JP2023125669A - フェルール、光コネクタおよび光コネクタモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光伝送体を容易に位置合わせすることができ、かつ光伝送体が折れにくいフェルールを提供すること。【解決手段】本発明のフェルールは、光伝送体を保持するための光伝送体保持部材と、前記光伝送体保持部材が挿入されるフェルール本体と、を有する。前記フェルール本体は、前記光伝送体保持部材を挿入される挿入部と、前記光伝送体保持部材に保持された前記光伝送体に対向するように配置された第１光学面と、前記挿入部に前記光伝送体保持部材が挿入されたときに、前記光伝送体保持部材の位置を決めるための位置決め部と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、フェルール、光コネクタおよび光コネクタモジュールに関する。

光伝送体（例えば、光ファイバーや光導波路）が配置され、光伝送体からの光を受け入れるフェルールが知られている。フェルールは光伝送体の端部を適切な位置に配置できるように構成される。

たとえば、特許文献１は、基板と光コネクタ（フェルール）との間に配置される光中継器を開示している。光コネクタ（フェルール）は、本体部、２本の位置決めピンおよび複数の光ファイバー孔を有している。

特開２０１６－１８０９４６号公報

特許文献１に示されるような従来のフェルールにおいて、シングルモード方式の光ファイバーを用いようとする場合、光ファイバーの端面の位置をより正確に合わせることが必要となる。また、光ファイバー孔に光ファイバーを挿入する際に光ファイバーが折れてしまうリスクがある。

本発明の目的は、光伝送体を容易に位置合わせすることができ、かつ光伝送体が折れにくいフェルールを提供することである。また、本発明の別の目的は、上記フェルールを有する光コネクタおよび光コネクタモジュールを提供することである。

本発明のフェルールは、光伝送体を保持するための光伝送体保持部材と、前記光伝送体保持部材が挿入されるフェルール本体と、を有するフェルールであって、前記フェルール本体は、前記光伝送体保持部材を挿入される挿入部と、前記光伝送体保持部材に保持された前記光伝送体の端面に対向するように配置された第１光学面と、前記挿入部に前記光伝送体保持部材が挿入されたときに、前記光伝送体保持部材の位置を決めるための位置決め部と、を有する。

本発明の光コネクタは、上記のフェルールと、上記の光伝送体保持部材に保持された光伝送体とを有する。

本発明の光コネクタモジュールは、上記の光コネクタを含む。

本発明によれば、光伝送体を容易に位置合わせすることができ、かつ光伝送体が折れにくいフェルールを提供することができる。また、本発明によれば、上記フェルールを有する光コネクタおよび光コネクタモジュールを提供することができる。

図１Ａは、実施の形態１に係る光コネクタの透過斜視図であり、図１Ｂは実施の形態１に係る光コネクタの断面図である。 図２Ａは、実施の形態１に係るフェルール本体の平面図であり、図２Ｂは、底面図である。 図３Ａは、実施の形態１に係るフェルール本体の正面図であり、図３Ｂは、背面図であり、図３Ｃは、左側面図であり、図３Ｄは、右側面図である。 図４Ａ、Ｂは、実施の形態１に係るフェルール本体の断面図である。 図５Ａは、実施の形態１に係る光伝送体保持部材の斜視図であり、図５Ｂは、平面図であり、図５Ｃは、正面図であり、図５Ｄは、右側面図である。 図６Ａは、実施の形態２に係る光コネクタの透過斜視図であり、図６Ｂは、断面図である。 図７Ａは、実施の形態２に係るフェルール本体の背面図であり、図７Ｂは断面図である。 図８Ａは、実施の形態２に係る光伝送体保持部材の斜視図であり、図８Ｂは、平面図であり、図８Ｃは、正面図であり、図８Ｄは右側面図である。 図９Ａは、実施の形態３に係る光コネクタの透過斜視図であり、図９Ｂは、断面図である。 図１０Ａ、Ｂは実施の形態３に係るフェルールの背面図である。

［実施の形態１］
（光コネクタの構成）
図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る光コネクタ１００の構成を示す透過斜視図であり、図１Ｂは断面図である。

