JP2014145987A - 光コネクタおよび光コネクタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストダウンに資する光軸を屈曲させることが可能な光コネクタおよび光コネクタ装置の提供。
【解決手段】光ファイバ１３１の端末からの出射光を透過する光透過性の材料からなり、当該光ファイバ１３１の端末からの出射光を反射して光軸を屈曲させる反射部１２２を有する導光部材１２と、この導光部材１２が収容される部材であって、一方側に光ファイバ１３１を有する光ケーブル１３の端末部分が接続される端末接続部１１１、他方側に反射部１２２によって反射された光が入射する光入射部材２３が取り付けられた相手方コネクタ２が嵌合可能な嵌合部１１２を有するハウジング１１と、を備える光コネクタ１（１ａ）とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、光信号の伝送経路を屈曲させることのできる光コネクタおよび光コネクタ装置に関する。

下記特許文献１には光コネクタを中継する中継光コネクタが記載されている。この中継光コネクタは、出射側光ファイバからの出射光をミラーで反射させて入射側光ファイバに入射させる構成を有する。つまり、伝送される光の光軸をミラーによって屈曲させる光コネクタである。

特開２００８−９６７０３号公報

上記特許文献１に記載の構成では、入射側から出射側にかけて光軸が屈曲した伝送経路（光路）を構築するのに、二つの光コネクタと、その光コネクタ同士を繋ぐ中継光コネクタが必要であり、部品点数が多い。また、二つの嵌合箇所が存在するため、伝送経路を構築する際（組立の際）の作業工数が多くなるし、当該嵌合部への塵や汚れの付着によって嵌合部における損失が増加するおそれが高くなる。

本発明は、これらの問題を解決することができる、光軸を屈曲させることが可能な光コネクタおよび光コネクタ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明にかかる光コネクタは、光ファイバの端末からの出射光を透過する光透過性の材料からなり、当該光ファイバの端末からの出射光を反射して光軸を屈曲させる反射部を有する導光部材と、この導光部材が収容される部材であって、一方側に光ファイバを有する光ケーブルの端末部分が接続される端末接続部、他方側に前記反射部によって反射された光が入射する光入射部材が取り付けられた相手方コネクタが嵌合可能な嵌合部を有するハウジングと、を備えることを特徴とする。

前記導光部材には、前記反射部によって反射された光の光線を平行化するコリメートレンズが設けられているとよい。

また、前記反射部は、反射された光の光線が平行になるように構成されていてもよい。

前記嵌合部は、前記反射部によって反射された光が出射される前記導光部材の出射面よりも突出しているとよい。

本発明にかかる光コネクタ装置は、上記いずれかに記載の光コネクタである第一光コネクタと、この第一光コネクタの前記嵌合部に嵌合される被嵌合部が形成されたハウジングを有する第二光コネクタと、を備える光コネクタ装置であって、前記第二光コネクタのハウジング内には、前記導光部材から出射された光を集束させる集束レンズ、およびこの集束レンズによって集束された光が入射する光入射部材が設けられていることを特徴とする。

前記被嵌合部は、前記反射部によって反射された光が入射する前記集束レンズが設けられた導光部材の入射面よりも突出しているとよい。

本発明にかかる光コネクタ、光コネクタ装置は、ハウジングの一方側に光ファイバの端末部分が接続され、他方側に相手方コネクタが嵌合可能な嵌合部が設けられた構成であるため、相手方コネクタを嵌合部接続するだけで光軸を屈曲させることができる。つまり、部品点数、作業工数の削減に資する。また、ハウジングに収容される導光部材内で光線径が拡大されて出射される（導光部材の出射面における光線径が大きい）構成であるため、当該出射面（嵌合部）に塵や汚れが付着することによる接続損失の増加が抑制される。

導光部材に反射した光を平行にするコリメートレンズが設けられていれば、本発明にかかる光コネクタと相手方コネクタの光軸方向（反射部で反射した光の光軸方向）における位置ずれに対する損失の増加が抑制される。

