JP4901654B2

JP4901654B2 - 光コネクタ

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Publication number: JP4901654B2
Application number: JP2007227260A
Authority: JP
Inventors: 邦彦藤原; 顕人西村
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2027-09-03
Also published as: JP2009058848A

Description

この発明は、光コネクタに関し、特に、相手側光部品等との位置決め手段に関する。

例えば光コネクタどうしの位置決め手段として嵌合ピン位置決め方式がある。この嵌合ピン位置決め方式は、いわゆるＭＴ光コネクタ（JIS C 5981に規定されるＦ１２形多心光ファイバコネクタに概ね相当）に採用されている位置決め方式であるが、光コネクタにおける光ファイバ穴列の穴並び方向の両側にそれぞれピン穴をあけている。そして、両側のピン穴においてそれぞれ嵌合ピンを、対向する光コネクタのピン穴に貫通させて、対向する光コネクタどうしの位置決め（光ファイバどうしの軸合わせ）をする。
特開２００７−０３３４９１多心光コネクタ及びその組立方法

上記の嵌合ピン位置決め方式の光コネクタにおいて、ピン穴径の公差は極めて小さく、ＳＵＳ製の嵌合ピンの外径に対するクリアランスは極めて小さい。
したがって、製造コストを下げるために金型精度を落としたり、製造工程を変更したりすると、光ファイバ穴列の左右両側の２つのピン穴のピッチの精度が低くなり、嵌合ピンを対向する光コネクタのピン穴に貫通させようとしても、容易に入らないことがある。
あるいは、嵌合ピンを架け渡すことができても光ファイバ穴の位置決め精度が悪い場合がある。

嵌合ピンが相手側光コネクタのピン穴に入らない事態のが発生を防止したり、あるいは、光ファイバの位置決め精度を保つために、２つのピン穴についてそれぞれ、穴径及び穴位置の精度を保つ必要があり、その結果、光コネクタの製造コストを低減することできないという問題がある。

上記では光コネクタどうしの光接続の場合について述べたが、例えば基板（光素子と電子素子が混載された光電気複合基板）上の所定位置に精度よく光コネクタを位置決めして取り付ける場合にも、上述と同様のことが言える。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、相手側光部品に対する位置決め手段として、特に高い成形精度を要求されずに、所望の位置決め精度を確保することが可能な光コネクタを提供することを目的とする。

上記課題を解決する請求項１の発明の光コネクタは、光コネクタと、この光コネクタに接続される光部品とを位置決めし、光コネクタと光部品の光路を合わせる手段として、光コネクタの接続端面には、接続される光部品に向けて突出する１つの円形断面嵌合ピンと前記円形断面嵌合ピンの軸芯と直交する方向から見てコ字形となる１つのコ字形溝とを、接続端面の光入出部を挟む両側に設けてなり、前記円形断面嵌合ピンが相手側光部品に設けた円形穴に嵌合し、コ字形溝が、相手側光部品に設けた少なくとも１つの矩形断面凸部と嵌合することにより、光コネクタの相手側光部品に対する位置決めが行われることを特徴とする。

請求項２は、請求項１の光コネクタにおける相手側光部品が光コネクタであることを特徴とする。

請求項３の発明の光コネクタは、光コネクタを、少なくとも１つの光学素子が搭載された基板に位置決めし、光コネクタと光素子の光路を合わせる手段として、当該光コネクタの基板との対向面に、基板に向けて突出する１つの円形断面嵌合ピンと前記円形断面嵌合ピンの軸芯と直交する方向から見てコ字形となる１つのコ字形溝を対向面の光入出部を挟む両側に設けてなり、円形断面嵌合ピンが基板に設けた円形穴に嵌合し、コ字形溝に対しては、基板に設けた少なくとも１つの矩形断面凸部が嵌合することにより、光コネクタと基板の光素子に対する位置決めが行われることを特徴とする。

請求項４は、請求項３の光コネクタにおいて、光コネクタ本体内のミラーにより、光コネクタ内の光ファイバ光路を基板に向けて変更する構成としたことを特徴とする請求項３記載の光コネクタ。

