JP5947114B2 - 位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学式の位置検出装置に関する。

特許文献１には、受光素子の動作領域を広げ、安定かつ高精度な傾き角の検出を目的としている傾き角検出センサが開示されている。特許文献１に記載の傾き角検出センサは、発光素子と、受光素子とを備え、発光素子から被検出物体に投光し、被検出物体からの反射光が受光素子に入射する位置から被検出物体の傾き角を検出する。受光素子は、当該受光素子の両端から得られる光電流が光の入射位置に比例するよう構成された半導体位置検出素子から成る。

特許文献２には、装置全体の薄型化とともに低コスト化を実現し、且つボンディングワイヤによる画像の乱れを回避することを目的とした固体撮像装置が開示されている。特許文献２に記載の固体撮像装置は、撮像素子と、光学ガラス配線基板とを備える。撮像素子は、有効撮像領域の周囲に複数の突起電極が形成された平面視矩形状を成す。光学ガラス配線基板は、光学ガラス板上に配線パターンを形成してなる。撮像素子は、光学ガラス配線基板のパターン形成面の略中央に接合材料を介して接合されている。配線パターンの一端は突起電極に電気的に接続され、その配線パターンの他端側を外部接続用電極としている。

特許文献３には、無効入射領域が検出信号の雑音をもたらしたり、検出精度を低下させたりすることのない入射位置検出用半導体装置が開示されている。特許文献３に記載の入射位置検出用半導体装置は、半導体基板と、一導電型の電極と、一対の位置信号電極と、基幹導電層と、複数の分岐導電層とを備える。半導体基板は、有効入射領域および無効入射領域を含む入射面が設定される。一導電型の電極は、光や粒子線の入射により励起した正孔電子対の一方を収集するために、半導体基板に設けられる。一対の位置信号電極は、半導体基板の入射面の両端に設けられて正孔電子対の他方を収集する。基幹導電層は、一対の位置信号電極を高い抵抗で接続するように半導体基板に形成される。複数の分岐導電層は、基幹導電層から入射面の有効入射領域に延びるように形成された反対導電型の不純物を含む。

実開平４−１３１７１２号公報 特開平９−１７９８６号公報 特開平１−１１５１７２号公報

一次元方向の位置を検出する従来の位置検出装置では、受光面に対し十分に小さい点状のスポット光の入射が前提となっている。スポット光が受光面に入射することを想定しているが、スポット光の全部又は一部が受光面の周囲に拡がると、このスポット光は受光面の周囲から様々な方向に複数回の反射が繰り返され、一部の光は、受光面に至る。このように、受光面は、スポット光のうちで受光面に直接に入射した光だけでなく受光面の周囲において反射された光も受光する。また、入射光として、スポット光を用いずに、検出対象の一次元方向に対して直交する方向に拡がった光（例えば、スリットから入射するスリット光）を用いる場合、このスリット光の幅が、受光面の幅（検出対象の一次元方向に対して直交する方向における幅）よりも長い場合、スリット光の一部が受光面の周囲に入射し、受光面の周囲において複数回の反射が繰り返され、一部の光は、受光面に至る。このように、受光面は、スリット光のうちで受光面に直接に入射した光だけでなく受光面の周囲において反射された光も受光する。そこで、本発明の目的は、上記の事項を鑑みてなされたものであり、位置検出の対象となる一次元方向に直交する方向に拡がった光が入射しても、この光の入射箇所の位置の検出を十分に精度良く行える位置検出装置を提供することである。

本発明の位置検出装置は、入射光の一次元方向の入射位置を検出する光学式の位置検出装置であって、絶縁基板と一次元位置検出素子と枠体部と外部接続用端子とを備えており、前記絶縁基板は、主面と第１の電極パッドと第２の電極パッドとを有しており、予め設定された範囲の波長の光に対する光吸収性を有する第１の材料から成っており、前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとは、前記主面に設けられており、この順に前記絶縁基板の基線に沿って配置されており、前記基線は、前記主面に沿って延びており、前記一次元位置検出素子は、前記主面の上に設けられており、前記基線に沿って前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとの間に配置されており、第１の第１導電型電極と第２の第１導電型電極と光電変換部とを有しており、前記第１の電極パッド、前記第１の第１導電型電極、前記光電変換部、前記第２の第１導電型電極、前記第２の電極パッドは、この順に前記基線に沿って配置されており、前記第１の第１導電型電極は、前記第１の電極パッドにワイヤ接続されており、前記第２の第１導電型電極は、前記第２の電極パッドにワイヤ接続されており、前記光電変換部は、前記第１の第１導電型電極と前記第２の第１導電型電極とに接続されており、前記基線に沿って前記第１の第１導電型電極と前記第２の第１導電型電極との間に延びており、入射光を受け前記基線に沿って延びている受光面を有しており、入射光が前記受光面を介して入射し当該入射光の入射箇所において電荷を生成し、前記枠体部は、前記主面の上に設けられており、第１の貫通孔を有しており、前記範囲の波長の光に対する光吸収性を有する第２の材料からなっており、前記第１の貫通孔は、前記主面の側から略垂直に延びており、前記一次元位置検出素子を収容しており、前記外部接続用端子は、前記基線と前記主面とに直交し前記第１の第１導電型電極と前記第２の第１導電型電極との一方を通る基準面に対して前記一次元位置検出素子が配置されている側とは反対側に配置されており、前記一次元位置検出素子に接続されており、前記一次元位置検出素子は、入射光に応じて前記光電変換部において生成する電荷を前記第１の第１導電型電極と前記第２の第１導電型電極とのそれぞれから取り出されることによって前記基線の方向における当該入射光の入射箇所の特定ができる、ことを特徴とする。

