光發射模塊和光接收模塊的製作方法

2024-02-15 11:19:15

專利名稱：光發射模塊和光接收模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及分別用於(例如)無線光傳輸系統中的無線光發射機和無線光接收機的光發射模塊和光接收模塊，所述無線光傳輸系統用於通過自由空間傳輸諸如視頻數據、音頻信號和數字數據信號的作為光信號的信息數據，更具體而言，本發明涉及能夠降低所發射的光的亮度變化(variation)並提高效率的光發射模塊以及具有提高的光收集效率的光接收模塊。

背景技術：
用於通過自由空間傳輸光信號的無線光傳輸系統的有利特徵在於，由於光能夠實現寬帶傳輸，因而能夠以比採用無線電波的無線電傳輸更高的速度執行傳輸。要想在移動裝置中納入無線光傳輸系統的無線光發射機和無線光接收機，必須降低其內採用的光發射模塊和光接收模塊中每者的厚度和尺寸。
對於一些常規光發射模塊而言，採用Fresnel透鏡改變光源發射的光的發射角，由此實現其厚度的降低(例如，參見日本專利公開文本特開2005-49367)。圖27示出了日本專利公開文本特開2005-49367中公開的常規光發射模塊的示意圖。
如圖27所示，光發射模塊10包括光源1和透鏡2。透鏡2在其發射表面上具有多個折射面3，所述多個折射面3被設置為形成同心圓，每一所述同心圓具有位於其中心的光軸，並且具有互不相同的直徑，從而使透鏡2起著Fresnel透鏡的作用，因此，透鏡2使光源1發射的光折射，從而發射基本平行於光軸4的光。允許Fresnel透鏡具有比帶有連續曲面的球面透鏡和非球面透鏡更薄的透鏡部分，即，允許Fresnel透鏡的所述透鏡部分的厚度降至板的厚度。換言之，Fresnel透鏡的特徵在於，能夠容易地降低Fresnel透鏡的厚度。但是，由於(例如)在對所述多個折射面3進行處理以形成其傾斜角的過程中存在限制，因而Fresnel透鏡被構造為，使接收光源1發射的光的接收角2β只具有有限的值。因此，當光源1發射光的角度大時，光發射模塊10可能無法有效地發射光。
此外，日本專利公開文本特開2005-49367公開了提高接收光源1發射的光的接收角的範圍。圖28是示出了日本專利公開文本特開2005-49367中公開的另一常規光發射模塊11的示意圖。
如圖28所示，光發射模塊11包括光源1和透鏡12。透鏡12在其發射表面上具有多個折射面13，所述多個折射面13類似於圖27所示的透鏡2的多個折射面3，並且透鏡12在其入射表面上具有多個反射面15，所述多個反射面15被設置為形成同心圓，每一所述同心圓具有位於其中心的光軸，並且具有互不相同的直徑。通過所述多個反射面15反射光源1以大於2β的發射角發射的一部分光，從而使其從透鏡2的發射表面的平面部分16發射。
另一方面，一些用於將入射光轉化為電信號的常規光接收模塊結合了Fresnel透鏡作為匯集光接收元件上的入射光的收集透鏡，由此降低其厚度(例如，參見日本專利公開文本特開3-60080)。圖30是示出了日本專利公開文本特開3-60080公開的常規光接收模塊20的示意圖。
如圖30所示，光接收模塊20包括收集透鏡21和光接收元件22。收集透鏡2 1起著Fresnel透鏡的作用，所述Fresnel透鏡在其入射表面上具有多個折射面23，將所述多個折射面23設置為形成同心圓，每一所述同心圓具有位於其中心的光軸，並且具有互不相同的直徑。收集透鏡21收集光接收元件22上的入射光。與具有球面的凸透鏡等相比，允許起著Fresnel透鏡的作用的收集透鏡21具有降低的厚度。
圖29是具有圖28所示的常規構造的光發射模塊11的A1部分的放大圖。如圖29所示，所述多個折射面13中的每者在其尖端具有透鏡無效部分(lens invalid portion)，其阻止了光源1發射的光從其中穿過。因此，產生了防止光從其中穿過的黑暗部分。因此，光發射模塊11存在從透鏡12發射的光具有亮度變化的問題。
此外，圖28所示的常規光發射模塊11從發射表面的平面部分16發射由所述多個反射面15反射的光，所述平面部分16對應於所述多個折射面13的最外面的周線朝外的部分。因此，所述多個反射面15的直徑d2必須大於所述多個折射面13的直徑d1，由此提高了透鏡12的直徑。
此外，圖31是圖30所示的常規光接收模塊20的A2部分的放大圖。如圖31所示，所述多個折射面23中的每者在其尖端具有阻礙在其上收集入射光的透鏡無效部分。因此，光接收模塊20存在光收集效率降低的問題，這是由於無法收集入射光的區域導致的。


發明內容
因此，本發明的第一目的在於提供一種能夠在使透鏡的直徑降至最低的同時降低發射光的亮度變化並提高效率的光發射模塊。此外，本發明的第二目的在於提供一種能夠在使透鏡的直徑降至最低的同時提高光收集效率的光接收模塊。
為了實現第一個目的，本發明涉及一種光發射模塊，其包括光源和用於改變來自光源的光，使之具有預定方向性的透鏡元件，其中所述透鏡元件包括多個第一折射面，其設置在所述透鏡元件的發射表面上，以形成每者具有位於其中心的光軸，並且具有互不相同的直徑的同心圓，所述多個第一折射面用於折射從光源以處於0到θ0的範圍內的發射角發射的第一發射光，從而以預定角度發射所述第一發射光，其中，所述發射角是指所述光軸和發射所述第一發射光的方向之間的角度；光引導部分，其用於將從光源以大於θ0的發射角發射的第二發射光引導至所述透鏡元件的發射表面，其中，所述發射角是指所述光軸與發射所述第二發射光的方向之間的角；以及多個第二折射面，其設置在所述透鏡元件的發射表面上，以形成每者具有位於其中心的光軸，並且具有互不相同的直徑的同心圓，所述多個第二折射面用於折射由所述光引導部分引導的第二發射光，從而以預定角度發射所述第二發射光，並且在所述透鏡元件的所述發射表面上交替提供所述多個第二折射面和所述多個第一折射面。
所述光引導部分優選是用於反射所述光源發射的所述第二發射光的反射部分。
所述反射部分優選包括至少一個全反射面。
所述反射部分優選是與所述多個第二折射面中的至少一個相互作用的單個反射面，或者所述反射部分是多個反射面，其設置在所述透鏡元件的入射表面上，以形成每者具有位於其中心的光軸，並具有互不相同的直徑的同心圓，所述多個反射面以基本上一對一的對應方式與所述多個第二折射面相互作用。
所述光發射模塊還優選包括反射器，其用於將所述光源發射的所述第二發射光引導至所述光引導部分。
