DE112018007021T5

DE112018007021T5 - Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler

Info

Publication number: DE112018007021T5
Application number: DE112018007021.2T
Authority: DE
Inventors: Takahiro FUCHI
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2020-11-12
Anticipated expiration: 2038-02-07
Also published as: WO2019155505A1; JPWO2019155505A1; TW201936042A; TWI687153B; US20200313387A1; KR20200098695A; DE112018007021B4; KR102374804B1; CN111670522A; US11522336B2; JP6461436B1; CN111670522B

Abstract

Bereitgestellt wird ein Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler, der ein erstes Schaftbauteil (1, 1a), auf dessen Oberseite eine temperaturgesteuerte Zielvorrichtung (7) wie etwa ein optisches Modul oder dergleichen montiert ist, ein zweites Schaftbauteil (2), welches dem ersten Schaftbauteil (1, 1a) gegenüberliegt, und einen zwischen dem ersten Schaftbauteil (1, 1a) und dem zweiten Schaftbauteil (2) sandwichartig angeordneten thermoelektrischen Kühler (5), um die temperaturgesteuerte Zielvorrichtung (7) zu steuern, umfasst, wobei ein Raum zwischen dem ersten Schaftbauteil (1, 1a) und dem zweiten Schaftbauteil (2) mit einem Isolierharz (6), dessen Wärmeleitfähigkeit gering ist, gefüllt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schaft (engl.: stem) mit eingebautem thermoelektrischem Kühler, der darin eine Temperatursteuerungsfunktion eines optischen Moduls implementiert.
HINTERGRUNDTECHNIK
Herkömmlicherweise ist in einem koaxialen gekühlten optischen Modul, das einen thermoelektrischen Kühler (auf den im Folgenden auch als „TEC“, Thermoelectric Cooler, verwiesen werden kann) und ein optisches Teilelement(e) oder eine optische Komponente(n) enthält, ein TEC auf eine Oberseite eines Schafts montiert (worauf auch als Oberseite eines „Eyelet“ verwiesen werden kann) und sind eine optische Komponente und andere Komponenten so als Baugruppe angeordnet, dass sie auf der Oberseite des TEC so akkumuliert bzw. gestapelt sind, dass eine Konfiguration des koaxialen gekühlten optischen Moduls geschaffen ist (siehe zum Beispiel Patentdokument 1).
Außerdem ist eine Konfiguration eines Lichtwellenleitermoduls eines Kastentyps offenbart, worin Komponenten auf einer Oberseite eines TEC als Baugruppe angeordnet sind (siehe zum Beispiel Patentdokument 2). Daneben ist eine Konfiguration offenbart, in der eine Anbringung eines als Lichtquelle genutzten lichtemittierenden Elements (genutzter lichtemittierender Elemente) an einer Peltier-Vorrichtung vereinfacht ist (siehe zum Beispiel Patentdokument 3). Darüber hinaus ist eine Konfiguration eines Schafts zur Verwendung in einer optischen Vorrichtung offenbart, worin eine Interferenz mit vorstehenden Teilen im Umkreis von Zuleitungselektroden eliminiert ist und Hochfrequenz-Ausbreitungsverluste reduziert sind (siehe zum Beispiel Patentdokument 4). Überdies ist eine Konfiguration offenbart, in der unter Verwendung einer herkömmlichen CAN-Baugruppe ein Peltier-Element unter einem Schaft so platziert ist, dass eine gesamte Vorrichtung gekühlt wird (siehe zum Beispiel Patentdokument 5).
DOKUMENTE DER VERWANDTEN TECHNIK
[Patentdokumente]

[Patentdokument 1] Offengelegtes japanisches Patent Nr. 2006-210935
[Patentdokument 2] Offengelegtes japanisches Patent Nr. H09-325247
[Patentdokument 3] Offengelegtes japanisches Patent Nr. 2014-157898
[Patentdokument 4] Offengelegtes japanisches Patent Nr. 2007-150182
[Patentdokument 5] Offengelegtes japanisches Patent Nr. 2005-50844

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
[Durch die Erfindung zu lösende Probleme]
Gemäß jenen herkömmlichen Konzepten ist es notwendig, eine optische Komponente auf einem thermoelektrischen Kühler selbst zu stapeln, und somit wird eine optische Achse der optischen Komponente aufgrund einer Beanspruchung oder dergleichen durch eine montierte Komponente(n) nicht stabil gehalten, wodurch eine Möglichkeit besteht, dass ein Einfluss auf eine Charakteristik(en) der optischen Komponente wie etwa eine Variation oder dergleichen ihres optischen Wegs im Zusammenhang mit der optischen Achse bewirkt wird. Außerdem ergibt sich insofern ein Problem, als die Beanspruchung in Bezug auf ein thermoelektrisches Element des thermoelektrischen Kühlers ebenfalls groß ist und somit der Ausfall des thermoelektrischen Kühlers aufgrund von Störungen wie etwa eines Stoßes (Stöße) beim Herabfallen, Vibrationen und/oder dergleichen hervorgerufen werden kann.
