JPS63204669A

JPS63204669A - 光電子装置

Info

Publication number: JPS63204669A
Application number: JP62035522A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Takenaka; 智彦竹中
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-02-20
Filing date: 1987-02-20
Publication date: 1988-08-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はパッケージの一部に球レンズを取り付けた光電
子装置に関する。

〔従来の技術〕

発光ダイオードは、センサーや光通信用の発光源として
、広く使用されている。

発光ダイオードの光を発光する発光窓部分には、平板状
のガラスあるいは先端が球状となったレンズが取り付け
られている。後者のレンズの例としては、たとえば、工
業調査会発行「電子材料Ｊ１９７０年３月号、昭和４５
年１１月１日発行、Ｐ９１−Ｐ９４に記載されているよ
うに、光学マークリードセンサの発光源に使用された例
がある。

この発光ダイオードは、レンズ部分で光を平行光束とし
、この光を集光レンズに進める構造となっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

半球状レンズを用いてパッケージ内部の発光ダイオード
チップから発光された光を平行光束とする構造では、高
精度を要求される光学式エンコーダの発光源としては、
以下のような点において好ましくないことが本発明者に
よってあきらかにされた。すなわち、第３図に示される
ように、光学式エンコーダにあっては、発光ダイオード
ｌから発光された平行光束２を回転円板３に照射する。

この回転円板３には、部分的に所定数のスリット４が設
けられていることから、この一群のスリット４に平行光
束２が当たると、スリット４部分の平行光束２は回転円
板３を透過する。また、前記回転円板３の後側には、固
定板５が設けられている。この固定板５にも、前記スリ
ット４に対応するようにスリット６が設けられている。

そして、前記回転円板３のスリット４と固定板５のスリ
ット６とが一致した際、平行光束２は回転円板３と固定
板５を透過し、ディテクター７で捕らえられる構造とな
っている。

前記回転円板３と固定板５との間隔は数ｍｍと極めて狭
（、高精度に平行光束２をディテクター７で捕らえるよ
うになっている。

しかし、実際には、第４図に示されるように、実線で示
す平行光束２以外にも二点鎖線で示すような散乱光８が
存在し、光を遮蔽する状態でも散乱光８が固定板５のス
リット６内に入り込んでディテクター７に光が到達した
り、あるいはこのような散乱光８のために、ディテクタ
ー７によって検出した像がぼけ、検出値がバラツキ、信
頼性に難があることが判明した。

この点について検討した結果、前記レンズは、発光ダイ
オードに対面する側の曲面の極辛と、平行光束２が発光
されるレンズ面の曲率が太き（違うため、レンズの周辺
に到達した光が平行光束とはならず、パッケージの周囲
方向に進むことによって発生することが判明した。前記
発光ダイオード１から発光される平行光束２の光強度分
布を測定してみると、第５図に示されるように、光強度
はレンズの中心（０）から周縁（ａ）に亘って均一とは
ならず、レンズの周辺部分にそれぞれピークを有してい
る。このピークは前記散乱光８によるものであることも
実験的で確認されている。

本発明の目的は発光された光を光強度分布が均一な平行
光束に変換できる球レンズを有する光電子装置を提供す
ることにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明の光電子装置は、ステム主面に発光ダ
イオードチップを搭載しているとともに、この発光ダイ
オードチップを被うキャップの中央には、球レンズが貫
通状態で取り付けられている。

〔作用〕

上記した手段によれば、キャップに取り付けられた球レ
ンズは、前記発光ダイオードチップに対面する面の曲率
と、平行光束を発光するパッケージの外に露出する面の
曲率は同一となり、球レンズの周辺に到達した光も平行
光束となるため、光強度分布は均一となる。したがって
、光学式エンコーダの発光源として使用した場合、散乱
光が回転円板のスリットと固定板のスリット間で発生せ
ず、鮮明な像をディテクターで検出でき、光学式エンコ
ーダの信転度向上が達成できる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する
。

第１図は本発明の一実施例による発光ダイオードを組み
込んだ光電子装置を示す断面図、第２図は同じく本発明
の光電子装置を光学式エンコーダの発光源として使用し
た場合の平行光束検出状態を示す模式図である。

この実施例の光電子装置は発光ダイオード、たとえば、
近赤外発光ダイオードを内蔵する構造となっている。光
電子装置は第１図に示されるような構造となっている。

この装置は金属板からなるステム１０を有している。こ
のステム１０の主面中央には、サブマウント１１を介し
て発光面がドーム状となった発光ダイオードチップ１２
が固定されている。前記サブマウント１１は、前記ステ
ム１０上に半田１３を介して固定されている。また、ス
テム１０にはガラス１４を介して２本のリード１５が絶
縁的に貫通固定されている。２本のリード１５は前記サ
ブマウント１１の主面に設けられた図示しない配線層と
電気的に接続されている。また、前記、発光ダイオード
チップ１２は、図示しない平坦な主面にアノード電極お
よびカソード電極を有している。発光ダイオードチップ
１２はサブマウント１１にアノード電極およびカソ−ド
電極を介してサブマウント１１の配線層にそれぞれ電気
的に固定されている。また、リード１５の上端とサブマ
ウント１１の配線層はワイヤ１６で接続されている。し
たがって、一対のり一ド１５に所定の電圧を印加すると
、発光ダイオードチップ１２のドーム面から光１７を発
光する。

