JPH06204508A - Optical detector - Google Patents

Optical detector

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Publication number
JPH06204508A
JPH06204508A JP4347413A JP34741392A JPH06204508A JP H06204508 A JPH06204508 A JP H06204508A JP 4347413 A JP4347413 A JP 4347413A JP 34741392 A JP34741392 A JP 34741392A JP H06204508 A JPH06204508 A JP H06204508A
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JP
Japan
Prior art keywords
light
optical
light receiving
diffraction grating
detection device
Prior art date
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Pending
Application number
JP4347413A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Kondo
浩史 近藤
Satoru Ishii
哲 石井
Akira Ishizuka
公 石塚
Yasushi Kaneda
泰 金田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Priority to DE69320716T priority patent/DE69320716T3/en
Priority to EP93110388A priority patent/EP0577088B2/en
Publication of JPH06204508A publication Critical patent/JPH06204508A/en
Priority to US08/454,501 priority patent/US5657125A/en
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Abstract

PURPOSE:To increase the hermetic sealability of a light-emitting device or a photodetector and to facilitate its preparation with high precision by forming a waveform composition element directly or stacking it on the surface of a translucent resin which makes a hermetic seal of the photodetector. CONSTITUTION:An electrode pad of photodetectors 2B and 2C is connected to a lead frame by wire bonding. And the photo-detectors 2B and 2C are hermetically sealed by using a transparent resin 6 according to the transfer mold method. After a package with diffraction gratings 9A, 9B, and 9C formed on the surface of the transparent resin 6 is arranged on a semiconductor laser holder 5 containing a semiconductor laser 1, the light-emitting point of the semiconductor laser is so positioned as to be in the preset position. Then, the package is bonded to the laser holder 5 and fixed. This makes a hermetic seal, assuring relliability and low-cost production, forming in precision, and making the positional relationship difficult to change after the formation.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は対象物体からの光束を受
光する事により対象物体に関して所定のパラメーターの
検出を行なう光学式の検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical detecting device for detecting a predetermined parameter of a target object by receiving a light beam from the target object.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、物体からの光を受光して情報
を得るものとしては、高精度に物体の移動や変位などの
物理量を求める装置として、例えば光学式エンコーダ、
レーザドップラー速度計、レーザ干渉計等がある。ま
た、測定装置とは別の分野であるが、コンパクトディス
クに代表されるようなデジタル情報を微小な凹凸で記録
させ、これに光を照射し、その情報を読みとる光学式ピ
ックアップ等もある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for receiving light from an object to obtain information, a device for highly accurately determining a physical quantity such as movement or displacement of the object, for example, an optical encoder,
There are laser Doppler velocimeter, laser interferometer, etc. Further, although it is a field different from the measuring device, there is also an optical pickup which records digital information as represented by a compact disc with minute unevenness, irradiates this with light, and reads the information.

【0003】これらの装置は、電気信号により発光素子
から光を放出させ、光学部品を介し対象から戻ってくる
光を再び受光素子により受光し、電気信号に変換してそ
れぞれの情報を得ている。
In these devices, light is emitted from a light emitting element by an electric signal, and light returning from an object through an optical component is received again by a light receiving element and converted into an electric signal to obtain respective information. .

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】この様な装置において
は発光素子、受光素子を外界から遮断する事が求められ
てきており、特にその気密性を高める事が必要とされて
きている。
In such a device, it is required to shield the light emitting element and the light receiving element from the outside world, and in particular, it is necessary to enhance the airtightness.

【0005】同時に、発光素子又は受光素子と光束の分
離、合波等を行なう素子とは測定精度を高める為に、所
定の位置関係に高精度に位置決めして製作し、かつその
位置関係を常に維持しなければならないという課題も存
在する。
At the same time, the light emitting element or the light receiving element and the element for separating and combining the light fluxes are manufactured by accurately positioning them in a predetermined positional relationship in order to enhance the measurement accuracy, and the positional relationship is always maintained. There are also challenges that must be maintained.

【0006】本願発明はこのような従来例の新たな必要
性等に鑑み、発光素子、または受光素子の気密性を高め
るとともに、分離、合波等を行う為の素子との高精度な
位置合わせを伴う製作が容易になり、かつその位置関係
を高精度に維持可能にした光学検出装置を提供すること
を目的とする。
In view of the above-mentioned new necessity of the conventional example, the present invention enhances the airtightness of the light emitting element or the light receiving element, and performs highly accurate alignment with the element for separating, combining, etc. It is an object of the present invention to provide an optical detection device that can be easily manufactured and that can maintain its positional relationship with high accuracy.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上述目的を達成する為、
本願発明は、対象物体からの2光束を合波素子によって
合波して受光素子で受光することにより前記対象物体に
関する検出を行う検出装置において、該受光素子を気密
封止する透光性樹脂表面に、前記合波素子を直接または
積層して形成している。
[Means for Solving the Problems] To achieve the above object,
The present invention relates to a detection device for detecting a target object by combining two light fluxes from the target object with a light-receiving element and receiving the light with a light-receiving element. A transparent resin surface for hermetically sealing the light-receiving element. In addition, the multiplexing element is formed directly or by stacking.

