JPH06206157A - 光コネクタ端面研磨装置及び研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光コネクタ端面を斜め凸球面研磨した場合に
おける曲率偏心を抑制する。 【構成】 光コネクタ端面研磨装置は治具部１と研磨部
２とを備えている。治具部１は光コネクタ３を回転可能
に保持する。研磨部２は光コネクタ３の端面５に当接し
てその斜め凸球面研磨を行なう。治具部１は回転部材８
と保持部材１１とを備えている。回転部材８は所定の回
転軸１０を中心として回転駆動される。保持部材１１は
該回転部材８の内部に配置され光コネクタ３の光軸１２
が所定の角度θだけ回転軸１０に対して傾斜した姿勢で
光コネクタ３を案内支持する。保持部材１１は光軸１２
方向に進退移動調整可能であり、光コネクタ端面５にお
ける光軸点Ｐが回転軸１０に合致した状態で光コネクタ
３を固定し斜め凸球面研磨を行なう様にしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光コネクタ端面研磨装置
及び研磨方法に関する。より詳しくは光コネクタ端面の
斜め凸球面研磨加工に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信用ファイバケーブルは、その接続
部で互いの芯ずれを数μｍ以下に抑える必要がある為、
光ファイバあるいは光ファイバケーブルの端部にコネク
タを装着し、両方の端面を研磨し、接続ファイバの先端
を互いに弾圧突き合わせにより接続する事が行なわれて
いる。特に、フェルール端面を凸球面に加工する事によ
り、ファイバ同士の直接接触を可能にし、接続損失や反
射減衰量を抑制できる。従来、垂直端面に対して凸球面
加工を施す事が広く行なわれていたが、近年フェルール
端面を斜め凸球面状に研磨加工する技術が開発されてい
る。図６に示す様に例えば端面を８°の角度で斜めに凸
球面研磨し、互いに接続する方式である。垂直凸球面研
磨に比べ、光ファイバ端面における反射戻り光を５０％
以上減らせる為、接続時の伝送ノイズが少なく、ＣＡＴ
Ｖや画像伝送路の接続に適している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
斜め研磨加工では凸球面曲率偏心を一定の許容範囲内に
収める事が困難であるという課題があった。この点につ
き、図７を参照して簡潔に説明する。（Ａ）は、研磨前
のコネクタ先端形状を示している。フェルール１０１の
中心孔１０２に光ファイバ１０３が挿入されており、接
着剤１０４で固定されている。フェルール１０１の先端
は接続作業を容易にする為所定のテーパが切られてい
る。かかる構造を有するコネクタは汎用品として広く用
いられている。次に（Ｂ）に示す様にフェルール１０１
の先端を所定の角度で斜めに平研削する。端面には予め
テーパが施されている為、斜め平研削面１０５の中心位
置Ｐは光ファイバ１０３の中心位置Ｑからずれている。
即ち、図から明らかな様に斜め平研削面１０５の全長寸
法をＡとすると、中心位置ＰはＡ／２となり、光ファイ
バ１０３の中心位置Ｑからずれる事になる。（Ｃ）に示
す様に、斜め平研削面１０５に対して研磨加工を施し、
斜め凸球面１０６を形成する。図から明らかな様に、凸
球面１０６の頂点は前述した斜め平研削面の中心位置Ｐ
と一致する。従って、光ファイバの中心位置Ｑに対し凸
球面曲率偏心が生じ、その量は１００μｍ程度に達す
る。この曲率偏心の許容量は例えば５０μｍに設定され
ており、これを超えると接続損失が著しく増大するので
解決すべき課題となっている。

