(57)【要約】【課題】パルス信号をその信号波形を鈍さず且つ周囲に電磁波障害を及ぼさないようにして伝達可能な電気回路装置を提供する。【解決手段】副ＭＰＵ５の作動に必要なクロック信号を、赤外線発光ダイオード９、ロアカバー７の内壁７ａおよびフォトトランジスタ１０を介してプリント基板３とロアカバー７とに囲まれた空間Ｓ内を進行する光により伝達している。このため、従来の電気回路装置のように回路基板の電気導体を介してクロック信号を伝達する際に電気導体から電磁波が放射されることがない。したがって、コンビネーションメータ１の周囲にある他の電気装置、たとえば自動車に搭載されるラジオ受信機等に電磁波障害を与えるという問題を抑制することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と、
前記回路基板を収納するケーシングと、
前記回路基板に実装されパルス信号を生成する発振手段と、
前記回路基板に実装され前記発振手段に電気的に接続されて前記パルス信号を用いて作動する第1電子素子と、
前記回路基板に実装され前記第１電子素子に電気的に接続される発光手段と、
前記回路基板に実装され前記パルス信号を用いて作動する第２電子素子と、
前記回路基板に実装され前記第２電子素子に電気的に接続される受光手段と、
前記ケーシングに設けられ前記回路基板の一方の面に対向する内壁とを備えた電気回路装置であって、
前記第１電子素子は前記発光手段を駆動して前記発光手段に前記パルス信号を光信号として放射させ、
前記受光手段は受信した光信号を電気信号である前記パルス信号に変換して前記第２電子素子に出力し、
前記発光手段はその発光面を前記内壁に対向させ、前記受光手段はその受光面を前記内壁に対向させて、それぞれ前記回路基板に実装されること特徴とする電気回路装置。
【請求項２】
前記ケーシングは前記回路基板と前記内壁とに囲まれる空間を外来光から遮断するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気回路装置。
【請求項３】
前記回路基板は電気的接続手段を介して接続された第１回路基板および第２回路基板から構成され、
前記第１電子素子および前記発光手段は前記第１回路基板に実装され、
前記第２電子素子および前記受光手段は前記第２回路基板に実装されることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか一つに記載の電気回路装置。
【請求項４】
前記第１電子素子は集積回路から構成され前記発光手段を一体的に内蔵することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の電気回路装置。
【請求項５】
前記第２電子素子は集積回路から構成され前記受光手段を一体的に内蔵することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の電気回路装置。
【請求項６】
前記内壁は前記回路基板に対して凹面状に形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一つに記載の電気回路装置。
【請求項７】
前記内壁の前記凹面は放物面状に形成され、
前記回路基板は前記放物面の軸に直交するように配置され且つ前記発光手段の前記発光面は前記放物面の焦点位置に配置されることを特徴とする請求項６に記載の電気回路装置。
【請求項８】
前記発光手段は複数個のピーク波長光を発射可能であり、
前記受光手段は一つの前記ピーク波長光を選択的に受信する受光部材を前記発光手段が発する前記複数個のピーク波長光の種類に対応して複数個備えて形成され、
前記第１電子素子は前記発光手段を駆動して前記発光手段が放射可能な前記複数個のピーク波長光のうちいずれか一つの前記ピーク波長光により前記パルス信号を光信号として放射させ、
前記第１電子素子は前記発光手段を駆動して前記発光手段が放射可能な前記複数個のピーク波長光のうち前記パルス信号放射に使用された前記ピーク波長光を除く前記ピーク波長光により前記パルス信号とは別の信号を光信号として放射させることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一つに記載の電気回路装置。
【請求項９】
前記発光手段は放射する前記ピーク波長光が互いに異なる発光部材複数個から構成されることを特徴とする請求項８に記載の電気回路装置。
【請求項１０】
