KR20120138634A - 광학렌즈 및 이를 이용한 발광모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면 발광 레이저 칩이 생성하는 광선을 변조할 수 있는 광학렌즈에 관한 것으로, 상기 광학렌즈는 오목홈부를 구비한 본체를 포함하여 구성된다. 오목홈부의 바닥표면에는 입광곡면이 형성되고, 본체와 바닥 표면이 서로 대응되는 외부표면에는 출광곡면이 형성되어 있다. 상기 오목홈부에는 표면 발광 레이저칩이 수용되되, 표면 발광 레이저 칩과 입광곡면 사이는 일정 거리 이격되어 있다. 본 발명은 또한 전술한 광학렌즈를 이용한 발광모듈을 개시하고 있다. 전술한 광학렌즈에 의해 입사광선이 먼저 발산된 후 일정 각도로 수렴되게 함으로써, 출력되는 조명광이 균일하면서도 비교적 먼 거리까지 투사되도록 한다.

Description

광학렌즈 및 이를 이용한 발광모듈{Optical Lens and Light-emitting Module Using The Same}

본 발명은 광학부재에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 광학렌즈 및 이를 이용한 발광모듈에 관한 것이다.

주거 안전보장 또는 다른 상업상의 필요에 따라, 적외선 감시시스템이나 인식시스템이 광범위하게 응용되어 사용되고 있다. 종래 기술에 따른 시스템의 대부분은 다수 개의 하이 파워 발광다이오드를 조명광원으로 사용하고 있다. 그러나, 발광다이오드를 조명광원으로 사용하는 경우 파워의 소모가 높아질 뿐만 아니라 조명광이 200 내지 300m까지도 투사되지 못하게 되어, 시스템의 응용범위가 제한을 받게 되는 단점이 있다.

전술한 문제점을 극복하기 위하여, 현재 레이저를 조명광원으로 하는 적외선감시시스템이나 인식시스템이 사용되고 있다. 일본 특허출원 공개공보 제2000-332351호에는 표면 발광 레이저 칩이 개시되어 있으나, 출력 빔 패턴을 보면 중앙이 비교적 어두운 도넛모양을 형성하고 있고, 이미지 그림자가 쉽게 생기게 되어, 시스템의 인식 정밀도가 낮다는 문제점이 있다.

전술한 내용을 종합하여 보면, 적외선 조명광원의 균일도를 보장하고 투사거리를 높이는 것이 현재 당업계에서 이루어야할 목표가 되고 있다.

1. 일본 특허출원 공개공보 2000-332351

본 발명이 제공하는 광학렌즈는 입광곡면과 출광곡면을 구비하되, 바람직스럽게 상기 입광곡면이 분무처리가 되도록 한다. 본 발명에 따른 광학렌즈에 의할 경우 입사광선이 먼저 발산된 후 일정 각도로 수렴되게 함으로써, 본 발명의 광학렌즈를 구비한 발광모듈에서 출력되는 조명광이 균일하면서도 비교적 먼 거리까지 투사되도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 광학렌즈는 표면 발광 레이저 칩이 생성하는 광선을 변조할 수 있는 것으로서, 상기 광학렌즈는 오목홈부를 구비한 본체를 포함하여 구성되되, 상기 오목홈부의 바닥표면에는 입광곡면이 형성되고, 상기 본체와 상기 바닥 표면이 서로 대응되는 외부표면에는 출광곡면이 형성되는데, 상기 오목홈부에는 상기 표면 발광 레이저칩이 수용되고, 상기 표면 발광 레이저 칩과 상기 입광곡면 사이는 일정 거리 이격되어 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 발광모듈은 광학렌즈와 하나 이상의 표면 발광 레이저 칩을 포함하여 구성된다. 상기 광학렌즈는 오목홈부를 구비한 본체를 포함하여 구성되되, 상기 오목홈부의 바닥표면에는 입광곡면이 형성되고, 상기 본체와 상기 바닥 표면이 서로 대응되는 외부표면에는 출광곡면이 형성되는데, 상기 오목홈부에는 상기 표면 발광 레이저칩이 수용되고, 상기 표면 발광 레이저 칩과 상기 입광곡면 사이는 일정 거리 이격되어 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예와 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명함으로써, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 목적, 기술내용, 특징 및 달성되는 효과를 쉽게 이해할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학렌즈를 보여주는 입체도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학렌즈를 보여주는 저면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광학렌즈를 보여주는 도 2 A-A선의 단면구조를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 광학모듈의 단면도이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광학렌즈를 보여주는 입체도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광학렌즈를 보여주는 저면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광학렌즈를 보여주는 도 2 A-A선의 단면구조를 보여주는 단면도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 보면, 본 발명이 제공하는 광학렌즈는 오목홈부(11)를 구비한 본체(10)를 포함하여 구성된다. 오목홈부(11)의 바닥표면(12)에는 입광곡면(121)이 형성되어 있다. 본 실시예에서, 입광곡면(121)은 비구면이다. 바람직스럽게, 입광곡면(121)은 분무처리과정을 걸려 거칠게 만든다. 상기 구조에 따라, 입광곡면(121)으로 입사되는 광선은 발산되는 효과가 생성된다. 본체(10)와 오목홈부(11)의 바닥표면(12)이 서로 대응되는 외부표면(13)에는 출광곡면(131)이 형성된다. 본 실시예에서, 출광곡면(131)은 구면이다. 출광곡면(131)으로 인해 입광곡면(121)을 통과하여 발산된 광선이 수렴되는 효과를 갖게 된다. 따라서, 설계자는 요구되는 설계에 따라, 출력되는 조명광이 일정각도로 수렴되도록 하여 조명효율이 높아지도록 한다.

