JP4234299B2

JP4234299B2 - Bidirectional optical connector device

Info

Publication number: JP4234299B2
Application number: JP2000127180A
Authority: JP
Inventors: 直樹西田
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2000-04-27
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2020-04-27
Also published as: JP2001305388A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、車両に塔載設置されて車両内の光通信に使用される双方向光コネクタ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近においては、車両の情報化が飛躍的に進展し、例えば、カーナビゲーションシステムを用いて車両位置を地図上に表示したり、あるいはＩＴＳ（高度道路交通システム）を利用して車両の渋滞解消等の管理が行われている。このような情報化に伴い、車両内でのデータ、画像、音声等の通信情報の処理量が増大し、この大容量の情報伝達媒体として光ファイバが使用されるようになって来ている。
【０００３】
光ファイバを用いて情報を伝送する場合、現時点においては、送信信号は電気信号をＥ／Ｏ（電気／光）変換素子によって光信号に変換し、この光信号を光ファイバに乗せて受信側に伝送する。受信側では光ファイバにより伝送されてきた光信号をＯ／Ｅ（光／電気）変換素子により電気信号に変換して取り出し、電気信号により制御等、所望の信号処理が施される。
【０００４】
したがって、光ファイバを用いて送信と受信の双方向通信を行う場合、送信側ではＥ／Ｏ変換素子とこのＥ／Ｏ変換素子を送信用の光ファイバに接続するコネクタが必要となり、受信側では、Ｅ／Ｏ変換素子とこのＥ／Ｏ変換素子に光信号が伝送されてくる光ファイバを接続するコネクタが必要となる。車両内での光通信システムを構築する場合、通常は、一本の光ファイバの一端側にＥ／Ｏ変換素子へのコネクタを、他端側にＯ／Ｅ変換素子へのコネクタをそれぞれ設けておき、それぞれのコネクタを対応する変換素子に接続する方式がとられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、１個の変換素子毎に１個のコネクタを用意する方式はコネクタの部品点数が増え、システム構築のコストが高くなる上に、１個の変換素子毎にコネクタを１個ずつ接続する作業は効率が悪く、システムの生産性の上でも問題となる。
【０００６】
そこで、本発明者は、上記従来の問題を解消する、図７、図８に示すような双方向光コネクタ装置を開発し試作した。この試作の双方向光コネクタ装置は、リセプタクルコネクタ１とプラグコネクタ２を組としたものであり、リセプタクルコネクタ１は前端を開口５とした箱状のリセプタクルハウジング３を有し、このリセプタクルハウジング３内に一対の筒状のプラグ挿入孔４ａ、４ｂを前端の開口５に向けて突き出し状に並設したもので、プラグ挿入孔４ａの奥端側にはＥ／Ｏ変換素子の発光ダイオード（ＬＥＤ）（図示せず）が設けられ、プラグ挿入孔４ｂの奥端側にはＯ／Ｅ変換素子のフォトダイオード（ＰＤ）（図示せず）が設けられている。
【０００７】
プラグコネクタ２はプラグ本体６の前端面から前方に突出する一対のフェルール７ａ、７ｂが並設されたものであり、フェルール７ａのフェルール挿入孔（フェルール中心孔）には光ファイバ８が挿入固定され、フェルール７ｂのフェルール挿入孔には光ファイバ９が挿入固定されている。プラグコネクタ２をリセプタクルハウジング３の開口５側からリセプタクルハウジング３内に挿入することで、フェルール７ａはプラグ挿入孔４ａに挿入し、フェルール７ｂはプラグ挿入孔４ｂに挿入する。このことで、光ファイバ８はＥ／Ｏ変換素子に光接続し、光ファイバ９はＯ／Ｅ変換素子に光接続する。
【０００８】
この試作装置によれば、プラグコネクタ２をリセプタクルコネクタ１に嵌合することにより、光ファイバ８、９と対応する変換素子との光接続が一括的に行われ、コネクタ部品点数の削減とコネクタ接続作業性の改善を共に図ることができることとなる。この試作例の場合は、光ファイバ８、９の他端側にもプラグコネクタ２が設けられ、この他端側のプラグコネクタ２が別に設けられるリセプタクルコネクタ１に嵌合することにより、一方側のリセプタクルコネクタ１内のＥ／Ｏ変換素子は光ファイバ８を介して他方側のリセプタクルコネクタ１内のＯ／Ｅ変換素子に光接続し、同様に、一方側のリセプタクルコネクタ１内のＯ／Ｅ変換素子は光ファイバ９を介して他方側のリセプタクルコネクタ１内のＥ／Ｏ変換素子に光接続して双方向通信が達成される。
【０００９】
しかしながら、光ファイバ８、９と変換素子との一括接続方式を採用する場合には、フェルール７ａとプラグ挿入孔４ａとの嵌合に必要な公差、フェルール７ｂとプラグ挿入孔４ｂとの嵌合に必要な公差、フェルール７ａとフェルール７ｂのピッチ寸法公差、プラグ挿入孔４ａとプラグ挿入孔４ｂのピッチ寸法公差をそれぞれ考慮した上で、フェルール７ａ、７ｂが共に対応するプラグ挿入孔４ａ、４ｂに嵌合するようにフェルール７ａ、７ｂの外径、およびプラグ挿入孔４ａ、４ｂの内径を設計しなければならないために、変換素子と光ファイバとの最大軸ずれが大きくなるという問題が生じる。
【００１０】
例えば、１個のフェルールと１個のプラグ挿入孔との嵌合の場合は、フェルールの外径をα−ａ（ａは公差）とし、プラグ挿入孔の内径をα＋ｂ（ｂは公差）としたとき、変換素子と光ファイバの最大軸ずれ量は±（ａ＋ｂ）／２と小さい値にすることが可能となる。しかし、上記試作例のように一対のフェルール７ａ、７ｂと一対のプラグ挿入孔４ａ、４ｂを一括的に嵌合する場合は、フェルール７ａ、７ｂ間のピッチをβ±ｃ（ｃは公差），プラグ挿入孔４ａ、４ｂ間のピッチをβ±ｄ（ｄは公差）としたとき、フェルール７ａ、７ｂの外径をα−ａとし、かつ、プラグ挿入孔４ａ、４ｂの内径をα＋ｃ＋ｄ＋ｂとするか、又は、フェルール７ａ、７ｂの外径をα−ｃ−ｄ−ａとし、かつ、プラグ挿入孔４ａ、４ｂの内径をα＋ｂとしなければならず、何れも、光ファイバと変換素子との最大の軸ずれ量は±（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）／２となって、大きな軸ずれが生じ、光ファイバ８、９と対応する変換素子との光接続の損失が大きくなってしまう。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、一対のフェルール７ａ、７ｂを一対のプラグ挿入孔４ａ、４ｂに一括的に挿入する方式をとるにも拘らず、光ファイバ８、９と対応する変換素子との接続損失を小さくすることが可能な高性能の双方向光コネクタ装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、次のような構成をもって、課題を解決する手段としている。