JP2014066901A - 光コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】レンズの焦点位置と光ファイバの実装位置の公差による光の接続損失を抑制することが可能な光コネクタを提供する。
【解決手段】先端にレンズ付フェルール２を装着した光ファイバ３を対向配置し、レンズ付フェルール２のレンズ４を介して光ファイバ３同士を光学的に接続する光コネクタにおいて、両レンズ付フェルール２が光ファイバ３の周方向に相対的に１８０度回転して配置されているものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、コリメート型の光コネクタに関するものである。

従来より、先端にレンズ付フェルールを装着した光ファイバを対向配置し、レンズ付フェルールのレンズ（コリメートレンズ）を介して光ファイバ同士を光学的に接続するコリメート型の光コネクタが知られている。

このコリメート型の光コネクタでは、一方のコネクタ部において、一方の光ファイバから出射され拡がった光をレンズで平行光に変換して出射し、他方のコネクタ部において、入射された平行光を、レンズにより集光して他方の光ファイバに入射する。

コリメート型の光コネクタでは、レンズ間でビーム径が大きくなっているため、コネクタ部同士の相対的な位置ずれ（対向するレンズ付フェルール同士の相対的な位置ずれ）による光損失を比較的小さくすることが可能である。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１，２がある。

特開２００９−１４５４２７号公報 特開２００３−４３３１３号公報

ところで、従来のコリメート型の光コネクタでは、レンズ付フェルールとして、樹脂からなり、射出成型により成型されたものを用いる場合が多い。レンズ付フェルールのレンズは、射出成型時にインサートすることで樹脂部分と一体化されるのが通常である。

射出成型により成型されたレンズ付フェルールでは、成型公差は小さいものの、初期の金型の製作公差により、レンズの焦点位置と光ファイバの実装位置（Ｖ溝など）に微少な公差が発生してしまう。

そのため、従来のコリメート型の光コネクタでは、レンズの中心位置と実装後の光ファイバの中心位置に微少な公差が発生してしまい、光の接続損失の増加の原因となっていた。

本発明は上記事情に鑑み為されたものであり、レンズの焦点位置と光ファイバの実装位置の公差による光の接続損失を抑制することが可能な光コネクタを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、先端にレンズ付フェルールを装着した光ファイバを対向配置し、前記レンズ付フェルールのレンズを介して光ファイバ同士を光学的に接続する光コネクタにおいて、前記両レンズ付フェルールが前記光ファイバの周方向に相対的に１８０度回転して配置されている光コネクタである。

前記レンズ付フェルールは、射出成型により成型されたものであり、前記両光ファイバの先端に装着されるレンズ付フェルールとして、同じ金型を用いて射出成型されたものを用いてもよい。

前記両レンズ付フェルールは、その先端部が筒状のハウジングの中空部内にそれぞれ挿入され固定されており、前記両ハウジングの先端面同士を当接させ固定することにより、前記両光ファイバを対向配置した状態で固定するように構成されており、前記両ハウジングの先端面には、位置合わせ用の突起と該突起を収容する溝とがそれぞれ形成されていてもよい。

前記突起と溝は、前記両レンズ付フェルールを前記光ファイバの周方向に相対的に１８０度回転したときのみ嵌合できるように形成されていてもよい。

前記両ハウジングとして、先端面の一側に１つ以上の突起を形成し、他側に前記突起に対応する１つ以上の溝を形成した同じ形状のものを用いるようにしてもよい。

前記ハウジングの内壁には、前記中空部に突出し、前記レンズ付フェルールの先端部を挟持して周方向の位置決めをする先端位置決め用突起が形成されていてもよい。

前記ハウジングは、前記レンズ付フェルールに形成された係止突起に係止して前記レンズ付フェルールを前記ハウジングに固定する係止爪を有するロック機構を有し、前記係止爪と対向する位置の前記ハウジングの内壁には、前記係止爪による押圧に対抗して前記レンズ付フェルールの傾斜を抑制する傾斜抑制用突起が形成されていてもよい。