第１の電極パッド、第１の第１導電型電極、第２の第１導電型電極、第２の電極パッド、外部接続用端子を含む金属からなる構成部が、基準面に対し一次元位置検出素子が配置されている側とは反対側に配置されているので、基線に対する一次元位置検出素子の両側に延在する領域には、少なくとも、第１の電極パッド、第１の第１導電型電極、第２の第１導電型電極、第２の電極パッド、外部接続用端子のような金属からなる構成部は配置されていない。従って、基線に直交する方向に拡がるスリット光が入射光として一次元位置検出素子に照射される場合に、この入射光の一部又は全部が、基線に対する一次元位置検出素子の両側に延在する領域で反射・散乱され、一次元位置検出素子の光電変換部にノイズ光として至ることが抑制される。更に、一次元位置検出素子を搭載する絶縁基板が、予め設定された範囲の波長の入射光に対する光吸収性を有しているので、入射光に対する一次元位置検出素子の周囲における反射率は、低減され、よって、光電変換部へのノイズ光の入射は低減される。更に、一次元位置検出素子の周囲に延在する枠体部が、入射光に対する光吸収性を有しているので、入射光に対する一次元位置検出素子の周囲における反射率は、低減され、よって、光電変換部へのノイズ光の入射は低減される。また、枠体部に設けられた第１の貫通孔に一次元位置検出素子が収容されているので、一次元位置検出素子の周囲が枠体部によって囲まれることとなり、よって、位置検出装置の外部（枠体部の周囲）から光が照射されても、枠体部によって遮られ、よって、光電変換部へのノイズ光の入射は低減される。

本発明に係る位置検出装置では、入射光が入射する表面を有する保護部を更に備え、前記保護部は、前記範囲の波長の光に対し透明な第３の材料から成っており、前記第１の貫通孔から前記主面までの空隙に充填されており、前記一次元位置検出素子を覆っており、前記表面は、前記第１の貫通孔の開口縁から前記表面の中央に向けて窪んでおり、前記受光面の上にあり前記表面に含まれる領域は、前記受光面に対し略平坦である、ことが好ましい。

保護部によって一次元位置検出素子の受光面が保護されるので、受光面への埃等の付着を回避し、周囲の湿気等の環境から一次元位置検出素子を保護することができる。一次元位置検出素子の製造工程では、ダイシング時に枠体部をダイシングテープに接着し、絶縁基板の裏面を表側にして切断できるため、ダイシング屑の受光面への付着を防止できる。また、保護部の表面は、第１の貫通孔の開口縁から表面の中央に向けて窪んでいるので、保護部が第１の貫通孔の開口縁から突出している場合に比較して、ダイシング時に保護部が機械的な影響を受けることを回避できる。また、保護部の表面は受光面の上の領域においては略平坦なので、保護部の表面が第１の貫通孔の開口縁から表面の中央に向けて窪んでいても、受光面への入射光の光路に対する窪みによる影響は回避される。

本発明に係る位置検出装置では、複数の前記外部接続用端子を備え、当該複数の前記外部接続用端子のそれぞれは、前記主面の上からみて前記主面の中央部に対し略回転対称となるように配置される、ことが好ましい。

このように、複数の外部接続用端子が、絶縁基板の主面の中央部に対し略回転対称となっているので、基板設計時やアセンブリ時に、作業者は、位置検出装置の方向性を特に注意する必要がない。

本発明に係る位置検出装置では、遮光膜を更に備え、前記遮光膜は、前記主面と前記枠体部との間に設けられており、前記主面を覆っており、第２の貫通孔と第１の領域と第２の領域とを有しており、前記範囲の波長の光に対する光吸収性を有する第４の材料から成っており、前記第２の貫通孔は、前記絶縁基板の側から前記枠体部の側に向かって略垂直に延びており、前記第２の貫通孔の内側には、前記一次元位置検出素子が配置されており、前記第１の領域は、前記第１の第１導電型電極と前記第１の電極パッドとの間において、前記基線に直交する方向に延びており、前記第２の領域は、前記第２の第１導電型電極と前記第２の電極パッドとの間において、前記基線に直交する方向に延びている、ことが好ましい。

このように、遮光膜は、上記範囲の波長の光に対する光吸収性を有するので、この範囲の波長の入射光に対する一次元位置検出素子の周囲における反射率は、低減される。特に、遮光膜の第１の領域は、第１の第１導電型電極と第１の電極パッドとの間において、光の反射・散乱を抑制でき、遮光膜の第２の領域は、第２の第１導電型電極と第２の電極パッドとの間において、光の反射・散乱を抑制できる。よって、光電変換部へのノイズ光の入射は低減される。また、遮光膜は、第２の貫通孔の内側にある一次元位置検出素子の設置場所を囲んでいるので、一次元位置検出素子を絶縁基板の主面にダイボンドする際にダイボンド用の導電性の樹脂が拡散するのを抑制できる。

本発明に係る位置検出装置では、前記遮光膜は、第３の領域と第４の領域とを有しており、前記第３の領域と前記第４の領域との間には、前記一次元位置検出素子が配置されており、前記第３の領域と前記第４の領域とは、前記基線の方向に延びており、前記第３の領域、前記一次元位置検出素子、前記第４の領域は、前記主面の上からみて前記基線に直交する方向に、この順に配置されている、ことが好ましい。

このように、遮光膜の第３の領域と第４の領域とが基線の方向に延びており、第３の領域と第４の領域とは一次元位置検出素子の光電変換部に比較的に近い位置にあるので、一次元位置検出素子の周囲における入射光に対する反射率は、より一層に低減され、よって、光電変換部へのノイズ光の入射も、より一層に低減される。

本発明に係る位置検出装置では、前記第１の貫通孔の開口の形状は、前記主面の上からみて、角が丸められた略多角形を成す、ことが好ましい。

このように、前記主面の上からみて角が丸められた略多角形状の開口の第１の貫通孔を有する枠体部は、角が丸められていない形状の開口の貫通孔の場合に比較して、機械的な強度が向上される。

本発明に係る位置検出装置では、前記絶縁基板は、第３の電極パッドを有しており、前記第３の電極パッドは、前記主面に設けられており、前記第１の電極パッド、前記第３の電極パッド、前記第２の電極パッドは、この順に前記基線に沿って配置されており、前記一次元位置検出素子は、第２導電型電極を有しており、前記第３の電極パッドを覆うように配置されており、前記第２導電型電極は、前記受光面の反対側にある前記一次元位置検出素子の裏面に設けられており、前記第３の電極パッドに接続されている、ことが好ましい。

