DE69723630T2

DE69723630T2 - Optoelektronisches Modul und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE69723630T2
Application number: DE69723630T
Authority: DE
Inventors: Toshio Yokohama-shi Mizue; Daisuke Yokohama-shi Takagi
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2017-08-23
Also published as: EP0826997A2; US5963693A; DE69723630D1; EP0826997A3; EP0826997B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine optische Sendeund/oder Empfangseinrichtung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Einrichtung leicht herstellbar, hat eine hohe mechanische Verlässlichkeit und eine gute Leistungsfähigkeit.
Stand der Technik
Eine Einrichtung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus US 5,606,182 bekannt. Diese bekannte Einrichtung weist eine Laserdiode auf zum Umwandeln eines elektrischen Signals in ein optisches Signal sowie einen Anschlussrahmen mit einem Anbringbereich, an welchem das Wandlerelement angebracht ist. Außerdem sind Anschlussstifte mit den Enden des Wandlerelements verbunden. Mittels eines integral geformten Kunstharzdichtelements wird die erforderliche Abdichtung erzielt, und eine Fokussierlinse sowie ein Kopplungsbereich zum Koppeln des Wandlerelements mit einem Lichtleiter sind ausgebildet.
Herkömmliche optische Sende- oder Empfangseinrichtungen, die mit Bezug auf den Stand der Technik auch optische Datenverbindungen (optical data links) genannt werden, sind in US 5,127,071 und US 5,475,783 sowie JP 8-136,757 offenbart.
Bei der als SSL bezeichneten optischen Sende- und/oder Empfangseinrichtung, die im US-Patent Nr. 5,127,071 offenbart ist, werden ein Anschlussrahmen mit einem Tafelbereich, an welchem elektronische Bauteile angebracht sind, und Anschlussstifte sowie ein metallener optischer Verbinder, in welchem das optische Element (das Licht aussendende oder Licht empfangende Element), das einer optischen Achsenausrichtung mit dem Lichtleiter unterzogen worden ist, abgedichtet ist, vorbereitet. Der Anschlussrahmen und der optische Verbinder sind integral mit einem Kunstharz ausgebildet.
Bei der als Kurashima-Modell bezeichneten optischen Sendeund/oder Empfangseinrichtung, die im US-Patent Nr. 5,475,783 offenbart ist, werden eine Hülse und ein Gehäuse (eine Seitenplatte) integral mit einem Kunstharz ausgeformt, und ein optisches Element (ein Licht empfangendes Element) ist an einer Leiterplatte unabhängig von der Hülse und dem Gehäuse angebracht. Mit diesem Aufbau wird die optische Achsenausrichtung zwischen dem optischen Element und dem Lichtleiter in der Hülse durch Passen der Leiterplatte mit einem vorbestimmten Bereich des Gehäuses ausgeführt. Außerdem ist eine Linse zum Fokussieren eines von dem optischen Element auf das Einfallsende des Lichtleiters ausgesandten optischen Signals in der Hülse platziert. Diese Linse ist separat von dem Gehäuse ausgeformt.
Bei der in JP 8-136,767 offenbarten optischen Sende- und/oder Empfangseinrichtung ist ein optisches Element (eine Licht aussendende Diode oder ein Halbleiterlaser), das einer optischen Achsenausrichtung unterzogen worden ist, an einer Platte (einem Kopfbereich) angebracht, und der elektronische Schaltkreis ist an einer anderen Platte (an einem Hauptkörperbereich) angebracht. Diese Platten sind elektrisch verbunden unter Verwendung einer flexiblen gedruckten Leiterplatte. Außerdem wird die optische Achsenausrichtung zwischen dem Lichtleiter und dem optischen Element durchgeführt durch Einpassen des optischen Elements in Hülsen ausgeformte Elementeinsetzöffnungen.
Die optischen Achseneinstellung zwischen einem Lichtleiter und einem Licht aussendenden Element in einem Sendeabschnitt und die optische Achseneinstellung zwischen einem Lichtleiter und einem Licht empfangenden Element in einem Empfangsabschnitt sind wichtig für eine optische Sendeund/oder Empfangseinrichtung.
Außerdem ist bei einer optischen Sende- und/oder Empfangseinrichtung, bei welcher der Sende- und der Empfangsabschnitt integral montiert werden, die Positionseinstellung zwischen dem Sende- und dem Empfangsabschnitt auch wichtig. Insbesondere reicht es in dem Empfangsabschnitt aus, wenn die optische Achsenausrichtung zwischen dem Lichtleiterende, aus welchem ein optisches Signal austritt, und dem Lichtempfangselement zum Empfangen des optischen Signals in der Größenordnung von Sub-Millimetern durchgeführt wird. Im Gegensatz dazu ist bei dem Sendeabschnitt eine sehr genaue Positionierung in der Größenordnung eines Mikrometers erforderlich für die optische Achsenausrichtung zwischen der Hauptfläche des Licht aussendenden Elements zum Aussenden eines optischen Signals und dem Lichtleiter zum Empfangen des optischen Signals. Wie oben beschrieben, war es, da die Positionsgenauigkeit, die für den Sende- und für den Empfangsabschnitt erforderlich ist, stark unterschiedlich sind, bisher technisch schwierig, eine optische Sende- und/oder Empfangseinrichtung zu realisieren, bei welcher der Sendeabschnitt und der Empfangsabschnitt integral montiert sind, Bei einer neueren optischen Sende- und/oder Empfangseinrichtung mit sehr hoher Geschwindigkeit neigt, um die Anforderung für schnelle Antworteigenschaften zu erfüllen, der Lichtempfangsbereich bei einer Lichtempfangseinrichtung dazu, sich zu verkleinern, und daher ist eine Präzision der optischen Achsenausrichtung in der Größenordnung von Mikrometern auch für den Empfangsabschnitt erforderlich gewesen.
Bei der optischen SSL Sende- und/oder Empfangseinrichtung wird eine solche Positionseinstellung wie folgt durchgeführt. Eine optische Einstellung zwischen dem Lichtempfangselement und dem Lichtleiter und zwischen dem Lichtsendeelement und dem Lichtleiter in dem metallenen optischen Verbinder wird mit einer Präzision in der Größenordnung von Mikrometern durchgeführt, während die optische Kopplung zwischen dem Lichtempfangselement und dem Lichtleiter sowie die optische Kopplung zwischen dem Lichtsendeelement und dem Lichtleiter tatsächlich überwacht werden. Anschließend werden das Lichtempfangselement und das Lichtsendeelement in dem Metallpaket durch Kunstharzabdichtung fixiert, wodurch die Positionierung zwischen den optischen Achsen des Sende- und des Empfangsabschnitts durchgeführt wird. Die Positionierpräzision zwischen den optischen Achsen des Sendeund des Empfangsabschnitts wird daher bestimmt durch die Präzision einer Form für das Kunstharzabdichten.
Bei diesem Verfahren zur Positionseinstellung ist jedoch das Metallpaket sehr teuer. Außerdem muss, wenn beim Kunstharzabdichtvorgang ein Defekt verursacht wird, selbst ein normal arbeitender optischer Verbinder entsorgt werden, was ein Problem hinsichtlich der Ausbeute etc. stellt. Außerdem muss eine Drahtverbindung verwendet werden, um den Plattenbereich, an welchem sich der elektronische Schaltkreis befindet, mit dem optischen Verbinder zu verbinden, und der Abstand dazwischen muss einige Millimeter oder mehr betragen. Die parasitäre Induktanz etc. der Drahtverbindungen beeinträchtigen daher den Hochgeschwindigkeitsbetrieb der Einrichtung negativ.
Bei der als Kurashima Modell bezeichneten optischen Sendeund/oder Empfangseinrichtung sind das Lichtsendeelement und das Lichtempfangselement an der Platte angebracht, an welcher auch die elektronischen Elemente angebracht sind, die den elektronischen Schaltkreis bilden. Diese Einrichtung verwendet einen Mechanismus zum Durchführen einer Makropositionierung dieser Platte und des Gehäuses der optischen Sende- und/oder Empfangseinrichtung, um die optische Achseneinstellung simultan durchzuführen.
Gemäß diesem Mechanismus wird die Präzision zwischen den optischen Achsen bestimmt durch die Positionierpräzision beim Anbringen des Lichtempfangs- und Lichtsendeelements an vorbestimmten Bereichen auf der Platte und die Positionierpräzision beim Anbringen der Platte an dem Gehäuse, d. h. durch die Positionierpräzision bei den beiden Positionen. Aus diesem Grund müssen alle Komponenten mit einer sehr hohen Genauigkeit bearbeitet werden. Dies ist ein Problem hinsichtlich der Ausbeute etc.. Außerdem hat dieser Mechanismus keine Mittel zum Feineinstellen der Positionen der Hülse zum Halten des Lichtleiters und des Lichtempfangsund Lichtsendeelements.
Außerdem wird bei diesem Mechanismus, da die Platte an dem Gehäuse angebracht ist und das Lichtsende- und Lichtempfangselement an der Platte angebracht sind, die Feineinstellung im Grunde bei zwei Bereichen mit Bezug zu dem Gehäuse durchgeführt. Aus diesem Grund kann, wenn eine äußere Kraft auf das Gehäuse einwirkt und das Gehäuse als Bezug sich während eines Vorgangs mechanisch verformt, eine Verschiebung der optischen Achse auftreten.
Da das Lichtsende- und Lichtempfangselement und die elektronischen Elemente an der gleichen Platte angebracht sind, ist außerdem der Anbringbereich durch das Volumen des Gehäuses begrenzt, was zu Schwierigkeiten beim Realisieren einer hohen Leistungsfähigkeit durch Anbringen von vielen elektronischen Elementen führt.
Bei der in JP 8-136,767 offenbarten optischen Sende- und/oder Empfangseinrichtung ist, da die Platte, an welcher das Lichtsende- und Lichtempfangselement angebracht sind, getrennt von der Platte ist, an welcher die elektronischen Elemente angebracht sind, die Anzahl von elektronischen Elementen, die angebracht werden können, nicht begrenzt. Der durch die elektronischen Elemente gebildete elektronische Schaltkreis muss jedoch mit dem Lichtempfangs- und Lichtsendeelement verbunden werden. Aus diesem Grund beeinflussen die parasitäre Induktanz etc. dieser Verbindungen den Hochgeschwindigkeitsbetrieb der Einrichtung negativ. Da die Platten voneinander getrennt sind, steigt außerdem die Anzahl der Teile, was zu einer Verschlechterung der Produktivität führt.
Die vorliegende Erfindung ist unter Berücksichtigung der oben genannten Probleme der herkömmlichen Techniken gemacht worden und hat zum Ziel, eine optische Hochleistungs-Sende- und/oder Empfangseinrichtung mit hoher mechanischer Verlässlichkeit zu schaffen, die leicht hergestellt werden kann, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Einrichtung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dieses Ziel wird erreicht mittels der optischen Sendeund/oder Empfangseinrichtungen gemäß den Ansprüchen 1 und 5 sowie durch das Verfahren zu ihrer Herstellung gemäß dem Anspruch 9.
Insbesondere hat die vorliegende Erfindung das Merkmal, dass ein Wandlerelement (ein Licht empfangendes und/oder ein Licht sendendes Element) zum Umwandeln eines durch einen Lichtleiter hindurch übertragenen optischen Signals oder ein entsprechendes elektrisches Signal in das jeweils andere Signal umzuwandeln, an einem Wandlerelement-Anbringbereich eines Anschlussrahmens angebracht ist, wobei Anschlussstifte elektrisch an einem Ende des Wandlerelements angeschlossen sind, und dass ein Kopplungsbereich zum optischen Verbinden des Lichtleiters mit dem Wandlerelement und ein Fokussierbereich, dessen optische Achse sich in der Richtung der Normalen zu der Hauptfläche des Wandlerelements erstreckt, integral an dem Wandlerelement-Anbringbereich mit einem ersten Kunstharz zum Abdichten des Wandlerelements angeformt sind.
