JP3057432B2 - 受光素子用レンズ - Google Patents

受光素子用レンズ

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    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
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  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、受光素子の受光面
に光を集光させるためのレンズ、特に製品の低背短小化
を図った受光素子用レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ホトダイオード等の受光素子としては、
その受光面により多くの光を取り込んで大きな光電変換
出力を得るために、該受光面に光を集光させる集光レン
ズは大きな方が望ましい。図３はこのような従来の受光
素子用レンズの形状を示す図である。
【０００３】図３において、１は受光素子の受光面、２
はそのチップに接続された端子、３はモールドレンズ
部、４はケース、５はこのケース４上に設けられた集光
レンズである。
【０００４】図３の（ａ）に示すものは、一般的な一体
モールドタイプのものであり、受光面１からレンズ部３
の先端までの距離とレンズ部３の曲率により、必要な指
向性を決定することができる。そして、この指向性を確
保しながらより大きな受光素子出力を得ようとする場合
は、レンズ部３を大きくすれば良い。
【０００５】また図３の（ｂ）に示すものは、一体モー
ルドせずに受光面１の前方に配したものであり、受光面
１からレンズ５の先端までの距離を（ａ）のものと比べ
て小さくすることができ、高さの低い製品を実現するこ
とができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の受光素子用レンズにあっては、例えば図４
に示すように基板６上に実装するに際して、基板６から
の高さ寸法ｈに制限がある場合、必要な指向性と入射光
量を確保したレンズを持つ受光素子の実装ができないこ
とがあるという問題点があった。
【０００７】すなわち、図３の（ａ）の場合は、一体モ
ールド構造のために受光面１への入射光量の減衰は最小
限となるが、指向性は受光面１からレンズ部３のトップ
（上端）までの寸法とその上部の曲面部７のレンズ曲率
で決定されるので、必要な入射光量を確保しようとする
とレンズ部３の径寸法Φが大きくなり、これに伴ってレ
ンズ部３の高さ方向の寸法ｈも大きくなってしまう。
【０００８】また、図３の（ｂ）の場合は、受光面１と
レンズ５の間に空気層があるため、受光面１への入光効
率は（ａ）の場合よりも低く、またリフロー実装にも向
かないなどの問題も生じてくる。
【０００９】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、所望の指向性と必要な入射光量を確保
しつつ小型短小化を図ることができ、基板等に実装する
際に寸法制限がある場合でも対応可能な受光素子用レン
ズを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明に係る受光素子用
レンズは、受光素子の受光面に光を集光させるためのレ
ンズであって、前記受光素子の受光面と対向する位置に
曲面部を有し、該曲面部は、中央の内側の第１の曲率を
持つ第１の曲面部と、その外側の外周囲の第２の曲率を
持つ第２の曲面部とから成り、前記第１の曲面部と第２
の曲面部との間に平面部を有するようにしたものであ
る。
【００１１】
【００１２】また、樹脂により受光素子と一体モールド
して形成したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る受光素子用レ
ンズの形状を示す断面図であり、（ａ）に示す従来タイ
プの形状のものに対応させて本実施例のレンズ形状を
（ｂ）に示す。
【００１４】図１において、１は受光素子の受光面、２
は端子、１１，１２は受光面１と対向する位置（上方）
に形成された中央の内側の第１の曲面部とその外側の外
周囲の第２の曲面部で、それぞれ第１の曲率ｘ，第２の
曲率ｙを持つ球面を有している。１３は第１の曲面部１
１と第２の曲面部１２との間に設けられた平面部であ
る。
【００１５】従来の受光素子用レンズは、図１の（ａ）
に示すように一体モールド成形した曲率ｙの球面レンズ
もしくは非球面レンズとして、必要な指向性と入射光量
を確保したものであるが、本実施例の受光素子用レンズ
は、同図の（ｂ）に示すように（ｂ）の従来レンズを基
板等への実装可能限界寸法Ｈでカットし、カットした部
