JPH07117623B2 - 光コネクタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光コネクタ、特に光プローブのような光素子を
電子回路に接続するための光コネクタに関する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］ 従来の試験装置において光コネクタは、試験装置の壁部
に取り付けられている。このようなコネクタは、同軸中
ぐり穴を有するセラミックフェルールを支持する部材を
含んでいる。光ファイバは中ぐり穴の中にあり、フェル
ールの夫々の端部にて終端している。１本以上の比較的
長い光ファイバが、その各第１端がフェルール内のファ
イバと光通信可能なように、フェルールの一端に取り付
けられている。各ファイバの反対側の端は、回路基板上
の対応する光ダイオードと位置合わせされて回路基板と
接続されている。

この従来の方法には、多くの欠点がある。例えば回路基
板上の光ダイオードと位置合わせをしながら各光ファイ
バを回路基板に設置することは困難である。自動化され
たロボットを、導電性ワイヤを回路基板と相互接続する
ことに用いることもあるが、光ファイバを光ダイオード
などの光素子と位置合わせすることに関する問題がある
ので、光ファイバを光ダイオードと位置合わせすること
にロボットを用いることは実用的ではなく、ゆえに実質
的に不可能である。ゆえに、この工程の処理は、手作業
で行わねばならない。このため、電子回路インターフェ
イスへの光コネクタを完成するために必要な人件費と時
間が増大していた。加うるに、光コネクタは、導電性ワ
イヤと比較して、柔軟性に欠ける。ゆえに、もし光ファ
イバが、蝕刻回路基板又はその他の回路上の光ダイオー
ドと接続するために折り曲げられて設置されると、光フ
ァイバと回路との間の接続部に応力が発生する。その
上、光ファイバはある程度切れやすい。この切れ易さの
ため、光ファイバを光ダイオードにうまく接続するため
に何度かやり直しをしなければならない場合があった。

これらの理由により、従来の問題点を解決する光コネク
タ、とりわけ光素子と電子回路との接続を改善する光コ
ネクタが望まれる。

本発明の目的は、光ファイバと光素子の光学的結合を容
易に且つ確実に達成し得る光コネクタを提供することで
ある。

［課題を解決する為の手段］ 本発明の光コネクタは、略円筒形状のコネクタ本体（1
2）と、このコネクタ本体内に設けられ、中心部の長手
方向に中ぐり穴（20）が形成されたフェルール（18）
と、このフェルールの中ぐり穴内に該穴の全長に亘って
保持された光ファイバ（26）と、開口を有し、該開口内
に上記光ファイバの一端が位置するように上記フェルー
ルの一端面に一方の主面が固着された取付基板（40）
と、この取付基板の他方の主面に固着された光素子（3
0）とを具え、該光素子の有効受光領域の少なくとも一
部分が上記取付基板の上記開口内に含まれ、上記光素子
と上記光ファイバが開口（46）を介して光学的に結合し
ている。

［実施例］ 第１図は、電子回路を含む本発明に基づく光コネクタの
第１の実施例の斜視図である。本図における光コネクタ
（10）は、コネクタ本体（12）が突出する取付板（11）
を含んでいる。取付板（11）は、典型的には、機器、た
とえば光素子とハウジング内の電子回路との間にインタ
ーフェイスを必要としている試験機器の壁に固定され
る。コネクタ本体（12）は、典型的にはプラスチックま
たは金属であり、第２図に示すように、内側にて同軸的
に延びた開口（16）がある。セラミック又はその他の適
当な材料によるフェルール（18）は、この開口の内部に
収められ、コネクタ本体に固定されている。このフェル
ールには、これの第１端面（22）から第２端面（24）へ
と同軸的に延びる中ぐり穴（20）がある。光ファイバ
（26）は、この中ぐり穴（20）の中に収められ、後述す
る理由によって、フェルール（18）の端面（22）から所
定の量だけ突出した自由端部分（28）が設けられてい
る。第２図では誇張して描いてあるが、光ファイバ（2
6）の突出部分は、典型的には端面（22）から約１ミク
ロンである。光ファイバ（26）の突出部分（28）を除け
ば、ここまで説明した構成は、従来の光コネクタと同じ
である。

