WO2005076372A1 - 光通信モジュール - Google Patents

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Description

明 細 書
光通信モジユーノレ
技術分野
[0001] 本発明は、赤外線通信モジュールなどの光通信モジュールに関する。
背景技術
[0002] 近年、携帯電話機としては、通話機能に加えて、パーソナルコンピュータやその他 の機器との間で画像などのデータの送受信を可能とするデータ通信機能を備えたも のが提案されている。このようなデータ通信に用いられるものとして、赤外線通信モジ ユールがある（たとえば特許文献 1)。
[0003] 図 8は、従来の赤外線通信モジュールの一例を示している。図示された赤外線通 信モジュール Xは、基板 91上に、赤外線を発する LED92、赤外線を受光感知可能 なフォトダイオード 93、およびこれらを制御するための ICチップ 94が搭載された構成 を有している。 LED92、フォトダイオード 93、および ICチップ 94は、封止榭脂 95によ り封止されている。封止榭脂 95には、 2つの凸状のレンズ 95a, 95bが形成されてい る。レンズ 95aは、 LED92から発せられた光の指向性を高め、データ送信先に向け て光を効率良く出射させるためのものである。レンズ 95bは、進行してきた光をフォト ダイオード 93の受光面上に集光するためのものである。
[0004] 赤外線通信モジュール Xは、携帯電話機の筐体内に組み込まれて使用される場合 、たとえば上記筐体に設けられた開口窓からレンズ 95a, 95bが露出するように取り 付けられる。携帯電話機の薄型化やデザインの多様ィ匕を図る観点力 すると、上記 開口窓はできる限り小さいことが望まれる。このため、レンズ 95a, 95bが大きく嵩張ら ないようにする必要がある。そこで、この赤外線通信モジュール Xにおいては、レンズ 95a, 95bの一部分どうしが接触している。
[0005] しかしながら、上記した赤外線通信モジュール Xにおいては、次のような問題点が めつに。
[0006] 第 1に、たとえば、全体の小型化を図ることを目的として LED92とフォトダイオード 9 3とを接近させることが望まれる場合がある。また、これとは異なり、たとえば基板 91上 の配線スペースを確保するために、 LED92とフォトダイオード 93との間隔を比較的 大きくすることが望まれる場合もある。し力しながら、レンズ 95a, 95bの集光作用を適 切に発揮させるためには、 LED92は、レンズ 95aの中心軸 C 上に、フォトダイオード
5a
93は、レンズ 95bの中心軸 C 上に位置しなければならない。したがって、上記従来
5b
技術においては、 LED92およびフォトダイオード 93の配置の自由度が低ぐ上記要 請に的確に応えることができない場合があった。
[0007] 第 2に、レンズ 95a, 95bは、互いの一部分どうしが接触させられることにより小型化 が図られている。し力し、レンズ 95a, 95bの中心間距離が短くなるほど、それらの赤 外線を透過させる面積が小さくなる。このため、レンズ 95a, 95bのレンズとしての機 能が低下し、赤外線の送信性能や赤外線の受光感度などの通信性能の低下を招く 虞れがある。
[0008] 特許文献 1 :特開 2001— 168376号公報（図 1)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] 本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、通信性能が低下する といった不具合を発生させることなぐ光通信モジュールの設計の自由度を高めるこ とを課題としている。
課題を解決するための手段
[0010] 上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
