(57)【要約】      （修正有）【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、接続完了後は光伝送媒体が浮き上がることなく固定することができ、また、光伝送媒体が帯電することを抑制する光学接続構造を提供する。【解決手段】基板１に対して垂直方向に光軸が向くように発光素子２または受光素子２が実装され、ハウジング４内にて、光伝送媒体５を配設した光伝送媒体固定部材６が基板８上に固定され、光伝送媒体５の端部が、発光素子２または受光素子２に向けて位置決めされており、さらに、ハウジング４は、導電性の除電部材７ａによって固定されているとともに基板１にアースされている。【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または受光素子が実装されたプリント基板上において、
ハウジング内にて、光伝送媒体を配設した光伝送媒体固定部材が上記基板上に固定され、
上記光伝送媒体の端部が、上記発光素子または受光素子に向けて位置決めされており、
さらに、上記ハウジングは、導電性の除電部材によって固定されているとともに上記基板にアースされていることを特徴とする光学接続構造。
【請求項２】
前記除電部材は、金属製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】
前記除電部材は、ハウジングと基板を貫通する除電用ピン、またはハウジングと基板の周囲の一部を取り囲む除電用コの字部材であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学接続構造。
【請求項４】
前記ハウジングは、前記除電部材によって前記基板に固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか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、光ファイバを折り曲げて光ファイバの断面を光機能部品に突き当てることが必要になるなど、接続が困難であり、この際の光ファイバ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、本来の接続位置から外れてしまったり、光機能部品を破損させる恐れがあった。さらに、位置決めが完了し、正確に接続ができた場合でも、光ファイバが垂直方向に曲げられているため、光ファイバ自身の復元力によって、基板と平行に配置された部分の光ファイバが基板の鉛直上方へ浮いてしまう傾向があり、問題となっていた。
【０００５】
光ファイバを基板に垂直に接続させるために、レンズ等の反射層を用いて、光ファイバ断面と光機能部品を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】
さらに、別の問題として、光ファイバは導電性を有さないため、静電気が帯電してしまい、この静電気によって基板上の光機能部品が悪影響を受けるという問題もあった。
【０００７】
【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】
【０００８】
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、接続完了後は光伝送媒体が浮き上がることなく固定することができ、また、光伝送媒体が帯電することを抑制す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】
【０００９】
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または受光素子が実装されたプリント基板上において、ハウジング内にて、光伝送媒体を配設した光伝送媒体固定部材が基板上に固定され、光伝送媒体の端部が、発光素子または受光素子に向けて位置決めされており、さらに、ハウジングは、導電性の除電部材によって固定されているとともに基板にアースされていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光学接続構造によれば、光伝送媒体が垂直に曲げられて発光素子および受光素子に向けて位置決めされているので、基板上で大きなスペースを占有することがなく、また、除電部材によってハウジングと基板とが固定されているため光伝送媒体が基板から遊離することがない。そのため、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、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。さらに、ハウジングが除電部材で基板にアースされているので、光伝送媒体に帯電することがなく、光機能部品および周囲の部品等に電荷による悪影響を与えることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施形態１
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第１の実施形態を示した図である。本実施形態の光学接続構造においては、図１に示すように、基板１上には、発光素子または受光素子等の光機能部品２が、基板１の垂直方向に光軸が向くように実装されている。また、基板１上においては、光伝送媒体５およびこれらを固定するための光伝送媒体固定部材６が配設された支持基板８が、支持基板固定台座３を介して、基板１に固定されている。支持基板８に配設された光伝送媒体５は、突き当て部材９によって垂直に曲げられ、光伝送媒体５の先端は、光機能部品２と光軸が合うように位置決めされ、対向させられている。また、これらはハウジング４内に収納されている。
【００１２】
図２〜４は、図１において光学接続構造をそれぞれ方向Ａ〜Ｃから見た図である。本実施形態においては、図１〜４に示すように、ハウジング４上には、除電部材である除電用ピン７ａが基板１の裏側まで貫通する形で配置されており、基板１とハウジング４とが固定されている。
【００１３】
本発明における基板１は、基板に対して垂直方向に光軸が向くように発光素子や受光素子等の光機能部品２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、上記実施形態を示す図１〜４では、基板１上に光伝送媒体５と光機能部品２が２対設けられた構成が例示されているが、この数は任意とすることができる。
【００１４】
また、本発明における光伝送媒体５は、光機能部品と接続する端部近傍において、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。また、光伝送媒体として、光導波路を用いることができ、その形状および材質は、適宜選択して使用することができる。さらに、光伝送媒体における屈折率分布は、ステップ分布やグレーテッド分布等、使用目的により適宜選択することができる。 
【００１５】
さらに、本発明における光伝送媒体固定部材６は、基板１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固定部材として用いることもできる。 
【００１６】