Unter Bezugnahme auf 8 wird im Folgenden eine detailliertere Erklärung für diese Probleme gegeben. In einem Fall, in dem ein optisches Modul konfiguriert wird, ist es erforderlich, dass eine optische Komponente 7 an einer Position direkt oberhalb eines thermoelektrischen Kühlers 5 montiert wird, wie beispielsweise in 8 gezeigt ist. In diesem Fall nimmt die Höhe von einem Schaft 20 aus so zu, dass dessen Lage wahrscheinlich in einen instabilen Zustand geraten wird und somit eine Fehlfunktion im Zusammenhang mit der optischen Achse in solch einem Fall zu bedenken ist, in dem aufgrund einer thermischen Beanspruchung oder dergleichen die optische Achse eines LD-Chips 10, der eine Komponente der optischen Komponente 7 ist, leicht verschoben oder dergleichen wird.
Da das Eigengewicht gestapelter Komponenten, die für die optische Komponente 7 genutzt werden, in Bezug auf den thermoelektrischen Kühler 5 aufgebracht wird, wird außerdem die dem thermoelektrischen Kühler 5 hinzugefügte Beanspruchung größer, wenn zusätzlich Vibrationen und/oder ein Stoß (Stöße) darauf beaufschlagt werden, so dass ein Ausfall eines thermoelektrischen Elements 5a, das als Trägersäule des thermoelektrischen Kühlers 5 dient, leichter verursacht wird und/oder eine Ablösung von einem Verbindungsteil zwischen einem Substrat 5b des thermoelektrischen Kühlers 5 und dem Schaft 20 herbeigeführt wird.
Insbesondere wird, wenn der thermoelektrisch Kühler 5 und der Schaft 20 mittels eines elektrisch leitfähigen Harzes verbunden sind, eine Wahrscheinlichkeit, dass sie sich aufgrund eines Stoßes (Stöße) lösen, höher.
Man beachte, dass Zuleitungen 3a, um ein elektrisches Signal dem LD-Chip zuzuführen, und Zuleitungen 3b, um ein elektrisches Signal dem thermoelektrischen Kühler 5 zuzuführen, auf dem Schaft 20 so angebracht sind, dass sie von der Oberseite des Schafts 20 aus vorstehen. Außerdem sind die Zuleitungen 3b an einem Verbindungspunktteil 4 mit dem Substrat 5b des thermoelektrischen Kühlers 5 verbunden.
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, besteht in der vorliegenden Erfindung eine Aufgabe der Erfindung darin, einen Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler zu realisieren, in welchem eine Temperatursteuerungsfunktion eines optischen Moduls eines CAN-Typs als eine Funktion des Schafts implementiert ist, und insbesondere den Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler zu realisieren, der das Auftreten einer charakteristischen Variation im Zusammenhang mit einer optischen Achse wie etwa einer Lagevariation oder dergleichen der optischen Achse aufgrund einer Variation der Beanspruchung oder dergleichen in Bezug auf ein Bauteil(e) zu dämpfen bzw. einzudämmen. Außerdem besteht eine andere Aufgabe der Erfindung insbesondere darin, einen Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler zu realisieren, in welchem, um einen Ausfall des thermoelektrischen Kühlers aufgrund eines Einflusses äußerer Umgebungsluft einzudämmen, eine verlängerte Konturlinie einer in ein Bauteil des Schafts eingebauten Teilkomponente so konfiguriert ist, dass sie den thermoelektrischen Kühler umgibt.
[Mittel zum Lösen der Probleme]
Ein Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein in einem Merkmal befindlicher Schaft, der aufweist:

ein erstes Schaftbauteil, um auf dessen Oberseite eine temperaturgesteuerte Zielvorrichtung zu montieren;
ein zweites Schaftbauteil, das auf einer Seite einer Unterseite des ersten Schaftbauteils platziert ist und einen thermoelektrischen Kühler, um eine Temperatursteuerung der temperaturgesteuerten Zielvorrichtung durchzuführen, dazwischen mit dem ersten Schaftbauteil sandwichartig umgibt; und
ein Isolierharz, das zwischen das erste Schaftbauteil und das zweite Schaftbauteil gefüllt ist.

