JP5238651B2 - 光路変更部材、光接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ファイバなどの光伝送体の端末に設けられる光路変更部材に関する。光路変更部材とは、光ファイバと基板に設けられた光入出端との間の光路方向を変更して、光ファイバと光入出端とを光接続させるための光学部品である光路変更部材、及び光接続方法に関する。

近年、基板に対して光が垂直に出入射される、表面発光型のレーザーダイオード（Vertical Cavity Surface Emitting Laser、以下ＶＣＳＥＬと記す）等の発光素子、あるいは、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子などの光学素子を搭載した基板に、この基板に沿って配線された光ファイバの先端部に組み立てられた光コネクタを、光学素子に光接続されるように固定する方式が広く用いられている。
この種の光コネクタには、光ファイバと光学素子とを光接続するため光路を変更する構造が設けられている。この構造を有する代表的な光コネクタとして、コネクタ内部で光軸を９０°変更させるＰＴ光コネクタ（ＪＰＣＡ−ＰＥ０３−０１−０６Ｓで規格化）が実用化されている。
ＰＴ光コネクタは、多心光ファイバテープ心線などの多心光ファイバとフレキシブル配線基板上の光学素子とを光接続する基板実装型の光コネクタであり、ルータ、サーバ、並列コンピュータなどの光インターコネクションに用いられ始めている。

多心光ファイバの光路方向を変更する光路変更部材としては、特許文献１に記載されたものがある。この光路変更部材は２次元配列された多心光ファイバの光路を変更させる機能を有したものであり、上段の多心光ファイバを下段の多心光ファイバに対して傾斜させ、上下段の光ファイバ先端を接近させることにより、大きな光路差が発生することを防止する構造である。光ファイバまたは光学素子から出射された光は、光路変更部材本体の外部から反射面に当たる外面反射タイプである。
多心光ファイバと接続される光学素子としては、光モジュールを用いている。光モジュールは、多チャンネルの発光、受光素子および送受信回路を内蔵した光学部品である。

特許文献２には、光路変更部材として、光が光路変更部材本体内を通って内部から反射面に当たる内面反射タイプのＰＴ光コネクタが開示されている。この光路変更部材の下面にはレンズが形成されており、光ファイバの先端部から出射された光は、反射面により回路基板側に全反射された後、レンズにより集光されて回路基板側の光入出端と光結合される。また、回路基板側の光学素子が発光素子である場合には、発光素子からの出射光は、レンズにより集光された後、反射面により全反射されて光ファイバの先端部と光結合される。

特許文献３には、多心光ファイバが２次元配列されたＰＴ光コネクタであり、多心光ファイバに対応した光ファイバ穴の列が上下で互い違いになっている光路変更部材が開示されている。光ファイバ穴の列を上下で互い違いに配列することにより、光の干渉を防止することができる。