【０００４】ところで、この様な斜め凸球面研磨におけ
る曲率偏心を抑制する為、特殊なフェルール先端形状を
有するコネクタも開発されている。例えば、先に示した
図６の例では、テーパの付されたフェルール先端に、さ
らに径小の接合突起が設けられている。この接合突起に
対して斜め凸球面研磨を施し、曲率偏心を除く様にして
いる。しかしながら、図６に示したフェルール形状は極
めて特殊なものであり、図７に表わした汎用品の形状と
は大いに異なる。特殊な形状を採用すると部品価格や互
換性の点で不利となり実際的な解決策とはなり得ない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明は汎用のコネクタに対して曲率偏心の
小さな斜め凸球面研磨加工を可能とする光コネクタ端面
研磨装置及び研磨方法を提供する事を目的とする。かか
る目的を達成する為に以下の手段を講じた。即ち、本発
明にかかる光コネクタ端面研磨装置は、基本的な構成要
素として光コネクタを回転可能に保持する治具部と、該
光コネクタの端面に当接してその斜め凸球面研磨を行な
う研磨部とを備えている。特徴事項として、前記治具部
は、所定の回転軸を中心として回転駆動される回転部材
と、該回転部材に配置され光コネクタの光軸が所定の角
度だけ回転軸に対して傾斜した姿勢で光コネクタを案内
支持する保持部材とを備えている。さらに、光コネクタ
端面における光軸点が回転軸に合致した状態で光コネク
タを位置決め固定する調整手段を備えている。例えば、
該保持部材は光軸方向に進退移動調整可能であり、光コ
ネクタ端面における光軸点が回転軸に整合した状態で光
コネクタを固定し研磨を行なう。

【０００６】又、本発明にかかる光コネクタ端面研磨方
法は、所定の回転軸に対して光軸が所定角度だけ傾斜し
た姿勢で光コネクタを治具に装着する第一手順と、光コ
ネクタを移動調整しその端面における光軸点が回転軸に
合致した状態で光コネクタを固定する第二手順と、回転
軸を中心にして光コネクタを回転させながらその傾斜し
た端面を研磨部材に圧接し斜め凸球面研磨を行なう第三
手順とからなる。

【０００７】

【作用】本発明によれば、回転軸に対して光軸が所定角
度だけ傾斜した姿勢でコネクタが保持される。従って、
コネクタ端面は回転軸に対して所定角度だけ傾いてお
り、この状態でコネクタを回転させながら研磨を行なう
と所望の斜め凸球面が得られる。特に、端面における光
軸点が回転軸と合致する様にコネクタがセッティングさ
れている。従って、コネクタはこの光軸点を支点にして
回転軸の回りを首振り運動する。この為研磨された斜め
凸球面の頂点は光軸点に一致し凸球面曲率偏心は原理的
に零となる。但し、現実には位置決め精度上の誤差があ
る為若干の曲率偏心が現われるが十分許容範囲内に制御
する事が可能である。

【０００８】

【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図１は本発明にかかる光コネクタ端面
研磨装置の第一実施例の要部を示す模式的な部分断面図
である。図示する様に、光コネクタ端面研磨装置は治具
部１と研磨部２とを備えている。治具部１は研磨対象と
なる光コネクタ３を回転可能に保持する。この光コネク
タ３はフェルール４から構成されており、その中心孔に
は光ファイバ１７が挿通している。フェルール４は一般
的な形状を有しており、その端面５はテーパが施されて
いるとともに、中間部にはツバ６が設けられている。一
方研磨部２は自転及び又は公転する研磨板７を含んでお
り、フェルール４の端面５に当接してその斜め凸球面研
磨を行なう。研磨板７は弾性変形可能でありフェルール
４の端面５が圧接すると凹状に湾曲し所望の球面研磨が
行なわれる。

