JP2021101222A - 光コネクタ及び光コネクタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバとの間での光損失を抑えて効率的に光通信させることが可能な光コネクタ及び光コネクタ装置を提供すること。【解決手段】一対の光ファイバ３に接続された相手側光コネクタが嵌合されるハウジング２０と、ハウジング２０に収容され、相手側光コネクタにおける一方の光ファイバ３の端面３ｂが一端側に配置される発光側レンズ部４１と、ハウジング２０に収容され、相手側光コネクタにおける他方の光ファイバ３の端面３ｂが一端側に配置される受光側レンズ部４２と、発光側レンズ部４１における他端側に配置される発光素子６１ａと、受光側レンズ部４２における他端側に配置される受光素子６２ａと、を備え、ハウジング２０に相手側光コネクタが嵌合された状態で、受光側レンズ部４２と光ファイバ３の端面３ｂとの距離が、発光側レンズ部４１と光ファイバ３の端面３ｂとの距離よりも小さい。【選択図】図５

Description

本発明は、光コネクタ及び光コネクタ装置に関する。

光通信分野で用いられる光コネクタは、発光素子及び受光素子を備えた光変換モジュールであるＦＯＴ（Fiber Optic Transceiver）と、ＦＯＴの発光素子及び受光素子に対向配置されたレンズとを備えている（例えば、特許文献１参照）。この光コネクタは、相手側光コネクタが接合された状態において、ＦＯＴの発光素子からの光信号がレンズを通して相手側光コネクタの光ファイバへ導かれ、相手側光コネクタの光ファイバからの光信号がレンズを通して受光素子へ導かれる。

特開２０１２−２４７６２２号公報 特開２０１９−５６８９５号公報

ところで、光コネクタでは、発光側及び受光側の各レンズと相手側光コネクタの光ファイバとの間での光損失が懸念される。特に、発光素子の光をレンズによって光ファイバの端面に集光させる光伝送箇所での光損失の改善が求められている。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、光ファイバとの間での光損失を抑えて効率的に光通信させることが可能な光コネクタ及び光コネクタ装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記構成により達成される。
（１） 一対の光ファイバに接続された相手側光コネクタが嵌合されるハウジングと、前記ハウジングに収容され、前記相手側光コネクタにおける一方の前記光ファイバの端面が一端側に配置される発光側レンズ部と、前記ハウジングに収容され、前記相手側光コネクタにおける他方の前記光ファイバの端面が一端側に配置される受光側レンズ部と、前記発光側レンズ部における他端側に配置される発光素子と、前記受光側レンズ部における他端側に配置される受光素子と、を備え、前記ハウジングに前記相手側光コネクタが嵌合された状態で、前記受光側レンズ部と前記光ファイバの端面との距離が、前記発光側レンズ部と前記光ファイバの端面との距離よりも小さい、ことを特徴とする光コネクタ。

上記（１）の構成の光コネクタによれば、ハウジングに相手側光コネクタが嵌合された状態では、受光側レンズ部と光ファイバの端面との距離が、発光側レンズ部と光ファイバの端面との距離よりも小さい。
これにより、受光側レンズ部と光ファイバの端面との間では、光ファイバの端面から出射して広がる光を受光側レンズ部へ効率的に入射させることができる。また、発光側レンズ部と光ファイバの端面との間では、発光側レンズ部から出射させる光を無理なく屈曲させて光ファイバの端面に集光させることができる。
したがって、発光側及び受光側の各レンズ部と相手側光コネクタの各光ファイバの端面との間での光損失を極力抑えて効率的に光通信させることができる。

