JP2006330260A - 光コネクタ - Google Patents

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Abstract

【課題】 回路基板における実装スペースを縮小できる光コネクタの提供。
【解決手段】 本発明に係る光コネクタ10は、回路基板11に実装された光モジュール12上に設置されるコネクタ本体14と、このコネクタ本体14を光モジュール12に押さえ込むコネクタ固定部材13とを具備している。コネクタ固定部材13は、回路基板11に対して係脱可能であり、回路基板11に着脱できるため、光モジュール12に対するコネクタ本体14の着脱が可能である。
【選択図】 図2

Description

本発明は、発光素子、受光素子、光ファイバといった光入出端が実装されている回路基板等の基板に、光ファイバ先端に設けられているコネクタ本体を、前記光入出端と光接続可能な位置に位置決めして実装できる光コネクタに関する。
現在、光ラン(LAN)システム等で用いられている光トランシーバは、半導体レーザ等の発光素子、あるいはフォトダイオード等の受光素子の光軸を回路基板の表面方向(延在方向)に沿わせ、これら光素子が搭載された回路基板あるいはリードフレームの端部に光コネクタを取り付けて、外部の光ファイバと接続する方式が一般に用いられている。ここで用いられる光コネクタのフェルールとしては、周知の単心(例えばMU型、SC型)光フェルール、多心(例えばMT型、MINI−MT型)光フェルールが用いられており、いずれのフェルールを用いた光トランシーバも既に規格化されている。
ところで、近時、光電複合回路、光電気混載基板の要求が高まるにつれ、このような基板方向を光軸とする接続方式の光トランシーバは、光コネクタの取付位置に各種制約があるため、光接続経路や回路基板設計の自由度が制限されてしまうといった問題があった。また、基板の小型化ができないという問題もある(例えば、特許文献1)。
特開平6−273641号公報
本発明は、前記課題に鑑みて、光入出端が実装された基板(例えば回路基板等)に光コネクタ(コネクタ本体)を取り付ける為の構造を小型化でき、基板上でのコネクタ本体の取り付けが容易で、基板内での取付位置の設計自由度が向上し、さらに、光入出端に対するコネクタ本体の位置決めが容易かつ位置決め精度が長期にわたって安定に維持できる光コネクタの提供を目的とする。
上記課題を解決するために本発明は、基板と、この基板に直接または間接的に実装され、前記基板に対して傾斜した光軸を持つ光入出端と、光ファイバの先端部に取り付けられたコネクタ本体と、前記光入出端に対面させて基板上に設置された前記コネクタ本体を前記光入出端に向かって押さえ込むコネクタ固定部材とを具備し、前記コネクタ本体には、光入出端に対面される接合面に沿う向きで該コネクタ本体に固定された前記光ファイバ先端と前記光入出端とに対面されて、前記光ファイバ先端と前記光入出端との間を光接続する光路を形成する光軸変更部が組み込まれ、前記コネクタ固定部材は、前記コネクタ本体における前記接合面とは反対の側の背面に押し当てられる押圧部と、前記基板あるいは前記基板に固定された係止部材に係脱される係合部とを有し、前記基板あるいは係止部材に対する前記係合部の係脱によって前記基板あるいは前記係止部材に対して着脱できることを特徴とする光コネクタを提供する。
また、本発明は、前記コネクタ固定部材が、前記コネクタ本体の背面に沿って配置される梁部及び該梁部に設けられた前記押圧部を有する固定部材本体と、前記固定部材本体の側部に前記係合部として突設された弾性係合片とを具備する枠体であることを特徴とする請求項1記載の光コネクタを提供する。
また、本発明は、前記固定部材が、前記梁部と、前記係合部として前記梁部の両端から突設された前記弾性係合片とを具備する門形の枠体であることを特徴とする請求項2記載の光コネクタを提供する。
また、本発明は、前記基板に、前記弾性係合片を該基板に係脱可能に係合させるための係合穴が、前記光入出端の両側あるいは前記光入出端を取り囲むように、複数形成されていることを特徴とする請求項2又は3記載の光コネクタを提供する。
また、本発明は、前記梁部が、湾曲あるいは屈曲した形状に形成されて、前記コネクタ本体の背面に押し当てられる弾性ばね体であり、前記梁部自体が押圧部として機能することを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の光コネクタを提供する。
また、本発明は、前記梁部に、弾性ばね体が取り付けられていることを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載の光コネクタを提供する。
また、本発明は、前記固定部材本体に突設された突片状の弾性片である押圧部を具備することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の光コネクタを提供する。
また、本発明は、基板に固定された前記係止部材が、基板に対して着脱可能な光モジュールを、離脱可能に保持するソケット機能を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光コネクタを提供する。
また、本発明は、基板あるいは基板に固定された位置決め用部材、及び、前記コネクタ本体の一方に突設された位置決めピンを、他方に形成されたピン穴に挿入して嵌合することで、前記光入出端に対して前記コネクタ本体を位置決めできるようになっている、ことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の光コネクタを提供する。
本発明の光コネクタによれば、コネクタ固定部材を、光入出端に接合面を対面させるようにして基板上に配置したコネクタ本体の背面側に被せるようにして光入出端に向けて押し付け、コネクタ固定部材の係合部を、基板側に設けられた係止部(基板あるいは基板に固定された係止部材に設けられている係止部)に係合させて、コネクタ固定部材を基板に対して係止するだけで、コネクタ本体の固定を簡単に実現できる。
また、光モジュール内の光素子に対するコネクタ本体の位置精度は、コネクタ本体の光モジュールとの接合面から突出した一対の位置決めピンおよび、光モジュールのコネクタ本体との接合面に開口させたピン穴により確保できるため、コネクタ固定部材の係合部および基板側の係止部の精度を必要としない単純構成のもので良く、低コスト化を容易に実現できる。
