(57)【要約】【課題】高精度なフェルール、スリーブを用いることなく、ＰＯＦコードを受光素子に連結させる。【解決手段】光トランシーバモジュール１０を、ケース１１、モジュール本体１２、ファイバ挿入ガイド１３、ファイバ固定キャップ１４から構成する。モジュール本体１２を樹脂製の一体成形品から構成し、受光素子２０を内蔵させる。受光素子２０の受光面２０ａ側に、集光レンズ部２３、拡開ガイド面２５を形成する。拡開ガイド面２５を円錐形状に形成し、ＰＯＦコード１５の先端面１５ａをファイバ固定キャップ１４により拡開ガイド面２５に突き当てる。この突き当てにより、ＰＯＦコード１５の光軸ＣＬ１が受光素子２０の光軸ＣＬ２に一致する。高精度なフェルールやスリーブを用いることなく、簡単且つ容易にＰＯＦコード１５と受光素子２０の光軸を一致させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバが接続され、該光ファイバ中を伝送する光信号の受光面又は投光面を有し、前記光信号及びこの光信号に対応する電気信号のいずれか一方の信号を他方の信号に変換する光デバイスと、前記光デバイスの受光面又は投光面に対向するように該光デバイス及び前記光ファイバの間に配置されるレンズとを有する光トランシーバモジュールにおいて、
前記光デバイスを内蔵し、前記レンズが一体で形成される透明樹脂成形体と、
前記透明樹脂成形体の前記レンズの周辺部に形成され、前記光ファイバの先端が突き当てられる略円錐面からなる拡開ガイド面と、
前記透明樹脂成形体が収納されるケースと、
前記ケースに設けられ、前記光ファイバを保持して前記拡開ガイド面に光ファイバ先端を押し当てる光ファイバ保持部材と
を備えたことを特徴とする光トランシーバモジュール。
【請求項２】
前記光ファイバ保持部材による前記光ファイバ先端の前記拡開ガイド面への押し当てによって、前記拡開ガイド面の中心軸が前記光デバイスの受光面又は投光面の中心位置に一致し、且つ前記受光面又は投光面に直交することを特徴とする請求項１記載の光トランシーバモジュール。
【請求項３】
前記光ファイバ先端が前記拡開ガイド面の開口内に位置する範囲内で、前記透明樹脂成形体を前記ケース内で前記光ファイバの光軸に直交する方向に移動自在に保持することを特徴とする請求項１又は２記載の光トランシーバモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイスとレンズとが一体化されており、光信号伝送システムに用いられる光トランシーバモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光伝送システムとしては、例えば特許文献１に示されるように、伝送路にシングルモードファイバを用いた構成が知られている。伝送路にシングルモードファイバを用いた光信号伝送システムでは、映像、音声、データ等の信号を変調することで生成される信号（以下、変調信号と称する）が、レーザ駆動回路を介してレーザモジュールに入力される。レーザモジュールでは、変調信号に基づき強度変調された光信号（以下、光変調信号と称する）が生成される。光変調信号は、光伝送路を通過して受光モジュールに送られ、再び変調信号に変換されて出力された後、元の信号に復調される。
【０００３】
レーザモジュールは、レーザダイオード，集光レンズ群及びピグテールから構成される。ピグテールは、アイソレータ，光ファイバ及び光コネクタを備える。レーザモジュールに入力された変調信号は、レーザダイオードにおいて光変調信号に変換される。光変調信号は、集光レンズ群によって光ファイバのファイバ入射面に集光され、十分な光量の光変調信号が光ファイバに入射される。
【０００４】
光変調信号は、ピグテールの光コネクタと接続される光コネクタと、光ファイバとから構成される光伝送路内で伝搬され、ファイバ出射面から出射される。出射された光変調信号は、集光レンズによって受光素子の受光面に集光され、受光素子において変調信号に変換される。再生された変調信号は、増幅器を通過して出力される。
【０００５】