特開２００６−１８４７８２号公報 特開２００７−１２１９７３号公報 特開２００６−１８４６８０号公報

ところで、上記従来の光路変更部材においては、反射面が平坦な斜面形状であったため、入射された光の光路を最適な方向に変更することが難しいという問題があった。反射面が平坦な斜面形状であると、入射光の方向にずれが生じた場合、光接続が維持できない場合があった。特に、多心光ファイバが２次元配列の構成であると、多心光ファイバと光学素子との間の位置決めが難しくなるという問題があった。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、多心光ファイバが２次元配列である場合においても、反射面における光路の変更が正確になされることを可能にする光路変更部材、及び光接続方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の光路変更部材は、複数の光ファイバが一括被覆された多心光ファイバを少なくとも２段以上配列した複数段の多心光ファイバの端末を保持し、前記多心光ファイバの光軸方向に対し傾斜した光軸を持つ発光素子または受光素子の光入出端が設けられた基板に対面して設置され、前記多心光ファイバを前記光入出端に光接続させる反射面が形成された、透明材料からなる一体成形された保持部材本体を有する光路変更部材であって、前記保持部材本体には、前記光ファイバを挿通する光ファイバ挿入穴が列設されてなる光ファイバ挿入穴列が少なくとも２段以上形成され、前記保持部材本体の前記反射面は、前記基板に近づくほど前記光ファイバの挿入方向に突出するように傾斜しており、前記光ファイバ挿入穴はそれぞれ有底であり、前記複数の光ファイバの先端部が該光ファイバ挿入穴の底に突き当たるように挿入され、各段の前記光ファイバ挿入穴の前記底の位置は、前記反射面の傾斜に対応して、前記基板に近づくほど前記光ファイバの前記挿入方向にずれており、前記反射面上であって、前記光ファイバ挿入穴列の延長線上の位置には、入射方向から見て凹形状の第１レンズの列が形成され、前記多心光ファイバと前記光入出端のうち一方から前記保持部材本体内に入射した光を前記保持部材本体内で内面反射させることを特徴としている。
本発明の光路変更部材は、前記光ファイバ挿入穴列は、隣り合った段の間で前記光ファイバ挿入穴の、前記光ファイバ挿入穴列の方向における位置が相互にずらされていることが好ましい。
本発明の光路変更部材は、前記反射面と前記光入出端との間には第２レンズが設けられており、前記多心光ファイバと前記光入出端との間の光路には、少なくとも２つのレンズが介在している構成としてもよい。
本発明の光路変更部材は、前記保持部材本体と前記光入出端との位置決めが、一方の側に設けられた位置決め凸部と他方の側に設けられた位置決め凹部との嵌合によりなされることが好ましい。
本発明の光路変更部材は、前記位置決め凸部が位置決めピンであるとともに、前記位置決め凹部は嵌合穴であることが好ましい。
本発明の光路変更部材は、前記位置決めピンが、前記保持部材本体の前記光入出端と対面する面から突出するように形成されており、該位置決めピンと該保持部材本体とは一体成形されていることが好ましい。
本発明の光接続方法は、複数の光ファイバが一括被覆された多心光ファイバを少なくとも２段以上配列した複数段の多心光ファイバの端末を保持し、前記多心光ファイバの光軸方向に対し傾斜した光軸を持つ発光素子または受光素子の光入出端が設けられた基板に対面して設置され、前記多心光ファイバを前記光入出端に光接続させる反射面が形成された、透明材料からなる一体成形された保持部材本体を有する光路変更部材を用いて、前記多心光ファイバを前記光入出端に光接続させる方法であって、前記光路変更部材の前記保持部材本体には、前記光ファイバを挿通する光ファイバ挿入穴が列設されてなる光ファイバ挿入穴列が少なくとも２段以上形成され、前記保持部材本体の前記反射面は、前記基板に近づくほど前記光ファイバの挿入方向に突出するように傾斜しており、前記光ファイバ挿入穴はそれぞれ有底であり、前記複数の光ファイバの先端部が該光ファイバ挿入穴の底に突き当たるように挿入され、各段の前記光ファイバ挿入穴の前記底の位置は、前記反射面の傾斜に対応して、前記基板に近づくほど前記光ファイバの前記挿入方向にずれており、前記反射面上であって、前記光ファイバ挿入穴列の延長線上の位置には、入射方向から見て凹形状の第１レンズの列が形成され、前記多心光ファイバと前記光入出端のうち一方から前記保持部材本体内に入射した光を前記保持部材本体内で内面反射させて、前記多心光ファイバと前記光入出端のうち他方へ入射させることを特徴とする。

本発明によれば、多心光ファイバと光入出力端とを光接続させる反射面に、入射方向から見て凹形状の第１レンズの列を形成し、反射面に入射する光を集光するという構成としたため、光路方向の変更をより正確になすことができる。
また、光ファイバ挿入穴列が、隣り合った段の間で光ファイバ挿入穴の位置が相互にずらされているという構成としたため、光ファイバ挿入穴によって位置決めされた光ファイバの端面の間隔が広くなり、隣接する光ファイバの光路へのビームの拡散によるノイズや信号光の干渉が防止され、良好な光接続を実現することができる。
また、反射面と光入出端の間に第２レンズを設ける構成としたため、反射面と光入出端との間の入射光の方向にずれが生じた場合においても、光路方向を所望の方向に維持することができる。
また、保持部材本体と光入出端との位置決めが、一方の側に設けられた位置決め凸部と他方の側に設けられた位置決め凹部との嵌合によりなされる構成としたため、反射面に対面するように配列された多心光ファイバが、光入出端に対して正しく位置決めされる。

