(57)【要約】  本発明の通信モジュールは、基板と、前記基板の表面に設けられ、互いに離れているレーザ素子および受光素子と、前記レーザ素子および前記受光素子を一括して封止する透明な樹脂パッケージと、前記レーザ素子の出射面に対して所定の距離を隔てて対向するように設けられ、前記レーザ素子が出射したレーザ光を拡散させるための拡散ユニットとを含み、前記レーザ素子と前記受光素子との距離Ｔは、下記式（１）を満たす、通信モジュール。  Ｔ≧ｔ1・ｔａｎθ＋（ｔ1＋ｔ2）・ｔａｎθ´・・・（１）（式（１）中、ｔ1は前記レーザ素子の前記出射面と前記拡散ユニットとの距離を示し、θは前記レーザ素子の最大出射角を示し、ｔ2は前記基板の前記表面に対する前記出射面までの高さと前記受光素子の受光面までの高さとの差を示し、θ´は前記拡散ユニットの最大拡散角を示している。）
2012115246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の表面に設けられ、互いに離れているレーザ素子および受光素子と、
前記レーザ素子および前記受光素子を一括して封止する透明な樹脂パッケージと、
前記レーザ素子の出射面に対して所定の距離を隔てて対向するように設けられ、前記レーザ素子が出射したレーザ光を拡散させるための拡散ユニットとを含み、
前記レーザ素子と前記受光素子との距離Ｔは、下記式（１）を満たす、通信モジュール。
Ｔ≧ｔ1・ｔａｎθ＋（ｔ1＋ｔ2）・ｔａｎθ´・・・（１）
（式（１）中、ｔ1は前記レーザ素子の前記出射面と前記拡散ユニットとの距離を示し、θは前記レーザ素子の最大出射角を示し、ｔ2は前記基板の前記表面に対する前記出射面までの高さと前記受光素子の受光面までの高さとの差を示し、θ´は前記拡散ユニットの最大拡散角を示している。）
【請求項２】
前記拡散ユニットは、拡散面および当該拡散面とは反対側の非拡散面を有する拡散板を含み、当該拡散板は、前記拡散面を上方に向けた姿勢で前記樹脂パッケージ上に設けられている、請求項１に記載の通信モジュール。
【請求項３】
前記樹脂パッケージは、
前記レーザ素子および前記受光素子を封止し、前記基板の前記表面に平行な表面を有するパッケージ本体と、
前記パッケージ本体の前記表面に接する底壁および側壁を有し、当該底壁および当該側壁によって区画された凹部が形成され、当該凹部において前記拡散面を上方に向けた姿勢で前記底壁により前記拡散板を支持する拡散板実装台とを含む、請求項２に記載の通信モジュール。
【請求項４】
前記拡散板実装台の前記側壁は、前記底壁に対して傾斜し、前記凹部に面する傾斜面を有している、請求項３に記載の通信モジュール。
【請求項５】
前記拡散板実装台は、前記側壁が前記底壁を取り囲む平面視環状に形成された器状に形成されている、請求項３または４に記載の通信モジュール。
【請求項６】
前記底壁に対する前記側壁の頂部の高さは、前記底壁に対する前記拡散板の前記拡散面の高さよりも高い、請求項３〜５のいずれか一項に記載の通信モジュール。
【請求項７】
前記凹部を覆うように前記側壁の前記頂部に形成された保護シートをさらに含む、請求項３〜６のいずれか一項に記載の通信モジュール。
【請求項８】
前記樹脂パッケージは、
前記レーザ素子および前記受光素子を封止し、前記基板の前記表面に平行な表面を有するパッケージ本体を含み、
前記パッケージ本体の前記表面には、前記拡散板を収容するための拡散板実装凹部が形成されている、請求項２に記載の通信モジュール。
【請求項９】
前記樹脂パッケージの屈折率と同じ屈折率を有する材料からなり、前記拡散板の前記非拡散面を前記樹脂パッケージに固定するための接着剤をさらに含む、請求項２〜８のいずれか一項に記載の通信モジュール。
【請求項１０】
前記拡散ユニットは、前記樹脂パッケージの表面をブラスト加工して形成された微細な凹凸部を含む、請求項１に記載の通信モジュール。
【請求項１１】
前記拡散ユニットは、前記樹脂パッケージの表面を選択的に梨地仕上げすることによって形成された凹凸部を含む、請求項１に記載の通信モジュール。
【請求項１２】
前記樹脂パッケージには、前記レーザ素子の前記出射面に対向する底面を有する凹部が形成されており、
前記拡散ユニットは、光散乱剤を含有する樹脂からなり、前記樹脂パッケージの前記凹部を満たす充填材を含む、請求項１に記載の通信モジュール。
【請求項１３】
前記樹脂パッケージは、前記受光素子の前記受光面に対して所定の距離を隔てて対向するように設けられ、光を前記受光面に集束するための凸レンズを含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の通信モジュール。
【請求項１４】
前記基板の前記表面に設けられたトランジスタ素子をさらに含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の通信モジュール。
【請求項１５】
前記トランジスタ素子は、前記レーザ素子のレーザ光の出射を制御するための駆動用ドライバを構成するトランジスタ素子を含む、請求項１４に記載の通信モジュール。
【請求項１６】
