(57)【要約】【課題】スペースの節約を図ると共に、半導体レーザダイオード（ＬＤ）のような半導体発光素子の動作特性を改善した光学装置を提供すること。【解決手段】ケース３０に、半導体レーザ素子（ＬＤ）１４と、コリメータレンズ５ａ、アナモルフィックプリズム５ｂ、５ｃ、ビームスプリッタ７、フォトダイオード８からなる光学ユニット５と、前記半導体発光素子の動作を制御する電子部品をそれぞれ実装した複数の基板（第１の基板９、第２の基板１０、第３の基板１１）とを装着する。前記複数の各基板９、１０、１１は、それぞれ重ねて多段にケース３０内に配置し、１枚の基板にすべての電子部品を実装した場合よりもケースの長手方向の寸法Ｌｂを短縮する。【選択図】  図１
2004241415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースに、半導体発光素子と、当該半導体発光素子からの出射光の前方に複数の光学素子を備えた光学ユニットと、前記半導体発光素子の動作を制御する電子部品をそれぞれ実装した複数の基板とを装着する光学装置であって、前記複数の基板を重ねて多段に配置したことを特徴とする、光学装置。
【請求項２】
前記光学ユニットに、少なくとも半導体発光素子からの出射光を分岐する手段と、当該分岐された光を検知する手段を有することを特徴とする、請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記多段に配置した基板において、前記半導体発光素子の発熱を排熱する方向のケースの面上に、前記半導体発光素子の温度調整回路用基板（第１の基板）が配置されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記多段に配置した基板において、前記半導体発光素子の出射光の光軸方向と同一の面内で、かつ当該半導体発光素子と近接した位置に、前記半導体発光素子の駆動回路用基板（第２の基板）が配置されることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光学装置。
【請求項５】
前記第２の基板に載置されている電子部品と接続される各ケーブルを、当該第２の基板の上方で端子台と接続したことを特徴とする、請求項４に記載の光学装置。
【請求項６】
前記多段に配置した基板において、前記半導体発光素子のコントロール回路用基板（第３の基板）が、前記半導体発光素子の発熱を排熱する方向のケースの面から最も遠方の位置に配置されることを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の光学装置。
【請求項７】
前記第２の基板と第３の基板は、表裏両面に電子部品を実装することを特徴とする、請求項４ないし請求項６のいずれかに記載の光学装置。
【請求項８】
前記第３の基板は、前記半導体発光素子および光学ユニットを覆って配置されることを特徴とする、請求項６または請求項７のいずれかに記載の光学装置。
【請求項９】
前記第３の基板の一方端部には、前記分岐された光を検知する手段と対応する位置に開口部が形成されていることを特徴とする、請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の光学装置。
【請求項１０】
前記第３の基板には、追加の電子部品を実装するための空きスペースが設けられていることを特徴とする、請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の光学装置。
【請求項１１】
前記第３の基板に、少なくとも前記半導体発光素子および光学ユニットが配置された側と対応する面を開放した断面略門型の覆い板を被着し、当該覆い板の前記第３の基板よりも先端側の側面にスリットを形成したことを特徴とする請求項６ないし請求項１０のいずれかに記載の光学装置。
【請求項１２】
前記半導体発光素子の発熱を排熱する方向のケースの面上に、長さが略等しい４本の第１の支持部材を矩形状に固定し、対角位置にある２本の第１の支持部材で第２の基板を固定すると共に、残りの対角位置にある２本の第１の支持部材には第３の基板固定用の第２の支持部材を連結したことを特徴とする、請求項６ないし請求項１１のいずれかに記載の光学装置。
【請求項１３】
前記第１の基板、第２の基板、および第３の基板の一方端部が共通して固定される側の前記ケースの面に、各基板に実装された電子部品に接続されるケーブルを一括して外部に連通させる開口部を設けたことを特徴とする、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の光学装置。
【請求項１４】
前記半導体発光素子は、半導体レーザ素子であることを特徴とする、請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スペースの節約を図ると共に、半導体レーザ素子（ＬＤ）のような半導体発光素子の動作特性を改善した光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザ素子（以下、ＬＤと略記する）は、スイッチング回路で形成されるパルス状の電圧が印加されて発光する。図１４は、特許文献１に記載されているＬＤ駆動回路の例を示す回路図である。図１４において、ＬＤ駆動回路は、定電流回路１０１、スイッチング回路１０２、増幅回路１０３、制御回路であるＣＰＵ１１０から構成されている。