本発明によれば、レンズの焦点位置と光ファイバの実装位置の公差による光の接続損失を抑制することが可能な光コネクタを提供できる。

本発明の一実施の形態に係る光コネクタを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。 図１の光コネクタの接続状態を説明する図である。 図１の光コネクタにおけるレンズ付フェルールを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はガラス板を省略した斜視図、（ｃ）は（ａ）の３Ｃ−３Ｃ線断面図である。 （ａ）は図１の光コネクタにおけるハウジングの斜視図、（ｂ）はハウジングにレンズ付フェルールを挿入したときの断面図である。 図１の光コネクタにおけるハウジングの斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施の形態に係る光コネクタを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、光コネクタ１は、先端にレンズ付フェルール２を装着した光ファイバ３を対向配置し、レンズ付フェルール２のレンズ４を介して光ファイバ３同士を光学的に接続するものである。

光コネクタ１は、２本の光ファイバ３の先端部にそれぞれ設けたコネクタ部５同士を嵌合させて、両光ファイバ３の光学的接続を行うものである。本実施の形態では、両コネクタ部５として全く同じものを用いているため、特に両コネクタ部５を区別して説明しないが、両コネクタ部５として形状の異なるものを用いることも当然に可能である。

コネクタ部５は、光ファイバ３の先端に装着されるレンズ付フェルール２と、レンズ付フェルール２の先端に装着される筒状のハウジング６と、を備えている。

レンズ付フェルール２は、樹脂からなり、射出成型により成型されたものである。レンズ４はコリメートレンズであり、射出成型時にインサートすることで樹脂部分と一体化されている。レンズ付フェルール２の詳細な形状については後述する。

レンズ付フェルール２は、その先端部がハウジング６の中空部７内に挿入され固定されている。ハウジング６は、機器等に固定される横断面視が略矩形状（角を丸めた矩形状）のフランジ部８と、フランジ部８の後方に一体に形成された円筒状のフェルール保持部９と、から構成されている。フランジ部８には、機器等に固定する際に固定用のネジを通すネジ穴８ａが形成されている。ハウジング６は、例えば金属からなる。中空部７のレンズ付フェルール２の挿入側と反対側には、中空部７の開口を塞ぐようにガラス板２１が接着剤等により固定されている。なお、ガラス板２１は省略可能である。

光コネクタ１では、両ハウジング６の先端面同士（フランジ部８の先端面同士）を当接させ固定することにより、両光ファイバ３を対向配置した状態で固定するように構成されている。本実施の形態では、図示しない固定部材で両ハウジング６を固定するように構成したが、ハウジング６自体に両ハウジング６を固定するための機構を設けることも可能である。

さて、本実施の形態に係る光コネクタ１では、両レンズ付フェルール２が光ファイバ３の周方向に相対的に１８０度回転して配置されている。つまり、光コネクタ１は、両コネクタ部５を固定する際に、対向する両レンズ付フェルール２が上下左右反転して向かい合うように構成されている。

上述のように、射出成型により成型されたレンズ付フェルール２では、金型の製作公差により、レンズ４の焦点位置と光ファイバ３の実装位置（つまり、レンズ４の中心位置と光ファイバ３の中心位置）に微少な公差が発生してしまう。

本実施の形態では、図２に示すように、両レンズ付フェルール２を光ファイバ３の周方向に相対的に１８０度回転して配置しているため、両コネクタ部５において、レンズ４の中心位置に対する光ファイバ３の中心位置の位置ずれの方向が逆方向（両光ファイバ３の中心位置がレンズ４の中心位置に対して点対称の位置）となる。その結果、レンズ４と光ファイバ３の中心位置がずれている場合であっても、光学的にずれがキャンセルされるため、対向するレンズ４の中心位置同士が精度良く位置合わせされていれば、光の接続損失を最も少なくすることが可能になる。なお、図２における下側の図は、ハウジング６の先端側から見たときのレンズ４と光ファイバ３、Ｖ溝１４の位置関係を示している。

ここで、レンズ付フェルール２やハウジング６の具体的な形状について詳細に説明しておく。まず、レンズ付フェルール２について説明する。

図１および図３に示すように、レンズ付フェルール２は、レンズ４と一体に形成され光ファイバ３の先端部を固定するファイバ固定部１０と、ファイバ固定部１０の後方に一体に形成され、光ファイバ３を通す挿通穴１２が形成された筒状部１１と、を備えている。

ファイバ固定部１０は、レンズ４と略同じ径の円柱体（中実円筒体）の側面に断面矩形状の凹部（切欠き）１３を形成し、当該凹部１３の底面に光ファイバ３を載置するためのＶ溝１４を形成してなる。光ファイバ３をＶ溝１４に載置すると共に、光ファイバ３の周囲に接着剤（図示せず）を充填し、ガラス板１５により光ファイバ３をＶ溝１４側に押さえつけた状態で接着剤を硬化させることで、光ファイバ３がレンズ付フェルール２に固定される。また、筒状部１１の挿通穴１２にも接着剤が充填され、硬化される。接着剤としては、例えば、紫外線硬化性樹脂を用いることができる。

