(57)【要約】【課題】基板上で大きなスペースを占有することなく、光伝送媒体の端部の位置決めが容易で、接続及び接続解除を自在にできる光学接続構造を提供する。【解決手段】基板に対して垂直方向に光軸が向くように発光素子及び受光素子が実装されたプリント基板上において、光伝送媒体を配設した支持体を、基板及び支持体固定部材を介して、上記基板から離間して固定し、光伝送媒体の端部を、位置決め部材により、発光素子及び受光素子のそれぞれに向けて位置決めする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して垂直方向に光軸が向くように発光素子及び受光素子が実装されたプリント基板上において、
光伝送媒体を配設した支持体が、基板及び支持体固定部材を介して、上記基板から離間して固定され、
上記光伝送媒体の端部が、位置決め部材により、上記発光素子及び受光素子のそれぞれに向けて位置決めされていることを特徴とする光学接続構造。
【請求項２】
前記位置決め部材は、貫通孔を利用するものであることを特徴とする請求項１に記載の光学接続構造。
【請求項３】
前記位置決め部材は、貫通孔の内壁と板バネとにより、前記光伝送媒体を挟み込んで固定することを特徴とする請求項２に記載の光学接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学接続構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、基板上で光機能部品を接続するのに光伝送媒体を有する光学接続構造が用いられている。光学接続構造には、フェルールに光伝送媒体である光ファイバを装着して基板に沿って光機能部品に突き合わせるといった基板と平行方向に接続するものと、基板に対し垂直方向に開口された接続点を持つ光機能部品に光ファイバの先端を斜めに切断して接触させるといった基板と垂直方向に接続するものとがある。
【０００３】
基板と平行方向に接続する光学接続構造では、一般的にハウジングやフェルールを備えた光コネクタ等が使用され、位置合わせをして突き合わせることにより安定して接続を行うことができる。しかしながら、ハウジングやフェルールが基板上で大きなスペースを占有してしまうという問題点があった。
【０００４】
また、基板と垂直方向に接続する光学接続構造では、光伝送媒体の有効な位置合わせ方法がなかった。そのため、安定して接続を行うことが難しく、例えば光機能部品と光ファイバとの接触の際に、光機能部品を破損させる恐れがあった。
【０００５】
レンズ等の反射層を用いて非接触で光学接続させることも可能であるが、部品点数が多くなり、反射層と光機能部品、光伝送媒体との位置合わせで接続にかかる時間も長くなり、高コストになる問題点があった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−０２６５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上のような問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、基板上で大きなスペースを占有することなく、光伝送媒体の端部の位置決めが容易で、接続及び接続解除を自在にできる光学接続構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光学接続構造は、基板に対して垂直方向に光軸が向くように発光素子及び受光素子が実装されたプリント基板上において、光伝送媒体を配設した支持体が、基板及び支持体固定部材を介して、上記基板から離間して固定され、上記光伝送媒体の端部が、位置決め部材により、上記発光素子及び受光素子のそれぞれに向けて位置決めされていることを特徴としている。また、本発明においては、位置決め部材は、貫通孔を利用するものであることが好ましく、さらには、貫通孔の内壁と板バネとにより、光伝送媒体を挟み込んで固定することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光学接続構造によれば、基板上で大きなスペースを占有することがないため、光伝送媒体の接続による基板上の設計への影響が少なく、さらに、光伝送媒体を配設した支持体を複数層設けることができるため、基板上の設計をより自由に行うことが可能となる。