JP2007305924A - 光通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子から発光された信号光が隣接する受光素子に入射されるのを防ぐことで正確なデータ通信を可能にするとともに、小型化して利便性の高い光通信装置を提供する。
【解決手段】基板１１の一方の面に発光素子２１と受光素子２２とが設けられるとともに、これらが透光性を有するモールド部３１により一体的に封止された光通信装置において、発光素子２１と受光素子２２の間に遮光手段４１が設けられたことで発光素子２１から発光された信号光が同じ回路基板１１上に近接して設置した受光素子に入射することを遮り、また、モールド部３１に発光素子２１と受光素子２２に対して一つの集光レンズ部３２が形成されたことで、両素子２１、２２の各中心軸と集光レンズ部３２の光軸を一致させて両素子の近接した設置が可能になることを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子と受光素子を備えた全二重方式のデータ通信に使用する光通信装置に関する。

今日では、異なるコンピュータ間並びに携帯用通信機器間において、赤外線によるデータ通信が広く利用されている。例えば、パーソナルコンピュータ同士や携帯電話同士、あるいはパーソナルコンピュータとＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、あるいは携帯電話とディジタルカメラやプリンタ等の周辺機器との間で使用されている。特に、上記の各機器を個人的に活用することを目的として、画像や音楽等の大量のデータの処理が可能で、さらに高速化したデータ処理機能を有する光通信機器の需要が増大している。
ところで、従来の赤外線によるデータ通信では、テキストデータや数値データなど小容量のデータの取り扱いが多かったため、比較的データ通信速度が速いＩｒＤＡ(Infrared Data Association)が規格している半二重方式によって行われていた。

しかし、この半二重方式により２つの通信ユニットが通信を行う際には、一方の通信ユニットが信号を送信している間他方の通信ユニットはその信号を受信するだけであり、各通信ユニットが相互に信号を伝送することが同時に行えない。このため、送信時間と受信時間が系列して必要になり、時間の無駄が生じる。

そこで、２つの通信ユニット間の通信を、上記したような通信時間に無駄の多い半二重方式通信ではなく、通信ユニット同士の信号伝送が同時に行える全二重方式通信により行うことが、コンピュータや通信機器における高速化及びデータ伝送量の増加に伴って強く要望されている。

ところが、全二重方式通信が有する問題として、双方の通信ユニットから同時に送受信が可能であるために、他方の通信ユニットから伝送された信号光に同じ通信ユニットから発光された信号光が混入する現象が起こる。すなわち、発光素子と受光素子との設置位置が近接していると、発光素子の側面から発光した信号光が、隣接する受光素子により受光されてしまう。この混入した信号光が、いわゆるクロストーク光であり、このクロストーク光に起因するノイズによって通信ユニットに誤作動が生じる可能性がある。

従来、クロストーク光を低減する技術として、特開平１０−１５４８２５号公報（特許文献１）に記載のものが知られている。以下、図９を参照して説明する。

図９は、上記従来の全二重方式通信におけるクロストーク光を低減する光通信ユニットの概略構成を示す縦断面図である。

回路基板１１１の一面に、発光素子である発光ダイオード１２１と受光素子であるフォトダイオード１２２が間隔を空けて設置されている。マイクロコンピュータなどによって実現される送信データは、処理回路から送受信回路に伝送され変調回路で直列ビット化されて、駆動用集積回路１２３に達してから発光ダイオード１２１を駆動することで信号光が発光される。また、フォトダイオード１２２が受光した信号光は、信号処理用集積回路１２４で増幅等の信号処理がされてから復調回路で並列データに変換されて、再び送受信回路に処理回路に伝送される。これらの両素子１２１、１２２と各集積回路の関係から、配線パターンが交差することがないように駆動集積回路１２３は発光ダイオード１２２、信号処理集積回路１２４はフォトダイオード１２２の近辺に設置して、ワイヤボンディングで接続されている。

