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测距装置以及测距模块

阅读：259发布：2020-05-12

专利汇可以提供测距装置以及测距模块专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型提供测距装置以及测距模块，结构简单且能够使发光元件与受光元件一体化。具有发光元件的发光基板经由第一凸块与电路基板连接，具有单体或二维状配置的受光元件的受光基板经由第二凸块与电路基板连接。透镜的光轴、发光元件的光轴以及受光元件的中心轴配置在大致同轴上。本技术能够应用于进行测距的测距装置等。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是测距装置以及测距模块专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种测距装置，其特征在于，具备：
透镜；
电路基板；
发光基板，具有发光元件；以及
受光基板，具有单体或者二维状配置的受光元件，
所述发光基板经由第一凸块与所述电路基板连接，
所述受光基板经由第二凸块与所述电路基板连接，
所述透镜的光轴、所述发光元件的光轴以及所述受光元件的中心轴配置在同轴上。
2.根据权利要求1所述的测距装置，其特征在于，
所述电路基板、所述发光基板以及所述受光基板相对于所述透镜按照所述电路基板、所述发光基板、所述受光基板的顺序配置，
所述受光元件的受光面积大于所述发光元件的发光面积。
3.根据权利要求1所述的测距装置，其特征在于，
所述电路基板在所述发光元件与所述透镜之间具有第一开口部。
4.根据权利要求1所述的测距装置，其特征在于，
所述电路基板在所述受光元件与所述透镜之间具有第二开口部。
5.根据权利要求1所述的测距装置，其特征在于，
所述透镜配置在透镜基板上，
所述透镜基板层叠于所述电路基板。
6.根据权利要求1所述的测距装置，其特征在于，
所述受光元件是雪崩光电二极管或单光子雪崩二极管。
7.根据权利要求1所述的测距装置，其特征在于，
所述电路基板具有对所述发光元件进行控制的发光控制部。
8.根据权利要求1所述的测距装置，其特征在于，
所述电路基板具有时间计测部，该时间计测部计测从所述发光元件照射光到所述受光元件接收到所述光为止的时间。
9.根据权利要求8所述的测距装置，其特征在于，
所述电路基板具有距离计算部，该距离计算部基于由所述时间计测部计测出的时间，计算距被照射所述光的物体的距离。
10.根据权利要求1所述的测距装置，其特征在于，
所述透镜由多个透镜构成。
11.根据权利要求10所述的测距装置，其特征在于，
所述多个透镜的材料不同。
12.根据权利要求10所述的测距装置，其特征在于，
所述多个透镜通过层叠形成有透镜的多个透镜基板而形成。
13.根据权利要求10所述的测距装置，其特征在于，
作为所述多个透镜的一个，具有环形形状的透镜。
14.根据权利要求12所述的测距装置，其特征在于，
将所述发光元件的光射出的方向设为上方，
所述多个透镜基板中最上部的透镜基板不具有从上表面向上方突出的凸部。
15.根据权利要求1所述的测距装置，其特征在于，
将所述发光元件的光射出的方向设为上方，
在所述透镜的上方还具备直径比所述透镜大的聚光透镜。
16.根据权利要求15所述的测距装置，其特征在于，
所述聚光透镜和所述透镜构成为通过平行光耦合。
17.根据权利要求1所述的测距装置，其特征在于，
所述透镜固定在有机基板上。
18.根据权利要求1所述的测距装置，其特征在于，
所述电路基板具有电路层和布线层，
对所述受光元件施加电压的布线仅通过所述电路基板的所述布线层。
19.根据权利要求18所述的测距装置，其特征在于，
所述测距装置还具备对流过所述布线的电流进行控制的电流控制电路。
20.一种测距模块，其特征在于，
具有权利要求1所述的测距装置。
21.根据权利要求20所述的测距模块，其特征在于，
所述测距模块具备安装有多个所述测距装置的柔性基板。
22.根据权利要求21所述的测距模块，其特征在于，
所述柔性基板形成为灯笼型。
23.根据权利要求21所述的测距模块，其特征在于，
所述测距模块还具备使所述柔性基板旋转的驱动部。
24.根据权利要求23所述的测距模块，其特征在于，
所述测距模块还具备：
与所述驱动部嵌合的齿轮；以及
与所述齿轮嵌合的主轴，
所述驱动部通过产生旋转扭矩而与所述柔性基板一起以所述主轴为中心旋转。
25.根据权利要求20所述的测距模块，其特征在于，
所述测距模块具备覆盖所述测距装置的透明罩。

说明书全文

测距装置以及测距模块

技术领域

[0001] 本实用新型涉及测距装置以及测距模块。

背景技术

[0002] 例如在日本专利第5659903号中记载了将光源、受光部以及透镜一体形成在同轴上的结构的发光元件/受光元件组装体。

[0003] 专利文献1：日本专利第5659903号

[0004] 根据专利第5659903号所公开的技术，需要在受光部设置开口，难以制造受光元件。此外，并未记载对多个发光元件进行模块化的技术，无法向大范围照射光来进行测距。实用新型内容

