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JP2026011085A - Light-emitting devices, measuring devices - Google Patents

Light-emitting devices, measuring devices

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Publication number
JP2026011085A
JP2026011085A JP2024111375A JP2024111375A JP2026011085A JP 2026011085 A JP2026011085 A JP 2026011085A JP 2024111375 A JP2024111375 A JP 2024111375A JP 2024111375 A JP2024111375 A JP 2024111375A JP 2026011085 A JP2026011085 A JP 2026011085A
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JP
Japan
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light
circuit board
emitting
emitting element
emitting device
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Pending
Application number
JP2024111375A
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Japanese (ja)
Inventor
健典 和間
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.)
Koito Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Koito Manufacturing Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Koito Manufacturing Co Ltd filed Critical Koito Manufacturing Co Ltd
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Priority to PCT/JP2025/024351 priority patent/WO2026014416A1/en
Publication of JP2026011085A publication Critical patent/JP2026011085A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements

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  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

【課題】スイッチ素子のスイッチング動作に起因して生じるノイズが受光素子から出力される受光信号に悪影響を与えることを抑制する。
【解決手段】発光装置は、回路基板と、回路基板上に配置される発光素子と、回路基板上に配置されるスイッチ素子であって、開状態から閉状態になることで発光素子に電荷を供給して発光させるスイッチ素子と、発光素子の発光量に応じた受光信号を出力する受光素子と、受光素子を、回路基板から離れた位置で支持する支持部材と、を備える。
【選択図】図2

The present invention suppresses the adverse effect of noise generated by the switching operation of a switch element on a light-receiving signal output from a light-receiving element.
[Solution] The light-emitting device includes a circuit board, a light-emitting element arranged on the circuit board, a switch element arranged on the circuit board that supplies charge to the light-emitting element and causes it to emit light by changing from an open state to a closed state, a light-receiving element that outputs a light-receiving signal corresponding to the amount of light emitted by the light-emitting element, and a support member that supports the light-receiving element at a position away from the circuit board.
[Selected Figure] Figure 2

Description

本明細書に開示される技術は、発光装置、測定装置に関する。 The technology disclosed in this specification relates to light-emitting devices and measuring devices.

自動運転システム(AD:autonomous driving)や先進運転支援システム(ADAS:advanced driver assistance system)の進展に伴い、車両の走行時における周囲環境の把握や自己位置推定に用いる測定装置の一つとして、LiDAR(light detection and ranging)の開発研究が進められている。LiDARは、測定対象にレーザ光を投光する投光器と、レーザ光が測定対象に反射して戻ってくる反射光を受光する受光器と、を備える。LiDARは、投光器がレーザ光を出射したタイミングと、受光器が反射光を受光したタイミングと、の差に基づいて、測定対象までの距離を測定する。投光器は、複数の発光装置を有している(例えば、特許文献1,2参照)。 With the advancement of autonomous driving (AD) and advanced driver assistance systems (ADAS), research and development is underway into LiDAR (light detection and ranging) as a measurement device used to understand the surrounding environment and estimate a vehicle's position while driving. LiDAR comprises a light projector that projects laser light onto the measurement target, and a light receiver that receives the light reflected back from the measurement target. LiDAR measures the distance to the measurement target based on the difference between the timing when the light projector emits the laser light and the timing when the light receiver receives the reflected light. The light projector has multiple light-emitting devices (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

発光装置は、回路基板と、回路基板上に配置される発光素子と、回路基板上に配置されるスイッチ素子と、を有している。スイッチ素子は、開状態から閉状態になることで発光素子に電荷を供給して発光させる。発光装置は、さらに受光素子を有している。受光素子は、発光素子の発光量に応じた受光信号を出力する。受光素子からの受光信号に基づき、発光素子の発光の有無や発光レベル等を確認することができる。 The light-emitting device has a circuit board, a light-emitting element arranged on the circuit board, and a switch element arranged on the circuit board. The switch element supplies an electric charge to the light-emitting element, causing it to emit light, by switching from an open state to a closed state. The light-emitting device also has a light-receiving element. The light-receiving element outputs a light-receiving signal corresponding to the amount of light emitted by the light-emitting element. Based on the light-receiving signal from the light-receiving element, it is possible to check whether the light-emitting element is emitting light, the light-emission level, etc.

特開2021-19194号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2021-19194 特開2022-109724号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2022-109724

従来の発光装置では、受光素子と発光素子とが共通の回路基板上に配置されている。このため、スイッチ素子のスイッチング動作に起因して生じるノイズが受光素子から出力される受光信号に悪影響を与えるおそれがある。 In conventional light-emitting devices, the light-receiving element and the light-emitting element are placed on a common circuit board. This means that noise generated by the switching operation of the switch element may adversely affect the light-receiving signal output from the light-receiving element.

