JPH0954233A - Optical module and laser radar device using the same - Google Patents

Optical module and laser radar device using the same

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JPH0954233A
JPH0954233A JP22702895A JP22702895A JPH0954233A JP H0954233 A JPH0954233 A JP H0954233A JP 22702895 A JP22702895 A JP 22702895A JP 22702895 A JP22702895 A JP 22702895A JP H0954233 A JPH0954233 A JP H0954233A
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JP
Japan
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optical
light
optical module
signal processing
module according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP22702895A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Saito
敦 斎藤
Kenji Takemura
賢治 武村
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
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Publication of JPH0954233A publication Critical patent/JPH0954233A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to obtain an optical module which is improved in accuracy and yield without an increase in man-hours and cost and is stable to a wide range of temp. changes by decreasing the variations in positioning of optical elements and optical parts. SOLUTION: Adhesives 5 are interposed as elastic materials between a substrate 2 for holding a semiconductor laser 1 which is the optical element and a substrate 4 holding a lens 3 which is the optical parts. The spacing between both substrates 2 and 4 is set by means of screws 6 which are space setting means in the state that the adhesives 5 are held compressed. The joining strength between both substrates 2 and 4 is increased by such constitution coupled with the adhesives 5 and the screws 6.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子から出射
される光を光学部品を介して投光する光学モジュールと
それを用いたレーザレーダ装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical module for projecting light emitted from an optical element through an optical component and a laser radar device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の光学モジュールにおい
て、発光用の光学素子に対するレンズ等の光学部品の位
置決めには、広い温度範囲に亘って細い光ビームの投光
を安定して保証しようとすると、微細なμmオーダの調
整精度が必要である。その位置決め調整方法には、図1
に示すように、光学素子1を保持する基板2と、レンズ
3を保持する基板4をネジ6又は接着剤等で固定する方
法がある。このような構造により、両基板2,4に所定
の線膨脹係数を有する材料を用い、高温、低温に応じた
熱膨脹、熱収縮が互いに吸収されるようにすることで、
光学素子1とレンズ3との間隔が一定に保持され、温度
安定性が良くなる。ところが、このような構成で高い位
置決め精度を達成するためには、基板2,4に高い加工
精度が要求されるため量産化が困難であった。そこで、
図2に示すように、光学素子1を保持する基板2とレン
ズ3を保持する基板4の間隔を接着剤層5で調整するこ
とで、機械加工誤差を吸収し、高い位置決め精度を実現
するものがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of optical module, when positioning an optical component such as a lens with respect to an optical element for light emission, it has been attempted to stably assure projection of a thin light beam over a wide temperature range. Fine adjustment accuracy on the order of μm is required. The positioning adjustment method is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, there is a method of fixing the substrate 2 holding the optical element 1 and the substrate 4 holding the lens 3 with screws 6 or an adhesive agent. With such a structure, a material having a predetermined linear expansion coefficient is used for both substrates 2 and 4, and thermal expansion and contraction according to high temperature and low temperature are absorbed by each other.
The distance between the optical element 1 and the lens 3 is kept constant, and the temperature stability is improved. However, in order to achieve high positioning accuracy with such a configuration, it is difficult to mass-produce the substrates 2 and 4 because high processing accuracy is required. Therefore,
As shown in FIG. 2, by adjusting the distance between the substrate 2 holding the optical element 1 and the substrate 4 holding the lens 3 with the adhesive layer 5, a machining error is absorbed and high positioning accuracy is realized. There is.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来構成においては次のような問題があった。 (1)接着剤は厳しい環境、特に高温、高湿に弱く、信
頼性の面で不安がある。 (2)接着剤による位置決めは、接着剤の硬化時の収縮
量で決まるので、収縮量にばらつきがあると、歩留まり
が下がる。 (3)接着力の信頼性を維持するため、基板の接着面を
アルコールで洗浄する等の処理が必要であり、工数アッ
プになる。 (4)接着力を増すため、基板の接着面にサンドブラス
ト等の加工が必要であり、コストアップにつながる。 (5)接着剤のみによる接合において十分な接着力を得
るには、接着面積を大きくすることが必要となり、光学
モジュールが大型化する。
However, the conventional structure as described above has the following problems. (1) The adhesive is vulnerable to severe environment, especially high temperature and high humidity, and there is concern about reliability. (2) Positioning by the adhesive is determined by the amount of shrinkage of the adhesive when it is cured. Therefore, if the amount of shrinkage varies, the yield decreases. (3) In order to maintain the reliability of the adhesive force, it is necessary to perform processing such as cleaning the adhesive surface of the substrate with alcohol, which increases the number of steps. (4) In order to increase the adhesive force, the bonding surface of the substrate needs to be processed by sandblasting or the like, which leads to an increase in cost. (5) In order to obtain a sufficient adhesive force in bonding with only an adhesive, it is necessary to increase the adhesive area, and the optical module becomes large.