In diesem Vorgang wird die optische Achseneinstellung zwischen dem Lichtleiter und dem Wandlerelement dadurch durchgeführt, dass der Kopplungsbereich integral mit dem Wandlerelement und dem Fokussierbereich mit einem Kunstharz geformt wird. Durch dieses Kunstharzformen kann eine hochpräzise optische Sende- und/oder Empfangseinrichtung auf einfache Art und Weise massenproduziert werden. Da ein Lichtsendeelement für einen Sendeabschnitt und/oder ein Lichtempfangselement für einen Empfangsabschnitt an dem Anschlussrahmen mit einem Kunstharz angeformt sind, das Licht durchlassende Eigenschaften bezüglich optischen Signalen zeigt, kann insbesondere eine optische Hochleistungs-Sende und/oder Empfangseinrichtung mit hoher mechanischer Verlässlichkeit geschaffen werden. Da die Herstellung einer optischen Sende- und/oder Empfangseinrichtung durch diesen Formvorgang vereinfacht wird, kann außerdem eine Verbesserung der Produktivität erzielt werden.
Da der Kopplungsbereich zum optischen Koppeln des Lichtleiters mit dem Lichtsendeelement oder dem Lichtempfangselement integral gleichzeitig mit dem oben genannten Formvorgang geformt wird, kann eine Verbesserung der Produktivität erzielt werden, und eine optische Hochleistungs-Sende- und/oder Empfangseinrichtung mit hoher Verlässlichkeit kann geschaffen werden.
Der Anschlussrahmen beinhaltet außerdem einen Anbringbereich für elektronische Elemente, an welchem elektronische Elemente, die einen elektronischen Schaltkreis bilden, angebracht werden, und externe Anschlussstifte für externe Anschlüsse, und die elektronischen Elemente sind mit einem zweiten Kunstharz abgedichtet, das integral an dem Anbringbereich für elektronische Elemente getrennt von dem ersten Kunstharz angeformt ist, das an dem Wandlerelementanbringbereich angeformt ist.
Gemäß diesem Aufbau kann ein elektronischer Schaltkreis in der Nähe des Wandlerelements ausgebildet werden. Daher können schnelle Antworteigenschaften sichergestellt werden, und die sich daraus ergebende Struktur ist einfach zu handhaben.
Außerdem kann der Anschlussrahmen weiter einen Talbereich oder einen Gipfelbereich beinhalten, der ausgebildet wird durch Biegen eines frei liegenden Bereichs zwischen dem ersten und dem zweiten Kunstharz in Form eines Hakens bezüglich der Hauptfläche des zweiten Kunstharzes.
Dieser Gipfelbereich oder Talbereich hat die Funktion, Schwingungen in dem Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Kunstharz zu absorbieren, so dass eine hohe Präzision unabhängig bei dem Anschlussbereich für den Lichtleiter an dem ersten Kunstharz und bei dem Anschlussbereich für den Anschlussstift an dem zweiten Kunstharz sichergestellt werden kann.
Der Winkel diese gebogenen hakenartigen Bereichs auf der Seite des zweiten Kunstharzes ist vorzugsweise größer als 90°. Mit diesem Aufbau kann, da der Dimensionierungsspielraum beim Anbringen des zweiten Kunstharzbereichs an dem Gehäuse sich vergrößert, die auf den gebogenen Bereich einwirkende Kraft reduziert werden. Außerdem können innerhalb der begrenzten Höhe der Verbindung die Länge des gebogenen Bereichs selbst und die Größe des Anschlussrahmens selbst gesenkt werden.
Der Kopplungsbereich kann eine Hülse zum Halten des Lichtleiters beinhalten sowie einen Anschlagbereich, der an einen Teil der Gestalt einer virtuellen sphärischen Oberfläche angepasst ist, die an dem mittleren Bereich der Lichtempfangsfläche zentriert ist, von dem Lichtleiter oder dem Wandlerelement, die optisch miteinander verbunden sind, welcher bzw. welches sich auf der Lichtempfangsseite befindet, und gerät in Kontakt mit dem distalen Endbereich der Hülse.
Gemäß diesem Aufbau werden, wenn das distale Ende der Hülse in Kontakt mit der Endfläche des Anschlagbereichs gebracht wird, diese Elemente mit hoher Präzision positioniert. Als Ergebnis kann die optische Ausrichtung zwischen dem distalen Ende des Lichtleiters in der in die Hülse eingesetzten Zwinge und der Hauptfläche des Wandlerelements mit hoher Präzision durchgeführt werden.
Der Kopplungsbereich kann eine Hülse beinhalten, die einen Bereich hat, der sich an einem Teil der Gestalt einer virtuellen sphärischen Oberfläche anpasst, die an dem mittleren Bereich der Lichtempfangsfläche zentriert ist, von dem Lichtleiter oder dem Wandlerelement, die optisch miteinander verbunden sind, je nachdem, welches davon sich auf der Lichtempfangsseite befindet und die optische Faser hält, und einen in einem vorbestimmten Abstand von der Hauptfläche des Wandlerelements angeordneten Anschlagbereich, der in Kontakt mit der Hülse gerät.
Auch in diesem Fall werden, wenn der distale Endbereich der Hülse in Kontakt mit der Endfläche des Anschlagbereichs gebracht wird, diese mit hoher Präzision positioniert. Als Ergebnis kann die optische Ausrichtung zwischen dem distalen Ende des Lichtleiters in der in die Hülse eingesetzten Zwinge und der Hauptfläche des Wandlerelements mit hoher Präzision durchgeführt werden.
Wie oben beschrieben, kann, wenn die Hülse, in welcher die Zwinge mit dem Lichtleiter in Kontakt mit dem Anschlagbereich gebracht wird, der eine vorbestimmte Gestalt hat und an dem Kopplungsbereich ausgeformt ist, die Richtung der Endfläche des Lichtleiters immer dazu gebracht werden, mit der Richtung der Hauptfläche des Wandlerelements zusammenzufallen. Daher wird die Montagepräzision des optischen Ausrichtemechanismus selbst verbessert, so dass eine verlässliche, hochpräzise optische Achsenausrichtung realisiert werden kann.
Die vorliegende Erfindung wird deutlicher aus der nun folgenden ausführlichen Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen, die nur der Erläuterung dienen und die vorliegende Erfindung nicht begrenzen sollen.
Ein weiterer Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung wird sich aus der nun folgenden ausführlichen Beschreibung ergeben. Die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele dienen, während sie bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschreiben, nur der Erläuterung, da verschiedene Veränderungen und Modifikationen innerhalb des Bereichs der Ansprüche sich für Fachleute aus dieser ausführlichen Beschreibung ergeben werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine optische Sende- und/oder Empfangseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Längsschnittansicht der optischen Sendeund/oder Empfangseinrichtung;
3 bis 6 sind Ansichten zum Erläutern des Herstellvorgangs für eine optische Sende- und/oder Empfangseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 3 eine Draufsicht ist, die die Gestalt eines Anschlussrahmens vor einem Vorgang zeigt, der für die vorliegende Erfindung verwendet wird, 4 ist eine Schnittansicht, die die Gestalt des Anschlussrahmens während dieses Vorgangs zeigt, 5 ist eine Draufsicht, die den Zustand des Anschlussrahmens zeigt, von welchem unnötige Bereiche entfernt worden sind, und 6 ist eine Schnittansicht zum weiteren Erläutern der Gestalt des Anschlussrahmens während des Vorgangs;
7 ist eine perspektivische Ansicht, die die Sende/Empfangseinheit der Einrichtung in 3 zeigt;
8 ist eine perspektivische Ansicht, die Struktur der optischen Sende- und/oder Empfangseinrichtung zeigt;
9A bis 9D, 10A, 10B, 11A, 11B, und 12 bis 18 sind Ansichten zum Erläutern von Modifikationen des empfangsseitigen optischen Achsenausrichtemechanismus der optischen Sendeund/oder Empfangseinrichtung der vorliegenden Erfindung; und
19A und 19B sind Ansichten zum Erläutern einer Modifikation der Hülse bei jedem der optischen Achsenausrichtemechanismen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine optische Sende- und/oder Empfangseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht des Anschlussrahmenbereichs dieser optischen Sende- und/oder Empfangseinrichtung. 2 ist eine Schnittansicht, die die Struktur des Anschlussrahmenbereichs zeigt.
Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, wird eine Sendeeinheit in der vorliegenden Erfindung gebildet durch einen Sendeabschnitt MW1 und einen elektronischen Schaltkreisabschnitt MW2, jeweils separat ausgeformt mit einem Kunstharz, um einen Anschlussrahmen 2 sandwichartig anzuordnen. Der Sendeabschnitt MWl und der elektronische Schaltkreisabschnitt MW2 sind so angeordnet, dass ihre Hauptflächen senkrecht zueinander sind. Ein Kopplungsbereich 28 für einen optischen Sendelichtleiter (nicht dargestellt) ist an der vorderen Fläche angebracht (der Fläche, die der Fläche gegenüberliegt, die zu dem elektronischen Schaltkreisabschnitt MW2 hinweist). Das heißt, die Richtung von aus dem Sendeabschnitt MW1 austretendem Licht ist rechtwinklig zu der Hauptfläche des Sendeabschnitts MW1 und fast parallel zu der Hauptfläche des elektronischen Schaltkreisabschnitts MW2. Eine Fokussierlinse 26 ist in dem Kopplungsbereich 28 ausgebildet, und ein Lichtsendeelement LD ist näher zu der hinteren Fläche hin angeordnet als der Kopplungsbereich 28. Das Licht aussendende Element LD ist mit einem Wandlerelement-Anbringbereich 4 des metallenen Anschlussrahmens 2 verbunden. Der Sendeabschnitt MW1 und der elektronische Schaltkreisabschnitt MW2 sind miteinander durch mehrere Anschlussstifte 12 des Anschlussrahmens 2 verbunden. Jeder Anschlussstift 12 ist in die Form eines Hakens gebogen, um einen Gipfelbereich zwischen den beiden Abschnitten zu bilden. Diese Anschlussstifte 12 erstrecken sich von dem Sendeabschnitt MW1 und dem elektronischen Schaltkreisabschnitt MW2 aus in Richtungen parallel zu den jeweiligen Hauptflächen. Der erste gebogene Bereich jedes Anschlussstiftes 12, der sich von dem elektronischen Schaltkreisabschnitt MW2 her erstreckt, bildet einen Winkel von mehr als 90°, wohingegen die verbleibenden gebogenen Bereiche des Anschlussstiftes 12 den Winkel von fast 90° bilden. Der Sendeabschnitt MW1 ist daher so angebracht, dass er bezüglich der optischen Achse des Lichtes, das auf den Sendeabschnitt MW1 einfällt, geneigt ist.
Ein Anbringbereich 8 für elektronische Elemente, an welchem elektronische Elemente und ähnliches, die einen elektronischen Schaltkreis für das Licht aussendende Element LD angebracht sind, ist in dem elektronischen Schaltkreisabschnitt MW2 abgedichtet. Anschlussstifte 16 und 18 für die äußere Verbindung erstrecken sich von der gegenüberliegenden Seite des elektronischen Schaltkreisabschnitts MW2 zu den Anschlussstiften 12. Die Anschlussstifte 16 und 18 sind in einer Richtung fast rechtwinklig zur Hauptfläche des elektronischen Schaltkreisabschnitts MW2 gebogen.
