JP2006243666A - 光コネクタ及びその実装方法並びに軸合わせ治具 - Google Patents
光コネクタ及びその実装方法並びに軸合わせ治具 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 光コネクタ内の光素子の軸合わせを簡単に且つ高精度に行う。
【解決手段】 光ファイバケーブルのプラグ部が挿入されるコネクタ本体Aと、そのプラグ部に代えてコネクタ本体Aに挿入される軸合わせ治具Bとの組合せからなる。コネクタ本体A内の光素子20は、プラグ挿入方向に直角な面内で変位可能とされている。軸合わせ治具Bは、コネクタ本体Aに挿入された状態で光素子20と機械的に結合されると共に、その機械的な結合により光素子20を軸合わせ位置へ変位させる。
【選択図】 図3
【解決手段】 光ファイバケーブルのプラグ部が挿入されるコネクタ本体Aと、そのプラグ部に代えてコネクタ本体Aに挿入される軸合わせ治具Bとの組合せからなる。コネクタ本体A内の光素子20は、プラグ挿入方向に直角な面内で変位可能とされている。軸合わせ治具Bは、コネクタ本体Aに挿入された状態で光素子20と機械的に結合されると共に、その機械的な結合により光素子20を軸合わせ位置へ変位させる。
【選択図】 図3
Description
本発明は、光データ伝送に使用される光コネクタに関し、更に詳しくは、内蔵された光素子を実装状態で高精度に軸合わせできる光コネクタ及びその実装方法並びに軸合わせ治具に関する。
光データ伝送に使用される光コネクタは、送信側、受信側ともに、光ファイバケーブルのプラグ部が挿入されるプラグ挿入穴と、そのプラグ挿入穴に挿入されたプラグ部と光学的に結合されるようにプラグ挿入穴の奥に配置された光素子とを有している。より詳しくは、プラグ部のフェルールが挿入される筒状のフェルール受けが光素子の入口側に設けられており、光コネクタのプラグ挿入穴にプラグ部が挿入された状態でプラグ部のフェルールがフェルール受けに挿入され、フェルール受けの奥に配置された光素子と光学的に結合される。
このような光コネクタでは、使用されないとき、例えば製造されてからユーザーへ納入されるまでの間、更にはユーザーに納入されてから実際に使用されるまでの間に、コネクタのプラグ挿入穴から埃などの異物が侵入するおそれがある。これを防ぐ一つの手段が特許文献1に記載されている保護キャップの使用である。保護キャップは、プラグ部の代わりに光コネクタのプラグ挿入穴に挿入される構造になっており、その挿入によりプラグ挿入穴を機械的に閉塞し、光素子を保護する。
光コネクタにおける別の問題は、コネクタ内に配置される光素子の軸合わせが意外に難しいということである。この問題を図12(a)(b)により解説する。図12(a)(b)は光コネクタ内のフェルール受け1と光素子2との結合部分を示している。光コネクタ内のプラグ挿入穴にプラグ部が挿入されたときに、プラグ部のフェルールはプラグ挿入穴に突出する円筒形状のフェルール受け1に挿入される。これにより、フェルールは光コネクタ内の光素子2と軸合わせされる。
フェルール受け1の反入口側の端部(プラグ挿入方向先端部)は、その奥に配置される光素子2との軸合わせのために、光素子2の一部が嵌合する環状受け部3になっており、その内周面は、奥の光素子の側に向かって漸次拡径するラッパ状のテーパー面4となっている。一方、フェルール受け1の奥に配置される光素子2は、入口側のフェルール受け1との軸合わせのために、フェルール受けの環状受け部3内に嵌合する環状突起5を正面に有しており、その環状突起5の外周面は、フェルール受け1の環状受け部3の内周面に対応する先細りのテーパー面6になっている。また、環状突起5の内側はフェルールの先端部が嵌合するフェルール嵌合穴であり、環状突起5の内周面は、フェルールの先端部の導入のために、正面側に向かって漸次拡径するラッパ状のテーパー面7とされている。
光コネクタにおける光軸はフェルール受け1が決定する。このため、光コネクタの組立ではフェルール受け1に光素子2を高精度に軸合わせすることが重要である。この軸合わせのために、光素子2の環状突起5をフェルール受け1の環状受け部3内に密に嵌合させることが必要となるが、そうすると、図12(a)に示すように、光素子2の環状突起5がフェルール受け1の環状受け部3内に完全に嵌まらないことになり、光素子2とフェルール受け1との間にギャップGが生じてしまう。すなわち、光素子2がプラグ挿入方向で位置ずれを生じる。これは、光コネクタに挿入されたプラグ部のフェルール先端面が光素子の光学的基準面に達しないことを意味し、大きな問題である。
