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Hintergrund
zur Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen optischen
Steckverbinder, bei dem eine Linsenhülse einen Lichtleiter mit einer
Lichtempfangs-/ Lichtsendeeinheit optisch verbindet, und die Linsenhülse, die
zwischen dem Lichtleiter und der Lichtempfangs-/ Lichtsendeeinheit angeordnet
ist, und insbesondere einen optischen Steckverbinder zur Anordnung
in einem Fahrzeug.
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Ein optischer Steckverbinder gemäß dem Stand
der Technik ist beispielsweise in der
JP-A-2002-023024 (
EP 1 170 611 A2 )
beschrieben.
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Wie in 3 dargestellt,
umfasst der optische Steckverbinder 50 gemäß dem Stand
der Technik eine Steckbuchse (geräteseitigen Steckverbinder) 51 und
einen optischen Stecker (glasfaserseitigen Steckverbinder) 52.
Der optische Stecker 52 umfasst zwei ein Paar bildende
parallele Lichtleiter 53, ein Steckergehäuse 54 und
eine Federkappe 55. Zwei Hülsen sind in dem Steckergehäuse 54 vorgesehen.
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Der Lichtleiter 53 umfasst
einen Kern 53a und eine Ummantelung 53b, deren
Brechungsindex unterschiedlich ist und die koaxial umeinander eingeordnet
sind.
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Die Steckbuchse 51 umfasst
ein Gehäuse 56,
das aus einem synthetischen Harz oder dergleichen Harz hergestellt
ist, eine Empfangseinheit 57 (die in 4 dargestellt ist), die als Empfangsmodul dient,
eine Sendeeinheit 58 (die in 5 dargestellt ist),
die als Sendemodul dient, und zwei Hülsen 59.
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Bei der in den 4 und 5 im
Schnitt dargestellten Steckbuchse ist das Gehäuse 56 kastenförmig ausgebildet
und umfasst zwei Aufnahmeräume 60 und
zwei Stützzylinder 61,
die jeweils mit einem der beiden Aufnahmeräume 60 in Verbindung
stehen, wobei jeweils nur ein Aufnahmeraum 60 und ein Stützzylinder 61 zu
sehen sind, da die anderen beiden sich hinter der Zeichenebene befinden.
Da beide gleich gestaltet sind, ist nur eine Einheit des Paares beschrieben.
Jeder Aufnahmeraum 60 steht mit dem zugehörigen Stützzylinder 61 über eine Öffnung in Verbindung.
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Die Stützzylinder 61 sind
zylindrisch ausgebildet und sind parallel zueinander angeordnet.
Die Stützzylinder 61 sind
jeweils parallel zu der optischen Achse der Empfangseinheit 57 und
der Sendeinheit 58 (die jeweils in einem der Aufnahmeräume 60 aufgenommen
werden) angeordnet.
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Ein Stufenabschnitt 63 ist
zwischen dem Aufnahmeraum 60 und dem Stützzylinder 61 ausgebildet
und ein Flanschabschnitt 62 der Hülse 59, die in dem
Stützzylinder 61 aufgenommen
ist, liegt gegen den Stufenabschnitt 63 an.
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Die Aufnahmeräume 60 nehmen eine
Empfangseinheit 57 bzw. Sendeeinheit 59 auf. Die
Empfangseinheit 57 konvertiert ein empfangenes optisches
Signal in ein elektrisches Signal und weist eine Lichtempfangsfläche 64 zum
Empfang des optischen Signals auf.
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Die Sendeeinheit 58 konvertiert
ein elektrisches Signal in ein optisches Signal und weist eine Leuchtfläche 65 zur
Abgabe des optischen Signals auf.
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Die Hülse 59 umfasst einen
kegelstumpfförmigen
Lichtführungsdurchlass 67,
der sich allmählich in
einer Richtung weg von dem Lichtleiter 53 zu der Empfangseinheit 57/
Sendeeinheit 58 hin im Durchmesser verringert, und weist
einen schrägen
Seitenabschnitt 66, einen äußeren vorragenden Umfangsabschnitt 68,
einen äußeren Rohrabschnitt 69 und den
Flansch 62 auf, wobei diese Abschnitte einstöckig miteinander
ausgebildet sind.