第３の電極パッドは、絶縁基板の主面の上からみて、一次元位置検出素子と重なる位置に配置されているが、一次元位置検出素子によって覆われるので、露出しない。従って、第３の電極パッドによって反射・散乱する光は低減され、よって、光電変換部へのノイズ光の入射は低減される。

本発明に係る位置検出装置では、前記一次元位置検出素子は、前記光電変換部を保持するための枠部を有しており、前記枠部は、前記一次元位置検出素子の外周に沿って延在しており、前記範囲の波長の光に対する光吸収性を有する第５の材料から成る表面を含んでいる、ことが好ましい。

枠部の表面は、入射光に対する光吸収性を有するので、入射光が枠部によって反射・散乱されることなく、よって、光電変換部へのノイズ光の入射は低減される。

本発明に係る位置検出装置では、前記枠体部は、第５の領域と第６の領域とを有し、前記第５の領域と前記第６の領域とは、前記基線の方向に延びており、前記第５の領域、前記一次元位置検出素子、前記第６の領域は、前記主面の上からみて前記基線に直交する方向に、この順に配置される、ことが好ましい。

このように、枠体部の第５の領域と第６の領域とが基線の方向に延びており、第５の領域と第６の領域とは一次元位置検出素子の光電変換部５ｂに比較的に近い位置にあるので、一次元位置検出素子の周囲における入射光に対する反射率は、より一層に低減され、よって、光電変換部へのノイズ光の入射も、より一層に低減される。また、枠体部の第５の領域と第６の領域とが基線の方向に延びているので、位置検出装置の外部（枠体部の周囲）から光が照射されても、この光は第５の領域と第６の領域とによって遮られ、よって、光電変換部へのノイズ光の入射は、低減される。

本発明によれば、位置検出の対象の一次元方向に対して直交する方向に拡がった光が入射しても、この光の入射箇所の位置の検出を十分に精度良く行える位置検出装置を提供できる。

図１は、実施形態に係る位置検出装置の構成の外観を示す図である。 図２は、実施形態に係る位置検出装置の構成を分解して示す図である。 図３は、実施形態に係る位置検出装置の表面側の構成を示す図である。 図４は、図３に示すＩ−Ｉ線に沿ってとられた位置検出装置の断面を示す図である。 図５は、実施形態に係る位置検出装置の裏面側の構成を示す図である。 図６は、実施形態に係る位置検出装置の効果を説明するための図である。 図７は、実施形態に係る位置検出装置の効果を説明するための図である。 図８は、実施形態に係る位置検出装置の効果を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、可能な場合には、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図１、図２、図３、図４及び図５を参照して、実施形態に係る位置検出装置１の構成を説明する。

位置検出装置１は、入射光の入射位置の一次元方向（基線Ａ１）の変化を検出する光学式の位置検出装置である。位置検出装置１は、絶縁基板３と一次元位置検出素子５と枠体部７とを備える。位置検出装置１は、外部接続用端子９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを備える。位置検出装置１は、保護部１１と遮光膜１３とを更に備える。

絶縁基板３は、主面３ａと電極パッド３ｂ１と電極パッド３ｂ２とを有している。絶縁基板３は、予め設定された範囲の波長（以下、波長λという）の光に対する光吸収性を有する材料から成っている。可視光から近赤外光を検出する場合、黒色のガラスエポキシ基板が有効である。絶縁基板３は、電極パッド３ｃを有している。電極パッド３ｂ１と電極パッド３ｂ２とは、主面３ａに設けられている。電極パッド３ｃは、主面３ａに設けられている。基線Ａ１は、主面３ａに沿って延びている。電極パッド３ｂ１、電極パッド３ｃ、電極パッド３ｂ２は、この順に基線Ａ１に沿って配置されている。

絶縁基板３は、裏面３ｅを有する。裏面３ｅは、主面３ａの反対側にある。裏面３ｅの上には、裏面電極パッド３ｄａ，３ｄｂ，３ｄｃ，３ｄｄが設けられている。裏面電極パッド３ｄａは、外部接続用端子９ａに対応している箇所に配置されている。裏面電極パッド３ｄａは、外部接続用端子９ａに接続している。裏面電極パッド３ｄｂは、外部接続用端子９ｂに対応している箇所に配置されている。裏面電極パッド３ｄｂは、外部接続用端子９ｂに接続している。裏面電極パッド３ｄｃは、外部接続用端子９ｃに対応している箇所に配置されている。裏面電極パッド３ｄｃは、外部接続用端子９ｃに接続している。裏面電極パッド３ｄｄは、外部接続用端子９ｄに対応している箇所に配置されている。裏面電極パッド３ｄｄは、外部接続用端子９ｄに接続している。裏面電極パッド３ｄａ，３ｄｂ，３ｄｃ，３ｄｄは、主面３ａの中央部Ｃ１に対し略回転対称となるように配置されている。

遮光膜１３は、主面３ａと枠体部７との間に設けられている。遮光膜１３は、主面３ａを覆っている。遮光膜１３は、貫通孔１３ａと領域１３ｂ１と領域１３ｂ２とを有している。遮光膜１３は、波長λの光に対する光吸収性を有する材料から成っている。可視光から近赤外光を検出する場合、黒色レジストが有効である。

貫通孔１３ａは、絶縁基板３の側から枠体部７の側に向かって略垂直に延びている。貫通孔１３ａの内側には、一次元位置検出素子５が配置されている。貫通孔１３ａからは、一次元位置検出素子５が露出している。貫通孔１３ａの内側には、電極パッド３ｃが配置されている。領域１３ｂ１は、電極パッド３ｂ１と一次元位置検出素子５のアノード電極５ａ１（第１の第１導電型電極）との間において、基線Ａ１に直交する方向に延びている。領域１３ｂ２は、電極パッド３ｂ２と一次元位置検出素子５のアノード電極５ａ２（第２の第１導電型電極）との間において、基線Ａ１に直交する方向に延びている。

