光ケーブル及び光ガイドカプラで光信号をパッケージ化された回路に結合する方法及び装置
【課題】器具のオンオフなどの操作レベルの設定又は命令に利用可能なスイッチ及びリレー装置を遠隔操作する光受信器、光送信器などから成る半導体パッケージを含む電気通信回路を光ガイド及び光ファイバケーブルを通して結合するための方法及び装置を提供する。
【解決手段】光ガイド１０は、光起電性セル６２を照らし、ＯＣＭＯＳＦＥＴ７０をオン／オフするために、ゲート容量を充電する。端子２４及び２５はホットライン又は電源のためのコネクタ３４、トラベラーのためのコネクタ３５で、電力線ＡＣ幹線３２及び負荷３３と単純に接続できる。
【解決手段】光ガイド１０は、光起電性セル６２を照らし、ＯＣＭＯＳＦＥＴ７０をオン／オフするために、ゲート容量を充電する。端子２４及び２５はホットライン又は電源のためのコネクタ３４、トラベラーのためのコネクタ３５で、電力線ＡＣ幹線３２及び負荷３３と単純に接続できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気通信装置、家電製品、オフィス及び工場の自動化及び通信媒体での使用のために、光ガイド及びプラスチック光ファイバを経て、スイッチ、ＭＯＳＦＥＴ、トランジスタ、サイリスタ、トライアック及び光リレーを含む光起電性光カプラ装置への光信号の伝達及び／又は供給に関する。
【背景技術】
【０００２】
有線又は無線の制御装置は、交流（ＡＣ）又は直流（ＤＣ）電力装置、ヒータ、空調装置、モータ、電動装置、照明及び家庭、アパート、オフィス、工場や一般の建物内の他の電気製品などのオンオフの切り換えを目的として、その遠隔操作に使用されている。
【０００３】
器具のオンオフの切り換え及び／又はトライアック又はＦＥＴスイッチを経てあるいはサイリスタを経て照明器具を減光するなどの操作レベルの設定又は命令に利用可能なスイッチ及びリレー装置は、手動で操作されるか、又は低電圧ネットワークとして知られているネットワークを経た遠隔制御器につながっている。前記低電圧ネットワークは、同じ電源ボックス内で電気スイッチ装置に接続することができない。電力線接続と並ぶ低電圧ネットワークは、世界の国のほとんどで電気及び建築の規制条例によって禁止されている。
【０００４】
しかしながら、前記条例は、電気器具及び照明具の自動化された切り換え及び制御の低価格の簡単な解決策の導入を遅らせた。現在、電力消費量の削減要求の広がり及び建物や工場内の多くのスイッチ及び他の電気、電子装置のプログラミングの要求が明確になるに伴い、電力線が接続されている電気ボックス内の電力線スイッチ及び他の制御装置への制御及び通信信号の伝播及び供給のために、低電圧線以外の簡単な解決策が必要であった。
【０００５】
電気通信装置間又はその内部の配線（銅）経由の相互接続は、異なる接地電位又は異なる信号レベル又は電力線電位によって、同様に防止されている。フォトカプラの使用は、それらの相互接続点での異なる電位に関する制限を克服する。よく知られている光結合装置の広いレンジは、種々のパッケージで利用可能であり、電気、電子及び通信産業の全体に提供されている。すべての既知のフォトカプラでは、光学信号を反対側のピンダイオード又はフォトダイオードあるいは他の光学的又は光起電性構造物へ伝搬するために、ＩＣパッケージや他のパッケージに埋設され、あるいは個々に搭載されたＬＥＤやレーザに電流信号を供給することが必要とされており、これにより送信器の入力端子と受信器又は受信機構の出力端子との間のいかなる電流も遮断される。
【０００６】
フォトカプラの入出力は、電気的に分離されるが、フォトカプラ装置の入力端子及び出力端子は、配線される必要があり、そのような線又は接続部は世界の先進国の建物及び工場のＡＣ電気配線システムのそばに、又は共に導入することができないので、そのようなフォトカプラ装置は電気及び建築の規制条例を克服しない。
【０００７】
そのような規制の解決策は、電気ボックス内のリレー及び調光器が光ガイド又は光ファイバケーブルによって接続された、２００８年９月２４日に出願された米国特許出願１２／２３６，６５６号に開示されており、参照によって個々に含まれている。
【０００８】
しかしながら、上記米国特許出願１２／２３６，６５６号に開示の光ガイド解決策は、コントローラとスイッチ、リレー又は調光装置との間の一方向又は双方向通信を提供するための他の回路に加えてフォトトランジスタ及び／又はピンダイオードの使用を教示し、また多くの部品や製造コストを増大する小さなパッケージ装置への構成要素の組み立てを含む。
【０００９】
上記米国出願１２／２３６，６５６号、２００７年１０月１８日付け米国出願１１／８７４，３０９号及び２００７年１１月１４日付け米国出願１１／９３９，７８５号に記載の従来技術は、前記スイッチと、調光器と、電力オン又はオフ状態、待機及び／又は所定の装置の電流ドレーン（current drain）に関する特定のデータのような電流ドレーン情報をコントローラに供給するための電力コンセントとを通る電流の検出を教示する。そのようなデータは、電流センサを介して検出され、ＬＥＤのような送信装置によって光ガイド又は光ファイバケーブルを経て前記コントローラに伝えられる
【００１０】
前記米国出願１２／２３６，６５６号の従来技術は、コントローラからスイッチ装置に一方向制御命令を伝達するための単一の光ガイドを開示する。該米国出願は、双方伝播のためのデュアル光ガイドを開示し、スイッチ装置にコマンドを伝達するための一方向及び前記スイッチ装置から戻るデータを伝達する逆方向である。該米国出願は、さらに、前記スイッチへのコマンド及び光ガイド又は光ファイバを経る該スイッチからの電流ドレーン又は負荷状態のような帰還データの伝達のためのハーフミラー構造を含む光学プリズムの使用を開示する。
【００１１】
スイッチ装置の限られたスペース内のＩＲ又は可視光の送受信器、関連回路、部品や構成要素を含む米国出願１２／２３６，６５６号に開示された装置を製造するコストは、上記したように、一般的に使われている機械式スイッチ及び装置よりも高価であり、より低コストで光ガイド又は光ファイバを経て光信号の相互接続を可能とするより簡単な構造が必要とされている。
【００１２】
同様に、よく知られているフォトカプラで使われ、光送信器及び光受信器間の空間を満たすシリコンなどの光伝達物質及びその厚さは、それらの内部構造によって２つの相対する状況を表す。フォトカプラの入出力端子の間に適用される非常に高い電圧のために、絶縁性を管理する規約及び規則は、テスト手順を指定し、これはＬＥＤと、フォトトランジスタ又は他の受光構造物との間のシリコン又は光伝達物の厚さの増加を必要とする。材料の厚さの増加はＩＲ又は可視光の伝達にとって距離の増大を意味し、それは光受信器に達する光又はＩＲを指数的（１／距離２）に減少させ、従って、感度、応答時間を減少させ、またノイズ感受性を増大させる。光結合解決策のために、より簡単で改善された方法及び装置が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第５，９２３，３６３号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６０３，８４２号明細書
【特許文献３】米国特許第６，９４０，９５７号明細書
【発明の概要】
【００１４】
本発明の第１の目的は、可視光、ＵＶ又はＩＲの信号から成る光信号の伝達のために及び離れた送受信器回路を相互接続するために、パッケージ化された半導体デバイスの一端の光電性及び光起電性の受信器と、パッケージ化された半導体デバイスの他端のＬＥＤ又はレーザ送信器との間で光ガイド又は光ファイバを直接接続するための方法及び装置を提供することにある。例えば、光送信器（photo transmittor）及び光受信器（photo receiver）は同じ印刷回路板の上に実装されるが、光信号を伝達することに関して電気的に絶縁される必要がある。他の例では、低圧制御信号を使ってＡＣ及び／又はＤＣ電源スイッチ、調光器及び他のＡＣ及び／又はＤＣ電源装置を操作するために、指定された電気ボックスの中で制御信号を絶縁する必要性である。さらに、そのような電源装置は、電流ドレーン及びオン、オフ、待機又は上記米国特許出願１１／８７４，３０９号、１１／９３９，７８５号及び１２／２３６，６５６号に開示されている他の電流検出レベル及びデータのような光信号を出力するためのホールセンサなどのＡＣ又はＤＣ電流センサ又は半導体送信器パッケージのセンサ回路を含むことができる。
【００１５】
本発明の光ガイドカプラパッケージは、ピン（ＰＩＮ）フォトダイオード、フォトダイオード、フォトダイオードアレイ、光起電性セル、光ダイアック、光サイリスタ、フォトトライアック、フォトトランジスタ、光結合されたＭＯＳＦＥＴ（ＯＣＭＯＳＦＥＴ）、ＬＥＤ、レーザ及びその組み合わせのグループから選択された少なくとも１つのフォト素子又はオプト素子を含む。
【００１６】
本発明の他の目的は、ビデオインターホン及び／又は「ショッピング端末」及び／又は通信ネットワークであって前記ビデオインターホン及びショッピング端末によって又は異なる装置への他の専用コントローラによって、米国出願１１／５０９，３１５号に開示されているようなドライバ回路又は他のドライバ回路を使い、制御コード及び信号を生成することを含む通信ネットワークを通して、電気器具の状態を操作し、監視することである。「ショッピング端末」は米国特許第７，２９０、７０２号明細書に開示されている。ビデオインターホンシステムは、米国特許第５，９２３，３６３号、第６，６０３，８４２号及び第６，９４０，９５７号の各明細書に開示されている。
【００１７】
本発明のさらに他の目的は、光送信器及び光受信器をそれらの通信ＩＣに含めることにより、また電線を経てそのような通信装置を接続できない電気システム又はレジデンス或いは家庭のオートメーションに接続するための光ガイド及び光ファイバの同様な簡素な導入を提供するために、統合パッケージを光ガイドホルダーに適合させることにより、ハブ、ネットワークスイッチ及びルータ及びＰＣ（パソコン）で使用されるような相互接続通信回線を提供することにある。
【００１８】
以下の記載における構成要素、部品、構造及び技術に関連するフォト、オプト又は光学的の用語は同じである。
【００１９】
以下の説明において、フォトカプラという用語は、ＬＥＤ又はレーザのような光送信器と、フォトダイオード、フォトトランジスタ又は光起電性セルなどの光受信器との間の少なくとも１つの内部光リンクを含むよく知られている種々の集積半導体パッケージを指す。
【００２０】
以下の説明において、ライトガイドカプラという用語は、構造化された要素の中に、光送信器又は送信器と呼ばれ、及び／又は光受信器又は受信器及び／又は光起電性セルと呼ばれ、またレシーバと呼ばれた光学素子を組み込む集積回路パッケージを指す。前記パッケージは、光受信器に、又は光送信器にあるいは双方に位置合わせされた光アクセスを含む。前記パッケージは、光ガイド又は光ファイバを前記光アクセスへ導くための光ガイドホルダー構造（組み込み式）で構成することができ、そのような光ガイドホルダーは前記パッケージへの取り付けのために個別構造とすることができる。
【００２１】
以下の説明において、活性ＡＣ（live AC）という用語は、交流電源又は配線源の中性線に対して、該交流電源又は配線源の「活性線」を指す。負荷という用語は、前記中性線と前記交流の活性線との間で、機械式オン、オフスイッチ、リレー、ＭＯＳＦＥＴ、トライアック又は調光器を介して接続される照明設備のような器具を指す。
【００２２】
以下の説明で、接点の用語は、本発明の光ガイドカプラ回路の接続のために使われるような、ピン、はんだピン、表面実装接点、表面実装端子、プラグ、ソケット、ポスト、ブレード、ターミナルブロック、ねじ止め端子、圧着端子、端子上への定着、はんだ端子、はんだ接点及びそれらの組み合わせを言う。
【００２３】
以下の説明において、送信器（トランスミッタ）という用語は、電気信号をＵＶ、ＩＲ又は可視光信号に変換するＬＥＤ、レーザ又はその他の光放出装置を指す。
【００２４】
送信という用語は、携帯リモートコントローラからのように空中へ又は光ガイドあるいは光ファイバへ送信器からＵＶ、ＩＲ又は可視光を放出することを指す。
【００２５】
受信器という用語は、フォトダイオード、ピン（ＰＩＮ）ダイオード、フォトトランジスタ、又はＵＶ、ＩＲあるいは可視光を電気信号又は電荷に変換する他の光起電性又は光電性の受信器を指す。
【００２６】
受信という用語は、携帯ＩＲリモートコントローラからなどのように視線方向へ空気中で又は光ガイドあるいは光ファイバを介して、又はプリズム、ハーフミラー、レンズ、フィルタ及び他の光学構造物を含む透明材料を経て、前記受信器の素地上に、ＵＶ、ＩＲ又は可視光を受けることを指す。
【００２７】
トランシーバという用語は、送信器及び受信器の組合せを指し、半導体パッケージに埋設されたＬＥＤ及びフォトダイオードあるいはフォトトランジスタを含み、又は受け取られた前記受信器への光信号を屈折あるいは案内することによって、光ガイドあるいは光ファイバのような1つの光ケーブルを通っての光信号の双方向への伝達のため及び送られた光信号が前記光ケーブルに入ることが可能となるために、光学プリズムに取り付けられたＬＥＤ及びフォトダイオードあるいはフォトトランジスタを含む。トランシーバという用語は、２つの光ケーブル経由で双方向へ光信号を伝達するトランシーバを含む。
【００２８】
光学プリズムの用語は、該プリズムを経由して及び1つの光ガイド又は光ファイバを経由して伝達された双方向の光信号（受信及び送信の両光信号）を屈折し及び又は分離するための構造をいう。前記プリズムは、偏光フィルタ、所定可視光波長パスフィルタ、可視光帯域パスフィルタ、所定波長のＵＶパスフィルタ、所定波長ＩＲパスフィルタ、所定波長のＵＶカットフィルタ、所定波長のＩＲカットフィルタ、所定の反射率を有するハーフミラー及びそれらの組合せのグループから選ばれた光デバイスを含み、前記フィルタ及び／又はハーフミラーは、前記プリズムを形成し、又は前記プリズムに取付けられ、及び／又は前記プリズム上に塗られ、及び／又は色調、粒子又はプロセスの形態でプリズム素材に導入される。プリズム構造のさらなる詳細は、米国特許出願第１２／２３６，６５６号に開示されており、参照によってここに含まれている。
【００２９】
ＵＶ、ＩＲ又は可視光は、以下の説明において個々に説明されているが、ＵＶ、ＩＲ又は可視光の用語は、すべて同じである。光、ＵＶ、ＩＲ又は可視光という用語は、光信号と代替的に使われており、そのように説明されない限り、その一方又は他方に制限的であるべきでない。
【００３０】
コントローラ又は制御装置の用語は、コマンド及び通信を一方向又は双方向へ伝えるために、低電圧線又はバスラインとして知られている制御線を経てスイッチや他の装置を制御するシステムコントローラをいう。前記制御線は、前記装置に直流１２Ｖのような低出力を供給することができる。前記コントローラは、１方向又は双方向光通信回路と光ガイド又は光ファイバのためのホルダーとを含むＡＣ又はＤＣスイッチ装置と通信するために、また光信号（光、ＵＶ、ＩＲ又は可視光の信号）を伝達する。低電圧線という用語は、コントローラの制御線を指す。
【００３１】
電流センサの用語は、ＤＣ電力線を流れる直流電流ドレインを検出するための直流センサ及び／又はＡＣ電力線を流れる又はスイッチ装置を流れる交流電流を検出するための、及び／又は一方向又は双方向の光信号を経て電流ドレイン状態を生成するための交流センサを指し、ホールセンサによる磁場検出又は上記で参照された米国特許出願１１／８７４，３０９、１１／２３６，６５６及び１２／２３６，６５６の各号で開示されている誘導による検出を含む。
【００３２】
米国出願係属中の用語は、２００７年１０月１８日及び２００７年１１月１４日にそれぞれ出願された米国特許出願１１／８７４，３０９号及び１１／２３６，６５６号と、米国特許出願１２／２３６，６５６号とを指す。
【００３３】
本発明の、ＡＣ又はＤＣ電力で動作する電気器具を遠隔操作するために光起電性及び光電性のカプラ及びリレーを接続するための前記方法及び装置と、他の目的とは、本発明の光ガイドカプラ間で光ガイド又は光ファイバを導入することによって達成される。光ガイドカプラの一つは、電気コマンド及び通信信号を送受信する低電圧コントローラに含められ、一方向又は双方向のＵＶ、ＩＲ又は光信号の伝達のために前記信号を光信号に変換すべく、本発明の前記光ガイドカプラを使用し、電気器具の操作のためにスイッチ又は電気器具に含まれる双方向光ガイドカプラへの光ガイド又は光ファイバケーブルを経るオン、オフコマンドを含む。
【００３４】
本発明の光ガイドカプラは、照明電気器具及びＬＥＤ照明器具、台所用電気器具、音響影像電気器具、冷暖房電気器具、換気、洗濯乾燥電気器具、ガーデニング電気器具のような如何なるタイプの電気器具にも含めることができ、また該電気器具を光ガイド又は光ファイバケーブルを通して制御するために、家庭、レジデンス、オフィス、店舗及び工場で使用される如何なる電気製品にも含めることができる。これに代えて、前記光ガイドカプラは、電気器具から分離された空調装置のコントローラのような電源スイッチ及び／又は電気器具の専用コントローラに、光ガイドカプラあるいは交流又は直流の切り換え装置の他の光学装置を備える前記電気器具の操作及び／又はそのオン、オフ切り換えのために、導入することができる。また、接続された電気器具から電流ドレーンを確認する光信号を受け取るために、該電気器具は、オン、オフ状態又は該電気器具あるいは前記電源スイッチからの待機状態のような戻り光信号を発生する。
【００３５】
前記電流ドレーン又は前記オン、オフ状態のデータは、オン、オフのような受信された操作コマンドに応じて、又は電流センサ出力に基づく問い合わせコマンド（データ要求）に応じて送られ、これにより家電製品の誤りの無い遠隔操作を提供することができる。
【００３６】
本発明の他の目的は、２つの光ガイドカプラ間で低価格のシングル又はデュアルの光ガイドあるいは光ファイバを直接に接続することにより、家庭又はオフィスなどで高速光通信を提供することにあり、該光通信は、電気系統と組合せられた光ガイド及び光ファイバへの光アクセスを含むように構成された、本願の光素子及び光リンクを含むパッケージ化された通信半導体デバイス間の光通信を含む。
【００３７】
パッケージ化された光ガイドカプラ及びＡＣスイッチングデバイス、及び／又は前記出願係属中の米国特許出願に開示されたと同様な既存の標準の電気スイッチ及び差し込み口を備える電流センサ装置を結合する方法は、いくつかの主要な利点を提供し、その第１は、標準の低価格で、大量に生産されたスイッチ及び差し込み口を使うことができるので、結合された遠隔制御されるスイッチ及び差し込み口の総コストの低下である。第２の利点は、パッケージ化された光ガイドカプラ半導体スイッチを手動スイッチと結合することによって達成される。共同結合された「光ガイドで制御されまた手動で操作されるスイッチ」は、パッケージ化された光ガイドカプラ半導体スイッチ上に直接に構造化することができ、又は、さもなければ、デュアル操作を提供するために、一方では一般的に使われるスイッチ及び差し込み口を介しての手動と、該手動操作と並行して、パッケージ化された前記光ガイドカプラスイッチを経る遠隔操作を提供すべくそれらはプラグインによる又はねじ取付けとすることができる。これらの利点は、本発明の他の目的であり、前記出願係属中の米国出願で開示されているような手動及び遠隔スイッチ操作間の相反なしに全体的に調和がとれて達成される。
【００３８】
前記出願係属中の米国出願は、ＡＣ電気器具及び照明設備のための２種類のスイッチ、すなわち、照明設備を２つの離れた位置から切り換えるような所定の電気器具のオン、オフの切り換えのための単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチの使用を教示する。同じ照明設備のオン、オフ切り換えのために３つ以上のスイッチが必要な例があり、他のタイプの双極双投（ＤＰＤＴ）スイッチが上述した２つのＳＰＤＴ間に所定の直線十字構成で接続されている。前記ＤＰＤＴスイッチは、「クロス」又は「リバース」又は４方向スイッチとして、また知られている。
【００３９】
したがって、本発明の目的の１つは、照明設備又は他の電気器具を操作するために手動のＳＰＤＴ光スイッチ上に構造化されあるいは取り付けられた光ガイドカプラ−ＳＰＤＴ ＭＯＳＦＥＴ、トライアック又はサイリスタと同様なスイッチング素子に光ガイドを導入することであり、これにより、「一般的に使われる」手動スイッチを経る操作が維持され、所定の形態で前記スイッチと接続されるＳＰＤＴ光ガイドカプラ半導体スイッチを経ての遠隔切り換えが提供される。
【００４０】
本発明の他の目的は、手動のＳＰＤＴスイッチと、２つのＳＰＤＴ及び１又は複数のＤＰＤＴスイッチを含む、より総合的な切り換え設定とに接続されたシステムの照明設備又は他の電気器具のオン、オフ遠隔切り換えのために、ＳＰＤＴ光ガイドカプラへのコマンドの伝達のために光ガイドを導入することにある。
【００４１】
ＡＣ又はＤＣのＳＰＳＴ（単極単投）又はＳＰＤＴ光ガイドカプラスイッチは、光ＣＭＯＳＦＥＴすなわちＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチ又は半導体リレー（ＳＳＲ）としてまた知られているＭＯＳＦＥＴスイッチを使うことができる。ＬＥＤによって放射される光レベルに基づくフォト電流を発生させる典型的なフォトトランジスタと異なり、ＯＣＭＯＳＦＥＴは、ゲート容量を充電してゲートソース間電圧を増大させる光起電性セルを使い、これによりＯＣＭＯＳＦＥＴをオンする。これは、「常開放」ＯＣＭＯＳＦＥＴにとって正しく、「メイク型接点」ＭＯＳＦＥＴとも呼ばれている。「常閉接」又は導電性ＭＯＳＦＥＴである他の「ブレーク型接点」ＯＣＭＯＳＦＥＴは、ＬＥＤが光るとき、ゲートソース電圧によってゲート容量を充電し、バイアスを掛けてＯＣＭＯＳＦＥＴを経る電流を止めるように前記光起電性セルを接続する。
【００４２】
２つのＯＣＭＯＳＦＥＴの使用が説明されるように、前記光起電性セルを照らすことによってＯＣＭＯＳＦＥＴをスイッチオン、オフすべく光ガイドを導入するために光学アクセス及びホルダーを含むように適合された半導体構造物への常開放及び常閉接の又は結合されたデュアルのＯＣＭＯＳＦＥＴの構造体は、多くのパワー組み合わせ及び回路においてそのようなスイッチを統合するためにＡＣ／ＤＣの高電圧ＳＰＤＴスイッチを提供することの完全な解決策である。
【００４３】
同様な構造体は、サイリスタ、トライアック及びダイアックのような他のＡＣスイッチに適用することができ、すべては、本発明の光ガイド又は光ファイバにアクセスし、保持し、ロックするように適合され、半導体構造体にパッケージ化することができる。
【００４４】
手動スイッチ自体から前記コントローラにデータが供給されないので、前記電気器具のオン、オフ状態を離れて識別することが不可能になるであろうとき、手動ＳＰＤＴスイッチに「付加装置」としてＳＰＤＴ光ガイドカプラを使用することは、制御系を混乱させるかもしれない。いくつかのＳＰＤＴ及びＤＰＤＴスイッチが所定の回路中に接続されると、前記所定の回路のすべてのスイッチに関連するデータが前記コントローラに送信されなければならないので、オン、オフ状態を識別することはもっとずっと複雑になるであろう。そのようなデータが入手可能であっても、それは、インストール中の前記コントローラのプログラムを作るとき、すべての手動スイッチの詳細の記録を要求し、そのような記録は複雑で、厄介で、ミスが生じ易い。たとえそれが可能であっても、それは、データの取り扱いを複雑化し、手動スイッチ又は光ガイドカプラが前記システム中で作動するたびのすべてのスイッチのデータの送信を必要とするであろうし、これは代償として大幅に多くのデータトラフィック及び処理をもたらす。上記の理由のために、電流ドレーンデータについての必要性が存在する。
【００４５】
上記の理由により、本発明の他の重要な目的は、電気器具がいつスイッチを入れられるか、スイッチを切られるか又は待機モードにあるかを確認するための光ガイドカプラ電流センサの導入である。また、電気回路（検流器）への活性ＡＣ電源線の接続は電気及び建築の規制条例とともに電気的な安全性の法律、規定及び規則の遵守をここに要求し、それは同じ電気ボックス中で低電圧通信回線と接続することができないが、本発明の好適な実施例の光ガイドカプラＡＣ電流センサは、光ガイド又は光ファイバを経て光信号を生成するためにＡＣ線と接続することができる。さらに、前記出願係属中の米国出願に開示されているように、ホールセンサなどの磁場センサによって明らかにされるように、検流器又はセンサは、誘導によるＡＣ検流器とすることができる。
【００４６】
電流を消費する電気器具がテレビであり、テレビが差し込まれている電気ＡＣコンセントが前記出願係属の米国出願に開示された電流センサを備えない場合、テレビのオン、オフ状態は、ホームオートメーションコントローラに未知であり続ける。この理由により、電流ドレーンを表す光信号を伝達し、該電流ドレーン光信号を本発明の光ガイドカプラ−電流データ受信器に供給するために、光ガイドケーブルを使うためのＡＣプラグアダプタに光ガイドカプラ−ＡＣ電流センサが導入され得る。
【００４７】
例えばテレビ受像器は、前記ＡＣプラグアダプタへのそのＡＣケーブルプラグによって、標準のＡＣコンセントを経て電源を投入され得る。前記テレビへの電源投入コマンドは、携帯ＩＲリモートコントローラを経て、又は前記出願係属の米国出願に開示されたＩＲリピータを経て、及び／又はビデオインターホン及び／又はショッピング端末を通して伝えられ得るが、前記プラグアダプタのＡＣ電流センサからの光信号は、本発明の光ガイドカプラ−電流データ受信器に供給され、該電流受信器から低電圧通信回線を通って専門のホームオートメーションコントローラ、前記ビデオインターホン又は前記ショッピング端末に供給される。
【００４８】
前記電流データは、送られた電力オンコマンドの返礼として、例えばテレビ受像器へ供給されて、これにより、テレビの電源がオンであることを確認する。そのような応答確認によって、ホームオートメーションコントローラ、ビデオインターホン又はショッピング端末は、常にテレビや他の電気器具の「オン状態」、又は前記コマンドが前記電気器具のスイッチオフであったなら「オフ状態」で更新される。
【００４９】
ホームオートメーションコントローラは、以降、前記米国特許及び前記出願係属中の米国出願に開示されたビデオインターホン及び／又はショッピング端末に類似するコントロールキー又はタッチスクリーン及び回路を有するパネルを参照する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