【0004】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、光学素子を保持する第1の部材
と光学部品を保持する第2の部材の間に弾性体を介在さ
せ、かつ、前記両部材の間隔を設定する部材を用いるこ
とで、光学素子と光学部品の位置決めのばらつきが低減
できて精度の向上が図れると共に歩留まりが上り、工数
アップやコストアップになることがなく、広範囲の温度
変化に対して安定し信頼性のある光学モジュールとそれ
を用いたレーザレーダ装置を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made to solve the above problems, and an elastic body is interposed between a first member holding an optical element and a second member holding an optical component, And, by using a member for setting the interval between the two members, it is possible to reduce the variation in positioning of the optical element and the optical component and improve the accuracy and yield, without increasing man-hours and cost, An object of the present invention is to provide an optical module which is stable and reliable against a wide range of temperature changes and a laser radar device using the same.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、光学素子から出射される光をレンズ等の光
学部品を介して投光する光学モジュールにおいて、光学
素子を保持する第1の部材と、光学部品を保持する第2
の部材と、両部材の間に介在させた弾性体と、弾性体が
圧縮された状態で両部材の間隔を設定する間隔設定手段
とを備えたものである。この構成により、弾性体と間隔
設定手段とが相俟った相乗効果により、両部材間隔のば
らつきを微調整することが容易で、位置決めを精度良く
行える。しかも、歩留まりが上がり、また、広い温度範
囲に亘って安定した特性が得られる。
To achieve the above object, the present invention provides an optical module for projecting light emitted from an optical element through an optical component such as a lens. Second member and a second holding optical component
Member, an elastic body interposed between both members, and a gap setting means for setting a gap between both members in a state where the elastic body is compressed. With this configuration, due to the synergistic effect of the elastic body and the interval setting means, it is easy to finely adjust the variation in the interval between both members, and the positioning can be performed with high accuracy. Moreover, the yield is increased, and stable characteristics can be obtained over a wide temperature range.

【0006】上記において、間隔設定手段としてネジを
用いることができ、また、弾性体として接着剤を用いる
ことができる。また、第1の部材と第2の部材の少なく
とも一方が光透過性材料であり、かつ、弾性体が光硬化
性樹脂であれば、それらを光照射により硬化させること
ができ、位置決めや固定の工程が簡単なものとなる。ま
た、光学素子が発光半導体素子であり、光学部品がレン
ズであってもよい。また、弾性体がネジと接触しない構
造になっていてもよい。また、ネジが光透過性材料であ
ってもよい。
In the above, a screw can be used as the space setting means, and an adhesive can be used as the elastic body. Further, if at least one of the first member and the second member is a light transmissive material and the elastic body is a photocurable resin, they can be cured by light irradiation, and positioning and fixing can be performed. The process is simple. Further, the optical element may be a light emitting semiconductor element and the optical component may be a lens. Further, the elastic body may have a structure that does not contact the screw. Also, the screw may be a light transmissive material.

【0007】また、本発明は、上記光学モジュールと、
光強度を検出する受光素子から出力される電気信号を処
理する信号処理回路とを備え、光学モジュールの光学素
子はレーザ光を発光し、該レーザ光を目標物に投光し、
該目標物からの反射光を受光素子により受光し、信号処
理回路により発光から受光までの時間的遅延に基づき目
標物までの距離を測定するレーザレーダ装置である。こ
の構成により、光学モジュールが細い光ビームを安定し
て高密度に出射できるので、目標物が遠距離にあっても
高精度な測定が可能となる。また、本発明は、上記レー
ザレーダ装置を車両に搭載したものであり、また、光学
モジュールを搭載した光電センサである。
The present invention also includes the above optical module,
And a signal processing circuit for processing an electric signal output from a light receiving element for detecting light intensity, the optical element of the optical module emits a laser beam, and projects the laser beam onto a target object.
This is a laser radar device in which reflected light from the target object is received by a light receiving element, and the signal processing circuit measures the distance to the target object based on the time delay from light emission to light reception. With this configuration, the optical module can stably emit a thin light beam with high density, so that highly accurate measurement is possible even if the target object is at a long distance. Further, the present invention is a vehicle equipped with the laser radar device described above, and a photoelectric sensor equipped with an optical module.