この問題を解消しようとすると、図12(b)に示すように、フェルール受け1の環状受け部3内で光素子2の環状突起5に半径方向の自由度を付与する必要があり、その結果として光素子2の軸ずれS、すなわちプラグ挿入方向に直角な面内での位置ずれを避けえないという別の問題が発生する。これらのため、光コネクタ内の光素子の軸合わせは意外に困難な作業であり、高精度を確保するのも難しいのである。
本発明はかかる事情に鑑みて創案されたものであり、光素子の軸合わせを簡単に且つ高精度に行うことができる光コネクタ及びその実装方法並びに軸合わせ治具を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る光コネクタは、光ファイバケーブルのプラグ部が挿入されるプラグ挿入穴を有すると共に、該プラグ挿入穴に挿入されたプラグ部と光学的に結合されるようにプラグ挿入穴の奥に配置され、且つ前記プラグ部の挿入方向に直角な面内で変位可能とされた光素子を有するコネクタ本体と、該コネクタ本体のプラグ挿入穴に挿入され、その挿入状態でコネクタ本体内の光素子と機械的に結合されると共に、その機械的な結合により前記光素子を軸合わせ位置へ変位させる軸合わせ治具とを具備する。
軸合わせ治具は、コネクタ本体のプラグ挿入穴への異物侵入を防止する保護キャップを兼用する構成が好ましい。
本発明に係る光コネクタにおいては、コネクタ本体内の光素子がプラグ挿入方向に直角な面内で変位可能とされている。そして、コネクタ本体に軸合わせ治具をセットすることにより、その光素子がコネクタ本体内で変位し軸合わせされる。この状態でコネクタ本体を光素子と共に基板上に実装し、その後に軸合わせ治具を取り外せば、コネクタ本体内の光素子は軸合わせ位置に固定される。
コネクタ本体は、光素子を入口側へ弾性的に押圧する素子付勢部を有する構成が好ましい。この構成により、光素子の軸合わせをより高精度に行うことができる。
また、軸合わせ治具の合理的な構成は、プラグ部のフェルールが挿入される筒状のフェルール受けに挿入される棒状のダミーフェルールを使用するものである。すなわち、コネクタ本体への軸合わせ治具のセットに伴って、このダミーフェルールがフェルール受けに挿入され、その先端部が光素子のフェルール嵌合穴に嵌合することにより、光素子が軸合わせ位置へ誘導される。この場合、光素子のフェルール嵌合穴は入口側に向かって漸次拡径するテーパー状の内周面を有し、前記ダミーフェルールの先端部外径はフェルール嵌合穴の最大内径より小さく最小内径より大であることが必要である。
本発明に係る光コネクタの実装方法は、本発明に係る光コネクタを、その軸合わせ治具が装着された状態で対象基板上に搭載し、光素子と共にその対象基板に固定した後、コネクタ本体から軸合わせ治具を取り外すものである。こうすることにより、コネクタ本体内の光素子が高精度に軸合わせされ固定されることは前述したとおりである。
本発明に係る光コネクタは、コネクタ本体内の光素子をプラグ挿入方向に直角な面内で変位可能とし、コネクタ本体に軸合わせ治具をセットすることにより、その光素子を軸合わせ位置へ変位させる。そして、この状態で対象基板へ実装し、その後に軸合わせ治具を取り外すことにより、光素子を簡単に且つ高精度に軸合わせ位置に固定することができる。
また、本発明に係る光コネクタの実装方法は、本発明に係る光コネクタを、その軸合わせ治具が装着された状態で対象基板上に搭載し、光素子と共にその対象基板に固定した後、コネクタ本体から軸合わせ治具を取り外すことにより、光素子をコネクタ本体内で簡単に且つ高精度に軸合わせ位置に固定することができる。
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明の一実施形態を示す光コネクタの斜視図、図2は同光コネクタの縦断側面図、図3は同光コネクタにおける軸合わせ治具と光素子の結合部を拡大して示す縦断側面図、図4は同光コネクタにおけるコネクタ本体の正面図、図5はコネクタ本体に搭載されている光素子の斜視図、図6はコネクタ本体に組み合わされる軸合わせ治具の斜視図、図7は軸合わせ治具とコネクタ本体の寸法関係を示す縦断側面図である。また、図8は同光コネクタに使用されるプラグ部の斜視図、図9はプラグ部を光コネクタに装着した状態を示す斜視図、図10はプラグ部を装着したときのフェルールと光素子の位置関係を示す縦断側面図である。