再び第１図を参照して、本発明のコネクタ（10）は、コ
ネクタ本体に固定された光ダイオード（30）を含んでい
る。いっそう詳しくいうと、光ダイオード（30）は、こ
れの発光部分が光ファイバ（26）と光学的に結合するよ
うにフェルール（18）の端面（22）に取り付けられてい
る。以下に説明するように、光ダイオード（32）は、光
プローブやその他の光源から光ファイバを通じて受光す
るか、または、光ダイオードから光ファイバを通じて伝
達させるかによって、受光ダイオードであっても発光ダ
イオードであってもよい。回路基板（34）上の電子回路
（32）は、縁（36）に沿ってコネクタ本体（12）にエポ
キシによって取り付けられている。リード線（37）、
（38）は、光ダイオード（30）を回路（32）に接続して
いる。電子回路（32）は、光信号の入力や出力を結合す
ることが必要なその他の電子回路と同様に、光信号の試
験装置に用いられている市販の電子回路で構成してもよ
い。

第１図の実施例に示すように、光ダイオード（30）は、
取付手段である基板（40）上に取り付けてあり、この基
板はフェルール（18）の端面（22）に取り付けられ、こ
れによって光ダイオード（30）がコネクタ本体（12）に
じかにしっかりと取り付けられることになる。必ずしも
要しないが、基板（40）は典型的にはセラミックであ
る。さらに、第５図に示すように、この基板には平行な
第１面（42）と第２面（44）とがあり、これらの面間を
開口（46）が貫いている。開口（46）は、第５図に破線
で示すように、開口を覆っている光ダイオード（30）の
有効部分と略同じ大きさとなっている。基板（40）は、
これの面（42）をフェルールに向かわせるようにしてエ
ポキシによってフェルールに取り付けている。このよう
に取り付けることによって、第５図にやはり破線で示し
たように、光ファイバの突出部分（28）が開口内に位置
するようになる。この構成によって光ファイバが光ダイ
オード（30）の有効部分と自動的に位置合わせされる。
さらにダイオードの有効部分の断面寸法での大きさは、
光ファイバの断面寸法よりもはるかに大きい。つまり開
口（46）は、大きな断面寸法となっている。このため、
光ファイバの突出部分（28）が開口（46）内に位置する
ように基板（40）を位置付けることは比較的容易であ
る。さらに、光ファイバの突出部分（28）を開口の中心
に正確に位置させる必要はない。光ダイオード（30）の
有効部分が少なくとも部分的に開口を覆ってさえおれ
ば、光係合が達成される。

典型的には、光ダイオードのひとつの面、例えば正面
は、ダイオードの電気的端子を具えている。第５図に示
した導電金属層（48）のような導電領域は、ダイオード
を所定の位置に取り付けてから、ダイオードの正面端子
と電気的な接触をするために、面（44）上に設けても良
い。リード（37）のうちの一本は、ここで導電層（4
8）、正面端子、及び電子回路に接続される。金属領域
（50）のようなもう１つの導電領域は、表面（44）上に
設けても良く、領域（48）からは絶縁されている。第５
図において破線で示してあるリード（52）は、背面にお
けるダイオードの他の端子を領域（50）に接続してい
る。リード（38）は、この後者のダイオード端子を電子
回路に接続している。金属領域の代りに導電性エポキシ
を、リード（37）、（38）をこれらエポキシ化した領域
に接続しながら、ダイオードを所定の位置に固定するこ
とに用いても良い。勿論、光ダイオードとの電気的な接
続は、他の適当な方法で行なってよい。