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Eine Endfläche 70, die an dem
Lichtführungsdurchlass 67 im
Durchmesser verkleinert ist, ist kleiner als die Empfangsfläche 64 der
Empfangseinheit 57 und größer als die Leuchtfläche 65 der
Sendeeinheit 58. Die Endfläche 70 ist derart
angeordnet, dass sie der Lichtempfangsfläche 64 bzw. der Leuchtfläche 65 gegenüberliegt.
Die Endfläche 70 ist mit
der Empfangseinheit 57 bzw. Sendeeinheit 58 optisch
verbunden. Die Endfläche 70 definiert
das kleinere Ende des Lichtführungsdurchlasses 67.
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Eine Endfläche 71 des Lichtführungsdurchlasses 67,
die nahe eines größeren Endes
und entfernt von der Endfläche 70 angeordnet
ist, ist derart angeordnet, dass sie einer Endfläche 53c des Lichtleiters 70 gegenüberliegt.
Die Endfläche 71 ist
mit dem Lichtleiter 53 optisch verbunden. Eine Linse 72 an
der Endfläche 71 ist
mit dem Lichtführungsdurchlass 67 einstöckig ausgebildet.
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Die Linse 72 ragt in einer
konvexen Weise von der Endfläche 71 zu
dem Lichtleiter 53 vor. Die Linse 72 weist einen
vorbestimmten Krümmungsradius
auf und ist beispielsweise als sphärische Linse ausgebildet. Die
Linse 72 ist in solch einer Position angeordnet, dass sie
nicht über
die Endfläche
des äußeren Rohrabschnitts 69,
der nahe dem Lichtleiter 53 angeordnet ist, vorragt.
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Der äußere vorragende Umfangsabschnitt 68 ragt
nach außen
von der äußeren Umfangsfläche des
Endabschnitts des Lichtführungsdurchlasses 67 vor.
Der äußere vorragende
Umfangsabschnitt 68 ist ringförmig gestaltet und sein Zentrum
ist auf der optischen Achse des Lichtführungsdurchlasses 67 angeordnet.
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Der äußere Rohrabschnitt 69 ist
rohrförmig ausgebildet
und erstreckt sich von einem äußeren Kantenabschnitt
des äußeren vorragenden
Umfangsabschnitts 68 zu der Endfläche 70 und erstreckt sich
von dem äußeren Kantenabschnitt
des äußeren vorragenden
Umfangsabschnitts 68 entlang der optischen Achse über die
gesamte Länge
des Lichtführungsdurchlasses 67.
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Die Endfläche des äußeren Rohrabschnitts 69,
die nahe der Endfläche 70 angeordnet
ist, ist im allgemeinen in einer Ebene, in der die Endfläche 70 liegt,
angeordnet. Der äußere Rohrabschnitt 69 weist einen
gleichmäßigen Außendurchmesser über seine gesamte
Länge entlang
der optischen Achse auf und die Achse (Mittellinie) des äußeren Rohrabschnitts 69 stimmt
mit der optischen Achse überein.
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Der Flanschabschnitt 62 erstreckt
sich von der äußeren Umfangsfläche des äußeren Rohrabschnitts 69 nach
außen
und ist an einem mittleren Abschnitt des äußeren Rohrabschnitts 69 in
Richtung der optischen Achse ausgebildet oder ist an einem geeigneten
Abschnitt der äußeren Umfangsfläche des äußeren Rohrabschnitts 69 ausgebildet.
Der Flanschabschnitt 62 ist ringförmig ausgebildet und sein Zentrum
ist auf der optischen Achse angeordnet. Der Flanschabschnitt 62,
der Lichtführungsdurchlass 67,
der äußere vorragende
Umfangsabschnitt 68 und der äußere Rohrabschnitt 69 sind
koaxial zueinander angeordnet.
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Die Hülse 59 ist in dem
Stützzylinder 61 derart
aufgenommen, dass die Linse 72 der Endfläche 53c des
Lichtleiters 53 gegenüberliegt
und dass die Endfläche 70 der
Empfangseinheit 57 bzw. der Sendeeinheit 58 gegenüberliegt.
In diesem Zustand liegt der Flanschabschnitt 62 gegen den
Stufenabschnitt 63 an.
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Die Hülse 73 umschließt den Lichtleiter 53 derart,
dass ihr freies Ende 74 an dem freien Ende des Lichtleiters
angeordnet ist.
