(57)【要約】【課題】受光部へ影響を与えることなく、発光部から送信される光信号の強度を効率よく高めることで到達可能な距離を伸ばすことが可能な光送受信モジュールを提供する。【解決手段】光信号を送信する発光素子１３と、光信号を受信する受光部１２１および制御部とを有するＰＤＩＣ１２とを有する送受信ユニットと、これらが搭載された絶縁基板１１と、ＰＤＩＣ１２を電磁波から保護するシールド部１４と、送受信ユニットとシールド部１４とを封止する樹脂パッケージ部１５とを備え、シールド部１４は、発光素子１３および受光部１２１のそれぞれの前方に発光用開口部１４１および受光用開口部１４２が形成され、発光素子１３の前方に位置する発光用開口部１４１には、発光素子１３の周囲を囲うように反射部１４５が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を送信する発光部、光信号を受信する受光部、および制御部とを含む送受信ユニットと、
前記送受信ユニットが搭載された基板と、
前記制御部を電磁波から保護するシールド部と、
前記送受信ユニットと前記シールド部とを封止する封止樹脂部とを備え、
前記シールド部には、前記発光部および前記受光部のそれぞれの前方に開口部が形成され、前記発光部の前方に位置する開口部には、前記発光部の周囲を囲うように反射部が設けられていることを特徴とする光送受信モジュール。
【請求項２】
前記シールド部は、前記受光部に対する開口部の位置を、前記発光部に対する開口部の位置より前記受光部に接近させたことを特徴とする請求項１記載の光送受信モジュール。
【請求項３】
前記シールド部の受光部の前方に位置する開口部にも、前記受光部の周囲を囲うように反射部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光送受信モジュール。
【請求項４】
前記送受信ユニットは、前記受光部と前記制御部とが一体的に形成され、上面に前記発光部への信号端子が設けられたホトＩＣであることを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載の光送受信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を送信すると共に光信号を受信することで、通信相手とデータの送受信をする光送受信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光送受信モジュールは、パーソナルコンピュータや、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）や、携帯電話機などに搭載され、光信号を送受信することでデータ通信を行うものである。このような従来の光送受信モジュールが特許文献１に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の赤外線データ通信モジュールは、基板に発光素子、受光素子、ＩＣチップが実装されると共に、電磁波を遮蔽するためのシールド部を有し、シールド部は、下方が全開口した箱状のケースで、上底に２つの円形状の穴が形成され、レンズ部を形成する赤外線透過樹脂にて封止されているものである。
【特許文献１】特開２０００−３４０８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光送受信モジュールは、光信号を送信して通信相手にコマンドやデータを通知するものなので、送信する光信号の強度がコマンドやデータの到達可能な距離に大きく影響する。つまり光信号の強度が大きければ大きいほど到達可能な距離も、光信号の強度に応じて伸ばすことができる。
【０００５】
特許文献１に記載の赤外線データ通信モジュールは、レンズ部が光信号を集光して通信相手に送信するので、光信号の強度を高めることができる。しかし、発光素子から周囲に広がるように進行する光信号は、発光素子の前方へ向かいシールド部に形成された穴を通過してレンズ部に到達するもの以外、穴を通過できずにシールド部に遮蔽されてしまい阻害される。つまり発光部である発光素子からの光信号の一部分は、シールド部によって損失してしまい光信号の強度へ寄与していない。
【０００６】
そうなると、光送受信モジュールとして遠くまで光信号を到達させるために、発光部の輝度を向上させたとしても、高輝度な割には到達可能な距離を長くすることができない事態となるおそれがある。また発光部を高輝度とすると、より発光部からの漏光の量が多くなるので、この漏光を受光部が受光することで送信相手からの光信号と誤って制御部が通知してしまったり、受光部が受光することで消費電流が増加してしまったりすることが懸念される。