すなわち、本発明は、Ｏ／Ｅ変換素子とＥ／Ｏ変換素子とが内蔵され、Ｏ／Ｅ変換素子側に設けられるプラグ挿入孔と、Ｅ／Ｏ変換素子側に設けられるプラグ挿入孔とが間隔を介して並設されたリセプタクルコネクタと；前記各プラグ挿入孔に挿入する一対のフェルールがプラグハウジングに一体的に並設され、前記各フェルールのファイバ挿通孔にはそれぞれ光ファイバが挿通固定されているプラグコネクタと；を有し、プラグコネクタをリセプタクルコネクタに嵌合することにより、各フェルールを対応するプラグ挿入孔に挿入して各フェルールの光ファイバを対応するＯ／Ｅ変換素子およびＥ／Ｏ変換素子に一括的に光接続する双方向光コネクタ装置であって、前記Ｏ／Ｅ変換素子とＥ／Ｏ変換素子のうち、光ファイバの軸ずれによる接続損失感度の大きい方を基準側変換素子とし、前記接続損失感度の小さい方を従属側変換素子とし、前記基準側変換素子を光ファイバに接続する側のフェルールとプラグ挿入孔の嵌合部が基準側変換素子と光ファイバを軸合わせする調心嵌合部と成しており、前記従属側変換素子を光ファイバに接続する側のフェルールはプラグ挿入孔の内径周面に対し間隙を介して浮いた状態でプラグ挿入孔に挿入されている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１３】
また、上記本発明の構成において、好ましくは、基準側変換素子は発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、従属側変換素子はフォトダイオード（ＰＤ）であり、光ファイバはプラスチック光ファイバである。
【００１４】
本発明においては、プラグコネクタをリセプタクルコネクタに嵌合することにより、光ファイバを備えた一対の各フェルールは対応するそれぞれのプラグ挿入孔に挿入され、一方側のフェルールの光ファイバはＥ／Ｏ変換素子に光接続し、他方側のフェルールの光ファイバはＯ／Ｅ変換素子に光接続する。
【００１５】
このとき、Ｅ／Ｏ変換素子とＯ／Ｅ変換素子のうち光ファイバの軸ずれに対する接続損失感度の小さい従属側変換素子を光接続するフェルールはプラグ挿入孔に対し該プラグ挿入孔の内径周面から浮いた状態（非接触状態）で挿入し、このフェルールの挿入が他方側（基準側変換素子側）のフェルールとプラグ挿入孔との嵌め合に影響を及ぼすことがない。この従属側変換素子を光接続するフェルールはプラグ挿入孔に対し位置規制されることがないので、光ファイバと従属側変換素子との軸ずれが多少大きくなり得るが、その従属側変換素子は接続損失感度が小さいので軸ずれが多少大きくなっても接続損失は小さく抑えられることとなり、実用に十分耐え得る接続損失でもって光ファイバと従属側変換素子との光接続が達成される。
【００１６】
一方、Ｅ／Ｏ変換素子とＯ／Ｅ変換素子のうち光ファイバの軸ずれに対する接続損失感度の大きい側の基準側変換素子を光接続するフェルールは軸合わせ規制されてプラグ挿入孔に嵌合し、フェルールとプラグ挿入孔は殆ど軸ずれなく嵌め合わされる。これにより、基準側変換素子と光ファイバとの低損失での光接続が達成される。
【００１７】
上記のように、本発明では、プラグコネクタをリセプタクルコネクタに嵌合するだけの操作により、Ｅ／Ｏ変換素子とＯ／Ｅ変換素子は実用に十分耐え得る低損失でもって対応する光ファイバに一括的に光接続することが可能となるものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例を図面に基づき説明する。なお、以下の説明において、図７、図８に示した試作装置と同一の名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略又は簡略化する。
【００１９】
図１、図２は本発明の基本構成を示す。これらの図において、双方向光コネクタ装置は前記図７、図８に示した試作装置と同様にリセプタクルコネクタ１とプラグコネクタ２を組として構成される。この基本構成が試作装置と異なることは、リセプタクルコネクタ１に内蔵するＥ／Ｏ変換素子と、Ｏ／Ｅ変換素子のうち、光ファイバとの軸ずれによる接続損失感度の大きい方（同じ軸ずれ量に対し接続損失が大きくなる方）を基準側変換素子とし、接続損失感度の小さい方を従属側変換素子とし、基準側変換素子はプラグ挿入孔４ａの奥側に配置し、従属側変換素子はプラグ挿入孔４ｂの奥側に配置し、フェルール７ａとプラグ挿入孔４ａの嵌合部は互いの中心軸を位置合わせ状態で嵌合する調心嵌合部とし、フェルール７ｂはプラグ挿入孔４ｂに対し、浮いた状態、つまり、プラグ挿入孔４ｂの内径周面に対して非接触状態で挿入するように構成したことであり、それ以外の構成は図７、図８の試作装置と同様である。
【００２０】
図１、図２の基本構成では、プラグ挿入孔４ａの孔径をｅ、プラグ挿入孔４ｂの孔径をｄ、フェルール７ａの外径をＥ、フェルール７ｂの外径をＤとしたとき、（ｄ−Ｄ）>（ｅ−Ｅ）の関係を満たし、かつ、フェルール７ａ、７ｂのピッチとプラグ挿入孔４ａ、４ｂのピッチの一方側を他方側に対して調整設計することで、フェルール７ｂがプラグ挿入孔４ｂに対して浮いた状態で挿入するようにしている。
【００２１】
このようにフェルール７ｂがプラグ挿入孔４ｂ内に非接触状態で挿入されることにより、フェルール７ｂとプラグ挿入孔４ｂの寸法公差がフェルール７ａとプラグ挿入孔４ａの嵌合状態に影響を与えることがなく、したがって、フェルール７ａとプラグ挿入孔４ａはあたかも１個のフェルールと１個のプラグ挿入孔が嵌め合うのと全く同じ状態で嵌合するので、フェルール７ａとプラグ挿入孔４ａの調心嵌合が確実に達成され、フェルール７ａの光ファイバ８と基準側変換素子との低損失の調心光接続が達成される。
【００２２】
一方、フェルール７ｂはプラグ挿入孔４ｂに非接触状態で挿入するので、その軸ずれは多少大きくなり得るが、従属側変換素子はその軸ずれに対する光損失低下の感度が鈍いので、軸ずれ量が大きくなっても光接続損失の低下は僅かであり、したがって、フェルール７ｂの光ファイバと従属側変換素子も実用上支障のない低損失の光接続が達成される。
【００２３】
次に、本発明に係る双方向光コネクタ装置の具体的な実施形態例を図３〜図６に基づき説明する。図３、図４はプラグコネクタ２の構成を示すもので、図３（ａ）はプラグコネクタ２の平面図、図３（ｂ）はプラグコネクタ２の側面図、図３（ｃ）はプラグコネクタ２を前方から見た正面図をそれぞれ示し、図４はプラグコネクタ２に光ファイバ８（９）が収容されている状況の断面図を示している。
【００２４】
これらの図において、プラグ本体６の上面の後部側には片持ち梁状にアーム１０の基端が一体的に連結され、アーム１０はプラグ本体６の上面に沿って前方に向け延設され、その先端側には係合爪１１が形成されている。プラグ本体６の前面側は、図３（ｃ）に示すように、プラグ本体６の外周縁を前端壁１２よりも前方に突出した格好の縁枠１３が形成されており、前端壁１２には水平方向（幅方向）に所定のピッチ間隔をもって一対の平行な筒状のフェルール７ａ、７ｂが前記縁枠１３よりも前方に突出されている。これらフェルール７ａ、７ｂの中心筒孔はそれぞれ光ファイバ挿入孔として機能している。
【００２５】
