JP6322403B2 - １芯双方向光通信モジュール - Google Patents

Description

本発明は、１本の光ファイバで双方向の光通信を行うための１芯双方向光通信モジュールに関する。

１芯双方向光通信モジュールには、例えば、発光素子及び受光素子を並列配置したトランシーバ回路と、プリズムを形成した合成樹脂製の光路変更部品とを備え、光路変更部品のプリズムに対向した位置に光フィルタを直接搭載したものが知られている（例えば特許文献１参照）。

この構造によれば、光ファイバの挿抜方向をトランシーバ回路に対して略垂直にするため、モジュール自体の小型化が可能となる。また、光ファイバの挿抜方向が発光素子及び受光素子の並び方向に対して直交する光コネクタハウジングへのモジュールの組み付けが可能で、汎用の２芯用光通信コネクタが有する光コネクタハウジングの有効利用が可能とされている。

特開２０１０−２２４５１３号公報

ここで、特許文献１に記載の技術において、光路変更部品は、その左右両側を切り欠いた略Ｚ字状となる形状に形成されており、切り欠きの一側面が傾斜角４５°のプリズム面となるプリズムと、他側面に光フィルタの搭載角度が４５°の傾きとなる光フィルタ搭載部とを構成している。

そして、このような光通信モジュールは、切り欠きの一側面にプリズムの保護等のため光学面保護部品が差し込まれて固定され、切り欠きの他側面の光フィルタ搭載部とで光フィルタを挟み込むための光フィルタ固定部品が差し込まれて固定されるようになっている。

すなわち、光通信モジュールは、光学部が上述の光路変更部品、光フィルタ、光学面保護部品、及び光フィルタ固定部品の４部品で構成されることとなる。このため、光学部の組立には、光フィルタ固定部品と光フィルタとの接着固定、及び、光路変更部品への光学面保護部品の接着固定と光フィルタ固定部品の接着固定という、３回の接着固定が必要となってしまう。

また、これらの部品はその大きさが小さく、治具で掴みづらかったり、接着作業がしづらかったりと、組立作業性が良いものとはいえなかった。

本発明は、このような課題を解決するものであり、その目的とするところは、光学部に用いられる構成部品の数を少なくして、接着作業回数を少なくすると共に組立時における作業性の向上を図ることが可能な１芯双方向光通信モジュールを提供することにある。

本発明の１芯双方向光通信モジュールは、発光素子及び受光素子とからなる光素子と、前記光素子と光ファイバとの間に介在して、これら両者間で受発信される第１及び第２の光信号を透過すると共に、前記第１の光信号をプリズム面にて反射してその光路を変更するプリズムを有した合成樹脂製の光路変更部品と、前記プリズム面と対向する位置に配置され、前記第２の光信号を透過すると共に、前記プリズム面で光路変更された前記第１の光信号を反射して再度光路を変更する光フィルタと、を備え、前記プリズムは、前記光路変更部品の一側にプリズム形成用の開孔が形成され、その底面部に前記第１の光信号を反射するプリズム面が傾斜形成されていることを特徴とする。

この１芯双方向光通信モジュールによれば、光路変更部品のプリズム面が開孔の底面部として存在するため、専用の光学面保護部品を用いなくともプリズム面の保護及び汚れを防止することができる。よって、光学特性を低下させることなく、光学面保護部品を不要とできる。従って、光学部に用いられる構成部品の数を少なくして、接着作業回数を少なくすると共に組立時における作業性の向上を図ることができる。

さらに、本発明の１芯双方向光通信モジュールにおいて、前記光路変更部品は、前記プリズム面と対向する位置に前記光フィルタを固定する光フィルタ搭載部を備え、前記光フィルタ搭載部は、前記光路変更部品の他側に形成された光フィルタ搭載部形成用の開孔の底面部に光フィルタが嵌合する光フィルタ嵌合面が形成され、前記光フィルタを前記光フィルタ嵌合面に嵌合して位置決めした状態で、その背面を前記光フィルタ搭載部形成用の開孔に挿入した光フィルタ固定部品で押さえつけることにより、前記光フィルタを固定したことを特徴とする。