【０００３】
定電流回路１０１は、電圧―電流変換器であり、制御回路１１０からの光量信号１０４に応じた電流Ｉ１を流す。前記電流Ｉ１をレーザ点灯信号１０５でスイッチングするのがスイッチング回路１０２である。レーザ点灯信号１０５の駆動によるスイッチング回路１０２の動作に応じて、ＬＤ１０６が発光する。ＬＤ１０６の発光量をフォトダイオード（以下、ＰＤと略記する）１０７の電流値変化として取り出し、抵抗１０８で電圧信号に変換する。
【０００４】
電圧信号として取り出された発光量は、増幅回路１０３で増幅し、発光量信号１０９が形成される。制御回路１１０は、発光量信号１０９をモニタしながら、規定光量に達するまで光量信号１０４のレベルを上げていく。このようにして、ＬＤ１０６の駆動制御を行う。このように、ＬＤの駆動回路には、ＣＰＵ（マイクロコンピュータ、マイコン）１１０を用いた制御回路が含まれており、多数の電子部品が回路基板に実装されている。
【０００５】
図１５は、このようなＬＤ駆動回路と、マイコンを用いた制御回路とを同一の回路基板に実装した例を示す概略の縦断側面図である。なお図１５は前記特許文献１に記載されているものではない。図１５において、光学装置５１は、ケース５０に収納されている。５２は支持板（底板）、５３ａ、５３ｂはケース５０の枠体、５４はカバーである。また、５２ａは伝熱板、５６は光学ユニット５５の取付板である。
【０００６】
光学ユニット５５は、ＬＤ５９、ＬＤ５９の出射光をビームスプリッタ５７に導くコリメータレンズやアナモルフィックプリズム、ＰＤ５８で構成される。ＣＬはＬＤ５９の出射光の光軸である。ビームスプリッタ５７で分岐されたＬＤ５９の出射光はＰＤ５８で検出され、ＡＰＣ（Ａｕｔｍａｔｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）で光出力制御を行う際に利用される。なお、図示を省略しているが、ＬＤの温度調整を行う温度調整回路（ＴＥＣ）は、ケース５０に外付けされている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１１９３５０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、図１５の例ではＬＤ駆動回路と、マイコンを用いた制御回路とを同一の回路基板６０に実装していた。このため、回路基板が大きくなってケース５０の長手方向の寸法Ｌａが長くなる。したがって、スペースの節約が図れないという問題があった。また、ＬＤ５９とＬＤ駆動回路とが離れて設置されてしまうと、ノイズの影響を受けたり、ＬＤにパルス電圧が印加された際の立上がり、立下がり特性が劣化するなど、ＬＤの動作特性が悪くなるという問題があった。さらに、温度調整回路がケースに外付けされるので、この点でもペースの節約が図れないという問題があった。
【０００９】
本発明は上記のような問題に鑑み、スペースの節約を図ると共に、半導体レーザダイオード（ＬＤ）の動作特性を改善した光学装置の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の光学装置は、ケースに、半導体発光素子と、当該半導体発光素子からの出射光の前方に複数の光学素子を備えた光学ユニットと、前記半導体発光素子の動作を制御する電子部品をそれぞれ実装した複数の基板とを装着する光学装置であって、前記複数の基板を重ねて多段に配置したことを特徴とする。このため、ケースの長手方向の大きさを短縮して光学装置を設置するスペースを節約することができる。したがって、ケース外周のスペースを他の機器の設置などに有効に活用することができる。
【００１１】
また、本発明の光学装置は、前記光学ユニットに、少なくとも半導体発光素子からの出射光を分岐する手段と、当該分岐された光を検知する手段を有することを特徴とする。このため、分岐光を検知して半導体発光素子のＡＰＣを行うことができる。
【００１２】
また、本発明の光学装置は、前記多段に配置した基板において、前記半導体発光素子の発熱を排熱する方向のケースの面上に、前記半導体発光素子の温度調整回路用基板（第１の基板）が配置されることを特徴とする。このように、排熱側のケース面上に第１の基板を配置しているので、第１の基板（温度調整回路用基板）に実装されている電子部品が大きな電力を消費するために発生する熱は、第１の基板と排熱面との間の伝熱経路が短く、しかも伝熱経路には障害物がないので排熱が容易に行える。
【００１３】
また、本発明の光学装置は、前記多段に配置した基板において、前記半導体発光素子の出射光の光軸方向と同一の面内で、かつ当該半導体発光素子と近接した位置に、前記半導体発光素子の駆動回路用基板（第２の基板）が配置されることを特徴とする。このため、半導体発光素子と駆動回路とを接続する信号線の長さが短くなり、駆動回路から半導体発光素子に印加されるパルス信号の立上がり、立下がり特性を向上させることができ、半導体発光素子の動作特性を改善することができる。
【００１４】
また、本発明の光学装置は、前記多段に配置した基板において、前記半導体発光素子のコントロール回路用基板（第３の基板）が、前記半導体発光素子の発熱を排熱する方向のケースの面から最も遠方の位置に配置されることを特徴とする。このため、ケース内の比較的スペースのある排熱方向とは離れている空間の有効利用が図れる。