また、基板側の係止部に対するコネクタ固定部材の係合(係止)を解除するだけで、基板からのコネクタ本体の取り外しを容易に行える。さらに、基板側の係止部に、光モジュールを挿入して基板と電気的接続を実現できるソケット機能をもたせることにより、コネクタ本体だけでなく光モジュールの取り外しも容易に行えるようになり、光モジュールの取り替え、修理が容易に行え、基板不具合時の修理コストが削減できる。
基板方向を光軸とする接続方式では無く、基板に対して傾斜する方向(例えば垂直方向)を光軸とする接続方式であるため、光入出端に対するコネクタ本体の着脱が、基板に対する進退方向(接離方向)のコネクタ本体の移動となる。このため、基板上には、従来のように、光入出端から基板に沿った方向へのコネクタ本体の移動のためのスペースを確保する必要が無く、実質的に、光コネクタの設置を、省スペースで実現できる。このため、回路基板の回路設計等の制約も無く、基板上における光素子の実装位置の自由度の向上、実装密度の向上等も実現できるといった優れた効果を奏する。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る光コネクタ10の構造を示す分解斜視図、図2は光コネクタ10を示す図であり、(a)は分解正面図、(b)は組み立て状態を示す正面図、図3は光コネクタ10のコネクタ本体14の光軸変換部14bと光モジュール12の光素子16との関係を示す拡大断面図である。
図1〜図3において、符号11は基板、12は光モジュール(光電変換モジュール)、13はコネクタ固定部材、14はコネクタ本体、15は光ファイバ(例えば光ファイバ心線)である。
基板11は、ここでは一例として回路基板を例示する。
本発明に係る光コネクタ10は、基板11と、この基板11に実装された光モジュール12と、光ファイバ15の先端部に取り付けられたコネクタ本体14と、前記光モジュール12に対面させて基板11上に設置された前記コネクタ本体14を前記光モジュール12に向かって押さえ込むコネクタ固定部材13とを具備して構成されている。
(光モジュール)
光モジュール12は、半導体レーザ(例えばレーザダイオード:LD)等の発光素子、あるいは、フォトダイオード(PD)等の受光素子である光素子を搭載(あるいは内蔵)したチップ状あるいはアレイ状のモジュールである。光モジュール12は、回路基板11上の駆動回路からの制御信号に基づいて、発光素子(光素子16)を駆動する機能、及び/又は、受光素子(光素子16)の受光信号に応じた電気信号を回路基板11上の処理回路に伝達する機能を有する。
光素子は、本発明に係る光入出端として機能するものである。
なお、本発明に係る光入出端としては、例えば光ファイバの端部等も含まれる。
光モジュール12は、底面12a側に設けられた接続端子部12b(半田バンプ等)によって、BGA(Ball Grid Array)方式で、回路基板11上の回路パターン等と電気的に接続されている。
光モジュール12と回路基板11の回路パターンとの電気接続は、例えばワイヤボンディング等で行うことも採用可能である。但し、BGA方式での接続であれば、光モジュール12自体の設置スペースと別に、回路パターンとの電気接続のためのスペースを回路基板11上に確保するといった必要が無いので、回路基板11上での光モジュール12の設置スペースの縮小(省スペース化)の点で有利である。
光モジュール12は、底面12aの反対側に、コネクタ本体14と対面される接合面12c(上面)を有している。
光モジュール12の光素子16は、光モジュール12の接合面12c側に設けられている。
なお、接合面12cは、回路基板11に沿った方向に延在されている。
光モジュール12の前記光素子の光軸は回路基板11に対して垂直の方向となっている。
図3に示す光モジュール12の光素子16は、接合面12cから僅かに窪んだ形状に形成された図示略の凹所内に形成されており、接合面12cに装着されるコネクタ本体14と対面されて、コネクタ本体14との間の光信号の送信及び/又は受信を行う。
但し、接合面12cは、光モジュール12に嵌め込んだガラス板等の透明板材によって形成することも可能である。この場合は、光素子16は、光モジュール12において、透明板材における接合面12cとは反対側に組み込まれる。光素子16とコネクタ本体14との間の光信号の送信及び/又は受信は、透明板材を介して行われる。光素子16は透明板材によって保護される。
(基板)
特に図示はしないが、光モジュールが実装される回路基板は、例えば、ディスクリート基板であり、光電変換回路、制御処理部、光信号処理回路、光素子駆動回路、記憶回路、その他、回路基板上の電子部品の駆動制御等を行う種々の回路等が、該回路基板に実装された電子部品によって必要に応じて構成されたものである。また、回路基板としては、これら回路機能を有するLSIを、必要に応じて搭載することができる。
(コネクタ本体)
図4はコネクタ本体14の構造を模式的に示す図であって、(a)は正断面図、(b)は光モジュール12の接合面12cに対して接合される接合面14a側から見た下面図、(c)は側面図である。また、図5は、コネクタ本体14の側断面図である。
図4(a)〜(c)、図5に示すように、コネクタ本体14は、例えばプラスチック(例:PPS(ポリフェニレンサルファイド)、エポキシ樹脂)等の合成樹脂製のブロック状のボディ14bと、このボディ14bに貼り付けるようにして固定され、前記ボディ14bとの間に、光ファイバ15端末の被覆を除去して露出された光ファイバ15a(裸光ファイバ)を挟み込んで固定するガラス板14cとを有している。
また、このコネクタ本体14のボディ14bには、接合面14a側から窪んだ形状の光軸変更用凹所14fが形成されている。
前記ガラス板14cは、ボディ14bの底面14jから窪んだ浅溝状の板嵌め込み凹所14iに嵌め込んで、接着剤でボディ14bに接着固定されている。
このガラス板14cは、ボディ14bの底面14j(光モジュール12の接合面12cに対して接合される面)に面一に配置されて、コネクタ本体14の接合面14aの一部を構成している。
但し、ガラス板14cは、必ずしも、ボディ14bの底面14jと面一である必要は無い。
ガラス板14cが、ボディ14bの底面14jよりもボディ14bの内側に入り込んだ所に位置するように、ガラス板14c全体を板嵌め込み凹所14iに収納して、ボディ14bの底面14jのみを接合面14aとして機能させるようにしても良いし、ボディ14bの底面14j全体に亘って被着したガラス板14cのみによって接合面14aを形成するようにしても良い。