従来の光信号伝送システムでは、モーダルノイズの発生を低減する観点から、光ファイバとしてシングルモード光ファイバ（SMF ）が用いられていた。これに伴い、シングルモードで発振する分布帰還型レーザダイオード（DFB-LD）が投光器として用いられていた。光変調信号の反射戻り光がレーザダイオードに達すると、雑音が増加してしまう。このため、光コネクタを、反射減衰量が小さい物理結合型（例えばＰＣ結合）とするとともに、光コネクタにおいて光ファイバの端面を十分に研磨する必要がある。また、受光素子の受光面における反射が光伝送路に戻るのを防止するために、光ファイバの出射面が受光素子に対して斜めに配置されている。さらに、ピグテールに光アイソレータを設けることで、反射戻り光を低減させている。
【０００６】
また、特許文献２及び３では、シングルモードのガラス光ファイバを用いる代わりに、マルチモード光ファイバを用いてアナログ光信号通信を行う態様が開示されている。また、引用文献４では、光学的・機械的精度が高く信頼性の高い光トランシーバが開示されている。
【特許文献１】特開昭６３−２１８９０９号公報
【特許文献２】特開２００４−２６６６６３号公報
【特許文献３】特開２００５−３１８５３２号公報
【特許文献４】特開平１１−１６８２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように、シングルモードの光ファイバや、マルチモードの光ファイバを用いて光通信を行う場合に、いずれにしろ、光ファイバと各トランシーバモジュールとの光軸を精度よく合わせる必要がある。このため、例えば引用文献４に示されるように、高精度なフェルールやスリーブを用いる必要があり、施工を簡単に且つ安価に行うことができないという問題がある。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、高精度なフェルールやスリーブを不要として、簡単且つ容易に接続作業が行え、しかも光ファイバとの結合軸ズレに起因する結合損失を小さくすることができるようにした光トランシーバモジュールを安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明では、光ファイバが接続され、該光ファイバ中を伝送する光信号の受光面又は投光面を有し、前記光信号及びこの光信号に対応する電気信号のいずれか一方の信号を他方の信号に変換する光デバイスと、前記光デバイスの受光面又は投光面に対向するように該光デバイス及び前記光ファイバの間に配置されるレンズとを有する光トランシーバモジュールにおいて、前記光デバイスを内蔵し、前記レンズが一体で形成される透明樹脂成形体と、前記透明樹脂成形体の前記レンズの周辺部に形成され、前記光ファイバの先端が突き当てられる略円錐面からなる拡開ガイド面と、前記透明樹脂成形体が収納されるケースと、前記ケースに設けられ、前記光ファイバを保持して前記拡開ガイド面に光ファイバ先端を押し当てる光ファイバ保持部材とを備えることを特徴とする。
【００１０】
なお、前記光ファイバ保持部材による前記光ファイバ先端の前記拡開ガイド面への押し当てによって、前記拡開ガイド面の中心軸が前記光デバイスの受光面又は投光面の中心位置に一致し、且つ前記受光面又は投光面に直交することが好ましい。また、前記光ファイバ先端が前記拡開ガイド面の開口内に位置する範囲内で、前記透明樹脂成形体を前記ケース内で前記光ファイバの光軸に直交する方向に移動自在に保持することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光デバイスの光軸と光ファイバの光軸とを簡単に合わせることができる。したがって、従来のような高精度なフェルールやスリーブが不要となり、簡単に且つ容易に光トランシーバモジュールと光ファイバの光軸を合わせた状態でこれらを接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に示すように、本発明の光トランシーバモジュール１０は、ケース１１と、モジュール本体１２と、ファイバ挿入ガイド１３と、ファイバ固定キャップ１４とから構成されている。この光トランシーバモジュール１０には、プラスチック光ファイバ（以下、単にＰＯＦという）コード１５が接続される。