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Wenn das optische Signal von dem
Lichtleiter 53 an die Empfangseinheit 57 über die
Hülse 59 übertragen
wird, verlassen die übertragenen
Strahlen C1 und C2, die durch den Lichtleiter 53 übertragen
werden, wobei sie einer vollständigen
Reflexion wiederholt unterworfen werden, die Endfläche 53c des
Lichtleiters 53 und treten in die Hülse 59 über die Linse 72,
wie durch die Pfeile in 4 dargestellt, ein.
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Die Strahlen C1 und C2 werden dann
verdichtet, während
sie der vollständigen
Reflexion (da der Seitenabschnitt 66 des Lichtführungsdurchlasses 67 (d.h.
sich im Durchmesser allmählich
verringert) zu der Empfangseinheit 57 schräg verlaufend
angeordnet ist und der Seitenabschnitt 66 mit einer Luftschicht
in Kontakt steht) wiederholt unterzogen werden, und treten in die
Lichtempfangsfläche 64 der Empfangseinheit 57 ein.
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Wenn Licht von der Übertragungseinheit 58 an
den Lichtleiter 53 über
die Hülse 59 übertragen wird,
tritt z.B. ein Leuchtdiodenstrahl (oder ein Laserstrahl) C3, der
von der Leuchtfläche 65 der Übertragungseinheit 58 ausgestrahlt
wird, in die Hülse 59 über die
Endfläche 70 der
Hülse 59 ein.
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Der Leuchtdiodenstrahl C3 schreitet
dann in einer diffusen Weise fort, wobei er wiederholt einer vollständigen Reflexion
unterworfen wird (da der Seitenabschnitt 66 des Lichtführungsdurchlasses 67 in Richtung
zu der Übertragungseinheit 58 sich
verjüngend
ausgebildet ist (d.h., sich allmählich
im Durchmesser verringert) und der Seitenabschnitt 66 mit
einer Luftschicht in Kontakt steht) bis er die Linse 72 erreicht.
Der Leuchtdiodenstrahl C3 wird dann durch die Linse 72 komprimiert
und tritt in den Lichtleiter 53 über dessen Endfläche 53c ein.
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Bei dem optischen Steckverbinder 50 gemäß dem Stand
der Technik ist, wenn ein Freiraum benötigt wird, um die Hülse 59 mit
dem Lichtleiter 53 zu verbinden, eine auf Maß geschnittene
Hülse mit
einem Leiterwellenführungsdurchlass
zum Ausfüllen dieses
Freiraums notwendig. Wenn ein Spalt zu dem Lichtleiter 53 vorhanden
ist, treten erhöhte
Verluste auf.
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Um dieses Problem zu lösen, hat
der Anmelden der vorliegenden Erfindung die Verwendung einer Linsenhülse, wie
sie in
JP-A-2000-329972 und
JP-A-2001-133665 und
weiteren Schritten beschrieben ist, vorgeschlagen. Wie in
6 dargestellt, wird Licht
C, das von einer Übertragungseinheit
80,
die an einer Basisplatte
81 eines optischen Steckverbinders,
der die oben beschriebene Linsenhülse aufweist, festgelegt ist,
abgegeben wird, durch die Linsenhülse
82 komprimiert
und tritt in einen Lichtleiter
83 ein. Der optische Steckverbinder
weist dimensionale Toleranzen und Freiräume auf, wenn eine Steckbuchse
mit einem Stecker verbunden wird, und der Lichtleiter
82 ist
daher in einer axialen Richtung über den
Bereich „a", wie in der Zeichnung
dargestellt, beweglich.
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Wenn die Linsenhülse 82, wie in 6 dargestellt, verwendet
wird, kann die numerische Apertur die Größe von 37º (NA = 0.6) in einem Freiraum L,
der für
die Linsenhülse 82 vorbestimmt
ist, annehmen, wobei der Freiraum abhängig vom Aufbau des optischen
Steckverbinders festgelegt wird. Der Gesamtaußendurchmesser wird größer, d.h.
es ist schwierig, einen kleinen Durchmesser zu erzielen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, einen optischen Steckverbinder vorzusehen, durch den
eine optische Breitbandübertragung
mittels Lichtleiter aus Glasfasern und eine Übertragung über eine lange Strecke und
die Verwendung einer hohen Anzahl von Zwischensteckverbindern bei
hoher Übertragungsleistung
und niedrigem Verlust erzielt werden können. Aufgrund seines Aufbaus
mit hohem Wärmewiderstand
kann der optische Steckverbinder in einer Umgebung mit hoher Temperatur installiert
werden.
