JP5460554B2 - Photoelectric composite connector and cable with connector - Google Patents
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Description
本発明は、光電変換機能を有する光電気複合コネクタおよびこれを用いたコネクタ付きケーブルに関する。 The present invention relates to an optoelectric composite connector having a photoelectric conversion function and a cable with a connector using the same.
機器間の光伝送を行うには、例えば電気信号と光信号とを変換する光電変換部を各機器に設け、この光電変換部に光コネクタを介して光ファイバケーブルを接続し、この光ファイバケーブルにより光信号の送受信を行う方式を用いることができる。
この方式では、光電気複合コネクタに着脱される光コネクタに汚れや異物が付着すると信号の劣化が起こるという問題があるため、光電変換部と光ファイバケーブルとを一体化した光電気複合コネクタおよび光電気複合ケーブルが提案されている。
図９に示すように、特許文献１には、光電気変換回路を有する基板１０２とこれを位置決めする固定スペーサ１０３とがコード管１０１内に設けられ、コード管１０１の先端にコネクタ結合のための結合ピン１０７を備えた光電気複合コネクタが開示されている。
固定スペーサ１０３は、コード管１０１の内径に近い外径をもち、基板１０２を位置決めするとともに光ケーブル１０４のテンションメンバを固定する。光ケーブル１０４の光ファイバ心線または光コード１０５（以下、光ファイバ心線等１０５という）は、コネクタ内で十分な余長をもって基板１０２上の結合部１０６に接続されている。
この光電気複合コネクタでは、コネクタ内に光電気変換回路が設けられているため、光ケーブル１０４を光信号処理機器に接続する用途において、機器内に光ファイバ処理部や光電変換回路が不要になり、機器の小型化を図ることができる。
In order to perform optical transmission between devices, for example, a photoelectric conversion unit that converts an electrical signal and an optical signal is provided in each device, and an optical fiber cable is connected to the photoelectric conversion unit via an optical connector. Thus, a method of transmitting and receiving optical signals can be used.
In this system, there is a problem that signal deterioration occurs when dirt or foreign matter adheres to the optical connector that is attached to and detached from the photoelectric composite connector. Therefore, an optical composite connector and an optical connector in which the photoelectric conversion unit and the optical fiber cable are integrated. Electrical composite cables have been proposed.
As shown in FIG. 9, in
The
In this photoelectric composite connector, since the photoelectric conversion circuit is provided in the connector, in an application for connecting the
近年、デジタル家電等の機器における情報伝送量の増大および小型化に伴い、小型でありながら多種類の信号を高速に伝送するための新しい規格、例えば、ＤＶＩ規格（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｓｕａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）やＨＤＭＩ規格（Ｈｉｇｈ Ｄｉｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＵＳＢ規格（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）などが提案されている。
これらの規格では、複数の光ファイバが使用されるため、これら複数の光ファイバをコネクタに収納する必要がある。また、給電や信号伝送のための電線が必要となる場合もある。
In recent years, with the increase in information transmission amount and miniaturization in devices such as digital home appliances, new standards for transmitting various types of signals at high speed while being small, such as the DVI standard (Digital Visual Interface) and the HDMI standard ( High definition multimedia interface), USB standard (Universal Serial Bus), and the like have been proposed.
In these standards, since a plurality of optical fibers are used, it is necessary to accommodate the plurality of optical fibers in a connector. In some cases, an electric wire for power supply or signal transmission is required.
光ケーブル１０４に加えられた張力により光ファイバ心線等１０５が長手方向に動くと、固定スペーサ１０３との摩擦により光ファイバ心線等１０５が損傷を受けるおそれがあるため、光ファイバ心線等１０５は、コネクタ内部にできるだけ長い余長を確保するのが好ましい。
しかしながら、特に、光ファイバの数が多い場合には、コネクタ内部に配線される光ファイバ心線等１０５の余長によって、結合部１０６等が干渉を受けるおそれがあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、コネクタ内部に十分な光ファイバの余長を確保でき、しかも光ファイバによる他の部材への干渉が起こりにくい光電気複合コネクタおよびコネクタ付きケーブルを提供することを目的とする。
If the
However, particularly when the number of optical fibers is large, the
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to secure a sufficient length of an optical fiber inside a connector, and to provide a photoelectric composite connector and a cable with a connector that are less likely to cause interference with other members due to the optical fiber. The purpose is to provide.
