JPH03201488A - Optical element - Google Patents

Optical element

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Publication number
JPH03201488A
JPH03201488A JP1338703A JP33870389A JPH03201488A JP H03201488 A JPH03201488 A JP H03201488A JP 1338703 A JP1338703 A JP 1338703A JP 33870389 A JP33870389 A JP 33870389A JP H03201488 A JPH03201488 A JP H03201488A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
substrate
light
fresnel lens
photodetective
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1338703A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shiro Ogata
司郎 緒方
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
Priority to JP1338703A priority Critical patent/JPH03201488A/en
Publication of JPH03201488A publication Critical patent/JPH03201488A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To offer an optical element, where an incident light is small in attenuation and the positional adjustment of a photodetective element on the basis of the position of a lens is not required, by a method wherein the photodetective element is arranged on the same plane of a substrate on which a plate lens is formed. CONSTITUTION:A Fresnel lens 2 is formed in an integral structure with a board 1 and has such a periodic structure of concentric circle that it becomes gradually small in period of grating starting from the center of a lens toward the outside, and the grating is brazed. Photodetective elements 3A and 3B are arranged at an upper part and a lower part which sandwiches the Fresnel lens 2 between them on the face of the board 1 where the Fresnel lens 2 has been formed. As mentioned above, a plate lens and photodetective lenses are provided on the same plane, so that the lenses can be formed thin. Light rays incident on the photodetective element are prevented from being attenuated, because they are not required to penetrate through a board, so that a photodetective element is not required to be so high in sensitivity.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 技術分野 この発明は、平板レンズを含む光学素子に関する。[Detailed description of the invention] Background of the invention Technical field The present invention relates to an optical element including a flat lens.

従来技術とその問題点 平板レンズと他の光学部品とが組合わされて構成される
従来の光学素子の例が第6図から第8図に示されている
。第6図において透明基板11の一方の面にフレネル−
レンズ12が形成されており。
Prior art and its problems Examples of conventional optical elements constructed by combining a flat lens and other optical components are shown in FIGS. 6 to 8. In FIG. 6, one side of the transparent substrate 11 is covered with Fresnel.
A lens 12 is formed.

他方の面に受光素子13が設けられている。入射光はフ
レネル・レンズ12で集光されて受光素子i3に受光さ
れる。第7図において透明基板11の一方の面にフレネ
ル・レンズ12が形成されており、他方の面に発光素子
14が設けられている。発光素子14の出射光はフレネ
ル・レンズ12によって平行化されて投射される。
A light receiving element 13 is provided on the other surface. The incident light is focused by the Fresnel lens 12 and received by the light receiving element i3. In FIG. 7, a Fresnel lens 12 is formed on one surface of a transparent substrate 11, and a light emitting element 14 is provided on the other surface. The light emitted from the light emitting element 14 is collimated by the Fresnel lens 12 and projected.

第8図において、透明基板11の一方の面に2個のフレ
ネル・レンズ12A、 12Bが一体的に形成され、他
方の面にも各フレネルψレンズ12A、 12Bに対応
して発光素子14と受光素子i3とが設けられている。
In FIG. 8, two Fresnel lenses 12A and 12B are integrally formed on one surface of a transparent substrate 11, and a light emitting element 14 and a light receiving element are also formed on the other surface corresponding to each Fresnel ψ lens 12A and 12B. An element i3 is provided.

発光索子14から発光した光は一方のフレネル・レンズ
12Aによって平行化され、物体15に投射される。物
体15からの反射光は他方のフレネル・レンズ12Bで
集光され受光素子13に受光される。これにより、物体
15の有無の検知、物体15の表面からの光情報の収集
等が行なわれる。
The light emitted from the light emitting strand 14 is collimated by one Fresnel lens 12A and projected onto the object 15. The reflected light from the object 15 is collected by the other Fresnel lens 12B and received by the light receiving element 13. As a result, the presence or absence of the object 15 is detected, optical information from the surface of the object 15 is collected, and the like.

