JP2014085474A - 光通信装置および光コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】水滴や水分に対する耐性を有し、かつ、コネクタ部をシンプルな構造で小型かつ低コストとすることが可能な光通信装置および光コネクタを提供する。
【解決手段】光信号の入出力用のコネクタ部５を備えた光通信装置１００であって、コネクタ部５は、光通信装置１００内の光信号の入出力用の光ファイバ３の先端に装着されるレンズ付フェルール２と、レンズ付フェルール２の先端部が挿入される筒状のハウジング６と、を備え、ハウジング６が光通信装置１００の筐体１０１に気密に固定されており、かつ、レンズ付フェルール２の先端部が挿入されるハウジング６の中空部７の先端側の開口を塞ぐようにガラス板２１を設けると共に、ガラス板２１をろう付けによりハウジング６に気密に固定したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、光信号の入出力用のコネクタ部を備えた光通信装置および光コネクタに関するものである。

光通信装置は、光信号の入出力用のコネクタ部（プラグやレセプタクルなど）を備えている。光通信装置では、このコネクタ部に、光通信用の光ケーブルの端部に設けたコネクタ部や、他の光通信装置に設けたコネクタ部を直接接続することにより、光通信を行うようになっている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１，２がある。

特開２００８−１３３９５３号公報 特表２００５−５１４６５１号公報

ところで、光通信装置が水滴や水分に対して耐性をもつことが要求される場合がある。このような場合、従来は、コネクタ部として、コネクタ部全体が気密封止されたものを用いるのが通常であった。

しかしながら、全体が気密封止されたコネクタ部は、構造が複雑で大型かつ高コストであり、コネクタ部の設置スペース等の問題があった。

本発明は上記事情に鑑み為されたものであり、水滴や水分に対する耐性を有し、かつ、コネクタ部をシンプルな構造で小型かつ低コストとすることが可能な光通信装置および光コネクタを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、光信号の入出力用のコネクタ部を備えた光通信装置であって、前記コネクタ部は、前記光通信装置内の光信号の入出力用の光ファイバの先端に装着されるレンズ付フェルールと、該レンズ付フェルールの先端部が挿入される筒状のハウジングと、を備え、前記ハウジングが前記光通信装置の筐体に気密に固定されており、かつ、前記レンズ付フェルールの先端部が挿入される前記ハウジングの中空部の先端側の開口を塞ぐようにガラス板を設けると共に、該ガラス板をろう付けにより前記ハウジングに気密に固定した光通信装置である。

前記ガラス板は、銀ろう、銅ろう、黄銅ろう、りん銅ろう、アルミニウムろう、または金ろうを用いて、前記ハウジングにろう付け固定されていてもよい。

前記ハウジングは、溶接により前記光通信装置の筐体に気密に固定されていてもよい。

前記レンズ付フェルールは、前記光ファイバから入射された光をコリメートして出射するか、あるいは入射されたコリメート光を集光して前記光ファイバに出射するコリメートレンズを備えていてもよい。

また、本発明は、先端にレンズ付フェルールを装着した光ファイバを対向配置し、前記レンズ付フェルールのレンズを介して光ファイバ同士を光学的に接続する光コネクタにおいて、前記両レンズ付フェルールは、その先端部が筒状のハウジングの中空部内にそれぞれ挿入され固定されており、前記両ハウジングの先端面同士を当接させ固定することにより、前記両光ファイバを対向配置した状態で固定するように構成されており、前記ハウジングの中空部の先端側の開口を塞ぐようにガラス板を設けると共に、該ガラス板をろう付けにより前記ハウジングに気密に固定した光コネクタである。

本発明によれば、水滴や水分に対する耐性を有し、かつ、コネクタ部をシンプルな構造で小型かつ低コストとすることが可能な光通信装置および光コネクタを提供できる。

（ａ）は、本発明の一実施の形態に係る光通信装置の要部を示す断面図であり、（ｂ）は、２つの光通信装置のコネクタ部同士を接続したときの断面図である。 図１の光通信装置に用いる光コネクタを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。 図２の光コネクタの接続状態を説明する図である。 図１の光通信装置におけるレンズ付フェルールを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はガラス板を省略した斜視図、（ｃ）は（ａ）の４Ｃ−４Ｃ線断面図である。 （ａ）は図１の光通信装置におけるハウジングの斜視図、（ｂ）はハウジングにレンズ付フェルールを挿入したときの断面図である。 図１の光通信装置におけるハウジングの斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１（ａ）は、本実施の形態に係る光通信装置の要部を示す断面図であり、図１（ｂ）は、２つの光通信装置のコネクタ部同士を接続したときの断面図である。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、光通信装置１００は、光信号の入出力用のコネクタ部５を備えている。

