JP2006147713A - Optically coupled device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光結合素子に関し、特に発光素子が発する光を第1、第2の受光部で受光する形態の光結合素子に関する。 The present invention relates to an optical coupling element, and more particularly to an optical coupling element in which light emitted from a light emitting element is received by first and second light receiving portions.
従来の光結合素子101は、発光素子111と受光素子112が一対となって同一パッケージ内に収納された構造となっている。その内部構造について、図9を参照して以下に説明する。
The conventional
発光素子111は、銀ペーストでリードフレーム113aにダイボンディングされ、発光素子111の表面電極はリードフレーム113cにボンディングワイヤ114で電気的に接続されている。この発光素子111は、透明シリコン樹脂115でコーティングされている。これは、発光素子111の出力劣化を防止するためである。
The
受光素子112は、銀ペーストでリードフレーム113bにダイボンディングされ、受光素子112の表面電極はリードフレーム113dにボンディングワイヤ114で電気的に接続されている。
The
これら発光素子111と受光素子112とは、光が伝達するように透明樹脂116で覆われている。さらに透明樹脂116に覆われた全体が遮光樹脂117でモールドされて、光結合素子101が構成されている。
The
また、近年の電子機器の省エネルギー化に伴って、光結合素子の低電力化が図られている。このような状況において、実開昭64−13161に示されるように、受光部上に搭載した高光透過率材料の周囲を、白色顔料を含有する透明樹脂で固定することよって、光伝達効率の向上を図った光結合素子が提案されている。 In addition, with the recent energy saving of electronic devices, the power of the optical coupling element is reduced. In such a situation, as shown in Japanese Utility Model Publication No. 64-13161, the light transmission efficiency is improved by fixing the periphery of the high light transmittance material mounted on the light receiving portion with a transparent resin containing a white pigment. There has been proposed an optical coupling element that achieves the above.
この従来技術は、受光部の上に高光透過率材料を搭載して、発光素子からの光が透明樹脂に吸収される割合を減少させることで、受光部へと到達する光量を増加させるとともに、この高光透過率材料の側面を、白色顔料を含む透明樹脂で覆って、側面から外側に漏れる光を反射させ、受光部に入射する光量を増加させることで、光伝達効率の向上を図っている。
ところで、図10に示すように、受光素子112に2つの受光部131a,131bが形成されている構成においては、受光部131aと受光部131bの間の受光感度のない非受光領域130に照射した光が反射されてしまい、この分、光損失となって、光伝達効率が低くなっていた。
By the way, as shown in FIG. 10, in the structure in which the
特に、2つの受光部131a,131bに基づく出力が等しくなるように、発光素子111の中心軸が、2つの受光部131a,131bの中間あたりに配置されている構造であるときは、その光損失が大きい。発光素子111の中心軸あたりでは光強度が相対的に強いので、2つの受光部の間の非受光領域130において反射される光量が増加し、その分、光損失が大きくなってしまうからである。
In particular, when the central axis of the
また、上記特許文献1に示す構造にしたとしても、高光透過率材料の側面から外側へ漏れる光を反射させて受光部に入射する光を増加させることができるが、やはり、2つの受光部の間の非受光領域に照射した光は反射されてしまうので、この分、光損失となって、光伝達効率は低くなる。
Even if the structure shown in
本発明は、こうした点に鑑みなされたものであり、その目的は、受光部が複数ある光結合素子において、光伝達効率を高めて、さらなる低電力化を図った光結合素子を提供することにある。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide an optical coupling element in which light transmission efficiency is improved and power is further reduced in an optical coupling element having a plurality of light receiving portions. is there.
上記課題を解決するために本発明の光結合素子は、発光素子と、この発光素子と光学的に対向配置された、第1及び第2の受光部を有する受光素子とが、一体的に透明樹脂でモールドされてなり、前記発光素子が発する光を前記受光素子の第1及び第2の受光部で受光するように構成された光結合素子において、前記透明樹脂と屈折率の異なる分光体が前記発光素子と前記受光素子との間に配設されるとともに、これら透明樹脂と分光体との境界面が、前記発光素子からの光を前記第1及び第2の受光部に導光する形状に形成されたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, an optical coupling element of the present invention is a transparent light-emitting element and a light-receiving element having first and second light-receiving portions disposed optically opposite to the light-emitting element. In the optical coupling element which is molded with resin and configured to receive light emitted from the light emitting element by the first and second light receiving portions of the light receiving element, a spectral body having a refractive index different from that of the transparent resin is provided. A shape that is disposed between the light emitting element and the light receiving element, and a boundary surface between the transparent resin and the spectroscopic material guides light from the light emitting element to the first and second light receiving portions. It is characterized by being formed.