本発明の光電気複合コネクタは、光ファイバを有する光ケーブルの端部に設けられた光電気複合コネクタであって、回路基板と、前記回路基板に電気的に接続された光電変換部と、これらを収容するハウジングと、前記光電変換部に電気的に接続された外部機器接続用の電気ピンを備え、前記光電変換部には、前記光ケーブルから引き出されて前記ハウジング内に余長を確保して配線されて前記光電変換部に対し位置決めされた前記光ファイバが光学的に接続され、前記光ファイバが、前記光ケーブルからの引出位置と前記光電変換部に対する位置決め位置との中間位置で、弾性変形可能な１以上の光ファイバ固定部によって固定され、前記引出位置から前記光ファイバ固定部までの間で一側方に湾曲した第１余長部と、前記光ファイバ固定部から前記位置決め位置までの間で他側方に湾曲した第２余長部とを有する光電気複合コネクタである。
前記光ファイバ固定部は、前記光ファイバを、前記回路基板に固定することが好ましい。
前記光ファイバ固定部は、前記光ファイバの樹脂被覆を固定することが好ましい。
本発明の光電気複合コネクタは、前記光ケーブルがテンションメンバを含み、前記テンションメンバが前記ハウジングに固定されることが好ましい。
前記光ファイバは、前記光電変換部の光軸に対して所定の角度で交差する光軸を有し、光結合部を介して前記光電変換部に接続されることが好ましい。
本発明の光電気複合コネクタは、前記光電変換部が、前記回路基板に接続された副基板の回路基板側の面に設けられ、前記光結合部が、光路変換によって前記光電変換部の受発光部と前記光ファイバとを光接続させる光路変換ミラーを有する光導波路であり、前記副基板の回路基板側とは反対の面に設けられている構成とすることができる。
本発明の光電気複合コネクタは、前記光電変換部が、前記回路基板に接続された副基板の回路基板側とは反対の面に設けられ、前記光結合部が、光路変換によって前記光電変換部の受発光部と前記光ファイバとを光接続させる光路変換ミラーを有する光導波路であり、前記副基板の回路基板側の面に設けられている構成とすることができる。
本発明の光電気複合コネクタは、前記光結合部が、伝送される光に対して透明な樹脂からなり、前記樹脂が、前記光電変換部の受発光部の少なくとも一部および前記光ファイバの端部の少なくとも一部にそれぞれ密着し、前記光結合部を構成する樹脂の外面は、前記光電変換部の受発光部および前記光ファイバの端部の側に凹んだ形状となっている構成とすることができる。
本発明のコネクタ付きケーブルは、前記光電気複合コネクタが、前記光ケーブルの端部に設けられたコネクタ付きケーブルである。
The photoelectric composite connector of the present invention is a photoelectric composite connector provided at an end of an optical cable having an optical fiber, and includes a circuit board, a photoelectric conversion unit electrically connected to the circuit board, and A housing for housing and an electrical pin for connecting an external device electrically connected to the photoelectric conversion unit are provided, and the photoelectric conversion unit is pulled out from the optical cable to secure an extra length in the housing. The optical fiber positioned with respect to the photoelectric conversion unit is optically connected, and the optical fiber can be elastically deformed at an intermediate position between a drawing position from the optical cable and a positioning position with respect to the photoelectric conversion unit. A first extra length portion fixed by one or more optical fiber fixing portions and curved in one side between the drawing position and the optical fiber fixing portion; and the optical fiber fixing portion. A photoelectric composite connector and a second elongated portion that curves other side between to the positioning position from.
The optical fiber fixing part preferably fixes the optical fiber to the circuit board.
The optical fiber fixing part preferably fixes the resin coating of the optical fiber.
In the photoelectric composite connector of the present invention, it is preferable that the optical cable includes a tension member, and the tension member is fixed to the housing.
The optical fiber preferably has an optical axis that intersects the optical axis of the photoelectric conversion unit at a predetermined angle, and is connected to the photoelectric conversion unit via an optical coupling unit.
In the photoelectric composite connector of the present invention, the photoelectric conversion unit is provided on a circuit board side surface of a sub-board connected to the circuit board, and the optical coupling unit receives and emits light by the photoelectric conversion unit by optical path conversion. And an optical waveguide having an optical path conversion mirror for optically connecting the optical fiber and the optical fiber, and can be configured to be provided on a surface opposite to the circuit board side of the sub-board.
In the photoelectric composite connector of the present invention, the photoelectric conversion unit is provided on a surface opposite to the circuit board side of the sub-board connected to the circuit board, and the optical coupling unit is configured to convert the photoelectric conversion unit by optical path conversion. The optical waveguide having an optical path conversion mirror that optically connects the light emitting / receiving unit and the optical fiber, and can be configured to be provided on the surface of the sub-board on the circuit board side.
In the optical / electrical connector according to the present invention, the optical coupling portion is made of a resin that is transparent to transmitted light, and the resin includes at least a part of the light receiving and emitting portions of the photoelectric conversion portion and the end of the optical fiber. The outer surface of the resin constituting the optical coupling part is in close contact with at least a part of the optical part, and is configured to be recessed toward the light emitting / receiving part of the photoelectric conversion part and the end part of the optical fiber. be able to.
The cable with a connector of the present invention is a cable with a connector in which the photoelectric composite connector is provided at an end of the optical cable.
本発明によれば、光ファイバが一側方に湾曲した第１余長部と他側方に湾曲した第２余長部とを有してハウジング内に配線されるので、光ファイバがハウジング内の他の部材（光電変換部等）に干渉せず、かつ十分な長さの余長を確保することができる。
また、光ファイバ固定部は弾性変形可能であるため、第１および第２余長部の変位を許容できる。
従って、光ファイバに引張り力が加えられても、第１および第２余長部の曲げが小さくなるように光ファイバが変位することによって、光ファイバに過大な力が加えられるのを回避し、光ファイバの損傷を防ぐことができる。
また、第１および第２余長部によって、光ファイバの十分な余長を確保しつつ省スペース化が可能となるため、光電気複合コネクタの小型化を図ることができる。
According to the present invention, since the optical fiber has the first surplus length portion curved in one side and the second surplus length portion curved in the other side, the optical fiber is wired in the housing. It is possible to ensure a sufficient length without interfering with other members (such as a photoelectric conversion unit).
Further, since the optical fiber fixing portion can be elastically deformed, displacement of the first and second extra length portions can be allowed.
Therefore, even if a tensile force is applied to the optical fiber, the optical fiber is displaced so that the bending of the first and second extra length portions is reduced, thereby avoiding an excessive force being applied to the optical fiber, Damage to the optical fiber can be prevented.
In addition, since the first and second extra length portions can save space while ensuring a sufficient extra length of the optical fiber, the optoelectric composite connector can be miniaturized.
