(57)【要約】【課題】電磁波を十分にシールドすることができる光アクティブコネクタを提供すること。【解決手段】電気コネクタ部１２と、光素子１６と、所定の信号変換中継処理を行う回路が形成された実装基板２０とがケース３０に組込まれている。ケース３０に、導電性を有する光素子収容凹部３３が形成され、光素子１６は光素子収容凹部３３内に収容配置されている。また、ケース３０に、光素子収容凹部３３とは独立して実装部品収容凹部３４が形成されており、実装基板２０上の実装部品２２ａ，２２ｂは実装部品収容凹部３４内に収容配置されている。【選択図】図１
2005116400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両における通信経路において、光信号と電気信号とを変換する光アクティブコネクタであって、
電気信号の入力及び出力のうち少なくとも一方を行うための電気コネクタ部と、
光信号の入力又は出力を行うための光素子と、
前記電気コネクタ部と前記光素子との間で所定の信号変換中継処理を行う回路が形成された実装基板と、
前記電気コネクタ部と前記光素子と前記実装基板とが組込まれたケースと、
を備え、
前記ケースに、導電性を有する光素子収容凹部が形成されると共に、前記光素子が前記光素子収容凹部内に収容配置された、光アクティブコネクタ。
【請求項２】
請求項１記載の光アクティブコネクタであって、
前記ケースに、前記光素子収容凹部とは独立して導電性を有する実装部品収容凹部が形成されると共に、前記実装基板に実装された実装部品が前記実装部品収容凹部内に収容配置された、光アクティブコネクタ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の光アクティブコネクタであって、
前記実装基板は、前記ケースの内部でそのケースに直接固定された、光アクティブコネクタ。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の光アクティブコネクタであって、
光ファイバを固定保持する光ファイバ固定部材をさらに備え、
前記光素子と前記光ファイバとが非接触で光学的に結合する態様にて、前記光ファイバ固定部材が前記ケースに固定された、光アクティブコネクタ。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光アクティブコネクタであって、
前記電気コネクタ部は、前記ケースに取付固定されている、光アクティブコネクタ。
【請求項６】
請求項５記載の光アクティブコネクタであって、
前記電気コネクタ部と前記実装基板とは、前記ケースよりも柔軟な配線材を介して電気的に接続されている、光アクティブコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用光通信システムの物理層部分を担い、主に高速光通信用部品として利用される技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般民生機器においては、電気ケーブル用インターフェースと光ファイバ用インターフェースと光電変換ユニットとを一体的に組込んだ光アクティブコネクタ（組込型プラグ）が知られている。
【０００３】
このような光アクティブコネクタは、所定の電気機器間の通信経路において、電気機器と光ファイバケーブルとの間や電気ケーブルと光ファイバケーブルとの間等に介装されて、電気信号と光信号とを変換する。
【０００４】
このような光アクティブコネクタは、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１４２６９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような従来の光アクティブコネクタでは、数メガビット毎秒程度の伝送速度を前提としており、また、一般民生機器での使用を前提としているため、車両での使用に要求される電磁ノイズ対策については十分な配慮がなされていない。
【０００７】
例えば、１００メガビット毎秒を越える伝送速度を要求される車載光通信では、自身が発する電磁ノイズが周囲に影響したり、また、周囲から受けた電磁ノイズによって誤信号が混入したりするので、十分な電磁ノイズ対策が必要である。特に、高速通信で光信号を受光する側では、受光による微小な電流変化を電気信号に変換する回路が組込まれているので、外部からのノイズ対策は重要である。
【０００８】