なお、前記コネクタ本体では、ガラス板14cに代えて、ガラス板以外の材質によって形成された透光板も採用可能であり、例えば、プラスチック製のものでも良い。
要は少なくとも使用波長帯において光減衰や光損失発生が実用的に問題のないような材質で形成された透光板であればよい。
図示例では、光ファイバ15として多心の光ファイバテープ心線を例示している。この光ファイバ15(光ファイバテープ心線)の先端の被覆を除去して露出された複数本の光ファイバ15a(裸光ファイバ)は、板嵌め込み凹所14iの底面14kに複数並列に形成された位置決め溝14dに収納して並列に配列された状態で、ガラス板14cによって、ボディ14bに押さえ込むようにして、ボディ14bとガラス板14cとに接着剤で接着固定されている。ガラス板14cは、位置決め溝14dに配置した光ファイバ15aを位置決め溝14dに押さえ込む蓋としての機能を果たす。
1本の位置決め溝14dに、1本の光ファイバ15aが収納される。
光ファイバ15aは位置決め溝14dによって、光軸変更用凹所14f内面の反射部14g(後述)に対面するように精密に位置決めされる。
また、各光ファイバ15aは、位置決め溝14dとガラス板14cとによって、コネクタ本体14の接合面14aと平行に位置決めされる。
光ファイバテープ心線である光ファイバ15の被覆部15bは、ボディ14bの底面14jに形成された被覆収納溝14mに収納して、接着剤によってボディ14bに固定されている。
この実施形態の位置決め溝14dの断面形状はV溝である。しかし、これに限定されず、位置決め溝14dの断面形状は、例えば丸溝(断面半円状の溝)、U溝等であっても良い。また、位置決め溝をコネクタ本体14のボディ14bの下面に形成する代わりに、ガラス板14cの上面(ガラス板嵌め込み凹所14iの底面14jに対面する面)に形成する構成、光コネクタのボディ14bの下面とガラス板14cの上面の両方に形成する構成も採用可能である。
なお、光ファイバ15aを位置決めするための機構としては、位置決め溝14dとガラス板14cとによるものに限定されない。例えば、コネクタ本体14のボディ14b内に形成した位置決め孔によるもの等であっても良い。
また、光ファイバ15としては、多心光ファイバテープ心線に限定されず、例えば、単心の光ファイバ心線等、各種構成が採用可能である。
また、このコネクタ本体14に適用される光ファイバ(詳細には裸光ファイバ)としては、例えば石英系光ファイバであるが、これに限定されるものではない。また、石英系光ファイバとしては、GI型(GI:グレーデッドインデックス)光ファイバ等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
各光ファイバ15aの先端は、コネクタ本体14の光軸変更用凹所14f内に挿入されて、光軸変更用凹所14f内に形成されている反射部14gに対面されている。
前記光軸変更用凹所14fはボディ14bの底面14jから窪んだ溝状に形成されている。光軸変更用凹所14fは、詳細には、ガラス板嵌め込み凹所14iの底面14kから窪んだ溝状である。ボディ14bに装着されたガラス板14cは、光軸変更用凹所14fの開口部を塞いでいる。
以下、コネクタ本体14において、光軸変更用凹所14fの延在方向(図4(b)上下、図4(c)上下、図5左右)を幅方向、接合面14aに沿い、前記幅方向に直交する方向(図4(a)、(b)左右)を長さ方向と呼ぶこととする。また、接合面14aに垂直の方向を厚み方向と呼ぶこととする。
図示例のコネクタ本体14は、長さ方向寸法が、幅方向寸法よりも大きい。但し、長さ方向は、コネクタ本体14の長さ方向寸法が、幅方向寸法よりも大きいことを意味するものでは無い。本発明に係るコネクタ本体としては、長さ方向寸法が、幅方向寸法よりも小さいコネクタ本体も含まれる。
位置決め溝14dは、コネクタ本体14の長さ方向に延在しており、光ファイバ15及び光ファイバ15aも、長手方向を、コネクタ本体14の長さ方向に揃えてコネクタ本体14に固定されている。
複数本の光ファイバ15aは、位置決め溝14dによって並列に位置決めして、コネクタ本体14の幅方向に横並びに配列されている。
反射部14gは、光軸変更用凹所14fに挿入された光ファイバ15a先端の光軸の延長上に位置する光軸変更用凹所14f内壁面に金属蒸着膜等によって形成したものであり、コネクタ本体14の接合面14aに対して45度傾斜した反射面を形成するものである。反射部14gが設けられている前記内壁面は、光軸変更用凹所14fを介して、位置決め溝14dが形成されている側の壁部(ボディ14bの一部)と対向しており、ボディ14bの接合面14a側から背面14n側に行くに従って、位置決め溝14dが形成されている側の壁部に接近するように傾斜されている。
この反射部14gは、コネクタ本体14を光モジュール12上に取り付けたときに、丁度、光モジュール12上の光素子16上に位置し、この光素子16の発光面又は受光面と対面されて、光素子16と光ファイバ15aとの間を光接続する光路を形成する光軸変更部として機能する。
図示例のコネクタ本体14の接合面14aに対して45度傾斜した反射面を形成する反射部14gは、光ファイバ15aの光軸に対して45度傾斜しており、かつ、光モジュール12の接合面12cに対して垂直になっている光素子16の光軸に対しても45度傾斜している。
したがい、この反射部14gは、ファイバ15a先端からの出射光を90度屈曲させて光素子16に照射したり、光素子16からの出射光を90度屈曲させて光ファイバ15aに入射させるミラーとして機能する。
光路17の内、反射部14gと光素子16との間に位置する部分は、コネクタ本体14と光素子16との間を接続する光路であり、回路基板11(正確には回路基板の延在方向)に対して傾斜(この実施の形態では、直交する方向)されている。これにより、この光コネクタ10では、光素子16と光ファイバ15とが回路基板11に対して傾斜(この実施形態では垂直)した光軸を以て光接続される。コネクタ本体14は、該コネクタ本体14と光素子16との間を接続する光路の光軸に対して横方向に延在する光ファイバ15を、光素子16に対して光接続する機能を果たす。
なお、前記ミラーとして機能する反射部は、ここでは、具体的には金属蒸着膜によって形成された反射膜であるが、これに限定されず、例えば、成膜済みのチップを光軸変更用凹所14fに組み込む構成など、各種構成が採用可能である。