一方、本発明にかかる光コネクタによれば、損失低減のための平行光化を、光軸を屈曲させる反射部によって実現することもできる。つまり、光軸を屈曲させる機能と、光を平行にする機能の両方を反射部にもたせることができる。このようにすれば、導光部材の出射面を平面とすることができる（導光部材の外側にレンズを設ける必要がない）。

導光部材の出射面よりも嵌合部が突出するように構成すれば、当該出射面の損傷や、出射面に対する塵や汚れの付着（損失の増加）を防止することができる。

また、光コネクタ装置において、集束レンズが設けられた導光部材（第二導光部材）の入射面よりも被嵌合部が突出するように構成すれば、当該入射面の損傷や、入射面に対する塵や汚れの付着（損失の増加）を防止することができる。

本発明の一実施形態にかかる光コネクタの外観図である。 本発明の一実施形態にかかる光コネクタの断面を模式的に示した図である（図をわかりやすくするためハッチングは省略している）。 図１および図２に示した本発明の一実施形態にかかる光コネクタが備える導光部材の外観図である。 本発明の一実施形態にかかる光コネクタ装置の断面を模式的に示した図である（図をわかりやすくするためハッチングは省略している）。 図１および図２に示した本発明の一実施形態にかかる光コネクタとは別の実施形態にかかる光コネクタを用いた光コネクタ装置の断面を模式的に示した図である（図をわかりやすくするためハッチングは省略している）。 図４および図５に示した光コネクタ装置が備える第二光コネクタの分解図である。

以下、本発明の一実施形態にかかる光コネクタ１、別の実施形態にかかる光コネクタ１ａを説明する。当該一実施形態にかかる光コネクタ１および別の実施形態にかかる光コネクタ１ａは、ハウジング１１および導光部材１２、１２ａを備え、光ファイバ１３１から出射された出射光の光軸を屈曲させる（光軸Ｘ１から光軸Ｘ２に変化させる）機能をもつ点で共通する。

図１〜図４を参照して本発明の一実施形態にかかる光コネクタ１を説明する。本実施形態にかかる光コネクタ１は、ハウジング１１（第一ハウジング）およびそのハウジング１１内に収容された導光部材１２（第一導光部材）を備える。ハウジング１１は、全体として略「Ｌ」字状に形成された部材である。本実施形態のハウジング１１は、上ハウジング部材１１ｕおよび下ハウジング部材１１ｌを有する。上ハウジング部材１１ｕと下ハウジング部材１１ｌは、内側に空間が形成された部材であり、互いの空間を向き合わせるように突き合わせることで一体化可能な構造（かかる構造は図示せず。一般的な係合構造が適用できる）となっている。

ハウジング１１の一方側には、光ケーブル１３の端末部分が接続される端末接続部１１１が設けられている。光ファイバ１３１およびそれを被覆するシース１３２を有する光ケーブル１３は、その先端で光ファイバ１３１が所定長さ露出した状態にある。この光ファイバ１３１が露出した側における端末部分（シース１３２の端末部分）に接続具１４が固定されている。接続具１４は、先端側が相対的に大径で基端側が相対的に小径である、段差のある形状を有する。端末接続部１１１には、内側が相対的に大径で外側が相対的に小径の段差のある凹部が形成されている。上ハウジング部材１１ｕと下ハウジング部材１１ｌが一体化されるとき、段差のある接続具１４がこの凹部に嵌り込む。接続具１４の相対的に大径の部分が凹部における相対的に大径の部分に嵌り込むため、上ハウジング部材１１ｕと下ハウジング部材１１ｌが一体化された状態においては、光ケーブル１３（接続具１４）は外側に引っ張っても抜けない。また、この接続具１４が段差のある凹部に嵌り込むことにより、光ファイバ１３１が光軸Ｘ１方向に位置決めされる。

