JP6660438B2 - 保持具、光学部品及び光学モジュール - Google Patents

保持具、光学部品及び光学モジュール Download PDF

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Description

本発明は保持具、及び保持具を備える部品とモジュールに関し、特に保持具、及び保持具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。普段に使用する場合、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脱落する。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ので、改善する余裕がある。
本発明が解決しようとする課題としては、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保持具を提供する。
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、前記回路基板に配置されると共に光学素子を支持する保持具を提供する。かつ、前記保持具は互いに離間する少なくとも2つの導電層が設けられる。中でも、前記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保持具に配置される導電層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「保持具、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、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(Cyclo olefin coplymer,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:Sn,ITO)、二酸化錫ドープフッ素(SnO:F,FTO)、二酸化錫ドープイットリウム(SnO: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 (9)

  1. 回路基板に配置するのに適しており、光学素子を支持する保持具であって、
    前記回路基板と電気的に接続する互いに離間する少なくとも2つの導電層を備え
    前記保持具は少なくとも2つの溝を含み、
    前記導電層は対応する前記溝の内部に配置されることを特徴とする保持具。
  2. 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つに配置される、ことを特徴とする請求項1に記載の保持具。
  3. 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
    前記保持具は少なくとも2つの溝を含み、
    前記導電層は対応する前記溝の内部に配置されることを特徴とする光学部品。
  4. 前記透光性導電層は前記光学素子の上面又は下面のいずれか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、ことを特徴とする請求項に記載の光学部品。
  5. 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に記載の光学部品。
  6. 回路基板及び一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
    前記保持具は少なくとも2つの溝を含み、
    前記導電層は対応する前記溝の内部に配置されることを特徴とする光学モジュール。
  7. 前記透光性導電層は前記光学素子の上面又は下面のいずれか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、ことを特徴とする請求項に記載の光学モジュール。
  8. 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、前記導電層の幅は前記透光性導電層の幅よりも大きくなることを特徴とする請求項に記載の光学モジュール。
  9. 前記導電層の幅は前記透光性導電層の幅よりも大きくなる、ことを特徴とする請求項に記載の光学モジュール。
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