JP2005333019A - 光コネクタおよび光通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光コネクタにおいて、繰り返しの着脱に対する耐久性を向上させる。
【解決手段】 光コネクタ１Ａはレーザダイオード１２およびレンズ１４を有する凸ホルダ２と、フォトディテクタ２５およびレンズ２７を有する凹ホルダ３を備える。凸ホルダ２は傾斜凸部４とレンズ１４の光軸に鉛直な第１の突き当て面６を備え、凹ホルダ３は傾斜凸部４が嵌る開口凹部５とレンズ２７の光軸に鉛直な第２の突き当て面７を備え、更に、凸ホルダ２はスプリング２１で支持して可動とする。そして、傾斜凸部４と開口凹部５の嵌め合いで、傾斜凸部４の斜面をガイドとした位置決めを行い、第１の突き当て面６と第２の突き当て面７を当接させて、光軸を傾斜させずに接続が行えるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光通信装置同士を着脱自在に接続する光コネクタおよびこの光コネクタを備えた光通信装置に関する。詳しくは、挿入方向先端に向かって径が細くなる傾斜凸部を有する凸ホルダと、傾斜凸部が嵌る開口凹部を有する凹ホルダを備えて、傾斜凸部によるガイドで光素子間の光軸の位置合わせを行い、挿入方向の先端に形成した突き当て面同士の当接で光軸を平行な状態に保持することで、繰り返しの着脱に対する耐久性を向上させたものである。

従来より、例えばレーザダイオード等の発光素子や、フォトディテクタ等の受光素子を備えた光モジュールが知られており、このような光モジュールは光コネクタを備えて他の装置と接続可能な構成を有している（例えば、特許文献１参照）。

図９は従来の光コネクタの構成例を示す側断面図である。従来の光コネクタ１００は、例えばレーザダイオード１０１を備えた第１のコネクタ１０２と、フォトディテクタ１０３を備えた第２のコネクタ１０４で構成される。

第１のコネクタ１０２は円筒状の軸部１０５の内部にレンズ１０６が取り付けられる。レンズ１０６の光軸と、軸部１０５の軸は平行となるように構成される。また、第２のコネクタ１０４は、軸部１０５が嵌る円筒状の筒部１０７の内部にレンズ１０８が取り付けられる。レンズ１０８の光軸と、筒部１０７の軸は平行となるように構成される。

そして、軸径（ｄ）と穴径（Ｄ）の精度をミクロン単位で設定して嵌合させ、かつ、嵌合長（Ｌ）を長くして、第１のコネクタ１０２に対する第２のコネクタ１０４の光軸の傾斜を抑える構成となっている。

図１０は光コネクタの結合状態を示す説明図で、光軸合わせに要求される精度について説明する。ここで、光コネクタは、レーザダイオード１０１とレンズ１０６から構成される出力側光学系１０９と、フォトディテクタ１０３とレンズ１０８から構成される入力側光学系１１０を備えるものとする。

図１０（ａ）に示すように、出力側光学系１０９の光軸Ｐ１と、入力側光学系１１０の光軸Ｐ２が一致している場合は、レーザダイオード１０１から出射したレーザ光はフォトディテクタ１０３に結像する。

図１０（ｂ）に示すように、出力側光学系１０９の光軸Ｐ１に対して入力側光学系１１０の光軸Ｐ２が平行にずれている場合は、フォトディテクタ１０３で受光する光量は低下するが結像する。レンズ１０８の径が大きければ、光量の低下は少なく抑えられる。

これに対して、図１０（ｃ）に示すように、出力側光学系１０９の光軸Ｐ１に対して入力側光学系１１０の光軸Ｐ２が傾斜している場合は、レーザダイオード１０１から出射した光はフォトディテクタ１０３に結像しない。

これにより、光コネクタでは光軸の傾斜に対して厳しい精度が要求される。

特開２００４−１２６０９８号公報

従来の光コネクタでは、光軸合わせを精度の高い部品の嵌合で実現しており、コネクタ間で高精度な加工が要求され、特別な加工技術や材料の選定が要求されており、高コストであるという問題があった。

また、光コネクタの着脱の際に、精度の高い部品同士を嵌合させるので、着脱が容易に行えないという問題がある。

更に、着脱を繰り返すと、しゅう動摩擦による摩耗や変形で、所期の加工精度が得られなくなり、光軸の傾きが抑えられないという問題がある。このため、従来の光コネクタを頻繁に着脱を繰り返すような機器に適用した場合、耐久性や信頼性の点で問題が生じる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、低コストで耐久性の高い光コネクタおよび光通信装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る光コネクタは、光通信装置同士を着脱自在に接続する光コネクタにおいて、光の出射あるいは受光を行う第１の光素子およびレンズを有する凸ホルダと、第１の光素子に対応した第２の光素子およびレンズを有する凹ホルダを備え、凸ホルダは、断面形状が円形で、第１の光素子およびレンズの光軸に沿って径が徐々に小さくなる傾斜凸部と、傾斜凸部の先端に突出形成され、第１の光素子およびレンズの光軸に対して鉛直な第１の突き当て面を備え、凹ホルダは、凸ホルダの傾斜凸部が嵌る開口凹部と、開口凹部の底に突出形成され、第２の光素子およびレンズの光軸に対して鉛直な第２の突き当て面を備え、凸ホルダと凹ホルダのどちらか一方を移動自在に支持する支持機構を備えたものである。

本発明に係る光コネクタでは、凸ホルダと凹ホルダを大まかに位置を合わせて嵌めると、凸ホルダの傾斜凸部と凹ホルダの開口凹部の嵌め合いで、傾斜凸部がガイドとなって凸ホルダと凹ホルダは光軸が一致する方向に相対的に移動し、凸ホルダの第１の突き当て面と凹ホルダの第２の突き当て面が当接する。