【0008】また、本願の他の発明は、発光素子からの
光束を光学素子によって分離または偏向し、該分離また
は偏向された光束を対象物体に照射し、該対象物体から
の光束を受光素子によって受光することによって前記対
象物体に関する検出を行う装置において、前記発光素子
を気密封止する透光性樹脂表面に、前記光学素子を直接
または積層して形成している。
According to another aspect of the present invention, a light beam from a light emitting element is separated or deflected by an optical element, the separated or deflected light beam is applied to a target object, and the light beam from the target object is detected by a light receiving element. In an apparatus that detects a target object by receiving light, the optical element is formed directly or laminated on a light-transmitting resin surface that hermetically seals the light emitting element.

【0009】また、本願の他の発明は、発光素子からの
光束を光学素子によって分離または偏向し、前記光学素
子を経由しかつ対象物体を経由した2光束を合波素子に
よって合波して受光素子で受光することにより前記対象
物体に関する検出を行う検出装置において、前記発光素
子と受光素子を気密封止する透光性樹脂表面に、前記光
学素子と合波素子の少なくとも一方を直接または積層し
て形成している。
According to another invention of the present application, a light flux from a light emitting element is separated or deflected by an optical element, and two light fluxes passing through the optical element and an object are multiplexed by a multiplexing element and received. In a detection device that detects the target object by receiving light by an element, at least one of the optical element and the multiplexing element is directly or laminated on a light-transmitting resin surface that hermetically seals the light emitting element and the light receiving element. Are formed.

【0010】更に、本願の他の発明は、発光素子からの
光束を光学素子によって分離して少なくとも2光束を形
成し、被測定回折格子に入射させ、発生した少なくとも
二つの回折光を合波素子によって合波干渉させて受光素
子で受光することにより、前記被測定回折格子の相対変
位情報を検出する検出装置において、前記受光素子を気
密封止する透光性樹脂表面に、前記光学素子と合波素子
の少なくとも一方を直接または積層して形成している。
Further, according to another invention of the present application, a light beam from a light emitting element is separated by an optical element to form at least two light beams, which are made incident on a diffraction grating to be measured, and at least two diffracted light generated are combined. In the detection device for detecting the relative displacement information of the diffraction grating to be measured by receiving the light by the light receiving element by causing the light interference with the optical element, the surface of the transparent resin that hermetically seals the light receiving element is combined with the optical element. At least one of the wave elements is formed directly or laminated.

【0011】[0011]

【実施例】図1は、第1実施例を表す模式的断面図であ
る。同図に於いて、1は、半導体レーザ、2は受光素
子、4は受光素子2B、2B′、2C、2C′がマウン
トされているリードフレームのベッド、41は、リード
フレームのベッドに設けられた半導体レーザ1から射出
される光の透過用の穴、5は半導体レーザユニットのホ
ルダー、6は受光素子を気密封止する透明性樹脂9B、
9Cは、回折格子、10はスケールである。受光素子2
B′、2C′はそれぞれ受光素子2B、2Cの紙面垂直
方向奥側にあり、図には現れない。
EXAMPLE FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first example. In the figure, 1 is a semiconductor laser, 2 is a light receiving element, 4 is a lead frame bed on which the light receiving elements 2B, 2B ', 2C and 2C' are mounted, and 41 is provided on the lead frame bed. A hole for transmitting the light emitted from the semiconductor laser 1, 5 is a holder of the semiconductor laser unit, 6 is a transparent resin 9B for hermetically sealing the light receiving element,
9C is a diffraction grating and 10 is a scale. Light receiving element 2
B ′ and 2C ′ are on the back sides of the light receiving elements 2B and 2C in the direction perpendicular to the paper surface, and do not appear in the drawing.

【0012】本実施例においては、まず受光素子をマウ
ントするリードフレームのICベッド部4のある部分に
受光素子である半導体レーザ1からの射出光が、透過す
るように穴41が設けられたリードフレームに受光素子
2B、2B′、2C、2C′をダイボンディングし、受
光素子2B、2B′、2C、2C′の電極パッドとリー
ドフレームの間をワーヤーボンディングする。そして、
トランスファーモールド法により透明性樹脂6を用いて
受光素子2B、2B′、2C、2C′を気密封止する。
ここまでの工程としては、従来の半導体素子のプラスチ
ックパッケージの製造方法と同じである。
In the present embodiment, first, a lead is provided with a hole 41 so that light emitted from the semiconductor laser 1 as a light receiving element can be transmitted through a portion of the lead frame for mounting the light receiving element on the IC bed portion 4. The light receiving elements 2B, 2B ', 2C, 2C' are die-bonded to the frame, and the electrode pads of the light receiving elements 2B, 2B ', 2C, 2C' and the lead frame are wire-bonded. And
The light receiving elements 2B, 2B ', 2C, 2C' are hermetically sealed by using the transparent resin 6 by the transfer molding method.
The steps up to this point are the same as those in the conventional method of manufacturing a plastic package for a semiconductor device.

【0013】つぎにガラス基板上にレジストを塗布し、
回折格子のパターンを露光し、レジストを現像すること
によりガラス基板上に回折格子のレジストパターンを形
成する。そして、このガラス基板をドライエッチング
し、ガラス基板に回折格子を形成した後に、レジストを
剥離する。このようにして、回折格子の型を製造する。
Next, a resist is coated on the glass substrate,
The pattern of the diffraction grating is exposed and the resist is developed to form a resist pattern of the diffraction grating on the glass substrate. Then, this glass substrate is dry-etched to form a diffraction grating on the glass substrate, and then the resist is peeled off. In this way, the diffraction grating mold is manufactured.

