JP6163026B2 - 光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学装置に関する。

従来から、光を用いたセンサーが知られている（たとえば特許文献１参照）。同文献に開示のセンサーは、赤外発光ダイオードと、赤外受光素子と、ケースと、を備えている。赤外発光ダイオードおよび赤外受光素子は、ケースに配置されている。赤外発光ダイオードからは、赤外光が、感光体上の所定領域に付着したトナーに向けて照射される。そして、トナーにて反射した赤外光は、赤外受光素子によって受光される。赤外受光素子の出力に基づいて、トナーの濃度が検出される。

特開平０９−８９７６９号公報

このようなセンサーを用いる際に、トナーにて拡散した光を受光することにより、トナーの濃度をより的確に検出することが考えられている。このような考えのもと、新たなセンサーの開発が求められている。

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、トナーの濃度をより的確に検出できる小型の光学装置を提供することをその主たる課題とする。

本発明の第１の側面によると、発光素子と第１受光素子と第２受光素子と基板とを備え、前記発光素子と前記第１受光素子と前記第２受光素子とは、前記基板上にて、一直線上に配列されており、前記発光素子は、前記基板の面内方向における第１方向側に向かって光を放ち、前記第１受光素子は、前記発光素子から放たれ、前記基板に対して前記第１方向側に配置された対象体にて反射した光を受光し、前記第２受光素子は、前記発光素子から放たれ、前記対象体にて散乱した光を受光する、光学装置が提供される。

好ましくは、前記基板は長矩形状であり、前記発光素子と前記第１受光素子と前記第２受光素子とは、前記基板の短手方向の一端側に配置されている。

好ましくは、前記発光素子と前記第１受光素子と前記第２受光素子とは、前記基板の長手方向に沿って配列されている。

好ましくは、前記第１受光素子は、前記発光素子および前記第２受光素子の間に配置されている。

好ましくは、前記第１受光素子と前記第２受光素子との離間距離は、前記第１受光素子と前記発光素子との離間距離よりも、小さい。

好ましくは、前記基板に配置されたケースを更に備え、前記ケースは、前記発光素子と前記第１受光素子との間に介在する第１隔壁を含む。

好ましくは、前記ケースは、前記第１受光素子と前記第２受光素子との間に介在する第２隔壁を含む。

好ましくは、前記第２隔壁は、第１壁部を含み、前記第１壁部は、前記第１受光素子と前記第２受光素子との間に位置しており、且つ、前記基板の厚さ方向視において、前記第１方向に向かうにつれて、前記基板の長手方向において前記発光素子に近づくように、前記基板の短手方向に対し傾斜するように、延びている。

好ましくは、前記第２隔壁は、第２壁部を含み、前記第２壁部は、前記第１壁部よりも前記第１方向側に位置しており、且つ、前記第１壁部につながっており、前記第２壁部は、前記基板の厚さ方向視において、前記第１壁部から離れるにつれて、前記基板の長手方向において前記発光素子に近づくように、前記第１壁部の延びる方向に対して傾斜するように、延びている。

好ましくは、前記ケースは、前記発光素子の光を通過させる出射窓と、前記第１受光素子への光を通過させる第１入射窓と、を有し、前記出射窓は、前記発光素子の前記第１方向側に位置しており、前記第１入射窓は、前記第１受光素子の前記第１方向側に位置している。

好ましくは、前記出射窓の開口面積は、前記第１入射窓の開口面積よりも小さい。

好ましくは、前記ケースには、前記第２受光素子への光を通過させる第２入射窓が形成され、前記第２入射窓は、前記第２受光素子の第１方向側に位置している。

好ましくは、前記第２入射窓の開口面積は、前記第１入射窓の開口面積よりも小さい。

好ましくは、前記ケースには、入射用穴が形成されており、前記入射用穴は、前記第１入射窓と、前記第２入射窓と、につながっている。

好ましくは、前記ケースに配置された透光部材を更に備え、前記透光部材は、前記第１方向視において、前記出射窓および前記第１入射窓に重なっている。

好ましくは、前記透光部材は、基部と、前記基部から前記発光素子に向かって膨らむ膨出部を含み、前記膨出部は、前記第１方向視において、前記出射窓に重なっている。

好ましくは、前記発光素子は、発光素子用基板と、ＬＥＤチップと、発光素子用レンズと、を含み、前記ＬＥＤチップは、前記発光素子用基板上、且つ、前記発光素子用基板と前記発光素子用レンズとの間に配置されており、前記発光素子用基板は、前記基板に対して起立している。

好ましくは、前記第１受光素子は、第１受光素子用基板と、第１受光チップと、第１受光素子用レンズと、を含み、前記第１受光チップは、前記第１受光素子用基板上、且つ、前記第１受光素子用基板と前記第１受光素子用レンズとの間に配置されており、前記第１受光素子用基板は、前記基板に対して起立している。

好ましくは、前記基板は、基板表面および基板裏面を有し、前記基板表面に形成された表面配線パターンと、前記表面配線パターンを覆う表面保護層と、を更に備え、前記表面保護層は、黒色である。