遮光膜１３は、領域１３ｄ１と領域１３ｄ２とを有している。領域１３ｄ１と領域１３ｄ２との間には、一次元位置検出素子５が配置されている。領域１３ｄ１と領域１３ｄ２とは、基線Ａ１の方向に延びている。領域１３ｄ１、一次元位置検出素子５、領域１３ｄ２は、主面３ａの上からみて基線Ａ１に直交する方向に、この順に配置されている。

遮光膜１３は、貫通孔１３ｃ１と貫通孔１３ｃ２とを有する。貫通孔１３ａは、貫通孔１３ｃ１と貫通孔１３ｃ２との間に設けられている。貫通孔１３ｃ１、貫通孔１３ａ、貫通孔１３ｃ２は、この順に基線Ａ１に沿って配置されている。貫通孔１３ｃ１の内側には、電極パッド３ｂ１が配置されている。貫通孔１３ｃ１からは、電極パッド３ｂ１が露出している。貫通孔１３ｃ２の内側には、電極パッド３ｂ２が配置されている。貫通孔１３ｃ２からは、電極パッド３ｂ２が露出している。

一次元位置検出素子５は、主面３ａの上に設けられている。一次元位置検出素子５は、基線Ａ１に沿って電極パッド３ｂ１と電極パッド３ｂ２との間に配置されている。一次元位置検出素子５は、アノード電極５ａ１とアノード電極５ａ２と光電変換部５ｂとを有している。電極パッド３ｂ１、アノード電極５ａ１、光電変換部５ｂ、アノード電極５ａ２、電極パッド３ｂ２は、この順に基線Ａ１に沿って配置されている。アノード電極５ａ１は、電極パッド３ｂ１にワイヤＷ１を介してワイヤ接続されている。アノード電極５ａ２は、電極パッド３ｂ２にワイヤＷ２を介してワイヤ接続されている。ワイヤＷ１，Ｗ２は、例えば、Ａｕなどの金属からなる。

光電変換部５ｂは、アノード電極５ａ１とアノード電極５ａ２とに接続されている。光電変換部５ｂは、基線Ａ１に沿ってアノード電極５ａ１とアノード電極５ａ２との間に延びている。光電変換部５ｂは、入射光を受け基線Ａ１に沿って延びている受光面５ｃを有している。光電変換部５ｂは、入射光が受光面５ｃを介して、入射と当該入射光の入射箇所において電荷を生成する。

一次元位置検出素子５は、入射光に応じて光電変換部５ｂにおいて生成する電荷をアノード電極５ａ１とアノード電極５ａ２とのそれぞれから取り出されることによって基線Ａ１の方向における当該入射光の入射箇所の特定ができる。一次元位置検出素子５は、カソード電極５ｄ（第２導電型電極）を有しており、電極パッド３ｃを覆うように配置されている。カソード電極５ｄは、受光面５ｃの反対側にある一次元位置検出素子５の裏面の側に設けられている。カソード電極５ｄは、ダイボンド用の導電性の樹脂を介してカソード電極５ｄに接続されている。ダイボンド用樹脂にはエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などが主に用いられる。

一次元位置検出素子５は、枠部５ｅを有している。枠部５ｅは、一次元位置検出素子５の外周に設けられている。枠部５ｅは、一次元位置検出素子５の外周に沿って延在している。枠部５ｅは、波長λの光に対する光吸収性を有する材料から成る表面５ｅ１を含んでいる。可視光から近赤外光を検出する場合、黒色レジストが有効である。

枠体部７は、主面３ａの上に設けられている。枠体部７は、貫通孔７ａを有している。枠体部７は、波長λの光に対する光吸収性を有する材料からなっている。可視光から近赤外光を検出する場合、黒色のガラスエポキシ基板が有効である。貫通孔７ａは、主面３ａの側から略垂直に延びている。貫通孔７ａは、一次元位置検出素子５を収容している。貫通孔７ａの開口（例えば開口縁７ｂ）の形状は、主面３ａの上からみて、角が丸められた略多角形（例えば長方形）を成す。枠体部７は、領域７ｃ１と領域７ｃ２とを有している。領域７ｃ１と領域７ｃ２とは、基線Ａ１の方向に延びている。領域７ｃ１、一次元位置検出素子５、領域７ｃ２は、主面３ａからみて基線Ａ１に直交する方向に、この順に配置されている。

外部接続用端子９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄのそれぞれは、主面３ａの上からみて主面３ａの中央部Ｃ１に対し略回転対称となるように配置されている。外部接続用端子９ａと外部接続用端子９ｃとは、基線Ａ１と主面３ａとに直交しアノード電極５ａ１を通る基準面Ｂ１に対して一次元位置検出素子５が配置されている側とは反対側に配置されている。外部接続用端子９ｂと外部接続用端子９ｄとは、基線Ａ１と主面３ａとに直交しアノード電極５ａ２を通る基準面Ｂ２に対して一次元位置検出素子５が配置されている側とは反対側に配置されている。外部接続用端子９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄのそれぞれは、一次元位置検出素子５に接続されている。

絶縁基板３は、裏面３ｅを有する。裏面３ｅは、主面３ａの反対側にある。裏面３ｅの上には、裏面電極パッド３ｄａ，３ｄｂ，３ｄｃ，３ｄｄが設けられている。裏面電極パッド３ｄａは、外部接続用端子９ａに対応している箇所に配置されている。裏面電極パッド３ｄｂは、外部接続用端子９ｂに対応している箇所に配置されている。裏面電極パッド３ｄｃは、外部接続用端子９ｃに対応している箇所に配置されている。裏面電極パッド３ｄｄは、外部接続用端子９ｄに対応している箇所に配置されている。裏面電極パッド３ｄａ，３ｄｂ，３ｄｃ，３ｄｄは、主面３ａの中央部Ｃ１に対し略回転対称となるように配置されている。

