JP5734709B2 - 光コネクタ及び電子情報機器 - Google Patents

Description

本発明は、光コネクタ、光ファイバの実装方法、及び電子情報機器に関する。

近年、スーパーコンピュータやサーバ等の分野では、ＬＳＩ同士やＬＳＩとメモリまたはストレージとの信号伝送レートが高速化の一途を辿っている。それらの高速化に伴い従来の電気配線では信号波形の劣化、消費電力の増大が大きな課題となってきている。それらの課題を克服する新たな接続方法として低消費電力で大容量の信号伝送が可能な広帯域光配線伝送路を用いた光インタコネクションが注目されている。

光インタコネクションによるＬＳＩのボード間接続では、電気信号を光信号に変換する発光素子や、その逆の機能を有する受光素子が各ボード上に搭載され、それらを光ファイバや光導波路に代表される光伝送路で接続する形態が提案されている。スーパーコンピュータやサーバ等におけるハードウェアのシステム拡張や保全機能を具備させるため、ＬＳＩが搭載されたボードの挿抜時に、光伝送路も着脱する必要がある。このため、光インタコネクションの分野では光素子や光伝送路だけではなく、着脱可能な光コネクタの開発が求められている。

前述の用途で使用される光伝送路の本数は非常に膨大となる。これらの多チャネルの光伝送路を接続するための多心光コネクタは、主に光通信分野で数多くの発明が成されている。とりわけ、多心光コネクタとして現在多く用いられている方式は、ＭＴ（Mechanical Transferable）フェルールをベースとした突き当て方式である（たとえば、特許文献１参照）。フェルール内部に光ファイバを所定のピッチで整列させ、互いに対向するフェルールの一方に設けられたガイドピンと他方に設けられたガイド孔を基準として位置決めをしながら、嵌合時に低損失で、多心の光ファイバ同士を一括して突き合わせる方式である。

しかし、通信用途のＭＴフェルールをベースとするコネクタを用いて光インタコネクションを構成すると、非常に高コストになってしまう。特に、ＭＴフェルールでは、フェルール端面からのファイバ突き出し量のばらつきに起因する接続損失のばらつきを抑制する必要があり、ファイバ端を端面から僅かに突き出た状態でそろえる高精度のＰＣ（Physical Contact）研磨が行われる。この研磨工程により、光ファイバのコネクタへの実装は高コストとなっていた。研磨方式の場合は、光ファイバを通すファイバガイド孔全体に接着剤が充填されている。

他方、単一の光ファイバ同士を無研磨方式で接続する場合、光ファイバが熱変形によりフェルール内部に引っ込むことを防止するために、フェルール後部で弾性材料（変位変形吸収体）を光ファイバに密着させるとともに、光ファイバ先端をフェルール端面から予め突き出しておく構成が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。この構成によると、フェルール同士を付き合わせたときに、光ファイバが変位変形吸収体を弾性変形させながらフェルール端面と一致する位置まで後退する。しかし、この構成を多心ＭＴフェルールに適用する場合は、研磨方式と同様に、ファイバ全体の突き出し量をあらかじめ一定に調整しておく必要がある。

特許第３３６３４７９号公報 特開平１０−９０５５８号公報

そこで、光ファイバ実装後の光コネクタ端面での研磨工程を省略しても、ファイバ突き出し量のばらつきを補償して低損失で光接続が可能な低コストの光コネクタと、光ファイバの実装方法、及び電子情報機器を提供する。

第１の観点では、光コネクタは、
複数の光ファイバをガイドする複数のガイド孔が形成されたファイバ保持部と、
前記複数のガイド孔を連結し、前記複数の光ファイバを収容する空間と、
前記ファイバ保持部の少なくとも一部を構成し、前記空間を変形させて前記複数の光ファイバの一部または全部を前記空間内で撓ませる変移可能な部材と、
を含む。

第２の観点では、光ファイバの実装方法を提供する。光ファイバの実装方法は、
一括して切断された複数の光ファイバを、光コネクタの複数のファイバガイド孔に挿入し、
前記光コネクタの非接続時には、前記複数の光ファイバの各々を、対応する前記ファイバガイド孔の内部に後退した状態で保持し、
前記光コネクタの接続時には、前記光コネクタ内部に形成された空間を変形させて前記光ファイバの各々を前記光コネクタの接続面まで突き出させるとともに、前記光ファイバを前記空間内で撓ませる、
工程を含む。

第３の観点では、上述した光コネクタを用いた電子情報機器を提供する。電子情報機器は、光伝送路を有するボードと、前記ボードに接続される１以上の電子部品搭載ボードと、前記ボードと前記１以上の電子部品搭載ボードの各々との間を接続する１以上の上記光コネクタとを含む。

上記構成により、光ファイバ実装後の光コネクタ端面での研磨工程を省略しても、ファイバ突き出し量のばらつきを補償して、低損失の光接続が可能になる。これにより、低コストの多心コネクタが実現される。

実施形態の光コネクタが適用されるボード間光インタコネクトの構成例を示す図である。 実施形態の基本的な構成を説明するための図である。 実施例１の光コネクタで用いられるフェルールの四面図である。 図３のフェルールを構成するフェルール部材Ａの構成図である。 図３のフェルールを構成するフェルール部材Ｂの構成図である。 図３のフェルールを構成するフェルール部材Ｃの構成図である。 光コネクタの相手方コネクタとの接続過程を示す図である。 光コネクタの相手方コネクタとの接続過程を示す図である。 光コネクタの相手方コネクタとの接続過程を示す図である。 光コネクタの相手方コネクタとの接続過程を示す図である。 フェルール部材のヤング率と変形量の関係を示すグラフである。 光ファイバの実装例を示す図である。 図７の構成における光ファイバの実装工程図である。 光ファイバ実装のための構造１を示す図である。 光ファイバ実装のための構造２を示す図である。 図７に示すオフセットの効果を示すグラフである。 実施例２の光コネクタで用いられるフェルールの四面図である。 実施例３の光コネクタで用いられるフェルールの四面図である。 図１２のフェルールを用いた光コネクタ嵌合時の変形形状を示す図である。 実施例４の光コネクタで用いられるフェルールの四面図である。 図１４のフェルールを用いた光コネクタ嵌合時の変形状態を示す図である。 実施例５の光コネクタの概略構成図である。 図１６の光コネクタのハウジング蓋を閉めた状態を示す図である。 図１５の光コネクタ同士を嵌合させた状態の図である。