第２図は、光ダイオード（30）を、これの光学的有効面
を光ファイバ（26）に光学的に結合するために上述の方
法で基板（40）に取り付けたものを示している。ダイオ
ード（30）のこの形態は、表面型の光ダイオードであっ
て、特定の応用例に応じて、発光型のものでも発光型の
ものでもよい。光ダイオード（30）が受光型のものな
ら、光ファイバ（26）は、典型的にはマルチモードファ
イバである。一方光ダイオード（30）が発光型のものな
ら、光ファイバ（26）は、ダイオードから出る光伝達の
周波数に適合させたシングルモードファイバである。光
ファイバを光ダイオードから出る光に光学的に適合させ
る手順は、当業者にとって自明である。

第３図に示す実施例では、基板（40）を除いて、光ダイ
オード（30）をフェルール（18）の表面（22）に取り付
ける機構が用いられている。いっそう詳しく言うと、こ
の実施例では、光ダイオード（30）は、縁から光を出す
型のダイオードである。フェルール（18）の表面（22）
には、ダイオードを受け入れる溝（54）を設けておく。
溝（54）は、フェルールを貫通する中ぐり穴（20）に対
して位置合わせされている。この溝の寸法は、ダイオー
ド（30）の有効端を受け入れることができるように決め
てある。光ダイオードをエポキシその他の手段によって
溝の中に固定する。溝（54）は、中ぐり穴（20）の中に
光ファイバ（26）を挿入する前に形成しておく。さら
に、光ファイバ（26）は、その自由端（28）が溝（54）
の底面からやや突出するように設置する。従って、光ダ
イオードが所定の位置に取り付けられると、自由端（2
8）とダイオード（30）との光学的結合が達成される。

上述の実施例と比較すると構成がやや複雑になるが、第
４図に示す実施例では、ダイオード（30）は、基板（4
0）の外面（44）に取り付けられた縁で発光するダイオ
ードとなっている。鏡面（62）がある鏡（60）のような
光反射手段を、発光ダイオードから開口（46）を通って
光ファイバ（26）の端へと光を向けるために設置する。
さらに、ガラス製を可とする中空キャップ（64）をフェ
ルール（18）の端面（22）に取り付けて、光ファイバを
光ダイオードのインターフェイスに封止する。これは、
コネクタを塵埃その他の周囲の潜在的有害物質から遮蔽
する。

第６図に示すように、第１図に於ける光コネクタで、電
子回路（32）やその他の部品を封止するのに同様な中空
キャップ（66）を用いても良い。この図において、キャ
ップ（66）はエポキシなどによってコネクタ本体（12）
の表面に取り付けられ、コネクタの敏感な部品を封止し
保護する。

第７図に示すように、電子回路（32）を支持している回
路基板（34）には、光ダイオードを受け入れるくぼみ
（68）を設けてもよい。くぼみ（68）は、部分的に基板
の中におよぶ。くぼみ（68）の中に設置された光ダイオ
ードを、電子回路（32）の残りの電子部品と接続するた
めに接触端子（72）、（74）が含まれている。さらに、
回路を支持するものである回路基板は、これの残りの部
分から外側に突出する周辺リム（76）を含んでいる。第
８図に示す実施例では、リム（76）をコネクタ本体に接
触させ、光ダイオード（30）をこれを受け入れるくぼみ
（68）に収めて、回路基板（34）をコネクタに取り付け
ている。この構成では、回路基板（34）は、電子回路を
支持することと、光ファイバインターフェイスへ接続し
ている光ダイオード及び電子回路を封止することの２つ
の役割を果たしている。

