(57)【要約】【課題】小型のＬＥＤと投光レンズとの位置合わせが容易に行なえる投光器を提供する。【解決手段】投光器１０１Ａは、ＬＥＤ１１２と、ＬＥＤ１１２を封止する透光性樹脂部材１１３と、透光性樹脂部材１１３の上面１１３ａに固着されたレンズ部材１３０とを備える。レンズ部材１３０は、透光性樹脂部材１１３を介してＬＥＤ１１２に対面配置された投光レンズとなるレンズ部１３１と、透光性樹脂部材１１３の上面１１３ａに沿ってレンズ部１３１から突設された板状部１３２とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体光学素子と、
前記半導体光学素子を封止する透光性樹脂部材と、
前記透光性樹脂部材の表面に固着されたレンズ部材とを備え、
前記レンズ部材は、前記透光性樹脂部材を介して前記半導体光学素子に対面配置されたレンズ部と、前記透光性樹脂部材の前記表面に沿って前記レンズ部から突設された板状部とを含む、光学モジュール。
【請求項２】
前記板状部は、前記レンズ部を取り囲むように前記レンズ部の全周囲から突設されている、請求項１に記載の光学モジュール。
【請求項３】
前記板状部は、前記レンズ部側とは反対側の先端にガイド壁部を有し、
前記ガイド壁部が、前記透光性樹脂部材の前記表面と連続する側面を覆うように延びている、請求項１または２に記載の光学モジュール。
【請求項４】
前記板状部は、前記レンズ部から互いに反対方向に向かって延びる部分を有し、
前記ガイド壁部は、前記板状部の前記レンズ部から互いに反対方向に向かって延びる前記部分のそれぞれの先端に設けられ、
これら一対のガイド壁部が、前記透光性樹脂部材の前記表面と連続する、互いに相対する一対の側面をそれぞれ覆うように延びている、請求項３に記載の光学モジュール。
【請求項５】
前記透光性樹脂部材の前記表面の法線方向における前記板状部の厚みが、０．６ｍｍ以上でかつ前記透光性樹脂部材の前記表面の法線方向における前記レンズ部の最大厚み以下である、請求項１から４のいずれかに記載の光学モジュール。
【請求項６】
前記透光性樹脂部材の前記表面の法線方向における前記板状部の厚みが、０．６ｍｍ未満であり、
前記透光性樹脂部材の前記表面の法線方向における前記ガイド壁部の厚みが、０．６ｍｍ以上である、請求項３または４に記載の光学モジュール。
【請求項７】
前記透光性樹脂部材の前記表面の法線方向における前記板状部の厚みと、前記透光性樹脂部材の前記側面の法線方向における前記ガイド壁部の厚みとが、実質的に同一である、請求項３から６のいずれかに記載の光学モジュール。
【請求項８】
前記透光性樹脂部材の前記表面の法線方向における、前記透光性樹脂部材の前記表面上に位置する部分の前記板状部の最大厚みが、１．０ｍｍ以下である、請求項１から７のいずれかに記載の光学モジュール。
【請求項９】
前記板状部は、前記透光性樹脂部材側とは反対側に向かって突設された立壁部を有し、
前記立壁部は、前記レンズ部と対面する位置に前記レンズ部側に向かって凹設された凹部を有し、
前記凹部に光ファイバの端部が嵌め込まれることにより、前記レンズ部に前記光ファイバの端部が対面した状態で前記立壁部に前記光ファイバが固定されている、請求項１から４のいずれかに記載の光学モジュール。
【請求項１０】
前記レンズ部材は、ポリカーボネイト樹脂またはアクリル樹脂を主原料として含む、請求項１から９のいずれかに記載の光学モジュール。
【請求項１１】
請求項１から１０に記載の光学モジュールのうちの少なくともいずれか１つを投光器または受光器として具備した、光電センサ。
【請求項１２】
請求項１から１０に記載の光学モジュールのうちの少なくともいずれか１つを投光器として具備し、かつ、請求項１から１０に記載の光学モジュールのうちの少なくともいずれか１つを受光器として具備した、光電センサ。
【請求項１３】
光ビームを出射する投光器と、前記投光器から出射された光ビームの反射光を受光する受光器とを備え、三角測距の原理に基づき、前記受光器において受光された反射光の前記受光器における受光位置によって被検出物体までの距離を判別する光電センサであって、
前記受光器は、半導体受光素子と、前記半導体受光素子を封止する透光性樹脂部材と、前記透光性樹脂部材の表面に固着されたレンズ部材とを含み、
前記レンズ部材は、前記透光性樹脂部材を介して前記半導体受光素子に対面配置されたレンズ部と、前記透光性樹脂部材の前記表面に沿って前記レンズ部から突設された板状部とを有する、光電センサ。
【請求項１４】
前記板状部は、前記レンズ部を取り囲むように前記レンズ部の全周囲から突設され、そのレンズ部側とは反対側の先端にガイド壁部を有し、
前記ガイド壁部が、前記透光性樹脂部材の前記表面と連続する側面を覆うように延びている、請求項１３に記載の光電センサ。
【請求項１５】
光ビームを出射する投光器と、前記投光器から出射された光ビームの反射光を受光する受光器とを備え、三角測距の原理に基づき、前記受光器において受光された反射光の前記受光器における受光位置によって被検出物体までの距離を判別する光電センサであって、
前記投光器は、半導体投光素子と、前記半導体投光素子を封止する透光性樹脂部材と、前記透光性樹脂部材の表面に固着されたレンズ部材とを含み、
前記レンズ部材は、前記透光性樹脂部材を介して前記半導体投光素子に対面配置されたレンズ部と、前記透光性樹脂部材の前記表面に沿って前記レンズ部から突設された板状部とを有する、光電センサ。
【請求項１６】
前記板状部は、前記レンズ部を取り囲むように前記レンズ部の全周囲から突設され、そのレンズ部側とは反対側の先端にガイド壁部を有し、
前記ガイド壁部が、前記透光性樹脂部材の前記表面と連続する側面を覆うように延びている、請求項１５に記載の光電センサ。
【請求項１７】
半導体光学素子を透光性樹脂部材によって封止する封止工程と、
レンズ部およびこのレンズ部から突設された板状部を含むレンズ部材を射出成型によって形成するレンズ部材形成工程と、
前記板状部の主面を吸着手段によって吸着し、前記半導体光学素子に前記レンズ部が前記透光性樹脂部材を介して対面配置されるように前記レンズ部材を前記透光性樹脂部材の表面に位置合わせして固着する固着工程とを備える、光学モジュールの製造方法。
【請求項１８】
前記レンズ部材形成工程において、前記板状部は、前記レンズ部側とは反対側の先端にガイド壁部を有するように形成され、
前記固着工程において、前記レンズ部材は、前記ガイド壁部が前記透光性樹脂部材の前記表面と連続する側面を覆うように前記透光性樹脂部材の前記表面に位置合わせして固着される、請求項１７に記載の光学モジュールの製造方法。
【請求項１９】
前記レンズ部材形成工程において、前記レンズ部材は、前記板状部の厚みが０．６ｍｍ未満となり、かつ前記板状部の厚み方向と同じ方向における前記ガイド壁部の厚みが０．６ｍｍ以上となるように形成され、
前記レンズ部材形成工程における金型からの前記レンズ部材の離型の際に、イジェクトピンが前記板状部の前記厚み方向と同じ方向から前記ガイド壁部に向けて打たれる、請求項１８に記載の光学モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電センサの投光器や受光器に代表される光学モジュールおよびその製造方法ならびにこの光学モジュールを備えた光電センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物体を検出する光電センサの投光器や受光器に代表される光学モジュールにおいては、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）やレーザーダイオード（ＬＤ：Laser Diode）、フォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）等の半導体光学素子と、これらＬＥＤやＬＤ、ＰＤに対応して配設される投光レンズや受光レンズ等のレンズとの位置合わせを精度よく行なうことが必要である。この位置合わせが十分に行なわれない場合には、投受光の際の光の挙動が企図したものとならず、物体の検出が精度よく行なえなくなる不具合が発生する。
【０００３】
通常、レンズは、実装基板に実装された半導体光学素子の上方に配設される。多くの場合、レンズは、実装基板が固定されるケース体に取付けられるキャップ体に一体的に設けられる。このような構成が開示された文献として、たとえば特開平１０−１２５１８７号公報（特許文献１）がある。
【０００４】
