JP2009058847A - 光コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】位置決めの際に嵌合ピンがピン穴に入らない問題が生じない光コネクタを得る。
【解決手段】光コネクタ１は、相手側光部品に対する位置決め手段として、相手側光部品に向けて突出する１つの円形断面嵌合ピン１５と１つの矩形断面突出部１６とを光コネクタ１の光入出部１７を挟む両側に設ける。この光コネクタ１を例えば光素子を搭載した光電気複合基板に設置する場合、円形断面嵌合ピン１５を基板に設けた円形穴に嵌合させ矩形断面突出部１６を基板に設けた矩形断面溝に嵌合させて、基板上の光素子に対する位置決めをする。２箇所における嵌合ピンとピン穴との嵌合により位置決めをする従来構造では、２つのピン穴間のピッチの精度が低いと嵌合ピンが相手側光部品のピン穴に入らないという問題が生じるが、嵌合ピンとピン穴との嵌合は１箇所のみで、他方は矩形断面突出部と矩形断面溝との嵌合なので、そのような問題は生じない。
【選択図】図１

Description

この発明は、光コネクタに関し、特に、相手側光部品との位置決め手段に関する。

例えば光コネクタどうしの位置決め手段として嵌合ピン位置決め方式がある。この嵌合ピン位置決め方式は、いわゆるＭＴ光コネクタ（JIS C 5981に規定されるＦ１２形多心光ファイバコネクタに概ね相当）に採用されている位置決め方式であるが、光コネクタにおける光ファイバ穴列の穴並び方向の両側にそれぞれピン穴をあけている。そして、両側のピン穴においてそれぞれ嵌合ピンを、対向する光コネクタのピン穴に貫通させて、対向する光コネクタどうしの位置決め（光ファイバどうしの軸合わせ）をする。
特開２００７−０３３４９１ 多心光コネクタ及びその組立方法

上記の嵌合ピン位置決め方式の光コネクタにおいて、ピン穴径の公差は極めて小さく、ＳＵＳ製の嵌合ピンの外径に対するクリアランスは極めて小さい。
したがって、製造コストを下げるために金型精度を落としたり、製造工程を変更したりすると、光ファイバ穴列の左右両側の２つのピン穴のピッチの精度が低くなり、嵌合ピンを対向する光コネクタのピン穴に貫通させようとしても、容易に入らないことがある。
あるいは、嵌合ピンを架け渡すことができても光ファイバ穴の位置決め精度が悪い場合がある。

嵌合ピンが相手側光コネクタのピン穴に入らない事態のが発生を防止したり、あるいは、光ファイバの位置決め精度を保つために、２つのピン穴についてそれぞれ、穴径及び穴位置の精度を保つ必要があり、その結果、光コネクタの製造コストを低減することできないという問題がある。

上記では光コネクタどうしの光接続の場合について述べたが、例えば基板（光素子と電子素子が混載された光電気複合基板）上の所定位置に精度よく光コネクタを位置決めして取り付ける場合にも、上述と同様のことが言える。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、相手側光部品に対する位置決め手段として、特に高い成形精度を要求されずに、所望の位置決め精度を確保することが可能な光コネクタを提供することを目的とする。

上記課題を解決する請求項１の発明の光コネクタは、光コネクタと、この光コネクタに接続される光部品とを位置決めし、光コネクタと光部品の光路を合わせる手段として、光コネクタの接続端面には、接続される光部品に向けて突出する１つの円形断面嵌合ピンと１つの矩形断面突出部よりなる一対の嵌合突出部を有し、前記嵌合突出部は、前記光コネクタの接続端面における光入出部を挟んで両側に設けられ、前記光部品の接続端面には、円形断面嵌合ピンが嵌合する円形穴と、前記矩形断面突出部が嵌合する矩形断面溝を嵌合受け部として有し、前記嵌合受け部は、前記光部品の接続端面における光入出部を挟んで両側に設けられており、嵌合突出部を嵌合受け部に嵌合することにより、光コネクタと光部品が位置決め接続されることを特徴とする。

