JP3784724B2 - 多重角度台座を有する光コネクタフェルール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信システムにおいて用いるための光ファイバコネクタ、より詳細には、光ファイバコネクタ内で用いるフェルールを作製するためのフェルールブランクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ通信分野においては、ファイバ自身内での信号損失の低減には着実な改善が見られるが、ただし、ファイバの信号損失は長距離システムにおける信号損失の主要な要因となっており、これはファイバ増幅器を用いて補償される。もう一つの重要な損失要因（loss factor）として、信号を運ぶ２つのファイバが互いに結合される際の結合の品質の問題があるが、これは２つのファイバ間の接合部分に信号損失が起こるような不連続性がある場合に発生する。
【０００３】
一般には、ファイバは、互いに、自身の中にファイバ保持フェルールを持つコネクタを用いて端と端を突き合わせるようなやり方にて接続される。通常は、各フェルールの端はファイバの軸に対して垂直な概ね平坦な面に仕上げられ、こうして接続に関与する２つのフェルールの平坦な面が互いに押し当てられ、こうしてファイバの両端が突き合わされ、しばしば、この間に屈折率整合ゲルが施される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
当分野の現状においては様々な理由から、ファイバ保持フェルールの構成を含めて、一つあるいは複数の細部において互いに異なる多数のコネクタあるいはコネクタプラグを含むフェルール（ferrule）が存在する。このように多数の異なるコネクタプラグが存在するためにコネクタおよびこれらのフェルールを標準化することは困難であり、このため特定のコネクタにフィットするカスタムフェルールが要求されるが、ただし、これらが他のコネクタの要件を満たすことは稀である。例えば、メイティングフェルール（mating ferrules）は、通常は、殆どの場合ジルコニアあるいは金属性の整合スレーブ内に挿入され、これらの台座（pedestals）がスリーブ内で互いに突き合わせられる。台座なる用語は、それと一体となって接続を形成するコネクタプラグのアバッティングフェルール（abutting ferrule）との最適なメーティングのために研磨され、ある角度を持つ面取り部（bevel）すなわち面取り面（chamfers）を含むフェルールの末端の部分（portion of distal end）を指す。非常に多くの場合、当分野における現状においては、端面は平坦かつ平行にされるようであるが、ただし、フェルールの末端部は、しばしば、7〜25mmだけ半球状に隆起しており、このため最適化のためにはフェルール末端部の半球の頂点とフェルールに挿入されたファイバの光軸が一致することを要求されるが、これは極めて達成困難な構成である。頂点のオフセットが、５０μｍ以下である場合は、なんとか許容できることが発見されている。平坦なあるいは半球状に研磨された小さな直径の台座が得られるように、テーパされた末端部を持つフェルールブランクを作製することが提唱されている。末端部が平坦に研磨される場合は、面取り部あるいはテーパの角度は、好ましくは、相対的に大きな台座が得られるように小さくされ、他方、末端部が半球状にされる場合は（あるいは幾つかのコネクタにおいては平坦にされるときでも）、角度は大きくされ、結果として台座の表面積は小さくなる。表面積が小さな場合、研磨クロスあるいは研磨ペーパに平方インチ当たり高い応力（pounds-per-square inch）が掛かり、引き裂かれ易くなるために、これを精密に研磨することは困難とする。他方において、面取り角度が大きな場合は、フェルールを整合スリーブ内に、これを損傷することなく、容易にガイドすることができるが、面取り角度が小さな場合は、ガイドとしての機能は少なくなり、フェルールがスリーブ内に挿入されるとき、しばしば、フェルールが擦れ、フェルール、場合によってはスリーブあるいはスリーブホルダが損傷する結果となる。