(57)【要約】【課題】温度変化の激しい環境下であっても高い測距精度を得る。【解決手段】発光素子１０と第２受光部１３とを直接結ぶ領域に形成された透明樹脂８,８'に第２光路１８を形成することによって、温度が上昇すると光路の長さは増加するが屈折率が低下するため、光路長自身は略一定になる。したがって、上記第２光路１８の長さを、温度に拠らず略一定に保つことができる。また、第１光路１７用の第１受光部１２と第２光路１８用の第２受光部１３とを同一の受光素子１１に形成することによって、第１受光部１２の特性と第２受光部１３の特性との温度ばらつきを減らすことができる。以上のことにより、温度変化の激しい環境下であっても高い測距精度を得ることができる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
上記発光素子から出射された光を受光する受光素子と、
上記発光素子から出射された光が測距対象物で反射して上記受光素子に至る第１光路を形成するための第１光学系と、
上記発光素子から出射された光が上記測距対象物で反射されずに上記受光素子に至る第２光路を形成するための第２光学系と、
上記第１光路を通過した光を受光した際に上記受光素子から出力された信号と、上記第２光路を通過した光を受光した際に上記受光素子から出力された信号とに基づいて、上記測距対象物までの距離情報を得る距離情報算出手段と
を備え、
上記第２光学系は、上記発光素子の発光部と上記受光素子の受光部とに直接接触して、上記発光部から出射された光の一部を上記受光部に導く透明樹脂を含む
ことを特徴とする光学式測距装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学式測距装置において、
上記受光素子の受光部は複数存在すると共に、上記複数の受光部のうちの一部は上記第１光学系と光学的に結合されており、他の受光部は上記第２光学系と光学的に結合されている
ことを特徴とする光学式測距装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光学式測距装置において、
上記第２光学系は、遮光性樹脂によって、上記第１光学系と光学的に分離されている
ことを特徴とする光学式測距装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光学式測距装置において、
上記第１光学系を構成すると共に、上記遮光性樹脂の上に透明樹脂によって形成された発光素子用の第１レンズおよび受光素子用の第２レンズと、
上記第１光学系を構成すると共に、上記発光素子に直接接触した第１透明樹脂と、
上記第１光学系を構成すると共に、上記受光素子に直接接触した第２透明樹脂と、
上記遮光性樹脂における上記第１レンズおよび上記第２レンズの直下に設けられた２つの窓と
を備え、
上記第１レンズと第１透明樹脂とは、上記遮光性樹脂に設けられた上記一方の窓を介して直接接触しており、
上記第２レンズと第２透明樹脂とは、上記遮光性樹脂に設けられた上記他方の窓を介して直接接触している
ことを特徴とする光学式測距装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光学式測距装置において、
上記発光素子は発光ダイオードである
ことを特徴とする光学式測距装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光学式測距装置において、
上記発光素子は面発光型半導体レーザーであり、
上記第２光学系を構成する上記透明樹脂における上記発光素子の発光部に直接接触している部分は、散乱性透明樹脂である
ことを特徴とする光学式測距装置。
【請求項７】
請求項３に記載の光学式測距装置の製造方法であって、
上記第２光学系を構成する上記透明樹脂はポッティングによって形成され、
上記遮光性樹脂は注型あるいはトランスファー成形によって形成される
ことを特徴とする光学式測距装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の光学式測距装置の製造方法において、
上記受光素子の受光部は複数存在すると共に、複数の受光部のうちの一部は上記第１光学系と光学的に結合され、他の受光部は上記第２光学系と光学的に結合されており、
上第１光学系と光学的に結合された受光部と、上記第２光学系と光学的に結合された受光部との間には、上記ポッティングの際に上記透明樹脂が乗り越えることができない壁が設けられている
ことを特徴とする光学式測距装置の製造方法。
【請求項９】
請求項３に記載の光学式測距装置において、
上記第２光学系を構成する上記透明樹脂は、
その両端部は、上記発光素子の発光部および上記受光素子の受光部に直接接触すると共に、上記発光部および上記受光部と光学的に結合する光学的結合部を構成しており、
上記両光学的結合部の間で成る透明通路の両端部は、上記光学的結合部を介して、上記発光部および上記受光部と対向しており、
上記透明通路は、周囲を上記遮光性樹脂によって取り囲まれている
ことを特徴とする光学式測距装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光学式測距装置において、
上記透明樹脂における上記透明通路は、半円形の断面形状を有しており、
上記遮光性樹脂は、光反射性の材料を含んで構成されている
ことを特長とする光学式測距装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の光学式測距装置の製造方法であって、
上記発光素子の近傍から上記受光素子の近傍に掛けて断面形状が階段状を成す２段構造の段付き溝を表面に有する上記遮光性樹脂を形成し、
上記遮光性樹脂の表面に設けられた上記段付き溝における１段目の溝内に上記透明樹脂をポッティングして硬化した後に、
上記段付き溝における２段目の溝内に上記遮光性樹脂をポッティングして硬化する
ことによって、周囲を上記遮光性樹脂によって取り囲まれた上記透明通路を形成することを特徴とする光学式測距装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の光学式測距装置の製造方法であって、
上記発光素子の近傍から上記受光素子の近傍に掛けて表面に溝を有する上記遮光性樹脂を形成し、
上記遮光性樹脂の表面に設けられた上記溝内における途中の深さまで上記透明樹脂をポッティングして硬化した後に、
上記遮光性樹脂および上記透明樹脂が形成された基板を金型内に設置し、上記溝内における上記透明樹脂の上に上記遮光性樹脂を注入してトランスファー成形する
ことによって、周囲を上記遮光性樹脂によって取り囲まれた上記透明通路を形成することを特徴とする光学式測距装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項９に記載の光学式測距装置の製造方法であって、
上記発光素子の近傍から上記受光素子の近傍に掛けて表面に溝を有する上記遮光性樹脂を形成し、
上記遮光性樹脂が形成された基板を第１金型内に設置し、上記遮光性樹脂の表面に設けられた上記溝内における途中の深さまで上記透明樹脂を注入してトランスファー成形し、
