JP3865137B2 - 光コネクタ - Google Patents
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Description
【発明に属する技術分野】
この発明は、光ファイバの先端部に取り付けられ、回路基板上に直接または間接的に実装した光入出端に対面して設置されて、前記光ファイバと光入出端との間を光接続する光コネクタに関する。
【0002】
【従来の技術】
光線路に接続される電子機器において、内部の回路基板に、光線路を構成する光ファイバとの間で光信号を送受信する光トランシーバを構成する場合、一般にモジュール化した光トランシーバが用いられるが、この種の光トランシーバの構造は、トランシーバケース内部のトランシーバ基板上に、光ファイバとの間の光入出端となる光素子(発光素子および受光素子を含めて言う)を、その光軸方向が回路基板と平行になるように実装(すなわち、回路基板と平行な光ファイバの光軸方向に光素子を配置)するのが一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
これに対して、光素子を表面実装してモジュール化した光トランシーバが注目されている。この場合、回路基板と平行に導かれる光ファイバの光軸方向に対して、光素子の光軸方向が回路基板と垂直であるから、光ファイバの光軸方向を光素子側に向けることが必要になる。
そのために、光軸変更が可能な光コネクタを光ファイバの先端に組み立て、この光コネクタを回路基板の光トランシーバの上に設置することが考えられるが、その場合、光ファイバの光軸方向を精度よく光素子に向けることが必要である。また、光コネクタと配線パターン等との干渉回避が必要であり、また小型化が求められる。しかし、それらの要求に十分に応える適切な構造の光コネクタはほとんどない状況にある。
【0004】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、光線路を構成する光ファイバと回路基板上に直接または間接的に実装された光素子との間の光接続を可能にする光コネクタとして、光ファイバの光軸方向を精度よく光素子に向けることが可能であり、また、小形化が容易であり、また配線パターン等との干渉回避も容易な光コネクタを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項1の発明は、複数の光ファイバがアレイ状に配置された光ファイバテープの先端部に取り付けられ、回路基板上に直接または間接的に実装した複数の光入出端に対面して設置されて、前記光ファイバテープの各光ファイバと各光入出端との間を光接続する光コネクタであって、
前記光入出端に対面して設置されるブロック状のコネクタ本体を有し、このコネクタ本体は、回路基板面と概ね平行に導かれる光ファイバの主として被覆部を保持するための、回路基板面と平行な向きに開口する光ファイバ挿入用開口部と回路基板面に面して開口する接着剤充填用開口部とが連通する中空部である光ファイバ保持用中空部、および、各光ファイバの先端近傍を挿通固定する複数の光ファイバ穴、および、各光ファイバ穴に導かれる各光ファイバの位置決めをする、前記接着剤充填用開口部から見える複数の位置決め溝、および、これらの光ファイバ穴の出口前方に形成されて光ファイバの光軸方向を前記光入出端に向ける光軸変更用反射面を持つ光軸変更用凹所を有することを特徴とする
【0006】
請求項2の発明は、隣接する複数の光ファイバどうしが互いに密に配置される光ファイバテープの先端部に取り付けられ、回路基板上に直接または間接的に実装した複数の光入出端に対面して設置されて、前記光ファイバテープの各光ファイバと各光入出端との間を光接続する光コネクタであって、
前記光入出端に対面して設置されるブロック状のコネクタ本体を有し、このコネクタ本体は、回路基板面と概ね平行に導かれる光ファイバの主として被覆部を保持するための、回路基板面と平行な向きに開口する光ファイバ挿入用開口部と回路基板面に面して開口する接着剤充填用開口部とが連通する中空部である光ファイバ保持用中空部、および、各光ファイバの先端近傍を挿通固定する複数の光ファイバ穴、および、各光ファイバ穴に導かれる各光ファイバの位置決めをする、前記接着剤充填用開口部から見える複数の位置決め溝、および、これらの光ファイバ穴の出口前方に形成されて光ファイバの光軸方向を前記光入出端に向ける光軸変更用反射面を持つ光軸変更用凹所を有することを特徴とする。
【0007】
請求項3は、請求項1又は2の光コネクタにおいて、コネクタ本体が、回路基板に対する位置決め用ピン穴を有することを特徴とする。
【0008】
