JP4756800B2 - 光コネクタ - Google Patents

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Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、光ファイバに取り付けた光コネクタの先端部において生じる光ファイバの偏心調整を行う手段に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、光ファイバは多くの分野で用いられるようになった。特に工作機械分野においては、切削や溶接等を行うレーザ加工機が広く用いられ、このレーザ光を伝送する手段として光ファイバが用いられている。
【0003】
上記光ファイバの端部には、レーザ発振器や、あるいは、加工対象部に向けてレーザ光を照射させる出射レンズ系、などに備えられた光レセプタクルと接続する為の光コネクタが備えられている。特に本分野では、高出力のレーザが用いられる場合が多く、これに対応するように光コネクタにも工夫が成されている。例えば、通信用に使用されている光コネクタでは、その先端部において光ファイバを固定する為に接着剤が用いられた構造となっている。ところが、レーザ加工機に使用されるレーザは高出力である為、通信用の光コネクタのように接着剤が使用されていると、レーザの光軸がずれて光ファイバの周囲の接着剤部分に入射されると接着剤が焼け焦げて、これが原因で光コネクタが損傷する恐れがあった。
【0004】
そこで、レーザ加工機に使用される光コネクタとして、例えば図10(A)に示したような、接着剤を使用せずに光ファイバに固定される構造の光コネクタ100が考えられた。2はレーザ伝送用の光ファイバであり、2Aは光ファイバ2の保護被覆層が除去された被覆除去部である。3はインナースリーブであって、スリーブ部3Aとかしめナット3Bとから成っている。スリーブ部3Aには、光ファイバ2を挿通する為の図示していない貫通孔が形成されており、また、スリーブ3Aの一端側から長手方向に図示していない割溝が形成されている。スリーブ部3Aの前記割溝側にはかしめナット3Bが螺合されて、スリーブ部3Aの割溝形成部が縮径される。101はアウタースリーブであり、長手方向の軸心に沿って貫通孔102が形成されている。貫通孔102には、アウタースリーブ101の先端付近に光ファイバ2の被覆除去部2Aの外径より僅かに大径の小径部102Sと、小径部102Sより基端側にインナースリーブ3が収納出来る大径部102Lとが形成されている。光ファイバ2はインナースリーブ3の貫通孔102に挿入され、インナースリーブ3の内部に光ファイバ2の被覆層を有した部分と被覆除去部2Aとの境界部を内包するように配置する。そして、スリーブ部3Aにかしめナット3Bを螺合することによってスリーブ部3Aの割溝形成部を縮径し、前記被覆層を有した部分において光ファイバ2にインナースリーブ3をかしめ固定する。次に、上記で説明したインナースリーブ3が固定された光ファイバ2をアウタースリーブ101に挿入し、光ファイバ2の先端を、光コネクタ100の先端において長手方向に対して任意の位置に配した後、アウタースリーブ101とインナースリーブ3とを、アウタースリーブ101の側方より形成されたネジ穴5にビス6をねじ込むことによって機械的に固定する。以上により、接着剤を使用することなく光ファイバを固定出来る光コネクタが達成された。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述した光コネクタ100において、光コネクタ100の先端面の中心に光ファイバ2の被覆除去部2Aの中心を配置さるには、前記軸心上に形成した貫通孔102の小径部102Sに光ファイバの被覆除去部2Aを挿通することにより成される。ところが、光ファイバ2と光コネクタ100との組立作業性を考慮し、小径部102Sは被覆除去部2Aよりも大径に形成されている為、被覆除去部2Aと小径部102Sとの間にはギャップが存在する。よって、殆どの場合、図10(B)の光コネクタ100の先端拡大図で示したように、被覆除去部2Aが小径部102Sの内壁面側に偏って接してしまい、その結果、被覆除去部2Aが光コネクタ100の先端面において偏心するという問題が生じた。この問題は、光ファイバ2を保持しているインナースリーブ3をアウタースリーブ101内に固定する際に、光ファイバ2の軸心が光コネクタ100の軸心からずれることにより生じるもので、光コネクタ100の構造上、これを防ぐことは実質的に不可能である。
