(57)【要約】【課題】環境温度が変化した場合にも、対向に配置された各マイクロレンズの光軸ずれに起因する光結合損失の発生を防止することができる光コネクタを提供する。【解決手段】ベースプレート１と、ベースプレート１に備えられた第１のマイクロレンズ群２と、図示しない光変調器及び光復調器等が実装された基板３と、基板３に備えられた第２のマイクロレンズ群４と、基板３上に接着等により取り付けられて、第２のマイクロレンズ群４の周囲に配置された複数本の位置決めピン５とをもって、光コネクタを構成する。位置決めピン５の先端部及びこれと係合するピン係合孔６を同一傾斜のテーパ面に形成する。位置決めピン５に開設されたねじ孔５ａにボルト７を螺合し、ベースプレート１を、ボルト７とベースプレート１との間に介設されたスプリングワッシャ８を用いて弾性的に押圧する。【選択図】図３
2010277045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレートと、当該ベースプレートに備えられた第１のマイクロレンズと、前記ベースプレートとは線膨張係数が異なる材料にて形成された基板と、当該基板に備えられた第２のマイクロレンズと、当該第２のマイクロレンズの周囲に配置されて、前記基板上に取り付けられた複数本の位置決めピンと、前記ベースプレートに開設され、前記位置決めピンと協働して前記第１のマイクロレンズの光軸と前記第２のマイクロレンズの光軸とを合致させるピン係合孔とを備えた光コネクタにおいて、
前記位置決めピンの先端部は、前記位置決めピンの先端側に至るに従って直径が小さくなるテーパ面又は半球面に形成され、前記ピン係合孔は、前記位置決めピンの先端部と係合したときに、前記テーパ面に沿う方向又は前記半球面の接線に沿う方向の分力を生じる形状に形成され、
前記ベースプレートは、前記ピン係合孔内に前記位置決めピンの先端部を挿入し、かつ前記ベースプレートの上面側から前記基板側に弾性力を付与することによって、前記位置決めピン及び前記基板と一体化されており、環境温度が変化したとき、前記テーパ面に沿う方向又は前記半球面の接線に沿う方向の分力により、前記ベースプレートと前記基板との線膨張係数の差に応じた変位量だけ、前記弾性力に抗して、前記基板から離隔する方向に変位することを特徴とする光コネクタ。
【請求項２】
前記ベースプレートに弾性力を付与するための手段として、前記位置決めピンの頂部に螺合されるボルトと、当該ボルトの頭部と前記ベースプレートの上面との間に配置されるスプリングワッシャとを用いたことを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。
【請求項３】
前記ベースプレートに弾性力を付与するための手段として、両端部を前記ベースプレートと前記基板とにそれぞれ係合する、金属板からなるクリップ部材を用いたことを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。
【請求項４】
前記ベースプレートに弾性力を付与するための手段として、前記ベースプレートの上面に接する上部材と、前記基板の下面に接する下部材とからなり、前記ベースプレートと前記基板との間に弾性力を付与した状態で一体に結合される筐体を用いたことを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送路中に備えられる光コネクタに係り、特に、ベースプレートに備えられる第１のマイクロレンズの光軸と、基板に備えられる第２のマイクロレンズの光軸とを合致させる手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、互いに連結される第１及び第２の部材を簡易に位置決めする手段としては、いずれか一方の部材に複数の位置決めピンを植設すると共に、他方の部材に前記位置決めピンを嵌合可能なピン係合孔を開設し、当該ピン係合孔内に前記位置決めピンを嵌合するという手段が用いられる（例えば、特許文献１の図１参照。）。
【０００３】