本実施形態に係る光コネクタは、図1及び図2に示すように、従来の光コネクタに対応するコネクタ本体Aに軸合わせ治具Bを組み合わせた構成になっている。コネクタ本体Aは、一部を除き、従来の光コネクタと同じ構成であり、正面側からプラグ部が挿入されるように構成された略角形の樹脂からなるボディ10と、ボディ10内のプラグ挿入穴11の奥側に位置してボディ10内に搭載された左右一対の光素子20とを備えている。
ボディ10は、図3及び図4に示すように、プラグ挿入穴11とその奥側の素子収容室とを仕切る仕切り壁12と、仕切り壁12を貫通して一体形成された左右一対のフェルール受け13とを有している。左右一対のフェルール受け13は、左右一対の光素子20の入口側に位置しており、その反入口側の端部(プラグ挿入方向先端部)は、その奥に配置される光素子20との軸合わせのために、光素子20の一部(後述する環状突起21)が嵌合する環状受け部14になっている。そして環状受け部14の内周面は、奥の光素子20の側に向かって漸次拡径するラッパ状のテーパー面15になっている。
基板と取付けのために、ボディ10には両側へ対称的に張り出した左右一対の固定部16と、底面から下方へ突出した位置決め用の複数のボス部17とが設けられている。
左右一対の光素子20は、図5に示すように、正面に環状突起21を有している。環状突起21は、正面に露出する光授受部22を包囲するように同心状に設けられており、内側にフェルール嵌合穴を形成している。環状突起21の外周面はフェルール受け側の環状受け部14のテーパー面15に対応するべく、入口側へ向かって漸次縮径する先細りのテーパー面23になっている。環状突起21の内周面は、正面側へ向かって漸次拡径するラッパ状のテーパー面24になっている。
これらの光素子20は、素子ホルダー30内に収容されてボディ10内の素子収容室に設置されている。これらの光素子20は又、素子ホルダー30を覆うシールドカバー40によりシールドされており、シールドカバー40の一部は基板との接続のために端子部41として下方へ突出している。
ここで、素子ホルダー30はボディ10内に固定されているのに対し、素子ホルダー30内の左右一対の光素子20は、プラグ挿入方向に直角な面内(図4にX−Yで示す方向)で左右独立に変位可能とされている。すなわち、光素子20の環状突起21は、フェルール受け13の環状受け部14内に完全に嵌合する状態(図12(b)の状態)である。そして、各光素子20は、素子ホルダー30の一部で形成した素子付勢部31により背面側から入口側へ弾性的に押圧され保持されている。各光素子20の端子部25は、シールドカバー40端子部41と共にボディ10の下方へ突出している。
コネクタ本体Aに組み合わされる軸合わせ治具Bは図6(a)(b)に示されている。この軸合わせ治具Bは、コネクタ本体Aに接続されるプラグ部C(図8)と同じ外形を有している。すなわち、プラグ部Cは、図8(a)(b)及び図9に示すように、2本の光ファイバケーブル50の端部に取付けられてコネクタ本体Aのプラグ挿入穴11に挿入されるボディ60を備えている。ボディ60は、コネクタ本体Aのプラグ挿入穴11に挿入された状態で左右のフェルール受け13に挿入されるように正面側へ突出した左右一対のフェルール61を有している。そして、2本の光ファイバケーブル50の先端部は、左右のフェルール61を貫通して先端に達している。
軸合わせ治具Bは、図6(a)(b)に示すように、プラグ部Cのボディ60と実質同じ略角形状の樹脂ボディ70からなり、左右のフェルール61に対応する部分に左右一対のダミーフェルール71を有してる。ダミーフェルール71は、フェルール61と同様にフェルール受け13に挿入される断面が円形の丸棒であり、フェルール61より僅かに短く設計されると共に、先端部がフェルール61より僅かに太く設計されている。フェルール61より僅かに短く設計されることにより、コネクタ本体Aに軸合わせ治具Bが挿入された状態で、ダミーフェルール71の先端部は、図7に示すように、光素子20の環状突起21内に中間位置まで挿入される。また、ダミーフェルール71の先端部がフェルール61より太く設計されることにより、コネクタ本体Aに軸合わせ治具Bが挿入された状態で、その先端部は環状突起21の内周面(テーパー面24)に当接する。
軸合わせ治具Bを挿入位置に固定するために、ボディ70はプラグ部Cのボディ60と同様にスナップフィット形式のロック部72を上面に有している。