[Effekte der Erfindung]
Der Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Höhe einer montierten Komponente(n) und deren Größe auf einer Oberseite eines Schafts verkleinern, und, indem eine auf die Komponente(n) ausgeübte Variation einer Beanspruchung reduziert wird, kann deren Einfluss auf eine charakteristische Variation im Zusammenhang mit einer optischen Achse eines optischen Moduls gedämpft werden. Außerdem wird es möglich, den eingebauten thermoelektrischen Kühler vor Störungen wie etwa einem Stoß (Stöße) beim Herabfallen, Vibrationen und dergleichen schützen.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das einen Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung beispielhaft veranschaulicht;
2 ist ein Diagramm, in welchem ein optisches Modul auf den Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung montiert ist;
3 ist ein Diagramm, das einen Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler gemäß einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung beispielhaft veranschaulicht;
4 ist ein Diagramm, um einen Einfluss einer äußeren Umgebungsluft auf den Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zu erläutern;
5 ist ein Diagramm, um einen Einfluss einer äußeren Umgebungsluft auf den Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zu erläutern;
6 ist eine Draufsicht, um eine Struktur eines ersten Schaftbauteils des Schafts mit eingebautem thermoelektrischem Kühler in 3 im Detail zu erläutern;
7 ist ein Diagramm, das einen Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler gemäß einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung beispielhaft veranschaulicht; und
8 ist ein Diagramm, um für die vorliegende Erfindung Probleme zu erläutern.

AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Ausführungsform 1
Im Folgenden wird anhand der Zeichnungen ein Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert. 1 ist ein Diagramm, das den Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung beispielhaft veranschaulicht. Außerdem ist 2 ein Diagramm, in welchem auf den Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ein optisches Modul montiert ist.
In 1 ist an einer Stelle direkt an einer Unterseite eines ersten Schaftbauteils 1 in Scheibenform, um darauf eine temperaturgesteuerte Zielkomponente oder -vorrichtung wie etwa ein optisches Modul oder dergleichen zu montieren, der thermoelektrische Kühler 5 (auf den im Folgenden auch als der TEC 5, Thermoelectric Cooler, verwiesen werden kann) zum Kühlen des optischen Moduls bei einer geeigneten Temperatur auf der Oberseite eines zweiten Schaftbauteils 2 in Scheibenform montiert, das so angeordnet ist, dass es dem ersten Schaftbauteil 1 in derselben axialen Richtung gegenüberliegt. Der thermoelektrische Kühler 5 ist hier auf einer Oberfläche des ersten Schaftbauteils 1 und derjenigen des zweiten Schaftbauteils 2 durch ein elektrisches leitfähiges Material wie etwa ein Lötmetall, ein elektrisch leitfähiges Harz oder dergleichen verbunden.
Außerdem sind für das erste Schaftbauteil 1 und das zweite Schaftbauteil 2, die oben beschrieben wurden, Zuleitungen 3a, um ein elektrisches Signal dem oben beschriebenen optischen Modul zuzuführen, so vorgesehen, dass sie durch die beiden Schäfte entlang deren axialer Richtung hindurchgehen oder sich erstrecken. Und dann stehen, wie in 2 gezeigt ist, diese Zuleitungen 3a auch von der Oberseite des ersten Schaftbauteils 1 aus vor, wodurch die Steuerung von Operationen von außen möglich wird, indem sie unter Verwendung von Au-Drähten oder dergleichen (in der Figur nicht dargestellt) mit einem LD-(Laserdiode; eine Abkürzung für „Laser Diode“) Chip 10 verbunden werden, der eine Teilkomponente der auf der Oberseite des ersten Schaftbauteils 1 montierten optischen Komponente 7 ist.
Die Zuleitungen 3b, um dem oben beschriebenen thermoelektrischen Kühler 5 ein elektrisches Signal zuzuführen, sind außerdem so vorgesehen, dass sie durch das zweite Schaftbauteil 2 hindurchgehen oder sich erstrecken, und sind am Verbindungspunktteil 4 mit dem Substrat 5b des thermoelektrischen Kühlers 5 verbunden.
Außerdem sind eine Anode und eine Kathode (in den Figuren nicht dargestellt), die die Elektroden des thermoelektrischen Kühlers 5 sind, mit den Zuleitungen 3b an dem oben beschriebenen Verbindungspunktteil 4 durch Löten oder dergleichen verbunden. Gemäß dieser Anordnung können zwei Anschlüsse der Anode und der Kathode, die oben beschrieben wurden, als Steuerungsanschlüsse (die Elektroden) von außerhalb des thermoelektrischen Kühlers 5 genutzt werden.