【0008】また、本発明は、上記の光学モジュール
と、光を走査する光走査装置と、光強度を検出する受光
素子から出力される電気信号を処理する信号処理手段と
を備え、光学モジュールより出射される光ビームを光走
査装置により走査して物体を照射し、該物体からの反射
光を受光素子により受光し、信号処理手段により該物体
の有無や形状などの情報を検知する光センサ装置であ
る。さらに、また、本発明は、上記の光学モジュール
と、光を走査する光走査装置と、光強度を検出する受光
素子から出力される電気信号を処理する信号処理手段と
を備え、光学モジュールより出射される光ビームを光走
査装置により走査してバーコードなどの符号情報を有す
る物体を照射し、該物体からの反射光を受光素子により
受光し、信号処理手段により符号情報を読み取る符号情
報読取装置である。
The present invention further includes the above optical module, an optical scanning device for scanning light, and signal processing means for processing an electric signal output from a light receiving element for detecting light intensity. An optical sensor device that scans the emitted light beam with an optical scanning device to illuminate an object, receives the reflected light from the object with a light receiving element, and detects information such as the presence or absence of the object and the shape with the signal processing means. Is. Furthermore, the present invention includes the above optical module, an optical scanning device that scans light, and a signal processing unit that processes an electric signal output from a light receiving element that detects light intensity, and emits from the optical module. A code information reading device that scans a light beam with an optical scanning device to illuminate an object having code information such as a bar code, receives reflected light from the object with a light receiving element, and reads the code information with a signal processing means. Is.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施例
を図面を参照して説明する。図3は本発明の一実施例に
よる投光コリメータモジュールの概略断面図である。投
光コリメータモジュールは、半導体レーザ(光学素子)
1を含むアルミからなる光源基板(第1の部材)2と、
ガラスからなる平凸非球面レンズ(光学部品)3を含む
ポリカーボネート樹脂からなるレンズ基板(第2の部
材)4と、光源基板2とレンズ基板4の間隙に充填され
た紫外線硬化型接着剤(弾性体)5と、アルミからなる
ネジ(間隔設定手段)6とから構成されている。そし
て、半導体レーザ1は光源基板2に固定され、平凸非球
面レンズ3はレンズ基板4に固定されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 3 is a schematic sectional view of a light projecting collimator module according to an embodiment of the present invention. The projecting collimator module is a semiconductor laser (optical element).
A light source substrate (first member) 2 made of aluminum containing 1;
A lens substrate (second member) 4 made of a polycarbonate resin including a plano-convex aspherical lens (optical component) 3 made of glass, and an ultraviolet curing adhesive (elasticity) filled in a gap between the light source substrate 2 and the lens substrate 4. It is composed of a body 5 and screws (interval setting means) 6 made of aluminum. The semiconductor laser 1 is fixed to the light source substrate 2, and the plano-convex aspherical lens 3 is fixed to the lens substrate 4.

【0010】本実施例では広い温度範囲にわたって高い
コリメート性能を維持するために、平凸非球面レンズ3
にガラス材料を用いたが、樹脂(プラスチック)材料を
用いても構わない。また、プラスチックレンズを用いた
場合、図6に示すようにレンズとレンズ基板4は一体と
なっても構わない。光源基板2にはタップ穴7が切られ
ており、レンズ基板4はネジ穴8を貫通したネジ6によ
って硬化した紫外線硬化型接着剤5の層を介してネジ止
めされている。
In this embodiment, in order to maintain high collimating performance over a wide temperature range, the plano-convex aspherical lens 3 is used.
Although the glass material is used for the above, a resin (plastic) material may be used. When a plastic lens is used, the lens and the lens substrate 4 may be integrated as shown in FIG. A tap hole 7 is cut in the light source substrate 2, and the lens substrate 4 is screwed through a layer of an ultraviolet curable adhesive 5 cured by a screw 6 penetrating a screw hole 8.

【0011】本実施例ではネジ6と紫外線硬化型接着剤
5は接触しない構造になっているが、図7に示すよう
に、接触させる構造でも構わない。但し、その場合、予
めネジ6に離型材を塗布しておくか、紫外線硬化型接着
剤5との接着力が小さいネジ6を用いる必要がある。ま
た、図8に示すように、ネジ穴8に紫外線硬化型接着剤
5が充填されていても構わない。この場合、光源基板2
とレンズ基板4との間の接着力はさらに増す。なお、紫
外線硬化型接着剤5の例としては、ロックタイト(登録
商標)3211が挙げられる。この接着剤は、チキソト
ロピック(超音波により液化又は固化する性質)性を有
するウレタンアクリレートを主成分とする樹脂であり、
紫外線照射により硬化する。
In this embodiment, the screw 6 and the ultraviolet curable adhesive 5 have a structure in which they do not come into contact with each other, but as shown in FIG. However, in that case, it is necessary to apply a release material to the screw 6 in advance or to use the screw 6 having a small adhesive force with the ultraviolet curable adhesive 5. Further, as shown in FIG. 8, the screw holes 8 may be filled with the ultraviolet curable adhesive 5. In this case, the light source board 2
The adhesive force between the lens substrate 4 and the lens substrate 4 is further increased. An example of the ultraviolet curable adhesive 5 is Loctite (registered trademark) 3211. This adhesive is a resin whose main component is urethane acrylate having thixotropic (property to liquefy or solidify by ultrasonic waves)
Cured by UV irradiation.