ここで、ダミーフェルール71とボディ10のフェルール受け13、光素子20の環状突起21の内周面(テーパー面24)との寸法的な関係について、図7により説明しておく。ダミーフェルール71は先端部が他の部分より僅かに縮径されている。環状突起21の内周面(テーパー面24)の最小内径をD1、最大内径をD2とすると、ダミーフェルール71の先端部外径D3は、D1<D3<D2の関係を満足する。ダミーフェルール71の先端部を除く部分の外径D4は、ダミーフェルール71の先端部外径D3より僅かに大であり、フェルール受け13の内径D5より僅かに小である。
ちなみに、プラグ部Cのフェルール61とボディ10のフェルール受け13、光素子20の環状突起21の内周面(テーパー面24)との寸法的な関係については、図10(a)(b)に示すように、フェルール61の先端部を光素子20の正面に接触させる必要があるために、その先端部外径D3′は、ダミーフェルール71の先端部外径D3より小さく、環状突起21の内周面(テーパー面24)の最小内径D1と同一がこれより僅かに小である。フェルール61の先端部を除く部分の外径D4′は、ダミーフェルール71の先端部を除く部分の外径D4と同様に、フェルール受け13の内径D5より僅かに小である。
次に、本実施形態に係る光コネクタの使用方法及び機能について説明する。
コネクタ本体Aが作製されると、直ちに軸合わせ治具Bを組み合わせる。すなわち、コネクタ本体Aのボディ10のプラグ挿入穴11に、軸合わせ治具Bのボディ70を挿入し、固定する。軸合わせ治具Bのボディ70は、プラグ部Cのボディ60と実質同一の樹脂成形品であり、コネクタ本体Aのボディ10のプラグ挿入穴11を完全に塞いで、埃等の侵入を阻止する。これにより、軸合わせ治具Bはコネクタ本体Aに対する保護キャップを兼ねることになる。
コネクタ本体Aのボディ10のプラグ挿入穴11に軸合わせ治具Bのボディ70が挿入されると、左右のダミーフェルール71がボディ10の左右のフェルール受け13に挿入され、これらを貫通して左右の光素子20の環状突起21内、すなわちフェルール嵌合穴に挿入される。
ここで、光素子20の環状突起21は、フェルール受け13の環状受け部14内に完全に嵌合する状態(図12(b)の状態)である。このため、左右の光素子20は、プラグ挿入方向に直角な面内(図4にX−Yで示す方向)で左右独立に変位可能である。また、各光素子20は、素子ホルダー30の一部で形成した素子付勢部31により、前記変位を阻害しない範囲内で背面側から入口側へ弾性的に押圧されて保持されている。
この状態で、左右のダミーフェルール71の各先端部が光素子20の環状突起21内に挿入されると、前述したとおり、その先端部が環状突起21の内周面(テーパー面24)に当接する。光素子20がフェルール受け13の中心軸(コネクタ本体Aの光軸)に対してずれていると、ダミーフェルール71の先端部が環状突起21の内周面(テーパー面24)に偏心して当接し、素子付勢部31による押圧力に抗して挿入方向へ移動しようとする。そうすると、反力が生じ、光素子20が入口側へ強く押圧される。その結果、ダミーフェルール71の先端部に環状突起21の内周面(テーパー面24)が案内される形で、光素子20が偏心のない位置へ移動する。こうして左右の光素子20とも軸ずれのない状態へ軸合わせされる。
本実施形態に係る光コネクタを基板上に実装するときは、軸合わせ治具Bを装着したままでコネクタ本体Aを基板上に固定し、合わせて各種端子をハンダ付けする。これにより、コネクタ本体Aが固定されると共に、コネクタ本体Aの光素子20もボディ10内に固定される。このため、軸合わせ治具Bをコネクタ本体Aから取り外しても、コネクタ本体Aの光素子20は軸合せされた位置に固定され続ける。
プラグ部Cを接続するときは、コネクタ本体Aから軸合わせ治具Bを取り外し、代わりにプラグ部Cを差し込む。プラグ部Cのフェルール61及び光ファイバケーブル50は、コネクタ本体A内の光素子20と高精度に軸合せされる。なぜなら、コネクタ本体Aの光素子20が高精度に軸合せされているからである。すなわち、光素子20の環状突起21が、フェルール受け13の環状受け部14に完全に嵌合する状態(図12(b)の状態)であり、プラグ挿入方向に直角な面内で変位可能であるため、光素子20のプラグ挿入方向での位置ずれ(ギャップG)は生じない。また、この状態で軸合わせ治具Bのダミーフェルール71によって光素子20が光軸位置へ誘導されるため、光素子20の半径方向の位置ずれSも存在しない。また、かくして、その光素子20に対して、光ファイバケーブル50が高精度で光学的に接続される。
