JP2008040264A - 光コネクタ - Google Patents

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Abstract

【課題】光伝送路と接続するための光コネクタに関し、特に、小さい力で挿入/抜去を行うことができる光コネクタを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、光コネクタであって、導波路と、導波路の端面に配置されたレンズとを有する導波路部材を用いて構成したことを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は光コネクタに係り、特に、光伝送路と接続するための光コネクタに関する。
近年、光通信の発達に伴って、通信容量も増大している。通信容量の増大に伴って光コネクタの多芯化が望まれている。
従来の光コネクタは、光伝送路をフィジカルコンタクトによって結合していた。このとき、光伝送路の結合部分での損失を低減するために、光ファイバの周囲を取り巻くフェルール同士は通常10N程度で押しつけ合う必要があった。
しかるに、従来の光コネクタは、光伝送路をフィジカルコンタクトによって結合していたため、フェルール同士を押しつける力を大きくする必要があり、よって、挿入/抜去力が大きくなり、挿入/抜去を容易に行えないなどの問題があった。
特に、多芯化した場合、光伝送路を保持するプラグフレームが大きくなり、均一に押圧できなくなる。このため、すべての光伝送路で少なくとも10N程度の押しつけ力を得ようとすると、更に大きな押しつけ力が必要となる。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、小さい力で挿入/抜去を行うことができる光コネクタを提供することを目的とする。
本発明の光コネクタは、導波路が形成された導波路部材と、導波路部材の導波路の端面に配置されたレンズとを有することを特徴とする。
本発明は、導波路部材を収納するとともに、他の光コネクタを係合する筐体を有することを特徴とする。
本発明は、導波路部材が筐体内に複数収納されており、他の光コネクタと係合する係合部を有することを特徴とする。
本発明は、導波路部材に導波路及びレンズが複数搭載されていることを特徴とする。
本発明の導波路部材は、導波路の一端面と他端面とで角度が異なるように導波路が形成されていることを特徴とする。
本発明は、導波路部材を固着する基板と、基板のレンズに対向する位置に搭載され、光電変換を行う光電変換素子とを有することを特徴とする。
本発明の導波路部材は、前記導波路が複数本、形成され、レンズは、各々の端面形成されていることを特徴とする。
本発明は、導波路部材を複数配列したことを特徴とする。
本発明の導波路部材は、第1の屈折率の透明樹脂部材に導波路の経路に沿って溝を形成し、溝に第2の屈折率の透明樹脂を封入し、樹脂フィルムで閉蓋することにより、導波路を形成したことを特徴とする。
本発明の導波路部材は、導波路の一端面に配置されたレンズに対向して光伝送路が接続され、導波路の他端面に配置されたレンズに対向して光電変換素子が配置されることを特徴とする。
本発明の導波路部材は、導波路の両端面に配置されたレンズに対向して光伝送路が接続されることを特徴とする。
本発明は、光伝送路の端面がレンズの焦点距離に応じた距離に前記光伝送路を位置決めする係合部を有することを特徴とする。
本発明の導波路部材は、レンズの焦点距離に応じた距離に光電変換素子が位置するように位置決めする凸部を有することを特徴とする。
本発明の導波路部材は、レンズが一体に形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、導波路と、導波路の端面に配置されたレンズとを有する導波路部材を用いて光コネクタを構成することにより、光伝送路の端面を圧着する必要がなくなるので、挿抜力が小さくて済み、よって、挿抜を容易に行えるとともに、簡単な構成で光コネクタを構成することができる。特に、光伝送路を多芯化した際の挿抜性を向上させることが可能となる。さらに、レンズによって、光伝送路とやり取りする光を集束させることにより光の損失を低減でき、効率よく光通信を行える。
