JP2939556B2 - レンズ付き光コネクタの組合せ構造 - Google Patents

レンズ付き光コネクタの組合せ構造

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はレンズ付き光コネクタ
の組合せ構造に関し、特に光ファイバ(フェルール)と
レンズとの間を調心、固定する際の作業工数の低減に関
する。
【0002】
【従来の技術】テレビカメラ中継ケーブル用光コネクタ
のように、汚れ、ほこりの多い環境で着脱を繰り返し行
う必要のある光コネクタでは、従来から光ファイバ(シ
ングルモード光ファイバ)のスポットサイズを拡大して
接続するようにしたレンズ付き光コネクタが用いられて
いる。光ファイバのスポットサイズは例えば5.5μm 程
度と小さく、この小さいスポットサイズで相互の着脱を
行うと、汚れ、ほこりの付着による影響(光伝送損失の
増加や変動、表示画質の劣化等の原因となる)が大きく
なるので、レンズによりスポットサイズを拡大させてか
ら着脱するようにすれば、ほこり等の影響を軽減でき
る。
【0003】図3に示すのは、この発明を得る前の段階
で提案されたレンズ付き光コネクタの組合せ構造であ
る。フェルール2a,2bにより光ファイバ1a,1b
の端末がそれぞれ同軸心状に保持され、各光ファイバ1
a,1bの端面はフェルール2a,2bの端面とそれぞ
れ面一とされている。フェルール2a,2bの外周面に
フランジ3a,3bがそれぞれ同軸心状に嵌合、固定さ
れる。
【0004】円筒状のレンズホルダ4a,4bの互いに
対向すべき一端側の中心孔に円柱状の屈折率分布型レン
ズ5a,5bがそれぞれ同軸心状に嵌合、固定される。
レンズホルダ4a,4bの他端側の中心孔内にフェルー
ル2a,2bの先端部がそれぞれ挿入され、光ファイバ
1a,1bとレンズ5a,5bとがそれぞれ互いに調心
された後フランジ3a,3bの端面とレンズホルダ4
a,4bの端面とがそれぞれ例えば溶接により固定され
る。
【0005】以上により、組立られた一対のレンズ付き
光コネクタのレンズホルダ4a,4bが共通の円筒状ス
リーブ6の両側の端面よりそれぞれ挿入され、レンズホ
ルダ4a,4bの端面同士が突き合わされる。円柱状の
屈折率分布型レンズ5a,5bは軸心の屈折率が最も大
きく、周辺になるに従い屈折率が減少し、凸レンズと同
じ光学特性をもつレンズである。レンズ5a,5bの焦
点距離fa ,fb は各レンズの軸線方向の長さに逆比例
し、f a /fb ≒2/1〜3/2に設定される。そのた
めレンズ5a,5b間の光は平行光でなく、レンズ5a
側からレンズ5b側に行くにつれてスポットサイズが僅
かに拡大される。なお、フェルール2a,2bの端面と
対向するレンズ5a,5bとの間及びレンズ5a,5b
間にそれぞれ小さな空隙が設けられている。
【0006】レンズホルダ4a,4bをスリーブ6に挿
入して端面同士を突き合わせた場合に、レンズ5a,5
bとの間に僅かの軸ずれと角度ずれ(両レンズの光軸の
角度差)が発生する。軸ずれによる光伝送損失は、スポ
ットサイズが拡大されているので問題にならないが、角
度ずれによる光伝送損失はかなり大きく、光コネクタの
性能を左右する。この角度ずれによる光伝送損失を軽減
するために、両レンズの焦点距離に差を設けている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この発明の得る前の段
階で提案されたレンズ付き光コネクタの組合せ構造で
は、上述したように、両レンズの軸ずれ及び角度ずれに
よる光伝送損失を小さくできるメリットがある。しかし
ながら、フェルール2a,2b(光ファイバ1a,1
b)とレンズホルダ4a,4bとをそれぞれ調心し、フ
ランジ3a,3bをレンズホルダ4a,4bに溶接する
工程での調心作業の工数が大きく、生産性が充分でない
問題が残されていた。
【0008】2つの光ビームの軸ずれx(μm )により
生ずる光伝送損失η(dB)の間にはω(μm)をビーム
径とすると、 η=10log { exp(−4x2 /ω2 )} ……… (1) の関係がある。図2はω=10及び25(μm )を与え
たときのη対xのグラフである。フェルール2a,2b
の端面におけるスポットサイズは光ファイバ1a,1b
