JP2872411B2 - マルチチャンネル光ファイバ・コネクタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術的背景） 本発明は、光ファイバ・センサ・アレイの使用を容易
にするための装置、特に、同時の複数の信頼できる低損
失光学相互接続コネクタに関する。

（背景技術） 水中の災害を検知するためのソナーをベースとするシ
ステムは、水中の目的物の存在と位置を示す信号を発生
するためのハイドロホンタイプの圧力トランスデューサ
を使用している。能動型のシステムの場合、水中の目的
物は母船で発生し母船から送信される音響信号により検
知される。処理された反射音響信号により、潜水艦のよ
うな水中の目的物の性格、位置、速度およびその他の特
徴を検知することができる。受動型のシステムの場合、
音響信号は水中の目的物が発生し発射する。

光ファイバ（対面電気）技術を使用すれば、ハイドロ
ホンの設計に多くの利点がある。光ファイバ・システム
は、電気的に受動なので、電気素子が水に露出すること
により生ずる危険はない。センサ自身が光学装置である
ので、全光学遠隔測定データシステムの使用が容易にな
る。完全に光学的な検知／遠隔測定システムの場合に
は、外来の電磁ノイズが除去される。他の利点として
は、システムのバンド幅の増大および重量のかなりの軽
減などがある。

光ファイバ・ハイドロホンが発生する光学的信号は、
光ファイバ内を通って伝送される。糸状の光ファイバ
は、必要な場合、ある光ファイバ内の信号を他の光ファ
イバに光学的に結合するために、機械的なファイバ端部
を正確に検知することができるように、機械的端末素子
と係合する必要があるどちらかといえば薄膜状の素子で
ある。通常の光ファイバの端末は、周知の光学的フェル
ールである。その一つのタイプ、磁器フェルールは、光
ファイバを保持するための接着性の内部を持つ（例え
ば、ジルコニアのような）シェルからなっている。都合
の悪いことに、ジルコニアと接着剤の熱膨張係数が違っ
ているので、接着剤が内部に流入し性能を劣化させてし
まう。この改善策の一つは、炭化タングステン製のシェ
ルと光ファイバの端末の周囲を取り巻くニッケル／銀充
填物質からなる炭化タングステンのフェルールを使用す
ることである。シェルおよび充填物質の熱膨張係数は、
相互にそれほど異なっていないので、接着剤が有意に入
り込んだり、流れ込んだりすることによって起こる問題
を避けることができる。市場で入手できる炭化タングス
テンのフェルールの例としては、FC−PC、ST−PCおよび
DINの名称で知られているスイス、ローソン所在のダイ
アモンド社製品がある。

通常の用途の場合、光学ソナーシステムは、分析およ
び信号処理の目的で音響信号の空間的分布状態を集める
ための、複数の音響ハイドロホンからなる予め定めた水
中に沈めることができるアレイを使用している。光ファ
イバ・ハイドロホン・アレイは、通常、保護外装ジャケ
ット内の光ファイバ装置からなる牽引ケーブルの端部に
固定されてるホース状の素子内に収容されている。上記
ケーブルの例は、「光ファイバ送信システム用の電気光
学機械的ケーブル」という表題のスタンニッツの米国特
許第4,952,012号に開示されている。アレイからのデー
タの処理は、周知であり、例えば、光波技術、LT−５
巻、７号の947−952ページの「移送キャリヤ技術を使用
した干渉計センサの多重化」という表題の論文でA.ダン
トリッチ等が論考している。

光ファイバ牽引アレイは、光学的センサ・システムの
素子と認識されているが、その実用は多くの困難な機械
的および光学的設計上の問題のために複雑なものとなっ
ている。牽引光ファイバ・ハイドロホン・アレイは、そ
れぞれが直列のハイドロホン装置を内蔵しているホース
状のカバーからなる複数のアレイ・モジュールを持つこ
とができる。モジュールは、さらに、相互に接続され、
牽引ケーブルに接続される。母船との光学的接続は、ハ
イドロホンを通して行わなければならない。非常に多く
のハイドロホンを含んでいるアレイの場合には、それに
対応して多くの信頼できる光学的接続を行い、良好に作
動するように同時に保守を行わなければならない。

動作環境のもとで、多くの信頼できる光学的接点の保
守を行うことは、面倒なものである。電気的接続と違っ
て、光ファイバの接続は、部材を光学的に正確に整合す
る必要があり、環境に由来する力が存在すると、有意に
劣化する恐れがある。光ファイバの端末が正確に整合で
きないと、有意の光学信号の損失を生ずる場合がある。
このことは、本質的には接触が維持できればそれでいい
という電気的接続とは対照的である。

音響検知システムが頻繁に軍用に使用されているため
に、ハイドロホン・システムは、しばしば商業上の仕様
を上回る厳格な軍用仕様に適合しなければならない。軍
用の場合には、正確な整合をより重要視する非常に低い
挿入損失要件（代表的な例をあげると、１デシベルの10
分の幾つという）を満たさなければならない。正確な整
合の他に、低損失での作動を行うためには、導体の間の
光学的接触を良好に維持しなければならない。このこと
は、光ファイバ・センサ・アレイ内に通常使用されてい
る単一モードの光ファイバを使用した場合、特に困難に
なる。上記光ファイバのコアの直径は、一般的に、「通
常の」単一モードのファイバの直径より遥かに細い。上
記の光ファイバの接続は、軸方向ばかりでなく、回転方
向の整合のずれに敏感に影響される。どちらのタイプの
整合のずれも、接続不良、光学的干渉および／または逆
屈曲によりノイズを生ずる。

（発明の開示） 本発明は、まず第１に、それぞれがフェルールを装着
した端末を含む第１の複数の光ファイバと、それぞれが
同様にフェルールを装着した端末を含む第２の複数の光
ファイバを同時に接触させるためのコネクタを提供する
ことにより、先行技術の上記およびその他の欠点を改善
することを目的としている。本発明のコネクタは、第１
の複数のフェルールを装着した端末を保持するための雄
の部材と、第２の複数のフェルールを装着した端末を保
持するための雌の部材とを含む。雄と雌の部材は、相互
に接続されたとき、対応する光ファイバの端末が軸方向
に整合するように配置されている。雄と雌の部材のそれ
ぞれは、整合した、フェルールを装着した光ファイバの
端部の間に圧縮力を加えるためのスプリング装填組立
と、雄および雌の部材を相互に係合するためのファスナ
を含んでいる。

