JPH10209490A - 反射型光結合装置 - Google Patents

反射型光結合装置

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JPH10209490A
JPH10209490A JP644697A JP644697A JPH10209490A JP H10209490 A JPH10209490 A JP H10209490A JP 644697 A JP644697 A JP 644697A JP 644697 A JP644697 A JP 644697A JP H10209490 A JPH10209490 A JP H10209490A
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JP
Japan
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light
primary molded
molded body
lens
light emitting
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Application number
JP644697A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuaki Okano
一昭 岡野
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Publication of JPH10209490A publication Critical patent/JPH10209490A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched

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  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検出物がない場合に発光素子からの光が受
光素子に入射するのを防ぎ、かつ光の集光効率を高め
る。 【解決手段】 発光素子10を封止した発光側透光性1
次成形体11と、受光素子12を封止した受光側透光性
1次成形体13と、発光側1次成形体11の光出射面で
ある前面の位置決め用凹み18に設置された発光側レン
ズ14と、受光側1次成形体13の光入射面である前面
の位置決め用凹み19に設置された受光側レンズ15
と、各レンズ14,15の固定部分14a,15aに接
触して両1次成形体11,13および各レンズ14,1
5を一体的に封止した遮光性2次成形体16とを備え、
レンズ14,15と1次成形体11,13との間に屈折
率変更用空隙20,21が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、被検出物の有無を
無接点で検出する反射型光結合装置に関する。
【0002】
【従来の技術】反射型光結合装置において、光を効率よ
く集光するためにレンズを設けたものがある。まず、図
8に従来のレンズ付き反射型光結合装置を示す。このレ
ンズ付反射型光結合装置では、リードフレーム1に別個
に搭載され金線2により内部結線された発光素子3およ
び受光素子4をそれぞれ独立した透光性樹脂により封止
して、それぞれ1次成形体5a,5bを形成し、これら
両1次成形体5a,5bを並置して遮光性樹脂により一
体封止して2次成形体6を形成している。さらに、この
レンズ無し反射型光結合装置に一対のレンズ7a,7b
を有する透明レンズケース8を取り付けた構造となって
いる。
【0003】また、図9に他の従来のレンズ付反射型光
結合装置を示す。このレンズ付反射型光結合装置では、
リードフレーム1に別個に搭載され金線2により内部結
線された発光素子3および受光素子4をそれぞれ独立し
た透光性樹脂で封止して1次成形体5a,5bを形成
し、そのとき同時に1次成形体5a,5bの前面に各素
子3,4に対応する凸レンズ9a,9bを形成し、両1
次成形体5a,5bを並置して1次成形体5a,5bの
前面を除く部分を遮光性樹脂により覆って2次成形体6
を形成している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の反射型
光結合装置では、レンズ無し反射型光結合装置にレンズ
ケースを取り付けているため、発光素子から出た光がレ
ンズケースに反射して受光素子に入射することがあり、
被検出物がない場合でも幾分かの検出出力が現れるとい
