JP2002076440A - 発光装置及び光空間伝送装置 - Google Patents
発光装置及び光空間伝送装置Info
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- light emitting
- emitting device
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- Y10S362/80—Light emitting diode
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- Optical Communication System (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 スーパールミネッセント光を利用して光空間
伝送を行う際に、空間内の予期せぬ一点に大きなパワー
が集中しないようにするため、比較的大きな発光スポッ
トを有する発光装置を提供する。 【解決手段】 光拡散シート３が、スーパールミネッセ
ント光を放射する発光素子６から放射された光線束を第
１の面に受けて散乱もしくは回折させ、反対側の第２の
面から散乱もしくは回折された光を放射する。配光手段
が、光拡散シートの第２の面から放射された光をある方
向に配光させる。
伝送を行う際に、空間内の予期せぬ一点に大きなパワー
が集中しないようにするため、比較的大きな発光スポッ
トを有する発光装置を提供する。 【解決手段】 光拡散シート３が、スーパールミネッセ
ント光を放射する発光素子６から放射された光線束を第
１の面に受けて散乱もしくは回折させ、反対側の第２の
面から散乱もしくは回折された光を放射する。配光手段
が、光拡散シートの第２の面から放射された光をある方
向に配光させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光装置及び光空
間伝送装置に関し、特に空間に光を放射する発光装置及
びそれを用いた光空間伝送装置に関する。
間伝送装置に関し、特に空間に光を放射する発光装置及
びそれを用いた光空間伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】スーパールミネッセントダイオード（Ｓ
ＬＤ）が、半導体光増幅器や光ファイバジャイロ用光源
として研究されてきた。ＳＬＤからの出力光は、コヒー
レンス性が低い。ＳＬＤの動作は、レーザ発振を抑制す
ることを前提としているが、ＳＬ光は、光利得を有する
導波路を経て出射するため、高速変調を行うことが可能
である。このため、ＳＬＤは、高速の光空間伝送用素子
として注目されている。
ＬＤ）が、半導体光増幅器や光ファイバジャイロ用光源
として研究されてきた。ＳＬＤからの出力光は、コヒー
レンス性が低い。ＳＬＤの動作は、レーザ発振を抑制す
ることを前提としているが、ＳＬ光は、光利得を有する
導波路を経て出射するため、高速変調を行うことが可能
である。このため、ＳＬＤは、高速の光空間伝送用素子
として注目されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＳＬＤの発光スポット
（ニアフィールドパターン）は非常に小さい。このた
め、ＳＬＤから放射されたスーパールミネッセント光
（ＳＬ光）を凸レンズ等で収束させると、ＳＬ光が微少
な領域に集中する。これにより、ＳＬ光が集光されてい
る領域におけるパワー密度が大きくなる。ＳＬ光を利用
して光空間伝送を行う際に、空間内の予期せぬある一点
に大きなパワーが集中することは好ましいことではな
い。
（ニアフィールドパターン）は非常に小さい。このた
め、ＳＬＤから放射されたスーパールミネッセント光
（ＳＬ光）を凸レンズ等で収束させると、ＳＬ光が微少
な領域に集中する。これにより、ＳＬ光が集光されてい
る領域におけるパワー密度が大きくなる。ＳＬ光を利用
して光空間伝送を行う際に、空間内の予期せぬある一点
に大きなパワーが集中することは好ましいことではな
い。
【０００４】本発明の目的は、比較的大きな発光スポッ
トを有する発光装置を提供することである。
トを有する発光装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、発光素子と、前記発光素子から放射された光線束を
第１の面に受けて散乱もしくは回折させ、反対側の第２
の面から散乱もしくは回折された光を放射する光拡散シ