【０００７】
そこで本発明は、受光部へ影響を与えることなく、発光部から送信される光信号の強度を効率よく高めることで到達可能な距離を伸ばすことが可能な光送受信モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光送受信モジュールは、光信号を送信する発光部、光信号を受信する受光部、および制御部とを含む送受信ユニットと、前記送受信ユニットが搭載された基板と、前記制御部を電磁波から保護するシールド部と、前記送受信ユニットと前記シールド部とを封止する封止樹脂部とを備え、前記シールド部は、前記発光部および前記受光部のそれぞれの前方に開口部が形成され、前記発光部の前方に位置する開口部には、前記発光部の周囲を囲うように反射部が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、発光部から周囲に広がるように送信される光信号を反射部が反射するので、光信号の強度を効率よく高め、受光部への漏光の発生を防止することができる。よって、受光部へ影響を与えることなく、通信相手へ到達可能な距離を伸ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本願の第１の発明は、光信号を送信する発光部、光信号を受信する受光部、および制御部とを含む送受信ユニットと、送受信ユニットが搭載された基板と、制御部を電磁波から保護するシールド部と、送受信ユニットとシールド部とを封止する封止樹脂部とを備え、シールド部には、発光部および受光部のそれぞれの前方に開口部が形成され、発光部の前方に位置する開口部には、発光部の周囲を囲うように反射部が設けられていることを特徴としたものである。
【００１１】
シールド部に形成された開口部は、発光部および受光部のそれぞれの前方に位置している。発光部から前方へ向かって出射される光信号は、発光部の前方に位置する開口部を通過して通信相手へ送信される。その開口部に、発光部の周囲を囲うように反射部を設けることで、発光部から周囲に広がるように送信される光信号を反射部が反射するので、光信号の強度を効率よく高めることができる。従って、発光部から送信される全ての光信号を通信相手に向けて送信することができるので、通信距離を伸ばすことができる。また、発光部からの光信号は直接または反射部により間接的に通信相手へ送信され、受光部への漏光とはならないので、漏光を送信相手からの光信号と誤って受光部が受信したり、受光部が漏光を受光することで消費電流が増加したりすることが防止できる。
【００１２】
本願の第２の発明は、シールド部は、受光部に対する開口部の位置を、発光部に対する開口部の位置より受光部に接近させたことを特徴としたものである。
【００１３】
発光部からの光信号を、より多く反射部により反射させて通信相手へ送信するには、反射部として開口部からの深さがある程度必要である。しかし、開口部からの深さを反射部として必要な分だけ確保すると、反対に受光部の受光面から開口部までの距離が遠くなってしまい、受光部が受光可能な範囲が狭くなってしまう。受光部が受光可能な範囲が狭くなると受信感度が低下してしまう。受光部が受光可能な範囲を広く確保するために、開口部を広くすると制御部への電磁波の影響が懸念される。従って、制御部への電磁波の影響を排除しつつ、受光部への光信号を広い範囲で受信可能とする必要がある。そこで、シールド部を、受光部に対する開口部の位置が、発光部に対する開口部の位置より、受光部に接近するように形成する。そうすることで、受光部に対する開口部が受光部に接近しているので、開口部を広くしなくても、受光部が受信できる光信号の範囲を広く確保することができる。そして受光部に対する開口部より発光部に対する開口部の方が発光部より離れているので、反射部の深さを十分確保することができる。
【００１４】
本願の第３の発明は、シールド部の受光部の前方に位置する開口部にも、受光部の周囲を囲うように反射部が設けられていることを特徴としたものである。
【００１５】
受光部に対する開口部にも反射部を設けることで、通信相手から受光部へ送信される光信号の強度を高めることができると共に、発光部からの漏光があったとしても受光部で受光してしまうことを防止することができる。
【００１６】
本願の第４発明は、送受信ユニットは、受光部と制御部とが一体的に形成され、上面に発光部への信号端子が設けられたホトＩＣであることを特徴としたものである。