【００１５】
また、本発明の光学装置は、前記第２の基板と第３の基板は、表裏両面に電子部品を実装することを特徴とする。このため、第２の基板と第３の基板の大きさを小さくすることができ、光学装置の小型化を図ることができる。
【００１６】
また、本発明の光学装置は、前記第３の基板は、前記半導体発光素子および光学ユニットを覆って配置されることを特徴とする。このため、半導体発光素子および光学ユニットに対して、部品の落下などによる損傷を防止して安全性が向上する。また、半導体発光素子からの出射光が不要な方向からケース外に漏出することを防止できる。
【００１７】
また、本発明の光学装置は、前記第３の基板の一方端部には、前記分岐された光を検知する手段と対応する位置に開口部が形成されていることを特徴とする。このため、分岐光の検知手段の位置調整や、検知手段からＡＰＣへの配線処理が簡単に行える。
【００１８】
また、本発明の光学装置は、前記第３の基板には、追加の電子部品を実装するための空きスペースが設けられていることを特徴とする。このため、画像データを記憶する記憶手段などの増設が可能となり、光学装置の用途を拡張することができる。
【００１９】
前記第３の基板に、少なくとも前記半導体発光素子および光学ユニットが配置された側と対応する面を開放した断面略門型の覆い板を被着し、当該覆い板の前記第３の基板よりも先端側の側面にスリットを形成したことを特徴とする。このため、半導体発光素子の出射光に対して二重に漏れ光を防止しているので、半導体発光素子からの出射光が不要な方向からケース外に漏出することを確実に防止できる。
【００２０】
また、本発明の光学装置は、前記半導体発光素子の発熱を排熱する方向のケースの面上に、長さが略等しい４本の第１の支持部材を矩形状に固定し、対角位置にある２本の第１の支持部材で第２の基板を固定すると共に、残りの対角位置にある２本の第１の支持部材には第３の基板固定用の第２の支持部材を連結したことを特徴とする。このように、支持板に固定された４本の支持部材のうち対角位置の２本は第２の基板を固定し、残りの対角位置にある２本の支持部材は第３の基板の固定用支持部材の連結手段として機能している。このため、４本の支持部材は第２の基板の固定手段と前記連結手段との異なる用途に有効に活用できる。また、第３の基板を支持する支持部材が少ない本数で足りるのでコストを低減することができる。
【００２１】
また、本発明の光学装置は、前記第１の基板、第２の基板、および第３の基板の一方端部が共通して固定される側の前記ケースの面に、各基板に実装された電子部品に接続されるケーブルを一括して外部に連通させる開口部を設けたことを特徴とする。このように、各基板が共通して固定される側の面、すなわち、半導体発光素子の出射光の進行方向とは反対側の面の開口部からケーブルを取り出している。このため、各ケーブルと基板上に実装されている電子部品との接続の際の配線処理が煩雑にならず、ケーブルの保守点検も簡単に行える。
【００２２】
また、本発明の光学装置は、前記半導体発光素子は、半導体レーザ素子であることを特徴とする。このため、特に光学装置の光源として半導体レーザ素子を用いた場合に、半導体レーザ素子に印加されるパルス電圧の特性を改善することができる。また、発光素子として半導体レーザ素子を用いた光学装置の設置スペースを節約することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下図に基づいて本発明の実施形態について説明する。本発明の基本的な構成においては、半導体レーザ素子（ＬＤ）を動作させるために必要な各種電子部品を搭載した回路基板を複数枚に分割し、各回路基板をケースに多段に配置して取り付けることによりスペースを節約している。また、ＬＤ駆動回路用の回路基板は、ＬＤの光軸と同じ面内（水平面）にＬＤと近接してケースに取り付けることにより、ＬＤの動作特性を改善している。
【００２４】
図１は、本発明が適用される光学装置の構成例を示す概略の縦断側面図である。図１において、ケース３０内には、光学ユニット５、第１の基板９、第２の基板１０、第３の基板１１が多段に重ねられて配置されている。２はケース３０の支持板（底板）、３ａはケース３０のフロントパネル、３ｂはケース３０のリアパネル、４はカバーである。これらケース３０の外周の部品は、金属板の板金加工、または樹脂モールドなどにより成形される。
【００２５】
光学ユニット５は、ホルダー１５に保持されている半導体レーザ素子（ＬＤ）１４からの出射光の進行方向前方に配置されている。光学ユニット５は、コリメータレンズ５ａ、アナモルフィックプリズム５ｂ、５ｃ、ビームスプリッタ７、フォトダイオード（ＰＤ）８で構成される。ＰＤ８は支持具８ａに固定される（図２）。ＣＬはＬＤ１４の出射光の光軸である。これらの光学素子からなる光学ユニット５は、取付板６に固定される。また、図示を省略しているペルチェ素子とサーミスタが取付板６内に設けられている。
【００２６】
