JP2005241758A - 光ファイバ接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】振動や衝撃による光軸のずれを防止するとともに、接続部分への水の浸入も防止し、しかも光軸を合わせながら容易に接続できるようにする。
【解決手段】フェルール２にグロメット４を介して光ファイバ３を挿通し、フェルール２はＯリング５を介してインターフェースボックス１の貫通孔11に挿通し、クリップ７でフェルール２をボックス壁10に固定するとともに、受発光素子60が固定されたジョイント部材６をフェルール２に嵌合固定した。
ジョイント部材６を嵌合固定することで光ファイバ３と受発光素子60とを光軸が合った状態で容易に接続でき、グロメット４とＯリング５で振動を吸収するとともに水の浸入を防止する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光ファイバの接続構造に関し、詳しくは光軸合わせを容易に行うことができ、かつ振動や衝撃などによる光軸のずれを低減できる光ファイバ接続構造に関する。

近年、通信手段あるいは荷重センサなどとして、光ファイバの利用が高まっている。例えば特開平07−190732号公報には、車両の外面部に沿って少なくとも一部が露出して設けられた漏洩光ファイバと、この漏洩光ファイバの一端側に光を入射させる投光部と、漏洩光ファイバの他端側に設けられてそのファイバからの光を受ける受光部と、この受光部への受光量が減少したときに衝突検知信号を出力する検出回路とを備えた車両用衝突センサが開示されている。また特開2002−236005号公報には、弾性変形可能なゴム部を有するゴム状弾性体のひずみ測定方法において、ゴム部の内部に光ファイバセンサを埋め込んでゴム状弾性体に荷重をかけることによりゴム部のひずみを測定するに際し、光ファイバセンサの埋め込み部の外周に突起を設けておくことにより埋め込み部とゴム部との間のすべりを防止した歪み測定方法が記載されている。

このように光ファイバは、曲がりがあると曲がり半径に応じた伝送損失が生じるので、衝突荷重が加わった場合に光ファイバに曲がりが生じるようにしておき、伝送損失を検出することで衝突センサ、荷重センサなどとして利用することができる。また、光ファイバに歪みが生じると光の伝搬位相に変化が生じることが知られており、かかる位相変化を例えば光ファイバリング干渉計を用いて検出することで歪みセンサとして利用することができる。そして光ファイバは広い面積に設けることが容易であるので、面荷重センサとしてこれからの利用が期待されている。

光ファイバは屈折率の高いコア部とそれをとりまくクラッド部とからなり、コア部に入射するあるいはコア部から出る光の角度が重要である。これは開口数（NA）という、光導波デバイスが光を受ける中心軸から見た角度（θ）の大きさをその sinθで表したものであり、光学素子では、各部を通過する光のNAが互いに合っていないと光損失になるのでNAの整合が必要である。

そこで例えば特開2001-013366号公報には、光コネクタ嵌合部の奥側に受発光素子を設けたアダプタに光コネクタを接続する光コネクタの接続構造であって、光コネクタの扉部は扉部先端が受発光素子を越えた以降にアダプタ側からの扉開方向の力が解除され付勢力によって閉方向に回動し、閉方向の力によって受発光素子を扉部とフェルール接続端面との間に挟み込んで光ファイバの接続端面を受発光素子の受発光面に押し付け、押し付け力によって光ファイバの接続端面と受発光素子の受発光面とをほぼ当接状態として光ファイバと受発光素子を接続する構成が開示されている。

この構成によれば、光コネクタを接続相手側のアダプタに挿入していないときには、付勢手段による付勢力によってフェルール接続端面側に設けられた扉部が光ファイバ接続端面を覆う閉状態と成しているため、扉部によって光ファイバ接続端面が保護されていて、光コネクタの非接続状態のときに光ファイバ 接続端面が傷つくことが防止される。

また、光ファイバの接続端面はフェルールの接続端面とほぼ同一面と成しており、扉部はフェルールをアダプタの光コネクタ嵌合部に挿入したときにアダプタ側から受ける扉開方向の力によって付勢力に抗して開方向に回動して光ファイバ接続端面を露出させ、露出した光ファイバ接続端面が受発光素子の受発光素子面にほぼ当接し、その状態で光ファイバと受発光素子が光接続されるので、従来のように中継ファイバ等の他の部材を介して受発光素子と光ファイバとが接続される場合に比べて、受発光素子と光ファイバとの接続損失を小さくすることが可能となる。