請求項２は、請求項１における光部品が光コネクタであることを特徴とする。

請求項３の発明の光コネクタは、光コネクタを、光素子を少なくとも１つ搭載した基板に対して位置決めをする手段として、当該光コネクタの接続端面に、基板に向けて突出する１つの円形断面嵌合ピンと１つの矩形断面突出部よりなる一対の嵌合突出部を有し、前記嵌合突出部は、前記光コネクタの接続端面の光入出部を挟んで両側に設けられ、基板側には、前記円形断面嵌合ピンが嵌合する円形穴と、前記矩形断面突出部が嵌合する矩形断面溝を嵌合受け部として有し、前記嵌合受け部は、前記光素子を挟んで両側に設けられており、前記嵌合突出部を前記嵌合受け部に嵌合することにより、光コネクタが基板上の光素子に対して位置決めされることを特徴とする。

請求項４は、請求項３の光コネクタにおいて、光コネクタ本体内のミラーにより、光コネクタ内の光ファイバ光路を基板に向けて変更する構成としたことを特徴とする。

本発明の光コネクタにおいて、相手側光部品との位置決めは、嵌合ピンとピン穴との嵌合による位置決め箇所と、矩形断面突出部と矩形断面溝との嵌合による位置決め箇所との２箇所の位置決め箇所において行われる。
嵌合ピンとピン穴との嵌合による位置決め箇所では、嵌合する両者（嵌合ピンとピン穴）間のクリアランスは極めて小さく、その１箇所（１点）においての精度よい位置決めがなされる。この１箇所だけでは光コネクタが嵌合ピン回りに回転してしまうが、矩形断面突出部と矩形断面溝との嵌合による位置決め箇所で光コネクタの回転が規制されて、回転方向の位置決めがなされる。すなわち、嵌合ピンによる１点の位置決めと矩形断面突出部による回転方向の位置決めとで、光コネクタの相手側光部品に対する精度よい位置決めがなされる。
矩形断面突出部と矩形断面溝との嵌合については、矩形断面突出部と矩形断面溝とのクリアランスは、光コネクタの回転を規制する面についてのみ充分小さくし、嵌合ピンとの間隔方向については充分大きなクリアランスを設定することで、矩形断面突出部が矩形断面溝に入らないという問題は生じない。
つまり、光学的な精度を確保するため高い成形精度が必要な部分は、矩形断面突出部と矩形断面溝が狭いクリアランスで向かい合う側面だけである。
この側面部分と直交する他の側面は、光学的な精度の確保には寄与しないから、高精度の成形は必要無い。
このように、光学的な精度を確保するため高い成形精度が必要な部分が、矩形断面突出部の４面の内の２面だけである。
しかも、これら側面は直線状であり成形精度を確保することは容易である。
したがって、２箇所における嵌合ピンとピン穴との嵌合により位置決めをする従来構造のように２つのピン穴間のピッチの精度が低いと嵌合ピンが相手側光部品のピン穴に入らないという問題が生じるものと異なり、位置決め精度の確保が容易である。

このように、光コネクタの成形において、２つのピン穴を径及び位置を高精度に形成するのは容易でなく製造コストが高くつくが、一方が矩形断面突出部と矩形断面溝との嵌合であればピッチ精度の問題は低減されて、成形が容易であり、光コネクタの製造コストが安くなる。

請求項３の発明は、光コネクタが、光素子を搭載した光電気複合基板上の光素子に対して位置決めして光電気複合基板に取り付ける場合であり、前述した効果が得られる。

以下、本発明を実施した光コネクタについて、図面を参照して説明する。

図１〜図８に本発明の一実施例の光コネクタ１を示す。この光コネクタ１は、図７に示すように、少なくとも１つの光素子２を搭載した光電気複合基板３に取り付けて光モジュール４を構成するための光コネクタであり、光素子２に対して光学的に位置決めして光電気複合基板３に取り付けられる。