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１は、実施形態の光コネクタ１０−１、１０−２が適用されるボード間光インタコネクトの概略図である。ルータ、サーバ等において、バックプレーン１に複数のボード２が並列に配置されている。各ボード２は、光コネクタ１０−１と１０−２により、バックプレーン１上の光伝送路７に接続されている。ボード２上には、ＬＳＩ素子５、メモリ６、光モジュール３等の素子が配置されている。バックプレーン１から光コネクタ１０−２、１０−１、及びボード側光伝送路７を介して光モジュール３に入力された光信号は、電気信号に変換され、電気配線４によりＬＳＩ５やメモリ４に供給される。逆に、ＬＳＩ５で生成された電気信号は、電気配線４を介して光モジュール３に入力され、光信号に変換されて、ボード側光伝送路７、光コネクタ１０−１、１０−２、バックプレーン１上の光伝送路７を通って、図示しないスイッチボードに供給される。

システム拡張時やボード２の保全時に、バックプレーン１に対してボード２を挿脱する必要がある。このとき、光コネクタ１０−１と１０−２を切り離すことによって、ボード２上の光伝送路７を、バックプレーン１の伝送路７から切り離す。また、光コネクタ１０−１と１０−２を接続することにより、ボード２上の光伝送路７をバックプレーン１の伝送路７に接続することができる。ここでは、便宜上、光コネクタ１０−１を光ボードコネクタ、光コネクタ１０−２を光バックプレーンコネクタとするが、適宜「光コネクタ１０」と総称する。

図２は、光ボードコネクタ１０−１と光バックプレーンコネクタ１０−２が接続された状態を示す図である。図２（Ａ）はコネクタ内部の嵌合状態を示す上面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ’断面図である。光コネクタ１０は、複数の光ファイバ１５をガイドする複数のガイド孔１６と、ガイド孔１６を連通する空間２２と、空間２２を変形させて複数の光ファイバ１５の少なくとも一部を空間２２内で撓ませることのできる変形可能な部材１１Ｂを含む。図２の例では、変形可能な部材１１Ｂは、フェルール１１の一部を構成する弾性部材１１Ｂである。フェルール１１は、光コネクタ１０の内部で光ファイバ１５を保持するファイバ保持部材である。図２の例によるフェルール１１は、光コネクタ１０の基部側部材１１Ａ、相手方コネクタと接続される接続側部材１１Ｃ、及び基部側部材１１Ａと接続側部材１１Ｃの間に挟まれる中間部材１１Ｂを含み、中間部材１１Ｂを変形可能な部材として用いている。フェルール１１の各部材１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃは、内部に空間２２ａ、２２ｂ、２２ｃを有し、全体として空間２２を形成する。

中間部材１１Ｂは、光コネクタ１０の接続時に弾性変形し、内部の空間２２内で光ファイバ１５を撓ませることができる。中間部材１１Ｂの変形は、図２のように、部材自体の弾性を利用して変形させてもよいし、後述するように、部材の剛性を部分的に低下させて可撓性とすることで変形させる構成としてもよい。

複数の光ファイバ１５は、一定間隔で互いに平行に配置されて、多心光ファイバアレイ１５Ａを構成する。光ファイバ１５の数は特に限定されないが、たとえば１２心の光ファイバアレイ１５Ａである。

実施形態の態様は、次の点で従来の一般的な構成、手法と異なる。すなわち、これまでの一般的な方法は、光ファイバ１５を切断してフェルール１１に実装した後に相手方コネクタとの接続面となる端面２１に合わせて研磨していた。これに対して、実施形態では、複数の光ファイバを一括して切断した後に、切断による長さばらつきを含んだまま、フェルール１１に実装する。実装後に、光ファイバアレイ１５Ａを接着剤１２等により、基部側部材１１Ａの背面２３に固定する。光ファイバの先端が不揃いのままファイバガイド孔１６に挿入された場合でも、光コネクタ１０−１と１０−２を互いに押圧することで中間部材１１Ｂが変形（たとえば弾性変形）するので、変形ストローク分だけ、各光ファイバ１５を接続側部材１１Ｃの接続面２１まで突き出すことができる。これにより、光ファイバ１５の先端を相手方コネクタ１０の光ファイバ１５の先端と正確に付き合わせて接続することができる。このとき、中間部材１１Ｂの変形により、光ファイバアレイ１５Ａを構成する光ファイバ１５の一部又は全部に撓みが生じても、撓みは空間２２内で吸収される。

以下で、具体的な実施例に基づいて、光コネクタの構成をより詳しく説明する。

図３は、実施例１の光コネクタ１０で用いられるフェルール１１の四面図である。Ａ−Ａ’ラインに沿った方向が光信号の伝送方向、中央の上面図の両側に、相手方コネクタとの接続面２１となる前面図と、光コネクタの基部側で背面２３となる背面図を示す。上面図の下方に側面図を示す。

フェルール１１は、基部側部材１１Ａ、中間部材１１Ｂ、接続側部材１１Ｃを含む。これらの部材は接着剤等で接続されている。基部側部材１１Ａと接続側部材１１Ｃには、ファイバガイド孔１６が形成されており、中間部材１１Ｂは内部に空間２２ｂを有する。この例では、基部側部材１１Ａと接続側部材１１Ｃにもファイバガイド孔１６と連通する空間２２ａ、２２ｃがそれぞれ形成されているが、光コネクタ同士の接続時に光ファイバが撓むことのできる空間があればよいので、中間部材１１Ｂと接続側部材１１Ｃの少なくとも一方に空間２２が形成された構成としてもよい。また、ファイバガイド孔１６の数は限定されず、１２心、２４心、４８心、あるいはそれ以上の数でもよい。各部材１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃには、ガイドピン孔１４が形成されている。ガイドピンの規格は、たとえばＭＴフェルールと同程度とする。