好ましくは、前記表面配線パターンと前記発光素子との間に介在し、前記表面配線パターンと前記発光素子とを接合する第１接合部と、前記表面配線パターンと前記第１受光素子との間に介在し、前記表面配線パターンと前記第１受光素子とを接合する第２接合部と、前記表面配線パターンと前記第２受光素子との間に介在し、前記表面配線パターンと前記第２受光素子とを接合する第３接合部と、を更に備える。

好ましくは、前記基板裏面に形成された裏面配線パターンと、前記裏面配線パターンを覆う裏面保護層と、を更に備え、前記裏面保護層は、黒色である。

好ましくは、前記基板には、前記基板の厚さ方向視において、前記発光素子と前記第１受光素子との間に位置する空隙が形成され、前記ケースは、前記空隙に配置された部分を有する。

好ましくは、前記空隙と、前記ケースにおける前記空隙に配置された部分は、前記基板の厚さ方向視において長手状に互いに同一方向に延びている。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の第１実施形態にかかる光学装置の平面図である。 本発明の第１実施形態にかかる光学装置の底面図である。 図１のＩＩＩ方向の矢視図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 図４から透光部材を省略した図である。 図４のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。 図５からケースを省略した図である。 図２からケースおよび透光部材を省略した図である。 図１に示した発光素子の斜視図である。 図９のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 図１に示した第１受光素子および第２受光素子の斜視図である。 図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図である。 図１のＩＩＩ方向視におけるケースのみを示した図である。 図１３に示したケースの反対側から見た図である。 図１３、図１４に示したケースの底面図である。 図４に示した透光部材の図である。 図１６の手前側から見た図である。 図１６のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿う断面図である。

以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

＜第１実施形態＞
図１〜図１８を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態にかかる光学装置の平面図である。図２は、本発明の第１実施形態にかかる光学装置の底面図である。図３は、図１のＩＩＩ方向の矢視図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。

光学装置１００は、対象体８９１（図４参照）に付着したトナーの濃度を検出するためのものである。

光学装置１００は、基板１と、表面配線パターン２１（図１〜図４では適宜省略、図６参照）と、表面保護層２３（図１〜図４では適宜省略、図６参照）と、裏面配線パターン２６（図１〜図４では適宜省略、図６参照）と、裏面保護層２８（図１〜図４では適宜省略、図６参照）と、発光素子３１と、第１受光素子３３と、第２受光素子３５と、電気素子４１と、電気素子４３と、ケース６と、透光部材７と、コネクタ８と、を備える。図６では、発光素子３１、第１受光素子３３、および第２受光素子３５を、ハッチングを付して示しており、内部構造を省略している。

図５は、図４から透光部材を省略した図である。図７は、図５からケースを省略した図である。図８は、図２からケースおよび透光部材を省略した図である。

図１〜図８に示す基板１は、発光素子３１と、第１受光素子３３と、第２受光素子３５と、を配置するためのものである。本実施形態では、基板１は一方向に沿って延びる長手状である。基板１の短手方向の一方を第１方向Ｘ１としており、基板１の短手方向の他方を第２方向Ｘ２としている。

本実施形態では、基板１は、絶縁性の材料よりなる。基板１は、たとえば、ガラス繊維入りエポキシ基板である。本実施形態とは異なり、基板１が絶縁性の材料よりなる場合に、基板１が、セラミックよりなっていてもよい。セラミックとしては、たとえば、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＣ、または、ＡｌＮが挙げられる。

基板１は、基板表面１１と、基板裏面１２と、第１基板側面１３と、第２基板側面１４と、第１基板端面１５と、第２基板端面１６と、を有する。

図６に示すように、基板表面１１および基板裏面１２は互いに反対側を向いている。基板表面１１は、厚さ方向Ｚの一方を向いている。基板表面１１は平坦である。一方、基板裏面１２は、厚さ方向Ｚの他方を向いている。基板裏面１２は平坦である。

図３、図４に示すように、第１基板側面１３と、第２基板側面１４と、第１基板端面１５と、第２基板端面１６と、はいずれも、基板１の厚さ方向Ｚに交差する方向を向いている。第１基板側面１３と、第２基板側面１４と、第１基板端面１５と、第２基板端面１６と、はいずれも、基板表面１１および基板裏面１２につながっている。第１基板側面１３および第２基板側面１４は、基板１の長手方向において互いに反対側に位置している。第１基板側面１３は、基板１の長手方向の一端に位置している。第２基板側面１４は、基板１の長手方向の他端に位置している。第１基板端面１５および第２基板端面１６は、基板１の短手方向において互いに反対側に位置している。第１基板端面１５は、基板１の第１方向Ｘ１側に位置している。第２基板端面１６は、基板１の第２方向Ｘ２側に位置している。

図７、図８に示すように、基板１には、孔１９Ａと、孔１９Ｂと、空隙１９Ｃとが形成されている。

本実施形態では、孔１９Ａおよび孔１９Ｂは円形状の貫通孔であり、空隙１９Ｃは、第１基板端面１５から基板１の中央側に向かう切欠きである。

図６に示すように、表面配線パターン２１は基板表面１１に形成されている。表面配線パターン２１は、発光素子３１へ給電する機能を果たす。表面配線パターン２１は、厚さ方向Ｚ視において所定のパターン形状となっている。表面配線パターン２１のパターン形状は適宜変更可能である。表面配線パターン２１は導電材料よりなる。このような導電材料としては、たとえば、ＮｉやＣｕやＡｕやＡｇが挙げられる。