所述反射器反射優選反射所述光源發射的所述第二發射光中以處於θ2到θ3的範圍內的發射角發射的發射光，從而防止所述發射光直接抵達所述透鏡元件，其中，所述發射角是指所述光軸與發射所述發射光的方向之間的角。
所述光引導部分優選是與所述多個第二折射面中的至少一個相互作用的單個折射面，或者所述光引導部分是多個折射面，其設置在所述透鏡元件的入射表面上，以形成每者具有位於其中心的光軸，並具有互不相同的直徑的同心圓，所述多個折射面以基本上一對一的對應方式與所述多個第二折射面相互作用。
所述光軸和所述光引導部分的最外周線之間的距離優選小於等於所述光軸和所述多個第一折射面的最外周線(outermostcircumference)之間的距離。
所述多個第二折射面具有的形狀優選從所述透鏡元件的所述發射表面消除阻礙所述光源發射的發射光的發射的無效部分。
為了實現第二個目的，本發明涉及一種光接收模塊，其包括光接收元件和用於將光收集到所述光接收元件上的透鏡元件，其中所述透鏡元件包括多個第一折射面，其設置在所述透鏡元件的入射表面上，以形成每者具有位於其中心的光軸，並具有互不相同的直徑的同心圓，所述多個第一折射面用於折射所述入射光的一部分，從而將所述入射光收集到所述光接收元件；多個第二折射面，其設置在所述透鏡元件的所述入射表面上，以形成每者具有位於其中心的光軸，並具有互不相同的直徑的同心圓，所述多個第二折射面用於折射所述入射光的其他部分，所述多個第二折射面和多個第一折射面交替設置在所述透鏡元件的入射表面上；以及光引導部分，其設置在這樣的位置，以防止受到所述多個第一折射面折射，以便被收集到所述光接收元件上的光穿過其間，所述光引導部分用於將受到所述多個第二折射面折射的光收集到所述光接收元件上。
所述光引導部分優選是反射部分，其用於反射受到所述多個第二折射面折射的光。
所述反射部分優選包括至少一個全反射面。
所述反射部分優選是與所述多個第二折射面中的至少一個相互作用的單個反射面，或者所述反射部分是多個反射面，其設置在所述透鏡元件的發射表面上，以形成每者具有位於其中心的光軸，並具有互不相同的直徑的同心圓，所述多個反射面以基本上一對一的對應方式與所述多個第二折射面相互作用。
所述光接收模塊還優選包括反射器，其用於將由所述光引導部分引導的光收集到所述光接收元件上。
所述光引導部分優選是折射部分，其用於折射受到所述多個第二折射面折射的光。
所述折射部分優選是與所述多個第二折射面中的至少一個相互作用的單個第三折射面，或者所述折射部分是多個第三折射面，其設置在所述透鏡元件的發射表面上，以形成每者具有位於其中心的光軸，並具有互不相同的直徑的同心圓，所述多個第三折射面以基本上一對一的對應方式與所述多個第二折射面相互作用。
所述光軸和所述光引導部分的最外周線之間的距離優選小於等於所述光軸和所述多個第一折射面的最外周線之間的距離。
所述多個第二折射面具有的形狀優選從所述透鏡元件的所述入射表面消除阻礙所述入射光被收集到所述光接收元件上的無效部分。
如上所述，根據本發明的光發射模塊允許在使透鏡的直徑降至最低的同時降低發射光的亮度變化，並提高效率。此外，根據本發明的光接收模塊允許在使透鏡的直徑降至最低的同時提高光收集效率。
通過下文中結合附圖對本發明做出的詳細說明，本發明的這些和其他目的、特徵、方面和優點將變得更為顯見。



圖1是根據本發明第一實施例的光發射模塊的頂視圖和側視截面圖； 圖2是根據本發明第一實施例的光發射模塊的主要部分的側視截面圖； 圖3是根據本發明第一實施例的光發射模塊的主要部分的側視截面圖； 圖4是根據本發明的第一實施例的光發射模塊的示範性變型的側視截面圖； 圖5是根據本發明的第一實施例的透鏡元件的示範性變型的側視截面圖； 圖6是根據本發明的第一實施例的透鏡元件的示範性變型的側視截面圖； 圖7是根據本發明的第一實施例的光發射模塊的示範性變型的主要部分的側視截面圖； 圖8是根據本發明的第一實施例的光發射模塊的示範性變型的主要部分的側視截面圖； 圖9是根據本發明的第一實施例的光發射模塊的示範性變型的主要部分的側視截面圖； 圖10是根據本發明第二實施例的光發射模塊的頂視圖； 圖11是根據本發明的第二實施例的光發射模塊的側視截面圖； 圖12是根據本發明第二實施例的光發射模塊的主要部分的側視截面圖； 圖13是根據本發明第二實施例的光發射模塊的主要部分的放大側視截面圖； 圖14是根據本發明的第二實施例的光發射模塊的示範性變型的側視截面圖； 圖15是根據本發明的第二實施例的光發射模塊的示範性變型的主要部分的側視截面圖； 圖16是根據本發明的第二實施例的光發射模塊的示範性變型的主要部分的側視截面圖； 圖17是根據本發明的第二實施例的光發射模塊的示範性變型的主要部分的側視截面圖； 圖18是根據本發明的第二實施例的光發射模塊的示範性變型的主要部分的側視截面圖； 圖19是根據本發明第三實施例的光接收模塊的頂視圖和側視截面圖； 圖20是根據本發明第三實施例的光接收模塊的主要部分的側視截面圖； 圖21是根據本發明的第四實施例的光接收模塊的頂視圖； 圖22是根據本發明的第四實施例的光接收模塊的側視截面圖； 圖23是根據本發明第四實施例的光接收模塊的主要部分的側視截面圖； 圖24是根據本發明的第四實施例的光接收模塊的示範性變型的主要部分的側視截面圖； 圖25是根據本發明的第四實施例的光接收模塊的示範性變型的主要部分的側視截面圖； 圖26是根據本發明的第四實施例的光接收模塊的示範性變型的主要部分的側視截面圖； 圖27是常規光發射模塊的側視截面圖； 圖28是常規光發射模塊的側視截面圖； 圖29是圖28所示的常規光發射模塊的A1部分的放大側視截面圖； 圖30是常規光接收模塊的側視截面圖；以及 圖31是圖30所示的常規光接收模塊的A2部分的放大側視截面圖。

具體實施例方式 在下文中，將參考附圖描述本發明的實施例。
(第一實施例) 圖1是根據本發明第一實施例的光發射模塊100的頂視圖和側視截面圖。圖2是根據本發明第一實施例的光發射模塊100的主要部分的側視截面圖。
如圖1和圖2所示，光發射模塊100主要包括光源110和透鏡元件120。作為光源110，例如，採用LED或半導體雷射器。將光源110容納到封裝111內。在外殼130內，將封裝111和透鏡元件120固定在能夠滿足其間的預定位置關係的位置。將經調製的電信號通過端子112提供給光源110，光源110發射(例如)發光強度根據所述調製信號變化的光信號，從而使所述光信號從光軸113展開。例如，在採用LED作為光源110時，從光源110發射的光的散布基本表現為Lambertian分布，其中，發射強度與cosθ成正比，θ表示作為光軸113和發射方向之間的角度的發射角。
