(57)【要約】【課題】直近で隣り合ったり向かい合ったりしている光入出力の基板同士を直接光接続し得る構造簡単な光コネクタの提供。【解決手段】フレキシブル性のあるクラッド３中にフレキシブル性のあるコア２を複数本平行に配列した導波路アレイを、直線状態で、或いは曲げの状態でシェル内に収納保持し、その端部がコア軸方向に対して直角な面又は反射による光路変換のための傾斜面とし、光入出力基板に固定取付可能の構造とし、相手コネクタとの接合面には互いのコアの光軸を一致させるために予め光軸調整されたガイドピン孔を設け、接合時にガイドピン１１を挿入し、接合状態維持のためにシェル側部にばね１０又はロック機構１７を設ける。【選択図】図３
2007248544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッド中にコアが複数本平行に配列され、コア軸方向の一方端が軸方向に対して直交面で基板の光導波路に対向する対向面となっており、他方端は軸方向に対して直交面の相手コネクタ当接端面となっている光コンタクトがシェル内に収納保持され、シェルの基板対向側は基板へ固定される構造であり、シェルの相手コネクタ当接端面にはコアとの光軸調整がされたガイドピン孔が設けられ、側部には相手コネクタを密着させるためのばね又はロック機構を有していることを特徴とする基板側光コネクタ。
【請求項２】
クラッド中にコアが複数本平行に配列され、コア軸方向の一方端が基板の光導波路と授受する光の光路変換のためコア配列面に対して軸方向傾斜面となっており、他方端が軸方向に対して直交面の相手コネクタ当接端面となっている光コンタクトがシェル内に収納保持され、シェルは基板の光導波路との光の授受が可能な位置に固定される構造であり、シェルの相手コネクタ当接面にはコアとの光軸調整がされたガイドピン孔が設けられていることを特徴とする基板側光コネクタ。
【請求項３】
クラッド中にコアが複数本平行に配列され、配列面側方から見て４分の１円弧の曲がり部分を有し、一方端が基板の光導波路と授受する光の光路変換のためコア配列面に対して軸方向傾斜面となっており、他方端がコア軸方向に対して直交面の相手コネクタ当接端面となっている光コンタクトがシェル内に収納保持され、シェルは基板の光導波路との光の授受が可能な位置に固定される構造であり、このシェルの相手コネクタ当接面には光軸調整されたガイドピン孔が設けられ、側部には相手コネクタを密着させるためのばね又はロック機構を有することを特徴とする基板側光コネクタ。
【請求項４】
クラッド中にコアが複数本平行に配列され、配列面側方から見てＵ字型又は４分の１円弧の曲がり部分を有し、両端がコア軸方向に対して直交面の相手コネクタ当接端面となっている光コンタクトがシェル内に収納保持され、シェルの各相手コネクタ当接端面にはコアとの光調整がされたガイドピン孔が設けられ、側部には相手コネクタを密着させるためのばね又はロック機構を有することを特徴とする中間光コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気／光複合回路基板や光配線基板等の基板間を光ケーブルを用いずに直接的に光接続する光コネクタの技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気／光複合回路基板、光配線基板等の回路ボードや光入出力を有する装置等の間の光接続は、基本的に光ケーブルを用いて行っていた。
例えば、第１の例として基板外面上に上向きに電／光変換素子を設けて電気信号を光信号に変換し、この光電変換素子に対して、内部に光路変換デバイスが実装されている光路変換コネクタを、ガイドピンで光軸を合わせて密着させ、この光路変換コネクタで光路を横方向に変換させ、そのコア端面に、光ファイバが装着されたコネクタをガイドピンで光軸を合わせて対向密着させ、光信号を光ファイバーケーブルへ伝達している（例えば、特許文献１参照）。光ファイバーケーブルの行き先では、接続相手が、光信号を受けてこれを電気信号に変換して処理する基板である場合には、上向きに光／電変換素子が設けられた基板に固定された光路変換コネクタへ、光ファイバーケーブルの先端に取り付けられているコネクタを対向密着させて光信号を送り込むことになる。
【０００３】
第２の例として、多数の回路ボードの配列に対してバックプレーンを設け、このバックプレーン上に回路ボード１個毎に対応させて光トランシーバを設け、回路ボードと光トランシーバの間は光ケーブルによるジャンパ線で結合している。バックプレーン上では電気信号処理されており、回路ボードへ送るべき信号は光トランシーバで光信号に変換されて光ジャンパーを介して送られ、回路ボードから光ジャンパーを介して送られて来る信号は光トランシーバで電気信号に変換されてバックプレーンへ送られる（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