う問題点があった。
【0005】また、後者の反射型光結合装置では、1次
成形体にレンズを直接成形しているために光の屈折面が
1つしかできず、光を効率的に集光できない。
【0006】そこで、本発明は、上記課題に鑑み、被検
出物がない場合でも幾分かの検出出力が現れる問題点を
解消し、かつ光の集光効率を上げることができるレンズ
付の反射型光結合装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による課題解決手
段は、発光素子を封止した発光側透光性1次成形体と、
受光素子を封止した受光側透光性1次成形体と、前記発
光側透光性1次成形体の前面に設置された発光側レンズ
と、前記受光側透光性1次成形体の前面に設置された受
光側レンズと、各レンズの固定部分に接触して両1次成
形体および各レンズを一体的に封止した遮光性2次成形
体とを備え、前記発光側透光性1次成形体と受光側透光
性1次成形体とが並置されたものである。
【0008】また、各1次成形体と各レンズとの間に屈
折率変更用空隙が形成されたものである。
【0009】これによれば、各1次成形体および各レン
ズが互いに独立して2次成形体により一体化されるの
で、発光側と受光側とは完全に独立され、被検出物がな
い場合に発光素子からの光がレンズを介して受光素子に
入射することをなくせる。さらに、1次成形体とレンズ
との間の界面が光の屈折面となり、光を効率よく集光す
ることができる。特に、空隙を形成することにより、光
の屈折面が多面となり、より一層集光効率が高まる。
【0010】また、空隙を形成する代わりに、1次成形
体の屈折率とレンズの屈折率とを異ならしめるように、
それぞれを異なる材質にして、空隙の代用としてもよ
い。
【0011】そして、発光側透光性1次成形体および受
光側透光性1次成形体に、レンズを位置決めするための
凹みがそれぞれ形成されている。これによれば、レンズ
を各素子に対して精度よく位置合わせできるので、発光
素子からの光および被検出物によって反射された光を有
効的に集めることができ、集光効率をさらに向上させる
ことができる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態の反射型光結
合装置を図面に基づいて説明する。図1に示すように、
この反射型光結合装置は、発光素子10を封止した発光
側透光性1次成形体11と、受光素子12を封止した受
光側透光性1次成形体13と、発光側1次成形体11の
光出射面である前面に設置された発光側レンズ14と、
受光側1次成形体13の光入射面である前面に設置され
た受光側レンズ15と、各レンズ14,15の固定部分
14a,15aに接触して両1次成形体11,13およ
び各レンズ14,15を一体的に封止した遮光性2次成
形体16とを備えている。なお、図中17は発光素子1
0から受光素子12へ直接光が入射しないように設けた
遮光壁である。
【0013】そして、各1次成形体11,13の前面
に、レンズ14,15を位置決めするためレンズ14,
15の曲率に応じて湾曲した凹み18,19がそれぞれ
形成され、さらにレンズ14,15と1次成形体11,
13との間に屈折率変更用空隙20,21が形成されて
いる。なお、凹み18,19は、円形あるいは矩形状と
し、その広さはレンズ14,15よりも小とする。
【0014】このような反射型光結合装置は以下のよう
にして製造される。まず、同一平面上に配置された一側
の一対のリードフレーム22aに発光素子10および受
光素子12をダイボンドにより搭載し、それぞれ金線2
3により他側の一対のリードフレーム22bに内部結線
する。次に受発光側を別々にエポキシ樹脂等の透光性樹
脂により封止して、発光側1次成形体11および受光側
1次成形体13を形成する。このとき、発光側1次成形
体11および受光側1次成形体13の前面に、それぞれ
内側方向に湾曲した凹み18,19を形成し、さらにそ
の中央部を深く凹ませることにより、これが空隙用の凹
みとなる。
【0015】そして、同じ透光性樹脂を用いて各1次成
形体11,13とは別に成形されたレンズ14,15を
凹み18,19に載置する。これによって、レンズ1
4,15が1次成形体11,13に対して正確に位置決
めされるとともに、レンズ14,15と1次成形体1
1,13の前面との間に空隙20,21が形成されるこ
とになる。
【0016】次に、発光側および受光側の両1次成形体
11,13を一定間隔に並置するため、遮光性エポキシ
樹脂等の遮光性樹脂により両1次成形体11,13を封
止する。これと同時に、発光側レンズ14前面の光出射