採用透鏡元件120將來自光源110的光散布的角度變為適當的散布角。由被設置為面對光發射模塊100的無線光接收機(未示出)接收所發射的光信號，由此實現對信息數據的無線光傳輸。當光發射模塊100發射的光的過寬散布導致了輻射功率密度的降低時，所述無線光傳輸系統僅只能提供縮短的傳輸距離。因此，將透鏡元件120設計為，將光源110發射的光展開的散布角減小到預定角度，並以該預定角度發射光。如圖2所示，透鏡元件120在其發射表面上具有多個第一折射面121，所述多個第一折射面121被設置為形成同心圓，每一所述同心圓具有位於其中心的光軸113，並且具有互不相同的直徑。所述多個第一折射面121中的每者折射光源110以小於等於θ0的角度發射的光，並沿由預期角度表示的方向發射所述光。圖2示出了將光源110發射的光變為平行於光軸113的光的情況作為簡單的例子。也就是說，所述多個第一折射面121起著典型的Fresnel透鏡的作用。因此，所述多個第一折射面121按照與圖27和圖28中所示的常規光發射模塊相同的方式工作。
接下來，將描述常規光發射模塊與根據本發明的第一實施例的光發射模塊100之間的差異。除了常規光發射模塊的透鏡之外，根據本發明的第一實施例的光發射模塊100的透鏡元件120具有形成於其發射表面上的多個第二折射面122。此外，將所述多個反射面123形成為光引導部分，其用於將光源110以大於θ0的發射角發射的光朝向所述多個第二折射面122引導，所述θ0表示光軸113和發射方向之間的角度。
在所述透鏡元件120的發射表面上交替提供所述多個第二折射面122和多個第一折射面121，從而使之形成每者具有位於其中心的光軸113的同心圓。所述多個第二折射面122的透鏡表面具有的形狀能夠防止透鏡元件120包括圖28和圖29所示的常規光發射模塊的透鏡12的透鏡無效部分(對應於圖2中的斜線部分)。也就是說，透鏡元件120不包括阻礙來自光源110的光發射的無效部分。
在所述透鏡元件120的入射表面上提供多個反射面123，以形成每者具有位於其中心的光軸113並且具有互不相同的直徑的同心圓。此外，所述多個反射面123為多個全反射面。此外，將所述多個反射面123提供為吸收以大於θ0的發射角從光源110發射的光。由所述多個第一折射面121使以小於等於θ0的發射角從光源110發射的光發生折射，並使其從透鏡元件120發射。因此，在光源110發射的光以小於等於θ0的發射角從透鏡元件120發射時，不產生光損耗。所述多個反射面123與所述多個第二折射面122基本上以一對一的對應方式相互作用，因此，根據一對一的對應關係將光源110以處於θ0到θ1的範圍內的發射角發射的光朝向所述多個第二折射面122反射。所述多個第二折射面122使反射光發生折射，並將從透鏡元件120發射所述經折射的光。在這種情況下，將所述多個反射面123的角度設置為，使光從透鏡元件120以預期角度發射(在圖2中，使光平行於光軸113發射)。
如上所述，將所述多個第二折射面122和所述多個反射面123形成為，使光源110以處於θ0到θ1的範圍內的發射角發射的光從對應於圖29所示的黑暗部分的部分發射，由此降低發射光的亮度變化。此外，以小於等於θ0的發射角從光源110發射的光和以處於θ0到θ1的範圍內的發射角從光源110發射的光均從所述多個第一折射面121中的直徑為do的區域內發射，由此提高了直徑為do的區域內的輻射功率密度，並實現了能夠實現高效性能的發光模塊100。此外，在不增大透鏡元件120的直徑的情況下，與典型的常規Fresnel透鏡相比，當光軸113和所述多個反射面123的最外周線之間的距離小於等於光軸113和所述多個第一折射面121的最外周線之間的距離時(也就是說，直徑di小於等於直徑do)，有可能提高光發射模塊發射的光的效率和強度。更具體地說，圖28所示的常規光發射模塊11必須提高透鏡12的直徑，因為由所述多個反射面15反射的光從對應於所述多個折射面13的最外周線之外的部分的發射表面(也就是說，從直徑d1外部的區域)發射。另一方面，根據第一實施例，由所述多個反射面123反射的光分別從所述多個第二折射面122發射，將光軸113和多個第二折射面122的最外周線之間的距離構造為小於光軸113和多個第一折射面121的最外周線(直徑do的邊緣)之間的距離。因此，有可能在不提高透鏡元件120的直徑的情況下提高效率。
如上所述，根據第一實施例，在透鏡元件120的發射表面上交替提供所述多個第一折射面121和多個第二折射面122，以形成每者具有位於其中心的光軸113，並且具有互不相同的直徑的同心圓，在透鏡元件120的入射表面上提供多個反射面123，以形成每者具有位於其中心的光軸113，並且具有互不相同的直徑的同心圓，分別通過所述多個第二折射面122以預期的角度折射和發射經所述多個反射面123反射的光。因此，有可能在不提高透鏡元件120的直徑的情況下，降低所發射的光的亮度變化，並提高效率和發射強度，由此實現具有有利性能的光發射模塊100。
儘管，在上述說明中，所述多個反射面123與所述多個第二折射面122以基本一對一的對應方式相互作用，但是，所述多個反射面123可以與所述多個第二折射面122中的至少一個相互作用。仍然就這種情況而言，與常規光發射模塊相比，有可能在不提高透鏡元件120的直徑的情況下，降低透鏡元件120所發射的光的亮度變化，並提高效率和發射強度，由此實現具有有利性能的光發射模塊100。
接下來，將更詳細地描述所述多個第二折射面122和所述多個反射面123的透鏡表面的角度。圖3是圖2所示的根據第一實施例的光發射模塊100的主要部分的側視截面圖。在下文中將詳細描述反射從光源110以α1的發射角發射的光的反射面123a和經反射的光指向的第二折射面122a。
如圖3所示，將第二折射面122a提供為沿射線114傾斜，射線114是通過在透鏡元件的入射表面124上使光源110發射的光折射，並使經折射的光穿過透鏡元件120得到的。第二折射面122a具有的形狀使得其不包括上述透鏡無效部分。在反射面123a上的反射點P處反射以發射角α1從光源110發射的光，α1表示光軸113和發射方向之間角度。使反射光指向第二折射面122a，並在第二折射面122a上的折射點Q處受到折射，進而沿平行於光軸113的方向作為發射光發射。