〔第1実施例〕
図1は本発明の第1実施例の斜視図、図2は光ソケットコネクタ100の分解斜視図を示す。
本実施例の光ソケットコネクタ100は、回路基板101に搭載されており、光プラグコネクタ200が装着される。光ソケットコネクタ100は、複数の導波路アレイ111を回路基板101に樹脂によって固着した後、筐体112で覆った構成とされている。筐体112は、ねじ113によって回路基板101に固定されている。
筐体112には、前面にガイド部121及びねじ孔122が形成されている。ガイド部121には、光プラグコネクタ200が係合し、光プラグコネクタ200の光ファイバの端面を複数の導波路アレイ111の入出力面にガイドする。
ここで、導波路アレイ111について説明する。
図3は導波路アレイ111の斜視図、図4は導波路アレイ111の構成図を示す。
導波路アレイ111は、導波路アレイ本体131に複数の導波路132を形成した構成とされている。複数の導波路132は、一端面と他端面とが直交するように湾曲している。
導波路アレイ本体131は、透明樹脂をモールド成形したものであり、表面に導波路132を形成するための溝部141が形成されているとともに、溝部141の端面の延長上にレンズ142、143が形成された構成とされている。
導波路本体131は、底面側、矢印Z1方向側が開口部とされた略凹状の形状とされており、その上面側、矢印Z2方向側の面は略円筒面形状に形成されている。溝部141は、導波路本体131の上面側曲面上に形成されている。上面側曲面の形状は、略円柱面状に湾曲しており、その曲率は導波路132を形成したときに、光が外部に漏れない曲率に設定されている。
導波路132は、導波路アレイ本体131の溝部141に導波路アレイ本体131とは屈折率の異なる樹脂を封入し、硬化させ、導波路アレイ本体131を導波路アレイ本体131と略同じ屈折率の樹脂フィルム144により被覆することによって形成されている。
導波路132は、各々一端面が回路基板101に直交する方向、矢印Z1方向側を向くように形成されており、他端面が回路基板101に平行な方向、矢印X2方向に向くように形成されている。なお、溝部141は断面形状が略50μm角程度の正方形状に形成されている。なお、溝部141の断面形状が略50μm角の場合はマルチモードの場合であり、シングルモードの場合は略10μm角程度となる。
導波路アレイ本体131の底面の周縁部には、凸部145が3点にわたって形成されている。なお、凸部145は、半球状に形成されている。凸部145は導波路アレイ111を回路基板101に搭載するときに回路基板101の表面に当接する。導波路アレイ111は3つの半球状の凸部145が回路基板112に当接することによって、導波路アレイ111と回路基板101との接触面積を最小限に留めることができる。これによって、導波路アレイ111を回路基板101に対してスムーズに摺動させることができる。導波路アレイ111を回路基板101に容易に位置決めできる。また、導波路アレイ本体131には、前方、矢印X1方向に突出して鍔部146が形成されている。
次に導波路アレイ111の回路基板101への取付について説明する。
図5は導波路アレイ111の回路基板101への取付構造を説明するための図を示す。
凸部145によって、導波路アレイ111を回路基板101に搭載した際に、回路基板101と導波路アレイ本体131及び鍔部146の底面との間に所定の間隙が生じる。この間隙に封止樹脂が封入される。このとき、回路基板101の導波路アレイ本体131及び鍔部146の下部には、ドライバIC151、発光素子152、受光素子153、レシーバIC154などが搭載される。
また、導波路本体131の底面の導波路132の延長上にはレンズ142が形成されている。レンズ142は、その表面形状が球面状をなし、発光素子152及び受光素子153に対向するように配置されている。レンズ142は、発光素子152から発光した光を集光して、導波路132の端面に入射させるとともに、導波路132の端面から出射された光を受光素子153に集光させる。
なお、凸部145によりレンズ142と発光素子152、受光素子153との距離をレンズ142の焦点距離に応じた距離に設定される。なお、焦点距離は、導波路アレイ111の屈折率及びレンズ142の曲率などに応じて設定することができる。
