(57)【要約】【課題】発光素子から出射されて透明窓で反射された光による受光素子の飽和状態を防止することが可能な光無線通信装置を提供する。【解決手段】無反射コート薄膜１０７と透光板１０６からなる透明窓１１５を採用した場合は、発光素子１０１から出射された光が透明窓１０６で反射されることはなく、この反射光により受光素子１０２が飽和状態になることはない。このため、受光素子１０２が飽和状態から受光可能な状態に復帰するまで待機時間を必要とせず、通信相手の装置からの光信号の受信を何時でも開始することができ、データの実効通信レートの低下を防ぐことができる。あるいは、発光素子１０１からの光信号の送信と受光素子１０２への光信号の受信を同時に行うことができ、全二重通信も可能である。【選択図】図１
2009153043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明窓と、透明窓を通じて、光を送受する発光素子及び受光素子とを備える光無線通信装置において、
前記透明窓は、透光板と、前記発光素子及び受光素子側に向く該透光板の面に施された無反射コート薄膜とを有することを特徴とする光無線通信装置。
【請求項２】
前記発光素子と受光素子の間に、前記発光素子から出射された光が前記受光素子に直接入射するのを防ぐ遮蔽部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の光無線通信装置。
【請求項３】
前記透明窓は、前記光無線通信装置が搭載される電子機器の筐体に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光無線通信装置。
【請求項４】
前記透明窓は、前記光無線通信装置に一体化されて設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光無線通信装置。
【請求項５】
前記無反射コート薄膜は、前記透光板全面に施されたことを特徴とする請求項１に記載の光無線通信装置。
【請求項６】
前記無反射コート薄膜は、前記発光素子の前方付近にある前記透光板の領域に施されたことを特徴とする請求項１に記載の光無線通信装置。
【請求項７】
前記無反射コート薄膜は、単層の薄膜であることを特徴とする請求項１に記載の光無線通信装置。
【請求項８】
前記無反射コート薄膜は、多層の薄膜であることを特徴とする請求項１に記載の光無線通信装置。
【請求項９】
透明窓と、透明窓を通じて、光を送受する発光素子及び受光素子とを備える光無線通信装置において、
前記発光素子及び受光素子間に、発光素子及び受光素子の搭載面から前記透明窓に至る遮蔽壁を設けたことを特徴とする光無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、民生用の幅広い範囲に適用可能な光無線通信装置に関し、特に発光素子及び受光素子を備える光無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の光無線通信装置は、例えば赤外線を送受信するものであって、ＩｒＤＡ（Infrared Data Association）に代表される通信方式等を適用される。この装置は、赤外線の光信号を出射送信する発光素子と、赤外線の光信号を受信する受光素子とを備え、パーソナルコンピュータや携帯電話等の筐体にフロントエンドモジュールとして設けられ、その筐体の透明窓を通じて光信号を送受信して、機器同士の通信を行う。
【０００３】
ところで、光無線通信装置においては、発光素子及び受光素子を並設されていることが多く、このために発光素子の光信号が通信相手機器へと出射送信されるだけではなく、その光信号が該発光素子の隣の受光素子でも受信される。つまり、装置から送信した光信号を該装置自らも受信することになる。
【０００４】
このように装置から送信した光信号を該装置自らも受信する場合は、この装置の受光素子が飽和状態となる。このため、次のような２つの問題が生じる。
【０００５】
１つの問題は、送信側の装置では、発光素子の光信号の送信中に、受光素子が飽和状態となるので、通信相手の装置からの光信号を受信することができず、全二重通信は不可能であって、半二重通信にせざるを得ない。
【０００６】
また、他の１つの問題は、半二重通信を行っていても、発光素子の光信号の送信が終了した後に、受光素子が飽和状態から受光可能な状態に復帰するまでの時間を要することから、直ちに通信相手の装置からの光信号を受信することができず、送受信を共に禁止する空白の時間（ターンアラウンドタイム）を確保する必要がある。これにより、通信不可能な無駄な時間が浪費され、データの実効通信レートが低下する。
【０００７】
このため、特許文献１、２、及び３では、発光素子と受光素子の間に遮蔽材を設けて、発光素子の光を遮蔽材により遮蔽して受光素子に入射させないようにしていた。
【０００８】
また、特許文献４では、発光素子及び受光素子をそれぞれの透光性樹脂で覆い、これらの透光性樹脂内での光の屈折や反射を適宜に設定して、発光素子の光を受光素子に入射させないようにしていた。
【特許文献１】特開２０００−２４４４０９号公報
【特許文献２】特開２００２−２４６６３８号公報
【特許文献３】特開平１１−２３４２０７号公報