図４Ａは、図３のフェルール１１の基部側部材１１Ａの四面図である。Ａ−Ａ’ラインに沿った方向が光進行方向、中央の図が上面図、右側が中間部材１１Ｂと連結する面を示す前面図、左側が背面２３を示す背面図である。紙面で上面図の下方に側面図を示す。接続側部材１１Ａは、たとえばＰＰＳ樹脂、エポキシ樹脂等を用いて射出成形法により形成することができる。ファイバガイド孔１６の寸法精度は、ＭＴフェルールと同程度とする。光ファイバ１５として、８０μｍのクラッド外直径、５０μｍのコア直径を持つ屈折率分布型ＧＩ５０／８０ファイバを用いる場合は、ファイバガイド孔１６の直径はたとえば８１μｍとし、±１μｍの公差を含むものとする。部材１１ＡのＡ−Ａ’ラインに沿った長さは、たとえば４ｍｍ、ファイバガイド孔１６の長さは２ｍｍ、高さｈ１は３ｍｍとする。

図４Ｂは、図３のフェルール１１の中間部材１１Ｂの四面図である。Ａ−Ａ’ラインに沿った方向が光進行方向、中央の図が上面図、右側に接続側部材１１Ｃに連結する面を示す前面図、左側に基部側部材１１Ａと連結する面を示す背面図である。紙面で上面図の下方に側面図を示す。中間部材１１Ｂは、矩形の空間２２ｂを有する弾性体で構成され、一例としてネオプレンゴムを用いる。中間部材１１Ｂは金属モールド等で形成することができる。空間２２ｂのサイズ、形状は光ファイバ１５の撓みを収容できるサイズ、形状であれば任意である。中間部材１１Ｂの非接続時の光進行方向の長さ（Ａ−Ａ’ラインに沿った長さ）は、一例として２ｍｍである。

図４Ｃは、図３のフェルール１１の接続側部材１１Ｃの四面図である。Ａ−Ａ’ラインに沿った方向が光進行方向、中央の図が上面図、右側が接続面２１を示す前面図、左側が中間部材１１Ｂと連結する背面の図である。接続側部材１１Ｃは、基部側部材１１Ａと同様の材料及び製法で作製することができる。基部側部材１１Ａを接続側部材１１Ｃとして用いることもできる。その場合は製造コストを低減できる。この例では、接続側部材１１Ｃの光進行方向に沿った長さは４ｍｍ、ファイバガイド孔１６の長さは２ｍｍ、高さｈ２は２．５ｍｍである。接続面２１の光進行方向と直交する方向の幅は、光ファイバアレイ１５Ａに適合する任意の幅であるが、一例として６．４ｍｍとする。

図５Ａ〜図５Ｄは、光コネクタ１０の相手方コネクタ（不図示）との接続過程を説明するための図である。図５Ａは、相手方コネクタに接続される前の光ファイバ１５の実装状態を示す。図５Ａ（Ａ）は光コネクタ１０の上面から透視した模式図、図５Ａ（Ｂ）は図５Ａ（Ａ）のＡ−Ａ’断面図、図５Ａ（Ｃ）は図５Ａ（Ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。図５Ａ（Ａ）では、図を分かりやすくするために、空間２２の位置を白抜きで示している。以下の図５Ｂ（Ａ）、図５Ｃ（Ａ）、図５Ｄ（Ａ）も同様である。

１２心の光ファイバ１５で構成される光ファイバアレイ１５Ａは、コスト低減のため、被覆が剥離された後、ファイバカッタで一括切断される。切断された光ファイバアレイ１５Ａは、基部側部材１１Ａのファイバガイド孔１６から接続側部材１１Ｃの接続面２１まで挿入される。その後で、光ファイバアレイ１５Ａは基部側部材１１Ａの端面２３に接着される。接着は、あらかじめ基部側部材１１Ａの端面２３に板状の治具（不図示）を配置し、テープファイバを軽い力で治具に突き当てながら、エポキシ樹脂等で接着する。コネクタの心数に応じてテープファイバを随時実装することができるが、２４心以上の場合、全てのテープファイバを挿入してから接着してもよい。

図５Ａ（Ａ）に示すように、テープファイバ（光ファイバアレイ）１５Ａの各光ファイバ１５の長さは、切断工程のばらつきを含むため不揃いである。また、各光ファイバ１５の先端は、フェルール１１の接続側部材１１Ｃの接続面２１の位置よりも内部に後退している。たとえば、Ａ−Ａ’ラインの位置にある光ファイバ１５−１は、Ｂ−Ｂ’ラインの位置にある光ファイバ１５−２よりも短く、ファイバガイド孔１６の中で、より多く後退している。フェルール１１の中間部材１１Ｂの光進行方向の長さＬ１は、変形前の長さであり、フェルール１１内部の空間２２で各光ファイバ１５に撓みはない。

次に、図５Ｂに示すように、図示しない相手方コネクタとの接続が開始される。接続側部材１１Ｃが相手方コネクタのフェルール（不図示）と突き当たり、物理的接触による押圧力が生じるため、中間部材１１Ｂに光進行方向の力がかかる。これにより、中間部材１１Ｂは変形を始める。中間部材１１Ｂの変形により、接続側部材１１Ｃも図中の左方向（基部側部材１１Ａに向かう方向）に押し込まれ、光ファイバ１５の先端が接続側部材１１Ｃの接続面２１に向かって相対的に移動する。

切断後の長さのばらつきの中で最も長い突き出し量を持つ光ファイバ１５−２は、図５Ｂ（Ｃ）のＢ−Ｂ’断面に示すように、中間部材１１Ｂの光進行方向の長さがＬ２になった時点（Ｌ２＜Ｌ１）で、ファイバ先端が接続面２１まで進出する。このとき、短い突き出し量を有する光ファイバ１５−１は、図５Ｂ（Ｂ）に示すように、接続面２１からファイバガイド孔１６の内部に後退している。

