JP6380973B2 - 光学式センサ - Google Patents

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Description

本発明は、物体の有無や状態等を光学的に検知する光学式センサに関するものである。
従来より、物体の有無や状態等を、その物体による光の遮断や反射等を利用して光学的に検知する光学式センサが提案されている。その一例として、光の遮断により物体の有無を検知するフォトインタラプタがあげられる（例えば、特許文献１参照）。このものは、図１２に示すように、発光素子３と受光素子４とを空間Ｓをあけて対向させ、上記発光素子３で発光された光が上記空間Ｓを経て上記受光素子４で直接受光されるようになっている。そして、上記空間Ｓに被検知物Ｍとなる物体が存在する状態では、上記発光素子３で発光された光が、その物体により遮断され、その光の遮断を上記受光素子４が感知することにより、上記物体の存在を検知することができるようになっている。このようなフォトインタラプタは、例えば、プリンタの用紙供給部に設置され、その用紙供給部における用紙の有無を検知できるようになっている。
また、上記光学式センサの他の例として、光の反射により物体の有無を検知する近接センサがあげられる（例えば、特許文献２参照）。このものは、図１３に示すように、上記発光素子３と受光素子４とを同じ側（図１３では上側）に向けたものとなっており、その向けた側の空間Ｓの所定位置（距離）に、被検知物Ｍとなる物体があると、上記発光素子３で発光された光は、その物体に反射し、その反射光が上記受光素子４で直接受光される。そこに上記物体がないと、上記発光素子３で発光された光が上記物体に反射することがないか、または反射したとしても、反射光が上記受光素子４で受光されないようになっている。このように上記反射光を受光素子４で受光するか否かにより、上記近接センサにおける上記発光素子３の発光方向（図１３では上方向）の上記物体の有無を検知することができるようになっている。このような近接センサは、例えば、携帯電話に設置され、通話の際に、携帯電話の近くに顔（耳）が有ることを検知できるようになっており、それにより、携帯電話のディスプレイでの表示を調光して携帯電話の電池の寿命を延ばすことができるようになっている。
特開２００５−６４１４０号公報 特開２００６−５１４１号公報
上記プリンタや携帯電話等の機器では、薄型化が要求されている。しかしながら、上記フォトインタラプタ等の光学式センサにおける光の発光および受光に、上記発光素子３および受光素子４を直接用いると、それら素子３，４自体の大きさにより、さらなる薄型化の要求に充分に応えることができない。しかも、上記素子３，４は、電気基板（図示せず）に実装されており、その電気基板も、薄型化の妨げとなる。さらに、上記発光素子３および受光素子４は、通常、上記電気基板とともに、ケース等の固定部材５１，５２に固定された状態で、上記フォトインタラプタ等の光学式センサとして用いられるため、その固定部材５１，５２の分だけさらに大きくなっている。上記各素子３，４の寸法は、各素子３，４を実装する電気基板を含めて、例えば、幅Ｗ０が０．３ｍｍ以上、厚みＴ０が１．０ｍｍ以上であり、図１２に示す上記固定部材５１の寸法は、各素子３，４を上記電気基板とともに固定する部分の幅Ｗ１が０．５３ｍｍ以上、厚みＴ１が１．６ｍｍ以上であり、図１３に示す上記固定部材５２の寸法は、両素子３，４を上記電気基板とともに固定する部分の幅Ｗ２が３．０５ｍｍ以上、厚みＴ２が１．０ｍｍ以上であって、さらに薄型化が望まれている。