そして、これらの回路基板に設置された発光ダイオード１２１とフォトダイオード１２２、及び各集積回路を含む導体回路は、透光性合成樹脂材料の被覆層１３１によって一体に樹脂封止されている。この被覆層１３１は、発光ダイオード１２１から発光された信号光が光軸３１１に平行に透過する発光レンズ１３２と、他方の通信ユニットから伝送された信号光が透過して光軸３１２に平行に入射する受光レンズ１３３とを有している。さらに、この発光レンズ１３２及び受光レンズ１３３は連結部１３４、１３５で連結して一体化しており、上記各レンズ間の連結部１３４の一方には溝部２１１が設けられている。この溝部２１１は、発光レンズ１３２と受光レンズ１３３の間で被覆層１３１をその外面から窪ませることで、発光ダイオード１２１とフォトダイオード１２２とを遮る溝側面壁２１２、２１３により形成されている。このように、従来の光通信ユニットでは、発光ダイオード１２１を有する送信側とフォトダイオード１２２を有する受信側が独立した構造となっている。

この通信ユニットにおいて、発光ダイオード１２１から発光された信号光は、指向角をもって直進して発光レンズ１３２を透過するものだけでなく、溝側面壁２１２に直進するものもある。そして、この溝側面壁２１２に達した信号光は、溝側面壁２１２を透過する信号光と溝側面壁２１２に反射して発光ダイオード１２１の上方に向う信号光に分かれる。さらに、溝側面壁２１２を透過した信号光は溝部２１１内側の空気層を通るが、空気中では信号光が大きく減衰して進む。そのため、信号光は対向する溝側面壁２１３をも透過してフォトダイオード１２２近辺に到達することはない。また仮に、溝側面壁２１３内に入射してくる光があったとしても、その溝側面壁２１３で部分的に反射させられて、フォトダイオード１２２に進む光が減衰されることになる。

このように、上記通信ユニットにあっては、被覆層１３１が溝側面壁２１２、２１３間に空気層を有することで、発光ダイオード１２１からの信号光がこれに並置しているフォトダイオード１２２で受光されるのを防ぐことができ、クロストーク光の低減が可能となる。

一方、近年では通信機器として上記したようにパーソナルコンピュータや携帯電話、及びＰＤＡ等の多くの携帯機器で赤外線通信が使用されており、このような携帯機器の小型化に伴い通信モジュールの小型化が強く要望されている。

通信モジュールの小型化に関する従来の技術としては、特開２００１−１６８３７６号公報（特許文献２）に記載のものが知られている。以下、図１０を参照して説明する。

図１０は、上記従来の赤外線データ通信モジュールの概略構成を示す縦断面図である。

この赤外線データ通信モジュールは、ガラスエポキシ樹脂等で形成された樹脂基板の両面に導電パターンを形成して、回路基板１１１の一方の面に高速赤外ＬＥＤからなる発光素子１２１とフォトダイオードからなる受光素子１２２が並置されている。また、その回路基板１１１の他方の面には高速アンプ、ドライブ回路等が組み込まれた回路部を有するＩＣチップ１２３が設置されている。発光素子１２１と受光素子１２２は回路基板１１１の上側面の導電パターンにボンディングされ、一方、ＩＣチップ１２３は回路基板１１１の下側面の導電パターンにボンディングあるいはフェイスダウン実装されて、それぞれがスルーホール１１２電極を介して接続されている。

これらの発光素子１２１、受光素子１２２及びＩＣチップ１２３をそれぞれ設置した回路基板１１１は、異型半球型レンズ１３２を有する可視光カット剤入りエポキシ系透光性樹脂の被覆層１３１で一体封止されている。回路基板１１１において発光素子１２１と受光素子１２２とは近接して設置されており、これに対応して異型半球型レンズ１３２は、発光レンズ１３３と受光レンズ１３４とを備えるとともに、双方１３３、１３４の球面と接する平面１３５を有している。そして、発光素子１２１の中心軸と発光レンズ１３３の光軸３１１、受光素子１２２の中心軸と受光レンズ１３４の光軸３１２とがそれぞれ一致され、平面１３５は、発光レンズ１３３の光軸３１１、及び受光レンズ１３４の光軸３１２に垂直となる位置に形成され、発光素子１２１の発光面との受光素子１２２受光面に平行な位置にある。

