光ファイバ用ソケット
【課題】光ファイバ用ソケットにおいて、光ファイバと光電変換素子の光軸合わせ作業を簡単化し、しかも光軸合わせ精度を向上し、フェルールの抜け防止効果を向上する。
【解決手段】ソケット１は、同時成形された回路基板３１、スリーブブロック受け部材３２及びフェルール固定用部材３３と、スリーブブロック４とを備える。スリーブブロック４の嵌合突起４２をスリーブブロック受け部材３２の嵌合穴３２ｂに嵌合することにより、光ファイバ１０と光電変換素子２の光軸は一致する。フェルール固定用部材３３はフェルール１１をスリーブブロック４に固定する。よって、嵌合と挿入だけで光軸合わせができる。また、成形技術による最高成形精度は寸法誤差が１μｍ以下であるので、嵌合突起４２及び嵌合穴３２ｂの寸法及び位置の各精度を同程度にすることで光軸合わせ精度を向上できる。また、フェルール１１の抜けを確実に防止できる。
【解決手段】ソケット１は、同時成形された回路基板３１、スリーブブロック受け部材３２及びフェルール固定用部材３３と、スリーブブロック４とを備える。スリーブブロック４の嵌合突起４２をスリーブブロック受け部材３２の嵌合穴３２ｂに嵌合することにより、光ファイバ１０と光電変換素子２の光軸は一致する。フェルール固定用部材３３はフェルール１１をスリーブブロック４に固定する。よって、嵌合と挿入だけで光軸合わせができる。また、成形技術による最高成形精度は寸法誤差が１μｍ以下であるので、嵌合突起４２及び嵌合穴３２ｂの寸法及び位置の各精度を同程度にすることで光軸合わせ精度を向上できる。また、フェルール１１の抜けを確実に防止できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの先端部を保持するフェルールが嵌挿され、光ファイバと光電変換素子とを光学的に結合する光ファイバ用ソケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光電変換素子が実装された基板と、その基板に取り付けられるスリーブとを備え、その取付け後にフェルールがスリーブに嵌挿されると、光ファイバと光電変換素子とが集光レンズを介して光結合される光ファイバ用ソケットが知られている。このソケットにおいては、基板に２つの嵌合穴が穿設されており、また、スリーブの基板との対向面に２本の嵌合軸が設けられており、それら２本の嵌合軸がそれぞれ上記２つの嵌合穴に嵌め込まれる。そして、この嵌込みにより、スリーブが基板に当接する。その当接状態で、光電変換素子がスリーブにより中空封止され、かつ光ファイバの光軸と光電変換素子の光軸とが一致するように、嵌合穴と嵌合軸とは位置決めされている。このソケットによれば、嵌合軸を嵌合穴に合わせてスリーブを基板に嵌合するだけで、光ファイバと光電変換素子の光軸を合わせることができ、光軸合わせの作業が簡単になる。また、上記嵌合により、光電変換素子を中空封止でき、その結果、光電変換素子を外部の異物から保護したり、外気の光電変換素子への影響を抑制したりすることができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−５８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記ソケットにおいて、基板に嵌合穴を穿設する方法としては各種の方法があるが、例えば、パンチングにより基板の一部を抜いて嵌合穴を形成する場合、その加工精度は４０μｍ程度である。従って、その加工誤差に、光電変換素子の位置決め誤差が重なると、たとえスリーブが光学部品に要求される寸法精度を有していたとしても、光ファイバと光電変換素子の光軸合わせの精度が５０μｍ程度になってしまう。そのため、光軸合わせの精度向上が望まれていた。
【０００５】
また、フェルールをスリーブに嵌挿して、摩擦力により固定するだけでは、固定力が弱く、そのため、使用中にフェルールがスリーブから抜けてしまう虞がある。そのため、フェルールの抜け防止効果を向上し、しかも、その抜け防止作業を簡単なものにしたい、との要望があった。
【０００６】
本発明は、光ファイバと光電変換素子の光軸合わせ作業を簡単化でき、しかも光軸合わせ精度を向上でき、フェルールの抜け防止効果を向上でき、その抜け防止作業を簡単なものにできる光ファイバ用ソケットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明の光ファイバ用ソケットは、光電変換素子と、前記光電変換素子が実装された回路基板と、前記回路基板と同時成形され、複数の位置決め用の嵌合穴が形成された樹脂製のスリーブブロック受け部材とを有する回路ブロックと、前記スリーブブロック受け部材と対向する面に設けられ、前記複数の嵌合穴にそれぞれ嵌合される複数の位置決め用の嵌合突起と、光ファイバの先端部を保持するフェルールが嵌挿されるスリーブと、前記スリーブに前記フェルールが嵌挿された状態で前記光ファイバと前記光電変換素子とを光学的に結合させる集光機能を有したレンズとが一体的に形成されたスリーブブロックと、を備え、前記複数の嵌合突起がそれぞれ前記複数の嵌合穴に嵌合された状態で、前記光電変換素子が前記スリーブブロックにより中空封止され、かつ前記光ファイバの光軸と該光電変換素子の光軸とが一致するように、各嵌合突起及び各嵌合穴の位置決めがなされており、前記回路ブロックは、前記回路基板及び前記スリーブブロック受け部材と同時成形されたフェルール固定用部材をさらに有し、前記フェルール固定用部材は、前記スリーブに前記フェルールが嵌挿された状態で、該フェルールの抜け方向への移動を規制することにより、該フェルールを前記スリーブブロックに固定するものである。
【０００８】
この発明において、前記フェルール固定用部材は、前記スリーブブロック受け部材から前記スリーブに沿って延びた折曲げ可能な金属片により構成されており、前記フェルールが該スリーブに嵌挿された状態で、該金属片の先端部が折り曲げられることにより該フェルールに当接して該フェルールの抜け方向の移動を規制してもよい。
【０００９】
この発明において、前記フェルール固定用部材は、前記スリーブブロック受け部材から前記スリーブに沿って延びた支持部と、前記支持部の先端部に支持され、前記スリーブに向かって突出し、前記フェルールが前記スリーブに嵌挿された状態で該フェルールに当接して該フェルールの抜け方向の移動を規制する当接部と、を有した可撓性部材により構成され、前記当接部は、その先端部がテーパ形状に形成されており、前記フェルールが前記スリーブに挿抜されるとき、前記当接部の先端部の上面又は下面が該フェルールに当接して、前記支持部が撓み、前記フェルールが前記スリーブに嵌挿された状態で、前記当接部の先端部の下面が該フェルールの端縁に当接して前記支持部が撓むことにより、該当接部が該フェルールを押圧してもよい。
【００１０】
この発明において、前記フェルール固定用部材は、前記フェルールが前記スリーブに挿入されて回転することにより、該フェルールに設けられた鍔部が下に潜り込み、該鍔部と係合される係合部を有し、前記係合部は、その下面に起伏部を有し、前記起伏部は、前記フェルールが回転することにより前記鍔部を該起伏部の稜線に沿って摺動させ、該フェルールをその挿入方向に押圧してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スリーブブロックの嵌合突起をスリーブブロック受け部材の嵌合穴に嵌合させ、スリーブブロックにフェルールを嵌合するだけで、フェルール内の光ファイバと回路基板上の光電変換素子との光軸合わせを行うことができる。従って、光軸合わせの作業が簡単になる。
また、スリーブブロック受け部材の嵌合穴は、当該部材と回路基板との同時成形時に形成することができ、成形技術で実現可能な最高成形精度は、寸法誤差が１μｍ以下の精度であることから、嵌合穴の寸法及び位置の各精度を同程度とすることができる。従って、従来のように回路基板をパンチング加工して嵌合穴を形成する場合と比べ、嵌合穴の寸法及び位置精度を高くすることができ、それにより、嵌合穴と嵌合突起との嵌合精度を向上することができ、結果として、光軸合わせの精度向上を図ることができる。
また、フェルールは、スリーブに嵌挿された状態で、フェルール固定用部材によりスリーブブロックに固定されるので、スリーブへの嵌合による摩擦力だけでフェルールを固定する場合と比べ、フェルールの抜け防止効果を向上できる。しかも、フェルール固定用部材は、回路ブロックに同時成形されていることから、フェルール固定用部材を装着する作業はなくて済み、作業が簡単なものになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ファイバ用ソケットの分解斜視図。
【図２】（ａ）は上記ソケットのフェルール嵌挿前の断面図、（ｂ）はそのフェルール挿入後の断面図。
【図３】上記ソケットのフェルール嵌挿後の斜視図。
【図４】上記ソケットのフェルール固定用部材の折曲げ工程中の斜視図。
【図５】上記ソケットの使用状態を示す斜視図。
