(57)【要約】 【目的】  基板間で大量の情報を低ノイズで効率よく伝送可能なことを課題とする。【構成】  矩形状シェルフのバックボード１２に配列された複数のコネクタ１９と、該各コネクタによって挿抜自在に支持される複数の電子回路基板２１〜２８と、前記シェルフの前面開口部に取り付けられて閉空間を構成するボンネット１３とを備える電子回路装置であって、前記ボンネットの裏面にミラー面１８を設け、かつ該ミラー面による光反射を利用して電子回路基板間で光通信を行うべく、各電子回路基板のボンネット側に光送受信素子ＬＥＤ，ＰＤを設けたものである【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板先端部にコネクタ挿入部、かつ基板後端部に電子回路基板間で光通信を行うための光送受信素子を有する複数の電子回路基板を収容するための電子回路基板用シェルフであって、
矩形状シェルフのバックボードに配列され、各電子回路基板のコネクタ挿入部を挿抜自在に支持する複数のコネクタと、
該シェルフの前面開口部に取り付けられて閉空間を構成すると共に、複数の電子回路基板間で行う光通信信号を反射させるべく背面にミラー面を有するボンネットとを備えることを特徴とする電子回路基板搭載用シェルフ。
【請求項２】
前記ミラー面は、少なくとも電子回路基板の配列方向と直角に凹面を有することを特徴とする請求項１記載の電子回路基板搭載用シェルフ。
【請求項３】
前記ボンネットは、各電子回路基板の光送受信素子位置と対応に設けられた窓を有する中板部材を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の電子回路基板搭載用シェルフ。
【請求項４】
矩形状シェルフのバックボードに配列された複数のコネクタと、該各コネクタによって挿抜自在に支持される複数の電子回路基板と、前記シェルフの前面開口部に取り付けられて閉空間を構成するボンネットとを備える電子回路装置であって、
前記ボンネットの裏面にミラー面を設け、かつ該ミラー面による光反射を利用して電子回路基板間で光通信を行うべく、各電子回路基板のボンネット側に光送受信素子を設けたことを特徴とする電子回路装置。
【請求項５】
各電子回路基板は赤外線による光送受信素子を備えることを特徴とする請求項４記載の電子回路装置。
【請求項６】
ボンネットの開／閉状態を検出する検出手段を備え、該検出手段によるボンネットの開／閉状態の検出に連動して各電子回路基板間の光通信を開始／停止することを特徴とする請求項４記載の電子回路装置。
【請求項７】
各電子回路基板は、システムの通信制御に係る各種ステータス信号を検出・保持する複数の被監視回路基板と、該複数の被監視回路基板の監視を行う監視回路基板とを含み、該監視回路基板は光送受信素子を介したポーリング制御により複数の被監視回路基板を監視することを特徴とする請求項６記載の電子回路装置。
【請求項８】
監視回路基板は、被監視回路基盤からの所定時間内における応答有／無に従ってボンネットの開／閉状態を検出することを特徴とする請求項７記載の電子回路装置。
【請求項９】
各電子回路基板は、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式に従って電子回路基板間の光通信制御を行うことを特徴とする請求項４記載の電子回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子回路装置及びその電子回路基板搭載用シェルフに関し、更に詳しくは、矩形状シェルフのバックボードに配列された複数のコネクタと、該各コネクタによって挿抜自在に支持される複数の電子回路基板と、前記シェルフの前面開口部に取り付けられて閉空間を構成するボンネットとを備える電子回路装置及びその電子回路基板搭載用シェルフに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、大型や中型の通信装置やコンピュータ装置等では、シェルフに複数の電子回路基板（カード）を実装した電子回路装置により構成される。図６は従来技術を説明する図で、従来の通信装置を構成する電子回路装置５０の一例を示している。
【０００３】
図において、５１はアルミ合金による矩形状のシェルフ、５２はシェルフ背面側で複数のコネクタ（不図示）を備えるバックボード（バックプレーン）、６１〜６８は各コネクタに実装した電子回路基板、５３はシェルフ前面の開口部を塞ぐボンネットである。ボンネット５３は、シェルフ５１と共に電子回路を外来ノイズ（電磁波）から保護するとともに、電子回路から外界への電磁波放射を規制する機能を兼ね備える。なお、図のシェルフ上面とバックボードとは、内部の基板構造がよく見えるように透明に表している。