上記特許文献１に開示の如くの構成の光学モジュールにおいては、部材間の組付け位置精度を厳密に管理することにより、半導体光学素子とレンズとの高い組付け位置精度が実現される。なお、位置合わせをより確実に行なうためには、上述の組付け位置精度の管理に加え、各部品の製造時において、製造する部品が設計通りの形状となるように厳密に寸法精度を管理することも必要である。
【０００５】
しかしながら、上述の寸法精度の管理や組付け位置精度の管理を厳密に行なうことは容易なことではない。たとえば、半導体光学素子を中間基板に実装するとともに透光性樹脂部材にて封止することにより、半導体光学素子をＣＳＰ（Chip Size Package）化し、このＣＳＰ化されたＩＣパッケージを実装基板に実装して実装基板をケース体に固定し、ケース体に取付けられるキャップ体にレンズを一体的に設けた光学モジュールとした場合には、少なくとも以下の位置ずれを考慮することが必要になる。
（ａ）半導体光学素子の中間基板への組付け時に生じる位置ずれ。
（ｂ）中間基板の製造時における表裏面の配線パターンの位置ずれ。
（ｃ）ＣＳＰ化されたＩＣパッケージの実装基板への組付け時に生ずる位置ずれ。
（ｄ）実装基板のケース体への組付け時に生じる位置ずれ。
（ｅ）キャップ体にレンズを形成する際のレンズ形成位置のずれ。
（ｆ）キャップ体をケース体へ組付ける際に生じる位置ずれ。
【０００６】
このように、上記構成の光学モジュールとした場合には、非常に多くの寸法精度の管理や組付け位置精度の管理が必要となり、製造コストを圧迫することになる。また、寸法精度の管理や組付け位置精度の管理には限界があるため、個々の位置ずれを最小限に抑制できたとしても、全体として見た場合には、半導体光学素子とレンズとの位置合わせが確実に精度よく行なえることには必ずしもならない。したがって、半導体光学素子とレンズとの位置合わせを精度よく行なうためには、可能な限り半導体光学素子とレンズとの間を仲介する部材の点数を少なくすることが有効である。
【０００７】
この点に着目し、半導体光学素子とレンズとの組付け位置精度を高く保つことが可能な光学モジュールの構造が開示された文献として、たとえば特開平４−１３９８９号公報（特許文献２）がある。上記特許文献２に開示の光学モジュールにあっては、ＬＥＤまたはＬＤ等の半導体光学素子を透光性樹脂部材によって封止することによりＩＣパッケージ化し、直接このＩＣパッケージの表面に投光レンズを位置合わせしつつ接着するものである。その際に、特開平２−１８８９７２号公報（特許文献３）に開示の光軸調整装置を用いることにより、半導体光学素子に対して直接レンズの位置合わせを行なうことができるため、上述の（ａ）ないし（ｆ）のような位置ずれを考慮する必要がなくなり、高精度に半導体光学素子とレンズとを位置合わせすることが可能になる。
【特許文献１】特開平１０−１２５１８７号公報
【特許文献２】特開平４−１３９８９号公報
【特許文献３】特開平２−１８８９７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、近年においては、光学モジュールに対する小型化の要請に従って半導体光学素子やレンズの小型化も進んでおり、これに伴って組付け工程時における各種部品のハンドリングが困難になってきている。そのため、上述の位置合わせの際にレンズを保持すること自体が困難になってきており、精度よく半導体光学素子に対してレンズを位置合わせすることが非常に困難になってきている。
【０００９】
また、半導体光学素子やレンズの小型化に伴い、光学モジュール内における半導体光学素子とレンズとの間の距離も必然的に短くなってきているため、これらの間に位置ずれが生じると、光の挙動が従来に比してより大きく変動することになり、歩留まりが著しく低下する問題も生じている。
【００１０】
さらには、レンズの薄型化に伴い、レンズの射出成型時に金型からの離型のためにレンズにイジェクトピンを立てると、イジェクトピンがレンズを突き破り、射出成型品であるレンズが破損してしまうという製造上の困難性も生じている。
【００１１】
したがって、本発明は、上述の問題点を解決すべくなされたものであり、小型化した半導体光学素子とレンズとの位置合わせが容易に行なえる光学モジュールおよびその製造方法ならびにこの光学モジュールを備えた光電センサを提供することを目的とするとともに、また併せて、レンズを薄型化した場合にも生産性よく製造することが可能な光学モジュールおよびその製造方法ならびにこの光学モジュールを備えた光電センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に基づく光学モジュールは、半導体光学素子と、上記半導体光学素子を封止する透光性樹脂部材と、上記透光性樹脂部材の表面に固着されたレンズ部材とを備える。上記レンズ部材は、上記透光性樹脂部材を介して上記半導体光学素子に対面配置されたレンズ部と、上記透光性樹脂部材の上記表面に沿って上記レンズ部から突設された板状部とを含む。
【００１３】
このように構成することにより、レンズ部が小型化または薄型化された場合にも、レンズ部を含むレンズ部材の板状部を保持することによってレンズ部の間接的な保持が可能となるため、半導体光学素子に対するレンズ部の位置合わせ作業を容易に行なうことができる。したがって、レンズ部が小型化または薄型化された場合にも、生産性よく高性能の光学モジュールを製造することが可能になる。
【００１４】
上記本発明に基づく光学モジュールにあっては、上記板状部が上記レンズ部を取り囲むように上記レンズ部の全周囲から突設されていることが好ましい。
【００１５】
このように構成することにより、レンズ部から突設された板状部の主面の面積を広く確保することが可能になるため、レンズ部材の保持がより容易に行なえる。
【００１６】
上記本発明に基づく光学モジュールにあっては、上記板状部が上記レンズ部側とは反対側の先端にガイド壁部を有していることが好ましく、その場合に、上記ガイド壁部が上記透光性樹脂部材の上記表面と連続する側面を覆うように延びていることが好ましい。
【００１７】
このように構成することにより、ガイド壁部と透光性樹脂部材の側面とによって大まかな位置合わせが行なえるようになる。また、レンズ部材と透光性樹脂部材とを接着剤によって固着する場合に、余剰の接着剤が板状部とガイド壁部とによって透光性樹脂部材の側面側に案内されることになるため、レンズ部等に付着する不具合が防止される。
【００１８】
上記本発明に基づく光学モジュールにあっては、上記板状部が上記レンズ部から互いに反対方向に向かって延びる部分を有しており、かつ上記ガイド壁部が上記板状部の上記レンズ部から互いに反対方向に向かって延びる上記部分のそれぞれの先端に設けられていることが好ましく、その場合に、これら一対のガイド壁部が、上記透光性樹脂部材の上記表面と連続する、互いに相対する一対の側面をそれぞれ覆うように延びていることが好ましい。
【００１９】
このように構成することにより、一対のガイド壁部によって透光性樹脂部材が挟み込まれるようになるため、透光性樹脂部材に対するレンズ部材の位置合わせの際に、レンズ部材の位置合わせが透光性樹脂部材の表面上において一方向のみで済むようになる。したがって、位置合わせ作業が大幅に容易化する。
【００２０】
上記本発明に基づく光学モジュールにあっては、上記透光性樹脂部材の上記表面の法線方向における上記板状部の厚みが０．６ｍｍ以上で、かつ上記透光性樹脂部材の上記表面の法線方向における上記レンズ部の最大厚み以下であることが好ましい。
【００２１】
このように構成することにより、レンズ部材を射出成型にて製造する際に、板状部にイジェクトピンが立てられるようになるとともに、板状部の厚みがレンズ部の厚みを超えることがないため、光学モジュールの小型化および薄型化が可能になる。
【００２２】
上記本発明に基づく光学モジュールにあっては、上記透光性樹脂部材の上記表面の法線方向における上記板状部の厚みが０．６ｍｍ未満であり、かつ上記透光性樹脂部材の上記表面の法線方向における上記ガイド壁部の厚みが０．６ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２３】
このように構成することにより、レンズ部材を射出成型にて製造する際に、ガイド壁部にイジェクトピンが立てられるようになるため、レンズ部材を破損することなく金型から容易に離型することができる。したがって、レンズ部材の板状部をより薄型化することができ、光学モジュールの小型化および薄型化が可能になる。
【００２４】