【図６】（ａ）本発明の第２の実施形態に係る光ファイバ用ソケットの斜視図、（ｂ）はその正面図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る光ファイバ用ソケットのフェルール嵌挿前の斜視図。
【図８】上記ソケットのフェルール嵌挿後の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光ファイバ用ソケット（以下、単にソケットという）の構成を示す。そのソケット１は、光電変換素子２と、光電変換素子２が実装された回路ブロック３と、回路ブロック３に取り付けられるスリーブブロック４とを備える。スリーブブロック４には、光ファイバ１０の先端部を保持するフェルール１１が嵌挿され、それにより、光ファイバ１０と光電変換素子２とが光学的に結合される。
【００１４】
光電変換素子２は、発光素子と受光素子のいずれであっても構わず、回路基板３１にベアチップ実装されている。回路ブロック３は、光電変換素子２が実装された回路基板３１と、樹脂製のスリーブブロック受け部材（以下、受け部材という）３２と、金属製のフェルール固定用部材（以下、固定用部材という）３３とを有する。回路基板３１、受け部材３２及び固定用部材３３は、例えばインサート成形により同時成形されている。固定用部材３３は、フェルール１１がスリーブブロック４に嵌挿された状態でフェルール１１をスリーブブロック４に固定するためのものである。
【００１５】
回路基板３１には、位置決め用の嵌合穴３２ａを例えば２つ樹脂成形するために２つの貫通孔３１ａが予め設けられている。各貫通孔３１ａには、受け部材３２を構成する樹脂材が入り込んでおり、各貫通孔３１ａの中に、嵌合穴３２ａが１つずつ樹脂成形されている。嵌合穴３２ａは、上記の数に限定されず、複数であればよい。回路基板３１において、光電変換素子２が実装された面（以下、素子実装面という）３１ｂには、回路基板３１と外部装置との間で信号を授受するための信号伝送用端子５と、制御ＩＣ６とがさらに実装されている。制御ＩＣ６は、光電変換素子２が発光素子である場合、光電変換素子２の発光制御を行い、光電変換素子２が受光素子である場合、光電変換素子２により受信され光電変換された信号の増幅等の信号処理を実行する。
【００１６】
受け部材３２は、回路基板３１を全体的に覆うように形成されているが、回路基板３１のうち、少なくとも光電変換素子２の実装箇所と、その周囲の素子実装面３１ｂと、貫通孔３１ａとを含む領域を露出させるように形成されている。以下、その露出した領域を露出領域という。嵌合穴３２ａは、円柱状の貫通孔であるが、一端が閉塞された穴であってもよい。光電変換素子２の実装位置は、２つの嵌合穴３２ａの各々の中心を結ぶ線分の中点である。嵌合穴３２ａの開口周縁の表面と素子実装面３１ｂとの間に、誤差により高低差があったとしても、それは１ｍｍ以内であることが好ましく、０．５ｍｍ以内であることが特に望ましい。
【００１７】
受け部材３２は、上記の露出領域を囲むように形成されており、スリーブブロック４が挿入される枠３２ｂを有する。枠３２ｂは、スリーブブロック４が挿入された状態でスリーブブロック４の外周を囲むように、その穴がスリーブブロック４の外周に沿う形状とされている。スリーブブロック４が円筒状である場合、枠３２ｂの穴は円状である。
【００１８】
受け部材３２の基材は、例えばアクリル等の熱可塑性樹脂又はエポキシ等の熱硬化性樹脂であり、強度を高めるため、例えばガラス繊維を含むことが望ましい。このような材料により作製される光学部品は、非常に高精度に成形することができ、最も高精度なものは、いわゆるサブミクロンの精度、すなわち寸法誤差が１μｍ以下の精度であり、受け部材３２はその成形精度で形成されている。
【００１９】
固定用部材３３は、受け部材３２の対向する側面に根元部３３ａがそれぞれ埋め込まれた折曲げ可能な一対の金属片により構成される。根元部３３ａは、受け部材３２への固定力を増すための足部３３ｂを有する。足部３３ｂは、受け部材３２の内方に向けて、枠３２ｂの穴を避けるように延出している。
【００２０】
スリーブブロック４は、スリーブ４１と、後述のレンズ（図１では不図示）と、位置決め用の嵌合突起４２とが一体的に形成されている。スリーブ４１には、使用時に、フェルール１１が嵌挿される。嵌合突起４２は、嵌合穴３２ａに嵌合される位置決め用のピンで構成される。
【００２１】
嵌合突起４２は、嵌合穴３２ａと同数であり、これらの嵌合突起４２は、スリーブ４１において受け部材３２と対向する面４１ａに設けられている。嵌合突起４２は、嵌合穴３２ａに嵌合可能な形状であって、例えば円柱状であり、その先端は、嵌合穴３２ａに挿入し易いように丸みを帯びていることが望ましい。２つの嵌合突起４２は、２つの嵌合穴３２ａにそれぞれ嵌合される。嵌合突起４２は、その長さが枠３２ｂの厚みよりも長い。従って、スリーブブロック４を回路ブロック３に取り付けるとき、最初に嵌合突起４２を嵌合穴３２ａに挿入でき、次いでスリーブブロック４を枠３２ｂに挿入できる。
【００２２】
スリーブブロック４は、例えば熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を材料とする光学材料により形成されており、その光学材料は、特定波長、例えば８５０ｎｍのレーザ光を透過させるものである。スリーブブロック４の成形精度は、受け部材３２と同程度とする。
【００２３】
図２（ａ）（ｂ）は、ソケット１の内部構造を示す。回路基板３１は、両面に配線パターン３１ｃが形成された基板であり、その基板は、配線パターン３１ｃを表面に形成しても配線パターンが剥離し難い材料から成る。配線パターン３１ｃは、光電変換素子２への信号送信又は光電変換素子２からの信号受信のための信号ライン等を含む。素子実装面３１ｂの配線パターン３１ｃは、信号を伝送する信号ラインとし、素子実装面３１ｂの裏面３１ｄの配線パターン３１ｃはグランドラインとする。
【００２４】
スリーブブロック４のレンズ４３は、スリーブ４１の回路ブロック３側の開口端よりも内方に設けられており、スリーブ４１にフェルール１１が嵌挿されるとき、その嵌挿状態で光ファイバ１０と光電変換素子２とを光学的に結合させる集光機能を有する。
【００２５】
嵌合突起４２が嵌合穴３２ａに嵌合された状態で、スリーブブロック４の面４１ａは、回路ブロック３の素子実装面３１ｂ及び嵌合穴３２ａの開口周縁の表面に当接する。その当接によって、光電変換素子２及び制御ＩＣ６がレンズ４３とスリーブ４１の内壁４１ｂとにより中空封止されるように、各嵌合突起４２及び各嵌合穴３２ａは、予め位置決めがなされている。
【００２６】
嵌合突起４２が嵌合穴３２ａに嵌合された状態で、スリーブ４１にフェルール１１が嵌挿されたとき、光ファイバ１０の光軸と光電変換素子２の光軸とが一致するように、各嵌合突起４２と各嵌合穴３２ａとは、予め位置決めがなされている。従って、スリーブ４１にフェルール１１が嵌挿されると、光ファイバ１０と光電変換素子２との光軸合わせが行われ、それにより、パッシブアライメントが実行され、結果として、両者の光軸（図２（ｂ）の破線で示す）が一致する。
【００２７】
次に、図１及び図２を参照して、ソケット１の組立て方法を説明する。本実施形態では、測定装置で光信号のレベルをモニタしながら光ファイバと光電変換素子の光軸合わせを行うアクティブアラインメントを実行せず、各部品の寸法精度と位置決め精度だけで所定の組立て精度を確保する。
【００２８】
まず、２つの嵌合穴３２ａの各々の開口周縁形状と位置とが測定される。この測定は、例えば、チップマウンタの撮像装置を用いて、回路ブロック３の嵌合穴３２ａを含む領域を撮像し、その撮像された領域の画像を基に、周知の画像特徴抽出技術を用いて各嵌合穴３２ａの開口周縁形状と位置とを抽出することより行われる。ここで、各部の寸法を例示する。光電変換素子２の平面寸法は□０．３（０．３ｍｍ×０．３ｍｍ）程度であり、また、２つの嵌合穴３２ａの間隔は４ｍｍ程度である。従って、チップマウンタの撮像装置は微小領域を撮像すればよいので、レンズの撮像倍率を高くすることにより、各嵌合穴３２ａの開口周縁形状及び位置の測定精度を高くすることができる。例えば、１０μｍ程度の精度まで位置決め精度を上げることができ、本実施形態ではそのようにする。
【００２９】
各嵌合穴３２ａの開口周縁形状及び位置の測定後、その測定された開口周縁形状及び位置を基に、画像特徴抽出技術を用いて各嵌合穴３２ａの中心位置が求められる。そして、それらの中心位置を基準として、光電変換素子２の位置決めがなされる。この位置決めにおいては、例えば、各嵌合穴３２ａの中心を結ぶ線分が求められ、その線分の中点が光電変換素子２の実装位置に決められる。その後、回路基板３１におけるその決められた実装位置に光電変換素子２が実装される。
【００３０】
光電変換素子２の実装後、素子実装面３１ｂと受け部材３２の露出領域とにおいて、スリーブ４１の面４１ａが当接する部位に、接着剤が塗布される。接着剤の塗布位置は、接着剤が光電変換素子２等に付かないようにするため、上記当接部位の隅付近とされる。接着剤の塗布後、嵌合突起４２が嵌合穴３２ａに嵌合され、スリーブ４１が枠３２ｂに挿入される。なお、スリーブブロック４及びフェルール１１は、光学部品として要求されるレベルの嵌合精度を満たしているものとする。