図８及び図９は、特許文献１に記載の技術を応用した光コネクタの一例を示す平面図及び側面図であって、これらの図に示すように、本例の光コネクタは、ベースプレート１と、当該ベースプレート１に備えられた第１のマイクロレンズ群２と、図示しない光変調器（Ｅ／Ｏ）及び光復調器（Ｏ／Ｅ）等が実装された基板３と、当該基板３に備えられた第２のマイクロレンズ群４と、基板３上に接着等により取り付けられて、第２のマイクロレンズ群４の周囲に配置された複数本（図８の例では、３本）の位置決めピン５とを有している。なお、第１乃至第２のマイクロレンズ群２，４を構成する各レンズは、コリメータレンズである。ベースプレート１には、位置決めピン５の設定部と対応する位置に、位置決めピン５を嵌合可能なピン係合孔６が開設されており、当該ピン係合孔６内に位置決めピン５を嵌合することによって、第１のマイクロレンズ群２を構成する各マイクロレンズの光軸と、第２のマイクロレンズ群４を構成する各マイクロレンズの光軸とを合致させている。これにより、第１のマイクロレンズ群２を構成する各マイクロレンズと、第２のマイクロレンズ群４を構成する各マイクロレンズとの間の光結合損失を防止できて、良好な光伝送効率を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３３７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記構成の光コネクタは、ベースプレート１についてはステンレスやアルミニウム等の金属板をもって形成され、基板３についてはガラスエポキシ等の複合材や樹脂材料をもって形成されるのが普通である。このため、製造時に、所定の温度条件（例えば、常温）で、第１のマイクロレンズ群２を構成する各マイクロレンズの光軸と、第２のマイクロレンズ群４を構成する各マイクロレンズの光軸とを厳密に合致したとしても、環境温度が変化して、ベースプレート１と基板３とがそれぞれの線膨張係数に応じた量だけ面方向に伸縮した場合には、各マイクロレンズの光軸がずれ、光結合損失を生じるという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的は、環境温度の変化に応じて、線膨張係数が異なる材料からなるベースプレートと基板とが伸縮した場合にも、これらの各部材に備えられた各マイクロレンズの光軸ずれ、ひいてはこれに起因する光結合損失の発生を防止することができる光コネクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するため、ベースプレートと、当該ベースプレートに備えられた第１のマイクロレンズと、前記ベースプレートとは線膨張係数が異なる材料にて形成された基板と、当該基板に備えられた第２のマイクロレンズと、当該第２のマイクロレンズの周囲に配置されて、前記基板上に取り付けられた複数本の位置決めピンと、前記ベースプレートに開設され、前記位置決めピンと協働して前記第１のマイクロレンズの光軸と前記第２のマイクロレンズの光軸とを合致させるピン係合孔とを備えた光コネクタにおいて、前記位置決めピンの先端部は、前記位置決めピンの先端側に至るに従って直径が小さくなるテーパ面又は半球面に形成され、前記ピン係合孔は、前記位置決めピンの先端部と係合したときに、前記テーパ面に沿う方向又は前記半球面の接線に沿う方向の分力を生じる形状に形成され、前記ベースプレートは、前記ピン係合孔内に前記位置決めピンの先端部を挿入し、かつ前記ベースプレートの上面側から前記基板側に弾性力を付与することによって、前記位置決めピン及び前記基板と一体化されており、環境温度が変化したとき、前記テーパ面に沿う方向又は前記半球面の接線に沿う方向の分力により、前記ベースプレートと前記基板との線膨張係数の差に応じた変位量だけ、前記弾性力に抗して、前記基板から離隔する方向に変位するという構成にした。
【０００８】
かかる構成によると、環境温度の変化に起因して、ベースプレートと基板とが、その線膨張係数に応じた伸縮量だけ伸縮した場合、位置決めピンとピン係合孔との間に作用するテーパ面に沿う方向又は半球面の接線に沿う方向の分力が増加するので、ベースプレートが、これに付与される弾性力に抗して基板から離隔する方向に変位する。したがって、ベースプレートと基板との間に伸縮差が生じた場合にも、ベースプレートと基板とが面方向に関して相対的に変位せず、ベースプレートに備えられた第１のマイクロレンズと基板に備えられた第２のマイクロレンズとの光軸ずれを防止することができる。
【０００９】