第９図には、本発明に基づく光と電気との結合の形態を
示してある。本発明の形態においては、端面（84）を有
するフェルール（82）及びこのフェルール内の中ぐり穴
に収められた光伝達ファイバ（86）を具えた市販の雄型
の入出力カプラを示してある。光プローブへと接続する
コード（88）内には、光結合した１本以上の光ファイバ
が収められてる。この発明の形態では、光コネクタ（1
0）は、カプラ（80）を受け入れるための雌コネクタを
具えている。これらの部品が相互接続されると、フェノ
ール（82）の端面（84）は、光伝達ファイバ（86）が光
ファイバ（26）と位置合わせされながら、フェルール
（18）の端面（24）に接触する。更に第９図では、電子
回路（32）はコネクタ（10）から離間していることが示
されている。１本以上の導電性リードまたはワイヤ（9
0）が、電子回路（32）を光ダイオード（30）に電気的
に接続している。導電性ワイヤ（90）は、光ファイバと
は対照的に自動ロボットを用いて直ちに回路基板に接続
可能である。更に、このワイヤは、光ファイバと比較し
て一層柔軟性に富み、折れにくい。

光コネクタ（10）の好適な製造方法では、フェルールの
端面（22）から光ファイバ（28）を突出させるべく、光
ファイバ（26）をフェルール（18）の中ぐり穴（20）に
挿入する工程が含まれる。ダイオード（30）は、これの
有効部分が少なくとも部分的には開口を覆い、好ましく
は全面的に覆うように開口が設けられた基板に取り付け
る。必ずしも要しないが、この工程は、典型的には基板
をフェルールの端面（22）に取り付ける製造工程の前に
行う。基板は、突出した光ファイバが開口内に位置し、
これにより光ダイオードとの光学的な交信ができるよう
に基板に取り付ける。その他の製造方法としては、光ダ
イオードと電子回路との相互接続を容易にするために、
電子回路をフェルールの端面に取り付けても良い。ま
た、コネクタ本体の一端に取り付けても同等である。

［発明の効果］ 本発明の光コネクタは、コネクタ本体内のフェルールの
中心部の中ぐり穴内に保持された光ファイバと光素子と
を光学的に結合する為に、開口を有する取付基板を用い
て一方の主面をフェルール側に他方の主面を光素子側に
固着させ、開口を介して光ファイバと光素子を光学的に
結合させるので、製造時の位置合わせが極めて容易とな
る上に、確実な光学的結合を達成できる。また、構造が
簡単なので製造コストの低減にも寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく光コネクタの第１の実施例の斜
視図、第２図、第３図、第４図、第６図、及び第８図
は、夫々本発明の第１、第２、第３、第４、第５の実施
例の斜視図、第５図は光ダイオードをフェルールに取り
付けるための基板の１例を示した図、第７図は本発明に
関連した電子回路基板の１例を示した図、第９図は本発
明の光コネクタを含む光系と電気系の接続をする装置を
示した図である。 これらの図において、（12）がコネクタ本体、（18）が
フェルール、（20）が中ぐり穴、（26）光ファイバ、
（30）が光素子、（40）が取付基板である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ランディ・エス・ランダル アメリカ合衆国オレゴン州97007ビーバー トン サウスウエスト ワンハンドレッ ド・アンド・シクスティエイトス・プレイ ス 7280 (72)発明者 ジョアン・ロース アメリカ合衆国オレゴン州97123ヒルスボ ーロ サウスウエスト トウハンドレッ ド・アンド・サーティエイトス 860 審査官 大渕 統正 (56)参考文献 特開 昭55−53307（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−3211（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】略円筒形状のコネクタ本体と、 該コネクタ本体内に設けられ、中心部に中ぐり穴が形成
   されたフェルールと、 該フェルールの中ぐり穴内に該穴の全長に亘って保持さ
   れた光ファイバと、 開口を有し、該開口内に上記光ファイバの一端が位置す
   るように上記フェルールの一端面に一方の主面が固着さ
   れた取付基板と、 該取付基板の他方の主面に固着された光素子とを具え、 該光素子の有効受光領域の少なくとも一部分が上記取付
   基板の上記開口内に含まれ、上記光素子と上記光ファイ
   バが上記開口を介して光学的に結合していることを特徴
   とする光コネクタ。