第２に、本発明は、それぞれが複数の実質的に整合し
たチャンネルを含む雄および雌の部材を持つマルチチャ
ンネル光ファイバ・コネクタを提供する。スプリング装
填組立は、各チャンネルに関連していて、その中に位置
している。ファスナは、部材の対応するチャンネルが同
時に整合するように相互に係合するためのものである。

第３に、本発明は、第１の複数のフェルールを装着し
た端末を保持するための雄の部材と、第２の複数のフェ
ルールを装着した端末を保持するための雌の部材とを含
む類似のコネクタを提供する。雄と雌の部材は、相互に
接続されたとき、対応する光ファイバの端末が軸方向に
整合するように配置されている。非対称的なキーイング
組立は、その端末を回転方向に整合するために、それぞ
れの光ファイバと関連している。ネジ山つきのファスナ
は、対応する光ファイバの間を光学的に接触させるため
のそれぞれの部材と関連している。

本発明の上記およびその他の特徴および利点は、以下
の詳細な説明よりさらに明らかになる。詳細な説明に
は、図面が添付されている。図面の数字は、本発明の特
徴の重要な点である詳細な説明の中の数字と対応してい
る。説明および図面を通して類似の数字は、類似の特徴
を示している。

（図面の簡単な説明） 図１（ａ）は、本発明による複数の光学的コネクタを
含む光ファイバ・アレイを示し、図１（ｂ）は、図１
（ａ）の１（ｂ）線に沿って切断したアレイ・モジュー
ルの拡大詳細図である。

図２は、本発明による多重光学的コネクタの（切り離
した）雄および雌の素子の端接面を示す斜視図である。

図３（ａ）は、本発明による多重光学的コネクタ内に
収容するのに適したタイプのフェルールの側部断面図で
あり、図３（ｂ）は、フェルール内の光ファイバおよび
（暗い輪郭で示す）係合光ファイバの端末の大きく拡大
した詳細図である。

図４（ａ）および図４（ｂ）は、それぞれ分離および
接合した雄および雌の部材からなる多重光学的コネクタ
の側部断面図である。

図５は、雄または雌のコネクタ部材のそれぞれの整合
チャンネル内で、軸方向および回転方向の両方で正確に
また信頼できるように整合するフェルールを形成する、
それぞれのフェルールおよび光ファイバに関連する組立
の分解斜視図である。

図６は、図４（ａ）の線６−６で切断した本体素子
（雄または雌の部材）の後部表面の平面図であり、雄ま
たは雌の部材の軸方向整合チャンネル内のフェルールの
回転方向の位置をロックするための機構を示す。

図７は、図４（ｂ）の線７で切断した係合しているフ
ェルールの部分詳細図である。

（本発明を実施するための最良の形態） 本発明の素子を参照する場合には、以下の説明の中で
シングル・コーテーション記号つき（ある場合は、ダブ
ル・コーテーション記号つき）の数字で示す。対称的な
特徴を参照する時だけ、上記の数字を使用する。同様
に、複数の同一の素子のそれぞれを識別する場合には、
場合によっては単一の数字を使用する。いずれの場合で
も、上記の数字は、本発明を分かりやすく説明するため
に、また読む人が容易に理解できるように使用した。

図１（ａ）は、本発明による複数の多重光学的コネク
タ（それぞれ12で示す）を含む光ファイバ・アレイ10を
示す。図に示すように、複数のコネクタ12により、（関
連光学的エネルギー源および電子処理装置）を持つ母
船、（複数の光ファイバ18を含む）延長牽引ケーブル1
6、およびそれぞれが20で示されている複数の水中アレ
イ・モジュールとの間で光学的信号を送信するための継
続的直列リンクが行われる。

それぞれのモジュール20は、図１（ｂ）のハイドロホ
ン24のような複数の音響−光学ハイドロホンを内蔵する
ホース状の外部カバー22を含む。図１（ｂ）は、それぞ
れのアレイ・モジュール20の図１（ａ）の線１（ｂ）沿
いに切断した拡大詳細図である。既に説明したように、
ホース状のカバー22は、ゴムまたはアクリル樹脂のよう
な適当な合成物質でつくられている。カバー22は、それ
ぞれがモジュール20内に直列に間隔をおいて設置されて
いるハイドロホン24のような、適当に間隔を置いて相互
に接続されている干渉計音響−光学ハイドロホンを複数
含んでいる。典型的なハイドロホン設計の特徴は、圧力
感知マンドレルの周囲に巻かれた光ファイバの巻き線で
ある。適当な充填流体26が、アレイ・モジュール20を満
たしている。充填流体26は、周囲の水からの入射音響波
の圧力をアレイ・モジュール20の圧力感知ハイドロホン
に伝送するためのものである。光学的入力信号は、「入
力」光ファイバ・セグメント28を通してハイドロホン24
に導かれ、一方、ハイドロホン24からの変調光学的「出
力」信号は、出力光ファイバ・セグメント30を通して伝
送される。（注：入力および出力光ファイバ・セグメン
ト28および30は、一本の連続している光ファイバの異な
る部分である。中間のセグメントは、上記のように、圧
力感知マンドレルの周囲の複数の巻き数である。同様
に、基準信号を集めるための第２の光ファイバは、各ハ
イドロホンに関連することができる。上記の光ファイバ
は温度およびその他のバイアス源の影響をなくすため
に、データを修正するため「疑似」マンドレル（すなわ
ち、その直径が音圧入力に感応しないマンドレル）の周
囲に巻くこともできる。

図１（ｂ）に示す装置は、アレイ10からなる複数のモ
ジュールの代表的なものである。このようにして、それ
ぞれが入力および出力接続（それ故、全部で四つの接
続）を要求する、少なくとも二つの光ファイバが、各ア
レイ・モジュール20の各ハイドロホンに関連する。従っ
て、各ハイドロホン24には、関連するフェルールを持つ
（少なくとも）四本の光ファイバ・リードが必要であ
る。さらに、一つは「最後の」アレイ・モジュール20か
ら最も近い牽引ケーブル16に続いているので、より多く
のハイドロホン出力光ファイバを相互に接続しなければ
ならない。なぜなら、「後ろに続く」アレイ・モジュー
ルの出力は、最後に母船14に届くように、隣接する「上
流の」アレイ・モジュールを通して、伝送されなければ
ならないからである。

