JP6294150B2 - 受発光装置 - Google Patents
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Description
このような発光特性の変化を低減する方法としては、発光素子から出射された光をモニタリング用の受光素子で検知し、このモニタリング用の受光素子の出力に基づいて発光素子の発光特性の変化をモニタリングし、発光素子の動作を制御したり、状態検出用の受光素子の出力を補償したりする方法が挙げられる。しかし、モニタリング用の受光素子に到達する光も、同様に上記空間において減衰等の影響を受けるため、この空間の状態が変化すると正確にモニタリングできなくなる。
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、発光・受光の信号変動を補償し、空間状態の検出をより高精度に行うことを可能とした受発光装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る受発光装置は、第1主面と該第1主面と対向する第2主面とを有し、該第1主面上にそれぞれ形成された発光素子及び第1センサ部を有する第1基板と、第1主面と該第1主面と対向する第2主面とを有し、該第1主面上に形成された第2センサ部を有する第2基板と、前記第1基板及び前記第2基板からそれぞれ離れた位置に配置され、前記発光素子から放出されて前記第1基板の第2主面から出射した光の少なくとも一部を前記第2センサ部に向けて反射する光反射部と、前記第1基板の第1主面及び前記第2基板の第1主面を覆って封止する封止部とを備え、前記光反射部は、前記光の少なくとも一部を集光して反射する凹面鏡であって、前記第1基板及び前記第2基板は互いに側面を対向させて隣り合って配置されていることを特徴とする。
以下、本発明を実施するための形態(以下、本実施形態)について説明する。本実施形態に係る受発光装置は、発光素子と、発光素子から出力された光が入射するようにそれぞれ配置された第1センサ部及び第2センサ部を有する受発光装置である。この受発光装置は、第1主面(例えば、表面)と、第1主面と対向する第2主面(例えば、裏面)とを有し、第1主面上に発光素子と第1センサ部とが設けられた第1基板を備える。また、この受発光装置は、第1主面(例えば、表面)と、第1主面と対向する第2主面(例えば、裏面)とを有し、第1主面上に第2センサ部が設けられた第2基板を備える。
本発明は、第1基板と第2基板とが接近するように配置され、流体/ガスの温度変化による外乱、又は環境温度の急激な温度変化の影響を抑制することができる。本発明では、第1基板と第2基板との離間距離Lは、第1基板及び第2基板の各辺のうち一番長い辺の長さよりも小さいことが好ましい。具体的に、基板の平面視による形状が長方形で、この長方形の各辺の長さがaとb(a≧b)とし、第1基板と第2基板との間の隙間の長さ(即ち、離間距離)をLとすると、L≦bであれば良く、L≦0.8bは更に良く、L≦0.5bは更に望ましい。
り、高精度の空間状態測定が可能となる。また、発光・受光のS/Nが大きくなると発光素子に低電流化が実現でき、受発光装置の低消費電力化が更に実現できる。
第1センサ部及び第2センサ部の1℃あたりの出力の変化係数比の最大値と最小値を上述の範囲にする方法としては、第1センサ部及び第2センサ部を同一の材料で同一の積層構造にする方法が挙げられる。同一の材料及び同一の積層構造とすることにより、第1センサ部及び第2センサ部の温度特性は理論上同一となる。
また、受発光装置全体の高いS/N比を実現するために、第1センサ部と第2センサ部の面積を変えても良い。例えば、第1センサ部に届く光が強い場合、第1センサ部の受光面積をS/Nが低下しない程度に小さくしても、受発光装置全体のS/N比が低下しない。このため、第1センサ部の受光面積を小さくし、その分、発光素子が占める面積を広くすることができ、受発光装置全体のS/N比の向上を図ることができる。
基板面積の利用効率の観点から、第1センサ部と第2センサ部は同一の構造の多数の受光部を有し、第1センサ部と第2センサ部とで受光部の数が異なっていることが好ましい。受光部の数の相違数は特に制限されないが、一般的に発光素子と同じ基板に設置される受光部は、異なる基板に設置される受光部より、単位面積当たり、多くの光束を吸収することができる。このため、第1基板の受光面積を第2基板の受光面積よりも小さくしても良い。