n1表示光源110和透鏡元件120之間的光折射率，n2表示透鏡元件120的光折射率，n3表示透鏡元件120和無線光接收機(未示出)之間的光折射率。當透鏡元件位於空氣當中時，折射率n1和n3中的每者幾乎為1。β1表示在對應於光源110的位置的點O處，射線114和光軸113之間的角度。β2表示在透鏡元件120的點R處，射線114與正交於入射表面124的線(在本實施例中為平行於光軸113的線，因為入射表面124為平面)之間的角。r表示從包括第二折射面122a的透鏡元件120的發射表面的突起的頂點延伸與光軸113垂直的線的長度，L1表示從光源110延伸垂直於入射表面124的線的長度，L2表示從包括第二折射面122a的透鏡元件120的發射表面的突起的頂點延伸垂直於入射表面124的線的長度。在這種情況下，滿足方程(1)和(2)。
r＝L1tanβ1+L2tanβ2……(1) n1·sinβ1＝n2·sinβ2……(2) 因而，基於長度r、L1和L2確定第二折射面122a的角β2。
此外，α2表示在反射點P處平行於光軸113的線與通過在反射點P處反射由光源110以發射角α1發射的光而獲得的反射光之間的角。α2』表示在折射點Q處，在反射點P處受到反射的光與垂直於第二折射面122a的線之間的角。γ表示在反射點P處，平行於入射表面124的線與垂直於反射面123a的線之間的角。在這種情況下，滿足方程(3)到(5)。
n3·sin(π/2-β2)＝n2·sinα2′……(3) α2＝π/2-β2-α2′……(4) γ＝(α1-α2)/2……(5) 因而，基於光源110發射的光的發射角α1確定反射面123a的角γ。
此外，在滿足下述方程(6)時，可以將所述多個反射面123形成為多個全反射面。在不滿足方程(6)時，例如，可以對所述多個反射面123電鍍金屬，以獲得能夠實現預期性能的多個反射面123。
n2·sin{(π-α1-α2)/2}≥n1…………(6) 根據圖1所示的第一實施例，將光發射模塊100構造為，將光源110容納到封裝111內，將封裝111和透鏡元件120固定至外殼130。但是，應當理解，可以採用任何滿足前述關係的其他構造產生與上述相同的效果。例如，如圖4所示，可以採用封裝140替代圖1所示的光發射模塊100的封裝111，可以在封裝140上固定設置光源110。
此外，根據第一實施例，將透鏡元件120構造為，使光軸113和多個反射面123的最外周線之間的距離小於等於光軸113和多個第一折射面121的最外周線之間的距離(也就是說，直徑di小於等於直徑do)，由此避免提高透鏡元件120的直徑。本發明不限於此。如圖5所示，可以採用光軸113和多個反射面223的最外周線之間的距離大於光軸113和多個第一折射面121的最外周線之間的距離(也就是說，直徑di2大於直徑do)。透鏡元件220的構造允許提高效率和發射強度，並且能夠在使透鏡的直徑降至最低的情況下降低所發射的光的亮度變化。應當理解，與圖3所示的透鏡元件120一樣，二者均包含於透鏡元件220中的多個第二折射面122和多個反射面223滿足上述方程(1)到(6)。
此外，根據第一實施例，將透鏡元件120構造為，使從光源110以小於等於θ0的發射角發射的光入射到其上的入射表面124為平面。但是，所述入射表面可以是曲面，也就是說，所述入射表面可以是，例如，圖6所示的透鏡元件320的入射表面324。當在透鏡元件320的發射表面上交替提供多個第一折射面321和多個第二折射面322，並且所述多個第二折射面322折射並發射來自設置在透鏡元件320的入射表面上的多個反射面323的反射光時，透鏡元件320能夠產生與上文所述相同的效果。或者，入射表面324可以是Fresnel透鏡表面。當透鏡元件320的入射表面324具有以光源110為中心的球體的球面時，入射表面324不對光源110發射的光折射，因此，圖3所示的角度β1和β2之間的關係滿足β1＝β2。因此，二者均包含在透鏡元件320中的多個第二折射面322和多個反射面323滿足上述方程(1)到(6)，從而滿足β1＝β2。而且，當入射表面324具有其他曲面或者Fresnel透鏡表面時，可以根據入射表面324上的折射執行向方程(2)中的代入。
此外，根據第一實施例，提供多個反射面123。但是，可以採用圖7所示的其內設置了單個反射面423而不是多個反射面123的透鏡元件420。在這種情況下，可以將多個第二折射面422每者設計為相對於單個反射面423具有適當的角。在這種情況下，同樣有可能降低所發射的光的亮度變化，並提高效率和發射強度，由此產生與上文所述相同的效果。
接下來，將更詳細地描述單個反射面423的透鏡表面的角度和多個第二折射面422的透鏡表面的角度。圖8是圖7所示的光發射模塊的主要部分的側視截面圖，其中，向第一實施例的光發射模塊100安裝了透鏡元件420。在圖8中，採用相同的對應的附圖標記表示與圖3所示的部件相同的部件，並將省略對其的說明。
如圖8所示，在反射面423上的第一反射點Pa處反射以發射角α1從光源110發射的光，其中α1表示光軸113和發射方向之間的角。使反射光指向第二折射面422a，並在第二折射面422a上的折射點Qa處受到折射，進而沿平行於光軸113的方向作為發射光發射。第二折射面422a與反射面423之間的關係與參考圖3描述的均包含在透鏡元件120中的第二折射面122a和反射面123a之間的關係相同。具體而言，長度r、L1和L2以及角β1、β2、α1、α2、α2』和γ滿足上述方程(1)到(6)。
接下來，將描述從光軸113來看直接圍繞(immediatelysurrounding)第二折射面422a設置的第二折射面422b。以小於發射角α1的角從光源110發射的光在反射面423上的第二反射點Pb處受到反射。使反射光指向第二折射面422b，並在第二折射面422b上的折射點Qb處受到折射，進而沿平行於光軸113的方向作為發射光發射。
α2b表示在第二折射點Qb處，在第二反射點Pb處受到反射的光與一條線之間的角，所述線是通過使通過在第二折射點Qb處使所述反射光發生折射而獲得的發射光朝向透鏡元件420的內部延伸而得到的。此外，β2b表示在第二折射點Qb處，平行於光軸113的直線與通過使第二折射面422b的傾斜面的線朝向透鏡元件420之外延伸得到的線之間的角。在這種情況下，當角α2b和β2b滿足方程(7)時，在第二折射點Qb處受到折射的發射光平行於光軸113。