第３の例としては、光で入出力する装置間の接続例である。
これには、光ケーブルの両端に直型の光コネクタの装着されたものを用意し、その光コネクタを装置の背後に出ている光コネクタに接続するというものである。
直型の場合にはケーブルを曲げるためのスペースが必要となるが、このスペースを小さくするために、レンズとミラーを用いて光路を直角に変換する光路変換コネクタを用いる例もある（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００４−１９１５６４号公報（図１、図２、図１２）
【特許文献２】特開２００４−１７７９６３号公報（図５、図１３、図１４）
【特許文献３】特開２０００−２２７５２９号公報（図１、図４、図５、図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記第１の例では、基板から他の基板へ光信号を送るのに、光路変換デバイスが実装されている光路変換コネクタを用い、これに光ケーブルが接続されたコネクタを接続させて光ケーブルで信号を伝送するようになっているために、直ぐ隣り合っている基板や直近で向かい合っている基板へ光信号を伝送するには、まず光ケーブルの張り回わし処理が厄介になる。そのうえ光路変換デバイスを実装する光路変換コネクタを用いるという点でも部品が多くなるという問題がある。
【０００６】
第２の例では、１つの基板から他の基板へ信号を送る場合に、まず光ジャンパで、バックプレーン上にある光トランシーバへ光信号を送り、ここで電気信号に変換してバックプレーン上を伝送させ受信基板に対応する光トランシーバで光信号に変換し、光ジャンパを介して受信基板へ光信号を送っている。このような伝送系は、例えば直近で対向する光入出力の基板間の接続を考えた場合、光トランシーバで一旦電気信号に変換してやりとりするという点が迂遠であるうえ、光トランシーバを動作させるための電源が必要になるという問題もある。
【０００７】
第３の例も、光で入出力する装置が光ケーブルによる伝送を必要とする程度に離れている場合にはよいが、直近で隣り合ったり向かい合っている基板同士の接続には、第３の例のようなコネクタを用いたり光ケーブルを用いることは不適切である。
【０００８】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点に鑑みて、直近で隣り合ったり向かい合ったりしている光入出力の基板同士を直接光接続し得る構造簡単な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】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するために以下の各構成を有する。
本発明の第１の構成は、クラッド中にコアが複数本平行に配列され、コア軸方向の一方端が軸方向に対して直交面で基板の光導波路に対向する対向面となっており、他方端は軸方向に対して直交面の相手コネクタ当接端面となっている光コンタクトがシェル内に収納保持され、シェルの基板対向側は基板へ固定される構造であり、シェルの相手コネクタ当接端面にはコアとの光軸調整がされたガイドピン孔が設けられ、側部には相手コネクタを密着させるためのばね又はロック機構を有していることを特徴とする基板側光コネクタである。
【００１０】
本発明の第２の構成は、クラッド中にコアが複数本平行に配列され、コア軸方向の一方端が基板の光導波路と授受する光の光路変換のためコア配列面に対して軸方向傾斜面となっており、他方端が軸方向に対して直交面の相手コネクタ当接端面となっている光コンタクトがシェル内に収納保持され、シェルは基板の光導波路との光の授受が可能な位置に固定される構造であり、シェルの相手コネクタ当接面にはコアとの光軸調整がされたガイドピン孔が設けられていることを特徴とする基板側光コネクタである。
【００１１】
本発明の第３の構成は、クラッド中にコアが複数本平行に配列され、配列面側方から見て４分の１円弧の曲がり部分を有し、一方端が基板の光導波路と授受する光の光路変換のためコア配列面に対して軸方向傾斜面となっており、他方端がコア軸方向に対して直交面の相手コネクタ当接端面となっている光コンタクトがシェル内に収納保持され、シェルは基板の光導波路との光の授受が可能な位置に固定される構造であり、このシェルの相手コネクタ当接面には光軸調整されたガイドピン孔が設けられ、側部には相手コネクタを密着させるためのばね又はロック機構を有することを特徴とする基板側光コネクタである。