前記した目的、他の目的及び本発明の特徴は、添付図面を参照しての本発明の好適な実施例の以下の説明から明白になるであろう。
【００５１】
【図１Ａ】典型的なフォトカプラの斜視図であり、
【図１Ｂ】典型的なフォトカプラの断面図であり、
【図２Ａ】本発明の光ガイド又は光ファイバを受け入れるように適合された図１Ａに示された典型的なフォトカプラの斜視図であり、
【図２Ｂ】本発明の光ガイド又は光ファイバを受け入れるように適合された図１Ｂに示された典型的なフォトカプラの断面図であり、
【図３Ａ】本発明の好適な実施例の典型的な機械式のＡＣスイッチへの光ガイドカプラＯＣＭＯＳＦＥＴアタッチメント及びとそれらの複合組合せ体の斜視図（１）であり、
【図３Ｂ】本発明の好適な実施例の典型的な機械式のＡＣスイッチへの光ガイドカプラＯＣＭＯＳＦＥＴアタッチメント及びとそれらの複合組合せ体の斜視図（２）であり、
【図３Ｃ】本発明の好適な実施例の典型的な機械式のＡＣスイッチへの光ガイドカプラＯＣＭＯＳＦＥＴアタッチメント及びとそれらの複合組合せ体の斜視図（３）であり、
【図４Ａ】米国出願に開示された電源スイッチの操作のためのＳＰＤＴ機構における常開放のＯＣＭＯＳＦＥＴを切り換えるＡＣ又はＤＣの電気回路図であり、
【図４Ｂ】米国出願に開示された電源スイッチの操作のためのＳＰＤＴ機構における常閉接のＯＣＭＯＳＦＥＴを切り換えるＡＣ又はＤＣの電気回路図であり、
【図４Ｃ】米国出願に開示された電源スイッチの操作のためのＳＰＤＴ機構における常閉接、常開放の組合せのＯＣＭＯＳＦＥＴを切り換えるＡＣ又はＤＣの電気回路図であり、
【図５Ａ】本発明の好適な実施例の光ガイド又は光ファイバを受け入れるように適合された図４Ａに示されたＡＣ又はＤＣ切り換えＯＣＭＯＳＦＥＴの回路図であり、
【図５Ｂ】本発明の好適な実施例の光ガイド又は光ファイバを受け入れるように適合された図４Ｂに示されたＡＣ又はＤＣ切り換えＯＣＭＯＳＦＥＴの回路図であり、
【図５Ｃ】本発明の好適な実施例の光ガイド又は光ファイバを受け入れるように適合された図４Ｃに示されたＡＣ又はＤＣ切り換えＯＣＭＯＳＦＥＴの回路図であり、
【図６Ａ】プリズム又はレンズを介する２つの光ガイド経由で動作する２つの常開放及び常閉接のＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチを備える結合ＳＰＤＴ手動スイッチの電気回路図であり、
【図６Ｂ】プリズム又はレンズを介する１つの光ガイド経由で動作する２つの常開放及び常閉接のＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチを備える結合ＳＰＤＴ手動スイッチの電気回路図であり、
【図７Ａ】追加の光ガイド経由で電流ドレーンデータを伝達するための電流センサ及びＬＥＤの付加によって図６Ｂに示された回路の電気図面の付加バージョンであり、
【図７Ｂ】同じ１つの光ガイド及びレンズを通して電流ドレーンデータを伝達するための電流センサ及びＬＥＤの付加によって図６Ｂに示された回路の電気図面の付加バージョンであり、
【図８Ａ】ロックプラグ付き光ガイドホルダーを備える光ガイドカプラの斜視図（１）であり、
【図８Ｂ】ロックプラグ付き光ガイドホルダーを備える光ガイドカプラの斜視図（２）であり、
【図８Ｃ】ロックプラグ付き光ガイドホルダーを結合した状態での光ガイドへの光ガイドアタッチメントの断面図（１）であり、
【図８Ｄ】ロックプラグ付き光ガイドホルダーを結合した状態での光ガイドへの光ガイドアタッチメントの断面図（２）であり、
【図９Ａ】二重双方向光学式の伝播のために組み合わせられた光ガイドカプラの斜視図であり、
【図９Ｂ】二重双方向光学式の伝播のために組み合わせられた複数の光ガイドカプラのアレイの斜視図であり、
【図９Ｃ】二重双方向光学式の伝播のために組み合わせられ、複数の光ガイドカプラへの複数の光ガイドケーブルのアタッチメントの斜視図（１）であり、
【図９Ｄ】二重双方向光学式の伝播のために組み合わせられ、複数の光ガイドカプラへの複数の光ガイドケーブルのアタッチメントの斜視図（２）であり、
【図１０Ａ】好適な実施例の光ガイドカプラ電流データ受信器の電気ブロック図であり、
【図１０Ｂ】本発明の光ガイドカプラ電流感知アダプタを介しての米国の電気器具の相互接続を示す斜視図であり、
【図１０Ｃ】本発明の光ガイドカプラ電流感知アダプタを介しての欧州の電気器具の相互接続を示す斜視図であり、
【図１０Ｄ】本発明の光ガイドカプラへのデータ設定のための光送信器を示す斜視図であり、
【図１１Ａ】本発明の光ガイドカプラ分配器の電気ブロック図であり、
【図１１Ｂ】光ガイド分配器の本発明のＬＥＤ又は照明設備への相互接続を示す斜視図であり、
【図１２Ａ】複合光ガイドカプラ半導体パッケージ端子の構造を介しての手動切り換えを示す断面図（１）であり、
【図１２Ｂ】複合光ガイドカプラ半導体パッケージ端子の構造を介しての手動切り換えを示す断面図（２）であり、
【図１２Ｃ】複合光ガイドカプラ半導体パッケージ端子の構造を介しての手動切り換えを示す断面図（３）であり、
【図１２Ｄ】本発明の好適な実施例の手動及び光ガイド光カプラ半導体スイッチの組合せの斜視図（１）であり、
【図１２Ｅ】本発明の好適な実施例の手動及び光ガイド光カプラ半導体スイッチの組合せの斜視図（２）であり、
【図１２Ｆ】よく知られているフロントカバーとキーレバーとを含む図１２Ｂに示された結合スイッチの分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図１Ａは、図１ＢのＬＥＤ３のような光送信器と、フォトトランジスタ４のような光受信器とを含む典型的なフォトカプラ１を示し、前記送信器及び光受信器の双方は互いに向き合い、光学中心に配置されている。前記送信器３（ＬＥＤ）は、端子２及び２Ａに接続されまた支持されており、前記受信器４は２つの端子５及び５Ａに支持されている。フォトカプラ１の入力端子２及び２Ａは、電気入力信号を受けるために使われ、出力端子５及び５Ａは、光学的に絶縁された電気信号を出力するために使われている。フォトカプラ１は、図１Ｂに示されたプラスチック包囲体７内にパッケージ化されている。前記ＬＥＤは上側に配置されて示されており、前記フォトトランジスタは下側に示されているが、この配置は反転することができ、また双方とも、フォトカプラパッケージ７の左右の側で垂直に搭載することができる。
【００５３】
図１Ｂは、フォトカプラ構造体の断面を示し、ＬＥＤ３とフォトトランジスタ４との間の空間を満たす物質６は光、ＩＲ又はＵＶ送信のために完全な透過性を有する絶縁材である必要がある。物質６の厚さ、すなわちＬＥＤ３及びフォトトランジスタ４間の距離は、非常に重要である。より厚い物質は、より高い電圧に対するより高い絶縁性を提供するが、より厚い材料は前記フォトトランジスタに達する光が少ないことを意味する。照度は、距離の二乗で減少し、したがって、より厚い材料は、フォトトランジスタに達する光、ＩＲ又はＵＶの量を減少させる。したがって、より厚い絶縁材はフォトカプラ感度、応答時間を減少させ、ノイズ妨害感受性を増大させ、そのすべてはフォトカプラの性能低下を起こす。
【００５４】
図２Ａは本発明の光ガイドカプラ１１の斜視図を示し、該図にはフォトトランジスタの表面すなわち前記受信器４が光ガイド１０にアクセス機構９を通って露出されている。光ガイド１０は完全な絶縁体であり、図２Ｂの断面で示されているように、薄膜距離６をおいて光ガイド１０を配置することができる。金属のホルダー、端子又は他の導体材料が導入されていないので、光ガイド１０に絶縁問題はあり得ない。低電圧線端子対、例えば、フォトトランジスタ４に接続する活性ＡＣ線への接続がまったくない。完全な絶縁物である前記光ガイドは、危険や関連する電位差問題なしに、文字どおりに前記フォトトランジスタの表面に触れることができる（距離は数ミクロンの薄さであるかもしれない）。
【００５５】
図２Ａ及び２Ｂに示された端子８が、非接続で、機械的支持のみのためのように示されており、それらが電力又は電圧だけでなく電気又は光の通信に関係していないことに注意することはまた重要である。端子８は、出力端子の延長部とすることができ、先の活性ＡＣ電位の例に依ることができ、この場合すべての端子に同じＡＣ電位を与えるであろう。
【００５６】
図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃは、光ガイドカプラ−ＳＰＤＴ ＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチ８０を一般的に使われる手動ＳＰＤＴスイッチ３０に結合した例を示す。図３Ａは、光ガイドカプラ−ＳＰＤＴ ＯＣＭＯＳＦＥＴを接続するピン及びソケットを示し、該図ではピン２３はトラベラー（traveler）２の線を表しており、ピン２４はトラベラー１の線を表し、ピン２５は前記活性ＡＣ線である。３本のピン及び適合するソケット３４、３５及び３６が図４Ｃ及び５Ｃにまた示されている。図５Ｃは、電気回路と、光ガイドカプラ８０、スイッチ３０、活性端子３２及び図３Ａに示された負荷端子３３間の接続との全体を示す。
【００５７】
図３Ｂ（背面図）に示されている結合された機械式スイッチは、前記光ガイドを所定位置に保持すべく舌状片２２及び締め付けねじ２２Ｓを含む内蔵ホルダー機構と共に、前記光ガイド又は光ファイバ１０のためのアクセス２１を示す。図３Ｃ（前面図）は、前記光ガイド又は光ファイバ１０のためのアクセス２１と、舌状片２２及び締め付けねじ２２Ｓと、機械式スイッチホルダー３７と、スイッチキーレバー３８とを示す。図３Ｂ及び３Ｃは、そのような結合されたスイッチ組立体９０が標準の電気ボックス中にそれを接続し設置することで提供する単純さ及び容易さを明確に示す。
【００５８】
内蔵ホルダーという用語は、今後、前記光ガイド又は前記光ファイバを前記光学素子に光学的に接続するための前記光アクセスに保持しまた固定するための構造体の部品、部分又は領域を指す。これは、取付け可能なホルダーという用語と対照的であり、該取り付け可能なホルダーは、スナップ方式のプラグ及び／又は分離でき、取り付けられる又は前記光学アクセスを通しての前記光ガイドケーブルと前記光学素子との間の前記光リンクを取り付けるために前記光ガイドを前記光ガイドカプラ本体に取り付けるように使われるための少なくとも1つの構造体であり得る。
【００５９】
図４Ａには、光固定治具などの器具を含むＡＣ又はＤＣ電気製品のオン、オフを切り換えるための、よく知られたＯＣＭＯＳＦＥＴ６０（光学結合されたＭＯＳＦＥＴ）常開放（非導通）切り換え回路が示されている。図４ＡのＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチ６０は、ゲートコンデンサ（図示せず）をゲートソース電圧で充電し、ＬＥＤ６１が点灯するときに導電するように前記ＭＯＳＦＥＴのスイッチを入れるための光起電性セル６２を含む標準のよく知られている開閉スイッチである。ＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチ６０は、単極単投式（ＳＰＳＴ）スイッチと称することができ、ＡＣ又はＤＣの電流を前記電気製品に伝える電気回路を動作させあるいは中断するための、レバー作動のスプリング接点のような一般的に使われる機械式電気スイッチに置き換えることができる。
【００６０】
図４ＢのＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチ６０Ｒは、前記ＭＯＳＦＥＴが常閉接（導通）であること、またＬＥＤ６１が点灯して光起電性セル６２Ｒを照らすとき、バイアス逆ゲートソース電圧によって前記ＯＣＭＯＳＦＥＴのゲート容量を充電し、前記ＯＣＭＯＳＦＥＴのスイッチを切って前記ＦＥＴを流れる電流を遮断するために、光起電性セル６２Ｒが逆方向に接続されていることを除いて、図４Ａの前記回路と類似する。
【００６１】
前記出願係属中の米国出願に開示されたようなホームオートメーションのために使われる遠隔操作スイッチは、実のところ、トライアックを使うＳＰＤＴ（単極双投式）電子スイッチである。ＳＰＤＴ機械式スイッチに加えたＳＰＤＴ電子スイッチの組合せは、直接の機械式切り換え及び遠隔制御の切り換えの両方によって、ＡＣ電化製品へのＡＣ電流の供給又はその中断を保証するために、必要である。図４Ｃの常開放及び常閉接のＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチの結合は、そのようなＳＰＤＴ配置を提供する。
【００６２】
図４Ｃのスイッチング回路は、２つのトラベラー接点２４及び２３を介して２つの組合せＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチを図示の機械式ＳＰＤＴスイッチ３０に接続する。２つのＬＥＤ６１が電源投入（又は遮断）コマンドによって点灯すると、上記で説明されたように、導通のためにＯＣＭＯＳＦＥＴ６０はスイッチが入り、ＯＣＭＯＳＦＥＴ６０Ｒは逆の光起電性セル６２Ｒの負電荷によってスイッチが切れる。この回路配置によって、２つの組合せＯＣＭＯＳＦＥＴ６０及び６０Ｒは完全なＳＰＤＴ電子スイッチを形成する。しかしながら、ＯＣＭＯＳＦＥＴ６０及び６０Ｒは、オン、オフ切り換え信号のために２つの入力端子を有するので、前記フォトカプラ装置の送信器６１によって操作される。低圧制御線との接続のためのそのような端子は、電源壁ボックス中に又はＡＣ電源線及び接続部に沿って実装することができない。そのため、ＯＣＭＯＳＦＥＴ６０及び６０Ｒは、手動ＡＣ電源スイッチ３０とのそのような結合のために使うことができない。
【００６３】
図５Ａ、５Ｂ及び５Ｃに示された光ガイドカプラＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチ７０、７０Ｒ及び８０は、手動−遠隔のＡＣ又はＤＣ電源スイッチ９０を形成するために、図３Ｃの電源スイッチ３０と組合せることができる。
【００６４】
図４Ａ、４Ｂ及び４Ｃに示された光起電性セル６２及び６２Ｒを照らすＬＥＤ６１に代えて、図５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの光ガイド又は光ファイバ１０は、前記光起電性セルを照らし、それにより、ＯＣＭＯＳＦＥＴ７０又は７０Ｒをオン又はオフするために、前記したように前記ゲート容量を充電する。ＯＣＭＯＳＦＥＴ８０は、ソリッドステートのパッケージ結合されたＳＰＤＴ回路であり、該回路は２つの光起電性セル６２及び６２Ｒを備えて示された２つのＯＣＭＯＳＦＥＴを備え、前記セルの両方は取り付けられた光ガイド１０に光学中心を向けている。この配置により、機械的スイッチ３０を含む図５Ｃに示された結合スイッチ回路９０は、図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃに示されていると同様に、光ガイド又は光ファイバ１０を加えて、２つの唯一の電力線ＡＣ幹線３２及び負荷３３と単純に接続できることが明らかになる。
【００６５】
光ガイドカプラ８０の３つの端子２３、２４及び２５は、３つのコネクタであるホットライン又は電源のためのコネクタ３４、トラベラー１のためのコネクタ３５及びトラベラー２のためのコネクタ３６を組合せ、図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃに示されたと同様じ程度に簡素な相互接続及び電気接続の全体を完成する。
【００６６】
図５Ｃに示されたコネクタ３２は活性ＡＣに接続され、スイッチ電極端子３３は負荷に接続されているが、活性ＡＣ又はホットラインと、前記負荷とを逆にすることができる。したがって、活性ＡＣ、ホットライン、ＡＣ幹線及び／又は負荷、以下の及び請求項で、スイッチ電極（３３）、端子（２５、３４及びスイッチ端子３２への接続）の用語は交換可能であり、活性ＡＣ、ＡＣ幹線又はホットラインは、負荷として読むことができ、逆もまた同様である。
【００６７】
図５Ａ及び５ＢのＯＣＭＯＳＦＥＴ７０及び７０Ｒは、ＡＣホットライン３２に、負荷３３に、及び同様な単純な構成の光ガイド１０に接続し、遠隔操作を受けることができる。図５Ａ及び５Ｂに示されたＯＣＭＯＳＦＥＴ７０及び７０Ｒは、たとえそのような配置が図５Ｃのスイッチ配置９０によって提供される並行手動切り換え能力を提供しないとしても、完全な遠隔操作の電力スイッチであり、本発明の光ガイドを介して操作される。
【００６８】
図６Ａは、２つの個別のＯＣＭＯＳＦＥＴ、２つの光ガイド１０を経て制御を受ける常開放型７０及び常閉接型７０Ｒと備える機械式ＳＰＤＴスイッチ３０の組合せ体９２を例示する。この配置では、２つの光ガイド１０は、並列に接続された２つのＬＥＤ（図示せず）のような同時に点灯される光信号を供給される必要がある。２つの常開放ＯＣＭＯＳＦＥＴ７０を組み立て又は２つの常閉接ＯＣＭＯＳＦＥＴ７０Ｒを組み立てること及び照射によって２つのＬＥＤ（図示せず）及び２つの光ガイド１０を経て結合ＳＰＤＴＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチを操作することは同様に可能であり、一方のＬＥＤが点灯するとき他方のスイッチが切られ、またその逆である。
【００６９】
機械式ＳＰＤＴスイッチ３０を備える２つのＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチ７０及び７０Ｒの他の組合体９４が図６Ｂに示されている。この配置では、単一の光ガイド１０が、光学式アクセス９の光学レンズ６４又はプリズム（図示せず）を経る制御信号を２つの個々のパッケージ７０又は７０Ｒに向けることができるように、各ＯＣＭＯＳＦＥＴの光起電性セル６２及び６２Ｒは配置される。
【００７０】
上記のところから、図５Ａ及び５Ｂに示された常開放又は常閉接の個々のＯＣＭＯＳＦＥＴを光ガイド１０を経て遠隔操作することができ、図５Ｃに示された結合された半導体パッケージ８０が単一の光ガイドケーブル１０を経て、ＳＰＤＴ機構で操作し得ることは、明確である。また、２つの個々のＯＣＭＯＳＦＥＴ７０及び７０Ｒのパッケージを手動スイッチ３０と結合し、図６Ａに示されるような２つの光ガイド１０及び図６Ｂに示された単一の光ガイド１０を経て操作することができることは明白である。
【００７１】
上に説明したように、電流感知情報のないＳＰＤＴ機械式スイッチとの遠隔操作のＳＰＤＴＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチの結合は、混乱を起こすかもしれない。手動スイッチは、どちらのトラベラー端子（１又は２）に切り換えされたかの情報又はデータを生成せず、したがって、接続された電気製品の実際のオン、オフ状態を識別することはできない。そのような電流ドレーン又は状態情報はないので、遠隔コントローラは更新されず、前記電気製品のスイッチを確実に入れたり切ったりすることができない。
【００７２】
この理由により、光ガイド１０経由で帰還データを前記コントローラに供給するために、電流センサを活性ＡＣ線に導入することが必要である。図７Aに符号２７で示されまた図７Ｂに符号６７で示された電流センサは、前記コントローラに光学式の状態信号を送信するための図７Ａの符号２６及び図７Ｂの符号６６で示された前記ＬＥＤへ電流ドレーンデータ又は信号を出力するために、電源線を流れる電流又は参照された前記特許出願で説明された誘導によって生成された磁界を検出するホールセンサを使用したＡＣ電流センサ、又は他の電流センサを使用することができる。
【００７３】
図７ＡのＬＥＤ２６は、コントローラ（図示せず）に専用の一方向（帰還データ）光ガイド１０を経て前記電流状態を送信し、他方、図７ＢのＬＥＤ６６はその電流状態信号をレンズ６４を経て、双方向信号を伝達する光ガイド１０に送信する。
【００７４】
前記電流センサ及び電流状態を送信するための前記ＬＥＤは各ＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチ内で構成された半導体回路とすることがき、例えば図７ＢのＬＥＤ６６は前記光学アクセス内の物理的な場所に構成され、前記光ガイドを備える光学ラインにあり得る。ＬＥＤ６６と同様な２つのＬＥＤを前記アクセス内に置くことができ、前記電流センサは、該センサが結合されたＯＣＭＯＳＦＥＴ７０＋７０Ｒのそれぞれの半導体構造体の統合された部分であるとき、前記アクセス及び前記光ガイドと一列に並んで存在し得る。同じことが図５ＣのＳＰＤＴ ＯＣＭＯＳＦＥＴ８０に当て嵌まる。そのような配置によって、前記電流センサ及び電流状態を送信する前記ＬＥＤを含むＳＰＤＴ ＯＣＭＯＳＦＥＴの全体が集積回路８０にパッケージ化することができることは明らかであり、該集積回路は、図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃに示されているように手動スイッチ３０に結合されるか、差し込まれるかあるいは取付けられるか、又は図１２Ａ〜１２Ｆに例示されているように手動スイッチ内に構成され、誤りなく並行して手動操作及び遠隔操作され得る。
【００７５】
レンズ６４に代えて、ハーフミラー構造のようなプリズム、偏光フィルタ又は所定の光帯域を有するフィルタ又は特定の波長光学波長フィルタを使うことができる。同様に、受信光学信号から光学送信信号を区別するために異なる波長の送信器を用いることができる。
【００７６】
所定の帯域及び／又は所定の仕様波長内の所定の光学伝送を方向付け、拡散し及びフィルタをかけるためのよく知られた種々の方法があり、これら方法及び技法のいずれをも単一の光ガイドを経て双方向信号を伝達するためにパッケージ化されたＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチに適用しまた構造化することができる。図示のレンズ６４は、コントローラにその電流状態を送信し、１つの光ガイドを経てオン、オフのコマンドを受け取るが、手動ＳＰＤＴスイッチの取付け又は個々に電力及び負荷の線に接続されたＳＰＳＴＯＣＭＯＳＦＥＴへの取付けのために、簡単な差し込み式のＳＰＤＴＯＣＭＯＳＦＥＴパッケージを構成することができるように、半導体パッケージに埋め込まれた成形プラスチック又はシリコン構造とすることができる。
【００７７】
よく知られたトランジスタ、サイリスタ、ダイアック及びトライアックを含む
他のスイッチ素子をパッケージ化し、本発明の光ガイドカプラで用いることができる。トライアックスイッチ回路は、米国特許出願１２／２３６，６５６号で十分に説明されており、それはここに引用によって含まれている。前記回路は、電子スイッチ又は調光器に他の構成要素を組み込むためにブロック図に示されているが、前記トライアック回路は、一般的にダイアックから供給される零クロストリガにより作動されるよく知られた回路である。そのようなダイアック及びトライアックは、フォトカプラパッケージに含められていることがよく知られており、同様に本発明の光ガイドカプラに含めることができる。
【００７８】
同様なＡＣ又はＤＣスイッチ回路は、そのゲートを通してトリガを受けるよく知られたサイリスタを使うことができ、それは本発明の光ガイドカプラの半導体構造に含まれた光起電性セルから供給され得る。同様のことは、ＤＣ電源線のオン、オフの切り換えのため及び／又は電流及び荷重を制御するためのダーリントンおよび他の電源回路で動作している光学トランジスタにあてはまる。
【００７９】
トライアック、ダイアック、サイリスタ及びトランジスタのための回路は図示されていないが、すべては非常によく知られている。本発明の好適な実施例のようなＭＯＳＦＥＴスイッチの開示は、明らかに、本発明が他の電源スイッチングデバイスに適用することができる程度に示している。
【００８０】
上記したところ及び以下で光ガイド及び光ファイバという用語は、類似するか又は同一である。光ガイド及び光ファイバは、光伝搬の原理に基づいた全反射によって光を伝達し、その伝達計算は両方の用語に適合する。しかしながら、実際の場で、前記両用語は、異なるケーブル構造、材料及び厚さ又はファイバコア及びそのクラッドの直径ごとで使われる。したがって、２つの用語が先にまた以降にそのように繰り返されるが、先の及び以降の、また請求項の「光ファイバ」という用語は、「光ガイド」、及び「プラスチック光ファイバ」（ＰＯＦ）として知られたケーブル、及び／又は２５０μｍ（０．２５ｍｍ／０．０１インチ）以上のコア径を有する光ファイバケーブルをいう。
【００８１】
光ファイバは、これまで長距離の高速通信のために使われており、世界中で、ステップインデックス形ファイバ、グレーデッド形ファイバ及びシングルモードから成る。ステップインデックス形ファイバのコア径は２００μｍであり、それは低速度通信で、数百メートルの短い距離の間で用いることができ、それは現在ではめったに使われない。１００μｍのより太いコア径を有するいくつかが入手可能であるが、一般的なファイバは、５０μｍ又は６４μｍのコア径を有する多重モードケーブル又はグレーデッド形ファイバである。多重モードファイバは最高１ｋｍ又は２ｋｍまでの距離に使われるが、実際には、それらは１ｋｍ未満のより短い距離で使われる。
【００８２】
高速通信のために使われるファイバは、数十及び数百キロメートルの長距離で光信号の伝達を可能にしている８μｍの（１０μｍより小さい）コア径を有するシングルモード光ファイバである。
【００８３】
マルチモードファイバは光信号を生成するために複数のＬＥＤを使用するが、シングルモード光ファイバはその単一の光信号を生成するためにより高価なレーザのみを使用する。さらに、マルチモード及びシングルモード光ファイバの両方の非常に細いコアは、高精度のファイバ成端とコネクタとを必要とし、それらのすべては高価であり、設置、配線、及び組立の間、適合に時間がかかる。
【００８４】
マルチモード及びシングルモードの光ファイバの他の重要な特徴は、ファイバコアのミクロン（マイクロメータ）サイズのために、それらが伝達する光量が非常に少ないことである。この同じ理由のために、マルチモード及びシングルモードの光ファイバは、光学トランスインピーダンス増幅器パッケージの中に一緒にパッケージ化され得るトランスインピーダンス増幅器を有する既知の高速ピンダイオードのような非常に敏感で高価な受信素子を必要とする。同様に、ＬＥＤ及びレーザは、光通過精度を高めるために光ファイバ（ピグテイル）に結合される（接合されるか、機械的に取り付けられる）。そのようなファイバ結合レーザパッケージは、クーラ及び／又は他の機器及び回路を含むことができる。
【００８５】
またプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）と呼ばれる、より太いコア光ガイドは、臓器写真をとるための侵略的又は非侵略的なファイバスコープなどの医療機器の照明のために広く使われている。より太い光ファイバは、ステップインデックスファイバータイプに属し、光ガイドでの使用で、低速通信では１００ｍ、中間速通信（３００ｋｂ／ｓ）では５０から６０ｍ及び高速通信では１０から２０ｍの長さに制限する高い０．５ｄＢ／ｍまでの減衰を示す。
【００８６】
しかしながら、より大きなコア直径は、より多くの光を伝達し、したがって、低価格のフォトレジスタ、フォトダイオード、フォトダイアック、フォトトランジスタ及び光起電性セルで使われ得る。コアの大きい直径(最高２．０ｍｍ／０．１インチ以上）のため、受信器の感光面に光ガイドを位置合わせする精度は、シングルモード又はマルチモード光ファイバコネクタのための臨界的なミクロン精度を必要としない。同じことが、光信号を光ガイドに供給するＬＥＤ（送信器）にあてはまる。ＬＥＤの光ガイドへの結合は、また厳密な精度を必要としておらず、ミクロン精度は、前記ＬＥＤから放たれた光にアクセスする光ガイドの配置のために重要ではない。
【００８７】
より大きなコア光ガイド及びプラスチックの光ファイバは、より大きな感光面を有する受信器の上により多くの光を伝達し、また、したがって、マルチモード及びシングルモードの光ファイバで使用されるスーパ高感度及び高コストの受信器と、送信器とを必要としない。同じことが前記コネクタにあてはまり、光ガイドは高精度のコネクタを必要とせず、前記光ガイドは、完全にコネクタなしで、又は前記ケーブル端を前記パッケージ化された半導体の光アクセスにロックするための簡単な機械式のスナップオンコネクタ又はケーブルホルダーによって、本発明の半導体パッケージに取り付けることができる。さらに、マルチコア光ガイドは、マルチ入出力及び双方向アクセスの光ガイドカプラに導入でき、簡単な機械的な取付けによる扁平ケーブルで、「マルチピン」コネクタ等の必要なしに、利用できる。
【００８８】
他の利点は、前記コア光ガイドのプラスチック素材、ＰＭＭＡ又はフッ化処理された（perfluorinated）ポリマ、鋭いナイフ又は裁断機式カッタによって切ることができる一層柔らかい材料にあり、さらなる擦り合わせ又は研磨を必要としない。前記柔らかいコアは光ガイドに５ｍｍ（０．２インチ）程度の小さな半径の鋭い曲がりを提供し、これは設置者に前記ケーブルを至るところで繰り返して曲げることを強いる多くの仕切りや壁を備えるアパートや建物で極めて有益である。これは珪素又は他のガラス材料を主成分とする光ファイバとはっきりした対照をなしており、該光ファイバは、より硬く、ケーブルの端末の擦り合わせ及び研磨、高価で精密な取付けが必要となり、長く伸びた通信ネットワークでは問題を全く提供しない５０ｍｍ（２インチ）より小さい半径でより柔らかく曲げることを必要とされないが、混雑した標準の壁掛け電気ボックス内でのスイッチにマルチモード又はシングルモードのファイバ光ケーブルを接続することは文字通り不可能になるであろう。
【００８９】
さらに、光ガイド及びプラスチックの光ファイバは、可視光を伝達するように設計されており、８５０ｎｍ、１，３５０ｎｍ及び１，５５０ｎｍ以上の帯域での波長を有するいずれも不可視であるＩＲ信号を伝達する光ファイバとは対照的である。前記光ガイドは広い光信号スペクトル(ＵＶからＩＲまで)を伝達するが、前記光ガイドのピーク伝播又は最小減衰波長は６５０ｎｍ又は赤光領域である。これは、光制御及び光通信の信号をコントローラへ及び該コントローラから、制御信号コンバータへ及び該コンバータから、また半導体パッケージの光ガイドカプラ間で送信するための送信器として、低価格の高輝度赤色ＬＥＤ素子の使用を可能にする。
【００９０】
上記の説明から、光ガイド及びプラスチックの光ファイバ、又は低速通信のための１００ｍ（３３０フィート）未満の長さを有し、壁の中又は壁に沿った、家庭、レジデンス、オフィス、小規模作業場及び工場において、２５０μｍより大きなコアを備える光ファイバは、あらゆる点で精度と高コストを伴い、高速通信のために長距離の間に伸び、本発明の光ガイドカプラと共に使用できなかったマルチモード及びシングルモードの光ファイバの使用とは全体的に異なる。
【００９１】
上に説明したように、本発明の２つ以上の光ガイドカプラを接続する光ネットワークは、主要な制限要因である通信速度と共に、長さに制限を受ける。前記光ガイドは、１メートル長あたりの減衰（ｄＢ／ｍ）によって及びコア径（ｍｍ）に基づいて特定される。より大きなコア直径は、より多くの光を通過し、より小さな減衰を提供するが、より厚いコア（強化されたステップインデックス）は、周波数又は通信速度、それ故、前記光ガイドの減衰、通信速度及び設置長さ間の釣り合いを制限する。
【００９２】
さらに、短距離は低価格で光学的に接続することができるが、単一の光ガイドを経る双方向光信号の伝達のために、ハーフミラー、フィルタ及びレンズを含むプリズムなどの構造化された光素子を使用することは、ケーブルコストを低減するが、また、伝搬光を最高５０％以上まで減らし、それにより、プリズム及びその関連した光学素子は、光ガイドネットワークス長をさらに減らす。
【００９３】
この理由により、低速通信を必要とする電気スイッチ及び電気器具を制御するためにプリズム及び１つの光ガイドを使うことが望ましいことがある。１６メートル（５０ｆｔ）までの短いネットワークのための高速双方向通信の制限又は以下で議論されるようなマルチコア光ガイドカプラ及びケーブルの使用が望ましい。
【００９４】
図８Ａは、ホルダー１０５及び１１０と共に、好適な実施例の光ガイドカプラ１００の分解図および内部構造を示す。カプラ１００は、ＬＥＤ３Ａ及び３Ｂのような２つの光送信器と、フォトダイオード又はフォトトランジスタ４Ａ及び４Ｂのような２つの光受信器から成る双方向カプラである。左側のペアである前記送信器３Ａ及び前記受信器４Ａは、複数の左ピン５Ａに接続して示されており、他方、右側のペア３Ｂ及び４Ｂが複数の右ピン５Ｂに接続されている。図８Ａ〜８Ｃには各側に３本のピン５Ａ及び５Ｂのみが示されているが、ＤＩＰ（双方向ライン）で知られるように又は一方向ラインを前又は後にあるいは前後の両側に導入できるように、各側に８本又は１０本のような任意の数のピンを導入することができる。代わりに、前記ピンは、図２Ａに示されているように、前記パッケージの背面に導入することができる。前記ピンの数は、カプラ１００の内部に示された構造化された半導体回路１０１のために必要な接点又は接続部に適応されるべきである。
【００９５】
前記送信器３Ａ及び３Ｂと、前記受信器４Ａ及び４Ｂとは、ピン５Ａ及び５Ｂと接続されて示されているが、前記送信器が内部ドライバからの信号によって駆動されるとき及び／又は前記受信器が生成した信号が所定の内部パッケージ回路に供給されるとき、前記ピンを不要として前記送信器又は受信器あるいはその両方を半導体パッケージ回路１０１に該パッケージの内部で接続することができる。しかしながら、前記光送信器及び／又は前記受信器を前記内部回路及び前記ピンの両方に接続することができ、及び／又は前記送信器及び前記受信器が構造化された前記半導体回路自体の一部とすることができ、必ずしも完全に個別の電気接続を必要としてはいない。
【００９６】
構造化された半導体回路１０１は、非常によく知られた集積半導体構造であり、例えば、単一のデバイス回路、すなわちダイオード、ダイアック、サイリスタ、トランジスタ、ＦＥＴ及びスイッチのような基本回路、及び／又は中央演算処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰ）、電流センサ、電流データ処理装置、増幅器、ドライバ、バッファ、分配器、補償器、リミッター、比較器、フィルタ、変調器、復調器、エンコーダ、デコーダ、タイマー、発振器、クロック、ミキサー、ＲＦ送信器、ＲＦ受信器、ＲＦトランシーバ、ハブ、ルータ及びそれらの組合せのような複雑な回路、及び／又は他の既知の回路及び／又は本発明の少なくとも１つの光ガイド又は光ファイバを通してそれを結合するために将来開発されるであろう他の如何なる回路をも含むすべての既知の電気的パッケージ回路とすることができる。
【００９７】
図８Ａは、さらに、光送信器３Ａ及び３Ｂ及び前記受信器４Ａ及び４Ｂへの光リンクを提供するための４つのアクセス９と、ねじ１０２を使ってホルダー１０５を光ガイドカプラ１００に取り付けるための機械的バー１０３とを示す。図３Ｂ及び３Ｃに示されたホルダー２２はアクセス２１と共に前記光ガイドカプラパッケージ自体内に構造化された内蔵ホルダーであり、該内蔵ホルダーと対照的に、ホルダー１０５は取付け可能なホルダーである。
【００９８】
取付け可能なホルダー１０５は別個の構造であり、光ガイドカプラ１００に取り付けられる。図８Ａのホルダー１０５は、４つの背面円形凹所１０６Ｒを有して示されており、該円形凹所は、４つのアクセス９を４つの入口１０６に位置合わせするため及び光ファイバ１０を光送信器及び受信器３Ａ、３Ｂ、４Ａ及び４Ｂに取り付けるために、前記突出リングすなわちアクセス９の凸部に適合する。凹所１０６Ｒはホルダー１０５内へのへこみとして示され、前記突出リングが光ガイドカプラ１００から突出するように示されているが、前記リング及び凹所は逆にすることができ、またまったく不要とすることができる。正確なように、いずれか一方の部分の位置決め穴に挿入される小さな１又は２つの構造ピンとすることができる。同様に、パッケージ化された光ガイドカプラに対して正確にホルダーを配置するために、代わりにフレーム又は境界ガイドを使うことができる。多数のねじ又は接着剤などの材料を含み、ホルダー１０５を光ガイドカプラ１０１に結合するか、取り付ける多くの方法がある。
【００９９】
前記４つの入口１０６の４つの前面１０６Ｆは、環状の締め付け具１１１を使う場所に光ガイド１０をロックするための凹状の円錐である。２つのホルダー１１０の裏側が図８Ｂに示されており、該ホルダーは、ロックプラグ１１０とも呼ばれ、該プラグのそれぞれは、光ガイド又は光ファイバ１０を凹状の円錐１０６Ｆに向け締め付けてロックするために形づくられる２つの突出する締め付け具１１１を有する。図８Ａに示されたホルダーすなわちロックプラグ１１０の正面図と、図８Ｂに示された背面図とは、ロックプラグ１１０をホルダー１０５のスタッド１０７に固定するねじ１１２を使って、ロックプラグすなわちホルダー１１０により光ガイド１０をアクセス９に取り付ける単純さを表している。
【０１００】
図８Ｃは、先に説明したような前記アクセスの突出リング９を収容する入口１０６Ｒの前記背面凹所と共に、ねじ１０２によってホルダー１０５に取り付けられた光ガイドカプラ１００の断面図を示す。前記ホルダーすなわちロックプラグ１１０、ねじ１１２及び光ガイド１０は、挿入される準備ができている状態で示されている。ロックプラグ１１０を取り付けるまで、締め付け具１１１は緩み、光ガイド１０は自由に挿入することができる。図８Ｄは、ねじ１１２によって取り付けられ固定された前記光ガイド及びホルダー１１０を示し、前記光ガイドが凹状の円錐１０６Ｆに押し付けられる締め付け具１１１によって固定されている。光ガイド１０は、文字どおりに光送信器３の表面と光受信器４の表面に触れ（薄い保護膜を介して）、完全な光リンクになるように完全に押し込まれる。
【０１０１】
図示の光ガイドカプラ１００は、送信器３Ａからの光出力アクセスは上方アクセスであり受信器４Ａへの入力光アクセスが下方アクセスとなる状態で３Ａ及び４Ａが垂直配置となるように、各光学対で構造化されている。そのような配置又は位置決めは逆にすることができ、同様に、入出力対は光ガイドカプラ１００の左右へ水平に構造化し、配置することができる。そのような垂直又は水平の位置決めは、図９Ｂに示すような入出力光学アレイへの多くの光ガイドカプラの結合を可能にし、水平又は垂直の光学ハブ、ルータ、コントローラ及び分配器の簡単で、便利な構成を提供する。
【０１０２】
図９Ａは、ホルダー１０５及び１１０と共に、及びねじ１１２によって適所に固定された４つの光ガイド１０と共に、光ガイドカプラ１００を示す。光ガイド又は光ファイバケーブル１０の実用的な厚さ又は直径は２〜３ｍｍ（０．１インチ）のように小さく、ホルダー１０５を有する光ガイド１００の実用的な全体サイズは、約２０ｍｍの幅及び２２ｍｍの高さ（１インチ未満）であり得て、小さいが、コンポーネントサイズにおける小型化傾向も同様に対処されなければならない。
【０１０３】
光ガイド及び光ファイバは、異なるマルチコアケーブルの組み合わせで生産されるか、あるいは調整され、及び／又は形作られ、又は束ねられたマルチコア配置に統合することができる。裁断機、ケーブルトリマー及び形削り盤（図示せず）などの種々の手工具が、より柔らかい光ガイド及びより堅い光ファイバケーブルの改善された切断、切りつめ、調整、形づくり、束ね及び切断のために提供される。２、３、４、６つ以上のコアのようなマルチコア構造の光ガイドは、製造され、入手可能であり、複数の一方向光信号分配及び制御及び／又は複数の双方向適用及びその組合せのために、より小さなサイズのマルチコア光ガイドホルダーと、より大きな規模の光ガイドカプラとの設計及び製造を可能にする。
【０１０４】
図９Ｃは、より小さなサイズを有しまたデュアル光入出力対通信を提供する光ガイドカプラ２００に、ホルダー２０５が取り付けられた、そのようなデュアルコア光ガイドケーブル１２を示す。ピン５ＳＭは、表面実装はんだ接点であり、前記ホルダーすなわち２つのロックプラグ２１０は短く、組立体の高さを制限し、また前記光ガイドの終端及び取付けの処理を半分に減らすことにより、接続を簡素化することができる。
【０１０５】
図９Ｄは、前記取付け部を通って光カプラ４００及びホルダー４０５へのデュアル入出力、４出力又は４入力の光信号伝達のための４つのコアを備えるマルチコア光ガイドケーブル１４を示し、それは幅及び高さ寸法がより小さい。ここで、また、電気接点５ＳＭは、表面実装ＩＣ又は他のパッケージに用いられるような表面はんだ端子又は接点である。ホルダー２０５及び４０５の両入口２０６及び４０６は、前記デュアルコア及び４つのコアのピッチに合うようにより小さなピッチに構造化されている。前記ピッチ及び入口は、平らな又は丸いケーブルや他の所定の形状のようなマルチコア光ガイドケーブルの寸法及びピッチに一致しあるいは他の形に相応して構成され得る。光ガイドカプラ２００及び４００の構成も同様に適用され、それらは所定のマルチコア光ガイドケーブルのピッチ、寸法及び形状に一致するように、あるいは光ガイドメーカーに依る標準サイズを提供すべく作られ得る。
【０１０６】
図９Ｃ及び９Ｄの締め付け具２１１及び４１１を有するホルダー２１０及び４１０は、図８Ａ〜８Ｄに示された締め付け具１１１に類似するが、それぞれデュアルコア１２及び４本のコア１４の光ガイドケーブルをロックするために寸法決めされており、したがって、凹状の円錐の前面１０６Ｆ及び４０６Ｆは完全な円ではない。ねじ１１２が前記ホルダーすなわちロックプラグ２１０をスタッド２０７及び４０７に固定するように示されているが、該ねじに代えて、ロックのためのフック、バー及び他のロック機構の多くのタイプを使うことができる。図１０Ａ及び１０Ｂは、そのような簡単なセルフロック又はスナップオンプラグ１８を示す。米国特許出願１２／２３６，６５６号は、光ガイドのための他の固定及びロック機構を開示し、そのすべてはここに参照によって含まれる。
【０１０７】
図１０Ａは、光ガイドカプラデータ受信器１２０の電気及び光の結合回路図を示し、該受信器は、電流の状態及びドレーンの光信号を受信し、該信号を電気信号に変換し、この変換された信号をビデオインターホンモニタ、ショッピング端末又は専用コントローラを含むレジデンスオートメーションコントローラのツイストペアネットワーク１２８を経由して伝達する。ＡＣ又はＤＣのコンセントを通しての電気器具の操作及び制御は、所定の電気コンセントに接続された電気器具の識別を必要とする。そのようなデータベースは、建物が設計されるときに作ることはできず、また居住者が電気器具を移動させ、任意に該電気器具の電気接続を変更するので、電気系統が導入されるときにも作成することができない。他方、電流センサをすべての電気コンセントに取り付けることは非常に高価で、さらに、レジデンス、オフィス又は工場のすべての部屋又は区域の異なる電気器具の任意接続のために、オートメーションデータベースの更新は非常に複雑になるであろう。
【０１０８】
上記の理由から、多数の光学入力を有し、電流ドレーン及び／又は電気器具の状態を前記オートメーションコントローラに伝達するためのホームオートメーションシステムの低電圧ネットワーク１２８とインタフェースされ、該低電圧ネットワークから動作のための電力の供給を受ける光ガイドカプラ電流データ受信器１２０を取り付けるほうが安くなるであろう。図１０Ａに示された電流データ受信器１２０は、単一の光ガイド１０への光リンクを提供するための単一の光受信器４及び単一のアクセス１４１を備える光ガイドカプラ１２１を含む。しかしながら、図１０Ｂ及び１０Ｃの電流データ受信器１２０Ｕ及び１２０Ｅの光ガイドカプラは、図８Ａのカプラ１００と同様に構造化された４つの入力受信器で示されている。
【０１０９】
電流データ受信器１２０のカプラ１２１は、受信データを処理しまた前記低電圧ネットワーク又は通信回線１２８を通して前記電気器具の状態及び／又は電流ドレーンデータを伝達するための電流データ処理装置すなわちＣＰＵ又はＤＳＰ１２２と、メモリーとを含む。ＣＰＵ１２２の前記メモリーは、レジデンス、オフィス又は作業場を識別するデータ、又は電流を消耗する電気器具すなわち負荷の詳細又は細目を記憶するために使われている。前記識別データは、図１０Ｄに示されているようなアクセス１４１を通して光送信器５００から、又は低電圧通信回線１２８を通して前記ホームオートメーションコントローラから直接前記ＣＰＵに読み込まれる。代わりに、そのようなデータは、前記出願係属中の米国特許出願で開示されているようなデジタルロータリースイッチ経由で設定することができる。
【０１１０】
図示された低電圧ネットワーク１２８は、また電力をその接続されたネットワークデバイスに届ける。また低電圧ネットワーク１２８は、電力を抽出しかつこれを接続線１２８Ｐを経て光ガイドカプラ１２１に供給するためのＤＣ抽出器１２５を経て、光ガイドカプラ１２１に接続されている。抽出回路１２５の詳細は前記出願係属中の米国特許出願に開示されている。
【０１１１】
図１０Ｂは、米国で標準の電気コンセント１４２、壁電源ボックス１４６、及びテレビ１４８に電力供給するためのＡＣプラグ１４９を示す。ＡＣ電流感知アダプタ１４０は、光ガイドカプラ及び電流状態送信器３を含み、図８Ａに示されたカプラに類似に構成されているが、単一の送信器を備える。前記電流センサは、前記出願係属中の米国特許出願に開示された磁気ホールセンサ、誘導変圧器又はコイル、あるいは図８Ａの符号１０１で示すようなカプラ回路の半導体構造とすることができる。前記カプラの送信器すなわちＬＥＤ３は、図１０Ｂに示されたアクセス１４１を経由して光学的に連結されている。前記電流感知アダプタは電源コンセントを１４２から１４７に連続的に伸長し、前記テレビにスイッチが入ると、前記電流感知アダプタは、電流ドレーンを検出し、前記ＬＥＤを点灯し、又は詳細な電流ドレーン情報を伴うデータを生成するであろう。
【０１１２】
光ガイドケーブル１０は、ホルダー１８を使って、アクセス１４１経由で前記電流感知アダプタに取り付けられ、ホルダー１８は、アクセス１４１に光ガイド１０をロックして固定するスナップオンプラグである。光ガイド１０の他端は、ねじ１１２を締めることによって先に説明されたホルダーすなわち締め付けプラグ１１０を介して電流データ受信器１２０Ｕの４つのアクセスの一つに取り付けられている。これは電流感知アダプタ１４０と電流データ受信器１２０Ｕとの間の光リンクを完成する。
【０１１３】
まったく同じことが図１０Ｃに示された欧州の標準の電気系統にあてはまる。図示の負荷すなわち電気器具は室内暖房器１５８であり、そのような電気器具はさらなるデータの処理を必要とする。例えば、ヒータ１５８にスイッチが入り、予め設定された温度に達すると、サーモスタットは電力をカットするであろうし、前記ヒータにスイッチは入っているが、該ヒータがオフ状態として識別されるかもしれないので、そのシステムは、紛らわしい情報である無電流での給電を受けるだけの状態になる。このため、オン、オフコマンドが前記ヒータに送られるときは、前記電流データ受信器は、常にオン、オフコマンドを更新されなければならない。そのようなデータによって、前記システムは、サーモスタット活動の結果である無電流状態を識別する。
【０１１４】
図１０Ｃの他の相違点は、電流データ受信器１２０Ｅの４つのアクセス１４１であり、これらのすべてに、各光ガイドケーブル１０ごとのホルダーのようなスナップオンプラグ１８を取り付けることができる。他の違いは、すべて、欧州の標準壁コンセント１５２、電流感知アダプタ１５０、ＡＣプラグ１５９及び電源壁ボックス１５６に関連し、それは、すべて欧州規格タイプであることが示されており、他方、図１０Ｂのそれらは米国の標準タイプである。
【０１１５】
先に述べたところから、光ガイドカプラに関する本発明は、電流感知及び電流データの伝達の組合せに用いることができ、家庭、レジデンス、オフィス及び工場に殆どの経済的解決策を提供することが明らかであろう。前記光ガイドカプラは、ホームオートメーション制御のためのローカルな通信ネットワークのために使うことができ、異なる電気器具を監視し、制御するために必要な低価格機器を提供することができる。
【０１１６】
図１０Ｄに示される光送信器５００は、前記ホームオートメーションシステムのために使用されているＩＲ遠隔制御に類似しており、部屋又は区域のアドレス又は番号、その電流消費の詳細を含む電気器具のタイプのような詳細を識別するデータのような光データを供給するための光ガイドアダプタ５１０に取り付けられて示されている。そのようなデータは、前記電流感知アダプタが設置されるとき、またその光ガイドが電流受信器１２０Ｕ又は１２０Ｅに取り付けられる前に供給され、ユーザ又はインストーラにデータの最も簡単な記録、さもなければ、ノウハウに基づくプロセスを与える。
【０１１７】
図１１Ａのブロック図は、図１０Ａに示された光ガイドカプラ−電流データ受信器１２０の拡張回路である光ガイドカプラ分配器１３０を示す。光ガイドカプラ分配器１３０は、図１０Ａに示されたアクセス１４１のような、フォトダイオード４を経てデータを受け取るための１つの光入力１４１−１を含む４つの光アクセスを含む。アクセス１４１−２は、リンクされた光ガイド１０を経て光学的に位置合わせされたＬＥＤ３すなわち送信器から制御及びコマンドを伝達するための出力である。図示のアクセス１４１−３及び１４１−４は光信号を伝達するための双方向光アクセスであり、該各アクセスはそれぞれを通して双方向にリンクされた受信器４及び送信器３を有する。メモリー付きＣＰＵ１３２は、図１０ＡのＣＰＵ及びメモリー回路１２２と同様であり、拡張された光素子すなわち図１１Ａに示された３つの受信器４及び３つの送信器３のための拡張入出力ポートを有する。
【０１１８】
データ処理装置すなわちＣＰＵ又はＤＳＰ１３２は、コントローラ（図示せず）と通信するための通信ネットワーク１２８にＤＣ抽出器１２５を通して接続されている。前記ＤＣ抽出器は、前記通信ネットワークから直流を取り出し、光ガイドカプラ電流データ受信器１２０のために先に説明したと同様に電力線１２８Ｐ経由でＣＰＵ１３２に電力を供給する。
【０１１９】
アクセス１４１−１経由のデータ受信器入力は、図１０Ｂ及び１０Ｃに示された電流感知アダプタ１４０又は１５０から電流データを受け取るために使うことができることは、上記から明らかである。同様に、前記器具とその位置の詳細は、図１０Ｄの又は直接前記ＣＰＵへの送信器５００経由で又はネットワーク１２８経由でＣＰＵ１３２のメモリーにインストールされるか、読み込むことができることは明らかである。
【０１２０】
光出力アクセス１４１−２は、アクセスのみを受けまた受け取られたコマンドへの光データの応答をしない光ガイドカプラを含んでいる器具にコマンド及び制御を供給するために使われる。アクセス１４１−２の図示の送信器３は、入力アクセス１４１−１又はアクセス１４１−３及び１４１−４の受信器４によって受信される光コマンド信号に応じて、又は前記ネットワーク１２８経由のコマンドを通して動作する送信器とすることができる。ＣＰＵ１３２は、受信した光コマンド、制御信号を解読し、コマンドをその送り先に中継又は送信するために、それぞれのＬＥＤ３に入出力ドライバポートを経てアドレス指定されるように受け取られた信号をリダイレクトするようにプログラムされている。
【０１２１】
アクセス１４１−１及び１４１−２は、設定されたアドレス及び詳細に基づいて、２つのシングルコア光ガイド１０を経て、又は前記参照された米国特許出願に開示されたような他の光デバイス経由で、相互に、双方向光ガイドカプラを含む同じような器具と双方向光信号を伝達することができる。
【０１２２】
双方向光アクセス１４１−３及び１４１−４は、受信器４及び送信器３との直接的な光リンクを構成して示されているが、代わりに、レンズ、プリズム及び／又はフィルタを含むことができる。前記双方向アクセスは、電気器具に、又は例えば、図１１Ａの光ガイドカプラ分配器１３０経由で情報をオートメーションコントローラ（図示せず）と交換するための双方向光ガイドカプラを含むＵＳＢアダプタ経由のＰＣなどの通信装置に、光学的に接続することができる。
【０１２３】
アクセス１４１−３及び１４１−４は、異なる電気器具、例えば、図７Ｂに示されたスイッチ７０＋７０Ｒに類似する光ガイドカプラ−ＳＰＤＴＣＭＯＳＦＥＴ又はトライアックのスイッチを組み込む照明器具に接続することができ、該スイッチは前記照明器具又は図１１Ｂに示されたランプ１６０の手動ＳＰＤＴスイッチ１６１に接続することができる。ランプ１６０を操作する光ガイドカプラスイッチは調光器回路を含むことができ、また照明素子は、例えば、高輝度ＬＥＤ又はＬＥＤアレイとすることができ、その輝度制御は、パルス幅及び／又はパルス繰返し数によって増減少し、光ガイドカプラ−分配器１３０のＣＰＵ１３２又はランプ１６０に含まれる光ガイドカプラ−スイッチによって制御することができる。
【０１２４】
構造化されあるいは接続された電流センサを含む双方向光リンクを備える光ガイドカプラを含む如何なる電気器具も双方向アクセス１４１−３及び１４１−４に光学的に接続することができ、また例えば図１０Ｂ、１０Ｃのテレビ１４８及び室内暖房器１５８は、光ガイドカプラ分配器１３０を通して制御され、動作され、また電流感知アダプタ１４０又は１５０を使用することなく、帰還光電流ドレーンデータ又は状態信号を伝達することができる。さらに、そのような電気器具の詳細及び該電気器具の位置は、電流データ受信器１２０のために先に説明された同じあるいは同様なプロセスで、個々のアクセス１４１−３及び１４１−４にそれぞれ光送信器５００によって、読み込まれあるいは設定することができる。