本発明の光コネクタにおいて、相手側光部品との位置決めは、嵌合ピンとピン穴との嵌合による位置決め箇所と、コ字形溝と矩形断面凸部との嵌合による位置決め箇所との２箇所の位置決め箇所において行われる。
嵌合ピンとピン穴との嵌合による位置決め箇所では、嵌合する両者（嵌合ピンとピン穴）間のクリアランスは極めて小さく、その１箇所（１点）においての精度よい位置決めがなされる。この１箇所だけでは光コネクタが嵌合ピン回りに回転してしまうが、コ字形溝と矩形断面凸部との嵌合による位置決め箇所で光コネクタの回転が規制されて、回転方向の位置決めがなされる。すなわち、嵌合ピンによる１点の位置決めとコ字形溝による回転方向の位置決めとで、光コネクタの相手側光部品に対する精度よい位置決めがなされる。
コ字形溝と矩形断面凸部との嵌合については、コ字形溝と矩形断面凸部とのクリアランスは、光コネクタの回転を規制する面についてのみ充分小さくし、嵌合ピンとの間隔方向については充分大きなクリアランスを設定することで、コ字形溝に矩形断面凸部が入らないという問題は生じない。
つまり、光学的な精度を確保するため高い成形精度が必要な部分は、コ字形溝と矩形断面凸部が狭いクリアランスで向かい合う側面だけである。
この側面部分と直交する他の側面は、光学的な精度の確保には寄与しないから、高精度の成形は必要無い。
このように、光学的な精度を確保するため高い成形精度が必要な部分が、コ字形溝の内側面の２面だけである。
しかも、これら側面は直線状であり成形精度を確保することは容易である。
したがって、２箇所における嵌合ピンとピン穴との嵌合により位置決めをする従来構造のように２つのピン穴間のピッチの精度が低いと嵌合ピンが相手側光部品のピン穴に入らないという問題が生じるものと異なり、位置決め精度の確保が容易である。

このように、光コネクタの成形において、２つのピン穴を径及び位置を高精度に形成するのは容易でなく製造コストが高くつくが、一方がコ字形溝と矩形断面凸部との嵌合であればピッチ精度の問題は低減されて、成形が容易であり、光コネクタの製造コストが安くなる。

請求項３の発明は、光コネクタが、光素子を搭載した光電気複合基板上の光素子に対して位置決めして光電気複合基板に取り付ける場合であり、前述した効果が得られる。

以下、本発明を実施した光コネクタについて、図面を参照して説明する。

図１〜図８に本発明の一実施例の光コネクタ１を示す。この光コネクタ１は、図７に示すように、光素子２を搭載した光電気複合基板３に取り付けて光モジュール４を構成するための光コネクタであり、光素子２に対して位置決めして光電気複合基板３に取り付けられる。
なお、本図において光素子２は光電気複合基板３の上に形成されているが、光電気複合基板（以下、場合により単に基板と呼ぶ）とは、基板上に光素子や電子素子が配置されて電気回路パターンにて接続された構成の基板を一般に指している。
一般に、光素子はいわゆる印刷配線基板上に直接配置されず、印刷配線基板上に配置されているモジュール台上に搭載されており、実施例の基板３は前記モジュール台に相当する。前記嵌合凹部はいわゆる印刷配線基板上に直接加工するのでなく、実施例のような基板３すなわちモジュール台に加工するのが好ましい。ただし、嵌合凹部が形成される箇所は限定されない。

この光コネクタ１は光電気複合基板３と平行に導入される光路を基板面に向けて直角に変換する光路変換型の光コネクタである。
光コネクタ本体５は、基板３と平行に導入される光ファイバテープ６を挿入する光ファイバテープ挿入用の中空部７を有している。
中空部７は、光ファイバテープを挿入するための開口部を側端部に有する。
中空部７の前方に紙面垂直方向に配列された横１列の複数の光ファイバ穴８を有する。
光ファイバ穴８の出口の前方で、光コネクタ本体に形成された傾斜面には、光ファイバの光軸方向に対して４５°傾斜した金属反射面９を有している。
反射面は金属メッキにより形成されている。
図７において、光ファイバテープ６から分離させた光ファイバ６ａの被覆を除去した裸ファイバ６ａ’が光ファイバ穴８に挿入され、接着剤挿入窓１０から充填した接着剤で光ファイバ６が固定され、反射面９のある凹所１１には光学的に透明な接着剤が充填される。１２はゴムブーツである。
ここで用いられる光ファイバの種類としては、全石英製の標準SM型光ファイバ、あるいはGI型光ファイバ採用することができる。
あるいは、標準の１２５μｍ径よりも細径の８０μｍ径の光ファイバを用いることができる。
あるいは、全プラスチック製の光ファイバを用いることもできる。

