JP2019074514A - センサ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電磁放射を発し、電磁放射を受け取るセンサ装置において、複数の主光線のいくつかは、検出領域と交差し、複数の主光線のいくつかは、発射領域とも交差する光学系を有するセンサ装置を提供する。【解決手段】センサ装置は、電磁放射を発するように構成されたエミッタ装置１０６であって、エミッタ装置１０６と関連付けられた発射領域を有するエミッタ装置１０６を含む。センサ装置はまた、電磁放射を受け取るように構成された検出器装置１０８であって、検出器装置１０８と関連付けられた検出領域を有する検出器装置１０８と、光学系１２２とを含む。発射領域は、検出領域から、予め決められた距離だけ離間されている。光学系１２２は、複数の主光線を規定し、それら複数の主光線のいくつかは、検出領域と交差する。複数の主光線のそれらいくつかは、発射領域とも交差する。【選択図】図２
Description
本発明は、センサ装置であって、たとえば、電磁放射を発するエミッタ装置と、ターゲットにより反射された電磁放射の一部を受け取る検出器装置とを含むタイプの、センサ装置に関するものである。
いわゆる飛行時間型のセンシングシステムその他のシステム（たとえば暗視システム）において、照明源を採用して、その照明源の視野内の周囲環境（「シーン」として知られている場合もある）を照明することが知られている。特許文献１には、関心対象のシーン上に、レーザ光の離散スポットを投影する手法に依存したアプローチが記載されている。そのような照明技術は、十分なビーム成形を実現するために大型かつ専用の投影光学系の使用を必要とし、そのことが、かかるシステムの小型化に、したがってたとえば大量生産される商用車への組込みに、制約を加える。また、かかるセンサシステムの実装に伴う材料の費用を減らすことが望ましい。さらに、機械的な制約のため、レーザ光を発する装置は、反射光を検出する装置から、物理的に十分離れた場所に配される必要がある。この点につき、エミッタの中心と検出器との間の最低限の離間距離は、典型的には、それら各々のレンズアセンブリの半径の合計である。
特許文献２および特許文献３は、光エミッタと検出器とが分離された、飛行時間型の解決策を開示している。特許文献３は、エミッタと検出器との両方が同一の光学系を共有している構成により、上記の機械的制約を緩和している。しかしながら、一般に相反的であるかかる光学系の設計特性のため、反射ターゲットから反射された信号は、主として、検出器上ではなく、エミッタ上に戻るように集束させられる。レンズを意図的にデフォーカスすることにより、またはレンズアセンブリの不完全な特性によって、反射された光の一部が検出器上に入射することはあり得るが、検出器上に入射する反射光の量は、反射ターゲットにより反射される光全体から見れば少量のみに留まり、したがって特許文献３に記載されるセンサの効率は限られている。また、高感度の検出器と、高パワーのエミッタまたはエミッタドライバとを、同一の半導体基板上に集積することは、電気的、光学的、および熱的なノイズ結合の点において重大な難点を突き付けるものであり、かかるノイズ成分は、非常に望ましくないものである。
特許文献２は、集積回路（ＩＣ）パッケージ内に集積される、２つのビーム成形レンズ、１つのエミッタチャネルレンズ、および１つの検出チャネルレンズであって、十分に小型かつ単純な発射および検出表面（たとえば１０μｍから１ｍｍのオーダーのもの）を提供するものを開示しており、提供されるピクセル毎の角度解像度は、最大で数度のオーダーであり、検出範囲は、１０ｍのオーダーである。しかしながら、検出器またはエミッタが多数の構成要素（たとえば数百個以上の構成要素）を含む場合には、ピクセル毎の角度解像度が、たとえば１°より良好である必要、あるいは、受光アパーチャが、たとえば約１０メートルより大きい距離にあるターゲットからの反射を検出するのに十分な大きさを有する必要があり、このことは、光を集光および集束させるために必要とされる光学系の複雑さおよびサイズを増大させてしまう。したがって、記載される集積アプローチは、上記で述べたように多くの数の構成要素を使用するセンサ実装形態に対しては、実行可能でない。