光ファイバ８、９はプラスチック光ファイバの外周に外皮１４を施したものであり、図４に示されるように、光ファイバ８、９は先端の外皮１４が除去された状態で、プラグ本体６に設けられているファイバ収容孔１５内に収容されている。
【００２６】
ファイバ収容孔１５の先端側はフェルール７ａ（７ｂ）のファイバ挿入孔に通じており、基端側は光ファイバ８（９）の挿入を容易化する後ろ側に末広がりの曲面状のテーパが形成されている。そのため、光ファイバの曲げが所定の曲率以上になることも防止できる。この光ファイバ８（９）の収容状態で、光ファイバ８、９は止め金具（図示せず）等の適宜の固定手段によりプラグ本体６に固定されており、光ファイバ８（９）の先端はフェルール７ａ（フェルール７ｂ）の先端面と共に鏡面研磨が施されている。
【００２７】
図５はリセプタクルコネクタ１の構成を示すもので、図５（ａ）はリセプタクルコネクタ１の上面図（平面図）を示し、図５（ｂ）はリセプタクルコネクタ１の側面図を示している。リセプタクルコネクタ１の前端面１６側には図１に示されているように開口５が形成され、この開口５にプラグコネクタ２が挿入されて、プラグコネクタ２とリセプタクルコネクタ１との嵌合装着が可能となっている。
【００２８】
リセプタクルコネクタ１の後部側内部には水平方向（幅方向）に所定のピッチ間隔をもって、一対の筒壁１７ａ、１７ｂが設けられ、この筒壁１７ａ、１７ｂの先端は前端面１６へ向けて伸長し、プラグコネクタ２が挿入される空間部に突出している。筒壁１７ａの筒孔はプラグ挿入孔４ａとして機能し、筒壁１７ｂの筒孔はプラグ挿入孔４ｂとして機能する。プラグ挿入孔４ａの奥側にはＥ／Ｏ変換素子のＬＥＤ（発光ダイオード）１８が配置され、このＬＥＤ１８の射光面はプラグ挿入孔４ａの中心軸と位置合わせされている。同様に、プラグ挿入孔４ｂの奥側にはＯ／Ｅ変換素子のＰＤ（フォトダイオード）１９が配置され、このＰＤ１９の受光面はプラグ挿入孔４ｂの中心軸と位置合わせされている。
【００２９】
リセプタクルコネクタ１の上面には上側に膨出した膨出壁２０が形成され、この膨出壁２０の上面には、係合孔２１が開口形成されている。
【００３０】
ＰＤ１９の受光面面積はＬＥＤ１８の射光面面積に比べ大きく、そのため、光ファイバとの接続に際し、光ファイバの軸ずれに対する接続損失感度はＰＤ１９のほうがＬＥＤ１８よりも小さい。このことから、この実施形態例では、ＬＥＤ１８を基準側変換素子とし、ＰＤ１９を従属側変換素子として、フェルール７ａとプラグ挿入孔４ａとの嵌合部を調心嵌合部とし、フェルール７ａとプラグ挿入孔４ａは位置ずれなく嵌合するように、フェルール７ａの外径とプラグ挿入孔４ａの孔内径の寸法公差を設定している。
【００３１】
一方、フェルール７ｂとプラグ挿入孔４ｂは非接触状態、つまり、フェルール７ｂがプラグ挿入孔４ｂの孔内径周面から浮いた状態でプラグ挿入孔４ｂ内に挿入されるようにフェルール７ｂの外径、プラグ挿入孔４ｂの孔径、プラグ挿入孔４ａ、４ｂのピッチ間（又はフェルール７ａ、７ｂのピッチ間）の寸法を設定している。
【００３２】
本実施形態例の双方向光コネクタ装置は上記のように構成されており、次に、この装置のコネクタ接続動作を説明する。プラグコネクタ２をリセプタクルコネクタ１の前端面１６側の開口５から挿入すると、フェルール７ａはプラグ挿入孔４ａに、フェルール７ｂはプラグ挿入孔４ｂにそれぞれ入り込み、プラグコネクタ２側の係合爪１１はプラグコネクタ２の膨出壁２０に沿って入り込む。フェルール７ａと７ｂが最終接続位置までプラグ挿入孔４ａと４ｂに入り込んだとき、係合爪１１は係合孔２１に係合し、図６に示されるように、リセプタクルコネクタ１とプラグコネクタ２はロックされ、ＬＥＤ１８と光ファイバ８との接続、および、ＰＤ１９と光ファイバ９との接続が同時に達成される。
【００３３】
この最終接続位置で、ＬＥＤ１８とフェルール７ａの光ファイバ８との距離、および、ＰＤ１９とフェルール７ｂの光ファイバ９との距離は例えば０．３ｍｍである。
【００３４】
なお、プラグコネクタ２をリセプタクルコネクタ１から取り外す場合は、係合爪１１を押し下げ、係合孔２１との係合を解除した状態で、プラグコネクタ２をリセプタクルコネクタ１から引き抜けばよい。
【００３５】
この実施形態例においても、前記基本構成で説明した場合と同様に、フェルール７ａとプラグ挿入孔４ａは位置規制されて調心状態で嵌合するので、接続損失感度の大きいＬＥＤ１８と光ファイバ８は殆ど位置ずれなく低損失の光接続が達成され、接続損失感度の小さいＰＤ１９側は、多少軸ずれが大きくなり得るが接続損失感度が小さいため、やはり光ファイバ９に対して低損失の光接続が達成される。
【００３６】
【実施例】
次に、本発明の双方向光コネクタ装置の実施例を説明する。なお、この実施例の双方向光コネクタ装置の構造は前記実施形態例で説明したものと同様である。光ファイバ８、９は直径１．０ｍｍのプラスチック光ファイバを使用し、Ｅ／Ｏ変換素子にＨＰ（Hewlett Packard）製のＬＥＤ（ＨＦＢＲ１５２７）を使用し、Ｏ／Ｅ変換素子にＨＰ（Hewlett Packard）製のＰＤ（ＨＦＢＲ２５２６）を使用し、各光ファイバ８、９とＬＥＤ、ＰＤとの接続損失が１ｄＢ以下になるように設計を行った。
【００３７】
予め、プラスチック光ファイバとＬＥＤの接続損失の測定を行った結果、接続損失を１ｄＢ以下にするためには、光ファイバとＬＥＤとの距離が０．３ｍｍのときには、その両者の軸ずれを０．１ｍｍ以下にすればよいことが分かった。同様にプラスチック光ファイバとＰＤの接続損失の測定を行った結果、接続損失を１ｄＢ以下にするためには、光ファイバとＰＤとの距離が０．３ｍｍのときには、その両者の軸ずれを０．５ｍｍ以下にすればよいことが分かった。
【００３８】
この予備測定の結果を踏まえ、本実施例の双方向光コネクタ装置を単心コネクタおよび本発明者が先に開発した前述の試作装置のコネクタと対比して説明する。先ず、コネクタの各構成部品（部分）の寸法公差は、１個のフェルールと１個のプラグ挿入孔が嵌合する単心コネクタの場合は次のように決定すればよい。
【００３９】
プラスチック光ファイバの外径：１．００±０．０５ｍｍ
フェルールの内径：１．０６＋０．０３ｍｍ
フェルールの外径：２．５０−０．０３ｍｍ
プラグ挿入孔の内径：２．５０＋０．０３ｍｍ
この寸法でもって、フェルールとプラグ挿入孔を設計すれば、１個のフェルールと１個のプラグ挿入孔を嵌合させる単心コネクタの場合は、最大の軸ずれを０．１ｍｍとすることができ、接続損失を１ｄＢ以下とすることができる。
【００４０】
一方、前記試作装置のコネクタは２心のコネクタ構成となるため、フェルール７ａ、７ｂのピッチとして、例えば、１０．１６±０．０４ｍｍを必要とする。このピッチ公差のもとで、フェルール７ａ、７ｂが対応するプラグ挿入孔４ａ、４ｂに嵌合するためには、フェルール７ａ、７ｂの外径を２．４２−０．０３ｍｍとするか（この場合はプラグ挿入孔４ａ、４ｂの孔径は２．５０＋０．０３ｍｍ）、あるいは、プラグ挿入孔４ａ、４ｂを２．５８＋０．０３ｍｍ（この場合はフェルール７ａ、７ｂの外径は２．５０−０．０３ｍｍ）とする必要がある。しかし、この場合、対応するフェルールとプラグ挿入孔の最大の軸ずれは０．１４ｍｍとなり、接続損失１ｄＢを満たすことができなくなる。