ハウジング１１の他方側は、信号の伝達対象となる光入射部材（後述する受光素子や光ファイバなど、光を受光する部分を有するものであればどのようなものであってもよい）が取り付けられた相手方コネクタ（後述する第二光コネクタ２）が嵌合可能な嵌合部１１２である。その嵌合構造は特定の構造に限定されない。本実施形態では、上ハウジング部材１１ｕに設けられたロック突起が、相手方コネクタの係止穴（図示せず）に嵌り込むことにより、両コネクタが嵌合状態となる。相手方コネクタの嵌合方向（相手方コネクタの内側に嵌合部１１２を差し込むときの方向）は、端末接続部１１１に接続された光ケーブル１３の軸線と直交する。

ハウジング１１における端末接続部１１１と嵌合部１１２の間の空間には、導光部材１２が収容されている。導光部材１２は、光ファイバ１３１から出射される光、すなわち信号を伝搬する光（レーザ光）を透過させることが可能な材料で形成されている。具体的な構成は以下の通りである。

導光部材１２は、全体としては直方体のブロックの一部が切り欠かれたような形状を有する。ハウジング１１に収納されたとき、ハウジング１１の一方側（光ケーブル１３側）に位置する端面には、後述する反射部１２２に向かって窪む光ファイバ１３１が挿入される穴（光ファイバ挿入穴１２１）が形成されている。また、ハウジング１１の他方側（相手方コネクタ側）に位置する端面には、コリメートレンズ１２３が形成されている。このコリメートレンズ１２３の幅方向外側には、相手方コネクタと嵌合したとき、後述する位置決め穴２２５に入り込む位置決めピン１２５が設けられている。

反射部１２２は、導光部材１２の上記一方側端面およびそれに直交する他方側端面に対して４５度の角度で傾斜するように切り欠かれた面に設けられた反射材で構成される。具体的には、光ファイバ挿入穴１２１に挿入される光ファイバ１３１の軸線、すなわち光ファイバ１３１から出射される光の光軸Ｘ１と４５度で交わり、かつ上記コリメートレンズ１２３の光軸Ｘ１と４５度で交わる傾斜面である。したがって、光ファイバ挿入穴１２１に挿入された光ファイバ１３１の先端から出射された光は、導光部材１２内部を通り反射部１２２に到達して反射される。その反射された光の光軸Ｘ２は、出射された光の光軸Ｘ１と直交するものとなる。この反射部１２２で反射された光の光軸Ｘ２は、コリメートレンズ１２３の光軸Ｘ２と一致する。

ハウジング１１の内壁面には、導光部材１２の角を引っ掛けることのできる段差が形成されている。これにより、ハウジング１１に対する導光部材１２の位置決めが容易かつ確実になる。また、ハウジング１１内部で導光部材１２が動いてしまうことが防止される。

また、ハウジング１１の嵌合部１１２は、反射部１２２によって反射された光が出射される導光部材１２の出射面１２４よりも突出している。具体的には、嵌合部１１２は、その先端が出射面１２４よりも外側に位置し、出射面１２４を囲繞する。なお、本実施形態の導光部材１２における出射面１２４はコリメートレンズ１２３であるため、ハウジング１１の嵌合部１１２はこのコリメートレンズ１２３よりも突出している。

このような構成を有する本実施形態にかかる光コネクタ１の作用は次の通りである。図４に示すように、信号を伝搬する光（レーザ光）は、導光部材１２内部に位置する光ファイバ１３１の先端から出射され、発散光となって反射部１２２に向かう。反射部１２２に到達した発散光は、当該反射部１２２で反射される。反射部１２２の傾斜は、光ファイバ１３１から出射される光の光軸Ｘ１に対して４５度の角度で傾斜しているため、反射光の光軸Ｘ２も反射部１２２に対して４５度の角度で傾斜したものとなる。つまり、反射光は、出射光（入射光）に対して光軸が９０度屈曲したコリメートレンズ１２３の光軸と一致した光軸Ｘ２をもつ発散光となる。コリメートレンズ１２３に到達した反射光は、コリメートレンズ１２３によって平行化されて導光部材１２の出射面１２４（他方側端面）から出射され、相手方コネクタに取り付けられた集束レンズ２２３（コネクタの嵌合状態においてコリメートレンズ１２３と集束レンズ２２３の光軸Ｘ２は一致する）に向かう。