【０００９】治具部１は回転部材８を備えており治具盤
９に組み込まれている。この回転部材８は略円筒形状を
有し、所定の回転軸１０を中心として、図示しない駆動
機構を介して回転駆動される。なお、図では省略してい
るが、回転部材８と治具盤９との間にはベアリングが介
在している。回転部材８の内部には保持部材１１が組み
込まれている。この保持部材１１は光コネクタ３の光軸
１２が所定の角度θだけ回転軸１０に対して傾斜した姿
勢で光コネクタ３を案内支持する。なおこの光軸１２は
前述したフェルール４の中心孔と一致している。保持部
材１１は略円筒形状を有しており、その先端に形成され
た開口を介してフェルール４のツバ６に当接しこれを保
持する。なお、この状態でフェルール４の回転を防止す
る為、ツバ６に設けられた切り欠きに、外部からピンを
係合させておく。保持部材１１は光軸１２方向に進退移
動調整可能である。即ち、保持部材１１の外周面には雄
ネジ１３が切られており、回転部材８の中空部内周面に
は雌ネジ１４が切られている。この雄ネジ１３と雌ネジ
１４は互いに螺合し、調整手段を構成して光コネクタ３
を位置決めする。即ち、保持部材１１の頂部を回転させ
る事により、フェルール４は光軸１２に沿って前後に進
退移動可能である。なお回転部材８の先端部には保持部
材１１によって支持されたフェルール４を案内する為の
案内孔１５が設けられている。又、案内孔１５の上端面
とフェルール４のツバ６との間にはコイルバネ１６が挿
入されており、フェルール４を光軸１２の後方に向かっ
て付勢している。前述した様に保持部材１１は光軸１２
方向に沿って前後に進退移動可能であり、研磨を行なう
際にはフェルール４の端面５における光軸点Ｐが回転軸
１０に合致した状態で光コネクタ３を固定する。なお光
軸点Ｐはフェルール４の端面５と光軸１２が交差した位
置を表わしている。従って光軸点Ｐが回転軸１０と整合
した時には、端面５上において光軸１２と回転軸１０が
交差する事になる。

【００１０】引き続き図１を参照して本発明にかかる光
コネクタ端面研磨方法を説明する。先ず、第一手順とし
て回転軸１０に対して光軸１２が所定角度θだけ傾斜し
た姿勢で光コネクタ３を治具部１に装着する。具体的に
は光コネクタ３を保持部材１１にセットした後、これを
回転部材８に組み込む。次に第二手順として光コネクタ
３のセットされた保持部材１１を光軸１２方向に沿って
進退移動調整しその端面５における光軸点Ｐが回転軸１
０に整合した状態で光コネクタ３を固定する。最後に第
三手順として回転軸１０を中心にして光コネクタ３を首
振り回転させながらその傾斜した端面５を研磨板７に圧
接し斜め凸球面研磨を行なう。

【００１１】次に図２を参照して前述した保持部材の光
軸方向進退移動調整方法を説明する。本例では顕微鏡を
用いて調整作業を行なっている。図示する様に、光コネ
クタを装着した状態で治具盤を顕微鏡下にセットし、回
転部材８の底面が観察できる様に配置する。顕微鏡の視
野２１には互いに直交するヘアーラインＸ，Ｙが表示さ
れており、その交点が回転部材８の回転軸と一致する様
に、治具盤が顕微鏡にセットされる。なお、図示では回
転軸１０は紙面に垂直である。顕微鏡の視野２１には、
さらにフェルールの端面に露出した光ファイバ１７の断
面が映し出されている。図示では光コネクタの光軸は回
転軸１０に対してＸ方向に傾いている。従って、光コネ
クタの光軸方向位置に応じて、光ファイバ１７の断面は
Ｘに沿って異なった位置に現われる。図示では三つの状
態を表わしており、ヘアーラインの中心より右側の小円
Ｒは光コネクタが光軸方向に後退している場合である。
一方、左側の小円Ｌは光コネクタが光軸方向に突出しす
ぎている場合である。中央の小円Ｃは調整済みの状態を
表わしており、光ファイバ１７の先端中心点が回転軸１
０と正確に整合している。この様に、本発明では例えば
顕微鏡を用いる事により光コネクタの位置合わせ調整作
業を極めて容易に行なう事ができる。