のスポットサイズであり、例えば5.5μm と極めて小さ
いため、光ファイバ1a,1bの光軸とレンズ5a,5
bとの間の僅かの軸ずれも大きな光伝送損失となり、そ
のため軸ずれを例えば1μm 程度に抑えねばならなくな
り、調心に時間がかかるのである。
【0009】この発明の目的は、これらの問題を解決
し、フェルール(光ファイバ)とその先端のレンズとの
調心の作業工数を軽減し、生産性を向上させようとする
ものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
(1)請求項1の発明の該組合せ構造は、結合すべき一
対の光ファイバの各端末にそれぞれ取付けられる細長い
円筒状の第1,第2フェルールと、細長い円筒形で、そ
の先端側の中心孔に、焦点距離の等しい円柱状の屈折率
分布型の第1,第2レンズをそれぞれ保持し、他端側の
中心孔(その内径はフェルールの外径に等しいか、また
はそれより僅かに大きく設定される)に第1,第2フェ
ルールの先端側(フェルールの全長のほぼ1/2または
それ以上)がそれぞれ同軸心状に嵌合される第1,第2
レンズホルダと、円筒形で、その内周面が第1レンズホ
ルダの外周面に同軸心状に嵌合、固定される外筒と、円
筒形で、その先端側の中心孔に屈折率分布型の第3レン
ズを保持し、他端側の中心孔の内周面が第2レンズホル
ダの外周面に同軸心状に嵌合、固定され、第3レンズが
第2レンズに近接対向して配される第3レンズホルダ
と、円筒形で、その一端側の中心孔が外筒の外周面に、
他端側の中心孔が第3レンズホルダの外周面にそれぞれ
嵌合され、外筒の先端が第3レンズホルダの端面に突き
合わされ、第1レンズが第3レンズに近接対向して配さ
れるスリーブとより構成される。
【0011】(2)請求項2の発明では、前記(1)に
おいて、第1,第2フェルールの端面が第1,第2レン
ズにそれぞれ対接されている。 (3)請求項3の発明では、前記(1)において、外筒
の外径と第3レンズホルダの外径とがほぼ等しく設定さ
れている。 (4)請求項4の発明では、前記(1)において、外筒
の内径と第3レンズホルダの第2レンズホルダと嵌合さ
れる他端側の内径とがほぼ等しく設定されている。
【0012】(5)請求項5の発明では、前記(1)に
おいて、外筒の先端が第3レンズホルダ側に延長され、
それに対応して第3レンズホルダの前端の周辺部がリン
グ状に削り取られ、これにより外筒と第3レンズホルダ
とが凹凸係合される。 (6)請求項6の発明では、前記(1)において、外筒
または第3レンズホルダの一方とスリーブとが互いに固
定され、他方がスリーブに挿脱自在に嵌合される。
【0013】(7)請求項7の発明では、前記(1)に
おいて、第1,第2レンズの長さL 1 ,L2 (L1 =L
2 )と第3レンズの長さL3 の比がL3 /L1 ≒1/2
〜3/2に設定されている。
【0014】
【実施例】この発明の実施例を図1に、図3と対応する
部分に同じ符号を付けて示す。結合すべき一対の光ファ
イバ1a,1bの各端末の外周面に、細長い円筒状の第
1,第2フェルール2a,2bがそれぞれ同軸心状に取
付けられる。第1,第2レンズホルダ4a,4bは細長
い円筒形で、その先端側の中心孔に、焦点距離が等しい
円柱状の屈折率分布型の第1,第2レンズ5a,5bを
それぞれ保持し、他端側の中心孔に第1,第2フェルー
ル2a,2bの先端側(フェルールの全長のほぼ1/2
またはそれ以上)がそれぞれ同軸心状に嵌合され、例え
ば接着剤、半田等により互いに固定され、それらフェル
ールの各端面が第1,第2レンズ5a,5bに対接され
る。第1,第2レンズホルダ4a,4bのフェルールを
挿入する側の内径は、フェルールの外径に等しいか、ま
たはそれより僅かに大きく設定される。フェルール2
a,2bを比較的長い寸法にわたってレンズホルダ4
a,4bにそれぞれガタツキが無いように密着して同軸
心状に係合させることによって、フェルール4a,4b
(光ファイバ1a,1b)と第1,第2レンズ5a,5
bとの調心作業を省略できる。
【0015】外筒7は円筒状で、その内周面が第1レン
ズホルダ4aの外周面に同軸心状に嵌合、固定される。
図1の例では、先ずフランジ3aがレンズホルダ4aの
長手方向の中間の外周面に嵌合、固定され、そのフラン