【００１３】
ＰＯＦコード１５は、本実施形態では、グレートインデックス（ＧＩ）型のＰＯＦ素線１６と被覆部１７とから構成されている。ＧＩ型ＰＯＦ素線１６は、屈折率が径方向中心に向かうに従い次第に高くなるように構成されている。このＰＯＦ素線１６の直径は、現状では７５０μｍ及び１ｍｍの２種類が用意されているが、これらのいずれを用いてもよく、また、これら以外の外径を有するものに対しても本発明を適用することができる。なお、被覆部１７は省略してもよく、この場合にはＰＯＦ素線１６をそのまま光ファイバとして用いる。
【００１４】
ＰＯＦコード１５の先端は、被覆部１７が切り取られており、ＰＯＦ素線１６が剥き出しになっている。また、ＰＯＦ素線１６の先端はＰＯＦ素線１６の中心軸に対し直角になるように先端加工処理が行われている。
【００１５】
モジュール本体１２は、光デバイスとしての受光素子２０を内蔵した透明樹脂成形体２１と、受光素子２０で光信号から変換された電気信号を処理する電子回路基板２２とから構成されている。電子回路基板２２には電装品２２ａが取り付けられている。
【００１６】
受光素子２０に対面する位置でモジュール本体１２には、モジュール本体１２と一体で成形された集光レンズ部２３が形成されている。集光レンズ部２３は、光トランシーバモジュール１０に接続されたＰＯＦコード１５からの光信号を集光し、受光素子２０の受光面２０ａに入射させる。
【００１７】
集光レンズ部２３の光信号の入射側で透明樹脂成形体２１には、円錐形状の凹部２４が形成されている。この凹部２４の円錐面は拡開ガイド面２５とされ、この拡開ガイド面２５に、ＰＯＦコード１５の先端面１５ａが突き当てられる。拡開ガイド面２５を構成する前記円錐状凹部２４の中心軸は、受光素子２０の受光面２０ａの中心位置に一致し、且つ受光面２０ａに直交している。これにより、ＰＯＦコード１５の先端面１５ａが拡開ガイド面２５に突き当てられると、ＰＯＦコード１５は拡開ガイド面２５に案内されて、ＰＯＦコード１５の光軸ＣＬ１と、受光素子２０の受光面２０ａの中心軸（光軸）ＣＬ２とが一致した状態になる。
【００１８】
拡開ガイド面２５は、現在提供されているＧＩ型ＰＯＦ素線１６の外径規格である７５０μｍ、及び１ｍｍに合わせて、最小径が７５０μｍ以下であり、最大径が挿入の容易性を考慮し、例えば３ｍｍ程度に形成してある。この場合には、７５０μｍ、１ｍｍの２種類のＧＩ型ＰＯＦに対して使用が可能になる。なお、このような併用タイプとすることなく、７５０μｍと１ｍｍとの各ＧＩ型ＰＯＦに合わせて、専用の拡開ガイド面２５を形成してもよい。
【００１９】
ケース１１は、モジュール本体１２を固定して、内部に収納するものであり、ケース本体１１ａと蓋部１１ｂと取り付けステー１１ｃとから構成されている。ケース１１には、図示は省略したが、コネクタが設けられている。コネクタは、前記電子回路基板２２に接続されている端子を備えており、外部の通信機器と電気的に接続が可能になっている。なお、コネクタの代わりにコードをケース１１から引き出してもよい。
【００２０】
ケース１１には、ファイバ挿入ガイド１３が一体に形成されている。このファイバ挿入ガイド１３は、従来のスリーブとして機能するものの、スリーブのようにＰＯＦコードの光軸を受光素子２０の光軸ＣＬ２に合わせるように、寸法精度が高く要求されるものと異なり、単に、ＰＯＦコード１５が挿入可能な程度の筒状に形成されている。
【００２１】
また、ケース１１には、前記ファイバ挿入ガイド１３の取り付け部として、雌ねじ部３０が形成されている。そして、ファイバ挿入ガイド１３の外周面に形成した雄ねじ部３１を雌ねじ部３０に螺合することで、モジュール本体１２がケース１１内に確実に固定される。なお、このような固定方法に代えて、または加えて、ネジや接着などにより固定してもよい。本実施形態では、ファイバ挿入ガイド１３のケース１１からの脱落を防止するために、接着剤を用いて取り付け部をネジ止め後に固着しているが、単にロックナットやその他の固定手段を用いて固定してもよい。