【００１２】図３は斜め凸球面研磨加工の施された光コ
ネクタ先端形状を表わす模式図である。本発明では、フ
ェルール４の端面５における光軸点Ｐが回転軸１０に整
合した状態で研磨を行ない斜め凸球面２２を得ている。
この斜め凸球面２２は回転軸１０を基準として所定の曲
率で研磨されたものであり、その頂部は光軸点Ｐと一致
する。従って、斜め凸球面２２の曲率偏心を極めて小さ
くする事ができる。例えば凸球面２２の曲率半径を１０
〜２５mmに設定した場合、偏心量を許容範囲内の５０μ
ｍ以下に十分抑える事が可能である。又、斜め凸球面を
採用する事により反射減衰量を６０dB以上確保し、且つ
挿入損失を０．５dB以下にする事が可能である。この為
に、光軸１２の傾斜角θは８°〜１２°の範囲に設定す
る事が好ましい。

【００１３】次に、図４を参照して図１に示した治具部
及び研磨部を組み込んだ光コネクタ端面研磨装置の全体
構成例を説明する。本装置はＣ型あるいはコラム型と呼
ばれる剛性に優れたベース３１を用いて組み立てられて
いる。治具部又は治具ブロック１は複数本のコネクタを
個々に回転保持する為の回転部材８を有している。治具
ブロッック１は略円盤形状を有しており、複数の回転部
材８は周方向に沿って等間隔で配列されている。各回転
部材８の内部には回転軸に対しコネクタの光軸を所定角
度だけ傾けて案内支持する為の保持部材１１が組み込ま
れている。この保持部材１１に装着されたコネクタの端
面５は治具ブロック１の底面から突出している。前述し
た様に保持部材１１は光軸方向に進退移動調整可能であ
り、コネクタ端面５の光軸点は回転軸と合致する様に位
置決めされる。治具ブロック１の内部には個々の回転部
材８を回転駆動する機構が内蔵されている。従って、保
持部材１１に支持されたコネクタは回転軸を中心にして
首振り回転する。

【００１４】ベース３１の上部には主軸３２が挿通して
いる。この主軸３２の先端に前述した治具ブロック１が
着脱自在に取り付けられている。主軸３２は外側のクイ
ルとその内部に同心的に配置されたシャフトとから構成
されている。クイルは上下方向に移動可能であるととも
に、シャフトは双方向回転可能である。ベース３１の上
端には主軸３２と連結して第一駆動系３３が搭載されて
いる。この第一駆動系３３は、主軸３２のクイルを介し
て治具ブロック１を軸方向に移動させる送り機構と、主
軸３２のシャフトを介して治具ブロック１の回転部材８
を駆動させる為の回転機構とを備えている。なお、ベー
ス３１の上部側壁にはハンドル３４が取り付けられてお
り、治具ブロック１の着脱時主軸３２全体を上下方向に
移動できる様にしている。

【００１５】治具ブロック１の下方ベース３１の下部に
は研磨板あるいは砥石車７等からなる研磨部又は研磨ブ
ロック２が搭載されている。砥石車７の上端研磨面は治
具ブロック１の底面から突出したコネクタ端面５に当接
し所望の斜め凸球面研磨加工を行なう。砥石車７には第
二駆動系が連結されており、砥石車７を回転駆動し且つ
偏心駆動する。換言すると、砥石車７を自転及び公転さ
せる。

【００１６】図から明らかな様に、本研磨装置はコラム
型ベースを用いて主軸３２を垂直に保持するとともに第
一駆動系３３、治具ブロック１、砥石車７及び第二駆動
系を含む研磨ブロック２を全て垂直方向に配列して搭載
している。従って、治具ブロック１や研磨ブロック２に
加わる荷重は殆ど垂直成分となり変形等が生じにくい支
持構造となっている。この為、光コネクタの傾斜姿勢を
常に設定通りに維持でき精密な斜め凸球面研磨加工が行
なえる。加えて、主軸３２や治具ブロック１を含め全て
の構成部品が機械的強度の優れた材料を用いて構成され
ているので全体的に優れた剛性構造となっている。この
為、誤差が生じにくく加工精度を高める事ができ、凸球
面曲率偏心を極めて小さく抑える事が可能である。