【0012】次に、本実施例における投光コリメータモ
ジュールのレンズ位置決め手順について説明する。図
4、図5は光源基板2側の接着面に紫外線硬化型接着剤
5を塗布した後の断面図、及びその斜視図である。位置
決め手順は次の通りである。 (第1工程)光源基板2に半導体レーザ光源1を固定す
る。半導体レーザ光源1は2個以上でも構わない。
Next, the lens positioning procedure of the light projecting collimator module in this embodiment will be described. 4 and 5 are a cross-sectional view and a perspective view thereof, respectively, after the ultraviolet curable adhesive 5 is applied to the adhesive surface on the light source substrate 2 side. The positioning procedure is as follows. (First step) The semiconductor laser light source 1 is fixed to the light source substrate 2. Two or more semiconductor laser light sources 1 may be used.

【0013】(第2工程)レンズ基板4に平凸非球面レ
ンズ3を固定する。光源基板2にアルミ、レンズ基板4
にポリカーボネート等の樹脂という異なる線膨脹係数を
有する材料を用いることにより、広い温度範囲に渡り優
れたコリメート性能が得られる。平凸非球面レンズ3は
プラスチックレンズであれば軽量化が図れるし、さら
に、図9に示すようにフレネルレンズを用いることで更
なる軽量化が図れる。
(Second step) The plano-convex aspherical lens 3 is fixed to the lens substrate 4. Light source substrate 2 is aluminum, lens substrate 4
By using a material such as a resin such as polycarbonate having different linear expansion coefficients, excellent collimating performance can be obtained over a wide temperature range. If the plano-convex aspherical lens 3 is a plastic lens, the weight can be reduced, and further, by using a Fresnel lens as shown in FIG. 9, the weight can be further reduced.

【0014】(第3工程)光源基板2側の接着面に紫外
線硬化型接着剤5を塗布する。 (第4工程)ネジ6をネジ穴8に通した後、タップ穴7
にねじ込む。このとき、図10に示すように、ネジ6の
座面はレンズ基板4に対して十分に浮かせておく。本実
施例では、紫外線硬化型接着剤5の硬化前に予めネジ6
を差し込むものとしたが、硬化前に予めネジ6を差し込
まなくても構わない。しかし、硬化前に予めネジ6を差
し込まない場合は、ネジ穴8の位置とタップ穴7の位置
が合う構造にしておく必要がある。また、本実施例で
は、アルミからなるネジ6を用いたが、ポリカーボネー
ト等の樹脂からなるネジを用いても構わない。この場合
は、接合強度は弱まるが、紫外線硬化型接着剤5に紫外
線が当たらない領域がなくなり、該接着剤5を均一に硬
化させることができるという利点がある。また、ポリカ
ーボネート等の樹脂からなるネジを用いて紫外線硬化型
接着剤5を硬化した後で、該ネジに代えてアルミからな
るネジを用いても構わない。
(Third step) An ultraviolet curable adhesive 5 is applied to the adhesive surface on the light source substrate 2 side. (Fourth step) After passing the screw 6 through the screw hole 8, tap the hole 7
Screwed in. At this time, as shown in FIG. 10, the bearing surface of the screw 6 is sufficiently floated with respect to the lens substrate 4. In this embodiment, the screws 6 are preliminarily set before the ultraviolet curable adhesive 5 is cured.
However, it is not necessary to previously insert the screw 6 before curing. However, when the screw 6 is not inserted before curing, it is necessary to make the structure in which the positions of the screw holes 8 and the tap holes 7 are aligned. Further, although the screw 6 made of aluminum is used in the present embodiment, a screw made of resin such as polycarbonate may be used. In this case, the bonding strength is weakened, but there is an advantage that the ultraviolet ray-curable adhesive 5 does not have a region where the ultraviolet ray does not hit, and the adhesive 5 can be uniformly cured. Further, after the ultraviolet curable adhesive 5 is cured using a screw made of a resin such as polycarbonate, a screw made of aluminum may be used instead of the screw.

【0015】(第5工程)レンズ基板4を光源基板2上
の紫外線硬化型接着剤5に接触させる。このとき、紫外
線硬化型接着剤5の収縮量と、最適な位置決めに必要な
量を鑑みてレンズ基板4と光源基板2の間隔を予め増や
しておく。 (第6工程)図10に示すように、レンズ基板4の上方
より紫外線照射装置11により紫外線を照射する。 (第7工程)図11に示すように、ネジ6をドライバ1
2を用いて締め付けることで、最もコリメートできる間
隔に調整する。
(Fifth Step) The lens substrate 4 is brought into contact with the ultraviolet curable adhesive 5 on the light source substrate 2. At this time, the distance between the lens substrate 4 and the light source substrate 2 is increased in advance in consideration of the shrinkage amount of the ultraviolet curable adhesive 5 and the amount required for optimum positioning. (Sixth step) As shown in FIG. 10, ultraviolet rays are emitted from above the lens substrate 4 by the ultraviolet ray irradiation device 11. (Seventh step) As shown in FIG.
Tighten with 2 to adjust to the most collimable spacing.