【0014】つぎに、このガラス基板の型上に紫外線硬
化樹脂を塗布し、各受光素子の受光部と、ガラス基板に
形成した回折格子とを位置合わせし、パッケージの透明
性樹脂6の表面を型に接触させガラス基板(型)の裏面
側から、紫外線を照射し紫外線硬化樹脂を硬化させる。
その後ガラス基板(型)からパッケージを離型させる
と、パッケージである透明性樹脂6の表面に紫外線硬化
樹脂が回折格子9A、9B、9B′、9C、9C′とな
って転写される。図2は、パッケージ表面に各回折格子
が形成された状態を示す上面図である。
Next, an ultraviolet curable resin is applied onto the glass substrate mold, the light receiving portions of the respective light receiving elements are aligned with the diffraction grating formed on the glass substrate, and the surface of the transparent resin 6 of the package is fixed. Ultraviolet rays are radiated from the back side of the glass substrate (mold) in contact with the mold to cure the ultraviolet curable resin.
After that, when the package is released from the glass substrate (mold), the ultraviolet curable resin is transferred to the surface of the transparent resin 6 which is the package as diffraction gratings 9A, 9B, 9B ', 9C and 9C'. FIG. 2 is a top view showing a state in which each diffraction grating is formed on the package surface.

【0015】この様にして透明性樹脂6の表面に回折格
子9A、9B、9B′、9C、9C′を形成したパッケ
ージを、半導体レーザ1を内蔵した半導体レーザホルダ
ー5上に配置し、半導体レーザの発光点が所定の位置に
なるように位置合わせを行った後、パッケージと半導体
レーザホルダー5とを接着し固定する。
The package in which the diffraction gratings 9A, 9B, 9B ', 9C and 9C' are formed on the surface of the transparent resin 6 in this manner is placed on the semiconductor laser holder 5 having the semiconductor laser 1 built therein, and the semiconductor laser is provided. After aligning so that the light emitting point of is at a predetermined position, the package and the semiconductor laser holder 5 are bonded and fixed.

【0016】その後にそれぞれの電気端子部とリード線
とを接続し、光学式変位センサーのヘッドになる。
After that, the electric terminals are connected to the lead wires to form a head of the optical displacement sensor.

【0017】以上のような製造方法で製造された光学式
変位センサーヘッドでは、半導体素子である受光素子2
B、2B′、2C、2C′は、透明性樹脂6により気密
封止され信頼性が確保され、かつローコストで製造され
る。また、回折格子9A、9B、9B′、9C、9C′
をパッケージ表面に設ける方法も非常に簡便でかつ受光
部に対して位置決めされて行うので高精度に形成され
る。又、形成後もその位置関係が変化しにくい。
In the optical displacement sensor head manufactured by the above manufacturing method, the light receiving element 2 which is a semiconductor element is used.
B, 2B ', 2C and 2C' are hermetically sealed by the transparent resin 6 to ensure reliability and are manufactured at low cost. Also, the diffraction gratings 9A, 9B, 9B ', 9C, 9C'
The method for providing the package on the surface of the package is very simple and is performed with the positioning with respect to the light receiving portion, so that the package can be formed with high accuracy. In addition, the positional relationship does not easily change even after the formation.

【0018】つぎに以上のように構成された光学式変位
センサーの動作を説明する。本実施例では、半導体レー
ザ1から射出された光束は、受光素子2B、2B′、2
C、2C′を内蔵したパッケージの裏面から入射し、リ
ードフレームのベッド部4に設けられた穴41を透過
し、パッケージ表面に形成された回折格子9Aにて透過
回折されて、0次回折光R0、+1次回折光R+1、−
1次回折光R−1に3分割されパッケージより射出す
る。
Next, the operation of the optical displacement sensor configured as described above will be described. In this embodiment, the luminous flux emitted from the semiconductor laser 1 is received by the light receiving elements 2B, 2B ′, 2
The light enters from the back surface of the package containing C and 2C ′, passes through the hole 41 provided in the bed portion 4 of the lead frame, is transmitted and diffracted by the diffraction grating 9A formed on the package surface, and the 0th-order diffracted light R0 , + 1st order diffracted light R + 1, −
The first-order diffracted light R-1 is divided into three and emitted from the package.

【0019】回折格子9Aを直進した光束R0は、スケ
ール10上に形成された回折格子10A上の点P1にて
反射回折されて、+1次回折光R0+1、−1次回折光
R0−1に分割されそれぞれ位相変調される。
The light beam R0 traveling straight through the diffraction grating 9A is reflected and diffracted at a point P1 on the diffraction grating 10A formed on the scale 10 and divided into + 1st-order diffracted light R0 + 1 and -1st-order diffracted light R0-1. Phase modulated.

【0020】+1次回折光の位相は+2πX/P、−1
次回折光R0−1の位相は−2πX/Pだけずれる。但
しXはスケール10の回折格子10Aの移動量、Pは回
折格子10Aのピッチである。
The phase of the + 1st order diffracted light is + 2πX / P, -1
The phase of the next-order diffracted light R0-1 is shifted by -2πX / P. However, X is the amount of movement of the diffraction grating 10A of the scale 10, and P is the pitch of the diffraction grating 10A.