さらに、導波路本体131の矢印X2方向側の側面の導波路132の延長上にはレンズ143が形成されている。レンズ143には、光プラグコネクタ200の光伝送路の端面が対向して配置される。
図6は光ソケットコネクタ100と光プラグコネクタ200との位置決め構造を説明するための図である。
導波路本体131の矢印X2方向側の側面には、レンズ143の側部に孔部147が形成されている。孔部147には光プラグコネクタ200の光伝送路の端部に設けられたピン148が係合して、光プラグコネクタ200の光伝送路の端面とレンズ143とが対向するように位置決めが行われる。
レンズ143は、その表面形状が球面状をなし、導波路132の端面から出射した光を光プラグコネクタ200の光伝送路の端面に集光させるとともに、光プラグコネクタ200の光伝送路の端面から出射された光を導波路132の端面に集光させる。このとき、レンズ143と光プラグコネクタ200の光伝送路の端面とはレンズ143の焦点距離に応じた所定の間隔に保持される。なお、焦点距離は導波路アレイ111の屈折率及びレンズ143の曲率などにより設定される。
導波路アレイ111を用いることにより光プラグコネクタ200を導波路アレイ111に圧着することなく、光の拡散、減衰を防止でき、効率よく光通信を行うことができる。
以上、導波路アレイ111によって光伝送路からの光を回路基板101に導入するとともに、回路基板101からの光を光プラグコネクタ200の光伝送路に導入することができる。
次に光プラグコネクタ200について説明する
図7は光プラグコネクタ200の分解斜視図を示す。
光プラグコネクタ200は、プラグフレーム211に多芯ファイバケーブル210の先端に取り付けられたプラグコネクタ212を複数、一体に保持した構成とされている。なお、プラグコネクタ212は、例えば、MPOコネクタである。
プラグフレーム211は、フレーム半体221、222から構成されている。フレーム半体221、222には、プラグコネクタ212に係合する係合部223が形成されている。
フレーム半体221は、ねじ224によりフレーム半体222に取り付けられる。このとき、プラグコネクタ212を係合部223に係合させて、フレーム半体221をねじ224によりフレーム半体222に固定することによって、プラグコネクタ212がプラグフレーム211に固定される。これによって、複数の多芯ファイバケーブル210が一体化される。このとき、プラグコネクタ212は、その先端がプラグフレーム211から光ソケットコネクタ100に対向する方向に延出して固定される。
また、フレーム半体221、222の両側端部には、ねじ保持部226が形成されている。ねじ保持部226にねじ227を載置して、フレーム半体221をねじ224によりフレーム半体222に固定することによって、ねじ保持部226にねじ227が保持される。ねじ227は、プラグフレーム221に矢印θ方向に回転自在に保持される。また、ねじ227は、その先端が光プラグコネクタ200と同様に、光ソケットコネクタ100に対向する方向に延出して保持されている。
光プラグコネクタ200のプラグコネクタ212は、光ソケットコネクタ100の筐体112の前面に設けられたガイド部121に装着される。光プラグコネクタ200の各プラグコネクタ212を光ソケットコネクタ100にガイド部121に装着することにより、ねじ227の先端が光ソケットコネクタ100のねじ孔122に対向する。ここで、ねじ227をねじ孔122に螺入することによって、光プラグコネクタ200が光ソケットコネクタ100に固定される。
本実施例によれば、光ソケットコネクタ100の導波路アレイ111に光プラグコネクタ200のプラグコネクタ212を圧着する必要はない、よって、ねじ227による締め付け力を小さくすることができる。よって、光ソケットコネクタ100と光プラグコネクタ200との挿抜力を小さく設定できるため、光ソケットコネクタ100と光プラグコネクタ200との挿抜を容易に行える。
また、筐体強度を低減させることができるため、筐体を樹脂などにより形成でき、よって、安価に製造することが可能となるとともに、軽量化が可能となる。
以上により、図1に示すように多芯光コネクタを連結した光コネクタに適用して好適となる。
