JP2011123429A - 光コネクタとレンズブロックの接続構造、及びそれを備えた光モジュール - Google Patents

光コネクタとレンズブロックの接続構造、及びそれを備えた光モジュール Download PDF

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良明 石神
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Abstract

【課題】レンズ枠に対するレンズブロックの位置ズレに対応可能であり、レンズ枠に対するレンズブロックの位置関係に対応して光コネクタを接続、固定できる光コネクタとレンズブロックの接続構造及びそれを備えた光モジュールを提供する。
【解決手段】レンズブロック6にMTフェルール7を装着した後、光コネクタ枠10の両側リブ10aをレンズ枠5の両側リブ5aに係合することで、弾性部材14でMTフェルール7をレンズブロック6側に押し付けてレンズブロック6とMTフェルール7とを固定するようにされ、レンズ枠5の両側リブ5aと光コネクタ枠10の両側リブ10aとを、係合方向に沿って形成された2箇所の係合部12,13で係合するようにしたものである。
【選択図】図6

Description

本発明は、基板に搭載された光素子と光ファイバケーブルとを光学的に接続するための、光素子と光学的に接続されたレンズブロックと、光ファイバケーブルの端部に設けられた光コネクタとを接続する光コネクタとレンズブロックの接続構造、及びそれを備えた光モジュールに関するものである。
従来、光トランシーバなどの機器において、面発光素子や面受光素子をアレイ状に配置した光素子アレイ(例えば、VCSEL(Vertical Cavity Surface)アレイやPD(Photo Diode)アレイ)が一般に用いられている。
面発光素子や面受光素子を用いた光素子アレイでは、光素子アレイが入出射する光の光路が、光素子アレイを搭載する基板に対して垂直となる。他方、光トランシーバなどの機器では、光素子アレイと光学的に接続される光ファイバケーブルは、一般に、光素子アレイを搭載する基板に対して平行に配置される。
光素子アレイと光ファイバケーブルとを光学的に接続するために、光素子アレイの上方に、光素子アレイが入出射する光路を基板と平行な光路に90度変換するレンズブロックを配置し、レンズブロックに、光ファイバケーブルの端部に設けたMT(Mechanically Transferable)フェルールを装着、固定することで、光素子アレイと光ファイバケーブルとを、レンズブロックとMTフェルールとを介して、光学的に接続する構造が知られている(例えば、特許文献1)。
特開2008−224954号公報 特開2006−11092号公報
光素子アレイとレンズブロック間での光軸のずれを抑制するためには、光素子アレイが搭載される基板に固定されたレンズ枠に、光素子アレイと光軸を一致させた状態でレンズブロックを接着固定することが望ましい。
レンズ枠に保持されたレンズブロックにMTフェルールを固定する構造の場合、MTフェルールの周囲に設けたフェルール支持体をレンズ枠に結合することとなる。レンズ枠に対するフェルール支持体の位置は固定され、かつ、フェルール支持体に対するMTフェルールの位置は固定される。その結果、レンズ枠に対するMTフェルールの位置が固定されることとなり、レンズ枠に対するレンズブロックの位置関係に対応して、MTフェルールをフレキシブルに移動させることができない。このため、レンズブロックやMTフェルールに不要の力が加わり、故障の原因となるおそれがある。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、レンズ枠に対するレンズブロックの位置関係に対応して光コネクタを接続、固定できる、光コネクタとレンズブロックの接続構造及びそれを備えた光モジュールを提供することにある。