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Zur Lösung der oben genannten Aufgabe
ist erfindungsgemäß ein optischer
Steckverbinder vorgesehen umfassend
eine Leuchteinheit, die
ein optisches Signal abgibt,
einen Lichtleiter, der das optische
Signal weiterleitet, und
eine Linsenhülse, die zwischen der Leuchteinheit und
dem Lichtleiter derart angeordnet ist, das sie die Leuchteinheit
mit dem Lichtleiter optisch verbindet, wobei die Leuchteinheit ein
Leuchtelement, das einen kleinen Emissionswinkel aufweist, umfasst.
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Vorzugsweise umfasst der Lichtleiter
eine Glasfaser.
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Vorzugweise umfasst das Leuchtelement wenigstens
eine pulsierende Resonanzraumleuchtdiode, einen VCSEL-Laser oder
eine Laserdiode.
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Bei dem oben beschriebenen Aufbau
wird Glasfaser verwendet, so dass ein optisches Signal, das in die
Linsenhülse
eingeleitet wird, auf einen kleineren Durchmesser durch eine kleine
numerische Apertur der Leuchteinheit verringert.
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Ein zylindrischer Abschnitt der Linsenhülse kann
durch Verwenden der Leuchteinheit, die die kleine numerische Apertur
aufweist, auf einen kleineren Durchmesser verringert werden und
der Krümmungsradius
der Linse wird ferner verringert, wodurch ein optimaler Aufbau erzielt
wird. Sogar wenn eine Glasfaser mit einem kleinen Durchmesser verwendet
wird, kann daher eine gerichtete und effektive Einleitung des Lichts
erzielt werden.
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Es können eine optische Breitbandübertragung,
eine Übertragung über eine
lange Strecke und die Verwendung einer erhöhten Anzahl an Zwischensteckverbindern
aufgrund des Aufbaus mit einer hohen Leistungsausbeute bei geringem
Verlust erzielt werden. Aufgrund des einen sehr guten Wärmewiderstand
bewirkenden Aufbaus kann der optische Steckverbinder ferner in einer
Umgebung mit hoher Temperatur und in einem engen Freiraum, z.B.
zwischen den Dachpanelen einer Fahrzeugkarosserie oder in einem
Motorraum, installiert werden.
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Vorzugsweise liegt der Emissionswinkel
des Leuchtelements in einem Bereich von 15º bis 25º.
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Hierbei ist es vorteilhaft, wenn
der Emissionswinkel des Leuchtelements ungefähr 18º beträgt.
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Bei dem oben beschriebenen Aufbau
kann durch Verwenden einer Leuchteinheit, die eine kleine numerische
Apertur in einem Bereich von 15º bis
25º (der
18º beinhaltet)
aufweist, der zylindrische Abschnitt der Linsenhülse auf einen kleinen Durchmesser
verringert werden. Der Krümmungsradius
der Linse kann ferner verringert werden, wodurch ein optimaler Aufbau
erzielt wird. Sogar wenn eine Glasfaser mit kleinem Durchmesser
verwendet wird, kann daher eine gerichtete und effektive Einleitung
des Lichts erzielt werden.
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Es kann daher eine optische Breitbandübertragung
erzielt werden. Die Übertragung über eine lange
Strecke und die Verwendung einer hohen Anzahl von Zwischensteckverbindern
sind aufgrund des Aufbaus mit hoher Leistungsdichte bei niedrigem Verlust
möglich.
Aufgrund des Aufbaus mit hohem Wärmewiderstand
kann der optische Steckverbinder ferner in einer Umgebung mit hoher
Temperatur und in einem engen Freiraum, beispielsweise zwischen den
Dachpanelen einer Fahrzeugkarosse rie oder in einem Motorraum, installiert
werden.
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Vorzugsweise ist der Lichtleiter
relativ zu der Linsenhülse
innerhalb eines vorbestimmten Bereichs eines Spaltes beweglich.
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Bei dem oben beschriebenen Aufbau
wird die Linsenhülse
mit der Glasfaser über
den Spalt vorbestimmter Größe verbunden.
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Durch Verwenden der Leuchteinheit
mit einer kleinen numerischen Apertur und der Linsenhülse, die
mit der Glasfaser über
einen Spalt verbunden ist, können
daher der zylindrische Abschnitt der Linsenhülse auf einen kleinen Durchmesser
und der Krümmungsradius
der Linse ferner verringert werden, wodurch ein optimaler Aufbau
erzielt wird. Sogar wenn eine Glasfaser mit einem kleinen Durchmesser verwendet
wird, kann eine gerichtete und effektive Einleitung des Lichts relativ
zu dem Freiraum der vorbestimmten Größe erzielt werden.
