JP2986635B2 - 発光素子、受光素子および透過型光結合装置 - Google Patents

発光素子、受光素子および透過型光結合装置

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JP2986635B2
JP2986635B2 JP1727993A JP1727993A JP2986635B2 JP 2986635 B2 JP2986635 B2 JP 2986635B2 JP 1727993 A JP1727993 A JP 1727993A JP 1727993 A JP1727993 A JP 1727993A JP 2986635 B2 JP2986635 B2 JP 2986635B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発光素子、受光素子お
よびこれらを利用した被検出物の有無を無接点で検知す
る透過型光結合装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の透過型フォトインタラプタは、図
8の如く、発光チップ(例えば可視または赤外LEDチ
ップ)1および受光チップ(フォトダイオード、フォト
トランジスタまたはそれらと信号処理回路を1チップ化
したIC)2を夫々リードフレーム3,4にダイボンド
してワイヤボンドを施す。そして、これらを透光性樹脂
で一次モールドして発光素子5および受光素子6を形成
し、これらを対向配置させて遮光性樹脂で二次モールド
して外装樹脂体7を形成していた。
【0003】このとき、発光チップ1の発光面1aと受
光チップ2の受光面2aとの間に遮光性樹脂でモールド
しない窓部8を形成して光の通過面とし、発光面1aか
ら受光面2aに至る光の通過路を形成していた。
【0004】また、図9の如く、発光素子5および受光
素子6を収納する遮光性樹脂からなる外装ケース9にス
リット10を設けて光の通過面とし、発光面1aから受
光面2aに至る光の通過路を形成していた。なお、図9
中、11は透光性樹脂で形成された集光レンズである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一般に、透過型フォト
インタラプタの分解能を向上させるためには、位置精度
のよい光の通過路が必要である。この位置精度は、光の
通過路となる面の幅と面の位置精度できまる。
【0006】従来の発光素子5および受光素子6におい
ては、遮光性樹脂での二次モールド工程や遮光性樹脂か
らなる外装ケース9に収納されることにより、窓部8や
スリット10の光の通過面を形成している。このため、
製造工程数および構成部材が多くなり、コスト高となっ
ていた。
【0007】また、これら発光素子5および受光素子6
を利用した透過型フォトインタラプタにおいて、二次モ
ールド工程時には、受発光素子5,6の位置決めが不十
分であったり、外装ケース9に収納時には、受発光素子
5,6の位置ずれやスリット10間の位置ずれ等が生じ
ることがある。このため、光の通過路の位置精度が悪い
透過型フォトインタラプタとなることがある。
【0008】本発明は、上記に鑑み、位置精度のよい光
の通過路を得られる発光素子、受光素子およびこれらを
利用した分解能の高い透過型光結合装置を提供する。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、発光チップ21を透光性樹脂により封止してなる
透光性樹脂体28を備え、該透光性樹脂体28の前面
に、前記発光チップ21のチップ面21aに対して平行
とされるか、もしくは集光可能な曲面状とされた光通過
30と、該光通過部30に隣接しもしくは段差を有し
て隣接しチップ面21aに対して傾斜した傾斜部32と
形成された発光素子20であり、前記光通過部30
は、前記発光チップ21からの光を前記透光性樹脂体2
8内から外部に射出し、前記傾斜部32は、前記発光チ
ップ21からの光を前記透光性樹脂体28の内部方向に
全反射させる反射面とされたものである。また、本発明
による他の課題解決手段は、受光チップ25を透光性樹
脂により封止してなる透光性樹脂体28を備え、該透光
性樹脂体28の前面に、前記受光チップ25のチップ面
25aに対して平行とされるか、もしくは集光可能な曲
面状とされた光通過部31と、該光通過部31に隣接し
もしくは段差を有して隣接しチップ面25aに対して傾
斜した傾斜部33とが形成された受光素子24であり、
前記光通過部31は、これに到達した光を前記透光性樹
脂体28内に侵入させて前記受光チップ25に導き、前
記傾斜部33は、これに到達した光を屈折させて前記透
光性樹脂体28内を前記受光チップ25からそれる方向
に進行させる屈折面とされたものである。
【0010】また、被検出物の有無を無接点で検知する
ために、発光素子および受光素子が被検出物の通過路T
を挟んで各々光学的に結合するよう対向配置された透過
型光結合装置において、前記発光素子または受光素子
、発光素子20および受光素子24のうち、少なくと
もいずれか一方が適用されたものである。
【0011】
【作用】上記課題解決手段において、発光チップ21よ