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。 This specification discloses technology that can solve the above-mentioned problems.

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。 The technology disclosed in this specification can be realized, for example, in the following forms:

(1)本明細書に開示される発光装置は、回路基板と、前記回路基板上に配置される発光素子と、前記回路基板上に配置されるスイッチ素子であって、開状態から閉状態になることで前記発光素子に電荷を供給して発光させるスイッチ素子と、前記発光素子の発光量に応じた受光信号を出力する受光素子と、前記受光素子を、前記回路基板から離れた位置で支持する支持部材と、を備える。本構成によれば、受光素子が、支持部材を介して、回路基板から離れた位置に配置されているため、スイッチ素子のスイッチング動作に起因して生じるノイズが受光素子から出力される受光信号に悪影響を与えることを抑制することができる。 (1) The light-emitting device disclosed in this specification comprises a circuit board, a light-emitting element disposed on the circuit board, a switch element disposed on the circuit board that supplies charge to the light-emitting element to emit light by switching from an open state to a closed state, a light-receiving element that outputs a light-receiving signal corresponding to the amount of light emitted by the light-emitting element, and a support member that supports the light-receiving element at a position separate from the circuit board. With this configuration, the light-receiving element is disposed at a position separate from the circuit board via the support member, thereby preventing noise caused by the switching operation of the switch element from adversely affecting the light-receiving signal output from the light-receiving element.

(2)上記発光装置において、前記支持部材は、前記回路基板との間で前記発光素子を収容する収容空間を形成する内壁面を有し、前記受光素子は、シート状であって、前記支持部材の前記内壁面に沿って配置されている構成としてもよい。本構成によれば、シート状の受光素子が、支持部材の内壁面に沿って配置されているため、受光素子の存在に起因して収容空間が狭くなることを抑制することができる。 (2) In the above-described light-emitting device, the support member may have an inner wall surface that forms a storage space for storing the light-emitting element between itself and the circuit board, and the light-receiving element may be sheet-shaped and arranged along the inner wall surface of the support member. According to this configuration, the sheet-shaped light-receiving element is arranged along the inner wall surface of the support member, thereby preventing the storage space from becoming narrower due to the presence of the light-receiving element.

(3)上記発光装置において、前記支持部材は、非導電性材料により形成されている構成としてもよい。本構成によれば、スイッチ素子のスイッチング動作に起因して生じるノイズが受光素子から出力される受光信号に悪影響を与えることを、より効果的に抑制することができる。 (3) In the above-described light-emitting device, the support member may be configured to be made of a non-conductive material. This configuration more effectively prevents noise caused by the switching operation of the switch element from adversely affecting the light-receiving signal output from the light-receiving element.

(4)上記発光装置において、前記支持部材は、光透過性材料により形成されている構成としてもよい。本構成によれば、支持部材の存在に起因して発光素子の発光範囲が制約されることを抑制することができる。 (4) In the above-described light-emitting device, the support member may be configured to be made of a light-transmitting material. This configuration can prevent the light-emitting range of the light-emitting element from being restricted by the presence of the support member.

(5)上記測定装置において、上記発光装置を有する投光器を備える構成としてもよい。本構成によれば、スイッチ素子のスイッチング動作に起因して生じるノイズが受光素子から出力される受光信号に悪影響を与えることを抑制することができる。 (5) The above-described measuring device may be configured to include a light projector having the above-described light-emitting device. This configuration makes it possible to prevent noise generated by the switching operation of the switch element from adversely affecting the light-receiving signal output from the light-receiving element.

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、発光装置、複数の発光装置を有する発光アレイ、複数の発光装置を有する投光器、測定装置等の形態で実現することができる。 The technology disclosed in this specification can be realized in various forms, such as a light-emitting device, a light-emitting array having multiple light-emitting devices, a floodlight having multiple light-emitting devices, a measuring device, etc.

実施形態における測定装置の構成を概略的に示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a measurement device according to an embodiment. 実施形態における発光装置の内部構成を示す説明図FIG. 1 is an explanatory diagram showing the internal configuration of a light-emitting device according to an embodiment. 比較例における発光装置の内部構成を示す説明図FIG. 10 is an explanatory diagram showing the internal configuration of a light emitting device according to a comparative example.

A.実施形態:
A-1.測定装置10の構成:
本実施形態を、図1から図3を参照しつつ説明する。本実施形態の測定装置10は、LiDARである。測定装置10は、例えば、AD(自動運転システム:automated drive)やADAS(先進運転支援システム:advanced driver assistance system)が実装される車両に搭載される。測定装置10は、例えば、車両の走行中において、人や他の車両等の物体の検出を補助するとともに、車両の運転者や車両の周囲に存在する者の安全確保、車両の運転中に周囲に存在する物体に与える損傷を低減するために有用な各種の情報を、他の装置やユーザに提供する。
A. Embodiments:
A-1. Configuration of the measuring device 10:
This embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3 . The measurement device 10 of this embodiment is a LiDAR. The measurement device 10 is mounted on, for example, a vehicle equipped with an AD (automated driving system) or an ADAS (advanced driver assistance system). The measurement device 10 assists in detecting objects such as people and other vehicles while the vehicle is traveling, and provides various information to other devices and users that is useful for ensuring the safety of the vehicle driver and those around the vehicle and for reducing damage to surrounding objects while the vehicle is being driven.

