JP2005521094A - 光ファイバコネクタの位置合せを行うための装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、マルチファイバ光コネクタシステムに関する。このシステムは、第1のハウジングおよび第2のハウジングを含む。第1のハウジングは、(i)少なくとも1つの第1の空洞を有する第1の部分(140)と、(ii)少なくとも1つの第2の空洞、内面(128)および第1の溝を有する第2の部分(120)と、(iii)第1の溝に配置される少なくとも1つの位置合せ要素(300)と、を含む。光コネクタ(400)は第1のハウジングに摺動可能に係合されるとき、位置合せ要素(300)は光コネクタ(400)に接触し、第2の部分(120)の内面(128)に光コネクタ(400)を押し付ける。

Description

本発明は、光ファイバを収容するマルチファイバフェルールを収容する光コネクタにおいて有用な装置に関する。さらに詳細には、本発明の装置は、コネクタがハウジングに摺動可能に取付けられるとき、位置合せ要素が基準面にコネクタを押し付けて、コネクタの適正な位置合せを確実に行うようになっているハウジングに係合する位置合せ要素である。
大容量の高速通信のための光ファイバの利用は、十分に確立されている。伝送される情報の容量が増大するにつれて、複数の光ファイバを有する光ファイバケーブルの利用および複数の光ファイバケーブルを用いるシステムの利用が増大しつつある。
光ファイバの終端は、単独の終端から大量の終端に展開しつつある。ここ数年以内に、リボン形状のマルチファイバケーブルが開発されている。これらのケーブルの開発努力と併せて、マルチファイバ取付けフェルールも開発されている。
従来の電子キャビネットの設計は、今や光学装置および光電子装置に適合するように変更されつつある。従来のキャビネット設計では、キャビネットは、バックプレーンおよび互いに略平行である複数の内部スロットまたはラックを有するボックスを収容する。構成要素は、「回路基板」または「ドータカード」と一般に呼ばれる平面基板に取付けられ、キャビネット内のスロットまたはラックに摺動されるように設計される。
バックプレーン用途の実例は、ドータカードに一般に配置される光遠距離通信構成要素および電子遠距離通信構成要素を有するカードが、キャビネット内に摺動される電話交換設備の相互接続である。電気ケーブルと同様に、ファイバ信号をキャビネットのバックプレーンを通過させることができるような手段を設けることが必要である。また、バックプレーンの前面および前面から除去可能なファイバ終端を有することも必要である。さらに、カードがバックプレーンに連結されるラックから着脱されるとき、カードにおける光接続の連結および分離は、さらなる位置合せの問題を生じるブラインド係合態様で生じる。
光信号の適切な伝送を維持するために、光ファイバ端部は、3つの移動軸(直交座標系におけるx、yおよびz)に沿うほか、角度方向にも念入りに位置決めされることになっている。位置合せ対象の光ファイバの数が増大するにつれて、位置合せの問題もまた増大する。バックプレーンコネクタへのカード実装型構成要素のブラインド係合は、相互接続の軸に沿って特有の位置合せ問題を形成することがわかっている。
本明細書の目的のために、相互接続の軸は、長手軸またはx軸と呼び、接続点における光ファイバの長手方向の位置合せによって定義される。一般に、バックプレーン用途において、長手軸は、カードの移動軸およびキャビネット内外の光ファイバの接続軸と同一直線上にある。横軸またはy軸は、x軸およびカードの平面に対する垂線によって定義される。最後に、横断軸またはz軸は、x軸およびバックプレーン面に直交する軸によって定義される。角度位置合せは、x軸に対するカードの角度配向として定義される。
一部の当業者が、フェルールの位置合せ問題に対処しようとしている。たとえば、特許文献1(シフレット(Shiflett)ら)は、光レセプタクルと接合され、光レセプタクルによって収容されることができる機械的伝送(MT)コネクタなどのマルチファイバフェルールを用いたマルチファイバ光コネクタを開示している。複数の位置合せ特徴部は、別のマルチファイバ物体にコネクタを位置合せして接合するのに役立つ。コネクタは、フェルールに取付けられるガイドプロングを下に有する。プロングは、フェルール用の予備位置合せ機構として機能する基準面を提供する。コネクタはまた、スプリングタブを収容するU字型のエンクロージャを有する。使用時には、基準面がフェルールの上面に係合し、スプリングタブがフェルールの下面に係合して、基準面に押し付ける。
米国特許第5,619,604号明細書
フェルールを接合するための反復可能かつコスト効率のよい方法を提供する他のコネクタシステムが依然として必要である。