表面配線パターン２１は、２つの発光素子用パッド２１１と、２つの第１受光素子用パッド２１２と、２つの第２受光素子用パッド２１３と、を含む。

２つの発光素子用パッド２１１は、互いに離間して配置されている。２つの第１受光素子用パッド２１２は、互いに離間して配置されている。２つの第２受光素子用パッド２１３は、互いに離間して配置されている。

表面保護層２３は基板表面１１に形成されている。表面保護層２３は絶縁性の材料よりなる。表面保護層２３は、たとえば、レジスト層と称されるものである。本実施形態では、表面保護層２３は黒色である。表面保護層２３は、表面配線パターン２１の一部を覆っている。

表面保護層２３からは、表面配線パターン２１の一部が露出している。具体的には、表面保護層２３からは、発光素子用パッド２１１と、第１受光素子用パッド２１２と、第２受光素子用パッド２１３とが露出している。

図６に示すように、裏面配線パターン２６は基板裏面１２に形成されている。裏面配線パターン２６は、発光素子３１へ給電する機能を果たす。裏面配線パターン２６は、厚さ方向Ｚ視において所定のパターン形状となっている。裏面配線パターン２６のパターン形状は適宜変更可能である。裏面配線パターン２６は導電材料よりなる。このような導電材料としては、たとえば、ＮｉやＣｕやＡｕやＡｇが挙げられる。

裏面保護層２８は基板裏面１２に形成されている。裏面保護層２８は絶縁性の材料よりなる。裏面保護層２８は、たとえば、レジスト層と称されるものである。本実施形態では、裏面保護層２８は黒色である。裏面保護層２８は、裏面配線パターン２６を覆っている。

図４〜図７等に示す発光素子３１は、基板１の基板表面１１に配置されている。発光素子３１は、光９９１（図４参照、本実施形態では赤外光）を発する。具体的には、発光素子３１は、基板１の面内方向における第１方向Ｘ１側（図４では、上側）に向かって、光９９１を放つ。発光素子３１から放たれた光９９１は、基板１の厚さ方向Ｚ視において、第１基板端面１５を横切って、対象体８９１へと向かう。本実施形態では、発光素子３１は、基板１の面内方向に沿って光を照射するサイドビュータイプの素子である。

図９は、図１に示した発光素子の斜視図である。図１０は、図９のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

発光素子３１は、発光素子用基板３１１と、ＬＥＤチップ３１３と、発光素子用レンズ３１５と、を含む。

発光素子用基板３１１は板状の部材であり、たとえば絶縁材料よりなる。発光素子用基板３１１はたとえば、ガラス繊維入りエポキシ基板である。本実施形態では、発光素子用基板３１１は基板１に起立している。

ＬＥＤチップ３１３は、ベアチップＬＥＤである。本実施形態においてＬＥＤチップ３１３は赤外光を発する。ＬＥＤチップ３１３は、ｎ型半導体層と、活性層と、ｐ型半導体層と、を有する。上記ｎ型半導体層は上記活性層に積層されている。上記活性層は上記ｐ型半導体層に積層されている。活性層は、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に位置する。ｎ型半導体層、活性層、およびｐ型半導体層は、たとえば、ＧａＮよりなる。ＬＥＤチップ３１３は、発光素子用基板３１１に搭載されている。

発光素子用レンズ３１５は、発光素子用基板３１１に配置されている。発光素子用レンズ３１５と発光素子用基板３１１との間に、ＬＥＤチップ３１３が配置されている。発光素子用レンズ３１５は、発光素子３１から放たれる、一方向に向かう光の強度を高める機能を果たす。発光素子用レンズ３１５は、発光素子用基板３１１からＬＥＤチップ３１３に向かう方向に膨らむ膨出面を有する。この膨出面から、ＬＥＤチップ３１３に放たれた光が出射される。なお、発光素子３１からの光は、発光素子用レンズ３１５の光軸Ｌ３１に沿って進行する。

図４〜図７等に示す第１受光素子３３は、基板１の基板表面１１に配置されている。第１受光素子３３は、第２方向Ｘ２側に進行してきた光を受光する。具体的には、第１受光素子３３は、発光素子３１から放たれ、基板１に対して第１方向Ｘ１側に配置された対象体８９１にて反射した光９９２（本実施形態では赤外光）を受光する。第１受光素子３３は、対象体８９１にて反射して、基板１の面内方向における第２方向Ｘ２側（図４では、下側）に向かってきた光９９２を、受光する。第１受光素子３３は、受光した光に応じた電流を発生する。本実施形態では、第１受光素子３３は、基板１の面内方向に沿って進行してきた光を受光する、サイドビュータイプの素子である。

図１１は、図１に示した第１受光素子３３および第２受光素子３５の斜視図である。図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う断面図である。

第１受光素子３３は、第１受光素子用基板３３１と、第１受光チップ３３３と、第１受光素子用レンズ３３５と、を含む。

第１受光素子用基板３３１は板状の部材であり、たとえば絶縁材料よりなる。第１受光素子用基板３３１はたとえば、ガラス繊維入りエポキシ基板である。本実施形態では、第１受光素子用基板３３１は基板１に起立している。