次に、図５を参照して別の実施形態にかかる光コネクタ１ａを説明する。当該別の実施形態にかかる光コネクタ１ａは、導光部材１２ａの構成が上記光コネクタ１と異なるものである。なお、上記光コネクタ１と同一の構成（構成が全く同じかどうかではなく技術的思想が同一のもの）については同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態にかかる光コネクタ１ａの導光部材１２ａには、コリメートレンズ１２３が設けられていない。また、反射部１２２ａの構成が上記導光部材１２と異なる。導光部材１２ａの反射部１２２ａは、光ファイバ１３１から出射された発散光を、光軸Ｘ１を９０度屈曲させて反射させるとともに、その反射光を平行化する機能を有する。具体的には、反射部１２２ａは４５度に傾斜した面に沿って配置される凹状（凹レンズ形状）の反射面である。反射部１２２ａによって反射した平行光の光軸Ｘ２は、コネクタの嵌合状態において相手方コネクタに設けられる集束レンズ２２３の光軸Ｘ２と一致する。このように、本実施形態にかかる光コネクタ１ａは、光軸Ｘ１を９０度屈曲させる反射部１２２ａが、発散光を平行化する機能を有しているため、上記導光部材１２のようなコリメートレンズ１２３が不要である。

なお、本実施形態の導光部材１２ａにはコリメートレンズ１２３が設けられていないため、反射部１２２ａによって反射した光が出射する出射面１２４は平面である。ハウジング１１の嵌合部１１２は、この平面である出射面１２４よりも突出している。また、この平面である出射面１２４の幅方向外側に位置決めピン１２５が設けられている。また、本実施形態の導光部材１２ａでは、反射部１２２ａによって反射された反射光が平行になるようにするため、光ファイバ１３１の先端から反射部１２２ａまでの光路長が上記光コネクタ１よりも長くする必要がある。そのため、導光部材１２ａが光ファイバ１３１側に突出した部分１２６ａを有する構成となっている。

以下、上記一実施形態にかかる光コネクタ１または別の実施形態にかかる光コネクタ１ａを一方の光コネクタ（第一光コネクタ）とし、この第一光コネクタとそれに嵌合可能な相手方光コネクタ（第二光コネクタ２）とによって構成される光コネクタ装置３、３ａ（第一光コネクタ１と第二光コネクタ２によって構成される光コネクタ装置３（図４）、第一光コネクタ１ａと第二光コネクタ２によって構成される光コネクタ装置３ａ（図５））を説明する。

第一光コネクタ（上記一実施形態にかかる光コネクタ１または別の実施形態にかかる光コネクタ１ａ）の構成は上述した通りである。

図４〜図６に示す第二光コネクタ２は、ハウジング（第二ハウジング２１）および集束レンズ２２３を備える。第二ハウジング２１は、集束レンズ２２３（第二導光部材２２）および光入射部材を収容する部材であり、上ハウジング部材２１ｕおよびそれに下ハウジング部材２１ｌを有する。上ハウジング部材２１ｕと下ハウジング部材２１ｌは、内側に空間が形成された部材であり、互いの空間を向き合わせるように突き合わせることで一体化可能な構造（かかる構造は図示せず。一般的な係合構造が適用できる）となっている。本実施形態では、この第二ハウジング２１内に光入射部材である受光素子２３（受光した光信号を電気信号に変換する光電変換素子）が収容される。受光素子２３は基板２４に実装されている。なお、基板２４には端子２４１が設けられている。第二ハウジング２１には、この端子２４１が内側に位置する出力コネクタ部２１２が設けられている。出力コネクタ部２１２に図示されない相手方コネクタが嵌合されることにより、当該相手方コネクタに接続された装置と受光素子２３とが（基板２４に形成された回路を介して）電気的に接続される。