【0016】上記のようにして作製された光モジュール
の構成によれば、光学素子と光学部品としてのレンズの
位置決めを高精度に行うことができ、しかも、光学素子
と光学部品の両者の基板間の接合強度を高めることが可
能となり、高温、高湿の下でも信頼性の向上が図れ、小
型化も図れる。また、基板間隔のばらつきをネジで微調
整できて、歩留まりも向上する。また、従来のように、
接合面の洗浄、機械的前加工がいらないため、工数を減
少でき、コストダウンにつながる。
According to the structure of the optical module manufactured as described above, the positioning of the optical element and the lens as the optical component can be performed with high accuracy, and moreover, between the substrates of both the optical element and the optical component. It is possible to increase the bonding strength of the above, and the reliability can be improved even under high temperature and high humidity, and the size can be reduced. In addition, the variation in the distance between the substrates can be finely adjusted with a screw, and the yield is improved. Also, as in the past,
Since the joining surface is not cleaned and mechanical pre-processing is not required, man-hours can be reduced, leading to cost reduction.

【0017】図12、図13は本発明の他の実施例によ
る光学モジュールを示し、それぞれレンズとして球レン
ズ3b、マイクロレンズアレイ3cを用いている。
12 and 13 show an optical module according to another embodiment of the present invention, which uses a spherical lens 3b and a microlens array 3c as lenses, respectively.

【0018】図14は本発明の光学モジュールを用いた
レーザレーダ装置を示す。光学モジュール15には、上
述したような発光用のモジュール、及び、それと同等の
構造を持ち発光素子に代えて光強度を検出する受光素子
を用いた受光用のモジュールが含まれ、発光素子からレ
ーザ光を出射して目標物16に向けて投光し、その反射
光を受光素子により受光する。信号処理回路17は、光
学モジュール15に対して投光タイミング信号を出力
し、光学モジュール15から出力される受光信号を処理
する。
FIG. 14 shows a laser radar device using the optical module of the present invention. The optical module 15 includes a light emitting module as described above, and a light receiving module using a light receiving element having a structure equivalent to the light emitting element instead of the light emitting element and detecting light intensity. Light is emitted and projected toward the target 16, and the reflected light is received by the light receiving element. The signal processing circuit 17 outputs a light projecting timing signal to the optical module 15 and processes a light receiving signal output from the optical module 15.

【0019】図15は上記のようなレーザレーダ装置を
車両に搭載した例である。車両20の前面にレーザレー
ダ装置21を設けて、車間距離センサとして機能させ、
検知情報をもとに、障害物に関しての警報を発したり、
ブレーキをかけたり、操舵制御を行ったりすることがで
きる。図16(a)(b)は車間距離センサとして機能
させた場合のレーザレーダ装置21の全体概念図及び具
体構成図である。車間距離センサとして機能させる場
合、投光距離が長くなっても投光ビームが拡がらず、光
パワー密度を保つ必要があるが、本発明の光学モジュー
ルを用いることにより、それに応えることができ、しか
も、光学モジュールの2つの基板間の接合強度が増大し
ているので、振動に対しても強い装置を実現できる。
FIG. 15 shows an example in which the above laser radar device is mounted on a vehicle. A laser radar device 21 is provided on the front surface of the vehicle 20 to function as an inter-vehicle distance sensor,
Based on the detected information, issue an alarm about obstacles,
The brakes can be applied and steering control can be performed. 16A and 16B are an overall conceptual diagram and a specific configuration diagram of the laser radar device 21 when it is made to function as an inter-vehicle distance sensor. When functioning as an inter-vehicle distance sensor, the projected beam does not spread even if the projected distance becomes long, and it is necessary to maintain the optical power density, but by using the optical module of the present invention, it is possible to respond to it. Moreover, since the bonding strength between the two substrates of the optical module is increased, a device resistant to vibration can be realized.

【0020】図16において、レーザレーダ装置21
は、発光素子としてレーザダイオードLDを持つ光学モ
ジュールで構成される投光部22と、投光用のスキャナ
部23と、投光部22と同等の構成で発光素子に代えて
受光素子としてフォトダイオードPDを持つ受光部24
と、距離計測処理部25とから成る。投光部22及びス
キャナ部23からの投光は、車両前方の先行車をリフレ
クタ28として反射される。この反射光を受光部24に
より受光し、距離計測処理部25により投光と受光の時
間的遅延に基づいてリフレクタ28までの距離を演算に
て求める。こうして求まった距離情報は、ECUに伝送
され、適宜、走行操舵の制御に使用することができる。
In FIG. 16, a laser radar device 21 is provided.
Is a light projecting section 22 formed of an optical module having a laser diode LD as a light emitting element, a scanner section 23 for projecting light, and a photodiode as a light receiving element instead of the light emitting element with the same configuration as the light projecting section 22. Light receiving part 24 with PD
And a distance measurement processing unit 25. Light emitted from the light projecting unit 22 and the scanner unit 23 is reflected by the preceding vehicle in front of the vehicle as the reflector 28. The reflected light is received by the light receiving unit 24, and the distance measurement processing unit 25 calculates the distance to the reflector 28 based on the time delay between the light projection and the light reception. The distance information thus obtained is transmitted to the ECU and can be appropriately used for control of traveling steering.