エミッタレンズと受光レンズとの間の物理的距離はまた、視差エラーも生じさせ、このことが、既知のセンサの動作距離範囲を制限し、とりわけ近距離に制限する。この問題を軽減するため、投影型の光学系を採用することが知られており、回転する機械的ミラーまたはＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ；微小電気機械システム）ミラーを用いてシーンに亘ってレーザスポットを走査することができるが、かかるシステムは、レーザビームの角度を制御するのに、非常に複雑な電子工学技術を必要とする。代替策として知られている別の照明技術に、集束レンズを用いない照明、いわゆる「フラッシュ」型のアプローチがあるが、このアプローチは、他の既知の照明技術による同一の平均エミットパワーに対して、大幅に低下したＳＮＲ（１０倍よりも大きな低下）に悩まされる。別の１つの代替的な照明技術は、レーザ源のアレイ、たとえばＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ；垂直キャビティ型面発光レーザ）のアレイを含んでおり、各エミッタは１つのミニチュアレンズに結合されている。しかしながら、かかるアプローチは、各ミニチュアレンズの限られたサイズのため、構造化された光パターン投影に依存する飛行時間型の照明システムの、十分なビームコリメーション要件を満足しない。
本発明の第１の態様によれば、センサ装置において：電磁放射を発するように構成されたエミッタ装置であって、当該エミッタ装置と関連付けられた発射領域を有するエミッタ装置；電磁放射を受け取るように構成された検出器装置であって、当該検出器装置と関連付けられた検出領域を有する検出器装置；および、光学系；を備え；上記の発射領域が、上記の検出領域から、予め決められた距離だけ離間されており；上記の光学系が、複数の主光線を規定し、それら複数の主光線のいくつかは、上記の検出領域と交差し；それら複数の主光線のそれらいくつかは、発射領域とも交差する；ことを特徴とするセンサ装置が提供される。
上記のエミッタ装置は、上記の検出器装置と上記の光学系との間に配されてもよい。
上記の検出器装置は、上記のエミッタ装置と上記の光学系との間に配されてもよい。
上記のエミッタ装置は、上記の光学系に対して、上記の検出器と共通の主光線を有していてもよい。
上記の予め決められた距離は、上記のエミッタ装置による上記の検出領域のシャドーイングを最小限となすように、選択されてもよい。
上記の予め決められた距離は、上記の検出領域に向けられた光の実質的に５％未満が、上記の発射領域によるシャドーイングを受けるように、選択されてもよい。
エミッタ装置は、電磁放射の点源であってもよい。
装置は、電力供給のための上記のエミッタ装置への電気接続をさらに備えていてもよく、その電気接続は、熱負荷を提供し、それにより、使用時において、上記のエミッタ装置と、そのエミッタ装置が配された周辺環境との間の熱抵抗を減らすように構成されてもよい。
上記のエミッタ装置は、上記の検出器装置に隣接して配されてもよい。
装置は：半導体基板であって、該半導体基板上に配されたもしくは該半導体基板内に少なくとも一部配された、上記の検出器装置を含む半導体基板；および、駆動回路；をさらに備えていてもよい。その際、上記のエミッタ装置は、上記の駆動回路に動作可能に接続されてもよく、上記の半導体基板は、該半導体基板上に配されたもしくは該半導体基板内に少なくとも一部配された、上記の駆動回路を含んでいてもよい。
上記の検出器装置は、上記の半導体基板と上記のエミッタ装置との間に配されてもよい。