第二ハウジング２１は、第一光コネクタ１、１ａの嵌合部１１２と嵌合可能な被嵌合部２１１を有する。この嵌合部１１２と被嵌合部２１１の嵌合構造は、周知の構造（一般的なコネクタハウジング同士の嵌合構造）が適用できるから説明は省略する。

この基板２４には、第二導光部材２２が固定されている。第二導光部材２２は、内側に空間が形成された有底の筒状の部材であり、信号を伝搬する光を透過する材料で形成されている。第二導光部材２２の内側の空間に上記基板２４に実装された受光素子２３が位置する。筒状の部分の外面には、幅方向外側に向かって突出した取付突起２２４が形成されている。この取付突起２２４が第二ハウジング２１に形成された凹部に嵌め込まれることにより、第二ハウジング２１に対して第二導光部材２２が位置決め、固定される。

この第二導光部材２２には集束レンズ２２３が形成されている。本実施形態では、第二導光部材２２の筒状部分の底に集束レンズ２２３が形成されている。集束レンズ２２３は、第一光コネクタ１、１ａの（第一）導光部材１２、１２ａ（出射面１２４）から出射された光を、光入射部材である受光素子２３に入射するように集束（集光）させるものである。第一光コネクタ１、１ａと第二光コネクタ２が嵌合状態にあるとき、集束レンズ２２３の光軸は第一光コネクタ１、１ａの反射部１２２、１２２ａで反射された光の光軸および受光素子２３の光軸と一致する（光軸Ｘ２）。

また、第二ハウジング２１の被嵌合部２１１は、反射部１２２、１２２ａによって反射された光が入射する第二導光部材２２の入射面２２６よりも突出している。具体的には、被嵌合部２１１は、その先端が入射面２２６よりも外側に位置し、入射面２２６を囲繞する。

また、本実施形態では、第二導光部材２２の外面（集束レンズ２２３が形成された面の反対側の面）には、位置決め穴２２５が形成されている。この位置決め穴２２５には、第一光コネクタ１、１ａと第二光コネクタ２が嵌合したとき（嵌合部１１２と被嵌合部２１１が嵌合状態となったとき）第一光コネクタ１、１ａの導光部材１２、１２ａに設けられた位置決め突起が入り込む。この位置決め穴２２５と位置決め突起の係合により、反射部１２２、１２２ａで反射された光の光軸Ｘ２が、集束レンズ２２３や受光素子２３の光軸と一致した状態となる。

このような構成を有する本実施形態にかかる光コネクタ装置３、３ａの作用は次の通りである。第一光コネクタとして上記光コネクタ１、光コネクタ１ａのいずれを用いた場合でも、光ファイバ１３１から出射された光は、反射部１２２、１２２ａで屈曲して平行光として出射面１２４から出射される。当該平行光は集束レンズ２２３を通ることで集束光となる。具体的には受光素子２３（光入射部材）の受光面に集光される。これにより、光ファイバ１３１から出力された光信号が受光素子２３まで伝達される。受光素子２３はこの光信号を電気信号に変換して出力する。

このような構成を有する光コネクタ１、１ａや光コネクタ装置３、３ａによれば、次のような効果が奏される。

本実施形態にかかる光コネクタ１、１ａ、光コネクタ装置３、３ａは、ハウジング１１（第一ハウジング）の一方側に光ファイバ１３１の端末部分が接続され、他方側に相手方コネクタ（第二光コネクタ２）が嵌合可能な嵌合部１１２が設けられた構成であるため、相手方コネクタ（第二光コネクタ２）を嵌合部１１２に接続するだけで光軸を屈曲させることができる。つまり、部品点数、作業工数の削減に資する。また、ハウジング１１に収容される導光部材１２、１２ａ内で光線径が拡大されて出射される（導光部材１２、１２ａの出射面１２４における光線径が大きい）構成であるため、当該出射面１２４（嵌合部１１２）に塵や汚れが付着することによる接続損失の増加が抑制される。