第１受光チップ３３３は、フォトダイオードあるいはフォトトランジスタである。本実施形態において第１受光チップ３３３は赤外光を受光することにより、電流を発生する。第１受光チップ３３３は、第１受光素子用基板３３１に搭載されている。

第１受光素子用レンズ３３５は、第１受光素子用基板３３１に配置されている。第１受光素子用レンズ３３５と第１受光素子用基板３３１との間に、第１受光チップ３３３が配置されている。第１受光素子用レンズ３３５は、第１受光素子３３に受光される光の強度を高める機能を果たす。第１受光素子用レンズ３３５は、第１受光素子用基板３３１から第１受光チップ３３３に向かう方向に膨らむ膨出面を有する。この膨出面から入射した光は、第１受光チップ３３３に至る。第１受光素子用レンズ３３５の光軸は、光軸Ｌ３３である。

図４〜図７等に示す第２受光素子３５は、基板１の基板表面１１に配置されている。第２受光素子３５は、第２方向Ｘ２側に進行してきた光を受光する。具体的には、第２受光素子３５は、発光素子３１から放たれ、基板１に対して第１方向Ｘ１側に配置された対象体８９１にて散乱または拡散した光（本実施形態では赤外光）を受光する。第２受光素子３５は、対象体８９１にて反射して、基板１の面内方向における第２方向Ｘ２側（図４では、下側）に向かってきた光９９３を、受光する。第２受光素子３５は、受光した光に応じた電流を発生する。本実施形態では、第２受光素子３５は、基板１の面内方向に沿って進行してきた光を受光する、サイドビュータイプの素子である。

図４、図１１、図１２等に示すように、第２受光素子３５は、第２受光素子用基板３５１と、第２受光チップ３５３と、第２受光素子用レンズ３５５と、を含む。

第２受光素子用基板３５１は板状の部材であり、たとえば絶縁材料よりなる。第２受光素子用基板３５１はたとえば、ガラス繊維入りエポキシ基板である。本実施形態では、第２受光素子用基板３５１は基板１に起立している。

第２受光チップ３５３は、フォトダイオードあるいはフォトトランジスタである。本実施形態において第２受光チップ３５３は赤外光を受光することにより、電流を発生する。第２受光チップ３５３は、第２受光素子用基板３５１に搭載されている。

第２受光素子用レンズ３５５は、第２受光素子用基板３５１に配置されている。第２受光素子用レンズ３５５と第２受光素子用基板３５１との間に、第２受光チップ３５３が配置されている。第２受光素子用レンズ３５５は、第２受光素子３５に受光される光の強度を高める機能を果たす。第２受光素子用レンズ３５５は、第２受光素子用基板３５１から第２受光チップ３５３に向かう方向に膨らむ膨出面を有する。この膨出面から入射した光は、第２受光チップ３５３に至る。第２受光素子用レンズ３５５の光軸は、光軸Ｌ３５である。

図４、図５、図７に示すように、発光素子３１と、第１受光素子３３と、第２受光素子３５は、基板１上にて一直線上に配列されている。発光素子３１と、第１受光素子３３と、第２受光素子３５は、基板１の長手方向に沿って配列されている。発光素子３１と、第１受光素子３３と、第２受光素子３５は、基板１の短手方向の一端側（第１基板端面１５の位置する側）に配置されている。第１受光素子３３と第２受光素子３５との離間距離は、第１受光素子３３と発光素子３１との離間距離よりも、小さい。第１受光素子３３は、発光素子３１と第２受光素子３５との間に配置されている。本実施形態とは異なり、たとえば発光素子３１が、第１受光素子３３と第２受光素子３５との間に配置されていてもよい。

図４等に示す電気素子４１および電気素子４３は、基板１の基板表面１１に配置されている。電気素子４１はたとえばＩＣチップであり、電気素子４３はたとえばチップ抵抗器である。

図６に示す第１接合部５１は発光素子３１および表面配線パターン２１を接合している。第１接合部５１は、発光素子３１および表面配線パターン２１の間に介在している。第１接合部５１は、発光素子３１および表面配線パターン２１のいずれにも直接接している。具体的には、第１接合部５１は、表面配線パターン２１のうち、発光素子用パッド２１１に直接接している。第１接合部５１は導電性材料よりなる。第１接合部５１を構成する導電性材料としては、ハンダもしくはＡｇが挙げられる。本実施形態とは異なり、第１接合部５１は絶縁性材料よりなっており、発光素子３１がワイヤ接続されていてもよい。

図６に示す第２接合部５２は第１受光素子３３および表面配線パターン２１を接合している。第２接合部５２は、第１受光素子３３および表面配線パターン２１の間に介在している。第２接合部５２は、第１受光素子３３および表面配線パターン２１のいずれにも直接接している。具体的には、第２接合部５２は、表面配線パターン２１のうち、第１受光素子用パッド２１２に直接接している。第２接合部５２は導電性材料よりなる。第２接合部５２を構成する導電性材料としては、ハンダもしくはＡｇが挙げられる。本実施形態とは異なり、第２接合部５２は絶縁性材料よりなっており、第１受光素子３３がワイヤ接続されていてもよい。