前記トランジスタ素子は、前記受光素子に入射された光の電気信号を増幅させるための受信用アンプを構成するトランジスタ素子を含む、請求項１４または１５に記載の通信モジュール。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の通信モジュールと、
前記通信モジュールを搭載した機器本体とを含む、携帯型電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信モジュールおよびそれを備えた携帯型電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、特許文献１に開示された赤外線通信用の光通信システムは、光散乱部材で封止されたＬＤチップを有する光送信デバイスおよび受光素子を備えている。光送信デバイスおよび受光素子は、ガラスエポキシ樹脂基板上に並列して設けられ、エポキシ樹脂モールドレンズによって一括して封止されている。
特許文献１の光通信システムは、ＬＤチップから出射したレーザ光を光散乱部材中の光散乱粒子で複数回散乱させることにより、光のコヒーレンシを低減させる。これにより、レーザ光のアイセーフ化を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３５２１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、レーザ素子および受光素子を同一基板上に搭載する通信モジュールにおいて、レーザ光をアイセーフ化できながら、受光素子へのノイズ光の侵入を防止することができる通信モジュールおよびそれを備えた携帯型電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明の通信モジュールは、基板と、前記基板の表面に設けられ、互いに離れているレーザ素子および受光素子と、前記レーザ素子および前記受光素子を一括して封止する透明な樹脂パッケージと、前記レーザ素子の出射面に対して所定の距離を隔てて対向するように設けられ、前記レーザ素子が出射したレーザ光を拡散させるための拡散ユニットとを含み、前記レーザ素子と前記受光素子との距離Ｔは、下記式（１）を満たす。【０００６】
Ｔ≧ｔ1・ｔａｎθ＋（ｔ1＋ｔ2）・ｔａｎθ´・・・（１）
（式（１）中、ｔ1は前記レーザ素子の前記出射面と前記拡散ユニットとの距離を示し、θは前記レーザ素子の最大出射角を示し、ｔ2は前記基板の前記表面に対する前記出射面までの高さと前記受光素子の受光面までの高さとの差を示し、θ´は前記拡散ユニットの最大拡散角を示している。）
本発明の通信モジュールは、レーザ素子から出射されたレーザ光を拡散ユニットで拡散させることができる。この拡散により、レーザ光のコヒーレンシを低減することができるので、レーザ光をアイセーフ化することができる。【０００７】
また、レーザ素子と受光素子との間に、上記式（１）を満たす距離Ｔが設けられている。そのため、レーザ素子から最大出射角で出射されたレーザ光が、拡散ユニットにおいて最大拡散角で基板へ向かって反射しても、その反射レーザ光は受光素子の受光面に達することがない。その結果、受光素子へのノイズ光の侵入を防止することができる。
なお、上記（１）式において、拡散ユニットの最大拡散角θ´とは、レーザ素子から出射されたレーザ光のうち、最大出射角θで出射されたレーザ光の最大拡散角を意味している。【０００８】
前記拡散ユニットは、拡散面および当該拡散面とは反対側の非拡散面を有する拡散板を含んでいてもよく、その場合、当該拡散板は、前記拡散面を上方に向けた姿勢で前記樹脂パッケージ上に設けられていることが好ましい。
拡散板の拡散面で反射後の光の軌道は、レーザ素子の出射面と拡散板との距離、およびレーザ光の出射角および拡散板の拡散分布等に基づいて容易に明確にすることができる。これにより、反射レーザ光が達すると予想される基板上の領域を容易に設定することができる。その結果、反射レーザ光の到達予想領域から受光素子を離すことにより、受光素子へのノイズ光の侵入を容易に防止することができる。【０００９】
また、この種の通信モジュールの作製にあたっては、レーザ素子および受光素子を一括して樹脂パッケージで封止した後、別途用意した拡散板を樹脂パッケージ上に設ければよい。そのため、ＬＤチップを光散乱部材で封止する工程、および当該ＬＤチップおよび受光素子をエポキシ樹脂モールドレンズでさらに封止する工程の２回の封止工程を行う従来の手法とは異なり、封止工程が１回で済む。その結果、製造工程を簡略化することもできる。【００１０】
また、前記樹脂パッケージは、前記レーザ素子および前記受光素子を封止し、前記基板の前記表面に平行な表面を有するパッケージ本体と、前記パッケージ本体の前記表面に接する底壁および側壁を有し、当該底壁および当該側壁によって区画された凹部が形成され、当該凹部において前記拡散面を上方に向けた姿勢で前記底壁により前記拡散板を支持する拡散板実装台とを含むことが好ましい。【００１１】