本発明に係る光軸変更部としては、反射部14gに限定されず、例えば、レンズを利用したものや、光ファイバを利用したもの等も採用可能である。
反射部14gのコネクタ本体14の接合面14aに対する傾斜角度は、45度に限定されるものではない。反射部14gは、コネクタ本体14に固定された光ファイバ15先端と光素子16との間に屈曲した光路を形成して、コネクタ本体14と光素子16との間を接続する光路の光軸に対して横方向に延在する光ファイバ15と、光素子16との間の光接続を可能にするものであれば良く、この機能を満たす範囲で、コネクタ本体14の接合面14aに対する傾斜角度を適宜設定できる。
また、光ファイバ15aは、必ずしも、位置決め溝14dから光軸変更用凹所14fに突出されている必要は無く、反射部14gに対面される先端部分の反射部14gに対する位置決め精度が確保されていればよく、先端部分が光軸変更用凹所14fに突出せずに光軸変更用凹所14f内面と面一になっていたり、あるいは、光軸変更用凹所から位置決め溝上に入り込んだところに位置する構成も採用可能である。
光軸変更用凹所14fは、接合面14a側がガラス板14cによって塞がれており、光ファイバ15aを固定した後は、塵埃の侵入等による汚染を防止できる。光軸変更用凹所14fは空洞であってもよいが、透明(または光路を阻害しない半透明)の接着剤(217)を充填して、光ファイバ15aおよびガラス板14cを固定してもよい。
また、ガラス板14cは光ファイバ15aと光素子16との間の伝送光を透過するものであり、光ファイバ15aと光素子16との間の光路17の内、反射部14gと光素子16との間に位置する部分はガラス板14cを横切っている。ガラス板14cは、光路17を通る光が散乱等による損失が殆ど生じることなく透過できる光学特性を有する。
コネクタ本体14は、接合面14aから突出させた一対の位置決めピン14hを、光モジュール12に形成されて接合面12cに開口するピン穴12dに挿入して嵌合することによって、光モジュール12に対する位置決め精度を確保できる。
位置決めピン14hは、反射部14gの両側、換言すれば、光軸変更用凹所14fを介してコネクタ本体14の幅方向両側に配置されているが、一対の位置決めピン14hの突設位置は、これに限定されるものではなく、適宜変更可能である。
コネクタ本体14に突設されている位置決めピン14hと、この位置決めピン14hが挿入嵌合されるピン穴12dが形成されている光モジュール12とは、前記コネクタ本体14を光素子16に対して光接続可能な位置に位置決めするピン嵌合方式の位置決め手段として機能する。ピン穴12dが形成されている光モジュール12は、光入出端(光素子16)本発明に係る位置決め用部材を兼ねる。
なお、前記実施形態では、コネクタ本体側に突設した嵌合ピン(位置決めピン)を、光モジュールのピン穴に挿入して嵌合する方式を例示したが、ピン穴の形成位置(ピン穴を形成する位置決め用部材)は、光モジュールである必要は無く、光モジュール以外に回路基板に固定した部材(例えば本発明に係る係止部材)等であっても良い。また、回路基板に固定した部材(位置決め用部材。例えば光モジュール12や係止部材等を採用できる)や、回路基板自体に固定して突設させた嵌合ピンを、光コネクタに形成したピン穴に挿入嵌合する方式も採用可能である。
(コネクタ固定部材)
図1、図2(a)、(b)に示すように、図示例のコネクタ固定部材13は、コネクタ本体14の接合面14aとは反対側(厚み方向において反対側を意味する)の面である背面14nに押し当てられる長板状の梁部13aと、この梁部13aの長手方向両側から突設され、回路基板11に係脱可能に係合される一対の弾性係合片13b(係合部)とを有する、門形(コ字形)の枠体である。
このコネクタ固定部材13では、前記梁部13aが、固定部材本体を兼ねる。
このコネクタ固定部材13は、合成樹脂製によって形成された1部品になっている。但し、コネクタ固定部材13としては、例えば、ステンレス等のバネ性を有する1枚の金属板によって形成されたもの等であっても良い。
コネクタ固定部材13の一対の弾性係合片13bは、光モジュール12の両側に、それぞれ、回路基板11に貫通させて形成した係合穴11aに押し込むように挿入して、回路基板11に係合させることができる。
弾性係合片13bと回路基板11との係合は、具体的には、弾性係合片13bの梁部13aからの突出先端に突設された小突起である係合爪13cを、回路基板11の光モジュール12が実装されている面(表面11b)とは反対の裏面11c側から回路基板11に係合(詳細には、回路基板11の内、係合穴11aに臨む部分に係合。この部分が、弾性係合片が係脱可能に係合される係止部として機能する)させることで実現される。
各弾性係合片13bにおいて、前記係合爪13cは、一対の弾性係合片13bの間の空間13dに臨む側に突設されている。
図2(a)に示すように、光モジュール12の両側の位置で回路基板11に形成された一対の係合穴11aの間の距離L1は、コネクタ固定部材13の一対の弾性係合片13bの間の距離L2よりも僅かに広い。このため、コネクタ固定部材13は、一対の弾性係合片13bを回路基板11の表面11b側から係合穴11aに挿入すると、各弾性係合片13b先端の係合爪13cが係合穴11aに挿入されていくことで、一対の弾性係合片13b間が若干押し広げられる(距離L2が増大)ように弾性変形される。そして、係合爪13cが係合穴11aを通過すると、コネクタ固定部材13の弾性力によって、一対の弾性係合片13b間が接近し、係合爪13cが、回路基板11の内の一対の係合穴11a間に位置する部分の裏面11c側に入り込んで、回路基板11に係合する。
弾性係合片13bは、回路基板11に係合すると、回路基板11からの引き抜きが規制され、コネクタ固定部材13が回路基板11に組み付けられた状態となる。
図示例の弾性係合片13bの係合爪13cは、弾性係合片13bから突出する頂部から弾性係合片13bの先端側に延びる第1傾斜面13eと、前記頂部から梁部13a側に延びる第2傾斜面13fとを有する山形の小突起である。
このため、一対の弾性係合片13bの回路基板11との係合によって回路基板11に組み付けられているコネクタ固定部材13を、回路基板11から引き抜くように強く引っ張ると、一対の弾性係合片13bの先端部を、係合穴11aを介して、回路基板11の表面11b側に抜き出すことができる。これにより、コネクタ固定部材13を回路基板11から離脱させることができる。
