JP2007178552A - 光ファイバ接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】振動や衝撃或いは高温又は低温環境下における光ファイバと光素子との光軸のずれを防止すると共に、光軸を合わせながら容易に接続することが可能な光ファイバ接続構造を提供する。
【解決手段】光ファイバ１と光素子４とは、それぞれフェルール２とベース５とに固定されており、フェルール２とベース５とが嵌合し、且つ接合されることによって、光ファイバ１と光素子４とが光学的に接続されているので、振動や衝撃により光ファイバ１及び光素子４の光軸がずれることを防止することができる。特に、フェルール２とベース５とが同種の金属材料である銅合金からなるので、確実に同一又は近似の熱膨張率とすることができ、高温又は低温環境下における熱膨張差に起因した光ファイバ１及び光素子４の光軸のずれの発生を防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバと光素子との接続構造に関し、より詳細には、振動や衝撃などによる光軸のずれを低減可能であると共に、組み付けを容易に行うことが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。

一方、光ファイバと受光素子又は発光素子との接続構造に関して、従来より、種々の提案がなされている。例えば、特許文献１には、外周面に第１のねじ部を有し光ファイバに接続可能なレセプタクルを、内周面に第２のねじ部を有し発光／受光素子を固定するホルダーにねじ込むことにより発光／受光素子を挟持する旨の技術が提案されている。また、特許文献２には、発光／受光素子が固定されたジョイント部材をフェルールに嵌合固定すると共に、グロメット及びＯリングの弾性変形により振動や衝撃による光軸のずれを防止する旨の技術が提案されている。また、特許文献３には、フェルールを保持するフランジ付筒体と、光学素子を収容するケースとの結合において、筒体のフランジ部をケースにねじ止めすることにより光ファイバと光学素子との光軸のずれを抑制する旨の技術が提案されている。さらに、特許文献４には、フェルールに挿通固定した光ファイバの接続端面とフェルールの接続端面とをほぼ同一面と成し、フェルールの接続端面側に光ファイバの光軸方向に対して交差方向の軸を中心として回動自在の扉部を設け、フェルールをアダプタに挿入したときに扉部が付勢力に抗して開方向に回動して光ファイバの接続端面を露出させる構成とすることにより、露出した光ファイバの接続端面が受光素子の受面にほぼ当接した状態で光ファイバと受発光素子を光接続する旨の技術が提案されている。
特開昭５９−７５２１０号公報 特開２００５−２４１７５８号公報 特開平９−１５４５７号公報 特開２００１−１３３６６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、レセプタクルとホルダとのねじ込みで素子を直接挟む構造となっているが、素子へのダメージを防止する必要性から強固に固定することができないと考えられ、振動や衝撃による光軸のずれを防止できない可能性がある。また、上記特許文献２に記載の技術では、グロメットやＯリングにおける弾性変形によっては大きな衝撃や振動を吸収できない場合も想定され得る。また、上記特許文献３に記載の技術では、光ファイバと発光／受光素子との間にケースと基板を介していることから、構造上、振動や衝撃、熱膨張差による光軸のずれを防止することは困難であると考えられる。さらに、上記特許文献４に記載の光コネクタでは、プリント基板上での利用が想定されており、自動車の衝突センサのようにバンパなどに固定され、走行時の振動や衝撃が加わった場合には、光軸のずれが発生する恐れがあるという問題がある。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、振動や衝撃或いは高温又は低温環境下における光ファイバと光素子との光軸のずれを防止すると共に、光軸を合わせながら容易に接続することが可能な光ファイバ接続構造を提供することをその目的としている。

以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。

１．光ファイバと光素子との接続構造であって、
前記光ファイバと前記光素子とは、それぞれ第１と第２のコネクタ部材に固定されており、前記第１と第２のコネクタ部材が嵌合し、且つ接合されることによって、前記光ファイバと前記光素子とが光学的に接続されることを特徴とする光ファイバ接続構造。

手段１によれば、光ファイバと光素子とは、それぞれ第１と第２のコネクタ部材に固定されており、第１と第２のコネクタ部材が嵌合し、且つ接合されることによって、光ファイバと光素子とが光学的に接続されているので、振動や衝撃により光ファイバ及び光素子の光軸がずれることを防止することができる。

２．前記第１と第２のコネクタ部材は、同一又は近似の熱膨張率を有する金属材料からなることを特徴とする手段１に記載の光ファイバ接続構造。

手段２によれば、第１と第２のコネクタ部材が同一又は近似の熱膨張率を有する金属材料からなるので、高温又は低温環境下における熱膨張差に起因した光ファイバ及び光素子の光軸のずれの発生を防止することができる。また、樹脂部品や接着剤などを使用しないので、高温クリープに起因する光軸ずれが発生する可能性も少ない。