第１の突き当て面は第１の光素子およびレンズの光軸に対して鉛直で、第２の突き当て面は第２の光素子およびレンズの光軸に対して鉛直であるので、第１の突き当て面と第２の突き当て面が当接すると、第１の光素子およびレンズの光軸に対して第２の光素子およびレンズの光軸が平行となる。

これにより、凸ホルダと凹ホルダを大まかに位置を合わせて嵌めることで、第１の光素子およびレンズの光軸に対して、第２の光素子およびレンズの光軸は傾斜することなくほぼ一致する。

本発明に係る光通信装置は、光コネクタを備えた光通信装置において、光コネクタは、光の出射あるいは受光を行う光素子およびレンズを有する凸ホルダを備え、凸ホルダは、断面形状が円形で、光素子およびレンズの光軸に沿って径が徐々に小さくなる傾斜凸部と、傾斜凸部の先端に突出形成され、光素子およびレンズの光軸に対して鉛直な突き当て面を備えたものである。

本発明に係る光通信装置では、光コネクタの凸ホルダを、接続対象の光通信装置に備えられる光コネクタの凹ホルダに嵌めると、凸ホルダの傾斜凸部によって光素子間の光軸の位置合わせが行われる。そして、突き当て面同士が当接することで、光軸は平行となる。

本発明に係る光通信装置は、光コネクタを備えた光通信装置において、光コネクタは、光の出射あるいは受光を行う光素子およびレンズを有する凹ホルダを備え、凹ホルダは、開口凹部と、開口凹部の底に突出形成され、光素子およびレンズの光軸に対して鉛直な突き当て面を備えたものである。

本発明に係る光通信装置では、光コネクタの凹ホルダの開口凹部に、接続対象の光通信装置に備えられる光コネクタの凸ホルダを嵌めると、凹ホルダの開口凹部と凸ホルダの傾斜凸部によって光素子間の光軸の位置合わせが行われる。そして、突き当て面同士が当接することで、光軸は平行となる。

本発明によれば、一方の光通信装置に備えられる光コネクタの凸ホルダと、他方の光通信装置に備えられる光コネクタの凹ホルダを嵌めることで、凸ホルダの傾斜凸部と凹ホルダの開口凹部によって光素子間の光軸の位置合わせが行われ、突き当て面同士の当接で光軸が平行となる。

これにより、本発明の光コネクタでは、凸ホルダと凹ホルダを大まかに位置合わせをして嵌め合わせることで、光通信が可能な状態に接続されるので、着脱が容易でかつ短時間で着脱が行える。

また、凸ホルダと凹ホルダにおいて、それぞれ光素子およびレンズの光軸に対して突き当て面の精度を出すことで、光軸の傾きに対する位置決め精度が確保されるので、高精度の製品を低コストで提供できる。

更に、凸ホルダと凹ホルダの着脱の際に、突き当て面は面当てにより当接するので、着脱を繰り返しても位置決め精度を低下させるような摩耗の発生は少なく、耐久性が向上する。

また、凸ホルダに光素子とレンズを備え、凹ホルダに光素子とレンズを備えることで、凸ホルダと凹ホルダを嵌めた際に近距離に配置される光素子間で通信が行われる。

これにより、光学系を簡単に構成することができ、軽量かつ低コストで光コネクタを提供できる。また、光素子としてレーザを使用する場合に、クラス１のレーザで光通信が可能であるので、安全性が向上する。

このような光コネクタを備えた光通信装置では、着脱を繰り返しても光コネクタの精度が長期間にわたって確保され、かつ光コネクタを低コストで提供できることから、耐久性が高い製品を低コストで提供できる。

以下に図面を参照して本発明の光コネクタおよび光通信装置の実施の形態について説明する。

＜第１の実施の形態の光コネクタの概要構成＞
図１は第１の実施の形態の光コネクタの構成例を示す一部側断面図である。第１の実施の形態の光コネクタ１Ａは、凸ホルダ２と凹ホルダ３を備える。凸ホルダ２は先端に向かって径が徐々に細くなる傾斜凸部４を備え、凹ホルダ３は傾斜凸部４が嵌る開口凹部５を備え、更に、本例では凸ホルダ２を可動とする構成を備える。

そして、傾斜凸部４と開口凹部５の嵌め合いで、傾斜凸部４の斜面をガイドとした位置決めを行い、凸ホルダ２に形成した第１の突き当て面６と凹ホルダ３に形成した第２の突き当て面７を当接させて、光軸を傾斜させずに接続が行えるようにしたものである。

＜凸ホルダの構成＞
図２は凸ホルダ２の構成例を示す一部破断斜視図で、まず、図１および図２を用いて凸ホルダ２の構成について説明する。

凸ホルダ２は傾斜凸部４とホルダガイド部８を備える。傾斜凸部４は断面形状が円形で、例えば半球状に突出する凸球面で構成され、挿入方向先端に向かって徐々に径が小さくなる形状である。なお、傾斜凸部４はテーパ状の円錐面で構成しても良い。

この傾斜凸部４の先端側は円筒状に突出して開口部９が形成されると共に、円筒状の突出部分の先端に第１の突き当て面６が形成される。第１の突き当て面６は開口部９の軸方向に対して鉛直なリング状の平面で構成される。

ホルダガイド部８は傾斜凸部４の底部側からテーパ状に広がり、円周方向にわたって形成される斜面である。ホルダガイド部８の外側にはフランジ部１０と回転抑止片１１を備える。フランジ部１０はホルダガイド部８の外周からリング状に突出する。回転抑止片１１はフランジ部１０の一部に突出形成される。本例では、回転抑止片１１はフランジ部１０の外周の対向する２箇所に形成される。

