JP7055010B2 - Optical equipment - Google Patents
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Description
本発明は、レーザ光の発光部および受光部を含む光学装置に関する。 The present invention relates to an optical device including a light emitting part and a light receiving part of a laser beam.
対象物の検知および測距を行なうレーザ光等の光の反射を利用して、光学モジュールが知られている。光学モジュールは、レーザ光等の発光部と、発光された光を反射して光学モジュール外に位置する対象物の方向に導く反射部と、対象物で反射された光を受光する受光部とを有している。外部に放射され、対象物で反射された光を受光部が受光して、対象物の存在および対象物までの距離等を測定することができる。 Optical modules are known by utilizing the reflection of light such as a laser beam that detects and measures an object. The optical module has a light emitting part such as a laser beam, a reflecting part that reflects the emitted light and guides it toward an object located outside the optical module, and a light receiving part that receives the light reflected by the object. Have. The light receiving unit receives the light radiated to the outside and reflected by the object, and the existence of the object, the distance to the object, and the like can be measured.
従来の光学モジュールは、例えば特許文献1に示されているように、反射用のMEMSミラーと受光器とが1つの基体に実装されている。また、例えば特許文献2に示されているように、発光部と反射部とが別体で配置されている。
In the conventional optical module, for example, as shown in
レーザ光の発光および受光により対象物の位置等を検知する光学装置においては、これを構成する部品数の低減および部品間の位置合せの作業性向上等が求められている。 In an optical device that detects the position of an object by emitting and receiving laser light, it is required to reduce the number of components constituting the optical device and improve the workability of alignment between the components.
本発明の1つの態様の光学装置は、レーザ光の発光素子および該発光素子に対向して位置する可動反射面を有するMEMS素子を含む発光部と、前記可動反射面に対向して位置しているとともに、前記可動反射面に対して傾斜して位置した受光面を有する受光素子を含む受光部と、平面視において前記可動反射面と開口部が重なっている少なくとも1つの凹部を有する基体および前記凹部を塞ぐ蓋体を含んでいるとともに前記凹部内における前記基体の内面に前記発光部および前記受光部の位置決め部を有しており、該位置決め部に近接して、前記発光素子、前記MEMS素子および前記受光素子が位置決め固定されている容器部とを備え、前記凹部が、互いに対向し合うとともに下部から上部にかけて外側に傾斜している第1内側面および第2内側面を有しており、前記第1内側面に前記発光素子および前記受光素子が位置しているとともに、前記第2内側面に前記MEMS素子が位置している。 The optical device of one aspect of the present invention is positioned with a light emitting unit including a light emitting element of laser light and a MEMS element having a movable reflecting surface located facing the light emitting element, and facing the movable reflecting surface. A substrate having a light receiving element including a light receiving element having a light receiving surface inclined with respect to the movable reflecting surface, a substrate having at least one recess in which the movable reflecting surface and the opening overlap in a plan view, and the above. A lid that closes the recess is included, and a positioning portion for the light emitting portion and the light receiving portion is provided on the inner surface of the substrate in the recess, and the light emitting element and the MEMS element are located close to the positioning portion. And a container portion to which the light receiving element is positioned and fixed, and the recesses have a first inner side surface and a second inner side surface which face each other and are inclined outward from the lower part to the upper part. The light emitting element and the light receiving element are located on the first inner surface surface, and the MEMS element is located on the second inner surface surface .
本発明の1つの態様の光学装置によれば、上記構成であり、位置決め部を有する容器部に発光部および受光部が互いに位置合わせされて実装されている。そのため、発光部と受光部とを互いに位置合せしてセットおよび固定する必要性が効果的に低減されている。そのため、位置合せに要する手間および部品の低減が容易である。したがって、部品数の低減および部品間の位置合せの作業性向上等に有効な光学装置を提供することができる。 According to the optical device of one aspect of the present invention, it has the above-mentioned configuration, and the light emitting portion and the light receiving portion are mounted so as to be aligned with each other in the container portion having the positioning portion. Therefore, the need for the light emitting unit and the light receiving unit to be aligned with each other and set and fixed is effectively reduced. Therefore, it is easy to reduce the labor and parts required for alignment. Therefore, it is possible to provide an optical device effective for reducing the number of parts and improving the workability of alignment between parts.