【０００４】
この例の基板６１は被監視基板６２〜６８から各種監視情報を収集して上位装置に知らせる監視基板、６２〜６８は装置本体の通信制御を担うと共に、該通信に関する様々な状態を検出して監視基板６１に知らせる被監視基板である。被監視基板６２〜６８は無線通信に係る微弱なアナログ信号を処理するため、高速なディジタル信号の伝送で発生する雑音をできるだけ抑制したい。このため、従来のバックボード５２では、バスライン構造を採用せず、監視基板と各被監視基板との間に信号伝送用の配線を個々に設け、監視情報の収集を行っていた。
【０００５】
しかるに、近年、この種の装置では、システムの高機能化、複雑化に伴い、各基板間でやり取りする信号数も大幅に増大しており、より多くの信号を低ノイズで高速に伝送できることが望まれる。
【０００６】
この点、従来は、各種センサユニットや情報ユニット（スイッチ・表示器・プリンタ等）と、これらを制御する制御ユニットとの間に赤外線による双方向光伝送通信網を確立することで、煩雑な配線作業を簡略化した閉空間光伝送システムが知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平０９−２８４２２９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記従来技術は、基本的には各センサユニットと共通の制御ユニットとの間で直接に光通信するための光路を確保する必要があるため、光通信を行う閉空間の利用効率が悪いばかりか、各ユニットの配置の自由度にも自ずと制限が生じる。
【０００８】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的とする所は、基板間で大量の情報を低ノイズで効率よく伝送可能な電子回路装置及びその電子回路基板搭載用シェルフを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題は例えば図１の構成により解決される。即ち、本発明（１）の電子回路基板搭載用シェルフは、基板先端部にコネクタ挿入部、かつ基板後端部に電子回路基板間で光通信を行うための光送受信素子ＬＥＤ，ＰＤを有する複数の電子回路基板２１〜２８を収容するための電子回路基板用シェルフであって、矩形状シェルフ１１のバックボード１２に配列され、各電子回路基板のコネクタ挿入部を挿抜自在に支持する複数のコネクタ１９と、該シェルフの前面開口部に取り付けられて閉空間を構成すると共に、複数の電子回路基板間で行う光通信信号を反射させるべく背面にミラー面１８を有するボンネット１３とを備えるものである。
【００１０】
本発明（１）によれば、ボンネット背面にミラー面を設け、該背面の空きスペースを有効活用することで、良質で高信頼性の光通信路を安価に提供できる。
【００１１】
本発明（２）では、上記本発明（１）において、例えば図５に示す如く、前記ミラー面は、少なくとも電子回路基板の配列方向と直角に凹面を有する。従って、シェルフ左右の両端部で発生するような信号光を容易に中央側に反射できる。また、シェルフ中央部に奥行きの深いスペースができるため、シェルフ両端部に設けられる光送受信素子の指向性（視野角）を大幅に軽減できる。
【００１２】
本発明（３）では、上記本発明（１）又は（２）において、前記ボンネットは、各電子回路基板の光送受信素子位置と対応に設けられた窓１７を有する中板部材１６を備える。従って、シェルフ背面の空きスペースに良質な光反射伝送路を形成できる。好ましくは、中板部材１６の表面にミラー面を設ける。
【００１３】
本発明（４）の電子回路装置は、例えば図１に示す如く、矩形状シェルフのバックボード１２に配列された複数のコネクタ１９と、該各コネクタによって挿抜自在に支持される複数の電子回路基板２１〜２８と、前記シェルフの前面開口部に取り付けられて閉空間を構成するボンネット１３とを備える電子回路装置であって、前記ボンネットの裏面にミラー面１８を設け、かつ該ミラー面による光反射を利用して電子回路基板間で光通信を行うべく、各電子回路基板のボンネット側に光送受信素子ＬＥＤ，ＰＤを設けたものである。
【００１４】
