JP4581636B2 - 光信号伝送装置と、光信号伝送装置を用いた光信号伝送システム - Google Patents

光信号伝送装置と、光信号伝送装置を用いた光信号伝送システム Download PDF

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Description

本発明は、光信号伝送装置及びこの光信号伝送装置を用いた光信号伝送システムに関する。
液晶パネルやプラズマディスプレイの高解像度化に伴い、ホストからの大容量映像信号をデジタル信号のまま伝送することが求められている。例えば、業界団体であるDDWG(Digital Display Working Group)が策定したDVI(Digital Visual Interface:デジタル映像伝送規格)は、TMDS(Transition Minimized Differential Signaling)と呼ばれる差動信号規格で、1ビットあたり1.65Gbpsという高速信号により映像情報を伝送すると共に、低速信号ではあるが、ディスプレイ情報などをDDC信号としてディスプレイからホストへ伝送するものである。
この伝送媒体としては、一般にはディスプレイケーブルとして広く使われているシールド付きのメタルケーブルが用いられるが、信号が高速ゆえに、ケーブルの長さを10m以上延ばすことができない、という問題があった。
そこで、このデジタル信号を光に変換して、長距離伝送をする方式が提案されている(特許文献1参照)。
しかし、特許文献1の光送受信モジュールでは、光信号送信部及び光信号受信部は同一基板上に隣接して配置されているため、相互間でクロストークの影響を受けやすく、出力画像に乱れが生じてしまう。
特開2004−241915号公報
本発明は、上記事実を考慮し、光送受信モジュールの光信号送信部と光信号受信部との間でクロストークが起きにくい光信号伝送装置及びこの光信号伝送装置を用いた光信号伝送システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために請求項1に記載の光信号伝送装置は、光信号を受光素子でデジタル電気信号に変換して出力する光信号受信部と、デジタル電気信号を発光素子で光信号に変換して出力する光信号送信部と、前記光信号受信部及び前記光信号送信部がそれぞれ接続され、前記光信号受信部から出力されたデジタル電気信号を処理し、且つ、前記光信号送信部へ出力するデジタル電気信号を生成するデジタル信号制御部と、光ケーブルと光学的に接続され、前記デジタル信号制御部における回路基板の一辺と対向する第1側面に前記光信号受信部及び前記光信号送信部の何れか一方を保持するとともに、前記第1側面とは異な第2側面に前記光信号受信部及び前記光信号送信部の何れか他方を保持する略箱状の保持部材と、前記保持部材及び前記回路基板が固定された筐体と、前記第1側面に保持された前記光信号受信部及び前記光信号送信部の何れか一方と前記回路基板の一辺とを接続する第1のフレキシブル配線基板と、前記第1のフレキシブル配線基板よりも長く、且つL字状に形成されるとともに、長手方向に折り返されることによる弾性力で前記筐体の底面に押し付けられ、前記第2側面に保持された前記光信号受信部及び前記光信号送信部の何れか他方と前記回路基板の一辺とを接続する第2のフレキシブル配線基板と、を備えたことを特徴としている。
請求項1に記載の発明によれば、デジタル信号制御部における回路基板の一辺に接続された光信号受信部と光信号送信部の何れか一方が、その一辺と対向する保持部材の第1側面に保持され、何れか他方が、その第1側面とは異なる向きを向く保持部材の第2側面に保持される。そして、光信号受信部の受光素子で光信号をデジタル電気信号に変換して出力し光信号送信部の発光素子でデジタル電気信号光信号に変換して出力する。
光信号受信部と光信号送信部保持部材の同一側面に並べて配置た場合、相互間でクロストークが発生するが、光信号受信部と光信号送信部を保持部材の同一側面に並べて配置しないようにしたので、クロストークを抑制することができ、良好な画像を出力することができる。