図１Ａ、Ｂに示されるように、本実施の形態に係る光コネクタ１００は、光伝送体１１０と、フェルール１２０とを有する。フェルール１２０は、フェルール本体１２１と、光伝送体保持部材１３０とを有する。光伝送体保持部材１３０は、光伝送体１１０を保持する。光伝送体保持部材１３０は、光伝送体１１０を保持した状態で、フェルール本体１２１に挿入される。光伝送体保持部材１３０がフェルール本体１２１に挿入されると、フェルール本体１２１が有する位置決め部１２５により、光伝送体保持部材１３０が位置決めされ、光伝送体１１０の端部がフェルール本体１２１の第１光学面１２３に対して位置合わせされる。このように、本発明では、光伝送体保持部材１３０をフェルール本体１２１に挿入すると位置決め部１２５により光伝送体１１０を位置合わせすることができる。本実施の形態に係る光コネクタ１００は、ハウジング、スプリングクランプ構造部などとともに、光コネクタモジュールとして使用できる。

光伝送体１１０の数は、特に限定されず、単数でも複数でもよい。本実施の形態において、光伝送体１１０は、複数である。複数の光伝送体１１０は、被覆部１１１によって一列に束ねられてリボン状になっている。

光伝送体１１０の種類は、特に限定されない。光伝送体１１０の種類の例には、光ファイバー、光導波路が含まれる。本実施の形態では、光伝送体１１０は、光ファイバーである。また、光ファイバーは、シングルモード方式でもよいし、マルチモード方式でもよい。

（フェルールの構成）
上記のとおり、フェルール１２０は、フェルール本体１２１と、光伝送体保持部材１３０とを有する。フェルール１２０は、フェルール本体１２１に、光伝送体１１０を保持する光伝送体保持部材１３０を挿入した状態で使用される。また、本実施の形態では、２つの同一形状のフェルール１２０を組み合わせて使用されうる。具体的には、一方のフェルール１２０を天面を上にして配置し、他方のフェルール１２０を底面を上にして配置した状態で、２つのフェルール１２０の正面の凹凸を互いに嵌合させることで、それぞれのフェルール１２０に保持されている光伝送体を光学的に結合することができる。以下、フェルール本体１２１の構成および光伝送体保持部材１３０の構成を順番に説明する。

図２Ａは、本発明の実施の形態１に係るフェルール本体１２１の平面図であり、図２Ｂは底面図である。図３Ａは、本発明の実施の形態１に係るフェルール本体１２１の正面図であり、図３Ｂは、背面図であり、図３Ｃは、左側面図であり、図３Ｄは、右側面図である。図４Ａ、Ｂは、本発明の実施の形態１に係るフェルール本体１２１の断面図である。図４Ａは、図３ＡのＡ－Ａ線に沿う断面図であり、図４Ｂは、図３ＡのＢ－Ｂ線に沿う断面図である。

なお、以下の説明では、図３Ａに示されるようにフェルール本体１２１を正面視および背面視したときに、フェルール本体１２１の底面に沿う方向を「Ｘ方向」とする。また、Ｘ方向に直交する方向を「Ｙ方向」とする。「Ｙ方向」は、フェルール本体１２１を正面視および背面視したときに、側面に沿う方向（高さ方向）である。また、「Ｚ方向」は「Ｘ方向」および「Ｙ方向」に直交する方向である。「Ｚ方向」は、フェルール本体１２１を側面視したときに、フェルール本体１２１の底面に沿う方向である。本実施の形態では、複数の光伝送体１１０は、Ｘ方向に配列されており、Ｚ方向に延在している。

図２Ａ～図４Ｂに示されるように、フェルール本体１２１は、略直方体形状の部材である。フェルール本体１２１は、挿入部１２２と、第１光学面１２３と、位置決め部１２５とを有する。

挿入部１２２は、光伝送体保持部材１３０が挿入される部分である。挿入部１２２は、フェルール本体１２１の背面に開口する凹部である。挿入部１２２の形状は、光伝送体保持部材１３０の形状に合わせて適宜設定されれば良い。本実施の形態では、光伝送体保持部材１３０の形状は略平板状（略直方体状）であり、挿入部１２２も略直方体状である。また、図３Ｂからわかるように、挿入部１２２の開口部は、Ｘ方向およびＹ方向に延びる略矩形状である。