【0021】図17は、光電センサの実施例を示す。光
電センサ31Aは、発光素子32aと光学素子32bを
持つ光学モジュール32と、受光素子34と、制御部3
5と、発光素子32aを駆動する駆動回路36と、受光
素子34からの信号を処理する信号処理回路37とから
成る。発光素子32aからの光学素子32bを通した投
光は目標物38により反射され、この反射光を受光素子
34により受光し、信号処理回路37により物体の有無
などの情報を検知することができる。
FIG. 17 shows an embodiment of the photoelectric sensor. The photoelectric sensor 31A includes an optical module 32 having a light emitting element 32a and an optical element 32b, a light receiving element 34, and a controller 3.
5, a drive circuit 36 for driving the light emitting element 32a, and a signal processing circuit 37 for processing a signal from the light receiving element 34. The light projected from the light emitting element 32a through the optical element 32b is reflected by the target object 38, the reflected light is received by the light receiving element 34, and the information such as the presence or absence of an object can be detected by the signal processing circuit 37.

【0022】図18は、光センサ装置の実施例を示す。
光センサ装置31Bは、上記の光電センサ31Aの構成
に加えて、光学モジュール32からの光を走査するため
の光走査装置39と、この光走査装置39を駆動する駆
動回路36bとを備えている。この光センサ装置31B
によれば、物体38の有無や形状などの情報を検知する
ことができる。
FIG. 18 shows an embodiment of the optical sensor device.
The optical sensor device 31B includes an optical scanning device 39 for scanning the light from the optical module 32 and a drive circuit 36b for driving the optical scanning device 39, in addition to the configuration of the photoelectric sensor 31A. . This optical sensor device 31B
According to this, it is possible to detect information such as the presence or absence and the shape of the object 38.

【0023】図19は、本発明の光学モジュールを用い
て符号情報読取装置(バーコードリーダ)を構成した例
を示す。符号情報読取装置41は、光学モジュール42
と、光学モジュール42からの光を走査するポリゴンミ
ラー等でなる光走査装置43と、光強度を検出する受光
素子を持つ受光部44と、受光素子から出力される電気
信号を処理する信号処理回路45等から成り、光学モジ
ュール42より出射される光ビームを光走査装置43に
より走査して、バーコード、多段バーコード、マトリッ
クス化された2次元バーコードなどの符号情報を有する
物体48を光走査し、物体48からの反射光を受光部4
4により受光し、信号処理回路45により符号情報を読
み取る。以上、いずれの実施例においても、本発明の光
学モジュール32,42を用いることにより、広い温度
範囲で高精度での測定が可能となる。
FIG. 19 shows an example in which a code information reading device (bar code reader) is constructed using the optical module of the present invention. The code information reading device 41 includes an optical module 42.
An optical scanning device 43 formed of a polygon mirror or the like for scanning the light from the optical module 42, a light receiving section 44 having a light receiving element for detecting the light intensity, and a signal processing circuit for processing an electric signal output from the light receiving element. The optical beam emitted from the optical module 42 is scanned by the optical scanning device 43 to optically scan an object 48 having code information such as a bar code, a multi-stage bar code, and a matrixed two-dimensional bar code. The reflected light from the object 48 is received by the light receiving unit 4
4 receives the light, and the signal processing circuit 45 reads the code information. As described above, in any of the embodiments, by using the optical modules 32 and 42 of the present invention, it is possible to measure with high accuracy in a wide temperature range.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上のように本発明の光学モジュールに
よれば、光学素子を保持する第1の部材と光学部品を保
持する第2の部材の間に弾性体を介在させ、かつ第1の
部材と第2の部材の間隔を間隔設定手段を用いて設定し
ているので、次の効果が得られる。 (1)弾性体と間隔設定手段とが相俟って、両部材間隔
のばらつきを間隔設定手段で微調整できるため、両部材
の位置決め精度を上げることができ、歩留まりが上が
る。 (2)厳しい環境、特に高温、高湿の下でも高い信頼性
が得られ、広範囲の温度変化に対して安定した特性が得
られる。 (3)接合面の洗浄がいらないため、工数を減少でき
る。 (4)接合面に機械的前加工がいらないため、コストダ
ウンにつながる。 (5)光学モジュールを小型化できる。 また、本発明の光学モジュールによれば、弾性体として
接着剤を用いることにより、接合強度がさらに向上す
る。また、本発明のレーザレーダ装置によれば、目標物
が遠距離にあっても高精度な測定が可能となる。また、
本発明の光電センサ又は光センサ装置又は符号情報読取
装置によれば、物体の有無や形状などの情報やバーコー
ド等の符号を高精度に検知することができる。
As described above, according to the optical module of the present invention, the elastic body is interposed between the first member holding the optical element and the second member holding the optical component, and the first member is provided. Since the gap between the member and the second member is set by using the gap setting means, the following effects can be obtained. (1) Since the elastic body and the interval setting unit work together, the interval setting unit can finely adjust the variation in the interval between both members, so that the positioning accuracy of both members can be increased and the yield is increased. (2) High reliability can be obtained even in a harsh environment, particularly under high temperature and high humidity, and stable characteristics can be obtained over a wide range of temperature changes. (3) Since the joint surface does not need to be cleaned, the number of steps can be reduced. (4) Since no mechanical pre-processing is required on the joint surface, it leads to cost reduction. (5) The optical module can be downsized. Further, according to the optical module of the present invention, the bonding strength is further improved by using the adhesive as the elastic body. Further, according to the laser radar device of the present invention, it is possible to perform highly accurate measurement even if the target object is at a long distance. Also,
According to the photoelectric sensor, the optical sensor device, or the code information reading device of the present invention, it is possible to highly accurately detect information such as the presence or absence of an object and the shape thereof, or a code such as a barcode.