この光コネクタ１は、光電気複合基板３上の光素子２に対する位置決め手段として、当該光コネクタ１における基板３との対向面（図１では上面）に、基板３に向けて突出する１つの円形断面嵌合ピン（以下、単に嵌合ピンという）１５と前記嵌合ピン１５の軸芯と直交する方向から見てコ字形となる１つのコ字形溝１６とを光コネクタ１の光入出部１７を挟む両側に設けている。図示例のコ字形溝１６は、光コネクタ本体５の両側に２列の凸条１６aを設けることにより、その２列の凸条１６ａ間の空所として形成している（すなわち、両側の凸条１６ａの内側面間がコ字形溝１６である）。但し、コ字形溝は、光コネクタの基板３との対向面（図１の上面）から凹む態様で設けてもよい。
この円形断面嵌合ピン１５とコ字形溝を構成する凸条１６ａは、光コネクタ本体５の成形時に一体成形することが好ましい。
つまり、光コネクタは樹脂一体成形品であることが好ましい。
なお、嵌合ピンは光コネクタ本体と樹脂一体成形する以外に、光コネクタ本体を樹脂成形した後に、別体としての嵌合ピンを光コネクタ本体の接続面の所定位置に接着、あるいは埋め込み等の手段で取り付けて構成することも可能である。
嵌合ピン１５の外径をＤ、コ字形溝１６の断面の幅をＷで示す（図２等）。
光入出部１７とは、反射面９から光素子２に向かう光路が形成される部分であり、具体的には反射面９のある凹所１１の部分を指す。
光入出部１７を挟む両側とは、光ファイバ導入方向に沿って両側（図２、３、５、６で左右方向の両側）という意味である。
なお、コ字形溝とは後述する基板側の矩形断面凸部を収容する嵌合受け部を具体化した構造の一例であり、凸部と嵌合する凹部の構造は種々の変形例があり、溝構造を構成する両壁部の形状は種々の変形例があるから図示の構造には限定されない。つまり、本発明においてコ字形溝という用語は、これらの種々変形例を全て含んだ総称として用いている。

一方、光電気複合基板３側には、光コネクタ１側の前記嵌合ピン１５及びコ字形溝１６に対応する位置にそれぞれ、円形のピン穴２１及び矩形断面凸部２２を形成している。
円形のピン穴２１の内径Ｄ’の精度は、２つのピン穴を持つ標準のＭＴ光コネクタ（あるいはＭＴプラグ）のピン穴の公差と同程度であることが好ましく、光コネクタ１側の嵌合ピン１５の外径Ｄに対して極めて小さなクリアランスで高精度に形成される。
矩形断面凸部２２の溝幅寸法Ｗ’の精度は、光コネクタ１側のコ字形溝１６の幅寸法Ｗに対して充分小さなクリアランスで高精度に形成される。
しかし、矩形断面凸部２２は貫通溝である光コネクタ本体５のコ字形溝１６内でその長さ方向の位置の制約をほとんど受けない（図６に示した隙間寸法ｄが充分大きい）。
つまり、ＷとＷ′の差（溝幅の差）は非常に小さいなるように精密成形されるが、これと直交する方向の辺は、精密位置決めにはあまり関与しないのでラフな成型精度で十分である。