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、基板と、前記基板に搭載され、前記基板に垂直な光路を有する光素子と、前記光素子を囲むように前記基板に固定される、2つの側リブと、それら両側リブの一端部同士を接続する前リブとからなるレンズ枠と、前記光素子と光軸を一致させた状態で前記レンズ枠の両側リブ間に接着固定される、前記光素子の光路を前記基板と平行な光路に変換するレンズブロックと、前記基板と平行に配置される、前記光ファイバケーブルの先端部に設けられた光コネクタと、前記レンズ枠の側リブに係合される2つの側リブと、該2つの側リブの他端部同士を接続する後リブとからなる光コネクタ枠とからなり、前記光コネクタ枠の前記後リブと前記光コネクタ間に弾性部材を配設し、前記レンズブロックに前記光コネクタを装着した後、前記光コネクタ枠の両側リブを前記レンズ枠の両側リブに係合することで、前記弾性部材で前記光コネクタを前記レンズブロック側に押し付けて前記レンズブロックと前記光コネクタとを固定し、前記レンズ枠の両側リブと前記光コネクタ枠の両側リブとを、係合方向に沿って形成された2箇所の係合部で係合する、光コネクタとレンズブロックの接続構造である。
前記2箇所の係合部は、前記光コネクタ枠の両側リブの一端部からその内側に向かって突出する第1突起部と、前記レンズ枠の両側リブに形成され、前記第1突起部を係合する係合孔とからなる第1係合部と、前記光コネクタ枠の両側リブの前記第1突起部よりも他端部側でその内側に向かって突出する第2突起部と、前記レンズ枠の両側リブの他端部に係合方向に沿って形成され、前記第2突起部をスライド自在に収容する切欠き状のガイド溝とからなる第2係合部とからなり、前記第1係合部にて、前記レンズ枠に対する前記光コネクタ枠の係合方向の動きを規制し、前記第2係合部にて、前記レンズ枠に対する前記光コネクタ枠の上下方向の動きを規制するようにしてもよい。
前記光コネクタ枠の後リブには、前記光ファイバケーブルを通すための切欠きが形成されるとよい。
前記弾性部材がコイルばねからなり、該コイルばねの中空部に前記光ファイバケーブルを通すようにしてもよい。
前記光コネクタ枠の後リブの両側部には、該後リブの両側部から後方に突出する2つの取手部が形成され、該両取手部を内側に押し込むことにより、前記光コネクタ枠の両側リブを外側に拡げて、前記レンズ枠と前記光コネクタ枠の係合を解除するようにしてもよい。
また、本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、上記の光コネクタとレンズブロックの接続構造を備えた光モジュールである。
本発明によればレンズ枠に対するレンズブロックの位置関係に対応して光コネクタを接続、固定できる光コネクタとレンズブロックの接続構造及びそれを備えた光モジュールを提供できる。
本発明の一実施の形態に係る光コネクタとレンズブロックの接続構造を示す分解斜視図である。 図1の光コネクタとレンズブロックの接続構造の他の方向から見た分解斜視図である。 図1の光コネクタとレンズブロックの接続構造の基板を示す斜視図である。 (a),(b)は、図1の光コネクタとレンズブロックの接続構造のレンズ枠を示す斜視図である。 (a),(b)は、図1の光コネクタとレンズブロックの接続構造の光コネクタ枠を示す斜視図である。 (a),(b)は、図1の光コネクタとレンズブロックの接続構造の外観を示す斜視図である。 図6の光コネクタとレンズブロックの接続構造において、レンズ枠を省略したときの斜視図である。 図6の光コネクタとレンズブロックの接続構造において、レンズ枠と光コネクタ枠との係合状態を示す断面図である。 図6の光コネクタとレンズブロックの接続構造の光コネクタ枠において、取手部を内側に押し込むと、両側リブが外側に拡がることを説明するための斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る光コネクタとレンズブロックの接続構造において、レンズ枠と光コネクタ枠との係合状態を示す断面図である。 本発明の一実施の形態に係る光コネクタとレンズブロックの接続構造を示す分解斜視図である。
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
図1、図2は、本実施の形態に係る光コネクタとレンズブロックの接続構造を示す分解斜視図である。