【特許文献４】特開平１０−１５４８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１乃至４では、発光素子から受光素子への光の直接経路だけを考慮しており、発光素子及び受光素子の前方にある透明窓で反射された光を全く考慮していなかった。この透明窓は、発光素子の光の一部を反射して受光素子に入射させる。この透明窓で反射された光も、発光素子から受光素子へと直接入射する光と同様に、受光素子の飽和状態の原因となり、通信レートの低下を招く。
【００１０】
そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、透明窓で反射された光による受光素子の飽和状態を防止することが可能な光無線通信装置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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の光無線通信装置は、透明窓と、透明窓を通じて、光を送受する発光素子及び受光素子とを備える光無線通信装置において、前記透明窓は、透光板と、前記発光素子及び受光素子側に向く該透光板の面に施された無反射コート薄膜とを有している。
【００１２】
また、前記発光素子と受光素子の間に、前記発光素子から出射された光が前記受光素子に直接入射するのを防ぐ遮蔽部材を設けている。
【００１３】
更に、前記透明窓は、前記光無線通信装置が搭載される電子機器の筐体に設けられている。
【００１４】
また、前記透明窓は、前記光無線通信装置に一体化されて設けられている。
【００１５】
更に、前記無反射コート薄膜は、前記透光板全面に施されている。
【００１６】
また、前記無反射コート薄膜は、前記発光素子の前方付近にある前記透光板の領域に施されている。
【００１７】
更に、前記無反射コート薄膜は、単層の薄膜である。
【００１８】
また、前記無反射コート薄膜は、多層の薄膜である。
【００１９】
一方、他の本発明の光無線通信装置は、透明窓と、透明窓を通じて、光を送受する発光素子及び受光素子とを備える光無線通信装置において、前記発光素子及び受光素子間に、発光素子及び受光素子の搭載面から前記透明窓に至る遮蔽壁を設けている。
【発明の効果】
【００２０】
このような本発明の光無線通信装置によれば、発光素子及び受光素子側に向く透光板の面に無反射コート薄膜を施しているので、発光素子から出射された光が透光板で反射されて受光素子に入射することはなく、この反射光により受光素子が飽和状態になることもない。このため、受光素子が飽和状態から受光可能な状態に復帰するまで待機時間を必要とせず、通信相手の装置からの光信号の受信を何時でも開始することができ、データの実効通信レートの低下を防ぐことができる。あるいは、発光素子からの光信号の送信と受光素子への光信号の受信を同時に行うことができ、全二重通信も可能である。
【００２１】
また、発光素子と受光素子の間に、発光素子から出射された光が受光素子に直接入射するのを防ぐ遮蔽部材を設けているので、受光素子に対する発光素子の光の入射をより確実に防止することができる。
【００２２】
透明窓は、光無線通信装置が搭載される電子機器の筐体に設けても、あるいは光無線通信装置に一体化して設けても構わない。前者の場合は、透明窓の配置を電子機器の筐体に合わせて決定することができ、設計の自由度が高くなる。また、後者の場合は、光無線通信装置を電子機器に取り付けるときに、発光素子及び受光素子と透明窓間の間隔や位置を気にする必要がなくなる。
【００２３】
無反射コート薄膜は、透光板全面に施されても、あるいは発光素子の前方付近にある透光板の領域に施されても良い。前者の場合は、透明窓の構成が簡単である。また、後者の場合は、無反射コート薄膜が受光素子の前方付近にないことから、入射光を無反射コート薄膜を介さずに受光素子に入射させることができ、無反射コート薄膜による入射光の損失の発生がなく、受光素子の受光量を増大させることができる。
【００２４】
無反射コート薄膜は、単層の薄膜及び多層の薄膜のいずれであっても良い。いずれにするかは、コストや装置性能に応じて決定する。
【００２５】
一方、他の本発明の光無線通信装置によれば、発光素子及び受光素子間に、発光素子及び受光素子の搭載面から透明窓に至る遮蔽壁を設けている。この遮蔽壁は、発光素子から出射された光が透光板で反射されて受光素子へと入射する光経路及び発光素子から受光素子へと光が直接入射する光路のいずれをも遮断するので、発光素子の光により受光素子が飽和状態になることがない。このため、受光素子が飽和状態から受光可能な状態に復帰するまで待機時間を必要とせず、通信相手の装置からの光信号の受信を何時でも開始することができ、データの実効通信レートの低下を防ぐことができる。あるいは、発光素子からの光信号の送信と受光素子への光信号の受信を同時に行うことができ、全二重通信も可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の光無線通信装置の実施形態を詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の光無線通信装置の実施形態１を示す断面図である。本実施形態の光無線通信装置１００では、ガラスエポキシ樹脂基板１０３上に、発光素子１０１及び受光素子１０２を左右に並べてＡｇペースト等の導電性の媒質でダイボンド実装し、発光素子１０１及び受光素子１０２をそれぞれのワイヤー１０９、１１０を通じてガラスエポキシ樹脂基板１０３の電極パターン１１１に接続している。
