CN107003481A - 光传送连接器装置 - Google Patents

Abstract

以在提高传送效率的同时进一步小型化为目的，光传送连接器装置(1)具备：发送侧连接器(2)，其发送多个光信号；以及接收侧连接器(3)，其接收从该发送侧连接器(2)发送来的多个光信号，其中，发送侧连接器(2)和接收侧连接器(3)具有传送光信号的多个光纤(8)、(9)以及以与多个光纤(8)、(9)的一个端面接触或接近的方式配置的光学构件(6)、(7)，发送侧连接器(2)的光学构件(6)形成为将从各光纤(8)的一个端面射出的多个光信号转换为大致平行光，并且使各大致平行光的光束中心在大致一点处交叉，接收侧连接器(3)的光学构件(7)形成为使在发送侧连接器(2)的光学构件(6)中被转换为大致平行光的多个光信号入射到各个光纤(9)，该光传送连接器装置(1)满足以下条件式。D1/D2<2，D1是光学构件的最大有效直径，D2是平行光的最大光束直径。

Description

光传送连接器装置

技术领域

本发明涉及一种光传送连接器装置。

背景技术

在具备摄像装置、图像处理装置等的各种设备中，随着摄像元件的高像素化而要传送的数据量增加，因此普遍使用多个光纤等光传送介质来高速地发送和接收数据。而且，在将多个光传送介质之间相连接的情况下或在将多个光传送介质与各种光设备相连接的情况下，在二者的连接部设置有发送和接收作为数据的光信号的光传送连接器。

在这种光传送连接器中，为了使来自光传送介质的光信号的光束直径扩大来提高数据的传送效率，提出了各种使透镜具有特征的方案(例如，参照专利文献1、2。)。

在专利文献1中公开了如下一种光连接器：在由与光传播路径相同数量的树脂透镜排列而成的透镜阵列中对来自多个光传播路径(光传送介质)的光信号进行准直，并从透镜阵列向其它设备射出。

另外，在专利文献2中公开了如下一种光组件：在具有多个光传送路径的光波导体群与具有多个光电元件的光电元件群之间配置第一凸透镜和第二凸透镜，在第一凸透镜中对来自光波导体群的光信号进行准直，利用第二凸透镜使准直后的光信号会聚到各光电元件，其中，该第一凸透镜具有比相距最远的两个光传送路径的光轴间距离大的有效直径，该第二凸透镜具有比相距最远的两个光电元件的光轴间距离大的有效直径。

另外，在内窥镜系统中的观测器与图像处理装置的连接部中还设置有光传送连接器。而且，在观测器的装卸、清洗时，有可能在光传送连接器部上附着异物、水垢等而导致传送效率降低，因此应用了使用如上所述的透镜来提高传送效率的光传送连接器。另一方面，关于内窥镜系统，基于减轻对患者施加的负担等观点，强烈要求内窥镜系统小型化，应用于内窥镜系统的光传送连接器也优选是小型的。

专利文献1：日本特开2007-178790号公报

专利文献2：日本特开2007-127797号公报

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1中，随着作为光传播路径的光纤数的增加、光纤的数值孔径变大，透镜阵列大型化，因此光连接器也大型化。

在专利文献2中，在光波导体群与第一凸透镜之间设置有空气层，因此在该空气层中从光波导体群射出的光的光束直径扩大，因此如果第一凸透镜的直径不变大则无法使所有光束入射到第一凸透镜。也就是说，由于透镜直径变大导致光组件自身也大型化。

本发明是鉴于上述情况而完成的，提供一种能够在提高传送效率的同时进一步小型化的光传送连接器装置。

用于解决问题的方案

本发明是一种光传送连接器装置，其具备：发送侧连接器，其发送多个光信号；以及接收侧连接器，其接收从该发送侧连接器发送来的多个光信号，其中，所述发送侧连接器和所述接收侧连接器具有传送光信号的多个光纤以及以与多个该光纤的一个端面接触或接近的方式配置的光学构件，所述发送侧连接器的光学构件形成为将从各所述光纤的一个端面射出的多个光信号转换为大致平行光，并且使各该大致平行光的光束中心大致在一点处交叉，所述接收侧连接器的光学构件形成为使在所述发送侧连接器的光学构件中被转换为大致平行光的多个光信号入射到各个所述光纤，该光传送连接器装置满足以下条件式(1)。

D1/D2＜2…(1)