本発明の実施形態の光学装置について図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる図は模式的なものであり、見やすくするために一部を省略する場合もある。また、以下の説明における上下の区別は説明上の便宜的なものであって実際に光学装置が使用されるときの上下を規制するものではない。また、以下の説明における「入射角」とは、説明の便宜上、光が入射する物体(後述する蓋体および受光素子等)の表面と光の光軸とのなす角であり、0~90度である。すなわち、物体の表面に対する垂線または法線に沿って光が入射するときの入射角を90度として定義する。 The optical device of the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The figures used in the following description are schematic, and some parts may be omitted for the sake of clarity. Further, the distinction between upper and lower in the following description is for convenience of explanation and does not regulate the upper and lower when the optical device is actually used. Further, the "incident angle" in the following description is an angle formed by the surface of an object (a lid and a light receiving element described later) to which light is incident and the optical axis of light, and is 0 to 90 degrees for convenience of explanation. Is. That is, the angle of incidence when light is incident along a perpendicular or normal to the surface of an object is defined as 90 degrees.
図1は本発明の実施形態の光学装置を示す断面図である。図2は、本発明の実施形態の光学装置を示す平面図である。図3は、図1のD部分の一例を拡大して示す断面図である。図4は、図1に示す光学装置の変形例を示す断面図である。図5(a)は図1に示す光学装置の他の変形例を示す断面図であり、図5(b)は図5(a)を上から見たときの形態の一例を示す平面図である。図6は、本発明の実施形態の光学装置の作動例を示す模式図であり、光学装置は断面図で示している。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an optical device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing an optical device according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing an example of the D portion of FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a modified example of the optical device shown in FIG. 5 (a) is a cross-sectional view showing another modification of the optical device shown in FIG. 1, and FIG. 5 (b) is a plan view showing an example of a form when FIG. 5 (a) is viewed from above. be. FIG. 6 is a schematic view showing an operation example of the optical device according to the embodiment of the present invention, and the optical device is shown in a cross-sectional view.
図1~図5に示す例において、光学装置10は、レーザ光(以下、放射光ともいう)Lを外部に放射する発光部Aと、外部に存在する被検知物で反射されて戻って来た上記レーザ光(以下、反射光ともいう)Rを受光する受光部B、ならびに発光部Aおよび受光部Bを所定の位置関係に保持して封止している容器部Cとを備えている。なお、図2においては、容器部Cの構造を見やすくするために、発光部Aおよび受光部Bの一部を破線で示している。例えば図6に示すように受光部Bで受光された反射光Rの情報を基に、被検知物Eの存在の有無、形状、寸法、移動の速度等の情報が算出され、検知される。被検知物Eは、例えば、歩行者E1および車両E2等である。
In the examples shown in FIGS. 1 to 5, the