９はＬＤ１４の温度調整を行う温度調整回路（ＴＥＣ）を搭載した第１の基板で、ケース３０の支持板２の上に取り付ける。温度調整回路は前記取付板６内に設けられているペルチェ素子とサーミスタに接続されており、電子的にＬＤ１４の温度制御を行う。第１の基板９は、直接支持板２の上に取り付けることに代えて排熱ブロック（ヒートシンク）の上に取り付けても良い。この場合には、排熱ブロックは、熱伝導率が良好な銅やアルミニュウムなどの金属で構成する。
【００２７】
また、本発明においては図１に示されているように、温度調整回路（ＴＥＣ）を搭載した第１の基板９をケース３０の支持板２上（ＬＤ１４の発生熱を排熱する側の面上）に取り付けている。このため、排熱面積が増大して、温度調整回路用基板に実装されている電子部品の動作時に大きな電力を消費する際の発熱を有効に排出することができる。また、第１の基板９と排熱面との間の伝熱経路が短く、しかも伝熱経路には障害物がないので排熱が容易に行える。
【００２８】
１０は、半導体レーザ素子（ＬＤ）１４の駆動回路を搭載した第２の基板で、第１の基板９の上側に重ねて取り付けられる。この駆動回路は、ＩＣで構成されるパルス発生回路などの各種の電子部品が実装される。第２の基板１０は、ＬＤ１４の光軸ＣＬ方向と同一面内、この例では水平面に取り付けられる。１２、１３は第２の基板１０、第３の基板１１の支持部材である。
【００２９】
支持部材１２はケース端部に沿って設けたスペーサ（図８）や、支持脚と支持片（図１１）で構成され、第２の基板１０、第３の基板１１の一方端部を保持する。支持部材１３も支持部材１２と同様に、ケースの両側の側面に立設したスペーサ（図８）や支持脚と支持片（図１１）で構成される。支持部材１２、１３の詳細については、図８、図１１、図１２により後述する。第２の基板１０は、両面に電子部品１０ａ、１０ｂを実装する。このように、第１の基板９に重ねて第２の基板１０を配置しているので、ケース３０内の空間の有効利用を図ることができる。
【００３０】
ＬＤ１４の駆動回路を搭載した第２の基板１０は、ＬＤ１４の光軸ＣＬ方向と同一面内に、ＬＤ１４と近接した位置、例えば数ｍｍ〜十数ｍｍ程度の距離でケース３０内に設けられている。このため、ＬＤ１４と駆動回路を接続する信号線の長さが短くなり、駆動回路からＬＤ１４にパルス電圧を印加する際に、立上がり、立下がり特性が良好になる。すなわち、ＬＤ１４の動作特性が改善される。なお、信号線の長さが短縮されることにより、駆動回路は外部からのノイズの影響を受けにくくなる。
【００３１】
１１は、マイコンのような情報処理部を有する制御回路（コントローラ回路）を搭載した第３の基板で、前記第２の基板１０の上部に重ねて配置する。このコントローラ回路は外部のコンピュータと接続され、コンピュータからのビームパターンなどの指令信号を受信して、バッファメモリなどの記憶手段に一時的に記憶する。このように、コンピュータからのビームパターンの強弱信号などの指令信号を記憶させる手段を設けているので、ＬＤ１４を精度良くしかも迅速に動作させることができる。
【００３２】
第３の基板１１は、第２の基板１０の上部、すなわち、多段に配置される複数の基板の中で排熱方向の支持板２とは最も離れた空間の位置に第３の基板１１を配置している。このため、ケース内空間の有効利用を図ることができる。また、第３の基板１１の表裏両面には、電子部品１１ａ〜１１ｃを実装する。このように、第１の基板９、第２の基板１０、第３の基板１１をケース３０内に重ねて多段に配置しているので、ケース３０の内部空間を立体的に利用することができる。したがって、ケース３０の長手方向の長さＬｂは、図１５に示した従来の１枚の回路基板を用いた場合のケースの長さＬａに対して半分程度の長さに短縮され、ケース３０外部のスペースの有効利用が図れる。
【００３３】
なお、図１では支持部材１２に支持されない表示の第３の基板１１の他方端部も、図示を省略しているリアパネル３ａの支持部材に支持する構成とする（図７参照）。また、第３の基板１１は、光学ユニット５の上部を覆うように配置されるので、ＬＤ１４の出射光がケース３０上方の不要な方向に漏光するのを防止している。このため、他の部品に対して光学的な影響を及ぼして誤動作させるなどの事態が発生することを防止できる。また、他の部品が落下したり作業者が接触することなどを第３の基板１１により防止して、ＬＤ１４および光学ユニット５の各光学素子に対する安全性を確保することができる。
【００３４】
このように、第３の基板１１は、光学ユニット５の上部を覆う大きさとしているので、第１の基板９、第２の基板１０よりも長手方向の長さが延長されて面積を広く設定できる。このため、電子部品が実装されていない空きスペースを広く取れて、例えばＲＡＭなどの記憶手段を必要に応じて追加して実装することができる。コントローラ回路を外部コンピュータと接続し、外部コンピュータの指令で動作させる際に、かかる記憶手段を追加して実装することにより、写真その他の読み取り原稿を一時的に記憶させるバッファとして利用することができる。したがって、ＬＤ１４を画像形成装置の露光光源として用いるなど、光学装置の用途を拡張することができる。
【００３５】
図２は、光学ユニット５を部分的に拡大して示す縦断側面図である。ＬＤ１４の出射光は、コリメータレンズ５ａで平行光線に変換される。また、ＬＤ１４から出射されるビームは、楕円形となっているため、ビーム形状を真円に整形する目的で、コリメータレンズ５ａの前方にアナモルフィックプリズム５ｂ、５ｃが配置されている。アナモルフィックプリズム５ｂ、５ｃを位置調整することにより、使用されるＬＤのアスペクト比がどのような値であっても、安定して真円にビーム整形をすることができる。また、ビームスプリッタ７、フォトダイオード（ＰＤ）８は光源のＡＰＣをするために設けたものであることは前述した通りである。