また、本発明は、前記ベースプレートに弾性力を付与するための手段として、前記位置決めピンの頂部に螺合されるボルトと、当該ボルトの頭部と前記ベースプレートの上面との間に配置されるスプリングワッシャとを用いるという構成にした。
【００１０】
かかる構成によると、ボルトの締付トルクを加減することにより、ベースプレートに付与される弾性力を種々加減することができるので、ベースプレートに付与される弾性力が異なる各種の光コネクタを容易に製造することができる。
【００１１】
また、本発明は、前記ベースプレートに弾性力を付与するための手段として、両端部を前記ベースプレートと前記基板とにそれぞれ係合する、金属板からなるクリップ部材を用いるという構成にした。
【００１２】
かかる構成によると、所要のばね定数を有するクリップ部材をベースプレートと基板とに係合するだけで光コネクタの組立を行うことができるので、光コネクタの製造を容易なものにすることができる。
【００１３】
また、本発明は、前記ベースプレートに弾性力を付与するための手段として、前記ベースプレートの上面に接する上部材と、前記基板の下面に接する下部材とからなり、前記ベースプレートと前記基板との間に弾性力を付与した状態で一体に結合される筐体を用いるという構成にした。
【００１４】
かかる構成によると、ベースプレートに弾性力を付与するための特別な部品を用意する必要がないので、部品点数の減少及び組み立て工程の簡略化を図ることができて、光コネクタの低コスト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光コネクタは、環境温度が変化したとき、ベースプレートが基板から離隔する方向に変位するという構成にしたので、ベースプレートに備えられた第１のマイクロレンズと基板に備えられた第２のマイクロレンズとの光軸ずれを防止でき、光結合損失の発生による光伝送効率の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係る光コネクタの平面図である。
【図２】第１実施形態に係る光コネクタの断面図である。
【図３】図２に示すＡ部の拡大図である。
【図４】第１実施形態に係る光コネクタのベースプレートと位置決めピンとの間に作用する力の説明図である。
【図５】第２実施形態に係る光コネクタの要部断面図である。
【図６】第３実施形態に係る光コネクタの要部断面図である。
【図７】第４実施形態に係る光コネクタの断面図である。
【図８】従来例に係る光コネクタ平面図である。
【図９】従来例に係る光コネクタ側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
まず、本発明に係る光コネクタの第１実施形態を、図１乃至図４に基づいて説明する。本例の光コネクタは、位置決めピンの先端部の形状をテーパ面としたこと、並びにベースプレートに弾性力を付与するための手段として、ボルト７及びスプリングワッシャ８を用いたことを特徴とする。
【００１８】
図１乃至図３に示すように、本例の光コネクタも、基本的な構成に関しては、図６及び図７に示した従来例に係る光コネクタと同じであり、ベースプレート１と、当該ベースプレート１に備えられた第１のマイクロレンズ群２と、図示しない光変調器（Ｅ／Ｏ）及び光復調器（Ｏ／Ｅ）等が実装された基板３と、当該基板３に備えられた第２のマイクロレンズ群４と、基板３上に接着等により取り付けられて、第２のマイクロレンズ群４の周囲に配置された複数本（図６の例では、３本）の位置決めピン５とを有している。また、ベースプレート１には、位置決めピン５の設定部と対応する位置に、位置決めピン５を嵌合可能なピン係合孔６が開設されており、当該ピン係合孔６内に位置決めピン５を嵌合することによって、第１のマイクロレンズ群２を構成する各マイクロレンズ２ａ〜２ｄの光軸と、第２のマイクロレンズ群４を構成する各マイクロレンズ４ａ〜４ｄの光軸とを合致させている。ベースプレート１は、ステンレスやアルミニウム等の金属板をもって形成され、基板３は、ガラスエポキシ等の複合材や樹脂材料をもって形成されている。また、各マイクロレンズ２ａ〜２ｄ，４ａ〜４ｄとしては、コリメータレンズが用いられる。
【００１９】
