JP4931764B2

JP4931764B2 - 光コネクタ

Info

Publication number: JP4931764B2
Application number: JP2007276779A
Authority: JP
Inventors: 邦彦藤原
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2027-10-24
Also published as: JP2009103998A

Description

この発明は、光コネクタに関し、特に、相手側光部品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が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、接続面のコネクタ幅方向両側が落ち込んだ切欠きによりその間に形成される突部とを有し、前記円形断面嵌合ピンと突部とは、前記光コネクタの接続面における光入出部を挟んで設けられ、前記光部品の接続面には、円形断面嵌合ピンが嵌合する円形穴と、前記コネクタ幅方向両側の切欠きにそれぞれ嵌合する、２つの突条の間に形成される溝部とを有し、前記円形穴と溝部とは、前記光部品の接続面における光入出部を挟んで両側に設けられており、円形断面嵌合ピンと円形穴と、及び突部と溝部とが互いに嵌合することにより、光コネクタと光部品が位置決め接続されることを特徴とする。

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、コネクタ幅方向両側の切欠きによりその間に形成される突部と前記切欠きにそれぞれ嵌合する２つの突条によりその間に形成される溝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、突部と溝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点の位置決めと垂直な壁面の突部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。
突部と溝部との嵌合については、突部と溝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、突部が溝部に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、突部のコネクタ幅方向両側の垂直な壁面と溝部のコネクタ幅方向両側の垂直な壁面が狭いクリアランスで向かい合う側面（コネクタ幅方向両側の垂直壁面）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、突部のコネクタ幅方向両側の２つの垂直壁面だけである。
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、一方が突部と溝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。

また、相手側光部品に形成する凹所はピン穴の１箇所のみなので、相手側光部品が凹所を設けることが好ましくないものである場合に好適である。例えば相手側光部品に配線パターンを形成する場合で凹所の存在で配線領域が狭くなるような場合に、凹所が存在しないことで配線領域が狭くなることを避けることができる。

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７に本発明の一実施例の光コネクタ１を示す。
図１は光コネクタ１の斜視図であり、本図に示すように光コネクタの平らな接続面（取付面）５ａには嵌合ピン１５が突出している。
接続面５ａには、中間部１ａを挟んで接着剤充填窓１０と、光コネクタからの光が入出射する凹所１１が開口し、凹所１１より嵌合ピンが存在しない側には、光コネクタの幅方向の両側に向かい合って形成された切欠き部１６ａを有する。
凹部１１は、光の反射面９から光素子２に反射する複数の光路が形成される光入出部１７となっている。
光入出部１７には、横一列の光ファイバ穴８が開口し、光ファイバ穴と向かい合う辺は光を反射する傾斜面（反射面）９となっている。
２つの切欠き１６ａは、接続面５ａから垂直に落ち込む壁面１６ｂと、接続面５ａと平行に同じ高さだけ落ち込んでいる平面１６ｃよりなっている。
図２に示すように、上記の各構造物は接続面５ａを紙面左右方向に横断するＡ−Ａ線に対して上下対照に配置されており、２つの切欠き１６ａの向かいあった長さＬの壁面１６ｂは平行である。
図３の左側面図に示すように、切欠き１６ａは矩形断面を呈し、壁面１６ｂの接続面５ａ側のエッジはテーパ面１６ｄとなり、壁面１６ｂと平面１６ｃの間も、これらの面を連結するテーパ面１６ｅとなっている。
２つの切欠き１６ａの間の接続面５ａは、幅Ｗの凸部１６となっている。
図４は、図２のＡ−Ａ線に沿った横断面図であり、紙面右側端部に光ファイバ（テープ）を挿入するための中空部７が開口している。
樹脂充実部である中間部１ａには、紙面垂直方向に向かって横一列で配列され、しかも接続面５ａと平行な複数の光ファイバ穴８が開口し、中空部の上に嵌合ピン１５が立っている。
図５は、この光コネクタを光電気複合基板（基板という場合がある）３に設置した状態の中央断面図である。
本図に示すようにこの光コネクタ１は、少なくとも１つの光素子２を搭載した基板３に取り付けられる。
ここで基板とは、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を一般に指しているが、光素子が、基板上に適宜位置に搭載された台（光モジュール）に搭載される場合も含むものとする。

この光コネクタ１は基板３と平行に導入される光ファイバテープ（光ファイバ）６の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６の被覆を挿入する中空部７を有している。
中空部７の前方（図５の紙面左方向）の中間部１ａに形成された光ファイバ穴８に光ファイバ６の先端を挿入する。
光ファイバ穴８の出口と向かい合う凹所１１の側面は、光ファイバの光軸方向に対して４５°傾斜している。
この傾斜面の樹脂表面を金属メッキしての反射面９とする。
反射面９は光ファイバ穴８の開口に沿って紙面垂直方向に延在する。
光ファイバ６を構成する光ファイバ６ａの被覆を除去した裸ファイバ６ａ’を光ファイバ穴８に挿入する。
接着剤挿入窓１０から充填した接着剤で光ファイバ６を固定する。
光ファイバ６の先端は凹所１１から多少突出する。
反射面９のある凹所１１に透明接着剤を充填し、特に図示しないが、凹所１１は透明なガラスで封止する。
１２は光ファイバテープの根元を保護するゴムブーツである。
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型光ファイバを好適に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、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が突出している。
この嵌合ピン１５は基板３に形成された嵌合穴２１に嵌合する。
嵌合ピン１５は、光コネクタ本体５との樹脂一体成形品であることが好ましいが、光コネクタ本体を樹脂成形した後に、別体としての樹脂製あるいは金属製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。