Wenn ein Licht empfangenden Element PD anstelle des Licht aussendenden Elements LD angebracht wird, kann eine Empfangseinheit hergestellt werden. Mit diesen Sendeund/oder Empfangseinheiten (in diesem Fall der Sendeeinheit) kann, da die Anschlussstifte 12 zum Verbinden des Sendeabschnitts MWl mit dem elektronischen Schaltkreisabschnitt MW2 gewogen sind, der Abstand zwischen dem Sendeabschnitt MW1 und dem elektronischen Schaltkreisabschnitt MW2 durch die Biegungen fein eingestellt werden.
Die Sendeeinheit oder die Empfangseinheit ist in Gehäusen 32 und 40 befestigt, zusammen mit einer Hülse 30 zum Befestigen einer Zwinge (nicht dargestellt), in welche ein Lichtleiter eingesetzt wird, um so eine optische Sende- und/oder Empfangseinrichtung auszubilden.
Da der elektronische Schaltkreisabschnitt MW2 so angebracht ist, dass er bezüglich des Sendeabschnitts (Empfangsabschnitts) MW1 geneigt ist, kann die Sende-oder Empfangseinheit einfach an den Gehäusen angebracht werden und die gesamte Länge jedes Anschlussrahmens 12 kann reduziert werden. Außerdem kann die auf jeden Anschlussrahmen 12 einwirkende Belastung reduziert werden.
Ein Herstellungsvorgang für diese Einrichtung wird nun beschrieben. Ein Herstellvorgang für eine Sende/Empfangseinheit TRU, die durch Integrieren einer Sende- und einer Empfangseinheit erhalten wird, wird als Beispiel beschrieben werden. 3 ist eine Draufsicht, die den Zustand eines Anschlussrahmens vor einem Vorgang zeigt, welcher verwendet wird, um die Sende-/Empfangseinheit TRU herzustellen. 4 ist eine Draufsicht, die den Zustand des Anschlussrahmens während des Vorgangs zeigt, wobei unnötige Bereiche nicht dargestellt sind. 5 ist eine Draufsicht zum genaueren Erläutern des Zustands des Anschlussrahmens während dieses Vorgangs.
Die Struktur eines metallenen Anschlussrahmens 2 vor dem Vorgang wird zunächst mit Bezug auf 3 beschrieben. Der Anschlussrahmen 2 beinhaltet einen ersten Wandlerelement-Anbringbereich 4, an welchem ein Licht aussendendes Element LD angebracht ist, eine zweiten Wandlerelement-Anbringbereich 6, an welchem ein Licht empfangendes Element PD angebracht ist, einen ersten Anbringbereich 8 für elektronische Elemente, an welchem elektronische Elemente angebracht sind, die einen elektronischen Schaltkreis für das Licht aussendende Element LD bilden, und einen zweiten Anbringbereich 10 für elektronische Elemente, an welchem elektronische Elemente angebracht sind, die einen elektronischen Schaltkreis für das Licht empfangende Element PD bilden.
Mehrere (in dieser Ausführungsform fünf) Anschlussstifte 12 zum elektrischen Verbinden des elektronischen Schaltkreises, der an dem Anbringbereich 8 für elektronische Elemente ausgeformt ist, mit dem Licht aussendenden Element LD sind zwischen dem ersten Wandlerelement-Anbringbereich 4 und dem ersten Anbringbereich 8 für elektronische Elemente angeordnet. Mehrere (drei in dieser Ausführungsform) Anschlussstifte 14 zum elektrischen Verbinden der an dem zweiten Anbringbereich 10 für elektronische Elemente ausgeformten elektronischen Schaltkreises mit dem Licht empfangenden Element PD sind zwischen dem zweiten Wandlerelement-Anbringbereich 6 und dem zweiten Anbringbereich 10 für elektronische Elemente angeordnet.
Die Schritte zur Herstellung einer optischen Sende- und/oder Empfangseinrichtung unter Verwendung des Anschlussrahmens 2 mit der oben beschriebenen Gestalt wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Mit Bezug auf 3 werden das Licht sendende Element LD und das Licht empfangende Element TD jeweils an vorbestimmten Bereichen des ersten und des zweiten Wandlerelement-Anbringbereichs 4 und 6 des Anschlussrahmens 2 angebracht. Diese Wandlerelemente LD und PD können direkt an den Wandlerelement-Anbringbereichen 4 und 6 angebracht werden. Alternativ können auch dünne keramische Isolierplatten an den Wandlerelement-Anbringbereichen 4 und 6 angebracht werden, und die Wandlerelemente LD und PD können dann an den dünnen isolierenden Platten angebracht werden. Elektronische Elemente wie beispielsweise Energiezufuhr-Bypass-Kapazitäten werden vorzugsweise an vorbestimmten Bereichen der Wandlerelement-Anbringbereiche 4 und 6 angebracht, beispielsweise Positionen in der Nähe der Energiezufuhrleitungen der Wandlerelemente LD und PD, insgesamt, wodurch die Geräuscheigenschaften verbessert werden durch Reduzieren der Verbindungsabstände zwischen den Elementen.
Die an dem Licht sendenden Element LD ausgeformten sogenannten Bindekissen werden elektrisch mit den vorbestimmten Anschlusskontakten der Anschlussstifte 12 durch Drahtverbindungen verbunden. In gleicher Art und Weise werden das Licht empfangende Element PD und die Anschlussstifte 14 elektrisch miteinander verbunden.
Verdrahtungsplatten, die jeweils ein vorbestimmtes Verdrahtungsmuster haben, und elektronische Elemente werden an dem ersten und dem zweiten Anbringbereich 8 und 10 für elektronische Elemente angebracht. Der Anbringbereich 8 ist elektrisch mit den vorbestimmten Verbindungskontakten der Anschlussstifte 12 durch Drahtverbindungen verbunden. In gleicher Art und weise ist der zweite Anbringbereich 10 mit den Anschlussstiften 14 verbunden.
Der in 3 mittels einer gepunkteten Linie W1 bezeichnete Bereich wird mit einem ersten Kunstharz durch Verwenden einer vorbestimmten Form ausgeformt, um die Rohchips LD und TD, die die Drahtverbindungen etc. integral mit Kunstharz abzudichten, die sich in diesem Bereich befinden, und zwar zusammen mit dem ersten und dem zweiten Wandlerelement-Anbringbereich 4 und 6. In diesem Fall wird als erstes Kunstharz ein Kunstharz mit Lichtdurchlasseigenschaften bezüglich optischen Signalen verwendet, die in dieser optischen Sende- und/oder Empfangseinrichtung verwendet werden. Wenn das Formen mittels dieser Form durchgeführt wird (dieser Vorgang wird später genauer beschrieben), werden eine Fokussierlinse 26 und ein Kopplungsbereich 28, welche zu der Hauptfläche des Licht sendenden Elements LD hinweisen, und eine Fokussierlinse 26' und ein Kopplungsbereich 28', die zur Hauptfläche des Licht empfangenden Elements PD hinweisen, integral mit dem Kunstharz ausgeformt, so dass sie einen Sendeabschnitt MW1 bilden, wie im Fall der Sendeeinheit in 1.
Der in 3 mittels einer Kettenlinie W2 bezeichnete Bereich wird mit einem zweiten Kunstharz ausgeformt, und zwar unter Verwendung einer anderen Form, um die elektronischen Elemente, die Drahtverbindungen, etc., die sich in diesem Bereich befinden, integral zusammen mit dem ersten und dem zweiten Anbringbereich 8 und 10 für elektronische Elemente mit Kunstharz abzudichten. In diesem Fall wird als zweites Kunstharz ein Kunstharz ohne Licht durchlässige Eigenschaften vorzugsweise verwendet, anders als das erste Kunstharz, um die elektronischen Elemente etc. von Licht von außen abzuschirmen. Auf diese Art und Weise wird ein Kunstharzgeformter elektronischer Schaltkreisabschnitt MW2 ausgeformt.
In dieser Art und Weise werden die oben genannten beiden Abschnitte separat ausgeformt unter Verwendung des ersten und des zweiten Kunstharzes. Die beiden Abschnitte können jedoch auch gleichzeitig ausgeformt werden, indem eine einzige Form verwendet wird.
Obwohl unterschiedliche Kunstharze als das erste und das zweite Kunstharz verwendet werden, können der erste und der zweite Anbringbereich 8 und 10 für elektronische Elemente sowie der erste und der zweiten Wandlerelement-Anbringbereich 4 und 6 mit dem ersten Kunstharz zusammen ausgebildet werden. In dieser Art und Weise braucht das Ausformen nur einmal durchgeführt zu werden. Das erste Kunstharz muss jedoch lichtdurchlässige Eigenschaften haben, um den Fokussierbereich 26 auszubilden, wie später beschrieben wird. In diesem Fall wird der elektronische Schaltkreisabschnitt MW2 vorzugsweise in einem Gehäuse mit Licht abschirmenden Eigenschaften platziert, um zu verhindern, dass Licht von außen zu den in dem elektronischen Schaltkreisabschnitt MW2 abgedichteten elektronischen Elementen eindringt.
Die Strukturen der Fokussierlinsen 26 und 26' und der Kopplungsbereiche 28 und 28', die in dem Sendeabschnitt MW2 mit dem ersten Kunstharz zusammen ausgebildet werden, werden mit Bezug auf 4 beschrieben. Die Form zum Ausformen des Sendeabschnitts MW1 passt sich zuvor den Gestalten der Fokussierlinsen 26 und 26' und der Kopplungsbereiche 28 und 28' an. Wenn das Formen mit dieser Form ausgeführt wird, werden die Fokussierlinsen 26 und 26' und die Kopplungsbereiche 28 und 28' auf der LD Seite des Wandlerelements und der PD Seite des Wandlerelements ausgeformt.
Da die Fokussierlinsen 26 und 26' und die Kopplungsbereiche 28 und 28' die gleiche Gestalt haben, zeigt 4 repräsentativ jeweils eine dieser Komponenten.
Die Fokussierlinse 26 wird so ausgebildet, dass ihre optische Achse mit dem Lichtaustrittsende (der Hauptfläche) des Licht aussendenden Elements LD zusammenfällt. Der Kopplungsbereich 28 hat einen ausgenommenen Bereich 28a, dessen Durchmesser in Richtung der Fokussierlinse 26 nach und nach abnimmt, so dass er eine konische innere Wand hat. In gleicher Art und Weise wird die Fokussierlinse 26' so ausgebildet, dass ihre optische Achse mit dem Licht empfangenden Ende (der Hauptfläche) des Licht empfangenden Elements PD zusammenfällt. Der Kopplungsbereich 28' hat einen ausgenommenen Bereich 28', dessen Durchmesser in Richtung der Fokussierlinse 26' nach und nach abnimmt, so dass er eine konische innere Wand hat. Lichtleiter werden mit den Kopplungsbereichen 28 und 28' verbunden, indem Hülsen 30 und 30' (später beschrieben) in die ausgenommenen Bereiche 28a und 28a' der Kopplungsbereiche 28 und 28' eingepasst werden.
Wie in 5 dargestellt, werden die Bereiche des Anschlussrahmens, die von den Kunstharz-abgedichteten Bereichen des Sendeabschnitts MW1 und des elektronischen Schaltkreisabschnitts MW2 hervorstehen, an vorbestimmten Bereichen geschnitten, um unnötige Bereiche zu entfernen, und die Anschlussstifte 12 und 14 und die äußeren Anschlussstifte 16, 18 und 20 werden jeweils isoliert.