測定装置10は、図1に示すように、投光器100と、受光器400と、情報処理装置500と、通信インターフェイス600と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the measuring device 10 includes a light projector 100, a light receiver 400, an information processing device 500, and a communication interface 600.

A-1-1.投光器:
投光器100は、光源部110と、制御回路基板210と、を備えている。
A-1-1. Floodlight:
The floodlight 100 includes a light source unit 110 and a control circuit board 210 .

(光源部):
光源部110は、複数の発光装置101(後述の図2参照)を有している。本実施形態の測定装置10は、FLASH型のLiDARであり、光源部110は、例えば複数の発光装置101が線状(一次元的)や面状(二次元的)に配置された構成を有している。発光装置101の構成については後述する。
(Light source part):
The light source unit 110 has a plurality of light-emitting devices 101 (see FIG. 2 described later). The measurement device 10 of this embodiment is a FLASH-type LiDAR, and the light source unit 110 has a configuration in which, for example, a plurality of light-emitting devices 101 are arranged linearly (one-dimensionally) or planarly (two-dimensionally). The configuration of the light-emitting devices 101 will be described later.

(制御回路基板):
制御回路基板210は、光源部110の発光制御を行うための電子部品等が搭載された回路基板である。制御回路基板210は、光源部110が有する電源供給回路(図示しない)を制御するとともに、各発光装置101が有する後述のスイッチ素子104をスイッチング制御する。すなわち、制御回路基板210は、各スイッチ素子104を開状態と閉状態との間で切り替える。
(Control circuit board):
The control circuit board 210 is a circuit board on which electronic components and the like are mounted for controlling the light emission of the light source unit 110. The control circuit board 210 controls a power supply circuit (not shown) of the light source unit 110, and also controls the switching of the switch elements 104 (described below) of each light-emitting device 101. In other words, the control circuit board 210 switches each switch element 104 between an open state and a closed state.

A-1-2.受光器等:
受光器400は、図1に示すように、受光光学系410と、受光部420と、TOF測定装置430と、を備えている。
A-1-2. Receiver, etc.:
As shown in FIG. 1, the light receiver 400 includes a light receiving optical system 410, a light receiving unit 420, and a TOF measurement device 430.

受光光学系410は、出力レーザ光Loutが測定対象Wに反射して戻ってきた光である反射レーザ光Lreを、受光部420に受光させるための光学系である。受光光学系410は、例えば、集光レンズ等の各種レンズであってもよく、波長フィルタ等の各種フィルタであってもよく、反射ミラーであってもよい。 The light receiving optical system 410 is an optical system that allows the light receiving unit 420 to receive reflected laser light Lre, which is light that is output laser light Lout reflected by the measurement target W and returned. The light receiving optical system 410 may be, for example, various lenses such as a focusing lens, various filters such as a wavelength filter, or a reflective mirror.

受光部420は、受光素子を備えている。受光素子は、例えば、フォトダイオードである。受光部420は、受光光学系410から入射する反射レーザ光Lreを受光し、反射レーザ光Lreの強度や受光タイミングに対応した受光信号に変換して出力する。 The light receiving unit 420 includes a light receiving element. The light receiving element is, for example, a photodiode. The light receiving unit 420 receives the reflected laser light Lre incident from the light receiving optical system 410, converts it into a light receiving signal corresponding to the intensity and light receiving timing of the reflected laser light Lre, and outputs it.

TOF測定装置430は、例えば、TDC(time-to-digital converter)回路を搭載した時間測定IC(集積回路:integrated circuit)を有している。TOF測定装置430は、投光制御装置211および受光部420と通信可能に接続されている。TOF測定装置430は、投光制御装置211から出力された発光タイミングを示すタイミング信号と、受光部420から出力された受光信号と、を受信し、これらに基づいて、出力レーザ光Loutを発したタイミングと、反射レーザ光Lreを受光したタイミングとの差、つまり、レーザ光の飛行時間(TOF:time of flight)を求める。TOF測定装置430は、求めたTOFに対応する信号と、受光部420から受信した受光信号と、を出力する。 The TOF measurement device 430 has, for example, a time measurement integrated circuit (IC) equipped with a TDC (time-to-digital converter) circuit. The TOF measurement device 430 is communicatively connected to the light-projection control device 211 and the light-receiving unit 420. The TOF measurement device 430 receives a timing signal indicating the emission timing output from the light-projection control device 211 and a light-receiving signal output from the light-receiving unit 420, and based on these, determines the difference between the timing at which the output laser light Lout is emitted and the timing at which the reflected laser light Lre is received, i.e., the time of flight (TOF) of the laser light. The TOF measurement device 430 outputs a signal corresponding to the determined TOF and the light-receiving signal received from the light-receiving unit 420.