（２） 前記受光側レンズ部のレンズ厚は、前記発光側レンズ部のレンズ厚よりも大きくされている、ことを特徴とする上記（１）に記載の光コネクタ。

上記（２）の構成の光コネクタによれば、受光側レンズ部のレンズ厚が、発光側レンズ部のレンズ厚よりも大きくされている。したがって、発光側レンズ部における発光素子側の位置と受光側レンズ部における受光素子側の位置を合わせることにより、受光側レンズ部と光ファイバの端面との距離が、発光側レンズ部と光ファイバの端面との距離よりも無理なく小さくされる。また、レンズ厚が小さい発光側レンズ部では、発光側レンズ部内で光が透過する距離を小さくでき、レンズ固有の透過率にしたがって大きくなる光の減衰を抑えることができる。

（３） 前記発光側レンズ部及び前記受光側レンズ部は、基板部に一体成形されたレンズ体とされて前記ハウジングに組付けられる、ことを特徴とする上記（１）または（２）に記載の光コネクタ。

上記（３）の構成の光コネクタによれば、レンズ体がハウジングに組付けられることにより、レンズ厚の異なる発光側レンズ部及び受光側レンズ部が容易に位置決めされてハウジングに収容される。

（４） 前記相手側光コネクタと、上記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の前記光コネクタと、を備えることを特徴とする光コネクタ装置。

上記（４）の構成の光コネクタ装置によれば、ハウジングに相手側光コネクタが嵌合されると、受光側レンズ部と光ファイバの端面との距離が、発光側レンズ部と光ファイバの端面との距離よりも小さくされる。
これにより、受光側レンズ部と光ファイバの端面との間では、光ファイバの端面から出射して広がる光を受光側レンズ部へ効率的に入射させることができる。また、発光側レンズ部と光ファイバの端面との間では、発光側レンズ部から出射させる光を無理なく光ファイバの端面に集光させることができる。
したがって、上記構成の光コネクタ装置によれば、発光側及び受光側の各レンズ部と相手側光コネクタの光ファイバとの間での光損失を極力抑えて良好に光通信させることができる。

本発明によれば、光ファイバとの間での光損失を抑えて効率的に光通信させることが可能な光コネクタ及び光コネクタ装置を提供できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

本発明の一実施形態に係る光コネクタと相手側光コネクタとからなる光コネクタ装置の斜視図である。 相手側光コネクタの分解斜視図である。 本実施形態に係る光コネクタの分解斜視図である。 レンズ体を示す図であって、（ａ）は正面側からの斜視図、（ｂ）は裏面側からの斜視図である。 相手側光コネクタが接合された本実施形態に係る光コネクタの光軸に沿う断面図である。 相手側光コネクタが接合された本実施形態に係る光コネクタの光軸に沿う一部の断面図である。 相手側光コネクタが接合された参考例に係る光コネクタの光軸に沿う一部の断面図である。

以下、本発明に係る実施形態の例を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る光コネクタ１１と相手側光コネクタ１とからなる光コネクタ装置１０の斜視図である。

図１に示すように、本実施形態に係る光コネクタ１１は、レセプタクルタイプの光コネクタであり、プリント回路基板（図示略）に実装される。光コネクタ１１には、プラグコネクタである相手側光コネクタ１が接合される。これにより、この光コネクタ１１と相手側光コネクタ１とによって光コネクタ装置１０が構成される。

図２は、相手側光コネクタ１の分解斜視図である。
図２に示すように、相手側光コネクタ１は、一対の光ファイバ３と、これらの光ファイバ３の端部に組付けられるフェルール４と、フェルール４が組付けられた光ファイバ３の端部に接続されるハウジング５と、フェルール４をハウジング５に保持させるホルダ６とを有している。光ファイバ３は、外被３ａによって外周が覆われており、フェルール４が組付けられる端部において外被３ａから露出されている。ハウジング５は、その先端が嵌合部２とされており、この嵌合部２が光コネクタ１１に嵌合される。これにより、光コネクタ１１と相手側光コネクタ１の光ファイバ３とが光通信可能とされる。

図３は、本実施形態に係る光コネクタ１１の分解斜視図である。
図３に示すように、光コネクタ１１は、ハウジング２０と、シールドケース３０と、レンズ体４０と、光変換モジュールであるＦＯＴ（Fiber Optic Transceiver）６０と、を備えている。