上記本発明に基づく光学モジュールにあっては、上記透光性樹脂部材の上記表面の法線方向における上記板状部の厚みと、上記透光性樹脂部材の上記側面の法線方向における上記ガイド壁部の厚みとが、実質的に同一であることが好ましい。
【００２５】
このように構成することにより、レンズ部材を射出成型にて製造する際に、金型内における溶融樹脂の樹脂まわりがよくなるため、レンズ部材の成型がより良好に行なえるようになる。
【００２６】
上記本発明に基づく光学モジュールにあっては、上記透光性樹脂部材の上記表面の法線方向における、上記透光性樹脂部材の上記表面上に位置する部分の上記板状部の最大厚みが、１．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２７】
このように構成することにより、非常に薄型でかつ小型の光学モジュールとすることができる。
【００２８】
上記本発明に基づく光学モジュールにあっては、上記板状部が上記透光性樹脂部材側とは反対側に向かって突設された立壁部を有し、その立壁部の上記レンズ部と対面する位置に上記レンズ部側に向かって凹設された凹部が設けられていることが好ましく、そしてその凹部に光ファイバの端部が嵌め込まれることにより、上記レンズ部に上記光ファイバの端部が対面した状態で上記光ファイバが上記立壁部に固定されていることが好ましい。
【００２９】
このように構成することにより、レンズ部材に光ファイバを容易に固定することが可能になる。したがって、光ファイバを備えた光学モジュールを安価にかつ容易に製造することが可能になる。また、レンズ部に対する光ファイバの位置決めも容易にかつ確実に行なえるようになるため、高性能の光学モジュールとすることができる。
【００３０】
上記本発明に基づく光学モジュールにあっては、上記レンズ部材がポリカーボネイト樹脂またはアクリル樹脂を原料として含んでいることが好ましい。
【００３１】
このような樹脂材料を用いてレンズ部材を射出成型することにより、安価にかつ容易に小型で薄型の光学モジュールとすることができる。
【００３２】
本発明の第１の局面に基づく光電センサは、上述のいずれかの光学モジュールのうちの少なくとも１つを投光器または受光器として具備していることを特徴とする。
【００３３】
通常、透過型の光電センサにおいては、単一のハウジングの中に投光器または受光器のいずれか一方の光学モジュールが配設される。そのため、上記のように構成することにより、小型化した半導体光学素子とレンズ部との位置合わせが容易に行なえることになり、小型の光電センサとすることができる。また、上記の構成とすることにより、光電センサを小型化した場合にも、生産性や性能が低下するおそれはない。
【００３４】
本発明の第２の局面に基づく光電センサは、上述のいずれかの光学モジュールのうちの少なくとも１つを投光器として具備し、かつ、上述のいずれかの光学モジュールのうちの少なくとも１つを受光器として具備していることを特徴とする。
【００３５】
通常、反射型の光電センサにおいては、単一のハウジングの中に投光器および受光器の２つの光学モジュールが配設される。そのため、上記のように構成することにより、２つ以上の光学モジュールを備えた光電センサとする場合にも小型化した半導体光学素子とレンズ部との位置合わせが容易に行なえることになり、小型の光電センサとすることができる。また、上記の構成とすることにより、光電センサを小型化した場合にも、生産性や性能が低下するおそれはない。
【００３６】
本発明の第３の局面に基づく光電センサは、光ビームを出射する投光器と、上記投光器から出射された光ビームの反射光を受光する受光器とを備え、三角測距の原理に基づき、上記受光器において受光された反射光の上記受光器における受光位置によって被検出物体までの距離を判別する光電センサであって、上記受光器は、半導体受光素子と、上記半導体受光素子を封止する透光性樹脂部材と、上記透光性樹脂部材の表面に固着されたレンズ部材とを含み、上記レンズ部材は、上記透光性樹脂部材を介して上記半導体受光素子に対面配置されたレンズ部と、上記透光性樹脂部材の上記表面に沿って上記レンズ部から突設された板状部とを有している。
【００３７】
このように構成することにより、三角測距の原理に基づいた反射型の距離設定型光電センサにおいて、小型化した半導体受光素子とレンズ部材との位置決めが容易に行なえるようになる。したがって、小型の反射型の距離設定型光電センサとすることができる。また、本構成を採用すれば、光電センサを小型化しても生産性や性能が低下するおそれはない。
【００３８】
上記本発明の第３の局面に基づく光電センサにあっては、上記板状部が、上記レンズ部を取り囲むように上記レンズ部の全周囲から突設され、そのレンズ部側とは反対側の先端にガイド壁部を有していることが好ましく、その場合に、上記ガイド壁部が、上記透光性樹脂部材の上記表面と連続する側面を覆うように延びていることが好ましい。
【００３９】
このように構成することにより、ガイド壁部と透光性樹脂部材の側面とによって半導体受光素子に対するレンズ部材の大まかな位置決めが行なえるようになる。また、レンズ部材と透光性樹脂部材とを接着剤によって固着する場合に、余剰の接着剤が板状部とガイド壁部とによって透光性樹脂部材の側面側に案内されることになるため、レンズ部等に付着する不具合が防止される。
【００４０】
本発明の第４の局面に基づく光電センサは、光ビームを出射する投光器と、上記投光器から出射された光ビームの反射光を受光する受光器とを備え、三角測距の原理に基づき、上記受光器において受光された反射光の上記受光器における受光位置によって被検出物体までの距離を判別する光電センサであって、上記投光器は、半導体投光素子と、上記半導体投光素子を封止する透光性樹脂部材と、上記透光性樹脂部材の表面に固着されたレンズ部材とを含み、上記レンズ部材は、上記透光性樹脂部材を介して上記半導体投光素子に対面配置されたレンズ部と、上記透光性樹脂部材の上記表面に沿って上記レンズ部から突設された板状部とを有している。
【００４１】
このように構成することにより、三角測距の原理に基づいた反射型の距離設定型光電センサにおいて、小型化した半導体投光素子とレンズ部材との位置決めが容易に行なえるようになる。したがって、小型の反射型の距離設定型光電センサとすることができる。また、本構成を採用すれば、光電センサを小型化しても生産性や性能が低下するおそれはない。
【００４２】
上記本発明の第４の局面に基づく光電センサにあっては、上記板状部が、上記レンズ部を取り囲むように上記レンズ部の全周囲から突設され、そのレンズ部側とは反対側の先端にガイド壁部を有していることが好ましく、その場合に、上記ガイド壁部が、上記透光性樹脂部材の上記表面と連続する側面を覆うように延びていることが好ましい。
【００４３】
このように構成することにより、ガイド壁部と透光性樹脂部材の側面とによって半導体投光素子に対するレンズ部材の大まかな位置決めが行なえるようになる。また、レンズ部材と透光性樹脂部材とを接着剤によって固着する場合に、余剰の接着剤が板状部とガイド壁部とによって透光性樹脂部材の側面側に案内されることになるため、レンズ部等に付着する不具合が防止される。
【００４４】
本発明に基づく光学モジュールの製造方法は、半導体光学素子を透光性樹脂部材によって封止する封止工程と、レンズ部およびこのレンズ部から突設された板状部を含むレンズ部材を射出成型によって形成するレンズ部材形成工程と、上記板状部を吸着手段によって吸着し、上記半導体光学素子に上記レンズ部が上記透光性樹脂部材を介して対面配置されるように上記レンズ部材を上記透光性樹脂部材の表面に位置合わせして固着する固着工程とを備える。
【００４５】
このように構成することにより、レンズ部が小型化または薄型化された場合にも、レンズ部を含むレンズ部材の板状部を保持することによってレンズ部の間接的な保持が可能となるため、半導体光学素子に対するレンズ部の位置合わせ作業を容易に行なうことができる。したがって、レンズ部が小型化または薄型化された場合にも、生産性よく高性能の光学モジュールを製造することが可能になる。
【００４６】
上記本発明に基づく光学モジュールの製造方法にあっては、上記レンズ部材形成工程において、上記板状部が上記レンズ部側とは反対側の先端にガイド壁部を有するように形成されることが好ましく、その場合に、上記固着工程において、上記レンズ部材が上記ガイド壁部が上記透光性樹脂部材の上記表面と連続する側面を覆うように上記透光性樹脂部材の上記表面に位置合わせして固着されることが好ましい。
【００４７】