【００４１】
これに対し、本実施例の双方向光コネクタ装置は接続損失感度の大きいＬＥＤ１８側のフェルール７ａとプラグ挿入孔４ａを調心嵌合し、フェルール７ｂをプラグ挿入孔４ｂ内に非接触状態で挿入させる構成とする。そこで、フェルール７ａとプラグ挿入孔４ａは単心コネクタの場合と同様に、フェルール７ａの内径は１．０６＋０．０３ｍｍ，フェルール７ａの外径は２．５０−０．０３ｍｍ，プラグ挿入孔４ａの内径は２．５０＋０．０３ｍｍとし、フェルール７ａ、７ｂのピッチは１０．１６±０．０４ｍｍとし、ＰＤ１９側のフェルール７ｂ外径を２．３１−０．０５ｍｍ，プラグ挿入孔４ｂの孔内径を２．５０＋０．０５ｍｍとし、プラグ挿入孔４ａ、４ｂのピッチを１０．１６±０．０４ｍｍとした。
【００４２】
この結果、ＬＥＤ側のフェルール７ａとプラグ挿入孔４ａの最大軸ずれは０．１ｍｍとすることができ、接続損失を１ｄＢ以内に抑えることができる。このとき、ＰＤ１９側のフェルール７ｂとプラグ挿入孔４ｂの最大軸ずれは０．１８ｍｍとなる。本実施例の場合は、ＰＤ１９側のフェルール７ｂはプラグ挿入孔４ｂに非接触状態で挿入されるので、軸ずれはフェルール７ｂの外径とプラグ挿入孔４ｂの孔内径とによらないので、それら径の公差は−０．０５ｍｍ，＋０．０５ｍｍよりも緩やかにしてもよい。
【００４３】
本実施例では、上記のように、接続損失感度の大きいＬＥＤ１８側のフェルール７ａの外径とプラグ挿入孔４ａの孔内径とを精度よく設計し、接続損失感度の低いＰＤ１９側のフェルール７ｂの外径とプラグ挿入孔４ｂの孔内径は寸法精度を要求しなくてもよい。そうすることにより、接続損失感度の大きいＬＥＤ１８側はＬＥＤ１８と光ファイバ８との接続損失を１ｄＢ以下にすることができ、接続損失感度の小さいＰＤ１９側は、０．０８ｍｍだけ軸ずれ量がＬＥＤ１８側よりも増えても、ＰＤ１９と光ファイバ９の接続損失は１ｄＢ以下を満足する。
【００４４】
なお、軸ずれの許容範囲が大きい場合は、フェルール７ａ、７ｂのピッチ間、あるいはプラグ挿入孔４ａ、４ｂ間のピッチ間の公差を大きくすることで、装置製造を容易化できる。逆に、軸ずれの許容範囲が狭い場合は前記ピッチ間の公差、および、ＬＥＤ１８側のフェルール７ａとプラグ挿入孔４ａの嵌め合い公差を適切に設定することにより、接続損失の要求特性を満足させることが可能である。
【００４５】
例えば、上記例において、ＰＤ１９側の軸ずれが０．１６ｍｍのとき接続損失が１ｄＢとなる場合、フェルール７ａ、７ｂおよびプラグ挿入孔４ａ、４ｂのピッチをそれぞれ１０．１６±０．０３とすればＰＤ１９側のフェルール７ｂとプラグ挿入孔４ｂの軸ずれは０．１６ｍｍとなり、ＰＤ１９と光ファイバ９との軸ずれは０．１６ｍｍとなり、そのときの接続損失は１ｄＢとなり、ＬＥＤ１８側とＰＤ１９側の両方で要求される接続損失１ｄＢ以下の特性を満足させることが可能である。
【００４６】
本発明は上記実施形態例や実施例に限定されることなく様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記例では、本発明の双方向光コネクタ装置を、車両内の光通信に使用する用途で説明したが、本発明の双方向光コネクタ装置はそれ以外に、ＦＡ、家庭内ＬＡＮ、オーディオ、ＰＣ等の、様々な光通信の用途に適用することが可能である。また、上記例ではＬＥＤ１８とＰＤ１９を光ー電気間の変換素子として用いたが、これらの一方の代わりにＬＤ（レーザダイオード）をＥ／Ｏ変換素子として用いることができる。
【００４７】
また、上記例では、光ファイバとしてプラスチック光ファイバを用いたが、ガラス光ファイバを用いてもよく、光ファイバの種類は問わない。
【００４８】
さらに、リセプタクルコネクタ１に設けるプラグ挿入孔４ａ、４ｂは、リセプタクルコネクタ１の本体部自体に設けてもよく、あるいは、プラグ挿入孔４ａ、４ｂが予め形成されていて、かつ、Ｏ／Ｅ変換素子とＥ／Ｏ変換素子が内蔵されている部材をリセプタクルコネクタ１の本体に組み込んで一体化したものでもよい。
【００４９】
【発明の効果】
本発明はＯ／Ｅ変換素子とＥ／Ｏ変換素子のうち、光ファイバに対する接続損失感度の小さい従属側変換素子がわのフェルールは対応するプラグ挿入孔に浮いた状態で、つまり、非接触状態で挿入するようにしているので、このフェルールのプラグ挿入孔への挿入が接続損失感度が大きい方の基準側変換素子がわのフェルールとプラグ挿入孔の嵌合に影響を及ぼすことがない。
【００５０】
そのため、基準側変換素子がわのフェルールとプラグ挿入孔は単心コネクタの接続の場合と同様に、調心の嵌め合い公差でもって確実に嵌合させることができ、これにより、基準側変換素子と光ファイバを殆ど軸ずれ無く低損失で光接続することができる。この場合、接続損失感度の小さい従属側変換素子側のフェルールとプラグ挿入孔の軸ずれは多少大きくなり得るが、従属側変換素子は軸ずれに対する損失感度が鈍いので、その軸ずれに対する接続損失は小さく、したがって、従属側変換素子がわも光ファイバに対し低損失で光接続することができ、基準側変換素子と従属側変換素子を共に許容の接続損失特性で光接続することが可能である。
【００５１】
また、本発明の双方向光コネクタ装置の設計、製造に際しては、基準側変換素子がわのフェルールとプラグ挿入孔の嵌め合い公差を許容の軸ずれ範囲内に定めればよく、従属側変換素子がわのフェルールとプラグ挿入孔の高度の嵌め合い精度は要求されないので、一対のフェルール間、あるいは一対のプラグ挿入孔間のピッチ間の公差で軸ずれ量を決定できることとなり、これにより、装置の設計、製造を非常に容易化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る双方向光コネクタ装置の基本構成の説明図である。
【図２】図１の装置のリセプタクルコネクタ１とプラグコネクタ２を接続端面側から見た図でる。
【図３】本発明の双方向光コネクタ装置を構成するプラグコネクタの実施形態例を示す構成説明図である。
【図４】プラグコネクタに光ファイバが収容されている状態を示す断面説明図である。
【図５】本発明の双方向光コネクタ装置を構成するリセプタクルコネクタの実施形態例を示す構成説明図である。
【図６】リセプタクルコネクタとプラグコネクタが嵌合された状態の双方向光コネクタ装置の図である。
【図７】本発明者が先に試作した双方向光コネクタ装置の説明図である。
【図８】図７に示されているリセプタクルコネクタとプラグコネクタを接続端面側から見た図である。
【符号の説明】
１リセプタクルコネクタ
２プラグコネクタ
４ａ，４ｂプラグ挿入孔
７ａ，７ｂフェルール
８，９光ファイバ
１８ＬＥＤ（発光ダイオード）
１９ＰＤ（フォトダイオード）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bidirectional optical connector device that is installed on a vehicle and used for optical communication within the vehicle, for example.