例えば自動車の衝突センサとして光ファイバを用いる場合などには、光ファイバはバンパなどに配設され、その信号をエアバッグＥＣＵなどで処理するにはインターフェースボックスに光ファイバの端部を接続する必要がある。ところがこのような場合には、例えばインターフェースボックスはリーンホースメントなどに固定され、光ファイバはバンパなどに固定されて、インターフェースボックスと光ファイバとはそれぞれ車体の異なる部分に固定されていることから、走行時の振動や衝撃が加わった場合に接続部分の光軸にずれが生じる恐れがある。またインターフェースボックスと光ファイバとの間に相対移動が生じると、接続部分からインターフェースボックス内へ水が浸入する恐れもある。

しかし上記した公報に記載された光コネクタは、一般にプリント基板上での接続構造に利用されるものであり、振動や衝撃による光軸のずれや水の浸入などについては何も対策がなされていない。
特開2001-013366号

本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、振動や衝撃による光軸のずれを防止するとともに、接続部分への水の浸入も防止し、しかも光軸を合わせながら容易に接続できるようにすることを解決すべき課題とする。

上記課題を解決する本発明の光ファイバ接続構造の特徴は、光ファイバと、光ファイバへ信号を送る及び／又は光ファイバからの信号を処理するインターフェースボックスとの接続構造であって、インターフェースボックスの壁面に形成された貫通孔に挿通され光ファイバが挿通される第１挿通孔をもつフェルールと、光ファイバが挿通される第２挿通孔をもち第１挿通孔と第２挿通孔とが同軸に連通するようにインターフェースボックスの外部側からフェルールに液密に固定されるとともに第２挿通孔の内周面と挿通された光ファイバとの間をシールするグロメットと、フェルールのインターフェースボックスに対する少なくとも軸方向の相対移動を規制する規制手段と、フェルールの外周表面と貫通孔の内周面との間をシールするシール部材と、インターフェースボックスの内部側に突出するフェルールと同軸に嵌合固定され、フェルールの先端の第１挿通孔の開口に表出する光ファイバの端面へ信号を送る及び／又は光ファイバからの信号を受ける受発光素子が保持されたジョイント部材と、からなることにある。

本発明の光ファイバ接続構造によれば、グロメットがフェルールに液密に固定され、グロメットによって第２挿通孔内周面と挿通された光ファイバとの間がシールされている。またシール部材によってフェルールの外周表面とインターフェースボックスの貫通孔の内周面との間がシールされている。したがって、インターフェースボックスの外部からインターフェースボックス内部に水が浸入するのを確実に防止できる。またグロメット及びシール部材はゴムなどの軟質材料から形成されるので、グロメットによって光ファイバの振動や衝撃を吸収でき、シール部材によってフェルールの振動や衝撃を吸収することができる。したがって振動や衝撃によって光ファイバと受発光素子との光軸がずれるのを防止でき、信頼性が向上する。

さらに、ジョイント部材とフェルールとを嵌合するだけで、光ファイバと受発光素子とを光軸が合った状態に位置決めして接続することができるので、接続を容易に行うことができる。

フェルールは、光ファイバが挿通される第１挿通孔をもち、一端にグロメットが固定され、他端にジョイント部材が嵌合されるものであり、一般には樹脂製のものが用いられる。グロメットとフェルールとの固定構造は、第１挿通孔と第２挿通孔とが同軸に連通するとともにグロメットとフェルールとの間がシールされれば特に制限されないが、フェルールの端面に形成された凹部にグロメットが嵌合された構造、あるいはグロメットの端部に形成された凹部にフェルールの端部が嵌合された構造とすることが好ましい。特に前者の構造とすれば、グロメットの第２挿通孔に縮径の力が作用して挿通された光ファイバを液密にに保持することができるので、高いシール性が発現される。

規制手段は、フェルールのインターフェースボックスに対する少なくとも軸方向の相対移動を規制するものであり、例えばフェルールと係合し貫通孔より大きな鍔状のストッパ、クリップなどとすることができる。またインターフェースボックスと一体に形成された把持部、あるいはフェルールと一体的に形成された爪部などとしてもよい。軸方向の両側方向の移動を規制することが望ましいが、片側方向の移動を規制するだけでも足りる。軸方向ばかりでなく、径方向及び回転方向の移動も規制できるようにすることが望ましい。