出力信号比(Ip1/Ip2)は、第1基板及び第2基板の各材質、第1基板の第2主面及び第2基板の第2主面の各加工方法、制御層の有無やその光学特性等によって変化する。後述のように、これらの出力信号比が適切な割合になるようにすれば、基板の利用効率を高め、センサ部の面積を最低限にして小型化を図りながら所望の精度を有する受発光装置が設計できる。
[第1基板]
本実施形態に係る受発光装置において、第1基板は、第1主面上に発光素子と第1センサ部を有する。第1基板の材料は特に制限されない。第1基板の材料として、例えばSi、GaAs、サファイヤ、InP、InAs、Ge等が挙げられるがこの限りではなく、使用する波長帯に応じて選択すればよい。第1センサ部と発光素子とを電気的に絶縁させることが容易にできる観点から、第1基板として半絶縁性基板を利用することが好ましい。半絶縁性基板が作成可能であり、大口径化が可能である観点から、GaAs基板は特に好ましい。測定感度向上の観点から、第1基板の材料は、発光素子から出力される光の透過性が高いものであることが好ましい。また、発光素子の出力変動を高精度に補償する観点から、第1基板の材料は、第2主面において発光素子から出力された光が効率的に反射する材料であることが好ましい。更に、後述のようにインジウム(In)又はアンチモン(Sb)を含む積層構造の第1センサ部、第2センサ部及び発光素子を形成しやすい観点から、第1基板はGaAs基板であることが好ましい。
本実施形態に係る受発光装置において、発光素子は第1基板の第1主面上に形成される。発光素子は、被検出ガスによって吸収される波長を含む光を出力するものであれば特に制限されない。発光素子の具体的な形態は第1基板の第1主面上に形成できるものであれば特に制限されない。発光素子の具体的な例としては、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)やLED(Light Emitting Diode)が挙げられ、その中でも、被検出ガス以外の成分の光吸収によるノイズを低減する観点から、被検出ガスの吸収が大きい波長帯の光のみを出力するものであることが好ましい。具体的には、発光波長帯をアクティブ層のバンドギャップでコントロールということから、LED構造は望ましい場合がある。
活性層がIn及び/又はSbを含むようなナローバンドギャップ材料は、一般的に温度特性(発光素子自体の温度による発光特性の変化)が大きい。しかしながら、本実施形態の受発光装置によれば、大きな発光特性の変化であってもその変化を常に正確にモニタリングすることが可能であり、そのモニタリング結果に基づいて発光素子の動作を制御することで常に一定の発光特性を実現することが可能である。
本実施形態に係る受発光装置において、第1センサ部は、第1基板の第1主面上に形成される。第1センサ部の配置位置は、発光素子から出力された光のうち、第1基板の第1主面と対向する第2主面において反射した光が入射する位置であれば特に制限されない。信号処理の応答速度の観点から、第1センサ部の積層構造としては、PN接合又はPIN接合のダイオード構造であり、インジウム又はアンチモンの何れかの材料を含んでも良い。更に、Ga、Al、Asからなる群より選択される少なくとも1つの材料をさらに含む混晶系の材料を含んでも良い。また、温度特性を揃える観点から、第1センサ部の受光素子の材料及び積層構造は、発光素子の材料及び積層構造と同様のものであることが好ましい。
また、発光素子と第1センサ部とが同じ第1基板に配置されているため、第1センサ部に入射する光量は、第2センサ部に入射する光量よりも大きくなる傾向がある。このため、第1センサ部の受光部の総面積は、第2センサ部の受光部の総面積よりも小さくすることができる。これにより、受発光装置のより一層の小型化を図ることができる。
本実施形態に係る受発光装置において、第2基板は第1主面上に第2センサ部を有していれば特に制限されない。第2主面側から入射した光は、第2基板内部を通過して、第2センサ部に入射される。第2基板の材料は特に制限されない。第2基板の材料として、例えばSi基板、GaAs基板、サファイヤ等が挙げられるがこの限りではない。測定感度向上の観点から、第2基板の材料は、第2主面側から入射した光に対する透過性が高いものであることが好ましい。