【００３１】
次に、図３乃至図５を参照して、ソケット１の使用方法を説明する。スリーブ４１にフェルール１１が嵌挿され（図３参照）、その状態で、固定用部材３３が、受け部材からスリーブ４１の軸方向に沿って延びるように根元から折り曲げられる（図４参照）。そして、固定用部材３３の先端部３３ｃは、フェルール１１に向けて略直角に折り曲げられることにより、フェルール１１の上面に当接する（図５参照）。そのようにして、先端部３３ｃは、フェルール１１の抜け方向の移動を規制し、フェルール１１がスリーブブロック４に固定される。先端部３３ｃを適切な位置で折り曲げることができるように、固定用部材３３には、折れ線がマークされていてもよいし、折り曲げ易いように折れ線の代わりに溝が形成されていても構わない。
【００３２】
上記のように構成された本実施形態のソケット１では、スリーブブロック４の嵌合突起４２を受け部材３２の嵌合穴３２ａに嵌合させ、フェルール１１をスリーブブロック４に嵌合するだけで、光電変換素子２と光ファイバ１０の光軸合わせを行うことができる。従って、光軸合わせ作業が簡単になる。
【００３３】
また、受け部材３２の嵌合穴３２ａは、受け部材３２と回路基板３１との同時成形時に形成することができ、成形技術で実現可能な最高成形精度は、寸法誤差が１μｍ以下の精度であることから、嵌合穴３２ａの寸法及び位置の各精度を同程度とすることができる。従って、従来のように回路基板をパンチング加工して嵌合穴を形成する場合と比べ、嵌合穴３２ａの寸法及び位置精度を高くすることができ、それにより、嵌合穴３２ａと嵌合突起４２との嵌合精度を向上することができる。その結果、光軸合わせの精度向上を図ることができる。
【００３４】
また、光電変換素子２の実装位置を決めるのに、撮像装置が用いられ、その撮像装置による撮像範囲は回路基板３１全体ではなく、位置決めの基準となる各嵌合穴３２ａを含む微小範囲で済む。そのため、撮像装置のレンズの撮像倍率を高くすることにより、各嵌合穴３２ａの測定精度を高くすることができ、従って、位置決め精度は、寸法誤差が１０μｍ程度の精度にまで上げることができる。さらに、スリーブブロック４は光学部品に要求される成形精度を有することから、嵌合突起４２と嵌合穴３２ａとの嵌合精度を数μｍ程度にすることができる。従って、スリーブブロック４とフェルール１１とが、光学部品として要求されるレベルの嵌合精度を有していれば、上記各種精度から、光電変換素子２と光ファイバ１０を十数μｍ程度の精度で光結合させることができる。そのため、光軸合わせの精度をさらに向上することができる。
【００３５】
また、光軸合わせにおいて、光信号の測定装置の接続及びスリーブブロックの位置の微調整が必要なアクティブアライメントと比べ、それらが不要なので、光軸合わせに要する時間を大幅に短縮することができる。
【００３６】
また、各嵌合穴３２ａが撮像され、その撮像された各嵌合穴３２ａの画像を基に、画像特徴抽出技術により各嵌合穴３２ａの中心位置が求められるので、各嵌合穴３２ａの開口周縁形状に係らず、高精度に各嵌合穴３２ａの中心位置を求めることができる。従って、その求められた各嵌合穴３２ａの中心位置を基準にして、光電変換素子２の位置を高精度に決めることができる。
【００３７】
また、素子実装面３１ｂと嵌合穴３２ａの開口周縁の表面とが同一平面に在るので、撮像装置によって撮像したそれらの平面視画像を基に、嵌合穴３２ａ間、及び各嵌合穴３２ａと光電変換素子２の実装位置との間の距離を正確に測定することができる。従って、光電変換素子２の位置決め精度がさらに高まる。
【００３８】
また、フェルール１１は、スリーブ４１に嵌挿された状態で、固定用部材３３によりスリーブブロック４に固定されるので、スリーブ４１への嵌合による摩擦力だけでフェルール１１を固定する場合と比べ、フェルール１１の抜け防止効果を向上できる。しかも、固定用部材３３は、回路ブロック３に同時成形されていることから、固定用部材３３が回路ブロックとは別体に設けられる場合と比べ、固定用部材３３を装着する作業はなくて済み、作業が簡単なものになり、また、部品管理が容易になる。
【００３９】
また、従来のソケットと比べて、フェルール１１の抜け防止効果を高くするために製造工程ですべき作業は、回路ブロック３の同時成形時に固定用部材３３を追加することだけで済むので、製造コストの増加を抑制することができる。
【００４０】
また、光電変換素子２は、スリーブブロック４により中空封止されるので、光電変換素子２を、外部からの力及び異物から保護し、かつ外部からのガスの影響を受け難くすることができる。そのため、光電変換素子２の故障を減らし、かつその劣化を抑制することができる。従って、光電変換素子２の信頼性向上と長寿命化とを図ることができる。
【００４１】
また、回路基板３１の配線は、高周波信号を伝送することから、その配線については、信号の反射等を防ぐためインピーダンス整合を図ることが重要である。その点で、回路基板３１は、両面配線基板であることから、配線自由度が高く、インピーダンス整合の設計自由度が高いので、インピーダンス整合を高精度に行うことができる。従って、高周波信号の反射等を防いで通信品質の向上を図ることできる。しかも、高精度なインピーダンス整合に必要とされるグランドライン等の配線は、回路基板３１とは別に用意しなくて済み、従って、ソケット１の小型化を図ることができる。
【００４２】
ところで、嵌合突起４２の長さが枠３２ｂの厚みよりも短い場合、スリーブブロック４を回路ブロック３に取り付ける際に、嵌合突起４２を嵌合穴３２ａに挿入しようとしても、まずスリーブブロック４を枠３２ｂに挿入する必要が生じる。そのため、挿入時に嵌合突起４２の位置がずれてしまい、結果として、嵌合突起４２を嵌合穴３２ａに挿入し難くなって組立てに時間が掛かったりする虞がある。
【００４３】
それに対して、本実施形態では、嵌合突起４２が枠３２ｂの厚みよりも長いことから、スリーブブロック４を回路ブロック３に取り付けるとき、最初に嵌合突起４２を嵌合穴３２ａに嵌合でき、次いでスリーブブロック４を枠３２ｂに挿入できる。従って、スムーズな取付けが可能になり、組立て時間を短縮できる。
【００４４】
（第２の実施形態）
図６（ａ）（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係るソケットの構成を示す。同図において、上記第１の実施形態と同一の部材に、同一の符号を付す（以下、同様）。本実施形態のソケット１は、上記第１の実施形態と比べ、固定用部材３３の構成が相違している。本実施形態の固定用部材３３は、スリーブ４１を挟んで互いに向かい合うように、受け部材３２の対向する側面に対として配設された可撓性を有する金属片により構成される。この金属片は、所定形状に予め折曲げ加工されている。固定用部材３３は、金属片に限定されず、可撓性部材であればよい。
【００４５】
固定用部材３３は、受け部材３２の側面からスリーブ４１の軸方向に沿って延びた支持部３３ｄと、支持部３３ｄの先端部に支持され、スリーブ４１に向かって突出した当接部３３ｅとを有する。当接部３３ｅは、フェルール１１がスリーブ４１に嵌挿された状態で、フェルール１１に当接してフェルール１１の抜け方向の移動を規制する。固定用部材３３の根元部は、受け部材３２の側面に埋め込まれ、固定されている。
【００４６】
当接部３３ｅは、先端が尖るように、先端部の上面と下面とがテーパ形状に形成されている。この形状は、当接部３３ｅの先端部を斜め上向きに折り曲げ、さらに、その折曲げ部位よりも先端にある部分を仰けに反らして斜め上向きに折り曲げて、先端部をくの字に折り曲げることにより実現されており、いわゆるフリクションロックを形成している。
【００４７】
次に、本実施形態のソケット１における使用時の各部の動きについて説明する。フェルール１１がスリーブ４１に挿入されるとき、当接部３３ｅの先端部の上面がフェルール１１に当接する。そして、フェルール１１は、さらに押し込まれることにより、当接部３３ｅの先端部に沿って摺動し、各固定用部材３３の当接部３３ｅが互いに離れるように支持部３３ｄが撓む。それにより、当接部３３ｅ間の隙間は拡がり、結果として、その隙間を手動で拡げずに、スリーブ４１にフェルール１１を挿入することができるようになる。
【００４８】
フェルール１１がスリーブ４１に嵌挿された状態では、当接部３３ｅの先端部の下面がフェルール１１の上端縁に当接し、当接部３３ｅ及び支持部３３ｄが撓んでバネとして機能する。そのバネの付勢力により、当接部３３ｅはフェルール１１を押圧する。
【００４９】
フェルール１１に対して抜出し方向に所定の加重が掛けられることにより、フェルール１１がスリーブ４１から抜き出されるとき、フェルール１１は、当接部３３ｅの先端部の下面に当接した状態で、その先端部に沿って摺動する。そして、当接部３３ｅは、フェルール１１の抜出し方向に撓む。また、各固定用部材３３の当接部３３ｅが互いに離れるように支持部３３ｄが撓む。それにより、当接部３３ｅ間の隙間は拡がり、結果として、その隙間を手動で拡げずに、スリーブ４１からフェルール１１を抜き出すことができる。
