JPS62296104A - 拡大ビ−ム型コネクタ及び該コネクタにおける光ファイバ−を軸方向に位置ぎめする方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明］ ｔＪＬｌ、些仕匪氷１ 本発明は、拡大ビーム型コネクタの円錐座に収容された
球面形状を有するレンズの焦点内に光ファイバーの端部
分軸方向に位置ぎめする方法に関する。

さらに、本発明は、球面形状を有する複数のレンズを設
けた拡大ビーム型コネクタに関し、このコネクタは光フ
ァイバーの端部同士を位置ぎめするための本方法で用い
るのに適した光学的結合に使用されるものである。

−の　　びの゛　べき、Ｊ題 周知のように、拡大ビーム型コネクタにおいては、結合
すべき光ファイバー同士の端部が、平行拡大ビームを作
ることが可能な対向するレンズの焦点内に位置ぎめされ
るようになっている。これにより、コネクタの二つの折
半部を位置ぎめする上での問題が低減され、光ファイバ
ー間を伝達される光量が増加される。

実際上は、光ビームは比較的十分な光量をもつので、二
つの折半部に位置ずれがあってもコネクタには大きな影
響はなく、特に、二つの折半部相互の軸方向の位置ぎめ
においては、伝送される光信号に問題となるようなパワ
ーの損失を生じさせない範囲である程度の公差がコネク
タには認められている。

しかし、このためには、各々の光ファイバーの端部を対
応するレンズの焦点内に極めて高い精度をもって位置ぎ
めする必要があり（そしてその位置にしっかりと固定さ
れなければならない）。

特に、球面形状を有し、屈折率が２未満のレンズを用い
る拡大ビーム型コネクタにおいては、レンズの焦点がレ
ンズの表面から一定距離離れた位置にあり、従って、こ
のレンズに対応する光ファイバーを軸方向に正確に位置
ぎめするにはかなり複雑な操作を必要とする。もし、焦
点がレンズの表面上に位置していれば（すなわち、もし
レンズの屈折率が２であれば）、光ファイバーの端部３
〈必要な注意を払って）レンズに当接させるだけでよい
、一方、焦点がレンズの外部にある場合は、光ファイバ
ーの端部をレンズの表面から数百ミクロン離れた位置に
、極めて高い精度をもって位置ぎめしなければならない
。

この問題を解決するための公知の方法の一つでは、複雑
な計測を用いて上記の接続を実現している。すなわち、
この技術では、光ファイバーを送り出すために測微装置
を用い、またｆ＆適結合を保証する位置を決定するため
に極めて高度な計測器を使用している。この技術によれ
ば非常に良好な結果が得られるのは明白であるが、前記
計測器の使用により、コネクタの利用が大幅に限定され
、またコネクタに関連する費用が非常に高くなるという
問題がある。

位Ｗぎめにおけるこれらの難点を克服するために、ある
種の公知コネクタにおいては、透明材料からなる層をレ
ンズに接触させてレンズと光ファイバー間に介在させ、
この層に光ファイバーの端部を当接させている。この方
法は構成面でかなりコストが高くなり、また結合の品質
が介在層の寸法、屈折率、付随する接着剤の介在等によ
って異なるということを考えるとこの方法は簡易ではな
い。

阻１３し矢脛迭」１影 本発明の目的は、極めて簡単で精度の高い接続方法およ
びこの方法を用いる簡単で経済的な構成のコネクタを提
供し、これにより上記の不都合を解決し公知技術の限界
をなくすことにある。

本発明は、拡大ビーム型コネクタの円錐座に収容された
球面レンズの焦点内に光ファイバーの端部を軸方向に位
置ぎめする方法であって、（ａ）　　前記球面レンズの
直径より小さい直径をもつ球体を前記円錐座に一時的に
位置ぎめする工程と、 （ｂ）　　前記光ファイバーをその端部が前記球体に当
接するまで送り出し、所定位置に固定する工程と、 （ｅ）　　前記円錐座を所定位置に保持した状悪で前記
球体を円錐座から取り出し、がわりに前記球面レンズを
円錐座に収容する工程とからなることを特徴とする。

さらに、本発明は、軸方向に整合して配置された二つの
円筒体から構成され、これらの円筒体は各々の光ファイ
バーの端部を収容し固定するように構成されると共に各
々に関連する球面レンズに対して位置ぎめされ、 このレンズは円筒体の向かい合う端部に設けられた円錐
座にそれぞれ収容されるようになっている光ファイバー
用拡大ビーム型コネクタであって。

