JP4087587B2 - 光・電気複合装置の実装構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光配線および電気配線が混在する光・電気複合ボードをブックシェルフ型ラックのバックプレーンに実装する光・電気複合装置の実装構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子情報機器の高速処理化に伴い、装置内でも電気信号の伝送だけでなく光信号の伝送を行うことが必要になってきている。このような光信号の伝送媒体として光ファイバケーブルが光デバイス間の接続に使用されている。この場合、光配線が多くなると、これらの光ファイバケーブルをフレキシブルなフィルム上に接着してフレキシブル光配線板（以下、ファイバシートと称する）とし、光ファイバケーブルの先端に光コネクタを装着し、この光コネクタを介して光配線間を接続している。
【０００３】
従来の光・電気複合装置の実装構造において、ラックの背面に設けたバックプレーンには、電気配線のみが形成されている。したがって、バックプレーンに垂直に実装された光・電気複合ボード間の光接続を行うには、バックプレーンの必要な箇所に穴を開け、この穴に臨むように配設した光コネクタを介してラックの背面側に配置したファイバシートにより行っており、電気配線のみを形成したバックプレーンとは独立した構成になっている。
【０００４】
図７は従来の光・電気複合装置の実装構造１を示す斜視図である。これを同図に基づいて説明すると、符号２で示すものは、角筒状に形成されたブックシェルフ型のラックであって多数の図示してないがガイドレールを兼ね備えた冷却用孔３が設けられている。３９はバックプレーンであって、ラック２の背面側の開口を覆うようにして設けられ、このバックプレーン３９の上下には、横二列に並べられた８個の角穴４１が穿設され、これら角穴４１の間には４個の電気コネクタ１３が固定され、これら電気コネクタ１３のそれぞれから電気ケーブル４０が導出されている。
【０００５】
５は光・電気複合ボードであって、電子回路（図示せず）が形成されているとともに、一方の面に光配線されたファイバシート（図示せず）が実装されている。この光・電気複合ボードの後端部には、電子回路に電気接続された電気コネクタ７と、ファイバシートと光接続された光コネクタ８とが実装されている。４３はバックプレーン３９の背面側に設けられ光配線が形成されたファイバシートであって、端部から８個の接続部４３ａが導出され、これら８個の接続部４３ａの先端部のそれぞれには光コネクタ４２が光接続されており、これら光コネクタ４２は角穴４１からラック２内を臨むようにバックプレーン３９に取り付けられている。
【０００６】
このような構成において、４枚の光・電気複合ボード５（３枚の光・電気複合ボード５は図示を省略）を、ラック２の前面側の開口から挿入すると、光・電気複合ボード５は、ラック２内のガイド（図示せず）によって立設した状態を保ってラック２の背面側に案内される。ラック２の背面側の終端まで案内されると、光・電気複合ボード５の電気コネクタ７および光コネクタ８が、バックプレーン３９の電気コネクタ１３およびファイバシート４３の光コネクタ４２とそれぞれ電気接続および光接続される。４枚の光・電気複合ボード５の光コネクタ８が、ファイバシート４３の光コネクタ４２と光接続されると、ファイバシート４３を介して４枚の光・電気複合ボード５の相互間が光接続される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の光・電気複合装置１の実装構造においては、バックプレーン３９の背面側の実装空間に、電気ケーブル４０だけでなくファイバシート４３も配設されていることにより、ラック２の背面側にファイバシート４３を収納するための空間が必要になるため、高密度実装が困難になっていた。また、ラック２の背面側の空間が、これら電気ケーブル４０やファイバシート４３によって輻輳し煩雑になるため、組立作業および補修作業を困難にしていた。さらに、バックプレーン３９に光接続のための大きな角穴４１が多数穿設されているため、バックプレーン３９における電気配線の配線領域が制限されたり、バックプレーン３９の機械的強度が得られないという問題もあった。
【０００８】