【0006】
そして、このように先端面で光ファイバが偏心した光コネクタを、上述したレーザ発振器等の光学機器に接続する場合、高出力なレーザを確実に光ファイバのコアに入射させる為の高精度な光軸調整が必要となり、これにはかなりの手間を要してしまう。上記偏心を減少させる為には、貫通孔の小径部102Sのサイズを被覆除去部101Aの外径に近づければ良いが、その反面、光ファイバ101と光コネクタ100との組立作業性が悪くなってしまうという問題もあった。
【0007】
本発明は上記問題点を解決するものであり、光コネクタの先端面における光ファイバの偏心調整を可能とする、偏心調整機構を備えた光コネクタの提供を目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
光ファイバの端部に取り付けられる光コネクタであって、該光ファイバを光コネクタに取り付けた後に、前記光ファイバの端部の位置調整を行い得るガイド部材を備えたことを特徴としている。
【0009】
光ファイバの端部に取り付けられる光コネクタであって、該光コネクタはその長手方向の中心軸に沿って形成された貫通孔を有しており、該貫通孔内には、前記光ファイバの先端付近を内包すると共に、該光ファイバを前記光コネクタの径方向へ移動調整可能となるように保持されたガイド部材が備えられていることを特徴としている。
【0010】
前記ガイド部材は、その側部から複数個の支持手段によって前記貫通孔内に保持されていることを特徴としている。
【0011】
前記ガイド部材の表面に、前記支持手段の先端が嵌合する溝が形成されていることを特徴としている。
【0012】
前記支持手段は、弾発自在であり且つ光コネクタの径方向へ突出するよう常時付勢されていることを特徴としている。
【0013】
前記ガイド部材を、光コネクタの軸方向に対して固定する押え部材を備えていることを特徴としている。
【0014】
【作用】
光コネクタの内部に、該光コネクタの径方向へ移動調整可能なガイド部材を備えたので、該ガイド部材を移動させることによって、該ガイド部材に内包された光ファイバの位置を任意に調整することが出来る。
【0015】
ガイド部材の外周に支持手段が嵌合する溝を形成したので、光コネクタ内においてガイド部材を保持している支持手段を緩めた状態にしたとしても、ガイド部材は光コネクタの長手方向に対してずれや傾きを生じない。
【0016】
また、ガイド部材を長手方向へ付勢する為の押え部材を備えたので、前記溝が形成されていないガイド部材を用いた場合でも、光コネクタ内においてガイド部材を保持する支持手段を緩めた際に、ガイド部材は光コネクタの長手方向に対してずれや傾きを生じない。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明について図を用いて説明する。図1は本発明の光コネクタ1の略断面図を示している。2はレーザ伝送用の光ファイバであり、2Aは光ファイバ2の保護被覆層が除去された被覆除去部である。3はインナースリーブであり、光ファイバ2の被覆層を有した部分と被覆除去部2Aとの境界部を内包するように配置し固定されている。なお、インナースリーブ3の構造については上述した従来例と同一構造であるので、同一符号を付与しその詳しい説明は省略する。4はアウタースリーブであり、長手方向の軸心に沿って貫通孔41が形成されている。また、貫通孔41内の開口部付近には、貫通孔41よりも小径の貫通孔小径部42が形成されている。貫通孔41には、上述したインナースリーブ3が固定された光ファイバ2を挿入し、光ファイバ2の先端がアウタースリーブ4の先端面よりも凹となるように配置した状態で、アウタースリーブ4の側方から形成されたネジ穴5からビス6をねじ込むことによって、インナースリーブ3を貫通孔41内に固定している。
【0018】