情報処理装置500は、プロセッサを有している。プロセッサは、例えば、CPU(central processing unit)、MPU(micro processing unit)、ASIC(application specific integrated circuit)、FPGA(field programmable gate array)、DSP(digital signal processor)等であってもよい。情報処理装置500は、TOF測定装置430と通信可能に接続されている。情報処理装置500は、TOF測定装置430が出力したTOFに対応する信号と受光信号とを受信し、これらに基づいて、測定対象Wまでの距離等の各種の情報を生成する。当該情報は、例えば、時間相関単一光子計数法(time-correlated single photon counting)で用いるヒストグラム、測定対象Wの各点(ポイント)までの距離、点群情報(point cloud)等である。情報処理装置500によって生成された情報は、通信インターフェイス600を介して当該情報を利用する外部装置700に送信される。 The information processing device 500 has a processor. The processor may be, for example, a CPU (central processing unit), MPU (micro processing unit), ASIC (application specific integrated circuit), FPGA (field programmable gate array), DSP (digital signal processor), etc. The information processing device 500 is communicatively connected to the TOF measurement device 430. The information processing device 500 receives the TOF-correlated signal and the received light signal output by the TOF measurement device 430, and generates various information such as the distance to the measurement target W based on these signals. This information may be, for example, a histogram used in time-correlated single photon counting, the distance to each point on the measurement target W, point cloud information, etc. The information generated by the information processing device 500 is transmitted via the communication interface 600 to an external device 700 that uses the information.

外部装置700は、例えば、ポイントクラウドによる環境地図の作成を行う装置であってもよく、NDT(Normal Distributions Transform)、ICP(Iterative Closest Point)などのスキャンマッチングアルゴリズムを用いた自己位置推定(SLAM:Simultaneous Localization and Mapping)を行う装置であってもよい。 The external device 700 may be, for example, a device that creates an environmental map using a point cloud, or a device that performs self-location estimation (SLAM: Simultaneous Localization and Mapping) using a scan matching algorithm such as NDT (Normal Distributions Transform) or ICP (Iterative Closest Point).

A-2.発光装置の構成:
次に、発光装置101の構成について説明する。図2の上段には、発光装置101を、発光素子102の光軸方向(図2の上段の紙面手前方向)から見た外部構成が示されている。図2の下段には、発光装置101について、光軸方向(図2の下段の紙面上下方向)に沿った断面の構成が示されている。
A-2. Configuration of the light-emitting device:
Next, the configuration of the light emitting device 101 will be described. The upper part of Fig. 2 shows the external configuration of the light emitting device 101 as seen from the optical axis direction of the light emitting element 102 (the front side of the paper in the upper part of Fig. 2). The lower part of Fig. 2 shows the cross-sectional configuration of the light emitting device 101 along the optical axis direction (the up-down direction of the paper in the lower part of Fig. 2).

発光装置101は、回路基板115と、発光素子102と、スイッチ素子104と、光センサ106と、レンズアッセンブリ120と、を有している。光センサ106は、受光素子の一例であり、レンズアッセンブリ120は、支持部材の一例である。 The light-emitting device 101 includes a circuit board 115, a light-emitting element 102, a switch element 104, a light sensor 106, and a lens assembly 120. The light sensor 106 is an example of a light-receiving element, and the lens assembly 120 is an example of a support member.

本実施形態では、回路基板115の形状は矩形であるが、矩形以外の形状(例えば円形等)でもよい。 In this embodiment, the circuit board 115 is rectangular, but it may be other shapes (e.g., circular).

発光素子102は、回路基板115上に搭載されている。発光素子102は、例えば赤外光線を発する赤外線レーザ発光素子である。レーザ発光素子は、例えば、レーザダイオード、発光ダイオード、面発光素子(例えば、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)などである。 The light-emitting element 102 is mounted on the circuit board 115. The light-emitting element 102 is, for example, an infrared laser light-emitting element that emits infrared light. Examples of laser light-emitting elements include laser diodes, light-emitting diodes, and surface-emitting elements (such as VCSELs (Vertical Cavity Surface Emitting Lasers)).