り照射した光は透光性樹脂体28内を進み、発光側の光
通過部30に到達した光は、透光性樹脂体28内から被
検出物の通過路T上に飛び出す。また、傾斜部32に到
達した光は、空気と透光性樹脂体28との屈折率により
全反射して、透光性樹脂体28内から被検出物の通過路
T上に飛び出さない。
【0012】そして、発光側の光通過部30から出た光
のうち受光側の光通過部31に到達した光は、透光性樹
脂体28内に侵入して受光チップ25のチップ面25a
に到達する。傾斜部33に到達した光は、屈折してチッ
プ面25aからそれる方向へ進む。これにより、被検出
物の通過路T上において、発光側の光通過部30から受
光側の光通過部31へ至る光の通過路Hが形成される。
【0013】
【実施例】<第一実施例>本発明の第一実施例の光学素
子である発光素子20は、図1,2の如く、発光用の光
学チップ(以下、発光チップ)21が搭載用リード端子
22にボンディングされ、結線用リード端子23に内部
結線されている。そして、これらがエポキシ樹脂等の透
光性樹脂によりモールドされている。
【0014】また、受光素子24も発光素子20と同様
に、受光用の光学チップ(以下、受光チップ)25が搭
載用リード端子26にボンディングされ、結線用リード
端子27に内部結線されている。そして、これらがエポ
キシ樹脂等の透光性樹脂によりモールドされている。
【0015】前記発光チップ21としては、ガリウム砒
素(GaAs)を用いた赤外発光ダイオード等、受光チ
ップ25としては、シリコン(Si)を用いたフォトト
ランジスタ等が使用されている。
【0016】透過型光結合装置(フォトインタラプタ)
は、図1,3の如く、発光素子20および受光素子24
が被検出物の通過路Tを挟んで各々透光性樹脂体28に
より一体的に対向配置されている。
【0017】前記透光性樹脂体28は、発光チップ21
および受光チップ25の各チップ面21a,25aが対
向配置するよう発光側および受光側を一体的にモールド
して正面視凹型に形成されている。
【0018】また、透光性樹脂体28の各チップ面21
a,25aの前方に位置する対向面の中央には、凹みが
形成されている。この凹みは、各チップ面21a,25
aと平行に形成された発光側および受光側の光通過部3
0,31と、該光通過部30,31の両側に形成され各
チップ面21a,25aに対して前方に30度から60
度の角度で傾斜した傾斜部32,33とからなる。
【0019】上記構成において、各傾斜部32,33が
各チップ21,25に対して約45度の角度を有すると
き、図4に示すように、発光チップ21より照射した光
は、透光性樹脂体28内を進む。このうち発光側の光通
過部30に到達した光は、そのまま透光性樹脂体28内
から空気中の被検出物の通過路T上に飛び出す。また、
傾斜部32に到達した光は、空気と透光性樹脂体28と
の屈折率により全反射して、透光性樹脂体28内から被
検出物の通過路T上に飛び出さない。
【0020】そして、発光側の光通過部30から出た光
のうち受光側の光通過部31に到達した光は、透光性樹
脂体28内に侵入してそのまま受光チップ25のチップ
面25aに到達する。しかし、傾斜部33に到達した光
は、透光性樹脂体28内に侵入したときに屈折し、チッ
プ面25aからそれる方向へ進んでチップ面25aへは
到達しなくなる。
【0021】これにより、図5に示すように、被検出物
の通過路T上において、発光側の光通過部30から受光
側の光通過部31へ至る光の通過路Hが形成されること
になる。このとき、被検出物が光の通過路Hを遮光する
と、受光チップ25のチップ面25aにおける受光量が
なくなり受光チップ25からの出力が変化し、これによ
り被検出物が検知される。
【0022】なお、透光性樹脂体28内での散乱や透光
性樹脂体28の表面の細かな凸凹等により、光の通過路
H以外の光も受光チップ25のチップ面25aに僅かに
到達することがあるが、その光量は被検出物の検知にほ
とんど影響しない。
【0023】このように、被検出物の検知に悪影響を与
えるような光を透光性樹脂体28の傾斜部32,33で
全反射あるいは屈折させることにより、受光チップ25
のチップ面25aへの到達を阻止して、発光側の光通過
部30から受光側の光通過部31に至る光の通過路Hを
形成する。そして、被検出物が光の通過路Hを遮光する
ことにより、被検出物の検知を行うことができる。
【0024】このため、発光素子20および受光素子2
4において、従来のような光の通過面を形成するための
二次モールド工程あるいは外装ケースを必要とせず、製
造工程および構成部材が削減でき、コストダウンとな
る。
【0025】また、透過型フォトインタラプタにおい
て、被検出物の検知位置精度をきめる光の通過路Hの位
置精度は、発光側および受光側を一体的に対向配置させ
るための透光性樹脂体28を成形する金型の形状のみに
依存する。このため、位置精度のよい光の通過路Hを形
成でき、分解能が向上する。
【0026】<第二実施例>第二実施例の透過型フォト
インタラプタは、図6の如く、発光素子20および受光
素子24における各光通過部40,41が前方に突出し
た集光可能な曲面状とされている。
【0027】これにより、発光チップ21のチップ面2
