JP5553919B2 - 光電装置 - Google Patents

Description

本発明は、光電装置に関し、特に、レンズキャップを有する光電装置に関する。

光電素子（例えば、光結合素子）がレンズキャップを有することは一般的である。光カップリング効率を向上させることができる以外、内部光電チップを水気及び電磁波障害(Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ)等の妨害から保護するためには、レンズキャップが必要だからである。レンズキャップによる保護がなければ、内部光電チップは、水気、湿気、塵、熱、輻射又はその他の妨害により損傷する可能性がある。一般的に、光結合素子は、レンズキャップが内部光電チップと互いに位置合わせすることにより、所望の機能を達成することができる。アメリカ特許公開書類ＵＳ ２００６／０１８７４５４（特許文献１）に開示したように、レンズキャップが光電チップに覆われて固定される前に、予めの能動的な光カップリングを使用する位置合わせ工程（光で直接に位置合わせテストを行う）が先に実行されて、レンズキャップが正確な位置に位置することを確認する。しかしながら、予めあの能動的な位置合わせステップは、光結合素子の生産製造の総時間も、生産製造のコストも増加する。受動的な位置合わせの方式を用いた場合、能動領域の小さな素子について、光カップリングの困難、又は光カップリング効率の低下になりやすく、製造コストが増加する現象が発生する。

アメリカ特許公開 ＵＳ２００６／０１８７４５４号

これに鑑みて、上記の欠点を改善できる光結合素子のレンズキャップは、光結合素子の供給者が望まれているものである。

そのため、本発明の一目的は、改良レンズキャップを有する光電装置の提供にある。

上記本発明の目的によると、光電装置は、ベースと、レンズキャップと、を備える。ベースは、上に光電チップを有する。レンズキャップは、金属中空柱状部と、プラスチック内柱状部と、を含み、光電チップの上方に覆われる。中空柱状部は、トップに開口を有する。内柱状部は、中空柱状部内にぴったりと配置されており、中空柱状部の開口内に位置するレンズ部、及びレンズ部が光電チップに位置合わせできるようにベースの上周縁に当接する少なくとも３つの位置決め部材を有する。

本発明の別の実施例によると、これらの位置決め部材は、内柱状部の下周縁に位置する。

本発明の別の実施例によると、中空柱状部のレンズ部は、はんだ付け又はプラスチック溶接によってベースに固定される。

本発明の別の実施例によると、レンズ部は、球状レンズ、非球状レンズ、凹レンズ、又は凸レンズである。

本発明の別の実施例によると、内柱状部は、レンズ部を取り囲む上環状部を有し、中空柱状部の開口と上環状部との間に環状溝が形成される。

本発明の別の実施例によると、光電装置は、環状溝内に充填するための気密封止剤を更に備える。

本発明の別の実施例によると、光電装置は、レンズ部に位置合わせできるように上環状部に固定される光学フィルタを更に備える。

本発明の別の実施例によると、内柱状部は、レンズ部を取り囲む下環状部を有する。

本発明の別の実施例によると、光電装置は、レンズ部に位置合わせできるように下環状部に固定される光学フィルタを更に備える。

本発明の別の実施例によると、内柱状部の屈折係数の範囲は、１．３５〜１．７である。

上記から、本発明の光電装置のレンズキャップは、中空柱状部と、内柱状部と、を備えることがわかる。中空柱状部の開口によりレンズ部が露出されて、レンズ部が位置決め部材によって光電チップに位置合わせすることができれば、レンズキャップは、所望の予定機能を達成することができる。中空柱状部の製造での精度に対する要求が低下するため、中空柱状部及びレンズキャップ全体の製造コストを低減することができる。レンズキャップがその位置決め部材によって光電チップにより高精度的に位置合わせできる場合、能動領域の小さなカップリング素子にパッケージしようとすれば、「先行技術」に記載の「予めの能動的な位置合わせ工程」を省略でき、製造コストも更に低減される。

下記の図面の説明は、本発明の前記または他の目的、特徴、メリット、実施例をよりわかりやすくするためのものである。

本発明の一実施例による光電装置を示す断面図である。 本発明の別の実施例による光電装置を示す断面図である。 本発明のさらに１つの実施例による光電装置を示す断面図である。 本発明のさらに他の実施例による光電装置を示す断面図である。 図１の光電装置におけるレンズキャップを示す立体図である。 図５の光電装置におけるレンズキャップを別の視角から示す立体図である。 本発明のさらにまた１つの実施例による光電装置を示す断面図である。