【００２８】
そして、トランスファーモールドによりエポキシ樹脂を成型して、各半球レンズ１０４、１０５を形成し、これらの半球レンズ１０４、１０５内に発光素子１０１及び受光素子１０２を封止している。各半球レンズ１０４、１０５の光軸１１３、１１４は、ガラスエポキシ樹脂基板１０３の表面に対して垂直であり、発光素子１０１の光を半球レンズ１０４の光軸に沿って出射し、また入射光を半球レンズ１０５により集光して受光素子１０２に入射させる。
【００２９】
また、発光素子１０１及び受光素子１０２の前方（図１では上方）に、透明窓１１５を配置している。この透明窓１１５は、光無線通信装置１００が搭載された電子機器の筐体の壁面に設けられたものであるが、光無線通信装置１００の各素子１０１、１０２及び各半球レンズ１０４、１０５を保護することから、光無線通信装置１００の構成要素である。
【００３０】
この透明窓１１５は、透光板１０６と、発光素子１０１及び受光素子１０２側に向く透光板１０６の下面に施された無反射コート薄膜１０７とからなる。
【００３１】
ガラスエポキシ樹脂基板１０３及び透明窓１１５は、上方もしくは下方から平面視したときに長方形の外観を有している。
【００３２】
本実施形態の装置１００では、各素子１０１、１０２、ガラスエポキシ樹脂基板１０３、各半球レンズ１０４、１０５等を一体化してモジュール構造としているため、装置を容易かつ安価に製造することができる。
【００３３】
また、各半球レンズ１０４、１０５を分離させているので、モジュール構造に外力が作用しても、これらのレンズが変形し難く、これらのレンズの耐性が向上する。
【００３４】
尚、透明窓１１５を光無線通信装置１００が搭載された電子機器の筐体の壁面に設けているが、透明窓１１５を各素子１０１、１０２、ガラスエポキシ樹脂基板１０３、各半球レンズ１０４、１０５等と一体化して、透明窓１１５を含むモジュール構造としても良い。また、各半球レンズ１０４、１０５を分離させずに相互に一体化することも可能である。
【００３５】
このような光無線通信装置１００は、パーソナルコンピュータや携帯電話等の筐体にフロントエンドモジュールとして設けられ、その筐体の透明窓１１５を通じて光信号を送受信して、機器同士の通信を行うために用いられる。この装置１００では、電気信号がワイヤー１０９を通じて発光素子１０１に印加され、発光素子１０１が発光して、発光素子１０１から光信号が出射される。この光信号は、半球レンズ１０４により略平行光にされてから、透明窓１１５を通じて通信相手の装置へと送信される。また、通信相手の装置から送信されて来た光信号は、透明窓１１５を通じ半球レンズ１０５に入射し、半球レンズ１０５により集光されてから、受光素子１０２の受光面に入射し、受光素子１０２により光電変換される。受光素子１０２の受光出力は、ワイヤー１１０を通じて出力される。
【００３６】
ところで、仮に、点線１２１に示すように発光素子１０１から出射された光信号が透明窓１１５で反射されて受光素子１０２に入射したならば、受光素子１０２が飽和状態となるので、発光素子１０１の光信号の送信が終了した後に、受光素子１０２が飽和状態から受光可能な状態に復帰するまで待機せねば、通信相手の装置からの光信号を受信することができず、データの実効通信レートが低下する。
【００３７】
そこで、本実施形態では、透明窓１１５の透光板１０６下面に無反射コート薄膜１０７を設け、これにより発光素子１０１の光が透明窓１１５で反射される反射率を略０に抑えて、発光素子１０１の光が透明窓１１５で反射されて受光素子１０２に入射しないようにしている。
【００３８】
次に、無反射コート薄膜１０７の機能について、図２を用いて説明する。
【００３９】
図２において、屈折率ｎ１の空気中を進む入射光２１７は、発光素子１０１から出射されたものであって、透明窓１１５に入射する。この入射光２１７は、屈折率ｎ２の無反射コート薄膜１０７の表面で反射された反射光２１８、及び屈折率ｎ３の透光板１０６と無反射コート薄膜１０７の界面で反射された反射光２１９となる。これらの反射光２１８、２１９は、相互に重なって受光素子１０２に入射するが、これらの反射光２１８、２１９の光波を逆位相にすれば、これらの反射光２１８、２１９が相互に打ち消し合うので、発光素子１０１の光については透明窓１１５での反射が実質的に無くなり（無反射）、これらの反射光２１８、２１９が受光素子１０２に入射することはない。
【００４０】
ここで、透明窓１１５での反射が無反射となる条件は、次の通りである。
【００４１】
フレネルの式から、空気の屈折率ｎ１、無反射コート薄膜１０７の屈折率ｎ２、及び透光板１０６の屈折率ｎ３の関係を次のように表すことができる。
【００４２】
（ｎ１―ｎ２）／（ｎ１＋ｎ２）＝（ｎ２―ｎ３）／（ｎ２＋ｎ３）
これを解いて、次式（１）を導く。
【００４３】
ｎ２2＝ｎ１・ｎ３  …（１）
また、特定波長λの光の反射率を最小とするには、無反射コート薄膜１０７の厚みをｄとすると、次式（２）に示す関係を成立させる必要がある。