また、上記光コネクタ１のように、導光部材１２に反射した光を平行にするコリメートレンズ１２３が設けられていれば、光コネクタ１と相手方コネクタ（第二光コネクタ２）の光軸方向（反射部１２２で反射した光の光軸Ｘ２方向）における位置ずれに対する損失の増加が抑制される。

一方、上記光コネクタ１ａのように、損失低減のための平行光化を、光軸を屈曲させる反射部１２２ａによって実現することもできる。つまり、光軸を屈曲させる機能と、光を平行にする機能の両方を反射部１２２ａにもたせることができる。このようにすれば、導光部材１２ａの出射面１２４を平面とすることができる（導光部材１２ａの外側にレンズを設ける必要がない）。

また、導光部材１２、１２ａの出射面１２４よりも嵌合部１１２が突出するように構成されているため、当該出射面１２４の損傷や、出射面１２４に対する塵や汚れの付着（損失の増加）を防止することができる。また、光コネクタ装置３、３ａにおいて、第二導光部材２２の入射面２２６よりも被嵌合部２１１が突出するように構成されているため、当該入射面２２６の損傷や、入射面２２６に対する塵や汚れの付着（損失の増加）を防止することができる。つまり、嵌合部１１２や被嵌合部２１１を、光コネクタ同士を接続するための要素としてだけでなく、損失増加を防止する要素としても機能させている。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

例えば、上記光コネクタ１、１ａおよび光コネクタ装置３、３ａは、光ファイバ１３１から出射された光の光軸を９０度屈曲させるものであることを説明したが、この角度は９０度に限られない。

１（１ａ） 光コネクタ（第一光コネクタ）
１１ ハウジング（第一光コネクタのハウジング）
１１１ 端末接続部
１１２ 嵌合部
１２（１２ａ） 導光部材（第一光コネクタの導光部材）
１２１ 光ファイバ挿入穴
１２２（１２２ａ） 反射部
１２３ コリメートレンズ
１２４ 出射面
１３ 光ケーブル
１３１ 光ファイバ
１４ 接続具
３（３ａ） 光コネクタ装置
２ 第二光コネクタ（相手方コネクタ）
２１ 第二ハウジング
２２１ 被嵌合部
２２ 第二導光部材
２２３ 集束レンズ
２２６ 入射面
２３ 受光素子（光入射部材）
Ｘ１ （屈曲前の）光軸
Ｘ２ （屈曲後の）光軸

Claims (6)

1. 光ファイバの端末からの出射光を透過する光透過性の材料からなり、当該光ファイバの端末からの出射光を反射して光軸を屈曲させる反射部を有する導光部材と、
   この導光部材が収容される部材であって、一方側に光ファイバを有する光ケーブルの端末部分が接続される端末接続部、他方側に前記反射部によって反射された光が入射する光入射部材が取り付けられた相手方コネクタが嵌合可能な嵌合部を有するハウジングと、
   を備えることを特徴とする光コネクタ。
2. 前記導光部材には、前記反射部によって反射された光の光線を平行化するコリメートレンズが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。
3. 前記反射部は、反射された光の光線が平行になるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光コネクタ。
4. 前記嵌合部は、前記反射部によって反射された光が出射される前記導光部材の出射面よりも突出していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光コネクタ。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光コネクタである第一光コネクタと、
   この第一光コネクタの前記嵌合部に嵌合される被嵌合部が形成されたハウジングを有する第二光コネクタと、
   を備える光コネクタ装置であって、
   前記第二光コネクタのハウジング内には、前記導光部材から出射された光を集束させる集束レンズ、およびこの集束レンズによって集束された光が入射する光入射部材が設けられていることを特徴とする光コネクタ装置。
6. 前記被嵌合部は、前記反射部によって反射された光が入射する前記集束レンズが設けられた導光部材の入射面よりも突出していることを特徴とする請求項５に記載の光コネクタ装置。

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