【００５０】
本実施形態においては、上記第１の実施形態と同様に、フェルール１１の抜け防止効果を向上でき、しかも、その抜け防止作業を簡単なものにすることができる。
【００５１】
ところで、上記第１の実施形態においては、フェルール１１の挿入、抜出しの度に、固定用部材３３を折り曲げたり、元の形状に戻したりする必要がある。それに対して、本実施形態では、フェルール１１の挿抜の際、フェルール１１に対して挿抜方向に所定の加重を掛ければ、固定用部材３３が撓んで、フェルール１１の抜き差しができる。従って、上記第１の実施形態のような作業はしなくて済み、挿抜作業が簡単になる。
【００５２】
（第３の実施形態）
図７及び図８は、本発明の第３の実施形態に係るソケットの構成を示す。本実施形態のソケットは、上記第１の実施形態と比べて、固定用部材３３の構成が相違する。本実施形態の固定用部材３３は、スリーブ４１を挟んで互いに向かい合うように、受け部材３２の対向する側面に対として配設された金属片により構成される。この金属片は、所定形状に予め折曲げ加工されている。
【００５３】
固定用部材３３は、受け部材３２の側面からスリーブ４１の軸方向に沿って延びた支持部３３ｄと、支持部３３ｄの先端部に支持され、スリーブ４１に向かって延びた係合部３３ｆとを有する。係合部３３ｆは、フェルール１１がスリーブ４１に挿入されて回転することにより、フェルール１１に設けられた鍔部１２が係合部３３ｆの下に潜り込み、鍔部１２と係合される。固定用部材３３の根元部は、受け部材３２の側面に埋め込まれ、固定されている。鍔部１２は、フェルール１１の上端部に、光ファイバ１０を中心として互いに離れる方向に延びるように形成されている。
【００５４】
一対の固定用部材３３の係合部３３ｆは、少なくともフェルール１１の直径分だけ隙間を空けるように配置されている。フェルール１１がスリーブ４１に挿入されるときには、鍔部１２が上記隙間と平行な向きにされ、鍔部１２が係合部３３ｆに当たらないようにされる。
【００５５】
係合部３３ｆは、その下面に、起伏部３３ｇと、ストッパ３３ｈとを有する。起伏部３３ｇは、係合部３３ｆの本体の先端の一部に切り込みを入れ、鍔部１２の時計回りか反時計回りのいずれかの回転方向に沿うように斜め下方に折り曲げ、さらにその先端を水平に折り曲げることにより板バネとして機能するように形成されている。起伏部３３ｇは、フェルール１１が回転することにより、鍔部１２を起伏部３３ｇの稜線に沿って摺動させ、スリーブ４１をその挿入方向に押圧する。ストッパ３３ｈは、起伏部３３ｇの下に潜り込んだ鍔部１２の上記回転方向の移動を規制する突出片であり、その突出片は、係合部３３ｆの本体の先端に設けられ、下方に折り曲げている。起伏部３３ｇは、係合部３３ｆの上面を凹まして、下方に山状に突出した凸部により構成されていてもよい。
【００５６】
本実施形態においては、上記第１の実施形態と同様に、フェルール１１の抜け防止効果を向上でき、しかも、その抜け防止作業を簡単なものにすることができる。
【００５７】
ところで、上記第１の実施形態においては、フェルール１１の挿入、抜出しの度に、固定用部材３３を折り曲げたり、元の形状に戻したりする必要がある。それに対して、本実施形態では、フェルール１１をスリーブ４１に挿入して回転させるだけで、フェルール１１の鍔部１２を係合部３３ｆに係合させて、フェルール１１をスリーブブロック４に固定することができる。また、フェルール１１を抜き出すときにも、フェルール１１を回転させるだけで、鍔部１２と係合部３３ｆとの係合を解除して、フェルール１１を抜き出すことができる。従って、上記第１の実施形態のような作業はしなくて済み、挿抜作業が簡単になる。
【００５８】
また、フェルール１１をスリーブ４１に嵌挿するとき、フェルール１１の回転に伴って鍔部１２が起伏部３３ｇに沿って摺動することから、フェルール１１をその挿入方向に押圧する力を増すことができる。従って、さらにフェルール１１の緩みを防ぎ、フェルール１１の抜け防止効果の向上を図ることができる。
【００５９】
また、フェルール１１がスリーブ４１に嵌挿された状態で、誤ってフェルール１１に抜出し方向に加重が掛かったとしても、鍔部１２が係合部３３ｆに引っ掛かることから、フェルール１１が抜けることを確実に防止できる。
【００６０】
なお、本発明は、上記の各実施形態の構成に限定されるものでなく、使用目的に応じ、様々な変形が可能である。例えば、回路基板３１は、配線パターン３１ｃが積層された多層配線基板であってもよい。また、そのような場合に、回路基板３１の裏面３１ｄに実装された電子部品と、その電子部品が接続された配線パターン３１ｃとを、受け部材３２と回路基板３１との同時成形により封止しても構わない。
【００６１】
この構成によれば、裏面３１ｄにおいて、実装された電子部品と配線との間、電子部品間、及び配線間が異物及び結露等により短絡することを防ぐことができ、回路の故障を防止することができる。
【００６２】
また、嵌合穴３２ａの形状が四角柱状であり、これに対応して、嵌合突起４２が四角柱状のピンであってもよい。このような場合の組立て工程における光電変換素子２の位置決めは、平面視で各嵌合穴３２ａの中心、又は各嵌合穴３２ａの所定の１点の頂点を基準としてなされる。頂点を用いる場合、各嵌合穴３２ａにおいて他方の嵌合穴３２ａに対向する辺が選ばれ、その選ばれた各辺につき、その辺の一端を他方の辺の他端と結ぶ対角線が求められ、求められた２本の対角線の交点が光電変換素子２の位置とされる。また、上記第２の実施形態と第３の実施形態とにおいて、固定用部材３３は、金属片ではなく、受け部材３２に一体的に形成された樹脂片であってもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１ 光ファイバ用ソケット
２ 光電変換素子
３ 回路ブロック
３１ 回路基板
３２ スリーブブロック受け部材
３２ａ 嵌合穴
３２ｂ 枠
３３ フェルール固定用部材
３３ｄ 支持部
３３ｅ 当接部
３３ｆ 係合部
３３ｇ 起伏部
４ スリーブブロック
４１ スリーブ
４１ａ スリーブブロック受け部材と対向する面
４２ 嵌合突起
４３ レンズ
１０ 光ファイバ
１１ フェルール
１２ 鍔部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバの先端部を保持するフェルールが嵌挿され、光ファイバと光電変換素子とを光学的に結合する光ファイバ用ソケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光電変換素子が実装された基板と、その基板に取り付けられるスリーブとを備え、その取付け後にフェルールがスリーブに嵌挿されると、光ファイバと光電変換素子とが集光レンズを介して光結合される光ファイバ用ソケットが知られている。このソケットにおいては、基板に２つの嵌合穴が穿設されており、また、スリーブの基板との対向面に２本の嵌合軸が設けられており、それら２本の嵌合軸がそれぞれ上記２つの嵌合穴に嵌め込まれる。そして、この嵌込みにより、スリーブが基板に当接する。その当接状態で、光電変換素子がスリーブにより中空封止され、かつ光ファイバの光軸と光電変換素子の光軸とが一致するように、嵌合穴と嵌合軸とは位置決めされている。このソケットによれば、嵌合軸を嵌合穴に合わせてスリーブを基板に嵌合するだけで、光ファイバと光電変換素子の光軸を合わせることができ、光軸合わせの作業が簡単になる。また、上記嵌合により、光電変換素子を中空封止でき、その結果、光電変換素子を外部の異物から保護したり、外気の光電変換素子への影響を抑制したりすることができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−５８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記ソケットにおいて、基板に嵌合穴を穿設する方法としては各種の方法があるが、例えば、パンチングにより基板の一部を抜いて嵌合穴を形成する場合、その加工精度は４０μｍ程度である。従って、その加工誤差に、光電変換素子の位置決め誤差が重なると、たとえスリーブが光学部品に要求される寸法精度を有していたとしても、光ファイバと光電変換素子の光軸合わせの精度が５０μｍ程度になってしまう。そのため、光軸合わせの精度向上が望まれていた。
【０００５】
また、フェルールをスリーブに嵌挿して、摩擦力により固定するだけでは、固定力が弱く、そのため、使用中にフェルールがスリーブから抜けてしまう虞がある。そのため、フェルールの抜け防止効果を向上し、しかも、その抜け防止作業を簡単なものにしたい、との要望があった。
【０００６】