また、回路基板11に組み付けられているコネクタ固定部材13を回路基板11から離脱するには、一対の弾性係合片13bの間の距離L2を若干押し広げて、各弾性係合片13bの先端の係合爪13cの回路基板11に対する係合を解除し、各弾性係合片13bの先端部を、回路基板11の係合穴11aから回路基板11の表面11b側に抜き出すようにしても良い。
一対の弾性係合片13bの回路基板11との係合によって回路基板11に組み付けられているコネクタ固定部材13を、回路基板11から引き抜くように強く引っ張ることで、回路基板11から離脱できるようにする構成としては、第1、第2傾斜面を有する係合爪13cの採用に限定されず、回路基板11において、弾性係合片13bの係合爪13cが係合される係止部に傾斜面を形成すること等によって実現できる。このことは、後述する係止部材18についても同様である。
コネクタ固定部材には、回路基板11(あるいは後述の係止部材18)からの離脱操作用の取っ手13h(図9(a)参照)を設けることが好ましい。
また、コネクタ固定部材としては、図9(b)に示すように、前記取っ手13iの引っ張り操作によって、回路基板11(あるいは後述の係止部材18)との係合を解除するように、一対の弾性係合片13bを弾性変形させる、係合解除機構(係合解除用アタッチメント13j)を具備することが好ましい。
図示例の係合解除用アタッチメント13jは、コネクタ固定部材13の外側に装着される門形のアタッチメント本体13j1に前記取っ手13iを突設した構造である。取っ手13iを引っ張り操作すると、門形のアタッチメント本体13j1の両側の一対の係合解除片13j2が、コネクタ固定部材13の一対の弾性係合片13bを、弾性係合片13bの間を拡げるように弾性変形させ、回路基板11(あるいは後述の係止部材18)に対する係合を解除せしめる。なお、係合解除用アタッチメント13jには、コネクタ固定部材13に係合することで、引っ張り操作によって、コネクタ固定部材13から引き抜かれてしまうことを防止する抜け止め用のストッパ(図示略)を形成しておく。
但し、係合解除用アタッチメントの具体的構造は、図示例のものに限定されず、様々な構造のものを採用できる。
さらに、図9(c)は、コネクタ固定部材に、梁部13aから、一対の弾性係合片13bとは反対の側に、一対の弾性係合片13bを延長するようにして突出された、突壁状の一対の取っ手13kを梁部13aに突設した例である。
各取っ手13kは、弾性係合片13bと連続する一枚の板状部材のように形成されている。取っ手13kを操作することで、弾性係合片13bを、該弾性係合片13bと梁部13aとの連結部13mを中心として回転変位させることができ、これにより、弾性係合片13bの回路基板11(あるいは後述の係止部材18)に対する係合解除操作を行える。例えば、図9(c)に例示したコネクタ固定部材131(取っ手付きコネクタ固定部材)では、一対の取っ手13kを互いに接近させるように操作すれば、一対の弾性係合片13b先端の係合爪13c間の距離が拡がり、各コネクタ固定部材131の係合爪13cの回路基板11に対する係合を解除できる。これにより、コネクタ固定部材131を、回路基板11(あるいは後述の係止部材18)から、引き抜くようにして離脱させることができる。
取っ手13k付きのコネクタ固定部材131や、前述した係合解除用アタッチメントを採用した場合、コネクタ固定部材と回路基板11(あるいは後述の係止部材18)との係合構造は、弾性係合片13bの係合爪13cの形状の調整等によって、取っ手が引っ張り操作されない限り、コネクタ固定部材と回路基板11(あるいは後述の係止部材18)との係合が解除されない構造とすることが好ましい。
なお、前述した、取っ手13h、13kは、いずれも、回路基板11(あるいは後述の係止部材18)から、コネクタ固定部材を離脱させるための引っ張り操作用の取っ手としての機能の他、回路基板11(あるいは後述の係止部材18)にコネクタ固定部材を押し込んで係合させるための押し込み操作用の取っ手としての機能も果たす。
また、係合解除用アタッチメントの取っ手13iについても、回路基板11(あるいは後述の係止部材18)から、コネクタ固定部材を離脱させるための引っ張り操作用の取っ手としての機能の他に、回路基板11(あるいは後述の係止部材18)にコネクタ固定部材を押し込んで係合させるための押し込み操作用の取っ手としての機能も果たす。
なお、コネクタ固定部材としては、各弾性係合片13bにおいて、前記係合爪13cが、一対の弾性係合片13bの間の空間13dに臨む側とは反対の側に突設されている構造も採用可能である。この場合も、コネクタ固定部材は、一対の弾性係合片13bを、回路基板11に光モジュール12の両側に形成された係合穴11aに押し込んで回路基板11に係合させることで、回路基板11に組み付けられることは同じであるが、組み付け状態にあるコネクタ固定部材を回路基板11から離脱する際には、強く引っ張るか、一対の弾性係合片13bの間の距離L2を若干縮小させることで、回路基板11に対する弾性係合片13bの係合を解除する。
図示例の光コネクタ10では、図1、図2(a)、(b)に示すように、光モジュール12の両側にて回路基板11に形成されている一対の係合穴11aは、光モジュール12に穿設されている一対のピン穴12dを結ぶ配列線(仮想線H)の延長上に位置している。
コネクタ本体14は、幅方向に間隔をおいて突設されている一対の位置決めピン14hを、光モジュール12の一対のピン穴12dに挿入、嵌合して、光モジュール12上に重ねるようにして実装される。
コネクタ固定部材13は、一対の弾性係合片13bを、光モジュール12上に設置されたコネクタ本体14の両側(ここではコネクタ本体14の幅方向両側)から、光モジュール12の両側に位置する回路基板11の係合穴11aに押し込んで回路基板11に係合させることで、梁部13aが、コネクタ本体14の背面14nに押し当てられるようになっている。これにより、コネクタ本体14が、梁部13aからの押圧力によって、光モジュール12に押し付けられ、コネクタ本体14と光モジュール12の接合面14a、12c同士が確実に接合される。コネクタ固定部材13の梁部13aは、コネクタ本体14の背面14nに押し当てられる押圧部として機能する。
図示例の光コネクタ10では、コネクタ固定部材13の梁部13aは、コネクタ本体14の幅方向に沿った向きで、背面14n上に配置される。