装置は：半導体基板であって、該半導体基板上に配されたもしくは該半導体基板内に少なくとも一部配された、上記のエミッタ装置を含む半導体基板；および、駆動回路；をさらに備えていてもよい。その際、上記のエミッタ装置は、上記の駆動回路に動作可能に接続されてもよく、上記の半導体基板は、該半導体基板上に配されたもしくは該半導体基板内に少なくとも一部配された、エミッタ回路を含んでいてもよい。
上記のエミッタ装置は、上記の半導体基板と上記の検出器装置との間に配されてもよい。
装置は：検出器装置に対向して設けられた支持基板をさらに備えていてもよく、その支持基板は、内向き表面と外向き表面とを有していてもよい。その内向き表面は、上記の検出器装置に対して離間された関係にあってもよく、外向き表面は、上記のエミッタ装置を担持していてもよい。
上記の支持基板は、長尺形状であってもよい。上記の外向き表面は、実質的に平面状であってもよい。上記の支持基板は、架橋構造であってもよい。
上記の支持基板は、光透過性および／または波長選択性であってもよい。
上記の支持基板は、ガラス、またはコーティングされたガラス、またはプラスチック材料、またはコーティングされたプラスチック材料から形成されていてもよい。
装置は、上記のエミッタ装置に隣接し、かつそのエミッタ装置に光学的に結合された、光学素子をさらに備えていてもよい。
上記の光学素子は、エミッタ装置に結合されたレンズであってもよい。
装置は、上記のエミッタ装置を含む、複数のエミッタ装置のアレイをさらに備えていてもよい。
装置は、上記の検出器装置を含む、複数の検出器装置のアレイをさらに備えていてもよい。
本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様に関連して上記で述べたセンサ装置を含む、飛行時間型の測定システムが提供される。
本発明の第３の態様によれば、本発明の第１の態様に関連して上記で述べたセンサ装置を含む、暗視システムが提供される。
本発明の第４の態様によれば、本発明の第１の態様に関連して上記で述べたセンサ装置を含む、ＬＩＤＡＲシステムが提供される。
こうして、共有の光学系を使用したセンサ装置を提供することができる。検出器装置とエミッタ装置とによって共有の光学系を使用することは、より大きな光学素子を採用することを可能とし、それにより、検出信号の改善された信号対ノイズ比をサポートする。この点に関し、センサ装置は、センサ装置の検出器装置によって受光される反射光の量を増大させることを可能とする。センサ装置の角度解像度も改善される。センサ装置はまた、（１つまたは複数の）エミッタ装置を制御するのに複雑な制御用電子工学技術を必要とせず、必要なビームコリメーションを達成することができる。さらに、センサ装置は、製造が経済的である。加えて、たとえばエミッタ装置と検出器装置との間の離間、およびレンズ集束効果のために、センサ装置は、もはや、エミッタ装置のエミッタ表面の表面積が、検出器装置の検出器表面の表面積よりも小さいことを要求しない。
以下、添付の図面を参照して、単なる例としての少なくとも１つの実施形態を説明する。以下の説明全体を通して、類似の部分を特定するのに、同一の参照番号が使用される。
飛行時間型のセンシングシステムおよびその他のシステム（たとえば暗視システム）は、１つ以上のセンサ装置、たとえば光学センサ装置を含む。図１を参照すると、センサ装置１００は、この例では、電磁放射（たとえば光）を発する複数のエミッタ装置１０２（たとえばエミッタ装置のアレイ）と、電磁放射（たとえば光）を検出する複数の検出器装置１０４（たとえば検出器装置のアレイ）とを含む。複数のエミッタ装置１０２の各々は、そこから光が発せられるエミッタ領域を有し、複数のエミッタ装置１０２は、それぞれ第１の表面上に存在している。複数の検出器装置１０４の各々は、検出されるべき光がそこを介して伝搬する検出器領域を有し、複数の検出器装置１０４は、それぞれ第２の表面内に存在している。
