CN102089691B

CN102089691B - 光连接器

Info

Publication number: CN102089691B
Application number: CN2009801268170A
Authority: CN
Inventors: 松井崇
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2008-07-18
Filing date: 2009-06-24
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2029-06-24
Also published as: US20110103751A1; CN102089691A; WO2010007861A1; JPWO2010007861A1; US8337098B2

Abstract

本发明提供一种能够提高构成光连接器的光模块与套筒之间的光传送效率的光模块。套筒(20A)在导光路(21A)被插入到贯通孔(47A)内时，定位肋(25a2)被安装在保持凹部(43A)内而套筒(20A)被定位在壳体(40)内。而且将发送用光模块(10A)安装在收纳区域(41)时，套筒(20A)的定位凸部(25a1)进入到发送用光模块(10A)的定位凹部(11a)中而与发送用光模块(10A)的高低差表面抵接。由此，发送用光模块(10A)和发送用套筒(20A)在被定位的状态下高精度地相对向，从而能够提高光传送效率。

Description

光连接器

技术领域

本发明涉及使用了光模块的光连接器，尤其是涉及提高了光电二极管或LED等光学元件与套筒之间的光传送效率的光连接器。

背景技术

在专利文献1中记载有在壳体的内部设有接收用套筒及发送用套筒的光连接器。

在专利文献1中记载的内容中，以使套筒的小径面与接收用模块及发送用模块相对向的状态将光接收模块及光发送模块分别安装于筒状的第一承受筒及第二承受筒内。

另外，专利文献2的套筒的引导部安装在形成于壳体上的承受筒内，但此时通过使引导部的前端与承受筒内的高低差抵接，而将接收装置或发送装置与套圈组装体的间隙保持为最小，从而将光轴方向的间隙损失抑制成最小限度。

专利文献1：日本特开2000-304980号公报(图4、图5)

专利文献2：日本特开2002-23025号公报(图7、图8，参照段落0073)

然而，在专利文献1及专利文献2所记载的技术中，套筒的两端中的与光接收模块或光发送模块相对向侧的端部(以下，称为“相对向端部”。)成为自由端。

因此，相对向端部容易在与光轴方向正交的方向上错位，从而存在难以减少光接收模块或光发送模块与套筒的相对向端部之间的间隙损失的问题。

另外，在以往的发光模块中，套筒的两端中的与光接收模块或光发送模块相对向侧的端面由平坦面形成。因此，尤其是在发光模块中，从发光模块射出的光在入射到套筒的平坦的端面时会产生反射，从而会存在发光模块与套筒之间的光传送效率降低的问题，即存在光结合损失大的问题。

发明内容

本发明用于解决上述现有的课题，其目的在于提供一种能够提高构成光连接器的光模块与套筒之间的光传送效率的光连接器。

本发明涉及一种光连接器，具备：光模块；夹设在所述光模块与光纤之间，使所述光模块和所述光纤相互光学连接的套筒；收容所述光模块和所述套筒的壳体，所述光连接器的特征在于，

所述光模块具备进行受光或发光的光学元件、第一凸透镜、定位凹部，所述第一凸透镜以覆盖进行受光或发光的光学元件的方式设置，所述定位凹部以包围所述第一凸透镜的方式形成，

所述套筒一体形成有导光路、设置在与所述光模块相对向的端面上的第二凸透镜、大致环状引导部、设置在所述大致环状引导部的与所述光模块相对向的端面上的定位凸部，

通过使所述套筒的定位凸部抵接在所述光模块的定位凹部，而将所述套筒与所述光模块之间定位。

在本发明中，能够以高精度将光模块及套筒定位，从而能够高精度地设定光模块侧的第一凸透镜与套筒侧的第二凸透镜的相对向距离。因此，能够提高光模块与套筒之间的光传送效率。

