JP2024004506A - フェルール及び光コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバの位置精度の向上を図ることができるフェルールを提供する。【解決手段】フェルールは、光ファイバ２０を挿入可能なファイバ孔１２が形成されたフェルール本体部を備える。ファイバ孔１２の長手方向から見てファイバ孔１２の内面１４に接する内接円ＩＣの直径寸法は、光ファイバ２０の直径寸法よりも小さい。ファイバ孔１２の内壁１６は、ファイバ孔１２に光ファイバ２０が挿入されることで弾塑性変形する。【選択図】図３

Description

本発明は、フェルール及び光コネクタに関する。

特許文献１には、光ファイバをその長手方向に挿入するファイバ孔（挿入孔）を有するフェルールが開示されている。
特許文献１のフェルールでは、ファイバ孔が断面多角形状に形成されている。特許文献１のフェルールでは、当該ファイバ孔に挿入された断面円形状の光ファイバを、ファイバ孔における多角形の各辺に接触させることで、フェルールにおける光ファイバの位置精度向上を図っている。

実開平１－６４６０２号公報

しかしながら、特許文献１のように、ファイバ孔に挿入した光ファイバを断面多角形状とされたファイバ孔の内面に接触させるだけでは、依然として、光ファイバがファイバ孔内においてファイバ孔の長手方向に直交する方向に動く可能性がある。すなわち、フェルールにおける光ファイバの位置精度をさらに向上する余地がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、光ファイバの位置精度の向上を図ることができるフェルール及び光コネクタを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るフェルールは、光ファイバを挿入可能なファイバ孔が形成されたフェルール本体部を備え、前記ファイバ孔の長手方向から見て前記ファイバ孔の内面に接する内接円の直径寸法は、前記光ファイバの直径寸法よりも小さく、前記ファイバ孔の内壁は、前記ファイバ孔に前記光ファイバが挿入されることで弾塑性変形する。

上記のフェルールでは、光ファイバをファイバ孔に挿入する際に、光ファイバの外周面がファイバ孔の内面に押し付けられる。この際、ファイバ孔の内壁が弾塑性変形することで、光ファイバをファイバ孔に挿入することができる。また、弾塑性変形した内壁の弾性力によって、ファイバ孔に挿入された光ファイバをファイバ孔の長手方向に直交する方向から挟むことができる。これにより、光ファイバをフェルールに対して高い精度で位置決めすることができる。

上記フェルールにおいて、前記内面は、前記長手方向に延び、前記内接円に接する平坦面を含んでもよい。

上記フェルールにおいて、前記長手方向から見て前記内面に対応する前記ファイバ孔の輪郭は、前記光ファイバの直径寸法よりも大きな直径寸法を有する円弧部と、周方向における前記円弧部の両端を結ぶ直線部と、によって構成され、前記直線部は、前記内接円に接してもよい。

上記フェルールにおいて、前記内壁の弾性率は、前記光ファイバの弾性率よりも低くてもよい。

本発明の一態様に係る光コネクタは、前記フェルールと前記ファイバ孔に挿入された光ファイバと、を備え、
前記内壁は前記光ファイバに接することで弾塑性変形してもよい。

本発明によれば、フェルールにおける光ファイバの位置精度の向上を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るフェルールに光ファイバを取り付けた状態を示す斜視図である。 図１のフェルールにおいて、ファイバ孔をその長手方向から見た拡大図である。 図２のファイバ孔と光ファイバとの関係を示す拡大図である。 図２，３のファイバ孔に光ファイバを挿入した状態を示す図である。 ファイバ孔の第一変形例を示す拡大図である。 ファイバ孔の第二変形例を示す拡大図である。 ファイバ孔の第三変形例を示す拡大図である。

