JPH11174269A - 導光ユニット及び小型電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光素子と受光素子とを備えた小型電子機器
において、発光素子からの光信号の利用効率を向上さ
せ、また、受光素子の光検出能力を向上させ、さらに、
小型電子機器を小型化できるようにする。 【解決手段】 発光素子２１で発光される光をケース２
の開口部６に導く第一のレンズケース（第１の導光部
材）１１と、前記開口部６から入射してくる光を受光素
子２２へ導く第二のレンズケース（第２の導光部材）１
２と、前記第一のレンズケース１１内に備えられ前記発
光素子２１で発光される光を集束させるための第一のレ
ンズ３１と、前記第二のレンズケース１２内に備えられ
前記受光素子２２に向けて入射する光を集束させるため
の第二のレンズ３２とを設けたレンズケースユニット
（導光ユニット）１０を、前記ケース２と、前記発光素
子２１及び受光素子２２の間に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信機能を備え
た小型電子機器に使用される導光ユニット、及びその導
光ユニットを備えた小型電子機器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】変調された信号を赤外線信号に変換し、
搬送波として信号の送受信を行う光通信が知られてい
る。光通信機能を備えた小型電子機器のうちで赤外線通
信機は、例えば赤外発光ダイオード等の赤外線を照射す
ることで信号を送信する赤外線発光素子と、例えば赤外
線を検出可能なフォトダイオード等の送信されてくる赤
外線信号を検出する赤外線受光素子とを備えている。図
４は従来の赤外線通信機の一例としてのページャー５１
を表す斜視図である。図中、５２はケース、５３は表示
部、５４はキー入力部、５５は電源スイッチ、５６は赤
外線通信のやりとりをするための開口部、５７は赤外線
通信の妨害となる可視光をカットする可視光フィルター
である。このようなページャーにおいて、赤外発光ダイ
オードと赤外線を検出可能なフォトダイオードは、例え
ば小型化などの設計上の要求から、ケース内部の基板
に、前記開口部から離してなるべく開口部５６の近傍に
取り付けなければならないことがあった。その場合、前
記赤外発光ダイオードで発光された赤外線はケースの開
口部５６から外部に出、前記フォトダイオードは、前記
開口部５６から入ってくる赤外線を受信していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにケース５２内で、前記開口部５６から離れて配置さ
れた基板に前記赤外発光ダイオードと赤外線を検出可能
なフォトダイオードとを設けた場合、赤外発光ダイオー
ドから出た赤外線の一部がケース５２の裏面で反射され
てしまうので、赤外発光ダイオードで発光された赤外線
の利用効率が悪くなってしまっていた。また、回路基板
の強度保証等の問題から赤外線を検出可能なフォトダイ
オードが開口部５６と離れて位置していたため、ケース
５２外部から入ってくる赤外線の前記フォトダイオード
に対する指向性が悪く、開口部５６に到達する赤外線の
一部しか検出できず、赤外線検出の感度があまりよくな
かった。

【０００４】本発明の課題は、赤外線、可視光、紫外線
などの光を照射する発光素子と、それらを検出する受光
素子とを備えた小型電子機器において、発光素子からの
で光の利用効率を向上させることである。また、本発明
の別の課題は、小型電子機器の受光素子の光検出能力を
向上させることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべく
請求項１記載の発明は、ケース内に設けられる発光素子
及び受光素子と、前記発光素子の発光による光信号を外
部へ出力し、外部からの光信号を入光するための開口部
との間に配置される導光ユニットであって、前記発光素
子からの光信号を前記開口部に導く第一の導光部材と、
前記開口部から入光される光を前記受光素子へ導く第二
の導光部材と、を一体的に設けた構成を特徴としてい
る。

