JPH0534628A

JPH0534628A - 受発光装置

Info

Publication number: JPH0534628A
Application number: JP1836191A
Authority: JP
Inventors: Shiro Ogata; 司郎緒方; Tetsuo Maeda; 哲男前田; Yoshinori Ito; 嘉則伊藤; Masahiro Yoneda; 匡宏米田
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1991-01-18
Filing date: 1991-01-18
Publication date: 1993-02-12

Abstract

(57)【要約】【目的】ビーム径の規制と光軸調整が容易なフレネル
レンズを用いた小型の受発光装置を提供する。【構成】光半導体素子が受発光する光の光路を変換す
るフレネルレンズ１のレンズパターン３の直交する２方
向の外径を不等としてスリット作用を持たせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ、発光ダ
イオード、フォトダイオード等の光半導体素子と、これ
らの素子の出射光または入射光の光路を変換するレンズ
として、不等間隔のパターンを有する回折形の光学素子
とを具備した受発光装置の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光半導体素子を用いた受発光装置
は、例えば図１０に示すように構成されていた。すなわ
ち、受発光装置５０は、内部に光半導体素子５１が収納
されたパッケージ５２の外側にレンズ５３を設け、レン
ズ５３と同軸上にスリット５４を設けて構成されてい
る。そして、発光装置の場合は光半導体素子５１として
発光ダイオードや半導体レーザ等を用い、これらの出射
光は通常発散光であるので、レンズ５３により平行光５
５または収束光として取り出す。さらに、スリット５４
によって出射ビームを整形する。

【０００３】また、受光装置の場合は光半導体素子５１
としてフォトダイオード等を用い、レンズ５３により効
率良く入射光を取り込み、スリット５４により外乱光を
遮断する。

【０００４】一方、他の従来の受発光装置としては、図
１１に示すように回折形レンズであるマイクロフレネル
レンズ６４を用いたものがある。すなわち、この受発光
装置６０は内部に光半導体素子６１が収納されたパッケ
ージ６２の前面の窓部６３に、不等間隔パターンを有す
る回折形の光学素子であるマイクロフレネルレンズ６４
を設けたものである。

【０００５】このフレネルレンズ６４は、図１２および
図１３に示すように、光を透過するレンズ基板６５上に
外周部程密な同心円のレンズパターン６６が形成されて
なっており、断面は鋸歯状になっている。このフレネル
レンズ６４はレンズ材料によって形成され、半導体レー
ザや発光ダイオードなどの光に対して、通常の屈折レン
ズと同様なレンズ作用を示す。しかも平板状で厚みが薄
く、小型化が可能であるため、実装性および集積性が良
好な短焦点レンズとして用いることができる。そして、
光半導体素子６１をフレネルレンズ６４の焦点位置６７
に置くことにより、出射光をコリメートし、または平行
の入射光を素子６１に集光することができる。

【０００６】図１４は、上記の光半導体素子６１とフレ
ネルレンズ６４をキャップ７１内に設けた例である。図
において、ステム７２上にはヒートシンクブロック７３
が突設されており、ヒートシンクブロック７３の前面に
は光半導体素子６１が搭載されている。ステム７２上に
は円筒状の図示しないパッケージが設けられており、パ
ッケージ内にヒートシンクブロック７３および光半導体
素子６１が収納されている。そして、パッケージの前面
の窓部６３にフレネルレンズ６４が設けられている。ま
た、ステム７２上にはパッケージを被覆保護し、上面中
心に開口部７４が形成されたキャップ７１が取り付けら
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
に示す従来の受発光装置５０によると、光半導体素子５
１およびスリット５４がパッケージ５２の外側に配置さ
れているため、光学系が大きくなる。またスリット５４
の光軸を調整する基準がないため光軸調整に時間がかか
る。さらに部品点数が増え、コスト高となるなどの問題
があった。

【０００８】また、図１１に示す従来の受発光装置６０
によると、ビーム整形のためのスリットが内蔵されてい
ないため、有効径の規制ができていないという問題があ
った。

【０００９】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
もので、ビーム径の規制が容易となり、同時に光軸調整
も容易となる小型の受発光装置を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の受発光
装置は、光半導体素子と、素子が発光または受光する光
の光路を変換する不等間隔パターンを有する光学素子と
を具備した受発光装置において、光学素子に形成された
パターンの直交する２方向の外径が不等であることを特
徴とする。

【００１１】また、請求項２に記載の受発光装置は、不
等間隔パターンが形成された光学素子がスリット状の外
形を有するフレネルレンズであることを特徴とする。

【００１２】また、請求項３に記載の受発光装置は、不
等間隔パターンが形成された光学素子が楕円状の外形を
有するフレネルレンズであることを特徴とする。

【００１３】

【作用】請求項１の構成の受発光装置においては、光学
素子に形成された不等間隔パターンの直交する２方向の
外径が異なるので、この外径を適正に設定することによ
り、有効径を所望の値に規制することができ、スリット
を形成する必要がなくなる。また光軸調整の必要がなく
なり、部品点数も少なくなる。

【００１４】また、請求項２および３は、パターンの外
形の具体的な形状を示すものである。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例により説明
する。

【００１６】図１乃至図３に本発明の第１実施例による
フレネルレンズ１の外形形状を示す。このフレネルレン
ズ１は、図１１に示すパッケージ６２の窓部６３の内面
に形成される。また、本実施例では、パッケージ６２の
窓部６３の内面に設けられた透光性のレンズ基板２上
に、外形がＹ軸方向では直径Ｄの円であり、Ｘ軸方向で
は直径Ｄより小さい幅の平行辺を有する、スリット状の
レンズパターン３が形成されている。このレンズパター
ン３は、フレネルレンズ１のマスターレンズ作製時にＳ
ｉ基板上に塗布されたフォトレジスト層を照射する同心
円パターンの電子ビームを前記形状にマスキングするこ
とにより容易に得られる。

