JP2013522689A - 電子装置用スモールフォームファクタ光ファイバインタフェース組立体 - Google Patents
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Abstract
電子装置(100)用のスモールフォームファクタ(small-form-factor :SFF)光ファイバインタフェース組立体(80)が開示される。光ファイバインタフェース組立体は、光ファイバケーブル組立体(10)のプラグ(20)と嵌合関係をなして係合するよう構成されたレセプタクル(120)を含む。例示の光ファイバインタフェース組立体は、回路板(150)によって支持されると共にプラグをレセプタクルに嵌合させたときの機械的力を吸収するよう構成された可撓性マウント(228)を含む。レセプタクル孔(223)は、約2mm〜4mmの少なくとも1つの横方向寸法(L,W)を有する。光ファイバインタフェース組立体は、光通信及び機能と電気通信及び機能の両方をサポートすることができる。
Description
本発明は、一般に、電子装置用光ファイバインタフェースに関し、特に、電子装置用スモールフォームファクタ(small-form-factor:SFF)光ファイバインタフェース組立体に関する。
〔関連出願の説明〕
本願は、2010年3月19日に出願された米国特許仮出願第61/315,420号についての35U.S.C.§119(e)の規定に基づく優先権主張出願である。
本願は、2010年3月19日に出願された米国特許仮出願第61/315,420号についての35U.S.C.§119(e)の規定に基づく優先権主張出願である。
消費者向け電子装置は、光通信機能をますます備えている。このような機能は、出て行く光信号への電気信号の変換及び電気信号への入ってくる光信号の変換に基づく光送信及び受信器能を有する一体形光エンジン(一体形フォトニックモジュールとも呼ばれる)の使用を必要とする。出て行く(送信)及び入って来る(受信)光信号は、典型的には、それぞれの送信及び受信光導波路、例えば光ファイバ又は光ファイバケーブルによって電子装置に送受される。デュアル光ファイバ光ケーブル形態は、電子装置と外部装置との間の迅速な双方向通信を可能にする。光ファイバインタフェース組立体は、入って来る(「受信」)光信号を対応の電気信号に変換したり出て行く電気信号を対応の「送信」光信号に変換したりするために用いられる。
好ましい光ファイバケーブルは、これを電子装置に容易に接続したりこれから切り離したりすることができるよう構成されている。これは、電子装置に組み込まれたレセプタクルと容易に嵌合したりこれから取り外されたりするよう構成された光ファイバプラグを用いて達成できる。
しかしながら、消費者向け電子装置は、サイズが縮むと、光ファイバプラグ及びレセプタクルの通常の構成は、具体化するのがますます困難になる。したがって、ますます小型化している電子装置に用いるのに一層適した光ファイバインタフェース装置及び組立体が要望されている。
本発明の一要旨は、プラグを備えた外部光ファイバケーブルとインタフェースする回路板付き電子装置用光ファイバインタフェース組立体にある。この組立体は、送信光信号及び受信光信号をそれぞれ送信したり受信したりするよう構成された一体形光エンジンを含む。この組立体は、一体形光エンジンと一体に形成され、外部光ファイバケーブルのプラグを受け入れるよう構成されたレセプタクル孔を備えたレセプタクルを更に含む。レセプタクル孔は、約2mm〜4mmの少なくとも1つの横方向寸法を有する。レセプタクルは、回路板により支持された可撓性マウントによって支持される。可撓性マウントは、プラグをレセプタクルに嵌合させたときの機械的力を吸収するよう構成されている。
本発明の別の要旨は、光ファイバケーブルのプラグとインタフェースする電子装置用光ファイバインタフェース組立体にある。この組立体は、エンクロージャ支持領域が形成された端部を有する回路板を含み、エンクロージャ支持領域は、互いに反対側の縁部及び後側端部を有する。この組立体は、回路板上に作動的に設けられると共にそれぞれ送信光信号及び受信光信号を送信したり受信したりするよう構成された光送信器及び光受信器を更に含む。この組立体は、更に、レセプタクルフェルールを支持するよう構成された中央エンクロージャを含む。中央エンクロージャ及びレセプタクルフェルールは、約2mm〜4mmの少なくとも1つの横方向寸法を有するレセプタクルを構成する。この組立体は、中央エンクロージャをエンクロージャ支持領域内に可撓的に支持してレセプタクルフェルールが光送信器及び光受信器に対して作動的に配置されるように構成されたエンクロージャ支持構造体を更に含む。
本発明の別の要旨は、プラグを備えた外部光ファイバケーブルとインタフェースするハウジング付き電子装置用光ファイバインタフェース組立体にある。この組立体は、エンクロージャ支持領域が形成された端部を有する回路板を含み、エンクロージャ支持領域は、互いに反対側の側部及び後側端部を有する。この組立体は、エンクロージャ支持領域後側端部に隣接して回路板上に作動的に設けられると共に送信光信号及び受信光信号をそれぞれ送信したり受信したりするよう構成された光送信器及び光受信器を更に含む。この組立体は、更に、レセプタクル中央エンクロージャを有するレセプタクルを含み、レセプタクル中央エンクロージャは、レセプタクル中央エンクロージャを回路板に嵌合させるようエンクロージャ支持領域の側部に摺動的に係合するよう構成された側部を有する。レセプタクル中央エンクロージャは、電子装置ハウジングの上側部分及び下側部分に結合可能な上側及び下側フランジを有する。レセプタクル中央エンクロージャは、約2mm〜4mmの少なくとも1つの横方向寸法を有するレセプタクル孔を有する。
追加の特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載されており、部分的にはこのような説明から当業者には容易に明らかであり、或いは以下の詳細な説明、特許請求の範囲並びに添付の図面を含む明細書において開示する実施形態を実施することによって認識されよう。
上述の概要説明と以下の詳細な説明の両方は、種々の実施形態に関しており、特許請求の範囲に記載された発明の性質及び性格を理解するための概観又は枠組を提供するようになっていることは理解されるべきである。添付の図面は、種々の実施形態の一層の理解を提供するために添付されており、本明細書に組み込まれてその一部をなす。図面は、本明細書において説明する種々の実施形態を示しており、詳細な説明と一緒になって、特許請求の範囲に記載された本発明の原理及び作用を説明するのに役立つ。
