(57)【要約】【課題】製造コストの増加を抑えつつ、受光素子及び発光素子で発生した熱を効果的に逃がすことができる光トランシーバを提供する。【解決手段】光トランシーバ１は、光ケーブル挿入部３１と、フォトダイオード５２と、レーザダイオード５３と、光学素子保持部３３と、を備える。光ケーブル挿入部３１は、ケーブル側コネクタ２０を挿入可能である。フォトダイオード５２は、光ケーブル１２を介して入射された光信号を電気信号に変換して、接続先の車載機器へ出力する。レーザダイオード５３は、接続先の車載機器から入力された電気信号を光信号に変換して、光ケーブル１２を介して送信する。光学素子保持部３３は、光学素子を保持し、当該光学素子の周囲に、放熱のための放熱孔３５が形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ケーブル又は当該光ケーブルに取り付けられたコネクタを挿入可能な光ケーブル挿入部と、
前記光ケーブルを介して入射された光信号を電気信号に変換して、光通信を行う機器へ出力する受光素子と、
前記機器から入力された電気信号を光信号に変換して、前記光ケーブルを介して送信する発光素子と、
前記受光素子及び前記発光素子を保持し、前記受光素子及び前記発光素子のうち少なくとも一方の周囲に、放熱のための孔又は切欠きが形成された光学素子保持部と、
を備えることを特徴とする光トランシーバ。
【請求項２】
請求項１に記載の光トランシーバであって、
少なくとも前記光学素子保持部を覆うカバーを備え、
前記カバーには、前記受光素子及び前記発光素子のうち少なくとも一方と接触し、接触した光学素子の熱を奪う伝熱部が形成されることを特徴とする光トランシーバ。
【請求項３】
請求項２に記載の光トランシーバであって、
前記カバー及び前記伝熱部が金属製であることを特徴とする光トランシーバ。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか一項に記載の光トランシーバであって、
接触部材を備え、
前記接触部材は、前記受光素子及び前記発光素子のうち少なくとも一方が前記光学素子保持部から外れないように当該受光素子及び当該発光素子の少なくとも一方と接触するとともに、接触した光学素子から熱を奪うことを特徴とする光トランシーバ。
【請求項５】
請求項４に記載の光トランシーバであって、
前記接触部材は、前記光学素子保持部が保持する前記受光素子及び前記発光素子の両方と接触して、当該受光素子及び当該発光素子が外れないようにすることを特徴とする光トランシーバ。
【請求項６】
請求項１から５までの何れか一項に記載の光トランシーバであって、
車両に搭載されることを特徴とする光トランシーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号と電気信号とを相互変換する光トランシーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車載機器同士を、電線ではなく光ケーブル（光ファイバを被覆して生成されるケーブル）によって接続し、光通信によって信号の送受信を行う構成が注目されている。光通信を行うことにより、従来の電線による通信と比べて伝送速度を速くすることができる。また、光通信は電磁ノイズによる影響を受けにくいため、安定して信号を送受信することができる。
【０００３】
光通信を行う車載機器は、光トランシーバを介して光ケーブルと接続される。光トランシーバは、例えば、ケーブル側コネクタと、機器側コネクタと、受光素子と、発光素子と、を主要な部品として構成される。ケーブル側コネクタは、フェルール等を介して光ケーブルを保持可能である。機器側コネクタは、このケーブル側コネクタと係合可能であるとともに、車載機器の基板に取付可能に構成される。受光素子は、フォトダイオード等であり、光ケーブルを介して入射された光信号を電気信号に変換する。発光素子は、発光ダイオード等であり、車載機器から受信した電気信号を光信号に変換する。また、発光ダイオードによって変換された光信号は、光ケーブルを介して他の車載機器等に送信される。
【０００４】
この構成により、車載機器間で、光通信を利用した信号の送受信を行うことができる。特許文献１及び２は、この種の光トランシーバにおける熱対策に関する技術を開示する。
【０００５】
特許文献１では、耐熱性に優れた素材を用いた構成が開示されている。具体的には、通常のプラスチック製の光ファイバ（耐熱温度が約８５度）に代えて、ガラス製の光ファイバ（耐熱温度が約１２５度）を用いる構成が開示されている。また、発光素子及び受光素子と、光ファイバの先端部と、の間に配置されるレンズスリーブを、耐熱性に優れるシクロオレフィン系の合成樹脂とする構成についても開示されている。
【０００６】