スイッチ素子104は、回路基板115上に搭載されている。スイッチ素子104は、発光素子102に対して直列接続されている。スイッチ素子104は、例えばGaN FET(高電子移動度トランジスタ)である。なお、スイッチ素子104は、例えば、GaN FET以外の電界効果トランジスタでもよいし、バイポーラトランジスタでもよいし、絶縁ゲートバイポーラトランジスタでもよい。また、スイッチ素子104は、発光素子102に対して低電位側(発光素子102のカソード)に配置されてもよいし、発光素子102に対して高電位側(発光素子102のアノード)に配置されてもよい。制御回路基板210によるスイッチング制御によってスイッチ素子104が開状態から閉状態にターンオンすると、電源供給回路(図示しない)からの出力電圧が発光素子102に印加され、発光素子102が発光する。 The switch element 104 is mounted on the circuit board 115. The switch element 104 is connected in series to the light-emitting element 102. The switch element 104 is, for example, a GaN FET (high electron mobility transistor). Note that the switch element 104 may be, for example, a field-effect transistor other than a GaN FET, a bipolar transistor, or an insulated gate bipolar transistor. The switch element 104 may be disposed on the low-potential side (cathode of the light-emitting element 102) of the light-emitting element 102, or on the high-potential side (anode of the light-emitting element 102) of the light-emitting element 102. When the switch element 104 is turned on from an open state to a closed state by switching control by the control circuit board 210, an output voltage from a power supply circuit (not shown) is applied to the light-emitting element 102, causing the light-emitting element 102 to emit light.

レンズアッセンブリ120は、回路基板115のうち、少なくとも発光素子102が配置された領域を覆うように配置されている。レンズアッセンブリ120は、非導電性と光透過性とを有する材料により形成されている。レンズアッセンブリ120は、例えばガラスやアクリル樹脂等により形成されている。レンズアッセンブリ120は、レンズ部分124と、固定部分126と、を有している。 The lens assembly 120 is arranged to cover at least the area of the circuit board 115 where the light emitting element 102 is arranged. The lens assembly 120 is made of a material that is non-conductive and optically transparent. For example, the lens assembly 120 is made of glass, acrylic resin, or the like. The lens assembly 120 has a lens portion 124 and a fixed portion 126.

レンズ部分124は、発光素子102から出力される出力レーザ光Lout(図1参照)の光路上に配置されている。換言すれば、レンズ部分124は、発光素子102の光軸方向において、発光素子102に対向するように配置されている。レンズ部分124は、光軸方向において発光素子102(スイッチ素子104)から離れた位置に配置されている。レンズ部分124は、投光光学系(レンズ機能)を有しており、出力レーザ光Loutの配光を調節する。レンズ部分124(投光光学系)は、例えば、コリメートレンズ等のレンズであってもよい。なお、レンズ部分124の光軸方向視での形状は、円形であるが、円形以外の形状(例えば矩形等)でもよい。 The lens portion 124 is disposed on the optical path of the output laser light Lout (see FIG. 1) output from the light-emitting element 102. In other words, the lens portion 124 is disposed so as to face the light-emitting element 102 in the optical axis direction of the light-emitting element 102. The lens portion 124 is disposed at a position away from the light-emitting element 102 (switch element 104) in the optical axis direction. The lens portion 124 has a light-projecting optical system (lens function) and adjusts the light distribution of the output laser light Lout. The lens portion 124 (light-projecting optical system) may be, for example, a lens such as a collimating lens. Note that the shape of the lens portion 124 when viewed in the optical axis direction is circular, but it may be a shape other than circular (for example, rectangular, etc.).

固定部分126は、回路基板115のうち、発光素子102とスイッチ素子104と光センサ106とが配置された領域の周囲を囲む枠状の部分である。固定部分126の光軸方向視の形状は、矩形枠状であるが、矩形枠状以外の形状(例えば円形枠状等)でもよい。固定部分126は、レンズ部分124と回路基板115との間に配置されており、レンズ部分124を回路基板115から離れた位置で固定している。固定部分126の上端部は、全周にわたって、レンズ部分124の下面の周縁に接合されている。このような構成により、レンズアッセンブリ120は、回路基板115との間で収容空間122を形成している。収容空間122には、発光素子102とスイッチ素子104と光センサ106とが収容されている。 The fixed portion 126 is a frame-shaped portion of the circuit board 115 that surrounds the area in which the light-emitting element 102, switch element 104, and optical sensor 106 are arranged. The fixed portion 126 has a rectangular frame shape when viewed in the optical axis direction, but may have a shape other than a rectangular frame (for example, a circular frame). The fixed portion 126 is arranged between the lens portion 124 and the circuit board 115 and fixes the lens portion 124 at a position separated from the circuit board 115. The upper end of the fixed portion 126 is joined to the periphery of the lower surface of the lens portion 124 around its entire periphery. With this configuration, the lens assembly 120 forms an accommodation space 122 between itself and the circuit board 115. The accommodation space 122 accommodates the light-emitting element 102, switch element 104, and optical sensor 106.