複数のエミッタ装置１０２は、アレイとして配されており、複数の検出器装置１０４も同様に、アレイとして配されている。しかしながら、本明細書で述べるものも含め他の実施形態は、異なる数のエミッタ装置および／または異なる数の検出器装置をベースとするものであってもよい点を理解されたい。たとえば、センサ装置は、１つのエミッタ装置と１つの検出器装置とを含むものであってもよいし、１つのエミッタ装置と複数の検出器装置とを含むものであってもよい。あるいは、複数のエミッタ装置を、単一の検出器装置と組み合わせた構成が採用されてもよい。理解されるように、設けられる一方の種類の装置の数が、他方の種類の装置の数よりも多くてもよい。
図１に戻って参照すると、この例では、各エミッタ装置１０６は、たとえば各検出器装置１０８とレジストリを形成して整列させられており、点源状のエミッタを構成する。各エミッタ装置１０６は、各検出器装置１０８に隣接して配されるか、各検出器装置１０８に対して離間された関係で対向して配される。各エミッタ装置１０６を駆動するため、各エミッタ素子１０６は、そのエミッタ素子１０６に対する個別の第１の電気接続１１０と、そのエミッタ素子１０６に対する第２の電気接続１１２とを有する。いくつかの実施形態では、個別の第１の電気接続１１０および／または個別の第２の電気接続は、追加的に熱負荷としての役割も果たし、それによりエミッタ装置１０８とエミッタが配された周辺環境との間の熱抵抗を低減させる。また、当業者においては、いくつかの実施形態では、センサ装置１００内で用いられるエミッタ装置のタイプに応じて、たとえばエミッタ装置が複数の光源を含む場合（複数の光源が平行に配されている場合等）には、より多くの数の電気接続を採用可能である点も理解されたい。
駆動回路１１４は、各エミッタ装置１０６に対して個別に設けられている。各駆動回路１１４は、供給電圧を提供するための第１の供給端子１１６および第２の供給端子１１８と、誘導放射が生じる動作活性範囲内にエミッタ装置１０６を制御して配するための制御端子１２０とを有する。図示されてはいないが、検出器装置１０８は、出力信号が得られるように個別の端子を有しており、検出器装置１０８およびエミッタ装置１０６の端子は、センサ装置１００の制御回路に動作可能に接続されている。この点に関し、制御回路は、光の収集、検出器装置１０８の１つ以上から発生させられた出力信号の記憶のための読取り、デジタル化、および／またはさらなる処理を制御するべく、エミッタ装置１０６と検出器装置１０８とを同期させて制御するように構成されている。いくつかの実施形態では、制御回路は、センサ装置１００の外部、たとえばアプリケーションプリント回路基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ；ＰＣＢ）上に設けられてもよい。
この例および本明細書で提示する他の例では、各エミッタ装置１０６は、それぞれ、各々の検出器装置１０８の前方に配されている。ここで、センサ装置１００の前方側の面とは、センサ装置１００の、エミッタ素子１０６から発せられた電磁放射がそこを通って伝搬する面である。この点において、センサ装置１００の前方側の面は、図１の上面図では、上方側からの面である。
以下、説明を簡潔にするために、エミッタ装置１０６および検出装置１０８に言及する際は、単数形で言及する。しかしながら、当業者においては、説明されている実施形態の背景に応じて、より多くの数のエミッタ装置および／または検出器装置が意図されてもよい点を理解するであろう。
図２に移ると、エミッタ装置１０６は、予め決められた距離ｄだけ検出器装置１０８から離間されており、この例ではエミッタ装置１０６が検出器装置１０８と光学系１２２との間に位置させられるように、光学系、たとえば１つ以上のレンズ１２２を含む光学系が、エミッタ装置１０６に対向して配されている。図２の光線は、検出器装置１０８とエミッタ装置１０６との両方によって共有される主光線１２４を含む。疑念を避けるために述べると、センサ装置１００は光学系１２２を含むものである。当業者であれば理解するであろうように、センサ装置１００に対して、複数の主光線が存在する。複数の主光線のいくつかが、エミッタ装置１０６と検出器装置１０８との両方によって共有されている。しかしながら、それらいくつかの主光線のうちの一部は、検出器装置１０８の前方に配されているエミッタ装置１０６によって、検出器装置１０８から見ると遮られている。この点に関し、上記で述べた第１の表面と第２の表面との両方、たとえばエミッタ装置と検出器装置との両方と交差する、上記複数の主光線の上記いくつかは、光学系１２２に対しても、共通の主光線を有する。