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

【図1】従来の加工精度のみで位置調整された光学モジ
ュールの断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical module whose position is adjusted only by conventional processing accuracy.

【図2】従来の接着剤層の厚みで位置調整された光学モ
ジュールの断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of an optical module whose position is adjusted by the thickness of a conventional adhesive layer.

【図3】本発明の一実施例による接着剤層とネジで位置
調整された光学モジュールの断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of an optical module whose position is adjusted with an adhesive layer and a screw according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例による光源基板側の接着面に
接着剤が塗布された状態の光学モジュールの断面図であ
る。
FIG. 4 is a cross-sectional view of an optical module according to an exemplary embodiment of the present invention in which an adhesive is applied to an adhesive surface on a light source substrate side.

【図5】図4の状態の光学モジュールの概略斜視図であ
る。
FIG. 5 is a schematic perspective view of the optical module in the state of FIG.

【図6】プラスチックレンズとレンズ基板が一体となっ
た光学モジュールの断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of an optical module in which a plastic lens and a lens substrate are integrated.

【図7】ネジと接着剤が接触している光学モジュールの
断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the optical module in which the screw and the adhesive are in contact.

【図8】ネジ穴にも接着剤が充填された光学モジュール
の断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of an optical module in which screw holes are also filled with an adhesive.

【図9】フレネルレンズを用いた光学モジュールの断面
図である。
FIG. 9 is a sectional view of an optical module using a Fresnel lens.

【図10】位置調整工程にある光学モジュールの断面図
である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of the optical module in a position adjusting process.

【図11】位置調整工程にある光学モジュールの断面図
である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of the optical module in a position adjusting process.

【図12】球レンズを用いた光学モジュールの断面図で
ある。
FIG. 12 is a sectional view of an optical module using a spherical lens.

【図13】マイクロレンズアレイを用いた光学モジュー
ルの断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view of an optical module using a microlens array.

【図14】レーザレーダ装置の電気的構成を示すブロッ
ク図である。
FIG. 14 is a block diagram showing an electrical configuration of a laser radar device.

【図15】レーザレーダ装置が搭載された車両を示す概
略斜視図である。
FIG. 15 is a schematic perspective view showing a vehicle equipped with a laser radar device.

【図16】レーザレーダ装置の具体構成を示す図であ
る。
FIG. 16 is a diagram showing a specific configuration of a laser radar device.

【図17】光電センサの構成を示すブロック図である。FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a photoelectric sensor.

【図18】光センサ装置の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 18 is a block diagram showing a configuration of an optical sensor device.

【図19】バーコードリーダの構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 19 is a block diagram showing a configuration of a barcode reader.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体レーザ(光学素子) 2 光源基板(第1の部材) 3 平凸非球面レンズ(光学部品) 4 レンズ部基板(第2の部材) 5 紫外線硬化型接着剤(弾性体) 6 ネジ(間隔設定手段) 20 車両 21 レーザレーダ装置 31A 光電センサ 31B 光センサ装置 32 光学モジュール 37 信号処理回路 41 符号情報読取装置 42 光学モジュール 45 信号処理回路 1 Semiconductor Laser (Optical Element) 2 Light Source Substrate (First Member) 3 Plano-Convex Aspherical Lens (Optical Component) 4 Lens Part Substrate (Second Member) 5 Ultraviolet Curing Adhesive (Elastic Body) 6 Screw (Interval) Setting means) 20 Vehicle 21 Laser radar device 31A Photoelectric sensor 31B Optical sensor device 32 Optical module 37 Signal processing circuit 41 Code information reading device 42 Optical module 45 Signal processing circuit