前記発光手段および前記発光部材は発光ダイオードであり、前記受光手段はフォトダイオードあるいはフォトトランジスタであることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の電気回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気回路装置に関するものであり、自動車等に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気回路装置として、たとえば、液晶表示パネルを２つの表示領域に分割し、それに対応して２つの駆動回路を備え、表示コントローラが生成した基準クロック信号を両駆動回路へ転送して、両駆動回路をこの基準クロック信号に基づいて作動させて、これらの表示領域を同時に駆動するようにした構成の表示装置がある（特許文献１参照）
【特許文献１】特開２００３−１８６４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の電気回路装置である上述の表示装置において、表示コントローラが生成した基準クロック信号は電気信号として電気導体、たとえば回路基板が備える銅箔から成る配線を介して駆動回路へ伝達される。近年、より大量の情報を処理するために演算処理が高速化され、クロック信号周波数がより高くなっている。クロック信号の周波数が高くなると、配線の長さや配線の寄生容量の影響を受けてクロック信号波形が鈍る、あるいは配線から電磁波、つまり電波が放射され、電気回路装置の周囲にある他の電気装置に電磁波障害を与えるという問題が生じる。
【０００４】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、パルス信号をその信号波形を鈍さず且つ周囲に電磁波障害を及ぼさないようにして伝達可能な電気回路装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記目的を達成する為、以下の技術的手段を採用する。
【０００６】
本発明の請求項１に記載の電気回路装置は、回路基板と、回路基板を収納するケーシングと、回路基板に実装されパルス信号を生成する発振手段と、回路基板に実装され発振手段に電気的に接続されてパルス信号を用いて作動する第1電子素子と、回路基板に実装され第１電子素子に電気的に接続される発光手段と、回路基板に実装されパルス信号を用いて作動する第２電子素子と、回路基板に実装され第２電子素子に電気的に接続される受光手段と、ケーシングに設けられ回路基板に対向する内壁とを備えた電気回路装置であって、第１電子素子は発光手段を駆動して発光手段にパルス信号を光信号として放射させ、受光手段は受信した光信号を電気信号に変換して第２電子素子に出力し、発光手段はその発光面を内壁に対向させ、受光手段はその受光面を内壁に対向させて、それぞれ回路基板に実装されること特徴としている。
【０００７】
上述の構成によれば、第１電子素子が生成するパルス信号は、電気信号として電気導体中を伝わるのではなく、光信号として空気中を進行して第２電子素子に伝達される。これにより、従来の電気回路装置の場合のように配線から電波が放射されることがない。さらに、配線中を流れないために信号波形が鈍ることを抑制できる。したがって、パルス信号をその信号波形を鈍さず且つ周囲に電磁波障害を及ぼさないようにして伝達可能な電気回路装置を提供することができる。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の電気回路装置は、ケーシングは回路基板と内壁とに囲まれる空間を外来光から遮断するように形成されていることを特徴としている。これにより、回路基板とケーシングの内壁とに囲まれる空間には発光手段が発する光のみが進行することになり、受光手段の受光感度を良好に維持することができ、発光手段から受光手段へ確実に信号光を伝達することができる。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の電気回路装置は、回路基板は電気的接続手段を介して接続された第１回路基板および第２回路基板から構成され、第１電子素子および発光手段は第１回路基板に実装され、第２電子素子および受光手段は第２回路基板に実装されることを特徴としている。回路基板は、収納されるケーシング形状等に対応して複数個に分割されている場合がある。