このように構成することにより、ガイド壁部と透光性樹脂部材の側面とによって大まかな位置合わせが行なえるようになる。また、レンズ部材と透光性樹脂部材とを接着剤によって固着する場合に、余剰の接着剤が板状部とガイド壁部とによって透光性樹脂部材の側面側に案内されることになるため、レンズ部等に付着する不具合が防止される。
【００４８】
上記本発明に基づく光学モジュールの製造方法にあっては、上記レンズ部材形成工程において、上記レンズ部材が、上記板状部の厚みが０．６ｍｍ未満となり、かつ上記板状部の厚み方向と同じ方向における上記ガイド壁部の厚みが０．６ｍｍ以上となるように形成されることが好ましく、その場合に、上記レンズ部材形成工程における金型からの上記レンズ部材の離型の際に、イジェクトピンが上記板状部の上記厚み方向と同じ方向から上記ガイド壁部に向けて打たれることが好ましい。
【００４９】
このように構成することにより、レンズ部材を射出成型にて製造する際に、ガイド壁部にイジェクトピンが立てられるようになるため、レンズ部材を破損することなく金型から容易に離型することができる。したがって、レンズ部材の板状部をより薄型化することができ、光学モジュールの小型化および薄型化が可能になる。
【発明の効果】
【００５０】
本発明によれば、小型化した半導体光学素子とレンズとの位置合わせが容易に行なえるようになる。したがって、レンズを薄型化した場合にも高性能の光学モジュールおよび光電センサを生産性よく製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。以下に示す実施の形態においては、光学モジュールとしての光電センサの投光器および受光器に本発明を適用した場合を例示して説明を行なう。なお、以下に示す実施の形態においては、同一の部分について同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００５２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における投光器の分解斜視図である。また、図２は、本実施の形態における投光器の組立て後の要部断面図である。まず、これらの図を参照して、本実施の形態における投光器の構造について説明する。
【００５３】
図１および図２に示すように、本実施の形態における投光器１０１Ａは、ＣＳＰ化されたＩＣパッケージ１１０と、実装基板１２０と、レンズ部材１３０と、ケース体１４０と、キャップ体１５０とを備えている。
【００５４】
ＣＳＰ化されたＩＣパッケージ１１０は、中間基板１１１と、半導体光学素子であるＬＥＤ１１２と、透光性樹脂部材１１３とを含む。ＬＥＤ１１２は、中間基板１１１の表面に、その投光面が上方を向くようにベアチップ実装される。中間基板１１１の表面側には、ベアチップ実装されたＬＥＤ１１２を覆うように透光性樹脂部材１１３が形成される。これにより、ＬＥＤ１１２は、透光性樹脂部材１１３によって封止されることになる。透光性樹脂部材１１３の材質としては、エポキシ樹脂が好適である。なお、中間基板１１１の表面には、ＬＥＤ１１２の他に他の実装部品が実装されていてもよい。
【００５５】
ＣＳＰ化されたＩＣパッケージ１１０は、その中間基板１１１の裏面が実装基板１２０の表面に対面した状態で実装される。具体的には、中間基板１１１の裏面に形成された接続用の導体パターン（図示せず）と実装基板１２０の表面に形成された接続用の導体パターン１２１（図２においては図示せず）が、図示しない半田によって接合される。これにより、中間基板１１１に設けられた電気回路と、実装基板１２０に設けられた電気回路との電気的な導通が確保されるとともに、ＩＣパッケージ１１０が実装基板１２０に固定されることになる。なお、実装基板１２０には、ＩＣパッケージ１１０の他に他の実装部品が実装されていてもよい。
【００５６】
ＣＳＰ化されたＩＣパッケージ１１０の透光性樹脂部材１１３の表面である上面１１３ａには、レンズ部材１３０が位置合わせして固着される。レンズ部材１３０は、投光レンズとなるレンズ部１３１と、このレンズ部１３１から側方に向かって突設された板状部１３２とを含んでおり、実質的に中央部に投光レンズが設けられた略板状の形状を有する部材として形成される。すなわち、レンズ部１３１が板状部１３２によって取り囲まれるように板状部１３２がレンズ部１３１の全周囲から突設されている。板状部１３２は、ＩＣパッケージ１１０の透光性樹脂部材１１３の上面１１３ａに沿うように延びている。レンズ部材１３０は、好適には射出成型にて形成され、その材質としてはポリカーボネイト樹脂またはアクリル樹脂等が選択される。ＩＣパッケージ１１０の透光性樹脂部材１１３の上面１１３ａに対するレンズ部材１３０の固着には、好適には紫外線硬化型樹脂を含む接着剤１１８が利用される。
【００５７】
レンズ部材１３０は、そのレンズ部１３１がＬＥＤ１１２に対して位置合わせされた状態で透光性樹脂部材１１３の上面１１３ａに固着されている。より具体的には、ＬＥＤ１１２の光軸が平凸レンズ形状を有するレンズ部１３１の光軸と重なるように位置合わせがなされている。
【００５８】
実装基板１２０は、上面開口の箱形状を有するケース体１４０の内部に収容されて固定される。具体的には、図１に示すように、ケース体１４０の底面に設けられた位置決めピン１４１によって実装基板１２０が位置決めされてケース体１４０に固定される。また、ケース体１４０には、キャップ体１５０が取付けられ、このキャップ体１５０によってケース体１４０の上面開口が閉塞されることになる。キャップ体１５０としては、ＬＥＤ１１２から発せられてレンズ部１３１を透過した光が投光器１０１Ａの外部に投光されるように、少なくとも略中央部が透光性を有する材料にて形成されていることが必要である。キャップ体１５０の材質としては、ポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂、ポリアリレート樹脂等が好適である。
【００５９】
本実施の形態における投光器１０１Ａにおいては、透光性樹脂部材１１３の上面１１３ａの法線方向における板状部１３２の厚みｔ１（図２参照）が、０．６ｍｍ以上でかつ透光性樹脂部材１１３の上面１１３ａの法線方向におけるレンズ部１３１の最大厚みＴ１（図２参照）よりも小さくなるように形成されている。その際、透光性樹脂部材１１３の上面１１３ａの法線方向における板状部１３２の厚みｔ１は、好ましくは１．０ｍｍ以下に形成される。
【００６０】
ここで、板状部１３２の厚みｔ１を０．６ｍｍ以上とする理由は、レンズ部材１３０を射出成型にて形成した場合に、離型の際にイジェクトピンが射出成型品であるレンズ部材１３０の板状部１３２を突き抜けない限界の厚み寸法が０．６ｍｍであるためであり、板状部１３２の厚みｔ１をレンズ部１３１の厚みＴ１よりも小さくする理由は、キャップ体１５０とレンズ部材１３０のレンズ部１３１とを可能な限り近接配置することによって投光器１０１Ａを薄型化するためである。また、板状部１３２の厚みｔ１を１．０ｍｍ以下とすることが好ましい理由は、これよりも板状部１３２を厚く形成した場合には、レンズ部１３１から突設して板状部１３２を設けずとも、レンズ部１３１の側面を保持して上述の位置合わせが実施できるためである。なお、レンズ部１３１の最大厚みＴ１は、投光器１０１Ａの光学的な性能を決定するパラメータの１つであり、特に限定されるものではない。
【００６１】
図３ないし図７は、本実施の形態における投光器の製造方法を説明するための各工程における模式断面図である。以下においては、これらの図を参照して、本実施の形態における投光器の製造方法について説明する。
【００６２】
上述の構成の投光器１０１Ａを製造する際には、まず、図３に示すように、中間基板１１１の表面にＬＥＤ１１２をベアチップ実装し、このベアチップ実装されたＬＥＤ１１２を封止するように、透光性樹脂部材１１３を中間基板１１１の表面に形成し、これによりＣＳＰ化されたＩＣパッケージ１１０を準備する。そして、ＣＳＰ化されたＩＣパッケージ１１０を実装することにより、ＩＣパッケージ１１０を実装基板１２０の表面に固定する。
【００６３】
上記図３に示す工程とは別に、図４および図５に示すように、レンズ部材１３０を射出成型によって別途製造する。具体的には、図４に示すように、金型１１，１２を準備し、金型１１，１２を組み合わせることによって内部に形成される中空部に溶融した透光性の樹脂材料を流し込み、これを硬化させることによって所定の形状のレンズ部材１３０を形成する。射出成型にて形成したレンズ部材１３０は非常に小型の部品であるため、上述したように金型１１，１２からの離型が問題となるが、本実施の形態における製造方法においては、図５に示すように、金型１１を金型１２から図中矢印Ａ方向に引き離すとともにイジェクトピン１４を図中矢印Ｂ方向に向けて板状部１３２に打つことにより、レンズ部材１３０を金型１１，１２からスムーズに離型することができる。これは、本実施の形態におけるレンズ部材１３０の板状部１３２の厚みｔ１（図２参照）が０．６ｍｍ以上であるためであり、この板状部１３２にイジェクトピン１４を立てて打つことにより、金型１２からレンズ部材１３０を破損することなく取り出せるためである。