さらに、本発明の１芯双方向光通信モジュールによれば、光フィルタ搭載部は、光路変更部品に形成された光フィルタ搭載形成用の開孔の底面部に光フィルタが嵌合する光フィルタ嵌合面を備えている。このため、光フィルタを開孔に挿入して光フィルタ嵌合面に嵌合すれば、光フィルタの光学面と周縁とが光フィルタ嵌合面に当接して位置決めされる。さらに、この光フィルタの背面を押さえつける光フィルタ固定部品を備えるため、光フィルタの嵌合後に光フィルタ固定部品を開孔に挿入することで、光フィルタの定位置の固定配置が可能となる。以上より、光フィルタの光フィルタ固定部品への接着が不要となり、より一層接着作業回数を少なくすると共に組立時における作業性の向上を図ることができる。

加えて、本発明の１芯双方向光通信モジュールにおいて、前記光フィルタ固定部品は、その背面から周面に亘って形成されると共に前記光フィルタの背面を押圧する前面まで至らない接着剤充填溝を有し、前記接着剤充填溝に接着剤が充填されることで、前記光フィルタ搭載部形成用の開孔の内周面に接着固定されていることを特徴とする。

加えて、本発明の１芯双方向光通信モジュールによれば、光フィルタ固定部品は、その背面からその周面に亘って形成されると共に光フィルタの背面を押圧する前面まで至らない接着剤充填溝を備えているため、光フィルタ固定部品を開孔に挿入した状態で背面から接着剤充填溝と開孔との空隙に接着剤を充填することが可能となる。これにより、接着剤の充填作業を光フィルタ固定部品の開孔への挿入後に光フィルタ固定部品の背面側にて行うことができ、接着作業を容易に行うことができる。しかも、接着剤充填溝に充分な量の接着剤を充填でき、光フィルタ固定部品の確実な接着固定を図ることができる。

また、本発明の１芯双方向光通信モジュールにおいて、前記接着剤充填溝は、少なくとも一対形成されており、それら一対の前記接着剤充填溝間に治具により挟持可能な挟持部が形成されていることが好ましい。

この１芯双方向光通信モジュールによれば、接着剤充填溝の間に治具により挟持可能な挟持部を備えるため、治具で掴み難い小さな光フィルタ固定部品であっても、組み付け方向の背面側で治具で容易に掴むことができ、組立作業をより一層有利に行うことができる。

また、本発明の１芯双方向光通信モジュールにおいて、前記プリズム形成用の開孔の孔径は、前記発光素子の出射角をθとし、前記発光素子から、これと対向配置される前記発光素子側に凸となる凸レンズまでの距離をＬとし、前記発光素子の中心位置と前記凸レンズの中心位置との最大ズレ量をΔＰとした場合、前記発光素子は前記凸レンズの焦点距離に設けられており、Ｘ＝（ｔａｎθ・Ｌ）×２＋ΔＰなる演算式で得られるＸよりも大きくされていることが好ましい。

この１芯双方向光通信モジュールによれば、開孔はその孔径が上記の如くされているため、発光素子の回路基板への設置公差が最大となったとしても、第１の光信号を適切に反射することができる。

本発明によれば、光学部に用いられる構成部品の数を少なくして、接着作業回数を少なくすると共に組立時における作業性の向上を図ることができる。

本発明の実施形態に係る１芯双方向光通信モジュールを示す断面図である。 図１の要部を拡大した断面図である。 図１に示す光学部を部分的に透視して示す分解斜視図である。

以下、本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明は以下の実施形態に限られるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る１芯双方向光通信モジュールを示す断面図であり、図２は、図１の要部を拡大した断面図である。また、図３は、図１に示す光学部２０を部分的に透視して示す分解斜視図である。なお、図１では、１芯双方向光通信モジュール（以下モジュールという）に加えて、光ファイバについても図示するものとする。

図１に示すように、モジュール１は、光トランシーバ回路１０と、光学部２０とを備えている。光トランシーバ回路１０は、断面略凹形状をなす回路本体部１１の底面部に絶縁体からなる回路基板１２を設け、回路基板１２上の同一面に発光素子１３と受光素子１４とを近接した状態で面実装したものである。