特許文献２の光トランシーバは、発光素子を含んで構成されるＴＯＳＡ（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｕｂ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と、受光素子を含んで構成されるＲＯＳＡ（Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｕｂ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と、を効率良く放熱する構成を開示する。この光トランシーバでは、ＴＯＳＡ及びＲＯＳＡの表面に伝熱シートが配置されるとともに、当該伝熱シートの上に放熱部材が配置される。
【０００７】
この構成により、ＴＯＳＡ及びＲＯＳＡで発生した熱を、伝熱シート及び放熱部材を介して、外部に逃がすことができる。また、この特許文献２では、伝熱シート及び放熱部材を基板の近傍に配置し、当該基板で発生する熱を逃がす構成についても開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１５１３７３号公報
【特許文献２】特開２００７−２２７７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、自動車は様々な場所で利用されるので、環境によっては、車内が非常に高温となることが考えられる。一方、発光素子及び受光素子は、熱に弱いものが多い。例えば、一般的な発光ダイオードの耐熱温度は約８０度である。従って、自動車に搭載される光トランシーバでは、発光素子及び受光素子についての熱対策が重要視されている。
【００１０】
この点、特許文献１の構成は、発光素子及び受光素子で発生する熱を逃がす構成を開示していない。
【００１１】
一方、特許文献２の構成は、発光素子及び受光素子で発生する熱を逃がすことが可能である。しかし、この構成を採用した場合、通常の光トランシーバの組立工程に、伝熱シート及び放熱部材を取り付ける工程が追加される。従って、組立作業の複雑化及び製造コストの増加に繋がってしまう。
【００１２】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、製造コストの増加を抑えつつ、受光素子及び発光素子で発生した熱を効果的に逃がすことができる光トランシーバを提供することにある。
【課題を解決するための手段及び効果】
【００１３】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【００１４】
本発明の観点によれば、以下の構成の光トランシーバが提供される。即ち、この光トランシーバは、光ケーブル挿入部と、受光素子と、発光素子と、光学素子保持部と、を備える。前記光ケーブル挿入部は、光ケーブル又は当該光ケーブルに取り付けられたコネクタを挿入可能である。前記受光素子は、前記光ケーブルを介して入射された光信号を電気信号に変換して、光通信を行う機器へ出力する。前記発光素子は、前記機器から入力された電気信号を光信号に変換して、前記光ケーブルを介して送信する。前記光学素子保持部は、前記受光素子及び前記発光素子を保持し、前記受光素子及び前記発光素子のうち少なくとも一方の周囲に、放熱のための孔又は切欠きが形成される。
【００１５】
これにより、孔又は切欠きを形成するという簡単な構成で、受光素子及び発光素子（以下、まとめて光学素子と称する）の放熱を行うことができる。また、放熱のための特別な部材（伝熱シート及び放熱部材等）を用いなくても良いので、部品点数の増加（即ち、製造工程の複雑化、及び製造コストの増加）を抑えることができる。
【００１６】
前記の光トランシーバにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この光トランシーバは、少なくとも前記光学素子保持部を覆うカバーを備える。前記カバーには、前記受光素子及び前記発光素子のうち少なくとも一方と接触し、接触した光学素子の熱を奪う伝熱部が形成される。
【００１７】
これにより、光学素子の放熱のための部材と、光トランシーバを基板に固定するため等に用いられる部材（カバー）と、を共通化できるので、部品点数を削減することができる。また、カバーは、一般的に表面積が大きいため、放熱を効率的に行うことができる。
【００１８】
前記の光トランシーバにおいては、前記カバー及び前記伝熱部が金属製であることが好ましい。
【００１９】
これにより、光学素子の熱がカバーの各部へ伝わり易くなるので、光学素子の効率的な放熱が可能となる。また、このカバーで覆われた部分を電気的及び磁気的に遮蔽できるので、電気信号のノイズを低減することができる。
【００２０】
前記の光トランシーバにおいては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この光トランシーバは、接触部材を備える。前記接触部材は、前記受光素子及び前記発光素子のうち少なくとも一方が前記光学素子保持部から外れないように当該受光素子及び当該発光素子の少なくとも一方と接触するとともに、接触した光学素子から熱を奪う。
