧)而被定位。

随后，将固定构成最外侧的透镜列31L的各透镜31的三个固定件5中的、位于内侧(右侧)的剩下的一个固定件5(第二固定件列5L)旋紧。通过旋紧该剩下的一个固定件(第二固定件列5L)来固定最外侧的透镜列31L。另外，通过旋紧第二固定件列5L，第二透镜列31L被紧贴固定于容纳凹部321的内侧周面中与该第二固定件列5L相反的一侧(右侧)。如此，通过对每一个LED列31L按顺序旋紧固定件列5L，来进行透镜31的定位以及固定。

此外，如图3及以及图4所示，在本实施方式的LED光源装置100中，透镜模块3具有多个第2透镜33以及供该第2透镜33安装的第2透镜支架34。

所述第2透镜33为对LED2的光进行聚光的聚光透镜。在本实施方式中，构成为通过所述透镜31将通过第2透镜33聚光后的光作为平行光导出。

第2透镜支架34具有与所述多个LED2对应的多个贯通孔34h，在该贯通孔34h上安装有第2透镜34。具体来说，在贯通孔34h的光入射侧的开口部上形成有卡止所述第2透镜33的凸缘部341，第2透镜33卡止在该凸缘部341上从而第2透镜33被设置于贯通孔34h上。然后，将所述透镜支架32安装在该第2透镜支架34的光射出侧表面，第2透镜33被固定在第2透镜支架34上。具体来说，在透镜支架32的贯通孔32h的光入射侧的开口部上形成有用于推压第2透镜33的光射出面一侧的凸缘部322。此外，在该凸缘部322与第2透镜33之间，设置有O形环35。

＜本实施方式的效果＞

根据这样构成的本实施方式的LED光源装置100，多个固定件5在透镜31的多个地方卡合而固定在透镜支架32上，因此，能够减小在透镜31中被固定件5遮蔽的部分，能够降低光量损失。通过该光量损失的降低，能够使光利用效率提高，能够获得所期望的光强度。

此外，在LED2的LED芯片上表面设有焊盘电极等非发光部的情况下，通过在LED2的光轴附近以朝向固定件5的方式配置该非发光部，能够进一步地降低光量损失。

另外，不使用现有的紧固框而通过多个固定件5固定透镜31，并且固定件5被两个以上的透镜31共用，因此，能够密集地配置多个透镜31的光射出区域。通过能够密集地配置所述光射出区域，能够获得均匀的光强度分布。特别地，由于多个透镜31的排列图案为三角格子状，因此能够将多个透镜31进行最密配置，获得均匀的光强度分布。

由配置成三角格子状的多个透镜31中相互紧邻的三个透镜31共用固定件5，因此能够容易地进行透镜模块3的组装。在此，在透镜支架32上形成容纳凹部321，因此，能够使组装进一步地容易进行。另外，固定件5被安装在相互紧邻的三个透镜31之间的区域，被形成该区域的相互紧邻的三个透镜31共用，因此能够使固定件5小型化。

进而，由于固定件5为螺钉，因此能够使固定件5容易地进行小型化，能够使多个透镜31相互紧贴或靠近地铺满。另外，通过使用螺钉5，透镜31的拆下变得容易，透镜31的位置调整也变得容易。

＜其他实施方式＞

此外，本发明并不限于所述实施方式。

例如，在所述实施方式中，透镜31的排列图案为三角格子状，但是，如图8所示，也可以为正方格子等四角格子状(矩阵状)。而且，在以相对于各透镜31卡合四个固定件5的方式构成的情况下，固定件5成为被相互紧邻的两个透镜或者相互紧邻的四个透镜共用。

另外，在所述实施方式中，做成具有多个透镜列的配置，也可以将多个透镜31设为一列配置。此时，例如，如图9所示，能够想到，沿着透镜列在一侧设置多个固定件5，在另一侧设置与多个透镜31抵接的抵接面7，在将透镜31抵接在所述抵接面7的状态下旋紧固定件5。另外，此时，固定件5被相互紧邻的两个透镜31共用。

进而，所述固定件5除了螺钉，也可以为如下的构件，即具有插入在透镜支架上形成的固定用孔的插入部、以及在该插入部的一端形成的头部，并且在所述插入部形成有倒须的构件。另外，也可以是构成为由于该倒须而不能从固定用孔拔脱的构件。

而且，如图10所示，所述固定件5也可以构成为如下：具有沿多个透镜31持续延伸、与各透镜31的外缘部中的周向一部分接触的推压体8，将该推压体8固定在透镜支架32上，从而所述固定件5被多个透镜31共用。

另外，所述实施方式的各透镜仅具有与一个LED对应的一个透镜部分，但是也可以为具有与多个LED2对应的多个透镜部分。例如，可以为一体形成所述实施方式的多个(例如两个或三个等)透镜的透镜单元。即使在该情况下，也与所述实施方式同样地，固定件被做成被两个以上的透镜单元共用的构成。

透镜形状并不限定于所述实施方式，例如，也可以为圆柱形透镜。该情况下，圆柱形透镜可以为与一个LED对应地设置，也可以为与多个LED对应地设置。

并且，所述实施方式的透镜支架也可以构成为透镜安装表面成为平面状，而不具有容纳凹部。另外，也可以为了对透镜进行定位而具有抵接于透镜侧周面的突起等定位部，而不具有容纳凹部。

在所述实施方式中，对曝光机用的光源装置进行了说明，但是也能够适用于工件的表面检查等的检查用的光源装置。另外，也可以通过固定件5固定光透镜31的入射面31a一侧，而不是光射出面31b一侧。具体来说，所述透镜31以朝向开口部一侧的方式分别被安装在透镜支架32的多个贯通孔32h的光入射侧的开口部上。

另外，本发明并不限于所述实施方式，能够在不脱离其主旨的范围内进行各种变形。

产业上的利用可能性

根据本发明，能够降低从各透镜射出的光量的损失，并且密集地配置多个透镜的光射出区域。

Claims (8)

1.一种透镜模块，其特征在于，具备：

多个透镜；

透镜支架，其供所述多个透镜安装；以及

多个固定件，其在所述多个透镜的相互分离的多个地方卡合在光射出面或者光入射面，并固定在所述透镜支架上，

所述固定件被所述多个透镜中的相互紧邻的两个以上的透镜共用，

所述固定件在各透镜的周围等间隔地配置在该透镜的周向上。

2.如权利要求1所述的透镜模块，其特征在于，

所述多个透镜以规定的排列图案安装在所述透镜支架上。

3.如权利要求2所述的透镜模块，其特征在于，

所述多个透镜的排列图案为三角格子状，

所述固定件被所述多个透镜中的相互紧邻的三个透镜共用。

4.如权利要求1所述的透镜模块，其特征在于，

所述多个固定件等间距地配置在所述透镜支架上。

5.如权利要求1所述的透镜模块，其特征在于，

在所述透镜支架上形成有与所述多个透镜分别对应地设置的凹部。

6.如权利要求1所述的透镜模块，其特征在于，

所述固定件具有头部，在所述头部与所述透镜支架之间夹入所述透镜，

在所述头部与所述透镜之间设有缓冲构件。

7.如权利要求1所述的透镜模块，其特征在于，

所述固定件为螺合在形成于所述透镜支架上的内螺纹孔中的螺钉。

8.一种LED光源装置，其特征在于，具备：

如权利要求1所述的透镜模块；以及

多个LED，其与安装于所述透镜模块上的多个透镜分别对应地设置。

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