また、光信号受信部と光信号送信部とを保持部材の同一側面に並べて配置しないようにしたので、保持部材の側面の幅寸法が必要以上に大きくならず、光信号伝送装置が大型にならない。
また、光信号受信部及び光信号送信部の何れか一方とデジタル信号制御部とが第1のフレキシブル配線基板によって接続され、光信号受信部及び光信号送信部の何れか他方とデジタル信号制御部とが第2のフレキシブル配線基板によって接続されている。
このように、フレキシブル配線基板を用いると、光信号受信部及び光信号送信部の配置の自由度が上がるので、光信号受信部及び光信号送信部を容易に保持部材の第1側面及び第2側面に保持することができる。
また、デジタル信号制御部と、光信号送信部及び光信号受信部の位置関係、もしくは、デジタル信号制御部と保持部材の位置関係の精度を必要としないので、製造工程が短縮され、コストダウンに繋がる。
また、第2のフレキシブル配線基板が、第1のフレキシブル配線基板よりも長く、且つL字状に形成されるとともに、その長手方向に折り返されて接続されている。
第2のフレキシブル配線基板が、第1のフレキシブル配線基板よりも長く、且つL字状に形成されると、第1のフレキシブル配線基板に接続された光信号受信部及び光信号送信部の何れか一方と、第2のフレキシブル配線基板に接続された光信号受信部及び光信号送信部の何れか他方との位置が重なることがない。
したがって、光信号受信部と光信号送信部とを互いに干渉させずに配置することができ、光信号受信部の回路基板、光信号送信部の回路基板及びデジタル信号制御部の回路基板を、それぞれ一枚のリジットフレキ基板で作成することが可能となる。
よって、デジタル信号制御部と光信号受信部とでやりとりする光信号や、デジタル信号制御部と光信号送信部とでやりとりするデジタル電気信号の安定性が増し、誤動作を防止することができる。
また、第2のフレキシブル配線基板が、第1のフレキシブル配線基板よりも長く、且つL字状に形成されていると、第1のフレキシブル配線基板と第2のフレキシブル配線基板とが、デジタル信号制御部における回路基板の同一辺に接続されても、第1のフレキシブル配線基板と第2のフレキシブル配線基板の間隔を狭めることができるので、デジタル信号制御部における回路基板の一辺の長さを短くすることができる。よって、全体を小型化することができる。
また、第2のフレキシブル配線基板は、長手方向に折り返されて接続されているので、第1のフレキシブル配線基板と第2のフレキシブル配線基板をデジタル信号制御部における回路基板の同一辺に接続していても、即ち第1のフレキシブル配線基板と第2のフレキシブル配線基板とが同一の方向を向いてデジタル信号制御部における回路基板の同一辺に接続されていても、簡単に光信号送信部又は光信号受信部を保持部材の第2側面に保持することができる。
また、第2のフレキシブル配線基板が、長手方向に折り返されて接続されていることから、第2のフレキシブル配線基板を捻ることなく、光信号送信部又は光信号受信部を保持部材の第2側面に取り付けることができる。よって、第2のフレキシブル配線基板に強いストレスがかからない。
更に、第2のフレキシブル配線基板は、折り返されることによる弾性力で、光信号伝送装置における筐体の底面に押し付けられて、その筐体に密着された状態にできるので、不要輻射を軽減させることができる。
請求項2に記載の光信号伝送装置は、請求項1に記載の光信号伝送装置において、前記第2のフレキシブル配線基板に低速信号が伝送されることを特徴としている。
請求項に記載の発明によれば、第2のフレキシブル配線基板に低速信号が伝送される。ここで、低速信号の場合、伝送距離が長くても信号の劣化が少ない。
したがって、第2のフレキシブル配線基板が用いられている方に低速信号が伝送されるようにし、第1のフレキシブル配線基板が用いられている方に高速信号が伝送されるようにする。これにより、高速信号の劣化を極力抑えることが可能となる。
請求項3に記載の光信号伝送システムは、ホストに電気ケーブルを介して接続された請求項1又は請求項2に記載の第1の光信号伝送装置と、モニタに電気ケーブルを介して接続された請求項1又は請求項2に記載の第2の光信号伝送装置と、前記第1の光信号伝送装置と前記第2の光信号伝送装置とを接続する光ケーブルと、を有することを特徴としている。