[0005] 因而，本实用新型的目的在于提供一种结构简单且发光元件与受光元件一体化的测距装置以及测距模块。

[0006] 本实用新型的测距装置具备：透镜；电路基板；发光基板，具有发光元件；以及受光基板，具有单体或者二维状配置的受光元件，所述发光基板经由第一凸块与所述电路基板连接，所述受光基板经由第二凸块与所述电路基板连接，所述透镜的光轴、所述发光元件的光轴以及所述受光元件的中心轴配置在大致同轴上。

[0007] 本实用新型的测距模块是具有本技术的测距装置的测距模块。

[0008] 在本技术的测距装置以及测距模块中，具有发光元件的所述发光基板经由第一凸块与所述电路基板连接，具有单体或二维状配置的受光元件的所述受光基板经由第二凸块与所述电路基板连接。并且，所述透镜的光轴、所述发光元件的光轴以及所述受光元件的中心轴配置在大致同轴上。

[0009] 根据本实用新型，结构简单且能够使发光元件与受光元件一体化。

[0010] 另外，并不是一定限定于此处记载的效果，也可以是本实用新型中记载的任一效果。附图说明

[0011] 图1是表示应用了本技术的测距装置的结构例的剖视图。

[0012] 图2是表示应用了本技术的测距装置的构成部件的外观图。

[0013] 图3是表示应用了本技术的测距模块的结构例的俯视图。

[0014] 图4是表示应用了本技术的测距模块的组装例的图。

[0015] 图5是表示应用了本技术的测距模块的结构例的剖视图。

[0016] 图6是表示应用了本技术的测距装置的结构例中的、使用两个透镜的结构例的剖视图。

[0017] 图7是表示应用了本技术的测距模块的应用例的图。

[0018] 图8是表示电路基板13的具体结构例的剖视图。

[0019] 图9是表示发光基板11的第一具体结构例的俯视图。

[0020] 图10是表示发光基板11的第二具体结构例的俯视图。

[0021] 图11是表示在透明基板14的上方设置有透镜的测距装置10的结构例的剖视图。

[0022] 图12是表示三个透镜结构的测距装置10的结构例的剖视图。

[0023] 图13是表示三个透镜结构的测距装置10的另一结构例的剖视图。

[0024] 图14是表示三个透镜结构的测距装置10的又一结构例的剖视图。

[0025] 附图标记说明：

[0026] 10：测距装置；11：发光基板；12：受光基板；13：电路基板；14：透明基板；15：透镜；17：焊锡凸块；18：柔性基板；19：粘接层；21：发光元件；22：受光元件；31、32：凸块；41、42：开口部；60：测距模块；61：测距元件；62：控制元件；63：接口元件；65：连接线；111：柔性基座；
112：主轴承；113：旋转接点；114：微型DC 马达；115：主齿轮；116：主轴；117：透明罩；131：树脂成型透镜；151：柔性基板；201：布线层；202：电路层；211：阴极布线；212：电流控制电路；
231、241：透镜；242：透镜基板；243、244、251：透镜；261：透镜基板；262、263、264：透镜。

具体实施方式

[0027] 图1是表示应用了本技术的测距装置的结构例的剖视图。

[0028] 在图1中，测距装置10具备发光基板11、受光基板12、电路基板13、透明基板14以及透镜15。

[0029] 发光基板11具备发光元件21。发光元件21例如由垂直共振腔面射型激光器(VCSEL、Vertical Cavity Surface Emitting Laser)构成。

[0030] 受光基板12具备单体或二维状配置的受光元件22。受光元件22由例如PD(光电二极管)、APD(雪崩光电二极管)或SPAD(单光子雪崩二极管)构成。

[0031] 电路基板13具备未图示的发光控制部(LDD：激光二极管驱动器)、跨阻放大器(TIA)、时间计测部(TDC：Time to Digital Converter)、距离计算部、串行化器、去串行化器等。发光控制部控制发光元件21的发光。时间计测部计测从发光元件21照射光(射出光)到受光元件22接收到光(照射光被物体反射而返回的返回光)为止的时间。距离计算部基于由时间计测部计测出的时间，计算距被照射光的物体的距离。