在上述中，优选，在所述套筒的大致环状引导部一体形成有定位肋，通过使所述定位肋和所述壳体抵接而将所述套筒安装在所述壳体内的规定位置。

在上述方法中，能够将套筒以高精度地定位的状态固定在壳体内。

此外，优选，所述进行受光的光学元件的第一凸透镜的直径以比所述进行发光的光学元件的第一凸透镜的直径大的直径形成。

在上述方法中，在受光侧，能够聚集更多的光而使其向受光元件入射，从而能够提高光传送效率。

此外，优选，在所述光模块上朝向所述光学元件形成有大致阶梯状的多个高低差所述定位凹部设置在所述高低差上。

此外，优选，在所述壳体上形成有保持所述套筒的保持凹部，所述保持凹部具有相对于所述壳体的长度方向垂直的面和平行的面，所述定位肋与所述垂直的面抵接并通过圆周与所述平行的面抵接，从而将所述套筒安装在所述壳体内的规定位置。

此外，优选，与具有进行所述发光的光学元件的光模块相对向的套筒和与具有进行所述受光的光学元件的光模块相对向的套筒为相同形状。

此外，优选，在所述壳体上形成有突起部，在所述光模块的缘部设有贯通孔，通过将所述突起部插入到所述贯通孔中，而将所述光模块安装在所述壳体上。

此外，优选，所述套筒的除两端面之外的侧面由比所述套筒折射率低的折射率的层覆盖。

发明效果

在本发明的光连接器中，通过高精度地进行光模块与套筒之间的定位而能够减少损失并提高光传送效率。

具体实施方式

图1是示出本发明的实施方式的光连接器的横向的剖视图，图2是图1所示的O1-O1线的纵向的剖视图，图3示出光连接器中使用的发送用光模块，(A)是主视图，(B)是(A)的A-A线的剖视图，图4示出光连接器中使用的接收用光模块，(A)是主视图，(B)是(A)的B-B线的剖视图。此外，图2示出将发送用光模块(参照图3)作为光模块装入壳体的状态。

本发明的光连接器使用于例如采用了信息系统的车载网络即MOST(Media Oriented Systems Transport)的机动车。MOST是指以使用了塑料光纤(POF)的环形拓扑学为基本的网络。

如图1所示，MOST用的光连接器1具有接收用光模块10A、发送用光模块10B、接收用套筒20A及发送用套筒20B，它们以收纳在一个壳体40内的状态构成。

如图1、2所示，MOST用的光连接器1具有由合成树脂形成的壳体40而构成。

收纳区域41与开口端40A之间由壁部42分隔。在该壁部42的一端一体形成有沿壳体的长度方向(X方向)延伸的承受部42A、42B，在壁部42的另一端一体形成有保持凹部43A、43B。在该承受部42A、42B的内侧形成有沿壳体的长度方向(X方向)延伸的贯通孔47A、47B。

保持凹部43A、43B对后述的套筒20A、20B进行定位固定，贯通孔47A、47B是用于供形成在套筒20A、20B上的导光路21A、21B插入的孔。更详细来说，保持凹部43A对发送用套筒20A进行定位固定，保持凹部43B对接收用套筒20B进行定位固定，在贯通孔47A插入有发送用套筒的导光路21A，在贯通孔47B插入有接收用套筒的导光路21B。

另外，安装有设置在光纤51、52周围的套圈(未图示)的安装凹部45A、45B形成于壳体40。

套筒20A、20B通过透明度或光透过度优良的例如聚烯烃系的合成树脂材料一体形成。套筒20的除两端面之外的侧面优选由比其折射率低的包覆层覆盖。其中，在与比合成树脂材料的折射率低的空气相接的状态下使用时，也可以不通过由其它材料构成的包覆层覆盖，而将空气作为包覆层(空气包覆)。

由于本发明中的发送用套筒20A和接收用套筒20B的结构相同，因此以下主要使用发送用套筒20A进行说明。此外，关于发送用套筒20A的各部位，对第20号段附加A(a)符号进行说明，关于接收用套筒20B，对第20号段附加B(b)符号。