この構成では、拡散板実装台の高さ（パッケージ本体の表面と凹部の底面との距離）を調節することにより、パッケージ本体の高さを変えずに、レーザ素子の出射面と拡散板との距離を変えることができる。すなわち、レーザ素子の出射面と拡散板との距離を長くすることによって受光素子の受光面とパッケージ本体の表面との距離が長くなったり、レーザ素子の出射面と拡散板との距離を短くすることによって受光素子の受光面とパッケージ本体の表面との距離が短くなったりすることがない。そのため、拡散板実装台の高さの変更に起因して、パッケージ本体に入射したレーザ光の軌道長が変わることがない。したがって、基板の大きさに制約があり、レーザ素子と受光素子との距離Ｔの上限が制約される場合でも、拡散板実装台の高さを調節することにより、受光素子における集光特性に影響を与えずに、反射レーザ光の到達予想領域を変えることができる。【００１２】
また、前記拡散板実装台の前記側壁は、前記底壁に対して傾斜し、前記凹部に面する傾斜面を有していてもよい。
また、前記拡散板実装台は、前記側壁が前記底壁を取り囲む平面視環状に形成された器状に形成されていることが好ましい。
拡散板実装台の底壁が側壁で取り囲まれているので、底壁に拡散板を設置する際、基板に平行な方向におけるズレをなくすことができるか、または、当該方向におけるズレ量を小さくすることができる。そのため、基板に平行な方向における拡散板の位置を精密に制御することができる。【００１３】
また、前記底壁に対する前記側壁の頂部の高さは、前記底壁に対する前記拡散板の前記拡散面の高さよりも高いことが好ましい。
側壁の頂部の高さが拡散面の高さよりも高いので、たとえば、拡散板を凹部に設置した後に基板をハンドリングする際に、指が拡散面に接触するのを防止することができる。その結果、拡散面への指紋の付着等によるアイセーフ化の低下を防止することができる。【００１４】
また、前記通信モジュールは、前記凹部を覆うように前記側壁の前記頂部に形成された保護シートをさらに含むことが好ましい。
これにより、拡散板の拡散面を確実に保護することができる。
また、前記樹脂パッケージは、前記レーザ素子および前記受光素子を封止し、前記基板の前記表面に平行な表面を有するパッケージ本体を含み、前記パッケージ本体の前記表面には、前記拡散板を収容するための拡散板実装凹部が形成されていてもよい。【００１５】
また、前記通信モジュールは、前記樹脂パッケージの屈折率と同じ屈折率を有する材料からなり、前記拡散板の前記非拡散面を前記樹脂パッケージに固定するための接着剤をさらに含んでいてもよい。
また、前記拡散ユニットは、前記樹脂パッケージの表面をブラスト加工あるいは放電加工を行った金型を転写して形成された微細な凹凸部を含んでいてもよい。また、前記拡散ユニットは、前記樹脂パッケージの表面を選択的に梨地仕上げすることによって形成された凹凸部を含んでいてもよい。この場合、前記凹凸部の最大高さＲｙ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４に準拠）は、４．０μｍ〜１３．０μｍであることが好ましい。このような構成であれば、樹脂パッケージに簡単な加工を施すことによって、レーザ光をアイセーフ化することができる。【００１６】
また、前記樹脂パッケージには、前記レーザ素子の前記出射面に対向する底面を有する凹部が形成されており、前記拡散ユニットは、光散乱剤を含有する樹脂からなり、前記樹脂パッケージの前記凹部を満たす充填材を含んでいてもよい。
前記樹脂パッケージは、前記受光素子の前記受光面に対して所定の距離を隔てて対向するように設けられ、光を前記受光面に集束するための凸レンズを含むことが好ましい。これにより、受光素子において良好に集光することができる。【００１７】
また、前記通信モジュールは、前記基板の前記表面に設けられたトランジスタ素子をさらに含んでいてもよい。その場合、当該トランジスタは、前記レーザ素子のレーザ光の出射を制御するための駆動用ドライバを構成するトランジスタ素子、および／または前記受光素子に入射された光の電気信号を増幅させるための受信用アンプを構成するトランジスタ素子を含んでいることが好ましい。【００１８】
これにより、レーザ素子およびその駆動用ドライバ、ならびに受光素子およびその受信用アンプを一つの基板上に集約することができるので、モジュールの小型化を達成することができる。
本発明の携帯型電子機器は、本発明の通信モジュールと、前記通信モジュールを搭載した機器本体とを含んでいる。【００１９】
本発明の携帯型電子機器は、本発明の通信モジュールを備えているので、レーザ光をアイセーフ化できながら、たとえば、双方向通信時において、受光素子へのノイズ光の侵入を防止することができる。その結果、信頼性に優れ、品質のよい電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る通信モジュールの模式的な平面図である。
【図２】図１に示す通信モジュールの断面図であって、図１の切断線Ａ−Ａでの切断面を示す。
【図３】図１および図２に示すレーザダイオード、フォトダイオードおよび拡散板の位置関係を説明するための図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る通信モジュールの断面図であって、図２の切断面と同じ位置での切断面を示す。