このように、上記従来の赤外線データ通信モジュールにあっては、発光素子と受光素子間の設置距離を短縮すべく異型半球型レンズ１３２において球面をオーバーラップさせたものであるから、被覆層１３１が特許文献１に開示されたものに比べて小さくなり、その結果、通信モジュールの小型化が図れていた。
特開平１０−１５４８２５号公報 特開２００１−１６８３７６号公報

図９に示す特許文献１に記載の従来技術においては、クロストーク光は、発光ダイオード１２１とフォトダイオード１２２との間に溝部２１１を有することで低減される。

しかし、この溝部２１１に関しては、発光ダイオード１２１から発光される信号光を遮光するために、発光ダイオード１２１とフォトダイオード１２２とをこれらの間の空間においてそれぞれを遮断するように形成しなければならない。また、発光ダイオード１２１とフォトダイオード１２２の各中心軸を発光レンズ１３１と受光レンズ１３２の各光軸に一致させて設置することから、被覆層１３１は少なくとも二つのレンズ１３１、１３２を並べて、さらにその間にこの溝部２１１が位置する大きさが必要となる。

これらのことから、発光ダイオード１２１とフォトダイオード１２２の設置は、溝部２１１及び前記二つのレンズ１３１、１３２のいずれにも対応させなければならないため、近接して設置することができなくなる。したがって、この構造では通信ユニットの小型化を図ることができない。

一方、図１０に示す特許文献２に記載の従来技術では、二つのレンズ１３１、１３２を一体化した異型半球型レンズ１３２を形成して、この異型半球型レンズを有する被覆層１３１で一体封止している。これにより、発光素子１２１と受光素子１２２を近接して並置することが可能となり、通信モジュールの小型化を図ることができる。

しかし、発光素子１２１と受光素子１２２とを近接して設置することで、発光素子１２１の側面から発光された信号光が、発行素子１２１に近接して並置している受光素子１２２に入射され易くなり、その上、この信号光は通信相手から伝送された信号光にも容易に混入する。つまり、クロストーク光を遮断する手段がないために、通信相手からデータが伝送された際には、このクロストーク光によって誤作動を生じる可能性がある。

また、生産現場から考慮すると、今後も増加する通信ユニットを備えた携帯機器の大量生産に応えるべく、構造や構成部品は可能な限り単純な形状が望まれるが、特許文献１と特許文献２に記載の従来の技術では、回路基板１１１及び溝部２１１、あるいは異型半球型レンズ１３２を有する被覆層１３１の形成にあたって特別な成形や加工工程が必要となり、上記要望に応えることができない。

そこで、本発明は、さらなる小型化が可能であって、しかも、発光素子から発光した信号光が同じ光通信装置の受光素子へクロストーク光として受光されることなく正確なデータ通信が可能な、全二重方式通信に適した光通信装置を提供する。

上記課題を解決するため、本発明に係る光通信装置は、基板の一方の面に発光素子と受光素子とが設けられるとともに、これら基板と両発光素子が透光性を有する樹脂により一体的に封止されてなる光通信装置において、前記発光素子と受光素子との間に、該発光素子から発する光が受光素子に入射するのを遮断する遮光手段が設けられるとともに、前記樹脂により、発光素子と受光素子の両素子に対して一つのレンズが形成されたことを特徴とするものである。

この発明によれば、発光素子と受光素子との間に遮光手段が設けられているため、この遮光手段により、発光素子から発した光が受光素子に入射するのが遮断され、これによってクロストーク光の発生が防止される。

また、発光素子と受光素子との間に遮光手段を設けたうえで、遮光手段、発光素子及び受光素子を封止する樹脂により形成されるレンズを両素子に対して一つとしているため、前記した従来技術のものに比べて小型化が可能となる。

前記遮光手段は、並置した発光素子と受光素子との間に設けた遮光壁で構成されていてもよい。

この場合、発光素子の側面から発した光が、発光素子と並置した受光素子に入射するのが遮光壁により遮断されることとなる。

また、遮光手段としては、発光素子と受光素子とを横並びの状態でいずれか一方が他方りよりも高所に位置するよう配することにより構成されていてもよい。

この場合、発光素子と受光素子との間に高低差があるため、発光素子の側面から発した光が受光素子に入射することがない。また、発光素子が発する光も受光素子に入射する光も障害物による減衰がなく、レンズの光軸に対称な指向角で発光或いは受光されることとなる。