本発明に係る第１の実施形態の光路変更部材の断面図である。 本発明に係る第１の実施形態の光路変更部材を構成する保持部材本体の断面図である。 図２に示した保持部材本体のIII−III線に沿う断面図である。 図２に示した保持部材本体のIV−IV線に沿う断面図である。 本発明に係る第２の実施形態の保持部材本体のIV−IV線に沿う断面図である。 保持部材本体を光モジュールに取り付ける様子を示す概略図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る光路変更部材１の断面図であり、２段配列の多心光ファイバ６の端末に設けられた保持部材本体２が、発光素子４２と受光素子４３とを実装した光モジュール３（基板）に取り付けられている状態を示す図である。図２は、本発明に係る光路変更部材１を構成する保持部材本体２を示す断面図である。図３は、図２のIII−III線に沿う断面図である。図４は図２のIV−IV線に沿う断面図であり、光路変更部材１に設けられている反射面２１に形成された第１レンズ２２の配置を示す図である。図５は本発明の第２実施形態のIV−IV線に沿う断面図である。図６は、保持部材本体２を光モジュール３に取り付ける様子を示す概略図である。
以下の説明において、多心光ファイバ６の先端方向（図１における左方向）を前方といい、その逆方向（図１における右方向）を後方ということがある。また、前後方向とは、多心光ファイバ６の光軸方向である。

図１に示すように、本発明の光路変更部材１を構成する保持部材本体２は多心光ファイバ６の端末に設けられており、この保持部材本体２が回路基板７上に組み込まれた光モジュール３に取り付けられていることによって、発光素子４２と受光素子４３の光入出端４１と多心光ファイバ６とが光接続される。反射面２１には、集光のための第１レンズ２２が形成されている。

多心光ファイバ６は、一般に多心光ファイバテープ心線と呼ばれる多心の光ファイバであり、複数本の光ファイバ６１をテープ被膜（二次被膜）によって一括化したものである。本実施形態の多心光ファイバ６は２段配列されており、２段配列構成の多心光ファイバ６の外周には、柔軟なゴム等からなる筒状のブーツ６４が取り付けられている。ブーツ６４は、２段より構成される多心光ファイバ６を一括して保持しており、多心光ファイバ６がバラバラにならないように保持するとともに、各多心光ファイバ６に対して光伝送特性に影響するような急激な曲げが加わらないように保護する機能を果たす。
なお、多心光ファイバ６としては、多心光ファイバテープ心線に限定されず、例えば、複数本の単心の光ファイバ心線等、各種構成が採用可能である。

次に、光モジュール３について説明する。
光モジュール３は、回路基板７上に組み込まれており、回路基板７上の駆動回路からの制御信号に基づいて、発光素子４２（光入出端４１）を駆動する機能、および／または、受光素子４３（光入出端４１）の受光信号に応じた電気信号を回路基板７上の処理回路に伝達する機能を有する。
光モジュール３は、光入出端４１が搭載（あるいは内蔵）された光モジュール本体４とレンズホルダ５とから構成されており、回路基板７上に直接配置される光モジュール本体４の上面に、この光モジュール本体４と平面視形状が略同形状のレンズホルダ５が搭載される構成である。図示例では、光モジュール３はブロック状に形成され、上面は、保持部材本体２が装着される接合面３１となっている。

光モジュール３の下部を構成する光モジュール本体４は回路基板７に直接取り付けられているブロック状の部材であり、レンズホルダ５と連結される光モジュール本体上面４５と、回路基板７と連結される光モジュール本体下面４６とを有している。
光モジュール上面４５には第１凹部４４が形成されており、この第１凹部４４には発光素子４２と受光素子４３の光入出端４１が搭載されている。光入出端４１は、多心光ファイバ６を構成する光ファイバ６１の配列に対応して光モジュール３の幅方向に複数列設されている。光入出端４１の配置は、多心光ファイバ６、および第１レンズ２２の配置に依存するものであるが、この配置については後述する。
光入出端４１としては、表面発光型のレーザーダイオード（ＶＣＳＥＬ）等の発光素子、あるいは、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子がある。本実施形態においては、前後方向に２列設けられている光入出端４１のうち、前方側に発光素子４２を列設し、後方側に受光素子４３を列設している。
光モジュール本体４の光入出端４１の光軸方向は回路基板７に対してほぼ垂直となっている（図１を参照）。なお、光入出端４１の光軸方向は、回路基板７に対して９０°以外の角度で傾斜していてもよい。