但し、コネクタ固定部材13の梁部13aのコネクタ本体14に対する向きは、回路基板11の係合穴11aの形成位置等によって設定されるものであり、例えば、コネクタ本体14の長さ方向に沿った向きで、背面14n上に配置されるようになっていても構わない。
なお、コネクタ本体14の幅方向及び長さ方向の寸法は、光モジュール12とほぼ同じである。光モジュール12上に設置されたコネクタ本体14は、幅方向全体が光モジュール12上に位置し、幅方向の両端のいずれも、光モジュール12からはみ出ないため、回路基板11に対するコネクタ固定部材13の着脱作業の障害にはならない。
(光素子に対する光ファイバの光接続、接続解除)
上述したように、コネクタ固定部材13の一対の弾性係合片13bを、回路基板11の係合穴11aに押し込んで回路基板11に係合させ、光モジュール12上に載せたコネクタ本体14を、コネクタ固定部材13の梁部13aによって、光モジュール12に押さえ込むことで(図2(b)の状態)、コネクタ本体14と光モジュール12の接合面14a、12c同士が確実に接合され、光損失等の所望の光特性を確保して、光ファイバ15を、光モジュール12の光素子16に対して光接続することができる。
このとき、コネクタ本体14の接合面14a側に突設されている位置決めピン14hが、光モジュール12側のピン穴12dに挿入して嵌合されていることで、コネクタ本体14の光軸変更用凹所14fの反射部14gが光モジュール12の光素子16に対面する位置に高精度に位置決めされて、光ファイバ15aと光素子16との間の光路17が形成されることで、光ファイバ15aと光素子16との間の光接続が実現される。
図2(b)のように、光モジュール12上に載せたコネクタ本体14を、コネクタ固定部材13によって光モジュール12に押さえ込んだ状態から、コネクタ固定部材13の弾性係合片13bの回路基板11に対する係合を解除して、コネクタ固定部材13を回路基板11から離脱すると(図2(a)参照)、光モジュール12上からコネクタ本体14を取り出すことができる。これにより、光ファイバ15aと光素子16との間の光接続を解除できる。
(係止部材を具備する態様)
図6、図7は、コネクタ固定部材13の係合部(ここでは、弾性係合片13b)が係脱可能に係合される係止部として、係合穴11aに代えて、回路基板11上に固定した係止部材18を採用した態様を示す。
この場合は、回路基板11に係合穴11aを形成する必要は無い。
なお、係合穴11aの形成を省略して係止部材18を採用したこと以外は、図1〜図5を参照して説明した光コネクタ10の構成と同様である。
図示例の前記係止部材18は四角枠状であり、光モジュール12を囲繞するように、光モジュール12の外周部に沿って設けられている。
この係止部材18の一対の側面には、コネクタ固定部材13の弾性係合片13b(詳細には、係合爪13c)が係合される係合凹所18aが形成されている。
光モジュール12のピン穴12dに位置決めピン14hを挿入、嵌合して、光モジュール12上にコネクタ本体14を設置し、コネクタ固定部材13の一対の弾性係合片13bを、光モジュール12上のコネクタ本体14の両側(ここではコネクタ本体14の幅方向両側)から、係止部材18に押し込むようにして、係止部材18の両側の係合凹所18aに係合させることで(図7(b)の状態)、梁部13aが、コネクタ本体14の背面14nに押し当てられ、コネクタ本体14が、梁部13aからの押圧力によって、光モジュール12に押し付けられる。これにより、光ファイバ15aと光素子16との光接続を実現できる。
図7(b)に示すように、係止部材18に組み付け状態にあるコネクタ固定部材13は、強く引っ張るか、一対の弾性係合片13bの間の距離L2を若干拡張させて係止部材13との係合を解除すれば、係止部材18から離脱させることができる。
係止部材18からコネクタ固定部材13を離脱させれば、光モジュール12上からコネクタ本体14を取り出すことが可能となる。
回路基板11上に固定した係止部材18としては、回路基板11に対して光モジュール12を繰り返し着脱させることを可能にするソケット機能をもたせることができる。光モジュール12は、係止部材18によって、回路基板11に対して離脱可能に保持される。つまり、係止部材18において、光モジュール12の底面12a側が接触する面に、光モジュールの底面側に存在する接続端子部12bを回路基板11上の対応する端子と電気的に接続させる機能をもたせる。この電気的接続は、コネクタ固定部材13によりコネクタ本体14を光モジュール12に固定した際に、同時に実現される。
光モジュール12は、四角枠状の係止部材18の内側に、回路基板11上方から押し込むようにして嵌め込んで、係止部材18に保持させることができる。このとき、係止部材18に保持された光モジュール12は、係止部材18によって、該光モジュールの底面側の接続端子部12bが回路基板11上の対応する端子に対して位置決めされ、かつ、接続端子部12bが回路基板11上の対応する端子に押し付けられた状態が維持される。
コネクタ固定部材13を取り外せば、コネクタ本体14を取り外すことができるのと同時に、係止部材18から光モジュール12を取り外すことができる。これにより、回路基板11に対する光モジュールの着脱が容易に行えるようになり、光モジュールの取り替え、修理が容易に行え、基板不具合時の修理コストが削減できる。
なお、図6、図7(a)、(b)に例示したコネクタ固定部材13の一対の弾性係合片13bは、図1、図2(a)、(b)で説明したコネクタ固定部材13に比べて、梁部13aからの突出寸法を短く調整してある。弾性係合片13bの梁部13aからの突出寸法等の、コネクタ固定部材に係る各寸法は、コネクタ本体14の寸法、弾性係合片13bを係脱可能に係合する基板側の係止部の寸法等に対応して適宜調整することは言うまでも無い。
係止部材の形状は、必ずしも、四角枠状である必要は無い。
係止部材は、コネクタ固定部材13の係合部(弾性係合片13b)の係合によって、コネクタ固定部材13を所望の姿勢で安定に係止するためのものであり、コネクタ固定部材13の係合部(弾性係合片13b)の数や位置に対応して、設ければ良い。
例えば、コネクタ固定部材13の一対の弾性係合片13bに対応して、光モジュール12の両側となるように、回路基板11上に複数の係止部材を突設することも可能である。
(コネクタ固定部材の別態様)
図8(a)、(b)は、コネクタ固定部材13の別態様を示す。
図8(a)に示すコネクタ固定部材13(区別のため符号13Aを付す)は、湾曲板状に形成された梁部13a1を有している。