また、光伝送媒体の端部の位置決めが容易で、接続及び接続解除を自在にできるため、光伝送媒体の接続を安全かつ確実に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、図面を用いて本発明の光学接続構造の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の光学接続構造の一実施形態を示した図である。本発明の光学接続構造においては、図１に示すように、電子部品等１が実装されたプリント基板２上に、この基板２に対して垂直方向に光軸が向くように発光素子及び受光素子３が実装されている。また、基板２上においては、光伝送媒体４が配設された支持体５が、基板及び支持体固定部材６を用いて、基板２から離間した状態で固定されている。さらに、発光素子又は受光素子３の発光又は受光部を覆うように、位置決め部材７が設けられている。そして、光伝送媒体４の端部が、位置決め部材７により、発光素子及び受光素子３のそれぞれに向けて位置決めされており、これにより、基板２に対して垂直方向に光軸が向くように実装された発光素子及び受光素子３を接続している。ここで、本実施形態においては、基板及び支持体固定部材６と位置決め部材７とが一体となっているが、これらを別々の部材として設けてもよい。
【００１１】
本発明における基板は、基板に対して垂直方向に光軸が向くように発光素子及び受光素子が実装されていることが必須であるが、その他は、電子部品等を実装した一般公知のプリント基板である。また、上記実施形態では、一枚の基板上に発光素子及び受光素子が設けられた構成であるが、発光素子と受光素子とが二枚の基板にそれぞれ設けられた構成であってもよい。
【００１２】
また、本発明における光伝送媒体は、両端近傍において、端部を約９０度折り曲げる構成が省スペースの観点から好ましい。さらに、本発明における光伝送媒体は、コーナーに反射性を付与するために、折り曲げ部分のカドを平坦に研磨してもよく、さらには、折り曲げ部分を平坦に研磨して金属等の反射材を設けてもよい。また、本発明における光伝送媒体は、単心の光ファイバに限られず、光ファイバを複数本テープ化したテープ心線等でもよく、一度に接続される光伝送媒体の数量に制限はない。このような光伝送媒体としては、プラスチックファイバ等を好適に用いることができるが、これは、簡単に加工できる光ファイバの一例であり、その材料は限定されない。さらに、光伝送媒体における屈折率分布は、ステップ分布やクレーデッド分布等、使用目的により適宜選択することができる。
【００１３】
さらに、本発明における支持体は、基板から離間させて光伝送媒体を固定することができるものであれば、材質、形状等については特に限定されない。また、本発明においては、光伝送媒体として、樹脂フィルム等により複数本の光ファイバを束ねた光ファイバ束を用いた場合には、この樹脂フィルムを支持体として用いることもできる。
【００１４】
また、本発明における基板及び支持体固定部材は、光伝送媒体を配設した支持体の長手方向の両端部を支え、支持体を基板から離間させて固定する部材である。この基板及び支持体固定部材の高さを調節することによれば、光伝送媒体を配設した支持体を複数層設けることができたり、発光素子と受光素子とを二枚の基板上に設けた構成においては、これらの基板を一平面上に配置する必要がなくなり、光学接続の自由度を向上することができる。
【００１５】
さらには、本発明における位置決め部材は、支持体上に配設された光伝送媒体の端部を発光素子又は受光素子に向けて位置決めし、光伝送媒体の光軸と発光素子又は受光素子の光軸とを位置合わせする部材である。本発明における位置決め部材としては、図２に示すように、貫通孔８を利用するものであることが好ましく、さらには、貫通孔８の内壁と板バネ９とにより、光伝送媒体を挟み込んで固定する構成であることが好ましい。このような構成によれば、光伝送媒体の端部の位置決めが容易で、接続及び接続解除を自在にできるため、光伝送媒体の接続を安全かつ確実に行うことができる。
【００１６】
また、本発明における位置決め部材としては、図３に示すように、凸部１０を有する接続部材１１と、凹部１２を有する接続部材１３とを有し、凸部と凹部を嵌合する構成であってもよい。このような構成における嵌合機構を以下に示す。まず、図３（ａ）に示すように、光伝送媒体４を保持した凸部１０を有する接続部材１１を、発光素子又は受光素子３と位置合わせされた凹部１２を有する接続部材１３に近づける。次に、図３（ｂ）に示すように、凸部１０を凹部１２に嵌め込んでいく。そして、図３（ｃ）に示すように、凸部１０を接続部材１３の凹部１２に嵌合させる。なお、凸部１０を有する接続部材１１と凹部１２を有する接続部材１３は着脱自在であり、これまでの手順を、逆に行うことで光学接続構造を解除できる。