なお、光コネクタ１において金型の製作公差が問題となるのは、レンズ４とＶ溝１４の相対的な位置ずれである。レンズ４とＶ溝１４の相対的な位置がずれると、レンズ４と光ファイバ３の中心位置がずれることになる。

筒状部１１は、円筒体（中空円筒体）の両側を平行に（ファイバ固定部１０の凹部１３の底面と平行に）切り欠いた形状に形成されている。切欠きにより形成された２つの対向した平行部１６のうち、凹部１３側（ガラス板１５を設ける側、図１の上側）の平行部１６には、後述するロック機構１７の係止爪１８を係止する係止突起１９が形成されている。また、係止突起１９の後方の平行部１６には、係止爪１８に干渉してレンズ付フェルール２のハウジング６への過挿入を防止する過挿入防止突起２０が形成されている。

両レンズ付フェルール２としては、レンズ４と光ファイバ３の中心位置のずれが等しいものを用いる必要がある。そのため、両レンズ付フェルール２としては、同じ金型を用いて射出成型されたものを用いる。

次に、ハウジング６について説明する。

図２に示すように、両ハウジング６の先端面（フランジ部８の先端面）には、位置合わせ用の突起２２と該突起２２を収容する溝２３とがそれぞれ形成されている。本実施の形態では、この突起２２と溝２３を、両レンズ付フェルール２を光ファイバ３の周方向に相対的に１８０度回転したときのみ（両レンズ付フェルール２を上下左右反転させた状態でのみ）嵌合できるように形成した。

具体的には、本実施の形態では、ハウジング６として、先端面の一側（図２では上下方向における一側）に１つ以上（ここでは２つ）の突起２２を形成し、他側（図２では上下方向における他側）に突起２２に対応する１つ以上（ここでは２つ）の溝２３を形成し、先端面を正面から見たときに突起２２と溝２３を結んだ直線が矩形状となるように構成したものを用いた。このように構成することで、２つのハウジング６として同じ形状のものを用いつつも、誤った方向で両ハウジング６を固定してしまうことがなくなり、部品点数の削減が可能になる。

なお、両レンズ付フェルール２を光ファイバ３の周方向に相対的に１８０度回転したときのみ嵌合できるようにする構造はこれに限定されるものではなく、例えば、突起２２と溝２３の断面形状を円形状ではなく非対称の形状としてもよいし、また、両ハウジング６が同じ形状とはならないが、突起２２と溝２３を非対称に形成することも可能である。また、突起２２と溝２３以外に、両ハウジング６の嵌合時の向きを規制する機構を別途設けることも勿論可能である。

図４および図５に示すように、ハウジング６の内壁（フランジ部８の内壁）には、中空部７に突出し、レンズ付フェルール２の先端部を挟持して周方向の位置決めをする先端位置決め用突起２４が形成されている。先端位置決め用突起２４を形成することにより、レンズ付フェルール２の先端部のがたつきがなくなり、レンズ４を精度よく位置決めすることが可能になる。

本実施の形態では、中空部７の周方向に沿って等間隔に３つの先端位置決め用突起２４を形成したが、先端位置決め用突起２４の数はこれに限定されるものではない。ただし、レンズ４の位置決め精度を向上させるため、先端位置決め用突起２４は３つ以上形成されることが望ましい。

先端位置決め用突起２４は、先端側に向けて徐々に突出長が長くなるように横長に形成されることが望ましい。これは、レンズ付フェルール２の挿入を容易とし、かつ、レンズ付フェルール２の先端部をしっかりと挟持してレンズ４を精度良く位置決めするためである。なお、先端位置決め用突起２４の突出長に変化をつけず、レンズ付フェルール２のファイバ固定部１０を基端側に向けて徐々に拡径するように形成することでも、同様の作用を得ることが可能である。

図１，４，５に示すように、ハウジング６は、レンズ付フェルール２に形成された係止突起１９に係止してレンズ付フェルール２をハウジング６に固定する係止爪１８を有するロック機構１７を有している。係止爪１８には貫通孔１８ａが形成されており、この貫通孔１８ａと、フェルール保持部９に形成された貫通孔９ａとを貫くように図示しない回動軸を設けることで、当該回動軸まわりに回動可能に係止爪１８が設けられている。