【図５】本発明の第３実施形態に係る通信モジュールの断面図であって、図２の切断面と同じ位置での切断面を示す。
【図６】本発明の第４実施形態に係る通信モジュールの断面図であって、図２の切断面と同じ位置での切断面を示す。
【図７】本発明の第５実施形態に係る通信モジュールの断面図であって、図２の切断面と同じ位置での切断面を示す。
【図８】本発明の一実施形態に係る携帯型電子機器の概略構成図である。
【図９】拡散板によるレーザ光のアイセーフ化効果を説明するためのグラフである。
【図１０】フォトダイオードへのノイズ光の侵入防止効果を説明するためのグラフである。
【図１１】図１１（ａ）（ｂ）は、実施例２の評価結果を説明するための図であり、図１１（ａ）はレーザの発光角度と発光強度との関係を示すグラフ、図１１（ｂ）は梨地仕上げされた面の写真をそれぞれ示している。
【図１２】図１２（ａ）（ｂ）は、実施例３の評価結果を説明するための図であり、図１２（ａ）はレーザの発光角度と発光強度との関係を示すグラフ、図１２（ｂ）は梨地仕上げされた面の写真をそれぞれ示している。
【図１３】図１３（ａ）（ｂ）は、実施例４の評価結果を説明するための図であり、図１３（ａ）はレーザの発光角度と発光強度との関係を示すグラフ、図１３（ｂ）は梨地仕上げされた面の写真をそれぞれ示している。
【図１４】図１４は、比較例２のレーザの発光角度と発光強度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る通信モジュールの模式的な平面図である。図２は、図１に示す通信モジュールの断面図であって、図１の切断線Ａ−Ａでの切断面を示す。図３は、図１および図２に示すレーザダイオード、フォトダイオードおよび拡散板の位置関係を説明するための図である。
【００２２】
通信モジュール１は、この実施形態では、近赤外線（たとえば、波長帯域が８３０ｎｍ〜９００ｎｍの赤外線）を利用して双方向通信するためのモジュールである。この通信モジュール１は、表面３および裏面４を有する基板２と、基板２の表面３に設けられたレーザダイオード５（ＬＤ）、受光素子としてのフォトダイオード６（ＰＤ）および集積回路７と、基板２の表面３側を封止する樹脂パッケージ８とを含んでいる。
【００２３】
基板２は、たとえば、長さＬ８．５ｍｍ（平面視における長辺の長さ）×幅Ｗ２ｍｍ（平面視における短辺の長さ）×高さＨ３．５ｍｍの長方形板状のガラスエポキシ樹脂からなる。ただし、基板２のサイズおよび材料は上記したものに限られない。
レーザダイオード５、フォトダイオード６および集積回路７は、チップ状に形成されている。チップ状のレーザダイオード５、フォトダイオード６および集積回路７は、基板２の長手方向（平面視における長辺に沿う方向）に沿って互いに間隔を空けて配置されている。集積回路７が基板２の長手方向中央部に配置され、その一方側にレーザダイオード５が、集積回路７に対してレーザダイオード５の反対側にフォトダイオード６が配置されている。集積回路７は、レーザダイオード５とフォトダイオード６との間に挟まれている。
【００２４】
レーザダイオード５は、たとえば、光源径（レーザが出射される開口の径）が約１０μｍの出射面９を有する面発光レーザである。このレーザダイオード５は、出射面９が基板２の表面３に対して垂直上方へ向くように設けられている。レーザダイオード５は、近赤外線の波長帯域（たとえば、約８５０ｎｍ）の発振波長で、出射面９から基板２の上方へ向かってレーザ発振する。
【００２５】
フォトダイオード６は、たとえば、受光径（光が集束される開口の径）が１００μｍ〜４００μｍの受光面１０を有している。このフォトダイオード６は、受光面１０が基板２の表面３に対して垂直上方へ向くように設けられている。フォトダイオード６は、基板２の上方から表面３へ向かって入射して、受光面１０で集束された光を電流（光電流）に変換する。
【００２６】
集積回路７は、レーザダイオード５のレーザ光の出射を制御するための駆動用ドライバ回路１１、フォトダイオード６で発生する光電流の信号を増幅させるための受信用アンプ回路１２などを含んでいる。これらの回路１１，１２は、トランジスタ素子１３により構成されている。
樹脂パッケージ８は、レーザダイオード５の発振波長（近赤外線の波長帯域）に対して透明な樹脂からなり、具体的には、エポキシ樹脂などからなる。また、樹脂パッケージ８の屈折率ｎ1は、たとえば、１．５２である。
【００２７】
樹脂パッケージ８は、パッケージ本体１４と、拡散板実装台１５と、凸レンズ１６とを含んでいる。
パッケージ本体１４は、長方形板状の基板２の４つの側面それぞれに面一な側面１７、基板２の表面３と接する裏面１８および基板２の表面３に平行な表面１９を有する直方体形状である。パッケージ本体１４は、レーザダイオード５、フォトダイオード６および集積回路７全体を覆うように、基板２の表面３に固定されている。
【００２８】
拡散板実装台１５および凸レンズ１６は、パッケージ本体１４の表面１９において、パッケージ本体１４の長手方向に沿って互いに間隔を空けて配置されており、パッケージ本体１４に一体的に支持されている。拡散板実装台１５はレーザダイオード５の出射面９に対向するように配置され、凸レンズ１６は受光素子の受光面１０に対向するように配置されている。