本実施形態に係る受発光装置において、第2センサ部は、第2基板上に配置されるものであれば特に制限されない。前述のとおり、第2センサ部と第1センサ部の温度特性を同等のものにする観点から、第2センサ部と第1センサ部は、その製造工程において同一基板上に形成されたものであることが好ましく、同じ積層構造を有することがより好ましい。
信号処理の応答速度の観点から、第2センサ部の積層構造としては、PN接合又はPIN接合のダイオード構造であり、インジウム又はアンチモンの何れかの材料を含むことが好ましい。
測定感度向上の観点から、第1基板の第2主面から放射された光が第2センサ部に入射するまでの光路中に、特定の波長帯(予め設定した波長帯)のみを透過する光学フィルタを有することが好ましい。本実施形態に係る受発光装置において、発光素子から出力される光が広範な波長帯の光である場合、特に上記光学フィルタを有することが好ましい。
このような設定では、光の受発光の際に、光が双方向に同じS/N比を持つことが望ましい。温度補正をするために、第1センサ部と第2センサ部の感度と温度特性を等しくすることが望ましく、空間状態の透過率に応じた信号と基板を介した信号の比を取る必要がある。これにより、発光素子の温度特性と経時変化が補償できる。時間T1で得られる信号比はR1=S2/S1となり、時間T2で得られる信号比はR2=S1/S2となり、信号比の平均値R=(R1+R2)/2を空間状態の透過率を情報を検出することに利用すると、S/N比が実現できるので、この構成は好ましい場合はある。
光反射部として、凹面鏡を用いることができる。凹面鏡の役割は発光素子から出力された光のうち、基板から出射した光を反射して第2センサ部に検出させることである。凹面鏡を用いることによって、受発光装置のS/N比が飛躍的に向上できる。凹面鏡の構造として、封止部上に固定されるような構造であれば良い。凹面鏡に使用される材料は金属でも樹脂でもセラミックでも、或いは、その組み合わせでも良く、内壁が発光素子からの光を効率よく反射できる構造であれば、材料の制限、又は組み合わせの制限はない。樹脂を利用した場合、受発光素子の半田リフローの際に、高温(例えば150℃)以上の耐熱性を持つ樹脂が望ましい。一般的な半導体素子の樹脂モールド部に使われる樹脂の例として、エポキシー樹脂やポリフタルアミド等が挙げられる。また、図示していないが、被検出物質(液体やガスなど)が光路に入るように、凹面鏡、樹脂モールド部、又は、凹面鏡と樹脂モールド部の間に、開口部を設けても良い。後述ように、凹面鏡は発光素子の数だけ増やしても良い。
なお、光素子から出射した光の光量をPoutとした場合、第2センサ部に入射する光の光量が0.3×Pout以上となるように、凹面鏡が配置されることが好ましい。
信号処理部は発光素子に電流を供給し、各センサ部の出力信号を受け、空間状態(例えば透過率や濃度、など)に応じた信号を出力する。
[光学フィルタ]
光学フィルタは光の一部の波長のみ透過する役割を持つ。光学フィルタの具体的な構成は透明基板(例えば、長波長の赤外線の場合、Si)上に屈折率の異なる膜を交互に積層したものが一般である。例えば、CO2ガスのような物質の場合、波長4.3μm付近の波長のみを透過するバンドパスフィルタを利用すると良い。このフィルタを固定するにはフィルタ保持部を更に設けても良い。
また、後述のように、光が2回同じフィルタを透過するため、光学フィルタに積層される膜の枚数を減らしても鋭いバンドパス特性が得られる。従って、簡易的な光学フィルタでも、高精度フィルタ級のバンドパスフィルタ半値幅が実現できるので、好ましい場合はある。
被検出物質の供給口は、例えば、光反射部と封止部とで囲まれるセル内の光路に被検出物質が出入ができるようにするための開口である。セルに設けられる供給口の開口の径及び設置場所には制限ないが、断面積が小さく、長い程、被検出物質の供給速度が低下し、状態検出機能の応答速度が低下する。一方、開口部が凹面鏡に設けられた場合、断面積が大きい程、光の反射面が狭まれるので、受発光の効率(発光量/受光量)が低下するので、受発光装置の設計の際、応答速度と共に、S/N比を十分に考慮する必要はある。
本実施形態は、以下の効果(1)〜(3)を奏する。
(1)発光素子から第1センサ部に至る光路は第1基板内にあり、この光路中に光学フィルタ(例えば、バンドパスフィルタ)や外部空間は存在しない。これにより、光路中にバンドパスフィルタや外部空間が存在する場合と比べて、受発光装置の使用環境によらず、光路での光の減衰を抑えることができ、第1センサ部が検出する信号のS/N比の低下を抑えることができる。
