JP2004101985A - 光コネクター及び一体型光コネクター - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光コネクターは、先端から光ファイバーを突出している光ファイバーケーブルとそのケーブル先端を受け入れるケーブルホルダーとケーブルホルダーを保持するスリーブとそのスリーブ内に設けられた平行集光レンズとを持つ。スリーブとケーブルホルダーによって、平行集光レンズと光ファイバーとを同軸にしているので、光コネクターの軸芯に合った平行光を平行集光レンズから放出する。光コネクター同士をカプリング円筒で接続して、光信号を伝播させることができる。ケーブルホルダーとスリーブ、更にはカップリング円筒をプレス成形品とすることができる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバー同士を接続するための光コネクター、特に平行集光レンズを用いた光コネクターの構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光ファイバー同士を接続する光コネクターの需要が大きくなっている。光ファイバーの太さは100〜150μmあるが、そのコアの部分を光が伝播するので、コアの部分同士を偏芯させることなく接続する必要がある。コアの部分の径は9〜10μmと細いもので、光コネクターではこのように細いコア同士を位置合わせすることが要求されている。そのために光コネクターを構成している各部品の製造に極めて高い精度が要求されており、製造原価の高いものとなっている。
【0003】
接続すべき光ファイバー先端に紫外線硬化樹脂材で形成され凸レンズに成形したレンズを設けた光コネクターが提案されている(例えば、特許文献1および特許文献2参照。)。このように光ファイバー先端に凸レンズを設けると、光ファイバーから凸レンズを通って出た光信号は径が広くなった平行光線となる。凸レンズすなわち平行集光レンズ(コリメータレンズ)を接続すべき2本の光ファイバーそれぞれの先端に設けて、それら平行集光レンズを対向させた光コネクターとするとその接続部分の径を数百μmとすることができる。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−15448号公報
【特許文献2】
特開2002−23015公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、平行集光レンズを用いることによって、精密に加工した部品を用いていた従来の光コネクターに代えて、光コネクター部品の精度を緩和させることができないかということを検討した結果本発明に到達した。
【0006】
そこで本発明の目的とするところは、平行集光レンズを用いて光ファイバー間をそれらの光軸を合わせて接続するのに適した構造をした光コネクターを提供するものである。
【0007】
また本発明においては光軸の偏芯や組合せ深さ変動をある程度許容することのできる光コネクターを提供する。
【0008】
更に、本発明ではプレス成形品からなる部品を用いた光コネクターを提供する。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の光コネクターは、先端から光ファイバーを所定寸法突出させた光ファイバーケーブルと、その光ファイバーケーブル先端を受け入れて保持するケーブルホルダーと、そのケーブルホルダーを内嵌するスリーブと、そのスリーブ内に設けられた平行集光レンズとを有し、
前記ケーブルホルダーは、
その一端に設けられて、光ファイバーケーブルを受け入れる第一の太い円筒と、
前記第一の太い円筒と同芯にそのケーブルホルダー他端に設けられており、光ファイバーを受け入れる第一の細い円筒と、
前記第一の太い円筒と前記第一の細い円筒との間に設けられている第一の肩とを持っており、
前記光ファイバーケーブルは、
光ファイバーが所定寸法その光ファイバーケーブル先端から突出しているものであって、
その光ファイバーケーブル先端から前記第一の太い円筒内に挿入されて、その光ファイバーケーブル被覆端を前記第一の肩の内側面に当接させるとともに、光ファイバーケーブル先端から突出している前記光ファイバーが前記第一の細い円筒内に実質上先端まで挿入されており、