[0032] 透明基板(透镜基板)14层叠形成于电路基板13。透明基板14例如由石英形成。透明基板14通过由粘接剂构成的粘接层19等粘接于电路基板13。

[0033] 透镜15形成在透明基板14上。透镜15由树脂、丙烯酸或石英等形成。

[0034] 发光基板11经由第一凸块(焊锡凸块)31与电路基板13连接。另一方面，受光基板12经由比第一凸块31大的第二凸块32与电路基板13连接。

[0035] 本技术的特征在于，使用发光元件21、受光元件22和透镜15层叠一体化在大致同轴上的元件。即，电路基板13、发光基板11以及受光基板12相对于透镜15，按照电路基板13、发光基板11、受光基板12的顺序配置。另外，如果保持同轴，则发光基板11与受光基板12的位置也可以相反。透镜15是将发光元件21(VCSEL)的放射光转换成平行光的射出光的准直透镜。同时，透镜15也作为将返回光聚光到受光元件22(PD)的透镜发挥功能。将受光元件22的位置设定成，在返回光中，焦点稍微模糊。其理由在于，在受光元件22的中央的受光侧具有发光元件21，受光元件22的中央部不对返回光作出反应，因此，有意地使焦点模糊会提高受光效率。或者，对透镜15的形状下功夫。发光元件21的光束所照射到的透镜15的中央部优先设计成作为射出光的准直透镜发挥功能的形状。透镜15的中央部的外侧(透镜15的周边部)优先设计成入射的平行光的返回光在散焦状态下照射到受光元件22的形状。当作为一例举出各规格的具体值时，芯片尺寸：1.8mm、透镜直径：Φ1.6mm、PD芯片尺寸：1.1mm、厚度：50um、PD的受光直径：Φ1mm、VCSEL芯片尺寸：300μm、厚度：30um、来自VCSEL的光波长：
905nm、射出角：25°＠全角、射出平行光直径：Φ300μm、透镜基板(透明基板14)厚度：0.8mm等。

[0036] 作为测距装置10的结构要点，在受光元件22(PD)的前方设置有发光元件21(发光基板11)(VCSEL芯片)和电路基板13(电路层)。电路基板13例如由Si制成，厚度例如为30um。由于非常薄，所以大部分的光都能够透过电路基板13，但透过效率降低不少。因此，为了使更多的光透过，在电路基板13中的与发光元件21对应的部分以及与受光元件22对应的部分分别形成开口部41和42。

[0037] 此外，发光基板11(VCSEL芯片)例如由GaAs制成。关于发光基板11，如果仅是发光基板11本身的材料，则透过几十％的光，但是由于在图案布线中使用的电极金属等，透过发光基板11的光的透过率会降低。在该情况下，将作为受光元件22的PD(含APD、SPAD)的相应部分用PD阴极环等覆盖，进行非检测部化。由此，尽管作为受光元件22的PD的受光面积减小，但是却能够减少寄生电容。通过这种办法，可以得到有利于更高速化的结构。

[0038] 发光元件21也可以由一般的高输出的端面发光型的LD构成。但是，当在结构上难以配置端面发光型的LD的情况下，将面发光型的VCSEL应用于发光元件21。在VCSEL应用表面发光型。作为受光元件22的PD，可以应用表面受光型，也可以应用背面受光型。此外，将来也可以是PD与电路基板13一体化的结构。

[0039] 此外，作为PD的种类，可以应用标准的PD，也可以应用高灵敏度的APD(雪崩光电二极管)或SPAD(单光子雪崩二极管)。在该情况下，需要向APD的阴极施加50～100V电平的高电压。因此，采用将APD的阴极与测距装置10的焊锡凸块17直接连接，从测距装置10的外部的基板直接引导高电压的结构。

[0040] 此外，在该情况下，在APD的阴极布线设置电流控制电路(大电流截止电路、大电流时产生电压降低的电路等)。这是为了防止在对APD照射强光的情况下，在APD的阳极侧流动大电流，在电路基板13所具有的TIA产生不良情况。该电流控制电路可以作为单体的芯片组装到入测距装置10，或者混载在APD中，或者制作在与电路基板13(LDD/TIA等)相同的层中。在设置多个测距装置10的情况下，也可以在各测距装置10的旁边配置SMT(Surface mount technology，表面安装技术)芯片。

[0041] 如以上那样构成的测距装置10例如安装于柔性基板18，构成测距模块。测距装置10向柔性基板18的安装，例如通过焊锡凸块17将测距装置10的电路基板13与柔性基板18电连接来进行。

[0042] 图2是表示应用了本技术的测距装置10的构成部件的外观图。

[0043] 图2是测距装置10的仰视图、主视图和俯视图，受光基板12的俯视图和主视图、以及发光基板11的俯视图和主视图。在图2的发光基板11(VCSEL)、受光基板12(APD)、层叠有形成有透镜15的透明基板14的电路基板13(Lens&IC)中，VCSEL在俯视观察时面积最小。在俯视观察时，APD的面积大于VCSEL的面积。即，APD的受光面积大于VCSEL的发光面积。由此，从VCSEL发出并在对象物上反射的光不会被VCSEL全部遮挡。由此，APD能够接收反射光。