光モジュール本体４の上面４５には、平面視形状が光モジュール本体４と略同一のレンズホルダ５が載置され、所定の方法で光モジュール本体４と一体化されている。レンズホルダ５は透明材料からなり、上面に第２レンズ３３が一体成形により形成されている。第２レンズ３３は、上方向に凸形状を有する、球面または非球面の凸レンズである。レンズホルダ５を構成する材料は、例えばポリカーボネイト、変性ポリオレフィン、エポキシ系樹脂などが好ましい。
第２レンズ３３は、光路変更部材１が取り付けられた際に光路変更部材１との干渉を避けるため、レンズホルダ５の上面５３に設けられた第２凹部３４の中に形成されている。また、第２レンズ３３は、光入出端４１と同様に、多心光ファイバ６を構成する光ファイバ６１の配列に対応して複数列設されており、光入出端４１の光軸の延長線上に配置される。この配置については後述する。
また、レンズホルダ５の前方には、保持部材本体２を光モジュール３に取り付ける際に位置合わせ部材として機能する、ガイド部５２が形成されている。ガイド部５２は、レンズホルダ５の前端において、垂直方向に突設され、レンズホルダ基部５１とガイド部５２はＬ字型をなすように一体化されている。

なお、特に図示はしないが、光モジュール３が搭載される回路基板７には、光電変換回路、制御処理部、光信号処理回路、光素子駆動回路、その他、回路基板上の電子部品の駆動制御等を行う種々の回路が構成されている。

次に、保持部材本体２について説明する。
保持部材本体２は、多心光ファイバ６の先端側を覆うように組み立てられる、多心光ファイバ６と光入出端４１とを光接続させるための部材である。前述したように、多心光ファイバ６の光軸と光入出端４１の光軸は互いに傾斜しているため、保持部材本体２に設けられた反射面２１によって光路を変更させることで光接続がなされる構成となっている。

保持部材本体２は、透明材料からなり、反射面２１と光ファイバ挿入穴２４とが形成されたブロック状の部材である。保持部材本体２を構成する材料は、例えばポリカーボネイト、変性ポリオレフィン、エポキシ系樹脂などが好ましい。

保持部品本体２の上面には反射面形成凹部２３が形成されている。反射面形成凹部２３は、保持部材本体２の幅方向に沿って延在する溝形状をなしており、その断面形状は深さ方向に徐々に幅が狭くなる台形形状となっている。
反射面形成凹部２３の内面のうち後面（多心光ファイバ６側の面）は斜面を形成しており、この斜面が反射面２１となっている。反射面２１は、多心光ファイバ６の光軸の延長線上に位置するとともに、保持部材本体２を光モジュール３上に固定したときに、光入出端４１の上方に位置するよう構成されている。
反射面２１は、多心光ファイバ６の光軸方向（図１における左右方向）および光入出端４１の光軸方向（図１における上下方向）に対し傾斜して形成されており、多心光ファイバ６から出射して保持部材本体２内に入射した光を、保持部材本体２内で内面反射させて光入出端４１に向けるか、または光入出端４１から出射して保持部材本体２内に入射した光を内面反射させて多心光ファイバ６の先端に向けることができるようになっている。
反射面２１は、保持部材本体２の構成材料と空気（反射面形成凹部２３）との屈折率差に基づいて、保持部材本体２内における内面反射により、多心光ファイバ６と光入出端４１とを光接続させる。反射面２１における反射効率は高いほど好ましい。ただし、反射面形成凹部２３には、構成材料との間の適切な屈折率差を満足させる他の気体を封入してもよい。

反射面２１には、多心光ファイバ６を構成する光ファイバ６１の数と同数の第１レンズ２２が形成されている。これらの第１レンズ２２は、多心光ファイバおよび光入出端４１から見て（つまり光の入射方向から見て）凹形状をなす、球面レンズ、または非球面レンズであり、レンズの曲率は、光ファイバの端面が反射光の集光点に位置するように設計される。第１レンズ２２は、反射面２１上であって、光ファイバ６１の光軸方向の延長線上、および光入出端４１の光軸の延長線上にレンズ中心が位置するように形成される。よって、第１レンズ２２の配置は、光ファイバ６１の配置に依存することになる。この光ファイバ６１（多心光ファイバ６）の配置については後述する。