【0021】以上の説明は回折格子9B′、9C′で
は、それぞれ回折格子9B、9Cと同様の現象がおきる
ので、詳細を省略する。+1次回折光R0+1は、パッ
ケージ表面に形成された回折格子9Bにて透過回折され
て、0次回折光R0+10、−1次回折光R0+1−1
及びその他の光束に分割される。このうち、−1次回折
光R0+1−1は、回折格子面と垂直に取り出され波面
の位相は、+2πX/Pである。
In the above description, the same phenomena as those of the diffraction gratings 9B and 9C occur in the diffraction gratings 9B 'and 9C', so that the details will be omitted. The + 1st-order diffracted light R0 + 1 is transmitted and diffracted by the diffraction grating 9B formed on the surface of the package, and the 0th-order diffracted light R0 + 10 and the -1st-order diffracted light R0 + 1-1.
And other light fluxes. Among these, the −1st order diffracted light R0 + 1-1 is extracted perpendicularly to the diffraction grating surface, and the phase of the wavefront is + 2πX / P.

【0022】−1次回折光R0−1は、パッケージ表面
に形成された回折格子9Cにて透過回折されて、0次回
折光R0−10、+1次回折光R0−1+1及びその他
の光束に分割される。このうち、−1次回折光R0−1
+1は、回折格子面と垂直に取り出され波面の位相は、
−2πX/Pである。
The -1st-order diffracted light R0-1 is transmitted and diffracted by the diffraction grating 9C formed on the surface of the package, and is split into the 0th-order diffracted light R0-10, the + 1st-order diffracted light R0-1 + 1 and other light beams. Of these, the −1st order diffracted light R0-1
+1 is taken out perpendicular to the diffraction grating surface and the phase of the wavefront is
-2πX / P.

【0023】ここで回折格子9Bを9Cに対して、格子
の配列位相関係をP/4だけずらしておけば、+1次回
折光R0−1+1は波面の位相が更に−2π(P/4)
/P=−π/2だけずれて、−2πX/P−π/2にな
る。
Here, if the diffraction grating 9B is shifted with respect to 9C in the arrangement phase relationship of the grating by P / 4, the phase of the wavefront of the + 1st-order diffracted light R0-1 + 1 is further -2π (P / 4).
A deviation of / P = -π / 2 results in -2πX / P-π / 2.

【0024】透明性樹脂6の表面に形成された回折格子
9Aにて+1次回折した光束R+1はスケール10上の
回折格子10A上の点P2にて反射回折されて、−1次
回折光R+1−1、0次回折光R+10及びその他の光
束に分割され、それぞれ位相変調される。このうち、−
1次回折光R+1−1の位相は−2πX/Pだけずれ
て、回折格子9Bに入射し、そこでそのまま直進した0
次回折光R+1−10の波面の位相は、−2πX/Pで
ある。
The light beam R + 1 which is + 1st order diffracted by the diffraction grating 9A formed on the surface of the transparent resin 6 is reflected and diffracted at the point P2 on the diffraction grating 10A on the scale 10, and the -1st order diffracted light R + 1-1. , 0th-order diffracted light R + 10 and other luminous fluxes, which are respectively phase-modulated. Of these,-
The phase of the first-order diffracted light R + 1-1 is shifted by −2πX / P, is incident on the diffraction grating 9B, and goes straight as it is at 0.
The phase of the wavefront of the next-order diffracted light R + 1-10 is −2πX / P.

【0025】透明性樹脂6の表面に形成された回折格子
9Aにて−1次回折した光束R−1はスケール10上の
回折格子10A上の点P3にて反射回折されて、+1次
回折光R−1+1、0次回折光R−10及びその他の光
束に分割され、それぞれ位相変調される。このうち、+
1次回折光R−1+1の位相は+2πX/Pだけずれ
て、回折格子9Bに入射し、そこでそのまま直進した0
次回折光R−1+10の波面の位相は、+2πX/Pで
ある。
The light beam R-1 which is -1st order diffracted by the diffraction grating 9A formed on the surface of the transparent resin 6 is reflected and diffracted at the point P3 on the diffraction grating 10A on the scale 10, and the + 1st order diffracted light R -1 + 1, 0th-order diffracted light R-10, and other light fluxes are split and subjected to phase modulation. Of these, +
The phase of the first-order diffracted light R-1 + 1 is shifted by + 2πX / P, is incident on the diffraction grating 9B, and goes straight as it is at 0.
The phase of the wavefront of the next-order diffracted light R-1 + 10 is + 2πX / P.

【0026】回折格子9Bにて、光路を重ね合わされた
光束R+1−10とR0+1−1は干渉光となって受光
素子2Bに入射する。このときの干渉位相は、 {+2πX/P}−{−2πX/P}=4πX/P となり、スケール10上の回折格子10Aが1/2ピッ
チ移動する毎に1周期の明暗信号が発生する。
The light beams R + 1-10 and R0 + 1-1 whose optical paths are superposed by the diffraction grating 9B become interference light and enter the light receiving element 2B. The interference phase at this time is {+ 2πX / P}-{-2πX / P} = 4πX / P, and one cycle of bright and dark signals is generated every time the diffraction grating 10A on the scale 10 moves by ½ pitch.