【００４４】
２・ｎ２・ｄ＝λ／２  …（２）
ｎ１とｎ２とｎ３の関係は、次式（２）に示すようなものとする。
【００４５】
ｎ１＜ｎ２＜ｎ３  …（３）
空気の屈折率ｎ１＝１．００を既知とし、透光板１０６の屈折率ｎ３＝１．５２とし、発光素子１０１の光の波長８５０ｎｍとすると、上記式（１）、（２）、（３）に基づき、無反射コート薄膜１０７の屈折率ｎ２＝１．２３、無反射コート薄膜１０７の厚みｄ＝１７２ｎｍとしたときに、無反射になることになる。
【００４６】
従って、そのような無反射コート薄膜１０７と透光板１０６からなる透明窓１１５を採用した場合は、発光素子１０１から出射された光が透明窓１０６で反射されることはなく、この反射光により受光素子１０２が飽和状態になることもない。このため、受光素子１０２が飽和状態から受光可能な状態に復帰するまでの待機時間を必要とせず、通信相手の装置からの光信号の受信を何時でも開始することができ、データの実効通信レートの低下を防ぐことができる。あるいは、発光素子１０１からの光信号の送信と受光素子１０２への光信号の受信を同時に行うことができ、全二重通信も可能である。
【００４７】
尚、現実には、無反射コート薄膜１０７により光が幾分吸収されるため、完全な無反射とはならず、反射波が０にはならないが、受光素子１０２による光信号の受信は可能である。また、無反射コート薄膜１０７を透光板１０６の片面に施しているが、両面に施しても良い。
【００４８】
図３は、本発明の光無線通信装置の実施形態２を示す断面図である。本実施形態の光無線通信装置３００では、発光素子３０１と受光素子３０２間に遮蔽板３０８を設けた点を除いて、図１の光無線通信装置１００と略同様の構成である。
【００４９】
この光無線通信装置３００では、ガラスエポキシ樹脂基板３０３上に、発光素子３０１及び受光素子３０２を左右に並べて導電性の媒質でダイボンド実装し、発光素子３０１及び受光素子３０２をそれぞれのワイヤー３０９、３１０を通じてガラスエポキシ樹脂基板３０３の電極パターン３１１に接続している。
【００５０】
そして、トランスファーモールドによりエポキシ樹脂を成型して、各半球レンズ３０４、３０５を形成し、これらの半球レンズ３０４、３０５内に発光素子３０１及び受光素子３０２を封止している。各半球レンズ３０４、３０５の光軸３１３、３１４は、ガラスエポキシ樹脂基板３０３の表面に対して垂直である。
【００５１】
更に、各半球レンズ３０４、３０５間にスリット３２３を形成し、このスリット３２３に矩形状の遮蔽板３０８を挟み込んで支持している。この遮蔽板３０８は、各半球レンズ３０４、３０５の高さと同等か、それ以上の高さを有しており、発光素子３０１から受光素子３０２への光の直接経路に挿入されて、発光素子３０１から出射された光が受光素子３０２に直接入射して受光されるのを防止する。
【００５２】
この遮蔽板３０８は、透光性を持たない材質のものであれば良いが、金属等の導電性材料を適用した上で、この遮蔽板３０８を接地すれば、電磁ノイズの遮蔽や素子の放熱という役目を併せ持つことができる。
【００５３】
また、発光素子３０１及び受光素子３０２の前方に、透明窓３１５を配置している。この透明窓３１５は、光無線通信装置３００が搭載された電子機器の筐体の壁面に設けられたものであって、発光素子３０１及び受光素子３０２側に向く透光板３０６の下面に無反射コート薄膜３０７を施してなる。透光板３０６の屈折率、無反射コート薄膜３０７の屈折率及び厚みは、図１の透光板１０６、無反射コート薄膜１０７と同様に設定されており、発光素子３０１からの光信号に対しては透明窓３１５が無反射である。
【００５４】
ガラスエポキシ樹脂基板３０３及び透明窓３１５は、上方もしくは下方から平面視したときに長方形の外観を有している。
【００５５】
このような光無線通信装置３００も、電子機器の筐体にフロントエンドモジュールとして設けられ、その筐体の透明窓３１５を通じて光信号を送受信する。発光素子３０１の光信号は、半球レンズ３０４により略平行光にされてから、透明窓３１５を通じて通信相手の装置へと送信され、また通信相手の装置から送信されて来た光信号は、透明窓３１５を通じ半球レンズ３０５に入射し、半球レンズ３０５により集光されてから、受光素子３０２の受光面に入射し、受光素子３０２により光電変換される。
【００５６】
発光素子３０１からの光に対しては無反射の透明窓３１５を採用しているので、発光素子３０１の光が透明窓３１５で反射されて受光素子３０２に入射することはない。また、遮蔽板３０８により発光素子３０１の光が受光素子３０２に直接入射するのを防止している。すなわち、無反射の透明窓３１５により発光素子３０１の光が受光素子３０２へと反射されて入射するのを防止すると同時に、遮蔽板３０８により発光素子３０１の光が受光素子３０２に直接入射するのを防止している。このため、発光素子３０１の光が受光素子３０２で受光される光量を格段に低下させることができ、データの実効通信レートの低下をより確実に防いだり、全二重通信が可能である。
【００５７】
また、発光素子３０１と受光素子３０２間のスリット３２３に遮蔽板３０８を挟みこんでいるだけであるから、図１の光無線通信装置と同様のモジュール構造を持たせることができ、装置を容易かつ安価に製造することができる。また、透明窓３１５をモジュール構造とは別体としているため、製造上の設計の自由度が高いことも利点となる。