このような構成によって、発光素子からの光を、透明樹脂と分光体との境界面において屈折させて、第1及び第2の受光部に導光することができる。これによって、従来の光結合素子では第1、第2の受光部の間の非受光領域に照射されて有効に活用されていなかった光を、第1、第2受光部へと導光することができるので、その分、光伝達効率を向上させることができる。 With such a configuration, the light from the light emitting element can be refracted at the boundary surface between the transparent resin and the spectroscopic material and guided to the first and second light receiving portions. As a result, in the conventional optical coupling element, the light that has not been used effectively by irradiating the non-light receiving region between the first and second light receiving units is guided to the first and second light receiving units. Therefore, the light transmission efficiency can be improved accordingly.
また、本発明において、分光体は、前記透明樹脂よりも高い屈折率を有する材料からなるとともに、透明樹脂と分光体との前記境界面を、V字状を呈する第1、第2の2つの斜面から構成してもよい。 In the present invention, the spectroscopic body is made of a material having a refractive index higher than that of the transparent resin, and the boundary surface between the transparent resin and the spectroscopic body has first and second two shapes that are V-shaped. You may comprise from a slope.
分光体の屈折率が透明樹脂の屈折率より高いとき、分光体に入射する光の入射角に対して、その光の出射角は小さくなる。このことから、透明樹脂と分光体の境界部分を、V字状を呈する第1、第2の2つの斜面から構成することによって、この2つの斜面に入射する光を、第1、第2の受光部へと導光することができることになる。これによって、前述の境界面がなければ第1、第2の受光部の間の非受光領域に照射されていた光を、受光部に導光することができるので、この分、光伝達効率を向上させることができる。 When the refractive index of the spectral body is higher than the refractive index of the transparent resin, the light emission angle becomes smaller than the incident angle of the light incident on the spectral body. From this, by constructing the boundary portion between the transparent resin and the spectroscopic body from the first and second inclined surfaces having a V shape, the light incident on the two inclined surfaces is changed into the first and second surfaces. The light can be guided to the light receiving unit. As a result, if the aforementioned boundary surface is not present, the light irradiated to the non-light-receiving region between the first and second light-receiving parts can be guided to the light-receiving part. Can be improved.
また、本発明において、分光体は、前記透明樹脂よりも低い屈折率を有する材料からなるとともに、透明樹脂と分光体との前記境界面を、逆V字状を呈する第1、第2の2つの斜面から構成してもよい。 In the present invention, the spectroscopic material is made of a material having a lower refractive index than the transparent resin, and the boundary surface between the transparent resin and the spectroscopic material has first and second two shapes having an inverted V shape. It may consist of two slopes.
分光体の屈折率が透明樹脂の屈折率より低いとき、分光体に入射する光の入射角に対して、その光の出射角は大きくなる。このことから、透明樹脂と分光体の境界部分を、逆V字状を呈する第1、第2の2つの斜面から構成することによって、この2つの斜面に入射する光を、第1、第2の受光部へと導光することができることになる。これによって、前述の境界面がなければ第1、第2の受光部の間の非受光領域に照射されていた光を、受光部に導光することができるので、この分、光伝達効率を向上させることができる。 When the refractive index of the spectral body is lower than the refractive index of the transparent resin, the emission angle of the light becomes larger than the incident angle of the light incident on the spectral body. From this, by constructing the boundary portion between the transparent resin and the spectroscopic body from the first and second inclined surfaces having an inverted V shape, the light incident on the two inclined surfaces is changed to the first and second surfaces. The light can be guided to the light receiving part. As a result, if the aforementioned boundary surface is not present, the light irradiated to the non-light-receiving region between the first and second light-receiving parts can be guided to the light-receiving part. Can be improved.
