JP4613484B2 - 光信号伝送装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光信号の伝送を行う光信号伝送装置に係り、特に、熱的安定性、EMC(Electromangetic Compatibility:電磁両立性)性能に優れ、低コストで提供できる光信号伝送装置に関する。
半導体レーザなどの光電素子を備えた光信号伝送装置では、光電素子と、回路基板を備えているが、光電素子が熱の影響を受けやすいほか、また回路基板が電磁的なノイズの発生源になったり、外来電磁ノイズの影響を受けやすいなどのEMC上の問題があった。
これら課題の一部を解決する方法として、例えば、特許文献1に記載の光送受信モジュールなどが提案されている。
特開平11−261273号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載の光送受信モジュールでは、シールドカバーを設けることで電磁波ノイズの放射を抑えることはできるが、熱的安定性については考慮されていなかった。
一般に、素子の熱を放熱するためには、一般的にはヒートシンク等を素子に取り付けるが、ヒートシンクを設けると装置が大型化してしまう問題がある。
本発明は、上記事実を考慮し、EMC上の問題、及び熱の問題を解決しつつ、小型化を図ることのできる光信号伝送装置を提供することが目的である。
請求項1に記載の発明は、光信号を伝送する光信号伝送装置であって、光信号を伝送する光信号伝送装置であって、光信号を出射する光電素子と、前記光電素子、及び電気信号を入力する電気接続部と接続される送信回路を搭載した送信基板と、前記送信基板を覆うように設けられ前記送信基板に対して外部機器との電気的接続を可能とするための開口部を有すると共に前記光電素子の搭載された金属製の台座が直接接続される金属製の第1のシールドケースを備えた光伝送プラグ、を有することを特徴としている。
次に、請求項1に記載の光信号伝送装置の作用を説明する。
電気接続部を介して送信回路に電気信号が入力されると、光電素子から電気信号に基づく光信号が出射される。
送信基板は、導電性を有する金属製の第1のシールドケースに覆われてシールドされるので、送信基板から発生する電磁ノイズが外部に漏れることが抑えられ、また外部より送信基板に電磁ノイズが入ることが抑えられる。
また、光電素子から発生した熱は、金属製の台座、及び金属製の第1のシールドケースを介して外部へ放熱できるので、ヒートシンク等の別部品を設けることなく光電素子の温度上昇を防ぐことができ、光電素子の熱的安定性を得ることが出来る。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光信号伝送装置において、前記光伝送プラグを接続するレセプタクルを備え、前記レセプタクルは、前記電気接続部に接続される前記被電気接続部と、前記光伝送プラグを接続された際に前記第1のシールドケースと係合して前記開口部を塞ぐと共に前記送信基板、前記電気接続部、及び前記被電気接続部を覆う第2のシールドケースを有する、ことを特徴としている。
次に、請求項2に記載の光信号伝送装置の作用を説明する。
請求項2に記載の光信号伝送装置では、光伝送プラグをレセプタクルに接続することにより、電気接続部と被電気接続部とが接続され、光伝送プラグとレセプタクルとの電気的な接続が行なわれ、レセプタクル側から送信基板へと電気信号を送ることができる。
また、光伝送プラグをレセプタクルに接続すると、第1のシールドケースと第2のシールドケースとが係合し、第1のシールドケースの開口部が塞がれ、送信基板、電気接続部、及び被電気接続部が第1のシールドケース及び第2のシールドケースによって隙間無く覆われるので、送信基板から発生する電磁ノイズが外部に漏れることが確実に抑えられ、また外部より送信路基板に電磁ノイズが入ることが確実に抑えられる。
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の光信号伝送装置において、前記第1のシールドケース、及び前記第2のシールドケースの少なくとも一方は、他方に対して圧接する圧接部を有する、ことを特徴としている。
次に、請求項3に記載の光信号伝送装置の作用を説明する。
第1のシールドケースと第2のシールドケースとが係合すると、第1のシールドケースと第2のシールドケースは圧接部にて圧接するので、第1のシールドケースから第2のシールドケースへ熱伝導が良好になり、より一層放熱効果が向上する。
また、第1のシールドケース、及び第2のシールドケースをグラウンドとして用いる場合には、第1のシールドケースと第2のシールドケースとの電気的接続も確実になり好ましい。さらに、光電素子を連結部材に取り付ける場合、連結部材の電位を安定化できる。