上記透明樹脂が形成された上記基板を第２金型内に設置し、上記溝内における上記透明樹脂の上に上記遮光性樹脂を注入してトランスファー成形する
ことによって、周囲を上記遮光性樹脂によって取り囲まれた上記透明通路を形成することを特徴とする光学式測距装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光素子から出射した光が測距対象物で反射されて受光素子に至る第１の光路と発光素子から出射した光が受光素子に至る第２の光路との２つの光路に基づいて上記測距対象物までの距離を測定する光学式測距装置、および、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光の往復時間を測定して測定対象までの距離を算出する方法である所謂ＴＯＦ(Time Of Flight)法が、測距方法として広く知られている。この測距方法は、光の速度ｃが３.０×１０8m/sと既知であるため、その往復時間ｔ1を測定することによって、次式(１)によって対象物までの距離Ｌを算出する方法である。
Ｌ＝(ｃ・ｔ1)/２…（１）
【０００３】
上記ＴＯＦ法における具体的な信号処理方法は種々提案されており、例えば特開平６‐１８６６５号公報(特許文献１)に開示された距離計測装置では、スタートパルス(発光素子と同期)を開始信号とし、ストップパルス(受光信号)が検出されるまで積分器に電荷を蓄積(または放電)し続け、その増加(または減少)量から光の往復時間を検出するようにしている。このように、上記スタートパルスとストップパルスとの間の時間を測定する測定方法としては、例えば、特開平７‐２９４６４２号公報(特許文献２)に開示された距離測定装置のように、スタートパルスと同時に基準ＣＬＫのパルス数のカウントを開始し、ストップパルスが検出された時のパルス数に基づいて光の往復時間を得るもの等がある。
【０００４】
これらの方法は、何れも測距対象物で反射された光を検出する受光素子からの検出信号を処理して距離情報を得る。その際に、上記発光素子における応答速度のばらつきや、上記受光素子における応答速度のばらつきや、環境(主に温度)等の影響による上記両素子の特性変化等によって、距離情報に誤差が生ずる場合がある。
【０００５】
そこで、上述のような誤差を減らすため、上記発光素子から出射された光が上記測距対象物によって反射されて受光素子によって検出される第１光路と、上記発光素子から出射された光が上記受光素子によって検出される上記第１光路とは別の第２光路とを用いて、上記第２光路の長さが既知で一定であるならば、上記第２光路を基準にして上記第１光路に基づいて算出された距離情報を補正することが可能である。そのため、特許第３２２５６８２号公報(特許文献３)に開示された距離測定装置や、特開２００２‐２８６８４４号公報(特許文献４)に開示された距離測定装置や、特許第２８９６７８２号公報(特許文献５)に開示されたパルス方式の光波距離計等、上記第２光路を用いる種々の測距装置が提案されている。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献３〜特許文献５に開示された従来の測距装置においては、以下のような問題がある。
【０００７】
すなわち、上記第２光路は、上記特許文献３に開示された距離測定装置の場合にはミラーやプリズムによって形成され、上記特許文献４に開示された距離測定装置の場合には導光部材によって形成され、上記特許文献５に開示されたパルス方式の光波距離計の場合には光ファイバーによって形成される。
【０００８】
上述したように、上記第１光路に基づいて算出された距離情報を補正するためには、上記第２光路の長さが常に一定であることが重要である。一般に、光路の長さは温度が上昇すれば熱膨張によって長くなる。ところが、上記特許文献３〜特許文献５に開示された従来の測距装置においては、上記第２光路の熱膨張については一切触れられてはいない。さらに、上記第２光路がバルク光学素子から構成されているために距離測定装置が大きくなり、電子機器に用いるには不適な構造になっている。
【特許文献１】特開平６‐１８６６５号公報
【特許文献２】特開平７‐２９４６４２号公報
【特許文献３】特許第３２２５６８２号公報
【特許文献４】特開２００２‐２８６８４４号公報
【特許文献５】特許第２８９６７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、この発明の課題は、温度変化の激しい環境下であっても高い測距精度を得ることができる小型の光学式測距装置、および、その製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、この発明の光学式測距装置は、
発光素子と、
上記発光素子から出射された光を受光する受光素子と、
上記発光素子から出射された光が測距対象物で反射して上記受光素子に至る第１光路を形成するための第１光学系と、
上記発光素子から出射された光が上記測距対象物で反射されずに上記受光素子に至る第２光路を形成するための第２光学系と、
上記第１光路を通過した光を受光した際に上記受光素子から出力された信号と、上記第２光路を通過した光を受光した際に上記受光素子から出力された信号とに基づいて、上記測距対象物までの距離情報を得る距離情報算出手段と
を備え、
上記第２光学系は、上記発光素子の発光部と上記受光素子の受光部とに直接接触して、上記発光部から出射された光の一部を上記受光部に導く透明樹脂を含む
ことを特徴としている。
【００１１】
光路長は光路の長さと屈折率との積であり、光路が透明樹脂である場合には、温度が上昇すると光路の長さは増えるが、光路の屈折率が下がる。そのため、光路長自身は略一定となる。上記構成によれば、第２光路を形成する第２光学系は、発光素子の発光部と受光素子の受光部とに直接接触する透明樹脂を含んで構成されている。したがって、上記透明樹脂に形成されている上記第２光路は温度に拠らず長さが略一定となり、得られる距離情報の温度誤差を減らすことが可能になる。
【００１２】
また、１実施の形態の光学式測距装置では、
上記受光素子の受光部は複数存在すると共に、上記複数の受光部のうちの一部は上記第１光学系と光学的に結合されており、他の受光部は上記第２光学系と光学的に結合されている。
【００１３】
この実施の形態によれば、上記第１光学系と光学的に結合された受光部と上記第２光学系と光学的に結合された受光部とは同一の受光素子に設けられている。したがって、上記第１光学系と光学的に結合された受光部と上記第２光学系と光学的に結合された受光部とを異なる受光素子に設けた場合に比して、各受光部の特性における温度ばらつきが低減される。その結果、得られる距離情報の温度誤差を更に減らすことが可能になる。さらに、上記受光素子を複数用いる場合に比して、当該光学式測距装置の小型化を図ることが可能になる。
【００１４】
また、１実施の形態の光学式測距装置では、
上記第２光学系は、遮光性樹脂によって、上記第１光学系と光学的に分離されている。
【００１５】
この実施の形態によれば、上記第２光学系によって形成される上記第２光路は、上記第１光学系によって形成される上記第１光路とは光学的に分離されている。したがって、上記第１光路と上記第２光路との間のクロストークは無く、上記第２光路を基準として上記第１光路に基づいて算出された距離情報を補正する場合に、光路切換用のスイッチ等を設ける必要がない。