【０１２５】
図１２Ａ〜１２Ｆは、「光−機械」電源スイッチ２９０の組み合わせとなるように、前記ＳＰＤＴ光ガイドカプラユニット２１０に結合されまた構造化された機械的ＳＰＤＴスイッチ組立体を示す。光−機械スイッチ２９０は、機械式スイッチ３０のソケット端子への取付けのためのピン接触子２３及び２４として図３Ａ〜３Ｃに示されているトラベラー端子又は接点２３及び２４を用い、また電力用の相互接続する接点２５及びソケット３４を含む。対照的に、接点２３及び２４は、スイッチ自体のトラベラー接点に構造化されており、ＡＣ活性線及び負荷の端子３１及び２４がパッケージ化された前記光ガイドカプラスイッチ２１０に構造化されている。
【０１２６】
端子３３（負荷）を含みかつ前記パッケージ２１０を前記スイッチ組合せ体の為のベースに変えまた機械式及び遠隔操作光ガイドカプラＳＰＤＴスイッチ組合せ体に結合するに必要なすべての電気接点及び端子を含む構造体の前記ＳＰＤＴ光ガイドカプラスイッチパッケージ２１０に、スイッチ電極３１（負荷）が取付けられる。図１２Ｆに示された光−機械スイッチ２９０は、スリム化された構造のスイッチであり、図３Ａ〜３Ｃに示され、上記でまた図５Ｃ、６Ｂ及び７Ｂに詳細に示された結合スイッチ９０に類似する。先に説明されたようなパッケージ化されたＳＰＤＴ光ガイドカプラ２１０に、２つの光ガイド１０を使用するための２つの光ガイドアクセス２１を設けることにより、図示しないが前記結合されたスイッチは、また図６Ａ及び７Ａに示された結合スイッチ９２及び９５を含む。
【０１２７】
図１２Ａ〜１２Ｃは、前記結合された光ガイドカプラＳＰＤＴスイッチ組立体２００の３つの断面図を示し、図１２Ａではそのロッカーアセンブリが下方位置で停止され、図１２Ｂではその上方位置と下方位置との間の遷移状態にあり、また図１２Ｃではその上方位置に停止されて示されている。前記ロッカーアセンブリは、ロッカー本体２０１と、その中心枢軸２０２と、ピストンホルダー及びガイド２０３と、渦巻きばねを含む中空ピストン２０５と、揺動をその上方位置及び下方位置で停止するための上方及び下方の２つの停止バー２０４とを含む。
【０１２８】
図示の揺動機構及び動作は、よく知られている構造であり、それらの異なるロッカースイッチが多くのメーカで用いられている。図示の構造では、前記ロッカーアセンブリが上方から下方へ又は下方から上方へ切り換えられるとき、シーソー接触子アセンブリ２０６の中心位置へ向けての揺動の間、ピストン２０５は、そのホルダー及びガイド２０３に向けて押され、前記渦巻きばねを収縮させる。前記揺動及び前記ピストン２０５が前記シーソー接触子２０６の中央位置を通過するとき、前記シーソー接触子アセンブリ２０６を他方の前記トラベラー接触子へスナップ動作させかつ係合すべく、前記渦巻きばねは、前記シーソー接触子の他方の側に前記ピストンを強いることにより、伸長し、その緊張を解除するであろう。
【０１２９】
前記接触子アセンブリ２０６は、図１２Ｄ及び１２Ｅに示されているセンターバー２０７のまわりで回転し、該アセンブリは、端子３１にしっかりと着き、前記アセンブリ２０６のＵ字状部分２０６Ｕの２つの立ち上がりアーム部によって、上方から下方又は下方から上方への前記ピストン運動を止めるように構成されている。ロッカー本体２０１の中心枢軸２０２と、センターバー２０７とは、ロッカー本体２０１及び前記シーソー端子２０６はそれらの中心枢軸２０２及びセンターバー２０７の回りで揺動及びシーソー動作するように、前記結合スイッチアセンブリ２９０の容器２３０内に含まれたホルダー（図示せず）により、支持されている。
【０１３０】
ロッカー本体２０１がその下方の停止状態にあると、シーソー接触子アセンブリ２０６は、上方のトラベラー接触子２４との係合位置で示される。前記シーソー接触子は、前記ロッカー本体２０１が図１２Ｂに示された中間動作位置にあるが、上方の前記トラベラー端子２４に係合して示され、前記ばね及びピストン２０５の前記シーソーの上方端子に対する最大力は弱められるが、前記電気接触子を端子３１（負荷）とトラベラー接触子２４との間に維持する。
【０１３１】
図１２Ｃのシーソー接触子アセンブリ２０６は、ロッカー本体２０１がその上方位置に停止されたとき、下方側トラベラー端子２３に係合すべく反転又は切り換えられて示されており、前記収縮したばね及びピストン２０５の停止アーム２０６Ｕへ向けての動きの解除力によって充分に係合し、前記負荷端子３１を前記トラベラー端子２３に切り換えるように接続される。
【０１３２】
図１２Ｄは、前記結合されたスイッチアセンブリの左側２９０Ｌ、活性ＡＣ又はＤＣの端子３２及び接触子３４を示し、該接触子は前記光ガイドカプラスイッチパッケージ組立体２１０に直接的に構成されている。また、該図には、光ガイドアクセス２１、光ガイドロック舌状片２２及び締め付けねじ２２Ｓが示されており、それらは結合されたスイッチ２９０の容器２３０内に構造化されている。他方、図１２Ｅは、結合されたスイッチの右側２９０Ｒを示す。前記右側には、負荷端子３１と、負荷線を前記スイッチに接続する接触子３３とが含まれている。また、図１２Ｅは、ＳＰＤＴ光ガイドカプラスイッチパッケージ２１０からの熱を放散するために必要になるであろう組み立てヒートシンク２４１を示す。
【０１３３】
光ガイドカプラスイッチパッケージ２１０は、図１２Ａ〜１２Ｃ、１２Ｅ及び１２Ｆに示されたヒートシンク２４１を取り付けるためのヒートシンク面２１３を含む。種々のヒートシンクタイプ及び寸法が半導体スイッチからの熱を放散するために必要である。前記ヒートシンクは、電気のボックス（図示せず）にスイッチを組み付けるためと、電気工事規定に従ってグラウンドすなわちアース線を接続するために結合された光−機械スイッチ２９０のために金属ホルダーとして、また、使われる。そのようなアース接続部２４２は、図１２Ｆに示されている。
【０１３４】
図１２Ｆは、よく知られているフロントカバー２４３と、ロッカーキーレバー２４４とを含む前記結合されたスイッチ２９０の分解図である。ロッカー本体２０１は、ロッカーキーレバー２４４の後部のピン４４を適応させかつ係止するために、円形のカットアウト４５を含むことが図１２Ａ〜１２Ｆに示されている。これによって、パッケージ化された光ガイドカプラ半導体スイッチ上に組み立てられた機械式のＳＰＤＴスイッチを含む前記結合されたスイッチ２９０は、よく知られている電源スイッチに取り替えることができ、また電気及び建築の規制条例に従ってまったく危険無く電気ボックス内に設置することができ、前記結合されたロッカースイッチを経て手動で操作し、また光ガイド及び／又はファイバ光ケーブルを経る光通信を使用してレジデンスオートメーション又は他の専用制御系経由で遠隔操作で操作することができることが、明らかになる。
【０１３５】
図１２Ａ〜１２Ｆに示された前記結合されたロッカー光−機械式スイッチ２９０は、好適な実施例に過ぎず、その代わりに、マイクロスイッチ、トグルスイッチ、ロータリースイッチ、スライドスイッチ、プッシュスイッチ、プルスイッチ及び本願の前記光ガイドカプラ半導体スイッチパッケージに取付け、差し込み及び／又は構成することができる端子を有する、レジデンス、オフィス、事業所、工場及び他の施設に使われる他のすべての電源スイッチを含む多くの他のタイプスイッチを使用することができる。
【０１３６】
上記したところのすべてから、本発明の半導体光ガイドカプラパッケージを使して電気器具を通信機器を光学的に接続するための簡単で、低価格の解決策に基づくことができるさまざまな回路、接続、機能及び適用があることは明らかであろう。
【０１３７】
前記した開示は、本発明の好適な実施例に関連するに過ぎず、ここに開示のために選ばれた本発明の実施例のすべての変更及び改良を覆うことを意図しており、その変更は本発明の精神及び範囲から逸脱することのないことはもちろん理解されるであろう。
【符号の説明】
【０１３８】
３（３Ａ、３Ｂ）、５００ 光送信器（ＬＥＤ）
４（４Ａ、４Ｂ）、１２０ 光受信器（フォトトランジスタ）
９、２１、１４１ アクセス
１０、１２、１４ 光ケーブル（光ファイバ、光ガイド）
１１、８０、１００、１２１、１４０、２００、２１０、４００ 光ガイドカプラ
１８、１０５、２０５、４０５ ホルダー
２７、６７ 電流センサ
３０ ＳＰＤＴスイッチ
６４ 光学レンズ
１０１ 半導体回路
１４８、１５８、１６０ 電気器具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気通信装置、家電製品、オフィス及び工場の自動化及び通信媒体での使用のために、光ガイド及びプラスチック光ファイバを経て、スイッチ、ＭＯＳＦＥＴ、トランジスタ、サイリスタ、トライアック及び光リレーを含む光起電性光カプラ装置への光信号の伝達及び／又は供給に関する。
【背景技術】
【０００２】
有線又は無線の制御装置は、交流（ＡＣ）又は直流（ＤＣ）電力装置、ヒータ、空調装置、モータ、電動装置、照明及び家庭、アパート、オフィス、工場や一般の建物内の他の電気製品などのオンオフの切り換えを目的として、その遠隔操作に使用されている。
【０００３】
器具のオンオフの切り換え及び／又はトライアック又はＦＥＴスイッチを経てあるいはサイリスタを経て照明器具を減光するなどの操作レベルの設定又は命令に利用可能なスイッチ及びリレー装置は、手動で操作されるか、又は低電圧ネットワークとして知られているネットワークを経た遠隔制御器につながっている。前記低電圧ネットワークは、同じ電源ボックス内で電気スイッチ装置に接続することができない。電力線接続と並ぶ低電圧ネットワークは、世界の国のほとんどで電気及び建築の規制条例によって禁止されている。
【０００４】
しかしながら、前記条例は、電気器具及び照明具の自動化された切り換え及び制御の低価格の簡単な解決策の導入を遅らせた。現在、電力消費量の削減要求の広がり及び建物や工場内の多くのスイッチ及び他の電気、電子装置のプログラミングの要求が明確になるに伴い、電力線が接続されている電気ボックス内の電力線スイッチ及び他の制御装置への制御及び通信信号の伝播及び供給のために、低電圧線以外の簡単な解決策が必要であった。
【０００５】
電気通信装置間又はその内部の配線（銅）経由の相互接続は、異なる接地電位又は異なる信号レベル又は電力線電位によって、同様に防止されている。フォトカプラの使用は、それらの相互接続点での異なる電位に関する制限を克服する。よく知られている光結合装置の広いレンジは、種々のパッケージで利用可能であり、電気、電子及び通信産業の全体に提供されている。すべての既知のフォトカプラでは、光学信号を反対側のピンダイオード又はフォトダイオードあるいは他の光学的又は光起電性構造物へ伝搬するために、ＩＣパッケージや他のパッケージに埋設され、あるいは個々に搭載されたＬＥＤやレーザに電流信号を供給することが必要とされており、これにより送信器の入力端子と受信器又は受信機構の出力端子との間のいかなる電流も遮断される。
【０００６】
フォトカプラの入出力は、電気的に分離されるが、フォトカプラ装置の入力端子及び出力端子は、配線される必要があり、そのような線又は接続部は世界の先進国の建物及び工場のＡＣ電気配線システムのそばに、又は共に導入することができないので、そのようなフォトカプラ装置は電気及び建築の規制条例を克服しない。
【０００７】
そのような規制の解決策は、電気ボックス内のリレー及び調光器が光ガイド又は光ファイバケーブルによって接続された、２００８年９月２４日に出願された米国特許出願１２／２３６，６５６号に開示されており、参照によって個々に含まれている。
【０００８】
しかしながら、上記米国特許出願１２／２３６，６５６号に開示の光ガイド解決策は、コントローラとスイッチ、リレー又は調光装置との間の一方向又は双方向通信を提供するための他の回路に加えてフォトトランジスタ及び／又はピンダイオードの使用を教示し、また多くの部品や製造コストを増大する小さなパッケージ装置への構成要素の組み立てを含む。
【０００９】
上記米国出願１２／２３６，６５６号、２００７年１０月１８日付け米国出願１１／８７４，３０９号及び２００７年１１月１４日付け米国出願１１／９３９，７８５号に記載の従来技術は、前記スイッチと、調光器と、電力オン又はオフ状態、待機及び／又は所定の装置の電流ドレーン（current drain）に関する特定のデータのような電流ドレーン情報をコントローラに供給するための電力コンセントとを通る電流の検出を教示する。そのようなデータは、電流センサを介して検出され、ＬＥＤのような送信装置によって光ガイド又は光ファイバケーブルを経て前記コントローラに伝えられる
【００１０】
前記米国出願１２／２３６，６５６号の従来技術は、コントローラからスイッチ装置に一方向制御命令を伝達するための単一の光ガイドを開示する。該米国出願は、双方伝播のためのデュアル光ガイドを開示し、スイッチ装置にコマンドを伝達するための一方向及び前記スイッチ装置から戻るデータを伝達する逆方向である。該米国出願は、さらに、前記スイッチへのコマンド及び光ガイド又は光ファイバを経る該スイッチからの電流ドレーン又は負荷状態のような帰還データの伝達のためのハーフミラー構造を含む光学プリズムの使用を開示する。
【００１１】
スイッチ装置の限られたスペース内のＩＲ又は可視光の送受信器、関連回路、部品や構成要素を含む米国出願１２／２３６，６５６号に開示された装置を製造するコストは、上記したように、一般的に使われている機械式スイッチ及び装置よりも高価であり、より低コストで光ガイド又は光ファイバを経て光信号の相互接続を可能とするより簡単な構造が必要とされている。
【００１２】
同様に、よく知られているフォトカプラで使われ、光送信器及び光受信器間の空間を満たすシリコンなどの光伝達物質及びその厚さは、それらの内部構造によって２つの相対する状況を表す。フォトカプラの入出力端子の間に適用される非常に高い電圧のために、絶縁性を管理する規約及び規則は、テスト手順を指定し、これはＬＥＤと、フォトトランジスタ又は他の受光構造物との間のシリコン又は光伝達物の厚さの増加を必要とする。材料の厚さの増加はＩＲ又は可視光の伝達にとって距離の増大を意味し、それは光受信器に達する光又はＩＲを指数的（１／距離２）に減少させ、従って、感度、応答時間を減少させ、またノイズ感受性を増大させる。光結合解決策のために、より簡単で改善された方法及び装置が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第５，９２３，３６３号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６０３，８４２号明細書
【特許文献３】米国特許第６，９４０，９５７号明細書
【発明の概要】
【００１４】
本発明の第１の目的は、可視光、ＵＶ又はＩＲの信号から成る光信号の伝達のために及び離れた送受信器回路を相互接続するために、パッケージ化された半導体デバイスの一端の光電性及び光起電性の受信器と、パッケージ化された半導体デバイスの他端のＬＥＤ又はレーザ送信器との間で光ガイド又は光ファイバを直接接続するための方法及び装置を提供することにある。例えば、光送信器（photo transmittor）及び光受信器（photo receiver）は同じ印刷回路板の上に実装されるが、光信号を伝達することに関して電気的に絶縁される必要がある。他の例では、低圧制御信号を使ってＡＣ及び／又はＤＣ電源スイッチ、調光器及び他のＡＣ及び／又はＤＣ電源装置を操作するために、指定された電気ボックスの中で制御信号を絶縁する必要性である。さらに、そのような電源装置は、電流ドレーン及びオン、オフ、待機又は上記米国特許出願１１／８７４，３０９号、１１／９３９，７８５号及び１２／２３６，６５６号に開示されている他の電流検出レベル及びデータのような光信号を出力するためのホールセンサなどのＡＣ又はＤＣ電流センサ又は半導体送信器パッケージのセンサ回路を含むことができる。
【００１５】
本発明の光ガイドカプラパッケージは、ピン（ＰＩＮ）フォトダイオード、フォトダイオード、フォトダイオードアレイ、光起電性セル、光ダイアック、光サイリスタ、フォトトライアック、フォトトランジスタ、光結合されたＭＯＳＦＥＴ（ＯＣＭＯＳＦＥＴ）、ＬＥＤ、レーザ及びその組み合わせのグループから選択された少なくとも１つのフォト素子又はオプト素子を含む。
【００１６】
本発明の他の目的は、ビデオインターホン及び／又は「ショッピング端末」及び／又は通信ネットワークであって前記ビデオインターホン及びショッピング端末によって又は異なる装置への他の専用コントローラによって、米国出願１１／５０９，３１５号に開示されているようなドライバ回路又は他のドライバ回路を使い、制御コード及び信号を生成することを含む通信ネットワークを通して、電気器具の状態を操作し、監視することである。「ショッピング端末」は米国特許第７，２９０、７０２号明細書に開示されている。ビデオインターホンシステムは、米国特許第５，９２３，３６３号、第６，６０３，８４２号及び第６，９４０，９５７号の各明細書に開示されている。
【００１７】
本発明のさらに他の目的は、光送信器及び光受信器をそれらの通信ＩＣに含めることにより、また電線を経てそのような通信装置を接続できない電気システム又はレジデンス或いは家庭のオートメーションに接続するための光ガイド及び光ファイバの同様な簡素な導入を提供するために、統合パッケージを光ガイドホルダーに適合させることにより、ハブ、ネットワークスイッチ及びルータ及びＰＣ（パソコン）で使用されるような相互接続通信回線を提供することにある。
【００１８】
以下の記載における構成要素、部品、構造及び技術に関連するフォト、オプト又は光学的の用語は同じである。
【００１９】
以下の説明において、フォトカプラという用語は、ＬＥＤ又はレーザのような光送信器と、フォトダイオード、フォトトランジスタ又は光起電性セルなどの光受信器との間の少なくとも１つの内部光リンクを含むよく知られている種々の集積半導体パッケージを指す。
【００２０】
以下の説明において、ライトガイドカプラという用語は、構造化された要素の中に、光送信器又は送信器と呼ばれ、及び／又は光受信器又は受信器及び／又は光起電性セルと呼ばれ、またレシーバと呼ばれた光学素子を組み込む集積回路パッケージを指す。前記パッケージは、光受信器に、又は光送信器にあるいは双方に位置合わせされた光アクセスを含む。前記パッケージは、光ガイド又は光ファイバを前記光アクセスへ導くための光ガイドホルダー構造（組み込み式）で構成することができ、そのような光ガイドホルダーは前記パッケージへの取り付けのために個別構造とすることができる。
【００２１】
以下の説明において、活性ＡＣ（live AC）という用語は、交流電源又は配線源の中性線に対して、該交流電源又は配線源の「活性線」を指す。負荷という用語は、前記中性線と前記交流の活性線との間で、機械式オン、オフスイッチ、リレー、ＭＯＳＦＥＴ、トライアック又は調光器を介して接続される照明設備のような器具を指す。
【００２２】
以下の説明で、接点の用語は、本発明の光ガイドカプラ回路の接続のために使われるような、ピン、はんだピン、表面実装接点、表面実装端子、プラグ、ソケット、ポスト、ブレード、ターミナルブロック、ねじ止め端子、圧着端子、端子上への定着、はんだ端子、はんだ接点及びそれらの組み合わせを言う。
【００２３】
以下の説明において、送信器（トランスミッタ）という用語は、電気信号をＵＶ、ＩＲ又は可視光信号に変換するＬＥＤ、レーザ又はその他の光放出装置を指す。
【００２４】
送信という用語は、携帯リモートコントローラからのように空中へ又は光ガイドあるいは光ファイバへ送信器からＵＶ、ＩＲ又は可視光を放出することを指す。
【００２５】
受信器という用語は、フォトダイオード、ピン（ＰＩＮ）ダイオード、フォトトランジスタ、又はＵＶ、ＩＲあるいは可視光を電気信号又は電荷に変換する他の光起電性又は光電性の受信器を指す。
【００２６】
受信という用語は、携帯ＩＲリモートコントローラからなどのように視線方向へ空気中で又は光ガイドあるいは光ファイバを介して、又はプリズム、ハーフミラー、レンズ、フィルタ及び他の光学構造物を含む透明材料を経て、前記受信器の素地上に、ＵＶ、ＩＲ又は可視光を受けることを指す。
【００２７】
トランシーバという用語は、送信器及び受信器の組合せを指し、半導体パッケージに埋設されたＬＥＤ及びフォトダイオードあるいはフォトトランジスタを含み、又は受け取られた前記受信器への光信号を屈折あるいは案内することによって、光ガイドあるいは光ファイバのような1つの光ケーブルを通っての光信号の双方向への伝達のため及び送られた光信号が前記光ケーブルに入ることが可能となるために、光学プリズムに取り付けられたＬＥＤ及びフォトダイオードあるいはフォトトランジスタを含む。トランシーバという用語は、２つの光ケーブル経由で双方向へ光信号を伝達するトランシーバを含む。
【００２８】
光学プリズムの用語は、該プリズムを経由して及び1つの光ガイド又は光ファイバを経由して伝達された双方向の光信号（受信及び送信の両光信号）を屈折し及び又は分離するための構造をいう。前記プリズムは、偏光フィルタ、所定可視光波長パスフィルタ、可視光帯域パスフィルタ、所定波長のＵＶパスフィルタ、所定波長ＩＲパスフィルタ、所定波長のＵＶカットフィルタ、所定波長のＩＲカットフィルタ、所定の反射率を有するハーフミラー及びそれらの組合せのグループから選ばれた光デバイスを含み、前記フィルタ及び／又はハーフミラーは、前記プリズムを形成し、又は前記プリズムに取付けられ、及び／又は前記プリズム上に塗られ、及び／又は色調、粒子又はプロセスの形態でプリズム素材に導入される。プリズム構造のさらなる詳細は、米国特許出願第１２／２３６，６５６号に開示されており、参照によってここに含まれている。
【００２９】
ＵＶ、ＩＲ又は可視光は、以下の説明において個々に説明されているが、ＵＶ、ＩＲ又は可視光の用語は、すべて同じである。光、ＵＶ、ＩＲ又は可視光という用語は、光信号と代替的に使われており、そのように説明されない限り、その一方又は他方に制限的であるべきでない。
【００３０】
コントローラ又は制御装置の用語は、コマンド及び通信を一方向又は双方向へ伝えるために、低電圧線又はバスラインとして知られている制御線を経てスイッチや他の装置を制御するシステムコントローラをいう。前記制御線は、前記装置に直流１２Ｖのような低出力を供給することができる。前記コントローラは、１方向又は双方向光通信回路と光ガイド又は光ファイバのためのホルダーとを含むＡＣ又はＤＣスイッチ装置と通信するために、また光信号（光、ＵＶ、ＩＲ又は可視光の信号）を伝達する。低電圧線という用語は、コントローラの制御線を指す。
【００３１】
電流センサの用語は、ＤＣ電力線を流れる直流電流ドレインを検出するための直流センサ及び／又はＡＣ電力線を流れる又はスイッチ装置を流れる交流電流を検出するための、及び／又は一方向又は双方向の光信号を経て電流ドレイン状態を生成するための交流センサを指し、ホールセンサによる磁場検出又は上記で参照された米国特許出願１１／８７４，３０９、１１／２３６，６５６及び１２／２３６，６５６の各号で開示されている誘導による検出を含む。
【００３２】
米国出願係属中の用語は、２００７年１０月１８日及び２００７年１１月１４日にそれぞれ出願された米国特許出願１１／８７４，３０９号及び１１／２３６，６５６号と、米国特許出願１２／２３６，６５６号とを指す。
【００３３】
本発明の、ＡＣ又はＤＣ電力で動作する電気器具を遠隔操作するために光起電性及び光電性のカプラ及びリレーを接続するための前記方法及び装置と、他の目的とは、本発明の光ガイドカプラ間で光ガイド又は光ファイバを導入することによって達成される。光ガイドカプラの一つは、電気コマンド及び通信信号を送受信する低電圧コントローラに含められ、一方向又は双方向のＵＶ、ＩＲ又は光信号の伝達のために前記信号を光信号に変換すべく、本発明の前記光ガイドカプラを使用し、電気器具の操作のためにスイッチ又は電気器具に含まれる双方向光ガイドカプラへの光ガイド又は光ファイバケーブルを経るオン、オフコマンドを含む。
【００３４】
本発明の光ガイドカプラは、照明電気器具及びＬＥＤ照明器具、台所用電気器具、音響影像電気器具、冷暖房電気器具、換気、洗濯乾燥電気器具、ガーデニング電気器具のような如何なるタイプの電気器具にも含めることができ、また該電気器具を光ガイド又は光ファイバケーブルを通して制御するために、家庭、レジデンス、オフィス、店舗及び工場で使用される如何なる電気製品にも含めることができる。これに代えて、前記光ガイドカプラは、電気器具から分離された空調装置のコントローラのような電源スイッチ及び／又は電気器具の専用コントローラに、光ガイドカプラあるいは交流又は直流の切り換え装置の他の光学装置を備える前記電気器具の操作及び／又はそのオン、オフ切り換えのために、導入することができる。また、接続された電気器具から電流ドレーンを確認する光信号を受け取るために、該電気器具は、オン、オフ状態又は該電気器具あるいは前記電源スイッチからの待機状態のような戻り光信号を発生する。
【００３５】
前記電流ドレーン又は前記オン、オフ状態のデータは、オン、オフのような受信された操作コマンドに応じて、又は電流センサ出力に基づく問い合わせコマンド（データ要求）に応じて送られ、これにより家電製品の誤りの無い遠隔操作を提供することができる。
【００３６】
本発明の他の目的は、２つの光ガイドカプラ間で低価格のシングル又はデュアルの光ガイドあるいは光ファイバを直接に接続することにより、家庭又はオフィスなどで高速光通信を提供することにあり、該光通信は、電気系統と組合せられた光ガイド及び光ファイバへの光アクセスを含むように構成された、本願の光素子及び光リンクを含むパッケージ化された通信半導体デバイス間の光通信を含む。
【００３７】
パッケージ化された光ガイドカプラ及びＡＣスイッチングデバイス、及び／又は前記出願係属中の米国特許出願に開示されたと同様な既存の標準の電気スイッチ及び差し込み口を備える電流センサ装置を結合する方法は、いくつかの主要な利点を提供し、その第１は、標準の低価格で、大量に生産されたスイッチ及び差し込み口を使うことができるので、結合された遠隔制御されるスイッチ及び差し込み口の総コストの低下である。第２の利点は、パッケージ化された光ガイドカプラ半導体スイッチを手動スイッチと結合することによって達成される。共同結合された「光ガイドで制御されまた手動で操作されるスイッチ」は、パッケージ化された光ガイドカプラ半導体スイッチ上に直接に構造化することができ、又は、さもなければ、デュアル操作を提供するために、一方では一般的に使われるスイッチ及び差し込み口を介しての手動と、該手動操作と並行して、パッケージ化された前記光ガイドカプラスイッチを経る遠隔操作を提供すべくそれらはプラグインによる又はねじ取付けとすることができる。これらの利点は、本発明の他の目的であり、前記出願係属中の米国出願で開示されているような手動及び遠隔スイッチ操作間の相反なしに全体的に調和がとれて達成される。