保持部材本体２の後部には、多心光ファイバ挿入穴２４が前後方向に沿って形成されている。多心光ファイバ挿入穴２４の後端は保持部材本体２の後面で開口している。
多心光ファイバ挿入穴２４の形状は、成端処理され、ブーツ６４が取り付けられた多心光ファイバ６を緊密に保持するような形状となっている。具体的には、多心光ファイバ６の光ファイバ６１が挿入される光ファイバ挿入穴２５、光ファイバ６１を覆うテープ被膜の外径に対応する多心光ファイバ保持部２６、多心光ファイバ６を保持するブーツ６４に対応するブーツ挿入部２７とから構成されている。光ファイバ挿入部２５は、光ファイバ６１の数と同じ数形成されている。
また、光ファイバ挿入穴２５と多心光ファイバ保持部２６との間には、光ファイバ６１を光ファイバ挿入穴２５に挿入する際、ガイドの役割を果たす、第１テーパ部２６ａが形成されている。同様に、多心光ファイバ保持部２６とブーツ挿入部２７との間には第２テーパ部２７ａが形成されている。
光ファイバ挿入穴２５は、多心光ファイバ６の先端部と第１レンズ２２とを所定の位置に位置決めするような深さに加工されている。つまり、多心光ファイバ６を、光ファイバ６１の先端が光ファイバ挿入穴２５に突き当たるように挿入した際、光ファイバ６１の先端部が第１レンズ２２による集光点と一致するように加工される。

保持部材本体２の周囲には、保持部材本体２の内部への光の進入を防ぐような図示しないハウジングを設けてもよい。

図２〜図６に示すように、保持部材本体２は、装着面２８から突出する２本の位置決めピン２９（位置決め凸部）を有している。位置決めピン２９は、保持部材本体２の前後方向略中央であって、光路に干渉しないような位置に配置されている円柱形状のピンである。位置決めピン２９は、保持部材本体２と一体成形により形成されており、その先端部にはテーパ部が設けられている。

また、図６に示すように、光モジュール３には、保持部材本体２に対する接合面３１に位置決め用ピン穴３９（位置決め凹部）が形成されている。位置決め用ピン穴３９の形状は、位置決めピン２９が高精度に位置決めされるように、位置決めピン２９の形状に合わせて設計される。本実施形態の位置決め用ピン穴３９は、丸棒からなる位置決めピン２９と嵌合する丸穴である。

しかし、本発明は以上の例示に特に限定されるものではなく、位置決めピン２９は、保持部材本体２と一体成形ではなく、別部材とされてもよく、例えば保持部材本体２に取付穴を設けて、ステンレス製等の丸棒ピンを差し込んでもよい。また、光モジュール３側から位置決めピンを突出させ、保持部材本体２側に形成された位置決め用ピン穴に嵌合させてもよい。
位置決めピン２９の本数は特に限定されるものではなく、目的等に応じて１本、２本、または３本以上とすることができる。位置決めピン２９および位置決め用ピン穴３９の形状も特に限定されるものではなく、目的等に応じて、楕円形、四角形等の各種形状を有する位置決めピン２９および位置決め用ピン穴３９を採用することができる。

図３および図４に示すように、光ファイバ挿入穴２５および第１レンズ２２は、複数の段を形成するように２次元的に配列されている。光ファイバ挿入穴２５は、複数の光ファイバ挿入穴２５が横並びに配列されてなる複数の段２５Ａ、２５Ｂを形成し、第１レンズ２２は、複数の第１レンズ２２が横並びに配列されてなる複数の段２２Ａ、２２Ｂを、保持部材本体２の幅方向に形成している。
なお、この第１実施形態の保持部材本体２においては、図３、図４に示すように、光ファイバ挿入穴２５および第１レンズ２２は、２段構成の多心光ファイバ６に対応して、２段に配列されている。以下、第１実施形態の保持部材本体２の説明では、便宜上、それぞれの段２５Ａ、２５Ｂ、２２Ａ、２２Ｂを装着面２８からの距離が小さい順に、第１の段２５Ａ、２２Ａ（図３、図４の下側）および第２の段２５Ｂ、２２Ｂ（図３、図４の上側）として区別することがある。

