JP2010224353A - フェルール接続機構 - Google Patents

Abstract

【課題】フェルールに連結する装置、又はフェルール自体を交換する際に手間がかからず、尚且つ、フェルール接続機構の組み付け後の保持状態を確実に維持し、高い光結合効率を維持できるフェルール接続機構を提供する。
【解決手段】割りスリーブ３が、収容空間１９に収容されると、割りスリーブ３は、当接している曲面２３により、Ｘ軸に垂直な方向に押圧され、保持される。また、押圧突出部２６ａ，２６ｂは、各々、フランジ８ａ、８ｂの側面に当接する。そして、弾性力により、両フランジ８ａ、８ｂがＸ軸方向に突き合わされる方向に押圧されることで、一対のフェルール２ａ、２ｂが保持される。突起部１５ａ、１５ｂが、各々、溝１１ａ、１１ｂに嵌合されることで、フランジ８ａ、８ｂの回転位置が決定される。
【選択図】図１（ａ）

Description

本発明は、一対の光ファイバを接続する際に、各々の光ファイバが内装されたフェルール同士を突き合わせた状態で接続するためのフェルール接続機構に関する。

従来のフェルールの一例を図１０に示す。従来より、フェルール１０１は、図１０に示すように、心出し部１０２と、筒状のボディ１０３と、ボディに形成されるフランジ部１０４とを備えている。ボディ１０３は、心出し部１０２が圧入される圧入口１０５を備えている。光ファイバは先端の外被が剥がされ所定の長さだけ露出され、露出した光ファイバ素線が光ファイバ挿通孔１０６に、外被付の光ファイバ心線が光ファイバ心線挿通孔１０７に挿通される。

通信の分野で用いられる光コネクタは通常、特許文献１に開示されているように、割りスリーブを備えている。一対のフェルール１０１には、それぞれに光ファイバが内装され、両フェルール１０１の心出し部１０２が１つの割りスリーブ内で軸線方向へ整列され、両心出し部１０２の端面同士が突き合わされる。

そして、作業者が、割りスリーブ内で一対のフェルール１０１を突き合わせた状態で、フェルール１０１のフランジ部１０４に設けられた回転工具受け用の切り欠きに回転工具を差し込み、回転工具を回転させる等して、一対の光ファイバ同士の偏心を微調整するよう、調心を行う。

この突き合わせと調心とにより、一対の光ファイバが同心に接続される。割りスリーブは、各フェルール１０１の心出し部１０２により押し広げられて弾性復元力を発揮し、その復元力下で両フェルール１０１を所定位置に支持する。

特開２００１−２１５３６０号公報

しかしながら、単純に割りスリーブにて一対のフェルール１０１が支持されるだけでは、組み付け後の一対のフェルール１０１の接続部が少しでも緩んだ場合、高い光結合効率を得ることが難しくなるという問題がある。

この場合、一対のフェルール１０１の接続部が接着されることが解決策として考えられる。しかし、フェルール接続機構を用いた装置の一部に不具合が生じ、フェルール１０１に連結する装置を交換する場合、又はフェルール１０１自体を交換する場合、一対のフェルール１０１の接続部が接着されていると、作業者は、一度光ファイバを切り離し、新しい光ファイバをフェルール１０１に通し、一対のフェルール１０１の接続部を接着し直す必要があり、手間がかかる。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、フェルールに連結する装置、又はフェルール自体を交換する際に手間がかからず、尚且つ、フェルール接続機構の組み付け後の保持状態を確実に維持し、高い光結合効率を維持できるフェルール接続機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、光ファイバが内装された心出し部を備える一対のフェルールの接続端面同士を割りスリーブ内で突き合わせて、前記光ファイバ同士を光学的に接続するフェルール接続機構において、前記一対のフェルールの少なくとも一方に設けられ、複数の溝部を備えた外周面を有するフランジ部と、前記フランジ部の前記溝部に嵌合可能であり、前記光ファイバの軸線回りにおける前記フェルールの回転位置を保持する位置保持部材と、前記割りスリーブに対して着脱可能であり、前記軸線に垂直に向かう方向に弾性力により前記割りスリーブを押圧して保持する割りスリーブ保持部材と、前記一対のフェルールの接続端面同士が突き合わされる方向に、弾性力により前記一対のフェルールを押圧して保持する突き合わせ保持部材と、を備えたことを特徴とするものである。

請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の発明において、前記フランジ部の前記外周面は、前記複数の溝部と複数の突出部とが交互に形成された形状であることを特徴とするものである。

請求項３記載の本発明は、請求項２に記載の発明において、前記溝部の数は、前記光ファイバの光結合効率に基づき、あらかじめ決定されていることを特徴とするものである。

請求項４記載の本発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記フランジ部は前記一対のフェルールの両方にそれぞれ備えられたことを特徴とするものである。