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Es können daher eine optische Breitbandübertragung,
eine Übertragung über eine
lange Strecke und die Verwendung einer hohen Anzahl von Zwischensteckverbindern
aufgrund des Aufbaus, der eine hohe Leistungsausbeute bei geringem
Verlust bewirkt, erzielt werden. Aufgrund des Aufbaus mit hohem
Wärmewiderstand
kann der optische Steckverbinder in einer Umgebung mit hoher Temperatur
und in engen Freiräumen,
beispielsweise zwischen den Dachpanelen einer Fahrzeugkarosserie
oder in einem Motorraum, installiert werden.
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Es kann daher ein an einem Fahrzeug
montierbarer optischer Steckverbinder erzielt werden, der eine optische
Breitbandübertragung,
die Übertragung über eine
lange Strecke und die Verwendung einer hohen Anzahl von Zwischensteckverbindern, wegen
der hohen Leistungsdichte bei geringem Verlust erzielt werden. Aufgrund
des Aufbaus mit hohem Wärmewiderstand
kann der optische Steckverbinder ferner in einer Umgebung mit hoher
Temperatur installiert werden.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die oben beschriebene Aufgabe und
die mit der Erfindung verbundenen Vorteile werden nachfolgend durch
die detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme
auf die begleitenden Zeichnungen offensichtlich, wobei
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1 eine
Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines optischen
Steckverbinders gemäß der Erfindung
darstellt,
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2 ein
Diagram ist, das die Kennlinie der optischen Leistung des optischen
Steckverbinders von 1 darstellt,
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3 eine
Ansicht eines optischen Steckverbinders gemäß dem Stand der Technik ist,
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4 ein
Schnitt ist, der eine Empfangseinheit und ihre benachbarten Abschnitte
von 3 darstellt,
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5 ein
Schnitt ist, der eine Sendeeinheit und ihre benachbarten Abschnitte
von 3 darstellt, und
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6 eine
Seitenansicht einer Linsenhülse gemäß dem Stand
der Technik ist.
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Spezifische
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine bevorzugte Ausführungsform
eines optischen Steckverbinders gemäß der vorliegenden Erfindung
wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 1 und 2 im Detail beschrieben. 1 ist eine Ansicht, die
eine bevorzugte Ausführungsform
des an einem Fahrzeug montierten optischen Steckverbinders gemäß der Erfindung
darstellt. 2 ist ein
Diagram, das die Kennlinie der optischen Leistung des an einem Fahrzeug
montierten optischen Steckverbinders von 1 darstellt. In 1 sind nur die Hauptabschnitte des Steckverbinders
für ein
Fahrzeug dargestellt und die ande ren Abschnitte weisen einen ähnlichen
Aufbau wie der Steckverbinder gemäß dem Stand der Technik auf
und deren spezifische Beschreibung wird daher ausgelassen.
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Wie in 1 dargestellt,
umfasst der an einem Fahrzeug montierte optische Steckverbinder 10 gemäß dieser
Ausführungsform
im wesentlichen ein Leuchtmodul 11, eine Linsenhülse 12 und
eine Glasfaser 13.
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Das Leuchtmodul 11 umfasst
ein Leuchtelement, beispielsweise eine RCLED (Pulsierende Hohlraumleuchtdiode),
einen VCSEL (VCSEL-Laser) oder eine LD (Laserdiode), und weist einen
kleinen Leuchtwinkel (Emissionswinkel) von 18º auf. Dieses Modul 11 ist
an einer Grundplatte 20 befestigt und wird in einem Aufnahmeraum
(siehe 4) aufgenommen.
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Die Leuchteinheit 11 konvertiert
ein elektrisches Signal in ein optisches Signal und weist eine Leuchtfläche 11a zum
Ausstrahlen des optischen Signals auf. Der Emissionswinkel der Leuchteinheit 11 liegt
vorzugsweise in einem Bereich von 15º bis 25º, der 18º umfasst.
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Die Leuchteinheit 11 weist
einen kleinen Emissionswinkel auf, der ungefähr ein ¼ (ein Viertel) des Emissionswinkels
der Einheit gemäß dem Stand der
Technik beträgt.
Daher können
eine optische Ausgabe hoher Intensität und eine Breitbandauslegung
der Lichtquelle erzielt werden.