図６に示す第３接合部５３は第２受光素子３５および表面配線パターン２１を接合している。第３接合部５３は、第２受光素子３５および表面配線パターン２１の間に介在している。第３接合部５３は、第２受光素子３５および表面配線パターン２１のいずれにも直接接している。具体的には、第３接合部５３は、表面配線パターン２１のうち、第２受光素子用パッド２１３に直接接している。第３接合部５３は導電性材料よりなる。第３接合部５３を構成する導電性材料としては、ハンダもしくはＡｇが挙げられる。本実施形態とは異なり、第３接合部５３は絶縁性材料よりなっており、第２受光素子３５がワイヤ接続されていてもよい。

図１〜図６等に示すケース６は、基板１に配置されている。ケース６は基板１に対し、たとえば熱圧着によって取り付けられていたり、あるいは、接着剤によって取り付けられている。ケース６は絶縁材料よりなる。ケース６を構成する絶縁材料としては、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン、ポリエチレンが挙げられる。ケース６は、たとえば黒色よりなり、赤外線を透過させない。ケース６は、発光素子３１と、第１受光素子３３と、第２受光素子３５と、を収容している。

図１３は、図１のＩＩＩ方向視におけるケースのみを示した図である。図１４は、図１３に示したケースの反対側から見た図である。図１５は、図１３、図１４に示したケースの底面図である。

図４、図６、図１５によく表れているように、ケース６には、第１収容空間６１１と、第２収容空間６１２と、第３収容空間６１３と、が形成されている。

第１収容空間６１１には発光素子３１が収容されている。第２収容空間６１２には第１受光素子３３が収容されている。第３収容空間６１３には第２受光素子３５が収容されている。

図４、図６、図１５に示すように、ケース６は、周壁６２１と、第１隔壁６２３と、第２隔壁６２４と、天板６２６と、を含む。

天板６２６は、厚さ方向Ｚ視において、発光素子３１と、第１受光素子３３と、第２受光素子３５と、に重なっている。天板６２６は、基板１に平行に配置された板状である。

周壁６２１は、厚さ方向Ｚ視において、発光素子３１と、第１受光素子３３と、第２受光素子３５と、を囲む形状である。周壁６２１は、基板１から起立した形状である。周壁６２１は、天板６２６につながっており、基板１に形成された表面保護層２３に直接接している。

第１隔壁６２３は、発光素子３１および第１受光素子３３の間に介在している。第１隔壁６２３は、発光素子３１から放たれた光が、第１受光素子３３に直接至ることを防止する。第１隔壁６２３は、厚さ方向Ｚ視において、発光素子３１と第１受光素子３３と第２受光素子３５とが配列された直線に対し傾斜する方向に延びている。本実施形態では、第１隔壁６２３は、Ｘ１−Ｘ２方向に延びている。第１隔壁６２３は、基板１から起立した形状である。第１隔壁６２３は、天板６２６につながっており、基板１に形成された表面保護層２３に直接接している。第１隔壁６２３と、周壁６２１と、天板６２６とによって、第１収容空間６１１が形成されている。

図５、図６、図１５に示すように、第２隔壁６２４は、第１受光素子３３および第２受光素子３５の間に介在している。第２隔壁６２４は、厚さ方向Ｚ視において、発光素子３１と第１受光素子３３と第２受光素子３５とが配列された直線に対し傾斜する方向に延びている。本実施形態では、第２隔壁６２４は、第１隔壁６２３が延びる方向に対して傾斜しており、図５では、右斜め上に向かうように第１隔壁６２３が延びる方向に対し傾斜している。第２隔壁６２４は、基板１から起立した形状である。第２隔壁６２４は、天板６２６につながっており、基板１に形成された表面保護層２３に直接接している。第１隔壁６２３と、第２隔壁６２４と、周壁６２１と、天板６２６と、によって、第２収容空間６１２が形成されている。また、第２隔壁６２４と、周壁６２１と、天板６２６とによって、第３収容空間６１３が形成されている。

図５、図１５に示すように、第２隔壁６２４は、第１壁部６２４Ａと、第２壁部６２４Ｂと、を有する。

第１壁部６２４Ａは、厚さ方向Ｚ視において、一方向に沿って延びている。具体的には、第１壁部６２４Ａは、基板１の厚さ方向Ｚ視において、第１方向Ｘ１に向かうにつれて、基板１の長手方向において発光素子３１に近づくように、基板１の短手方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に対し傾斜するように、延びている。第２壁部６２４Ｂは、第１壁部６２４Ａよりも第１方向Ｘ１側に位置しており、且つ、第１壁部６２４Ａにつながっている。第２壁部６２４Ｂは、基板１の厚さ方向Ｚ視において、第１壁部６２４Ａから離れるにつれて、基板１の長手方向において発光素子３１に近づくように、第１壁部６２４Ａの延びる方向に対して傾斜するように、延びている。