【０００６】前記発光素子は各種発光ダイオード、赤外
発光ダイオード、電球、各種ランプなど、赤外線、可視
光、又は紫外線を発光するものが適用される。前記受光
素子は、例えば光ダイオード、フォトマルチプライヤ等
の光検出器、又は赤外線サーミスタ、赤外線光導電体等
の赤外線検出器などが用いられる。前記第一の導光部材
は、通常のレンズと同様に発光素子が発光する光に対し
て高屈折率、かつ高透過性の物質が用いられる。従っ
て、発光素子が可視光を発光する発光ダイオードであれ
ば、例えばアクリル樹脂、高屈折率のガラス等の光学材
料が適用でき、発光素子が赤外発光ダイオードであれ
ば、例えばアクリル樹脂、高密度ポリエチレン、無機結
晶等の赤外光学材料が適用できる。前記第二の導光部材
は、第一の導光部材と同様に、受光素子が検出する光に
対して高屈折率、かつ高透過性の物質が用いられる。

【０００７】以上のように、請求項１記載の導光ユニッ
トによれば、発光素子で発光された光は、第一の導光部
材内に入射して開口部からケース外部へと導かれ、発光
素子からの光がケース等で遮られることなくケースに設
けられた開口部に導かれるので、光の利用効率が向上す
る。そして、前記開口部から入射してくる光は、第二の
導光部材内に入射して受光素子に導かれ、ケース外部か
ら開口部に入射した光の受光素子に対する指向性を向上
させることができる。

【０００８】さらに、第一の導光部材により発光素子か
らの光がケースに設けられた開口部まで導かれ、第二の
導光部材によりケース外部からの光がケースに設けられ
た開口部から受光素子まで導かれるので、前記発光素子
からの光が直接、或いはケース等に反射されて間接的に
前記受光素子に入射することがなくなる。従って、発光
素子と受光素子とを近くに配置できる。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の導
光ユニットであって、前記第一の導光部材には前記発光
素子からの光信号を集束させるための第一のレンズを、
前記第二の導光部材には前記受光素子への入光される光
を集束させるための第二のレンズとをそれぞれ設けた構
成を特徴としている。

【００１０】このように、請求項１記載の導光ユニット
において、発光素子からの光信号を集束させる第一のレ
ンズ、受光素子への入光される光を集束させる第二のレ
ンズを有しているので、第一の導光部材内への入射光を
第一のレンズにより集束して開口部に導光でき、また、
発光素子からの第二の導光部材内への入射光を第二のレ
ンズにより集束して受光素子へ導光できる。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の導光ユニットであって、前記発光素子は赤外発光
ダイオードであり、前記受光素子は赤外線を検出可能な
フォトダイオードである構成を特徴としている。

【００１２】このように、請求項１または２記載の導光
ユニットにおいて、発光素子が赤外発光ダイオードであ
り、受光素子が赤外線を検出可能なフォトダイオードで
あるので、赤外線を搬送波として確実に通信できる。

【００１３】請求項４記載の発明は、小型電子機器であ
って、請求項１〜３のいずれかに記載の導光ユニットを
備えた構成を特徴としている。

【００１４】このように、請求項１〜３のいずれかに記
載の導光ユニットを備える小型電子機器なので、送信及
び受信に利用する光の利用効率の高い小型電子機器とな
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る導光ユニッ
ト及び小型電子機器の実施の形態例を図１から図３に基
づいて説明する。先ず、図１は本実施の形態例での小型
電子機器の斜視図、図２はその小型電子機器にレンズケ
ースユニット（導光ユニット）が組み込まれた状態を示
す説明図、図３はレンズケース（導光部材）の概略側断
面図である。

【００１６】図１に示すように、本実施の形態例での小
型電子機器であるページャー１は、ケース２の上面に通
信情報等を表示する例えば液晶表示素子からなる表示部
３と、通信情報等を入力するキー入力部４を備えてい
る。また、図示前方の側面には、左側に電源スイッチ５
が備えられ、さらに右側には開口部６が形成されてい
る。

【００１７】前記開口部６には、ケース２外部とケース
２内部との間での赤外線信号の送受信を妨げずにケース
２外部からその開口部６へ入射する可視光をカットする
可視光フィルタ７が取り付けられている。