図４Ａ、Ｂに示されるように、第１光学面１２３は、光伝送体保持部材１３０に保持された光伝送体１１０の端面と対向する面である。第１光学面１２３は、光伝送体１１０の端面からの光を入射させるか、または、第１光学面１２３と対向する位置に配置された第２光学面１２４から入射した光を光伝送体１１０の端面に向けて出射させる面である。第１光学面１２３は平面でもよいし、曲面でもよい。また、第１光学面１２３は、挿入部１２２への光伝送体保持部材１３０の挿入方向（Ｚ方向）に対して傾斜する傾斜面であってもよい。このように第１光学面１２３が傾斜面であることで、光伝送体１１０からの光が第１光学面１２３で反射して光伝送体１１０に戻ることが抑制される。なお、本発明において、光伝送体１１０の端面の挿入方向（Ｚ方向）の位置は、光伝送体１１０が第１光学面１２３に接触することで決められなくてもよい。本発明においては、光伝送体１１０のＺ方向の位置は、光伝送体１１０を保持する光伝送体保持部材１３０と、フェルール本体１２１とによって決めることができるからである。

第２光学面１２４は、第１光学面１２３と対向するように配置された面である。第２光学面１２４は第１光学面１２３から入射した光伝送体１１０からの光をフェルール本体１２１の外に出射させる面である。また、第２光学面１２４は、フェルール本体１２１の外部からの光をフェルール本体に入射させる面であってもよい。第２光学面１２４は平面であってもよいし、曲面であってもよい。本実施の形態において、第２光学面１２４は曲面であり、より具体的には凸レンズである。

位置決め部１２５は、挿入部１２２に光伝送体保持部材１３０が挿入されたときに、光伝送体保持部材１３０に接触してその位置を決める部分である。本実施の形態では、光伝送体保持部材１３０は、位置決め部１２５において、フェルール本体１２１に圧入されている。より具体的には、本実施の形態では、位置決め部１２５は、挿入部１２２の内面において、挿入部１２２の開口から第１光学面１２３に向かうにつれて先細るテーパー面である（図４Ａ、Ｂ参照）。テーパー面に位置決め部が配置されていることで、挿入部１２２に光伝送体保持部材１３０が徐々に挿入する際に、両者の間のクリアランスが徐々に小さくなり、最後には光伝送体保持部材１３０と位置決め部１２５とが接触して、光伝送体保持部材１３０が位置決めされる（図１Ａ、Ｂ参照）。接触する範囲、位置（位置決め部１２５の範囲、位置）などは適宜設定されれば良い。図４Ａおよび図４Ｂでは傾斜角度が小さいためわかりにくいが、本実施の形態においては、位置決め部１２５として機能するテーパー面は、少なくとも、挿入部１２２の最奧部近傍に配置されている。

位置決め部１２５は、図４Ａに示されるように、ＸＺ平面で断面視したときに、挿入部１２２の内面において、Ｘ方向において対向するように配置されることが好ましい。このようにすることで、光伝送体保持部材１３０のＸ方向の位置を決めやすくなる。

また、位置決め部１２５は、図４Ｂに示されるように、ＹＺ平面で断面視したときに、挿入部１２２の内面において、Ｙ方向において対向するように配置されることが好ましい。このようにすることで、光伝送体保持部材１３０のＹ方向の位置を決めやすくなる。

図５Ａは、光伝送体保持部材１３０の斜視図であり、図５Ｂは平面図であり、図５Ｃは正面図であり、図５Ｄは右側面図である。図５Ａ～Ｄでは、光伝送体保持部材１３０が光伝送体１１０を保持している状態を示している。本実施の形態において、光伝送体保持部材１３０は、複数の貫通孔を有しており、この貫通孔に光伝送体１１０が挿入されることで光伝送体１１０を保持する。

図５Ａ、Ｂに示されるように、光伝送体保持部材１３０は略平板状（略直方体状）である。光伝送体保持部材１３０の形状は、フェルール本体１２１の挿入部１２２に挿入されたときに、位置決め部１２５により適切な位置に位置決めされるように構成されている限り特に制限されない。具体的には、光伝送体保持部材１３０の形状は、位置決め部１２５と接触する部分を有するように構成されていればよい。