Die Anschlussstifte 12 und 14 und Kopplungsbereiche 22 und 24 werden an drei Positionen in einer Richtung parallel zu einer Doppelstrich-Ketten-Linie A1 (siehe 5) rechtwinklig zur Längsrichtung der Anschlussstifte 12 und 14 gebogen. In diesem Vorgang werden, wie in 6 dargestellt, die Wandlerelemente LD und PD und die Fokussierlinsen 26 und 26' und die Kopplungsbereiche 28 und 28', die so ausgeformt sind, dass sie zu den Wandlerelementen hinweisen, nach außen gerichtet, und der Sendeabschnitt MWl wird rechtwinklig zu dem elektronischen Schaltkreisabschnitt MW2. In diesem Fall bilden die Anschlussstifte 12 und 14 und die Kopplungsbereiche 22 und 24 Talbereiche bezüglich des Sendeabschnitts MWl und des elektronischen Schaltkreisabschnitts MW2. Außerdem werden die äußeren Anschlussstifte 16, 18 und 20 entlang einer Doppelstrich-Ketten-Linie A2 in 5 in einer vorbestimmten Richtung gebogen.
Durch Ausführen von vorbestimmten Form- und Biegevorgängen etc. bezüglich des Anschlussrahmens 2 wird auf diese Art und Weise die Sende-/Empfangseinheit TRU ausgebildet, die den Sendeabschnitt beinhaltet, der durch die Bauelemente gebildet wird, die an dem ersten und dem zweiten Wandlerelement-Anbringbereich 4 und 6 ausgeformt sind, und den Empfangsabschnitt, der durch die Bauelemente gebildet wird, die an dem ersten und dem zweiten Wandlerelement-Anbringbereich 4 und 6 ausgebildet sind.
Wie in 7 dargestellt, sind distale Endbereiche 30a und 30a' der Hülsen 30 und 30' an welchen Lichtleiter FL1 und FL2 befestigt sind, durch Zwingen 50 und 50', an den Kopplungsbereichen 28 und 28' angebracht, die integral mit dem Sendeabschnitt MW1 der Sende-/Empfangseinheit TRU ausgeformt sind.
Anschließend werden, wie in 8 dargestellt, die Sende/Empfangseinheit TRU und die Hülsen 30 und 30' in einem Gehäuse 32 der optischen Sende- und/oder Empfangseinrichtung angebracht. Das Gehäuse 32 hat Passbereiche, die mit den Hülsen 30 und 30' zusammengepasst werden, um diese zu befestigen, und Eingriffs- und Passbereiche, die mit vorbestimmten Endbereichen der Sende-/Empfangseinheit TRU in Eingriff gebracht werden. Mit diesen Eingriffs- und Passbereichen werden die Sende-/Empfangseinheit TRU und die Hülsen 30 und 30' an vorbestimmten Positionen in dem Gehäuse 32 befestigt. Außerdem wird ein Halter 34, der eine vorbestimmte Gestalt hat, um mit den Seitenwänden der Hülsen 30 und 30' und der inneren Wand des Gehäuses 32 zusammengepasst zu werden, in dem Gehäuse 32 angebracht, wodurch verlässlicher verhindert werden kann, dass mechanische Verschiebungen der Position etc. der Hülsen 30 und 30' auftreten.
Öffnungen 36 und 36' sind zuvor im seitlichen Ende des Gehäuses 32 auf der Rückseite der Hülsen 30 und 30' ausgebildet worden (auf der Seite, auf welcher die Zwingen 50 und 50' eingesetzt werden), so dass die Zwingen 50 und 50', in welche die Lichtleiter FLl und FL2 eingesetzt werden, in die mittleren Öffnungen in den Hülsen 30 und 30' von außerhalb des Gehäuses 32 durch die Öffnungen 36 und 36' hindurch eingepasst werden können. Mit diesem Aufbau kann Signallicht H_RX, das durch den Lichtleiter FL1 hindurchgesandt wird, von dem Licht empfangenden Element PD empfangen werden, und von dem Licht aussendenden Element LD ausgesandtes Signalleitung H_TX kann durch den Lichtleiter FL 2 hindurch gesandt werden. Wenn eine rechteckige flache Bodenplatte 40 am Bodenende des Gehäuses 32 befestigt wird, ist die optische Sende- und/oder Empfangseinrichtung fertig.
Gemäß der optischen Sende- und/oder Empfangseinrichtung mit dem oben genannten Aufbau sind das Licht aussendende Element LD und das Licht empfangende Element PD integral an den vorbestimmten Anbringbereichen 4 und 6 des Anschlussrahmens ausgebildet, und gleichzeitig sind auch die Kopplungsbereiche 28 und 28', in welche die Hülsen 30 und 30' eingepasst werden, integral ausgebildet, wodurch verlässlich verhindert wird, dass sich die relativen Positionen der Wandlerelemente LD und PD und der Kopplungsbereiche 28 und 28' gegeneinander verschieben. Da die Hülsen 30 und 30' i dem Gehäuse 32 angebracht werden, während die Hülsen 30 und 30' in die integral geformten Kopplungsbereiche 28 und 28' eingepasst sind, verbessert sich außerdem die Präzision der Positionierung zwischen den Hülsen 30 und 30', den Kopplungsbereichen 28 und 28' sowie den Hauptflächen der Wandlerelemente LD und PD. Wenn daher die Zwingen, die die Lichtleiter halten, in die Hülsen 30 und 30' eingepasst werden, wird die optische Kopplung zwischen den Lichtleitern und den Hauptflächen der Wandlerelemente LD und PD sichergestellt, und mechanische Verschiebungen der Position können verlässlich verhindert werden.
Da die Fokussierlinsen 26 und 26' und die Kopplungsbereiche 28 und 28', die so ausgeformt sind, dass sie zu den Wandlerelementen LD und PD hinweisen, integral mit einem Kunstharz ausgeformt sind, das Licht durchlassende Eigenschaften bezüglich optischen Signalen hat, können außerdem optische Signale von den Lichtleitern empfangen und zu ihnen gesandt werden, so dass keine Probleme bei der optischen Verbindung auftreten.
Da die Sende- und Empfangsabschnitte integral an dem Anschlussrahmen mit einem Kunstharz ausgeformt sind, kann außerdem eine optische Sende- und/oder Empfangseinrichtung leicht hergestellt werden, und eine Verbesserung der Produktivität kann erzielt werden mit einem Fall, in welchem die jeweiligen Komponenten mit hoher Präzision ausgebildet und zu einer optischen hochpräzisen Sende- und/oder Empfangseinrichtung zusammengefügt werden.
In der oben beschriebenen Ausführungsform beinhaltet die Sende-/Empfangseinheit TRU sowohl ein Licht aussendendes als auch ein Licht empfangendes Element, obwohl auch eine Sendeeinheit mit einem Licht aussendenden Element und eine Empfangseinheit mit einem Licht empfangenden Element vorhanden sein kann. Diese Sende- und Empfangseinheiten sind in dem gleichen Körper zusammengebaut, wie in 1 dargestellt, oder die Einheiten können auch in separaten Körpern vorgesehen sein.
Verschiedene Formen von Kombinationen der Kopplungsbereiche 28 und 28' und der Hülsen 30 und 30' sind anwendbar als optische Ausrichtemechanismen auf den Seite des Empfangsbereichs und der Seite des Sendebereichs der Sende/Empfangseinheit TRU. Einige bevorzugte Formen dieser Foren werden unten beschrieben.
Die Struktur eines Mechanismus zur Ausrichtung der optischen Achse auf der Seite des Empfangsabschnitts, der durch den Kopplungsbereich 28 auf der Seite des Empfangsabschnitts und die daran angebrachte Hülse 30 realisiert wird, wird zuerst mit Bezug auf die 9A bis 9D beschrieben.
9A ist eine Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem ein distaler Endbereich 30c der Hülse 30 in einen Passausnehmungsbereich 52 eingepasst ist, der in dem Kopplungsbereich 28 ausgebildet ist, und die Zwinge 50 ist in einer Aufnahmeöffnung 30b platziert, die in der axialen Mitte der Hülse 30 ausgeformt ist. Diese Schnittansicht ist genommen entlang der Richtung einer optischen Achse Q_RX rechtwinklig zur Lichtaustrittsfläche (Hauptfläche) P des Licht empfangenden Elements PD, das zu dem Kopplungsbereich 28 in 7 hinweist. 9B ist eine Schnittansicht, die den Hauptteil der Struktur zeigt, bei welcher der Kopplungsbereich 28 und die Hülse 30 voneinander getrennt sind.
Mit Bezug auf die 9A und 9B hat der Kopplungsbereich 28 den Passausnehmungsbereich 52, in welchen der distale Endbereich 30c der Hülse 30 eingepasst werden soll, und eine Fokussierlinse Z_P, deren optischen Achse Q_RX mit der Hauptfläche P des Licht empfangenden Elements PD zusammenfällt, ist integral mit dem Kopplungsbereich 28 am unteren Endbereich des Passausnehmungsbereichs 52 während des Kunstharzformvorgangs ausgebildet. Diese Fokussierlinse Z_P ist eine Linse, die in Ausrichtung mit einer virtuellen sphärischen Oberfläche SL ausgeformt ist, welche zentriert ist am mittleren Bereich der Hauptfläche P und eine konvexe Gestalt in Richtung der Öffnungsseite des Passausnehmungsbereichs 52 hat.
Die innere Wand des Passausnehmungsbereichs 52 ist in die konische sich verjüngende innere Oberfläche 28a geformt, so dass der innere Durchmesser des an der optischen Achse Q_RX zentrierten Ausnehmungsbereichs nach und nach in Richtung der Hauptfläche P des Licht empfangenden Elements PD absinkt. Ein ringförmiger Anschlagbereich 52b ist an der inneren Mündung der sich verjüngenden inneren Oberfläche 28a ausgeformt, so dass er sich an einen Teil einer virtuellen sphärischen Oberfläche S anpasst, die zentriert ist am mittleren Bereich der Hauptfläche P und einen vorbestimmten Radius hat, und die Mitte des ringförmigen Anschlagbereichs 52b fällt auch mit der optischen Achse Q_RX zusammen. Das heißt, der Anschlagbereich 52b ist konzentrisch mit der optischen Achse Q_RX und hat eine nach außen hervorstehende konvexe Querschnittsgestalt, die sich an einen Teil der virtuellen sphärischen Oberfläche S anpasst.
Die äußere Wand des distalen Endbereichs 30C der Hülse 30 ist in eine konische sich verjüngende äußere Oberfläche 3Oa geformt, so dass sie sich an die Gestalt der sich verjüngenden inneren Oberfläche 28a anpasst, und ein distales Ende 30b des distalen Endbereichs 30c ist in eine konische Form verjüngt, so dass es in Linienkontakt mit dem Anschlagbereich 52b ist. Das heißt, die sich verjüngende Oberfläche des distalen Endes 30b ist konzentrisch mit der Mittelachse der in der Hülse 30 ausgeformten Hülsenaufnahmeöffnung 30d und hat eine konische Gestalt, die im Innendurchmesser nach und nach in Richtung der Seite der Aufnahmeöffnung 30d kleiner wird. Die sich verjüngende Oberfläche des distalen Endes 30b hat eine flache Querschnittsgestalt, die nicht gebogen ist wie der Anschlagbereich 52b.
Außerdem ist, wie in 9A dargestellt, eine Fokussierlinse Z_F zum Fokussieren des Signallichts H_RX von dem Lichtleiter FL1 zuvor am distalen Endbereich 30c der Hülse 30 befestigt worden.