I.多重光学的コネクタ：雄および雌の部材 図２は、面32および34をそれぞれ示している、代表的
多重光学的コネクタの（切り離した）雄および雌の部材
36および38の斜視図である。最初に、雄のコネクタ32に
ついて説明すると、複数のフェルール40が対応する複数
の開口部42から突き出ている。各開口部42は、雄の部材
36の（図２には図示していない）軸方向整合チャンネル
の端末に位置している。（コネクタ面32は、図２に示し
ていない雄本体素子の前面からなることを以下に説明す
る。）雌のコネクタ面34は、（図２には示していない）
雌本体素子の前に位置している（同様に図に示していな
い）ホルダー素子の前面からなる。

整合ピン44、46は、雌のコネクタ面内の開口部44′、
46′と係合するために、雄のコネクタ面32から延びてい
る。さらに、雌の部材38について説明すると、複数の開
口部42′が、雌のコネクタ面34上に配置されていて、そ
の各々は（図２に示していない）内部の軸方向整合チャ
ンネルの端部に位置している。開口部42′のそれぞれ
（およびその関連チャンネル）は、雄の部材36の複数の
開口部42（および関連チャンネル）の対応するものと整
合するように雌の部材38内に位置している。図２、図３
以降の図面および付随する説明を見ればわかるように、
雄および雌の部材36および38の内部の軸方向整合チャン
ネルの対応により、雄の部材36内に保持されている多重
フェルール40と雌の部材38のチャンネル内に保持され、
引っ込んでいる対応するフェルールは、同時に独立して
軸方向に整合するようになっている。

回転できる、内部にネジ山を持つリング48が、コネク
タ面34を取り巻いている。外部にネジ山を持つリング50
は、リング48と係合するためにコネクタ面32の外縁部に
設けられている。リング48と50は、協力して、雄および
雌の部材36および38を相互に固定して、多重光学的コネ
クタ12を作動できるように組み立てる。回転できるリン
グ48にとって、雌の部材38と関連を持つことは特別のこ
とではないし、外側にネジ山を持つリング50が、雄の部
材36と関連を持つことも特別なことではない。むしろ、
ネジ山を持つリング48および50は、本発明に何等影響を
与えずに、雄および雌の部材36および38に関して、逆に
使用することができる。このことは、部分的に、雄およ
び雌の部材36および38が、一般的に、相互に対称である
ことを反映している。事実、下の図４（ａ）および図４
（ｂ）を見ればわかるように、雄および雌の部材36およ
び38の基本的構造は、雌の部材38がホルダー素子を持っ
ているという点で違っているだけである。

II.フェルールの特性 コネクタ12の役割は、フェルール内に装着されている
光ファイバの間に多重独立接続を行うことである。図３
（ａ）は、本発明による多重光学的コネクタ12内での使
用に適するタイプのフェルール52の側部断面図である。
図３（ａ）のフェルール52は、既に説明した炭化タング
ステン型のものである。しかし、光ファイバの端部と接
続するための延長した硬質の本体を含めて、一般的に、
それぞれが図３（ａ）に示すものと同じであるならば、
他のタイプのフェルールも本発明に含まれることを理解
されたい。

フェルール52は、（できれば、比較的軟らかい銀／ニ
ッケル合金）の充填材料56を内蔵している、炭化タング
ステンの外部シェル54を持つほぼ円筒形の長い本体から
なる。充填材料56は、エポキシまたは類似の成形接着取
り付け具60の内のフェルールを、全長にわたって実質的
に収容している光ファイバ58の周囲を取り巻いている。
真鍮素子62が、フェルール52内に入る接合部のところ
で、光ファイバ58が曲がらないように硬度を高めてい
る。外側のプラスチック・コーティング64は、成形接着
取り付け具60内に収容するために、露出させるために、
光ファイバ58から剥きとられた部分である。

フェルール52内で、光ファイバ58を正確に中心に置く
ためには、非常に精密な方法が必要である。「光導入フ
ァイバのコアを光導入端部の中心に正確に設置する方法
および装置」という名称の米国特許第4,463,980号に、
光ファイバ58をフェルール52の中心に設置する方法が記
載されている。フェルール52に対して、光ファイバ58を
固定するために、充填材料の前部に圧力を加えるための
（図３（ａ）に示していない）小さな内側のくさびをつ
くって、フェルール52内の中心に光ファイバ58を設置す
るには、通常、圧着工具が使用される。

図３（ｂ）は、光ファイバ58の端部を示す図３（ａ）
の線３（ｂ）に沿って切断した拡大詳細図である。図に
示す光ファイバ58は、（仮想線で示す）光ファイバ58′
と光学的に接続していて、それにより、相互に光学的信
号を伝送できるようになっている。光ファイバ58および
58′は、余角θおよびθ′で斜めに切断されている（そ
れぞれのフェルールの面66および66′と継続していて、
実質的に同じ長さにわたって延びている）磨いた端部、
すべての面68および68′を含む。過去においては、個々
の光ファイバ58および58′の面は、それらが装着される
フェルール内に固定された後で磨かれていた。

斜めの角度θ（θ′）で光ファイバの端部を処理する
ことは、光学的信号の逆反射（雑音）を最も少なくする
ための周知の技術である。光ファイバは、中心のコア70
の屈折率（光ファイバ58参照）が、周囲のクラッド74の
屈折率より高くなるように設計される。光ファイバ58内
を伝わる光が光伝導コア70から外へ漏れないのはこの屈
折率の差のためである。

光ファイバの特徴は、そのファイバの軸に中心がある
（通常、約６度で、開口数と呼ばれている）受け入れ角
度である。受け入れ角度の円錐形内の光ファイバの端部
に入射した光は、光ファイバのコアに入り伝送される。
光ファイバで伝送される光の約４パーセントが、極度に
磨き上げられた端部から反射することが知られている。
光ファイバの受け入れ角度より大きくするために、光フ
ァイバの端部に約８度の角度をつけたり、その角度で斜
めに切断することによって、そうでなければ、第２の有
害なソースとなる光ファイバのコアからの上記の反射
し、位相がずれた光の方向を変えることができる。