そこで、この発明の課題は、電磁波を十分にシールドすることができる光アクティブコネクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決すべく、請求項１記載の発明は、車両における通信経路において、光信号と電気信号とを変換する光アクティブコネクタであって、電気信号の入力及び出力のうち少なくとも一方を行うための電気コネクタ部と、光信号の入力又は出力を行うための光素子と、前記電気コネクタ部と前記光素子との間で所定の信号変換中継処理を行う回路が形成された実装基板と、前記電気コネクタ部と前記光素子と前記実装基板とが組込まれたケースと、を備え、前記ケースに、導電性を有する光素子収容凹部が形成されると共に、前記光素子が前記光素子収容凹部内に収容配置されたものである。
【００１０】
請求項２記載の発明は、前記ケースに、前記光素子収容凹部とは独立して導電性を有する実装部品収容凹部が形成されると共に、前記実装基板に実装された実装部品が前記実装部品収容凹部内に収容配置されたものである。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記実装基板が、前記ケースの内部でそのケースに直接固定されたものである。
【００１２】
請求項４記載の発明は、光ファイバを固定保持する光ファイバ固定部材をさらに備え、前記光素子と前記光ファイバとが非接触で光学的に結合する態様にて、前記光ファイバ固定部材が前記ケースに固定されたものである。
【００１３】
請求項５記載の発明は、前記電気コネクタ部が、前記ケースに取付固定されたものである。
【００１４】
請求項６記載の発明は、前記電気コネクタ部と前記実装基板とは、前記ケースよりも柔軟な配線材を介して電気的に接続されているものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の請求項１記載の光アクティブコネクタによると、ケースに、導電性を有する光素子収容凹部が形成されると共に、光素子が光素子収容凹部内に収容配置されているため、光素子から外部に漏れる或は外部から光素子に進入する電磁波を十分にシールドすることができる。
【００１６】
また、請求項２記載の発明によれば、光素子収容凹部とは独立して導電性を有する実装部品収容凹部が形成されると共に、実装基板に実装された実装部品が前記実装部品収容凹部内に収容配置されているため、実装基板上の実装部品から外部に漏れる或は外部から当該実装部品に進入する電磁波を十分にシールドすることができる。しかも、光素子収容凹部と実装部品収容凹部とは独立して形成されているため、光素子と実装部品間でも電磁シールドが図られる。
【００１７】
さらに、請求項３記載の発明によれば、実装基板は、ケースの内部でそのケースに直接固定されているため、外部からの力が直接実装基板に及び難い。
【００１８】
また、請求項４記載の発明によれば、光素子と前記光ファイバとが非接触で光学的に結合するため、光ファイバに外力が加わったような場合でも、その力が光素子に作用し難い。
【００１９】
請求項５記載の発明によれば、電気コネクタ部が、ケースに取付固定されているため、電気コネクタ部に作用する外力が実装基板に加わり難い。
【００２０】
請求項６記載の発明によれば、電気コネクタ部と実装基板とは、ケースよりも柔軟な配線材を介して電気的に接続されているため、電気コネクタ部に作用する外力がより電気回路に加わり難い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態に係る光アクティブコネクタについて説明する。
【００２２】
図１は、光アクティブコネクタを示す断面図である。この光アクティブコネクタ１０は、電気コネクタ部１２と、光素子１６と、実装基板２０と、ケース３０と、光ファイバ固定部４０とを備えている。
【００２３】
ケース３０は、一方側が開口する略筺状のケース本体部３２と、ケース本体部３２の開口を閉塞する蓋部３８とを備えている。これらケース本体部３２及び蓋部３８は、例えば、ダイキャストによる金属製部材、或は、金属フィラー等の導電性フィラーを混入した導電樹脂部材であり、その全体が導電性材料により形成されている。なお、後述する光素子収容凹部３３及び実装部品収容凹部３４のみが導電性材料で形成された部材であってもよい。
【００２４】
もっとも、ケース本体部３２の全体を金属製部材とすることで、ケース本体部３２を介して光素子１６の放熱を図ることができる。１００メガビットを越える高速通信においては、光素子１６の高速で駆動する必要があるため、それにより生じる熱エネルギーを外部に発散させる方法として上記構成が有効である。
【００２５】