其中，D1是所述发送侧连接器的所述光学构件的最大有效直径，D2是所述平行光的最大光束直径。

根据本发明，当经由发送侧连接器的多个光纤引导过来的多个光信号从各光纤的一个端面射出时，所述多个光信号入射到与该一个端面接触地配置的光学构件，在被转换为大致平行光之后射出。作为光学构件，能够选择具有与光纤相同程度的折射率的材质的构件，从光纤的一个端面射出的光信号不大幅地扩大地在光学构件内传播，而作为比较细的大致平行光射出。

从光学构件射出的变为大致平行光的信号光的光束中心大致在一点处交叉，因此在共享了多个信号光的光瞳之后，利用接收侧连接器的光学构件将该信号光会聚到接收侧连接器的各光纤的一个端面，来由接收侧连接器接收。由此，能够抑制光信号的光束直径来缩小光学构件、即能够构成比信号光的最大光束直径的2倍小的结构，从而能够实现小型化。

在上述方式中，优选满足以下条件式(2)。

D1/2ftan(ω/2)＜2…(2)

其中，ω是来自所述光纤的信号光的扩散角度，f是所述光学构件的焦距。

这样，能够通过使来自光学构件的射出光变为平行光来进一步容许光轴方向的误差。即，扩大发送侧连接器和接收侧连接器的配置的自由度，并且在容许在组装光传送连接器装置时产生的误差方面也表现出色。

在上述方式中，优选满足以下条件式(3)。

2{P+ftan(ω/2-θ)}/2ftan(ω/2)＜2…(3)

其中，P是与各所述光纤的光轴相距的距离，θ是所述光纤的倾角。

由此，当经由发送侧连接器的多个光纤引导过来的多个光信号从各光纤的一个端面射出时，以形成比较大的角度的方式扩散，但通过配置为满足上式(3)那样的光纤位置和角度，能够进一步抑制光信号的光束直径。

另外，在光信号入射到以相对于该一个端面隔开微小间隙的方式相向配置的光学构件的情况下，光信号的扩散角度被抑制，在光学构件内传播并作为比较细的大致平行光射出。

在上述方式中，也可以是，所述光学构件具有凸面，该凸面是焦度从中心到周边变弱的非球面形状，所述接收侧连接器的光学构件与所述发送侧连接器的光学构件以使所述凸面彼此相向的方式配置。

通过这样，在发送侧连接器中能够校正通过光学构件的信号光的像差，来形成由光束中心在一点处交叉的大致平行光构成的信号光，并且在接收侧连接器中也能够校正通过光学构件的信号光的像差，来使由大致平行光构成的信号光准确地入射到光纤的一个端面。

发明的效果

根据本发明，发挥能够在提高传送效率的同时进一步小型化这样的效果。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的光传送连接器装置的纵截面图。

图2是图1的光传送连接器装置的发送侧(或接收侧)连接器的透镜的沿图1的A-A线的横截面图。

图3是表示将图1的光传送连接器装置的发送侧连接器与接收侧连接器连结后的状态的纵截面图。

图4是在图3的光传送连接器装置中叠加地表示光信号的纵截面图。

图5是表示光信号以相对于光轴倾斜θ的方式入射到图4的发送侧连接器的透镜的情况的概要图。

图6是表示本发明的第二实施方式所涉及的光传送连接器装置的纵截面图。

图7是表示图6的光传送连接器装置的变形例的纵截面图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的第一实施方式所涉及的光传送连接器装置1。

如图1所示，本实施方式所涉及的光传送连接器装置1具备发送侧连接器2和接收侧连接器3。

发送侧连接器2具备外壳4、固定于该外壳4的透镜(光学构件)6以及一个端面固定于该透镜6的多个例如图2所示那样的5根光纤(在图1中仅显示其中的3根。)8，接收侧连接器3具备外壳5、固定于该外壳5的透镜(光学构件)7以及一个端面固定于该透镜7的多个例如图2所示那样的5根光纤(在图1中仅显示其中的3根。)9。透镜6具有一个凸面10，透镜7具有一个凸面11。

凸面10是焦度从透镜6的中央趋向周边逐渐变弱的非球面，凸面11是焦度从透镜7的中央趋向周边逐渐变弱的非球面。

发送侧连接器2的外壳4与接收侧连接器3的外壳5以能够装卸地方式彼此连结。在接收侧连接器3的外壳5中设置有使发送侧连接器2的外壳4嵌合的嵌合孔12，并且设置有在长边方向上抵接发送侧连接器2的外壳4的抵接面13。此外，在两个外壳4、5中设置有在周向上定位两个外壳4、5的未图示的销和销槽之类的周向上的定位单元。

