JPH0688924A - 光電変換素子と光ファイバの結合構造 - Google Patents

光電変換素子と光ファイバの結合構造

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JPH0688924A
JPH0688924A JP23985692A JP23985692A JPH0688924A JP H0688924 A JPH0688924 A JP H0688924A JP 23985692 A JP23985692 A JP 23985692A JP 23985692 A JP23985692 A JP 23985692A JP H0688924 A JPH0688924 A JP H0688924A
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JP
Japan
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optical fiber
lens
photoelectric conversion
conversion element
transparent
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP23985692A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshihiro Mori
利宏 森
Setsuo Makino
節夫 槙野
Kiyoshi Tanigawa
清 谷川
Akio Fujikake
章雄 藤掛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Hokuyo Automatic Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Hokuyo Automatic Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】光電変換素子と光ファイバとの間の光の伝達効
率を向上する。 【構成】光電変換素子1とこの光電変換素子のチップ1
1に光軸を合せその焦点距離を隔てて配置された第1の
レンズ13と、この第1のレンズ13に光軸を合せ所定
の距離を隔てて配置された第2のレンズ7と、この第2
のレンズ7に光軸を合せこの第2のレンズの焦点距離を
隔ててその端面が配置された光ファイバ4とから構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光電変換素子と光ファイ
バを用いた光電スイッチなどの光制御装置における光電
変換素子と光ファイバの結合構造に関する。
【0002】
【従来の技術】光電変換素子には、例えば発光ダイオー
ドのように電気→光変換を行う投光用の光電変換素子
と、例えばフォトダイオードのように光→電気変換を行
う受光用の光電変換素子とがある。図5はこのような光
電変換素子と光ファイバを用いた光制御装置の一例とし
て光電スイッチの一般的な系統図を示す。図5において
制御回路2には投光用の光電変換素子(以下投光素子と
称する)1Aと、受光用の光電変換素子(以下受光素子
と称する)1Bとが接続されており、制御回路2からこ
の投光素子1Aに所定の電流を流すことにより、投光素
子1Aから光が投光される。この光は投光素子1Aにそ
の一方の端面が対向して配置された投光用光ファイバ4
Aに入射され、検出部5に送られる。検出部5では、投
光用光ファイバ4Aの他方端面に所定の間隔をおいてそ
の一方端面が対向して配置された受光用光ファイバ4B
が設けられており、この受光用光ファイバ4Bの他方の
端面は制御回路2に接続された受光素子1Bに対向して
配置されている。なお、3は制御回路2に接続された出
力回路であり、P,NおよびSはそれぞれ正側電源端
子,負側電源端子および検出信号端子である。
【0003】検出部5の投光用光ファイバ4Aの他方の
端面と受光用光ファイバの一方の端面との間に被検出体
5Aがない場合は、投光用光ファイバ4Aの他方の端面
から出射された光は受光用光ファイバ4Bの一方の端面
に入射されて受光素子1Bに送られ、受光素子1Bで受
光されて電気に変換され、出力回路3を通し検出信号が
出力されて被検出体の「なし」を表示する。また、被検
出体5Aが有る場合には、投光用光ファイバ4Aの他方
の端面から出射された光は被検出体5Aで遮断されるの
で出力回路からは検出信号が出力されず被検出体の「有
り」を表示する。
【0004】図6は図5に示す光電スイッチなどで用い
られる光電変換素子1と光ファイバ4の、すなわち投光
素子1Aと投光用光ファイバ4A、あるいは受光素子1
Bと受光用光ファイバ4Bの結合構造の従来例を示す断
面図である。図6において、光電変換素子1はその台座
10の端面にチップ11が設けられており、このチップ
11を覆う、通常透明樹脂からなる保護用の透明ケース
12が設けられている。光ファイバ4はその端面をチッ
プ11の光軸に合せ、この透明ケース12のチップ11
に対向する面に密着して結合される。そして投光素子1
Aから投光された光Ls は透明ケース12を通して投光
用光ファイバ4Aの一方の端面に入射される。また、図
示していないが光ファイバ4Bの他方の端面から出射さ
れた光は同様に透明ケース12を通して受光素子1Bで
受光される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述の光電変換素子と
光ファイバの結合構造においては、投光素子から投光さ
れる光は、例えば指向性のある発光ダイオードからなる
投光素子であっても拡がりがあり、投光用光ファイバの
端面にはその一部しか入射されず伝達効率が悪い問題が
ある。また受光用光ファイバの端面から出射される光
は、投光素子程ではないが拡がりがあり、同様に受光素