7は円環状のガイド部材であって、その外径はアウタースリーブ4の貫通孔41よりも小径であり、また、その径方向の中心には、光ファイバ2の被覆除去部2Aよりも僅かに大径の貫通孔7Aが形成されている。なお、ガイド部材7は、光コネクタ1の用途によってその材質が適宜選択され、例えば、光コネクタ1が高出力レーザを伝送する光ファイバに取り付けられる場合は、レーザ光に対する強度に優れたサファイヤや金等、あるいは、金属製のガイド部材の表面に金メッキ等が施されてレーザに対する強度が高められたものが用いられる。ガイド部材7は、貫通孔7A内において、光ファイバ2の被覆除去部2Aの先端付近を内包すると共に、貫通孔小径部42の先端側端面42fに当接して配置されている。よって、貫通孔41内においてガイド部材7を常に一定の位置に備えることが出来る。なお、貫通孔小径部42はガイド部材7の外径よりも小径に形成されており、ガイド部材7が貫通孔小径部42よりも奥へ移動することはない。
【0019】
また、ガイド部材7は、その外周部に対面したアウタースリーブ4の円周上に90°間隔で貫通形成された4箇所のネジ穴8からビス9がねじ込まれ、これら4個のビス9によって貫通孔41内に保持されている。ガイド部材7の外径は、ガイド部材7と貫通孔41との間に、任意に間隙が生じるように設定されているので、4個のビス9のねじ込み状態を微調整することにより、貫通孔41内におけるガイド部材7の位置を、周方向へ任意に移動させることが出来る構成となっている。なお、本発明で言う複数個の支持手段とは、4個のビス9に相当する。
【0020】
図2は、図1で示したZ−Z’における断面図を光コネクタ1の先端方向から見た様子を示している。図2(A)は、ガイド部材7の貫通孔7Aに挿通された光ファイバ2の被覆除去部2Aが、貫通孔7Aの内壁側(マイナスY方向)に偏り接した状態である。つまり、光コネクタ1の先端において、被覆除去部2Aが光コネクタ1の長手方向の軸心に対して偏心した状態を示している。なお、図中に示したX軸、Y軸の交差した点が、光コネクタ1の長手方向の軸心を示している。
【0021】
上述した光コネクタ1の構成によれば、ガイド部材7を保持している4個のビス9(9a、9b、9c、9d)をそれぞれ微調整することによって、ガイド部材7を光コネクタ1の径方向へ任意に移動させることが出来る。そして、このガイド部材7の移動に伴なって、ガイド部材7の貫通孔7A内に挿通された光ファイバ2の被覆除去部2Aは、貫通孔7Aの内壁に押されながら移動する。つまり、ガイド部材7の位置調整を行うことによって、光コネクタ1の先端における光ファイバ2の被覆除去部2Aの位置を任意に移動させることが出来る。そこで、図2(A)では、光ファイバ2の被覆除去部2AがマイナスY方向に偏心しているので、ビス9aを緩め、ビス9cをプラスY方向へねじ込むことによって、ガイド部材7をプラスY方向へ移動させる。すると、図2(B)に示したようにガイド部材7が矢印方向へ移動し、貫通孔7A内に挿通された光ファイバ2の被覆除去部2Aが光コネクタ1の軸心上に移動する。なお、上記調整を行うにあたり、必要に応じて適宜ビス9b、9dの締め付け具合を調整する。
【0022】
以上のように、光コネクタ1に光ファイバ2を組込んだ後に、被覆除去部2Aの位置を移動調整し、光コネクタ1の長手方向の軸心上に配置させることが出来る。なお、上述した光コネクタ1では、光ファイバ2の軸心を光コネクタ1の軸心へ移動調整を行うことを前提に説明したが、これに限らず、光コネクタ1の先端において、光ファイバ2の被覆除去部2Aの軸心を任意の位置へ移動調整出来るように設計するも良い。また、上記光コネクタ1の貫通孔41内には貫通孔小径部42が形成されているがその限りではなく、光コネクタの構成上必要ない場合は、貫通孔小径部42が形成されなくても良い。
【0023】
図3は、図1で示した光コネクタ1とは別の実施形態を示している。1Aは光コネクタであって、図1で示した光コネクタ1の先端部に、ガイド部材7を安定保持させる為のアジャスタ10を設けた構造である。よって、光コネクタ1と共通部分については同一符号を付し、その説明は省略する。なお、本発明で言う押え部材とはアジャスタ10に相当する。
【0024】