次に、本発明の例示の実施形態を詳細に参照し、これら実施形態の実施例が添付の図面に示されている。可能な場合にはいつでも、同一の参照符号又は記号は、同一のコンポーネント又は部分を示すために用いられている。
以下の説明において、電子装置という用語は、光ファイバインタフェース装置、例えばレセプタクルを有すると共に少なくとも一部が電子、光又は光及び電気コンポーネントの組み合わせによって可能な電気、光又は電気と光の両方の機能を有する光ファイバインタフェース組立体を介して光送信及び受信器能を備えた装置を含む。
図のうちの幾つかには種々の図に関する基準系を提供するためにデカルト座標系が提供されている。
電子装置システム
図1は、例示の電子装置システム6の等角斜視図であり、この電子装置システムは、比較的小型の(例えば、手持ち形の)電子装置(「装置」)100及びこれに作動的に接続された例示の光ファイバケーブル組立体10を有する。図2は、図1に類似しており、装置100から切り離された例示の光ファイバケーブル組立体10を示している。光ファイバケーブル組立体10は、光ファイバケーブル40に作動的に接続された光ファイバインタフェース装置20を含む。光ファイバインタフェース装置20は、プラグの形態をしており、以下に説明する他の光ファイバインタフェース装置を区別するための略した言い方としてこのような光ファイバインタフェース20を以下、プラグ20と称する。
装置100は、内部111及び側部112を備えた装置エンクロージャ110を有し、この側部のところで、光ファイバケーブル組立体10は、以下に詳細に説明する光ファイバインタフェース組立体180に作動的に接続される。光ファイバインタフェース組立体180は、装置エンクロージャ側部112のところに配置されると共に嵌合関係をなしてプラグ20を受け入れると共にこれに係合するよう構成された光ファイバインタフェース装置120を含む。光ファイバインタフェース装置120を以下、レセプタクル120と称する。
光ファイバインタフェース組立体180のレセプタクル120は、これが小型電子装置100に適するものとなるようスモールフォームファクタ(small-form-factor:SFF)を有するようになっている。レセプタクル120は、孔123を備えた内部122を有する。レセプタクル内部122は、内側側壁124及び内側後壁125によって画定されている。一例では、内側側壁124のうちの少なくとも1つは、レセプタクルキー止め特徴部126Rを有する。レセプタクル120は、図2の拡大挿入図では、装置100の長い寸法の方向に長さ寸法L及び装置の短い寸法方向に幅寸法Wを備えた孔123を有するものとおして示されている。
レセプタクル120のフォームファクタは、寸法L,Wで定められる。スモールフォームファクタを定める長さ寸法Lの例示の値は、約2mm〜約15mmであるのが良く、スモールフォームファクタを定める例示の幅Wは、約2mm〜約4mmであるのが良い。例示の正方形スモールフォームファクタレセプタクル120は、約2mm×2mmの孔寸法を有し、例示の長方形レセプタクル120は、2mm×13mmのスモールフォームファクタ寸法(W×L)を有する。一例では、スモールフォームファクタレセプタクル120は、約2mm〜4mmの横方向寸法(L又はW)を有する。正方形レセプタクル孔123が関連の図に示され、これにつき以下に例示として説明する。
レセプタクル120は、本明細書においては、説明の便宜上、レセプタクル機能を有するものとして説明される。他の例では、レセプタクル120は、プラグ機能を有するよう構成され、プラグ20は、レセプタクルとして構成されても良い。
プラグ
図3Aは、例示の光ケーブル組立体10のプラグ側端部の拡大平面図である。プラグ20は、前側端部24、後側端部26及びオプションとしての光ファイバガイド28を収納した内部27を有するプラグハウジング22を含む。光ファイバガイド28は、プラグ20内に一対の光ファイバ42T,42Rを支持すると共に案内するよう構成されており、光ファイバガイド28は、一体形部材の形態をしていても良く或いは多種多様な部品を含む組立体であっても良い。プラグ20の他の実施形態では、プラグハウジング22は、複合成形により形成され、このようなプラグハウジングは、光ファイバガイド28の使用を必要としない。
プラグ20は、前側端部32及び後側端部34を備えたフェルール本体31を有するプラグフェルール30を更に含む。一例では、プラグフェルール本体31は、上側電気接点38Uの少なくとも一部分を支持した上面36U及び下側電気接点38Lの少なくとも一部分を支持した下面36Lを有する(図3C参照)。プラグフェルール30は、フェルール本体後側端部34のところがプラグハウジング前側端部24に連結されている。光ファイバケーブル40は、プラグハウジング後側端部26のところでプラグ20に作動的に接続されている。光ファイバケーブル40は、少なくとも送信光ファイバ42T及び受信光ファイバ42Rを支持し、これら光ファイバは、上述のオプションとしての光ファイバガイド28によってプラグハウジング内部27に支持されると共に案内される。プラグフェルール30は、レセプタクル孔123の形状に一致した断面形状を有し、したがって、プラグフェルールは、レセプタクル120と嵌合することができる。
送信光ファイバ42T及び受信光ファイバ42Rは、光ファイバケーブル40からプラグハウジング内部27まで延び、この内部で、これら光ファイバは、光ファイバガイド28によって支持されている。次に、送信及び受信光ファイバ42T,42Rは、プラグフェルール30まで延び、ここで、これら光ファイバは、プラグフェール本体31によってこの中に形成されたそれぞれの送信光通路39T及び受信光通路39R(例えば、ボア)(図3Bを参照されたい、なお以下において言及して説明する)内に支持されている。送信及び受信光ファイバ42T,42Rは、プラグフェルール本体31内でそれぞれの光ファイバ端部44T,44Rで終端している。送信及び受信光ファイバ42T,42Rは、それぞれ、送信及び受信光信号ST,SRを伝送する。