請求項に記載の発明によれば、光信号受信部と光信号送信部との間のクロストークを抑制することができ、良好な画像を出力することができる
本発明は上記構成としたので、光送受信モジュールの光信号送信部と光信号受信部との間でクロストークが起きにくい。
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る光信号伝送装置12について説明する。
(全体構成)
まず、本実施形態の光信号伝送装置12を備えた映像信号伝送装置システム10について、図1に基づいて簡単に説明する。
映像信号伝送装置システム10は、ホスト16からの映像信号をモニタ14に表示するシステムである。ホスト16から出力された映像信号は、ホスト16に接続された光信号伝送装置12Aで光信号に変換され、光ファイバーを介してモニタ14に接続された光信号伝送装置12Bへ送信される。光信号伝送装置12Bは、光信号伝送装置12Aから送信された光信号をデジタル電気信号に変換し、画像をモニタ14に表示する。
光信号伝送装置12が伝送するデジタル信号としては、映像信号の規格の1つに業界団体DDWGが策定したDVIなどが適用される。また、この他に音声情報やリモコン情報のやり取り等を行うためのDVI信号とは別の非DVI信号も適用される。
(光信号伝送装置)
図1及び図2に示すように、ホスト16側には、光信号伝送装置12Aが接続されており、モニタ14側には、光信号伝送装置12Bが接続されている。
光信号伝送装置12A及び光信号伝送装置12Bはほぼ同じ構成とされているので、ここでは光信号伝送装置12Aを例にとって説明する。
光信号伝送装置12Aは、光信号送信部26、光信号受信部28、デジタル信号制御部30で構成されている。光信号送信部26は、光送信モジュール22と、この光送信モジュール22が搭載されたリジット基板27で構成されている。また、光信号受信部28は、光受信モジュール24と、この光受信モジュール24が搭載されたリジット基板29で構成されている。
また、図2に示すように、光信号伝送装置12Aは、箱状の筐体42と、筐体42の開口部を塞ぐ蓋部44を備えている。筐体42の底部には、デジタル信号制御部30を構成するリジット基板32が設置されている。リジット基板32は、一角に切欠部50が形成され、略L字状とされている。この切欠部50には、保持部材としてのレセプタクル54が設置されている。
図3に示すように、レセプタクル54は略矩形箱状とされており、切欠部50の他辺50B(図2参照)に対向する側面54A(第2側面)と、この側面54Aに対向する側面からは、薄板状の板部62、63がそれぞれ延設されている。
レセプタクル54は、上方向からシールド部材70によって覆われるようになっている。シールド部材70は略矩形状の板材72を備えており、板材72の一方の両端部からは一方向から見たときに略L字状とされたアーム部材74、76が延設されている。アーム部材74、76は、シールド部材70でレセプタクル54を覆ったとき、レセプタクル54に形成された板部62、63に重なる位置に形成されている。
アーム部材74、76には貫通孔78、79が形成されている。アーム部材74、76と板材72でレセプタクル54を覆い、貫通孔78、79とレセプタクル54の板部62、63に形成された貫通孔80、81に挿入したネジ84、85を、筐体42の底部に形成されたネジ孔86、87に螺合させる。これにより、レセプタクル54はシールド部材70に覆われて、筐体42の底部に固定される。
また、板材72の他方の端部には、レセプタクル54の、切欠部50の一辺50Aに対向する側面54B(第1側面:図2参照)に沿って板片88、89が突設されている。板片88、89には、それぞれネジ孔90、91が形成されており、光信号送信部26を構成するリジット基板27に形成された貫通孔94、95に挿入されたネジ96、97を、このネジ孔90、91に螺合させることで、リジット基板27をシールド部材70に保持固定させるようになっている。これにより、リジット基板27は、レセプタクル54の側面54Bに保持固定されるようになっている。