ハウジング２０は、合成樹脂から成形された箱状の部材であり、このハウジング２０には、前端側に相手側光コネクタ１の嵌合部２が嵌合する嵌合凹部２２が形成されている。ハウジング２０は、後端側に光モジュール収容部２１を有しており、この光モジュール収容部２１に、レンズ体４０とＦＯＴ６０が予め組付けられることにより一体化された光モジュールが組付けられる。また、ハウジング２０には、シールドケース３０が上部から嵌め込まれて装着される。

シールドケース３０は、導電性金属板をプレス加工等によって箱状に形成して構成されている。シールドケース３０は、ハウジング２０に装着されることで、ハウジング２０の上部、両側部及び後部を覆ってシールドする。そして、このシールドケース３０をハウジング２０に装着することにより、ハウジング２０の光モジュール収容部２１に組付けられた光モジュールとしてのレンズ体４０及びＦＯＴ６０がシールドケース３０によって押圧されて保持される。

シールドケース３０には、その側板部３２に複数の脚部３３が形成されており、これらの脚部３３は、回路基板のスルーホール（図示略）に挿し込まれてハンダ付けされる。これにより、光コネクタ１１が、回路基板に固定される。

レンズ体４０は、平面視矩形状に形成された基板部４３を有しており、この基板部４３には、発光側レンズ部４１及び受光側レンズ部４２が形成されている。これらの発光側レンズ部４１及び受光側レンズ部４２は、横並びに設けられている。レンズ体４０は、導光性を有する透明樹脂によって一体成形されたもので、発光側レンズ部４１と受光側レンズ部４２とが基板部４３の前面に形成されている。レンズ体４０には、基板部４３の両側に、係合アーム４６が形成されている。

ＦＯＴ６０は、平面視矩形状に形成されており、その前面には、発光側ＦＯＴ６１及び受光側ＦＯＴ６２が横並びに設けられている。発光側ＦＯＴ６１は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）などの発光素子６１ａを有する。受光側ＦＯＴ６２は、例えば、ＰＤ（Photo Diode)などの受光素子６２ａを有する。ＦＯＴ６０は、合成樹脂によって一体成形されたもので、発光側ＦＯＴ６１と受光側ＦＯＴ６２とが一体に設けられている。ＦＯＴ６０の下部には、複数のリードフレーム６５が設けられている。これらのリードフレーム６５は、回路基板のパッド上に配置されてはんだ付けされ、回路基板の所定の回路に対して電気的に接続される。ＦＯＴ６０には、係合突起６６が形成されている。

ＦＯＴ６０は、レンズ体４０の後面側に組付けられる。このとき、レンズ体４０は、係合アーム４６がＦＯＴ６０の係合突起６６を係止する。即ち、レンズ体４０の係合アーム４６とＦＯＴ６０の係合突起６６とが係合し、レンズ体４０とＦＯＴ６０が予め組付けられることにより、一体化された光モジュールが形成されることになる。そして、このレンズ体４０とＦＯＴ６０のアッセンブリされた光モジュールは、ハウジング２０の光モジュール収容部２１にレンズ体４０側から嵌め込まれて所定位置に位置決めされた状態で収容される。

図４は、レンズ体４０を示す図であって、図４の（ａ）は正面側からの斜視図、図４の（ｂ）は裏面側からの斜視図である。図５は、相手側光コネクタ１が接合された本実施形態に係る光コネクタ１１の光軸に沿う断面図である。
図４の（ａ）及び図４の（ｂ）に示すように、レンズ体４０の発光側レンズ部４１及び受光側レンズ部４２は、基板部４３から異なる突出寸法で突出されている。具体的には、受光側レンズ部４２は、発光側レンズ部４１よりも基板部４３からの突出寸法が大きくされている。