【００３６】
図３は、図１の矢視Ａ―Ａ断面の説明図である。なお、図１で示されている電子部品は簡単のため一部図示を省略している。図３において、２２、２３は第２の基板１０、第３の基板１１を支持するスペーサで、詳細については図７、図８に関連して後述する。第１の基板９は、スペーサ２２間に配置されるが図示を省略している。第２の基板１０は、ＬＤ１４の光軸方向と同一面内（水平面）に配置されている。第２の基板１０には、パルス入力用のケーブルが接続されるコネクタ２９が設けられている。また、第３の基板１１には、ＬＥＤ表示器２８、コンピュータと接続されるケーブルのコネクタ３１、電源と接続されるケーブルのコネクタ３２が設けられている。図３からも明らかなよに、第１の基板９、第２の基板１０、第３の基板１１はケース３０内の空間部に多段に積み重ねられて配置されている。
【００３７】
図４は、図１の矢視Ｂ方向からみた背面図である。図４において、リアパネル３ｂには、ケーブルをケース内に連通させるための開口部１７ａ〜１７ｄが形成されている。また、キースイッチ１６ａ、インターロック１６ｂが設けられている。キースイッチ１６ａは、特定のユーザのみが光学装置を動作させることができるように、セキュリティ対策として設けられている。また、インターロック１６ｂは、電源系統などの障害発生時に電子部品が故障しないようにケーブルを電気的に遮断するものである。開口部１７ａは、第２の基板１０に実装されているコネクタ２９に接続されるケーブルを連通する。開口部１７ｂは、第３の基板に実装されているＬＥＤ表示器２８と接続されるケーブルを連通する。また、開口部１７ｃ、１７ｄはそれぞれ第３の基板１１に設けられているコネクタ３１、３２に接続されるコンピュータ接続用ケーブル、電源接続用ケーブルを連通する。
【００３８】
このように、各ケーブルを一括してケースの内外と連通させる開口部をケースの背面側、すなわち、各基板の一方端部が共通して固定される面の側に設けている。したがって、各ケーブルと基板上に実装されている電子部品との接続の際の配線処理が煩雑にならず、ケーブルの保守点検も簡単に行える。
【００３９】
図５は、第２の基板１０の例を示す平面図である。第２の基板１０の表面には、ＬＤ駆動回路を形成する適宜の数の電子部品１０ａが実装されているが（図１）、簡単のため前記端子台２９のみを図示している。第２の基板１０の四周端部には、支持部材（スペーサ）への取り付け穴（ねじ穴）１０ｐ〜１０ｓが形成されている。なお、支持部材１２，１３には、図１１、図１２に示すように第２の基板１０、第３の基板１１をねじで固定するための支持片を形成しても良い。
【００４０】
図６は、第３の基板１１の例を示す平面図である。第３の基板１１の表面には、マイコン制御回路を形成する適宜の数の電子部品が実装されているが、簡単のため図３で説明したＬＥＤ表示器２８、端子台３１、３２のみを図示している。第３の基板１１の一方端部側にも、支持部材（スペーサ）への取り付け穴（ねじ穴）１１ｐ、１１ｓが形成されている。さらに、第３の基板１１の他方端部には、支持部材（フロントパネル）への取り付け穴（ねじ穴）１１ｕ、１１ｖが形成されている。
【００４１】
第３の基板１１の表面には、電子部品が実装されていない空き領域のスペースが形成されており、ＲＡＭの増設などに対応できる。なお、第３の基板１１の一方端部に形成されている切り欠き部１１ｙは、前記図１のＰＤ８の位置に対応するものであり、ＰＤ８の位置調整やＰＤ８からＡＰＣへの配線処理が簡単に行える。
【００４２】
図７は、第２の基板１０をケースに取り付けた状態を示す概略の立体図である。図７において、支持板（底板）２にはスペーサ２２ａ〜２２ｄを固定する（２２ｃ、２２ｄは図示されていない）。４本のスペーサ間に第１の基板９が支持板２に取り付けられている。第２の基板１０は、スペーサ２２ａ、２２ｄにねじ２４ａ、２４ｂで固定される。スペーサ２２ｂ、２２ｃにはスペーサ２３ａ、２３ｂを継ぎ足す。このように、第２の基板１０は、矩形状に配置された４本のスペーサの中で、対角位置に配置された２本のスペーサのみで固定される。残り２本の別の対角位置に配置されたスペーサは、第３の基板１１を固定するスペーサ２３ａ、２３ｂを連結して固定する手段として利用される。
【００４３】
半導体発光素子の出射光の進行方向前方側に設けられるケースのフロントパネル３ａ（図１参照）には、第３の基板１１を取り付ける固定部３１を設けている。この固定部３１の両端には、フランジ３１ａ、３１ｂを設ける。各フランジ３１ａ、３１ｂにはねじ穴３２ａ、３２ｂが形成される。第３の基板１１は、一方の端部が固定部３１で固定され、他方の端部はスペーサ２３ａ、２３ｂで固定される。スペーサ２３ａ、２３ｂは、対角の位置に配置されており、第３の基板の重量を十分に支持する強度で形成されている。このように、第３の基板は、対角位置に配置した２本のスペーサで固定されるので、スペーサの本数を少なくすることができ、コストを低減することができる。
【００４４】