本発明は上記した従来の問題に鑑みなされたものであり、第１の目的は高密度実装を可能にすることにある。また、第２の目的は組立作業および補修作業を容易にすることにある。また、第３の目的はバックプレーンの機械的強度を向上させることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は、光配線および電気配線が実装された複数の光・電気複合ボードと、これら複数の光・電気複合ボードを収納するブックシェルフ型ラックと、このブックシェルフ型ラックの背面に設けられ前記複数の光・電気複合ボードの相互間を電気接続するバックプレーンと、前記複数の光・電気複合ボードの相互間を光接続するフレキシブル光配線板とからなる光・電気複合装置の実装構造において、前記フレキシブル光配線板を前記バックプレーンの前記ラック内側に向かった面上に実装するとともに、前記光・電気複合ボードに光コネクタおよび電気コネクタを実装し、これら光コネクタおよび電気コネクタに光接続および電気接続し、前記光・電気複合ボードを前記バックプレーンに対してプラグインユニット構造とし、前記バックプレーンの光コネクタをバックプレーンの面方向に移動自在に支持するとともに、この光コネクタ内のフェルールと前記光・電気複合ボードの光コネクタのフェルールが嵌合した状態で、これらフェルールの一方が光コネクタにバックプレーンの垂直方向に移動自在に支持されたものである。
したがって、バックプレーンの背面側後方にはフレキシブル光配線板が存在しない。また、この光・電気複合ボードをプラグイン操作することにより、光・電気複合ボードの光コネクタおよび電気コネクタを、バックプレーンの光コネクタおよび電気コネクタに、一括して光接続および電気接続される。また、光・電気複合ボードの光コネクタのフェルールをバックプレーンの光コネクタのフェルールに嵌合させる際に、光コネクタがバックプレーンの面方向と光・電気複合ボードの挿抜方向に移動可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明に係る光・電気複合装置の実装構造１においてラックをずらした状態を示す斜視図、図２は同じく光・電気複合ボードをバックプレーンに実装する状態を示す要部の斜視図、図３は同じく光・電気複合ボードの光コネクタと、バックプレーンの光コネクタを拡大して示す断面図である。図４はファイバを湾曲させたときの曲率半径と光伝送の損失量の関係を示す図である。図５（ａ）は同じくバックプレーンに取り付けられた光コネクタの取付構造を示す断面図、同図（ｂ）は光コネクタの移動を説明するための平面図、図６は同じく光・電気複合ボードおよびバックプレーンの光コネクタ間どうしの嵌合動作を説明するための要部の断面図である。
なお、これらの図において，前述した図７に示す従来技術において説明した同一または同等の部材については、同一の符号を付し詳細な説明は適宜省略する。
【００１４】
本発明の特徴とするところは、図１に示すように、ファイバシート１１をバックプレーン１０のラック２内側に向いた面１０Ａ上に接着またはねじ止めによって実装し、バックプレーン１０に電気コネクタ１３だけでなく光コネクタ１４を実装した点にある。
【００１５】
図３に示すように、バックプレーン１０上に実装される光コネクタ１４は、ＭＴフェルール２７と、このＭＴフェルール２７を保持固定するフェルール保持体２６と、このフェルール保持体２６が取り付けられるホルダー２５とによって構成されている。ホルダー２５は略角筒状に形成され、下部に切欠き２５ａが設けられ、両側部には互いに対向する一対の弾性係合片２５ｂ，２５ｂが図中上方に向かって突設され、これら弾性係合片２５ｂ，２５ｂの先端部には互いに対向する爪部２５ｃ，２５ｃが設けられている。
【００１６】
この光コネクタ１４は、ＭＴフェルール２７が図中上方を指向するように、すなわちバックプレーン１０に垂直となるように、ホルダー２５がバックプレーン１０上に立設され、バックプレーン１０上に実装されたファイバシート１１から導出された接続部１１ａが切欠き２５ａを通ってＭＴフェルール２７に光接続されている。したがって、この接続部１１ａは側面視において湾曲した状態になり、その曲率半径Ｒを所定値以上になるように設定している。すなわち、図４は光ファイバを湾曲させたときの曲率半径と、光ファイバの伝送損失量との関係を示したものである。この図から判るように、マルチモードファイバの場合には曲率半径を２０ｍｍ以上とし、シングルモードファイバの場合には曲率半径を１０ｍｍ以上とすることによって、光伝送損失に影響を及ぼすことがない。したがって、光接続部１１ａは光伝送損失に影響を及ぼさない範囲で湾曲させるように、曲率半径Ｒもこれらの所定値以上に設定されている。
【００１７】