図５に示すように、発光側レンズ部４１は、ＦＯＴ側レンズ面４１Ａと、ファイバ側レンズ面４１Ｂとを有している。受光側レンズ部４２は、ＦＯＴ側レンズ面４２Ａと、ファイバ側レンズ面４２Ｂとを有している。そして、レンズ体４０は、発光側レンズ部４１のＦＯＴ側レンズ面４１Ａに対向した位置にＦＯＴ６０の発光側ＦＯＴ６１が配置され、受光側レンズ部４２のＦＯＴ側レンズ面４２Ａに対向した位置にＦＯＴ６０の受光側ＦＯＴ６２が配置される。

発光側レンズ部４１は、ＦＯＴ側レンズ面４１Ａの頂部とファイバ側レンズ面４１Ｂの頂部との間がレンズ厚Ｔ１とされている。受光側レンズ部４２は、ＦＯＴ側レンズ面４２Ａの頂部とファイバ側レンズ面４２Ｂの頂部との間がレンズ厚Ｔ２とされている。そして、発光側レンズ部４１よりも基板部４３からの突出寸法が大きくされた受光側レンズ部４２は、そのレンズ厚Ｔ２が発光側レンズ部４１のレンズ厚Ｔ１よりも大きくされている。

ハウジング２０には、嵌合凹部２２内に突出する筒状のフェルール嵌合部２３が形成されている。これらのフェルール嵌合部２３の中心には、レンズ体４０の装着側からレンズ挿入孔２４及びフェルール挿入孔２５が順に形成されている。

ハウジング２０のフェルール嵌合部２３には、そのレンズ挿入孔２４に、レンズ体４０の発光側レンズ部４１及び受光側レンズ部４２がそれぞれ嵌め込まれてハウジング２０に位置決めされている。

そして、この光コネクタ１１のハウジング２０の嵌合凹部２２に相手側光コネクタ１の嵌合部２が嵌合されて光コネクタ１１と相手側光コネクタ１とが接合されると、嵌合部２に形成された嵌合穴部２ａにフェルール嵌合部２３が嵌合される。すると、相手側光コネクタ１のフェルール４の端部がフェルール嵌合部２３のフェルール挿入孔２５に挿入され、一方の光ファイバ３の端面３ｂが発光側レンズ部４１のファイバ側レンズ面４１Ｂに対向した位置に配置され、他方の光ファイバ３の端面３ｂが受光側レンズ部４２のファイバ側レンズ面４２Ｂに対向した位置に配置される。

本実施形態の光コネクタ１１では、相手側光コネクタ１との接合状態において、ＦＯＴ６０の発光側ＦＯＴ６１で電気信号から変換されて発生した光信号は、発光側レンズ部４１へＦＯＴ側レンズ面４１Ａから入射する。そして、この発光側レンズ部４１へ入射した光信号は、発光側レンズ部４１のファイバ側レンズ面４１Ｂから出射し、相手側光コネクタ１における一方の光ファイバ３の端面３ｂから入射されて光ファイバ３に導かれて光伝送される。また、相手側光コネクタ１における他方の光ファイバ３の端面３ｂから出射した光信号は、受光側レンズ部４２へファイバ側レンズ面４２Ｂから入射する。そして、この受光側レンズ部４２へ入射した光信号は、受光側レンズ部４２のＦＯＴ側レンズ面４２Ａから出射し、ＦＯＴ６０の受光側ＦＯＴ６２で受光されて電気信号に変換される。

図６は、相手側光コネクタ１が接合された本実施形態に係る光コネクタ１１の光軸に沿う一部の断面図である。
図６に示すように、本実施形態に係る光コネクタ１１は、受光側レンズ部４２のレンズ厚Ｔ２が、発光側レンズ部４１のレンズ厚Ｔ１よりも大きくされたレンズ体４０を備えている。そして、このレンズ体４０を備えた光コネクタ１１では、ハウジング２０の嵌合凹部２２に相手側光コネクタ１の嵌合部２が嵌合された状態で、受光側レンズ部４２と光ファイバ３の端面３ｂとの距離Ｄ２が、発光側レンズ部４１と光ファイバ３の端面３ｂとの距離Ｄ１よりも小さくなる。