また、本発明において、前述の2つの斜面のうち少なくとも一方の斜面が、2つの斜面の衝合部において前記受光部を含む面に対して垂直に入射する前記発光素子の光を、該斜面に対応する前記受光部の内側端縁に導光するように傾斜させるのが好ましい。 Further, in the present invention, at least one of the two slopes described above causes the light of the light emitting element incident perpendicularly to the plane including the light receiving portion at the abutting portion of the two slopes to the slope. It is preferable to incline so that it may guide to the inner edge of the said corresponding light-receiving part.
このように斜面を傾斜させることで、この2つの斜面に入射する光であって、受光面を含む面に対して垂直な方向の光を、完全に受光部に導光することができる。すなわち、各受光部から最も離れた位置にある斜面の衝合部に入射する光が、各受光部の端縁に導かれるので、その衝合部よりも受光部側によった領域に入射する光は、対応する受光部の端縁よりも受光部の内部側に導光されることになり、これによって、受光部を含む面に対して垂直に入射する光を、完全に受光部へと導光することができる。よって、この分、さらに光伝達効率を向上させることができることになる。 By inclining the inclined surfaces in this way, the light incident on the two inclined surfaces in the direction perpendicular to the surface including the light receiving surface can be completely guided to the light receiving unit. That is, the light incident on the abutting portion of the inclined surface that is farthest from each light receiving portion is guided to the edge of each light receiving portion, so that it enters the region closer to the light receiving portion than the abutting portion. The light is guided to the inner side of the light receiving unit with respect to the edge of the corresponding light receiving unit, whereby the light incident perpendicular to the surface including the light receiving unit is completely transferred to the light receiving unit. It can be guided. Therefore, the light transmission efficiency can be further improved accordingly.
また、本発明において、分光体はガラスとしてもよい。 In the present invention, the spectroscopic material may be glass.
また、本発明において、境界面に反射防止膜を塗布してもよい。 In the present invention, an antireflection film may be applied to the boundary surface.
このようにすることによって、境界面で反射される光の量を減少させて、分光体に入射させる光量を増加させることができるので、その分、さらに光伝達効率を向上させることができる。 By doing so, it is possible to reduce the amount of light reflected at the boundary surface and increase the amount of light incident on the spectroscopic body, so that the light transmission efficiency can be further improved accordingly.
本発明によれば、発光素子が発する光を第1、第2の受光部で受光することを特徴とする光結合素子において、第1、第2の受光部の間の非受光領域に照射されて、有効に活用されていなかった光を、分光体によって受光部へと導光することができるので、光結合素子の光伝達効率を向上させて、低電力化を図ることができる。 According to the present invention, in the optical coupling element characterized in that the light emitted from the light emitting element is received by the first and second light receiving parts, the non-light receiving region between the first and second light receiving parts is irradiated. In addition, since light that has not been effectively utilized can be guided to the light receiving unit by the spectroscopic material, the light transmission efficiency of the optical coupling element can be improved and the power can be reduced.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
実施例1の形態について、図1乃至図5を参照して説明する。 The form of Example 1 is demonstrated with reference to FIG. 1 thru | or FIG.
図1は、本実施例1の光結合素子の断面図である。図2は、分光体へ入射する光の経路を示した図である。図3は、V字状溝の斜面の角度と入射光との関係を示した図である。図4は、分光体の他の例を示した図である。図5は、分光体のさらに他の例を示した図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of the optical coupling element of the first embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating a path of light incident on the spectroscopic body. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the angle of the inclined surface of the V-shaped groove and the incident light. FIG. 4 is a view showing another example of the spectroscopic body. FIG. 5 is a diagram showing still another example of the spectral body.
