WO2011040467A1 - 発光装置 - Google Patents

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沢二 真家
志展 矢澤
勝仁 牟禮
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    • H01L2924/09701—Low temperature co-fired ceramic [LTCC]

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2009-225726 filed in Japan on September 30, 2009, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • a part of the output light is monitored by a light receiving element such as a photodiode, and the output of the light source is feedback controlled based on the light receiving intensity.
  • a configuration for monitoring the output light from the light source for example, (1) a configuration in which a beam splitter is placed in the middle of the optical path to extract a part of the output light, and (2) reflection from an optical element such as a lens in the optical path.
  • a configuration in which light is monitored is conceivable (for example, see Patent Document 1).
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a light-emitting device that does not cause a loss in output light intensity of a light source and can be stably controlled.
  • the light emitting device of the present invention includes a light emitting portion provided on a predetermined surface, a light source that emits light from the light emitting portion, and a portion other than the predetermined surface.
  • a light receiving element disposed so as to be able to receive leaked light leaking from the surface, and a control unit that controls light emitted from the light source based on a signal obtained by receiving the leaked light by the light receiving element. It is characterized by that.
  • the light source is disposed on a base plate provided with a light extraction hole so that the leakage light can be extracted from the light extraction hole. It is arranged so that the leakage light extracted from the light extraction hole can be received.
  • the present invention is characterized in that, in the light emitting device described above, the light extraction hole is formed such that the hole diameter is larger toward a position closer to the light receiving element.
  • the present invention is characterized in that, in the above light emitting device, a surface of the light source from which the leakage light is emitted and a light receiving surface of the light receiving element are parallel.
  • the light receiving element since the light receiving element receives the leaked light that leaks from the surface other than the surface where the light irradiation unit is provided, there is no loss in the output light intensity of the light source. It is possible to stably control the light.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • the light emitting diode (light source) 10 is mounted on the base plate 20.
  • the light emitting diode 10 is a light emitting diode element 11 packaged in a housing.
  • the housing generally includes a ceramic housing 12 and a light transmission window (light emitting portion) 13 made of glass, resin, or the like.
  • the light transmission window 13 faces the side opposite to the base plate 20, and the light 101 emitted from the light emitting diode element 11 is emitted through the light transmission window 13. This light is the main light 101 of the light emitting diode 10.
  • the bottom surface (surface facing the light transmission window 13) of the ceramic housing 12 is in contact with the top surface of the base plate 20.
  • a through hole (light extraction hole) 21 is provided in a portion of the base plate 20 that is in contact with the ceramic casing 12.
  • the shape of the through hole 21 is a tapered shape in which the opening diameter on the upper surface side is smaller than the diameter of the bottom surface of the ceramic housing 12 of the light emitting diode 10 and the opening diameter increases toward the lower surface.
  • the material of the ceramic housing 12 is a material capable of transmitting a part of the light emitted from the light emitting diode element 11.
  • the light transmitted through the ceramic housing 12, that is, the leaked light 102 from the back surface of the light emitting diode 10 (opposite surface of the light transmission window 13) is extracted to the lower surface side of the base plate 20 through the through hole 21 of the base plate 20. .
  • a photodiode (light receiving element) 30 is provided on the lower surface side of the base plate 20 and below the through hole 21.
  • the photodiode may be outside the base plate as shown in FIG. 1 or may be inside as shown in FIG. With this arrangement, the photodiode 30 can receive the leaked light 102 from the light emitting diode 10. Moreover, since the upper opening of the through hole 21 is blocked by the light emitting diode 10, unnecessary reflected light from the side from which the main light 101 is emitted does not reach the photodiode 30. Further, since the through hole 21 is formed in a tapered shape that expands downward, the diverging leakage light can be efficiently received by the photodiode 30. Note that the photodiode 30 may be installed so as to close the lower opening of the through hole 21 as shown in FIG. Although not clearly shown in the figure, the photodiode 30 is attached to the base plate 20 using an appropriate fixing jig.
  • the control unit 40 controls the intensity of the light emitted from the light emitting diode element 11. As a result, stable output light having a desired light intensity can be obtained as the main light 101 from the light emitting diode 10.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light emitting device according to another embodiment of the present invention.
  • a photodiode 30 is provided on a base plate 20 (no through hole), and a light emitting diode 10 is further provided on the photodiode 30.
  • the light transmission window 13 of the light emitting diode 10 faces the side opposite to the base plate 20 as in FIG. 1, and the bottom surface of the ceramic housing 12 faces the light receiving surface of the photodiode 30. Even in such a configuration, leakage light from the back surface of the light emitting diode 10 can be received by the photodiode 30 as in FIG.
  • FIG. 5 is a block diagram of an optical measuring device using the light emitting device of FIG.
  • the main light 101 emitted from the light emitting diode 10 is irradiated onto the object to be measured 50 by the lenses 41 and 42.
  • the reflected light from the object to be measured 50 is detected by a photodiode (not shown), so that the optical measurement of the object to be measured 50 is performed.
  • the light receiving element since the light receiving element receives the leaked light that leaks from the surface other than the surface where the light irradiation unit is provided, there is no loss in the output light intensity of the light source. It is possible to stably control the light.