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、光の受発光部分の薄型化が可能な光学式センサの提供をその目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明の光学式センサは、機器に設置され、発光素子と、この発光素子で発光された光を空間を経て受光する受光素子とを備え、上記空間に存在する被検知物を、その被検知物に当った上記光の変化によって検知する光学式センサであって、上記発光素子に、線状の光導波路が光伝播可能に接続され、その光導波路の長手方向の中間部に、切削部が形成され、その切削部は、上記光導波路の長手方向に対して直角な面と、その直角な面より、上記発光素子からの光の伝播方向側に形成された、上記光導波路の長手方向に対して４５°の傾斜面とを有し、上記切削部に対応する上記光導波路の部分に、受光素子が光伝播可能に接続され、上記光導波路の先端部が、上記発光素子で発光された光を出射する光出射部に形成されているとともに、上記光導波路の光出射部から出射された光を、空間に存在する上記被検知物からの反射を経て入射する光入射部に形成され、上記発光素子からの光は、上記切削部の直角な面と傾斜面とをこの順に通過して、上記光導波路の先端面から出射し、その先端面に入射した光は、上記切削部の傾斜面で光路を変換して、上記受光素子で受光されるようになっているという構成をとる。
なお、本発明において、「光の変化」とは、光の遮断，透過および反射のいずれかを意味するものである。
本発明の光学式センサは、受発光素子間で光の授受をするのではなく、それに代えて、線状の光導波路を用いて光の授受をして、光の受発光部分の薄型化を図るものである。すなわち、発光素子に接続された線状の光導波路の先端部が光出射部に形成されているとともに光入射部に形成されている。そのため、用いる光導波路を１本とすることができる。ここで、光導波路は、薄く形成することが可能であるため、光の受発光部分（上記光導波路の光出射部および光入射部）が、従来の光の受発光部分（発光素子および受光素子）よりも、薄型化が可能になっている。そして、本発明の光学式センサは、上記光の受発光部分から延びる上記１本の光導波路に発光素子および受光素子が接続されているため、それら発光素子および受光素子を、機器の薄型化に影響を与えない個所に配置することができる。これらのことから、本発明の光学式センサを設置する機器は、薄型化を図ることができる。
本発明の光学式センサの第１の参考形態を模式的に示し、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその縦断面図である。 本発明の光学式センサの第２の参考形態を模式的に示し、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその縦断面図である。 本発明の光学式センサの第３の参考形態を模式的に示す縦断面図である。 本発明の光学式センサの第４の参考形態を模式的に示す縦断面図である。 本発明の光学式センサの第５の参考形態を模式的に示す縦断面図である。 本発明の光学式センサの第６の参考形態を模式的に示す縦断面図である。 本発明の光学式センサの第７の参考形態を模式的に示す縦断面図である。 本発明の光学式センサの第８の参考形態を模式的に示す縦断面図である。 本発明の光学式センサの第９の参考形態を模式的に示す縦断面図である。 本発明の光学式センサの第１の実施の形態を模式的に示す縦断面図である。 上記各参考形態の光学式センサにおける発光素子および受光素子の接続形態の変形例を模式的に示す縦断面図である。 従来の光学式センサを模式的に示す断面図である。 従来の他の光学式センサを模式的に示す断面図である。
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて詳しく説明する。