【００２２】
ファイバ固定キャップ１４は、キャップ本体４０と、コイルバネ４１と、押圧リング４２とを備えている。キャップ本体４０の内周面４０ａには、雌ねじ部４３及びストッパ４４が形成されている。雌ねじ部４３は、ファイバ挿入ガイド１３のキャップ取り付け用雄ねじ部４５に螺合する。ストッパ４４は、押圧リング４２及びコイルバネ４１のキャップ本体４０内での移動を規制し、キャップ本体４０の内周面から押圧リング４２及びコイルバネ４１が脱落することを防止するためのものであり、押圧リング４２が係止する係止面４４ａを備えている。コイルバネ４１は、押圧リング４２をモジュール本体１２側に向けて付勢する。キャップ本体４０は蓋部４０ｂを備えている。蓋部４０ｂを外すことで、押圧リング４２及びコイルバネ４１が内部に収納される。また、蓋部４０ｂをキャップ本体４０に固着することで、キャップ本体４０内に押圧リング４２及びコイルバネ４１が収納される。
【００２３】
押圧リング４２は、複数の爪４６を内周面に備えている。爪４６はバネ性を有する。これにより、ＰＯＦコード１５の挿入時には被覆部１７に係止することがなく、挿入が容易に行える。また、挿入とは逆方向への引き抜き時には、爪４６が被覆部１７に食い込む。したがって、爪４６を介し被覆部１７が押圧リング４２に固定される。そして、コイルバネ４１によりＰＯＦコード１５が受光素子２０の光軸ＣＬ２方向で、受光素子２０に近づくように付勢される。この付勢により、たとえＰＯＦコード１５の光軸ＣＬ１が受光素子２０の光軸ＣＬ２とずれた状態であっても、ＰＯＦコード１５の先端面１５ａが、拡開ガイド面２５に当たって案内されるため、ＰＯＦコード１５の光軸ＣＬ１が受光素子２０の光軸ＣＬ２と一致する。また、受光素子２０の受光面２０ａに対して、凹部２４の円錐面中心軸が一致するように拡開ガイド面２５が形成されているため、ＰＯＦコード１５の先端面１５ａが拡開ガイド面２５に案内されることで、ＰＯＦコード１５の光軸ＣＬ１が受光面２０ａに対し直交するようになる。
【００２４】
なお、コイルバネ４１及び押圧リング４２により、ファイバ固定キャップ１４のＰＯＦコード付勢手段を構成しているが、これらの形態に限定されるものではなく、ＰＯＦコード１５を拡開ガイド面２５に押し付ける機能を有するものであればよい。
【００２５】
次に、本実施形態の作用を説明する。光トランシーバモジュール１０にＰＯＦコード１５を取り付ける場合には、先ず先端加工処理により、ＰＯＦコード１５の先端面１５ａを光軸ＣＬ１に直角に切断する。また、先端面１５ａからＬ１分だけ被覆部１７を剥き取る。これらは専用の加工具を用いることで、迅速に行うことができる。
【００２６】
次に、ファイバ固定キャップ１４に、ＰＯＦコード１５を差し込み、ＰＯＦコード１５の先端面１５ａがファイバ固定キャップ１４から所定の長さだけ出るように、押圧リング４２内にＰＯＦコード１５を挿入する。ＰＯＦコード１５を挿入した後に所定位置で停止した後に抜き出すようにＰＯＦコード１５を引っ張ると、爪４６が被覆部１７に食い込み、押圧リング４２の内周面にＰＯＦコード１５が固定される。
【００２７】
この状態で、ファイバ固定キャップ１４をケース１１のファイバ挿入ガイド１３に差し込んで、ネジ込む。ファイバ固定キャップ１４をネジ込んでいくと、コイルバネ４１の付勢によりＰＯＦコード１５の先端面１５ａが拡開ガイド面２５に当たって、ＰＯＦコード１５の光軸ＣＬ１と受光素子２０の光軸ＣＬ２とが一致するとともに、受光素子２０の受光面２０ａに対してＰＯＦコード１５の光軸ＣＬ１が直交するようになる。
【００２８】
このように、本実施形態では、拡開ガイド面２５とこれに向けてＰＯＦコード１５を付勢する付勢手段を用いることにより、フェルールやスリーブなどの従来必要であった高精度な部品を用いることなく、ＰＯＦコード１５の光軸ＣＬ１と受光素子２０の光軸ＣＬ２とを簡単に一致させることができるようになる。