光学部２０は、光ファイバ２と光トランシーバ回路１０との間に介在する光路変更部品２１と、光路変更部品２１に直接搭載された光フィルタ２２と、を備えている。なお、本実施形態では、発光素子１３の出射光を第１の光信号λ１とし、受光素子１４が光ファイバ２側から受信する光信号を第２の光信号λ２として説明するものとする。

光路変更部品２１は、例えばエポキシ、シクロオレフィン等の透明な合成樹脂製の成形部品であって、光トランシーバ回路１０の回路本体部１１の開放部周縁に嵌合手段等によって固定される。この光路変更部品２１は、プリズム２３を有し、発光素子１３より出射される第１の光信号λ１と、光ファイバ２からの第２の光信号λ２とを透過する。また、光路変更部品２１は、プリズム２３のプリズム面２４により第１の光信号λ１を反射して光路を変更する。

このような光路変更部品２１には、プリズム面２４と対向する位置に、光フィルタ搭載部２５が傾斜して形成されている。この光フィルタ搭載部２５には、光フィルタ２２が固定配置される。

光フィルタ２２は、発光素子１３より送信される第１の光信号λ１を反射し、これとは波長が異なる光ファイバ２からの第２の光信号λ２を透過する特性を有しており、例えば公知の誘電体多層膜フィルタが用いられる。

また、光路変更部品２１には、光ファイバ２の端末のフェルール３を案内収納する円筒状のスリーブ２６が一体に設けられている。このスリーブ２６は、プリズム２３を挟んで光素子１３，１４の反対側に設けられており、光素子１３，１４が並列配置される回路基板１２に対して円筒部の軸方向が垂直となっている。

本実施形態においてプリズム２３のプリズム面２４は、傾斜角４５°の反射面として構成されており、光フィルタ搭載部２５は光フィルタ２２の搭載角度がプリズム面２４の傾斜角と同じ（すなわち傾斜角４５°であってプリズム面と平行）となるように形成されている。

よって、発光素子１３より出射される第１の光信号λ１は、プリズム面２４による反射によって光路を９０°曲げ、この光路変更された第１の光信号λ１は光フィルタ２２により反射されて光路を９０°曲げ、光ファイバ２側に導かれる。一方、光ファイバ２からの第２の光信号λ２は、光フィルタ２２を透過して受光素子１４に導かれる。

これにより、光ファイバ２の挿抜方向が光素子１３，１４の並び方向に対して直交する光コネクタハウジング（不図示）へのモジュール１の組み付けを可能としている。

また、光路変更部品２１には、光トランシーバ回路１０の発光素子１３及び受光素子１４のそれぞれと対向する位置に、第１及び第２の光学部レンズ２７，２８が一体に設けられている。また、光路変更部品２１には、スリーブ２６の光ファイバ２の端面に対向する位置に、第３の光学部レンズ２９が一体に設けられている。これら光学部レンズ２７〜２９は、いずれも凸レンズにより構成されている。

さらに、本実施形態においてプリズム２３は、光路変更部品２１の一側に開孔３０を設けて、開孔３０の底面部にプリズム面２４を傾斜成形している。プリズム形成の開孔３０は、円形孔として設けられており、その孔径φは、発光素子１３の出射光の広がりと発光素子１３の位置ズレによるバラツキとの合計をＸとした場合、φ＞Ｘとなるように設定されている。
Ｘ＝（ｔａｎθ・Ｌ）×２＋ΔＰ
なお、θは発光素子１３の出射角であり、Ｌは発光素子１３から第１の光学部レンズ２７までの距離であり、ΔＰは、発光素子１３の中心位置と、第１の光学部レンズ２７の中心位置とのズレ量（ｍａｘ）である。また、発光素子１３は第１の光学部レンズ２７の焦点距離に設けられている。

本実施形態においては上記式に基づいて、例えばφ＝２ｍｍ（＞Ｘ＝０．２７８ｍｍ）としている。なお、図２に示す符号ａはズレ量（ｍａｘ）を示している。

また、本実施形態においてプリズム２３は、光路変更部品２１の他側、すなわちプリズム形成用の開孔３０と反対側に、光フィルタ搭載用の開孔３１が形成されており、開孔３１の底面部に光フィルタ２２が嵌合する光フィルタ嵌合面３２が形成されている。ここで、光フィルタ２２は方形に形成されている。このため、開孔３１は、光フィルタ２２よりもやや大きな方形の孔部として形成されている。