また、遮光手段としては、発光素子と受光素子とを並置した状態で、発光素子を囲繞するとともに発光素子の光を反射する遮光壁で構成されていてもよい。

この場合、発光素子の側面から発光した光は遮光壁により反射されるため、発光素子と並置した受光素子に入射することがなくなる。また、遮光壁で反射した光を発光素子の中心位置から発する光とともにレンズの光軸に対称な指向角で発することができる。

また、遮光手段としては、発光素子と受光素子とを横並びの状態でいずれか一方が他方よりも高所に位置するよう配するとともに発光素子を該発光素子の光を反射する遮光壁で囲繞することにより構成されていてもよい。

この場合、発光素子から発光した光が、発光素子とは設置高さの異なる受光素子に直接入射されることがない。また遮光壁で反射した光を発光素子の中心位置から発する光とともにレンズの光軸に対称な指向角で発することができる。さらに、通信相手から伝送された光もレンズを透過してレンズの光軸に対称な指向角で受光されることとなる。

また、遮光手段としては、発光素子と受光素子とを受光素子を下にして重置した状態で、発光素子を囲繞するとともに発光素子の光を反射する遮光壁で構成されていてもよい。

この場合、発光素子とその下に位置する受光素子は遮光壁で間を遮断されるため、発光素子から発光された光が受光素子に入射することがなくなる。また、両素子の中心軸を一致させた上でレンズの光軸と一致させて重置することが可能となるから、発光素子の中心位置から発した光は遮光壁で反射された光とともにレンズの光軸に対称な指向角でレンズを透過する。そして、通信相手から伝送された信号光もレンズの光軸に対称な指向角でレンズを透過して受光されることとなる。

本発明によれば、遮光手段を有することでクロストーク光を低減してノイズの発生による誤作動を防ぐことができる。さらに、発光素子と受光素子との間に遮光手段を設けたうえで、遮光手段、発光素子及び受光素子を封止する樹脂により形成されるレンズを両素子に対して一つとしているため、光通信装置自体の小型化を図ることができる。

本発明の実施の形態について、以下に示す図１から図８を参照して説明する。

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１について図１を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態１に係る光通信装置の概略構成を示す縦断面図である。

回路基板１１の上面に発光ダイオードからなる発光素子２１とフォトダイオードからなる受光素子２２が間隔を空けて並置されている。また、この回路基板１１の下面には、高速アンプ、駆動回路等が組み込まれた回路部を有するＩＣチップ２３が設置されている。この回路基板１１は鉄などの金属製リードフレーム、もしくはガラスエポキシ樹脂などからなる絶縁性を有する樹脂製基板の表面に導電パターンを形成することで構成されている。そして、この回路基板１１の上面の発光素子２１と受光素子２２、及び下面のＩＣチップ２３はそれぞれが導電パターンにダイボンディングされ、この導電パターンを介してワイヤボンディングによってそれぞれが導体接続されている。

また、回路基板１１上には、発光素子１１と受光素子との間に遮光壁４１が設けられており、この遮光壁４１によって、発光素子１１の側方に発する信号光は遮られ、該信号光が並置した受光素子２２に入射するのが防止される。この遮光壁４１としては、各信号光の波長成分を透過しない樹脂や金属などを回路基板１１の表面上に蒸着させることで形成されていても、あるいは、金属製リードフレームを金型で押圧することで形成されていてもよい。また、遮光壁４１の高さは、発光素子２１からの信号光が受光素子２２に入り込むことがない程度に可能な限り低く設定することが望ましい。

このように、遮光壁４１を発光素子２１と受光素子２２との間に設けたことにより、クロストーク光の影響を考慮することなく発光素子２１と受光素子２２とを近接して設置することが可能となる。