【００２９】
なお、上記実施形態では、光トランシーバモジュールの光デバイスとして受光素子２０を用いた例を説明したが、光デバイスとしては発光素子を用いたものであってもよい。
【００３０】
次に、図２を参照して、光トランシーバモジュールとＰＯＦコードとを用いた光アナログ信号伝送システムについて説明する。光アナログ信号伝送システム５０は、キャリア変調信号を光変調信号に変換するレーザモジュール５１と、光変調信号を伝送するＰＯＦコード５２と、光変調信号をキャリア変調信号に変換する受光モジュール５３とから構成されている。レーザモジュール５１が光デバイスとしてレーザダイオード５６を用いた本発明の光トランシーバモジュールであり、受光モジュール５３が光デバイスとして受光素子６２を用いた本発明の光トランシーバモジュールである。
【００３１】
キャリア変調信号は、変調器５４において、映像、音声、データ等のベースバンド信号をキャリア（正弦波）で変調することで生成される。ここで、ベースバンド信号がアナログ信号の場合は、AM（Amplitude Modulation）やFM（Frequency Modulation）等のアナログ変調方式により変調される。一方、ベースバンド信号がデジタル信号である場合は、PSK （Phase Shift Keying）やQAM （Quadrature Amplitude Modulation)などのデジタル変調方式により変調される。キャリア変調信号は、増幅器５５を経由してレーザモジュール５１に入力される。
【００３２】
レーザモジュール５１に入力されたキャリア変調信号は、可視光域のレーザ光を発するレーザダイオード５６において光変調信号に変換される。光変調信号は、集光レンズ部６０によってＰＯＦコード５２のファイバ入射面５２ａに集光され、十分な光量の光変調信号がＰＯＦコード５２に入射される。
【００３３】
光変調信号は、ＰＯＦコード５２内で伝搬され、ファイバ出射面５２ｂから出射される。出射された光変調信号は、集光レンズ部６１を介して受光素子６２において変調信号に変換され、増幅器６３を通過して出力される。
【００３４】
このような光信号伝送システムを構築する際に、本発明の光トランシーバモジュールを用いることによって、簡単且つ容易にしかも精度良く、光デバイスの光軸とＰＯＦコードの光軸とを一致することができる。なお、上記実施形態では、光アナログ信号伝送システムを例にとって説明したが、光デジタル信号伝送システムに本発明を実施してもよい。
【００３５】
次に、図３を参照して、本発明の第２実施形態である光トランシーバモジュール７０について説明する。この光トランシーバモジュール７０は、ＰＯＦコード保持部材としてのケース７１、及びファイバ固定キャップ７２の構成を簡素化したものである。また、モジュール本体７３も、透明樹脂成形体７４内にフォトダイオード７５及びこれの基板７６、電子部品７７及びこれの基板７８、リードフレーム７９等を一体化して内蔵させたものを用いている。透明樹脂成形体７４は直方体状に形成されているが、これは円柱体状やその他の形状であってもよい。リードフレーム７９には図示しないリード線が接続され、このリード線を介して信号がケース７1の外部に送られる。なお、本実施形態では受光器として用いる場合を例にとっているが、投光器として用いる場合にはフォトダイオード７５の代わりに例えばＬＥＤやレーザダイオードを配置すればよい。
【００３６】
ケース７１は基部７１ａとＰＯＦコード保持部７１ｂとから構成されている。基部７１ａには収納穴８２が形成されており、この収納穴８２にはモジュール本体７３が収納される。モジュール本体７３の収納後は、収納穴８２に嵌合する蓋部８３がケース７１に取り付けられ、モジュール本体７３がケース７１に固定される。
【００３７】
ＰＯＦコード保持部７１ｂは先端に向かうに従い次第に径が小さくなる段付き円柱状に形成されており、中心線に沿ってコード収納孔８５が形成されている。コード収納孔８５は、ＰＯＦコード８６が収納される。ＰＯＦコード８６は、ＰＯＦ素線８７とこのＰＯＦ素線８７を覆う被覆部８８とから構成されている。コード収納孔８５は段付き孔とされており、後に説明するようにＰＯＦ素線の先端８７ａがモジュール本体７３の拡開ガイド面７３ａに当接した状態で、被覆部８８の先端面と段部８５ａとは当接するか、或いは若干間隙を持って固定される。