図１（ａ）は、本発明の光学式センサの第１の参考形態を示す平面図であり、図１（ｂ）は、その縦断面図である。この参考形態の光学式センサは、第１電気基板（図示せず）に実装された発光素子３と、この発光素子３に光伝播可能にその一端面が接続された線状の第１光導波路１と、第２電気基板（図示せず）に実装された受光素子４と、この受光素子４に光伝播可能にその一端面が接続された線状の第２光導波路２と、上記第１光導波路１の他端面（先端面）と上記第２光導波路２の他端面（先端面）とを空間Ｓをあけて対向させた状態で、上記第１光導波路１の他端部（先端部）と上記第２光導波路２の他端部（先端部）を固定する固定部材５とを備えている。そして、上記発光素子３で発光された光は、上記第１光導波路１のコア（光路）１ｂの中を通ってその先端面から出射し、上記空間Ｓを経て、上記第２光導波路２のコア２ｂの先端面に入射してそのコア２ｂの中を通り、上記受光素子４で受光されるようになっている（図示の一点鎖線の矢印参照）。さらに、上記第１光導波路１の一端側（発光素子３が接続されている側）および上記第２光導波路２の一端側（受光素子４が接続されている側）は、上記固定部材５からはみ出しており、上記発光素子３および受光素子４は、上記固定部材５から離れて配置されている。また、この参考形態では、上記第１光導波路１は、発光素子３と第１電気基板との合計厚みよりも厚みが薄く、上記第２光導波路２は、受光素子４と第２電気基板との合計厚みよりも厚みが薄く形成されている。
より詳しく説明すると、上記線状の第１および第２光導波路１，２は、この参考形態では、ともに、アンダークラッド層１ａ，２ａの表面に、光路となる１本の上記コア１ｂ，２ｂが形成され、このコア１ｂ，２ｂを被覆するように、上記アンダークラッド層１ａ，２ａの表面に、オーバークラッド層１ｃ，２ｃが形成されている。このような第１および第２光導波路１，２は、フレキシブルである。そして、各層の厚みは、例えば、アンダークラッド層１ａ，２ａが１〜５０μｍの範囲内、コア１ｂ，２ｂが１〜１００μｍの範囲内、オーバークラッド層１ｃ，２ｃが１〜５０μｍの範囲内（コア１ｂ，２ｂの上面からの厚み）に設定される。
また、上記固定部材５は、上記第１光導波路１のコア１ｂの先端面（光出射面）と上記第２光導波路２のコア２ｂの先端面（光入射面）とを、空間Ｓをあけて対向させ、その空間Ｓを介して光伝播可能な状態で固定するものである。そして、上記空間Ｓが、用紙等の被検知物Ｍとなる物体が通る部分となる。すなわち、上記固定部材５が、光の受発光部分（第１光導波路１の光出射面および第２光導波路２の光入射面）となる。そして、その固定部材５は、上記第１光導波路１の先端部（光出射部）の厚みおよび第２光導波路２の先端部（光入射部）の厚みに対応して薄型化が可能であることから、上記光の受発光部分を薄型化することができる。それにより、上記光学式センサを設置する機器の薄型化を図ることができる。
例えば、アンダークラッド層１ａ，２ａの厚みを２５μｍ、コア１ｂ，２ｂの厚みを５０μｍ、オーバークラッド層１ｃ，２ｃの厚み（コア１ｂ，２ｂの上面からの厚み）を２５μｍとし、厚み０．１ｍｍの先端部を有する第１および第２光導波路１，２を作製すると、上記固定部材５の厚みＴを０．５ｍｍとすることができる。この固定部材５の厚みＴは、従来の、発光素子３および受光素子４を固定する前記固定部材５１（図１２参照）の厚みＴ１（１．６ｍｍ以上）と比較すると、かなり薄型化されたものとなっている。
さらに、上記発光素子３および受光素子４は、上記第１および第２光導波路１，２で接続され、上記固定部材（光の受発光部分）５からはみ出していることから、それら発光素子３および受光素子４を、第１および第２電気基板とともに、上記固定部材５から離して、機器の薄型化に影響を与えない個所に配置することができる。この点も、上記機器の薄型化に寄与する。なお、上記第１電気基板と第２電気基板とは、同じ（一体の）電気基板でもよいし、異なる（別体の）電気基板でもよい。
また、上記アンダークラッド層１ａ，２ａ、コア１ｂ，２ｂおよびオーバークラッド層１ｃ，２ｃの形成材料としては、例えば、エポキシ，アクリル，ポリアミド，ポリイミド，ポリカーボネート，ポリメタクリル酸メチル，ポリスチレン等の高分子樹脂や、シリコーン系樹脂等があげられ、その形成材料に応じた製法により、上記線状の第１および第２光導波路１，２を作製することができる。また、上記コア１ｂ，２ｂの屈折率は、上記アンダークラッド層１ａ，２ａおよびオーバークラッド層１ｃ，２ｃの屈折率よりも大きく設定されている。その屈折率の調整は、例えば、各形成材料の種類の選択や組成比率を調整して行うことができる。また、上記固定部材５の形成材料としては、感光性樹脂や熱硬化性樹脂，金属等があげられ、その形成材料に応じた製法により、その固定部材５を作製することができる。