以下、本発明に係る一実施形態について、図１～４を参照して説明する。
図１に示すように、光コネクタ１は、フェルール１０と、複数の光ファイバ２０と、を備える。フェルール１０はフェルール本体部１１を備える。フェルール本体部１１には、複数の光ファイバ２０を個別に挿入可能な複数のファイバ孔１２が形成されている。また、フェルール本体部１１には、２つのガイド孔１３が形成されている。フェルール本体部１１は、これらファイバ孔１２及びガイド孔１３が開口する接続端面１１ａを有する。

（方向定義）
本実施形態では、ファイバ孔１２の長手方向を軸方向Ｘと呼ぶ。２つのガイド孔１３が並ぶ方向を左右方向Ｙと呼ぶ。左右方向Ｙは、軸方向Ｘに直交している。軸方向Ｘ及び左右方向Ｙの両方に直交する方向を上下方向Ｚと呼ぶ。また、軸方向Ｘにおける接続端面１１ａ側を前方（＋Ｘ）又は先端側と呼び、その反対側を後方（－Ｘ）又は基端側と呼ぶ。

ファイバ孔１２は、フェルール本体部１１を軸方向Ｘに貫通している。光ファイバ２０は、ファイバ孔１２の後端からファイバ孔１２に挿入される。光ファイバ２０の先端は接続端面１１ａまで到達する。光ファイバ２０のうちファイバ孔１２の後端から後方に延びる部分は、不図示の外皮によって被覆される。
図１において、複数のファイバ孔１２は左右方向Ｙに一列に並んでいるが、複数のファイバ孔１２の配列は任意であってよい。また、フェルール本体部１１に形成されるファイバ孔１２の数は適宜変更可能であり、例えば１つだけでもよい。

２つのガイド孔１３は、それぞれフェルール本体部１１を軸方向Ｘに延びている。各ガイド孔１３には、不図示のガイドピンが挿入可能である。ガイド孔１３やガイドピンは、光コネクタ１を他の光コネクタ等の光学部品と接続する際の位置合わせに利用される。

接続端面１１ａには、ファイバ孔１２に挿入された光ファイバ２０の端面が露出する。接続端面１１ａは、例えば上方から下方に向かうに従って後方に向かうように、上下方向Ｚに対して傾斜していてもよい。このような傾斜を有する接続端面１１ａは、例えばフェルール本体部１１を研磨することで形成できる。

次に、図２～４を参照して本実施形態のファイバ孔１２の詳細を説明する。
図２，３に示すように、軸方向Ｘから見てファイバ孔１２の内面１４に対応するファイバ孔１２の輪郭１５は、円弧部１５１と、周方向における円弧部１５１の両端を結ぶ直線部１５２と、によって構成されている。ファイバ孔１２の輪郭１５の円弧部１５１は、ファイバ孔１２の内面１４のうち曲面領域１４１に対応する。一方、ファイバ孔１２の輪郭１５の直線部１５２は、ファイバ孔１２の内面１４のうち平坦面領域１４２（平坦面）に対応する。軸方向Ｘから見てファイバ孔１２の輪郭１５の直線部１５２に直交する方向（上下方向Ｚ）における寸法Ｈ（直線部直交寸法Ｈ）は、円弧部１５１の直径寸法Ｄｈよりも小さく、軸方向Ｘに直交する方向におけるファイバ孔１２の最小の径寸法となる。図２，３において、ファイバ孔１２の直線部直交寸法Ｈは、円弧部１５１の半径寸法（直径寸法Ｄｈの半分）よりも大きいが、例えば円弧部１５１の半径寸法以下であってもよい。
このように形成されるファイバ孔１２の輪郭１５は、軸方向Ｘから見て円形である光ファイバ２０の輪郭と異なる。

