JP5131021B2 - 光コネクタ用ソケット - Google Patents

Description

この発明は、光路変換型の光コネクタを光素子搭載基板上に装着する構造に適用される光コネクタ用ソケットに関する。

光路変換型の光コネクタを、回路基板上の光モジュール（光トランシーバモジュール）に装着する場合、装着作業時の光コネクタの案内をしかつ装着後はその装着状態を維持する光コネクタ用ソケットを用いる場合がある。
この種の従来の光コネクタ用ソケットは、回路基板上に設置した光モジュールを単に囲む枠状のものであり、光コネクタは光モジュール上に直接載置される（特許文献１、特許文献２）。
したがって、従来の光コネクタ用ソケットは、光コネクタと光モジュールとの間の光路には全く関与しない。

ところで、光コネクタ用ソケットが使用される場合に限らないが、光路変換型の光コネクタを光モジュールに装着する場合で、光モジュール上のＶＣＳＥＬ等の光素子４（発光素子）から光コネクタ側への出射光、あるいは光コネクタ側から光モジュール上のＰＤ等の光素子４（受光素子）への入射光を集光あるいはコリメートすることが要求される場合、従来は、光コネクタ側又は光モジュール側に別部品のマイクロレンズレンズアレイを取り付けていた。
特開２００５−１２１８１７（図４等の光コネクタホルダ１３参照） 特開２００６−３３０２６０(図６、７等の係止部材１８参照）

光路変換型の光コネクタを光モジュールに装着する構造において、光素子から出射又は光素子に入射する光路にレンズを設ける手段として、上記従来構造のように、別部品のマイクロレンズアレイを取り付けることは、マイクロレンズが極めて小さいものであることから、精度よく取り付けることは簡単ではない。したがって、作業性が悪く工数がかかり、コストも高くなる。

本発明は上記従来の欠点を解消するためになされたもので、光路変換型の光コネクタを光モジュールに装着する構造において、光素子から出射又は光素子に入射する光路にマイクロレンズを設ける場合に、組立精度が悪く工数がかかるという問題がなく、高精度の光軸整合が可能な光部品をコストを安く製造できる光コネクタ用ソケットを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、光路変換型の光コネクタを光素子搭載基板上に装着する構造に適用される光コネクタ用ソケットであって、
光コネクタの三方を囲む壁部、及び光コネクタと光素子搭載基板との間に介在する平板状の底板を備えた樹脂一体成形品であるとともに、前記底板には、その上面側又は下面側のいずれか一方にへこんだ凹所が形成され、少なくとも前記凹所の部分は光透過性樹脂からなり、前記凹所の底面に間隔をあけて横一列に並ぶ複数の凸面が形成されることにより、光透過性樹脂によるマイクロレンズの列が一体形成されており、前記マイクロレンズは、光素子からの光コネクタの向かう光あるいは光コネクタから光素子へ向かう光を集光あるいはコリメートして光素子と光コネクタを光結合するものであり、かつ、光コネクタと光素子搭載基板との間の相互位置決めは、光コネクタ又は光素子搭載基板から突出する嵌合凸部と光コネクタ又は光素子搭載基板に形成された該嵌合凸部を受容する嵌合受け部によりなされ、前記底板には前記嵌合凸部が、前記マイクロレンズの列の両側にて貫通する一対の貫通穴が形成されていることを特徴とする。

請求項２は、請求項１の光コネクタ用ソケットにおいて、前記凹所の部分及び前記２つの貫通穴の部分を含む領域が前記光透過性樹脂からなることを特徴とする。

請求項３は、請求項１又は２の光コネクタ用ソケットにおいて、底板の光入出射面に無反射コーティング等の反射防止手段が施されていることを特徴とする。

請求項４は、請求項１〜３のいずれか１項の光コネクタ用ソケットにおいて、光コネクタにおける光路変換部分が、光コネクタ本体の内部あるいは外面に形成されたミラー面により構成されていることを特徴とする。