本発明の一実施例による光電装置１００を示す断面図である図１を参照する。光電装置１００は、基本的に、ベース１０２（又は、支持フレームと称する）と、レンズキャップ１０３と、を備える。ベース１０２は、上に光電チップ１０２ｂを有する。光電チップ１０２ｂは、発光ダイオード又は他種の光電素子であってよい。周辺チップ１０２ｃは、光電チップ１０２ｂの駆動集積回路又はその他の集積回路であってよい。レンズキャップ１０３は、光電チップ１０２ｂを覆うように、ベース１０２に固定される。レンズキャップ１０３は、光電チップ１０２ｂを水気及び電磁波障害等の妨害から保護し、光電チップ１０２ｂに特定の光学機能を提供することに用いられる。本実施例において、レンズキャップ１０３は、中空柱状部１０６及び内柱状部１０４から構成される。中空柱状部１０６は、金属材質の部品であってよく、また、ベース１０２に接地することで、光電チップ１０２ｂに電磁波障害に対する防護機能を提供する。内柱状部１０４は、射出成形の透明プラスチック材質の柱状部であってよく、その好適な屈折係数の範囲は、１．３５〜１．７である。内柱状部１０４は、中空柱状部１０６内にぴったりと配置されており、レンズキャップ１０３が光電チップ１０２ｂを水気又はその他の外部要因による妨害から保護できるようにする。本実施例において、レンズ部１０４ｃは、球状レンズ、非球状レンズ、凹レンズ、又は凸レンズ等のレンズであってよい。

中空柱状部１０６は、トップに、内柱状部１０４のレンズ部１０４ｃを露出するための開口１０６ａを有する。レンズ部１０４ｃを光電チップ１０２ｂに位置合わせするために、内柱状部１０４に、ベース１０２の上周縁１０２ｄに当接する少なくとも３つの位置決め部材１０４ａが設けられる。内柱状部１０４の位置決め部材１０４ａがベース１０２の上周縁１０２ｄに当接する場合は、レンズ部１０４ｃが既に光電チップ１０２ｂに位置合わせされたことを意味し、レンズ部１０４ｃによる予定の光学機能が実現できるようになる。レンズ部１０４ｃが光電チップ１０２ｂに位置合わせされた後、中空柱状部１０６の下周縁１０６ｂは、はんだ付け又はプラスチック溶接等の方式によって、ベース１０２の下周縁１０２ｅに固定される。

本発明の別の実施例による光電装置１００ａを示す断面図である図２を参照する。光電装置１００ａは、内柱状部１０４の下環状部１０４ｄに固定される光学フィルタ１０８ａを増設することで、光電装置１００と異なっている。光学フィルタ１０８ａは、光電チップ１０２ｂの必要な別の光学機能を提供するためのものである。光学フィルタ１０８ａは、所望の予定機能を達成するために、レンズ部１０４ｃ及び光電チップ１０２ｂに位置合わせされるべきである。

本発明のさらに１つの実施例による光電装置１００ｂを示す断面図である図３を参照する。光電装置１００ｂは、内柱状部１０４の上環状部１０４ｂに固定される光学フィルタ１０８ｂを増設することで、光電装置１００と異なっている。光学フィルタ１０８ｂは、光電チップ１０２ｂの必要な別の光学機能を提供するためのものである。光学フィルタ１０８ｂは、所望の予定機能を達成するために、レンズ部１０４ｃ及び光電チップ１０２ｂに位置合わせされるべきである。

本発明のさらに他の実施例による光電装置１００’を示す断面図である図４を参照する。中空柱状部１０６’の寸法精度がよく制御されなくても、レンズキャップ１０３’は、依然として所望の予定機能を達成することができる。本実施例において、内柱状部１０４の寸法精度はよく制御されたが、中空柱状部１０６’の寸法精度はよく制御されていない。具体的には、中空柱状部１０６’の開口１０６ａ’の精度が悪く、レンズ部１０４ｃに対して中心部分に位置していない。しかしながら、中空柱状部１０６’の開口１０６ａ’によりレンズ部１０４ｃが露出されて、レンズ部１０４ｃが光電チップ１０２ｂに位置合わせできる限り、レンズキャップ１０３’は、所望の予定機能（即ち、予定の光学機能）を達成する。内柱状部１０４は、射出成形によって製造された透明プラスチック部材であり、製造において大きさ及び寸法を制御することが容易であるため、レンズ部１０４ｃ及び位置決め部材１０４ａの精度を容易に制御する。内柱状部１０４の製造コスト及び精度に比べ、金属製の中空柱状部１０６’は、製造において大きさ、寸法又は精度の何れの制御も困難であり、又は高いコストで制御する必要がある。そのため、過剰精度を要しない中空柱状部１０６’によって、レンズキャップ１０３’の生産コストは、効果的に低下することができる。