本マルチファイバコネクタシステムとして、機械システムにおける問題の1つは、構成要素の大部分が正確に成形機械加工されるという事実に起因している。したがって、構成要素の寸法は常に、構成要素の反復位置合せのために設計仕様に可能な限り近いものにする必要がある。成形機械加工部品に関して、正確な目標寸法(すなわちわずか0.001インチ(0.254mm)の範囲で互いから逸脱することができる寸法)に構成要素を維持することは、困難であり、きわめてコストがかかる恐れがある。製作時には構成要素が常に目標寸法を維持していたとしても、使用時に構成要素は寸法がわずかに変化する可能性がある環境状態に曝される可能性がある。20年まで持続し、寸法の変化の可能性をさらに増大する用途において、構成要素の大部分を用いることができる。本発明は、製作工程、環境の変化、長期の使用またはこれらの組合せおよび他の要因によって生じるわずかな寸法の偏差を有する可能性がある構成要素の位置合せを行うために、コスト効率のよいアプローチを提供する。
本発明は、独特の位置合せ要素の使用によって、x方向、y方向およびz方向におけるフェルールの位置合せを行う光ファイバ相互接続システムに関する。一部の実施形態において、本発明の相互接続システムは、個別または全体的な態様で、光ファイバケーブルの相互接続アレイを提供する。本願明細書において用いられるとき、「バックプレーン」なる語は、共通バスまたは他の外部装置などを用いて、非常に多くの相互接続が構成される可能性がある相互接続面をさす。
非常に簡単に要約すると、本発明は、ばね状の挙動を示す位置合せ要素を提供し、位置合せ要素がその中に属するフェルールの位置合せを行うために、フェルールハウジングに偏向力を提供する。好ましい一実施形態において、本発明は、(a)少なくとも1つの第1の空洞を有する第1の部分と、少なくとも1つの第2の空洞を有する第2の部分であって、各第2の空洞が基準面および第1の溝を有する第2の部分と、第2の部分の第1の溝に配置される少なくとも1つの位置合せ要素と、を具備する第1のハウジングアセンブリ、および(b)複数のポートを有し、フェルールハウジング内部に配置される第1のフェルールを具備する少なくとも1つの第1の光コネクタを具備するマルチファイバ光コネクタシステムであって、第1の空洞および第2の空洞が通路を形成するように第1の部分および第2の部分が位置決めされる、マルチファイバ光コネクタシステムを提供する。第1の光コネクタが第1の部分に挿入され、通路内にあるとき、位置合せ要素は、第1のフェルールハウジングに接触し、それを基準面に押し付ける。
本発明において、フェルールの位置合せは、種々の態様で実現されることができる。たとえば、第1の空洞および第2の空洞、フェルールハウジングおよび突出部が、それらのサイズおよび形状によって、大まかな位置合せを行う。上述したように、これらの構成要素の寸法は変更することができるため、位置合せ要素の使用によって細かい位置合せが実現される。
米国特許第5,619,604号明細書と異なり、本発明は、フェルールを基準面に直接押すタブを使用しない。その代わりに、本発明は、フェルールハウジングおよび/または突出部を基準面に誘導するための独特の位置合せ要素を使用する。本発明の利点の1つは、設計によって、フェルールがハウジング内部に保護され、ハウジング内部で遊動させることができることである。前文において用いられるとき、「遊動」なる語は、フェルールがy方向およびz方向においてある程度の移動自由度を有し、フェルールが相互接続中に接合されるとき、またはフェルールが種々の環境状態に曝されるときに、フェルールを接合または接合維持させる可能性がぞれぞれ増大することを概ね意味する。
本発明は、図面を参照してさらに説明される。
これらの図は理想化されており、一定の比率で描かれておらず、例示のためにすぎず、限定するものではない。
図1は、本発明による光相互接続システム10の一実施形態を示している。
光相互接続システム10は、第1のハウジング100(「バックプレーンハウジング」と呼ぶこともある)を具備する。使用時には、バックプレーンハウジングは、バックプレーン(図示せず)に取付けられる。本実施形態において、バックプレーンハウジング100は、光ファイバの位置の制御を維持するために必要な構造的強度および寸法安定性を有する誘電材料の成形プラスチック部品を具備する。このような材料としては、補強剤で満たされた熱可塑性射出成形可能ポリマーまたは補強剤で満たされていない熱可塑性射出成形可能ポリマーおよびエポキシなどの移送成形可能ポリマーが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。バックプレーンハウジング100は、第1の部分140、第2の部分120、少なくとも1つの位置合せ要素300および任意に第1の扉180および第2の扉160を具備する。