本発明（４）によれば、ボンネット背面にミラー面を設け、該背面の空きスペースを有効活用することで、各電子回路基板間で大量のデータを高速かつ低ノイズで伝送できる。従って、基板数や基板間でやり取りする信号数の増加にも容易に対処できる。また、ボンネット側には電気配線が無いため、該ボンネットは本装置の稼働状態であっても容易に取り外してそのミラー面を保守可能であると共に、必要なら故障した電子回路基板を活線交換することで、システムに与える影響を最小限にして保守できる。
【００１５】
本発明（５）では、上記本発明（４）において、各電子回路基板は赤外線による光送受信素子を備える。従って、外来光ノイズによる影響も少ない。
【００１６】
本発明（６）では、上記本発明（４）において、ボンネットの開／閉状態を検出する検出手段を備え、該検出手段によるボンネットの開／閉状態の検出に連動して各電子回路基板間の光通信を開始／停止する。従って、保守作業を容易・安全に行える。
【００１７】
本発明（７）では、上記本発明（６）において、各電子回路基板は、システムの通信制御に係る各種ステータス信号を検出・保持する複数の被監視回路基板と、該複数の被監視回路基板の監視を行う監視回路基板とを含み、該監視回路基板は光送受信素子を介したポーリング制御により複数の被監視回路基板を監視するものである。従って、ボンネット背
面の共通の空間を利用して高度な通信制御を混信なく安全に行える。
【００１８】
本発明（８）では、上記本発明（７）において、監視回路基板は、被監視回路基盤からの所定時間内における応答有／無に従ってボンネットの開／閉状態を検出する。従って、別段の検出手段を設けなくても、ボンネットの開／閉状態を容易に判別でき、装置の保守作業を円滑、安全に行える。
【００１９】
本発明（９）では、上記本発明（４）において、各電子回路基板は、ＣＳＭＡ／ＣＤ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）方式に従って電子回路基板間の光通信制御を行うものである。従って、別段の通信制御基板を設けなくても、複数の対等の基板間で秩序ある通信ネットワークを構成できる。
【発明の効果】
【００２０】
以上述べた如く本発明によれば、シェルフ前面の空きスペースを利用して大量のデータを高速かつ低ノイズで伝送でき、電子回路装置の高機能化及び信頼性向上に寄与するところが極めて大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面に従って本発明に好適なる実施の形態を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。
【００２２】
図１は実施の形態による電子回路装置の外観斜視図で、ボンネット背面が平面の場合を示している。図において、１０は無線ネットワークの通信制御を行う電子回路装置、１１はアルミ合金による矩形状のシェルフ、１２はシェルフ背面のバックボード（バックプレーン）、１９はバックボードに固定されたコネクタ、１３はシェルフ前面の開口部に取り付ける平たい箱形状のボンネット、１８はボンネット背面に設けたミラー面、１４はシェルフ前面の四隅に設けられたボンネット取付孔、２１〜２８は通信制御装置を構成する電子回路基板、この内の、２１は複数の被監視基板２２〜２８からの通信制御に係る各種監視情報を収集して上位装置に通知する監視基板、２２〜２８は装置本体の通信制御を担うと共に、該通信に関する様々な状態を検出して監視基板２１に知らせる被監視基板、ＬＥＤは基板後端部に設けられた赤外線による発光ダイオード、ＰＤは同じく赤外線によるフォトダイオード、３０は基板相互間で監視情報の光通信を行うための光送受信回路（Ｔ／Ｒ）である。
【００２３】
バックボード１２には、複数のコネクタ１９が所定間隔で設けられており、このようなバックボードの全体はシェルフ１１の背面に固定されている。但し、図はコネクタ１９が見える態様で表している。このバックボード１９の背面には、図示しないが、各コネクタ１９に給電するための電源線やＧＮＤ線、及びネットワーク通信に係る主信号の配線が設けられている。
【００２４】
一方、ネットワーク監視に係る情報のやり取りは、各基板の後端部（シェルフ前面側）に設けた光通信手段３０を介して行われる。この光通信を円滑かつ高信頼性で行うために、ボンネット１３はその背面にミラー面１８を有しており、該ボンネット１３をシェルフ前面のボンネット取付孔１４に装着することで、ボンネット背面の空き空間に良好な光伝送路が形成される。赤外線を反射するミラー面としては、ガラス板、アクリル板、背面に銀メッキしたガラス板（鏡）、表面にクロームメッキしたプラスチック板、表面を磨かれた金属（アルミ，ステンレス，真鍮）面等が考えられる。