[0011] 本発明によって提供される光通信モジュールは、基板と、上記基板に実装された発 光素子および受光素子と、上記発光素子から発せられる光に対する透光性を有し、 かつ上記発光素子および上記受光素子を覆う封止榭脂と、を備えており、上記封止 榭脂には、上記発光素子の正面に位置するレンズが形成されている、光通信モジュ ールであって、上記封止榭脂には、上記発光素子および上記受光素子が並ぶ第 1 の方向と、上記発光素子から上記レンズへと向かう第 2の方向とのそれぞれに対して 傾斜し、かつ上記レンズに隣接する傾斜面がさらに形成されており、上記傾斜面を透 過して屈折した光が上記受光素子により受光される構成とされていることを特徴とし ている。 [0012] 好ましくは、上記傾斜面は、上記第 1の方向において上記レンズから遠ざ力る部分 ほど上記基板寄りに位置するように傾斜して 、る。
[0013] 好ましくは、上記傾斜面の全体または一部は、上記第 1の方向視において凸状の 曲面である。
[0014] 好ましくは、上記傾斜面は、上記第 1の方向において上記レンズから遠ざ力る部分 ほど上記基板とは反対寄りに位置するように傾斜して 、る。
[0015] 好ましくは、上記レンズは、上記傾斜面よりも上記基板力 離間する方向に突出し ている。
[0016] 好ましくは、上記発光素子および上記受光素子として、赤外線の発光および受光 感知が可能なものが用いられていることにより、赤外線通信モジュールとして構成さ れている。
[0017] 本発明のその他の特徴および利点は、以下に行う発明の実施の形態の説明から、 より明ら力^なろう。
図面の簡単な説明
[0018] [図 1]本発明に係る赤外線通信モジュールの一例の全体斜視図である。
[図 2]図 1の II II断面図である。
[図 3]本発明に係る赤外線通信モジュールの他の例の全体斜視図である。
[図 4]図 3の IV— IV断面図である。
[図 5]本発明に係る赤外線通信モジュールの他の例の全体斜視図である。
[図 6]本発明に係る赤外線通信モジュールの他の例の全体斜視図である。
[図 7]図 6の VII— VII断面図である。
[図 8]本発明に係る赤外線通信モジュールの他の例の全体斜視図である。
[図 9]従来技術の一例を示す断面図である。
発明を実施するための最良の形態
[0019] 以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する
[0020] 図 1および図 2は、本発明に係る赤外線通信モジュールの一例を示している。本実 施形態の赤外線通信モジュール A1は、たとえば携帯電話機（図示略）に搭載され、 携帯電話機どうし、あるいは携帯電話機と携帯電話機以外のたとえばパーソナルコ ンピュータなどの機器との間におけるデータ通信に用いられるものである。赤外線通 信モジュール A1は、基板 1、 LED2、フォトダイオード 3、 ICチップ 4、および封止榭 脂 5を備えている。なお、図面に示す X方向、 y方向、および z方向は、互いに直交す る方向である。 X方向および z方向は、それぞれ本発明でいう第 1および第 2の方向に 相当する。
[0021] 基板 1は、平面視長矩形状であり、ガラスエポキシ榭脂などの絶縁体により形成さ れている。
[0022] LED2は、本発明でいう発光素子の一例であり、赤外線を発光可能である。 LED2 は、基板 1の一端寄りに実装されている。なお、本実施形態と異なり、図 8に示すよう に、 LED2を囲うリフレクタを備える構成としてもよい。この実施形態においては、基板 1には凹部が形成されており、この凹部の底面に LED2が設けられている。これにより 、上記凹部の内向き側面が上記リフレクタとなっている。このような構成によれば、 LE D2からの光をより有効に活用できる。
[0023] フォトダイオード 3は、本発明でいう受光素子の一例であり、受光部 3aを有している 。フォトダイオード 3は、受光部 3aにより赤外線を受光すると、光起電力効果によりこ の赤外線に応じた電流を流すことが可能な構成とされている。フォトダイオード 3は、 X 方向における基板 1の中央寄りに位置しており、 LED2と並んで実装されて 、る。
[0024] ICチップ 4は、送信すべき信号に対応して LED2を発光させたり、フォトダイオード 3 力もの電流を出力信号に変換して、上記携帯電話機に搭載された制御機器に出力 したりするものである。 ICチップ 4は、基板 1上において LED2とは反対側の他端寄り に実装されている。