図２（ａ）は、本発明の光学式センサの第２の参考形態を示す平面図であり、図２（ｂ）は、その縦断面図である。この参考形態の光学式センサは、各光導波路１，２の先端面に光路を９０°変換するプリズム等の光路変換部材６Ａ，６Ｂが設けられ、各光導波路１，２の先端部を形成している。上記光路変換部材６Ａ，６Ｂは、各光導波路１，２に接着剤で接着したり、トランスファー成形で各光導波路１，２と一括成形したりして設けることができる。そして、光出射部の上記光路変換部材（第１光路変換部材）６Ａの光出射面と、光入射部の上記光路変換部材（第２光路変換部材）６Ｂの光入射面とが、空間Ｓをあけて対向している。また、上記先端部の各光導波路１，２の部分は、上記空間Ｓを伝播する光（図示の一点鎖線の矢印参照）に直角〔図２（ｂ）では上下方向〕に延びている。それ以外の部分は、上記第１の参考形態と同様であり、同様の部分には、同じ符号を付している。
この参考形態では、例えば、第１および第２光導波路１，２の厚みを０．１ｍｍとすると、それらの各先端部を固定する固定部材５の部分の幅Ｗを０．３５ｍｍとすることができる。この固定部材５の部分の幅Ｗは、従来の、発光素子３および受光素子４を固定する前記固定部材５１（図１２参照）の部分の幅Ｗ１（０．５３ｍｍ以上）と比較すると、薄型化されたものとなっている。そして、上記第１の参考形態と同様に、上記光学式センサを設置する機器の薄型化を図ることができる。
図３は、本発明の光学式センサの第３の参考形態を示す縦断面図である。この参考形態の光学式センサは、各光導波路１，２の先端を９０°曲げて、光出射部の光出射面と、光入射部の光入射面とを、空間Ｓをあけて対向させている。このような各光導波路１，２は、そのような曲げ形状を有する金型を用いたトランスファー成形で一括成形することができる。そして、上記曲げられた先端を除く先端部の各光導波路１，２の部分は、上記空間Ｓを伝播する光（図示の一点鎖線の矢印参照）に直角（図３では上下方向）に延びている。それ以外の部分は、上記第２の参考形態と同様であり、同様の部分には、同じ符号を付している。
この参考形態では、例えば、第１および第２光導波路１，２の厚みを０．１ｍｍとし、先端の曲げ部分を含めた厚みを０．１５ｍｍとすると、それらの各先端部を固定する固定部材５の部分の幅Ｗを０．４ｍｍとすることができる。この固定部材５の部分の幅Ｗは、従来の、発光素子３および受光素子４を固定する前記固定部材５１（図１２参照）の部分の幅Ｗ１（０．５３ｍｍ以上）と比較すると、薄型化されたものとなっている。そして、上記第２の参考形態と同様に、上記光学式センサを設置する機器の薄型化を図ることができる。
図４は、本発明の光学式センサの第４の参考形態を示す縦断面図である。この参考形態の光学式センサは、各光導波路１，２の先端部に、光路を９０°変換する光路変換部７Ａ，７Ｂが形成されている。この光路変換部７Ａ，７Ｂは、各光導波路１，２の長手方向（光の伝播方向）に対して４５°の傾斜面になっており、その傾斜面のコア１ｂ，２ｂに対応する部分に、光が反射して光路を９０°変換するようになっている（図示の一点鎖線の矢印参照）。上記傾斜面は、各光導波路１，２の先端部を切断刃またはレーザ加工等により切削することにより形成することができる。そして、第１光導波路１の光路変換部７Ａで光路変換した光を出射する光出射面と、その光を入射する第２光導波路２の光入射面とが、空間Ｓをあけて対向している。また、各光導波路１，２の先端部は、上記空間Ｓを伝播する光に直角（図４では上下方向）に延びている。それ以外の部分は、図２（ａ），（ｂ）に示す前記第２の参考形態と同様であり、同様の部分には、同じ符号を付している。