図1、図2に示すように、光コネクタとレンズブロックの接続構造1は、基板2に搭載された光素子3と光ファイバケーブル4とを光学的に接続すべく、光素子3の上方に配置されると共に、基板2に固定されたレンズ枠5により支持されたレンズブロック6と、光ファイバケーブル4の先端部に設けられた光コネクタとしてのMTフェルール7とを固定する構造である。
[光素子、基板]
図1〜図3に示すように、光素子3は、基板2に搭載され、基板2に垂直な光路を有するものである。光素子3は、例えば、面発光素子、あるいは基板2の上方から垂直に光を入射する面受光素子をアレイ状に配置したものであり、VCSELアレイやPDアレイである。ここでは、光素子3として、12個の面発光素子をアレイ状に配置したVCSELアレイを用いる場合を説明する。
基板2は、例えば、ガラスエポキシ基板などのプリント基板、又はコバールなどの金属からなる。基板2上には、光素子3と、光素子3を駆動するドライバIC8と、レンズブロック6を保持するためのレンズ枠5が搭載される。基板2には、レンズ枠5を位置決めして固定するための4つのレンズ枠固定孔2aが形成されている。
[レンズ枠]
図1、図2及び図4に示すように、レンズ枠5は、2つの側リブ5aと、それら両側リブ5aの一端部(図1では左奥側の端部)同士を接続する前リブ5bとを備え、上面視で略コ字状に形成される。レンズ枠5は、1枚の金属板を切断、折曲加工して形成される。
レンズ枠5の両側リブ5aには、その下端部から下方に突出するように、基板2のレンズ枠固定孔2aに嵌合される脚部5cがそれぞれ2本ずつ形成される。レンズ枠5は、その脚部5cを基板2のレンズ枠固定孔2aに嵌合することで、基板2に対して位置決めされて、固定される。レンズ枠5は、光素子3を囲むように基板2に固定される。
レンズ枠5の両側リブ5aには、係合孔12b、ガイド溝13bがそれぞれ形成されている。これら係合孔12b、ガイド溝13bについては後述する。
[レンズブロック]
図1、図2に示すように、レンズブロック6は、光素子3と、基板2と平行に配置されたMTフェルール7とを光学的に接続すべく、光素子3が入出射する光の光路を基板2と平行な光路に90°変換するためのものである。レンズブロック6は、基板2に配置された光素子3と対向する基板対向面6aと、基板対向面6aと垂直なMTフェルール接続面6bと、基板対向面6a及びMTフェルール接続面6bに対して45°傾斜した傾斜面6cとを備え、略三角柱状に形成される。基板対向面6aとMTフェルール接続面6bには、光素子3の各発光素子に対応した12個のレンズ6dが整列して設けられている。
レンズブロック6は、基板対向面6aに形成された12個のレンズ(図示せず)と光素子3とが光軸を一致させた状態でレンズ枠5の両側リブ5a間に接着固定される。具体的には、レンズブロック6と光素子3の光軸を一致させた後、レンズブロック6とレンズ枠5の両側リブ5aとの間にUV硬化性樹脂をそれぞれ供給し、紫外線(UV)を照射してUV硬化性樹脂を硬化させて、レンズブロック6をレンズ枠5に接着固定する。
レンズブロック6のMTフェルール接続面6bの両側部には、MTフェルール7を位置決めするためのピン9が形成されている。ピン9の基端部には、拡径部9aが形成されている。拡径部9aの径は、MTフェルール7の嵌合孔7bよりも大きく形成される。さらに、拡径部9aは、MTフェルール7の先端面7aがレンズ6dに干渉しないよう、MTフェルール7の先端面7aとレンズブロック6のMTフェルール接続面6bとを所定の間隔で保持する光軸方向の長さとなっている。
[光ファイバケーブル、光コネクタ]
光ファイバケーブル4は、12本の光ファイバを束ねたものであり、その端部には、光コネクタとしての、12芯のMTフェルール7が設けられている。なお、本実施の形態では、光コネクタとしてMTフェルールを使用する場合を説明するが、光コネクタはMTフェルールに限定されない。
MTフェルール7の先端面7aの両側部には、レンズブロック6のピン9に嵌合する嵌合孔7bが形成されている。MTフェルール7は、嵌合孔7bをピン9に嵌合させることで、レンズブロック6に対して位置決めがなされ、レンズブロック6に装着される。