このような構成においては、回路基板と回路基板との電気的接続を柔軟な配線、たとえばＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等を用いて行っている。当然、パルス信号もＦＰＣ等を介して伝達されるため、ＦＰＣ部からの電磁波放射が発生する。本発明の請求項３に記載の電気回路装置によれば、第１電子素子が生成するパルス信号は、光信号として空気中を進行して第２電子素子に伝達される。これにより、従来の電気回路装置の場合のように配線から電波が放射されることがない。さらに、配線中を流れないために信号波形が鈍ることを抑制できる。したがって、パルス信号をその信号波形を鈍さず且つ周囲に電磁波障害を及ぼさないようにして伝達可能な電気回路装置を提供することができる。
【００１０】
本発明の請求項４に記載の電気回路装置は、第１電子素子は集積回路から構成され発光手段を一体的に内蔵することを特徴としている。これにより、回路基板に実装される電気部品点数を低減させることができるので、回路基板実装工程の生産性を向上することができる。
【００１１】
本発明の請求項５に記載の電気回路装置は、第２電子素子は集積回路から構成され受光手段を一体的に内蔵することを特徴としている。これにより、回路基板に実装される電気部品点数を低減させることができるので、回路基板実装工程の生産性を向上することができる。
【００１２】
本発明の請求項６に記載の電気回路装置は、内壁は回路基板に対して凹面状に形成されることを特徴としている。内壁が平面状、たとえば回路基板と略平行な平面状の場合、発光手段から内壁における発光手段からの光の入射点までの距離が大きくなると内壁上における反射光が回路基板外に向かう。このため、回路基板上において発光手段と受光手段との距離が大きいと、受光手段が発光手段からの光を受信できなくなる可能性がある。そこで、内壁形状を回路基板に対して凹面状に形成すれば、内壁における入射点が同じ位置の場合、そこからの反射光の進行方向は、内壁が平面状の時と比べてより発光手段に近い方向となる。言い換えると反射光が回路基板に入射する確率が高くなる。これにより、回路基板上において、受光手段が発光手段から離れた位置にある場合でも、確実に受光手段に発光手段からの光を受信させることができる。
【００１３】
本発明の請求項７に記載の電気回路装置は、内壁の凹面は放物面状に形成され、回路基板は放物面の軸に直交するように配置され且つ発光手段の発光面は放物面の焦点位置に配置されることを特徴としている。放物面の焦点から発せられた光は、放物面で反射して放物面の軸と平行な方向に進行する。このため、発光手段から発せられた光の内壁上における反射光の進行方向は、放物面の軸に平行な方向、すなわち回路基板に対して垂直な方向となる。したがって、内壁が回路基板を覆うように配置されていることから、発光手段から発せられ内壁に入射した光の反射光のほとんどが回路基板に入射することになる。これにより、回路基板上において、受光手段が発光手段から離れた位置にある場合でも、確実に受光手段に発光手段からの光を受信させることができる。
【００１４】
本発明の請求項８に記載の電気回路装置は、発光手段は複数個のピーク波長光を発射可能であり、受光手段は一つのピーク波長光を選択的に受信する受光部材を発光手段が発する複数個のピーク波長光の種類に対応して複数個備えて形成され、第１電子素子は発光手段を駆動して発光手段が放射可能な複数個のピーク波長光のうちいずれか一つのピーク波長光によりパルス信号を光信号として放射させ、第１電子素子は発光手段を駆動してパルス信号放射に使用されたピーク波長光を除くピーク波長光によりパルス信号とは別の信号を光信号として放射させることを特徴としている。このような構成とすれば、複数個の第２電子素子を備えるとともに、各第２電子素子に接続される受光手段が受信するピーク波長光を互いに異なるものとすれば、第１電子素子から、すべての第２電子素子へ同時にパルス信号を伝達することに加えて、第１電子素子から選択された第２電子素子のみへパルス信号とは別の信号を伝達することも可能となる。これにより、パルス信号をその信号波形を鈍さず且つ周囲に電磁波障害を及ぼさないようにして伝達することができ、さらに、パルス信号とは別の信号をも光信号として伝達することにより、この信号の伝達に関わる回路基板上の配線パタンを省略して回路基板の配線パタン設計自由度を高めることができる。この場合、本発明の請求項９に記載の電気回路装置のように、発光手段を放射するピーク波長光が互いに異なる発光部材複数個から構成してもよい。ピーク波長光が単独の発光部材は安価であるので、発光手段を安価に形成することができる。