[0044] 进而，透镜15的聚光面积大于APD的受光面积。由此，能够高效地将反射光向APD聚光。

[0045] 图3是表示应用了本技术的测距模块的结构例的俯视图。

[0046] 在图3中，测距模块60具有多个测距元件61、控制元件62以及接口元件63等。多个测距元件61与图1的测距装置10同样地构成，以起点连接控制元件62(Control-IC)、终点连接接口元件63(TransferJet-IC)的方式串联连接成一列。测距元件61配置在以规定的间隔具有切缝的柔性基板18上。测距模块60具备以规定的间隔具有切缝的柔性基板18，在由柔性基板18的切缝形成的多个纵长部分的一个上配置有一个以上的测距元件61。在图3中，在一个纵长部分在纵向上排列配置两个或三个测距元件61。进而，在图3中，以相对于柔性基板18的测距元件61的纵向的位置偏移规定量的方式，将测距元件61配置在柔性基板18上。控制元件62和接口元件63分别配置在柔性基板18的左上方和右上方。即，在图3中，柔性基板18呈在矩形(以下，也称为主体矩形)的左上方和右上方设置有比该矩形小的矩形(以下，也称为耳矩形)的形状。在主体矩形上，纵向(垂直)方向的多个切缝在横向(水平)方向上以规定的间隔设置，由此，在切缝彼此之间形成纵长的长条状的区域(以下，也称为长条区域)。在柔性基板18中，在各长条区域，以测距元件61的纵向的位置偏移规定量的方式，在纵向上排列配置两个或三个测距元件61。并且，在柔性基板18的左上方的耳矩形配置控制元件62，在右上方的耳矩形配置接口元件63。连接线65将多个测距元件61、控制元件62和接口元件63串联连接。连接线65以时钟对差动线、数据对差动线为基础，由其他数种控制线构成。电源系统假定例如3.3V的Vcc、GND、作为受光元件22的面向APD的高电压等。控制元件62当成为启动状态时，以等间隔发送触发信号。例如，在测距元件61的发光→受光→时间差距离换算→数据写入的动作时间小于0.5mSec的情况下，控制元件62以0.5mSec以上发送触发信号。接收到该触发信号，后续的测距元件61依次在斗链状态下开始测距动作，并发送通过该测距动作得到的作为测距数据的包数据。终点的接口元件63接收来自测距元件61的包数据，并向另行设置的主体发送。更具体地说，将从测距元件61接收到的作为串行数据的包数据向主体的CPU发送。发送可以是有线也可以是无线，但优选无线传输。作为无线传输的规格，例如可以举出TransferJet(注册商标)等。

[0047] 图4是表示应用了本技术的测距模块的组装例的图。

[0048] 本实用新型中的柔性基板18的层数假定为3～4层。为了串联连接各测距元件61，柔性基板18也可以形成细长的一条直线形状(纵长的长条状)。但是，当考虑到构成测距模块60的柔性基板的成本降低时，最好尽量从四边形的母板取出较多的产品基板。因此，作为构成测距模块60的柔性基板的基板形状，优选为螺旋型、锯齿型、灯笼型等。或者，也可以是一条直线型、放射型等的形状。图4表示灯笼型的结构例。

[0049] 在图4中，如图3所示那样，通过将多个测距元件61相对于切缝在纵向上排列配置的柔性基板18的长条区域以构成球(地球)的经线(子午线)的方式配置，测距模块60构成上下稍微压扁的球状的、灯笼那样的形状。即，在图4中，通过将图3的柔性基板18以所谓卷绕的方式配置于上下稍微压扁的球状(大致球状)的基座构件，构成柔性基板18的长条区域构成经线那样的大致球状的测距模块60。与测距装置10同样地构成的测距元件61以使透镜15朝向外侧的方式配置于柔性基板18。另外，在图4中，为了避免附图变得复杂，省略了连接线65的图示。

[0050] 进而，从供电的方面考虑，例如在窄幅接连不断的螺旋型中，担心供电层中的电压下降等。即，虽然两端部能够施加充分的电压，但是由于中央部本身离供电部距离远，所以因基板布线电阻而引起的电压降低成为问题。在该情况下，优选能够从串联布线的各个U形转弯部供电的锯齿型、灯笼型等。

[0051] 在测距模块60的组装中，将配置有测距元件61的柔性基板18粘贴固定于具有凸形状、球形状等的曲面的基座构件。定位例如在柔性基板18设置孔、在基座构件设置突起等，通过嵌合定位来进行。此外，也可以在柔性基板18和基座构件的双方设置孔，使用定位用的销进行定位固定。由此，能够使测距元件61(的透镜15的光轴)朝向曲面的垂直方向，能够针对每个测距元件61进行其相应方向的测距。通过变更测距元件61的安装位置、间距等，能够自由地设定测距角度、分辨率等的测距模块60的主要规格。也可以设定成某个方向为高分辨率、某个方向为低分辨率等。

[0052] 但是，例如如果想要具有分辨率1°以下的高分辨率，则相应地需要测距元件61，所以需要多个测距元件61。例如，在以纵横：0.1°的分辨率对全天球方向进行测距的情况下，需要大致650万元件的测距元件61(＝3600×1800)。

[0053] 在需要这种高分辨率的情况下，使基座构件旋转的结构有助于降低成本。例如，在H(Horizontal)方向每隔10°(36线)、在V(Vertical)方向每隔3.6°(50元件)安装测距元件61，当使安装位置每次偏移0.1°地进行旋转扫描时，能够仅通过1800元件(＝36×50)的测距元件61实现与上述相同的0.1°的分辨率。作为参考，此时，每旋转1周测距3600次(＝
360°/0.1°)。如果每1次测定需要0.5mSec，则通过1次旋转：1.8Sec(＝0.5mSec×3600次)旋转就能够进行上述测定。

[0054] 或者，也可以考虑在伞的骨架状的基座构件安装柔性基板18的方式。例如，在H方向每隔90°(4线)、V方向每隔6°(30元件)安装测距元件61，使安装位置每次偏移1.5°地进行旋转扫描。此时，如果每旋转一圈，改变0.1°骨架的角度使其旋转，则可以将测距元件61的数量减少到120个元件(4×30)。作为参考，此时，每旋转一圈测距3600次。如果每1次测定需要0.5mSec，则只要以1次旋转：1.8Sec旋转，就能够通过15次旋转完成全方位扫描。