図8(b)に示すコネクタ固定部材13(区別のため符号13Bを付す)は、屈曲板状に形成された梁部13a2を有している。
図8(a)、(b)に例示したコネクタ固定部材13A、13Bの梁部13a1、13a2以外の構成は、図1、図2(a)、(b)を参照して説明したコネクタ固定部材13と同様である。
コネクタ固定部材13A、13Bの梁部13a1、13a2は、湾曲又は屈曲により、延在方向中央部(一対の弾性係合片13bの間の中間部)に、コネクタ本体14に押し当てられる当接部13g1、13g2を有している。
すなわち、梁部13a1、13a2は、湾曲又は屈曲により、延在方向中央部が、延在方向両端に比べて、一対の弾性係合片13bの間の空間13dに張り出した形状になっている。延在方向中央部の当接部13g1、13g2は、延在方向両端に比べて、回路基板11への押し込み方向前側、つまり、梁部両端からの弾性係合片13bの突出と同じ方向に張り出されている。このコネクタ固定部材13A、13Bを、回路基板11あるいは係止部材18に係合させたときには、当接部13g1、13g2のみがコネクタ本体14に押し当てられる。
このコネクタ固定部材13A、13Bでは、梁部13a1、13a2が弾性ばね体として機能する。梁部13a1、13a2は、コネクタ固定部材13A、13Bを回路基板11あるいは係止部材18に係合させて、当接部13g1、13g2をコネクタ本体14に押し当てたときに、コネクタ本体14を光モジュール12に押し付ける押し付け力を発生する。したがい、コネクタ本体14の接合面14aの光モジュール12の接合面12cへの押し当て、及び、この押し当て状態の維持を、確実に実現できる。
本発明に係る光コネクタ10では、回路基板11に垂直の方向でのコネクタ本体14の移動によって、光モジュール12に対するコネクタ本体14の着脱を行うことができ、しかも、コネクタ本体14を光モジュール12に固定するためのコネクタ固定部材13の回路基板11あるいは係止部材18に対する係脱も、回路基板11に垂直の方向でのコネクタ固定部材13の移動によってなされる。このため、回路基板11に沿った方向の光軸でのコネクタ接続を実現する従来技術に比べて、光コネクタの実装のために回路基板11上に確保するスペースを縮小できる。つまり、回路基板11上のコネクタ本体14の実装に係るスペースが、回路基板11上での光モジュール12の実装に要するスペースと同じか、あるいは、それよりも若干大きい程度で済み、回路基板11上での光モジュール12(詳細には光素子16)と光ファイバ15との接続を、極めて省スペースで実現できる。
これにより、回路基板11上に光コネクタ10を複数実装する場合、実装密度を向上できる。また、回路基板11上の光コネクタの実装位置や、回路パターン設計の自由度の確保を実現できる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、各種変更が可能である。
コネクタ固定部材としては、上述した実施形態に例示した構造に限定されず、様々な構造を採用できる。
例えば、コネクタ固定部材としては、全体として四角枠等の枠体であっても良い。この場合は、例えば、コネクタ固定部材である枠体の外周部に、基板から突設された係止部材に係脱可能に係合される係合部を設けた構成等を採用できる。
また、コネクタ固定部材としては、四角枠等の枠部と、この枠部の内側に架設された梁部とを有する固定部材本体を具備し、この固定部材本体に弾性係合片を突設した構成等も採用できる。また、梁部とは別に、押圧部として機能する突片状の弾性片を固定部材本体に突設した構成や、この突片状の弾性片を有するものの、梁部を有していない構成等も採用可能である。
上述の実施形態では、梁部自体が押圧部として機能する構成を例示したが、これに限定されず、例えば、梁部に、弾性ばね体を取り付けることも可能である。この弾性ばね体としては、例えば、板ばね状の突片や、コイルスプリングの他、スポンジ状の樹脂発泡体等も採用できる。
前述の実施の形態では、コネクタ本体14が光素子16に対して、回路基板11に対してほぼ直交する方向の光軸を以て光接続されることで、光ファイバ15と前記光素子16とが、コネクタ本体14を介して光接続される構成を例示したが、本発明において、光素子16とコネクタ本体14との間の光接続の光軸の向きは、基板に対して傾斜した方向であれば良く、回路基板11に対してほぼ直交する方向に限定されない。
前述の実施の形態では、回路基板上に実装された光素子16上に重ねるように配置されるコネクタ本体をコネクタ固定部材によって保持する構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、基板の一方の面の側に実装された光素子に対して、基板の他方の面にコネクタ固定部材によって固定されるコネクタ本体の光ファイバが、基板の透孔を介して光素子に対して光接続される構成も採用可能である。
本発明で用いるコネクタ本体は表面実装型光コネクタと言うことができる。
本発明に係る光コネクタは、この表面実装型光コネクタを用い、かつ、基板(回路基板等)あるいは基板に突設した係止部材に係脱可能に係合することによって、光入出端に対面させて基板上に設置した表面実装型光コネクタを基板に向かって押さえ込むようにして固定するコネクタ固定部材を具備するものを総称するものである。
従って、例えば、基板側は受発光素子のみであり、前記各種の電気回路の構成が無いとしても、これら受発光素子の端面(受光面又は発光面)に表面実装型光コネクタが対峙する構成であり、かつ、基板又は係止部材に対して着脱されるコネクタ固定部材によって、表面実装型光コネクタを対峙状態に固定できる構造であれば、本発明に係る光コネクタを構成している言うことができるものとする。また、基板が無い場合であっても、コネクタ固定部材が係脱される部材(固定部材係止部)を具備するものであれば、本発明の光コネクタに該当するものとする(この場合、固定部材係止部が基板を兼ねる)。
本発明において、「基板」は、光素子が実装される実装対象物(ベース。台)全般を指すものであり、回路基板に限定されるものではない。また、基板に対する光素子の配置位置は、必ずしも基板上である必要はなく、例えば、基板に形成した穴内に配置した形態などであっても良い。