【００５８】
図４は、本発明の光無線通信装置の実施形態３を示す断面図である。本実施形態の光無線通信装置４００では、透明窓４１５をモジュール構造に含ませて一体化した点を除いて、図３の光無線通信装置３００と略同様の構成である。
【００５９】
この光無線通信装置４００では、ガラスエポキシ樹脂基板４０３上に、発光素子４０１及び受光素子４０２を左右に並べてダイボンド実装し、発光素子４０１及び受光素子４０２をそれぞれのワイヤー４０９、４１０を通じて電極パターン４１１に接続している。
【００６０】
そして、トランスファーモールドにより樹脂成型して、各半球レンズ４０４、４０５を形成し、これらの半球レンズ４０４、４０５内に発光素子４０１及び受光素子４０２を封止している。各半球レンズ４０４、４０５の光軸４１３、４１４は、ガラスエポキシ樹脂基板４０３の表面に対して垂直である。
【００６１】
更に、各半球レンズ４０４、４０５間にスリット４２３を形成し、このスリット４２３に矩形状の遮蔽板４０８を挟み込んで支持している。この遮蔽板４０８は、各半球レンズ４０４、４０５の高さと同等か、それ以上の高さを有しており、発光素子４０１から出射された光が受光素子４０２に直接入射して受光されるのを防止する。
【００６２】
この遮蔽板４０８として、金属等の導電性材料を適用した上で、この遮蔽板４０８を接地すれば、電磁ノイズの遮蔽や素子の放熱という役目を併せ持つことができる。
【００６３】
透明窓４１５は、各半球レンズ４０４、４０５の上端及び遮蔽板４０８の上端に載せられて接着され、発光素子４０１及び受光素子４０２の前方に配置されている。
【００６４】
ガラスエポキシ樹脂基板４０３及び透明窓４１５は、上方もしくは下方から平面視したときに長方形の外観を有しており、透明窓４１５を被せて接着したことにより、光無線通信装置４００全体が直方体となる。
【００６５】
透明窓４１５は、発光素子４０１及び受光素子４０２側に向く透光板４０６の下面に無反射コート薄膜４０７を施してなる。透光板４０６の屈折率、無反射コート薄膜４０７の屈折率及び厚みは、図１の透光板１０６、無反射コート薄膜１０７と同様に設定されており、発光素子４０１からの光信号に対しては透明窓４１５が無反射である。
【００６６】
尚、透明窓４１５と各半球レンズ４０４、４０５間の空間４１２を透明樹脂等により充填しても構わない。ただし、充填した透明樹脂の屈折率が空気の屈折率ｎ１とは異なるので、透明窓４１５を無反射にするには、無反射コート薄膜の屈折率ｎ２及び厚みｄを変更する必要がある。
【００６７】
このような光無線通信装置４００も、電子機器の筐体にフロントエンドモジュールとして設けられ、透明窓４１５を通じて光信号を送受信する。
【００６８】
この装置４００でも、無反射の透明窓４１５により発光素子４０１の光が受光素子４０２へと反射されて入射するのを防止すると同時に、遮蔽板４０８により発光素子４０１の光が受光素子４０２に直接入射するのを防止している。このため、発光素子４０１の光が受光素子４０２で受光される光量を格段に低下させることが可能となる。
【００６９】
また、発光素子４０１と受光素子４０２間のスリット４２３に遮蔽板４０８を挟みこんでいるだけであるから、図１の光無線通信装置と同様のモジュール構造を持たせることができ、装置を容易かつ安価に製造することができる。
【００７０】
更に、透明窓４１５をモジュール構造に含ませて一体化しているため、フロントエンドモジュールを電子機器に取り付けるときに、透明窓との間隔や位置を気にする必要がない。
【００７１】
図５は、本発明の光無線通信装置の実施形態４を示す断面図である。本実施形態の光無線通信装置５００では、透明窓５１５の無反射コート薄膜５０７の領域を限定した点と、遮蔽板５０８を厚くした点を除いて、図３の光無線通信装置３００と略同様の構成である。
【００７２】
この光無線通信装置５００では、ガラスエポキシ樹脂基板５０３上に、発光素子５０１及び受光素子５０２をダイボンド実装し、発光素子５０１及び受光素子５０２をそれぞれのワイヤー５０９、５１０を通じて電極パターン５１１に接続している。
【００７３】
そして、トランスファーモールドにより各半球レンズ５０４、５０５を形成し、これらの半球レンズ５０４、５０５内に発光素子５０１及び受光素子５０２を封止している。各半球レンズ５０４、５０５の光軸５１３、５１４は、ガラスエポキシ樹脂基板５０３の表面に対して垂直である。
【００７４】
更に、各半球レンズ５０４、５０５間に矩形状の遮蔽板５０８を挟み込んで支持している。この遮蔽板５０８は、各半球レンズ５０４、５０５の高さと同等か、それ以上の高さを有しており、発光素子５０１から出射された光が受光素子５０２に直接入射して受光されるのを防止する。
【００７５】
この遮蔽板５０６は、図３及び図４の遮蔽板３０６、４０６と比較すると、十分な厚みがある。このため、遮蔽板５０６の左側面が半球レンズ５０４に接し、これにより発光素子５０１の光の出射角度が狭くなっている。また、遮蔽板５０６の右側面が半球レンズ５０５に接し、これにより受光素子５０２の光の入射角度が狭くなっている。この遮蔽板５０６の厚みを変更することにより、発光素子５０１の光の出射角度及び受光素子５０２への光の入射角度を調節することができる。