請求項５記載の本発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記割りスリーブ保持部材は、前記割りスリーブを収容するための収容空間を有し、開放端部を通して前記割りスリーブを前記収容空間に収容可能な空洞形成部を備え、前記空洞形成部は、前記軸線に平行に延び、前記割りスリーブの周面に当接可能な第１の基準面を有する第１の板状部と、前記第１の板状部の一側端から前記第１の基準面に垂直に起立し、且つ、前記軸線に平行に延び、前記割りスリーブの周面に当接可能な第２の基準面を有する第２の板状部と、前記一側端に対向する前記第１の板状部の他側端から起立して前記第２の基準面に向かって突出し、且つ、前記軸線に平行に延び、前記割りスリーブの周面に当接可能な曲面を有する突出曲面板部と、を備え、前記割りスリーブの周面は、前記収容空間内において、前記第１及び第２の基準面に当接して位置決めされ、前記突出曲面板部の弾性力により前記軸線に垂直に向かう方向に押圧されることを特徴とするものである。

請求項６記載の本発明は、請求項５に記載の発明において、前記突き合わせ保持部材は、前記突き合わされる方向において前記空洞形成部の両側から延びる一対の延出部と、前記一対のフェルールの両方に設けられた一対の前記フランジ部を前記突き合わされる方向に押圧するために、前記一対の延出部から起立して形成され、一対の前記フランジ部の側面に係合可能な一対の突き合わせ方向押圧片と、を備え、前記各突き合わせ方向押圧片は、前記割りスリーブが前記収容空間に収容されたときに、前記フェルールの挿通を許容する切欠部を有することを特徴とするものである。

請求項７記載の本発明は、請求項６に記載の発明において、前記位置保持部材は、前記割りスリーブが前記収容空間に収容されたときに、前記フランジ部の溝部と対向する前記延出部の対向面に形成され、前記溝部に嵌合可能な突起部から構成されることを特徴とするものである。

請求項８記載の本発明は、請求項５〜７のいずれかに記載の発明において、前記フランジ部は、前記一対のフェルールの両方にそれぞれ備えられ、前記位置保持部材と前記垂直保持部材と前記突き合わせ保持部材とが一体に構成されることを特徴とするものである。

請求項１記載のフェルール接続機構によれば、位置保持部材により、光ファイバの軸線回りにおけるフェルールの回転位置が保持され、割りスリーブ保持部材により、光ファイバの軸線に垂直に向かう方向に割りスリーブが押圧されて保持され、突き合わせ保持部材により、一対のフェルールの接続端面同士が突き合わされる方向に、一対のフェルールが押圧されて保持される。

従って、割りスリーブ保持部材と突き合わせ保持部材とにより、光ファイバの軸線に垂直に向かう方向と、一対のフェルールの接続端面同士が突き合わされる方向との、２方向から一対のフェルールが突き合わされた状態で保持され、フェルール接続機構の組み付け後の保持状態が確実に維持される。

また、位置保持部材により、フェルールの回転位置も維持される。従って、調心後の状態がそのまま確実に維持され、高い光結合効率が維持される。

この結果、一対のフェルールの接続部が接着されずとも、高い光結合効率が維持されると共に、フェルールに連結する装置、又はフェルール自体が交換される際に、作業者が一度光ファイバを切り離すなどの手間がかからない。

請求項２記載のフェルール接続機構によれば、フランジ部に設けられた溝部の数に応じて、光ファイバの軸線回りにおけるフェルールの回転位置が細かく設定される。

請求項３記載のフェルール接続機構によれば、溝部の数は、光ファイバの光結合効率に基づきあらかじめ決定されている。このため、所望の光結合効率が得られる。

請求項４記載のフェルール接続機構によれば、一対のフェルールの両方にフランジ部が備えられる。これにより、一対のフェルールの両方の回転位置が設定されて保持されることにより、高い光結合効率が一層確実に得られ、維持される。

請求項５記載のフェルール接続機構によれば、割りスリーブが収容空間内において第１の基準面と第２の基準面とにより、所定の位置に位置決めされた状態で、突出曲面板部により押圧されて保持されることから、割りスリーブの保持が確実となり、フェルール接続機構の組み付け後の割りスリーブの不用意な移動を防ぐことができる。

請求項６記載のフェルール接続機構によれば、一対のフェルールが割りスリーブ内で突き合わされた状態を維持しながら、作業者は、切欠部にフェルールを挿通することにより、突き合わせ保持部材を支障なくフランジ部に装着することができる。

請求項７記載のフェルール接続機構によれば、作業者は、一対のフェルールを割りスリーブ内で突き合わせて、割りスリーブを収容空間に収容する際に、位置保持部材の突起部を、対向するフランジ部の溝部に嵌合させることができる。従って、作業者は、容易に、一対のフェルールの突き合わされた状態の維持と、フェルールの回転位置の設定とを、達成できる。

請求項８記載のフェルール接続機構によれば、位置保持部材と割りスリーブ保持部材と突き合わせ保持部材とが一体に構成されることから、製造工程が簡略化され、低コスト化が図られる。また、３つの保持部材が個別に構成されている接続機構と比べ、一体に構成された保持部材がフェルールに取り付けられることにより、３つの異なる保持作用が同時に達成され、作業者による保持作業が簡単になる。