この参考形態では、上記第２の参考形態と同様、例えば、第１および第２光導波路１，２の厚みを０．１ｍｍとすると、それらの各先端部を固定する固定部材５の部分の幅Ｗを０．３５ｍｍとすることができ、従来の前記固定部材５１（図１２参照）の部分の幅Ｗ１（０．５３ｍｍ以上）と比較すると、薄型化されたものとなっている。そして、上記第２の参考形態と同様に、上記光学式センサを設置する機器の薄型化を図ることができる。
図５は、本発明の光学式センサの第５の参考形態を示す縦断面図である。この参考形態の光学式センサは、第１光導波路１の光出射面（先端面）と上記第２光導波路２の光入射面（先端面）とを同じ側（図５では上側）に向けた状態で、上記第１光導波路１の光出射部（先端部）と上記第２光導波路２の光入射部（先端部）が固定部材５で固定されている。この参考形態では、上記光出射部と光入射部と（各先端部）が各光導波路１，２の長手方向に沿って接している。そして、上記光出射面を向けた側の空間Ｓの所定位置（距離）に、被検知物Ｍとなる物体があると、上記発光素子３で発光された光は、上記第１光導波路１のコア１ｂの中を通ってその光出射面（先端面）から出射し、その物体に反射して上記第２光導波路２のコア２ｂの光入射面（先端面）に入射してそのコア２ｂの中を通り、上記受光素子４で受光される（図示の一点鎖線の矢印参照）。そこに上記物体がないと、上記出射した光が上記物体に反射することがないか、または反射したとしても、反射光が上記光入射面に入射しないようになっている。それ以外の部分は、図２（ａ），（ｂ）に示す前記第２の参考形態と同様であり、同様の部分には、同じ符号を付している。
この参考形態では、例えば、第１および第２光導波路１，２の厚みを０．１ｍｍとすると、それらの各先端部が接した状態の幅は０．２ｍｍとなり、それら両先端部を固定する固定部材５の幅Ｗを０．７ｍｍとすることができる。この固定部材５の幅Ｗは、従来の、発光素子３および受光素子４を固定する前記固定部材５２（図１３参照）の幅Ｗ２（３．０５ｍｍ以上）と比較すると、かなり薄型化されたものとなっている。そして、上記第２の参考形態と同様に、上記光学式センサを設置する機器の薄型化を図ることができる。
図６は、本発明の光学式センサの第６の参考形態を示す縦断面図である。この参考形態の光学式センサは、各光導波路１，２の先端面に光路を９０°変換するプリズム等の光路変換部材６Ａ，６Ｂが設けられ、各光導波路１，２の先端部を形成している。上記光路変換部材６Ａ，６Ｂは、図２（ａ），（ｂ）に示す第２の参考形態と同様のものである。そして、光出射部の上記光路変換部材（第１光路変換部材）６Ａの光出射面と、光入射部の上記光路変換部材（第２光路変換部材）６Ｂの光入射面とが、同じ側（図６では上側）に向けられている。また、上記先端部の各光導波路１，２の部分は、上記光出射面が向いている方向に直角（図６では左方向）に延びている。なお、図６では、第１光導波路１と第２光導波路２とが重なって図示され、また、発光素子３と受光素子４とが重なって図示され、さらに、上記第１光路変換部材６Ａと第２光路変換部材６Ｂとが重なって図示されている。それ以外の部分は、上記第５の参考形態と同様であり、同様の部分には、同じ符号を付している。
この参考形態では、例えば、第１および第２光導波路１，２の厚みを０．１ｍｍとすると、それらの両先端部を固定する固定部材５の部分の厚みＴを０．３５ｍｍとすることができる。この固定部材５の部分の厚みＴは、従来の、発光素子３および受光素子４を固定する前記固定部材５２（図１３参照）の厚みＴ２（１．０ｍｍ以上）と比較すると、薄型化されたものとなっている。そして、上記第５の参考形態と同様に、上記光学式センサを設置する機器の薄型化を図ることができる。