図５、図１３、図１５に示すように、周壁６２１には、出射用穴６２１Ａと、入射用穴６２１Ｂと、光通過穴６２１Ｃとが形成されている。出射用穴６２１Ａと、入射用穴６２１Ｂと、光通過穴６２１Ｃはいずれも、ケース６における第１方向Ｘ１側に形成されている。

出射用穴６２１Ａは、第１収容空間６１１につながっている。本実施形態では、出射用穴６２１Ａは、断面が円形状の穴である。入射用穴６２１Ｂは、第２収容空間６１２および第３収容空間６１３につながっている。本実施形態では、入射用穴６２１Ｂの断面は、長矩形状である。光通過穴６２１Ｃは、ケース６の外部につながっている。光通過穴６２１Ｃは、出射用穴６２１Ａと、入射用穴６２１Ｂとにもつながっている。本実施形態においては、光通過穴６２１Ｃの断面は、入射用穴６２１Ｂの断面よりも大きな長矩形状である。

図４、図１３、図１５に示すように、ケース６には、出射窓６４１と、第１入射窓６４２と、第２入射窓６４３とが形成されている。図１３では、理解の便宜上、出射窓６４１と、第１入射窓６４２と、第２入射窓６４３とを、ハッチングを付して示している。

出射窓６４１は第１収容空間６１１に通じている。出射窓６４１を通って、発光素子３１からの光９９１が対象体８９１へと向かう。本実施形態では、出射窓６４１は、出射用穴６２１Ａによって構成されている。また、出射窓６４１は、円形状であり、光軸Ｌ３１上に位置している。

第１入射窓６４２は第２収容空間６１２に通じている。第１入射窓６４２を通って、対象体８９１からの光９９２が第１受光素子３３へと向かう。本実施形態では、第１入射窓６４２は、入射用穴６２１Ｂによって構成されており、具体的には、第２壁部６２４Ｂの一部と、周壁６２１の一部とによって構成されている。本実施形態では、第１入射窓６４２は、矩形状であり、光軸Ｌ３３上に位置している。図１３に示すように、第１入射窓６４２の開口面積よりも、出射窓６４１の開口面積の方が小さい。

第２入射窓６４３は第３収容空間６１３に通じている。第２入射窓６４３を通って、対象体８９１からの光９９３が第２受光素子３５へと向かう。本実施形態では、第２入射窓６４３は、入射用穴６２１Ｂによって構成されており、具体的には、第２壁部６２４Ｂの一部と、周壁６２１の一部とによって構成されている。本実施形態では、第２入射窓６４３は、矩形状である。第２入射窓６４３は、光軸Ｌ３５上には位置しておらず、光軸Ｌ３５からずれた位置に配置されている。図１３に示すように、第２入射窓６４３の開口面積は、第１入射窓６４２の開口面積よりも小さい。

図１３〜図１５に示すように、ケース６は、部分６９Ａと、部分６９Ｂと、部分６９Ｃとを有する。

部分６９Ａおよび部分６９Ｂはピンであり、周壁６２１につながっている。図２に示すように、部分６９Ａおよび部分６９Ｂはそれぞれ、基板１に形成された孔１９Ａおよび孔１９Ｂに挿入されている。

図６、図１３〜図１５に示すように、部分６９Ｃは、第１隔壁６２３につながっている。部分６９Ｃは、厚さ方向Ｚ視において、発光素子３１および第１受光素子３３の間に配置されている。部分６９Ｃは板状であり、厚さ方向Ｚにおいて部分６９Ｃの延びる方向は、第１隔壁６２３の延びる方向に一致している。図２に示すように、部分６９Ｃは、基板１に形成された長状の空隙１９Ｃに配置されている。部分６９Ｃの延びる方向と、空隙１９Ｃの延びる方向とは、互いに同一である。部分６９Ｃが基板１に形成された長状の空隙１９Ｃに配置されていることにより、発光素子３１から放たれた光の一部が、基板１の内部を経由して第１受光素子３３ヘ進行することを、遮断する。これにより、発光素子３１から放たれた光の一部が、基板１内部を経由して、不当に第１受光素子３３に至ることを防止できる。

図４等に示す透光部材７は、発光素子３１からの光を透過させる材料よりなる。そのため、本実施形態では、赤外光を透過させる材料よりなる。透光部材７はケース６に取り付けられており、具体的には、ケース６における光通過穴６２１Ｃ等に配置されている。なお、透光部材７における爪（図示略）が、ケース６と係合することにより透光部材７はケース６に取り付けられている。透光部材７は、発光素子３１と、第１受光素子３３と、第２受光素子３５とに対して、第１方向Ｘ１側に位置している。透光部材７は、第１方向Ｘ１視において、出射窓６４１と、第１入射窓６４２と、第２入射窓６４３と、に重なっている。

図１６は、図４に示した透光部材の図である。図１７は、図１６の手前側から見た図である。図１８は、図１６のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿う断面図である。

透光部材７は、基部７１と、膨出部７３と、突出部７５と、を含む。

基部７１は、長手状の延びる部材である。基部７１は、第１方向Ｘ１視において、出射窓６４１と、第１入射窓６４２と、第２入射窓６４３と、に重なっている。基部７１は、光通過穴６２１Ｃに配置されている。基部７１の第１方向Ｘ１側の面からは、発光素子３１からの光が出射される。また、基部７１の第１方向Ｘ１側の面に、対象体８９１からの光が入射する。