開孔３１が光路変更部品２１の型成形と同時にスライド型で成形される関係上、光フィルタ嵌合面３２は、スライド型の型抜きに対してアンダーカットとなる部分（方形の光フィルタ２２の上辺部）を除く面、例えば本実施形態では光フィルタ２２の光学面と周縁の３辺と対応した部位に形成されることとなる。

光フィルタ２２は、その背面が光フィルタ固定部品３３により押さえつけられることにより固定される。光フィルタ固定部品３３は、合成樹脂製の成形部品であって、開孔３１にぴったりと嵌合する外形となっている。この光フィルタ固定部品３３は、光フィルタ２２の背面を押圧する面が傾斜面となっており、第２の光信号λ２の光路に相当する部分に半円状の溝部３４が刳り貫き形成されている。

また、上記したように、方形の光フィルタ２２の上辺部に相当する部位は光フィルタ嵌合面３２と接触しないことから、光フィルタ固定部品３３には、この上辺部を押圧するために、ウェッジ状断面をなす嵌合突起３５が形成されている。

さらに、光フィルタ固定部品３３は、図３に示すように、その背面及び周面に亘って形成された接着剤充填溝３６を備えている。光フィルタ固定部品３３は、この接着剤充填溝３６に接着剤を充填することにより、開孔３１の内周面に接着固定されることとなる。このような接着剤充填溝３６は、対向配置された一対の半円溝として形成されており、それらの中間部が治具により挟持可能な挟持部３７として構成される。

次に、本実施形態に係る１芯双方向光通信モジュール１の組み付け方法を説明する。まず、スライド型を利用して成型した光路変更部品２１を用意する。次いで、光フィルタ２２を開孔３１に挿入すると共に、治具により挟持部３７を挟持した状態で、光フィルタ２２上から開孔３１に対して、光フィルタ固定部品３３を挿入する。

挿入後、接着剤充填溝３６に対して接着剤を充填する。そして、この接着剤の固化により、光フィルタ２２は光フィルタ嵌合面３２に嵌合することとなる。

次に、光素子１３，１４が搭載された回路基板１２を回路本体部１１に組み付け、回路本体部１１を所定の手段により光路変更部品２１に組み付ける。以上により、１芯双方向光通信モジュール１の組み付けが完了する。

このようにして、本実施形態に係る１芯双方向光通信モジュール１によれば、光路変更部品２１のプリズム面２４が開孔３０の底面部として存在するため、専用の光学面保護部品を用いなくともプリズム面２４の保護及び汚れを防止することができる。よって、光学特性を低下させることなく、光学面保護部品を不要とできる。従って、光学部２０に用いられる構成部品の数を少なくして、接着作業回数を少なくすると共に組立時における作業性の向上を図ることができる。

また、光フィルタ搭載部２５は、光路変更部品２１に形成された光フィルタ搭載形成用の開孔３１の底面部に光フィルタ２２が嵌合する光フィルタ嵌合面３２を備えている。このため、光フィルタ２２を開孔３１に挿入して光フィルタ嵌合面３２に嵌合すれば、光フィルタ２２の光学面と周縁とが光フィルタ嵌合面３２に当接して位置決めされる。さらに、この光フィルタ２２の背面を押さえつける光フィルタ固定部品３３を備えるため、光フィルタ２２の嵌合後に光フィルタ固定部品３３を開孔３１に挿入することで、光フィルタ２２の定位置の固定配置が可能となる。以上より、光フィルタ２２の光フィルタ固定部品３３への接着が不要となり、より一層接着作業回数を少なくすると共に組立時における作業性の向上を図ることができる。

また、光フィルタ固定部品３３は、その背面からその周面に亘って形成された接着剤充填溝３６を備えているため、光フィルタ固定部品３３を開孔３１に挿入した状態で背面から接着剤充填溝３６と開孔３１との空隙に接着剤を充填することが可能となる。これにより、接着剤の充填作業を光フィルタ固定部品３３の開孔３１への挿入後に光フィルタ固定部品３３の背面側にて行うことができ、接着作業を容易に行うことができる。しかも、接着剤充填溝３６に充分な量の接着剤を充填でき、光フィルタ固定部品３３の確実な接着固定を図ることができる。