[0002]
[Prior art]
Recently, the computerization of vehicles has progressed dramatically. For example, the position of vehicles is displayed on a map using a car navigation system, or the congestion of vehicles is eliminated using ITS (Intelligent Transport System). Management is done. With such computerization, the processing amount of communication information such as data, images, and voices in the vehicle has increased, and an optical fiber has been used as this large-capacity information transmission medium.
[0003]
When transmitting information using an optical fiber, at present, the transmission signal is converted from an electrical signal to an optical signal by an E / O (electrical / optical) conversion element. To transmit. On the receiving side, an optical signal transmitted through the optical fiber is converted into an electrical signal by an O / E (optical / electrical) conversion element, and is subjected to desired signal processing such as control by the electrical signal.
[0004]
Therefore, when two-way communication between transmission and reception is performed using an optical fiber, an E / O conversion element and a connector for connecting the E / O conversion element to an optical fiber for transmission are required on the transmission side. A connector for connecting an E / O conversion element and an optical fiber through which an optical signal is transmitted to the E / O conversion element is required. When constructing an optical communication system in a vehicle, a connector to an E / O conversion element is usually provided on one end side of one optical fiber, and a connector to an O / E conversion element is provided on the other end side. In other words, a system is used in which each connector is connected to a corresponding conversion element.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method of preparing one connector for each conversion element increases the number of parts of the connector and increases the cost of system construction, and the operation of connecting one connector for each conversion element. Is inefficient and causes problems in system productivity.
[0006]
Accordingly, the present inventor has developed and prototyped a bidirectional optical connector device as shown in FIGS. 7 and 8 that solves the above-described conventional problems. This prototype bidirectional optical connector device is a combination of a receptacle connector 1 and a plug connector 2, and the receptacle connector 1 has a box-shaped receptacle housing 3 having an opening 5 at the front end, and inside the receptacle housing 3. A pair of cylindrical plug insertion holes 4a and 4b are juxtaposed in a protruding manner toward the opening 5 at the front end, and a light emitting diode (LED) of an E / O conversion element is provided at the back end side of the plug insertion hole 4a. (Not shown) is provided, and a photodiode (PD) (not shown) of an O / E conversion element is provided on the back end side of the plug insertion hole 4b.
[0007]
The plug connector 2 has a pair of ferrules 7a and 7b protruding forward from the front end face of the plug body 6, and an optical fiber 8 is inserted and fixed in a ferrule insertion hole (ferrule center hole) of the ferrule 7a. The optical fiber 9 is inserted and fixed in the ferrule insertion hole of the ferrule 7b. By inserting the plug connector 2 into the receptacle housing 3 from the opening 5 side of the receptacle housing 3, the ferrule 7a is inserted into the plug insertion hole 4a, and the ferrule 7b is inserted into the plug insertion hole 4b. Thus, the optical fiber 8 is optically connected to the E / O conversion element, and the optical fiber 9 is optically connected to the O / E conversion element.
[0008]
According to this prototype device, by fitting the plug connector 2 to the receptacle connector 1, optical connection between the optical fibers 8 and 9 and the corresponding conversion element is performed in a lump, thereby reducing the number of connector parts and connector connection. It is possible to improve workability together. In the case of this prototype, the plug connector 2 is also provided on the other end side of the optical fibers 8 and 9, and the plug connector 2 on the other end side is fitted to the receptacle connector 1 provided separately, so that The E / O conversion element in the receptacle connector 1 is optically connected to the O / E conversion element in the receptacle connector 1 on the other side via the optical fiber 8. Similarly, the O / E conversion in the receptacle connector 1 on the one side is performed. The element is optically connected to the E / O conversion element in the receptacle connector 1 on the other side via the optical fiber 9 to achieve bidirectional communication.
[0009]
However, when the collective connection method between the optical fibers 8 and 9 and the conversion element is adopted, the tolerance required for the fitting between the ferrule 7a and the plug insertion hole 4a, and the fitting between the ferrule 7b and the plug insertion hole 4b are used. The ferrules 7a and 7b are fitted into the corresponding plug insertion holes 4a and 4b, taking into account the necessary tolerance, the pitch dimension tolerance of the ferrule 7a and the ferrule 7b, and the pitch dimension tolerance of the plug insertion hole 4a and the plug insertion hole 4b. Since the outer diameters of the ferrules 7a and 7b and the inner diameters of the plug insertion holes 4a and 4b must be designed so as to match, there arises a problem that the maximum axial deviation between the conversion element and the optical fiber increases.
[0010]
For example, in the case of fitting with one ferrule and one plug insertion hole, the outer diameter of the ferrule is α-a (a is tolerance), and the inner diameter of the plug insertion hole is α + b (b is tolerance). At this time, the maximum amount of axial deviation between the conversion element and the optical fiber can be as small as ± (a + b) / 2. However, when the pair of ferrules 7a and 7b and the pair of plug insertion holes 4a and 4b are collectively fitted as in the above prototype, the pitch between the ferrules 7a and 7b is β ± c (c is a tolerance), Whether the outer diameter of the ferrules 7a and 7b is α−a and the inner diameter of the plug insertion holes 4a and 4b is α + c + d + b when the pitch between the plug insertion holes 4a and 4b is β ± d (d is a tolerance) Alternatively, the outer diameter of the ferrules 7a and 7b must be α-cda, and the inner diameter of the plug insertion holes 4a and 4b must be α + b, both of which are the largest of the optical fiber and the conversion element. The amount of misalignment is ± (a + b + c + d) / 2, resulting in a large misalignment, resulting in a large loss of optical connection between the optical fibers 8 and 9 and the corresponding conversion element.
[0011]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to adopt a method in which a pair of ferrules 7a and 7b are collectively inserted into the pair of plug insertion holes 4a and 4b. An object of the present invention is to provide a high-performance bidirectional optical connector device capable of reducing connection loss between optical fibers 8 and 9 and a corresponding conversion element.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration as means for solving the problems. That is, the present invention includes an O / E conversion element and an E / O conversion element, and includes a plug insertion hole provided on the O / E conversion element side and a plug insertion hole provided on the E / O conversion element side. Receptacle connectors arranged side by side with a gap; a pair of ferrules inserted into the plug insertion holes are integrally arranged in the plug housing, and optical fibers are inserted and fixed in the fiber insertion holes of the ferrules. And by inserting the ferrules into the corresponding plug insertion holes and fitting the optical fibers of the ferrules to the corresponding O / E conversion elements and E / A bidirectional optical connector device for optically connecting optically to an O conversion element, wherein the O / E conversion element and the E / O conversion element have an optical fiber misalignment. The connection loss sensitivity is the reference side conversion element, the connection loss sensitivity is the subordinate conversion element, and the fitting portion between the ferrule on the side connecting the reference side conversion element to the optical fiber and the plug insertion hole is provided. A ferrule on the side connecting the subordinate conversion element to the optical fiber is arranged with a gap with respect to the inner peripheral surface of the plug insertion hole. A structure that is inserted into the plug insertion hole in a floating state serves as means for solving the problem.
