JP2009075396A - 光コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、光モジュールに応力が加わっても、光モジュールがハウジングの所定の位置からずれない光コネクタの供給を課題とする。
【解決手段】上記課題を解決するため、本発明は、固定孔２５のある固定フレーム２２を有する光モジュール１０と、光モジュール１０の固定孔２５に挿入して光モジュール１０を所定位置に配置する位置決めピン３１が設けられたハウジング２６とを備える光コネクタ１であって、ハウジング２６には、プラグ装着部と所定位置に配置された光モジュール１０とをつなぐ１又は２以上の貫通孔３３が設けられ、これらの貫通孔３３には、光プラグ６が保持する光ファイバ７の位置決めをする円筒状のスリーブ３５が取り付けられ、位置決めピン３１は、スリーブ３３毎に少なくとも２つ以上設けられ、２つの位置決めピン３１を結ぶ直線近傍にスリーブ３３の中心軸が配置されることを特徴とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、光モジュールを内蔵した光コネクタに関するものである。

近年、情報通信分野において、高速なデータ通信を可能とする光通信システムが広く採用されている。一般に、光通信システムは、電気信号と光信号とを相互に変換する光モジュールと、光信号の搬送路となる光ファイバとを備えており、光モジュールと光ファイバとは、光ケーブルプラグを光コネクタに装着させて光学的に接続される。

光ケーブルプラグには、光ファイバが挿入されたフェルールが内蔵され、光コネクタは、光モジュールが内蔵されている。

通常、光コネクタのハウジングには、電磁ノイズの侵入や漏出を防止するシールドケースが取り付けられており、このシールドケース内に光モジュールが収容されている。光モジュールは、ハウジングとシールドケースに設けられた板ばねとの間の所定位置に配置され、板ばねによってハウジングに押し付けられて固定されている。このような光コネクタが特許文献１に開示されている。
特開２００６−２１５２７６号公報

しかし、このような構成の光コネクタでは、光モジュールに大きな応力が加わると、板ばねが収縮して光モジュールの位置にずれが生じるおそれがある。

そこで本発明は、光モジュールに応力が加わっても、光モジュールがハウジングの所定の位置からずれない光コネクタの供給を課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、光信号と電気信号とを相互に変換する光素子と、固定孔のある固定フレームとを有する光モジュールと、光ファイバの一端を保持する光プラグが着脱されるプラグ装着部と、光モジュールの固定孔に挿入して光モジュールを所定位置に配置する位置決めピンとが設けられたハウジングとを備える光コネクタであって、ハウジングには、プラグ装着部と所定位置に配置された光モジュールとをつなぐ１又は２以上の貫通孔が設けられ、これらの貫通孔には、光プラグが保持する光ファイバの位置決めをする円筒状のスリーブが取り付けられ、位置決めピンは、スリーブ毎に少なくとも２つ以上設けられ、２つの位置決めピンを結ぶ直線近傍にスリーブの中心軸が配置されることを特徴とした。

２つの位置決めピンに挟まれた内側の領域は、外側の領域に比べて、光モジュールとスリーブとの光軸のずれが生じにくい。そのため請求項１の光コネクタは、ハウジングに対する光モジュールの高精度な位置決めと優れた結合効率を実現することができる。

請求項２の発明は、光信号と電気信号とを相互に変換する光素子と、固定孔のある固定フレームとを有する光モジュールと、光ファイバの一端を保持する光プラグが着脱されるプラグ装着部と、光モジュールの固定孔に挿入して光モジュールを所定位置に配置する位置決めピンとが設けられたハウジングとを備える光コネクタであって、ハウジングには、プラグ装着部と所定位置に配置された光モジュールとをつなぐ１又は２以上の貫通孔が設けられ、これらの貫通孔には、光プラグが保持する光ファイバの位置決めをする円筒状のスリーブが取り付けられ、位置決めピンは、スリーブ毎に少なくとも３つ以上設けられ、３つ以上の位置決めピンを頂点とする多角形の内部にスリーブの中心軸が配置されることを特徴とした。

３つ以上の位置決めピンを頂点とする多角形の内側の領域は、外側の領域に比べて、光モジュールとスリーブとの光軸のずれが生じにくい。そのため請求項２の光コネクタは、ハウジングに対する光モジュールの高精度な位置決めと優れた結合効率を実現することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、位置決めピンには、所定の位置から軸方向基端側への光モジュールの移動を制限する移動制限手段が設けられ、位置決めピンの所定位置に配置された光モジュールのさらに先端側に、光モジュールの軸方向先端側への移動を制限する固定部材が取り付けられ、光モジュールの固定フレームが、移動制限手段と固定部材とで挟み込まれることにより、光モジュールがハウジングに固定されることを特徴とした。