[0025] 封止榭脂 5は、たとえば顔料を含んだエポキシ榭脂を用いて、トランスファモールド 法により形成されており、 LED2、フォトダイオード 3、および ICチップ 4を封止してい る。封止榭脂 5は、可視光は透過させないが、赤外線を十分良好に透過させる性質 を有する。封止榭脂 5の上部には、レンズ 5aおよび傾斜面 5bが形成されている。レン ズ 5aは、 z方向において LED2の正面に形成されており、図中上方に膨出している。 レンズ 5aは、 LED2から発せられた赤外線の指向性を高めるためのものである。傾斜 面 5bは、フォトダイオード 3の図中上方に位置しており、レンズ 5aに繋がった平面状 に形成されている。傾斜面 5bは、 X方向において LED2から遠ざかるほど基板 1から の高さが小さくなるように傾斜して 、る。
[0026] 図 2に示すように、 LED2の中心は、レンズ 5aの中心軸 C とほぼ一致している。一
5a
方、フォトダイオード 3の中心は、傾斜面 5bの中心軸 C5bよりも LED2寄りにオフセッ トしている。
[0027] 次に、赤外線通信モジュール A1の作用について説明する。
[0028] 赤外線通信モジュール A1においては、図 2に示すように、図中上方から傾斜面 5b に向力つてきた光は、傾斜面 5bを透過することにより LED2寄りに屈折する。フォトダ ィオード 3は、この屈折した光を適切に受光するために、 LED2に接近して実装され ている。これにより、フォトダイオード 3と LED2との間に無駄なスペースが生じさせな いことが可能である。したがって、基板 1の X方向におけるサイズを短くし、赤外線通 信モジュール 1の小型化を図ることができる。また、基板 1のうち、フォトダイオード 3と I Cチップ 4との間のスペースを大きくし、たとえば他の電子部品を追カ卩して設けることも 可能となる。
[0029] 一方、図 2に示すように、レンズ 5aの中心軸 C と傾斜面 5bの中心軸 C との距離を
5a 5b 大きくすることができる。これらの中心間距離が小さいと、レンズ 5aや傾斜面 5bの面 積が小さくなる。このようなことでは、傾斜面 5bを介してフォトダイオード 3が受ける赤 外線の量が少なくなることとなり、フォトダイオード 3の受光感度が低下する。あるいは 、レンズ 5aによる集光効果が不足することとなり、 LED2から発せられる赤外線の指 向性が不十分となる。これに対し、赤外線通信モジュール A1においては、傾斜面 5b およびレンズ 5aの面積を大きくすることにより、そのような不具合を適切に解消するこ とが可能である。
[0030] 傾斜面 5bは、図 2に示すように、その最上部がレンズ 5aの最上部よりも低ぐレンズ 5aと比較すると、基板 1の厚み方向に嵩張らないように形成されている。このため、赤 外線通信モジュール A1によれば、たとえばレンズ 5aと同様なレンズを 2つ並べて形 成していた従来技術と比較して、封止榭脂 5の体積を小さくし、全体の小型化あるい は薄型化を図ることが可能である。 [0031] 図 3—図 7は、本発明に係る赤外線通信モジュールの他の例を示している。図 3以 降の図面においては、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態 と同一の符号を付している。
[0032] 図 3および図 4に示す赤外線通信モジュール A2においては、傾斜面 5bが x方向視 にお！/、て上方に膨出した凸状の曲面に形成されて！、る。
[0033] 本実施形態によれば、図 4に示すように、傾斜面 5bが赤外線を y方向において集 光するレンズとしての機能を果たす。したがって、フォトダイオード 3が受光する赤外 線の量をより多くし、フォトダイオード 3の受光感度を高めるのにより好適である。傾斜 面 5bにレンズとしての機能をもたせる場合、傾斜面 5bの全体を凸状の曲面に形成す るのに代えて、傾斜面 5bの一部分のみを凸状の曲面に形成しても力まわない。
[0034] 図 5に示す赤外線通信モジュール A3においては、傾斜面 5bが、 y方向視において 直線的に傾斜しておらず、曲線的に傾斜している。また、先に述べた赤外線通信モ ジュール A2と同様に、傾斜面 5bは、 X方向視において上方に膨出した凸状の曲面と なっている。