発光部Aは、レーザ光の発光素子1と、可動反射面2aを有するMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)素子2を含んでいる。また、受光部Bは、可動反射面2aに対向して位置しているとともに、可動反射面2aに対して傾斜している受光面3aを有する受光素子3を含んでいる。発光素子1とMEMS素子2の反射面2aとは互いに対向している。すなわち、発光素子1から放射されたレーザ光Lが、向かい合わせて位置している可動反射面2aで反射される。この反射は、可動反射面2aで径時的に異なる角度に行なわれ、光学装置10から広い角度で放射光Lとして外部に放射される。
The light emitting unit A includes a
容器部Cは、少なくとも1つの凹部4aを有する基体4および凹部4aを塞ぐ蓋体5を含んでいる。また、1つの凹部4a内における基体4の内面に発光部Aおよび受光部Bの位置決め部6を有している。これらの位置決め部6に近接して、発光素子1、MEMS素子2および受光素子3が位置決め固定されている。この位置決めによって、上記のようにレーザ光Lを発光素子1からMEMS素子2の可動反射面2aに容易に、かつ正確に反射させて導くことが可能になっている。また、反射光Rを精度よく受光素子3で受光することができる。この場合、平面視において、可動反射面2aと、容器部Cに含まれれる基体4の凹部4aの開口部4bとが重なっている。そのため、可動反射面2aから上方向に反射されるレーザ光Lを開口部4bから外部に放射できる。
The container portion C includes a
実施形態の光学装置10は、上記のような構成を有するため、発光部Aと受光部Bとを互いに位置合せしてセットおよび固定する必要性が効果的に低減されている。また、互いの位置精度の向上も容易である。これにより、位置合せに要する手間および部品の低減が容
易になっている。したがって、部品数の低減および部品間の位置合せの作業性向上等に有効な光学装置10を提供することができる。
Since the
発光素子1は、レーザ光Lを放射する半導体素子等であり、例えば半導体レーザ(レーザダイオード、laser diode)である。発光素子1は、例えばGaN(窒化ガリウム)ま
たはGa-As(ガリウム-ヒ素)等の化合物半導体材料が複数層、p層およびn層を形成して積層されて構成されている。図1等に示す例では、ブロック状の発光素子1の側面にp層とn層との界面が位置し、この部分から発光する。すなわち、発光素子1の側面を発光面とみなすことができる。発光素子1は、上記材料に限らず、Al-Ga-As、In-Ga-Al-P、In-Ga-NおよびZnO等から適宜選択された化合物半導体材料を含んでいてもよい。
The
発光素子1から放射されるレーザ光Lは、可視光(例えば紫色~青色または赤色等)に限られず、紫外線または赤外線であっても構わない。またレーザ光Lは、パルス光であって構わない。例えば、光学装置10および光学モジュール20が被検知物Eまでの距離を計測するものであれば、変調したパルス光を発光する発光素子1を用いる。これらのレーザ光Lの選択は、光学装置10および光学モジュール20の用途、機能、被検知物Eの種類および数量、ならびに経済性等の条件に応じて、適宜決めることができる。
The laser beam L emitted from the
発光素子1は、例えば金-スズろう材等の第1接合材によって凹部4aの内面(図1の例では凹部4aの内側面に位置する段状部4c)に接合されて、固定されている。段状部4cの発光素子1が固定されている面(段部上面)は図1において水平な面であり、開口部4bに対して平行である。このような搭載位置であるため、発光素子1の側面から放射されるレーザ光Lの高さ位置を凹部4aの底面から上方向に離すことができる。また、レーザ光Lの高さ位置を、後述する反射体2の反射面2aの高さ位置のほぼ中央部に合わせることができる。
The
MEMS素子2は、シリコン基板等の半導体基板の表面に、微細な回路導体および機械的な可動機構が形成されたものである。この実施形態の例におけるMEMS素子は、機械的な可動機構として上記の可動反射面2aを有している。この可動反射面2aは、発光素子1と対向している。すなわち、MEMS素子2は、発光素子1に対向して位置した可動反射面2aを有し、発光部Aの一部を構成している。
The
可動反射面2aは、半導体集積回路の形成医術を応用して作製されたマイクロミラーである。MEMS素子2の上面にマイクロミラーが配置されている。マイクロミラーは、半導体基板に設けられた2軸の保持部、いわゆるはり(梁)で保持され、軸の傾きに応じて傾くことができる。マイクロミラーは,MEMS素子2の上面等に位置する回路導体を介して伝送される電気信号等の情報に応じて、上記のように反射面が動く(反射角を変える)ことができる。すなわち、径時的に反射角を変化させて、入射するレーザ光Lを反射させることができる。言い換えれば、MEMS素子2は、光学装置10の外部を広い角度で走査させるようにレーザ光Lを放射させることを可能にしている。
The movable
MEMS素子2は、上記のようにシリコン基板等の半導体基板の上面等の露出面にフォトリソグラフ等の、集積回路を形成するのと同様の微細加工技術を施すことによって、製作することができる。また、MEMS素子2は、上記の第1接合材よりも接合温度が低い第2接合材によって凹部4aの内面(図1の例では傾斜した内側面)に接合されて固定されていてもよい。この場合には、第2接合材による接合時には第1接合材が溶融しないので、先に固定した発光素子1の位置ずれ等が発生しにくい。すなわち、発光部Aとしての位置精度向上に有効である。第2接合材としては、例えば金属のサブミクロンレベルの微粒子(いわゆるナノ粒子)を有機バインダと混合した接合材を挙げることができる。