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Die Gesamtlänge der Linsenhülse 12 kann ferner
verringert werden und ein zylindrischer Abschnitt 12b der
Linsenhülse 12 kann
auf einen kleinen Durchmesser verringert werden. Ferner kann der Krümmungsradius
der Linse verringert werden. Hierdurch wird ein optimaler Aufbau
erzielt. Aufgrund dieses Aufbaus steht, sogar wenn eine Glasfaser 13 mit einem
kleinen Durchmesser verwendet wird, ein großer Spalt 14 innerhalb
eines Bereichs L, der für
die Linsenhülse 12 vorgegeben
ist und der in Verbindung mit dem Aufbau des optischen Steckverbinders
festgelegt wird, zur Verfügung.
Der Winkel, mit dem das Licht in die Glasfaser 13 mit kleinem
Durchmesser eintritt, kann daher verringert werden und die gerichtete
und wirksame (effektive) Einleitung des Lichts kann erzielt werden.
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Die Linsenhülse 12 umfasst einen
Linsenabschnitt 12a und den zylindrischen Abschnitt 12b.
Der zylindrische Abschnitt 12b ist nahe der Leuchteinheit 11 angeordnet.
Der zylindrische Abschnitt 12b umfasst einen kegelstumpfförmigen Lichtführungsdurchlass 16,
der sich im Durchmesser allmählich
in einer Richtung weg von der Glasfaser 13 zu der Leuchteinheit 11 hin
verringert und einen schrägen Seitenabschnitt 15.
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Die Linsenhülse 12 weist einen
kleinen Durchmesser und daher einen kompakten Aufbau auf, so dass
ein optisches Signal, das von der Leuchteinheit 11 ausgesendet
wird, im Durchmesser verkleinert werden kann und verdichtende Eigenschaften
aufweisen kann.
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Die Linsenhülse 12 kann aus einem
Cycloolefinharz, das einen sehr guten Wärmewiderstand aufweist, einem
transparenten Polycarbonat (PC) oder einem Polymethacrylsäureester
(PMMA) spritzgegossen werden. Cycloolefinharz ist ein Harz, bei dem
Kohlenwasserstoff einen zyklischen Aufbau aufweist und keine Doppelbindung
gebildet ist.
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Eine Endfläche 17, die an dem
Lichtführungsdurchlass 16 der
Linsenhülse
12 im Durchmesser verkleinert ist, ist größer als die Leuchtfläche 11a der
Leuchteinheit 11. Die Endfläche 17 ist gegenüber der
Leuchtfläche 11a angeordnet.
Die Endfläche 17 ist
mit der Leuchteinheit 11 optisch verbunden. Die Endfläche 17 bildet
die kleinere Endfläche
des Lichtführungsdurchlasses 16.
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Eine Endfläche 18 des Lichtführungsdurchlasses 16,
die entfernt (beabstandet) zu der Endfläche 17 angeordnet
ist, ist gegenüberliegend
zu einer Endfläche 13a der
Glasfaser 13 angeordnet. Die Endfläche 18 wird nämlich mit
der Glasfaser 13 optisch verbunden. Der Linsenabschnitt 12b an
der Endfläche 18 ist
mit dem Lichtführungsdurchlass 16 einstöckig ausgebildet.
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Der Linsenabschnitt 12a ragt
konvex von der Endfläche 18 zu
der Glasfaser 13 vor, weist einen vorbestimmten Krümmungsradius
auf und ist beispielsweise als sphäri sche Linse ausgebildet. Die Linse 12a ragt
von der Endfläche 18,
die nahe der Glasfaser 13 angeordnet ist, vor.
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Die Linsenhülse 12 wird in einem
Stützzylinder
(siehe 4) derart aufgenommen,
dass der Linsenabschnitt 12a der Endfläche 13a der Glasfaser 13 gegenüberliegt,
wobei die Endfläche 17 der
Leuchteinheit 11 gegenüberliegend
angeordnet ist. Ein Flanschabschnitt liegt beispielsweise gegen
einen Stufenabschnitt an.
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Die Glasfaser 13 ist beispielsweise
eine HPCF (harte Polymerfaser mit Ummantelung) (Kern: 200 μm, Ummantelung:
230 μm).
Die Wärmewiderstandstemperatur
der Glasfaser 13 beträgt
125° C und
ist viel höher
als die Wärmewiderstandstemperatur
eines herkömmlichen
Lichtleiters (der aus einem Kunststoff hergestellt ist) und 85°C beträgt.