（第１実施形態）
以下、実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態にかかる光電気複合コネクタ１を用いたコネクタ付きケーブルを示すものである。
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、このコネクタ付きケーブルは、光ファイバ２と電線３とを備えた光電気複合ケーブル４（光ケーブル）の端部に、光電気複合コネクタ１が設けられている。
(First embodiment)
Hereinafter, based on an embodiment, the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a connector-attached cable using an
As shown in FIGS. 1A and 1B, this connector-equipped cable is connected to an optical /
光電気複合コネクタ１は、回路基板８と、回路基板８の一方の面８ａ側に設けられた副基板１５（第２の回路基板）と、副基板１５の一方の面１５ａに設けられた受発光素子９（光電変換部）と、回路基板８に設けられた制御用半導体１０と、これらを収容するハウジング１１（収容体）と、受発光素子９に電気的に接続された電気ピン５とを備えている。
以下の説明において、図１（ａ）および図１（ｂ）における左方を前方といい、右方を後方ということがある。前後方向は光電気複合ケーブル４の端部における長さ方向に一致し、この方向は光電気複合コネクタ１の長さ方向でもある。
The
In the following description, the left side in FIGS. 1A and 1B may be referred to as the front, and the right side may be referred to as the rear. The front-rear direction coincides with the length direction at the end portion of the photoelectric composite cable 4, and this direction is also the length direction of the
電気ピン５は、外部機器に接続するための電気コネクタであり、本体部５ａと、本体部５ａの前面から突出したコネクタ部５ｂとを備えている。電気ピン５は、コネクタ部５ｂで外部機器に接続される。
図示例では、本体部５ａはハウジング１１内に収容され、コネクタ部５ｂは、ハウジング１１の前面側に設けられたコネクタ用開口部１１ｊから外部に突出している。
The
In the example of illustration, the main-
回路基板８には、例えは、ガラスエポキシ基板、セラミック基板など、一般的な各種絶縁基板を使用することができる。回路基板８の面８ａ、８ｂには、所定の回路配線が形成されている。
As the
副基板１５は、回路基板８の上方に間隔をおいて回路基板８にほぼ平行に設けられている。副基板１５は、例えばガラスエポキシ基板、セラミック基板など、一般的な各種絶縁基板に所定の回路配線を形成したものである。
図１（ｂ）に示すように、平面視したときの副基板１５の回路基板８上の位置は、回路基板８の前部である。
副基板１５の一方の面１５ａには光電変換部電極１６が形成され、光電変換部電極１６には受発光素子９が電気的に接続されている。
The sub-board 15 is provided substantially parallel to the
As shown in FIG. 1B, the position of the
A photoelectric
図１（ａ）に示すように、副基板１５の他方の面１５ｂには基板コネクタ１５ｃが設けられ、回路基板８の一方の面８ａには基板コネクタ８ｃが設けられている。
基板コネクタ８ｃは、回路基板８の一方の面８ａに設けられた光電変換部電極６に接続されているため、基板コネクタ１５ｃ、８ｃが互いに接続されることで、受発光素子９は回路基板８に電気的に接続される。このため、受発光素子９は、副基板１５および基板コネクタ１５ｃ、８ｃを介して間接的に回路基板８上に設けられている。
副基板１５の採用によって、副基板１５上の受発光素子９に光ファイバ２を接続する工程と、回路基板８に対し制御用半導体１０等を実装する工程とを別に行い、その後、回路基板８と副基板１５とを接続する組み立て方法をとることができる。このため、製造効率を高めることができる。
As shown in FIG. 1A, a
Since the
By adopting the sub-board 15, the process of connecting the
図２に示すように、受発光素子９は、光信号を出射または入射させる部分として受発光部９ａを有する。図示例の受発光部９ａは、受発光素子９の上面９ｃ側に設けられている。
発光素子としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）等が挙げられる。受光素子としては、フォトダイオード（ＰＤ）等が挙げられる。
図示例では、受発光素子９の上面９ｃは、配線１７を介して１つの光電変換部電極１６に電気的に接続され、受発光素子９の下面９ｄは、導電性接着剤（図示せず）により他の光電変換部電極１６に電気的に接続されている。
配線１７としては、例えば、金（Ａｕ）ワイヤ、アルミニウム（Ａｌ）ワイヤ、銅（Ｃｕ）ワイヤなどを使用できる。
As shown in FIG. 2, the light emitting / receiving
Examples of the light emitting element include a light emitting diode (LED), a laser diode (LD), and a surface emitting laser (VCSEL). A photodiode (PD) etc. are mentioned as a light receiving element.
In the illustrated example, the
As the
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、ハウジング１１は、略矩形の後板部１１ａと、その周縁部から前方に延出する四角筒状の延出筒部１１ｂと、後板部１１ａから後方に延出する接続筒部１１ｃと、延出筒部１１ｂの前端に設けられた前板部１１ｉとを備えたケース体である。
延出筒部１１ｂは、一対の側板部１１ｄ、１１ｅと、これらの下縁部（一方縁部）間に形成された底板部１１ｆと、側板部１１ｄ、１１ｅの上縁部（他方縁部）間に形成された天板部１１ｇとからなる四角筒状であり、これらに囲まれた内部空間１１ｈに回路基板８を収容できる構成が好ましい。
図示例では、回路基板８は、底板部１１ｆと天板部１１ｇに沿って延出筒部１１ｂ内に配置されている。
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the
The
In the example of illustration, the
接続筒部１１ｃは、後板部１１ａに形成された導入口１１ｋの周縁部から後方に延出して形成されている。
導入口１１ｋには、接続筒部１１ｃを通して光電気複合ケーブル４の先端部が導入される。接続筒部１１ｃは、接着材による接着やカシメ固定などにより光電気複合ケーブル４の先端部に固定することができる。
ハウジング１１は、電気ピン５の本体部５ａを収容するとともに、前板部１１ｉａに形成されたコネクタ用開口部１１ｊを通してコネクタ部５ｂを外部に突出させている。
ハウジング１１は、電気ピン５を固定できる構成が好ましい。例えば互いに嵌合する凹部と凸部の一方を電気ピン５に形成し、他方をハウジング１１に形成し、これら凹部と凸部を嵌合させることで電気ピン５をハウジング１１に固定できる。また、接着によって電気ピン５をハウジング１１に固定してもよい。
