JP3992663B2 - レセプタクル及び光コネクタ - Google Patents

Description

この発明は光ファイバと光送・受信素子（発光・受光素子）とを互いに光学的に接続する光コネクタに関し、特に光ファイバを保持した光プラグと嵌合接続されるレセプタクルの構造に関する。

図１１は光プラグとレセプタクルとによって構成されている光コネクタの従来構成例を示したものであり、光ファイバを保持した光プラグ１は単頭式光プラグとされ、この光プラグ１がレセプタクル２に挿入嵌合されて接続されるものとなっている。
レセプタクル２の前面には光プラグ１が挿入される挿入孔（図示せず）が形成されており、この挿入孔の奥には光送信用もしくは受信用の光素子が配置されている。図１１中、３はレセプタクル２に収納されている光素子モジュールを示す。
光素子モジュール３は透明樹脂製のボディ３ａ内に光素子（図示せず）が埋設された構造となっており、ボディ３ａの下面からは外部接続用の端子をなすリードフレーム３ｂが導出されている。なお、図１１中、４はレセプタクル２が実装されている基板を示す。

光素子は光素子モジュール３が発光素子モジュールをなす場合にはＬＥＤ（発光ダイオード）等とされ、一方受光素子モジュールをなす場合にはＰＤ（フォトダイオード）等とされる。
このように従来においては光プラグをレセプタクルに設けられている挿入孔に挿入することにより、光ファイバと光素子との光接続が行われるものとなっていた（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−１４０１０６号公報

ところで、上記のような光プラグとレセプタクルとよりなる従来の光コネクタにおいては、レセプタクルの前面に少なくとも光プラグが嵌合される長さ（図１１中、Ｌで示す）分だけのスペースを設けなければならず、このようなスペースは例えばレセプタクルが機器内に設置される場合にはその分、機器の小型化を阻害する要因となっていた。
また、レセプタクルを基板上に実装する場合、基板上に実装される他の部品によって光プラグの挿入が妨げられないように、かつ光プラグの接続作業時にそれら他の部品を損傷・変形させたりすることのないようにしなければならず、その点で実装位置が大きく制限されるものとなっていた。

この発明の目的は上述した問題に鑑み、従来、レセプタクル前面に必要としたスペースを不要として、その分レセプタクルが設置される機器の小型化を図れるようにし、かつ例えば基板上に実装する場合に実装位置が従来のように制限されず、自由にレイアウトできるようにしたレセプタクルを提供することにあり、さらにそのレセプタクルを用いる光コネクタを提供することにある。

請求項１の発明によれば、光ファイバ端末にフェルールが装着されてなる光プラグが嵌
合されるレセプタクルは、嵌合部と保持部とを備え、それら嵌合部と保持部とが一体形成されているホルダと、保持部に保持された光素子モジュールとよりなり、嵌合部は底板部とその底板部から互いに対向するように上方に伸長されて対をなす挟持片とよりなり、それら挟持片は弾性変形可能とされて上方からそれら挟持片間に挿入される光プラグのフェルール周面を挟み込む構造とされ、挟持片に、フェルールに設けられている鍔が挿入位置決めされるスリットが上端から切り欠かれて形成されているものとされる。

請求項２の発明では請求項１の発明において、対をなす挟持片は互いに対向してフェル
ールの周面にならう円弧状部を有しているものとされる。
請求項３の発明では請求項２の発明において、対をなす挟持片は円弧状部に続いて上端
に、上方に向って互いに広がる案内部を有しているものとされる。
請求項４の発明では請求項１乃至３のいずれかの発明において、ホルダがばね性を有す
る金属板によって構成されているものとされる。

請求項５の発明では請求項１乃至３のいずれかの発明において、ホルダが樹脂製とされ
、かつ複数隣接配置されて一体形成されて、それぞれ光素子モジュールが保持された多連
構成とされる。
請求項６の発明によれば、光コネクタは請求項１乃至５記載のいずれかのレセプタクル
と、光ファイバ端末にフェルールが装着された構造とされて、レセプタクルに嵌合される
光プラグとによって構成される。

この発明によるレセプタクルによれば、例えば基板上に実装されたレセプタクルに対し、光プラグを従来の方向と異なり、上から挿入嵌合させることができ、よって従来のようにレセプタクル前面にスペースを確保しなくてもよく、その分レセプタクルが設置される機器の小型化を図ることができる。
また、光プラグをこのように上から嵌合させることができるので、基板上にレセプタクルを実装する場合に、従来のように実装位置が制限されず、任意の位置に実装でき、自由にレイアウトできることから、その点で取り扱い易く、その分基板設計を容易に行えるものとなる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１はこの発明によるレセプタクルの一実施例を示したものであり、この例ではレセプタクル１０は光素子モジュール２０とホルダ３０とよりなるものとされる。なお、図１はレセプタクル１０が基板４上に実装された状態を示している。
図２及び３は光素子モジュール２０及びホルダ３０の構成を示したものであり、まずこれら図２及び３を参照して光素子モジュール２０とホルダ３０の構成を説明する。
光素子モジュール２０は図２に示したように透明樹脂製のボディ２１からリードフレーム２２が導出された形状とされ、この例では４本のリードフレーム２２を有するものとされる。これら突出されたリードフレーム２２は外部接続用の端子をなすものとされる。