【００１７】次に、本実施例の作用を説明する。図３に
示すフレネルレンズ１の光軸上の焦点距離ｆの位置に半
導体レーザなどの光半導体素子４を置くと、半導体レー
ザから出射されたそれぞれＸ方向、Ｙ方向の広がりを有
する光線はフレネルレンズ１に入射する。このときＸ方
向にレンズ有効径を制限するようにフレネルレンズを設
置すれば、レンズからの出射光は光センサやレーザビ−
ムプリンタ等の光源として有効なＹ方向に長い強度分布
を有するスリット状光線を得ることができる。このよう
に、レンズ径等の仕様が変更になった場合でもフレネル
レンズ１のレンズパターン３の外形を変更するだけです
み、従来必要であったスリットが不要となる。

【００１８】光半導体素子としてフォトダイオードなど
の受光素子を用いた場合も、逆方向の光路を通って効率
良く受光素子に光を入射することができる。このとき、
外乱光はフレネルレンズ１のレンズパターン３によって
収束されないので、受光素子に入射することはない。

【００１９】本実施例によれば、受発光装置の要部を光
半導体素子とフレネルレンズ１のみで構成することがで
きるので、コストを低減することができる。また、フレ
ネルレンズ１のレンズパターン３の外形寸法を適正に設
定することにより、所望の有効径に制御することができ
る。

【００２０】図４および図５に本発明の第２実施例によ
るフレネルレンズ１１の外形形状を示す。本実施例では
レンズパターン１２の外形を楕円状にしたものである。

【００２１】図６および図７に本発明の第３実施例によ
るフレネルレンズ２１の外形形状を示す。本実施例では
レンズパターン２２の外形を矩形状にしたものである。

【００２２】図８に本発明の第４実施例によるフレネル
レンズ３１の構成を示す。本実施例では、図１４に示す
従来例と同様の構成のキャップ３１の端面に形成された
開口部３２に対向し、キャップ３１の外部にレンズ基板
３３を設けた例である。このレンズ基板３３上には、第
１実施例と同様なフレネルレンズ３４が形成されてい
る。

【００２３】図９に本発明の第５実施例によるフレネル
レンズ４１の構成を示す。本実施例では半導体素子パッ
ケージ４２を樹脂モールドタイプとし、光半導体素子４
３と端子ピン４４，４５とを一体に成形したものであ
る。そして、端子ピン４４の基端には光半導体素子４３
が搭載され、光半導体素子４３はワイヤボンディング４
６により端子ピン４５の基端に接続されている。また、
パッケージ４２の上部にはレンズ取付基板４７が取り付
けられており、レンズ取付基板４７上には光半導体素子
４３に対向して同軸上に第１実施例と同様なフレネルレ
ンズ４１が形成されている。

【００２４】上記第２実施例乃至第５実施例によれば、
それぞれのレンズパターンに対応して有効径規制を行う
ことができるとともに、第１実施例と同様の効果が得ら
れる。

【００２５】なお、図８および図９にそれぞれ示すフレ
ネルレンズのレンズパターン形状は、それらに限定され
るものではない。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の受発光装置
によれば、不等間隔パターンを有する光学素子の前記パ
ターンの形状の直交する２方向の外径が異なるように形
成し、スリットの作用を併せ持たせるようにしたので、
受発光装置の要部を光半導体素子と前記光学素子との２
点のみで構成することができ、部品点数を削減し、コス
トを低減することができる。また、従来必要であった光
学素子とスリットとの光軸合わせが不要となる。さらに
前記光学素子のレンズパターンの外形寸法を適正に設定
することにより、小型の装置で所望の有効径規制を行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る受発光装置の第１実施例のフレネ
ルレンズの構成を示す斜視図である。

【図２】図１のレンズパターンを示す正面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】本発明に係る受発光装置の第２実施例のフレネ
ルレンズの構成を示す斜視図である。

【図５】図４のレンズパターンを示す正面図である。

【図６】本発明に係る受発光装置の第３実施例のフレネ
ルレンズの構成を示す斜視図である。

【図７】図６のレンズパターンを示す正面図である。

【図８】本発明に係る受発光装置の第４実施例のフレネ
ルレンズの構成を示す斜視図である。

【図９】本発明に係る受発光装置の第５実施例のフレネ
ルレンズの構成を示す斜視図である。

【図１０】従来の受発光装置の一例の要部の構成を示す
縦断面図である。

【図１１】従来の受発光装置の他の一例の要部の構成を
示す縦断面図である。

【図１２】図１１の作用を説明する斜視図である。

【図１３】図１２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図１４】図１１の受発光装置の全体構成を示す斜視図
である。

【符号の説明】

１，１１，２１，３４，４１フレネルレンズ（光学素
子）３レンズパターン４，４３光半導体素子１２，２２レンズパターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者米田匡宏京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光半導体素子と、前記素子が発光または
受光する光の光路を変換する不等間隔パターンを有する
光学素子とを具備した受発光装置において、前記光学素
子に形成されたパターンの直交する２方向の外径が不等
であることを特徴とする受発光装置。
【請求項２】不等間隔パターンが形成された光学素子
がスリット状の外形を有するフレネルレンズであること
を特徴とする請求項１記載の受発光装置。
【請求項３】不等間隔パターンが形成された光学素子
が楕円状の外形を有するフレネルレンズであることを特
徴とする請求項１記載の受発光装置。