【００２９】
拡散板実装台１５は、平面視正方形の輪郭を有している。拡散板実装台１５は、底壁２０と、当該底壁２０を取り囲む平面視四角環状の側壁２１と有し、底壁２０および側壁２１で取り囲まれる部分に凹部２２が形成された器状に形成されている。器状の拡散板実装台１５は、平面視において側壁２１がレーザダイオード５を取り囲むように設けられており、底壁２０および側壁２１により区画された凹部２２は、平面視においてレーザダイオード５の出射面９全体を覆っている。
【００３０】
この凹部２２には、レーザダイオード５が出射したレーザ光を拡散させるための拡散ユニットとしての拡散板２３が設けられている。
拡散板２３は、拡散面２４（表面）および当該拡散面２４とは反対側の非拡散面２５（裏面）を有する正方形板状に形成されており、拡散面２４を上方に向けた姿勢で拡散板実装台１５の底壁２０に固定されている。すなわち、拡散板２３の非拡散面２５が拡散板実装台１５の底壁２０に固定されている。
【００３１】
拡散板２３の拡散面２４は、図３に示すように、たとえば、三角プリズム形状の凹凸がストライプ状に形成されている。レーザダイオード５から出射されて拡散板２３に所定の角度で入射したレーザ光は、この三角プリズム形状の拡散面２４により所定の出射角で拡散される。なお、拡散面２４の形状は、所望の角度でレーザ光を拡散できるのであれば、たとえば、半円柱プリズム形状、半楕円柱プリズム形状などであってもよい。
【００３２】
拡散板２３と拡散板実装台１５との固定には、たとえば、樹脂パッケージ８の屈折率ｎ1と同じ屈折率ｎ2を有する材料（たとえば、エポキシ系接着剤など）からなる接着剤２６が用いられている。
接着剤２６で固定された拡散板２３の拡散面２４と、拡散板実装台１５の側壁２１の頂面２７との間には、段差Ｂが設けられている。この段差Ｂは、拡散板実装台１５の底壁２０（凹部の底面２８）に対する側壁２１の頂面２７の高さが、凹部２２の底面２８に対する拡散面２４の高さよりも高く設定されることにより生じるものである。
【００３３】
拡散板実装台１５の側壁２１の頂面２７には、平面視四角環状の側壁２１により区画され、側壁２１の頂面２７と同一平面をなす凹部２２の開放面２９を塞ぐ保護シート３０が取り付けられている（図１では図示せず）。保護シート３０は、レーザダイオード５の発振波長（近赤外線の波長帯域）に対して透明な樹脂からなる。
また、拡散板実装台１５の側壁２１における凹部２２に臨む面は、平面視において側壁２１の４辺を形成する４つの頂面２７それぞれと一辺を共有する４つの平面により形成されている。これら４つの平面は、互いに対向する２平面間の距離が底壁２０へ向かって狭まる傾斜面３１（テーパ面）とされている。隣り合う傾斜面３１の間には、側壁２１の４つの角に延びる稜線３２が形成されている。
【００３４】
各傾斜面３１は、拡散板実装台１５の底面２８に対して、たとえば、約８５°で傾斜している。
凸レンズ１６は、パッケージ本体１４の表面１９から突出する半球状に形成されている。パッケージ本体１４の表面１９に対する凸レンズ１６の高さ（凸レンズ１６の径）は、たとえば、パッケージ本体１４の表面１９に対する拡散板実装台１５の側壁２１の頂面２７の高さよりも大きい。
【００３５】
上記のように、基板２の長手方向に沿ってレーザダイオード５およびフォトダイオード６が互いに離れて設けられており、拡散板２３は拡散板実装台１５に支持されることによりレーザダイオード５の直上に配置されている。
そしてこの実施形態では、図３に示すように、レーザダイオード５とフォトダイオード６との距離Ｔは、下記式（１）を満たしている。
【００３６】
Ｔ≧ｔ1・ｔａｎθ＋（ｔ1＋ｔ2）・ｔａｎθ´・・・（１）
式（１）中、変数ｔ1はレーザダイオード５の出射面９と拡散板２３の拡散面２４との垂直距離（拡散面２４の任意の点から出射面９へ下ろした垂線Ｐの長さ）を示している。
変数θは、レーザダイオード５の最大出射角（垂線Ｐと拡散前のレーザ光の軌道との挟角のうち、最大となるもの）を示し、たとえば、１０°〜３０°である。
【００３７】
変数ｔ2は、基板２の表面３に対する出射面９までの高さとフォトダイオード６の受光面１０までの高さとの差を示し、たとえば、０ｍｍである（つまり、レーザダイオード５の高さとフォトダイオード６の高さが同じ。）。
変数θ´は、拡散板２３の最大拡散角（垂線Ｐと最大出射角θで出射された拡散後のレーザ光の軌道との挟角のうち、最大となるもの。）を示し、たとえば、１０°〜３５°である。
【００３８】
以上のように、この通信モジュール１では、図３に示すように、レーザダイオード５の出射面９から出射されたレーザ光は、拡散板２３の非拡散面２５を通って拡散板２３内に入射し、プリズム形状の拡散面２４により拡散される。これにより、拡散面２４を通過した直後のレーザ光の見かけ上の光源径を拡大することができる。その結果、たとえば、人の目で認識されるレーザ光のコヒーレンシを低減することができるので、レーザ光をアイセーフ化することができる。
【００３９】
なお、出射されたレーザ光は拡散板２３の中でも屈折するが、拡散板２３が薄いため、その屈折による影響は無視することができる。
