JP3364225B2 - 電気光学モジュール - Google Patents
電気光学モジュールInfo
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- JP3364225B2 JP3364225B2 JP51588895A JP51588895A JP3364225B2 JP 3364225 B2 JP3364225 B2 JP 3364225B2 JP 51588895 A JP51588895 A JP 51588895A JP 51588895 A JP51588895 A JP 51588895A JP 3364225 B2 JP3364225 B2 JP 3364225B2
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- electro
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- optical
- optical elements
- lenses
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4249—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details comprising arrays of active devices and fibres
-
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/4228—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements
- G02B6/423—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using guiding surfaces for the alignment
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、支持体を備え、一方の上側上で一つの線内
に複数個の電気光学要素が固定され、かつ同じ上側上で
別の線に相応する複数個の受入部が形成され、その受入
部には電気光学要素を別の光学要素に結合するためにレ
ンズが電気光学要素に対向して固定される電気光学モジ
ュールに関する。
に複数個の電気光学要素が固定され、かつ同じ上側上で
別の線に相応する複数個の受入部が形成され、その受入
部には電気光学要素を別の光学要素に結合するためにレ
ンズが電気光学要素に対向して固定される電気光学モジ
ュールに関する。
ヨーロッパ特許出願公開A1第0506438号明細書によっ
て公知の電気光学モジュールは、半導体板上で一つの線
に並んで予め与えられた格子寸法にて離隔された多数の
発光ダイオード（LED）を備えた電気光学ユニット（LED
アレイ）を含んでいる。この電気光学ユニットは第１の
支持体の表面上に固定されている。相応する個数のレン
ズは、第２の支持体上に固定された別のレンズ支持体
（レンズアレイ）の一つの線に同じ格子間隔にて配置さ
れている。第２の支持体は基板に固定され、電気光学ユ
ニットに対して、LEDから放射された光が光導波路端に
入射するように向けられている。このモジュールは光学
的接続のために、例えば250μｍの格子間隔で12個の個
々の平行に延在する光導波路（チャネル）を有するいわ
ゆるファイバーバンドに使われる。第１の支持体に対し
て第２の支持体が僅かにずれると、結合特性は相当悪化
する。そのために、比較的多数の個々の構成要素から構
成された公知のモジュールは非常に高い位置決め及び調
整費用を必要とする。
て公知の電気光学モジュールは、半導体板上で一つの線
に並んで予め与えられた格子寸法にて離隔された多数の
発光ダイオード（LED）を備えた電気光学ユニット（LED
アレイ）を含んでいる。この電気光学ユニットは第１の
支持体の表面上に固定されている。相応する個数のレン
ズは、第２の支持体上に固定された別のレンズ支持体
（レンズアレイ）の一つの線に同じ格子間隔にて配置さ
れている。第２の支持体は基板に固定され、電気光学ユ
ニットに対して、LEDから放射された光が光導波路端に
入射するように向けられている。このモジュールは光学
的接続のために、例えば250μｍの格子間隔で12個の個
々の平行に延在する光導波路（チャネル）を有するいわ
ゆるファイバーバンドに使われる。第１の支持体に対し
て第２の支持体が僅かにずれると、結合特性は相当悪化
する。そのために、比較的多数の個々の構成要素から構
成された公知のモジュールは非常に高い位置決め及び調
整費用を必要とする。
ヨーロッパ特許出願公開A1第0529947号明細書によれ
ば、第１の支持体上に配置された複数の個々の電気光学
要素を備えた電気光学モジュールが公知である。相応す
る個数のレンズは第２の支持体上に電気光学要素に対向
して配置されている。支持体の互いに向き合った表面は
アライメント球を入れることのできる相応する窪みを有
している。それによって、第１の支持体に対して、光導
波路端とレンズとを受入れている第２の支持体の離隔し
たアライメントが行われる。電気光学要素の精密な位置
決めは、第１の支持体の窪みに関する電気光学要素の個