[0013]
In the configuration of the present invention described above, preferably, the reference side conversion element is a light emitting diode (LED), the subordinate side conversion element is a photodiode (PD), and the optical fiber is a plastic optical fiber.
[0014]
In the present invention, by fitting the plug connector to the receptacle connector, each of the pair of ferrules provided with the optical fibers is inserted into the corresponding plug insertion holes, and the optical fiber of the ferrule on one side is converted to E / O conversion. The optical fiber of the other ferrule is optically connected to the O / E conversion element.
[0015]
At this time, the ferrule for optically connecting the subordinate side conversion element having a small connection loss sensitivity to the optical fiber axial deviation among the E / O conversion element and the O / E conversion element is connected to the inner peripheral surface of the plug insertion hole with respect to the plug insertion hole. The ferrule is inserted in a floating state (non-contact state), and the insertion of the ferrule does not affect the fitting between the ferrule on the other side (reference side conversion element side) and the plug insertion hole. Since the position of the ferrule for optically connecting the subordinate conversion element is not restricted with respect to the plug insertion hole, the axial misalignment between the optical fiber and the subordinate conversion element may be somewhat large, but the subordinate conversion element is connected. Since the loss sensitivity is small, the connection loss can be kept small even if the axial deviation becomes somewhat large, and the optical connection between the optical fiber and the subordinate conversion element can be achieved with a connection loss that can withstand practical use.
[0016]
On the other hand, the ferrule that optically connects the reference side conversion element on the side of the connection loss sensitivity with respect to the optical axis misalignment of the E / O conversion element and the O / E conversion element is regulated to be aligned and fitted into the plug insertion hole. The ferrule and the plug insertion hole are fitted with almost no axial deviation. This achieves optical connection with low loss between the reference side conversion element and the optical fiber.
[0017]
As described above, in the present invention, by simply fitting the plug connector to the receptacle connector, the E / O conversion element and the O / E conversion element can be integrated into the corresponding optical fiber with a low loss that can sufficiently withstand practical use. Thus, optical connection can be achieved.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are given to the same name portions as those of the prototype device shown in FIGS. 7 and 8, and the duplicate description is omitted or simplified.
[0019]
1 and 2 show the basic configuration of the present invention. In these drawings, the bidirectional optical connector device includes a receptacle connector 1 and a plug connector 2 as a set, similar to the prototype device shown in FIGS. The difference between this basic configuration and the prototype device is that the E / O conversion element built in the receptacle connector 1 and the O / E conversion element have the larger connection loss sensitivity due to the axis deviation with the optical fiber (the same axis deviation amount). Is the reference side conversion element, the smaller connection loss sensitivity is the subordinate conversion element, the reference side conversion element is disposed on the back side of the plug insertion hole 4a, and the subordinate conversion element is It is arranged on the back side of the plug insertion hole 4b, and the fitting part between the ferrule 7a and the plug insertion hole 4a is a centering fitting part that fits the center axes thereof in an aligned state, and the ferrule 7b is connected to the plug insertion hole 4b. On the other hand, it is configured to be inserted in a floating state, that is, in a non-contact state with respect to the inner peripheral surface of the plug insertion hole 4b, and the other configuration is the same as the prototype device of FIGS. .
[0020]
1 and 2, when the hole diameter of the plug insertion hole 4a is e, the hole diameter of the plug insertion hole 4b is d, the outer diameter of the ferrule 7a is E, and the outer diameter of the ferrule 7b is D, D)> (e-E) is satisfied, and the ferrule 7b is plug-inserted by adjusting and designing one side of the pitch of the ferrules 7a, 7b and the pitch of the plug insertion holes 4a, 4b with respect to the other side. It inserts in the state which floated with respect to the hole 4b.
[0021]
Thus, when the ferrule 7b is inserted into the plug insertion hole 4b in a non-contact state, the dimensional tolerance between the ferrule 7b and the plug insertion hole 4b may affect the fitting state between the ferrule 7a and the plug insertion hole 4a. Therefore, the ferrule 7a and the plug insertion hole 4a are fitted in exactly the same state as if one ferrule and one plug insertion hole are fitted, so that the ferrule 7a and the plug insertion hole 4a are aligned. Is reliably achieved, and a low-loss alignment optical connection between the optical fiber 8 of the ferrule 7a and the reference side conversion element is achieved.
[0022]
On the other hand, since the ferrule 7b is inserted in the plug insertion hole 4b in a non-contact state, the axial deviation can be somewhat large, but the subordinate conversion element is less sensitive to the optical loss reduction with respect to the axial deviation, so the amount of axial deviation is small. Even if the optical connection loss is increased, the optical connection loss is only slightly reduced. Therefore, the optical fiber of the ferrule 7b and the subordinate conversion element can achieve a low-loss optical connection that is practically satisfactory.
[0023]
Next, specific embodiments of the bidirectional optical connector device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4 show the configuration of the plug connector 2. FIG. 3 (a) is a plan view of the plug connector 2, FIG. 3 (b) is a side view of the plug connector 2, and FIG. 3 (c) is the plug connector. FIG. 4 is a cross-sectional view of a state in which the optical fiber 8 (9) is accommodated in the plug connector 2. FIG.
[0024]
In these drawings, the base end of the arm 10 is integrally connected to the rear side of the upper surface of the plug body 6 in a cantilever shape, and the arm 10 extends forward along the upper surface of the plug body 6. An engaging claw 11 is formed on the tip side. As shown in FIG. 3 (c), the front side of the plug body 6 is formed with a suitable edge frame 13 in which the outer peripheral edge of the plug body 6 projects forward from the front end wall 12. A pair of parallel cylindrical ferrules 7 a and 7 b protrude forward from the edge frame 13 with a predetermined pitch interval in the horizontal direction (width direction). The central cylindrical holes of these ferrules 7a and 7b each function as an optical fiber insertion hole.
[0025]
The optical fibers 8 and 9 are obtained by applying a sheath 14 to the outer periphery of the plastic optical fiber. As shown in FIG. 4, the optical fibers 8 and 9 are attached to the plug body 6 with the outer sheath 14 removed. It is accommodated in the provided fiber accommodation hole 15.
[0026]
The distal end side of the fiber accommodation hole 15 leads to the fiber insertion hole of the ferrule 7a (7b), and the proximal end side is formed with a curved taper that widens toward the rear side to facilitate the insertion of the optical fiber 8 (9). ing. Therefore, it is possible to prevent the optical fiber from being bent beyond a predetermined curvature. In the accommodated state of the optical fiber 8 (9), the optical fibers 8 and 9 are fixed to the plug body 6 by an appropriate fixing means such as a stopper (not shown), and the tip of the optical fiber 8 (9) is Mirror polishing is performed together with the tip surface of the ferrule 7a (ferrule 7b).
[0027]
FIG. 5 shows the configuration of the receptacle connector 1, FIG. 5 (a) shows a top view (plan view) of the receptacle connector 1, and FIG. 5 (b) shows a side view of the receptacle connector 1. As shown in FIG. 1, an opening 5 is formed on the front end face 16 side of the receptacle connector 1, and the plug connector 2 is inserted into the opening 5 so that the plug connector 2 and the receptacle connector 1 can be fitted. It is possible.