図３（ａ）および図３（ｂ）からわかるように、接触
している光ファイバ58および58′の角度を持つ磨き上げ
た面68および68′は湾曲している。雄および雌の部材36
および38の整合チャンネルの端部に位置するスプリング
によって与えられた反対の働きをする軸方向の圧縮力
は、相互の接触が行われている部位で湾曲面68および6
8′を平にしようとする傾向がある。この傾向は、整合
している面の間の密接な接触面の広さを増大し、光学的
相互接続の質を幾分高める。特に図４（ａ）、図４
（ｂ）および図５を参照しながら、上記の圧縮力を発生
するスプリングおよび関連する装置を以下に詳細に説明
する。

光ファイバの端部を斜めに切断することによる光学的
利点は、広く認められているが、光ファイバをうまく保
持し、相互に接続するための多重光学的コネクタの設計
は、その用法および存在によりかなり複雑である。光フ
ァイバ58および58′の正しい接合は、斜めに切断した面
68および68′が光ファイバのコア70および70′の面の接
触面で、それぞれ回転方向において（すなわち、角度の
面において）正確に整合したときにだけ行われる。回転
方向で正しい整合が行われない場合には、（伝送される
光学的信号の全部ではないにしても、大きな損失を結果
的にもたらす）非常に大きなくさび状の空気間隙が、重
要な接触部位で端接する光ファイバの面68および68′の
間に生じる。

III.雄および雌の部材：多重整合チャンネル コネクタ12は、図３（ｂ）に示すタイプの同時多重独
立の光学的相互接続が行われるように配置される。図４
（ａ）および図４（ｂ）は、本発明による係合する雄お
よび雌の部材36および38からなる多重光学的コネクタ12
の側部断面図である。図４（ａ）は、別々、すなわち切
り離した状態の雄および雌の部材36および38を示し、図
４（ｂ）は、接続した状態のそれらを示す。

図４（ａ）の多重光学的コネクタ12は、全体的に、図
２のものに対応している。しかし、図４（ａ）および図
４（ｂ）には、単に、二種類の光ファイバの接続が示さ
れているが、非常に多数の複数の独立した高品質の光学
的接続が同時に行えることが、本発明の優れた特徴であ
ることを銘記してほしい。特に図４（ａ）を参照しなが
ら、以下に説明する本発明の原理と詳細な設計を、本発
明によるコネクタ12の多数の複数の光学的接続にまで及
ぼして説明する。主として単一の光学的接続について説
明するが、このような接続は、本発明の精神内で単に押
し広げるだけで同時に行う複数の類似の独立な光学的接
続の代表的なものに過ぎないことを理解してほしい。

図４（ａ）に戻って説明すると、コネクタ12は、図４
（ｂ）に示すとおり、雄および雌の部材36および38の整
合結合により、対になっている光ファイバ76、76′およ
び78、78′の間に高品質（低損失、低ノイズ）の光学的
相互結合を同時に行う。最初に、（図４（ａ）の右側
の）雄の部材36について説明すると、光ファイバ76およ
び78は、フェルール80および82にそれぞれ装着されてい
る。図を見ればわかるとおり、それぞれのフェルール80
および82は、整合チャンネル84および86内で整合してい
て、その結果、雄の本体部材88内に保持されている。同
様に、光ファイバ76′および78′は、整合チャンネル8
4′および86′内で整合しているフェルールに装着され
ていて、雌の部材38内に保持されている。

整合チャンネル84′および86′は、雌の本体素子90お
よび隣接するホルダ92に両方を通って延びている。既に
説明したように、雄および雌の部材36および38は、雌の
部材38がその内部にホルダ92を持っていることを除け
ば、本質的に同じものである。図２に示すように、雌の
部材38内でフェルールを保持するための整合チャンネル
84′および86′の端部は、ホルダー92の前面の対応して
いる雌のコネクタ面34の複数の開口部42′のところで終
わっている。雄の部材36内のフェルールを保持するため
の整合チャンネル84および86は、雄のコネクタ面32の複
数の開口部のところで終わっている。

回転できる、内部にネジ山を持つリング48および外部
にネジ山を持つリング50は、雄および雌の部材36および
38を作動中相互に固定しあう。リング状の突起94および
96は、雄および雌の本体素子８および90を、それぞれ、
図１（ａ）および（ｂ）を参照しながら既に説明したホ
ース状のカバー22に固定している。

雄および雌部材36および38のバックプレート102およ
び104は、整合チャンネル84、86および84′および86′
にそれぞれ整合しているチャンネル102′、102″および
104′、104″を含む。浅いバックプレート・チャンネル
102′、102″、104′および104″のそれぞれは、チャン
ネル・バックプレート104′の肩部106のような肩部を含
んでいる。上記の肩部106は、スプリング110の後部端部
を保持するためのものである。スプリング110の対向す
る端部は、フェルール80′が固定されているカップ112
の内部環状隆起部の後部に端接している。フェルール8
0′を整合チャンネル84′内に、予め定めた角度（また
は回転）方向に、固定するための関連機構を含むカップ
112については、以下により詳細に図示し、説明する。

スプリング110は、雄の部材36の整合チャンネル84の
同じように設置されているスプリング114と一緒に、接
触しているフェルール80および80′の面を相互に押しつ
けるために圧縮力を加える（図４（ｂ）参照）。上記の
圧縮力の有利な効果については既に説明した。本発明に
よるコネクタ12内においては、それぞれが複数の光ファ
イバと光ファイバとの接続部に関連している複数の圧縮
力が、図４（ｂ）に示すとおり、雄および雌の部材36お
よび38の係合の際に同時に作用することに注意された
い。