々のアライメントによって行われる。このために第１の
支持体上に電気光学要素を接触及び固定するために前も
って設けられていたろうが短時間で溶けてしまう。
ば、第１の支持体上に配置された複数の個々の電気光学
要素を備えた電気光学モジュールが公知である。相応す
る個数のレンズは第２の支持体上に電気光学要素に対向
して配置されている。支持体の互いに向き合った表面は
アライメント球を入れることのできる相応する窪みを有
している。それによって、第１の支持体に対して、光導
波路端とレンズとを受入れている第２の支持体の離隔し
たアライメントが行われる。電気光学要素の精密な位置
決めは、第１の支持体の窪みに関する電気光学要素の個
々のアライメントによって行われる。このために第１の
支持体上に電気光学要素を接触及び固定するために前も
って設けられていたろうが短時間で溶けてしまう。
ヨーロッパ特許出願公開A1第0280305号明細書には、
支持体を備えその上側上に複数の個々の電気光学要素が
一つの線内に予め与えられた格子間隔にて配置されてい
るような冒頭で述べた種類の電気光学モジュールが開示
されている。電気光学要素に対向して、同じ支持体上側
上に、相応する個数のレンズが電気光学要素を光導波路
端に結合するために配置されている。レンズを保持する
ために、格子間隔にて形成された受入部が電気光学要素
と同じ支持体上側に配置されたもしくはこの支持体上側
に向けられた光導波路端との間に設けられている。個々
の電気光学要素の正確な位置決めを行うために、公知の
モジュールにおいては、電気光学要素を作動させながら
能動的な調整が行われる。しかしながら、このために、
個々の各電気光学要素に対して電気的接触及び位置決め
は三次元マニュピレータの助けを必要とする。
支持体を備えその上側上に複数の個々の電気光学要素が
一つの線内に予め与えられた格子間隔にて配置されてい
るような冒頭で述べた種類の電気光学モジュールが開示
されている。電気光学要素に対向して、同じ支持体上側
上に、相応する個数のレンズが電気光学要素を光導波路
端に結合するために配置されている。レンズを保持する
ために、格子間隔にて形成された受入部が電気光学要素
と同じ支持体上側に配置されたもしくはこの支持体上側
に向けられた光導波路端との間に設けられている。個々
の電気光学要素の正確な位置決めを行うために、公知の
モジュールにおいては、電気光学要素を作動させながら
能動的な調整が行われる。しかしながら、このために、
個々の各電気光学要素に対して電気的接触及び位置決め
は三次元マニュピレータの助けを必要とする。
本発明の課題は、簡単に少ない個別部品にて製造可能
であり、かつ調整労力が僅少でありしかも電気光学要素
とこれに結合すべき光学要素又は光導波路端との間に特
に高い結合効率を有し、特に（電気光学要素を作動しな
がらの）能動的な調整をなくすことができるような電気
光学モジュールを提供することにある。
であり、かつ調整労力が僅少でありしかも電気光学要素
とこれに結合すべき光学要素又は光導波路端との間に特
に高い結合効率を有し、特に（電気光学要素を作動しな
がらの）能動的な調整をなくすことができるような電気
光学モジュールを提供することにある。
この課題は、本発明によれば、冒頭に述べたような電
気光学モジュールにおいて、電気光学要素は電気光学ユ
ニット内に含まれ、支持体の同じ上側上には受入部の線
から電気光学ユニット側へずらされた少なくとも２つの
アライメント受入部が形成され、このアライメント受入
部は電気光学ユニットに対する機械的ストッパとして使
われる部材をそれぞれ受入れることによって解決され
る。本発明によるモジュールはそれによって比較的少な
い個別の構成要素で有利に構成することができる。レン
ズ及び機械的ストッパは電気光学要素が同様に固定され
ている支持体の表面上に直接配置されるので、レンズ相
互間での及び電気光学要素に対する特に僅かな位置公差
を守ることができる。支持体材料としては表面をプレー
ナ法によってパターン化可能である半導体材料が特に好
適である。レンズ用の受入部及びアライメント受入部
は、良好にコントロール可能なマスク及びエッチング技
術によって、特に同時に共通のパターン化プロセスで、
高い精度でもって大量生産にて作ることができる。
気光学モジュールにおいて、電気光学要素は電気光学ユ
ニット内に含まれ、支持体の同じ上側上には受入部の線
から電気光学ユニット側へずらされた少なくとも２つの
アライメント受入部が形成され、このアライメント受入
部は電気光学ユニットに対する機械的ストッパとして使
われる部材をそれぞれ受入れることによって解決され
る。本発明によるモジュールはそれによって比較的少な
い個別の構成要素で有利に構成することができる。レン
ズ及び機械的ストッパは電気光学要素が同様に固定され
ている支持体の表面上に直接配置されるので、レンズ相
互間での及び電気光学要素に対する特に僅かな位置公差
を守ることができる。支持体材料としては表面をプレー
ナ法によってパターン化可能である半導体材料が特に好
適である。レンズ用の受入部及びアライメント受入部
は、良好にコントロール可能なマスク及びエッチング技
術によって、特に同時に共通のパターン化プロセスで、
高い精度でもって大量生産にて作ることができる。
これによって、レンズに対する光学的に有効な距離は
精密に決定され、その場合電気光学ユニットの横方向へ