ガイド部材7は、アウタースリーブ4Aの貫通孔41A内に形成された貫通孔小径部42Aの先端側端面42gに当接して備えられており、ガイド部材7の先端側にはアジャスタ10を備えている。アジャスタ10には、ガイド部材7側に向かって有底孔10aが形成され、有底孔10aには、有底孔10aから先端が突出した状態でコイルバネ10bを備えている。コイルバネ10bの一端はガイド部材7に接しており、常に、ガイド部材7を貫通孔小径部42の先端側端面42fへ押圧し続ける付勢力を与えている。これにより、ガイド部材7を常に先端側端面42fに接した位置に保つことが出来る。なお、アジャスタ10に備えるコイルバネ10bの数は1個でも良いし、複数個のコイルバネ10bを例えば等間隔に円周上に配置しても良い。また、上記構成では、付勢力を与える手段としてコイルバネ10bを用いて説明したがその限りではなく、ガイド部材7を貫通孔小径部42の先端側端面42fへ押し付けることが出来る手段であれば良い。なお、アジャスタ10は、光コネクタ1Aの用途によってその材質が適宜選択され、例えば、光コネクタ1Aが高出力レーザを伝送する光ファイバに取り付けられる場合は、レーザ光に対する強度に優れたサファイヤや金等、あるいは、金属製のガイド部材の表面に金メッキ等が施されてレーザに対する強度が高められたものが用いられる。
【0025】
また、光コネクタ1、光コネクタ1Aに備えたガイド部材7に代えて、図4に示したような、外周面上に一条の溝71Aが環状形成されたガイド部材71を用いても良い。溝71Aは、上述した支持手段であるビス9の先端部が嵌合する幅に設定されている。
【0026】
図5は、図1で示した光コネクタ1に、ガイド部材7に代えてガイド部材71を組み込んだ実施形態である光コネクタ1Bである。ガイド部材71を用いることによって、アウタースリーブ4に形成されたネジ穴8からねじ込まれたビス9の先端を溝71Aに落とし込まさせること出来るので、アウタースリーブ4の貫通孔41内でガイド部材71が保持される。即ち、本構成によれば、ガイド部材71に形成した溝71Aの位置と、アウタースリーブ4に形成したネジ穴8の位置とを任意に設定しておけば、貫通孔41内におけるガイド部材71の長手方向への位置が自ずと決まるので、ガイド部材71を常に任意の位置へ安定的に、且つ、容易に配置させることが出来る。また、ビス9が緩んだ状態であっても、ビス9の先端が溝9内に噛み合っていれば、ガイド部材71が貫通孔41内で長手方向にずれたり、また、軸心に対して傾いたりすることが防止出来る。よって、ビス9を微調整することによって行うガイド部材71の位置調整作業が行い易くなる。
【0027】
また、ガイド部材5を支持する手段として、図6(A)に示したプランジャ11を上記ビス9と組み合わせて用いても良い。12はプランジャ本体であって、その外周にはネジ山12aが形成されている。プランジャ本体12の内部にはその一端から空洞部12bが形成されており、空洞部12bの奥から順にコイルバネ13と、先端が半球形状の先端片14とが備えられている。そして、先端片14は、常時コイルバネ13によって開口端12f方向へ付勢されつつ、先端片14が開口端12fから距離Lだけ突出した状態で、突出長Lの範囲で弾発自在に保持されいる。図6(B)は、プランジャ11の先端から図中の矢印で示した方向へ押圧力が加わることによって、コイルバネ13が圧縮され、先端片14が突出長Lだけ空洞部12b内へ移動した状態を示している。先端片14は、前記押圧力の大きさに応じて前記突出長Lの範囲で移動する。なお、前記押圧力が開放されると、先端編4は図6(A)の状態へ復帰する。
【0028】
図7は、光コネクタ1の支持手段である4個のビス9に代えて、プランジャ11とビス9とを夫々2個ずつ用いた光コネクタ1Cの略断面図であり、Z−Z’における断面図を図8(A)に示している。4はアウタースリーブであり、8は、ガイド部材7の外周部に対面したアウタースリーブ41の円周上に90°間隔の4箇所に貫通形成されたネジ穴である。11a、11bはプランジャであり、9c、9dはビスである。4箇所のネジ穴8には、プランジャ11aとビス9c、プランジャ11bとビス9dとが夫々ガイド部材7を挟んだ対向位置に配置され、プランジャ11a、11bとビス9c、9dとがガイド部材7方向へねじ込まれて、アウタースリーブ4の貫通孔41内にガイド部材7が固定される。ここで、プランジャ11bとビス9dとを結ぶ軸をX軸、プランジャ11aとビス9cとを結ぶ軸をY軸とする。