請求項4は、請求項1〜3の光コネクタにおいて、光軸変更用凹所に透明な接着剤を充填するとともに、透明なガラス板を被せ固定したことを特徴とする。
【0009】
請求項5は、請求項1又は2の光コネクタにおいて、コネクタ本体の光軸変更用凹所のコネクタ幅方向両側にそれぞれ、回路基板側にあけた位置決め用ピン穴に嵌合する位置決めピンを設けたことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施形態の光コネクタのコネクタ本体2の裏返して見た斜視図、図2は同平面図、図3は図2のA−A断面図、図4は図3のB−B断面図、図5は図3のC−C断面図、図6は図2においてコネクタ本体2に光ファイバテープ心線を挿入した状態の図、図7は上記のコネクタ本体2を用いて構成した光コネクタ1の使用状態で示した断面図、図8は図7の要部拡大図である。
実施形態の光コネクタ1は、図7、図8に示すように、光線路を構成する光ファイバ3と、光信号を送受信する光トランシーバ4の光素子5とを光接続するためのものであり、前記光トランシーバ4は、光線路に接続される電子機器の内部の回路基板6に実装されている。なお、光素子5とは、発光素子または受光素子の両者を含めていう。前記発光素子としていわゆる面発光型レーザダイオード(VCSEL:Vertical Cavity Surface−Emitting Laser)等の発光素子を用いることができ、受光素子としてフォトダイオード等の受光素子を用いることができる。光トランシーバ4は例えば、光素子5がマウント4A上に形成されたチップ状又はアレイ状の小片である。なお、光トランシーバにおいて、発光素子または受光素子は、光信号が出射し又は入射する光入出端である。
【0011】
前記光コネクタ1は、前記光素子5に対面して設置される薄形で直方体ブロック状をなす例えばエポキシ樹脂製等のコネクタ本体2が主たる構造であり、このコネクタ本体2の図1〜図5における上面が光トランシーバ4に対面する装着面2aとなり、図7、図8のように、光コネクタ1は裏返して光トランシーバ4に装着される。このコネクタ本体2は、光トランシーバ4とはぼ同じか、若干小さい程度のサイズであり、トランシーバ本体4から外側に大きく張り出すことが無く、スペースを占めない。
このコネクタ本体2は、回路基板面6aと平行に導かれる光ファイバ3の主として被覆部を保持するための光ファイバ保持用中空部8、および、光ファイバ3の先端近傍を挿通固定する光ファイバ穴9、および、この光ファイバ穴9の出口前方に形成されて光ファイバ3の光軸方向を前記光素子5に向ける光軸変更用反射面10を持つ光軸変更用凹所11を有している。
光軸変更用反射面10は、光ファイバ3の光軸方向(正確には裸ファイバの先端面の光軸の延長線方向)に対して45°傾斜しており、光コネクタ1をトランシーバ本体4上に設置したときに、トランシーバ本体4上の光素子5の上方に位置して光素子5の発光面又は受光面と対面し、光ファイバ3の先端からの出射光を90度屈曲させて光素子5に照射したり、光素子5からの出射光を90度屈曲させて光ファイバ3に入射させる。光軸変更用反射面10は、光軸変更用凹所11の傾斜壁面に金属蒸着等により形成することができるが、成膜済みのチップを傾斜壁面に組み込む構成とすることもでき、その他、反射面を形成する手段は任意である。
なお、光軸変更用反射面10の傾斜角度は光ファイバ3の光軸方向に対して45°の傾斜角が適切であるが、必ずしも45°に限定されない。要するに、光ファイバ3から出射した光が光素子5に入るような反射、またはその逆の経路の反射が可能な角度であればよい。
【0012】
この光コネクタ1は光ファイバテープ心線用のものであり、上記の光ファイバ3は光ファイバテープ心線3’を構成する単心光ファイバで、例えば外径0.25mmのUV線である。なお、図6〜図8において、3aは裸ファイバである。コネクタ本体2は、光ファイバテープ心線3’の各単心の光ファイバ3に対応して複数の光ファイバ穴9を持ち、また、各光ファイバ穴9に導かれる光ファイバ3を精密に位置決めするための複数の位置決め溝12を設けている。
位置決め溝12は、V溝が好適であるが、これに限らず、例えば丸溝(断面半円状の溝)やU溝等であっても良い。
【0013】
前記光ファイバ保持用中空部8は、コネクタ本体2の光トランシーバ4に対する装着面2aと平行(回路基板面6aと平行)な向きに開口する光ファイバ挿入用開口部8aと、回路基板面6aと直交する向きに開口(図示例は装着面2a側に開口)する接着剤充填用開口部8bとが連通する中空部である。