次に、光ファイバ挿入穴２５、および第１レンズ２２の詳細な配置について説明する。光ファイバ挿入穴２５と第１レンズ２２とは、光軸方向から見た位置が同一であるため、ここでは光ファイバ挿入穴２５の位置を参照して説明する。
図３に示すように、光ファイバ挿入穴２５は、２つの段２５Ａ、２５Ｂからなっており、それぞれの段２５Ａ、２５Ｂについては、光ファイバ挿入穴２５が横方向に、ピッチｐによって等間隔に位置決めされるように複数配列されている。これにより、多数の光ファイバ６１を多心光ファイバ６ごとに一括して保持部材本体２に挿入して組み立てることができる。同一の段２５Ａ、２５Ｂに属し、互いに隣接する裸光ファイバ挿入穴２５の中心間のピッチｐとしては、テープ心線における光ファイバ６１のピッチに合わせると、各光ファイバが平行に整列され、光ファイバの曲がりによる損失増大等の不都合を抑制することができるので好ましい。

さらに、光ファイバ挿入穴２５の位置は、第１の段２５Ａと第２の段２５Ｂとの間で保持部材本体２の幅方向（図３の左右方向）に相互にずらされている。
ここで、第１の段２５Ａと第２の段２５Ｂとの間に確保されるずれの大きさｄは、各光路が重ならないように、光路のビーム径よりも大きくされる。光路のビーム径は、ビームの拡散を勘案して光ファイバ６１のコアの径より若干大きい程度であるので、ずれ量ｄは、コアの径より若干大きく設定する。

前述したように、光ファイバ挿入穴２５と第１レンズ２２とは、光軸方向から見た位置が同一であるため、第１レンズ２２の配置は、図４に示すような配置となり、第１レンズ２２同士の中心間のピッチｐ、およびずれの大きさｄは光ファイバ挿入穴２５と同一となる。
また、光モジュール３の第２レンズ３３、および光入出端４１を構成する発光素子４１と受光素子４２は、平面視の位置の位置が第１レンズ２５と一致するように配置される。第２レンズ３３および光入出端４１も、複数の段を形成する２次元配列であり、ピッチおよびずれの大きさは、光ファイバ挿入穴２５および第１レンズ２５と同一となる。

本実施形態の保持部材本体２を多心光ファイバ６の先端に組み立てる場合、多心光ファイバ６の先端部の被膜を除去して、個々の光ファイバ６１を露出させた後、多心光ファイバ６を、保持部材本体２の後方より挿入する。この際、光ファイバ６１の先端が、光ファイバ挿入穴２５の奥部まで突き当たるように挿入することで、光ファイバ６１の先端と、第１レンズ２５との位置決めがなされる。多心光ファイバ６は保持部材本体２に対して、接着剤などを利用して接着される。

保持部材本体２に組み込まれた多心光ファイバ６を、光モジュール３に搭載された光入出端４１と光接続させる場合には、図６に示すように、保持部材本体２の装着面２８を光モジュール３の接合面３１に対向させ、保持部材本体２の装着面２８から突出した位置決めピン２９を、光モジュール３の接合面３１に開口した位置決めピン穴３９に挿入することにより、保持部材本体２と光モジュール３とを嵌合する。この際、保持部材本体２の先端をレンズホルダ５のガイド部５２に突き当てることで、位置決めが容易になる。これにより、反射面２１に対面するように配列された多心光ファイバ６が、光入出端４１に対して正しく位置決めされ、反射面２１を介して、多心光ファイバ６が発光素子４２あるいは受光素子４３に光接続される。
多心光ファイバ６と光入出端４１の間の光路には、第１レンズ２２および第２レンズ３３が介在しているため、多心光ファイバ６から出射された光は、第１レンズ２２で反射したのち、多心光ファイバ６の光軸方向と垂直な光線となり、この光線が、第２レンズ３３によって集光され、受光素子４３に入射する。あるいは、発光素子４２から出射された光は、第２レンズ３３を通り、光入出端４１の光軸と平行な光線となったのち、第１レンズ２２によって反射されるとともに集光され、光ファイバ６１の先端に入射する。