【００２５】
挿入図（ａ）に一例のボンネット取付孔の断面構造を示す。ボンネット１３の装着は、ボンネット背面の四隅に設けた金属製の弾性凸部１５をシェルフ前面の取付孔１４に押し
込むことで行われる。取付孔１４には絶縁基板４１を介してシェルフ１１のアースに接続したバネ接点４２と、インバータ回路Ｉ１の入力に接続したバネ接点４３とが固定されており、これらの中間部に金属製凸部１５を押し込むことでバネ接点４２，４３間の導通し、ボンネット１３の装着を検出可能となっている。なお、ボンネット１３側に設けた永久磁石の磁界と、シェルフ１１側に設けたリードスイッチとの相互作用によりボンネット１３の開閉を検出する様に構成しても良い。
【００２６】
このように、ボンネット１３が装脱自在であることにより、ミラー面の汚れや劣化を容易に保守できる。また、本装置が稼働中であっても、ボンネット１３を取り外すことで、本装置の稼働に別段の影響を与えること無く、電子回路基板の保守や活線交換の作業を容易に行える。
【００２７】
図２はボンネット背面の空間部を図１の矢印ｂ−ｂ’方向から見た断面形状を示しており、図２（Ａ）はミラー面１８が平面の場合を示している。監視基板２１の発光ダイオードＬＥＤより様々な射出角θで発射された信号光は、それぞれがミラー面１８で反射されて後、各基板２２，２５，２８等を含む全てのフォトダイオードＰＤに一斉に入力する。このとき、一番遠い基板２８のＰＤに向かう光線の射出角θ１は比較的大きくなるが、指向性の広いＬＥＤとＰＤを使用することで、十分に通信可能である。基板２２〜２８のＬＥＤが発光した場合も同様である。この様に、ボンネット１３背面のミラー面１８を有効活用することで、どの基板間でも光通信可能となる。
【００２８】
図２（Ｂ）はミラー面１８が基板配列方向と直角に凹面となっている場合を示している。ミラー面１８を凹面にすることで、各ＬＥＤからの射出光線を閉空間部中央側に集め（反射し）易くなる。また、ミラー面１８の中央部付近では、光送受信素子とミラー面との間の距離が大きくなるため、ミラー反射を利用した光の中継が容易になる。即ち、監視基板２１のＬＥＤより小さい射出各θ２（＜θ１）で射出した光線でも、中央部ミラー面で反射して反対側被監視基板２８のＰＤに適正に受光される。従って、ＬＥＤやＰＤの指向性があまり広くなくても、閉空間全体でより信頼性高い光通信を行える。
【００２９】
図２（Ｃ）は両端部基板の光送受信素子と相対向する部分のミラー面が急角度に設けられる場合を示している。この例によれば、監視基板２１のＬＥＤからの射出光線は複数の光路Ｐ１，Ｐ２を通って基板２８のＰＤに受光される為、光通信の信頼性が向上する。
【００３０】
図３，図４は実施の形態による光通信方式を説明する図（１），（２）であり、本実施の形態では市販のリモコン装置で採用している光通信方式を利用している。従って、汎用のリモコンを使用して各電子回路基板の保守を行うことも可能となる。図３（Ａ）に光送信部の回路図を示す。図において、ＡＮＤゲート回路Ａ１は、発振回路（ＯＳＣ）３１の発信信号（３８〜４０ＫＨｚ）を入力の送信ベースバンド信号で振幅変調しており、その出力でトランジスタＱ１を駆動することにより、発光ダイオードＬＥＤからはパルス変調された光信号が出力される。ＬＥＤの出力光を高周波信号で振幅変調するのは外来光ノイズの影響を軽減する為である。
【００３１】
図４（Ａ）にＰＰＭ（Pulse Position Modulation）方式による光パルス信号を示す。３８〜４０ＫＨｚのパルス信号が所定時間幅ｗだけ連続すると共に、データ「０」とデータ「１」ではパルス間隔が異なる。
【００３２】
図３（Ｂ）に光受信部の回路図を示す。図において、ＰＤは赤外線に感度を有するフォトダイオード、３２は微弱な光検出電流を電圧信号に変換して増幅する増幅回路（ＡＰ）、３３は受信３８〜４０ＫＨｚ成分を通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、３４は受信ベースバンド信号を復調する検波回路、３５は検波出力を波形整形して送信ベースバ
ンド信号を再生する波形整形回路である。
【００３３】
図４（Ｂ）に送／受信ベースバンド信号の伝送フォーマットを示す。最初にリーダコ−ドを送信し、次に宛先電子回路基板の識別ＩＤコードを送信する。更に、ポーリング制御に係るコマンドや応答の信号（監視情報等）が続き、最後に３０ｍＳ以上ハイレベルのストップコードが付加される。
【００３４】