Zwischen das erste Schaftbauteil 1 und das zweite Schaftbauteil 2, die oben beschrieben wurden, ist überdies ein Isolierharz 6, dessen Wärmeleitfähigkeit gering ist, so gefüllt, dass es sich in einen Raum zwischen dem ersten Schaftbauteil 1 und dem zweiten Schaftbauteil 2 gut einpasst, oder ist so eingefüllt, dass es den thermoelektrischen Kühler 5 umgibt.
Entsprechend der Anordnung wird eine Funktion erzielt, nach der ein Wärmeeinfluss, wo der thermoelektrische Kühler 5 arbeitet, zwischen dem ersten Schaftbauteil 1 und dem zweiten Schaftbauteil 2 getrennt ist. Zusätzlich dazu wird außerdem eine Funktion erzielt, nach der der thermoelektrische Kühler 5 vor Störungen aufgrund eines Stoßes (Stöße) beim Herabfallen, Vibrationen und/oder dergleichen geschützt ist.
Man beachte, dass die Zuleitungen 3a, die sich durch das erste Schaftbauteil 1 und das zweite Schaftbauteil 2 erstrecken, an vier, mit einem annähernd gleichen Abstand dazwischen getrennten Positionen entlang entsprechend dem gleichen Radius des ersten Schaftbauteils 1 und demjenigen des zweiten Schaftbauteils 2 angeordnet sind und zusammen mit dem Isolierharz 6 als Verstärkungsmaterialien zum Schützen des thermoelektrischen Kühlers 5 dienen.
Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf 2 die Funktionen des Schafts mit eingebautem thermoelektrischem Kühler gemäß der Ausführungsform 1 in einem Fall erläutert, in dem auf einer Oberfläche des ersten Schaftbauteils 1 eine andere Komponente als der thermoelektrische Kühler 5 konfiguriert ist.
Als ein Beispiel ist in der Figur dargestellt, dass die optische Komponente 7, die eine andere Komponente als der thermoelektrische Kühler 5 ist, auf die Oberseite des ersten Schaftbauteils 1 beispielhaft montiert ist. Da die optische Komponente 7 auf die Oberseite des ersten Schaftbauteils 1 montiert ist, wird es möglich, die Höhe einer Komponente vom Schaft aus um den Betrag der Höhe des thermoelektrischen Kühlers 5 zu reduzieren.
Verglichen mit einem in 8 gezeigten Fall, in welchem die optische Komponente 7 direkt auf dem thermoelektrischen Kühler 5 platziert ist, wird daher eine Winkelverschiebung, aufgrund einer thermischen Beanspruchung oder dergleichen, der optischen Achse des LD-Chips 10, der eine Komponente der optischen Komponente 7 ist, eingedämmt, und folglich kann eine Auftrittshäufigkeit einer Fehlfunktion im Zusammenhang mit der optischen Achse reduziert werden.
Da der thermoelektrische Kühler 5 in seinem Umkreis durch das Isolierharz 6, dessen Wärmeleitfähigkeit gering ist, abgedeckt ist und zusätzlich durch die Zuleitungen 3a, die sich durch beide Schäfte des zweiten Schaftbauteils 2 und des ersten Schaftbauteils 1 erstrecken, verstärkt wird, wird es außerdem möglich, die Widerstandsfähigkeit gegen einen Stoß (Stöße) und gegen Vibrationen weiter zu steigern.
Wie oben erläutert wurde, kann in dem Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler gemäß der Ausführungsform 1 die Höhe einer montierten Komponente(n) auf einer Oberseite des Schafts verringert werden, wodurch es möglich ist, eine charakteristische Variation im Zusammenhang mit der optischen Achse wie oben beschrieben zu dämpfen. Außerdem kann der thermoelektrische Kühler vor Störungen wie etwa einem Stoß (Stöße), Vibrationen und/oder dergleichen dadurch geschützt werden, dass zwischen das erste Schaftbauteil und das zweite Schaftbauteil ein Harz so gefüllt wird, dass es den thermoelektrischen Kühler direkt bedeckt oder den Umkreis des thermoelektrischen Kühlers abdeckt, und dadurch, dass die Zuleitungen 3a, die sich durch das erste Schaftbauteil oder das zweite Schaftbauteil erstrecken, vorgesehen werden oder die Zuleitungen 3b, die sich durch das zweite Schaftbauteil erstrecken, vorgesehen werden.