前記平行集光レンズは、
円柱状をしており、その一端に凸レンズを、他端に平面を前記凸レンズと同芯に持っており、
前記スリーブ内に前記平行集光レンズと前記ケーブルホルダーとが嵌め込まれており、前記平行集光レンズの前記平面と前記光ファイバー先端とが近接して対向していることを特徴とするものである。
【0010】
本発明の光コネクターにおいて、
前記ケーブルホルダーは、
前記第一の太い円筒と前記第一の細い円筒との間に設けられており、前記第一の太い円筒から前記第一の細い円筒に向かって次第に径が細くなっている円錐台形円筒を更に有し、前記第一の肩は前記第一の太い円筒から前記円錐台形円筒へ移行するところに設けられているとともに、
前記スリーブは、
その一端に設けられており、前記第一の太い円筒を内嵌する第二の太い円筒と、
スリーブ他端に前記第二の太い円筒と同芯に設けられており、前記平行集光レンズを内嵌している第二の細い円筒と、
前記第二の太い円筒と前記第二の細い円筒との移行するところに設けられた第二の肩とを持ち、
前記ケーブルホルダーの前記第一の細い円筒側から前記第一の太い円筒を前記第二の太い円筒内に内嵌して、第一の肩の外側面を第二の肩の内側面に当接させている
ことが好ましい。
【0011】
前記平行集光レンズは、液滴レンズであることができる。ここで用いることができる液滴レンズは、紫外線硬化型プラスチック材を用いて、そのプラスチック材を注入した後、プラスチック材の溜まり部の前面から紫外線を照射して、その前面にレンズ面を形成したものである。またはプラスチックレンズあるいはガラスレンズである。プラスチックレンズとしては、射出成形した光学プラスチック製小型レンズあるいは一体に射出成形した小型レンズであることができる。プラスチックレンズあるいはガラスレンズの時には、その軸芯に前記第一の細い円筒先端を光軸を合わせて受け入れるための円錐台状空洞が設けられていることが好ましい。レンズに設ける円錐台状空洞は、ケーブルホルダーに形成した円錐台形円筒を受け入れることができるように、ケーブルホルダーの円錐台形円筒に対応した形状であることが好ましいものである。
【0012】
本発明の光コネクターで、前記ケーブルホルダーと前記スリーブの少なくとも一方が金属板のプレス成形品であることが好ましい。
【0013】
本発明の光コネクターで、前記スリーブは、その第二の細い円筒外周に外嵌されたカプリング円筒を更に持っており、そのカプリング円筒端面が前記第二の肩外側面に当接していることが好ましい。前記カプリング円筒が金属板のプレス成形品であることが好ましい。
【0014】
本発明は、前記光コネクター複数個同士を接続するための一体型光コネクターをも含む。一体型光コネクターは端面を持つ2個のホルダーからなり、各ホルダーには複数個の前記光コネクターがそれぞれの平行集光レンズを前記端面に向けて、平行に並べられているものである。2個のホルダーを前記端面同士を対向させて接続することで、複数個の光コネクターが接続される。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら本発明の光コネクターを実施例について詳しく説明する。図1は本発明の光コネクターを用いて光ファイバーケーブルを接続したものの断面図であり、図2は本発明の光コネクターを分解したものの断面図である。
【0016】
図1において、本発明の光コネクター100と100′とをカプリング円筒35を介して接続したものを示している。まず光コネクター100の分解断面図を示している図2を参照しながら、本発明による光コネクター100の構造を説明する。光コネクター100は、接続されるべき光ファイバーケーブル10とその光ファイバーケーブル先端を受け入れて保持するケーブルホルダー20とそのケーブルホルダー先端を内嵌しているスリーブ30とそのスリーブ内に設けられた平行集光レンズ40とを有している。光ファイバーケーブル10と10′とを接続するには、両ケーブル先端それぞれに光コネクター100,100′を取り付けて、その間をカプリング円筒35で接続する。
【0017】
接続されるべき光ファイバーケーブル10は光ファイバー12の外周に被覆14を被せたものであり、その接続すべき先端から被覆を取り除いて光ファイバー12をその被覆の先端から所定寸法突出させている。