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光学素子から出射される光を光学部品を
介して投光する光学モジュールにおいて、 前記光学素子を保持する第1の部材と、 前記光学部品を保持する第2の部材と、 前記両部材の間に介在させた弾性体と、 前記弾性体が圧縮された状態で前記両部材の間隔を設定
する間隔設定手段とを備えたことを特徴とする光学モジ
ュール。
1. An optical module that projects light emitted from an optical element through an optical component, a first member that holds the optical element, a second member that holds the optical component, and An optical module comprising: an elastic body interposed between both members; and an interval setting means for setting an interval between the both members in a state where the elastic body is compressed.
【請求項2】 上記間隔設定手段がネジであることを特
徴とする請求項1に記載の光学モジュール。
2. The optical module according to claim 1, wherein the interval setting means is a screw.
【請求項3】 上記弾性体が接着剤であることを特徴と
する請求項1に記載の光学モジュール。
3. The optical module according to claim 1, wherein the elastic body is an adhesive.
【請求項4】 上記第1の部材と第2の部材の少なくと
も一方が光透過性材料であり、かつ、上記弾性体が光硬
化性樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の光学
モジュール。
4. The optical element according to claim 1, wherein at least one of the first member and the second member is a light transmissive material, and the elastic body is a photocurable resin. module.
【請求項5】 上記光学素子が発光半導体素子であり、
上記光学部品がレンズであることを特徴とする請求項1
に記載の光学モジュール。
5. The optical element is a light emitting semiconductor element,
The optical component is a lens.
The optical module described in.
【請求項6】 弾性体がネジと接触しない構造になって
いることを特徴とする請求項2に記載の光学モジュー
ル。
6. The optical module according to claim 2, wherein the elastic body has a structure that does not come into contact with the screw.
【請求項7】 ネジが光透過性材料であることを特徴と
する請求項4に記載の光学モジュール。
7. The optical module according to claim 4, wherein the screw is a light transmissive material.
【請求項8】 請求項1に記載の光学モジュールと、光
強度を検出する受光素子から出力される電気信号を処理
する信号処理回路とを備え、 前記光学モジュールの光学素子はレーザ光を発光し、 該レーザ光を目標物に投光し、該目標物からの反射光を
前記受光素子により受光し、前記信号処理回路により発
光から受光までの時間的遅延に基づき目標物までの距離
を測定することを特徴とするレーザレーダ装置。
8. The optical module according to claim 1, and a signal processing circuit that processes an electric signal output from a light receiving element that detects light intensity, wherein the optical element of the optical module emits laser light. , The laser beam is projected onto a target object, the reflected light from the target object is received by the light receiving element, and the distance to the target object is measured by the signal processing circuit based on the time delay from light emission to light reception. A laser radar device characterized by the above.
【請求項9】 請求項8に記載のレーザレーダ装置を搭
載したことを特徴とする車両。
9. A vehicle equipped with the laser radar device according to claim 8.
【請求項10】 請求項1に記載の光学モジュールを搭
載したことを特徴とする光電センサ。
10. A photoelectric sensor comprising the optical module according to claim 1.
【請求項11】 請求項1に記載の光学モジュールと、
光を走査する光走査装置と、光強度を検出する受光素子
から出力される電気信号を処理する信号処理手段とを備
え、 前記光学モジュールより出射される光ビームを前記光走
査装置により走査して物体を照射し、該物体からの反射
光を前記受光素子により受光し、前記信号処理手段によ
り該物体の有無や形状などの情報を検知することを特徴
とする光センサ装置。
11. An optical module according to claim 1,
An optical scanning device that scans light and a signal processing unit that processes an electric signal output from a light receiving element that detects light intensity are provided, and a light beam emitted from the optical module is scanned by the optical scanning device. An optical sensor device, which illuminates an object, receives light reflected from the object by the light receiving element, and detects information such as the presence or absence and the shape of the object by the signal processing means.
【請求項12】 請求項1に記載の光学モジュールと、
光を走査する光走査装置と、光強度を検出する受光素子
から出力される電気信号を処理する信号処理手段とを備
え、 前記光学モジュールより出射される光ビームを前記光走
査装置により走査してバーコードなどの符号情報を有す
る物体を照射し、該物体からの反射光を前記受光素子に
より受光し、前記信号処理手段により前記符号情報を読
み取ることを特徴とする符号情報読取装置。
12. The optical module according to claim 1,
An optical scanning device that scans light and a signal processing unit that processes an electric signal output from a light receiving element that detects light intensity are provided, and a light beam emitted from the optical module is scanned by the optical scanning device. A code information reading device which irradiates an object having code information such as a bar code, receives reflected light from the object by the light receiving element, and reads the code information by the signal processing means.
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