このような従来の光学素子では、受光素子13はフレネ
ル・レンズ12.12Bが形成されている基板11の面
とは反対側の面に設けられているので、受光素子13に
よって受光される入射光は必ず基板11内を透過するの
で、光が減衰する。発光素子14の出射光も同しように
減衰しながら基板11を通過して出射する。また、受光
素子13および発光素子14は対応するフレネル・レン
ズ12.12A、 12Bに対して正確に位置調整して
設けなければならない。
In such a conventional optical element, since the light receiving element 13 is provided on the surface opposite to the surface of the substrate 11 on which the Fresnel lens 12.12B is formed, the incident light received by the light receiving element 13 is Since the light always passes through the substrate 11, the light is attenuated. The light emitted from the light emitting element 14 also passes through the substrate 11 and is emitted while being attenuated in the same way. Further, the light receiving element 13 and the light emitting element 14 must be provided with accurate position adjustment with respect to the corresponding Fresnel lenses 12.12A and 12B.

さらに、とくに第8図に示す光学素子においては2発光
素子14の出射光が透明基板11で反射して受光素子1
3によって受光されることがあるため。
Furthermore, especially in the optical element shown in FIG.
This is because the light may be received by 3.

これがノイズ光となりその信頼性が低下するという問題
点がある。
There is a problem in that this becomes noise light and its reliability decreases.

発明の概要 発明の目的 この発明は、受光素子によって受光される入射光の減衰
を生しさせることなく、また、レンズ位置を基準とした
受光素子の位置調整が不要な光学素子を提供することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Purpose of the Invention It is an object of the present invention to provide an optical element that does not cause attenuation of incident light received by a light receiving element and does not require position adjustment of the light receiving element based on the lens position. purpose.

発明の構成および効果 この発明による光学素子は、平板レンズをもつ基板上の
上記平板レンズが形成されている面に受光素子が配置さ
れていることを特徴とする。
Structure and Effects of the Invention The optical element according to the present invention is characterized in that a light receiving element is disposed on the surface of a substrate having a flat lens, on which the flat lens is formed.

平板レンズはフレネル・レンズ、屈折率分布形レンズ、
凸レンズ等がある。また受光素子はフォトダイオード、
フォトダイオード・アレイ、イメージセンサ(CCDな
ど)等を含む。
Flat lenses include Fresnel lenses, gradient index lenses,
There are convex lenses, etc. In addition, the light receiving element is a photodiode,
Includes photodiode arrays, image sensors (CCD, etc.), etc.

この発明によると、平板レンズと受光素子とが同一面上
にあるので光学素子を薄くすることができる。また受光
素子に受光される入射光は基板を透過しないので減衰す
ることなく、受光素子を必ずしも高感度のものにする必
要がない。
According to this invention, since the flat lens and the light receiving element are on the same plane, the optical element can be made thinner. Furthermore, since the incident light received by the light receiving element does not pass through the substrate, it is not attenuated, and the light receiving element does not necessarily have to be highly sensitive.

さらに、受光素子を平板レンズの光軸に合わせて位置調
整する必要がないので、製作ないし調整が容易である。
Furthermore, since there is no need to adjust the position of the light receiving element to match the optical axis of the flat lens, manufacturing and adjustment are easy.

この発明による光学素子に発光素子を設けた場合でも、
受光素子は透明基板からの反射光(ノイズ光)を受光し
ないので信頼性の高いものとなる。
Even when the optical element according to the present invention is provided with a light emitting element,
The light receiving element is highly reliable because it does not receive reflected light (noise light) from the transparent substrate.

実施例の説明 第1図(A) 、 (B)はこの発明の第1の実施例を
示している。第1図(A)は正面図であり、(B)は第
1図(A)のI−I線に沿う断面図である。フレネル・
レンズ2は基板1と一体に形成されかつレンズの中央か
ら外側にいくほどグレーティングの周期が小さくなる同
心円状の周期構造をもっており、グレーティングはブレ
ーズ化されている。また基板1のフレネル・レンズ2が
形成されている面において、フレネル・レンズ2を挾ん
で上下の位置に受光素子3A、3Bが配置されている。
DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS FIGS. 1A and 1B show a first embodiment of the present invention. FIG. 1(A) is a front view, and FIG. 1(B) is a sectional view taken along line II in FIG. 1(A). fresnel
The lens 2 is formed integrally with the substrate 1, and has a concentric periodic structure in which the period of the grating becomes smaller from the center of the lens toward the outside, and the grating is blazed. Further, on the surface of the substrate 1 on which the Fresnel lens 2 is formed, light receiving elements 3A and 3B are arranged at upper and lower positions with the Fresnel lens 2 in between.

受光索子3A、3Bとしては、フォトダイオード。The light receiving cables 3A and 3B are photodiodes.

