JPH09223822A - 可変指向性光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 任意に指向性を変えることができる光装置を
簡単な構造で提供する。 【解決手段】 光装置を、光を放射、及び又は、入射す
る光学素子を封止したレンズパッケージと、放射光及び
又は入射光を反射する少なくとも一つの凹面反射鏡と、
レンズパッケージと凹面反射鏡との相対的な位置関係を
変化させる操作手段とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＥＤ（light-em
itting-diode）、ＰＤ（photo-diode）等を備えた光装
置、例えば赤外発光装置に関し、特に、光の指向性を任
意に変えることができる可変指向性光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＥＤ、ＰＤ等を備えた光装置は、各種
波長の光を送光又は受光する装置であり、例えば、電子
機器を遠隔操作する赤外線リモートコマンダ（以下リモ
コンという）、パーソナルコンピュータ間の光通信に使
用する送受光装置等がある。

【０００３】従来、赤外発光装置としてリモコン等の光
装置は、図４に示すように、発光素子１とリードフレー
ム２、３とが、パッケージ４に封止されている。

【０００４】発光素子１は、陽極１ａとお碗型の陰極１
ｂとを有するＬＥＤ（発光ダイオード）からなる。ＬＥ
Ｄは、陽極１ａと陰極１ｂとの間に直流電圧を印加する
と、その電気エネルギを構成物質固有の波長を持つ光エ
ネルギに変換し、例えば赤外線のような光を発光する。
発光素子１から発せられた光ビーム５は、パッケージ４
に向かう。

【０００５】パッケージ４は、発光素子１から発せられ
る光の波長に対して透明な性質を有する樹脂で形成さ
れ、曲面４ａが凸レンズとして作用する。発光素子１か
ら発せられた光ビーム５は、凸レンズである曲面４ａに
よって屈折し、集束しない光ビーム６となり、空気中を
直進する。

【０００６】ここで、光装置における指向性について若
干説明する。光装置における指向性とは、ある方向に光
を強く放射、またはその方向から入射する光を受信する
特性である。例えば、図４において、光装置の指向性が
大きければ、光ビーム６は狭くなり、光は集中する。反
対に、指向性が小さければ、光ビーム６は広くなり、光
は拡散する。

【０００７】光装置から出射する光の全エネルギは、発
光素子１に供給される電気エネルギの大きさ、つまり電
力により一義的に決まる。一般に、発光素子１に供給さ
れる電力は一定であり、光の全エネルギは一定である。

【０００８】このため、光装置から出る光量を光が当た
る場所の面積で割った単位面積当たりの光エネルギ、即
ち光の強さは、光が当たる面積を小さくすれば強くな
る。つまり、発光素子１から出た光の指向性を大きくし
て光ビームのあたる面積を小さくすれば、光の強さは強
くなる。

【０００９】受光装置においては、同じ受光感度であれ
ば、受光可能な距離は、光の強さに比例する。指向性を
大きくして光の強さを強くすれば、光の到達距離が伸び
る。また、送受光装置間の距離が同一ならば、受光装置
の指向性を大きくして光の強さを強くすれば、受光装置
の受光感度が小さくて受光することができる。

【００１０】反面、指向性を大きくして送受光範囲を狭
くすると、光を送光装置や受光装置に向けるための操作
が難しくなり、指向性は上記各要件を勘案して決定しな
ければならない。

【００１１】図４の光装置では、パッケージ４である凸
レンズで光ビーム５を屈折させ、指向性をもたせている
が、ケース等を被せることによって指向性を持たせてい
る光装置もある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光装置において、光は、凸レンズ、ケース等で屈折する
ので指向性が一定であり、送受光装置の配置や送受光装
置間の距離等が変わった場合に使用できなくなるという
問題点がある。

【００１３】例えば、指向性の小さいリモコンと、リモ
コンによって遠隔操作される電子機器との距離が大きく
なると、リモコンからの光ビームが弱くなり電子機器で
受光できない場合がある。反対に、送光装置の指向性を
大きくしすぎると、送光範囲が狭くなり、広い領域に配
設された複数の受光装置の全てと通信することができな
い場合がある。