ボディ２１内には図示していないが、光素子及び必要に応じてその光素子を駆動制御するためのＩＣ等の回路部品が埋設されており、光素子の位置に対応してボディ２１にはレンズ２３が一体形成されている。なお、この例ではボディ２１表面に凹部２４が設けられ、その凹部２４の底面上にレンズ２３が形成されている。
光素子は用途（機能）に応じてＬＥＤ（発光ダイオード）やＰＤ（フォトダイオード）等とされる。
ホルダ３０はこの例では図３に示したように金属板に所要の加工（曲げ加工）が施されて形成されたものとされ、金属板は例えばリン青銅板等のばね性を有するものとされる。

ホルダ３０は大別して光プラグが嵌合される嵌合部３１と図２に示した光素子モジュール２０を保持する保持部３２とを有するものとされ、嵌合部３１は底板部３３と一対の挟持片３４とによって構成されている。
一対の挟持片３４は矩形状をなす底板部３３の対向する長辺部分から互いに対向するように上方に伸長されて形成され、図３Ａに示したように上方に向って互いに狭まっている基部３４ａと、その基部３４ａに続く円弧状部３４ｂと、その円弧状部３４ｂに続いて上端に位置する案内部３４ｃとによって構成されている。案内部３４ｃは上方に向って互いに広がるように形成されている。

上記のような形状を有する挟持片３４の幅方向の、つまり底板部３３の長辺方向の中間部には図３Ｂに示したように上端からスリット３５がそれぞれ切り欠かれて形成されており、これらスリット３５は所定の幅を有するものとされる。
一方、保持部３２は下面側が開放された箱状とされ、その前面板３６は底板部３３の一方の短辺部分から立ち上げられて形成されている。なお、前面板３６の幅は底板部３３の幅（短辺）よりやや大とされている。保持部３２はこの前面板３６と上面板３７、背面板３８及び一対の側面板３９とによって構成され、前面板３６の上端側中央には長円切り欠き状をなす窓４１が形成されている。

前面板３６の下端側には一対の半球面状をなす突起（ダボ）４２が内側に突出されて形成されており、一方背面板３８の上端側には一対の切り起こし片４３が内側に切り起こされて形成されている。
なお、背面板３８の下端及び底板部３３の他方の短辺部分にはそれぞれ端子４４が突出延長されて形成されている。
ホルダ３０への光素子モジュール２０の取り付けは光素子モジュール２０のボディ２１を保持部３２に下側から圧入することによって行われ、これによってボディ２１は一対の突起４２によって抜け止めされると共に上方に押されて上面板３７に突き当てられ、また一対の切り起こし片４３によって前方に押されて前面板３６に突き当てられる。なお、ボディ２１の左右方向は一対の側面板３９に挟まれることによって位置決めされる。

上記のようにしてホルダ３０に光素子モジュール２０を取り付けることにより、図１に示したレセプタクル１０が完成し、光素子モジュール２０のボディ２１前面に形成されているレンズ２３は保持部３２の窓４１内に位置するものとなる。
レセプタクル１０の例えば基板上への実装は、図１に示したように一対の端子４４を基板４の穴５に挿通し、例えば半田固定することによって行われ、これによりホルダ３０は基板４に強固に固定されると共に、接地することができるものとなる。
光素子モジュール２０のリードフレーム２２は基板４に設けられている穴６に挿通されて対応する配線パターンと半田接続される。なお、図１では配線パターンやランド等、基板４の詳細図示は省略している。

図４は上述したレセプタクル１０に光プラグ５０が嵌合接続される様子を示したものであり、図５はその接続された状態を斜視図で示したものである。
光プラグ５０はこの例では光ファイバの端末にフェルール５１が装着された構造とされる。図４中、５２は光ファイバ（光ファイバ心線）が被覆・保護されている光ファイバケーブルを示す。
フェルール５１はこの例では金属製とされており、その材料にはアルミニウム等が用いられる。フェルール５１の軸心方向中間部には鍔５３が一体形成されて設けられており、この鍔５３の厚さは前述したホルダ３０のスリット３５の幅と対応されている。