の移動のみがまだ可能である。これに関する調整は電気
光学要素を作動させることなく例えば顕微鏡を用いて行
うことができる。別の受入部の位置を変えることによっ
て、単一モード及び多重モード光導波路に対するそれぞ
れ最適な結合効率を得るために、その他のレンズと電気
光学要素と光導波路端との間の結合状態を決定すること
ができる。本発明によるモジュールは他の相応する光要
素との結合にもまた光導波路端との結合にも好適であ
る。
精密に決定され、その場合電気光学ユニットの横方向へ
の移動のみがまだ可能である。これに関する調整は電気
光学要素を作動させることなく例えば顕微鏡を用いて行
うことができる。別の受入部の位置を変えることによっ
て、単一モード及び多重モード光導波路に対するそれぞ
れ最適な結合効率を得るために、その他のレンズと電気
光学要素と光導波路端との間の結合状態を決定すること
ができる。本発明によるモジュールは他の相応する光要
素との結合にもまた光導波路端との結合にも好適であ
る。
本発明の製造技術上特に有利な構成によれば、レンズ
及び部材は球レンズであり、受入部は支持体内の凹みで
ある。
及び部材は球レンズであり、受入部は支持体内の凹みで
ある。
本発明の有利な構成によれば、球レンズは凹みと支持
体の上側との間に形成された稜線上に載置される。それ
によって、レンズの位置は凹みの稜線との（点状）接触
によって決定され、凹みの深いところに位置する凹み輪
郭、特に表面品質及び表面傾斜はレンズの位置に影響す
ることがない。マスク技術によって稜線を特に精密に作
ることができる。
体の上側との間に形成された稜線上に載置される。それ
によって、レンズの位置は凹みの稜線との（点状）接触
によって決定され、凹みの深いところに位置する凹み輪
郭、特に表面品質及び表面傾斜はレンズの位置に影響す
ることがない。マスク技術によって稜線を特に精密に作
ることができる。
電気光学要素の接触に関して優れた本発明の構成によ
れば、支持体上には電気光学要素の電気的接続を行うた
めの金属パターンが設けられる。
れば、支持体上には電気光学要素の電気的接続を行うた
めの金属パターンが設けられる。
次に本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
る。
図１は電気光学モジュールの概略図を示す。
図２は図１におけるII−II線に沿った断面図を示す。
電気光学モジュールは複数個（例えば12個）の電気光
学要素1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h、1i、1j、1k及
び1lを含む電気光学ユニット１を含んでいる。要素1a〜
1lは例えばヨーロッパ特許出願公開A1第0506438号明細
書によって公知の方法で個別の発光ダイオード（LED）
の形態にて単一の半導体条片２に形成されており、一つ
の線４内で例えば250μｍの予め与えられた格子間隔５
にて離隔している。ユニット１（LEDアレイ）は支持体
７の上側６上にろう付け及び／又は接着によって固定さ
れている。
学要素1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h、1i、1j、1k及
び1lを含む電気光学ユニット１を含んでいる。要素1a〜
1lは例えばヨーロッパ特許出願公開A1第0506438号明細
書によって公知の方法で個別の発光ダイオード（LED）
の形態にて単一の半導体条片２に形成されており、一つ
の線４内で例えば250μｍの予め与えられた格子間隔５
にて離隔している。ユニット１（LEDアレイ）は支持体
７の上側６上にろう付け及び／又は接着によって固定さ
れている。
ピラミッド状凹み9a、9b、9c、9d、9e、9f、9g、9h、
9i、9j9k及び9lの形態にて概略図示され要素1a〜1lの個
数に相応する個数（例えば12個）を有する受入部は、支
持体７の同一表面６上に一つの列又は線10に沿って形成
されている。凹み9a〜9lは適切な方位を持つシリコン材
料から構成された支持体７内に公知のマスクエッチング
技術で異方性エッチングによって、要素1a〜1lを離隔す
るのと同じ格子間隔５にて作られている。凹み9a〜9lと
同時に、支持体７の同じ表面６には公知のエッチング技
術で２つの別の（概略図示された）ピラミッド状アライ
メント凹み20a、20bが作られている。このアライメント
凹み20a、20bはその中心部21a、21bが凹み9a〜9lの線10
に対してユニット１側へずらされている。
9i、9j9k及び9lの形態にて概略図示され要素1a〜1lの個
数に相応する個数（例えば12個）を有する受入部は、支
持体７の同一表面６上に一つの列又は線10に沿って形成
されている。凹み9a〜9lは適切な方位を持つシリコン材
料から構成された支持体７内に公知のマスクエッチング
技術で異方性エッチングによって、要素1a〜1lを離隔す
るのと同じ格子間隔５にて作られている。凹み9a〜9lと
同時に、支持体７の同じ表面６には公知のエッチング技
術で２つの別の（概略図示された）ピラミッド状アライ
メント凹み20a、20bが作られている。このアライメント
凹み20a、20bはその中心部21a、21bが凹み9a〜9lの線10
に対してユニット１側へずらされている。
各凹み9a〜9l内にはそれぞれレンズユニット24の球レ