この光コネクタ１は光電気複合基板３と平行に導入される光路を基板面に向けて直角に変換する光路変換型の光コネクタである。
光電気複合基板（以下、場合により単に基板と呼ぶ）とは、基板上に光素子や電子素子が配置されて電気回路パターンにて接続された構成の基板を一般に指している。
光コネクタ本体５は、基板３と平行に導入される光ファイバテープ６を挿入する光ファイバテープ挿入用の中空部７を有している。
中空部７は、光ファイバテープを挿入するための開口部を側端部に有する。
中空部７の前方（図５、図７、紙面左方向）に紙面垂直方向に横１列に配列された光ファイバ穴８を有する。
光ファイバ穴８の出口の前方で、凹所１１の側面には、光ファイバの光軸方向に対して４５°傾斜した反射面９を有する。
反射面は金属メッキ等により形成されている。
図７において、光ファイバテープ６から分離させた光ファイバ６ａの被覆を除去した裸ファイバ６ａ’が光ファイバ穴８に挿入され、接着剤挿入窓１０から充填した接着剤で光ファイバ６が固定され、反射面９のある凹所１１には透明接着剤が充填される。１２はゴムブーツである。
ここで用いられる光ファイバの種類としては、全石英製の標準SM型光ファイバ、あるいはGI型光ファイバ採用することができる。
あるいは、標準の１２５μｍ径よりも細径の８０μｍ径の光ファイバを用いることができる。
あるいは、全プラスチック製の光ファイバを用いることもできる。

この光コネクタ１は、光電気複合基板３上の光素子２に対する位置決め手段として、当該光コネクタ１における基板３との対向面に、基板３に向けて突出する１つの円形断面嵌合ピン（以下、単に嵌合ピンという）１５と１つの矩形断面突出部１６とを光コネクタの光入出部１７を挟む両側に設けている。
これらを嵌合突出部と称する。
この嵌合ピンは、光コネクタ本体５の成形時に一体成形することが好ましい。
つまり、光コネクタ本体５は樹脂一体成形品であることが好ましい。
なお、嵌合ピンは光コネクタ本体と樹脂一体成形する以外に、光コネクタ本体を樹脂成形した後に、別体としての嵌合ピンを光コネクタ本体の接続面の所定位置に接着、あるいは埋め込み等の手段で取り付けて構成することも可能である。
嵌合ピン１５の外径をＤ、矩形断面突出部１６の断面の幅をＷ、長さをＬで示す（図２等）。
光入出部１７とは、本実施例においては、反射面９から光素子２に向かう複数の光路が形成される部分であり、具体的には反射面９のある凹所１１の部分を指す。
光入出部１７を挟む両側とは、光ファイバ導入方向に沿って両側（図２、３、５、６で左右方向の両側）という意味である。

一方、光電気複合基板３側には、光コネクタ１の前記嵌合ピン１５及び矩形断面突出部１６に対応する位置にそれぞれ、円形のピン穴２１及び矩形断面溝２２を形成している。
これらを嵌合凹部と称する。
一般に、光素子はいわゆる印刷配線基板上に直接配置されず、印刷配線基板上に配置されているモジュール台上に搭載されており、実施例の基板３は前記モジュール台に相当する。前記嵌合凹部はいわゆる印刷配線基板上に直接加工するのでなく、実施例のような基板３すなわちモジュール台に加工するのが好ましい。ただし、嵌合凹部が形成される箇所は限定されない。
円形のピン穴２１の内径Ｄ’の精度は、２つのピン穴を持つ標準ＭＴ光コネクタのピン穴の公差と同程度とすることができる。
このピン穴径は、光コネクタ１の嵌合ピン１５の外径Ｄに対して極めて小さなクリアランスで高精度に形成される。
矩形断面溝２２の溝幅寸法Ｗ’の精度は、光コネクタ本体５の矩形断面突出部１６の幅寸法Ｗに対して充分小さなクリアランスで高精度に形成される。しかし、矩形断面溝２２の長さ寸法Ｌ’は、光コネクタ本体５の矩形断面突出部１６の長さＬに対して充分長く、かつ長さ方向両側に充分な余裕を持つ。