【００３８】
前記出願係属中の米国出願は、ＡＣ電気器具及び照明設備のための２種類のスイッチ、すなわち、照明設備を２つの離れた位置から切り換えるような所定の電気器具のオン、オフの切り換えのための単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチの使用を教示する。同じ照明設備のオン、オフ切り換えのために３つ以上のスイッチが必要な例があり、他のタイプの双極双投（ＤＰＤＴ）スイッチが上述した２つのＳＰＤＴ間に所定の直線十字構成で接続されている。前記ＤＰＤＴスイッチは、「クロス」又は「リバース」又は４方向スイッチとして、また知られている。
【００３９】
したがって、本発明の目的の１つは、照明設備又は他の電気器具を操作するために手動のＳＰＤＴ光スイッチ上に構造化されあるいは取り付けられた光ガイドカプラ−ＳＰＤＴ ＭＯＳＦＥＴ、トライアック又はサイリスタと同様なスイッチング素子に光ガイドを導入することであり、これにより、「一般的に使われる」手動スイッチを経る操作が維持され、所定の形態で前記スイッチと接続されるＳＰＤＴ光ガイドカプラ半導体スイッチを経ての遠隔切り換えが提供される。
【００４０】
本発明の他の目的は、手動のＳＰＤＴスイッチと、２つのＳＰＤＴ及び１又は複数のＤＰＤＴスイッチを含む、より総合的な切り換え設定とに接続されたシステムの照明設備又は他の電気器具のオン、オフ遠隔切り換えのために、ＳＰＤＴ光ガイドカプラへのコマンドの伝達のために光ガイドを導入することにある。
【００４１】
ＡＣ又はＤＣのＳＰＳＴ（単極単投）又はＳＰＤＴ光ガイドカプラスイッチは、光ＣＭＯＳＦＥＴすなわちＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチ又は半導体リレー（ＳＳＲ）としてまた知られているＭＯＳＦＥＴスイッチを使うことができる。ＬＥＤによって放射される光レベルに基づくフォト電流を発生させる典型的なフォトトランジスタと異なり、ＯＣＭＯＳＦＥＴは、ゲート容量を充電してゲートソース間電圧を増大させる光起電性セルを使い、これによりＯＣＭＯＳＦＥＴをオンする。これは、「常開放」ＯＣＭＯＳＦＥＴにとって正しく、「メイク型接点」ＭＯＳＦＥＴとも呼ばれている。「常閉接」又は導電性ＭＯＳＦＥＴである他の「ブレーク型接点」ＯＣＭＯＳＦＥＴは、ＬＥＤが光るとき、ゲートソース電圧によってゲート容量を充電し、バイアスを掛けてＯＣＭＯＳＦＥＴを経る電流を止めるように前記光起電性セルを接続する。
【００４２】
２つのＯＣＭＯＳＦＥＴの使用が説明されるように、前記光起電性セルを照らすことによってＯＣＭＯＳＦＥＴをスイッチオン、オフすべく光ガイドを導入するために光学アクセス及びホルダーを含むように適合された半導体構造物への常開放及び常閉接の又は結合されたデュアルのＯＣＭＯＳＦＥＴの構造体は、多くのパワー組み合わせ及び回路においてそのようなスイッチを統合するためにＡＣ／ＤＣの高電圧ＳＰＤＴスイッチを提供することの完全な解決策である。
【００４３】
同様な構造体は、サイリスタ、トライアック及びダイアックのような他のＡＣスイッチに適用することができ、すべては、本発明の光ガイド又は光ファイバにアクセスし、保持し、ロックするように適合され、半導体構造体にパッケージ化することができる。
【００４４】
手動スイッチ自体から前記コントローラにデータが供給されないので、前記電気器具のオン、オフ状態を離れて識別することが不可能になるであろうとき、手動ＳＰＤＴスイッチに「付加装置」としてＳＰＤＴ光ガイドカプラを使用することは、制御系を混乱させるかもしれない。いくつかのＳＰＤＴ及びＤＰＤＴスイッチが所定の回路中に接続されると、前記所定の回路のすべてのスイッチに関連するデータが前記コントローラに送信されなければならないので、オン、オフ状態を識別することはもっとずっと複雑になるであろう。そのようなデータが入手可能であっても、それは、インストール中の前記コントローラのプログラムを作るとき、すべての手動スイッチの詳細の記録を要求し、そのような記録は複雑で、厄介で、ミスが生じ易い。たとえそれが可能であっても、それは、データの取り扱いを複雑化し、手動スイッチ又は光ガイドカプラが前記システム中で作動するたびのすべてのスイッチのデータの送信を必要とするであろうし、これは代償として大幅に多くのデータトラフィック及び処理をもたらす。上記の理由のために、電流ドレーンデータについての必要性が存在する。
【００４５】
上記の理由により、本発明の他の重要な目的は、電気器具がいつスイッチを入れられるか、スイッチを切られるか又は待機モードにあるかを確認するための光ガイドカプラ電流センサの導入である。また、電気回路（検流器）への活性ＡＣ電源線の接続は電気及び建築の規制条例とともに電気的な安全性の法律、規定及び規則の遵守をここに要求し、それは同じ電気ボックス中で低電圧通信回線と接続することができないが、本発明の好適な実施例の光ガイドカプラＡＣ電流センサは、光ガイド又は光ファイバを経て光信号を生成するためにＡＣ線と接続することができる。さらに、前記出願係属中の米国出願に開示されているように、ホールセンサなどの磁場センサによって明らかにされるように、検流器又はセンサは、誘導によるＡＣ検流器とすることができる。
【００４６】
電流を消費する電気器具がテレビであり、テレビが差し込まれている電気ＡＣコンセントが前記出願係属の米国出願に開示された電流センサを備えない場合、テレビのオン、オフ状態は、ホームオートメーションコントローラに未知であり続ける。この理由により、電流ドレーンを表す光信号を伝達し、該電流ドレーン光信号を本発明の光ガイドカプラ−電流データ受信器に供給するために、光ガイドケーブルを使うためのＡＣプラグアダプタに光ガイドカプラ−ＡＣ電流センサが導入され得る。
【００４７】
例えばテレビ受像器は、前記ＡＣプラグアダプタへのそのＡＣケーブルプラグによって、標準のＡＣコンセントを経て電源を投入され得る。前記テレビへの電源投入コマンドは、携帯ＩＲリモートコントローラを経て、又は前記出願係属の米国出願に開示されたＩＲリピータを経て、及び／又はビデオインターホン及び／又はショッピング端末を通して伝えられ得るが、前記プラグアダプタのＡＣ電流センサからの光信号は、本発明の光ガイドカプラ−電流データ受信器に供給され、該電流受信器から低電圧通信回線を通って専門のホームオートメーションコントローラ、前記ビデオインターホン又は前記ショッピング端末に供給される。
【００４８】
前記電流データは、送られた電力オンコマンドの返礼として、例えばテレビ受像器へ供給されて、これにより、テレビの電源がオンであることを確認する。そのような応答確認によって、ホームオートメーションコントローラ、ビデオインターホン又はショッピング端末は、常にテレビや他の電気器具の「オン状態」、又は前記コマンドが前記電気器具のスイッチオフであったなら「オフ状態」で更新される。
【００４９】
ホームオートメーションコントローラは、以降、前記米国特許及び前記出願係属中の米国出願に開示されたビデオインターホン及び／又はショッピング端末に類似するコントロールキー又はタッチスクリーン及び回路を有するパネルを参照する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
前記した目的、他の目的及び本発明の特徴は、添付図面を参照しての本発明の好適な実施例の以下の説明から明白になるであろう。
【００５１】
【図１Ａ】典型的なフォトカプラの斜視図であり、
【図１Ｂ】典型的なフォトカプラの断面図であり、
【図２Ａ】本発明の光ガイド又は光ファイバを受け入れるように適合された図１Ａに示された典型的なフォトカプラの斜視図であり、
【図２Ｂ】本発明の光ガイド又は光ファイバを受け入れるように適合された図１Ｂに示された典型的なフォトカプラの断面図であり、
【図３Ａ】本発明の好適な実施例の典型的な機械式のＡＣスイッチへの光ガイドカプラＯＣＭＯＳＦＥＴアタッチメント及びとそれらの複合組合せ体の斜視図（１）であり、
【図３Ｂ】本発明の好適な実施例の典型的な機械式のＡＣスイッチへの光ガイドカプラＯＣＭＯＳＦＥＴアタッチメント及びとそれらの複合組合せ体の斜視図（２）であり、
【図３Ｃ】本発明の好適な実施例の典型的な機械式のＡＣスイッチへの光ガイドカプラＯＣＭＯＳＦＥＴアタッチメント及びとそれらの複合組合せ体の斜視図（３）であり、
【図４Ａ】米国出願に開示された電源スイッチの操作のためのＳＰＤＴ機構における常開放のＯＣＭＯＳＦＥＴを切り換えるＡＣ又はＤＣの電気回路図であり、
【図４Ｂ】米国出願に開示された電源スイッチの操作のためのＳＰＤＴ機構における常閉接のＯＣＭＯＳＦＥＴを切り換えるＡＣ又はＤＣの電気回路図であり、
【図４Ｃ】米国出願に開示された電源スイッチの操作のためのＳＰＤＴ機構における常閉接、常開放の組合せのＯＣＭＯＳＦＥＴを切り換えるＡＣ又はＤＣの電気回路図であり、
【図５Ａ】本発明の好適な実施例の光ガイド又は光ファイバを受け入れるように適合された図４Ａに示されたＡＣ又はＤＣ切り換えＯＣＭＯＳＦＥＴの回路図であり、
【図５Ｂ】本発明の好適な実施例の光ガイド又は光ファイバを受け入れるように適合された図４Ｂに示されたＡＣ又はＤＣ切り換えＯＣＭＯＳＦＥＴの回路図であり、
【図５Ｃ】本発明の好適な実施例の光ガイド又は光ファイバを受け入れるように適合された図４Ｃに示されたＡＣ又はＤＣ切り換えＯＣＭＯＳＦＥＴの回路図であり、
【図６Ａ】プリズム又はレンズを介する２つの光ガイド経由で動作する２つの常開放及び常閉接のＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチを備える結合ＳＰＤＴ手動スイッチの電気回路図であり、
【図６Ｂ】プリズム又はレンズを介する１つの光ガイド経由で動作する２つの常開放及び常閉接のＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチを備える結合ＳＰＤＴ手動スイッチの電気回路図であり、
【図７Ａ】追加の光ガイド経由で電流ドレーンデータを伝達するための電流センサ及びＬＥＤの付加によって図６Ｂに示された回路の電気図面の付加バージョンであり、
【図７Ｂ】同じ１つの光ガイド及びレンズを通して電流ドレーンデータを伝達するための電流センサ及びＬＥＤの付加によって図６Ｂに示された回路の電気図面の付加バージョンであり、
【図８Ａ】ロックプラグ付き光ガイドホルダーを備える光ガイドカプラの斜視図（１）であり、
【図８Ｂ】ロックプラグ付き光ガイドホルダーを備える光ガイドカプラの斜視図（２）であり、
【図８Ｃ】ロックプラグ付き光ガイドホルダーを結合した状態での光ガイドへの光ガイドアタッチメントの断面図（１）であり、
【図８Ｄ】ロックプラグ付き光ガイドホルダーを結合した状態での光ガイドへの光ガイドアタッチメントの断面図（２）であり、
【図９Ａ】二重双方向光学式の伝播のために組み合わせられた光ガイドカプラの斜視図であり、
【図９Ｂ】二重双方向光学式の伝播のために組み合わせられた複数の光ガイドカプラのアレイの斜視図であり、
【図９Ｃ】二重双方向光学式の伝播のために組み合わせられ、複数の光ガイドカプラへの複数の光ガイドケーブルのアタッチメントの斜視図（１）であり、
【図９Ｄ】二重双方向光学式の伝播のために組み合わせられ、複数の光ガイドカプラへの複数の光ガイドケーブルのアタッチメントの斜視図（２）であり、
【図１０Ａ】好適な実施例の光ガイドカプラ電流データ受信器の電気ブロック図であり、
【図１０Ｂ】本発明の光ガイドカプラ電流感知アダプタを介しての米国の電気器具の相互接続を示す斜視図であり、
【図１０Ｃ】本発明の光ガイドカプラ電流感知アダプタを介しての欧州の電気器具の相互接続を示す斜視図であり、
【図１０Ｄ】本発明の光ガイドカプラへのデータ設定のための光送信器を示す斜視図であり、
【図１１Ａ】本発明の光ガイドカプラ分配器の電気ブロック図であり、
【図１１Ｂ】光ガイド分配器の本発明のＬＥＤ又は照明設備への相互接続を示す斜視図であり、
【図１２Ａ】複合光ガイドカプラ半導体パッケージ端子の構造を介しての手動切り換えを示す断面図（１）であり、
【図１２Ｂ】複合光ガイドカプラ半導体パッケージ端子の構造を介しての手動切り換えを示す断面図（２）であり、
【図１２Ｃ】複合光ガイドカプラ半導体パッケージ端子の構造を介しての手動切り換えを示す断面図（３）であり、
【図１２Ｄ】本発明の好適な実施例の手動及び光ガイド光カプラ半導体スイッチの組合せの斜視図（１）であり、
【図１２Ｅ】本発明の好適な実施例の手動及び光ガイド光カプラ半導体スイッチの組合せの斜視図（２）であり、
【図１２Ｆ】よく知られているフロントカバーとキーレバーとを含む図１２Ｂに示された結合スイッチの分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図１Ａは、図１ＢのＬＥＤ３のような光送信器と、フォトトランジスタ４のような光受信器とを含む典型的なフォトカプラ１を示し、前記送信器及び光受信器の双方は互いに向き合い、光学中心に配置されている。前記送信器３（ＬＥＤ）は、端子２及び２Ａに接続されまた支持されており、前記受信器４は２つの端子５及び５Ａに支持されている。フォトカプラ１の入力端子２及び２Ａは、電気入力信号を受けるために使われ、出力端子５及び５Ａは、光学的に絶縁された電気信号を出力するために使われている。フォトカプラ１は、図１Ｂに示されたプラスチック包囲体７内にパッケージ化されている。前記ＬＥＤは上側に配置されて示されており、前記フォトトランジスタは下側に示されているが、この配置は反転することができ、また双方とも、フォトカプラパッケージ７の左右の側で垂直に搭載することができる。
【００５３】
図１Ｂは、フォトカプラ構造体の断面を示し、ＬＥＤ３とフォトトランジスタ４との間の空間を満たす物質６は光、ＩＲ又はＵＶ送信のために完全な透過性を有する絶縁材である必要がある。物質６の厚さ、すなわちＬＥＤ３及びフォトトランジスタ４間の距離は、非常に重要である。より厚い物質は、より高い電圧に対するより高い絶縁性を提供するが、より厚い材料は前記フォトトランジスタに達する光が少ないことを意味する。照度は、距離の二乗で減少し、したがって、より厚い材料は、フォトトランジスタに達する光、ＩＲ又はＵＶの量を減少させる。したがって、より厚い絶縁材はフォトカプラ感度、応答時間を減少させ、ノイズ妨害感受性を増大させ、そのすべてはフォトカプラの性能低下を起こす。
【００５４】
図２Ａは本発明の光ガイドカプラ１１の斜視図を示し、該図にはフォトトランジスタの表面すなわち前記受信器４が光ガイド１０にアクセス機構９を通って露出されている。光ガイド１０は完全な絶縁体であり、図２Ｂの断面で示されているように、薄膜距離６をおいて光ガイド１０を配置することができる。金属のホルダー、端子又は他の導体材料が導入されていないので、光ガイド１０に絶縁問題はあり得ない。低電圧線端子対、例えば、フォトトランジスタ４に接続する活性ＡＣ線への接続がまったくない。完全な絶縁物である前記光ガイドは、危険や関連する電位差問題なしに、文字どおりに前記フォトトランジスタの表面に触れることができる（距離は数ミクロンの薄さであるかもしれない）。
【００５５】
図２Ａ及び２Ｂに示された端子８が、非接続で、機械的支持のみのためのように示されており、それらが電力又は電圧だけでなく電気又は光の通信に関係していないことに注意することはまた重要である。端子８は、出力端子の延長部とすることができ、先の活性ＡＣ電位の例に依ることができ、この場合すべての端子に同じＡＣ電位を与えるであろう。
【００５６】
図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃは、光ガイドカプラ−ＳＰＤＴ ＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチ８０を一般的に使われる手動ＳＰＤＴスイッチ３０に結合した例を示す。図３Ａは、光ガイドカプラ−ＳＰＤＴ ＯＣＭＯＳＦＥＴを接続するピン及びソケットを示し、該図ではピン２３はトラベラー（traveler）２の線を表しており、ピン２４はトラベラー１の線を表し、ピン２５は前記活性ＡＣ線である。３本のピン及び適合するソケット３４、３５及び３６が図４Ｃ及び５Ｃにまた示されている。図５Ｃは、電気回路と、光ガイドカプラ８０、スイッチ３０、活性端子３２及び図３Ａに示された負荷端子３３間の接続との全体を示す。
【００５７】
図３Ｂ（背面図）に示されている結合された機械式スイッチは、前記光ガイドを所定位置に保持すべく舌状片２２及び締め付けねじ２２Ｓを含む内蔵ホルダー機構と共に、前記光ガイド又は光ファイバ１０のためのアクセス２１を示す。図３Ｃ（前面図）は、前記光ガイド又は光ファイバ１０のためのアクセス２１と、舌状片２２及び締め付けねじ２２Ｓと、機械式スイッチホルダー３７と、スイッチキーレバー３８とを示す。図３Ｂ及び３Ｃは、そのような結合されたスイッチ組立体９０が標準の電気ボックス中にそれを接続し設置することで提供する単純さ及び容易さを明確に示す。
【００５８】
内蔵ホルダーという用語は、今後、前記光ガイド又は前記光ファイバを前記光学素子に光学的に接続するための前記光アクセスに保持しまた固定するための構造体の部品、部分又は領域を指す。これは、取付け可能なホルダーという用語と対照的であり、該取り付け可能なホルダーは、スナップ方式のプラグ及び／又は分離でき、取り付けられる又は前記光学アクセスを通しての前記光ガイドケーブルと前記光学素子との間の前記光リンクを取り付けるために前記光ガイドを前記光ガイドカプラ本体に取り付けるように使われるための少なくとも1つの構造体であり得る。
【００５９】
図４Ａには、光固定治具などの器具を含むＡＣ又はＤＣ電気製品のオン、オフを切り換えるための、よく知られたＯＣＭＯＳＦＥＴ６０（光学結合されたＭＯＳＦＥＴ）常開放（非導通）切り換え回路が示されている。図４ＡのＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチ６０は、ゲートコンデンサ（図示せず）をゲートソース電圧で充電し、ＬＥＤ６１が点灯するときに導電するように前記ＭＯＳＦＥＴのスイッチを入れるための光起電性セル６２を含む標準のよく知られている開閉スイッチである。ＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチ６０は、単極単投式（ＳＰＳＴ）スイッチと称することができ、ＡＣ又はＤＣの電流を前記電気製品に伝える電気回路を動作させあるいは中断するための、レバー作動のスプリング接点のような一般的に使われる機械式電気スイッチに置き換えることができる。
【００６０】
図４ＢのＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチ６０Ｒは、前記ＭＯＳＦＥＴが常閉接（導通）であること、またＬＥＤ６１が点灯して光起電性セル６２Ｒを照らすとき、バイアス逆ゲートソース電圧によって前記ＯＣＭＯＳＦＥＴのゲート容量を充電し、前記ＯＣＭＯＳＦＥＴのスイッチを切って前記ＦＥＴを流れる電流を遮断するために、光起電性セル６２Ｒが逆方向に接続されていることを除いて、図４Ａの前記回路と類似する。
【００６１】
前記出願係属中の米国出願に開示されたようなホームオートメーションのために使われる遠隔操作スイッチは、実のところ、トライアックを使うＳＰＤＴ（単極双投式）電子スイッチである。ＳＰＤＴ機械式スイッチに加えたＳＰＤＴ電子スイッチの組合せは、直接の機械式切り換え及び遠隔制御の切り換えの両方によって、ＡＣ電化製品へのＡＣ電流の供給又はその中断を保証するために、必要である。図４Ｃの常開放及び常閉接のＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチの結合は、そのようなＳＰＤＴ配置を提供する。
【００６２】
図４Ｃのスイッチング回路は、２つのトラベラー接点２４及び２３を介して２つの組合せＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチを図示の機械式ＳＰＤＴスイッチ３０に接続する。２つのＬＥＤ６１が電源投入（又は遮断）コマンドによって点灯すると、上記で説明されたように、導通のためにＯＣＭＯＳＦＥＴ６０はスイッチが入り、ＯＣＭＯＳＦＥＴ６０Ｒは逆の光起電性セル６２Ｒの負電荷によってスイッチが切れる。この回路配置によって、２つの組合せＯＣＭＯＳＦＥＴ６０及び６０Ｒは完全なＳＰＤＴ電子スイッチを形成する。しかしながら、ＯＣＭＯＳＦＥＴ６０及び６０Ｒは、オン、オフ切り換え信号のために２つの入力端子を有するので、前記フォトカプラ装置の送信器６１によって操作される。低圧制御線との接続のためのそのような端子は、電源壁ボックス中に又はＡＣ電源線及び接続部に沿って実装することができない。そのため、ＯＣＭＯＳＦＥＴ６０及び６０Ｒは、手動ＡＣ電源スイッチ３０とのそのような結合のために使うことができない。
【００６３】
図５Ａ、５Ｂ及び５Ｃに示された光ガイドカプラＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチ７０、７０Ｒ及び８０は、手動−遠隔のＡＣ又はＤＣ電源スイッチ９０を形成するために、図３Ｃの電源スイッチ３０と組合せることができる。
【００６４】
図４Ａ、４Ｂ及び４Ｃに示された光起電性セル６２及び６２Ｒを照らすＬＥＤ６１に代えて、図５Ａ、５Ｂ及び５Ｃの光ガイド又は光ファイバ１０は、前記光起電性セルを照らし、それにより、ＯＣＭＯＳＦＥＴ７０又は７０Ｒをオン又はオフするために、前記したように前記ゲート容量を充電する。ＯＣＭＯＳＦＥＴ８０は、ソリッドステートのパッケージ結合されたＳＰＤＴ回路であり、該回路は２つの光起電性セル６２及び６２Ｒを備えて示された２つのＯＣＭＯＳＦＥＴを備え、前記セルの両方は取り付けられた光ガイド１０に光学中心を向けている。この配置により、機械的スイッチ３０を含む図５Ｃに示された結合スイッチ回路９０は、図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃに示されていると同様に、光ガイド又は光ファイバ１０を加えて、２つの唯一の電力線ＡＣ幹線３２及び負荷３３と単純に接続できることが明らかになる。
【００６５】
光ガイドカプラ８０の３つの端子２３、２４及び２５は、３つのコネクタであるホットライン又は電源のためのコネクタ３４、トラベラー１のためのコネクタ３５及びトラベラー２のためのコネクタ３６を組合せ、図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃに示されたと同様じ程度に簡素な相互接続及び電気接続の全体を完成する。
【００６６】
図５Ｃに示されたコネクタ３２は活性ＡＣに接続され、スイッチ電極端子３３は負荷に接続されているが、活性ＡＣ又はホットラインと、前記負荷とを逆にすることができる。したがって、活性ＡＣ、ホットライン、ＡＣ幹線及び／又は負荷、以下の及び請求項で、スイッチ電極（３３）、端子（２５、３４及びスイッチ端子３２への接続）の用語は交換可能であり、活性ＡＣ、ＡＣ幹線又はホットラインは、負荷として読むことができ、逆もまた同様である。
【００６７】
図５Ａ及び５ＢのＯＣＭＯＳＦＥＴ７０及び７０Ｒは、ＡＣホットライン３２に、負荷３３に、及び同様な単純な構成の光ガイド１０に接続し、遠隔操作を受けることができる。図５Ａ及び５Ｂに示されたＯＣＭＯＳＦＥＴ７０及び７０Ｒは、たとえそのような配置が図５Ｃのスイッチ配置９０によって提供される並行手動切り換え能力を提供しないとしても、完全な遠隔操作の電力スイッチであり、本発明の光ガイドを介して操作される。
【００６８】
図６Ａは、２つの個別のＯＣＭＯＳＦＥＴ、２つの光ガイド１０を経て制御を受ける常開放型７０及び常閉接型７０Ｒと備える機械式ＳＰＤＴスイッチ３０の組合せ体９２を例示する。この配置では、２つの光ガイド１０は、並列に接続された２つのＬＥＤ（図示せず）のような同時に点灯される光信号を供給される必要がある。２つの常開放ＯＣＭＯＳＦＥＴ７０を組み立て又は２つの常閉接ＯＣＭＯＳＦＥＴ７０Ｒを組み立てること及び照射によって２つのＬＥＤ（図示せず）及び２つの光ガイド１０を経て結合ＳＰＤＴＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチを操作することは同様に可能であり、一方のＬＥＤが点灯するとき他方のスイッチが切られ、またその逆である。
【００６９】
機械式ＳＰＤＴスイッチ３０を備える２つのＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチ７０及び７０Ｒの他の組合体９４が図６Ｂに示されている。この配置では、単一の光ガイド１０が、光学式アクセス９の光学レンズ６４又はプリズム（図示せず）を経る制御信号を２つの個々のパッケージ７０又は７０Ｒに向けることができるように、各ＯＣＭＯＳＦＥＴの光起電性セル６２及び６２Ｒは配置される。
【００７０】
上記のところから、図５Ａ及び５Ｂに示された常開放又は常閉接の個々のＯＣＭＯＳＦＥＴを光ガイド１０を経て遠隔操作することができ、図５Ｃに示された結合された半導体パッケージ８０が単一の光ガイドケーブル１０を経て、ＳＰＤＴ機構で操作し得ることは、明確である。また、２つの個々のＯＣＭＯＳＦＥＴ７０及び７０Ｒのパッケージを手動スイッチ３０と結合し、図６Ａに示されるような２つの光ガイド１０及び図６Ｂに示された単一の光ガイド１０を経て操作することができることは明白である。
【００７１】
上に説明したように、電流感知情報のないＳＰＤＴ機械式スイッチとの遠隔操作のＳＰＤＴＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチの結合は、混乱を起こすかもしれない。手動スイッチは、どちらのトラベラー端子（１又は２）に切り換えされたかの情報又はデータを生成せず、したがって、接続された電気製品の実際のオン、オフ状態を識別することはできない。そのような電流ドレーン又は状態情報はないので、遠隔コントローラは更新されず、前記電気製品のスイッチを確実に入れたり切ったりすることができない。
【００７２】