光通信装置１００では、このコネクタ部５に、光通信用の光ケーブルの端部に設けたコネクタ部や、他の光通信装置に設けたコネクタ部を接続し、両コネクタ部を介して光通信を行うように構成されている。

本実施の形態では、全く同じ２つのコネクタ部５を接続可能にコネクタ部５を構成している。この１対のコネクタ部５をまとめて光コネクタ１と呼称する。光コネクタ１は、２本の光ファイバ３の先端部にそれぞれ設けたコネクタ部５同士を嵌合させて、両光ファイバ３の光学的接続を行うものである。光通信装置１００は、光コネクタ１の一方のコネクタ部５を筐体１０１に一体に取り付けたものと言うことができる。

なお、本実施の形態では、光コネクタ１の２つのコネクタ部５として全く同じものを用いたが、両コネクタ部５として形状の異なるものを用いることも当然に可能である。

図１および図２に示すように、コネクタ部５は、光通信装置１００内の光信号の入出力用の光ファイバ３の先端に装着されるレンズ付フェルール２と、レンズ付フェルール２の先端に装着される筒状のハウジング６と、を備えている。光コネクタ１は、両コネクタ部５を嵌合した際に、先端にレンズ付フェルール２を装着した光ファイバ３が対向配置され、レンズ付フェルール２のレンズ４を介して光ファイバ３同士が光学的に接続されるように構成されている。

レンズ付フェルール２は、樹脂からなり、射出成型により成型されたものである。レンズ４は、光ファイバ３から入射された光をコリメートして出射するか、あるいは入射されたコリメート光を集光して光ファイバ３に出射するコリメートレンズからなり、射出成型時にインサートすることで樹脂部分と一体化されている。レンズ付フェルール２の詳細な形状については後述する。

レンズ付フェルール２は、その先端部がハウジング６の中空部７内に挿入され固定されている。ハウジング６は、機器等に固定される横断面視が略矩形状（角を丸めた矩形状）のフランジ部（鍔部）８と、フランジ部８の後方に一体に形成された円筒状のフェルール保持部９と、から構成されている。ハウジング６は、例えば金属からなる。

光コネクタ１では、両ハウジング６の先端面同士（フランジ部８の先端面同士）を当接させ固定することにより、両光ファイバ３を対向配置した状態で固定するように構成されている。

さて、本実施の形態に係る光通信装置１００では、ハウジング６が光通信装置１００の筐体１０１に気密に固定されており、かつ、レンズ付フェルール２の先端部が挿入されるハウジング６の中空部７の先端側の開口（レンズ付フェルール２の挿入側と反対側の開口）を塞ぐようにガラス板２１を設けると共に、該ガラス板２１をろう付けによりハウジング６に気密に固定している。

ハウジング６は、溶接により光通信装置１００の筐体１０１に気密に固定される。本実施の形態では、ハウジング６の後方（レンズ付フェルール２の挿入側）の一部を筐体１０１内に収容し、ハウジング６の側面を筐体１０１に溶接するように構成している。また、本実施の形態では、筐体１０１の内側および外側の両方から溶接を行っており、筐体１０１の内側および外側の両方に溶接部１０２が形成されている。なお、溶接はろう接を含む概念であり、ハウジング６をはんだ付けやろう付けにより筐体１０１に気密に固定してもよい。

ガラス板２１は、銀ろう、銅ろう、黄銅ろう、りん銅ろう、アルミニウムろう、または金ろうなどの硬ろう材を用いて、ハウジング６にろう付け固定されている。

ガラス板２１をハウジング６にろう付け固定することで、筐体１０１の外部に露出する中空部７の開口を気密に封止し、コネクタ部５の内部に水滴や水分が入り込むことを防止できる。なお、紫外線硬化性樹脂などの接着剤を用いてガラス板２１をハウジング６に固定することも考えられるが、高温高湿環境下など過酷な環境では、水分が接着剤を透過して内部に入り込んでしまう。よって、本実施の形態では、コネクタ部５の内部への水分の浸入を確実に防止するために、硬ろう材を用いてガラス板２１をハウジング６に気密に固定している。