【0027】回折格子9Cにて、光路を重ね合わされた
光束R−1+10とR0−1+1は干渉光となって受光
素子2Cに入射する。このときの干渉位相は、 {−2πX/P−π/2}−{+2πX/P}=4πX/P−π/2 となり、スケール10上の回折格子10Aが1/2ピッ
チ移動する毎に1周期の明暗信号が発生し、受光素子2
Bとは明暗のタイミングが1/4周期だけずれる。
The light beams R-1 + 10 and R0-1 + 1 whose optical paths are superposed by the diffraction grating 9C become interference light and enter the light receiving element 2C. The interference phase at this time is {−2πX / P−π / 2} − {+ 2πX / P} = 4πX / P−π / 2, which is 1 every time the diffraction grating 10A on the scale 10 moves by ½ pitch. The light and dark signal of the cycle is generated, and the light receiving element 2
The timing of light and dark is different from B by 1/4 cycle.

【0028】また、回折格子9A′および9B′は、そ
れぞれ回折格子9A、9Bに対し格子の配列位相関係を
P/2だけずらしてあるので、波面の位相は、それぞれ
πだけずれる。そのため、上記のそれぞれの明暗信号に
対しそれぞれ明暗のタイミングが1/2周期だけずれた
明暗信号が、それぞれ受光素子2B′、2C′で受光さ
れる。各受光素子からの信号は、受光素子2B、2B′
の出力の差信号と受光素子2C、2C′の出力の差信号
とで二相信号に変換され、これを利用して、周知の方法
でスケール10の変位量と変位方向が求められる。
Further, in the diffraction gratings 9A 'and 9B', the arrangement phase relationship of the gratings is shifted by P / 2 with respect to the diffraction gratings 9A and 9B, respectively, so that the phase of the wavefront is shifted by π. Therefore, the light / dark signals whose light / dark timings are shifted by 1/2 cycle with respect to the respective light / dark signals are received by the light receiving elements 2B 'and 2C', respectively. The signals from the respective light receiving elements are the light receiving elements 2B, 2B '.
Is converted into a two-phase signal by using the difference signal of the output of the scale and the difference signal of the outputs of the light receiving elements 2C and 2C ', and by utilizing this, the displacement amount and the displacement direction of the scale 10 are obtained by a known method.

【0029】図3は、第2実施例を表す模式的断面図で
ある。同図に於いて、前述同様の部材には同じ符番を冠
してある。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing the second embodiment. In the figure, the same members as those described above are given the same reference numerals.

【0030】本実施例では、受光素子2を透明性樹脂6
で封止するときのトランスファーモールドの金型の1部
を凸形状にし、パッケージの1部に凹部61を形成す
る。この凹部は、後に説明するように凸レンズ8とパッ
ケージが干渉しない大きさとする。その他の構成は、第
1実施例と同様として受光素子2が内蔵されたパッケー
ジを得る。
In this embodiment, the light receiving element 2 is made of the transparent resin 6
A part of the mold of the transfer mold at the time of sealing is made into a convex shape, and a concave part 61 is formed in a part of the package. The concave portion has a size such that the convex lens 8 and the package do not interfere with each other, as will be described later. Other configurations are similar to those of the first embodiment, and a package in which the light receiving element 2 is incorporated is obtained.

【0031】つぎに、本実施例では、ガラス基盤91上
にレジストを塗布し、回折格子のパターンを露光し、レ
ジストを現像する。そして、このガラス基板91をドラ
イエッチングし、ガラス基板91に回折格子9を彫り込
み、レジストを剥離する。つぎに射出光用の回折格子9
Aが形成された裏面側に凸レンズ8を、第1実施例で回
折格子を形成したように金型と紫外線硬化樹脂を用い
て、ガラス基板91に転写させ形成する。
Next, in this embodiment, a resist is applied on the glass substrate 91, the diffraction grating pattern is exposed, and the resist is developed. Then, this glass substrate 91 is dry-etched, the diffraction grating 9 is engraved on the glass substrate 91, and the resist is peeled off. Next, the diffraction grating 9 for emitted light
The convex lens 8 is formed on the rear surface side where A is formed by transferring it to the glass substrate 91 using a mold and an ultraviolet curable resin as in the case of forming the diffraction grating in the first embodiment.

【0032】つぎに、このガラス基板91と上記の透明
性樹脂パッケージとを、回折格子9B、9B′、9C、
9C′と各受光素子の受光部とを位置決めし、接着さ
せ、透明性樹脂に回折格子を形成する。このとき、ガラ
ス基板91に形成した凸レンズ8が、パッケージと干渉
しないようにパッケージに凹部61が設けられる。
Next, the glass substrate 91 and the above-mentioned transparent resin package are combined with the diffraction gratings 9B, 9B ', 9C, and
9C 'and the light receiving portion of each light receiving element are positioned and adhered to each other to form a diffraction grating on the transparent resin. At this time, the concave portion 61 is provided in the package so that the convex lens 8 formed on the glass substrate 91 does not interfere with the package.

【0033】この様にして透明性樹脂6の表面に各回折
格子と凸レンズ8とを形成したパッケージを、半導体レ
ーザ1を内蔵した半導体レーザホルダー5上に配置し、
半導体レーザの発光点が凸レンズ8に対して所定の位置
になるように位置合わせを行った後、パッケージと半導
体レーザホルダー5とを接着し固定する。
In this way, the package in which each diffraction grating and the convex lens 8 are formed on the surface of the transparent resin 6 is placed on the semiconductor laser holder 5 having the semiconductor laser 1 built therein,
After the light emitting point of the semiconductor laser is aligned with the convex lens 8 at a predetermined position, the package and the semiconductor laser holder 5 are bonded and fixed.