n3·sin(π/2-β2b)＝n2·sin(π/2-β2b-α2b)……(7) 此外，可以提供包圍光源110的圖9所示的透鏡元件520，以替代圖7所示的透鏡元件420。在透鏡元件520的發射表面上，交替提供多個第一折射面521和多個第二折射面522，由所述多個第二折射面522折射並發射來自反射面523的反射光，由此產生與上文所述相同的效果。無用贅言，多個第二折射面522和反射面523之間的關係與均包含於透鏡元件420的多個第二折射面422和反射面423之間關係相同，也就是說，滿足上述方程(1)到(7)。
(第二實施例) 在第一實施例中，利用從光源以處於θ0到θ1的範圍內的發射角發射的光降低所發射的光的亮度變化，由此實現具有高效性能的光發射模塊，其中，發射角是指光軸與發射方向之間的角。根據第二實施例，利用光源發射的未直接抵達透鏡元件的光，而不是從光源以處於θ0到θ1的範圍內的發射角發射的光，其中，所述發射角是指光軸與發射方向之間的角。
圖10是根據本發明第二實施例的光發射模塊600的頂視圖，圖11是根據本發明的第二實施例的光發射模塊600的側視截面圖。圖12是根據本發明第二實施例的光發射模塊600的主要部分的側視截面圖。圖13是圖12所示的光發射模塊600的B部分的放大圖。在圖10到13中，採用相同的對應的附圖標記表示與圖1和圖2所示的部件相同的部件，並將省略對其的說明。
如圖10到13所示，光發射模塊600主要包括光源110和透鏡元件620。例如，光源110為LED。光源110被接合至陰極電極612a，並通過導線612c電連接到陽極電極612b。將透鏡元件620、陰極電極612a和陽極電極612b固定到由樹脂和/或類似物構成的外殼630。此外，陰極電極612a包括反射器641。反射器641具有形成了(例如)倒置錐的內部形狀的反射面。可以將反射器641固定到陰極電極612a上。或者，反射器641可以由與陰極電極612a相同的材料構成，從而與陰極電極612a集成。
與圖2所示的透鏡元件120一樣，在透鏡元件620的發射表面上，交替提供多個第一折射面121和多個第二折射面122，以形成每者具有位於其中心的光軸113，並且具有互不相同的直徑的同心圓。在所述透鏡元件620的入射表面上提供多個反射面623，以形成每者具有位於其中心的光軸113並且具有互不相同的直徑的同心圓。此外，所述多個反射面623為多個全反射面。根據第二實施例的光發射模塊600具有與根據第一實施例的光發射模塊相同的構造，只是光發射模塊600具有反射器641，其用於反射從光源110的側面發射的光，即，從光源以處於θ2到θ3的範圍內的發射角發射的光，所述發射角是指光軸113和發射方向之間的角。反射器641反射從光源110的側面發射的光，並使反射光指向設置在透鏡元件620的入射表面上的多個反射面623。所述多個反射面623與所述多個第二折射面122通過基本上一對一的對應方式相互作用，因此，根據所述一對一對應關係將通過反射器641引導的反射光朝向所述多個第二折射面122反射。所述多個第二折射面122使反射光發生折射，並從透鏡元件620發射所述經折射的光。如上所述，根據參考圖2描述的第一實施例，利用圖2所示的以處於θ0到θ1的範圍內的發射角發射的光，而根據第二實施例，利用從光源110的側面發射的光。具體地，在採用LED作為光源110時，從LED的側面發射的光提供了大功率，因此，能夠利用從光源的側面發射的光的電功率，以提高光發射模塊600的效率。所述多個反射面623與所述多個第二折射面122通過基本上一對一的對應方式相互作用，並根據所述一對一對應關係將從光源110的側面發射的光朝向所述多個第二折射面122反射。所述多個第二折射面122使反射光發生折射，並從透鏡元件620發射所述經折射的光。在這種情況下，將所述多個反射面623的角度設置為，使光從透鏡元件620以預期角度發射(在圖12中，使光平行於光軸113)。
如此形成了多個第二折射面122、多個反射面623和反射器641，因此從光源110的側面發射的光從對應於圖29所示的黑暗部分的部分發射，由此實現了所發射的光的亮度變化的降低。此外，以小於等於θ0的發射角從光源110發射的光和從光源110的側面發射的光均從所述多個第一折射面121的直徑為do的區域內發射，由此提高了直徑為do的區域內的發射功率密度，並實現了能夠實現高效性能的發光模塊600。
如上所述，根據第二實施例，在透鏡元件620的發射表面上，交替提供多個第一折射面121和多個第二折射面122，以形成每者具有位於其中心的光軸113，並且具有互不相同的直徑的同心圓，並且在透鏡元件620的入射表面上提供多個反射面623，以形成每者具有位於其中心的光軸113，並且具有互不相同的直徑的同心圓。此外，提供包圍光源110的反射器641，從而允許所述多個第二折射面122按照預期角度折射並發射來自光源110的側面的光。因此，有可能在不提高透鏡元件620的直徑的情況下，降低所發射的光的亮度變化，並提高效率和發射強度，由此實現具有有利的性能的光發射模塊600。
根據參考圖10到13描述的第二實施例，將光發射模塊600構造為，通過提供反射器641和多個反射面623，從而使來自光源110的側面的光指向多個第二折射面122。但是，本發明不限於此。可以採用諸如稜鏡的光偏轉器替代反射器641，從而利用折射執行偏轉，由此像通過反射器641執行的那樣，使光源110發射的光朝向多個反射面623偏轉。
此外，可以採用多個折射面替代多個反射面623。圖14是包括多個替代多個反射面623的折射面的光發射模塊700的側視截面圖。圖15是光發射模塊700的主要部分的側視截面圖。如圖15所示，將光發射模塊700構造為，利用在透鏡元件720的入射表面上提供的多個第三折射面725使來自反射器741的反射光指向多個第二折射面122。這一構造允許有效地利用來自光源110的側面的光，提高效率和發射強度，並且降低發射光的亮度變化。
將圖15所示的透鏡元件720構造為，在其入射表面上提供多個第三折射面725。但是，可以採用圖16所示的透鏡元件820，其中，採用單個第三折射面825替代多個第三折射面725。在這種情況下，可以將多個第二折射面822每者設計為相對於單個第三折射面825具有適當的角。因而，有可能降低所發射的光的亮度變化，並提高效率和發射強度，由此產生與上文所述相同的效果。