【００１８】そして、図２及び図３に示すように、前記
開口部６のケース２内部側には、本実施の形態例での発
光素子である赤外発光ダイオード２１と、本実施の形態
例での受光素子である赤外線を検出可能なフォトダイオ
ード２２と、前記赤外発光ダイオード２１及び前記フォ
トダイオード２２と前記開口部６の間に配置されたレン
ズケースユニット１０が備えられている。

【００１９】前記赤外発光ダイオード２１は、前記キー
入力部４から入力される通信情報と、図示しない他の電
子機器から送信されてくる赤外線信号の検出により生成
される通信情報とに基づいて、赤外線信号を送信するも
のである。

【００２０】前記フォトダイオード２２は、図示しない
他の電子機器からの赤外線信号が前記開口部６から入射
してきた場合、これを検出して電気信号を生成し、例え
ば前記表示部３に通信情報等を表示させたりするもので
ある。

【００２１】そして、前記レンズケースユニット１０
は、前記赤外発光ダイオード２１と前記開口部６との間
に介在する第一のレンズケース部１１と、前記赤外線を
検出可能なフォトダイオード２２と前記開口部６との間
に介在する第二のレンズケース部１２と、前記赤外発光
ダイオード２１と前記フォトダイオード２２とを安定な
姿勢で保持する保持部１３と、前記第一のレンズケース
部１１内に備えられた第一のレンズ３１と、前記第二の
レンズケース部１２内に備えられた第二のレンズ３２と
からなっていて、前記保持部１３の一側面をケース内の
基板８に固定されている。

【００２２】図３に示すように、前記第一のレンズケー
ス部１１と前記第二のレンズケース部１２と前記保持部
１３とは一体成型されたものであって、ほぼ円筒形の第
一のレンズケース部１１の側面の一部と、ほぼ円筒形の
第二のレンズケース部１２の側面の一部とがつながって
おり、さらに、前記保持部１３と前記第一及び第二のレ
ンズケース部１１，１２の一端部とがつながっている。
そして、前記保持部１３内には、図示しない基板に取り
付けられた前記赤外発光ダイオード２１と前記フォトダ
イオード２２とが配置されている。

【００２３】前記赤外発光ダイオード２１は前記第一の
レンズケース部１１の内孔に、その頭部２１ｂの一部が
挿入されることにより安定に固定されている。また、前
記フォトダイオード２２は前記第二のレンズケース部１
２の内孔に、その頭部２２ｂの一部がわずかに挿入され
ることにより安定に固定されている。なお、これらの内
孔の内壁面には光反射塗料が塗布されている。

【００２４】前記第一のレンズケース部１１内に備えら
れた第一のレンズ３１は、両端面が凹面３１ａ，３１ｂ
に成型された円筒形で、例えばアクリル樹脂製のレンズ
であり、前記凹面３１ａ，３１ｂのうち、赤外発光ダイ
オード２１側に向けられる第一の凹面３１ａは前記赤外
発光ダイオード２１の頭部２１ｂを囲むように配置され
ている。そして、その凹面３１ａから該凹面３１ａの半
径よりも近い位置に前記赤外発光ダイオード２１の発光
の中心２１ａが位置するようになっている。また、開口
部６側に向けられた第二の凹面３１ｂは、本実施の形態
例での光拡散手段であって、その周縁３３がちょうど前
記第一のレンズケース部１１の開口部６側の端部１４と
同じ面上に位置するようになっている。そして、第二の
凹面３１ｂの曲率は、ＩｒＤＡ規格に合致するように放
射角度が光軸中心より±１５度以内となるように調節さ
れている。