ンズ24a〜24lが、そして別の両凹み20a、20b内にはそれ
ぞれ球レンズ25a、25bの形態のストッパ体が例えばガラ
スろうを用いたろう付け、陽極ボンディング又は接着に
よって直接固定されている。球レンズ25a、25bはアライ
メント凹み20a、20bの中心部21a、21bが線10に対し前に
位置させられているのでユニット１側へずらされてお
り、ユニット（LEDアレイ）１に対する機械的ストッパ2
8、29としてそれぞれ使われる。電気光学要素1a〜1lは
支持体７上に直接設けられた金属パターン30とろう付け
又はワイヤボンディングによって電気的に結合可能であ
る。
ンズ24a〜24lが、そして別の両凹み20a、20b内にはそれ
ぞれ球レンズ25a、25bの形態のストッパ体が例えばガラ
スろうを用いたろう付け、陽極ボンディング又は接着に
よって直接固定されている。球レンズ25a、25bはアライ
メント凹み20a、20bの中心部21a、21bが線10に対し前に
位置させられているのでユニット１側へずらされてお
り、ユニット（LEDアレイ）１に対する機械的ストッパ2
8、29としてそれぞれ使われる。電気光学要素1a〜1lは
支持体７上に直接設けられた金属パターン30とろう付け
又はワイヤボンディングによって電気的に結合可能であ
る。
要素1a〜1lはそれらの要素にそれぞれ属し対向配置さ
れた球レンズ24a〜24lを介して光導波路端の形態の光学
要素と結合可能である。図１には光導波路32a、32b、32
lの３つの光導波路端31a、31b、31lのみが概略的に示さ
れている。なお、これらの光導波路は例えば250μｍの
予め与えられた格子間隔５にて同様に離隔して平行に延
在しそしてほぼ共通の面内に配置されている。（例えば
12個の）光導波路端31a、31b、31lは米国特許第4998796
号明細書からそれ自体公知である様式にて多重光導波路
プラグ内で対向配置されたシリコン板の互いに向き合っ
たＶ溝内に固定することができる。
れた球レンズ24a〜24lを介して光導波路端の形態の光学
要素と結合可能である。図１には光導波路32a、32b、32
lの３つの光導波路端31a、31b、31lのみが概略的に示さ
れている。なお、これらの光導波路は例えば250μｍの
予め与えられた格子間隔５にて同様に離隔して平行に延
在しそしてほぼ共通の面内に配置されている。（例えば
12個の）光導波路端31a、31b、31lは米国特許第4998796
号明細書からそれ自体公知である様式にて多重光導波路
プラグ内で対向配置されたシリコン板の互いに向き合っ
たＶ溝内に固定することができる。
電気光学モジュールは個別構成要素が比較的少ない場
合には特に高い結合効率を有する。何故ならば、個別の
球レンズはユニット１（LEDアレイ）と同じ支持体上に
配置されているからである。球レンズ24a〜24lの位置を
決定する凹み9a〜9lと、ストッパとして使われる球レン
ズ25a、25bの位置を決定する別の凹み20a、20bとを、共
通の支持体７上に共通に形成することによって、非常に
狭い位置公差を守ることができる。列又は線10の端部に
配置された別のレンズ25a、25bはその他のレンズ24a〜2
4lの中心部の線10に対して正確に所望の寸法35だけずら
されている。レンズは表面６と凹み9a〜9l及び20a、20b
との間に形成された稜線36、37上にのみ載置されている
（図２参照）。焦点距離とレンズ距離とを整合させるこ
とにより、単一モード及び多重モード光導波路に対して
それぞれ最適な結合特性に調整することができる。モジ
ュールを組み立てる際には先ずレンズ24a〜24l;25a、25
bが凹み9a〜9l;20a、20b内に固定され、その後ユニット
１が支持体７上に載せられる。ストッパ28、29によって
ユニット１は方向Ｘへの自由度を除いて予め位置決めさ
れる。横方向Ｘへの電気光学ユニット１の調整は、電気
光学要素1a〜1lを能動的に作動させることなく顕微鏡を
用いて実施することができる。
合には特に高い結合効率を有する。何故ならば、個別の
球レンズはユニット１（LEDアレイ）と同じ支持体上に
配置されているからである。球レンズ24a〜24lの位置を
決定する凹み9a〜9lと、ストッパとして使われる球レン
ズ25a、25bの位置を決定する別の凹み20a、20bとを、共
通の支持体７上に共通に形成することによって、非常に
狭い位置公差を守ることができる。列又は線10の端部に
配置された別のレンズ25a、25bはその他のレンズ24a〜2
4lの中心部の線10に対して正確に所望の寸法35だけずら
されている。レンズは表面６と凹み9a〜9l及び20a、20b
との間に形成された稜線36、37上にのみ載置されている
（図２参照）。焦点距離とレンズ距離とを整合させるこ
とにより、単一モード及び多重モード光導波路に対して
それぞれ最適な結合特性に調整することができる。モジ
ュールを組み立てる際には先ずレンズ24a〜24l;25a、25
bが凹み9a〜9l;20a、20b内に固定され、その後ユニット
１が支持体７上に載せられる。ストッパ28、29によって
ユニット１は方向Ｘへの自由度を除いて予め位置決めさ
れる。横方向Ｘへの電気光学ユニット１の調整は、電気
光学要素1a〜1lを能動的に作動させることなく顕微鏡を
用いて実施することができる。