【００２１】
これにより、光学素子の放熱のための部材と、光学素子を外れないようにする部材と、を共通化できるので、部品点数を削減することができる。
【００２２】
前記の光トランシーバにおいては、前記接触部材は、前記光学素子保持部が保持する前記受光素子及び前記発光素子の両方と接触して、当該受光素子及び当該発光素子が外れないようにすることが好ましい。
【００２３】
これにより、受光素子及び発光素子の両方の放熱を１つの部材（接触部材）によって行うことができる。これにより、部品点数を更に削減することができる。
【００２４】
前記の光トランシーバにおいては、車両に搭載されることが好ましい。
【００２５】
これにより、簡単な構成で光学素子の放熱を行うという本発明の効果を車両において発揮させることができる。特に、車両は利用環境によっては車内が高温となることもあるので、本発明の効果を有効に活用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る光トランシーバの構成を示す斜視図。
【図２】光トランシーバの分解斜視図。
【図３】光学素子の近傍を模式的に示す横断面図。
【図４】コネクタカバーと光学素子とが接触する変形例を模式的に示す横断面図。
【図５】機器側コネクタの変形例を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る光トランシーバの構成を示す斜視図である。図２は、光トランシーバの分解斜視図である。図３は、光学素子の近傍を模式的に示す横断面図である。
【００２８】
図１に示す光トランシーバ１は、光通信を行う車載機器（詳細には車載機器が備える基板１１）に光ケーブル１２を接続する際に用いられる。光トランシーバ１は、光信号と電気信号の相互変換が可能であるため、接続先の車載機器が生成した電気信号を光信号に変換して、他の車載機器へ送信することができる。これと同様に、光トランシーバ１は、他の車載機器が生成した光信号を電気信号に変換して、光トランシーバ１の接続先の車載機器へ出力することが可能である。
【００２９】
以下、光トランシーバ１の詳細な構成について説明する。図１及び図２に示すように、光トランシーバ１は、主要な部品として、機器側コネクタ３０と、コネクタカバー（カバー）４０と、レンズ５１と、フォトダイオード（受光素子）５２と、レーザダイオード（発光素子）５３と、スペーサ（接触部材）５４と、を備えている。なお、光ケーブル１２の一端部には、機器側コネクタ３０と係合可能なケーブル側コネクタ２０が取り付けられている。
【００３０】
このケーブル側コネクタ２０には、２つのケーブル挿入孔２１と、係合突起２２と、が形成されている。ケーブル挿入孔２１は、ケーブル側コネクタ２０を長手方向に貫通するように形成された孔である。このケーブル挿入孔２１には２本（送信用及び受信用）の光ケーブル１２が挿入される。また、光ケーブル１２の先端部には、図３に示すフェルール１３が接続されている。光ケーブル１２によって伝達された光信号は、このフェルール１３を介して車載装置側に伝達される。
【００３１】
係合突起２２は、ケーブル側コネクタ２０の一側の面に形成された突起である。係合突起２２は、機器側コネクタ３０に形成された後述の係合孔３２と係合できるように構成されている。
【００３２】
機器側コネクタ３０は、図２に示すように、光ケーブル挿入部３１と、係合孔３２と、光学素子保持部３３と、カバー取付部３６と、を備える。
【００３３】
光ケーブル挿入部３１は、ケーブル側コネクタ２０を挿入できるように構成されている。ケーブル側コネクタ２０を光ケーブル挿入部３１に挿入すると、ケーブル側コネクタ２０に形成された係合突起２２が、機器側コネクタ３０に形成された係合孔３２と係合する（図１を参照）。このようにして、ケーブル側コネクタ２０を機器側コネクタ３０に接続することができる。なお、ケーブル側コネクタ２０を取り外すときは、係合突起２２を押圧して上記の係合を外しつつ、ケーブル側コネクタ２０を引き抜けば良い。
【００３４】
光学素子保持部３３は、フォトダイオード５２及びレーザダイオード５３等を保持可能である。光学素子保持部３３は、図２に示すように、２つの保持フレーム３４を備えている。これらの保持フレーム３４の一側の面（コネクタカバー４０が取り付けられる側の面、図２における上面）には、フォトダイオード５２及びレーザダイオード５３を放熱するための放熱孔３５がそれぞれ形成されている。
【００３５】
この光学素子保持部３３には、光ケーブル１２側から順に、２つのレンズ５１、フォトダイオード５２及びレーザダイオード５３、スペーサ５４が取り付けられる（図２を参照）。
【００３６】
レンズ５１は、光ケーブル１２を介して入射された光信号を集光するため等に用いられる。この２つのレンズ５１は、図３に示すように、フェルール１３が取り付けられた２つの孔にそれぞれ取り付けられる。
【００３７】