【００２５】前記第二のレンズケース部１２に備えられ
た第二のレンズ３２は、両端面が凸面３２ａ，３２ｂに
成型された円筒型で、例えばアクリル樹脂製のレンズで
あり、前記凸面３２ａ，３２ｂのうち、前記フォトダイ
オード２２側に向けられた第一の凸面３２ａは、その焦
点がほぼ前記フォトダイオード２２の感光部２２ａにな
るように配置され、前記開口部６側に向けられた第二の
凸面３２ｂは、その頂点部分が前記第一のレンズケース
部１１の開口部側の端部１４とほぼ同一面上で、かつ、
その外周縁３４が前記第二のレンズケース部１２の開口
部６側の端部１５とほぼ同一面上に位置するようになっ
ている。

【００２６】以上のように構成されたレンズケースユニ
ット１０を有するページャー１による通信について、図
３を参照して次に説明する。

【００２７】先ず、前記赤外発光ダイオード２１の発光
部２１ａで発光された赤外線は前記第一のレンズ３１の
第一の凹面３１ａに入射する。前記赤外発光ダイオード
２１の発光部２１ａは、前記第一の凹面３１ａから前記
第一の凹面３１ａの半径よりも近くに位置しているの
で、前記発光部２１ａで発光された赤外線は第一の凹面
３１ａで屈折することにより集束される。そして、第一
のレンズ３１内に入った赤外線はそのまま開口部６側の
第二の凹面３１ｂに到達するか、あるいは、第一のレン
ズケース１１の内孔の側面１１ａで反射されてから第二
の凹面３１ｂに到達する。前記第二の凹面３１ｂの形状
は、照射される赤外線がＩｒＤＡ規格に合致するように
加工されており、前記開口部６側の第二の凹面３１ｂに
到達した赤外線は、その第二の凹面３１ｂで拡散され、
ほぼ±１５度の放射角度で、開口部６からページャー１
のケース２外部に出ていく。

【００２８】このように、赤外発光ダイオード２１で発
光された赤外線は第一のレンズ３１の第一の凹面３１ａ
で集束されるので、開口部６側に到達する赤外線の割合
が大きくなる。さらに、第一のレンズケース１１の内孔
の側面１１ａで赤外線が反射されることにより赤外線が
開口部６側に到達できるようになるので、さらに開口部
６に到達する赤外線の割合が大きくなる。そして、第二
の凹面３１ｂの形状を調節することで、拡散する光の指
向性を向上させられる。

【００２９】次に、ケース２外部から送られてきた赤外
線信号は、前記開口部６から前記第二のレンズ３２の第
二の凸面３２ｂに入射することで集束される。さらに、
この集束された赤外線は前記第一の凸面３２ａで集束さ
れ、前記第一の凸面３２ａのほぼ焦点に位置する前記フ
ォトダイオード２２の感光部２２ａに入射する。前記フ
ォトダイオード２２ではこの赤外線を検出して、電気信
号を生成する。

【００３０】このように、ケース２外部から入ってくる
赤外線信号を前記第二のレンズ３２の第二の凸面３２ｂ
で集束させることでその指向性を向上させ、次に第一の
凸面３２ａでさらに集束させることでその指向性をさら
に向上させることができる。その後、前記赤外線信号は
前記フォトダイオード２２に入射するので、外部から入
ってくる前記赤外線信号が効果的に前記フォトダイオー
ド２２に照射されることになる。従って、赤外線信号に
対する検出性能が向上する。

【００３１】そして、赤外発光ダイオード２１とフォト
ダイオード２２との間がそれぞれ第一及び第二のレンズ
ケース部１１，１２で隔てられているので、赤外発光ダ
イオード２１で発光された赤外線が、直接、前記フォト
ダイオード２２に到達することがなくなり、赤外発光ダ
イオード２１とフォトダイオード２２とを近くに配置す
ることができる。