ジより先端側の外周面に外筒7が同軸心状に嵌合され、
外筒7とフランジ3aの端面同士が突き合わされて、例
えば溶接により固定される。
【0016】外筒7の軸線(中心線)に対する第1レン
ズ5aの軸ずれは、第1レンズ5aと第3レンズ9との
軸ずれの原因となるが、第1レンズの出射光のスポット
サイズが拡大されているので、図3のフェルール(光フ
ァイバ)とレンズとを調心する場合のように、軸ずれに
よる光伝送ロスは大きくならない。そのため軸ずれの許
容値を大きく設定できるので、調心の作業時間を短縮で
きる。なお、外筒7とフランジ3aとを一体に形成し、
第1レンズホルダ4aとガタつかないように密着して、
充分な長さに亘って同軸心状に嵌合させることにより、
第1レンズ5aと外筒7との調心作業を省略することも
できる。
【0017】第3レンズホルダ8は円筒形であり、その
先端側(第1レンズと対向する側)の中心孔に円柱状の
屈折率分布型の第3レンズ9を保持し、他端側の中心孔
の内周面が第2レンズホルダ4bの外周面に同軸心状に
嵌合、固定され、第3レンズ9が第2レンズ5bに近接
対向して配される。図1の例では、第2レンズホルダ4
bの長手方向の中間の外周面にフランジ3bが嵌合、固
定され、フランジ3bより先端の外周面に第3レンズホ
ルダ8の他端側の内周面が同軸心状に嵌合され、第3レ
ンズホルダ8とフランジ3bの端面同士が突き合わさ
れ、例えば溶接により互いに固定される。
【0018】第3レンズホルダ8の端面をフランジ3b
の端面に固定する際には、第3レンズホルダ9と第2レ
ンズ5bとの調心作業が必要となるが、両レンズの対向
する側のスポットサイズは拡大され、軸ずれによる光伝
送ロスは小さいので、軸ずれの許容値を比較的大きく設
定できる。従って、調心の作業時間を短縮できる。第3
レンズホルダ8とフランジ3bを一体に形成し、第2レ
ンズホルダ4bとガタつかないように密着させ、充分な
長さに亘って同軸心状に嵌合させることにより、調心作
業を省略することもできる。
【0019】スリーブ6は円筒形で、その一端側の中心
孔が外筒7の外周面に、他端側の中心孔が第3レンズホ
ルダ8の外周面にそれぞれ嵌合され、外筒7の先端が第
3レンズホルダ8の端面に突き合わされ、第1レンズ5
aが第3レンズ9に近接対向して配される。第1,第2
フェルール2a,2bは第1,第2レンズホルダ4a,
4bに深く挿入され、それらの端面がレンズ5a,5b
の端面にそれぞれ対接して固定されるので、フェルール
とレンズホルダとの間のガタツキを極力抑えることがで
きる(請求項2)。
【0020】外筒7の外径と第3レンズホルダ8の外径
をほぼ等しく設定すれば、これらと嵌合するスリーブ6
の内径を共通の値に設定することができるので、光コネ
クタの組合せ構造を簡単化し製造を容易にすることがで
きる(請求項3)。また、外筒7の内径と、第3レンズ
ホルダ8の第2レンズホルダ4bと係合する側の内径と
をほぼ等しく設定すれば、これらと係合する第1,第2
レンズホルダ4a,4bの外径を共通の値に設定するこ
とができるので、部品の種類を増やすことなく、共用化
できる(請求項4)。
【0021】図1の例では、外筒7の先端が第3レンズ
ホルダ8側に延長され、それに対応して第3レンズホル
ダ8の前端の周辺部にリング状の凹部が形成され、これ
により外筒7と第3レンズホルダ8とが凹凸係合され、
相互の結合を強固にしている(請求項5)。外筒7また
は第3レンズホルダ8の一方をスリーブ6に固定し、他
方をスリーブ6に挿脱自在に嵌合させるようにすれば、
スリーブ6を紛失させる恐れがなくて望ましい(請求項
6)。
【0022】第1,第2レンズ5a,5bは焦点距離が
等しく、従って長さが等しい。第1,第2レンズ5a,
5bの長さL1 ,L2 (L1 =L2 )と第3レンズ9の
長さL3 の比をL3 /L1 ≒0.5/1〜1.5/1=1/
2〜3/2に設定すると、言い換えると(L3 +L2
/L1 ≒3/2〜5/2に設定すると、光コネクタ結合
時の第1レンズ5aと第3レンズ9との間の軸ずれによ
る光ロスは、スポットサイズが拡大されているので比較
的小さくできるのは勿論あるが、第1レンズ5aの光軸
と第3レンズ9の光軸との間の角度ずれによる光ロスに
ついても図3の組合せ構造と同様に小さく抑えられる。