上記の光コネクタ１を光電気複合基板３に取り付ける場合、光コネクタ１の嵌合ピン１５を基板３のピン穴２１に嵌合させ、矩形断面突出部１６を矩形断面溝２２に嵌合させると、基板３上の光素子２に対する位置決めが行われる。
すなわち、嵌合ピン１５とピン穴２１との嵌合による位置決め箇所と、矩形断面突出部１６と矩形断面溝２２との嵌合による位置決め箇所との２箇所の位置決め箇所において行われる。
嵌合ピン１５とピン穴２１との嵌合による位置決め箇所では、嵌合する両者（嵌合ピン１５とピン穴２１）間のクリアランスは極めて小さく、その１箇所（１点）においての精度よい位置決めがなされる。この１箇所だけでは光コネクタが嵌合ピン回りに回転してしまうが、矩形断面突出部１６と矩形断面溝２２との嵌合による位置決め箇所で光コネクタの回転が規制されて、回転方向の位置決めがなされる。すなわち、嵌合ピン１５による１点の位置決めと矩形断面突出部１６による回転方向の位置決めとで、光コネクタ１の基板３上の光素子２に対する精度よい位置決めがなされる。
その位置決め作業において、１箇所での嵌合ピン１５とピン穴２１との嵌合には、嵌合ピンが相手側のピン穴に入らないという問題は生じない。
矩形断面突出部１６と矩形断面溝２２との嵌合については、矩形断面突出部１６と矩形断面溝２２とのクリアランスは、光コネクタの嵌合ピン１５回りの回転を規制する面についてのみ充分小さくしているので、すなわち、矩形断面突出部１６の幅寸法Ｗと矩形断面溝２２の幅寸法Ｗ’とを充分小さなクリアランスで高精度に形成しているので、光コネクタの嵌合ピン１５回りの位置決め精度は高く、したがって、光コネクタ１は基板３上の光素子２に対して精度よく位置決めされる。

一方、矩形断面溝２２の長さ寸法Ｌ’は、光コネクタ本体５の矩形断面突出部１６の長さＬに対して充分長く、かつ長さ方向両側に充分な余裕を持つので、矩形断面溝２２とピン穴２１との間の距離の精度という問題は生じず、矩形断面突出部１６が矩形断面溝２２に入らないという問題は生じない。
したがって、２箇所における嵌合ピンとピン穴との嵌合により位置決めをする従来構造のように２つのピン穴間のピッチの精度が低いと嵌合ピンが相手側光部品のピン穴に入らないという問題が生じるものと異なり、位置決め作業に際して、嵌合させようとするものどうしを互いに嵌合させられない、あるいは位置決め精度が悪くなるという問題は生じない。
光コネクタ本体５の材質としては、ＰＰＳ等の熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂等を好適に用いることができる。

このように、２つのピンや２つのピン穴を径及び位置を高精度に形成するのは容易でなく成形コストが高くつくが、２箇所の嵌合部の一方が矩形断面突出部と矩形断面溝との嵌合であれば、矩形の２面の精度さえ確保すれば良いので、穴配列ピッチ精度の問題は生じなくなり、成形が容易であり、製品コストが安くすることができる。

なお、上述の構成とは逆に、基板側に１つの円形断面ピン及び１つの矩形断面突出部を形成し、光コネクタ側に基板側の前記円形断面ピンが嵌合する円形穴及び前記矩形断面突出部が嵌合する矩形断面溝を形成することもできる。