光センサ106は、発光素子102の近傍に配置され、発光素子102の発光量に応じて受光信号を、信号線L1を介して出力する。光センサ106は、シート型光センサである。シート型光センサは、例えばカーボンナノチューブ光検出器と有機トランジスタとが、極薄膜基材(例えば5μm以下)に実装された構成を有している(例えば、独国科学誌「Advanced Materials」(オンライン,Early View) タイトル:"Ultraflexible Wireless Imager Integrated with Organic Circuits for Broadband Infrared Thermal Analysis"参照)。 The optical sensor 106 is disposed near the light-emitting element 102 and outputs a light-receiving signal via signal line L1 according to the amount of light emitted by the light-emitting element 102. The optical sensor 106 is a sheet-type optical sensor. A sheet-type optical sensor has, for example, a carbon nanotube photodetector and an organic transistor mounted on an ultra-thin film substrate (e.g., 5 μm or less) (see, for example, the German scientific journal "Advanced Materials" (online, Early View), titled "Ultraflexible Wireless Imager Integrated with Organic Circuits for Broadband Infrared Thermal Analysis").

光センサ106は、レンズアッセンブリ120の収容空間122を形成する内壁面に沿って配置されている。具体的には、光センサ106は、レンズアッセンブリ120の内壁面のうち、回路基板115と対向する対向内壁面123に配置されている。なお、光軸方向視で、光センサ106は、発光素子102の照射範囲からずれた位置に配置されている。光センサ106に繋がっている信号線L1は、レンズアッセンブリ120の内部を貫通してレンズアッセンブリ120の外部に導出され、例えば制御回路基板210に電気的に接続されている。このため、光センサ106および信号線L1は、回路基板115に接触していない。 The optical sensor 106 is arranged along the inner wall surface that forms the accommodation space 122 of the lens assembly 120. Specifically, the optical sensor 106 is arranged on the opposing inner wall surface 123 of the inner wall surface of the lens assembly 120 that faces the circuit board 115. When viewed in the optical axis direction, the optical sensor 106 is arranged at a position offset from the illumination range of the light-emitting element 102. The signal line L1 connected to the optical sensor 106 passes through the interior of the lens assembly 120 and is led out of the lens assembly 120, and is electrically connected to, for example, the control circuit board 210. Therefore, the optical sensor 106 and signal line L1 do not come into contact with the circuit board 115.

A-3.本実施形態の効果:
本実施形態によれば、光センサ106が、レンズアッセンブリ120を介して、回路基板115から離れた位置に配置されている(図2参照)。このため、スイッチ素子104のスイッチング動作に起因して生じるノイズが光センサ106から出力される受光信号に悪影響を与えることを抑制することができる。
A-3. Effects of this embodiment:
According to this embodiment, the optical sensor 106 is disposed at a position separated from the circuit board 115 via the lens assembly 120 (see FIG. 2 ). This prevents noise caused by the switching operation of the switch element 104 from adversely affecting the light reception signal output from the optical sensor 106.

図3の上段には、比較例の発光装置101aを、発光素子102の光軸方向(図3の上段の紙面手前方向)から見た外部構成が示されている。図3の下段には、比較例の発光装置101aについて、光軸方向(図3の下段の紙面上下方向)に沿った断面の構成が示されている。比較例の発光装置101aは、本実施形態の発光装置101に対して、受光素子の位置が異なり、その他は共通する。 The upper part of Figure 3 shows the external configuration of the light-emitting device 101a of the comparative example, as viewed from the optical axis direction of the light-emitting element 102 (the front side of the paper in the upper part of Figure 3). The lower part of Figure 3 shows the cross-sectional configuration of the light-emitting device 101a of the comparative example, taken along the optical axis direction (the up-down direction of the paper in the lower part of Figure 3). The light-emitting device 101a of the comparative example differs from the light-emitting device 101 of this embodiment in the position of the light-receiving element, but is otherwise the same.

ここで、制御回路基板210は、極めて短い周期のパルス信号(例えばパルス幅はnsレベル、パルス周期はμsレベル)に基づき、スイッチ素子104のスイッチング制御を高速で繰り返し実行し、発光素子102を高速でパルス発光させる。図3に示すように、比較例の発光装置101aでは、光センサ106aは、発光素子102と同じように、回路基板115上に搭載されている。このため、スイッチ素子104のスイッチング動作に起因して生じるノイズが、光センサ106aからの受光信号に乗り、受光信号のレベルを大きく乱す。その結果、光センサ106aからの受光信号に基づく発光素子102の発光の有無等を精度よく判断することができなくなるおそれがある。 Here, the control circuit board 210 repeatedly controls the switching of the switch element 104 at high speed based on an extremely short-period pulse signal (e.g., a pulse width on the order of nanoseconds and a pulse period on the order of microseconds), causing the light-emitting element 102 to emit pulsed light at high speed. As shown in Figure 3, in the comparative light-emitting device 101a, the optical sensor 106a is mounted on the circuit board 115, just like the light-emitting element 102. Therefore, noise generated by the switching operation of the switch element 104 is carried over to the light-receiving signal from the optical sensor 106a, significantly disrupting the level of the light-receiving signal. As a result, it may become impossible to accurately determine whether the light-emitting element 102 is emitting light based on the light-receiving signal from the optical sensor 106a.