このようにL1 (=L2 )とL3 との比を設定すること
による角度ずれの影響を軽減できる効果は、第2レンズ
5bと第3レンズ9との間の角度ずれについても同様で
ある(請求項7)。
【0023】
【発明の効果】この発明では、第1,第2レンズホルダ
4a,4bを細長く形成して、フェルール2a,2bの
先端部をガタツキが無いように、その全長のほぼ1/2
またはそれ以上の必要充分な長さに亘って同軸心状に嵌
合、固定するようにしたので、フェルール2a,2b
(光ファイバ1a,1b)とレンズ5a,5bとの間の
調心が自動的に行われる。従って、従来行っていた調心
作業を省略し、生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す断面図。
【図2】2つの光学装置間の軸ずれと光伝送損失との関
係を示すグラフ。
【図3】この発明を得る前の段階で提案されたレンズ付
き光コネクタの組合せ構造を示す断面図。

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結合すべき一対の光ファイバの各端末に
    それぞれ取付けられる細長い円筒状の第1,第2フェル
    ールと、 細長い円筒形で、その先端側の中心孔に、焦点距離の等
    しい円柱状の屈折率分布型の第1,第2レンズをそれぞ
    れ保持し、他端側の中心孔(その内径は前記フェルール
    の外径に等しいか、またはそれより僅かに大きく設定さ
    れる)に前記第1,第2フェルールの先端側(フェルー
    ルの全長のほぼ1/2またはそれ以上)がそれぞれ同軸
    心状に嵌合される第1,第2レンズホルダと、 円筒形で、その内周面が前記第1レンズホルダの外周面
    に同軸心状に嵌合、固定される外筒と、 円筒形で、その先端側の中心孔に屈折率分布型の第3レ
    ンズを保持し、他端側の中心孔の内周面が前記第2レン
    ズホルダの外周面に同軸心状に嵌合、固定され、前記第
    3レンズが前記第2レンズに近接対向して配される第3
    レンズホルダと、 円筒形で、その一端側の中心孔が前記外筒の外周面に、
    他端側の中心孔が前記第3レンズホルダの外周面にそれ
    ぞれ嵌合され、前記外筒の先端が前記第3レンズホルダ
    の端面に突き合わされ、前記第1レンズが前記第3レン
    ズに近接対向して配されるスリーブと、 を具備するレンズ付き光コネクタの組合せ構造。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記第1,第2フェ
    ルールの端面が前記第1,第2レンズにそれぞれ対接さ
    れていることを特徴とするレンズ付き光コネクタの組合
    せ構造。
  3. 【請求項3】 請求項1において、前記外筒の外径と前
    記第3レンズホルダの外径とがほぼ等しく設定されてい
    ることを特徴とするレンズ付き光コネクタの組合せ構
    造。
  4. 【請求項4】 請求項1において、前記外筒の内径と前
    記第3レンズホルダの前記第2レンズホルダと嵌合され
    る他端側の内径とがほぼ等しく設定されていることを特
    徴とするレンズ付き光コネクタの組合せ構造。
  5. 【請求項5】 請求項1において、前記外筒の先端が前
    記第3レンズホルダ側に延長され、それに対応して前記
    第3レンズホルダの前端の周辺部にリング状の凹部が形
    成され、これにより外筒と第3レンズホルダとが凹凸係
    合されることを特徴とするレンズ付き光コネクタの組合
    せ構造。
  6. 【請求項6】 請求項1において、前記外筒または第3
    レンズホルダの一方と前記スリーブとが互いに固定さ
    れ、他方が前記スリーブに挿脱自在に嵌合されることを
    特徴とするレンズ付き光コネクタの組合せ構造。
  7. 【請求項7】 請求項1において、前記第1、第2レン
    ズの長さL1 ,L2(L1 =L2 )と前記第3レンズの
    長さL3 の比がL3 /L1 ≒1/2〜3/2に設定され
    ていることを特徴とするレンズ付き光コネクタの組合せ
    構造。
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