次に、図５Ｃに示すように、光コネクタ１０同士がさらに押圧される。フェルール１１の中間部材１１Ｂがさらに変形して、光進行方向の長さはＬ３となる（Ｌ３＜Ｌ２＜Ｌ１）。中間部材１１Ｂの変形に伴って、接続側部材１１Ｃも基部側部材側１１Ａの方向へ押し込まれる。その結果、図５Ｃ（Ｃ）に示すように、最も長い突き出し量を持つ光ファイバ１５−２は、フェルール１１内部の空間２２で座屈を起こす。他方、図５Ｃ（Ｂ）に示すように、最も短い突き出し量を持つ光ファイバ１５−１は、ファイバガイド孔１６を接続面２１に向かって相対的に移動する。その他の光ファイバも、中間部材１１Ｂの変形につれ、それぞれの突き出し量に応じて座屈を起こし始める。

最後に、図５Ｄに示すように、中間部材１１Ｂが光進行方向の長さＬ４まで変形して（Ｌ４＜Ｌ３＜Ｌ２＜Ｌ１）、光コネクタ同士の嵌合が完了する。全チャネルの接続後も、各光ファイバ１５は嵌合による押圧力を受け、最も短い突き出し量を持つ光ファイバ１５−１もフェルール１１内部の空間２２でわずかに撓む（図５Ｄ（Ａ））。これにより、全ての光ファイバ１５が確実に相手方光コネクタの光ファイバとＰＣ（物理接触）接続することができる。

図６は、実施例１でフェルール１１の中間部材１１Ｂの材料として用いたネオプレンゴムのヤング率（ＭＰａ）と変形量（μｍ）の関係を示すグラフである。数値は、有限要素法で計算した値である。ネオプレンゴムのヤング率が１．５８ＭＰａのときに、中間部材１１Ｂの光進行方向の変形量は６００μｍとなる。ヤング率５ＭＰａのときは１５０μｍ近く、ヤング率１０ＭＰａで８０μｍ以上の変形量となる。

切断による各光ファイバの先端部のばらつきは１０ミクロン〜数十ミクロン程度であるが、フェルール先端の接続面２１からのマージンを考慮して１００μｍ程度を見込んでおくと、ヤング率が１０ＭＰａ以下の材料を選択するのが望ましい。

上述したフェルール１１を用いることで、マルチファイバの場合でも、全ての光ファイバでＰＣ（物理接触）接続が可能となり、切断後の長さばらつきの影響を無効化できる。ファイバ切断時に高精度の切断技術やフェルールの端面研磨工程を省略することができ、コスト低減が可能となる。また、光ファイバ１５の先端をフェルール１１内に収納可能であるため、光コネクタ１０の信頼性を長期にわたって維持することができる。また、光コネクタ１０同士がフェルール１１の接続面２１から嵌合を開始することにより、光ファイバ１５の先端が保護されるという効果を有する。

なお、すべての実施例を通して、光コネクタに用いられる光ファイバとして、通信分野で使用される溶融石英ファイバだけでなく、プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）や、コアのみが石英でクラッドをポリマーで形成したファイバ（Ｈ−ＰＣＦ）等、様々なファイバを使用することができる。ＰＯＦ等の剛性が低いファイバでは、本発明の効果は更に増大する。

図７は、実施例１の光コネクタ１０における光ファイバ１５の実装例を示す図である。図７（Ａ）に示すように、収容する光ファイバ１５に初期の屈曲（挿入側すなわち基部側での屈曲）を与えることで、一列に配列された複数の光ファイバ１５を、ほぼ同じ方向に大きく撓ませることができる。たとえば、光ファイバ１５のアレイを、フェルール１１の基部側部材１１Ａの側で、フェルール１１の光進行方向の中心軸（Ｃ−Ｃ’ライン）を含み光ファイバ１５の配列方向と平行な面からオフセットさせた位置で挿入する。光ファイバアレイの挿入位置を、接続側での光ファイバの配列位置に対して相対的にオフセットさせることにより、撓み吸収の効果を増大することができる。具体的には、相手方コネクタとの嵌合時に、すべての光ファイバ１５をほぼ同じ方向に撓ませることができ、かつ１本１本の撓みを大きくすることができる。図７（Ａ）の例では、基部側部材１１Ａにおいて光ファイバ１５の挿入位置がフェルール１１の高さ方向（紙面の上方に向かって）オフセットされているので、すべての光ファイバ１５を上下方向にサインカーブ状に撓ませることができる。また、空間２２内で隣接する光ファイバ同士が接触するのを防止することができる。

初期屈曲を与えるために、図７（Ｂ）に示すように、フェルールの基部側部材１１Ａの背面２３において、ファイバガイド孔１６ａの形成位置を、両脇のガイドピン穴１４（図３参照）を結ぶ直線位置（Ｄ−Ｄ’ライン）からフェルールの高さ方向にオフセットさせる。Ｄ−Ｄ’ラインは、光進行方向の中心軸を含み、かつ光ファイバの配列方向に水平な面と言い換えることができる。これにより、光コネクタの基部側のファイバガイド孔１６ａの配列と、接続側のファイバガイド孔１６ｂの配列とが相対的にオフセットする。

図７（Ａ）の例では、オフセット量Δを３００μｍとした。ここで、１ｋgf/cm2のフェルール押圧力があるときに、中間部材１１Ｂ及び光ファイバ１５の変位量（変形量）は光進行方向（長さ）方向に約３２μｍであり、この範囲内で光ファイバ１５の切断後の長さばらつきが許容されることになる。オフセット量Δは、光ファイバ１５の種類、ファイバ先端のばらつき量、フェルールの押圧力により、適宜設定することができる。

図７（Ｃ）は、フェルール内の空間２２に挿入された各光ファイバ１５を、接続側部材１１Ｃのファイバガイド孔１６ｂに通しやすくするための構成例である。図７（Ｃ）は、接続側部材１１Ｃの上面からの透視図であるが、図示を分かりやすくするために、空間２２ｃとファイバガイド孔１６ｂを白抜きで示している。図中、サークルで示すように、空間２２ｃとファイバガイド孔１６ｂの連通部において、ファイバガイド孔１６ｂの配列方向に沿った断面形状をＵ字型とすることで、ガイド機能を付与する。連通部分の断面形状はＵ字型に限らず、Ｖ字型、半円型など光ファイバ１５の案内に適した任意の形状とすることができる。