【００６４】
つづいて、図６に示すように、実装基板１２０に固定されたＩＣパッケージ１１０の透光性樹脂部材１１３の上面１１３ａに紫外線硬化型樹脂を含む接着剤１１８を所定量塗布するとともに、射出成型によって形成されたレンズ部材１３０を吸着ヘッド２１にて吸着保持しつつ、吸着ヘッド２１を図中矢印Ｃ方向に降下させる。ここで、レンズ部材１３０の吸着ヘッド２１による保持をより詳細に説明すると、レンズ部材１３０は、吸着ヘッド２１の吸着面２３に設けられた穴部２２にそのレンズ部１３１が嵌め込まれるとともに、吸引管２４の開口が設けられた吸着面２３に接触するようにその板状部１３２の上面が接触配置されることにより、吸着ヘッド２１にてよって吸着保持される。
【００６５】
そして、図７に示すように、ＩＣパッケージ１１０内に封止されているＬＥＤ１１２に対するレンズ部材１３０のレンズ部１３１の位置合わせを行ない（すなわち、ＬＥＤ１１２の光軸とレンズ部１３１の光軸とが重なるように配置し）、その状態を維持しつつ紫外線硬化型樹脂を含む接着剤１１８に紫外線を照射することによって接着剤１１８を硬化させ、これによりＩＣパッケージ１１０の透光性樹脂部材１１３の上面１１３ａにレンズ部材１３０を固着する。ここで、ＬＥＤ１１２に対するレンズ部１３１の位置合わせには、たとえば上述の特許文献３に開示の光軸調整装置等を用いる。そして、レンズ部材１３０をＩＣパッケージ１１０に直接固着した後には、吸着ヘッド２１によるレンズ部材１３０の吸着保持を解除して、吸着ヘッド２１を図中矢印Ｄ方向に上昇させる。
【００６６】
その後、レンズ部材１３０が固着されたＩＣパッケージ１１０が実装された実装基板１２０をケース体１４０に位置決めして固定し、このケース体１４０にキャップ体１５０を取付けることにより、図２に示す構造の投光器１０１Ａが完成する。
【００６７】
以上において説明したように、本実施の形態における製造方法を用いて本実施の形態の如くの構造の投光器１０１Ａを製造することにより、レンズ部１３１が小型化かつ薄型化された場合にも、レンズ部１３１を含むレンズ部材１３０の板状部１３２の上面を吸着ヘッド２１によって吸着することによりレンズ部１３１を間接的に保持することが可能になるため、ＬＥＤ１１２に対するレンズ部１３１の位置合わせ作業を容易に行なうことができる。したがって、レンズ部１３１が小型化かつ薄型化された場合にも、生産性よく高性能の投光器を安価に製造することが可能になる。
【００６８】
また、本実施の形態における投光器のレンズ部材１３０においては、板状部１３２がレンズ部１３１を取り囲むように、板状部１３２がレンズ部１３１の全周囲から突設されているため、板状部１３２の上面の面積が広く確保されることになり、吸着ヘッド２１によるレンズ部材１３０の吸着保持がより確実に行なえることになる。したがって、レンズ部材１３０の吸着ヘッド２１からの脱落等が防止され、製造効率を高く維持することが可能になる。
【００６９】
（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２における投光器の分解斜視図である。図９は、図８に示すレンズ部材の形状をより詳細に説明するための斜視図である。また、図１０は、本実施の形態における投光器の組立て後の要部断面図である。まず、これらの図を参照して、本実施の形態における投光器の構造について説明する。
【００７０】
図８および図１０に示すように、本実施の形態における投光器１０１Ｂは、上述の実施の形態１における投光器１０１Ａと同様に、ＣＳＰ化されたＩＣパッケージ１１０と、実装基板１２０と、レンズ部材１３０と、ケース体１４０と、キャップ体１５０とを備えている。本実施の形態における投光器１０１Ｂにおいては、レンズ部材１３０の形状が上述の実施の形態１における投光器１０１Ａにおけるそれと異なっている。
【００７１】
図８ないし図１０に示すように、本実施の形態における投光器１０１Ｂのレンズ部材１３０は、投光レンズとなるレンズ部１３１と、このレンズ部１３１から側方に向かって突設された板状部１３２とを含んでおり、板状部１３２のレンズ部１３１側とは反対側の先端にガイド壁部１３３をさらに有している。すなわち、図９に示すように、本実施の形態における投光器１０１Ｂのレンズ部材１３０は、下面が開口した箱形状を有しており、その主面の中央部に投光レンズが設けられていることになる。板状部１３２は、ＩＣパッケージ１１０の透光性樹脂部材１１３の上面１１３ａに沿うように延びており、ガイド壁部１３３は、透光性樹脂部材１１３の側面１１３ｂに沿うように、板状部１３２の先端から下方に向かって延びている。レンズ部材１３０は、好適には射出成型にて形成され、その材質としてはポリカーボネイト樹脂またはアクリル樹脂等が選択される。
【００７２】
図１０に示すように、レンズ部材１３０は、内部にＬＥＤ１１２を有するＣＳＰ化されたＩＣパッケージ１１０の透光性樹脂部材１１３の上面１１３ａに紫外線硬化樹脂を含む接着剤１１８によって固着されている。これにより、透光性樹脂部材１１３の上面１１３ａは、レンズ部１３１および板状部１３２を含むレンズ部材１３０の主面によって覆われることになり、透光性樹脂部材１１３の側面１１３ｂの上部は、レンズ部材１３０のガイド壁部１３３によって覆われることになる。
【００７３】
レンズ部材１３０は、そのレンズ部１３１がＬＥＤ１１２に対して位置合わせされた状態で透光性樹脂部材１１３の上面１１３ａに固着されている。より具体的には、ＬＥＤ１１２の光軸が平凸レンズ形状を有するレンズ部１３１の光軸と重なるように位置合わせがなされている。
【００７４】
本実施の形態における投光器１０１Ｂにおいては、透光性樹脂部材１１３の上面１１３ａの法線方向における板状部１３２の厚みｔ１（図１０参照）が、０．６ｍｍ未満（好ましくは０．５ｍｍ以下、より好ましくは０．４ｍｍ以下）でかつ透光性樹脂部材１１３の上面１１３ａの法線方向におけるレンズ部１３１の最大厚みＴ１（図１０参照）よりも小さくなるように形成されている。また、透光性樹脂部材１１３の上面１１３ａの法線方向におけるガイド壁部１３３の厚みｔ２（図１０参照）は、０．６ｍｍ以上であり、透光性樹脂部材１１３の側面１１３ｂの法線方向におけるガイド壁部１３３の厚みｔ３（図１０参照）は、透光性樹脂部材１１３の上面１１３ａの法線方向における板状部１３２の厚みｔ１と実質的に同じになるように形成されている。
【００７５】
ここで、板状部１３２の厚みｔ１が０．６ｍｍ未満となっている理由は、レンズ部１３１の小型化に伴って板状部１３２を可能な限り薄くした場合には、板状部１３２が０．６ｍｍを下回る場合も存在するためである。また、板状部１３２の厚みｔ１をレンズ部１３１の厚みＴ１よりも小さくする理由は、キャップ体１５０とレンズ部材１３０のレンズ部１３１とを可能な限り近接配置することによって投光器１０１Ｂを薄型化するためである。そして、その場合にもレンズ部材１３０を射出成型にて形成するためには、離型の際にイジェクトピンが射出成型品であるレンズ部材１３０を突き破って破損しないように、イジェクトピンが突き抜けない限界の厚み寸法である０．６ｍｍ以上の部分をレンズ部材１３０に設けることが必要になる。しかしながら、板状部１３２よりも分厚いレンズ部１３１にイジェクトピンを打った場合には、レンズ部１３１の表面に傷が生じ、この部分において光の散乱が生じるため、投光器としての性能が低下するおそれが高い。そこで、本実施の形態における投光器１０１Ｂのレンズ部材１３０においては、ガイド壁部１３３の厚みｔ２を０．６ｍｍ以上とし、この部分にイジェクトピンを打つようにしている。なお、その詳細については、後述することとする。
【００７６】
また、ガイド壁部１３３の厚みｔ３を板状部１３２の厚みｔ１と同じに設定している理由は、このようにすればレンズ部材１３０の射出成型時に金型内における溶融樹脂の樹脂まわりがよくなるためであり、レンズ部材１３０の成型がより良好に行なえるようになるためである。なお、レンズ部１３１の最大厚みＴ１は、投光器１０１Ｂの光学的な性能を決定するパラメータの１つであり、特に限定されるものではない。