接合しているフェルール80及び80′の光ファイバの端
部を平にするために圧縮力を加えるばかりでなく、スプ
リング110は、他の対応する整合チャンネルに関連する
（対の）スプリング110とともに、光学的に接触してい
る対のフェルールおよびもう一対のフェルールから、フ
ェルールの許容誤差および長さのばらつきを吸収する働
きをする。その結果、圧縮力は、許容範囲で、接触して
いる光ファイバの面の各対に働く。この接続をいわゆる
「硬い」接続と比較してほしい。この接続は、光ファイ
バと光ファイバとの接合に関連する面積が小さいことお
よび感度が非常によいという点で特に重要である。

スプリング110のような各スプリングは、図４（ｂ）
に示すとおり、雄および雌の部材36およびもう一つを結
合または固定する際に、若干圧縮される。整合チャンネ
ル内に設置された一対の軸方向に整合したフェルールの
結合状態での長さが、もう一方の長さより長くなるま
で、個々の接続部が柔軟であるために、大きさが違うに
は違うがそんなに大きくは変わらない圧縮力を同時に、
独立して加え、上記の長さおよび許容誤差のばらつきを
吸収する。このようにして、それぞれの光学的接続の品
質が個々に保証される。事実、本発明によるコネクタの
多重整合チャンネルが独立した柔軟性を持っているの
で、異なる設計、異なる傾斜余角、構造、サイズおよび
タイプの幾組かのフェルールを単一の多重光学コネクタ
12内で使用することができる。さらに、光学的接合が独
立した性質を持っているので、いろいろな傾斜余角を持
つタイプの対のフェルールを、傾斜角度が一定でない面
を持つ対のフェルールと一緒に使用することができる。

IV.フェルールの回転方向における整合 それぞれの光ファイバと光ファイバのインタフェース
に独立した圧縮力を加えるばかりでなく、コネクタ12
は、雄の部材36または雌の部材38のいずれかにより保持
されたとき、各フェルール（およびそれに装着された光
ファイバ）を正しく回転方向に整合させる。図５は、そ
の一部については既に説明した、フェルール80′を、代
表的整合チャンネル84′内において、軸方向および回転
方向において、正確に、信頼できるように整合させる。
代表的フェルール80′（およびそこで終わる光ファイバ
76′）に関連する分解斜視図である。図に示すように、
光ファイバ76′は、クラッドおよび保護プラスチック・
ジャケットを含む主要部分まで剥かれた端末部分を持っ
ている。図３（ａ）を参照しながら既に説明したよう
に、真鍮素子122は、ジャケット部分120と剥かれた部分
118との境界部に設置されている。角度整合機構は、図
４（ａ）、図４（ｂ）、図５および図６を同時に参照し
ながら、本発明の説明を読めば、より完全に理解でき
る。上記の図の中、図６は、図４（ａ）の線６−６に沿
って切断した雌の本体素子90の後部面の平面図であり、
雄および雌の部材の整合チャンネル内のフェルールの回
転位置を固定するための機構を示している。（雄の本体
素子88の後部面が類似の設計になっていることに注目さ
れたい。） 上記の図面を参照しながら、代表的フェルール80′お
よび関連装置を特に重点的に説明すると、フェルール8
0′の後部116は、適当な接着剤により、チューブ状の位
置決めカップ112の前部の係合相手の内部環状隆起部108
に固定されている。カップ112は、その後端部に非対称
のキーイング部材124を持っている。キーイング部材124
は、整合チャンネル84′内に保持されたときに、フェル
ール80′（およびそれに装着されている光ファイバ7
6′）の（予め定めた）回転方向または角度位置を固定
するために、雌本体素子90の後部面の形状と相互に作用
し合うようになっている。既に図に示し、説明したよう
に、相互に接触している対のフェルールの間で、正確な
回転方向の整合を維持することは、相互に接触している
対のフェルールが、斜めの余角で磨かれた面で終わって
いる場合に、特に非常に重要である。

図５および６に一番はっきり示されているように、キ
ーイング部材124は、平面斜視図で見た場合、不規則な
形をしていて、丸い縁部により接続されている相互に直
角な直線の辺からなっている。図６について説明する
と、（雄の本体素子88の後部面と同一の）雌の本体素子
90の後部面は、対のカンチレバーつき垂直棚部128によ
り形成され境界を接する複数の垂直スロット126からな
っている。雌の部材38の複数の整合チャンネルの縦軸
は、番号130で示され、スロット126内のほぼ中央に位置
している。

図に示すように、雌（または雄）の本体素子の整合チ
ャンネルの後部に垂直棚部128があるので、フェルール
を固定したカップをその中に挿入することができ、その
後一つまたは二つの位置に整合チャンネル内に固定する
ことができる。上記カップは、カップの上記キーイング
部材の丸い縁部を「上」または「下」に向けて、コネク
タ12内に挿入し、保持することができる。これにより、
コネクタ12内に固定したとき、余角で斜めに切断した対
のフェルールを正しく係合することができる。

フェルール80′は、雌の部材36に挿入する前に、カッ
プ112に接着剤で接着されている。その後、挿入する前
に、（カップ112が固定されている状態で）フェルール8
0′の面を、その縦軸に対して予め定めた傾斜角度で磨
くことができる。キーイング部材124の丸い縁部が垂直
に整合するように、フェルール80′（および関連カップ
112）を雌の本体素子90内に保持することに留意しなが
ら、キーイング部材124の非対称形に対して、フェルー
ルの面を磨くことにより、傾斜角の平面の位置を正しく
設置することができる。同様な方法を各フェルールに適
用することにより、コネクタ12内に固定したとき、その
方向を参照しながらその面が磨かれた複数のフェルール
をつくることができる。