Während des Montagevorgangs für den Mechanismus zur Ausrichtung der optischen Achse mit dem oben beschriebenen Aufbau wird, wenn der distale Endbereich 30c der Hülse in den Passausnehmungsbereich 52 eingepasst ist und das distale Ende 30b in Kontakt mit dem Anschlagbereich 52b mit einer relativ großen Kraft gebracht wird, das distale Ende 30b im wesentlichen in Linienkontakt mit dem Anschlagbereich 52b in einer ringförmigen Gestalt gebracht. Als Ergebnis fällt die Mittelachse der Hülse 30 mit der Richtung der Hauptfläche P des Licht empfangenden Elements PD zusammen. Wenn daher die Zwinge 50 in die Aufnahmeöffnung 30d gepasst wird, fällt ein Lichtaustrittsende F des Lichtleiters FL1 mit der Richtung der Hauptfläche P des Licht empfangenden Elements PD zusammen. Als Ergebnis wird eine Ausrichtung der optischen Achse zwischen dem Lichtleiter FL1 und dem Licht empfangenden Element PD erzielt.
Das Prinzip des Ausrichtens der optischen Achse zwischen dem Lichtleiter FL1 und dem Licht empfangenden Element PD wird nun genauer mit Bezug auf die 9C und 9D beschrieben. Die linke Seite der 9C zeigt die innere Gestalt des Passausnehmungsbereichs 52, der zentriert ist an der optischen Achse Q_RX, gesehen von der Öffnungsseite her. Die rechte Seite der 9C zeigt die Gestalt der Hülse 30, zentriert an der optischen Achse Q_RX, gesehen von der Seite des distalen Endbereichs 30c aus.
Die gesamte Oberfläche des Anschlagbereichs 52b des Passausnehmungsbereichs 52 ist gleichmäßig von der Hauptfläche P des Licht empfangenden Elements PD beabstandet und so ausgeformt, dass sie konzentrisch mit der Hauptfläche P und der optischen Achse Q_RX der Fokussierlinse Z_P ist. Das distale Ende 30b der Hülse 30 ist so ausgebildet, dass es konzentrisch mit der Mittelachse einer Zwingenaufnahmeöffnung 54 ist. Wenn daher das distale Ende 30b der Hülse in Kontakt mit dem Anschlagbereich 52b gebracht wird, werden sie im wesentlichen in Linienkontakt miteinander gebracht, und zwar in gepunkteten Kreisen C1 und C2 in 9C. 9D ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Kontaktbereichs zwischen diesen Elementen. Die Richtung, in welcher die Kontaktkraft des distalen Endes 30b der Hülse auf den Anschlagbereich 52b einwirkt, fällt mit der Richtung der Hauptfläche P des Licht empfangenden Elements PD zusammen. Als Ergebnis fällt die Mittelachse der Aufnahmeöffnung 30d der Hülse 30 mit der Richtung der Hauptfläche P des Licht empfangenden Elements PD zusammen. Demzufolge ist das distale Ende F des Lichtleiters FLl der Zwinge 50, die in die Aufnahmeöffnung 30d eingepasst ist, immer zur Hauptfläche P hin gerichtet, und eine optische Achsenausrichtung kann verlässlich erzielt werden.
Wie oben beschrieben, ist, da der Anschlagbereich 52b so ausgeformt ist, dass er sich an einen Teil der virtuellen sphärischen Oberfläche S anpasst, die zentriert ist an der Hauptfläche P und einen vorbestimmten Radius hat, das distale Ende 30b der Hülse 30 immer bei einem vorbestimmten Abstand (dem Radius der virtuellen sphärischen Oberfläche) von der Hauptfläche P positioniert, und er Abstand (die optische Weglänge) zwischen dem Lichtleiter FLl und der Hauptfläche P wird konstant gehalten. Aus diesem Grund werden Variationen in der optischen Weglänge zwischen dem Lichtleiter FL1 und dem Licht empfangenden Element PD verhindert, und so wird eine hochpräzise Ausrichtung der optischen Achsen realisiert.
Mit diesem Mechanismus zur Ausrichtung der optischen Achsen für die Empfangsseite kann die Präzision, mit welcher die Hülse 30 an dem Kopplungsbereich 28 angebracht wird, verbessert werden, und so wird eine verlässliche Ausrichtung de optischen Achsen zwischen dem Licht empfangenden Element PD und dem Lichtleiter FL1 erzielt.
Einige Modifizierungen dieses Mechanismus zur Ausrichtung der optischen Achsen werden nun beschrieben.
Die 10A und 10B zeigen die erste Modifizierung und sind Schnittansichten des Hauptteils, die den 9B bis 9D entsprechen.
Das distale Ende 30b der Hülse 30, die in 9A bis 9D gezeigt ist, ist eine sich verjüngende Oberfläche. Im Gegensatz dazu ist das distale Ende 30b der Hülse 30 der ersten Modifizierung, gezeigt in den 10A und 10B, eine ringförmige flache Oberfläche, die in die gleiche Richtung gesetzt ist wie die der Mittelachse der Hülse 30. Der Anschlagbereich 52b, mit welchem das distale Ende 30b in Kontakt gerät, ist zu einer ringförmigen gekrümmten Oberfläche geformt, die sich an einen Teil der virtuellen sphärischen Oberfläche S anpasst, die zentriert ist am mittleren Bereich der Hauptfläche P des Licht empfangenden Elements PD, genau wie in dem in den 9A bis 9D gezeigten Aufbau.
Gemäß diesem Aufbau wird bei dem Montagevorgang, wie in 10B dargestellt, der innere Kantenbereich des distalen Endes 30b der Hülse in Linienkontakt mit dem Anschlagbereich 52b gebracht, und die Richtung der Kontaktkraft, die auf den Linienkontaktbereich einwirkt, fällt immer mit der Richtung der Hauptfläche P des Licht empfangenden Elements PD zusammen, so dass die Mittelachse der Aufnahmeöffnung 30d der Hülse 30 mit der Richtung der Hauptfläche P des Licht empfangenden Elements PD zusammenfällt. Als Ergebnis wird, wie in dem in 9A gezeigten Fall, wenn die Zwinge 50 in die Aufnahmeöffnung 30d eingepasst wird, das Lichtaustrittsende F des Lichtleiters FLl immer zur Hauptfläche P gerichtet, wodurch eine verlässliche Ausrichtung der optischen Achse erzielt wird. Da das distale Ende 30b der Hülse 30 in einem vorbestimmten Abstand von der Hauptfläche P positioniert ist, wird außerdem der Abstand (die optische Weglänge) zwischen dem Lichtaustrittsende F des Lichtleiters FL1 und er Hauptfläche P konstant gehalten, wodurch eine hochpräzise Ausrichtung der optischen Achsen zwischen dem Lichtleiter FL1 und dem Licht empfangenden Element PD erzielt wird.
Die 11A und 11B zeigen die zweite Modifizierung des Mechanismus zur Ausrichtung der optischen Achse. Die 11A und 11B sind Schnittansichten entsprechend den 9A und 9B.
Wie in der rechten Seite der 11A dargestellt, kommt, wenn der distale Endbereich 30c der Hülse 30 in den Passausnehmungsbereich 52 eingepasst wird, der Anschlagbereich 52b in Oberflächenkontakt mit dem distalen Ende 30b des distalen Endbereichs 30c der Hülse. Das heißt, der Anschlagbereich 52b ist zu einer gekrümmten Oberfläche geformt, so dass er sich an einen Teil der virtuellen sphärischen Oberfläche S anpasst, die zentriert ist an der Hauptfläche P des Licht empfangenden Elements PD. Das distale Ende 30b des distalen Endbereichs 30c der Hülse ist in eine ringförmige konvexe Oberfläche geformt, so dass es sich an einen Teil der virtuellen sphärischen Oberfläche S' anpasst, die zentriert ist an der Mittelachse der Aufnahmeöffnung 30d und den gleichen Durchmesser hat wie die virtuelle sphärische Oberfläche S.
Mit diesem Aufbau kommt bei dem Montagevorgang, wie in 11B gezeigt, das distale Ende 30b des distalen Endbereichs 30c der Hülse in Oberflächenkontakt mit dem Anschlagbereich 52b, und die Richtung der gesamten Kontaktkraft, die auf den Oberflächenkontaktbereich einwirkt, fällt immer mit der Richtung der Hauptfläche P des Licht empfangenden Elements PD zusammen. Außerdem fällt die Mittelachse der Aufnahmeöffnung 30d immer mit der Richtung der Hauptfläche P zusammen. Wie in dem in 9A gezeigten Aufbau ist daher, wenn die Zinne 50 in die Aufnahmeöffnung 30d eingepasst wird, das Lichtaustrittsende F des Lichtleiters FLl immer zur Hauptfläche P hin gerichtet, wodurch eine verlässliche Ausrichtung der optischen Achsen erzielt wird. Wenn das distale Ende 30b der Hülse 30 in Kontakt mit dem Anschlagbereich 52b gerät, ist außerdem das distale Ende 30b immer in einem vorbestimmten Abstand von der Hauptfläche P positioniert. Aus diesem Grund wird der Abstand (die optische Weglänge) zwischen dem Lichtaustrittsende F des Lichtleiters FL1 und der Hauptfläche P konstant gehalten, wodurch eine hochpräzise Ausrichtung der optischen Achsen zwischen dem Lichtleiter FL1 und dem Licht empfangenden Element PD erzielt wird.
In dem in den 11A und 11B gezeigten Aufbau haben sowohl der Anschlagbereich 52b als auch das distale Ende 30b des distalen Endbereichs 30c der Hülse die gekrümmten Oberflächen, so dass sie sich an die Gestalten der virtuellen sphärischen Oberflächen S und S' anpassen und sie dazu bringen, miteinander in Oberflächenkontakt zu kommen. Das distale Ende 30b des distalen Endbereichs 30c der Hülse kann jedoch auch so gestaltet sein, dass es sich an die virtuelle sphärische Oberfläche 5' anpasst, während der Anschlagbereich 52b in eine zylindrische Gestalt geformt sein kann mit einem Außenumfangsbereich, der von der Hauptfläche P des Licht empfangenden Elements PD den gleichen Abstand hat. Mit diesem Aufbau kann das distale Ende 30b des gekrümmten distalen Endbereichs 30c der Hülse in Kontakt mit dem äußeren Kantenbereich des Umfangsbereichs gebracht werden. Selbst mit diesem Aufbau fällt die Mittelachse der Hülse 30 immer mit der Richtung der Hauptfläche P zusammen, und das Lichtaustrittsende F des Lichtleiters FL1 kann immer zur Hauptfläche P hin gerichtet sein. Außerdem kann die optische Weglänge konstant gehalten werden.
Die dritte bis fünfte Modifizierung des Mechanismus zur Ausrichtung der optischen Achsen werden nun mit Bezug auf die 12A bis 14B beschrieben.
Bei jedem der Mechanismen zur Ausrichtung der optischen Achse, die in den 9A bis 11B gezeigt sind, hat der Passausnehmungsbereich 52 die sich verjüngende innere Oberfläche 52a, und die Hülse 30 mit der sich verjüngenden äußeren Oberfläche 30a ist in diesen Passausnehmungsbereich 52 eingepasst. Im Gegensatz dazu hat in den in 12A bis 14B gezeigten Modifizierungen der Passausnehmungsbereich 52 keine sich verjüngende innere Oberfläche, sondern hat eine gleichmäßige zylindrische Gestalt, die an der optischen Achse Q_RX zentriert ist. Der Drucke Endbereich 30c der Hülse 30 ist auch in eine Gestalt geformt, die einen gleichmäßige Außendurchmesser hat. Der Anschlagbereich 52b ist in eine ringförmige gekrümmte Gestalt geformt, so dass er sich an einen Teil der virtuellen sphärischen Oberfläche S anpasst, die zentriert ist an der Hauptfläche P des Licht empfangenden Elements PD, und das distale Ende 30b des distalen Endbereichs 30c der Hülse ist in eine sich verjüngende Oberfläche geformt (siehe 12A und 12B), eine flache Oberfläche (siehe 13A und 13B) oder eine gekrümmte Oberfläche (siehe 14A und 14B), wie bei den in den 9A bis 11B gezeigten Strukturen.