【0018】
ケーブルホルダー20はほぼ漏斗状をしていて、その一端に第一の太い円筒21と、その他端に第一の細い円筒22と、第一の太い円筒と第一の細い円筒との間に第一の太い円筒から第一の細い円筒に向かって軸が偏芯することなく次第に径が細くなっている円錐台形円筒23と、第一の太い円筒からその円錐台形円筒へ移行するところに設けられた第一の肩24とを持っている。第一の肩24はケーブルホルダー20の中心軸に対してほぼ垂直となっている環状面をケーブルホルダーの内側と外側とに持っていて、それぞれを内側面、外側面と呼ぶ。第一の肩24の内側面は、第一の太い円筒21の内部に形成されている円柱状空間の内側底の一部、すなわち底の周辺部を形成している。第一の肩24の外側面は第一の太い円筒21の外周で形成されている円柱の外側底の一部、すなわち底の周辺部を構成している。そして、第一の太い円筒21と第一の細い円筒22は同芯に形成されており、円錐台形円筒23もこれらと同芯であることが好ましい。
【0019】
光ファイバーケーブル10を、その光ファイバー12が突出している側から、ケーブルホルダー20の第一の太い円筒21のなかに挿入して、その被覆14の端を第一の太い円筒21の第一の肩24の内側面に当接させている。そのときに、光ファイバーケーブル10の先端から突出している光ファイバー12は円錐台形円筒23の内面に導かれて第一の細い円筒22の中に入る。光ファイバーケーブル10をケーブルホルダー20のなかに挿入して、光ファイバーケーブルの被覆14の端が第一の肩24の内側面に当たった状態で、光ファイバーケーブル先端から突出している光ファイバー12が第一の細い円筒22の先端に届いているのがよい。その意味で、「光ファイバーをその被覆の先端から所定寸法突出させている」と上で述べている。後で説明するように、光コネクターを組み立てた状態では、第一の細い円筒22の先端は平行集光レンズ40の空洞底に近接あるいは接触した位置に来て、光ファイバー12の先端が第一の細い円筒22の先端から少し突出しているのがよい。円錐台状空洞底に更に円筒状空洞43を設けておき、第一の細い円筒22の先端から突出した光ファイバー12の先端が円筒状空洞43の底面(平面)42に達しているのが好ましい。しかし、光ファイバー12の先端が円筒状空洞43の底面(平面)42に達しなくてその間に数μmまでの空隙があっても光信号の伝播損失が大きくはならない。なお、円筒状空洞内にインデックスマッチング液を入れておいて、空洞底面と光ファイバー先端との間にインデックスマッチング液が充填されていると、更に伝播損失を低減できる。
【0020】
スリーブ30は、一端に設けられた第二の太い円筒31と、他端に設けられた第二の細い円筒32と、第二の太い円筒から第二の細い円筒へ移行するところに設けられた第二の肩33とを持つことができる。第二の太い円筒31と第二の細い円筒32とは同軸に形成されている。第二の肩23は第二の太い円筒から第二の細い円筒への段となっていて、スリーブ30の中心軸に対してほぼ垂直となっている環状面をスリーブの内側と外側とに持っている。それらをそれぞれ内側面、外側面と呼ぶ。第二の肩33の内側面は、第二の太い円筒31の内側に形成されている円柱状空間の内側底の一部、すなわち底の周辺部を構成している。第二の肩33の外側面は、第二の太い円筒31の外周で構成されている円柱の外側底の一部、すなわち底の周辺部を構成している。
【0021】
ケーブルホルダー20をその第一の細い円筒22側からスリーブ30の第二の太い円筒31のなかに挿入組み立てると、スリーブ30の第二の肩33の内側面にケーブルホルダー20の第一の肩24の外側面が当接する。ケーブルホルダー20の第一の太い円筒21の外径とスリーブ30の第二の太い円筒22の内径とは、ケーブルホルダー20の第一の太い円筒21をスリーブ30の第二の太い円筒31のなかに嵌め合わせるのに適した寸法関係となっている。
【0022】
