JP2009053637A - 光電気複合型コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバケーブルを接着剤によって接着するための簡易構造の小型光モジュールを提供することを目的とする。
【解決手段】光電気複合型コネクタであって、光電変換部を有するプラグユニットと、プラグユニットと着脱自在とされたレセプタクルユニットとを備える。プラグユニットは、溝部を備えたファイバ固定部材を有し、光電変換部に接続された光ファイバケーブルは溝部に接着剤によって固定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光電気複合型コネクタ、更に言えば、光ファイバケーブルを接着剤によって固定することができる光電気複合型コネクタに関する。

例えば、米国特許第７，１１４，８５９号に、携帯電話のような小型機器内で高速信号伝送を実現するためのボード間光伝送部品が示されている。この光伝送部品では、屈曲部を介して設けた部材間を光ファイバケーブルによって接続するため、光ファイバケーブルの両端に、光電変換機能を有したプラグユニットが圧着や樹脂成形によって固定されることとされており、これらのプラグユニットを、基板実装されたレセプタクルユニットに装着するようになっている。
このように、屈曲部を介して光ファイバケーブルを設置した場合、光ファイバケーブルの外被と屈曲動作をするための機械部品の表面とが接触し、繰り返しの屈曲動作によって光ファイバケーブルの外被が摩耗によって擦れ、破損してしまうおそれがあることから、光ファイバケーブル、特にその外被には、屈曲性や他部品との接触摩擦に耐え得る摺動性が要求される。このような状況に適した外被材としてフッ素樹脂が考えられる。フッ素樹脂は、低い表面エネルギーを有し、耐磨耗性に優れるからである。

米国特許第７，１１４，８５９号

しかしながら、フッ素樹脂は接着性が低いため、これを接着剤固定することは困難なことが多い。通常、フッ素を外被材として使用した光ファイバケーブルでは、接着部分に表面処理を行って接着可能とした後に部品への固定がなされる。しかしながら、この表面処理では、人体に悪影響を及ぼす薬剤が使用されることがある。装置の小型化に伴い、圧着や樹脂成形がますます困難になっていることから、人体により安全で簡易な接着剤固定が望まれる。

本願発明はこのような従来技術における問題点を解決するためになされたものであり、光ファイバケーブルを接着剤によって接着するための簡易構造の小型光モジュールを提供することを目的とする。

本発明は、光電気複合型コネクタであって、光電変換部を有するプラグユニットと、該プラグユニットと着脱自在とされたレセプタクルユニットとを備え、前記プラグユニットは、溝部を備えたファイバ固定部材を有し、前記光電変換部に接続された光ファイバケーブルは前記溝部に接着剤によって固定されることを特徴としている。

上記コネクタにおいて、前記光ファイバケーブルの外被材は、ポリフッ化ビニルデン、又は、フッ素系樹脂であるのが好ましい。また、上記コネクタにおいて、前記光電変換部は、光から電気、及び、電気から光への変換を行う。

上記コネクタにおいて、前記前記溝部は、射出成形が可能な樹脂で形成されていてもよい。また、上記コネクタにおいて、前記溝部へのアクセスを許す開口部は、前記レセプタクルユニット側に向けられるのが好ましい。

更に、上記コネクタにおいて、前記接着剤は、熱硬化型エポキシ接着剤、又は、シアノアクリレート系瞬間接着剤であってもよい。

更にまた、上記コネクタにおいて、前記プラグユニットは、導電性部材で覆われているのが好ましい。

本発明によれば、光ファイバケーブルを接着剤によって簡単に固定することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の一つの好ましい実施形態による光電気複合型コネクタを説明する。図１は、本発明による光電気複合型コネクタの使用状態の斜視図、図２は、この光電気複合型コネクタで使用される光ファイバケーブルの断面図である。