３．前記第１と第２のコネクタ部材は、同種の金属材料からなることを特徴とする手段２に記載の光ファイバ接続構造。

手段３によれば、第１と第２のコネクタ部材が同種の金属材料からなるので、確実に同一又は近似の熱膨張率とすることができ、熱膨張差に起因した光ファイバ及び光素子の光軸のずれの発生を防止することができる。

４．前記第１と第２のコネクタ部材は、ねじ締め、溶接又はかしめにより接合されたことを特徴とする手段１乃至３のいずれかに記載の光ファイバ接続構造。

手段４によれば、第１と第２のコネクタ部材が、ねじ締め、溶接又はかしめにより接合されているので、振動や衝撃が加わった場合でも、第１と第２のコネクタ部材の嵌合状態が確実に保持される。

５．前記光ファイバは、前記第１のコネクタ部材に、かしめ、接着又は溶着により固定されたことを特徴とする手段１乃至４のいずれかに記載の光ファイバ接続構造。

手段５によれば、光ファイバが、第１のコネクタ部材に、かしめ、接着又は溶着により固定されているので、振動や衝撃が加わった場合でも、光ファイバの第１のコネクタ部材における固定状態が確実に保持される。

６．前記光素子は、前記第２のコネクタ部材に、かしめ又は溶接により固定されたことを特徴とする手段１乃至５のいずれかに記載の光ファイバ接続構造。

手段６によれば、光素子は、第２のコネクタ部材に、かしめ又は溶接により固定されているので、振動や衝撃が加わった場合でも、光素子の第２の光ファイバにおける固定状態が確実に保持される。

７．前記第１のコネクタ部材は、前記光ファイバが挿通され且つ固定される挿通孔を有する雄型コネクタであり、
前記第２のコネクタ部材は、前記第１のコネクタを嵌合させる嵌合孔と前記光素子を固定保持する保持部とを同軸的に設けた雌型コネクタであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光ファイバ接続構造。

手段７によれば、第１と第２のコネクタ部材が、それぞれ雄型と雌型のコネクタであり、光ファイバが挿通孔に挿通され且つ固定された第１のコネクタ部材を、嵌合孔と光素子を固定保持する保持部とを同軸的に設けた第２のコネクタ部材の嵌合孔に嵌合することにより、光ファイバと光素子とを光軸を合わせながら容易に接続することができる。

以下、本発明の光ファイバ接続構造の好適な実施形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。図１は、本発明の一実施形態である光ファイバ接続構造を示す側面図である。

本実施形態の光ファイバ接続構造は、図１に示すように、光ファイバ１と、フェルール２と、ねじ３，３と、光素子４と、ベース５と、リング６とから構成される。尚、フェルール２が、本発明の第１のコネクタ部材を、ベース５が第２のコネクタ部材をそれぞれ構成するものである。

フェルール２は、銅合金からなり、軸心に光ファイバ１が挿通される挿通孔２ａを有する雄型コネクタであって、円筒部２ｂと、円筒部２ｂの一端に設けられたフランジ部２ｃとを有している。光ファイバ１の端部は、フェルール２の挿通孔２ａにフランジ部２ｃ側から挿入され、端面１ａが円筒部２ｂの他端から僅かに露出する位置まで挿通されて、円筒部２ｂにおいて圧着かしめにより固定される。尚、図１では、フェルール２に圧着かしめが施された部分が符号２ｋにより示されている。また、フランジ部２ｃには、ねじ３が挿通される取付け孔２ｄ，２ｄが挿通孔２ａを挟んで対称に設けられている。

光素子４は、フォトダイオードなどの受光素子、ＬＥＤ、レーザなどの発光素子、受光と発光とを共に行なう受発光素子等を含む公知の光素子であり、本体部４ａと、ツバ部４ｂとを有している。

ベース５は、フェルール２と同様に銅合金からなり、軸心にフェルール２が嵌合される嵌合孔５ａを有する略円筒状の雌型コネクタであって、光素子４を固定保持する保持部５ｂが嵌合孔５ａと同軸的に設けられている。保持部５ｂは、嵌合孔５ａに連通し且つ光素子４の本体部４ａの外径に略整合する小径部５ｃと、ツバ部４ｂの外径に略整合する大径部５ｄとを有している。また、嵌合孔５ａの周囲には、フェルール２のフランジ部２ｃに設けられた取付け孔２ｄ，２ｄに整合する位置にねじ孔５ｅ，５ｅが形成されている。