図８は、オフセットさせた光ファイバをフェルール１１に実装する際の工程図である。まず、図８（Ａ）に示すように、フェルール１１の各部材１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを、ガイドピン１３とガイドピン孔１４（図２、図３参照）により位置決めし、接着する。接続側部材１１Ｃのファイバガイド孔１６ｂはフェルール１１の光進行方向の中心軸（Ｃ−Ｃ’）に沿って形成されている。他方、基部側部材１１Ａのファイバガイド孔１６ａは、フェルール１１の高さ方向（紙面の上方）にオフセットした位置に形成されている。なお、図示はしないが、基部側部材１１Ａのファイバガイド孔１６ａは、基部側端面２３の開口位置から内部の空間２２に至る通路で、中心軸（Ｃ−Ｃ’）に向かって緩やかに傾斜する構成としてもよい。

次に、図８（Ｂ）に示すように、基部側部材１１Ａのファイバガイド孔１６ａから、テープファイバ（光ファイバアレイ）を挿入する。光ファイバアレイを構成する各光ファイバ１５は、対応するファイバガイド孔１６ａを通って、フェルール１１内の空間２２を通過し、接続側部材１１Ｃのファイバガイド孔１６ｂに挿入される。このとき、各光ファイバ１５の先端位置が不揃いであることは、図５Ａと関連して述べたとおりである。

次に、図８（Ｃ）に示すように、基部側部材１１Ａの端面２３で光ファイバアレイの根元を接着して、光ファイバ１５の実装が完了する。

図９Ａ及び図９Ｂは、図７のオフセット構造で光ファイバ１５を通しやすくするための構成例を示す。図９Ａの構造では、接続側部材１１Ｃの空間２２ｃに、テーパ形ガイド機構９１を設ける。テーパ形ガイド機構９１は、フェルール１１の高さ方向に沿った断面でＶ字形状をしている。なお、ファイバガイド孔１６ｂの配列方向に沿った水平断面では、図７（Ｃ）で説明したように、チャネル（光ファイバ）ごとにＵ字型のガイド形状が付与されていてもよい。図９Ｂの例では、接続側部材１１Ｃに、ファイバ挿入確認用窓９２を設ける。これにより、視認により光ファイバ１５の挿入を確認することができる。

図１０は、図７のオフセット構造の効果を説明するための図である。図中のグラフは、８０μｍ外径の光ファイバを用い、同一荷重をかけたときに、光ファイバ１５のオフセットがファイバ変形量にどのような影響を与えるかを示すものである。数値は有限要素法による計算で求めた。グラフにおいて、３種類の撓み長は、フェルール１１内部のファイバ撓み吸収用の空間２２の光進行方向の長さにそれぞれ相当する。同一の撓み長では、オフセットが大きいほど光ファイバの変形量（μｍ）が大きい。図７の構成で、空間２２の光進行方向の長さ（撓み長）が６ｍｍ、荷重を１ｋgf/cm2、オフセットを３００μｍとしたときの光ファイバ１５の変形量は、上述のとおり約３２μｍである。

このように光ファイバ挿入位置をオフセットさせることによって、光ファイバの撓み長を大きくすることができ、光ファイバ先端のばらつきの許容を大きくすることができる。

図１１は、実施例２の光コネクタ３０の図である。実施例２では、実施例１と同様に、フェルール３１は基部側部材３１Ａ、中間部材３１Ｂ、接続側部材３１Ｃを含むが、複数の光ファイバをガイドするファイバガイド孔１６を連通して光ファイバ（不図示）を撓ませることのできる空間４２は、接続側部材３１Ｃに形成されている。光ファイバの撓みを吸収する空間４２の形状は、この例では上面が開口する矩形の空間とした。接続側部材３Ａにおいて、光進行方向（Ａ−Ａ’ライン）に沿って、空間４２の両側にファイバガイド孔１６が形成されている。

接続側部材３１Ｃに形成されているファイバガイド孔は、実施例１と同様に、直径８０μｍの光ファイバを実装する場合は孔径を８２μｍとし、±１μｍの公差を含むものとする。図示される例では、光進行方向（Ａ−Ａ’ライン）に沿った接続側部材３１Ｃの長さは８ｍｍであり、ファイバ撓み吸収用の空間４２の長さは６ｍｍである。図示しない相手方コネクタとの接続面４１の光進行方向と直交する方向の幅は、用いる光ファイバアレイに適合する任意の幅であるが、一例として、７ｍｍとする。

中間部材３１Ｂは、実施例１と同様に、フェルール３１と相手方コネクタとの接触圧力により変形可能な材料で形成されている。たとえば、弾性材料であるネオプレンゴムを用いることができる。中間部材３１Ｂの光進行方向の長さは、一例として２ｍｍとする。基部側部材３１Ａは、実施例２では光ファイバを固定する用途で使用されるため、その形状に制限は無い。基部側部材３１Ａと中間部材３１Ｂに、ファイバアレイを収容するための空間４６ａ、４６ｂがそれぞれ形成されている。フェルール３１の各部材３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃは、ガイドピン孔１４とガイドピン（図２参照）により位置決めされ、接着される。

このような構成の光コネクタ３０も、実施例１と同様の効果を得ることができる。すなわち、光ファイバ先端の長さばらつきを含む状態で、光ファイバアレイ１５Ａをフェルール３１に実装することができる。相手方コネクタとの嵌合時には、弾性部材として機能する中間部材３１Ｂが変形し、すべての光ファイバ１５を接続面４１に揃う位置まで突出させる。中間部材３１Ｂの変形にともなう光ファイバ１５の撓みは内部の空間４２で吸収されるので、２つの光コネクタのファイバアレイ同士を確実に接続することができる。

また、実施例２の構成において、図７のようなオフセット構成を採用してもよい。この場合、接続側部材３１Ｃに光ファイバアレイを通し易くするために、図９Ａ、図９Ｂに示した構成を組み合わせてもよい。実施例２の構成をオフセット構成と組み合わせることによって、撓みを大きくできるとともに、隣接する光ファイバ同士の接触を防止することができる。