以上の構成により、監視基板２１と被監視基板２２〜２８との間の光通信は、監視基板２１のポーリング制御により行われる。従って、ボンネット背面の単一の閉空間を有効に利用した効率のよい光ネットワーク通信が可能となる。
【００３５】
なお、上記実施の形態ではポーリング方式による光通信制御を述べたが、これに限らない。他にも、複数基板間の光通信は、イーサネット（登録商標）で採用しているようなＣＳＭＡ／ＣＤ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）方式を利用しても良く、この場合は、別段のネットワーク制御基板を設けなくても、任意２つの基板間で情報のやり取りを行える。
【００３６】
即ち、この場合における、データ送信を行いたい基板では、受信光の不存在を確認した上で所定パターンのバーストフレームから送信を開始すると共に、フレーム送信中に光受信部により受信光を受信・復調して、自局送受信内容を時々刻々と比較することにより衝突の発生有無を検出する方法、或いは、自局のデータ送信中における受信光レベルを観測して、所定閾値を超えていることにより衝突を検出する方法等、を採用できる。そして、フレーム送信中に衝突を検出した場合は、直ちに送信を打ち切ると共に、ランダム時間の遅延後に再度バーストフレームの送信を開始する。一方、受信側基板では、正常受信できたフレームのみを取り込み、受信エラーとなったフレームは破棄する。
【００３７】
図５は他の実施の形態による電子回路装置の外観斜視図であり、ボンネット１３背面のミラー面１８が基板配列方向と直角に凹面を有すると共に、該ミラー面１８と、シェルフ１１の開口部との間に、各基板２１〜２８における光送受信素子ＬＥＤ，ＰＤの対応に窓を設けた中板部材１６を備える場合を示している。図において、１６は、アルミ板からなり、好ましくは表面側をミラーコーティングされた中板部材、１７は各光送受信素子の対応に設けられた窓である。この構成によれば、シェルフ１３背面のミラー面１８と、中板部材１６の表面とにより、光線の効率よい反射伝搬路を形成でき、より信頼性の高い光通信網を構築できる。
【００３８】
なお、上記実施の形態では赤外線による光通信を述べたが、これに限らない。本発明は可視光線を利用した光通信にも適用できることは明らかである。
【００３９】
また、上記実施の形態ではミラー面としてガラス等による反射面の例を述べたが、これに限らない。他にも、例えば表面を散乱加工したすりガラスや、厚みのある乳白色のアクリル板等を信号光の散乱板として用いても良い。この場合は、ＬＥＤ（レーザダイオードでも良い）の射出光線を四方八方に散乱させることで、その散乱光が乳白色のアクリル板に広く広がり、これにより、あたかもアクリル板全体を光らせる事が可能となる。又はガラス管に封入したガスに構成を照射しても良い。
【００４０】
また、上記本発明に好適なる複数の実施の形態を述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部の構成、制御、処理及びこれらの組合せの様々な変更が行えることは言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施の形態による電子回路装置の外観斜視図である。
【図２】実施の形態によるボンネットの断面形状を示す図である。
【図３】実施の形態による光通信方式を説明する図（１）である。
【図４】実施の形態による光通信方式を説明する図（２）である。
【図５】他の実施の形態による電子回路装置の外観斜視図である。
【図６】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  電子回路装置
１１  シェルフ
１２  バックボード（バックプレーン）
１３  ボンネット
１４  ボンネット取付孔
１５  弾性凸部
１６  中板部材
１７  窓
１８  ミラー面
１９  コネクタ
２１  監視基板
２２〜２８ 被監視基板
３０  光送受信回路（Ｔ／Ｒ）
３１  発振回路
３２  増幅回路
３３  バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
【図１】
2007266528.tif 000003
【図２】
2007266528.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007266528.tif 000007
【図６】
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