【0034】その後にそれぞれの電気端子部とリード線
とを接続し、光学式変位センサーのヘッドになる。動作
は前述のものと同様である。
After that, the respective electric terminals are connected to the lead wires to form the head of the optical displacement sensor. The operation is similar to that described above.

【0035】本実施例においては、半導体レーザ1から
射出される発散光束を、平行光束もしくは、集束光束に
することにより、信号光強度のアップまたは、取付およ
び使用時の配置に関する外乱に対し信号変化の小さい光
学式変位センサーとなる。
In this embodiment, the divergent light beam emitted from the semiconductor laser 1 is made into a parallel light beam or a convergent light beam, so that the signal light intensity is increased or the signal changes in response to disturbances related to the arrangement during mounting and use. It becomes a small optical displacement sensor.

【0036】図4は、第3実施例を表わす模式的断面図
である。前述と同様の部材には同じ符番を冠してある。
図5はリードフレーム部上面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing the third embodiment. The same members as those described above are given the same reference numerals.
FIG. 5 is a top view of the lead frame portion.

【0037】本実施例では、1つの透明性樹脂パッケー
ジの中に発光素子であるLED11と各受光素子を内蔵
する。そのため、パッケージ内部で、発光素子であるL
ED11の発散光が、各受光素子の受光部に入射し、S
/N比が低下するという問題点がある。そこで、LED
11をマウントするリードフレーム4のベッド部をプレ
スにより各受光素子がマウントされるベッド部より高く
なるようにする。この様なリードフレームの形状とする
ことによりLED11の発光部と、受光素子の受光部の
高さの差を大きくとることができ、LED11からの余
分な光の発光部への入射を小さくすることが可能とな
る。
In this embodiment, the LED 11 as a light emitting element and each light receiving element are built in one transparent resin package. Therefore, the light emitting element L
The divergent light of the ED 11 enters the light receiving portion of each light receiving element, and S
There is a problem that the / N ratio decreases. Therefore, LED
The bed portion of the lead frame 4 on which 11 is mounted is pressed to be higher than the bed portion on which each light receiving element is mounted. With such a shape of the lead frame, the height difference between the light emitting portion of the LED 11 and the light receiving portion of the light receiving element can be made large, and the incident of extra light from the LED 11 to the light emitting portion can be reduced. Is possible.

【0038】この様に形成された透明性樹脂パッケージ
に対して第1実施例と同様の方法で各回折格子を形成す
る。動作は前述のものと同様である。
Diffraction gratings are formed on the transparent resin package thus formed by the same method as in the first embodiment. The operation is similar to that described above.

【0039】以上のようにして形成された光学式変位セ
ンサーは、発光素子を内蔵しているため、極めて小型で
ありパッケージ内部の迷光を抑えS/N比を確保しか
つ、非常にローコストである。
Since the optical displacement sensor formed as described above has a light emitting element built therein, it is extremely small in size, suppresses stray light inside the package, secures an S / N ratio, and is extremely low in cost. .

【0040】図6は、第4実施例を表わす模式的断面図
であり、図7は同リードフレーム部上面図である。前述
と同様の部材には同じ符番を冠してある。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing the fourth embodiment, and FIG. 7 is a top view of the lead frame portion. The same members as those described above are given the same reference numerals.

【0041】本実施例では、第3実施例で述べたように
1つの透明性樹脂パッケージに発光素子と受光素子を内
蔵する場合の発光部と受光部のマウントされる高さを確
保し、S/N比を向上させることを目指したものであ
る。
In this embodiment, as described in the third embodiment, when the light emitting element and the light receiving element are incorporated in one transparent resin package, the mounting heights of the light emitting section and the light receiving section are secured, and S The purpose is to improve the / N ratio.

【0042】そのために、本実施例では4つの受光素子
の基台2の大きさを大きめにし、かつ共通化して製作
し、リードフレームにマウントする。つぎに、受光素子
の受光部、取り出し電極部以外の表面にLED11をマ
ウントする。その後に各々の電極部とリードフレームの
電極端子部とをワイヤーボンダーにより接続する。そし
て、透明性樹脂6により気密封止し、パッケージとす
る。
For this reason, in this embodiment, the base 2 of the four light receiving elements is made larger in size and is manufactured in common, and mounted on the lead frame. Next, the LED 11 is mounted on the surface of the light receiving element other than the light receiving portion and the extraction electrode portion. After that, each electrode portion and the electrode terminal portion of the lead frame are connected by a wire bonder. Then, the package is hermetically sealed with the transparent resin 6.

【0043】回折格子9の透明性樹脂表面への形成方法
は、第1実施例と同様である。動作も前述と同様であ
る。
The method of forming the diffraction grating 9 on the transparent resin surface is the same as in the first embodiment. The operation is similar to the above.