ハウジング６を筐体１０１に気密に固定し、かつ、ガラス板２１をろう付けによりハウジング６に気密に固定することで、筐体１０１内を完全に気密封止し筐体１０１内への水分の浸入を確実に防止することが可能になる。

ガラス板２１としては、ハウジング６に用いる金属と線膨張係数が近いものを用いることが望ましい。これは、ヒートショックなど熱による歪によってろう付け部に負荷がかかることを抑制するためである。なお、本実施の形態では、正面視で矩形状のガラス板２１を用いたが、熱による歪はガラス板２１の角部に集中するため、正面視で円形状のガラス板２１を用いることがより望ましい。

なお、図示していないが、筐体１０１内には、電気信号を光信号に変換して光ファイバ３に出力する、あるいは光ファイバ３からの光信号を電気信号に変換する光電変換部が備えられており、コネクタ部５から延出された光ファイバ３は光電変換部に光学的に接続されている。

次に、光コネクタ１（コネクタ部５）の各部の詳細な構造について説明しておく。

本実施の形態に係る光コネクタ１では、両レンズ付フェルール２が光ファイバ３の周方向に相対的に１８０度回転して配置されている。つまり、光コネクタ１は、両コネクタ部５を固定する際に、対向する両レンズ付フェルール２が上下左右反転して向かい合うように構成されている。

射出成型により成型されたレンズ付フェルール２では、金型の製作公差により、レンズ４の焦点位置と光ファイバ３の実装位置（つまり、レンズ４の中心位置と光ファイバ３の中心位置）に微少な公差が発生してしまう。

そこで、本実施の形態では、図３に示すように、両レンズ付フェルール２を光ファイバ３の周方向に相対的に１８０度回転して配置した。これにより、両コネクタ部５において、レンズ４の中心位置に対する光ファイバ３の中心位置の位置ずれの方向が逆方向（両光ファイバ３の中心位置がレンズ４の中心位置に対して点対称の位置）となる。その結果、レンズ４と光ファイバ３の中心位置がずれている場合であっても、光学的にずれがキャンセルされるため、対向するレンズ４の中心位置同士が精度良く位置合わせされていれば、光の接続損失を最も少なくすることが可能になる。なお、図３における下側の図は、ハウジング６の先端側から見たときのレンズ４と光ファイバ３、Ｖ溝１４の位置関係を示している。

図１，２，４に示すように、レンズ付フェルール２は、レンズ４と一体に形成され光ファイバ３の先端部を固定するファイバ固定部１０と、ファイバ固定部１０の後方に一体に形成され、光ファイバ３を通す挿通穴１２が形成された筒状部１１と、を備えている。

ファイバ固定部１０は、レンズ４と略同じ径の円柱体（中実円筒体）の側面に断面矩形状の凹部（切欠き）１３を形成し、当該凹部１３の底面に光ファイバ３を載置するためのＶ溝１４を形成してなる。光ファイバ３をＶ溝１４に載置すると共に、光ファイバ３の周囲に接着剤（図示せず）を充填し、ガラス板１５により光ファイバ３をＶ溝１４側に押さえつけた状態で接着剤を硬化させることで、光ファイバ３がレンズ付フェルール２に固定される。また、筒状部１１の挿通穴１２にも接着剤が充填され、硬化される。接着剤としては、例えば、紫外線硬化性樹脂を用いることができる。

なお、光コネクタ１において金型の製作公差が問題となるのは、レンズ４とＶ溝１４の相対的な位置ずれである。レンズ４とＶ溝１４の相対的な位置がずれると、レンズ４と光ファイバ３の中心位置がずれることになる。

筒状部１１は、円筒体（中空円筒体）の両側を平行に（ファイバ固定部１０の凹部１３の底面と平行に）切り欠いた形状に形成されている。切欠きにより形成された２つの対向した平行部１６のうち、凹部１３側（ガラス板１５を設ける側、図１の上側）の平行部１６には、後述するロック機構１７の係止爪１８を係止する係止突起１９が形成されている。また、係止突起１９の後方の平行部１６には、係止爪１８に干渉してレンズ付フェルール２のハウジング６への過挿入を防止する過挿入防止突起２０が形成されている。

両レンズ付フェルール２としては、レンズ４と光ファイバ３の中心位置のずれが等しいものを用いる必要がある。そのため、両レンズ付フェルール２としては、同じ金型を用いて射出成型されたものを用いる。