加えて、角度が小さ過ぎる場合は、フェルールのテーパ部分の長さが過剰となり不安定になったり、（角度が大き過ぎる場合は）長さが不十分となり整合スリーブ内に滑りフィット（slip fit）が発生したりする。上述のような事情から、テーパあるいは面取り角度の間の衝突を解決するために、このような衝突を未然に防ぐために、フェルールブランクを標準化するための努力が払われてきた。例えば、大きな角度と小さな角度の間の妥協的な面取り角度を提唱するフェルールブランクがInternational Electrotechnical Commission（IEC）に提出されたが、これはコネクタ製造業者およびユーザからの反対に合い、このため、まだ全ての小形状係数コネクタ（Small Form Factor Connectors、SFFC）に対して全面的に受け入れられるには至っていない。
【０００５】
最も広く用いられているコネクタとしてＬＣタイプとＭＵタイプがあるが、ただし、これらのフェルールの寸法、より具体的には、台座の寸法は、大きく異なっており、このため、ＡＤＣによるＬＸ．５（LX.5 by ADC）あるいはダイアモンドによるＦ３０００（F3000 by diamond）などの新たな小形状係数コネクタ（SFFC）設計と同様に、標準化されたフェルールブランクに到達するという計画は絶望的なように思われる。ただし、フェルールブランクの標準化は様々な理由から切望されている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多様な異なる構成のコネクタに使用できるように適合化でき、従って、標準化にし易いフェルールブランクに関する。より具体的には、本発明のフェルールブランクは、ＬＣとＭＵの両方のタイプのコネクタ、並びに多くの他のタイプのコネクタと共に用いることができる。
【０００７】
本発明のフェルールブランクは、その末端部すなわち台座端に、約１．２５mmなるフェルールの外径の所からフェルールの直径が約０．９０mmとなる点まで延びる約３０度の第一の面取り角度と、台座の端まで延びる４０度〜４５度の第二の面取り角度を持つ。フェルールブランクの直径は、研磨前は約０．６０mm〜０．７５mm、研磨後は約０．６００mm〜０．８５０mmの範囲となる。これは、３０度と４５度の角度を組み合わせた場合、面取り部の全長は、研磨前では約０．４５２mm〜０．３７７mmとなり、研磨後では約０．４５２mm〜０．３２７mmとなることに相当する。後に明らかになるように、上述のような寸法を持つ本発明のフェルールは、適当な研磨の後に、ＬＣからＭＵまでの両極端の間の多様なコネクタプラグと共に用いることができる。台座を研磨することによって末端部の所に所望の直径の突き合わせ面（butting surface）が形成でき、フェルール端が整合スリーブを含む殆どのコネクタアダプタにフィットするように構成される限り、多様なコネクタに対する台座をカクタム設計することは必要とされない。
【０００８】
幾つかの製造業者は、４０度〜４５度の面取り角度を強く主張する。この場合は、フェルールのスリーブ内へのガイドはうまくゆき、面取り長は相対的に短くなり、このため、スリーブ内でのフェルールの安定性は確保される。ただし、この場合は、台座の直径がかなり小さくなり、後に指摘するように、これに不随する弊害も発生する。本発明のフェルールの第二の面取り角度（bevel or chamfer angle）は、後に説明するように、研磨後でさえもガイド性および安定性に対するこれら要件を実質的に満たし、長所として、研磨の後も、より大きな台座直径が得られる。他の幾つかの製造業者は大きな直径の台座が得られるようにより小さな面取り角度を主張し、このためこれらフェルールは第一のグループとは互換性を持たず、さらに他の幾つかの製造業者はこの２つの両極端の間の妥協を模索する。事実上全てのケースにおいて、本発明のフェルールブランクによると、適当に研磨することで、殆どの製造業者の要件を満たすことができる仕上りフェルールを作製することができ、こうして、フェルールブランク構成を標準化でき、カスタムフェルールブランク構成は不要となる。