このように、受光側レンズ部４２のファイバ側レンズ面４２Ｂと光ファイバ３の端面３ｂとの間では、距離Ｄ２が小さくされているので、光ファイバ３の端面３ｂから出射して広がる光Ｌ２を受光側レンズ部４２のファイバ側レンズ面４２Ｂへ効率的に入射させることができる。

また、発光側レンズ部４１のファイバ側レンズ面４１Ｂと光ファイバ３の端面３ｂとの間では、距離Ｄ１が大きくされているので、発光側レンズ部４１のファイバ側レンズ面４１Ｂから出射させる光Ｌ１を無理なく屈折させて光ファイバ３の端面３ｂに集光させることができる。

ここで、参考例について説明する。
図７は、相手側光コネクタが接合された参考例に係る光コネクタ１００の光軸に沿う一部の断面図である。
図７に示すように、参考例に係る光コネクタ１００では、発光側レンズ部１４１と受光側レンズ部１４２が同一のレンズ厚を有している。そして、発光側レンズ部１４１と光ファイバ３の端面３ｂとの距離と、受光側レンズ部１４２と光ファイバ３の端面３ｂとの距離とが、同一寸法とされている。

この参考例に係る光コネクタ１００では、受光側レンズ部１４２と光ファイバ３との間において、光ファイバ３の端面３ｂから出射して広がる光が受光側レンズ部１４２で受光しきれなくなることがある。また、発光側レンズ部１４１と光ファイバ３との間では、短い距離の間で光を大きく屈折させて集光させる必要がある。このため、発光側レンズ部１４１及び受光側レンズ部１４２のいずれにおいても、光ファイバ３との間での光損失によって効率的に光伝送させることが困難となるおそれがある。

これに対して、本実施形態に係る光コネクタ１１及びこの光コネクタ１１を備えた光コネクタ装置１０によれば、ハウジング２０の嵌合凹部２２に相手側光コネクタ１の嵌合部２が嵌合された状態では、受光側レンズ部４２と光ファイバ３の端面３ｂとの距離Ｄ２が、発光側レンズ部４１と光ファイバ３の端面３ｂとの距離Ｄ１よりも小さい。

これにより、受光側レンズ部４２と光ファイバ３の端面３ｂとの間では、光ファイバ３の端面３ｂから出射して広がる光Ｌ２を受光側レンズ部４２へ効率的に入射させることができる。また、発光側レンズ部４１と光ファイバ３の端面３ｂとの間では、発光側レンズ部４１から出射させる光Ｌ１を無理なく屈曲させて光ファイバ３の端面３ｂに集光させることができる。

したがって、発光側レンズ部４１及び受光側レンズ部４２のそれぞれと相手側光コネクタ１の各光ファイバ３の端面３ｂとの間での光損失を極力抑えて効率的に光通信させることができる。

また、本実施形態に係る光コネクタ１１によれば、受光側レンズ部４２のレンズ厚Ｔ２が、発光側レンズ部４１のレンズ厚Ｔ１よりも大きくされている。したがって、受光側レンズ部４２と光ファイバ３の端面３ｂとの距離Ｄ２が、発光側レンズ部４１と光ファイバ３の端面３ｂとの距離Ｄ１よりも無理なく小さくされる。また、レンズ厚Ｔ１が小さい発光側レンズ部４１では、発光側レンズ部４１内で光が透過する距離を小さくでき、レンズ固有の透過率にしたがって大きくなる光の減衰を抑えることができる。

また、本実施形態に係る光コネクタ１１では、発光側レンズ部４１及び受光側レンズ部４２が基板部４３に一体成形されてレンズ体４０とされてハウジング２０に組付けられている。そこで、レンズ体４０がハウジング２０に組付けられることにより、異なるレンズ厚Ｔ１，Ｔ２を有する発光側レンズ部４１及び受光側レンズ部４２が容易に位置決めされてハウジング２０に収容される。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、上記実施形態では、発光側レンズ部４１と受光側レンズ部４２とが基板部４３に一体に形成されたレンズ体４０を用いたが、別体の発光側レンズ部４１及び受光側レンズ部４２をハウジング２０に組み付ける構造でもよい。