【0044】図8は、第5実施例を表わす模式的断面図
であり、図9は同上面図である。前述と同様の部材には
同じ符番を冠してある。本実施例では、前述のように、
形成された光学式変位センサーにおいて、さらに発光素
子であるLED11からのパッケージ内部での散乱光を
受光部に入射させない方法として、図8に示すように発
光点と受光部の間の透明性樹脂6に溝62を形成し、内
部散乱光を受光部に到達する前にカットする構成をと
る。この溝62の形成方法は、第2実施例で用いた様に
パッケージ形成時の金型をその形状にする方法で、形成
する。その他は前述のものと同様である。
FIG. 8 is a schematic sectional view showing the fifth embodiment, and FIG. 9 is a top view of the same. The same members as those described above are given the same reference numerals. In this embodiment, as described above,
In the formed optical displacement sensor, as a method for preventing scattered light inside the package from the LED 11 which is a light emitting element from entering the light receiving portion, as shown in FIG. 8, the transparent resin 6 between the light emitting point and the light receiving portion is used. A groove 62 is formed in the groove to cut the internal scattered light before reaching the light receiving portion. The method of forming the groove 62 is the same as that used in the second embodiment, in which the mold used for forming the package has the same shape. Others are the same as those described above.

【0045】図10は、第6実施例を示す模式的断面図
であり、図11は同リードフレーム部上面図である。前
述と同様の部材には同じ符番を冠してある。
FIG. 10 is a schematic sectional view showing a sixth embodiment, and FIG. 11 is a top view of the lead frame portion. The same members as those described above are given the same reference numerals.

【0046】本実施例はLED11と受光部の間の受光
素子2の表面に光吸収性塗料112を塗布し、パッケー
ジ表面と受光素子2表面の遮光アルミによる多重反射を
抑え受光部への散乱光入射を防ぐ。その他は前述と同様
である。
In this embodiment, a light-absorbing paint 112 is applied to the surface of the light receiving element 2 between the LED 11 and the light receiving portion to suppress the multiple reflection by the light-shielding aluminum on the package surface and the surface of the light receiving element 2 to scatter light to the light receiving portion. Prevent incident. Others are the same as the above.

【0047】以上の各実施例における発光素子として
は、半導体レーザ、発光ダイオード等を用いる事ができ
る。
As the light emitting element in each of the above embodiments, a semiconductor laser, a light emitting diode or the like can be used.

【0048】受光素子としては、フォトダイオード、ア
バランシュ・フォトダイオード、ピンフォトダイオー
ド、CCD、また、これら受光部をもち出力される光電
流を増幅もしくは処理する回路をもった受光ICを用い
る事ができる。
As the light receiving element, a photodiode, an avalanche photodiode, a pin photodiode, a CCD, or a light receiving IC having a circuit for amplifying or processing the photocurrent output from these light receiving portions can be used. .

【0049】光学部品としてのグレーティングの製作方
法としては、型を形成し、その型に、紫外線硬化樹脂を
流し込み転写部材をその上に置き、紫外線を照射し、樹
脂を硬化させ、転写部材に転写させるレプリカ法、ガラ
ス基板にレジストを塗布し、マスクもしくは、レチクル
によりパターンを露光し、レジストを現像した後に、エ
ッチングにより製作するエッチング法等がある。また、
直接EB(電子線)により直接レジストを描画し、現像
し、エッチングしてもよい。さらに、上記のレジストを
露光した段階で、ハードベークし、グレーティングとし
てもよい。またグレーティングは透明性樹脂6表面に直
接形成してもよい。
As a method of manufacturing a grating as an optical component, a mold is formed, an ultraviolet curable resin is poured into the mold, a transfer member is placed on the mold, and the resin is irradiated with ultraviolet rays to cure the resin and transferred to the transfer member. There is a replica method in which the resist is applied, an etching method in which a resist is applied to a glass substrate, a pattern is exposed by a mask or a reticle, and the resist is developed, followed by etching. Also,
The resist may be directly drawn by EB (electron beam), developed, and etched. Furthermore, when the above resist is exposed, it may be hard-baked to form a grating. Alternatively, the grating may be directly formed on the surface of the transparent resin 6.

【0050】また、各実施例を組み合わせることによ
り、よりS/N比の向上を図ることが可能である。
By combining the embodiments, it is possible to further improve the S / N ratio.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上述べた本発明により、発光素子又は
受光素子の気密性を高め、かつ高精度な製作が容易にで
き、その高精度が維持可能な光学検出装置が可能になっ
た。
As described above, according to the present invention, it becomes possible to improve the airtightness of the light emitting element or the light receiving element, facilitate the high precision manufacturing, and realize the optical detecting device capable of maintaining the high precision.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1実施例を表す模式的断面図。FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment.

【図2】第1実施例を表す模式的上面図。FIG. 2 is a schematic top view showing the first embodiment.

【図3】第2実施例を表す模式的断面図。FIG. 3 is a schematic sectional view showing a second embodiment.

【図4】第3実施例を表す模式的断面図。FIG. 4 is a schematic sectional view showing a third embodiment.

【図5】第3実施例を表すリードフレーム部の模式的上
面図。
FIG. 5 is a schematic top view of a lead frame portion showing a third embodiment.

【図6】第4実施例を表す模式的断面図。FIG. 6 is a schematic sectional view showing a fourth embodiment.

【図7】第4実施例を表すリードフレーム部の模式的上
面図。
FIG. 7 is a schematic top view of a lead frame portion showing a fourth embodiment.

【図8】第5実施例を表す模式的断面図。FIG. 8 is a schematic sectional view showing a fifth embodiment.