なお、本実施例では、導波路アレイ111への光の入射方向と出射方向との角度を直交するようにしているが、光の入射方向と出射方向との角度は導波路アレイ111の入射面と出射面の角度を調整することにより、自由に設定できることは言うまでもない。

〔第2実施例〕
図8は本発明の第2実施例の斜視図を示す。同図中、図1と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本実施例は、回路基板102に光プラグコネクタ300を直接設け、回路基板101と回路基板102とを直接的に接続する構成とされている。
図9は光プラグコネクタ300の分解斜視図を示す。
本実施例の光プラグコネクタ300は、導波路アレイ311、係合部312、筐体313、ねじ314、315から構成されている。
図10は導波路アレイ311の斜視図を示す、同図中、図3と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本実施例の導波路アレイ311は、導波路132の矢印X2方向端部が矢印X2方向に延長された構成とされており、第1実施例の導波路アレイ111が回路基板101に搭載されるのと同様に、回路基板102に搭載されている。
筐体313は、筐体半体313a、313bから構成されている。筐体半体313a、313bには、係合部321、322が形成されている。
係合部321には、導波路アレイ311及びプラグフレーム312が係合する。プラグフレーム312は、導波路アレイ311の矢印X2方向の端部にプラグフレーム312取り付けられて、係合部321に係合する。また、係合部322には、ねじ314が係合する。
筐体半体313a、313bは、ねじ315により固定される。筐体半体313a、313bがねじ315により固定されることにより係合部321に導波路アレイ311及びプラグフレーム312が保持され、係合部322にねじ314が回転自在に保持される。
このとき、プラグフレーム312は、筐体313から前面、光ソケットコネクタ100に対向する面から突出して固定される。ねじ314は、筐体313から前面、光ソケットコネクタ100に対向する面から突出して保持される。
図11は光プラグコネクタ300を光ソケットコネクタ100に装着したときの断面図を示す。
図11に示すように光プラグコネクタ300を光ソケットコネクタ100に装着することにより導波路アレイ311と導波路アレイ111との互いに対向するレンズ143とがレンズ143の焦点距離に応じた所定の間隔に保持される。なお、焦点距離は導波路アレイ111、311の屈折率及び互いに対向するレンズ143の曲率などにより設定される。
本実施例によれば、回路基板101と回路基板102とを光通信方式により光ファイバなどを介在させることなく直接的に接続することが可能となる。
〔第3実施例〕
図12は本発明の第3実施例の斜視図、図13は光コネクタ400の分解斜視図を示す。同図中、図8と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本実施例の光コネクタ400は、回路基板101に搭載された光ソケットコネクタ100と回路基板102に搭載された光ソケットコネクタ100とを相互に接続するためのアダプタである。光コネクタ400は、複数の導波路アレイ411及び、複数のプラグフレーム412、筐体半体413、414から構成されている。
図14は導波路アレイ411の斜視図を示す。
導波路アレイ411は、導波路アレイ本体421に複数の導波路422を形成した構成とされている。導波路アレイ本体411は、透明樹脂をモールド成形したものであり、表面に導波路422を形成するための溝部423が形成されているとともに、溝部423の端面の延長上にレンズ424が形成された構成とされている。
導波路422は、導波路アレイ本体411の溝部423に導波路アレイ本体411とは屈折率の異なる樹脂を封入し、硬化させ、導波路アレイ本体411を導波路アレイ本体411と略同じ屈折率の樹脂フィルム426により被覆することによって形成されている。
導波路422は、矢印X1、X2方向に直線状に形成されている。なお、溝部423は断面形状がマルチモードの場合略50μm角程度、シングルモードの場合略10μm程度の正方形状に形成される。