【0029】
本構成において、例えば、Y軸上に備えられたビス9cをガイド部材7に向かってねじ込んで行くと、ビス9cに押されたガイド部材7は、プランジャ11aの先端で突出した先端片14を、プランジャ本体12内へと押し込んで行くことになる。ここで、プランジャ11aが光コネクタ1Cに組込まれた状態で、先端片14の突出長をLとすると、突出長Lの範囲だけ先端片14がプランジャ本体12へ押し込みが可能となる。つまり、ガイド部材7をY軸のプラス(+)方向へLの範囲で移動させることが出来る。
【0030】
逆に、ビス9cをガイド部材7とは反対方向へ進むように緩めて行くと、ビス9cを緩める前の状態で、プランジャ11aの先端片14がプランジャ本体12に押し込まれている距離相当の範囲だけ、ガイド部材7が先端片14によってY軸のマイナス(−)方向へ押されて移動する。ここで、自然状態のプランジャ11aにおける先端片14の突出長をL、プランジャ11aが光コネクタ1Cに組込まれた状態の先端片14の突出長をLとすると、上記ビス9cを緩める前の状態で先端片14がプランジャ本体12に押し込まれている距離は(L−L)となる。よって、ビス11aをガイド部材7とは反対方向へ進むように緩めて行くと、概ねプランジャ本体12へ押し込まれている範囲(L−L)相当だけ、ガイド部材7をY軸のマイナス(−)方向へ移動させることが出来る。
【0031】
以上説明したように、支持手段としてプランジャ11aとビス9cとをガイド部材7を挟んで対向するようにして備え、かつ、ガイド部材7がプランジャ11aの先端片14による付勢力によって常にビス9cへ押し付けれらた状態にしておけば、ビス9cのみを移動させることによって、ガイド部材7をプランジャ11aの先端片14の可動範囲内においてY軸方向へ移動調整することが出来る。また、先端片14の可動範囲を超えるような位置へガイド部材7を移動させる場合は、予め、あるいは必用に応じてその都度、プランジャ11aをY軸方向に移動させた後、上記と同じようにビス9c調整のみでガイド部材7を移動させることが出来る。なお、X軸方向に対しても、上述したY軸方向の場合と同様にガイド部材7を移動調整でき、また、X軸とY軸方向の調整を組み合わせて行えば、ガイド部材7を、アウタースリーブ4の貫通孔41内の任意の位置へ移動調整することが出来る。以上説明したように、X軸とY軸方向の調整を行う間は、常にプランジャ11a、11b、及び、ビス9c、9dの先端部がガイド部材7を支持した状態となっているので、相互間にはがたつきが生じず、常に安定した状態でガイド部材7を微動調整することが出来る。即ち、ガイド部材7の貫通孔7Aに挿通された光ファイバ2の被覆除去部2Aを、常に安定した状態で位置調整することが出来る。
【0032】
図8(A)に示した光コネクタ1Cは、その中心に備えた光ファイバ2の被覆除去部2Aが、光コネクタ1Cの軸心に対してマイナス(−)Y方向に偏心した状態を示している。この偏心を補正する為には、ビス9cをプラス(+)Y方向へねじ込むのみで、ガイド部材7をプラス(+)Y方向へ移動する。すると、図8(B)に示したようにガイド部材7が図中の矢印方向へ移動し、貫通孔7A内に挿通された光ファイバ2の被覆除去部2Aが光コネクタ1Cの軸心に移動し、光コネクタ1Cにおける被覆除去部2Aの偏心補正が完了する。この時、プランジャ11aの先端片14はガイド部材7によって本体部12内へ押し込まれていくので、先端片14の突出長がLからLへと短くなる。上記調整を行うにあたり、必要に応じて適宜ビス9dやプランジャ11bの締め付け具合を調整する。
【0033】
なお、上記で説明したプランジャ11(11a、11b)は、単にプランジャの一例を示したものであり、その他の種類として例えば、上述した先端片14の代わりに、プランジャ本体12の先端に金属製のボールを備えたタイプのボールプランジャを用いた場合も同様の効果が得られる。また、図7で示した光コネクタ1Cにおいて、ガイド部材7に代えて、図4に示した外周に溝71Aが形成されたガイド部材71を用いても良い。このような構成の場合、溝71Aが形成されたガイド部材71を用いた効果と、プランジャ11を用いた効果とを同時に得ることが出来る。