The
発光素子1からMEMS素子2に届いたレーザ光Lは、前述したように、可動反射面2aで反射されて光学装置10および発光モジュール20の外部に放射される。放射されるレーザ光Lは、上記のように径時的に放射の角度が変化するため、外部をレーザ光Lで走査して、被検知物Eに関する情報を含む反射光Rを得ることができる。
As described above, the laser beam L that has reached the
被検知物Eで反射された反射光Rに対して、MEMS素子2は、これを再度反射させて、同じ凹部4a内に位置する受光素子3に反射光Rを受光させる機能も有している。すなわち、外部からの反射光Rが可動反射面2aに正反射されて、受光素子3により受光される。この場合にも、MEMS素子2の反射面が可動であるため、互いに異なる角度で戻って来る反射光Rを、随時受光素子3の方向に反射させることができる。そのため、MEMS素子2は、後述する受光部Bの受光機能を補助する機能も有している。
The
なお、例えば光学装置10が自動車の自動運転支援の用途(歩行者および車両の検知、測距等)で使用されるときには、レーザ光Lの蓋体5に対する入射角(つまりは、外部への放射の角度)は30度程度に設定される。この場合、レーザ光Lの光軸を挟んだ両側で、入射角が30度程度の範囲になるように設定する。
For example, when the
上記のように、実施形態の光学装置10においては、発光部Aと受光部Bとが同じ1つの凹部4a内に位置している。受光部Bは、反射光Rを受光して電気信号に変換する受光素子3を有している。受光素子3の受光面3aは、可動反射面2aに対向して位置しているとともに、可動反射面2aに対して傾斜している。すなわち、例えば図6に示すように、外部から凹部4a内に入射した反射光Rが可動反射面2aで正反射されたときに、その正反射された反射光Rが受光面3aの方向に進み、受光面3aで効率よく受光され得る。
As described above, in the
言い換えれば、可動反射面2aと受光面と3aとは、開口部4bに直交する方向に対して同じ角度(例えば、ともに45度)で傾いて位置していて、反射光Rを効果的に反射および受光できるように配置されている。なお、受光面3aに対する反射光Rの入射の角度は、任意に設定することができる。反射光Rが届く範囲に受光面3aが位置していれば、その反射光Rを受光面3aで受光させることができる。
In other words, the movable
なお、可動反射面2aと受光面3aとは、開口部4bに直交する方向に対して45度以外の角度で傾いていてもよく、また、互いに異なる角度で傾いていてもよい。例えば、受光面3aの傾きは、開口部4bに直交する方向に対して45度よりも小さい(つまり、凹部4aの開口部に対して垂直により近く、傾きが小さい)ものであってもよい。これにより、平面視において光学装置10を小型化することができる。また、可動反射面2aの傾きを小さくして、発光素子1から放射されるレーザ光Lの入射角が90度に近くなるようにしてもよい。これにより、レーザ光Lの利用効率を高めて、被検知物Eの検知をより容易とすることや、低消費電力化等に有効な光学装置10とすることもできる。
The
受光素子3は、例えばフォトダイオードであり、受光面3aに入射した光(反射光R)を電気信号に変換する機能を有している。この光は、発光素子1で発光されたものであり、可視光(例えば紫色~青色または赤色等)に限られず、紫外線または赤外線であっても構わない。反射光Rは、レーザ光Lと同様に、例えばパルス光である。受光素子3は、例えばSi(シリコン)、InGaAs(インジウム-ガリウム-ヒ素)、GaN(窒化ガリウム)またはZnO(酸化亜鉛)等の化合物半導体材料によって構成されている。図1等に示す例では、板状の化合部半導体材料の上面に受光面3aが位置している。
The
なお、図1に示す例では、凹部4a内の高さ方向の中央部に段状部4cが位置しているため、この段状部4cを挟んだ上下に受光素子3がそれぞれ配置されている。これによっ
て、可動反射面2aの中央部に発光素子1を対向させて位置させることとあわせて、上下方向の広い範囲での受光が可能になっている。そのため、発光素子1から可動反射面2aを介した外部へのレーザ光Lの放射、および外部からの反射光Rの比較的広い範囲での受光が可能になり、外部の被検知物Eを効果的に検知できる光学装置10とすることができる。
In the example shown in FIG. 1, since the stepped
容器部Cは、以上の発光部Aおよび受光部Bを互いに位置合せして固定する機能を有している。また、容器部Cは、発光部Aおよび受光部Bを大気等の外部環境から保護する機能を有している。容器部Cは、少なくとも1つの凹部4aを有する基体4と、凹部4aを塞ぐ蓋体5を含んでいる。前述したように、平面視において可動反射面2aと開口部4bとが互いに重なっている。また、凹部4a内における基体1の内面に発光部Aおよび受光部Bの位置決め部6を有している。この位置決め部6に近接して、発光素子1、MEMS素子2および受光素子3が位置決め固定されている。