上記した発光素子２１、受光素子２２、ＩＣチップ２３及び遮光壁４１を設置した回路基板１１は、これらを保護するために、例えばエポキシ樹脂などの透光性を有する樹脂で形成したモールド部３１により一体的に封止されている。このモールド部３１は、発光素子２１と受光素子２２のそれぞれに対応して指向角をもつ信号光を集光する集光レンズ部３２を有している。この集光レンズ部３２は、発光素子２１と受光素子２２とが上述したように極めて近接して回路基板１１上に設置されていることから、両素子２１，２２に対して一つとされている。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２について図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施形態２に係る光通信装置の平面図である。

尚、本実施形態においては、上記実施形態１と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。本実施形態は、上記実施形態１と遮光壁部分の形状が異なるだけであるので、この相違点についてのみ説明する。

ここで、遮光手段となる遮光壁４２は、発光素子２１を囲む円弧形状とされている。この円弧形状の遮光壁４２によって、発光素子２１の側面から放射状に発光される信号光５１が、並置した受光素子２２に入射するのを防ぐことができる。よって、実施形態１における遮光壁４２のような直線状のものに比べて、遮光壁４２の両側端部から信号光５１が受光素子２２側に漏洩する虞が少なくなり、より一層クロストーク光を低減することができる。

＜実施形態３＞
次に、本発明の実施形態３について図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施形態３に係る光通信装置の回路基板部分のみを示す縦断面図である。

尚、本実施形態においては、上記実施形態１と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。本実施形態は、上記実施形態１または実施形態２のいずれか一方の場合において、遮光壁部分の形状が異なるだけであるので、この相違点についてのみ説明する。

遮光壁４３は、平面視の形状が上記実施形態１または実施形態２の場合と同様の形状とされるとともに、遮光壁４３の発光素子２１と対向する面が低く、受光素子２２と対向する面が高くされて、上端部が傾斜面とされている。このように遮光壁４３の上端部を傾斜面としたことによって、発光素子２１から斜め上方に発する信号光５１はこの遮光壁４３によりその進路を妨げられずに減衰することなく上方の集光レンズ部３２に進み、指向性を保った状態で伝送されることとなる。

＜実施形態４＞
次に、本発明の実施形態４について図４(ａ)、（ｂ）を参照して説明する。図４は、本実施形態に係る光通信装置の概略構成を示す縦断面図であり、同図（ａ）は発光素子を高所に配した例を、また同図（ｂ）は受光素子を高所に配した例を示す。

尚、本実施形態においては、上記実施形態１と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態は、上記実施形態１と遮光手段が異なるだけであるので、この相違点についてのみ説明する。

本実施形態における遮光手段は、回路基板１１上面に隆起部１２を設けるとともに、横並びの状態で発光素子２１と受光素子２２のいずれか一方をこの隆起部１２に設置し、両素子２１、２２間に高低差を設けることで構成している。

この隆起部１２を形成する手段としては、リードフレームを曲げて突出させるか、または回路基板１１の表面に導電性物質を蒸着させるか、もしくは回路基板１１に使用するカラエポ基板を切削加工するかのいずれかの方法で形成される。また、これに限らず、あらかじめ樹脂製基板を成形する際に金型に段差をつくることで隆起部１２を形成してもよい。

このようになる隆起部１２の上に発光素子２１又は受光素子２２が配置されるが、先ず、発光素子２１を隆起部１２に設置した場合について説明する。

図４（ａ）に示すように、隆起部１２の高さは、発光素子２１の側面から発した光が受光素子２２の上空を横切る高さに設定されており、これにより発光素子２１からの光が受光素子２２に入射するのが防止される。また、発光素子２１の周囲には何ら障害物がないため、発光素子２１から発光された信号光は減衰することなく上方に直進して集光レンズ部３２を透過し、集光レンズ部３２の光軸に対して対称となる指向角でもって伝送される。

次に、受光素子２２を隆起部１２に設置した場合は、図４（ｂ）に示すように、発光素子２１の側面から発した光は、隆起部１２の法面５２により遮光されることとなり、受光素子２２に入射されることがない。ここで、法面５２は、その傾斜角が垂直であるときに最大の遮光性を発揮するとともに、発光素子２１と受光素子２２との水平間距離を最短とし、光通信装置全体の小型化を図れることとなる。また、受光素子２２が隆起部１２上に設置されたことにより、受光素子２２は通信相手から伝送された信号光を集光レンズ部３２の光軸に対称な指向角で受光することができる。