本実施例に示す光結合素子1は、図1に示すように、発光素子11と、分光体20が配設された受光素子12とが、一対となって光学的に対向配置され、これら発光素子11、受光素子12、及び分光体20が一体的に透明樹脂16でモールドされ、さらにこの透明樹脂16の全体を覆うようにして遮光樹脂17でモールドされて形成されている。以下、各主要部について詳述する。
As shown in FIG. 1, the
発光素子11は銀ペーストでリードフレーム13aにダイボンディングされ、発光素子11の表面電極はリードフレーム13c(図1ではリードフレーム13aに隠れている)にボンディングワイヤ14で電気的に接続されている。そして、この発光素子11は透明シリコン樹脂15でコーティングされている。これは、発光素子11の出力劣化を防止するためである。
The
受光素子12には、発光素子11からの光を受光する2つの受光部31a,31bが、一定の間隔をおいて併設されている。なお、この両受光部31a,31bの間の領域は、受光感度のない非受光領域30となっている。
The
この受光素子12は、銀ペーストでもう一方のリードフレー13bにダイボンディングされ、この受光素子12の表面電極はリードフレーム13d(図1ではリードフレーム13bに隠れている)にボンディングワイヤ14で電気的に接続されている。そして、受光素子12は、発光素子11の光を受光するように、発光素子11に対向するように配置されている。
The
分光体20は、2つの受光部31a,31bを覆うようにして配設され、透明接着剤で固定されている。この分光体20はガラスから形成されており、このガラスは発光素子11の発する光を透過し、かつ、分光体20を覆う透明樹脂16の屈折率n1より高い屈折率n2を有する材料からなっている。なお、分光体20は、このようなガラスと同等の特性を有するものであれば、透明なプラスチックス樹脂などから形成してもよい。
The
この分光体20には、図2に示すように、透明樹脂16との境界面において、第1受光部31aと第2受光部31bの間の非受光領域30に対応する領域に、V字状を呈する第1、第2の2つの斜面から構成されるV字状溝21が形成されている。第1斜面22aは第1受光部31a側に傾斜し、第2斜面22bは第2受光部31b側に傾斜している。
As shown in FIG. 2, the
次に、この分光体20の作用について詳述する。
Next, the operation of the
分光体20は透明樹脂16の屈折率n1より高い屈折率n2のガラスから形成されているので、V字状溝21に入射する光Lgt1は、入射角より小さな出射角で出射する。したがって、V字状溝21の第1斜面に入射した光は、第1受光部31aの方向に屈折する一方、V字状溝21の第2斜面に入射した光は、第2受光部31bの方向に屈折する。そのため、図2に示すように、V字状溝21がなかったならば直進して2つの受光部31a,31bの間の非受光領域30に照射されていた光が、このV字状溝21において屈折して受光部31a,31bに導光されることになるので、その分、光伝達効率が向上することになる。
Since the
さらに、ここで、V字状溝21の斜面の最適な傾斜角について、図3を参照して説明する。
Furthermore, the optimum inclination angle of the slope of the V-shaped
光伝達効率を最も向上させるためには、2つの受光部31a,31bの間の非受光領域30に入射する光のうち、最も強い光を、完全に2つの受光部31a,31bへと導光することが出来ればよい。
In order to improve the light transmission efficiency most, the strongest light among the light incident on the
ここで、2つの受光部31a,31bの間の非受光領域30に入射する光において、最も強い光は、この領域に垂直に入射する光である。この垂直に入射する光を、完全に2つの受光部31a,31bへと導光するためには、図3に示すように、V字状溝21の斜面が衝合する衝合部50に入射する光Lgt3を、各受光部31a,31bに対応する受光部の端縁61a,61bに導光するように、第1斜面22a及び第2斜面22bを傾斜させればよい。
Here, among the light incident on the non-light-receiving
これによって、V字状溝21において、V字状溝21の衝合部50より各受光部31a,31b側寄りの領域に入射する光は、対応する受光部の端縁61a,61bより受光部の内部側に照射されることになるので、V字状溝21に入射する光を完全に受光部31a,31bへと導光することができることになる。
As a result, in the V-shaped
次に、第1斜面22a及び第2斜面22bの傾斜角の求め方について、図3を参照して説明する。
Next, how to obtain the inclination angles of the
受光部31a,31bを含む面に対して垂直に入射する光であって、V字状溝21の斜面が衝合する衝合部50に入射する光Lgt3の経路を、図3に矢印で示す。出射光Lgt4の出射角と、V字状溝21の2つの斜面22a,22bが衝合する衝合部50の位置と、及び受光部の端縁61aとの位置関係は、次のようになる。
The path of light Lgt3 that is incident perpendicular to the surface including the
すなわち、この入射光Lgt3(受光部31a,31bを含む面に対して垂直に入射する光であって、V字状溝21の斜面が衝合する衝合部50に入射する光)と出射光Lgt4とのなす角度をθa、受光部31a,31bを含む面からV字状溝21の2つの斜面が衝合する衝合部50までの距離をL1、第1受光部の内側端縁61aと衝合部50までの距離をL2とすると、
θa=cos-1(L1/L2) 式(1)
の関係が成り立つ。
That is, the incident light Lgt3 (light incident perpendicularly to the surface including the
θa = cos −1 (L1 / L2) Equation (1)
The relationship holds.