図３に示すように、軸方向Ｘから見てファイバ孔１２の内面１４に接する内接円ＩＣの直径寸法Ｄｉｃは、光ファイバ２０の直径寸法Ｄｆよりも小さい。内接円ＩＣは、軸方向Ｘから見てファイバ孔１２の輪郭１５の内側に配置できる最大面積（最大直径）の円である。本実施形態では、内接円ＩＣがファイバの輪郭１５のうち直線部１５２及び円弧部１５１の両方に接する。また、ファイバ孔１２の内接円ＩＣの直径寸法Ｄｉｃは、ファイバ孔１２の直線部直交寸法Ｈに対応している。また、ファイバ孔１２の輪郭１５の円弧部１５１の直径寸法Ｄｈは、光ファイバ２０の直径寸法Ｄｆよりも大きい。
ファイバ孔１２の内接円ＩＣの直径寸法Ｄｉｃが光ファイバ２０の直径寸法Ｄｆよりも小さいため、ファイバ孔１２の形状を維持した状態で光ファイバ２０をファイバ孔１２に挿入することはできない。

ファイバ孔１２の内面１４を構成する内壁１６は、弾塑性変形するように形成されている。ファイバ孔１２の内壁１６は、ファイバ孔１２の内面１４及びその近傍に位置するフェルール本体部１１の部位である。ファイバ孔１２の内壁１６は、ファイバ孔１２に光ファイバ２０が挿入されることで弾塑性変形する。すなわち、ファイバ孔１２の内面１４が窪むようにファイバ孔１２の内壁１６が弾塑性変形することで、光ファイバ２０をファイバ孔１２に挿入することができる。ファイバ孔１２の内壁１６の弾性率は、光ファイバ２０の弾性率よりも低いことが好ましい。

フェルール本体部１１は、例えば樹脂成形により製造することができる。フェルール本体部１１をなす樹脂は、熱可塑性樹脂であることが好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＣＯＰ（環状オレフィンポリマー）、ＣＯＣ（環状オレフィンコポリマー）などが挙げられる。ＰＰＳ，ＰＢＴ，ＰＥＥＫ，ＬＣＰは結晶性樹脂であり、ＰＥＩは非結晶性樹脂である。また、ＣＯＣ，ＣＯＰは、光を透過可能な非晶性の光学樹脂である。

フェルール本体部１１を熱可塑性樹脂で成形する場合には、ファイバ孔１２を形成するためのコアピンを、フェルール本体部１１成形用の金型のキャビティ内に収容した上で、当該キャビティに溶融した高温の樹脂を流し込み、当該樹脂を冷却する。樹脂の冷却時には、樹脂のうちコアピンに接触する部分（すなわちファイバ孔１２の内壁１６を構成する部分）が急激に冷やされるため、当該部分にはスキン層が形成される。ファイバ孔１２の内壁１６をなすスキン層は、フェルール本体部１１の他の部分と比較して、弾塑性変形しやすい。これにより、弾塑性変形するファイバ孔１２の内壁１６を形成することができる。

図４に示すように、フェルール本体部１１のファイバ孔１２に光ファイバ２０を挿入する際には、光ファイバ２０の外周面がファイバ孔１２の内面１４に押し付けられる。この際、光ファイバ２０に接するファイバ孔１２の内壁１６が圧縮されるように弾塑性変形することで、光ファイバ２０をファイバ孔１２に挿入することができる。また、弾塑性変形した内壁１６の弾性力によって、ファイバ孔１２に挿入された光ファイバ２０を軸方向Ｘに直交する方向（図４において上下方向Ｚ）から挟むことができる。

本実施形態では、ファイバ孔１２の輪郭１５が１つの円弧部１５１と１つの直線部１５２とによって構成されている。このため、ファイバ孔１２に光ファイバ２０を挿入すると、光ファイバ２０は、上下方向Ｚにおいて円弧部１５１をなす曲面領域１４１と直線部１５２をなす平坦面領域１４２との間に挟まれる。
ここで、平坦面領域１４２に対する光ファイバ２０の接触面積は、曲面領域１４１に対する光ファイバ２０の接触面積よりも小さい。このため、光ファイバ２０がファイバ孔１２の曲面領域１４１と平坦面領域１４２との間に挟まれた状態では、平坦領域をなす内壁１６が大きく弾塑性変形し、曲面領域１４１をなす内壁１６はほとんど弾塑性変形しない。