上記の光コネクタ１を光電気複合基板３に取り付ける場合、光コネクタ１の嵌合ピン１５を基板３のピン穴２１に嵌合させ、コ字形溝１６に矩形断面凸部２２を嵌合させると、基板３上の光素子２に対する位置決めが行われる。すなわち、嵌合ピン１５とピン穴２１との嵌合による位置決め箇所と、コ字形溝１６と矩形断面凸部２２との嵌合による位置決め箇所との２箇所の位置決め箇所において行われる。
嵌合ピン１５とピン穴２１との嵌合による位置決め箇所では、嵌合する両者（嵌合ピン１５とピン穴２１）間のクリアランスは極めて小さく、その１箇所（１点）においての精度よい位置決めがなされる。この１箇所だけでは光コネクタが嵌合ピン回りに回転してしまうが、コ字形溝１６と矩形断面凸部２２との嵌合による位置決め箇所で光コネクタの回転が規制されて、回転方向の位置決めがなされる。すなわち、嵌合ピン１５による１点の位置決めとコ字形溝１６による回転方向の位置決めとで、光コネクタ１の基板３上の光素子２に対する精度よい位置決めがなされる。
その位置決め作業において、１箇所での嵌合ピン１５とピン穴２１との嵌合には、嵌合ピンが相手側のピン穴に入らないという問題は生じない。
コ字形溝１６と矩形断面凸部２２との嵌合については、コ字形溝１６と矩形断面凸部２２とのクリアランスは、光コネクタの嵌合ピン１５回りの回転を規制する面についてのみ充分小さくしているので、すなわち、コ字形溝１６の幅寸法Ｗと矩形断面凸部２２の幅寸法Ｗ’とを充分小さなクリアランスで高精度に形成しているので、光コネクタの嵌合ピン１５回りの位置決め精度は高く、したがって、光コネクタ１は基板３上の光素子２に対して精度よく位置決めされる。

一方、矩形断面凸部２２は貫通溝である光コネクタ１側のコ字形溝１６内でその長さ方向の位置の制約をほとんど受けない（図６に示した隙間寸法ｄが充分大きい）ので、矩形断面凸部２２とピン穴２１との間の距離の精度という問題は生じず、コ字形溝１６に矩形断面凸部２２が入らないという問題は生じない。
したがって、２箇所における嵌合ピンとピン穴との嵌合により位置決めをする従来構造のように２つのピン穴間のピッチの精度が低いと嵌合ピンが相手側光部品のピン穴に入らないという問題が生じるものと異なり、位置決め作業に際して、嵌合させようとするものどうしを互いに嵌合させられないという問題、あるいは位置決め精度が悪くなるという問題は生じない生じない。
本発明は、光コネクタ本体５の材質としては、ＰＰＳ等の熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂等を好適に用いることができる。

このように、２つのピンや２つのピン穴を径及び位置を高精度に形成するのは容易でなく成形コストが高くつくが、２箇所の嵌合部の一方がコ字形溝と矩形断面凸部との嵌合であれば、矩形の直線部である２面の精度さえ確保すれば良いので、穴配列ピッチ精度の問題は生じなくなり、成形が容易であり、製品コストが安くすることができる。

なお、上述の構成とは逆に、基板側に１つの円形断面ピン及び１つのコ字形溝を形成し、光コネクタ側に基板側の前記円形断面ピンが嵌合する円形穴及び前記コ字形溝に嵌合する矩形断面凸部を形成することもできる。

図９は本発明を光コネクタどうしの接続に用いられる光コネクタに適用した場合の実施例を示す。この実施例の光コネクタは、嵌合ピンとピン穴との嵌合による位置決め箇所を２箇所に持ついわゆるＭＴ光コネクタにおいて、嵌合ピンとピン穴との嵌合による位置決め箇所は１箇所のみとし、反対側はコ字形溝と矩形断面凸部との嵌合により位置決めする構成としたものである。
すなわち、図示のように、一方の光コネクタ３１は、他方の光コネクタ４１に対する位置決め手段として、当該一方の光コネクタ３１の光コネクタ本体３２における他方の光コネクタ４１との光接続面に、他方の光コネクタ４１に向けて突出する１つの円形断面嵌合ピン（以下単に嵌合ピンという）３３と１つのコ字形溝３４とを光コネクタ本体３２の光ファイバ穴３２ａの列を挟む穴並び方向の両側に設けている。図示例のコ字形溝３４は光コネクタ本体３２の高さ方向に間隔をあけて設けた２つの凸部３４ａ間の空所として形成されている。
実施例の嵌合ピン３３は、光コネクタ本体３２とは別部材であり光コネクタ本体３２にあけたピン穴３２ｂに嵌合させたものである。しかし、光コネクタ本体３２と一体の嵌合ピンとすることもできる。
他方の光コネクタ４１の光コネクタ本体４２には、前記一方の光コネクタ３１の嵌合ピン３３が嵌合するピン穴４３と、前記一方の光コネクタ３１の光コネクタ本体３２に設けたコ字形溝３４に嵌合する矩形断面凸部４４を形成している。４２ａは他方の光コネクタ本体４２側の光ファイバ穴を示す。