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Verglichen mit einem Lichtleiter,
der aus einem Kunststoff hergestellt ist, weist die Glasfaser 13 eine
viel größere Übertragungskapazität auf und kann
beispielsweise Bilder leichter übertragen
und die Glasfaser 13 weist einen viel kleineren Durchmesser
als ein aus Kunststoff hergestellter Lichtleiter auf.
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Die Glasfaser 13 kann ferner
eine sehr effektive Verbindung erzielen und die Glasfaser 13 ist
mit der Linsenhülse 12 über den
vorbestimmten Spalt 14 verbunden.
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Der Spalt 14 vorbestimmter
Größe wird
zwischen der Endfläche 18 der
Linsenhülse 12 und
der Endfläche 13a der
Glasfaser 13 vorgesehen. Es wurde in Versuchen bestätigt, dass
dieser optische Steckverbinder verwendet werden kann, wenn der Spalt
in einem Bereich zwischen 0,2 mm bis 0,8 mm liegt. Die Glasfaser 13 weist
einen viel kleineren Leiterdurchmesser als ein aus Kunststoff hergestellter Lichtleiter
auf und der Spalt 14 ist daher ein wichtiges Element zur
Erzielung der gerichteten und effektiven Einleitung des Lichts.
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Bei dem an einem Fahrzeug montierbaren optischen
Steckverbinder 10, der den oben beschriebenen Aufbau aufweist,
tritt, beispielsweise, wenn ein optisches Signal von der Leuchteinheit 11 an
die Glasfaser 13 über
die Linsenhülse 12 übertragen wird,
ein Leuchtdiodenstrahl (oder ein Laserstrahl) C, der von der Leuchtfläche 11a der
Leuchteinheit 11 abgegeben wird, in die Linsenhülse 12 über die
Endfläche 17 der
Linsenhülse 12 ein.
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Der Leuchtdiodenstrahl C schreitet
daher diffus weiter, wobei er einer totalen Reflexion (da der Seitenabschnitt 15 des
Leuchtführungsdurchlasses 16 zu
der Leuchteinheit 11 schräg verläuft, d.h., sich allmählich im
Durchmesser verringert, und der Seitenabschnitt 15 mit
einer Luftschicht in Kontakt steht) wiederholt unterliegt, bis er
den Linsenabschnitt 12a erreicht. Der Leuchtdiodenstrahl
C wird danach durch den Linsenabschnitt 12a weiter konzentriert (verdichtet)
und tritt in die Glasfaser 13 über deren Endfläche 13a ein.
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Die in 2 dargestellte
Kennlinie der optischen Leistung des an einem Fahrzeug montierbaren
optischen Steckverbinders 10 wurde bei verändertem
Abstand „a" in einem Bereich
von 0 mm bis 1,0 mm ermittelt.
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Wie aus den Versuchsergebnissen ersichtlich
ist, tritt kaum ein Leistungsverlaust auf, wenn der Abstand „a" in dem Bereich von
0 mm bis 1,0 mm liegt. Der Verlust ist jedoch besonders gering,
wenn der Abstand „a" in einem Bereich
von 0,2 mm bis 0,8 mm (der den Wert 0,7 mm, bei dem die maximale Leistung
erzielt wird, umfasst) beträgt.
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Bei dem oben beschriebenen an einem
Fahrzeug montierbaren optischen Steckverbinder 10 können ansonsten
die Bauteile (z.B. ein Steckverbindergehäuse, eine Hülse und einen Stützzylinder
umfassend), die bei einem optischen Steckverbinder mit aus Kunststoff
hergestelltem Lichtleiter gemäß dem Stand
der Technik verwendet werden, ebenfalls verwendet werden. Es ist
daher nicht notwendig, neue Bauteile bereitzustellen und die Arbeitszeit
und der Arbeitsaufwand, die zur Herstellung des optischen Steckverbinders
gemäß der Erfindung
notwendig sind, steigen daher nicht an. Die Glasfaser 13 ist
relativ zu der Linsenhülse 12 in
dem Bereich „a", wie in den Zeichnungen
dargestellt, axial beweglich.
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Bei dieser Ausführungsform weist das optische
Signal, das in die Linsenhülse 12 eingeleitet wird,
einen kleineren Durchmesser aufgrund der kleinen numerischen Apertur
der Leuchteinheit 11 auf.