コネクタ本体2の光軸変更用凹所11の左右両側にそれぞれ、位置決めピン13を嵌入させる位置決め用ピン穴14をあけている。図示の位置決め用ピン穴14の開口端部分には、位置決めピン13を挿入し易いように、ザグリを施している。また、ザグリに代えて、テーパ面あるいはアール面によるガイドとしてもよい。また、光トランシーバ4側にも、位置決めピン13を嵌入させる位置決め用ピン穴4aをあけている。位置決めピン13は、コネクタ本体2側の位置決め用ピン穴14および光トランシーバ4側の位置決め用ピン穴4aに嵌合して、コネクタ本体2の光トランシーバ4上の光素子5に対する正確な位置決めを行なう機能を持つ。
【0014】
上記のコネクタ本体2に光ファイバ3を取り付ける場合、光ファイバテープ心線3’を構成する各単心の光ファイバ(例えばUV素線)3を露出させ、さらに、この光ファイバ3の被覆を除去して裸ファイバ3aを露出させる。次いで、光ファイバテープ心線3’を、光ファイバ挿入用開口部8aから挿入し、光ファイバ3を位置決め溝12に入れて各光ファイバ3を精密に位置決めしつつ裸ファイバ3aを光ファイバ穴9に挿入する。裸ファイバ3aは光ファイバ穴9の出口から僅かに突出させる。この場合、位置決め溝12が窓(接着剤充填用開口部8b)から見えるので、光ファイバ3の先端近傍が位置決め溝12に乗っかるのが分かり、各光ファイバ3がそれぞれ目的とする各位置決め溝12にガイドされていることが目視で確認できる。次いで、光ファイバ保持用中空部8に接着剤16を充填して光ファイバ3を光ファイバテープ心線3’部分とともに固定する。さらに、光軸変更用凹所11に透明な接着剤17を充填し、その上から透明な例えば樹脂のガラス板18を被せ固定する。なお、ガラス板18を配置する部分は、光軸変更用凹所11を囲むように浅いガラス板配置用凹所15を設けており、ガラス板18は、コネクタ本体2の装着面2aから突出せず、また、光素子5に直接当接しない。
透明な接着剤17およびガラス板18は、光損失等の悪影響の生じない光学特性のものを用いるが、特定の波長の光に対して透明な光学特性を有する接着剤あるいはガラスを用いることができる。接着剤17やガラス板18により、塵埃の進入等による光軸変更用反射面10の汚れを防止できる。以上により、光ファイバ3の先端に光コネクタ1が組み立てられる。
【0015】
図7、図8は上記の光コネクタ1の使用状態を示すもので、コネクタ本体2の図1〜図5における上面が光トランシーバ4に対面する装着面2aであり、図7、図8のように、光コネクタ1を裏返して、位置決めピン13を位置決め用ピン穴14に嵌入させると、光コネクタ1の光トランシーバ4に対する位置決めが行なわれ、これにより光軸変更用反射面10の位置が光トランシーバ4の光素子5に対して正しく位置決めされ、光ファイバ3の光軸方向(正確には裸ファイバ3aの先端面の光軸方向)が光トランシーバ4の光素子5の方向に正しく変更される。これにより、光ファイバ3の先端面から出射した光が光軸変更用反射面10で反射して光トランシーバ4の受光素子(光素子5)に正しく入射し、あるいは、発光素子(光素子5)を出射した光が光軸変更用反射面10で反射して光ファイバ3の端面に正しく入射する。
このように、本発明の光コネクタ1は、光ファイバ穴9と光軸変更用反射面10とがブロック状の一体部品(コネクタ本体2)上に設けられており、光ファイバ3の光軸と光軸変更用反射面10との相互位置関係が高精度に固定されているので、光ファイバ3と光素子5との間の光接続の損失を低減することができる。
また、本発明の光コネクタ1は、いわば、光ファイバ間の光接続を行う光コネクタフェルールに光軸変更用反射面を一体に設けた如き構成であって、容易に小形化を実現でき、また、回路基板6の配線パターン等との干渉回避も容易である。
【0017】
また、本発明において光コネクタに取り付ける光ファイバテープの光ファイバはUV線に限定されない。
【0018】
また、上述の実施形態のように位置決めピンを、光トランシーバ4にあけた位置決め用ピン穴に嵌入させただけでは、十分な固定が得られない場合は、回路基板6にも位置決め用ピン穴をあけて、位置決めピンを光トランシーバ4および回路基板6の両方の位置決め用ピン穴に嵌入させる固定手段、あるいは、例えばステンレス板を折り曲げて形成したコネクタホルダを別に回路基板側に取り付けて、このコネクタホルダで光コネクタ1を抱え込むように保持する固定手段、その他の固定手段を採用することができる。
【0019】
また、実施形態では、回路基板6にモジュール化した光トランシーバ4を実装した場合であるが、回路基板6上に光トランシーバ機能を実現するための光素子および各種デバイス、部品を設けた場合にも適用できる。この場合には、回路基板6上に直接設けて、回路基板6上の光素子に対面させる。
【0020】
また、回路基板上に直接または間接的に設ける光入出端としては、光素子に限定されず、例えば、光ファイバの端部を回路基板6に引き込んで固定したもの等、各種構成を採用可能である。