リング６は、フェルール２及びベース５と同様に銅合金からなり、光素子４のツバ部４ｂと略同一の外径を有するリング状部材であって、ベース５の保持部５ｂに保持された光素子４を包みかしめにより固定する際に光素子４の変形や破損を防ぐために設けられる補強部材である。すなわち、光素子４はベース５の保持部５ｂ内において、本体部４ａが小径の本体保持部５ｃに、ツバ部４ｂが大径のツバ保持部５ｄにそれぞれ収容され、この状態でツバ保持部５ｄ内にリング６が嵌め込まれ、さらに、ツバ保持部５ｄの周縁部を内径側へ折り曲げることにより、光素子４がリング６を介して包みかしめされる。尚、図１では、ツバ保持部５ｄの周縁部に包みかしめが施された部分が符号５ｋにより示されている。

そして、フェルール２の円筒部２ｂをベース５の嵌合孔５ａに嵌合し、フランジ部２ｃの取付け孔２ｄ，２ｄをねじ孔５ｅ，５ｅに整合させた状態で、ねじ３，３を取付け孔２ｄ，２ｄに挿通してねじ孔５ｅ，５ｅに螺合することにより、フェルール２とベース５とが強固に接合される。

以上詳述したことから明らかなように、本実施形態の光ファイバ接続構造によれば、光ファイバ１と光素子４とは、それぞれフェルール２とベース５とに固定されており、フェルール２とベース５とが嵌合し、且つ接合されることによって、光ファイバ１と光素子４とが光学的に接続されているので、振動や衝撃により光ファイバ１及び光素子４の光軸がずれることを防止することができる。

また、フェルール２とベース５とが同種の金属材料である銅合金からなるので、確実に同一又は近似の熱膨張率とすることができ、高温又は低温環境下における熱膨張差に起因した光ファイバ１及び光素子４の光軸のずれの発生を防止することができる。また、樹脂部品や接着剤などを使用しないので、高温クリープに起因する光軸ずれが発生する可能性も少ない。

また、フェルール２とベース５とが、ねじ締めにより接合されているので、振動や衝撃が加わった場合でも、フェルール２とベース５との嵌合状態が確実に保持される。

また、光ファイバ１が、フェルール２に、かしめにより固定されているので、振動や衝撃が加わった場合でも、光ファイバ１のフェルール２における固定状態が確実に保持される。同様に、光素子４は、ベース５に、かしめにより固定されているので、振動や衝撃が加わった場合でも、光素子４のベース５における固定状態が確実に保持される。

さらに、フェルール２とベース５とが、それぞれ雄型と雌型のコネクタであり、光ファイバ１が挿通孔２ａに挿通され且つ固定されたフェルール２を、嵌合孔５ａと光素子４を固定保持する保持部５ｂとを同軸的に設けたベース５の嵌合孔５ａに嵌合することにより、光ファイバ１と光素子４とを光軸を合わせながら容易に接続することができる。

尚、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことが可能である。

例えば、前記実施形態では、フェルール２及びベース５を、かしめ性を考慮して銅合金を選定した例を示したが、鉄系やアルミニウムなどの金属材料を用いてもよい。要するに、フェルール２及びベース５の材質を、同一又は近似の熱膨張率を有する金属材料とすればよい。

また、フェルール２とベース５との接合は、ガタなど無く強固な接合ができれば、溶接やかしめなどでもよい。同様に、光素子４とベース５との固定は、ガタなど無く強固な接合ができれば溶接などでもよい。さらに同様に、光ファイバ１とフェルール２との固定は、ガタなど無く強固な接合ができれば、接着、溶着などでもよい。但し、光ファイバ１に変形が伴うような接合の場合、光ファイバ１の光損失に注意が必要である。

また、リング６は、かしめ時の光素子４の変形や破損を防ぐために設けたものであり、これを省略することも可能である。

次に、本実施形態の光ファイバ接続構造を適用した歩行者衝突検知用のインタフェースボックスの一実施例について、図２を参照しつつ説明する。図２は、インタフェースボックス２０の内部構造を示す断面図である。尚、上記実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

インタフェースボックス２０は、バンパ内に延設される光ファイバ１の一端が接続される発光素子としてのＬＥＤ（発光ダイオード）４１と、光ファイバ１の他端が接続される受光素子としてのフォトダイオード４２と、ＬＥＤ４１及びフォトダイオード４２の制御回路を構成する各種電子部品が実装されたプリント基板２２とを収容する。尚、ＬＥＤ４１搭載部分とフォトダイオード４２搭載部分とは同一の内部構造を有しているので、図２ではこれらを共通に表すものとする。また、ＬＥＤ４１及びフォトダイオード４２は、上記実施形態における光素子４に相当する。