これにより、光モジュールをハウジングの所定位置に固定して一体化させることができ、光モジュールに応力が加わった場合に、光モジュールがハウジングの所定位置からずれるのを防止することができる。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、位置決めピンは、基端側の外径が先端側の外径よりも大きく、軸方向の所定位置に外径の大きさが変わる段部があることを特徴とした。

これにより請求項４の光コネクタは、段部がある位置決めピンの所定位置に光モジュールを固定することができ、高精度の位置決めを実現することができる。

本発明の光コネクタは、光モジュールに応力が加わっても、光モジュールがハウジングの所定の位置からずれるのを防止する。

以下さらに本発明の具体的実施形態について説明する。図１は、本発明に係る光コネクタを示す断面図である。図２は、ケース本体、光モジュール、基板側シールド材を示す斜視図である。図３は、回路基板に実装された図１の光コネクタのＡ−Ａ断面図である。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明に係る光コネクタのハウジングを示す正面図、底面図、側面図である。図５は、図３に示す光コネクタの分解断面図である。図６は、ハウジングへの光モジュールの取り付けを示す説明図である。

図３に示すように本実施形態の光コネクタ１は、光通信システムにおいて、回路基板２に実装され、光ファイバ７と光モジュール１０とを光学的に接続するのに用いられる。回路基板２には、外部からの電気信号によって光モジュール１０を発光させるＩＣ、入力信号を増幅処理するアンプ回路ＩＣ、およびノイズカット用コンデンサ等がプリント基板に実装されている。

回路基板２に実装された光コネクタ１は、光ファイバ７の一端を保持する光プラグ６を装着し、内蔵された光モジュール１０によって電気信号と光信号とを相互に変換する。本実施形態の光コネクタ１に装着される光プラグ６には、光ファイバを保持するフェルール８が先端側に突出して２本取り付けられており、２本のフェルール８は、平行に配置されている。

なお以下の説明では、特に断りのない限り、前後および上下の位置関係については、光コネクタ１に内蔵される光モジュール１０を基準とし、レンズ１８が配置される方を前方、その反対を後方とする。また外部リード２３が伸びる方を下方、その反対を上方とする。

光コネクタ１は、光モジュール１０、ハウジング２６、およびシールドケース３８を備えている。

図２に示す光モジュール１０は、光信号と電気信号とを相互に変換する部材であり、光素子１２，１６を内蔵する。光モジュール１０は、内蔵される光素子１２，１６により投光モジュール１１と受光モジュール１５とに分けられる。投光モジュール１１は、レーザダイオードや発光ダイオード等の発光素子１２を備えた光モジュール１０であり、受光モジュール１５は、フォトダイオード等の受光素子１６を備えた光モジュール１０である。本実施形態の光コネクタ１は、投光モジュール１１および受光モジュール１５を一つずつ内蔵している。

光モジュール１０は、光素子１２，１６の他に、封止樹脂１７およびリードフレーム部材を備える。リードフレーム部材は、光素子１２，１６が実装される実装パッド（図示せず）、固定フレーム２２、外部リード２３、および内部リード（図示せず）に大別される。

封止樹脂１７は、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の透明性を有する樹脂であり、実装パッドに実装された光素子１２，１６を封止する。封止樹脂１７は正面視、略矩形に形成され、略中央に光素子１２，１６が配置される。また光素子１２，１６の発光部または受光部と対向する位置には、封止樹脂１７によってレンズ１８が形成されている。

固定フレーム２２は、封止樹脂１７の外形に沿って形成される「Ｌ」字状のリードフレーム部材であり、実装パットと一体的に形成される。固定フレーム２２の所定位置には、後述するハウジング２６の位置決めピン３１が挿入される固定孔２５が２つ設けられている。光モジュール１０に実装される光素子１２，１６は、これら２つの固定孔２５を結ぶ直線の中点近傍に配置される。そのため固定フレーム２２に設けられた２つの固定孔２５を結ぶ直線と、光素子１２，１６の光軸とは略垂直に交差することになる。