また、接着剤充填溝３６の間に治具により挟持可能な挟持部３７を備えるため、治具で掴み難い小さな光フィルタ固定部品３３であっても、組み付け方向の背面側で治具で容易に掴むことができ、組立作業をより一層有利に行うことができる。

また、開孔３０はその孔径φが発光素子１３の出射光の広がりと発光素子１３の位置ズレによるバラツキとの合計Ｘよりも大きくされているため、発光素子１３の回路基板１２への設置公差が最大となったとしても、第１の光信号λ１を適切に反射することができる。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。

例えば、本実施形態において光路変更部品２１は第１の光信号λ１をプリズム面２４及び光フィルタ２２によってそれぞれ９０°に反射して光路変更しているが、これに限らず、光路変更角度は仕様によって任意に変更することができる。

また、開孔３０は円形孔に限らず、楕円形孔や多角形孔であってもよいし、開孔３１は方形孔に限らず、円形孔や楕円形孔の他、他の多角形孔であってもよい。

さらに、本実施形態において光ファイバ２を案内収納する円筒状のスリーブ２６は光路変更部品２１と一体に設けられているが、これに限らず、別部材とされ光路変更部品２１に組み付けられてもよいし、光コネクタハウジングに組み付けられてもよい。

１…１芯双方向光通信モジュール
２…光ファイバ
１０…光トランシーバ回路
１２…回路基板
１３…発光素子（光素子）
１４…受光素子（光素子）
２０…光学部
２１…光路変更部品
２２…光フィルタ
２３…プリズム
２４…プリズム面
２５…光フィルタ搭載部
２７〜２９…光学部レンズ（凸レンズ）
３０，３１…開孔
３２…光フィルタ嵌合面
３３…光フィルタ固定部品
３６…接着剤充填溝
３７…挟持部

Claims (3)

1. 発光素子及び受光素子とからなる光素子と、
   前記光素子と光ファイバとの間に介在して、これら両者間で受発信される第１及び第２の光信号を透過すると共に、前記第１の光信号をプリズム面にて反射してその光路を変更するプリズムを有した合成樹脂製の光路変更部品と、
   前記プリズム面と対向する位置に配置され、前記第２の光信号を透過すると共に、前記プリズム面で光路変更された前記第１の光信号を反射して再度光路を変更する光フィルタと、を備え、
   前記プリズムは、前記光路変更部品の一側にプリズム形成用の開孔が形成され、その底面部に前記第１の光信号を反射するプリズム面が傾斜形成されており、
   前記光路変更部品は、前記プリズム面と対向する位置に前記光フィルタを固定する光フィルタ搭載部を備え、
   前記光フィルタ搭載部は、前記光路変更部品の他側に形成された光フィルタ搭載部形成用の開孔の底面部に光フィルタが嵌合する光フィルタ嵌合面が形成され、
   前記光フィルタを前記光フィルタ嵌合面に嵌合して位置決めした状態で、その背面を前記光フィルタ搭載部形成用の開孔に挿入した光フィルタ固定部品で押さえつけることにより、前記光フィルタを固定し、
   前記光フィルタ固定部品は、その背面から周面に亘って形成されると共に前記光フィルタの背面を押圧する前面まで至らない接着剤充填溝を有し、前記接着剤充填溝に接着剤が充填されることで、前記光フィルタ搭載部形成用の開孔の内周面に接着固定されている
   ことを特徴とする１芯双方向光通信モジュール。
2. 前記接着剤充填溝は、少なくとも一対形成されており、
   それら一対の前記接着剤充填溝間に治具により挟持可能な挟持部が形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の１芯双方向光通信モジュール。
3. 前記プリズム形成用の開孔の孔径は、前記発光素子の出射角をθとし、前記発光素子から、これと対向配置される前記発光素子側に凸となる凸レンズまでの距離をＬとし、前記発光素子の中心位置と前記凸レンズの中心位置との最大ズレ量をΔＰとした場合、前記発光素子は前記凸レンズの焦点距離に設けられており、
   Ｘ＝（ｔａｎθ・Ｌ）×２＋ΔＰ
   なる演算式で得られるＸよりも大きくされている
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の１芯双方向光通信モジュール。

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