【００７６】
この遮蔽板５０８として、金属等の導電性材料を適用し、この遮蔽板５０８を接地すれば、電磁ノイズの遮蔽や素子の放熱という役目を併せ持つことができるが、遮蔽板５０８が厚いことから、遮蔽板５０８の電磁ノイズの遮蔽性及び放熱性が向上する。
【００７７】
また、発光素子５０１及び受光素子５０２の前方に、透明窓５１５を配置している。この透明窓５１５は、光無線通信装置５００が搭載された電子機器の筐体の壁面に設けられたものであって、透光板５０６と無反射コート薄膜５０７の二層構造を有している。透光板５０６の屈折率、無反射コート薄膜５０７の屈折率及び厚みは、図１の透光板１０６、無反射コート薄膜１０７と同様に設定されており、発光素子５０１からの光信号に対しては透明窓５１５が無反射である。
【００７８】
ここで、透光板５０６は、発光素子５０１及び受光素子５０２の前方全体を覆うように配置されている。また、無反射コート薄膜５０７は、透光板５０６の下面の左側半分の領域だけに形成され、発光素子５０１の前方付近だけを覆う。透明窓５１５で反射されて受光素子５０２に入射するような角度で発光素子５０１の光が出射されたときには、この発光素子５０１の光が無反射コート薄膜５０７の領域に、つまり無反射の領域に入射するように、無反射コート薄膜５０７の領域が規定されている。このため、発光素子５０１の光が透明窓５１５で反射されて受光素子５０２に入射することはない。
【００７９】
また、透光板５０６の左端近傍部分に発光素子５０１の光が入射して反射されても、この光が受光素子５０２に入射することはないが、透光板５０６の左端近傍部分にも無反射コート薄膜５０７を設けている。これは、透明窓５１５を透過した後での発光素子５０１の光のファーフィールドパターンに対する無反射コート薄膜５０７の影響を無くすためである。
【００８０】
一方、受光素子５０２の前方には無反射コート薄膜５０７が存在しないので、通信相手の装置から送信されて来た光信号は、無反射コート薄膜５０７を介することなく、受光素子５０２に入射する。無反射コート薄膜５０７は、光信号を幾らか吸収する。このため、無反射コート薄膜５０７を介することなく、光信号を受光素子５０２に入射させることにより、受光素子５０２の受光量が上昇する。同時に、透明窓５１５を透過した後での受光素子５０２の光のフィールドオブビューに対する無反射コート薄膜５０７の影響を無くすことができる。
【００８１】
ガラスエポキシ樹脂基板５０３及び透明窓５１５は、上方もしくは下方から平面視したときに長方形の外観を有している。
【００８２】
このような光無線通信装置５００も、電子機器の筐体にフロントエンドモジュールとして設けられ、透明窓５１５を通じて光信号を送受信する。
【００８３】
この装置５００でも、透明窓５１５の無反射の領域により発光素子５０１の光が受光素子５０２へと反射されて入射するのを防止すると同時に、遮蔽板５０８により発光素子５０１の光が受光素子５０２に直接入射するのを防止している。このため、発光素子５０１の光が受光素子５０２で受光される光量を格段に低下させることが可能となる。
【００８４】
また、発光素子５０１と受光素子５０２間に遮蔽板５０８を挟みこんでいるだけであるから、図１の光無線通信装置と同様のモジュール構造を持たせることができ、装置を容易かつ安価に製造することができる。更に、透明窓５１５をモジュール構造とは別体としているため、製造上の設計の自由度が高いことも利点となる。
【００８５】
図６は、本発明の光無線通信装置の実施形態５を示す断面図である。本実施形態の光無線通信装置６００では、透明窓６１５の無反射コート薄膜６０７の領域を規定し、無反射コート薄膜６０７を多層薄膜にした点と、遮蔽板６０８の断面形状を三角形にした点を除いて、図３の光無線通信装置３００と略同様の構成である。
【００８６】
この光無線通信装置６００では、ガラスエポキシ樹脂基板６０３上に、発光素子６０１及び受光素子６０２をダイボンド実装し、発光素子６０１及び受光素子６０２をそれぞれのワイヤー６０９、６１０を通じて電極パターン６１１に接続している。
【００８７】
そして、トランスファーモールドにより各半球レンズ６０４、６０５を形成し、これらの半球レンズ６０４、６０５内に発光素子６０１及び受光素子６０２を封止している。各半球レンズ６０４、６０５の光軸６１３、６１４は、ガラスエポキシ樹脂基板６０３の表面に対して垂直である。
【００８８】
更に、各半球レンズ６０４、６０５間に矩形状の遮蔽板６０８を挟み込んで支持している。この遮蔽板６０８は、各半球レンズ６０４、６０５の高さと同等か、それ以上の高さを有しており、発光素子６０１から出射された光が受光素子６０２に直接入射して受光されるのを防止する。
【００８９】
この遮蔽板６０６は、その断面形状が三角形である。このため、遮蔽板６０６の左側面により制限される発光素子６０１の光の出射角度が広くなり、かつ遮蔽版６０６の右側側面により制限される受光素子６０２への光の入射角度が広くなる。
【００９０】
この遮蔽板６０８として、金属等の導電性材料を適用し、この遮蔽板６０８を接地すれば、電磁ノイズの遮蔽や素子の放熱という役目を併せ持つことができるが、遮蔽板６０８が厚いことから、遮蔽板５０８の電磁ノイズの遮蔽性及び放熱性が向上する。
【００９１】