この際、拡散板２３内に入射したレーザ光の一部は、基板２から離れる方向へ拡散されずに、拡散面２４により基板２の表面３へ向かって反射する。そのため、反射したレーザ光が、フォトダイオード６に集束される光とは関係ないにも関わらず、フォトダイオード６の受光面１０に入射するノイズ光になるおそれがある。
【００４０】
そこで、この実施形態では、当該反射するレーザ光の反射角が、当該反射レーザ光と同一軌道で拡散板２３に入射し、入射後に拡散面２４から拡散されるレーザ光の拡散角と同じ角度であることを着目し、レーザダイオード５とフォトダイオード６との間に、上記式（１）を満たす距離Ｔが設けられている。
そのため、図３に示すように、レーザダイオード５から最大出射角θで出射されたレーザ光が、拡散板２３の拡散面２４において最大拡散角θ´と同じ反射角θ´で基板２へ向かって反射しても、その反射レーザ光はフォトダイオード６の受光面１０に達することがない。その結果、フォトダイオード６へのノイズ光の侵入を防止することができる。
【００４１】
また、上記式（１）のように、レーザダイオード５の周囲における反射レーザ光の到達予想領域（レーザダイオード５を中心として半径ｔ1・ｔａｎθ＋（ｔ1＋ｔ2）・ｔａｎθ´以内の領域）を、レーザダイオード５の出射面９と拡散板２３の拡散面２４との垂直距離ｔ1、レーザダイオード５の最大出射角θ、基板２の表面３に対する出射面９までの高さとフォトダイオード６の受光面１０までの高さとの差ｔ2、および拡散板２３の最大拡散角θ´に基づいて、容易に明確にすることができる。これにより、反射レーザ光の到達予想領域を容易に設定することができる。その結果、反射レーザ光の到達予想領域からフォトダイオード６を離すことにより、フォトダイオード６へのノイズ光の侵入を容易に防止することができる。
【００４２】
また、この種の通信モジュール１の作製にあたっては、レーザダイオード５、フォトダイオード６および集積回路７を一括して樹脂パッケージ８で封止した後、別途用意した拡散板２３を樹脂パッケージ８（拡散板実装台１５）上に設ければよい。そのため、ＬＤチップを光散乱部材で封止する工程、および当該ＬＤチップおよび受光素子をエポキシ樹脂モールドレンズでさらに封止する工程の２回の封止工程を行う従来の手法とは異なり、封止工程が１回で済む。その結果、製造工程を簡略化することもできる。
【００４３】
しかも、レーザダイオード５、フォトダイオード６および集積回路７を一つの基板２上に集約することができるので、通信モジュール１の小型化を達成することができる。
また、この通信モジュール１では、拡散板２３が拡散板実装台１５の上に設けられているので、拡散板実装台１５の底壁２０の厚さ（パッケージ本体１４の表面１９と凹部２２の底面２８との距離）を調節することにより、パッケージ本体１４の高さを変えずに、レーザダイオード５の出射面９と拡散板２３の拡散面２４との距離を変えることができる。すなわち、レーザダイオード５の出射面９と拡散板２３の拡散面２４との距離を長くすることによってフォトダイオード６の受光面１０とパッケージ本体１４の表面１９との距離が長くなったり、レーザダイオード５の出射面９と拡散板２３の拡散面２４との距離を短くすることによってフォトダイオード６の受光面１０とパッケージ本体１４の表面１９との距離が短くなったりすることがない。そのため、拡散板実装台１５の底壁２０の厚さの変更に起因して、パッケージ本体１４に入射した光の軌道長が変わることがない。したがって、基板２の大きさに制約があり、レーザダイオード５とフォトダイオード６との距離Ｔの上限が制約される場合でも、拡散板実装台１５の底壁２０の厚さを調節することにより、フォトダイオード６における集光特性に影響を与えずに、反射レーザ光の到達予想領域を変えることができる。さらに、この実施形態では、パッケージ本体１４上に凸レンズ１６が一体的に形成されているので、フォトダイオード６において良好に集光することができる。
【００４４】
また、拡散板実装台１５の底壁２０が側壁２１で取り囲まれているので、底壁２０に拡散板２３を設置する際、基板２の表面３に平行な方向におけるズレをなくすことができるか、または、当該方向におけるズレ量を小さくすることができる。そのため、基板２の表面３に平行な方向における拡散板２３の位置を精密に制御することができる。
また、拡散板実装台１５の底壁２０（凹部の底面２８）に対する側壁２１の頂面２７の高さが、凹部２２の底面２８に対する拡散面２４の高さよりも高いので、たとえば、拡散板２３を凹部２２に設置した後に基板２をハンドリングする際に、指が拡散面２４に接触するのを防止することができる。その結果、拡散面２４への指紋の付着等によるアイセーフ化の低下を防止することができる。さらに、凹部２２の開放面２９を塞ぐように保護シート３０が設けられているため、この保護シート３０により、拡散板２３の拡散面２４を確実に保護することができる。
【００４５】
以上、本発明の第１実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することもできる。