ートと、前記光拡散シートの前記第２の面から放射され
た光をある方向に配光させる配光手段とを有する発光装
置が提供される。
と、発光素子と、前記発光素子から放射された光線束を
第１の面に受けて散乱もしくは回折させ、反対側の第２
の面から散乱もしくは回折された光を放射する光拡散シ
ートと、前記光拡散シートの前記第２の面から放射され
た光をある方向に配光させる配光手段とを有する発光装
置が提供される。
【０００６】本発明の他の観点によると、上記発光装置
と、前記発光装置の配向手段により配光された光を受光
する受光素子とを有する光通信装置が提供される。
と、前記発光装置の配向手段により配光された光を受光
する受光素子とを有する光通信装置が提供される。
【０００７】光拡散シートにより、発光装置の発光スポ
ットを大きくすることができる。これにより、予期せぬ
微少な領域に大きな光パワーが集中することを防止する
ことができる。
ットを大きくすることができる。これにより、予期せぬ
微少な領域に大きな光パワーが集中することを防止する
ことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１に、本発明の実施例による発
光装置の断面図を示す。直径９ｍｍの円盤状のステム１
の一方の面（前面）上に、前面に対して垂直な取付面を
有する取付金具２が取り付けられている。ステム１の前
面に平行な面をＸＹ面とし、取付金具２の取付面に平行
な面をＺＸ面とするＸＹＺ直交座標系を考える。なお、
ステム１の前面の法線ベクトルの向きをＺ軸の正の方向
とする。取付金具２の取付面上にＳＬＤ６が取り付けら
れている。ＳＬＤ６の活性層の厚さ方向がＹ軸に平行に
なる。ステム１の背面から外部に延びるリード線１０を
介して、ＳＬＤ６に電流が供給される。ＳＬＤ６は、そ
の出射端面からステム１の前面の法線方向（Ｚ軸の正の
方向）に、赤外領域の波長を有するＳＬ光２０を放射す
る。
光装置の断面図を示す。直径９ｍｍの円盤状のステム１
の一方の面（前面）上に、前面に対して垂直な取付面を
有する取付金具２が取り付けられている。ステム１の前
面に平行な面をＸＹ面とし、取付金具２の取付面に平行
な面をＺＸ面とするＸＹＺ直交座標系を考える。なお、
ステム１の前面の法線ベクトルの向きをＺ軸の正の方向
とする。取付金具２の取付面上にＳＬＤ６が取り付けら
れている。ＳＬＤ６の活性層の厚さ方向がＹ軸に平行に
なる。ステム１の背面から外部に延びるリード線１０を
介して、ＳＬＤ６に電流が供給される。ＳＬＤ６は、そ
の出射端面からステム１の前面の法線方向（Ｚ軸の正の
方向）に、赤外領域の波長を有するＳＬ光２０を放射す
る。
【０００９】光拡散シート３が、ＳＬ光２０の光路内
に、ＳＬ光２０の光軸（Ｚ軸）に対して垂直に配置され
ている。ＳＬ光２０が、光拡散シート３の第１の面３Ａ
に入射する。光拡散シート３は、その第１の面３Ａに入
射したＳＬ光２０を散乱させ、反対側の第２の面３Ｂか
ら散乱光２１を放射する。なお、光拡散シート３とし
て、入射した光を回折させる回折格子シートを用いても
よい。
に、ＳＬ光２０の光軸（Ｚ軸）に対して垂直に配置され
ている。ＳＬ光２０が、光拡散シート３の第１の面３Ａ
に入射する。光拡散シート３は、その第１の面３Ａに入
射したＳＬ光２０を散乱させ、反対側の第２の面３Ｂか
ら散乱光２１を放射する。なお、光拡散シート３とし
て、入射した光を回折させる回折格子シートを用いても
よい。
【００１０】取付金具２、ＳＬＤ６、及び光拡散シート
３は、モールド部材５でモールドされている。モールド
部材５は、例えばエポキシ樹脂で形成される。
３は、モールド部材５でモールドされている。モールド
部材５は、例えばエポキシ樹脂で形成される。
【００１１】モールド部材５の表面のうち、光拡散シー
ト３の第２の面３Ｂから放射された散乱光２１の到達す
る領域７が、半径２．５ｍｍの半球面とされている。半
球面の領域７は、散乱光２１を、発光装置の正面（Ｚ軸
の正の方向）に配光させる。なお、領域７は必ずしも半
球面状である必要はない。外側に向かって凸の面であれ
ば、散乱光２１を発光装置の正面に優先的に配光させる
ことが可能である。
ト３の第２の面３Ｂから放射された散乱光２１の到達す
る領域７が、半径２．５ｍｍの半球面とされている。半
球面の領域７は、散乱光２１を、発光装置の正面（Ｚ軸
の正の方向）に配光させる。なお、領域７は必ずしも半
球面状である必要はない。外側に向かって凸の面であれ
ば、散乱光２１を発光装置の正面に優先的に配光させる