グロメットは、フェルールに液密に固定されるとともに挿通された光ファイバを液密に保持するものであり、光ファイバが挿通される第２挿通孔を有するものである。弾性変形可能な軟質のゴムあるいは熱可塑性エラストマなどから形成し、第２挿通孔の内径は光ファイバの外径以下とすることが好ましい。こうすることで弾性反力によって第２挿通孔と光ファイバとの間を液密にシールすることができる。また光ファイバの振動や衝撃をグロメットで吸収することができる。なお振動をより吸収するためには、グロメットの軸方向の長さをできるだけ長くし、光ファイバとの接触面積をできるだけ大きくすることが望ましい。

シール部材は、フェルールの外周表面とインターフェースボックスに形成された貫通孔の内周面との間をシールするものである。弾性変形可能な軟質のゴムあるいは熱可塑性エラストマなどからリング状に形成し、フェルールの外周表面と貫通孔の内周表面との間に弾性変形した状態で配置することが好ましい。こうすることで弾性反力によって貫通孔とフェルールとの間を液密にシールすることができる。またフェルールの振動や衝撃を吸収することができ、グロメットとともに光ファイバの光軸のずれを抑制することができる。

ジョイント部材は、インターフェースボックスの内部側に突出するフェルールに同軸に嵌合固定され、フェルールの先端の第１挿通孔の開口に表出する光ファイバへ信号を送る及び／又は光ファイバからの信号を受ける受発光素子が保持されたものである。フェルールの端部と同軸に嵌合可能な形状をもつものが用いられ、例えばフェルールの端部が嵌合される嵌合孔をもつ構造、あるいはフェルールの端部に形成された嵌合孔に嵌合する構造、などとすることができる。なお受発光素子は、ホトダイオードなどの受光素子、ＬＥＤ、レーザなどの発光素子、受光と発光を共に行なう受発光素子のいずれでもよい。

したがって本発明の光ファイバ接続構造では、インターフェースボックスの外側において、フェルールと光ファイバとの界面がグロメットによってシールされ、グロメット自身はフェルールに液密にに固定され、かつフェルールとインターフェースボックスとの界面はシール部材によってシールされているので、外部からインターフェースボックス内への水の浸入を確実に防止することができる。

またインターフェースボックスの内側では、ジョイント部材とフェルールとを嵌合するだけで光ファイバと受発光素子とを光軸が合った状態で容易に接続することができ、規制手段によって両者が軸方向に移動するのを規制することができる。

さらにグロメットによって光ファイバの振動が吸収され、シール部材によってフェルールの振動が吸収されるため、振動や衝撃によって光ファイバと受発光素子との光軸がずれるような不具合も防止されている。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

図１及び図２に、本実施例の光ファイバ接続構造を示す。

インターフェースボックス１のボックス壁10には、フェルール２が挿通される貫通孔11が形成されている。そしてボックス壁10の内周表面には、断面略Ｌ字状に突出する一対の案内レール12が貫通孔11を挟んで両側に平行に形成されている。

フェルール２は樹脂から略円柱形状に形成され、その軸中心に光ファイバ３が挿通される第１挿通孔20が貫通している。一端面にはグロメット４が嵌合される２段形状の凹部21が形成され、他端面からは小径の嵌合部22が突出している。第１挿通孔20は、凹部21の底部から嵌合部22の先端まで貫通している。またフェルール２の外周表面には、一対のＯリング５がそれぞれ嵌合される一対のリング溝23が軸方向に間隔を隔てて互いに平行に形成され、その前方（嵌合部22側）には軸方向と直角に延びクリップ７が係合する一対の係合溝24が左右対称に形成されている。

グロメット４は熱可塑性エラストマから断面略Ｔ字形状の円柱状に形成され、軸中心に第２挿通孔40が貫通している。

ジョイント部材６は樹脂から略円柱形状に形成され、一端面から受発光素子60が嵌合保持されている。また他端面に開口する断面円形の嵌合孔61を有し、嵌合孔61は受発光素子60の受発光部62に対向して開口している。