(2)上述したように、第1センサ部が検出する信号のS/N比の低下を抑えることができる。また、発光素子の発光強度の変化を定期的に校正しなくても、発光強度の変化による測定誤差を補償することができる。これにより、受発光装置の測定ばらつきを低減することができるため、高精度で、信頼性の高い受発光装置を提供することができる。
(3)第1センサ部と第2センサ部の外乱による温度差の抑制ができる。即ち、本実施形態は、経時変化や使用環境(例えば、環境温度)の変化により生じる、発光・受光の信号変動を補償し、発光素子の発光特性が変化した場合でも、又は、温度によって第1センサ部や第2センサ部の各感度が変化したとしても、第2センサ部による空間状態の検出をより高精度に行うことを可能とした受発光装置を提供することができる。更に、外乱による、第1、第2センサ部間の温度差を極限まで低減しながら、発光素子から第2センサ部に至る長い光路を実現できるため、被検出物質の濃度の変化を高い感度で検出できる。
このように、本実施形態によれば、長い光路を実現ししながら、補償用の第1センサ部と空間状態検出用の第2センサ部の温度差を極限まで低減することを可能とし、発光・受光の信号変動を精密に補償し、空間状態の検出をより高精度に行うことができる。
以上記載したように、本実施形態に係る受発光装置は、種々の機器に適用することが可能であり、発光素子と第2センサ部の光路空間の状態(特定のガスの有無や濃度、流体の特定成分の有無や濃度等)を検出することが可能になる。例えば建物や測定機器中の特定のガスの濃度を検出するためのガスセンサや、携帯電話やスマートフォンなどの携帯通信機器に搭載されるガスセンサや、自動車や電車、航空機等の移動手段中のガス濃度を検出するためのガスセンサ、発光素子から第2センサ部間の光路空間を流れる物質(例えば水や体液)の成分検出装置、血液中のグルコース濃度測定などに用いることができる。
例えば、CO2濃度は生物の睡眠との相関性があると考えられている。本実施形態に係る受発光装置の測定対象ガスをCO2とした場合、周囲の温度が大きく変化しやすい環境下であっても、高精度にCO2濃度を検出することが可能になる。これにより、本実施形態に係る受発光装置は、例えば、車の運転における居眠り防止装置(例えば、所定のCO2濃度に達したら警報を発する/自動的に換気を行う等)として好適である。
また、本実施形態に係る受発光装置は従来の受発光装置と比較してS/N比が高いため、従来よりも小型・薄型化しても同等以上の性能を示すため、従来適用することが困難であった小型の機器(例えば携帯通信機器)等への適用が可能になる。
次に、図面を参照して本発明の実施形態の具体例(第1〜第5実施形態)について説明する。なお、以下に説明する各図において、同一の構成を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
[第1実施形態]
図1は本発明の第1実施形態に係る受発光装置の構成例を示す概念図であり、図1(a)は平面図、図1(b)はこの平面図をX1−X´1線で切断した断面図である。図1(a)及び(b)に示すように、この受発光装置では、第1基板41と第2基板42とが互いに離間した状態で、その側面(即ち、外周側面の一部)を対向させて隣り合って配置されている。
また、第1基板41の第1主面411とその側面、第2基板42の第1主面421とその側面は、樹脂モールド部50によって覆われて封止されている。第1基板41と第2基板42との間の隙間には樹脂モールド部50の一部が介在している。これにより、第1基板41の側面と第2基板42の側面との間が遮光されている。また、第1基板41の第2主面412と第2基板42の第2主面422はそれぞれ、樹脂モールド部50から露出している。なお、この例では、第1基板41の第2主面412と第2基板42の第2主面422は、樹脂モールド部50の表面(例えば、上面)と面一となっている。
図7に、信号処理部45に接続された端子47の一例を示す。図7に示すように、第1基板41にある素子と第2基板42にある素子と信号処理部45との間は、ワイヤボンディング(例えば、図7に示すようなワイヤー49)によって接続されてもよい。また、信号処理部45と端子47との間もワイヤーボンディングによって接続されてもよい。この信号処理部45のうち少なくとも能動面(回路が形成された側の面)は樹脂モールド部50に覆われて封止されている。また、この信号処理部45に接続された端子47の少なくとも一部は樹脂モールド部50から露出している。これにより、この端子47は、受発光装置の内部/外部間電気接続用の端子として用いるようになっている。