レンズブロック6にMTフェルール7を装着することで、光素子3と光ファイバケーブル4とが、レンズブロック6、MTフェルール7を介して光学的に接続される。
[光コネクタ枠、弾性部材]
MTフェルール7の周囲には、レンズ枠5に係合し、MTフェルール7をレンズブロック6に装着した状態で固定するための光コネクタ枠10が設けられる。
図1、図2及び図5に示すように、光コネクタ枠10は、レンズ枠5の側リブ5aに係合される2つの側リブ10aと、それら側リブ10aの他端部(図1では右手前側の端部)同士を接続する後リブ10bとを備え、上面視で略コ字状に形成される。光コネクタ枠10は、1枚の金属板を切断、折曲加工して形成される。金属板は、バネ性を有する材料、例えば、SUSからなる。
光コネクタ枠10の両側リブ10aは、レンズ枠5の両側リブ5aを外側から挟み込むように係合する。また、光コネクタ枠10の両側リブ10a間の間隔は、MTフェルール7の幅よりも大きくされ、光コネクタ枠10をレンズ枠5に係合した際に、光コネクタ枠10の両側リブ10aがMTフェルール7に接触しないようにされる。
光コネクタ枠10の両側リブ10aには、第1突起部12a、第2突起部13aがそれぞれ形成されている。これら第1突起部12a、第2突起部13aについては後述する。
光コネクタ枠10の後リブ10bには、光ファイバケーブル4を通すための切欠き10cが形成される。切欠き10cは、その下方が開口するよう後リブ10bに形成される。
光コネクタ枠10の後リブ10bの両側部には、後リブ10bの両側部から後方に突出する2つの取手部10dが形成されている。両取手部10dには、穴10eが形成される。この取手部10dは、レンズ枠5とMTフェルール10との係合を解除するために用いられる。詳細は後述する。
また、光コネクタ枠10の後リブ10bとMTフェルール7間には、弾性部材としてのコイルばね14が配設される。コイルばね14は、その中空部に光ファイバケーブル4を通すことで、光ファイバケーブル4に支持される。
[光コネクタとレンズブロックの接続構造、係合部]
図6(a),(b)は、本実施の形態に係る光コネクタとレンズブロックの接続構造1の外観を示す斜視図であり、図7は、そのレンズ枠と基板を省略した斜視図、図8は、レンズ枠と光コネクタ枠との係合状態を示す断面図である。
図6〜8に示すように、レンズブロック6にMTフェルール7を固定する際には、まず、レンズブロック6のピン9とMTフェルール7の嵌合孔7bとを嵌合させて、レンズブロック6にMTフェルール7を装着する。その後、光コネクタ枠10の両側リブ10aをレンズ枠5の両側リブ5aに係合することで、コイルばね14でMTフェルール7をレンズブロック6側に押し付けてレンズブロック6とMTフェルール7とを固定する。
このとき、本実施の形態に係る光コネクタとレンズブロックの接続構造1では、レンズ枠5の両側リブ5aと光コネクタ枠10の両側リブ10aとが、係合方向に沿って形成された第1係合部12、第2係合部13の2箇所の係合部12,13で係合される。
第1係合部12は、光コネクタ枠10の両側リブ10aの一端部からその内側に向かって突出する第1突起部12aと、レンズ枠5の両側リブ5aに形成され、第1突起部12aを係合する係合孔12bとからなる。第1突起部12aは、光コネクタ枠10の両側リブ10aの一端部を内側に略90°折り曲げ加工して形成される。第1係合部12では、レンズ枠5に対する光コネクタ枠10の係合方向の動きを規制する。
第2係合部13は、光コネクタ枠10の両側リブ10aの第1突起部12aよりも他端部側でその内側に向かって突出する第2突起部13aと、レンズ枠5の両側リブ5aの他端部に係合方向に沿って形成され、第2突起部13aをスライド自在に収容する切欠き状のガイド溝13bとからなる。第2突起部13aは、光コネクタ枠10の両側リブ10aを内側に凸となるように台形状(あるいは山形状)に折り曲げて形成される。第2係合部13では、第2突起部13aがガイド溝13bにより上下方向の動きを規制されるため、レンズ枠5に対する光コネクタ枠10の上下方向の動きを規制することになる。