図７は、本発明の光学式センサの第７の参考形態を示す縦断面図である。この参考形態の光学式センサは、各光導波路１，２の先端を９０°曲げて、光出射部の光出射面と、光入射部の光入射面とを、同じ側（図７では上側）に向けている。このような各光導波路１，２は、図３に示す第３の参考形態と同様にして得られる。そして、各光導波路１，２の先端部のうち、上記曲げられた先端を除く部分は、上記光出射面が向いている方向に直角（図７では左方向）に延びている。なお、図７では、第１光導波路１と第２光導波路２とが重なって図示され、また、発光素子３と受光素子４とが重なって図示されている。それ以外の部分は、上記第６の参考形態と同様であり、同様の部分には、同じ符号を付している。
この参考形態では、例えば、第１および第２光導波路１，２の、先端の曲げ部分を含めた厚みを０．１ｍｍとすると、それらの両先端部を固定する固定部材５の部分の厚みＴを０．４ｍｍとすることができる。この固定部材５の部分の厚みＴは、従来の、発光素子３および受光素子４を固定する前記固定部材５２（図１３参照）の厚みＴ２（１．０ｍｍ以上）と比較すると、薄型化されたものとなっている。そして、上記第６の参考形態と同様に、上記光学式センサを設置する機器の薄型化を図ることができる。
図８は、本発明の光学式センサの第８の参考形態を示す縦断面図である。この参考形態の光学式センサは、各光導波路１，２の先端部に、光路を９０°変換する光路変換部７Ａ，７Ｂが形成されている。この光路変換部７Ａ，７Ｂは、図４に示す第４の参考形態と同様のものである。そして、第１光導波路１の光路変換部７Ａで光路変換した光を出射する光出射面と、その光の反射光を入射する第２光導波路２の光入射面とを、同じ側（図８では上側）に向けている。また、各光導波路１，２の先端部は、上記光出射面が向いている方向に直角（図８では左方向）に延びている。なお、図８では、第１光導波路１と第２光導波路２とが重なって図示され、また、発光素子３と受光素子４とが重なって図示されている。それ以外の部分は、図６に示す前記第６の参考形態と同様であり、同様の部分には、同じ符号を付している。
この参考形態では、上記第６の参考形態と同様、例えば、第１および第２光導波路１，２の厚みを０．１ｍｍとすると、それらの両先端部を固定する固定部材５の部分の厚みＴを０．３５ｍｍとすることができ、従来の前記固定部材５２（図１３参照）の厚みＴ２（１．０ｍｍ以上）と比較すると、薄型化されたものとなっている。そして、上記第６の参考形態と同様に、上記光学式センサを設置する機器の薄型化を図ることができる。
図９は、本発明の光学式センサの第９の参考形態を示す縦断面図である。この参考形態の光学式センサは、各光導波路１，２の先端部に、光路を９０°よりも僅かに大きく変換する光路変換部８Ａ，８Ｂが形成されており、各光導波路１，２の先端部同士を突き合わせた状態で、それら先端部が固定部材５で固定されている。そして、第１光導波路１の光路変換部８Ａで光路変換した光を出射する光出射面と、その光の反射光を入射する第２光導波路２の光入射面とを、同じ側（図９では上側）に向けている。また、各光導波路１，２の先端部は、上記光出射面が向いている方向に直角（図９では第１光導波路１が左方向、第２光導波路２が右方向）に延びている。それ以外の部分は、図６に示す前記第６の参考形態と同様であり、同様の部分には、同じ符号を付している。
この参考形態でも、上記第６の参考形態と同様、例えば、第１および第２光導波路１，２の厚みを０．１ｍｍとすると、それらの両先端部を固定する固定部材５の部分の厚みＴを０．３５ｍｍとすることができ、従来の前記固定部材５２（図１３参照）の厚みＴ２（１．０ｍｍ以上）と比較すると、薄型化されたものとなっている。そして、上記第６の参考形態と同様に、上記光学式センサを設置する機器の薄型化を図ることができる。