また、発光素子６０１及び受光素子６０２の前方に、透明窓６１５を配置している。この透明窓６１５は、光無線通信装置６００が搭載された電子機器の筐体の壁面に設けられたものであって、透光板６０６と無反射コート薄膜６０７の二層構造を有している。透光板６０６の屈折率、無反射コート薄膜６０７の屈折率及び厚みは、図１の透光板１０６、無反射コート薄膜１０７と同様に設定されており、発光素子６０１からの光信号に対しては透明窓６１５が無反射である。
【００９２】
無反射コート薄膜６０７は、多層薄膜であるという点で、図１、及び図３〜図５の単層の無反射コート薄膜とは異なる。この無反射コート薄膜６０７は、例えば図７（ａ）に示すようにＴｉＯ２の層６２１及びＳｉＯ２の層６２２を交互にそれぞれ５層ずつ合計１０層積層した多層薄膜である。ＴｉＯ２の層６２１及びＳｉＯ２の層６２２は、図７（ｂ）に示すように高屈折率物質及び低屈折率物質であり、このような屈折率が相互に異なる物質の多層化により、単層薄膜構造に比べて、より反射波の抑制効果を高めることができる。
【００９３】
ここで、透光板６０６は、発光素子６０１及び受光素子６０２の前方全体を覆うように配置されている。また、無反射コート薄膜６０７は、透光板６０６の下面の左側半分の領域だけに形成され、発光素子６０１の前方付近だけを覆い、発光素子６０１の光が透明窓６１５で反射されて受光素子６０２に入射することを防止する。
【００９４】
また、透光板６０６の左端近傍部分にも無反射コート薄膜６０７を設けている。これは、透明窓６１５を透過した後での発光素子６０１の光のファーフィールドパターンに対する無反射コート薄膜６０７の影響を無くすためである。
【００９５】
一方、受光素子６０２の前方には無反射コート薄膜６０７が存在しないので、通信相手の装置から送信されて来た光信号は、無反射コート薄膜６０７を介することなく、よって無反射コート薄膜６０７により吸収されることなく、受光素子６０２に入射する。このため、受光素子６０２の受光量が上昇する。同時に、透明窓６１５を透過した後での受光素子６０２の光のフィールドオブビューに対する無反射コート薄膜６０７の影響を無くすことができる。
【００９６】
ガラスエポキシ樹脂基板６０３及び透明窓６１５は、上方もしくは下方から平面視したときに長方形の外観を有している。
【００９７】
このような光無線通信装置６００も、電子機器の筐体にフロントエンドモジュールとして設けられ、透明窓６１５を通じて光信号を送受信する。
【００９８】
この装置６００でも、透明窓６１５の無反射の領域により発光素子６０１の光が受光素子６０２へと反射されて入射するのを防止すると同時に、遮蔽板６０８により発光素子６０１の光が受光素子６０２に直接入射するのを防止している。このため、発光素子６０１の光が受光素子６０２で受光される光量を格段に低下させることが可能となる。
【００９９】
また、発光素子６０１と受光素子６０２間に遮蔽板６０８を挟みこんでいるだけであるから、図１の光無線通信装置と同様のモジュール構造を維持することができ、装置を容易かつ安価に製造することができる。更に、透明窓６１５をモジュール構造とは別体としているため、製造上の設計の自由度が高いことも利点となる。
【０１００】
図８及び図９は、本発明の光無線通信装置の実施形態６を示す断面図及び平面図である。本実施形態の光無線通信装置８００では、十分な厚みを有するガラスエポキシ樹脂基板８０３の左右に円錐台形状のざぐり穴８２１、８２２を形成し、これらのざぐり穴８２１、８２２の底に発光素子８０１及び受光素子８０２をＡｇペースト等の導電性の媒質でダイボンド実装し、発光素子８０１及び受光素子８０２をそれぞれのワイヤー８０９、８１０を通じてガラスエポキシ樹脂基板８０３の電極パターン８１１に接続している。
【０１０１】
そして、高粘度のエポキシ樹脂を各ざぐり穴８２１、８２２にポッティングして、各半球レンズ８０４、８０５を形成し、これらの半球レンズ８０４、８０５内に発光素子８０１及び受光素子８０２を封止している。各半球レンズ８０４、８０５の光軸８１３、８１４は、それぞれのざぐり穴８２１、８２２の底面に対して垂直であり、発光素子８０１の光を半球レンズ８０４の光軸に沿って出射し、また入射光を半球レンズ８０５により集光して受光素子８０２に入射させる。
【０１０２】
透明窓８１５は、各ざぐり穴８２１、８２２間の遮蔽隔壁８１７上端に載せられて接着され、発光素子８０１及び受光素子８０２の前方に配置されている。この透明窓８１５は、単一の透光板からなり、無反射コート薄膜等を持たない。
【０１０３】
ガラスエポキシ樹脂基板８０３及び透明窓８１５は、上方もしくは下方から平面視したときに長方形の外観を有しており、透明窓８１５を被せて接着したことにより、光無線通信装置８００全体が直方体となる。
【０１０４】
尚、透明窓８１５と各半球レンズ８０４、８０５間の空間を透明樹脂等により充填しても構わない。
【０１０５】
このような光無線通信装置８００も、電子機器の筐体にフロントエンドモジュールとして設けられ、透明窓８１５を通じて光信号を送受信する。
【０１０６】