＜実施形態５＞
次に、本発明の実施の形態５について、図５を参照して説明する。図５は、本実施形態５に係る光通信装置の概略構成を示す縦断面図である。

尚、本実施の形態においては、上記実施の形態１と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態は、上記実施形態１と遮光手段が異なるだけであるので、この相違点についてのみ説明する。

ここでは、遮光手段は、発光素子２１を囲繞する遮光壁を有するカップ４４により構成している。このカップ４４は、信号光の波長成分を反射する素材で被覆された樹脂、あるいは信号光を反射する金属によって形成されている。そして、回路基板１１の上面にこのカップ４４と受光素子２２とを並置するともにカップ４４内に発光素子２１を設置する。

このようになる本実施形態にあっては、発光素子２１の上面から発光された信号光は、集光レンズ部３２に直進して透過される。また、発光素子２１側面から発光された信号光も、カップ４４の内面によって反射されて、並置した受光素子２２に入射することなく上方に進む。これら直進する信号光と反射された信号光はともに上方に向かうことから、信号光は指向性を高めて伝送することができる。それと同時に、カップ４４によりクロストーク光が除去される。

ここで、カップ４４の側壁面を急勾配として、カップ４４内面に位置する発光素子２１と受光素子２２を近接させる程、発光素子２１からの信号光が受光素子２２へ入射するのをより一層防ぐことができる。また、カップ４４の側壁面の勾配を集光レンズ部３２の中心部と外周部で変化させることで、発光素子２１から発光された信号光の指向角が集光レンズ部３２の光軸に対して対称になるように配置することもできる。つまり、集光レンズ部３２の中心部の下に位置するカップ４４の側壁を急勾配とし、集光レンズ部３２の外周部の下に位置するカップ４４の側壁を緩やかな勾配とする。さらに、発光素子２１からの信号光が受光素子２２に入り込むことがない程度にカップ４４の側壁を可能な限り低くすることで、信号光の指向性を高めることもできる。

また、本実施形態によれば、段差を設けたり切削したりする等の回路基板１１への特別な加工が不要であるとともに、カップ４４が別部品として回路基板１１上に載設可能なことから、回路基板１１上における各部品の配設が自由度の高いものとなる。

次に、本発明の実施形態５について図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施形態５に係る光通信装置の概略構成を示す縦断面図である。

尚、本実施の形態においては、上記実施の形態１と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態は、上記実施形態１と遮光手段が異なるだけであるので、この相違点についてのみ説明する。

本実施形態における遮光手段として、発光素子２１と受光素子２２を並置した状態で、該発光素子２１を囲繞するとともに光を反射する遮光壁によってカップ４４を形成する。このカップ４４は、信号光の波長成分を反射する素材で被覆された樹脂及び信号光を反射する金属のいずれかの素材で形成されることで、発光素子２１側面から発光した信号光は、並置した受光素子に入射することがなくなる。それで、回路基板１１上面で発光素子２１と受光素子２２とを近接して並置することが可能になる。

また、カップ４４で反射した信号光は、発光素子２１の中心位置から発光した信号光とともに集光レンズ部３２を透過することから、信号光が指向性を高めて伝送することができる。

＜実施形態６＞
以下、本発明の実施形態６について図６（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。図６（ａ）は、本発明の実施形態６に係る光通信装置の概略構成を示す縦断面図、図６（ｂ）は、同図（ａ）の光通信装置の各素子の設置位置関係を示す拡大縦断面図である。

尚、本実施の形態においては、上記実施形態１及び実施形態４と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態は、上記実施形態１と遮光手段が異なるだけであるので、この相違点についてのみ説明する。

本実施形態にあっては、回路基板１１に設けた陥没部１３にカップ４４を埋入するとともにこのカップ４４内に発光素子２１を設置し、受光素子２２を回路基板１１面上に設置することで、遮光手段を構成している。陥没部１３は、回路基板１１を切削加工するか、あるいはあらかじめ樹脂製基板を成形する際の金型に陥没箇所を作ることで形成される。