ケース本体部３２には、光素子１６を収容可能な光素子収容凹部３３と、実装基板２０上の実装部品２２ａ，２２ｂを収容可能な実装部品収容凹部３４とが、それぞれ独立する凹部として形成されている。
【００２６】
光素子収容凹部３３は、光素子１６の外形状に対応する凹部形状を有している。そして、光素子１６を光素子収容凹部３３内に収容配置することで、該光素子１６がケース本体部３２内の所定位置に保持されるようになっている。
【００２７】
また、光素子収容凹部３３の一側壁部には、ファイバ固定部収容凹部３６に連通する孔部３３ｈが形成されている。
【００２８】
実装部品収容凹部３４は、実装基板２０のうち実装部品２２ａ，２２ｂを実装した領域に対応する広がりを持つ凹部形状に形成されている。そして、実装基板２０のうち実装部品２２ａ，２２ｂを実装した領域の周縁部を実装部品収容凹部３４の周縁部にねじ止等の構成を用いて固定すると、実装基板２０に実装された実装部品２２ａ，２２ｂが実装部品収容凹部３４内に収容配置されるようになっている。
【００２９】
また、ケース本体部３２の一端部であって上記光素子収容凹部３３の隣りに、光ファイバ固定部４０を収容配置可能なファイバ固定部収容凹部３６が形成されている。
【００３０】
ファイバ固定部収容凹部３６の一端部は、ケース本体部３２の外部に向けて開口している。また、ファイバ固定部収容凹部３６の他端部である奥部には、上記孔部３３ｈの開口が形成されている。
【００３１】
蓋部３８は、ケース本体部３２の開口を閉塞可能な平板状に形成されており、上記ケース本体部３２に対してねじ止或は周知の係合構造を用いて取付固定される。
【００３２】
電気コネクタ部１２は、コネクタハウジング１２ｈ内にコネクタ端子１２ａが立設されたコネクタである。外部コネクタが本電気コネクタ部１２にコネクタ接続されることで、電気信号の入力及び出力のうち少なくとも一方が行われることになる。
【００３３】
この電気コネクタ部１２は、蓋部３８にねじ止等により取付固定されている。また、電気コネクタ部１２の各コネクタ端子１２ａは、ケース３０よりも柔軟な配線材１４、例えば、軟銅線の周りに樹脂被覆を施した電線等を介して、実装基板２０に形成された回路に電気的に接続されている。
【００３４】
光素子１６は、光信号を電気信号に変換する受光素子、又は、電気信号を光信号に変換する発光素子である。この光素子１６は、実装基板２０に実装固定されている。この光素子１６を、上記光素子収容凹部３３内に収容配置すると共に、実装基板２０をケース本体部３２に取付固定することで、光素子１６が当該ケース本体部３２に対して所定位置に固定保持されることとなる。また、光素子１６を光素子収容凹部３３内に収容配置した状態で、光素子１６の受光面又は発光面は、上記孔部３３ｈを通じてファイバ固定部収容凹部３６を臨んでいる。この孔部３３ｈを通じて、光素子１６と後述するファイバ心線部５１との光学的な結合がなされるようになっている。
【００３５】
なお、光素子１６について、受光素子又は発光素子の一方が本コネクタ１０に組込まれた構成であってもよいし、又は、それら受光素子及び発光素子がペアで本コネクタ１０に組込まれた構成であってもよい。
【００３６】
実装基板２０は、所定のプリント配線基板（ＰＣＢ）２１上に、信号増幅や素子の駆動等の処理機能を持つＩＣ等のアクティブな素子２２ａや、その他の抵抗やコンデンサ等の素子２２ｂを含む実装部品２２ａ，２２ｂが実装固定されたものである。この実装基板２０には、上記実装部品２２ａ，２２ｂ等によって、電気コネクタ部１２と光素子１６との間で電気信号の増幅処理や、光素子１６の駆動処理等の信号変換中継処理を行う回路が形成されている。
【００３７】
プリント配線基板（ＰＣＢ）２１としては、必要に応じて、単層基板を用いてもよいし、又は、複数の導電性層を有する多層基板を用いてもよい。多層基板を用いた方が、後述するように、電磁波のシールド性を向上させることができるという利点がある。
【００３８】
この実装基板２０は、ねじ止により、ケース本体部３２における上記光素子収容凹部３３の開口周縁部や実装部品収容凹部３４の開口周縁部に直接固定されている。
【００３９】
光ファイバ固定部４０は、光ファイバケーブル５０を固定保持する部材であり、上記ファイバ固定部収容凹部３６内に収容固定される。
【００４０】
より具体的には、光ファイバ固定部４０は、上記ファイバ固定部収容凹部３６内に挿入配置可能なブロック形状を有しており、その一側面に筒部４２が形成されている。
【００４１】