전술한 구조에 의할 경우, 오목홈부(11) 내에 장착된 광원부재가 생성하는 광선은 먼저 입광곡면(121)으로 입사되어 발산되고, 다시 출광곡면(131)에 입사되어 일정각도로 수렴된다. 따라서, 본 발명이 제공하는 광학렌즈에서 출력되는 광원은 균일하면서도 비교적 먼 거리까지 투사된다.

도 3을 참조하여 보면, 본 실시예에서, 오목홈부(11)의 바닥표면(12)으로부터 본체(10)의 외부표면까지의 거리(D)는 출광곡면(131)에 형성된 돌출높이(H)보다 크게 형성함으로써, 입광곡면(121) 및 출광곡면(131) 사이가 일정 간격을 유지하여 광선이 균일하고 먼 거리까지 도달하게 된다. 도 2를 참조하여 보면, 본 실시예에서, 오목홈부(11)의 측벽에는 다수 개의 서로 대응하는 돌출부(14)가 형성되어 있다. 서로 대응되는 돌출부(14)에 의해 본 발명의 광학렌즈가 기판에 끼워져 결합된다. 본 실시예에서, 본체(10)는 일체로 성형된 구조이고, 그 재료는 유리 또는 고분자중합체가 될 수 있는데, 예를 들어, 아크릴, 폴리 카보네이트(Polycarbonate，PC) 등의 플라스틱 재료이다. 여기서 주의해야 할 것은, 본체(10)의 재료 중 도핑산란재료(Doping scattering material) 역시 산란 효과를 생성하여 입사되는 광선을 발산시킬 수 있다는 것이다.

도 4를 참조하여 보면, 본 발명의 실시예에 따른 광학모듈은 광학렌즈 및 발광부재(31)을 포함하여 구성된다. 광학렌즈는 본체(10)를 포함하여 구성되는데, 그 상세한 구조는 전술한 내용에서 설명되었기 때문에, 여기서 다시 언급하지는 않겠다. 도 4에 도시된 광학렌즈는 도 2의 B-B선에 의한 단면구조이다. 발광부재(31)는 광학렌즈의 오목홈부(11) 내에 장착되는데, 발광부재(31)와 입광곡면(121) 사이에는 일정한 거리가 존재한다. 예를 들어 설명하자면, 발광부재(31)는 하나 또는 다수 개의 표면발광 레이저 칩이 될 수 있는데, 밀봉 캐리어보드(30) 상에 장착된다. 다수 개의 표면발광 레이저 칩은 선형 배열(linear arrangement), 배열 배열(array arrangement) 또는 기하학적 패턴 배열로 형성될 수 있다. 밀봉된 발광부재(31)는 다시 회로판(20) 상에 장착된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 광학렌즈의 본체(10)는 서로 대응되는 돌출부(14)를 이용하여 발광부재(31)가 고정되는 밀봉 캐리어보드(30)에 지지됨으로써, 광학렌즈와 발광부재(31)가 결합되어 일체가 되도록 한다. 여기서 주의해야 할 것은, 적당한 설계를 통해서, 광학렌즈가 직접 회로판(20)과 끼워져 결합되도록 함으로써, 발광부재(31)가 광학렌즈의 오목홈부(11) 내에 장착될 수 있다는 것이다.