本発明の一実施形態に係るフェルール接続機構１の外観を示す斜視図である。 上記フェルール接続機構１の外観を示す正面図である。 本実施形態に係るフェルール２ａの断面図である。 本実施形態に係るボディ５ａからフランジ８ａの部分のみを取り出して示す部分破断斜視図である。 本実施形態に係るクランプ４の斜視図である。 上記クランプ４の側面図である。 上記クランプ４の正面図である。 本実施形態において割りスリーブ３が収容空間１９に収容された際に、割りスリーブ３にかかる弾性力を説明するための説明図である。 図１（ｂ）に示したフェルール接続機構１のＡ−Ａ線に従う断面図である。 本実施形態に係る一対のフェルール２ａ、２ｂが、割りスリーブ３内で突き合わされた状態を示す図面である。 本実施形態に係る光ファイバ２８ｂのコア中心Ｍｂから、光ファイバ２８ａのコア中心Ｍａへの角度θと、一対の光ファイバの軸ズレ量ＡＤとの関係を説明するための説明図である。 本実施形態に係る接続損失ＣＬの測定系を説明するための説明図である。 本実施形態に係るフランジ８ｂと上記光ファイバ２８ａ、２８ｂとの位置関係を説明するための説明図である。 本実施形態に係る光結合効率ＣＥと溝１１ａ、１１ｂとの関係を示すグラフである。 従来のフェルール１０１の断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。

[フェルール接続機構の外観]
図面を参照して本実施形態に係るフェルール接続機構１の外観について説明する。図３には、一方のフランジ８ａのみが示されているが、フランジ８ｂもフランジ８ａと同じ構造を有している。また、本明細書中で「当接する」という用語を用いた場合、ある円筒形状のものが、ある面に当たって接すること、又は、ある面が、ある円筒形状のものに当たって接することのいずれかを意味するものとする。

図１（ａ）、及び図１（ｂ）に示すように、フェルール接続機構１は、一対のフェルール２ａ、２ｂと、割りスリーブ３と、クランプ４と、から構成される。以後、簡略化のため、図１（ａ）に示すように、一対のフェルール２ａ、２ｂの軸線方向をＸ軸とし、それに垂直な方向をＹ軸、Ｚ軸として定義する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の方向の定義は、他の図面においても共通のものとする。

一対のフェルール２ａ、２ｂは、各々、ボディ５ａ、５ｂと、心出し部６ａ、６ｂと、を備える。ボディ５ａ、５ｂはステンレス製であり、心出し部６ａ、６ｂはジルコニア製である。一対のフェルール２ａ、２ｂは、図１（ａ）、及び図１（ｂ）に示すように、両心出し部６ａ、６ｂの端面同士が割りスリーブ３内にて突き合わされた状態で接続されている。ボディ５ａは図２に示すように、心出し部６ａが圧入されるための圧入口７ａを有する。ボディ５ａは、図１（ａ）、図１（ｂ）、及び図２に示すように、フランジ８ａを備えている。図２に示すように、心出し部６ａは、光ファイバ素線が挿通される光ファイバ挿通孔９ａを備え、ボディ５ａは、外被付きの光ファイバ心線が挿通される光ファイバ心線挿通孔１０ａを備える。また、フランジ８ａは、図３に示すように外周に溝１１ａと突出部１２ａとが交互に並んでいる歯車形状をしている。心出し部６ｂは、心出し部６ａと同様、光ファイバ素線が挿通される光ファイバ挿通孔を備えている。ボディ５ｂも、ボディ５ａと同様に、心出し部６ｂが圧入されるための圧入口を有し、フランジ８ｂと、光ファイバ心線が挿通される光ファイバ心線挿通孔とを備えている。フランジ８ｂも、フランジ８ａと同様に、図６に示すように、外周に溝１１ｂと突出部１２ｂとが交互に並んでいる歯車形状をしている。本実施形態におけるフランジ８ａ、８ｂが、本発明のフランジ部の一例である。本実施形態における溝１１ａ、１１ｂが、本発明の溝部の一例である。本実施形態における突出部１２ａ、１２ｂが、本発明の突出部の一例である。

割りスリーブ３は、円筒状の筒に縦のスリットが入った形状である。割りスリーブ３は、ジルコニア製であり、弾性を有する。割りスリーブ３は、一対のフェルール２ａ、２ｂの心出し部６ａ、６ｂが互いに突き合わされた部分を包む。そして、割りスリーブ３は、突き合わされた部分を包んで保持するときに、内径部が弾性変形して押し広げられ、その弾性力により一対のフェルール２ａ、２ｂが突き合わされた状態を維持する。

クランプ４は、図４（ａ）に示すように、割りスリーブ保持部１３と、フランジ押圧部１４と、突起部１５ａ、１５ｂと、を備える。クランプ４は、鉄製であり、弾性を有する。クランプ４は、プレス加工により成形される。本実施形態における割りスリーブ保持部１３が、本発明の割りスリーブ保持部材の一例である。本実施形態におけるフランジ押圧部１４が、本発明の突き合わせ保持部材の一例である。本実施形態における突起部１５ａ、１５ｂが、本発明の位置保持部材、及び突起部の一例である。