前記円筒体に取りはずし可能に取り付けられかつその一
端に前記レンズの直径より小さな直径の開口部を有する
レンズホルダーを各レンズに対して設け、 さらに、前記円筒体の端部に取りっけ可能でかつコネク
タの球面レンズの直径より小さな直径の球体を収容する
キャップを少なくとも一つ設けたことを特徴とする。

次に本発明と添付の図面を参照して説明する。

及１匠 図面に示す拡大ビーム型コネクタは二本の光ファイバー
素ケーブルの端部同士を接続するのに適したコネクタで
あり、この場合光ファイバーケーブルは粘着性の保護被
覆、アラミド製ねじ部のような補強要素および例えばポ
リウレタンからなるプラスチック外装から構成されるも
のである。

本発明の方法は一本あるいはそれ以上の光ファイバーを
有する多様な光ファイバーケーブルおよびケーブル以外
の適宜な保護補強された光ファイバーにも適用されるも
のであるので、上記の光ファイバーケーブル構造に限定
されるものではない。

接続されるべき伝送要素の構造は問題とされないので、
ここでは詳細な説明分省略する。

特に第２図を参照して、コネクタはスリーブ２０内部に
収容された二つの同等な円筒体２，１０２から構成され
ている。スリーブ２０は円筒体を固定するためにねじ部
が両端（第２図の２４）に設けられ、円筒体の固定は軸
方向に円筒体に対して係合する二つのリングナツトを用
いて行なわれる（一方のリングナツトのみ参照符号３で
図示する）。

各々の円筒体はレンズホルダー１１　（１１１）に取り
つけられた球面レンズ８　（１０８）の−側に関与し、
当該レンズの焦点内に光ファイバー４　（１０４）の端
部が位置ぎめされるようになっている。光ファイバーは
保護被覆５，６（第１図参照）含備え円筒体の反対側か
ら導入されこれを貫通している。二つの円筒体は対称的
な構造を有していて、円筒体１０２は円筒体２（第１図
参照）と同一であるので、後者のみを以下に詳細に説明
する。

円筒体２は光ファイバーを収容し保持するために軸方向
に貫通する孔を備えている。すなわち（特に第１図を参
照して）円筒体２は円筒形の孔１５を備え、この孔には
円筒体２内の一部に延在するねじ部１６が設けられてい
る。

連続して設けられたテーパ一部１７．１８により孔１５
の直径が低減され、その先に軸方向に延びる消２１が設
けられている。この渭２１の直径はｃＡ譚被被覆剥いた
光ファイバー４の直径より少しだけ大きい、消２１はそ
の終端部において円錐形の入口２つに通じている。入口
２つはレンズの収容座を構成するものであり、また入口
２９は円筒体に対するレンズの心合わせを可能にする。

この座２９（図面参照）は円錐形状を有して実効をあげ
るものであるが、この”円錐形状゛°はより広い意味に
解すべきであり、対称軸に直角な平面に交わる交線が漸
減する直径をもつ円周であるような回転対称を有する凹
部なら何でもよい。

円筒体２の終端部の外面にはねじ部１２が設けられてい
る。このねじ部１２のｖ１能については後で説明する。

円筒孔１５内には公知の保持装置２５が収容される。こ
の装置２５はネックとも呼ばれ光ファイバーを所定位置
に固定するためのものである。このネックは円筒形の空
洞２７を与え、空洞２７はすぼまって細い？４２８とな
り、光ファイバーはこの講２８を通過して軸方向溝２１
に向かうようになっている。

保持装置２５の頭部は７Ｒ２８に対応して截頭円錐形に
形成され、この頭部には対称軸がら延びる一つあるいは
それ以上の半面に沿って切り込みが形成されている。

保持装置の頭部が収容されている空洞２７内の同様の０
非円錐形領域の存在により、上記切り込みは光ファイバ
ーに圧縮作用をおよぼすことが可能であり、これにより
光ファイバーは保持装置自身に固定保持され、この保持
装置はねじ部１６を介して円筒体２に固定されるように
なっている。

光ファイバーの端部４は保護被覆を剥いで裸にされるが
、光ファイバーの円筒形空洞２７に収容される部分は所
定長さの一次被７１！５を含み、空洞２７内の終端部で
は、光ファイバーは、例えばナイロンから形成される二
次保護被覆６を含んでいる。

素ケーブルの円筒体への取りつけは公知であるので図示
を省略したが、この取りつけは、例えば、ネックの円筒
形端部３０の補強ねし部を緊結する円周方向変形可能な
円筒形金属クリンプと、ポリウレタン外装、金属クリン
プおよび円筒体の一部を一緒に覆い緊結できる長さをも
つ熱収縮性スリーブとを用いて行うことが可能である。