図１０は、本発明の光学式センサの第１の実施の形態を示す縦断面図である。この実施の形態の光学式センサは、第１光導波路１に第２光導波路２の機能を担わせ、コア１ｂを１本にしたものである。すなわち、第１光導波路１の長手方向の中間部に、その長手方向（発光素子３からの光の伝播方向）に対して直角な面９ａと、その直角な面の前方（発光素子３からの光の伝播方向）に、第１光導波路１の長手方向に対して４５°の傾斜面９ｂとを有する切削部９が形成されている。その切削部９に対応する部分（図１０では切削部９の上方）に、受光素子４が接続されている。発光素子３からの光は、上記切削部９を通過して、第１光導波路１の先端面から出射する。そして、その先端面から出射した光は、被検知物Ｍに反射した後、同じ第１光導波路１の先端面に入射し、上記傾斜面９ｂで光路を９０°変換して、上記受光素子４で受光されるようになっている（図示の一点鎖線の矢印参照）。この実施の形態では、上記固定部材５（図９等参照）は、構成されていない。
この実施の形態では、光の受発光部分は、第１光導波路１の先端面であることから、例えば、第１光導波路１の高さ（厚み）を０．１ｍｍとすると、光の受発光部分の高さ（厚み）は０．１ｍｍであり、従来の光の受発光部分である前記固定部材５２（図１３参照）の厚みＴ２（１．０ｍｍ以上）と比較すると、かなり薄型化されたものとなっている。そして、上記第５の参考形態と同様に、上記光学式センサを設置する機器の薄型化を図ることができる。
なお、上記第１〜第９の参考形態および第１の実施の形態では、発光素子３および受光素子４を、各光導波路１，２の一端面に接続したが（第１の実施の形態における受光素子４の接続を除く）、図１１に縦断面図で示すように、少なくとも一方の光導波路１，２に光路を９０°変換する光路変換部１０Ａ，１０Ｂを形成し、その光路変換部１０Ａ，１０Ｂに対応する部分に、上記素子３，４を接続するようにしてもよい。上記光路変換部１０Ａ，１０Ｂは、図４に示す前記第４の参考形態における光出射部および光入射部の光路変換部７Ａ，７Ｂと同様のものである。
また、上記第１〜第９の参考形態では、各光導波路１，２の先端部の固定に、固定部材５を用いたが、その固定部材５の形状は、図示のもの以外でもよく、その固定部材５を設置する機器に応じて適宜設定される。さらに、上記固定部材５を用いることなく、機器に固定してもよい。そのうち、第１〜第４の参考形態では、光出射面と光入射面との間の空間Ｓに被検知物Ｍが通ることから、その空間Ｓの大きさや形状等は、被検知物Ｍの大きさや形状等に応じて適宜設定される。
そして、上記第１〜第９の参考形態および第１の実施の形態の光学式センサは、例えば、フォトインタラプタ，エリアセンサ，近接センサ，光電センサ，ＲＧＢセンサ，光エンコーダ，静脈認証センサ，血流センサ等として用いられる。
つぎに、参考例について従来例と併せて説明する。
〔アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成材料〕
脂肪鎖変性エポキシ樹脂（ＤＩＣ社製、EPICLON EXA-4816）８０重量部、脂環式エポキシ樹脂（ダイセル社製、ＥＨＰＥ３１５０）２０重量部、光酸発生剤（アデカ社製、ＳＰ１７０）２重量部、乳酸エチル（武蔵野化学研究所社製、溶剤）４０重量部を混合することにより、アンダークラッド層およびオーバークラッド層の形成材料を調製した。
〔コアの形成材料〕
ｏ−クレゾールノボラックグリシジルエーテル（新日鉄住金化学社製、ＹＤＣＮ−７００−１０）５０重量部、ビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテル（大阪ガスケミカル社製、ＯＧＳＯＬＥＧ）５０重量部、光酸発生剤（アデカ社製、ＳＰ１７０）１重量部、乳酸エチル（武蔵野化学研究所社製、溶剤）１５重量部を混合することにより、コアの形成材料を調製した。
〔第１および第２光導波路〕
上記形成材料を用い、厚み２５μｍの帯状（幅０．１ｍｍ）のアンダークラッド層の表面の中央に、その長手方向に沿って、厚み５０μｍの帯状（幅５０μｍ）のコアを１本形成し、このコアを被覆するように、上記アンダークラッド層の表面に、オーバークラッド層（コアの上面からの厚み２５μｍ、幅０．１ｍｍ）を形成した。これにより、厚み０．１ｍｍ、幅０．１ｍｍの線状の第１および第２光導波路を得た。
〔発光素子および受光素子〕