次に本実施形態の詳細について図６（ｂ）を参照して説明する。

発光素子２１の高さをｔＧＬ、受光素子２２の高さをｔＰＤ、発光素子２１の設置面からの回路基板１１上面までの高さをｈ、陥没部１３の側壁の傾斜角度をθ、発光素子２１の設置面における発光素子２１から陥没部１３側壁までの距離をＸ１、受光素子２２の設置面における受光素子２２から陥没部１３までの距離をＸ２とする。

発光素子２１から発光された信号光５１が受光素子２２に入射されない方向に発光素子２１を設置するためには、以下の通りに上記の各変数を設定する。

まず、発光素子から発光される信号光５１がカップ４４によって反射されることで光の指向性が最適となる条件は、角度θが４５度の時である。また、発光素子２１から発光される信号光５１がカップ４４で反射させられることなく、さらに受光素子２２にも入射することなく出射されるためには、発光素子２１の上端部と陥没部１３の法面５２の上端とを結ぶ延長線が受光素子２２と交わらなければよい。つまり、発光素子２１の上端点と陥没部１３の法面５２の上端点を頂点にもつ直角三角形Ａ５３と、陥没部１３の上端と受光素子２２の上端点を頂点にもつ直角三角形Ｂ５４が相似となる関係から、発光素子２１を陥没部１３の側面壁の上端から距離を離して設置すればよい。

三角形１と三角形２が相似関係の場合は、
（ｈ−ｔＧＬ）／（Ｘ１＋ｈ／ｔａｎθ）＝ｔＰＤ／Ｘ２・・・・・（１）
となり、陥没部１３の側面壁の上端から受光素子２２までの距離Ｘ２は、
Ｘ２＝ｔＰＤ×（Ｘ１＋ｈ／ｔａｎθ）／（ｈ−ｔＧＬ）・・・・・（２）
となる。ここで、上記したの通りにθ＝４５度として、陥没部１３の法面５２の下端に沿って発光素子２１を設置した場合はＸ１＝０となるので、（２）式に代入すると、
Ｘ２＝ｔＰＤ×ｈ／（ｈ-ｔＧＬ）・・・・・（３）
となる。すなわち、（３）式から、受光素子２２は壁の上面からｔＰＤ×ｈ／（ｈ-ｔＧＬ）以上距離をもって設置する。

このようにして設置された発光素子２１は、側面から信号光を発光した場合も陥没部１３に設置しているカップ４４の内面で反射されて、受光素子２２に受光されることがない。よって、受光素子２２へのクロストーク光を防ぐことができる。また、回路基板１１に埋め込まれたカップ４４は受光素子２２よりも低い位置に存することから、他方の光通信装置から伝送された信号光は遮られることなく受光素子２２が受光するので、指向性を保たれる。

＜実施形態７＞
次に、本発明の実施形態７について図７を参照して説明する。図７には、本発明の実施形態７に係る遮光壁で囲繞された発光素子を受光素子よりも高所に設置した光通信装置の概略構成を示す縦断面図である。

尚、本実施の形態においては、上記実施形態１、実施形態４及び実施形態５と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態は、上記実施形態１と遮光手段が異なるだけであるので、この相違点についてのみ説明する。

本実施形態にあっては、回路基板１１に設けた隆起部１２にカップ４４を設置するとともにこのカップ４４内に発光素子２１を設置し、回路基板１１の上面に受光素子２２を設置することで遮光手段を構成している。隆起部１２の高さは実施形態４と同様である。

また、発光素子２１の中心軸と集光レンズ部３２の光軸とを一致させて設置することで、カップ４４で反射された信号光が、集光レンズ部３２の光軸に対して対称となる指向角でもって集光レンズ部３２を透過するように図っているので、指向性を高めて伝送される。さらに、通信相手から伝送された信号光は指向性を損なわず受光素子２２に受光される。

＜実施形態８＞
最後に、本発明の実施形態８について図８を参照して説明する。図８は、本実施形態８に係る光通信装置の概略構成を示す縦断面図である。

尚、本実施の形態においては、上記実施形態１、実施形態５と同一構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。本実施の形態は、上記実施形態１と遮光手段が異なるだけであるので、この相違点についてのみ説明する。