本実施形態の光路変更部材１は、反射面２１にレンズ形状の第１レンズ２２を設けたことにより、入射光の方向にずれが生じた場合においても、光路方向を所望の方向に維持することができる。
また、多心光ファイバ６を精密に位置決めする光ファイバ挿入穴２５と反射面２１とがブロック状の一体部品である保持部材本体２に形成されており、光ファイバ６１の光軸方向と反射面２１との相互の位置関係が高精度に固定されているので、それぞれの光ファイバ６１とそれぞれの光入出端４１とが精密に対応づけられる。また、光コネクタとしての全体構成の小型化も可能となる。
また、多心光ファイバ６が複数の段に配列されることにより、一列に整列させた場合に比べて一層の高密度化が実現される。
また、図３に示すように、光ファイバ挿入穴２５の配列は、複数の光ファイバ挿入穴２５が横並びに配列されてなる複数の段２５Ａ、２５Ｂを形成するとともに、光ファイバ挿入穴２５の位置が第１の段２５Ａと第２の段２５Ｂとの間で相互にずらされた千鳥配列となっているので、光ファイバ挿入穴２５によって位置決めされた光ファイバ６１の端面の間隔が広くなる。このため、隣接する光ファイバ６１の光路へのビームの拡散によるノイズや信号光の干渉が防止され、良好な光接続を実現することができる。
また、前後方向に２列設けられている光入出端４１のうち、前方側に発光素子４２を列設し、後方側に受光素子４３を列設している構成としたため、２段構成の多心光ファイバ６の１段目を受信専用、２段目を送信専用とすることができ、クロストークを防止しながら高密度な多チャンネル光トランシーバとなりうる。
さらに、第１レンズ２２と光入出端４１の間の光路に第２レンズ３３を介在させる構成としたため、第１レンズ２２と光入出端４１との間の入射光の方向にずれが生じた場合においても、光路方向を所望の方向に維持することができる。

なお、本実施形態においては、光入出端４１の配列に関して、前後方向に２列設けられている光入出端４１のうち、前方側に発光素子４２を列設し、後方側に受光素子４３を列設するという構成としたが、これに限ることはなく、仕様に応じて発光素子４２および受光素子４３の配列を組み替えることが可能である。

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態について説明する。
図３、図４などには、光ファイバ挿入穴２５および第１レンズ２２が２段である実施形態を示したが、本発明においては、光ファイバ挿入穴２５および第１レンズ２２は３段以上の段数に配列することも可能である。
光ファイバ挿入穴２５が３段以上に配列されている場合、光ファイバ挿入２５の位置は、少なくとも隣り合った段の間で相互にずらされる。これにより、上の段の光ファイバと下の段の光ファイバとの間隔が拡げられるため、ノイズや信号光の干渉が防止され、良好な光接続を実現することができる。

図５は、多心光ファイバ６が３段構成であることにより、第１レンズ２２ａが３段に配列された第２実施形態の保持部材本体２の断面図である。以下、第２実施形態の説明では、便宜上、それぞれの段を装着面２８からの距離が小さい順に、第１の段２２Ａ、第２の段２２Ｂ、第３の段２２Ｃとして区別することがある。
図５に示す第２実施形態の保持部材本体２では、第１レンズ２２ａの位置は、少なくとも、第１の段２２Ａと第２の段２２Ｂとの間、および第２の段２２Ｂと第３の段２２Ｃとの間で、保持部材本体２の幅方向（図５の左右方向）にずらされている。さらに、互いに隣接し合わない第１の段２２Ａと第３の段２２Ｃとの間においても保持部材本体２の幅方向に相互にずらされていることが好ましい。
ずれの大きさｄ１，ｄ２，ｄ３は、各光路が重ならないように、光路のビーム径よりも大きくされている。図５中、ｄ１は第２の段２２Ｂと第３の段２２Ｃとの間のずれ量を示し、ｄ２は第２の段２２Ｂと第１の段２２Ａとの間のずれ量を示し、ｄ３は第３の段２２Ｂと第１の段２２Ａとの間のずれ量を示す。これらのずれ量ｄ１とｄ２とｄ３とは、互いに等しくしてもよい。また、ｄ１，ｄ２，ｄ３のうちいずれか２つか等しくてもよいし、すべてが互いに異なっていてもよい。図５に示すように、同一の段２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃに属して互いに隣接する第１レンズ２２ａは、中心間のピッチｐが等しくなるように等間隔に配列されている。この場合、ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＝ｐの関係が成立するので、ピッチｐは、それぞれの段２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの間のずれ量ｄ１、ｄ２、ｄ３が確保されるようにする。上述した思想に基づく限り、ずれ量ｄ１、ｄ２、ｄ３の最小値は、ｐ／３よりも小さくてもよい。

なお、光ファイバ挿入穴２５の段数が４段、５段などである場合においても、上述した思想に基づいて光ファイバ挿入穴２５の配列を決定することができる。

１…光路変更部材、２…保持部材本体、３…光モジュール、４…光モジュール本体、５…レンズホルダ、６…多心光ファイバ、７…回路基板、２１…反射面、２２…第１レンズ、２３…反射面形成凹部、２４…多心光ファイバ挿入穴、２５…光ファイバ挿入穴、２９…位置決めピン、３３…第２レンズ、３９…位置決め用ピン穴、４１…光入出端、４２…発光素子、４３…受光素子、６１…光ファイバ、６２…多心光ファイバ。