In der oben beschriebenen Art und Weise ist der thermoelektrische Kühler mit dem ersten Schaftbauteil 1 oder mit dem zweiten Schaftbauteil 2 unter Verwendung eines Lötmetalls, eines elektrisch leitfähigen Harzes oder dergleichen verbunden, und, um die Funktionen des thermoelektrischen Kühlers zu steuern, erstrecken sich die Zuleitungen 3b, um elektrischen Strom in den thermoelektrischen Kühler zuzuführen, durch das zweite Schaftbauteil 2 und weisen eine Form derart auf, dass sie von dessen Oberseite aus vorstehen. Die Verbindungen zwischen den Anschlüssen einer Anode und einer Kathode, die jeweils eine Elektrode des thermoelektrischen Kühlers sind, und den jeweiligen Zuleitungen 3b sind hier mittels einer Verbindung wie etwa Löten oder dergleichen ausgeführt.
Um die Funktionen des LD-Chips 10, der eine Komponente der optischen Komponente 7 ist, die die auf dem ersten Schaftbauteil 1 montierte Komponente ist, zu steuern, sind indes die Zuleitungen 3a, um elektrischen Strom zuzuführen, so vorgesehen, dass sie sich durch sowohl das erste Schaftbauteil 1 als auch das zweite Schaftbauteil 2 erstrecken und zusätzlich die Funktionen, Störungen wie etwa Vibrationen oder dergleichen in Bezug auf die optische Komponente 7 zu dämpfen, erfüllen.
Außerdem wird ein Raum zwischen dem ersten Schaftbauteil (Umfang) und dem zweiten Schaftbauteil (Umfang) (ein Raum innerhalb eines zylinderförmigen Körpers, der von der Unterseite des ersten Schaftbauteils, der Oberseite des zweiten Schaftbauteils und einer gekrümmten Ebene, die die Umfänge dieser beiden Bauteile miteinander verbindet, umgeben ist) verstärkt, indem ein Isolierharz eingefüllt wird; und was die Art und Weise zur Ausbildung des Isolierharz anbetrifft, ist es möglich, es in entweder einem Verfahren, bei dem der thermoelektrische Kühler umgeben wird (in diesem Fall wird ein Spalt zwischen dem Isolierharz und dem thermoelektrischen Kühler erzeugt), oder einem Verfahren auszubilden, bei dem es vollständig eingefüllt wird, indem auch ein Teil des thermoelektrischen Elements 5a verfüllt wird, das als Trägersäule des thermoelektrischen Kühlers dient. Das Isolierharz ist ein Harz, dessen Wärmeleitfähigkeit gering ist, und besitzt Isolierfähigkeiten. Gemäß diesen Anordnungen wird es möglich, einen Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler auszubilden, der eine Temperatursteuerungsfunktion ausführen kann.
Entsprechend einer Zusammenfassung der oben beschriebenen Verfahrensweise weist der Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler gemäß der Ausführungsform 1 deutlich unterschiedliche Merkmale gegenüber den Erfindungen gemäß den oben beschriebenen angeführten Dokumenten oder einer Kombination(en) davon insbesondere in den folgenden Punkten auf.
Der erste Punkt ist, dass abweichend von einem herkömmlichen Konzept, einen thermoelektrischen Kühler außerhalb des Schafts zu platzieren, eine Form erreicht wird, in der der Schaft, der sich als eigenständige Vorrichtung zeigt, als einen Teil davon einen thermoelektrischen Kühler mit Kühlfunktion aufweist. Der zweite Punkt besteht darin, dass, indem das Isolierharz im Umkreis des thermoelektrischen Kühlers ausgebildet ist, die Konfiguration als der Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler erreicht wird. Der dritte Punkt ist, dass, um den thermoelektrischen Kühler zu schützen, die Zuleitungen, die durch den Schaft hindurchgehen oder sich erstrecken, genutzt werden.
Ausführungsform 2
Im Folgenden wird anhand von 3 ein Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler gemäß einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung erläutert.
Ein unterschiedlicher Punkt gegenüber dem in der Ausführungsform 1 erläuterten Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler ist, dass, wie in 3 gezeigt ist, ein ringförmiger Harzformteil 8, der ein mittels eines Harzes in Ringform geformter Bereich ist, in einem ersten Schaftbauteil 1a ausgebildet ist. Der ringförmige Harzformteil 8 ist ein geformter Teil, der im ersten Schaftbauteil 1a ausgebildet ist, um die Funktionen des thermoelektrischen Kühlers zu verbessern. Im Folgenden wird der Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler gemäß der Ausführungsform 2 detaillierter erläutert.