Mit jeder der in den 12A bis 14B gezeigten Strukturen kommen, wie bei jedem der entsprechenden Fälle in den 9A bis 11B, während des Montagevorgangs, wenn das distale Ende 30b des distalen Endbereichs 30c der Hülse in Kontakt mit dem Anschlagbereich 52b in dem Passausnehmungsbereich 52 gerät, diese Bereiche in Linien- oder Oberflächenkontakt miteinander, und die Mittelachse der Aufnahmeöffnung 30d der Hülse 30 fällt mit der Richtung der Hauptfläche P des Licht empfangenden Elements PD zusammen. Wie bei der in 9A gezeigten Struktur ist daher, wenn die Zwinge 50 in die Aufnahmeöffnung 30d der Hülse 30 eingepasst ist, das Lichtaustrittsende F des Lichtleiters FL1 immer zur Hauptfläche P hin gerichtet, wodurch eine optische Ausrichtung erzielt wird. Da das distale Ende 30b des distalen Endbereichs 30c der Hülse in Kontakt mit dem Anschlagbereich 52b gerät, der sich in einem vorbestimmten Abstand von der Hauptfläche P befindet, wird außerdem der Abstand (die optische Weglänge) zwischen dem Lichtaustrittsende F des Lichtleiters FL1 und der Hauptfläche P konstant gehalten. Diese Struktur verhindert so Variationen in der optischen Weglänge zwischen dem Lichtleiter FLl und dem Licht empfangenden Element PD, um eine hochpräzise Ausrichtung der optischen Achsen zu realisieren.
Bei der in 14A und 14B gezeigten Struktur sind sowohl der Anschlagbereich 52b als auch das distale Ende 70b des distalen Endbereichs 70c der Hülse in gekrümmte Oberflächen geformt, so dass sie sich an die virtuellen sphärischen Oberflächen S und S' anpassen, so dass diese in Oberflächenkontakt miteinander geraten. Das distale Ende 30b des distalen Endbereichs 30c der Hülse kann jedoch auch so gestaltet sein, dass es sich an die virtuelle sphärische Oberfläche S' anpasst, während der Anschlagbereich 52b in eine zylindrische Gestalt geformt werden kann mit einem Umfangsbereich, der einen gleichen Abstand von der Hauptfläche P des Licht empfangenden Elements PD hat. Mit diesem Aufbau kann das distale Ende 30b des gekrümmten distalen Endbereichs 30c der Hülse in Kontakt mit dem äußeren Kantenbereich des Umfangsbereichs gebracht werden. Selbst mit diesem Aufbau fällt die Mittelachse der Hülse 30 immer mit der Hauptfläche P zusammen, und das Lichtaustrittsende F des Lichtleiters Fl1 kann immer auf die Hauptfläche P gerichtet sein. Außerdem kann die oben genannte optische Weglänge konstant gehalten werden.
Die sechste Modifizierung des Mechanismus zur Ausrichtung der optischen Achsen wird nun mit Bezug auf die 15 beschrieben. In jeder der in den 9A bis 14B gezeigten Modifizierungen befindet sich die Fokussierlinse Z_P, die an dem Sendeabschnitt MW1 angebracht ist, näher an dem Licht empfangenden Element PD als der Anschlagbereich 52b. In diesem Aufbau kommt daher das distale Ende 30b der Hülse 30 immer in Kontakt mit dem Anschlagbereich 52b an einer Position, die näher an der der Seite des Licht empfangenden Elements PD entgegengesetzten Seite liegt als die Fokussierlinse Z_P.
Im Gegensatz dazu ist in der in 15 gezeigten sechsten Modifizierung eine Fokussierlinse Z_P', die konvexer zu der Öffnungsbereichsseite des Passausnehmungsbereichs 52 ist als der Anschlagbereich 52b, integral mit dem Sendeabschnitt MW1 bei dem Formvorgang ausgeformt. Der Anschlagbereich 52b und das distale Ende 30b der Hülse 30 können jedoch die gleiche Gestalt haben wie bei den Strukturen gemäß den 9A bis 14B. 15 zeigt beispielhaft eine Modifizierung entsprechend dem in den 9A und 9B gezeigten Mechanismus zur Ausrichtung der optischen Achsen.
Auch bei diesem Mechanismus zur optischen Ausrichtung fällt, wenn der Anschlagbereich 52b in Kontakt mit dem distalen Ende 33b des distalen Endbereichs 30c der Hülse während des Montagevorgangs gebracht wird, die Mittelachse der Aufnahmeöffnung 30d der Hülse 30 mit der Hauptfläche P des Licht empfangenden Elements PD zusammen. Wenn daher die Zwinge 50 in die Aufnahmeöffnung 30d eingepasst wird, kann das Lichtaustrittsende F des Lichtleiters FL1 immer zu der Hauptfläche P gerichtet sein, wodurch eine verlässliche Ausrichtung der optischen Achsen erfolgt. Da das distale Ende 30b der Hülse in Kontakt mit dem Anschlagbereich 52b sich in einem vorbestimmten Abstand von der Hauptfläche P befindet, kann außerdem die optische Weglänge zwischen der Hauptfläche P des Licht empfangenden Elements PD und dem Lichtleiter FLl konstant gehalten werden, wodurch eine hochpräzise optische Achsenausrichtung realisiert wird.
Die Struktur des Mechanismus zur optischen Achsenausrichtung auf der Seite des Sendeabschnitts wird nun mit Bezug auf die 16 beschrieben. 16 ist eine Schnittansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem der distale Endbereich 30c' der Hülse 30' in einen Passausnehmungsbereich 56 eingepasst ist, welcher in dem Kopplungsbereich 28' ausgeformt ist, und die Zwinge 50' befindet sich in der Aufnahmeöffnung 30d', die an dem axialen Mittelpunkt der Hülse 30' zentriert ist. Diese Schnittansicht erfolgt entlang der Richtung einer optischen Achse Q_TX, die rechtwinklig zu einer Lichtaustrittsfläche (Hauptfläche) G des Lichtsendeelements LD verläuft, welches zu dem Kopplungsbereich 28' in 7 hin zeigt.
Mit Bezug auf die 16 ist der Passausnehmungsbereich 56, in welchen der distale Endbereich 30c' der Hülse 30 eingepasst ist, integral bei dem oben erwähnten Formvorgang in dem Kopplungsbereich 28' ausgeformt. Außerdem ist auch eine Fokussierlinse Z_G, deren optischen Achse Q_TX mit der Hauptfläche P des Licht aussendenden Elements LD zusammenfällt, integral am unteren Endbereich des Passausnehmungsbereichs 56 ausgeformt. Die innere Wand des Passausnehmungsbereichs 56 ist in die konische sich verjüngende innere Oberfläche 28a' geformt, die an der optischen Achse Q_TX zentriert ist, und ihr Durchmesser nimmt nach und nach in Richtung der Hauptfläche P des Licht aussendenden Elements LD ab. Die äußere Wand 30a' des distalen Endbereichs 30c' der Hülse hat eine sich verjüngende äußere Oberfläche, die von einer sich verjüngenden inneren Oberfläche 56a geführt wird. Ein Anschlagbereich 56b, mit welchem ein distales Ende 30b' des distalen Endbereichs 30c' der Hülse in Kontakt kommt, ist an dem inneren Abschluss der sich verjüngenden inneren Oberfläche 56a ausgeformt.
Der Anschlagbereich 56b ist in eine ringförmige konvexe Oberfläche geformt, so dass er sich an einen Teil der Gestalt einer virtuellen sphärischen Oberfläche S'' anpasst, die einen vorbestimmten Radius hat und an dem Lichteinfallsende E des Lichtleiters FL2 zentriert ist, wenn die Zwinge 50', in welche der Lichtleiter FL2 eingesetzt ist, in eine Aufnahmeöffnung 30d' der Hülse 30' eingepasst ist, die wie in 16 gezeigt angebracht ist. Die Mittelachse des ringförmigen Anschlagbereichs 56b fällt auch mit der optischen Achse Q_TX zusammen. Das heißt, die gekrümmte Oberfläche des Anschlagbereichs 56b ist konzentrisch mit der optischen Achse Q_TX und hat eine gekrümmte Querschnittsgestalt, die konkav auswärts ist, so dass sie sich an einen Teil der virtuellen sphärischen Oberfläche S2' anpasst.
Eine Fokussierlinse Z_E, deren optische Achse mit der Mitte der Aufnahmeöffnung 30d' zusammenfällt, ist am distalen Endbereich 30c' der Hülse zuvor befestigt worden. Außerdem ist das distale Ende 31b' in eine ringförmige konvexe Oberfläche geformt, so dass es sich an einen Teil der Gestalt der virtuellen sphärischen Oberfläche S'' anpasst, die an der Mitte des Lichteinfallsendes E des Lichtleiters FL2 zentriert ist.
Das heißt, sowohl der Anschlagbereich 56b als auch das distale Ende 30b' der Hülse sind so gestaltet, dass sie sich an einen Teil der Gestalt der virtuellen sphärischen Oberfläche S'' anpassen.
Bei dem Mechanismus zur optischen Ausrichtung auf der Sendeseite, der den oben beschriebenen Aufbau hat, wird während des Montagevorgangs, wenn der distale Endbereich 30c' der Hülse in den Passausnehmungsbereich 56 eingepasst wird, um das distale Ende 30b' in Kontakt mit dem Anschlagbereich 56b zu bringen, das distale Ende 30b' im wesentlichen in Oberflächenkontakt mit dem Anschlagbereich 56b gebracht. Als Ergebnis fällt die Mittelachse der Hülse 30' immer mit der Richtung der Hauptfläche G des Licht aussendenden Elements LD zusammen. Mit diesem Aufbau fällt, wenn die Zwinge 50' in die Aufnahmeöffnung 30d' der Hülse 30' eingepasst wird, ein Lichteinfallsende E des Lichtleiters FL2 mit der Richtung der Hauptfläche G zusammen. Außerdem wird die optische Weglänge entsprechend dem gesamten Abstand des Abstands zwischen dem Lichteinfallsende E des Lichtleiters FL2 und dem Anschlagbereich 56b und des Abstands zwischen dem Anschlagbereich 56b und der Hauptfläche G des Licht aussendenden Elements LD immer konstant gehalten.
Gemäß diesem Mechanismus zur Ausrichtung der optischen Achsen kann das Lichteinfallsende E des Lichtleiters FL1 zu der Hauptfläche G des Licht aussendenden Elements LD gerichtet werden, und die optische Weglänge kann konstant gehalten werden, wodurch eine verlässliche hochpräzise Ausrichtung der optischen Achsen geschieht.
Die erste Modifizierung des Mechanismus zur Ausrichtung der optischen Achsen auf der Seite des Sendeabschnitts wird nun mit Bezug auf die 17 beschrieben. Der in 17 gezeigte Mechanismus zur Ausrichtung der optischen Achsen unterscheidet sich von dem in 16 darin, dass die innere Wand eines Passausnehmungsbereichs 56 nicht in eine sich verjüngende innere Oberfläche geformt ist, sondern in eine zylindrische Gestalt, parallel entlang einer optischen Achse Q_TX, und ein distaler Endbereich 30c' der zylindrischen Hülse 30', die keine sich verjüngende äußere Oberfläche hat, ist in den Passausnehmungsbereich 56 eingesetzt.