図3Bは、フェルール本体前側端部32のところのプラグフェルール30に関する例示の端部構成のY‐Z平面内における拡大断面図である。図3Cは、プラグフェルール30の正面図であり、フェルールがレセプタクルキー止め特徴部126R(図2参照)と嵌合するよう構成されたプラグキー止め特徴部126Pを有する一例を示している。プラグフェルール30は、フェルール本体前側端部32に隣接してプラグフェルール本体31に形成された送信及び受信隙間33T,33Rでそれぞれ終端した光通路39T,39Rを有している。送信及び受信隙間33T,33Rは、それぞれ、送信及び受信光ファイバ42T,42Rと位置合わせ又は軸合わせされている。
一例では、送信隙間33Tと受信隙間33Rを合体させると、単一の隙間を形成することができるが、2つの別々の隙間が一例として示されている。送信及び受信隙間33T,33Rは、一部が、それぞれの隙間後壁35T,35R及びそれぞれの隙間前壁37T,37Rで画定されている。送信及び受信光ファイバ端部44T,44Rは、それぞれ、後壁35T,35Rのところに又はこれに隣接して、即ち、送信及び受信光通路39T、39Rのそれぞれの端部のところに又はこれらに隣接して配置されている。例示としての実施形態では、送信及び受信光ファイバ端部44T,44Rは、それぞれの後壁35T,35Rを越えてそれぞれの送信及び受信隙間33T,33R中に延びるのが良い。
プラグフェルール本体前側端部32は、送信及び受信凸面CST,CSRを有し、これら凸面は、隙間前壁37T,37Rと一緒になって、それぞれ、プラグ送信及びプラグ受信レンズLTP,LRPを構成する。以下の説明及び関連の図において、送信及び受信プラグレンズLTP,LRPは、図示及び説明を容易にするために、上述の送信及び受信凸面CST,CSRと呼ばれる場合がある。
プラグ送信及び受信レンズLTP,LRPは、プラグフェルール30内に位置した送信及び受信光ファイバ端部44T,44Rから間隔を置いた状態でこれらと一線をなして配置されている。一例では、凸面CST,CSRは、非球面である。一例では、プラグ送信及び受信レンズLTP,LRPは各々、焦点距離FPを有し、送信及び受信光ファイバ端部44T,44Rは、送信及び受信レンズから焦点距離FP約1つ分の距離を置いたところに配置されている。一般に、プラグ送信及び受信レンズLTP,LRPは、それぞれの送信及び受信光ファイバ端部44T,44Rから動作可能な距離(operable distance )を置いたところに配置され、このような動作可能距離は、送信及び受信光50T,50Rが光の移動方向に応じて、効果的に集束されるか視準されるかのいずれかであるような距離である。
送信及び受信隙間33T,33R(又は、単一の合体した隙間)を有するプラグフェルール31の実施形態により、隙間前壁37T,37Rは、屈折面となることができ、その理由は、隙間内の隣接媒体は、空気、流体等である場合があり、その屈折率は、プラグフェルール本体31の構成材料とは異なっているからである。さらに、前壁37T,37Rは、プラグ送信及び受信レンズLTP,LRPの光学的設計において余剰の自由度を有し、即ち、これら壁は、図示のように平坦である必要はなく、送信及び受信レンズの光学性能に寄与するよう湾曲していても良い。
図3Dは、送信及び受信隙間33T,33Rが実質的に存在しない別の例示の実施形態を示している。この例では、単一のレンズ表面CST,CSRがプラグ送信及び受信レンズLTP,LRPを構成している。また、一例では、送信及び受信光ファイバ42T,42Rの光ファイバ端部44T,44Rは、損傷を回避するようこれらのそれぞれの光通路39T,39R内に僅かに引っ込められている。その結果、得られた空間は、僅かな送信及び受信隙間33T,33Rとなるが、対応の隙間前壁37T,37Rは光ファイバ端部44T,44Rに近接しているので、光出力の実質的に全てが送信及び受信レンズ表面CST,CSRのところに存在することが必要である。
引き続き図3A〜図3Dを参照すると、光ファイバケーブル組立体10の作動において、受信光ファイバ42R中をその光ファイバ端部44Rに向かって伝搬する光50R(「受信光」)は、これが光ファイバ端部から出るときに発散する(末広がりになる)。この発散受信光50Rは、受信隙間33Rかプラグフェルール本体31の対応の部分かのいずれかを通ってプラグ受信レンズLRPに至る。プラグ受信レンズLRPは、発散受信光50Rを視準して視準受信光50RCを生じさせる。
同様に、装置100(以下において説明する)により送信された視準送信光50TCは、プラグ送信レンズLTPにより受け取られ、このプラグ送信レンズは、視準送信光を(送信隙間33Tかプラグフェルール本体31の対応の部分かのいずれかを通って)光ファイバ端部44T上に集束させ、それにより送信光50Tは、送信光ファイバ42Tに沿って進む。
プラグ送信及び受信光50T,50Rは、プラグフェルール本体31を通って進むことに注目されたい。プラグフェルール本体31は、プラグ送信及び受信光50T,50Rの波長で実質的に透明な材料で作られ、この波長は、850nm〜1550nmの範囲にあるのが良い。プラグフェルール本体31の例示の材料は、透明な樹脂、例えばジェネラル・エレクトリック・カンパニー(General electric Company)によって商標ULTEM(登録商標)1010で販売されている無充填ポリエーテルイミド(PEI)が挙げられる。
一例では、プラグ20のフォームファクタは、図3Cに示されているようにプラグフェルール30の横方向寸法L′及びW′で定められる。スモールフォームファクタを定める長さ寸法L′の例示の値は、約2mmから15mmであるのが良く、スモールフォームファクタを定める例示の幅W′は、約2mmから約4mmであるのが良い。例示の正方形スモールフォームファクタプラグ20は、約2mm×2mmの横方向寸法を備えたプラグフェルール30を有し、例示の長方形プラグ20は、2mm×13mmのスモールフォームファクタ寸法(W′×L′)を有する。一例では、スモールフォームファクタプラグ20は、約2mm〜約4mmの横方向寸法(L′又はW′)を有する。正方形断面のプラグフェルール30が一例として関連の図に示されている。
一体形光エンジン