Ein Bereich, in welchen jede Komponente eines (in der Figur nicht dargestellten) optischen Moduls gepackt wird, ist im Innern des in 3 gezeigten ringförmigen Harzformteils 8 eingerichtet. Und, indem der gesamte thermoelektrische Kühler 5 an der Position direkt unterhalb des Inneren platziert wird, ist es dann möglich, dem optischen Modul mittels des thermoelektrischen Kühlers 5 über das erste Schaftbauteil 1a Wärme zuzuführen oder im Gegensatz dazu Wärme von ihm abzuführen. Man beachte, dass der oben erwähnte, im oben beschriebenen ersten Schaftbauteil 1a ausgebildete ringförmige Harzformteil 8 auf solch eine Weise konfiguriert ist, dass eine verlängerte Konturlinie 15 (siehe die gestrichelten Linien in 3) eines ringförmigen oder zylindrischen konturierten Teils des ringförmigen Harzformteils in Richtung des Isolierharzes den thermoelektrischen Kühler umgibt. Bevorzugter, nicht aber notwendigerweise, ist der oben erwähnte ringförmige Harzformteil 8 an einer Position innerhalb einer Ringlinie, die durch die axialen Mitten der Vielzahl von Drahtzuleitungen 3a verläuft, platziert.
In diesem Fall empfängt ein äußerer lateraler Teil eines Rings, wo der ringförmige Harzformteil 8 ausgebildet ist, direkt einen Einfluss einer Temperatur einer äußeren Umgebungsluft, wohingegen, wenn der ringförmige Harzformteil 8 nicht vorhanden ist, ein Fall denkbar ist, in welchem der thermoelektrische Kühler 5 wahrscheinlich einen Einfluss der äußeren Umgebungsluft empfängt, so dass der thermoelektrische Kühler 5 seine Funktionen nicht hinreichend erfüllen kann. Aus diesem Grund wird, indem man den ringförmigen Harzformteil 8 ausbildet, ein Temperatureinfluss einer äußeren Umgebungsluft in Bezug auf den thermoelektrischen Kühler 5 verringert.
Als Nächstes werden die Funktionen der Ausführungsform 2 erläutert.
In einem Fall, in dem der Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler, der in der Ausführungsform 1 von 4 erläutert wird, genutzt wird, wird, wenn eine Temperatur einer äußeren Umgebungsluft 30 höher als diejenige einer in einem optischen Modul montierten Vorrichtung ist, eine Temperatur der Unterseite des ersten Schaftbauteils 1 durch Kühlen einer Oberseite des thermoelektrischen Kühlers 5 verringert, so dass eine Gesamttemperatur des ersten Schaftbauteils 1 mittels Wärmeleitung aufgrund der Differenz der Temperatur gegenüber derjenigen der Oberseite des ersten Schaftbauteils 1 verringert wird (siehe die Pfeile in der Figur); wenn jedoch die Differenz zwischen einer Temperatur einer Vorrichtung, die man ansteuern möchte, und derjenigen der äußeren Umgebungsluft 30 groß ist, kann ein Fall angenommen werden, in welchem die Temperatur aufgrund eines Mangels der Funktionen des thermoelektrischen Kühlers 5 nicht verringert wird.
Aus diesem Grund ist der ringförmige Harzformteil 8 im ersten Schaftbauteil 1a in Ringform wie in 5 gezeigt ausgebildet. Und mittels des ringförmigen Harzformteils 8 wird dann die Struktur (die Erläuterung wird im Folgenden im Detail gegeben) insofern übernommen, als das erste Schaftbauteil 1a, das einen Einfluss der äußeren Umgebungsluft 30a leicht erfahren kann, in einen äußeren lateralen Teil zu einem Ring des ringförmigen Harzformteils 8 und einen inneren lateralen Teil, der den Einfluss kaum empfängt, zu einem Ring des ringförmigen Harzformteils 8 getrennt ist, wodurch erschwert wird, dass der thermoelektrische Kühler 5 den Einfluss aufgrund einer Temperatur der äußeren Umgebungsluft 30 empfängt, so dass es möglich wird, die Leistung des thermoelektrischen Kühlers 5 hinreichend aufzubieten.
6 ist eine Draufsicht, von der Oberseite des oben beschriebenen ersten Schaftbauteils 1a aus betrachtet, um die Struktur des ersten Schaftbauteils 1a detaillierter zu erläutern.
In der Figur sind die Zuleitungen 3a, die sich durch das erste Schaftbauteil 1a und das zweite Schaftbauteil 2 erstrecken, in einer Anzahl von Vier in einem gleichen Abstand dazwischen bei annähernd den gleichen radialen Positionen außerhalb des ringförmigen Harzformteils 8 in der Ringform wechselseitig getrennt angeordnet. Außerdem ist der ringförmige Harzformteil 8 in einer Form so vorgesehen, dass er sich durch das erste Schaftbauteil 1a in dessen Richtung über die Dicke erstreckt.