[0055] 图5是表示应用了本技术的测距模块的结构例的剖视图。

[0056] 在图5中，测距模块60构成为具备柔性基座(基座构件)111、主轴承112、旋转接点113、微型DC马达114、主齿轮115、主轴116、透明罩117等。在测距模块60中，以沿着上下稍微压扁的球状的柔性基座111的外表面形成经线的方式，配置设置有测距元件61(在图5中未图示)的柔性基板18。

[0057] 微型DC马达114与主齿轮115嵌合。根据微型DC马达114的驱动，扭矩向主齿轮115传递，包括与主齿轮115嵌合的主轴116、主齿轮115、透明罩117以外的测距模块60的柔性基板18的构成件以主轴116为中心旋转。即，在微型DC马达114产生旋转扭矩的期间，微型DC马达114本身也与其他构成件成为一体，以主轴116为中心旋转。另外，对测距模块60进行旋转驱动的驱动部(单元)并不限定于微型DC马达114，只要是无框架马达等的产生扭矩的马达，便可以是任何马达。

[0058] 旋转结构也可以使用标准的轴承。伞架的开闭只要由一般的连杆机构实现即可。供电也可以是电刷等的标准的供电方法。柔性基座111等的旋转的基座构件的位置和相位检测只要使用一般的霍尔元件等进行即可。对于测距数据的发送，可以是使用了电极等的有线传输，也可以是通过TransferJet(注册商标)等的无线传输。

[0059] 当前已经公知的可动式测距装置需要光源、传感器、光学部件的高精度定位、且需要在严酷的环境下长时间保持该高位置精度。此外，由于还需要加强振动，所以需要厚重而坚固的旋转体以及支承该旋转体的坚固的框体。因此，变得大型沉重且昂贵，还需要定期维护。在本实用新型的技术中，由于作为光源的发光基板11、作为传感器的受光基板12、作为光学部件的透镜15等以芯片等级一体化，所以无需对它们进行定位。即，根据本实用新型的技术，能够提供结构简单且发光元件21、受光元件22和透镜15一体化的测距装置10以及测距模块60。因此，能够实现小型轻量、廉价且无需维护的装置。

[0060] 此外，也可以不是旋转扫描，而是基于往复摆动扫描、二维摆动+可旋转的铰链等的扫描方法。

[0061] 为了实现更远距离的测距和测距的高精度化，提高放射光的取入效率是有效的。为此，增大透镜直径是有效的方法。但是，在本方案中，在半导体工序基础上形成透镜15，因此，如果增大透镜15，则会大幅提高测距元件61(测距装置10)的成本。

[0062] 图6是表示两个透镜结构的测距装置的结构例的剖视图和俯视图。

[0063] 在想要防止成本上升的情况下，例如，如图6所示，测距装置10采用两个透镜结构。在图6中，在测距装置10的上方配置有廉价的树脂成型透镜131。例如，树脂成型透镜131的直径为元件(电路基板13)的约2倍的Φ3.8mm。在双方的透镜之间、即透镜15与树脂成型透镜131之间，通过例如Φ1.2mm的平行光进行准直耦合。由此，例如即便在双方的透镜(透镜
15和树脂成型透镜131)产生±0.2mm的轴偏移，耦合效率也几乎不会降低，能够进行稳定的测距。此外，在设置有树脂成型透镜131的测距装置10中，外观的透镜直径为2倍，因此，与不设置树脂成型透镜131的情况相比，光的取入面积能够确保约4倍。

[0064] 在作为测距元件61而具有图6的测距装置10的测距模块中，以完全覆盖这些光学系统(透镜15和树脂成型透镜131)的方式，在最外部覆盖透明罩进行密封。在全天球规格的情况下，需要无接缝的透明罩。

[0065] 图7是表示应用了本技术的测距模块的应用例的图。

[0066] 使用测距装置10而构成的测距模块形成为自由地配置微小的受发光元件(发光元件21和受光元件22)的结构，因此，如图7所示，能够具有各种形态。

[0067] 到目前为止，作为标准规格，示出了能够全天球方向测距的灯泡型(灯笼型)的例子。如果将粘贴柔性基板18的基座构件设为半球状，则测距模块成为圆顶型的装置，成为能够进行半球方向的测距的规格。此外，如图7所示，如果将多个测距元件61呈格子状排列的柔性基板151粘贴于平面或平缓的曲面的测距模块埋入汽车的保险杠或车身，则能够使汽车的车身本身传感器化。此外，如果将线状的细长的柔性基板粘贴于轴状的基座构件并使之旋转，则测距模块成为细长且高精细的线性传感器型。进而，也可以采用粘贴于汽车的擦拭器、车轮、轮胎等，灵活应用车主体本身的可动结构进行扫描的结构。如果以低密度贴遍车内顶部，则还能够活用为检测大型线路客车的乘客运动等的传感器。如果将柔性基板设为透明，并粘贴于前玻璃、后玻璃、侧玻璃，则还能够活用为具有透过性的测距传感器。作为基座构件，当采用具有柔软性的构件时，也可以实现能够自由变形的测距模块。当然，当仅使用一个测距元件61时，也能够作为非常廉价的单点测距模块发挥功能。这样，本实用新型的技术的设计自由度非常高。只要具有作为基座的测距元件61，就能够廉价地应对各种顾客的要求。