請求項５は、請求項１〜４のいずれか１項の光コネクタ用ソケットにおいて、前記嵌合
凸部が断面円形の嵌合ピンであり、前記嵌合受け部が該嵌合ピンを受容する断面円形の
丸穴であることを特徴とする。
穴であることを特徴とする。

本発明によれば、マイクロレンズの列が光コネクタ用ソケットの底板と一体に樹脂成形されているので、従来構造のように、別部品のマイクロレンズアレイを光コネクタ側又は光素子搭載基板側に取り付けるという、作業性が悪く工数がかかる問題がなく、コストを安くすることができる。
また、底板に、光コネクタ側又は光素子搭載基板側から突出する相互位置決め用の嵌合ピン等が貫通する嵌合ピン貫通穴等の貫通穴が形成されているので、この場合には、嵌合ピン等と嵌合ピン貫通穴等との嵌合により、マイクロレンズを光素子に対して精度よく位置決めすることができる。これにより、光コネクタと光素子を精度よく位置決めすることができる。

また、光コネクタ用ソケットの嵌合ピン貫通穴等が、マイクロレンズの列の両側に形成されているので、マイクロレンズの列と嵌合ピン貫通穴等との相対位置関係を精度よく樹脂成形する上で適切である。

以下、本発明を実施した光コネクタ用ソケットについて、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施例の光コネクタ用ソケット１の斜視図、図２は図１の光コネクタ用ソケット１を介して光路変換型の光コネクタ２を光素子を搭載した光素子搭載基板である光モジュール３に装着した状態で示した平面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４は図２のＢ−Ｂ断面図である。
この光コネクタ用ソケット１は、これらの図、及び図６、図８に示すように、上から見て光コネクタ２の三方を囲むコ字形をなす壁部５、及び、光コネクタ２と光モジュール３との間に介在する底板６を備えた樹脂一体成形品である。
そして、底板６には、板厚みを部分的に厚くすることにより光モジュール３上の光素子４からの出射光あるいは光素子４への入射光を集光あるいはコリメートする光透過性樹脂による凸レンズであるマイクロレンズ６ａの列が一体成形されている。マイクロレンズ６ａの列は、図９（イ）にも拡大して示すように、底板６に形成した凹所６ｂに形成されている。
なお、光モジュール３とこの光コネクタ用ソケット１を介して光モジュール３に装着される光コネクタ２との相互位置決めは、光モジュール３又は光コネクタ２から突出する嵌合凸部と光コネクタ２又は光モジュール３に形成された該嵌合凸部を受容する嵌合受け部によりなされるが、後述するようにこの実施例では、嵌合突部が光モジュール３から突出する断面円形の嵌合ピン９、嵌合受け部が光コネクタ２に形成された丸穴のピン穴１６である。

光透過性樹脂によるマイクロレンズ６ａを形成する場合、少なくとも概ね凹所６ｂの領域（すなわちマイクロレンズ６ａの列の全体を含む領域）には光透過性樹脂を用いる必要があるが、それより広い、凹所６ｂ及び前記嵌合ピン９が貫通する貫通穴（以下、嵌合ピン貫通穴という場合がある）６ｃの近傍を含む領域に光透過性樹脂を用いてもよい。
また、底板６の全体に光透過性樹脂を用い他の部分は光が透過しない樹脂を用いてもよい。
このように一部に光透過性樹脂を用いる場合は、二色成形で光コネクタ用ソケット１を成形することもできる。
なお、マイクロレンズ６ａと嵌合ピン貫通穴６ｃとの相互位置関係は後述するように精度を高くする必要があるので、凹所６ｂ及び嵌合ピン貫通穴６ｃの近傍を含む領域は同じ光透過性樹脂で成形するのが好ましい。
また、光コネクタ用ソケット１の全体を光透過性樹脂で成形してもよい。
また、マイクロレンズ６ａの列の近傍部分（概ね凹所６ｂの部分）を予め光透過性樹脂により別部材のマイクロレンズアレイとして精密成形し、このマイクロレンズアレイを囲むようにソケット本体をオーバーモールドすることも可能である。
このように予め一部を精密成形する場合、凹所６ｂ及び嵌合ピン貫通穴６ｃの近傍を含む領域の部分を予め樹脂成形する方法、あるいは底板６の全体を樹脂成形する方法でもよい。
光透過性樹脂としては、使用される信号波長（例えば８５０ｎｍ、１３１０ｎｍ、１５５０ｎｍ）の光を効率よく透過する光透過性樹脂を用いる。例えば、ＰＣ（ポリカーボネイト）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）等を用いることができる。
また、底板６のマイクロレンズ６ａの列の両側に、光コネクタ２と光モジュール３との間の相互位置決め用の嵌合ピン９を貫通させる嵌合ピン貫通穴６ｃが形成されている。