一方、V字状溝21の斜面に対して入射する角度をθ1、斜面によって屈折して出射する角度をθ2とすると、スネルの法則より、n1sinθ1=n2sinθ2が成り立つ。また、対向する角は等しいから、θ1=θ2+θaが成り立つ。また、V字状溝21の斜面と受光部31a,31bを含む面に対して垂直に延びる線とのなす角をθAとすると、θA+θ1=90°である。これらの式より、θ2を消去してθ1について方程式を解くことによって、θAをn1、n2およびθaで表現することができる。
On the other hand, if the incident angle with respect to the inclined surface of the V-shaped
したがって、θaは上記の式(1)よりL1とL2とから導かれるので、V字状溝21の斜面の最適な傾斜角度θAは、分光体20を覆う透明樹脂16の屈折率n1、分光体20の屈折率n2、受光部31a,31bを含む面からV字状溝21の2つの斜面が衝合する衝合部50までの距離L1、及び第1受光部の内側端縁61aと衝合部50までの距離L2が定まれば、求められることになる。
Therefore, since θa is derived from L1 and L2 from the above equation (1), the optimum inclination angle θA of the inclined surface of the V-shaped
なお、発光素子11は、その光強度が光軸付近で最も強くなることから、発光素子11の光軸が、分光体20のV字状溝21の衝合部50を通って、受光部31a,31bを含む面に対して垂直になるように配置することが望ましく、これによって、さらに光結合効率を向上させることができる。
Since the light intensity of the
また、本実施例1において、発光素子11が発する光を受光部に導光する、透明樹脂と分光体20の境界面の具体的な形状として、V字状溝21を例にあげて説明したが、このような形状でなくてもよいことは言うまでもない。例えば、図4に示すように、透明樹脂16と分光体23の境界面を、略V字状の溝が複数ある形状に形成することによっても、上述したのと同様の作用に基づいて、第1受光部31aと第2受光部31bの間の非受光領域30に入射する光を受光部31a,31bに導くことができるので、光伝達効率を向上させることができる。また、透明樹脂と分光体の境界面の形状は、発光素子11からの光を受光部31a,31bに導光する形状であればよいので、必ずしも斜面から構成される必要はなく曲面であってもよい。
In the first embodiment, the V-shaped
また、本実施例1において、分光体は2つの受光部を覆う大きさのものであるが、分光体はこのような大きさでなくてもよい。例えば、図5に示すように、第1受光部31aと第2受光部32bの間の非受光領域30のみを覆うような大きさであっても、透明樹脂16と分光体25の境界面を適切な形状とすることによって、上述したのと同様に第1受光部31aと第2受光部31bの間の非受光領域30に入射する光を、受光部31a,31bへと導光して、光伝達効率を向上させることができる。
Further, in the first embodiment, the spectroscopic body is large enough to cover the two light receiving units, but the spectroscopic body may not be such a size. For example, as shown in FIG. 5, even if the size is such that it covers only the non-light-receiving
また、分光体20とこれを覆う透明樹脂16との境界面に反射防止膜を形成してもよい。これによって、分光体に入射する光の表面反射を防止することができるので、さらに、光伝達効率を向上させることができる。
Further, an antireflection film may be formed on the boundary surface between the
実施例2の形態について、図6乃至図8を参照して説明する。 The form of Example 2 is demonstrated with reference to FIG. 6 thru | or FIG.
図6は、本実施例2の光結合素子の断面図である。図7は、分光体へ入射する光の経路を示した図である。図8は、逆V字状溝の斜面の角度と入射光との関係を示した図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view of the optical coupling element of the second embodiment. FIG. 7 is a diagram illustrating a path of light incident on the spectroscopic body. FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the angle of the inclined surface of the inverted V-shaped groove and the incident light.