たとえば、図４に示す第２実施形態の通信モジュール４１のように、拡散板２３は、パッケージ本体１４の表面１９におけるレーザダイオード５に対向する部分に直接設置されていてもよい。その場合、上記した接着剤２６を用いてもよい。
【００４６】
また、図５に示す第３実施形態の通信モジュール５１のように、パッケージ本体１４の表面１９に、拡散板２３の側面と同一形状の側面５３および非拡散面２５と同一形状の底面５４によって区画された拡散板実装凹部５２を形成することにより、拡散板２３は、当該拡散板実装凹部５２に嵌めこまれていてもよい。また、図５に破線で示すように、拡散板２３は、パッケージ本体１４の高さ方向途中部に埋め込まれていてもよい。
【００４７】
また、図６に示す第４実施形態の通信モジュール６１のように、パッケージ本体１４の表面１９におけるレーザダイオード５に対向する部分に選択的に、サンドブラスト等のブラスト加工あるいは放電加工を行った金型を転写することによって微細な凹凸部６２を形成することにより、この微細な凹凸部６２を拡散板２３の拡散面２４に代えることもできる。
【００４８】
また、この微細な凹凸部６２は、パッケージ本体１４の表面１９におけるレーザダイオード５に対向する部分に選択的に、梨地加工が施された金型を転写することによって（より具体的には、選択的に梨地加工が施された（梨地面が形成された）金型でパッケージ本体１４および凸レンズ１６を一体的に成形することによって）、梨地仕上げされた凹凸部であってもよい。この場合、当該凹凸部の最大高さＲｙ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４に準拠）は、好ましくは、４．０μｍ〜１３．０μｍである。
【００４９】
また、図７に示す第５実施形態の通信モジュール７１のように、パッケージ本体１４の表面１９に、レーザダイオード５の出射面９に対向する底面７３および当該底面７３に対して傾斜する傾斜面７４によって区画された凹部７２を形成し、当該凹部７２内に光散乱剤７５を含有する樹脂を充填することにより、この充填材７６を拡散板２３に代えることもできる。
【００５０】
そして、上記した通信モジュール１は、たとえば、図８に示すように、携帯電話や携帯型ゲーム機等の携帯型電子機器８１の機器本体８２に搭載することができる。
このような携帯型電子機器８１では、上記した通信モジュール１が搭載されているので、レーザ光をアイセーフ化できながら、たとえば、双方向通信時（レーザダイオード５のレーザ出射およびフォトダイオード６の受光が同時に行なわれる通信）において、フォトダイオード６へのノイズ光の侵入を防止することができる。その結果、信頼性に優れ、品質のよい電子機器を提供することができる。なお、携帯型電子機器８１には、通信モジュール１に代えて、通信モジュール４１，５１，６１，７１を搭載することもできる。
【００５１】
また、本発明の通信モジュールは、近赤外線の波長帯域を扱うモジュールだけでなく、他の波長帯域を扱うモジュールにも適用することができる。
本発明の実施形態は、本発明の技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の精神および範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。
【００５２】
また、本発明の各実施形態において表した構成要素は、本発明の範囲で組み合わせることができる。
本出願は、２０１１年２月２５日に日本国特許庁に提出された特願２０１１−０４０６１５号に対応しており、この出願の全開示はここに引用により組み込まれるものとする。
【実施例】
【００５３】
次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
＜実施例１および比較例１＞
図１〜図３に示す構造を有する通信モジュールを実施例１として作製した。なお、下記式（１）における各変数は、以下の通り設定した。【００５４】
Ｔ≧ｔ1・ｔａｎθ＋（ｔ1＋ｔ2）・ｔａｎθ´・・・（１）
ｔ1＝２．９３ｍｍ、θ＝±１０°、ｔ2＝０ｍｍ、θ´＝±１０°、ｔ1・ｔａｎθ＝０．４５ｍｍ、（ｔ1＋ｔ2）・ｔａｎθ´＝０．４５ｍｍ
Ｔ＝０．９ｍｍ
＜評価＞
（１）レーザ光のアイセーフ化効果
上記の通信モジュールのレーザダイオードを８５０ｎｍの発振波長でレーザ発振し、そのときのレーザ光の出射角度に対する発光強度を測定した。また、比較例１として、拡散板が設置されていないこと以外は実施例１の通信モジュールと同じ構造を有するモジュールに関して、同様の方法により発光強度を測定した。それらの結果を図９に示す。【００５５】
図９によると、拡散板が設置されていない比較例１の通信モジュールでは、レーザ光の発光強度のピークが２つ存在していた（マルチピーク）。そのため、一方のピークをアイセーフ化の指標である９９ｍＷ／ｓｒ未満の発光強度に制御しても、他方のピークが９９ｍＷ／ｓｒ以上になるおそれがあり、両方のピークを９９ｍＷ／ｓｒ未満に制御することが困難であることが分かった。【００５６】
これに対し、拡散板が設置された実施例１の通信モジュールでは、レーザ光の発光強度のピークが１つであるため（シングルピーク）、９９ｍＷ／ｓｒ未満になるように発光強度を簡単に低く制御することができることが分かった。その結果、本発明の通信モジュールでは、安定的にアイセーフ化を実現できることが分かった。