光伝送体保持部材１３０において光伝送体保持部材１３０の位置決め部１２５と接触する面は、テーパー面であってもよいしテーパー面でなくてもよい。具体的には、光伝送体保持部材１３０を平面視したときに、左右の側面は、平行であってもよいし、挿入部１２２の開口から第１光学面１２３に向かうにつれて先細るように構成されていてもよい。また、光伝送体保持部材１３０を側面視したときに、上下の側面が平行であってもよいし、挿入部１２２の開口から第１光学面１２３に向かうにつれて先細るように構成されていてもよい。

（効果）
本実施の形態に係るフェルール１２０によれば、光伝送体１１０は、光伝送体保持部材１３０により保持された状態でフェルール本体１２１に挿入されるため、第１光学面１２３に対して光伝送体１１０の端面を位置決めする際に折れにくい。また、位置決め部１２５としてのテーパー面により光伝送体１１０を保持する光伝送体保持部材１３０が適切な位置に容易に配置される。これにより、第１光学面１２３に対して光伝送体１１０の端面の位置を容易に決めることができる。

［実施の形態２］
（光コネクタおよびフェルールの構成）
図６Ａは、本発明の実施の形態２に係る光コネクタ２００の構成を示す透過斜視図であり、図６Ｂは断面図である。図７Ａは、実施の形態２に係るフェルール本体２２１の背面図であり、図７Ｂは、図７ＡのＢ－Ｂ線に沿う断面図である。図８Ａは、実施の形態２に係るフェルール本体２２１に挿入される光伝送体保持部材２３０の斜視図であり、図８Ｂは平面図であり、図８Ｃは正面図であり、図８Ｄは右側面図である。実施の形態２において、実施の形態１と同様の部材については同様の符号を付してその説明を省略する。

フェルール本体２２１は、図７Ａ、Ｂに示されるように、位置決め部として、挿入部２２２への挿入方向（Ｚ方向）に延在する凹条２２３を有する点で実施の形態１に係るフェルール本体１２１と異なる。また、光伝送体保持部材２３０は、上記の凹条２２３とともに光伝送体保持部材２３０の位置を決めるための凸条２３１を有する。凸条２３１は、挿入部２２２への挿入方向（Ｚ方向）に延在する。本実施の形態において、凹条２２３と凸条２３１とは嵌合して光伝送体保持部材２３０の位置を決める。

上記では、フェルール本体２２１が凹条２２３を有し、光伝送体保持部材２３０が凸条２３１を有する例を説明したが、フェルール本体２２１が凸条を有し、光伝送体保持部材２３０が凹条を有していてもよい。

（効果）
実施の形態２に係るフェルール２２０によれば、光伝送体１１０は、光伝送体保持部材２３０により保持された状態でフェルール本体２２１に挿入されるため、第１光学面１２３に対して光伝送体１１０の端面を位置決めする際に折れにくい。また、凸条と凹条とによって光伝送体１１０を保持する光伝送体保持部材１３０が適切な位置に容易に配置される。これにより、第１光学面１２３に対して光伝送体１１０の端面の位置を容易に決めることができる。

［実施の形態３］
図９Ａは、本発明の実施の形態３に係る光コネクタ３００の構成を示す透過斜視図であり、図９Ｂは断面図である。光コネクタ３００およびフェルール３２０において、光コネクタ１００およびフェルール１２０と同様の構成については同様の符号を付してその説明を省略する。

フェルール３２０は、光伝送体保持部材１３０が挿入部１２２に挿入された状態において、光伝送体１１０の端面と第１光学面１２３との間の空間と、外部とを連通する接着剤導入部３２２を有する。図９Ａ、Ｂにおいては、接着剤導入部３２２は、フェルール本体３２１に設けられた、挿入部１２２とフェルール本体３２１の外部とを連通させる貫通孔である。図９Ａ、Ｂに示される例では、貫通孔である接着剤導入部３２２から光透過性の接着剤を導入することで、光伝送体１１０の端面と第１光学面１２３との間を接着剤で充填しつつ、光伝送体保持部材１３０をフェルール本体３２１に対して固定することができる。