由此，当将外壳4、5之间连结从而将发送侧连接器2的外壳4抵接于接收侧连接器3的外壳5的抵接面13时，如图3所示，在半径方向和长边方向上对外壳4、5进行定位。即，当将发送侧连接器2与接收侧连接器3连结时，发送侧连接器2的透镜6的凸面10与接收侧连接器3的透镜7的凸面11以使光轴一致且隔开规定间隔的方式相向配置。

各光纤8的一个端面无间隙地紧密贴合地配置于透镜6，各光纤9的一个端面无间隙地紧密贴合地配置于透镜7。透镜6、7由透明的树脂或玻璃构成，具有与光纤8、9的芯的折射率相同的折射率。

在发送侧连接器2中，各光纤8如图4所示那样被配置为从这些光纤8的一个端面射出的光的光束中心在从透镜6射出之后在一点(出射光瞳)处交叉。

具体地说，被配置为满足以下条件式(1)。

即，将发送侧连接器2的透镜6的最大有效直径设为D1，将从透镜6射出的光的出射光瞳位置处的最大光束直径设为D2，从而

D1/D2＜2 (1)。

更为具体地说，在图5中，最大光束直径D2为

D2＝2ftan(ω/2)。

能够根据上式和式(1)导出以下条件式(2)。

D1/2ftan(ω/2)＜2 (2)

其中，ω是来自光纤8的信号光的扩散角度，f是透镜6的焦距。

另外，最大有效直径D1为

D1＝2{P+ftan(ω/2-θ)}。

因而，能够根据上式和式(2)导出以下条件式(3)。

2{P+ftan(ω/2-θ)}/2ftan(ω/2)＜2 (3)

其中，P是与各光纤8的光轴相距的距离，θ是光纤8的倾角。

在接收侧连接器3中，各光纤9以如下方式配置：在凸面11的外部具有在一点(入射光瞳)处交叉的光束中心的大致平行光在从凸面11入射到透镜7内时被会聚并在各光纤9的一个端面上聚焦。在该情况下也满足条件式(2)。图中，附图标记14是保护发送侧连接器2的透镜6的保护罩。

而且，将发送侧连接器2的外壳4与接收侧连接器3的外壳5相连结，由此使发送侧连接器2的出射光瞳与接收侧连接器3的入射光瞳一致。

对像这样构成的本实施方式所涉及的光传送连接器装置1的作用进行说明。

为了使用本实施方式所涉及的光传送连接器装置1将光信号相连接，将发送侧连接器2的外壳4与接收侧连接器3的外壳5相连结。由此，使发送侧连接器2的出射光瞳与接收侧连接器3的入射光瞳一致。

在该状态下，经由发送侧连接器2的各光纤8引导光信号。在光纤8内引导过来的光信号在从一个端面射出时扩散，在本实施方式中，光纤8的一个端面无间隙地紧密贴合于透镜6，因此光束不大幅扩散地在透镜6内传播，利用透镜6的凸面10的焦度来会聚光束，由此将光束转换为大致平行光并射出。

由从透镜6射出的大致平行光构成的多个光信号在出射光瞳处使它们的光束中心通过一点之后再次扩散，并入射到接收侧连接器3的透镜7的凸面11。

入射到接收侧连接器3的透镜7的凸面11的多个光信号各自由于透镜7的凸面11的焦度而被会聚，由此分别入射到固定于透镜7的多个光纤9的一个端面。

由此，能够使经由发送侧连接器2的多个光纤8引导过来的光信号入射到接收侧连接器3的多个光纤9，来将多个光信号简易地连接。

在该情况下，根据本实施方式所涉及的光传送连接器装置1，各光纤8的端面紧密贴合于透镜6，因此能够将由从透镜6射出的大致平行光构成的光信号的光束直径抑制得足够小。

这样，根据本实施方式所涉及的光传送连接器装置1，具有以下优点：即使在将多个光信号相连接的情况下，也能够不使用如透镜阵列那样的大型的光学部件地在发送和接收侧分别利用单个透镜6、7构成，能够抑制透镜6、7的最大直径尺寸来实现小型细径化。

通过使来自透镜6的射出光变为平行光，能够进一步扩大光轴方向的误差的容许范围。即，具有以下优点：扩大发送侧连接器2和接收侧连接器3的配置的自由度，并且在容许在组装光传送连接器装置1时产生的误差方面也表现出色。