図１に示すように、本発明による光電気複合型コネクタ１は、箱状のプラグユニット２６と、このプラグユニット２６と着脱自在に嵌合される板状のレセプタクルユニット２７の対から成る。プラグユニット２６では、光と電気の双方が処理され、レセプタクルユニット２７では、電気信号だけが処理される。プラグユニット２６は、光ファイバケーブル３０の一端に固定して使用され、レセプタクルユニット２７は、例えば、基板２５（２５Ａ、２５Ｂ）に実装して使用される。実際に信号伝達を行う際は２つの対を使用する。各対は、それぞれ、光ファイバケーブル３０の端部に接続され、例えば、一方の対は、二つ折り携帯電話器の屈曲部を介して、ディスプレイ側の部材に設けた基板２５Ａに配置され、もう一方の対は、屈曲部を介して、操作キー側の部材に設けた基板２５Ｂに配置される。この場合、基板２５Ａ、２５Ｂにおいては電気信号を利用して、また、屈曲部においては光信号を利用して、信号接続することができる。更に言えば、光電気複合型コネクタ１への信号の入出力は電気信号で行われ、電気と光の間の相互変換はコネクタ内で行われる。この結果、ユーザは、レーザー光に対する安全性や光ファイバ端面の清掃などの光デバイス特有の取り扱いに配慮する必要がなく、従って、本発明の光電気複合型コネクタ１は、通常の電気コネクタ付きケーブルと同様に扱うことができる。

図２によく示されているように、光ファイバケーブル３０は、例えば、コア２４とその周囲を覆うクラッド２３とを含んだ、石英から成る光ファイバと、光ファイバ（２３、２４）の外周を覆う一次被覆２２、更に、その外周を覆う最外郭の外被２１から成る。コア２４の直径は、例えば、約５０ｕｍであり、クラッド２３の直径は、一般のものよりも細い９０ｕｍ以下、例えば、約８０ｕｍであり、更に、一次被覆２２の直径は、約１６５ｕｍ、外被２１の直径は、約２５０ｕｍに設定されている。コア２４とクラッド２３の比屈折率差は、波長８５０ｕｍにおいて１．５％以上、例えば、約１．７％とされている。光ファイバのクラッド２３の直径を細くしたことにより、例えば、５ｍｍの小半径で屈曲しても信頼性を確保できる。加えて、コア-クラッド屈折率比が約１．７％と高くなっているため、曲げ半径５ｍｍといった小曲げ半径で実装しても、光学損失をほとんど生じることなく、光学特性を維持することが可能である。外被２１の材料には、例えば、ポリフッ化ビニルデン、ケーブルフッ素系樹脂を使用する。これらの材料は、フッ素材が持つ高摺動性を有するとともに、一般のフッ素樹脂に比べ接着性があり、耐薬品性に劣るため、一般の接着剤を用いて簡易な工程で他部品へ接着固定することができる。また、成形性も良いため、ケーブルの外被材として適したものといえる。

図３に、プラグユニット２６と、このプラグユニット２６に固定された光ファイバケーブル３０の一部を斜視図で示す。この図に示すように、プラグユニット２６は、主に、変換モジュール５０と、この変換モジュール５０に固定される光ファイバケーブル３０を支持、固定するファイバ固定部材２９と、更に、変換モジュール５０の底面とファイバ固定部材２９以外の部分を覆う金属ケース５２から成る。

変換モジュール５０は、光ファイバケーブル３０の端部に接続される。変換モジュール５０は、光電変換部（図示されていない）と電気光変換部（図示されていない）を用いて光電変換機能を発揮する。これら光電変換部及び電気光変換部は、２チャンネル以上の多数極とされていてもよく、これに合せて、光ファイバは多心とされていてもよい。

光から電気への変換を実現するため、光電変換部は、ホトダイオード及びトランスインピーダンスアンプを内蔵する。変換モジュール５０は、プラグユニット２６とレセプタクルユニット２７の嵌合時には、レセプタクルユニット２７の電気端子３１を経由して基板２５のグランド配線（図示されていない）と間接的に接続される。変換モジュール５０の底面には、これらのＩＣ部品と接続された電気端子３２を有する電気コネクタ面２８が形成されており、この電気コネクタ面２８を通じて、ホトダイオード及びトランスインピーダンスアンプへの電力供給や、光ファイバケーブル３０から伝送された光信号を電気信号へと変換した信号の取得が可能となっている。変換モジュール５０の内部において、ホトダイオードの受光面は、光ファイバケーブル３０の特にコア２４と互いに向かい合うように近接固定されており、光ファイバケーブル３０からの光信号を受光することができる。