割りスリーブ保持部１３は、第１平面板部１６と、第２平面板部１７と、曲面板部１８と、を備える。第１平面板部１６と、第２平面板部１７と、曲面板部１８とは、割りスリーブ３を収容可能な収容空間１９を形成する。割りスリーブ３は、開放端部２０を通して、収容空間１９に収容される。本実施形態における第１平面板部１６と、第２平面板部１７と、曲面板部１８と、が、本発明の空洞形成部の一例である。本実施形態における第１平面板部１６が、本発明の第１の板状部の一例である。本実施形態における第２平面板部１７が、本発明の第２の板状部の一例である。本実施形態における曲面板部１８が、本発明の突出曲面板部の一例である。本実施形態における収容空間１９が、本発明の収容空間の一例である。本実施形態における開放端部２０が、本発明の開放端部の一例である。

第１平面板部１６は、Ｘ軸に平行に延びている第１平面２１を備える。第１平面２１は、割りスリーブ３が収容空間１９に収容された際に、割りスリーブ３の周面に当接する。第２平面板部１７は、第１平面板部１６の一側端１６ａから第１平面２１に垂直に起立して形成されている第２平面２２を備える。第２平面２２は、割りスリーブ３が収容空間１９に収容された際に、割りスリーブ３の周面に当接する。曲面板部１８は、第１平面板部１６の他側端１６ｂから起立して第２平面板部１７に向かって突出している。曲面板部１８は、Ｘ軸に平行に延びている曲面２３を備える。曲面２３は、第２平面板部１７に向かって突出し、割りスリーブ３が収容空間１９に収容された際に、割りスリーブ３の周面に当接する。本実施形態における第１平面２１が、本発明の第１の基準面の一例である。本実施形態における第２平面２２が、本発明の第２の基準面の一例である。本実施形態における曲面２３が、本発明の曲面の一例である。

割りスリーブ３が、開放端部２０を通して、収容空間１９に収容される際の割りスリーブ保持部１３の動作、及び機能について説明する。割りスリーブ３が、収容空間１９に収容されると、第１平面２１と第２平面２２とは、基準面として機能し、割りスリーブ３の収容空間１９内での位置が決定される。曲面板部１８は、割りスリーブ３が収容空間１９に収容されるとき、弾性変形してＸ軸に垂直な方向に押し広がる。その際、曲面２３が、割りスリーブ３の周面に当接している。そして、割りスリーブ３が収容空間１９に完全に収容されると、弾性力が働き、曲面板部１８は元の状態に戻る動きをする。

図５は、割りスリーブ３が収容空間１９に完全に収容された際の、割りスリーブ３とクランプ４とのＸ軸の正の方向から見たときの概略図を示している。一対のフェルール２ａ、２ｂは割りスリーブ３内で突き合わされており、図７（ａ）に示すようにフェルール２ａの軸線ＡＸａとフェルール２ｂの軸線ＡＸｂとは一致し、１本の軸線ＡＸとなっている。割りスリーブ３は、収容空間１９に完全に収容されると、図５に示すように、曲面２３に当接しながら、曲面板部１８の弾性力により、Ｘ軸に、即ち、一対のフェルール２ａ、２ｂの軸線ＡＸに垂直に向かう方向ＶＴに押圧され、保持される。

フランジ押圧部１４は、図４（ｃ）に示すように、延出部２４と、押圧片２５ａ、２５ｂと、を備えている。延出部２４は、割りスリーブ保持部１３のＸ軸方向の両側から、段差形状に屈曲されてＸ軸方向に延出している。押圧片２５ａ、２５ｂは、延出部２４から起立して形成されている。押圧片２５ａ、２５ｂは、図４（ａ）、及び図４（ｃ）に示すように、各々、押圧突出部２６ａ，２６ｂと、切欠部２７ａ、２７ｂと、を備えている。押圧突出部２６ａ、２６ｂは図４（ａ）に示すように、各々、自由端側が二股に分かれた形状をしている。切欠部２７ａ、２７ｂの各々は、図４（ａ）に示すように、押圧突出部２６ａ、２６ｂの各々の二股状の自由端部分の間に形成されている。本実施形態における延出部２４が、本発明の延出部の一例である。本実施形態における押圧片２５ａ、２５ｂが、本発明の突き合わせ方向押圧片の一例である。本実施形態における切欠部２７ａ、２７ｂが、本発明の切欠部の一例である。

一対のフェルール２ａ、２ｂが割りスリーブ３内で突き合わされた状態で、割りスリーブ３が、収容空間１９に収容された際の、フランジ押圧部１４の動作、及び機能について説明する。押圧突出部２６ａ，２６ｂは、図１（ｂ）に示すように、割りスリーブ３が、収容空間１９に収容されると、各々、フランジ８ａ、８ｂの側面に当接する。そして、弾性力により、両フランジ８ａ、８ｂがＸ軸方向に突き合わされる方向に押圧されることで、一対のフェルール２ａ、２ｂが保持される。また、切欠部２７ａ、２７ｂは、フェルール２ａ、２ｂの心出し部６ａ、６ｂの挿通を許容する。