ＬＥＤ４１（フォトダイオード４２）は、ベース５の保持部５ｂ内に包みかしめにより固定保持されている。そして、ＬＥＤ４１（フォトダイオード４２）を固定保持するベース５は、ハウジング２１とインターフェースボックス２０との間でかしめ固定されている。ＬＥＤ４１（フォトダイオード４２）の３本の端子は、半田付けによりプリント基板２２に接続されている。また、ＬＥＤ４１（フォトダイオード４２）の３本の端子のうち、１本はＬＥＤ（フォトダイオード４２）の本体部４ａおよびツバ部４ｂと電気的に接続されており、この端子はプリント基板２２にＧＮＤ接続されている。

そして、カバー３０を接着剤や溶着などにより接合することでインターフェースボックス２０の防水が図られる。

そして、光ファイバ１の両端にそれぞれ固定されたフェルール２，２を、インタフェースボックス２０内に設けられたＬＥＤ４１及びフォトダイオード４２を固定保持するベース５，５にそれぞれ接続する。具体的には、フェルール２をベース５の嵌合孔５ａに嵌合し、フランジ部２ｃの取付け孔２ｄをねじ孔５ｅに整合させた状態で、ねじ３を取付け孔２ｄに挿通してねじ孔５ｅに螺合することにより、フェルール２とベース５とが強固に接合される。さらに、フェルール２の円筒部２ｂに圧着かしめを施す前に予め光ファイバ１に挿通しておいた防水ゴム２３及びキャップ２４をハウジング２１側へスライドして密着させることにより、光ファイバ１とインタフェースボックス２０との接続箇所の防水が図られる。

本実施例では、フェルール２とベース５とを別体の構成とすることで、バンパに沿って設けられる非常に長い光ファイバ１をインタフェースボックス２０の最終工程で組付けられるため、組付け性が非常に良好である。すなわち、車両バンパに沿って設けられる光ファイバ１は非常に長いため、光ファイバ１の接続後に加工が必要とされる構成では、組付け性が悪いという欠点があるが、本実施例においては接続後の加工が不要であるため、組付けを容易に行うことができる。また、ベース５及びそれと接合されるフェルール２はＬＥＤ４１（フォトダイオード４２）の本体部４ａおよびツバ部４ｂと接触し、電気的にＧＮＤ接続されるため、ＬＥＤ４１及びフォトダイオード４２の電磁シールドとすることもできる。

本発明の光ファイバ接続構造は、自動車用ばかりでなく、振動や衝撃が加わるような環境下で使用される種々の分野における光ファイバの接続に利用することができる。

本発明の一実施形態である光ファイバ接続構造を示す側面図である。 光ファイバ接続構造を適用した歩行者衝突検知用のインタフェースボックスの一実施例を示す断面図である。

符号の説明

１ 光ファイバ
２ フェルール（第１のコネクタ部材）
２ａ 挿通孔
４ 光素子
５ ベース（第２のコネクタ部材）
５ａ 嵌合孔
５ｂ 保持部
４１ ＬＥＤ（光素子）
４２ フォトダイオード（光素子）

Claims (7)

1. 光ファイバと光素子との接続構造であって、
   前記光ファイバと前記光素子とは、それぞれ第１と第２のコネクタ部材に固定されており、前記第１と第２のコネクタ部材が嵌合し、且つ接合されることによって、前記光ファイバと前記光素子とが光学的に接続されることを特徴とする光ファイバ接続構造。
2. 前記第１と第２のコネクタ部材は、同一又は近似の熱膨張率を有する金属材料からなることを特徴とする請求項１に記載の光ファイバ接続構造。
3. 前記第１と第２のコネクタ部材は、同種の金属材料からなることを特徴とする請求項２に記載の光ファイバ接続構造。
4. 前記第１と第２のコネクタ部材は、ねじ締め、溶接又はかしめにより接合されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光ファイバ接続構造。
5. 前記光ファイバは、前記第１のコネクタ部材に、かしめ、接着又は溶着により固定されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光ファイバ接続構造。
6. 前記光素子は、前記第２のコネクタ部材に、かしめ又は溶接により固定されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光ファイバ接続構造。
7. 前記第１のコネクタ部材は、前記光ファイバが挿通され且つ固定される挿通孔を有する雄型コネクタであり、
   前記第２のコネクタ部材は、前記第１のコネクタを嵌合させる嵌合孔と前記光素子を固定保持する保持部とを同軸的に設けた雌型コネクタであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光ファイバ接続構造。

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