本実施形態にあっては、カップ４４を受光素子２２の上面に載設し、このカップ４４内に発光素子２１を設置している。ここで、受光素子２２は、その上面にカップ４４が設置されても、伝送されてきた信号光を受光するに十分な受光面を有したものとされる。

本実施形態では、カップ４４が遮光手段を構成し、このカップ４４により発光素子２１と受光素子２２が遮断されているため、発光素子２１側面から発光した信号光は、カップ４４の内面で反射するだけであり、下に位置する受光素子２２に入射されることはない。よってクロストーク光が防止される。

また、本実施形態では、発光素子２１の中心軸と受光素子２２の中心軸を一致させた上で、集光レンズ部３２の光軸５５に一致して設置することが可能であるため、信号光は集光レンズ部３２の光軸５５に対称な指向角で発光あるいは受光される。よって、いずれの信号光も高い指向性で発光し、受光される。

また、本実施形態にあっては、受光素子２２上にカップ４４を介して発光素子２１を重置するだけであるから、特別な加工が不要となることだけでなく、集光レンズ部３２と両素子２１、２２との位置設定も容易になって、製造工程における作業性が向上する。さらに、両素子２１、２２は垂直方向に並ぶものであるから、両者を並置する場合に比べて光通信装置の小型化を図ることができる。

本発明の光通信装置は、全二重通信を必要とするコンピュータ、携帯電話、ＰＤＡ等の業務用携帯通信機器に加えて、テレビ、電話、ファックスやディジタルカメラ、時計等の一般家庭内でも使用する電化製品にも利用可能である。

本発明の実施形態１に係る光通信装置の概略構成を示す縦断面図である。 本発明の実施形態２に係る光通信装置の概略構成を示す平面図である。 本発明の実施形態３に係る光通信装置の要部を示す縦断面図である。 本発明の実施形態４に係る光通信装置の概略構成を示す縦断面図であり、（ａ）は発光素子を隆起部上に設置した場合を示し、（ｂ）は受光素子を隆起部上に設置した場合を示す。 本発明の実施形態５に係る光通信装置の概略構成を示す縦断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態６に係る光通信装置の概略構成を示す断面図、（ｂ）は、(ａ)の光通信装置の各素子の設置位置関係を示す拡大縦断面図である。 本発明の実施形態７に係る光通信装置の概略構成を示す縦断面図である。 本発明の実施形態８に係る光通信装置の概略構成を示す縦断面図である。 従来の光通信ユニットの概略構成を示す縦断面図である。 従来の赤外線データ通信モジュールの概略構成を示す縦断面図である。

符号の説明

１１ 回路基板
２１ 発光素子
２２ 受光素子
３１ モールド部
３２ 集光レンズ部
４１ 遮光壁
４４ カップ

Claims (6)

1. 基板の一方の面に発光素子と受光素子とが設けられるとともに、これら基板と両発光素子が透光性を有する樹脂により一体的に封止されてなる光通信装置において、
   前記発光素子と受光素子との間に、該発光素子から発する光が受光素子に入射するのを遮断する遮光手段が設けられるとともに、前記樹脂により、発光素子と受光素子の両素子に対して一つのレンズが形成されたことを特徴とする光通信装置。
2. 前記発光素子と受光素子とは並置され、前記遮光手段はこれら両素子間に設けられた遮光壁で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の光通信装置。
3. 前記遮光手段は、前記発光素子と受光素子とを横並びの状態でいずれか一方が他方よりも高所に位置するよう配することにより構成されたものである請求項１に記載の光通信装置。
4. 前記発光素子と受光素子とは並置され、前記遮光手段は発光素子を囲繞するとともに該発光素子の光を反射する遮光壁で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の光通信装置。
5. 前記遮光手段は、前記発光素子と受光素子とを横並びの状態でいずれか一方が他方よりも高所に位置するよう配するとともに発光素子を該発光素子の光を反射する遮光壁で囲繞することにより構成されたものである請求項１に記載の光通信装置。
6. 前記発光素子と受光素子とは受光素子を下にして重置され、前記遮光手段は発光素子を囲繞するとともに該発光素子の光を反射する遮光壁で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の光通信装置。

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