【００１６】
また、１実施の形態の光学式測距装置では、
上記第１光学系を構成すると共に、上記遮光性樹脂の上に透明樹脂によって形成された発光素子用の第１レンズおよび受光素子用の第２レンズと、
上記第１光学系を構成すると共に、上記発光素子に直接接触した第１透明樹脂と、
上記第１光学系を構成すると共に、上記受光素子に直接接触した第２透明樹脂と、
上記遮光性樹脂における上記第１レンズおよび上記第２レンズの直下に設けられた２つの窓と
を備え、
上記第１レンズと第１透明樹脂とは、上記遮光性樹脂に設けられた上記一方の窓を介して直接接触しており、
上記第２レンズと第２透明樹脂とは、上記遮光性樹脂に設けられた上記他方の窓を介して直接接触している。
【００１７】
この実施の形態によれば、上記発光素子用の第１レンズは上記発光素子に直接接触する第１透明樹脂に直接接触しており、受光素子用の第２レンズは上記受光素子に直接接触する第２透明樹脂に直接接触している。したがって、上記第１レンズと上記発光素子との間および上記第２レンズと上記受光素子との間における空気層を無くすことができる。こうして、空気層との境界で生ずる光の反射を減らすことが可能になる。
【００１８】
また、１実施の形態の光学式測距装置では、
上記発光素子は発光ダイオードである。
【００１９】
この実施の形態によれば、上記発光ダイオードの指向性は、半値で６０度と広い。そのために、上記発光素子の発光部から出射されて上記第１光路を形成する上記第１光学系に入射されない光は、反射を繰り返して、上記第２光路を形成する上記第２光学系に入射され、上記受光素子の受光部に導かれる。
【００２０】
また、１実施の形態の光学式測距装置では、
上記発光素子は面発光型半導体レーザーであり、
上記第２光学系を構成する上記透明樹脂における上記発光素子の発光部に直接接触している部分は、散乱性透明樹脂である。
【００２１】
上記面発光型半導体レーザーの指向性は、半値で１５度と狭い。そのため、上記発光素子の発光部から出射されて上記第１光路を形成する上記第１光学系に入射されない光は、上記第２光路を形成する上記第２光学系に入射されることがない。この実施の形態によれば、上記透明樹脂における上記発光素子の発光部に直接接触している部分を散乱性透明樹脂にしている。したがって、上記第１光学系に入射されない光は上記散乱性透明樹脂によって拡散され、その一部が上記第２光学系に入射されて、上記受光素子の受光部に導かれる。
【００２２】
また、この発明の光学式測距装置の製造方法は、
上記遮光性樹脂を有する光学式測距装置の製造方法であって、
上記第２光学系を構成する上記透明樹脂はポッティングによって形成され、
上記遮光性樹脂は注型あるいはトランスファー成形によって形成される
ことを特徴としている。
【００２３】
上記構成によれば、上記第２光路を形成する上記第２光学系は、粘性の高い上記透明樹脂をディスペンサー等の針先から吐き出しながら上記針先を移動させて、上記透明樹脂を線状に引くことによって形成することができる。さらに、上記遮光性樹脂は、上記ポッティング後に、注型あるいはトランスファー成形によって形成することができる。
【００２４】
また、１実施の形態の光学式測距装置の製造方法では、
上記受光素子の受光部は複数存在すると共に、複数の受光部のうちの一部は上記第１光学系と光学的に結合され、他の受光部は上記第２光学系と光学的に結合されており、
上第１光学系と光学的に結合された受光部と、上記第２光学系と光学的に結合された受光部との間には、上記ポッティングの際に上記透明樹脂が乗り越えることができない壁が設けられている。
【００２５】
この実施の形態によれば、上記第２光学系を構成する上記透明樹脂をポッティングによって形成する際に、上記第２光路用の受光部にポッティングされた上記透明樹脂が、上記壁によって堰き止められて上記第１光路用の受光部に直接接触することが防止される。したがって、小型の光学式測距装置を製造するために小型の受光素子を用いた場合であっても、上記第２光学系を上記第１光学系から確実に光学的に分離することができる。
【００２６】
また、１実施の形態の光学式測距装置では、
上記第２光学系を構成する上記透明樹脂は、
その両端部は、上記発光素子の発光部および上記受光素子の受光部に直接接触すると共に、上記発光部および上記受光部と光学的に結合する光学的結合部を構成しており、
上記両光学的結合部の間で成る透明通路の両端部は、上記光学的結合部を介して、上記発光部および上記受光部と対向しており、
上記透明通路は、周囲を上記遮光性樹脂によって取り囲まれている。
【００２７】
この実施の形態によれば、上記発光素子から出射された光が上記受光素子に至る上記第２光路を形成する上記第２光学系を、周囲が上記遮光性樹脂によって取り囲まれた透明通路と、この透明通路の両側に位置して上記発光素子の発光部および上記受光素子の受光部に直接接触して上記発光部および上記受光部と光学的に結合する光学的結合部とで構成している。そして、上記透明通路の両端部は、上記光学的結合部を介して、上記発光部および上記受光部と対向するようになっている。したがって、上記第２光路を通ってきた光が上記受光素子における端面に入射することを防止することができる。さらに、上記透明通路の周囲を上記遮光性樹脂によって取り囲むことによって、上記第２光路における不要な漏れ光を抑制することができる。こうして、光結合効率を高めることができるのである。
【００２８】
また、１実施の形態の光学式測距装置では、
上記透明樹脂における上記透明通路は、半円形の断面形状を有しており、
上記遮光性樹脂は、光反射性の材料を含んで構成されている。
【００２９】
この実施の形態によれば、上記透明通路の断面形状を半円形にすると共に、上記透明通路の周囲を取り囲む上記遮光性樹脂を、光反射性の材料を含んで構成している。したがって、半円形状の直線部分に鏡を置いた状態になり、光学的に円形断面の透明通路が埋め込まれているのと等価と見なすことができる。したがって、光ファイバーと同様に光の伝送損失を減らすことが可能になる。
【００３０】
また、この発明の光学式測距装置の製造方法は、
上記発光素子の近傍から上記受光素子の近傍に掛けて断面形状が階段状を成す２段構造の段付き溝を表面に有する上記遮光性樹脂を形成し、
上記遮光性樹脂の表面に設けられた上記段付き溝における１段目の溝内に上記透明樹脂をポッティングして硬化した後に、
上記段付き溝における２段目の溝内に上記遮光性樹脂をポッティングして硬化する
ことによって、周囲を上記遮光性樹脂によって取り囲まれた上記透明通路を形成することを特徴としている。
【００３１】
上記構成によれば、上記遮光性樹脂の表面に設けられた上記段付き溝における１段目の溝内に上記透明樹脂をポッティングによって形成し、２段目の溝内に上記遮光性樹脂をポッティングによって形成するので、上記透明通路をポッティングによって上記遮光性樹脂内に容易に埋め込むことができる。
【００３２】
また、この発明の光学式測距装置の製造方法は、
上記発光素子の近傍から上記受光素子の近傍に掛けて表面に溝を有する上記遮光性樹脂を形成し、