此外，可以採用圖17所示的透鏡元件920替代圖16所示的透鏡元件820，從而使透鏡元件920包圍光源110和反射器941。同樣在這種情況下，在透鏡元件920的發射表面上交替提供多個第一折射面921和多個第二折射面922，從而通過多個第二折射面922折射並發射來自反射器941的反射光。因此，有可能有效地利用來自光源110的側面的光，降低發射光的亮度變化，並提高效率和發射強度，由此產生與上述相同的效果。
此外，根據第二實施例，反射器反射來自光源110的側面的光，以提高光發射模塊的效率。但是，如圖18所示，反射器1041可以反射從光源110以處於θ0到θ1的範圍內的發射角發射的光，所述反射光可以入射到透鏡元件1020的單個第三折射面1025上，從而受到多個第二折射面1022的折射，可以利用所述折射光，由此降低發射光的亮度變化，並提高效率。
(第三實施例) 圖19是根據本發明第三實施例的光接收模塊2100的頂視圖和側視截面圖。圖20是根據本發明第三實施例的光接收模塊2100的主要部分的側視截面圖。
如圖19和圖20所示，光接收模塊2100主要包括光接收元件2110和透鏡元件2120。例如，可以採用光電二極體(PD)作為光接收元件2110。將光接收元件2110容納到封裝2111內。在外殼2130內，將封裝2111和透鏡元件2120固定在能夠滿足其間的預定位置關係的位置。光接收模塊2100接收來自無線光發射機(未示出)的光信號(例如，由第一實施例的光發射模塊100發射的光信號)，所述無線光發射機被設置為面對光接收模塊2100。
透鏡元件2120收集光接收元件2110上的入射光。光接收元件2110將接收到的光信號轉化為電信號，並從端子2112輸出所述電信號，由此實現信息數據的無線光傳輸。在入射光的低效收集降低了所接收的光的功率時，所述無線光傳輸系統只能提供降低的傳輸距離。因此，將透鏡元件2120設計為提高光收集效率。如圖20所示，透鏡元件2120在其入射表面上具有多個第一折射面2121，所述多個第一折射面2121被設置為形成同心圓，每一所述同心圓具有位於其中心的光軸2113，並且具有互不相同的直徑。所述多個第一折射面2121每者折射一部分入射光，以收集光接收元件2110上的入射光。圖20示出了收集平行於光軸2113的入射光的情況作為例子。也就是說，所述多個第一折射面2121起著典型的Fresnel透鏡的作用。因而，所述多個第一折射面2121與圖30所示的常規光接收模塊中採用的一樣。
接下來，將描述常規光接收模塊和根據本發明的第三實施例的光接收模塊2100之間的差異。除了常規光接收模塊的透鏡之外，根據本發明的第三實施例的光接收模塊2100的透鏡元件2120具有形成於透鏡元件2120的入射表面上的多個第二折射面2122。此外，將多個反射面2123形成為光引導部分，其用於收集受到多個第二折射面折射的光，使之指向光接收元件。
在所述透鏡元件2120的入射表面上交替提供所述多個第二折射面2122和多個第一折射面2121，從而使之形成每者具有位於其中心的光軸2113的同心圓。所述多個第二折射面2122的透鏡表面具有的形狀防止了透鏡元件2120包括圖30和圖31所示的常規光接收模塊的透鏡21的透鏡無效部分(對應於圖20中的斜線部分)。也就是說，透鏡元件2120不包括阻礙將入射光收集到光接收元件2110上的無效部分。
在所述透鏡元件2120的發射表面上提供多個反射面2123，以形成每者具有位於其中心的光軸2113並且具有互不相同的直徑的同心圓。此外，所述多個反射面2123為多個全反射面。此外，在一區域的外部設置所述多個反射面2123，由多個第一折射面2121折射的光穿過所述區域，從而使之收集到光接收元件2110上。通過多個第一折射面2121折射入射到多個第一折射面2121上的光，並使之收集到光接收元件2110上。因此，在將入射到多個第一折射面2121上的光收集到光接收元件2110上時，不產生光損耗。所述多個反射面2123以基本上一對一的對應方式與多個第二折射面2122相互作用。所述多個第二折射面2122根據所述一對一對應關係將入射光朝向所述多個反射面2123折射。所述多個反射面2123將所述折射光朝向所述光接收元件2110反射。在這種情況下，將多個反射面2123的角設為，將受到多個第二折射面2122折射的光朝向光接收元件2110反射。
如上所述，將所述多個第二折射面2122和多個反射面2123形成為，允許將來自圖31所示的非光收集部分的入射光收集到光接收元件2110上，由此實現具有增強的光收集效率的光接收模塊2100。此外，與常規的典型Fresnel透鏡相比，在不提高透鏡元件2120的直徑的情況下，當光軸2113和多個反射面2123的最外周線之間的距離小於等於光軸2113和多個第一折射面2121的最外周線之間的距離時(也就是說，直徑di小於等於直徑do)，有可能提高光接收模塊2100的光收集效率。更具體地說，在光以和光穿過圖28所示的常規光發射模塊的方式相逆的方式從其中穿過的常規光接收元件中，必須提高透鏡12的直徑，因為要收集入射到對應於多個折射面13的最外周線之外的部分(即位於直徑為d1的區域之外的部分)的入射表面上的入射光。另一方面，根據第三實施例，多個第二折射面2122上的入射光受到折射，並通過多個反射面2123反射所述折射光，從而使之被收集，其中，將所述多個第二折射面2122構造為，使光軸2113和多個第二折射面2122的最外周線之間的距離小於光軸2113和多個第一折射面2121的最外周線(直徑do的邊緣)之間的距離。因此，有可能在不提高透鏡元件2120的直徑的情況下提高效率。
如上所述，根據第三實施例，在透鏡元件2120的入射表面上交替提供所述多個第一折射面2121和多個第二折射面2122，以形成每者具有位於其中心的光軸2113，並且具有互不相同的直徑的同心圓，將多個第二折射面2122上的入射光朝向多個反射面2123折射，所述多個反射面2123設置在透鏡元件2120的發射表面上，從而形成了每者具有位於其中心的光軸2113，並具有互不相同的直徑的同心圓，所述多個反射面2123將所述折射光朝向光接收元件2110反射。因此，能夠將對應於Fresnel透鏡的非光收集部分的部分上的入射光收集到光接收元件2110上，從而有可能實現具有有利的性能並且能夠在不提高透鏡元件2120的直徑的情況下提高其光收集效率的光接收模塊2100。
此外，入射到第三實施例的光接收模塊上的光以和第一實施例的光發射模塊發射的光從其中穿過的方式相逆的方式從其中穿過。因此，可以將第一實施例的光發射模塊用作第三實施例的光接收模塊。