The container portion C has a function of aligning and fixing the light emitting portion A and the light receiving portion B with each other. Further, the container portion C has a function of protecting the light emitting portion A and the light receiving portion B from an external environment such as the atmosphere. The container portion C includes a
基体4は、上記のような発光素子1、MEMS素子2および受光素子3の配置を可能にするために、互いに対向し合う一対の内側面を有している。この一対の内側面は、互いに傾いて位置している。傾きの角度は、例えば前述したように凹部4aの開口部4bに垂直に入射する方向に対して互いに同じ角度であり、45度等に設定されている。すなわち、基体4は、互いに対向し合う一対の内側面が互いに、それぞれの内側面の下部から上部にかけて外側に傾斜した凹部4aを有している。
The
言い換えれば、凹部4aが、互いに対向し合うとともに下部から上部にかけて外側に傾斜している第1内側面41および第2内側面42を有しており、第1内側面41に発光素子1および受光素子3が位置しているとともに、第2内側面42にMEMS素子2が位置している。このような構成によって、発光部Aから外部へのレーザ光Lの放射および外部から凹部4a内に返る反射光Rの受光部Bによる受光が効率よく行なわれる。
In other words, the
なお、凹部4aの上記内側面等の内面は、可動反射面2aと開口部4bとが重なることができる形態(つまり外部へのレーザ光Lの放射が可能な形態)であれば、上記と異なる形態であっても構わない。例えば、凹部4aの底面の一部を可動反射面2aの方向に傾斜させて、この傾斜部分に発光素子1を搭載するようにしてもよい。つまり、段状部4が無くてもよい。また、受光素子3を凹部4aの内面に1つだけ配置するようにしてもよく、受光素子3が位置する内面を、傾斜面を含まない面にしてもよい。
The inner surface of the
基体4は、上記のように、凹部4aを有し、この凹部4a内に上記の発光部Aを収容する、容器本体としての機能を有している。基体4は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、窒化ケイ素質焼結体、ムライト質焼結体またはガラスセラミック焼結体等のセラミック材料によって形成されている。基体4は、例えば酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば次のようにして製作することができる。まず。酸化アルミニウム、酸化ケイ素および酸化カルシウム等の原料粉末を適当な有機溶剤およびバインダとともに混練してスラリーを作製する。次に、このスラリーをドクターブレード法等の方法でシート状に成形した後に所定の形状(凹部4aとなる開口を有する形状等)および寸法に切断して複数のシートを作製する。その後、これらのシートを積層し、焼成することにより、基体1を製作することができる。
As described above, the
この場合、凹部4aとなる開口の寸法を、積層時に下層となるものから上層となるもににかけて、次第に大きくすることによって、階段状の内側面を有する凹部4aとすることができる。この階段状の段差部分を、例えば上記スラリーと同様の組成のセラミックペースト(粘度が比較的大きいもの)で埋めれば、傾斜した内側面に加工することができる。上記階段状の部分は、セラミックペーストで埋めずに、上記段状部4cとして残すことも
できる。
In this case, the size of the opening to be the
また、基体4は、上記のセラミック原料をプレス加工等の方法で所定の基体4の形状に成形し、焼成する方法で製作することもできる。また、基体4は、上記のシートに型押し加工を施して所定の基体4形状に成形し、焼成する方法で製作することもできる。また、基体4は、エポキシ樹脂等の有機樹脂からなるものでもよい。この場合には、例えば未硬化のエポキシ樹脂等の樹脂材料を成型金型等の手段で所定形状に成形した後に、加熱硬化させる方法で基体4を製作することができる。このような成型時の金型において、段状部4cに対応した段状部分を設けておけば、段状部4cを有する内側面(第1内側面41等)とすることもできる。
Further, the
基体4には、発光素子10に対する電力の供給、MEMS素子2の可動反射面2a(マイクロミラー)の傾き等の作動に必要な電力および電気信号の供給のための配線導体(図示せず)が配置されていてもよい。配線導体は、基体4のうち凹部4a内に位置する表面(凹部4a内面)および基体4の内部等の所定位置に、所定パターンに設けられる。配線導体は、基体4の厚み方向の少なくとも一部を貫通する貫通導体(いわゆるビア導体等)を含んでいてもよい。
The
上記配線導体の一例として、凹部4aの内側面等の内面から基体4の下面または外側面等の外面にかけて位置するものが挙げられる。配線導体のうち凹部4aの第1内側面41に位置する部分に発光素子1および受光素子3が、ボンディングワイヤまたははんだ等の導電性接続材によって電気的に接続される。これにより、発光素子1、MEMS素子2および受光素子3を、配線導体を介して外部電気回路都電気的に接続させることができる。