如图2所示，发送用套筒20A具有作为壳体的长度方向(X方向)的导光路21A。导光路21A的直径尺寸越朝向图示X2侧越小，形成为越朝向图示X1侧越扩大的大致平截圆锥形。在直径尺寸大的图示X1侧的一方的端面上一体形成有凸型的透镜(第二凸透镜)22A。而且直径尺寸小的图示X2侧的另一方的端面23A相对于轴中心线O-O形成为垂直面。由虚线表示的光纤51的端面51a与该端面23A相对向配置。

如图1、2所示，在导光路21A的侧部的发送用光模块10A(X1侧)形成有朝与轴中心线O-O正交的方向(Y方向)及与纸面正交的方向(Z方向)即侧方突出的突缘部24A，在其前头一体形成有以轴中心线O-O为同心轴的大致环状的引导部25A。在大致环状的引导部25A的X1侧的一端形成有定位凸部25a1。此外，由凸状形成的定位肋25a2以比引导部25A大的外径一体形成在大致环状的引导部25的另一端。套筒20通过使用注射模塑成形法而整体以高尺寸精度形成。

接下来，说明光模块。

如图1～图4所示，光模块存在有发送用光模块10A和接收用光模块10B这两种。

发送、接收用光模块共同具有树脂模制的基体部件9A、9B。

在图3(A)、(B)所示的发送用光模块10A中，在凹部11A的中心设有由LED等构成的发光元件12，并以覆盖该发光元件12的方式形成有凸状的发光透镜(第一凸透镜)15。详细情况在后面叙述，从发光元件12的发光面12a射出的光由凸状的发光透镜(第一凸透镜)15聚光，而高效率地向套筒20A传送。

同样地，在图4(A)、(B)所示的接收用光模块10B中，在凹部11B的中心设置由光电二极管等构成的受光元件13，并以覆盖该受光元件13的方式形成有凸状的受光透镜(第一凸透镜)16。从接收用套筒20B射出的光由凸状的受光透镜(第一凸透镜)16聚光，并高效率地向受光元件13的受光面13a传送。

另外，如图3(B)所示，在发送用光模块10A上从发送用光模块10A的前表面侧的最外表面10a朝向处于凹部11A中心的发光元件12形成有大致阶梯状的多个高低差。在该高低差上设有圆周状的定位凹部11a，该定位凹部11a在所述的发送用套筒20A与发送用光模块10A抵接时供发送用套筒20A的定位凸部25a1抵接，该定位凹部11a以包围发光透镜(第一凸透镜)15的方式形成为环状。

同样地，如图4(B)所示，在接收用光模块10B上从接收用光模块10B的前表面侧的最外表面10a朝向处于凹部11B中心的受光元件13形成有大致阶梯状的多个高低差。在该高低差上设有圆周状的定位凹部11b，该定位凹部11b在所述的接收用套筒20B与接收用光模块10B抵接时供接收用套筒20B的定位凸部25b1抵接，该定位凹部11b以包围受光透镜(第一凸透镜)16的方式形成为环状。

在此，受光透镜16的直径通过具有比另一方的发光透镜15大的直径的凸状的透镜形成。因此，在接收用光模块10B中，能够使用直径大的受光透镜16聚集更多的光，并使其向内部的受光元件13入射，因此在该点上能够提高光传送效率。

另外，发光透镜15的直径通过形成在发送用套筒20A的相对向的端面上的具有比第二凸透镜22A小的直径的凸状的透镜形成。即，第二凸透镜22A的直径大于发光透镜15的直径。因此，在发送用光模块10A中，能够使用发光透镜15及发送用套筒的第二凸透镜22A聚集更多的从发光元件12射出的光，因此在该点上能够提高光传送效率。

如图3(A)、(B)所示，在形成发送用光模块10A的基体部件9A的内部埋设有由导电体形成的引线框14A的一部分。在引线框14A上形成有通过将其一部分分支而形成的多个引线端子14a1、14a2及14a3，所述引线端子以相互平行的状态从基体部件9A的下端延伸到发送用光模块10A的外部。