上記遮光性樹脂の表面に設けられた上記溝内における途中の深さまで上記透明樹脂をポッティングして硬化した後に、
上記遮光性樹脂および上記透明樹脂が形成された基板を金型内に設置し、上記溝内における上記透明樹脂の上に上記遮光性樹脂を注入してトランスファー成形する
ことによって、周囲を上記遮光性樹脂によって取り囲まれた上記透明通路を形成することを特徴としている。
【００３３】
上記構成によれば、上記遮光性樹脂の表面に設けられた溝における途中の深さまで上記透明樹脂をポッティングによって形成し、さらに、その透明樹脂の上に上記遮光性樹脂をトランスファー成形によって形成するので、上記溝内に上記遮光性樹脂をポッティングによって形成する場合に比して、上記透明通路の周囲を全く同じ光学特性を有する上記遮光性樹脂で取り囲むことができ、上記透明通路における光の伝送損失をさらに減らすことが可能になる。
【００３４】
また、この発明の光学式測距装置の製造方法は、
上記発光素子の近傍から上記受光素子の近傍に掛けて表面に溝を有する上記遮光性樹脂を形成し、
上記遮光性樹脂が形成された基板を第１金型内に設置し、上記遮光性樹脂の表面に設けられた上記溝内における途中の深さまで上記透明樹脂を注入してトランスファー成形し、
上記透明樹脂が形成された上記基板を第２金型内に設置し、上記溝内における上記透明樹脂の上に上記遮光性樹脂を注入してトランスファー成形する
ことによって、周囲を上記遮光性樹脂によって取り囲まれた上記透明通路を形成することを特徴としている。
【００３５】
上記構成によれば、上記遮光性樹脂の表面に設けられた溝における途中の深さまで上記透明樹脂をトランスファー成形によって形成し、さらに、上記透明樹脂の上に上記遮光性樹脂をトランスファー成形によって形成するので、上記透明通路をトランスファーによって上記遮光性樹脂内に迅速に埋め込むことができる。また、上記透明通路の周囲を全く同じ光学特性を有する上記遮光性樹脂で取り囲むことができ、上記透明通路における光の伝送損失をさらに減らすことが可能になる。
【発明の効果】
【００３６】
以上より明らかなように、この発明の光学式測距装置は、発光素子から出射された光が測距対象物で反射されずに受光素子に至る第２光路を形成する第２光学系を、上記発光素子の発光部と上記受光素子の受光部とに直接接触する透明樹脂を含んで構成したので、温度が上昇して上記第２光路の長さが増えても上記第２光路の屈折率は下がり、光路の長さと光路の屈折率との積で表される光路長は略一定となる。したがって、上記第２光路の光路長は温度に拠らずに略一定となり、温度変化の激しい環境下であっても高い測距精度を得ることができるのである。
【００３７】
さらに、上記受光素子の受光部を複数設けると共に、複数の受光部のうちの一部を上記第１光学系と光学的に結合させ、他の受光部を上記第２光学系と光学的に結合させれば、上記第１光学系と光学的に結合された受光部と上記第２光学系と光学的に結合された受光部とを異なる受光素子に設けた場合に比して、各受光部の特性における温度ばらつきを低減することができる。したがって、得られる距離情報の温度誤差を、さらに減らすことが可能になる。さらに、上記受光素子を複数用いる場合に比して、当該光学式測距装置の小型化を図ることが可能になる。
【００３８】
さらに、上記発光素子から出射された光が上記測距対象物で反射されずに上記受光素子に至る上記第２光路を形成する上記第２光学系を、周囲が上記遮光性樹脂によって取り囲まれた透明通路と、この透明通路の両側に位置して上記発光素子の発光部および上記受光素子の受光部と光学的に結合する光学的結合部と、で構成すると共に、上記透明通路の両端部を、上記光学的結合部を介して、上記発光部および上記受光部と対向させれば、上記第２光路を通ってきた光が上記受光素子における端面に入射するのを防止することができる。さらに、上記透明通路の周囲を上記遮光性樹脂によって取り囲むことによって、上記第２光路における不要な漏れ光を抑制することができる。すなわち、光結合効率を高めることができるのである。
【００３９】
また、この発明の光学式測距装置の製造方法は、上記第２光学系を構成する上記透明樹脂をポッティングによって形成するので、粘性の高い上記透明樹脂をディスペンサー等の針先から吐き出しながら上記針先を移動させることによって、上記透明樹脂を上記第２光路に沿って線状に形成することができる。さらに、上記遮光性樹脂を注型あるいはトランスファー成形によって形成するので、上記ポッティング後に形成することができる。
【００４０】
また、この発明の光学式測距装置の製造方法は、上記遮光性樹脂の表面に設けられた段付き溝における１段目の溝内に上記透明樹脂をポッティングによって形成し、２段目の溝内に上記遮光性樹脂をポッティングによって形成するので、上記透明通路をポッティングによって上記遮光性樹脂内に容易に埋め込むことができる。
【００４１】
さらに、上記遮光性樹脂の表面に設けられた溝内における下側に形成された上記透明樹脂の上に形成される上記遮光性樹脂を、トランスファー成形によって形成すれば、上記溝内に上記遮光性樹脂をポッティングによって形成する場合に比して、上記透明通路の周囲を全く同じ光学特性を有する上記遮光性樹脂で取り囲むことができ、上記透明通路における光の伝送損失をさらに減らすことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４３】
・第１実施の形態
図１は、本実施の形態の光学式測距装置１における平面図である。また、図２は、図１に示す光学式測距装置１における側面図である。尚、この光学式測距装置１は、発光素子から出射された光が測距対象物で反射して受光素子で検出される第１光路と、上記発光素子から出射された光が上記測距対象物で反射せずに上記受光素子で検出される第２光路とを用いるものであり、特に、障害物を検出する必要があるパーソナルロボットや機械式接点がない非接触スイッチ、あるいは、非接触制御用デバイス等の電子機器に用いると好適な小型な光学式測距装置である。
【００４４】
本光学式測距装置１は、シールドケース２によって、外部からの電気ノイズが内部に入射しないように遮蔽された構成を有している。また、このシールドケース２は、発光部用の第１レンズ３と受光部用の第２レンズ４との間でプリント基板(ＰＷＢ)５側に折り曲げられて、発光側と受光側との仕切６となっている。そして、この仕切６によって、両レンズ３,４間を直接通過する光が遮光されるように構成されている。
【００４５】
図３は、図１からシールドケース２を取り除いた状態を示す図であり、図４は、図２からシールドケース２を取り除いた状態を示す図である。図３および図４においては、例えば黒色の遮光性樹脂７が、第１レンズ３および第２レンズ４等を構成する透明樹脂を通して見えている状態を示している。尚、プリント基板５の側面には複数の電極９が並んで配置されており、この電極９から回路を駆動する電力の供給および距離情報の外部への取り出しが行われる。
【００４６】
図５は、図３における上記遮光性樹脂７を、説明の都合上透明にした場合を示す。図６は、図５におけるＡ‐Ａ'矢視断面図である。本光学式測距装置１は、プリント基板５の上にダイボンドされた発光素子(ＬＥＤ：発光ダイオード)１０および受光素子(ＰＤ：フォトダイオード)１１の上に、シリコーン樹脂等でなる透明樹脂８,８'が覆いかぶさり、さらにその上にエポキシ樹脂等でなる遮光性樹脂７が覆いかぶさり、その上に第１,第２レンズを形成するエポキシ樹脂等の透明樹脂が覆いかぶさった構造を採っている。