レンズ枠5と光コネクタ枠10との係合を解除するには、図9に示すように、光コネクタ枠10の取手部10dに形成された穴10eにペンチなどの工具の先端を差し込み、両取手部10dを内側に押し込むことで、光コネクタ枠10の両側リブ10aを外側に拡げる。これにより、両係合部12,13にて係合が解除され、レンズブロック6からMTフェルール7を取り外すことができる。
[光モジュール]
本実施の形態は、光コネクタとレンズブロックの接続構造を備える光モジュールに適用できる。光モジュールとしては、光トランシーバや、光ファイバケーブルの端部に光電変換部と電気コネクタを一体化した光アクティブケーブルなどが挙げられる。
[本実施の形態の作用]
本実施の形態の作用を説明する。
本実施の形態に係る光コネクタとレンズブロックの接続構造1では、MTフェルール7が光コネクタ枠10に対して位置が固定されないので、レンズ枠5に対してレンズブロック6の位置が1つ1つ異なる場合であっても、レンズブロック6の位置に対応してMTフェルール7がレンズ枠5と光コネクタ枠10とで囲まれた空間の中で自由に動くことが可能となる。これにより、レンズブロック6やMTフェルール7に不要な力が加わることがなくなる。よって、基板2に固定されたレンズ枠5にレンズブロック6を接着固定するという、光素子3とレンズブロック6間での光軸のずれが発生しにくい構造を採用できる。また、落下などによる衝撃が加わった場合でも、光素子3とレンズブロック6間、及びレンズブロック6とMTフェルール7間の両者で光軸がずれにくい、耐衝撃性の高い光コネクタとレンズブロックの接続構造1を実現できる。
また、光コネクタとレンズブロックの接続構造1では、レンズ枠5の両側リブ5aと光コネクタ枠10の両側リブ10aとを、係合方向に沿って形成された2箇所の係合部12,13で係合するようにしている。
これにより、レンズ枠5に対する光コネクタ枠10の動きを、係合方向だけでなく上下方向にも規制することが可能となり、より強固にレンズブロック6とMTフェルール7とを接続することができる。また、レンズ枠5の両側リブ5aと光コネクタ枠10の両側リブ10aとを係合するため、MTフェルール7やレンズブロック6の上方に突出する部材がなく、全体として小型な光コネクタとレンズブロックの接続構造1を実現できる。
さらに、光コネクタとレンズブロックの接続構造1では、光コネクタ枠10の後リブ10bに、光ファイバケーブル4を通すための切欠き10cを形成しているため、レンズブロック6にMTフェルール7を装着した状態で光コネクタ枠10を容易に取り付け・取り外しすることが可能となり、取り扱いが容易となる。
また、光コネクタとレンズブロックの接続構造1では、光コネクタ枠10の後リブ10bの両側部に2つの取手部10dを形成し、両取手部10dを内側に押し込むことで、光コネクタ枠10の両側リブ10aを外側に拡げて、レンズ枠5と光コネクタ枠10の係合を解除するようにしているため、レンズ枠5と光コネクタ枠10の係合を容易に解除できる。
上記実施の形態では、光コネクタ枠10の両側リブ10aの一端部を内側に略90°折り曲げ加工して第1突起部12aを形成したが、図10に示す光コネクタとレンズブロックの接続構造100のように、第1突起部12aを、90°を超える角度に折り曲げ加工してかぎ状に形成するようにしてもよい。これにより、第1突起部12aが係合孔12bから外れ難くなり、第1係合部12における係合をより強固にできる。
また、上記実施の形態では、レンズブロック6のMTフェルール接続面6bにピン9を形成する場合を説明したが、これに限らず、図11に示す光コネクタとレンズブロックの接続構造111のように、レンズブロック6に対してMTフェルール7を位置決めするための位置決め用ピン112をレンズブロック6と別体に形成し、位置決め用ピン112を、レンズブロック6に形成された嵌合孔113と、MTフェルール7に形成された嵌合孔7bの両者に嵌合させることで、レンズブロック6にMTフェルール7を装着するようにしてもよい。
この場合、位置決め用ピン112の長手方向中央部に拡径部112aを形成し、この拡径部112aにより、MTフェルール7の先端面7aとレンズブロック6のMTフェルール接続面6bとを所定の間隔で保持するようにすればよい。