【００１５】
本発明の請求項１０に記載の電気回路装置は、発光手段および発光部材は発光ダイオードであり、受光手段はフォトダイオードあるいはフォトトランジスタであることを特徴としている。発光ダイオード、フォトダイオードおよびフォトトランジスタは一般的な素子であり、種類豊富且つ安価であるので、電気回路装置のコスト上昇を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明による電気回路装置を、自動車に搭載されるのコンビネーションメータ１に適用した場合を例に図面に基づいて説明する。
【００１７】
コンビネーションメータ１は、自動車の運転席前方の運転者から見易い位置に配置された、自動車に係る各種情報、たとえば走行速度、燃料残存量、各部の異常の有無等を表示する装置である。コンビネーションメータ１は、運転者に知らせるための表示手段として各種計器、警告灯等を備えている。
【００１８】
本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１は、図１に示すように、液晶表示器２を備え、複数の計器を液晶表示器２の画面上に形成された画像として表示している。液晶表示器２としては、たとえばドットマトリクスタイプの液晶表示器が用いられている。液晶表示器２は、後述する第１電子素子である主ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）４および第２電子素子である副ＭＰＵ５により表示画面を生成するように駆動されている。液晶表示器２の周縁部には、図１に示すように、見返し板１１が配設され、見返し板１１の前面側（図１において左側）には、透明カバー１２が取り付けられている。液晶表示器２は、コンビネーションメータ１の電気回路部を構成するプリント基板３に電気的に接続されている。見返し板１１の背後には、ケーシングであるケース６が固定され、ケース６は、プリント基板３および液晶表示器２を収納している。ケース６の背後には、図１に示すように、ケーシングとしてのロアカバー７が固定されている。ロアカバー７は、コンビネーションメータ１を気密的に密閉してコンビネーションメータ１内を清浄に維持する機能を果たしている。つまり、ケース６およびロアカバー７が、プリント基板３を収納するケーシングを構成している。
【００１９】
以下に、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の特徴部分である、プリント基板３、およびそれを収納するケーシングであるロアカバー７の構成について説明する。
【００２０】
プリント基板３を収納しているケース６およびロアカバー７は、樹脂材料を成型加工して形成されている。ケース６は、プリント基板３を保持固定しており、ロアカバー７は、図１に示すように、プリント基板３を覆うようにしてケース６に固定されている。詳しくは、ロアカバー７は、ケース６の全周に気密的に密着して固定されている。したがって、ロアカバー７は、コンビネーションメータ１内への異物の侵入を阻止するだけでなく、コンビネーションメータ１外部から光がロアカバー７とプリント基板３との間の空間Ｓに入射することをも阻止している。
【００２１】
コンビネーションメータ１の電気回路部を構成するプリント基板３は、たとえば、ガラスエポキシ樹脂板および電気導体（たとえば銅箔）から構成されている。液晶表示器２は回路基板であるプリント基板３に電気的に接続されている。
【００２２】
プリント基板３には、図２に示すように、主ＭＰＵ４が１個、副ＭＰＵ５が４個実装されている。主ＭＰＵ４の隣には、発振手段である水晶発振子８が配置され且つ主ＭＰＵ４に電気的に接続されている。同じく主ＭＰＵ４の隣には、発光手段である赤外線発光ダイオード９が配置され且つ主ＭＰＵ４に電気的に接続されている。一方、各副ＭＰＵ５の隣には、受光手段であるフォトトランジスタ１０が１個配置され且つ副ＭＰＵ５に電気的に接続されている。
【００２３】