図2に示すように、発光素子20は、例えば、第1基板41の第1主面411上に形成された第1導電型の半導体層201と、半導体層201上に形成された第2導電型の半導体層202及び電極203と、半導体層202上に形成された電極204とを有する。
第1センサ部31は、例えば、第1基板41の第1主面411上に形成された第1導電型の半導体層311と、半導体層311上に形成された第2導電型の半導体層312及び電極313と、半導体層312上に形成された電極314とを有する。第2センサ部32は、例えば、第2基板42の第1主面421上に形成された第1導電型の半導体層321と、半導体層321上に形成された第2導電型の半導体層322及び電極323と、半導体層322上に形成された電極324とを有する。第1導電型の半導体層201、311、321は、例えばN型半導体層である。第2導電型の半導体層202、312、322は、例えばP型半導体層である。
また、図2では第1基板41と第2基板42との間に隙間が設けられており、この隙間に遮光性の樹脂モールド部50(図1参照)が介在している。これにより、発光素子から出た光は、基板経由で第2センサ部へ到達しない。温度補正を併用した受発光装置の場合、より高精度に温度補正を行うことができる。
具体的には、発光素子20の発光面の重心と第1センサ部31の受光面の重心との距離が10mm以下、更に良いのは5mm以下、最も良いのは3mm以下である。また、受発光装置が光反射部として凹面鏡60を備えることにより、発光素子20から出力された光のうち、第1基板41の第2主面412から出射した赤外線(一点破線)を、凹面鏡60で反射し選択的に第2センサ部32に入射させることが可能になるため、より高感度な受発光装置を実現することが可能になる。
図3は本発明の第2実施形態に係る受発光装置の構成例を示す概念図である。
第2実施形態に係る受発光装置は光学フィルタ70を備える。光学フィルタ70は、その外周部がフィルタ保持部材71で保持され、第1基板41の第2主面412と第2基板42の第2主面422に対向して配置される。図3で示すように、凹面鏡60の凹面(即ち、鏡面)601は半球形状となっているが、光の集光を効率よくできれば、どんな曲面でも良い。光学フィルタ70を設けることによって、特性の波長のみ選択することができる。
また、第2実施形態に係る受発光装置では、同じ光学フィルタ70に光が2回透過する(即ち、第1基板41の第2主面412から出射して凹面鏡60に向かう光が光学フィルタ70を透過し、凹面鏡60で反射して第2基板42の第2主面422に向かう光が光学フィルタ70を透過する)ので、発光スペクトルの内非常に狭い半値幅の発光・受光特性が実現できる。このようにして、波長分解能を極めることができ、例えば、ガスセンサの用途においては、混合ガスの正確な濃度測定は可能となる。
第2の実施形態では、第1、第2基板とは別に光学フィルタ70の基板を設けたが、第1基板41の第2主面と、第2基板42の第2主面の少なくとも一方に直接2種類以上の屈折率の膜を設けても良い。この場合、組み立ての観点では、部品数は減り、組み立て工程は簡易となるので、好ましい場合はある。
図4は本発明の第3実施形態に係る受発光装置の構成例を示す概念図である。
上述の第2実施形態では、光学フィルタ70が第1基板41の第2主面と第2基板42の第2主面に対向して配置される場合について説明した。第2実施形態の図3では、凹面鏡60の凹面(即ち、鏡面)601が半球形状となっている場合を示したが、凹面鏡60の凹面は曲面のみに限定されない。
図4で示すように、鏡面601は、中央部が曲面で、外周部が平面でも良い。この場合、凹面鏡60の一部(例えば、中央部)のみに光が反射するように、光学フィルタ70のフィルタサイズを設計しても良い。この場合、第1基板41に設けられた発光素子からの光の一部は光学フィルタ70の側面Sに反射され、凹面鏡60へ進行し、凹面鏡60の中央部で反射され、再度隣接する第2基板42に入射・検出される。
図5は本発明の第4実施形態に係る受発光装置の構成例を示す概念図である。基板上にある発光素子及びセンサ部に接続された信号処理部(受発光制御部)65が樹脂モールド部50に一体化されている。