Claims (7)

1. 複数の光ファイバが一括被覆された多心光ファイバを少なくとも２段以上配列した複数段の多心光ファイバの端末を保持し、前記多心光ファイバの光軸方向に対し傾斜した光軸を持つ発光素子または受光素子の光入出端が設けられた基板に対面して設置され、前記多心光ファイバを前記光入出端に光接続させる反射面が形成された、透明材料からなる一体成形された保持部材本体を有する光路変更部材であって、
   前記保持部材本体には、前記光ファイバを挿通する光ファイバ挿入穴が列設されてなる光ファイバ挿入穴列が少なくとも２段以上形成され、
   前記保持部材本体の前記反射面は、前記基板に近づくほど前記光ファイバの挿入方向に突出するように傾斜しており、
   前記光ファイバ挿入穴はそれぞれ有底であり、前記複数の光ファイバの先端部が該光ファイバ挿入穴の底に突き当たるように挿入され、
   各段の前記光ファイバ挿入穴の前記底の位置は、前記反射面の傾斜に対応して、前記基板に近づくほど前記光ファイバの前記挿入方向にずれており、
   前記反射面上であって、前記光ファイバ挿入穴列の延長線上の位置には、入射方向から見て凹形状の第１レンズの列が形成され、前記多心光ファイバと前記光入出端のうち一方から前記保持部材本体内に入射した光を前記保持部材本体内で内面反射させることを特徴とする光路変更部材。
2. 前記光ファイバ挿入穴列は、隣り合った段の間で前記光ファイバ挿入穴の、前記光ファイバ挿入穴列の方向における位置が相互にずらされていることを特徴とする請求項１に記載の光路変更部材。
3. 前記反射面と前記光入出端との間には第２レンズが設けられており、前記多心光ファイバと前記光入出端との間の光路には、少なくとも２つのレンズが介在していることを特徴とする請求項１または２に記載の光路変更部材。
4. 前記保持部材本体と前記光入出端との位置決めは、一方の側に設けられた位置決め凸部と他方の側に設けられた位置決め凹部との嵌合によりなされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光路変更部材。
5. 前記位置決め凸部は位置決めピンであるとともに、前記位置決め凹部は嵌合穴であることを特徴とする請求項４に記載の光路変更部材。
6. 前記位置決めピンは、前記保持部材本体の前記光入出端と対面する面から突出するように形成されており、該位置決めピンと該保持部材本体とは一体成形されていることを特徴とする請求項５に記載の光路変更部材。
7. 複数の光ファイバが一括被覆された多心光ファイバを少なくとも２段以上配列した複数段の多心光ファイバの端末を保持し、前記多心光ファイバの光軸方向に対し傾斜した光軸を持つ発光素子または受光素子の光入出端が設けられた基板に対面して設置され、前記多心光ファイバを前記光入出端に光接続させる反射面が形成された、透明材料からなる一体成形された保持部材本体を有する光路変更部材を用いて、前記多心光ファイバを前記光入出端に光接続させる方法であって、
   前記光路変更部材の前記保持部材本体には、前記光ファイバを挿通する光ファイバ挿入穴が列設されてなる光ファイバ挿入穴列が少なくとも２段以上形成され、
   前記保持部材本体の前記反射面は、前記基板に近づくほど前記光ファイバの挿入方向に突出するように傾斜しており、
   前記光ファイバ挿入穴はそれぞれ有底であり、前記複数の光ファイバの先端部が該光ファイバ挿入穴の底に突き当たるように挿入され、
   各段の前記光ファイバ挿入穴の前記底の位置は、前記反射面の傾斜に対応して、前記基板に近づくほど前記光ファイバの前記挿入方向にずれており、
   前記反射面上であって、前記光ファイバ挿入穴列の延長線上の位置には、入射方向から見て凹形状の第１レンズの列が形成され、
   前記多心光ファイバと前記光入出端のうち一方から前記保持部材本体内に入射した光を前記保持部材本体内で内面反射させて、前記多心光ファイバと前記光入出端のうち他方へ入射させることを特徴とする光接続方法。

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