凸ホルダ２は光素子としてレーザダイオード（ＬＤ）１２を備える。凸ホルダ２は図示しないがＬＤ基板１３の取付部を有し、レーザダイオード１２は凸ホルダ２に取り付けられたＬＤ基板１３に実装される。

凸ホルダ２はレンズ１４を備える。凸ホルダ２の開口部９にレンズホルダ１５が取り付けられ、レンズホルダ１５にレンズ１４が取り付けられる。ここで、レンズ１４の光軸上に、レーザダイオード１２が位置するように取り付けられ、レーザダイオード１２から出射した光がレンズ１４に入射して平行光となる。

第１の突き当て面６は、レンズ１４の光軸に対して鉛直な平面となるように各部の精度出しが行われる。なお、レンズ１４の光軸に沿った座標をＺ軸、Ｚ軸に対する直交座標系をＸ軸およびＹ軸とする。

凸ホルダ２はここでは図示しない光通信装置の筐体１６に取り付けられる。筐体１６は開口部１７を備える。また、開口部１７と対向する位置に支持機構を構成する支持板１８を備える。

開口部１７は凸ホルダ２の傾斜凸部４の径より大きく、かつホルダガイド部８の径より小さい円形の開口である。また、開口部１７は筐体１６の裏面側にガイドホルダ部８の斜面を退避する段差部１９が形成される。

支持板１８は脚部２０を介して筐体１６の裏面に支持される。そして、凸ホルダ２はスプリング２１により支持板１８に支持される。スプリング２１は弾性部材の一例で、凸ホルダ２のフランジ部１０の径より若干小さな径を有するコイルスプリングで、スプリング２１の一端はフランジ部１０の底面に形成される爪部１０ａに取り付けられ、他端は支持板１８の上面に形成される筒部１８ａに取り付けられる。

凸ホルダ２は傾斜凸部４が開口部１７に入り、スプリング２１に押圧されてホルダガイド部８が開口部１７の裏面側の縁部に当接する。このように、ホルダガイド部８とフランジ部１０は、スプリング２１による凸ホルダ２のＺ軸に沿った突出方向の移動量を規制する。ここで、ホルダガイド部８が開口部１７に当接した状態では、筐体１６の表面から傾斜凸部４が突出する。

また、筐体１６は規制プレート２２を備える。規制プレート２２は筐体１６の裏面に取り付けられ、凸ホルダ２の回転抑止片１１を囲う。回転抑止片１１は規制プレート２２の中で所定量移動可能となっており、規制プレート２２と回転抑止片１１で凸ホルダ２のＺ軸に沿った押し込み方向の移動量と回転を規制しつつ、凸ホルダ２はＺ軸方向とＸ軸およびＹ軸に沿った任意の方向に移動自在に支持される。

＜凹ホルダの構成＞
次に、図１を用いて凹ホルダ３の構成について説明する。凹ホルダ３の開口凹部５は、凸ホルダ２の傾斜凸部４が嵌る径を有する円形の開口から半球状に窪んだ凹球面である。ここで、開口凹部５は、円筒状の凹部あるいは円錐状の凹部でも良い。

開口凹部５の底部は円筒状に突出して開口部２３が形成されると共に、円筒状の突出部分の先端に第２の突き当て面７が形成される。第２の突き当て面７は開口部２３の軸方向に対して鉛直なリング状の平面で構成される。

ここで、凹ホルダ３の第２の突き当て面７と凸ホルダ２の第１の突き当て面６は同じ径で構成され、凹ホルダ３に凸ホルダ２を嵌めると、第２の突き当て面７と第１の突き当て面６が当接すると共に、凸ホルダ２の傾斜凸部４に、凹ホルダ３の開口凹部５が当接する構成となっている。

凹ホルダ３は光素子としてフォトディテクタ（ＰＤ）２５を備える。凹ホルダ３は図示しないがＰＤ基板２６の取付部を有し、フォトディテクタ２５は凹ホルダ３に取り付けられたＰＤ基板２６に実装される。

凹ホルダ３はレンズ２７を備える。凹ホルダ３の開口部２３にレンズホルダ２８が取り付けられ、レンズホルダ２８にレンズ２７が取り付けられる。ここで、レンズ２７の光軸上に、フォトディテクタ２５が位置するように取り付けられ、後述するように凸ホルダ２側からレンズ２７に入射した光がフォトディテクタ２５に結像する。また、第２の突き当て面７は、レンズ２７の光軸に対して鉛直な平面となるように各部の精度出しが行われる。

凹ホルダ３はここでは図示しない光通信装置の筐体２９に取り付けられる。筐体２９は開口部３０を備え、凹ホルダ３は開口部３０に固定される。

＜通信機器の構成＞
本実施の形態の光コネクタ１Ａは着脱自在な光通信装置に搭載される。図３は本実施の形態の光通信装置の構成例を示す斜視図である。

本例では、一方の光通信装置として送信機３１を備えると共に、他方の光通信装置として携帯受信端末３２を備えて、図３（ｂ）に示すように、携帯受信端末３２を送信機３１にセットして、送信機３１からコンテンツ等を携帯受信端末３２に光通信で配信する構成である。

ここで、光通信によるデータの伝送は、送信機３１から携帯受信端末３２への一方向とする。これにより、図１および図２で説明した簡単な構成の光コネクタ１Ａで光通信を可能とする。

送信機３１の構成の概要を説明すると、送信機３１は上面に携帯受信端末３２の装着部３３を備え、装着部３３に発光部３４を備える。また、装着部３３と並べてディスプレイ３５を備えても良い。携帯受信端末３２へ配信するコンテンツが映像を含むものである場合は、ディスプレイ３５は例えば携帯受信端末３２へ配信するコンテンツを表示する。