ここで、上述した本発明に係る光コネクタ及び光コネクタ装置の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］〜［４］に簡潔に纏めて列記する。
［１］ 一対の光ファイバ（３）に接続された相手側光コネクタ（１）が嵌合されるハウジング（２０）と、
前記ハウジング（２０）に収容され、前記相手側光コネクタ（１）における一方の前記光ファイバ（３）の端面（３ｂ）が一端側に配置される発光側レンズ部（４１）と、
前記ハウジング（２０）に収容され、前記相手側光コネクタ（１）における他方の前記光ファイバ（３）の端面（３ｂ）が一端側に配置される受光側レンズ部（４２）と、
前記発光側レンズ部（４１）における他端側に配置される発光素子（６１ａ）と、
前記受光側レンズ部（４２）における他端側に配置される受光素子（６２ａ）と、
を備え、
前記ハウジング（２０）に前記相手側光コネクタ（１）が嵌合された状態で、前記受光側レンズ部（４２）と前記光ファイバ（３）の端面（３ｂ）との距離（Ｄ２）が、前記発光側レンズ部（４１）と前記光ファイバ（３）の端面（３ｂ）との距離（Ｄ１）よりも小さい、ことを特徴とする光コネクタ（１１）。
［２］ 前記受光側レンズ部（４２）のレンズ厚（Ｔ２）は、前記発光側レンズ部（４１）のレンズ厚（Ｔ１）よりも大きくされている、ことを特徴とする上記［１］に記載の光コネクタ（１１）。
［３］ 前記発光側レンズ部（４１）及び前記受光側レンズ部（４２）は、基板部（４３）に一体成形されたレンズ体（４０）とされて前記ハウジング（２０）に組付けられる、ことを特徴とする上記［１］または［２］に記載の光コネクタ（１１）。
［４］ 前記相手側光コネクタ（１）と、上記［１］〜［３］のいずれか一つに記載の前記光コネクタ（１１）と、を備える、ことを特徴とする光コネクタ装置（１０）。

１…相手側光コネクタ
３…光ファイバ
３ｂ…端面
１０…光コネクタ装置
１１…光コネクタ
２０…ハウジング
４０…レンズ体
４１…発光側レンズ部
４２…受光側レンズ部
４３…基板部
６１…発光側ＦＯＴ
６１ａ…発光素子
６２…受光側ＦＯＴ
６２ａ…受光素子
Ｄ１，Ｄ２…距離
Ｔ１，Ｔ２…レンズ厚

Claims (4)

1. 一対の光ファイバに接続された相手側光コネクタが嵌合されるハウジングと、
   前記ハウジングに収容され、前記相手側光コネクタにおける一方の前記光ファイバの端面が一端側に配置される発光側レンズ部と、
   前記ハウジングに収容され、前記相手側光コネクタにおける他方の前記光ファイバの端面が一端側に配置される受光側レンズ部と、
   前記発光側レンズ部における他端側に配置される発光素子と、
   前記受光側レンズ部における他端側に配置される受光素子と、
   を備え、
   前記ハウジングに前記相手側光コネクタが嵌合された状態で、前記受光側レンズ部と前記光ファイバの端面との距離が、前記発光側レンズ部と前記光ファイバの端面との距離よりも小さい、
   ことを特徴とする光コネクタ。
2. 前記受光側レンズ部のレンズ厚は、前記発光側レンズ部のレンズ厚よりも大きくされている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。
3. 前記発光側レンズ部及び前記受光側レンズ部は、基板部に一体成形されたレンズ体とされて前記ハウジングに組付けられる、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光コネクタ。
4. 前記相手側光コネクタと、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の前記光コネクタと、
   を備える、
   ことを特徴とする光コネクタ装置。

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