The connecting
The leading end portion of the photoelectric composite cable 4 is introduced into the
The
The
ハウジング１１は、上下に分割可能とすることができる。具体的には、トレイ状の上部カバー１１Ａと、これに結合可能なトレイ状の下部カバー１１Ｂとからなる構成としてよい。
上部カバー１１Ａは、前板部１１ｉ上部、側板部１１ｄ、１１ｅ上部、後板部１１ａ上部、および天板部１１ｇを有する。下部カバー１１Ｂは、前板部１１ｉ下部、側板部１１ｄ、１１ｅ下部、後板部１１ａ下部、および底板部１１ｆを有する。この構成によって、光電気複合ケーブル４に対するハウジング１１の装着作業が容易になる。
The
The
光電気複合ケーブル４の電線３としては、例えば銅などからなる金属導体３ａの外周に樹脂被覆３ｂを設けた汎用品を使用できる。
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、電線３は、回路基板８の他方の面８ｂに設けられた電線接続用電極７に接続されており、回路基板８の回路配線を介して電気ピン５に電気的に接続される。
このため、電気ピン５が接続される機器には、電気ピン５を通して電力供給や電気信号の送受信が可能である。
また、電線３より制御用半導体１０に電力を供給し、動作をさせることも可能である。
なお、電線３は回路基板８の一方の面８ａに接続してもよいし、回路基板８の両面に接続してもよい。
図示例では光電気複合ケーブル４が使用されているが、外部機器から電気ピン５を介して給電する場合には、電線を備えていない通常の光ケーブルを使用することができる。
As the
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the
For this reason, it is possible to supply power to the device to which the
It is also possible to supply electric power from the
The
In the illustrated example, the photoelectric composite cable 4 is used. However, when power is supplied from an external device through the
光ファイバ２は、光ファイバ素線、光ファイバ心線、着色線などが使用できる。光ファイバ２には、後述する湾曲形状をとることができる柔軟性が必要である。光ファイバ２は１本でもよいし、複数本でもよい。図示例では４本の光ファイバ素線が用いられている。
光ファイバ２としては、例えば石英系光ファイバ、プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）などが挙げられる。
The
Examples of the
図１（ａ）に示すように、光電気複合ケーブル４の先端から引き出された光ファイバ２は、ハウジング１１内で余長を確保した状態で配線されて受発光素子９に達している。具体的には、光ファイバ２は、回路基板８の一方の面８ａに沿って湾曲しつつ前方に延出し、副基板１５上の受発光素子９に接続されている。
As shown in FIG. 1 (a), the
光ファイバ２は、受発光素子９への接続位置に近接した位置で、位置決め部１４により副基板１５の一方の面１５ａに固定することが好ましい。図示例の位置決め部１４は光結合部１３のやや後方に形成されている。
位置決め部１４は、光ファイバ固定部１２（後述）より前方において、光ファイバ２を位置決めするものであって、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などからなる。
位置決め部１４は、光ファイバ２を副基板１５上で保持するとともに、受発光素子９に対して光ファイバ２を位置決めする。
The
The
The
光ファイバ２は、光電気複合ケーブル４からの引出位置Ｐ１（先端部４ａ）と位置決め位置Ｐ２（位置決め部１４）との間の中間位置Ｐ３において、光ファイバ固定部１２により回路基板８の一方の面８ａに固定されている。
光ファイバ固定部１２の位置は、引出位置Ｐ１と位置決め位置Ｐ２との間で、余長部１８ａ、１８ｂ（後述）が確保できるように定められる。
図示例では、光ファイバ固定部１２と位置決め位置Ｐ２との間の光ファイバ２はどこにも固定されていない。引出位置Ｐ１と光ファイバ固定部１２の間の光ファイバ２もどこにも固定されていない。なお、位置決め部１４がない場合は、受発光素子９への接続位置である光結合部１３が位置決め位置となる。
The
The position of the optical
In the illustrated example, the
光ファイバ固定部１２は、弾性変形可能な材料、例えばエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などからなり、光ファイバ２を回路基板８上で保持できる。光ファイバ固定部１２は、光ファイバ２の樹脂被覆２ｃの一部を覆うことによって、樹脂被覆２ｃを固定することが好ましい。図示例の光ファイバ固定部１２は、略半球状とされている。
光ファイバ固定部１２の前後方向位置は、回路基板８の副基板１５の後端１５ｄと、回路基板８の後端８ｄとの間の位置が好ましい。
光ファイバ固定部１２の幅方向位置（図１（ｂ）の上下方向位置）は、余長部１８ａ、１８ｂ（後述）が確保できれば特に限定されない。図示例では、光ファイバ固定部１２は、光電気複合ケーブル４の軸線４ｂ（特に先端部４ａ付近における軸線４ｂ）上にある。
The optical
The position in the front-rear direction of the optical
The position in the width direction of the optical fiber fixing portion 12 (the vertical position in FIG. 1B) is not particularly limited as long as the
なお、光電気複合ケーブル４の軸線４ｂは、延出筒部１１ｂの軸線に一致することが好ましい。
図示例では、光ファイバ２は光ファイバ固定部１２により回路基板８に固定されているが、これに限らず、光電気複合コネクタ１の他の構成部材、例えばハウジング１１、副基板１５等に固定してもよい。
In addition, it is preferable that the
In the illustrated example, the
図１（ｂ）に示すように、光ファイバ２は、引出位置Ｐ１から光ファイバ固定部１２までの間で、一側方（図１（ｂ）の下方）に湾曲して配線された第１余長部１８ａと、光ファイバ固定部１２から位置決め位置Ｐ２までの間で、他側方（図１（ｂ）の上方）に湾曲して配線された第２余長部１８ｂとを有する。
図示例では、第１余長部１８ａは、光電気複合ケーブル４の軸線４ｂ（特に先端部４ａ付近における軸線４ｂ）を基準として一側方に湾曲し、第２余長部１８ｂは他側方に湾曲している。
As shown in FIG. 1B, the first
In the illustrated example, the first
余長部１８ａ、１８ｂは、光ファイバ２の光特性を損なわない範囲で湾曲した形状とされ、例えば少なくとも一部が略円弧状とすることができる。余長部１８ａ、１８ｂは、互いに逆の方向に湾曲しているため、引出位置Ｐ１と位置決め部１４との間の光ファイバ２は、概略逆Ｓ字状（または概略Ｓ字状）となっている。
湾曲した余長部１８ａ、１８ｂには、光ファイバ２自体の弾性的な反発力（曲げ弾性力）が働くことがあるが、光ファイバ固定部１２により余長部１８ａ、１８ｂの湾曲形状は維持される。
光ファイバ２は、余長部１８ａ、１８ｂを有するため、ハウジング１１内の狭いスペースに十分な長さの余長が確保される。