また、電気から光への変換を実現するため、電気光変換部は、レーザーダイオード及びレーザーダイオードドライバを内蔵する。光から電気への変換と同様に、電気コネクタ面２８を通じて、レーザーダイオード及びレーザーダイオードドライバへの電力供給や信号伝達が可能となっている。変換モジュール５０の内部において、レーザーダイオードの発光点は、光ファイバケーブル３０の特にコア２４と互いに向かい合うように近接固定されており、レーザーダイオードから発した光信号は光ファイバケーブル３０へ入射される。

図４に、ファイバ固定部材２９の拡大斜視図を、このファイバ固定部材２９に固定される光ファイバケーブル３０の一部とともに示す。ファイバ固定部材２９は、ポリカーボネイトから成っており、変換モジュール５０の端部、特に、光ファイバケーブル３０が接続される側に配置される。ファイバ固定部材２９の光ファイバケーブル３０が接続される側には、ファイバの外被直径に対応した径を有するＵ字溝４０が設けられており、変換モジュール５０に固定される対向側には平板４１が形成されている。光ファイバケーブル３０は、Ｕ字溝４０と、これと連通した平板４１の貫通溝４３とを通じて、Ｕ字溝４０の溝部４４へのアクセスを許す開口部４２から溝部４４に挿入される。Ｕ字構造であるため、本品の製造時に光ファイバケーブル３０に予め通しておく必要はない。従って、製造工程を容易にできる。プラグユニット２６とレセプタクルユニット２７が接続された際、開口部４２は、基板２５、即ち、レセプタクルユニット２７側、を向いた状態で取り付けられる。また、使用時に光ファイバケーブル３０が基板側へ曲がることは無いため、開口部４２が、基板側、つまり、レセプタクルユニット２７側に多少開放されていても、ファイバ固定に強度上の問題は生じない。尚、光ファイバケーブル３０は細径で高屈曲性を有するため、通常の光コネクタのように、外力曲げによるファイバ破断を保護するためのブーツ部品を適用する必要はない。尚、溝部は、必ずしもＵ字溝（４０）とする必要はなく、例えば、Ｖ字状等、ファイバを覆って保守できる形状であればどのような形状であってもよい。

光ファイバケーブル３０の外被２１は、例えば、ケーブルフッ素系樹脂、或いは、ポリフッ化ビニルデンで形成される。この結果、光ファイバケーブル３０は、ポリカーボネイト製のＵ字溝４０に容易に接着固定され得る。使用可能な接着剤として、例えば、Epoxy Technology社の熱硬化型エポキシ接着剤や、東亜合成（株）のシアノアクリレート系瞬間接着剤があるが、その他の接着剤を使用することもできる。尚、実験により、上の２つの接着剤を使用した場合、両者ともに、５Ｎ以上のファイバ引っ張り強度が得られることが明らかとなった。

金属ケース５２は、ファイバ固定部材２９の平板４１の表面と、変換モジュール５０の底面を除く部分を外部から覆う。金属ケース５２は導電性を有するため、プラグユニット２６とレセプタクルユニット２７との嵌合時には、プラグユニット２６は、レセプタクルユニット２７の一部（電気端子３１）との接触を通じて、基板側のグランド電位と電気的に接続される。また、金属ケース５２は、プラグユニット２６がレセプタクルユニット２７と嵌合された際、プラグユニット２６に内蔵された様々なＩＣ部品やレセプタクルユニット２７に設けた電気端子３１、特に、レセプタクルユニット２７の内部に配置された内部端子部分５４に対して電磁シールド効果を発揮し得る。光伝送経路では、電磁ノイズの影響を受けることはないが、光電気或いは電気光変換を行うＩＣ部品等は電磁ノイズの影響を受けることがあるため、このような金属ケース５２を設けることは有効である。金属ケース５２を設けたことにより、耐ノイズ性を向上させることができるため、ＧＨｚ程度の高速で信号伝送を行った場合であってもノイズが問題となることはない。