【０００９】
本発明のこれらの原理および特徴が以下の詳細な説明を付属の図面との関連で読むことで一層明らかになるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のフェルールブランク（ferrule blank）１１の末端（distal end）すなわち台座端（pedestal end）を、所望の仕上がりフェルール構成が得られるように、研磨される前と研磨された後の両方に対する寸法と共に示す。後研磨は典型的には信号伝送ファイバを挿入した後に施され、この動作はポリッシング（polishing）とも呼ばれる。本発明は、ここでは、図１に示すように平坦に研磨される台座を持つフェルールとの関連で説明されるが、本発明の原理は、平坦でない台座、例えば、半球状あるいは凸状の台座にも適用できることに注意する。さらに、フェルールブランク１１は、内部に、光ファイバが挿入および固定される軸方向に延びる細長い穴を持つが、簡単のためにこの穴はどの図面にも示されてないことにも注意する。
【００１１】
フェルールブランク１１は、フェルールの外径上の台座端１４からそれぞれ０．４５２mm〜０．３７７mmだけ離れた点１３あるいは１３'から始まり、フェルール１１の直径が約０．９００mmとなる点１６あるいは１６'まで延びる約３０度の第一のテーパすなわち面取り部１２を持つ。点１３から１６の間の長さ方向の距離は、面取り角度が３０度とされる場合は約０．３０２mmとなり、点１３'から１６'の間の長さ方向の距離についても、面取り角度が３０度とされる場合は約０．３０２mmとなる。図１には、簡単のために、単に３０度の角度が示されるが、この角度は典型的には２５度〜３０度の範囲とされる。
【００１２】
点１６から台座端１４までの間については、面取り部（bevelあるいはchamfer）の角度は、図１のフェルールブランク１１の場合は、４５度とされ、このため、端１４の所の台座の直径は、台座の外側間の距離で、研磨の前において、０．６００mmとなり、点１６'から台座端１４までの間については、面取り角度が４５度とされる場合は、台座直径は約０．７５０mmとなる。図１に与えられる長さ方向の寸法については、第一の面取り角度の２５度〜３０度の範囲内での変動、および第二の面取り角度の４０度〜４５度の範囲内での変動とともに変化するが、ただし、直径については実質的に同一にとどまる。
【００１３】
面取り部の結合された長（combined length）は、比較的短く、このためフェルールがコネクタ内のスリーブ内に挿入されたとき、この安定性が損なわれることはない。
【００１４】
図２ａ、２ｂ、２ｃの説明に移るが、図２ａは本発明のフェルールブランク１１を、ＬＣタイプのコネクタに対するブランク１７（図２Ｂ）およびＭＵタイプのコネクタに対するブランク１８（図２ｃ）と比較して示す。図２ａに示すように、フェルールブランク１１の台座端１４は点線まで研磨することができ、この場合は、最大許容台座直径は０．８５mmとなる。フェルールブランク１１の最大０．８５mmの直径の台座が０．７５mmまで研磨される他方の極端においては、図３ａから最も良くわかるように、４５度の面取り部は殆どが除去されてしまうが、これは、上述のように、特にＭＵタイプのコネクタに適する。図２ｂのＬＣタイプのフェルール１７は、図示するように、２５度の面取り角度を持ち、これは台座が点線まで研磨された場合、１．００mmなる台座直径を与える。図３ｂに示すＬＣタイプのフェルール１９では、面取り角度は３５度とされるが、この場合は、１．００mmなる台座直径を得るために必要とされる研磨の深さは図２ｂの場合より少なくなる。図２ｃに示すＭＵタイプのフェルール１８は、４０度の面取り角度を持ち、点線まで研磨した場合、０．７３mmなる台座直径が得られる。図３ｃに示すＭＵタイプのフェルール２１では、面取り角度は４５度とされるが、この場合は、０．７３mmなる台座直径を得るために要求される研磨は図２ｃの場合より少なくなる。図３ａのフェルール１１は、ＬＣタイプのコネクタ、および、４５度なる面取り角度が維持された場合は、ＭＵタイプのコネクタの両方に用いることができることがわかる。