この装置８００では、各ざぐり穴８２１、８２２間の遮蔽隔壁８１７上端が透明窓８１５に達して接している。このため、透明窓８０６により発光素子８０１の光が受光素子８０２の向きに反射されても、この反射光が遮蔽隔壁８１７により遮断されて受光素子８０２に入射することはない。また、遮蔽隔壁８１７により発光素子８０１の光が受光素子８０２に直接入射することも防止される。すなわち、遮蔽隔壁８１７は、発光素子８０１の光が透明窓８０６で反射されて受光素子８０２へと入射するのを防止すると同時に、発光素子８０１の光が受光素子８０２に直接入射するのを防止する。このため、発光素子８０１の光が受光素子８０２で受光される光量を格段に低下させることができ、発光素子８０１の光により受光素子８０２が飽和状態になることはない
また、円錐台形状のざぐり穴８２１、８２２の底に発光素子８０１及び受光素子８０２を配置しているので、発光素子８０１の光を通信に的確な放射角度で出射送信することができ、また受光素子８０２への入射光の入射角度を的確に制限することができる。
【０１０７】
更に、各ざぐり穴８２１、８２２の内周面に反射メッキを施せば、発光素子８０１から側方の内周面へと漏れた光を前方に反射して出射し、出射光量を増大させたり、受光素子８０２の側方内周面へと入射して来た光を反射して受光素子８０２に入射させ、受光量を増大させることも可能である。
【０１０８】
また、各ざぐり穴８２１、８２２間の遮蔽隔壁８１７を光の遮蔽に用いているため、遮蔽板等の遮蔽構造を格別に追加する必要がなく、各素子８０１、８０２、ガラスエポキシ樹脂基板８０３、各半球レンズ８０４、８０５等を一体化したモジュール構造を容易かつ安価に製造することができる。更に、透明窓８１５をモジュール構造に含ませて一体化しているため、フロントエンドモジュールを電子機器に取り付けるときに、透明窓との間隔や位置を気にする必要がない。
【０１０９】
尚、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で、多様に変形することができる。例えば、赤外線の光通信だけではなく、他の波長の光通信においても、本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明の光無線通信装置は、発光素子と受光素子が一体化されたフロントエンドモジュールで実現することができなかった全二重通信を可能にする。また、受光素子が飽和状態から復帰するための時間を確保する必要がなく、つまり通信とは関係の無い無駄な時間を省くことができ、このためにデータ転送の実効レートを向上させることができる。このような優れた特長を有する光無線通信装置を小型で安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明の光無線通信装置の実施形態１を示す断面図である。
【図２】図１の光無線通信装置における無反射コート薄膜の機能を説明するために用いた図である。
【図３】本発明の光無線通信装置の実施形態２を示す断面図である。
【図４】本発明の光無線通信装置の実施形態３を示す断面図である。
【図５】本発明の光無線通信装置の実施形態４を示す断面図である。
【図６】本発明の光無線通信装置の実施形態５を示す断面図である。
【図７】（ａ）は図６の光無線通信装置における無反射コート薄膜の多層構造を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）の多層構造における各層の屈折率を模式的に示す図である。
【図８】本発明の光無線通信装置の実施形態６を示す断面図である。
【図９】図９の光無線通信装置を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０１、３０１、４０１、５０１、６０１、８０１…発光素子
１０２、３０２、４０２、５０２、６０２、８０２…受光素子
１０３、３０３、４０３、５０３、６０３、８０３…ガラスエポキシ基板
１０４、３０４、４０４、５０４、６０４、８０４…発光素子側の半球レンズ
１０５、３０５、４０５、５０５、６０５、８０５…受光素子側の半球レンズ
１０６、３０６、４０６、５０６、６０６、８０６…透光板
１０７、３０７、４０７、５０７、６０７…無反射コート薄膜
１０９、３０９、４０９、５０９、６０９、８０９…発光素子接続用のワイヤー
１１０、３１０、４１０、５１０、６１０、８１０…受光素子接続用のワイヤー
１１１、３１１、４１１、５１１、６１１、８１１…電極パターン
１１３、３１３、４１３、５１３、６１３、８１３…発光素子側の光軸
１１４、３１４、４１４、５１４、６１４、８１４…受光素子側の光軸
１１５、３１５、４１５、５１５、６１５、８１５…透明窓
１２１…点線
２１７…入射光
２１８、２１９…反射光
３０８、４０８、５０８、６０８…遮蔽板
３２３、４２３…スリット
４１２…空間
６２１…ＴｉＯ２の層
６２２…ＳｉＯ２の層
８１７…遮蔽隔壁
８２１、８２２…ざぐり穴
【図１】
2009153043.tif 000003
【図２】
2009153043.tif 000004
【図３】
2009153043.tif 000005
【図４】
2009153043.tif 000006
【図５】
2009153043.tif 000007
【図６】
2009153043.tif 000008
【図７】
2009153043.tif 000009
【図８】
2009153043.tif 000010
【図９】
2009153043.tif 000011