この例その他の例では、上記の予め決められた距離ｄは、実質的に、中心の共通主光線と所与のエミッタ装置１０６のエミッタ領域の表面との交差点、およびその中心光線と上記の所与のエミッタ装置１０６に関連付けられた所与の検出器装置１０８の検出器領域の表面との別の交差点から、計測される。この点に関し、エミッタ領域の表面および／または検出器領域の表面は、たとえばカバーレンズ素子またはその他の光学素子の結果として、曲面であってもよい点を理解されたい。
この点に関し、上記の予め決められた距離および／またはエミッタ装置１０６の面積は、エミッタ装置１０６により発せられターゲット（図示せず）により反射される光のうち、エミッタ装置１０６の存在により検出器装置１０８への到達を阻まれる光が、約５％未満となるように選択される。かかる方策の目的は、エミッタ装置１０６による検出器表面のシャドーイング（ｓｈａｄｏｗｉｎｇ）を最小限にすることである。この点に関し、発射面積と検出面積とは、上記の予め決められた距離に基づいて、実装要件を満たすように異なる大きさとされ得る。
１つの実施形態（図３）では、上記で述べた構造が、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；相補型金属酸化物半導体）技術を用いて実装される。これに関連し、半導体ウェハは、任意の適切な半導体処理技術を用いて成長させられた基板２００、たとえばシリコンまたはガリウムヒ素基板を含んでいる。その後、検出器装置、たとえば第１の検出器装置２０２および第２の検出器装置２０４が、やはり任意の適切な半導体処理技術を用いて、基板上または基板内に形成される。その後、エミッタ装置、たとえば発光ダイオード装置またはレーザ装置（ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ；垂直キャビティ型面発光レーザ）等）が、検出器装置上に個別に形成される。たとえば、第１のエミッタ装置２０６が第１の検出器装置２０２上に形成され、第２のエミッタ装置２０８が第２の検出器装置２０４上に形成されて、第１のエミッタ装置２０６が第１の検出器装置２０２に隣接し、かつ第２のエミッタ装置２０８が第２の検出器装置２０４に隣接するように構成される。この例では、また実際ここで説明する他の例においても、エミッタ装置および／または駆動回路（図示せず）は、検出器装置を含む半導体ウェハの表面上に集積されており、それにより、エミッタ装置から検出器装置への電気的、光学的および熱的なノイズ結合を低減させている。この実施形態および他の実施形態において、エミッタ装置は、たとえば任意の適切なプリントまたは積層技術を用いて形成可能である点を、理解されたい。エミッタ装置の１つの例示的な形成態様は、エミッタ装置がそれぞれ、半導体検出器装置または支持体であるガラスウェハ上に異種集積された構成を含む。
別の実施形態では、伝統的な半導体処理技術を用いてセンサ装置を形成するのに代えて、マイクロトランスファー・プリンティング技術が用いられてもよい。この点につき、図４を参照すると、エミッタ装置２１０が、ネイティブ半導体基板２１２、たとえばＩＩＩ−Ｖ族半導体材料から形成されたウェハ（１０２ｍｍ（４インチ）ウェハ等）上に、適切な半導体処理技術を用いて作製される。その際、エミッタ装置が検出器装置と組み合わされたときに検出器装置とレジストリを形成するように、隣接するエミッタ装置同士は、十分な距離離間されて作製される。エミッタ装置２１０は、ポリマー層２１４、たとえばフォトレジストに包囲されている。トランスファー装置２１６を用いて、エミッタ装置２１０がピックアップされ、受容体である基板、たとえば中に検出器装置２２０が形成された半導体基板２１８（２０３ｍｍ（８インチ）ウェハ等のＣＭＯＳまたはＭＥＭＳウェハ等）に、エミッタ装置２１０が移転される（図５）。