在发送用光模块10A中，例如通过使引线端子14a1和引线端子14a2的规定的电流流动而使发光元件12点亮。

另外，在发送用光模块10A的左缘部形成有与引线端子14A一体形成的固定部14a4和成为收纳于壳体40时的定位引导的贯通孔14a5这两个，从而容易将发送用光模块10A定位在壳体40的收纳区域41内。

另一方面，如图4(A)、(B)所示，在形成接收用光模块10B的基体部件9B的内部埋设有由导电体形成的引线框14B的一部分。在引线框14B上形成有通过将其一部分分支而形成的多个引线端子14b1、14b2及14b3，所述引线端子以相互平行的状态从基体部件9B的下端延伸到接收用光模块10B的外部。

在接收侧光模块10B中，受光元件13进行受光时，电流流过例如引线端子14b2与引线端子14b3之间。

另外，在接收用光模块10B的右缘部形成有与引线端子14B一体形成的固定部14b4和成为收纳于壳体40时的定位引导的贯通孔14b5这两个，从而容易将接收用光模块10B定位在壳体40的收纳区域41内。

接下来，说明光连接器1的组装方法。

另外，由于本发明中的发送用光模块10A与接收用光模块10B、及发送用套筒20A与接收用套筒20B的结构相同，因此以下主要使用发送侧的光模块10A和发送用套筒20A进行说明。

如图1、2所示，首先在壳体40的内部安装发送用套筒20A。发送用套筒20A从图示X1侧安装到壳体40的内部。此时，发送用套筒20A在使导光路21A的另一方(X2)侧的端面23A朝向X2方向的状态下通过收纳区域41进行安装。发送用套筒20A的另一方的端面23A通过保持凹部43A而插入到贯通孔47A内。此时，与大致环状的引导部25A一体形成的定位肋25a2由保持凹部43A的锥面43b引导而插入到保持凹部43A内。并且，通过使定位肋25c与保持凹部43A的底面43a抵接，而结束发送用套筒20A的插入。此时，由于定位肋25a2通过圆周与保持凹部43A的内表面43c抵接，因此能够在与发送用套筒20A的轴中心线O-O正交的方向(Y和Z方向)上高精度地定位。

另外，如图2所示，通过使定位肋25a2与保持凹部43A的底面43a和内表面43c抵接，而能够在与发送用套筒20A的轴中心线O-O平行的X方向上高精度地定位。因此，能够将导光路21A的另一方(X2侧)的端面23A设定在壳体40内的恒定位置，总是能够将所述端面23A和安装于开口端40A的插头侧的光纤51的端面51a之间设定成按照设计的相对向间隔。由此，能够使导光路21A的另一方的端面23A与光纤51的端面51a之间的光传送效率恒定。

接下来，将发送用光模块10A固定在壳体40内的收纳区域41。此时，如图3(A)、(B)所示，在发送用光模块10A的左缘部形成有与引线端子14A一体形成的固定部14a4和成为收纳于壳体40时的定位引导的贯通孔14a5、14a5这两个，通过将预先形成于壳体40的两个突起部(未图示)分别插入到该贯通孔14a5、14a5中，而将发送用光模块10A定位。

如图1、2所示，发送用光模块10A以使设有发光透镜(第一凸透镜)15的前表面侧朝向图示X2方向的状态安装。

此时，将发送用套筒的定位凸部25a1插入到形成在发光透镜(第一凸透镜)15外周的凹部11A内，而使其与定位凹部11a的表面抵接。

由此，能够在轴中心线O-O上高精度地设定发送用光模块10A的发光透镜(第一凸透镜)15和发送用套筒20A的图示X1侧的凸状的透镜(第二凸透镜)22A。发光透镜15的直径通过形成在发送用套筒20A的相对向的端面上的具有比第二凸透镜22A的直径小的直径的凸状的透镜形成。即，第二凸透镜22A的直径大于发光透镜15的直径。因此，即使发光透镜15和第二凸透镜22A从轴中心线O-O上稍偏离，也能够使用发光透镜15及发送用套筒的第二凸透镜22A聚集更多的从发光元件12射出的光。