Daher ist mittels des ringförmigen Harzformteils 8 das erste Schaftbauteil 1a in einen äußeren lateralen Teil 12 des ersten Schaftbauteils und einen inneren lateralen Teil 11 des ersten Schaftbauteils voneinander thermisch getrennt. Infolgedessen ist es mittels des thermoelektrischen Kühlers 5 (dessen konturierte Position durch die gestrichelten Linien in der Figur dargestellt ist), dessen Oberseite an die Unterseite des inneren lateralen Teils 11 des ersten Schaftbauteils gebondet ist, möglich, eine Temperatursteuerung durchzuführen, während ein Teil des inneren lateralen Teils 11 des ersten Schaftbauteils vom äußeren lateralen Teil 12 des ersten Schaftbauteils getrennt ist.
Gemäß dem Obigen wird es, indem man den ringförmigen Harzformteil 8 im ersten Schaftbauteil 1a ausbildet und indem man die Struktur übernimmt, die einen Einfluss einer Umgebungstemperatur schwer bzw. kaum empfängt, möglich, den Bereich einer Temperatursteuerung durch den thermoelektrischen Kühler zu erweitern.
Ausführungsform 3
Anhand von 7 wird im Folgenden ein Beispiel eines Schafts mit eingebautem thermoelektrischem Kühler gemäß einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung erläutert.
Wie in 7 gezeigt ist, unterscheidet sich der Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler der Ausführungsform vom in der Ausführungsform 2 erläuterten Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler in einem Punkt der Konfiguration, worin zwischen dem ersten Schaftbauteil 1a und dem zweiten Schaftbauteil 2 ferner Verstärkungsstangen 9 zusätzlich vorgesehen sind. Die übrigen Konfigurationen und Bestandteile sind die gleichen. Diese Verstärkungsstangen 9 sind in einer Vielzahl von Stangen, wie in der Figur gezeigt ist, platziert und durch Schweißen so befestigt, dass das erste Schaftbauteil 1a und das zweite Schaftbauteil 2 an den gegenüber den Platzierungspositionen der Zuleitungen weiter in Richtung des Umfangs gelegenen Seiten jeweils an diesen radialen Positionen des Schafts miteinander verbunden sind.
Diese Verstärkungsstangen 9 sind Stangen, welche in Bezug auf den thermoelektrischen Kühler den Schutz vor Störungen durch die Zuleitungen, die sich durch das erste Schaftbauteil 1 und das zweite Schaftbauteil 2 erstrecken, und jenen durch das Isolierharz weiter verstärken, und sind Stangen, welche die Funktionen von Verstärkungsmaterialien zum Schützen des thermoelektrischen Kühlers 5 vor Störungen wie etwa einen Stoß (Stößen), Vibrationen und/oder dergleichen erfüllen.
Es sollte besonders erwähnt werden, dass in der Figur die beispielhafte Erklärung für den ringförmigen Harzformteil 8 gegeben wurde, der im ersten Schaftbauteil ausgebildet ist; jedoch ist sie nicht notwendigerweise darauf beschränkt. Ähnliche Effekte können selbst mittels eines ersten Schaftbauteils erzielt werden, in welchem, wie in der Ausführungsform 1 erläutert wurde, der ringförmige Harzformteil 8 darin nicht ausgebildet ist, wenn ein Einfluss der äußeren Umgebungsluft gering ist.
Als Nächstes werden die Funktionen des Schafts mit eingebautem thermoelektrischem Kühler gemäß einer Ausführungsform 3 erläutert.
Wie in 7 gezeigt ist, wird, zusätzlich zum Schutz des thermoelektrischen Kühlers 5 unter dem Gesichtspunkt der strukturellen Festigkeit mittels des Isolierharzes, indem man die Verstärkungsstangen 9 zwischen dem ersten Schaftbauteil 1a und dem zweiten Schaftbauteil 2 vorsieht, der Schutz unter dem Gesichtspunkt der strukturellen Festigkeit ermöglicht. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, den innerhalb des ersten Schaftbauteils 1a und des zweiten Schaftbauteils 2 montierten thermoelektrischen Kühler 5 und den darin montierten Verbindungspunktteil 4 zu schützen.
Wie oben erläutert wurde, kann im Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler gemäß der Ausführungsform der Schutz vor Störungen wie einem Stoß (Stößen), Vibrationen und/oder dergleichen erreicht werden, indem die zwischen dem ersten Schaftbauteil 1a und dem zweiten Schaftbauteil 2 montierten Komponenten weiter verstärkt werden.