【００１２】
本発明の第４の構成は、クラッド中にコアが複数本平行に配列され、配列面側方から見てＵ字型又は４分の１円弧の曲がり部分を有し、両端がコア軸方向に対して直交面の相手コネクタ当接端面となっている光コンタクトがシェル内に収納保持され、シェルの各相手コネクタ当接端面にはコアとの光調整がされたガイドピン孔が設けられ、側部には相手コネクタを密着させるためのばね又はロック機構を有することを特徴とする中間光コネクタである。
【発明の効果】
【００１３】
第１の構成の基板側光コネクタは直線上の光コンタクトがシェル内に収納保持され、相手コネクタ当接面および基板対向側（取付け側）は軸方向に対して直交する面となっているので、基板内光導波路の４５度斜面の位置でコアの光軸を合わせて固定取付けすることにより、光コネクタとの結合が可能となり、基板面に対して垂直方向での光の入出力が可能となり、相手コネクタ当接面には、光軸調整されたガイドピン孔が設けられているので、同様の当接面を有する相手基板の光コネクタとの当接が可能となり、またばね或いはロック機構により密着を維持できるという利点がある。
【００１４】
第２の構成の基板側光コネクタは、そのコンタクトの一方端が基板内の光導波路の傾斜端で反射される光を授受できるように傾斜面となっているため基板面に対して平行方向での光の入出力が可能となり、他方端はコア軸方向に対して直交面の相手コネクタ当接面となっており光軸調整されたガイドピン孔が設けられているので同様の当接面を有する中間コネクタとの当接が可能となる。
【００１５】
第３の構成の基板側光コネクタは、そのコンタクトがコア配列面側方から見て４分の１円弧の曲がり部分を有しており、その一方端は第２の構成のコネクタと同様に基板の光導波路の傾斜端で反射される光を授受できるように傾斜面となっているために基板に対して平行方向での光の入出力が行われるが、コンタクトの他方端、即ち相手コネクタ当接面へ行く途中で４分の１円弧の曲がりを有しているので、コンタクトの軸方向は基板面に対して垂直になっており、相手コネクタも基板面に対して垂直に当接することになる。
当接面には光軸調整されたガイドピン孔が設けられているので同様の当接面を有するコネクタとの当接が可能であり、また、側部のばね又はロック機構により両コネクタを密着させることができる。
【００１６】
これにより、本光コネクタを実装した基板同士を直接対向させて光接続ができるという利点がある。
また、第１のコネクタを装着した基板とも直接対向させて光接続ができるという利点がある。
【００１７】
第４の構成の中間光コネクタは光コンタクトがＵ字型又は４分の１円弧の曲がり部を有している。
Ｕ字型コネクタの場合には、第２の構成のコネクタが実装されている基板を対向させて、両基板のコネクタ間を光接続できるという利点がある。
また、４分の１円弧の曲がりを有するコネクタは、第１の構成のコネクタを実装されている基板と第２の構成のコネクタを実装されている基板を対向させて光接続ができるという利点がある。
【００１８】
以上のように、本発明の光コネクタは、電気／光複合回路基板や光配線基板を、光ケーブルや光路変換装置等を用いることなく簡単な構造で至近距離での光接続を可能にするという顕著な利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
第２の構成および第３の構成におけるコンタクト一方端の傾斜面は４５度とするのが望ましい。このとき基板の光導波路端の傾斜も４５度にしておく必要がある。端部の傾斜面で光が反射しさえすれば４５度でなければならないことはないが、加工の容易性、配置の単純化、光路の明確性等から４５度が望ましい。
また、第１の構成の光コネクタを基板に実装するには、基板の光導波路の端部傾斜は４５度でなければならず、基板の共通性を考慮すると４５度を標準とするのが望ましい。
【００２０】
次に、第３の構成および第４の構成における曲がりを有するコネクタの光コンタクトには、フレキシブル性を持っている高分子ポリイミドを用いるのが望ましい。
また、その曲率半径は、スネルの法則により決定される最小曲げ半径より大でなければならないが、これにできるだけ近い小さい値にすることによりコネクタの大きさを小さくすることが望ましい。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明光コネクタの実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明光コネクタに用いる光コンタクト１の構造図である。クラッド３の中に光導波路となるコア２が複数本平行に配列されている。（ａ）はコア２の軸方向の両端面が軸方向に対して直角になっているものの斜視図である。