図4及び図5は、装置100の光ファイバインタフェース組立体180に作動的に接続された光ファイバケーブル組立体10の正面側斜視図及び背面側斜視図であるが、装置エンクロージャ110は、光ファイバインタフェース組立体のコンポーネントをより明確に示すために取り外されている。例示の光ファイバインタフェース組立体180は、レセプタクル120が一体に形成された一体形光エンジン200を含む。図6は、図4に類似した部分切除拡大図であり、光ファイバインタフェース組立体180の内部構造を示している。一体形光エンジン200は、電子装置100の回路板150に取り付けられている。回路板150は、上面152及び前側端部154を有する。回路板150は、スロット、凹部、オフセット、孔及び凹みゾーンから選択されたエンクロージャ支持領域156を有し、その結果、以下に更に説明するエンクロージャ214がプリント回路板と位置合わせされ又はこれに対して僅かに引っ込められている。説明の目的上、回路板前側端部154のところにスロット156を採用した実施形態について更に説明する。回路板スロット156は、回路板150により定められた側部157及び後側端部158を有している。回路板スロット156は、以下に詳細に説明するように一体形光エンジン200の一部分を収納するよう構成されている。
一体形光エンジン200は、中央エンクロージャ214を備えたハウジング210を有する。中央エンクロージャ214は、上述のレセプタクル120及びレセプタクル孔123を構成している。中央エンクロージャ214は、前側端部216、後側端部218、側部220及び上面222を有している。中央エンクロージャ214は、レセプタクル120の寸法形状を定める。
一体形光エンジンハウジング210は、可撓性マウント228を介して回路板150により支持されている。図7は、例示としての可撓性マウント228を示す一体形光エンジンハウジング210の前側端部側拡大図である。例示の可撓性マウント228は、中央エンクロージャ214の側部220にそれぞれの可撓性部材240によって連結された2つの外側支持部材230を有している。外側支持部材230は、中央エンクロージャ214が回路板スロット156内で浮動するよう回路板上面152によって支持されている。以下に詳細に説明するように、この形態は、プラグ20との嵌合及び離脱(取り外し)作業中、中央エンクロージャ214のレセプタクル120に加えられる力の向きを変えたり減衰させたりするのに役立つ。
図7は又、高さHHだけ互いに間隔を置いて配置された電子装置ハウジング110の上側区分110Uと下側区分110Lを示している。レセプタクル120が回路板の頂部だけでなく、回路板150のエンクロージャ支持領域156内に少なくとも部分的に位置する形態により、レセプタクルは、電子装置ハウジング110内に利用できる制限された高さHHを十分に利用することができる。一例では、中央エンクロージャ214の約半分は、回路板150の平面の上方に位置し、もう半分は、この平面の下に位置している。中央エンクロージャ214は、高さHEを有している。
図7は又、回路板150によって回路板上面152上に作動的に支持されたコンポーネント190を示している。コンポーネント190は、例えば、プロセッサ又は他形式のマイクロ(超小型)回路チップであるのが良い。コンポーネント190は、頂部192及び回路板上面152からコンポーネント頂部192まで測定して高さHCを有している。一例では、高さHCは、回路板によって作動的に支持されたコンポーネント全てのうちで最も高い高さとなっている。一例では、中央エンクロージャ高さHEは、コンポーネント190の高さHCよりも高く、即ち、HE>HCである。また、一例では、HH>HE>HCである。
再び図4〜図6を参照すると、回路板150の上面152は、同伝送ライン160を有し、これら導電性ラインのうちの幾つかは、接触パッド162を有している。送電線164が選択された接触パッド162と電気的接触関係に配置されると共にレセプタクル内部122(図8も又参照されたい)内に少なくとも部分的に設けられたそれぞれの上側及び下側電気接点201U,201Lのところで一体形光エンジン200と電気的接触関係をなしている。送電線164は、電力を一体形光エンジン200に供給するために用いられる。
回路板150は、信号を一体形光エンジン200に送受し、特に、光送信器260T及び光受信器260R(図6)を含む送信器‐受信器モジュール250に送受する信号伝送線170を更に有している。信号伝送線170は、送信信号STを回路板150上の送信コンポーネント(図示せず)から光送信器260Tに送る送信信号線170T及び受信信号SRを回路板(図5参照)上の受信コンポーネント(図示せず)に送る受信信号線170Rを有している。
一例では、光送信器260Tは、垂直共振器表面発光ダイオードレーザ(VCSEL)を含み、光受信器260Rは、PINフォトダイオードを含む。一例では、送信器‐受信器モジュール250は、送信器光サブアセンブリ(TOSA)及び受信器光サブアセンブリ(ROSA)を含む。
図6を参照すると、中央エンクロージャ214は、後側端部218に設けられた切欠き282を有し、この切欠き282は、光送信器260T及び光受信器260Rを収容し、このような切欠きは、光送信器及び光受信器をレセプタクル120の内側後壁125内に配置する。内側後壁125は、それぞれのレセプタクル送信及び受信レンズLTR,LRR(図6にはLTRが示されておらず、図9を参照されたい)を有し、このようなレンズLTR,LRRは、それぞれ、光送信器260T及び光受信器260Rと位置合わせされている。
例えば図5に示されている例示の実施形態では、光送信器260T及び光受信器260Rは、中央エンクロージャ後側端部218にすぐ隣接して配置されている。中央エンクロージャ214は、光送信器260Tにより放出されるプラグ送信光50T及び光受信器260Rにより受け取られる受信光50Rに対して実質的に透明な材料(例えば、上述のUltem(登録商標)透明樹脂)で作られている。
一例では、レセプタクル送信及び受信レンズLTR,LRRは各々、焦点距離FRを有し、光送信器260T及び光受信器260Rは、送信及び受信レンズから少なくとも1つ分の焦点距離FRを置いたところに配置されている。一般に、レセプタクル送信及び受信レンズLTR,LRRは、それぞれ、光送信器260T及び光受信器260Rから動作可能距離を置いたところに配置され、動作可能距離は、送信及び受信光が光の移動方向に応じて効果的に集束されるか視準されるかのいずれかの距離である。
図8は、光ファイバインタフェース組立体180の前に位置する光ファイバケーブル組立体10の正面側斜視図であり、回路板150によって支持された一体形光エンジン200の拡大図を含む。図9は、図8の拡大挿入図に類似した図であるが、より前方方向からの図であり、レセプタクル送信及び受信レンズLTR,LRRを示している。