子ではその一部しか受光されず光の伝達効率が悪い問題
がある。
【0006】光電変換素子と光ファイバとの間の光の伝
達効率が悪いと、光制御装置の性能を低下させてしま
う。このことは、近年小形化などの要求により光ファイ
バの径が小さくなっており特に問題となってきている。
本発明の目的は光電変換素子と光ファイバとの間の光の
伝達効率を向上した光電変換素子と光ファイバの結合構
造を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに本発明の光電変換素子と光ファイバの結合構造にお
いては、光電変換素子と、この光電変換素子のチップに
光軸を合せその焦点距離を隔てて配置された第1のレン
ズと、この第1のレンズに光軸を合せ所定の距離を隔て
て配置された第2のレンズと、この第2のレンズに光軸
を合せこの第2のレンズの焦点距離を隔ててその端面が
配置された光ファイバとからなるようにする。そして例
えば光電変換素子はそのチップを覆う透明ケースを有
し、第1のレンズはこの透明ケースの前記チップに対向
する面に形成されたレンズからなり、光ファイバはその
端部に結合された透明端部を有し、第2のレンズはこの
透明端部の前記光ファイバの端面に対向する面に形成さ
れたレンズからなるようにする。あるいは光電変換素子
と光ファイバの結合構造において、光電変換素子はその
チップを覆う透明ケースを有し、第1のレンズはこの透
明ケースを覆うよう設けられた透明キャップの前記チッ
プに対向する面に形成されたレンズからなり、光ファイ
バはその端部に結合された透明端部を有し、第2のレン
ズはこの透明端部の前記光ファイバの端面と対向する面
に形成されたレンズからなるようにする。更にあるいは
光電変換素子はそのチップを覆う透明ケースを有し、第
1のレンズはこの透明ケースの前記チップに対向する面
に密着して設けられた透明体の前記チップに対向する面
に形成されたレンズからなり、光ファイバはその端部に
結合された透明端部を有し、第2のレンズはこの透明端
部の前記光ファイバの端面に対向する面に形成されたレ
ンズからなるようにする。また、前記第1のレンズの透
明体は有底円筒状の支持ケースの底面に一体に形成し、
この支持ケースで第2のレンズを支持するようにしても
よい。
【0008】
【作用】請求項1記載の本発明の光電変換素子と光ファ
イバの結合構造において、光電変換素子のチップから投
光された光は第1のレンズにより平行光となり、第2の
レンズによって光ファイバの端面で焦点をむすぶ。従っ
て光ファイバの径が小さくとも光電変換素子から投光さ
れた光の大部分は光ファイバの端面に入射される。また
逆に光ファイバの端面から出射された光は第2のレンズ
により平行光となり、第1のレンズによって光電変換素
子のチップで焦点をむすぶ。従って光ファイバから出射
された光の大部分は光電変換素子で受光される。このよ
うにして光電変換素子と光ファイバとの間の光の伝達効
率が向上される。
【0009】
【実施例】図1は本発明の光電変換素子と光ファイバの
結合構造の一実施例を示す断面図である。図1におい
て、電気→光変換を行うあるいは光→電気変換を行う光
電変換素子1はその台座10にチップ11が設けられて
おり、このチップ11を覆う、通常透明樹脂からなる保
護用の透明ケース12が設けられている。この透明ケー
ス12のチップ11に対向する面に形成されたレンズで
第1のレンズ13が形成される。この第1のレンズ13
はチップ11に光軸を合せその焦点距離を隔てて配置さ
れている。また光ファイバ4はその端部に結合された透
明端部6を有し、この透明端部6の光ファイバ4の端面
に対向する面に形成されたレンズで第2のレンズ7が形
成される。この第2のレンズ7は光ファイバ4の端面に
光軸を合せその焦点距離を隔てて配置されている。そし
て第2のレンズ7は第1のレンズ13と光軸を合せ、所
定の距離を隔てて、図1の例では第1のレンズ13と第
2のレンズ7が密着して配置される。
【0010】光電変換素子1のチップ11から投光され
た光Ls は第1のレンズ13で平行光となり、第2のレ
ンズ7によって光ファイバ4の端面で焦点をむすぶ。従
って光ファイバ4の径が小さくとも光電変換素子1から
投光された光の大部分は光ファイバ4に入射される。ま
た、逆に光ファイバ4の端面から出射された光Lr は第
2のレンズ7によって平行光となり第1のレンズ13に
よって光電変換素子1のチップ11で焦点をむすぶ。従
って光ファイバ4から出射された光の大部分は光電変換
素子1で受光される。このようにして光電変換素子1と
光ファイバ4との間の光の伝達効率は向上される。
【0011】図2は本発明の異なる実施例を示す断面図
である。図2が図1と異なるところは、図1において第
1のレンズ13は、透明ケース12のチップ11に対向
する面に形成されたレンズからなっているのに対し、図
2においては透明ケース12を覆う、例えば透明樹脂か
らなる透明キャップ14が設けられ、第1のレンズ13
はこの透明キャップ14のチップ11に対向する面に形
成されたレンズからなっている点にある。その他の構造
および作用は図1と同様である。
【0012】図3および図4はそれぞれ本発明の異なる
実施例を示す断面図である。図3が図1と異なるところ
は、図1において、第1のレンズ13は、透明ケース1
2のチップ11に対向する面に形成されたレンズからな
っているのに対し、図3においてはこの透明ケース12
のチップ11に対向する面に密着して、例えば透明樹脂
からなる透明体15が設けられ、第1のレンズ13はこ
の透明体15のチップ11に対向する面に形成されたレ
ンズからなっている点にある。そしてこの透明体15と
光ファイバ4の端部に結合された透明端部6とは筒状の
支持ケース16に入れられて樹脂17で固定されてい
る。その他の構造および作用は図1と同様である。
【0013】図4に示す実施例が図3に示すものと異な