この理由により、光ガイド１０経由で帰還データを前記コントローラに供給するために、電流センサを活性ＡＣ線に導入することが必要である。図７Aに符号２７で示されまた図７Ｂに符号６７で示された電流センサは、前記コントローラに光学式の状態信号を送信するための図７Ａの符号２６及び図７Ｂの符号６６で示された前記ＬＥＤへ電流ドレーンデータ又は信号を出力するために、電源線を流れる電流又は参照された前記特許出願で説明された誘導によって生成された磁界を検出するホールセンサを使用したＡＣ電流センサ、又は他の電流センサを使用することができる。
【００７３】
図７ＡのＬＥＤ２６は、コントローラ（図示せず）に専用の一方向（帰還データ）光ガイド１０を経て前記電流状態を送信し、他方、図７ＢのＬＥＤ６６はその電流状態信号をレンズ６４を経て、双方向信号を伝達する光ガイド１０に送信する。
【００７４】
前記電流センサ及び電流状態を送信するための前記ＬＥＤは各ＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチ内で構成された半導体回路とすることがき、例えば図７ＢのＬＥＤ６６は前記光学アクセス内の物理的な場所に構成され、前記光ガイドを備える光学ラインにあり得る。ＬＥＤ６６と同様な２つのＬＥＤを前記アクセス内に置くことができ、前記電流センサは、該センサが結合されたＯＣＭＯＳＦＥＴ７０＋７０Ｒのそれぞれの半導体構造体の統合された部分であるとき、前記アクセス及び前記光ガイドと一列に並んで存在し得る。同じことが図５ＣのＳＰＤＴ ＯＣＭＯＳＦＥＴ８０に当て嵌まる。そのような配置によって、前記電流センサ及び電流状態を送信する前記ＬＥＤを含むＳＰＤＴ ＯＣＭＯＳＦＥＴの全体が集積回路８０にパッケージ化することができることは明らかであり、該集積回路は、図３Ａ、３Ｂ及び３Ｃに示されているように手動スイッチ３０に結合されるか、差し込まれるかあるいは取付けられるか、又は図１２Ａ〜１２Ｆに例示されているように手動スイッチ内に構成され、誤りなく並行して手動操作及び遠隔操作され得る。
【００７５】
レンズ６４に代えて、ハーフミラー構造のようなプリズム、偏光フィルタ又は所定の光帯域を有するフィルタ又は特定の波長光学波長フィルタを使うことができる。同様に、受信光学信号から光学送信信号を区別するために異なる波長の送信器を用いることができる。
【００７６】
所定の帯域及び／又は所定の仕様波長内の所定の光学伝送を方向付け、拡散し及びフィルタをかけるためのよく知られた種々の方法があり、これら方法及び技法のいずれをも単一の光ガイドを経て双方向信号を伝達するためにパッケージ化されたＯＣＭＯＳＦＥＴスイッチに適用しまた構造化することができる。図示のレンズ６４は、コントローラにその電流状態を送信し、１つの光ガイドを経てオン、オフのコマンドを受け取るが、手動ＳＰＤＴスイッチの取付け又は個々に電力及び負荷の線に接続されたＳＰＳＴＯＣＭＯＳＦＥＴへの取付けのために、簡単な差し込み式のＳＰＤＴＯＣＭＯＳＦＥＴパッケージを構成することができるように、半導体パッケージに埋め込まれた成形プラスチック又はシリコン構造とすることができる。
【００７７】
よく知られたトランジスタ、サイリスタ、ダイアック及びトライアックを含む
他のスイッチ素子をパッケージ化し、本発明の光ガイドカプラで用いることができる。トライアックスイッチ回路は、米国特許出願１２／２３６，６５６号で十分に説明されており、それはここに引用によって含まれている。前記回路は、電子スイッチ又は調光器に他の構成要素を組み込むためにブロック図に示されているが、前記トライアック回路は、一般的にダイアックから供給される零クロストリガにより作動されるよく知られた回路である。そのようなダイアック及びトライアックは、フォトカプラパッケージに含められていることがよく知られており、同様に本発明の光ガイドカプラに含めることができる。
【００７８】
同様なＡＣ又はＤＣスイッチ回路は、そのゲートを通してトリガを受けるよく知られたサイリスタを使うことができ、それは本発明の光ガイドカプラの半導体構造に含まれた光起電性セルから供給され得る。同様のことは、ＤＣ電源線のオン、オフの切り換えのため及び／又は電流及び荷重を制御するためのダーリントンおよび他の電源回路で動作している光学トランジスタにあてはまる。
【００７９】
トライアック、ダイアック、サイリスタ及びトランジスタのための回路は図示されていないが、すべては非常によく知られている。本発明の好適な実施例のようなＭＯＳＦＥＴスイッチの開示は、明らかに、本発明が他の電源スイッチングデバイスに適用することができる程度に示している。
【００８０】
上記したところ及び以下で光ガイド及び光ファイバという用語は、類似するか又は同一である。光ガイド及び光ファイバは、光伝搬の原理に基づいた全反射によって光を伝達し、その伝達計算は両方の用語に適合する。しかしながら、実際の場で、前記両用語は、異なるケーブル構造、材料及び厚さ又はファイバコア及びそのクラッドの直径ごとで使われる。したがって、２つの用語が先にまた以降にそのように繰り返されるが、先の及び以降の、また請求項の「光ファイバ」という用語は、「光ガイド」、及び「プラスチック光ファイバ」（ＰＯＦ）として知られたケーブル、及び／又は２５０μｍ（０．２５ｍｍ／０．０１インチ）以上のコア径を有する光ファイバケーブルをいう。
【００８１】
光ファイバは、これまで長距離の高速通信のために使われており、世界中で、ステップインデックス形ファイバ、グレーデッド形ファイバ及びシングルモードから成る。ステップインデックス形ファイバのコア径は２００μｍであり、それは低速度通信で、数百メートルの短い距離の間で用いることができ、それは現在ではめったに使われない。１００μｍのより太いコア径を有するいくつかが入手可能であるが、一般的なファイバは、５０μｍ又は６４μｍのコア径を有する多重モードケーブル又はグレーデッド形ファイバである。多重モードファイバは最高１ｋｍ又は２ｋｍまでの距離に使われるが、実際には、それらは１ｋｍ未満のより短い距離で使われる。
【００８２】
高速通信のために使われるファイバは、数十及び数百キロメートルの長距離で光信号の伝達を可能にしている８μｍの（１０μｍより小さい）コア径を有するシングルモード光ファイバである。
【００８３】
マルチモードファイバは光信号を生成するために複数のＬＥＤを使用するが、シングルモード光ファイバはその単一の光信号を生成するためにより高価なレーザのみを使用する。さらに、マルチモード及びシングルモード光ファイバの両方の非常に細いコアは、高精度のファイバ成端とコネクタとを必要とし、それらのすべては高価であり、設置、配線、及び組立の間、適合に時間がかかる。
【００８４】
マルチモード及びシングルモードの光ファイバの他の重要な特徴は、ファイバコアのミクロン（マイクロメータ）サイズのために、それらが伝達する光量が非常に少ないことである。この同じ理由のために、マルチモード及びシングルモードの光ファイバは、光学トランスインピーダンス増幅器パッケージの中に一緒にパッケージ化され得るトランスインピーダンス増幅器を有する既知の高速ピンダイオードのような非常に敏感で高価な受信素子を必要とする。同様に、ＬＥＤ及びレーザは、光通過精度を高めるために光ファイバ（ピグテイル）に結合される（接合されるか、機械的に取り付けられる）。そのようなファイバ結合レーザパッケージは、クーラ及び／又は他の機器及び回路を含むことができる。
【００８５】
またプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）と呼ばれる、より太いコア光ガイドは、臓器写真をとるための侵略的又は非侵略的なファイバスコープなどの医療機器の照明のために広く使われている。より太い光ファイバは、ステップインデックスファイバータイプに属し、光ガイドでの使用で、低速通信では１００ｍ、中間速通信（３００ｋｂ／ｓ）では５０から６０ｍ及び高速通信では１０から２０ｍの長さに制限する高い０．５ｄＢ／ｍまでの減衰を示す。
【００８６】
しかしながら、より大きなコア直径は、より多くの光を伝達し、したがって、低価格のフォトレジスタ、フォトダイオード、フォトダイアック、フォトトランジスタ及び光起電性セルで使われ得る。コアの大きい直径(最高２．０ｍｍ／０．１インチ以上）のため、受信器の感光面に光ガイドを位置合わせする精度は、シングルモード又はマルチモード光ファイバコネクタのための臨界的なミクロン精度を必要としない。同じことが、光信号を光ガイドに供給するＬＥＤ（送信器）にあてはまる。ＬＥＤの光ガイドへの結合は、また厳密な精度を必要としておらず、ミクロン精度は、前記ＬＥＤから放たれた光にアクセスする光ガイドの配置のために重要ではない。
【００８７】
より大きなコア光ガイド及びプラスチックの光ファイバは、より大きな感光面を有する受信器の上により多くの光を伝達し、また、したがって、マルチモード及びシングルモードの光ファイバで使用されるスーパ高感度及び高コストの受信器と、送信器とを必要としない。同じことが前記コネクタにあてはまり、光ガイドは高精度のコネクタを必要とせず、前記光ガイドは、完全にコネクタなしで、又は前記ケーブル端を前記パッケージ化された半導体の光アクセスにロックするための簡単な機械式のスナップオンコネクタ又はケーブルホルダーによって、本発明の半導体パッケージに取り付けることができる。さらに、マルチコア光ガイドは、マルチ入出力及び双方向アクセスの光ガイドカプラに導入でき、簡単な機械的な取付けによる扁平ケーブルで、「マルチピン」コネクタ等の必要なしに、利用できる。
【００８８】
他の利点は、前記コア光ガイドのプラスチック素材、ＰＭＭＡ又はフッ化処理された（perfluorinated）ポリマ、鋭いナイフ又は裁断機式カッタによって切ることができる一層柔らかい材料にあり、さらなる擦り合わせ又は研磨を必要としない。前記柔らかいコアは光ガイドに５ｍｍ（０．２インチ）程度の小さな半径の鋭い曲がりを提供し、これは設置者に前記ケーブルを至るところで繰り返して曲げることを強いる多くの仕切りや壁を備えるアパートや建物で極めて有益である。これは珪素又は他のガラス材料を主成分とする光ファイバとはっきりした対照をなしており、該光ファイバは、より硬く、ケーブルの端末の擦り合わせ及び研磨、高価で精密な取付けが必要となり、長く伸びた通信ネットワークでは問題を全く提供しない５０ｍｍ（２インチ）より小さい半径でより柔らかく曲げることを必要とされないが、混雑した標準の壁掛け電気ボックス内でのスイッチにマルチモード又はシングルモードのファイバ光ケーブルを接続することは文字通り不可能になるであろう。
【００８９】
さらに、光ガイド及びプラスチックの光ファイバは、可視光を伝達するように設計されており、８５０ｎｍ、１，３５０ｎｍ及び１，５５０ｎｍ以上の帯域での波長を有するいずれも不可視であるＩＲ信号を伝達する光ファイバとは対照的である。前記光ガイドは広い光信号スペクトル(ＵＶからＩＲまで)を伝達するが、前記光ガイドのピーク伝播又は最小減衰波長は６５０ｎｍ又は赤光領域である。これは、光制御及び光通信の信号をコントローラへ及び該コントローラから、制御信号コンバータへ及び該コンバータから、また半導体パッケージの光ガイドカプラ間で送信するための送信器として、低価格の高輝度赤色ＬＥＤ素子の使用を可能にする。
【００９０】
上記の説明から、光ガイド及びプラスチックの光ファイバ、又は低速通信のための１００ｍ（３３０フィート）未満の長さを有し、壁の中又は壁に沿った、家庭、レジデンス、オフィス、小規模作業場及び工場において、２５０μｍより大きなコアを備える光ファイバは、あらゆる点で精度と高コストを伴い、高速通信のために長距離の間に伸び、本発明の光ガイドカプラと共に使用できなかったマルチモード及びシングルモードの光ファイバの使用とは全体的に異なる。
【００９１】
上に説明したように、本発明の２つ以上の光ガイドカプラを接続する光ネットワークは、主要な制限要因である通信速度と共に、長さに制限を受ける。前記光ガイドは、１メートル長あたりの減衰（ｄＢ／ｍ）によって及びコア径（ｍｍ）に基づいて特定される。より大きなコア直径は、より多くの光を通過し、より小さな減衰を提供するが、より厚いコア（強化されたステップインデックス）は、周波数又は通信速度、それ故、前記光ガイドの減衰、通信速度及び設置長さ間の釣り合いを制限する。
【００９２】
さらに、短距離は低価格で光学的に接続することができるが、単一の光ガイドを経る双方向光信号の伝達のために、ハーフミラー、フィルタ及びレンズを含むプリズムなどの構造化された光素子を使用することは、ケーブルコストを低減するが、また、伝搬光を最高５０％以上まで減らし、それにより、プリズム及びその関連した光学素子は、光ガイドネットワークス長をさらに減らす。
【００９３】
この理由により、低速通信を必要とする電気スイッチ及び電気器具を制御するためにプリズム及び１つの光ガイドを使うことが望ましいことがある。１６メートル（５０ｆｔ）までの短いネットワークのための高速双方向通信の制限又は以下で議論されるようなマルチコア光ガイドカプラ及びケーブルの使用が望ましい。
【００９４】
図８Ａは、ホルダー１０５及び１１０と共に、好適な実施例の光ガイドカプラ１００の分解図および内部構造を示す。カプラ１００は、ＬＥＤ３Ａ及び３Ｂのような２つの光送信器と、フォトダイオード又はフォトトランジスタ４Ａ及び４Ｂのような２つの光受信器から成る双方向カプラである。左側のペアである前記送信器３Ａ及び前記受信器４Ａは、複数の左ピン５Ａに接続して示されており、他方、右側のペア３Ｂ及び４Ｂが複数の右ピン５Ｂに接続されている。図８Ａ〜８Ｃには各側に３本のピン５Ａ及び５Ｂのみが示されているが、ＤＩＰ（双方向ライン）で知られるように又は一方向ラインを前又は後にあるいは前後の両側に導入できるように、各側に８本又は１０本のような任意の数のピンを導入することができる。代わりに、前記ピンは、図２Ａに示されているように、前記パッケージの背面に導入することができる。前記ピンの数は、カプラ１００の内部に示された構造化された半導体回路１０１のために必要な接点又は接続部に適応されるべきである。
【００９５】
前記送信器３Ａ及び３Ｂと、前記受信器４Ａ及び４Ｂとは、ピン５Ａ及び５Ｂと接続されて示されているが、前記送信器が内部ドライバからの信号によって駆動されるとき及び／又は前記受信器が生成した信号が所定の内部パッケージ回路に供給されるとき、前記ピンを不要として前記送信器又は受信器あるいはその両方を半導体パッケージ回路１０１に該パッケージの内部で接続することができる。しかしながら、前記光送信器及び／又は前記受信器を前記内部回路及び前記ピンの両方に接続することができ、及び／又は前記送信器及び前記受信器が構造化された前記半導体回路自体の一部とすることができ、必ずしも完全に個別の電気接続を必要としてはいない。
【００９６】
構造化された半導体回路１０１は、非常によく知られた集積半導体構造であり、例えば、単一のデバイス回路、すなわちダイオード、ダイアック、サイリスタ、トランジスタ、ＦＥＴ及びスイッチのような基本回路、及び／又は中央演算処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰ）、電流センサ、電流データ処理装置、増幅器、ドライバ、バッファ、分配器、補償器、リミッター、比較器、フィルタ、変調器、復調器、エンコーダ、デコーダ、タイマー、発振器、クロック、ミキサー、ＲＦ送信器、ＲＦ受信器、ＲＦトランシーバ、ハブ、ルータ及びそれらの組合せのような複雑な回路、及び／又は他の既知の回路及び／又は本発明の少なくとも１つの光ガイド又は光ファイバを通してそれを結合するために将来開発されるであろう他の如何なる回路をも含むすべての既知の電気的パッケージ回路とすることができる。
【００９７】
図８Ａは、さらに、光送信器３Ａ及び３Ｂ及び前記受信器４Ａ及び４Ｂへの光リンクを提供するための４つのアクセス９と、ねじ１０２を使ってホルダー１０５を光ガイドカプラ１００に取り付けるための機械的バー１０３とを示す。図３Ｂ及び３Ｃに示されたホルダー２２はアクセス２１と共に前記光ガイドカプラパッケージ自体内に構造化された内蔵ホルダーであり、該内蔵ホルダーと対照的に、ホルダー１０５は取付け可能なホルダーである。
【００９８】
取付け可能なホルダー１０５は別個の構造であり、光ガイドカプラ１００に取り付けられる。図８Ａのホルダー１０５は、４つの背面円形凹所１０６Ｒを有して示されており、該円形凹所は、４つのアクセス９を４つの入口１０６に位置合わせするため及び光ファイバ１０を光送信器及び受信器３Ａ、３Ｂ、４Ａ及び４Ｂに取り付けるために、前記突出リングすなわちアクセス９の凸部に適合する。凹所１０６Ｒはホルダー１０５内へのへこみとして示され、前記突出リングが光ガイドカプラ１００から突出するように示されているが、前記リング及び凹所は逆にすることができ、またまったく不要とすることができる。正確なように、いずれか一方の部分の位置決め穴に挿入される小さな１又は２つの構造ピンとすることができる。同様に、パッケージ化された光ガイドカプラに対して正確にホルダーを配置するために、代わりにフレーム又は境界ガイドを使うことができる。多数のねじ又は接着剤などの材料を含み、ホルダー１０５を光ガイドカプラ１０１に結合するか、取り付ける多くの方法がある。
【００９９】
前記４つの入口１０６の４つの前面１０６Ｆは、環状の締め付け具１１１を使う場所に光ガイド１０をロックするための凹状の円錐である。２つのホルダー１１０の裏側が図８Ｂに示されており、該ホルダーは、ロックプラグ１１０とも呼ばれ、該プラグのそれぞれは、光ガイド又は光ファイバ１０を凹状の円錐１０６Ｆに向け締め付けてロックするために形づくられる２つの突出する締め付け具１１１を有する。図８Ａに示されたホルダーすなわちロックプラグ１１０の正面図と、図８Ｂに示された背面図とは、ロックプラグ１１０をホルダー１０５のスタッド１０７に固定するねじ１１２を使って、ロックプラグすなわちホルダー１１０により光ガイド１０をアクセス９に取り付ける単純さを表している。
【０１００】
図８Ｃは、先に説明したような前記アクセスの突出リング９を収容する入口１０６Ｒの前記背面凹所と共に、ねじ１０２によってホルダー１０５に取り付けられた光ガイドカプラ１００の断面図を示す。前記ホルダーすなわちロックプラグ１１０、ねじ１１２及び光ガイド１０は、挿入される準備ができている状態で示されている。ロックプラグ１１０を取り付けるまで、締め付け具１１１は緩み、光ガイド１０は自由に挿入することができる。図８Ｄは、ねじ１１２によって取り付けられ固定された前記光ガイド及びホルダー１１０を示し、前記光ガイドが凹状の円錐１０６Ｆに押し付けられる締め付け具１１１によって固定されている。光ガイド１０は、文字どおりに光送信器３の表面と光受信器４の表面に触れ（薄い保護膜を介して）、完全な光リンクになるように完全に押し込まれる。
【０１０１】
図示の光ガイドカプラ１００は、送信器３Ａからの光出力アクセスは上方アクセスであり受信器４Ａへの入力光アクセスが下方アクセスとなる状態で３Ａ及び４Ａが垂直配置となるように、各光学対で構造化されている。そのような配置又は位置決めは逆にすることができ、同様に、入出力対は光ガイドカプラ１００の左右へ水平に構造化し、配置することができる。そのような垂直又は水平の位置決めは、図９Ｂに示すような入出力光学アレイへの多くの光ガイドカプラの結合を可能にし、水平又は垂直の光学ハブ、ルータ、コントローラ及び分配器の簡単で、便利な構成を提供する。
【０１０２】
図９Ａは、ホルダー１０５及び１１０と共に、及びねじ１１２によって適所に固定された４つの光ガイド１０と共に、光ガイドカプラ１００を示す。光ガイド又は光ファイバケーブル１０の実用的な厚さ又は直径は２〜３ｍｍ（０．１インチ）のように小さく、ホルダー１０５を有する光ガイド１００の実用的な全体サイズは、約２０ｍｍの幅及び２２ｍｍの高さ（１インチ未満）であり得て、小さいが、コンポーネントサイズにおける小型化傾向も同様に対処されなければならない。
【０１０３】
光ガイド及び光ファイバは、異なるマルチコアケーブルの組み合わせで生産されるか、あるいは調整され、及び／又は形作られ、又は束ねられたマルチコア配置に統合することができる。裁断機、ケーブルトリマー及び形削り盤（図示せず）などの種々の手工具が、より柔らかい光ガイド及びより堅い光ファイバケーブルの改善された切断、切りつめ、調整、形づくり、束ね及び切断のために提供される。２、３、４、６つ以上のコアのようなマルチコア構造の光ガイドは、製造され、入手可能であり、複数の一方向光信号分配及び制御及び／又は複数の双方向適用及びその組合せのために、より小さなサイズのマルチコア光ガイドホルダーと、より大きな規模の光ガイドカプラとの設計及び製造を可能にする。
【０１０４】
図９Ｃは、より小さなサイズを有しまたデュアル光入出力対通信を提供する光ガイドカプラ２００に、ホルダー２０５が取り付けられた、そのようなデュアルコア光ガイドケーブル１２を示す。ピン５ＳＭは、表面実装はんだ接点であり、前記ホルダーすなわち２つのロックプラグ２１０は短く、組立体の高さを制限し、また前記光ガイドの終端及び取付けの処理を半分に減らすことにより、接続を簡素化することができる。
【０１０５】
図９Ｄは、前記取付け部を通って光カプラ４００及びホルダー４０５へのデュアル入出力、４出力又は４入力の光信号伝達のための４つのコアを備えるマルチコア光ガイドケーブル１４を示し、それは幅及び高さ寸法がより小さい。ここで、また、電気接点５ＳＭは、表面実装ＩＣ又は他のパッケージに用いられるような表面はんだ端子又は接点である。ホルダー２０５及び４０５の両入口２０６及び４０６は、前記デュアルコア及び４つのコアのピッチに合うようにより小さなピッチに構造化されている。前記ピッチ及び入口は、平らな又は丸いケーブルや他の所定の形状のようなマルチコア光ガイドケーブルの寸法及びピッチに一致しあるいは他の形に相応して構成され得る。光ガイドカプラ２００及び４００の構成も同様に適用され、それらは所定のマルチコア光ガイドケーブルのピッチ、寸法及び形状に一致するように、あるいは光ガイドメーカーに依る標準サイズを提供すべく作られ得る。
【０１０６】
図９Ｃ及び９Ｄの締め付け具２１１及び４１１を有するホルダー２１０及び４１０は、図８Ａ〜８Ｄに示された締め付け具１１１に類似するが、それぞれデュアルコア１２及び４本のコア１４の光ガイドケーブルをロックするために寸法決めされており、したがって、凹状の円錐の前面１０６Ｆ及び４０６Ｆは完全な円ではない。ねじ１１２が前記ホルダーすなわちロックプラグ２１０をスタッド２０７及び４０７に固定するように示されているが、該ねじに代えて、ロックのためのフック、バー及び他のロック機構の多くのタイプを使うことができる。図１０Ａ及び１０Ｂは、そのような簡単なセルフロック又はスナップオンプラグ１８を示す。米国特許出願１２／２３６，６５６号は、光ガイドのための他の固定及びロック機構を開示し、そのすべてはここに参照によって含まれる。
【０１０７】
図１０Ａは、光ガイドカプラデータ受信器１２０の電気及び光の結合回路図を示し、該受信器は、電流の状態及びドレーンの光信号を受信し、該信号を電気信号に変換し、この変換された信号をビデオインターホンモニタ、ショッピング端末又は専用コントローラを含むレジデンスオートメーションコントローラのツイストペアネットワーク１２８を経由して伝達する。ＡＣ又はＤＣのコンセントを通しての電気器具の操作及び制御は、所定の電気コンセントに接続された電気器具の識別を必要とする。そのようなデータベースは、建物が設計されるときに作ることはできず、また居住者が電気器具を移動させ、任意に該電気器具の電気接続を変更するので、電気系統が導入されるときにも作成することができない。他方、電流センサをすべての電気コンセントに取り付けることは非常に高価で、さらに、レジデンス、オフィス又は工場のすべての部屋又は区域の異なる電気器具の任意接続のために、オートメーションデータベースの更新は非常に複雑になるであろう。
【０１０８】
上記の理由から、多数の光学入力を有し、電流ドレーン及び／又は電気器具の状態を前記オートメーションコントローラに伝達するためのホームオートメーションシステムの低電圧ネットワーク１２８とインタフェースされ、該低電圧ネットワークから動作のための電力の供給を受ける光ガイドカプラ電流データ受信器１２０を取り付けるほうが安くなるであろう。図１０Ａに示された電流データ受信器１２０は、単一の光ガイド１０への光リンクを提供するための単一の光受信器４及び単一のアクセス１４１を備える光ガイドカプラ１２１を含む。しかしながら、図１０Ｂ及び１０Ｃの電流データ受信器１２０Ｕ及び１２０Ｅの光ガイドカプラは、図８Ａのカプラ１００と同様に構造化された４つの入力受信器で示されている。
【０１０９】
電流データ受信器１２０のカプラ１２１は、受信データを処理しまた前記低電圧ネットワーク又は通信回線１２８を通して前記電気器具の状態及び／又は電流ドレーンデータを伝達するための電流データ処理装置すなわちＣＰＵ又はＤＳＰ１２２と、メモリーとを含む。ＣＰＵ１２２の前記メモリーは、レジデンス、オフィス又は作業場を識別するデータ、又は電流を消耗する電気器具すなわち負荷の詳細又は細目を記憶するために使われている。前記識別データは、図１０Ｄに示されているようなアクセス１４１を通して光送信器５００から、又は低電圧通信回線１２８を通して前記ホームオートメーションコントローラから直接前記ＣＰＵに読み込まれる。代わりに、そのようなデータは、前記出願係属中の米国特許出願で開示されているようなデジタルロータリースイッチ経由で設定することができる。
【０１１０】
図示された低電圧ネットワーク１２８は、また電力をその接続されたネットワークデバイスに届ける。また低電圧ネットワーク１２８は、電力を抽出しかつこれを接続線１２８Ｐを経て光ガイドカプラ１２１に供給するためのＤＣ抽出器１２５を経て、光ガイドカプラ１２１に接続されている。抽出回路１２５の詳細は前記出願係属中の米国特許出願に開示されている。
【０１１１】
図１０Ｂは、米国で標準の電気コンセント１４２、壁電源ボックス１４６、及びテレビ１４８に電力供給するためのＡＣプラグ１４９を示す。ＡＣ電流感知アダプタ１４０は、光ガイドカプラ及び電流状態送信器３を含み、図８Ａに示されたカプラに類似に構成されているが、単一の送信器を備える。前記電流センサは、前記出願係属中の米国特許出願に開示された磁気ホールセンサ、誘導変圧器又はコイル、あるいは図８Ａの符号１０１で示すようなカプラ回路の半導体構造とすることができる。前記カプラの送信器すなわちＬＥＤ３は、図１０Ｂに示されたアクセス１４１を経由して光学的に連結されている。前記電流感知アダプタは電源コンセントを１４２から１４７に連続的に伸長し、前記テレビにスイッチが入ると、前記電流感知アダプタは、電流ドレーンを検出し、前記ＬＥＤを点灯し、又は詳細な電流ドレーン情報を伴うデータを生成するであろう。
【０１１２】