裏面電極パッド３ｄａは、外部接続用端子９ａに接続している。裏面電極パッド３ｄｂは、外部接続用端子９ｂに接続している。裏面電極パッド３ｄｃは、外部接続用端子９ｃに接続している。裏面電極パッド３ｄｄは、外部接続用端子９ｄに接続している。裏面電極パッド３ｄａ，３ｄｂ，３ｄｃ，３ｄｄのそれぞれは、外部接続用端子９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄのそれぞれを介して、一次元位置検出素子５に接続されている。

絶縁基板３、遮光膜１３及び枠体部７からなる素子本体の側面には、厚み方向に延びる四つの溝（端子取付部ＳＨａ，ＳＨｂ，ＳＨｃ，ＳＨｄ）が設けられている。端子取付部ＳＨａの内壁には外部接続用端子９ａが設けられている。端子取付部ＳＨｂの内壁には外部接続用端子９ｂが設けられている。端子取付部ＳＨｃの内壁には外部接続用端子９ｃが設けられている。端子取付部ＳＨｄの内壁には外部接続用端子９ｄが設けられている。端子取付部ＳＨａと端子取付部ＳＨｃとは、基線Ａ１と主面３ａとに直交しアノード電極５ａ１を通る基準面Ｂ１に対して一次元位置検出素子５が配置されている側とは反対側に配置されている。端子取付部ＳＨｂと端子取付部ＳＨｄとは、基線Ａ１と主面３ａとに直交しアノード電極５ａ２を通る基準面Ｂ２に対して一次元位置検出素子５が配置されている側とは反対側に配置されている。

保護部１１は、入射光が入射する表面１１ａを有する。保護部１１は、貫通孔７ａから主面３ａまでの空隙に充填されている。保護部１１は、一次元位置検出素子５を覆っている。表面１１ａは、貫通孔７ａの開口縁７ｂから表面１１ａの中央に向けて窪んでいる。受光面５ｃの上にあり表面１１ａに含まれる領域１１ｂは、受光面５ｃに対し略平坦である。

保護部１１は、波長λの光に対し透明な材料（例えば、ポッティング用の樹脂）から成っている。保護部１１は、アセンブリ時のリフローの際の熱変動による影響（割れ等）を比較的に受けない材料からなる。保護部１１には、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂が用いられる。

次に、位置検出装置１の作用・効果を説明する。まず、絶縁基板３は、波長λの光に対する光吸収性を有する材料から成っており、一次元位置検出素子５は、基線Ａ１に沿って電極パッド３ｂ１と電極パッド３ｂ２との間に配置されており、電極パッド３ｂ１、アノード電極５ａ１、光電変換部５ｂ、アノード電極５ａ２、電極パッド３ｂ２は、この順に基線Ａ１に沿って配置されており、枠体部７は、波長λの光に対する光吸収性を有する材料からなっており、貫通孔７ａは、一次元位置検出素子５を収容しており、外部接続用端子９ａと外部接続用端子９ｃとは、基線Ａ１と主面３ａとに直交しアノード電極５ａ１を通る基準面Ｂ１に対して一次元位置検出素子５が配置されている側とは反対側に配置されており、外部接続用端子９ｂと外部接続用端子９ｄとは、基線Ａ１と主面３ａとに直交しアノード電極５ａ２を通る基準面Ｂ２に対して一次元位置検出素子５が配置されている側とは反対側に配置されている。このように、電極パッド３ｂ１，３ｂ２、アノード電極５ａ１，５ａ２、外部接続用端子９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを含む金属からなる構成部が、基準面Ｂ１及び基準面Ｂ２に対し一次元位置検出素子５が配置されている側とは反対側に配置されているので、基線Ａ１に対する一次元位置検出素子５の両側に延在する領域には、少なくとも、電極パッド３ｂ１，３ｂ２、アノード電極５ａ１，５ａ２、外部接続用端子９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄのような金属からなる構成部は配置されていない。従って、基線Ａ１に直交する方向に拡がるスリット光が入射光として一次元位置検出素子５に照射される場合に、この入射光の一部又は全部が、基線Ａ１に対する一次元位置検出素子５の両側に延在する領域で反射・散乱され、一次元位置検出素子５の光電変換部５ｂにノイズ光として至ることが抑制される。更に、一次元位置検出素子５を搭載する絶縁基板３が、波長λの入射光に対する光吸収性を有しているので、入射光に対する一次元位置検出素子５の周囲における反射率は、低減され、よって、光電変換部５ｂへのノイズ光の入射は低減される。更に、一次元位置検出素子５の周囲に延在する枠体部７が、入射光に対する光吸収性を有しているので、入射光に対する一次元位置検出素子５の周囲における反射率は、低減され、よって、光電変換部５ｂへのノイズ光の入射は低減される。また、枠体部７に設けられた貫通孔７ａに一次元位置検出素子５が収容されているので、一次元位置検出素子５の周囲が枠体部７によって囲まれることとなり、よって、位置検出装置１の外部（枠体部７の周囲）から光が照射されても、枠体部７によって遮られ、よって、光電変換部５ｂへのノイズ光の入射は低減される。

また、保護部１１は、波長λの光に対し透明な材料から成っており、表面１１ａは、貫通孔７ａの開口縁７ｂから表面１１ａの中央に向けて窪んでおり、受光面５ｃの上にあり表面１１ａに含まれる領域１１ｂは、受光面５ｃに対し略平坦である。このように、保護部１１によって一次元位置検出素子５の受光面５ｃが保護されるので、受光面５ｃへの屑等の付着を回避できる。又、一次元位置検出素子５が直接に外部環境にさらされることがないため、周囲の湿気等の環境から一次元位置検出素子５を保護できる。一次元位置検出素子５の製造工程では、ダイシング時に枠体部７をダイシングテープに接着し、絶縁基板３の裏面３ｅを表側にして切断できるので、ダイシング屑の受光面５ｃへの付着を防止できる。また、保護部１１の表面１１ａは、貫通孔７ａの開口縁７ｂから表面１１ａの中央に向けて窪んでいるので、保護部１１が貫通孔７ａの開口縁７ｂから突出している場合に比較して、ダイシング時に保護部１１が機械的な影響を受けることを回避できる。また、保護部１１の表面１１ａは受光面５ｃの上の領域１１ｂにおいては略平坦なので、保護部１１の表面１１ａが貫通孔７ａの開口縁７ｂから表面１１ａの中央に向けて窪んでいても、受光面５ｃへの入射光の光路に対する窪みによる影響は回避される。