図に示した平行集光レンズ40は射出成形された小型光学プラスチックレンズであり、ここではレンズの一端が凸レンズ41となっており、その反対側の同軸芯上に円錐台状空洞を、ケーブルホルダー20の円錐台形円筒に対応した形状に設け、その円錐台状空洞底に設けた円筒状空洞43の底面42はその軸に垂直な平面となっている。平行集光レンズ40は、光信号に用いる波長を持った光がレンズの軸芯に平行に凸レンズ面に入射したとき円筒状空洞43の底面42の中央に焦点を結ぶようになっている。逆に、円筒状空洞底面42の中央にある光源からの光が平行集光レンズ40の凸レンズ面から平行光線となって出てくるものである。平行集光レンズ40は、スリーブ30の第二の細い円筒32内に、第二の細い円筒32の開放端から挿入されて、平行集光レンズの円筒状空洞底面42が光ファイバー12の先端に近接して向かい合って、好ましくは平行集光レンズの円筒状空洞底面42が光ファイバー12の先端に当接するようにして、設けられる。平行集光レンズ40の外径とスリーブ30の第二の細い円筒32の内径とは、スリーブ30の第二の細い円筒32のなかに平行集光レンズ40を挿入したときに丁度嵌まり合うのに適した寸法関係となっている。平行集光レンズ40の凸レンズと反対側に円錐台状空洞が設けられているので、スリーブ30内に平行集光レンズ40とケーブルホルダー20とを向かい合わせて挿入していくと、ケーブルホルダー20の第一の細い円筒が円錐台状空洞の壁に導かれて光軸が偏芯することなく組み合わさっていく。第一の細い円筒先端が平行集光レンズの空洞底に当接したところで止まるので光軸合わせ及び位置決めが容易にできる。
【0023】
上に述べた光ファイバーケーブル10と、ケーブルホルダー20と、スリーブ30と、平行集光レンズ40とを組み合わせた光コネクター100を図1の右半分に断面で示している。平行集光レンズ40の一端にある凸レンズ41とその反対側軸芯にある円筒状空洞底面42の光軸とは、スリーブ30の第二の細い円筒32内に平行集光レンズ40を嵌め込んだときに、スリーブ30の軸芯と一致する。また光ファイバーケーブル10を挿入したケーブルホルダー20をスリーブ30の第二の太い円筒31内に嵌め込んだときに、ケーブルホルダー20の第一の細い円筒22の軸芯がスリーブ30の軸芯に一致する、すなわち第一の細い円筒22に挿入されている光ファイバーケーブル10の光ファイバー12がスリーブ30の軸芯に一致する。そのために、光ファイバー12と平行集光レンズ40とはその光軸芯が一致することになる。
【0024】
光ファイバーケーブル10がケーブルホルダー20に挿入される深さは、光ファイバーケーブルの被覆端を第一の太い円筒21にある第一の肩24の内側面に当接させることで決められる。光ファイバーケーブル被覆端が第一の肩24の内側面に当接した状態で、光ファイバー12の先端が第一の細い円筒22の先端から少し突出した位置に来る。他方平行集光レンズ40の円錐台状空洞底が第一の細い円筒22の先端に来ている。第一の細い円筒22の先端から光ファイバー12の先端が突出している長さを、平行集光レンズ40の円筒状空洞43の深さと合わせておくと、光ファイバー先端が平行集光レンズの空洞底面42に位置することになる。
【0025】
以上の説明から明らかなように、本発明の光コネクターでは、平行集光レンズと光ファイバーの軸芯が一致するとともに、その挿入深さも光ファイバー先端が平行集光レンズの底にある平面に丁度来るように設計製作されている。
【0026】
光コネクター100と接続されている光コネクター100′を図1の左半分に示しており、光コネクター100と100′の間はカプリング円筒35で接続されている。カプリング円筒35はスリーブ30,30′の第二の細い円筒外周に外嵌されていて、カプリング円筒35の端がスリーブ30,30′の第二の肩の外側面に当接して止まっている。光コネクター100、100′にある平行集光レンズ40,40′の間隔は数mm、約4mm以下としておくようにカプリング円筒35の長さが決められている。
【0027】
接続された2本の光ファイバーケーブル10,10′の一方、例えば光ファイバーケーブル10によって送られてきた光信号はその光ファイバー12の先端から平行集光レンズ40の空洞底面42を通って平行集光レンズ40内に入る。光ファイバー12内の光信号はその直径が9〜10μmであるが、平行集光レンズ40によって直径が拡大されてその凸レンズ41に出てくると直径数百μmの平行光線となる。この平行光線が対向している平行集光レンズ40′に入射して、そのなかで光ファイバーケーブル10′の光ファイバー12′の端面に焦点を結び、光ファイバーケーブル10′中を伝播されるようになる。