第1の部分100は、第1の光コネクタ400を収容するための少なくとも1つの第1の空洞142と、第1の扉180を取付けることができる第1の面146と、第1の部分に第2の部分を取付けるため、および必要であれば、バックプレーン(図示せず)に取付けるための手段としての孔152と、を有する。好ましい実施形態において、第1の部分100は、4つの第1の空洞のアレイを含む。使用時に、第1のコネクタ400が第1の空洞142の中に摺動可能に係合されるとき、第1の扉180は、下方に折り畳まれ、折り畳まれた位置を維持する。好ましい実施形態において、扉は、第1の面146は蝶着され、1組の第1の空洞を閉鎖する。
第2の部分120は少なくとも1つの第2の空洞122を有し、各空洞が、基準面128と、位置合せ要素300を捕捉して所定の位置に保持するための第1の溝130と、光コネクタ400の偏光のための第2の溝132と、を有する。第2の部分はまた、第1の面126および第2の面124を有する、図2によりわかりやすく示されているように、溝130は、第1の面126から始まり、第2の空洞の中に延在する。好ましい実施形態において、第2の部分120は、4つの第2の空洞のアレイを含む。任意に、第2の部分は、第1の部分140の第2の面144にある対応する雌型特徴部(図示せず)と係合する雄型位置決め特徴部125を含むことができる。位置決め特徴部は、組立中、第1の部分と第2の部分との間の正確な位置合せを確実に行う際に役立つ。
別の実施形態において、部分120および部分140は分離している必要はなく、1個部品として成形されてもよいことを理解すべきである。しかし、部分120および140の分割により、成形コア設計においてより大きな自由を許容する可能性がある。
本実施形態において、固定具150は、バックプレーンハウジング100をバックプレーン(図示せず)に固定する。固定具150は、バックプレーンハウジング100の第1の部分140および第2の部分120にある適合する孔152に挿入されるねじ山付き金属挿入部分を具備する。当業者は、取付けねじが固定具150と共に用いられることと、バックプレーンハウジング100を位置決めして固定するために、種々の固定機構、接着剤、締まり嵌めおよび当業界で耕地の他の装置を用いてもよいことを容易に理解するであろう。
扉(「シャッタ」とも呼ぶ)160および180は、可倒式であることが好ましい。本実施形態における扉は、第1の面146および第2の面124に蝶着される平たいばね金属部材を含む。上述したように、扉は、たとえば、コネクタなどの物体が空洞内に挿入されるときには折れるように設計されている。扉は、鍛ステンレス鋼、ベリリウム/銅合金または他の材料などの伝導性金属材料から構成されることができ、接地電気経路を形成するために連結される。扉は、(1)組立てられたコネクタハウジングに入る周囲の汚染物質を制限するための物理的障壁を形成すること、(2)そうでなければバックプレーンを介して空洞内で洩れる可能性がある電磁気の干渉を設置するために吸収し、誘導すること、および(3)バックプレーンの両端から放射される光信号から目を保護することなどの複数の機能を果たすことができる。
二重扉設計により、各コネクタにおける特殊なゲート付き終端部を含まなくても光接続の密閉を行うことができる。二重扉構成はまた、収容空洞が後部プラグおよび前部プラグの両方によって満たされていないときは常に、少なくとも1つの扉を閉鎖することができる。利用者が上述の問題のいずれにも関係してない実施形態では、バックプレーンハウジングの性能および機能に影響を及ぼすことなく、扉の使用は任意であってもよい。
図2によりわかりやすく示されているように、位置合せ要素300は、互いに略平行である2つの主面301aおよび301bと、2つの主面のうちの少なくとも1つから延在する少なくとも1つのタブ302と、湾曲部分308と、第1の脚部分304と、第2の脚部分306と、を有する。理解しやすくするため、1つのみの位置合せ要素が示されている。各脚部分は脚から延在する平面を有し、それによって、位置合せ要素が使用中には各脚の移動を可能にする。好ましい実施形態において、幅wを有するタブ302が溝にあるように位置合せ要素300は、第1の溝130に係合する。溝130は、位置合せ要素の湾曲形状を受け入れるように設計されることが好ましい。図2の位置合せ要素が曲率を有する場合であっても、使用していない状態のその寸法は、約0.5〜0.75インチ(12.7〜19.1mm)の範囲の長さ、約0.4〜0.6インチ(10.2〜15.2mm)の範囲の幅、選択された材料および望ましい力の量に応じた厚さを有するものとして表現されることができる。好ましい実施形態において、位置合せ要素の厚さは、約0.003〜0.015インチ(0.18〜0.38mm)であり、約0.004〜0.006インチ(0.10〜0.15mm)であればさらに好ましい。