なお、曲率半径による光伝送損失については、光ファイバの種類（マルチモードかシングルモードまたはファイバのコア材料とクラッド材料の屈折率比）および使用する光の波長によって異なる。図４に示すものは、通信用光ファイバとして使用している光ファイバ（クラッド径が１２５μｍで、コア径がマルチモードで５０μｍ、シングルモードで１０μｍ、コア材料とクラッド材料の屈折率比０．３％）の場合としたものである。このため、目的にあった許容損失範囲の曲率半径を設定することができることはいうまでのないことでるある。
【００１８】
次に、図３を用いて光・電気複合ボード５に実装された光コネクタ８の構造を説明する。
光コネクタ８は、ＭＴフェルール２２と、このＭＴフェルール２２を軸線方向に移動自在に支持するフェルール保持体２１と、このフェルール保持体２１を保持するホルダー２０とによって概ね構成されている。フェルール保持体２１に形成した中空部には圧縮コイルばね２３が弾装され、この圧縮コイルばね２３の弾発力によってＭＴフェルール２２が図中下方に付勢されているとともに、ＭＴフェルール２２とフェルール保持体２１との係合によって、フェルール保持体２１からの脱落が規制されている。
【００１９】
このフェルール保持体２１には、互いに対向する一対の弾性係合片２１ａ，２１ａが図中下方に向かって突設され、これら弾性係合片２１ａ，２１ａの先端部には互いに対向する爪部２１ｂ，２１ｂが設けられており、底部には貫挿孔２１ｃが形成されている。ホルダー２０は有底角筒状に形成され、両側部には互いに対向する一対の弾性係合片２０ａ，２０ａが図中下方に向かって突設され、これら弾性係合片２０ａ，２０ａの先端部には互いに対向する爪部２０ｂ，２０ｂが設けられており、底部には貫挿孔２０ｃが形成されている。
【００２０】
このような構成において、ホルダー２０内に収容されたフェルール保持体２１は、ホルダー２０の弾性係合片２０ａの爪２０ｂと、フェルール保持体２１の弾性係合片２１ａの爪２１ｂとが係合することにより、ホルダー２０に保持されている。この状態でフェルール保持体２１の底部とホルダ２０の底部との間には、間隔Ｌに形成された隙間２４が設けられている。光・電気複合ボード５上に実装されたファイバシート６（図２参照）から導出された接続部６ａは、ホルダー２０およびフェルール保持体２１の貫挿孔２０ｃ，２１ｃからフェルール保持体２１内に導入され、フェルール２２に光接続されている。ホルダー２０の側部が光・電気複合ボード５上に固定されることにより、ＭＴフェルール２２は光・電気複合ボード５と平行になるように指向し、ファイバシート６の接続部６ａは光・電気複合ボード５に沿うように延在するので湾曲するようなことがない。
【００２１】
次に、図５を用いて光コネクタ１４のバックプレーン１０への取付構造について説明する。
同図（ａ）において、光コネクタ１４が取り付けられる位置に対応して、バックプレーン１０には取付孔１０ａ，１０ａが穿孔され、この取付孔１０ａの径Ｄは、ボルト３０の径ｄよりも大きく形成されており、取付孔１０ａとボルト３０との間には隙間３２が設けられている。この隙間３２の大きさは、後述するように、光コネクタ１４が隙間３２の範囲を移動したとき、光コネクタ１４の係合片２５ｂが、光コネクタ８の係合片２０ａと係合片２１ａとの間に係入できる範囲に設定している。
【００２２】
このような構成において、ボルト３０を光コネクタ１４のホルダー２５の孔２５ｄを挿通させ、さらにバックプレーン１０の取付孔１０ａを挿通させて、先端部にナット３１を螺合させることにより、光コネクタ１４をバックプレーン１０に取り付ける。このように取り付けられた光コネクタ１４は、取付孔１０ａとボルト３０との間には隙間３２が設けられていることにより、バックプレーン１０に、このバックプレーン１０の面方向に隙間３２の範囲で移動自在に支持される。すなわち、同図（ｂ）に示すように、取付孔１０ａ内をボルト３０が二点鎖線で示す位置から実線で示す位置に移動することにより、光コネクタ１４のホルダー２５も二点鎖線で示す位置から実線で示す位置に移動可能になる。
【００２３】
次に、このような構成の光・電気複合装置の実装構造１における光接続動作を説明する。
図１に示すように、４枚の光・電気複合ボード５（１枚の光・電気複合ボード５は図示を省略）を、ラック２の前面側の開口から挿入すると、光・電気複合ボード５は、ラック２内のガイド（図示せず）によって立設した状態を保ってラック２の背面側に案内される。ラック２の背面側の終端まで案内されると、光・電気複合ボード５の電気コネクタ７および光コネクタ８が、バックプレーン１０上に実装した電気コネクタ１３および光コネクタ１４とそれぞれ電気接続および光接続される。