[0068] 图8是表示电路基板13的具体结构例的剖视图。

[0069] 此处，将发光元件21的光(射出光)射出的方向称为上方(上侧)。

[0070] 电路基板13具有布线层201以及电路层202。在电路基板13中，布线层201形成在下侧，电路层202形成在布线层201的上侧。

[0071] 在电路层202形成有图1中说明的发光控制部、跨阻放大器(TIA)、时间计测部、距离计算部、串行化器、去串行化器等。

[0072] 如在图1中说明的那样，在作为受光基板12的受光元件22(在图8中未图示)采用需要施加高电压的APD等的情况下，能够采用使APD的阴极与焊锡凸块17直接连接，从测距装置10的外部直接导入高电压的结构。

[0073] 在该情况下，APD的阴极与连接受光基板12和电路基板13的多个第二凸块32中的一个连接，从该一个第二凸块32，仅通过电路基板13的布线层201，与连接测距装置10和柔性基板18的多个焊锡凸块17中的一个连接。然后，从该一个焊锡凸块17与测距装置10的外部的高电压连接。

[0074] 如以上那样，将连接APD的阴极和高电压的布线称为阴极布线211。能够在阴极布线211的通过布线层201的部分或从焊锡凸块17伸出到测距装置10的外部的部分，配置作为大电流截止电路等的、对流过阴极布线211的电流进行控制的电流控制电路212的SMT芯片。在使用多个测距装置10(与测距装置10同样地构成的测距元件61)构成测距模块60的情况下，能够在构成该测距模块60的各测距装置10设置电流控制电路212。此外，电流控制电路
212可以以形成在受光元件22与第二凸块32之间的方式内置于受光基板12。

[0075] 图9是表示发光基板11的第一具体结构例的俯视图。

[0076] 在图9中，在发光基板11(VCSEL)的中心(重心)具有一个发光点。发光点为Φ10um的尺寸，成为台面结构。作为放射光的激光束从发光点向图面的跟前侧放射(射出)。另外，即使发光基板11是作为放射光的激光束向图面的背面侧放射的背面放射型，也能够通过对安装结构下功夫来构成测距装置10。

[0077] 在图9的发光基板11的四角设置有Φ40um尺寸的第一凸块31(焊锡凸块)。

[0078] 另外，发光点和第一凸块31的尺寸并不限定于上述的值，通过最佳化设计，可以调整成适当的值。

[0079] 图10是表示发光基板11的第二具体结构例的俯视图。

[0080] 在图10中，发光基板11具有多个例如81个发光点。发光点彼此的间距为30um。图10的发光基板11能够视为具有大致300um的面积的面光源。在该情况下，在上述的光学设计的透镜15、即具有作为将发光基板11的放射光转换成平行光的射出光的准直透镜的功能的透镜15中，有时会产生问题。

[0081] 在发光基板11如图10所示那样具有多个发光点的情况下，在透镜15中，发光基板11的中央部的发光点发出的放射光被转换成正上方方向(光轴方向)的平行光，但是发光基板11的周边部的发光点发出的放射光朝相对于正上方方向倾斜的方向射出。

[0082] 例如，在从发光基板11到透镜15的距离为1mm左右，测距的对象物处于前方100m的情况下，发光基板11的中央部的发光点发出的放射光与周边部的发光点发出的放射光在对象物上的偏移量为中央部的发光点与周边部的发光点的偏移量的10万倍。具体而言，例如，从距发光基板11的中心(重心)横向100um的发光点发出的放射光(射出光)，在前方100m处，照射到从中心的发光点发出的放射光照射的照射位置偏移10m的位置。

[0083] 因此，测距装置10能够构成为，代替透镜15或者与透镜15一起，在透明基板14的上方、即相比透镜15远离发光基板11的位置设置透镜。

[0084] 图11是表示在透明基板14的上方设置有透镜的测距装置10的结构例的剖视图。

[0085] 另外，在图中，对与图1的情况对应的部分标注相同的附图标记，以下适当省略其说明。

[0086] 此外，由于与透明基板14相比，电路基板13和粘接层19极薄，所以在图11中省略图示。在后述的附图中也是同样的。

[0087] 在图11中，代替透镜15，转而在透明基板14的上方设置透镜231。透镜231例如配置在从发光基板11向上方3mm的位置，且配置成透镜231的光轴、发光基板11(的发光元件21)的光轴以及受光基板12(的受光元件21)的中心轴位于大致同轴上。

[0088] 作为透镜231的材料，能够采用玻璃和树脂等。此外，在图11中，未设置透镜15，但测距装置10也可以构成为除了透镜231之外，还设置透镜15。

[0089] 如上所述，在透镜231配置在从发光基板11向上方3mm的位置的情况下，能够将距发光基板11的中心横向100um的发光点发出的放射光的前方100m的偏移量从上述的10m缩小到3m左右。

[0090] 另外，图11的测距装置10与图6的情况相同，能够在透镜231的上方设置作为与透镜231准直耦合且比透镜231大径的聚光透镜的树脂成型透镜131。在设置树脂成型透镜131的情况下，能够抑制透镜231的尺寸，并能够抑制成本。