【００１４】従って、本発明の光装置は、簡単な構成で
使用者が任意に指向性を変化することができる光装置を
提供することに課題を有する。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る可変指向性光装置は、発光素子及び又
は受光素子を内部に封止したレンズパッケージであっ
て、該レンズパッケージの外周を覆うように凹面反射鏡
を配置したことであり、前記凹面反射鏡側には、前記レ
ンズパッケージを嵌合する嵌合部と、該嵌合部に前記レ
ンズパッケージを嵌合し、且つレンズパッケージとの光
軸方向の相対的な距離を変化させる操作手段を備えたこ
とである。

【００１６】上記構成の光装置によれば、レンズパッケ
ージと凹面反射鏡との位置関係を変化させ、発光素子か
ら放射する光の放射範囲、及び又は、受光素子に入射す
る光の入射範囲を変化させることができる。

【００１７】これにより、用途に応じて光装置の指向性
を変化させて、光装置の可動範囲を広げたり、一定距離
間における光の強さを強めたりすることができる。

【００１８】例えば、光装置であるリモコンの指向性を
変化させることにより、リモコンと操作対象機器との距
離に合った光の強さに調整することができる。また、一
つの送光装置から広い領域に配置された複数の受光装置
に送光する場合は、指向性を広くして全受光装置を操作
可能にすることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明に係る可変指向性光装置の
実施例について図面を参照にして、以下説明する。

【００２０】図１及び図２に示すように、本発明に係る
第１実施例の可変指向性光装置１０は、光学素子である
発光素子１１とリードフレーム１２、１３とを内部に封
止した凸レンズとして作用するパッケージ１４と、パッ
ケージ１４を摺動自在に保持する筒状部材１５と、筒状
部材１５の先端付近の内側面に形成された凹面反射鏡１
６と、パッケージ１４を移動させるレバー１７とから構
成されている。

【００２１】パッケージ１４は、発光素子１１から発す
る光の波長に対して透明な性質を有する樹脂を用いて前
端が凸曲面をなす円柱状に形成されており、図４のパッ
ケージ４と同様に、発光素子１１とリードフレーム１
２、１３とを封止している。

【００２２】パッケージ１４の前面の凸曲面は凸レンズ
１４ａである。凸レンズ１４ａは、図４に示すパッケー
ジ４の凸レンズ４ａよりも曲率が小さく成形されてお
り、凸レンズ１４ａによる光の屈折は比較的小さくなっ
ている。図２に示すように、凸レンズ１４ａで屈折した
光ビーム１８は、外に障害物が無い状態では広範囲に及
ぶ。つまり、図４に示す光装置より指向性が小さい。こ
のように構成したのは、可変指向性光装置１０の指向性
の可変幅をできるだけ大きくするためである。

【００２３】筒状部材１５は、いわゆる嵌合部であって
合成樹脂等を用いて長さＬ１、内径Ｌ２、外径Ｌ３の円
筒形状に成形されている。長さＬ１は、パッケージ１４
より長く、内径Ｌ２はパッケージ１４の外径とほぼ等し
く、外径Ｌ３は凹面反射鏡１６の形状や寸法によって決
められる。

【００２４】筒状部材１５の円周面１５ａは、ほぼ中央
から前端（図中右側）に向かってなだらかに広がるすり
鉢状に形成した、凹面反射鏡１６が設けられている。凹
面反射鏡１６は、筒状部材１５に形成されたすり鉢状の
面に光を反射する物質を塗装して形成する。このため、
すり鉢状に形成された円周面１５ａの形状や寸法、即
ち、凹面反射鏡１６の曲率によって、凹面反射鏡１６に
よる光の反射方向が変化する。

【００２５】凸レンズ１４ａの光軸と凹面反射鏡１６の
中心軸とは同一軸上に設定されており、凸レンズ１４ａ
の曲率と凹面反射鏡１６の曲率との組合せによって、光
装置１０における指向性の可変幅が決定する。

【００２６】また、筒状部材１５の後端から中央部付近
にかけて、図示していないが、レバー１７をガイドする
レバーガイド溝が設けられている。レバーガイド溝は、
筒状部材１５の外周面１５ｂから円周面１５ａにかけて
貫通し、レバー１７はレバーガイド溝に遊嵌する。

【００２７】レバー１７は、いわゆる操作手段であり、
金属又は樹脂の棒からなり、その下端は凸レンズ１４ａ
の後部外側面に垂直に固定され、凸レンズ１４ａや凹面
反射鏡１６の特性に影響ないように設定されている。