【００１７】図５は治具ブロック１の内部構造を示す模
式図である。治具ブロック１は基本的に肉厚の金属材料
からなる内盤部材３５及び外輪部材３６を組み合わせた
ディスク状の二重構造になっている。内盤部材３５と外
輪部材３６とはベアリングを介して相対的に回転可能に
係合している。但し、スラスト方向には互いに固定され
ている。外輪部材３６の上端面には土手部３７が固着さ
れている。一方、主軸３２を構成するクイル３８の下端
部にはカップ３９が取り付けられている。カップ３９と
クイル３８の外周面との間の間隙に沿って土手部３７が
着脱可能に挿入されボール４０を介して互いに固定され
る。この結果、外輪部材３６はクイル３８に固定される
とともに上下方向に送り移動される。一方内盤部材３５
はその上端面に設けられたピン４１を介してクイル３８
の内部を挿通するシャフト４２の下端面に係合する。こ
の結果、内盤部材３５はシャフト４２とともに双方向回
転する。

【００１８】固定された外輪部材３６の周辺部に沿って
前述した様に複数の回転部材８が取り付けられている。
この回転部材８はベアリング（図示せず）を介して回転
可能に取り付けられている。その内部には保持部材１１
が組み込まれておりコネクタ３を傾斜姿勢で支持固定で
きる様になっている。この保持部材１１は前述した様に
コネクタ３の光軸方向に沿って進退移動調整可能であ
る。外輪部材３６の下端面から突出した回転部材８の外
周部と、内盤部材３５から半径方向外側に向って延設さ
れた円盤４３とが摩擦的に係合している。従って、円盤
４３が内盤部材３５と一体になって双方向回転すると回
転部材８も従動的に往復回転駆動される。なお、必ずし
も回転部材８を往復回転駆動する必要はなく、場合によ
っては一定方向回転駆動であっても良い。

【００１９】図８は、本発明にかかる光コネクタ端面研
磨装置の第二実施例を示す模式図である。本実施例は先
に説明した第一実施例と異なり、研磨板を垂直配置した
横型構造である。本装置は、光コネクタ２０３を回転可
能に保持する治具部２０１と、光コネクタ２０３の端面
２０５に当接してその斜め凸球面研磨を行なう研磨板２
０２とを備えている。治具部２０１は、所定の回転軸２
１０を中心としてシャフト２０９により駆動される回転
部材２０８と、この回転部材２０８に取り付け配置され
る保持部材２１１とを含んでいる。保持部材２１１は、
光コネクタ２０３の光軸２１２が所定の角度θだけ回転
軸２１０に対して傾斜した姿勢で光コネクタ２０３を保
持する。この保持部材２１１と回転部材２０８との間に
は、調整機構２１５が介在しており、光コネクタ端面２
０５における光軸点Ｐが回転軸２１０に合致した状態で
光コネクタ２０３を位置決め固定する。本例ではこの調
整機構２１５はＸ−テーブル２１３とＹ−テーブル２１
４からなり、保持部材２１１を回転軸２１０と直交する
面内に沿って移動調整する。即ち、光コネクタ２０３は
その傾斜姿勢を保持したまま、回転軸２１０と直交する
方向に平行移動調整可能である。

【００２０】次に、本装置の動作を説明する。先ず、光
コネクタ２０３を保持部材２１１にセットした後、これ
をＹ−テーブル２１４の表面に装着する。次に研磨板２
０２を回転軸２１０と直交する方向に後退させ、顕微鏡
２１６を保持部材２１１に対面させる。この時、顕微鏡
２１６の光学軸は回転軸２１０と一致する様に設定され
ている。次いで、顕微鏡２１６でコネクタ端面２０５を
観察しながらＸ−テーブル２１３及びＹ−テーブル２１
４を操作し、光軸点Ｐが回転軸２１０と合致する様に光
コネクタ２０３の位置出し調整を行なう。その後、研磨
板２０２を回転軸２１０と直交する方向に進入させ且つ
回転軸２１０の方向にスライドして光コネクタ端面２０
５に圧接させる。同時に回転部材２０８をシャフト２０
９により回転駆動し、所望の斜め凸球面研磨加工を行な
う。