なお、図３（ｂ）に示すように、携帯受信端末３２が送信機３１の装着部３３にセットされた状態で、ディスプレイ３５が隠れないように各部の配置が設定される。

そして、発光部３４に図１および図２で説明した凸ホルダ２を備える。すなわち、図１および図２で説明した筐体１６上に装着部３３が形成され、装着部３３に、図１および図２で説明した構成により凸ホルダ２が可動できる状態で支持される。図示しないが、送信機３１は凸ホルダ２に取り付けられたレーザダイオード１２を駆動する回路が形成された基板等を備える。

図４は携帯受信端末３２の構成例を示す斜視図で、次に携帯受信端末３２の構成の概要を説明する。ここで、図４（ａ）は携帯受信端末３２を正面から見た外観斜視図、図４（ｂ）は携帯受信端末３２を裏面から見た外観斜視図である。

携帯受信端末３２は図４（ａ）に示すように、正面にディスプレイ３６を備える。また、ディスプレイで再生するコンテンツの指定等を行うため操作部３７を備える。

携帯受信端末３２は図４（ｂ）に示すように、裏面に受光部３８を備える。そして、受光部３８に図１で説明した凹ホルダ３を備える。すなわち、図１で説明した筐体２９で携帯受信端末３２の例えば裏面側のカバーを構成し、凹ホルダ３が固定される。

これにより、送信機３１の発光部３４と携帯受信端末３２の受光部３８は着脱自在に結合し、送信機３１から出射されたレーザ光を携帯受信端末３２で受光できるようになる。そして、図１に示す凸ホルダ２と凹ホルダ３の嵌め合わせによって、ユーザが携帯受信端末３２を送信機３１の装着部３３にセットする際に、大まかな位置合わせをしてセットすれば、発光側と受光側の光軸が一致する。

従って、携帯受信端末３２を送信機３１の装着部３３に置くだけで、携帯受信端末３２へコンテンツが配信できるようなシステムが構成される。

＜第１の実施形態の光コネクタの動作＞
図５および図６は光コネクタ１Ａの動作例を示す一部側断面図で、次に、光コネクタ１Ａの動作を説明する。ここで、光コネクタ１Ａは図３および図４で説明した送信機３１と携帯受信端末３２に備えられるものとする。

ユーザは、携帯受信端末３２を送信機３１の装着部３３に置く。このとき、受光部３８を発光部３４に対向させ、凸ホルダ２に対して凹ホルダ３の位置を大まかに合わせる。

図５では凸ホルダ２に対して凹ホルダ３がＸ−Ｙ方向に若干位置がずれた状態を示す。凸ホルダ２に対して凹ホルダ３の位置がＸ−Ｙ方向にずれていると、携帯受信端末３２を装着部３３に置く動作で、まず、図５（ａ）に示すように、凹ホルダ３の開口凹部５が凸ホルダ２の傾斜凸部４の一部と接触する。

そして、携帯受信端末３２を装着部３３に置く動作で、凸ホルダ２は凹ホルダ３に傾斜凸部４が押されることで、凹ホルダ３の位置ずれ方向に応じてＸ−Ｙ方向のいずれかに可動範囲内で移動しながら、Ｚ軸に沿った方向に押し込まれる。これにより、スプリング２１は圧縮する方向に弾性変形する。

ここで、凸ホルダ２がＸ−Ｙ方向に移動する場合、スプリング２１は一端がフランジ部１０の底面に形成される爪部１０ａに取り付けられ、他端が支持板１８の上面に形成される筒部１８ａに取り付けられるので、凸ホルダ２の移動に伴って傾斜する方向に弾性変形する。

なお、凸ホルダ２の可動範囲を超えて凹ホルダ３の位置がＸ−Ｙ方向にずれている場合は、凸ホルダ２が開口部１７に突き当たりＸ−Ｙ方向に可動できなくなると、傾斜凸部４に沿って凹ホルダ３の開口凹部５が誘導され、携帯受信端末３２自体の位置が補正されることになる。

図３（ｂ）に示すように、携帯受信端末３２が送信機３１の装着部３３にセットされると、図５（ｂ）に示すように、例えば筐体１６と筐体２９が接触する状態となる。

この状態で、スプリング２１は圧縮方向に弾性変形しており、凸ホルダ２の第１の突き当て面６と凹ホルダ３の第２の突き当て面７は押圧された状態で当接する。上述したように、第１の突き当て面６はレンズ１４の光軸に対して鉛直な平面で、第２の突き当て面７はレンズ２７の光軸に対して鉛直な平面である。

従って、第１の突き当て面６と第２の突き当て面７が当接した状態では、凸ホルダ２のレンズ１４の光軸に対して、凹ホルダ３のレンズ２７の光軸の傾斜が発生しない。かつ、凸ホルダ２の傾斜凸部４と凹ホルダ３の開口凹部５の嵌め合いにより、レンズ１４の光軸とレンズ２７の光軸はほぼ一致する。

これにより、レーザダイオード１２から出射されたレーザ光はレンズ１４で平行光に変換されて凸ホルダ２の開口部９から出射される。凸ホルダ２から出射されたレーザ光は凹ホルダ３の開口部２３からレンズ２７に入射し、フォトディテクタ２５に結像する。

ここで、図１０で説明したように、レンズ１４の光軸に対してレンズ２７の光軸が傾斜していると、レーザダイオード１２から出射したレーザ光はフォトディテクタ２５に結像しない。これに対して、光コネクタ１Ａでは、レンズ１４の光軸に対してレンズ２７の光軸の傾斜が発生しないことから、レーザダイオード１２から出射したレーザ光はフォトディテクタ２５に結像する。なお、レンズ１４の光軸に対してレンズ２７の光軸が平行であれば、光軸同士が多少ずれていても、フォトディテクタ２５に結像する。