ことが可能である。
【００１２】次に、図１に示した発光装置の製造方法に
ついて説明する。まず、モールド部材５の表面を画定す
る型枠を準備する。この型枠の先端部にエポキシ樹脂を
充填し硬化させる。これにより、半球面状の領域７を画
定する半球部分と、その底面に連続する円柱状部分とか
らなる先端部５ｂが形成される。先端部５ｂを型枠内に
入れた状態で先端部５ｂの底面を上方に向け、その上に
光拡散シート３を載置する。
ついて説明する。まず、モールド部材５の表面を画定す
る型枠を準備する。この型枠の先端部にエポキシ樹脂を
充填し硬化させる。これにより、半球面状の領域７を画
定する半球部分と、その底面に連続する円柱状部分とか
らなる先端部５ｂが形成される。先端部５ｂを型枠内に
入れた状態で先端部５ｂの底面を上方に向け、その上に
光拡散シート３を載置する。
【００１３】型枠内にエポキシ樹脂を充填し、ステム１
に取り付けられた取付金具２を、型枠内に挿入する。な
お、ＳＬＤ６は、既に取付金具２に取り付けられてい
る。この状態でエポキシ樹脂を硬化させる。型枠を取り
外すことにより、図１に示した発光装置が得られる。
に取り付けられた取付金具２を、型枠内に挿入する。な
お、ＳＬＤ６は、既に取付金具２に取り付けられてい
る。この状態でエポキシ樹脂を硬化させる。型枠を取り
外すことにより、図１に示した発光装置が得られる。
【００１４】次に、図２を参照して、上記実施例による
発光装置の発光スポット（ニアフィールドパターン）に
ついて説明する。
発光装置の発光スポット（ニアフィールドパターン）に
ついて説明する。
【００１５】図２（Ｂ）に示すように、光拡散シート３
の第１の面３Ａ上におけるＳＬ光２０のビームスポット
のＸ軸方向の長さをｄｘ、Ｙ軸方向の長さをｄｙとす
る。ＳＬＤ６の出射端面から光拡散シート３までの距離
をｄ２とする。
の第１の面３Ａ上におけるＳＬ光２０のビームスポット
のＸ軸方向の長さをｄｘ、Ｙ軸方向の長さをｄｙとす
る。ＳＬＤ６の出射端面から光拡散シート３までの距離
をｄ２とする。
【００１６】図２（Ａ）に、距離ｄ２を変えたときの、
ビームスポットの大きさと光パワー密度の変化を示す。
横軸は距離ｄ２を単位「ｍｍ」で表し、左縦軸はビーム
スポットの大きさを単位「ｍｍ」で表し、右縦軸は光パ
ワー密度の低下率を単位「ｄＢ」で表す。図中の四角記
号及び丸記号が、それぞれビームスポットの大きさｄｘ
及びｄｙを示す。また、菱形記号が、光パワー密度の低
下率を示す。
ビームスポットの大きさと光パワー密度の変化を示す。
横軸は距離ｄ２を単位「ｍｍ」で表し、左縦軸はビーム
スポットの大きさを単位「ｍｍ」で表し、右縦軸は光パ
ワー密度の低下率を単位「ｄＢ」で表す。図中の四角記
号及び丸記号が、それぞれビームスポットの大きさｄｘ
及びｄｙを示す。また、菱形記号が、光パワー密度の低
下率を示す。
【００１７】距離ｄ２を長くすると、ビームスポットが
大きくなることがわかる。例えば、距離ｄ２を２ｍｍと
すると、ビームスポットは、０．３ｍｍ×１．７ｍｍの
長円状になる。ビームスポットが大きくなるに従って、
光パワー密度が低下していることがわかる。このビーム
スポットが、図１に示した発光装置の発光スポットとな
る。これに対し、ＳＬＤ６の発光スポットサイズは、１
μｍ×３μｍ程度である。このように、光拡散シート３
を配置することにより、発光スポットを大きくすること
ができる。この発光装置から放射されたビームを収束さ
せても、発光スポットの大きさ以下の領域に集光するこ
とはできない。このため、発光装置から放射されたＳＬ
光により、予期せぬ微少な領域に高いパワーが集中する
ことを防止することができる。
大きくなることがわかる。例えば、距離ｄ２を２ｍｍと
すると、ビームスポットは、０．３ｍｍ×１．７ｍｍの
長円状になる。ビームスポットが大きくなるに従って、
光パワー密度が低下していることがわかる。このビーム
スポットが、図１に示した発光装置の発光スポットとな
る。これに対し、ＳＬＤ６の発光スポットサイズは、１
μｍ×３μｍ程度である。このように、光拡散シート３
を配置することにより、発光スポットを大きくすること
ができる。この発光装置から放射されたビームを収束さ
せても、発光スポットの大きさ以下の領域に集光するこ
とはできない。このため、発光装置から放射されたＳＬ
光により、予期せぬ微少な領域に高いパワーが集中する
ことを防止することができる。
【００１８】次に、図３を参照して、実施例による発光