さらには、本発明における突き当て部材９は、支持基板８上に配設された光伝送媒体５の端部を光機能部品２に向けて位置決めし、光伝送媒体の光軸と光機能部品の光軸とを位置合わせする部材である。本発明における突き当て部材としては、図２に示すように、単に部材表面を光伝送媒体に当接させるものでもよいが、光伝送媒体を嵌合させることのできる溝が形成された構造や、光伝送媒体を挿入できる貫通孔を有する構造など、光伝送媒体を折り曲げて固定できる構造であれば特に限定されない。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。
【００１７】
上記の支持基板８及び突き当て部材９は、図に示すようにそれぞれ別々の部材として設けることもできるが、これらが一体となった構成のものとすることもできる。なお、上記の支持基板及び突き当て部材の形状は、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、支持基板固定台座、支持基板、光伝送媒体固定部材及び突き当て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】
本発明の除電部材である除電用ピン７ａは、図に示すように、ハウジング４の上から基板１の下まで貫通し、ハウジング４を基板１に固定している。この除電用ピン７ａは、垂直に折り曲げられた光伝送媒体が自身の復元力で反発して基板から浮き上がらないように固定するとともに、光伝送媒体を基板にアースすることにより、光伝送媒体が帯電することを防止する機能を有する。そのため、除電用ピンの材質としては導電性を有することが要求され、具体的には、金属、例えば、銅、リン青銅、ニッケル、金等を使用することができる。
【００２０】
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。 
【００２１】
実施形態２
次に、本発明の光学接続構造の他の変更例について説明する。図５は、本発明の光学接続構造の第２の実施形態を示した図である。本実施形態の光学接続構造においても図１と同様、図５に示すように、基板１上には、発光素子または受光素子等の光機能部品２が、基板１の垂直方向に光軸が向くように実装されている。また、基板１上においては、光伝送媒体５およびこれらを固定するための光伝送媒体固定部材６が配設された支持基板８が、支持基板固定台座３を介して、基板１に固定されている。支持基板８に配設された光伝送媒体５は、突き当て部材９によって垂直に曲げられ、光伝送媒体５の先端は、光機能部品２と光軸が合うように位置決めされ、対向させられている。また、これらはハウジング４内に収納されている。
【００２２】
図６〜８は、図５において光学接続構造をそれぞれ方向Ａ〜Ｃから見た図である。本実施形態においては、図５〜８に示すように、ハウジング４には、除電部材である除電用コの字部材７ｂがハウジング４の周囲を取り囲む形で配置されており、基板１とハウジング４とが固定されている。
【００２３】
本発明の除電部材である除電用コの字部材７ｂは、図に示すように、略コ字状であり、基板１の下側から基板を貫通してハウジング４の上面までを取り囲み、ハウジング４を基板１に固定している。この除電用コの字部材７ｂは、垂直に折り曲げられた光伝送媒体が自身の復元力で反発して基板から浮き上がらないように固定するとともに、光伝送媒体を基板にアースすることにより、光伝送媒体が帯電することを防止する機能を有することは、上述の除電用ピン７ａと同様である。そのため、除電用コの字部材の材質としても、導電性を有することが要求され、具体的には、金属、例えば、銅、リン青銅、ニッケル、金等を使用することができる。
【００２４】
本実施形態における基板、光機能部品、支持基板固定台座、ハウジング、光伝送媒体、光伝送媒体固定部材、支持基板、突き当て部材といった他の構成要素は、上述の第１の実施形態における構成要素と同様に、適宜選択することが可能である。また、除電部材の形状についてはこれに限られず、例えばロ字状にしてハウジングを取り囲むようにしてもよい。
【実施例】
【００２５】
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。
［実施例］
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、光伝送媒体固定部材である厚さ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８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光伝送媒体固定部材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。この光ファイバを突き当て部材に当接させて光軸を垂直に曲げ、ハウジングに収納したものを、基板に載置して発光素子および受光素子に位置合わせし、ニッケルを金メッキした除電用ピンを用いて基板に固定し、実施例の光学接続構造を作製した。
【００２６】
［比較例］
除電用ピンを使用しなかった以外は上記実施例と同様にして、比較例の光学接続構造を作製した。
【００２７】
［光機能部品への影響］
実施例および比較例においてＬＥＤを発光させてＰＤにより受光した。その際のノイズの発生の有無をオシロスコープにより評価した。その結果、実施例の光学接続構造ではノイズは発生しなかったが、比較例の光学接続構造ではパルス信号の前後にノイズの発生が確認された。
【００２８】
［周囲の部品等への影響］
プラスチック光ファイバと平行に基板上に２本の銅製電気伝送線路を配設し、差動信号を伝送させてアイパターンで評価した。その結果、実施例の光学接続構造では変化はなく良好な結果が得られたが、比較例の光学接続構造ではジッタが増加する傾向があった。
【００２９】
［固定の効果］
実施例の光学接続構造では光ファイバの浮き上がりはなかったが、比較例の光学接続構造では光ファイバが浮き上がりが観察された。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】除電用ピンを使用した、本発明の光学接続構造の一実施形態を示した側面図である。
【図２】図１の光学接続構造を方向Ａから見た平面図である。
【図３】図１の光学接続構造を方向Ｂから見た正面図である。
【図４】図１の光学接続構造を方向Ｃから見た背面図である。
【図５】除電用コの字部材を使用した、本発明の光学接続構造の他の実施形態を示した側面図である。
【図６】図５の光学接続構造を方向Ａから見た平面図である。
【図７】図５の光学接続構造を方向Ｂから見た正面図である。
【図８】図５の光学接続構造を方向Ｃから見た背面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…基板、２…光機能部品（発光素子または受光素子）、３…支持基板固定台座、４…ハウジング、５…光伝送媒体、６…光伝送媒体固定部材、７ａ…除電用ピン、７ｂ…除電用コの字部材、８…支持基板、９…突き当て部材
【図１】
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【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】
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【図８】
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