【００１５】
本発明のフェルールブランクの多様性が、面取り角度と台座直径の関係を修正バーチャートとしてＭＵタイプのコネクタフェルール１８、ＬＣタイプのコネクタフェルール１７、ＬＥＣによって提唱される妥協のＬＣフェルール、および本発明のフェルール１１に対して示す、図４のテーブルに示される。本発明のフェルールブランクは、本発明のフェルール１１を表すバーと、ＭＵタイプのコネクタのフェルール１８を表すバーあるいはＬＣタイプのコネクタのフェルール１７を表すバーとの間に寸法の重複がある範囲内で、これらと共に用いることができる。例えば、図４からわかるように、ＭＵタイプのフェルール１８（バーはフェルールメンバーにてラベルされる）は、４０度〜４５度の範囲内の面取り角度と０．４５mm〜０．７３mmの範囲内の台座直径を持つが、本発明のフェルール１１は、台座付近においては４０度〜４５度の範囲内の面取り角度と０．６mm〜０．８５mmの台座直径を持つ。簡単のために、３０度の面取り角度を持つフェルール１１は示されてないが、このようなフェルールも、上述のように、ＭＵタイプのコネクタの長さ方向の面取り面の長との互換性を確保するために存在する。ただし、これも上述したが、台座直径が０．８５mmに接近すると第二の面取り部はほぼ除去されてしまい、このため、第二の面取り部が必要とされる場合は、台座直径は０．８５mmより小さいことを要求される。図４からわかるように、本発明のフェルールは、さらに、ＬＵタイプのコネクタ、および提唱はされているが台座に最も近い所の面取り角度が４０度〜４５度ではなく、面取り角度が３２．５度〜３５度であるために全てのＳＦＦＣによって全面的には採用されてないＩＥＣ標準のＬＣタイプのフェルールにも用いることができる。これらの値がテーブルＡの数値テーブル内に示される。さらに、本発明のフェルールブランクは、最もきつい面取り長範囲（tightest chamfer length,range）を維持するが、それでいてこれら４つのフェルールタイプは全て最大台座直径からの類似の台座面積（pedestal area）を持つことにも注意する。
【００１６】
上述の説明からわかるように、第一と第二の面取り部を持つ本発明のフェルールブランク１１は多数のコネクタタイプと互換性がある。より具体的には、これは、図２、３および４において裏付けられるように、ＭＵとＬＥの両タイプのコネクタと互換性がある。このような標準化されたフェルールブランクは、多くの利益を持ち、これには言うまでもなく経済的利益も含まれる。
【００１７】
図５には、本発明の原理による多重角度フェルール２７を持つ組み立てられたコネクタ２６が示される。解説の目的で、コネクタ２６はＬＣタイプのコネクタとして示されるが、ただし、上述のように、本発明による多重角度フェルールは多数の異なるコネクタタイプに対しても有効である。
【００１８】
コネクタ２６は、その端がコネクタに挿入される光ファイバケーブル２８に対する終端として機能し、コネクタ２６のコネクタ端から延びる（その穴の中に光ファイバが挿入される）フェルール２７に加えて、ハウジング２９、カバー３１、およびエンド部材３２を含み、これらが一体となってコネクタ本体を構成する。ケーブル２８を取り囲む曲り制限ブーツ３３がコネクタ本体に取り付けられる。片持ちラッチ腕３４がハウジング２９上に生きヒンジ（living hinge）３６によって搭載され、トリガ部材３７がエンド部材３２上にラッチ腕３４の作動を助けるために当分野において周知のやり方にて搭載される。
【００１９】