エミッタ装置２１０は、エミッタ装置２１０がそれぞれ検出器装置２２０に隣接するように（図６）、任意の適切な技術を用いて検出器装置２２０上に配される。その後、プリントされたエミッタ装置２１０をウェハの表面に電気的に接続するため、またはウェハの表面を不動態化するために、後処理が実行される。この点につき、プリントされたエミッタ装置２１０は、任意の適切な技術、たとえばマスクを用いた技術によって、ウェハの表面に電気的に接続され得る。接続は、たとえば真空蒸着または金属蒸発技術を用いて実装されてもよい。あるいは、先行する触媒の堆積に続いて、金属層が電気めっきされてもよいし、スパッタ蒸着技術が用いられてもよい。接続を提供する別の技術としては、たとえばインクジェットプリントまたはスプレーコーティング技術を用いた、導電性インクのプリントによるものが挙げられる。化学蒸着も、金属層を形成するための電磁エネルギーまたは温度により活性化される前駆体を用いて、接続を形成するのに採用可能な技術である。
別の実施形態（図７）では、検出器装置２２０と反対側においてエミッタ装置２１０を離間した関係に維持するために、半導体基板２１８から分離した支持構造が設けられ、これはたとえば、架橋基板２３０（光透過性基板等）のような支持基板とされる。光透過性基板の例には、ガラス基板、コーティングされたガラス基板、または任意の他の適切な光透過性材料（プラスチック材料等）が含まれる。採用されるコーティングは、任意の適切な所望のコーティングであってよく、たとえば反射防止コーティングまたは光学フィルタコーティングであってもよい。任意の適切な実施形態において、光透過性基板は、１つ以上の光学機能をサポートするように、たとえば検出領域に光を集束させる機能（すなわちレンズ機能）をサポートするように形成されてもよい。この点に関連し、光透過性基板は、１つ以上のフレネルレンズを含むものであってもよい。
この例では、検出器装置２２０を含む基板２１８が、架橋基板２３０の下に配されており、架橋基板２３０は、センサ装置１００が結合されるべき上記で述べたアプリケーションＰＣＢに、たとえばはんだバンプ２３２を用いて動作可能に結合されている。エミッタ装置２１０は、たとえばエミッタ装置２１０を架橋基板２３０上にマイクロプリンティングすることにより、架橋基板２３０の外向き表面２３４（センサ装置１００の前方側の面に対応）上に配され、それらのエミッタ装置２１０の下方にある検出器装置２２０とレジストリを形成するように構成される。外向き表面２３４は、こうしてエミッタ装置２１０を担持する。架橋基板の内向き表面は、検出器装置２２０に対向している。架橋基板２３０はまた、この例では、相互接続要素２３６（たとえばはんだ球またはリード線）によって、基板２１８に電気的に接続されている。相互接続要素、たとえば金属製の相互接続要素が、エミッタ装置２１０への電気接続を提供するために、架橋基板２３０の外向き表面２３４上に設けられている。架橋基板２３０は、任意の所望の形状を有するように形成することができる。たとえば、架橋基板２３０は長尺形状を有していてもよく、外向き表面２３４は実質的に平坦であってもよい。
図８を参照すると、さらに別の実施形態では、検出器装置２２０を含む基板２１８を受容するための凹型ベース部２４２を有する、クレードル（揺り籠）型パッケージ２４０が設けられている。この例では、クレードル型パッケージ２４０は、セラミックまたはプラスチック材料から形成されるが、当業者においては、この実施形態および任意の他の実施形態においてクレードル型パッケージ２４０を形成するために、任意の適切な材料が採用可能である点を理解するであろう。基板２１８は、たとえばパッケージ２４０に電気的に接続されたはんだバンプ２３２を介しての、上記のアプリケーションＰＣＢへの電気的接続をサポートするために、接触部２４４を有しており、その接触部２４４は、たとえばワイヤボンドによって、パッケージ２４０上の対応の接触部２４６に動作可能に接続される。クレードル型パッケージ２４０は開放キャビティ２４８を規定しており、この開放キャビティ２４８は、架橋基板２３０がパッケージ２４０の側壁２５０またはパッケージ２４０の任意の他の適切な部分に接続されると、閉状態となる。エミッタ装置２１０は、図７に関連して上記で述べたようにして、架橋基板２３０上に配され、架橋基板２３０の外向き表面２３４とエミッタ装置との間の電気接続は、たとえばワイヤボンドおよび／またははんだバンプ（図示せず）によって提供される。