本発明は、光ファイバと光電変換素子の光軸合わせ作業を簡単化でき、しかも光軸合わせ精度を向上でき、フェルールの抜け防止効果を向上でき、その抜け防止作業を簡単なものにできる光ファイバ用ソケットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明の光ファイバ用ソケットは、光電変換素子と、前記光電変換素子が実装された回路基板と、前記回路基板と同時成形され、複数の位置決め用の嵌合穴が形成された樹脂製のスリーブブロック受け部材とを有する回路ブロックと、前記スリーブブロック受け部材と対向する面に設けられ、前記複数の嵌合穴にそれぞれ嵌合される複数の位置決め用の嵌合突起と、光ファイバの先端部を保持するフェルールが嵌挿されるスリーブと、前記スリーブに前記フェルールが嵌挿された状態で前記光ファイバと前記光電変換素子とを光学的に結合させる集光機能を有したレンズとが一体的に形成されたスリーブブロックと、を備え、前記複数の嵌合突起がそれぞれ前記複数の嵌合穴に嵌合された状態で、前記光電変換素子が前記スリーブブロックにより中空封止され、かつ前記光ファイバの光軸と該光電変換素子の光軸とが一致するように、各嵌合突起及び各嵌合穴の位置決めがなされており、前記回路ブロックは、前記回路基板及び前記スリーブブロック受け部材と同時成形されたフェルール固定用部材をさらに有し、前記フェルール固定用部材は、前記スリーブに前記フェルールが嵌挿された状態で、該フェルールの抜け方向への移動を規制することにより、該フェルールを前記スリーブブロックに固定するものである。
【０００８】
この発明において、前記フェルール固定用部材は、前記スリーブブロック受け部材から前記スリーブに沿って延びた折曲げ可能な金属片により構成されており、前記フェルールが該スリーブに嵌挿された状態で、該金属片の先端部が折り曲げられることにより該フェルールに当接して該フェルールの抜け方向の移動を規制してもよい。
【０００９】
この発明において、前記フェルール固定用部材は、前記スリーブブロック受け部材から前記スリーブに沿って延びた支持部と、前記支持部の先端部に支持され、前記スリーブに向かって突出し、前記フェルールが前記スリーブに嵌挿された状態で該フェルールに当接して該フェルールの抜け方向の移動を規制する当接部と、を有した可撓性部材により構成され、前記当接部は、その先端部がテーパ形状に形成されており、前記フェルールが前記スリーブに挿抜されるとき、前記当接部の先端部の上面又は下面が該フェルールに当接して、前記支持部が撓み、前記フェルールが前記スリーブに嵌挿された状態で、前記当接部の先端部の下面が該フェルールの端縁に当接して前記支持部が撓むことにより、該当接部が該フェルールを押圧してもよい。
【００１０】
この発明において、前記フェルール固定用部材は、前記フェルールが前記スリーブに挿入されて回転することにより、該フェルールに設けられた鍔部が下に潜り込み、該鍔部と係合される係合部を有し、前記係合部は、その下面に起伏部を有し、前記起伏部は、前記フェルールが回転することにより前記鍔部を該起伏部の稜線に沿って摺動させ、該フェルールをその挿入方向に押圧してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スリーブブロックの嵌合突起をスリーブブロック受け部材の嵌合穴に嵌合させ、スリーブブロックにフェルールを嵌合するだけで、フェルール内の光ファイバと回路基板上の光電変換素子との光軸合わせを行うことができる。従って、光軸合わせの作業が簡単になる。
また、スリーブブロック受け部材の嵌合穴は、当該部材と回路基板との同時成形時に形成することができ、成形技術で実現可能な最高成形精度は、寸法誤差が１μｍ以下の精度であることから、嵌合穴の寸法及び位置の各精度を同程度とすることができる。従って、従来のように回路基板をパンチング加工して嵌合穴を形成する場合と比べ、嵌合穴の寸法及び位置精度を高くすることができ、それにより、嵌合穴と嵌合突起との嵌合精度を向上することができ、結果として、光軸合わせの精度向上を図ることができる。
また、フェルールは、スリーブに嵌挿された状態で、フェルール固定用部材によりスリーブブロックに固定されるので、スリーブへの嵌合による摩擦力だけでフェルールを固定する場合と比べ、フェルールの抜け防止効果を向上できる。しかも、フェルール固定用部材は、回路ブロックに同時成形されていることから、フェルール固定用部材を装着する作業はなくて済み、作業が簡単なものになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ファイバ用ソケットの分解斜視図。
【図２】（ａ）は上記ソケットのフェルール嵌挿前の断面図、（ｂ）はそのフェルール挿入後の断面図。
【図３】上記ソケットのフェルール嵌挿後の斜視図。
【図４】上記ソケットのフェルール固定用部材の折曲げ工程中の斜視図。
【図５】上記ソケットの使用状態を示す斜視図。
【図６】（ａ）本発明の第２の実施形態に係る光ファイバ用ソケットの斜視図、（ｂ）はその正面図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る光ファイバ用ソケットのフェルール嵌挿前の斜視図。
【図８】上記ソケットのフェルール嵌挿後の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光ファイバ用ソケット（以下、単にソケットという）の構成を示す。そのソケット１は、光電変換素子２と、光電変換素子２が実装された回路ブロック３と、回路ブロック３に取り付けられるスリーブブロック４とを備える。スリーブブロック４には、光ファイバ１０の先端部を保持するフェルール１１が嵌挿され、それにより、光ファイバ１０と光電変換素子２とが光学的に結合される。
【００１４】
光電変換素子２は、発光素子と受光素子のいずれであっても構わず、回路基板３１にベアチップ実装されている。回路ブロック３は、光電変換素子２が実装された回路基板３１と、樹脂製のスリーブブロック受け部材（以下、受け部材という）３２と、金属製のフェルール固定用部材（以下、固定用部材という）３３とを有する。回路基板３１、受け部材３２及び固定用部材３３は、例えばインサート成形により同時成形されている。固定用部材３３は、フェルール１１がスリーブブロック４に嵌挿された状態でフェルール１１をスリーブブロック４に固定するためのものである。
【００１５】
回路基板３１には、位置決め用の嵌合穴３２ａを例えば２つ樹脂成形するために２つの貫通孔３１ａが予め設けられている。各貫通孔３１ａには、受け部材３２を構成する樹脂材が入り込んでおり、各貫通孔３１ａの中に、嵌合穴３２ａが１つずつ樹脂成形されている。嵌合穴３２ａは、上記の数に限定されず、複数であればよい。回路基板３１において、光電変換素子２が実装された面（以下、素子実装面という）３１ｂには、回路基板３１と外部装置との間で信号を授受するための信号伝送用端子５と、制御ＩＣ６とがさらに実装されている。制御ＩＣ６は、光電変換素子２が発光素子である場合、光電変換素子２の発光制御を行い、光電変換素子２が受光素子である場合、光電変換素子２により受信され光電変換された信号の増幅等の信号処理を実行する。
【００１６】
受け部材３２は、回路基板３１を全体的に覆うように形成されているが、回路基板３１のうち、少なくとも光電変換素子２の実装箇所と、その周囲の素子実装面３１ｂと、貫通孔３１ａとを含む領域を露出させるように形成されている。以下、その露出した領域を露出領域という。嵌合穴３２ａは、円柱状の貫通孔であるが、一端が閉塞された穴であってもよい。光電変換素子２の実装位置は、２つの嵌合穴３２ａの各々の中心を結ぶ線分の中点である。嵌合穴３２ａの開口周縁の表面と素子実装面３１ｂとの間に、誤差により高低差があったとしても、それは１ｍｍ以内であることが好ましく、０．５ｍｍ以内であることが特に望ましい。
【００１７】
受け部材３２は、上記の露出領域を囲むように形成されており、スリーブブロック４が挿入される枠３２ｂを有する。枠３２ｂは、スリーブブロック４が挿入された状態でスリーブブロック４の外周を囲むように、その穴がスリーブブロック４の外周に沿う形状とされている。スリーブブロック４が円筒状である場合、枠３２ｂの穴は円状である。
【００１８】
受け部材３２の基材は、例えばアクリル等の熱可塑性樹脂又はエポキシ等の熱硬化性樹脂であり、強度を高めるため、例えばガラス繊維を含むことが望ましい。このような材料により作製される光学部品は、非常に高精度に成形することができ、最も高精度なものは、いわゆるサブミクロンの精度、すなわち寸法誤差が１μｍ以下の精度であり、受け部材３２はその成形精度で形成されている。
【００１９】
固定用部材３３は、受け部材３２の対向する側面に根元部３３ａがそれぞれ埋め込まれた折曲げ可能な一対の金属片により構成される。根元部３３ａは、受け部材３２への固定力を増すための足部３３ｂを有する。足部３３ｂは、受け部材３２の内方に向けて、枠３２ｂの穴を避けるように延出している。
【００２０】
スリーブブロック４は、スリーブ４１と、後述のレンズ（図１では不図示）と、位置決め用の嵌合突起４２とが一体的に形成されている。スリーブ４１には、使用時に、フェルール１１が嵌挿される。嵌合突起４２は、嵌合穴３２ａに嵌合される位置決め用のピンで構成される。
【００２１】