一例では、光ファイバインタフェース組立体180は、レセプタクルを一体形光エンジンと別個にするのとは対照的に、一体形光エンジン200及び一体式構造として形成されたレセプタクル120を備えている。この種の一体構成により、嵌合及び離脱力が光学位置合わせ不良を生じさせる場合がある。この光学位置合わせ不良は、一体形光エンジン200の光送信器260Tと光ファイバケーブル組立体10の送信光ファイバ42Tとの間及び一体形光エンジンの光受信器260Rと光ファイバケーブル組立体の受信光ファイバ42Rとの間で起こる場合がある。このような位置合わせ不良は、外部光ファイバケーブル組立体10と装置100との間の光情報の送受に関して光ファイバインタフェース組立体180の性能に悪影響を及ぼす場合がある。
本明細書において開示する一体形光エンジン200とレセプタクル120の構成は、中央エンクロージャ214を回路板スロット156内に融通性を持って支持して中央エンクロージャ214が回路板スロット内で浮動するようにすることによって光ファイバインタフェース組立体180に関する上述の光学位置合わせ不良問題が生じる恐れを回避する。レセプタクル120のところでプラグ20を嵌合させたり離脱させたりしたとき、付随する力の向きが可撓性部材240によって外側支持部材230を介して回路板150に変えられる。
さらに、可撓性マウント228の可撓性部材240は、加えられた力に応答して撓むよう構成されており、それにより加えられた力を少なくとも部分的に減衰させる。送電線164及び信号伝送線170は、好ましくは、回路板スロット156内における中央エンクロージャ214の運動を許容するよう幾分かのたるみを備えており、その結果、これら線によって中央エンクロージャに加わる抵抗力が実質的にゼロになる。
可撓性マウント228の可撓性部材240に関する例示の形態は、光ファイバコネクタの嵌合及び離脱と関連した種類の力を受けると、可撓性メンブレンの撓みを可能にするよう設計された1つ又は2つ以上の波形部241を有している。単一の波形部241が一例として関連の図に示されている。可撓性部材240の他の形態、例えば、薄手の曲げ部、弾性部材、例えばばね、可撓性材料、例えば高密度フォーム、ゴム等を採用することができる。
一例では、中央エンクロージャ214、可撓性部材240及び外側部材230は、一体構造として形成され、例えば、単一の本体から成形され又はフライス加工される。別の例では、一体形光エンジン中央エンクロージャ214及び可撓性マウント228(例えば、可撓性部材240及び外側部材230)は、別々の部品から組み立てられる。一体形光エンジン中央エンクロージャ214、可撓性部材240及び外側部材230の例示の材料としては、プラスチック及び熱可塑性材料が挙げられる。
一例では、光ファイバインタフェース組立体180は、回路板150に且つ電子装置エンクロージャ110内に可撓的に取り付けられ、その結果、レセプタクル120に例えば装置エンクロージャ側部112のところで接近可能である。エンクロージャ214を回路板スロット156内に配置すると、電子装置エンクロージャ110内の空間が節約され、このことは、小型電子装置100にとって別の重要な属性である。
光送信器及び光受信器が回路板上に設けられた光エンジン
図10A及び図10Bは、レセプタクル120のところで光ファイバインタフェース組立体180に作動的に接続された例示の光ファイバケーブル組立体10の正面側斜視図及び背面側斜視図であり、光送信器260T及び光受信器260Rが回路板150上に位置している。図10Cは、図10Bと類似しており、一体形光エンジン中央エンクロージャ214の内部構成及び例示の光ファイバインタフェース組立体180のプラグフェルール30を示す拡大部分切除図である。
光送信器260T及び光受信器260Rは、回路板上面152上に位置し、それぞれの送信及び受信光ガイド312T,312Rを介して中央エンクロージャ214に光結合されており、このような光ガイド312T,312Rは、一例では、それぞれ送信及び受信光ファイバである。中央エンクロージャ214は、後側端部218のところに引き込みチャネル219を有し、ここで、送信及び受信光ガイド312T,312Rがレセプタクル内部122に延び、これら光ガイドは、それぞれの光ガイド端部314T,314Rで終端している。光ガイド端部314T,314Rは、プラグ20をレセプタクル120に嵌合させると、プラグ送信及び受信レンズLTP,LRPから間隔を置いて配置された状態でこれらと位置合わせされる。送信及び受信光ガイド312T,312Rは、好ましくは、可撓性部材240の撓みに起因した回路板スロット156内における中央エンクロージャ214の運動を許容するよう幾分かのたるみを有する。
構造健全性を備えた光ファイバインタフェース組立体
図11A及び図11Bは、回路板150によって支持された例示の光ファイバインタフェース組立体180の正面側斜視図及び背面側斜視図であり、光ファイバケーブル組立体10は、レセプタクル孔123の前に位置した状態で示されている。図11Cは、図11Bに類似しており、レセプタクル120に接続された光ファイバケーブル組立体10を示している。
光ファイバインタフェース組立体180の一例は、レセプタクル120を構成する一体形中央エンクロージャ214を含む。図12は、光ファイバインタフェース組立体180の正面拡大図であり、中央エンクロージャ214が装置エンクロージャ110内に設けられている。中央エンクロージャ214は、前側端部216、後側端部218及び側部220を有している。一例では、中央エンクロージャ側部220は、回路板150に形成されたスロット156の側部157に係合する溝420を有している。この係合は、中央エンクロージャ214を回路板スロット156中に挿入したときに、さねはぎ方式で達成される。
中央エンクロージャ214は、図11Cの正面図に示されているように、中央エンクロージャを装置100の装置エンクロージャ110に取り付けるよう構成された頂部及び底部フランジ430,432を更に有している。このような取り付けにより、光ファイバインタフェース組立体180に機械的強度が与えられ、その結果、プラグ20及びレセプタクル120と関連した嵌合力及び離脱力は、光ファイバインタフェース組立体180の光送信器260T及び光受信器260Rとプラグ20(図3A参照)の送信光ファイバ42T及び受信光ファイバ42Rとの間の光学位置合わせ状態を実質的に変えることができない。一例では、頂部及び底部フランジ430,432は、中央エンクロージャ214を装置エンクロージャ110に固定するためのエポキシ又ははんだを用いて装置エンクロージャ110に結合されるのが良い。