フェルール80′の面は、カップ112に固定された後で
磨かれるので、また非対称形のキーイング部材124の方
向がフェルール固定カップに対して同様に固定されてい
るので、コネクタ12に対して、予め定めた方向のフェル
ール面を容易に作成することができる。余角の方向が接
触する対のフェルールの面上につくられることが、もち
ろん非常に重要である。上記の余角が、対になっている
フェルール間で維持されている間は、フェルールを雄お
よび雌の部材の整合チャンネル内に挿入したとき、必要
とする余角の方向が容易にまた正しく固定される。（バ
ックプレート104は、フェルールを整合チャンネルに挿
入できるように、雌のコネクタ38から取り外す。その
後、スプリングが図に示すように装填され、バックプレ
ート104を雌の本体素子90にボルトで固定することによ
り、チャンネル内に固定される。対応する方法が、雄の
部材36に対して行われる。） 図４（ａ）および図４（ｂ）の雄および雌の部材36お
よび38を比較すれば、接合しているフェルールのカップ
が、互いに補うような形で、雄および雌の部材36、38の
整合チャンネル内に装填されていることが理解できるだ
ろう。すなわち、（図４（ａ）および図４（ｂ）内に比
較的大きく表示されている垂直部材である）各キーイン
グ部材の丸い縁部は、雌の部材38の各整合チャンネル内
では上を向いているが、雄の部材36の各整合チャンネル
内では下を向いている。重要なことではないが、図に示
した装填の方法は、同時に簡単に揃える際に、また多く
の対の光学的に接触しているフェルールを固定する際に
役に立つ。各フェルールが、そのカップのキーイング部
材に対して、同じ傾斜角で磨かれ、同じ方向を向いてい
ると仮定した場合、雌の部材から雄の部材へのカップの
方向を反対にした場合には、それぞれのフェルールとフ
ェルールとの間のインターフェースのところに、余角の
位置関係が生ずる。（雄および雌の部材36、38内のカッ
プの特定の関連装置は、コネクタ12内の相互に余角の傾
斜角度で接合している対のフェルールの整合に影響を与
えずに、逆にすることができる。）このように、雄およ
び雌の部材36、38を相互に固定した場合、多数の対にな
っているカップを装着したフェルールの独立の係合のた
めの回転方向の整合が、同時に達成され、その各々の場
合に、光学的接合は図３（ｂ）に従って行われる。雄お
よび雌の本体素子の後部のスロット内のカップキーイン
グ部材の上記の位置づけを反復して行うことにより、雄
の部材内の固定されているフェルールの同一の傾斜面、
および相手側の雌の部材内に固定されているフェルール
の同一の傾斜面を配置することができる。

V.セラミック案内スリーブ 既に説明したように、雄および雌の部材36、38内にフ
ェルールを収容するための整合する（すなわち、同軸
の）軸方向整合チャンネルを注意深く位置することによ
り正しい軸方向の整合が行われる。さらに、ジルコニウ
ムのような適当なセラミック材料製の（図５に詳細に示
す）軸方向案内スリーブ132が収容されていて、ホルダ9
2を通って延びている整合チャンネル84′の一部134内に
浮遊している。雌の部材38だけがホルダ92を持っている
ので、セラミックスリーブは、雄の部材36とは関連がな
い。

図７は、雌および雄の部材38、36それぞれの係合する
整合チャンネル80′および80の端部の間の接触部位を、
図４（ｂ）の線７に沿って切断した詳細な断面図であ
る。図に示すように、ホルダ素子92を通って延びる軸方
向のチャンネル84′の一部134の内径は、本体素子90と
ホルダ92との接合部で雌の本体素子90を通って延びるチ
ャンネル84′の一部分136の内径より大きい。内径の大
きさが違うので、ホルダ92と本体90の接合部に環状の肩
部ができる。環状のリップ140は、チャンネル部分134の
前端部にある。肩部138とリップ140は、ホルダ92内にセ
ラミック・スリーブ132を保持する。

その応力を受けない内径がフェルールの外径より少し
小さいスリーブ132は、雌の部材36の整合チャンネル8
4′が空の時、浮遊状態でチャンネル部分134内に保持さ
れる。（図５に示す）縦方向のスリット142により、ス
リーブ132は半径方向に膨張することができ、それによ
り、フェルールのより大きな直径を収容でき、しっかり
と係合することができる。この効果は、フェルールが雌
の整合チャンネル84′（フェルール80′）を通して、ま
た雄の整合チャンネル84（フェルール80）を通して、ス
リーブ132内に挿入された両方の場合に起こる。フェル
ールがスリーブ132内に挿入されたときに、チャンネル8
4′の一部分134の有効内径は小さくなり、フェルールの
端末の「遊び」の大きさも、それに従って小さくなる。
さらに、案内スリーブ132は、フェルールが挿入される
前は、チャンネル部分134内に浮遊していて、セラミッ
ク製で縦方向のスリット142を持っているので、挿入さ
れるフェルールとチャンネル部分134との間に起こる可
能性のある軸方向の整合のずれを修正する事ができる比
較的穏やかで、良好なインタフェースとなる。上記の整
合のずれは、例えば、面32相互の若干の整合ずれによっ
て起こることがある。整合の修正を効果的に吸収して、
案内スリーブ132は、正確な整合が行われている間、フ
ェルールを保護する。

上記により明らかなように、本発明は、ハイドロホン
の用途に特に有益な多重光学コネクタを提供する。本発
明の技術を使用して、単一のコネクタ内に複数の低損失
光学的接続を行うことができる。本発明の適用は、ハイ
ドロホンに限定されないので、本発明の技術は船と音響
−光学ハイドロホンとの間の送信にしばしば必要とさ
れ、特に有用である。本発明のコネクタを使用すれば、
接続される光ファイバのセグメントの軸方向および回転
方向両方の整合を確実に行うことができる。また各接続
部に独立のスプリングを装填することによって、異なる
許容誤差およびタイプの対のフェルールの性能を、同じ
コネクタ内でうまく発揮させることができる。

好ましい実施例を参照しながら、本発明を説明してき
たが、本発明はそれに限定されるものではない。むし
ろ、本発明は、下記の一群の特許請求の範囲の定義によ
ってのみ制限され、その範囲内のすべての相当物を含
む。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バーニ，アンセルム エフ. アメリカ合衆国，91364 カリフォルニ ア，ウッドランド ヒルズ，ケルビン アヴェニュー 5115 (56)参考文献 特開 平１−216304（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−9310（ＪＰ，Ａ) 米国特許5283848（ＵＳ，Ａ) 米国特許5239603（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 6/36 - 6/40