ここで、赤外線発光ダイオード９は、図２に示すように、プリント基板３のほぼ中央、たとえばプリント基板３の平面形状の図心に相当する位置に配置されている。赤外線発光ダイオード９は、その発光面９ａをロアカバー７の内壁７ａに対向させてプリント基板３に実装され、各フォトトランジスタ１０もその受光面１０ａをロアカバー７の内壁７ａに対向させてプリント基板３に実装されている。ロアカバー７の内壁７ａは、図１に示すように、プリント基板３に対して凹面状を成すように形成されている。内壁７ａの凹面形状は、たとえば球面あるいは放物面として形成されている。そして、内壁７ａは、球面あるいは放物面の軸Ａがプリント基板３と直交し且つ赤外線発光ダイオード９の発光面９ａを通るように形成されている。
【００２４】
次に、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の電気回路構成、主に液晶表示器２駆動に係る部分について、図３に基づいて説明する。
【００２５】
主ＭＰＵ４および副ＭＰＵ５は、図３に示すように、液晶表示器２に液晶表示器２を駆動可能に接続されている。主ＭＰＵ４には水晶発振子８および赤外線発光ダイオード９が接続されている。副ＭＰＵ５には、それぞれにフォトトランジスタ１０が接続されている。液晶表示器２、主ＭＰＵ４および副ＭＰＵ５は電源部１３に接続され、電源部１３から電力が供給されている。電源部１３は、バッテリ１４に接続され、バッテリ電圧を液晶表示器２、主ＭＰＵ４および副ＭＰＵ５の作動に適した電圧に変換している。なお、主ＭＰＵ４および副ＭＰＵ５には、自動車の作動状態等を検出する各種検出手段が検出信号を入力可能に接続されているが、図３においては、見易さのためにそれらの表示を省略している。
【００２６】
次に、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１における液晶表示器２の表示作動、プリント基板３およびロアカバー７の構成による作用効果について図４に基づいて説明する。
【００２７】
主ＭＰＵ４は、水晶発振子８が生成したパルス信号であるクロック信号に基づいて液晶表示器２の駆動制御を行っている。同時に、主ＭＰＵ４は、水晶発振子８が生成したクロック信号を光信号として放射するように、赤外線発光ダイオード９を駆動している。
【００２８】
赤外線発光ダイオード９の発光面９ａからは、図４に示すように、クロック信号を成す光が放射状に発射されている。このクロック信号光は、ロアカバー７の内壁７ａに入射するとそこで反射し再びプリント基板３に向かって進行し、フォトトランジスタ１０の受光面１０ａに入射する。
【００２９】
各フォトトランジスタ１０は、赤外線発光ダイオード９からの光信号、つまりクロック信号を受信して電気信号としてのクロック信号に変換して接続された副ＭＰＵ５に供給している。各副ＭＰＵ５は、このクロック信号、すなわち、水晶発振子８により生成されたクロック信号に基づいて液晶表示器２の駆動制御を行っている。
【００３０】
このように、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１においては、副ＭＰＵ５の作動に必要なクロック信号を、赤外線発光ダイオード９、ロアカバー７の内壁７ａおよびフォトトランジスタ１０を介してプリント基板３とロアカバー７とに囲まれた空間Ｓ内を進行する光により伝達している。このため、従来の電気回路装置のように回路基板の電気導体を介してクロック信号を伝達する際に電気導体から電磁波が放射されることがない。したがって、コンビネーションメータ１の周囲にある他の電気装置、たとえば自動車に搭載されるラジオ受信機等に電磁波障害を与えるという問題を抑制することができる。
【００３１】
また、本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１においては、ロアカバー７の内壁７ａ形状をプリント基板３に対して凹面状を成す球面あるいは放物面として形成するとともに、内壁７ａを球面あるいは放物面の軸Ａがプリント基板３と直交し且つ赤外線発光ダイオード９の発光面９ａを通るように配置している。この効果について以下に説明する。
【００３２】
内壁７ａが平面状、つまり、図４中に破線で示すようにプリント基板３と略平行関係にある場合は、赤外線発光ダイオード９から発せられた光の内壁７ａにおける反射光の進行方向は、図４中において破線矢印で示すように、内壁７ａ上の入射点が内壁７ａの周辺側に近づくに連れて、プリント基板３への入射角が増大するように変化し、やがてプリント基板３から逸れていく。すなわち、赤外線発光ダイオード９から放射された全光量のうちある或る割合の光量はプリント基板３外へ進行する。プリント基板３外へ進行する光は、クロック信号を副ＭＰＵ５へ伝達することに寄与しない。
【００３３】