面あるいは受光側レンズ15前面の光入射面を除く各レ
ンズ14,15の両側の固定部分14a,15aを遮光
性樹脂により封止する。このように、各1次成形体1
1,13および各レンズ14,15を一体的に封止する
2次成形を行って2次成形体16を形成し、レンズ付の
反射型光結合装置を完成する。
【0017】上記の反射型光結合装置の構造によれば、
発光素子10から発せられた光は、まず1次成形体11
と空隙20との界面で屈折し、次に空隙20とレンズ1
4との界面で屈折し、さらにレンズ14から出るときに
屈折して、外部に出射される。また、被検出物によって
反射された光が入射するときは、逆の順序で屈折して受
光素子12に達する。
【0018】そのため、複数の屈折面において光が屈折
するたびに集光され、光を拡散させずに出射でき、また
光が入射する場合でも効率よく集光でき、発光素子10
の光を有効に利用することができる。
【0019】したがって、従来のように透明レンズケー
スを取り付ける必要がないので、高さ方向の寸法が小さ
くでき、しかも発光側から出た光が透明レンズケースに
反射して受光側へ入射するということがなくなるので、
被検出物がない場合に出力が現れず、リーク電流の少な
い信頼性の高い小型の反射型光結合装置となる。
【0020】ここで、本実施形態の反射型光結合装置に
おける集光効果を光学シミュレーションを用いて説明す
る。図2に示すように、(a)従来のレンズケースを取
り付けた反射型光結合装置、(b)従来のレンズ付き反
射型光結合装置、(c)本実施形態において空隙を形成
しない反射型光結合装置、(d)本実施形態の反射型光
結合装置の各モデルについてそれぞれ光学シミュレーシ
ョンを行った。この結果を図3〜図6に示す。
【0021】これによると、本実施形態のものでは、図
6に示すように、光の屈折面が複数あるため、集光され
ることが確認できる。一方、従来のものでは、図3,4
に示すように、光が集光されずに出射されるのがわか
る。また、レンズ14,15は設置したが空隙20,2
1を形成しないものでは、図5に示すように、光が拡散
される。これは、レンズ14,15と1次成形体11,
13の屈折率がそれぞれ1.51、1.54とほとんど
差がないため、レンズ14,15と1次成形体11,1
3との界面ではほとんど屈折せず集光しないからであ
る。
【0022】そこで、1次成形体11,13を成す透光
性樹脂とは異なる透光性樹脂あるいはガラス等にレンズ
14,15の材質を変えると、レンズ14,15の屈折
率と1次成形体11,13の屈折率とを異ならしめるこ
とができる。したがって、空隙を設けない場合において
も屈折面を2カ所とすることができ、レンズ14,15
の形状を適切に設計すれば、集光効率を高めることがで
きる。しかも受発光側のレンズ14,15は互いに独立
して設置されているので、従来のように被検出物がない
場合に発光素子10からの光が受光素子12に入射する
ことはない。
【0023】また、他の実施形態の反射型光結合装置を
図7に示す。これは、1次成形体11,13の前面を平
坦にして、蒲鉾型レンズ14,15を透明接着剤25に
より1次成形体11,13の前面に固定したものであ
る。すなわち、接着剤25がレンズ14,15と1次成
形体11,13との間で層を成し、空隙の代わりをす
る。他の構成および作用効果は図1に示すものと同じで
ある。この場合、レンズ14,15の厚みを薄くできる
ので、装置の小型化を図れる。
【0024】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多く
の修正および変更を加え得ることは勿論である。例え
ば、屈折率を変えたり、レンズを接着する目的で、空隙
に透光性の流動体あるいは1次成形体を成す透光性樹脂
とは異なる透光性樹脂を充填してもよい。また、レンズ
を発光側あるいは受光側のどちらか一方にだけ設けても
よい。
【0025】さらにまた、発光素子と受光素子とを同一
平面上に並置する必要はなく、互いが向き合う方向に傾
けて配置した構造の反射型光結合装置としてもよい。
【0026】
【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明に
よると、発光側透光性1次成形体、発光側レンズ、受光
側透光性1次成形体および受光側レンズをそれぞれ独立
させて配置し、2次成形により一体化されているので、
発光側と受光側とは完全に独立され、被検出物がない場
合に発光素子からの光がレンズを介して受光素子に入射
することを防げる。
【0027】しかも、1次成形体とレンズとの間の界面