フォトダイオード・アレイ、CCDなどのイメージセン
サを挙げることができる。
Examples include image sensors such as photodiode arrays and CCDs.

フレネル・レンズ2のスタンバをあらかじめ作成してお
き、このスタンバを用いて、樹脂の射出成形、UV樹脂
を用いた成形等により、基板1とフレネル・レンズ2を
一体に形成することができる。この場合には、受光素子
3A、3BをアモルファスSi(α−5i)、CdS等
を基板1に蒸着することにより作製してもよいし、別途
作製した受光素子を基板1に貼付してもよい。
A standby for the Fresnel lens 2 is prepared in advance, and using this standby, the substrate 1 and the Fresnel lens 2 can be integrally formed by resin injection molding, molding using UV resin, or the like. In this case, the light receiving elements 3A and 3B may be manufactured by depositing amorphous Si (α-5i), CdS, etc. on the substrate 1, or separately prepared light receiving elements may be attached to the substrate 1. .

また、基板1を半導体基板とし、この半導体基板上にp
n接合を形成して受光素子3A、3Bを作製することも
できる。この場合には半導体基板と上記スタンバとの間
に樹脂を充填することにより、半導体基板上に樹脂成形
によるフレネル・レンズ2をつくることも可能であるし
、別途作製したフレネル・レンズを半導体基板上に貼付
してもよい。
Further, the substrate 1 is a semiconductor substrate, and p
The light receiving elements 3A and 3B can also be manufactured by forming an n-junction. In this case, by filling the space between the semiconductor substrate and the standber with resin, it is possible to make the Fresnel lens 2 by resin molding on the semiconductor substrate, or it is possible to make a separately manufactured Fresnel lens on the semiconductor substrate. It may be attached to.

第2図(A) 、 (B)は第2の実施例を示している
。第2図(A)は正面図であり、第2図(B)は第2図
(A)の■−■線に沿う断面図である。この図において
第1図(A) 、 (B)に示すものと同一物には同一
符号を付して説明を省略する。第2図(A) 、 (B
)に示す光学素子は、基板1のフレネル・レンズ2が形
成されている面に1個の受光素子3Aが配置されて構成
されている。
FIGS. 2A and 2B show a second embodiment. FIG. 2(A) is a front view, and FIG. 2(B) is a sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 2(A). In this figure, the same components as those shown in FIGS. 1(A) and 1(B) are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Figure 2 (A), (B
The optical element shown in ) is constructed by disposing one light receiving element 3A on the surface of the substrate 1 on which the Fresnel lens 2 is formed.

第3図(A) 、 (B)は第3の実施例を示している
。第3図(A)は正面図であり、第3図(B)は第3図
(A)の■−■線に沿う断面図である。この図において
第1図(A) 、 (B)に示すものと同一物には同一
符号を付して説明を省略する。第3図(A) 、 (B
)に示す光学素子は、基板1のフレネル・レンズ2が形
成されている面においてフレネル・レンズ2のまわりを
囲むように円環状の受光素子3Cが配置されて構成され
ている。
FIGS. 3(A) and 3(B) show a third embodiment. FIG. 3(A) is a front view, and FIG. 3(B) is a sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 3(A). In this figure, the same components as those shown in FIGS. 1(A) and 1(B) are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Figure 3 (A), (B
The optical element shown in ) is constructed by disposing an annular light receiving element 3C so as to surround the Fresnel lens 2 on the surface of the substrate 1 on which the Fresnel lens 2 is formed.

第4図および第5図は光学素子を用いて光センサを構成
した例を示している。
FIGS. 4 and 5 show examples in which optical sensors are constructed using optical elements.

第4図において、第2図(A) 、 (B)に示すもの
と同一の光学素子が用いられている。この光学素子の後
方に1発光ダイオード、レーザ・ダイオードなどのよう
な発光素子4が配置されている。
In FIG. 4, the same optical elements as shown in FIGS. 2(A) and 2(B) are used. A light emitting element 4, such as a light emitting diode, a laser diode, etc., is arranged behind this optical element.