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Der zylindrische Abschnitt 12b der
Linsenhülse 12 kann
daher auf einen kleinen Durchmesser durch Verwenden einer Leuchteinheit 11,
die die kleine numerische Apertur aufweist, verringert werden. Darüberhinaus
kann der Krümmungsradius
der Linse verringert werden, wodurch ein optimaler Aufbau erzielt
wird. Sogar wenn eine Glasfaser 13 mit einem kleinen Durchmesser
verwendet wird, kann eine gerichtete und effektive Einleitung des
Lichts erzielt werden.
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Eine optische Breitbandübertragung
kann daher erreicht werden. Ferner können eine Übertragung über eine lange Strecke und
die Verwendung einer hohen Anzahl von Zwischensteckverbindern aufgrund
des Aufbaus mit einer hohen Leistungsausbeute bei geringem Verlust
erzielt werden. Ferner kann aufgrund der Ausbildung mit einem hohen
Wärmewiderstand
der optische Steckverbinder in einer Umgebung mit hoher Temperatur
installiert werden. Er kann in einem engen Freiraum, beispielsweise zwischen
den Dachpanelen einer Fahrzeugkarosserie oder in einem Motorraum,
installiert werden.
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Es wird eine Leuchteinheit 11 verwendet,
die einen Emissionswinkel aufweist, der sich in einem Bereich von
15º bis
25º bewegt
und vorzugsweise 18º beträgt.
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Durch Verwenden einer Leuchteinheit 11 mit einer
kleinen numerischen Apertur in dem Bereich von 15º bis 25º (vorzugsweise
18º) können daher
der zylindrische Abschnitt 12b der Linsenhülse 12 im Durchmesser
und der Krümmungsradius
der Linse verringert werden, wodurch ein optimaler Aufbau erzielt
wird. Sogar wenn eine Glasfaser mit einem kleinen Durchmesser verwendet
wird, kann daher eine gerichtete und effektive Einleitung des Lichts
erzielt werden.
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Es können eine optische Breitbandübertragung,
die Übertragung über eine
lange Strecke und die Verwendung einer hohen Anzahl von Zwischensteckverbindern
aufgrund des Aufbaus mit hoher Leistungsdichte bei geringem Verlust
erzielt werden. Aufgrund seines Aufbaus mit hohem Wärmewiderstand
kann der optische Steckverb inder in einer Umgebung mit hoher Temperatur
und auch in einem engen Freiraum zwischen den Dachpanelen einer
Fahrzeugkarosserie oder in einem Motorraum installiert werden.
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Die Linsenhülse 12 wird mit der
Glasfaser 13 über
den Spalt 14 vorbestimmter Größe verbunden.
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Durch Verwenden einer Leuchteinheit 11 mit kleiner
numerischer Apertur und einer Linsenhülse 12, die mit der
Glasfaser über
den Spalt 14 verbunden ist, kann der zylindrische Abschnitt 12b der
Linsenhülse
12 im Durchmesser verringert werden. Ferner kann der Krümmungsradius
der Linse verkleinert werden, wodurch ein optimaler Aufbau erzielt
wird. Sogar wenn eine Glasfaser mit kleinem Durchmesser verwendet
wird, kann daher eine gerichtete und effektive Einleitung des Lichts
im Verhältnis
zu dem Spalt mit vorbestimmter Größe erzielt werden.
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Eine optische Breitbandübertragung,
eine Übertragung über eine
lange Strecke und die Verwendung einer hohen Anzahl von Zwischensteckverbindern
können
daher aufgrund des Aufbaus mit hoher Leistungsdichte und geringem
Verlust erzielt werden. Aufgrund der Ausbildung mit hoher Wärmebeständigkeit
kann der optische Steckverbinder ferner in einer Umgebung mit hoher
Temperatur und in einem engen Freiraum zwischen den Dachpanelen
einer Fahrzeugkarosserie oder in einem Motorraum angeordnet werden.
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Der an einem Fahrzeug montierbare
Lichtleiter gemäß der Erfindung
ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform begrenzt. Geeignete Abänderungen
und Verbesserungen können
vorgenommen werden. Beispielsweise kann eine Kombination einer Leuchteinheit,
einer Linsenhülse
und einer Glasfaser ähnlich
dem Aufbau einer Kombination mit Leuchteinheit vorteilhaft sein.
Der Linsenabschnitt kann als asphärische Linse, die mehrere Krümmungsradien
aufweist, ausgebildet werden.