JPS6338270A

JPS6338270A - 投受光装置

Info

Publication number: JPS6338270A
Application number: JP61181887A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Aoyama; 茂青山; Shiro Ogata; 司郎緒方; Nobuo Nakatsuka; 中塚　信雄; Maki Yamashita; 山下　牧
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1986-08-04
Filing date: 1986-08-04
Publication date: 1988-02-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、少なくとも１個ずつの発光素子および受光
素子をモノリシカリイにもしくはハイブリッドにＩＣ化
した。またはこれらの素子を基台」二に配置した投受光
装置に関する。

発光素子としてはレーザ・ダイオード（ＬＤ）。

発光ダイオード（ＬＥＤ）などが、受光素子としてはフ
ォトダイオード（ＰＤ）、アバランシェ・フォトダイオ
ード（ＡＰＤ）などがある。発光素子から出射する光は
広がりをもつ発散光であるために、この光を利用するた
めには１発光素子の前面に別途にコリメート・レンズを
設けてル行先に変換する必要がある。しかしながら、コ
リメート・レンズを設けると投受光装置が大型化するこ
とは避けられず、光軸調整や焦点距離調整などが必要と
なる。また、ＬＤの出射光はその広がり角が異方性をも
つので楕円錐状に発散する。したがって１通常の１枚の
レンズではこれを完全にコリメートすることはできず、
充分にコリメートされた光を得るためには組レンズや非
球面レンズを使用しなければならないので高価となる。

他方、上述の受光素子において、入射光を効率よくその
受光面上に集光させるためにも、外部にレンズを設ける
必要があった。

このように、投受光装置では投光のためのおよび受光の
ための光学系が必要であり、その保持機構等が複雑化す
ることは避けられなかった。

発明の概要この発明は、新しいタイプの小形の光学系を発光素子お
よび受光素子の近傍に設けることによって」１記の問題
点を解決することを目的とする。

この発明は１発光素子および受光素子を少なくとも１個
ずつ備えた投受光装置において、これらの素子を被うキ
ャップを設け、キャップ上の上記発光素子からの出射光
および受光素子への入射光の通過位置にそれぞれ窓をあ
け、これらの窓に。

発光素子からの出射光をコリメートするための第１のマ
イクロ・フレネル・レンズを、受光素子への入射光をそ
の受光面−Ｌに集光するための第２のマイクロ・フレネ
ル・レンズをそれぞれ設けたことを特徴とする。

発光素子がＬＤであり、その出射光の発散角が方向によ
って異なる場合には、上記第１のフレネル・レンズのパ
ターンを方向に応じて焦点距離が異なるような形状とす
れば、はぼ完全なコリメート光を得ることができる。

この発明によると２発光素子に対してはその出射光がほ
ぼ平行化されるので、比較的高強凌（高輝度）で指向性
がよくなり、受光素子に対しては入射光が受光面上に集
光されるので集光効率がよく高感度となる。

とくにマイクロ・フレネル・レンズは、半径が１１１１
１以下１重さが約１００　ｒａｇと小型、軽量であり。

かつ平板状であるから、キャップの頂部に容品に複数個
取付けることができる。フレネル・レンズが平板状であ
るために、キャップへの取付は用の特別の構造を必要と
することなく、たとえばキャップの内側に接着するだけ
でよい。このようにして、小型かつ軽量で構造が簡Ｉｌ
ｌな投受光装置が実現できる。さらに、マイクロ・フレ
ネル・レンズはプラスチック形成することが可能である
から生産性がよく安価に提供できるとともに、マイクロ
・フレネル串レンズが素子チップのキャップに固定され
ているから光軸のずれ等が生じることがなく耐環境性に
すぐれたものとなる。

−３一実施例の説明第１図および第２図を参照して、いくつかの端子２を何
するステムないしはマウント１上の一部にサブマウント
ないしはヒートφシンク３が設けられ、このヒート・シ
ンク３に発光素子チップ４が取付けられている。またマ
ウント１上の他の部分には受光素子チップ５が取付けら
れている。発光素子チップ４はたとえばＬＤ、ＬＥＤで
あり。