発光素子4の出射光は基板1を透過し、フレネル・レン
ズ2によってコリメートまたは集光され物体5に照射さ
れる。物体5からの反射光は基板1上に配置されている
受光素子3によって受光される。受光素子3が基板1の
フレネル・レンズ2の形成されている面に配置されてい
るので、基板1による反射光を受光することがなくなり
The light emitted from the light emitting element 4 passes through the substrate 1, is collimated or focused by the Fresnel lens 2, and is irradiated onto the object 5. The reflected light from the object 5 is received by the light receiving element 3 arranged on the substrate 1. Since the light receiving element 3 is disposed on the surface of the substrate 1 on which the Fresnel lens 2 is formed, the light reflected by the substrate 1 is not received.

S/N比が向上し信頼性が高くなる。The S/N ratio improves and reliability increases.

第5図は基板1のフレネル・レンズ2が形成されている
面と反対側の面において、フレネル・レンズ2の光軸上
に発光素子4を配置したものである。発光素子4は基板
1に接着により固定される。このようにすることにより
、光センサを小さくすることができる。また基板1にす
べての素子が設けられているので耐環境性が向上する。
In FIG. 5, a light emitting element 4 is arranged on the optical axis of the Fresnel lens 2 on the surface of the substrate 1 opposite to the surface on which the Fresnel lens 2 is formed. The light emitting element 4 is fixed to the substrate 1 by adhesive. By doing so, the optical sensor can be made smaller. Furthermore, since all the elements are provided on the substrate 1, environmental resistance is improved.

上述の実施例においては平板レンズとしてフレネル・レ
ンズを利用した例について説明したが。
In the above-mentioned embodiment, an example was explained in which a Fresnel lens was used as the flat lens.

この発明は他の平板レンズ、たとえば屈折率分布形レン
ズ、平凸レンズにも適用することができるのはいうまで
もない。
It goes without saying that the present invention can be applied to other flat lenses, such as gradient index lenses and plano-convex lenses.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(A) 、 (B)はこの発明の実施例を示すも
ので、(A)は正面図、(B)は第1図(A)のI−I
線に沿う断面図である。 第2図および第3図は他の実施例を示すものである。 第2図(A) 、 (B)は1個の受光素子を配置した
もので、(A)は正面図、(B)は第2図(A)の■−
■線に沿う断面図である。 第3図(A) 、 (B)はレンズ周囲に円環の受光素
子を配置したもので、(A)は正面図、(B)は第3図
(A)の■−■線に沿う断面図である。 第4図および第5図は光学素子を用いて光センサを構成
した例を示す断面図である。 第6図から第8図は従来例を示すもので、第6図は受光
素子が配置されている例を示す断面図。 第7図は発光素子が配置されている例を示す断面図、第
8図は物体検出に適用した例を示す断面図である。 第4図 1・・・基板。 2・・・フレネル・レンズ。 3・・・受光素子。 4・・・発光素子。 以  上
FIGS. 1(A) and 1(B) show an embodiment of the present invention, where (A) is a front view and FIG. 1(B) is an I-I in FIG. 1(A).
It is a sectional view along a line. FIGS. 2 and 3 show other embodiments. Figures 2 (A) and (B) show the arrangement of one light-receiving element, where (A) is a front view and (B) is the - of Figure 2 (A).
■It is a sectional view along the line. Figures 3 (A) and (B) show annular light-receiving elements arranged around the lens; (A) is a front view, and (B) is a cross section taken along the line ■-■ in Figure 3 (A). It is a diagram. FIGS. 4 and 5 are cross-sectional views showing examples of optical sensors constructed using optical elements. 6 to 8 show conventional examples, and FIG. 6 is a sectional view showing an example in which light receiving elements are arranged. FIG. 7 is a sectional view showing an example in which light emitting elements are arranged, and FIG. 8 is a sectional view showing an example applied to object detection. Fig. 4 1...Substrate. 2... Fresnel lens. 3... Light receiving element. 4... Light emitting element. that's all

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 平板レンズをもつ基板上の上記平板レンズが形成されて
いる面に受光素子が配置されている光学素子。
An optical element in which a light receiving element is disposed on a surface of a substrate having a flat lens, on which the flat lens is formed.
JP1338703A 1989-12-28 1989-12-28 Optical element Pending JPH03201488A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1338703A JPH03201488A (en) 1989-12-28 1989-12-28 Optical element

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004055671A (en) * 2002-07-17 2004-02-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd Photodetector module and its manufacturing method
JP2004158557A (en) * 2002-11-05 2004-06-03 Shurai Kagi Kofun Yugenkoshi Similar flip chip type light emitting diode device package

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