図３に示すように、両ハウジング６の先端面（フランジ部８の先端面）には、位置合わせ用の突起２２と該突起２２を収容する溝２３とがそれぞれ形成されている。本実施の形態では、この突起２２と溝２３を、両レンズ付フェルール２を光ファイバ３の周方向に相対的に１８０度回転したときのみ（両レンズ付フェルール２を上下左右反転させた状態でのみ）嵌合できるように形成した。

具体的には、本実施の形態では、ハウジング６として、先端面の一側（図２では上下方向における一側）に１つ以上（ここでは２つ）の突起２２を形成し、他側（図２では上下方向における他側）に突起２２に対応する１つ以上（ここでは２つ）の溝２３を形成し、先端面を正面から見たときに突起２２と溝２３を結んだ直線が矩形状となるように構成したものを用いた。このように構成することで、２つのハウジング６として同じ形状のものを用いつつも、誤った方向で両ハウジング６を固定してしまうことがなくなり、部品点数の削減が可能になる。

なお、両レンズ付フェルール２を光ファイバ３の周方向に相対的に１８０度回転したときのみ嵌合できるようにする構造はこれに限定されるものではなく、例えば、突起２２と溝２３の断面形状を円形状ではなく非対称の形状としてもよいし、また、両ハウジング６が同じ形状とはならないが、突起２２と溝２３を非対称に形成することも可能である。また、突起２２と溝２３以外に、両ハウジング６の嵌合時の向きを規制する機構を別途設けることも勿論可能である。

図５および図６に示すように、ハウジング６の内壁（フランジ部８の内壁）には、中空部７に突出し、レンズ付フェルール２の先端部を挟持して周方向の位置決めをする先端位置決め用突起２４が形成されている。先端位置決め用突起２４を形成することにより、レンズ付フェルール２の先端部のがたつきがなくなり、レンズ４を精度よく位置決めすることが可能になる。

本実施の形態では、中空部７の周方向に沿って等間隔に３つの先端位置決め用突起２４を形成したが、先端位置決め用突起２４の数はこれに限定されるものではない。ただし、レンズ４の位置決め精度を向上させるため、先端位置決め用突起２４は３つ以上形成されることが望ましい。

先端位置決め用突起２４は、先端側に向けて徐々に突出長が長くなるように横長に形成されることが望ましい。これは、レンズ付フェルール２の挿入を容易とし、かつ、レンズ付フェルール２の先端部をしっかりと挟持してレンズ４を精度良く位置決めするためである。なお、先端位置決め用突起２４の突出長に変化をつけず、レンズ付フェルール２のファイバ固定部１０を基端側に向けて徐々に拡径するように形成することでも、同様の作用を得ることが可能である。

図１，２，５，６に示すように、ハウジング６は、レンズ付フェルール２に形成された係止突起１９に係止してレンズ付フェルール２をハウジング６に固定する係止爪１８を有するロック機構１７を有している。係止爪１８には貫通孔１８ａが形成されており、この貫通孔１８ａと、フェルール保持部９に形成された貫通孔９ａとを貫くように図示しない回動軸を設けることで、当該回動軸まわりに回動可能に係止爪１８が設けられている。

係止爪１８はバネ２５により付勢されており、バネ２５のバネ力により中空部７に挿入されたレンズ付フェルール２（筒状部１１）を押さえつけるよう構成されている。また、係止爪１８による係止が意図せず解除されることがないよう係止爪１８をロックするストッパ２６が設けられている。ロック機構１７はハウジング６の一側のみに設けられており、このロック機構１７の有無により、レンズ付フェルール２の向きが分別できるようになっている。

ところで、レンズ付フェルール２の先端部を先端位置決め用突起２４により固定しても、レンズ付フェルール２の後方が係止爪１８により押しつけられてレンズ付フェルール２が傾いてしまうと、光軸のずれにより光の接続損失が大きくなってしまう。そこで、本実施の形態では、係止爪１８と対向する位置のハウジング６の内壁に、係止爪１８による押圧に対抗してレンズ付フェルール２の傾斜を抑制する傾斜抑制用突起２７を形成している。

本実施の形態では、係止爪１８と対向する位置に１つの傾斜抑制用突起２７を形成したが、傾斜抑制用突起２７を中空部７の周方向に沿って複数に分割することも可能である。この場合、係止爪１８の直下に傾斜抑制用突起２７を形成せずとも、その両脇に傾斜抑制用突起２７を形成すればレンズ付フェルール２の傾斜は抑制可能である。