上記で提示した例示的な実施形態は、限定目的ではなく、説明目的のものと捉えられる。説明した実施形態に対し、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更が加えられ得る。たとえば、図９に移ると、さらに別の実施形態では、上記で説明した図８のセンサ装置１００は、エミッタ装置２１０の各々により発せられる光の光学系１２２に対する結合を強化するため、個別の光学素子、たとえばエミッタ装置２１０にそれぞれ隣接するミニチュアレンズ２６０（マイクロレンズ等）を設けることにより、強化されてもよい。別の実施形態では、支持構造は、上記に加えてまたは上記に代えて、波長選択性のものとされてもよい。
別の実施形態では、エミッタ装置１０６のうちの１つ以上が、可能な個所で、センサ装置１００の前方側の面との関係において１つ以上の検出器装置１０８の後方に配され得るように、上記の実施形態の任意のものがアレンジされてもよい。かかる実施形態では、１つまたは複数の検出器装置１０８は、光学系１２２と、１つまたは複数のエミッタ装置１０６との間に配される。
本明細書における「光」への言及は、他の意味が明示的に記載されている場合を除き、電磁スペクトルの光学的範囲に関する言及として意図されたものである点を理解されたい。かかる電磁スペクトルの光学的範囲は、たとえば、約５５０ｎｍと約１４００ｎｍとの間、または約６００ｎｍと約１０００ｎｍとの間、または約８５０ｎｍと約１５５０ｎｍとの間（約９０５ｎｍと約９４０ｎｍとの間等）のように、約３５０ｎｍと約２０００ｎｍとの間の範囲であってもよい。
１００ センサ装置
１０２、１０６ エミッタ装置
１０４、１０８ 検出器装置
１１０ 第１の電気接続
１１２ 第２の電気接続
１１４ 駆動回路
１１６ 第１の供給端子
１１８ 第２の供給端子
１２０ 制御端子
１２２ 光学系
１２４ 主光線
２００ 基板
２０２、２０４ 検出器装置
２０６、２０８ エミッタ装置
２１０ エミッタ装置
２１２ ネイティブ半導体基板
２１４ ポリマー層
２１６ トランスファー装置
２１８ 基板
２２０ 検出器装置
２３０ 架橋基板
２３２ はんだバンプ
２３４ 外向き表面
２３６ 相互接続要素
２４０ クレードル型パッケージ
２４２ 凹型ベース部
２４４、２４６ 接触部
２４８ 開放キャビティ
２５０ 側壁
２６０ ミニチュアレンズ
１０２、１０６ エミッタ装置
１０４、１０８ 検出器装置
１１０ 第１の電気接続
１１２ 第２の電気接続
１１４ 駆動回路
１１６ 第１の供給端子
１１８ 第２の供給端子
１２０ 制御端子
１２２ 光学系
１２４ 主光線
２００ 基板
２０２、２０４ 検出器装置
２０６、２０８ エミッタ装置
２１０ エミッタ装置
２１２ ネイティブ半導体基板
２１４ ポリマー層
２１６ トランスファー装置
２１８ 基板
２２０ 検出器装置
２３０ 架橋基板
２３２ はんだバンプ
２３４ 外向き表面
２３６ 相互接続要素
２４０ クレードル型パッケージ
２４２ 凹型ベース部
２４４、２４６ 接触部
２４８ 開放キャビティ
２５０ 側壁
２６０ ミニチュアレンズ
Claims (15)
- センサ装置において、
電磁放射を発するように構成されたエミッタ装置であって、当該エミッタ装置と関連付けられた発射領域を有するエミッタ装置、
電磁放射を受け取るように構成された検出器装置であって、当該検出器装置と関連付けられた検出領域を有する検出器装置、および
光学系、
を備え、