[0035] 本実施形態によれば、図 3および図 4に示された実施形態と同様に、傾斜面 5bが 受けた赤外線を y方向において集光させることが可能である。さらに、 X方向において も、赤外線をある程度集光させることが可能となる。したがって、フォトダイオード 3が 受光する赤外線の量をさらに多くするのに好適である。
[0036] 図 6および図 7に示す赤外線通信モジュール A4においては、傾斜面 5bが、 x方向 においてレンズ 5aから遠ざ力る部分ほど基板 1からの高さが大きくなるように傾斜して いる。すなわち、本実施形態においては、図 1および図 2に示した赤外線通信モジュ ール A1とは、傾斜面 5bの傾き方向が反対となっている。
[0037] 図 7によく表われているように、図中上方から傾斜面 5bに向かってきた光は、傾斜 面 5bを透過することにより X方向にお!、て LED2から遠ざ力る方向に屈折する。この 屈折した光を適切に受光するため、フォトダイオード 3の中心は、傾斜面 5bの中心軸 C よりも LED2とは反対寄りにオフセットしている。
5b
[0038] 本実施形態によれば、フォトダイオード 3と LED2との間隔を大きくとることができる。
たとえば、フォトダイオード 3と LED2との間に赤外線を遮断するための遮断壁を形成 する場合に、この遮断壁の形成が容易となる。また、フォトダイオード 3と LED2との間 隔を広げる場合であっても、レンズ 5aと傾斜面 5bとの中心間距離を必要以上に大き くする必要がない。したがって、レンズ 5aおよび傾斜面 5bを適正なサイズにしておく ことができる。なお、本実施形態においては、傾斜面 5bが平面状とされている力 図 3から図 5に示された実施形態と同様に、傾斜面 5bを凸状の曲面に形成してもかま わない。
[0039] 本発明に係る光通信モジュールは、上述した実施形態に限定されず、各部の具体 的な構成は種々に設計変更可能である。
[0040] 本発明は、赤外線とは異なる波長の光を利用した光通信モジュールとして構成する ことも可能である。したがって、発光素子および受光素子の具体的な種類、および封 止榭脂の具体的な材質なども限定されない。
[0041] 本発明に係る光通信モジュールは、携帯電話機に組み込まれて使用されるものに 限らず、パーソナルコンピュータ、 PDA(Personal Digital Assistance),ファクシミリ装 置などの種々の機器に組み込んで用いることが可能であり、その具体的な用途は問 わない。

Claims

請求の範囲
[1] 基板と、
上記基板に実装された発光素子および受光素子と、
上記発光素子から発せられる光に対する透光性を有し、かつ上記発光素子および 上記受光素子を覆う封止榭脂と、を備えており、
上記封止榭脂には、上記発光素子の正面に位置するレンズが形成されている、光 通信モジュールであって、
上記封止榭脂には、上記発光素子および上記受光素子が並ぶ第 1の方向と、上記 発光素子から上記レンズへと向力う第 2の方向とのそれぞれに対して傾斜し、かつ上 記レンズに隣接する傾斜面がさらに形成されており、
上記傾斜面を透過して屈折した光が上記受光素子により受光される構成とされて いることを特徴とする、光通信モジュール。
[2] 上記傾斜面は、上記第 1の方向において上記レンズから遠ざかる部分ほど上記基 板寄りに位置するように傾斜して 、る、請求項 1に記載の光通信モジュール。
[3] 上記傾斜面の全体または一部は、上記第 1の方向視において凸状の曲面である、 請求項 2に記載の光通信モジュール。
[4] 上記傾斜面は、上記第 1の方向において上記レンズから遠ざかる部分ほど上記基 板とは反対寄りに位置するように傾斜して 、る、請求項 1に記載の光通信モジュール
[5] 上記レンズは、上記傾斜面よりも上記基板力 離間する方向に突出している、請求 項 1に記載の光通信モジュール。
[6] 上記発光素子および上記受光素子として、赤外線の発光および受光感知が可能 なものが用いられていることにより、赤外線通信モジュールとして構成されている、請 求項 1に記載の光通信モジュール。
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