フォトダイオード５２は、入射された光に基づいて電流を発生させる機能を有している。この機能により、光ケーブル１２を介して入射された光信号を電気信号に変換することができる。また、フォトダイオード５２は、前記基板１１に接続されるため、この電気信号を接続先の車載装置へ出力することができる。
【００３８】
レーザダイオード５３は、与えられた電圧に基づいて発光する機能を有している。また、レーザダイオード５３は、基板１１に接続される。以上により、レーザダイオード５３は、接続先の車載装置が出力した電気信号を光信号に変換することができる。レーザダイオード５３が出力する光信号は、光ケーブル１２を介して他の車載装置へ送信される。
【００３９】
このフォトダイオード５２及びレーザダイオード５３（以下ではまとめて光学素子と称することがある）は、それぞれレンズ５１と接触するように保持フレーム３４に取り付けられる。なお、光学素子は、発光時及び受光時に発熱するため、温度が上昇し易い。更に、光学素子は熱に弱いことが多いため、十分な放熱が要求される。
【００４０】
この点、本実施形態の構成は、図３に示すように、保持フレーム３４に放熱孔３５が形成されているため、この放熱孔３５を介して放熱を行うことができる。
【００４１】
スペーサ５４は、金属等の熱伝導率の高い素材で形成された部材である。スペーサ５４には、４本の足が形成されている。スペーサ５４は、上側の２本の足（コネクタカバー４０が取り付けられる側の２本の足）でフォトダイオード５２及びレーザダイオード５３の上面に接触するように、かつ、下側の２本の足（コネクタカバー４０が取り付けられる側と反対側の２本の足）でフォトダイオード５２及びレーザダイオード５３の下面に接触するようにして、保持フレーム３４に取り付けられる。また、スペーサ５４は、自身が有する平板状の部分に、フォトダイオード５２及びレーザダイオード５３の両方が接触するようにして取り付けられる。
【００４２】
この構成により、スペーサ５４と光学素子との接触面積が比較的大きくなるため、光学素子の熱を効率的に奪うことができる。また、１つの部材であるスペーサ５４によって、フォトダイオード５２及びレーザダイオード５３の両方の放熱を行うことができる。
【００４３】
また、カバー取付部３６は、機器側コネクタ３０の側面に形成された突起である。このカバー取付部３６は、コネクタカバー４０の取付け時に位置決めのために用いられる。
【００４４】
コネクタカバー４０は、一面（機器側コネクタ３０が取り付けられる側）が開放された金属製の箱状の部材である。コネクタカバー４０には、機器側コネクタ３０との取付時に用いられるコネクタ取付部４１と、押圧部４２と、が形成されている。
【００４５】
コネクタ取付部４１は、切欠き状に形成されている。コネクタカバー４０を機器側コネクタ３０に取り付ける際には、コネクタ取付部４１とカバー取付部３６とを合わせるようにして、コネクタカバー４０を機器側コネクタ３０に近づけていく。これにより、光ケーブル１２の長手方向における位置決めを行うことができる。なお、コネクタカバー４０は、金属製であるため、コネクタカバー４０内（特に基板１１）を電気的及び磁気的に遮蔽することができる。
【００４６】
押圧部４２は、コネクタカバー４０に切込みを形成することで、当該コネクタカバー４０自身が有する弾性を利用した板バネとして構成されている。また、押圧部４２は、コネクタカバー４０の取付後において、図３に示すように、スペーサ５４に対向するように位置する。押圧部４２の板バネの作用によりスペーサ５４が押されることにより、光学素子をレンズ５１側に押し付けて、当該光学素子が外れないようにしている。
【００４７】
以上のようにして、機器側コネクタ３０に、レンズ５１、光学素子、スペーサ５４、及びコネクタカバー４０が取り付けられる。そして、機器側コネクタ３０及びコネクタカバー４０が基板側（図１の下側）に備える接続片が基板１１に固定されるとともに、光学素子が備える接続端子も基板１１に固定される。本実施形態の光トランシーバ１は以上のように構成される。
【００４８】
次に、光トランシーバ１の変形例を説明する。初めに、図４を参照して、コネクタカバー４０に形成された伝熱部４３を用いて光学素子の放熱が行われる変形例を説明する。図４は、コネクタカバー４０と光学素子とが接触する変形例を模式的に示す横断面図である。
【００４９】
図４（ａ）に示す例においては、コネクタカバー４０には、上面から保持フレーム３４側に延出された棒状の伝熱部４３が形成されている。なお、この伝熱部４３もコネクタカバー４０と同様に金属製である。そして、カバー取付部３６及びコネクタ取付部４１による位置決めが行われることで、この伝熱部４３が光学素子の上面部と接触するように構成されている。
【００５０】
この構成により、光学素子から伝熱部４３へ熱が伝わる。また、コネクタカバー４０及び伝熱部４３は金属製であるため、光学素子から伝わった熱は、効率的にコネクタカバー４０の各部に伝わる。そして、コネクタカバー４０は表面積が大きいため、コネクタカバー４０に伝わった熱を効率的に逃がすことができる。