筒部４２は、上記孔部３３ｈの内径寸法に対応する外径寸法に形成されると共に、その外周先端部が先端方向に向けて順次縮径するテーパ形状に形成されている。この筒部４２は、上記孔部３３ｈ内に挿入配置可能とされている。
【００４２】
また、筒部４２内には、その軸方向に沿って光ファイバケーブル５０のファイバ心線部５１を挿入保持可能なファイバ保持孔４２ｈが形成されている。また、このファイバ保持孔４２ｈの後方に連続するようにして、光ファイバケーブル５０のケーブル被覆部分５２を挿入保持可能なケーブル保持孔４３ｈが形成されている。
【００４３】
そして、光ファイバケーブル５０を光ファイバ固定部４０で固定保持させるにあたっては、次のようにする。まず、光ファイバケーブル５０の先端側から所定寸法に亘ってケーブル被覆を剥離してファイバ心線部５１を露出させる。次に、当該光ファイバケーブル５０をケーブル保持孔４３ｈからからファイバ保持孔４２ｈ内に挿入し、ファイバ心線部５１をファイバ保持孔４２ｈ内に配設すると共に、それよりも手前のケーブル被覆部分５２をケーブル保持孔４３ｈ内に配設する。この後、図示省略のストッパを用いたり、或は、接着剤等を用いて、光ファイバケーブル５０を固定する。さらに、筒部４２より僅かに突出するファイバ心線部５１の端部に鏡面加工処理を施す。これにより、光ファイバケーブル５０の固定保持作業が終了する。
【００４４】
このように光ファイバケーブル５０を固定保持した光ファイバ固定部４０は、次の態様にて、ファイバ固定部収容凹部３６内に収容固定される。
【００４５】
すなわち、光ファイバ固定部４０を、ファイバ固定部収容凹部３６内にその開口側より挿入する。そして、筒部４２を孔部３３ｈ内に挿入する。この際、筒部４２の先端部におけるファイバ心線部５１が光素子１６の受光面又は発光面に対して所定距離離れた位置に配設される位置に配設している。すなわち、光素子１６とファイバ心線部５１とが非接触で光学的に結合するような位置関係に配設する。本実施の形態では、さらに、光ファイバ固定部４０が光素子収容凹部３３の一側壁部と非接触となるような位置関係に配設している。
【００４６】
この状態で、光ファイバ固定部４０がケース本体部３２にねじ止或は接着剤等で固定される。
【００４７】
この光アクティブコネクタ１０の使用例について図２を参照して説明する。ここでは、光アクティブコネクタ１０が通信経路の端部側に設けられる例について説明する。
【００４８】
まず、光ファイバケーブル５０の両端部に、それぞれ光アクティブコネクタ１０が接続されたものを準備する。
【００４９】
そして、車両に搭載される電子ユニットＵ１（電子機器）に設けられた電気コネクタＵ１Ｃと一方側の光アクティブコネクタ１０とを接続する。また、車両に搭載される他の電子ユニットＵ２（電子機器）に設けられた電気コネクタＵ２Ｃと他方側の光アクティブコネクタ１０とを接続する。これにより、一方側の電子ユニットＵ１又はＵ２より送出された電気信号は、一方側の光アクティブコネクタ１０において電気信号から光信号に変換された後、光ファイバケーブル５０を伝わって他方側の光アクティブコネクタ１０において光信号から電気信号に変換され、他方側の電子ユニットＵ２又はＵ１に伝達される。従って、電気コネクタＵ１Ｃを持つ電子ユニットＵ１と電気コネクタＵ２Ｃを持つ電子ユニットＵ２とを接続する通信経路において、光ファイバケーブル５０を用いた光通信経路を適用することができる。
【００５０】
光アクティブコネクタ１０の他の使用例について図３を参照して説明する。ここでは、光アクティブコネクタ１０が通信経路の途中でワイヤーハーネスＷＨ１，ＷＨ２と光ファイバケーブル５０との間に介装される例について説明する。
【００５１】
まず、光ファイバケーブル５０の両端部に、それぞれ光アクティブコネクタ１０が接続されたものを準備する。
【００５２】
そして、例えば、車両における電子ユニットＵ１と電子ユニットＵ２との通信経路において、電子ユニットＵ１より引出されるワイヤーハーネスＷＨ１の端部の電気コネクタと一方側の光アクティブコネクタ１０とを接続する。また、電子ユニットＵ２より引出されるワイヤーハーネスＷＨ２の端部の電気コネクタと他方側の光アクティブコネクタ１０とを接続する。これにより、一方側の電子ユニットＵ１又はＵ２より送出された電気信号は、ワイヤーハーネスＷＨ１又はＷＨ２を伝わり、一方側の光アクティブコネクタ１０において電気信号から光信号に変換された後、光ファイバケーブル５０を伝わって他方側の光アクティブコネクタ１０において光信号から電気信号に変換され、この後、ワイヤーハーネスＷＨ２又はＷＨ２を伝わって他方側の電子ユニットＵ２又はＵ１に伝達される。従って、通信経路において、ワイヤーハーネスＷＨ１，ＷＨ２を用いた電気通信経路と光ファイバケーブル５０を用いた光通信経路とを、それぞれの特性に応じて効率的に使い分けることが可能となる。