嵌合突起４２は、嵌合穴３２ａと同数であり、これらの嵌合突起４２は、スリーブ４１において受け部材３２と対向する面４１ａに設けられている。嵌合突起４２は、嵌合穴３２ａに嵌合可能な形状であって、例えば円柱状であり、その先端は、嵌合穴３２ａに挿入し易いように丸みを帯びていることが望ましい。２つの嵌合突起４２は、２つの嵌合穴３２ａにそれぞれ嵌合される。嵌合突起４２は、その長さが枠３２ｂの厚みよりも長い。従って、スリーブブロック４を回路ブロック３に取り付けるとき、最初に嵌合突起４２を嵌合穴３２ａに挿入でき、次いでスリーブブロック４を枠３２ｂに挿入できる。
【００２２】
スリーブブロック４は、例えば熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を材料とする光学材料により形成されており、その光学材料は、特定波長、例えば８５０ｎｍのレーザ光を透過させるものである。スリーブブロック４の成形精度は、受け部材３２と同程度とする。
【００２３】
図２（ａ）（ｂ）は、ソケット１の内部構造を示す。回路基板３１は、両面に配線パターン３１ｃが形成された基板であり、その基板は、配線パターン３１ｃを表面に形成しても配線パターンが剥離し難い材料から成る。配線パターン３１ｃは、光電変換素子２への信号送信又は光電変換素子２からの信号受信のための信号ライン等を含む。素子実装面３１ｂの配線パターン３１ｃは、信号を伝送する信号ラインとし、素子実装面３１ｂの裏面３１ｄの配線パターン３１ｃはグランドラインとする。
【００２４】
スリーブブロック４のレンズ４３は、スリーブ４１の回路ブロック３側の開口端よりも内方に設けられており、スリーブ４１にフェルール１１が嵌挿されるとき、その嵌挿状態で光ファイバ１０と光電変換素子２とを光学的に結合させる集光機能を有する。
【００２５】
嵌合突起４２が嵌合穴３２ａに嵌合された状態で、スリーブブロック４の面４１ａは、回路ブロック３の素子実装面３１ｂ及び嵌合穴３２ａの開口周縁の表面に当接する。その当接によって、光電変換素子２及び制御ＩＣ６がレンズ４３とスリーブ４１の内壁４１ｂとにより中空封止されるように、各嵌合突起４２及び各嵌合穴３２ａは、予め位置決めがなされている。
【００２６】
嵌合突起４２が嵌合穴３２ａに嵌合された状態で、スリーブ４１にフェルール１１が嵌挿されたとき、光ファイバ１０の光軸と光電変換素子２の光軸とが一致するように、各嵌合突起４２と各嵌合穴３２ａとは、予め位置決めがなされている。従って、スリーブ４１にフェルール１１が嵌挿されると、光ファイバ１０と光電変換素子２との光軸合わせが行われ、それにより、パッシブアライメントが実行され、結果として、両者の光軸（図２（ｂ）の破線で示す）が一致する。
【００２７】
次に、図１及び図２を参照して、ソケット１の組立て方法を説明する。本実施形態では、測定装置で光信号のレベルをモニタしながら光ファイバと光電変換素子の光軸合わせを行うアクティブアラインメントを実行せず、各部品の寸法精度と位置決め精度だけで所定の組立て精度を確保する。
【００２８】
まず、２つの嵌合穴３２ａの各々の開口周縁形状と位置とが測定される。この測定は、例えば、チップマウンタの撮像装置を用いて、回路ブロック３の嵌合穴３２ａを含む領域を撮像し、その撮像された領域の画像を基に、周知の画像特徴抽出技術を用いて各嵌合穴３２ａの開口周縁形状と位置とを抽出することより行われる。ここで、各部の寸法を例示する。光電変換素子２の平面寸法は□０．３（０．３ｍｍ×０．３ｍｍ）程度であり、また、２つの嵌合穴３２ａの間隔は４ｍｍ程度である。従って、チップマウンタの撮像装置は微小領域を撮像すればよいので、レンズの撮像倍率を高くすることにより、各嵌合穴３２ａの開口周縁形状及び位置の測定精度を高くすることができる。例えば、１０μｍ程度の精度まで位置決め精度を上げることができ、本実施形態ではそのようにする。
【００２９】
各嵌合穴３２ａの開口周縁形状及び位置の測定後、その測定された開口周縁形状及び位置を基に、画像特徴抽出技術を用いて各嵌合穴３２ａの中心位置が求められる。そして、それらの中心位置を基準として、光電変換素子２の位置決めがなされる。この位置決めにおいては、例えば、各嵌合穴３２ａの中心を結ぶ線分が求められ、その線分の中点が光電変換素子２の実装位置に決められる。その後、回路基板３１におけるその決められた実装位置に光電変換素子２が実装される。
【００３０】
光電変換素子２の実装後、素子実装面３１ｂと受け部材３２の露出領域とにおいて、スリーブ４１の面４１ａが当接する部位に、接着剤が塗布される。接着剤の塗布位置は、接着剤が光電変換素子２等に付かないようにするため、上記当接部位の隅付近とされる。接着剤の塗布後、嵌合突起４２が嵌合穴３２ａに嵌合され、スリーブ４１が枠３２ｂに挿入される。なお、スリーブブロック４及びフェルール１１は、光学部品として要求されるレベルの嵌合精度を満たしているものとする。
【００３１】
次に、図３乃至図５を参照して、ソケット１の使用方法を説明する。スリーブ４１にフェルール１１が嵌挿され（図３参照）、その状態で、固定用部材３３が、受け部材からスリーブ４１の軸方向に沿って延びるように根元から折り曲げられる（図４参照）。そして、固定用部材３３の先端部３３ｃは、フェルール１１に向けて略直角に折り曲げられることにより、フェルール１１の上面に当接する（図５参照）。そのようにして、先端部３３ｃは、フェルール１１の抜け方向の移動を規制し、フェルール１１がスリーブブロック４に固定される。先端部３３ｃを適切な位置で折り曲げることができるように、固定用部材３３には、折れ線がマークされていてもよいし、折り曲げ易いように折れ線の代わりに溝が形成されていても構わない。
【００３２】
上記のように構成された本実施形態のソケット１では、スリーブブロック４の嵌合突起４２を受け部材３２の嵌合穴３２ａに嵌合させ、フェルール１１をスリーブブロック４に嵌合するだけで、光電変換素子２と光ファイバ１０の光軸合わせを行うことができる。従って、光軸合わせ作業が簡単になる。
【００３３】
また、受け部材３２の嵌合穴３２ａは、受け部材３２と回路基板３１との同時成形時に形成することができ、成形技術で実現可能な最高成形精度は、寸法誤差が１μｍ以下の精度であることから、嵌合穴３２ａの寸法及び位置の各精度を同程度とすることができる。従って、従来のように回路基板をパンチング加工して嵌合穴を形成する場合と比べ、嵌合穴３２ａの寸法及び位置精度を高くすることができ、それにより、嵌合穴３２ａと嵌合突起４２との嵌合精度を向上することができる。その結果、光軸合わせの精度向上を図ることができる。
【００３４】
また、光電変換素子２の実装位置を決めるのに、撮像装置が用いられ、その撮像装置による撮像範囲は回路基板３１全体ではなく、位置決めの基準となる各嵌合穴３２ａを含む微小範囲で済む。そのため、撮像装置のレンズの撮像倍率を高くすることにより、各嵌合穴３２ａの測定精度を高くすることができ、従って、位置決め精度は、寸法誤差が１０μｍ程度の精度にまで上げることができる。さらに、スリーブブロック４は光学部品に要求される成形精度を有することから、嵌合突起４２と嵌合穴３２ａとの嵌合精度を数μｍ程度にすることができる。従って、スリーブブロック４とフェルール１１とが、光学部品として要求されるレベルの嵌合精度を有していれば、上記各種精度から、光電変換素子２と光ファイバ１０を十数μｍ程度の精度で光結合させることができる。そのため、光軸合わせの精度をさらに向上することができる。
【００３５】
また、光軸合わせにおいて、光信号の測定装置の接続及びスリーブブロックの位置の微調整が必要なアクティブアライメントと比べ、それらが不要なので、光軸合わせに要する時間を大幅に短縮することができる。
【００３６】
また、各嵌合穴３２ａが撮像され、その撮像された各嵌合穴３２ａの画像を基に、画像特徴抽出技術により各嵌合穴３２ａの中心位置が求められるので、各嵌合穴３２ａの開口周縁形状に係らず、高精度に各嵌合穴３２ａの中心位置を求めることができる。従って、その求められた各嵌合穴３２ａの中心位置を基準にして、光電変換素子２の位置を高精度に決めることができる。
【００３７】
また、素子実装面３１ｂと嵌合穴３２ａの開口周縁の表面とが同一平面に在るので、撮像装置によって撮像したそれらの平面視画像を基に、嵌合穴３２ａ間、及び各嵌合穴３２ａと光電変換素子２の実装位置との間の距離を正確に測定することができる。従って、光電変換素子２の位置決め精度がさらに高まる。
【００３８】
また、フェルール１１は、スリーブ４１に嵌挿された状態で、固定用部材３３によりスリーブブロック４に固定されるので、スリーブ４１への嵌合による摩擦力だけでフェルール１１を固定する場合と比べ、フェルール１１の抜け防止効果を向上できる。しかも、固定用部材３３は、回路ブロック３に同時成形されていることから、固定用部材３３が回路ブロックとは別体に設けられる場合と比べ、固定用部材３３を装着する作業はなくて済み、作業が簡単なものになり、また、部品管理が容易になる。
【００３９】
また、従来のソケットと比べて、フェルール１１の抜け防止効果を高くするために製造工程ですべき作業は、回路ブロック３の同時成形時に固定用部材３３を追加することだけで済むので、製造コストの増加を抑制することができる。