レセプタクル54の側面54Bには、断面形状が略U字状の凹部68が形成されている。リジット基板27をレセプタクル54の側面54Bに保持固定させると、リジット基板27に搭載された円柱状の光送信モジュール22が、凹部68に挿通されて位置決めされる。
また、レセプタクル54の側面54Aにはネジ孔65が形成されており、光信号受信部28を構成するリジット基板29に形成された貫通孔67に挿入されたネジ69をこのネジ孔65に螺合することで、リジット基板29はレセプタクル54の側面54Aに保持固定されるようになっている。
側面54Aには、略矩形状の開口部66が形成されている。リジット基板29を側面54Aに保持固定させると、リジット基板29に搭載されている四角柱状の光受信モジュール24が、開口部66に挿通されて位置決めされる。
図4に示すように、光送信モジュール22の延長線上の筐体42の側壁には、コネクタ105が設けられている。コネクタ105には、光ケーブル18が続されたコネクタ20が嵌合されるようになっており、光ケーブル18を介して、光受信モジュール24へ光信号が出力され、また、光送信モジュール22から光信号が入力されるようになっている。
詳細には、光送信モジュール22には発光素子112及びレンズ114、115が搭載されており、発光素子112から発光した光信号は、レンズ114で平行光に変換され、レンズ115により集光されてコネクタ105へ導かれて、光ケーブル18の光ファイバへ出力される。
また、光受信モジュール24には、図示は省略するが、受光素子、受信アンプ、レンズが搭載されており、光ケーブル18の光ファイバからコネクタ105を介して光受信モジュール24に入力した光信号は、レンズで集光されて受光素子に入力されるようになっている。
また、図2に示すように、リジット基板32には、レセプタクル54が設けられた反対側に、雌コネクタ58が取り付けられている。この雌コネクタ58には、シールドケーブル60のハーネス61に取り付けられた雄コネクタ59が嵌合するようになっている。これにより、シールドケーブル60を介して、ホスト16(図1参照)からデジタル信号制御部30(リジット基板32)に映像信号等が伝送される。
また、リジット基板32には、雌コネクタ55が設置されている。この雌コネクタ55には、シールドケーブル57の一端に接続された雄コネクタ56が嵌合されるようになっており、シールドケーブル57を介してホスト16へ制御信号が伝送される。
なお、モニタ14側に接続される光信号伝送装置12B(図1参照)では、光信号伝送装置12Aと同じような構成で、シールドケーブル75を介してモニタ14へ映像信号が伝送され、シールドケーブル7を介してモニタ14からの制御信号がデジタル信号制御部40へ伝送されるようになっている。
一方、リジット基板27とリジット基板32はフレキ部46で接続されており、リジット基板29とリジット基板32はフレキ部48で接続されている。
図5には、リジット基板27、29をレセプタクル54に保持固定させる前の状態、すなわち、リジット基板27とリジット基板32を接続するフレキ部46及びリジット基板29とリジット基板32を接続するフレキ部48を展開した状態が示されている。
デジタル信号制御部30を構成するリジット基板32の切欠部50の一辺50A側には、光信号送信部26を構成するリジット基板27が配設されている。リジット基板27は、一辺50Aに対向する位置に凹部52が形成され、略L字状とされている。この凹部52には、一端が切欠部50の一辺50Aに接続されたフレキ部46の他端が接続されている。これにより、リジット基板27は、フレキ部46によってリジット基板32に電気的に接続されている。
また、切欠部50には、リジット基板27と平行になるようにして、光信号受信部28を構成するリジット基板29が配設されている。リジット基板29は、フレキ部48によってリジット基板32に電気的に接続されている。
フレキ部48は、一端が切欠部50の一辺50Aに接続されており、フレキ部46に平行で、リジット基板27を超える長さになるようにして延設された長辺部48Aと、長辺部48Aに対して直交し、切欠部50の他辺50Bと反対方向に延設された短辺部48BとでL字状に構成されている。この短辺部48Bが、リジット基板29の、切欠部50の他辺50Bに対向する一辺に接続されている。