Claims (30)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】その各々がフェルールを装着した端末を持
   っている第１の複数の光ファイバが、その各々がフェル
   ールを装着した端末を持っている第２の複数の光ファイ
   バと同時に接触するコネクタ（12）であって、 ａ）上記第１の複数のフェルールを装着した端末を固定
   するために雄の部材（36）と、 ｂ）上記の雄の部材と雌の部材が相互に係合したとき、
   対応する光ファイバの端末が軸方向に整合するように、
   複数のフェルールを装着した端末を固定するための雌の
   部材（38）と、 ｃ）整合したフェルールを装着した光ファイバの端部間
   に圧縮力を加える少なくとも一個のスプリング装填組立
   体（110、112）を含む上記部材（36、38）のそれぞれ
   と、 ｄ）光ファイバの端部を回転方向に整合し、該光ファイ
   バのそれぞれを関連づけるための非対称形のキーイング
   部材（124）と、 ｅ）上記の部材を相互に係合するためのファスナ（48、
   50）からなるもの。
2. 【請求項２】ａ）上記の雄の部材（36）が第１の本体素
   子（88）からなっていることと、 ｂ）上記雌の部材（38）が第２の本体素子（90）からな
   っていることと、 ｃ）複数の内部チャンネル（84、86、84′、86′）が上
   記第１および第２の本体素子のそれぞれを通って延びて
   いることと、 ｄ）上記の雄および雌の部材が、上記部材を係合したと
   き、一つの本体素子の上記チャンネルのそれぞれがもう
   一方の本体素子のチャンネルと実質的に同軸になるよう
   に、配置されていることを特徴とする請求項１に記載の
   コネクタ（12）。
3. 【請求項３】スプリングを装填した組立体のそれぞれ
   が、内部チャンネルと実質的に同軸のスプリング（11
   0、114）を含んでいる請求項２に記載のコネクタ（1
   2）。
4. 【請求項４】上記のスプリング装填組立体のそれぞれ
   が、さらに、 ａ）フェルールの後部の固定されている実質的に円筒形
   のカップ（112）を含み、 ｂ）上記スプリング（110、114）が上記フェルールの後
   部に端接していることを特徴とする請求項３に記載のコ
   ネクタ（12）。
5. 【請求項５】上記の雄および雌の部材が、上記スプリン
   グ（110、114）の対向する端部を収容するために、上記
   第１および第２の本体素子（88、90）の後部面に隣接す
   るバックプレート（102、104）を含んでいる請求項４に
   記載のコネクタ（12）。
6. 【請求項６】上記非対称形のキーイング部材（124）
   が、 ａ）上記キーイング部材が上記カップ（112）に固定さ
   れていることと、 ｂ）複数のスロット（126）が上記雄および雌の部材の
   内部で、予め定めた角度方向に上記キーイング部材を固
   定するために、上記第１および第２の本体素子の後部面
   に設置されていることをさらに特徴とする請求項５に記
   載のコネクタ（12）。
7. 【請求項７】上記雌の部材（38）がさらに、 ａ）上記第２の本体素子（90）の前面に隣接しているホ
   ルダ（92）と、 ｂ）上記ホルダが上記ホルダの奥まで延びている複数の
   内部チャンネル（134）を含んでいることと、 ｃ）上記チャンネルのそれぞれが上記第２の本体素子の
   チャンネルと整合し連続していることからなる請求項２
   に記載のコネクタ（12）。
8. 【請求項８】上記雄の部材によって固定されている上記
   フェルールが、上記第１本体素子（88）の前部（32）か
   ら、上記雌の部材により固定されている上記フェルール
   が上記第２の本体素子（92）の前部から、上記ホルダ
   （92）内のチャンネル（134）へ向かって延びているこ
   とをさらに特徴とする請求項７に記載のコネクタ（1
   2）。
9. 【請求項９】上記ホルダ（92）の各内部チャンネル（13
   4）内に設置されているセラミック・スリーブ（132）を
   さらに含む請求項８に記載のコネクタ（12）。
10. 【請求項１０】ａ）上記ホルダ（92）に隣接する上記第
    ２の本体素子（90）の各内部チャンネル（84、86）の内
    径が、上記ホルダ（92）の整合した内部チャンネル（13
    4）の内径より小さく、それにより環状肩部（138）が上
    記ホルダの整合した内部チャンネルを持つ上記第２本体
    素子の各内部チャンネルのインタフェースのところに形
    成されることと、 ｂ）内部環状リップ（140）が、上記ホルダの各内部チ
    ャンネルの対向する端部に位置していて、それにより各
    セラミック・スリーブ（132）がホルダのチャンネルに
    収容されることをさらに特徴とする請求項９に記載のコ
    ネクタ（12）。
11. 【請求項１１】上記のセラミック・スリーブが縦方向の
    スリット（142）を持っている請求項10に記載のコネク
    タ（12）。
12. 【請求項１２】ａ）雄の部材（36）と、 ｂ）雌の部材（38）と、 ｃ）内部に複数の、実質的に、相互に整合しているチャ
    ンネル（84、86、84′、86′）を持つ上記雄および雌の
    部材のそれぞれと、 ｄ）上記チャンネルと関連し、その中に位置しているス
    プリング装填組立体（110、112）と、 ｅ）上記部材を相互に係合し、それにより上記部材の対
    応するチャンネルを同時に整合するためのファスナ（4
    8、50）との組合せからなるマルチチャンネル光ファイ
    バ・コネクタ（12）であって、 ｆ）上記ホルダ（92）に隣接する本体素子（90）の各内
    部チャンネルの内径が、上記ホルダの整合した内部チャ
    ンネル（134）の内径より小さく、それにより環状肩部
    （138）が上記ホルダの整合した内部チャンネルと、 上記第２本体素子の各内部チャンネルのインタフェース
    のところに形成されることと、 ｇ）内部環状リップ（140）が、上記ホルダの各内部チ
    ャンネルの対向する端部に位置していて、それにより各
    セラミック・スリーブ（132）が上記ホルダの内部チャ
    ンネル内に収容されることをさらに特徴とするコネクタ
    （12）。
13. 【請求項１３】ａ）上記雄の部材（36）が第１の本体素
    子（88）からなり、 ｂ）上記雌の部材（38）が第２の本体素子（90）からな
    り、 ｃ）複数の内部チャンネル（84、86、84′、86′）が上
    記第１および第２の本体素子のそれぞれを通って延びて
    いることと、 ｄ）上記部材が係合したときに、上記雄および雌の部材