図８は、図７に示した第２の基板１０、第３の基板１１の固定例を示す分解斜視図である。図８において、支持板２にはスペーサ２２ａ〜２２ｄを適宜の間隔で矩形状に配置して、ねじなどにより固定する。スペーサ２２ａ〜２２ｄを支持板２にねじ止めして固定する場合には、スペーサ２２ａ〜２２ｄの下部側の内周にねじを形成し、また支持板２にねじ穴を形成する。支持板２の裏面側よりねじをスペーサ２２ａ、２２ｄのねじに挿入する。
【００４５】
対角の位置に配置されたスペーサ２２ａ、２２ｄの上部には、ねじ２２ｚ、２２ｗが形成されている。また、別の対角の位置に配置されたスペーサ２２ｂ、２２ｃの上部にはフランジ２２ｘ、２２ｙが形成されており、先端側の外周にはねじ２２ｕ、２２ｖが形成されている。フランジ２２ｘ、２２ｙは、第２の基板１０を保持し、ねじ２２ｕ、２２ｖは第３の基板１１を固定するためのスペーサ２３ａ、２３ｂを連結する。
【００４６】
第２の基板１０の四周にはねじ穴２２ｐ〜２２ｓが形成されている。ねじ穴２２ｐ、２２ｓをスペーサ２２ｂ、２２ｃのねじ２２ｕ、２２ｖに挿入し、第２の基板１０をフランジ２２ｘ、２２ｙで保持する。この際に、第２の基板１０のねじ穴２２ｒ、２２ｑは、スペーサ２２ａ、２２ｄの内周に形成されたねじ２２ｚ、２２ｗと対向している。ねじ２４ａ、２４ｂをスペーサ２２ａ、２２ｄのねじ穴２２ｚ、２２ｗにねじ込み、第２の基板１０を固定する。
【００４７】
また、スペーサ２３ａ、２３ｂの下部内周に形成されているねじ２３ｘ、２３ｙを、第２の基板１０のねじ穴２２ｓ、２２ｐを通してスペーサ２２ｂ、２２ｃの上部外周に形成されているねじ２２ｕ、２２ｖと螺合する。第３の基板１１の一方端部にはねじ穴１１ｕ、１１ｖが形成されており、図７で示したようなケースの固定部３１に形成されたねじ穴３２ａ、３２ｂと位置合わせを行う。この位置で第３の基板１１の一方端部はねじ１１ｚ、１１ｗで固定される。
【００４８】
また、第３の基板１１の他方端部にはねじ穴１１ｓが形成されており、ねじ穴１１ｓと対角の位置にはねじ穴１１ｒが形成されている。第３の基板１１の各ねじ穴１１ｒ、１１ｓとスペーサ２３ｂ、２３ａとの位置合わせを行う。この位置で、ねじ１１ｙ、１１ｔをスペーサ２３ｂ、２３ａの内周に形成されているねじ穴２３ｗ、２３ｚにねじ込んで、第３の基板１１の他方端部をスペーサ２３ｂ、２３ａに固定する。
【００４９】
このように、本発明による第２の基板１０、第３の基板１１の支持構造は、ケース底面の支持板に矩形状に略同じ長さの４本のスペーサを固定する。このうち対角位置にある２本のスペーサで第２の基板を固定する。残りの対角位置にある２本のスぺーサには、第３の基板の固定用のスペーサを連結する。この連結された２本のスペーサに第３の基板の一方端部側を固定し、第３の基板の他方端部はケースの側板に固定している。
【００５０】
このため、支持板に固定された４本のスペーサ（第１の支持部材）のうち対角位置の２本は第２の基板を固定し、残りの対角位置にある２本のスペーサは第３の基板の固定用スペーサ（第２の支持部材）の連結手段として機能している。したがって、前記４本のスペーサはそれぞれ異なる機能を有しており、スペーサを異なる用途に有効に活用できる。また、複数の基板を合理的にケースに固定することができる。さらに、第３の基板の一方端部は、２本の対角位置にあるスペーサで固定されるので必要とするスペーサの本数が少なくなり、コストを低減することができる。
【００５１】
図９は、第２の基板１０に電子部品を実装した例を示す概略の斜視図である。図９において、第２の基板１０には電子部品１０ｒ〜１０ｕが実装されている。また、図示されていないが、第２の基板１０の表面には配線パターンが形成されている。また、第２の基板１０の裏面にも電子部品が実装されており、第２の基板１０の表面にはスルーホールを形成して、裏面の配線パターンと表面の配線パターンを接続している。
【００５２】
２６はコネクタ、２７ａ、２７ｂはケーブル、２７ｘ、２７ｙは上下両側に設けた端子台である。下部端子台２７ｘは第２の基板１０の表面に設け、第２の基板１０に実装された各電子部品の配線とケーブル２７ａ、２７ｂを接続する。また、下部端子台２７ｘと接続されたケーブル２７ｘ、２７ｙは、第２の基板１０の上部で端子台２７ｙと接続される。上部端子台２７ｙには、第３の基板１１に実装されている電子部品の配線と接続されているケーブルが装着される。
【００５３】
図９のように、第２の基板１０に実装された電子部品に配線されるケーブル２７ａ、２７ｂは、第２の基板１０の中央付近で端子台２７ｘから上部に取り出されて、端子台２７ｙと接続されている。このため、ケーブル２７ａ、２７ｂは第２の基板１０の表面付近では電子部品と交差しないので、ケーブルの配置が煩雑にならず、配線処理が円滑にしかも合理的に行える。また、ケーブル配線時にケーブルや作業者が接触して電子部品を損傷するような事態を防止することができる。
【００５４】
図１０は、図７、８で説明したスペーサの他の実施形態を示す概略の斜視図である。図１０において、スペーサ３４は断面視六角形状の筒状体で、一端にはねじ３４ａを形成し、他端にはねじ穴３４ｂが設けられている。スペーサ３４のねじ３４ａを下にして支持板２上に立て、支持板２に形成されているねじ穴にねじ３４ａを挿入して固定する。このスペーサ３４を図８で説明したように支持板２上の対角の位置に２個所で固定し（図８の２２ａ、２２ｄに相当）、スペーサ３４の上に第２の基板１０を載置し、ねじ穴３４ｂにねじ２４ａ、２４ｂを挿入して第２の基板１０を２本のスペーサ３４で固定する。