Wie bei dem Mechanismus in 16 ist ein Anschlagbereich 56b in eine ringförmige konkave Oberfläche geformt, so dass er sich an einen Teil der Gestalt einer virtuellen sphärischen Oberfläche S'' mit einem vorbestimmten Radius anpasst, die an der Mitte des Lichteinfallsendes E des Lichtleiters FL2 zentriert ist, wenn die Zwinge 50' in eine Aufnahmeöffnung 30d' der Hülse 30' eingepasst ist. Das heißt, die konkave Oberfläche des Anschlagbereichs 56b ist konzentrisch mit der optischen Achse Q_TX und hat eine gekrümmte Querschnittsgestalt, die konkav auswärts ist, so dass sie sich an einen Teil der virtuellen sphärischen Oberfläche S'' anpasst.
Wenn bei dem Montagevorgang ein distales Ende 30b' des distalen Endbereichs 30c' der Hülse in Kontakt mit dem Anschlagbereich 56b gebracht wird, wird der äußere Kantenbereich des distalen Endes 30b' im wesentlichen in Linienkontakt mit dem Anschlagbereich 56b gebracht. Als Ergebnis fällt die Mittelachse der Aufnahmeöffnung 30d' der Hülse 30' mit der Richtung der Hauptfläche G des Licht aussendenden Elements LD zusammen. Da die optische Weglänge von der Hauptfläche G zu dem Lichteinfallsende E des Lichtleiters FL2 konstant gehalten wird, kann außerdem eine akkurate hochpräzise Ausrichtung der optischen Achse erzielt werden.
Die zweite Modifizierung des Mechanismus zur Ausrichtung der optischen Achsen auf der Seite des Sendeabschnitts wird nun mit Bezug auf die 18 beschrieben. Mit Bezug auf 18 hat ein Anschlagbereich 56b eine konische sich verjüngende Wand, deren Radius nach und nach in Richtung einer Hauptfläche geht, abnimmt, die an einer optischen Achse Q_TX zentriert ist. Ein distales Ende 31b' eines distalen Endbereichs 30c' der Hülse 30' ist in eine ringförmige konvexe Oberfläche geformt, so dass sie sich an einen Teil der Gestalt einer virtuellen sphärischen Oberfläche S'' anpasst, die einen vorbestimmten Radius hat und an der Mitte eines Lichteinfallsendes E des Lichtleiters FL2 zentriert ist, der in eine Zwinge 50' eingesetzt ist, wenn die Zwinge 50' in einer Aufnahmeöffnung 30d' eingepasst wird, wie in 18 dargestellt. Das heißt, der Anschlagbereich 56b ist konzentrisch mit der optischen Achse Q_TX und hat eine flache Querschnittsgestalt. Das distale Ende 31b' der Hülse hat eine auswärts konvexe ringförmige gekrümmte Oberfläche, die sich an einen Teil der Gestalt der virtuellen sphärischen Oberfläche S'' anpasst.
Gemäß dem Mechanismus zur Ausrichtung der optischen Achsen mit diesem Aufbau werden beim Montagevorgang, wenn das distale Ende 30b' des distalen Endbereichs 30c' der Hülse in Kontakt mit dem Anschlagbereich 56b gebracht wird diese ebenfalls in Linienkontakt miteinander in einer ringförmigen Form gebracht. Da die Mittelachse der Hülse 30' und das Lichteinfallsende E des Lichtleiters FL2 immer mit der Richtung der Hauptfläche G des Licht aussendenden Elements LD zusammenfallen und die optische Weglänge zwischen der Hauptfläche G und dem Lichteinfallsende E konstant gehalten werden kann, kann außerdem eine verlässliche hochpräzise Ausrichtung der optischen Achsen realisiert werden.
Eine Modifizierung der Hülse in jedem der Mechanismen zur Ausrichtung der optischen Achsen auf der Seite des Empfangsabschnitts und auf der Seite des Sendeabschnitts, die oben beschrieben sind, wird nun mit Bezug auf die 19A und 19B beschrieben. Die Hülse 64 in den 19A und 19B ist so gestaltet, dass sie auf die Mechanismen zur Ausrichtung der optischen Achsen auf der Seite des Empfangsabschnitts und auf der Seite des Sendeabschnitts anwendbar ist, und sie wird daher nun als typisches Beispiel beschrieben.
Jedes der distalen Enden 30b und 30b' der Hülsen 30 und 30' in den 9A bis 18 hat eine ringförmige Gestalt, und jeder der Anschlagbereiche 52b und 56b hat ebenfalls eine ringförmige Gestalt. Wenn daher die distalen Enden 30b und 30b' in Kontakt mit den Anschlagbereichen 52b und 56b kommen, kommen sie in einen Linien- oder Oberflächenkontakt miteinander entlang der Umfangsrichtung insgesamt aufgrund der ringförmigen Gestalten.
Im Gegensatz dazu sind mehrere (in diesem Fall drei) Vorsprünge 66a, 66b und 66c in gleichmäßigen Abständen an einem distalen Endbereich 66 einer Hülse 64 in den 19A und 19B ausgebildet, die an der Mittelachse zentriert sind. Außerdem sind distale Enden 66aa, 66bb und 66cc der Vorsprünge 66a, 66b und 66c mit einer virtuellen Ebene ausgerichtet, die rechtwinklig zur Mittelachse verläuft. In anderen Worten haben die Vorsprünge 66a bis c die gleiche Höhe in der Richtung der Mittelachse.
Jedes der distalen Enden 66aa, bb und cc kann so gestaltet sein, dass es eine sich verjüngende Oberfläche, eine flache Oberfläche oder eine gekrümmte Oberfläche auf der Basis des gleichen Prinzips wie bei den distalen Enden 30b und 30b' der Hülsen 30 und 30' in den 9A bis 18 hat. Das heißt, jedes der distalen Enden 66aa, bb und cc kann eine Gestalt haben, die teilweise gleich der jedes der distalen Enden 30b und 30b' in den 9A bis 18 ist, obwohl die Fläche jedes der distalen Enden 66aa bis cc klein ist.
Genauer gesagt ist, wenn die Hülse 64 in Übereinstimmung mit der Hülse 30 in dem Mechanismus zur Ausrichtung der optischen Achsen in den 9A bis 9D geformt werden soll, jedes der distalen Enden 66aa bis cc der Hülse 64 so geformt, dass es eine sich verjüngende Oberfläche teilweise gleich der Gestalt des distalen Endes 30b der Hülse 30 hat.
Gemäß dieser Modifizierung werden, wenn die Hülse 64, die in Übereinstimmung mit jeder der in den 9A bis 18 gezeigten Formen ausgebildet ist, in den Passausnehmungsbereich 52 des Empfangsabschnitts oder in den Passausnehmungsbereich 56 des Sendeabschnitts eingesetzt ist, und jedes der distalen Enden 66aa bis cc in Kontakt mit dem Anschlagbereich 52b oder dem Anschlagbereich 56b gebracht wird, diese in Kontakt miteinander in drei Bereichen mit relativ kleinen Flächen gebracht, wie in 19B entsprechend 9C gezeigt ist. Das heißt, die distalen Enden kommen im wesentlichen in drei Punkten in Kontakt mit dem Anschlagbereich. Die Kontaktkräfte an den drei Punkten werden gleichmäßig gemacht, so dass die Hülse 64 in einem stabilen Zustand montiert werden kann.
Da die Mittelachse der Aufnahmeöffnung 68 der Hülse 64 zu der Hauptfläche P des Lichtempfangselements PD oder der Hauptfläche G des Licht aussendenden Elements LD gerichtet ist, können die optische Ausrichtung zwischen der Endfläche F oder E des Lichtleiters FL1 oder FL2 und der Hauptfläche P oder G verlässlich mit hoher Präzision durchgeführt werden, indem die Zwinge 50 oder 50' in die Aufnahmeöffnung 68 eingepasst wird.
In dieser Modifizierung sind die Vorsprünge 66a, b und c an der Hülse 64 ausgeformt, und die fluchtenden ringförmigen Oberflächen des Anschlagbereichs 52b und des Anschlagbereichs 56b der Kopplungsbereiche 28 und 28' bleiben gleich. Im Gegensatz dazu kann das ringförmige distale Ende 30b oder 30b' der Hülse in den 9A bis 19B gleich bleiben, und Vorsprünge entsprechend den Vorsprüngen 66a bis c in den 19A und 19B können an dem Kopplungsbereich 28 oder 28' ausgeformt sein, wodurch im wesentlichen ein Punktkontakt durch Verwenden der Vorsprünge realisiert wird. Wenn jedoch Vorsprünge an den Anschlagbereichen der Kopplungsbereiche 28 und 28' ausgeformt sind, müssen die distalen Enden dieser Vorsprünge so geformt sein, dass sie Gestalten haben, die teilweise gleich den Gestalten der Anschlagbereiche 52b und 56b in den 9A bis 18 sind.
Mit der Verwendung der mit Bezug auf die 9A bis 19B beschriebenen Mechanismen zur Ausrichtung der optischen Achsen kann eine Struktur erhalten werden, bei welcher keine Verschlechterung der Ausrichtung der optischen Achsen verursacht wird durch positionelle und winklige Versetzungen zwischen den Wandlerelementen und den Lichtleitern. Selbst wenn eine positioneller oder winkliger Versatz auftritt, kann, da die Lichtleiter immer zu den Hauptflächen P und G der Wandlerelemente PD und LD gerichtet sind, indem die Hülsen 30, 30' und 64 in Kontakt mit den Anschlagbereichen 52b und 56b gebracht werden, eine verlässliche hochpräzise Ausrichtung der optischen Achsen erzielt werden.
Da diese Mechanismen innerhalb kleiner Flächen ausgebildet sind (die absoluten Werte der Größen sind klein), um die optischen Systeme des Sende- und des Empfangsabschnitts herum, ist außerdem die für jeden Teil erforderliche Präzision relativ gering. Daher können diese Einrichtungen leicht hergestellt werden durch Kunstharzformen oder ähnliches, was zu geringen Herstellkosten führt.
Alle Modifizierungen, die in den 9A bis 19B gezeigt sind, beinhalten die Fokussierlinsen Z_P und Z_G auf der Seite des Wandlerelements PD/LD und die Fokussierlinsen Z_F und Z_E in den Hülsen 30, 30' und 64. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Struktur begrenzt, die Fokussierlinsen auf diesen beiden Seiten hat.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Hülse 30 unabhängig von der Sende-/Empfangseinheit TRU ausgeformt, und die Sende-/Empfangseinheit TRU und die Hülse 30 sind in einer Einheit integriert und in dem Gehäuse 32 angebracht. Wenn jedoch der erste und der zweite Wandlerelement-Anbringbereich 4 und 6 des Anschlussrahmens mit dem ersten Kunstharz geformt sind, kann auch ein Hülsenbereich mit dem gleichen Aufbau wie der der Hülse 30 integral zusammengeformt werden.