As an example of the wiring conductor, those located from the inner surface such as the inner surface of the
また、図4に示す例においては、基体4が他の凹部4dを有している。この他の凹部4d内に容量素子、抵抗器またはインダクタ素子等の電子部品7が実装されているときに、発光素子1、MEMS素子2および受光素子3のいずれかと電子部品7とが配線導体の一部で電気的に接続されても構わない。
Further, in the example shown in FIG. 4, the
配線導体は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガン、銅、銀、パラジウム、金、白金、チタン、ニッケルおよびコバルト等の金属材料またはこれらを主成分とする合金の金属材料によって形成することができる。また、配線導体は、メタライズ層、めっき層および薄膜層等の種々の形態で形成することができる。配線導体は、例えばタングステンのメタライズ層からなる場合であれば、タングステンの粉末を有機溶剤およびバインダとともに混練して作製した金属ペーストを、基体4になるシートの所定部位に印刷して、焼成する方法で形成することができる。このメタライズ層の露出表面を、ニッケルおよび金等のめっき層で被覆するようにしてもよい。
The wiring conductor can be formed of, for example, a metal material such as tungsten, molybdenum, manganese, copper, silver, palladium, gold, platinum, titanium, nickel and cobalt, or a metal material of an alloy containing these as a main component. Further, the wiring conductor can be formed in various forms such as a metallized layer, a plating layer and a thin film layer. If the wiring conductor is made of a tungsten metallized layer, for example, a method of printing a metal paste prepared by kneading tungsten powder with an organic solvent and a binder on a predetermined portion of a sheet to be a
蓋体5は、凹部4aを塞いで発光部Aおよび受光部Bを気密に封止する機能を有している。また、蓋体5は、このような気密封止を可能にしながら、発光部Aから外部へのレーザ光Lの放射、および被検知物Eから返って来る反射光Rの凹部4a内への入射ができるようにするため、レーザ光Lの透過が可能な材料により形成されている。図1~図4に示す例では、透光性のガラス材料によって蓋体5が形成されている。図1~図4において、透光性の材料からなる蓋体5にはハッチングを施していない。
The
蓋体5は、その上面または下面に反射防止膜(AR:Anti-reflective_coating)等の
光学膜が設けられていてもよい。反射防止膜は、例えば、蓋体5の下面に順次積層されたSiO2膜、TiO2膜およびTa2O5膜を含む誘電体多層薄膜である。反射防止膜により、発光部Aから外部に出射されるレーザ光Lが蓋体5で反射することを効果的に抑制することができる。この場合の反射防止膜は、蓋体のうちレーザ光Lが入射する側(凹部
4a側であり、下面)に位置していれば、上記の効果をより確実に得ることができる。
The
容器部Cが有する位置決め部6は、前述したように、発光部Aおよび受光部Bの容器部Cにおける位置決めを容易かつ高精度のものとする機能を有している。位置決め部6としては、例えば図1および図2に示す例のように、凹部4aの内側面および底面に位置するマーク6aおよび凸部6b等が挙げられる。
As described above, the
マーク6aは、例えば金属層であり、メタライズ層、めっき層、金属箔および薄膜層等の形態で凹部4aの内面に設けることができる。位置決め部6は、これらの例に限らず、突出部でもよく、複数種を組み合わせたものでもよい。
The
マーク6aのうち第2内側面42に位置するものは、実装されるMEMS素子2の実装範囲の2つの角部(傾斜した内側面の上端側)に対応する位置を示している。このマーク6aの位置にMEMS素子2の2つの角部を位置合せすることで、MEMS素子2を凹部4a底面の所定位置に実装することができる。また、マーク6aのうち段状部4cの上面に位置するものは、実装される発光素子1の2つの角部に対応する位置を示している。MEMS素子2の場合と同様に、発光素子1の2つの角部をマーク6aに合わせることで、発光素子1を凹部4a内に位置決めできる。以上のように、マーク6aを基準に発光素子1およびMEMS素子2を搭載して、上記接合材等によって所定位置に固定することができる。
The