突起部１５ａ、１５ｂは、図６に示すように、割りスリーブ３が収容空間１９に収容されたときに、溝１１ａ、１１ｂと対向する延出部２４の対向面に形成されている。突起部１５ａ、１５ｂは、各々、フランジ８ａ、８ｂの溝１１ａ、１１ｂに嵌合される。突起部１５ａ、１５ｂが、各々、溝１１ａ、１１ｂに嵌合されることで、フランジ８ａ、８ｂの回転位置が決定される。溝１１ａ、１１ｂ、及び突起部１５ａ、１５ｂの嵌合については、後に詳細に説明する。

[フランジの溝の数の設定]
図面を用いて、本実施形態に係るフランジ８ａ、８ｂの溝１１ａ、１１ｂの数ＧＮの設定手順についての説明を行う。図７（ａ）、及び図７（ｃ）は、ボディ５ａ、５ｂを省略した状態で、フェルール２ａ、２ｂ、割りスリーブ３の構造を簡略化して、示している。また、図８は簡略化のため、フランジ８ｂのみを示している。また、図８は、簡略化のため、溝１１ｂと突出部１２ｂとの数が８個のものを示しているが、図３などで示された本実施形態では、フランジ８ａ、８ｂの溝１１ａ、１１ｂ及び突出部１２ａ、１２ｂの数は各々１６個である。

図７（ａ）に示すように、一対のフェルール２ａ、２ｂは、割りスリーブ３内にて突き合わされ、フェルール２ａの軸線ＡＸａとフェルール２ｂの軸線Ａｘｂとが一致し、１本の軸線ＡＸとなる。

図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す軸線ＡＸを中心に、フェルール２ａとフェルール２ｂとを見た際の、光ファイバ２８ａ、２８ｂの各々のコア中心Ｍａ，Ｍｂの軸線ＡＸに対する回転位置を示している。光ファイバ２８ａ、２８ｂは、各々のコア中心Ｍａ，Ｍｂの軸線ＡＸからの偏心に応じて、各々、コア偏心量Ｃａ、Ｃｂ（μｍ）を有する。コア中心Ｍｂから、コア中心Ｍａへの角度をθとすると、一対の光ファイバ２８ａ、２８ｂの軸ズレ量ＡＤ（μｍ）は次式により算出される。

一対のフェルール２ａ、２ｂが突き合わされ、光ファイバ２８ａ、２８ｂが光学的に接続された場合、コア中心Ｍａ，Ｍｂの上述の偏心により、光結合効率ＣＥが低下し、接続損失ＣＬが生ずる。一般的に、同じモードフィールド径（以後、「ＭＦＤ」と記す。）を有する光ファイバ同士の接続における接続損失ＣＬ（ｄＢ）は次式により算出される。ただし、ここに、ＢＲはＭＦＤの半分の量として定義されるビーム半径（μｍ）である。

光ファイバ２８ａ、２８ｂの接続損失ＣＬは、図７（ｃ）に示す測定系により測定される。図７（ｃ）において、光源２９からの光は、フェルール接続機構１内に供給され、光ファイバ２８ａと光ファイバ２８ｂとを介して、光パワーメータ３０に供給される。光源２９の出力を一定にしておくと、光ファイバ２８ａ、２８ｂの接続損失ＣＬに応じて、光パワーメータ３０で検出される光パワーが変化する。従って、光パワーメータ３０により検出された光パワーから、光ファイバ２８ａ、２８ｂの接続損失ＣＬを算出することができる。作業者は、調心の際、図７（ｃ）に示す測定系により、接続損失ＣＬを測定することで、フェルール２ａとフェルール２ｂとの位置関係のうち、最も接続損失ＣＬが小さい位置を割り出すことができる。そして、作業者は、最も接続損失ＣＬが小さい位置で、割りスリーブ３を収容空間１９に収容し、突起部１５ａ、１５ｂが、各々、溝１１ａ、１１ｂに嵌合されることで、フランジ８ａ、８ｂの回転位置が決定される。このように回転位置が決定されることで、フェルール２ａとフェルール２ｂとが、最も接続損失ＣＬが小さい位置、即ち、最も結合効率ＣＥが大きい位置で保持される。

図８を参照して、一対のフェルール２ａ、２ｂが、割りスリーブ３内にて突き合わされ、割りスリーブ３が収容空間１９に収容された際の、溝１１ａ、１１ｂの数ＧＮと、接続損失ＣＬとの関係を説明する。図８に示すように、溝１１ｂの数ＧＮと、フランジ８ｂの溝１１ｂの間隔、即ち、突出部１２ｂのある山の部分ＧＭから隣り合う山の部分ＧＭへの回転角度Φとの関係は次式により示される。