これに対して、本実施形態では、光センサ106が、レンズアッセンブリ120を介して、回路基板115から離れた位置に配置されている(図2参照)。このため、制御回路基板210がスイッチ素子104のスイッチング制御を高速で繰り返し実行しても、スイッチング動作に起因して生じるノイズは、光センサ106aからの受光信号に乗り難い。その結果、光センサ106aからの受光信号に基づく発光素子102の発光の有無等を精度よく判断することができる。 In contrast, in this embodiment, the optical sensor 106 is positioned away from the circuit board 115 via the lens assembly 120 (see Figure 2). Therefore, even if the control circuit board 210 repeatedly performs switching control of the switch element 104 at high speed, noise caused by the switching operation is unlikely to be detected in the light reception signal from the optical sensor 106a. As a result, it is possible to accurately determine whether or not the light-emitting element 102 is emitting light based on the light reception signal from the optical sensor 106a.

本実施形態では、シート状の光センサ106が、レンズアッセンブリ120の内壁面に沿って配置されている(図2参照)。このため、本実施形態によれば、受光素子の存在に起因して収容空間122が狭くなることを抑制することができる。しかも、光センサ106は、対向内壁面123に沿って配置されている。本実施形態では、例えば光センサ106が収容空間122を形成する側内壁面に配置された構成に比べて、光センサ106と回路基板115との間の距離が長い。このため、本実施形態によれば、スイッチ素子104のスイッチング動作に起因して生じるノイズが光センサ106から出力される受光信号に悪影響を与えることを、より効果的に抑制することができる。 In this embodiment, the sheet-like optical sensor 106 is arranged along the inner wall surface of the lens assembly 120 (see Figure 2). Therefore, this embodiment can prevent the storage space 122 from becoming narrower due to the presence of the light-receiving element. Furthermore, the optical sensor 106 is arranged along the opposing inner wall surface 123. In this embodiment, the distance between the optical sensor 106 and the circuit board 115 is longer than in a configuration in which the optical sensor 106 is arranged on a side inner wall surface that forms the storage space 122. Therefore, this embodiment can more effectively prevent noise caused by the switching operation of the switch element 104 from adversely affecting the light-receiving signal output from the optical sensor 106.

本実施形態では、レンズアッセンブリ120は、非導電性材料により形成されている。このため、本実施形態によれば、スイッチ素子104のスイッチング動作に起因して生じるノイズが受光素子から出力される受光信号に悪影響を与えることを、より効果的に抑制することができる。 In this embodiment, the lens assembly 120 is formed from a non-conductive material. Therefore, this embodiment more effectively prevents noise caused by the switching operation of the switch element 104 from adversely affecting the light receiving signal output from the light receiving element.

本実施形態では、レンズアッセンブリ120は、光透過性材料により形成されている、このため、本実施形態によれば、レンズアッセンブリ120の存在に起因して発光素子102の発光範囲が制約されることを抑制することができる。 In this embodiment, the lens assembly 120 is formed from an optically transparent material. Therefore, this embodiment can prevent the light-emitting range of the light-emitting element 102 from being restricted by the presence of the lens assembly 120.

B.変形例:
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
B. Variations:
The technology disclosed in this specification is not limited to the above-described embodiments, and can be modified into various forms without departing from the spirit thereof, for example, the following modifications are also possible.

上記実施形態では、測定装置として、FLASH型のLiDARを例に挙げて説明したが、これに限らず、例えばスキャン型のLiDARでもよく、LiDAR以外の光学式の測定装置でもよい。また、測定装置は、1つの発光装置101を有する構成でもよい。発光装置101は、複数の発光素子102を有する構成でもよい。上記実施形態において、発光素子102は、赤外光線を発する赤外線レーザ発光素子であったが、これに限らず、可視光線や紫外光線などを発する発光素子でもよい。 In the above embodiment, a FLASH-type LiDAR was used as an example of the measurement device, but this is not limited to this and may be, for example, a scanning-type LiDAR, or an optical measurement device other than LiDAR. The measurement device may also be configured to have one light-emitting device 101. The light-emitting device 101 may be configured to have multiple light-emitting elements 102. In the above embodiment, the light-emitting element 102 was an infrared laser light-emitting element that emits infrared light, but this is not limited to this and may be a light-emitting element that emits visible light, ultraviolet light, etc.