【００５５】
また、図８のスペーサ２２ｂ、２２ｃの対角の位置に、図１０のスペーサ３４を２本ねじ穴３４ｂを下にして支持板２上に立てる。支持板２の底面に形成されているねじ穴に支持板２の裏面からねじを挿入してスペーサ３４を支持板に固定する。第２の基板１０に形成されているねじ穴２２ｐ、２２ｓにはねじ３４ａが挿入される。図１０のスペーサ３４について、ねじ３４ａ側にもねじ穴３４ｂを形成したものを２本用意する。このスペーサをスペーサ３４ｘとする。
【００５６】
前記支持板２に裏面からねじで固定されたスペーサ３４のねじ３４ａに、第２の基板１０をはさんで２本のスペーサ３４ｘのねじ穴３４ｂを挿入してねじ止めする。次に、図８で説明したようにして第３の基板１１をスペーサ３４ｘ上に配置し、ねじ穴３４ｂにねじ１１ｙ、１１ｔを挿入してねじ止めする。図１０に示したような形状のスペーサ３４を用いる場合には、図８で示したようなフランジ２２ｘ、２２ｙが不要となり、スペーサの構成が簡単になる。スペーサは、円筒状に形成しても、また、角柱状に形成しても良い。
【００５７】
図１１は、本発明の別の実施形態において、第２の基板１０、第３の基板１１をケースに取り付ける例を示す概略の分解斜視図である。図１１（ａ）は、取り付け穴１０ｐ〜１０ｓが形成されている第２の基板１０と、取り付け穴１１ｐ〜１１ｓ、および取り付け穴１１ｕ、１１ｖが形成されている第３の基板１１が示されている。図１１（ｂ）には、支持部材１２、１３の例を示している。
【００５８】
支持部材１２は、支持脚１２ａ、１２ｂをケース３０（図１）両側の側面に立設する。支持脚１２ａには、支持片１２ｕ、１２ｘを矢視方向に挿入して所定位置（第２の基板１０を固定する高さの位置）に固定する。また、支持脚１２ｂには、支持片１２ｖ、１２ｙを矢視方向に挿入して所定位置（第２の基板１０を固定する高さの位置）に固定する。また、支持部材１３は、支持脚１３ａ、１３ｂ、支持片１３ｕ，１３ｘ、１３ｖ、１３ｙで構成される。各支持片は同様に矢視方向に支持脚に挿入され、所定位置（第３の基板１１を固定する高さの位置）に固定される。各支持脚に対する各支持片の固定は、接着剤の塗布や溶着処理により行う。
【００５９】
支持脚１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂの上側に固定される支持片１２ｘ、１２ｙ、１３ｘ、１３ｙは、第３の基板を固定する高さの位置に取り付けられて、第３の基板１１を支持する。各支持片には、第３の基板１１に形成された取り付け穴１１ｐ〜１１ｓと対応する位置にねじ穴が形成されている。したがって、第３の基板１１に形成されたねじ穴と、各支持片に形成されたねじ穴を通してねじを挿入することにより、第３の基板１１を支持部材１２、１３に固定することができる。
【００６０】
また、支持脚１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂの下側に固定される支持片１２ｕ、１２ｖ、１３ｕ、１３ｖは、第２の基板１０を支持する。各支持片には、第２の基板１０に形成された取り付け穴１０ｐ〜１０ｓと対応する位置にねじ穴が形成されている。したがって、第２の基板１０に形成されたねじ穴と、各支持片に形成されたねじ穴を通してねじを挿入することにより、第２の基板１０を支持部材１２、１３に固定することができる。各支持脚と各支持片は、金属加工、または合成樹脂のモールド成形により作製することができる。図１１に示したように、支持脚と支持片を用いて第２の基板と第３の基板を固定する構成とすると、支持片の取り付け位置を変えることにより、第２の基板の高さ位置を任意に設定できるという利点がある。
【００６１】
図１２は、本発明の他の実施形態を示す概略の斜視図である。図１２（ａ）の例は、支持脚１３ａの例を示している。この例では、支持脚１３ａを金属板で形成し、支持片に代えて、折り曲げ片１３ｘ’を矢視Ｒａ方向に水平に折り曲げて第３の基板１１を支持する。また、折り曲げ片１３ｕ’を矢視Ｒｂ方向に水平に折り曲げて第２の基板１０を支持する。
【００６２】
図１２（ｂ）の例は、支持脚１２ｂの例を示している。この例では、支持脚１２ｂを金属板で形成し、支持片に代えて、折り曲げ片１２ｙ’を矢視Ｒｃ方向に水平に折り曲げて第２の基板１０を支持する。このように、金属板の曲げ加工により基板の支持構造を作製すると、部品点数が少なくなるので、コストを低減することができる。
【００６３】
なお、支持部材１２としては、支持板の所定位置に適宜スリットを形成し、当該スリットに第２の基板１０と第３の基板の一方端部を差し込んで固定する構成とすることもできる。この場合には、第２の基板のねじ穴１０ｒ、１０ｓと、第３の基板１１のねじ穴１１ｒ、１１ｓは不要となる。また、ラックの棚板取り付け機構などのように、支持用の爪やボルトの位置を調整する支持手段を用いることもできる。この場合には、第２の基板１０、および第３の基板１１の取り付け位置の高さを調整することができる。
【００６４】
図１３は、本発明の異なる実施形態を示す斜視図である。図１３の例では、第３の基板１１にコントローラ回路を形成する適宜の電子部品１１ｄが実装されているものとする。第３の基板１１は、図１に示されているように光学ユニット５の上面を覆うように配置されている。このため、ＬＤ１４の出射光がケース３０の上部から漏出することを防止している。