る点は、透明体18が筒状の支持ケース19の底部に一
体に形成されている点であり、その他の構造は同一であ
るのでその説明は省略する。なお、図2および図3に示
す実施例は光電変換素子1が、図6に示すような従来の
光電変換素子1をそのまま用いることができる特徴があ
る。
【0014】
【発明の効果】本発明の光電変換素子と光ファイバの結
合構造は2個のレンズを備え、一方から出射された光を
一度平行光とし他方で焦点をむすぶようにしたので、特
に光ファイバが細径であっても効率よく伝達され、その
光の伝達効率が向上し、この結合構造を用いる光制御装
置の性能の向上、例えば光電スイッチにおける検出距離
の延長ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光電変換素子と光ファイバの結合構造
の一実施例を示す断面図
【図2】本発明の光電変換素子と光ファイバの結合構造
の異なる実施例を示す断面図
【図3】本発明の光電変換素子と光ファイバの結合構造
の異なる実施例を示す断面図
【図4】本発明の光電変換素子と光ファイバの結合構造
の異なる実施例を示す断面図
【図5】光電変換素子と光ファイバを用いた光電スイッ
チの一般的な系統図
【図6】光電変換素子と光ファイバの結合構造の従来例
を示す断面図
【符号の説明】
1 光電変換素子 4 光ファイバ 6 透明端部 7 第2のレンズ 11 チップ 12 透明ケース 13 第1のレンズ 14 透明キャップ 15 透明体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷川 清 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 藤掛 章雄 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光電変換素子と、この光電変換素子のチッ
    プに光軸を合せその焦点距離を隔てて配置された第1の
    レンズと、この第1のレンズに光軸を合せ所定の距離を
    隔てて配置された第2のレンズと、この第2のレンズに
    光軸を合せこの第2のレンズの焦点距離を隔ててその端
    面が配置された光ファイバとからなることを特徴とする
    光電変換素子と光ファイバの結合構造。
  2. 【請求項2】請求項1記載の光電変換素子と光ファイバ
    の結合構造において、光電変換素子はそのチップを覆う
    透明ケースを有し、第1のレンズはこの透明ケースの前
    記チップに対向する面に形成されたレンズからなり、光
    ファイバはその端部に結合された透明端部を有し、第2
    のレンズはこの透明端部の前記光ファイバの端面に対向
    する面に形成されたレンズからなることを特徴とする光
    電変換素子と光ファイバの結合構造。
  3. 【請求項3】請求項1記載の光電変換素子と光ファイバ
    の結合構造において、光電変換素子はそのチップを覆う
    透明ケースを有し、第1のレンズはこの透明ケースを覆
    うよう設けられた透明キャップの前記チップに対向する
    面に形成されたレンズからなり、光ファイバはその端部
    に結合された透明端部を有し、第2のレンズはこの透明
    端部の前記光ファイバの端面と対向する面に形成された
    レンズからなることを特徴とする光電変換素子と光ファ
    イバの結合構造。
  4. 【請求項4】請求項1記載の光電変換素子と光ファイバ
    の結合構造において、光電変換素子はそのチップを覆う
    透明ケースを有し、第1のレンズはこの透明ケースの前
    記チップに対向する面に密着して設けられた透明体の前
    記チップに対向する面に形成されたレンズからなり、光
    ファイバはその端部に結合された透明端部を有し、第2
    のレンズはこの透明端部の前記光ファイバの端面に対向
    する面に形成されたレンズからなることを特徴とする光
    電変換素子と光ファイバの結合構造。
  5. 【請求項5】請求項1記載の光電変換素子と光ファイバ
    の結合構造において、光電変換素子はそのチップを覆う
    透明ケースを有し、第1のレンズはこの透明ケースの前
    記チップに対向する面に密着して設けられ、有底円筒状
    の支持ケースの底面に一体に形成された透明体のレンズ
    からなり、第2のレンズは前記支持ケースに収納され、
    光ファイバの端面に対向する面に形成されたレンズから
    なることを特徴とする光電変換素子と光ファイバの結合
    構造。
  6. 【請求項6】光電変換素子と光ファイバを用いた光電ス
    イッチに用いられることを特徴とする請求項1ないし5
    記載の光電変換素子と光ファイバの結合構造。
JP23985692A 1992-09-09 1992-09-09 光電変換素子と光ファイバの結合構造 Withdrawn JPH0688924A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004523783A (ja) * 2001-01-10 2004-08-05 シルバーブルック リサーチ ピーティワイ リミテッド ウエハスケール光ファイバターミネーション
JP2015106618A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 矢崎総業株式会社 光素子モジュール

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004523783A (ja) * 2001-01-10 2004-08-05 シルバーブルック リサーチ ピーティワイ リミテッド ウエハスケール光ファイバターミネーション
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