前記発射領域が、前記検出領域から、予め決められた距離だけ離間されており、
前記光学系が、複数の主光線を規定し、該複数の主光線のいくつかは、前記検出領域と交差し、
前記複数の主光線の前記いくつかは、前記発射領域とも交差する、
ことを特徴とするセンサ装置。 - 前記エミッタ装置が、前記検出器装置と前記光学系との間に配されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
- 前記予め決められた距離は、前記エミッタ装置による前記検出領域のシャドーイングを最小限となすように選択された距離であることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
- 前記予め決められた距離は、前記検出領域に向けられた光の実質的に５％未満が、前記発射領域によるシャドーイングを受けるように、選択された距離であることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
- 電力供給のための前記エミッタ装置への電気接続をさらに備え、該電気接続が、熱負荷を提供するように構成されており、それにより、使用時において、前記エミッタ装置と、該エミッタ装置が配された周辺環境との間の熱抵抗を減らすことを特徴とする、請求項１から４いずれか１項に記載の装置。
- 前記エミッタ装置が前記検出器装置に隣接して配されていることを特徴とする、請求項１から５いずれか１項に記載の装置。
- 半導体基板であって、該半導体基板上に配されたもしくは該半導体基板内に少なくとも一部配された、前記検出器装置を含む半導体基板、および
駆動回路、
をさらに備え、
前記エミッタ装置が前記駆動回路に動作可能に接続されており、
前記半導体基板が、該半導体基板上に配されたもしくは該半導体基板内に少なくとも一部配された、前記駆動回路を含む、
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。 - 半導体基板であって、該半導体基板上に配されたもしくは該半導体基板内に少なくとも一部配された、前記エミッタ装置を含む半導体基板、および
駆動回路、
をさらに備え、
前記エミッタ装置が前記駆動回路に動作可能に接続されており、
前記半導体基板が、該半導体基板上に配されたもしくは該半導体基板内に少なくとも一部配された、前記エミッタ回路を含む、
ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。 - 前記検出器装置に対向して設けられた支持基板をさらに備え、該支持基板は、内向き表面と外向き表面とを有し、前記内向き表面は、前記検出器装置に対して離間された関係にあり、前記外向き表面は前記エミッタ装置を担持していることを特徴とする、請求項１から６いずれか１項に記載の装置。
- 前記支持基板が、光透過性および／または波長選択性であることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
- 前記支持基板が、ガラス、またはコーティングされたガラス、またはプラスチック材料、またはコーティングされたプラスチック材料から形成されていることを特徴とする、請求項９または１０に記載の装置。
- 前記エミッタ装置に隣接し、かつ前記エミッタ装置に光学的に結合された、光学素子をさらに備えていることを特徴とする、請求項１から１１いずれか１項に記載の装置。
- 前記光学素子が、前記エミッタ装置に結合されたレンズであることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
- 前記エミッタ装置を含む、複数のエミッタ装置のアレイをさらに備えていることを特徴とする、請求項１から１３いずれか１項に記載の装置。
- 前記検出器装置を含む、複数の検出器装置のアレイをさらに備えていることを特徴とする、請求項１から１４いずれか１項に記載の装置。
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