接続損失ＣＬが最大となるのは、コア中心Ｍａが突出部１２ａの山の部分ＧＭに、コア中心Ｍｂが溝部１１ｂの谷の部分ＧＶに位置するか、又は、コア中心Ｍｂが突出部１２ｂの山の部分ＧＭに、コア中心Ｍａが溝１１ａの谷の部分ＧＶに位置する場合の何れかの場合である。何れの場合においても、図８に示すように、コア中心Ｍｂから、コア中心Ｍａへの角度θは、一対のフェルール２ａ、２ｂの回転角度Φと以下の関係にある。

数式３を数式４に代入すると、

数式２と数式５とを数式１に代入することで、接続損失ＣＬが最大となる場合の接続損失ＣＬ（ｄＢ）と溝１１ａ、１１ｂの数ＧＮとの数式６が、得られる。

数式６を用いて、光結合効率ＣＥを計算した結果を図９に示す。光ファイバ２８ａ、２８ｂのＭＦＤとしては、可視光シングルモードファイバ（ＭＦＤ：３．５μｍ）、通信用シングルモードファイバ（ＭＦＤ：１０．０μｍ）、マルチモードファイバ（ＭＦＤ：１００．０μｍ）の３種類の設定値を用いた。図９において、横軸は溝１１ａ、１１ｂの数ＧＮ、縦軸は光結合効率ＣＥ（％）である。なお、光ファイバ２８ａ、２８ｂの、コア偏心量Ｃａ、Ｃｂ（μｍ）は何れもＣａ＝Ｃｂ＝２（μｍ）と設定した。

図９に示すように、可視光シングルモードファイバ、通信用シングルモードファイバ、マルチモードファイバ、何れの場合でも、溝１１ａ、１１ｂの数ＧＮが多いほど、大きな光結合効率ＣＥが得られることが分かる。また、可視光シングルモードファイバは溝１１ａ、１１ｂの数ＧＮが４つの場合、結合効率は５０％程度と小さい値である。これは、可視光シングルモードファイバのＭＦＤが他の二つの光ファイバに比べ、非常に小さい値であるために、接続損失ＣＬが大きいことに起因する。しかし、可視光シングルモードファイバの場合であっても、図９に示すように、溝１１ａ、１１ｂの数ＧＮが１２個以上の場合は、光結合効率ＣＥが９０％以上と大きな数値を示す。作業者は、数式６を用いた計算を予め行い、光結合効率ＣＥが９０％以上得られる溝１１ａ、１１ｂの数ＧＮのフランジ８ａ、８ｂをフェルール２ａ、２ｂに設けることで、高い結合効率ＣＥを得ることが可能となる。本実施形態では、１６個の溝１１ａ、１１ｂが、各々、フランジ８ａ、８ｂに設けられており、ほぼ１００％の光結合効率ＣＥが得られる。

[動作説明]
図面を用いて、本実施形態に係るフェルール接続機構１の動作説明を行う。一対のフェルール２ａ、２ｂは、上述の方法により設定された溝１１ａ、１１ｂの数ＧＮを備えたフランジ８ａ、８ｂを各々備えている。一対のフェルール２ａ、２ｂは、割りスリーブ３内で突き合わされる。フェルール２ａ、２ｂに各々内装された光ファイバ２８ａ、２８ｂは光学的に接続される。

一対のフェルール２ａ、２ｂの調心について説明する。図７（ｃ）に示した測定系により、上述の方法により、接続損失ＣＬの算出が行われる。具体的には、一対のフェルール２ａ、２ｂを割りスリーブ内で回転させながら、接続損失ＣＬが最も小さい、即ち光結合効率が最も大きい位置が割り出され、その位置で一対のフェルール２ａ、２ｂが割りスリーブ３内で保持され、一対のフェルール２ａ、２ｂの調心が終了する。

調心終了後、一対のフェルール２ａ、２ｂが割りスリーブ３内で突き合わされた状態のまま、割りスリーブ３が、クランプ４の収容空間１９に収容される。割りスリーブ３が、クランプ４の収容空間１９に収容される際、クランプ４の突起部１５ａ、１５ｂが、そのまま各々フランジ８ａ、８ｂの溝１１ａ、１１ｂに嵌合されず、フランジ８ａ、８ｂの突出部１２ａ、１２ｂと接触することがある。この際、突出部１２ａ、１２ｂと突起部１５ａ、１５ｂとの接触後、突起部１５ａ、１５ｂは各々突出部１２ａ、１２ｂと接触しながらわずかにずれ、溝１１ａ、１１ｂに嵌合される。上述の方法により、フランジ８ａ、８ｂの溝１１ａ、１１ｂの数ＧＮは、大きな光結合効率ＣＥが得られるよう、あらかじめ設定されているため、突出部１２ａ、１２ｂの突起部１５ａ、１５ｂとの接触後のわずかなずれは、光結合効率ＣＥに極僅かな影響しか及ぼさない。突起部１５ａ、１５ｂが、各々クランプ４の溝１１ａ、１１ｂに嵌合され、フランジ８ａ、８ｂがフランジ押圧部１４により、一対のフェルール２ａ、２ｂが突き合わされる方向に押圧されることで、一対のフェルール２ａ、２ｂの割りスリーブ３、及びクランプ４への組み付け作業が終了する。