光路変換型の光コネクタ２は樹脂成形品である。
光路変更型の光コネクタとは、光コネクタの一方の端部に成端された光ファイバの導入方向（光ファイバの光軸方向）と他方の端部からの入出射光の光軸が異なる光コネクタを総称するものである。
光コネクタ内部にて光路変更する方式の光コネクタは種々の構造が存在する。
図２〜図４、図５、図８に示される光路変更型光コネクタは内部のミラー方式の一実施例である。
以下、各図を参照すると、光コネクタ本体１４内に複数本の光ファイバ１０が光モジュール３の上面と平行に導入されるとともに、光ファイバ１０の先端の前方に、光路変換のためのミラー１１を備えている。図示の光ファイバ１０は光ファイバテープ１０Ａを構成する光ファイバであるが、単に集合した単心光ファイバでもよい。
ミラー１１は光ファイバ１０の先端部の前方に形成された空所１２の前方斜面１１に金属メッキ等による反射膜を設けて構成されている。
また、ミラー１１の両側に、光モジュール３に設けた嵌合ピン９が嵌合する、光コネクタ２と光モジュール３との間の相互位置決め用のピン穴１６が形成されている。
ピンは断面が円形であり、ピンが挿入されるピン穴は該嵌合ピンを受容する断面が円形の丸穴である。しかし、ピンとは嵌合凸部の一実施例であるから、本実施例の形状以外に種々の変形例が存在することはいうまでもない。
嵌合凸部の変形例としては、例えば光コネクタあるいは光モジュールの対応面の一部が突出し、これを受容する側の面に凹部等を設けることにより相互の位置決めする構造を採用することもできる。このような場合でも、本発明における嵌合凸部と嵌合受け部を備えているということができる。
なお、図１０に要部を示した実施例の光コネクタ２’のように、光コネクタ本体１４’における光ファイバ１０の前方の外面（側面）を４５°の斜面１４ａ’とし、この斜面１４ａ’に反射膜を形成するか、あるいは反射膜を形成せずにそのまま全反射面として、内部反射作用によるミラー１１’を構成することもできる。

光モジュール３は、図２〜図４、図７、図８に示すように、光トランシーバとしての電子回路が形成されている基台上にＶＣＳＥＬやＰＤ等の光素子４の列を備えたブロックである、基台の両側から光コネクタ２のピン穴１６に嵌合して、光コネクタ２との相互位置決めをする嵌合ピン９が基板面に対して垂直に設けられている。
この場合、嵌合ピン９は基台に形成された穴の中に挿入し、接着固定することにより設けるか、あるいは基台を形成するときに基台に埋め込みことにより設けることができる。ただし、嵌合ピンを立てるための構造は限定されない。
この光モジュール３は、光機器の回路基板１３上に設置され、回路基板の回路パターンによって他の電子素子と電気接続されている。
光モジュール３の２つの嵌合ピン９の外径及び位置は、光コネクタ用ソケット１の底板６の２つの嵌合ピン貫通穴６ｃの内径及び位置と精度よく対応しており、かつ、光コネクタ２の２つのピン穴１６の内径及び位置と精度よく対応している。