発光素子として、ＵＬＭ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ社製のULM850-05-TT-C0101G を準備し、第１電気基板に実装した。この発光素子の寸法は、第１電気基板を含めて、幅Ｗ０が１．０ｍｍ、厚みＴ０が０．３ｍｍであった。また、受光素子として、京セミ社製のKPDG006HA1を準備し、第２電気基板に実装した。この受光素子の寸法は、第２電気基板を含めて、幅Ｗ０が１．０ｍｍ、厚みＴ０が０．３５ｍｍであった（図１２，図１３参照）。
〔参考例１〕
〔光学式センサ〕
上記第１および第２光導波路，発光素子および受光素子を用い、図１（ａ），（ｂ）に示す光学式センサを作製した。なお、固定部材は、合成樹脂製とした。
〔参考例２〕
〔光学式センサ〕
上記参考例１と同様にして、図４に示す光学式センサを作製した。
〔参考例３〕
〔光学式センサ〕
上記参考例１と同様にして、図５に示す光学式センサを作製した。
〔参考例４〕
〔光学式センサ〕
上記参考例１と同様にして、図８に示す光学式センサを作製した。
〔従来例１〕
図１２に示す従来の光学式センサを準備した。
〔従来例２〕
図１３に示す従来の光学式センサを準備した。
〔光学式センサにおける光の受発光部分の寸法測定〕
上記参考例１〜４および従来例１，２の光学式センサにおける固定部材の寸法を測定した。その結果、参考例１の固定部材の厚みＴは０．５ｍｍ、参考例２の、各光導波路の先端部を固定する固定部材の部分の幅Ｗは０．３５ｍｍ、参考例３の、両光導波路の先端部を固定する固定部材の部分の幅Ｗは０．７ｍｍ、参考例４の、両光導波路の先端部を固定する固定部材の部分の厚みＴは０．３５ｍｍであった。また、従来例１の、各素子を固定する固定部材の部分の幅Ｗ１は０．５３ｍｍ、厚みＴ１は１．６ｍｍ、従来例２の、両素子を固定する固定部材の部分の幅Ｗ２は３．０５ｍｍ、厚みＴ２は１．０ｍｍであった。
上記寸法測定の結果から、参考例１，４の固定部材の厚みＴは、従来例１，２の固定部材の厚みＴ１，Ｔ２よりも薄く、参考例２の固定部材の所定部分の幅Ｗは、従来例１の固定部材の所定部分の幅Ｗ１よりも狭く、参考例３の固定部材の所定部分の幅Ｗは、従来例２の固定部材の所定部分の幅Ｗ２よりも狭くなっていることがわかる。そして、上記固定部材の部分が、光の受発光部分となることから、参考例１〜４では、従来例１，２と比較して、光の受発光部分が薄型化されていることがわかる。
また、上記参考例１〜４の光学式センサにおいて光の受発光が適正になされることは、確認済みである。
本発明の光学式センサは、機器に設置し、物体の有無や状態等を光学的に検知することに利用可能である。
Ｍ 被検知物
Ｓ 空間
１ 第１光導波路
２ 第２光導波路
３ 発光素子
４ 受光素子

Claims (1)

  1. 機器に設置され、発光素子と、この発光素子で発光された光を空間を経て受光する受光素子とを備え、上記空間に存在する被検知物を、その被検知物に当った上記光の変化によって検知する光学式センサであって、上記発光素子に、線状の光導波路が光伝播可能に接続され、その光導波路の長手方向の中間部に、切削部が形成され、その切削部は、上記光導波路の長手方向に対して直角な面と、その直角な面より、上記発光素子からの光の伝播方向側に形成された、上記光導波路の長手方向に対して４５°の傾斜面とを有し、上記切削部に対応する上記光導波路の部分に、受光素子が光伝播可能に接続され、上記光導波路の先端部が、上記発光素子で発光された光を出射する光出射部に形成されているとともに、上記光導波路の光出射部から出射された光を、空間に存在する上記被検知物からの反射を経て入射する光入射部に形成され、上記発光素子からの光は、上記切削部の直角な面と傾斜面とをこの順に通過して、上記光導波路の先端面から出射し、その先端面に入射した光は、上記切削部の傾斜面で光路を変換して、上記受光素子で受光されるようになっていることを特徴とする光学式センサ。
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