本実施例に示す光結合素子2は、図6に示すように、発光素子11と、分光体27が配設された受光素子12とが、一対となって光学的に対向配置され、これら発光素子11、受光素子12、及び分光体27が一体的に透明樹脂16でモールドされ、さらにこの透明樹脂16の全体を覆うようにして遮光樹脂17でモールドされて形成されている。以下、各主要部について詳述する。
In the
発光素子11は銀ペーストでリードフレーム13aにダイボンディングされ、発光素子11の表面電極はリードフレーム13c(図6ではリードフレーム13aに隠れている)にボンディングワイヤ14で電気的に接続されている。そして、この発光素子11は透明シリコン樹脂15でコーティングされている。これは、発光素子11の出力劣化を防止するためである。
The
受光素子12には、発光素子11からの光を受光する2つの受光部31a,31bが、一定の間隔をおいて併設されている。なお、この両受光部31a,31bの間の領域は、受光感度のない非受光領域30となっている。
The
この受光素子12は、銀ペーストでもう一方のリードフレー13bにダイボンディングされ、この受光素子12の表面電極はリードフレーム13d(図6ではリードフレーム13bに隠れている)にボンディングワイヤ14で電気的に接続されている。そして、受光素子12は、発光素子11の光を受光するように、発光素子11に対向するように配置されている。
The
分光体27は、2つの受光部31a,31bを覆うようにして配設され、透明接着剤で固定されている。この分光体27はガラスから形成されており、このガラスは発光素子11の発する光を透過し、かつ、分光体27を覆う透明樹脂16の屈折率n10より低い屈折率n20を有する材料からなっている。なお、分光体27は、このようなガラスと同等の特性を有するものであれば、透明なプラスチックス樹脂などから形成してもよい。
The
この分光体27には、図7に示すように、透明樹脂16との境界面において、第1受光部31aと第2受光部31bの間の非受光領域30に対応する領域に、逆V字状を呈する第1、第2の2つの斜面から構成される逆V字状突起28が形成されている。第1斜面29aは第1受光部31a側に傾斜し、第2斜面29bは第2受光部31b側に傾斜している。
As shown in FIG. 7, the
次に、この分光体27の作用について詳述する。
Next, the operation of the
分光体27は透明樹脂16の屈折率n10より低い屈折率n20のガラスから形成されているので、逆V字状突起28に入射する光Lgt1は、入射角より大きい出射角で出射する。したがって、逆V字状突起28の第1斜面に入射した光は、第1受光部31aの方向に屈折する一方、逆V字状突起28の第2斜面に入射した光は、第2受光部31bの方向に屈折する。そのため、図7に示すように、逆V字状突起28がなかったならば直進して2つの受光部31a,31bの間の非受光領域30に照射されていた光が、この逆V字状突起28において屈折して受光部31a,31bに導光されることになるので、その分、光伝達効率が向上することになる。
Since the
さらに、ここで、逆V字状突起28の斜面の最適な傾斜角について、図8を参照して説明する。
Further, the optimum inclination angle of the inclined surface of the inverted V-shaped
光伝達効率を最も向上させるためには、2つの受光部31a,31bの間の非受光領域30に入射する光のうち、最も強い光を、完全に2つの受光部31a,31bへと導光することができればよい。
In order to improve the light transmission efficiency most, the strongest light among the light incident on the
ここで、2つの受光部31a,31bの間の非受光領域30に入射する光において、最も強い光は、この領域に垂直に入射する光である。この垂直に入射する光を、完全に2つの受光部31a,31bへと導光するためには、図8に示すように、逆V字状突起28の斜面が衝合する衝合部51に入射する光Lgt3を、各受光部31a,31bに対応する受光部の端縁61a,61bに導光するように、第1斜面29a及び第2斜面29bを傾斜させればよい。
Here, among the light incident on the non-light-receiving
これによって、逆V字状突起28において、逆V字状突起28の衝合部51より各受光部31a,31b側寄りの領域に入射する光は、対応する受光部の端縁61a,61bより受光部の内部側に照射されることになるので、逆V字状突起28に入射する光を、完全に受光部31a,31bへと導光することができることになる。
Thereby, in the inverted V-shaped
次に、第1斜面29a及び第2斜面29bの傾斜角の求め方について、図8を参照して説明する。
Next, how to obtain the inclination angles of the
受光部31a,31bを含む面に対して垂直に入射する光であって、逆V字状突起28の斜面が衝合する衝合部51に入射する光Lgt3の経路を、図8に矢印で示す。出射光Lgt4の出射角と、逆V字状突起28の2つの斜面29a,29bが衝合する衝合部51の位置と、及び受光部の端縁61aとの位置関係は、次のようになる。すなわち、この入射光Lgt3(受光部31a,31bを含む面に対して垂直に入射する光であって、逆V字状突起28の斜面が衝合する衝合部51に入射する光)と出射光Lgt4とのなす角度をθb、受光部31a,31bを含む面から逆V字状突起28の2つの斜面が衝合する衝合部51までの距離をL10、第1受光部の内側端縁61aと衝合部51までの距離をL20とすると、
θb=cos-1(L10/L20) 式(2)
の関係が成り立つ。
The path of light Lgt3 that is incident on the surface including the
θb = cos −1 (L10 / L20) Equation (2)
The relationship holds.