位置決めピンは、光コネクタと基板とを位置決めする突出部材の総称である。この位置決めピンは、好ましくは、メタル製の丸棒ピン(図示例の実施形態の位置決めピンはこれに該当)が用いられるが、これには限定されない。例えば、樹脂製の光コネクタに一体成形によって形成された突起、あるいは、樹脂製の基板に一体成形によって形成された突起であっても良い。光コネクタ側あるいは基板側(基板に固定した位置決め用部材を含む)から、相手側に向かって突出して光コネクタと基板とを位置決めする機能を果たすものであれば、本発明における位置決めピンに相当するということができる。例えば、光コネクタに突設された突出部が相手側(基板)と嵌合して、基板と光コネクタとの間を位置決めする機能を果たすのであれば、前記光コネクタに突設された突出部は本発明に係る「位置決めピン」と称することができる。また、基板側に突設された突出部が、これが光コネクタ側の凹所(嵌合部)と嵌合することで、基板と光コネクタとの間を位置決めする機能を果たすのであれば、本発明における「位置決めピン」と称することができる。位置決めピンは、前述したように、好ましくは断面円形の丸棒ピンであるが、断面形状が、例えば、楕円形、長方形、正方形などであっても良い。また、断面形状は、中空状であっても良い。また、位置決めピンの本数は、好ましくは2本であるが、位置決め精度の向上等の目的のため、2本以外の本数(1本又は3本以上)であっても構わない。
一方、本明細書における「ピン穴(位置決め用ピン穴)」は、位置決めピンが嵌合される部分の総称であり、丸棒ピンに対応する丸孔であるピン穴に限定されるものでは無い。
位置決めピンが嵌合されることで、この位置決めピンを高精度に位置決めして、基板と光コネクタとの間を位置決めする機能を果たすものであれば、これを、本発明に係るピン穴と称することができる。
本発明に係る光コネクタの構造を示す分解斜視図である。 図1の光コネクタを示す図であり、(a)は分解正面図、(b)は組み立て状態を示す正面図である。 図1の光コネクタのコネクタ本体の光軸変換部と光モジュールの光素子との関係を示す拡大断面図である。 本発明に係るコネクタ本体の構造を模式的に示す図であって、(a)は正断面図、(b)は光モジュールの接合面に対して接合される接合面側から見た下面図、(c)は側面図である。 図4のコネクタ本体の側断面図である。 コネクタ固定部材の弾性係合片が係脱可能に係合される係止部として、回路基板上に固定した係止部材(ソケット)を採用した態様を示す。 図6の光コネクタを示す図であり、(a)は分解正面図、(b)は組み立て状態を示す正面図である。 (a)、(b)は、コネクタ固定部材の他の態様を示す図である。 (a)は、引っ張り操作用の取っ手を具備したコネクタ固定部材の一例を示す斜視図、(b)は、係合解除用アタッチメントを取り付けたコネクタ固定部材の一例を示す図、(c)は、弾性係合部の基板に対する係合解除操作用の取っ手付きのコネクタ固定部材を示す斜視図である。
符号の説明
10…光コネクタ、11…基板(回路基板)、11a…係合穴、12…光モジュール、13…コネクタ固定部材、13a…押圧部、梁部、弾性ばね体、固定部材本体、13b…係合部、弾性係合爪、14…光コネクタ、14a…接合面、14g…光軸変更部(反射部)、14n…背面、15,15a…光ファイバ、16…光入出端(光素子)、17…光路。

Claims (9)

  1. 基板(11)と、
    この基板に直接または間接的に実装され、前記基板に対して傾斜した光軸を持つ光入出端(16)と、
    光ファイバ(15)の先端部に取り付けられたコネクタ本体(14)と、
    前記光入出端に対面させて基板上に設置された前記コネクタ本体を前記光入出端に向かって押さえ込むコネクタ固定部材(13)とを具備し、
    前記コネクタ本体には、光入出端に対面される接合面(14a)に沿う向きで該コネクタ本体に固定された前記光ファイバ先端と前記光入出端とに対面されて、前記光ファイバ先端と前記光入出端との間を光接続する光路(17)を形成する光軸変更部(14g)が組み込まれ、
    前記コネクタ固定部材は、前記コネクタ本体における前記接合面とは反対の側の背面(14n)に押し当てられる押圧部(13a)と、前記基板あるいは前記基板に固定された係止部材に係脱される係合部(13b)とを有し、前記基板あるいは係止部材に対する前記係合部の係脱によって前記基板あるいは前記係止部材に対して着脱できることを特徴とする光コネクタ(10)。
  2. 前記コネクタ固定部材が、前記コネクタ本体の背面に沿って配置される梁部及び該梁部に設けられた前記押圧部を有する固定部材本体と、前記固定部材本体の側部に前記係合部として突設された弾性係合片とを具備する枠体であることを特徴とする請求項1記載の光コネクタ。
  3. 前記固定部材が、前記梁部と、前記係合部として前記梁部の両端から突設された前記弾性係合片とを具備する門形の枠体であることを特徴とする請求項2記載の光コネクタ。
  4. 前記基板に、前記弾性係合片を該基板に係脱可能に係合させるための係合穴(11a)が、前記光入出端の両側あるいは前記光入出端を取り囲むように、複数形成されていることを特徴とする請求項2又は3記載の光コネクタ。
  5. 前記梁部が、湾曲あるいは屈曲した形状に形成されて、前記コネクタ本体の背面に押し当てられる弾性ばね体であり、前記梁部自体が押圧部として機能することを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の光コネクタ。
  6. 前記梁部に、弾性ばね体が取り付けられていることを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載の光コネクタ。
  7. 前記固定部材本体に突設された突片状の弾性片である押圧部を具備することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の光コネクタ。
  8. 基板に固定された前記係止部材が、基板に対して着脱可能な光モジュールを、離脱可能に保持するソケット機能を有することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光コネクタ。
  9. 基板あるいは基板に固定された位置決め用部材、及び、前記コネクタ本体の一方に突設された位置決めピンを、他方に形成されたピン穴に挿入して嵌合することで、前記光入出端に対して前記コネクタ本体を位置決めできるようになっている、ことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の光コネクタ。
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