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Abstract

光源の出力光強度に損失が生じず、また、安定した制御が可能な発光装置であって、所定面に光放射部が設けられ、前記光放射部から光を放射する光源と、前記所定面以外の面から漏れ出す漏れ光を受光可能に配置された受光素子と、前記受光素子により前記漏れ光を受光して得られる信号に基づいて前記光源から放射する光を制御する制御部と、を備える発行装置を提供する。

Description

発光装置
　本発明は、発光装置に関する。
　本願は、２００９年９月３０日に、日本に出願された特願２００９－２２５７２６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　発光ダイオードのような光源から所望の光強度の出力光を得るために、出力光の一部をフォトダイオード等の受光素子でモニタして、その受光強度に基づいて光源の出力をフィードバック制御することが行われている。光源からの出力光をモニタする構成としては、例えば、（１）光路の途中にビームスプリッタを置いて出力光の一部を取り出す構成や、（２）光路中のレンズ等の光学素子からの反射光をモニタするようにした構成が考えられる（例えば、特許文献１参照）。
特開昭５８－２２５８０号公報
　しかしながら、（１）の構成では、光路の途中にビームスプリッタを設ける必要があるため、ビームスプリッタを設けない場合に比べて光源の出力光強度が低下してしまうという問題がある。また、（２）の構成では、光路中に存在する他の光学素子からの反射光が受光素子に入射することがあり、これにより安定した制御が行えないという問題がある。
　本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光源の出力光強度に損失が生じず、また、安定した制御が可能な発光装置を提供することにある。
　本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の発光装置は、所定面に光放射部が設けられ、前記光放射部から光を放射する光源と、前記所定面以外の面から漏れ出す漏れ光を受光可能に配置された受光素子と、前記受光素子により前記漏れ光を受光して得られる信号に基づいて前記光源から放射する光を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
　また、本発明は、上記の発光装置において、前記光源は、光取り出し穴が設けられたベース板上に、前記漏れ光を前記光取り出し穴から取り出せるようにして配置され、前記受光素子は、前記光取り出し穴から取り出された前記漏れ光を受光できるようにして配置されていることを特徴とする。
　また、本発明は、上記の発光装置において、前記光取り出し穴は、前記受光素子に近い位置ほど穴径が大きく形成されていることを特徴とする。
　また、本発明は、上記の発光装置において、前記光源の前記漏れ光が発せられる面と前記受光素子の受光面が平行であることを特徴とする。
　本発明によれば、光照射部が設けられた面以外の面から漏れ出す漏れ光を受光素子で受光する構成であるので、光源の出力光強度に損失が生じることがなく、また、光源からの光を安定して制御することが可能である。
本発明の一実施形態による発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の他の実施形態による発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の他の実施形態による発光装置の構成を示す断面図である。 本発明の他の実施形態による発光装置の構成を示す断面図である。 図１の発光装置を用いた光計測装置の構成図である。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
　図１は、本発明の一実施形態による発光装置の構成を示す断面図である。
　図１、２、及び３において、発光ダイオード（光源）１０はベース板２０上に取り付けられている。この発光ダイオード１０は、発光ダイオード素子１１を筐体内にパッケージ化したものである。筐体は、一般的にはセラミック筐体１２とガラスや樹脂等を材質とした光透過窓（光放射部）１３からなる。光透過窓１３はベース板２０と反対の側を向いており、この光透過窓１３を通して、発光ダイオード素子１１から放射された光１０１が出射される。この光が、発光ダイオード１０の主要光１０１である。