第１図に示すように、光ファイバーは、最終位置ぎめの
前の所要の軸方向移動を可能にするための所定の余裕長
さをもって円筒形空洞２７内に収容される。

第２図は組立状態のコネクタの中央部の断面図である。

レンズ８および１０８の焦点はこれらレンズの外側に位
置するので、光ファイバー４　（１０４）の端部がこれ
らレンズ８，１０８の表面から離隔して位置ぎめされて
いる状態が第２図から明確に見てとることができる。さ
らに、二つのレンズは一定距Ｍ離れて配置されている。

これは、球面レンズから放射される光線はほぼ一致する
という事実からみてこれら二つのレンズ間の距離は問題
とならないからである。それに対して、光ファイバーの
端部のレンズに対しての位置ぎめは決定的に重要である
。

次に本発明に関わる光ファイバーの端部の位置ぎめ方法
を第１図を参照して説明する。

光ファイバーを（被覆を剥いで）予備配置した後、ネッ
ク内部に導入して、例えば上に述べたようにネック自身
にしかりと固定する。

ケーブルを固定した後では、光ファイバーは、その端部
がレンズの焦点内に位置ぎめされた時空洞内２７に既述
の余裕が保障されるようにネックから突出している。

この時点で、プラスチック材料で形成されたねじ込みリ
ングすなわちキャップ３２を円筒体２のねじ山付き端部
上に当てかう、この時、キャップ３２内にはコネクタ球
面レンズの直径より小さい直径を有する金属製較正球体
３３が収容されている０球体３３の直径の算出方法につ
いては後で述べる。

キャップ３２を円筒体上にねじ込んで較正球体を円錐座
２つに当接させる０球体３３の直径がレンズ８の直径よ
り小さいので球体３３は円錐座の内部により深くはいり
こむことになる。ネック２５をねじ部１６を介して円筒
体２にねじ込み、光ファイバーが較正球体に当接し前記
位置に固定するまでネック２５を円筒体２内に挿入する
。

前記当接がなされ、光ファイバーが固定された後、キャ
ップ３２を較正球体３３と共に取りはずし、かわりにレ
ンズホルダー１１とレンズ８（第２図参照）を取りつけ
る。レンズホルダーは管状の構造を有し、ねじ部１２上
に螺合する雌ねじ部を備えていて、レンズが円筒体に対
して正碌に位置ぎめ（および固定）されるまでねじ部に
対してねじ込まれるようになっている。前に述べた理由
により、レンズ８の表面は光ファイバーの端部とは離隔
され、これにより光ファイバーの端部はレンズの焦点内
に正確に位置ぎめされることになる。

同様の手順が円筒体１０２に対しても施され、同じキャ
ップ３２および球体３３が円筒体１０２に対しても利用
され、しかして第２図に示すように二つの円筒体がスリ
ーブ内に挿入され、続いてリングナツト３を締め付ける
ことにより封止リング３７　（１３７）が導入され、こ
のようにして所望の光学的当接が実現される。

さらに第２図を参照して、レンズホルダー１１は中空の
円筒体形状を有し、一端部に雌ねじが設けられて円筒体
２を固定するようになっている。

レンズホルダー１１の他端部には、このレンズホルダー
内部に保持される球面レンズの直径より小さい直径すな
わち差渡し寸法を有する開口部が設めに設けることが可
能である。

第３図には較正球体の直径ｐ−を算出する時に用゛いら
れる要素が示されている。光ファイバー４の端部は、半
径Ｒのレンズ８の表面から距１岬れた位置に配置され、
レンズを位置ぎめするための円錐形凹部の半開度が角度
θともって示されている。

較正球体３３は次式で与えられる直径りを有する。

すなわち、円錐形凹部に対して Ｄ＝２Ｒ２ｄ　　　ｓｉｎθ／（１ｓｉｎθ）が成立す
る０式中、Ｒはレンズの半径、ｄは焦点−レンズ頂点間
距離、θは円錐形凹部の半開度である。

球体３３は所要の寸法公差を得るのに適したものであれ
ばいかなる材料からなるものでもよい（例えば、金属、
ガラス、プラスチック等がら構成される）。

較正球体３３を円錐座２９に位置ぎめするための手段が
図示のものと異なってもよいことは明白。

である。

例えば、第４図に示すキャップ１３２は少なくともその
一部が弾性材料からなるものであり、このキャップはキ
ャップと円筒体にそれぞれ設けられる凸部１５０と？１
１１５１との結合により円筒体の端部に取りつけられる
ようになっている。この方法によれば、較正球体を円錐
座の中央に保持するための（弾）力が前もって得られる
。