以上のように、凸ホルダ２に対して凹ホルダ３の位置を大まかに合わせて、携帯受信端末３２を送信機３１の装着部３３に置くことで、凸ホルダ２が凹ホルダ３の位置に合わせて移動し、凸ホルダ２のレンズ１４の光軸と凹ホルダ３のレンズ２７の光軸が平行でほぼ一致するように凸ホルダ２と凹ホルダ３が結合する。

これにより、簡単な操作で送信機３１から携帯受信端末３２へ光通信でコンテンツ等を配信可能な状態となる。

ここで、本例の光コネクタ１Ａは、レーザダイオード１２とフォトディテクタ２５の距離が１〜１０ｍｍ程度となるように、凸ホルダ２および凹ホルダ３の各部の寸法および形状が設定される。

このような近接光通信では、光素子に対応して各ホルダに１枚ずつのレンズを備えて、この２枚のレンズのみでレーザ光をフォトディテクタ２５に伝送して光通信が可能となる。

これにより、各ホルダに複数枚のレンズやミラー等の光学系は不要であり、構成が簡単であるので、軽量で低コストの光コネクタを実現できる。特に、携帯受信端末３２ではコネクタの軽量化によって、携帯性が向上する。また、レーザダイオード１２としてクラス１の弱いレーザの使用が可能となり、送信機３１側の安全性が向上する。

なお、レーザダイオード１２は図示しない基板との間でケーブルで接続される。凸ホルダ２がＺ軸を中心に自由に回転できる構成であると、凹ホルダ３の着脱を繰り返している間に凸ホルダ２が回転し、ケーブルがねじれて切断する可能性があるので、回転抑止片１１と規制プレート２２により凸ホルダ２の回転を規制している。

携帯受信端末３２を送信機３１から取り外す場合は、携帯受信端末３２を持ち上げれば良い。凸ホルダ２と凹ホルダ３は傾斜凸部４と開口凹部５の嵌め合いで結合しているので、携帯受信端末３２を持ち上げれば凹ホルダ３は凸ホルダ２から容易に外れる。

さて、凹ホルダ３が外れると、凸ホルダ２は、図６に示すようにスプリング２１の復元力により押し上げられ、ホルダガイド部８が筐体１６の開口部１７に当接する。図５に示すように凸ホルダ２に対して凹ホルダ３の位置がＸ−Ｙ方向にずれた状態で携帯受信端末３２がセットされていた場合、凸ホルダ２は開口部１７の中で偏心している。

この状態から携帯受信端末３２が持ち上げられ、スプリング２１の復元力により凸ホルダ２が押し上げられると、ホルダガイド部８と開口部１７の当接により、凸ホルダ２は開口部１７の中央付近の初期位置に復帰する。

これにより、携帯受信端末３２が送信機３１の装着部３３にセットされていない状態では、凸ホルダ２は開口部１７のほぼ中央に位置する。従って、凸ホルダ２と開口部１７の間にはほぼ均等に隙間が形成されるので、見栄えが良い。

ここで、光通信装置では、送信機３１から携帯受信端末３２への一方向通信としたことで、送信機３１と携帯受信端末３２の間では一対の受発光素子を備えている。また、凸ホルダ２と凹ホルダ３は断面形状が円形の傾斜凸部４と開口凹部５で接触するので、接触部位は円形である。これにより、携帯受信端末３２の向きによらず、凸ホルダ２と凹ホルダ３は結合可能である。

光コネクタ１Ａにおける光軸の位置決め精度は、第１の突き当て面６と第２の突き当て面７の精度に依存する。そして、凸ホルダ２において、レンズ１４の光軸に対して第１の突き当て面６の精度を出し、凹ホルダ３において、レンズ２７の光軸に対して第２の突き当て面７の精度を出すことで、光軸の傾きに対する位置決め精度が確保される。

このように、凸ホルダ２と凹ホルダ３で互いの寸法公差とは独立して光軸の傾きに対する位置決め精度が調整できるので、高精度の製品を低コストで提供できる。

また、凸ホルダ２と凹ホルダ３の着脱の際に、第１の突き当て面６と第２の突き当て面７がしゅう動することはほとんど無いので、着脱を繰り返しても第１の突き当て面６と第２の突き当て面７の摩耗は少ない。これにより、長期間にわたって高い位置決め精度を保持することができる。

なお、本例では送信機３１に凸ホルダ２を備え、携帯受信端末３２に凹ホルダ３を備えることとしたが、凹ホルダ３を送信機３１に備え、凸ホルダ２を携帯受信端末３２に備えてもよい。この場合、凹ホルダ３にレーザダイオード１２を備え、凸ホルダ２にフォトディテクタ２５を備える。

但し、携帯受信端末３２が個人のユーザが所有するもので在る場合、凸部が無い方が携帯性に優れることから、凹ホルダ３を携帯受信端末３２に備えると良い。

また、凸ホルダ２と凹ホルダ３のどちらを可動としても良いが、携帯受信端末３２は個人が所有するものとし、送信機３１は街頭等に設置されるものとすると、携帯受信端末３２はより低コストであることが望まれる。このため、可動部分を送信機３１側に設けると良い。

更に、凸ホルダ２をコイルスプリングで支持する構成としたが、他の弾性部材、例えば板バネあるいはゴム等で凸ホルダ２を支持してもよいし、マグネットの吸引と反発を利用して凸ホルダ２を支持しても良い。但し、コイルスプリングを用いることで、凸ホルダ２がＸ−Ｙ方向に移動する際に、いずれの方向でも同じような力で移動させることができ、着脱操作に違和感を与えない。そして、構成も簡単である。