図９は本発明を光コネクタどうしの接続に用いるられる光コネクタに適用した場合の実施例を示す。
この実施例の光コネクタは、嵌合ピンとピン穴との嵌合による位置決め箇所を２箇所に持ついわゆるＭＴ光コネクタにおいて、嵌合ピンとピン穴との嵌合による位置決め箇所は１箇所のみとし、反対側は矩形断面突出部と矩形断面溝との嵌合により位置決めする構成としたものである。
すなわち、図示のように、一方の光コネクタ３１は、他方の光コネクタ４１に対する位置決め手段として、当該一方の光コネクタ３１の光コネクタ本体３２における他方の光コネクタ４１との光接続面に、他方の光コネクタ４１に向けて突出する１つの円形断面嵌合ピン３３と１つの矩形断面突出部３４とを光コネクタ本体３２の光ファイバ穴３２ａの列を挟む穴並び方向の両側に設けている。実施例の嵌合ピン３３は、光コネクタ本体３２とは別部材であり光コネクタ本体３２にあけたピン穴３２ｂに嵌合させたものである。しかし、光コネクタ本体３２と一体の嵌合ピンとすることもできる。
他方の光コネクタ４１の光コネクタ本体４２には、前記一方の光コネクタ３１の嵌合ピン３３が嵌合するピン穴４３と、前記一方の光コネクタ３１の光コネクタ本体３２に設けた矩形断面突出部３４が嵌合する矩形断面溝４４を形成している。４２ａは他方の光コネクタ本体４２側の光ファイバ穴を示す。

上記一対の光コネクタ３１、４１どうしを接続する場合、一方の光コネクタ３１の光コネクタ本体３２の嵌合ピン３３を他方の光コネクタ４１の光コネクタ本体４２のピン穴４３に嵌合させ、一方の光コネクタ本体３２の矩形断面突出部３４を他方の光コネクタ本体４２の矩形断面溝４４に嵌合させると、２つの光コネクタ３１、４１どうしの位置決めが行われる。すなわち、嵌合ピン３３とピン穴４３との嵌合による位置決め箇所と、矩形断面突出部３４と矩形断面溝４４との嵌合による位置決め箇所との２箇所の位置決め箇所において行われる。
したがって、図１〜図８の光コネクタ１における効果と同様の効果が得られる。すなわち、２箇所における嵌合ピンとピン穴との嵌合により位置決めをする従来のＭＴ光コネクタのように２つのピン穴間のピッチの精度が低いと嵌合ピンが相手側光部品のピン穴に入らないという問題が生じるものと異なり、位置決め作業に際して、嵌合させようとするものどうしを互いに嵌合させられないという問題は生じない。

図１０は図９に示した実施例の変形例であり、図９の一方の光コネクタ３１では光コネクタ本体３２と一体に設けた矩形断面突出部３４を、光コネクタ本体とは別部材としたものである。すなわち、図１０に示すように、矩形断面突出部３５を一方の光コネクタ３１’の光コネクタ本体３２’とは別部材にしている。この矩形断面突出部３５を、光コネクタ本体３２’に形成した装着用凹所３２ｃに嵌合させると、図９における矩形断面突出部３４と同様な機能を持つことになる。前記装着用凹所３２ｃは、他方の光コネクタ４１の光コネクタ本体４２に設ける矩形断面溝４４と精度も含めて同一形状寸法にするとよい。
この実施例においても、図９の実施例と同じく、図１〜図８の光コネクタ１における効果と同様の効果が得られる。
なお、矩形断面突出部３５が光コネクタ本体と別部材であるこの実施例では、矩形断面突出部３５は、２つの光コネクタ３１’、４１のいずれ側の部材でもなく、独立した部材として扱うことができる。

以上の実施例において、光部品としては、同種の光コネクタである場合と、基板に取り付けられる光路変換型の光コネクタで有る場合について説明している。
しかし、光コネクタに接続される光部品は、これらには限定されない。
例えば、光ファイバなどの光導波路の端面が、光コネクタとの接続端面側に露出するものを光部品とすることもできるし、種々の変形例が存在する。