図12は、これまた高さHHだけ間隔を置いて配置された電子装置ハウジング110の上側区分110U及び下側区分110Lを示している点で図7とほぼ同じである。中央エンクロージャ214が回路板の頂部ではなく、一部が回路板150のエンクロージャ支持領域156内に位置する構成により、関連のレセプタクル120は、電子装置ハウジング110内で利用できる制限された高さHHを十分に利用することができる。一例では、エンクロージャ214の約半分が回路板150の平面の上方に位置し、もう半分がこの平面の下に位置している。一例では、中央エンクロージャ214は、高さHEを有する。
図12は又、回路板150によって回路板上面152上に作動的に支持されたコンポーネント190を示している。図7と関連して上述したように、コンポーネント190は、例えば、プロセッサ又は他形式のマイクロ(超小型)回路チップであるのが良い。コンポーネント190は、頂部192及び回路板上面152からコンポーネント頂部192まで測定して高さHCを有している。一例では、高さHCは、回路板によって作動的に支持されたコンポーネント全てのうちで最も高い高さとなっている。一例では、中央エンクロージャ高さHEは、コンポーネント190の高さHCよりも高く、即ち、HE>HCである。また、一例では、HH>HE>HCである。
また、再び図11Cを参照すると、光ファイバインタフェース組立体180は、一体形光エンジン200を有し、この一体形光エンジンは、中央エンクロージャ後側端部218に隣接して回路板150に作動的に取り付けられた光送信器260T及び光受信器260Rを有している。一例では、レセプタクル120の内部122は、プラグフェルール前側端部32が光送信器260T及び光受信器260Rに隣接して配置されるよう中央エンクロージャ後側端部218のところが開いている。この形態では、プラグ送信レンズLTPは、図13Aの断面平面図に示されているように、光送信器260Tからの発散プラグ送信光50Tを受け入れて送信光ファイバ端部44Tに入射する収束送信光を生じさせるよう構成されている。同様に、プラグ受信レンズLRPは、受信光ファイバ端部44Rから発散受信光50Rを受け取って光受信器260Rに入射する収束送信光を生じさせるよう構成されている。図13Bは、図13Aに類似した断面平面図であるが、プラグ20及びプラグフェルール30のより多くの部分を示すよう一層遠くから見た図である。
この特定の形態では、送信及び受信光ファイバ端部44T,44Rは、それぞれのプラグ送信及び受信レンズLTP,LRPから焦点距離1つ分だけ離れて位置しているわけではない。これとは異なり、送信及び受信光ファイバ端部44T,44Rは、各々、一例ではこれらのそれぞれのプラグ送信及び受信レンズLTP,LRPから焦点距離2つ分だけ離れたそれぞれの動作可能距離を有する。また、一例では、プラグ送信及び受信レンズLTP,LTRは、同一平面内に位置する必要はない。というのは、これらレンズは、光送信器260T及び光受信器260Rからそれぞれ互いに異なる距離を有すると共にこれら能動コンポーネントに関する光送信角度及び光受信角度が異なっているので種々の厚さ及びレンズ表面曲率を有する必要があるからである。
ハウジング支持構造体を備えた一体形光エンジン
図14及び図15は、非テザー(non-tethered)形態で回路板150によって支持された例示の光ファイバインタフェース組立体180の正面側斜視図及び背面側斜視図である。例示のレセプタクル120は、スモールフォームファクタ装置100に適したミニUSB形態を有している。レセプタクル120のためのミニUSB形態は、中央エンクロージャ214によって構成されている。しかしながら、一体形光エンジンハウジング210の一体構造とは異なり、この場合の一体形光エンジンハウジングは、別個の支持構造体450によって支持された中央エンクロージャ214を有する。加うるに、中央エンクロージャ214は、レセプタクルフェルール500を支持するよう構成された内部224を有する。レセプタクル120は、中央エンクロージャ214及びこの中に支持されたフェルール500によって構成されている。
支持構造体450は、側部456を備えた中央区分454を有する。支持構造体450の構成は、この支持構造体が中央区分454の側部456にそれぞれ取り付けられた2本の支持アーム458を有している点で、一体形光エンジンハウジング210の構成とほぼ同じである。支持アーム458は、回路板スロット156の各側で回路板上面152上に載って支持構造体450の中央区分454をスロット156内で浮動させ(浮遊させ)るよう働く。支持構造体中央区分454は、図16の正面側斜視図で最も良く示されているように、中央エンクロージャ214を収容するよう寸法決めされた中央開口部460を有し、図16では、支持構造体中央区分454を良好に示すために中央エンクロージャ214が省かれている。光ファイバインタフェース組立体180は、レセプタクル120に、例えば装置エンクロージャ側部112のところで接近できるよう装置エンクロージャ110内で回路板150に可撓的に取り付けられている。
図17A及び図17Bは、例示のレセプタクルフェルール500を正面上から見た斜視図及び背面上から見た斜視図である。図17C及び図17Dは、例示のレセプタクルフェルール500を正面下から見た斜視図及び背面下から見た斜視図である。レセプタクルフェルール500は、前側端部502及び後側端部504を備えたフェルール本体501を有する。レセプタクルフェルール本体501は、フェルール本体後側端部504からフェルール本体前側端部502まで延び、そしてフェルール本体前側端部のところに光通路端部510(図20A及び図20Bを参照されたい、なお以下において言及して説明する)を有する送信及び受信光通路509を有している。光通路509は、フェルール本体501内に位置する終端部511を更に有する。例示のフェルール光通路509は、図17Eに示されているようにフェルール500の断面図で最も良く示されているようにそれぞれの光導波路、例えば光ファイバ542を収納するよう寸法決めされたボアであり、一方の光通路は、端部542TEを備えた送信光ファイバ542Tを支持した状態で示されている。