【００３２】なお、以上の実施の形態例においては、搬
送波を赤外線としたが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく、他の光波でもよく、その搬送波とする光波に
応じて、発光素子、及び受光素子、レンズの材質及び形
状等が決定される。一例をあげれば、搬送波を可視光と
したときは、発光素子として可視光を発光する発光ダイ
オード、受光素子として可視光を検出するフォトダイオ
ード、レンズの材質としてアクリル樹脂、等とすること
もできる。また、レンズケースユニットの形状等も任意
であり、例えばレンズケースユニットに直接発光素子、
受光素子等を取り付けてもよい。そして、その他、具体
的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは
勿論である。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明に係
る導光ユニットによれば、発光素子からの光がケース等
で遮られることなくケースに設けられた開口部に導かれ
るので、発光素子で発光された光の利用効率が向上す
る。また、ケース外部から開口部に入射した光の受光素
子に対する指向性を増すことができる。従って、光信号
の検出性能を向上させることができる。

【００３４】さらに、第一の導光部材により発光素子か
らの光がケースに設けられた開口部まで導かれ、第二の
導光部材によりケース外部からの光がケースに設けられ
た開口部から受光素子まで導かれるので、前記発光素子
からの光が直接、或いはケース等に反射されて間接的に
前記受光素子に入射することがなくなる。従って、発光
素子と受光素子とを近くに配置できることになり、導光
ユニットを小型化できる。従って、この導光ユニットを
備えた小型電子機器は小型のものとなる。

【００３５】請求項２記載の発明に係る導光ユニットに
よれば、請求項１記載のレンズケースユニットと同様の
効果が得られるのは勿論のこと、第一の導光部材内への
入射光を第一のレンズにより集束して開口部に導光する
ことができ、また、発光素子からの第二の導光部材内へ
の入射光を第二のレンズにより集束して受光素子へ導光
することができる。

【００３６】請求項３記載の発明に係る導光ユニットに
よれば、請求項１または２記載の導光ユニットと同様な
効果が得られるのは勿論のこと、発光素子が赤外発光ダ
イオードであり、受光素子が赤外線を検出可能なフォト
ダイオードであるので、赤外線を搬送波として確実に通
信できる。

【００３７】請求項４記載の発明に係る小型電子機器に
よれば、請求項１〜３のいずれかに記載の導光ユニット
を有する小型電子機器なので、送信及び受信に利用する
光の利用効率の高い小型電子機器となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した一例としてのページャーを示
す斜視図である。

【図２】本発明を適用した一例としてのレンズケースユ
ニットがページャー内部に設置されている状態を示す斜
視図である。

【図３】本発明を適用した一例としてのレンズケースユ
ニットがページャー内部に設置されている状態での概略
側面図である。

【図４】従来のページャーを示す斜視図である。

【符号の説明】

１ ページャー ２ ケース ６ 開口部 １０ レンズケースユニット（導光ユニット） １１ 第一のレンズケース部（第一の導光部材） １２ 第二のレンズケース部（第二の導光部材） ２１ 赤外発光ダイオード（発光素子） ２２ フォトダイオード（受光素子） ３１ 第一のレンズ（第一のレンズ） ３２ 第二のレンズ（第二のレンズ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース内に設けられる発光素子及び受光
   素子と、前記発光素子の発光による光信号を外部へ出力
   し、外部からの光信号を入光するための開口部との間に
   配置される導光ユニットであって、 前記発光素子からの光信号を前記開口部に導く第一の導
   光部材と、 前記開口部から入光される光を前記受光素子へ導く第二
   の導光部材とを一体的に設けたことを特徴とする導光ユ
   ニット。
2. 【請求項２】 前記第一の導光部材には前記発光素子か
   らの光信号を集束させるための第一のレンズを、 前記第二の導光部材には前記受光素子への入光される光
   を集束させるための第二のレンズとをそれぞれ設けたこ
   とを特徴とする請求項１記載の導光ユニット。
3. 【請求項３】 前記発光素子は赤外発光ダイオードであ
   り、前記受光素子は赤外線を検出可能なフォトダイオー
   ドであることを特徴とする請求項１または２記載の導光
   ユニット。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の導光ユ
   ニットを備えた小型電子機器。