【００７７】
本実施の形態における投光器１０１Ｂにおいて、ガイド壁部１３３の厚みｔ２を１．０ｍｍ以上とすれば、レンズ部材１３０を側面から保持（特に吸着）することが可能になる。したがって、このように構成した場合には、レンズ部材１３０のＬＥＤ１１２に対する位置合わせの際のハンドリング性の自由度が増すことにもなる。
【００７８】
図１１ないし図１４は、本実施の形態における投光器の製造方法を説明するための各工程における模式断面図である。以下においては、これらの図を参照して、本実施の形態における投光器の製造方法について説明する。
【００７９】
上述の構成の投光器１０１Ｂを製造する際には、まず、上述の実施の形態１における投光器１０１Ａの場合と同様に、ＣＳＰ化されたＩＣパッケージ１１０を準備し、このＣＳＰ化されたＩＣパッケージ１１０を実装することにより、ＩＣパッケージ１１０を実装基板１２０の表面に固定する。
【００８０】
上記工程とは別に、図１１および図１２に示すように、レンズ部材１３０を射出成型によって別途製造する。具体的には、図１１に示すように、金型１１，１２を準備し、金型１１，１２を組み合わせることによって内部に形成される中空部に溶融した透光性の樹脂材料を流し込み、これを硬化させることによって所定の形状のレンズ部材１３０を形成する。射出成型にて形成したレンズ部材１３０は非常に小型の部品であるため、上述したように金型１１，１２からの離型が問題となるが、本実施の形態における製造方法においては、図１２に示すように、金型１１を金型１２から図中矢印Ａ方向に引き離すとともにイジェクトピン１４を図中矢印Ｂ方向に向けてガイド壁部１３３に打つことにより、レンズ部材１３０を金型１１，１２からスムーズに離型することができる。これは、本実施の形態におけるレンズ部材１３０のガイド壁部１３３の厚みｔ２（図１０参照）が０．６ｍｍ以上であるためであり、このガイド壁部１３３にイジェクトピン１４を立てて打つことにより、金型１２からレンズ部材１３０を破損することなく取り出せるためである。
【００８１】
つづいて、図１３に示すように、上述の実施の形態１における投光器１０１Ａの場合と同様に、実装基板１２０に固定されたＩＣパッケージ１１０の透光性樹脂部材１１３の上面１１３ａに紫外線硬化型樹脂を含む接着剤１１８を所定量塗布するとともに、射出成型によって形成されたレンズ部材１３０を吸着ヘッド２１にて吸着保持しつつ、吸着ヘッド２１を図中矢印Ｃ方向に降下させる。ここで、レンズ部材１３０の吸着ヘッド２１による保持をより詳細に説明すると、レンズ部材１３０は、吸着ヘッド２１の吸着面２３に設けられた穴部２２にそのレンズ部１３１が嵌め込まれるとともに、吸引管２４の開口が設けられた吸着面２３に接触するようにその板状部１３２の上面が接触配置されることにより、吸着ヘッド２１にてよって吸着保持される。その際、レンズ部材１３０のガイド壁部１３３が透光性樹脂部材１１３の側面１１３ｂに対面するように、箱形状のレンズ部材１３０を透光性樹脂部材１１３の上部に被せるように取付ける。
【００８２】
そして、図１４に示すように、上述の実施の形態１における投光器１０１Ａの場合と同様に、ＩＣパッケージ１１０内に封止されているＬＥＤ１１２に対するレンズ部材１３０のレンズ部１３１の位置合わせを行ない、その状態を維持しつつ紫外線硬化型樹脂を含む接着剤１１８に紫外線を照射することによって接着剤１１８を硬化させ、これによりＩＣパッケージ１１０の透光性樹脂部材１１３の上面１１３ａにレンズ部材１３０を固着する。そして、レンズ部材１３０をＩＣパッケージ１１０に直接固着した後には、吸着ヘッド２１によるレンズ部材１３０の吸着保持を解除して、吸着ヘッド２１を図中矢印Ｄ方向に上昇させる。なお、ガイド壁部１３３の厚みｔ２を１．０ｍｍ以上とした場合には、上記の上方からの吸着に代え、吸着ヘッドをレンズ部材１３０の側方から接触させてレンズ部材１３０を吸着保持することも可能である。
【００８３】
その後の工程は、上述の実施の形態１における投光器１０１Ａの場合と同様である。これにより、図１０に示す構造の投光器１０１Ｂが完成する。
【００８４】
以上において説明したように、本実施の形態における製造方法を用いて本実施の形態の如くの構造の投光器１０１Ｂを製造することにより、上述の実施の形態１における製造方法を用いて上述の実施の形態１の如くの構造の投光器１０１Ａを製造する場合に比べ、以下の点において優位になる。
【００８５】
まず、レンズ部１３１がさらに小型化かつ薄型化された場合にも、射出成型によってレンズ部材１３０を形成することが可能になる。すなわち、レンズ部材１３０の金型からの離型の際にも、レンズ部材１３０の端部周縁に設けられたガイド壁部１３３部分をイジェクトピンにて押すことにより、レンズ部材１３０を破損することなく離型することができる。
【００８６】
また、ガイド壁部１３３と透光性樹脂部材１１３の側面１１３ｂとによって大まかな位置合わせが行なえるようになるため、さらにＬＥＤ１１２に対するレンズ部１３１の位置合わせが容易となる。また、レンズ部材１３０と透光性樹脂部材１１３とを接着剤１１８によって固着する場合に、余剰の接着剤１１８が板状部１３２とガイド壁部１３３とによって透光性樹脂部材１１３の側面１１３ｂ側に案内されることになるため、吸着ヘッドやレンズ部１３１等に付着する不具合が防止される。
【００８７】
したがって、本実施の形態における製造方法を用いて本実施の形態の如くの構造の投光器１０１Ｂを製造することにより、レンズ部１３１がさらに小型化かつ薄型化された場合にも、生産性よく高性能の投光器を安価に製造することが可能になる。
【００８８】
（実施の形態３）
図１５は、本発明の実施の形態３における受光器の分解斜視図である。図１６は、図１５に示すレンズ部材の形状をより詳細に説明するための斜視図である。また、図１７は、本実施の形態における受光器の組立て後の要部断面図である。以下においては、これらの図を参照して、本実施の形態における受光器の構造について説明する。なお、本実施の形態における受光器の製造方法は、上述の実施の形態２における投光器の製造方法にほぼ準ずるため、その説明は省略する。
【００８９】
図１５および図１７に示すように、本実施の形態における受光器２０１は、ＣＳＰ化されたＩＣパッケージ２１０と、実装基板２２０と、レンズ部材２３０と、ケース体２４０と、キャップ体２５０とを備えている。
【００９０】
ＣＳＰ化されたＩＣパッケージ２１０は、中間基板２１１と、半導体光学素子であるＰＤ２１２と、透光性樹脂部材２１３とを含む。ＰＤ２１２は、中間基板２１１の表面に、その受光面が上方を向くようにベアチップ実装される。中間基板２１１の表面側には、ベアチップ実装されたＰＤ２１２を覆うように透光性樹脂部材２１３が形成される。これにより、ＰＤ２１２は、透光性樹脂部材２１３によって封止されることになる。透光性樹脂部材２１３の材質としては、エポキシ樹脂が好適である。なお、中間基板２１１の表面には、ＰＤ２１２の他に他の実装部品が実装されていてもよい。
【００９１】
ＣＳＰ化されたＩＣパッケージ２１０は、その中間基板２１１の裏面が実装基板２２０の表面に対面した状態で実装される。具体的には、中間基板２１１の裏面に形成された接続用の導体パターン（図示せず）と実装基板２２０の表面に形成された接続用の導体パターン２２１（図１７においては図示せず）が、図示しない半田によって接合される。これにより、中間基板２１１に設けられた電気回路と、実装基板２２０に設けられた電気回路との電気的な導通が確保されるとともに、ＩＣパッケージ２１０が実装基板２２０に固定されることになる。なお、実装基板２２０には、ＩＣパッケージ２１０の他に他の実装部品が実装されていてもよい。
【００９２】
ＣＳＰ化されたＩＣパッケージ２１０の透光性樹脂部材２１３の表面である上面２１３ａには、レンズ部材２３０が位置合わせして固着される。レンズ部材２３０は、受光レンズとなるレンズ部２３１と、このレンズ部２３１から側方に向かって突設された板状部２３２とを含んでおり、板状部２３２のレンズ部２３１側とは反対側の先端のうちの相対する一対の端辺からはガイド壁部２３３がさらに設けられている。すなわち、図１６に示すように、本実施の形態における受光器２０１のレンズ部材２３０は、相対する二対の側面のうちの一対の側面および下面が開口した箱形状を有しており、その主面の中央部に受光レンズが設けられていることになる。板状部２３２は、ＩＣパッケージ２１０の透光性樹脂部材２１３の上面２１３ａに沿うように延びており、ガイド壁部２３３は、透光性樹脂部材２３１の側面に沿うように、板状部２３２の先端から下方に向かって延びている。レンズ部材２３０は、好適には射出成型にて形成され、その材質としてはポリカーボネイト樹脂またはアクリル樹脂等が選択される。ＩＣパッケージ２１０の透光性樹脂部材２１３の上面２１３ａに対するレンズ部材２３０の固着には、好適には紫外線硬化型樹脂を含む接着剤２１８が利用される。