また、外部接続用端子９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄのそれぞれは、主面３ａの上からみて主面３ａの中央部Ｃ１に対し略回転対称となるように配置されている。このように、外部接続用端子９ａ等が、絶縁基板３の主面３ａの中央部Ｃ１に対し略回転対称となっているので、基板設計時やアセンブリ時に、作業者は、位置検出装置１の方向性を特に注意する必要がない。

また、遮光膜１３は、主面３ａを覆っており、波長λの光に対する光吸収性を有する材料から成っており、貫通孔１３ａの内側には、一次元位置検出素子５が配置されており、領域１３ｂ１は、アノード電極５ａ１と電極パッド３ｂ１との間において、基線Ａ１に直交する方向に延びており、領域１３ｂ２は、アノード電極５ａ２と電極パッド３ｂ２との間において、基線Ａ１に直交する方向に延びている。このように、遮光膜１３は、波長λの光に対する光吸収性を有するので、波長λの入射光に対する一次元位置検出素子５の周囲における反射率は、低減される。特に、遮光膜１３の領域１３ｂ１は、アノード電極５ａ１と電極パッド３ｂ１との間において、光の反射・散乱を抑制でき、遮光膜１３の領域１３ｂ２は、アノード電極５ａ２と電極パッド３ｂ２との間において、光の反射・散乱を抑制できる。よって、光電変換部５ｂへのノイズ光の入射は低減される。更に、遮光膜１３は、貫通孔１３ａの内側にある一次元位置検出素子５の設置場所を囲んでいるので、一次元位置検出素子５を絶縁基板３の主面３ａにダイボンドする際にダイボンド用の導電性の樹脂が拡散するのを抑制できる。

また、領域１３ｄ１と領域１３ｄ２との間には、一次元位置検出素子５が配置されており、領域１３ｄ１と領域１３ｄ２とは、基線Ａ１の方向に延びており、領域１３ｄ１、一次元位置検出素子５、領域１３ｄ２は、主面３ａの上からみて基線Ａ１に直交する方向に、この順に配置されている。このように、遮光膜１３の領域１３ｄ１と領域１３ｄ２とが基線Ａ１の方向に延びており、領域１３ｄ１と領域１３ｄ２とは一次元位置検出素子５の光電変換部５ｂに比較的に近い位置にあるので、一次元位置検出素子５の周囲における入射光に対する反射率は、より一層に低減され、よって、光電変換部５ｂへのノイズ光の入射も、より一層に低減される。

また、貫通孔７ａの開口の形状（貫通孔７ａの開口縁７ｂ）は、主面３ａの上からみて、角が丸められた略多角形を成す。このように、主面３ａの上からみて角が丸められた略多角形状の開口の貫通孔７ａを有する枠体部７は、角が丸められていない形状の開口の貫通孔の場合に比較して、機械的な強度が向上される。

また、電極パッド３ｂ１、電極パッド３ｃ、電極パッド３ｂ２は、この順に基線Ａ１に沿って配置されており、一次元位置検出素子５は、電極パッド３ｃを覆うように配置されている。このように、電極パッド３ｃは、主面３ａの上からみて、一次元位置検出素子５と重なる位置に配置されているが、一次元位置検出素子５によって覆われるので、露出しない。従って、電極パッド３ｃによって反射・散乱する光は低減され、よって、光電変換部５ｂへのノイズ光の入射は低減される。

また、枠部５ｅは、一次元位置検出素子５の外周に沿って延在しており、波長λの光に対する光吸収性を有する材料から成る表面５ｅ１を含んでいる。枠部５ｅの表面５ｅ１は、入射光に対する光吸収性を有するので、入射光が枠部によって反射・散乱されることなく、よって、光電変換部５ｂへのノイズ光の入射は低減される。

また、枠体部７の領域７ｃ１と領域７ｃ２とは、基線Ａ１の方向に延びており、領域７ｃ１、一次元位置検出素子５、領域７ｃ２は、主面３ａの上からみて基線Ａ１に直交する方向に、この順に配置されている。このように、枠体部７の領域７ｃ１と領域７ｃ２とが基線Ａ１の方向に延びており、領域７ｃ１と領域７ｃ２とは一次元位置検出素子５の光電変換部５ｂに比較的に近い位置にあるので、一次元位置検出素子５の周囲における入射光に対する反射率は、より一層に低減され、よって、光電変換部５ｂへのノイズ光の入射も、より一層に低減される。また、枠体部７の領域７ｃ１と領域７ｃ２とが基線Ａ１の方向に延びているので、位置検出装置１の外部（枠体部７の周囲）から光が照射されても、この光は領域７ｃ１と領域７ｃ２とによって遮られ、よって、光電変換部５ｂへのノイズ光の入射は、低減される。

次に、図６、図７、図８を参照して、位置検出装置１の実施例を説明する。位置検出装置１の実施例によって実際に検出された基線Ａ１の方向の位置の検出誤差を、図６に示す。図６に示す結果は、次のようにして得られた。まず、位置検出装置１の実施例は、ＣＰＵとメモリとを有する測定装置に接続されていた。ＣＰＵは、一次元位置検出素子５からの出力に基づいて基線Ａ１の方向の位置の値を示すデータを取得する。メモリは、一次元位置検出素子５からの出力値を示すデータ（出力データという）とＣＰＵによって取得される基線Ａ１の方向の位置の値を示すデータ（位置データという）とを読み出し可能に格納する。