分のレンズ径Φ２以下のレンズ径Φ３で、該カットした
レンズの曲率ｙと同じかあるいは異なる曲率ｘのレンズ
を同一の光軸上でその上端（先端）が寸法Ｈを越えない
ようにして設け、その外側のレンズ径Φ１内の部分とに
より、受光面１の入射光量を確保しながら指向性も確保
した一体モールド成形品となっている。
【００１６】上記の実装可能限界寸法Ｈでの各レンズ径
は、Φ２≧Φ３の関係があり、必要なレンズ径を確保す
ることで、入射光量を確保しつつ、二つの曲率ｘ，ｙの
レンズで指向性を確保している。この二つのレンズの曲
率ｘ，ｙはｘ＝ｙの場合も含むものである。
【００１７】ここで、上述の限界寸法Ｈは実際の製品の
基板等への実装可能寸法から決定されるが、従来の球
面，非球面レンズでは、レンズの焦点方向の制約つまり
寸法Ｈの制約がある場合、入射光量を確保するためにレ
ンズ径Φ１を十分にとってもレンズの指向性を決定する
曲率ｙに制限を受けてしまい、満足する指向性が得られ
なかった。すなわち、入射光量はレンズ径に依存する部
分が大きく、指向性はレンズの曲率で決定されるからで
ある。
【００１８】しかし、本実施例では、曲率が一つもしく
は二つのレンズから構成されており、中央のレンズの曲
率ｘで主に指向性を確保し、外側のレンズで主に入射光
量を確保するようにしている。このため、所望の指向性
と必要な入射光量を確保しつつ小型短小化を図ることが
でき、基板等に実装する際に寸法制限がある場合でも対
応できる。
【００１９】また、中央のレンズの凸寸法を小さくして
所望の指向性を確保できるとともに、中央のレンズと外
側のレンズで曲率を変えることにより指向性の自由度も
大きくすることができる。
【００２０】なお、レンズ径Φ２とレンズ径Φ３の間の
平面部（平坦部）１３は、レンズ成形後の強度と樹脂の
成形性を考慮して設けたもので、寸法的な制約を受ける
ことはない。
【００２１】図２は他のレンズ形状の具体例を示したも
のである。同図の（ａ）は平面部がない場合を示してお
り、（ａ），（ｂ）共基本的に同一形状ながら平面部１
３の有無とレンズ位置が異なっている。これらは製造上
外側のレンズ先端部の仕上り精度と強度を考慮する必要
があるが、（ｃ）に示すものはその必要はない。すなわ
ち、（ｃ）に示すものは外側のレンズの曲率部分が他の
形状に対して短いため、入射光量は多少少なくなるが製
造工程は最も簡単になる。
【００２２】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、所望の
指向性と必要な入射光量を確保しつつ小型短小化を図る
ことができ、基板等に実装する際に寸法制限がある場合
でも対応可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る受光素子用レンズの形状を示す
断面図
【図２】 他のレンズ形状の具体例を示す断面図
【図３】 従来例を示す断面図
【図４】 基板に実装した状態を示す断面図
【符号の説明】
１ 受光面 １１ 第１の曲面部 １２ 第２の曲面部 １３ 平面部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−10754（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−312418（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−233759（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−101251（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−197657（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 31/00 - 31/024 H01L 33/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 受光素子の受光面に光を集光させるため
    のレンズであって、前記受光素子の受光面と対向する位
    置に曲面部を有し、該曲面部は、中央の内側の第１の曲
    率を持つ第１の曲面部と、その外側の外周囲の第２の曲
    率を持つ第２の曲面部とから成り、前記第１の曲面部と
    第２の曲面部との間に平面部を有していることを特徴と
    する受光素子用レンズ。
  2. 【請求項２】 樹脂により受光素子と一体モールドして
    形成したことを特徴とする請求項１記載の受光素子用レ
    ンズ。
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