装置の配光特性（ファーフィールドパターン）について
説明する。図１に示したように、光拡散シート３の第２
の面３Ｂから半球面状の領域７の先端までの距離をｄ１
とする。
装置の配光特性（ファーフィールドパターン）について
説明する。図１に示したように、光拡散シート３の第２
の面３Ｂから半球面状の領域７の先端までの距離をｄ１
とする。
【００１９】図３は、距離ｄ１を変えたときの、半値全
幅角及び光パワー比の変化を示す。半値全幅角とは、パ
ワー密度がその最大値の１／２になるような２方向のビ
ームの広がり角を意味する。図中の四角記号及び丸記号
は、それぞれＹＺ面内及びＺＸ面内における半値全幅角
を示す。光パワー比とは、ＳＬＤ６から放射されたＳＬ
光のパワーをＰ0とし、図１に示したモールド部材７か
ら外に放射される光のパワーをＰ1としたとき、Ｐ1／Ｐ
0を意味する。図中の三角記号が光パワー比Ｐ1／Ｐ0を
示す。
幅角及び光パワー比の変化を示す。半値全幅角とは、パ
ワー密度がその最大値の１／２になるような２方向のビ
ームの広がり角を意味する。図中の四角記号及び丸記号
は、それぞれＹＺ面内及びＺＸ面内における半値全幅角
を示す。光パワー比とは、ＳＬＤ６から放射されたＳＬ
光のパワーをＰ0とし、図１に示したモールド部材７か
ら外に放射される光のパワーをＰ1としたとき、Ｐ1／Ｐ
0を意味する。図中の三角記号が光パワー比Ｐ1／Ｐ0を
示す。
【００２０】図３の横軸は距離ｄ１を単位「ｍｍ」で表
し、左縦軸は半値全幅角を単位「度」で表し、右縦軸は
光パワー比を単位「％」で表す。距離ｄ１を長くする
と、半値全幅角が小さくなっていることがわかる。すな
わち、距離ｄ１を変えることにより、配光特性を制御す
ることが可能である。
し、左縦軸は半値全幅角を単位「度」で表し、右縦軸は
光パワー比を単位「％」で表す。距離ｄ１を長くする
と、半値全幅角が小さくなっていることがわかる。すな
わち、距離ｄ１を変えることにより、配光特性を制御す
ることが可能である。
【００２１】また、ＳＬＤ６から放射されたＳＬ光２０
を光拡散シート３で散乱させ、ＳＬＤ６及び光拡散シー
ト３をモールド部材５でモールドしても、ほぼ７０％以
上の光パワー比を確保することができる。モールド部材
中に光を散乱させる微粒子を分散させると、光パワーが
大きく低下してしまうが、光拡散シート３を用いること
により光パワーの低下を抑制することができる。
を光拡散シート３で散乱させ、ＳＬＤ６及び光拡散シー
ト３をモールド部材５でモールドしても、ほぼ７０％以
上の光パワー比を確保することができる。モールド部材
中に光を散乱させる微粒子を分散させると、光パワーが
大きく低下してしまうが、光拡散シート３を用いること
により光パワーの低下を抑制することができる。
【００２２】上記実施例による発光装置から放射された
光の伝搬する空間内に受光装置を配置することにより、
光空間伝送を行うことができる。
光の伝搬する空間内に受光装置を配置することにより、
光空間伝送を行うことができる。
【００２３】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
発光装置の発光スポットを大きくすることができる。こ
れにより、予期せぬ微少な領域に大きな光パワーが集中
することを防止することができる。
発光装置の発光スポットを大きくすることができる。こ
れにより、予期せぬ微少な領域に大きな光パワーが集中
することを防止することができる。
【図１】本発明の実施例による発光装置の側面図であ
る。
る。
【図２】出射端面と光拡散シートとの距離を変えたとき
の、スポットサイズ及び光パワー密度低下率の変動を示
すグラフ、及びビームスポットサイズの定義を説明する
ための斜視図である。
の、スポットサイズ及び光パワー密度低下率の変動を示
すグラフ、及びビームスポットサイズの定義を説明する
ための斜視図である。
【図３】光拡散シートとモールド部材先端との距離を変
えたときの、出射光の半値全幅角及び光パワー比の変動
を示すグラフである。
えたときの、出射光の半値全幅角及び光パワー比の変動
を示すグラフである。
１ ステム ２ 取付金具 ３ 光拡散シート ５ モールド部材 ６ ＳＬＤ ７ 半球面状領域 １０ リード線 ２０ ＳＬ光 ２１ 散乱光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸山 剛 神奈川県横浜市青葉区荏田西１−３−１ スタンレー電気株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 5F041 AA07 AA13 EE16 EE25 FF14