【００２１】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、所
定の回転軸に対して光軸が所定角度だけ傾斜した姿勢で
光コネクタを治具に装着するとともに、光コネクタを移
動調整しその端面における光軸点が回転軸に合致した状
態で光コネクタを位置合わせする。この状態で回転軸を
中心にして光コネクタを首振り回転させながらその傾斜
した端面を研磨板に圧接し斜め凸球面研磨を行なう様に
している。従って、斜め凸球面の頂部と光コネクタの光
軸点が一致し、凸球面曲率偏心を極めて小さく制御する
事が可能になるという効果がある。この為、極めて低い
挿入損失を維持しつつ反射戻り光の低減化を実現してい
る。従って、本発明により製造された光コネクタは低ノ
イズの為、ＣＡＴＶや画像伝送路のジャンパーケーブル
等に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる光コネクタ端面研磨装置の第一
実施例の要部を示す部分断面図である。

【図２】本発明にかかる光コネクタ端面研磨方法の位置
合わせ作業を説明する為の模式図である。

【図３】本発明に従って加工されたコネクタ端面形状を
示す部分拡大図である。

【図４】本発明にかかる光コネクタ端面研磨装置の第一
実施例の全体構成を示すブロック図である。

【図５】図４に示した光コネクタ端面研磨装置に組み込
まれる治具ブロックの断面図である。

【図６】従来の斜め凸球面研磨加工が施された光コネク
タを示す模式図である。

【図７】従来の斜め凸球面研磨加工の課題を説明する為
の模式図である。

【図８】本発明にかかる光コネクタ端面研磨装置の第二
実施例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 治具部 ２ 研磨部 ３ 光コネクタ ４ フェルール ５ 端面 ７ 研磨板 ８ 回転部材 ９ 治具盤 １０ 回転軸 １１ 保持部材 １２ 光軸 １３ 雄ネジ １４ 雌ネジ １５ 案内孔 １６ コイルバネ １７ 光ファイバ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光コネクタを回転可能に保持する治具部
   と、該光コネクタの端面に当接してその斜め凸球面研磨
   を行なう研磨部とを備えた光コネクタ端面研磨装置にお
   いて、 前記治具部は、所定の回転軸を中心として回転駆動され
   る回転部材と、該回転部材に配置され光コネクタの光軸
   が所定の角度だけ回転軸に対して傾斜した姿勢で光コネ
   クタを案内支持する保持部材と、光コネクタ端面におけ
   る光軸点が回転軸に合致した状態で光コネクタを位置決
   め固定する調整手段とを備えた事を特徴とする光コネク
   タ端面研磨装置。
2. 【請求項２】 前記調整手段は、該保持部材を光軸方向
   に進退移動調整する機構からなる事を特徴とする請求項
   １記載の光コネクタ端面研磨装置。
3. 【請求項３】 前記調整手段は、該保持部材を回転軸と
   直交する面内に沿って移動調整する機構からなる事を特
   徴とする請求項１記載の光コネクタ端面研磨装置。
4. 【請求項４】 所定の回転軸に対して光軸が所定角度だ
   け傾斜した姿勢で光コネクタを治具に装着する第一手順
   と、 光コネクタを移動調整しその端面における光軸点が回転
   軸に合致した状態で光コネクタを固定する第二手順と、 回転軸を中心にして光コネクタを回転させながらその傾
   斜した端面を研磨部材に圧接し斜め凸球面研磨を行なう
   第三手順とからなる光コネクタ端面研磨方法。
5. 【請求項５】 前記第二手順は、光軸方向に沿って光コ
   ネクタを進退移動調整する手順である請求項４記載の光
   コネクタ端面研磨方法。
6. 【請求項６】 前記第二手順は、回転軸と直交する方向
   に沿って光コネクタを平行移動調整する手順である請求
   項４記載の光コネクタ端面研磨方法。