膨出部７３は、基部７１につながっている。膨出部７３は基部７１から発光素子３１に向かって膨らんでいる。膨出部７３は、出射用穴６２１Ａに配置されており、光軸Ｌ３１上に位置している。膨出部７３には、発光素子３１からの光が入射する。

突出部７５は、基部７１につながっている。突出部７５は基部７１から第２方向Ｘ２側に向かって突出している。突出部７５は入射用穴６２１Ｂに配置されており、光軸Ｌ３３上に位置しているが、光軸Ｌ３５上には位置していない。突出部７５からは、基部７１に入射した光が、第１受光素子３３あるいは第２受光素子３５に向かって出射される。

図１等に示すコネクタ８は、基板１に配置されている。コネクタ８を介して、光学装置１００の外部から発光素子３１に電力が供給される。またコネクタ８を介して、第１受光素子３３からの電流や、第２受光素子３５からの電流が、光学装置１００の外部に伝わる。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態においては、発光素子３１と第１受光素子３３と第２受光素子３５が設けられている。本実施形態においては、発光素子３１と第１受光素子３３と第２受光素子３５とを用いると、対象体８９１に付着したトナーをより的確に検出できる。また、本実施形態においては、発光素子３１と第１受光素子３３と第２受光素子３５とは、基板１上にて、一直線上に配列されている。このような構成によると、発光素子３１と、第１受光素子３３と、第２受光素子３５の、配列された方向とは直交する方向（本実施形態では第１方向Ｘ１）における、基板１のスペースを小さくすることができる。その結果、対象体８９１に付着したトナーをより的確に検出することができる小型の光学装置１００が提供される。

本実施形態においては、基板１は長矩形状であり、発光素子３１と、第１受光素子３３と、第２受光素子３５と、は、基板１の短手方向の一端側に配置されている。このような構成は、基板１の短手方向の寸法を小さくするのに適する。

本実施形態においては、第１受光素子３３と第２受光素子３５との離間距離は、第１受光素子３３と発光素子３１との離間距離よりも、小さい。このような構成によると、出射窓６４１の開口面積を小さくできる。これにより、透光部材７における光通過面７８１に付着した汚れによって、第２受光素子３５に至る光９９３が少なくなることを防止できる。その結果、更に的確に対象体８９１に付着したトナーを検出できる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

１００ 光学装置
１ 基板
１１ 基板表面
１２ 基板裏面
１３ 第１基板側面
１４ 第２基板側面
１５ 第１基板端面
１６ 第２基板端面
１９Ａ 孔
１９Ｂ 孔
１９Ｃ 空隙
２１ 表面配線パターン
２１１ 発光素子用パッド
２１２ 第１受光素子用パッド
２１３ 第２受光素子用パッド
２３ 表面保護層
２６ 裏面配線パターン
２８ 裏面保護層
３１ 発光素子
３１１ 発光素子用基板
３１３ ＬＥＤチップ
３１５ 発光素子用レンズ
３３ 第１受光素子
３３１ 第１受光素子用基板
３３３ 第１受光チップ
３３５ 第１受光素子用レンズ
３５ 第２受光素子
３５１ 第２受光素子用基板
３５３ 第２受光チップ
３５５ 第２受光素子用レンズ
４１ 電気素子
４３ 電気素子
５１ 第１接合部
５２ 第２接合部
５３ 第３接合部
６ ケース
６１１ 第１収容空間
６１２ 第２収容空間
６１３ 第３収容空間
６２１ 周壁
６２１Ａ 出射用穴
６２１Ｂ 入射用穴
６２１Ｃ 光通過穴
６２３ 第１隔壁
６２４ 第２隔壁
６２４Ａ 第１壁部
６２４Ｂ 第２壁部
６２６ 天板
６４１ 出射窓
６４２ 第１入射窓
６４３ 第２入射窓
６９Ａ 部分
６９Ｂ 部分
６９Ｃ 部分
７ 透光部材
７１ 基部
７３ 膨出部
７５ 突出部
７８１ 光通過面
８ コネクタ
８９１ 対象体
９９１ 光
９９２ 光
９９３ 光
Ｌ３１ 光軸
Ｌ３３ 光軸
Ｌ３５ 光軸
Ｘ１ 第１方向
Ｘ２ 第２方向
Ｚ 厚さ方向

Claims (18)