【００２８】レバー１７をレバーガイド溝に嵌合させて
パッケージ１４を筒状部材１５に嵌め込み、レバー１７
を前後に動かすことによって、パッケージ１４を筒状部
材１５の円周面１５ａに沿って前後に移動することがで
きる。

【００２９】次に、このような構造をした第１実施例の
可変指向性光装置１０の機能について説明する。

【００３０】図１は、パッケージ1４が最も後方に位置
している状態を示し、図２は、パッケージ1４が最も前
方に位置している状態を示す。

【００３１】図１に示すように、パッケージ１４が最後
方に位置している時には、パッケージ1４の前面から出
光する光ビーム１８の大部分は、凹面反射鏡１６に突き
当たり反射される。その結果、光ビーム１８の放射範囲
は最も狭くなり、指向性は最も大きくなる。

【００３２】レバー１７を前方（図中右側）に押すと、
パッケージ１４は筒状部材１５の中を前進し、それに伴
い、光ビーム１８の外側部分の内で凹面反射鏡１６に衝
突して反射される光の量が少なくなり、光ビーム１８の
放射範囲は広くなる。

【００３３】そして、図２に示すように、凸レンズ１４
ａが最も前方に移動した時、光ビーム１８は凹面反射鏡
１６によって反射されなくなり、光ビーム１８の放射範
囲は最も広く指向性は最も小さくなる。このように、光
ビーム１８の放射範囲を、図１に示す範囲から図２に示
す範囲まで変化させることができ、任意の指向性を設定
することができる。

【００３４】さらに、光装置１０の指向性を変化させる
ことによって、一定距離における光の強さを調整するこ
とができる。

【００３５】次に、本発明に係る第２実施例の可変指向
性光装置について図３を参照にして説明する。

【００３６】図３に示すように、可変指向性光装置２０
は、発光素子２１とリードフレーム２２、２３とを内部
に封止したパッケージ２４と、パッケージ２４を保持す
る筒状部材２５と、筒状部材２５の先端付近の円側面２
５ａに形成された凹面反射鏡２６と、パッケージ２４を
移動させる調整つまみ２７と、筒状部材２５側を調整す
る調整つまみ２７ａとから構成されている。

【００３７】パッケージ２４は、前面の凸曲面と円柱部
分とで構成されている。凸曲面は、凸レンズ２４ａとし
て構成され、円柱部分は、外周面に螺旋状の第１の溝２
４ｂが切られ、ネジとして機能する。

【００３８】筒状部材２５の円側面２５ａの後方（図中
左側）は、パッケージ２４の第１の溝２４ｂと係合する
内周面に設けた螺旋状の第２の溝２８が形成されてお
り、前方（図中右側）は、第１実施例と同様に、すり鉢
状に形成され、凹面反射鏡２６が設けられている。

【００３９】パッケージ２４の後端に取り付けられた調
整つまみ２７及び２７ａは、いわゆる操作手段であっ
て、円板状に形成されパッケージ２４の位置を調整する
ときに用いる。パッケージ２４と筒状部材２５の位置関
係を調整することによって、可変指向性光装置２０の指
向性を変化させることができる。

【００４０】第１実施例の光装置１０と同様に、凸レン
ズ２４ａの光軸と凹面反射鏡２６の中心軸とは同一軸上
に設定されており、凸レンズ２４ａの曲率と凹面反射鏡
２６の曲率との組合せによって、可変指向性光装置２０
における指向性の可変幅が決定する。

【００４１】次に、このような構造からなる第２実施例
の可変指向性光装置２０の機能について説明する。

【００４２】筒状部材２５にパッケージ２４を嵌合し、
調整つまみ２７を時計方向に回すとパッケージ２４は出
る方向（図３で右方向）に移動し、調整つまみ２７を反
時計方向に回すとパッケージ２４は下がる方向（図３で
左方向）に移動する。このようにして、パッケージ２４
を出し入れして移動させることによって、凸レンズ２４
ａと凹面反射鏡２６との相対的な位置関係は変化する。

【００４３】図３に実線で示すように、パッケージ２４
が最後方に位置している時には、パッケージ２４の前面
から出光する光ビームの大部分は、凹面反射鏡２６に突
き当たり反射される。その結果、光ビームの放射範囲は
最も狭くなり、指向性は最も大きくなる。

【００４４】調整つまみ２７を時計方向に回すと、パッ
ケージ２４は筒状部材２５の中を前進し、それに伴い、
凹面反射鏡２６に衝突して反射される光の量が少なくな
り、光ビームの放射範囲は広くなる。