The
Although the elastic surplus force (bending elastic force) of the
Since the
光ファイバ２が複数である場合は、これらを互いに撚り合わせて配線することができる。電線３が回路基板８の同じ面に配線される場合には光ファイバ２と電線３とを併せて撚り合わせてもよい。
When there are a plurality of
図２に示すように、光ファイバ２は、光結合部１３を介して受発光素子９に接続されている。
以下の説明において、上下方向は、受発光素子９が実装される副基板１５の一方の面１５ａを基準とし、副基板１５から遠ざかる方向を上方（図２の上方）、副基板１５に近づく方向を下方（図２の下方）とする。
ここに示す光結合構造は、受発光素子９と、光ファイバ２と、光ファイバ２と受発光素子９との間を光学的に結合する光結合部１３を有する構造である。
As shown in FIG. 2, the
In the following description, the vertical direction is based on the one
The optical coupling structure shown here is a structure having a light emitting / receiving
光ファイバ２は、副基板１５の面１５ａに沿い、かつ面１５ａから離間して配置されている。光ファイバ２は、光結合部１３に対する光の出入射の方向が一定となるように、少なくとも端部２ａ付近では光軸２ｂが直線状であることが好ましい。
光ファイバ２は、光軸２ｂ（特に端部２ａ付近における光軸２ｂ）が受発光素子９の光軸９ｂに所定の角度θ（例えば０＜θ＜１８０°）で交差するように配置されている。光ファイバ２および受発光素子９は、これらの光軸２ｂ、９ｂが互いに垂直（または略垂直）に配置されることが好ましい。
The
The
光結合部１３は、伝送される光に対して透明な樹脂からなる。光結合部１３を構成する樹脂は、受発光素子９の受発光部９ａの少なくとも一部および光ファイバ２の端部２ａの少なくとも一部にそれぞれ密着している。
ここでいう透明樹脂とは、受発光素子９と光ファイバ２との間を伝送する光を透過させることが可能なものを指し、必ずしも可視光下で無色透明な色調のものに限定されるものではない。また、光が伝送される樹脂内の光路長が短いため、ある程度の透明性があればよい。
透明樹脂としては、例えば、ＵＶ硬化性樹脂や熱硬化性樹脂などを用いることができる。透明樹脂の具体例としては、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂等が挙げられる。
The
The transparent resin here refers to a material capable of transmitting light transmitted between the light emitting / receiving
As the transparent resin, for example, a UV curable resin or a thermosetting resin can be used. Specific examples of the transparent resin include acrylic resins, epoxy resins, and silicone resins.
光結合部１３の形状は、図２では光結合部１３が光ファイバ２の端部２ａの全面を覆い、光結合部１３の上端が光ファイバ２の上部まで付着している。光結合部１３は光ファイバ２のコアの全断面を覆うことが好ましい。
なお、光結合部１３は、光ファイバ２の端部２ａおよび受発光部９ａを完全には覆っていなくてもよい。
光結合部１３は、受発光素子９の上面より上方の範囲内に収まるように形成することができる。これによって、光ファイバ２の配線作業などにおいて、光結合部１３が他の部材から干渉を受けにくくなる。
また、光結合部１３は、光ファイバ２の端部２ａの上端の高さより下方の範囲内に収まるように形成することもできる。この構成によっても、光ファイバ２の配線作業などにおいて、光結合部１３が他の部材から干渉を受けにくくなる。
In FIG. 2, the shape of the
The
The
Moreover, the
光結合部１３の外面１３ａは、光結合部１３を構成する透明樹脂と外部の気体（空気、窒素など）との界面を形成しており、光ファイバ２からの入射光は外面１３ａで反射して受発光素子９（受光素子）に入射し、受発光素子９（発光素子）からの入射光は外面１３ａで反射して光ファイバ２に入射する。
光結合部１３は、受発光素子９と光ファイバ２との間の光結合を容易に実現するため、以下のような構成が好ましい。
光結合部１３を構成する透明樹脂は、光ファイバ２の光軸２ｂと受発光素子９の光軸９ｂとが交差する交点Ｐの位置には存在せず、光結合部１３の外面１３ａが、受発光素子９の受発光部９ａおよび光ファイバ２の端部２ａの側に凹んだ形状となっている。
The
The
The transparent resin constituting the
光結合部１３の外面１３ａが凹んだ形状となるためには、少なくとも、
（１）受発光部９ａに対向する位置Ａが受発光部９ａ側に凹んだ形状の凹面部２１、
（２）光ファイバ２の端部２ａに対向する位置Ｂが光ファイバ２の端部２ａ側に凹んだ形状の凹面部２２、
（３）受発光部９ａに対向する位置Ａと光ファイバ２の端部２ａに対向する位置Ｂとの間が凹んだ形状の凹面部２３、
を有することが望ましい。
In order for the
(1) A
(2) A
(3) A
It is desirable to have
光の伝送に関与しない部分、例えば図２における光ファイバ２の上側にかかっている部分１３ｂや、光ファイバ２の下側と受発光素子９の上面９ｃとの間に挟まれた部分１３ｃは凸形状になっていても差し支えない。
A portion that does not participate in light transmission, for example, a portion 13 b that is on the upper side of the
（１）の受発光部９ａ側の凹面部２１は、例えば、受発光素子９の光軸９ｂが樹脂の外面１３ａと交差する位置Ａの近傍において、樹脂の外面１３ａが樹脂側に凹となる凹面を形成していることが好ましい。
（２）の光ファイバ２側の凹面部２２は、例えば、光ファイバ２の光軸２ｂが樹脂の外面１３ａと交差する位置Ｂの近傍において、樹脂の外面１３ａが樹脂側に凹となる凹面を形成していることが好ましい。
（３）の中間部の凹面部２３は、例えば、受発光素子９の光軸９ｂが樹脂の外面１３ａと交差する位置Ａと、光ファイバ２の光軸２ｂが樹脂の外面１３ａと交差する位置Ｂとの間を結ぶ線分ＡＢがＡ−Ｂ間で樹脂の外側（外部の気体側）を通り、樹脂の外面１３ａが凹となる凹面を形成していることが好ましい。
The
The
The
光結合部１３の外面１３ａを凹んだ形状とすることによって、反射面としての位置および角度を精密に制御しなくても、より低い作製精度で確実な光結合を実現することができる。また、光ファイバ２の端部２ａと受発光素子９の受発光部９ａとの間が単一の透明樹脂で構成された光結合部１３で光結合されるため、極めて低コストに、かつ簡易な工程で作製可能である。
光結合部１３は、受発光素子９の光軸９ｂと光ファイバ２の光軸２ｂとが交差する交点Ｐの位置には前記樹脂が存在せず、樹脂の外面１３ａが受発光部９ａに対向する位置Ａが交点Ｐと受発光部９ａとの間にあり、かつ、樹脂の外面１３ａが光ファイバ２の端部２ａに対向する位置Ｂが交点Ｐと光ファイバ２の端部２ａとの間にあると、光が拡散する範囲が狭くなり、損失を低減することができる。
By making the
The