（２）ノイズ光の侵入防止効果
上記の通信モジュールを用意し、モジュールのレーザダイオードを８５０ｎｍの発振波長でレーザ発振した。そのときにモジュールのフォトダイオードに流れる電流（ＰＤ電流）の大きさが、当該モジュールのレーザダイオードの出力（モジュール出力）に影響を受けるかどうかを評価した。結果を図１０に示す。【００５７】
図１０によると、モジュール出力に比例してＰＤ電流が増加しているが、モジュール出力に対して、レーザダイオードから出射されたレーザ光がノイズ光として侵入した量が充分に少ないことが分かった。
＜実施例２〜４および比較例２＞
図６に示す構造を有する通信モジュールを実施例２〜４として作製した。なお、パッケージ本体１４の表面１９におけるレーザダイオード５に対向する部分は、梨地仕上げとした。梨地仕上げによって形成された凹凸部の最大高さＲｙは、それぞれ４．１８μｍ（実施例２）、４．４２μｍ（実施例３）および１２．５２μｍであった。また、下記式（１）における各変数は、以下の通り設定した。【００５８】
Ｔ≧ｔ1・ｔａｎθ＋（ｔ1＋ｔ2）・ｔａｎθ´・・・（１）
ｔ1＝２．９３ｍｍ、θ＝±１０°、ｔ2＝０ｍｍ、θ´＝±１０°、ｔ1・ｔａｎθ＝０．４５ｍｍ、（ｔ1＋ｔ2）・ｔａｎθ´＝０．４５ｍｍ
Ｔ＝０．９ｍｍ
また、同様に、実施例２〜４の梨地面が形成された箇所を梨地仕上げしなかった（平滑面とした）こと以外は実施例２〜４の通信モジュールと同じ構造を有するモジュールを比較例２として作製した。
＜評価＞
（１）レーザ光のアイセーフ化効果
実施例２〜４および比較例２の通信モジュールのレーザダイオードを、８５０ｎｍの発振波長でレーザ発振（パワーは、５ｍＷ、１０ｍＷ、１５ｍＷ、２０ｍＷ）し、そのときのレーザ光の出射角度に対する発光強度を測定した。それらの結果を、図１１〜図１４にそれぞれ示す。【００５９】
図１４によると、パッケージ表面が梨地仕上げされていない比較例２の通信モジュールでは、レーザ光の発光強度のピークが２つ存在していた（マルチピーク）。そのため、一方のピークをアイセーフ化の指標である９９ｍＷ／ｓｒ未満の発光強度に制御しても、他方のピークが９９ｍＷ／ｓｒ以上になるおそれがあり、両方のピークを９９ｍＷ／ｓｒ未満に制御することが困難であることが分かった。特に、１５ｍＷおよび２０ｍＷのエネルギでは、いずれのピークも９９ｍＷ／ｓｒ以上になっていた。【００６０】
これに対し、パッケージ表面が梨地仕上げされた実施例２〜４の通信モジュールでは、レーザ光の発光強度のピークが１つであるため（シングルピーク）、９９ｍＷ／ｓｒ未満になるように発光強度を簡単に低く制御することができることが分かった。その結果、本発明の通信モジュールでは、安定的にアイセーフ化を実現できることが分かった。
【符号の説明】
【００６１】
１    通信モジュール
２    基板
３    （基板の）表面
５    レーザダイオード
６    フォトダイオード
７    集積回路
８    樹脂パッケージ
９    出射面
１０  受光面
１１  駆動用ドライバ回路
１２  受信用アンプ回路
１３  トランジスタ素子
１４  パッケージ本体
１５  拡散板実装台
１６  凸レンズ
１９  （パッケージ本体の）表面
２０  （拡散板実装台の）底壁
２１  （拡散板実装台の）側壁
２２  （拡散板実装台の）凹部
２３  拡散板
２４  拡散面
２５  非拡散面
２６  接着剤
２７  （拡散板実装台の側壁の）頂面
２８  （拡散板実装台の凹部の）底面
３０  保護シート
３１  （拡散板実装台の凹部の）傾斜面
４１  通信モジュール
５１  通信モジュール
５２  拡散板実装凹部
６１  通信モジュール
６２  微細な凹凸部
７１  通信モジュール
７２  凹部
７５  光散乱剤
７６  充填材
８１  携帯型電子機器
８２  機器本体
【図１】
2012115246.tif 000003
【図２】
2012115246.tif 000004
【図３】
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【図４】
2012115246.tif 000006
【図５】
2012115246.tif 000007
【図６】
2012115246.tif 000008
【図７】
2012115246.tif 000009
【図８】
2012115246.tif 000010
【図９】
2012115246.tif 000011
【図１０】
2012115246.tif 000012
【図１４】
2012115246.tif 000013
【図１１】
2012115246.tif 000014
【図１２】
2012115246.tif 000015
【図１３】
2012115246.tif 000016
【国際調査報告】
2012115246.tif 000017
2012115246.tif 000018
2012115246.tif 000019
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