光ガイドケーブル１０は、ホルダー１８を使って、アクセス１４１経由で前記電流感知アダプタに取り付けられ、ホルダー１８は、アクセス１４１に光ガイド１０をロックして固定するスナップオンプラグである。光ガイド１０の他端は、ねじ１１２を締めることによって先に説明されたホルダーすなわち締め付けプラグ１１０を介して電流データ受信器１２０Ｕの４つのアクセスの一つに取り付けられている。これは電流感知アダプタ１４０と電流データ受信器１２０Ｕとの間の光リンクを完成する。
【０１１３】
まったく同じことが図１０Ｃに示された欧州の標準の電気系統にあてはまる。図示の負荷すなわち電気器具は室内暖房器１５８であり、そのような電気器具はさらなるデータの処理を必要とする。例えば、ヒータ１５８にスイッチが入り、予め設定された温度に達すると、サーモスタットは電力をカットするであろうし、前記ヒータにスイッチは入っているが、該ヒータがオフ状態として識別されるかもしれないので、そのシステムは、紛らわしい情報である無電流での給電を受けるだけの状態になる。このため、オン、オフコマンドが前記ヒータに送られるときは、前記電流データ受信器は、常にオン、オフコマンドを更新されなければならない。そのようなデータによって、前記システムは、サーモスタット活動の結果である無電流状態を識別する。
【０１１４】
図１０Ｃの他の相違点は、電流データ受信器１２０Ｅの４つのアクセス１４１であり、これらのすべてに、各光ガイドケーブル１０ごとのホルダーのようなスナップオンプラグ１８を取り付けることができる。他の違いは、すべて、欧州の標準壁コンセント１５２、電流感知アダプタ１５０、ＡＣプラグ１５９及び電源壁ボックス１５６に関連し、それは、すべて欧州規格タイプであることが示されており、他方、図１０Ｂのそれらは米国の標準タイプである。
【０１１５】
先に述べたところから、光ガイドカプラに関する本発明は、電流感知及び電流データの伝達の組合せに用いることができ、家庭、レジデンス、オフィス及び工場に殆どの経済的解決策を提供することが明らかであろう。前記光ガイドカプラは、ホームオートメーション制御のためのローカルな通信ネットワークのために使うことができ、異なる電気器具を監視し、制御するために必要な低価格機器を提供することができる。
【０１１６】
図１０Ｄに示される光送信器５００は、前記ホームオートメーションシステムのために使用されているＩＲ遠隔制御に類似しており、部屋又は区域のアドレス又は番号、その電流消費の詳細を含む電気器具のタイプのような詳細を識別するデータのような光データを供給するための光ガイドアダプタ５１０に取り付けられて示されている。そのようなデータは、前記電流感知アダプタが設置されるとき、またその光ガイドが電流受信器１２０Ｕ又は１２０Ｅに取り付けられる前に供給され、ユーザ又はインストーラにデータの最も簡単な記録、さもなければ、ノウハウに基づくプロセスを与える。
【０１１７】
図１１Ａのブロック図は、図１０Ａに示された光ガイドカプラ−電流データ受信器１２０の拡張回路である光ガイドカプラ分配器１３０を示す。光ガイドカプラ分配器１３０は、図１０Ａに示されたアクセス１４１のような、フォトダイオード４を経てデータを受け取るための１つの光入力１４１−１を含む４つの光アクセスを含む。アクセス１４１−２は、リンクされた光ガイド１０を経て光学的に位置合わせされたＬＥＤ３すなわち送信器から制御及びコマンドを伝達するための出力である。図示のアクセス１４１−３及び１４１−４は光信号を伝達するための双方向光アクセスであり、該各アクセスはそれぞれを通して双方向にリンクされた受信器４及び送信器３を有する。メモリー付きＣＰＵ１３２は、図１０ＡのＣＰＵ及びメモリー回路１２２と同様であり、拡張された光素子すなわち図１１Ａに示された３つの受信器４及び３つの送信器３のための拡張入出力ポートを有する。
【０１１８】
データ処理装置すなわちＣＰＵ又はＤＳＰ１３２は、コントローラ（図示せず）と通信するための通信ネットワーク１２８にＤＣ抽出器１２５を通して接続されている。前記ＤＣ抽出器は、前記通信ネットワークから直流を取り出し、光ガイドカプラ電流データ受信器１２０のために先に説明したと同様に電力線１２８Ｐ経由でＣＰＵ１３２に電力を供給する。
【０１１９】
アクセス１４１−１経由のデータ受信器入力は、図１０Ｂ及び１０Ｃに示された電流感知アダプタ１４０又は１５０から電流データを受け取るために使うことができることは、上記から明らかである。同様に、前記器具とその位置の詳細は、図１０Ｄの又は直接前記ＣＰＵへの送信器５００経由で又はネットワーク１２８経由でＣＰＵ１３２のメモリーにインストールされるか、読み込むことができることは明らかである。
【０１２０】
光出力アクセス１４１−２は、アクセスのみを受けまた受け取られたコマンドへの光データの応答をしない光ガイドカプラを含んでいる器具にコマンド及び制御を供給するために使われる。アクセス１４１−２の図示の送信器３は、入力アクセス１４１−１又はアクセス１４１−３及び１４１−４の受信器４によって受信される光コマンド信号に応じて、又は前記ネットワーク１２８経由のコマンドを通して動作する送信器とすることができる。ＣＰＵ１３２は、受信した光コマンド、制御信号を解読し、コマンドをその送り先に中継又は送信するために、それぞれのＬＥＤ３に入出力ドライバポートを経てアドレス指定されるように受け取られた信号をリダイレクトするようにプログラムされている。
【０１２１】
アクセス１４１−１及び１４１−２は、設定されたアドレス及び詳細に基づいて、２つのシングルコア光ガイド１０を経て、又は前記参照された米国特許出願に開示されたような他の光デバイス経由で、相互に、双方向光ガイドカプラを含む同じような器具と双方向光信号を伝達することができる。
【０１２２】
双方向光アクセス１４１−３及び１４１−４は、受信器４及び送信器３との直接的な光リンクを構成して示されているが、代わりに、レンズ、プリズム及び／又はフィルタを含むことができる。前記双方向アクセスは、電気器具に、又は例えば、図１１Ａの光ガイドカプラ分配器１３０経由で情報をオートメーションコントローラ（図示せず）と交換するための双方向光ガイドカプラを含むＵＳＢアダプタ経由のＰＣなどの通信装置に、光学的に接続することができる。
【０１２３】
アクセス１４１−３及び１４１−４は、異なる電気器具、例えば、図７Ｂに示されたスイッチ７０＋７０Ｒに類似する光ガイドカプラ−ＳＰＤＴＣＭＯＳＦＥＴ又はトライアックのスイッチを組み込む照明器具に接続することができ、該スイッチは前記照明器具又は図１１Ｂに示されたランプ１６０の手動ＳＰＤＴスイッチ１６１に接続することができる。ランプ１６０を操作する光ガイドカプラスイッチは調光器回路を含むことができ、また照明素子は、例えば、高輝度ＬＥＤ又はＬＥＤアレイとすることができ、その輝度制御は、パルス幅及び／又はパルス繰返し数によって増減少し、光ガイドカプラ−分配器１３０のＣＰＵ１３２又はランプ１６０に含まれる光ガイドカプラ−スイッチによって制御することができる。
【０１２４】
構造化されあるいは接続された電流センサを含む双方向光リンクを備える光ガイドカプラを含む如何なる電気器具も双方向アクセス１４１−３及び１４１−４に光学的に接続することができ、また例えば図１０Ｂ、１０Ｃのテレビ１４８及び室内暖房器１５８は、光ガイドカプラ分配器１３０を通して制御され、動作され、また電流感知アダプタ１４０又は１５０を使用することなく、帰還光電流ドレーンデータ又は状態信号を伝達することができる。さらに、そのような電気器具の詳細及び該電気器具の位置は、電流データ受信器１２０のために先に説明された同じあるいは同様なプロセスで、個々のアクセス１４１−３及び１４１−４にそれぞれ光送信器５００によって、読み込まれあるいは設定することができる。
【０１２５】
図１２Ａ〜１２Ｆは、「光−機械」電源スイッチ２９０の組み合わせとなるように、前記ＳＰＤＴ光ガイドカプラユニット２１０に結合されまた構造化された機械的ＳＰＤＴスイッチ組立体を示す。光−機械スイッチ２９０は、機械式スイッチ３０のソケット端子への取付けのためのピン接触子２３及び２４として図３Ａ〜３Ｃに示されているトラベラー端子又は接点２３及び２４を用い、また電力用の相互接続する接点２５及びソケット３４を含む。対照的に、接点２３及び２４は、スイッチ自体のトラベラー接点に構造化されており、ＡＣ活性線及び負荷の端子３１及び２４がパッケージ化された前記光ガイドカプラスイッチ２１０に構造化されている。
【０１２６】
端子３３（負荷）を含みかつ前記パッケージ２１０を前記スイッチ組合せ体の為のベースに変えまた機械式及び遠隔操作光ガイドカプラＳＰＤＴスイッチ組合せ体に結合するに必要なすべての電気接点及び端子を含む構造体の前記ＳＰＤＴ光ガイドカプラスイッチパッケージ２１０に、スイッチ電極３１（負荷）が取付けられる。図１２Ｆに示された光−機械スイッチ２９０は、スリム化された構造のスイッチであり、図３Ａ〜３Ｃに示され、上記でまた図５Ｃ、６Ｂ及び７Ｂに詳細に示された結合スイッチ９０に類似する。先に説明されたようなパッケージ化されたＳＰＤＴ光ガイドカプラ２１０に、２つの光ガイド１０を使用するための２つの光ガイドアクセス２１を設けることにより、図示しないが前記結合されたスイッチは、また図６Ａ及び７Ａに示された結合スイッチ９２及び９５を含む。
【０１２７】
図１２Ａ〜１２Ｃは、前記結合された光ガイドカプラＳＰＤＴスイッチ組立体２００の３つの断面図を示し、図１２Ａではそのロッカーアセンブリが下方位置で停止され、図１２Ｂではその上方位置と下方位置との間の遷移状態にあり、また図１２Ｃではその上方位置に停止されて示されている。前記ロッカーアセンブリは、ロッカー本体２０１と、その中心枢軸２０２と、ピストンホルダー及びガイド２０３と、渦巻きばねを含む中空ピストン２０５と、揺動をその上方位置及び下方位置で停止するための上方及び下方の２つの停止バー２０４とを含む。
【０１２８】
図示の揺動機構及び動作は、よく知られている構造であり、それらの異なるロッカースイッチが多くのメーカで用いられている。図示の構造では、前記ロッカーアセンブリが上方から下方へ又は下方から上方へ切り換えられるとき、シーソー接触子アセンブリ２０６の中心位置へ向けての揺動の間、ピストン２０５は、そのホルダー及びガイド２０３に向けて押され、前記渦巻きばねを収縮させる。前記揺動及び前記ピストン２０５が前記シーソー接触子２０６の中央位置を通過するとき、前記シーソー接触子アセンブリ２０６を他方の前記トラベラー接触子へスナップ動作させかつ係合すべく、前記渦巻きばねは、前記シーソー接触子の他方の側に前記ピストンを強いることにより、伸長し、その緊張を解除するであろう。
【０１２９】
前記接触子アセンブリ２０６は、図１２Ｄ及び１２Ｅに示されているセンターバー２０７のまわりで回転し、該アセンブリは、端子３１にしっかりと着き、前記アセンブリ２０６のＵ字状部分２０６Ｕの２つの立ち上がりアーム部によって、上方から下方又は下方から上方への前記ピストン運動を止めるように構成されている。ロッカー本体２０１の中心枢軸２０２と、センターバー２０７とは、ロッカー本体２０１及び前記シーソー端子２０６はそれらの中心枢軸２０２及びセンターバー２０７の回りで揺動及びシーソー動作するように、前記結合スイッチアセンブリ２９０の容器２３０内に含まれたホルダー（図示せず）により、支持されている。
【０１３０】
ロッカー本体２０１がその下方の停止状態にあると、シーソー接触子アセンブリ２０６は、上方のトラベラー接触子２４との係合位置で示される。前記シーソー接触子は、前記ロッカー本体２０１が図１２Ｂに示された中間動作位置にあるが、上方の前記トラベラー端子２４に係合して示され、前記ばね及びピストン２０５の前記シーソーの上方端子に対する最大力は弱められるが、前記電気接触子を端子３１（負荷）とトラベラー接触子２４との間に維持する。
【０１３１】
図１２Ｃのシーソー接触子アセンブリ２０６は、ロッカー本体２０１がその上方位置に停止されたとき、下方側トラベラー端子２３に係合すべく反転又は切り換えられて示されており、前記収縮したばね及びピストン２０５の停止アーム２０６Ｕへ向けての動きの解除力によって充分に係合し、前記負荷端子３１を前記トラベラー端子２３に切り換えるように接続される。
【０１３２】
図１２Ｄは、前記結合されたスイッチアセンブリの左側２９０Ｌ、活性ＡＣ又はＤＣの端子３２及び接触子３４を示し、該接触子は前記光ガイドカプラスイッチパッケージ組立体２１０に直接的に構成されている。また、該図には、光ガイドアクセス２１、光ガイドロック舌状片２２及び締め付けねじ２２Ｓが示されており、それらは結合されたスイッチ２９０の容器２３０内に構造化されている。他方、図１２Ｅは、結合されたスイッチの右側２９０Ｒを示す。前記右側には、負荷端子３１と、負荷線を前記スイッチに接続する接触子３３とが含まれている。また、図１２Ｅは、ＳＰＤＴ光ガイドカプラスイッチパッケージ２１０からの熱を放散するために必要になるであろう組み立てヒートシンク２４１を示す。
【０１３３】
光ガイドカプラスイッチパッケージ２１０は、図１２Ａ〜１２Ｃ、１２Ｅ及び１２Ｆに示されたヒートシンク２４１を取り付けるためのヒートシンク面２１３を含む。種々のヒートシンクタイプ及び寸法が半導体スイッチからの熱を放散するために必要である。前記ヒートシンクは、電気のボックス（図示せず）にスイッチを組み付けるためと、電気工事規定に従ってグラウンドすなわちアース線を接続するために結合された光−機械スイッチ２９０のために金属ホルダーとして、また、使われる。そのようなアース接続部２４２は、図１２Ｆに示されている。
【０１３４】
図１２Ｆは、よく知られているフロントカバー２４３と、ロッカーキーレバー２４４とを含む前記結合されたスイッチ２９０の分解図である。ロッカー本体２０１は、ロッカーキーレバー２４４の後部のピン４４を適応させかつ係止するために、円形のカットアウト４５を含むことが図１２Ａ〜１２Ｆに示されている。これによって、パッケージ化された光ガイドカプラ半導体スイッチ上に組み立てられた機械式のＳＰＤＴスイッチを含む前記結合されたスイッチ２９０は、よく知られている電源スイッチに取り替えることができ、また電気及び建築の規制条例に従ってまったく危険無く電気ボックス内に設置することができ、前記結合されたロッカースイッチを経て手動で操作し、また光ガイド及び／又はファイバ光ケーブルを経る光通信を使用してレジデンスオートメーション又は他の専用制御系経由で遠隔操作で操作することができることが、明らかになる。
【０１３５】
図１２Ａ〜１２Ｆに示された前記結合されたロッカー光−機械式スイッチ２９０は、好適な実施例に過ぎず、その代わりに、マイクロスイッチ、トグルスイッチ、ロータリースイッチ、スライドスイッチ、プッシュスイッチ、プルスイッチ及び本願の前記光ガイドカプラ半導体スイッチパッケージに取付け、差し込み及び／又は構成することができる端子を有する、レジデンス、オフィス、事業所、工場及び他の施設に使われる他のすべての電源スイッチを含む多くの他のタイプスイッチを使用することができる。
【０１３６】
上記したところのすべてから、本発明の半導体光ガイドカプラパッケージを使して電気器具を通信機器を光学的に接続するための簡単で、低価格の解決策に基づくことができるさまざまな回路、接続、機能及び適用があることは明らかであろう。
【０１３７】
前記した開示は、本発明の好適な実施例に関連するに過ぎず、ここに開示のために選ばれた本発明の実施例のすべての変更及び改良を覆うことを意図しており、その変更は本発明の精神及び範囲から逸脱することのないことはもちろん理解されるであろう。
【符号の説明】
【０１３８】
３（３Ａ、３Ｂ）、５００ 光送信器（ＬＥＤ）
４（４Ａ、４Ｂ）、１２０ 光受信器（フォトトランジスタ）
９、２１、１４１ アクセス
１０、１２、１４ 光ケーブル（光ファイバ、光ガイド）
１１、８０、１００、１２１、１４０、２００、２１０、４００ 光ガイドカプラ
１８、１０５、２０５、４０５ ホルダー
２７、６７ 電流センサ
３０ ＳＰＤＴスイッチ
６４ 光学レンズ
１０１ 半導体回路
１４８、１５８、１６０ 電気器具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気器具の制御のために光ガイド、光ファイバ及びそれらの組合せのグループから選択された少なくとも１つの光ケーブルを経てパッケージ化された半導体回路に光信号を結合するための方法であって、前記パッケージ化された半導体回路は、フォトダイオード、光起電性セル、光ダイアック、フォトサイリスタ、フォトトライアック、フォトトランジスタ、光ＭＯＳＦＥＴ、ＬＥＤ、レーザ及びその組み合わせから成るグループから選択された少なくとも１つのフォト素子に光学的に整合する少なくとも１つのアクセスと、
内蔵ホルダー、取付け可能なホルダー及びその組み合わせから成るグループから選ばれた、前記光ケーブルを前記アクセスに結合するための、少なくとも１つのホルダーとを含み、
前記回路は、ドライバ、バッファ、分配器、リピータ、コントローラ、スイッチ、電流センサ、電流データ処理装置及びそれらの組合せから成るグループから選択され、
前記方法は、
（ａ）切断、調整、形作り及びそれらの組み合わせから成るグループから選ばれた処理によって前記光ケーブルの端部を終端処理すること、
（ｂ）前記ホルダーを通して前記光ケーブルの終端処理された端部を前記アクセスに導入し、固定すること、及び
（ｃ）前記アクセス及び前記素子を通り前記光ケーブルを経由する前記光信号の送信、受信及びそれらの組合せから成るグループから選択された伝達によって、又前記回路との前記信号の交信によって、前記電気器具の少なくと１つを制御することを含む、方法。
【請求項２】
受信器及び１つの送信機を含む少なくとも２つの光素子は、プリズム、レンズ、フィルタ、ハーフミラー、列をなす双方向光リンク及びその組み合わせから成るグループから選ばれた前記アクセス内の構造体を経由して双方向光信号をリンクするために、前記パッケージ化された半導体の中に含まれている、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項３】
２つの送信器を有する１つの受信器と２つ受信器を有する１つの送信器とから成る組み合わせの１つから選ばれた少なくとも３つの光素子は、プリズム、レンズ、フィルタ、ハーフミラー、列をなす３つの双方向光リンク及びその組み合わせから成るグループから選ばれた前記アクセス内の構造体を経由して双方向光信号をリンクするために、前記パッケージ化された半導体の中に含まれている、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項４】
１つの受信器と１つの送信器とから成る少なくとも２つの光素子は、デュアルコアを有する前記光ケーブルとシングルコアを有する２つの光ケーブルとのうちの一方を経由する双方向光信号をリンクするための前記パッケージ化された半導体に含められており、前記ホルダー及び前記アクセスは、２つの光リンクを有するデュアルコアアクセスに前記デュアルコア光ケーブルを固定するための前記ホルダーと、それぞれが単一光リンクを有する２つのアクセスに２つの前記シングルコアケーブルを固定するための２つのホルダーとから成る組合せの１つに構成されている、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項５】
前記アクセスを経る複数送信信号及び複数の受信信号の一方の信号をリンクするための複数の受信器及び複数の受信器の一方から選択された複数の光素子が前記パッケージ化された半導体に含まれ、前記ホルダーは、前記素子のそれぞれをマルチコアの1つのコアと接続するためのマルチ光リンクを備える前記アクセスに、マルチコアを有する前記光ケーブルを固定する、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項６】
複数のアクセスを経る複数の送信及び受信の信号の一方の複数の信号をリンクするための複数の受信器及び複数の受信器の一方から選択された複数の光素子が前記パッケージ化された半導体に含まれ、前記複数のホルダーは、それぞれが1つの光リンクを備える前記アクセスに前記複数の光ケーブルを固定する、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項７】
光素子の複数対であってそれぞれが、プリズム、レンズ、フィルタ、ハーフミラー、列をなす双方向光リンク及びそれらの組み合わせから成るグループから選ばれた前記アクセス内の複数の構造体を経る複数の双方向光信号をリンクするための１つの受信器及び１つの送信機から成る複数対が前記パッケージ化された半導体に含まれ、前記ホルダーは、マルチコアを有する前記光ケーブルを前記マルチコアの少なくとも２つのコアを有する前記対の少なくとも２つのための光リンクを有する前記アクセスに固定する、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項８】
光素子の複数対であってそれぞれが、複数のアクセスの各アクセス内のプリズム、レンズ、フィルタ、ハーフミラー、列をなす双方向光リンク及びそれらの組み合わせから成るグループから選ばれた複数の構造体を経る複数の双方向光信号のリンクのための１つの受信器及び１つの送信機から成る複数対が前記パッケージ化された半導体に含まれ、少なくとも２つのホルダーが２つの光ケーブルを前記アクセスの２つに固定する、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項９】
光素子の複数対であってそれぞれが前記アクセス及び複数のアクセスの一方を経て整合する１つの受信器及び１つの送信器を含む対が複数の双方向光信号をリンクするための前記パッケージ化された半導体に含まれ、前記ホルダーの１つから選ばれた組み合わせはマルチコアを有する1つの前記光ケーブルを前記１つのアクセスに固定し、複数のホルダは、２つのコア対を有する前記マルチコアの少なくとも２対又はシングルコアを有する少なくとも４つの前記光ケーブルをリンクするために、それぞれがシングルコアを有する複数の光ケーブルを前記複数のアクセスに固定する、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項１０】
前記回路は、２つのトラベラー接点を経由して手動及び遠隔操作されるＳＰＤＴスイッチの１つへの接続のためのＳＰＤＴスイッチである、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項１１】
前記回路がＳＰＤＴスイッチであり、前記パッケージ化された半導体が、２つのトラベラーと、光制御及び手動操作される結合スイッチのための３つの結合接点を有する機械式ＳＰＤＴスイッチに前記パッケージ化された半導体を取り付けるための共通電力の又は負荷の端子とを含む、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項１２】
前記回路がＳＰＤＴスイッチであり、前記パッケージ化された半導体が、光−機械スイッチの一部となるように構成され、前記ＳＰＤＴスイッチの２つのトラベラー端子は機械スイッチトラベラー接点を構成し、前記ＳＰＤＴスイッチの共通端子は、前記光−機械スイッチの機械的電極と共に、光学的に制御されまた手動で操作される構造化されたスイッチを提供するために、前記光−機械スイッチの前記負荷の及び電力の接点を形成する、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項１３】
前記回路は、負荷の電流ドレーンを感知し感知信号を生成するための電流センサであり、前記素子は、前記感知信号に相応の光信号を出力するための少なくとも１つの送信器である、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項１４】
前記パッケージ化された半導体は、負荷の電流ドレーンデータから成る光信号を受け取るための受信器を含み、前記回路は、受信した電流ドレーンデータを有線ネットワーク経由での伝播のための電気信号に変換するデータ処理装置である、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項１５】
電流ドレーンデータを受け取る前記受信器は前記処理装置に含まれるメモリーに前記負荷の識別データを設定するための光送信器から光信号を受け、前記処理装置は、前記有線のネットワーク経由で伝達された前記電流ドレーンの前記データに、前記識別データの少なくとも一部を付属させる、請求項１４に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項１６】
プリズム、レンズ、フィルタ、ハーフミラー、列をなす双方向光リンク及びその組合せを含むグループから選択された複数のアクセスのそれぞれの中の構造体を経て、受信器、送信器双方向及びそれらの組合せを含むグループから選択された複数の光信号を分配するための複数の光素子及び前記複数のアクセスが前記パッケージ化された半導体に含まれ、複数のホルダーは複数の光ケーブルを前記アクセスに固定する、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項１７】
フォトダイオード、光起電性セル、光ダイアック、フォトサイリスタ、フォトトライアック、フォトトランジスタ、光ＭＯＳＦＥＴ、ＬＥＤ、レーザ及びそれらの組合せを含むグループから選択された少なくとも１つの光素子に整合する少なくとも１つの光アクセスと、
光ガイド、光ファイバ及びその組合せから選択された少なくとも１つの光ケーブルの一端を前記アクセスへ固定するための、内蔵ホルダー、取り付け可能なホルダー及びその組合せのグループから選択された少なくとも１つのホルダーとを含むパッケージ化された半導体回路であって、
ドライバ、バッファ、分配器、リピータ、コントローラ、スイッチ、電流センサ、電流データ処理装置及びそれらの組み合わせから成るグループから選択された前記回路は、ピン、はんだピン、表面実装接点、表面実装端子、プラグ、ソケット、ポスト、ブレード、ターミナルブロック、ねじ留め端子、圧着端子、ファストン端子、はんだ端子、はんだ接点及びそれらの組み合わせから成るグループから選ばれた接点経由で電気的に接続されており、前記パッケージ化された半導体、前記ホルダー及び前記アクセスは、切断、調整、形作り及びそれらの組合せを含むグループから選択された処理によって端末処理された前記光ケーブルの前記一端を、前記光素子を経て前記回路に固定し光学的にリンクするように構成されている、パッケージ化された半導体回路。
【請求項１８】