可以採用與圖3所示的透鏡元件120所採用的相同的方式設計包含於根據第三實施例的光接收模塊的透鏡元件2120內的多個第二折射面2122和多個反射面2123的透鏡表面的角。此外，與多個反射面123一樣，所述多個反射面2123可以是多個全反射面。或者，例如，可以對所述多個反射面電鍍金屬，以形成能夠實現預期性能的多個反射面2123。
與圖4所示的光發射模塊一樣，可以將第三實施例的光接收模塊構造為，將光接收元件固定設置在封裝上。
與圖5所示的透鏡元件220一樣，可以將第三實施例的光接收模塊的透鏡元件構造為，使光軸2113和多個反射面的最外周線之間的距離大於光軸2113和多個第一折射面的最外周線之間的距離，即，直徑di大於直徑do。
與圖6所示的透鏡元件320一樣，在第三實施例的光接收模塊的透鏡元件上，除多個反射面2123之外的發射表面可以包括曲面。或者，所述發射表面可以包括Fresnel透鏡表面，而不是多個反射面2123。
與圖7所示的透鏡元件420一樣，第三實施例的光接收模塊的透鏡元件可以具有單個反射面而不是多個反射面2123。在這種情況下，可以按照與圖8所示的透鏡元件420所採用的相同的方式設計包含於光接收模塊的透鏡元件內的單個反射面和多個第二折射面的透鏡表面的角。
與圖9所示的透鏡元件520一樣，可以將第三實施例的光接收模塊的透鏡元件構造為，使透鏡元件包圍光接收元件。
可以採用任何上述構造實現具有有利性能和提高的光收集效率的光接收模塊。
(第四實施例) 圖21是根據本發明的第四實施例的光接收模塊2600的頂視圖，圖22是根據本發明的第四實施例的光接收模塊2600的側視截面圖。圖23是根據本發明第四實施例的光接收模塊2600的主要部分的側視截面圖。在圖21到23中，採用相同的對應的附圖標記表示與圖19和圖20所示的部件相同的部件，並將省略對其的說明。
如圖21到23所示，光接收模塊2600主要包括光接收元件2110和透鏡元件2620。例如，可以採用光電二極體(PD)作為光接收元件2110。光接收元件2110被接合至陽極電極2612a，並通過導線2612c電連接到陰極電極2612b。將透鏡元件2620、陽極電極2612a和陰極電極2612b固定到由樹脂和/或類似物構成的外殼2630上。此外，陽極電極2612a包括反射器2641。反射器2641具有形成了(例如)倒置錐的內部形狀的光反射面。可以將反射器2641固定到陽極電極2612a上。或者，可以由與陽極電極2612a相同的材料形成反射器2641，從而使之與陽極電極2612a集成。
與圖20所示的透鏡元件2120一樣，在透鏡元件2620的入射表面上交替設置多個第一折射面2121和多個第二折射面2122，以形成每者具有位於其中心的光軸2113的同心圓。在所述透鏡元件2620的發射表面上提供多個反射面2623，以形成每者具有位於其中心的光軸2113並且具有互不相同的直徑的同心圓。此外，所述多個反射面2623為多個全反射面。根據第四實施例的光接收模塊2600具有與根據第三實施例的光接收模塊一樣的構造，只是光接收模塊2600具有反射器2641，其用於進一步反射受到多個反射面2623反射的光。所述多個反射面2623以基本上一對一的對應方式與多個第二折射面2122相互作用。所述多個第二折射面2122根據所述一對一對應關係將入射光朝向所述多個反射面2623折射。所述多個反射面2623將折射光朝向反射器2641反射。反射器2641將所述反射光朝向光接收元件2110反射。在這種情況下，將所述多個反射面2623的角設為，使得所述多個反射面2623將光以預期角朝向光接收元件2110反射。
與針對第三實施例描述的一樣，將所述多個第二折射面2122、多個反射面2623和反射器2641形成為，將來自圖31所示的非光收集部分的入射光收集到光接收元件2110上。
如上所述，根據第四實施例，在透鏡元件2620的入射表面上交替提供多個第一折射面2121和多個第二折射面2122，以形成具有位於其中心的光軸2113，並且具有互不相同的直徑的同心圓，在透鏡元件2620的發射表面上提供多個反射面2623，此外還提供包圍光接收元件2110的反射器2641，因而，有可能將來自Fresnel透鏡的非光收集部分的入射光收集到光接收元件2110上。因此，能夠實現在使透鏡元件2620的直徑降至最低的同時具有有利性能和提高的光收集效率的光接收模塊2600。
根據參考圖21到23描述的第四實施例，將光接收模塊2600構造為，通過提供反射器2641和多個反射面2623，將多個第二折射面2122上的入射光朝向光接收元件2110引導。但是，本發明不限於此。可以採用諸如稜鏡的光偏轉器替代反射器2641，所述光偏轉器用於採用折射執行偏轉，從而像反射器2641執行的那樣，使由多個反射面2623反射的光朝向光接收元件2110偏轉。
此外，入射到第四實施例的光接收模塊上的光以和第二實施例的光發射模塊發射的光從其中穿過的方式相逆的方式從其中穿過。因此，可以將第二實施例的光發射模塊用作第四實施例的光接收模塊。
第四實施例的光接收模塊可以具有圖24所示的透鏡元件2720，其中，提供了多個第三折射面2725以替代多個反射面2623。在這種情況下，提供反射器2741，從而將由多個第三折射面2725折射的光收集到光接收元件2110上。
圖24所示的透鏡元件2720具有位於透鏡元件2720的發射表面上的多個第三折射面2725。但是，可以提供圖25所示的透鏡元件2820，其中，採用了單個第三折射面2825，而不是多個第三折射面2725。在這種情況下，提供反射器2841，從而將由單個第三折射面2825折射的光收集到光接收元件2110上。
此外，可以採用圖26所示的包圍光接收元件2110和反射器2941的透鏡元件2920替代圖25所示的透鏡元件2820。
可以採用任何上述構造實現具有有利性能和提高的光收集效率的光接收模塊。
在上述說明中，將每一上述實施例應用於無線光傳輸系統。但是，本發明不限於此。允許根據第一實施例和第二實施例中的每者的光發射模塊以縮小的厚度降低亮度變化，並提高效率的輻射功率密度。允許根據第三實施例和第四實施例中的每者的光接收模塊提高光收集效率。因此，能夠將本發明有效地應用於其他用途。例如，本發明適用於照明以及利用在自由空間內傳輸的光的光學傳感器等。