図１２及び図１３は、実施例３の光コネクタ５０を説明するための図である。図１２に示すように、光コネクタで用いられるフェルール５１は、可撓性を有する単一の部材で構成されている。図１２の例では、フェルール５１の一部を薄肉化することで、部分的に剛性を低下させてその部分に可撓性を与えている。具体的には、フェルール５１は、複数の光ファイバ（図１３参照）１５を受け取るファイバガイド孔１６ａが形成された基部側壁部５１ａと、相手側コネクタ（不図示）との接続面５４側で複数の光ファイバ１５を受け取るファイバガイド孔１６ｂが形成されている接続側壁部５１ｃと、基部側壁部５１ｃと接続側壁部５１ｃとを接続する側壁５１ｂを有する。側壁５１ｂは、他の部分と比較して厚さが十分に低減されており、接続面５４が相手方コネクタと突き合せられ、押圧されたときに、撓むように設計されている。

基部側壁部５１ａ、側壁５１ｂ、及び接続側壁部５１ｃで、ファイバ撓み吸収用の空間５２を形成している。ファイバ撓み吸収用の空間５２は、図１２の例では上面と底面がオープンになっている。一例として、フェルール５１の嵌合前の光進行方向（Ａ−Ａ’ライン）に沿った長さは８ｍｍ、ファイバ撓み吸収用の空間５２の長さは４ｍｍ、側壁５１ｂの厚さは０．７ｍｍである。接続側壁部５１ｃのファイバガイド孔１６ｂの列の両側に、ガイドピン孔１４が形成されている。他方、基部側壁部５１ａには、ファイバガイド孔１６ａと、ファイバアレイ（不図示）を固定するための空間５５が形成されている。ここでは図示しないが、空間５５にファイバのガイド構造を設けても良い。光ファイバアレイをフェルール５１に挿入した後、空間５５内に接着剤が充填されて光ファイバアレイが固定される。このようなフェルール５１は、任意の可撓性材料を用いて射出成形により一括成形可能である。

図１３は、光コネクタ５０が図示しない相手方コネクタと嵌合するときの状態を示す図である。嵌合前は、図１３（Ａ）に示すように、光ファイバアレイ１５Ａを構成する複数の光ファイバ１５は、それぞれ対応するファイバガイド孔１６ａからフェルール５１に挿入され、ファイバ撓み吸収用の空間５２を通って、接続面５４側のファイバガイド孔１６ｂに挿入されている。各光ファイバ１５の長さは切断時のばらつきを含むため、先端が揃っていない。また、すべての光ファイバ１５は、接続面５４からファイバガイド孔１６ｂ内側に後退した状態にある。

光ファイバアレイ１５Ａは、フェルール５１の基部側壁部５１ａで接着剤１２により固定されている。この状態では、フェルール５１にも光ファイバ１５にも撓みは発生していない。

相手方コネクタに接続されるときは、図１３（Ｂ）に示すように、接続面５４が相手方光コネクタのフェルールに当接され、物理的接触による押圧力を受ける。これにより、フェルール５１の側壁５１ｂが湾曲し、空間５２の光進行方向の長さが減少する。各光ファイバ１５は、接続面５４に揃う位置まで、ファイバガイド孔１６ｂの中を相対的に突き進む。各光ファイバ１５は接続面５４に達すると、接続面５４で相手方の光コネクタと当接し、また、基部側で接着剤１２により固定されているので、さらに押圧力がかかることによって空間５２内で撓む。

空間５２内ですべての光ファイバ１５を同じ方向に撓ませるために、図７のオフセット構成を組み合わせてもよい。

このような構成により、単一の部材によって実施例１、２と同様の効果を奏することができる。実施例３のフェルール５１は射出成形法で一括成形できるので、低コスト化に寄与する。

図１４及び図１５は、実施例４の光コネクタ７０を説明するための図である。実施例４では、図１４に示すように、フェルール７１の一部を梁状の形に加工し、接続面６１を含む接続側壁部７２ｄを、梁状保持部７２ｃにより保持する。図１４において、Ａ−Ａ’ラインが光進行方向であり、中央の上面図の右側が相手方コネクタ（不図示）との接続面６１となる前面図、左側が基部側の背面６３となる背面図、紙面の下方が側面図である。上面図では、図示を分かりやすくするために、基部側のファイバガイド孔１６ａとファイバ固定空間６５を便宜上白抜きで示してある。

フェルール７１は、接続側壁部７２ｄと、梁状保持部７２ｃに加え、基部側壁部７２ａと、側壁７２ｂを有する。梁状保持部７２ｃは側壁７２ｂと接続側壁部７２ｄとを連結する。接続側壁部７２ｄのファイバガイド孔１６ｂの配列の両側に、ガイドピン孔１４が形成されている。他方、基部側壁部７２ａには、フェルール７１の基部側で光ファイバを通すファイバガイド孔１６ａと、光ファイバを固定するファイバ国定空間６５が形成されている。基部側壁部７２ａと接続側壁部７２ｄの間に形成される空間６２が、ファイバ撓み吸収用の空間６２となる。

この構成では、梁状保持部７２ｃの厚さを小さくして剛性を低減することで、フェルール７１に可撓性の性質を与えている。一例として、梁７２ｃの厚さは０．５ｍｍ、接続側壁部の光進行方向（Ａ−Ａ’ライン）に沿った方向の長さとファイバガイド孔１６ｂの長さは４ｍｍ、空間６２の光進行方向に沿った長さは４ｍｍである。

図１５（Ａ）は、フェルール７１に光ファイバアレイ１５Ａを実装した光コネクタ７０の接続前の状態を示す図である。相手方コネクタと嵌合する前は、光ファイバアレイ１５Ａを構成する複数の光ファイバ１５は、それぞれ対応するファイバガイド孔１６ａからフェルール７１に挿入され、ファイバ撓み吸収用の空間６２を通って、接続面側壁部７２ｄに形成されたファイバガイド孔１６ｂに挿入されている。各光ファイバ１５の長さは切断時のばらつきを含むため、先端が揃っていない。また、すべての光ファイバ１５は、接続面６１からファイバガイド孔１６ｂの内部に後退した状態にある。