フェルール接続機構１の解体作業は以下のようにして行われる。作業者が両手で割りスリーブ３とクランプ４とを掴み、割りスリーブ３をクランプ４の収容空間１９から取り外す。次に、作業者が両手で割りスリーブ３とフェルール２ａのボディ５ａとを掴み、フェルール２ａを割りスリーブ３から引き抜く。次に同様にしてフェルール２ｂを割りスリーブ３から引き抜く。このように、フェルール接続機構１の解体作業は、光ファイバ２８ａ、２８ｂの切断などの大掛かりな作業を行うことなく、極めて容易に行うことができる。

[本実施形態の使用例]
本実施形態に係るフェルール接続機構１の網膜走査ディスプレイにおける使用例について説明する。網膜走査ディスプレイとは、ヘッドマウントディスプレイ装置（以後、「ＨＭＤ」と記す。）の一形態であり、装着者の頭部およびその近辺に装着され、画像光を装着者の眼に導き、装着者の網膜上で２次元方向に走査することにより、コンテンツ情報に対応する画像が装着者により視認されるように構成されたものである。

網膜走査ディスプレイ装置は、赤色の画像光を発生する赤色画像光光源部と、緑色の画像光を発生する緑色画像光光源部と、青色の画像光を発生する青色画像光光源部と、各々の光源部から発せられた画像光を光ファイバ２８ａに集光するための集光レンズと、各々の光源部から発せられた各々の画像光を合波部に供給するための光ファイバ２８ａと、各々の光ファイバ２８ａから供給される画像光を合波部に供給するための光ファイバ２８ｂと、各々の光ファイバ２８ｂから供給された画像光を合波するための合波部と一対のフェルール２ａ、２ｂとを備える。一対のフェルール２ａ、２ｂには、各々、光源部側の光ファイバ２８ａ、合波部側の光ファイバ２８ｂが内装されている。

光源部が破損した際、光源部のみを網膜走査ディスプレイの筐体内で交換し、その後の光軸合せ等の作業を筐体内で行うことは困難を極める。そのため、通常、各々の画像光に対する各々の光源部と、集光レンズと光ファイバ２８ａとは一つのユニットとしてあらかじめ組みつけられている。フェルール接続機構１は、この３つのユニットの先端に設けられたフェルール２ａの心出し部６ａと合波部につなげられたフェルール２ｂの心出し部６ｂとを、接続する際に使用される。これにより、光源部が破損し、光源部を交換する際、フェルール接続機構１を上述の方法で解体し、ユニット毎交換することができる。これに対し、フェルール２ａ、２ｂ同士を接着した場合は、光ファイバを切断し、筐体から合波部を取り出し、合波部の光ファイバ２８ｂを新たなフェルール２ｂに通し、フェルール２ａ、２ｂの先端を研磨した後、フェルール２ａ、２ｂを接着し直すという手間がかかる。光源部と集光レンズと光ファイバ２８ａとが一つのユニットとして組みつけられていない場合には、上記の作業に加え、新しいフェルール２ａに光源部側の光ファイバ２８ａを通す手間もかかる。また、このように光源部の交換の度に光ファイバを切断していくと、光ファイバがその度に短くなっていくという問題も生ずる。しかし、本実施形態に係るフェルール接続機構１を網膜走査ディスプレイに適用したことで、一対のフェルール２ａ、２ｂを接着した際の手間は一切かからず、作業者は容易に光源部の交換を行うことができる。

（変形例）
本実施形態において、割りスリーブ保持部１３と、フランジ押圧部１４と、突起部１５ａ、１５ｂとは一体成形で製造されているが、これに限らず、例えば、何れかの部位が別体であってもよいし、全ての部位が別体であってもよい。例えば、割りスリーブ保持部１３のみが別体であり、フランジ押圧部１４の延出部２４に取り付け可能であってもよい。

本実施形態において、割りスリーブ３は、ジルコニア製であり、クランプ４は、鉄製であったが、これに限らず、弾性を有する部材であれば、何が用いられてもよい。

本実施形態において、フランジ８ａ、８ｂは、ボディ５ａ、５ｂと一体成形されていたが、これに限らず、ボディ５ａ、５ｂと別個のものであってもよい。この場合、作業者は、フランジ８ａ、８ｂを各々ボディ５ａ、５ｂに接着するなどの作業が必要となる。

本実施形態において、フランジ８ａ、８ｂは、一対のフェルール２ａ、２ｂの両方に備えられていたが、これに限らず、いずれか一方のみに備えられていてもよい。

本実施形態において、溝１１ａ、１１ｂの数ＧＮは１６個であった。これに限らず、ある程度高い光結合効率が得られるのであれば、溝１１ａ、１１ｂの数は、例えば、１０個であっても、２０個であってもよい。