【００２４】
このように、電気接続および光接続された光・電気複合ボード５は、バックプレーン１０に垂直に実装され、挿入方向と反対方向に引き抜くことにより、電気接続および光接続が解除され、ラック２の前面側の開口から取り外すことができるプラグインユニット構造になっている。したがって、光・電気複合ボード５をプラグイン操作することにより、光・電気複合ボード５の光コネクタ８および電気コネクタ７を、バックプレーン１０の光コネクタ１４および電気コネクタ１３に、一括して光接続および電気接続されるので使い勝手が向上する。
【００２５】
次に、光・電気複合ボード５の光コネクタ８が、バックプレーン１０上に実装した光コネクタ１４に光接続されるときの状態を図６を用いて説明する。
同図（ａ）において、光コネクタ１４のＭＴフェルール２７に光コネクタ８のＭＴフェルール２２が対向した状態から、ラック２内に挿入した光・電気複合ボード５をさらに挿入することにより、光コネクタ８が図中矢印Ａ方向に移動する。同図（ｂ）に示すように、光コネクタ１４の係合片２５ｂが光コネクタ８の係合片２０ａと係合片２１ａの間に進入するとともに、ＭＴフェルール２７とＭＴフェルール２２とが対接する。
【００２６】
さらに、光・電気複合ボード５を挿入すると、同図（ｃ）に示すように、光コネクタ８が図中矢印Ａ方向に移動するので、光コネクタ１４の係合片２５ｂによって、光コネクタ８の係合片２０ａの爪２０ｂと係合片２１ａの爪２１ｂとの係合が解除される。したがって、光コネクタ８のフェルール保持体２１が、光コネクタ８のホルダー２０に対して移動自在になるので、ＭＴフェルール２２がＭＴフェルール２７によって図中矢印Ｂ方向に押圧され移動する。このため、圧縮コイルばね２３が圧縮され、この圧縮コイルばね２３の弾発力によってＭＴフェルール２２がＭＴフェルール２７側に押圧され、この押圧力によってＭＴフェルール２７とＭＴフェルール２２とが嵌合して光接続する。同時に、同図（ｃ）に示すように、光コネクタ１４の係合片２５ｂの爪２５ｃが、光コネクタ８の係合片２１ａの爪２１ｂに係合するので、光コネクタ８のフェルール保持体２１が光コネクタ１４のホルダー２５に係止される。したがって、ＭＴフェルール２７とＭＴフェルール２２との光接続の状態が保持される。
【００２７】
また、同図（ｃ）において、ＭＴフェルール２７とＭＴフェルール２２とが嵌合するときに、図５を用いて上述したように、光コネクタ１４がバックプレーン１０の面方向に移動自在に支持されていることにより、光コネクタ１４のＭＴフェルール２７の位置が微調整されるので嵌合が確実に行われる。
【００２８】
一般に、ラック２のバックプレーン１０上に実装した複数の電気コネクタ１３および光コネクタ１４に、光・電気複合ボード５に実装されている複数の電気コネクタ７および光コネクタ８を接続する構造においては、これらの電気コネクタ７，１３間および光コネクタ８，１４間の接合位置に微少なばらつきがある。特に、光コネクタ間の接続においては、μｍ以下の高精度な位置合わせが必要なため、光・電気複合ボード５をプラグイン操作によって一括して光コネクタの接続および電気コネクタの接続を実現するには、このばらつきを吸収する構造が必要とされる。本発明のように、光コネクタ１４がバックプレーン２の面に水平方向に移動でき、かつ光コネクタ８が垂直方向に移動できる構造としたことによりばらつきを吸収することが可能になる。
【００２９】
なお、光コネクタ８のＭＴフェルール２２が移動することによって、このＭＴフェルール２２に光接続されている接続部６ａが初期状態から変形するが、その変形が光伝送損失が発生しないように、ファイバシート６の光・電気複合ボード５への固定位置や接続部６ａの全長が考慮されている。同様に、光コネクタ１４がバックプレーン１０の面方向に移動することにより、ＭＴフェルール２７に光接続されている接続部１１ａが初期状態から変形するが、その変形が光伝送損失が発生しないように、ファイバシート１１のバックプレーン１０への固定位置や接続部１１ａの全長が考慮されている。
【００３０】
このように、バックプレーン１０の内面にファイバシート１１を実装し、バックプレーン１０のラック２の内側に向いた面１０Ａ上に電気コネクタ１３だけでなく光コネクタ１４を実装したことにより、ラック２の背面側の実装空間に、ファイバシート１１を収納するための空間が必要ないので高密度実装が可能になる。また、ラック２の背面側の後方にファイバシート１１が存在していないため、組立作業および補修作業が容易になる。さらに、バックプレーン１０に光接続のための大きな穴を設ける必要がないため、バックプレーン１０の機械的強度を向上させることができる。