一例では、レセプタクルフェルール前側端部502は、光通路端部510の各側に配置されたガイドピン512を有している。一例では、ガイドピン512に代えて、プラグフェルール30の前側端部32に設けられた対応のガイドピンを収納するガイド穴が用いられる。フェルール本体501は、前側端部502に隣接して位置すると共に光通路端部510と位置合わせされた少なくとも1つの傾斜面又はファセット505を有している。傾斜面505は、光通路509により支持された光ファイバ542のレーザ加工を許容するよう構成され、これら光ファイバ542は、例えば図17Eに示されているレーザビームLBによりレーザ加工可能に光通路端部510から延びるのが良い端部542TEを有している。
レセプタクルフェルール後側端部504は、送信器‐受信器モジュール250(図20A及び図20Bに最も良く示されている)を収納するよう構成された凹み520を有し、2つの光送信器260T1,260T2及び2つの光受信器260R1,260R2がそれぞれのレセプタクルレンズLTR1,LTR2,LRR1,LRR2と位置合わせされるようになっている。
再び図16の拡大挿入図を参照すると、一体形光エンジン200は、中央エンクロージャ後側端部218及びスロット後側端部158に隣接して回路板150に取り付けられた2つの光送信器260T1,260T2及び2つの光受信器260R1,260R2を有している。送信及び受信光伝送線170T,170Rは、回路板接触パッド162に電気的に接続されると共にそれぞれ光送信器260T1,260T2及び光受信器260R1,260R2に電気的に接続されている。これにより、光送信器260T1,260T2及び光受信器260R1,260R2がレセプタクルフェルール後側端部504に隣接して配置されると共にそれぞれのレセプタクル送信及び受信レンズLTR,LRRと位置合わせされる。
図18は、支持構造体中央区分454内に支持された中央エンクロージャ214の後側端部の斜視図、図19も又、その後側端部の斜視図である。図18は、レセプタクルフェルール送信レンズLTR1,LTR2及び受信レンズLRR1,LRR2を拡大挿入図で示し、図19は、光送信器260T1,260T2及び光受信器260R1,260R2を示している。
図20A及び図20Bは、光ファイバインタフェース組立体180の正面図側切欠き斜視図及び背面図側切欠き斜視図であり、支持構造体450の中央区分454内に支持されたレセプタクル中央エンクロージャ214及びレセプタクル中央エンクロージャ内に支持されたレセプタクルフェルール500を示している。送信器‐受信器モジュール250は、2つの光送信器260T1,260T2及び2つの光受信器260R1,260R2がそれぞれのレセプタクルレンズLTR1,LTR2,LRR1,LRR2と位置合わせされるようレセプタクルフェルール後側端部凹み520内に配置されている。
本発明を好ましい実施形態及びその特定の実施例と関連して図示すると共に本明細書において説明したが、他の実施形態及び他の実施例が実質的に同一の機能を実行すると共に/或いは同一の結果を達成することができるということは、当業者には容易に明らかであろう。このような均等例としての実施形態及び実施例は全て、本発明の精神及び範囲に含まれ、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲により包含されるようになっている。また、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明の種々の改造例及び変形例を想到できることは当業者には明らかであろう。本発明は、本発明の改造例及び変形例が特許請求の範囲に記載された本発明の範囲及びその均等範囲に含まれることを条件としてこのような改造例及び変形例を含むものである。
Claims (23)
- プラグを備えた外部光ファイバケーブルとインタフェースする回路板付き電子装置用光ファイバインタフェース組立体であって、
送信光信号及び受信光信号をそれぞれ送信したり受信したりするよう構成された一体形光エンジンと、
前記一体形光エンジンと一体に形成され、前記外部光ファイバケーブルの前記プラグを受け入れるよう構成されたレセプタクル孔を備えたレセプタクルとを含み、前記レセプタクル孔は、約2mm〜4mmの少なくとも1つの横方向寸法を有し、
前記レセプタクルは、前記回路板により支持された可撓性マウントによって支持され、前記可撓性マウントは、前記プラグを前記レセプタクルに嵌合させたときの機械的力を吸収するよう構成されている、光ファイバインタフェース組立体。 - 前記回路板は、上面及び縁部を有し、エンクロージャ支持領域が前記縁部中に形成され、
前記一体形光エンジンは、前記レセプタクル及び前記レセプタクル孔を備えた中央エンクロージャ及びレセプタクル内部を備えたハウジングを有し、
前記可撓性マウントは、前記中央ハウジングを前記エンクロージャ支持領域内に可撓的に支持するよう前記中央エンクロージャ及び前記回路板に連結されている、請求項1記載の光ファイバインタフェース組立体。 - 前記可撓性マウントは、前記中央エンクロージャに第1及び第2の可撓性部材によってそれぞれ可撓的に取り付けられた第1及び第2の外側部材を有し、前記第1及び前記第2の外側部材は、前記エンクロージャ支持領域の互いに反対側の縁部に隣接して前記回路板によって支持され、前記中央エンクロージャは、前記エンクロージャ支持領域内で浮動するようになっている、請求項2記載の光ファイバインタフェース組立体。
- 前記中央エンクロージャは、後側端部及び前記レセプタクル内部に位置した内部後壁を有し、前記内部後壁は、レセプタクル送信レンズ及びレセプタクル受信レンズを有し、
前記一体形光エンジンは、それぞれ前記中央エンクロージャ後壁に隣接して配置され且つそれぞれ前記レセプタクル送信レンズ及び前記レセプタクル受信レンズと位置合わせされると共に前記レセプタクル送信レンズ及び前記レセプタクル受信レンズから動作可能距離を置いたところに配置された光送信器及び光受信器を有する、請求項2記載の光ファイバインタフェース組立体。 - 前記回路板には少なくとも1本の電気ラインが形成され、
少なくとも1つのレセプタクル電気接点が前記少なくとも1本の電気ラインに電気的に接続されると共に前記レセプタクル内部に少なくとも部分的に設けられ、
前記プラグは、前記プラグを前記レセプタクルに嵌合させると、前記少なくとも1つのレセプタクル電気接点に電気的に接触するよう構成された少なくとも1つのプラグ電気接点を有する、請求項2記載の光ファイバインタフェース組立体。 - 前記中央エンクロージャは、高さHE、前記回路板上面上に支持されると共に高さHCを有するコンポーネントを有し、HE>HCである、請求項2記載の光ファイバインタフェース組立体。