本発明の光コネクタの一実施例を示すもので、光素子を搭載した光電気複合基板上の光素子に対して位置決めして光電気複合基板に取り付ける光コネクタに適用した場合の光コネクタの斜視図である。 図１の光コネクタの平面図である。 図１の光コネクタの正面図である。 図１の光コネクタの左側面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 上記光コネクタを光電気複合基板に設置した状態の平面図である。 上記光コネクタを光電気複合基板に設置した状態の断面図（図６のＢ−Ｂ断面図）である。 図７の左側面図である。 本発明の光コネクタの他の実施例を示すもので、光コネクタどうしの接続に用いるられる光コネクタに適用した場合の光コネクタの斜視図である。 光コネクタどうしの接続に用いるられる光コネクタに適用した場合のさらに他の実施例を示すもので、光コネクタの斜視図である。

符号の説明

１ 光コネクタ
２ 光素子
３ 光電気複合基板
４ 光モジュール
５ 光コネクタ本体
６ 光ファイバテープ
６ａ 光ファイバ
６ａ’ 裸ファイバ
７ 中空部
８ 光ファイバ穴
９ 反射面
１０ 接着剤充填窓
１１ 凹所
１５ 円形断面嵌合ピン（嵌合ピン）
１６ 矩形断面突出部
１７ 光入出部
２１ ピン穴
２２ 矩形断面溝
３１、４１ 光コネクタ
３２、４２ 光コネクタ本体
３３ 円形断面嵌合ピン（嵌合ピン）
３４ 矩形断面突出部
４３ ピン穴
４４ 矩形断面溝
Ｄ 円形断面嵌合ピンの外径
Ｄ’ピン穴の内径
Ｗ 矩形断面突出部の断面の幅
Ｗ’矩形断面溝の溝幅
Ｌ 矩形断面突出部の断面の長さ
Ｌ’矩形断面溝の長さ

Claims (4)

1. 光コネクタと、この光コネクタに接続される光部品とを位置決めし、光コネクタと光部品の光路を合わせる手段として、光コネクタの接続端面には、接続される光部品に向けて突出する１つの円形断面嵌合ピンと１つの矩形断面突出部よりなる一対の嵌合突出部を有し、前記嵌合突出部は、前記光コネクタの接続端面における光入出部を挟んで両側に設けられ、前記光部品の接続端面には、円形断面嵌合ピンが嵌合する円形穴と、前記矩形断面突出部が嵌合する矩形断面溝を嵌合受け部として有し、前記嵌合受け部は、前記光部品の接続端面における光入出部を挟んで両側に設けられており、
   嵌合突出部を嵌合受け部に嵌合することにより、光コネクタと光部品が位置決め接続されることを特徴とする光コネクタ。
2. 前記光部品が光コネクタであることを特徴とする請求項１記載の光コネクタ。
3. 光コネクタを、光素子を少なくとも１つ搭載した基板に対して位置決めをする手段として、当該光コネクタの接続端面に、基板に向けて突出する１つの円形断面嵌合ピンと１つの矩形断面突出部よりなる一対の嵌合突出部を有し、前記嵌合突出部は、前記光コネクタの接続端面の光入出部を挟んで両側に設けられ、基板側には、前記円形断面嵌合ピンが嵌合する円形穴と、前記矩形断面突出部が嵌合する矩形断面溝を嵌合受け部として有し、前記嵌合受け部は、前記光素子を挟んで両側に設けられており、
   前記嵌合突出部を前記嵌合受け部に嵌合することにより、光コネクタが基板上の光素子に対して位置決めされることを特徴とする光コネクタ。
4. 光コネクタ本体内のミラーにより、光コネクタ内の光ファイバ光路を基板に向けて変更する構成としたことを特徴とする請求項３記載の光コネクタ。

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