【００５３】
以上のように構成された光アクティブコネクタ１０によると、ケース３０に、導電性を有する光素子収容凹部３３が形成されると共に、光素子１６が光素子収容凹部３３内に収容配置されているため、光素子１６から外部に漏れる或は外部から光素子１６に進入する電磁波を十分にシールドすることができる。
【００５４】
また、光素子収容凹部３３とは独立して導電性を有する実装部品収容凹部３４が形成されると共に、実装基板２０に実装された実装部品２２ａ，２２ｂが実装部品収容凹部３４内に収容配置されているため、実装基板２０上の実装部品２２ａ，２２ｂから外部に漏れる或は外部から当該実装部品２２ａ，２２ｂに進入する電磁波を十分にシールドすることができる。しかも、光素子収容凹部３３と実装部品収容凹部３４とは独立して形成されているため、光素子１６と実装部品２２ａ，２２ｂ間でも電磁シールドが図られる。
【００５５】
特に、プリント配線基板２１として多層配線基板を用いることで、上記光素子収容凹部３３又は光素子収容凹部３３と多層配線基板のうち所定層の銅箔との組合せで、実装部品２２ａ，２２ｂ又は光素子１６の周囲全体を囲うようなシールド構造を実現できる。
【００５６】
さらに、実装基板２０は、ケース３０の内部でそのケース３０に直接固定されているため、外部からの力が直接実装基板２０に及び難い。このため、実装基板２０と光素子１６との間に応力が加わり難く、光素子１６等と実装基板２０との半田付けの剥離等に起因する電気的な接触不良等を有効に防止できる。
【００５７】
また、光素子１６とファイバ心線部５１とが非接触で光学的に結合するため、ハーネス組立時やハーネスを車両に組付ける際等に、光ファイバケーブル５０に突発的な外力が加わったような場合でも、その力が光素子１６に作用し難い。これにより、光素子１６と実装基板２０との間で半田付けの剥離等に起因する電気的な接触不良を有効に防止できる。
【００５８】
特に、本実施の形態では、光ファイバ固定部４０が光素子収容凹部３３の一側壁部と非接触となるような位置関係に配設しているため、光ファイバ固定部４０をケース３０の内部に押込むような力が加わった場合でも、当該力が光素子収容凹部３３から光素子１６に作用し難く、この点からしても、光素子１６と実装基板２０との間で電気的な接触不良を有効に防止できる。
【００５９】
さらに、電気コネクタ部１２が実装基板２０に取付固定されることなくケース３０に取付固定されているため、電気コネクタ部１２に作用する外力が実装基板２０に加わり難い。しかも、電気コネクタ部１２と実装基板２０とは、ケース３０よりも柔軟な配線材１４を介して電気的に接続されているため、電気コネクタ部１２に作用する外力が配線材１４を介して実装基板２０に伝わるような事態も防止できる。
【００６０】
このように実装基板２０に外部からの力が伝わり難い結果、実装基板２０と光素子１６との間に応力が加わり難く、光素子１６等と実装基板２０との半田付けの剥離等に起因する電気的な接触不良等を有効に防止できる。
【００６１】
特に、光アクティブコネクタ１０が電子ユニットＵ１，Ｕ２に直接接続される場合には、該光アクティブコネクタ１０は荷重の影響や該電子ユニットＵ１，Ｕ２からの電磁波の影響を受け易いので、上述のようにして電磁波のシールドを図る構成や外力を内部に伝えない構成が有効である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】この発明の実施の形態に係る光アクティブコネクタを示す断面図である。
【図２】光アクティブコネクタの使用例を説明する図である。
【図３】光アクティブコネクタの他の使用例を説明する図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０  光アクティブコネクタ
１２  電気コネクタ部
１４  配線材
１６  光素子
２０  実装基板
２２ａ，２２ｂ  実装部品
３０  ケース
３２  ケース本体部
３３  光素子収容凹部
３４  実装部品収容凹部
３６  ファイバ固定部収容凹部
３８  蓋部
４０  光ファイバ固定部
４２ｈ  ファイバ保持孔
４３ｈ  ケーブル保持孔
５０  光ファイバケーブル
５１  ファイバ心線部
【図１】
2005116400.tif 000003
【図２】
2005116400.tif 000004
【図３】
2005116400.tif 000005