係止爪１８はバネ２５により付勢されており、バネ２５のバネ力により中空部７に挿入されたレンズ付フェルール２（筒状部１１）を押さえつけるよう構成されている。また、係止爪１８による係止が意図せず解除されることがないよう係止爪１８をロックするストッパ２６が設けられている。ロック機構１７はハウジング６の一側のみに設けられており、このロック機構１７の有無により、レンズ付フェルール２の向きが分別できるようになっている。

ところで、レンズ付フェルール２の先端部を先端位置決め用突起２４により固定しても、レンズ付フェルール２の後方が係止爪１８により押しつけられてレンズ付フェルール２が傾いてしまうと、光軸のずれにより光の接続損失が大きくなってしまう。そこで、本実施の形態では、係止爪１８と対向する位置のハウジング６の内壁に、係止爪１８による押圧に対抗してレンズ付フェルール２の傾斜を抑制する傾斜抑制用突起２７を形成している。

本実施の形態では、係止爪１８と対向する位置に１つの傾斜抑制用突起２７を形成したが、傾斜抑制用突起２７を中空部７の周方向に沿って複数に分割することも可能である。この場合、係止爪１８の直下に傾斜抑制用突起２７を形成せずとも、その両脇に傾斜抑制用突起２７を形成すればレンズ付フェルール２の傾斜は抑制可能である。

以上説明したように、本実施の形態に係る光コネクタ１では、両レンズ付フェルール２が光ファイバ３の周方向に相対的に１８０度回転して配置されている。

このように構成することで、実装後の両光ファイバ３の中心位置がレンズ４の中心位置に対して点対称の位置となり、金型の製作公差等によりレンズ４と光ファイバ３の中心位置がずれている場合であっても、光学的にずれがキャンセルされるため、対向するレンズ４の中心位置同士が精度良く位置合わせされていれば、光の接続損失を最も少なくすることが可能になる。

つまり、光コネクタ１によれば、レンズ４の焦点位置と光ファイバ３の実装位置（Ｖ溝１４）の公差による光の接続損失を抑制することが可能になる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

１ 光コネクタ
２ レンズ付フェルール
３ 光ファイバ
４ レンズ
５ コネクタ部
６ ハウジング

Claims (7)

1. 先端にレンズ付フェルールを装着した光ファイバを対向配置し、前記レンズ付フェルールのレンズを介して光ファイバ同士を光学的に接続する光コネクタにおいて、
   前記両レンズ付フェルールが前記光ファイバの周方向に相対的に１８０度回転して配置されている
   ことを特徴とする光コネクタ。
2. 前記レンズ付フェルールは、射出成型により成型されたものであり、
   前記両光ファイバの先端に装着されるレンズ付フェルールとして、同じ金型を用いて射出成型されたものを用いた
   請求項１記載の光コネクタ。
3. 前記両レンズ付フェルールは、その先端部が筒状のハウジングの中空部内にそれぞれ挿入され固定されており、
   前記両ハウジングの先端面同士を当接させ固定することにより、前記両光ファイバを対向配置した状態で固定するように構成されており、
   前記両ハウジングの先端面には、位置合わせ用の突起と該突起を収容する溝とがそれぞれ形成されている
   請求項１または２記載の光コネクタ。
4. 前記突起と溝は、前記両レンズ付フェルールを前記光ファイバの周方向に相対的に１８０度回転したときのみ嵌合できるように形成されている
   請求項３記載の光コネクタ。
5. 前記両ハウジングとして、先端面の一側に１つ以上の突起を形成し、他側に前記突起に対応する１つ以上の溝を形成した同じ形状のものを用いるようにした
   請求項４記載の光コネクタ。
6. 前記ハウジングの内壁には、前記中空部に突出し、前記レンズ付フェルールの先端部を挟持して周方向の位置決めをする先端位置決め用突起が形成されている
   請求項３〜５いずれかに記載の光コネクタ。
7. 前記ハウジングは、前記レンズ付フェルールに形成された係止突起に係止して前記レンズ付フェルールを前記ハウジングに固定する係止爪を有するロック機構を有し、
   前記係止爪と対向する位置の前記ハウジングの内壁には、前記係止爪による押圧に対抗して前記レンズ付フェルールの傾斜を抑制する傾斜抑制用突起が形成されている
   請求項３〜６いずれかに記載の光コネクタ。