光コネクタ用ソケット１は、前述したコ字形をなす三方の壁部５で囲まれた部分が光コネクタ２を収容する凹所１５となっており、三方の壁部５の上面の内縁側部分に、内側に下り勾配となる案内斜面５ａが形成されている（案内斜面５ａは図１のみに示し、他の図では混雑して分りにくくなるので、図示を省略した）。
前記案内斜面５ａは、光コネクタ装着時に、光モジュール３上に配置した光コネクタ用ソケット１の凹所１５に光コネクタ２を収容する際に、光コネクタ２のピン穴１６が、光コネクタ用ソケット１の嵌合ピン貫通穴６ｃから突出した、光モジュール３の嵌合ピン９に導かれるように、案内する。

上記の光コネクタ用ソケット１によれば、マイクロレンズ６ａの列が既に光コネクタ用ソケット１の底板６と一体に樹脂成形されているので、従来構造のように、別部品のマイクロレンズアレイを光コネクタ側又は光モジュールに取り付けるという、作業性が悪く工数がかかる問題がなく、コストを安くすることができる。
また、底板６に光コネクタ２と光モジュール３との相互位置決め用の嵌合ピン９が貫通する嵌合ピン貫通穴６ｃが形成されているので、光モジュール３側の嵌合ピン９と光コネクタ用ソケット１側の嵌合ピン貫通穴６ｃとの嵌合により、マイクロレンズ６ａを光素子４に対して精度よく位置決めすることができる。この場合、２つの嵌合ピン貫通穴６ｃの径及び位置は精度よく形成する。
また、光コネクタ用ソケット１の２つの嵌合ピン貫通穴６ｃが、マイクロレンズ６ａの列の両側に形成されているので、マイクロレンズ６ａの列と嵌合ピン貫通穴６ｃとの相対位置関係を精度よく樹脂成形する上で適切である。
なお、光コネクタと光素子搭載基板との間の相互位置決めは、光コネクタ又は光素子搭載基板から突出する嵌合凸部と光コネクタ又は光素子搭載基板に形成された該嵌合凸部を受容する貫通穴によりなされているから、光コネクタ側に嵌合ピンを設け、光モジュール側の対応箇所にピン穴を設けることもできる。
また、成型時には、光コネクタ側と光モジュール側の対応箇所にピン穴に相当の穴を設けておき、組み立て時に嵌合ピンを穴に挿入固定することにより嵌合凸部とすることもできる。

光コネクタ用ソケット１の底板６に設けるマイクロレンズ６ａは、図９（ロ）に示したマイクロレンズ６ａ’のように、底板６の下面（光モジュール側（光素子側）に設けてもよい。
また、参考例として図９（ハ）に示したマイクロレンズ６ａ”は、底板６の上面（光コネクタ側）及び下面（光モジュール側）の両方の面に形成した曲面によって形成している。

上記の実施例は、ＶＣＳＥＬやＰＤ等の光素子４を搭載した光モジュール３を回路基板１３に設置し、この光モジュール３上に光コネクタ用ソケット１を介して光コネクタ２を装着する構成であるが、回路基板１３に光素子が直接搭載されている場合に、光コネクタ用ソケットを、光素子搭載基板である回路基板に直接装着する使用態様も考えられる。この場合、光素子搭載基板である回路基板に、光コネクタ２を光素子に正しく結合させるための位置決め構造（嵌合ピンあるいはピン穴等）を設ける。
また、光素子搭載基板の構造は、本実施例には限定されず種々の形態が存在する。