以上説明したように、本実施形態のフェルール１０及び光コネクタ１によれば、軸方向Ｘから見てファイバ孔１２の内面１４に接する内接円ＩＣの直径寸法Ｄｉｃが、光ファイバ２０の直径寸法Ｄｆよりも小さい。また、ファイバ孔１２の内壁１６は、ファイバ孔１２に光ファイバ２０が挿入されることで弾塑性変形する。このため、光ファイバ２０をファイバ孔１２に挿入した状態では、弾塑性変形した内壁１６の弾性力によって、ファイバ孔１２に挿入された光ファイバ２０を軸方向Ｘに直交する方向から挟むことができる。これにより、光ファイバ２０をフェルール１０に対して高い精度で位置決めすることができる。すなわち、フェルール１０における光ファイバ２０の位置精度の向上を図ることができる。
この効果は、フェルール１０に取り付けられる光ファイバ２０の直径寸法Ｄｆが極めて小さい場合に特に有用である。直径寸法Ｄｆが小さい光ファイバ２０では、フェルール１０における光ファイバ２０の位置が微小にずれただけでも、光信号の伝送損失が大きくなってしまうためである。特に、光ファイバ２０のうち光信号が透過するコアの寸法が小さい場合は、コアの微小な位置ずれの影響が顕著である。

また、本実施形態のフェルール１０では、ファイバ孔１２の内面１４は、軸方向Ｘに延び、ファイバ孔１２の内接円ＩＣに接する平坦面領域１４２（平坦面）を含む。このため、光ファイバ２０をファイバ孔１２に挿入した状態では、軸方向Ｘから見て円形の光ファイバ２０が、ファイバ孔１２の平坦面領域１４２のうち局所的な領域に押し付けられる（図４参照）。これにより、光ファイバ２０が押し付けられるファイバ孔１２の内壁１６の弾性率が高くても、当該内壁１６を確実に弾塑性変形させることができる。

また、本実施形態のフェルール１０では、軸方向Ｘから見たファイバ孔１２の輪郭１５が、光ファイバ２０の直径寸法Ｄｆよりも大きな直径寸法を有する円弧部１５１と、周方向における円弧部１５１の両端を結ぶ直線部１５２によって構成されている。また、直線部１５２は内接円ＩＣに接する。このため、ファイバ孔１２に挿入された光ファイバ２０は、ファイバ孔１２の内面１４のうち、円弧部１５１をなす曲面領域１４１と、直線部１５２をなす平坦面領域１４２との間に挟まれる。また、この状態では、平坦面領域１４２をなす内壁１６が大きく弾塑性変形し、曲面領域１４１をなす内壁１６はほとんど弾塑性変形しない。すなわち、ファイバ孔１２の内壁１６のうち実質的に一箇所だけが弾塑性変形する（図４参照）。これにより、一箇所における内壁１６の弾塑性変形の大きさを調整あるいは制御するだけで、光ファイバ２０をファイバ孔１２において所望の位置に簡単に位置決めすることができる。言い換えれば、ファイバ孔１２に対する光ファイバ２０の挿入に伴ってファイバ孔１２の内壁１６が複数箇所で弾塑性変形する場合と比較して、光ファイバ２０をフェルール１０において簡単かつ高い精度で位置決めすることができる。また、ファイバ孔１２に対する光ファイバ２０の挿入に伴ってファイバ孔１２の内壁１６が塑性変形した場合でも、光ファイバ２０とファイバ孔１２の内面１４との接触部分に隙間が生じないため、高い精度での位置決めが可能である。

また、本実施形態のフェルール１０では、ファイバ孔１２の内壁１６の弾性率が光ファイバ２０の弾性率よりも低い。これにより、ファイバ孔１２に挿入された光ファイバ２０がファイバ孔１２の内面１４の間に挟まれても、当該光ファイバ２０が変形することを防ぐことができる。すなわち、光ファイバ２０の保護を図ることができる。