【００５１】
また、図４（ａ）の構成に代えて、例えば図４（ｂ）のように構成することもできる。図４（ｂ）では、コネクタカバー４０の上面の形状が段状となっており、図４（ｂ）に示す平面状の伝熱部４３ａが光学素子の上面と接触している。これにより、伝熱部と光学素子との接触面積をより大きくすることができるので、一層効率的に放熱を行うことができる。
【００５２】
なお、コネクタカバー４０と光学素子とを接触させる構成は上記に限られない。例えば、光学素子の上面ではなく側面とコネクタカバー４０の伝熱部とが接触する構成であっても良い。
【００５３】
次に、機器側コネクタ３０の変形例について、図５を参照して説明する。図５は、機器側コネクタ３０の変形例を示す斜視図である。
【００５４】
上記実施形態では、光学素子で発生した熱を逃がすために放熱孔３５を形成する構成だが、この放熱孔３５に代えて、図５（ａ）に示すように放熱用の切欠き部３５ａを形成しても良い。また、図５（ｂ）に示すように、保持フレーム３４の上面ではなく側面に切欠き部３５ｂが形成される構成であってもよい。
【００５５】
このように、機器側コネクタ３０に形成する放熱用の孔及び切り欠きの数、位置、及び大きさは任意であり、光学素子等を適切に保持することができる限り、適宜の構成に変更することができる。
【００５６】
以上に説明したように、本実施形態の光トランシーバ１は、光ケーブル挿入部３１と、フォトダイオード５２と、レーザダイオード５３と、光学素子保持部３３と、を備える。光ケーブル挿入部３１は、ケーブル側コネクタ２０を挿入可能である。フォトダイオード５２は、光ケーブル１２を介して入射された光信号を電気信号に変換して、接続先の車載機器へ出力する。レーザダイオード５３は、接続先の車載機器から入力された電気信号を光信号に変換して、光ケーブル１２を介して送信する。光学素子保持部３３は、光学素子を保持し、当該光学素子の周囲に、放熱のための放熱孔３５、切欠き部３５ａ、又は切欠き部３５ｂが形成される。
【００５７】
これにより、簡単な構成で、光学素子の放熱を行うことができる。また、放熱のための特別な部材を用いなくても良いので、部品点数の増加を抑えることができる。
【００５８】
また、本実施形態の光トランシーバ１は、機器側コネクタ３０を覆うコネクタカバー４０を備える。コネクタカバー４０には、光学素子と接触し、接触した光学素子の熱を奪う伝熱部４３及び伝熱部４３ａ等が形成される。
【００５９】
これにより、光学素子の放熱のための部材と、光トランシーバ１を基板に固定するため等に用いられる部材（コネクタカバー４０）と、を共通化できるので、部品点数を削減することができる。また、表面積の大きいコネクタカバーを用いて放熱を行うことができるので、光学素子が高温になることを確実に防止できる。なお、コネクタカバー４０は金属製であるため、光学素子の熱がコネクタカバー４０側へ伝わり易くなる。そのため、光学素子の放熱を効率的に行うことができる。
【００６０】
また、本実施形態の光トランシーバ１は、スペーサ５４を備える。スペーサ５４は、フォトダイオード５２及びレーザダイオード５３の両方と接触して、これらの光学素子が光学素子保持部３３から外れないようにするとともに放熱を行う。
【００６１】
これにより、放熱のための特別の部材を備えることなく、フォトダイオード５２及びレーザダイオード５３の両方の放熱を行うことができる。これにより、部品点数を更に削減することができる。
【００６２】
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
【００６３】
スペーサ５４は、光学素子が外れないようにする構成である限り、任意の形状とすることができる。また、スペーサ５４を金属製としたり、伝熱シートを貼り付けたりすることにより、効率的に放熱を行うことができる。
【００６４】
光学素子は、レーザダイオード及びフォトダイオードに限られず、電気信号と光信号とを変換可能な適宜の部品を用いることができる。
【００６５】
上記では、本発明の光トランシーバを車両に適用する例を示したが、車両以外に配置される構成であっても良い。
【符号の説明】
【００６６】
１  光トランシーバ
１１  基板
１２  光ケーブル
２０  ケーブル側コネクタ
３０  機器側コネクタ
３１  光ケーブル挿入部
３３  光学素子保持部
３４  保持フレーム
３５  放熱孔
４０  コネクタカバー（カバー）
５２  フォトダイオード（受光素子）
５３  レーザダイオード（発光素子）
５４  スペーサ（接触部材）
【図１】
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【図２】
2012247616.tif 000004
【図３】
2012247616.tif 000005
【図４】
2012247616.tif 000006
【図５】
2012247616.tif 000007