【００９３】
レンズ部材２３０は、そのレンズ部２３１がＰＤ２１２に対して位置合わせされた状態で透光性樹脂部材２１３の上面２１３ａに固着されている。より具体的には、ＰＤ２１２の光軸が平凸レンズ形状を有するレンズ部２３１の光軸と重なるように位置合わせがなされている。
【００９４】
実装基板２２０は、上面開口の箱形状を有するケース体２４０の内部に収容されて固定される。具体的には、図１５に示すように、ケース体２４０の底面に設けられた位置決めピン２４１によって実装基板２２０が位置決めされてケース体２４０に固定される。また、ケース体２４０には、キャップ体２５０が取付けられ、このキャップ体２５０によってケース体２４０の上面開口が閉塞されることになる。キャップ体２５０としては、レンズ部２３１を透過してＰＤ２１２に入射する光が受光器２０１の外部から上記レンズ部２３１に入射されるように、少なくとも略中央部が透光性を有する材料にて形成されていることが必要である。キャップ体２５０の材質としては、ポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂、ポリアリレート樹脂等が好適である。
【００９５】
本実施の形態における受光器２０１においては、透光性樹脂部材２１３の表面２１３ａの法線方向における板状部２３２の厚みｔ４（図１７参照）が、０．６ｍｍ未満（好ましくは０．５ｍｍ以下、より好ましくは０．４ｍｍ以下）でかつ透光性樹脂部材２１３の上面２１３ａの法線方向におけるレンズ部２３１の最大厚みＴ２（図１７参照）よりも小さくなるように形成されている。また、透光性樹脂部材２１３の表面２１３ａの法線方向におけるガイド壁部２３３の厚みｔ５（図１７参照）は、０．６ｍｍ以上であり、透光性樹脂部材２１３の側面２１３ｂの法線方向におけるガイド壁部２３３の厚みｔ６（図１７参照）は、透光性樹脂部材２１３の表面２１３ａの法線方向における板状部２３２の厚みｔ４と実質的に同じになるように形成されている。
【００９６】
ここで、板状部２３２の厚みｔ４が０．６ｍｍ未満となっている理由は、レンズ部２３１の小型化に伴って板状部２３２を可能な限り薄くした場合には、板状部２３２が０．６ｍｍを下回る場合も存在するためである。また、板状部２３２の厚みｔ４をレンズ部２３１の厚みＴ２よりも小さくする理由は、キャップ体２５０とレンズ部材２３０のレンズ部２３１とを可能な限り近接配置することによって受光器２０１を薄型化するためである。そして、その場合にもレンズ部材２３０を射出成型にて形成するためには、離型の際にイジェクトピンが射出成型品であるレンズ部材２３０を突き破って破損しないように、イジェクトピンが突き抜けない限界の厚み寸法である０．６ｍｍ以上の部分をレンズ部材２３０に設けることが必要になる。しかしながら、板状部２３２よりも分厚いレンズ部２３１にイジェクトピンを打った場合には、レンズ部２３１の表面に傷が生じ、この部分において光の散乱が生じるため、受光器としての性能が低下するおそれが高い。そこで、本実施の形態における受光器２０１のレンズ部材２３０においては、ガイド壁部２３３の厚みｔ５を０．６ｍｍ以上とし、この部分にイジェクトピンを打つようにしている。なお、その詳細は、上述の実施の形態２において説明したものと同様である。
【００９７】
また、ガイド壁部２３３の厚みｔ６を板状部２３２の厚みｔ４と同じに設定している理由は、このようにすればレンズ部材２３０の射出成型時に金型内における溶融樹脂の樹脂まわりがよくなるためであり、レンズ部材２３０の成型がより良好に行なえるようになるためである。なお、レンズ部２３２の最大厚みＴ２は、受光器２０１の光学的な性能を決定するパラメータの１つであり、特に限定されるものではない。
【００９８】
本実施の形態における受光器２０１において、ガイド壁部２３３の厚みｔ５を１．０ｍｍ以上とすれば、レンズ部材２３０を側面から保持（特に吸着）することが可能になる。したがって、このように構成した場合には、レンズ部材２３０のＰＤ２１２に対する位置合わせの際のハンドリング性の自由度が増すことにもなる。
【００９９】
上述の構造の受光器２０１とすることにより、上述の実施の形態１または２における投光器１０１Ａおよび１０１Ｂの場合と同様の効果を得ることができる。すなわち、レンズ部２３１が小型化かつ薄型化された場合にも、生産性よく高性能の受光器を安価に製造することが可能になる。
【０１００】
さらに、上述の構造の受光器２０１とすることにより、一対のガイド壁部２３３によって透光性樹脂部材２１３が挟み込まれるようになるため、透光性樹脂部材２１３に対するレンズ部材２３０の位置合わせの際に、レンズ部材２３０の位置合わせが透光性樹脂部材２１３の上面２１３ａ上において一方向のみで済むようになる。したがって、位置合わせ作業が大幅に容易化する効果も得られる。
【０１０１】
ところで、反射型の光電センサには、三角測距の原理を利用した「距離設定型光電センサ」と呼ばれるものがある。距離設定型光電センサにおいては、受光素子の受光領域が２分割されたいわゆる２分割フォトダイオード（２分割ＰＤ）あるいは位置検出ダイオード（ＰＳＤ：Position Sensitive Diodes）といった半導体受光素子が搭載された受光器が利用されており、一般に、各フォトダイオードからの出力信号の差をとってその差分信号のレベルを予め設定した閾値と比較する等の信号処理を行なうことにより、距離の判別が行なわれるように設定されている。すなわち、上記信号処理により、所定の基準位置よりも前方に被検出物体が位置したことを検知する一方、上記所定の基準位置よりも後方に被検出物体が位置している場合にはその検知が行なわれないことになる。このような距離設定型光電センサにおいては、その製造過程において投光器と受光器との位置決め精度（特に、投光素子と受光素子との位置決め精度）が重要になることは言うまでもない。
【０１０２】
図１８は、距離設定型光電センサに本実施の形態における受光器を適用した場合の図である。本実施の形態における受光器２０１は、距離設定型光電センサの受光器として特に好適である。
【０１０３】
図１８に示すように、距離設定型光電センサにおいては、投光器１０１と受光器２０１とを近接配置し、受光器２０１のＰＤ２１２を第１受光部２１２ａと第２受光部２１２ｂとに分割する。そして、設定値よりも距離設定型光電センサに対して近い位置にある物体を検出する場合には、投光器１０１から発せられた光が物体に反射した後、受光器２０１の第１受光部２１２ａによって受光されるようにし、設定値よりも距離設定型光電センサに対して遠い位置にある物体を検出する場合には、投光器１０１から発せられた光が物体に反射した後、受光器２０１の第２受光部２１２ｂによって受光されるようにする。この調節は、投光器１０１に対する受光器２０１の配設位置によって決定される。
【０１０４】
より具体的には、投光器１０１は、半導体投光素子としてのＬＥＤ１１２から出射された光ビームを投光用のレンズ部材１３０を介して検知領域に向けて照射し、受光器２０１は、投光器１０１から出射された光ビームが被検出物体に到達して反射した場合の反射光を受光用のレンズ部材２３０を介して半導体受光素子としての２分割ＰＤ２１２にて受光する。なお、受光用のレンズ部材２３０および２分割ＰＤ２１２は、ＬＥＤ１１２から出射された光ビームの反射光の光軸と所定の角度もって傾斜して配置される。ここで、光電センサから設定位置（所定の基準位置）までの距離（以下、設定距離という）をＬとすると、２分割ＰＤ２１２は、光電センサからの距離が設定距離Ｌよりも近い位置に被検出物体がある場合にその反射光を受光する第１受光部２１２ａと、光電センサからの距離が設定距離Ｌよりも遠い位置に被検出物体がある場合にその反射光を受光する第２受光部２１２ｂとによって構成されている。すなわち、受光用のレンズ部材２３０のレンズ部の中心点と２分割ＰＤ２１２の受光領域の中心点とを結ぶ直線と、投光器１０１から出射された光ビームの光軸とが交わる点までの光電センサからの距離が設定距離Ｌとなることになる。そして、この距離設定型光電センサにおいては、実装基板２２０（図１５および図１７参照）上に搭載された図示しない信号処理回路において信号処理が行なわれ、光電センサから被検出物体までの距離の判別が行なわれる。