【0021】
【発明の効果】
本発明光コネクタによれば、光ファイバ穴9と光軸変更用反射面10とをがブロック状の一体部品(コネクタ本体2)上に設けられており、光ファイバ3の光軸と光軸変更用反射面10との相互位置関係が高精度に固定されるので、光ファイバ3の光軸方向を光素子5側に向ける光軸変更を精度よく実現することができる。これにより、光ファイバ3と光素子5との間の光接続の損失を低減することができる。また、光ファイバ穴9と光軸変更用反射面10とがブロック状の一体部品上に設けられているので、容易に小形化を実現でき、また、回路基板6の配線パターン等との干渉回避も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の光コネクタにおけるコネクタ本体の斜視図(ただし裏返して見た図)である。
【図2】図1のコネクタ本体の平面図である。
【図3】図2のA−A断面図である。
【図4】図3において位置決めピン穴に位置決めピンを嵌入させ状態のB−B断面図である。
【図5】図3において位置決めピン穴に位置決めピンを嵌入させ状態のC−C断面図である。
【図6】図2においてコネクタ本体に光ファイバテープ心線を挿入した状態の図である。
【図7】上記のコネクタ本体を用いて構成した本発明の一実施形態の光コネクタの使用状態で示した断面図である(図3を上下反転した状態となる)。
【図8】図7の要部の拡大図である。
【符号の説明】
1 光コネクタ
2 コネクタ本体
2a (光トランシーバ4に対する)装着面
3’ 光ファイバテープ心線
3 光ファイバ
3a 裸ファイバ
4 光トランシーバ
4A マウント
4a 位置決め用ピン穴
5 光素子(発光素子または受光素子)
6 回路基板
6a 回路基板面
8 光ファイバ保持用中空部
8a 光ファイバ挿入用開口部
8b 接着剤充填用開口部
9 光ファイバ穴
10 光軸変更用反射面
11 光軸変更用凹所
12 位置決め溝
13 位置決めピン
14 位置決め用ピン穴
16 接着剤
17 (透明な)接着剤
18 ガラス板
Claims (5)
- 複数の光ファイバがアレイ状に配置された光ファイバテープの先端部に取り付けられ、回路基板上に直接または間接的に実装した複数の光入出端に対面して設置されて、前記光ファイバテープの各光ファイバと各光入出端との間を光接続する光コネクタであって、
前記光入出端に対面して設置されるブロック状のコネクタ本体を有し、このコネクタ本体は、回路基板面と概ね平行に導かれる光ファイバの主として被覆部を保持するための、回路基板面と平行な向きに開口する光ファイバ挿入用開口部と回路基板面に面して開口する接着剤充填用開口部とが連通する中空部である光ファイバ保持用中空部、および、各光ファイバの先端近傍を挿通固定する複数の光ファイバ穴、および、各光ファイバ穴に導かれる各光ファイバの位置決めをする、前記接着剤充填用開口部から見える複数の位置決め溝、および、これらの光ファイバ穴の出口前方に形成されて光ファイバの光軸方向を前記光入出端に向ける光軸変更用反射面を持つ光軸変更用凹所を有することを特徴とする光コネクタ。 - 隣接する複数の光ファイバどうしが互いに密に配置される光ファイバテープの先端部に取り付けられ、回路基板上に直接または間接的に実装した複数の光入出端に対面して設置されて、前記光ファイバテープの各光ファイバと各光入出端との間を光接続する光コネクタであって、
前記光入出端に対面して設置されるブロック状のコネクタ本体を有し、このコネクタ本体は、回路基板面と概ね平行に導かれる光ファイバの主として被覆部を保持するための、回路基板面と平行な向きに開口する光ファイバ挿入用開口部と回路基板面に面して開口する接着剤充填用開口部とが連通する中空部である光ファイバ保持用中空部、および、各光ファイバの先端近傍を挿通固定する複数の光ファイバ穴、および、各光ファイバ穴に導かれる各光ファイバの位置決めをする、前記接着剤充填用開口部から見える複数の位置決め溝、および、これらの光ファイバ穴の出口前方に形成されて光ファイバの光軸方向を前記光入出端に向ける光軸変更用反射面を持つ光軸変更用凹所を有することを特徴とする光コネクタ。 - 前記コネクタ本体は、回路基板に対する位置決め用ピン穴を有することを特徴とする請求項1又は2記載の光コネクタ。
- 前記光軸変更用凹所に透明な接着剤を充填するとともに、透明なガラス板を被せ固定したことを特徴とする請求項1〜3記載の光コネクタ。
- 前記コネクタ本体の光軸変更用凹所のコネクタ幅方向両側にそれぞれ、回路基板側にあけた位置決め用ピン穴に嵌合する位置決めピンを設けたことを特徴とする請求項1又は2記載の光コネクタ。
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