[0091] 如在图6和图11中说明的那样(进而，如在后述的图中说明的那样)，通过在测距装置10设置多个透镜，能够针对长距离进行高精度的测距。

[0092] 在测距装置10设置多个透镜的情况下，作为多个透镜的材料，能够采用不同的材料。作为透镜的材料，例如能够采用玻璃、合成石英、树脂、丙烯酸等。

[0093] 图12是表示作为多个透镜而具有三个透镜的三个透镜结构的测距装置10的结构例的剖视图。

[0094] 另外，在图中，对与图1对应的部分标注相同的附图标记，以下适当省略其说明。

[0095] 在图12中，在透明基板14的上部形成有透镜241。进而，在图12中，在透明基板14的上方设置有透镜基板242，在透镜基板242的下部和上部分别形成有透镜243和244。

[0096] 透镜241、243和244配置成，透镜241、243和244的光轴、发光基板11的光轴以及受光基板12的中心轴位于大致同轴上。

[0097] 透镜基板242、进而透镜243和244例如能够配置在距发光基板11数mm的上方。

[0098] 在图12中，透镜241将发光基板11的射出光(放射光)聚光成朝向光轴，透镜243将朝向光轴的射出光朝向正上方方向。并且，透镜244将由透镜243朝向正上方方向的射出光的扩散分量转换成平行光。由此，原理上，发光基板11的多个发光点发出的射出光能够作为从中心轴上的一点射出的光加以处理。即，能够将透镜243视为发出将发光基板11的多个发光点发出的射出光会聚的光的光源。

[0099] 另外，上述的透镜241、243和244的作用仅为一例，针对透镜241、243和244，除此之外，还能够进行完全不同的作用的光学设计。

[0100] 此外，形成有透镜243和244的透镜基板242能够构成为在其周围设置有收纳形成有测距装置10的透镜241的透明基板14以下的部分的脚部。并且，以收纳测距装置10的透明基板14以下的部分的方式覆盖透镜基板242，并将脚部粘接于有机基板亦即柔性基板18等，由此能够将形成于透镜基板242的透镜243和244固定于柔性基板18。对于图11的透镜231也是同样的。

[0101] 图13是表示三个透镜结构的测距装置10的另一结构例的剖视图。

[0102] 另外，在图中，对与图12对应的部分标注相同的附图标记，以下适当省略其说明。

[0103] 在图13中，代替形成于图12的透明基板14的上部的透镜241，转而设置形成于透明基板14的下部(发光基板11侧)的透镜251。

[0104] 透镜251以透镜251的光轴、发光基板11的光轴以及受光基板12的中心轴大致位于同轴上的方式形成在图13中未图示的开口部41(图1)的部分。

[0105] 图14是表示三个透镜结构的测距装置10的又一结构例的剖视图。

[0106] 另外，在图中，对与图13对应的部分标注相同的附图标记，以下适当省略其说明。

[0107] 在图14中，代替图13的透镜基板242(以及形成于该透镜基板242的透镜243和244)，转而设置透镜基板261。

[0108] 在图14的测距装置10中，透镜基板261层叠在形成有透镜251的透明基板14(透镜基板)的上方。即，在透镜基板261的周边部形成脚部，通过将该脚部粘接于透明基板14，将透明基板14与透镜基板261层叠。另外，测距装置10除了作为两个透镜基板的透明基板14和透镜基板261以外，还能够通过层叠形成有透镜的三个以上的透镜基板而构成。

[0109] 在透镜基板261中，在中央部的下部形成透镜262，在中央部的上部形成透镜263。进而，在透镜基板261的、透镜262的外侧的周边部的下部，形成俯视观察呈环形形状的透镜
264。

[0110] 形成有透镜262、263、264的透镜基板261配置成，透镜262、263、264各自的光轴、发光基板11的光轴以及受光基板12的中心轴位于大致同轴上。

[0111] 透镜263形成为从作为透镜基板261的基准面的上表面向里侧的位置(下侧的位置)偏移。由此，在测距装置10中层叠的多个作为透镜基板的透明基板14和透镜基板261中最上部的透镜基板261构成为不具有从上表面向上方突出的凸部的结构。

[0112] 在图14的测距装置10中，最上部的透镜基板261形成为不具有从上表面向上方突出的凸部的、上表面大致平坦的结构，因此，当制造测距装置10、将测距装置10作为构成部件的装置时，能够容易地用真空卡盘吸附透镜基板261的上表面，能够容易地输送测距装置10。

[0113] 此外，在图14的测距装置10中，发光基板11发出的射出光经由透镜251、透镜262和透镜263照射到测距的对象物。进而，通过射出光被对象物反射而得到的反射光被透镜264聚光到受光基板12而受光。因而，根据透镜264，能够减少照射到发光基板11而损失的反射光，能够提高由受光基板12接收反射光的受光效率。

[0114] 此处，能够在发光基板11的各发光点配置例如Φ30um左右的微透镜。通过在发光点配置微透镜，在发光点的正上方，能够减小发光点发出的放射光的放射角，能够提高放射光的聚光性。但是，当配置微透镜时，需要将微透镜构成为精密的形状以及微透镜的精密定位。