また、光コネクタ１Ａを備える光通信装置としては、例えば、家庭等に設置されるＤＶＤ（Digital Versatile Disc）レコーダやハードディスクレコーダを送信機としても良い。

＜第２の実施の形態の光コネクタの概要構成＞
図７は第２の実施の形態の光コネクタの構成例を示す一部側断面図である。第２の実施の形態の光コネクタ１Ｂは、光素子が取り付けられる凹ホルダ４１と凸ホルダ４２を備え、本例では凹ホルダ４１に可動ホルダ４３を備えて、凹ホルダ４１と凸ホルダ４２の嵌め合わせで光学系の位置合わせを行うものである。

＜凹ホルダの構成＞
まず、図７を用いて凹ホルダ４１の構成について説明する。凹ホルダ４１は開口凹部４４を備える。開口凹部４４は円形の開口から半球状に窪んだ凹球面で構成され、底部に円形の開口部４５が形成される。ここで、開口凹部４４は、円筒状の凹部あるいは円錐状の凹部でも良い。

凹ホルダ４１は例えば図３で説明した送信機３１を構成する筐体４６に取り付けられる。筐体４６は開口部４７を備え、凹ホルダ４１は開口部４７に固定される。なお、凹ホルダ４１を筐体４６と一体に構成しても良い。

可動ホルダ４３は円筒状の凸部４８とフランジ部４９を備え、凸部４８に開口部５０が形成されると共に、凸部４８の先端に第１の突き当て面５１が形成される。第１の突き当て面５１は開口部５０の軸方向に対して鉛直なリング状の平面で構成される。また、凸部４８は凹ホルダ４１の開口部４５より径が小さく、フランジ部４９は開口部４５より径が大きく構成される。

可動ホルダ４３は光素子としてレーザダイオード５２を備える。可動ホルダ４３は図示しないがＬＤ基板５３の取付部を有し、レーザダイオード５２は可動ホルダ４３に取り付けられたＬＤ基板５３に実装される。

可動ホルダ４３はレンズ５４を備える。可動ホルダ４３の開口部５０にレンズホルダ５５が取り付けられ、レンズホルダ５５にレンズ５４が取り付けられる。ここで、レンズ５４の光軸上に、レーザダイオード５２が位置するように取り付けられ、レーザダイオード５２から出射した光がレンズ５４に入射して平行光となる。

第１の突き当て面５１は、レンズ５４の光軸に対して鉛直な平面となるように各部の精度出しが行われる。なお、レンズ５４の光軸に沿った座標をＺ軸、Ｚ軸に対する直交座標系をＸ軸およびＹ軸とする。

筐体４６は凹ホルダ４１と対向する位置に支持機構を構成する支持板５６を備える。支持板５６は脚部５７を介して筐体４６の裏面に支持される。そして、可動ホルダ４３はスプリング５８により支持板５６に支持される。スプリング５８はコイルスプリングで、スプリング５８の一端は可動ホルダ４３のフランジ部４９の底面に形成される爪部４９ａに取り付けられ、他端は支持板５６の上面に形成される筒部５６ａに取り付けられる。

可動ホルダ４３は凸部４８が凹ホルダ４１の開口部４５に入り、スプリング５８に押圧されてフランジ部４９が凹ホルダ４１の裏面側に当接する。このように、フランジ部４９は、スプリング５８による可動ホルダ４３のＺ軸に沿った突出方向の移動量を規制する。ここで、フランジ部４９が凹ホルダ４１の裏面に当接した状態では、開口凹部４４の底部から第１の突き当て面５１が突出する。

なお、図示しないが、第１の実施の形態の光コネクタ１Ａの凸ホルダ２と同様に、可動ホルダ４３の押し込み方向の移動量と回転を規制する機構を備えている。

＜凸ホルダの構成＞
次に、図７を用いて凸ホルダ４２の構成について説明する。凸ホルダ４２は傾斜凸部５９を備える。傾斜凸部５９は断面形状が円形で、例えば半球状に突出する凸球面で構成され、挿入方向先端に向かって徐々に径が小さくなる形状である。傾斜凸部５９は凹ホルダ４１の開口凹部４４に嵌る径で構成される。なお、傾斜凸部５９はテーパ状の円錐面で構成しても良い。

この傾斜凸部５９の先端側は円筒状に突出して開口部６０が形成されると共に、円筒状の突出部分の先端に第２の突き当て面６１が形成される。第２の突き当て面６１は開口部６０の軸方向に対して鉛直なリング状の平面で構成される。

ここで、凹ホルダ４１の第１の突き当て面５１と凸ホルダ４２の第２の突き当て面６１は同じ径で構成され、凹ホルダ４１に凸ホルダ４２を嵌めると、第１の突き当て面５１と第２の突き当て面６１が当接すると共に、凸ホルダ４２の傾斜凸部５９と凹ホルダ４１の開口凹部４４が当接する構成となっている。

凸ホルダ４２は光素子としてフォトディテクタ６２を備える。凸ホルダ４２は図示しないがＰＤ基板６３の取付部を有し、フォトディテクタ６２は凸ホルダ４２に取り付けられたＰＤ基板６２に実装される。

凸ホルダ４２はレンズ６４を備える。凸ホルダ４２の開口部６０にレンズホルダ６５が取り付けられ、レンズホルダ６５にレンズ６４が取り付けられる。ここで、レンズ６４の光軸上に、フォトディテクタ６２が位置するように取り付けられ、後述するように凹ホルダ４１側からレンズ６４に入射した光がフォトディテクタ６２に結像する。また、第２の突き当て面６１は、レンズ６４の光軸に対して鉛直な平面となるように各部の精度出しが行われる。