受信器及び１つの送信機を含む少なくとも２つの光素子は、プリズム、レンズ、フィルタ、ハーフミラー、列をなす双方向光リンク及びその組み合わせから成るグループから選ばれた前記アクセス内の構造体を経由して双方向光信号をリンクするために、前記パッケージ化された半導体の中に含まれている、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項１９】
２つの送信器を有する１つの受信器と２つ受信器を有する１つの送信器とから成る組み合わせの１つから選ばれた少なくとも３つの光素子は、プリズム、レンズ、フィルタ、ハーフミラー、列をなす３つの双方向光リンク及びその組み合わせから成るグループから選ばれた前記アクセス内の構造体を経由して双方向光信号をリンクするために、前記パッケージ化された半導体の中に含まれている、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項２０】
１つの受信器と１つの送信器とから成る少なくとも２つの光素子は、デュアルコアを有する前記光ケーブルと２つの光ケーブルとのうちの一方を経由する双方向光信号をリンクするための前記パッケージ化された半導体に含められており、前記ホルダー及び前記アクセスは、２つの光リンクを有するデュアルコアアクセスにデュアルコアを有する前記光ケーブルを固定するための前記ホルダーと、それぞれが単一光リンクを有する２つのアクセスに前記２つの光ケーブルを固定するための２つのホルダーとから成る組合せの１つに構成されている、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項２１】
前記アクセスを経る複数の一方向光信号をリンクするための複数の受信器及び複数の受信器の一方から選択された複数の光素子が前記パッケージ化された半導体に含まれ、前記ホルダーは、前記素子のそれぞれをマルチコアの1つのコアと接続するためのマルチリンクを備える前記アクセスに、マルチコアを有する前記光ケーブルを固定する、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路
【請求項２２】
複数のアクセスを経る複数の一方向光信号をリンクするための複数の受信器及び複数の受信器の一方から選択された複数の光素子が前記パッケージ化された半導体に含まれ、前記複数のホルダーは、複数の光ケーブルを前記光素子のそれぞれを前記光ケーブルの１つと接続するための前記アクセスに固定する、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項２３】
光素子の複数対であってそれぞれが、プリズム、レンズ、フィルタ、ハーフミラー、列をなす双方向光リンク及びそれらの組み合わせから成るグループから選ばれた前記アクセス内の複数の構造体を経る複数の双方向光信号をリンクするための１つの受信器及び１つの送信機から成る複数対が前記パッケージ化された半導体に含まれ、前記ホルダーは、前記各対を前記マルチコアの１つのコアに光学的に接続するための前記アクセスに、マルチコアを有する前記光ケーブルを固定する、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項２４】
光素子の複数対であってそれぞれがプリズム、レンズ、フィルタ、ハーフミラー、列をなす双方向光リンク及びそれらの組み合わせから成るグループから選ばれた、複数のアクセスのそれぞれの内の各構造体を経る複数の双方向光信号のリンクのための１つの受信器及び１つの送信機から成る複数対が前記パッケージ化された半導体に含まれ、前記複数のホルダーは、各前記対を前記光ケーブルの１つに光学的にリンクするための前記アクセスに、複数の光ケーブルを固定する、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項２５】
光素子の複数対であってそれぞれが単一の前記アクセス及び複数のアクセスの一方を経て整合する１つの前記受信器及び１つの前記送信器を含む対が複数の双方向光信号をリンクするための前記パッケージ化された半導体に含まれ、前記ホルダーの１つは、マルチコアを有する前記光ケーブルの１つを前記単一のアクセスに固定し、複数のホルダーは、２つのコア対を有する前記マルチコアの少なくとも２対又はシングルコアを有する少なくとも４つの前記光ケーブルをリンクするために、シングルコアを有する複数の光ケーブルを前記複数のアクセスに固定する、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項２６】
前記回路は、２つのトラベラー接点を経由して手動及び遠隔操作されるＳＰＤＴスイッチの１つへの接続のためのＳＰＤＴスイッチである、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項２７】
前記回路がＳＰＤＴスイッチであり、前記パッケージ化された半導体が、２つのトラベラーと、光制御及び手動操作される結合スイッチのための３つの結合接点を有する機械式ＳＰＤＴスイッチに前記パッケージ化された半導体を取り付けるための共通電力の又は負荷の端子とを含む、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項２８】
前記回路がＳＰＤＴスイッチであり、前記パッケージ化された半導体が、光−機械スイッチの一部となるように構成され、前記ＳＰＤＴスイッチの２つのトラベラー端子は機械スイッチトラベラー接点を構成し、前記ＳＰＤＴスイッチの共通端子は、前記光−機械スイッチの機械的電極と共に、光学的に制御されまた手動で操作される構造化されたスイッチを提供するために、前記光−機械スイッチの前記負荷の及び電力の接点を形成する、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項２９】
前記回路は、負荷の電流ドレーンを感知し感知信号を生成するための電流センサであり、前記光素子は、前記感知信号に相応の光信号を出力するための少なくとも１つの送信器である、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項３０】
前記パッケージ化された半導体は、負荷の電流ドレーンデータから成る光信号を受け取るための受信器を含み、前記回路は、受信した電流ドレーンデータを有線ネットワーク経由での伝播のための電気信号に変換するデータ処理装置である、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項３１】
電流ドレーンデータを受け取る前記受信器は前記処理装置に含まれるメモリーに前記負荷の識別データを設定するための光送信器から光信号を受け、前記処理装置は、前記有線のネットワーク経由で伝達された前記電流ドレーンの前記データに、前記識別データの少なくとも一部を付属させる、請求項３０に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項３２】
プリズム、レンズ、フィルタ、ハーフミラー、列をなす双方向光リンク及びその組合せを含むグループから選択された複数のアクセスのそれぞれの中の構造体を経て、受信器、送信器双方向及びそれらの組合せを含むグループから選択された複数の光信号を分配するための複数の光素子及び前記複数のアクセスが前記パッケージ化された半導体に含まれ、複数のホルダーは複数の光ケーブルを前記アクセスに固定する、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項１】
電気器具の制御のために光ガイド、光ファイバ及びそれらの組合せのグループから選択された少なくとも１つの光ケーブルを経てパッケージ化された半導体回路に光信号を結合するための方法であって、前記パッケージ化された半導体回路は、フォトダイオード、光起電性セル、光ダイアック、フォトサイリスタ、フォトトライアック、フォトトランジスタ、光ＭＯＳＦＥＴ、ＬＥＤ、レーザ及びその組み合わせから成るグループから選択された少なくとも１つのフォト素子に光学的に整合する少なくとも１つのアクセスと、
内蔵ホルダー、取付け可能なホルダー及びその組み合わせから成るグループから選ばれた、前記光ケーブルを前記アクセスに結合するための、少なくとも１つのホルダーとを含み、
前記回路は、ドライバ、バッファ、分配器、リピータ、コントローラ、スイッチ、電流センサ、電流データ処理装置及びそれらの組合せから成るグループから選択され、
前記方法は、
（ａ）切断、調整、形作り及びそれらの組み合わせから成るグループから選ばれた処理によって前記光ケーブルの端部を終端処理すること、
（ｂ）前記ホルダーを通して前記光ケーブルの終端処理された端部を前記アクセスに導入し、固定すること、及び
（ｃ）前記アクセス及び前記素子を通り前記光ケーブルを経由する前記光信号の送信、受信及びそれらの組合せから成るグループから選択された伝達によって、又前記回路との前記信号の交信によって、前記電気器具の少なくと１つを制御することを含む、方法。
【請求項２】
受信器及び１つの送信機を含む少なくとも２つの光素子は、プリズム、レンズ、フィルタ、ハーフミラー、列をなす双方向光リンク及びその組み合わせから成るグループから選ばれた前記アクセス内の構造体を経由して双方向光信号をリンクするために、前記パッケージ化された半導体の中に含まれている、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項３】
２つの送信器を有する１つの受信器と２つ受信器を有する１つの送信器とから成る組み合わせの１つから選ばれた少なくとも３つの光素子は、プリズム、レンズ、フィルタ、ハーフミラー、列をなす３つの双方向光リンク及びその組み合わせから成るグループから選ばれた前記アクセス内の構造体を経由して双方向光信号をリンクするために、前記パッケージ化された半導体の中に含まれている、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項４】
１つの受信器と１つの送信器とから成る少なくとも２つの光素子は、デュアルコアを有する前記光ケーブルとシングルコアを有する２つの光ケーブルとのうちの一方を経由する双方向光信号をリンクするための前記パッケージ化された半導体に含められており、前記ホルダー及び前記アクセスは、２つの光リンクを有するデュアルコアアクセスに前記デュアルコア光ケーブルを固定するための前記ホルダーと、それぞれが単一光リンクを有する２つのアクセスに２つの前記シングルコアケーブルを固定するための２つのホルダーとから成る組合せの１つに構成されている、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項５】
前記アクセスを経る複数送信信号及び複数の受信信号の一方の信号をリンクするための複数の受信器及び複数の受信器の一方から選択された複数の光素子が前記パッケージ化された半導体に含まれ、前記ホルダーは、前記素子のそれぞれをマルチコアの1つのコアと接続するためのマルチ光リンクを備える前記アクセスに、マルチコアを有する前記光ケーブルを固定する、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項６】
複数のアクセスを経る複数の送信及び受信の信号の一方の複数の信号をリンクするための複数の受信器及び複数の受信器の一方から選択された複数の光素子が前記パッケージ化された半導体に含まれ、前記複数のホルダーは、それぞれが1つの光リンクを備える前記アクセスに前記複数の光ケーブルを固定する、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項７】
光素子の複数対であってそれぞれが、プリズム、レンズ、フィルタ、ハーフミラー、列をなす双方向光リンク及びそれらの組み合わせから成るグループから選ばれた前記アクセス内の複数の構造体を経る複数の双方向光信号をリンクするための１つの受信器及び１つの送信機から成る複数対が前記パッケージ化された半導体に含まれ、前記ホルダーは、マルチコアを有する前記光ケーブルを前記マルチコアの少なくとも２つのコアを有する前記対の少なくとも２つのための光リンクを有する前記アクセスに固定する、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項８】
光素子の複数対であってそれぞれが、複数のアクセスの各アクセス内のプリズム、レンズ、フィルタ、ハーフミラー、列をなす双方向光リンク及びそれらの組み合わせから成るグループから選ばれた複数の構造体を経る複数の双方向光信号のリンクのための１つの受信器及び１つの送信機から成る複数対が前記パッケージ化された半導体に含まれ、少なくとも２つのホルダーが２つの光ケーブルを前記アクセスの２つに固定する、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項９】
光素子の複数対であってそれぞれが前記アクセス及び複数のアクセスの一方を経て整合する１つの受信器及び１つの送信器を含む対が複数の双方向光信号をリンクするための前記パッケージ化された半導体に含まれ、前記ホルダーの１つから選ばれた組み合わせはマルチコアを有する1つの前記光ケーブルを前記１つのアクセスに固定し、複数のホルダは、２つのコア対を有する前記マルチコアの少なくとも２対又はシングルコアを有する少なくとも４つの前記光ケーブルをリンクするために、それぞれがシングルコアを有する複数の光ケーブルを前記複数のアクセスに固定する、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項１０】
前記回路は、２つのトラベラー接点を経由して手動及び遠隔操作されるＳＰＤＴスイッチの１つへの接続のためのＳＰＤＴスイッチである、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項１１】
前記回路がＳＰＤＴスイッチであり、前記パッケージ化された半導体が、２つのトラベラーと、光制御及び手動操作される結合スイッチのための３つの結合接点を有する機械式ＳＰＤＴスイッチに前記パッケージ化された半導体を取り付けるための共通電力の又は負荷の端子とを含む、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項１２】
前記回路がＳＰＤＴスイッチであり、前記パッケージ化された半導体が、光−機械スイッチの一部となるように構成され、前記ＳＰＤＴスイッチの２つのトラベラー端子は機械スイッチトラベラー接点を構成し、前記ＳＰＤＴスイッチの共通端子は、前記光−機械スイッチの機械的電極と共に、光学的に制御されまた手動で操作される構造化されたスイッチを提供するために、前記光−機械スイッチの前記負荷の及び電力の接点を形成する、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項１３】
前記回路は、負荷の電流ドレーンを感知し感知信号を生成するための電流センサであり、前記素子は、前記感知信号に相応の光信号を出力するための少なくとも１つの送信器である、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項１４】
前記パッケージ化された半導体は、負荷の電流ドレーンデータから成る光信号を受け取るための受信器を含み、前記回路は、受信した電流ドレーンデータを有線ネットワーク経由での伝播のための電気信号に変換するデータ処理装置である、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項１５】
電流ドレーンデータを受け取る前記受信器は前記処理装置に含まれるメモリーに前記負荷の識別データを設定するための光送信器から光信号を受け、前記処理装置は、前記有線のネットワーク経由で伝達された前記電流ドレーンの前記データに、前記識別データの少なくとも一部を付属させる、請求項１４に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項１６】
プリズム、レンズ、フィルタ、ハーフミラー、列をなす双方向光リンク及びその組合せを含むグループから選択された複数のアクセスのそれぞれの中の構造体を経て、受信器、送信器双方向及びそれらの組合せを含むグループから選択された複数の光信号を分配するための複数の光素子及び前記複数のアクセスが前記パッケージ化された半導体に含まれ、複数のホルダーは複数の光ケーブルを前記アクセスに固定する、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路に結合する方法。
【請求項１７】
フォトダイオード、光起電性セル、光ダイアック、フォトサイリスタ、フォトトライアック、フォトトランジスタ、光ＭＯＳＦＥＴ、ＬＥＤ、レーザ及びそれらの組合せを含むグループから選択された少なくとも１つの光素子に整合する少なくとも１つの光アクセスと、
光ガイド、光ファイバ及びその組合せから選択された少なくとも１つの光ケーブルの一端を前記アクセスへ固定するための、内蔵ホルダー、取り付け可能なホルダー及びその組合せのグループから選択された少なくとも１つのホルダーとを含むパッケージ化された半導体回路であって、
ドライバ、バッファ、分配器、リピータ、コントローラ、スイッチ、電流センサ、電流データ処理装置及びそれらの組み合わせから成るグループから選択された前記回路は、ピン、はんだピン、表面実装接点、表面実装端子、プラグ、ソケット、ポスト、ブレード、ターミナルブロック、ねじ留め端子、圧着端子、ファストン端子、はんだ端子、はんだ接点及びそれらの組み合わせから成るグループから選ばれた接点経由で電気的に接続されており、前記パッケージ化された半導体、前記ホルダー及び前記アクセスは、切断、調整、形作り及びそれらの組合せを含むグループから選択された処理によって端末処理された前記光ケーブルの前記一端を、前記光素子を経て前記回路に固定し光学的にリンクするように構成されている、パッケージ化された半導体回路。
【請求項１８】
受信器及び１つの送信機を含む少なくとも２つの光素子は、プリズム、レンズ、フィルタ、ハーフミラー、列をなす双方向光リンク及びその組み合わせから成るグループから選ばれた前記アクセス内の構造体を経由して双方向光信号をリンクするために、前記パッケージ化された半導体の中に含まれている、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項１９】
２つの送信器を有する１つの受信器と２つ受信器を有する１つの送信器とから成る組み合わせの１つから選ばれた少なくとも３つの光素子は、プリズム、レンズ、フィルタ、ハーフミラー、列をなす３つの双方向光リンク及びその組み合わせから成るグループから選ばれた前記アクセス内の構造体を経由して双方向光信号をリンクするために、前記パッケージ化された半導体の中に含まれている、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項２０】
１つの受信器と１つの送信器とから成る少なくとも２つの光素子は、デュアルコアを有する前記光ケーブルと２つの光ケーブルとのうちの一方を経由する双方向光信号をリンクするための前記パッケージ化された半導体に含められており、前記ホルダー及び前記アクセスは、２つの光リンクを有するデュアルコアアクセスにデュアルコアを有する前記光ケーブルを固定するための前記ホルダーと、それぞれが単一光リンクを有する２つのアクセスに前記２つの光ケーブルを固定するための２つのホルダーとから成る組合せの１つに構成されている、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項２１】
前記アクセスを経る複数の一方向光信号をリンクするための複数の受信器及び複数の受信器の一方から選択された複数の光素子が前記パッケージ化された半導体に含まれ、前記ホルダーは、前記素子のそれぞれをマルチコアの1つのコアと接続するためのマルチリンクを備える前記アクセスに、マルチコアを有する前記光ケーブルを固定する、請求項１に記載の光信号をパッケージ化された半導体回路
【請求項２２】
複数のアクセスを経る複数の一方向光信号をリンクするための複数の受信器及び複数の受信器の一方から選択された複数の光素子が前記パッケージ化された半導体に含まれ、前記複数のホルダーは、複数の光ケーブルを前記光素子のそれぞれを前記光ケーブルの１つと接続するための前記アクセスに固定する、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項２３】
光素子の複数対であってそれぞれが、プリズム、レンズ、フィルタ、ハーフミラー、列をなす双方向光リンク及びそれらの組み合わせから成るグループから選ばれた前記アクセス内の複数の構造体を経る複数の双方向光信号をリンクするための１つの受信器及び１つの送信機から成る複数対が前記パッケージ化された半導体に含まれ、前記ホルダーは、前記各対を前記マルチコアの１つのコアに光学的に接続するための前記アクセスに、マルチコアを有する前記光ケーブルを固定する、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項２４】
光素子の複数対であってそれぞれがプリズム、レンズ、フィルタ、ハーフミラー、列をなす双方向光リンク及びそれらの組み合わせから成るグループから選ばれた、複数のアクセスのそれぞれの内の各構造体を経る複数の双方向光信号のリンクのための１つの受信器及び１つの送信機から成る複数対が前記パッケージ化された半導体に含まれ、前記複数のホルダーは、各前記対を前記光ケーブルの１つに光学的にリンクするための前記アクセスに、複数の光ケーブルを固定する、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項２５】
光素子の複数対であってそれぞれが単一の前記アクセス及び複数のアクセスの一方を経て整合する１つの前記受信器及び１つの前記送信器を含む対が複数の双方向光信号をリンクするための前記パッケージ化された半導体に含まれ、前記ホルダーの１つは、マルチコアを有する前記光ケーブルの１つを前記単一のアクセスに固定し、複数のホルダーは、２つのコア対を有する前記マルチコアの少なくとも２対又はシングルコアを有する少なくとも４つの前記光ケーブルをリンクするために、シングルコアを有する複数の光ケーブルを前記複数のアクセスに固定する、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項２６】
前記回路は、２つのトラベラー接点を経由して手動及び遠隔操作されるＳＰＤＴスイッチの１つへの接続のためのＳＰＤＴスイッチである、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項２７】
前記回路がＳＰＤＴスイッチであり、前記パッケージ化された半導体が、２つのトラベラーと、光制御及び手動操作される結合スイッチのための３つの結合接点を有する機械式ＳＰＤＴスイッチに前記パッケージ化された半導体を取り付けるための共通電力の又は負荷の端子とを含む、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項２８】
前記回路がＳＰＤＴスイッチであり、前記パッケージ化された半導体が、光−機械スイッチの一部となるように構成され、前記ＳＰＤＴスイッチの２つのトラベラー端子は機械スイッチトラベラー接点を構成し、前記ＳＰＤＴスイッチの共通端子は、前記光−機械スイッチの機械的電極と共に、光学的に制御されまた手動で操作される構造化されたスイッチを提供するために、前記光−機械スイッチの前記負荷の及び電力の接点を形成する、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項２９】
前記回路は、負荷の電流ドレーンを感知し感知信号を生成するための電流センサであり、前記光素子は、前記感知信号に相応の光信号を出力するための少なくとも１つの送信器である、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項３０】
前記パッケージ化された半導体は、負荷の電流ドレーンデータから成る光信号を受け取るための受信器を含み、前記回路は、受信した電流ドレーンデータを有線ネットワーク経由での伝播のための電気信号に変換するデータ処理装置である、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項３１】
電流ドレーンデータを受け取る前記受信器は前記処理装置に含まれるメモリーに前記負荷の識別データを設定するための光送信器から光信号を受け、前記処理装置は、前記有線のネットワーク経由で伝達された前記電流ドレーンの前記データに、前記識別データの少なくとも一部を付属させる、請求項３０に記載のパッケージ化された半導体回路。
【請求項３２】
プリズム、レンズ、フィルタ、ハーフミラー、列をなす双方向光リンク及びその組合せを含むグループから選択された複数のアクセスのそれぞれの中の構造体を経て、受信器、送信器双方向及びそれらの組合せを含むグループから選択された複数の光信号を分配するための複数の光素子及び前記複数のアクセスが前記パッケージ化された半導体に含まれ、複数のホルダーは複数の光ケーブルを前記アクセスに固定する、請求項１７に記載のパッケージ化された半導体回路。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１２Ｄ】
【図１２Ｅ】
【図１２Ｆ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図９Ｄ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１０Ｄ】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１２Ｄ】
【図１２Ｅ】
【図１２Ｆ】
【公開番号】特開２０１１−１０２９７９（Ｐ２０１１−１０２９７９Ａ）
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３９５８０（Ｐ２０１０−２３９５８０）
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（０００１０３２３１）エルベックスビデオ株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２６日（２０１０．１０．２６）
【出願人】（０００１０３２３１）エルベックスビデオ株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
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