また、実施形態の光学装置10においては、位置決め部6が、MEMS素子2および受光素子3の下端部に接する凸部6bを含んでいる。凸部6bの一例を、図3の拡大した模式図として示す。位置決め部6が凸部6bを含む形態において、凹部4aの内側面は、上記のように傾斜した第1内側面41および第2内側面42を含んでいる。凸部6bの一例を、図3の拡大した模式図として示す。
Further, in the
傾斜した内側面にMEMS素子2および受光素子3を搭載し、接合する際に、凸部6bが、MEMS素子2および受光素子3が滑り落ちることを抑制する。凸部6bは、例えば基体4と同様の材料により形成されている。例えば基体4が酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、次のようにして凸部6bを形成することができる。まず、基体4を形成するのと同様の酸化アルミニウ等のセラミック材料の粉末を有機溶剤およびバインダと混練してペーストを作製する。その後、このペーストを凸部6bの所定形状および位置に塗布し、基体4となるグリーンシートと同時焼成する。以上の工程によって、凸部6bを形成することができる。
When the
このような光学装置10によれば、発光部Aと受光部Bとを互いに位置合せしてセットおよび固定する必要性が効果的に低減されている。そのため、位置合せに要する手間および部品の低減が容易である。したがって、部品数の低減および部品間の位置合せの作業性向上等に有効な光学装置10を提供することができる。
According to such an
図4に示す変形例の光学装置10において、蓋体5が、平面視で受光素子3と重なる領域において遮光部5aを有している。遮光部5aは、例えばレーザ光Lおよび反射光Rの透過率が、入射角約45~90度において、約10%以下(0%を含む)の材料(遮光材)で形成されている。このような材料としては、例えば、カーボン等の遮光材が添加された各種の有機樹脂フィルム、酸化モリブデン等の顔料が添加されたセラミック材料および金属材料が挙げられる。また、遮光部5aは、蓋体5と同様のガラス材料に、金属酸化物等の顔料の添加、または表面の粗化等の透過率を下げる加工が施されたものでもよい。このような遮光材からなる遮光部5aは、例えば、樹脂接着剤またはガラス等の接合材によって蓋体5に接合することができる。
In the modified example
図5に示す変形例の光学装置10において、枠状の遮光部5aの枠内に蓋体5が位置している。この場合、遮光性の枠材によって、透光性の本体が保持されて合体型の蓋体5Aを形成しているとみなすこともできる。この例では、この合体型の蓋体5Aの遮光部5aが、実際に基体4に接合されて、凹部4aを塞いでいる。枠状の遮光部5aは、例えば、上記遮光材のうちセラミック材料または金属材料等の機械的強度および剛性が比較的大きい材料で形成されている。
In the
光学装置10において、図4および図5に示すような遮光部5aが含まれているときには、受光素子3に反射光R以外の外部からの光が受光される可能性を効果的に低減することができる。すなわち、被検知物Eの存在の有無等を誤検知する可能性が低減された、検知精度の高い光学装置10とすることができる。そのため、例えば、自動車の自動運転を支援する用途で光学装置10が使用されたときに、運転の安全性を向上させることができる。
When the
なお、本発明は、以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、図7に示す例のように、複数の光学装置10が互いに並んだ多連の光学装置10Aであってもよい。図7は、本発明の他の実施形態の光学装置10Aを示す平面図である。図7において図1~図6と同様の部位には同様の符号
を付している。この場合にも、2つの凹部のそれぞれにおいて、同じ凹部4内に発光部Aおよび受光部Bが位置しているため、部品点数の低減および発光部Aと受光部Bとの位置精度の向上等の効果を得ることができる。
The present invention is not limited to the examples of the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention. For example, as in the example shown in FIG. 7, a plurality of
また、この場合には、例えばそれぞれの発光部Aおよび受光部Bの対においてレーザ光による被検知物Eの検知が可能であり、検知精度の向上等に有利である。また、それぞれの発光素子1で発光されるレーザ光等の光の波長を互いに異ならせて、種々の被検知物または外部環境(昼夜、天候等)への対応の自由度等を高めることもできる。
Further, in this case, for example, it is possible to detect the object to be detected by the laser beam in each pair of the light emitting unit A and the light receiving unit B, which is advantageous for improving the detection accuracy and the like. Further, it is also possible to increase the degree of freedom in dealing with various objects to be detected or the external environment (day / night, weather, etc.) by making the wavelengths of light such as laser light emitted by each light emitting