- 前記中央エンクロージャは、後側端部及び前記レセプタクル内部に位置した内部後壁を有し、前記内部後壁は、それぞれ焦点距離FRを有するレセプタクル送信及び受信レンズを有し、少なくとも1つの切欠きが前記後側端部に設けられ、
前記一体形光エンジンは、それぞれ前記少なくとも1つの切欠き内に配置され且つ共にそれぞれ前記レセプタクル送信レンズ及び前記レセプタクル受信レンズと位置合わせされると共に前記レセプタクル送信レンズ及び前記レセプタクル受信レンズからほぼ距離FRを置いたところに配置された光送信器及び光受信器を有する、請求項2記載の光ファイバインタフェース組立体。 - 前記プラグは、前側端部を備えたフェルールを有し、前記前側端部は、プラグ送信レンズ及びプラグ受信レンズを有し、前記プラグ送信レンズ及び前記プラグ受信レンズは、前記プラグを前記レセプタクルに嵌合させると、前記レセプタクル送信レンズ及び前記レセプタクル受信レンズに対向するよう配置されている、請求項7記載の光ファイバインタフェース組立体。
- 前記外部光ファイバケーブルは、前記プラグを備えた前記レセプタクルに作動的に嵌合される、請求項8記載の光ファイバインタフェース組立体。
- 前記プラグは、プラグ送信レンズ及びプラグ受信レンズを有し、
前記一体形光エンジンは、各々前記回路板上に作動的に配置された光送信器及び光受信器を有し、
前記プラグを前記レセプタクルに嵌合させると送信光ガイド及び受信光ガイドが、第1の端部のところでそれぞれ前記光送信器及び前記光受信器に光結合されると共にそれぞれ第2の端部のところで前記プラグ送信レンズ及び前記プラグ受信レンズに光結合される、請求項2記載の光ファイバインタフェース組立体。 - 前記中央エンクロージャは、前記送信光ガイド及び前記受信光ガイドの一部分を前記中央エンクロージャ内部に導き入れて前記送信光ガイド及び前記受信光ガイドの第2の端部がそれぞれ、前記プラグ送信レンズ及び前記プラグ受信レンズから動作可能距離を置いたところに位置するよう構成された引き込みチャネルを有する、請求項10記載の光ファイバインタフェース組立体。
- 前記外部光ファイバケーブルは、前記プラグを備えた前記レセプタクルに作動的に結合される、請求項10記載の光ファイバインタフェース組立体。
- 前記プラグは、プラグ送信レンズ及びプラグ受信レンズを有し、
前記中央エンクロージャは、開口した後側端部を有し、
前記一体形光エンジンは、各々前記中央エンクロージャ後側端部に隣接して配置され且つそれぞれ前記プラグを前記レセプタクルに嵌合させると、前記プラグ送信レンズ及び前記プラグ受信レンズと位置合わせされると共に前記プラグ送信レンズ及び前記プラグ受信レンズから動作可能距離を置いたところに配置される光送信器及び光受信器を有する、請求項1記載の光ファイバインタフェース組立体。 - 前記外部光ファイバケーブルは、前記プラグを備えた前記レセプタクルに作動的に嵌合される、請求項13記載の光ファイバインタフェース組立体。
- 光ファイバケーブルのプラグとインタフェースする電子装置用光ファイバインタフェース組立体であって、
エンクロージャ支持領域が形成された端部を有する回路板を含み、前記エンクロージャ支持領域は、互いに反対側の縁部及び後側端部を有し、
前記回路板上に作動的に設けられると共にそれぞれ送信光信号及び受信光信号を送信したり受信したりするよう構成された光送信器及び光受信器を含み、
レセプタクルフェルールを支持するよう構成された中央エンクロージャを含み、前記中央エンクロージャ及びレセプタクルフェルールは、約2mm〜4mmの少なくとも1つの横方向寸法を有するレセプタクルを構成し、
前記中央エンクロージャを前記エンクロージャ支持領域内に可撓的に支持して前記レセプタクルフェルールが前記光送信器及び前記光受信器に対して作動的に配置されるように構成されたエンクロージャ支持構造体を含む、光ファイバインタフェース組立体。 - 前記レセプタクルは、ミニUSB形態を有する、請求項15記載の光ファイバインタフェース組立体。
- 前記中央エンクロージャは、前記光送信器及び前記光受信器が前記レセプタクルフェルールの後側端部にすぐ隣接して配置されるよう開口した後側端部を有する、請求項15記載の光ファイバインタフェース組立体。
- 前記エンクロージャ支持領域は、スロット、凹部、オフセット、孔及び凹み領域から選択される、請求項15記載の光ファイバインタフェース組立体。
- 前記回路板は、上面、前記回路板上面上に作動的に支持されると共に高さHCを有するコンポーネントを有し、前記中央エンクロージャは、高さHEを有し、HE>HCである、請求項15記載の光ファイバインタフェース組立体。
- プラグを備えた外部光ファイバケーブルとインタフェースするハウジング付き電子装置用光ファイバインタフェース組立体であって、
エンクロージャ支持領域が形成された端部を有する回路板を含み、前記エンクロージャ支持領域は、互いに反対側の側部及び後側端部を有し、
前記エンクロージャ支持領域後側端部に隣接して前記回路板上に作動的に設けられると共に送信光信号及び受信光信号をそれぞれ送信したり受信したりするよう構成された光送信器及び光受信器を含み、
レセプタクル中央エンクロージャを有するレセプタクルを含み、前記レセプタクル中央エンクロージャは、前記レセプタクル中央エンクロージャを前記回路板に嵌合させるよう前記エンクロージャ支持領域の側部に摺動的に係合するよう構成された側部を有し、前記レセプタクル中央エンクロージャは、前記電子装置ハウジングの上側部分及び下側部分に結合可能な上側及び下側フランジを有し、前記レセプタクル中央エンクロージャは、約2mm〜4mmの少なくとも1つの横方向寸法を有するレセプタクル孔を有する、光ファイバインタフェース組立体。 - 前記プラグは、前側端部を備えたフェルールを有し、前記前側端部は、プラグ送信及び受信レンズを有し、前記プラグ送信及び受信レンズは、それぞれ、前記プラグを前記レセプタクルに嵌合させると、前記光送信器及び前記光受信器から動作可能距離を置いたところに配置されている、請求項20記載の光ファイバインタフェース組立体。
- 前記エンクロージャ支持領域は、スロット、凹部、オフセット、孔及び凹み領域から選択される、請求項20記載の光ファイバインタフェース組立体。
- 前記回路板は、上面、前記回路板上面上に作動的に支持されると共に高さHCを有するコンポーネントを有し、前記中央エンクロージャは、高さHEを有し、HE>HCである、請求項20記載の光ファイバインタフェース組立体。
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