上記一対の光コネクタ３１、４１どうしを接続する場合、一方の光コネクタ３１の光コネクタ本体３２の嵌合ピン３３を他方の光コネクタ４１の光コネクタ本体４２のピン穴４３に嵌合させ、一方の光コネクタ本体３２のコ字形溝３４に他方の光コネクタ本体４２の矩形断面凸部４４を嵌合させると、２つの光コネクタ３１、４１どうしの位置決めが行われる。すなわち、嵌合ピン３３とピン穴４３との嵌合による位置決め箇所と、コ字形溝３４と矩形断面凸部４４との嵌合による位置決め箇所との２箇所の位置決め箇所において行われる。
したがって、図１〜図８の光コネクタ１における効果と同様が効果が得られる。すなわち、２箇所における嵌合ピンとピン穴との嵌合により位置決めをする従来のＭＴ光コネクタのように２つのピン穴間のピッチの精度が低いと嵌合ピンが相手側光部品のピン穴に入らないという問題が生じるものと異なり、位置決め作業に際して、嵌合させようとするものどうしを互いに嵌合させられないという問題は生じない。

図１０は図９に示した実施例の変形例であり、図９の一方の光コネクタ３１では光コネクタ本体３２自体に設けたコ字形溝３４を、光コネクタ本体に装着可能な別部材に形成したものである。すなわち、図１０に示すように、図９のコ字形溝３４の約２倍の長さのコ字形溝３５を持つコ字形溝用部材３６を一方の光コネクタ３１’の光コネクタ本体３２’とは別部材として設け、このコ字形溝用部材３６を光コネクタ本体３２’に設けた装着用凸部３２ｃ’に装着して、相手側光コネクタ４１の矩形断面凸部４４が嵌合可能なコ字形溝３５としている。
このコ字形溝用部材３６のコ字形溝３５の手前側部分を光コネクタ本体４２に形成した装着用凸部３２ｃ’に嵌合させると、このコ字形溝用部材３６のコ字形溝３５の相手側部分は図９におけるコ字形溝３４と同様な機能を持つことになる。前記装着用凸部３２ｃ’は、他方の光コネクタ４１の光コネクタ本体４２に設ける矩形断面凸部４４と精度も含めて同一形状寸法にするとよい。
この実施例においても、図９の実施例と同じく、図１〜図８の光コネクタ１における効果と同様が効果が得られる。
なお、コ字形溝３５を持つコ字形溝用部材３６が光コネクタ本体と別部材であるこの実施例では、コ字形溝用部材３６は、２つの光コネクタ３１’、４１のいずれ側の部材でもなく、独立した部材として扱うことができる。
また、上記各実施例において、コ字形溝に嵌合する矩形断面凸部の数は１つには限定されない、コ字形溝を構成する両壁部に対向する固定面を構成すれば良いのだから、固定面を具現化する矩形断面凸部は、壁毎にあっても良い。つまり２つの矩形断面凸部を幅方向に離隔して設けることができる。さらに、矩形断面凸部はコ字形溝の対峙面を構成すれば良いのだから、断面が矩形には限定されないことは言うまでもない。本発明では、説明の下便宜上、矩形断面凸部という用語を用いているが、この用語は凸部断面の種々変形例を含むものであることは言うまでもない。