【００４７】
上記受光素子１１には、第１受光部１２と第２受光部１３でなる２つの受光部が形成されている。そして、プリント基板５上において発光素子１０と第２受光部１３とが透明樹脂８,８'によって直接接続されている。
【００４８】
図７は、測距対象物１５と本光学式測距装置１との位置関係を示す。発光素子１０から出射された光は、半値半角で６０度の指向性を有し、正面に向かって出射され光は、シリコーン樹脂等の透明樹脂８を通過し、遮光性樹脂７の窓１４を通り、エポキシ樹脂等の透明樹脂で形成された第１レンズ３を通り、略並行光線となって測距対象物１５に入射される。そして、測距対象物１５に入射した光は測距対象物１５によって四方に反射され、その反射光のうち光学式測距装置１へ向かう一部の光が、エポキシ樹脂等の透明樹脂で形成された第２レンズ４を通り、遮光性樹脂７の窓１６を通り、シリコーン樹脂等の透明樹脂８を通過し、受光素子１１の第１受光部１２に入射する。以下、この光路を第１光路１７と呼ぶことにする。
【００４９】
一方、上記発光素子１０から出射された光のうち、例えば指向角で３０度以上の光は、遮光性樹脂７の窓１４を通過することができず、遮光性樹脂７で反射される。そして、発光素子１０と受光素子１１と直接繋ぐシリコーン樹脂等の透明樹脂８,８'を通過して、第１光路１７からの光を受光する第１受光部１２とは光学的に分離された他の第２受光部１３に入射する。以下、この光路を第２光路１８と呼ぶことにする。
【００５０】
こうして、上記受光素子１１における異なる第１受光部１２と第２受光部１３とに入射した光は電流に変換され、受光素子１１にモノリシックに形成された電子回路(図示せず)によって処理されて、測距対象物１５までの距離情報が得られる。その際に、発光素子１０における応答速度のばらつき、受光素子１１における応答速度のばらつき、および、環境(主に温度)等の影響による発光素子１０および受光素子１１の特性変化は、上記電子回路によって、第２光路１８の長さを基準として補正されるのである。
【００５１】
すなわち、本実施の形態においては、上記第１光学系を、上記透明樹脂８,遮光性樹脂７の窓１４,第１レンズ３,第２レンズ４,遮光性樹脂７の窓１６および透明樹脂８で構成する。また、上記第２光学系を、透明樹脂８,遮光性樹脂７および透明樹脂８'で構成するのである。
【００５２】
以上のごとく、本光学式測距装置１においては、第２光路１８を、プリント基板５上において発光素子１０と第２受光部１３とを直接結ぶ領域に形成された透明樹脂８,８'に形成している。一般に、光路長は光路の長さと光路の屈折率との積で与えられ、透明樹脂の場合は、温度が上昇すると光路の長さは増加するが屈折率が低下するために、光路長自身は略一定であるという性質がある。したがって、発光素子１０と受光素子１１の第２受光部１３とに直接接触する透明樹脂８,８'に形成されている第２光路１８は、温度に拠らず略一定の長さを保つことができるのである。
【００５３】
また、上記第１光路１７用の第１受光部１２と第２光路１８用の第２受光部１３とを同一の受光素子１１に形成している。したがって、第１受光部と第２受光部とを異なる受光素子に形成する場合に比して、第１受光部１２の特性と第２受光部１３の特性との温度ばらつきを減らすことができる。したがって、第１受光部１２の特性と第２受光部１３の特性との温度ばらつきに起因する距離情報の誤差を減らすことが可能になる。さらに、複数の受光素子を用いる場合に比して、光学式測距装置１の小型化を図ることが可能になる。
【００５４】
また、上記第２光路１８は、上記第１光路１７とは遮光性樹脂７によって光学的に分離されている。したがって、上記第１光路１７と第２光路１８との間のクロストークが無くなる。そのため、光路切換用のスイッチ等を設ける必要がない。
【００５５】
以下、図８〜図１４に従って、本光学式測距装置１の製造方法について説明する。
【００５６】
図８(a)は上記プリント基板５の平面図であり、図８(b)は図８(a)におけるＢ‐Ｂ'矢視断面図である。図８に示すように、先ず、プリント基板５の表面に、銀ペースト等の導電性接着剤によって、発光素子１０および受光素子１１等の半導体チップがダイボンドされる。続いて、金線等によって発光素子１０および受光素子１１上のパッド部とプリント基板５のパッド部とにワイヤーボンドが行われて電気接続がなされる。
【００５７】
次に、図９に示すように、ディスペンサー２１によって、シリコーン樹脂等の透明樹脂８,８'が、所定の位置にポッティングされる。その際に、粘性の高い透明樹脂８'をディスペンサー２１の針先から吐き出しながら上記針先を移動させることによって、透明樹脂８'を第２光路１８に沿って線状に形成することができる。ポッティングされた透明樹脂８,８'が重力や振動によって所定の位置から広がることを防ぐためには、透明樹脂８,８'として紫外線硬化型透明樹脂を用い、ポッティングした後に紫外線を照射して半硬化した後に、オーブンで本硬化すればよい。また、ポッティング樹脂の塗布量はディスペンサー２１によって制御され、後工程において遮光性樹脂７の窓１４,１６になる部分には、高く塗布される。尚、図９(b)は、図９(a)におけるＣ‐Ｃ'矢視断面図である。
【００５８】
次に、上記透明樹脂８,８'上に遮光性樹脂７を形成する。図１０は、遮光性樹脂７を成形するための金型２２,２３内に、プリント基板５が配置された状態を示す縦断面図である。この状態において、第１光路１７に繋がる透明樹脂８の部分は、金型２２で押しつぶされて平面となり、後に窓１４,１６となる部分が形成される。そして、プリント基板５と金型２２とで形成される空間にエポキシ樹脂に吸光性の添付剤を混合した遮光性樹脂を注入してトランスファー成形し、平板状の遮光性樹脂７が得られる。尚、本実施の形態においてはトランスファー成形を用いたが、注型を用いても差し支えない。
【００５９】
図１１は、上記プリント基板５に平板状の遮光性樹脂７が形成された状態を示す。遮光性樹脂７における発光素子１０および受光素子１１の上部には、窓１４,１６が形成されている。尚、図１１(b)は、図１１(a)におけるＤ‐Ｄ'矢視断面図である。
【００６０】
図１２は、上記第１,第２レンズ３,４を形成するための金型２４,２５内にプリント基板５が配置された状態を示す縦断面図である。プリント基板５と金型２４とで形成される空間にエポキシ樹脂等の透明樹脂を注入してトランスファー成形し、第１,第２レンズ３,４が形成される。図１３は、プリント基板５上に透明樹脂によって第１レンズ３および第２レンズ４が形成された状態を示す。尚、図１３(b)は、図１３(a)におけるＥ‐Ｅ'矢視断面図である。
【００６１】