位置合せ要素は、ばね状の特性を有し、金属、プラスチックおよびその組合せから構成されることができる。位置合せ要素は、ベリリウム銅合金、ステンレス鋼およびリン青銅からなる群から選択される金属である。使用時に、物体(コネクタなど)は位置合せ要素に配置されるとき、約0.005〜0.015インチ(0.13〜0.38mm)ずれて、2つの脚304および306が元の位置から移動される。脚部分が平面部分を有するため、位置合せ要素はハウジングに使えることがないという利点を提供する。
図4は、位置合せ要素300の別の実施形態を示している。この実施形態において、位置合せ要素は、第2の部分120の床138に自己接着している。また、自己接着する位置合せ要素が用いられるときには、第2の部分は修正される必要がある場合がある。たとえば、溝130は修正される必要はない。
図2および図4の位置合せ要素は、用いられる材料に応じて、種々の方法によって構成されることができる。金属に基づく材料が用いられる場合には、位置合せ要素は金属型押によって作製されることができる。ポリマーに基づく材料が用いられる場合には、位置合せ要素は射出成形によって作製されることができる。当業者は、種々の作成方法を用いて位置合せ要素を作成することができることを容易に理解するであろう。
図1に示されているように、第2のハウジング200(「ドータカードハウジング」とも呼ぶ)は、バックプレーンハウジング100の後部空洞122に対応して適合するようなサイズになされた少なくとも1つの中空突出部210を具備する。使用時には、ドータカードハウジングは、回路カードまたはドータカードなどの実質的に平面カードに取付けられる。カードは、光構成要素、光電子構成要素および電子構成要素を含んでもよい。当業者は、ドータカードハウジング200をカードに取付けるための種々の方法に容易に気づくであろう。別の実施形態は、機械的固定具、ばねクリップなどの取付け手段を具備してもよい。
本実施形態における突出部210は、中空の矩形形状であり、角錐台形状の前縁212で終端される。角錐台形状の前縁は、予備位置合せとして機能し、突出部210をバックプレーンハウジングの第2の空洞122に向けることによって一定の係合の位置ずれを補償することができる。突出部210は、第2の空洞122の内壁に対して位置決めをするようになされる。突出部210はまた、係合中、前扉160を開放するための自動圧力を形成する。突出部210の内壁は、階段状の空洞の内部に着座するように光ファイバフェルール220への誘導を形成する階段状の空洞214を定義する。本実施形態において、階段状の空洞212は、機械的(MT)型光フェルールなどの業界標準フェルールを収容するようになされる。
図3は、フェルールハウジング410の内部に着座する420と、孔422と、偏光特徴部421と、を有する光コネクタ400を示している。現在のコネクタアセンブリは、前偏倚ばね取付けフェルールを含む。偏倚ばねは、係合中、フェルールの移動に関して限定量を吸収し、フェルールが接合一にあるとき、フェルールを深く推進する所定のばね偏倚力を提供する。
図5は、使用時のコネクタシステムを概略的に示し、図1の簡素化バージョンである。図1および図5を参照すると、第1の部分140は、通路を形成するために、第2の部分120と係合している。位置合せ要素300は、最初は第2の部分120に配置されているが、その一部が第1の部分140にある。第1の光コネクタ400は、第1の空洞内部に摺動可能に係合され、要素300が基準面128にコネクタを押し付ける点で位置合せ要素300に接触するとすぐに、第2の空洞に進む。開口部124によって、ドータカードハウジング200は、バックプレーンハウジング100の第2の部分120に摺動可能に係合される。この係合工程中、第2の扉160は折れて、第2のフェルール220が第1のフェルール420と係合するとき、ピン222が孔422にあるように、ハウジング200が停止する。突出部210および第2の空洞122の設計によって、突出部は同基準面128に押し付けられる。この動作によって、フェルール220および420が位置合せされる。一実施形態において、突出部210は位置合せ要素と接触しない。別の実施形態において、突出部210は位置合せ要素と接触する。
本発明において用いることができる別の光ファイバコネクタは、国際公開第01/40839号に記載されている。上述の出願の図2は、バックプレーンハウジングを有するバックプレーンと、ドータカードハウジングを有するドータカードの断面部分を示している。本発明のバックプレーンハウジングおよびドータカードハウジングは、本出願の図2に示されているバックプレーンおよびドータカードに同様に取付けられることができる。