【００４０】
また、光電変換素子２は、スリーブブロック４により中空封止されるので、光電変換素子２を、外部からの力及び異物から保護し、かつ外部からのガスの影響を受け難くすることができる。そのため、光電変換素子２の故障を減らし、かつその劣化を抑制することができる。従って、光電変換素子２の信頼性向上と長寿命化とを図ることができる。
【００４１】
また、回路基板３１の配線は、高周波信号を伝送することから、その配線については、信号の反射等を防ぐためインピーダンス整合を図ることが重要である。その点で、回路基板３１は、両面配線基板であることから、配線自由度が高く、インピーダンス整合の設計自由度が高いので、インピーダンス整合を高精度に行うことができる。従って、高周波信号の反射等を防いで通信品質の向上を図ることできる。しかも、高精度なインピーダンス整合に必要とされるグランドライン等の配線は、回路基板３１とは別に用意しなくて済み、従って、ソケット１の小型化を図ることができる。
【００４２】
ところで、嵌合突起４２の長さが枠３２ｂの厚みよりも短い場合、スリーブブロック４を回路ブロック３に取り付ける際に、嵌合突起４２を嵌合穴３２ａに挿入しようとしても、まずスリーブブロック４を枠３２ｂに挿入する必要が生じる。そのため、挿入時に嵌合突起４２の位置がずれてしまい、結果として、嵌合突起４２を嵌合穴３２ａに挿入し難くなって組立てに時間が掛かったりする虞がある。
【００４３】
それに対して、本実施形態では、嵌合突起４２が枠３２ｂの厚みよりも長いことから、スリーブブロック４を回路ブロック３に取り付けるとき、最初に嵌合突起４２を嵌合穴３２ａに嵌合でき、次いでスリーブブロック４を枠３２ｂに挿入できる。従って、スムーズな取付けが可能になり、組立て時間を短縮できる。
【００４４】
（第２の実施形態）
図６（ａ）（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係るソケットの構成を示す。同図において、上記第１の実施形態と同一の部材に、同一の符号を付す（以下、同様）。本実施形態のソケット１は、上記第１の実施形態と比べ、固定用部材３３の構成が相違している。本実施形態の固定用部材３３は、スリーブ４１を挟んで互いに向かい合うように、受け部材３２の対向する側面に対として配設された可撓性を有する金属片により構成される。この金属片は、所定形状に予め折曲げ加工されている。固定用部材３３は、金属片に限定されず、可撓性部材であればよい。
【００４５】
固定用部材３３は、受け部材３２の側面からスリーブ４１の軸方向に沿って延びた支持部３３ｄと、支持部３３ｄの先端部に支持され、スリーブ４１に向かって突出した当接部３３ｅとを有する。当接部３３ｅは、フェルール１１がスリーブ４１に嵌挿された状態で、フェルール１１に当接してフェルール１１の抜け方向の移動を規制する。固定用部材３３の根元部は、受け部材３２の側面に埋め込まれ、固定されている。
【００４６】
当接部３３ｅは、先端が尖るように、先端部の上面と下面とがテーパ形状に形成されている。この形状は、当接部３３ｅの先端部を斜め上向きに折り曲げ、さらに、その折曲げ部位よりも先端にある部分を仰けに反らして斜め上向きに折り曲げて、先端部をくの字に折り曲げることにより実現されており、いわゆるフリクションロックを形成している。
【００４７】
次に、本実施形態のソケット１における使用時の各部の動きについて説明する。フェルール１１がスリーブ４１に挿入されるとき、当接部３３ｅの先端部の上面がフェルール１１に当接する。そして、フェルール１１は、さらに押し込まれることにより、当接部３３ｅの先端部に沿って摺動し、各固定用部材３３の当接部３３ｅが互いに離れるように支持部３３ｄが撓む。それにより、当接部３３ｅ間の隙間は拡がり、結果として、その隙間を手動で拡げずに、スリーブ４１にフェルール１１を挿入することができるようになる。
【００４８】
フェルール１１がスリーブ４１に嵌挿された状態では、当接部３３ｅの先端部の下面がフェルール１１の上端縁に当接し、当接部３３ｅ及び支持部３３ｄが撓んでバネとして機能する。そのバネの付勢力により、当接部３３ｅはフェルール１１を押圧する。
【００４９】
フェルール１１に対して抜出し方向に所定の加重が掛けられることにより、フェルール１１がスリーブ４１から抜き出されるとき、フェルール１１は、当接部３３ｅの先端部の下面に当接した状態で、その先端部に沿って摺動する。そして、当接部３３ｅは、フェルール１１の抜出し方向に撓む。また、各固定用部材３３の当接部３３ｅが互いに離れるように支持部３３ｄが撓む。それにより、当接部３３ｅ間の隙間は拡がり、結果として、その隙間を手動で拡げずに、スリーブ４１からフェルール１１を抜き出すことができる。
【００５０】
本実施形態においては、上記第１の実施形態と同様に、フェルール１１の抜け防止効果を向上でき、しかも、その抜け防止作業を簡単なものにすることができる。
【００５１】
ところで、上記第１の実施形態においては、フェルール１１の挿入、抜出しの度に、固定用部材３３を折り曲げたり、元の形状に戻したりする必要がある。それに対して、本実施形態では、フェルール１１の挿抜の際、フェルール１１に対して挿抜方向に所定の加重を掛ければ、固定用部材３３が撓んで、フェルール１１の抜き差しができる。従って、上記第１の実施形態のような作業はしなくて済み、挿抜作業が簡単になる。
【００５２】
（第３の実施形態）
図７及び図８は、本発明の第３の実施形態に係るソケットの構成を示す。本実施形態のソケットは、上記第１の実施形態と比べて、固定用部材３３の構成が相違する。本実施形態の固定用部材３３は、スリーブ４１を挟んで互いに向かい合うように、受け部材３２の対向する側面に対として配設された金属片により構成される。この金属片は、所定形状に予め折曲げ加工されている。
【００５３】
固定用部材３３は、受け部材３２の側面からスリーブ４１の軸方向に沿って延びた支持部３３ｄと、支持部３３ｄの先端部に支持され、スリーブ４１に向かって延びた係合部３３ｆとを有する。係合部３３ｆは、フェルール１１がスリーブ４１に挿入されて回転することにより、フェルール１１に設けられた鍔部１２が係合部３３ｆの下に潜り込み、鍔部１２と係合される。固定用部材３３の根元部は、受け部材３２の側面に埋め込まれ、固定されている。鍔部１２は、フェルール１１の上端部に、光ファイバ１０を中心として互いに離れる方向に延びるように形成されている。
【００５４】
一対の固定用部材３３の係合部３３ｆは、少なくともフェルール１１の直径分だけ隙間を空けるように配置されている。フェルール１１がスリーブ４１に挿入されるときには、鍔部１２が上記隙間と平行な向きにされ、鍔部１２が係合部３３ｆに当たらないようにされる。
【００５５】
係合部３３ｆは、その下面に、起伏部３３ｇと、ストッパ３３ｈとを有する。起伏部３３ｇは、係合部３３ｆの本体の先端の一部に切り込みを入れ、鍔部１２の時計回りか反時計回りのいずれかの回転方向に沿うように斜め下方に折り曲げ、さらにその先端を水平に折り曲げることにより板バネとして機能するように形成されている。起伏部３３ｇは、フェルール１１が回転することにより、鍔部１２を起伏部３３ｇの稜線に沿って摺動させ、スリーブ４１をその挿入方向に押圧する。ストッパ３３ｈは、起伏部３３ｇの下に潜り込んだ鍔部１２の上記回転方向の移動を規制する突出片であり、その突出片は、係合部３３ｆの本体の先端に設けられ、下方に折り曲げている。起伏部３３ｇは、係合部３３ｆの上面を凹まして、下方に山状に突出した凸部により構成されていてもよい。
【００５６】
本実施形態においては、上記第１の実施形態と同様に、フェルール１１の抜け防止効果を向上でき、しかも、その抜け防止作業を簡単なものにすることができる。
【００５７】
ところで、上記第１の実施形態においては、フェルール１１の挿入、抜出しの度に、固定用部材３３を折り曲げたり、元の形状に戻したりする必要がある。それに対して、本実施形態では、フェルール１１をスリーブ４１に挿入して回転させるだけで、フェルール１１の鍔部１２を係合部３３ｆに係合させて、フェルール１１をスリーブブロック４に固定することができる。また、フェルール１１を抜き出すときにも、フェルール１１を回転させるだけで、鍔部１２と係合部３３ｆとの係合を解除して、フェルール１１を抜き出すことができる。従って、上記第１の実施形態のような作業はしなくて済み、挿抜作業が簡単になる。
【００５８】
また、フェルール１１をスリーブ４１に嵌挿するとき、フェルール１１の回転に伴って鍔部１２が起伏部３３ｇに沿って摺動することから、フェルール１１をその挿入方向に押圧する力を増すことができる。従って、さらにフェルール１１の緩みを防ぎ、フェルール１１の抜け防止効果の向上を図ることができる。
【００５９】
また、フェルール１１がスリーブ４１に嵌挿された状態で、誤ってフェルール１１に抜出し方向に加重が掛かったとしても、鍔部１２が係合部３３ｆに引っ掛かることから、フェルール１１が抜けることを確実に防止できる。
【００６０】