[0028]
A pair of cylindrical walls 17a and 17b are provided in the rear side inside the receptacle connector 1 with a predetermined pitch interval in the horizontal direction (width direction), and the distal ends of the cylindrical walls 17a and 17b extend toward the front end face 16. , And protrudes into the space where the plug connector 2 is inserted. The cylinder hole of the cylinder wall 17a functions as the plug insertion hole 4a, and the cylinder hole of the cylinder wall 17b functions as the plug insertion hole 4b. An LED (light emitting diode) 18 of an E / O conversion element is disposed on the back side of the plug insertion hole 4a, and the light emitting surface of the LED 18 is aligned with the central axis of the plug insertion hole 4a. Similarly, a PD (photodiode) 19 of an O / E conversion element is disposed on the back side of the plug insertion hole 4b, and the light receiving surface of the PD 19 is aligned with the central axis of the plug insertion hole 4b.
[0029]
A bulging wall 20 bulging upward is formed on the upper surface of the receptacle connector 1, and an engagement hole 21 is formed in the upper surface of the bulging wall 20.
[0030]
The area of the light receiving surface of the PD 19 is larger than the area of the light emitting surface of the LED 18. Therefore, when connecting to the optical fiber, the connection loss sensitivity to the optical fiber axis shift is smaller in the PD 19 than in the LED 18. Therefore, in this embodiment, the LED 18 is a reference side conversion element, the PD 19 is a subordinate side conversion element, the fitting part between the ferrule 7a and the plug insertion hole 4a is a centering fitting part, and the ferrule 7a and the plug are connected. The dimensional tolerance between the outer diameter of the ferrule 7a and the inner diameter of the plug insertion hole 4a is set so that the insertion hole 4a can be fitted without being displaced.
[0031]
On the other hand, the ferrule 7b and the plug insertion hole 4b are in a non-contact state, that is, the outer diameter of the ferrule 7b so that the ferrule 7b is inserted into the plug insertion hole 4b while floating from the hole inner peripheral surface of the plug insertion hole 4b. The hole diameter of the plug insertion hole 4b and the dimension between the pitches of the plug insertion holes 4a and 4b (or between the pitches of the ferrules 7a and 7b) are set.
[0032]
The bidirectional optical connector device according to the present embodiment is configured as described above. Next, the connector connecting operation of this device will be described. When the plug connector 2 is inserted from the opening 5 on the front end face 16 side of the receptacle connector 1, the ferrule 7a enters the plug insertion hole 4a, the ferrule 7b enters the plug insertion hole 4b, and the engagement claw 11 on the plug connector 2 side plugs. It enters along the bulging wall 20 of the connector 2. When the ferrules 7a and 7b enter the plug insertion holes 4a and 4b to the final connection position, the engaging claw 11 engages with the engaging hole 21, and as shown in FIG. 6, the receptacle connector 1 and the plug connector 2 are Locked, the connection between the LED 18 and the optical fiber 8 and the connection between the PD 19 and the optical fiber 9 are simultaneously achieved.
[0033]
At this final connection position, the distance between the LED 18 and the optical fiber 8 of the ferrule 7a and the distance between the PD 19 and the optical fiber 9 of the ferrule 7b are, for example, 0.3 mm.
[0034]
When removing the plug connector 2 from the receptacle connector 1, the plug connector 2 may be pulled out of the receptacle connector 1 in a state where the engagement claw 11 is pushed down and the engagement with the engagement hole 21 is released.
[0035]
Also in this embodiment example, the ferrule 7a and the plug insertion hole 4a are regulated in position and fitted in an aligned state as in the case described in the basic configuration. A low-loss optical connection can be achieved with almost no displacement, and the PD 19 side having a low connection loss sensitivity can have a slightly larger axial shift, but the connection loss sensitivity is small, so that a low-loss optical connection is also achieved with respect to the optical fiber 9. Achieved.
[0036]
【Example】
Next, an embodiment of the bidirectional optical connector device of the present invention will be described. The structure of the bidirectional optical connector device of this embodiment is the same as that described in the above embodiment. Optical fibers 8 and 9 use plastic optical fibers having a diameter of 1.0 mm, use HP (Hewlett Packard) LED (HFBR1527) as an E / O conversion element, and HP (Hewlett Packard) as an O / E conversion element. Using PD (HFBR2526) manufactured, the design was performed so that the connection loss between each of the optical fibers 8 and 9 and the LED and PD was 1 dB or less.
[0037]
As a result of measuring the connection loss between the plastic optical fiber and the LED in advance, in order to reduce the connection loss to 1 dB or less, when the distance between the optical fiber and the LED is 0.3 mm, the axial misalignment between the two is set to 0. It was found that it should be 1 mm or less. Similarly, as a result of the measurement of the connection loss between the plastic optical fiber and the PD, in order to reduce the connection loss to 1 dB or less, when the distance between the optical fiber and the PD is 0.3 mm, the axial misalignment between both is set to 0. It was found that it should be 5 mm or less.
[0038]
Based on the result of this preliminary measurement, the bidirectional optical connector device of the present embodiment will be described in comparison with the single-core connector and the connector of the prototype device previously developed by the present inventors. First, the dimensional tolerance of each component (portion) of the connector may be determined as follows in the case of a single-core connector in which one ferrule and one plug insertion hole are fitted.
[0039]
Outer diameter of plastic optical fiber: 1.00 ± 0.05mm
Ferrule inner diameter: 1.06 + 0.03mm
Ferrule outer diameter: 2.50-0.03mm
Inner diameter of plug insertion hole: 2.50 + 0.03mm
With this dimension, if the ferrule and plug insertion hole are designed, in the case of a single-core connector that fits one ferrule and one plug insertion hole, the maximum misalignment can be 0.1 mm. The connection loss can be 1 dB or less.
[0040]
On the other hand, since the connector of the prototype device has a two-core connector configuration, for example, 10.16 ± 0.04 mm is required as the pitch of the ferrules 7a and 7b. In order to fit the ferrules 7a and 7b into the corresponding plug insertion holes 4a and 4b under the pitch tolerance, the outer diameter of the ferrules 7a and 7b is set to 2.42 to 0.03 mm (in this case) The plug insertion holes 4a, 4b have a hole diameter of 2.50 + 0.03 mm, or the plug insertion holes 4a, 4b have a diameter of 2.58 + 0.03 mm (in this case, the outer diameter of the ferrules 7a, 7b is 2.50-0.03 mm). ) Is necessary. However, in this case, the maximum misalignment between the corresponding ferrule and plug insertion hole is 0.14 mm, and the connection loss of 1 dB cannot be satisfied.
[0041]
On the other hand, in the bidirectional optical connector device of this embodiment, the ferrule 7a on the LED 18 side having high connection loss sensitivity and the plug insertion hole 4a are aligned and the ferrule 7b is inserted into the plug insertion hole 4b in a non-contact state. It is set as the structure made to do. Therefore, the ferrule 7a and the plug insertion hole 4a have the same inner diameter of the ferrule 7a as 1.06 + 0.03 mm, the outer diameter of the ferrule 7a is 2.50-0.03 mm, and the inner diameter of the plug insertion hole 4a. Is 2.50 + 0.03 mm, the pitch of the ferrules 7a, 7b is 10.16 ± 0.04 mm, the outer diameter of the ferrule 7b on the PD 19 side is 2.31-0.05 mm, and the inner diameter of the plug insertion hole 4b is 2.1. The pitch of the plug insertion holes 4a and 4b was 10.16 ± 0.04 mm.