当業者においては明らかなように、本発明のこれら様々な特徴を他のタイプのフェルールに応用したり、他の修正あるいは適合化を考案することも考えられるが、これら全てのバリエーションおよび修正もここに開示される本発明の範囲に含まれるものである。さらに、クレームにおいて主張される構造、材料、作用（acts）および全ての手段あるいは過程プラス機能要素（step-plus-function elements）の同等物として、他の要素と組み合わせてこれら機能を遂行することができるあらゆる構造、材料、あるいは作用が含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のフェルールブランクの末端部の立面図であり、この様々な寸法範囲を示す。
【図２ａ】 本発明の一つの実施例の末端部（あるいは台座）の（台座が最小のときの）研磨前と研磨後の立面図である。
【図２ｂ】 LCタイプのコネクタのフェルールブランクの末端部の立面図である。
【図２ｃ】 MUタイプのコネクタのフェルールブランクの末端部の立面図である。
【図３ａ】 図２ａのフェルールの台座が最大のときの末端部の研磨前と研磨後の立面図である。
【図３ｂ】 一つの異なるＬＣタイプのフェルールブランクの末端部の立面図である。
【図３ｃ】 一つの異なるＭＵタイプのフェルールブランクの末端部の立面図である。
【図４】 本発明のフェルールがＭＵタイプとＬＣタイプの両方のコネクタに対して互換性を持つことを示すチャートである。
【図５】 本発明の原理による第一と第二の面取り角度を持つフェルールを持つコネクタの斜視図である。
【符号の説明】
１１ 本発明のフェルールブランク
１２ 第一の面取り部
１４ 台座端
１７ ＬＣタイプのコネクタフェルール
１８ ＭＵタイプのコネクタフェルール
２６ コネクタ
２７ 多重角度フェルール
２８ 光ファイバケーブル
２９ ハウジング
３１ カバー
３２ エンド部材
３３ 曲り制限ブーツ
３４ 片持ちラッチ腕
３６ 生きヒンジ
３７ トリガ部材

Claims (6)

1. ＬＣ、ＭＵ及びＩＥＣ型式等の種々の光ファイバコネクタで用いるための標準化に適するフェルールブランクであって、
   末端部を持つ細長い円筒状の部材と、
   前記部材上の第一の点からこの末端部に向かって延びる第一の面取り角度を有し、前記第一の点と前記末端部との中間の前記部材上の第二の点まで延びる第一の円錐部分を形成する第一の円周面取り部と、
   前記第二の点から前記末端部まで延び、前記部材の第二の異なる円錐部分を形成する第二の面取り角度を有する第二の円周面取り部とを含み、
   前記第二の面取り角度が前記第一の面取り角度より大きく、約０．６００mm〜０．７５０mmなる末端部直径を与えることを特徴とするフェルールブランク。
2. 前記第一の面取り角度が約２５度〜３０度とされることを特徴とする請求項１に記載のフェルールブランク。
3. 前記第二の面取り角度が約４０度〜４５度とされることを特徴とする請求項１に記載のフェルールブランク。
4. 前記第一の点が前記末端部から約０．３８mm〜０．４８mmだけ離されることを特徴とする請求項１に記載のフェルールブランク。
5. 前記第二の点が前記末端部から約０．０７５〜０．１５０mmだけ離されることを特徴とする請求項１に記載のフェルールブランク。
6. ＬＣ、ＭＵ及びＩＥＣ型式等の種々の光ファイバコネクタで用いるための標準化に適するフェルールブランクであって、このフェルールブランクがこのフェルールブランクの末端部を研磨することで形成される所定の台座直径を持ち、このフェルールブランクが、
   台座が形成される末端部を持つ細長い円筒状の部材と、
   前記部材上の第一の点からその末端部に向かって延びる第一の面取り角度を有する第一の円周面取り部と、
   前記第一の点と前記末端部の中間の第二の点から延びる第二の面取り角度を有する第二の円周面取り部とを含み、前記第二の面取り角度が前記第一の面取り角度より大きく、前記第二の面取り角度は、約０．６００mm〜０．８５mmの直径を持つ、上部に形成される台座を有する２段の面取り部を前記第１の円周面取り部で定義することを特徴とするフェルールブランク。

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