另外，能够将发光元件12、发光透镜15与第二凸透镜之间的相对向距离设定成恒定。

另一方面，与接收用光模块10B向壳体40的组装时同样地，在形成于受光透镜(第一凸透镜)16外周的凹部11B内插入接收用套筒20B的定位凸部25b1，而使其与定位凹部11b的表面抵接。

并且，接收用光模块10B以使接收用套筒20B的定位凸部25b1与定位凹部11b的表面抵接的状态被固定在收纳区域41内。

此外，接收、发送用光模块10A、10B的固定通过使用在收纳区域41设有固定部14a4、固定部14b4的未图示的保持部件或安装孔进行固定，然后将引线端子相对于形成在基板上的连接孔(未图示)钎焊来进行。

从图1、2可知，在发送侧及接收侧，本申请的结构(将发送、接收用光模块的第一凸透镜15、16和发送、接收用套筒的第二凸透镜22A、22B相对向配置的结构)与现有的结构(在专利文献2的发送用光模块与发送用套筒相对向的端面上，通过平坦面形成套筒的端面的结构)相比，能够减小光的结合损失。即，能够提高光传送效率。

如此，通过将凸透镜相对向配置，即使将第一凸透镜与第二凸透镜的相对向的距离扩大到0.5mm左右也不会产生在使用上成为问题的结合损失。此时的相对向距离是相对向配置的第一凸透镜与第二凸透镜之间不会受到机械的负载的影响(第一凸透镜和第二凸透镜由于摩擦而形状发生变形且产生结合损失)的充分的距离。

另外，在壳体40的图示X1侧的端部安装覆盖收纳区域41的盖体(未图示)，使用该盖体的内表面对发送、接收用光模块10A、10B的背面(X1侧的面)进行支承并加压时，能够更加高精度地管理套筒20与光模块10之间的相对向距离，在该点上优选。

如此，在本发明中，在套筒20的长度方向的两侧，由于能够分别提高相对于光模块10及光纤51的安装精度，因此能够提高作为光连接器整体的光传送效率。

另外，如上所述，发送用、接收用套筒为相同形状。因此，通过在使用光连接器1作为发送用时安装成发送用，而且在使用作为接收用时安装成接收用，而能够将一种套筒使用于发送用及接收用这双方，因此能够减少光连接器1的制造成本。

接下来，说明光模块的制造方法。

另外，本发明中的发送用光模块10A和接收用光模块10B的结构除光学元件之外相同，因此以下主要使用发送侧的光模块10A进行说明。

首先将发光元件12安装在引线框14A。即，准备形成有多个引线端子14a～14c的引线框14A，在该引线框14A上的规定的位置固定发光元件12，而在接收侧光模块10B的情况下固定受光元件13。

并且，在光学元件(发光元件12或受光元件13)的各电极(阳极电极、阴极电极)、引线框14A的引线端子14a与引线端子14c之间、或引线端子14b与引线端子14c之间例如通过引线接合相互导通连接。

光学元件在发光元件12的情况下在发光面12a上载置发光透镜15作为第一凸透镜，在受光元件13的情况下在受光面13a上载置受光透镜16作为第一凸透镜。

接下来，使用所谓变换模制成形法通过利用树脂模制引线框14A的周围而形成基体部件9A。

即，在规定的模具内设置引线框14A，将处于溶融状态的树脂(例如环氧树脂)通过小孔向模具内的型腔传送，在那里使其硬化。

在硬化后，从模具内取出引线框14A时，能够得到通过基体部件9A模制引线框14A周围后的规定的形状的发送用光模块10A。从而发光透镜15在如此形成的发送用光模块10A的前表面露出。