キャップおよびこのキャップ内に収容される校正球体か
らなる構成部品は分解状形のコネクタにとって不可欠の
部分であるが、これは使用後に廃棄される構成部品とし
て設けることも可能である。

図示のコネクタは、本発明の原理に基づいて構成される
二本あるいはそれ以上の光ファイバーの端部接続用の他
のコネクタと同様に、球面レンズのための円Ｍ座を備え
た円筒体と、この円筒体に固定されずにレンズと共に円
筒体から分離取りはずし可能とされたレンズホルダーと
を備えている。

さらに、このレンズホルダーはレンズのための開口部を
備えていて、この開口部はレンズより小さく形成されて
いる。特に、この開口部が円形の場合は、レンズが円筒
体上に取りつけられた後これを軸方向に固定できるよう
に、開口部はレンズの直径より小さな直径を有すように
形成される。さらにこのレンズホルダーは較正球体を保
持するキャップと交換可能に形成されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に関わる光ファイバーコネクタのための
位置ぎめ方法を示す図（コネクタの一部のみを縦断面で
示す）、第２図は本発明に関わる方法を用いて光ファイ
バーの端部が位置ぎめされた組立状態のコネクタの中央
部を同じく縦断面で示す図、第３図は較正球体の直径を
算出する時に用いられる要素を示す図、第４図はコネク
タの実施における変形例を示す図である。 ２．１０２・・・円筒体　　　　　３・・・リングナン
ド４．１０４・・光ファイバー　　５・・・−次保護被
覆６・・・二次保護？１ｌｋＦ！　　　　　８，１０８
・・・レンズ１１．１１１・・・レンズホルダー１２．
１６・・・ねじ部１５・・・円筒孔　　　　　　１７．
１８・・・テーパ一部２０・・・スリーブ　　　　　２
１・・・軸方向溝２５・・・保持装置　　　　　２７・
・・円筒形空洞２８・・・渭　　　　　　　　２９・・
・円錐座３０・・・円筒形端部　　　　３２，１３２・
・・キャップ３３・・・較正球体　　　　　３７，１３
７・・・封止リング３８・・・弾性リング　　　　１５
０・・・凸部１５１・・・講 ニア・］ 代　理　人　弁理士　湯　浅　恭　三；７゛、・１（外
５名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、拡大ビーム型コネクタの円錐座に収容された球面レ
   ンズの焦点内に光ファイバーの端部を軸方向に位置ぎめ
   する方法であって、 （ａ）前記球面レンズの直径より小さい直径をもつ球体
   を前記円錐座に一時的に位置ぎめする工程と、 （ｂ）前記光ファイバーをその端部が前記球体に当接す
   るまで送り出し、所定位置に固定する工程と、 （ｃ）前記円錐座を所定位置に保持した状態で前記球体
   を円錐座から取り出し、かわりに前記球面レンズを円錐
   座に収容する工程とからなることを特徴とする位置ぎめ
   方法。 ２、軸方向に整合して配置された二つの円筒体から構成
   され、これらの円筒体は各々光ファイバーの端部を収容
   固定するように構成されると共に各々に関連する球面レ
   ンズに対して位置ぎめされ、 このレンズは円筒体の向かい合う端部に設けられた円錐
   座にそれぞれ収容されるようになっている光ファイバー
   用拡大ビーム型コネクタであって、前記円筒体に取りは
   ずし可能に取り付けられかつその一端に前記レンズの直
   径より小さな直径の開口部を有するレンズホルダーを各
   レンズに対して設け、 さらに、前記円筒体の端部に取りつけ可能でかつ前記コ
   ネクタの球面レンズの直径より小さな直径の球体を収容
   するキャップを少なくとも一つ設けたことを特徴とする
   光ファイバー用拡大ビーム型コネクタ。 ３、前記キャップおよびレンズホルダーの各々が雌ねじ
   部を備え、この雌ねじ部は前記円筒体の端部に設けられ
   た対応するねじ部に係合するようになっていることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載のコネクタ。 ４、前記キャップおよびレンズホルダーの各々が弾性材
   料で形成され、少なくとも一つの周面凸部を備え、この
   凸部は前記円筒体上に少なくとも一つ設けられた対応す
   る周面溝と係合するようになっていることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載のコネクタ。