一方、前記ステム１０の主面には金属製のキャンプ１８
が取付けられている。このキャップ１８はフランジ１９
を有する帽子形構造となっていて、フランジ１９を介し
て、ステム１０に気密的に固定されている。また、キャ
ップ１８の中央上部には、透明体からなる球レンズ２０
が取り付けられている。この球レンズ２０は、キャップ
１８の天井に設けられた取付孔２１内部に溶着されてい
る。

このような発光ダイオード装置にあっては、キャップ１
８に取り付けられた球レンズ２０の発光ダイオードチフ
ブ１２に対面する曲面の曲率と、ステム１０とキヤ・ノ
ブ１８とからなるパッケージ２２の外に露出した球レン
ズ２０の曲面の曲率とは、従来のレンズの場合とは異な
って曲率は一定となる。この結果、球レンズの周辺に到
達した光も平行光束となって球レンズ２０から発光され
るため、光強度分布が均一な平行光束２が得られる。　
゛したがって、光学式エンコーダの発光源として使用し
た場合、回転円板３による光遮蔽時、第２図に示される
ように、散乱光８が存在しないことから、平行光束２は
固定板５のスリット６が設けられていない遮蔽部分で確
実に遮蔽され、光はディテクター７に届かない。また、
回転円板３のスリット４および固定板５のスリット６を
透過した光は、散乱光８が存在しない平行光束２である
ことから、ディテクター７によって検出される像はぼけ
ることなく鮮明となり、高精度の検出が達成できる。

このような実施例によれば、つぎのような効果が得られ
る。

（１）本発明の光電子装置にあっては、キャップに取り
付けられたレンズは球レンズとなっていることから、球
レンズの周辺に到達した光も平行光束化されるため、光
強度が均一となる平行光束を得ることができるという効
果が得られる。

（２）上記（１）により、本発明の光電子装置を光学式
エンコーダの発光源として使用した場合、検出に使用さ
れる光は、均一な光分布を有する平行光束であることか
ら、デテクターは鮮明な像を検出でき、高精度な検出が
達成できる。

（３）上記（１）により、本発明の光電子装置を光学式
エンコーダの発光源として使用した場合、検出に使用さ
れる光は、均一な光分布を有する平行光束であることか
ら、ディテクターに光が届かない遮蔽動作時、光は確実
に遮蔽されるため誤検出も起きず、検出精度向上が達成
できるという効果が得られる。

（４）上記（１）により、本発明の光電子装置は、均一
な光強度を有する平行光束を得ることができるため、従
来のように、均一な光強度分布を有する平行光束を得る
ために、幾つかの光学部品を使用しなくとも良くなり、
光学機器の部品点数の低減が達成できるという効果が得
られる。

（５）上記（１）〜（４）により、本発明によれば、光
強度が均一な平行光束をを発光する光電子装置を安価に
提供することができるという相乗効果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。また、本発明では、パッ
ケージ内に受光素子を配設し、平行光束等からなる外光
を効率的に収束させて受光させるようにしてもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である光学式エンコーダ技
術に適用した場合について説明したが、それに限定され
るものではなく、たとえば、光通信用、医療用等の光電
子装置製造技術あるいは光ＩＣ等に適用できる。

本発明は少なくとも光の授受を球レンズを介して行う技
術には適用できる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

本発明の光電子装置は、ステム主面に発光ダイオードチ
ップを搭載しているとともに、この発光ダイオードチッ
プを被うキャップの中央には、球レンズが貫通状態で取
り付けられている。したがって、前記キャップに取り付
けられた球レンズは、前記発光ダイオードチップに対面
する面の曲率と、平行光束を発光するパッケージの外に
露出する面の曲率は同一となり、球レンズの周辺に到達
した光も平行光束となるため、光強度分布は均一となる
。また、本発明の光電子装置を光学式エンコーダの発光
源として使用した場合、散乱光が回転円板のスリットと
固定板のスリット間で発生せず、鮮明な像をディテクタ
ーで検出でき、光学式エンコーダの信顧度向上が達成で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による発光ダイオードを組み
込んだ光電子装置を示す断面図、第２図は同じく本発明
の光電子装置を光学式エンコーダの発光源として使用し
た場合の平行光束検出状態を示す模式図、第３図は従来のは発光ダイオードを光学式エンコーダの
発光源として使用した例を示す模式図、第４図は同じく
検出部分での散乱光の状態を示す模式図、第５図は同じ〈従来の発光ダイオードの光強度分布を示
すグラフである。１・・・発光ダイオード、２・・・平行光束、３・・・
回転円板、４・・・スリット、５・・・固定板、６・・
・スリット、７・・・ディテクター、８・・・散乱光、
１０・・・ステム、１１・・・サブマウント、１２・・
・発光ダイオードチップ、１３・・・半田、１４・・・
ガラス、１５・・リード、１６・・・ワイヤ、１７・・
・光、１８・・・キャップ、１９・・・フランジ、２０
・・・球レンズ、２１・・・取付孔、２２・・・第　　
１　　図第　　４　　門第　　５　　図一ル　　　　　　　　σ ヤＣｆらがち眩

Claims

【特許請求の範囲】１、パッケージ部品の開口部にレンズを組み込んでなる
光電子装置であって、前記レンズは球体となっているこ
とを特徴とする光電子装置。２、前記パッケージ内には発光ダイオードチップが取り
付けられていることを特徴とする特許請求の範囲第２項
記載の光電子装置。