Es sollte besonders erwähnt werden, dass in der vorliegenden Erfindung jede der Ausführungsformen frei kombiniert werden kann und/oder jede der Ausführungsformen geeignet modifiziert oder eliminiert werden kann, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise ist die beispielhafte Erläuterung für ein erstes Schaftbauteil und ein zweites Schaftbauteil gegeben, welche in der oben beschriebenen Weise in Richtungen nach oben und unten (in Richtung der Schwerkraft) platziert sind; jedoch ist sie nicht notwendigerweise darauf beschränkt. Diese Bauteile können in Richtungen nach links und rechts (Richtungen senkrecht zur Richtung der Schwerkraft) platziert werden. Außerdem ist die beispielhafte Erklärung für die Vielzahl von Zuleitungen gegeben, welche sich durch das zweite Schaftbauteil erstreckt, um ein elektrisches Signal(e) einem optischen Modul zuzuführen; jedoch ist sie nicht notwendigerweise darauf beschränkt. Es kann auch eine Form eingerichtet werden, in der sich Zuleitungen nicht durch das erste Schaftbauteil erstrecken, nämlich obere Enden der Zuleitungen auf der gleichen Fläche mit der Oberseite des ersten Schaftbauteils oder annähernd auf der gleichen Fläche damit liegen. Was die Anzahl der beschriebenen Zuleitungen anbetrifft, wurde außerdem der beispielhafte Fall für eine Anzahl von Vier in den Zeichnungen dargestellt; sie ist jedoch nicht notwendigerweise auf diese beschränkt. Ähnliche Effekte können erzielt werden, wenn die Anzahl nur drei oder mehr beträgt.
[Erläuterung von Ziffern und Symbolen]
Ziffer „1“ und Symbol „1a“ bezeichnen jeweils ein erstes Schaftbauteil; „2“ ein zweites Schaftbauteil; „3“, „3a“, „3b“ eine Zuleitung; „4“ einen Verbindungspunktteil; „5“ einen thermoelektrischen Kühler; „5a“ ein thermoelektrisches Element; „5b“ ein Substrat; „6“ ein Isolierharz; „7“ eine optische Komponente; „8“ einen ringförmigen Harzformteil; „9“ eine Verstärkungsstange; „10“ einen LD-Chip; „11“ einen inneren lateralen Teil des ersten Schaftbauteils; „12“ einen äußeren lateralen Teil des ersten Schaftbauteils; „15“ eine verlängerte Konturlinie“ und „30“ äußere Umgebungsluft.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006210935 [0003]
JP H09325247 [0003]
JP 2014157898 [0003]
JP 2007150182 [0003]
JP 2005050844 [0003]

Claims

Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler, aufweisend: ein erstes Schaftbauteil, um auf dessen Oberseite eine temperaturgesteuerte Zielvorrichtung zu montieren; ein zweites Schaftbauteil, das auf einer Seite einer Unterseite des ersten Schaftbauteils platziert ist und einen thermoelektrischen Kühler, um eine Temperatursteuerung der temperaturgesteuerten Zielvorrichtung durchzuführen, dazwischen mit dem ersten Schaftbauteil sandwichartig umgibt; und ein Isolierharz, das zwischen das erste Schaftbauteil und das zweite Schaftbauteil gefüllt ist.
Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von Zuleitungen, die sich jeweils durch das erste Schaftbauteil und das zweite Schaftbauteil erstrecken, enthalten ist, um der temperaturgesteuerten Zielvorrichtung ein elektrisches Signal zuzuführen.
Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der thermoelektrische Kühler ein als Trägersäule dienendes thermoelektrisches Element und Substrate, jeweils um das erste Schaftbauteil und das zweite Schaftbauteil damit zu verbinden, umfasst; und der thermoelektrische Kühler mit anderen Zuleitungen, um ein anderes elektrisches Signal dem thermoelektrischen Kühler zuzuführen, mittels eines Verbindungspunktteils verbunden ist.
Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Schaftbauteil einen ringförmigen Harzformteil aufweist, der darin mit einem Harz in Ringform geformt ist; und der ringförmige Harzformteil auf solch eine Weise konfiguriert ist, dass eine verlängerte Konturlinie eines zylindrischen konturierten Teils des ringförmigen Harzformteils in Richtung des Isolierharzes den thermoelektrischen Kühler umgibt.
Schaft mit eingebautem thermoelektrischen Kühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend: eine Verstärkungsstange, die vorgesehen ist, um das erste Schaftbauteil und das zweite Schaftbauteil miteinander zu verbinden.
Schaft mit eingebautem thermoelektrischem Kühler nach Anspruch 1, wobei das erste Schaftbauteil eine Struktur aufweist, um einen Teil, auf dem eine Vorrichtung, um deren Temperatur zu ändern, montiert ist, von einem Teil zu trennen, auf dem die Vorrichtung, um deren Temperatur zu ändern, nicht montiert ist.