光ファイバアレイ１５Ａは、フェルール７１の基部側で接着剤１２により固定されており、フェルール７１にも光ファイバ１５にも撓みは発生していない。

相手方コネクタに接続されるときは、図１５（Ｂ）に示すように、接続面６１が相手方光コネクタのフェルールに当接し、物理的接触による押圧力を受ける。これにより、梁状保持部７２ｃにより保持された接続側壁部７２ｄの全体が、基部側に押し込まれる。接続側壁部７２ｄの移動により、梁状保持部７２ｃが基部側に撓んで、空間６２の光進行方向に沿った長さが減少する。各光ファイバ１５は、ファイバガイド孔１６ｂの中で、接続面６１に揃う位置まで相対的に突き進む。各光ファイバ１５は、基部側で接着剤１２により固定され、接続面６１側で相手方の光コネクタと当接するので、さらに押圧力がかかることによって、空間５２内で撓む。

このように、梁状保持部７２ｃが弾性変形を起こし、ファイバガイド孔１６ｂを有する接続側壁部７２ｄが、光の進行方向に向かって可動となる。この構成により、単一の部材によって実施例１、２、３と同様の効果を奏することができる。実施例４のフェルール７１は射出成形法で一括成形できるので、低コスト化に寄与する。すべての光ファイバ１５を同じ方向に撓ませるために、図７のオフセット構成を組み合わせてもよい。

図１６は、実施例５の光コネクタ１００の構成を示す。実施例１〜４のフェルール及び光ファイバを別部材であるハウジング内に収容して光コネクタとして用いてもよいが、実施例５の光コネクタ１００では、フェルール８１の一部をハウジングとして機能させる。

図１６（Ａ）に示すように、光コネクタ１００は、複数の光ファイバ１５を通すファイバガイド孔１６を連通する空間８２を有する。フェルール８１は、ハウジングとして機能する基部側部材８１Ａと、相手側コネクタとの接続面８４を含む接続側部材８１Ｃと、基部側部材８１Ａと接続側部材８１Ｃの間に位置する中間部材８１Ｂを含み、空間８２は、接続側部材８１Ｃに形成されている。

中間部材８１Ｂは、相手方コネクタとの接続時に接触圧力を受けて変形することのできる材料、たとえば弾性材料で構成されている。接続側部材８１Ｃは、接続時の中間部材８１Ｂの変形を見越して、基部側部材（ハウジング）８１Ａの接続側端面８６よりも光進行方向に沿って前方に突き出ている。引接続側部材８１Ｃの接続面８４が、相手方コネクタの接続面に当接し押圧力を受けることにより、中間部材８１Ｂが変形し、接続面８４はハウジング８１Ａの接続側端面８６と揃う位置まで後退する。接続面８４の後退により、空間２２は基部側に移動し、各光ファイバ１５がファイバガイド孔１６の中で、相対的に接続面８４まで突き進む。各光ファイバ１５が接続面８４で相手方コネクタと当接することにより、相手方コネクタの光ファイバと接続する。余剰の光ファイバ１５は、空間８２の内部で撓む。

使用時には、図１６（Ｂ）に示すハウジング蓋８３を図１６（Ａ）の構成にかぶせて光コネクタ１００とする。このとき、光ファイバアレイ１５Ａは、基部側部材８１Ａとハウジング蓋８３とに挟み込まれて、固定される。すなわち、基部側部材８１Ａとハウジング蓋８３とでメカニカルクランプを構成することで、光ファイバアレイ１５Ａを接着するための接着剤の使用や接着工程を省略することができる。

図１７は、ハウジング蓋８３をかぶせた組み立て後の光コネクタ１００を示す。フェルールの基部側部材８１Ａとハウジング蓋８３により、光コネクタ１００のハウジング８５を構成する。フェルールの接続側部材８１Ｃの接続面８４は、ハウジング８５の接続側端面８６よりも突き出ている。接続側部材８１に形成されたファイバ孔１６内で、各光ファイバ１５の先端位置はばらついている。

図１８は、図１７の光コネクタ１００−１を相手方コネクタ１００−２に接続した状態を示す。図示の便宜上、ハウジング蓋８３を省略してある。光コネクタ１００−１のフェルール８１の接続側部材８１Ｃが、相手方コネクタ１００−２と当接することにより、中間部材８１Ｂが変形し、空間８２が変形する。光ファイバアレイ１５Ａを構成するすべての光ファイバ１５が相手方コネクタ１００−２と接続する位置まで相対的に前進し、相手方コネクタ１００−２の光ファイバ１５と接続する。中間部材８１Ｂの収縮により、光ファイバ１５の余剰部分は、空間８２内で撓む。この構成により、光ファイバアレイ１５の長さばらつきにもかかわらず。光コネクタ１００−１と１００−２を確実に接続することができる。

なお、図示はしないが、光コネクタ１００のフェルールの基部側部材８１Ａにラッチ機能を設けることで、光コネクタ１００−１と１００−２の嵌合をより確実にする構成としてもよい。

以上述べてきた実施例はほんの一例に過ぎず、本コネクタの原理を用いた構造例は他にも様々に考えられる。また、ＭＰＯ（Multi-fiber Push-On）コネクタ等の汎用のハウジングを用いて本発明の構成を収納する光コネクタとしてもよい。また、本発明の光コネクタと接続する他のコネクタの伝送路としてＰＭＴフェルールに収納されたポリマー導波路等も可能であり、様々な伝送路のコネクタ用途への応用が可能である。

また、実施例１では、フェルールを構成する基部側部材１１Ａ、中間部材１１Ｂ、接続側部材１１Ｃの各々に内部空間２２ａ、２２ｂ、２２ｃをそれぞれ形成していたが、光ファイバ１５の撓みを収容できる限り、中間部材１１Ｂにのみ空間を形成してもよいし、中間部材１１Ｂと、基部側部材１１Ａ又は接続側部材１１Ｃの何れか一方に空間を設ける構成としてもよい。また、実施例５では、空間２２を形成する接続側保持部材８１Ｃと、空間２２を移動させる（各光ファイバを相対的に移動させる）弾性部材８１Ｂとを別部材で構成したが、一体的に弾性部材で形成してもよい。