導波路アレイ411の両端には、プラグフレーム412が装着される、プラグフレーム412が装着された導波路アレイ411は、筐体半体413、414に形成された複数の係合部415の各々に係合される。複数の係合部415に、導波路アレイ411、プラグフレーム412が装着した後、筐体半体413,414をねじ416により固定する。
図15は光プラグコネクタ400を光ソケットコネクタ100に装着したときの断面図を示す。
図15に示すように光プラグコネクタ400を回路基板101の光ソケットコネクタ100と回路基板102の光ソケットコネクタ100との間に装着することにより導波路アレイ411のレンズ424と導波路アレイ111のレンズ143が焦点距離に応じた所定の間隔に保持される。
本実施例によれば、光ソケットコネクタ100が搭載された回路基板101と光ソケットコネクタ100が搭載された回路基板102とを相互に接続することができる。
〔第4実施例〕
図16は本発明の第4実施例の断面図を示す。
本実施例の光コネクタ500は、光を直交する方向に折曲させる、いわゆる、ライトアングル型のアダプタであり、導波路アレイ511、ソケット512、筐体513から構成されている。
図17は導波路アレイ511の斜視図を示す。
導波路アレイ511は、導波路本体521に複数の導波路522及びレンズ523を形成した構成とされている。
導波路アレイ本体521は、透明樹脂をモールド成形したものであり、表面に導波路522を形成するための複数の溝部531が形成されているとともに、溝部531の端面の延長上にレンズ523が一体形成された構成とされている。
導波路本体521は、底面側、矢印Z1方向側が開口部とされた略凹状の形状とされており、その上面側、矢印Z2方向側の面は略円筒面形状に形成されている。溝部531は、導波路本体521の上面側曲面上に形成されている。上面側曲面の形状は、略円柱面状とされており、その曲率は導波路522を形成したときに、光が外部に漏れない曲率に設定されている。
導波路522は、導波路アレイ本体521の溝部531に導波路アレイ本体521とは屈折率の異なる樹脂を封入し、硬化させ、導波路アレイ本体521を導波路アレイ本体521と略同じ屈折率の樹脂フィルム541により被覆することによって形成されている。
導波路522は、各々一端面が矢印Z1方向側を向くように形成されており、他端面が矢印X2方向に向くように形成されている。なお、溝部531は断面形状が略50μm角程度の正方形状に形成されている。
図16に示すようにプラグコネクタ600は、光ファイバケーブル601の一端に設けられており、光コネクタ500のソケット512に装着される。プラグコネクタ600を光コネクタ500の一端のソケット512に装着することにより光ファイバケーブル601の端面が導波路アレイ本体521に形成されたレンズ523に対向するように位置決めされる。
光ファイバケーブル601から入射された光は、レンズ523で集束されて、導波路522の一端に導入される。導波路522に導入された光は、導波路522の他端から出射する。導波路522の他端から出射した光は、レンズ523で集束されて、光コネクタ500の他端のソケット512にプラグコネクタ600が装着された光ファイバケーブル601の端面に入射する。
このように、本実施例によれば、光伝送路においてライトアングル型のアダプタを提供することが可能となる。
なお、本実施例では、ねじ227をねじ孔122に螺入するにより光プラグコネクタ200を光ソケットコネクタ100にロックしたが、他の方法によりロックするようにしてよい。
例えば、レバーによりロックを解除できるように構成したラッチ機構を採用することも可能である。さらに、光プラグコネクタにリンク機構を用い、離脱時にレバーによって、リンク機構を操作して、光ソケットコネクタから光プラグコネクタを離脱させるような構造をとることも可能である。
本実施例の光コネクタは、フィジカルコンタクトが不要であるので、挿抜力を低減でき、よって、いずれのロック機構を採用したとしても強度を低減させることができるため、構成を簡略化できる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形例が考えられることは言うまでもない。