この光結合構造では、光ファイバ２と受発光素子９とが、簡略な構造の光結合部１３を介して光学的に接続されているので、光結合構造の小型化（特に低背化および長さ寸法の短縮）が可能となる。従って、光電気複合コネクタ１の小型化、特に薄型化および長さ寸法の短縮を実現できる。また、光電気複合コネクタ１内部に十分なスペースを確保できるため、光ファイバ２や電線３の多線化が容易となることから、情報伝送量の増加に有利である。
In this optical coupling structure, since the
制御用半導体１０は、回路基板８の回路配線を経て入力された電気信号に、必要に応じてレベル調整や各種変換などを施すことができる。制御用半導体１０は回路基板８の一方の面８ａに設けてもよいし、他方の面８ｂに設けてもよい。
また、制御用半導体１０の機能が他の構成に備わっている場合には、制御用半導体１０を設けなくてもよい。
The
Further, when the function of the
受発光素子９が発光素子である場合には、電気ピン５から入力された電気信号は、回路基板８の回路配線を経て、制御用半導体１０で必要に応じてレベル調整等が施された後、光電変換部電極６から基板コネクタ１５ｃ、８ｃを経て副基板１５に至り、光電変換部電極１６から受発光素子９に入力される。
受発光素子９では、電気信号が光信号に変換され、受発光部９ａから発せられた光信号が光結合部１３に入射し、界面（外面１３ａ）で反射されて光ファイバ２に入射する。
When the light emitting / receiving
In the light emitting / receiving
受発光素子９が受光素子の場合には、光ファイバ２から光結合部１３に入射した光は、界面（外面１３ａ）で反射されて受発光素子９の受発光部９ａに入射して電気信号に変換され、光電変換部電極１６、基板コネクタ１５ｃ、８ｃを経て光電変換部電極６に入力され、回路基板８の回路配線を経て、制御用半導体１０で必要に応じてレベル調整等が施された後、電気ピン５に送られる。
When the light emitting / receiving
図３に示すように、光ファイバ２は、余長部１８ａ、１８ｂを有して湾曲配線されているため、若干の移動が許容される。
例えば、光電気複合ケーブル４に、光電気複合コネクタ１から離れる方向（図３の右方）の引張力が加えられ、先端部４ａが後退した場合には、光ファイバ２が後方に引っ張られるのに伴い、第１余長部１８ａは、図３に実線で示すように、曲げが小さくなって軸線４ｂに近づくように変位する。
第２余長部１８ｂも、第１余長部１８ａの変位に伴って、図３に実線で示すように、軸線４ｂに近づくように変位する。
余長部１８ａ、１８ｂが変位する際には、光ファイバ固定部１２はそれに追随して弾性変形する。
このように、光ファイバ２に引張り力が加えられても、余長部１８ａ、１８ｂが変位することによって、光ファイバ２に過大な力が加えられるのを回避できる。
As shown in FIG. 3, the
For example, when a tensile force in a direction away from the optical / electrical composite connector 1 (right side in FIG. 3) is applied to the optical / electrical composite cable 4 and the
As the first
When the
Thus, even when a tensile force is applied to the
光電気複合コネクタ１では、光ファイバ２が一側方に湾曲した第１余長部１８ａと他側方に湾曲した第２余長部１８ｂとを有してハウジング１１内に配線されるので、光ファイバ２がハウジング１１内の他の部材（受発光素子９等）に干渉せず、かつ十分な長さの余長を確保することができる。
また、光ファイバ固定部１２は弾性変形可能であるため、第１および第２余長部１８ａ、１８ｂの変位に追随して変形する。
従って、光ファイバ２に引張り力が加えられても、余長部１８ａ、１８ｂの曲げが小さくなるように光ファイバ２が変位することによって、光ファイバ２に過大な力が加えられるのを回避し、光ファイバ２の損傷を防ぐことができる。
また、第１および第２余長部１８ａ、１８ｂによって、光ファイバ２の十分な余長を確保しつつ省スペース化が可能となるため、光電気複合コネクタ１の小型化を図ることができる。
In the optical /
Further, since the optical
Therefore, even if a tensile force is applied to the
In addition, since the first and second
なお、図１に示す光電気複合コネクタ１では、光ファイバ２は、引出位置Ｐ１と位置決め部１４との間の１箇所（光ファイバ固定部１２）で固定されているが、一側方に湾曲した第１余長部１８ａと他側方に湾曲した第２余長部１８ｂとを有する配線が可能であれば、光ファイバ固定部の数は２以上であってもよい。
In the optical /
図４は、光電気複合コネクタ１の具体的な形態の例を示すものである。この図では、図１に示す構成と共通の構成については同じ符号が付されている。
この図に示すように、光ファイバ２は、光電気複合ケーブル４からの引出位置Ｐ１（先端部４ａ）と受発光素子９への位置決め位置Ｐ２（位置決め部１４）との間の中間位置Ｐ３において、光ファイバ固定部１２により回路基板８の一方の面８ａに固定されている。
光ファイバ２は、引出位置Ｐ１から光ファイバ固定部１２までの間で一側方に湾曲した第１余長部１８ａと、光ファイバ固定部１２から位置決め位置Ｐ２（位置決め部１４）までの間で他側方に湾曲した第２余長部１８ｂとを有する。
FIG. 4 shows an example of a specific form of the photoelectric
As shown in this figure, the
The
図４に示すように、ハウジング１１の長さＬ１（接続筒部１１ｃを除く部分の長さ）は例えば８９ｍｍ、ハウジング１１の幅Ｗ１は例えば２４ｍｍである。ハウジング１１の高さは例えば１３ｍｍである。
第２余長部１８ｂが配線される部分のハウジング１１の内部空間の幅Ｗ２（ハウジング１１の両側板間の距離）は、例えば１５ｍｍである。光電気複合ケーブル４の先端部４ａから位置決め部１４までの距離（長さＬ２）（光電気複合コネクタ１の長さ方向の距離）は、例えば６６ｍｍである。
As shown in FIG. 4, the length L1 of the housing 11 (the length of the portion excluding the connecting
A width W2 (a distance between both side plates of the housing 11) of the internal space of the
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態にかかる光電気複合コネクタ３１を示すものである。
以下の説明において、図１に示す第１実施形態の光電気複合コネクタ１と共通の構成については同じ符号を付してその説明を省略または簡略化する。
光電気複合コネクタ３１では、副基板１５が設けられておらず、受発光素子９が回路基板８の一方の面８ａに設けられている点で、第１実施形態の光電気複合コネクタ１と異なる。光ファイバ２は位置決め部１４により回路基板８に固定されている。
光ファイバ２は、引出位置Ｐ１（先端部４ａ）から光ファイバ固定部１２までの間で一側方に湾曲した第１余長部１８ａと、光ファイバ固定部１２から位置決め位置Ｐ２（位置決め部１４）までの間で他側方に湾曲した第２余長部１８ｂとを有する。
このため、光ファイバ２に引張り力が加えられても、余長部１８ａ、１８ｂの光ファイバ２が変位することによって、光ファイバ２に過大な力が加えられるのを回避し、光ファイバ２の損傷を防ぐことができる。
光電気複合コネクタ３１では、副基板１５を備えていないため、実装高さを抑え、光電気複合コネクタ１の薄型化を図ることができる。
(Second Embodiment)