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の光信号伝送装置において、 前記連結部材は前記送信基板に設けられて前記光電素子を搭載する台座であり、前記第1のシールドケースは前記台座を圧入する圧入部を有する、ことを特徴としている。
次に、請求項4に記載の光信号伝送装置の作用を説明する。
請求項4に記載の光信号伝送装置では、光電素子を搭載する台座が、第1のシールドケースの圧入部に圧入されて固定される。このため、台座と第1のシールドケースとの固定、及び接触が確実になり、熱伝導が良好になり、より一層放熱効果が向上する。
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の光信号伝送装置において、前記圧入部には、前記台座を圧入した際の前記台座に作用する圧力を制限するする圧力制限手段が設けられている、ことを特徴としている。
次に、請求項5に記載の光信号伝送装置の作用を説明する。
圧力部に台座を圧入すると、台座に圧力が作用するが、必要以上に大きな圧力が台座に作用することは好ましくない。
請求項5に記載の光信号伝送装置では、台座を圧入部に圧入すると、台座に作用する圧力が必要以上とならないように圧力制限手段によって制限される。
以上説明したように本発明の光信号伝送装置によれば、EMC上の問題、及び熱の問題を解決しつつ、小型化を図ることができる、という優れた効果を有する。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る光信号伝送装置10を図面にしたがって説明する。
図1に示すように、光信号伝送装置10は、後述するケーブル本体12の一端側に第1の光伝送プラグ14が、他端側に第2の光伝送プラグ16が取り付けられた光ケーブル17を備えている。
図2、及び図3に示すように、第1の光伝送プラグ14は、長手方向の一端側が開放された長方形の箱状とされた第1のシールドケース20を備えている。
第1のシールドケース20は、例えば、金属板の折り曲げ、圧延、溶接等の通常の機械加工工程により形成されている。なお、第1のシールドケース20は、1枚の金属板の深絞り加工等で形成することもできる。
図2に示すように、第1のシールドケース20には、開口部分から長方形の送信用回路基板22が挿入されている。
送信用回路基板22の一端には、光電素子24の取り付けられた円板状の台座26が固着されている。
本実施形態の光電素子24は、レーザ光信号を出射する半導体レーザである。
なお、本実施形態では、光電素子24と台座26とは電気的に絶縁されている。
送信用回路基板22には、光電素子24を駆動するIC28等の種々の電気部品(図示省略)なる送信回路が搭載されている。送信回路に接続されパターン30は、送信用回路基板22の光電素子側とは反対側の端部へ延びている。
図2、及び図6(A)に示すように、第1のシールドケース20の開口側とは反対側の壁面20Aには、中央に短い円筒部20Bが形成されており、この円筒部20Bに台座26が圧入されている。
なお、図6(B)に示すように、円筒部20Bに複数のスリット21を形成し、圧入した台座26に対して必要以上に高い圧力が作用しないようにしてもよい。
図2に示すように、送信用回路基板22の両面には、送信用回路基板22が第1のシールドケース20の内部でがたつかないようにスペーサ32が一対取り付けられている。
第1のシールドケース20は、開口側の一部分を残して略全体が熱可塑性の合成樹脂から成る外装カバー34で覆われている。
外装カバー34には、ケーブル本体12の挿入される筒状部34Aが一体的に形成されている。
外装カバー34の内部には、台座26と面する部分に凹部36が形成されている。
この凹部36にケーブル本体12の一端が挿入されている。
この凹部36は第1のシールドケース20、台座26によって塞がれ、密閉空間を形成している。
本実施形態のケーブル本体12には、光ファイバーとしてGI−POF38が用いられている。GI−POF38は、第1の被覆40、及び第2の被覆42で被覆されている。
なお、GI−POF38の端面が、光電素子24の正面に対向して近接配置されている。
図4、及び至図5に示すように、第1の光伝送プラグ14は、送信装置の基板48に取り付けられた第1のレセプタクル44に接続される。
図3乃至図5に示すように、第1のレセプタクル44は、一端側が開放された長方形の箱状とされた第2のシールドケース46と接続ピン50を備えている。