貫通孔はフェルール本体３２１の表側に開口するように設けられていてもよいし、フェルール本体３２１の裏側に開口するように設けられていてもよい。本実施の形態においては、貫通孔は、フェルール本体３２１の表側に開口している。

図１０Ａ、Ｂは、接着剤導入部３２２の他の例を示す図である。図１０Ａ、Ｂは光伝送体保持部材１３０が挿入された状態のフェルール本体３２１の背面図である。接着剤導入部３２２は、図１０Ａ、Ｂに示されるように、挿入部１２２の内面に配置された凹部であってもよい。この凹部により、光伝送体保持部材１３０の側面と挿入部１２２の内面との間に空間が形成される。このような空間であれば、接着剤を導入することができるので、接着剤導入部３２２として機能させることができる。

図１０Ａに示される接着剤導入部３２２は、フェルール本体３２１の挿入部１２２の内面のうちＸ方向の両端部に配置された２つの凹条である。これらの凹条は、光伝送体保持部材の挿入方向（Ｚ方向）に延在している。

図１０Ｂに示される接着剤導入部３２２は、フェルール本体３２１の挿入部１２２の内面のうち天面および底面に設けられた４つの凹条である。

（効果）
実施の形態３に係るフェルール３２０によれば、実施の形態１に係るフェルール１２０の効果に加えて、接着剤を用いて光伝送体保持部材１３０をフェルール本体３２１に容易に固定することができる。

本発明に係るフェルールは、光伝送体が折れることを防ぎつつ光伝送体を容易に位置合わせできるため、光伝送体を用いた光通信を高精度に行うために有用である。

１００、２００、３００ 光コネクタ
１１０ 光伝送体
１１１ 被覆部
１２０、２２０、３２０ フェルール
１２１、２２１、３２１ フェルール本体
１２２、２２２ 挿入部
１２３ 第１光学面
１２４ 第２光学面
１２５ 位置決め部
１３０、２３０ 光伝送体保持部材
２２３ 凹条
２３１ 凸条
３２２ 接着剤導入部

Claims (10)

1. 光伝送体を保持するための光伝送体保持部材と、前記光伝送体保持部材が挿入されるフェルール本体と、を有するフェルールであって、
   前記フェルール本体は、
   前記光伝送体保持部材が挿入される挿入部と、
   前記光伝送体保持部材に保持された前記光伝送体の端面に対向するように配置された第１光学面と、
   前記挿入部に前記光伝送体保持部材が挿入されたときに、前記光伝送体保持部材の位置を決めるための位置決め部と、
   を有する、
   フェルール。
2. 前記光伝送体保持部材は、前記位置決め部において、前記フェルール本体に圧入されている、請求項１に記載のフェルール。
3. 前記挿入部は、凹部の内面であって、
   前記位置決め部は、前記挿入部における対向する２つの内面に配置された、前記挿入部の開口から前記第１光学面に向かうにつれて先細るテーパー面である、請求項１または２に記載のフェルール。
4. 前記光伝送体保持部材は、前記挿入部への挿入方向に延在する凸条または凹条を有し、
   前記位置決め部は、前記挿入部の開口から前記第１光学面の方向に延在する、前記凸条または凹条に対応する形状の凹条または凸条である、請求項１に記載のフェルール。
5. 前記第１光学面は、前記挿入部への前記光伝送体保持部材の挿入方向に対して傾斜する傾斜面である、請求項１～４のいずれか一項に記載のフェルール。
6. 前記光伝送体保持部材が前記挿入部に挿入された状態において、前記光伝送体保持部材に保持された前記光伝送体の端面と前記第１光学面との間の空間と、外部とを連通する接着剤導入部を有する、請求項１～５のいずれか一項に記載のフェルール。
7. 前記接着剤導入部は、前記挿入部の内面に配置された凹部を含む、請求項６に記載のフェルール。
8. 前記接着剤導入部は、前記フェルール本体に配置された貫通孔を含む、請求項６に記載のフェルール。
9. 請求項１～８のいずれか一項に記載のフェルールと、
   前記光伝送体保持部材に保持された光伝送体と、
   を有する、光コネクタ。
10. 請求項９に記載の光コネクタを含む、
    光コネクタモジュール。