在将该光传送连接器装置1用于内窥镜系统的情况下，能够容易地进行更换各种观测器后连接于图像处理装置或者在使用后进行清洗的操作，并且在光纤8的前端侧配置透镜6来以将光信号变为大致平行光的方式扩大光束直径，因此具有以下优点：即使透镜6上附着有水垢、异物，也能够不降低传送效率地将光信号相连接。另外，由于使光纤8、9与透镜6、7紧密贴合，因此异物不会侵入两者间，能够防止由该侵入导致的传送效率的降低。

此外，在本实施方式所涉及的光传送连接器装置1中例示了分别具备5根光纤8、9的情况下，但也可以取代该情况而具备2根以上的任意的光纤8、9。

接着，以下参照附图来说明本发明的第二实施方式所涉及的光传送连接器装置15。

在本实施方式的说明中，对结构与上述第一实施方式所涉及的光传送连接器装置1的结构相同的部位附加同一附图标记并省略说明。

关于本实施方式所涉及的光传送连接器装置15，如图6所示，与第一实施方式所涉及的光传送连接器装置1不同之处在于，透镜16由具有凸面10和平面18的平凸透镜构成，透镜17由具有凸面11和平面19的平凸透镜构成，光纤8的一个端面与透镜16的平面18以隔开微小间隙的方式相向配置，光纤9的一个端面与透镜17的平面19以隔开微小间隙的方式相向配置。

根据像这样构成的本实施方式所涉及的光传送连接器装置15，由光纤8引导过来的光信号在从光纤8的一个端面射出时形成大的扩散角并扩散，但立即入射到以隔开微小间隙的方式与光纤8的一个端面相向配置的透镜16的平面18，因此由从透镜16的凸面10射出的大致平行光构成的信号光的光束直径不那么大即可，能够满足上述条件式(3)。

即，根据本实施方式，也具有以下优点：能够不使用如透镜阵列那样的大型的光学部件地在发送和接收侧分别利用单个透镜16、17构成，能够抑制透镜16、17的最大直径尺寸来实现小型细径化。

此外，在本实施方式中，与第一实施方式所涉及的光传送连接器装置1同样地，也可以如图6所示那样调节多个光纤8的斜率，使得由从透镜16射出的大致平行光构成的多个信号光的光束中心在一点处交叉，还可以如图7所示那样通过调节各光纤8的一个端面相对于长边轴的角度，来使由从透镜16射出的大致平行光构成的多个信号光的光束中心在一点处交叉。

附图标记说明

1、15：光传送连接器装置；2：发送侧连接器；3：接收侧连接器；6、7、16、17：透镜(光学构件)；8、9：光纤；10、11：凸面。

Claims (4)

1.一种光传送连接器装置，具备：

发送侧连接器，其发送多个光信号；以及

接收侧连接器，其接收从该发送侧连接器发送来的多个光信号，

其中，所述发送侧连接器和所述接收侧连接器具有传送光信号的多个光纤以及以与多个该光纤的一个端面接触或接近的方式配置的光学构件，

所述发送侧连接器的光学构件形成为将从各所述光纤的一个端面射出的多个光信号转换为大致平行光，并且使各该大致平行光的光束中心大致在一点处交叉，

所述接收侧连接器的光学构件形成为使在所述发送侧连接器的光学构件中被转换为大致平行光的多个光信号入射到各个所述光纤，

该光传送连接器装置满足以下条件式(1)，

D1/D2＜2… (1)

其中，D1是所述发送侧连接器的所述光学构件的最大有效直径，D2是所述平行光的最大光束直径。

2.根据权利要求1所述的光传送连接器装置，其特征在于，

满足以下条件式(2)，

D1/2ftan(ω/2)＜2… (2)

其中，ω是来自所述光纤的信号光的扩散角度，f是所述光学构件的焦距。

3.根据权利要求2所述的光传送连接器装置，其特征在于，

满足以下条件式(3)，

2{P+ftan(ω/2-θ)}/2ftan(ω/2)＜2… (3)

其中，P是与各所述光纤的光轴相距的距离，θ是所述光纤的倾角。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的光传送连接器装置，其特征在于，

所述光学构件具有凸面，

该凸面是焦度从中心向周边变弱的非球面形状，

所述接收侧连接器的光学构件与所述发送侧连接器的光学构件以使所述凸面彼此相向的方式配置。