Claims (4)
- 【請求項１】 発光素子と、 前記発光素子から放射された光線束を第１の面に受けて
散乱もしくは回折させ、反対側の第２の面から散乱もし
くは回折された光を放射する光拡散シートと、 前記光拡散シートの前記第２の面から放射された光をあ
る方向に配光させる配光手段とを有する発光装置。 - 【請求項２】 さらに、前記発光素子及び光拡散シート
が埋め込まれたモール部材を有し、該モールド部材の表
面のうち、前記光拡散シートの第２の面から放射された
光の到達する領域が凸面とされ、該凸面が前記配向手段
を兼ねる請求項１に記載の発光装置。 - 【請求項３】 前記発光素子が、スーパールミネッセン
ト光を放射する請求項１または２に記載の発光装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載された発
光装置と、 前記発光装置の配向手段により配光された光を受光する
受光素子とを有する光空間伝送装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000257746A JP2002076440A (ja) | 2000-08-28 | 2000-08-28 | 発光装置及び光空間伝送装置 |
| US09/938,324 US6520670B2 (en) | 2000-08-28 | 2001-08-23 | Light radiating device with large beam spot size and spatial optical communication device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000257746A JP2002076440A (ja) | 2000-08-28 | 2000-08-28 | 発光装置及び光空間伝送装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002076440A true JP2002076440A (ja) | 2002-03-15 |
Family
ID=18746166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000257746A Pending JP2002076440A (ja) | 2000-08-28 | 2000-08-28 | 発光装置及び光空間伝送装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6520670B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002076440A (ja) |
Cited By (4)
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| WO2011117934A1 (ja) * | 2010-03-25 | 2011-09-29 | パナソニック株式会社 | 発光装置及びそれを用いたバックライトモジュール |
| KR101189134B1 (ko) | 2005-11-09 | 2012-10-10 | 엘지디스플레이 주식회사 | 엘이디 및 이를 이용한 액정표시장치 |
| US8487519B2 (en) | 2002-11-13 | 2013-07-16 | Heptagon Micro Optics Pte. Ltd. | Light emitting device |
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| US11396994B1 (en) * | 2021-02-16 | 2022-07-26 | Ii-Vi Delaware, Inc. | Laser light source having diffuser element and light diverging optic |
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Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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