図5に示すように、第4実施形態に係る受発光装置では、第1基板41と第2基板41’内に、それぞれ、発光素子20、20’とセンサ部31、31’が設けられている。但し、第4実施形態はこれに限定されるものではなく、第1、第2実施形態と同様に第1基板には発光素子及び第1センサ部が設けられ、第2基板には第2センサ部のみが設けられている構成でも良い。信号処理部45の構成は、第1基板と第2基板の構造次第で、異なっても良い。
信号処理部45を樹脂モールド部50と一体化することによって、信号処理部45と発光素子、及び信号処理部45と受光素子の間の接続配線を短くできる。その効果として、下記の2点がある。
多くの場合、LEDの発光効率を高めるために、発熱を抑える必要がある。特に波長は長い程、例えばナローギャップ半導体で構成されるLEDのような発光素子は、その発光層のバンドギャップは小さいため、室温で強い発光量は得られ難い。例えば、後述のようにInSbやInAlSbのようなナローギャップ半導体の場合、直流で駆動すると、再結合による発光よりも、発熱による光は大きく現れる。そのため、瞬間的に(例えば数μs〜数ms)パルスを印加し、その瞬間だけ、光を受光する必要がある。従って、高周波(数100Hz〜数MHz)の電磁ノイズが、駆動回路と発光素子を繋ぐ配線から発生する可能性ある。
特にナローギャップ半導体で構成される受光素子の場合、出力信号は微弱であるため、外乱又はLEDに流れる電流自身の磁場によるノイズは、受光素子のS/N比を低下させてしまう可能性がある。この場合、初段アンプとセンサ部との間の配線は短くすることで、効果が発揮する。従って、特に長波長の受発光装置では、信号処理部65を同一の樹脂モールド部50内に設けることによって、その効果が最も発揮できる。長波長の受発光装置の応用例としては、環境ガスセンサである、NO、CO、CO2などが挙げられる。従って、これらのようなガスの検出装置に本発明を実施すると飛躍的な効果が得られる。
なお、第4実施形態でも、図5で示すように、第1基板41と第2基板41’との間に、封止に使われる樹脂モールド部50の一部がある。また、図5では、被検出物質(例えば、測定対象ガス)を導入するための供給口51が凹面鏡60に設けられている場合を示している。
図6は本発明の第5実施形態に係る受発光装置の構成例を示す概念図である。この第5実施形態では、第1〜第4実施形態と違って、凹面鏡は2部に分かれるように設計されている。これにより、更に光集効率向上が図れる。この構造は発光素子が多数ある場合に、その効果が発揮できる。
具体的な形状としては、図6に示すように、第1基板41にある発光素子20から出射される光の一部は第1凹面鏡61によって、集光され、第2基板41’にある第2センサ部31’に入射する。また、第2基板41’にある発光素子20’から出射される光の一部は第2凹面鏡62によって集光され、第1基板41にある第1センサ部31に入射する。
この構造は第1基板41から第2基板41’への光路と第2基板41’から第1基板41への光路が等しくなるように設計しても良い。これにより、2対の発光・受光素子によるS/N向上、且つ、第1基板41と第2基板41’の温度差低減(従って、第1センサ部31と第2センサ部31’の温度差低減)が実現できると同時に、非常に小型・高精度の受発光装置が実現できる。
本発明は、以上に記載した実施形態に限定されるものではない。当業者の知識に基づいて実施形態に設計の変更等を加えてもよく、また、第1〜第5実施形態を任意に組み合わせてもよく、そのような変更が加えられた態様も本発明の範囲に含まれる。
また、本発明の受発光装置は、赤外線式の受発光装置に限定されるものではなく、例えば紫外線式の受発光装置であってもよい。この場合は、発光部が紫外線を放射し、この放射された紫外線の一部を第1センサ部が受光し、紫外線の他の一部を第2センサ部が受光する。
31 第1センサ部
31’、32 第2センサ部
41 第1基板
41’、42 第2基板
45 信号処理部
47 端子
49 ワイヤー
50 樹脂モールド部(封止部の一例)
60 凹面鏡(光反射部の一例)
61 第1凹面鏡
62 第2凹面鏡
201、311、321 第1導電型の半導体層
202、312、322 第2導電型の半導体層
203、204、313、314、323、324 電極
411、411’、421 第1主面
412、412’、422 第2主面
601 凹面(鏡面)
Claims (15)