【0028】
平行集光レンズとしてプラスチックレンズを用いた場合の例を説明したが、プラスチックレンズに代えて、液滴レンズを用いることができる。液滴レンズは例えば特許文献2に示されたもので、スリーブ30の第二の細い円筒32内にあるケーブルホルダー20の第一の細い円筒22の先端からその周りに粘度の高い樹脂を注入して硬化させて、平行集光レンズとする。液滴レンズでは光ファイバー先端と密着した面に空洞底面(平面)が形成されるので、その間隔は問題にならない。更に平行集光レンズとしてガラス製のものを用いることもできる。
【0029】
本発明の光コネクターでは光信号を受け渡すのに平行集光レンズを用いているので、接続時に偏軸が多少あってもその損失は小さいものとなる。光を受け渡すのに用いる2個の平行集光レンズの偏軸による食い違い誤差を20%以下とすれば光信号を十分に伝えることができるので、光コネクターの製作精度をあまり厳しくする必要がない。
【0030】
そこで上で説明した光コネクターの金属部品であるケーブルホルダーやスリーブ更にはカップリング円筒に金属板(例えば真鍮)のプレス成形品を用いることができる。ケーブルホルダー20は、第一の太い円筒21と第一の肩24と円錐台形円筒23と第一の細い円筒22から構成されているものなので、金属板を図2で右側からプレス成形をして絞り加工で製作することができる。また、スリーブ30は、第二の太い円筒31と第二の肩33と第二の細い円筒32から構成されているので、同様に図2で右側から絞り成形で製作することができる。プレス成形でケーブルホルダー20を作ると、第一の太い円筒21と第一の細い円筒22が端に行くに従って少し広がって作られるがこの中に光ファイバーケーブルを挿入するには問題が生じない。また、スリーブ30の第二の太い円筒31と第二の細い円筒32にも抜け勾配が少し付く。スリーブ30の第二の太い円筒31内周と、ケーブルホルダー20の第一の太い円筒21外周にこのように少しテーパが付いていると、ケーブルホルダー20をスリーブ30のなかに挿入する上で嵌め合い公差とする必要がないので、より有利となる。しかもテーパの付いたもの同士を組み合わせるので同軸となる。
【0031】
カプリング円筒35を上と同様に金属板の絞り成形品とすることができる。カプリング円筒にはその両端からスリーブの第二の細い円筒を挿入するので、一方向だけに大きなテーパが付いていることは好ましくない。そこで一方向からの成形で作った場合、抜け勾配を小さくしたり、あるいは一度成形した後で両端へ広がった勾配を付けるように修正プレス成形するのがよい。
【0032】
図3に本発明の光コネクターを複数個用いている一体型光コネクターを断面図で示している。一体型光コネクター200は2個のホルダー50,50′をそれらの端面51,51′同士を対向させて組み立てられている。それぞれのホルダーには複数個(図3では、4個)の光コネクター100がそれぞれの平行集光レンズを端面に向けて平行に並べられており、2個のホルダー50,50′を図示のように端面同士を対向させて接続することで、これらの光コネクターが接続される。このように、一体型光コネクター200を用いることによって、複数本の光ファイバーケーブルを接続することができる。
【0033】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明の光コネクターは平行集光レンズを用いて光ファイバー間を接続するのに適した構造を持っている。本発明の光コネクターでは軸芯の偏芯や組合せ深さ変動がある程度あってもそれを許容して伝播損失を小さくすることができる。そのために、部品をプレス成形品とすることができるとともに組み立て作業能率を向上した光コネクター構造とすることができた。その結果安価な製品となり、また安定性も向上した。
【図面の簡単な説明】
【図1】光ファイバーケーブルを接続している本発明による光コネクターの断面図である。
【図2】本発明の光コネクターの分解断面図である。
【図3】本発明による一体型光コネクターの断面図である。
【符号の説明】
10、10′ 光ファイバーケーブル
12、12′ 光ファイバー
14 被覆