【図9】第5実施例を表す模式的上面図。FIG. 9 is a schematic top view showing a fifth embodiment.

【図10】第6実施例を表す模式的断面図。FIG. 10 is a schematic sectional view showing a sixth embodiment.

【図11】第6実施例を表すリードフレーム部の模式的
上面図。
FIG. 11 is a schematic top view of a lead frame portion showing a sixth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体レーザ 2B、2C 受光素子 3 ガラスエポキシ基板 4 リードフレーム 41 貫通穴 5 半導体レーザ用ホルダー 6 透明性樹脂(パッケージ) 61 凹部 62 溝 8 平凸レンズ 9A、9B、9B′、9C、9C′ 回折格子 91 ガラス基板 10 スケール 10A スケールの回折格子 11 LED 12 メインスケール格子 14 インデックス格子 16 インデックス格子 40 メインスケール 42 光源 44 インデックススケール 46 基板 48 受光素子 50 レンズ 1 semiconductor laser 2B, 2C light receiving element 3 glass epoxy substrate 4 lead frame 41 through hole 5 semiconductor laser holder 6 transparent resin (package) 61 recess 62 groove 8 plano-convex lens 9A, 9B, 9B ', 9C, 9C' diffraction grating 91 glass substrate 10 scale 10A scale diffraction grating 11 LED 12 main scale grating 14 index grating 16 index grating 40 main scale 42 light source 44 index scale 46 substrate 48 light receiving element 50 lens

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金田 泰 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Yasushi Kaneda 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対象物体からの2光束を合波素子によっ
て合波して受光素子で受光することにより前記対象物体
に関する検出を行う検出装置において、該受光素子を気
密封止する透光性樹脂表面に、前記合波素子を直接また
は積層して形成したことを特徴とする光学式検出装置。
1. A detection device for detecting the target object by combining two light fluxes from the target object by a multiplexing element and receiving the light by a light receiving element, and a transparent resin for hermetically sealing the light receiving element. An optical detection device characterized in that the multiplexing element is directly or laminated on the surface.
【請求項2】 発光素子からの光束を光学素子によって
分離または偏向し、該分離または偏向された光束を対象
物体に照射し、該対象物体からの光束を受光素子によっ
て受光することによって前記対象物体に関する検出を行
う装置において、前記発光素子を気密封止する透光性樹
脂表面に、前記光学素子を直接または積層して形成した
ことを特徴とする光学式検出装置。
2. The target object by separating or deflecting a light beam from a light emitting element by an optical element, irradiating the separated or deflected light beam to a target object, and receiving a light beam from the target object by a light receiving element. In the apparatus for performing the detection, the optical detection device is characterized in that the optical element is formed directly or laminated on the surface of a light-transmissive resin that hermetically seals the light emitting element.
【請求項3】 発光素子からの光束を光学素子によって
分離または偏向し、前記光学素子を経由しかつ対象物体
を経由した2光束を合波素子によって合波して受光素子
で受光することにより前記対象物体に関する検出を行う
検出装置において、前記発光素子と受光素子を気密封止
する透光性樹脂表面に、前記光学素子と合波素子の少な
くとも一方を直接または積層して形成したことを特徴と
する光学式検出装置。
3. A light beam from a light emitting element is separated or deflected by an optical element, and two light beams passing through the optical element and passing through a target object are combined by a combining element and received by a light receiving element. In a detection device for detecting a target object, at least one of the optical element and the multiplexing element is formed directly or laminated on a transparent resin surface that hermetically seals the light emitting element and the light receiving element. Optical detection device.
【請求項4】 発光素子からの光束を光学素子によって
分離して少なくとも2光束を形成し、被測定回折格子に
入射させ、発生した少なくとも二つの回折光を合波素子
によって合波干渉させて受光素子で受光することによ
り、前記被測定回折格子の相対変位情報を検出する検出
装置において、前記受光素子を気密封止する透光性樹脂
表面に、前記光学素子と合波素子の少なくとも一方を直
接または積層して形成したことを特徴とする光学式検出
装置。
4. A light beam from a light emitting element is separated by an optical element to form at least two light beams, which are made incident on a diffraction grating to be measured, and at least two diffracted lights generated are combined and interfered by a combining element to receive light. In the detection device for detecting relative displacement information of the diffraction grating to be measured by receiving light by the element, at least one of the optical element and the multiplexing element is directly attached to the light-transmitting resin surface that hermetically seals the light receiving element. Alternatively, the optical detection device is formed by stacking.
【請求項5】 前記光学素子または合波素子は回折格子
であることを特徴とする請求項1乃至4記載の光学式検
出装置。
5. The optical detection device according to claim 1, wherein the optical element or the multiplexing element is a diffraction grating.
JP4347413A 1992-06-30 1992-12-28 Optical detector Pending JPH06204508A (en)

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DE69320716T DE69320716T3 (en) 1992-06-30 1993-06-29 Device for detecting displacement information
EP93110388A EP0577088B2 (en) 1992-06-30 1993-06-29 Displacement information detection apparatus
US08/454,501 US5657125A (en) 1992-06-30 1995-05-30 Apparatus including a light-detecting element having a photo-electric conversion surface and an integral light blocking member

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019146339A1 (en) * 2018-01-29 2019-08-01 アオイ電子株式会社 Semiconductor device

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