凸ホルダ４２は例えば図３で説明した携帯受信端末３２を構成する筐体６６に取り付けられる。筐体６６は開口部を備え、凸ホルダ４２は開口部に固定される。

＜第２の実施形態の光コネクタの動作＞
図８は光コネクタ１Ｂの動作例を示す一部側断面図で、次に、光コネクタ１Ｂの動作を説明する。ここで、光コネクタ１Ｂは図３および図４で説明した送信機３１と携帯受信端末３２に備えられるものとする。

ユーザは、携帯受信端末３２を送信機３１の装着部３３に置く。このとき、受光部３８を発光部３４に対向させ、凹ホルダ４１に対して凸ホルダ４２の位置を大まかに合わせる。

携帯受信端末３２を装着部３３に置く動作で、凹ホルダ４１の開口凹部４４が凸ホルダ４２の傾斜凸部５９の一部と接触する。凸ホルダ４２は、傾斜凸部５９が開口凹部４４に沿って誘導される形態となり、携帯受信端末３２自体の位置が、凸ホルダ４２のレンズ６４の光軸と、凹ホルダ４１のレンズ５４の光軸が一致する方向に補正されることになる。

そして、凸ホルダ４２の第２の突き当て面６１が凹ホルダ４１の第１の突き当て面５１に当接して、可動ホルダ４３をＺ軸に沿った方向に押す。これにより、スプリング５８は圧縮する方向に弾性変形して、第１の突き当て面５１を第２の突き当て面６１に押圧する。

上述したように、第１の突き当て面５１はレンズ５４の光軸に対して鉛直な平面で、第２の突き当て面６１はレンズ６４の光軸に対して鉛直な平面である。

従って、第１の突き当て面５１と第２の突き当て面６１が当接した状態では、凹ホルダ４１のレンズ５４の光軸に対して、凸ホルダ４２のレンズ６４の光軸の傾斜が発生しない。かつ、凹ホルダ４１の開口凹部４４と凸ホルダ４２の傾斜凸部５９の嵌め合いにより、レンズ５４の光軸とレンズ６４の光軸はほぼ一致する。

なお、可動ホルダ４３が傾斜していても、第１の突き当て面５１と第２の突き当て面６１が当接した状態では、凹ホルダ４１のレンズ５４の光軸に対して、凸ホルダ４２のレンズ６４の光軸の傾斜が発生しない。

これにより、レーザダイオード５２から出射されたレーザ光はレンズ５４で平行光に変換されて可動ホルダ４３の開口部５０から出射される。凹ホルダ４１から出射されたレーザ光は凸ホルダ４２の開口部６０からレンズ６４に入射し、フォトディテクタ６２に結像する。

以上のように、凹ホルダ４１に対して凸ホルダ４２の位置を大まかに合わせて、携帯受信端末３２を送信機３１の装着部３３に置くことで、携帯受信端末３２の位置が誘導され、凸ホルダ４２のレンズ６４の光軸と凹ホルダ４１のレンズ５４の光軸が平行でほぼ一致するように凸ホルダ４２と凹ホルダ４１が結合する。

これにより、簡単な操作で送信機３１から携帯受信端末３２へ光通信でコンテンツ等を配信可能な状態となる。

携帯受信端末３２を送信機３１から取り外す場合は、携帯受信端末３２を持ち上げれば良い。凸ホルダ４２と凹ホルダ４１は傾斜凸部５９と開口凹部４４の嵌め合いで結合しているので、携帯受信端末３２を持ち上げれば凸ホルダ４２は凹ホルダ４１から容易に外れる。

そして、凸ホルダ４２が外れると、可動ホルダ４３はスプリング５８の復元力により押し上げられ、フランジ部４９が凹ホルダ４１の裏面に当接して初期位置に戻る。

ここで、第２の実施の形態の光コネクタ１Ｂにおいても、凸ホルダ４２と凹ホルダ４１は断面形状が円形の傾斜凸部５９と開口凹部４４で接触するので、接触部位は円形である。これにより、携帯受信端末３２の向きによらず、凸ホルダ４２と凹ホルダ４１は結合可能である。

なお、可動ホルダ４３に第１の実施の形態の光コネクタ１Ａで説明したホルダガイド部を備えてもよい。また、可動ホルダ４３を凸ホルダ４２側に備えても良い。

本発明は、光通信を行う装置において、頻繁に着脱が行われる装置間の接続に適用される。

第１の実施の形態の光コネクタの構成例を示す一部側断面図である。 凸ホルダの構成例を示す一部破断斜視図である。 光通信装置の構成例を示す斜視図である。 携帯受信端末の構成例を示す斜視図である。 第１の実施の形態の光コネクタの動作例を示す一部側断面図である。 第１の実施の形態の光コネクタの動作例を示す一部側断面図である。 第２の実施の形態の光コネクタの構成例を示す一部側断面図である。 第２の実施の形態の光コネクタの動作例を示す一部側断面図である。 従来の光コネクタの構成例を示す側断面図である。 光コネクタの結合状態を示す説明図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ・・・光コネクタ、２・・・凸ホルダ、３・・・凹ホルダ、４・・・傾斜凸部、５・・・開口凹部、６・・・第１の突き当て面、７・・・第２の突き当て面、８・・・ホルダガイド部、９・・・開口部、１０・・・フランジ部、１０ａ・・・爪部、１１・・・回転抑止片、１２・・・レーザダイオード、１３・・・ＬＤ基板、１４・・・レンズ、１５・・・レンズホルダ、１６・・・筐体、１７・・・開口部、１８・・・支持板、１８ａ・・・筒部、１９・・・段差部、２０・・・脚部、２１・・・スプリング、２２・・・規制プレート、２３・・・開口部、２５・・・フォトディテクタ、２６・・・ＰＤ基板、２７・・・レンズ、２８・・・レンズホルダ、２９・・・筐体、３０・・・開口部、３１・・・送信機、３２・・・携帯受信端末、３３・・・装着部、３４・・・発光部、３５・・・ディスプレイ、３６・・・ディスプレイ、３７・・・操作部、３８・・・受光部、４１・・・凹ホルダ、４２・・・凸ホルダ、４３・・・可動ホルダ、４４・・・開口凹部、４５・・・開口部、４６・・・筐体、４７・・・開口部、４８・・・凸部、４９・・・フランジ部、４９ａ・・・爪部、５０・・・開口部、５１・・・第１の突き当て面、５２・・・レーザダイオード、５３・・・ＬＤ基板、５４・・・レンズ、５５・・・レンズホルダ、５６・・・支持板、５６ａ・・・筒部、５７・・・脚部、５８・・・スプリング、５９・・・傾斜凸部、６０・・・開口部、６１・・・第２の突き当て面、６２・・・フォトディテクタ、６３・・・ＰＤ基板、６４・・・レンズ、６５・・・レンズホルダ、６６・・・筐体