が光の屈折面となり、光を効率よく集光することができ
る。特に、この間に空隙を形成することにより、光の屈
折面が多数となり、より一層集光効率を高めることがで
きる。したがって、信頼性が高く集光効率のよい反射型
光結合装置を提供することができる。
【0028】また、1次成形体にレンズを位置決めする
ための凹みが形成されているので、レンズを素子に対し
て精度よく位置合わせすることができ、集光効率をさら
に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の反射型光結合装置を示
し、(a)は平面図、(b)はA−A断面図
【図2】光学シミュレーション用のモデル図であり、
(a)は従来のレンズケースを取り付けた反射型光結合
装置、(b)は従来のレンズ付き反射型光結合装置、
(c)は本実施形態において空隙を形成しない反射型光
結合装置、(d)は本実施形態の反射型光結合装置
【図3】従来のレンズケースを取り付けた反射型光結合
装置における光学シミュレーション結果を示す図
【図4】従来のレンズ付き反射型光結合装置における光
学シミュレーション結果を示す図
【図5】本実施形態において空隙を形成しない反射型光
結合装置における光学シミュレーション結果を示す図
【図6】本実施形態の反射型光結合装置における光学シ
ミュレーション結果を示す図
【図7】他の実施形態の反射型光結合装置の断面図
【図8】従来の反射型光結合装置を示し、(a)は平面
図、(b)はB−B断面図
【図9】他の従来の反射型光結合装置を示し、(a)は
平面図、(b)はC−C断面図
【符号の説明】
10 発光素子 11 発光側1次成形体 12 受光素子 13 受光側1次成形体 14 発光側レンズ 15 受光側レンズ 16 2次成形体 18,19 凹み 20,21 空隙

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光素子を封止した発光側透光性1次成
    形体と、受光素子を封止した受光側透光性1次成形体
    と、前記発光側透光性1次成形体の前面に設置された発
    光側レンズと、前記受光側透光性1次成形体の前面に設
    置された受光側レンズと、各レンズの固定部分に接触し
    て両1次成形体および各レンズを一体的に封止した遮光
    性2次成形体とを備え、前記発光側透光性1次成形体と
    受光側透光性1次成形体とが並置されたことを特徴とす
    る反射型光結合装置。
  2. 【請求項2】 発光素子を封止した発光側透光性1次成
    形体と、受光素子を封止した受光側透光性1次成形体
    と、前記発光側透光性1次成形体の前面に設置された発
    光側レンズと、前記受光側透光性1次成形体の前面に設
    置された受光側レンズと、各レンズの固定部分に接触し
    て両1次成形体および各レンズを一体的に封止した遮光
    性2次成形体とを備え、各1次成形体と各レンズとの間
    に屈折率変更用空隙が形成されたことを特徴とする反射
    型光結合装置。
  3. 【請求項3】 発光側透光性1次成形体および受光側透
    光性1次成形体に、レンズを位置決めするための凹みが
    それぞれ形成されたことを特徴とする請求項1または2
    記載の反射型光結合装置。
  4. 【請求項4】 1次成形体の屈折率とレンズの屈折率と
    が異ならしめられたことを特徴とする請求項1ないし3
    のいずれかに記載の反射型光結合装置。
JP644697A 1997-01-17 1997-01-17 反射型光結合装置 Pending JPH10209490A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006135314A (ja) * 2004-10-22 2006-05-25 Schneider Electric Industries Sas 光電検出器
JP2009231310A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Sharp Corp 反射型光結合装置およびその製造方法、並びに、電子機器
JP2010045108A (ja) * 2008-08-11 2010-02-25 New Japan Radio Co Ltd 光半導体装置およびその製造方法
JP2015162473A (ja) * 2014-02-26 2015-09-07 京セラ株式会社 受発光素子モジュール

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