図１の光電装置におけるレンズキャップを示す立体図である図５、及び図５の光電装置におけるレンズキャップを別の視角から示す立体図である図６を共に参照する。本実施例において、レンズキャップ１０３は、基本的に、円形断面であるが、これに限定されない。位置決め部材１０４ａは、如何なる適切な設計であってよく、ベース１０２の上周縁１０２ｄに当接しやすくて、レンズ部１０４ｃをベース１０２上の光電チップ１０２ｂに位置合わせすることのできるものであれば、好適な設計になる。本実施例において、位置決め部材１０４ａは、内柱状部１０４の下周縁１０４ｅに位置するが、これに限定されない。

本発明のさらにまた１つの実施例による光電装置１００ｃを示す断面図である図７を参照する。レンズキャップ１０３の水気防護の信頼性を強化するために、気密封止剤１１０は、中空柱状部１０６の開口１０６ａと内柱状部１０４の上環状部１０４ｂとの間に形成された環状溝１０６ｃ内に充填されて、内柱状部１０４と中空柱状部１０６との気密性を効果的に向上させ、さらに、レンズキャップ１０３の水気防護の信頼性をより一層向上させることができる。

上記実施例によると、本発明の光電装置のレンズキャップは、中空柱状部と、内柱状部と、を備える。中空柱状部の開口によりレンズ部が露出されて、レンズ部が位置決め部材によって光電チップに位置合わせすることができれば、レンズキャップは、所望の予定機能を達成することができる。中空柱状部の製造での精度に対する要求が低下するため、中空柱状部及びレンズキャップ全体の製造コストを低減することができる。レンズキャップがその位置決め部材によって光電チップにより高精度的に位置合わせできる場合、「先行技術」に記載の「予めの能動的な位置合わせ工程」を省略でき、製造コストも更に低減される。

本発明では実施形態を前述の通りに開示したが、これらは本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、各種の変更及び修飾することができる。従って、本発明の保護範囲は、下記の特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

１００、１００’、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ…光電装置、
１０２…ベース、
１０２ｂ…光電チップ、
１０２ｃ…周辺チップ、
１０２ｄ…上周縁、
１０２ｅ…ベースの下周縁、
１０３、１０３’…レンズキャップ、
１０４…内柱状部、
１０４ａ…位置決め部材、
１０４ｂ…上環状部、
１０４ｃ…レンズ部、
１０４ｄ…下環状部、
１０４ｅ…内柱状部の下周縁、
１０６、１０６’…中空柱状部、
１０６ａ、１０６ａ’…開口、
１０６ｂ…中空柱状部の下周縁、
１０６ｃ…環状溝、
１０８ａ、１０８ｂ…光学フィルタ、
１１０…気密封止剤。

Claims (9)

1. 上に光電チップを有するベースと、
   トップに開口を有する金属中空柱状部と、前記中空柱状部内にぴったりと配置されており、前記開口内に位置するレンズ部と、及び前記レンズ部が前記光電チップに位置合わせすることができるように前記ベースの上周縁に当接する少なくとも３つの位置決め部材を有するプラスチック内柱状部と、を含み、前記光電チップの上方に覆われるレンズキャップと、
   を備え、前記位置決め部材は、前記内柱状部の下周縁に位置する光電装置。
2. 前記中空柱状部のレンズ部は、はんだ付け又はプラスチック溶接によって前記ベースに固定される請求項１に記載の光電装置。
3. 前記レンズ部は、球状レンズ、非球状レンズ、凹レンズ、又は凸レンズである請求項１又は請求項２に記載の光電装置。
4. 前記内柱状部は、前記レンズ部を取り囲む上環状部を有し、前記開口と前記上環状部との間に環状溝が形成される請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の光電装置。
5. 前記環状溝内に充填するための気密封止剤を更に備える請求項４に記載の光電装置。
6. 前記レンズ部に位置合わせできるように前記上環状部に固定される光学フィルタを更に備える請求項４又は請求項５に記載の光電装置。
7. 前記内柱状部は、前記レンズ部を取り囲む下環状部を有する請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の光電装置。
8. 前記レンズ部に位置合わせできるように前記下環状部に固定される光学フィルタを更に備える請求項７に記載の光電装置。
9. 前記内柱状部の屈折係数の範囲は、１．３５〜１．７である請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の光電装置。
   

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