光通信装置１００では、ハウジング６を筐体１０１に溶接するが、レンズ付フェルール２をハウジング６に対して着脱自在に構成しているため、例えば光ファイバ３に断線が発生するなどした場合であっても、レンズ付フェルール２ごと光ファイバ３を筐体１０１から取り外し、交換することが可能である。

本実施の形態の作用を説明する。

本実施の形態に係る光通信装置１００では、ハウジング６が光通信装置１００の筐体１０１に気密に固定されており、かつ、レンズ付フェルール２の先端部が挿入されるハウジング６の中空部７の先端側の開口を塞ぐようにガラス板２１を設けると共に、ガラス板２１をろう付けによりハウジング６に気密に固定している。

このように構成することで、コネクタ部５全体を気密封止せずとも筐体１０１内への水分の浸入を防止することが可能となり、水滴や水分に対する耐性を有しつつも、コネクタ部５をシンプルな構造で小型かつ低コストとした光通信装置１００を実現できる。その結果、高温高湿環境など過酷な環境でも信頼性の高い光通信装置１００を実現することが可能になる。

また、光通信装置１００では、レンズ付フェルール２が、光ファイバ３から入射された光をコリメートして出射するか、あるいは入射されたコリメート光を集光して光ファイバ３に出射するコリメートレンズ（レンズ４）を備えており、コリメート光を介して光学的な接続を行うコリメート型の光コネクタ１を採用している。

コリメート型の光コネクタ１では、レンズ間でビーム径が大きくなっているため、コネクタ部５同士の相対的な位置ずれ（対向するレンズ付フェルール２同士の相対的な位置ずれ）による光損失を比較的小さくすることが可能である。また、レンズ４の前方にガラス板２１を設けることが可能であり、従来一般に用いられているＰＣ（フィジカルコンタクト）接続と比較して、気密封止の構造を簡易とすることが可能になる。なお、コリメート型の光コネクタ１では、ガラス板２１に埃や汚れが付着している場合であっても通信に与える影響が比較的小さく、取り扱いが容易になるというメリットもある。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

例えば、上記実施の形態ではフランジ部８の側面を筐体１０１に溶接する場合を説明したが、筐体１０１に溶接する部位はこれに限定されるものではなく、フランジ部８の背面を筐体１０１の表面に当接させた状態で溶接を行うこと等も可能である。この場合、ロック機構１７をフェルール保持部９に設けるようにすればよい。

１ 光コネクタ
２ レンズ付フェルール
３ 光ファイバ
４ レンズ
５ コネクタ部
６ ハウジング
７ 中空部
２１ ガラス板
１００ 光通信装置
１０１ 筐体
１０２ 溶接部

Claims (5)

1. 光信号の入出力用のコネクタ部を備えた光通信装置であって、
   前記コネクタ部は、前記光通信装置内の光信号の入出力用の光ファイバの先端に装着されるレンズ付フェルールと、該レンズ付フェルールの先端部が挿入される筒状のハウジングと、を備え、
   前記ハウジングが前記光通信装置の筐体に気密に固定されており、
   かつ、前記レンズ付フェルールの先端部が挿入される前記ハウジングの中空部の先端側の開口を塞ぐようにガラス板を設けると共に、該ガラス板をろう付けにより前記ハウジングに気密に固定した
   ことを特徴とする光通信装置。
2. 前記ガラス板は、銀ろう、銅ろう、黄銅ろう、りん銅ろう、アルミニウムろう、または金ろうを用いて、前記ハウジングにろう付け固定されている
   請求項１記載の光通信装置。
3. 前記ハウジングは、溶接により前記光通信装置の筐体に気密に固定されている
   請求項１または２記載の光通信装置。
4. 前記レンズ付フェルールは、前記光ファイバから入射された光をコリメートして出射するか、あるいは入射されたコリメート光を集光して前記光ファイバに出射するコリメートレンズを備えている
   請求項１〜３いずれかに記載の光通信装置。
5. 先端にレンズ付フェルールを装着した光ファイバを対向配置し、前記レンズ付フェルールのレンズを介して光ファイバ同士を光学的に接続する光コネクタにおいて、
   前記両レンズ付フェルールは、その先端部が筒状のハウジングの中空部内にそれぞれ挿入され固定されており、
   前記両ハウジングの先端面同士を当接させ固定することにより、前記両光ファイバを対向配置した状態で固定するように構成されており、
   前記ハウジングの中空部の先端側の開口を塞ぐようにガラス板を設けると共に、該ガラス板をろう付けにより前記ハウジングに気密に固定した
   ことを特徴とする光コネクタ。