Claims

Optische Sende- oder Empfangseinrichtung zum Verbinden eines Lichtleiter-Übertragungswegs mit einem Übertragungsweg für elektrische Signale, mit: einem Wandlerelement (PD, LD) zum Umwandeln eines über den Lichtleiter-Übertragungsweg übertragenen optischen Signals oder eines über den Übertragungsweg für elektrische Signale übertragenen elektrischen Signals in das jeweils andere Signal; einem Anschlussrahmen (2) mit einem ebenen Metallelement mit einem Anbringbereich (4) für das Wandlerelement, an welchem Anbringbereich (4) das Wandlerelement (PD, LD) angebracht ist; und inneren Anschlussstiften (12), die elektrisch mit einem Ende des Wandlerelement (PD, LD) verbunden sind; einem Kopplungsbereich (28) zum optischen Verbinden des Lichtleiters (FL1, FL2) mit dem Wandlerelement (PD, LD); und einem Fokussierbereich (Z_P, Z_G), dessen optische Achse sich in Richtung der Normalen zu einer Hauptfläche (P, G) des Wandlerelements (PD, LD) erstreckt, wobei der Kupplungsbereich (28) und der Fokussierbereich (Z_P, Z_G) integral mit dem Anbringbereich (4) für das Wandlerelement mit einem ersten Kunstharz zum Abdichten des Wandlerelements (PD, LD) ausgebildet sind, wobei das erste Kunstharz transparent für das Licht ist, das von dem Wandlerelenent (PD, LD)ausgezant oder empfangen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das ebene Metallelement weiter einen Anbringbereich (8) für ein elektronisches Element aufweist, an welchem elektronische Elemente angebracht sind, die einen elektronischen Schaltkreis bilden, wobei der Anbringbereich (4) für das Wandlerelement und der Anbringbereich (8) für das elektronische Element ungefähr rechtwinklig zueinander angeordnet sind, dass der Anschlussrahmen (2) außerdem äußere Anschlussstifte (16, 18) für eine externe Verbindung aufweist, die elektrisch mit dem Anbringbereich (8) für das elektronische Element verbunden sind, dass die inneren Anschlussstifte (12) weiter elektrisch mit dem Anbringbereich (8) für das elektronische Element verbunden sind, dass die elektronischen Elemente mit einem zweiten Kunstharz abgedichtet sind, welches auf dem Anbringbereich (8) für das elektronische Element ausgeformt ist, und zwar separat von dem ersten Kunstharz, das auf dem Anbringbereich (4) für das Wandlerelement ausgebildet ist, und dass jeder der inneren Anschlussstifte (12) einen frei liegenden gebogenen Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Kunstharz hat, wobei jeder dieser frei liegenden gebogenen Bereiche einen Berg- oder Talbereich in Form eines Hakens bezüglich einer Hauptfläche des zweiten Kunstharzes aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Winkel des hakenartigen gebogenen Bereichs des Anschlussrahmens (2) auf der Seite des zweiten Kunstharzes nicht kleiner ist als 90°.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kopplungsbereich (28) eine Hülse (30) zum Aufnehmen des Lichtleiters (FL1) aufweist sowie einen Anschlagbereich (52b), der sich an einen Teil einer Gestalt einer virtuellen sphärischen Oberfläche (S) anpasst, die an einem mittleren Bereich einer Lichtempfangsfläche des Lichtleiters (FL1) oder des optisch damit verbundenen Wandlerelements (PD, LD) zentriert ist, welche auf einer Licht empfangenden Seite vorgesehen ist und in Kontakt mit einem distalen Endbereich (30c) der Hülse (30) gerät.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kopplungsbereich (28) eine Hülse (30) aufweist, die einen Endbereich hat, der sich an einen Teil einer Gestalt einer virtuellen sphärischen Oberfläche (S) anpasst, die an einem mittleren Bereich einer Licht empfangenden Fläche des Lichtleiters (FL1) oder des optisch damit verbundenen Wandlerelements (PD, LD) zentriert ist, welche sich auf einer Licht empfangenden Seite befindet und den Lichtleiter (FL1) aufnimmt; und einen Anschlagbereich (52b), der sich in einem vorbestimmten Abstand von der Hauptfläche (P) des Wandlerelements (PD) befindet und in Kontakt mit der Hülse (30) gerät.
Optische Sende- oder Empfangseinrichtung zum Verbinden eines Lichtleiter-Übertragungswegs mit einem Übertragungsweg für elektrische Signale, mit: einem ersten Wandlerelement (LD) zum Umwandeln eines über den Übertragungsweg für elektrische Signale übertragenen elektrischen Signals in ein optisches Signal und zum Senden des optischen Signals zu einem ersten Lichtleiter (FL2); einem Anschlussrahmen (2) mit einem ebenen Metallelement mit einem Anbringbereich (4) für das Wandlerelement, an welchem Anbringbereich (4) das erste Wandlerelement (LD) angebracht ist, und inneren Anschlussstiften (12), die elektrisch mit einem Ende des ersten Wandlerelements (LD) verbunden sind; einem ersten Kopplungsbereich (28) zum optischen Verbinden des ersten Lichtleiters (FL2) mit dem ersten Wandlerelement (LD); und einem ersten Fokussierbereich (Z_G), dessen optische Achse sich in Richtung der Normalen zu einer Hauptfläche (G) des ersten Wandlerelements (LD) erstreckt, wobei der erste Kupplungsbereich (28) und der erste Fokussierbereich (Z_G) integral mit dem Anbringbereich (4) für das Wandlerelement mit einem erste Kunstharz zum Abdichten des ersten Wandlerelements (PD, LD) ausgebildet sind, wobei das erste Kunstharz transparent bezüglich des Lichts ist, das von dem Wandlerelement (PD, LD) ausgesandt oder empfangen wird, und dazu verwendet wird, das erste Wandlerelement (LD) abzudichten, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Wandlerelement (PD) vorgesehen ist, um ein durch einen zweiten Lichtleiter (FL1) übertragenes optisches Signal in ein elektrisches Signal umzuwandeln; ein zweiter Kopplungsbereich (28) vorgesehen ist, um den zweiten Lichtleiter (FL1) optisch mit dem zweiten Wandlerelement (PD) zu verbinden; ein zweiter Fokussierbereich (Z_P) vorgesehen ist, dessen optische Achse mit einer Hauptfläche (P) des zweiten Wandlerelements (PD) zusammenfällt, auch der zweite Kopplungsbereich (28) und der zweite Fokussierbereicht (Z_P) integral an dem Anbringbereich (4) für das Wandlerelement ausgeformt sind, und zwar mit dem ersten Kunstharz, das dazu verwendet wird, das erste und zweite Wandlerelement (PD, LD) abzudichten, das ebene Metallelement weiter einen Anbringbereich (8) für ein elektronisches Element aufweist, an welchem elektronische Elemente angebracht sind, die einen elektronischen Schaltkreis bilden, wobei der Anbringbereich (4) für das Wandlerelement und der Anbringbereich (8) für das elektronische Element ungefähr rechtwinklig zueinander angeordnet sind, der Anschlussrahmen (2) außerdem äußere Anschlussstifte (16, 18) für eine externe Verbindung aufweist, die inneren Anschlussstifte (12) weiter elektrisch mit einem Ende des zweiten Wandlerelements (PD) verbunden sind, die elektronischen Elemente mit einem zweiten Kunstharz abgedichtet sind, welches auf dem Anbringbereich (8) für das elektronische Element ausgeformt ist, und zwar separat von dem ersten Kunstharz, das auf dem Anbringbereich (4) für das Wandlerelement ausgebildet ist, und jeder der inneren Anschlussstifte (12) einen frei liegenden gebogenen Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Kunstharz hat, wobei jeder dieser frei liegenden gebogenen Bereiche einen Berg- oder Talbereich in Form eines Hakens bezüglich einer Hauptfläche des zweiten Kunstharzes aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 5, wobei ein Winkel des hakenartigen gebogenen Bereichs des Anschlussrahmens (2) auf der Seite des zweiten Kunstharzes nicht kleiner ist als 90°.
Einrichtung nach Anspruch 5, wobei der Kopplungsbereich (28) eine Hülse (30) zum Aufnehmen des Lichtleiters (FL1) aufweist sowie einen Anschlagbereich (52b), der sich an einen Teil einer Gestalt einer virtuellen sphärischen Oberfläche (S) anpasst, die an einem mittleren Bereich einer Lichtempfangsfläche des Lichtleiters (FL1) oder des optisch damit verbundenen Wandlerelements (PD, LD) zentriert ist, welche auf einer Licht empfangenden Seite vorgesehen ist und in Kontakt mit einem distalen Endbereich (30c) der Hülse (30) gerät.
Einrichtung nach Anspruch 5, wobei der Kopplungsbereich (28) eine Hülse (30) aufweist, die einen Endbereich hat, der sich an einen Teil einer Gestalt einer virtuellen sphärischen Oberfläche (S) anpasst, die an einem mittleren Bereich einer Licht empfangenden Fläche des Lichtleiters (FL1) oder des optisch damit verbundenen Wandlerelements (PD, LD) zentriert ist, welche sich auf einer Licht empfangenden Seite befindet und den Lichtleiter (FL1) aufnimmt; und einen Anschlagbereich (52b), der sich in einem vorbestimmten Abstand von der Hauptfläche (P) des Wandlerelements (PD) befindet und in Kontakt mit der Hülse (30) gerät.
Verfahren zur Herstellung einer optischen Sendeund/oder Empfangseinrichtung zum Verbinden eines Lichtleiters (FL1, FL2) mit einer elektrischen Signalleitung, mit den folgenden Schritten: Vorbereiten eines Anschlussrahmens (2), der ein ebenes Metallelement aufweist, das einen Anbringbereich (4) für ein Wandlerelement hat, und innere Anschlussstifte (12), die elektrisch mit einem Ende des Anbringbereichs (4) für das Wandlerelement verbunden sind; Anbringen von Wandlerelementen (PD, LD) an dem Anbringbereich (4) für Wandlerelemente des Anschlussrahmens (2), wobei die Wandlerelemente ((PD, LD) daran angepasst sind, ein optisches Signal oder ein elektrisches Signal in das jeweils andere Signal umzuwandeln und das Signal dann auszugeben; Abdichten des Wandlerelements (PD, LD) mit einem ersten Kunstharz, welches transparent für das Licht ist, das von dem Wandlerelement (PD, LD) ausgesandt oder empfangen wird, und integrales Ausbilden eines Kopplungsbereichs (28) zum optischen Verbinden des Lichtleiters (FL1) mit dem photoelektrischen Wandlerelement (PD, LD) und einem Fokussierbereich (Z_P, Z_G), dessen optische Achse sich in Richtung einer Normalen zu der Hauptfläche (P, G) des Wandlerelements (PD, LD) an dem Anbringbereich (4) für das Wandlerelement erstreckt; dadurch gekennzeichnet, dass das ebene Metallelement weiter einen Anbringbereich (8) für ein elektronisches Element aufweist, wobei der Anbringbereich (4) für das Wandlerelement und der Anbringbereich (8) für das elektronische Element ungefähr rechtwinklig zueinander angeordnet sind; und dass das Verfahren weiter die folgenden Schritte aufweist: elektrisches Verbinden von äußeren Anschlussstiften (16, 18) zur externen Verbindung mit dem Anbringbereich (8) für das elektronische Element; elektrisches Verbinden der inneren Anschlussstifte (12) mit dem Anbringbereich (8) für elektronische Elemente; Anbringen von elektronischen Elementen, die elektronische Schaltkreise bilden, an dem Anbringbereich (8) für elektronische Elemente des Anschlussrahmens (2); Abdichten des elektronischen Elemente mit einem zweiten Kunstharz, das separat von dem ersten Kunstharz vorgesehen ist; und Biegen der inneren Anschlussstifte (12) in freiliegenden Bereichen zwischen dem ersten und dem zweiten Kunstharz, wobei ein Berg- oder Talbereich durch Biegen eines Bereichs des Anschlussrahmens, welcher zwischen dem ersten und dem zweiten Kunstharz frei liegt, in Form eines Hakens ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Winkel des hakenartigen gebogenen Bereichs des Anschlussrahmens auf der Seite des zweiten Kunstharzes nicht kleiner ist als 90°.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Formen des ersten Kunstharzes in den Anbringbereich (4) für das Wandlerelement und das Formen des zweiten Kunstharzes in den Anbringbereich (8) für das elektronische Element gleichzeitig ausgeführt werden.