光ファイバはフェルール５１の中心孔を挿通してその先端がフェルール５１の先端面５１ａに露出されている。なお、フェルール５１はその基端側部分、つまり光ファイバケーブル５２が挿入されてくる部分がかしめられることによって光ファイバケーブル５２に取り付け固定されている。
光プラグ５０のレセプタクル１０への嵌合は図４に示したように上方から光プラグ５０をホルダ３０の一対の挟持片３４間に押し込むことによって行われ、光プラグ５０のフェルール５１は一対の挟持片３４の案内部３４ｃによって誘い込まれて円弧状部３４ｂに挿入され、フェルール５１の周面にならう一対の円弧状部３４ｂによって挟み込まれて保持されるものとなる。

この際、フェルール５１の鍔５３は挟持片３４に設けられているスリット３５に挿入され、これによりレセプタクル１０に対して光プラグ５０の軸心方向の位置決めがなされる。なお、フェルール５１の径ｄ（図４参照）に対して一対の挟持片３４の円弧状部３４ｂがなす径Ｄ（図３Ａ参照）を若干小さめにすることにより、嵌合後の挟持片３４と光プラグ５０とのガタツキを押さえることができる。
光プラグ５０が上記のようにしてレセプタクル１０に嵌合されて位置決め保持されることにより、光プラグ５０の先端と光素子モジュール２０との間隙が所定の間隙に維持され、つまり光ファイバ端面とレンズ２３とが所定の間隙を介して対向し、それらの良好な光結合状態が得られるものとなる。

なお、光プラグ５０をレセプタクル１０から抜去する際には鍔５３を光プラグ５０をつかむためのつまみとして使用することができ、この鍔５３を指で、あるいは治具でつかむことによって光プラグ５０の抜去を容易に行うことができる。
上記のような構成とされたレセプタクル１０によれば、光プラグ５０を上から、つまり従来のようにレセプタクルの光素子に向かって光軸方向からではなく、光軸方向と直交する方向から挿入嵌合させることができ、よって従来のようにレセプタクル前面にスペースを確保する必要はなくなり、その分レセプタクルが設置される機器の小型化を図れるものとなる。

また、このように光プラグを上から挿入することができるので、基板上にレセプタクルを実装する場合にその実装位置が制限されず、自由にレイアウトでき、その点で例えば基板の設計を容易に行えるものとなる。
なお、ホルダ３０は光プラグ５０が嵌合される嵌合部３１と光素子モジュール２０を保持する保持部３２とを備え、これらが一体形成されているため、光プラグ５０と光素子モジュール２０との高い位置決め精度を実現することができ、よって光ファイバと光素子との良好な光結合効率を得ることができる。

さらに、レセプタクル１０は金属板に曲げ加工が施されてなるホルダ３０と光素子モジュール２０との２部品で構成されるため、部品点数が少なく、安価に構成することができる。
ホルダ３０は上述した例のように金属製に限らず、樹脂製とすることもできる。図６はこのようにホルダ３０を樹脂製としたレセプタクル１０′を示したものであり、前述したレセプタクル１０と対応する部分には同一符号を付してある。
この例ではホルダ３０は光プラグが嵌合される嵌合部３１に二対の挟持片３４を有するものとなっており、対をなす挟持片３４はこの例ではその上端が互いに近づくように円弧状とされている。なお、底板部３３の対をなす挟持片３４間は開放されている。

一方、光素子モジュール２０を保持する保持部３２は下面側が開放された箱状をなすように形成されており、光素子モジュール２０はこの保持部３２に下側から圧入されて保持されている。
図７は保持部３２内における光素子モジュール２０の保持構造を示したものであり、保持部３２の背面側内面には一対の突起４５が突設され、また光素子モジュール２０のボディ２１の背面にはこの例では一対の凹部２５が形成されており、この凹部２５に突起４５が係合することによって、光素子モジュール２０が抜け止め固定されると共に、保持部３２の前面側に押されている。

保持部３２の前面側には光素子モジュール２０のレンズ２３部分が露出するように窓４１が形成されている。なお、ホルダ３０を構成する樹脂はこの例では導電性樹脂とされている。
レセプタクル１０′の例えば基板上への実装において、ホルダ３０の基板への固定はこの例では金属製の２本のピン６０を使用して行われ、ホルダ３０の両端にはピン６０を配置するための一対の取り付け部４６が突設されている。
ピン６０は図６に示したように取り付け部４６の貫通孔（隠れて見えない）に挿通されて取り付け部４６に配置され、このピン６０を基板に設けられた穴に挿通して半田固定することによってホルダ３０が基板に固定される。このように金属製のピン６０を使用することにより、所要の強度を確保することができる。