（ｂ）は左端がほぼ４５度で傾斜切断されているものの３面図である。
（ｃ）は両端がほぼ４５度で傾斜切断されているものの３面図である。
材質はクラッド、コアともにフレキシブル性を有する高分子ポリイミドであるが屈折率が異なる。コアの屈折率はクラッドの屈折率より大きいが、その差は１％程度である。これを高分子ポリイミド導波路アレイと呼んでいる。
フレキシブル性があることにより曲げることが可能であり、光路の変換が可能であるが、その曲率半径は、スネルの法則によって定まる最小曲率半径より大きくする必要がある。この曲げが可能なことにより、ミラーやレンズを用いた光路変換装置を用いることなく、光路方向を変えることができるという利点がある。
【００２２】
また、（ｂ）や（ｃ）のように、コア軸方向の端部を斜めにダイシングすることにより、コア中を伝搬して来た光は、その方向と傾斜面の法線とのなす角がスネルの法則による全反射角より大きければ全反射するので光の方向を変えることができる。
従って、スネルの法則による全反射角が４５度より小さければ、例えば（ｂ）の左端の傾斜をコア軸に対して４５度の傾斜にすることにより、コア２中を右から左へ伝搬する光は左端で下方へ直角に曲がることになる。
本発明の光コネクタは、以上のような曲げによる光路変換や傾斜端面における反射による光路変換を用いるので、基板対基板間で光ケーブルを用いずにコネクタのみによって直接的に光の授受が可能となる。
【００２３】
図２は、本発明第１の構成の基板側光コネクタと第２の構成の基板側光コネクタを用いた実施例の３面図である。
（ａ）は光信号の伝搬路を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
上基板４および下基板５はそれぞれ、電気／光複合回路基板または光配線基板である。上基板４内には光導波路８を有しており、下基板５には光導波路９を有している。
上基板４の下端部分は下基板５に固定された光コネクタ７のシェル１３に設けられた孔１４に挿入されるようになっている。
【００２４】
また、上基板４には光コネクタ６が固定取付けされており、下基板５には光コネクタ７が固定取付けされている。上基板４においては光導波路８の下端部が傾斜面となっており、ここで光信号は反射され、光コネクタ６の高分子ポリイミド導波路アレイ１２の上端の傾斜面に進入し、ここで反射されてコア２を伝搬し、光コネクタ６の下端面に達する。光コネクタ６の下端面は、下基板５に固定されている光コネクタ７の高分子ポリイミド導波路アレイ１２と光軸合わせ調整された状態で突合している。この光軸調整された状態は、図２の（ｂ）に示すガイドピン１１によって維持されている。
【００２５】
即ち、光コネクタ６と同７のガイドピン孔にガイドピン１１を挿入することにより、両コネクタのコアの光軸が一致するようにガイドピン孔が明けられている。
従って、光は光コネクタ６から同７へ伝搬し、高分子ポリイミド導波路アレイ１２の下端から下へ伝搬する。
下基板５の光導波路９の右端は、光コネクタ７のアレイの下の部分で４５度の傾斜面となっているため、ここで反射され光導波路９のコアの中を伝搬して行くことになり、結局、上基板４の光導波路８と下基板５の光導波路９は光接続された状態となる。
【００２６】
光導波路８、同９、高分子ポリイミド導波路アレイ１２は、光可逆性があるから光は両方向いずれの場合であっても伝搬する。また、光コネクタ６と同７の端面同士の密着をよくし且つ維持するために光コネクタ７の方にばね１０が固定取付けされており、その上端側を光コネクタ６の上端側に引っ掛けるようにしている。
以上のように、上基板４と下基板５に固定取付けされた光コネクタ同士は突合させるだけで、基板から基板への光経路が形成される。
【００２７】
図３は、本発明第２の構成の基板側コネクタと第４の構成の中間光コネクタを用いた実施例の３面図である。
（ａ）は光の伝搬路を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。（ａ）および（ｂ）は左右対称となっている。
上基板４は光導波路８を有しており、その傾斜端と光コネクタ６の傾斜面が対向するように光コネクタ６が上基板４に固定取付けされている。
下基板５も同様に光導波路９を有しており、その傾斜端と光コネクタ６の傾斜面が対向するように光コネクタ６が固定取付けされている。その間に、横Ｕ字状の高分子ポリイミド導波路アレイ１２をシェル１３内に収納保持した中間光コネクタ１５が介在し、高分子ポリイミド導波路アレイ１２の上側端面は光コネクタ６の端面とそれぞれのコアの光軸が一致するようにして密着突合し、アレイの下側端面は光コネクタ６の端面とそれぞれのコアの光軸が一致するようにして密着突合している。