図5に示すように、フレキ部46、48を展開した状態において、リジット基板27、リジット基板29の紙面側を表面、反対側を裏面とする。そして、図2に示すように、リジット基板27は、フレキ部46を略90度折り曲げて、裏面がレセプタクル54の側面54Bに対向するようにして保持固定される。
また、リジット基板29は、フレキ部48の長辺部48Aを長手方向に略180度折り曲げ、さらに短辺部48Bを略90度折り曲げて、表面がレセプタクル54の側面54Aに対向するようにして保持固定される。
一方、ホスト16からは、映像信号、音声信号、制御信号が出力され、モニタ14からは制御信号が出力される。つまり、ホスト16から出力されるデータ量は、モニタ14から出力されるデータ量よりも大きい。このため、ホスト16から出力されるデータは、高速信号で伝送する必要がある。また、モニタ14から出力されるデータは低速信号で伝送することができる。
そこで、短いフレキ部46、47(図1参照)に、ホスト16からモニタ14に向かう信号を伝送し、長いフレキ部48、49に、モニタ14からホスト16に向かう信号を伝送する。これにより、ホスト16からモニタ14に向かう高速信号の劣化を抑えることができる。
(作用)
図1に示すように、ホスト16から映像等の信号が、ホスト16に接続された光信号伝送装置12Aに出力される。この信号はデジタル信号制御部30からフレキ部46を介して光信号送信部26のリジット基板27(図4参照)へ伝送される。ここで、光送信モジュール22の発光素子112で光信号に変換されて、光ケーブル18を介して、モニタ14に接続された光信号伝送装置12Bの光受信モジュール3の受光素子へ伝送される。そして、受光素子でデジタル電気信号に変換され、光信号受信部36のリジット基板からフレキ部47を介してデジタル信号制御部40へ伝送されて、モニタ14に画像として出力される。
また、モニタ14からの制御信号は、モニタ14に接続された光信号伝送装置12Bに出力される。この信号はデジタル信号制御部40からフレキ部49を介して光信号送信部38のリジット基板へ伝送される。ここで、光送信モジュール34の発光素子で光信号に変換されて、光ケーブル18を介して、ホスト16に接続された光信号伝送装置12Aの光受信モジュール24の受光素子110へ伝送される。そして、受光素子110でデジタル電気信号に変換され、光信号受信部28のリジット基板29からフレキ部48を介してデジタル信号制御部30へ伝送されて、ホスト16へ入力される。
このとき、図2に示すように、光信号送信部26を構成するリジット基板27及び、光信号受信部28を構成するリジット基板29は、レセプタクル54の異なる側面に保持固定されている。光信号受信部28と光信号送信部26を同一面に並べて配置させた場合、相互間でクロストークが発生するが、光信号受信部28と光信号送信部26をそれぞれ別々のリジット基板27、29で構成し、隣接させないことによってクロストークを抑制し、良好な画像を出力することができる。
また、光信号受信部28と光信号送信部26とをレセプタクル54の同一側面に並べて配置しないことで、レセプタクル54の側面の幅寸法が必要以上に大きくならず、光信号伝送装置12が大型にならない。
さらに、デジタル信号制御部30と光信号送信部26がフレキ部46で接続されており、デジタル信号制御部30と光信号受信部28がフレキ部48で接続されていることで、光信号受信部28及び光信号送信部26の配置の自由度が上がるので、光信号受信部28及び光信号送信部26を容易にレセプタクル54の異なる側面に保持固定することができる。
また、デジタル信号制御部30と、光信号送信部26及び光信号受信部28の位置関係、もしくは、デジタル信号制御部30とレセプタクル54の位置関係の精度を必要としないので、製造工程が短縮され、コストダウンに繋がる。