Claims (17)

1. 光通信装置同士を着脱自在に接続する光コネクタにおいて、
   光の出射あるいは受光を行う第１の光素子およびレンズを有する凸ホルダと、
   前記第１の光素子に対応した第２の光素子およびレンズを有する凹ホルダを備え、
   前記凸ホルダは、
   断面形状が円形で、前記第１の光素子およびレンズの光軸に沿って径が徐々に小さくなる傾斜凸部と、
   前記傾斜凸部の先端に突出形成され、前記第１の光素子およびレンズの光軸に対して鉛直な第１の突き当て面を備え、
   前記凹ホルダは、
   前記傾斜凸部が嵌る開口凹部と、
   前記開口凹部の底に突出形成され、前記第２の光素子およびレンズの光軸に対して鉛直な第２の突き当て面を備え、
   前記凸ホルダと前記凹ホルダのどちらか一方を移動自在に支持する支持機構を備えた
   ことを特徴とする光コネクタ。
2. 前記支持機構は、前記凸ホルダあるいは凹ホルダを、光軸に沿った方向と光軸に交する方向に移動自在に支持する弾性部材である
   ことを特徴とする請求項１記載の光コネクタ。
3. 前記弾性部材は、光軸に沿った方向に伸縮するコイルスプリングである
   ことを特徴とする請求項２記載の光コネクタ。
4. 前記支持機構に支持される前記凸ホルダあるいは凹ホルダに、該ホルダの位置を初期位置に戻すホルダガイド部を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の光コネクタ。
5. 前記凸ホルダあるいは凹ホルダは、前記光素子およびレンズと前記突き当て面を有する可動ホルダを独立して備え、
   前記支持機構は前記可動ホルダを移動自在に支持する
   ことを特徴とする請求項１記載の光コネクタ。
6. 光コネクタを備えた光通信装置において、
   前記光コネクタは、光の出射あるいは受光を行う光素子およびレンズを有する凸ホルダを備え、
   前記凸ホルダは、断面形状が円形で、前記光素子およびレンズの光軸に沿って径が徐々に小さくなる傾斜凸部と、
   前記傾斜凸部の先端に突出形成され、前記光素子およびレンズの光軸に対して鉛直な突き当て面を備えた
   ことを特徴とする光通信装置。
7. 前記凸ホルダを移動自在に支持する支持機構を備えた
   ことを特徴とする請求項６記載の光通信装置。
8. 前記支持機構は、前記凸ホルダを、光軸に沿った方向と光軸に交する方向に移動自在に支持する弾性部材である
   ことを特徴とする請求項７記載の光通信装置。
9. 前記弾性部材は、光軸に沿った方向に伸縮するコイルスプリングである
   ことを特徴とする請求項８記載の光通信装置。
10. 前記支持機構に支持される前記凸ホルダに、該ホルダの位置を初期位置に戻すホルダガイド部を備えた
    ことを特徴とする請求項７記載の光通信装置。
11. 前記凸ホルダは、前記光素子およびレンズと前記突き当て面を有する可動ホルダを独立して備え、
    前記支持機構は前記可動ホルダを移動自在に支持する
    ことを特徴とする請求項７記載の光通信装置。
12. 光コネクタを備えた光通信装置において、
    前記光コネクタは、光の出射あるいは受光を行う光素子およびレンズを有する凹ホルダを備え、
    前記凹ホルダは、
    開口凹部と、
    前記開口凹部の底に突出形成され、前記光素子およびレンズの光軸に対して鉛直な突き当て面を備えた
    ことを特徴とする光通信装置。
13. 前記凹ホルダを移動自在に支持する支持機構を備えた
    ことを特徴とする請求項１２記載の光通信装置。
14. 前記支持機構は、前記凹ホルダを、光軸に沿った方向と光軸に交する方向に移動自在に支持する弾性部材である
    ことを特徴とする請求項１３記載の光通信装置。
15. 前記弾性部材は、光軸に沿った方向に伸縮するコイルスプリングである
    ことを特徴とする請求項１４記載の光通信装置。
16. 前記支持機構に支持される前記凹ホルダに、該ホルダの位置を初期位置に戻すホルダガイド部を備えた
    ことを特徴とする請求項１３記載の光通信装置。
17. 前記凹ホルダは、前記光素子およびレンズと前記突き当て面を有する可動ホルダを独立して備え、
    前記支持機構は前記可動ホルダを移動自在に支持する
    ことを特徴とする請求項１３記載の光通信装置。
    

Images