外部リード２３は、外部の回路基板２に電気的に接続されて、光素子１２，１６を駆動させる電力や制御信号が入出力されるリードフレーム部材である。内部リード（図示せず）は、封止樹脂１７によって封止されたリードフレーム部材であり、各外部リード２３と連続して設けられている。内部リードは、ボンディング用ワイヤ（図示せず）によって光素子１２，１６と電気接続されている。また内部リードには信号処理用の制御ＩＣチップが実装されている。

ハウジング２６は、絶縁性を有する合成樹脂で形成される箱状の部材である。

図１に示すようにハウジング２６の一方の面には、光ファイバ７を備えた光プラグ６が差し込まれる差込口２７があり、ハウジング２６内部の嵌合空間２８に続いている。差込口２７から差し込まれた光プラグ６は、ハウジング２６内の嵌合空間２８に収容され、嵌合空間２８を構成する内壁３０と嵌合することにより固定される。

ハウジング２６の差込側と逆側の面は、光モジュール１０を所定位置に位置決めする位置決めピン３１が形成されるピン形成面３２である。

位置決めピン３１は、光モジュール１０をハウジング２６の所定位置に位置決めするためにピン形成面３２の所定位置に形成される。またハウジング２６には、嵌合空間２８とピン形成面３２とを結ぶ貫通孔３３が２つ設けられており、これらの貫通孔３３には、光プラグ６のフェルール８を保持して位置決めするスリーブ３５が取り付けられる。

図４（ａ），（ｂ）に示すようにピン形成面３２には、一つの光モジュール１０に対して２つ位置決めピン３１，３１が形成されている。そして本実施形態のハウジング２６では、２つの位置決めピン３１，３１を結んだ直線の中点近傍に、スリーブ３５の中心軸が配置されている。

位置決めピン３１は、軸方向の所定位置に段部３６が設けられており、この段部で先端側が小径に、基端側が大径になるようにピンの外径が変更されている。小径側の外径は、光モジュール１０に設けられた固定孔２５の内径よりも小さく、大径側の外径は、光モジュール１０に設けられた固定孔２５の内径よりも大きい。

図１，４に示すようにハウジング２６の左右の側面には、後述のシールドケース３８を構成するケース本体４０の差込部４８が差し込まれる差込溝３７が設けられている。また差込溝３７の出入口近傍または差込溝３７内の所定位置には、固定用突起６１（移動制限手段）が設けられている。

シールドケース３８は、図３に示すようにハウジング２６の所定位置に配置された光モジュール１０を収容するケース本体４０と、回路基板２側に配置される基板側シールド材５３とを備える。ケース本体４０および基板側シールド材５３は、導電性を有する金属薄板を屈曲加工することにより形成される。

ケース本体４０は、光モジュール１０が収容される部材であり、図２に示すように後壁４３、側方周壁４７、中央周壁４６、および上方前壁４１を備える。

上方前壁４１は、ハウジング２６のピン形成面３２に沿って配置されるシールド板である。上方前壁４１は、光モジュール１０がシールドケース３８に収容された際、光モジュール１０の前方上半分を覆う。上方前壁４１には、ハウジング２６に取り付けられたスリーブ３５を避けるように半円状のスリーブ切欠４２が設けられている。

後壁４３は、上方前壁４１に対向させて平行に配置されるシールド板である。後壁４３は、光モジュール１０がシールドケース３８に収容された際、光モジュール１０の後方に配置される。図１や図３に示すように後壁４３には、所定位置に板ばね４５が取り付けられており、収容された光モジュール１０を前方（ハウジング２６側）に付勢することができる。

図２に示すように中央周壁４６は、上方前壁４１と後壁４３とをつなぐシールド材である。光モジュール１０がシールドケース３８に収容された際、中央周壁４６は光モジュール１０の上方を覆う。

側方周壁４７は、中央周壁４６を挟んで対向するように配置される。側方周壁４７の後方は、後壁４３につながっており、前方は、内側に折り曲げられて差込部４８が形成されている。差込部４８には固定用スリット５０（移動制限手段）が所定位置に設けられている。光モジュール１０がシールドケース３８に収容された際、側方周壁４７は光モジュール１０の側方を覆う。

ケース本体４０の下方は、開放されており、この部分から光モジュール１０がシールドケース３８内に収容される。また後壁４３および側方周壁４７には、回路基板２に接続されるグランド端子５１が所定位置に設けられている。