【0034】
上記実施例において、ガイド部材7や71が、ビス9とプランジャ11とを組み合わせて4個の支持手段によって構成したがその限りではなく、アウタースリーブ4内でガイド部材7や71を任意に移動可能なように、ビス9及びプランジャ11をそれぞれ必要数だけ任意に選択し組み合わせて設計される。また、ガイド部材7(71)は、断面円形の物を用いて説明したがその限りではなく、その形状は適宜設計されるものである。その一例として図9に示した光コネクタ1Dのように、ガイド部材72の断面形状が四角形であっても良く、この場合も、ビス9(9a、9b、9c、9d)や、プランジャ(図9では用いていない)等の支持手段を調整することによって、アウタースリーブ4内でガイド部材72を移動させ、ガイド部材72に挿通された光ファイバ2の被覆除去部2Aを任意に移動調整出来る。
【0035】
【効果】
本発明の光コネクタを用いれば、光コネクタに光ファイバを組み付けた後に、光コネクタの先端面における光ファイバの偏心補正を高精度に行うことが出来る。
【0036】
また、仮に光コネクタのアウタースリーブに形成された貫通孔が、光コネクタの軸心に対して偏心するなどして、高精度に形成されていない場合であっても、前記貫通孔内において、ガイド部材を径方向に移動調整すれば、前記貫通孔の偏心等のずれを吸収補正することが出来る。よって、光コネクタの径方向に対する部品精度の影響を受けにくい光コネクタが達成され、その結果、組立時に生じる加工ロスを減少させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光コネクタの略断面図を示している。
【図2】図1で示した光コネクタのZ−Z’における断面図を示している。
【図3】図1とは別の本発明の光コネクタの略断面図を示している。
【図4】本発明の光コネクタに用いるガイド部材を示している。
【図5】図4で示したガイド部材を備えた光コネクタの略断面図を示している。
【図6】本発明の光コネクタに用いる支持手段の断面図を示している。
【図7】図6で示した支持手段を備えた光コネクタの略断面図を示している。
【図8】図7で示した光コネクタのZ−Z’における断面図を示している。
【図9】断面形状が四角のガイド部材を備えた、本発明の光コネクタの断面図を示している。
【図10】従来の光コネクタの略断面図を示している。
【符号の説明】
1、1A、1B、1C、1D 光コネクタ
2 光ファイバ
2A 光ファイバの被覆除去部(光ファイバ)
41、41A 貫通孔
42、42A 貫通孔小径部(貫通孔)
7、71、72 ガイド部材
71A 溝
9、9a、9b、9c、9d ビス(支持手段)
10 アジャスタ(押え部材)
11、11a、11b プランジャ(支持手段)

Claims (3)

  1. 光ファイバの端部に取り付けられる光コネクタであって、該光コネクタはその長手方向の中心軸に沿って形成された貫通孔および該貫通孔よりも小径の貫通孔小径部を有しており、前記貫通孔内には、前記光ファイバの先端付近を内包すると共に、該光ファイバを前記光コネクタの径方向へ移動調整可能となるように保持されたガイド部材が備えられており、前記貫通孔小径部は前記ガイド部材の外径よりも小径に形成されていて、前記ガイド部材を光コネクタの軸方向に対して付勢して前記貫通孔小径部の先端側端面へ押圧する押え部材を備えていることを特徴とする光コネクタ。
  2. 前記ガイド部材は、その側部から複数個の支持手段によって前記貫通孔内に保持されており、かつ、前記ガイド部材の表面に、前記支持手段の先端が嵌合する溝が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光コネクタ。
  3. 前記支持手段は、弾発自在であり且つ光コネクタの径方向へ突出するよう常時付勢されていることを特徴とする請求項2に記載の光コネクタ。
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