【００４５】そして、図３に一点鎖線で示すように、凸
レンズ２４ａが最も前方に移動した時、光ビームは凹面
反射鏡２６によって反射されなくなり、光ビームの放射
範囲は最も広くなり、指向性は最も小さくなる。

【００４６】このように、調整つまみ２７を操作して、
凸レンズ２４と凹面反射鏡２６との間の距離を変化させ
ることによって、可変指向性光装置２０の指向性を変化
させることができると共に一定距離における光の強さを
変化させることができる。

【００４７】一方、調整つまみ２７ａによる調整は、リ
ードフレーム２２、２３が固定されている場合に有効的
である。即ち、パッケージ２４側が固定されている場合
には、調整つまみ２７ａにより筒状部材２５を回転させ
てパッケージ２４を出し入れして移動させて、凸レンズ
２４ａと凹面反射鏡２６との相対的な位置関係を変化さ
せる。

【００４８】上記実施例においては、発光装置について
説明したが、本発明はこれに限られることなく、発光素
子を受光素子に換えて受光装置を構成してもよい。受光
装置とした場合には、光は発光装置とは反対方向に進
む。

【００４９】また、上記実施例では、凸レンズの光軸と
凹面反射鏡の中心軸とを同一軸上に設定したが、これら
をずらして凸レンズと凹面反射鏡とを配置してもよい。

【００５０】光装置の指向性を変化させるために、多焦
点の凸レンズと凹面反射鏡とを組み合わせても、複数の
凸レンズ及び凹面反射鏡を組み合わせてもよい。

【００５１】尚、本発明は、可視光だけでなく、赤外
線、制御信号等の信号を送受する装置にも適用すること
ができる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光装
置によれば、レンズと反射鏡との位置関係を変化させる
ことにより光装置の指向性を任意に設定することができ
る。従って、例えば、光装置であるリモコンにおいて、
指向性を小さくして操作対象範囲を広げたり、反対に指
向性を大きくして光の強さを強めて操作対象までの距離
を延長することができるので、１個のリモコンの活用範
囲が広くなる。

【００５３】複数のパーソナルコンピュータにおいて、
取り付けた光学素子の指向性を変化させれば、光通信を
行う時に、各パーソナルコンピュータの色々な位置関係
に柔軟に対応することができるので使用範囲を変化させ
ることが可能である。

【００５４】簡単な構造で光装置の指向性を変化させる
ことができるので、低コストで可変指向性光装置を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例の受光装置の動作状態
を示す説明図である。

【図２】同実施例の他の動作状態を示す説明図である。

【図３】本発明に係る第２実施例の光装置を示す説明図
である。

【図４】従来の光装置を示す説明図である。

【符号の説明】

１１、２１ 発光素子，１２、１３、２２、２３ リー
ドフレーム，４、１４、１４ パッケージ，５、６、１
８ 光ビーム，１５、２５ 筒状部材，１６、２６ 凹
面反射鏡，１７ レバー，１２ 調整つまみ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光素子及び又は受光素子を内部に封止し
   たレンズパッケージであって、該レンズパッケージの外
   周を覆うように凹面反射鏡を配置したことを特徴とする
   可変指向性光装置。
2. 【請求項２】前記凹面反射鏡側には、前記レンズパッケ
   ージを嵌合する嵌合部と、該嵌合部に前記レンズパッケ
   ージを嵌合し、且つレンズパッケージとの光軸方向の相
   対的な距離を変化させる操作手段を備えたことを特徴と
   する請求項１に記載の可変指向性光装置。
3. 【請求項３】前記操作手段は、前記凹面反射鏡に前記レ
   ンズパッケージを摺動自在に嵌合させ、前記レンズパッ
   ケージと前記凹面反射鏡とを光軸方向の相対的な距離を
   変化させるようにしたことを特徴とする請求項２に記載
   の可変指向性光装置。
4. 【請求項４】前記操作手段は、前記レンズパッケージの
   外周面に設けた螺旋状の第１の溝と、該第１の溝を前記
   嵌合部の内周面に設けた螺旋状の第２の溝に係合させ、
   前記レンズパッケージと前記凹面反射鏡とを光軸方向の
   相対的な距離を変化させるようにしたことを特徴とする
   請求項２に記載の可変指向性光装置。