そして、一次元位置検出素子５を駆動状態に維持し、図７に示すように、一次元位置検出素子５の光電変換部５ｂの受光面５ｃの全面に対し、スポット光Ｓｐを、基線Ａ１の方向と基線Ａ１に直交する方向とにおいて、５０μｍのピッチＬの間隔をあけて、複数回に分けて照射し、それぞれのスポット光Ｓｐに応じた一次元位置検出素子５からの出力データを、スポット光Ｓｐの照射箇所（基線Ａ１の方向における位置と基線Ａ１に直交する方向における位置とによって特定される二次元座標）と関連付けて、測定装置のメモリに格納した。

スポット光Ｓｐは円形状であり、スポット光Ｓｐの半径は、スポット光Ｓｐの照射のピッチＬと略同様であった。また、図８に示すように、基線Ａ１の方向における位置が同一の複数のスポット光Ｓｐ（基線Ａ１に直交する方向に配置される複数のスポット光Ｓｐ）が画定する形状は、ピッチＬの２倍の長さの幅のスリット状領域Ｓｔと略同一となる。

複数のスポット光Ｓｐを受光面５ｃの全面に照射した後、基線Ａ１の方向にピッチＬの間隔をあけて配置された複数のスリット状領域Ｓｔ（スリット状領域Ｓｔは基線Ａ１に直交する方向に延びている）のそれぞれを画定する複数のスポット光Ｓｐによる出力データを合算し、この合算した値を、それぞれのスリット状領域Ｓｔに照射された場合の出力データ（以下、スリット出力データという）として、測定装置のメモリに格納した。より具体的には、スリット出力データは、スリット状領域Ｓｔの基線Ａ１の方向における位置と、このスリット状領域Ｓｔにおけるスリット出力データを得るために合算されたスポット光Ｓｐの出力データの数（このスリット状領域Ｓｔを画定するスポット光Ｓｐの数であり、このスポット光Ｓｐの数は、基線Ａ１に直交する方向におけるスリット状領域Ｓｔの長さに一意的に対応している）と、に関連付けて、測定装置のメモリに格納された。基線Ａ１に直交する方向におけるスリット状領域Ｓｔの長さを、以下、単にスリット状領域Ｓｔの長さという。スリット状領域Ｓｔは、基線Ａ１に直交する方向に延びており、基線Ａ１に直交する方向におけるスリット状領域Ｓｔの中心は、光電変換部５ｂの受光面５ｃの中心軸（基線Ａ１に直交する方向における受光面５ｃの中心を通り、基線Ａ１に平行な軸）の上にあった。受光面５ｃとスリット状領域Ｓｔとは、この中心軸に対し軸対称であった。

スリット状領域Ｓｔの長さは、５通りであった。スリット状領域Ｓｔの長さの５通りの内訳は、８００μｍ（受光面５ｃの中心軸から±４００μｍの範囲）、１０００μｍ（受光面５ｃの中心軸から±５００μｍの範囲）、１５００μｍ（受光面５ｃの中心軸から±７５０μｍの範囲）、３０００μｍ（受光面５ｃの中心軸から±１５００μｍの範囲）、３５００μｍ（受光面５ｃの中心軸から±１７５０μｍの範囲）、となっている。

次に、測定装置のＣＰＵは、測定装置のメモリに格納されたスリット出力データを用いて基線Ａ１の方向におけるスリット状領域Ｓｔの位置を算出し、更に、当該スリット状領域Ｓｔの実際の位置との差分を算出した。この差分は、検出誤差データとして、スリット状領域Ｓｔの実際の位置と当該スリット状領域Ｓｔの長さとに関連付けて、測定装置のメモリに格納された。測定装置のメモリに格納された検出誤差データは、図６に示されている。

図６に示す横軸は、基線Ａ１の方向における光電変換部５ｂの受光面５ｃの位置（スリット状領域Ｓｔの位置）を示しており、図６に示す横軸の中心（０μｍ）は、基線Ａ１の方向における光電変換部５ｂの受光面５ｃの中心に対応している。図６に示す縦軸は、位置検出装置１によって検出されたスリット状領域Ｓｔの位置の検出誤差（測定装置のメモリに格納された検出誤差データが示す値）を示している。図６を参照すれば、スリット状領域Ｓｔと同等なスリット光の照射による位置検出装置１の検出誤差が、基線Ａ１の方向における受光面５ｃの中心から離れるに従って、略一定の割合で（線形に）、増加していることが認められる。このように、位置検出装置１による検出誤差に線形的な系統性が認められるので、この検出誤差は、コンピュータによる計算によって容易に且つ十分に除去できることがわかる。従って、位置検出装置１による位置の検出は、十分に高精度に行われることができることがわかった。なお、図６に示す検出誤差が急激に増加している位置は、基線Ａ１方向における受光面５ｃの端部に対応していた。

以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本実施形態は、第１導電型をアノードとし、第２導電型をカソードとして説明したが、これに限らず、第１導電型をカソードとし、第２導電型をアノードとしてもよく、本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。

１…位置検出装置、１１…保護部、１１ａ，５ｅ１…表面、１１ｂ，１３ｂ１，１３ｂ２，１３ｄ１，１３ｄ２，７ｃ１，７ｃ２…領域（領域１３ｂ１：第１の領域、領域１３ｂ２：第２の領域、領域１３ｄ１：第３の領域、領域１３ｄ２：第４の領域、領域７ｃ１：第５の領域、領域７ｃ２：第６の領域）、１３…遮光膜、１３ａ，１３ｃ１，１３ｃ２，７ａ…貫通孔（貫通孔７ａ：第１の貫通孔、貫通孔１３ａ：第２の貫通孔）、３…絶縁基板、３ａ…主面、３ｂ１，３ｂ２，３ｃ…電極パッド（電極パッド３ｂ１：第１の電極パッド、電極パッド３ｂ２：第２の電極パッド、電極パッド３ｃ：第３の電極パッド）、３ｄａ，３ｄｂ，３ｄｃ，３ｄｄ…裏面電極パッド、３ｅ…裏面、５…一次元位置検出素子、５ａ１，５ａ２…アノード電極（アノード電極５ａ１：第１の第１導電型電極、アノード電極５ａ２：第２の第１導電型電極）、５ｂ…光電変換部、５ｃ…受光面、５ｄ…カソード電極（第２導電型電極）、５ｅ…枠部、７…枠体部、７ｂ…開口縁、９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ…外部接続用端子、Ａ１…基線、Ｂ１，Ｂ２…基準面、Ｃ１…中央部、ＳＨａ，ＳＨｂ，ＳＨｃ，ＳＨｄ…端子取付部、Ｗ１，Ｗ２…ワイヤ。