[0042]
As a result, the maximum axial deviation between the LED-side ferrule 7a and the plug insertion hole 4a can be 0.1 mm, and the connection loss can be suppressed to within 1 dB. At this time, the maximum axial deviation between the ferrule 7b on the PD 19 side and the plug insertion hole 4b is 0.18 mm. In the case of this embodiment, since the ferrule 7b on the PD 19 side is inserted into the plug insertion hole 4b in a non-contact state, the axis deviation does not depend on the outer diameter of the ferrule 7b and the inner diameter of the plug insertion hole 4b. The diameter tolerance may be made gentler than −0.05 mm and +0.05 mm.
[0043]
In the present embodiment, as described above, the outer diameter of the ferrule 7a on the LED 18 side having a large connection loss sensitivity and the inner diameter of the plug insertion hole 4a are accurately designed, and the outside of the ferrule 7b on the PD 19 side having a low connection loss sensitivity. The diameter and the hole inner diameter of the plug insertion hole 4b may not require dimensional accuracy. By doing so, the connection loss between the LED 18 and the optical fiber 8 can be reduced to 1 dB or less on the LED 18 side where the connection loss sensitivity is large, and the axis shift amount is 0.08 mm on the LED 19 side on the PD 19 side where the connection loss sensitivity is small. The connection loss between the PD 19 and the optical fiber 9 satisfies 1 dB or less.
[0044]
In addition, when the tolerance | permissible_range of a shaft offset is large, apparatus manufacture can be facilitated by enlarging the tolerance between the pitches of the ferrules 7a and 7b or the pitch between the plug insertion holes 4a and 4b. On the contrary, when the allowable range of axial deviation is narrow, the required characteristics of the connection loss are satisfied by appropriately setting the tolerance between the pitches and the fitting tolerance between the ferrule 7a on the LED 18 side and the plug insertion hole 4a. It is possible.
[0045]
For example, in the above example, when the connection loss is 1 dB when the axial deviation on the PD 19 side is 0.16 mm, the pitches of the ferrules 7a and 7b and the plug insertion holes 4a and 4b are set to 10.16 ± 0.03, respectively. The misalignment between the ferrule 7b on the PD 19 side and the plug insertion hole 4b is 0.16 mm, the misalignment between the PD 19 and the optical fiber 9 is 0.16 mm, and the connection loss at that time is 1 dB, both on the LED 18 side and the PD 19 side. It is possible to satisfy the characteristics of connection loss of 1 dB or less required by the above.
[0046]
The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and can take various forms. For example, in the above example, the bidirectional optical connector device of the present invention has been described for use in optical communication in a vehicle. However, the bidirectional optical connector device of the present invention is not limited to FA, home LAN, audio, etc. It can be applied to various uses of optical communication such as PC. In the above example, the LED 18 and the PD 19 are used as photoelectric conversion elements, but an LD (laser diode) can be used as an E / O conversion element instead of one of them.
[0047]
In the above example, a plastic optical fiber is used as the optical fiber, but a glass optical fiber may be used, and the type of the optical fiber is not limited.
[0048]
Furthermore, the plug insertion holes 4a and 4b provided in the receptacle connector 1 may be provided in the main body itself of the receptacle connector 1, or the plug insertion holes 4a and 4b are formed in advance and the O / E conversion element is provided. And a member in which the E / O conversion element is incorporated may be integrated into the body of the receptacle connector 1.
[0049]
【The invention's effect】
In the present invention, among the O / E conversion element and the E / O conversion element, the subordinate conversion element having a small connection loss sensitivity to the optical fiber is in a state where the ferrule is floated in the corresponding plug insertion hole, that is, in a non-contact state. Therefore, the insertion of the ferrule into the plug insertion hole does not affect the fitting between the ferrule and the plug insertion hole on the reference side conversion element having the larger connection loss sensitivity.
[0050]
Therefore, the ferrule of the reference side conversion element and the plug insertion hole can be securely fitted with alignment fit tolerances, as in the case of the connection of the single-core connector. And optical fiber can be optically connected with almost no axial deviation and low loss. In this case, the axis deviation of the ferrule and plug insertion hole on the subordinate conversion element side having a low connection loss sensitivity can be somewhat large, but the subordinate conversion element has a low loss sensitivity with respect to the axis deviation. Therefore, the subordinate conversion element can be optically connected to the optical fiber with low loss, and both the reference side conversion element and the subordinate conversion element can be optically connected with an allowable connection loss characteristic. .
[0051]
Further, in designing and manufacturing the bidirectional optical connector device of the present invention, the reference side conversion element may be set within a permissible axis deviation range with the fitting tolerance between the ferrule and the plug insertion hole. Since a high degree of fitting accuracy between the ferrule and the plug insertion hole is not required, the amount of axial deviation can be determined by the tolerance between the pair of ferrules or the pitch between the pair of plug insertion holes. Design and manufacture can be greatly facilitated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration of a bidirectional optical connector device according to the present invention.
2 is a view of the receptacle connector 1 and the plug connector 2 of the apparatus of FIG. 1 as viewed from the connection end face side.
FIG. 3 is a configuration explanatory view showing an embodiment of a plug connector constituting the bidirectional optical connector device of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory cross-sectional view showing a state where an optical fiber is accommodated in a plug connector.
FIG. 5 is a structural explanatory view showing an embodiment of a receptacle connector constituting the bidirectional optical connector device of the present invention.
FIG. 6 is a diagram of a bidirectional optical connector device in a state in which a receptacle connector and a plug connector are fitted.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a bidirectional optical connector device that the inventors have made as a prototype earlier.
8 is a view of the receptacle connector and the plug connector shown in FIG. 7 as viewed from the connection end face side.
[Explanation of symbols]
1 Receptacle connector
2 Plug connector
4a, 4b Plug insertion hole
7a, 7b Ferrule
8,9 Optical fiber
18 LED (light emitting diode)
19 PD (photodiode)

Claims

An O / E conversion element and an E / O conversion element are built in, and a plug insertion hole provided on the O / E conversion element side and a plug insertion hole provided on the E / O conversion element side are arranged in parallel with an interval. A plug connector in which a pair of ferrules to be inserted into the plug insertion holes are integrally provided in the plug housing, and an optical fiber is inserted into and fixed to the fiber insertion hole of each ferrule; By fitting the plug connector to the receptacle connector, each ferrule is inserted into the corresponding plug insertion hole, and the optical fiber of each ferrule is collectively applied to the corresponding O / E conversion element and E / O conversion element. Bi-directional optical connector device for optically connecting to an O / E conversion element and an E / O conversion element having a large connection loss sensitivity due to an optical fiber misalignment The reference side conversion element, the smaller one of the connection loss sensitivities as the dependent side conversion element, and the fitting portion between the ferrule on the side connecting the reference side conversion element to the optical fiber and the plug insertion hole is connected to the reference side conversion element and the light. A ferrule on the side connecting the subordinate conversion element to the optical fiber is inserted into the plug in a state where it floats with respect to the inner peripheral surface of the plug insertion hole through a gap. A bidirectional optical connector device, wherein the bidirectional optical connector device is inserted into a hole.

2. The bidirectional optical connector device according to claim 1, wherein the reference side conversion element is a light emitting diode (LED), the subordinate side conversion element is a photodiode (PD), and the optical fiber is a plastic optical fiber.