【００１７】
上記の基板及び支持体固定部材並びに位置決め部材は、それぞれ別々の部材として設けることもできるが、図２に示すように、基板及び支持体固定部材と位置決め部材とが一体となった構成のものが、これらの部材の設置及び省スペースの観点から好ましい。なお、上記の基板及び支持体固定部材並びに位置決め部材の形状は、好適な一実施形態にすぎず、本発明を限定するものではない。
【００１８】
また、本発明における基板及び支持体固定部材並びに位置決め部材に用いられる材料は、接続される光伝送媒体の材料や、要求される強度や位置合わせ精度により適宜選択されるが、特に熱的寸法変化が小さいプラスチック、セラミック、金属等で作製されたものが好ましく使用される。プラスチック材料としては、ガラス混入エポキシ材料、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等の結晶性高分子が好ましく使用される。
【００１９】
さらに、本発明においては、光伝送媒体と発光素子又は受光素子との間に、屈折率整合材を挿入することができる。この屈折率整合材としては、本発明の光学接続構造が用いられる環境条件や製造プロセス等に合わせて適宜選択されたものを使用することができる。なお、屈折率整合材は、液状でも固体状でも良く、例えばオイル状、グリス状、ジェル状、フィルム状でもよい。
【実施例】
【００２０】
次に、本発明の光学接続構造について、実施例を用いてさらに詳細に説明する。
１．光学接続構造の作製
プリント基板上に、表面実装ＬＥＤ（スタンレー社製）を発光素子として、また、表面実装ＰＤ（ＫＯＤＥＮＳＨＩ社製）を受光素子として、基板に対して垂直方向に光軸が向くように実装した。次いで、位置決め用貫通孔からＬＥＤ発光部が見えるように、発光素子上方に基板及び光伝送媒体固定部品を設け、さらに、位置決め用貫通孔からＰＤ受光部が見えるように、受光素子上方に他の基板及び光伝送媒体固定部品を設け、これらの基板及び光伝送媒体固定部品をＵＶ接着剤により基板上に固定した。なお、位置決め用貫通孔には、この貫通孔の内壁とともに光伝送媒体を挟持する板バネが備えられている。
【００２１】
次に、支持体である厚さ５０μｍのポリイミドフィルム上に、光伝送媒体である直径０．２５ｍｍのプラスチック光ファイバ（三菱レイヨン社製）を４本平行に束ねて配線固定し、プラスチック光ファイバ束の両端部が支持体から突き出した構成のプラスチック光ファイバ束を作製した。次いで、この支持体の両端部を、各基板及び光伝送媒体固定部品の所定位置に固定し、支持体突き出しているプラスチック光ファイバ束の両端を、位置決め用貫通孔の内壁と板バネとの間に挿入及び固定し、本発明の光学接続構造を作製した。
【００２２】
２．評価
上記のようにして作製した本発明の光学接続構造について、受光素子の信号振幅と、発光素子と受光素子を直線のプラスチック光ファイバで接続した際の受光素子の信号振幅を比較した。その結果、約２．４ｄＢの減衰で通信させることができた。また、上記の本発明の光学接続構造を光情報通信に用いたところ、プリント基板上における光伝送媒体の占有面積が極めて小さいため、プリント基板上の電子回路をほぼ影響なく設置できた。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の光学接続構造の一実施形態を示した図である。
【図２】基板及び支持体固定部材と位置決め部材とが一体となった構成の一例を示した図である。
【図３】凸部を有する接続部材と、凹部を有する接続部材とを有し、凸部と凹部を嵌合する構成の位置決め部材の一例を示した図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…電子部品等、２…基板、３…発光素子又は受光素子、４…光伝送媒体、５…支持体、
６…基板及び支持体固定部材、７…位置決め部材、８…貫通孔、９…板バネ、
１０…凸部、１１…凸部を有する接続部材、１２…凹部、１３…凹部を有する接続部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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