【００３８】
ＰＯＦコード保持部７１ｂの外周面には、先端から係止爪部９０、コード保持軸部９１、テーパー部９２、雄ねじ部９３が順に形成されている。また、ＰＯＦコード保持部７１ｂには軸方向にスリット９４が円周方向に１２０°ピッチで３個形成されている。このスリット９４は、コード保持軸部９１及びテーパー部９２に可撓性を持たせるものであり、後に説明するように、ファイバ固定キャップ７２がＰＯＦコード保持部７１ｂにねじ込まれると、ファイバ固定キャップ７２側のテーパー部９５がテーパー部９２に係合して、このテーパー部９２を押圧することによって、スリット９４で分断されたテーパー部９２及びコード保持軸部９１が、内側方向に押圧される。この押圧によって、ＰＯＦコード８６の外周面が押さえつけられて保持されるため、ＰＯＦコード保持部７１ｂからＰＯＦコード８６が脱落することがなくなる。
【００３９】
ファイバ固定キャップ７２は円筒状に形成されており、ＰＯＦコード保持部７１ｂに対応するように、テーパー部９５、雌ねじ部９６、取付軸部９７、係止部９８から構成されている。雌ねじ部９６がＰＯＦコード保持部７１ｂの雄ねじ部９３に螺合してテーパー部９２，９７同士が密着すると、コード保持軸部９１が内側に押されるように変形してＰＯＦコード８６を保持する。このねじ込み前に、ＰＯＦコード８６はコード収納孔８５内に収納されて、先端８７ａがモジュール本体７３の拡開ガイド面７３ａに当接するように押圧されている。これにより、ファイバ固定キャップ７２のねじ込みによって、ＰＯＦ素線８７の先端８７ａが拡開ガイド面７３ａに沿って移動し、この拡開ガイド面７３ａでの移動によって、フォトダイオード７５の受光面７５ａの中心とＰＯＦ素線８７の中心とが一致する。
【００４０】
なお、モジュール本体７３はケース７１内に固定する他に、図示は省略したが、収納穴８２とモジュール本体７３との間に隙間を設けておき、ＰＯＦ素線８７の中心線に直交する方向で移動自在とさせてもよい。この場合には、拡開ガイド面７３ａの開口径をＤ１、前記ＰＯＦ素線８７の先端の外径をＤ２としたときに、コード収納孔８５の中心軸を中心としてセンター振り分けで（Ｄ１−Ｄ２）の範囲内で、前記透明樹脂成形体７４を前記ＰＯＦコード８６の光軸に直交する方向で移動自在とさせる。これにより、拡開ガイド面７３ａの開口内に、前記ＰＯＦ素線８７の先端が常に位置するようになり、確実にＰＯＦ素線８７の先端を受光面７５ａに対向させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の光トランシーバモジュールとＰＯＦコードの接合状態とを示す断面図である。
【図２】光信号伝送システムの概略構成図である。
【図３】本発明の第２実施形態を示すもので、光トランシーバモジュールとＰＯＦコードの接合状態とを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  光トランシーバモジュール
１１  ケース
１２  モジュール本体
１３  ファイバ挿入ガイド
１４  ファイバ固定キャップ
１５  ＰＯＦコード
１５ａ  先端面
１６  ＰＯＦ素線
１７  被覆部
２０  受光素子
２１  透明樹脂成形体
２３  集光レンズ部
２５  拡開ガイド面
４１  コイルバネ
４２  押圧リング
４４  ストッパ
５１  レーザモジュール
５２  ＰＯＦコード
５３  受光モジュール
７０  光トランシーバモジュール
７１  ケース
７２  ファイバ固定キャップ
７３ａ  拡開ガイド面
７３  モジュール本体
７４  透明樹脂成形体
７５  フォトダイオード
【図１】
2009265121.tif 000003
【図２】
2009265121.tif 000004
【図３】
2009265121.tif 000005