【００１７】
送受信ユニットを、受光部と制御部とが一体的に形成され、上面に発光部への信号端子が設けられたホトＩＣとすることで、基板に発光部、受光部および制御部を列状に配置したものと比較して短く配置することができるので、光送受信モジュールの小型化が可能である。
【００１８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る光送受信モジュールを、赤外線データ通信モジュールを例に、図１から図３に基づいて説明する。図１は、本実施の形態１に係る赤外線データ通信モジュールを示す断面図である。図２は、本実施の形態１に係る赤外線データ通信モジュールを示す平面図である。図３は、ＰＤＩＣを示す平面図である。図４は、本実施の形態１に係るシールド部を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。
【００１９】
図１に示すように赤外線データ通信モジュール１０は、絶縁基板１１と、ＰＤＩＣ（Photo Diode Integrated Circuit）１２と、発光素子１３と、シールド部１４と、樹脂パッケージ部１５とを備えている。
【００２０】
図１および図２に示すように、絶縁基板１１は、ガラスエポキシ樹脂製で平面視して矩形状に形成されている。絶縁基板１１には、実装基板に表面実装したときに実装基板と導通するための接続端子（図示せず）が裏面に設けられている。この接続端子は、スルーホール（図示せず）を介してＰＤＩＣ１２を搭載している搭載面に形成された端子１１１に接続されている。
【００２１】
端子１１１としては、電源端子１１１ａと、略Ｌ字状に形成されたグランド端子１１１ｂと、送信データを入力する入力端子１１１ｃと、受信データを出力する出力端子１１１ｄとが設けられている。また絶縁基板１１には、シールド部１４の一方の脚部と接続される接続パターン１１２が設けられている。
【００２２】
図３に示すように、ＰＤＩＣ１２には、通信相手からの光信号を受信して電気信号に変換する受光部１２１が表面に露出した状態で設けられ、内部には受光部１２１からの電気信号を受信データとして復調したり、入力した送信データを変調した電気信号を発光素子１３へ出力したりする制御部が設けられている。ＰＤＩＣ１２の上面には、端子１２２が設けられている。端子１１１とワイヤ１６を介して接続される端子１２２としては、電源端子１２２ａと、グランド端子１２２ｂと、送信データを入力する入力端子１２２ｃと、受信データを出力する出力端子１２２ｄとが設けられている。またＰＤＩＣ１２の上面には、発光素子１３がダイボンドされることで導通搭載されるカソード端子１２２ｅと、発光素子１３とワイヤ１７（図１および図２参照）を介して接続されるアノード端子１２２ｆとが設けられている。
【００２３】
発光素子１３は、ｎ電極を設けた導電性基板に、ｎ型半導体層、発光層、ｐ型半導体層、そしてｐ電極を順次積層した赤外線を発光する発光部である。この発光素子１３とＰＤＩＣ１２とで送受信ユニットが構成される。
【００２４】
図１および図２、更に図４に示すように、シールド部１４は、白銅（ニッケルと銅の合金）に亜鉛を加えた合金である洋白で形成され、ＰＤＩＣ１２の上方に配置されることで電磁波からＰＤＩＣ１２を保護する機能を備えている。本実施の形態では、シールド部１４を洋白で形成しているが、ＰＤＩＣ１２を電磁波などの外来ノイズから保護することができ、表面の金属光沢によって発光素子１３からの光信号を反射することが可能な材質のものであれば採用することが可能である。シールド部１４は、発光素子１３の前方に位置する発光用開口部１４１と、受光部１２１の前方に位置する受光用開口部１４２とが形成された遮蔽部１４３と、遮蔽部１４３の両端を支持する２本の脚部１４４を備えている。
【００２５】
この２本の脚部１４４は、一方が接続パターン１１２に、他方がグランド端子１１１ｂにそれぞれＡｇペースト１８を介して接続されている。シールド部１４の発光用開口部１４１には、発光素子１３の周囲を囲うようにＰＤＩＣ１２の上面から発光用開口部１４１まで徐々に開口面積が広がるように反射部１４５が形成されている。
【００２６】
樹脂パッケージ部１５は、赤外線透過性の樹脂でトランスファー成形法を用いて形成された樹脂封止部である。樹脂パッケージ部１５は、発光素子１３および受光部１２１の前方の位置にレンズ部１５１，１５２が形成されている。
【００２７】
以上のように構成される本発明の実施の形態１に係る赤外線データ通信モジュール１０の使用状態について説明する。