ところで、上記受光素子１１のサイズが小さくなると、必然的に第１受光部１２と第２受光部１３との距離が短くなる。そして、図９に示すポッティング工程の際に、第１光路１７に繋がる第１受光部１２と第２光路１８に繋がる第２受光部１３との両方が、同じ透明樹脂によって覆われる可能性が生ずる。そのような場合には、図１４に示すように、受光素子１１上における第１受光部１２と第２受光部１３との間に、ポッティングされた透明樹脂８,８'を堰き止めるための壁２６が形成される。この壁２６は、プリント基板５がウエハ状態にある際に、スクリーン印刷等によって形成される。このような壁２６を形成することによって、ポッティングされた透明樹脂８,８'が堰き止められて、第１受光部１２と第２受光部１３との両方が同じ透明樹脂８あるいは同じ透明樹脂８'で覆われることが防止されるのである。尚、壁２６を形成する技術は、ＣＣＤ(電荷結合素子)上にガラス板を壁を挟んで取り付ける技術として既に知られているが、本実施の形態においては、第１受光部１２と第２受光部１３との両方が同じ透明樹脂８あるいは同じ透明樹脂８'で覆われるという課題を解決する方法として用いたことに特徴がある。
【００６２】
図１３において得られたプリント基板５に、図１におけるシールドケース２を取り付けることによって、本光学式測距装置１が完成する。
【００６３】
ここで、図８〜図１４に示す光学式測距装置１の製造方法においては、１つのプリント基板５に１つの光学式測距装置１が形成されている図を示したが、これは説明用の図である。実際にはプリント基板５上に格子状に複数の光学式測距装置１が形成され、図１３において得られたプリント基板５は、ダイシングによって、個々の光学式測距装置１に切り出されるのである。
【００６４】
図１５および図１６は、上記発光素子としてＶＣＳＥＬ(面発光型半導体レーザー)を用いた場合の光学式測距装置３１を示す。尚、図１５および図１６は、図５および図６の場合と同様に、説明の都合上遮光性樹脂７を透明にした状態を示す。図１６は、図１５におけるＧ‐Ｇ'矢視断面図である。尚、図１５および図１６においては、発光素子としてＬＥＤを用いた光学式測距装置１と同じ部材には同じ番号を付している。
【００６５】
本光学式測距装置３１の製造方法は、図９に示すポッティングの際に、ＶＣＳＥＬ３２の上に散乱性透明樹脂３３をポッティングする点が、ＬＥＤを用いた場合と異なる。
【００６６】
上記ＶＣＳＥＬ３２を用いた光学式測距装置３１においては、ＶＣＳＥＬ３２から出射された光は、半値半角で１５度の指向性を有し、正面に向かって出射された光は、シリコーン樹脂に散乱体が混入された散乱性透明樹脂３３を通過して散乱される。そして、正面に向かって散乱された光は遮光性樹脂７の窓３４を通り、エポキシ樹脂等の透明樹脂で形成された第１レンズ３を通り、略並行光線となって測距対象物(図示せず)に入射される。そして、上記測距対象物に入射した光はこの測距対象物によって四方に反射され、その反射光のうち光学式測距装置３１へ向かう一部の光が、エポキシ樹脂等の透明樹脂で形成された第２レンズ４を通り、遮光性樹脂７の窓１６を通り、シリコーン樹脂等の透明樹脂８を通過し、受光素子１１の第１受光部１２に入射する。以上が、第１光路の説明である。
【００６７】
一方、上記ＶＣＳＥＬ３２から出射して散乱された光のうち、例えば指向角で３０度以上の光は、遮光性樹脂７の窓３４を通過することができず、遮光性樹脂７で反射される。そして、ＶＣＳＥＬ３２と受光素子１１とを直接繋いだシリコーン樹脂等の透明樹脂８'を通過して、上記第１光路からの光を受光する第１受光部１２とは光学的に繋がってはいない他の第２受光部１３に入射する。以上が、第２光路の説明である。
【００６８】
以上のごとく、本光学式測距装置１の製造方法においては、上記シリコーン樹脂等の透明樹脂８,８'をポッティングによって形成し、透明樹脂８,８'上に遮光性樹脂７をトランスファー成形によって形成するようにしている。したがって、第２光路１８を構成する透明樹脂８'は、粘性の高い透明樹脂８'をディスペンサー２１の針先から吐き出しながら上記針先を移動させることによって、第２光路１８に沿って線状に形成することができる。さらに、遮光性樹脂７をトランスファー成形によって形成するので、第１光路１７に繋がる透明樹脂８の部分を金型２２で押しつぶして平面にすることによって、後に窓１４,１６となる部分を簡単に形成することができる。
【００６９】
・第２実施の形態
ところで、上記第１実施の形態における光学式測距装置１においては、図７に示すように、第２光路１８が受光素子１１の第２受光部１３側の端面に繋がっているため、上記端面で反射されて受光素子１１に入射される光により発生する光ノイズによってＳＮ比の値が劣化し、測定誤差が増大する場合がある。また、第２光路１８を通ってきた光の大部分が受光素子１１の上記端面に入射するため、第２光路１８の光結合効率が低くなってしまう。そこで、本実施の形態は、特に第２光路の光結合効率がさらに高く、温度変化の激しい環境下でも測距精度の高い測定が可能な光学式測距装置に関する。
【００７０】
以下、本実施の形態の光学式測距装置について、上記第１実施の形態と異なる部分を中心に詳細に説明する。
【００７１】
図１７は、本実施の形態の光学式測距装置４１におけるシールドケースを取り除き、遮光性樹脂４７を説明の都合上透明にした場合を示す。図１８は、図１７におけるＨ‐Ｈ'矢視断面図である。本光学式測距装置４１は、プリント基板４５の上にダイボンドされた発光素子５０および受光素子５１の上に、シリコーン樹脂等である透明樹脂４８が覆いかぶさり、さらにその上にエポキシ樹脂等でなる遮光性樹脂４７が覆いかぶさり、その上に第１レンズ４３および第２レンズ４４を形成するエポキシ樹脂等の透明樹脂が覆いかぶさった構造を採っている。但し、４９は、回路を駆動する電力の供給および距離情報の外部への取り出しを行うための電極である。
【００７２】
上記受光素子５１には、第１受光部５２と第２受光部５３とでなる２つの受光部が形成されており、夫々透明樹脂４８によって覆われている。そして、遮光性樹脂４７における発光素子５０と受光素子５１との間には、シリコーン樹脂等の透明樹脂によって、発光素子５０側の透明樹脂４８と受光素子５１側の第２受光部５３を覆う透明樹脂４８とを連通させる透明通路５８が形成されている。
【００７３】
図１９は、測距対象物５５と本光学式測距装置４１との位置関係を示す。発光素子５０から出射された光は、半値半角で６０度の指向性を有しており、正面に向かって出射された光は、シリコーン樹脂等の透明樹脂４８を通過し、遮光性樹脂４７の窓５４を通り、エポキシ樹脂等の透明樹脂で形成された第１レンズ４３を通り、略並行光線となって測距対象物５５に入射される。そして、測距対象物５５に入射した光は測距対象物５５によって四方に反射され、その反射光のうち光学式測距装置４１へ向かう一部の光が、エポキシ樹脂等の透明樹脂で形成された第２レンズ４４を通り、遮光性樹脂４７の窓５６を通り、シリコーン樹脂等の透明樹脂４８を通過して、受光素子５１の第１受光部５２に入射する。以下、この光路を第１光路５７とする。
【００７４】
一方、上記発光素子５０から出射された光のうち、例えば指向角で３０度以上の光は、遮光性樹脂４７の窓５４を通過することができないため、遮光性樹脂４７で反射される。そして、遮光性樹脂４７内にシリコーン樹脂等の透明樹脂で形成されて発光素子５０と受光素子５１とを直接繋ぐ透明通路５８を通過して、第１光路５７からの光を受光する第１受光部５２とは光学的に分離された他の第２受光部５３に入射する。以下、この光路を第２光路５９と呼ぶことにする。すなわち、本実施の形態においては、発光素子５０側の透明樹脂４８と受光素子５１側の第２受光部５３を覆う透明樹脂４８とで上記光学的結合部を構成しているのである。