このように、本実施形態に係る光コネクタにおいては、保護キャップを兼ねる軸合わせ治具Bをコネクタ本体Aに装着し、実装後にこれをを取り外すという簡単な作業、僅かな配慮で、光素子20を高い精度で軸合せすることができるのである。
図11は本発明の別の実施形態を示す光コネクタの縦断側面図である。
本実施形態に係る光コネクタにおいては、軸合わせ治具Bとは別に保護キャップDが使用されている。軸合わせ治具Bがコネクタ本体Aのボディ10に形成されたプラグ挿入穴11を完全に閉止しない構造の場合、別の専用の保護キャップDでプラグ挿入穴11を完全に塞ぐことは有効である。
A コネクタ本体
B 軸合わせ治具
C プラグ部
D 保護キャップ
10 ボディ
13 フェルール受け
20 光素子
21 環状突起
30 素子ホルダー
40 シールドカバー
50 光ファイバケーブル
60 ボディ
61 フェルール
70 ボディ
71 ダミーフェルール
B 軸合わせ治具
C プラグ部
D 保護キャップ
10 ボディ
13 フェルール受け
20 光素子
21 環状突起
30 素子ホルダー
40 シールドカバー
50 光ファイバケーブル
60 ボディ
61 フェルール
70 ボディ
71 ダミーフェルール
Claims (8)
- 光ファイバケーブルのプラグ部が挿入されるプラグ挿入穴を有すると共に、該プラグ挿入穴に挿入されたプラグ部と光学的に結合されるようにプラグ挿入穴の奥に配置され、且つ前記プラグ部の挿入方向に直角な面内で変位可能とされた光素子を有するコネクタ本体と、コネクタ本体のプラグ挿入穴に挿入され、その挿入状態でコネクタ本体内の光素子と機械的に結合されると共に、その機械的な結合により前記光素子を軸合わせ位置へ変位させる軸合わせ治具とを具備することを特徴とする光コネクタ。
- 前記軸合わせ治具は、プラグ部のフェルールが挿入される筒状のフェルール受けに挿入される棒状のダミーフェルールを有しており、該ダミーフェルールの先端部が光素子のフェルール嵌合穴に嵌合することにより光素子を軸合わせ位置へ変位させる請求項1に記載の光コネクタ。
- 前記光素子のフェルール嵌合穴は入口側に向かって漸次拡径するテーパー状の内周面を有しており、前記ダミーフェルールの先端部外径はフェルール嵌合穴の最大内径より小さく最小内径より大である請求項2に記載の光コネクタ。
- 前記コネクタ本体は、前記光素子を入口側へ弾性的に押圧する素子付勢部を有する請求項1に記載の光コネクタ。
- 前記軸合わせ治具は、前記コネクタ本体のプラグ挿入穴への異物侵入を防止する保護キャップを兼用する請求項1に記載の光コネクタ。
- 請求項1〜5の何れかに記載の光コネクタを、その軸合わせ治具が装着された状態で対象基板上に搭載し、光素子と共にその対象基板に固定した後、コネクタ本体から軸合わせ治具を取り外すことを特徴とする光コネクタの実装方法。
- 光コネクタのプラグ挿入穴にプラグ部に代わって挿入され、その挿入に伴って光コネクタ内の光素子と機械的に結合されると共に、その結合により前記光素子を光軸上に軸合わせするべくプラグ挿入方向に直角な面内で押圧することを特徴とする軸合わせ治具。
- 前記コネクタのプラグ挿入穴への異物侵入を防止する保護キャップを兼用する請求項7に記載の軸合わせ治具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005062974A JP2006243666A (ja) | 2005-03-07 | 2005-03-07 | 光コネクタ及びその実装方法並びに軸合わせ治具 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006259731A (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光トランシーバ |
JP2010181523A (ja) * | 2009-02-04 | 2010-08-19 | Yazaki Corp | 光コネクタ |
-
2005
- 2005-03-07 JP JP2005062974A patent/JP2006243666A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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