図２に示すように基板側シールド材５３は、基板側壁５７、隔壁６０、および下方前壁５５を備える。

基板側壁５７は、光コネクタ１が回路基板２に実装される際に、光モジュール１０と回路基板２との間に配置されるシールド材である。基板側壁５７には、貫通孔５８が複数設けられている。そしてシールドケース３８内に光モジュール１０が収容されると、これらの貫通孔５８を通って光モジュール１０の外部リード２３がシールドケース３８の外部に伸ばされる。また基板側壁５７には、回路基板２に接続されるグランド端子５２が所定位置に設けられている。

隔壁６０は、クロストークを防止するために投光モジュール１１と受光モジュール１５との間に配置されるシールド材である。

下方前壁５５は、ハウジング２６のピン形成面３２に沿って配置されるシールド板である。下方前壁５５は、基板側シールド材５３がハウジング２６に取り付けられた際、光モジュール１０の前方下半分を覆う。また下方前壁５５には、ハウジング２６に取り付けられたスリーブ３５を避けるように半円状のスリーブ切り欠き５６が設けられている。

本実施形態の光コネクタ１は、次の手順で製作される。

まず光モジュール１０がハウジング２６の所定位置に配置されて固定される。このとき光モジュール１０は、図６に示すようにハウジング２６の位置決めピン３１を固定フレーム２２に設けられた固定孔２５に差し込むことにより、ハウジング２６の所定位置に配置される。

そして固定孔２５に位置決めピン３１が差し込まれた状態で、光モジュール１０をハウジング２６側に移動させると、光モジュール１０の固定フレーム２２が位置決めピン３１の所定位置に設けられた段部３６に当接する。光モジュール１０の固定フレーム２２を位置決めピンの段部３６に当接させた後、位置決めピン３１の先端側からＣリング等の固定部材６５が差し込まれ、固定部材６５と位置決めピン３１の段部３６とで光モジュール１０の固定フレーム２２が挟み込まれる。これにより光モジュール１０は、位置決めピン３１に固定され、ハウジング２６と一体化させることができる。

光モジュール１０がハウジング２６に固定された後、シールドケース３８がハウジング２６に取り付けられる。図５に示すように、シールドケース３８の取り付けに際し、ケース本体４０は光モジュール１０の上方からハウジング２６に取り付けられ、基板側シールド材５３は光モジュール１０の下方からハウジング２６に取り付けられる。

ケース本体４０の取り付けは、ハウジング２６に取り付けられた光モジュール１０の上方にケース本体４０を配置し、ケース本体４０の側方周壁４７の差込部４８をハウジング２６の差込溝３７に位置合わせして、差込溝３７に沿ってケース本体４０を下方にスライド移動させることにより行なわれる。スライド移動させたケース本体４０がハウジング２６の所定位置に達すると、ハウジング２６に設けられた固定用突起６１がケース本体４０の固定用スリット５０に嵌りこむため、ハウジング２６に対するケース本体４０の位置決めを容易に行うことができる。

このとき光モジュール１０は、ケース本体４０内に収容された状態となる。また上方前壁４１は、ハウジング２６のピン形成面３２に沿って下方に移動し、ピン形成面３２から突出したスリーブ３５をスリーブ切欠内４２に収容する。

またケース本体４０の後壁４３には、板ばね４５が取り付けられている。この板ばね４５によって、ハウジング２６に取り付けられた光モジュール１０がハウジング２６側に押し付けられるため、光モジュール１０は、より強固にハウジング２６の所定位置に固定される。

図５に示すように基板側シールド材５３は、ハウジング２６に取り付けられた光モジュール１０の下方から取り付けられる。このとき光モジュール１０の外部リード２３は、基板側壁５７の貫通孔５８に差し込まれ、シールドケース３８の外部に突出した状態となる。また基板側シールド材５３の隔壁６０は、図３に示すように投光モジュール１１と受光モジュール１５との間に配置され、下方前壁５５がハウジング２６のピン形成面３２に沿って配置される。

上記のように本実施形態の光コネクタ１は、固定部材６５と位置決めピン３１の段部３６とで、光モジュール１０の固定フレームを挟み込み、光モジュール１０をハウジング２６の所定位置に固定して一体化させることができる。したがって光コネクタ１は、光モジュール１０に応力が加わった場合であっても、光モジュール１０がハウジング２６の所定位置からずれるのを効果的に防止することができる。