【００２８】
まず電源電圧が電源端子１１１ａおよびグランド端子１１１ｂに実装基板から印加されると、ワイヤ１６を介してＰＤＩＣ１２の電源端子１２２ａおよびグランド端子１２２ｂに印加されることでＰＤＩＣ１２に供給される。
【００２９】
次に、実装基板から送信データが入力端子１１１ｃへ入力されると、ワイヤ１６を介してＰＤＩＣ１２の入力端子１２２ｃから入力される。入力された送信データは、ＰＤＩＣ１２の制御部によって変調された信号となってアノード端子１２２ｆへ出力される。そしてアノード端子１２２ｆからワイヤ１７を介して変調された信号を入力した発光素子１３は、その信号に応じて発光して光信号を出力する。
【００３０】
発光素子１３から出力された光信号は、そのまま発光用開口部１４１を通過して通信相手へ直接向かう光と、側方へ向かって反射部１４５で反射することで通信相手へ向かう光となる。発光用開口部１４１に発光素子１３の周囲を囲うように反射部１４５を設けることで、発光素子１３から周囲に広がるように送信される光信号を反射部１４５が反射するので、光信号の強度を効率よく高めることができる。従って、到達可能な距離を遠方まで伸ばすことができる。またシールド部１４を通過した光信号は、レンズ部１５１によって集光されるので、更に遠方まで光信号を到達させることができる。
【００３１】
発光素子１３から側方などの周囲に送信された光信号は、反射部１４５によって反射するので、受光部１２１への漏光とはならない。従って、漏光を送信相手からの光信号と誤って受光部１２１が受信してしまうことが防止できる。また、受光部１２１が発光素子１３からの漏光を受光しないので、消費電流を低減することができる。
【００３２】
通信相手から送信された光信号は、樹脂パッケージ部１５のレンズ部１５２で集光され、受光用開口部１４２を通過して受光部１２１へ到達する。光信号を受信した受光部１２１は光信号を電気信号に変換してＰＤＩＣ１２の制御部によって復調され、出力端子１２２ｄへ受信データとして出力する。そして受信データは、出力端子１２２ｄからワイヤ１６を介して出力端子１１１ｄへ伝わり実装基板へと出力される。
【００３３】
ＰＤＩＣ１２は、このように送信データを光信号となる電気信号に変調したり、光信号が変換された電気信号を受信データに復調したり、またその過程の中で増幅したりしているので、電磁波などの外来ノイズに対しての耐性が低い。しかしシールド部１４の遮蔽部１４３がＰＤＩＣ１２の上方に配置されているので、電磁波などの外来ノイズを遮蔽することで保護することができる。
【００３４】
また、ＰＤＩＣ１２は、受光部１２１と制御部とを一体的に形成したもので、発光素子１３に接続されるカソード端子１２２ｅおよびアノード端子１２２ｆを上面に設けているので、列状に発光素子、制御ＩＣ、および受光素子を配置したものと比較して、短く配置することができる。従って、赤外線データ通信モジュール１０の小型化が可能である。
【００３５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る光送受信モジュールを、赤外線データ通信モジュールを例に図５から図７に基づいて説明する。図５は、本実施の形態２に係る赤外線データ通信モジュールを示す断面図である。図６は、本実施の形態２に係る赤外線データ通信モジュールを示す平面図である。図７は、本実施の形態２に係るシールド部を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。なお図５および図６については、図１および図２と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
【００３６】
本実施の形態２に係る赤外線データ通信モジュール２０は、シールド部２１として遮蔽部２１３に段差を設けたものである。このシールド部２１の構成について詳細に説明する。
【００３７】
シールド部２１は、発光素子１３の前方に位置する発光用開口部２１１と、受光部１２１の前方に位置する受光用開口部２１２とが形成された遮蔽部２１３と、遮蔽部２１３の両端から支持する２本の脚部２１４を備えている。
【００３８】
発光用開口部２１１には、発光素子１３の周囲を囲うようにＰＤＩＣ１２の上面から発光用開口部２１１まで徐々に開口面積が広がるように第１反射部２１５が形成されている。また、受光用開口部２１２には、受光部１２１の周囲を囲うようにＰＤＩＣ１２の上面から受光用開口部２１２まで徐々に開口面積が広がるように第２反射部２１６が形成されている。
【００３９】