Claims (7)

1. 入射光の一次元方向の入射位置を検出する光学式の位置検出装置であって、
   絶縁基板と一次元位置検出素子と枠体部と外部接続用端子と遮光膜とを備えており、
   前記絶縁基板は、主面と第１の電極パッドと第２の電極パッドとを有しており、予め設定された範囲の波長の光に対する光吸収性を有する第１の材料から成っており、
   前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとは、前記主面に設けられており、この順に前記絶縁基板の基線に沿って配置されており、
   前記基線は、前記主面に沿って延びており、
   前記一次元位置検出素子は、前記主面の上に設けられており、前記基線に沿って前記第１の電極パッドと前記第２の電極パッドとの間に配置されており、第１の第１導電型電極と第２の第１導電型電極と光電変換部とを有しており、
   前記第１の電極パッド、前記第１の第１導電型電極、前記光電変換部、前記第２の第１導電型電極、前記第２の電極パッドは、この順に前記基線に沿って配置されており、
   前記第１の第１導電型電極は、前記第１の電極パッドにワイヤ接続されており、
   前記第２の第１導電型電極は、前記第２の電極パッドにワイヤ接続されており、
   前記光電変換部は、前記第１の第１導電型電極と前記第２の第１導電型電極とに接続されており、前記基線に沿って前記第１の第１導電型電極と前記第２の第１導電型電極との間に延びており、入射光を受け前記基線に沿って延びている受光面を有しており、入射光が前記受光面を介して入射し当該入射光の入射箇所において電荷を生成し、
   前記枠体部は、前記主面の上に設けられており、第１の貫通孔を有しており、前記範囲の波長の光に対する光吸収性を有する第２の材料からなっており、
   前記第１の貫通孔は、前記主面の側から略垂直に延びており、前記一次元位置検出素子を収容しており、
   前記外部接続用端子は、前記基線と前記主面とに直交し前記第１の第１導電型電極と前記第２の第１導電型電極との一方を通る基準面に対して前記一次元位置検出素子が配置されている側とは反対側に配置されており、前記一次元位置検出素子に接続されており、
   前記一次元位置検出素子は、入射光に応じて前記光電変換部において生成する電荷を前記第１の第１導電型電極と前記第２の第１導電型電極とのそれぞれから取り出されることによって前記基線の方向における当該入射光の入射箇所の特定ができ、
   前記遮光膜は、前記主面と前記枠体部との間に設けられており、前記主面を覆っており、第２の貫通孔と第１の領域と第２の領域とを有しており、前記範囲の波長の光に対する光吸収性を有する第４の材料から成っており、
   前記第２の貫通孔は、前記絶縁基板の側から前記枠体部の側に向かって略垂直に延びており、
   前記第２の貫通孔の内側には、前記一次元位置検出素子が配置されており、
   前記第１の領域は、前記第１の第１導電型電極と前記第１の電極パッドとの間において、前記基線に直交する方向に延びており、
   前記第２の領域は、前記第２の第１導電型電極と前記第２の電極パッドとの間において、前記基線に直交する方向に延びており、
   前記遮光膜は、第３の領域と第４の領域とを有しており、
   前記第３の領域と前記第４の領域との間には、前記一次元位置検出素子が配置されており、
   前記第３の領域と前記第４の領域とは、前記基線の方向に延びており、
   前記第３の領域、前記一次元位置検出素子、前記第４の領域は、前記主面の上からみて前記基線に直交する方向に、この順に配置されている、
   位置検出装置。
2. 入射光が入射する表面を有する保護部を更に備え、
   前記保護部は、前記範囲の波長の光に対し透明な第３の材料から成っており、前記第１の貫通孔から前記主面までの空隙に充填されており、前記一次元位置検出素子を覆っており、
   前記表面は、前記第１の貫通孔の開口縁から前記表面の中央に向けて窪んでおり、
   前記受光面の上にあり前記表面に含まれる領域は、前記受光面に対し略平坦である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 複数の前記外部接続用端子を備え、
   当該複数の前記外部接続用端子のそれぞれは、前記主面の上からみて前記主面の中央部に対し略回転対称となるように配置される、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の位置検出装置。
4. 前記第１の貫通孔の開口の形状は、前記主面の上からみて、角が丸められた略多角形を成す、
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の位置検出装置。
5. 前記絶縁基板は、第３の電極パッドを有しており、
   前記第３の電極パッドは、前記主面に設けられており、
   前記第１の電極パッド、前記第３の電極パッド、前記第２の電極パッドは、この順に前記基線に沿って配置されており、
   前記一次元位置検出素子は、第２導電型電極を有しており、前記第３の電極パッドを覆うように配置されており、
   前記第２導電型電極は、前記受光面の反対側にある前記一次元位置検出素子の裏面に設けられており、前記第３の電極パッドに接続されている、
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の位置検出装置。
6. 前記一次元位置検出素子は、前記光電変換部を保持するための枠部を有しており、
   前記枠部は、前記一次元位置検出素子の外周に沿って延在しており、前記範囲の波長の光に対する光吸収性を有する第５の材料から成る表面を含んでいる、
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の位置検出装置。
7. 前記枠体部は、第５の領域と第６の領域とを有し、
   前記第５の領域と前記第６の領域とは、前記基線の方向に延びており、
   前記第５の領域、前記一次元位置検出素子、前記第６の領域は、前記主面の上からみて前記基線に直交する方向に、この順に配置されている、
   ことを特徴とする請求項６に記載の位置検出装置。

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