本実施形態においては、図２及び図３に示すように、位置決めピン５の先端部が先端側に至るに従って直径が一様に減少するテーパ面になっており、ピン係合孔６も、これと同一傾斜のテーパ面になっている。位置決めピン５には、その頂面に貫通するねじ孔５ａが開設されており、このねじ孔５ａには、ベースプレート１のピン係合孔６を貫通したボルト７が螺合される。ボルト７とベースプレート１との間には、スプリングワッシャ８が介設されており、ボルト７は、スプリングワッシャ８がその弾性限を超えて締め付けられない範囲の所要のトルクでベースプレート１に締め付けられる。したがって、ベースプレート１は、上向き（図２に示す矢印Ｙの向き）の力を受けたとき、スプリングワッシャ８の弾性力に抗して、基板３から離隔する方向に変位することができる。
【００２０】
上述のように、本例の光コネクタは、ベースプレート１がステンレスやアルミニウム等の金属板をもって形成され、基板３がガラスエポキシ等の複合材や樹脂材料をもって形成されているので、環境温度が変化した場合、ベースプレート１と基板３とは、それぞれ固有の線膨張係数に応じた異なる伸縮量だけ伸縮し、面方向の長さ寸法に相違を生じる。本例の光コネクタは、位置決めピン５の先端部がテーパ面になっており、ピン係合孔６も、これと同一傾斜のテーパ面になっているので、ベースプレート１と位置決めピン５との間に、ベースプレート１と基板３の伸縮量の差に応じた水平方向の力Ｆｈが作用した場合、図４に示すように、ベースプレート１と位置決めピン５の接触部に、テーパ面に沿った上向きの分力Ｆａと、テーパ面に垂直な方向の分力Ｆｂとを生じ、その合力である垂直上向きのベースプレート上昇力Ｆｖが発生する。これにより、ベースプレート１は、基板３から離隔する方向に変位し、ベースプレート１と基板３とが面方向に相対的に変位することがない。
【００２１】
ベースプレート１の変位について、図３を基にさらに詳細に説明すると、環境温度が高くなった場合には、ガラスエポキシ等で形成された基板３の伸び量が金属等で形成されたベースプレート１の伸び量よりも大きくなり、図３に矢印イで示すように、基板３がベースプレート１に対して右方向に相対的に変位するので、位置決めピン５のテーパ面５ｂがピン係合孔６の外側部分６ａに強く接触する。これにより、図３に矢印ハで示すように、ベースプレート１が、位置決めピン５のテーパ面６ａに沿って押し上げられる。一方、環境温度が低くなった場合には、ガラスエポキシ等で形成された基板３の収縮量が金属等で形成されたベースプレート１の収縮量よりも大きくなり、図３に矢印ロで示すように、基板３がベースプレート１に対して左方向に相対的に変位するので、位置決めピン５のテーパ面６ａがピン係合孔６の内側部分５ｃに強く接触する。これにより、この場合にも、図３に矢印ハで示すように、ベースプレート１が、位置決めピン５のテーパ面６ａに沿って押し上げられる。
【００２２】
したがって、第１のマイクロレンズ群２を構成する各マイクロレンズ２ａ〜２ｄの光軸と、第２のマイクロレンズ群４を構成する各マイクロレンズ４ａ〜４ｄの光軸とのずれをなくすことができて、これに起因する光結合損失を解消することができる。また、マイクロレンズ２ａ〜２ｄ，４ａ〜４ｄとしては、コリメータレンズが用いられているので、ベースプレート１が基板３から離隔する方向に変位した場合にも、これに起因する光結合損失を解消することができる。また、上述したように、環境温度が高くなった場合にも、低くなった場合にも、ベースプレートに設けられた第１のマイクロレンズ群２と基板に設けられた第２のマイクロレンズ群４とは、離隔する方向に変位するので、これら第１のマイクロレンズ群２と第２のマイクロレンズ群４との距離を最小に設定することができ、光コネクタの薄型化を図ることができる。
【００２３】
次に、本発明に係る光コネクタの第２実施形態を、図５に基づいて説明する。本例の光コネクタは、位置決めピン５の先端部の形状を球面状としたことを特徴とする。その他については、第１実施形態に係る光コネクタと同じであるので、対応する部分に同一の符号を付して説明を省略する。
【００２４】
本例の光コネクタは、第１実施形態に係る光コネクタと同様の効果を奏するほか、位置決めピン５の先端部の形状を球面状としたので、位置決めピン５とピン係合孔６との間に作用する摩擦力を低減することができて、位置決めピン５に対するベースプレート１の上下動を円滑なものにすることができる。