これに対して、内壁７ａ形状をプリント基板３に対して凹面状を成す球面あるいは放物面とすれば、内壁７ａ上の入射点が内壁７ａの周辺側に近づいても、赤外線発光ダイオード９から発せられた光の内壁７ａにおける反射光がプリント基板３へ入射するときの入射角が増大する度合いは、内壁７ａが平面である場合よりも小さくなる。すなわち、赤外線発光ダイオード９から放射された全光量のうちプリント基板３外へ進行する光量の割合が小さくなる。言い換えると、赤外線発光ダイオード９から発せられ内壁７ａで反射して再びプリント基板３へ入射する光量を、内壁７ａが平面である場合よりも格段に増大させることができる。さらに、内壁７ａを球面あるいは放物面の軸Ａがプリント基板３と直交し且つ赤外線発光ダイオード９の発光面９ａを通るように配置すれば、この効果をより強めることができる。これにより、副ＭＰＵ５およびフォトトランジスタ１０のペアが、プリント基板３上のどこに配置されていても、赤外線発光ダイオード９から発せられたクロック信号光を確実にフォトトランジスタ１０に入射させることができる。したがって、クロック信号を主ＭＰＵ４から副ＭＰＵ５へ確実に伝達し、それによって、副ＭＰＵ５主ＭＰＵ４と同期したタイミングで作動させることができる。
【００３４】
なお、以上説明した本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１においては、内壁７ａを球面状あるいは放物面状に形成し、且つその軸Ａをプリント基板３と直交させるとともに赤外線発光ダイオード９を軸Ａと交差するように配置しているが、内壁７ａを放物面状に形成し、赤外線発光ダイオード９を内壁７ａを成す放物面の焦点に配置してもよい。この場合、赤外線発光ダイオード９から発せられた光の内壁７ａにおける反射光の進行方向は、すべて軸Ａと平行な方向となる。これにより、赤外線発光ダイオード９から発せられた光の光量のうち内壁７ａで反射して再びプリント基板３内に入射するし光量の割合をさらに高めることができるとともに、反射光のフォトトランジスタ１０への入射角を０°としてフォトトランジスタ１０の出力信号レベルを強めることができる。
【００３５】
また、以上説明した本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１においては、内壁７ａを球面状あるいは放物面状に形成しているが、平面状に形成しても、赤外線発光ダイオード９から発せられた光を内壁７ａで反射させてフォトトランジスタ１０へ入射させることができるので、コンビネーションメータ１の周囲にある他の電気装置、たとえば自動車に搭載されるラジオ受信機等に電磁波障害を与えるという問題を抑制することは可能である。
【００３６】
また、本発明による電気回路装置の実施形態を、自動車に搭載されるコンビネーションメータ１に適用した場合を例に説明したが、電気回路装置の用途を自動車用に限る必要は無く、他の用途、例えば各種民生用機器に搭載される電気回路装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の断面図である。
【図２】図１中のＩＩ矢視図である。
【図３】本発明の一実施形態によるコンビネーションメータ１の電気回路構成を説明する模式図である。
【図４】本発明の一実施形態によるマトリクス型電気回路装置１の電気回路構成を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    コンビネーションメータ（電気回路装置）
２    液晶表示器
３    プリント基板（回路基板）
４    主ＭＰＵ（第１電子素子）
５    副ＭＰＵ（第２電子素子）
６    ケース（ケーシング）
７    ロアカバー（ケーシング）
７ａ    内壁
８    水晶発振子（発振手段）
９    赤外線発光ダイオード（発光手段）
９ａ    発光面
１０    フォトトランジスタ（受光手段）
１０ａ    受光面
１１    見返し板
１２    透明カバー
１３    電源部
１４    バッテリ+
Ａ    軸
Ｓ    空間
【図１】
2008109311.tif 000003
【図２】
2008109311.tif 000004
【図３】
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【図４】
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