FIG. 5 shows an optoelectric
In the following description, the same reference numerals are assigned to components common to the optoelectric
The photoelectric
The
For this reason, even if a tensile force is applied to the
Since the photoelectric
（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態にかかる光電気複合コネクタ４１を示すものである。
光電気複合コネクタ４１は、フレキシブル基板である副基板１５の一方の面１５ａ（回路基板８側とは反対の面）に、光ファイバ２が接続される光導波路４２（光結合部）が設けられ、他方の面１５ｂ（回路基板８側の面）に受発光素子９が設けられている。
光導波路４２は光路変換ミラー４２ａを有し、このミラー４２ａを介して光ファイバ２と受発光素子９とを光学的に接続できる。
光ファイバ２は、引出位置Ｐ１（先端部４ａ）から光ファイバ固定部１２までの間で一側方に湾曲した第１余長部１８ａと、光ファイバ固定部１２から位置決め位置Ｐ２（位置決め部１４）までの間で他側方に湾曲した第２余長部１８ｂとを有する。
このため、光ファイバ２に引張り力が加えられても、余長部１８ａ、１８ｂの光ファイバ２が変位することによって、光ファイバ２に過大な力が加えられるのを回避し、光ファイバ２の損傷を防ぐことができる。
光電気複合コネクタ４１では、受発光素子９におけるワイヤボンディング（配線１７による接続）が不要となり、信頼性が向上する。
なお、位置決め部１４がない場合は、受発光素子９への間接的な接続位置である光導波路４２が位置決め位置となる。
(Third embodiment)
FIG. 6 shows a photoelectric
The optoelectric
The
The
For this reason, even if a tensile force is applied to the
In the photoelectric
When the
（第４実施形態）
図７は、本発明の第４実施形態にかかる光電気複合コネクタ５１を示すものである。
光電気複合コネクタ５１は、副基板１５に対する光導波路４２と受発光素子９の設置面が逆になっていること以外は図４に示す光電気複合コネクタ４１と同様の構成である。すなわち、受発光素子９が副基板１５の一方の面１５ａに設けられ、光導波路４２が副基板１５の他方の面１５ｂに設けられている。副基板１５は基板コネクタ４３によって回路基板８上に固定される。光ファイバ２は位置決め部１４により回路基板８に固定されている。
光ファイバ２は、引出位置Ｐ１（先端部４ａ）から光ファイバ固定部１２までの間で一側方に湾曲した第１余長部１８ａと、光ファイバ固定部１２から位置決め位置Ｐ２（位置決め部１４）までの間で他側方に湾曲した第２余長部１８ｂとを有する。
このため、光ファイバ２に引張り力が加えられても、余長部１８ａ、１８ｂの光ファイバ２が変位することによって、光ファイバ２に過大な力が加えられるのを回避し、光ファイバ２の損傷を防ぐことができる。
光電気複合コネクタ５１では、光導波路６２を副基板１５と回路基板８との間に挟持できるため、光導波路４２の位置決め精度を高めることできる。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 shows an optoelectric
The optoelectric
The
For this reason, even if a tensile force is applied to the
In the photoelectric
（第５実施形態）
図８は、本発明の第５実施形態にかかる光電気複合コネクタ６１を示すものである。
光電気複合コネクタ６１は、テンションメンバ６２を有する光電気複合ケーブル６４の先端に組み立てられている。
光電気複合コネクタ６１は、ハウジング１１の接続筒部１１ｃと、光電気複合ケーブル６４の先端部分を覆うブーツ６３を備えている。
テンションメンバ６２は、光電気複合ケーブル６４の先端から引き出され、ハウジング１１に固定される。図示例ではテンションメンバ６２は接続筒部１１ｃの外面に接着材やカシメ固定などにより固定される。
光ファイバ２は、引出位置Ｐ１（光電気複合ケーブル６４の先端部６４ａ）から光ファイバ固定部１２までの間で一側方に湾曲した第１余長部１８ａと、光ファイバ固定部１２から位置決め位置Ｐ２（位置決め部１４）までの間で他側方に湾曲した第２余長部１８ｂとを有する。
このため、光ファイバ２に引張り力が加えられても、余長部１８ａ、１８ｂの光ファイバ２が変位することによって、光ファイバ２に過大な力が加えられるのを回避し、光ファイバ２の損傷を防ぐことができる。
(Fifth embodiment)
FIG. 8 shows an optoelectric
The photoelectric
The photoelectric
The
The
For this reason, even if a tensile force is applied to the
光電気複合コネクタ６１は、テンションメンバ６２を有する光電気複合ケーブル６４の先端に設けられ、テンションメンバ６２を固定する構造を有するので、光電気複合ケーブル６４に加えられた張力が光ファイバ２に及ぶのを防ぎ、信頼性を向上させることができる。
Since the photoelectric
１，３１，５１，６１，７１・・・光電気複合コネクタ、２・・・光ファイバ、２ａ・・・端部、２ｂ・・・光ファイバの光軸、２ｃ・・・樹脂被覆、３・・・電線、４、６４・・・光電気複合ケーブル（光ケーブル）、５・・・電気ピン、８・・・回路基板、９・・・受発光素子（光電変換部）、９ａ・・・受発光部、９ｂ・・・受発光素子（光電変換部）の光軸、１１、１１１・・・ハウジング、１３・・・光結合部、１３ａ・・・光結合部の外面、４２・・・光導波路、４２ａ・・・ミラー、６２・・・テンションメンバ、Ｐ１・・・引出位置、Ｐ２・・・位置決め位置、Ｐ３・・・中間位置、θ・・・光ファイバと受発光素子（光電変換部）の光軸がなす角度。 1, 31, 51, 61, 71 ... optoelectric composite connector, 2 ... optical fiber, 2a ... end, 2b ... optical axis of optical fiber, 2c ... resin coating, 3, .. Electric wires, 4, 64... Photoelectric composite cable (optical cable), 5... Electric pin, 8... Circuit board, 9 .. light receiving and emitting element (photoelectric conversion unit), 9 a. Light emitting part, 9b ... Optical axis of light emitting / receiving element (photoelectric conversion part), 11, 111 ... Housing, 13 ... Optical coupling part, 13a ... External surface of optical coupling part, 42 ... Light guide Waveguide, 42a ... mirror, 62 ... tension member, P1 ... extraction position, P2 ... positioning position, P3 ... intermediate position, [theta] ... optical fiber and light emitting / receiving element (photoelectric converter) ) Angle formed by the optical axis.