第2のシールドケース46は、第1のシールドケース20と同様に、例えば、金属板の折り曲げ、圧延、溶接等の通常の機械加工工程により形成されている。なお、第2のシールドケース46も、第1のシールドケース20と同様に、1枚の金属板の深絞り加工等で形成することもできる。
接続ピン50は、基板48のパターン(図示せず)と半田付け等で接続されている。
接続ピン50は、第1の光伝送プラグ14の送信用回路基板22を挟んでパターン30と接触するための弾性を有した一対の接触部50Aを備えている。
図5に示すように、本実施形態では、第2のシールドケース46の開口部分に、第1のシールドケース20の開口部分が略密着状態で挿入される。
図2に示すように、第2のシールドケース46には、内側へ向かって凸となる略円錐台形の凸部52がプレス加工されている。
一方、第1のシールドケース20には、開口部分の近傍に丸孔54が形成されている。
第1のシールドケース20が開口部分を第2のシールドケース46の開口部分に挿入すると、凸部52が第1のシールドケース20の外周面を摺動し、第1のシールドケース20、及び第2のシールドケース46を若干量弾性変形させる。
凸部52が丸孔54に対応すると、図5に示すように、凸部52が丸孔54に嵌まり込み、クリック感が得られる。
凸部52が丸孔54に嵌まり込んだ状態においても、第1のシールドケース20、及び第2のシールドケース46は若干量弾性変形しており、凸部52が丸孔54の開口部分に圧接された状態を維持する。
また、凸部52が丸孔54に嵌り込むと、送信用回路基板22が接続ピン50の接触部50Aに挟み込まれ、接触部50Aが送信用回路基板22のパターン30に接触し、電気的接続が行なわれる。
次に、図7にしたがって、第2の光伝送プラグ16を説明する。
第2の光伝送プラグ16は、第1の光伝送プラグ14とほぼ同じ構造であり、同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
第2の光伝送プラグ16では、第1のシールドケース20の内部に、受信回路を構成するIC56が搭載された受信用回路基板58が設けられている。
受信用回路基板58の台座26には、送信されてきたレーザ光を受信するフォトダイオード62が取り付けられている。
第2の光伝送プラグ16の第1のシールドケース20には、内側に凸となる凸部60がプレス成形されており、凸部60の先端部分がIC56に接触している。
(作用)
次に、本実施形態の光信号伝送装置10の作用を説明する。
送信用回路基板22の送信回路に接続ピン50、及びパターン30を介して電気信号が入力されると、光電素子24より光信号を含むレーザ光が出射される。
レーザ光は、GI−POF38を介して第2の光伝送プラグ16側へ伝送され、フォトダイオード62で受光される。
第1の光伝送プラグ14の送信用回路基板22は、導電性の第1のシールドケース20、及び第2のシールドケース46により全体が覆われてシールドされるので、送信用回路基板22から発生する電磁ノイズが外部に漏れることが防止され、また外部より送信用回路基板22に電磁ノイズが入ることが防止される。
また、光電素子24から発生した熱は、台座26、第1のシールドケース20、及び第2のシールドケース46を介して外部へ放熱できるので、ヒートシンク等の別部品を設けることなく光電素子24の温度上昇を防ぐことができ、光電素子24の熱的安定性を得ることが出来る。
第1のシールドケース20の凸部52が、第2のシールドケース46の丸孔54に嵌りこんで圧着しているので、第1のシールドケース20から第2のシールドケース46へ効率的に熱を伝達することが出来る。
一方、第2の光伝送プラグ16において、受信用回路基板58のIC56が発熱した場合、その熱は、第1のシールドケース20を介して放熱することが出来る。
したがって、第2の光伝送プラグ16においても、受信用回路基板58が第1のシールドケース20によりシールドされ、また放熱用のヒートシンクも必要としない。
本実施形態では、台座26を第1のシールドケース20の円筒部20Bに圧入しているので、第1のシールドケース20の板厚を薄くしながら、台座26の固定が確実になる。
本実施形態では、GI−POF38の端面がプラグ内の密閉された空間に配置されているので、GI−POF38の端面が大気中の水分の影響を受けることがない。
なお、光電素子24の一方の端子を台座26と電気的に接続してもよく、この場合、第1のシールドケース20、及び第2のシールドケース46をグランドとして使用することもできる。
なお、上記実施形態では、光電素子として半導体レーザを用いたが、LED等の他の発光素子であっても良い。