【００２５】
次に、本発明に係る光コネクタの第３実施形態を、図６に基づいて説明する。本例の光コネクタは、ベースプレート１と基板３とを、ボルト７ではなく、クリップ９を用いて一体に結合したことを特徴とする。クリップ９は、ステンレスなどの弾性に優れた金属板を用いて、断面形状が略コの字形に形成される。その他については、第１実施形態に係る光コネクタと同じであるので、対応する部分に同一の符号を付して説明を省略する。
【００２６】
本例の光コネクタは、第１実施形態に係る光コネクタと同様の効果を奏するほか、クリップ９を用いてベースプレート１と基板３とを結合したので、ベースプレート１と基板３との組立を容易化できて、光コネクタの製造を容易なものにすることができる。
【００２７】
次に、本発明に係る光コネクタの第４実施形態を、図７に基づいて説明する。本例の光コネクタは、ベースプレート１の上面に接する上部材１１と、基板３の下面に接する下部材１２とからなる筐体１３を用いて、ベースプレート１と基板３とを一体に結合したことを特徴とする。上部材１１及び下部材１２は、ステンレスなどの弾性に優れた金属板を用いて形成され、ベースプレート１と基板３との間に弾性力を付与した状態で一体に結合される。その他については、第１実施形態に係る光コネクタと同じであるので、対応する部分に同一の符号を付して説明を省略する。
【００２８】
本例の光コネクタは、第１実施形態に係る光コネクタと同様の効果を奏するほか、筐体１３を用いてベースプレート１と基板３とを一体に結合するので、ベースプレート１に弾性力を付与するための特別な部品を用意する必要がなく、部品点数の減少及び組み立て工程の簡略化を図ることができて、光コネクタの低コスト化を図ることができる。
【００２９】
なお、前記各実施形態においては、位置決めピン５の本数を３本としたが、２本又は４本以上の数とすることもできる。
【００３０】
以下に、具体的な実施例を挙げて、本発明の効果を明らかにする。
【００３１】
ベースプレート１を線膨張係数が１．７×１０−５／℃のステンレスをもって形成し、基板３を線膨張係数が６×１０−５／℃のガラスエポキシをもって形成した。また、位置決めピン５の設定ピッチ及びピン係合孔６の開設ピッチを１０ｍｍとした。この場合において、環境温度が２５℃から８５℃まで６０℃上昇すると、ベースプレート１については、ピン係合孔６の開設ピッチの増加が１０．２μｍ程度であるのに対して、基板３については、位置決めピン５の設定ピッチの増加が３６μｍ程度になり、ベースプレート１と基板３との間に、２５．８μｍ程度のピッチずれが発生する。なお、実際にマイクロレンズ群２，４の光軸ずれが発生するのは、位置決めピン５の設定ピッチの中間位置であるので、該部におけるピッチずれは、その半分の１２．９μｍ程度になるものと想定される。これは、マイクロレンズ群２，４に１４．９％の光結合損失が生じるピッチずれに相当する。一方、本願の構成において、位置決めピン５及びピン係合孔６に形成されるテーパ面のテーパを４５°とした場合、ベースプレート１は、基板３から１２．９μｍ程度上方に離隔する方向に変位する。これによって、ベースプレート１に設けられた第１のマイクロレンズ群２と基板３に設けられた第２のマイクロレンズ群４との光軸ずれが防止される。
【符号の説明】
【００３２】
１    ベースプレート
２    第１のマイクロレンズ群
２ａ〜２ｄ    第１のマイクロレンズ群を構成する各マイクロレンズ
３    基板
４    第２のマイクロレンズ群
４ａ〜４ｄ    第２のマイクロレンズ群を構成する各マイクロレンズ
５    位置決めピン
５ａ    ねじ孔
６    ピン係合孔
７    ボルト
８    スプリングワッシャ
９    クリップ
１１    上部材
１２    下部材
１３    筐体
【図１】
2010277045.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010277045.tif 000009
【図８】
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【図９】
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