1. 発光素子と第１受光素子と第２受光素子と基板とを備え、
   前記発光素子と前記第１受光素子と前記第２受光素子とは、前記基板上にて、一直線上に配列されており、
   前記発光素子は、前記基板の面内方向における第１方向側に向かって光を放ち、
   前記第１受光素子は、前記発光素子から放たれ、前記基板に対して前記第１方向側に配置された対象体にて反射した光を受光し、
   前記第２受光素子は、前記発光素子から放たれ、前記対象体にて散乱した光を受光し、
   前記第１受光素子は、前記発光素子および前記第２受光素子の間に配置されており、
   前記基板に配置されたケースを更に備え、
   前記ケースは、前記発光素子と前記第１受光素子との間に介在する第１隔壁を含み、
   前記ケースは、前記第１受光素子と前記第２受光素子との間に介在する第２隔壁を含み、
   前記第２隔壁は、第１壁部を含み、
   前記第１壁部は、前記第１受光素子と前記第２受光素子との間に位置しており、且つ、前記基板の厚さ方向視において、前記第１方向に向かうにつれて、前記基板の長手方向において前記発光素子に近づくように、前記基板の短手方向に対し傾斜するように、延びており、
   前記ケースには、前記第１受光素子への光を通過させる第１入射窓と、前記第２受光素子への光を通過させる第２入射窓と、が形成され、前記第２入射窓の開口面積は、前記第１入射窓の開口面積よりも小さく、
   前記第１受光素子は、第１受光チップを含み、前記第２受光素子は、第２受光チップと、第２受光素子用レンズと、を含み、
   前記第２受光素子用レンズの光軸は、前記基板の厚さ方向視において、前記第２受光素子と重なり、
   前記第２入射窓は、前記前記第２受光素子用レンズの前記光軸からずれた位置に配置されており、且つ、前記基板の厚さ方向視において前記光軸に対し前記発光素子側に配置されている、光学装置。
2. 前記基板は長矩形状であり、
   前記発光素子と前記第１受光素子と前記第２受光素子とは、前記基板の短手方向の一端側に配置されている、請求項１に記載の光学装置。
3. 前記発光素子と前記第１受光素子と前記第２受光素子とは、前記基板の長手方向に沿って配列されている、請求項１または請求項２に記載の光学装置。
4. 前記第１受光素子と前記第２受光素子との離間距離は、前記第１受光素子と前記発光素子との離間距離よりも、小さい、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光学装置。
5. 前記第２隔壁は、第２壁部を含み、
   前記第２壁部は、前記第１壁部よりも前記第１方向側に位置しており、且つ、前記第１壁部につながっており、
   前記第２壁部は、前記基板の厚さ方向視において、前記第１壁部から離れるにつれて、前記基板の長手方向において前記発光素子に近づくように、前記第１壁部の延びる方向に対して傾斜するように、延びている、請求項１に記載の光学装置。
6. 前記ケースは、前記発光素子の光を通過させる出射窓を有し、
   前記出射窓は、前記発光素子の前記第１方向側に位置しており、
   前記第１入射窓は、前記第１受光素子の前記第１方向側に位置している、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の光学装置。
7. 前記出射窓の開口面積は、前記第１入射窓の開口面積よりも小さい、請求項６に記載の光学装置。
8. 前記第２入射窓は、前記第２受光素子の第１方向側に位置している、請求項６または請求項７に記載の光学装置。
9. 前記ケースには、入射用穴が形成されており、前記入射用穴は、前記第１入射窓と、前記第２入射窓と、につながっている、請求項８に記載の光学装置。
10. 前記ケースに配置された透光部材を更に備え、
    前記透光部材は、前記第１方向視において、前記出射窓および前記第１入射窓に重なっている、請求項６に記載の光学装置。
11. 前記透光部材は、基部と、前記基部から前記発光素子に向かって膨らむ膨出部を含み、
    前記膨出部は、前記第１方向視において、前記出射窓に重なっている、請求項１０に記載の光学装置。
12. 前記発光素子は、発光素子用基板と、ＬＥＤチップと、発光素子用レンズと、を含み、
    前記ＬＥＤチップは、前記発光素子用基板上、且つ、前記発光素子用基板と前記発光素子用レンズとの間に配置されており、
    前記発光素子用基板は、前記基板に対して起立している、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の光学装置。
13. 前記第１受光素子は、第１受光素子用基板と、第１受光素子用レンズと、を含み、
    前記第１受光チップは、前記第１受光素子用基板上、且つ、前記第１受光素子用基板と前記第１受光素子用レンズとの間に配置されており、
    前記第１受光素子用基板は、前記基板に対して起立している、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の光学装置。
14. 前記基板は、基板表面および基板裏面を有し、
    前記基板表面に形成された表面配線パターンと、前記表面配線パターンを覆う表面保護層と、を更に備え、前記表面保護層は、黒色である、請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の光学装置。
15. 前記表面配線パターンと前記発光素子との間に介在し、前記表面配線パターンと前記発光素子とを接合する第１接合部と、
    前記表面配線パターンと前記第１受光素子との間に介在し、前記表面配線パターンと前記第１受光素子とを接合する第２接合部と、
    前記表面配線パターンと前記第２受光素子との間に介在し、前記表面配線パターンと前記第２受光素子とを接合する第３接合部と、を更に備える、請求項１４に記載の光学装置。
16. 前記基板裏面に形成された裏面配線パターンと、前記裏面配線パターンを覆う裏面保護層と、を更に備え、前記裏面保護層は、黒色である、請求項１４または請求項１５に記載の光学装置。
17. 前記基板には、前記基板の厚さ方向視において、前記発光素子と前記第１受光素子との間に位置する空隙が形成され、前記ケースは、前記空隙に配置された部分を有する、請求項１に記載の光学装置。
18. 前記空隙と、前記ケースにおける前記空隙に配置された部分は、前記基板の厚さ方向視において長手状に互いに同一方向に延びている、請求項１７に記載の光学装置。

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