전술한 내용을 종합하여 보면, 본 발명의 광학렌즈와 이를 이용한 발광모듈은 입광곡면 및 출광곡면을 구비하는 것으로, 바람직스럽게는, 입광곡면을 분무처리를 하여, 광선 발산의 효과가 높아지도록 한다. 따라서, 본 발명의 광학렌즈로 입사되는 광원은 우선 입광곡면을 통과하여 발산된 후 다시 출광곡면을 통해서 일정 각도로 수렴되도록 함으로써, 본 발명의 광학렌즈가 출력하는 조명광이 균일하면서도 비교적 먼 거리까지 투사되도록 한다.

상술한 실시예는 본 발명의 기술적 특징을 설명하기 위하여 예로서 든 실시태양에 불과한 것으로, 청구범위에 기재된 본 발명의 보호범위를 제한하기 위하여 사용되는 것이 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해해야 한다. 따라서 본 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10 : 본체 11 : 오목홈부 12 : 바닥표면
121 : 입광곡면 13 : 외부표면 131 : 출광곡면
14 : 돌출부 20 : 회로판 30 : 밀봉 캐리어보드
31 : 발광부재 D : 거리 H : 돌출높이

Claims (19)

1. 표면 발광 레이저 칩이 생성하는 광선을 변조할 수 있는 광학렌즈로서, 상기 광학렌즈는 오목홈부를 구비한 본체를 포함하여 구성되되, 상기 오목홈부의 바닥표면에는 입광곡면이 형성되고, 상기 본체와 상기 바닥 표면이 서로 대응되는 외부표면에는 출광곡면이 형성되는데, 상기 오목홈부에는 상기 표면 발광 레이저칩이 수용되고, 상기 표면 발광 레이저 칩과 상기 입광곡면 사이는 일정 거리 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 광학렌즈.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 입광곡면은 분무처리가 된 광학렌즈.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 입광곡면은 비구면이 되는 광학렌즈.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 출광곡면은 구면이 되는 광학렌즈.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 바닥표면으로부터 상기 외부표면까지의 거리는 상기 출광곡면에 형성된 돌출높이보다 크게 형성된 광학렌즈.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 오목홈부의 측벽에 다수 개의 서로 대응하는 돌출부가 형성되어, 기판에 끼워져 결합되는 광학렌즈.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 본체는 일체로 성형되는 구조가 되는 광학렌즈.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 본체의 재료는 도핑산란재료가 되는 광학렌즈.
9. 청구항 1에 있어서, 상기 본체의 재료는 유리 또는 고분자중합체가 되는 광학렌즈.
10. 오목홈부를 구비한 본체를 포함하여 구성되되, 상기 오목홈부의 바닥표면에는 입광곡면이 형성되고, 상기 본체와 상기 바닥 표면이 서로 대응되는 외부표면에는 출광곡면이 형성되는 광학렌즈; 및
    상기 오목홈부 내에 장착되는 표면 발광 레이저칩으로서, 상기 표면 발광 레이저칩과 상기 입광곡면 사이에는 일정한 거리가 존재하는 하나 이상의 표면 발광 레이저칩을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발광모듈.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 입광곡면은 분무처리가 된 발광모듈.
12. 청구항 10에 있어서, 상기 입광곡면은 비구면이 되는 발광모듈.
13. 청구항 10에 있어서, 상기 출광곡면은 구면이 되는 발광모듈.
14. 청구항 10에 있어서, 상기 바닥표면으로부터 상기 외부표면까지의 거리는 상기 출광곡면에 형성된 돌출높이보다 크게 형성된 발광모듈.
15. 청구항 10에 있어서, 상기 오목홈부의 측벽에 다수 개의 서로 대응하는 돌출부가 형성되어, 기판에 끼워져 결합되는 발광모듈.
16. 청구항 10에 있어서, 상기 광학렌즈는 일체로 성형되는 구조가 되는 발광모듈.
17. 청구항 10에 있어서, 상기 광학렌즈의 재료는 도핑산란재료가 되는 발광모듈.
18. 청구항 10에 있어서, 상기 광학렌즈의 재료는 유리 또는 고분자중합체가 되는 발광모듈.
19. 청구항 10에 있어서, 상기 표면발광 레이저 칩은 다수 개이고, 선형 배열(linear arrangement), 배열 배열(array arrangement) 또는 기하학적 패턴 배열로 형성되는 발광모듈.

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