【００７５】
こうして、上記受光素子５１における異なる第１受光部５２と第２受光部５３とに入射した光は電流に変換され、受光素子５１にモノリシックに形成された電子回路(図示せず)によって処理されて、測距対象物５５までの距離情報が得られる。その際に、発光素子５０における応答速度のばらつき、受光素子５１における応答速度のばらつき、および、環境(主に温度)等の影響による発光素子５０および受光素子５１の特性変化は、上記電子回路によって、第２光路５９の長さを基準として補正されるのである。
【００７６】
以下、図２０に従って、本光学式測距装置４１の製造方法について説明する。
【００７７】
図２０における図２０(a)は上記プリント基板４５の平面図であり、図２０(b)は図２０(a)におけるＩ‐Ｉ'矢視断面図である。図２０に示すように、先ず、プリント基板４５の表面に、銀ペースト等の導電性接着剤によって、発光素子５０および受光素子５１等の半導体チップがダイボンドされる。続いて、金線等によって発光素子５０および受光素子５１上のパッド部とプリント基板４５のパッド部とにワイヤーボンドが行われて電気接続がなされる。
【００７８】
次に、図２０(b)に示すように、ディスペンサー６０によって、シリコーン樹脂等の透明樹脂４８が、所定の位置にポッティングされる。ポッティングされた透明樹脂４８が重力や振動によって所定の位置から広がることを防ぐためには、透明樹脂４８として紫外線硬化型透明樹脂を用い、ポッティングした後に紫外線を照射して半硬化した後に、オーブンで本硬化すればよい。また、ポッティング樹脂の塗布量はディスペンサー６０によって制御され、後工程において遮光性樹脂４７の窓５４,５６になる部分には、高く塗布される。
【００７９】
次に、上記透明樹脂４８上に遮光性樹脂４７を形成する。図２１は、遮光性樹脂４７を成形するための金型６１,６２内に、プリント基板４５が配置された状態を示す縦断面図である。この状態において、第１光路５７に繋がる透明樹脂４８の部分は、金型６１で押しつぶされて平面となり、後に窓５４,５６となる部分が形成される。また、金型６１には、発光素子５０側の透明樹脂４８の箇所から受光素子５１側の第２受光部５３上の透明樹脂４８の箇所に至る細長い突起６３が形成されている。そして、プリント基板４５と金型６１とで形成される空間にエポキシ樹脂にシリカ等の反射性の添付剤を混合した遮光性樹脂を注入してトランスファー成形し、平板状の遮光性樹脂４７が得られる。
【００８０】
図２２は、上記プリント基板４５に平板状の遮光性樹脂４７が形成された状態を示す。遮光性樹脂４７における発光素子５０および受光素子５１の上部には、窓５４,５６が形成されている。さらに、遮光性樹脂４７の上面には、金型６１の突起６３によって、発光素子５０側の透明樹脂４８と受光素子５１側の第２受光部５３上の透明樹脂４８とを繋ぐ段付き溝６６が形成されている。尚、図２２(b)は、図２２(a)におけるＪ‐Ｊ'矢視断面図である。
【００８１】
図２３は、図２２(a)におけるＫ‐Ｋ'矢視断面図であり、遮光性樹脂４７の上面に形成された段付き溝６６の断面形状を示す。図２３(a)の場合には、段付き溝６６における下段に位置する１段目の溝６６aおよび上段に位置する２段目の溝６６bが、共に矩形断面を有している。これに対して、図２３(b)の場合には、段付き溝６６における１段目の溝６６cは半円形の断面を有しており、２段目の溝６６dは矩形断面を有している。
【００８２】
次に、図２４および図２５に示すように、上記遮光性樹脂４７上面の段付き溝６６に透明通路５８を形成する。尚、図２４および図２５における図２４(b)および図２５(b)は、図２４(a)のＬ‐Ｌ'矢視断面図および図２５(a)のＭ‐Ｍ'矢視断面図である。
【００８３】
先ず、図２４に示すように、ディスペンサー６７によって、シリコーン樹脂等の透明樹脂が、図２３(a)における１段目の溝６６a内あるいは図２３(b)における１段目の溝６６c内にポッティングされる。その後、図示しないオーブン内で熱によって上記透明樹脂が硬化されて、透明通路５８が形成される。尚、この場合にも、ポッティングされた透明樹脂が広がるのを防ぐために、上記透明樹脂として紫外線硬化型透明樹脂を用いてもよい。その場合には、紫外線の照射によって紫外線硬化型透明樹脂を硬化させる。
【００８４】
次に、図２５に示すように、ディスペンサー６８によって、エポキシ樹脂にシリカ等の反射性の添付剤を混合した遮光性樹脂が、図２３(a)における２段目の溝６６b内あるいは図２３(b)における２段目の溝６６d内に、つまり透明通路５８上にポッティングされる。その後、図示しないオーブン内で熱によって上記遮光性樹脂が硬化されて、透明通路５８が平板状の遮光性樹脂４７内に埋め込まれる。尚、この場合にも、ポッティングされた遮光性樹脂が広がるのを防ぐために、紫外線硬化型遮光性樹脂を用いてもよい。その場合には、紫外線の照射によって紫外線硬化型遮光性樹脂を硬化させる。
【００８５】
図２６は、図２５(a)におけるＮ‐Ｎ'矢視断面図であり、上記遮光性樹脂４７内に埋め込まれた透明通路５８の断面形状を示す。但し、図２６(a)は、図２３(a)に示す断面形状を有する段付き溝６６に透明通路５８を形成した場合の断面図であり、透明通路５８は矩形の断面を有している。また、図２６(b)は、図２３(b)に示す断面形状を有する段付き溝６６に透明通路５８を形成した場合の断面図であり、透明通路５８は半円形の断面を有している。何れの場合にも、透明通路５８で構成される第２光路５９は、遮光性樹脂４７によって囲まれている。
【００８６】
図２７は、上記第１,第２レンズ４３,４４を形成するための金型６４,６５内にプリント基板４５が配置された状態を示す縦断面図である。プリント基板４５と金型６４とで形成される空間にエポキシ樹脂等の透明樹脂を注入してトランスファー成形し、第１,第２レンズ４３,４４が形成される。
【００８７】
以上のごとく、本実施の形態においては、上記発光素子５０から出射された光が受光素子５１における第２受光部５３に入射する第２光路５９を、遮光性樹脂４７内に埋め込まれると共に、発光素子５０側の透明樹脂４８と受光素子５１側の第２受光部５３を覆う透明樹脂４８とをを直接繋ぐ透明通路５８で構成している。したがって、第２光路５９を通ってきた光が、受光素子４１における第２受光部４３側の端面に入射するのを防止することができる。さらに、透明通路５８における受光素子４１側の出射面を、上記光学的結合部である透明樹脂４８を介して受光素子４１における第２受光部４３に対向させることが可能になる。したがって、第２光路５９における不要な漏れ光を抑制し、光結合効率を高めることができる。
【００８８】
また、上記透明通路５８の断面形状を、図２６(b)に示すようにプリント基板４５側に凸の半円形にし、透明通路５８の上側をシリカ等の反射性の添付剤を混合した遮光性樹脂で埋め込んだ場合には、半円形状の直線部分に鏡を置いた状態になるため、光学的に円形断面の透明通路が埋め込まれているのと等価と見なすことができる。したがって、光ファイバーと同様に光の伝送損失を減らすことが可能になる。尚、この場合、プリント基板４５側とは反対側に凸の半円形であっても差し支えない。