以上、本発明の詳細について説明したが、本発明は上述した実施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において種々の変更を加えることができる。

本発明のフェルールにおいて、ファイバ孔の内面１４は、上記実施形態のように内接円ＩＣに接する平坦面領域１４２（平坦面）を１つだけ含むことに限らず、例えば図５～７に示すように、当該平坦面領域１４２を複数含んでもよい。言い換えれば、軸方向Ｘから見たファイバ孔１２Ａ～１２Ｃの輪郭１５は、ファイバ孔１２Ａ～１２Ｃの周方向に並ぶ複数の直線部１５２によって構成されてもよい。
図５に示すファイバ孔１２Ａでは、内接円ＩＣに接する３つの平坦面領域１４２（直線部１５２）が周方向に並んでいる。これにより、当該ファイバ孔１２Ａに光ファイバ２０を挿入する際には、光ファイバ２０が３つの平坦面領域１４２（直線部１５２）に押し付けられる。

図６に示すファイバ孔１２Ｂでは、内接円ＩＣに接する５つの平坦面領域１４２（直線部１５２）が周方向に並んでいる。これにより、当該ファイバ孔１２Ｂに光ファイバ２０を挿入する際には、光ファイバ２０が５つの平坦面領域１４２（直線部１５２）に押し付けられる。
図７に示すファイバ孔１２Ｃでは、内接円ＩＣに接する６つの平坦面領域１４２（直線部１５２）が周方向に並んでいる。これにより、当該ファイバ孔１２Ｃに光ファイバ２０を挿入する際には、光ファイバ２０が６つの平坦面領域１４２（直線部１５２）に押し付けられる。
図５～７に例示するファイバ孔１２Ａ～１２Ｃでは、複数の平坦面領域１４２（直線部１５２）が周方向に等間隔で並んでいるが、これに限ることはない。

本発明のフェルールにおいて、ファイバ孔の内面１４（輪郭１５）は、平坦面領域１４２（直線部１５２）を含まなくてもよい。軸方向Ｘから見たファイバ孔の輪郭１５は、例えば楕円形に形成されてもよい。

本発明のフェルールにおいて、ファイバ孔の内壁１６は、弾塑性変形するように構成されることに限らず、例えば弾性変形するように構成されてもよい。

１…光コネクタ、１０…フェルール、１１…フェルール本体部、１２…ファイバ孔、１４…内面、１４２…平坦面領域（平坦面）、１５…輪郭、１５１…円弧部、１５２…直線部、１６…内壁、２０…光ファイバ、Ｄｆ…光ファイバ２０の直径寸法、Ｄｈ…円弧部１５１の直径寸法、Ｄｉｃ…内接円ＩＣの直径寸法、ＩＣ…内接円

Claims (5)

1. 光ファイバを挿入可能なファイバ孔が形成されたフェルール本体部を備え、
   前記ファイバ孔の長手方向から見て前記ファイバ孔の内面に接する内接円の直径寸法は、前記光ファイバの直径寸法よりも小さく、
   前記ファイバ孔の内壁は、前記ファイバ孔に前記光ファイバが挿入されることで弾塑性変形するフェルール。
2. 前記内面は、前記長手方向に延び、前記内接円に接する平坦面を含む請求項１に記載のフェルール。
3. 前記長手方向から見て前記内面に対応する前記ファイバ孔の輪郭は、前記光ファイバの直径寸法よりも大きな直径寸法を有する円弧部と、周方向における前記円弧部の両端を結ぶ直線部と、によって構成され、
   前記直線部は、前記内接円に接する請求項１又は２に記載のフェルール。
4. 前記内壁の弾性率は、前記光ファイバの弾性率よりも低い請求項１から３のいずれか一項に記載のフェルール。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のフェルールと、
   前記ファイバ孔に挿入された光ファイバと、を備え、
   前記内壁は前記光ファイバに接することで弾塑性変形している光コネクタ。

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