[0115] 此外，在图12至图14的测距装置10中，与图6的情况相同，能够在最上部的透镜的上方设置作为与该透镜准直耦合且比透镜231及244及263大径的聚光透镜的树脂成型透镜131。在设置树脂成型透镜131的情况下，能够抑制透镜231或244或263的尺寸，能够抑制成本，并且能够进行高效率的测距。

[0116] 另外，本技术能够采用以下的结构。

[0117] (1)一种测距装置，具备：

[0118] 透镜；

[0119] 电路基板；

[0120] 发光基板，具有发光元件；以及

[0121] 受光基板，具有单体或者二维状配置的受光元件，

[0122] 所述发光基板经由第一凸块与所述电路基板连接，

[0123] 所述受光基板经由第二凸块与所述电路基板连接，

[0124] 所述透镜的光轴、所述发光元件的光轴以及所述受光元件的中心轴配置在大致同轴上。

[0125] (2)在(1)所记载的测距装置中，

[0126] 所述电路基板、所述发光基板以及所述受光基板相对于所述透镜按照所述电路基板、所述发光基板、所述受光基板的顺序配置，

[0127] 所述受光元件的受光面积大于所述发光元件的发光面积。

[0128] (3)在(1)或(2)所记载的测距装置中，

[0129] 所述电路基板在所述发光元件与所述透镜之间具有第一开口部。

[0130] (4)在(1)至(3)中任一个所记载的测距装置中，

[0131] 所述电路基板在所述受光元件与所述透镜之间具有第二开口部。

[0132] (5)在(1)至(4)中任一个所记载的测距装置中，

[0133] 所述透镜配置在所述透镜基板上，

[0134] 所述透镜基板层叠于所述电路基板。

[0135] (6)在(1)至(5)中任一个所记载的测距装置中，

[0136] 所述受光元件是APD(雪崩光电二极管)或SPAD(单光子雪崩二极管)。

[0137] (7)在(1)至(6)中任一个所记载的测距装置中，

[0138] 所述电路基板具有对所述发光元件进行控制的发光控制部。

[0139] (8)在(1)至(7)中任一个所记载的测距装置中，

[0140] 所述电路基板具有时间计测部，该时间计测部计测从所述发光元件照射光到所述受光元件接收到所述光为止的时间。

[0141] (9)在(8)所记载的测距装置中，

[0142] 所述电路基板具有距离计算部，该距离计算部基于由所述时间计测部计测出的时间，计算距被照射所述光的物体的距离。

[0143] (10)一种测距模块，具有(1)至(9)中任一个所记载的测距装置。

[0144] (11)在(10)所记载的测距模块中，

[0145] 所述测距模块具备安装有多个所述测距装置的柔性基板。

[0146] (12)在(11)所记载的测距模块中，

[0147] 所述柔性基板形成为灯笼型。

[0148] (13)在(11)或(12)所记载的测距模块中，

[0149] 所述测距模块还具备使所述柔性基板旋转的驱动部。

[0150] (14)在(13)所记载的测距模块中，

[0151] 所述测距模块还具备：

[0152] 与所述驱动部嵌合的齿轮；以及

[0153] 与所述齿轮嵌合的主轴，

[0154] 所述驱动部通过产生旋转扭矩而与所述柔性基板一起以所述主轴为中心旋转。

[0155] (15)在(10)至(14)中任一个所记载的测距模块中，

[0156] 所述测距模块具备覆盖所述测距装置的透明罩。

[0157] (16)在(1)至(9)中任一个所记载的测距装置中，

[0158] 所述透镜由多个透镜构成。

[0159] (17)在(16)所记载的测距装置中，

[0160] 所述多个透镜的材料不同。

[0161] (18)在(16)或(17)所记载的测距装置中，

[0162] 所述多个透镜通过层叠形成有透镜的多个透镜基板而形成。

[0163] (19)在(16)至(18)中任一个所记载的测距装置中，

[0164] 作为所述多个透镜的一个，具有环形形状的透镜。

[0165] (20)在(16)至(19)中任一个所记载的测距装置中，

[0166] 将所述发光元件的光射出的方向设为上方，

[0167] 所述多个透镜基板中最上部的透镜基板不具有从上表面向上方突出的凸部。

[0168] (21)在(1)至(9)和(16)至(20)中任一个所记载的测距装置中，

[0169] 将所述发光元件的光射出的方向设为上方，

[0170] 在所述透镜的上方还具备直径比所述透镜大的聚光透镜。

[0171] (22)在(21)所记载的测距装置中，

[0172] 所述聚光透镜和所述透镜构成为通过平行光耦合。

[0173] (23)在(1)至(9)和(16)至(22)中任一个所记载的测距装置中，

[0174] 所述透镜固定在有机基板上。

[0175] (24)在(1)至(9)和(16)至(23)中任一个所记载的测距装置中，

[0176] 所述电路基板具有电路层和布线层，

[0177] 对所述受光元件施加电压的布线仅通过所述电路基板的所述布线层。

[0178] (25)在(24)所记载的测距装置中，

[0179] 所述测距装置还具备用于对流过所述布线的电流进行控制的电流控制电路。

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