JP5210074B2 - 3次元センサ用光導波路およびそれを用いた3次元センサ - Google Patents
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Description
(α)コアと、このコアを被覆した状態で形成されたオーバークラッド層とを備え、全体が枠状に形成され、光を出射するコアの端部が第1レンズ部に形成された状態で上記枠状の内側の一側部に位置決めされ、上記オーバークラッド層の端部が上記第1レンズ部のレンズ面を被覆した状態で第2レンズ部に形成され、上記出射された光を入射するコアの端部が第3レンズ部に形成された状態で上記枠状の内側の他側部に位置決めされ、上記オーバークラッド層の他の端部が上記第3レンズ部のレンズ面を被覆した状態で第4レンズ部に形成され、上記オーバークラッド層に形成された上記第2および第4レンズ部の厚みが、それ以外の上記オーバークラッド層の部分の厚み以下の厚みに形成された光導波路単層体。
下記の一般式(1)で示されるビスフェノキシエタノールフルオレングリシジルエーテル(成分A)35重量部、脂環式エポキシ樹脂である3’,4’−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(ダイセル化学社製、セロキサイド2021P)(成分B)40重量部、(3’,4’−エポキシシクロヘキサン)メチル−3’,4’−エポキシシクロヘキシル−カルボキシレート(ダイセル化学社製、セロキサイド2081)(成分C)25重量部、4,4’−ビス〔ジ(βヒドロキシエトキシ)フェニルスルフィニオ〕フェニルスルフィド−ビス−ヘキサフルオロアンチモネートの50%プロピオンカーボネート溶液(成分D)2重量部とを混合することにより、アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成材料を調製した。
上記成分A:70重量部、1,3,3−トリス{4−〔2−(3−オキセタニル)〕ブトキシフェニル}ブタン:30重量部、上記成分D:1重量部を乳酸エチル28重量部に溶解することにより、コアの形成材料を調製した。
ポリエチレンナフタレート(PEN)フィルム〔160mm×160mm×188μm(厚み)〕の表面に、上記アンダークラッド層の形成材料をアプリケーターにより塗布した後、2000mJ/cm2 の紫外線照射による露光を行った。つづいて、100℃×15分間の加熱処理を行うことにより、アンダークラッド層を形成した。このアンダークラッド層の厚みを接触式膜厚計で測定すると20μmであった。また、このアンダークラッド層の、波長830nmにおける屈折率は、1.502であった。
そして、上記3次元センサ用光導波路の各層において、光を出射する側のL字形光導波路部分の外側端縁部の所定部分に発光素子(VCSEL)を接続し、光を入射させる側のL字形光導波路部分の外側端縁部の所定部分に受光素子(CMOSリニアセンサアレイ)を接続した。さらに、上記発光素子および受光素子をマイクロプロセッサに電気的に接続した。このようにして、3次元センサを作製した。
そして、各発光素子から強度1.5mWの光(波長850nm)を発光させたところ、各受光素子で光を検知できることを確認した。さらに、上記3層構造の3次元センサ用光導波路の測定用空間の上端開口から指先を入れ、上記ガラスエポキシ基板の表面まで到達させると、3層全ての光導波路単層体において、出射した光の一部が遮断された。また、上記ガラスエポキシ基板の表面に水滴を滴下すると、最下層の光導波路単層体において、出射した光の一部が遮断された。また、上記ガラスエポキシ基板の表面に発泡スチロール片(直径3mm)を置くと、最下2層の光導波路単層体において、出射した光の一部が遮断された。
W1 3次元センサ用光導波路
H 測定用空間
3A,3B コア
4 オーバークラッド層
Claims (6)
- 下記(α)の光導波路単層体が、その厚み方向に同軸的に複数積層され、積層された枠状の光導波路単層体の内側空間が測定用空間になっていることを特徴とする3次元センサ用光導波路。
(α)コアと、このコアを被覆した状態で形成されたオーバークラッド層とを備え、全体が枠状に形成され、光を出射するコアの端部が第1レンズ部に形成された状態で上記枠状の内側の一側部に位置決めされ、上記オーバークラッド層の端部が上記第1レンズ部のレンズ面を被覆した状態で第2レンズ部に形成され、上記出射された光を入射するコアの端部が第3レンズ部に形成された状態で上記枠状の内側の他側部に位置決めされ、上記オーバークラッド層の他の端部が上記第3レンズ部のレンズ面を被覆した状態で第4レンズ部に形成され、上記オーバークラッド層に形成された上記第2および第4レンズ部の厚みが、それ以外の上記オーバークラッド層の部分の厚み以下の厚みに形成された光導波路単層体。 - 上記光導波路単層体において、上記第1レンズ部におけるレンズ面が外側に向かって反る平面視円弧状に形成され、それを被覆する上記第2レンズ部におけるレンズ面が外側に向かって反る側断面視円弧状に形成されている請求項1記載の3次元センサ用光導波路。
- 上記光導波路単層体において、上記第3レンズ部におけるレンズ面が外側に向かって反る平面視円弧状に形成され、それを被覆する上記第4レンズ部におけるレンズ面が外側に向かって反る側断面視円弧状に形成されている請求項1または2記載の3次元センサ用光導波路。
- 積層状態にある上側の枠状の光導波路単層体と下側の枠状の光導波路単層体とが、相互に枠をずらした状態に位置決めされている請求項1〜3のいずれか一項に記載の3次元センサ用光導波路。
- 上記コアが、アンダークラッド材または金属材からなる基体の表面の所定部分に形成され、上記オーバークラッド層が、上記コアを被覆した状態で上記基体の表面に形成されている請求項1〜4のいずれか一項に記載の3次元センサ用光導波路。
- 上記請求項1〜5のいずれか一項に記載の3次元センサ用光導波路と制御手段とを備え、上記3次元センサ用光導波路において、光を出射するコアの端部に光伝播する発光素子が、枠状の光導波路単層体の外側部に設けられ、光を入射するコアの端部から光伝播される受光素子が、枠状の光導波路単層体の外側部に設けられ、上記制御手段が、上記発光素子と受光素子とに、電気的に接続され、上記発光素子の発光を制御し、かつ、上記受光素子からの信号を受けて演算処理することを特徴とする3次元センサ。
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