    が、一方の本体素子の上記チャンネルのそれぞれが他方
    の本体素子のチャンネルと実質的に同軸となるように配
    置されていることをさらに特徴とする請求項12に記載の
    コネクタ（12）。
14. 【請求項１４】各スプリング装填組立体（110、112）が
    内部チャンネルと、実質的に同軸であるスプリング（11
    0）を持つ請求項13記載のコネクタ（12）。
15. 【請求項１５】上記雄および雌の部材（36、38）が、上
    記スプリング（110、114）を収容するために、上記第１
    および第２の本体素子（88、90）の後部面に隣接するバ
    ックプレート（102、104）を持っている請求項14記載の
    コネクタ（12）。
16. 【請求項１６】上記雌の部材（38）がさらに、 ａ）上記第２の本体素子（90）の前面に隣接するホルダ
    （92）、 ｂ）上記ホルダの幅全体を横切って延びる複数の内部チ
    ャンネル（134）を持っていることと、 ｃ）上記第２の本体素子（88）と整合し、連続している
    上記チャンネルのそれぞれからなる請求項13に記載のコ
    ネクタ（12）。
17. 【請求項１７】上記ホルダの各内部チャンネル内に設置
    されているセラミック・スリーブ（132）をさらに含む
    請求項16に記載のコネクタ（12）。
18. 【請求項１８】上記セラミック・スリーブ（132）が縦
    方向のスリット（142）を持っている請求項12に記載の
    コネクタ（12）。
19. 【請求項１９】それぞれがフェルールを装着している端
    末を持つ第１の複数の光ファイバを、それぞれがフェル
    ールを装着している端末を持つ第２の複数の光ファイバ
    に同時に接触させるためのコネクタ（12）であって、 ａ）フェルールを装着している第１の複数の光ファイバ
    の端末を固定するための雄の部材（36）と、 ｂ）上記の雄および雌の部材が相互に係合したとき、対
    応する光ファイバの端末が軸方向に整合するように、上
    記第２の複数のフェルールを装着した光ファイバ端末を
    固定するための雌の部材（38）と、 ｃ）接触している光ファイバの端末を回転方向で整合さ
    せるために、上記光ファイバと関連している非対称形の
    キーイング組立体（124）と、 ｄ）上記部材を相互に係合するためのネジ山つきファス
    ナ（48、50）とからなるコネクタ（12）。
20. 【請求項２０】ａ）上記雄の部材（36）が第１の本体素
    子（88）からなり、 ｂ）上記雌の部材（38）が第２の本体素子（90）からな
    り、 ｃ）複数の内部チャンネル（84、86、84′、86′）が上
    記第１および第２の本体素子のそれぞれを通って延びて
    いることと、 ｄ）上記部材が係合したときに、上記雄および雌の部材
    が、一方の本体素子の上記チャンネルのそれぞれが他方
    の本体素子のチャンネルと実質的に同軸となるように配
    置されていることをさらに特徴とする請求項19に記載の
    コネクタ（12）。
21. 【請求項２１】各スプリング装填組立体（110、112）が
    内部チャンネルと、実質的に同軸であるスプリング（11
    0）を持つ請求項20記載のコネクタ（12）。
22. 【請求項２２】非対称形のキーイング部材（124）が、
    その端末を回転方向に整合するために、上記光ファイバ
    のそれぞれと関連している請求項21に記載のコネクタ
    （12）。
23. 【請求項２３】上記のスプリング装填組立体（110、11
    2）のそれぞれが、さらに、 ａ）フェルールの後部の固定されている実質的に円筒形
    のカップ（112）を含み、 ｂ）上記スプリング（110）が上記フェルールの後部に
    端接していることを特徴とする請求項22に記載のコネク
    タ（12）。
24. 【請求項２４】上記の雄および雌の部材が、上記スプリ
    ングの対向する端部を収容するために、上記第１および
    第２の本体素子の後部面に隣接するバックプレート（10
    2、104）を含んでいる請求項23に記載のコネクタ（1
    2）。
25. 【請求項２５】上記非対称形のキーイング部材（124）
    が、 ａ）上記キーイング部材（124）が上記カップ（112）に
    固定されていることと、 ｂ）複数のスロット（126）が上記雄および雌の部材の
    内部で、予め定めた角度方向に上記キーイング部材を固
    定するために、上記第１および第２の本体素子の後部面
    に設置されていることをさらに特徴とする請求項24に記
    載のコネクタ（12）。
26. 【請求項２６】上記雌の部材（38）がさらに、 ａ）上記第２の本体素子（90）の前面に隣接しているホ
    ルダ（92）と、 ｂ）上記ホルダが上記ホルダの奥まで延びている複数の
    内部チャンネル（134）を含んでいることと、 ｃ）上記チャンネルのそれぞれが上記第２の本体素子の
    チャンネルと整合し連続していることからなる請求項20
    に記載のコネクタ（12）。
27. 【請求項２７】上記雄の部材によって固定されている上
    記フェルールが、上記第１本体素子（88）の前部（32）
    から、上記雌の部材により固定されている上記フェルー
    ルが上記第２の本体素子（90）の前部から、上記ホルダ
    （92）内のチャンネル（134）へ向かって延びているこ
    とをさらに特徴とする請求項26に記載のコネクタ（1
    2）。
28. 【請求項２８】上記ホルダ（92）の各内部チャンネル
    （134）内に設置されているセラミック・スリーブ（13
    2）をさらに含む請求項27に記載のコネクタ（12）。
29. 【請求項２９】ａ）上記ホルダ（92）に隣接する上記第
    ２の本体素子（90）の各内部チャンネルの内径が、上記
    ホルダ（92）の整合した内部チャンネルの内径より小さ
    く、それにより環状肩部（138）が、上記ホルダの整合
    した内部チャンネルを持つ上記第２本体素子の各内部チ
    ャンネルのインタフェースのところに形成されること
    と、 ｂ）内部環状リップ（140）が、上記ホルダの各内部チ
    ャンネルの対向する端部に位置していて、それにより各
    セラミック・スリーブ（132）がホルダのチャンネルに
    収容されることをさらに特徴とする請求項28に記載のコ
    ネクタ（12）。
30. 【請求項３０】上記セラミック・スリーブ（132）が縦
    方向のスリット（142）を持っている請求項29に記載の
    コネクタ（12）。