Claims (9)
回路基板と、前記回路基板に電気的に接続された光電変換部と、これらを収容するハウジングと、前記光電変換部に電気的に接続された外部機器接続用の電気ピンを備え、
前記光電変換部には、前記光ケーブルから引き出されて前記ハウジング内に余長を確保して配線されて前記光電変換部に対し位置決めされた前記光ファイバが光学的に接続され、
前記光ファイバが、前記光ケーブルからの引出位置と前記光電変換部に対する位置決め位置との中間位置で、弾性変形可能な１以上の光ファイバ固定部によって固定され、前記引出位置から前記光ファイバ固定部までの間で一側方に湾曲した第１余長部と、前記光ファイバ固定部から前記位置決め位置までの間で他側方に湾曲した第２余長部とを有することを特徴とする光電気複合コネクタ。 A photoelectric composite connector provided at an end of an optical cable having an optical fiber,
A circuit board, a photoelectric conversion unit electrically connected to the circuit board, a housing for housing them, and an electrical pin for external device connection electrically connected to the photoelectric conversion unit,
The photoelectric conversion unit is optically connected to the optical fiber that is pulled out from the optical cable and wired with securing a surplus length in the housing and positioned with respect to the photoelectric conversion unit,
The optical fiber is fixed by one or more optical fiber fixing portions that can be elastically deformed at an intermediate position between a drawing position from the optical cable and a positioning position with respect to the photoelectric conversion portion, and from the drawing position to the optical fiber fixing portion. And a second surplus portion curved to the other side between the optical fiber fixing portion and the positioning position. Composite connector.
前記光結合部は、光路変換によって前記光電変換部の受発光部と前記光ファイバとを光接続させる光路変換ミラーを有する光導波路であり、前記副基板の回路基板側とは反対の面に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の光電気複合コネクタ。 The photoelectric conversion unit is provided on a circuit board side surface of a sub board connected to the circuit board,
The optical coupling unit is an optical waveguide having an optical path conversion mirror that optically connects the light receiving and emitting unit of the photoelectric conversion unit and the optical fiber by optical path conversion, and is provided on a surface opposite to the circuit board side of the sub-board. The optoelectric composite connector according to claim 5, wherein the optoelectric composite connector is provided.
前記光結合部は、光路変換によって前記光電変換部の受発光部と前記光ファイバとを光接続させる光路変換ミラーを有する光導波路であり、前記副基板の回路基板側の面に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の光電気複合コネクタ。 The photoelectric conversion unit is provided on a surface opposite to the circuit board side of the sub board connected to the circuit board,
The optical coupling unit is an optical waveguide having an optical path conversion mirror that optically connects the light receiving and emitting unit of the photoelectric conversion unit and the optical fiber by optical path conversion, and is provided on a surface of the sub substrate on the circuit board side. The optoelectric composite connector according to claim 5.
前記光結合部を構成する樹脂の外面は、前記光電変換部の受発光部および前記光ファイバの端部の側に凹んだ形状となっていることを特徴とする請求項５〜７のうちいずれか１項に記載の光電気複合コネクタ。 The optical coupling part is made of a resin that is transparent to transmitted light, and the resin is in close contact with at least a part of the light receiving and emitting part of the photoelectric conversion part and at least a part of the end part of the optical fiber. ,
The outer surface of the resin constituting the optical coupling portion has a shape that is recessed toward the light emitting / receiving portion of the photoelectric conversion portion and the end portion of the optical fiber. The optoelectric composite connector according to claim 1.
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