【００８９】
また、上記透明通路５８を形成する際に、遮光性樹脂４７の上面に、下段に位置する１段目の溝６６a,６６cと上段に位置する２段目の溝６６b,６６dとからなる段付き溝６６を形成し、１段目の溝６６a,６６cに上記透明樹脂をポッティングして透明通路５８を形成し、２段目の溝６６b,６６dに上記遮光性樹脂をポッティングして遮光性樹脂４７の上面を形成するようにしている。したがって、透明通路５８を遮光性樹脂４７内に容易に埋め込むことができる。
【００９０】
すなわち、本実施の形態によれば、温度変化の激しい環境下でも精度の高い測距が可能な小型の光学式測距装置を提供することができるのである。
【００９１】
以下、本実施の形態における光学式測距装置４１の他の製造方法について説明する。先ず、図２０〜図２４と同様にして、遮光性樹脂４７の上面に形成された段付き溝６６における１段目の溝６６a,６６c内に透明通路５８を形成する。
【００９２】
次に、上記透明樹脂５８を平板状の遮光性樹脂４７内に埋め込む。図２８は、透明樹脂５８を平板状の遮光性樹脂４７内に埋め込むための金型７１,７２内に、プリント基板４５が配置された状態を示す縦断面図である。この状態において、透明樹脂５８と金型７１とで形成される空間(つまり、段付き溝６６における２段目の溝６６b,６６dの領域)７３にエポキシ樹脂にシリカ等の反射性の添付剤を混合した遮光性樹脂を注入してトランスファー成形し、透明通路５８を平板状の遮光性樹脂４７内に埋め込む。図２９は、トランスファー成形によって透明通路５８が平板状の遮光性樹脂４７内に埋め込まれた状態のプリント基板４５を示す。この場合も、図２５に示すプリント基板４５と全く同じ構造のプリント基板４５が得られる。尚、図２９(b)は、図２９(a)におけるＯ‐Ｏ'矢視断面図である。
【００９３】
以後、図２７の場合と同様に、上記第１,第２レンズ４３,４４を形成するための金型６４,６５内にプリント基板４５が配置され、プリント基板４５と金型６４とで形成される空間にエポキシ樹脂等の透明樹脂を注入してトランスファー成形し、第１,第２レンズ４３,４４が形成される。
【００９４】
以上のごとく、本製造方法においては、上記金型６１,６２内にプリント基板４５を配置し、エポキシ樹脂にシリカ等の反射性の添付剤を混合した遮光性樹脂を注入してトランスファー成形し、表面に段付き溝６６が形成された平板状の遮光性樹脂４７を形成する。その後、遮光性樹脂４７上の段付き溝６６における１段目の溝６６a,６６c内に、シリコーン樹脂等の透明樹脂をポッティングし硬化して透明通路５８を形成する。その後、金型７１,７２内にプリント基板４５を配置し、エポキシ樹脂にシリカ等の反射性の添付剤を混合した遮光性樹脂を注入してトランスファー成形して、透明通路５８を平板状の遮光性樹脂４７内に埋め込むようにしている。したがって、段付き溝６６における２段目の溝６６b,６６d内に上記遮光性樹脂をポッティングし硬化する場合に比して、透明通路５８の周囲を全く同じ光学特性を有する遮光性樹脂で取り囲むことができ、透明通路５８における光の伝送損失をさらに減らすことが可能になる。
【００９５】
尚、図２８に示す光学式測距装置４１の製造方法においては、図２０〜図２７に示す光学式測距装置４１の製造方法の場合と同様に、段付き溝６６を形成するようにしている。しかしながら、図２８に示す製造方法においては、ポッティングを２回行うことが無く、金型内で上記遮光性樹脂をトランスファー成形する。そのため、透明通路５８形成用の溝を必ずしも段付き溝にする必要は無い。
【００９６】
また、図２８に示す光学式測距装置４１の製造方法においては、段付き溝６６における１段目の溝６６a,６６c内に上記透明樹脂をポッティングして透明通路５８を形成している。しかしながら、プリント基板４５を金型内に配置し、上記透明樹脂をトランスファー成形することによって透明通路５８を形成可能である事は言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】この発明の光学式測距装置における平面図である。
【図２】図１に示す光学式測距装置における側面図である。
【図３】図１からシールドケースを取り除いた状態を示す図である。
【図４】図２からシールドケースを取り除いた状態を示す図である。
【図５】図３における遮光性樹脂を透明にした状態を示す図である。
【図６】図５におけるＡ‐Ａ'矢視断面図である。
【図７】測距対象物と光学式測距装置との位置関係を示す図である。
【図８】図１に示す光学式測距装置の製造方法の説明図である。
【図９】図８に続く製造方法の説明図である。
【図１０】図９に続く製造方法の説明図である。
【図１１】図１０に続く製造方法の説明図である。
【図１２】図１１に続く製造方法の説明図である。
【図１３】プリント基板上に第１レンズおよび第２レンズが形成された状態を示す図である。
【図１４】受光素子上の第１受光部と第２受光部との間に壁が形成された状態を示す図である。
【図１５】図１とは異なる光学式測距装置における平面図である。
【図１６】図１５におけるＧ‐Ｇ'矢視断面図である。
【図１７】図１とは異なる光学式測距装置からシールドケースを取り除くと共に遮光性樹脂を透明にした状態を示す図である。
【図１８】図１７におけるＨ‐Ｈ'矢視断面図である。
【図１９】測距対象物と図１７に示す光学式測距装置との位置関係を示す図である。
【図２０】図１７に示す光学式測距装置の製造方法の説明図である。
【図２１】図２０に続く製造方法の説明図である。
【図２２】プリント基板上に平板状の遮光性樹脂が形成された状態を示す図である。
【図２３】図２２におけるＫ‐Ｋ'矢視断面図である。
【図２４】図２１に続く製造方法の説明図である。
【図２５】図２４に続く製造方法の説明図である。
【図２６】図２５におけるＮ‐Ｎ'矢視断面図である。
【図２７】図２５に続く製造方法の説明図である。
【図２８】図２４に続く図２５とは異なる製造方法の説明図である。
【図２９】トランスファー成形によって透明通路が平板状の遮光性樹脂内に埋め込まれた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００９８】
１,３１,４１…光学式測距装置、
２…シールドケース、
３,４,４３,４４…レンズ、
５,４５…プリント基板、
７,４７…遮光性樹脂、
８,８',４８…透明樹脂、
９,４９…電極、
１０,５０…発光素子(ＬＥＤ)、
１１,５１…受光素子(ＰＤ)、
１２,１３,５２,５３…受光部、
１４,１６,３４,５４,５６…窓、
１５,５５…測距対象物、
１７,５７…第１光路、
１８,５９…第２光路、
２１,６０,６７,６８…ディスペンサー、
２２,２３,２４,２５,６１,６２,６４,６５,７１,７２…金型、
２６…壁、
３２…ＶＣＳＥＬ、
３３…散乱性透明樹脂、
５８…透明通路、
６６…段付き溝、
６６a,６６c…１段目の溝、
６６b,６６d…２段目の溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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