上記実施の形態では、光コネクタ枠10の両側リブ10aの一端部に第1突起部12aを形成すると共に、レンズ枠5の両側リブ5aに係合孔12bを形成して第1係合部12としたが、これに限らず、光コネクタ枠10の両側リブ10aの一端部に係合孔を形成すると共に、レンズ枠5の両側リブ5aに第1突起部を形成して、第1係合部12としてもよい。
同様に、上記実施の形態では、光コネクタ枠10の両側リブ10aに第2突起部13aを形成すると共に、レンズ枠5の両側リブ5aの他端部にガイド溝13bを形成して第2係合部13を形成したが、これに限らず、光コネクタ枠10の両側リブ10aにガイド溝を形成すると共に、レンズ枠5の両側リブ5aの他端部に第2突起部を形成して、第2係合部13としてもよい。
このように、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
1 光コネクタとレンズブロックの接続構造
2 基板
3 光素子
4 光ファイバケーブル
5 レンズ枠
5a 側リブ
5b 前リブ
6 レンズブロック
7 MTフェルール
10 光コネクタ枠
10a 側リブ
10b 後リブ
12 第1係合部
13 第2係合部

Claims (6)

  1. 基板と、
    前記基板に搭載され、前記基板に垂直な光路を有する光素子と、
    前記光素子を囲むように前記基板に固定される、2つの側リブと、それら両側リブの一端部同士を接続する前リブとからなるレンズ枠と、
    前記光素子と光軸を一致させた状態で前記レンズ枠の両側リブ間に接着固定される、前記光素子の光路を前記基板と平行な光路に変換するレンズブロックと、
    前記基板と平行に配置される、前記光ファイバケーブルの先端部に設けられた光コネクタと、
    前記レンズ枠の側リブに係合される2つの側リブと、該2つの側リブの他端部同士を接続する後リブとからなる光コネクタ枠とからなり、
    前記光コネクタ枠の前記後リブと前記光コネクタ間に弾性部材を配設し、
    前記レンズブロックに前記光コネクタを装着した後、前記光コネクタ枠の両側リブを前記レンズ枠の両側リブに係合することで、前記弾性部材で前記光コネクタを前記レンズブロック側に押し付けて前記レンズブロックと前記光コネクタとを固定し、
    前記レンズ枠の両側リブと前記光コネクタ枠の両側リブとを、係合方向に沿って形成された2箇所の係合部で係合する、
    光コネクタとレンズブロックの接続構造。
  2. 前記2箇所の係合部は、
    前記光コネクタ枠の両側リブの一端部からその内側に向かって突出する第1突起部と、前記レンズ枠の両側リブに形成され、前記第1突起部を係合する係合孔とからなる第1係合部と、
    前記光コネクタ枠の両側リブの前記第1突起部よりも他端部側でその内側に向かって突出する第2突起部と、前記レンズ枠の両側リブの他端部に係合方向に沿って形成され、前記第2突起部をスライド自在に収容する切欠き状のガイド溝とからなる第2係合部とからなり、
    前記第1係合部にて、前記レンズ枠に対する前記光コネクタ枠の係合方向の動きを規制し、前記第2係合部にて、前記レンズ枠に対する前記光コネクタ枠の上下方向の動きを規制する請求項1記載の光コネクタとレンズブロックの接続構造。
  3. 前記光コネクタ枠の後リブには、前記光ファイバケーブルを通すための切欠きが形成される請求項2記載の光コネクタとレンズブロックの接続構造。
  4. 前記弾性部材がコイルばねからなり、該コイルばねの中空部に前記光ファイバケーブルを通す請求項3に記載の光コネクタとレンズブロックの接続構造。
  5. 前記光コネクタ枠の後リブの両側部には、該後リブの両側部から後方に突出する2つの取手部が形成され、該両取手部を内側に押し込むことにより、前記光コネクタ枠の両側リブを外側に拡げて、前記レンズ枠と前記光コネクタ枠の係合を解除するようにした請求項4に記載の光コネクタとレンズブロックの接続構造。
  6. 請求項1〜5いずれかに記載の光コネクタとレンズブロックの接続構造を備えた光モジュール。
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