- 第1主面と該第1主面と対向する第2主面とを有し、該第1主面上にそれぞれ形成された発光素子及び第1センサ部を有する第1基板と、
第1主面と該第1主面と対向する第2主面とを有し、該第1主面上に形成された第2センサ部を有する第2基板と、
前記第1基板及び前記第2基板からそれぞれ離れた位置に配置され、前記発光素子から放出されて前記第1基板の第2主面から出射した光の少なくとも一部を前記第2センサ部に向けて反射する光反射部と、
前記第1基板の第1主面及び前記第2基板の第1主面を覆って封止する封止部とを備え、
前記光反射部は、前記光の少なくとも一部を集光して反射する凹面鏡であって、前記第1基板及び前記第2基板は互いに側面を対向させて隣り合って配置されている受発光装置。 - 予め設定した波長帯の光のみを透過する光学フィルタを更に備え、
前記発光素子から放出されて前記第1基板の第2主面から出射した光が前記第2基板の第2主面に入射する前に前記光学フィルタを2回透過するように、前記光学フィルタが配置される請求項1に記載の受発光装置。 - 第1主面と該第1主面と対向する第2主面とを有し、該第1主面上にそれぞれ形成された発光素子及び第1センサ部を有する第1基板と、
第1主面と該第1主面と対向する第2主面とを有し、該第1主面上に形成された第2センサ部を有する第2基板と、
前記第1基板及び前記第2基板からそれぞれ離れた位置に配置され、前記発光素子から放出されて前記第1基板の第2主面から出射した光の少なくとも一部を前記第2センサ部に向けて反射する光反射部と、
前記第1基板の第1主面及び前記第2基板の第1主面を覆って封止する封止部と、
予め設定した波長帯の光のみを透過する光学フィルタとを備え、
前記第1基板及び前記第2基板は互いに側面を対向させて隣り合って配置され、
前記発光素子から放出されて前記第1基板の第2主面から出射した光が前記第2基板の第2主面に入射する前に前記光学フィルタを2回透過するように、前記光学フィルタが配置されている受発光装置。 - 前記第1基板及び前記第2基板は互いに離間した状態で並べて配置されている請求項1又は請求項2に記載の受発光装置。
- 前記第1基板と前記第2基板との間に前記封止部の一部が介在している請求項4に記載の受発光装置。
- 前記発光素子に電流を供給すると共に、前記第1センサ部及び前記第2センサ部からの各出力信号を処理する信号処理部と、
前記信号処理部に接続された端子と、を更に備え、
前記信号処理部のうち少なくとも能動面は前記封止部に覆われて封止され、かつ前記端子の少なくとも一部は前記封止部から露出している請求項1、請求項2、請求項4及び請求項5の何れか一項に記載の受発光装置。 - 前記第1基板及び前記第2基板は互いに離間した状態で並べて配置されている請求項3に記載の受発光装置。
- 前記第1基板と前記第2基板との間に前記封止部の一部が介在している請求項7に記載の受発光装置。
- 前記発光素子に電流を供給すると共に、前記第1センサ部及び前記第2センサ部からの各出力信号を処理する信号処理部と、
前記信号処理部に接続された端子と、を更に備え、
前記信号処理部のうち少なくとも能動面は前記封止部に覆われて封止され、かつ前記端子の少なくとも一部は前記封止部から露出している請求項3、請求項7及び請求項8の何れか一項に記載の受発光装置。 - 前記第1基板と前記第2基板との離間距離は、前記第1基板及び前記第2基板の各辺のうち一番長い辺の長さよりも小さい請求項1から請求項9の何れか一項に記載の受発光装置。
- 前記発光素子の発光面の重心と前記第2センサ部の受光面の重心との距離が3mm以内である請求項9に記載の受発光装置。
- 前記発光素子から出射した光の光量をPoutとした場合、前記第2センサ部に入射する光の光量が0.3×Pout以上となるように、前記光反射部が配置される請求項1から請求項11の何れか一項に記載の受発光装置。
- 前記第1センサ部と前記第2センサ部及び前記発光素子がそれぞれ、同一の材料で同一の積層構造からなる請求項1から請求項12の何れか一項に記載の受発光装置。
- 前記積層構造は、少なくともP型半導体とN型半導体の2種類の層からなるダイオード構造であり、且つ、インジウム又はアンチモンの何れかの材料を含む請求項13に記載の受発光装置。
- 前記第1基板と前記第2基板は、同一の材料からなる請求項1から請求項14の何れか一項に記載の受発光装置。
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