図５に、レセプタクルユニット２７と、このレセプタクルユニット２７が実装された基板２５を斜視図で示す。レセプタクルユニット２７は、基板固定部５５と、これと一体で設けられた電気端子３１から成る。基板固定部５５の中央部には、プラグユニット２６との嵌合時に、変換モジュール５０の凸状の電気コネクタ面２８が嵌合し得る凹部５６が設けられている。凹部５６に凸状の電気コネクタ面２８が嵌まったとき、プラグユニット２６側の電気端子３２と、レセプタクルユニット２７側の電気端子３１、特に、凹部５６側に配置された電気端子３１の内部端子部分５４とが電気的に接続される。電気から光への変換では、プラグユニット２６の光電変換部に内蔵されたレーザーダイオードドライバのインターフェース信号規格に合った電気変調信号とＩＣの駆動電圧が、レセプタクルユニット２７側の電気端子３１からプラグユニット２６側の電気端子３２に電気信号が伝達され、プラグユニット２６に内蔵したレーザーダイオードドライバやレーザーダイオードを経て光変調信号が発生する。この光信号は、その後、光ファイバケーブル３０に伝達される。逆に、光から電気への変換では、プラグユニット２６の電気光変換部を利用して、光電変換部とは逆の手順で光から電気への信号変換が行われ、プラグユニット２６側の電気端子３２からレセプタクルユニット２７側の電気端子３１へ電気信号が伝達される。このような方法で、電気コネクタ面２８の電気端子３１から信号を取り出すことができる。

光ファイバケーブルを使用する様々な小型機器に使用できる。

本発明による光電気複合型コネクタの使用状態の斜視図である。 光ファイバケーブルの断面図である。 プラグユニットと光ファイバケーブルの一部を示す斜視図である。 ファイバ固定部材と光ファイバケーブルの一部を示す拡大斜視図である。 レセプタクルユニットとそれを実装する基板の斜視図である。

符号の説明

１ 光電気複合型コネクタ
２１ 外被
２２ 一次被覆
２３ クラッド
２４ コア
２５ 基板
２６ プラグユニット
２７ レセプタクルユニット
２８ 電気コネクタ面
２９ ファイバ固定部材
３０ 光ファイバケーブル
３１、３２ 電気端子
４０ Ｕ字溝
４１ 平板
４２ 開口部
４３ 貫通溝
４４ 溝部
５０ 変換モジュール
５２ 金属ケース
５４ 内部端子部分
５５ 基板固定部
５６ 凹部

Claims (7)

1. 光電気複合型コネクタであって、光電変換部を有するプラグユニットと、該プラグユニットと着脱自在とされたレセプタクルユニットとを備え、
   前記プラグユニットは、溝部を備えたファイバ固定部材を有し、前記光電変換部に接続された光ファイバケーブルは前記溝部に接着剤によって固定されることを特徴とする光電気複合型コネクタ。
2. 前記光ファイバケーブルの外被材は、ポリフッ化ビニルデン、又は、フッ素系樹脂である請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記光電変換部は、光から電気、及び、電気から光への変換を行う請求項１又は２に記載のコネクタ。
4. 前記溝部は、射出成形が可能な樹脂で形成されている請求項１乃至３のいずれかに記載のコネクタ。
5. 前記溝部へのアクセスを許す開口部は、前記レセプタクルユニット側に向けられる請求項１乃至４のいずれかに記載のコネクタ。
6. 前記接着剤は、熱硬化型エポキシ接着剤、又は、シアノアクリレート系瞬間接着剤である請求項１乃至５のいずれかに記載のコネクタ。
7. 前記プラグユニットは、導電性部材で覆われている請求項１乃至６のいずれかに記載のコネクタ。

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