本発明の第1実施例の斜視図である。 光ソケットコネクタ100の分解斜視図である。 導波路アレイ111の斜視図である。 導波路アレイ111の構成図である。 導波路アレイ111の回路基板101への取付構造を説明するための図である。 光ソケットコネクタ100と光プラグコネクタ200との位置決め構造を説明するための図である。 光プラグコネクタ200の分解斜視図である。 本発明の第2実施例の斜視図である。 光プラグコネクタ300の分解斜視図である。 導波路アレイ311の斜視図である。 光プラグコネクタ300を光ソケットコネクタ100に装着したときの断面図である。 本発明の第3実施例の斜視図である。 光コネクタ400の分解斜視図である。 導波路アレイ411の斜視図である。 光プラグコネクタ400を光ソケットコネクタ100に装着したときの断面図である。 本発明の第4実施例の断面図である。 導波路アレイ511の斜視図である。
符号の説明
100 光ソケットコネクタ、200、300 光プラグコネクタ
101、102 回路基板
111、311 導波路アレイ、112 筐体、113 ねじ
121 ガイド部、122 ねじ孔
131 導波路本体、132 導波路
141 溝部、142、143 レンズ、144 樹脂フィルム、145 凸部
146 鍔部、147 孔部、148 ピン
151 ドライバIC、152 発光素子、153 受光素子、154 レシーバIC
210 光ファイバケーブル
211 プラグフレーム、212 プラグコネクタ
221、222 フレーム半体、223 係合部
224、227 ねじ、226 ねじ保持

Claims (14)

  1. 光コネクタにおいて、
    導波路と、前記導波路の端面に配置されたレンズとを有する導波路部材を有することを特徴とする光コネクタ。
  2. 前記導波路部材を収納するとともに、他の光コネクタを係合する筐体を有することを特徴とする請求項1記載の光コネクタ。
  3. 前記導波路部材が前記筐体内に複数収納されており、他の光コネクタと係合する係合部を有することを特徴とする請求項1記載の光コネクタ。
  4. 前記導波路部材は、前記導波路及び前記レンズが複数搭載されていることを特徴とする請求項1記載の光コネクタ。
  5. 前記導波路部材は、前記導波路の一端面と他端面とで角度が異なるように前記導波路が形成されていることを特徴とする請求項1記載の光コネクタ。
  6. 前記導波路部材を固着する基板と、
    前記基板の前記レンズに対向する位置に搭載され、光電変換を行う光電変換素子とを有することを特徴とする請求項1記載の光コネクタ。
  7. 前記導波路部材は、前記導波路が複数本、形成され、
    前記レンズは、各々の端面形成されていることを特徴とする請求項1記載の光コネクタ。
  8. 前記導波路部材を複数配列したことを特徴とする請求項1記載の光コネクタ。
  9. 前記導波路部材は、第1の屈折率の透明樹脂部材に前記導波路の経路に沿って溝を形成し、前記溝に第2の屈折率の透明樹脂を封入し、樹脂フィルムで閉蓋することにより、前記導波路を形成したことを特徴とする請求項1記載の光コネクタ。
  10. 前記導波路部材は、前記導波路の一端面に配置された前記レンズに対向して光伝送路が接続され、
    前記導波路の他端面に配置されたレンズに対向して光電変換素子が配置されることを特徴とする請求項1記載の光コネクタ。
  11. 前記導波路部材は、前記導波路の両端面に配置された前記レンズに対向して光伝送路が接続されることを特徴とする請求項1記載の光コネクタ。
  12. 前記光伝送路の端面が前記レンズの焦点距離に応じた距離に前記光伝送路を位置決めする係合部を有することを特徴とする請求項10又は11に記載の光コネクタ。
  13. 前記導波路部材は、前記レンズの焦点距離に応じた距離に前記光電変換素子が位置するように位置決めする凸部を有することを特徴とする請求項10記載の光コネクタ。
  14. 前記導波路部材は、前記レンズが一体に形成されていることを特徴とする請求項1記載の光コネクタ。
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