1・・・発光素子
2・・・MEMS素子
2a・・・可動反射面
3・・・受光素子
4・・・基体
41・・・第1内側面
42・・・第2内側面
4a・・・凹部
4b・・・開口部
4c・・・段状部
4d・・・他の凹部
5、5A・・・蓋体
5a・・・遮光部
6・・・位置決め部
6a・・・マーク
6b・・・凸部
10・・・光学装置
10A・・・多連の光学装置
A・・・発光部
B・・・受光部
C・・・容器部
1 ...
41 ... 1st inner surface
42 ... 2nd
10 ・ ・ ・ Optical equipment
10A ... Multiple optical devices A ... Light emitting part B ... Light receiving part C ... Container part
Claims (4)
前記可動反射面に対向して位置しているとともに、該可動反射面に対して傾斜している受光面を有する受光素子を含む受光部と、
平面視において前記可動反射面と開口部が重なっている少なくとも1つの凹部を有する基体および前記凹部を塞ぐ蓋体を含んでいるとともに前記凹部内における前記基体の内面に前記発光部および前記受光部の位置決め部を有しており、該位置決め部に近接して、前記発光素子、前記MEMS素子および前記受光素子が位置決め固定されている容器部とを備え、
前記凹部が、互いに対向し合うとともに下部から上部にかけて外側に傾斜している第1内側面および第2内側面を有しており、
前記第1内側面に前記発光素子および前記受光素子が位置しているとともに、前記第2内側面に前記MEMS素子が位置している光学装置。 A light emitting unit including a laser light emitting element and a MEMS element having a movable reflecting surface located facing the light emitting element, and a light emitting unit.
A light receiving unit including a light receiving element that is located facing the movable reflecting surface and has a light receiving surface that is inclined with respect to the movable reflecting surface.
A substrate having at least one recess in which the movable reflective surface and the opening overlap in a plan view and a lid for closing the recess are included, and the light emitting portion and the light receiving portion are formed on the inner surface of the substrate in the recess. It has a positioning unit, and is provided with a container unit in which the light emitting element, the MEMS element, and the light receiving element are positioned and fixed in the vicinity of the positioning unit .
The recesses have a first inner side surface and a second inner side surface that face each other and are inclined outward from the lower part to the upper part.
An optical device in which the light emitting element and the light receiving element are located on the first inner surface surface, and the MEMS element is located on the second inner surface surface .
該段状部に前記発光素子が位置している請求項1記載の光学装置。 The first inner surface has a stepped portion between the lower part and the upper part of the first inner surface.
The optical device according to claim 1 , wherein the light emitting element is located in the stepped portion.
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