受光素子チップ５はたとえばＰＤ、ＡＰＤである。

素子チップ４および５にはキャップ６が被せられている
。キャップ６は、キャンシール、接着。

溶着その他の通常のやり方でマウント１に固定される。

キャップ６の頂部（上面）の素子チップ４．５に対応す
る場所、すなわち発光素子チップ４の出射光の通過位置
および受光素子チップ５へ入射光の通過位置には窓Ｂａ
、　Ｂｂがそれぞれあけられており、ここに透明樹脂製
のマイクロ・フレネル・レンズ７．８がそれぞれ取付け
られている。

これらのフレネル・レンズ７．８はその周縁において窓
８ａ、　６ｂの内周面に接着によって固定される。好ま
しくは、第２図に示されているようにフレネル・レンズ
７．８の凹凸が形成された微細加工面がキャップ６の内
側を向くように配置される。このことによって、この微
細加工面の外力がらの保護とレンズ特性の劣化の防止と
が図られる。キャップ６の窓８ａ、　Ｂｂの外側にまた
はキャップ６の上面の全面に保護ガラスを設けると一層
よい。

発光素子チップ４に対しては、素子４がらの出射光がマ
イクロ・フレネル・レンズ７によってほぼ平行化されて
外部に出射するように、素子４とレンズ７の位置および
レンズ７の焦点が定められる。また受光素子チップ５に
対しては、マイクロ・フレネル・レンズ８を通して入力
する入射光がこの素子５の受光面上にほぼ集光されるよ
うに素子５とレンズ８の位置、およびレンズ８の焦点等
が決定される。

とくに発光素子チップ４がＬＤの場合には、その出射光
の広がり角は異方性を示し９発散角が方向によって異な
る。このため、出射光の横断面は楕円形となる。このよ
うな出射光をほぼ完全にコリメートさせるためには、楕
円形パターンをもっフレネル・レンズを用いるとよい。

第１図において、素子チップ４．５の電極は対応する端
子２にワイヤ・ボンディングされているのはいうまでも
ない。

このようなマイクロφフレネル・レンズ７．８は射出成
形その他のやり方によって透明樹脂で一体成形すること
ができる。

この樹脂成形のためのマイクロ・フレネル・レンズの雌
型は種々のやり方でこれをつくることができるが、たと
えば次のようにして作製すればよい。

所定の基板上に電子線レジストを塗布し、電子線描画法
によりレジスト上にマイクロ・フレネル・レンズ・パタ
ーンを描画し、その後、このレジストを現像する。そし
て、基板上の残膜レジスト・パターンをドライ・エツチ
ングによって基板に転写する。この基板が雌型となる（
特願昭６１−３４１９参照）。

または、上記の残膜レジスト・パターンを雄型として電
鋳法によって雌型を形成する。すなわち、残膜レジスト
・パターンに金属をめっきし。

その後、残膜パターンおよび基板を有機溶剤等で溶解す
ることにより、金属めっき部分のみを残す（特願昭６１
−３４２０参照）。

上記実施例は発光素子および受光素子が各１個設けられ
たものであるが、これらを複数個設けることもでき、そ
の場合には各素子に対応してマイクロ−フレネル・レン
ズが取付けられる。マイクロ・フレネル・レンズはきわ
めて小さいからその多数個をキャップ上に取付けること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すもので一部を破断した
斜視図、第２図は第１図のキャップおよびマイクロ・フ
レネル・レンズの断面図である。４・・・発光素子、　　　５・・・受光素子。６・・・キャップ、　　　　６ａ、　８ｂ・・・窓。７．８・・・マイクロ・フレネル・レンズ。以　　上

Claims

【特許請求の範囲】

　発光素子および受光素子を少なくとも１個ずつ備えた
ものにおいて、これらの素子を被うキャップを設け、キ
ャップ上の上記発光素子からの出射光および受光素子へ
の入射光の通過位置にそれぞれ窓をあけ、これらの窓に
、発光素子からの出射光をコリメートするための第１の
マイクロ・フレネル・レンズを、受光素子への入射光を
その受光面上に集光するための第２のマイクロ・フレネ
ル・レンズをそれぞれ設けたことを特徴とする投受光装
置。