如此，能够简单且容易地形成尺寸精度高的发送用光模块。

另外，第一凸透镜(发光透镜)15在模制引线框14A而形成基体部件9A时，也可以在模具内同时形成。这种情况下，模制用的合成树脂使用透明材料。

在该方法中，可以不需要玻璃透镜。而且由于能够使用相同材料通过同一工序形成基体部件9A和第一凸透镜，因此能够实现制造工序的简单化。

另外，在发送用光模块10A的情况下，能够将发光元件12高精度地设置在发送用光模块10A内的适当的位置，而且能够相对于发光元件12高精度地配置第一凸透镜。同样地，在接收用光模块10B情况下，能够将受光元件13高精度地设置在接收用光模块10B内的适当的位置，而且能够相对于受光元件13高精度地配置第一凸透镜。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的光连接器的横向的剖视图。

图2是图1所示的O1-O1线的纵向的剖视图。

图3示出光连接器中使用的发送侧的光学模块，(A)是主视图，(B)是(A)的A-A线的剖视图。

图4示出光连接器中使用的接收侧的光学模块，(A)是主视图，(B)是(A)的B-B线的剖视图。

符号说明：

1 光连接器

10A 发送用光模块

10B 接收用光模块

12 发光元件(光学元件)

12a 发光面

13 受光元件(光学元件)

13a 受光面

15 发光透镜(第一凸透镜)

16 受光透镜(第一凸透镜)

11A、11B 凹部

11a、11b 定位凹部

20A 发送用套筒

20B 接收用套筒

21A、21B 导光路

23A、23B 端面

22A、22B 透镜(第二凸透镜)

24A、24B 突缘部

25A、25B 大致环状的引导部

25a1、25b1 定位凸部

25a2、25b2 定位肋

40 壳体

41 收纳区域

42 壁部

42A、42B 承受部

43A、43B 保持凹部

45A、45B 插接凹部

47A、47B 贯通孔

51、52 光纤

51a、51b 光纤的端面

Claims

1.一种光连接器，具备：光模块；夹设在所述光模块与光纤之间，使所述光模块和所述光纤相互光学连接的套筒；收容所述光模块和所述套筒的壳体，所述光连接器的特征在于，

通过使所述套筒的定位凸部抵接在所述光模块的定位凹部，而将所述套筒与所述光模块之间定位，

与所述进行发光的光学元件的第一凸透镜相对向的所述套筒的第二凸透镜的直径以比该进行发光的光学元件的第一凸透镜的直径大的直径形成。

2.根据权利要求1所述的光连接器，其特征在于，

在所述套筒的大致环状引导部一体形成有定位肋，通过使所述定位肋和所述壳体抵接而将所述套筒安装在所述壳体内的规定位置。

3.根据权利要求1或2所述的光连接器，其特征在于，

进行所述受光的光学元件的第一凸透镜的直径以比进行所述发光的光学元件的第一凸透镜的直径大的直径形成。

4.根据权利要求1或2所述的光连接器，其特征在于，

在所述光模块上朝向所述光学元件形成有大致阶梯状的多个高低差，

所述定位凹部设置在所述高低差上。

5.根据权利要求2所述的光连接器，其特征在于，

在所述壳体上形成有保持所述套筒的保持凹部，

所述保持凹部具有相对于所述壳体的长度方向垂直的面和平行的面，

所述定位肋与所述垂直的面抵接并通过圆周与所述平行的面抵接，从而将所述套筒安装在所述壳体内的规定位置。

6.根据权利要求1或2所述的光连接器，其特征在于，

与具有进行所述发光的光学元件的光模块相对向的套筒和与具有进行所述受光的光学元件的光模块相对向的套筒为相同形状。

7.根据权利要求1或2所述的光连接器，其特征在于，

在所述壳体上形成有突起部，

在所述光模块的缘部设有贯通孔，

通过将所述突起部插入到所述贯通孔中，而将所述光模块安装在所述壳体上。

8.根据权利要求1或2所述的光连接器，其特征在于，

所述套筒的除两端面之外的侧面由比所述套筒折射率低的折射率的层覆盖。