クリップ７は金属製で略Ω形状に形成され、バネ弾性を有している。

上記した各部材は、以下のようにして組み付けられ、本実施例の光ファイバ接続構造が形成される。先ず光ファイバ３をグロメット４の第２挿通孔40に挿通し、先端を所定長さだけグロメット４から突出させた状態で、光ファイバ３の先端をフェルール２の第１挿通孔20に挿通するとともにグロメット４を凹部21に圧入する。第１挿通孔20と第２挿通孔40は同軸に連通するように構成されているので、光ファイバ３は曲がることなく直線状態を維持したまま挿通される。そしてグロメット４には凹部21からの縮径の力が作用し、凹部21内に液密に保持されるとともに第２挿通孔40も縮径されて光ファイバ３が第２挿通孔40内に液密に保持される。

このように光ファイバ３とグロメット４が保持固定されたフェルール２は、リング溝23にそれぞれＯリング５が係合保持された後、ボックス壁10の貫通孔11に外側から圧入され、貫通孔11の内周表面が一対のＯリング５に圧接された状態とする。するとフェルール２の外周に形成されている一対の係合溝24が貫通孔11からインターフェースボックス１の内側に位置し、ボックス壁10に形成された一対の案内レール12とそれぞれ対向するので、案内レール12と係合溝24で形成される一対の空間にクリップ７の一対の脚部をそれぞれ圧入する。これによりフェルール２はボックス壁10に固定され、軸方向と径方向及び回転方向の移動が規制される。

最後にフェルール２から突出する嵌合部22をジョイント部材６の嵌合孔61に圧入する。このとき、光ファイバ３の先端面は嵌合部22の軸中心の第１挿通孔20の開口に表出し、受発光素子60の受発光部62はジョイント部材６の軸中心に位置して嵌合孔61に表出しているので、光ファイバ３と受発光素子60とは光軸が正確に一致した状態で組み付けられる。

したがって本実施例の光ファイバ接続構造によれば、光ファイバ３と受発光素子60とを光軸が正確に一致した状態で容易に組み付けることができる。そして振動や衝撃が光ファイバ３に加わったとしても、グロメット４によって振動が吸収され、フェルール２が振動したとしてもＯリング５で振動が吸収されるので、光ファイバ３と受発光素子60との光軸がずれるのを防止することができる。さらにグロメット４によって光ファイバ３と第２挿通孔40との間がシールされ、Ｏリング５によってフェルール２と貫通孔11の間がシールされるので、インターフェースボックス１内に水が浸入するような不具合が確実に防止されている。

本発明の光ファイバ接続構造は、自動車用ばかりでなく、光ファイバに振動や衝撃が加わるような種々の分野に利用することができる。

本発明の一実施例の光ファイバ接続構造の構成を示す分解斜視図である。 本発明の一実施例の光ファイバ接続構造の断面図である。

符号の説明

１：インターフェースボックス ２：フェルール ３：光ファイバ
４：グロメット ５：Ｏリング（シール部材） ６：ジョイント部材
７：クリップ（規制手段）

Claims (2)

1. 光ファイバと、該光ファイバへ信号を送る及び／又は該光ファイバからの信号を処理するインターフェースボックスとの接続構造であって、
   該インターフェースボックスの壁面に形成された貫通孔に挿通され該光ファイバが挿通される第１挿通孔をもつフェルールと、
   該光ファイバが挿通される第２挿通孔をもち、該第１挿通孔と該第２挿通孔とが同軸に連通するように該インターフェースボックスの外部側から該フェルールに液密に固定されるとともに該第２挿通孔の内周面と挿通された該光ファイバとの間をシールするグロメットと、
   該フェルールの該インターフェースボックスに対する少なくとも軸方向の相対移動を規制する規制手段と、
   該フェルールの外周表面と該貫通孔の内周面との間をシールするシール部材と、
   該インターフェースボックスの内部側に突出する該フェルールと同軸に嵌合固定され、該フェルールの先端の該第１挿通孔の開口に表出する該光ファイバの端面へ信号を送る及び／又は該光ファイバからの信号を受ける受発光素子が保持されたジョイント部材と、からなることを特徴とする光ファイバ接続構造。
2. 前記シール部材はＯリングである請求項１に記載の光ファイバ接続構造。
   

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