本実施形態において、割りスリーブ保持部１３は、第１平面板部１６と、第２平面板部１７と、曲面板部１８とを備え、この３つの部材により割りスリーブ３が保持されていたが、これに限らず、例えば、割りスリーブ保持部１３が第２平面板部１７の代わりに図示しないもう１つの曲面板部を備えていてもよい。この場合、割りスリーブ３が収容空間１９に収容されると、割りスリーブ３は、曲面板部１８、及びもう１つの曲面板部の弾性力により、一対のフェルール２ａ、２ｂの軸線ＡＸに垂直に向かう方向に押圧され、保持される。

１ フェルール接続機構
２ａ、２ｂ フェルール
３ 割りスリーブ
４ クランプ
５ａ，５ｂ ボディ
６ａ、６ｂ 心出し部
７ａ 圧入口
８ａ、８ｂ フランジ
１１ａ、１１ｂ 溝
１２ａ、１２ｂ 突出部
１３ 割りスリーブ保持部
１４ フランジ押圧部
１５ａ、１５ｂ 突起部
１６ 第１平面板部
１７ 第２平面板部
１８ 曲面板部
１９ 収容空間
２０ 開放端部
２１ 第１平面
２２ 第２平面
２３ 曲面
２４ 延出部
２５ａ、２５ｂ 押圧片
２６ａ，２６ｂ 押圧突出部
２７ａ、２７ｂ 切欠部
２８ａ、２８ｂ 光ファイバ
ＡＸ 軸線
ＧＮ 溝１１ａ、１１ｂの数
ＣＥ 光結合効率

Claims (8)

1. 光ファイバが内装された心出し部を備える一対のフェルールの接続端面同士を割りスリーブ内で突き合わせて、前記光ファイバ同士を光学的に接続するフェルール接続機構において、
   前記一対のフェルールの少なくとも一方に設けられ、複数の溝部を備えた外周面を有するフランジ部と、
   前記フランジ部の前記溝部に嵌合可能であり、前記光ファイバの軸線回りにおける前記フェルールの回転位置を保持する位置保持部材と、
   前記割りスリーブに対して着脱可能であり、前記軸線に垂直に向かう方向に弾性力により前記割りスリーブを押圧して保持する割りスリーブ保持部材と、
   前記一対のフェルールの接続端面同士が突き合わされる方向に、弾性力により前記一対のフェルールを押圧して保持する突き合わせ保持部材と、
   を備えたことを特徴とするフェルール接続機構。
2. 前記フランジ部の前記外周面は、前記複数の溝部と複数の突出部とが交互に形成された形状であることを特徴とする請求項１に記載のフェルール接続機構。
3. 前記溝部の数は、前記光ファイバの光結合効率に基づき、あらかじめ決定されていることを特徴とする請求項２に記載のフェルール接続機構。
4. 前記フランジ部は前記一対のフェルールの両方にそれぞれ備えられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフェルール接続機構。
5. 前記割りスリーブ保持部材は、
   前記割りスリーブを収容するための収容空間を有し、開放端部を通して前記割りスリーブを前記収容空間に収容可能な空洞形成部を備え、
   前記空洞形成部は、
   前記軸線に平行に延び、前記割りスリーブの周面に当接可能な第１の基準面を有する第１の板状部と、
   前記第１の板状部の一側端から前記第１の基準面に垂直に起立し、且つ、前記軸線に平行に延び、前記割りスリーブの周面に当接可能な第２の基準面を有する第２の板状部と、
   前記一側端に対向する前記第１の板状部の他側端から起立して前記第２の基準面に向かって突出し、且つ、前記軸線に平行に延び、前記割りスリーブの周面に当接可能な曲面を有する突出曲面板部と、を備え、
   前記割りスリーブの周面は、前記収容空間内において、前記第１及び第２の基準面に当接して位置決めされ、前記突出曲面板部の弾性力により前記軸線に垂直に向かう方向に押圧されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のフェルール接続機構。
6. 前記突き合わせ保持部材は、
   前記突き合わされる方向において前記空洞形成部の両側から延びる一対の延出部と、
   前記一対のフェルールの両方に設けられた一対の前記フランジ部を前記突き合わされる方向に押圧するために、前記一対の延出部から起立して形成され、一対の前記フランジ部の側面に係合可能な一対の突き合わせ方向押圧片と、を備え、
   前記各突き合わせ方向押圧片は、前記割りスリーブが前記収容空間に収容されたときに、前記フェルールの挿通を許容する切欠部を有することを特徴とする請求項５に記載のフェルール接続機構。
7. 前記位置保持部材は、
   前記割りスリーブが前記収容空間に収容されたときに、前記フランジ部の溝部と対向する前記延出部の対向面に形成され、前記溝部に嵌合可能な突起部から構成されることを特徴とする請求項６に記載のフェルール接続機構。
8. 前記フランジ部は、前記一対のフェルールの両方にそれぞれ備えられ、
   前記位置保持部材と前記垂直保持部材と前記突き合わせ保持部材とが一体に構成されることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載のフェルール接続機構。