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フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−203843（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−254390（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−334262（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−228113（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02B 6/42
H01L 27/15
H01L 31/0232
H01L 33/00
Claims (4)
- 【請求項１】支持体（７）を備え、一方の上側（６）上
で一つの線（４）に複数個の電気光学要素（1a〜1l）が
固定されかつ同じ上側（６）上で別の線（10）に相応す
る複数個の受入部（9a〜9l）が形成され、その受入部に
は電気光学要素（1a〜1l）を別の光学要素と結合するた
めにレンズ（24a〜24l）が電気光学要素（1a〜1l）に対
向して固定される電気光学モジュールにおいて、電気光
学要素（1a〜1l）は電気光学ユニット（１）内に含ま
れ、支持体（７）の同じ上側（６）上には受入部（9a〜
9l）の線（10）から電気光学ユニット（１）側へずらさ
れた少なくとも２つのアライメント受入部（20a、20b）
が形成され、このアライメント受入部は電気光学ユニッ
ト（１）に対する機械的ストッパ（28、29）として使わ
れる部材（25a、25b）をそれぞれ受入れることを特徴と
する電気光学モジュール。 - 【請求項２】レンズ（24a〜24l;25a、25b）及び部材（2
5a、25b）は球レンズであり、受入部（9a〜9b;20a、20
b）は支持体（７）内の凹みであることを特徴とする請
求項１記載のモジュール。 - 【請求項３】球レンズ（24a〜24l/25a、25b）は凹み（9
a〜9l;20a、20b）と支持体（７）の上側（６）との間に
形成された稜線（36、37）上に載置されていることを特
徴とする請求項２記載のモジュール。 - 【請求項４】支持体（７）上には電気光学要素（1a〜1
l）の電気的接続を行うための金属パターン（30）が設
けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
か１つに記載のモジュール。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4342844A DE4342844C1 (de) | 1993-12-10 | 1993-12-10 | Elektrooptisches Modul |
| DE4342844.4 | 1993-12-10 | ||
| PCT/DE1994/001520 WO1995016217A1 (de) | 1993-12-10 | 1994-12-09 | Elektrooptisches modul |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09506979A JPH09506979A (ja) | 1997-07-08 |
| JP3364225B2 true JP3364225B2 (ja) | 2003-01-08 |
Family
ID=6505122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51588895A Expired - Fee Related JP3364225B2 (ja) | 1993-12-10 | 1994-12-09 | 電気光学モジュール |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5737466A (ja) |
| EP (1) | EP0733224B1 (ja) |
| JP (1) | JP3364225B2 (ja) |
| DE (2) | DE4342844C1 (ja) |
| WO (1) | WO1995016217A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5902997A (en) * | 1994-05-20 | 1999-05-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Device for spacing at least one lens from an optoelectronic component |
| US8050526B2 (en) * | 2005-02-08 | 2011-11-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Micro-optical device and method of making same |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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