遮蔽部２１３は、受光部１２１に対する受光用開口部２１２の位置を発光素子１３に対する発光用開口部２１１の位置より段差を付けることで受光部１２１に接近するように形成されている。
【００４０】
このように形成されたシールド部２１は、発光用開口部２１１に発光素子１３からの光信号を反射する第１反射部２１５を有しているので、実施の形態１と同様に、指向特性が向上し、遠方にある通信相手に光信号を到達することができる。
【００４１】
また、受光部１２１に対する受光用開口部２１２の位置が、遮蔽部２１３に段差を付けることで発光素子１３に対する発光用開口部２１１の位置より受光部１２１に接近しているので、受光部１２１が受光できる範囲を広く確保することができる。
【００４２】
例えば、遮蔽部に段差がなく、同一平面上に受光用開口部と発光用開口部とが形成されているとする。発光素子１３からの光信号を通信相手に向けてより多く反射させるためには、第１反射部を発光用開口部よりＰＤＩＣ１２の上面まである程度深くする必要がある。しかし、第１反射部の深さを確保すると、発光用開口部と受光用開口部とが同一平面上に形成されているので、受光用開口部から受光部１２１までの距離が遠くなってしまい、受光部１２１で受光できる範囲が狭くなってしまう。受光部１２１が受光できる範囲を広くするために、受光用開口部を広くすると、ＰＤＩＣ１２への電磁波の影響が懸念される。
【００４３】
本実施の形態２の遮蔽部２１３では、遮蔽部２１３に段差を付けることで、受光部１２１が受光できる範囲を広く確保しているので、第１反射部２１５の深さを確保しつつ、受光部１２１が受信できる光信号の範囲を広く確保して受光感度を向上させることができる。従って、所定の受光感度を得るために、受光部１２１の受光面積を大きくしたり、ＰＤＩＣ１２の増幅度を増加させたりすることが緩和される。
【００４４】
また、受光用開口部２１２には第２反射部２１６が設けられているので、光信号を集光することで、受光部１２１での感度を向上させることができる。また、第１反射部２１５と共に第２反射部２１６により発光素子１３から受光部１２１への漏光の発生を防止するので、漏光を送信相手からの光信号と誤って受光部１２１が受信してしまうことが防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、受光部へ影響を与えず、かつ発光部から送信される光信号の強度を効率よく高めることが可能なので、光信号を送信すると共に光信号を受信することで、通信相手とデータの送受信をする光送受信モジュールに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本実施の形態１に係る赤外線データ通信モジュールを示す断面図
【図２】本実施の形態１に係る赤外線データ通信モジュールを示す平面図
【図３】ＰＤＩＣを示す平面図
【図４】本実施の形態１に係るシールド部を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図
【図５】本実施の形態２に係る赤外線データ通信モジュールを示す断面図
【図６】本実施の形態２に係る赤外線データ通信モジュールを示す平面図
【図７】本実施の形態２に係るシールド部を示す図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図
【符号の説明】
【００４７】
１０  赤外線データ通信モジュール
１１  絶縁基板
１１１  端子
１１１ａ  電源端子
１１１ｂ  グランド端子
１１１ｃ  入力端子
１１１ｄ  出力端子
１１２  接続パターン
１２  ＰＤＩＣ
１２１  受光部
１２２  端子
１２２ａ  電源端子
１２２ｂ  グランド端子
１２２ｃ  入力端子
１２２ｄ  出力端子
１２２ｅ  カソード端子
１２２ｆ  アノード端子
１３  発光素子
１４  シールド部
１４１  発光用開口部
１４２  受光用開口部
１４３  遮蔽部
１４４  脚部
１４５  反射部
１５  樹脂パッケージ部
１５１，１５２  レンズ部
１６，１７  ワイヤ
１８  Ａｇペースト
２０  赤外線データ通信モジュール
２１  シールド部
２１１  発光用開口部
２１２  受光用開口部
２１３  遮蔽部
２１４  脚部
２１５  第１反射部
２１６  第２反射部
【図１】
2008028215.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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