図８Ａは上記のような構造とされたレセプタクル１０′に光プラグ５０′が上から挿入嵌合された状態を示したものであり、図８Ｂはその断面構造を示したものである。
光プラグ５０′はこの例ではフェルール５１が前述した光プラグ５０のフェルール５１と異なり、樹脂製とされており、その両端に鍔５３が形成されているものとされる。図８中、５４は樹脂製フェルール５１と光ファイバケーブル５２とを固定するための止め具を示す。
光プラグ５０′の軸心方向の位置決めは二つの鍔５３の互いの内側に対をなす挟持片３４がそれぞれ当接することによって行われている。なお、ホルダ３０の底板部３３の上面は円筒面状とされ、フェルール５１の鍔５３の周面にならうようにされている。

上述したレセプタクル１０′ではホルダ３０が導電性樹脂製とされ、これにより光素子モジュール２０をシールドできるものとされているが、例えばホルダ３０を導電性ではない樹脂で形成し、そのホルダ３０にシールドカバーを被せるようにしてもよい。
図９はこのような構成とされたレセプタクル１０″を示したものである。この例では金属板よりなるシールドカバー７０によってホルダ３０の保持部３２を覆うと共に、このシールドカバー７０に一対の端子７１を一体形成したものとなっており、ピン６０に替えてこれら端子７１によってホルダ３０を、つまりレセプタクル１０″を取り付け固定するものとなっている。

なお、シールドカバー７０を単に保持部３２だけを覆う形状（大きさ）とし、図６のレセプタクル１０′と同様にピン６０を設ける構成としてもよい。光素子モジュール２０のシールド有無は例えば使用環境に応じて適宜選択される。
図１０は図６に示した構造のホルダ３０が４つ隣接配置されて一体形成された構成を示したものであり、樹脂製とすることでこのような多連構成のホルダ３０′を容易に作製でき、よって多連レセプタクルを容易に作製することができる。

この発明によるレセプタクルの一実施例が基板上に実装されている状態を示す斜視図。 図１のレセプタクルに保持されている光素子モジュールの斜視図。 図１のレセプタクルのホルダの構成を示す図、Ａは正面図、Ｂは側面図、Ｃは背面図。 図１のレセプタクルへの光プラグの嵌合方法を説明するための図。 図１のレセプタクルに光プラグが嵌合された状態を示す斜視図。 この発明によるレセプタクルの他の実施例を示す斜視図。 図６のレセプタクルにおける光素子モジュールの保持構造を説明するための図。 図６のレセプタクルに光プラグが嵌合された状態を示す図、Ａは斜視図、Ｂは断面図。 ホルダが樹脂製とされ、シールドカバーが設けられたレセプタクルに光プラグが嵌合された状態を示す斜視図。 多連構成とされた樹脂製ホルダを示す斜視図。 従来の光プラグとレセプタクルとの嵌合方法を説明するための図。

Claims (6)

1. 光ファイバ端末にフェルールが装着されてなる光プラグが嵌合されるレセプタクルであ
   って、
   嵌合部と保持部とを備え、それら嵌合部と保持部とが一体形成されているホルダと、
   上記保持部に保持された光素子モジュールとよりなり、
   上記嵌合部は底板部とその底板部から互いに対向するように上方に伸長されて対をなす
   挟持片とよりなり、それら挟持片は弾性変形可能とされて上方からそれら挟持片間に挿入
   される上記光プラグのフェルール周面を挟み込む構造とされ、
   上記挟持片に、上記フェルールに設けられている鍔が挿入位置決めされるスリットが上
   端から切り欠かれて形成されていることを特徴とするレセプタクル。
2. 請求項１記載のレセプタクルにおいて、
   上記対をなす挟持片は互いに対向して上記フェルールの周面にならう円弧状部を有して
   いることを特徴とするレセプタクル。
3. 請求項２記載のレセプタクルにおいて、
   上記対をなす挟持片は上記円弧状部に続いて上端に、上方に向って互いに広がる案内部
   を有していることを特徴とするレセプタクル。
4. 請求項１乃至３記載のいずれかのレセプタクルにおいて、
   上記ホルダがばね性を有する金属板によって構成されていることを特徴とするレセプタ
   クル。
5. 請求項１乃至３記載のいずれかのレセプタクルにおいて、
   上記ホルダが樹脂製とされ、かつ複数隣接配置されて一体形成されて、それぞれ上記光
   素子モジュールが保持された多連構成とされていることを特徴とするレセプタクル。
6. 請求項１乃至５記載のいずれかのレセプタクルと、
   光ファイバ端末にフェルールが装着された構造とされて、上記レセプタクルに嵌合され
   る光プラグとによって構成されていることを特徴とする光コネクタ。

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