　セラミック筐体１２の底面（光透過窓１３と対向する面）はベース板２０の上面と接している。そして、ベース板２０のセラミック筐体１２と接している部分には、貫通穴（光取り出し穴）２１が設けられている。貫通穴２１の形状は、上面側の開口径が発光ダイオード１０のセラミック筐体１２の底面の径よりも小さく、下面へ向かうほど開口径が大きくなるテーパー状となっている。
　セラミック筐体１２の材質は、発光ダイオード素子１１が放射する光の一部を透過させることが可能な材質が用いられている。セラミック筐体１２を透過した光、即ち発光ダイオード１０の裏面（光透過窓１３の反対面）からの漏れ光１０２は、ベース板２０の貫通穴２１を通ってベース板２０の下面側へ取り出される。
　ベース板２０の下面側であって貫通穴２１の下方には、フォトダイオード（受光素子）３０が設けられている。フォトダイオードは、図１のようにベース板の外部にあっても、図２の様に内部に入り込んでいてもよい。この配置により、フォトダイオード３０は発光ダイオード１０からの漏れ光１０２を受光することができる。また、貫通穴２１の上側の開口は発光ダイオード１０によって塞がれているので、主要光１０１が出射される側からの不要な反射光がフォトダイオード３０へ到達することがない。また、貫通穴２１が下方に向かって広がるテーパー状に形成されているため、発散する漏れ光を効率良くフォトダイオード３０で受光することができる。なお、フォトダイオード３０は、図３の様に貫通穴２１の下側の開口を塞ぐように設置されていてもよい。
なお、図中では明記していないが、フォトダイオード３０は適宜の固定治具を用いてベース板２０に取り付けられている。
　このようにしてフォトダイオード３０で受光した漏れ光１０２の強度に基づいて、制御部４０が、発光ダイオード素子１１が放射する光の強度を制御する。これにより、発光ダイオード１０からの主要光１０１として、所望の光強度の安定した出力光を得ることができる。
　図４は、本発明の他の実施形態による発光装置の構成を示す断面図である。
　図４において、ベース板２０（貫通穴なし）上にフォトダイオード３０が設けられ、フォトダイオード３０の上に更に発光ダイオード１０が設けられている。発光ダイオード１０の光透過窓１３は図１と同様にベース板２０と反対の側を向いており、セラミック筐体１２の底面とフォトダイオード３０の受光面が向かい合っている。このような構成においても、図１と同様、発光ダイオード１０の裏面からの漏れ光をフォトダイオード３０で受光することができる。
　図５は、図１の発光装置を用いた光計測装置の構成図である。発光ダイオード１０から出射された主要光１０１は、レンズ４１，４２によって被測定物５０に照射される。被測定物５０からの反射光を不図示のフォトダイオードで検出することで、被測定物５０の光計測を行う。
　以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
　本発明によれば、光照射部が設けられた面以外の面から漏れ出す漏れ光を受光素子で受光する構成であるので、光源の出力光強度に損失が生じることがなく、また、光源からの光を安定して制御することが可能である。
　１０　発光ダイオード
　１１　発光ダイオード素子
　１２　セラミック筐体
　１３　光透過窓
　２０　ベース板
　２１　貫通穴
　３０　フォトダイオード
  ４０　制御部
　４１，４２　レンズ
　５０　被測定物
　１０１　主要光
　１０２　漏れ光

Claims (4)

  1. 　所定面に光放射部が設けられ、前記光放射部から光を放射する光源と、
    　前記所定面以外の面から漏れ出す漏れ光を受光可能に配置された受光素子と、
    　前記受光素子により前記漏れ光を受光して得られる信号に基づいて前記光源から放射する光を制御する制御部と、
    　を備えることを特徴とする発光装置。
  2. 　前記光源は、光取り出し穴が設けられたベース板上に、前記漏れ光を前記光取り出し穴から取り出せるようにして配置され、
    　前記受光素子は、前記光取り出し穴から取り出された前記漏れ光を受光できるようにして配置されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
  3. 　前記光取り出し穴は、前記受光素子に近い位置ほど穴径が大きく形成されていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
  4. 　前記光源の前記漏れ光が発せられる面と前記受光素子の受光面が平行であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１の項に記載の発光装置。
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