光軸の一致は中間光コネクタ１５のシェル１３と、光コネクタ６、同６のシェルに設けられたガイドピン孔へ図の（ｃ）のようにガイドピン１１を挿入して結合することにより得られており、また密着はシェル１３に固定取付けされたばね１０を光コネクタ６、同６へ引っ掛けることにより得られている。
【００２８】
図３の例では左右対称に設けられているので、左右２つの中間光コネクタを止めるために止め具１６が用いられている。止め具１６は（ｂ）に示すように断面コの字形をしており、一方側（図の（ｂ）では下側）から嵌め込みロック機構１７でロックするようになっている。
【００２９】
こうして上基板４の光導波路８と下基板５の光導波路９とが光結合することになる。
図３の例では中間光コネクタは横Ｕ字型であるが、このような形状に限定されるものではなく、基板側コネクタの位置に応じて別の形態をとってもよい。
【００３０】
図４は、本発明第３の構成の基板側光コネクタを用いた実施例の光伝搬路を示す側面図と、コネクタの突合面を示す図である。
上基板４は光導波路８を有しており、光コネクタ２６が固定取付けされている。光コネクタ２６はシェル１３中に、４分の１円弧の曲がりを有する高分子ポリイミド導波路アレイ１２が収納保持されている。位置関係は光導波路８の傾斜端面と高分子ポリイミド導波路アレイ１２の傾斜端面が丁度、縦方向で見た場合、上下関係となる位置関係となっている。
下基板５は光導波路９を有しており、光コネクタ２７が固定取付けされている。光コネクタ２７は、ロック機構１７の部分を除いては、光コネクタ２６を逆さにした形となっている。光導波路９との結合も光コネクタ２６の場合と同様である。
【００３１】
図４の（ａ）は光コネクタ２６と光コネクタ２７が上下から、それぞれの高分子ポリイミド導波路アレイ１２のコア２の光軸が一致するようにして密着させた状態の図である。
光軸合わせは、各コネクタのシェル１３に予め光軸調整されて設けられているガイドピン孔にガイドピン１１を挿入して嵌合させることにより得られる。また、この密着状態を維持するためシェル１３の側部にロック機構１７が設けられている。
【００３２】
こうして上基板４の光導波路８と下基板５の光導波路９との間で光信号の授受が可能となる。
図４では、左右対称の２系統となっているが、それに限られるものではないし、又、基板の光導波路の位置が異なる位置であってもよい。配置に合わせて構成すればよい。
【００３３】
図５は、本発明第１の構成の基板側コネクタを用いた実施例の３面図である。（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
この構造は、立てた光コネクタ７を上下から上基板４と下基板５で挟んだ形となっている。
配置は、光コネクタ７の高分子ポリイミド導波路アレイ１２の端部が上下の基板の光導波路８および同９の傾斜端面の位置に来るようにし、それぞれの反射光軸が光コネクタ７の光軸と一致するようになっている。
光軸の一致は上下の基板と光コネクタ７に設けられたガイドピン孔１８にガイドピン１１を通すことによって得られる。
【００３４】
この状態で維持させるための手段は、図示されてはいないが、コ字型の枠を嵌めるなど種々考えられる。
図５の構成は、上基板４の光導波路８と下基板５の光導波路９を結合する最も単純な構成である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の光コネクタに用いる光コンタクトの実施例の構造図である。
【図２】本発明第１の構成の基板側光コネクタと第２の構成の基板側光コネクタを用いた実施例の３面図である。
【図３】本発明第２の構成の基板側コネクタと第４の構成の中間光コネクタを用いた実施例の３面図である。
【図４】本発明第３の構成の基板側光コネクタを用いた実施例の光伝搬路を示す側面図とコネクタ突合面を示す図である。
【図５】本発明第１の構成の基板側光コネクタを用いた実施例の３面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  光コンタクト
２  コア
３  クラッド
４  上基板
５  下基板
６  光コネクタ
７  光コネクタ
８  光導波路
９  光導波路
１０  ばね
１１  ガイドピン
１２  高分子ポリイミド導波路アレイ
１３  シェル
１４  孔
１５  中間光コネクタ
１６  止め具
１７  ロック機構
１８  ガイドピン孔
２６  光コネクタ
２７  光コネクタ
【図１】
2007248544.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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