また本実施形態の光コネクタ１は、２つの位置決めピン３１，３１を結んだ直線の中点近傍に、スリーブ３５の中心軸が配置されている。２つの位置決めピン３１，３１に挟まれた内側の領域は、外側の領域に比べて、光モジュール１０とスリーブ３５との光軸のずれが生じにくい。そのため本実施形態の光コネクタ１は、ハウジング２６に対する光モジュール１０の高精度な位置決めと優れた結合効率を実現することができる。

上記実施形態では、１つのスリーブ３５に対して、２つの位置決めピン３１，３１が形成された光コネクタ１を示したが、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。例えば位置決めピン３１の数は、１つのスリーブ３５に対して３つ以上であってもよい。３つ以上の位置決めピン３１を形成する場合、各位置決めピン３１を頂点とする多角形の内部にスリーブ３５の中心軸を配置するのが好適である。これによりハウジング２６に対する光モジュール１０の高精度な位置決めと優れた結合効率を実現することができる。

また上記実施形態において位置決めピン３１は、軸方向の所定位置でピンの外径の大きさを変更して段部３６を形成する構成であったが、本発明はこの様な構成に限られるわけではない。位置決めピン３１は、所定の位置から基端側に光モジュール１０が移動するのを制限できればよく、例えば、図７に示すように位置決めピン３１の外径を徐々に大きくする補助部材を設けたり、位置決めピン３１に突起（図示せず）を設けて光モジュール１０の移動を制限してもよい。

本発明に係る光コネクタを示す断面図である。 ケース本体、光モジュール、基板側シールド材を示す斜視図である。 回路基板に実装された図１の光コネクタのＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は、ハウジングの正面図、（ｂ）はハウジングの底面図、（ｃ）はハウジングの側面図である。 図３に示す光コネクタの分解断面図である。 ハウジングへの光モジュールの取り付けを示す説明図である。 位置決めピンの変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 光コネクタ
６ 光プラグ
７ 光ファイバ
１０ 光モジュール
２２ 固定フレーム
２５ 固定孔
２６ ハウジング
２８ 嵌合空間（プラグ装着部）
３１ 位置決めピン
３５ スリーブ
３６ 段部（移動制限手段）
６５ 固定部材

Claims (4)

1. 光信号と電気信号とを相互に変換する光素子と、固定孔のある固定フレームとを有する光モジュールと、
   光ファイバの一端を保持する光プラグが着脱されるプラグ装着部と、光モジュールの固定孔に挿入して光モジュールを所定位置に配置する位置決めピンとが設けられたハウジングとを備える光コネクタであって、
   ハウジングには、プラグ装着部と所定位置に配置された光モジュールとをつなぐ１又は２以上の貫通孔が設けられ、これらの貫通孔には、光プラグが保持する光ファイバの位置決めをする円筒状のスリーブが取り付けられ、
   位置決めピンは、スリーブ毎に少なくとも２つ以上設けられ、
   ２つの位置決めピンを結ぶ直線近傍にスリーブの中心軸が配置されることを特徴とする光コネクタ。
2. 光信号と電気信号とを相互に変換する光素子と、固定孔のある固定フレームとを有する光モジュールと、
   光ファイバの一端を保持する光プラグが着脱されるプラグ装着部と、光モジュールの固定孔に挿入して光モジュールを所定位置に配置する位置決めピンとが設けられたハウジングとを備える光コネクタであって、
   ハウジングには、プラグ装着部と所定位置に配置された光モジュールとをつなぐ１又は２以上の貫通孔が設けられ、これらの貫通孔には、光プラグが保持する光ファイバの位置決めをする円筒状のスリーブが取り付けられ、
   位置決めピンは、スリーブ毎に少なくとも３つ以上設けられ、
   ３つ以上の位置決めピンを頂点とする多角形の内部にスリーブの中心軸が配置されることを特徴とする光コネクタ。
3. 位置決めピンには、所定の位置から軸方向基端側への光モジュールの移動を制限する移動制限手段が設けられ、
   位置決めピンの所定位置に配置された光モジュールのさらに先端側に、光モジュールの軸方向先端側への移動を制限する固定部材が取り付けられ、光モジュールの固定フレームが、移動制限手段と固定部材とで挟み込まれることにより、光モジュールがハウジングに固定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光コネクタ。
4. 位置決めピンは、基端側の外径が先端側の外径よりも大きく、軸方向の所定位置に外径の大きさが変わる段部があることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光コネクタ。

Images