一方、逆V字状突起の斜面に対して入射する角度をθ10、斜面によって屈折して出射する角度をθ20とすると、スネルの法則より、n10sinθ10=n20sinθ20が成立する。また、対向する角は等しいから、θ10=θ20−θbが成り立つ。また、逆V字状突起の斜面と受光部に対して鉛直に延びる線とのなす角をθBとすると、θB−θ10=90°である。これらの式より、θ20を消去してθ10について方程式を解くことによって、θBをn10、n20、およびθbで表現することができる。 On the other hand, if the angle of incidence on the inclined surface of the inverted V-shaped projection is θ10 and the angle of refracted and emitted by the inclined surface is θ20, n10sinθ10 = n20sinθ20 is established according to Snell's law. Further, since the opposing angles are equal, θ10 = θ20−θb is established. In addition, θB−θ10 = 90 °, where θB is an angle formed between the inclined surface of the inverted V-shaped protrusion and a line extending perpendicularly to the light receiving portion. From these equations, θB can be expressed as n10, n20, and θb by eliminating θ20 and solving the equation for θ10.
したがって、θbは上記の式(2)よりL10とL20とから導かれるので、逆V字状突起の斜面の最適な傾斜角度θBは、分光体を覆う透明体の屈折率n10、分光体の屈折率n20、受光素子12表面から分光体の逆V字状突起の斜面の衝合部51までの距離L10、及び第1受光部と第2受光部の中間点から受光部端縁までの距離をL20が定まれば、求められることになる。
Therefore, since θb is derived from L10 and L20 from the above equation (2), the optimum inclination angle θB of the inclined surface of the inverted V-shaped projection is the refractive index n10 of the transparent body covering the spectral body, the refractive index of the spectral body A ratio n20, a distance L10 from the surface of the
1 光結合素子
11 発光素子
12 受光素子
13a リードフレーム
13b リードフレーム
13c リードフレーム
13d リードフレーム
14 ボンディングワイヤ
15 透明シリコン樹脂
16 透明樹脂
17 遮光樹脂
20 分光体
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記透明樹脂と屈折率の異なる分光体が前記発光素子と前記受光素子との間に配設されるとともに、これら透明樹脂と分光体との境界面が、前記発光素子からの光を前記第1及び第2の受光部に導光する形状に形成されたことを特徴とする光結合素子。 A light-emitting element and a light-receiving element having first and second light-receiving portions disposed optically opposite to the light-emitting element are integrally molded with a transparent resin, and the light emitted from the light-emitting element is In the optical coupling element configured to receive light at the first and second light receiving portions of the light receiving element,
A spectral body having a refractive index different from that of the transparent resin is disposed between the light emitting element and the light receiving element, and a boundary surface between the transparent resin and the spectral body transmits light from the light emitting element. And the optical coupling element characterized by being formed in the shape guided to the 2nd light-receiving part.
The optical coupling element according to claim 1, wherein an antireflection film is applied to the boundary surface.
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-
2004
- 2004-11-17 JP JP2004333396A patent/JP2006147713A/en active Pending
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