図６は、光コネクタを基板３に設置した状態を示す平面図であり、図７（ａ）は、光コネクタを基板に設置した状態の左側面図、図７(b)は、凸部１６の部分の断面図である。
これらの図に示すように、光コネクタ１が位置決めされる基板３は、光コネクタ１の嵌合ピン１５に対応する位置に円形のピン穴２１を有し、光コネクタ１の２つの切欠き１６ａに対応する位置に、図７の紙面方向に平行な２つの突条２２ａを有する。
突条２２ａの両側面は基板面から垂直に立ち上がり、一方の突条の内側の側面と他方の突条の内側の側面の間隔は突部１６の幅とほぼ同じである。
つまり、突条２２ａ間に溝部２２幅は、突条２２ａの幅とほぼ同じである。
上述のように、光素子は基板上の回路パターンに直接配置されず、基板上に配置されている台（モジュール台、光モジュール等の種々の呼称がある）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。前記ピン穴は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、ピン穴が形成される箇所は限定されない。
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ＭＴ光コネクタのピン穴の公差と同程度とすることができる。
このピン穴径は、光コネクタ１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。
接続面５ａ上の嵌合ピン１５の外径をＤ、コネクタの幅方向（紙面上下方向）に形成された矩形断面切欠き１６ａ間の凸部１６の幅をＷ、長さをＬで示す。
コネクタ幅方向両側の突条２２ａの内側の垂直壁面２２ｂ間の内法寸法Ｗ’の精度は、光コネクタ本体５の幅方向両側の垂直壁面切欠き１６ａの垂直壁面１６ｂ間の幅寸法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、突部１６は、貫通溝である溝部２２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）は非常に小さくなるように精密成形されるが、これと直交する方向の寸法（図６のＬ及びＬ’）は、前記隙間寸法ｄが充分大きければ、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、凸部１６を溝部２２に嵌合させると、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、光コネクの突部１６と、２つの突条２２ａによりその間に形成される溝部２２との嵌合による位置決め箇所による精密位置決めされる。
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、突部１６と溝部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点の位置決めと突部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にくい。
突部１６と溝部２２との嵌合については、突部１６と溝部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、突部１６の幅寸法Ｗと溝部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、突部１６は、貫通溝である溝部２２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、溝部２２とピン穴２１との間の距離の精度という問題は生じず、溝部２２に突部１６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、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。
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突部と溝部との嵌合であれば、コネクタ幅方向両側の２面（垂直な壁面）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、製品コストを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コネクタ幅方向両側の切欠きによりその間に形成される突部を形成し、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ネクタ幅方向両側の切欠きにそれぞれ嵌合する２つの突条によりその間に形成される溝部を形成することもできる。

図８〜図１０に他の実施例の光コネクタ１’を示す。この光コネクタ１’は、嵌合ピン１５’と突部１６’との位置関係を、図１〜図７で説明した光コネクタ１における嵌合ピン１５と突部１６との位置関係と逆にした構成である。すなわち、嵌合ピン１５’と突部１６’とは、前記と同様に光コネクタ１’の接続面における光入出部１７を挟んで両側に設けられているが、この実施例では、嵌合ピン１５’が光ファイバ挿入方向前方側（図１０、図１１で左側）、突部１６’が光ファイバ挿入方向後方側（図９、図１０で右側）に配置されている。その他の構成は前述の実施例と同様である。突部１６’はコネクタ幅方向両側の切欠き１６ａ’間の部分として形成されている。垂直壁面を１６ｂ’で示す。

この実施例は、嵌合ピン１５’及び切欠き１６ａ’の上記のような配置が、基板側の配線レイアウト等との関係で好ましい場合に有益である。

以上の実施例において、光部品として、基板に取り付けられる光路変換型の光コネクタで有る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面側に露出するものを光部品とすることもできるし、種々の変形例が存在する。
また、接続対象となる光部品は、本実施例の回路基板上の光学素子には限定されない。

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の光コネクタの左側面図である。図３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断面図（図６のＢ−Ｂ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。（ａ）は図５の左側面図、（ｂ）は図５のＣ−Ｃ切断端面図である。本発明の他の実施例の光コネクタを示す斜視図で、図１に対応する図である。図８の光コネクタの平面図である。図８の光コネクタの正面図である。

符号の説明

１、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、１５’ 円形断面嵌合ピン（嵌合ピン）
１６、１６’ 突部
１６ａ、１６ａ’切欠き
１６ｂ、１６ｂ’ 壁面
１７光入出部
２１ピン穴（円形穴）
２２溝部
２２ａ突条
２２ｂ壁面
Ｄ円形断面嵌合ピンの外径
Ｄ’ピン穴の内径
Ｗ突部の断面の幅
Ｗ’溝部の溝幅
Ｌ突部の断面の長さ
Ｌ’溝部の長さ

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、接続面のコネクタ幅方向両側が落ち込んだ切欠きによりその間に形成される突部とを有し、前記円形断面嵌合ピンと突部とは、前記光コネクタの接続面における光入出部を挟んで設けられ、前記光部品の接続面には、円形断面嵌合ピンが嵌合する円形穴と、前記コネクタ幅方向両側の切欠きにそれぞれ嵌合する、２つの突条の間に形成される溝部とを有し、前記円形穴と溝部とは、前記光部品の接続面における光入出部を挟んで両側に設けられており、円形断面嵌合ピンと円形穴と、及び突部と溝部とが互いに嵌合することにより、光コネクタと光部品が位置決め接続されることを特徴とする光コネクタ。