上記の各実施例において、光コネクタ用ソケット１における光の入出射面（底板６のマイクロレンズ６ａがある部分の上面と下面、あるいはそのいずれか一方の面）を無反射面とすることが、光素子４から光コネクタ２の光ファイバへの光伝達、あるいはそれと逆の光伝達における光損失を低減するために有効である。
無反射面とする手段としては、光の入出射面に、誘電体膜をスパッタリングにより堆積させて無反射（ＡＲ）コーティングを施す方法を採用できる。
また、光の入出射面に微細凹凸形状を、使用される光信号波長より小さい周期で配列した微細構造により、無反射機能を持たせることができる。
また、上述の説明では、光コネクタとして説明したが、本発明はいわゆる光ファイバアレイとしての用途に適用することができる。

本発明の一実施例の光コネクタ用ソケットの斜視図である。 図１の光コネクタ用ソケットを介して光コネクタを光モジュールに装着した状態を示した平面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図２のＢ−Ｂ断面図である。 図２〜４における光コネクタの平面図である。 上記光コネクタ用ソケットの平面図である。 図２〜４における光モジュールの平面図である。 図３の分解正面図（光コネクタと光コネクタ用ソケットと光モジュールとを分解して示した正面図）である。 （イ）は図３における光コネクタ用ソケットのマイクロレンズ部分の拡大図、（ロ）はマイクロレンズを形成する態様の他の実施例を示す図、（ハ）はマイクロレンズを形成する態様の参考例を示す図である。 光路変換型の光コネクタにおいて、ミラーを形成する手段の他の例を説明する図である。

符号の説明

１ 光コネクタ用ソケット
２、２’ 光コネクタ
３ 光モジュール（光素子搭載基板）
４ 光素子
５ 壁部
５ａ 案内斜面
６ 底板
６ａ、６ａ’、６ａ” マイクロレンズ
６ｂ 凹所
６ｃ 嵌合ピン貫通穴（貫通穴）
９ 嵌合ピン（嵌合凸部）
１０ 光ファイバ
１１、１１’ ミラー
１２ 空所
１３ 回路基板
１４、１４’ 光コネクタ本体
１４ａ’ 斜面（ミラー）
１６ ピン穴（丸穴（嵌合受け部））
１７ 矩形切欠き

Claims (5)

1. 光路変換型の光コネクタを光素子搭載基板上に装着する構造に適用される光コネクタ用ソケットであって、
   光コネクタの三方を囲む壁部、及び光コネクタと光素子搭載基板との間に介在する平板状の底板を備えた樹脂一体成形品であるとともに、前記底板には、その上面側又は下面側のいずれか一方にへこんだ凹所が形成され、少なくとも前記凹所の部分は光透過性樹脂からなり、前記凹所の底面に間隔をあけて横一列に並ぶ複数の凸面が形成されることにより、光透過性樹脂によるマイクロレンズの列が一体形成されており、前記マイクロレンズは、光素子からの光コネクタの向かう光あるいは光コネクタから光素子へ向かう光を集光あるいはコリメートして光素子と光コネクタを光結合するものであり、かつ、光コネクタと光素子搭載基板との間の相互位置決めは、光コネクタ又は光素子搭載基板から突出する嵌合凸部と光コネクタ又は光素子搭載基板に形成された該嵌合凸部を受容する嵌合受け部によりなされ、前記底板には前記嵌合凸部が、前記マイクロレンズの列の両側にて貫通する一対の貫通穴が形成されていることを特徴とする光コネクタ用ソケット。
2. 前記凹所の部分及び前記２つの貫通穴の部分を含む領域が前記光透過性樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の光コネクタ用ソケット。
3. 前記底板の光入出射面に無反射コーティング等の反射防止手段が施されていることを特徴とする請求項１又は２記載の光コネクタ用ソケット。
4. 光コネクタにおける光路変換部分が、光コネクタ本体の内部あるいは外面に形成されたミラー面により構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光コネクタ用ソケット。
5. 前記嵌合凸部が断面円形の嵌合ピンであり、前記嵌合受け部が該嵌合ピンを受容する断面円形の丸穴であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光コネクタ用ソケット。

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