1aから照射されて発光側の光通過部40に到達した光
は、集光されて光の通過路H上に導かれ、受光側の光通
過部41に到達すると、集光されて受光チップ25のチ
ップ面25aに効率よく導かれる。なお、その他の構成
は、第一実施例と同様である。
【0028】<第三実施例>第三実施例の透過型フォト
インタラプタは、図7の如く、発光素子20および受光
素子24における各光通過部50,51が上下方向に円
弧状に湾曲した形状とされ、傾斜部32,33より後方
に段差を有して形成されている。
【0029】これにより、第二実施例と同様に発光チッ
プ21のチップ面21aから照射される光は、集光され
て受光チップ25のチップ面25aに効率よく導かれ
る。なお、その他の構成は、第一実施例と同様である。
【0030】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内で上記実施例に多くの修
正および変更を加え得ることは勿論である。
【0031】例えば、第一,第二,第三実施例の発光素
子20および受光素子24を一体的に対向配置させて透
過型フォトインタラプタに使用するだけでなく、発光素
子20あるいは受光素子24として単独で使用してもよ
い。
【0032】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
ると、光通過部によって必要な光だけを目的の方向に
導き、不要な光は傾斜部によって全反射あるいは屈折さ
せて目的の方向から外れた方向に導くので、光通過部に
到達する光だけを利用できることになる。したがって、
透光性樹脂による一次モールド工程だけで光の通過面を
形成することができ、従来のような光の通過面を形成す
るための二次モールド工程あるいは外装ケースを必要と
せず、製造工程および構成部材が削減でき、コストダウ
ンとなる。
【0033】また、光の通過路の位置精度は、発光側お
よび受光側を一体的に対向配置するための透光性樹脂体
を成形する金型の形状のみに依存するため、位置精度の
よい光の通過路を形成でき、分解能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例の透過型フォトインタラプ
タの横断面図
【図2】発光素子および受光素子の斜視図
【図3】透過型フォトインタラプタの斜視図
【図4】透過型フォトインタラプタにおける発光チップ
からの光の進行方向を示す図
【図5】透過型フォトインタラプタにおける光の通過路
を示す図
【図6】第二実施例の透過型フォトインタラプタの要部
斜視図
【図7】第三実施例の透過型フォトインタラプタの要部
斜視図
【図8】従来の透過型フォトインタラプタの横断面図
【図9】従来の別の透過型フォトインタラプタの横断面
【符号の説明】
20 発光素子 21 発光チップ 21a 発光チップ面 24 受光素子 25 受光チップ 25a 受光チップ面 28 透光性樹脂体 30,31 光通過部 32,33 傾斜部

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光チップを透光性樹脂により封止して
    なる透光性樹脂体を備え、該透光性樹脂体の前面に、
    記発光チップのチップ面に対して平行とされるか、もし
    くは集光可能な曲面状とされた光通過部と、該光通過部
    に隣接しもしくは段差を有して隣接しチップ面に対し
    斜した傾斜部とが形成され、 前記光通過部は、前記発光チップからの光を前記透光性
    樹脂体内から外部に射出し、前記傾斜部は、前記発光チ
    ップからの光を前記透光性樹脂体の内部方向に全反射さ
    せる反射面と されたことを特徴とする発光素子。
  2. 【請求項2】 受光チップを透光性樹脂により封止して
    なる透光性樹脂体を備え、該透光性樹脂体の前面に、前
    記受光チップのチップ面に対して平行とされるか、もし
    くは集光可能な曲面状とされた光通過部と、該光通過部
    に隣接しもしくは段差を有して隣接しチップ面に対して
    傾斜した傾斜部とが形成され、 前記光通過部は、これに到達した光を前記透光性樹脂体
    内に侵入させて前記受光チップに導き、前記傾斜部は、
    これに到達した光を屈折させて前記透光性樹脂体内を前
    記受光チップからそれる方向に進行させる屈折面とされ
    たことを特徴とする受光素子。
  3. 【請求項3】 被検出物の有無を無接点で検知するため
    に、発光素子および受光素子が被検出物の通過路を挟ん
    で各々光学的に結合するよう一体的に対向配置された透
    過型光結合装置において、 前記発光素子または受光素子に、請求項1記載の発光素
    子および請求項2記載の受光素子のうち、少なくともい
    ずれか一方が適用されたことを特徴とする透過型光結合
    装置。
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JP2008059658A (ja) * 2006-08-30 2008-03-13 Sanyo Electric Co Ltd 光検出器
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