以上の実施例において、光部品としては、同種の光コネクタである場合と、基板に取り付けられる光路変換型の光コネクタの場合について説明している。
しかし、光コネクタに接続される光部品は、これらには限定されない。
例えば、光ファイバなどの光導波路の端面が、光コネクタとの接続端面側に露出するものを光部品とすることもできるし、その他、種々の変形例が存在する。
またさらに、本発明は、１つの円形嵌合ピン方式による精密位置決め構造と、１つの円形嵌合ピン方式以外の光接続面の凹凸による嵌合構造により、位置決めするための要素を部部分的に省き、それにより成形コストを低下させた光コネクタの精密位置決めを実現したものであり、この基本的な組み合わせは、上記各実施例以外に種々存在するが、いずれも本発明に含まれるものである。

本発明の光コネクタの一実施例を示すもので、光素子を搭載した光電気複合基板上の光素子に対して位置決めして光電気複合基板に取り付ける光コネクタに適用した場合の光コネクタの斜視図である。図１の光コネクタの平面図である。図１の光コネクタの正面図である。図１の光コネクタの左側面図である。図２のＡ−Ａ断面図である。上記光コネクタを光電気複合基板に設置した状態の平面図である。上記光コネクタを光電気複合基板に設置した状態の断面図（図６のＢ−Ｂ断面図）である。（イ）は図７の左側面図、（ロ）は図７のＣ−Ｃ断面図である。本発明の光コネクタの他の実施例を示すもので、光コネクタどうしの接続に用いるられる光コネクタに適用した場合の光コネクタの斜視図である。光コネクタどうしの接続に用いるられる光コネクタに適用した場合のさらに他の実施例を示すもので、光コネクタの斜視図である。

符号の説明

１光コネクタ
２光素子
３光電気複合基板
４光モジュール
５光コネクタ本体
６光ファイバテープ
６ａ光ファイバ
６ａ’ 裸ファイバ
７中空部
８光ファイバ穴
９反射面
１０接着剤充填窓
１１凹所
１５円形断面嵌合ピン（嵌合ピン）
１６コ字形溝
１７光入出部
２１ピン穴
２２矩形断面凸部
３１、４１光コネクタ
３２、４２光コネクタ本体
３３円形断面嵌合ピン（嵌合ピン）
３４コ字形溝
４３ピン穴
４４矩形断面凸部
Ｄ円形断面嵌合ピンの外径
Ｄ’ピン穴の内径
Ｗコ字形溝の断面の幅
Ｗ’矩形断面凸部の溝幅

Claims

光コネクタと、この光コネクタに接続される光部品とを位置決めし、光コネクタと光部品の光路を合わせる手段として、光コネクタの接続端面には、接続される光部品に向けて突出する１つの円形断面嵌合ピンと前記円形断面嵌合ピンの軸芯と直交する方向から見てコ字形となる１つのコ字形溝とを、接続端面の光入出部を挟む両側に設けてなり、前記円形断面嵌合ピンが相手側光部品に設けた円形穴に嵌合し、コ字形溝が、相手側光部品に設けた少なくとも１つの矩形断面凸部と嵌合することにより、光コネクタの相手側光部品に対する位置決めが行われることを特徴とする光コネクタ。
前記相手側光部品が光コネクタであることを特徴とする請求項１記載の光コネクタ。
光コネクタを、少なくとも１つの光学素子が搭載された基板に位置決めし、光コネクタと光素子の光路を合わせる手段として、当該光コネクタの基板との対向面に、基板に向けて突出する１つの円形断面嵌合ピンと前記円形断面嵌合ピンの軸芯と直交する方向から見てコ字形となる１つのコ字形溝を対向面の光入出部を挟む両側に設けてなり、円形断面嵌合ピンが基板に設けた円形穴に嵌合し、コ字形溝に対しては、基板に設けた少なくとも１つの矩形断面凸部が嵌合することにより、光コネクタと基板の光素子に対する位置決めが行われることを特徴とする光コネクタ。
光コネクタ本体内のミラーにより、光コネクタ内の光ファイバ光路を基板に向けて変更する構成としたことを特徴とする請求項３記載の光コネクタ。