また、上記実施形態では、第1の光伝送プラグ14に対して1つの光電素子24を設けているが、本発明はこれに限らず、光電素子24を複数個設け、複数本の光ファイバケーブル18を接続しても良い。
なお、上記実施形態では、台座26を第1のシールドケース20の円筒部20Bに圧入しているが、また、光電素子24からの熱が効率的に第1のシールドケース20に伝達できれば良く、台座26と第1のシールドケース20との間に熱伝導性に優れた中間材、例えばシリコングリス等が介在していても良く、場合によっては光電素子24を第1のシールドケース20に直接接触させても良い。
なお、第1のシールドケース20の導電面は、調整、半田付け、通風その他の目的のために、シールド性を損なわない範囲であれば、開口部を有していても良い。
なお、上記実施形態では、第1のシールドケース20は導電性であったが、熱が伝達しやすい合成樹脂に、金属紛等を含む導電塗装を施したものであっても良い。
なお、上記実施形態では、第1のシールドケース20に形成した円筒部20Bに台座26を圧入したが、熱が十分に伝達されるのであれば、図6(C)に示すように、円筒部20Bを形成せず、台座26の外周面を第1のシールドケース20の内壁面に接触させるだけでも良い。
また、上記実施形態では、ケーブル本体12が第1の光伝送プラグ14に直接的に接続されていたが、光コネクタを介して接続されていても良い。
(A)は本発明の一実施形態に係る光信号伝送装置に用いる光ケーブルの正面図であり、(B)は光ケーブルの側面図であり、(C)は第1の光伝送プラグの側面図である。 (A)は光ケーブル、及び第1のレセプタクルの基板に平行な断面図であり、(B)は光ケーブル、及び第1のレセプタクルの基板に直角な断面図である。 第1の光伝送プラグと第1のレセプタクルの斜視図である。 (A)は光ケーブル、及び第1のレセプタクルの正面図でり、(B)は光ケーブル、及び第1のレセプタクルの側面図である。 (A)は光ケーブルと第1のレセプタクルとの接続状態を示す基板に平行な断面図であり、(B)は光ケーブルと第1のレセプタクルとの接続状態を示す基板に直角な断面図である。 (A)は実施形態に係る第1の光伝送プラグの断面図であり、(B)は他の実施形態に係る第1の光伝送プラグの断面図であり、(C)は更に他の実施形態に係る第1の光伝送プラグの断面図である。 第2の光伝送プラグの基板に直角な断面図である。
符号の説明
10 光信号伝送装置
14 第1の光伝送プラグ
20 第1のシールドケース
20B 円筒部(圧入部)
21 スリット(圧力制限手段)
22 送信用回路基板
24 光電素子
26 台座(連結部材)
30 パターン(電気接続部)
44 第1のレセプタクル
46 第2のシールドケース
50 接続ピン(被電気接続部)

Claims (5)

  1. 光信号を伝送する光信号伝送装置であって、
    光信号を出射する光電素子と、
    前記光電素子、及び電気信号を入力する電気接続部と接続される送信回路を搭載した送信基板と、
    前記送信基板を覆うように設けられ前記送信基板に対して外部機器との電気的接続を可能とするための開口部を有すると共に前記光電素子の搭載された金属製の台座が直接接続される金属製の第1のシールドケースを備えた光伝送プラグ、を有することを特徴とする光信号伝送装置。
  2. 前記光伝送プラグを接続するレセプタクルを備え、
    前記レセプタクルは、前記電気接続部に接続される前記被電気接続部と、前記光伝送プラグを接続された際に前記第1のシールドケースと係合して前記開口部を塞ぐと共に前記送信基板、前記電気接続部、及び前記被電気接続部を覆う第2のシールドケースを有する、ことを特徴とする請求項1に記載の光信号伝送装置。
  3. 前記第1のシールドケース、及び前記第2のシールドケースの少なくとも一方は、他方に対して圧接する圧接部を有する、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光信号伝送装置。
  4. 前記台座は前記送信基板に設けられ、
    前記第1のシールドケースは前記台座を圧入する圧入部を有する、ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の光信号伝送装置。
  5. 前記圧入部には、前記台座を圧入した際の前記台座に作用する圧力を制限する圧力制限手段が設けられている、ことを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の光信号伝送装置。
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