【００３１】
なお、本実施の形態では、光コネクタ８，１４のフェルール２２，２７との光接続をファイバーシート６，１１に設けた接続部６ａ，１１ａとしたが、シート部をはがして光ファイバそのものとしてもよい。また、フェルール２２，２７を多芯フェルールであるＭＴフェルールとしたが、ＭＵフェルールやＳＣフェルール等の単芯フェルールとしても同様な効果が得られる。また、光コネクタ１４をバックプレーン１０の面方向に移動するのに、バックプレーン１０側にボルト３０の径よりも大きく形成した取付孔１０ａを設けたが、光コネクタ１４のホルダー２５側に設けてもよい。また、光コネクタ８のＭＴフェルール２２を移動自在としたが、光コネクタ１４のＭＴフェルール２７を移動自在としてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、バックプレーンの背面側の実装空間に、ラックの背面側にフレキシブル光配線板を収納するための空間が必要ないので高密度実装が可能になる。また、ラックの背面側の空間にフレキシブル光配線板が設けられていないため、組立作業および補修作業が容易になる。さらに、バックプレーンに光接続のための大きな穴を設ける必要がないため、バックプレーンの機械的強度を向上させることができる。また、光・電気複合ボードをプラグイン操作することにより、光・電気複合ボードの光コネクタおよび電気コネクタを、バックプレーンの光コネクタおよび電気コネクタに、一括して光接続および電気接続されるので使い勝手が向上する。また、光・電気複合ボードの光コネクタのフェルールと、バックプレーンの光コネクタのフェルールとの嵌合状態が良好になり、光伝送の損失が低減する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る光・電気複合装置の実装構造においてラックをずらした状態を示す斜視図である。
【図２】 本発明に係る光・電気複合装置の実装構造において、光・電気複合ボードをバックプレーンに実装する状態を示す要部の斜視図である。
【図３】 本発明に係る光・電気複合装置の実装構造において、光・電気複合ボードの光コネクタと、バックプレーンの光コネクタを拡大して示す断面図である。
【図４】 ファイバを湾曲させたときの曲率半径と光伝送の損失量の関係を示す図である。
【図５】 同図（ａ）は本発明に係る光・電気複合装置の実装構造において、バックプレーンに取り付けられた光コネクタの取付構造を示す断面図、同図（ｂ）は光コネクタの移動を説明するための平面図である。
【図６】 本発明に係る光・電気複合装置の実装構造において、光・電気複合ボードおよびバックプレーンの光コネクタ間どうしの嵌合動作を説明するための要部の断面図である。
【図７】 従来の光・電気複合装置の実装構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…光・電気複合装置の実装構造、２…ラック、５…光・電気複合ボード、６，１１…ファイバシート、６ａ，１１ａ…接続部、７，１３…電気コネクタ、８，１４…光コネクタ、１０…バックプレーン、１０ａ…取付孔、２０，２５…ホルダー、２１，２６…フェルール保持体、２２，２７…ＭＴフェルール、２３…圧縮コイルばね、３０…ボルト。

Claims (1)

1. 光配線および電気配線が実装された複数の光・電気複合ボードと、これら複数の光・電気複合ボードを収納するブックシェルフ型ラックと、このブックシェルフ型ラックの背面に設けられ前記複数の光・電気複合ボードの相互間を電気接続するバックプレーンと、前記複数の光・電気複合ボードの相互間を光接続するフレキシブル光配線板とからなる光・電気複合装置の実装構造において、前記フレキシブル光配線板を前記バックプレーンの前記ラック内側に向かった面上に実装するとともに、前記光・電気複合ボードに光コネクタおよび電気コネクタを実装し、これら光コネクタおよび電気コネクタに光接続および電気接続し、前記光・電気複合ボードを前記バックプレーンに対してプラグインユニット構造とし、前記バックプレーンの光コネクタをバックプレーンの面方向に移動自在に支持するとともに、この光コネクタ内のフェルールと前記光・電気複合ボードの光コネクタのフェルールが嵌合した状態で、これらフェルールの一方が光コネクタにバックプレーンの垂直方向に移動自在に支持されたことを特徴とする光・電気複合装置の実装構造。

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