【０１０５】
２分割ＰＤ２１２を構成する個々のフォトダイオード、すなわち第１受光部２１２ａおよび第２受光部２１２ｂのそれぞれの一端には、図示しないＩ／Ｖ変換器が電気的に接続される。Ｉ／Ｖ変換器は、各フォトダイオードから出力される電流を電圧出力に変換するものであり、その出力はそれぞれ図示しない増幅器で図示された後に図示しない差分回路に与えられる。差分回路においては、これら２つの増幅後の電圧出力に基づいて差分信号を生成し、これを図示しない比較回路に与える。比較回路においては、上記差分信号と予め設定された閾値とを比較する。ここで、たとえば比較回路は、差分信号が正の値か負の値かであることにより、被検出物体が光電センサからの距離が設定距離Ｌよりも近い位置にあるか遠い位置にあるかを判別する。
【０１０６】
その場合に、本実施の形態の如くの受光器２０１の構造を採用すれば、一対のガイド壁部２３３によって透光性樹脂部材２１３が挟み込まれるようになるため、透光性樹脂部材２１３に対するレンズ部材２３０の位置合わせの際に、設定距離に応じてレンズ部材２３０を図中矢印Ｅ方向に移動させればよく、レンズ部材２３０の位置合わせがより容易に行なえるようになる。したがって、距離設定型光電センサを容易に製造することが可能になる。
【０１０７】
以上においては、本発明に従った投光器および受光器を距離設定型の光電センサに適用した場合のメリットに着目して説明を行なったが、距離設定型でない通常の反射型の光電センサに本発明に従った投光器および受光器を使用した場合にも以下の如くのメリットが得られる。反射型の光電センサにおいては、投光器で構成される投光系と受光器で構成される受光系の両光学系によりその光学特性が決定される。そのため、反射型の光電センサにおいて、投光系および受光系の両光学系に本発明に従った投光器および受光器を使用し、かつそれらが所望の光学特性となるように調整すれば、従来課題となっていた各種ばらつきの問題が解決される。また、その後のアセンブリ工程による特性の変化もなく安定的に反射型の光電センサを製造することが可能になる。さらには、使用環境による変化の影響も受けることがなくなる。
【０１０８】
（実施の形態４）
図１９は、本発明の実施の形態４における投光器の要部断面図である。以下においては、この図を参照して、本実施の形態における投光器の構造について説明する。
【０１０９】
図１９に示すように、本実施の形態における投光器１０１Ｃは、光ファイバ１６０を備えた投光器である。光ファイバ１６０は、ＬＥＤ１１２から出射された光を検出対象物に導くためのものである。ＬＥＤ１１２から発せられた光は、投光レンズであるレンズ部１３１を介して光ファイバ１６０に導入される。
【０１１０】
本実施の形態における投光器１０１Ｃのレンズ部材１３０は、レンズ部１３１と、このレンズ部１３１から側方に向かって突設された板状部１３２と、この板状部１３２から上方に向かって突設された立壁部１３４とを含んでいる。板状部１３２は、ＩＣパッケージ１１０の透光性樹脂部材１１３の上面１１３ａに沿うように延びており、立壁部１３４は、透光性樹脂部材１１３側とは反対側（すなわち上方）に向かって延びている。立壁部１３４は、レンズ部１３１と対面する位置に凹部１３４ａを有している。この凹部１３４ａは、立壁部１３４の上面をレンズ部１３１側に向かって凹設することによって形成されており、この凹部１３４ａには、光ファイバ１６０の端部が接続されて固定されている。
【０１１１】
以上の如くの投光器１０１Ｃとすることにより、レンズ部材１３０に光ファイバ１６０を容易に固定することが可能になるため、光ファイバ１６０を備えた投光器を安価にかつ容易に製造することが可能になる。また、レンズ部１３１に対する光ファイバ１６０の位置決めも容易にかつ確実に行なえるようになるため、高性能の投光器とすることができる。
【０１１２】
上述の実施の形態１ないし４においては、個別に光電センサの投光器と受光器に本発明を適用した場合の実施態様を例示したが、投光器に適用した実施態様を受光器に適用したり、受光器に適用した実施態様を投光器に適用することは、当然に可能である。また、光電センサの投光器や受光器以外にも光通信デバイス等の光学モジュールに本発明を適用することも可能である。
【０１１３】
このように、今回開示した上記各実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の実施の形態１における投光器の分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１における投光器の組立て後の要部断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における投光器の製造方法を説明するための模式断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における投光器の製造方法を説明するための模式断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１における投光器の製造方法を説明するための模式断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における投光器の製造方法を説明するための模式断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における投光器の製造方法を説明するための模式断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２における投光器の分解斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態２における投光器のレンズ部材の斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における投光器の組立て後の要部断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２における投光器の製造方法を説明するための模式断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２における投光器の製造方法を説明するための模式断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２における投光器の製造方法を説明するための模式断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２における投光器の製造方法を説明するための模式断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態３における受光器の分解斜視図である。
【図１６】本発明の実施の形態３における受光器のレンズ部材の斜視図である。
【図１７】本発明の実施の形態３における受光器の組立て後の要部断面図である。
【図１８】距離設定型光電センサに本発明の実施の形態３における受光器を適用した場合の図である。
【図１９】本発明の実施の形態４における投光器の要部断面図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１１，１２  金型、１４  イジェクトピン、２１  吸着ヘッド、２２  穴部、２３  吸着面、２４  吸引管、１０１，１０１Ａ〜１０１Ｃ  投光器、１１０  ＩＣパッケージ、１１１  中間基板、１１２  ＬＥＤ、１１３  透光性樹脂部材、１１３ａ  上面、１１３ｂ  側面、１１８  接着剤、１２０  実装基板、１２１  導体パターン、１３０  レンズ部材、１３１  レンズ部、１３２  板状部、１３３  ガイド壁部、１３４  立壁部、１３４ａ  凹部、１４０  ケース体、１４１  位置決めピン、１５０  キャップ体、１６０  光ファイバ、２０１  受光器、２１０  ＩＣパッケージ、２１１  中間基板、２１２  ＰＤ、２１２ａ  第１受光部、２１２ｂ  第２受光部、２１３  透光性樹脂部材、２１３ａ  上面、２１３ｂ  側面、２２０  実装基板、２２１  導体パターン、２３０  レンズ部材、２３１  レンズ部、２３２  板状部、２３３  ガイド壁部、２４０  ケース体、２４１  位置決めピン、２５０  キャップ体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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