支持部材は、レンズ機能を有しなくてもよい。支持部材は、非導電性と光透過性との少なくとも一方を有しない材料により形成されてもよい。要するに、支持部材は、受光センサを、回路基板から離れた位置で支持する構成を有していればよい。 The support member does not have to function as a lens. The support member may be made of a material that is neither electrically conductive nor optically transparent. In short, the support member only needs to be configured to support the light receiving sensor at a position separated from the circuit board.

上記実施形態では、受光素子は、シート型の光センサ106であったが、これに限らず、赤外光線を受光可能なフォトダイオードなどでもよい。上記実施形態では、光センサ106は対向内壁面123に沿って配置されたが、これに限らず、例えば、レンズアッセンブリ120の収容空間122を形成する内壁面のうち、光軸周りの側内壁面に沿って配置されてもよいし、少なくとも一部が光透過性を有するレンズアッセンブリ120の内部に埋設されてもよい。上記実施形態において、信号線L1は回路基板115に接触している構成でもよい。このような構成であっても、光センサ106が回路基板115上に配置された構成に比べて、スイッチ素子104のスイッチング動作に起因して生じるノイズが光センサ106から出力される受光信号に悪影響を与えることを抑制することができる。 In the above embodiment, the light receiving element was a sheet-type optical sensor 106, but this is not limited to this and may also be a photodiode capable of receiving infrared light. In the above embodiment, the optical sensor 106 was arranged along the opposing inner wall surface 123, but this is not limited to this and the optical sensor 106 may be arranged, for example, along the side inner wall surface around the optical axis of the inner wall surface that forms the accommodation space 122 of the lens assembly 120, or may be embedded inside the lens assembly 120, at least a portion of which is optically transparent. In the above embodiment, the signal line L1 may be configured to be in contact with the circuit board 115. Even with this configuration, it is possible to prevent noise caused by the switching operation of the switch element 104 from adversely affecting the light receiving signal output from the optical sensor 106, compared to a configuration in which the optical sensor 106 is arranged on the circuit board 115.

10:測定装置 100:投光器 101,101a:発光装置 102:発光素子 104:スイッチ素子 106,106a:光センサ 110:光源部 115:回路基板 120:レンズアッセンブリ 122:収容空間 123:対向内壁面 124:レンズ部分 126:固定部分 210:制御回路基板 211:投光制御装置 400:受光器 410:受光光学系 420:受光部 430:TOF測定装置 500:情報処理装置 600:通信インターフェイス 700:外部装置 10: Measuring device 100: Light emitter 101, 101a: Light emitting device 102: Light emitting element 104: Switch element 106, 106a: Optical sensor 110: Light source unit 115: Circuit board 120: Lens assembly 122: Storage space 123: Opposing inner wall surface 124: Lens portion 126: Fixed portion 210: Control circuit board 211: Light emitter control device 400: Light receiver 410: Light receiving optical system 420: Light receiving unit 430: TOF measuring device 500: Information processing device 600: Communication interface 700: External device

Claims (5)

回路基板と、
前記回路基板上に配置される発光素子と、
前記回路基板上に配置されるスイッチ素子であって、開状態から閉状態になることで前記発光素子に電荷を供給して発光させるスイッチ素子と、
前記発光素子の発光量に応じた受光信号を出力する受光素子と、
前記受光素子を、前記回路基板から離れた位置で支持する支持部材と、を備える、発光装置。
A circuit board;
a light-emitting element disposed on the circuit board;
a switch element disposed on the circuit board, the switch element supplying electric charge to the light-emitting element to emit light when the switch element changes from an open state to a closed state;
a light receiving element that outputs a light receiving signal corresponding to the amount of light emitted by the light emitting element;
a support member that supports the light receiving element at a position spaced apart from the circuit board.
請求項1に記載の発光装置であって、
前記支持部材は、前記回路基板との間で前記発光素子を収容する収容空間を形成する内壁面を有し、
前記受光素子は、シート状であって、前記支持部材の前記内壁面に沿って配置されている、発光装置。
2. The light emitting device according to claim 1,
the support member has an inner wall surface that forms an accommodation space for accommodating the light-emitting element between the support member and the circuit board,
The light-emitting device, wherein the light-receiving element is sheet-shaped and is arranged along the inner wall surface of the support member.
請求項1または請求項2に記載の発光装置であって、
前記支持部材は、非導電性材料により形成されている、発光装置。
3. The light emitting device according to claim 1,
The light-emitting device, wherein the support member is made of a non-conductive material.
請求項3に記載の発光装置であって、
前記支持部材は、光透過性材料により形成されている、発光装置。
4. The light emitting device according to claim 3,
The light-emitting device, wherein the support member is made of a light-transmitting material.
請求項1または請求項2に記載の発光装置を有する投光器を備える測定装置。 A measuring device equipped with a projector having the light-emitting device described in claim 1 or claim 2.
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