このような光コネクタを、図１のような電子情報機器に適応する場合は、バックプレーンボードと、種々の電子部品が配置、搭載された各ドータボードとの間の接続に用いることができる。この場合は、互いに対向する光ファイバ同士の接続が容易かつ確実で動作の信頼性の高い電子情報機器（ルータ、サーバ等）が実現される。

光通信の分野でのコネクタ構成に適用することができる。

１０、１０−１．１０−２、３０ 光コネクタ
１１，３１、５１、７１、８１ フェルール（ファイバ保持部）
１１Ａ、３１Ｃ、８１Ａ 基部側部材
１１Ｂ、３１Ｂ、８１Ｂ 弾性部材（変形可能部材）
１１Ｃ、３１Ｃ、８１Ｃ 接続側部材
１３ ガイドピン
１４ ガイドピン孔
１５、１５−１、１５−２ 光ファイバ
１５Ａ 光ファイバアレイ
１６、１６ａ、１６ｂ 光ファイバガイド孔
２１、４１、５４、６１、８４ 接続面（接続側端面）
２２、４２、５２、６２、８２ 空間（ファイバ撓み吸収空間）
２３、４３、６３ フェルール基部側背面
５１ｂ 薄肉化された側壁（変形可能部材）
７２ｃ 梁状保持部（変形可能部材）
８３ ハウジング

Claims (13)

1. 複数の光ファイバをガイドする複数のガイド孔が形成されたファイバ保持部と、
   前記複数のガイド孔を連結し、前記複数の光ファイバを収容する空間と、
   前記ファイバ保持部の少なくとも一部を構成し、前記空間を変形させて前記複数の光ファイバの一部または全部を前記空間内で撓ませる変形可能な部材と、
   前記複数の光ファイバの配列を含む光ファイバアレイと、
   を含み、前記複数の光ファイバの各々は、相手方コネクタとの非接続時に、対応する前記ガイド孔の内部に後退した状態で保持され、
   前記変形可能な部材は、前記ファイバ保持部の一部を薄肉化して前記空間を画定する可撓部材であり、
   前記可撓部材は、前記光コネクタの基部側で前記複数の光ファイバを固定する第１の壁部から延びる側壁に対して、相手方コネクタとの接続面を含む第２の壁部を梁状に保持する薄肉化された梁状保持部であることを特徴とする光コネクタ。
2. 前記変形可能な部材は、前記ファイバ保持部の一部に用いられ、前記空間を光進行方向に沿って変形又は移動させる可撓性部材であることを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。
3. 複数の光ファイバをガイドする複数のガイド孔が形成されたファイバ保持部と、
   前記複数のガイド孔を連結し、前記複数の光ファイバを収容する空間と、
   前記ファイバ保持部の少なくとも一部を構成し、前記空間を変形させて前記複数の光ファイバの一部または全部を前記空間内で撓ませる変形可能な部材と、
   を有し、
   前記変形可能な部材は、前記ファイバ保持部の一部を薄肉化して前記空間を画定する可撓部材であり、
   前記可撓部材は、前記ファイバ保持部の基部側で前記複数の光ファイバを固定する第１の壁部から延びる側壁に対して、相手方コネクタとの接続面を含む第２の壁部を梁状に保持する薄肉化された梁状保持部であり、
   前記梁状保持部と、前記第１の壁部と、前記側壁と、前記第２の壁部で前記空間を形成することを特徴とする光コネクタ。
4. 前記ファイバ保持部は、基部側壁部としての前記第１の壁部と、前記梁状保持部と、接続側壁部としての前記第２の壁部と、前記側壁とを有し、前記梁状保持部は、前記側壁と前記第２の壁部を連結して前記第２の壁部を保持することを特徴とする請求項３に記載の光コネクタ。
5. 前記複数のガイド孔は、前記空間を挟んで前記光コネクタの前記基部側に設けられた第１のガイド孔列と、前記相手方コネクタとの接続面側に設けられた第２のガイド孔列とを含み、
   前記第１のガイド孔列は、前記第２のガイド孔列に対して前記光コネクタの厚さ方向にオフセットして配置されることを特徴とする請求項１または３に記載の光コネクタ。
6. 前記第２のガイド孔列への前記光ファイバの案内を容易にするガイド機構が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の光コネクタ。
7. 前記ファイバ保持部は、前記第２のガイド孔列に挿入される前記複数の光ファイバを確認するための確認窓を有することを特徴とする請求項５に記載の光コネクタ。
8. 前記ファイバ保持部の一部は、前記光コネクタのハウジングを兼ねることを特徴とする請求項１または３に記載の光コネクタ。
9. 前記ファイバ保持部は、前記光コネクタの前記基部側で前記複数の光ファイバを保持する第１の保持部材と、前記相手方コネクタとの前記接続面で前記複数の光ファイバを保持する第２の保持部材とを含み、
   前記第１の保持部材は、前記光コネクタのハウジングを兼ねることを特徴とする請求項８に記載の光コネクタ。
10. 前記第１の保持部材と嵌合するハウジング蓋、
    をさらに含み、
    前記第１の保持部材と前記ハウジング蓋とで、前記複数の光ファイバを固定するクランプを構成することを特徴とする請求項９に記載の光コネクタ。
11. 前記第２の保持部材は、前記光コネクタの非接続時に、前記ハウジングの前面から突出していることを特徴とする請求項９に記載の光コネクタ。
12. 前記ハウジングは、ラッチ機構を有することを特徴とする請求項９に記載の光コネクタ。
13. 光伝送路を有するボードと、
    前記ボードに接続される１以上の電子部品搭載ボードと、
    前記ボードと前記電子部品搭載ボードの各々との間を接続する１以上の光コネクタと、を含み、
    前記１以上の光コネクタは請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光コネクタであることを特徴とする電子情報機器。

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