20 ケーブルホルダー
21 第一の太い円筒
22 第一の細い円筒
23 円錐台形円筒
24 第一の肩
30、30′ スリーブ
31 第二の太い円筒
32 第二の細い円筒
33 第二の肩
35 カプリング円筒
40、40′ 平行集光レンズ
41 凸レンズ
42 空洞底面(平面)
43 円筒状空洞
50,50′ ホルダー
51,51′ 端面
100,100′ 光コネクター
200 一体型光コネクター
Claims (10)
- 先端から光ファイバーを所定寸法突出させた光ファイバーケーブルと、その光ファイバーケーブル先端を受け入れて保持するケーブルホルダーと、そのケーブルホルダーを内嵌するスリーブと、そのスリーブ内に設けられた平行集光レンズとを有し、
前記ケーブルホルダーは、
その一端に設けられて、光ファイバーケーブルを受け入れる第一の太い円筒と、
前記第一の太い円筒と同芯にそのケーブルホルダー他端に設けられており、光ファイバーを受け入れる第一の細い円筒と、
前記第一の太い円筒と前記第一の細い円筒との間に設けられている第一の肩とを持っており、
前記光ファイバーケーブルは、
光ファイバーが所定寸法その光ファイバーケーブル先端から突出しているものであって、
その光ファイバーケーブル先端から前記第一の太い円筒内に挿入されて、その光ファイバーケーブル被覆端を前記第一の肩の内側面に当接させるとともに、光ファイバーケーブル先端から突出している前記光ファイバーが前記第一の細い円筒内に実質上先端まで挿入されており、
前記平行集光レンズは、
円柱状をしており、その一端に凸レンズを、他端に平面を同芯に持っており、
前記スリーブ内に前記平行集光レンズと前記ケーブルホルダーとが嵌め込まれており、前記平行集光レンズの前記平面と前記光ファイバー先端とが近接して対向していることを特徴とする光コネクター。 - 前記ケーブルホルダーは、
前記第一の太い円筒と前記第一の細い円筒との間に設けられており、前記第一の太い円筒から前記第一の細い円筒に向かって次第に径が細くなっている円錐台形円筒を更に有し、前記第一の肩は前記第一の太い円筒から前記円錐台形円筒へ移行するところに設けられているとともに、
前記スリーブは、
その一端に設けられており、前記第一の太い円筒を内嵌する第二の太い円筒と、
スリーブ他端に前記第二の太い円筒と同芯に設けられており、前記平行集光レンズを内嵌している第二の細い円筒と、
前記第二の太い円筒と前記第二の細い円筒との移行するところに設けられた第二の肩とを持ち、
前記ケーブルホルダーの前記第一の細い円筒側から前記第一の太い円筒を前記第二の太い円筒内に内嵌して、第一の肩の外側面を第二の肩の内側面に当接させている
ことを特徴とする請求項1記載の光コネクター。 - 前記平行集光レンズは、液滴レンズであることを特徴とする請求項1あるいは2記載の光コネクター。
- 前記平行集光レンズは、プラスチックレンズであることを特徴とする請求項1あるいは2記載の光コネクター。
- 前記平行集光レンズは、ガラスレンズであることを特徴とする請求項1あるいは2記載の光コネクター。
- 前記ガラスレンズは、その軸芯に前記第一の細い円筒先端を受け入れるための円錐台状空洞が設けられていることを特徴とする請求項4あるいは5記載の光コネクター。
- 前記ケーブルホルダーと前記スリーブのいずれかが金属板のプレス成形品であることを特徴とする請求項1〜6いずれか記載の光コネクター。
- 前記スリーブは、その第二の細い円筒外周に外嵌されたカプリング円筒を更に持っており、そのカプリング円筒端面が前記第二の肩外側面に当接していることを特徴とする請求項2〜6いずれか記載の光コネクター。
- 前記カプリング円筒が金属板のプレス成形品であることを特徴とする請求項8記載の光コネクター。
- 端面を持つ2個のホルダーからなるもので、各ホルダーには請求項1〜7いずれか記載の複数個の光コネクターが、それぞれの平行集光レンズを前記端面に向けて平行に並べられていて、前記2個のホルダーを前記端面同士を対向させて組み合わせることで、複数個の光コネクターを接続させることを特徴とする一体型光コネクター。
Priority Applications (1)
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