さらに、図5に示すように、フレキ部46及びフレキ部48を展開した状態において、フレキ部46とフレキ部48の一端をデジタル信号制御部30の切欠部50の一辺に接続して、フレキ部46よりもフレキ部48を長くし、さらに90度屈曲させてL字状とすることで、デジタル信号制御部30の切欠部50に、光信号送信部26と光信号受信部28を互いに干渉せずに配置でき、且つ、光信号送信部26のリジット基板27、光信号受信部28のリジット基板29、及びデジタル信号制御部30のリジット基板32を一枚のリジットフレキ基板で形成することができる。これにより、光信号受信部28とデジタル信号制御部30でやりとりするデジタル電気信号や、デジタル信号制御部30と光信号送信部26でやりとりするデジタル電気信号の安定性が増し、誤動作を防止することができる。
また、フレキ部48を略180度折り返しながら光信号受信部28をレセプタクル54の側面に取り付けることができる。すなわち、フレキ部48を捻ることがないので、フレキ部48に必要以上にストレスがかからない上に、フレキ部48を弾性力で筐体42の底面に押し付け、筐体42に密着させた状態にできるので、不要輻射を軽減させることができる。
なお、本実施形態では、デジタル信号制御部30と光送信モジュール22、光受信モジュール24の間の信号の伝送を、リジット基板27、29を介して行う構成としたが、このように、コネクタを用いる必要がない構成とすることで、コネクタから発生する不要輻射を防ぐことができる。また、コネクタを用いる必要がないことから部品点数が少なくなり、コストダウンにも繋がる。
本発明の実施形態の光信号伝送装置を備えた光信号伝送システムの概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の光信号伝送装置を示す斜視図である。 本発明の実施形態の光信号伝送装置のレセプタクルと、これに固定される光信号送信部及び光信号受信部を示す分解斜視図である。 (A)本発明の実施形態の光信号伝送装置の上面断面図であり、(B)側面断面図である。 本発明の実施形態の光信号伝送装置のフレックスリジット基板の展開図である。
符号の説明
12 光信号伝送装置
22 光送信モジュール
24 光受信モジュール
26 光信号送信部
28 光信号受信部
30 デジタル信号制御部
32 リジット基板(回路基板)
42 筐体
46 フレキ部(第1のフレキシブル配線基板)
48 フレキ部(第2のフレキシブル配線基板)
54 レセプタクル(保持部材)

Claims (3)

  1. 光信号を受光素子でデジタル電気信号に変換して出力する光信号受信部と、
    デジタル電気信号を発光素子で光信号に変換して出力する光信号送信部と、
    前記光信号受信部及び前記光信号送信部がそれぞれ接続され、前記光信号受信部から出力されたデジタル電気信号を処理し、且つ、前記光信号送信部へ出力するデジタル電気信号を生成するデジタル信号制御部と、
    光ケーブルと光学的に接続され、前記デジタル信号制御部における回路基板の一辺と対向する第1側面に前記光信号受信部及び前記光信号送信部の何れか一方を保持するとともに、前記第1側面とは異な第2側面に前記光信号受信部及び前記光信号送信部の何れか他方を保持する略箱状の保持部材と、
    前記保持部材及び前記回路基板が固定された筐体と、
    前記第1側面に保持された前記光信号受信部及び前記光信号送信部の何れか一方と前記回路基板の一辺とを接続する第1のフレキシブル配線基板と、
    前記第1のフレキシブル配線基板よりも長く、且つL字状に形成されるとともに、長手方向に折り返されることによる弾性力で前記筐体の底面に押し付けられ、前記第2側面に保持された前記光信号受信部及び前記光信号送信部の何れか他方と前記回路基板の一辺とを接続する第2のフレキシブル配線基板と、
    を備えたことを特徴とする光信号伝送装置。
  2. 前記第2のフレキシブル配線基板に低速信号が伝送されることを特徴とする請求項1に記載の光信号伝送装置。
  3. ホストに電気ケーブルを介して接続された請求項1又は請求項2に記載の第1の光信号伝送装置と、
    モニタに電気ケーブルを介して接続された請求項1又は請求項2に記載の第2の光信号伝送装置と、
    前記第1の光信号伝送装置と前記第2の光信号伝送装置とを接続する光ケーブルと、
    を有することを特徴とする光信号伝送システム
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