本発明による光相互接続システムの一実施形態の組立分解等角図である。 バックプレーンハウジングの例示の位置合せ要素300および第2の部分120の組立分解側面図である。 例示のコネクタの組立図である。 本発明によって用いられることができる位置合せ要素300の別の実施形態である。 本発明の一態様の断面概略図である。

Claims (15)

  1. (a)(i)少なくとも1つの第1の空洞(142)を有する第1の部分(140)と、
    (ii)少なくとも1つの第2の空洞(122)を有する第2の部分(120)であって、各第2の空洞が基準面(128)および第1の溝(130)を有する第2の部分(120)と、
    (iii)前記第2の部分の前記第1の溝(130)に配置される少なくとも1つの位置合せ要素(300)と、を具備する第1のハウジングアセンブリ(100)および
    (b)複数のポートを有する第1のフェルール(420)であって、フェルールハウジング(410)内部に配置される第1のフェルール(420)を具備する少なくとも1つの第1の光コネクタ(400)を具備し、
    前記第1の空洞および前記第2の空洞が通路を形成するように前記第1の部分および前記第2の部分が位置決めされ、
    前記第1の光コネクタが前記第1の部分(120)に挿入され、前記通路内にあるとき、前記位置合せ要素(300)が前記第1のフェルールハウジング(410)に接触して、該ハウジング(410)を前記基準面(128)に押し付けるマルチファイバ光コネクタシステム。
  2. 少なくとも1つの突出部(210)と、少なくとも1つの第2のフェルール(220)と、少なくとも1組のピン(222)と、を具備する第2のハウジング(200)であって、前記第2のフェルールのピンが前記第1のフェルールのポートと接合するように、前記第1のハウジングの前記第2の空洞に摺動可能に係合する第2のハウジング(200)と、をさらに具備する請求項1に記載のコネクタシステム。
  3. 前記位置合せ要素が、ベリリウム銅合金、ステンレス鋼、リン青銅からなる群から選択される金属である請求項2に記載のコネクタシステム。
  4. 前記第1の空洞の第1の面(146)、前記第2の空洞の第2の面(124)または第1の面および第2の面の両方に配置される少なくとも1つの可倒式扉(160、180)をさらに具備する請求項2に記載のコネクタシステム。
  5. 前記位置合せ要素(300)が、互いに略平行である2つの主面(310a、310b)と、前記主面の一方へ突出する少なくとも1つのタブ(302)と、湾曲部分(308)と、第1の脚(304)と、第2の脚(306)と、を有する請求項1に記載のコネクタシステム。
  6. 前記位置合せ要素(300)の前記湾曲部分(308)が、約19mm(0.75インチ)の曲げ半径を有する請求項5に記載のコネクタシステム。
  7. 前記位置合せ要素(300)が金属であり、厚さが約0.08〜0.38mm(0.003〜0.015インチ)である請求項5に記載のコネクタシステム。
  8. 前記第1のフェルールアセンブリが前記通路に係合しているとき、前記位置合せ要素(300)が、負荷のない位置から約0.13〜0.38mm(0,005〜0.015インチ)ずれている請求項5に記載のコネクタシステム。
  9. 前記位置合せ要素(300)が、それぞれが幅(w)を有する1組のタブ(302、304)を有し、前記タブが前記第1の溝(130)に完全に配置される請求項1に記載のコネクタシステム。
  10. 前記第1の光コネクタ(400)は、前記第1の光コネクタが前記第2の部分(122)内に部分的にあるように、前記通路に摺動可能に係合されるとき、位置合せ手段(424)が第2の溝(132)内にあるようにするために、位置合せ手段(424)をさらに具備する請求項1に記載のコネクタシステム。
  11. 前記位置合せ要素が、前記第1のハウジングアセンブリ(100)の前記第2の部分(120)の床(138)に自留配置される請求項1に記載のコネクタシステム。
  12. 前記位置合せ要素(300)が、前記第1のフェルールハウジング(410)の下、または前記中空突出部(210)の下または両方の組合せで配置される請求項2に記載のコネクタシステム。
  13. 前記第1の部分が4つの第1の空洞のアレイを有し、前記第2の部分が4つの第2の空洞のアレイを有する請求項2に記載のコネクタシステム。
  14. 前記第1の部分および前記第2の部分が、実質的に1つのユニットとして形成される請求項1に記載のコネクタシステム。
  15. 前記位置合せ特徴部が、少なくとも1つの脚部分を有する請求項1に記載のコネクタシステム。

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