なお、本発明は、上記の各実施形態の構成に限定されるものでなく、使用目的に応じ、様々な変形が可能である。例えば、回路基板３１は、配線パターン３１ｃが積層された多層配線基板であってもよい。また、そのような場合に、回路基板３１の裏面３１ｄに実装された電子部品と、その電子部品が接続された配線パターン３１ｃとを、受け部材３２と回路基板３１との同時成形により封止しても構わない。
【００６１】
この構成によれば、裏面３１ｄにおいて、実装された電子部品と配線との間、電子部品間、及び配線間が異物及び結露等により短絡することを防ぐことができ、回路の故障を防止することができる。
【００６２】
また、嵌合穴３２ａの形状が四角柱状であり、これに対応して、嵌合突起４２が四角柱状のピンであってもよい。このような場合の組立て工程における光電変換素子２の位置決めは、平面視で各嵌合穴３２ａの中心、又は各嵌合穴３２ａの所定の１点の頂点を基準としてなされる。頂点を用いる場合、各嵌合穴３２ａにおいて他方の嵌合穴３２ａに対向する辺が選ばれ、その選ばれた各辺につき、その辺の一端を他方の辺の他端と結ぶ対角線が求められ、求められた２本の対角線の交点が光電変換素子２の位置とされる。また、上記第２の実施形態と第３の実施形態とにおいて、固定用部材３３は、金属片ではなく、受け部材３２に一体的に形成された樹脂片であってもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１ 光ファイバ用ソケット
２ 光電変換素子
３ 回路ブロック
３１ 回路基板
３２ スリーブブロック受け部材
３２ａ 嵌合穴
３２ｂ 枠
３３ フェルール固定用部材
３３ｄ 支持部
３３ｅ 当接部
３３ｆ 係合部
３３ｇ 起伏部
４ スリーブブロック
４１ スリーブ
４１ａ スリーブブロック受け部材と対向する面
４２ 嵌合突起
４３ レンズ
１０ 光ファイバ
１１ フェルール
１２ 鍔部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子と、
前記光電変換素子が実装された回路基板と、前記回路基板と同時成形され、複数の位置決め用の嵌合穴が形成された樹脂製のスリーブブロック受け部材とを有する回路ブロックと、
前記スリーブブロック受け部材と対向する面に設けられ、前記複数の嵌合穴にそれぞれ嵌合される複数の位置決め用の嵌合突起と、光ファイバの先端部を保持するフェルールが嵌挿されるスリーブと、前記スリーブに前記フェルールが嵌挿された状態で前記光ファイバと前記光電変換素子とを光学的に結合させる集光機能を有したレンズとが一体的に形成されたスリーブブロックと、を備え、
前記複数の嵌合突起がそれぞれ前記複数の嵌合穴に嵌合された状態で、前記光電変換素子が前記スリーブブロックにより中空封止され、かつ前記光ファイバの光軸と該光電変換素子の光軸とが一致するように、各嵌合突起及び各嵌合穴の位置決めがなされており、
前記回路ブロックは、前記回路基板及び前記スリーブブロック受け部材と同時成形されたフェルール固定用部材をさらに有し、
前記フェルール固定用部材は、前記スリーブに前記フェルールが嵌挿された状態で、該フェルールの抜け方向への移動を規制することにより、該フェルールを前記スリーブブロックに固定することを特徴とする光ファイバ用ソケット。
【請求項２】
前記フェルール固定用部材は、前記スリーブブロック受け部材から前記スリーブに沿って延びた折曲げ可能な金属片により構成されており、前記フェルールが該スリーブに嵌挿された状態で、該金属片の先端部が折り曲げられることにより該フェルールに当接して該フェルールの抜け方向の移動を規制することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用ソケット。
【請求項３】
前記フェルール固定用部材は、前記スリーブブロック受け部材から前記スリーブに沿って延びた支持部と、前記支持部の先端部に支持され、前記スリーブに向かって突出し、前記フェルールが前記スリーブに嵌挿された状態で該フェルールに当接して該フェルールの抜け方向の移動を規制する当接部と、を有した可撓性部材により構成され、
前記当接部は、その先端部がテーパ形状に形成されており、
前記フェルールが前記スリーブに挿抜されるとき、前記当接部の先端部の上面又は下面が該フェルールに当接して、前記支持部が撓み、
前記フェルールが前記スリーブに嵌挿された状態で、前記当接部の先端部の下面が該フェルールの端縁に当接して前記支持部が撓むことにより、該当接部が該フェルールを押圧することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用ソケット。
【請求項４】
前記フェルール固定用部材は、
前記フェルールが前記スリーブに挿入されて回転することにより、該フェルールに設けられた鍔部が下に潜り込み、該鍔部と係合される係合部を有し、
前記係合部は、その下面に起伏部を有し、
前記起伏部は、前記フェルールが回転することにより前記鍔部を該起伏部の稜線に沿って摺動させ、該フェルールをその挿入方向に押圧することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用ソケット。
【請求項１】
光電変換素子と、
前記光電変換素子が実装された回路基板と、前記回路基板と同時成形され、複数の位置決め用の嵌合穴が形成された樹脂製のスリーブブロック受け部材とを有する回路ブロックと、
前記スリーブブロック受け部材と対向する面に設けられ、前記複数の嵌合穴にそれぞれ嵌合される複数の位置決め用の嵌合突起と、光ファイバの先端部を保持するフェルールが嵌挿されるスリーブと、前記スリーブに前記フェルールが嵌挿された状態で前記光ファイバと前記光電変換素子とを光学的に結合させる集光機能を有したレンズとが一体的に形成されたスリーブブロックと、を備え、
前記複数の嵌合突起がそれぞれ前記複数の嵌合穴に嵌合された状態で、前記光電変換素子が前記スリーブブロックにより中空封止され、かつ前記光ファイバの光軸と該光電変換素子の光軸とが一致するように、各嵌合突起及び各嵌合穴の位置決めがなされており、
前記回路ブロックは、前記回路基板及び前記スリーブブロック受け部材と同時成形されたフェルール固定用部材をさらに有し、
前記フェルール固定用部材は、前記スリーブに前記フェルールが嵌挿された状態で、該フェルールの抜け方向への移動を規制することにより、該フェルールを前記スリーブブロックに固定することを特徴とする光ファイバ用ソケット。
【請求項２】
前記フェルール固定用部材は、前記スリーブブロック受け部材から前記スリーブに沿って延びた折曲げ可能な金属片により構成されており、前記フェルールが該スリーブに嵌挿された状態で、該金属片の先端部が折り曲げられることにより該フェルールに当接して該フェルールの抜け方向の移動を規制することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用ソケット。
【請求項３】
前記フェルール固定用部材は、前記スリーブブロック受け部材から前記スリーブに沿って延びた支持部と、前記支持部の先端部に支持され、前記スリーブに向かって突出し、前記フェルールが前記スリーブに嵌挿された状態で該フェルールに当接して該フェルールの抜け方向の移動を規制する当接部と、を有した可撓性部材により構成され、
前記当接部は、その先端部がテーパ形状に形成されており、
前記フェルールが前記スリーブに挿抜されるとき、前記当接部の先端部の上面又は下面が該フェルールに当接して、前記支持部が撓み、
前記フェルールが前記スリーブに嵌挿された状態で、前記当接部の先端部の下面が該フェルールの端縁に当接して前記支持部が撓むことにより、該当接部が該フェルールを押圧することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用ソケット。
【請求項４】
前記フェルール固定用部材は、
前記フェルールが前記スリーブに挿入されて回転することにより、該フェルールに設けられた鍔部が下に潜り込み、該鍔部と係合される係合部を有し、
前記係合部は、その下面に起伏部を有し、
前記起伏部は、前記フェルールが回転することにより前記鍔部を該起伏部の稜線に沿って摺動させ、該フェルールをその挿入方向に押圧することを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ用ソケット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２４２６６２（Ｐ２０１２−２４２６６２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１３６６２（Ｐ２０１１−１１３６６２）
【出願日】平成２３年５月２０日（２０１１．５．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２０日（２０１１．５．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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