【００６５】
図１３の例では、更にこのような漏れ光を少なくするために、第３の基板１１に断面が略門型形状の覆い板１９を被着させている。このように、第３の基板１１と覆い板１９による二重の漏れ光防止手段が設けられているので、効果的に漏れ光のケース外部漏出を防止することができる。
【００６６】
なお、覆い板１９には、マイコン制御回路を形成する電子部品１１ｄからの発生熱を外部に放出するために、縦長のスリット２０ａ、２０ｂを両側の側面に形成しても良い。このスリット２０ａ、２０ｂは、第３の基板１１が配置される面よりも上側に形成し、漏れ光を第３の基板１１で遮断してスリット２０ａ、２０ｂから外部に漏れ光が放出されないようにしている。
【００６７】
上記説明では、光学装置の光源として半導体レーザ素子（ＬＤ）を用いている。本発明においては、光源は半導体レーザ素子に限定されず、一般的な半導体発光素子の出射光を利用する光学装置とすることもできる。なお、半導体発光素子として、発光層に
ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ≦１）
を用いた窒化物系半導体発光素子を使用することができる。
【００６８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ケース内部に複数の基板を重ねて多段に配置しているので、ケースの長手方向の寸法を短縮して光学装置を設置するスペースを節約することができる。このため、ケース外周のスペースを他の機器の設置などに有効に利用することができる。
【００６９】
また、半導体発光素子の出射光の光軸方向と同一面内で、かつ半導体発光素子と近接した位置に、半導体発光素子駆動回路用の基板を配置している。このため、特に半導体発光素子として半導体レーザ素子を用いた場合に、パルス電圧が印加されたときの立上がり、立下がり特性が向上し、半導体レーザ素子の動作特性を改善することができる。
【００７０】
また、半導体発光素子の発熱を排熱する方向のケースの面上に、半導体発光素子の温度調整回路用基板が配置されている。このように、排熱側のケース面上に温度調整回路用基板を配置しているので、温度調整回路用基板に実装されている電子部品が、動作時に大きな電力を消費することに伴う発生熱をケース面から効果的に排熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る構成の概略の縦断側面図である。
【図２】本発明が適用される光学ユニットの例を示す概略の縦断側面図である。
【図３】図１の矢視Ａ―Ａ断面の説明図である。
【図４】図１の矢視Ｂ方向からみた背面図である。
【図５】第２の基板の平面図である。
【図６】第３の基板の平面図である。
【図７】第２の基板をケースに取り付けた状態を示す概略の立体図である。
【図８】第２の基板、第３の基板の固定例を示す分解斜視図である。
【図９】第２の基板に電子部品を実装した例を示す概略の斜視図である。
【図１０】スペーサの一例を示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施形態を示す分解斜視図である。
【図１２】本発明の他の実施形態を示す斜視図である。
【図１３】本発明の他の実施形態を示す斜視図である。
【図１４】半導体レーザ素子（ＬＤ）の回路図である。
【図１５】従来の光学装置の例を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１・・・光学装置、２・・・支持板、３ａ・・・フロントパネル、３ｂ・・・リアパネル、４・・・カバー、５・・・光学ユニット、８・・・フォトダイオード（ＰＤ）、９・・・第１の基板、１０・・・第２の基板、１１・・・第３の基板、１２、１３・・・支持部材、１４・・・半導体レーザ素子（ＬＤ）、１５・・・ホルダー、１６ａ・・・キースイッチ、１６ｂ・・・インターロック、１７ａ〜１７ｄ・・・開口部、１９・・・覆い板、２０ａ、２０ｂ・・・スリット、２２ａ〜２２ｄ、２３ａ、２３ｂ・・・スペーサ、２７ａ、２７ｂ・・・ケーブル、２７ｘ、２７ｙ・・・端子台、２８・・・ＬＥＤ表示器、２９・・・コネクタ、３０・・・ケース、３１、３２・・・コネクタ
【図１】
2004241415.tif 000003
【図２】
2004241415.tif 000004
【図３】
2004241415.tif 000005
【図４】
2004241415.tif 000006
【図５】
2004241415.tif 000007
【図６】
2004241415.tif 000008
【図７】
2004241415.tif 000009
【図８】
2004241415.tif 000010
【図９】
2004241415.tif 000011
【図１０】
2004241415.tif 000012
【図１１】
2004241415.tif 000013
【図１２】
2004241415.tif 000014
【図１３】
2004241415.tif 000015
【図１４】
2004241415.tif 000016
【図１５】
2004241415.tif 000017