儘管已經詳細描述了本發明，但是無論如何上述說明都是出於舉例說明的目的，並且是非限制性的。應當理解，可以在不背離本發明的範圍的情況下設計很多其他修改和變化。
權利要求
1.一種光發射模塊，其包括光源和用於改變來自所述光源的光以使之具有預定方向性的透鏡元件，其中
所述透鏡元件包括
多個第一折射面，其設置在所述透鏡元件的發射表面上，以形成每者具有位於其中心的光軸，並且具有互不相同的直徑的同心圓，所述多個第一折射面用於折射從所述光源以處於0到θ0的範圍內的發射角發射的第一發射光，從而以預定角度發射所述第一發射光，該發射角是指所述光軸和發射所述第一發射光的方向之間的角度，
光引導部分，其用於將從所述光源以大於θ0的發射角發射的第二發射光引導至所述透鏡元件的所述發射表面，該發射角是指所述光軸與發射所述第二發射光的方向之間的角度，以及
多個第二折射面，其設置在所述透鏡元件的所述發射表面上，以形成每者具有位於其中心的光軸，並且具有互不相同的直徑的同心圓，所述多個第二折射面用於折射由所述光引導部分引導的所述第二發射光，從而以預定角度發射所述第二發射光，其中，所述多個第二折射面和所述多個第一折射面交替設置在所述透鏡元件的所述發射表面上。
2.根據權利要求1所述的光發射模塊，其中，所述光引導部分是用於反射所述光源發射的所述第二發射光的反射部分。
3.根據權利要求2所述的光發射模塊，其中，所述反射部分包括至少一個全反射面。
4.根據權利要求2所述的光發射模塊，其中，所述反射部分是與所述多個第二折射面中的至少一個相互作用的單個反射面。
5.根據權利要求2所述的光發射模塊，其中
所述反射部分是多個反射面，其設置在所述透鏡元件的入射表面上，以形成每者具有位於其中心的光軸，並具有互不相同的直徑的同心圓，並且
所述多個反射面以基本上一對一的對應方式與所述多個第二折射面相互作用。
6.根據權利要求1所述的光發射模塊，還包括反射器，其用於將所述光源發射的所述第二發射光引導至所述光引導部分。
7.根據權利要求6所述的光發射模塊，其中，所述反射器反射所述光源發射的所述第二發射光中以處於θ2到θ3的範圍內的發射角發射的發射光，所述發射光無法直接抵達所述透鏡元件，其中，所述發射角是指所述光軸與發射所述發射光的方向之間的角。
8.根據權利要求7所述的光發射模塊，其中，所述光引導部分是與所述多個第二折射面中的至少一個相互作用的單個折射面。
9.根據權利要求7所述的光發射模塊，其中
所述光引導部分是多個折射面，其設置在所述透鏡元件的入射表面上，以形成每者具有位於其中心的光軸，並具有互不相同的直徑的同心圓，並且
所述多個折射面以基本上一對一的對應方式與所述多個第二折射面相互作用。
10.根據權利要求1所述的光發射模塊，其中，所述光軸和所述光引導部分的最外周線之間的距離小於等於所述光軸和所述多個第一折射面的最外周線之間的距離。
11.根據權利要求1所述的光發射模塊，其中，所述多個第二折射面具有的形狀從所述透鏡元件的所述發射表面消除了阻礙所述光源發射的發射光發射的無效部分。
12.一種光接收模塊，其包括光接收元件和用於將光收集到所述光接收元件上的透鏡元件，其中
所述透鏡元件包括
多個第一折射面，其設置在所述透鏡元件的入射表面上，以形成每者具有位於其中心的光軸，並具有互不相同的直徑的同心圓，所述多個第一折射面用於折射入射光的一部分，從而將所述入射光收集到所述光接收元件上，
多個第二折射面，其設置在所述透鏡元件的所述入射表面上，以形成每者具有位於其中心的光軸，並具有互不相同的直徑的同心圓，所述多個第二折射面用於折射所述入射光中的其他部分，其中，所述多個第二折射面和所述多個第一折射面交替設置在所述透鏡元件的所述入射表面上，以及
光引導部分，其設置在這樣的位置，以防止受到所述多個第一折射面折射，以便被收集到所述光接收元件上的光從其中穿過，所述光引導部分用於將受到所述多個第二折射面折射的光收集到所述光接收元件上。
13.根據權利要求12所述的光接收模塊，其中，所述光引導部分是反射部分，其用於反射受到所述多個第二折射面折射的光。
14.根據權利要求13所述的光接收模塊，其中，所述反射部分包括至少一個全反射面。
15.根據權利要求13所述的光接收模塊，其中，所述反射部分是與所述多個第二折射面中的至少一個相互作用的單個反射面。
16.根據權利要求13所述的光接收模塊，其中
所述反射部分是多個反射面，其設置在所述透鏡元件的發射表面上，以形成每者具有位於其中心的光軸，並具有互不相同的直徑的同心圓，並且
所述多個反射面以基本上一對一的對應方式與所述多個第二折射面相互作用。
17.根據權利要求12所述的光接收模塊，還包括反射器，其用於將由所述光引導部分引導的光收集到所述光接收元件上。
18.根據權利要求17所述的光接收模塊，其中，所述光引導部分是折射部分，其用於折射受到所述多個第二折射面折射的光。
19.根據權利要求18所述的光接收模塊，其中，所述光引導部分是與所述多個第二折射面中的至少一個相互作用的單個第三折射面。
20.根據權利要求18所述的光接收模塊，其中
所述折射部分是多個第三折射面，其設置在所述透鏡元件的發射表面上，以形成每者具有位於其中心的光軸，並具有互不相同的直徑的同心圓，並且
所述多個第三折射面以基本上一對一的對應方式與所述多個第二折射面相互作用。
21.根據權利要求12所述的光接收模塊，其中，所述光軸和所述光引導部分的最外周線之間的距離小於等於所述光軸和所述多個第一折射面的最外周線之間的距離。
22.根據權利要求12所述的光接收模塊，其中，所述多個第二折射面具有的形狀從所述透鏡元件的所述入射表面消除了阻礙所述入射光被收集到所述光接收元件上的無效部分。
全文摘要
在透鏡元件(120)的發射表面上交替提供多個第一折射面(121)和多個第二折射面(122)，以形成每者具有位於其中心的光軸(113)，並具有互不相同的直徑的同心圓，由所述多個第二折射面(122)折射並發射受到多個反射面(123)反射的光，所述多個反射面(123)設置在所述透鏡元件的入射表面上，以形成具有位於其中心的光軸(113)，並具有互不相同的直徑的同心圓。因此，有可能在不提高透鏡元件(120)的直徑的情況下，提高效率和發射強度，並降低所發射的光的亮度變化，由此實現具有有利性能的光發射模塊(100)。
文檔編號G02B3/00GK101178447SQ200710166670
公開日2008年5月14日 申請日期2007年11月5日 優先權日2006年11月6日
發明者家田知明, 笹井裕之 申請人:松下電器產業株式會社